KR20110029701A - 차단막을 갖는 극자외선 리소그라피 마스크 및 제조방법 - Google Patents

차단막을 갖는 극자외선 리소그라피 마스크 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

극자외선 리소그라피 마스크는 주요부위와 주변부위로 구분된 석영 성분 투명한 기판, 상기 기판상에 복수의 층으로 형성된 광 반사막, 상기 광 반사막상에 광 반사막을 덮고 있는 보호막, 상기 보호막 상에 반사막을 부분적으로 노출 시키는 광 흡수막 패턴, 상기 주변부위 광 흡수막 패턴 상에 광을 차단하는 차단막(blind layer)을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

차단막을 갖는 극자외선 리소그라피 마스크 및 제조방법 {EXTREME ULTRA VIOLET LITHOGRAPHY MASK WITH HAVING BLIND LAYER AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 사진 기술의 마스크에 관한 것으로, 상세하게는 극자외선 리소그라피(EUVL: Extreme Ultra Violet Lithography) 마스크 및 제조방법에 관한 것이다.
고집적화된 반도체 소자를 제조하는 데 있어서 패턴 미세화가 필수적이다. 좁은 면적에 많은 소자를 집적시키기 위하여는 개별 소자의 크기를 가능한 작게 형성하여야 하며, 이를 위하여는 형성하고자 하는 패턴들 각각의 폭과 상기 패턴들 사이의 간격과의 합인 피치(pitch)를 작게 하여야 한다.
최근, 반도체 소자의 디자인 룰 (design rule)이 급격하게 감소됨에 따라 반도체 소자 구현에 필요한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정에 있어서 파장이 짧은 극자외선 리소그라피(EUVL) 기술이 활발하게 개발되고 있다.
EUVL에 사용되는 빛의 파장은 대략 13.5nm 정도의 짧은 파장의 광원을 사용하고 있다. 이러한 빛은 각각의 층이 대략 7nm 두께로 거의 원자 크기 로 증착된 몰리브덴(Mo) 및 실리콘 (Si) 이중층이 대략 50개 정도로 구성된 반사경에서 빛이 반사 된다.
또한 EUVL 기술에 매우 짧은 빛이 사용됨으로, 웨이퍼 상으로 전사할 회로 패턴이 마스크 패턴 (mask pattern) 으로 구비되는 마스크 구조 또한 광 투과형 구조가 아닌 광 반사형 구조로 달리 구성된다.
EUVL 마스크는 석영 (quartz)과 같은 투명한 기판상에 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si) 층의 다층 구조로 이루어지는 광 반사층을 형성하고, 광 반사층 상에 광 반사층 표면을 부분적으로 노출하는 광 흡수층 패턴을 형성한다. 따라서, 웨이퍼 상으로 전사될 패턴의 레이아웃을 따르는 형상으로 광 흡수층 패턴에 따라 형성된다.
이러한 EUVL 마스크에서 광 흡수층 패턴과 하부의 광 반사층의 표면 높이가 차이가 나게 된다. 그런데 EUVL 노광과정에서 노광 광은 마스크의 표면에 수직한 각도가 아닌 경사진 입사각을 가지고 입사되고 반사된다.
상기 광 흡수층 패턴이 광 반사층 상에 돌출되는 형상을 구비하기 때문에 광 흡수층 패턴에 의해서 입사광 반사광이 가려지는 그림자 효과(shadowing effect)가 빈발한다.
이를 근본적으로 해결하기 위해서는 광 흡수층 패턴 두께를 짧게 형성하여야 하는데 광 흡수층 패턴 두께를 짧게 형성하면 낮은 OD(optical density)로 인해 마스크 외각 부분에서는 인접 쇼트(shot)의 흡수층 영역에서 중복 노광되는 광의 영향으로 패턴 인쇄율(pattern printability)이 영향을 받는다.
도 1은 흡수층의 두께와 인접 쇼트에 중복 노광 시 나타나는 인쇄율(pattern printability)을 보여주는 전자 현미경 사진이다.
도 1을 참조하면, 흡수층 두께가 42.4nm 이고 OD는 1.07 일때 중복 노광되는 횟수가 증가 될수록 인쇄율(pattern printability)이 떨어짐을 볼 수 있다.
또한 흡수층 두께가 52.4nm이며 OD가 1.35 때 같은 결과로 중복 노광 횟수에 따라 떨어진다. 흡수층 두께가 82.8nm이고 OD가 2.36인 경우 중복 노광에도 문제를 일으키지 않는다.
상기의 결과에서처럼 중복 노광이 되면서도 인쇄율(pattern printability)을 높이려면 흡수층 높이를 높여야 하나 흡수층 높이를 높일 경우 그림자 효과(shadowing effect)가 빈발한다.
또한 사진 공정의 특성상 이웃하는 쇼트(shot)간 중복 노광을 피할 수 없기 때문에 중복 노광 시 발생하는 CD 변화를 잡아야 한다.
도 2는 중복 노광, 흡수층 두께, OD에 따라서 CD의 변화 관계를 보여주는 그래프다.
도 2를 참조하면, 흡수층 두께 및 OD에 따라서 노광이 중복되면 CD의 감소가 나타남을 보여주고 있다.
본 발명은 상기에서 보여준 흡수층의 두께 및 OD에 따라서 노광이 중복되면 CD가 감소되는 문제를 해결하고자 차광막(blind layer)이 있는 마스크를 제공하고 이를 제조하는 방법을 제공한다.
EUVL 마스크에서 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판 주변부위 외각에 차 단막(blind layer)을 형성하여 인접하는 쇼트에서 새어 들어오는 빛을 없애 인쇄율(pattern printability)이 좋은 마스크를 만드는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판의 주변부위 광 흡수막 패턴 외각에 빛을 차단하는 차단막(blind layer)을 형성하여 사진 공정 진행시 인접하는 쇼트에서 발생하는 빛을 차단하여 노광이 중복되어 중첩되더라도 CD의 변화가 없어 인쇄율(pattern printability)이 좋은 EUVL 마스크를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판의 주변부위 광 흡수막 패턴 외각에 빛을 차단하는 차단막(blind layer)을 형성할 때 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용함으로 건식 식각 공정이 일회로 감소되어 식각 데미지를 받지 않아서 캡핑층 및 빛 반사층이 결함이 없고 인쇄율 (pattern printability)이 좋은 EUVL 마스크를 제작하는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 EUVL 마스크는, 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 성분으로 형성된 기판, 상기 기판상에 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)으로 쌍을 이루어복수의 층으로 형성된 광 반사막, 상기 광 반사막상에 광 반사막을 덮고 있는 캡핑막(capping layer), 상기 캡핑막(capping layer) 상에 반사막을 부분적으로 노출 시키는 광 흡수막 패턴, 상기 주변부위 광 흡수막 외각 패턴상에 광을 차단하는 차단막(blind layer)을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서 EUVL 마스크를 제작하는 방법은, 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 성분으로 형성된 기판을 준비하고, 상기 기판 상에 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)으로 쌍을 이루는 다수의 Mo/Si 복합 광 반사막을 형성하고, 상기 광 반사막상에 캡핑막(capping layer)을 형성하고, 상기 캡핑막(capping layer)상에 광 흡수막을 형성하고, 상기 광 흡수막을 소정의 사진 식각 공정을 이용 캡핑막(capping layer) 일부는 덥고 일부는 노출되는 광 흡수막 패턴을 만들고, 상기 광 흡수막 패턴 및 노출된 캡핑막(capping layer) 상에 감광액을 코팅 후 주변부위 광 흡수막 외각 패턴 일부만 노출되도록 현상하고, 상기 노출된 광 흡수막 외각 패턴을 디스컴 공정인 산소(O2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스의 이온빔(ion beam) 식각 공정을 이용하여 세정하고, 상기 감광액 패턴 및 노출된 주변부위 외각 광 흡수막 패턴상에 차단막(blind layer)을 형성하고, 리프트 오프(lift-off) 공정을 이용 감광액 패턴을 제거하여 주변부위 외각 광 흡수막 패턴 상에 광 차단막(blind layer)을 갖는 EUVL 마스크를 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서 EUVL 마스크를 제조하는 방법은, 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 성분으로 형성된 기판을 준비하고, 상기 기판 상에 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)으로 쌍을 이루는 다수의 Mo/Si 복합 광 반사막을 형성하고, 상기 광 반사막상에 캡핑막(capping layer)을 형성하고, 상기 캡핑 막(capping layer) 상에 광 흡수막을 형성하고, 상기 광 흡수막을 소정의 사진 식각 공정을 이용 캡핑막(capping layer) 일부는 덥고 일부는 노출되는 광 흡수막 패턴을 만들고, 상기 노출된 캡핑막(capping layer) 상의 광 흡수막 패턴 사이사이에 희생막을 형성하고, 상기 노출된 광 흡수막 및 희생막 패턴을 디스컴 공정인 산소(O2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스의 이온빔(ion beam) 식각 공정을 이용하여 세정하고, 상기 광 흡수막 패턴 및 희생막 상에 광 차단막(blind layer)을 형성하고, 소정의 사진 식각 공정을 통하여 주변부위 외각 광 흡수막 패턴상에 광 차단막(blind layer)패턴을 형성하고, 상기 희생막을 제거 주변부위 외각 광 흡수막 패턴 상에 광 차단막(blind layer)을 갖는 EUVL 마스크를 형성한다.
상술한 것과 같이 본 발명에 의하면, EUVL 마스크는 투명한 성분을 갖으며 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판에서, 주변부위 광 흡수막 패턴 외각에 광을 차단하는 차단막(blind layer)이 있어서 사진 공정의 특성상 나타나는 중복되는 노광 시 인접 쇼트(shot)에 중첩되는 현상이 발생해도 빛의 영향을 받지 않고 CD 변화가 없는 미세 패턴을 형성 할 수 있다.
또한 상기 광 차단막(blind layer)을 리프트 오프(lift-off) 방법으로 형성하여 식각 공정이 일회로 감소되어 광 반사막을 보호하는 보호막이 다수의 건식 공정에 의한 손상을 입지 않아서 광 반사막에서 반사되어 나오는 빛의 특성이 일정한 성질을 유지하여 불량이 없는 미세 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 EUVL 마스크 구조를 보여주는 평면 도면이다.
도 3을 참조하면, EUVL 마스크는 투명한 성분을 갖으며 주요부위 영역과 주변부위 영역을 갖는 석영(quartz)과 같은 기판(10), 마스크 코드(15), 주요 패턴 영역 (20), 정열 키 (25) 등으로 이루어진다.
기판 (10)은 마스크 코드(15), 주요 패턴 영역 (20), 정열 키 (25) 등의 영역을 제외한 부분은 불투명하게 코팅 처리 되어있다.
도 4는 EUVL 마스크를 평면을 밝고 선명하게 나타난 평면 도면이다.
도 4를 참조하면, 주요부위 패턴 영역은(A) 주요 패턴이 형성되어 있는 핵심 영역이고, 차단막(blind layer)이 형성되어 빛을 차단하는 주변부위 패턴 영역(B)은 주요부위 패턴 영역(A)을 사방으로 담처럼 둘러싸인 형태로 형성되어 있다.
본 발명의 특징은 주변부위 패턴 영역(B)에 빛을 차단하는 역할을 하는 차단막(blind layer)을 형성하여 일반적인 사진 노광 공정 시 중복 노광되는 중첩부분에서 빛이 차단되어 빛의 영향을 받지 않아서 CD의 변화가 없어 인쇄율(pattern printability)이 좋은 EUVL 마스크에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 사상을 이용하여 제작된 마스크에서 EUV 반사도와 OD를 측정한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 차단막(blind layer)이 형성되어 있는 주변부위 패턴 영역 A와 비교하여 반사도는 크게 감소하고, OD는 크게 증가 한 것을 보여주고 있다.
도 5의 그래프 결과를 얻을 수 있는 차단막(blind layer)을 갖는 EUVL 마스크를 사용하면, 광 흡수층의 두께를 작게 하여 그림자 효과(shadowing effect)를 최소화 할 수 있고, 마스크 최외각 영역에서 OD를 확보하여 중복 노광에 의한 인쇄율(pattern printability) 악화를 개선 할 수 있다.
도 6 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)에 사용되는 마스크 및 제조 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마스크는, 석영과 같은 그라스 성분이 있는 투명한 물질의 기판층(100)을 포함한다.
상기 기판층(100)은 주요부위 패턴을 형성할 영역 A와, 노광 할 때 이웃하는 쇼트(shot) 빛을 차단하는 주변부위 패턴 영역 B로 구분된다.
상기 기판층(100) 상에 원자층 두께로 형성되는 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)(105, 108) 이중층을 약 40-50 층 정도 순차적으로 형성하여 반사막(110)을 형성한다.
상기 반사막 (110)은 EUVL에서 사용되는 약 13.5 nm 정도 파장대의 극자외선광을 반사하도록 형성한다. 형성하는 방법은 IBD(ion beam deposition) 또는 ALD 공정을 이용한다.
상기 반사막(110)상에 캡핑막(capping layer,115)을 형성 한다. 상기 캡핑막(capping layer,115)은 루데늄(Ru)을 25Å 형성하거나, 또는 실리콘(Si)을 110Å 정도 형성한다. 상기 캡핑막(capping layer,115)은 식각 방지막 역할 및 반사막(110)을 보호하는 역할을 한다.
상기 캡핑막(capping layer,115)상에 광 흡수층(120)을 증착 형성 한다. 상기 광 흡수층(120)은 검사감도 향상을 위하여 저반사막(low reflectivity; LR) 포함한 질화 붕소 탄탈늄막 (LR-TaBN)으로 형성 한다. 또한 TaBN 대신에 EUV를 흡수할 수 있는 탄탈륨질화물(TaN) 층을 사용 할 수 있다.
상기 광 흡수층 (120) 상에 제 1 감광막(130)을 형성한다.
도 7을 참조하면, 상기 제 1 감광막(130)을 전기적인 에너지 (E-Beam)를 이용하여 원하는 감광막 패턴(135)을 형성 한다. 또한 일상적인 사진 노광 공정을 이용하여 형성 할 수 도 있다. 그러나 만들고자하는 패턴의 데이터를 전기적인 에너지 (E-Beam)를 이용하여 감광막 패턴(135)을 형성하는 것이 미세 패턴 작업에 좋다.
도 8을 참조하면, 상기 감광액 패턴 (135)을 마스크로 식각 공정을 통하여 광 흡수막 패턴(125)을 만든다. 상기 광 흡수막 패턴 (125)은 반사되어오는 빛을 흡수하는 역할을 한다. 그러므로 식각 공정 시 캡핑막(capping layer,115)을 손상하지 않도록 해야 한다.
본 발명의 공정은 1회의 식각 공정으로 EUVL 마스크를 만들기 때문에 캡핑막(capping layer,115) 손실이 거의 없다. 그러므로 광 흡수막 패턴 (125)이나, 광 반사막 (110)의 표면 결함이 없어서 패턴 전사의 불량이 일어나지 않는다.
도 9를 참조하면, 상기 광 흡수막 패턴 (125) 및 노출된 캡핑막(capping layer,115)상에 리프트 오프(lift-off)용 제 2 감광막(145)을 형성한다. 상기 제 2 감광막(145)은 제 1 감광막과 같은 공정 및 물질로 형성한다.
도 10을 참조하면, 상기 제 2 감광막을 전기적인 에너지 (E-Beam) 또는 일상적인 노광공정을 이용하여 리프트 오프(lift-off)용 감광막 패턴(148)을 형성한다. 상기 리프트 오프(lift-off)용 감광막 패턴(148)은 주요부위 패턴이 형성되는 영역 A는 감광막이 존재하고, 주변부위 패턴 영역 B는 감광막이 제거된 형태를 취한다.
본 발명의 실시예에서는 추후 리프트 오프(lift-off) 공정을 원활하게 하기 위해서, 주요부위 패턴이 형성되는 영역 A에서 감광막 패턴을 오목 볼록한 형태를 취하고 있다. 그러나 오목 볼록한 형태에 한정하지 않고, 주요부위 패턴이 형성되는 영역 A에서는 감광막이 덮고, 주변부위 패턴 영역 B는 감광막이 제거된 형태를 취하면 된다.
도 11을 참조하면, 상기 주요부위 패턴 영역 A 및 주변부위 패턴 영역 B를 합한 모든 영역에 차단막 (blind layer,150)을 형성한다. 차단막(blind layer,150)을 형성하는 공정은 도 20 및 도 21에서 도시 된 IBD 장비 또는 일반적인 스퍼터링 장비에서 실시한다.
본 발명을 쉽고 명확하게 설명하기 위해서 먼저 IBD를 이용한 작업 공정을 설명 하겠다.
도 20은 IBD 장비의 디스컴 모드(descum mode)를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 20을 참조하면, IBD 장비 챔버 (300)는 증착 공정 시 사용하는 에너지 공급원 (310)을 가지고 있다. 상기 증착 공정 에너지 공급원 (310)은 챔버 벽에 0˚로 고정되어 있다.
또한 식각공정 에너지 공급원(320)은 챔버 벽에 21˚정도 경사지게 배치하여 고정 시켜 설치되어 있다.
상기와 같은 에너지 공급원에 적절한 거리와 각도를 유지하며 마스크(330)는 360˚회전이 가능한 형태로 설치되어 있으며, 시료 타깃(target, 340)은 -35˚정도 경사지게 챔버 벽에 고정 설치되어 있다.
먼저 디스컴 모드 (descum mode) 공정을 설명하자면, 도 20에 도시된 것처럼, 식각 공정 에너지원(320)에서 이온빔(ion beam)이 나와서 마스크(330)상에 입사된다.
이때에 도 10에서 보여주는 것처럼 감광막이 있는 주요부위 패턴 영역 A와, 감광막이 없는 주변부위 패턴 영역 B에서 에너지(E)를 받게 되면, 주변부위 패턴 영역 B에서 감광액 찌꺼기들이 제거 되어 표면이 깨끗하게 세정되어 추후 공정으로 형성하는 차단막(blind layer)의 접착력이 향상 된다.
상기 디스컴 공정은 산소(O2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스의 이온빔(ion beam) 식각 공정을 이용한다.
도 21은 차단막 증착모드( deposition mode)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 21을 참조하면, 마스크(330)를 시료 타깃(target, 340)과 같은 방향으로 변경시키고, 증착 공정 에너지 공급원 (310)에서 에너지 (E)가 시료 타깃(target, 340)에 입사되면, 크롬(Cr) 입자가 튀어나와 마스크(330)상에 증착된다.
상기의 디스컴 공정과 증착공정은 하나의 챔버안에서 인슈츠(in-situ)로 진행한다.
상기의 모든 공정을 진행하면 도 11처럼 기판 전면에는 차단막(blind layer,150)이 형성된다. 상기 차단막 (blind layer,150)은 Cr, TaN, TaBN 등 빛을 차단 할 수 있는 물질은 모두 가능하다.
도 12를 참조하면, LAL 리프트-오프 (lift-off) 공정을 통하여 주요부위 패턴 영역 A상에 있는 감광막(145) 및 차단막 (blind layer,150)을 제거한다. 상기 주요부위 패턴이 형성되는 주요부위 패턴 영역 A에 감광막(145) 및 차단막 (blind layer,150)이 제거되면 EUVL 마스크가 완성된다.
상기 공정으로 완성된 EUVL 마스크는 단면으로 보았을 때 도 12처럼 보이며, 평면으로 보았을 때는 도 4처럼 보인다. 주요부위 패턴이 형성되어 있는 주요부위 패턴 영역 A이고, 외각은 차단막(blind layer)이 주요부위 패턴 영역(A)을 사방으로 담처럼 둘러싸인 형태로 형성되어 있다.
본 발명의 공정으로 만들어진 EUVL 마스크는 외각 부변부위 패턴 영역(B)에 빛을 차단하는 역할을 하는 차단막(blind layer)이 형성되어 있어 일반적인 사진 노광 공정 시 중복 노광되는 부분에서 빛의 영향을 없게 하여서 CD의 변화가 없어 인쇄율(pattern printability)이 향상된다.
또한 리프트 오프(lift- off) 공정을 이용한 차단막(blind layer)을 형성하기 때문에 캡핑막(capping layer) 손상을 최소화 할 수 있고 공정이 단순화 된다.
도 13 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)에 사용되는 마스크 및 제조 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크는, 석영과 같은 그라스 성분이 있는 투명한 물질의 기판층(200)을 포함한다.
상기 기판층(200)은 주요 기본 패턴을 형성할 주요부위 패턴 영역 A와, 노광 할 때 이미 진행된 이웃하는 쇼트(shot) 영역에 빛을 차단하는 주변부위 패턴 영역 B로 구분된다.
상기 기판층(200) 상에 원자층 두께로 형성되는 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si) (205, 208) 이중층을 약 40-50 층 정도 순차적으로 형성하여 반사막(210)을 형성한다.
상기 반사막 (210)은 EUVL에서 사용되는 약 13.5nm 정도 파장대의 극자외선광을 반사하도록 형성한다. 형성하는 방법은 ALD 공정을 이용한다.
상기 반사막(210)상에 캡핑막(capping layer,215)을 형성 한다. 상기 캡핑막(capping layer,215)은 루데늄(Ru)을 25Å 형성하거나, 또는 실리콘(Si)을 110Å 정도 형성한다. 상기 캡핑막(capping layer,215)은 식각 방지막 역할 및 반사막(210)을 보호하는 역할을 한다.
상기 캡핑막(capping layer,215)상에 광 흡수층(220)을 증착 형성 한다. 상기 광 흡수층(220)은 검사감도 향상을 위하여 저반사막(low reflectivity; LR)을 포함하는 질화 붕소 탄탈늄막 (LR-TaBN)으로 형성 한다. 또한 EUV를 흡수할 수 있는 탄탈륨질화물(TaN) 층을 사용 할 수 있다.
상기 광 흡수층 (220) 상에 제 1 감광막(230)을 형성한다.
도 14를 참조하면, 상기 제 1 감광막(230)을 전기적인 에너지 (E-Beam)를 이용하여 원하는 감광막 패턴(235)을 형성 한다. 또한 일상적인 사진 노광 공정을 이용하여 형성 할 수 도 있다. 그러나 만들고자하는 패턴의 데이터를 전기적인 에너지 (E-Beam)를 이용하여 감광막 패턴(235)을 형성하는 것이 미세 패턴 작업에 좋다.
도 15를 참조하면, 상기 감광액 패턴 (235)을 마스크로 식각 공정을 통하여 광 흡수막 패턴(225)을 만든다. 상기 광 흡수막 패턴 (225)은 반사되어오는 빛을 흡수하는 역할을 한다. 그러므로 식각 공정 시 캡핑막(capping layer,215)을 손상하지 않도록 해야 한다.
본 발명의 공정은 1회의 식각 공정으로 EUVL 마스크를 만들기 때문에 캡핑막(capping layer,215) 손실이 거의 없다. 그러므로 광 흡수막 패턴 (225)이나, 광 반사막 (210)의 표면 결함이 없어서 패턴 전사의 불량이 일어나지 않는다.
도 16을 참조하면, 상기 광 흡수막 패턴 (225) 사이사이에 희생막 (240)을 형성 한다. 상기 희생막(240)은 광 흡수막 패턴 (225) 물질 및 캡핑막 (capping layer,215)과 다른 물질이면 가능하다.
캡핑막(capping layer,215) 및 광 흡수막이 금속을 포함하는 막질임으로 습식 식각에 의해서 제거 될 수 있는 실리콘 산화막, 폴리 실리콘막 등을 사용 할 수 있다. 또한 공정의 단순성 및 추후 공정과의 편리를 위해서 감광액 성분으로 희생막을 형성 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 감광막을 이용한 공정으로 설명하고자 한다. 앞서 설명한 것처럼 광 흡수막 패턴 (225) 사이사이에 감광막으로 희생막 (240)을 형성한다. 형성하는 방법은 감광액을 도포 후 평탄화하여 광 흡수막 패턴 (225) 사이사이만 희생막이 남도록 한다.
도 17을 참조하면, 일실시예에서 설명한 것처럼 도 20의 IBD 장비 식각 공정 에너지원(320)에서 이온빔(ion beam)이 나와서 마스크(330)상에 입사된다. 그러면 희생막(240)및 광 흡수막 패턴 (225)상에 이물질 (감광막 찌꺼기)이 제거되어 표면이 세정 된다. 이때 희생막이 감광막인 경우 표면이 경화되어 추후 증착 공정 시 차단막(blind layer)의 결합력이 좋아진다.
상기 디스컴 공정은 산소(O2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스의 이온빔(ion beam) 식각 공정을 이용한다.
도 21을 이용 설명하면, 마스크(330)는 시료 타깃(target, 340)과 같은 방향으로 변경시키고, 증착 공정 에너지원 (310)에서 에너지 (E)가 시료 타깃(target, 340)에 입사되면, 크롬(Cr) 입자가 튀어나와 마스크(330)상에 증착된다.
상기의 디스컴 공정과 증착공정은 하나의 챔버안에서 인슈츠(in-situ)로 진행한다.
상기의 모든 공정을 진행하면 도 17처럼 기판 전면에는 차단막(blind layer,250)이 형성된다. 상기 차단막 (250)은 Cr, TaN, TaBN 등 빛을 차단 할 수 있는 물질은 모두 가능하다.
도 18을 참조하면, 주요 패턴이 형성되는 주요부위 패턴 영역 A만 오픈되는 제 2 마스크(260)를 형성 후 차단막(blind layer)을 제거한다. 그러면 주요 패턴이 형성되는 주요부위 패턴 영역 A는 차단막(blind layer,250)이 제거되고 희생막(240)및 광 흡수막 패턴 (225)이 노출된다.
도 19를 참조하면, 스트립 공정을 진행하여 제 2 마스크(260)를 제거하고 희생막 (240)도 제거 한다. 그러면 주요 패턴 부분이 형성되는 주요부위 패턴 영역 A에 차단막 (blind layer,250)이 제거되면서 EUVL 마스크가 완성된다.
상기 공정으로 완성된 EUVL 마스크는 단면으로 보았을 때 도 19처럼 보이며, 평면으로 보았을 때는 도 4처럼 보인다. 주요 패턴이 형성되어 있는 주요부위 패턴 영역 A이고, 차단막(blind layer)은 주요부위 패턴 영역(A)을 사방으로 담처럼 둘러싸인 형태로 형성되어 있다.
본 발명의 공정으로 만들어진 EUVL 마스크는 부변부위 패턴 영역(B)에 빛을 차단하는 역할을 하는 차단막(blind layer)이 형성되어 있어 일반적인 사진 노광 공정 시 중복 노광되는 부분에서 빛의 영향을 받지 않아서 CD의 변화가 없어 인쇄율(pattern printability)이 향상된다.
또한 리프트 오프(lift- off) 공정을 이용한 차단막(blind layer)을 형성하기 때문에 캡핑막 손상을 최소화 할 수 있고 공정이 단순화 된다.
상기 설명한 것과 같이, 본 발명의 공정으로 만들어진 EUVL 마스크는 주변부위 패턴 영역(B)에 빛을 차단하는 역할을 하는 차단막(blind layer)이 형성되어 있어 일반적인 사진 노광 공정 시 중복 노광되는 부분에서 범위는 중첩이 되지만 빛의 영향을 받지 않아서 CD의 변화가 없어 인쇄율(pattern printability)이 향상됨으로 EUVL 공정을 양산라인에 손쉽게 적용 할 수 있다.
본 발명은 리프트 오프(lift- off) 공정을 이용한 차단막(blind layer)을 형성하기 때문에 캡핑막 손상이 없는 EUVL 마스크를 얻을 수 있어 불량이 없는 반도체 디바이스를 양산 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있 음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 흡수층의 두께와 인접 쇼트에 중복 노광이 발생시 나타나는 인쇄율을 보여주는 전자 현미경 사진이다.
도 2는 중복 노광, 흡수층 두께, OD에 따라서 CD의 변화 관계를 보여주는 그래프다.
도 3은 EUVL 마스크 구조를 보여주는 평면 도면이다.
도 4는 EUVL 마스크를 평면을 밝고 선명하게 나타난 평면 도면이다.
도 5는 본 발명의 사상을 이용하여 제작된 마스크에서 EUV 반사도와 OD를 측정한 그래프이다.
도 6 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)에 사용되는 마스크 및 제조 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 13 및 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)에 사용되는 마스크 및 제조 방법을 보여주는 단면도들이다.
도 20은 IBD 장비의 디스컴 모드(descum mode)를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 21은 차단막 증착모드( deposition mode)를 나타내는 개략적인 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100, 200: 석영 기판 110, 210: 반사막
115, 215: 캡핑막 120, 220: 광 흡수막
125, 225: 광 흡수막 패턴 130, 230: 제 1 감광막
135, 235: 감광막 패턴 145: 제 2 감광막
148: 제 2 감광막 패턴 150, 250: 차단막
240:희생막 300: IBD 챔버
310: 증착 에너지 소스 320: 식각 에너지 소스
330: 기판 340: 금속 타켓

Claims (20)

  1. 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 반사막을 형성하는 단계;
    상기 반사막 상에 캡핑막을 형성하는 단계;
    상기 캡핑막 상에 광 흡수막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판의 주요부위 광 흡수막 패턴 상에 감광막 마스크를 형성하는 단계;
    상기 주변부위 광 흡수막 패턴 및 감광막 마스크 상에 차단막을 형성하는 단계; 및
    상기 감광막 마스크를 제거 주변부위 광 흡수막 패턴 상에만 차단막을 갖는 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사막은 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)의 이중층을 다수 적층하여 형성되는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캡핑막은 루데늄(Ru)막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광 흡수막은 검사감도 향상을 위한 저반사막 질화 붕소 탄탈늄막(Lr-TaBN) 복합막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방 법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 차단막은 크롬(Cr), 질화탄탈늄(TaN) 또는 질화붕소 탄탈늄(TaBN) 막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 주요부위 광 흡수막 패턴 상의 감광막 마스크를 형성 이후 디스컴 공정을 통하여 주변부위 광 흡수막 패턴을 세정하여 차단막 형성 시 결합력을 향상 시키는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 감광막 제거 공정은 리프트 오프(lift-off) 공정으로 진행하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 디스컴 공정과 차단막 형성 공정은 하나의 챔버안에서 인스튜(in-situ)로 진행하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 디스컴 공정은 산소(O2), 아르곤(Ar) 또는 질소(N2) 가스의 이온빔(ion beam) 식각 공정을 이용하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  10. 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판상에 반사막을 형성하는 단계;
    상기 반사막 상에 캡핑막을 형성하는 단계;
    상기 캡핑막 상에 광 흡수막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 기판의 주요부위 광 흡수막 패턴 사이사이에 희생막을 형성하는 단계;
    상기 광 흡수막 패턴 및 희생막 상에 차단막을 형성하는 단계;
    상기 차단막 상에 감광액 마스크를 형성하여 주요부위 광 흡수막 패턴 및 희생막 상의 차단막을 제거하는 단계; 및
    상기 감광막 마스크 및 희생막을 제거하여 주변부위 광 흡수막 패턴 상에만 차단막을 갖는 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 반사막은 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si)의 이중층을 다수 적층하여 형성되는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 캡핑막은 루데늄(Ru)막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 광 흡수막은 검사감도 향상을 위한 저반사막 질화 붕소 탄탈늄막(Lr-TaBN) 복합막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 희생막은 감광액, 폴리실리콘 또는 산화막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 차단막은 크롬(Cr), 질화탄탈늄(TaN) 또는 질화붕소 탄탈늄(TaBN) 막을 형성하는 것이 특징인 EUVL 마스크를 형성하는 방법.
  16. 투명한 주요부위와 주변부위를 갖는 석영 기판;
    상기 기판상에 몰리브데늄(Mo) 및 실리콘(Si) 이중층으로 다수 적층하여 형성된 반사막;
    상기 반사막 상에 반사막 보호 및 식각 저지를 위한 캡핑막;
    상기 캡핑막 상에 반사막을 부분적으로 노출시키는 광 흡수막 패턴; 및
    상기 주변부위 광 흡수막 패턴 상에만 차단막이 있는 것이 특징인 EUVL 마스크.
  17. 제16항에 있어서, 상기 캡핑막은 루데늄(Ru)막인 것이 특징인 EUVL 마스크.
  18. 제16항에 있어서, 상기 광 흡수막은 검사감도 향상을 위한 저반사막 질화 붕소 탄탈늄막(Lr-TaBN) 복합막인 것이 특징인 EUVL 마스크.
  19. 제 16항에 있어서, 상기 차단막은 크롬(Cr), 질화탄탈늄(TaN) 또는 질화붕소 탄탈늄(TaBN) 막인 것이 특징인 EUVL 마스크.
  20. 제 16항에 있어서, 상기 차단막은 중복되는 노광 영역에 빛을 차단하여 CD의 변화를 막는 것이 특징인 EUVL 마스크.
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