KR100745065B1 - 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법에 관한 것으로서, 세정 과정 후에 HF 세정 및 베이킹을 추가하여 세정 과정에서 발생하는 화학적 잔류 이온을 최소화함으로써 성장성 이물을 제어시키는 이점이 있다.
이를 위해 본 발명은, 석영 기판위에 위상반전막 및 광차단막을 포함하여 이루어진 위상반전 마스크 패턴을 형성하는 단계, 석영 기판 위의 위상반전 마스크 패턴에 대해 황산 이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 용액을 이용하여 세정을 실시하는 단계, 세정된 위상반전 마스크 패턴을 HF 수용액으로 세정하는 단계, HF 수용액으로 세정된 위상반전 마스크 패턴을 베이킹 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법을 제공한다.
위상반전 마스크, HF 세정, 핫 플레이트
Description
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술의 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 3은 불화수소(HF)용액의 희석 조성비에 따른 석영 기판 및 위상반전막의 식각율을 나타낸 도면이다
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
20 : 석영기판 21 : 위상반전막
22 : 광차단막 23 : 위상반전 마스크 패턴
25 : 핫 플레이트
본 발명은 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세정 과정 후에 HF 세정 및 베이킹을 추가하여 세정 과정에서 발생하는 화학적 잔류 이온을 최소화함으로써 성장성 이물을 제어하는 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 소자가 고집적화되면서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 크기가 미세해지고, 이러한 미세한 패턴을 형성하기 위하여 포토 마스크를 사용하는 포토리소그래피(Photolithography) 공정이 이용되고 있다. 상기와 같은 포토마스크는 현재 몰리브덴 실리콘 옥시나이트라이드막(MoSiON)과 같이 수 %의 투과율을 갖는 위상 반전 물질을 이용하여 이를 투과한 광과 석영 기판을 투과한 광의 소멸간섭을 이용하여 기존의 포토 마스크보다도 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 형성하도록 하는 하프톤 위상반전 마스크(Half-tone Phase Mask)가 적용되고 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법 및 세정공정을 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법을 나타낸 단면도이다.
먼저 도 1a에 도시된 바와 같이, 석영기판(10) 전면에 위상반전막(11), 광차단막(12) 및 감광막을 순차적으로 형성한 후, 상기 감광막을 노광하고 현상하여 투광영역(A)을 정의하는 감광막 패턴(13)을 형성하여 상기 광차단막(12)을 노출시킨다. 여기서 상기 위상반전막(11)은 MoSiON물질 등을 포함하여 이루어지고, 상기 광 차단막(12)은 크롬(Cr)등을 포함하여 이루어진다.
그 다음 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(13)을 식각 마스크로 하여 상기 광차단막(12)과 위상반전막(11)을 순차적으로 식각함으로써 투광영역(A)을 형성하고 상기 감광막 패턴(13)을 제거한다. 이 때 상기 광차단막(13)과 위상반전막(12)의 식각은 프루오린계 가스인 CF ₄, SF ₄, 또는 CHF₃ 가스에 O ₂와 He 또는 Ar가스를 첨가하여 플라즈마 건식식각방법으로 식각한다.
이어서 도 1c에 도시된 바와 같이, 위상반전 영역(B)의 광차단막(12)을 제거하여 하프톤 위상반전마스크 패턴을 형성한다.
그리고 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 위상반전막(11) 및 상기 광차단막(12)을 식각시 발생하는 화학적 잔여물의 제거를 위한 세정공정을 실시한다. 상기 세정 공정은 먼저 상기 패턴이 형성된 위상반전 마스크를 로더(Loader)에 적재하여 SPM 용액(H2SO4+H2O2)을 이용하여 상기 감광막 패턴의 잔여물을 제거하는 공정을 실시한다. 다음으로 SC-1(NH4OH+H2O2+H2O) 용액을 이용하여 화학적 잔여물 및 유기물을 세정하고, 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol: IPA)의 고증발성을 이용하여 상기 위상반전 마스크 표면의 수분을 건조시키는 이소프로필알콜 건조 공정(Isopropyl Alcohol Vapor Dry)을 거친다. 그리고 상기 위상반전 마스크를 언로더(Unloader)로 옮긴다.
그러나 상기 SPM 용액(H2SO4+H2O2)및 SC-1(NH4OH+H2O2+H2O)용액을 이용하여 세정공정을 실시할 때, 상기 SPM 용액의 황산(SO4) 이온 잔여물이 마스크의 표면에 남아 있게 되어 제작 환경의 변화나 노광장치의 노광량에 따라 성장성 이물의 원인으로 작용하는 문제가 발생한다. 특히 상기 암모늄(NH₃) 이온과 황산(H2SO4) 이온과의 반응에 의한 염의 형성에 의하여 상기 성장성 이물의 밀도가 시간의 경과에 따라 비례하여 증가하게 되어, 결국에는 마스크로서의 역할을 수행할 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래기술에서 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 세정 과정 후에 HF 세정 및 베이킹 하는 공정을 추가하여 세정 과정에서 발생하는 화학적 잔류 이온을 최소화함으로써 성장성 이물을 제어하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 석영 기판위에 위상반전막 및 광차단막을 포함하여 이루어진 위상반전 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 석영 기판 위의 위상반전 마스크 패턴에 대해 황산 이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 용액을 이용하여 세정을 실시하는 단계, 상기 세정된 상기 위상반전 마스크 패턴을 HF 수용액으로 세정하는 단계, 상기 HF 수용액으로 세정된 상기 위상반전 마스크 패턴을 베이킹 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 황산 이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 용액은 SPM 용액 또는 SC-1 용액을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, HF 수용액으로 세정시 HF: 물의 비율이 100:1 내지 500:1로 혼합된 HF수용액으로 세정하는 것이 바람직하다.
상기 베이킹 하는 단계는 핫 플레이트(hot plate)를 이용할 수 있다.
상기 베이킹 하는 단계는 N₂가스를 3sccm의 유량으로 공급하고 400℃의 온도에서 5분간 진행하는 것이 바람직하다.
상기 베이킹 하는 단계에서는, 베이크를 실시하되, 상기 위상반전 마스크 패턴이 형성된 마스크의 후면에 He 가스등을 주입하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 황산 이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 용액은 SPM 용액 또는 SC-1 용액을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, HF 수용액으로 세정시 HF: 물의 비율이 100:1 내지 500:1로 혼합된 HF수용액으로 세정하는 것이 바람직하다.
상기 베이킹 하는 단계는 핫 플레이트(hot plate)를 이용할 수 있다.
상기 베이킹 하는 단계는 N₂가스를 3sccm의 유량으로 공급하고 400℃의 온도에서 5분간 진행하는 것이 바람직하다.
상기 베이킹 하는 단계에서는, 베이크를 실시하되, 상기 위상반전 마스크 패턴이 형성된 마스크의 후면에 He 가스등을 주입하는 것이 바람직하다.
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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
먼저 도 2a에 도시한 바와 같이, 광차단막, 위상반전막, 감광막이 형성된 석영 기판에 전자빔(E-beam)을 노광하고, 현상공정을 통해 투광 영역을 정의하는 감광막 패턴을 형성한 후, 상기 감광막 패턴으로 미세 패턴을 구현하여 건식식각을 통해 상기 광차단막과 위상반전막을 식각해서, 석영 기판(20)위에 위상반전막(21) 및 광차단막(22)을 포함하여 이루어진 위상반전 마스크 패턴(23)을 형성한다.
그리고 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 석영 기판(20)위에 형성된 위상반전 마스크 패턴(23)에 황산과수(H2SO4)와 과산화수소(H2O2)의 혼합액인 SPM 용액 (H₂SO₄+H₂O₂)을 이용하여 감광막과 같은 유기 오염물을 제거한다. 여기서 상기 SPM용액으로 세정공정을 실시하게 되면 기판 위에 화학적 산화막을 형성시키고 석영 기판의 표면을 친수성으로 만들며, 다른 세정액이 용이하게 마스크에 작용하도록 할 수 있다.
그 다음 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 감광막 패턴을 제거한 위상반전 마스크 패턴(23)을 SC-1 용액(Standard Clean-1)을 이용하여 세정한다. 여기서 SC-1 용액은 암모니아(NH₃), 과산화수소(H₂O₂) 및 물(H₂O)을 1:1:5의 비율로 혼합할 수 있으며, 75~90℃의 온도에서 10-20분 정도 세정공정을 실시한다. 여기서 상기 과산화수소(H₂O₂)가 H₂O + O₂로 분리되면서 강한 산화작용으로 마스크 표면의 유기 물질들이 물에 잘 용해되는 복합물질을 형성한다. 즉, 과산화수소의 산화와 암모니아용액(NH₄OH)의 용해 및 식각에 의해 주로 상기 SPM용액에 의해 제거되지 않은 화학적 잔여물을 제거한다.
이어서 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 SPM 용액 및 SC-1 용액을 통한 세정공정이 종료한 후 HF 수용액으로 세정공정을 실시하고 물로 린스(Rinse)한 후, 이소프로필알콜(IPA)의 고증발성을 이용하여 상기 위상반전 마스크 패턴 표면의 수분을 건조시키는 이소프로필알콜 증발 건조(Isopropyl Alcohol Vapor Dry) 공정을 실시한다.
여기서 상기 HF 수용액을 이용한 세정은 물과 불화수소(HF)용액을 100-500:1의 비율로 혼합한 희석된 불화수소(DHF) 용액을 이용할 수 있다. 상기 희석된 불화수소(DHF) 용액은 상기 위상반전 마스크 패턴의 석영 기판이나 위상반전막의 표면을 식각하여 상기 석영 기판이나 위상반전막의 표면에 남아 있는 화학적 잔여 이온을 제거할 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 더 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 불화수소(HF)용액의 희석 조성비에 따른 석영 기판 및 위상반전막의 식각율을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면 물과 불화수소용액의 희석 조성비가 100:1 이하가 될 경우에는 식각이 두껍게 되어 위상반전막의 투과율이 증가하게 되고, 상기 희석 조성비가 500:1이상이 될 경우에는 위상반전 마스크 패턴에 잔류하는 이물질의 제거가 잘 이루어지지 않게 된다.
다음으로 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 HF 수용액으로 세정 후 상기 위상반전 마스크 패턴(23)에 베이킹(Baking)을 실시한다. 여기서 베이킹은 핫 플레이트(Hot Plate)(25)를 이용한 방법으로 실시할 수 있다. 이 경우, 상기 핫 플레이트(25)는 상기 위상반전 마스크 패턴이 형성된 마스크(24)의 전면에 위치하도록 하고, 광원을 193nm 파장으로 노출하여 에너지원으로 공급하며 N₂가스를 공급하여 온도의 균일도 및 주위 공간의 청정도를 유지한다. 또한 상기 N₂가스는 3sccm의 유량으로 공급하고, 400℃의 온도에서 5분간 베이킹(Baking)을 실시한다.
이때 상기 핫 플레이트(25)에 광원을 193nm 파장으로 노출하여 에너지원으로 공급하는 동안 상기 석영 기판(20)의 뒤틀림을 방지하기 위하여 상기 위상반전 마스크 패턴(23)이 형성된 마스크의 후면에 He 가스나 냉매 등을 공급한다. 또한 상기 광원에 노출하는 동안 상기 석영 기판(20)의 표면, 위상반전막(21) 혹은 광차단막(22)으로부터 방출되는 화학적 잔여 가스는 다른 배기구를 통하여 배출되도록 한다.
이와 같이 상기 핫 플레이트로 베이킹을 실시하면 황산(SO₄) 이온과 암모니아(NH₃) 이온의 잔여량이 약 1/2으로 감소한다.
본 발명은 석영 기판 위에 위상반전막과 광차단막을 포함하여 이루어진 위상반전 마스크 패턴을 형성하고 상기 위상반전 마스크를 SPM 용액 및 SC-1 용액을 통하여 세정하는 단계를 포함하여 이루어진다.
따라서 본 발명에서는 상기 SPM 용액 및 SC-1 용액을 통한 세정 후, HF 세정 공정 및 베이킹 공정을 추가하여 세정 과정에서 발생하는 황산이온(SO₄)과 암모니아(NH₃)이온 등의 화학적 잔류 이온을 최소화함으로써 위상반전 마스크 상에 발생하는 성장성 이물을 제어하여 위상반전 마스크의 결함 발생을 개선할 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명은 세정 공정 후에 HF세정 공정을 추가하여 석영 기판 및 위상반전막의 표면에 남아있는 화학적 잔여물을 제거하여 위상반전 마스크 상에 발생하는 성장성 이물을 제어할 수 있다.
또한 핫 플레이트를 이용한 베이킹 공정을 실시하여 위상반전 마스크의 황산이온(SO₄)과 암모니아(NH₃)이온 등의 화학적 잔류 이온 양을 감소시킬 수 있다.
Claims (6)
- 석영 기판 위에 위상반전막 및 광차단막을 포함하여 이루어진 위상반전 마스크 패턴을 형성하는 단계,상기 석영 기판 위의 위상반전 마스크 패턴에 대해 SPM 세정 및 SC-1 세정을 실 실시하는 단계,상기 세정된 상기 위상반전 마스크 패턴을 HF 수용액으로 세정하는 단계,상기 HF 수용액으로 세정된 상기 위상반전 마스크 패턴을 베이킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, HF 수용액으로 세정시 HF: 물의 비율이 100:1 내지 500:1 로 혼합된 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 베이킹 하는 단계는 핫 플레이트(hot plate)를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 베이킹 하는 단계는 N₂가스를 3sccm의 유량으로 공급하고 400℃의 온도에서 5분간 진행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 베이크를 실시하되, 상기 위상반전 마스크 패턴이 형성된 마스크의 후면에 He 가스등을 주입하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 성장성 이물질 제거방법.
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