KR101069439B1 - 극자외선 마스크의 결함 수정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 극자외선 마스크의 결함 수정방법은, 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 리페어 팁에 결합된 단분자막과 결함을 결합시키는 단계와, 그리고 리페어 팁을 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 결함이 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.
극자외선 마스크, 결함 수정, 단분자막, 자기조립막, 리페어 팁
Description
본 발명은 반도체소자 제조에 사용되는 마스크의 결함 수정방법에 관한 것으로서, 특히 극자외선(EUV; Extreme Ultraviolet) 마스크의 결함 수정방법에 관한 것이다.
최근 반도체소자의 집적도가 급격하게 증가함에 따라 광노광기술(optical lithography)은 점점 그 한계를 나타내고 있다. 지금까지는 근접보정효과(OPC; Optical Proximity Correction), 위상전이마스크(phase shift mask), 변형조명(off-axis illumination) 등과 같은 해상도 증대 기술(resolution enhancement technology)을 사용하여 작은 크기의 이미지를 전사하고 있었다. 그러나 반도체소자의 미세화 속도가 더 한층 가속화됨에 따라 이와 같은 기술들도 이제는 물리적인 한계를 나타내고 있으며, 이에 따라 더욱 작은 크기의 이미지를 전사할 수 있는 노광기술(lithography)에 대한 관심 또한 급격하게 증가하고 있다. 최근에는 공기보다 굴절율이 큰 액상매체를 이용하여 해상도를 연장하는 액침(immersion) 기술이 제안된 바 있으며, 그 외에도 더욱 미세한 해상도 확보를 위하여 차세대 리소그라 피 기술(next generation lithography)에 대한 개발이 진행되고 있다.
차세대 리소그라피 기술들 중에서 중요한 기술들로는 극자외선 노광기술(EUVL; Extreme Ultraviolet Lithography), 전자빔 투영 노광기술(EPL; Electron Projection Lithography), 근접 전자빔 노광기술(PEL; Proximity ELectron-beam Lithography), 근접 X선 노광기술(PXL; Proximity X-ray Lithography) 등이 있다. 이 중에서 극자외선 노광기술(EUVL)은 대략 13.5nm의 파장을 활용하기 위해 고안된 기술이다. 그런데 13.5nm 파장 영역의 빛은 공기를 포함한 대부분의 물질에 의해 흡수되며, 따라서 극자외선 노광기술(EUVL)에서는 기존의 투과형 마스크와 투과형 광학계를 사용하지 못하고 반사형의 마스크와 광학계를 사용하여야 한다.
도 1은 일반적인 극자외선 노광기술에 사용되는 극자외선 마스크의 단면 구조를 개략적으로 나타내 보인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판(미도시) 위에 다층반사막(110)이 배치된다. 다층반사막(110)은 상이한 광학적 성질을 갖는 물질(111, 112)을 반복 적층하여 그 계면에서 일어나는 부분적인 반사의 보강간섭(Bragg reflection)을 이용하는 막으로서, 반사도는 교대로 증착된 두 물질(111, 112)의 굴절율(complex refractive index의 실수부)의 차의 제곱에 비례한다. 또한 반사되는 극자외선의 파장과 최대 반사도는 구성 물질(111, 112)의 종류에 의해 결정되는데, 일 예로 몰리브데윰(Mo)(111) 및 실리콘(Si)(112)이 교대로 적층되는 구조의 다층반사막(110)의 경우 대략 60% 내지 75%의 최대 반사도를 나타낸다. 다층반사막(110) 위에는 다층반사막(110)을 보호하는 역할의 캡핑층(120)이 배치된다. 일 예에서 캡핑층(120)은 실리콘산화(SiO2)막 또는 실리콘(Si)막으로 형성한다. 캡 핑층(120) 위에는 버퍼층패턴(130) 및 흡수층패턴(140)이 순차적으로 적층된 패턴구조가 배치된다. 일 예에서, 버퍼층패턴(130)은 실리콘산화(SiO2)막으로 형성하고, 흡수층패턴(140)은 타탈륨나이트라이드(TaN)막과 같은 탄탈륨(Ta)-계열의 흡수체나, 또는 크롬(Cr)-계열의 흡수체를 사용하여 형성한다.
이와 같은 극자외선(EUV) 마스크를 이용하여 노광을 수행하는데 있어서 중요한 이슈는 다층반사막(110)에 결함이 있는지의 여부이다. 다층반사막(110)에 결함이 있는 경우 이 결함이 반사광의 세기(intensity) 변화를 유발하며, 이는 소자 결함의 중요 원인이 된다. 다층반사막(110)의 결함은 다층반사막(110)을 증착하는 과정에서 발생할 수도 있지만, 캡핑층(120)의 결함에 의해서도 발생할 수 있다. 캡핑층(120)의 결함은, 버퍼층패턴(130) 형성을 위한 식각공정 후에 캡핑층(120)의 표면에 남아있는 잔류물일 수도 있으며, 또는 캡핑층(120) 자체의 결함일 수도 있다. 따라서 이와 같은 캡핑층(120)의 결함은 제거되어야 한다.
캡핑층(120)의 결함을 제거하는 일반적인 방법으로는 전자빔(e-beam), 집속된 이온빔(FIB; Focused Ion Beam), 또는 원자력 현미경(AFM; Atomic Force Microscope)을 이용하는 방법들이 있다. 그러나 전자빔(e-beam) 또는 집속된 이온빔(FIB)을 이용하는 방법은 높은 에너지를 사용하는 장비들을 이용하므로 캡핑층(120)에 또 다른 결함을 유발할 가능성이 높으며, 또한 원자력 현미경(AFM)을 이용하는 방법은 물리적 스크래치(scratch) 동작에 의해 캡핑층(120)에 또 다른 결함을 유발할 가능성이 높다. 또한 패턴 크기가 일정 크기, 예컨대 20㎚ 이하로 미세해져서 기존에는 방치하였던 미세한 결함도 제거하여야 할 경우 낮은 해상 도(resolution)으로 인해 위와 같은 방법들을 적용하기 어려운 한계가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 극자외선 마스크(EUV mask)의 다층반사막을 보호하는 캡핑층에 또 다른 결함을 유발하지 않고 캡핑층 상의 결함을 미세 단위로 제거할 수 있도록 하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 일 예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법은, 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 리페어 팁에 결합된 단분자막과 결함을 결합시키는 단계와, 그리고 리페어 팁을 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 결함이 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 리페어 팁은 원자력 현미경(AFM) 팁일 수 있다.
상기 리페어 팁의 단부의 곡률 직경은 30nm 이하일 수 있다. 바람직하게는 상기 리페어 팁의 단부의 곡률 직경은 20nm이다.
상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질로 이루어질 수 있다.
상기 단분자막은 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 실란 계열의 단분자막은, 실리콘(Si)에 상기 리페어 팁 표면과 반응하여 자기조립막을 형성하는 제1 작용기와 제거하고자 하는 결함에 반응하여 자기조립막을 형성하 는 제2 작용기가 결합되어 있는 구조로 이루어질 수 있다. 상기 제2 작용기는 메톡시(methoxy)(OCH3)를 포함할 수 있다.
상기 극자외선 마스크상의 결함은, 버퍼층패턴 형성을 위한 식각공정 후에 캡핑층의 표면에 남아있는 잔류물일 수 있다. 이 경우 잔류물은 실리콘산화막일 수 있다. 그리고 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 결함을 결합시키는 단계는, 리페어 팁에 결합된 단분자막의 산소(O)와 실리콘산화막 내의 실리콘(Si)이 결합되도록 수행한다.
상기 극자외선 마스크상의 결함은, 캡핑층 표면에 비정상적으로 돌출된 부분일 수도 있다. 이 경우 상기 캡핑층은 실리콘(Si) 재질로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 결함을 결합시키는 단계는, 리페어 팁에 결합된 단분자막의 산소(O)와 캡핑층 표면에 비정상적으로 돌출된 부분 위의 자연산화막 내의 실리콘(Si)이 결합되도록 수행한다.
상기 결함이 상기 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 수행한 후에 결함이 남아 있는 경우 상기 리페어 팁에 결합된 결함을 제거한 후에 상기 결함 제거 과정을 반복하여 수행할 수도 있다.
본 발명이 다른 예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법은, 기판 위에 다층반사막, 캡핑층, 버퍼층패턴 및 흡수층패턴이 적층된 극자외선 마스크에 있어서 캡핑층 상의 버퍼층패턴 잔류물 제거를 위해, 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 리페 어 팁에 결합된 단분자막과 버퍼층패턴 잔류물을 결합시키는 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 버퍼층패턴 잔류물이 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질이고, 단분자막은 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어지며, 그리고 버퍼층패턴 잔류물은 실리콘산화막일 수 있다.
본 발명이 또 다른 예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법은, 기판 위에 다층반사막, 캡핑층, 버퍼층패턴 및 흡수층패턴이 적층된 극자외선 마스크에 있어서 캡핑층의 돌출부분 제거를 위해, 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 리페어 팁에 결합된 단분자막과 돌출부분 위의 자연산화막을 결합시키는 제1 단계와, 리페어 팁을 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 자연산화막이 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 제2 단계와, 그리고 리페어 팁에 결합되어 분리된 자연산화막을 리페어 팁으로부터 제거하는 단계와, 제1 단계와, 그리고 제2 단계를 반복적으로 수행하여 돌출부분이 모두 제거되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 제2 단계 이후 돌출부분을 대기상태에 노출시켜 자연산화막이 형성되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질이고, 단분자막은 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어지며, 그리고 캡핑층의 돌출부분은 실리콘(Si) 재질일 수 있다.
본 발명에 따르면, 미세한 곡률반경을 갖는 리페어 팁과 단분자막의 결합을 이용하여 결함을 제거함으로써 극자외선 마스크의 다층반사막을 보호하는 캡핑층에 또 다른 결함을 유발하지 않고 캡핑층 상의 결함을 미세 단위로 제거할 수 있다는 이점이 제공된다.
도 2는 본 발명에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법의 일 예를 나타내 보인 플로챠트이다. 도 2를 참조하면, 먼저 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비한다(단계 210). 다음에 리페어 팁을 캡핑층 상의 결함 위로 위치시킨 후에 리페어 팁을 결함에 근접되도록 이동시켜 리페어 팁의 단분자막이 캡핑층 상의 결함과 결합되도록 한다(단계 220). 여기서 결합은 단분자막의 일 성분과 결함의 일 성분 사이의 화학 결합을 의미한다. 이 화학결합은, 결함과 단분자막 사이의 결합력이 결함과 캡핑층 사이의 결합력보다 큰 화학결합을 의미한다. 일 예에서 화학결합은 공유결합일 수 있다. 다음에 리페어 팁을 캡핑층으로부터 멀어지도록 이동시켜 리페어 팁의 단분자막에 화학결합된 결함이 캡핑층으로부터 분리되도록 한다(단계 230). 다음에 결함 제거 공정을 계속 수행하여야 할지를 판단한다(단계 240). 이 판단에서, 결함 제거 공정을 계속 수행하여야 할 경우, 즉 제거하여야 할 결함이 남아 있는 경우에는 세정과 같은 방법을 사용하여 리페어 팁에 결합되어 있는 단분자막 및 결함을 제거한다(단계 250). 그리고 단계 210 이하의 과정을 반복하여 수행한다. 경우에 따라서는 단분자막은 유지시키고 결함만을 제거할 수도 있는데, 이 경우에는 단계 220 이하의 과정을 반복하여 수행한다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 플로챠트의 각 단계를 보다 상세하게 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
먼저 도 3은 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계(단계 210)를 설명하기 위해 나타내 보인 도면으로서, 리페어 팁(310)과 단분자가 녹아있는 용액(330)이 담구어진 용기(320)를 준비한다. 리페어 팁(310)의 종류에는 제한이 없지만, 일 예에서 원자력 현미경(AFM) 팁을 사용할 수 있다. 그리고 리페어 팁(310)의 단부의 곡률 직경(c)은 대략 30nm 이하, 바람직하게는 리페어 팁의 단부의 곡률 직경은 대략 20nm가 되도록 하여, 적어도 대략 20nm 크기 수준의 결함을 제거할 수 있도록 한다. 단분자막은 제거하고자 하는 결함의 분자 구조에 따라 다양하게 결정할 수 있다. 리페어 팁(310)의 재질은 실리콘(Si) 재질이 바람직한데, 이는 표면에 자연산화막이 쉽게 만들어지기 때문이다. 즉 대기중에 실리콘(Si) 재질로 이루어진 리페어 팁(310)의 표면에는 자연산화막이 얇은 두께로 형성된다. 이와 같은 리페어 팁(310) 표면의 자연산화막은 단량체 실리콘(monomeric silicon chemicals)인 실란(silane) 계열의 단분자와 반응하며, 이에 따라 리페어 팁(310)의 표면에는 자기조립막이 형성된다. 용액(330)에 녹아있는 단분자는, 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자이지만 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 리페어 팁(310) 표면의 자연산화막과의 자기조립막 형성 반응을 유발할 수 있는 다른 계열의 단분자일 수도 있다. 리페어 팁(310)이 실리콘(Si) 외의 다른 재질로 이루어진 경우, 리페어 팁(310) 표면을 구성하는 재질과 자기조립막 형성 반응을 유발할 수 있는 계열의 단분자가 사용될 수 있다는 것은 당연하다. 경우에 따라서는, 리페어 팁(310)이 실리콘(Si) 외의 다른 재질로 이루어지더라도, 실란 계열의 단분자와 반응시키기 위해 리페어 팁(310) 표면에 대한 산화처리를 수행하여 얇은 산화막을 형성시킬 수도 있다.
도 4에는 실란 계열의 단분자의 구조식의 일 예가 도시되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 실란 계열의 단분자(400)는 실리콘(Si)을 포함하며, 실리콘(Si)에 각각 제1 작용기(401)와 제2 작용기(402)가 결합되어 있는 구조를 갖는다. 제1 작용기(401)는 리페어 팁(301) 표면의 자연산화막과 반응하여 자기조립막을 형성하며, 제2 작용기(402)는 제거하고자 하는 결함과 반응하여 자기조립막을 형성한다. 본 예에서, 제2 작용기(402)는 메톡시(methoxy)(OCH3)를 포함하고 있는데, 이는 제거하고자 하는 결함이 산화막이기 때문이며, 제거하고자 하는 결함이 산화막과 다른 재질인 경우 제2 작용기(402)는 메톡시 외의 다른 기능그룹(functional group)을 포함할 수도 있다. 이와 같은 실란 계열의 단분자가 녹아있는 용액(330)에 리페어 팁(310)을 담구면, 리페어 팁(310)의 실리콘(Si)과 실란 계열의 단분자의 제1 작용기(401)가 반응하여 자기조립막이 형성되고, 결과적으로 리페어 팁(301)의 표면에 실란 계열의 단분자가 결합되게 된다.
도 5는 리페어 팁의 단분자막이 캡핑층상의 결함과 결합반응하도록 리페어 팁을 이동시키는 단계(단계 220)를 설명하기 위해 나타내 보인 도면으로서, 도시된 바와 같이, 단분자막(400)이 결합된 리페어 팁(310)을 제거하고자 하는 결함(510) 위에 위치시킨다. 본 예에서, 제거하고자 하는 결함(510)은 버퍼층패턴(130) 형성을 위한 식각공정 후에 캡핑층(120)의 표면에 남아있는 잔류물로서, 버퍼층패턴(130)과 동일한 물질, 예컨대 실리콘산화막으로 이루어진 잔류물이다. 다음에 도면에서 화살표(501)로 나타낸 바와 같이, 리페어 팁(310)을 결함(510)에 근접하게 하강시킨다. 이때 결함(510)과 리페어 팁(310) 사이의 간격(d)은, 결함(510)과 리페어 팁(310)이 직접 접촉되지 않으면서 리페어 팁(310)에 결합된 단분자막(400)이 결함(510)과 반응할 수 있을 정도가 되도록 하며, 일 예에서 결함(510)과 리페어 팁(310) 사이의 간격(d)은 수 nm 이하가 되도록 한다. 이와 같이 결함을 제거하는 과정동안 리페어 팁(310)이 캡핑층(120) 표면과 접촉되지 않음에 따라 리페어 팁(310)에 의해 캡핑층(120) 표면이 손상되는 현상이 발생하지 않는다.
도 6은 리페어 팁(310)에 결합된 단분자막(400)과 실리콘산화막으로 이루어진 결함(510) 사이의 화학반응을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 단분자막(400)은, 실리콘(Si)의 양 측면에 제1 작용기(도 4의 401) 및 제2 작용기(도 4의 402)가 결합되어 있는 구조로 이루어진다. 제1 작용기(도 4의 401)는 리페어 팁(310)과 이미 결합되어 있으며 이 결합에 의해 단분자막(400)이 리페어 팁(310)에 결합되어 있는 상태가 유지된다. 제2 작용기(도 4의 402)는 결함(510)과 반응한다. 구체적으로 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 작용기(402)의 산소(O)와 결함(510) 내의 실리콘(Si)이 반응하여 결합(601)하며, 그 부 산물로서 메탄올(CH3OH)이 발생된다. 여기서 제2 작용기(402)의 산소(O)와 결함(510) 내의 실리콘(Si) 사이의 결합구조는 공유결합이다.
도 7 및 도 8은 결함(510)이 캡핑층(120)으로부터 분리되도록 리페어 팁(310)을 이동시키는 단계(단계 230)를 설명하기 위해 나타내 보인 도면으로서, 먼저 도 7에 도시된 바와 같이, 단분자막(400)의 산소(O)와 결함(510) 내의 실리콘(Si)이 결합된 상태에서, 리페어 팁(310)을 화살표(701) 방향, 즉 캡핑층(120)으로부터 멀어지는 방향으로 리페어 팁(310)을 이동시키면, 결함(510)은 리페어 팁(310)에 결합된 단분자막(400)에 의해 화살표(701) 방향으로 잡아 당겨지며, 결국 결함(510)은 캡핑층(120)으로부터 분리되어 제거된다.
이 과정을 도 8을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 캡핑막(120)은 실리콘(Si)막이므로, 실리콘(Si) 원자구조로 이루어지며, 제거하고자 하는 결함(510)은 실리콘산화(SiO2)막으로서 실리콘(Si)과 산소(O)가 사슬구조로 결합되어 있다. 단분자막이 결합된 리페어 팁(310)을 결함(510)에 근접시키면, 단분자막의 제2 작용기(402) 내의 산소(O)는 결함(510)의 실리콘(Si)과 공유결합(801)하게 된다. 이 상태에서 캡핑층(120)으로부터 멀어지는 방향으로 리페어 팁(310)을 이동시키면, 결함(510)은 단분자막(400)에 의해 잡아 당겨지며, 그 결과 캡핑층(120)으로부터 분리된다. 구체적으로 캡핑층(120)과 결함(510)의 계면에서의 실리콘(Si)과 산소(O)의 결합은 불안정한 상태로 이루어지며, 이와 같은 이유로 이 계면에서의 단위면적당 실리콘(Si)과 산소(O)의 결합수(802 참조)는, 결함(510) 내의 실리콘(Si)과 산 소(O)의 단위면적당 결합수(803 참조)와, 제2 작용기(402)의 실리콘(Si)과 결함(510) 내의 산소(O)의 단위면적당 결합수(801 참조)보다 작다. 따라서 전체적으로 캡핑층(120)과 결함(510) 사이의 실리콘(Si)과 산소(O) 결합력보다 결함(510) 내에서의 실리콘(Si)과 산소(O)의 결합력이 더 크게 작용하며, 마찬가지로 캡핑층(120)과 결함(510) 사이의 실리콘(Si)과 산소(O) 결합력보다 제2 작용기(402)의 실리콘(Si)과 결함(510) 내의 산소(O)의 결합력이 더 크게 작용한다. 이에 따라 결함(510)과 단분자막(400) 사이의 결합 및 제2 작용기(402)와 결함(510) 사이의 결합이 끊어지기 전에 결함(510)과 캡핑층(120) 사이의 결합(802)이 먼저 끊어지며, 그 결과 결함(510)이 캡핑층(120)으로부터 분리되게 되는 것이다. 경우에 따라서는 결함(510)을 구성하는 실리콘산화막의 막질 상태에 따라 결함(510) 내의 실리콘(Si)과 산소(O) 사이의 결합(803)이 먼저 끊어질 수두 있으며, 이 경우에는 결함(510)의 일부만이 제거된다. 따라서 이 경우에는 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한 과정을 반복하여 수행하며, 이와 같은 반복 수행은 결함(510)이 캡핑층(120)으로부터 완전히 제거될 때까지 이루어질 수 있다.
도 9 내지 도 14는 본 발명에 따라 캡핑층의 결함을 제거하는 다른 실시예를 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다. 본 실시예는 제거하고자 하는 결함이 캡핑층 자체의 결함으로서, 일 예로 도 9에서 "A"로 나타낸 바와 같이, 캡핑층(120) 표면으로부터 돌출되는 부분이다. 캡핑층(120)의 표면이 평평하지 않을 경우 반사 동작에서 오차가 발생할 수 있으므로, 캡핑층(120) 표면의 평평도를 저해하는 돌출 부분은 결함으로서 제거되어야 한다. 도 10은 도 9의 "A" 부분을 나타내 보인 도면 으로서, 도시된 바와 같이, 캡핑층(120)은 실리콘(Si) 재질로 이루어져 있으므로, 대기 상태에서는 표면에 자연산화막(920)이 형성된다. 자연산화막(920)은 대기중의 산소(O)와 캡핑층(120)의 실리콘(Si)이 반응하여 형성되는 것이므로, 자연산화막(920)이 생성됨에 따라 캡핑층(120)의 표면은 일정 부분 제거된다. 본 실시예에서는 이와 같은 현상을 이용한 것으로서, 결함(910) 표면 위의 자연산화막(920)을 제거하면, 결함(910) 표면 위에는 다시 자연산화막이 형성되고, 이 과정에서 결함(910)의 상부의 일정 두께는 산화되고, 이 부분은 자연산화막의 제거에 의해 제거되는 것이다.
구체적으로 도 11에 나타낸 바와 같이, 돌출된 결함(910)을 갖는 캡핑층(120) 위에는 자연산화막(920-1, 920-2)이 형성된다. 본 실시예에서 편의상 결함(910) 위에 형성된 자연산화막을 제1 자연산화막(920-1)이라 하고, 캡핑층(120) 위에 형성된 자연산화막을 제2 산화막(920-2)으로 명명하기로 한다. 제1 자연산화막(920-1)이 형성됨에 따라 결함(910)의 상부는 일정 두께(a1)만큼 산화되고, 마찬가지로 제2 자연산화막(920-2)이 형성됨에 따라 캡핑층(120)의 상부 또한 일정 두께(a2)만큼 산화된다. 즉 결함(910)의 두께는 초기두께(b1)보다 산화된 두께(a1)만큼 줄어들게 된다. 결함(910)의 상부에서 산화되는 두께(a1)와 캡핑층(120)의 상부에서 산화되는 두께(a2)는 실질적으로 동일하지만 다소 차이가 날 수도 있다. 이와 같이 제1 자연산화막(920-1) 및 제2 자연산화막(920-2)이 형성된 상태에서 단분자막을 이용하여 결함(910) 상부의 제1 자연산화막(920-1)만을 제거한다.
이를 위해 먼저 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 표면에 단분자 막(400)이 결합된 리페어 팁(310)을 준비한다. 본 실시예에서 제거하고자 하는 대상도 자연산화막, 즉 실리콘산화막이므로 리페어 팁(310)으로는 실리콘(Si) 재질의 원자력 현미경(AFM) 팁을 사용할 수 있다. 또한 단분자막(400)으로는 단분자는, 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자를 사용한다. 이와 같이 단분자막(400)이 결합된 리페어 팁(310)이 준비된 다음에는 리페어 팁(310)을 결함(910) 상부에 정렬시킨 후에 결함(910)에 가까워지도록 아래로 이동시킨다. 이때 리페어 팁(310)은 결함(910) 위의 제1 자연산화막(920-1)과 반응할 정도로 제1 자연산화막(920-1) 표면에 근접시킨다.
도 12는 리페어 팁(310)에 결합된 단분자막(400)과 결함(910) 위의 제1 자연산화막(920-1)과의 반응을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 12를 참조하면, 단분자막(400)은, 실리콘(Si)의 양 측면에 제1 작용기(도 4의 401) 및 제2 작용기(도 4의 402)가 결합되어 있는 구조로 이루어진다. 제1 작용기(도 4의 401)는 리페어 팁(310)과 이미 결합되어 있으며 이 결합에 의해 단분자막(400)이 리페어 팁(310)에 결합되어 있는 상태가 유지된다. 제2 작용기(도 4의 402)는 제1 자연산화막(920-1)과 반응한다. 즉 제2 작용기(402)의 산소(O)와 제1 자연산화막(920-1) 내의 실리콘(Si)이 반응하여 결합(611)하며, 그 부산물로서 메탄올(CH3OH)이 발생된다. 여기서 제2 작용기(402)의 산소(O)와 제1 자연산화막(920-1) 내의 실리콘(Si) 사이의 결합(611) 구조는 공유결합이다.
이 상태에서 리페어 팁(310)을 제1 자연산화막(920-1)으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키면, 제1 자연산화막(920-1)은 단분자막(400)에 의해 잡아 당겨지며, 그 결과 도 13에 나타낸 바와 같이, 결함(910) 위의 제1 자연산화막(920-1)은 제거된다. 제1 자연산화막(920-1)이 제거됨에 따라 결함(910)은 초기 두께(b1)보다 산화된 두께(a1)만큼 줄어든 두께(b2)를 갖게 된다.
제1 자연산화막(920-1)이 제거된 결함(910)의 표면에는, 도 14에 나타낸 바와 같이, 자연산화막이 다시 만들어진다. 편의상 다시 만들어진 자연산화막은 제3 자연산화막(920-3)으로 명명하기로 한다. 제3 자연산화막(920-3)이 만들어짐에 따라, 결함(910)의 두께는 이전 두께(b2)에서 산화된 두께(a3)만큼 작아진 두께(d3)가 된다. 이 상태에서 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 과정과 동일한 과정을 수행하여 제3 자연산화막(920-3)을 제거한다. 제3 자연산화막(920-3)이 제거됨에 따라 결함(910)의 표면 위에는 다시 자연산화막이 만들어지며, 이 다시 만들어진 자연산화막에 의해 결함(910)은 줄어든 두께(b3)를 갖게 된다. 이 상태에서 위에서 설명한 자연산화막을 제거하는 과정을 반복적으로 수행함에 따라 결함(910)을 캡핑층(120)으로부터 모두 제거할 수 있다.
도 1은 일반적인 극자외선 노광기술에 사용되는 극자외선 마스크의 단면 구조를 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법을 나타내 보인 플로챠트이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
도 9 내지 도 13는 본 발명의 다른 실시예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
Claims (21)
- 적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어지는 단분자막이 표면에 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계;상기 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 결함을 결합시키는 단계; 및상기 리페어 팁을 상기 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 결함이 상기 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 리페어 팁은 원자력 현미경(AFM) 팁인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 리페어 팁의 단부의 곡률 직경은 30nm 이하인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질로 이루어지는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서, 상기 표면에 단분자막이 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계는,상기 리페어 팁 표면에 산화막을 형성하는 단계; 및상기 산화막이 형성된 리페어 칩을 단분자가 녹아있는 용액 내에 일정시간동안 담구어 두는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 실란 계열의 단분자막은, 실리콘(Si)에 상기 리페어 팁 표면과 반응하여 자기조립막을 형성하는 제1 작용기와 제거하고자 하는 결함에 반응하여 자기조립막을 형성하는 제2 작용기가 결합되어 있는 구조로 이루어진 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제8항에 있어서,상기 제2 작용기는 메톡시(methoxy)(OCH3)를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 극자외선 마스크상의 결함은, 버퍼층패턴 형성을 위한 식각공정 후에 캡핑층의 표면에 남아있는 잔류물인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제10항에 있어서,상기 잔류물은 실리콘산화막인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제11항에 있어서,상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 결함을 결합시키는 단계는, 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막의 산소(O)와 상기 실리콘산화막 내의 실리콘(Si)이 결합되도록 수행하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 극자외선 마스크상의 결함은, 캡핑층 표면에 비정상적으로 돌출된 부분인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제13항에 있어서,상기 캡핑층은 실리콘(Si) 재질로 이루어진 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제14항에 있어서,상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 결함을 결합시키는 단계는, 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막의 산소(O)와 상기 캡핑층 표면에 비정상적으로 돌출된 부분 위의 자연산화막 내의 실리콘(Si)이 결합되도록 수행하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제1항에 있어서,상기 결함이 상기 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 수행한 후에 결함이 남아 있는 경우 상기 리페어 팁에 결합된 결함을 제거한 후에 상기 결함 제거 과정을 반복하여 수행하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 기판 위에 다층반사막, 캡핑층, 버퍼층패턴 및 흡수층패턴이 적층된 극자외선 마스크에 있어서 상기 캡핑층 상의 버퍼층패턴 잔류물 제거를 위한 극자외선 마스크의 결함 수정방법에 있어서,적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어지는 단분자막이 표면에 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계;상기 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 버퍼층패턴 잔류물 위에 위치시켜 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 버퍼층패턴 잔류물을 결합시키는 단계; 및상기 리페어 팁을 상기 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 버퍼층패턴 잔류물이 상기 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제17항에 있어서,상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질이고, 상기 버퍼층패턴 잔류물은 실리콘산화막인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 기판 위에 다층반사막, 캡핑층, 버퍼층패턴 및 흡수층패턴이 적층된 극자외선 마스크에 있어서 상기 캡핑층의 돌출부분 제거를 위한 극자외선 마스크의 결함 수정방법에 있어서,적어도 하나의 카본-실리콘 결합(carbon-silicon bond) 구조를 포함하는 실란(Silane) 계열의 단분자로 이루어지는 단분자막이 표면에 결합된 리페어 팁을 준비하는 단계;상기 리페어 팁을 극자외선 마스크상의 결함 위에 위치시켜 상기 리페어 팁에 결합된 단분자막과 상기 돌출부분 위의 자연산화막을 결합시키는 제1 단계;상기 리페어 팁을 상기 극자외선 마스크에 멀어지는 방향으로 이동하여 상기 자연산화막이 상기 극자외선 마스크로부터 분리되도록 하는 제2 단계; 및상기 리페어 팁에 결합되어 분리된 자연산화막을 상기 리페어 팁으로부터 제거하는 단계와, 상기 제1 단계와, 그리고 상기 제2 단계를 반복적으로 수행하여 상기 돌출부분이 모두 제거되도록 하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제19항에 있어서,상기 제2 단계 이후 상기 돌출부분을 대기상태에 노출시켜 자연산화막이 형성되도록 하는 단계를 더 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
- 제19항에 있어서,상기 리페어 팁은 실리콘(Si) 재질이고, 상기 캡핑층의 돌출부분은 실리콘(Si) 재질인 극자외선 마스크의 결함 수정방법.
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