(57)【要約】【課題】  洗浄工程の後に熱処理を行うことにより、マスクの表面に残っている残留イオンを除去してヘイズを防止し、位相シフトマスクの光学的特性変化を減少させるフォトマスク洗浄装置及び洗浄方法を提供する。【解決手段】  フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列でフォトマスクを洗浄する第１洗浄装置と、塩基系列で前記フォトマスクを洗浄する第２洗浄装置と、前記酸系列及び前記塩基系列で洗浄された前記フォトマスクを熱処理する熱処理装置と、熱処理された前記高温のフォトマスクを冷却する冷却装置と、前記フォトマスクを運搬するロボットアームとを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスク洗浄装置において、
フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列でフォトマスクを洗浄する第１洗浄装置と、
塩基系列で前記フォトマスクを洗浄する第２洗浄装置と、
前記酸系列及び前記塩基系列で洗浄されたフォトマスクを熱処理する熱処理装置と、
熱処理された前記高温のフォトマスクを冷却する冷却装置と、
前記フォトマスクを運搬するロボットアームとを含むことを特徴とするフォトマスクの洗浄装置。
【請求項２】
前記熱処理装置は、電気炉方式の加熱炉または対流式オーブンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクの洗浄装置。
【請求項３】
フォトマスクの洗浄方法において、
（ａ）フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列で１次洗浄工程を行う段階と、
（ｂ）加熱された過酸化水素及びオゾン水で２次洗浄工程を行う段階と、
（ｃ）１次熱処理を行う段階と、
（ｄ）塩基系列で３次洗浄工程を行う段階と、
（ｅ）加熱された過酸化水素及びオゾン水で４次洗浄工程を行う段階と、
（ｆ）２次熱処理を行う段階とを含むことを特徴とするフォトマスクの洗浄方法。
【請求項４】
前記（ｃ）段階は、酸系列の残留イオン及びアンモニアと反応したイオンを活性化させ、マスクの表面を酸化させることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項５】
前記（ｂ）段階と前記（ｆ）段階は、塩基系列洗浄工程でマスクの表面に浸透したアンモニアを化学的反応によって外部に析出させ、マスクの表面に酸素を注入することを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項６】
前記（ｆ）段階は、アンモニアと反応したイオンを活性化させ、塩基系列の残留イオンを蒸発させ、マスクの表面を酸化させることを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項７】
前記（ａ）段階の後、超純水によるリンシング工程をさらに含んで行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項８】
前記（ａ）段階は、硫酸、硝酸またはリン酸と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水で行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項９】
前記（ｂ）段階及び前記（ｅ）段階は、４０〜１００℃で行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１０】
前記熱処理は、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１１】
前記（ｄ）段階は、アンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液（ＳＣ−１）と水素水で行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１２】
前記熱処理は、５０〜１０００℃の温度で５分〜５時間行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１３】
前記熱処理は、５０〜４００℃で行うことを特徴とする請求項３に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１４】
前記塩基系列の残留イオンは、アンモニア（ＮＨ４）イオンであることを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１５】
フォトマスクの洗浄方法において、
（ａ’）酸系列で１次洗浄工程を行う段階と、
（ｂ’）１次熱処理を行って酸系列の残留イオンを活性化させる段階と、
（ｃ’）前記活性化された酸系列の残留イオンを超純水リンシング工程で除去する段階と、
（ｄ’）塩基系列で２次洗浄工程を行う段階とを含むことを特徴とするフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１６】
前記（ｄ’）段階の後、２次熱処理を行って塩基系列の残留イオンを蒸発させる（ｅ’）段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１７】
前記洗浄工程及び熱処理の後、超純水でリンシング工程を行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１８】
前記（ａ’）段階は、硫酸、硝酸またはリン酸と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水で行うことを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項１９】
前記熱処理は、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項２０】
前記（ｄ’）段階は、アンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液ＳＣ−１と水素水で行うことを特徴とする請求項１５に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項２１】
前記熱処理は、５００〜１０００℃の温度で５分〜５時間行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項２２】
前記熱処理は、５０〜４００℃の温度で行うことを特徴とする請求項１５または１６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【請求項２３】
前記塩基系列の残留イオンは、アンモニア（ＮＨ４）イオンであることを特徴とする請求項１６に記載のフォトマスクの洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄装置及び洗浄方法に係り、さらに詳しくは、フォトリソグラフィ工程を行う間にフォトマスクの表面に発生するヘイズ(haze)を防止するためのフォトマスク洗浄装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の高集積化に伴い、パターンの解像度を向上させるために露光源の波長が益々短くなる。これにより、既存の波長帯で発生しなかったヘイズという現象が起こる。既存のＩ−ｌｉｎｅ以上の波長でフォトリソグラフィを行う場合、露光エネルギーが相対的に低いため、フォトマスクの表面に残っているＳＯｘ、ＮＯｘ、ＰＯｘ、Ｆ、Ｃｌ、ＮＨ４、Ｃａ、Ｍｇなどの残留イオンが光学反応を起こす現象が発生しない。
【０００３】
ところが、２４８ｎｍ以下の光源は、波長が短くなるにつれて露光エネルギーが増加する。その結果、マスクの表面に残っている残留イオン間の光学反応が発生し、ヘイズという成長性欠陥が生成される。
【０００４】
しかし、従来のウェット洗浄装置及び洗浄方法は、前記ヘイズを完全に除去することができないという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、洗浄工程の後に熱処理を行うことにより、マスクの表面に残っている残留イオンを除去してヘイズを防止し、位相シフトマスク(phase shift mask)の光学的特性変化を減少させるフォトマスク洗浄装置及び洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列でフォトマスクを洗浄する第１洗浄装置と、塩基系列で前記フォトマスクを洗浄する第２洗浄装置と、前記酸系列及び前記塩基系列で洗浄された前記フォトマスクを熱処理する熱処理装置と、熱処理された前記高温のフォトマスクを冷却する冷却装置と、前記フォトマスクを運搬するロボットアームとを含むことを特徴とする、フォトマスクの洗浄装置が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記熱処理装置は、電気炉方式の加熱炉または対流式オーブンであることを特徴とする。
【０００８】
一方、本発明の他の観点によれば、（ａ）フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列で１次洗浄工程を行う段階と、（ｂ）加熱された過酸化水素及びオゾン水で２次洗浄工程を行う段階と、（ｃ）１次熱処理を行う段階と、（ｄ）塩基系列で３次洗浄工程を行う段階と、（ｅ）加熱された過酸化水素及びオゾン水で４次洗浄工程を行う段階と、（ｆ）２次熱処理を行う段階とを含むフォトマスクの洗浄方法が提供される。
【０００９】
好ましくは、前記（ｃ）段階は、酸系列の残留イオン及びアンモニアと反応したイオンを活性化させ、マスクの表面を酸化させることを特徴とする。
【００１０】
また、好ましくは、前記（ｂ）段階と前記（ｆ）段階は、塩基系列洗浄工程でマスクの表面に浸透したアンモニアを化学的反応によって外部に析出させ、マスクの表面に酸素を注入することを特徴とする。
【００１１】
また、好ましくは、前記（ｆ）段階は、アンモニアと反応したイオンを活性化させ、塩基系列の残留イオンを蒸発させ、マスクの表面を酸化させることを特徴とする。
【００１２】
また、好ましくは、前記（ａ）段階の後、超純水によるリンシング工程をさらに含んで行うことを特徴とする。また、好ましくは、前記（ａ）段階は、硫酸、硝酸またはリン酸と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水で行うことを特徴とする。
【００１３】
また、好ましくは、前記（ｂ）段階及び前記（ｅ）段階は、４０〜１００℃で行うことを特徴とする。
【００１４】
また、好ましくは、前記熱処理は、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で行うことを特徴とする。
【００１５】
また、好ましくは、前記（ｄ）段階は、アンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液（ＳＣ−１）と水素水で行うことを特徴とする。
【００１６】
また、好ましくは、前記熱処理は、５０〜１０００℃の温度で５分〜５時間行うことを特徴とする。また、好ましくは、前記熱処理は、５０〜４００℃で行うことを特徴とする。さらに好ましくは、前記塩基系列の残留イオンは、アンモニア（ＮＨ４）イオンであることを特徴とする。
【００１７】
一方、本発明の別の観点によれば、（ａ’）酸系列で１次洗浄工程を行う段階と、（ｂ’）１次熱処理を行って酸系列の残留イオンを活性化させる段階と、（ｃ’）前記活性化された酸系列の残留イオンを超純水リンシング工程で除去する段階と、（ｄ’）塩基系列で２次洗浄工程を行う段階とを含む、フォトマスクの洗浄方法が提供される。
【００１８】
好ましくは、前記（ｄ’）段階の後、２次熱処理を行って塩基系列の残留イオンを蒸発させる第（ｅ’）段階をさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
また、好ましくは、前記洗浄工程及び熱処理の後、超純水でリンシング工程を行うことを特徴とする。
【００２０】
また、好ましくは、前記（ａ’）段階は、硫酸、硝酸またはリン酸と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水で行うことを特徴とする。
【００２１】
また、好ましくは、前記熱処理は、Ｎ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で行うことを特徴とする。
【００２２】
また、好ましくは、前記（ｄ’）段階は、アンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液ＳＣ−１と水素水で行うことを特徴とする。
【００２３】
また、好ましくは、前記熱処理は、５０〜１０００℃の温度で５分〜５時間行うことを特徴とする。また、好ましくは、前記熱処理は、５０〜４００℃の温度で行うことを特徴とする。さらに好ましくは、前記塩基系列の残留イオンは、アンモニア（ＮＨ４）イオンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上述したように、本発明は、フォトマスクを熱処理することにより、フォトマスクの表面に残存する残留イオンを除去し、ＣｒとＭｏＳｉＯＮ層の硬化及び酸化を誘導してイオンの拡散を防止することが可能なフォトマスク洗浄装置及び洗浄方法を提供することができる。
【００２５】
また、本発明は、洗浄工程によるＣｒとＭｏＳｉＮ層のエッチングを抑制してＣｒとＭｏＳｉＯＮの光学的特性である位相と透過率の変化を顕著に減らすことが可能なフォトマスク洗浄装置及び洗浄方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明のフォトマスク洗浄装置の構成図である。図１に示すように、本発明に係るフォトマスク洗浄装置は、第１洗浄装置１０、第２洗浄装置２０、ロボットアーム３０、熱処理装置４０、冷却装置５０及びフォトマスクキャリア６０を含む。
【００２８】
第１洗浄装置１０は、フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列でフォトマスクを洗浄する。
【００２９】
また、第２洗浄装置２０は、塩基系列で前記フォトマスクを洗浄する。また、ロボットアーム３０は、フォトマスクを運搬する。また、熱処理装置４０は、前記酸系列及び前記塩基系列で洗浄されたフォトマスクを熱処理する。
【００３０】
本実施例において、前記熱処理装置は、電気炉方式の加熱炉または対流式オーブンであると設定した。ところが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３１】
また、冷却装置５０は、熱処理された前記高温のフォトマスクを冷却する。フォトマスクキャリア６０は、前記フォトマスクを貯蔵し移送する。
【００３２】
次に、上述した本発明に係るフォトマスク洗浄装置を用いたフォトマスク洗浄方法について説明する。
【００３３】
図２を参照して、本発明の一実施例に係るフォトマスク洗浄方法を説明する。図２は本発明の一実施例に係るフォトマスク洗浄工程の順序図である。図２に示すように、まず、フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために、酸系列の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）またはリン酸（Ｈ３ＰＯ４）と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水を用いて１次洗浄工程（１００）を行う。その後、５０℃以上で超純水を用いて１次リンシング(rinsing)工程（１０１）を行う。
【００３４】
次いで、マスクの表面及び内部にあるアンモニアを外部に析出させるために、４０〜１００℃で加熱された過酸化水素及びオゾン水を用いて２次洗浄工程（１０２）を行う。その後、マスクの表面に酸素を注入し、５０℃以上で超純水を用いて２次リンシング工程（１０３）を行う。
【００３５】
次に、電気炉方式の加熱炉で５０〜１０００℃の温度とＮ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｈｅのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で５分〜５時間１次熱処理（１０４）を行う。前記１次熱処理により、２次洗浄工程（１０２）でアンモニアと反応したイオン及び酸系列のＳＯｘ、ＮＯｘ、ＰＯｘなどの残留イオンが活性化され、マスクの表面が酸化する。その結果、３次塩基系列の洗浄が行われる間、アンモニアはマスクの表面に浸透できなくなる。
【００３６】
次いで、１次熱処理（１０４）を介して活性化された残留イオンは、３次リンシング工程（１０５）によって除去される。前記２次リンシング工程は、５０℃以上で超純水を用いる。
【００３７】
その後、塩基系列であるアンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液ＳＣ−１と水素水を用いて３次洗浄工程（１０６）を行う。その次、５０℃以上で超純水を用いて４次リンシング工程（１０７）を行う。
【００３８】
次に、４０〜１００℃で加熱された過酸化水素及びオゾン水を用いて４次洗浄工程（１０８）を行う。その結果、３次塩基系列の３次洗浄工程（１０６）が行われる間、マスクの表面及び内部に浸透したアンモニアが外部に析出される。次に、マスクの表面に酸素を注入する。次いで、５０℃以上で超純水を用いて５次リンシング工程（１０９）を行う。
【００３９】
その後、電気炉方式の加熱炉で５０〜１０００℃の温度とＮ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気中で５分〜５時間２次熱処理（１１０）を行う。前記２次熱処理により、フォトマスクの表面に残っている４次洗浄工程（１０８）でアンモニアと反応したイオンが活性化される。また、塩基系列の残留イオンであるアンモニア（ＮＨ４）が蒸発してマスクの表面が酸化する。１次及び２次熱処理は、対流式オーブンで行ってもよく、熱処理温度は５０〜４００℃であることが好ましい。
【００４０】
最後に、５０℃以上で超純水を用いた６次リンシング工程（１１１）を行う。
【００４１】
次に、図３を参照して本発明の他の実施例に係るフォトマスク洗浄方法を説明する。
【００４２】
図３に示すように、まず、フォトマスクに形成されたポリマーを除去するために酸系列の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）またはリン酸（Ｈ３ＰＯ４）と過酸化水素とを混合した水溶液とオゾン水を用いて１次洗浄工程を行う（Ｓ１）。その後、５０℃以上で超純水を用いて１次リンシング工程を行う（Ｓ２）。
【００４３】
次いで、酸系列のＳＯｘ、ＮＯｘ、ＰＯｘなどの残留イオンを活性化させるために、電気炉方式の加熱炉で５０〜１０００℃の温度とＮ２、Ｏ２、Ａｒ、Ｈｅのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で５分〜５時間１次熱処理を行う（Ｓ３）。
【００４４】
その後、１次熱処理によって活性化された残留イオンを除去するために、５０℃以上で超純水を用いて２次リンシング工程を行う（Ｓ４）。
【００４５】
次に、塩基系列であるアンモニア水と過酸化水素とを混合した水溶液（ＳＣ−１）と水素水を用いて２次洗浄工程を行う（Ｓ５）。その後、５０℃以上で超純水を用いた３次リンシング工程を行う（Ｓ６）。
【００４６】
次いで、フォトマスクの表面に残っている塩基系列の残留イオンであるアンモニア（ＮＨ４）を蒸発させるために、電気炉方式の加熱炉で５０〜１０００℃範囲の温度とＮ２、Ａｒ、Ｏ２、Ｈｅガスのいずれか１種または２種以上混合されたガス雰囲気で５分〜５時間２次熱処理を行う（Ｓ７）。１次及び２次熱処理は対流式オーブンで行ってもよく、熱処理温度は５０〜４００℃であることが好ましい。
【００４７】
最後に、５０℃以上で超純水を用いた４次リンシング工程を行う（Ｓ８）。
【００４８】
本発明において、酸素（Ｏ２）ガスを用いて熱処理する場合、熱処理の初期にフォトマスクの表面に存在するアンモニア（ＮＨ４）イオンが熱によって解離し、その結果フォトマスクから脱着する。熱処理が行われる間、Ｃｒと遮光膜（ＭｏＳｉＯＮ）の相変化は防止される。また、酸化反応により、フォトマスクの内部に残存するアンモニア（ＮＨ４）イオンがウェーハの露光工程中に外部に拡散できず、残留イオンは活性化される。ＭｏＳｉＯＮ層の相変化及び酸化反応のため、塩基系列で洗浄工程が行われる間、ＳＣ−１内に含まれたアンモニア（ＮＨ４）イオンがＣｒとＭｏＳｉＯＮ層の内部に拡散しない。
【００４９】
Ｎ２ガスを用いて熱処理する場合、ＭｏＳｉと窒化（ＭｏＳｉＮ）反応に起因して、ＭｏＳｉＯＮ膜の光学的特性である位相と透過率の変化が調節されるうえ、酸系列の残留イオンが活性化され、アンモニアイオンが蒸発する。また、Ａｒ、Ｈｅガスを使用する場合、ＭｏＳｉＯＮとの酸化及び窒化反応なしにマスクの表面の残留イオンが活性化され、アンモニアイオンが蒸発する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るフォトマスク洗浄装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施例に係るフォトマスク洗浄工程に対する順序図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るフォトマスク洗浄工程に対する順序図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  第１洗浄装置
２０  第２洗浄装置
３０  ロボットアーム
４０  熱処理装置
５０  冷却装置
６０  フォトマスクキャリア
【図１】
2006268043.tif 000003
【図２】
2006268043.tif 000004
【図３】
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