KR101714818B1 - Ｅｕｖ 리소그래피를 위한 반사 마스크 - Google Patents

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Abstract

높은 반사율의 관전에서 EUV 리소그래피 장치의 마스크를 개선하기 위해, EUV 범위 내의 작동 파장에 대해 구성되고 작동 파장에서 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 적어도 2개의 재료의 층들을 구비한 스택을 갖는 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하는 반사 마스크가 EUV 리소그래피에 대해 제안되고, 다층 시스템(V)은 그가 고정된 파장 및 21°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되는 방식으로 구성된다.

Description

ＥＵＶ 리소그래피를 위한 반사 마스크 {Reflective Mask for EUV Lithography}
본 발명은 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하는, EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 마스크를 갖는 EUV 리소그래피 장치에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 부품의 리소그래피 구조화 방법에서, 마스크의 구조가 EUV 리소그래피 장치에 의해 구조화될 물체 상으로 투사된다. 이러한 목적으로, 마스크는 조사 시스템의 도움으로 조사되고, 그의 구조가 투사 시스템의 도움으로 구조화될 물체 상으로 촬상된다.
점점 더 미세한 구조가 리소그래피 방법에 의해 반도체 부품의 제조 시에 생성될 수 있도록 점점 더 짧은 파장의 광이 사용된다. 예를 들어 약 5 nm와 20 nm 사이의 파장의 극자외(EUV) 파장 범위 내의 광이 사용되면, 투과 모드에서 렌즈형 소자를 사용하는 것이 더 이상 가능하지 않고, 오히려 각각의 작동 파장에 적응된 반사 코팅을 각각 갖는 거울 소자로 구성된 조사 및 투사 시스템이 사용된다. 마스크 또한 반사성이어야 한다. 가시 및 자외 파장 범위 내의 거울과 대조적으로, 이론적으로는, 80% 미만의 최대 반사율만이 거울마다 달성될 수 있다. EUV 리소그래피 장치들이 보통 복수의 거울을 포함하므로, 이들 각각은 충분히 높은 전체 반사율을 보장하기 위해 최고로 가능한 반사율을 가져야 한다.
높은 반사율 값을 갖는 13 nm 부근의 EUV 파장 범위에 대한 거울이, 예를 들어, DE 101 55 711 A1호로부터 공지되어 있다. 여기서 설명된 거울은 개별 층들의 시퀀스를 포함하는, 기판 상에 도포된 층 배열로 구성되고, 층 배열은 하나의 주기를 형성하는 상이한 재료들의 적어도 2개의 개별 층들의 주기적인 시퀀스를 각각 갖는 복수의 부분 층 시스템을 포함하고, 개별 부분 시스템의 주기의 수 및 주기의 두께는 기판으로부터 표면으로 감소한다. 그러한 거울은 0°와 20° 사이의 입사각의 구간에서 30%를 초과하는 반사율을 갖고, 반사율은 이러한 입사각의 구간 내에서 강한 변동을 갖고, 이는 EUV 리소그래피 공정의 맥락에서 잘못된 촬상으로 이어질 수 있다.
입사각은 거울 상의 광선의 입사 점에서, 광선의 입사 방향과 거울의 표면 상의 법선 사이의 각도로서 정의된다. 입사각의 구간은 각각의 거울에 대해 고려되는 최대 입사각과 최소 입사각 사이의 각도 구간으로부터 도출될 수 있다.
높은 반사율 값을 갖는 13 nm 부근의 EUV 파장 범위에 대한 거울이 또한 미국 특허 제7,474,733 B1호로부터 공지되어 있다. 거기에 도시된 거울은 최고 반사율 값에 대해 규소 및 루테늄 층의 30개를 초과하는 동일한 주기로 구성된 다층 시스템에 대한 높은 이론적 반사율 값을 갖는다. 그러나, 실제로는, 이러한 이론적 반사율 값은 달성될 수 없고, 이는 중간 층이 규소 및 루테늄 층들 사이에서의 상호 확산에 의해 형성되기 때문이고, 이는 층 계면에서의 콘트라스트의 손실 및 반사율의 감소로 이어진다. 이는 또한 규소 및 루테늄 층에 기초한 다층 시스템 및 규소 및 몰리브덴 층에 기초한 다층 시스템이 최고로 가능한 반사율을 달성하기 위해 서로 중첩하여 배열되어 있는 미국 특허 제7,382,527 B2호로부터 공지된 EUV 리소그래피를 위한 거울에 대해 적용된다.
마스크를 구비한 EUV 리소그래피 장치가, 예를 들어, EP 1 434 093 A2호로부터 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 EUV 리소그래피에 대해 적합한 마스크를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 EUV 범위 내의 작동 파장에 대해 구성되고, 작동 파장에서 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 적어도 2개의 재료의 층들을 구비한 스택을 갖는, 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하고, 다층 시스템(V)은 그가 고정된 파장 및 21°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션(apodization)이 30% 미만이 되는 방식으로 구성되는, EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크에 의해 달성된다.
아포다이제이션은 입사각의 구간 내의 일정 파장에서의 반사율의 변동을 표시하는 양이고, 백분율 단위로 표시될 수 있는, 최대 반사율에 의해 나누어진 입사각 구간 내의 최대 반사율과 최소 반사율의 차이로서 정의된다. 특히 EUV 리소그래피 공정의 맥락에서 구조화될 물체 상에서의 마스크의 구조의 높은 촬상 품질에 대해, 마스크 상에서의 반사가 입사각의 최대로 가능한 구간에 걸쳐 가능한 한 균일한 것이 매우 유리하다.
EUV 리소그래피 장치 내에서 사용될 때의 마스크 상의 입사각의 구간은 마스크와 리소그래피 공정에 의해 구조화될 물체 사이의 빔 경로 내에 배열되며 마스크의 구조를 구조화될 물체 상으로 촬상하는 투사 대물 렌즈의 개구수 및 이미지 스케일에 의해 한정된다. 입사각의 구간은 개구수 및 이미지 스케일의 곱의 아크 사인의 2배로서 계산된다. 여기서 제안되는 마스크는 바람직하게는 EUV 리소그래피 장치의 특정 투사 대물 렌즈에 대한 입사각의 전체 구간을 가로질러 30% 미만의 아포다이제이션을 갖는다.
다층 시스템은 그가 대체로 EUV 방사선의 반사를 위해 사용되므로, 고정된 입사각에서 그가 적응된 파장을 입사각의 구간에 걸쳐 매우 높은 반사율이 아닌 다소 감소된 반사율로 반사시키는 방식으로 최적화될 수 있음이 발견되었다. 마스크를 조사하고 그의 구조를 투사할 때, 이는 마스크가 여러 입사각으로부터 동시에 조사되고, 마스크 상에 존재하는 다층 시스템의 특수한 구조로 인한 입사각의 구간을 가로지른 반사율의 평균값이 EUV 범위 내의 파장 및 하나의 입사각에서의 최대 반사율에 대해 최적화된 종래의 다층 시스템에 대한 것보다 더 높으면, 더 높은 전체적인 반사율로 이어질 수 있다.
다층 시스템은 본질적으로 흡수체로서도 지칭되는, 원하는 작동 파장에서 약간 덜 굴절성이거나 더 흡수성인 재료, 및 스페이서로도 지칭되는 약간 덜 흡수성인 재료의 교대하는 층들로 구성된다. 이러한 교대하는 층들에 의해, 결정이 시뮬레이팅되고, 덜 굴절성인 재료의 층은 브래그(Bragg) 반사가 발생할 수 있는 격자 평면에 대응한다. 덜 굴절성인 재료의 층 및 더 굴절성인 재료의 층을 구비한 스택의 두께는 스택 내의 층 두께 비율과 같이, 전체 다층 시스템을 가로질러 일정할 수 있거나 가변적일 수 있다. 교대하는 층들 사이의 추가의 층이 또한 제공될 수 있다. 기판 상의 제1 층은 흡수체 층 또는 스페이서 층일 수 있다. 진공과 대면하는 최외측 층은 흡수체 층 또는 스페이서 층일 수 있다. 기판과 다층 시스템 사이와 진공을 향한 다층 시스템의 상부 상에서, 하나 이상의 추가의 층이, 예를 들어, 아래에 놓인 다층 시스템을 보호하기 위해, 또는 기판과 다층 시스템 사이에서 또는 다층 시스템 내에서 응력 보상을 위해 제공될 수 있다.
작동 파장은 무엇보다도, EUV 방사선 공급원으로서 사용되는 예를 들어 플라즈마 공급원의 스펙트럼의 파장 범위에 대해, 매우 좁을 수 있는, 실제로 유한한 폭의 파장 대역에 항상 대응하는 것을 알아야 한다.
반사 마스크는 그의 도움으로 구조화될 물체 상으로 마스크 상에 존재하는 구조를 촬상함으로써, 리소그래피 방법의 맥락에서 물체를 구조화하는 것이 가능한 장치이다. 항상은 아니지만 흔히, 마스크의 구조는 그가 촬상될 때 감소된다. 리소그래피 방법의 유형 및 리소그래피 장치의 구성에 의존하여, 마스크의 구조는 하나의 노광 단계에서 촬상되거나, 마스크의 구조는 단계적 방식으로 샘플링되고, 하나보다 많은 노광 단계에서 촬상된다. 후자의 경우에, 마스크는 또한 레티클로서 지칭된다. 마스크 상의 구조는 구조화될 물체 상에서 원하는 구조의 네거티브 또는 포지티브로서 형성될 수 있다. 마스크 상의 구조는 또한 작동 파장을 강하게 흡수하는 층으로서 형성될 수 있다. 지금까지, 마스크는 보통 평면 표면을 갖는다.
유리하게는, 다층 시스템은 그가 고정된 파장 및 21°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되고, 바람직하게는 14°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서, 아포다이제이션이 20% 미만이 되는 방식으로 구성된다.
바람직한 실시예에서, 다층 시스템은 EUV 리소그래피 장치 내에서 사용될 때 구조화될 물체의 높은 처리량을 달성하기 위해, 그가 고정된 파장 및 14°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 반사율이 적어도 40%이 되는 방식으로 구성된다.
유리하게는, 다층 시스템은 촬상 품질을 추가로 증가시키기 위해, 그가 중심 파장 주위의 ±2%의 폭의 파장 구간 및 12°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간 내의 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되는 방식으로 구성된다.
리소그래피 공정 중에 구조화될 물체의 충분한 처리량을 보장하기 위해, 다층 시스템이 그가 중심 파장 주위의 ±2%의 폭의 파장 구간 및 12°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간 내의 EUV 방사선으로 조사될 때, 반사율이 적어도 30%가 되는 방식으로 구성되는 것도 유리하다.
바람직하게는, 마스크 상에 존재하는 다층 시스템은 13.0 nm와 14.0 nm 사이의 파장 범위 내에서 최대 반사율에 대해 구성된다. 대부분의 기존의 EUV 리소그래피 장치는 이러한 파장 범위 내에서 작동한다. 다층 시스템은 보통 분명한 최대 반사율 범위에서, 파장에 대한 반사율을 강한 의존성을 보인다. 최상 반사율을 갖는 파장 범위는 층 시퀀스를 설계하여 치수 결정하고 층 재료를 선택함으로써 조정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템을 포함하고, 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께를 생성하는, 각각의 부분 시스템 내에서 일정한 두께를 갖고, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 제1 층은 기판으로부터 두 번째로 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 최종 층에 바로 이어진다.
본원에서, 반사 마스크의 다층 시스템의 부분 시스템들은 서로 직접 이어지며, 추가의 층 또는 코팅 시스템에 의해 분리되지 않는다. 또한, 본 발명의 맥락에서, 부분 시스템은 이웃하는 부분 시스템의 스택의 두께로부터의 편차로서, 0.1 nm를 초과하는 편차가 있으면, 작동 파장에서의 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 재료의 층들의 두께 비율이 동일하더라도, 이웃하는 부분 시스템으로부터 구분되고, 이는 동일한 층 두께 비율을 갖는 부분 시스템의 상이한 광학적 효과가 0.1 nm의 차이에서 시작하는 것으로 예상될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따르면, 더 큰 입사각 구간을 가로질러 더 높고 더 균일한 반사율을 달성하기 위해, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 층이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 최종 층에 직접 이어지는 것이 발견되었다.
바람직하게는, 본 실시예에서, 특히, 기판으로부터 가장 먼 그리고 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템을 통한 EUV 방사선의 투과는 10% 미만, 바람직하게는 2% 미만이다.
본 발명에 따르면, 입사각의 더 큰 구간을 가로질러 높고 균일한 반사율을 달성하기 위해, 다층 시스템 아래의 층 또는 코팅, 또는 기판의 영향이 감소되어야 한다. 이는 특히 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 제1 층이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 최종 층에 직접 이어지도록, 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템이 스택의 시퀀스를 갖는 다층 시스템에 대해 필요하다. 다층 시스템 아래의 층, 또는 기판의 영향을 감소시키기 위한 단순한 가능성은 다층 시스템을 그가 다층 시스템 아래의 층으로 EUV 방사선을 가능한 한 적게 투과시키는 방식으로 구성하는 것이다. 이러한 수단에 의해, 이러한 층들 또는 기판은 마스크의 반사율 특성에 현저하게 기여하는 것이 방지된다.
유리하게는, 다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템을 포함하고, 각각의 부분 시스템 내의 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께를 생성하는 일정한 두께를 갖고, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템은 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수보다 더 많은 스택의 개수를 갖는다.
본 발명에 따르면, 입사각의 큰 구간을 가로질러 높고 균일한 반사율을 달성하기 위해, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수는 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템보다 더 많아야 함이 발견되었다.
바람직하게는, 다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템을 포함하고, 각각의 부분 시스템 내의 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께를 생성하는 일정한 두께를 갖고, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께는 기판으로부터 두 번째 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께와 0.1 nm를 초과하여 상이하다.
본 발명에 따르면, 큰 입사각 구간을 가로질러 높고 균일한 반사율을 달성하기 위해, 기판으로부터 가장 먼 층 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께는 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 층 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께와 0.1 nm를 초과하여 상이한 것이 발견되었다. 이는 특히 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수가 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템보다 더 많은 실시예에 적용된다.
바람직하게는, 부분 시스템들은 동일한 재료로 만들어지고, 이는 마스크의 제작이 이에 의해 단순화되기 때문이다.
또한, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 스택이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 스택의 굴절 지수의 더 작은 실수부를 갖는 층의 두께의 80%보다 더 작은, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 층의 두께를 가지면, 특히 높은 반사율 값이 적은 개수의 부분 시스템을 구비한 다층 시스템에 대해 달성될 수 있음이 발견되었다.
또한, 기판으로부터 가장 먼 스택 또는 부분 시스템이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템에 대한 스택의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께의 120%보다 더 큰, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층의 두께를 가지면, 특히 높은 반사율 값이 적은 개수의 부분 시스템을 구비한 다층 시스템에 대해 달성될 수 있다.
유리하게는, 다층 시스템은 적어도 3개의 부분 시스템을 포함하고, 기판에 가장 가까운 부분 시스템의 스택의 개수는 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템보다 더 많고 그리고/또는 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 층 부분 시스템보다 더 많다. 이러한 수단에 의해, 다층 시스템 아래의 층들의 마스크로부터 또는 기판으로부터의 반사율 특성의 디커플링이 용이하게 되어, 다른 기능적 특성 또는 다른 기판 재료를 구비한 추가의 층이, 예를 들어, 다층 시스템 아래의 층 또는 기판을 EUV 방사선에 대해 충분히 보호하기 위해 사용될 수 있다.
유리하게는, 기판으로부터 두 번째로 먼 부분 시스템의 스택의 개수는 2와 12 사이의 값이다. 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수가 9와 16 사이의 값인 것도 유리하다. 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수가 9와 16 사이의 값이거나, 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 스택의 개수가 2와 12 사이의 값인 반사 다층 시스템을 갖는 EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크가 제조하기에 특히 용이하다. 마스크 전체에 대해 필요한 층의 개수의 제한은 마스크의 제조 중에 복잡성 및 위험의 감소로 이어진다.
바람직하게는, 마스크는 마스크 표면을 따라 0.95와 1.10 사이의 값을 가질 수 있는 다층 시스템의 두께 인자를 갖는다. 두께 인자는 기판 상의 하나의 위치에서 곱해진, 특정 다층 시스템 설계의 모든 층 두께를 구현하는 인자이다. 따라서, 1의 두께 인자는 공칭 다층 설계에 대응한다. 두께 인자는, 추가의 자유도로서, 마스크가 궁극적으로 관련된 다층 시스템 설계가 1의 고정된 두께 인자에서 허용할 수 있는 것보다 마스크 상의 상이한 위치들을 가로질러 입사각의 더 높은 구간에 대한 더 높은 반사율 값을 제공하도록, 마스크의 다층 시스템 설계를 변화시킬 필요가 없이, 마스크 상의 상이한 위치들이 거기서 발생하는 상이한 입사각 구간에 더 선택적으로 적응되는 것을 가능케 한다. 두께 인자를 조정함으로써, 높은 입사각이 보장될 뿐만 아니라, 아포다이제이션이 추가로 감소될 수도 있다. 특히 바람직하게는, 마스크 표면 상의 위치들에서의 다층 시스템의 두께 인자는 거기서 발생하는 최대 입사각과 연관되고, 이는 예를 들어, 더 높은 최대 입사각에 적응하기 위해, 더 높은 두께 인자가 유용할 수 있기 때문이다.
유리하게는, 굴절 지수의 더 높고 더 낮은 실수부를 갖는 교대하는 재료들의 층들 사이에서, 탄화붕소, 탄소, 질화규소, 탄화규소, 붕화규소, 질화몰리브덴, 탄화몰리브덴, 붕화몰리브덴, 질화루테늄, 탄화루테늄, 붕화루테늄, 또는 이들의 조합의 장벽 층이 배열된다. 장벽 층은 굴절 지수의 더 높거나 더 낮은 실수부를 갖는 재료의 개별 층들 사이에서의 상호 확산을 감소시키는 것을 돕고, 따라서 다층 시스템 내의 콘트라스트를 이론적 이상치에 가능한 한 가까이 유지하고, 또한 실제 반사율을 이론적 이상치에 가능한 한 가까이 유지한다. 바람직한 변경예에서, 장벽 층은 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 재료들의 모든 층들 사이에 배열된다. 2개의 층들 사이의 다양한 계면 상의 상호 확산 계수에 의존하여, 2개의 계면마다 장벽 층을 제공하는 것이 충분할 수 있거나, 상이한 계면에서 상이한 두께의 장벽 층을 제공하는 것이 유리할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 작동 파장에서 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 층 및 더 낮은 실수부를 갖는 재료의 층을 구비한 다층 시스템의 하나의 주기에 대해, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료는 규소이고, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 재료는 루테늄이며, 장벽 층은 특히 바람직하게는 일부 또는 전부의 규소 또는 루테늄 층들 사이에 배열된다. 특히 바람직하게는, 모든 주기는 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료로서 규소를 그리고 더 낮은 실수부를 갖는 재료로서 루테늄을 포함한다.
후자의 경우에 특히 바람직하게는, 0.35 nm, 특히 0.4 nm를 초과하는 두께를 갖는 탄화붕소의 적어도 하나의 장벽 층이 규소와 루테늄 사이의 상호 확산을 억제할 뿐만 아니라, 다양한 입사각에서 최고로 가능한 반사율을 달성하는 것을 돕기 위해 제공된다. 유리하게는, 마스크의 다층 시스템은 1 nm 미만, 바람직하게는 0.8 nm 미만, 특히 바람직하게는 0.6 nm 미만의 두께를 갖는 탄화붕소의 장벽 층을 가져야 하고, 이는 장벽 층의 더 큰 층 두께에서, 장벽 층에 의해 달성되는 더 높은 반사율 값이, 예를 들어, 약 13 nm 내지 14 nm의 파장 대역 내에서, 층들의 흡수 효과로 인해 감소하기 시작하기 때문이다. 특히 바람직하게는, 제작 기술의 이유로, 규소 및 루테늄의 개별 층들 사이에 0.4 nm와 0.6 nm 사이의 동일한 두께의 탄화붕소의 장벽 층이 항상 있고, 이는 코팅 공정 또는 코팅 장치의 재조정이 회피될 수 있기 때문이다. 유리하게는, 규소의 층은 4 nm와 7 nm 사이의 두께를 가져야 하고, 루테늄의 층은 2.5 nm와 4.5 nm 사이의 두께를 가져야 한다. 또한, 모든 다른 실시예에 대해, 커버 층 시스템이 마스크의 다층 시스템을 완성하고, 환경 영향 및 이에 기인하는 임의의 반사율 손실에 대해 마스크를 보호하기 위해 화학적으로 불활성인 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는 것이 유리하다.
바람직한 실시예에서, 적어도 작동 파장에서 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 하나의 층 및 더 낮은 실수부를 갖는 재료의 하나의 층을 구비한 다층 시스템의 하나의 스택에 대해, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료는 규소이고, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 재료는 몰리브덴이다. 특히 바람직하게는, 모든 스택은 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료로서 규소를 그리고 더 낮은 실수부를 갖는 재료로서 몰리브덴을 포함한다. 규소 및 몰리브덴의 교대하는 층들에 기초한 다층 시스템은 약 13 nm 내지 14 nm의 범위 내의 파장에서 EUV 방사선의 반사에 대해 특히 적합하다.
또한, 목적은 EUV 범위 내의 작동 파장에 대해 구성된 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하며 굴절 지수의 상이한 실수부들 및 작동 파장을 갖는 적어도 2개의 재료의 층들을 구비한 스택을 갖는 EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크를 포함하는 EUV 리소그래피 장치이며, 다층 시스템은 그가 고정된 파장과, 마스크로부터 하류의 투사 대물 렌즈의 개구수 및 이미지 스케일로부터 도출된 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되는 방식으로 구성되는, EUV 리소그래피 장치에 의해 달성된다.
바람직한 실시예에서, EUV 리소그래피 장치는 앞서 설명된 바와 같은 마스크를 포함한다.
상기 및 추가의 특징은 설명 및 도면과, 특허청구범위로부터 알 수 있고, 개별 특징들은 본 발명의 실시예에서 개별적으로 또는 하위 조합 형태의 그룹으로 실현될 수 있고, 다른 분야에서도 실현될 수 있고, 유리한 실시예 및 이와 같은 보호가 가능한 실시예를 제시할 수 있다.
본 발명은 바람직한 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 반사 다층 시스템을 구비한 EUV 리소그래피를 위한 마스크의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 2는 반사 다층 시스템을 구비한 EUV 리소그래피를 위한 마스크의 제2 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 반사 다층 시스템을 구비한 EUV 리소그래피를 위한 마스크의 제3 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 반사 다층 시스템을 구비한 EUV 리소그래피를 위한 마스크의 제4 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본원에서 제안되는 바와 같은 마스크를 구비한 EUV 리소그래피 장치의 기본적인 개요를 개략적으로 도시한다.
도 6은 종래의 마스크의 여러 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 7은 종래의 마스크의 입사각에 대한 파장의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 8은 도 1에 도시된 바와 같은 마스크의 여러 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 9는 도 1에 도시된 바와 같은 마스크의 입사각에 대한 파장의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 10은 가변 두께 인자를 구비한 도 1에 도시된 바와 같은 마스크의 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 11은 도 2에 도시된 바와 같은 마스크에 대한 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 12는 도 3에 도시된 바와 같은 마스크에 대한 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
도 13은 도 3에 도시된 바와 같은 마스크의 변경예에 대한 파장에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다.
마스크의 다양한 실시예가 예시적인 방식으로 도 1 내지 4를 참조하여 설명될 것이고, 여기서 동일한 도면 부호는 등가의 특징을 표시하도록 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 또한, 이러한 마스크의 등가의 특징 또는 특성은 각각 도 3 및 4에 이어서 도 1 내지 4에 대해 요약하는 방식으로 설명될 것이다.
도 1은 기판(S) 및 다층 시스템(V)을 포함하는, EUV 리소그래피를 위한 마스크(M)의 개략도이다. 여기서, 다층 시스템(V)은 개별 층들의 적어도 2개의 스택(P1, P2, P3)의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템(P', P", P'")을 포함하고, 스택(P1, P2, P3)은 EUV 리소그래피가 수행되는 작동 파장에서 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료의 고 굴절 층(H', H", H'"), 및 굴절 지수의 낮은 실수부를 갖는 재료의 저 굴절 층(L', L", L'")을 위한 상이한 재료의 2개의 개별 층들을 포함하고, 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 각각의 부분 시스템(P', P", P'") 내의 일정한 스택 두께(d1, d2, d3)를 갖는다. 여기서, 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")은 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 개수(N2)보다 더 많은 스택(P3)의 개수(N3)를 갖는다. 추가로, 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")은 스택(P2)들의 시퀀스를 갖고, 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 제1 고 굴절 층(H'")은 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 최종 고 굴절 층(H")에 직접 이어진다.
따라서, 도 1에서, 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P") 내의 스택(P2) 내의 고 굴절 층(H") 및 저 굴절 층(L")의 시퀀스는 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 제1 저 굴절 층(L")이 또한 광학적으로 효과적인 방식으로 기판(S)에 가장 가까운 부분 시스템(P')의 최종 저 굴절 층(L')에 이어지도록, 다른 부분 시스템(P', P'")의 다른 스택(P1, P3) 내의 고 굴절 층(H', H'") 및 저 굴절 층(L', L'")의 시퀀스에 대해 역전된다. 따라서, 도 1의 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")은 또한 다음에서 설명될 도 2 및 3의 모든 다른 부분 시스템으로부터, 층들의 시퀀스에 있어서 상이하다.
도 2는 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 제1 고 굴절 층(H'")이 광학적으로 효과적인 방식으로 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 최종 저 굴절 층(L")에 이어지도록, 다른 부분 시스템(P', P'")의 스택(P1, P3)의 층 시퀀스에 대응하는 스택(P2)의 층 시퀀스를 갖는, 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")에 있어서 도 1에 도시된 마스크(M1)와 상이한, 기판(S) 및 다층 시스템(V)을 포함하는 EUV 리소그래피를 위한 추가의 마스크(M)의 개략도이다.
도 3은 제3 마스크(M)의 개략도이다. 여기서, 다층 시스템(V)은 개별 층들의 적어도 2개의 스택(P2, P3)의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템(P", P'")을 포함하고, 스택(P2, P3)은 고 굴절 층(H", H'") 및 저 굴절 층(L", L'")에 대한 상이한 재료의 2개의 개별 층을 포함하고, 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 각각의 부분 시스템(P", P'") 내의 일정한 스택 두께(d2, d3)를 갖는다. 여기서, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")은 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 층 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 개수(N2)보다 더 많은 스택(P3)의 개수(N3)를 갖는다. 이러한 실시예의 변경예에서, 도 1에 도시된 마스크에서와 같이, 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 층들의 시퀀스는 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 제1 고 굴절 층(H'")이 광학적으로 효과적인 방식으로 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 최종 고 굴절 층(H")에 이어지도록, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")에 대해 역전될 수 있다.
특히, 적은 수의 부분 시스템, 예를 들어 단지 2개의 부분 시스템에 대해, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 스택(P3)이 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 고 굴절 층(H")의 두께의 120%보다 큰, 특히 2배보다 큰 고 굴절 층(H'")의 두께를 가지면, 높은 반사율 값이 달성되는 것이 보여질 수 있다.
도 1 내지 3에 도시된 마스크의 다층 시스템의 부분 시스템들은 서로에 직접 이어지고, 추가의 층 시스템에 의해 분리되지 않는다. 그러나, 단일 중간 층에 의한 부분 시스템들의 분리가 부분 시스템들을 서로에 대해 적응시키거나 다층 시스템의 광학 특성을 최적화하기 위해 가능하다. 그러나, 2개의 부분 시스템들 사이의 중간 층은, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 고 굴절 층들이 서로 직접 이어질 때 제공되지 않아야 하고, 이는 원하는 광학 효과가 층들의 시퀀스를 역전시킴으로써 방지되기 때문이다.
규소가 고 굴절 층에 대해 바람직하게 사용되는 재료이다. 몰리브덴 및 루테늄이 규소와 조합하여 저 굴절 층으로서 특히 바람직한 재료이다. 재료들의 복합 굴절 지수가 표 1에 도시되어 있다.
도 1 내지 3에서, 바람직하게는 규소 또는 몰리브덴, 또는 규소 및 루테늄의 각각의 스택의 층들 사이에, 탄화붕소, 탄소, 질화규소, 탄화규소, 붕화규소, 질화몰리브덴, 탄화몰리브덴, 붕화몰리브덴, 질화루테늄, 탄화루테늄 및 붕화루테늄을 포함하는 재료의 그룹으로부터 유리하게 선택되거나 화합물로서 구성된 재료로 구성된 장벽 층(B)이 있다. 그러한 장벽 층은 스택의 2개의 개별 층들 사이의 확산을 억제하고, 이에 의해 광학 콘트라스트가 2개의 개별 층들 사이의 계면에서 증가된다. 몰리브덴 및 규소가 스택의 2개의 개별 층에 대한 재료로서 사용되면, 기판으로부터 보았을 때 규소 층 위의 장벽 층은 충분한 콘트라스트를 달성하기에 충분할 수 있다. 장벽 층은 또한 위에서 언급된 것과 상이한 재료로 구성될 수 있고, 특히 그 자체가 2개 이상의 층을 포함할 수 있다.
재료로서 탄화붕소를 포함하며 0.35 nm와 0.8 nm 사이, 바람직하게는 0.4 nm와 0.6 nm 사이의 두께를 갖는 장벽 층은 실질적으로 다층 시스템의 높은 반사율 값을 생성한다. 마스크의 추가의 예시적인 실시예에 대해 특히 도 4에 도시된 바와 같은 루테늄 및 규소의 부분 시스템에서, 장벽 층의 두께에 대해 0.4 nm와 0.6 nm 사이의 값을 갖는 탄화붕소의 장벽 층이 최대 반사율을 보인다.
부분 시스템(P', P", P'")의 스택(P1, P2, P3)의 개수(N1, N2, N3)는 각각 도 1 내지 4에 도시된 개별 스택(P1, P2, P3)의 100개의 스택에 이를 수 있다. 또한, 중간 층 또는 중간 층 시스템이 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 다층 시스템(V)과 기판(S) 사이에 제공될 수 있어서, 다층 시스템(V)과 기판(S) 사이에서 응력 보상을 위해 역할한다.
중간 층 또는 중간 층 시스템에 대한 재료로서, 동일한 시퀀스 내의 동일한 재료가 다층 시스템(V) 자체에 대해서와 같이 사용될 수 있다. 그러나, 장벽 층은 중간 층 시스템에 대해 생략될 수 있고, 이는 마스크의 반사율에 대한 그의 효과가 보통 무시할 만하고, 따라서 장벽 층에 의해 콘트라스트를 증가시키는 문제가 중요치 않기 때문이다. 교대하는 크롬 및 스칸듐 층 또는 비정질 몰리브덴 또는 루테늄 층의 중간 층 시스템이 또한 중간 층 또는 중간 층 시스템으로서 가능하다. 후자의 두께는 아래에 놓인 기판이 EUV 방사선에 대해 충분히 보호되도록, 예컨대 20 nm 초과와 같이 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 층들은 소위 "표면 보호 층"(SPL)으로서 작용하고, 보호 층으로서, EUV 방사선에 대해 보호한다.
다층 시스템(V)은 최외측 층(I)으로서 로듐, 백금, 루테늄, 팔라듐, 금, 이산화규소 등과 같은 화학적으로 불활성인 재료의 적어도 하나의 층을 포함하는, 도 1 내지 3의 캡핑 층 시스템(C)에 의해 완성된다. 따라서, 이러한 최외측 층(I)은 환경 영향으로 인한 마스크 표면의 화학적 변형을 방지한다. 도 1 내지 3에 도시된 예의 캡핑 층 시스템(C)은 최외측 층(I) 이외에, 고 굴절 층(H), 저 굴절 층(L), 및 장벽 층(B)으로 구성된다.
스택(P1, P2, P3)들 중 하나의 두께는 도 1 내지 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 대응하는 주기의 개별 층들의 두께의 합, 즉 고 굴절 층의 두께, 저 굴절 층의 두께, 및 경우에 따라 2개의 장벽 층의 두께로부터 생성된다. 따라서, 도 1 내지 3의 부분 시스템(P', P", P'")들은 상이한 두께(d1, d2, d3)를 갖는 그들의 스택(P1, P2, P3)에 의해 서로로부터 구분될 수 있다. 따라서, 본 발명의 맥락에서 상이한 부분 시스템(P', P", P'")들은 그들의 두께(d1, d2, d3)에 있어서 0.1 nm를 초과하여 상이한 스택(P1, P2, P3)을 갖는 부분 시스템으로서 이해되고, 이는 0.1 nm의 차이 아래에서는, 하나의 스택 내의 고 굴절 층과 저 굴절 층 사이의 동일한 층 두께 비율을 갖는 부분 시스템들의 상이한 광학 효과가 예상될 수 없기 때문이다. 또한, 이와 같이 동일한 부분 시스템들은 상이한 제작 시스템 상에서 제조될 때, 그들의 스택 두께에 있어서 이러한 양만큼 변할 수 있다.
도 5는 위에서 설명된 바와 같은 마스크(MS)가 사용되는 EUV 리소그래피 장치(200)를 개략적으로 도시한다. 광학 특성에 대해 다양한 거울(도시되지 않음)에 의해 조사 시스템(210)에 의해 처리되는 EUV 방사선이 예를 들어 단계적 방식으로 y 방향으로 마스크(MS) 상의 구조를 스캔하고, 이를 일련의 거울, 본 예에서 8개의 거울(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180)을 구비한 투사 시스템(100)의 도움으로 대응하는 이후의 노광 단계에서 웨이퍼 상으로 촬상하기 위한 소위 스텝-스캔 방법에서 사용된다. 마스크 지지체(220)와 웨이퍼 지지체(230)의 이동을 대응하는 방식으로 조화시키기 위해, 제어 유닛(240)이 제공된다.
리소그래피 공정이 수행되는 작동 파장의 범위 내의 EUV 방사선은 마스크(MS)가 스캔될 때, 각각의 섹션이 가능한 한 균질인 방식으로 조사되는 방식으로 조사 시스템(210)의 도움으로 처리된다. 이미지의 해상도를 증가시키기 위해, EUV 리소그래피 장치(200), 특히 투사 시스템(100)의 개구수를 증가시키기 위한 시도가 이루어지면, 마스크 상에 입사하는 방사선의 입사각의 변동 또한 각각의 조사 지점에서 증가한다.
이러한 예에서 13.5 nm의 이상적인 작동 파장 또는 본 경우에서 13.2 nm 내지 13.8 nm의 실제 작동 파장 대역에서 상이한 실수부들의 교대하는 재료로서 몰리브덴 및 규소에 기초한 보통의 코팅을 구비한 종래의 마스크가 고려되면, 아포다이제이션이 부분적으로 매우 높은 것이 발견될 수 있다.
다음의 도면들에 도시된 반사율 값을 계산하기 위해, 복합 굴절 지수
Figure 112012056922843-pct00001
가 13.5 nm의 파장에서 이용되는 재료에 대해 사용되었다. 실제 마스크의 반사율 값은 여기서 보여지는 이론적인 반사율 값보다 낮을 수 있고, 이는 특히 실제로의 얇은 층의 굴절 지수가 표 1에 표시되어 있는 문헌 값으로부터 이탈할 수 있기 때문임을 알아야 한다.
재료 화학물질 부호 층 설계 부호 n k
기판 0.973713 0.0129764
규소 Si H, H', H", H'" 0.999362 0.00171609
탄화붕소 B4C B 0.963773 0.0051462
몰리브덴 Mo L, L', L", L'" 0.921252 0.0064143
루테늄 Ru L, L', L", L'" 0.889034 0.0171107
진공 1 0
표 1: 13.5 nm에 대한 굴절 지수
Figure 112012056922843-pct00002
종래의 마스크의 다층 시스템은 다음의 구조를 갖는다:
기판/.../(0.4 B4C 2.799 Mo 0.4 B4C 3.409 Si)*50/5.275 Si 0.4 B4C 2.0 Mo 1.5 Ru.
스택의 구조는 주기적으로 50회 반복되는 나노미터 단위의 두께 표시와 함께 괄호 내에 표시되어 있다. 다층 시스템은 상대적으로 불활성인 재료로서 진공을 향해 Si의 하나의 층, Mo의 하나의 층, 및 Ru의 하나의 층의 보호 층 시스템으로 완성된다.
도 6은 본 예에서, 13.5 nm±0.3 nm의 전체 작동 파장 대역에 대한 전형으로서 13.2 nm, 13.5 nm, 및 13.8 nm에 대한 입사각에 대한 반사율의 의존성을 도시한다. 도 7은 예시적인 방식으로 6°의 입사각에 대한 작동 파장 대역에 대한 반사율의 파장 의존성을 도시한다. 13.2 nm에서의 32%, 13.5 nm에서의 4%, 및 13.8 nm에서의 85%의 아포다이제이션이 도 6에 도시된 반사율 프로파일로부터 알 수 있는 바와 같이, EUV 리소그래피 장치의 투사 대물 렌즈의 1:4의 이미지 스케일을 구비한 0.35의 개구수(NA)에 예를 들어 대응하는, 본 예에서 6°의 중심 입사각에 대한 10°의 입사각의 구간, 즉 1° 내지 11°에 대해 생성된다. 아포다이제이션은 다층 시스템이 구성되는 이상적인 작동 파장에서 매우 작을 수 있다. 그러나, 이상적인 경우로부터의 이탈이 있으면, 아포다이제이션은 강하게 증가한다. 아포다이제이션은 1:4의 이미지 스케일에서 0.4의 개구수(NA)에 대응하는, 6° 주위의 12°, 즉 0° 내지 12°의 입사각의 구간이 고려되면, 훨씬 더 크다. 이러한 경우에, 아포다이제이션은 13.2 nm에서 34%, 13.5 nm에서 21%, 및 13.8 nm에서 93%이다. 이러한 강한 아포다이제이션에서, 지금까지 공지된 EUV 리소그래피 장치를 사용하면, 웨이퍼의 충분히 균일하고 결점이 없는 구조화는, 예를 들어, 어렵게만 보장될 수 있다.
그러나, EUV 리소그래피 장치가 여기서 제안된 바와 같은 마스크를 가지면, 웨이퍼의 균일하고 결점이 없는 구조화가, 예를 들어, 더 쉽게 보장될 수 있다. 도 8 및 9는 다음의 구조에 대해 계산된 도 6 및 7에 대해 등가인 반사율 프로파일을 도시한다:
기판/.../(0.373 B4C 2.725 Si 0.373 B4C 4.601 Mo)*8/(0.373 B4C 3.867 Mo 0.373 B4C 2.716 Si)*5/(3.274 Si 0.373 B4C 3.216 Mo 0.373 B4C)*16/2.975 Si 0.373 B4C 2 Mo 1.5 Ru.
이러한 구조는 도 1에 도시된 마스크에 대응한다. 이러한 다층 시스템에서, 3개의 부분 시스템이 서로 중첩하여 배열되고, 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 층 시퀀스는 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 제1 규소 층이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 최종 규소 층에 이어지도록, 이웃하는 부분 시스템에 비교하여 역전된다. 부분 시스템의 스택 개수 및 층 두께는 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템 및 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템을 통한 EUV 방사선의 투과가 10% 미만이 되는 방식으로 구성된다. 또한, 부분 시스템 내의 스택의 개수는 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템이 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템보다 더 많은 개수의 스택을 갖도록 선택된다. 본원에서, 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 스택 내의 규소 층의 두께는 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 규소 층의 두께와 0.1 nm를 초과하여 상이하다.
이러한 다층 시스템을 구비한 마스크는 도 8에 도시된 종래의 마스크보다 실질적으로 낮은 아포다이제이션을 갖는다. 10°의 입사각의 구간, 즉 NA = 0.35 및 1:4의 이미지 스케일에서, 아포다이제이션은 13.2 nm에서 3%, 13.5 nm에서 3%, 및 13.8 nm에서 6%이다. 12°의 입사각의 구간, 즉 NA = 0.40 및 1:4의 이미지 스케일에서, 아포다이제이션은 13.2 nm에서 4%, 13.5 nm에서 7%, 및 13.8 nm에서 23%이다. 본원에서, 입사각의 전체 구간에 걸친 반사율은 6°의 입사각에 대해 도 9에서 도시된 바와 같이, 0.4 이상이다.
도 10은 13.5 nm에 대한 입사각의 함수로서의 반사율과, 또한 더 큰 입사각에 대한 반사율(실선)을 도시한다. 아포다이제이션은 더 큰 입사각 구역 및 0.40 위의 개구수에 대해서도 매우 낮다. 또한, 도 10은 1.07의 두께 인자에서의, 전술한 구조에 대한 반사율을 점선으로 도시한다. 이는 더 높은 입사각을 향해 변위된 반사율 고평부를 생성한다. 반사율 고평부가 있는 입사각의 구간 내에서, 두께 인자(점선)를 갖는 다층 시스템을 구비한 마스크의 아포다이제이션은 1.00의 두께 인자에 대한 것보다 거의 높지 않다. EUV 리소그래피 장치의 기하학적 특성이 마스크 상에서 높은 입사각으로 이어지면, 낮은 아포다이제이션이 여전히 대응하는 방식으로 두께 인자에 의해 다층 시스템을 조정함으로써 보장될 수 있다. 특히 큰 표면이 마스크 상에서 동시에 조사될 때, 다층 시스템은 예상되는 입사각의 범위에 적응된, 상이한 표면 섹션들 상에서의 상이한 두께 인자를 가질 수 있다.
도 11은 도 2에 따른 다층 시스템의 다음의 구조를 갖는 마스크에 대한 13.5 nm에 대한 입사각의 함수로서의 반사율을 도시한다:
기판/.../(4.420 Si 0.373 B4C 2.185 Mo 0.373 B4C)*28/(3.212 Si 0.373 B4C 2.009 Mo 0.373 B4C)*5/(3.287 Si 0.373 B4C 2.979 Mo 0.373 B4C)*15/2.722 Si 0.373 B4C 1.866 Mo 1.340 Ru.
아포다이제이션은 10° 및 12°의 입사각의 구간에 대해 모두 약 10%이다. 또한, 실질적으로 40%를 넘는 반사율이 각각 입사각의 전체 구역을 가로질러 달성된다.
도 3에 대응하는 다음의 구조를 갖는 마스크에 대해,
기판/.../(1.566 Si 0.373 B4C 5.285 Mo 0.373 B4C)*27/(3.544 Si 0.373 B4C 2.663 Mo 0.373 B4C)*14/1.399 Si 0.373 B4C 1.866 Mo 1.340 Ru.
아포다이제이션은 도 12에 도시된 바와 같이, 10° 및 12°의 입사각의 구간에 대해, 모두 20% 아래이다.
기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 최종 규소 층이 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 제1 규소 층에 의해 이어지는, 다음의 구조를 갖는 도 3에 도시된 마스크의 도 3을 참조하여 설명된 변경예에서,
기판/.../(0.4 B4C 4.132 Mo 0.4 B4C 2.78 Si)*6/(3.608 Si 0.4 B4C 3.142 Mo 0.4 B4C)*16/2.027 Si 0.4 B4C 2 Mo 1.5 Ru.
10° 및 12°의 입사각의 구간에 대한 아포다이제이션은 20% 아래였고, 반사율은 도 13에 도시된 바와 같이, 전체적으로 40% 위였다.
도 11 내지 13에 도시된 실시예에서, 도 10에 도시된 실시예에서와 같이, 입사각의 구간은, 예를 들어, 다층 구조 내에서 두께 인자를 고려함으로써, 충분히 양호한 아포다이제이션 및 반사율에서 더 높은 입사각을 향해 변위될 수 있다.
10° 또는 12°의 입사각 구간을 가로지른 규소 및 몰리브덴에 기초한 다층 시스템을 갖는 마스크에서 달성 가능한 것에 비교하여, 아포다이제이션 및 최소 반사율에 대한 양호한 값이 또한, 예를 들어 다음의 구조를 갖는 규소 및 루테늄에 기초한 다층 시스템을 갖는 마스크에서 달성될 수 있다:
기판/.../(5.4348 Si 0.4 B4C 3.0701 Ru 0.4 B4C)*23/5.7348 Si 0.4 B4C 3.0701 Ru.
또한, 다층 시스템을 갖는 마스크는 또한 여기서 표시된 아포다이제이션 및 반사율 값을 가질 수 있고, 상이한 부분 시스템들은 상이한 재료를 갖는다. 예를 들어, 규소 및 몰리브덴에 기초한 부분 시스템이 약 13.5 nm의 파장에 대해 여기서 제안된 방식으로 규소 및 루테늄에 기초한 부분 시스템과 조합될 수 있다.
예시적인 실시예가 1:4의 이미지 스케일 및 0.35 또는 0.4의 개구수를 갖는 EUV 리소그래피 장치에 대해 설명되었지만, 상기 설명은 상이한 개구수 및/또는 이미지 스케일을 갖는 EUV 리소그래피 장치의 마스크에 쉽게 적용될 수 있음을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크이며,
    EUV 범위 내의 작동 파장에 대해 구성되고, 작동 파장에서 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 적어도 2개의 재료의 층들을 구비한 스택을 갖는, 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하고,
    다층 시스템(V)은, 다층 시스템이 중심 파장 주위의 ±2%의 폭의 파장 구간 및 12°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간 내에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되는 방식으로 구성되고,
    다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택(P1, P2, P3)의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템(P', P", P'")을 포함하고, 각각의 부분 시스템(P", P'") 내의 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께(d2, d3)를 생성하는 일정한 두께를 갖고,
    상기 반사 마스크는
    기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 제1 층(H'")은 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 최종 층(H")에 직접 이어지는 구성을 갖는,
    반사 마스크.
  2. EUV 리소그래피를 위한 반사 마스크이며,
    EUV 범위 내의 작동 파장에 대해 구성되고, 작동 파장에서 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 적어도 2개의 재료의 층들을 구비한 스택을 갖는, 기판 상의 반사 다층 시스템을 포함하고,
    다층 시스템(V)은, 다층 시스템이 중심 파장 주위의 ±2%의 폭의 파장 구간 및 12°까지의 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간 내에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 반사율이 적어도 30%가 되는 방식으로 구성되고,
    다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택(P1, P2, P3)의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템(P', P", P'")을 포함하고, 각각의 부분 시스템(P", P'") 내의 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께(d2, d3)를 생성하는 일정한 두께를 갖고,
    상기 반사 마스크는
    기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 제1 층(H'")은 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 최종 층(H")에 직접 이어지는 구성을 갖는,
    반사 마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다층 시스템(V)은 13.0 nm와 14.0 nm 사이의 파장 범위 내에서 최대 반사율에 대해 구성되는, 반사 마스크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사 마스크는
    1) 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템은 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 스택(P2)의 개수(N2)보다 더 많은 스택(P3)의 개수(N3)를 갖는 구성과,
    2) 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층(H'")의 두께는 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층(H")의 두께와 0.1 nm를 초과하여 상이한 구성 중 적어도 하나의 구성을 갖는, 반사 마스크.
  5. 제4항에 있어서, 부분 시스템(P", P'")들은 동일한 재료로 만들어지는, 반사 마스크.
  6. 제4항에 있어서, 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 스택(P3)은 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 층(L")의 두께의 80%보다 더 작은, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 층(L'")의 두께를 갖는, 반사 마스크.
  7. 제4항에 있어서, 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 스택(P3)은 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층(H")의 두께의 120%보다 더 큰, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 층(H'")의 두께를 갖는, 반사 마스크.
  8. 제4항에 있어서, 다층 시스템은 적어도 3개의 부분 시스템(P', P", P'")을 포함하고, 기판(S)에 가장 가까운 부분 시스템(P')의 스택(P1)의 개수(N1)는 기판(S)으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")보다 더 많고 그리고/또는 기판(S)으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")보다 더 많은, 반사 마스크.
  9. 제4항에 있어서, 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 스택(P2)의 개수(N2)는 2 내지 12 사이의 값을 갖는, 반사 마스크.
  10. 제4항에 있어서, 기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 스택(P3)의 개수(N3)는 9 내지 16 사이의 값을 갖는, 반사 마스크.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 파장에서 굴절 지수의 상이한 실수부들을 갖는 재료의 층들 중 적어도 2개 사이에, 탄화붕소, 탄소, 질화규소, 탄화규소, 붕화규소, 질화몰리브덴, 탄화몰리브덴, 붕화몰리브덴, 질화루테늄, 탄화루테늄, 붕화루테늄 또는 이들의 조합의 장벽 층이 배열되는, 반사 마스크.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 스택에 대해, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료는 규소이고, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 재료는 루테늄인, 반사 마스크.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 하나의 스택에 대해, 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 재료는 규소이고, 굴절 지수의 더 낮은 실수부를 갖는 재료는 몰리브덴인, 반사 마스크.
  14. 조사 시스템, 마스크, 및 개구수 및 이미지 스케일을 구비한 투사 시스템을 포함하는 EUV 리소그래피 장치이며,
    마스크는 반사 마스크로서 구성되고, 고정된 파장과, 마스크로부터 하류의 투사 대물 렌즈의 개구수 및 이미지 스케일로부터 도출된 최소 입사각과 최대 입사각 사이의 각도 구간에서 EUV 방사선으로 조사될 때, 아포다이제이션이 30% 미만이 되는 방식으로 구성된 다층 시스템(V)을 포함하고,
    다층 시스템은 개별 층들의 적어도 2개의 스택(P1, P2, P3)의 주기적인 시퀀스로 각각 구성된 복수의 부분 시스템(P', P", P'")을 포함하고, 각각의 부분 시스템(P", P'") 내의 스택의 층들은 이웃하는 부분 시스템의 스택 두께와 상이한 스택 두께(d2, d3)를 생성하는 일정한 두께를 갖고,
    상기 반사 마스크는
    기판으로부터 가장 먼 부분 시스템(P'")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 제1 층(H'")은 기판으로부터 두 번째로 가장 먼 부분 시스템(P")의 굴절 지수의 더 높은 실수부를 갖는 최종 층(H")에 직접 이어지는 구성을 갖는, EUV 리소그래피 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 따른 반사 마스크를 포함하는 EUV 리소그래피 장치.
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