KR100612330B1 - 포토마스크 세정장치 - Google Patents

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KR100612330B1
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haze
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김용대
김종민
강한별
조현준
최상수
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주식회사 피케이엘
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/82—Auxiliary processes, e.g. cleaning or inspecting

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 공정에서 포토 리소그래피 공정을 지속적으로 진행함에 따라 포토마스크 표면에 성장성 결함(defect)인 헤이즈(haze)를 방지하기 위하여 포토마스크 표면의 잔류이온(residual ion)을 제거하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 포토마스크 세정장치에 열처리장치를 추가하여 세정공정을 실시한 포토마스크를 열처리함으로써 마스크 표면에 남아있는 잔류이온들을 제거하여 헤이즈를 방지하고 위상편이 마스크(phase shift mask)의 광학적 특성 변화를 현저히 줄일 수 있다.
포토마스크, 헤이즈, 위상편이 마스크

Description

포토마스크 세정장치 {Apparatus for cleaning a photo mask}
도 1은 본 발명에 따른 포토마스크 세정장치의 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제1세정장치 20 : 제2세정장치
30 : 로봇 아암 40 : 열처리장치
50 : 냉각장치 60 : 포토마스크 캐리어
본 발명은 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토 리소그래피 공정을 지속적으로 진행함에 따라 포토마스크 표면에 성장성 결함(defect)인 헤이즈(haze)를 방지하기 위한 포토마스크 세정장치에 관한 것이다.
반도체공정은 소자의 집적도가 높아짐에 따라 패턴의 해상도를 향상시키기 위해 노광원의 파장이 더욱더 짧아지는 추세이다. 그로 인해 기존의 파장대에서 발생하지 않았던 헤이즈라는 현상이 나타나게 되었다. 이는 기존의 I-line 이상의 파장으로 포토리소그래피를 하는 경우 노광에너지가 상대적으로 낮아서 포토마스크 표면에 남아 있는 SOx, NOx, POx, F, Cl, NH4, Ca, Mg 등의 잔류이온(residual ion)들이 광학반응을 일으키는 현상이 발생하지 않았기 때문이다.
그러나 248nm 이하로 광원의 파장이 짧아짐에 따라 노광에너지가 증가하고 이로 인해 마스크 표면에 남아있는 잔류 이온들 간의 광학 반응이 헤이즈라는 성장성 결함을 발생시킨다.
따라서, 헤이즈를 제거하기 위하여 종래에는 공정의 목적에 따라 화학 물질의 종류, 조성비 및 온도를 조절하여 습식세정 공정을 실시하는 세정장치에서는 잔류 이온들을 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하여 이를 보완하기 위하여 새로운 개념의 장치개발이 시급한 과제로 대두되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 세정공정 이후에 열처리가 가능한 세정장치를 구성함으로써 마스크 표면에 남아 있는 잔류이온을 제거하여 헤이즈를 방지하고, 위상편이 마스크(phase shift mask)의 광학적 특성 변화를 감소시키는 포토마스크 세정장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 포토마스크의 세정장치에 있어서, 산계열에서 1차 세정공정을 실시하는 제1세정장치와, 염기계열에서 2차 세정공정을 실시하는 제2세정장치와, 상기 1차 및 2차 세정공정 이후에 열처리를 실시하는 열처리장치와, 포토마스크를 냉각시키는 냉각장치 및 포토마스크를 운반하는 로봇 아 암으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 열처리는 전기로 방식의 가열로 또는 대류 오븐(oven)에서 실시하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 50~1000℃ 온도 범위에서 N2, Ar, O2, He 가스 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스를 주입하여 수행하는 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 포토마스크 세정장치를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 포토마스크 세정장치는 포토마스크에 형성된 폴리머(polymer)를 제거하기 위하여 산계열에서 1차 세정공정을 실시하는 제1세정장치(10), 염기계열에서 2차 세정공정을 실시하는 제2세정장치(20), 포토마스크를 운반하기 위한 로봇 아암(30), 1차 및 2차 세정공정을 실시한 후 열처리를 실시하는 열처리장치(40), 고온의 포토마스크를 냉각시키는 냉각장치(50) 및 포토마스크를 저장하고 이송하는 포토마스크 캐리어(60)로 구성되어 있다.
먼저, 로봇 아암(30)을 통해 포토마스크 캐리어(60)에서 포토마스크를 제1 세정장치(10)로 이송시킨다. 이어서, 제1세정장치(10)에서 포토마스크에 형성된 폴리머(polymer)를 제거하기 위하여 산계열의 황산(H2SO4), 질산(HNO3) 또는 인산(H3PO4)과 과산화수소를 혼합한 수용액과 오존수를 이용하여 1차 세정공정을 실시하고, 50℃ 이상의 온도에서 초순수를 사용하여 1차 린싱(rising) 공정을 실시한다.
이어서, 로봇 아암(30)을 통해 포토마스크를 열처리장치(40)로 이동시켜 50 내지 1000℃ 온도 범위와 산소(O2) 가스 분위기에서 5분 내지 5시간 범위에서 1차 열처리를 실시하여 산계열의 잔류이온을 활성화시킨 후 냉각장치(50)에서 포토마스크를 냉각시킨다.
이어서, 로봇 아암(30)을 통해 제1세정장치(10)로 이동시킨 후 50℃ 이상의 온도에서 초순수를 사용하여 2차 린싱(rising) 공정을 실시한다.
이어서, 로봇 아암(30)을 통해 제2세정장치(20)에서 염기계열인 암모니아수와 과산화수소를 혼합한 수용액(SC-1)과 수소수를 이용하여 2차 세정공정을 실시하고, 50℃ 이상의 온도에서 초순수를 사용하여 3차 린싱(rising) 공정을 실시한다.
이어서, 로봇 아암(30)을 통해 열처리장치(40)로 이동시켜 50 내지 1000 ℃ 온도 범위와 산소(O2) 가스 분위기에서 5분 내지 5시간 범위에서 2차 열처리를 실시하여 포토마스크 표면에 남아 있는 염기계열의 잔류이온인 암모니아(NH4)를 증발시킨 후 포토마스크를 냉각장치(50)에서 냉각시킨다.
마지막으로, 로봇 아암(30)을 통해 제1세정장치(10)로 이동시킨 후 50℃ 이상 온도에서 초순수를 이용한 4차 린싱(rising) 공정을 실시한다.
본 발명에서 열처리장치(30)는 전기로 방식의 가열로 또는 대류 오븐(oven)에서도 실시 가능하고, 대류 오븐에서는 열처리 온도는 50~400℃가 바람직하며, O2, N2, Ar, He중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스분위기에서 열처리를 수행하는 것도 바람직하다.
본 발명에서 산소(O2) 가스를 사용하여 열처리할 경우 열처리 초기에는 포토마스크 표면에 존재하는 암모니아(NH4) 이온들이 열에 의해 해리되면서 포토마스크에서 탈착되고, 열처리가 진행되는 동안 Cr과 차광막(MoSiON)의 상변화 및 산화반응으로 포토마스크 내부에 잔존하는 암모니아(NH4) 이온들이 웨이퍼의 노광공정 동안에 외부로 확산되는 것을 방지하며, 잔류이온들을 활성화시킨다. MoSiON층의 상변화 및 산화반응으로 인해 염기계열에서 세정공정을 실시하는 동안 SC-1내에 포함된 암모니아(NH4) 이온들이 Cr과 MoSiON층 내부로 확산하는 것을 방지한다.
N₂가스를 사용하여 열처리할 경우 MoSi과 질화(MoSiN) 반응으로 MoSiON막의 광학적 특성인 위상과 투과율의 변화를 조절시키고, 산계열의 잔류이온들을 활성화시키며 암모니아 이온을 증발시킨다. 또한 Ar, He 가스를 사용할 경우에는 MoSiON과의 산화 및 질화반응 없이 마스크 표면의 잔류이온을 활성화시키고 암모니아 이온을 증발시킨다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 포토마스크 세정장치에 열처리장치를 추가하여 포토마스크를 열처리함으로써 포토마스크 표면에 잔존하는 잔류이온들을 제거하고, Cr과 MoSiON층의 경화 및 산화를 유도하여 이온들의 확산을 방지하며 세정공정에 의한 Cr과 MoSiON층의 식각을 억제하여 Cr과 MoSiON의 광학적 특성인 위상과 투과율의 변화를 현저히 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 포토마스크 세정장치에 있어서,
    산계열에서 1차 세정공정을 실시하는 제1 세정장치와,
    염기계열에서 2차 세정공정을 실시하는 제2세 정장치와,
    상기 1차 및 2 차 세정공정 이후에 N2, Ar, O2, He 가스 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스를 주입하여 50 내지 1000℃ 온도 범위에서 5분 내지 5시간 동안 열처리를 실시하는 열처리장치와,
    상기 포토마스크를 냉각시키는 냉각장치, 및
    상기 포토마스크를 운반하는 로봇 아암으로 구성됨을 특징으로 하는 포토마스크 세정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열처리장치는 전기로 방식의 가열로 또는 대류 오븐(oven)인 것을 특징으로 하는 포토마스크 세정장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
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