KR100617389B1 - 헤이즈 방지를 위한 위상편이 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 공정에서 포토 리소그래피 공정을 지속적으로 진행함에 따라 포토마스크 표면에 성장성 결함(defect)인 헤이즈(haze)가 생성되는 원인중의 하나인 잔류이온(residual ion)을 제어하여 위상편이 마스크(phase shift mask)의 표면의 조성비율을 변화시키고, 포토마스크 습식세정 공정에서 잔류이온이 마스크 표면에 침투되는 것을 억제시켜 헤이즈를 방지하는 위상편이 마스크에 관한 것이다.
헤이즈, 위상편이 마스크

Description

헤이즈 방지를 위한 위상편이 마스크{Phase shift mask for preventing haze}
도 1은 종래의 차광막(MoSiON)이 패터링된 위상편이 마스크
도 2는 종래의 차광막(MoSiON) AUGER 분석결과 그래프
도 3은 본 발명에 따른 차광막(MoSiON)을 열처리한 위상편이 마스크
도 4는 본 발명에 따른 열처리된 차광막(MoSiON) AUGER 분석결과 그래프
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 투명기판 21 : 차광막(MoSiON)
22 : 산화막
본 발명은 위상편이 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤이즈를 방지하기 위하여 패터닝된 차광막(MoSiON)을 열처리한 위상편이 마스크에 관한 것이다.
반도체공정은 소자의 집적도가 높아짐에 따라 패턴의 해상도를 향상시키기 위해 노광원의 파장이 더욱더 짧아지는 추세이다. 그로 인해 기존의 파장대에서 발 생하지 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 잔류이온들 간의 광학 반응이 헤이즈라는 성장성 결함을 발생시킨다.
도 1은 종래의 차광막(MoSiON)이 패터링된 위상편이 마스크를 나타낸 것이고, 도 2는 종래의 차광막(MoSiON)을 분석한 AUGER 결과 그래프를 나타낸 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 위상편이 마스크는 투명기판(10)에 위상편이막인 차광막(MoSiON, 11)을 패터닝한 이후에 헤이즈의 발생을 억제하기 위하여 습식세정을 실시한 이후에 차광막(MoSiON, 11)의 조성비를 AUGER 분석한 결과 실리콘(Si)이 차광막(MoSiON) 표면과 내부에서 변화가 거의 없음을 알 수 있다.
헤이즈를 제거하기 위하여 종래에는 공정의 목적에 따라 화학 물질의 종류, 조성비 및 온도를 조절하는 습식세정 공정을 실시하였으나, 잔류이온들을 완전히 제거하는 것은 거의 불가능하여 이를 보완하기 위하여 새로운 개념의 공정개발이 시급한 과제로 대두되고 있다.
특히 암모니아(NH4)와 반응성이 높은 Mo가 위상편이 마스크의 패터닝(patterning) 과정을 거친 이후에 암모니아를 이용한 습식세정 공정동안 측벽 (sidewall)에 드러나게 되는 암모니아가 위상편이 마스크로 침투되는 것을 방지할 수 있는 공정개발이 가장 큰 문제로 대두되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 패터닝된 차광막(MoSiON)을 열처리함으로써 습식세정시 세정액에 포함된 잔류이온들이 위상편이 마스크 내부로 침투되는 것을 억제하여 헤이즈를 방지하는 위상편이 마스크를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위상편이 마스크에 있어서, 투명기판에 패터닝된 위상편이막인 차광막(MoSiON)을 열처리하여 상기 차광막(MoSiON)표면에 산화막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 패터닝된 위상편이막인 차광막(MoSiON)을 산소(O2) 분위기에서 열처리함으로써 차광막(21) 표면에 산화막(22)을 형성시켜 습식세정시 세정액에 포함된 잔류이온들이 위상편이 마스크 내부로 확산되는 것을 방지하는데 그 특징이 있다.
상기 열처리는 전기로 방식의 가열로에서 50~1000℃ 온도 범위와 O2, N2, Ar, He 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스 분위기에서 5분 내지 5시간 범위에서 열처리를 수행하는 것이 바람직하며, 대류 오븐(oven)에서 열처리할 경우에는 50~400℃가 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 패터닝된 차광막(MoSiON)을 열처리한 위상편이 마스크를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 산소 분위기에서 열처리한 차광막(MoSiON)의 조성비를 AUGER 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 투명기판(20)에 위상편이막인 차광막(MoSiON, 21)을 패터닝한 후 헤이즈 발생을 억제하기 위하여 습식세정 공정을 실시한 이후에 산소분위기에서 열처리한 것으로 차광막(21) 표면에 새로운 형태의 산화막(22)이 형성된 것을 알 수 있다.
도 4를 참조하면, 열처리한 차광막(MoSiON, 21)을 AUGER 분석한 결과, 위상시편이막인 MoSiON(21) 표면 100Å이내에 실리콘(Si)과 산소(O2)가 증가되어 있음을 알 수 있다. 이는 산소 분위기에서 열처리하는 동안 MoSiON 내부에 있던 Si이 열에 의해 상층부 방향으로 확산됨을 알 수 있다.
MoSiON(21) 내부에 있던 Si이 열에 의해 상층부로 확산됨으로써 상대적으로 암모니아 세정용액에 화학적으로 약한 Mo의 조성비율이 감소되어 습식세정시 암모니아 이온들이 위상편이막 내부로 확산되는 것이 줄어들고, 차광막(21) 표면에 증가된 실리콘(Si)이 산소(O2)와 반응하여 산화막(22)이 형성됨으로써 습식세정시 세정액에 포함된 이온들이 위상편이 마스크 내부로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 열처리는 전기로 방식의 가열로에서 50~1000℃ 온도 범위와, N2, O2, Ar, He 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스 분위기에서 5분 내지 5시간 범 위에서 열처리를 수행하는 것이 바람직하며, 대류 오븐(oven)에서 열처리할 경우에는 50~400℃가 바람직하다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 패터닝된 위상편이막인 차광막(MoSiON)을 열처리함으로써 차광막(MoSiON) 내부에 있던 Si가 상층부로 확산되어 Mo의 조성비율을 감소시켜 암모니아 이온들이 위상편이막 내부로 확산이 줄어들고, 상층부로 확산된 실리콘(Si)과 산소(O2)가 결합하여 산화막이 형성됨으로써 차광막(MoSiON)의 화학적 안정성이 증가되고, 습식세정액과 대기 중의 이온들이 위상이막 내부로 침투하는 것을 막아 헤이즈를 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 위상편이 마스크에 있어서,
    투명기판에 패터닝한 위상편이막인 차광막(MoSiON)을 열처리하여, 상기 차광막(MoSiON)을 표면에 산화막을 형성시킨 것을 특징으로 하는 위상편이 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 산소 분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 위상편이 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 N2, Ar, O2, He 가스 중 어느 하나 또는 둘 이상 혼합된 가스 분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 위상편이 마스크.
  4. 상기 열처리는 전기로 방식의 가열로 또는 대류 오븐(oven)에서 실시하는 것을 특징으로 하는 위상편이 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 50~1000℃ 온도 범위와 5분 내지 5시간 범위에서 실시하는 것 을 특징으로 하는 위상편이 마스크
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차광막(MoSiON)을 열처리함으로써 차광막(MoSiON) 표면에 Si이 확산되어 Mo의 조성비율이 낮아진 것을 특징으로 하는 위상편이 마스크.
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