KR101087798B1 - 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법 및 이를 이용한반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, EUV 노광 마스크를 사용한 노광 공정 시 EUV 노광 마스크에 영역별로 두께가 상이한 위상 지연층(Phase retarder)를 포함하여 노광 광원으로 사용되는 편광의 방향을 조절함으로써, 노광 공정 마진을 증가시켜 소자의 수율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이다.
Description
도 1은 투과형 노광 마스크를 도시한 단면도.
도 2는 반사형 노광 마스크를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 노광 마스크 제조 방법을 도시한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
200, 300 : 반사 기판 220, 320 : 위상 지연층
210, 310 : 다층 구조 230, 330 : 버퍼층
240, 340 : 흡수층 350 : 감광막 패턴
본 발명은 노광 마스크에 관한 것으로서, 특히 개선된 편광 조명계를 이용한 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 디램(DRAM: Dynamic Random Access Memory)과 같은 반도체 소자 는 수많은 미세 패턴들로 이루어져 있으며, 이와 같은 미세 패턴들은 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다.
상기 포토리소그라피 공정에 있어서, 해상도(Resolution)와 촛점심도(DOF: Depth Of focus)는 두 가지 중요한 핵심(issue)으로 알려져 있다.
이들 중 해상도(R)는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
하기 수학식 1에서 k1은 감광막 종류, 두께 등에 의해 결정되는 상수이고, λ는 사용하는 광원의 파장이며, NA(Numerical Aperture)는 노광 장비의 개구수를 의미한다.
상기 수학식 1에서 알 수 있듯이, 사용하는 광원의 파장(λ)이 짧을수록, 그리고 노광 장비의 개구수(NA)가 클수록 웨이퍼 상에 보다 작은 패턴들을 구현할 수 있다.
현재 소자의 집적도는 급속히 증가하나, 사용하는 광원의 파장(λ)과 노광 장비의 개구수(NA)는 이를 따라가지 못하고 있다.
이에 여러 가지 방법들을 사용하여 해상도와 초점 심도를 향상시키고자 하는 해상도 증대 기술(RET: Resolution enhancement technology)이 적용되고 있다.
이와 같은 해상도 증대 기술에는 위상반전마스크(PSM: Phase Shift Mask), 변형 조명계(OAI: Off-Axis Illumination), 광학적근접보정(OPC: Optical Proximity Correction) 등이 포함될 수 있다.
또한, 이 외에도 웨이퍼 상에 매우 작은 패턴을 구현할 수 있도록 빛의 편광 성분을 이용하는 기술이 제안되었다.
반도체 소자는 다양한 패턴으로 구현되어 이에 맞는 다양한 방향의 편광 조명이 요구된다.
그러나, 다양한 방향의 편광 조명을 얻기에는 많은 추가 비용을 필요로 한다.
따라서, 현재 노광 공정에서 사용할 수 있는 편광 조명은 그 종류가 한정되어 있는 문제점이 있다.
또한, 차세대 노광 기술인 EUV 노광 공정 시 분해능 한계에 도달했을 때 편광을 사용하는 것이 유리하나, 편광을 조절할 수 있는 마스크가 제작되고 있지 않은 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, EUV 노광 마스크를 사용한 노광 공정 시 EUV 노광 마스크에 영역별로 두께가 상이한 위상 지연층(Phase retarder)를 포함하여 노광 광원으로 사용되는 편광의 방향을 조절함으로써, 노광 공정 마진을 증가시켜 소자의 수율과 신뢰성을 향상시키는 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법 및 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은
EUV 반사형 노광 마스크에 있어서,
다층 구조를 포함하는 반사 기판과,
상기 반사 기판 상부에 구비되는 위상 지연층과,
상기 위상 지연층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하되, 상기 위상 지연층은 영역별로 상이한 두께를 가지는 것을 특징으로 하고,
상기 흡수층과 상기 위상 지연층 사이에 버퍼층을 더 포함하는 것과,
상기 위상 지연층은 3λ/8 두께의 제 1 영역 및 λ/8 두께의 제 2 영역으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노광 마스크 제조 방법은
다층 구조를 포함하는 반사 기판 상부에 위상 지연층을 형성하는 단계와,
상기 위상 지연층의 제 1 영역을 노출시키는 흡수층을 형성하는 단계와,
상기 흡수층을 포함하는 상기 반사 기판 상부에 제 2 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계와,
상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 흡수층 및 위상 지연층을 식각하되, 상기 위상 지연층은 일부 남겨지도록 하는 단계와,
상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 위상 지연층은 3λ/8 두께인 것과,
상기 식각된 위상 지연층은 1λ/8 두께인 것과,
상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 서로 수직한 방향의 라인 패턴이 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 위상 지연층이 구비된 EUV 노광 마스크를 이용한 노광 방법에 있어서,
편광 조명계에서 제공된 편광 방향을 갖는 광을 상기 위상 지연층을 통해 변경하는 단계와,
상기 위상 지연층을 통해 변경된 편광 방향을 갖는 광을 웨이퍼 상에 전사하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 투과형 노광 마스크를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 노광 마스크의 투명 기판(100) 상에 라인 형태의 크롬 패턴(130)이 구비되고, 투명 기판(100) 배면에 위상 지연층(110)이 구비되어 있다.
여기서, 상기 라인 형태의 크롬 패턴(130)과 수직한 방향의 편광 방향을 갖는 선편광을 사용할 경우, 위상 지연층(110)을 통해 노광 마스크에 구비된 크롬 패턴(130)의 길이 방향에 나란하게 편광 방향을 변경하는 것을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 EUV 반사형 노광 마스크를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 반사 기판(200) 상부에 다층 구조의 반사층(210) 및 위상 지연층(220)이 구비된다.
그리고, 위상 지연층(220) 상부에 버퍼층(230) 패턴 및 흡수층(240) 패턴이 구비되어 있다.
이때, 반사형 노광 마스크는 광원이 위상 지연층(220)을 2회 통과하기 때문 에 그 두께가 상기 '도 1'에 도시된 투과형 노광 마스크에 구비된 위상 지연층 두께의 1/2로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 투과형 노광 마스크와 동일하게 흡수층(240) 패턴과 수직한 방향의 편광 방향을 갖는 선편광을 사용할 경우, 위상 지연층(210)을 통해 노광 마스크에 구비된 흡수층 패턴(240)의 길이 방향에 나란하게 편광 방향을 변경하여 패턴 영역별로 최적의 편광을 얻을 수 있도록 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 반사 기판(300) 상부에 다층 구조의 반사층(310) 및 위상 지연층(320)을 형성하고, 위상 지연층(320) 상부에 제 1 영역을 노출시키는 버퍼층(330) 및 흡수층(340)을 형성한다.
도 3b를 참조하면, 버퍼층(330) 및 흡수층(340)을 포함하는 전체 상부에 제 2 영역을 노출시키는 감광막 패턴(350)을 형성한다.
도 3c를 참조하면, 감광막 패턴(350)을 마스크로 버퍼층(330), 흡수층(340) 및 위상 지연층(320)을 일부 식각하여 상기 제 1 영역에 비해 위상 지연층(320)의 두께가 낮은 제 2 영역을 형성한다.
이때, 제 1 영역의 위상 지연층(320)은 3λ/8의 두께로 형성되도록 하며, 제 2 영역의 위상 지연층(320)의 두께는 λ/8의 두께로 형성되도록 한다.
여기서, 패턴이 존재하는 영역별로 위상 지연층(320)의 두께를 상이하게 형성하여 패턴 방향에 나란한 편광을 얻을 수 있도록 한다.
따라서, 위상 지연층(320)은 노광 마스크에 구비된 흡수층의 영역에 따라 다른 편광 방향을 갖는 편광 광원을 이용하여 노광이 가능해 패턴별로 노광 공정 마진을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 노광 마스크를 이용한 반도체 소자의 제조 방법은 다음과 같다.
편광 조명계에서 제공된 편광 방향을 가지는 광원을 위상 지연층을 통해 변경한다.
다음에, 위상 지연층을 통해 변경된 편광 방향을 갖는 노광 광원을 이용하여 노광 마스크에 구비된 노광 패턴을 웨이퍼 상에 형성된 감광막에 전사하여 감광막 패턴을 형성한다.
그 다음, 상기 감광막 패턴을 마스크로 사용하는 식각 공정을 수행하여 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성한다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 본 발명에 따른 노광 마스크, 노광 마스크 제조 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법은 노광 공정에서 다양한 방향의 편광을 사용할 수 있어 노광 공정 마진을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 따라서, 소자의 신뢰성과 수율이 향상되는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으 로 보아야 할 것이다.
Claims (8)
- EUV 반사형 노광 마스크에 있어서,다층 구조를 포함하는 반사 기판;상기 반사 기판 상부에 구비되며, 편광 방향을 변경시키는 위상 지연층(Phase retarder); 및상기 위상 지연층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하되, 상기 위상 지연층은 영역별로 상이한 두께를 가지며, 그 두께에 따라 서로 다른 편광 방향을 갖는 광을 출력하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
- 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 1 항에 있어서,상기 흡수층과 상기 위상 지연층 사이에 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
- 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 1 항에 있어서,상기 위상 지연층은 3λ/8 두께의 제 1 영역 및 λ/8 두께의 제 2 영역으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
- 다층 구조를 포함하는 반사 기판 상부에 위상 지연층을 형성하는 단계;상기 위상 지연층의 제 1 영역을 노출시키는 흡수층을 형성하는 단계;상기 흡수층을 포함하는 상기 반사 기판 상부에 제 2 영역을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 흡수층 및 위상 지연층을 식각하되, 상기 위상 지연층은 일부 남겨지도록 하는 단계; 및상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 위상 지연층은 편광 방향을 변경시키는 것을 특징으로 하는 노광 마스크 제조 방법.
- 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 4 항에 있어서,상기 위상 지연층은 3λ/8 두께인 것을 특징으로 하는 노광 마스크 제조 방법.
- 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 4 항에 있어서,상기 식각된 위상 지연층은 λ/8 두께인 것을 특징으로 하는 노광 마스크 제조 방법.
- 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.제 4 항에 있어서,상기 제 1 영역 및 제 2 영역은 서로 수직한 방향의 라인 패턴이 구비되는 것을 특징으로 하는 노광 마스크 제조 방법.
- 영역 별로 상이한 두께를 갖는 위상 지연층(Phase retarder)이 구비된 EUV 노광 마스크를 이용한 노광 방법에 있어서,편광 조명계에서 제공된 편광 방향을 가지는 광을 상기 위상 지연층을 통해 변경하는 단계; 및상기 위상 지연층을 통해 변경된 편광 방향을 갖는 광을 웨이퍼 상에 전사하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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