KR100704429B1 - 다층 버퍼층을 사용한 레티클의 기판결함 경감장치 및경감방법 - Google Patents

다층 버퍼층을 사용한 레티클의 기판결함 경감장치 및경감방법 Download PDF

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Abstract

기판상에 반사코팅을 침착하기에 앞서 레티클 기판상의 결함의 크기를 최소화하기 위해 다층필름이 버퍼층으로서 사용된다. 레티클 기판과 반사 코팅 중간에 침착된 다층 버퍼층은 레티클 기판상의 작은 입자와 다른 결함들을 완만하게 만든다. 결함 크기의 감소는 버퍼층의 성장과정동안 표면 경감에 의해 및 다층 경계면에서 물질의 인터믹싱과 부피의 수축 정도에 의해 조절된다. 버퍼층의 성장 표면은 또한 인터믹싱의 정도의 증가 및 결함 완화를 개선시키기 위해 2차 이온 소스에 의해 가열될 수 있다.

Description

다층 버퍼층을 사용한 레티클의 기판결함 경감장치 및 경감방법{Mitigation of substrate defects in reticles using multilayer buffer layers}
발명의 배경
미국정부는 미국 에너지청과 로렌스 리버모어 국립 실험실을 운영하는 캘리포니아대학 사이에 체결된 제 W-7405-ENG-48호 계약에 의해 본 발명에 따른 권리를 소유한다.
기술분야
본 발명은 리소그래피(lithography)에 의해 생산되는 부품의 결함(defect) 최소화에 대한 것으로, 특히 초자외선 리소그래피에서 이용되는 레티클 또는 마스크에서의 기판결함의 경감에 대한 것이며, 더 상세하게는 레티클에서 기판결함을 경감시키기 위해 레티클 기판과 반사코팅(reflective coating)의 중간체로 침착된 다층 버퍼층(buffer layer)의 사용에 대한 것이다.
배경기술
초자외선 리소그래피(EUVL) 시스템이 반사 복사(reflected radiation)를 통해 웨이퍼상에 형성되는 전자 부품의 생산을 위해 개발되고 있다. EUVL시스템은 웨이퍼상에 인쇄될 결함이 필수적으로 제거된 레티클 또는 마스크를 포함하며, 따라서 결함성 부품을 생산하는 것을 포함한다. 예를 들면, 레티클은 연마된 기판상에 Mo/Si와 같은 고도의 다층 반사 코팅을 침착함으로써 제조될 수 있다. 레티클 기판상의 어떠한 국소적인 구조적 불완전성은 다층 응집핵으로 작용할 수 있으며 다층 코팅 과정동안 웨이퍼상 인쇄에 충분하게 반사 복사 필드를 교란시키는 결함으로 발전한다. 따라서, 반사코팅상 결함을 응집시킬 수 있는 기판 표면상의 작은 입자 불순물의 영향을 완화시킬 필요가 존재해 왔다.
레티클 결함문제는 두 구성요소로 나누어 질 수 있다. 첫째는 레티클 기판의 상태와 관련된 결함이다. 이러한 것으로는 다층 코팅의 성장결함을 응집하는 레티클 기판상의 입자, 피트, 또는 스크래치가 있다. 둘째는 다층 코팅 과정 중 또는 그 후에 발생되는 결함이며, 이는 코팅의 내부에 파묻히거나 코팅의 최상위면상에 위치하는 입자 불순물이다. 이온 빔 스퍼터링(ion beam sputtering)에 기초한 저결함 다층 코팅 기술이 개발되어 왔고 현재 침착되는 코팅이 필수적으로 결함이 존재하지 않는다. 따라서 레티클 기판상의 초기 상태가 더 큰 위험요소이다.
구형입자에 의해 응집되는 성장 결함의 형상을 보여주는 모델링이 수행되어왔다. 모델링결과에 따르면, 직경이 25nm 정도로 작은 입자들이 다층 코팅에서 결함을 응집하는 것으로 나타났으며, 그것은 웨이퍼 상에서 이미지화될 수 있다. 그러므로, 25nm보다 크기가 더 큰 모든 입자들은 반사 코팅의 침착에 앞서 레티클 기판에서 제거되어야 한다. 현재 레티클 기판으로부터 입자들의 제거는 60nm이하의 입자들의 제거에는 효과적이지 않은 것으로 여겨지는 클리닝 공정(cleaning process)에 의해 수행되고 있는데, 특히 그러한 작은 입자들의 존재에 대한 확인이 어렵기 때문이다.
레티클 기판상의 결함문제를 해결하기 위한 선행적 시도는 단층 버퍼층(single layer buffer-layer)과 관련되어 있는데, 1993년에 발간된 제이.벡.사이언스.테크놀로지.(J.Vac.Sci.Technol.)의 제11권 2964쪽에 케이.비. 나이엔(K.B.Nguyen) 등이 발표한 것을 보면, 실리콘 표면상 (결함) 정제 단계를 리소그래피적으로 완만화시키기 위해 200nm 두께의 단층 비결정질 실리콘(amorphous silicon)(a-Si) 버퍼층이 Mo/Si 다층 침착에 앞서 기판상에 침착되었다. 이것으로 인해 결함 높이가 어느정도 감소하였고, 상기 단계의 에지에서의 변화가 버퍼층에 의해 덜 심각하게 된다. 그리고 이것이 이점이다. 그러나, Si 표면의 거칠기(roughness)는 0.2nm 에서 0.7nm로 두드러지게 증가 하였고, EUV리소그래피에 있어서 이 과정이 비실용적인 것으로 되는 원인이 되었다.
현재 상기에 언급한 나이엔에 의해 관찰된 것보다 훨씬 더 낮은 거칠기를 갖는 200nm 두께에 이르는 a-Si 침착이 가능한 단계에 있다. 그러나, a-Si와 같은 완만한 단층 필름에서 흔히 발견되는 큰 압력은 버퍼층에 필적하는 이런 단층을 적용함에 있어 제약이 될 수 있다.
클리닝과 단층 버퍼층의 대체로서 본 발명은 기판과 반사코팅 사이에 버퍼층으로 다층 필름을 침착시킴으로써 이러한 작은 입자들의 영향을 경감시킨다. 이러한 버퍼층의 목적은 기판상의 입자, 피트, 또는 스크래치에 의한 반사코팅의 교란을 감소시키는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 초자외선 리소그래피용의 코팅된 레티클의 기판 결함의 영향을 경감시키는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 기판결함을 경감시킬 다층 버퍼층을 갖는 레티클 기판을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 기판결함의 역효과를 경감하기 위해 레티클 기판과 다층의 반사코팅 사이에 다층의 버퍼층을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 초자외선 리소그래피에 응용될 레티클의 기판과 다층의 코팅 사이에 버퍼층을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 원자적으로 완만한 다층의 버퍼층을 이용한 초자외선 리소그래피용 레티클의 기판 결함의 경감시키는 것이며, 다층 버퍼층은 우수한 완만성 및 저잔류 스트레스를 갖고, 경계면간 인터믹싱에 의한 성장동안 수축이 존재한다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 후술하는 상세한 설명 및 첨부되는 도면으로부터 명백히 알 수 있다. 본 발명은 기판과 반사코팅과의 사이의 버퍼층으로서 다층 필름을 침착함으로써 레티클 기판, 특히 60nm보다 작은 크기를 갖는 레티클 기판상의 입자나 다른 결함의 영향을 경감시키기 위한 것이다. 이 버퍼층의 목적은 기판상의 입자, 피트, 또는 스크래치에 의한 반사 코팅의 교란을 감소시키는 것이다. 특히, 버퍼층은 잔존하는 교란이 너무 작아서 반사코팅상의 인쇄 가능한 성장 결함을 응집할 수 없도록 하는 지점에 기판 토포그래피(topography)를 완만하게 하도록설계된다. 다층 버퍼층은 반사코팅으로서 이용되지 않으며, 따라서 EUVL복사에 대한 반사성이 최적화될 필요가 없다.
버퍼층은 효과적인 몇몇 기본적인 특징들이 존재한다. 다층 버퍼층은 완만화 특성, 즉, 기판상의 입자,피트,또는 스크래치에 의한 표면 높이 변화의 경감을 제공한다. 버퍼층은 또한 교번층들의 경계면에서 인터믹싱에 의한 성장 동안의 부피수축이 존재한다. 버퍼층은 기판 표면의 국소적인 주파수의 급격한 거칠기를 실질적으로 증가시키지는 않는다(예를 들면, 거칠기는 보통 0.3nm 보다 작다). 버퍼층은 반사코팅의 기능 및 안정성을 손상시키지 않고 전체 버퍼층의 두께가 약 2㎛가 되도록 침착될 수 있도록 충분히 낮은 잔류 스트레스(500Mpa 보다 작은)를 갖는다. 마지막으로 버퍼층의 침착과정이 청결해야 한다. 버퍼층의 성장과정에서 어떠한 결함도 첨가되어서는 안된다.
버퍼층은 반사코팅과 다른 물질로 만들어 질수도 있고, 동일한 물질로 만들어 질 수도 있다. 비록 버퍼층이 반사 다층과 동일한 물질로 만들어진다 하더라도, 버퍼층은 다른 기능을 수행하고, 높은 반사성을 가지도록 최적화되지는 않는다. 버퍼층은 층 경계면에서의 인터믹싱때문에 반사코팅과는 구조적으로 다르다.
원자적으로 완만하고, 우수한 완만성 및 낮은 잔류 스트레스를 가지며, 경계면의 인터믹싱에 의한 성장 동안에 수축하는 다층의 물질이 버퍼층으로서 사용될 수 있다. 상기 열거된 버퍼층의 요건을 만족시키는 다층 시스템은 이온 빔 스퍼터드 (IBS) 몰리브디넘-실리콘(molybdenum-silicon(Mo/Si))및 MoRu/Be 다층필름을 포함한다. 상기 열거된 특징을 보이는 또다른 가능한 버퍼층 다층의 물질은 Me/Si, Me/Be, Me/B, Me/B₄C, 및 Me/C 를 포함하며, Me는 Mo, W, Ni, Cr, Ru, Rh, MoRu, 또는 MoRh와 같은 합금 또는 금속이다.
본 발명에서, 다층 버퍼층은 침착단계에서 어떠한 결함도 첨가되지 않도록 하기 위해 초청결 이온 빔 스퍼터링 공정을 사용해서 침착된다. 다층 버퍼층은 버퍼층의 최상위면에 침착된 다층 반사코팅의 기능을 손상시키지 않기 위해 최소한의 표면 거칠기와 잔류 스트레스를 갖도록 침착된다. 이온 빔 도구는 또한 중첩하는 반사코팅을 침착하기 위해 사용된다.
전자 장치에 있어서 소형화가 상업적으로 강하게 요구되고 있고, EUVL시스템은 특히 반사 다층 레티클같이 중요한 요소는 거의 무결점인 것이 되도록 두드러진 가능성이 제공되어 왔다. 따라서, 본 발명은 그런 시스템이 상업적으로 가능하게 만들 수 있는 가능성을 가지고 있다.
도면의 간단한 설명
첨부된 도면들은 개시되는 내용의 일부를 형성하며 본 발명 및 본 발명에 의해 산출된 결과물을 도식적으로 보여주고 있다. 또한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 데 기여한다.
도 1은 본 발명에 따른 레티클의 다층 버퍼층을 도시한 도면이다.
도 2는 Mo/Si 다층 코팅을 갖는 30nm직경의 금으로 이루어진 구체 표면의 거의 정상적인 범위에서의 코팅 전,후의 측정치를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 거의 정상적인 플럭스 및 비정상적인 플럭스로 침착된 Mo/Si에 대해서 도 1의 금으로 이루어진 구체 표면의 측정치를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4는 필름의 두께의 작용으로서 표면에서 융기의 부피를 보여주는 40nm의 구체상에 침착된 Mo/Si의 컴퓨터 시뮬레이션을 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 필름의 두께의 작용으로서 표면에서 융기의 최대 높이를 보여주는 컴퓨터 시뮬레이션을 그래프로 나타낸 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 다층 버퍼층을 사용한 초자외선 리소그래피 (EUVL)용 레티클 (reticle) 또는 마스크에서의 기판결함을 경감시키는 것에 대한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 다층 필름은 레티클 기판(20)에 표면의 작은 입자 불순물, 피트 또는 스크래치와 같은 결함(22)을 가리기 위하여 버퍼층(10)으로서 침착된다. 버퍼층(10)은 적어도 한쌍(16)의 교번층(12,14)으로 이루어진 다층을 포함한다. 도시된 바와 같이, 전형적으로 많은 쌍(16)이 다층 버퍼층(10)을 구성한다. 다층은 한쌍의 층이 가장 전형적이긴 하지만 복수의 3층 또는 4층을 포함할 수 있다. 버퍼층(10)은 반사코팅(30)의 침착에 앞서 레티클 기판(20)상에 침착된다. 반사코팅은 단층일 수 있고, 다층일 수도 있다. EUV 리소그래피용 반사코팅은 본 기술분야에서 널리 알려져 있다.
다층 버퍼층은 원자적으로 완만하고 우수한 완만성및 저잔류 스트레스를 갖는다. 버퍼층(10)은 또한 층(12,14)의 경계면에서 인터믹싱에 의한 성장동안 부피수축을 나타낸다. 이러한 인터믹싱은 (12,14)층 사이에 두 물질의 혼합으로 형성된 내층(18)을 생성한다. 층(12,14)은 Mo/Si나 MoRu/Be같은 두개 이상의 요소 또는 합금으로 구성된다. 상술한 특징을 나타내는 다층 필름은 Me/Si, Me/Be, Me/B, Me/B₄C, 및 Me/C 를 포함하는데, 여기에서 Me는 Mo, W, Ni, Cr, Ru, Rh, MoRu, 또는 MoRh 같은 합금 또는 금속이다.
다층 버퍼층은 제조 공정에서 어떠한 결함도 첨가되지 않도록 초청결 이온 빔 스퍼터링 과정을 이용해 침착된다. 다층 버퍼층은 버퍼층의 최상위면상에 침착된 반사코팅을 손상시키지 않도록 하기 위해 최소의 표면 거칠기(바람직하게는,<3Å RMS)및 저잔류 스트레스(<500MPa)로 침착된다.
Mo/Si 다층 필름으로 코팅된 작은 입자들의 현저한 완만성은 저 미립자 이온 빔 스퍼터링 과정을 통해 거의 정상적인 범위에서 침착될 때 관찰되었다. 완만화 과정의 본질은 결함의 최대 높이의 감소 및 결함의 부피의 감소를 포함한다. 결함 높이의 감소는 필름 성장 과정동안 표면 경감에 의해 조절되고, 결함 부피의 감소는 다층 경계면에서 물질(예를 들면,Mo 와 Si)의 인터믹싱 정도에 의해 조절된다. 나아가 Mo/Si 다층 필름 성장의 컴퓨터 시뮬레이션은 인터믹싱과 표면 완화가 적어도 60nm의 크기의 결함을 완화시키기 위해 효과적으로 이용될 수 있음을 보여준다.
다층 필름 성장에 적용된 선형 연속체 성장 모델의 수정된 버전이 컴퓨터 시뮬레이션에 사용되었다. 디.쥐.스턴스(D.G.Sterns)가 1993년에 발간된 응용 물리학 논문집 제62권 1745쪽에 발표한 것을 보면 본 명세서에서 인용된 바와 같이 상기한 모델은 완화과정을 표시하는 파라미터로 υ를 사용했고, 완만화 과정을 지배하는 운동메카니즘에 의존하는 성장멱지수로 n을 파라미터로 사용했다. 스턴스 성장 모델의 수정버전에서는 새로운 파라미터 δΛ가 도입되었는데, 이것은 다층 경계면에서 한 쌍의 층(예를 들면,Mo,Si)의 인터믹싱에 의한 한 쌍의 층간의 두께의 수축을 의미한다. 이러한 수정된 모델은 작은 입자 및 결함에 침착된 다층필름이 결함 부피를 감소할 수 있음을 보여준다.
Mo/Si다층필름으로 코팅된 작은 입자의 현저한 완만성이 도 2에 도시되어 있다. 예를 들면, Mo/Si필름으로 코팅된 직경 30-60nm의 입자는 표면에서 단지 3-12nm 높이의 융기(bump)를 생성하며, 결함 부피 또한 감소된다. 이러한 결과는 침착 플럭스(flux)가 거의 정상적(준정상적) 범위로 기판에 도달하는 이온 빔 스퍼터링(ion beam sputtering)에 대한 것이다. 비정상범위 즉, (비정상 유량 성분을 가질 수 있는 경우에) 이온 빔 스퍼터링이나 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)은 표면 융기 결과가 도 3에 도시된 바와 같이 크기가 실질적으로 증가할 수 있다. 따라서, 준정상 범위 이온 빔 스퍼터된 Mo/Si 다층 필름은 완만한 버퍼층으로 사용될 수 있다.
동시에 한 쌍의 수축 δΛ이 존재할 때, 결함 높이의 감소는 필름 성장 과정 동안 표면 완화에 의해 조절되고, 결함 부피의 감소는 다층의 경계면에서 인터믹싱에 의해 조절된다. 도 4는 Mo/Si 필름 두께가 증가함에 따라 결함 부피(표면에서의 융기의 부피에 의해 측정되는 것)가 감소되고, 이러한 감소는 증가되는 인터믹싱보다 훨씬 더 크다는 것을 보여준다 (단층 버퍼층 필름은 인터믹싱에 의한 결점의 부피를 감소하는 효과를 가질 수 없다.). 인터믹싱의 양을 증가시킴으로써 결함 부피를 감소시키는 방법은 (1)필름성장에 영향을 미치는 2차 이온 소스(secondary ion source)의 사용, (2)한 쌍의 층간 두께 및/또는 다층에서의 구성성분비의 변화(예를 들면, Mo/Si 다층에서 Mo:Si), (3)다층의 침착 중 및/또는 후의 어닐링(annealing), (4)침착 시스템 작동 압력의 변화, 또는 (5)침착단계의 에너지원을 대체하기 위한 상태의 다양화를 포함한다.
또한 결함 높이를 감소시키기 위한 버퍼층 침착 과정에서 표면 완화가 증가돨 수 있다. 도 5는 Mo/Si필름의 두께의 증가와 함께, 결함 높이(즉, 표면에서의 융기의 최대 높이)가 감소되고, 이러한 감소는 표면완화(υ)가 증가된 것보다 훨씬 더 크다는 것을 보여준다. (2)번 방법을 제외하고 인터믹싱의 증가를 위해 상기에 언급된 방법 모두에 의해 증가된υ를 얻을 수 있다.
위에서 지적한 바와 같이, 교란을 억제하는 두가지 메커니즘이 있다. 즉,표면 토포그래피(topography)에서 고주파수 성분을 제거하는 표면 완화 및 한 쌍의 층 간 두께의 수축을 수반하면서 결함 부피를 감소시키는 층 경계면에서의 인터믹싱이다. 결과적인 성장 결함의 구조상에 대한 다층 필름 성장 파라미터의 영향을 정밀하게 고찰함으로써, 버퍼층의 표면에 잔존하는 교란(힐혹(hillhock))이 너무 작아서 다층 반사 코팅상에 인쇄될 수 있는 성장 결함이 응집되지 못하도록 하기 위해 기판상의 입자들을 충분히 완만하게 한 버퍼층을 설계할 수 있다.
20,40,60nm의 직경을 갖는 구형의 입자들에 의해 응집되는 성장 결함의 구조를 연구하기 위해 수많은 다층 성장 시뮬레이션이 수행되어 왔다. 침착과정의 에너지원의 변화를 통해 실질적으로 적용시키기 위해 완화 파라미터 υ와 한 쌍의 층간 수축 δΛ가 변경되었다. Mo/Si 다층의 IBS침착에 대해 실험적으로 얻어진 값에 일치하도록 성장 멱지수가 n=2로 고정되었다. 버퍼 다층의 원형 구조는 층들이 완전히 인터믹싱될 때 최대 한 쌍의 층간 수축이 Γ=0.375가 되도록 하는 [Mo(2.6nm)/Si(4.4nm)]×40층이 되도록 선택되었다.
직경이 40nm를 초과하는 입자의 완만성에서 버퍼층의 효과는 경감 파라미터 υ=1.2nm 및 한 쌍의 층간 수축 δΛ의 차이값에 대해 버퍼층 표면에서 교란의 최대 높이와 부피로 도시되어 있다. 결함의 높이와 부피는 δΛ를 증가시킴으로써 최적값 1.5nm로 감소되며, 최대 높이는 40nm의 초기값에서 5.3nm로 감소했고 부피는 42000nm³의 초기값에서 23000nm³로 감소했다. 한 쌍의 층간 수축이 (다층의 완전한 인터믹싱에 대응하는) 2.31nm의 최대값쪽으로 증가됨에 따라, 인터믹싱의 유효성이 사라지고 높이와 부피는 인터믹싱이 없을 때(δΛ=0nm)의 값으로 회복된다. 이는 수축 메카니즘의 포화에 기인한 것이다. 한 쌍의 층이 완전히 인터믹싱되었을 때, 표면 높이의 감소는 토포그래피와는 관계없이 어디에서나 동일하다.
다음으로, δΛ=1.5nm의 최적값에서 고정된 한 쌍의 층간 수축을 유지하는 동안에 경감 파라미터 υ를 변경하였다. 버퍼층의 최대 높이와 부피에서의 변화가 직경 40nm인 입자에 대해 도시되어 있다. 경감 파라미터는 교란 결과의 높이와 부피에 대해 반대되는 효과를 갖는다. υ의 증가는 표면의 최대 높이를 감소시키지만 υ의 감소는 부피를 감소시킨다. 이러한 반응은 인터믹싱의 영향에 기인한다. υ가 작을때, 교란은 국부적으로 남아있고 표면의 경사는 더 크며, 따라서 교란의 부피감소에 인터믹싱이 보다 효과으로 된다. υ가 클때, 교란은 더 완만하고 이는 결함의 높이를 감소시키지만, 또한 인터믹싱에 의해 표면 경사를 감소시키는 한편 부피 감소를 억제한다. 중요한 점은 υ의 다양화함으로써 교란의 구조가 다양화된다는 것이다.
인쇄가능성의 견지에서, 가장 중요한 정보는 반사코팅의 최상위면상의 성장결함의 구조이다. 이러한 문제를 다루기 위해, 버퍼층의 최상위면상에 복층 반사코팅이 성장해 있는 시뮬레이션이 수행되었다. 반사 복층의 구조는 고능률 광학 코팅기준에 대응하는 [Mo(2.8nm)/Si(4.2nm)]×40 였다. 반사코팅에 대하여, 실험적으로 알려진 성장 파라미터 υ=1.2nm, n=2 및 δΛ=0.82nm 가 사용되었다. 직경40nm 크기의 초기 입자에 대한 결과가 도시되어 있다. 결함 구조는 반사코팅의 최상위면에서의 표면 교란의 최대 높이와 부피에 의해 규정된다. 교란의 모양은 항상 가우시안 레볼루션(Guassian of revolution) 으로 발견되었다. Mo/Si 버퍼 다층의 적용이 결과적인 성장 결함의 구조를 두드러지게 수정할 수 있다는 것이 명백하다. δΛ=1.5nm의 수축 및 가능한 최소의 υ값(0.3)을 사용함으로써 결함의 높이와 부피가 동시에 최고로 감소된다. 그러나, 더 작은 최대 높이는 상당히 큰 υ값을 적용함으로써 더 큰 부피의 손실을 통해 얻어질 수 있다. 궁극적으로, 이러한 다양한 결함 구조의 인쇄가능성에 의해 선택이 이루어진다.
직경이 20 및 60nm인 구형의 입자에 의해 응집되는 버퍼층 또는 성장 결함의 효과 또한 결정되었다. 버퍼층에 의해 생성되는 결함의 높이 및 부피에서의 상대적인 감소는 입자 크기에는 무관함이 발견되었다. 가장 큰 문제는 직경이 60nm의 범위에 있는 최대 입자의 결함의 형성을 억제하는 것이다. 상술한 결과는 Mo/Si버퍼층이 3-6nm의 범위내에서 결함의 최대 높이를 감소하고, 4개 중 하나의 인자에 의해 부피를 감소할 수 있다는 것을 보여준다. 더 큰 감소는 더 두꺼운 버퍼층으로 가능하다. 그러나 그 두께는 필름의 잔류 스트레스에 의해 우선적으로 제한된다.
버퍼층의 성장가능성에 영향을 미치는 두가지 중요한 문제는 축적된 거칠기와 버퍼층의 잔류 스트레스이다. rms 거칠기는 실험적으로 결정된 Ω=0.055nm³의 단위 부피당 성장 및 n=2 의 성장멱지수를 사용하여 다양한 υ값에 대해 산출되었다. 레티클 기판은 완벽하게 완만한 것으로 가정했다. 이러한 계산에서, rms 거칠기는 10-6 -1nm-1 범위의 주파수에 대한 출력 스펙트럼 밀도(power spectral density)를 적분함으로써 알게 되었다. 그 결과는 버퍼층 두께의 기능이다. 이는 거칠기가 υ값의 감소와 수반해 증가한다는 것을 입증한다. 그러나, 심지어 υ=0.3nm인 최소값에 대해서도 버퍼층의 최상위면에서의 rms 거칠기는 겨우 0.26nm이다. 이러한 거칠기의 양은 레티클의 반사성을 대략 3%정도 감소시킬 것이다. 어떤 경우에는 반사성에서 더 큰 감소가 수용될 수 있고, 따라서 거칠기의 더 큰 값의 거칠기가 또한 용인될 수 있다.
버퍼층에서 수용가능한 잔류 스트레스의 양은 레티클 기판이 얼마나 많은 압력을 용인할 수 있는지 및 어떤 압력의 양이 버퍼층의 층갈림과 반사층의 중첩을 야기하는지에 의해 결정된다. 예를 들면, 잔류 스트레스가 Mo/Si 복층코팅에서 클 수 있음이 잘 알려져 있다. 40쌍의 층을 갖는 마그네트론 스퍼터드 Mo/Si 반사코팅의 전형적인 압력은 ~ -400MPa에 이른다. 버퍼층에서의 압력 및 전체 두께(버퍼층+반사층)에 대한 압력은 층들이 조각으로 떨어져 나가거나 층갈림이 일어나는 시작점 아래에 있어야 한다.
버퍼층의 간단한 구현은 40쌍의 Mo/Si 복층 코팅을 사용하는 것이다. 이러한 버퍼층은 모든 입자에 대해서 둘 중 하나의 인자 이상에 의해 성장 결함의 최대 높이를 감소시키고 또한 부피를 ~ 25% 감소시킨다. 결함 크기의 현저한 감소는 버퍼층의 성장 파라미터를 조절함으로써 얻어질 수 있다. 특히, 한 쌍의 층간 수축 δΛ및 경감 파라미터 υ를 독립적으로 조절할 수 있다는 것이 중요하다. 그러면 수축은 δΛ=1.5nm의 최적치에 고정될 수 있고, υ는 결함의 높이나 부피 중 하나를 최소화하도록 조절될 수 있다. 버퍼층의 구조가 높은 EUV반사에 대해서 최적화되는 것이 아니라 반사코팅이 최적화된다.
성장 파라미터 δΛ와 υ를 독립적으로 조절하기 위해서, 필름 성장 표면에 침착되는 파워가 정확하게 조절되어야 한다. 특히, 성장 표면으로의 유동물(예를 들면, Mo와 Si원자들)의 수송과 에너지의 수송을 분리하는 것이 필요하다. 이는 두가지 이온 빔 소스를 사용함으로써 얻어질 수 있는데, 하나는 목표 물질(예를 들면 Mo 와Si원자들)을 스퍼터(sputter)하는 것이며 다른 하나는 성장 표면을 가열하기 위해 기판상에 직접적으로 2차 이온 소스(예를 들면 아르곤)를 입사(incident)하는 것이다. 필름 침착은 유입되는 원자 및 목표로부터 반사된 아르곤 중성자의 에너지를 최소화하기 위해 상대적으로 높은 압력(~ 1mT)에서 수행되어야 한다. 그러면 성장 표면에서 에너지 흐름은 직접 이온 충격(direct ion bombardment)에 의해 우선적으로 결정될 것이다.
다층 필름의 성장 태양은 이온 충격이나 이온 보조(ion-assisted)침착에 의해 현저하게 변경될 수 있다. 300V에서 75㎂/㎠의 전류 밀도는 Mo와 Si층의 완전한 인터믹싱을 도출해 내기에 충분하다. 더 낮은 전압(~ 100V)은 보다 낮은 인터믹싱을 가지고 표면 경감을 증가시킨다(더 큰 υ). 따라서, 성장 표면의 직접 이온 충격은 한 쌍의 층간 수축 δΛ및 경감 파라미터 υ 를 조절하는 데 사용될 수 있다. 인터믹싱의 특정한 양은 층간, 즉 다른 경계면의 전이시 짧은 기간동안에 큰 에너지 흐름을 가함으로써 얻어질 수 있다. 경감 파라미터 υ는 다층 침착을 통해 성장 표면으로 더 낮은 에너지 이온 유입을 허용함으로써 조절될 수 있다.
2차 이온 소스의 적용은 레티클 생산에 대해 요구되는 무결점 침착 기술과 양립되어야만 한다. 현재의 기술은 이온 빔 스퍼터링에 기초한 것이어서 2차 이온 소스의 사용이 문제되지는 않는다. 그러나, 기판의 직접 이온 충격은 입자 조절의 관점에서 근본적으로 다른 과정이다. 이온총의 플라즈마내에서 생성되거나 그리드(grid)에서 떨어져 나온 입자들이 기판상에 직접 침착될 수 있으며 이러한 입자 생성의 조절이 요구된다.
완만한 버퍼층의 또다른 예는 MoRu/Be이다. 이러한 층들은 Mo/Si 경계면에서 만큼 인터믹싱되지는 않지만 다른 잠재적 장점이 있다. MoRu/Be는 매우 낮은 잔류 스트레스를 갖는데, 이것은 레티클 벤딩이나 필름 층갈림없이 더 두꺼운 필름으로 침착되는 것을 가능하게 한다. 또한 이러한 버퍼층은 그 표면 완만성을 유지하면서 매우 두껍게 성장될 수 있다. 전체 완만성의 효과는 일반적으로 버퍼층 두께의 증가와 함께 증가되는 것으로 기대되며, 따라서 두꺼운 MoRu/Be 다층 필름은 버퍼층으로 사용할 수 있다. 1500nm두께까지의 MoRu/Be 다층 필름은 약 13MPa의 압력값 및 약 0.15nm rms의 표면 거칠기 값으로 침착되어 왔다. MoRu/Be 다층 필름 성장의 경감 파라미터는 훨씬 유효한 완만 효과를 제공하는 Mo/Si 다층 필름에 대해 상술한 바와 같은 유사한 방법으로 조절될 수 있다.
본 발명은 반사 레티클의 표면상의 결함과 관련된 문제를 경감하고, 적어도 약 60nm정도의 높이를 갖는 결함으로부터 야기된 교란을 효과적으로 감소시킨다. 레티클 기판과 반사코팅 중간체로 다층 버퍼층을 사용하고 버퍼층의 침착을 조절함으로써 레티클 기판상의 국소적인 구조적 불완전성이 웨이퍼상에 인쇄되기에 충분한 반사 레디에이션 필드를 교란하는 다층 반사 코팅에서의 불완전성을 낳지는 않는다. 본 발명은 특히 EUVL시스템에 대해 요구되는 결함이 거의 없는 레티클의 생산에 적용될 수 있고, 따라서 EUVL 기술을 상업적으로 실현 가능하게 한다.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시적인 것이며 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되거나 제한 되지는 않는다. 상술한 바를 기초로 다양한 수정과 변형이 가능하다. 실시예들은 본 발명의 원칙과 그 실제의 적용에 가장 적합한 예로 선택되어 서술된 것이고, 따라서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 다양한 실시례에서 및 특별한 용도의 의도로 적합하게 다양한 수정을 가하여 본 발명을 실시할 수 있다.

Claims (26)

  1. 리소그래피용 장치에 있어서,
    레티클 기판; 및
    상기 기판상에 침착되며, 상기 레티클 기판의 결함들로부터 야기되는 역효과를 경감시키는 버퍼층;을 포함하며,
    상기 버퍼층은 복수의 층과 두 개의 인접한 층들간의 중간층을 포함하고, 상기 중간층은 상기 인접한 두 층들의 물질들의 혼합으로 형성되는, 리소그래피용 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 Me/Si, Me/Be, Me/B, Me/B4C,및 Me/C로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질들을 포함하며, Me는 Mo, W, Ni, Cr, Ru, Rh, MoRu, 및 MoRh 로 구성된 그룹으로부터 선택된 합금 또는 금속인, 리소그래피용 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 약 0.3㎚ rms 보다 작은 완만성(smoothness)을 갖는, 리소그래피용 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 약 500MPa 보다 작은 잔류 스트레스를 갖는, 리소그래피용 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층은 약 2 마이크로미터까지의 두께를 갖는, 리소그래피용 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 버퍼층상에 침착된 반사코팅을 더 포함하는, 리소그래피용 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 반사코팅은 적어도 두 층들과 그 두 층들간의 중간층을 포함하고,상기 버퍼층의 중간층은 상기 반사코팅 중간층보다 더 큰 두께를 갖는, 리소그래피용 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 반사코팅과는 다른 적어도 하나의 물질을 포함하는, 리소그래피용 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 버퍼층은 상기 반사코팅과 동일한 물질들을 포함하는, 리소그래피용 장치.
  11. 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판 결함들을 완화시키는 방법에 있어서,
    레티클 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 레티클 기판상의 결함들의 영향을 줄이기 위해 상기 레티클 기판상에 버퍼층을 침착하는 단계;를 포함하며,
    상기 버퍼층은 복수개의 층들을 포함하는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층상에 반사코팅을 침착하는 단계를 더 포함하는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계 및 상기 반사코팅의 침착 단계는 동일한 물질들을 사용해서 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계 및 상기 반사코팅의 침착 단계는 상기 버퍼층과 상기 반사코팅 각각에 대해 다른 성장 파라미터들을 사용하여 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계 및 상기 반사코팅의 침착 단계는 적어도 하나의 다른 물질을 사용함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 층들간 및 층들의 경계면에서 중간층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 중간층은 상기 인접층들의 물질들의 혼합으로 형성되고,
    상기 반사코팅의 침착 단계는 적어도 두 층들과 그 두 층들간의 중간층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 버퍼층의 중간층은 상기 반사코팅 중간층보다 더 큰 두께를 갖는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 층들간 및 층들의 경계면에서 중간층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 중간층은 상기 인접층들의 물질들의 혼합으로 형성되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 상기 중간층들에서 물질들의 인터믹싱을 조절함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 상기 버퍼층의 성장동안 상기 표면 경감을 조절함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  20. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 이온 빔 스퍼터링에 의해 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 2차 이온 소스를 부가적으로 사용함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 상기 버퍼층의 성장동안 2차 이온 소스를 사용하여 상기 버퍼층 표면에 충격을 가함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 인접층간 및 인접층들의 경계면에서 중간층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 중간층은 인접층들의 물질들의 혼합으로 형성되고,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 상기 버퍼층의 중간층의 성장 동안 2차 이온 소스를 사용하여 상기 버퍼층 표면에 충격을 가함으로써 수행되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  24. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼층의 침착 단계는 Me/Si, Me/Be, Me/B, Me/B4C, 및 Me/C로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질들을 사용하여 수행되며, Me는 Mo, W, Ni, Cr, Ru, Rh, MoRu 및 MoRh로 구성된 합금들 또는 금속들의 그룹으로부터 선택되는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  25. 제 11항에 있어서,
    침착동안에 상기 버퍼층을 어닐링(anealing)하는 단계를 더 포함하는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
  26. 제 11항에 있어서,
    침착후에 상기 버퍼층을 어닐링하는 단계를 더 포함하는, 초자외선 리소그래피용 레티클들의 기판결함들의 완화 방법.
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