KR20100076707A - 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크는, 기판과, 기판 상에 배치되며, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층, 및 반사층 상에 반사층의 일부를 노출하도록 배치되며, 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 큰 물질로 이루어진 흡수층 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
극자외선 리소그래피, 흡수층, 쉐도우 효과, 임프린팅, 소광계수
Description
본 발명은 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 쉐도우 효과를 방지할 수 있는 구조의 극자외선 리소그래피에 사용되는 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정 중 리소그래피(lithography) 공정은 포토레지스트를 도포한 기판 상에 광선을 조사하여 회로 패턴을 형성시키는 핵심 공정기술이다. 이러한 리소그래피를 위한 광원으로 주로 레이저를 사용하고 있으나, 반도체 소자의 고집적화로 인해 패턴의 선폭이 급격히 축소됨에 따라 광학적으로 한계에 부딪히고 있다. 이에 따라 극자외선(extreme ultraviolet; EUV), 전자빔(electron beam), X-선, 이온빔 등의 새로운 광원이 모색되고 있으며, 그 가운데 극자외선과 전자빔이 차세대 노광 기술을 위한 광원으로 각광을 받고 있다.
현재 사용되고 있거나 연구개발 중인 리소그래피 공정은 KrF(248㎚) 광원 또는 ArF(193㎚) 광원을 사용하고, 블랭크 기판 상에 크롬(Cr) 등의 광차단막 패턴이 형성된 투과형 마스크를 사용한다. 그러나, 극자외선(EUV) 리소그래피에서는 13.4nm에 이르는 극자외선 영역의 파장을 이용하는데, 극자외선 영역에서는 대부분의 물질이 큰 광 흡수성을 가지기 때문에 극자외선을 사용하는 노광 기술에서는 투과형 마스크와는 다른 반사형 마스크를 사용한다. 반사형 마스크는 패턴이 반사층과 흡수층으로 나뉘기 때문에 투과형 마스크에서의 여러 가지 콘트라스트 개선 방법, 예를 들면 스트롱 위상반전마스크(strong PSM), 림(Rim) 타입 스트롱 PSM, 하프톤 PSM 등의 방법은 사용할 수가 없고, 단순히 극자외선(EUV)의 반사와 흡수만을 이용하여 리소그래피 공정을 진행하게 된다.
도 1은 일반적인 극자외선 리소그래피용 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 투명한 기판(100) 위에 반사층(110)이 배치되고, 그 위에는 패턴 수정시 보호막 역할을 하는 버퍼층(120)이 배치되며, 버퍼층(120) 위에 흡수층(absober)(130)이 배치된다. 기판(100)의 뒷면에는 정전 유도층(140)이 배치된다. 흡수층(130)과 버퍼층(120)은 구현하고자 하는 패턴을 한정하도록 패터닝되어 반사층(110)의 표면을 노출시킨다.
이와 같이 극자외선(EUV) 리소그래피용 반사형 마스크는 여러 층으로 구성되는데, 특히 극자외선은 반사층(110)의 표면에서 반사되고 흡수층(130)에서 흡수되어 패턴을 형성하게 된다. 반사층(110)은 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si), 또는 베릴륨(Be)과 실리콘(Si) 등의 이종의 막이 교대로 적층된 다중 반사층 구조를 갖는다. 그리고, 흡수층(130)은 극자외선을 흡수할 수 있는 물질로서 탄탈륨(Ta)을 포함하는 화합물, 예컨대 질화탄탈륨(TaN)으로 구성된다. 이는, 탄탈륨(Ta)의 경우 반도체 제조공정에서 널리 사용되고 있는 플로린(Flourine) 계열의 라디칼(radical)을 이용한 플라즈마 식각이 용이하기 때문에 마스크 제조 공정을 쉽게 할 수 있는 장점이 있기 때문이다.
그러나, 탄탈륨(Ta)은 극자외선에 대한 흡수도가 비교적 낮기 때문에 탄탈륨(Ta) 화합물로 이루어진 흡수층의 경우 최소 70nm 이상의 두께를 유지하여야 반사층과의 극자외선 반사도의 차이를 만들어 극자외선 리소그래피에서 요구되는 에너지 콘트라스트를 유지할 수 있다. 따라서, 탄탈륨(Ta) 화합물로 이루어진 흡수층을 포함하는 극자외선 마스크를 적용하기 위해서는 쉐도우 효과(shadow effect)에 의해 패턴 크기(CD)에 차이가 발생하는 문제가 선결되어야 한다. 쉐도우 효과란 높은 단차를 갖는 흡수층 패턴에 극자외선이 조사될 때 극자외선의 입사 방향에 따라 마스크 패턴의 그늘지는 정도가 달라짐으로 인해 나타나는 패턴 왜곡 현상을 말한다.
도 2a 및 도 2b는 극자외선 리소그래피 공정에서 나타나는 쉐도우 효과를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 2a는 흡수층 패턴에 대해 수직으로 극자외선이 입사되는 경우를 나타낸 도면이고, 도 2b는 흡수층 패턴에 대해 일정한 각도로 극자외선이 입사되는 경우를 나타낸 도면이다. 도면 참조번호 "200"은 기판을, "210"은 반사층을, "220"은 버퍼층을, 그리고 "230"은 흡수층 패턴을 각각 나타낸다.
도 2a와 같이 극자외선이 흡수층 패턴(230)에 대해 수직으로 입사하는 경우에는 웨이퍼 상에 원하는 패턴대로 정확하게 구현될 수 있다. 그러나, 도 2b와 같이 극자외선이 흡수층 패턴(230)에 대해 일정 각도를 가지고 비스듬하게 입사될 경 우 흡수층 패턴(230) 및 버퍼층(220)의 단차로 인해 웨이퍼 상에는 목표한 대로 정확한 패턴이 구현되지 않는다. 특히 마스크 상에서 패턴이 위치하고 있는 영역에 따라, 그리고 패턴의 형태에 따라 극자외선이 입사되는 각도가 다르기 때문에 웨이퍼의 영역별로 패턴의 CD에 차이가 발생하게 된다. 극자외선 리소그래피 공정의 경우 극자외선은 수직입사가 아니라 경사입사가 이루어지기 때문에 이러한 쉐도우 효과로 인한 문제는 개선해야할 시급한 문제가 되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 흡수층의 높이를 가능한 낮게 하여 쉐도우 효과를 최소화하면서, 반사층과 흡수층에서의 극자외선의 에너지 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 쉐도우 효과를 최소화하면서 반사층과 흡수층에서의 극자외선의 에너지 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 적합한 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 포토마스크는, 기판과, 기판 상에 배치되며, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층, 및 반사층 상에 반사층의 일부를 노출하도록 배치되며, 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 큰 물질로 이루어진 흡수층 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사층은, 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층 및 상기 산란층 상에 형성되는 이격층의 이중층이 다층으로 적층된 것일 수 있다.
상기 반사층과 흡수층 패턴의 계면에, 상기 반사층과 흡수층 패턴의 접착을 위한 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)막으로 이루어질 수 있다.
상기 흡수층 패턴은 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 흡수층 패턴의 두께는 20 ∼ 50㎚ 정도일 수 있다.
상기 다는 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 포토마스크의 제조방법은, 기판 상에, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층을 형성하는 단계, 및 반사층 상에, 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 큰 물질을 사용하여 반사층의 일부를 노출시키면서 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사층을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에, 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층과 상기 산란층 상에 형성되는 이격층의 이중층을 다층 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는, 상기 반사층 상에 제1 물질층 및 제2 물질층을 차례로 형성하는 단계와, 상기 제2 물질층 및 제1 물질층을 몰더를 이용하여 임프린팅하여 상기 제1 및 제2 물질층에 패턴을 전사하는 단계와, 패터닝된 상기 제2 물질층의 하부에 언더컷을 형성하면서 상기 반사층의 일부를 노출시키는 단계와, 상기 반사층의 노출된 표면 상에, 입사된 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 제1 및 제2 폴리머층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 물질층은 20 ∼ 400㎚의 두께로 형성하고, 상기 제2 물질층은 20 ∼ 300㎚의 두께로 형성할 수 있다.
상기 제1 물질층은 실온에서 임프린팅이 가능한 정도의 유동성을 가지는 물질로 형성할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 물질층은 폴리디메틸글루타이미드(PMGI; polydimethylglutarimide) 기초의 레지스트로 형성할 수 있다.
상기 제2 물질층은 열경화성 폴리머로 형성할 수 있다. 상기 제2 물질층은 폴리메틸메탈크릴레이트(PMMA;polymethylmethacrylate) 기초의 레지스트로 형성할 수 있다.
상기 몰더는 석영(quartz)으로 이루어지며, 상기 흡수층 패턴과 반대의 패턴이 양각된 것일 수 있다.
상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계 전에, 상기 반사층 상에, 상기 반사층과 흡수층 패턴의 접착력을 좋게 하기 위하여 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 이루어진 접착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 물질층의 하부에 언더컷을 형성하면서 상기 반사층의 일부를 노출시키는 단계에서, 습식 케미컬(chemical)을 사용하여 상기 반사층 상에 형성된 제1 물질층을 제거하면서 상기 제2 물질층의 하부에 언더컷이 형성되도록 할 수 있다.
상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는, 상기 반사층의 일부가 노출된 결과물의 전면에 흡수층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제2 물질층 상에 형성된 흡수층은 상기 제1 및 제2 물질층을 제거하는 단계에서 리프트 오프(lift-off)되도록 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 물질층을 제거하는 단계는, 상기 제1 물질층을 제거하기 위한 습식 케미컬을 이용하여 상기 제1 물질층을 제거하면서 제2 물질층이 리프트 오 프(lift-off)되도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 흡수층 패턴은 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다.
상기 흡수층 패턴은 20 ∼ 50㎚의 두께로 형성할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 포토마스크의 제조방법은, 기판 상에, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층을 형성하는 단계와, 반사층 상에 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 차례로 형성하는 단계와, 제1 및 제2 폴리머층에 패턴을 전사하는 단계와, 제2 폴리머층의 하부에 언더컷을 형성하면서 반사층의 일부를 노출시키는 단계와, 반사층의 노출된 표면 상에, 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 높은 물질을 사용하여, 입사된 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계, 및 제1 및 제2 폴리머층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 3은 극자외선에 대한 여러 가지 물질의 투과도(transmittance)를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 여러 가지 물질 중 특히 니켈(Ni)과 금(Au)의 경우 극자외 선 리소그래피용 포토마스크의 흡수층 재료로 널리 사용되고 있는 탄탈륨(Ta)에 비해 극자외선에 대해 낮은 투과도(transmittance)를 나타내는 것을 알 수 있다. 이는, 니켈(Ni)과 금(Au)의 경우 탄탈륨(Ta)에 비해 극자외선을 흡수하는 정도가 월등히 뛰어남을 의미한다. 이러한 물질로는 니켈(Ni), 금(Au) 외에도 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 백금(Pt) 등을 들 수 있다. 이러한 흡수도가 뛰어난 물질을 흡수층의 재료로 사용할 경우 흡수층에서의 극자외선의 흡수도를 높여 인접 반사층에서 반사되는 극자외선과의 에너지 콘트라스트를 더욱 높일 수 있으며, 동일한 흡수도를 나타내기 위하여 요구되는 흡수층의 높이를 상당히 줄일 수 있게 된다. 따라서, 극자외선 리소그래피에 요구되는 흡수도를 충족하면서 흡수층의 높이에 따른 쉐도우 효과를 대폭 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크를 도시한 단면도이다.
본 발명의 포토마스크는 투광성 기판(300)과, 상기 기판 상에 배치되어 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층(310), 그리고 상기 반사층(310) 상에 반사층의 일부를 노출하도록 배치되며, 입사되는 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴(340a)을 포함한다.
기판(300)은 석영(quartz)과 같은 낮은 열팽창 계수(LTE: Low Thermal Expansion coefficient)를 가지는 기판일 수 있다.
반사층(310)은 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층(311)과, 산란층 상에 형성되는 이격층(312)의 이중층이 다층으로 적층되어 이루어진다. 산란층(311)은 몰리브덴(Mo)을 포함하여 이루어지고, 이격층(312)은 실리콘(Si)을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 산란층/이격층으로 이루어진 이중층은 대략 7㎚ 정도의 두께를 가지며, 대략 13㎚ 파장의 극자외선을 분배형 브래그 반사(distributed Bragg reflector) 원리로 반사시키게 된다. 이때, 산란층/이격층은 대략 30 내지 40층 이상 적층될 수 있다.
반사층(310) 상에는 반사층과 흡수층 패턴의 접착력을 좋게 하기 위한 접착층이 도입될 수 있다. 접착층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)을 포함하여 대략 10㎚ 두께를 갖는다.
흡수층 패턴(340a)은 극자외선에 대한 소광계수(k; extiction coefficient)가 탄탈륨(Ta)보다 높은 물질을 포함하여 이루어진다. 소광계수(k)는 물질이 해당 파장의 빛을 흡수하는 정도를 나타내는데, 소광계수(k)가 높은 물질로는 예를 들면 철(Fe), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 또는 백금(Pt) 등이 있다. 본 발명의 극자외선용 포토마스크에서 상기 흡수층(340a)은 이와 같이 소광계수(k)가 높은 물질을 포함하여 이루어지므로 종래의 탄탈륨(Ta)을 포함하는 흡수층에 비해 매우 낮은 두께, 대략 20 ∼ 50㎚ 정도의 두께로도 극자외선 리소그래피에 필요한 흡수도를 만족시킬 수 있다. 따라서, 극자외선 리소그래피 과정에서 반사층과 흡수층에서의 극자외선의 에너지 콘트라스트를 저하시키지 않으면서 흡수층의 높이에 의한 쉐도우 효과를 현저히 감소시킬 수 있다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피에 사용되 는 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 투광성 기판(300) 상에 반사층(310)을 형성한다. 기판(300)은 석영(quartz)과 같은 낮은 열팽창 계수를 가지는 기판일 수 있다. 반사층(310)은 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층(311)과, 산란층 사이를 이격시키는 이격층(312)을 포함하는 이중층을 다층으로 적층하여 형성할 수 있다. 산란층(311)은 몰리브덴(Mo)을 포함하여 형성할 수 있고, 이격층(312)은 실리콘(Si)을 포함하여 형성할 수 있다. 반사층(310)은 대략 7nm 정도 두께로 형성하며, 산란층(311)/이격층(312)의 이중층을 대략 30 ∼ 40층 이상 적층하여 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 반사층(310) 상에 제1 물질층(320) 및 제2 물질층(330)을 차례로 형성한다.
제1 물질층(320) 및 제2 물질층(330)은 후속 임프린팅을 이용한 흡수층 패턴 형성을 위한 막으로서, 임프린팅이 가능한 물질로 형성할 수 있다. 임프린팅(imprinting)은 회로패턴에 상응하는 양각의 패턴이 표면에 돌출 형성된 몰더(molder) 또는 스탬퍼(stamper)를 대상막에 압착(imprint)함으로써, 회로패턴에 해당하는 음각의 패턴이 대상막에 구현되도록 하는 방법이다. 따라서, 제1 물질층(320)과 제2 물질층(330)은 유동성을 갖는 물질, 예를 들면 폴리머로 형성할 수 있다. 구체적으로, 제1 물질층(320)은 베이킹을 하지 않은 실온에서 임프린팅(imprinting)이 가능한 정도의 유동성을 가지는 물질로 형성할 수 있다. 이러한 물질로 폴리디메틸글루타이미드(PMGI; polydimethylglutarimide) 기초의 레지스트를 사용할 수 있다. 제2 물질층(330)은 임프린팅시에 가해지는 열에 의해 경화가 일어나는 열경화성 폴리머로 형성할 수 있다. 이러한 물질의 예로는 폴리메틸메탈크릴레이트(PMMA;polymethylmethacrylate) 기초의 레지스트를 들 수 있다. 제1 물질층(320) 및 제2 물질층(330)은 스핀 코팅(spin coating) 방식으로 형성하며, 후속 단계에서 몰더(molder)를 사용한 임프린팅 공정이 가능한 두께, 예를 들면 제1 물질층(320)은 20 ∼ 400㎚ 정도의 두께, 제2 물질층(330)은 20 ∼ 300㎚ 정도의 두께로 형성할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 준비된 몰더(molder)(400)를 이용하여 제2 물질층(330) 및 제1 물질층(320)에 대해 임프린팅을 실시한다. 구체적으로, 제2 물질층(330) 위에, 소정의 패턴이 형성된 몰더(400)를 위치시킨 다음 몰더로 제1 및 제2 물질층을 압착시킨 후 열을 발산시키거나 자외선을 조사하여 제1 및 제2 물질층을 경화시킨다. 폴리머층을 경화시키는 방법에는 열을 가하는 방법과 자외선을 조사하는 방법 등이 있다. 일 실시예로, 상기 제1 물질층(320)및 제2 물질층(330)이 열경화성 폴리머로 이루어진 경우, 임프린팅은 대략 60℃ 정도의 온도에서 실시하여, 대략 150℃ 정도까지 온도를 상승시켜 제2 물질층(330)의 열경화 및 제1 물질층(320)의 가경화가 이루어지도록 한다. 그 후, 몰더(400)를 제1 및 제2 물질층으로부터 분리시키면, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 물질층(320) 및 제2 물질층(330)에 상기 몰더에 형성된 양각 패턴에 대응되는 음각 패턴이 형성된다.
상기 임프린팅에 사용되는 몰더(400)는 예컨대 석영(quartz)을 사용하여 제작할 수 있으며 제작 방법은 후에 설명한다.
도 9를 참조하면, 제1 물질층(320)의 일부를 제거한다. 제1 물질층(320)이 레즈스트로 이루어진 경우 현상액을 사용하여 제거할 수 있다. 이때, 흡수층 패턴이 형성될 영역, 즉 제2 물질층이 제거된 영역에 잔류하는 제1 물질층이 제거되면서 제2 물질층 패턴(330a)의 하부에 언더컷이 형성되도록 한다. 제2 물질층 패턴(330a) 하부에 형성된 언더컷은 후속 제1 및 제2 물질층에 대한 리프트 오프(loft off) 단계에서 식각액이 제1 물질층 패턴으로 침투하여 제1 물질층이 제거될 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 10을 참조하면, 반사층(310)의 일부가 노출된 결과물 상에 흡수층 패턴을 형성하기 위한 물질을 증착하여 흡수층(340)을 형성한다. 상기 흡수층(340)은 극자외선에 대한 흡수도가 높은 물질, 즉 극자외선 소광계수(k)가 큰 물질로 형성할 수 있다. 이러한 물질로는, 예를 들면 철(Fe), 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn), 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 또는 백금(Pt) 등이 있다. 상기 흡수층(340)을 형성하는 방법으로는 스퍼터링과 같은 물리적기상증착(PVD) 방법 또는 화학적기상증착(CVD) 방법을 사용할 수 있으며, 20 ∼ 50㎚ 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 물리적기상증착(PVD) 또는 화학적기상증착(CVD) 방법으로 흡수층을 증착하면, 도시된 바와 같이 노출된 반사층의 표면과 제2 물질층 패턴(330a) 상부에 흡수층(340)이 형성된다. 소광계수(k)가 높은 물질은 극자외선에 대한 흡수도가 높기 때문에 종래의 탄탈륨(Ta)을 포함하는 흡수층에 비해 두께를 1/2 이상 줄일 수 있다. 따라서, 흡수층의 두께로 인해 발생하는 쉐도우 효과를 대폭 줄일 수 있다.
흡수층(340)을 금(Au)으로 형성할 경우, 반사층(310)의 실리콘(Si)층과의 접 착 특성을 좋게 하기 위하여 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)을 10㎚ 정도 두께로 증착한 다음에 금(Au)을 증착할 수 있다.
도 11을 참조하면, 케미컬을 이용한 습식 식각 공정을 실시하여 제1 물질층 및 제2 물질층 패턴을 제거한다. 이때, 제1 물질층 패턴을 식각하기 위한 케미컬을 사용하여 제1 물질층 패턴을 제거하면 제2 물질층 패턴과, 제2 물질층 패턴 상부의 흡수층도 함께 리프트-오프(lift-off)되어 제거된다. 그러면, 반사층(310) 상에는 소정의 회로패턴을 정의하는 흡수층 패턴(340a)이 종래에 비해 대폭 낮아진 두께로 형성된다.
한편, 임프린팅(imprinting)은 회로패턴에 상응하는 양각의 패턴이 표면에 돌출 형성된 몰더(molder) 또는 스탬퍼(stamper)를 대상막에 압착(imprint)함으로써, 회로패턴에 해당하는 음각의 패턴이 대상막에 구현되도록 하는 방법이다. 이와 같이 임프린팅 방법에는 회로패턴에 상응하는 양각의 패턴이 형성된 몰더(또는 스탬퍼)가 사용되며, 몰더에는 표면으로부터 회로패턴에 상응하는 양각 패턴이 돌출형성되어 있다. 도 12 내지 도 14를 참조하여 몰더 제작방법의 일 예를 간략히 설명한다.
도 12를 참조하면, 몰더 기판(401) 상에 마스크층(410)을 형성한다. 기판(401)은 글래스 기판, 실리콘 기판 또는 석영(quartz) 기판을 사용할 수 있다. 마스크층(410)은 기판을 식각하여 패턴을 형성하기 위한 마스크로 사용되며, 기판(401)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 석영 기판 상에 크롬(Cr)막을 형성하였다. 다음, 마스크층(410) 상에 레지스트 패 턴(420)을 형성한다. 레지스트 패턴(420)은 통상의 전자빔 레지스트를 도포한 후 전자빔을 사용하여 노광한 후 현상하여 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 레지스트 패턴(420)을 마스크로 마스크층에 대한 식각을 실시하여 마스크 패턴(410a)을 형성한다. 레지스트 패턴(420)과 마스크 패턴(410a)을 마스크로 기판(401)을 건식식각하여 기판(401)에 음각의 패턴(402)을 형성한다. 레지스트 패턴을 제거한 후 기판(401)에 대한 식각을 수행할 수도 있다. 마스크층 및 기판에 대한 식각은 건식 식각방법을 사용할 수 있다.
도 14를 참조하면, 레지스트 패턴 및 마스크 패턴을 제거하여 음각의 패턴(402)이 형성된 몰더(400)를 완성한다. 이와 같이 제작된 몰더를 사용하여 포토마스크를 제조할 경우 동일한 극자외선용 포토마스크를 여러 장 제조할 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 탄탈륨(Ta)에 비해 극자외선에 대한 흡수도가 뛰어난 물질을 흡수층 재료로 사용함으로써, 반사층과 흡수층에서의 극자외선의 에너지 콘트라스트를 증가시키면서 흡수층의 높이를 대폭 낮출 수 있다. 따라서, 쉐도우 효과를 줄일 수 있어 쉐도우 효과에 의한 패턴 CD의 변화를 최소화할 수 있다. 또한, 몰더를 사용한 임프린팅 방식으로 흡수층 패턴을 형성하므로 동일한 마스크를 여러 장 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1은 일반적인 극자외선 리소그래피용 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 극자외선 리소그래피 공정에서 나타나는 쉐도우 효과를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 3은 극자외선에 대한 여러 가지 물질의 투과도(transmittance)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 극자외선 리소그래피용 포토마스크를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피에 사용되는 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 극자외선 리소그래피용 포토마스크 제조에 사용되는 몰더의 제작방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
Claims (23)
- 기판;상기 기판 상에 배치되며, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층; 및상기 반사층 상에 상기 반사층의 일부를 노출하도록 배치되며, 상기 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 큰 물질로 이루어진 흡수층 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 반사층은, 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층 및 상기 산란층 상에 형성되는 이격층의 이중층이 다층으로 적층된 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 반사층과 흡수층 패턴의 계면에, 상기 반사층과 흡수층 패턴의 접착을 위한 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 접착층은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)막으로 이루어진 것을 특징으로 하 는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 흡수층 패턴은 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 흡수층 패턴의 두께는 20 ∼ 50㎚인 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크.
- 기판 상에, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층을 형성하는 단계; 및상기 반사층 상에, 상기 극자외선에 대한 소광계수(k)가 탄탈륨(Ta)보다 높은 물질을 사용하여 상기 반사층의 일부를 노출시키면서 상기 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 반사층을 형성하는 단계는,상기 기판 상에, 입사되는 극자외선을 산란시키는 산란층과 상기 산란층 상 에 형성되는 이격층의 이중층을 다층 적층하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는,상기 반사층 상에 제1 물질층 및 제2 물질층을 차례로 형성하는 단계와,상기 제2 물질층 및 제1 물질층을 몰더를 이용하여 임프린팅하여 상기 제1 및 제2 물질층에 패턴을 전사하는 단계와,패터닝된 상기 제2 물질층의 하부에 언더컷을 형성하면서 상기 반사층의 일부를 노출시키는 단계와,상기 반사층의 노출된 표면 상에, 입사된 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계, 및상기 제1 및 제2 물질층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1 물질층은 20 ∼ 400㎚의 두께로 형성하고,상기 제2 물질층은 20 ∼ 300㎚의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1 물질층 및 제2 물질층은 폴리머로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1 물질층은 실온에서 임프린팅이 가능한 정도의 유동성을 가지는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제12항에 있어서,상기 제1 물질층은 폴리디메틸글루타이미드(PMGI; polydimethylglutarimide) 기초의 레지스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제2 물질층은 열경화성 폴리머로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제14항에 있어서,상기 제2 물질층은 폴리메틸메탈크릴레이트(PMMA;polymethylmethacrylate) 기초의 레지스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 몰더는 석영(quartz)으로 이루어지며,상기 흡수층 패턴과 반대의 패턴이 양각된 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계 전에,상기 반사층 상에, 상기 반사층과 흡수층 패턴의 접착력을 좋게 하기 위하여 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)으로 이루어진 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제2 물질층의 하부에 언더컷을 형성하면서 상기 반사층의 일부를 노출시키는 단계는,습식 케미컬(chemical)을 사용하여 상기 반사층 상에 형성된 제1 물질층을 제거하면서 상기 제2 물질층의 하부에 언더컷이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는, 상기 반사층의 일부가 노출된 결과물의 전면에 흡수층을 형성하는 단계를 포함하며,상기 제2 물질층 상에 형성된 흡수층은 상기 제1 및 제2 물질층을 제거하는 단계에서 리프트 오프(lift-off)되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제9항에 있어서,상기 제1 및 제2 물질층을 제거하는 단계는,상기 제1 물질층을 제거하기 위한 습식 케미컬을 이용하여 상기 제1 물질층을 제거하면서 제2 물질층이 리프트 오프(lift-off)되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 흡수층 패턴은 니켈(Ni), 인(In), 카드뮴(Cd), 코발트(Co), 금(Au) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 흡수층 패턴은 20 ∼ 50㎚의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
- 기판 상에, 입사되는 극자외선을 반사시키는 반사층을 형성하는 단계;상기 반사층 상에 제1 폴리머층 및 제2 폴리머층을 차례로 형성하는 단계;상기 제1 및 제2 폴리머층에 패턴을 전사하는 단계;상기 제2 폴리머층의 하부에 언더컷을 형성하면서 상기 반사층의 일부를 노출시키는 단계;상기 반사층의 노출된 표면 상에, 극자외선에 대한 소광계수가 높은 물질을 사용하여, 입사된 극자외선을 흡수하는 흡수층 패턴을 형성하는 단계, 및상기 제1 및 제2 폴리머층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크의 제조방법.
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| KR1020080134835A KR101095681B1 (ko) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크 및 그 제조방법 |
| US12/491,598 US20100167181A1 (en) | 2008-12-26 | 2009-06-25 | Photomask for Extreme Ultraviolet Lithography and Method for Fabricating the Same |
| US13/651,048 US20130059237A1 (en) | 2008-12-26 | 2012-10-12 | Method for fabricating a photomask for euv lithography |
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| KR1020080134835A KR101095681B1 (ko) | 2008-12-26 | 2008-12-26 | 극자외선 리소그래피를 위한 포토마스크 및 그 제조방법 |
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