KR100712991B1 - Method for removing growable residue - Google Patents

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Abstract

본 발명의 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법은, 포토마스크에 대한 세정을 수행하는 단계와, 세정이 이루어진 포토마스크를 플라즈마 챔버에 로딩하는 단계와, 그리고 플라즈마 챔버 내에 불활성가스, 물 및 산소를 포함하는 플라즈마를 발생시켜 포토마스크상의 성장성 이물질을 제거하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본원발명에 따르면, 포토리소그라피 공정을 수행하는 과정에서 원하지 않는 패턴전사를 방지할 수 있으며, 이에 따라 소망하는 프로파일의 패턴을 형성하여 공정수율을 증대시킬 수 있다According to the present invention, there is provided a method of removing growth impurities in a photomask, the method comprising: cleaning a photomask, loading a photomask having been cleaned into a plasma chamber, and inert gas, water, and oxygen in the plasma chamber. Generating a plasma to remove growth foreign matter on the photomask. According to the present invention, it is possible to prevent unwanted pattern transfer in the process of performing the photolithography process, thereby forming a pattern of the desired profile can increase the process yield.

포토마스크, 세정공정, 성장성 이물질, 황산이온 Photomask, cleaning process, growth debris, sulfate ion

Description

포토마스크의 성장성 이물질 제거방법{Method for removing growable residue}Method for removing growable residue in photomask

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 플로차트이다.Figure 1 is a flow chart shown to explain a method for removing growth of foreign matter in the photomask according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 의한 황산이온(SO4 -)의 잔류량을 다른 방법에 의한 경우와 비교한 결과를 나타내 보인 그래프이다.Figure 2 is a sulfate ion (SO 4 -) by the method removes foreign substances growth of the photomask according to the present invention, a graph showing the results of comparing to the case of the residual amount of the other methods.

도 3은 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 의한 산소 플라즈마 처리시간에 따른 황산이온(SO4 -)의 잔류량 변화를 나타내 보인 그래프이다.Figure 3 is a sulfate ion (SO 4 -) according to the oxygen plasma treatment time by removing foreign matters growth method of a photomask according to the present invention, a graph showing the change in the remaining amount.

본 발명은 포토리소그리피공정에서 이용되는 포토마스크에 관한 것으로서, 특히 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask used in the photolithography process, and more particularly, to a method for removing growthable foreign matter from the photomask.

최근 반도체소자가 고집적화되면서 웨이퍼상에 형성되는 패턴의 크기가 미세해지고, 이러한 미세한 패턴을 형성하기 위하여 포토 마스크를 사용하는 포토리소그라피(photolithography) 공정이 이용되고 있다. 상기 포토리소그라피 공정에 따르면, 패턴을 형성하고자 하는 물질막 위에 포토레지스트막을 도포하고, 소정의 광차단패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막의 일부에 광을 주사한다. 그리고 현상액을 이용한 현상으로 포토레지스트막의 일부가 제거된 포토레지스트막패턴을 형성한다. 이후 포토레지스트막패턴을 식각마스크로 한 식각공정으로 물질막의 노출부분을 제거함으로써, 포토마스크의 광차단패턴에 대응되는 물질막패턴을 형성할 수 있다.Recently, as semiconductor devices are highly integrated, the size of patterns formed on wafers become fine, and photolithography processes using photo masks have been used to form such fine patterns. According to the photolithography process, a photoresist film is coated on a material film on which a pattern is to be formed, and light is injected into a portion of the photoresist film by using a photomask having a predetermined light blocking pattern. Then, a photoresist film pattern in which a part of the photoresist film is removed by development using a developer is formed. Thereafter, the exposed portion of the material film is removed by an etching process using the photoresist film pattern as an etching mask, thereby forming a material film pattern corresponding to the light blocking pattern of the photomask.

그런데 이와 같은 포토리소그라피 공정을 수행하는데 있어서, 포토마스크에 이물질이 있는 경우 이 이물질이 포토레지스트막에 전사되어 원하는 프로파일의 포토레지스트막패턴을 형성할 수 없으며, 이에 따라 물질막에도 원하지 않는 패턴이 형성될 수 있다. 따라서 포토마스크의 이물질을 제거하기 위하여 포토마스크에 대해 세정공정을 수행하여야 한다. 통상적으로 포토마스크에 대한 세정공정은 H2SO4, H2O2 및 H2O의 혼합액인 과산화황산혼합물(Sulfuric acid Peroxide Mixture; 이하 SPM)을 세정액으로 한 세정과, NH4OH, H2O2 및 H2O의 혼합액인 과산화암모늄혼합물(Ammonium Peroxide Mixture; APM, 이하 SC(Standard Clean)-1)을 세정액으로 한 세정을 포함한다.However, in performing the photolithography process, when there is foreign matter in the photomask, the foreign matter is transferred to the photoresist film to form a photoresist film pattern having a desired profile, thereby forming an unwanted pattern in the material film. Can be. Therefore, the cleaning process must be performed on the photomask in order to remove foreign substances from the photomask. Typically, the cleaning process for the photomask includes washing with Sulfuric Acid Peroxide Mixture (SPM), which is a mixture of H 2 SO 4 , H 2 O 2, and H 2 O, and NH 4 OH, H 2. And washing with Ammonium Peroxide Mixture (APM, SC (Standard Clean) -1), which is a mixture of O 2 and H 2 O, as a washing liquid.

그런데, 상기 SPM 및 SC-1 세정에 의해 포토마스크상의 이물질이나 원하지 않는 잔류물(residue)은 제거할 수 있지만, 상기 세정과정에서 성장성 이물질이 발생된다는 문제가 있다. 구체적으로 SPM 세정액으로부터의 황산이온(SO4 -) 및 SC-1 세정액으로부터의 암모니아(NH3)가 포토마스크상에 잔류하고, 특히 이 잔류하는 황산이온(SO4 -)과 암모니아(NH3)가 서로 반응하여 (NH4)2SO4란 염을 생성한다. 이와 같이 생성된 (NH4)2SO4란 염은 후속의 노광시 빛의 촉매에 의한 에너지가 첨가되어 노광을 하면 할수록 점점 커지는 성장성 이물질로 작용한다. 이와 같은 성장성 이물질은, 앞서 설명한 바와 같이, 원하지 않는 패턴전사를 야기한다.By the way, the SPM and SC-1 cleaning can remove foreign matters or unwanted residues on the photomask, but there is a problem that growth foreign materials are generated during the cleaning process. Specifically, sulfate ions (SO 4 − ) from the SPM washing liquid and ammonia (NH 3 ) from the SC-1 washing liquid remain on the photomask, and in particular, the remaining sulfate ions (SO 4 − ) and ammonia (NH 3 ) React with each other to form the (NH 4 ) 2 SO 4 salt. The (NH 4 ) 2 SO 4 silane salt generated as described above acts as a growth foreign material that increases as the exposure is performed by the addition of energy of the light catalyst during the subsequent exposure. Such growth foreign matter causes unwanted pattern transfer, as described above.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 세정공정에 의해 형성되는 성장성 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for removing growth foreign matters of a photomask that can effectively remove the growth foreign matters formed by the cleaning process.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법은, 포토마스크에 대한 세정을 수행하는 단계; 상기 세정이 이루어진 포토마스크를 플라즈마 챔버에 로딩하는 단계; 및 상기 플라즈마 챔버 내에 불활성가스, 물 및 산소를 포함하는 플라즈마를 발생시켜 상기 포토마스크상의 성장성 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the growth of the foreign matter removal method of the photomask according to the present invention, the step of performing a cleaning for the photomask; Loading the cleaned photomask into a plasma chamber; And generating a plasma including inert gas, water, and oxygen in the plasma chamber to remove growth foreign matter on the photomask.

상기 세정은, 과산화황산혼합물을 세정액으로 한 제1 세정과, 과산화암모늄 혼합물을 세정액으로 한 제2 세정과, 그리고 핫 탈이온수를 이용한 제3 세정을 포함할 수 있다.The washing may include a first washing using a sulfuric acid peroxide mixture as a washing liquid, a second washing using an ammonium peroxide mixture as a washing liquid, and a third washing using hot deionized water.

상기 성장성 이물질은 SO4 이온을 포함하는 것이 바람직하다.The growth foreign material preferably contains SO 4 ions.

상기 플라즈마 처리는 적어도 90초 이상 수행하는 것이 바람직하다.Preferably, the plasma treatment is performed for at least 90 seconds.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 플로차트이다.Figure 1 is a flow chart shown to explain a method for removing growth of foreign matter in the photomask according to the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 통상의 방법을 사용하여 포토마스크를 제조한다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 포토마스크에는 여러종류가 있으나 본 실시예에서는 MoSiON막으로 형성된 위상반전막을 갖는 위상반전마스크(PSM; Phase Shift Mask)를 예를 들기로 한다. 위상반전마스크의 경우, 쿼츠기판상에 Cr막으로 형성된 광차단막패턴과 MoSiON막으로 형성된 위상반전막패턴이 배치된다. 이와 같은 위상반전마스크를 형성한 뒤에는, 광차단막패턴 및 위상반전막패턴을 형성하는 과정에서 생기는 잔류물, 예컨대 포토레지스트 잔류물을 제거하기 위하여 세정공정을 수행한다.Referring to FIG. 1, first, a photomask is manufactured using a conventional method. As is well known, there are many types of photomasks, but in this embodiment, a phase shift mask (PSM) having a phase shift film formed of a MoSiON film will be exemplified. In the case of a phase inversion mask, a light blocking film pattern formed of a Cr film and a phase inversion film pattern formed of a MoSiON film are disposed on a quartz substrate. After the phase inversion mask is formed, a cleaning process is performed to remove residues, such as photoresist residues, generated in the process of forming the light blocking film pattern and the phase inversion film pattern.

먼저 상기 세정공정의 제1 단계로서 SPM 세정을 수행한다(단계 110). SPM 세정은 H2SO4, H2O2 및 H2O가 일정비율로 혼합된 세정액을 사용하여 수행한다. 다음에 세정공정의 제2 단계로서 SC-1 세정을 수행한다(단계 120). SC-1 세정은 NH4OH, H2O2 및 H2O가 일정비율로 혼합된 세정액을 사용하여 수행한다. 다음에 세정공정의 제3 단계로서 핫(hot) 탈이온수(deionzed water)를 이용한 세정을 수행한다(단계 130). 이와 같은 세정공정이 끝나면, 포토마스크를 제조하는 과정에서 발생하는 잔류물들이 제거된다.First, the SPM cleaning is performed as the first step of the cleaning process (step 110). SPM cleaning is performed using a cleaning liquid in which H 2 SO 4 , H 2 O 2 and H 2 O are mixed in a proportion. Next, SC-1 cleaning is performed as the second step of the cleaning process (step 120). SC-1 washing is performed using a washing liquid in which NH 4 OH, H 2 O 2 and H 2 O are mixed in a proportion. Next, as a third step of the washing process, washing using hot deionized water is performed (step 130). After this cleaning process, the residues generated during the manufacturing of the photomask are removed.

다음에 세정공정이 이루어진 포토마스크에 대한 불활성가스, 물 및 산소를 포함하는 플라즈마 처리를 수행한다(단계 140). 이를 위하여 먼저 포토마스크를 플라즈마 챔버에 로딩시킨다. 다음에 플라즈마 챔버에 산소(O2) 플라즈마를 형성시킨다. 상기 산소(O2) 플라즈마를 형성시키기 위해서는, 플라즈마 챔버내의 압력을 대략 600mTorr로 유지하고, 인가하는 파워는 대략 600W가 되도록 하고, 산소(O2) 유량은 대략 100sccm이 되도록 한다. 여기서 발생하는 산소 라디컬(radical)(O*)은 아래의 화학식 2와 같은 반응을 유발한다.Next, a plasma treatment including inert gas, water, and oxygen is performed on the photomask on which the cleaning process is performed (step 140). To this end, a photomask is first loaded into a plasma chamber. Next, an oxygen (O 2 ) plasma is formed in the plasma chamber. In order to form the oxygen (O 2 ) plasma, the pressure in the plasma chamber is maintained at approximately 600 mTorr, the power applied is approximately 600 W, and the oxygen (O 2 ) flow rate is approximately 100 sccm. Oxygen radical (O * ) generated here causes a reaction as shown in Formula 2 below.

SO4 - + O* → SO2 + O2 + O SO 4 - + O * → SO 2 + O 2 + O

상기 화학식 1에 나타낸 바와 같이, 산소 라디컬(O*)은 상기 세정공정에 의해 발생하여 성장성 이물질의 원인이 되는 황산이온(SO4 -)을 제거한다. 특히 황산이 온(SO4 -)은 MoSiON으로 이루어진 위상반전막의 표면이나 측벽에 주로 위치하는데, 비록 MoSiON막의 표면이 10nm의 거친 정도를 갖지만, 상기와 같은 산소(O2) 플라즈마 처리를 수행하면, MoSiON막의 표면이나 측벽에 있는 황산이온(SO4 -)을 용이하게 제거할 수 있다.As shown in Chemical Formula 1, oxygen radical (O * ) is generated by the cleaning process to remove sulfate ions (SO 4 − ) which are a cause of growth foreign matter. In particular, sulfate ion (SO 4 − ) is mainly located on the surface or sidewall of the MoSiON phase inversion film. Although the surface of the MoSiON film has a roughness of 10 nm, the above-described oxygen (O 2 ) plasma treatment is performed. Sulfate ions (SO 4 − ) on the surface or sidewall of the MoSiON film can be easily removed.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 의한 황산이온(SO4 -)의 잔류량을 다른 방법에 의한 경우와 비교한 결과를 나타내 보인 그래프이다.Figure 2 is a sulfate ion (SO 4 -) by the method removes foreign substances growth of the photomask according to the present invention, a graph showing the results of comparing to the case of the residual amount of the other methods.

도 2를 참조하면, 레퍼런스(reference)의 경우(260 참조), 대략 0.01ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타내며, 본원발명에서와 같이, SPM 세정, SC-1 세정 및 핫 탈이온수 세정을 수행한 경우(250 참조), 대략 1ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타낸다. 이에 반하여, 종래의 SPM 세정과 콜드(cold) 탈이온수 세정만을 수행한 경우(210 참조) 대략 40ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타내고, SPM 세정과 SC-1 세정만을 수행한 경우(220 참조) 대략 30ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타내고, SPM 세정, SC-1 세정 및 핫 탈이온수 세정만을 수행한 경우(230 참조) 대 략 10ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타내며, 그리고 PM 세정과 SC-1 세정만을 수행한 경우(240 참조) 대략 3ng/㎠의 황산이온(SO4 -) 잔류량을 나타낸다. 따라서 본원발명에서와 같이 산소(O2) 플라즈마를 수행함에 따라 황산이온(SO4 -)의 잔류량이 급격하게 감소된다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 2, in the case of reference (see 260), it shows a residual amount of sulfate ion (SO 4 − ) of approximately 0.01 ng / cm 2, and as in the present invention, SPM cleaning, SC-1 cleaning and hot desorption When ion water washing was performed (see 250), a residual amount of sulfate ion (SO 4 − ) of approximately 1 ng / cm 2 was shown. In contrast, when only SPM cleaning and cold deionized water washing are performed (see 210), the residual amount of sulfate ion (SO 4 − ) is approximately 40ng / cm 2, and only SPM washing and SC-1 washing are performed. (see 220), sulfuric acid ions of approximately 30ng / ㎠ (SO 4 -) indicates a residual amount, SPM cleaning, in case of performing only the SC-1 cleaning, and hot de-ionized water washing (see 230) roughly ions of sulfuric 10ng / ㎠ (SO 4 -) represents the remaining amount, and in case of performing only the PM cleaning with SC-1 cleaning (see 240), sulfate ion (SO 4 of approximately 3ng / ㎠ - shows a) the remaining amount. Therefore, it can be seen that the amount of sulfate ions (SO 4 − ) is drastically reduced as the oxygen (O 2 ) plasma is performed as in the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 의한 산소 플라즈마 처리시간에 따른 황산이온(SO4 -)의 잔류량 변화를 나타내 보인 그래프이다.Figure 3 is a sulfate ion (SO 4 -) according to the oxygen plasma treatment time by removing foreign matters growth method of a photomask according to the present invention, a graph showing the change in the remaining amount.

도 3을 참조하면, 산소(O2) 플라즈마 처리를 10초에서 90초 동안 수행함에 따라 황산이온(SO4 -)의 잔류량이 점점 감소하지만, 90초 이상되면서 황산이온(SO4 -)의 잔류량은 더 이상 감소되지 않는다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 상기 산소(O2) 플라즈마 처리는 대략 90초 이상 수행하는 것이 적절하다.Referring to FIG. 3, the residual amount of sulfate ion (SO 4 − ) gradually decreases as the oxygen (O 2 ) plasma treatment is performed for 10 seconds to 90 seconds, but the residual amount of sulfate ion (SO 4 − ) is greater than 90 seconds. It can be seen that is no longer reduced. Accordingly, the oxygen (O 2 ) plasma treatment is preferably performed for about 90 seconds or more.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법에 의하면, 포토마스크에 대한 세정공정을 수행한 후에, 산소 플라즈마 처리를 수행하여 포토마스크상의 성장성 이물질을 제거함으로써, 포토리소그라피 공정을 수행하는 과정에서 원하지 않는 패턴전사를 방지할 수 있으며, 이에 따라 소망 하는 프로파일의 패턴을 형성하여 공정수율을 증대시킬 수 있다는 이점이 제공된다.As described above, according to the method for removing growthable foreign matters of the photomask according to the present invention, after the cleaning process for the photomask is performed, the photolithography process is performed by removing the growth foreign matters on the photomask by performing oxygen plasma treatment. Undesired pattern transfer can be prevented in the process of performing, thereby providing an advantage of increasing a process yield by forming a pattern of a desired profile.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

Claims (4)

포토마스크에 대한 세정을 수행하는 단계;Performing a cleaning on the photomask; 상기 세정이 이루어진 포토마스크를 플라즈마 챔버에 로딩하는 단계; 및Loading the cleaned photomask into a plasma chamber; And 상기 플라즈마 챔버 내에 불활성가스, 물 및 산소를 포함하는 플라즈마를 발생하여 상기 포토마스크상의 성장성 이물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법.Generating a plasma containing an inert gas, water, and oxygen in the plasma chamber to remove growth foreign matter on the photomask. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세정은, 과산화황산혼합물을 세정액으로 한 제1 세정과, 과산화암모늄혼합물을 세정액으로 한 제2 세정과, 그리고 핫 탈이온수를 이용한 제3 세정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법.The cleaning includes a first cleaning using a sulfuric acid peroxide mixture as a cleaning liquid, a second cleaning using an ammonium peroxide mixture as a cleaning liquid, and a third cleaning using hot deionized water. Way. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 성장성 이물질은 SO4 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 성장성 이물질 제거방법.The growth foreign matter removal method of the growth foreign material of the photomask, characterized in that it comprises SO 4 ions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 플라즈마 처리는 적어도 90초 이상 수행하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 성장성 이물질 제거방법.And the plasma treatment is performed for at least 90 seconds or more.
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