KR100725859B1

KR100725859B1 - 극자외선 노광 공정용 Ｒｕ/Ｍｏ/Ｓｉ 반사형 다층 박막미러

Info

Publication number: KR100725859B1
Application number: KR1020010028385A
Authority: KR
Inventors: 안진호; 정용재; 이승윤; 허성민
Original assignee: 학교법인 한양학원
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2007-06-08
Also published as: KR20020089613A

Abstract

본 발명은 차세대 노광공정 중 하나인 극자외선 노광 기술에 쓰이는 반사형 미러를 Ru/Mo/Si을 일정한 두께로 교대로 적층시켜 형성함에 의해 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 가진 다층박막 미러를 극자외선 노광공정용 마스크에 적용시켜 수율을 향상시킬 수 있는 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층 박막 미러에 관한 것이다.

본 발명은 극자외선 노광공정용 다층 미러에 있어서, 기판 위에 각각 Ru/Mo/Si의 3층 구조로 이루어진 다수층의 다층박막으로 구성되어, 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 갖는 것을 특징으로 한다.

극자외선 노광, 다층 미러, 고반사율, Ru/Mo/Si의 3층 구조

Description

극자외선 노광 공정용 Ｒｕ/Ｍｏ/Ｓｉ 반사형 다층 박막 미러{Ru/Mo/Si Reflective Multilayer Mirror for Extreme Ultra Violet Lithography}

도 1은 종래의 극자외선 노광 공정용 다층 박막 미러 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층 박막 미러를 나타낸 단면도,

도 3은 Ru 층의 두께 변화에 따른 다층박막의 반사도 변화를 나타낸 그래프,

도 4는 각층의 두께비가 Ru(20%)/Mo(80%) 및 Ru(60%)/Mo(40%)인 경우의 반사도를 나타낸 그래프,

도 5는 두께비가 Ru(40%)/Mo(60%)인 경우의 반사도를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

11 : 기판 12 ; Ru층

13 : Mo층 14 : Si층

본 발명은 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층 박막 미러에 관한 것으로, 특히 차세대 노광공정 중 하나인 극자외선 노광 기술에 쓰이는 반사형 미러 를 Ru/Mo/Si을 일정한 두께로 교대로 적층시켜 형성함에 의해 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 가진 다층박막 미러를 극자외선 노광공정용 마스크에 적용시켜 수율을 향상시킬 수 있는 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층 박막 미러에 관한 것이다.

극자외선 노광공정은 기존의 굴절식 광학계와 투과형 마스크와는 전혀 다른 반사형 미러(reflective mirror)를 이용해서 빛을 반사시켜 마스크의 이미지를 웨이퍼에 전사시킨다. 이때 수율은 각각의 미러의 반사도에 가장 큰 영향을 받는데 이 기술을 차세대 노광기술로 적용시키기 위해서는 고 반사율을 갖는 저결함 미러를 제작하는 것이 필수적이다.

극자외선 영역의 빛은 물질을 투과하지 못하고 흡수하기 때문에 현재 개발되고 있는 Mo/Si 다층 박막의 경우 도 1과 같이 광학적 차이가 큰 Mo층(2)과 Si층(3) 2층을 일정한 두께로 교대로 Si 기판(1) 위에 쌓은 표준 1/4파장(standard quarter wave length) 다층박막 형태로 구성되어 각 계면에서 브래그(Bragg) 반사를 이용하여 빛을 반사시킨다(미합중국 특허 제6,110,607호 참조).

상기한 종래의 Mo/Si 다층 박막의 경우 최대 이론 반사도는 13.5nm의 파장에서 74.2%이지만, Mo-Si간의 계면(interlayer)의 형성과 계면의 거칠기(roughness)로 인해 실제 다층박막 제작하면 이론 반사도의 80-90%정도 밖에 얻어지지 못하고 있다. 따라서, 극자외선 노광공정의 실제 공정에 적용하기 위해서는 더 좋은 광학적 성질을 가진 다층박막의 제작이 절실히 요구되고 있다.

상기한 종래의 Mo/Si 다층박막보다 우수한 반사도를 갖는 다층박막을 제작하 기 위해 여러 가지 다른 물질을 이용하여 다층박막을 제작하고 있는데, 예를들어, 미합중국 특허 제6,229,652호에는 Mo₂C/Be 다층박막 구조를 제시하고 있고, 미합중국 특허 제6,228,512호에는 MoRu/Be 다층박막 구조를 제시하고 있다.

상기 Mo₂C/Be 다층박막 구조는 11.25nm 파장에서 65.2%의 반사도를 제공하며 5.78nm 주기로 70 bilayer 쌍으로 이루어져 있고, C 버퍼층(buffer layer)의 형성으로 계면층(interfacial layer)의 상호 확산은 억제되었으나, 반사도는 감소하는 문제가 있다.

상기 MoRu/Be 다층박막 구조는 비정질 MoRu층과 결정 Be층의 50 bilayer 쌍으로 구성되고, 다층 미러를 구성하기 위하여 Si 기판과 MoRu/Be 다층박막 사이에 비정질 Si층을 구비하여 11.4nm의 파장에서 최대 69.3%의 반사도를 제공하며 내부 스트레스가 거의 없고 표면이 매우 부드러운 것으로 되어 있다.

극자외선 영역의 단일 파장의 빛은 마스크를 지나면서 흡수체가 있는 부분과 없는 부분의 반사도 차이를 통해서 마스크의 이미지를 웨이퍼에 전사하게 되는 것이다. 따라서 이 노광공정의 수율에 가장 큰 영향을 미치는 웨이퍼상에서의 X-선의 강도는 미러를 거치면서 각 미러들의 반사도에 따라 가장 많이 영향을 받게 된다. 그 결과 개개의 높은 반사도를 갖는 미러 제작은 극자외선 노광공정의 실용화에 가장 중요한 요소로 여겨지고 있으며, 실제로 약 4%의 반사도 증가는 약 60%의 수율 증가로 이어진다는 연구 결과도 발표되고 있다.

따라서, 극자외선 노광공정의 수율은 개개의 미러의 반사도에 의해 크게 좌우되므로 고반사율을 갖는 반사 다층박막을 개발하는 것이 극자외선 노광공정을 실제 공정에 적용하기 위한 가장 큰 문제로 대두되고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 Ru/Mo/Si로 이루어진 3층(triple-layer) 구조를 일정한 두께로 교대로 다수층 적층시켜 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 제공하는 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층박막을 이용한 다층 미러를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 극자외선 노광공정용 다층 미러에 있어서, 기판 위에 각각 Ru/Mo/Si의 3층 구조로 이루어진 다수층의 다층박막으로 구성되어, 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광공정용 다층 미러를 제공한다.

상기 다수층의 다층박막은 40층으로 이루어지며, 상기 Ru층과 Mo층의 두께 비는 20-60% : 80-40%로 설정되는 것이 바람직하다.

이 경우 바람직하게는 상기 3층 구조의 다층박막은 각각 Ru : 1.12nm, Mo : 1.68nm, Si : 4nm 두께로 형성된다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 극자외선 노광용 반사형 미러로서 Ru/Mo/Si로 이루어진 3층(triple-layer) 구조를 다수층 적층시킴에 의해 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 갖는 다층박막 미러를 제작할 수 있고 이를 극자외선 노광공정용 마스크에 적용시켜 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

첨부된 도 2는 본 발명에 따른 극자외선 노광 공정용 Ru/Mo/Si 반사형 다층 박막 미러를 나타낸 단면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다층 박막 미러는 Si 기판(11) 위에 Ru층(12)/Mo층(13)/Si층(14)으로 이루어진 3층 구조를 다수층, 예를들어 40층 적층시켜서 이루어진다.

여기서, Si층(14)은 계면 역할을 하기 위하여 첨가된 층으로서 층의 두께가 반사도에 큰 영향을 미치지 않으나, Ru층(12)와 Mo층(13)의 두께 비율은 반사도에 크게 영향을 미친다. 바람직한 Ru층(12)/Mo층(13)/Si층(14)의 두께는 각각 1.12nm, 1.68nm, 4nm이다.

상기한 본 발명에 따른 다층 박막 미러의 제조공정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, p-type 실리콘 기판 위에 마그네트론 스퍼터 장비를 이용하여 상온에서 Ar gas 3mTorr의 공정 압력에서 Ru와 Mo는 DC 파워로, Si은 RF 파워로 각각 증착한다. 이 때 각각의 파워에 인가되는 연동적인 시간 및 파워 조절을 통해서 원하는 3층(triple-layer) 구조를 가진 40층 다층박막을 증착한다.

다층 박막 형성시 스퍼터를 사용하는 이유로는 정확한 두께의 고순도 박막을 얻을 수 있으며, 여러 가지 물질을 연속적으로 증착하며, 상온에서 증착 가능하기 때문에 각 물질간의 상호 확산을 최소화 할 수 있다는 장점이 있기 때문이다.

상기한 다층박막의 증착시에 Si의 두께를 고정시키고 Mo층과 Ru층의 두께 비율을 변화시키면서 반사도(Reflectivity)를 측정한 결과 도 3에 도시된 바와 같이 Ru층의 두께 비율이 늘어나면 두 물질간의 광학적 특성의 차이는 커지나, Ru층에 의한 흡수가 커지게 되고, Mo층의 두께 비율을 늘리면 Mo층에 의한 빛의 흡수는 감소하나, 광학적 특성의 차이는 감소한다는 것을 알 수 있다.

그 결과 두께 비가 Ru(20%)/Mo(80%)일 때 도 4와 같이 반사도는 74.8%를 나타내고 있고, Ru층의 두께 비가 증가함에 따라 반사도가 증가하다가 Ru층과 Mo층의 두께 비가 적절히 조화된 40%/60%에서 반사도가 최대인 75.3%를 나타내며(도 5 참조), 그후 Ru층의 두께 비가 증가함에 따라 반사도는 오히려 감소하여 Ru(60%)/Mo(40%)일 때 도 4와 같이 반사도는 74.8%를 나타내었다.

종래의 Mo/Si 다층박막의 이론 반사도는 13.5nm의 파장에서 74.2%이고, Mo/Ru 다층박막의 이론 반사도는 72%이었다. 이에 비하여 본 발명에 따른 Ru/Mo/Si 다층박막의 경우에는 보다 높은 13.2nm의 파장에서 최대 75.3%의 이론 반사도를 가진다.

따라서, 본 발명의 다층박막을 이용하면, 극자외선 노광 공정용 반사형 미러 제작에 적용 가능하며 이런 반사도의 향상은 극자외선 노광공정의 실제 공정 적용 시 수율 향상을 가지고 올 것이다.

상기한 바와같이 본 발명에서는 극자외선 노광용 반사형 미러로서 Ru/Mo/Si로 이루어진 3중 구조(triple layer)를 다수층 적층시킴에 의해 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 갖는 다층박막 미러를 제작할 수 있고 이를 극자외선 노광공정용 마스크에 적용시켜 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims

극자외선 노광공정용 다층 미러에 있어서,

기판 위에 각각 Ru/Mo/Si의 3층 구조로 이루어진 다수층의 다층박막으로 구성되어, 극자외선 영역의 빛에 대해 고반사율을 갖되,

상기 Ru층과 Mo층의 두께 비는 20-60% : 80-40%로 설정되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광공정용 다층 미러.
제1항에 있어서, 상기 다수층의 다층박막은 40층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광공정용 다층 미러.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3층 구조의 다층박막은 각각 Ru : 1.12nm, Mo : 1.68nm, Si : 4nm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광공정용 다층 미러.