KR20080001473A - Method for fabricating haze defects free photo mask - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a photo mask to remove haze defects is provided to reduce the quantitative amount of ion by removing residual ions in the surface using H2O plasma. Patterns to be printed on a wafer are formed on a photo mask substrate(100). The surface of the photo mask substrate is cleaned. A plasma surface treatment is executed on the cleaned surface of the photo mask substrate. Then, residual ions(500) are removed. A plasma surface treatment is executed by using H2O plasma for removing the residual ions. A plasma surface treatment is executed by using O2 plasma for removing organics in addition to the H2O plasma.

Description

헤이즈 결함을 제거한 포토 마스크의 제조 방법{Method for fabricating haze defects free photo mask}Method for fabricating haze defects free photo mask

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤이즈 결함을 제거한 포토 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views schematically illustrating a method of manufacturing a photo mask from which a haze defect is removed according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히, 헤이즈(haze) 결함을 제거한 포토 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to a method of manufacturing a photomask from which haze defects are removed.

반도체 소자를 제조하는 과정에는 웨이퍼 상에 구현하고자하는 패턴을 전사하는 포토리소그래피(photolithography) 과정이 주요하게 사용되고 있다. 이러한 포토리소그래피 과정에서 웨이퍼 상으로 패턴을 정교하게 전사하기 위해서, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 패턴을 포토 마스크 상에 형성하는 과정이 주요하게 인식되고 있다. In the process of manufacturing a semiconductor device, a photolithography process for transferring a pattern to be implemented on a wafer is mainly used. In order to precisely transfer a pattern onto a wafer in such a photolithography process, a process of forming a pattern to be transferred onto a wafer on a photomask is mainly recognized.

포토 마스크는, 포토 마스크 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자하는 크롬(Cr)막 또는/ 및 몰리브데늄(Mo)막의 패턴을 형성한 후, 마스크 기판 상을 습식 세정하는 과정 등으로 형성되고 있다. The photo mask is formed by forming a pattern of a chromium (Cr) film and / or a molybdenum (Mo) film to be transferred onto a wafer on the photomask substrate, followed by wet cleaning the mask substrate.

그런데, 이러한 포토 마스크를 웨이퍼 제조 과정에 사용하는 중에 포토 마스크 기판 표면 등에 헤이즈가 발생되고 있다. 이에 따라, 헤이즈 결함을 제거하기 위해서 포토 마스크 기판 상에 패턴을 다시 형성하는 재작업이 요구되고 있다. 이러한 헤이즈의 발생 원인은 주로 마스크 기판 표면에 잔류하는 NH4 이온이나 SO4 이온들에 의한 것으로 이해되고 있다. By the way, haze generate | occur | produces on the surface of a photomask board | substrate, etc. while using this photomask for a wafer manufacturing process. Accordingly, in order to remove haze defects, a rework is required to form the pattern again on the photomask substrate. It is understood that the cause of the haze is mainly caused by NH 4 ions or SO 4 ions remaining on the mask substrate surface.

이러한 이온들은 포토 마스크를 제조하는 과정 중 최종 습식 세정 과정에서 잔류되는 것으로 이해될 수 있으며, 세정 과정을 생략할 수 없으므로, 이러한 이온 분포들이 잔류하는 양을 제어하기가 쉽지 않다. 따라서, 이러한 헤이즈 발생 요인으로 이해되는 이온 잔류량을 제어하는 방법의 개발이 요구되고 있다. It can be understood that such ions remain in the final wet cleaning process during the manufacture of the photomask, and since the cleaning process cannot be omitted, it is difficult to control the amount of these ion distributions remaining. Therefore, there is a demand for the development of a method of controlling the amount of residual ions, which is understood as a cause of haze.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 헤이즈 결함 발생을 제거한 포토 마스크의 제조 방법을 제시하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photomask, in which haze defects are eliminated.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 포토 마스크 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자하는 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토 마스크 기판 표면을 세정하는 단계, 및 상기 세정된 포토 마스크 기판 표면을 플라즈마 표면처리하여 잔류 이온을 제거하는 단계를 포함하는 포토 마스크 제조 방법을 제시한다. One aspect of the present invention for achieving the above technical problem, forming a pattern to be transferred onto a wafer on a photo mask substrate, cleaning the surface of the photo mask substrate, and the surface of the cleaned photo mask substrate A photomask fabrication method comprising the step of removing residual ions by plasma surface treatment is provided.

상기 플라즈마 표면 처리는 상기 잔류 이온 제거를 위한 수증기(H20)의 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 플라즈마 표면 처리는 상기 수증기(H20) 플 라즈마와 함께 상기 포토 마스크 표면에 잔류하는 유기물을 제거하는 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 플라즈마 표면 처리는 상기 수증기(H20) 및 산소(O2) 플라즈마와 함께 상기 포토 마스크 기판의 거침도를 완화하는 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. The plasma surface treatment may be performed using a plasma of water vapor (H 2 0) for removing residual ions. The plasma surface treatment may be performed by using an oxygen (O 2 ) plasma to remove organic substances remaining on the surface of the photo mask together with the water vapor (H 2 0) plasma. The plasma surface treatment may be performed by using an argon (Ar) plasma along with the water vapor (H 2 O) and oxygen (O 2 ) plasma to alleviate the roughness of the photo mask substrate.

상기 플라즈마 표면 처리에 의해 상기 포토 마스크 기판 표면에 표면 보호를 위한 산화막 형성이 수반될 수 있다. The plasma surface treatment may involve forming an oxide film on the surface of the photomask substrate for surface protection.

본 발명에 따르면, 헤이즈 결함 발생을 제거한 포토 마스크의 제조 방법을 제시할 수 있다. According to this invention, the manufacturing method of the photomask which removed the haze defect generation can be proposed.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, 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. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤이즈 결함을 제거한 포토 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views schematically illustrating a method of manufacturing a photo mask from which a haze defect is removed according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 바람직하게 투명한 석영 기판의 포토 마스크 기판(100) 상에 몰리브데늄(Mo)막(200)을 증착 형성하고, 크롬(Cr)막(300)을 증착 형성한다. 이 러한 막들(200, 300)은 포토 마스크 기판(100) 상에 형성될 웨이퍼 상으로 전사될 패턴을 구성하는 막질로 이해될 수 있다. 크롬막(300) 상에 패터닝을 위한 선택적 식각 시 식각 마스크로 사용될 제1포토레지스트 패턴(photoresist pattern: 410)을 전자빔 묘화(E-Beam writing) 등으로 형성한다. Referring to FIG. 1, a molybdenum (Mo) film 200 is deposited on a photomask substrate 100 of a transparent quartz substrate, and a chromium (Cr) film 300 is deposited. These films 200 and 300 may be understood as a film constituting a pattern to be transferred onto a wafer to be formed on the photo mask substrate 100. A first photoresist pattern 410 to be used as an etch mask during the selective etching for patterning is formed on the chromium layer 300 by E-Beam writing.

도 2를 참조하면, 제1포토레지스트 패턴(410)을 식각 마스크로 선택적 식각을 수행하여, 크롬막 패턴(301) 및 몰리브데늄막 패턴(201)을 형성한다. 이후에, 제1포토레지스트 패턴(410)을 선택적으로 제거한다. Referring to FIG. 2, the chromium film pattern 301 and the molybdenum film pattern 201 are formed by selectively etching the first photoresist pattern 410 using an etching mask. Thereafter, the first photoresist pattern 410 is selectively removed.

도 3을 참조하면, 일부 크롬막 패턴(301)을 가리고 다른 일부 크롬막 패턴(301)을 노출하는 제2포토레지스트 패턴(450)을 형성한다. 이러한 경우는 포토 마스크를 이중막을 이용하여 형성하는 경우에 해당되는 것으로 이해될 수 있으며, 단일막으로 포토 마스크를 형성할 경우 제2포토레지스트 패턴(450)의 도입은 생략될 수 있다. Referring to FIG. 3, a second photoresist pattern 450 is formed to cover some chromium layer patterns 301 and expose some other chromium layer patterns 301. In this case, the photomask may be understood as being formed using a double layer, and when the photomask is formed as a single layer, introduction of the second photoresist pattern 450 may be omitted.

도 4를 참조하면, 제2포토레지스트 패턴(450)에 노출된 크롬막 패턴(301)들을 선택적으로 건식 식각 등으로 제거한다. 이후에, 제2포토레지스트 패턴(450)을 스트립 등으로 제거하고, 세정한다. 이때, 세정은 습식 세정 및 린스(rinse), 건조등으로 수행될 수 있는 데, 이러한 세정 후에 마스크 기판(100) 표면 상에 잔류 이온(500)들이 흡착된 상태로 남을 수 있다. 예컨대, SO4 이온, NH4 이온 또는 Cl 이온 등이 잔류할 수 있다. 이러한 이온들은 세정 과정에서 잔류되는 것으로 이해될 수 있다. Referring to FIG. 4, the chromium film pattern 301 exposed to the second photoresist pattern 450 is selectively removed by dry etching. Thereafter, the second photoresist pattern 450 is removed with a strip or the like and cleaned. In this case, the cleaning may be performed by wet cleaning, rinse, drying, and the like. After such cleaning, residual ions 500 may remain adsorbed on the surface of the mask substrate 100. For example, SO 4 ions, NH 4 ions, Cl ions, and the like may remain. It can be understood that these ions remain in the cleaning process.

도 5를 참조하면, 세정된 포토 마스크 기판(100) 표면을 플라즈마 표면처리하여 잔류 이온을 제거한다. 이때, 플라즈마 표면 처리는 잔류 이온(500) 제거를 위한 수증기(H20)의 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 플라즈마 표면 처리는 수증기(H20) 플라즈마와 함께 포토 마스크 기판(100) 표면에 잔류하는 유기물을 제거하는 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. 플라즈마 표면 처리는 수증기(H20) 및 산소(O2) 플라즈마와 함께 포토 마스크 기판(100)의 거침도를 완화하는 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 수행될 수 있다. Referring to FIG. 5, the surface of the cleaned photo mask substrate 100 is plasma treated to remove residual ions. In this case, the plasma surface treatment may be performed using a plasma of water vapor (H 2 0) for removing residual ions 500. In addition, the plasma surface treatment may be performed using an oxygen (O 2 ) plasma that removes organic matter remaining on the surface of the photo mask substrate 100 together with the water vapor (H 2 0) plasma. Plasma surface treatment may be performed using an argon (Ar) plasma that mitigates the roughness of the photo mask substrate 100 together with water vapor (H 2 O) and oxygen (O 2 ) plasma.

예컨대, 수증기 상태의 고온 H2O + O2 + Ar 플라즈마를 이용함으로써, H2O 플라즈마 이온 분자가 잔류하는 이온(500), 예컨대 SO4 이온, NH4 이온 또는 Cl 이온과 결합 흡착 기화하여, 잔류하는 이온(500)들이 제거된다. 이에 따라, 마스크 기판(100) 표면에 분포하는 이온의 정량적인 양이 상대적으로 줄어들게 된다. 이에 따라, 헤이즈 결함이 방지되게 제어될 수 있다. For example, by using a high temperature H 2 O + O 2 + Ar plasma in the water vapor state, the adsorption vaporization of the H 2 O plasma ion molecules with the remaining ions 500 such as SO 4 ions, NH 4 ions or Cl ions, Residual ions 500 are removed. Accordingly, the quantitative amount of ions distributed on the surface of the mask substrate 100 is relatively reduced. Thus, the haze defect can be controlled to be prevented.

또한, H2O와 함께 첨가된 O2에 의한 플라즈마로 인해 유기물 성분의 잔류 결함들도 함께 제거될 수 있다. 따라서, 레지스트 등에 의한 이물이 잔류할 경우, 이를 효과적으로 제거할 수 있어, 보다 깨끗한 마스크 표면 상태를 구현할 수 있다. In addition, residual defects in the organic component can also be removed together due to the plasma by O 2 added together with H 2 O. Therefore, when foreign matters due to the resist or the like remain, it can be effectively removed, and a cleaner mask surface state can be realized.

또한, Ar 가스의 도입에 의해 보다 균일한 플라즈마의 생성이 구현될 수 있고 H2O와 함께 첨가된 O2에 의한 플라즈마에 의한 표면 산화 작용에 의해 표면 거침도의 개선 완화 효과 또한 구현할 수 있다. 이때, 표면 산화 작용과 함께 Ar 플라 즈마의 물리적인 힘, 즉, 식각 작용에 의해서 표면 거침도는 완화되게 된다. 이와 함께, 표면 산화 작용에 의해 도 6에 제시된 바와 같은 얇은 두께의 표면 산화막(600)의 형성이 수반될 수 있으며, 이러한 표면 산화막(600)은 마스크 기판(100) 표면을 보호하는 역할을 할 수 있다. In addition, the generation of more uniform plasma can be realized by the introduction of Ar gas, and the improvement of surface roughness can also be realized by the surface oxidation effect by the plasma by O 2 added together with H 2 O. At this time, the surface roughness is alleviated by the physical force of the Ar plasma, that is, the etching, together with the surface oxidation. In addition, the surface oxidation may be accompanied by the formation of a thin surface oxide film 600 as shown in FIG. 6, and the surface oxide film 600 may serve to protect the surface of the mask substrate 100. have.

상술한 본 발명에 따르면, 포토 마스크 제조 과정 중 식각 및 세정 후에 잔류하는 H2SO4, NH4, Cl 등의 잔류 이온을 H2O 플라즈마를 사용하여, 표면에 잔류하는 이온을 H2O의 분자와 흡착 기화시켜 제거할 수 있다. 이에 따라 표면에 분포하는 이온의 정량적인 량을 줄이게 됨에 따라, 헤이즈 결함을 제어 할 수 있게 된다.According to the present invention described above, the residual ions such as H 2 SO 4 , NH 4 , Cl and the like remaining after etching and cleaning in the process of manufacturing a photo mask using H 2 O plasma, the ions remaining on the surface of the H 2 O It can be removed by adsorption vaporization with molecules. As a result, the quantitative amount of ions distributed on the surface is reduced, so that haze defects can be controlled.

또한, H2O+O2+Ar의 첨가에 의해 상대적으로 거친 마스크 표면에 약간의 산화 작용 및 플라즈마의 물리적인 힘을 인가하도록 유도하여, 표면의 거침도(roughness)를 개선할 수 있다. 또한, H2O + O2 가스의 플라즈마로 인하여 표면에 잔류하는 유기 이물 역시 제거되는 효과를 구현할 수 있다. In addition, the addition of H 2 O + O 2 + Ar may lead to the application of some oxidative action and the physical force of the plasma to the relatively rough mask surface, thereby improving the roughness of the surface. In addition, due to the plasma of the H 2 O + O 2 gas can be implemented to remove the organic foreign matter remaining on the surface.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

Claims (5)

포토 마스크 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자하는 패턴을 형성하는 단계; Forming a pattern to be transferred onto a wafer on a photo mask substrate; 상기 포토 마스크 기판 표면을 세정하는 단계; 및Cleaning the surface of the photo mask substrate; And 상기 세정된 포토 마스크 기판 표면을 플라즈마 표면처리하여 잔류 이온을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법. Plasma treating the surface of the cleaned photomask substrate to remove residual ions. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 플라즈마 표면 처리는 상기 잔류 이온 제거를 위한 수증기(H2O)의 플라즈마를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법. The plasma surface treatment is performed using a plasma of water vapor (H 2 O) for the removal of residual ions. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 플라즈마 표면 처리는 상기 수증기(H20) 플라즈마와 함께 상기 포토 마스크 표면에 잔류하는 유기물을 제거하는 산소(O2) 플라즈마를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법. The plasma surface treatment is performed using an oxygen (O 2 ) plasma to remove organic matter remaining on the surface of the photo mask together with the water vapor (H 2 0) plasma. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 플라즈마 표면 처리는 상기 수증기(H20) 및 산소(O2) 플라즈마와 함께 상기 포토 마스크 기판의 거침도를 완화하는 아르곤(Ar) 플라즈마를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법. The plasma surface treatment is performed using an argon (Ar) plasma to reduce the roughness of the photo mask substrate together with the water vapor (H 2 0) and oxygen (O 2 ) plasma. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 플라즈마 표면 처리에 의해 상기 포토 마스크 기판 표면에 표면 보호를 위한 산화막 형성이 수반되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 방법. And forming an oxide film for surface protection on the surface of the photomask substrate by the plasma surface treatment.
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