KR100695583B1 - 반사 마스크, 반도체 부품 제조 프로세스 및 반사 마스크 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반사 다층 구조물(11)을 가지며, 특히 EUV 리소그래피에서 사용하기 위해, 목적 기판 위로 레이아웃을 리소그래피 전사하는 구조물(20)을 갖는 반사 마스크에 관한 것으로, 다층 구조물의 브라이트 필드(bright field) 상에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 플래어(flare) 감소층(13', 17)을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 반사 마스크의 용도 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 따라서 플래어 효과가 억제되고 이와 동시에 가능한 한 박형인 반사 마스크가 제공된다.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 EUV 반사 마스크의 개략적인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 1의 개략적인 단면도,
도 3의 (a) 내지 (d)는 실시예 1에 따라 반사 마스크를 제조하는 개별적인 제조 단계의 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 2의 개략적인 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 3의 개략적인 단면도,
도 6은 플래어 감소층을 갖는 패터닝된 영역의 개략적인 평면도,
도 7은 3개의 암선을 갖는 구조 상의 플래어 감소에 대한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판 11 : 다층 구조물
12 : 캐핑층 13 : 버퍼층
13' : 플래어 감소층 14 : 흡수층
15 : 레지스트층 16 : 에칭 방지층
17 : 부가 플래어 감소층 20 : 구조물
21, 22, 23, 24 : 패터닝된 영역
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 반사 마스크, 청구항 10에 따른 반사 마스크의 용도, 및 청구항 11에 따른 반사 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어, DRAM 메모리 칩과 같은 반도체 부품의 리소그래피 제조에 있어서, 용도는 그 구조물이 감광 레지스트에 의해 목적 기판, 예컨대 웨이퍼 상으로 전사되는 마스크로 이루어진다.
전사될 구조물은 점점 소형화되어 가고 있기 때문에, 예컨대, 157㎚ 또는 13.5㎚(극자외선, EUV)와 같은 보다 짧은 노광 파장으로 작업하는 것이 필수적이다. 따라서 대응하는 리소그래피 마스크로 이루어진 요건 역시 변화한다. EUV 영역의 노광 파장에서는, 투과 마스크 대신에, 반사 마스크가 사용된다.
보다 단파장화되고 있는 노광 파장에서, 넓게 퍼진 배경 분산 광(플래어)은 반사 마스크가 사용될 때 바람직하지 않은 콘트라스트 저하를 초래한다. 콘트라스트의 저하는 프로세스 윈도우(process window) 크기의 감소를 가져온다.
이 경우, 분산 광의 강도는 노광 파장의 제곱에 반비례하는데, 즉, 노광 파 장이 감소함에 따라 분산 광은 매우 큰 범위로 증가한다.
따라서, 광학 소자로서 사용되는 렌즈 또는 미러(mirrors)의 동일한 표면 거칠기(조도)가 주어지면, 13.5㎚에서의 EUV 기술에 대한 효과가 157㎚에서보다 수백 배 이상으로 된다.
광학적 표면의 원자 표면 거칠기는, EUV 기술인 경우에 8%의 극소 플래어 레벨이 예상되기 때문에 이론적인 극소값을 나타낸다.
EUV 기술은 투과 마스크가 아닌 반사 마스크를 사용하기 때문에, 플래어의 영향을 감소시키는 후측면의 반사방지층(ARC)을 사용하는 것이 불가능하다.
특정의 환경 하에서, 임계 구조 치수를 국부적으로 적용하여(임계 치수, 국부 바이어싱), 프로세스 윈도우에 대한 영향이 감소될 수 있으며, 그에 따라 전체 이미지 필드 상에서의 플래어의 편차가 수정되지 않는다. 높은 데이터 공학적 비용을 갖는 마스크의 상이한 브라이트(bright) 필드 부분에 의해서 국부적인 플래어 편차를 수정하는 것도 또한 가능하다. 플래어에 의해 생성되는 CD의 변화를 보상하는 것에 대한 일례가 WO 02/27403에 기술되어 있다.
또한, 동작 동안, 예컨대 이미징 광학 장치의 변경과 같은 시간 종속적인 영향에는 이러한 방법이 고려될 수 없다.
통상적으로, 반사 마스크인 경우 특히 비스듬한 입사의 광이 음영 효과를 초래하기 때문에, 투과 마스크의 개념이 반사 마스크에 용이하게 적용될 수 없다는 어려움이 존재한다. 따라서 반사 마스크 상의 모든 구조물은 가능한 한 평탄하게 만들어져야 한다.
본 발명의 목적은 플래어 효과가 억제되고 이와 동시에 가능한 한 박형인 반사 마스크 및 반사 마스크의 용도를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 반사 마스크에 의해 성취된다.
적어도 부분적으로 다층 구조물의 브라이트 필드 상에 배치되는 적어도 하나의 플래어 감소층에 의해, 마스크에 인가될 부가적인 층 없이도, 분산 광의 효과가 억제된다.
이 경우, 적어도 하나의 플래어 감소층은 구조물 근처의 사전 결정된 간격으로 배치되는 경우에 유리하다.
적어도 하나의 플래어 감소층은 흡수층에 대한 보상(repairs)의 경우에 결국 인가되어야 하는 버퍼층의 일부인 경우에 특히 바람직하다.
또한, 적어도 하나의 플래어 감소층은 캐핑(capping)층이나 에칭 방지층의 위 또는 아래에 층으로서 배치되는 경우에 바람직하다.
적어도 하나의 플래어 감소층은 유리하게는 SiO2를 포함한다. 유리한 방식으로, 적어도 하나의 플래어 감소층은 10 내지 30㎚ 사이, 특히 20㎚의 층 두께를 갖는다.
흡수층은 유리하게는 TaN 또는 크롬을 포함하며, 버퍼층은 유리하게는 SiO2 또는 크롬을 포함한다.
SiO2로 제조된 버퍼층과 크롬으로 제조된 흡수층의 결합은 특히 유리하다.
상기 목적은 반도체 부품의 제조에 있어, 특히 DRAM 제조에 있어, 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 반사 마스크의 용도에 의해서도 성취된다.
또한, 상기 목적은 청구항 11의 특징을 갖는 방법에 의해서도 성취된다. 이 경우, 본 발명의 방법의 단계는 후술하는 바와 같이 형성되는데, 즉,
a) 반사 다층 구조물이 기판 상에 배치되는 단계와,
b) 캐핑층이 다층 구조물 상에 배치되는 단계와,
c) 버퍼층이 캐핑층 상에 배치되는 단계와,
d) 흡수층이 버퍼층 상에 배치되는 단계와,
e) 버퍼층을 패터닝한 후에, 버퍼층의 적어도 한 부분 및/또는 플래어를 억제하는 개별적인 플래어 감소층이 다층 구조물 위의 브라이트 필드 영역 내에 배치되는 단계가 형성된다.
본 발명은 도면의 도를 참조하여, 많은 예시적인 실시예를 이용하여 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본래 알려져 있는 반사 마스크의 전형적인 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 이러한 반사 마스크 및 본 명세서에서 기술된 모든 추가의 마스크는 EUV 리소그래피(13.5㎚)에서 사용되는 것으로 하며, 반사 마스크는 원리적으로는 다른 파장에서도 또한 사용 가능하다.
다층 구조물(11)은 저 열팽창 재료(예를 들어, 고 도핑 석영 글래스 또는 글 래스 세라믹)로 제조된 기판(10) 상에 배치된다. 다층 구조물(11)은 다수 개의 개별적인 층(예컨대, 40배층)을 갖는다. 다층 구조물(11)은 알려져 있는 방식으로 몰리브덴 및 실리콘으로 구성된다.
실리콘으로 제조된 캐핑층(12)은 반사 다층 구조물(11) 위에 보호층으로서 배치된다.
반사 마스크가 비스듬한 입사각(예를 들어, 표면에 수직하는 방향에 대해 5 내지 6°)의 광으로 조사될 때, 구조물을 생성하도록 기능하는 구조물(20)이 캐핑층(12) 상에 배치된다.
구조물(20)은 노광 방사선을 흡수하는 흡수층(14)의 바닥부에 버퍼층(13)을 갖는다. 흡수층(14)은 목적 기판(도시하지 않음) 상에 구조물을 생성하도록 기능한다. 반사 마스크로부터 반사된 광은 명암 패턴을 가지며, 브라이트 필드는 다층 구조물(11)에 의해 생성되고, 다크 필드(dark field)는 흡수층(14)에 의해 생성된다.
이 경우, TaN은 흡수층(14)을 위한 재료로서 사용된다. 이 경우, 크롬층은 버퍼층(13)으로서 사용된다.
대안으로서, SiO2 층이 크롬으로 제조된 흡수층(14)과 결합하여 버퍼층(13)으로서 사용된다.
도 1에 따른 반사 마스크는, 기판(10)에 인가되고 이후, 예를 들어 에칭에 의해, 패터닝되는 층에 의해 본래 알려져 있는 방식으로, 리소그래피 방법에 의해 제조된다. 따라서, 예컨대, 버퍼층(13) 및 흡수층(14)은 구조물(20)이 남겨지도록 하는 방식으로 에칭된다. 이것은 다층 구조물(11) 상에 상대적으로 큰 브라이트 필드를 초래하여, 플래어 효과로 인해 문제를 야기한다.
도 2는 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 1을 도시하는 도면이다. 층 구성 및 재료는 기본적으로 도 1에 도시된 것에 대응하므로, 상응하는 설명에는 동일한 참조 부호가 부여된다.
플래어 효과를 방지하기 위해, 이 경우 대략 20㎚ 두께의 SiO2 버퍼층(13)이 구조물(20) 근처의 상대적으로 좁은 간격으로 에칭된다. 따라서 중간 내지 낮은 EUV 흡수율을 갖는 버퍼층(13)은, 구조물(20) 근처의 브라이트 필드의 영역을 커버하여 플래어 효과를 감소시킨다는 점에서, 기능층, 즉 플래어 감소층(13')으로서 남아 있게 된다. 이러한 구성을 갖는 감소의 양적 표시는 도 7과 관련하여 기술되어 있다.
버퍼층(13), 및 이에 따른 플래어 감소층(13')의 두께는, (다층 구조물(11)로부터 반사된 EUV 광에 대한) 층의 부분적인 투과가 목적 기판 상의 포토레지스트를 노출시켜 버퍼층(13) 및 플래어 감소층이 부분적으로 투과하는데 충분하도록 광학 특성에 대해 최적화된다. 이와 동시에, 버퍼층(13) 및 플래어 감소층의 층 두께는 바람직하지 않은 분산 광을 억제하도록 충분히 커야 한다. 이 경우, 층 두께는 패터닝되지 않은 브라이트 필드 영역에서 버퍼층(13)의 부가적인 흡수에 의해 프로세스 윈도우가 제한되지 않도록 선택되어야 한다.
이 경우, 분산 광의 감소로 인해 콘스트라트가 향상될 것으로 예상된다. 또한, 화상 필드 상에서의 플래어의 편차가 보다 적은 영향을 갖기 때문에 화상 필드 상에서의 CD의 균일성이 보다 잘 부합된다.
도 3의 (a) 내지 (d)는 도 2에 따른 반사 마스크를 제조하는 방법 단계들이 수행되는 것을 예시한다.
개시점(도 3의 (a))은 기판(10), 다층 구조물(11), 캐핑층(12) 및 버퍼층(13)을 포함하는 패터닝되지 않은 층 스택(stack)을 갖는 반사 마스크이다. 흡수층(14)은 버퍼층(13) 위에 배치되며, 상기 흡수층은 이미 패터닝되어 있다. 버퍼층(13)은 흡수층(14)의 요구되는 보상이 가능(예컨대, 이온 빔에 의해)한 경우에 다층 구조물(11)을 보호하도록 기능한다.
방법의 제 1 단계(도 3의 (b))에서 레지스트층(15)이 인가되며, 레지스트층은 구조물(20) 근처의 상대적으로 좁은 영역에서 재차 리소그래피 제거된다.
이후, 방법의 제 2 단계(도 3의 (c))에서 버퍼층(13)은 구조물(20) 근처의 영역에서 에칭된다. 에칭 영역 외부의 브라이트 필드는 레지스트층(15)에 의해 보호된다.
마지막으로, 방법의 제 3 단계(도 3의 (d))에서, 레지스트층(15)이 제거되어 도 2에 따른 구조물이 얻어진다.
도 4는 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 2를 도시한다. 이는 실시예 1(도 2)의 변형예를 나타내므로, 반사 마스크 및 그 제조(도 3)에 대한 대응하는 설명에는 대응하는 참조 부호가 부여될 수 있다.
또한, 실시예 2에서, 버퍼층(13) 아래와 캐핑층(12) 위에, 또 다른 플래어 감소층(17)이 인가된다. 본 실시예 2는 흡수층의 보상(예를 들어, 이온 방사선)이 과도하게 높은 흡수율을 나타낼 버퍼층(13)의 최소 두께를 필요로 할 때 특히 적절하다.
도 5는 실시예 2(도 4)의 변형예인, 본 발명에 따른 반사 마스크의 실시예 3을 도시한다. 에칭 방지층(16)이 캐핑층(12) 위에 배치되며, 그 다음에 개별적인 플래어 감소층(17)이 상기 에칭 방지층 상에 배치된다.
또한, 원리적으로, 에칭 방지층(16)은 개별적인 플래어 감소층(17) 위에 놓일 수도 있다.
도 6은 반사 마스크의 일부를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 이 경우, 패터닝된 영역(21, 22, 23, 24)은 플래어 감소층(13')에 의해 둘러싸여 있다. 여기서 플래어 감소층(13')은 실시예 1의 관점에서 버퍼층(13)의 일부로서 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 플래어 감소의 효과를 시뮬레이션 예의 형태로 도시한 도면이다. 3개의 선형 구조물(20)은 (도 2에 도시된 바와 같이) 시뮬레이션되어 있다.
구조물(20)의 중심선은 서로 대략 0.07㎛만큼 떨어져 있다.
흡수 구조물이 다크 필드를 생성하기 때문에 구조물(20)은 약 3개의 강도 최소값을 가져온다.
플래어 감소에 대한 특정한 측정 없이, (임의의 단위로 측정된) 0.7의 강도 레벨이 성취된다.
이 경우, 3개의 구조물(20)을 측방향으로 둘러싸는 SiO2로 제조된 20㎚ 두께의 층이 플래어 감소층(13')으로서 사용된다(도 2 참조). 도 2에 따르면, 구조물(20) 바로 근처의 영역은, 플래어 감소층(13)에 의해 커버되지 않는다.
플래어 감소층(13')의 효과는 구조물(20) 근처의 대응하는 영역에서 플래어를 포함하는 반사된 방사선의 강도(x는 -0.15 내지 -0.2㎛ 사이 및 0.15 내지 0.2㎛ 사이)가 대략 0.7로부터 0.52로 낮아진다는 사실로부터 명백해진다. 구조물(20)의 중심 영역에 보다 낮은 강도가 또한 존재한다. 이는 브라이트 필드의 영역 내의 반사된 강도(x는 -0.15 내지 -0.2 사이 및 0.15 내지 0.2 사이)가 여전히 패터닝된 영역의 최대 강도와 동등하거나 훨씬 크다는 것을 의미한다. 이러한 결과는 패터닝된 영역의 전체 강도 진폭이 이미징 프로세스에서 이용될 수 있다는 것을 나타낸다.
본 발명의 실시예는 앞서 구체화된 바람직한 예시적인 실시예로 제한하는 것은 아니다. 오히려, 근본적으로 상이한 구성의 실시예의 경우에도 본 발명에 따른 반사 마스크의 용도 및 본 발명에 따른 방법을 이루는 다수의 변형예가 인지 가능할 것이다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 플래어 효과가 억제되고 이와 동시에 가능한 한 박형의 반사 마스크 및 반사 마스크의 용도를 제공할 수 있게 된 다.
Claims (13)
- 반사 다층 구조물(11)을 가지며, 특히 EUV 리소그래피에서 사용하기 위해, 목적 기판 위로 레이아웃을 리소그래피 전사하는 구조물을 갖는 반사 마스크로서,상기 다층 구조물(11)의 브라이트 필드(bright field) 상에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 플래어(flare) 감소층(13', 17)을 포함하되,상기 적어도 하나의 플래어 감소층(13', 17)은 구조물(20) 근처에 사전 결정된 간격으로 배치되는반사 마스크.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,적어도 하나의 플래어 감소층(13')은 버퍼층(13)의 일부인반사 마스크.
- 제 1 항에 있어서,적어도 하나의 플래어 감소층(17)은 캐핑(capping)층(12)이나 에칭 방지층(16)의 위 또는 아래에 층으로서 배치되는반사 마스크.
- 제 1 에 있어서,적어도 하나의 플래어 감소층(13', 17)은 SiO2를 포함하는반사 마스크.
- 제 1 에 있어서,적어도 하나의 플래어 감소층(13', 17)은 10㎚ 내지 30㎚ 사이의 층 두께를 갖는반사 마스크.
- 제 1 항에 있어서,TaN 또는 크롬으로 제조된 흡수층(14)을 더 포함하는반사 마스크.
- 제 1 항에 있어서,SiO2 또는 크롬으로 제조된 버퍼층(13)을 더 포함하는반사 마스크.
- 제 1 항에 있어서,SiO2로 제조된 버퍼층(13) 및 크롬으로 제조된 흡수층(14)을 더 포함하는반사 마스크.
- 제 1 항에 따른 반사 마스크를 이용하여 반도체 부품을 제조하는프로세스.
- 제 1 항에 따른 반사 마스크를 제조하는 방법으로서,a) 반사 다층 구조물(11)을 기판(10) 상에 배치하는 단계와,b) 캐핑층(12)을 상기 다층 구조물(11) 상에 배치하는 단계와,c) 버퍼층(13)을 상기 캐핑층(12) 상에 배치하는 단계와,d) 흡수층(14)을 상기 버퍼층(13) 상에 배치하는 단계와,e) 상기 흡수층(14)을 패터닝한 후, 상기 버퍼층(13)의 적어도 한 부분 및/또는 개별적인 플래어 감소층(17)을 상기 다층 구조물(11) 위의 브라이트 필드 영역 내에 배치하여 플래어를 억제하는 플래어 감소층(13', 17)을 형성하는 단계를 포함하는반사 마스크 제조 방법.
- 제 6 에 있어서,상기 적어도 하나의 플래어 감소층(13', 17)은 20㎚의 층 두께를 갖는반사 마스크.
- 제 10 항에 있어서,상기 반도체 부품은 DRAM인프로세스.
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