KR20090086873A - Method for forming photomask to suppress haze - Google Patents

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Abstract

A method for forming a photo mask is provided to prevent the haze in a following exposure process by suppressing the ions on the photo mask after a cleaning process. A mask pattern is formed on a substrate(100). A foreign material generated in a mask pattern forming process is removed from the substrate and the mask pattern. A cleaning solution is sprayed on the substrate through a nozzle. The cleaning solution is made of the mixture of the hydrogen peroxide and the sulfuric acid. A surface layer(101) of the substrate and the mask pattern is etched to remove the remaining ions(330). A diluted ammonium nitrate solution(403) is sprayed on the substrate and the mask pattern. The diluted ammonium nitrate solution has the conductivity of 0.5 ms to 1.0 ms. The dilute ammonium nitrate solution has the conductivity of 0.5 mS to 1.0 mS.

Description

헤이즈를 억제하는 포토마스크 형성 방법{Method for forming photomask to suppress haze}Method for forming photomask to suppress haze}

본 발명은 리소그래피(lithography) 기술에 관한 것으로, 특히, 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크(photo mask) 형성 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to lithography technology, and more particularly, to a method of forming a photo mask that suppresses haze.

반도체 소자를 웨이퍼(wafer) 상에 집적시키기 위해 리소그래피 과정이 수행되고 있다. 리소그래피 과정은 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 회로 패턴의 레이아웃(layout)을 설계하고, 설계된 회로 패턴의 레이아웃을 따르는 마스크 패턴(mask pattern)을 투명한 석영 기판 상에 구현하는 포토마스크 제조 과정을 포함하여 수행된다. 제조된 포토마스크를 이용한 노광 과정을 수행하여, 마스크 패턴을 웨이퍼 상의 포토레지스트(photoresist)층에 패턴 전사하고 있다. Lithographic processes are being performed to integrate semiconductor devices on wafers. The lithography process is performed by designing a layout of a circuit pattern to be formed on a wafer and fabricating a photomask that implements a mask pattern on a transparent quartz substrate that follows the layout of the designed circuit pattern. . An exposure process using the manufactured photomask is performed to pattern transfer the mask pattern to a photoresist layer on the wafer.

이러한 노광 과정에서 보다 작은 선폭의 패턴을 전사하고자 보다 짧은 파장대의 노광 광원이 이용되고 있다. 보다 짧은 파장대의 노광 광원이 도입됨에 따라, 짧은 파장대의 광원이 가지는 상대적으로 높은 노광 에너지(energy)에 의해 포토마스크 표면에 성장성 이물 또는 헤이즈(haze)의 발생이 보다 빈번하게 유발되고 있다. 헤이즈와 같은 성장성 이물의 발생 현상은 마스크 제작 공정으로부터 잔류하는 잔류 황산, 펠리클(pellicle) 및 보관 시 보관 박스(box) 물질로부터 배출(out-gassing)되는 배기 물질, 공정 팹(fab) 자체의 환경 요소에 의한 대기 물질 등에 의해 발생되고 있다. 이러한 물질들의 반응 결합물은 황산암모늄((NH4)2SO4)이나 질산암모늄((NH4)2NO3) 등과 같은 성장성 이물일 수 있다. In this exposure process, an exposure light source having a shorter wavelength band is used to transfer a pattern having a smaller line width. As exposure light sources of shorter wavelength bands are introduced, growth of foreign matter or haze on the photomask surface is more frequently caused by relatively high exposure energy of light sources of shorter wavelength bands. Growth phenomena such as haze are caused by the presence of residual sulfuric acid, pellicles from the mask fabrication process, and emissions from the out-gassing of the storage box material during storage, and the environment of the process fab itself. It is generated by atmospheric substances due to urea. The reaction combination of these materials may be growth foreign bodies such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ) or ammonium nitrate ((NH 4 ) 2 NO 3 ).

이러한 성장성 이물의 생성을 유도하는 황화물 이온(SO4 2-)과 암모늄 이온(NH4 +)은, 석영 기판 상에 마스크 기판을 플라즈마(plasma) 식각한 후, 플라즈마 식각 시 유발되는 식각 잔류물 또는 부산물을 제거하는 세정 과정에 사용된 세정액 또는 화학액으로부터 발생되어 포토마스크 표면에 잔류하는 것으로 평가되고 있다. 이러한 잔류 이온들은 노광 과정 중에 인가되는 노광 광원에 의해 활성화(activation)되어 상호 반응함으로써 황산암모늄((NH4)2SO4)과 같은 성장성 이물로 성장되고 있다.Sulfide ions (SO 4 2- ) and ammonium ions (NH 4 + ), which induce the formation of such a growth foreign material, are etch residues induced during plasma etching after plasma etching a mask substrate on a quartz substrate. It is estimated to be generated from the cleaning liquid or chemical liquid used in the cleaning process to remove the by-products and remain on the photomask surface. These residual ions are activated and activated by an exposure light source applied during the exposure process, thereby growing into growth foreign materials such as ammonium sulfate ((NH 4 ) 2 SO 4 ).

이와 같이 발생된 성장성 이물 또는 헤이즈는 주변의 투명한 석영 기판 부분의 투과도를 저하시켜, 실제 패턴이 존재하지 않는 부분에 패턴 부분이 형성되는 패턴 결함을 유도하게 된다. 이러한 패턴 결함이 웨이퍼 상에 유발될 경우, 회로 패턴들이 원하지 않게 연결되는 브리지(bridge) 결함이 발생될 수 있다. 이러한 성장성 이물에 의한 패턴 결함을 방지하기 위해서, 포토마스크에서 헤이즈 또는 성장성 이물의 생성을 억제하고자하는 노력들이 많이 수행되고 있다. The growth foreign material or haze generated as described above lowers the transmittance of the surrounding transparent quartz substrate portion, leading to a pattern defect in which the pattern portion is formed in the portion where the actual pattern does not exist. If such a pattern defect is caused on the wafer, a bridge defect may occur where circuit patterns are undesirably connected. In order to prevent pattern defects caused by these foreign materials, many efforts have been made to suppress the generation of haze or other foreign materials in the photomask.

헤이즈 또는 성장성 이물의 주된 요인은 세정 과정에 사용된 세정액 또는 화 학액의 잔류물로 평가되므로, 이러한 세정 잔류물을 포토마스크 상으로부터 최대한 제거하고자 하는 노력들이 수행되고 있다. 예컨대, 황산 및 과산화수소 혼합물(SPM)을 이용한 세정 공정 후의 고온의 탈이온수(DIW: DeIonized Water)를 이용한 고온 린스(hot rinse)를 도입하거나, 또는 가열 처리(heat-treatment)에 의한 잔류 이온들의 분해를 유도하는 방법, 이러한 방법들과 병합하여 오존(ozone)수를 이용한 세정 과정의 개발이 제시되고 있다. Since the main factor of the haze or growth foreign material is evaluated as the residue of the cleaning liquid or chemical liquid used in the cleaning process, efforts have been made to remove the cleaning residue from the photomask as much as possible. Decomposition of residual ions by, for example, introduction of a hot rinse with hot deionized water (DIW) after a cleaning process using a sulfuric acid and hydrogen peroxide mixture (SPM) or by heat-treatment. The development of a cleaning process using ozone water in combination with these methods has been proposed.

한편, 헤이즈의 주된 발생 요인으로 평가되는 황화물 이온을 억제하기 위해, 황화물 이온을 제공하는 황산의 사용을 배제하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 그런데, 유기물 제거 능력이 탁월한 것으로 평가되는 SPM 대신에 제시되고 있는 오존수와 자외선(UV) 조사를 이용한 세정 과정은, SPM에 비해 제한된 세정 능력을 가지는 것으로 평가되어, 마스크 제작 공정 중 발생할 수 있는 다양한 오염 및 이물을 완벽히 제거하는 데 한계를 가지고 있는 것으로 평가될 수 있다. 따라서, SPM의 이물 제거력을 능가할 수 있는 새로운 화학물을 개발하고자하는 노력이 여전히 진행되고 있다. On the other hand, in order to suppress sulfide ions which are evaluated as a major cause of haze, attempts have been made to exclude the use of sulfuric acid for providing sulfide ions. However, the cleaning process using ozone water and ultraviolet (UV) irradiation, which has been proposed in place of SPM, which is considered to have excellent organic matter removal ability, is evaluated to have a limited cleaning ability compared to SPM, and thus, various contaminations that may occur during the mask manufacturing process. And it can be evaluated that it has a limit in removing the foreign matter completely. Therefore, efforts are still underway to develop new chemicals that can surpass the foreign matter removal ability of SPM.

이에 따라, SPM 세정을 적용하면서 황화물 이온의 잔류량을 저하시키기 위한 노력이 보다 유효하게 이루어지고 있다. 예컨대, 포토마스크에 대한 가열 처리(heat treatment)를 도입하여, 열처리를 통해 잔류이온들을 분해 및 제거시키고자 시도하고 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 가열 처리에 의해 잔류 황화물 이온을 분해 제거하는 데에는 한계가 있을 것으로 평가되고 있다. Accordingly, efforts to lower the residual amount of sulfide ions have been made more effectively while applying SPM cleaning. For example, a heat treatment for a photomask is introduced to attempt to decompose and remove residual ions through heat treatment. Nevertheless, it is estimated that there is a limit in decomposing and removing residual sulfide ions by this heat treatment.

이에 따라, 포토마스크에의 헤이즈 유발에 의해 반도체 소자의 제조 수율 저 하 및 생산성 저하가 원하지 않게 발생되고 있다. 따라서, 반도체 소자의 제조 수율 개선이나 생산성의 제고를 위해서, 포토마스크에 헤이즈의 유발을 억제할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다. As a result, undesirably lowering the yield of the semiconductor device and lowering the productivity are caused by the occurrence of haze on the photomask. Therefore, in order to improve the manufacturing yield of semiconductor elements and to improve productivity, development of a method capable of suppressing the occurrence of haze in a photomask is required.

본 발명은 헤이즈 발생을 억제할 수 있는 포토마스크 형성 방법을 제시하고자 한다. The present invention is to provide a method of forming a photomask that can suppress the generation of haze.

본 발명의 일 관점은, 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴 형성 시 유발된 이물을 제거하는 세정 단계; 및 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액을 이용하여 상기 기판 및 상기 마스크 패턴을 표면 식각하여 상기 세정 시 상기 표면에 침투하여 잔류하는 잔류 이온들을 제거하는 단계를 포함하는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법을 제시한다. One aspect of the invention, forming a mask pattern on a substrate; A cleaning step of removing foreign substances caused when the mask pattern is formed; And etching the substrate and the mask pattern using a dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution to remove residual ions that penetrate into the surface during the cleaning and to remove haze. A method of forming a mask is presented.

상기 세정 단계는 황산 및 과산화수소의 혼합물(SPM)을 이용하여 상기 이물을 제거하게 수행될 수 있다. 상기 세정 단계는 상기 황산 및 과산화수소의 혼합물(SPM)을 이용한 세정 후 상기 상온 보다 높은 온도의 탈이온수(DIW)를 이용한 고온 린스(hot rinse)를 수반할 수 있다. The washing step may be performed to remove the foreign matter using a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM). The washing step may involve hot rinse using deionized water (DIW) at a temperature higher than room temperature after washing with the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM).

상기 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액은 0.5 mS 내지 1.0 mS의 전도도를 가지게 질산암모늄이 탈이온수에 희석되어 도입될 수 있다. The dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution may be introduced by diluting ammonium nitrate in deionized water to have a conductivity of 0.5 mS to 1.0 mS.

상기 표면 식각은 식각량이 10Å 이하로 유지되게 수행될 수 있다. The surface etching may be performed such that the etching amount is maintained at 10 kPa or less.

상기 표면 식각은 상기 마스크 패턴이 위상반전층을 포함하여 형성될 때, 상기 위상반전층의 투과율 변화량이 0.2% 이내로 유지되고, 상기 위상반전층 및 상기 기판의 위상차 변화량이 1.0 ° 이내로 유지되게 수행될 수 있다. The surface etching may be performed such that when the mask pattern includes the phase shift layer, the change in transmittance of the phase shift layer is maintained within 0.2%, and the change in phase difference between the phase shift layer and the substrate is maintained within 1.0 °. Can be.

상기 세정된 기판을 스핀 척(spin chuck) 상에 장착하는 단계; 및 상기 스핀 척을 회전하며 상기 기판 상에 상기 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액에 초음파를 인가하며 노즐(nozzle)을 통해 분사하는 단계를 포함하여 상기 표면 식각이 수행될 수 있다. 이때, 상기 노즐은 상기 기판 상을 초당 5ㅀ의 회전 속도로 19° 각도 범위 내에서 8회 내지 10회 스윙(swing)하고, 상기 스핀척은 270 rpm 내지 330 rpm 회전수로 회전될 수 있다. 또한, 상기 초음파는 1MHz 진동수 및 3MHz 진동수가 동시에 인가될 수 있다. 상기 표면 식각은 77℃ 내지 83℃의 고온 탈이온수를 이용한 린스(rinse) 과정으로 잔류 암모니아를 제거하는 단계를 수반할 수 있다. Mounting the cleaned substrate on a spin chuck; And spraying through the nozzle while applying ultrasonic waves to the diluted ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution on the substrate while rotating the spin chuck. In this case, the nozzle swings on the substrate 8 to 10 times within a 19 ° angle range at a rotational speed of 5 kW per second, and the spin chuck may be rotated at 270 rpm to 330 rpm. In addition, the ultrasonic wave may be applied at the same time 1MHz frequency and 3MHz frequency. The surface etching may involve removing residual ammonia by a rinse process using high temperature deionized water at 77 ° C. to 83 ° C.

본 발명의 실시예는 헤이즈 발생을 억제할 수 있는 포토마스크 형성 방법을 제시할 수 있다. Embodiments of the present invention can provide a photomask formation method that can suppress the generation of haze.

본 발명의 실시예에서는, 투명한 석영 기판 상에 위상반전층을 포함하는 마스크 패턴을 형성한 후, 패터닝 과정에서 수반된 유기 오염물과 같은 이물을 제거하기 위해서 세정 과정을 수행한다. 이후에, 포토마스크 기판을 회전하는 세정 장비를 이용하여, 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액을 포토마스크 기판 상에 분사하여 포토마스크의 표면을 일부 두께 식각 제거하는 표면 식각을 도입한다. 표면 식각에 의해, 세정 단계에서 포토마스크 표면 및 표면 내부로 침투하거나 잔류한 잔류 이 온들, 예컨대, 황화물 이온들을 표면층의 제거와 함께 제거한다. 이에 따라, 황화물 이온과 같은 세정 잔류 이온들이 포토마스크 상에 잔류하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 후속 포토마스크를 이용한 노광 과정에서 잔류 이온들의 반응에 의해 성장성 이물 또는 헤이즈가 생성되어 성장하는 것을 유효하게 억제할 수 있다. In an embodiment of the present invention, after forming a mask pattern including a phase inversion layer on a transparent quartz substrate, a cleaning process is performed to remove foreign substances such as organic contaminants involved in the patterning process. Subsequently, using a cleaning apparatus that rotates the photomask substrate, a dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution is sprayed onto the photomask substrate to introduce surface etching for removing some thickness etching of the surface of the photomask. By surface etching, residual ions, such as sulfide ions, that penetrate or remain in the photomask surface and inside the surface in the cleaning step are removed with the removal of the surface layer. Accordingly, it is possible to suppress the cleaning residual ions such as sulfide ions from remaining on the photomask. Therefore, it is possible to effectively suppress the growth and growth of foreign matter or haze generated by the reaction of residual ions in the exposure process using a subsequent photomask.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 표면 식각을 수행하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 1 to 3 are schematic views illustrating a method of forming a photomask for suppressing haze according to an embodiment of the present invention. 4 and 5 are diagrams schematically illustrating a process of performing photomask surface etching according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 헤이즈를 억제하는 포토마스크 형성 방법은, 투명한 석영 기판(100) 상에 몰리브데늄실리콘질화물(MoSiN)과 같은 위상반전층을 마스크층으로 형성한다. 이후에, 전자빔 노광 및 선택적 식각 등의 과정을 수행하여 마스크층을 패터닝하여 마스크 패턴(200)을 형성한다. 이러한 패터닝 과정에서 마스크 패턴(200) 및 기판(100) 상에는 식각 부산물과 같은 오염물 또는 유기물 등을 포함하는 이물(particle: 310)이 유발될 수 있다.Referring to FIG. 1, in the photomask forming method according to an embodiment of the present invention, a phase inversion layer such as molybdenum silicon nitride (MoSiN) is formed on a transparent quartz substrate 100 as a mask layer. . Subsequently, a mask pattern is formed by patterning a mask layer by performing electron beam exposure and selective etching. In this patterning process, foreign particles (particles 310) including contaminants such as etching by-products or organic substances may be caused on the mask pattern 200 and the substrate 100.

이러한 이물(310)을 기판(100) 및 마스크 패턴(200) 표면으로부터 제거하기 위해서, 세정액(401)을 이용한 세정 과정이 수행된다. 이때, 세정액(401)은 황산(H2SO4) 및 과산화수소(H2O2)의 혼합물(SPM)을 이용할 수 있다. 세정액(401)은 노즐(nozzle)을 통해 기판(100) 상에 분사되고, 기판(100)의 회전에 의해 세정이 수행될 수 있다. 또한, 세정액(401)의 분사 시 초음파(megasonic)가 세정액(401)에 인가될 수 있다. 초음파는 1MHz 진동수와 3MHz 진동수가 동시에 세정액(401)에 인가되고, 초음파가 인가된 세정액(401)은 바로 노즐을 통해 분사된다. 이러한 SPM 세정은 유기 오염물에 대해 탁월한 제거 능력을 나타내고 있으나, 후속 노광 과정에서 헤이즈 발생을 유발할 수 있는 황화물 이온(SO4 2 -)의 잔류를 수반할 수 있다. 황화물 이온의 잔류를 억제하기 위해서, SPM 세정 이후에 상온 보다 높은 고온, 예컨대, 대략 80℃에서 3℃ 변동 범위 내의 고온의 탈이온수(DIW)를 분사하여 기판(100) 상을 린스(rinse)하는 과정이 수행될 수 있다. In order to remove the foreign material 310 from the surface of the substrate 100 and the mask pattern 200, a cleaning process using the cleaning liquid 401 is performed. In this case, the cleaning solution 401 may use a mixture (SPM) of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). The cleaning liquid 401 may be sprayed onto the substrate 100 through a nozzle, and cleaning may be performed by the rotation of the substrate 100. In addition, when spraying the cleaning liquid 401, ultrasonic waves may be applied to the cleaning liquid 401. Ultrasonic waves are simultaneously applied to the cleaning liquid 401 at a frequency of 1 MHz and 3 MHz, and the cleaning liquid 401 to which the ultrasonic waves are applied is directly injected through the nozzle. These SPM cleanings show excellent removal of organic contaminants, but may involve the retention of sulfide ions (SO 4 2 ) that can cause haze generation during subsequent exposures. In order to suppress the residual of sulfide ions, after the SPM cleaning, rinse the substrate 100 by spraying hot deionized water (DIW) at a temperature higher than room temperature, for example, approximately 80 ° C. to 3 ° C. variation range. The process can be performed.

도 2를 참조하면, 기판(100)이나 세정 및 린스된 마스크 패턴(도 1의 200)의 표면에는 잔류 이온(도 2의 330)들이 침투하여 표면층(101)에 고착되어 잔류될 수 있다. 이러한 잔류 이온들을 보다 신뢰성있게 제거하기 위해서, 본 발명의 실시예에서는 미세한 표면 식각 과정을 도입한다. Referring to FIG. 2, residual ions (330 of FIG. 2) may penetrate into and remain on the surface layer 101 on the surface of the substrate 100 or the cleaned and rinsed mask pattern (200 of FIG. 1). In order to remove these residual ions more reliably, embodiments of the present invention introduce a fine surface etching process.

기판(100) 및 마스크 패턴(200)의 표면 상에 희석(diluted) 질산암모늄(NH4OH) 수용액(403)을 분사하여, 기판(100) 및 세정된 마스크 패턴(200)의 표면을 일부 식각하여 제거한다. 이에 따라, 표면 식각된 기판(100) 및 표면 식각된 마스크 패턴(201)의 새로운 표면이 드러나며, 잔류 이온(330)들이 흡착 또는 침투 고착되어 있던 표면층(101)은 식각 제거된다. A diluted ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution 403 is sprayed onto the surfaces of the substrate 100 and the mask pattern 200 to partially etch the surfaces of the substrate 100 and the cleaned mask pattern 200. To remove it. Accordingly, a new surface of the surface etched substrate 100 and the surface etched mask pattern 201 is revealed, and the surface layer 101 to which the residual ions 330 are adsorbed or penetrated and fixed is etched away.

이때, 식각되는 표면층(101)의 두께(D)는 10Å을 넘지 않도록 조절한다. 이에 따라, 도 3에 제시된 바와 같이 잔류 이온이 제거된 깨끗한 표면을 가지는 기판(100) 및 마스크 패턴(200)이 형성된다. At this time, the thickness (D) of the surface layer 101 to be etched is adjusted not to exceed 10Å. Accordingly, as shown in FIG. 3, a substrate 100 and a mask pattern 200 having a clean surface from which residual ions are removed are formed.

도 2 및 도 4를 참조하면, 표면 식각에 사용되는 희석 질산암모늄 수용액(403)은 0.5 mS 내지 1.0 mS의 전도도를 가지게 질산암모늄(NH4OH)이 탈이온수(DIW)에 희석되어 도입된다. 이때, 분사되는 희석 질산암모늄 수용액(403)의 전도도를 0.5 mS 내지 1.0 mS 범위 내로 유지하는 것은 상당히 중요하다. 희석 질산암모늄 수용액(403)의 전도도가 상당히 낮은 경우 표면 식각 속도가 저하되어 많은 공정 시간이 요구될 수 있고, 마스크 패턴(201)들에 대한 식각 량을 영역별로 균일하게 유지하기가 어려워진다. 이에 비해 희석 질산암모늄 수용액(403)의 전도도가 상당히 높을 경우, 마스크 패턴(201)이 위상반전층으로 형성되는 감쇠형 위상반전마스크(attenuated phase shift mask)의 위상차(phase shift) 값 손실을 야기할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 4, the dilute ammonium nitrate solution 403 used for surface etching is introduced by diluting ammonium nitrate (NH 4 OH) in DI water to have a conductivity of 0.5 mS to 1.0 mS. At this time, it is very important to maintain the conductivity of the diluted aqueous ammonium nitrate solution 403 within the range of 0.5 mS to 1.0 mS. If the conductivity of the dilute ammonium nitrate aqueous solution 403 is considerably low, the surface etching rate may be lowered, which may require a lot of processing time, and it may be difficult to maintain the etching amount for the mask patterns 201 uniformly for each region. In contrast, if the conductivity of the dilute ammonium nitrate aqueous solution 403 is considerably high, it may cause a loss of phase shift value of the attenuated phase shift mask in which the mask pattern 201 is formed as a phase inversion layer. Can be.

또한, 본 발명의 실시예에서는 표면 식각량이 실질적으로 10Å 두께 내로 유지되게 표면 식각을 수행한다. 이는 SPM 세정 후 잔류 이온의 침투 깊이가 대략 10Å을 넘지 않는 것으로 판단되고, 또한, 식각량이 10Å을 초과할 경우 마스크 패턴(200)의 선폭(CD) 변화가 상당히 커지는 불리한 점이 발생하기 때문이다. 이와 같이 표면 식각량을 미세하게 조절하기 위해서, 본 발명의 실시예에서는, 도 4에 제시된 바와 같이, SPM 세정된 기판(100)을 스핀 척(spin chuck: 510) 상에 장착하고, 스핀 척(510)을 회전하며 기판(100) 상에 희석 질산암모늄 수용액(403)에 노즐(nozzle: 530)을 통해 인가한다. 이때, 회전 시 기판(100)의 이탈을 억제하기 위해서 스핀 척(510) 상에 가이드(guide: 511)가 설치될 수 있다. In addition, in the embodiment of the present invention, the surface etching is performed such that the amount of surface etching is substantially maintained within a thickness of 10 kPa. This is because the penetration depth of the residual ions after the SPM cleaning does not exceed approximately 10 mV, and when the etching amount exceeds 10 mV, a disadvantage arises in that the line width (CD) change of the mask pattern 200 becomes large. In order to finely adjust the surface etching amount as described above, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the SPM cleaned substrate 100 is mounted on a spin chuck 510 and a spin chuck ( Rotating 510 is applied to the diluted ammonium nitrate aqueous solution 403 on the substrate 100 through a nozzle 530. In this case, a guide 511 may be installed on the spin chuck 510 to suppress the detachment of the substrate 100 during rotation.

노즐(530)을 통해 분사되기 직전의 희석 질산암모늄 수용액(403)에 초음파 진동자(531)에 의한 초음파가 인가된다. 초음파가 인가된 상태로 희석 질산암모늄 수용액(403)은 기판(100) 상에 분사된다. 초음파는 1MHz 진동수 및 3MHz 진동수가 동시에 희석 질산암모늄 수용액(403)에 인가된다. 1MHz와 3MHz 진동수를 동시에 사용하여 두 진동수의 공진에 의해 기판(100) 및 마스크 패턴(201)의 표면 식각 속도는 제고될 수 있으며, 또한, 표면 세정 작용 또한 촉진될 수 있다. 불순물 입자의 제거의 경우, 이러한 두 진동 주파수를 분리하여 사용할 경우에도, 수산화기(OH radical)의 진동과 캐비테이션(cavitation) 효과에 의해 세정 촉진 효과를 얻을 수 있지만, 기판(100)의 석영(fused SiO2)과 마스크 패턴(201)의 MoSiN에 대한 상대적으로 빠른 식각 얻기 위해서는, 두 진동 주파수의 공진을 유도하는 것이 상당히 유효하다. Ultrasonic waves by the ultrasonic vibrator 531 are applied to the dilute ammonium nitrate aqueous solution 403 immediately before being injected through the nozzle 530. The diluted ammonium nitrate aqueous solution 403 is sprayed onto the substrate 100 while ultrasonic waves are applied. Ultrasonic waves are simultaneously applied to the dilute ammonium nitrate aqueous solution 403 at a frequency of 1 MHz and a frequency of 3 MHz. The surface etching speed of the substrate 100 and the mask pattern 201 can be enhanced by the resonance of the two frequencies by using the 1 MHz and 3 MHz frequencies simultaneously, and the surface cleaning action can also be promoted. In the case of the removal of impurity particles, even when these two vibration frequencies are used separately, the cleaning promoting effect can be obtained by vibration and cavitation effect of OH radical, but quartz (fused SiO) of the substrate 100 can be obtained. 2 ) and in order to obtain relatively fast etching of the MoSiN of the mask pattern 201, it is quite effective to induce resonance of both vibration frequencies.

한편, 노즐(530)은 스윙축(swing axis: 535)을 중심으로 일정 각도 범위에서 스윙된다. 도 5를 참조하면, 노즐(530)은 기판(100)이 장착되는 스핀 척(510) 상을 초당 5°의 회전 속도로 19°의 각도 범위 내에서 8회 내지 10회 스윙(swing)하도록 설정된다. 이때, 스핀척(510)은 300 rpm 회전수에서 10% 회전수 범위로 회전되게 설정된다. 스핀척(510)의 회전 속도가 느려질 경우, 초음파 진동력에 의한 마스크 패턴(도 4의 201)의 붕괴(pattern collapse)의 위험이 있으므로, 300 rpm ±10%의 회전 속도, 예컨대, 270 rpm 내지 330 rpm 범위를 바람직하게 유지한다. On the other hand, the nozzle 530 is swinged at a predetermined angle range around the swing axis 535. Referring to FIG. 5, the nozzle 530 is set to swing on the spin chuck 510 on which the substrate 100 is mounted 8 to 10 times within an angle range of 19 ° at a rotational speed of 5 ° per second. do. At this time, the spin chuck 510 is set to rotate in the range of 10% rotational speed at 300 rpm rotational speed. When the rotation speed of the spin chuck 510 is slow, there is a risk of pattern collapse of the mask pattern (201 of FIG. 4) by the ultrasonic vibration force, so that the rotation speed of 300 rpm ± 10%, for example, 270 rpm to The 330 rpm range is preferably maintained.

노즐(530)의 회전 운동 횟수는 8~10회가 마스크 패턴(201)의 메트롤로 지(metrology) 특성을 보존하며 표면 식각을 통해 잔류 황화물 이온을 제거하는 데 유리하다. 5회 미만의 반복 시에는 불완전한 표면 식각에 의한 황화물 이온이 잔존할 가능성이 높은 것으로 평가된다. 또한, 10회를 초과할 경우에는 선폭(CD: Critical Dimension), 위상차 변화량(phase shift) 또는 MoSiN층의 투과율 변화가 허용 범위를 벗어날 수 있다. ArF 광원을 이용한 노광용 감쇠형 PSM을 기준으로 8회 내지 10 회의 반복 횟수는 10 Å 이하의 CD 변화와, 1.0° 이내의 위상차 변화, 그리고 0.2 % 이내의 MoSiN층 투과율 변화량을 만족하는 것으로 실험적으로 평가된다. The number of rotational movements of the nozzle 530 may be 8 to 10 times to preserve the metrology characteristics of the mask pattern 201 and to remove residual sulfide ions through surface etching. When less than five repetitions, it is estimated that sulfide ions are likely to remain due to incomplete surface etching. In addition, when more than 10 times, the critical dimension (CD), the phase shift amount (transition shift) or the change in transmittance of the MoSiN layer may be out of the allowable range. Based on the attenuated PSM for exposure using an ArF light source, 8 to 10 repetitions were experimentally evaluated to satisfy a CD change of 10 Hz or less, a phase difference within 1.0 °, and a MoSiN layer transmittance change within 0.2%. do.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 표면 식각에 수반되는 선폭(CD) 변화를 설명하기 위해서 제시한 측정 선폭 웨이퍼 지도(wafer map)들이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 표면 식각 시 노즐(도 5의 530)의 스윙 반복을 3회로 설정한 경우, 측정된 마스크 패턴(201)들의 선폭(CD) 분포를 보여준다. 도 7은 도 6의 선폭 분포를 얻기 위한 표면 식각을 수행하기 이전의 측정된 마스크 패턴(201)들의 선폭(CD) 분포를 보여준다. 도 6 및 도 7의 측정 결과를 비교하면, 도 6의 경우 평균 선폭(CD)이 230.8nm로 측정되어, 도 7의 경우에 측정된 평균 선폭 230.6에 비해 허용 오차 범위 내의 선폭 변화량을 보여준다. 이때, 마스크 패턴(201)으로 사용된 MoSiN층의 선폭 균일도는 3σ가 1.0nm 이내로 분포하고 있는 것으로 산출된다. 6 and 7 illustrate measurement line width wafer maps for explaining the change in line width (CD) associated with photomask surface etching according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 illustrates distribution of line widths (CD) of the mask patterns 201 measured when the swing repetition of the nozzle (530 of FIG. 5) is set to three times during surface etching according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 7 shows the distribution of the line width CD of the mask patterns 201 measured before performing surface etching to obtain the line width distribution of FIG. 6. 6 and 7, the average line width (CD) is measured at 230.8 nm in FIG. 6, and the line width variation within the tolerance range is shown in comparison with the average line width 230.6 measured in FIG. At this time, the line width uniformity of the MoSiN layer used as the mask pattern 201 is calculated to be within 3 nm of 3 sigma.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 표면 식각을 수행한 후, 기판(도 3의 100) 및 마스크 패턴(201)의 표면을 탈이온수를 이용하여 린스하는 과정을 더 수행할 수 있다. 이때, 잔류 암모니아의 유효한 제거를 위해서, 80(±3)℃의 고온 탈이온수, 예컨대, 77℃ 내지 83℃의 고온 탈이온수를 이용한 린스를 대략 5분 정도 수행한다. 이에 따라, 기판(100) 상에 잔류 암모니아가 제거된다. 이후에 회전식 건조(spin dry)를 수행하여 포토마스크를 구현한다. Meanwhile, after performing the surface etching according to the embodiment of the present invention, the process of rinsing the surfaces of the substrate (100 of FIG. 3) and the mask pattern 201 using deionized water may be further performed. At this time, for effective removal of residual ammonia, rinsing with high temperature deionized water of 80 (± 3) ° C, for example, high temperature deionized water of 77 ° C to 83 ° C, is performed for about 5 minutes. As a result, residual ammonia is removed on the substrate 100. Thereafter, spin dry is performed to implement the photomask.

이와 같이 본 발명의 실시예에서는 포토 리소그래피 과정에서 포토마스크 표면에 발생할 수 있는 헤이즈 또는 성장성 이물의 대표적인 요인인 황화물 이온 또는 황산 잔류물을, 잔류 황산이 고착된 표면층 자체를 식각 제거함으로써 잔류 황산을 유효하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 노광 중에 헤이즈 오염 발생을 사전에 억제하는 것이 가능하고, 이러한 결과를 통해 웨이퍼 제품의 수율 증가와 생산성 향상이 유도될 수 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, residual sulfuric acid is effectively removed by etching sulfide ions or sulfuric acid residues, which are representative of haze or growth foreign substances, which may occur on the surface of the photomask during photolithography, and etching the surface layer itself to which residual sulfuric acid is fixed. Can be removed. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of haze contamination in advance during wafer exposure, and this result can lead to an increase in yield and productivity improvement of the wafer product.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 1 to 3 are schematic views illustrating a method of forming a photomask for suppressing haze according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 표면 식각을 수행하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 4 and 5 are diagrams schematically illustrating a process of performing photomask surface etching according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 표면 식각에 수반되는 선폭(CD) 변화를 설명하기 위해서 제시한 측정 선폭 웨이퍼 지도(wafer map)들이다. 6 and 7 illustrate measurement line width wafer maps for explaining the change in line width (CD) associated with photomask surface etching according to an embodiment of the present invention.

Claims (11)

기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the substrate; 상기 마스크 패턴 형성 시 유발된 이물을 제거하는 세정 단계; 및A cleaning step of removing foreign substances caused when the mask pattern is formed; And 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액을 이용하여 상기 기판 및 상기 마스크 패턴을 표면 식각하여 상기 세정 시 상기 표면에 침투하여 잔류하는 잔류 이온들을 제거하는 단계를 포함하는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. Surface etching the substrate and the mask pattern using a dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution to remove the residual ions that penetrate the surface during the cleaning to remove the haze (haze) comprising a Forming method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 세정 단계는 황산 및 과산화수소의 혼합물(SPM)을 이용하여 상기 이물을 제거하게 수행되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The cleaning step is a method of forming a photomask to suppress the haze (haze) is performed to remove the foreign matter by using a mixture (SPM) of sulfuric acid and hydrogen peroxide. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 세정 단계는 상기 황산 및 과산화수소의 혼합물(SPM)을 이용한 세정 후 상기 상온 보다 높은 온도의 탈이온수(DIW)를 이용한 고온 린스(hot rinse)를 수반하는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The washing step is a method of forming a photomask for suppressing haze accompanying hot rinse using DI water having a temperature higher than the normal temperature after washing with the mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide (SPM). . 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액은 0.5 mS 내지 1.0 mS의 전도도를 가지 게 질산암모늄이 탈이온수에 희석되어 도입되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution has a conductivity of 0.5 mS to 1.0 mS photomask formation method of inhibiting the haze (amze) is introduced by diluting ammonium nitrate in deionized water. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표면 식각은 식각량이 10Å 이하로 유지되게 수행되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The surface etching is a method of forming a photomask to suppress the haze (etch) is performed so that the etching amount is maintained below 10Å. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표면 식각은 상기 마스크 패턴의 선폭(CD) 변화량이 10Å 이하로 유지되게 수행되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The surface etching is a method of forming a photomask to suppress the haze (haze) is performed so that the change in the line width (CD) of the mask pattern is maintained below 10Å. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표면 식각은 상기 마스크 패턴이 위상반전층을 포함하여 형성될 때, 상기 위상반전층의 투과율 변화량이 0.2% 이내로 유지되고, 상기 위상반전층 및 상기 기판의 위상차 변화량이 1.0°이내로 유지되게 수행되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The surface etching is performed such that when the mask pattern includes the phase shift layer, the change in transmittance of the phase shift layer is maintained within 0.2%, and the change in phase difference between the phase shift layer and the substrate is maintained within 1.0 °. A photomask formation method which suppresses haze. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표면 식각은 The surface etching is 상기 세정된 기판을 스핀 척(spin chuck) 상에 장착하는 단계; 및Mounting the cleaned substrate on a spin chuck; And 상기 스핀척을 회전하며 상기 기판 상에 상기 희석 질산암모늄(NH4OH) 수용액에 초음파를 인가하며 노즐(nozzle)을 통해 분사하는 단계를 포함하는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. Rotating the spin chuck and applying ultrasonic waves to the dilute ammonium nitrate (NH 4 OH) aqueous solution on the substrate and spraying through a nozzle to suppress haze. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 노즐은 상기 기판 상을 초당 5ㅀ의 회전 속도로 19° 각도 범위 내에서 8회 내지 10회 스윙(swing)하고, The nozzle swings on the substrate eight to ten times within a 19 ° angle range at a rotational speed of 5 Hz per second, 상기 스핀척은 270 rpm 내지 330 rpm 회전수로 회전되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The spin chuck is a photomask forming method for suppressing haze (rotation) at a rotational speed of 270 rpm to 330 rpm. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 초음파는 1MHz 진동수 및 3MHz 진동수가 동시에 인가되는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The ultrasonic wave is a photomask forming method for suppressing haze applied to 1MHz frequency and 3MHz frequency at the same time. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표면 식각은 77℃ 내지 83℃의 고온 탈이온수를 이용한 린스(rinse) 과정으로 잔류 암모니아를 제거하는 단계를 수반하는 헤이즈(haze)를 억제하는 포토마스크 형성 방법. The surface etching is a method of forming a photomask to suppress haze accompanying the step of removing residual ammonia by a rinse process using a high temperature deionized water of 77 ℃ to 83 ℃.
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