KR101129023B1 - 반사형 포토마스크의 세정방법 - Google Patents
반사형 포토마스크의 세정방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 반사형 포토마스크의 세정방법은, 반사층, 버퍼막 및 흡수층을 포함하는 마스크 패턴이 형성된 기판을 분사 노즐부, 초음파 진동부, 세정용액 저장부, 수소 공급부 및 암모니아 기체 공급부를 포함하는 세정 장치 내에 로딩시키는 단계; 세정용액 저장부에서 공급된 세정 용액에 수소 공급부에서 수소를 공급하면서 초음파 진동부에서 초음파 진동을 인가하여 수소 라디칼을 함유하는 수소수를 기판 상에 공급하는 단계; 및 수소수를 공급하면서 암모니아 기체를 함께 공급하여 마스크 패턴 형성시 유발된 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 단계를 포함한다.
수소 라디칼, 초음파 진동, 오존수
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토마스크의 포토 공정 후 잔존하는 불순물을 용이하게 제거할 수 있는 반사형 포토마스크의 세정방법에 관한 것이다.
포토마스크(Photomask)는 투명 기판 상에 광차단막 또는 위상반전막을 포함하는 패턴을 웨이퍼로 전사시켜 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 이러한 패턴은 일반적으로 투명 기판 상에 광차단막 또는 위상반전막을 형성하고, 이 대상막들 위에 포토레지스트막을 형성한 다음 노광, 현상 및 식각을 포함하는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 진행하여 형성하고 있다. 이와 같이 투명 기판 상에 패턴을 형성하는 과정 사이에 포토레지스트막을 현상, 식각 및 포토레지스트막을 제거하는 과정에서 잔여물 또는 오염물질이 발생할 수 있다. 이러한 불순물들은 패턴의 결함을 유발시켜 포토마스크의 품질을 현저히 저하시키고, 이러한 결함을 제거하기 위한 리페어(repair) 공정을 진행한 후에도 해당 영역의 투과율이 저하되어 웨이퍼 노광 공정시 불량 발생을 유발할 수 있다. 이와 같이 포토마 스크 상에 불순물이 발생하면 최종 패턴 결함의 주요 원인으로 작용할 수 있다.
이에 따라 포토마스크 상에 패턴을 형성하고, 포토레지스트막 패턴을 제거한 후 잔여물 및 오염물질을 제거하기 위한 목적으로 세정 공정을 진행하고 있다. 이러한 세정 공정은 일반적으로 황산이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 세정 용액을 이용하여 진행하고 있다. 그러나 암모니아 용액이 포함하는 수산기(OH-)에 의해 기판 또는 위상반전막의 표면이 미세하게 식각되어 이후 웨이퍼 상에 패턴 전사시 반사율이 손실되는 원인으로 작용할 수 있다. 현재 적용되고 있는 ArF(193nm) 및 KrF(248nm) 노광 조건 등에서 이용되는 바이너리 마스크(Binary mask) 또는 점진적 위상반전 마스크(Attenuated phase shift mask)에서도 이러한 세정 용액을 이용한 세정 공정에서 세정 시간에 따라 막 표면의 두께가 식각되고 있지만 포토마스크의 투과 특성에 미치는 영향이 매우 미미한 수준이다.
그러나 고반사율의 유지가 필수적인 EUV(Extreme Ultra Violet) 노광용 포토마스크에서는 막질 상에 미세한 손상이 발생하여도 반사율이 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 세정 용액을 이용한 세정 후 패턴 표면에 남아 있는 황산 및 암모니아의 잔류 이온들이 웨이퍼 노광시의 에너지 축적에 의한 광화학적 반응(photo-chemical reaction)으로 결정성 성장형 이물의 발생을 촉진시킬 수 있다. 이러한 결정성 성장형 이물은 노광 파장이 짧을수록 더욱 빠르게 생성되고, 이에 따라 포토마스크의 사용 수명은 더욱 더 감소된다. 이에 따라 황산이온 또는 암모니아 이온을 포함하는 세정 용액을 EUV 노광용 포토마스크 상에 사용하는데 한계가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법은, 반사층, 버퍼막 및 흡수층을 포함하는 마스크 패턴이 형성된 기판을 분사 노즐부, 초음파 진동부, 세정용액 저장부, 수소 공급부 및 암모니아 기체 공급부를 포함하는 세정 장치 내에 로딩시키는 단계; 상기 세정용액 저장부에서 공급된 세정 용액에 상기 수소 공급부에서 수소를 공급하면서 상기 초음파 진동부에서 초음파 진동을 인가하여 수소 라디칼을 함유하는 수소수를 상기 기판 상에 공급하는 단계; 및 상기 수소수를 공급하면서 암모니아 기체를 함께 공급하여 상기 마스크 패턴 형성시 유발된 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사층은 몰리브데늄(Mo)층 또는 실리콘(Si)층을 서로 교번 증착하여 형성하고, 상기 버퍼막은 실리콘옥사이드(SiO2)막을 포함하여 형성하며, 상기 흡수층은 크롬(Cr)막 또는 탄탈륨나이트라이드(TaN)막을 포함하여 형성할 수 있다.
상기 초음파 진동은 적어도 3MHz 주파수로 인가하는 것이 바람직하다.
상기 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 단계는 적어도 20분 동안 진행하는 것이 바람직하다.
상기 암모니아 기체 내에 함유된 암모니아 이온의 농도는 많아야 1.5ppm을 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법은, 투명 기판 위에 반사층, 버퍼막 및 흡수층을 포함하는 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마 스크 패턴이 형성된 기판을 분사 노즐부, 초음파 진동부, 세정용액 저장부 및 오존 생성기를 포함하는 세정 장치 내에 로딩시키는 단계; 상기 세정 장치의 세정용액 저장부에서 공급된 세정 용액에 상기 오존 생성기에서 생성된 오존을 공급하여 형성된 오존수로 상기 마스크 패턴 형성시 유발된 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 1차 세정을 수행하는 단계; 상기 1차 세정이 수행된 마스크 패턴 상에 상기 초음파 진동부에서 초음파 진동을 인가하면서 탈이온수(DIW)을 공급하는 2차 세정을 수행하는 단계; 및 상기 2차 세정이 수행된 마스크 패턴 상에 탈이온수로 3차 세정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 반사층은 몰리브데늄(Mo)층 또는 실리콘(Si)층을 서로 교번 증착하여 형성한다.
상기 1차 세정을 수행하는 동안 상기 마스크 패턴 상에 공급하는 오존수 상에 초음파 진동을 포함하는 물리적 힘을 차단하면서 진행하고, 상기 분사 노즐부가 상기 마스크 패턴의 중심부에서 종단부로 이동하면서 10분 내지 15분 동안 진행하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 초음파 진동은 2MHz 내지 3MHz의 주파수로 인가하는 것이 바람직하다.
상기 2차 세정은 상기 분사 노즐부가 상기 마스크 패턴의 중심부에서 종단부로 이동하면서 많아야 30초 동안 진행한다.
현재 사용되고 있는 포토마스크의 세정방식은 유기물의 산화, 분해를 위한 산화, 탈수제 및 파티클(particle)을 표면으로부터 분리시키고, 분리된 물질이 재흡착되는 것을 방지하는 제타 포텐셜(Z-potential)을 유도하는 세정 매체를 이용하고 있다. 이 가운데 제타 포텐셜을 유도하는 세정 매체로 산화 및 탈수제인 SPM(Sulfuric peroxide mixture) 용액과 강력한 제타 포텐셜 전달제인 SC-1(Standard Cleaning) 용액을 이용한다. 여기서 SPM 용액은 황산과 과산화수소의 혼합용액이고, SC-1용액은 암모니아수와 과산화수소의 혼합용액이다. ArF(193nm) 파장을 이용하는 투과형 포토마스크의 경우에는 암모니아수 또는 SC-1 용액의 OH 라디칼의 영향으로 투명 기판 또는 패턴이 식각되어도 노광 공정에서 영향을 미치는 정도가 미미하다. 예를 들어 SC-1 용액을 세정 매체로 적용할 경우, SC-1 용액의 전도도가 0.4ms의 경우 1분 동안 분사하면. 0.5˚의 위상차 손실이 발생하고, 투과율 손실은 0.1%미만으로 발생한다. 또한, 세정 매체에 의해 마스크 표면에 잔류된 성장성 결함 원인 소스가 발생하더라도 세정 마지막 단계에서 탈이온수를 이용한 린스 공정을 진행하여 잔류 이온을 제거할 수 있다.
그러나 EUV(Extreme Ultra Violet) 광원을 사용하는 반사형 포토마스크에서는 세정 매체에 의한 표면 박막의 미세한 손상은 반사율과 선폭(CD; Critical Dimension)의 국부적인 변화와 이에 따른 마스크 필드 내의 불균일 분포를 초래한다. 그리고 이러한 불균일 분포에 의해 공정 효율이 급격하게 감소하면서 마스크 수율을 저하시킬 수 있다. 반사형 포토마스크에서 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층이 적층된 구조로 형성된 반사층은 황산 용액 또는 SC-1 용액의 OH 라디칼에 의한 표면 식각 작용으로 크게는 수 퍼센트(%) 까지 국부적인 반사율 저하 현상이 초 래될 수 있다. 이러한 반사율 저하에 의한 불균일 현상은 이후 포토마스크 상에 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 패턴을 전사하기 위한 노광 공정에서 선폭 균일도(CD uniformity)와 MTT(Mean to target)을 저하시키는 원인으로 작용할 수 있으며, 공정 마진 및 품질의 급격한 저하를 초래할 수 있다.
또한 EUV 노광 공정은 ArF 파장(193nm)에 비해 10배 이상의 증폭된 광에너지를 적용하며, 이 증폭된 광에너지는 마스크 표면에 잔류된 화합물 이온들의 응집과 이에 따른 성장형 결함 원인 물질발생을 급격히 가속시키는 매개 에너지로 작용한다. 따라서 투과형 포토마스크와 동일한 수준으로 화합물 이온이 잔류하여도 수십 배 빠른 시간 안에 성장성 결함 원인 물질을 발생시킬 수 있다. 이러한 성장주기(lifetime)의 급격한 감소는 웨이퍼 노광 공정에서 급격한 수율 저하 및 생산성 저하의 원인으로 작용할 수 있다. 이에 따라 산 및 염기성 세정매체로부터 기인되는 EUV 노광 공정에서의 결함의 발생 원인을 차단하기 위한 방법이 요구된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 세정장치를 개략적으로 나타내보인 도면들이다. 특히, 도 5b는 도 5a를 상부에서 나타내보인 도면이다. 도 6은 수소 라디칼의 생성 반응을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다. 그리고 도 7은 수소 라디칼에 의해 불순물이 제거 반응을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 1을 참조하면, 투명 기판(100) 위에 반사층(105), 버퍼층(110) 및 흡수층(115)을 증착한다. 여기서 투명 기판(100)은 석영(Quartz)을 포함하며, 빛을 투 과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다. 반사층(105)은 노광 공정에서 포토마스크에 투과될 빛의 위상(phase)을 반전시킬 수 있는 물질로 이루어진다. 이러한 반사층(105)은 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물 또는 실리콘(Si)막을 한 층 이상 포함하는 다층막으로 형성하거나 또는 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물의 단일막으로 형성할 수 있다. 이때, 몰리브데늄(Mo)층과 실리콘(Si)층이 적층된 경우 50층 이상 교번하여 증착한다. 또한, 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물은 몰리브덴실리콘(MoSi)막을 포함한다. 다음에 버퍼층(110)은 반사층(105)의 손상 없이 반사층(105)의 두께를 조절하고, 이후 반사층 패턴을 형성하기 위해 진행하는 식각 과정에서 배리어막 역할을 한다. 이러한 버퍼층(110)은 실리콘옥사이드(SiO2)막으로 형성할 수 있다.
그리고 반사층(105) 위에 증착된 흡수층(115)은 투과되는 빛을 차단 한다. 이러한 흡수층(115)은 크롬(Cr)막 또는 탄탈륨나이트라이드(TaN)막을 포함하여 형성할 수 있다. 다음에 흡수층(115) 위에 패턴이 형성될 영역을 설정하는 개구부를 갖는 포토레지스트막 패턴(120)을 형성한다. 이러한 개구부에 의해 흡수층(115) 표면이 선택적으로 노출된다.
도 2를 참조하면, 포토레지스트막 패턴(120)을 식각 마스크로 하여 노출된 흡수층(115)을 식각하여 버퍼층(110)을 노출시키는 흡수층 패턴(125)을 형성한다. 계속해서 포토레지스트막 패턴(120) 및 흡수층 패턴(125)을 마스크로 노출된 버퍼층(110)을 식각하여 반사층(105)을 선택적으로 노출시키는 버퍼층 패턴(130)을 형 성한다. 다음에 포토레지스트막 패턴(120)은 제거한다.
도 3, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 포토레지스트막 패턴(120)이 제거된 투명 기판(100) 상에 세정을 수행한다. 구체적으로, 투명 기판(100)을 도 5a의 세정 장치의 스테이지(205) 상에 로딩시킨다. 여기서 세정 장치는 일 방향으로 회전 가능하면서 투명 기판(100)이 배치되는 스테이지(205), 스테이지(205) 상에 배치된 투명 기판(100)에 세정용액을 분사하면서 일 방향으로 이동 가능한 분사 노즐부(210), 분사 노즐부(210)로 공급되는 세정용액에 초음파 진동을 인가하는 초음파 진동부(215), 분사 노즐부(210)와 연결되어 투명 기판(100) 상에 공급될 세정용액을 저장하는 세정용액 저장부(225), 세정용액 저장부(225)에 수소 이온을 공급하는 수소 공급부(230) 및 세정용액 저장부(225)로부터 분사 노즐부(210)로 공급하는 세정용액에 암모니아 기체를 공급하는 기체 공급부(220)를 포함하여 이루어진다. 여기서 세정용액 저장부(225), 수소 공급부(230) 및 기체 공급부(220)는 공급 라인(235)을 통해 연결되어 있다. 이때, 초음파 진동부(215)는 압전소자(piezoelectric element)를 이용한 진동자를 포함하여 제작한다. 여기서 진동자는, 분사 노즐부(210)의 가장 끝단에 위치하여 흡수층 패턴(125) 및 버퍼층 패턴(130)이 형성된 투명 기판(100) 상에 분사 직전, 진동이 인가되도록 설계 및 제작되어야 한다. 이러한 초음파 진동부(215)는 3MHz 주파수의 초음파 진동(megasonic)을 인가한다.
다음에 이러한 세정 장치 내에 배치된 투명 기판(100) 상에 세정 용액 저장 부(225)로부터 수소(H2) 분자들을 다량 함유하는 초정제수(이하 수소수라 함)를 분사 노즐부(210)를 통해 분사한다. 여기서 도 6의 반응식을 참조하면, 수소수는 물(H2O) 분자의 전기 분해과정을 통해 얻어진 수소(H2) 분자들을 세정 용액 저장부(225)에 저장된 초순수(DIW; Deionized water) 내에 주입하는 과정으로 형성할 수 있다. 이와 같이 초정제수 내에 포함되어 공급라인(235)을 통해 운반된 수소 분자들은 스테이지(205) 상에 배치된 투명 기판(100) 상에 분사되기 직전에 3MHz 주파수의 초음파 진동부(215)의 진동자를 통해 강력한 활동성을 가진 수소 라디칼(-H)로 변환하게 된다. 그리고 이러한 과정으로 생성된 수소 라디칼(-H)이 포토레지스트막 패턴(120)을 제거하는 과정에서 투명 기판(100) 상에 형성된 잔여물을 제거한다.
여기서 초음파 진동부(215)로부터 3MHz 주파수의 초음파 진동을 인가하여 활동성을 극대화시킨 수소 라디칼(-H)의 유동성을 고려하여, 수소수를 투명 기판(100) 상에 분사하는 분사 노즐부(210)와 세정 장치 내에 배치된 투명 기판(100) 상에 형성된 패턴과의 거리는 10mm를 넘지 않도록 한다. 또한, 분사 노즐부(210)의 구경(aperture)은 매체 분산에 의해 진동 효과가 저하되는 현상이 발생하지 않도록 4mm 내지 6mm 범위의 크기를 유지한다. 수소수를 투명 기판(100) 상에 형성된 패턴 상에 분사하는 분사 노즐부(210)는 투명 기판(200)의 중심부에서 종단부까지 초당 3˚를 넘지 않는 속도로 이동하여 수소수에 의한 충분한 반응 시간을 인가한다. 이러한 수소수 분사 단계는 적어도 20분 동안 진행하여 패턴 표면의 고착성 오염물들 이 제거될 수 있도록 한다.
한편, 투명 기판(100)에 형성된 패턴 상에 수소 라디칼을 포하는 초정제수를 분사하면서 기체 공급부(220)로부터 세정 장치 내에 암모니아(NH4) 이온을 함유하는 기체를 미량 공급한다. 여기서 기체 내 함유된 암모니아 이온의 농도는 1.5ppm를 넘지 않도록 공급한다. 암모니아 이온의 농도가 1.5ppm 이상으로 증가하면 투명 기판(100) 상의 반사층(105)에 미세한 식각 효과가 발생하여 반사율 및 선폭 변화의 원인으로 작용할 수 있다.
이러한 암모니아 농도를 1.5ppm를 넘지 않도록 유지하면서 수소 라디칼을 포함하는 수소수를 투명 기판(100) 상에 분사하면, 파티클(particle)과 투명 기판(100)에 형성된 패턴 표면 사이의 제타 포텐셜(Z-potential) 발생을 유도할 수 있다. 제타 포텐셜은 파티클을 패턴 표면으로부터 분리시키고 재흡착되는 것을 방지하는 매체이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 파티클(305)과 기판(300)에 형성된 패턴(미도시함) 표면 사이에 형성된 양극(+) 및 음극(-)의 극성에 의해 파티클(305)이 기판(300) 표면에 흡착하여 성장성 결함 원인 물질로 작용하고 있다. 이에 따라 수소 라디칼을 포함하는 수소수 및 암모니아 이온을 함유하는 기체를 공급하면 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 파티클(305)과 기판(300)에 형성된 패턴 표면 사이의 극성이 음극(-)으로 변화되는 제타 포텐셜(Z-potential)을 유도하면서 파티클을 패턴 표면으로부터 탈착시켜 제거할 수 있고, 탈착된 파티클이 재부착되는 것을 방지할 수 있 다. 또한, 낮은 농도, 예컨대 1.5ppm를 넘지 않는 암모니아 이온이 함유된 수소수는 EUV 노광용 반사형 마스크의 흡수층인 탄탈륨나이트라이드(TaN)막과 몰리브데늄과 실리콘층이 적층된 반사층의 반사율, 흡수율 및 그에 의한 선폭 변화와 같은 도량형(metrology) 특성 변화를 초래할 수 있는 미세 손상도 가하지 않는다.
다음에 도 4에 도시한 바와 같이, 투광영역(A1), 반사영역(B1) 및 흡수영역(C1)을 정의하는 반사층 패턴(135)을 형성한다. 구체적으로, 흡수층 패턴(125) 및 버퍼층 패턴(130)을 마스크로 노출된 반사층(105, 도 3참조)을 식각하여 투명 기판(100)을 노출시킨다. 다음에 반사영역(B1)이 형성될 영역의 흡수층 패턴(125) 및 버퍼층 패턴(130)을 선택적으로 식각하여 반사층 패턴(135)을 노출시켜 투광영역(A1), 반사영역(B1) 및 흡수영역(C1)을 포함하는 포토마스크를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법은, 초음파 진동이 인가된 수소수 및 암모니아 이온이 미량 함유된 세정 용액을 세정 매체로 사용하여 EUV 노광용 반사형 마스크의 반사층에서의 반사율 손실을 방지할 수 있다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 투명 기판(400) 상에 반사층(405), 버퍼층(410) 및 흡수층(415)을 형성한다. 다음에 흡수층(415) 위에 마스크 패턴이 형성될 영역을 설정하는 개구부를 갖는 포토레지스트막 패턴(420)을 형성한다. 이러한 포토레 지스트막 패턴(420)에 의해 흡수충(415) 표면이 선택적으로 노출된다(도 8 참조). 계속해서 포토레지스트막 패턴(420)을 마스크로 노출된 흡수층(415) 및 버퍼층(410)을 식각하여 흡수층 패턴(420) 및 버퍼층 패턴(430)을 형성한다. 그리고 포토레지스트막 패턴(420)은 제거한다(도 9참조).
도 10, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 포토레지스트막 패턴(420)이 제거된 투명 기판(400) 상에 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 세정을 수행한다.
구체적으로, 투명 기판(400)을 도 5a의 세정 장치의 스테이지(105) 상에 배치한다. 다음에 투명 기판(100) 상에 오존수를 공급하여 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 1차 세정을 수행한다. 오존수는 세정 용액 저장부(225)로부터 공급된 세정 용액에 오존 생성기(240)에서 생성된 오존을 공급하여 형성한다. 성장성 결함 원인 물질은 포토레지스트막 패턴(420) 제거 및 흡수층 패턴(420)과 버퍼층 패턴(430) 형성시 유발될 수 있다. 여기서 오존 생성기(240)로부터 오존을 생성하여 90ppm 농도의 오존을 포함시킨다. 이때, 오존수의 대기 노출시의 분해 속도를 고려하여 분사 노즐부(210)과 투명 기판(400) 상에 형성된 패턴들의 표면과의 거리는 20mm를 넘지 않도록 고정하며, 분사 노즐부(210)의 구경 또한 4mm 내지 6mm 크기로 제한한다. 1차 세정을 진행하는 동안 오존수에는 초음파 진동 및 승압을 포함하는 어떠한 물리력도 포함되지 않은 상태에서 자연 분사 방식만을 이용하여 진행한다. 분사 노즐부(210)는 투명 기판(200)의 중심부에서 종단부까지 초당 3°이내의 속도로 연속적 이동함으로써 충분한 산화 시간을 갖는다. 이러한 1차 세정은 10분 내지 15분 동안 진행하여 흡수층 패턴(420)과 버퍼층 패턴(430) 표면의 유기 오염물질들 이 제거한다. 이러한 고농도의 오존수를 이용한 1차 세정은 반사형 마스크의 흡수층 패턴(420)인 탄탈륨 나이트라이드(TaN)와 반사층(405)인 몰리브데늄 및 실리콘의 초적층의 물질 조성 변화, 예를 들어 반사율 및 흡수율의 변화를 초래할 수 있는 미세 손상을 방지한다.
다음에 1차 세정이 수행된 투명 기판(400) 상에 초음파 진동부(215)에서 초음파 진동을 인가하면서 탈이온수(DIW)을 공급하는 2차 세정을 수행한다. 세정 장치의 세정 용액 공급부(225)에 저장된 세정 용액, 예컨대 탈이온수를 공급라인(235)을 통해 운반되어 스테이지(205) 상에 배치된 투명 기판(400) 상에 분사한다. 탈이온수를 투명 기판(400) 상에 분사하기 직전에 초음파 진동부(215)의 진동자를 통해 진동을 인가한다. 여기서 30nm 미만의 초미세 회로선폭을 가지는 반사형 포토마스크의 특성에 따라, 패턴이 무너짐(collapse) 현상을 유발할 수 있는 2MHz 이하의 주파수는 사용하지 않으며, 3MHz 주파수만을 이용한다. 초음파 진동이 인가된 탈이온수를 분사하는 분사 노즐부(210) 또한 진동자에 의해 진동된 탈이온수가 진동수를 유지할 수 있도록 투명 기판(400) 상에 형성된 패턴들과의 거리를 20mm 이하로 고정한다. 여기서 진동자의 위치는 분사 노즐부(210)의 가장 끝단에 위치하여 반사형 포토마스크 표면으로 분사 직전에 진동이 인가되도록 설계 및 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 충분한 유량의 탈이온수가 공급되도록 관리하여 건조된 상태에서 압전 소자 진동에 의한 파티클 오염이 발생하지 않도록 한다. 분사 노즐부(210)는 투명 기판(200)의 중심부에서 종단부까지 초당 3°이내의 속도로 연속적으로 왕복 이동한다. 이때, 분사 노즐부(210)가 고정된 상태에서 30초 이상 유지할 경우 패턴의 무너짐 현상이 발생할 수 있으므로 고정 상태에서 30초를 넘지 않도록 한다.
다음에 2차 세정이 수행된 투명 기판(400) 상에 탈이온수로 3차 세정을 수행한다. 3차 세정은 초음파 진동 및 승압을 포함하는 어떠한 물리력도 포함되지 않은 상태에서 탈이온수를 공급하는 순수 린스(rinse) 공정이다. 3차 세정을 진행하는 동안 물리적 운동 또는 화학적 작용을 배제함으로써, 산화제나 물리적 운동에 의해 발생할 수 있는 파티클을 사전에 차단할 수 있다. 이러한 1차 세정 내지 3차 세정을 진행함에 따라 반사층 및 흡수층에서 물성 변화가 발생하는 것을 방지하고, 화학적 이온의 패턴 표면 잔류에 대해 차단함으로써 성장성 결함 원인 물질이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
도 11을 참조하면, 투광영역(A2), 반사영역(B2) 및 흡수영역(C2)을 정의하는 반사층 패턴(435)을 형성한다. 구체적으로, 흡수층 패턴(425) 및 버퍼층 패턴(430)을 마스크로 노출된 반사층(405, 도 10참조)을 식각하여 투명 기판(400)을 노출시킨다. 다음에 반사영역(B2)이 형성될 영역의 흡수층 패턴(425) 및 버퍼층 패턴(430)을 선택적으로 식각하여 반사층 패턴(435)을 노출시켜 투광영역(A2), 반사영역(B2) 및 흡수영역(C2)을 포함하는 포토마스크를 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법은, 오존수와 함께 초음파 진동이 인가된 탈이온수만을 사용함으로써 반사형 포토마스크의 흡수층 및 반사층의 물질 조성 변화를 초래할 수 있는 미세 손상을 방지함으로써 웨이 퍼 노광시의 선폭 균일도를 균일하게 유지할 수 있다. 또한, 세정 공정을 3단계로 나누어 진행함으로써 패턴 표면에 화학적 이온이 잔류되는 것을 방지함으로써 웨이퍼 노광 중에 성장형 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 세정장치를 개략적으로 나타내보인 도면이다.
도 6은 수소 라디칼의 생성 반응을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 7은 수소 라디칼에 의해 불순물이 제거 반응을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 세정방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
Claims (13)
- 반사층, 버퍼막 및 흡수층을 포함하는 마스크 패턴이 형성된 기판을 분사 노즐부, 초음파 진동부, 세정용액 저장부, 수소 공급부 및 암모니아 기체 공급부를 포함하는 세정 장치 내에 로딩시키는 단계;상기 세정용액 저장부에서 공급된 세정 용액에 상기 수소 공급부에서 수소를 공급하면서 상기 초음파 진동부에서 초음파 진동을 인가하여 수소 라디칼을 함유하는 수소수를 상기 기판 상에 공급하는 단계; 및상기 수소수를 공급하면서 암모니아 기체를 함께 공급하여 상기 마스크 패턴 형성시 유발된 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 단계를 포함하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,상기 반사층은 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층을 서로 교번 증착하여 형성하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,상기 버퍼막은 실리콘옥사이드(SiO2)막을 포함하여 형성하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,상기 흡수층은 크롬(Cr)막 또는 탄탈륨나이트라이드(TaN)막을 포함하여 형성하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,상기 초음파 진동은 3MHz 이상의 주파수로 인가하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 삭제
- 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제1항에 있어서,상기 암모니아 기체 내에 함유된 암모니아 이온의 농도는 1.5ppm이하로 유지하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 투명 기판 위에 반사층, 버퍼막 및 흡수층을 포함하는 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 마스크 패턴이 형성된 기판을 분사 노즐부, 초음파 진동부, 세정용액 저장부 및 오존 생성기를 포함하는 세정 장치 내에 로딩시키는 단계;상기 세정 장치의 세정용액 저장부에서 공급된 세정 용액에 상기 오존 생성기에서 생성된 오존을 공급하여 형성된 오존수로 상기 마스크 패턴 형성시 유발된 성장성 결함 원인 물질을 제거하는 1차 세정을 수행하는 단계;상기 1차 세정이 수행된 마스크 패턴 상에 상기 초음파 진동부에서 초음파 진동을 인가하면서 탈이온수(DIW)을 공급하는 2차 세정을 수행하는 단계; 및상기 2차 세정이 수행된 마스크 패턴 상에 탈이온수로 3차 세정을 수행하는 단계를 포함하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,상기 반사층은 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층을 서로 교번 증착하여 형성하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,상기 1차 세정을 수행하는 동안 상기 마스크 패턴 상에 공급하는 오존수 상에 초음파 진동을 포함하는 물리적 힘을 차단하면서 진행하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,상기 1차 세정은 상기 분사 노즐부가 상기 마스크 패턴의 중심부에서 종단부 로 이동하면서 10분 내지 15분 동안 진행하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제8항에 있어서,상기 초음파 진동은 2MHz 내지 3MHz의 주파수로 인가하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
- 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.8항에 있어서,상기 2차 세정은 상기 분사 노즐부가 상기 마스크 패턴의 중심부에서 종단부로 이동하면서 30초 이하로 진행하는 반사형 포토마스크의 세정방법.
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