KR102207245B1 - 비결정질 층 극자외선 리소그래피 블랭크, 및 그를 위한 제조 및 리소그래피 시스템들 - Google Patents

비결정질 층 극자외선 리소그래피 블랭크, 및 그를 위한 제조 및 리소그래피 시스템들 Download PDF

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Abstract

통합형 극자외선 블랭크 생산 시스템은, 기판을 진공에 위치시키기 위한 진공 챔버; 기판을 진공으로부터 제거하지 않고, 다층 스택을 증착시키기 위한 증착 시스템; 및 비결정질 금속성 층으로서 증착될 다층 스택 상의 층을 처리하기 위한 처리 시스템을 포함한다. 극자외선 마스크 블랭크를 제조하기 위한 물리 기상 증착 챔버는, 붕소와 합금된(alloyed with) 몰리브덴을 함유하는 타겟을 포함한다. 극자외선 리소그래피 시스템은, 극자외선 광 소스; 극자외선 광 소스로부터의 광을 지향시키기 위한 거울; 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택이 구비된 극자외선 마스크 블랭크를 위치시키기 위한 레티클(reticle) 스테이지; 및 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 스테이지를 포함한다. 극자외선 블랭크는, 기판; 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택; 및 다층 스택 위의 캐핑(capping) 층들을 포함한다.

Description

비결정질 층 극자외선 리소그래피 블랭크, 및 그를 위한 제조 및 리소그래피 시스템들{AMORPHOUS LAYER EXTREME ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY BLANK, AND MANUFACTURING AND LITHOGRAPHY SYSTEMS THEREFOR}
본 발명은 일반적으로, 극자외선 리소그래피 블랭크들, 및 그러한 극자외선 리소그래피 블랭크들을 위한 제조 및 리소그래피 시스템들에 관한 것이다.
극자외선 리소그래피(EUV, 또한, 연질 x-선 투사 리소그래피(soft x-ray projection lithography)로 공지됨)는, 0.13 미크론의, 및 그보다 더 작은, 최소 피쳐(feature) 크기의 반도체 디바이스들의 제조를 위한, 심자외선(deep ultraviolet) 리소그래피를 대체할 경쟁자이다.
그러나, 일반적으로 5 내지 40 나노미터 파장 범위인 극자외선 광은 사실상 모든 재료들에서 강하게 흡수된다. 그러한 이유 때문에, 극자외선 시스템들은 광의 투과(transmission)에 의해서보다 반사(reflection)에 의해서 작업(work)한다. 비-반사성 흡수체(absorber) 마스크 패턴으로 코팅된, 반사성 엘리먼트, 또는 마스크 블랭크, 및 거울들 또는 렌즈 엘리먼트들의 시리즈의 사용을 통해, 패터닝된 화학선 광(actinic light)은 레지스트 코팅된 반도체 웨이퍼 상으로 반사된다.
극자외선 리소그래피 시스템들의 마스크 블랭크들 및 렌즈 엘리먼트들은, 몰리브덴 및 실리콘과 같은 재료들의 반사성 다층 코팅들로 코팅된다. 렌즈 엘리먼트, 또는 마스크 블랭크당 대략 65%의 반사 값들은, 매우 좁은 자외선 통과대역(bandpass); 예를 들어, 13 나노미터 자외선 광에 대해 12 내지 14 나노미터의 통과대역 내의, 본질적으로 단일 파장의 광을 강하게 반사하는 다층 코팅들로 코팅된 기판들을 사용함으로써 획득되어왔다.
반도체 프로세싱 기술에서, 문제들을 야기하는 다양한 종류들(classes)의 결함들이 존재한다. 흑결함들(opaque defects)은 전형적으로, 광이 반사되어야 할 때에 광을 흡수하는, 마스크 패턴 또는 다층 코팅들의 정상부 상의 입자들에 의해 야기된다. 백결함들(clear defects)은 전형적으로, 다층 코팅들의 정상부 상의 마스크 패턴의 핀홀들에 의해 야기되는데, 광이 흡수되어야 할 때 이러한 핀홀들을 통해 광이 반사된다. 그리고 상 결함들(phase defects)은 전형적으로, 반사된 광의 상의 전이부들(transitions)을 야기하는, 다층 코팅들 아래의 표면 변화들 및 스크래치들에 의해 야기된다. 이러한 상 전이부들은, 반도체 웨이퍼의 표면 상의 레지스트에서 노출될 패턴을 왜곡(distort)시키거나 변경(alter)시키는, 광 파 간섭 효과들(light wave interference effects)을 초래한다. 서브-0.13 미크론 최소 피쳐 크기에 대해서 사용되어야 하는, 방사선(radiation)의 더 짧은 파장들 때문에, 이전에는 대수롭지 않았던 표면 변화들 및 스크래치들이, 이제는 허용 불가능하게(intolerable) 된다.
입자 결함들을 감소시키거나 제거하는 데에 진전(progress)이 이루어지고 마스크들에서의 흑결함 및 백결함의 보수(repair)에 대한 작업이 이루어지기는 했지만, 상 결함들의 문제를 다루기 위해서 지금까지 아무것도 이루어지지 않았다. 심자외선 리소그래피의 경우, 표면들은 60도 미만의 상 전이부들을 유지하도록 프로세싱된다. 극자외선 리소그래피에 대한 유사한 프로세싱 아직 개발되지 않았다.
13 나노미터의 화학선 파장의 경우, 다층 코팅으로부터 반사된 광에서의 180도 상 전이부는, 아래에 놓인 표면에서의, 깊이가 3 나노미터만큼 작은 스크래치 때문에 발생할 수 있다. 이러한 깊이는 더 짧은 파장들에서는 더 얇아진다. 유사하게, 동일한 파장에서, 일백(100) 나노미터 런(run)에 대해 일(1) 나노미터 상승(rise)보다 더 급격한 표면 변화들은 유사한 상 전이부들을 야기할 수 있다. 이러한 상 전이부들은 반도체 웨이퍼의 표면에서 상 결함을 야기할 수 있고, 반도체 디바이스들을 보수 불가능하게(irreparably) 손상시킬 수 있다.
과거에, 심자외선 리소그래피를 위한 마스크 블랭크들은 일반적으로 유리로 만들어졌지만, 극자외선 리소그래피를 위해서는, 실리콘 또는 초 저 열팽창(ultra low thermal expansion) 재료들이 대안들로서 제안되어왔다. 블랭크가 유리로 만들어지든, 실리콘으로 만들어지든, 또는 초 저 열팽창 재료로 만들어지든, 마스크 블랭크의 표면은, 화학적 기계적 폴리싱, 자기-유동성 마감처리(magneto-rheological finishing), 또는 이온 빔 폴리싱과 같은 프로세스들에 의해, 가능한 평활하게(smooth) 만들어진다. 그러한 프로세스 뒤에 남는 스크래치들은 종종, "스크래치-딕(dig)" 마크들로서 지칭되며, 이들의 깊이 및 폭은 마스크 블랭크를 폴리싱하는 데에 사용된 연마재(abrasive)의 입자들의 크기에 따른다. 가시광선(visible) 및 심자외선 리소그래피의 경우, 이러한 스크래치들은, 반도체 웨이퍼 상의 패턴에 상 결함들을 야기하기에는 너무 작다. 그러나, 극자외선 리소그래피의 경우에, 스크래치-딕 마크들은, 이들이 상 결함들로서 나타날 것이기 때문에, 상당한 문제이다.
EUV 리소그래피를 위해 요구되는 짧은 조사(illumination) 파장들 때문에, 사용되는 패턴 마스크들은, 현재의 리소그래피에서 사용되는 투과성 마스크들 대신에, 반사성 마스크여야 한다. 반사성 마스크는 몰리브덴 및 실리콘의 교번하는 얇은 층들의 정밀한 스택으로 구성되고, 이는 Bragg 반사체(reflector) 또는 거울을 생성한다. 작은 피쳐 크기 및 다층 스택의 본성 때문에, 상부에 다층 스택이 증착되는 기판의 표면에서의 임의의 결함들(imperfections)이 확대될 것이고, 최종 생성물에 영향을 줄 것이다. 수 나노미터 스케일의 결함들은, 마감처리된(finished) 마스크 상에, 프린트 가능한(printable) 결함들로서 나타날 수 있으며, 다층 스택의 증착 이전에, 마스크 블랭크의 표면으로부터 제거될 필요가 있다.
마스크 블랭크들은 EUV 리소그래피의 채택을 위한 중요한 아이템이다. 주요한 장애물들은 마스크 블랭크의 결함성(defectivity) 및 반사율와 관련된다. 마스크는, 마스크 상에 증착된, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 80개의 교번하는 층들의 Bragg 반사체를 갖는다. 이러한 층 스택의 거칠기는 중요하며, 프린팅된 웨이퍼 상의 라인 엣지 거칠기와 관련된다.
비용들을 절감하고, 효율성들과 성능을 개선하며, 경쟁 압박들을 충족시키기 위한 필요성은, 이러한 문제들에 대한 답들을 찾기 위한 중요한 필요성에, 훨씬 더 큰(even greater) 긴급성을 부가한다.
이러한 문제들에 대한 해결책들이 오랫동안 탐색되어 왔지만, 이전의 발전들은 어떠한 해결책들도 교시하거나 제안하지 않았고, 따라서, 이러한 문제들에 대한 해결책들은 오랫동안 당업자에게 발견되지 않았다.
본 발명의 실시예는, 기판을 진공에 위치시키기 위한 진공 챔버; 기판을 진공으로부터 제거하지 않은 채, 다층 스택을 증착시키기 위한 증착 시스템; 및 비결정질 금속성 층으로서 증착될 다층 스택 상의 층을 처리하기 위한 처리 시스템을 포함하는 통합형 극자외선 블랭크 생산 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에서 통합형 극자외선 블랭크 생산 시스템은, 극자외선 거울을 형성하기 위해, 부가적인 층들을 증착시키기 위한 제 2 증착 시스템을 더 포함한다.
본 발명의 실시예는, 극자외선 마스크 블랭크들을 제조하기 위한, 붕소와 합금된(alloyed with) 몰리브덴을 함유하는 타겟을 포함하는, 물리 기상 증착 챔버를 제공한다.
본 발명의 실시예는, 극자외선 광 소스; 극자외선 광 소스로부터의 광을 지향시키기 위한 거울; 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택이 구비된 극자외선 마스크 블랭크를 위치시키기 위한 레티클(reticle) 스테이지; 및 웨이퍼를 위치시키기 위한 웨이퍼 스테이지를 포함하는 극자외선 리소그래피 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예는, 기판; 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택; 및 다층 스택 위의 캐핑(capping) 층들을 포함하는 극자외선 블랭크를 제공한다.
본 발명의 특정 실시예들은 상기 언급된 것을 대신에 또는 그에 부가하여 다른 엘리먼트들을 갖는다. 단계들 또는 엘리먼트는, 첨부된 도면들을 참조하여 취해질 때 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에게 자명해질 것이다.
도 1은 통합형 극자외선(EUV) 마스크 생산 시스템이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 EUV 마스크 블랭크이다.
도 3은 제조의 중간 스테이지에 있는 EUV 마스크 블랭크이다.
도 4는 제조의 중간 스테이지에 있는 EUV 마스크 블랭크이다.
도 5는 EUV 리소그래피 시스템을 위한 광학 트레인(optical train)이다.
도 6은 EUV 리소그래피 시스템이다.
이하의 실시예들은, 당업자가 본 발명품을 만들고 사용할 수 있도록, 충분히 상세하게 설명된다. 본 개시물에 기초하여 다른 실시예들이 명백할 것이고, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고, 시스템, 프로세스, 또는 기계적 변화들이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다.
이하의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부 사항들이 주어진다. 그러나, 본 발명은 이러한 구체적인 세부 사항들 없이 실시될 수 있음이 자명할 것이다. 본 발명을 불분명하게 하는 것을 피하기 위해, 몇몇 잘 공지된 회로들, 시스템 구성들, 및 프로세스 단계들은 상세하게 개시되지 않는다.
시스템의 실시예들을 나타내는 도면들은 반-도식적(semi-diagrammatic)이고 실척이 아니며(not to scale), 특히, 치수들 중 몇몇은, 표현의 명료함을 위해, 도면들을 도시할 때 과장되게 도시된다. 유사하게, 도면들의 시점들(views)은 설명의 용이함을 위해 일반적으로 유사한 배향들을 보여주지만, 도면들에서의 이러한 묘사는 대부분의 경우에 임의적인 것이다. 일반적으로, 본 발명은 임의의 배향으로 작동될 수 있다.
다수의 실시예들이 공통으로 몇몇 피쳐들을 갖는 것으로 개시되고 설명되는 경우, 예시, 설명, 및 이들의 이해에 대한 명료함 및 용이함를 위해, 유사한 그리고 동일한 피쳐들은 유사한 참조 번호들로 설명될 것이다.
설명의 목적들을 위해, 본원에서 사용되는 "수평의" 라는 용어는, 마스크 블랭크의 배향과 상관없이, 마스크 블랭크의 표면 또는 평면에 평행한 평면으로 정의된다. "수직하는" 이라는 용어는, 그렇게 정의된 수평에 수직인 방향을 지칭한다. "위(above)", "아래(below)", "바닥부(bottom)", "정상부(top)", "측(side)("측벽"에서 처럼)", "더 높은(higher)", "더 낮은(lower)", "상부(upper)", "위에(over)", 및 "하에서(under)" 와 같은 용어들은, 도면들에서 도시된 바와 같이, 수평 평면에 대해서 정의된다. "상에서(on)" 라는 용어는 엘리먼트들 간의 직접 접촉이 있음을 나타낸다.
본원에서 사용되는 "프로세싱" 이라는 용어는, 설명되는 구조를 형성할 때 요구되는 바와 같이, 포토레지스트 또는 재료의 증착, 패터닝, 노출, 현상(development), 에칭, 세정, 및/또는 포토레지스트 또는 재료의 제거를 포함한다.
본 발명의 실시예들은, 피트들(pits)을 충진(fill)하고 결함들을 매립(bury)하기 위해, 실리콘, 실리콘 산화물, 및 양립 가능한 열 팽창 계수를 갖는 관련된 층들을 증착시키기 위한, CVD, PVD, ALD, 및 유동 가능한 CVD에 의해 확립된 다양한 기술들을 사용한다. 일단 증착되면, 층의 표면은 추가적인 다층 스택 증착을 위해 충분히 평활하고 편평할 수 있거나, 또는 그러한 증착 후에, CMP, 어닐링, 또는 이온 빔 폴리싱을 포함하는, 확립된 다양한 평활화 또는 폴리싱 기술들을 사용하여 추가적으로 평활화될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 통합형 극자외선(EUV) 마스크 블랭크 생산 시스템(100)이 도면에 도시된다. 통합형 EUV 마스크 블랭크 생산 시스템(100)은, 마스크 블랭크들(104)이 내부로 로딩되는 마스크 블랭크 로딩 및 캐리어 취급(handling) 시스템(102)을 포함한다. 에어록(airlock; 106)은 웨이퍼 취급 진공 챔버(108)로의 액세스를 제공한다. 도시된 실시예에서, 웨이퍼 취급 진공 챔버(108)는 2개의 진공 챔버들, 즉, 제 1 진공 챔버(110) 및 제 2 진공 챔버(112)를 포함한다. 제 1 진공 챔버(110) 내에는 제 1 웨이퍼 취급 시스템(114)이 있고, 제 2 진공 챔버(112) 내에는 제 2 웨이퍼 취급 시스템(116)이 있다.
웨이퍼 취급 진공 챔버(108)는, 다양한 다른 시스템들의 부착을 위해, 챔버 둘레(periphery) 주위에 복수의 포트들을 갖는다. 제 1 진공 챔버(110)는 디가스(degas) 시스템(118), 제 1 물리 기상 증착 시스템(120), 제 2 물리 기상 증착 시스템(122), 및 사전세정(preclean) 시스템(124)을 갖는다.
제 2 진공 챔버(112)는, 제 2 진공 챔버(112)에 연결된, 제 1 다수-캐소드(multi-cathode) 소스(126), 유동 가능한 화학 기상 증착(FCVD) 시스템(128), 경화 시스템(130), 및 제 2 다수-캐소드 소스(132)와 같은 다양한 처리 시스템들을 가질 수 있다.
제 1 웨이퍼 취급 시스템(114)은, 제 1 진공 챔버(110)의 둘레 주위의 다양한 시스템들 및 에어록(106) 사이에서, 그리고 연속적인 진공(continuous vacuum)의 슬릿 밸브들을 통해서, 웨이퍼(134)와 같은 웨이퍼들을 이동시킬 수 있다. 제 2 웨이퍼 취급 시스템(116)은, 제 2 진공 챔버(112) 주위에서 웨이퍼(136)와 같은 웨이퍼들을, 그러한 웨이퍼들을 연속적인 진공에서 유지하면서 이동시킬 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 EUV 마스크 블랭크(200)가 도면에 도시된다. EUV 마스크 블랭크(200)는, 유리, 실리콘, 또는 다른 초-저 열 팽창 재료로 만들어진 초-저 열 팽창 기판(202)을 갖는다. 초-저 열 팽창 재료들은 용융된(fused) 실리카, 용융된 석영, 플루오르화 칼슘, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금, 또는 이러한 재료들의 범위 내의 열 팽창 계수를 갖는 다른 재료를 포함한다.
초-저 팽창 기판(202)의 정상부 표면은, 피트들, 스크래치들, 및 입자들과 같은 결함들(203)을 갖는데, 이는, 연마재를 이용하는 화학적 기계적 폴리싱(CMP)으로부터 초래된다. 그러한 프로세스 이후에 남는 스크래치들은 종종, "피트들" 및/또는 "스크래치-딕" 마크들로 지칭되고, 이들의 깊이 및 폭은, EUV 마스크 블랭크(200)를 폴리싱하는 데에 사용되는 연마재의 입자들의 크기에 따른다.
EUV 마스크 블랭크(200)의 결함들은 평탄화 층(204)의 증착에 의해 제거될 수 있음이 밝혀졌다. 평탄화 층(204), 또는 유동 가능한 필름은, CVD, PVD, 또는 유사한 프로세스들에 의해, 유동 가능한 CVD 필름을 증착시키거나, 또는 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 관련된 필름들을 증착시킴으로써 초-저 팽창 기판(202) 위에 형성될 수 있다. 이러한 단계는 초-저 팽창 기판(202) 상에 있는 입자들 및 다른 결함들을 매립한다.
유동 가능한 CVD 필름들의 경우에, 초-저 팽창 기판(202) 위의, 용인 가능하게 평활하고, 편평한 표면(205)을 달성하기 위해, 추가적인 프로세싱이 요구되지 않을 수 있다. 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 관련된 필름들의 경우, 증착 이후에 평활화가 요구될 수 있다. 이러한 평활화는 다양한 폴리싱 방법들에 의해 완료될 수 있는데, 그러한 방법들은 CMP, 화학적 폴리싱, 이온 빔 폴리싱 또는 어닐링을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 평활화 기술들은 또한, 추가적인 평활화가 요구되는 경우, 유동 가능한 CVD 필름에 적용될 수 있다.
다층 스택(206)이 평탄화 층(204) 위에 형성되어 Bragg 반사체를 형성한다. EUV에서 사용되는 조사 파장들 및 광학계(optics)의 투과적인 본성 때문에, 반사성 광학계가 사용되고, 다층 스택(206)은, 몰리브덴 및 실리콘과 같은, 높은-Z 및 낮은-Z 재료들의 교번하는 층들로 구성될 수 있고, 반사체를 형성한다.
캐핑 층(capping layer; 208)이 다층 스택(206) 위에 형성된다. 캐핑 층은, 다층 스택(206)을 산화로부터, 그리고 마스크 프로세싱 동안 EUV 마스크 블랭크(200)가 노출될 수 있는 임의의 화학적 에천트들(etchants)로부터 보호하는 것을 돕기 위해, 루테늄(Ru)과 같은 재료 또는 그의 비-산화된 화합물일 수 있다. 티타늄 질화물, 붕소 탄화물, 실리콘 질화물, 루테늄 산화물, 및 실리콘 탄화물과 같은 다른 재료가 또한, 캐핑 층(208)에서 사용될 수 있다.
흡수체 층(210)은 캐핑 층(208) 위에 위치된다. 흡수체 층(210)은 EUV 광(예를 들어, 13.5nm)의 특정 주파수에 대해 높은 흡수 계수를 갖는 재료로 이루어지고, 크롬, 탄탈륨, 또는 그의 질화물들과 같은 재료일 수 있다.
반사-방지(anti-reflective) 코팅(ARC)(212)이 흡수체 층(210) 위에 증착된다. ARC(212)는 탄탈륨 산질화물 또는 탄탈륨 붕소 산화물과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
후면 척킹 층(backside chucking layer; 214)은, 기판을 정전 척(도시되지 않음) 상에 또는 그에 의해 척킹하기 위해, 초-저 팽창 기판(202)의 뒤쪽(rear) 표면 위에 형성된다.
이제 도 3을 참조하면, 제조의 중간 스테이지에 있는 EUV 마스크 블랭크(200)가 도면에 도시된다.
다층 스택(206)의 증착 동안, 금속성 층(300)이 합금될 수 있다. 합금식 증착(alloyed deposition; 302)은, 금속성 층(300)이 다결정질 층으로서 증착되는 것을 방지할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그 대신에, 금속성 층(300)은 비결정질 금속성 층(300)으로서 유지될 수 있다.
예를 들어, 합금식 증착(302)은, 제 1 다수-캐소드 소스(126)가, 붕소 합금된 몰리브덴 타겟이고, 제 2 다수-캐소드 소스(132)가 실리콘 타겟인, 도 1의 제 2 진공 챔버(112)에서 수행될 수 있다. 제 1 다수-캐소드 소스(126) 및 제 2 다수-캐소드 소스(132)는, 기판(202)을 수용하도록 이루어진 회전 가능한 페데스탈에 대해 경사진다(angled). 붕소 합금은 몰리브덴을 비결정질 상태로 유지할 것이다. 금속성 층(300)에서 비결정질 상을 유지함으로써, 몰리브덴이 비결정질 상태가 아닌 것보다 더 적은 플레어(flare)를 갖는 더 양호한 EUV 반사율을 갖는 것에 의해, 다층 스택(206)의 전체 거칠기가 개선된다.
대안적인 방법에서, 또한, 금속성 층(300)에서 비결정질 상을 형성하기 위해, 증착된 몰리브덴의 구조를 붕괴(disrupt)시키도록, 질소와 같은 가스(304)가 스퍼터 가스에 부가될 수 있음이 밝혀졌다.
이제 도 4를 참조하면, 제조의 중간 스테이지에 있는 EUV 마스크 블랭크(200)가 도면에 도시된다. EUV 마스크 블랭크(200)는, 냉각 통로들(406)이 구비된 정전 척(404)과 같은, 처리 시스템 상에 유지된다. 정전 척(404)은 기판을(202)을 수용하도록 이루어진 회전 가능한 페데스탈이다.
이온 빔, 플라즈마, 또는 마그네트론 스퍼터링 툴(132)은 다층 스택을 기판 위에 증착시키는 데에 사용된다. 실리콘 층은 비결정질 층으로서 증착되는 반면, 몰리브덴 층은 다결정질이다. 이러한 형태(morphology)는 몰리브덴 층의 더 높은 표면 거칠기를 야기하고, 이러한 거칠기는 이후 스택을 통해 전파(propagate)된다. 필름 스택의 요구되는 평활도를 달성하기 위해, 이온 빔 폴리싱이 때때로 채용되어 거칠기를 감소시킨다. 이는, 생산성 요건들을 충족시키지 않는 다루기 어려운(cumbersome) 프로세스 흐름이다.
이는, B-합금이, CoFe 층이 다결정질 층으로서 증착되는 것을 방지할 수 있는 마그네틱 RAM(MRAM)에서 나타난다. B-합금된 층은 또한 더 낮은 거칠기를 보여준다.
합금된 몰리브덴 타겟을 사용하는 것에 의해, 동일한 개념이 몰리브덴 증착에 적용될 수 있음이 밝혀졌다. 몰리브덴 층에서 비결정질 상을 유지함으로써, 다층 스택의 전체 거칠기가 개선되고, 더 적은 플레어를 갖는 더 양호한 EUV 반사율로 이어진다. 그러한 합금 재료들의 예들은 붕소 및 탄소이다. 다른 가능성은, 증착된 몰리브덴의 구조를 붕괴시키기 위해, 소량의 질소를 스퍼터 가스에 부가하는 것이다.
몰리브덴 층에서 미립자(grain) 성장을 억제하기 위해 채용될 수 있는, 발견된 다른 기술은 기판을 낮은 온도들로 냉각시키는 것이다. 이는, 증착 이전에 기판을 사전-냉각시키고, 증착 프로세스 동안, 물 또는 가스 냉각을 사용하여 기판을 능동적으로(actively) 냉각시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
몰리브덴 층에서 비결정질 상을 유지함으로써, 다층 스택의 전체 거칠기가 개선되고, 더 적은 플레어를 갖는 더 양호한 EUV 반사율로 이어진다. 그러한 합금의 예는 붕소이다. 다른 가능성은, 증착된 몰리브덴 층 상의 구조를 붕괴시키기 위해, 소량의 질소를 스퍼터 가스에 부가하는 것이다.
몰리브덴 층에서 미립자 성장을 억제하기 위해 채용될 수 있는 다른 기술은 기판을 낮은 온도들로 냉각시키는 것이다. 이는, 증착 이전에 기판을 사전-냉각시키고, 증착 프로세스 동안, 기판을 능동적으로 냉각시키는 것에 의해 달성될 수 있다.
결과적인 방법 및 시스템은, 간단하고, 비용-효과적이며, 복잡하지 않고, 매우 다용도이며, 효과적이고, 그리고, 공지된 기술들을 적응시킴으로써(adapt) 놀랍게(surprisingly) 그리고 불확실하게(unobviously) 구현될 수 있으며, 따라서 쉽게, 효율적으로 그리고 경제적으로 EUV 마스크 블랭크들을 제조하기에 적합하다.
이러한 방법의 이점은 방법이 기판 독립적이라는 점이며, 그래서 방법은 다양한 기판들 및 기판들의 품질들에 대해 사용될 수 있다. 방법은, EUV 블랭크들을 위해 요구되는 특성들을 가지고 있지만 폴리싱 이후 원자적으로 편평하고 평활한 표면들을 갖지 않는 유리 기판들을 사용하는 것을 가능하게 만드는 가능성을 갖는다. 이러한 독립성은, 상이한 기판 공급기들을 사용하는 것을 가능하게 만들고, 공급기들에 의한 기판 제조(preparation) 및 폴리싱에 대한 예상치 못한 변화들의 충격들을 최소화한다.
본 발명의 실시예들은, EUV 마스크 블랭크를 위한, 원자적으로 편평하고, 낮은 결함의, 평활한 표면을 제공한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 또한, 거울들과 같은 다른 유형들의 블랭크들을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 유리 기판 위에, 본 발명의 실시예들은 EUV 거울을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은, UV, DUV, e-빔, 가시광선, 적외선, 이온-빔, x-선, 및 다른 유형들의 반도체 리소그래피에서 사용되는 다른 원자적으로 편평하고, 낮은 결함의, 평활한 표면 구조들에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한, 웨이퍼-스케일로부터 디바이스 수준까지, 그리고 심지어 더 대면적의 디스플레이들 및 태양광(solar) 어플리케이션들까지의 범위일 수 있는, 다양한 크기의 구조들에서 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 중요한 양태는, 본 발명이 가치있게, 비용들을 감소시키고, 시스템들을 단순화하며, 성능을 증가시키는 역사적인 경향을 지원하고 서비스한다는 점이다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 가치있는 양태들은 결과적으로 기술의 상태를 적어도 다음 수준으로 발전시킨다(further).
다층 스택(206)의 증착 동안, 초-저 팽창 기판(202)을 냉각시키는 것에 의해, 비결정질 상이 금속성 층(400)에서 형성될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 다층 스택(206)의 냉각은 몰리브덴 층에서의 미립자 성장을 억제한다. 이러한 미립자 성장은, 초-저 팽창 기판(202)을 사전냉각시키고, 증착 프로세스 동안 물을 사용하여 초-저 팽창 기판(202)을 능동적으로 냉각시키는 것에 의해 억제된다.
이제 도 5를 참조하면, EUV 리소그래피 시스템을 위한 광학 트레인(500)이 도면에 도시된다. 광학 트레인(500)은, EUV 광을 생성하고 그러한 광을 수집기(504)에 수집하기 위한 플라즈마 소스(502)를 갖는다. 수집기(504)는, 조사기 시스템(illuminator system; 506)의 일부인 필드 면 거울(field facet mirror, 508)에 광을 제공하고, 조사기 시스템(506)은 동공 면 거울(pupil facet mirror, 510)을 추가로 포함한다. 조사기 시스템(506)은 EUV 광을 (도 1의 마스크 블랭크(104)의 완전히 프로세싱된 버전인) 레티클(512)에 제공하고, 이는, 투사 광학계(projection optics; 514)를 통해 웨이퍼(516) 상으로 EUV 광을 반사시킨다.
이제 도 6을 참조하면, EUV 리소그래피 시스템(600)이 도면에 도시된다. EUV 리소그래피 시스템(600)은 광학 트레인(600)에 대한 부속물들로서 웨이퍼 스테이지(606), 레티클 스테이지(604), 및 EUV 광 소스 지역(602)을 포함한다. 레티클 스테이지(604)는, 도 1의 마스크 블랭크(104)의 완전히 프로세싱된 버전인, 도 5의 레티클(512)을 지지한다.
EUV 거울(508) 및 EUV 마스크 블랭크(104)는, EUV 리소그래피 시스템(600)이, 웨이퍼들 및 다이 상의, 초-소형화된(ultra-miniaturized) 집적 회로들의 생산에 직면한 많은 장애물들을 극복하도록 허용한다는 것이 밝혀졌다.
본 발명은 특정한 최상의 모드와 함께 설명되었지만, 전술한 설명을 고려하여, 많은 대안들, 수정들, 및 변형들이 당업자에게 자명할 것이라는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은, 포함된 청구항들의 범위 내에 있는 그러한 모든 대안들, 수정들, 및 변형들을 포괄하도록 의도된다. 지금까지 본원에서 열거되거나 첨부된 도면들에 도시된 모든 사항들은 예시적인 것이며 비-제한적인 의미로 이해되어야 한다.

Claims (37)

  1. 통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템(integrated extreme ultraviolet mask blank production system)으로서,
    기판을 진공에 위치시키기 위한 웨이퍼 취급 진공 챔버(wafer handling vacuum chamber);
    제 1 진공 챔버 및 제 2 진공 챔버 ― 상기 제 2 진공 챔버는 상기 기판을 상기 진공으로부터 제거하지 않은 채 극자외선 광을 반사하는 다층 스택을 증착시키기 위한 증착 시스템임 ―; 및
    비결정질 금속성 층(amorphous metallic layer)을 형성하도록 상기 다층 스택 상에서 층을 처리하기 위한 처리 시스템을 포함하는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 시스템은, 상기 비결정질 금속성 층의 합금식 증착(alloyed deposition)을 포함하는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 시스템은, 상기 비결정질 금속성 층의 결정질 구조를 붕괴(disrupt)시키기 위한 가스를 제공하는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 시스템은, 상기 비결정질 금속성 층의 미립자(grain) 성장을 억제하기 위해 상기 다층 스택을 냉각시키는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 증착 시스템은 상기 다층 스택을 스퍼터링하기 위한 마그네트론을 포함하는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    극자외선 거울을 형성하기 위해, 부가적인 층들을 증착시키기 위한 제 2 증착 시스템을 더 포함하는,
    통합형 극자외선 마스크 블랭크 생산 시스템.
  7. 극자외선 마스크 블랭크로서,
    기판;
    상기 기판 위에 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택 ― 상기 다층 스택은 극자외선 광을 반사함 ―;
    상기 다층 스택 위의 캐핑(capping) 층; 및
    상기 캐핑 층 위에 극자외선 광을 흡수하는 흡수체 층;을 포함하고,
    상기 비결정질 금속성 층은 합금된 비결정질 금속성 층인,
    극자외선 마스크 블랭크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층은 붕소, 질소, 또는 탄소와 합금되는,
    극자외선 마스크 블랭크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층은 비결정질 몰리브덴인,
    극자외선 마스크 블랭크.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층은 붕괴된 결정질 구조를 갖는,
    극자외선 마스크 블랭크.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층은 억제된 미립자 성장을 갖는,
    극자외선 마스크 블랭크.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 다층 스택은 극자외선 마스크 블랭크를 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 다층 스택은 극자외선 거울을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 초-저 열 팽창 재료인,
    극자외선 마스크 블랭크.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 유리인,
    극자외선 마스크 블랭크.
  16. 극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 위에, 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계 ― 상기 다층 스택은 극자외선 광을 반사함 ―;
    상기 다층 스택 위에 캐핑 층들을 형성하는 단계; 및
    상기 캐핑 층 위에 극자외선 광을 흡수하는 흡수체 층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는 합금된 비결정질 금속성 층을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 합금을 갖는 금속을 스퍼터링하는 것에 의해 상기 비결정질 금속성 층을 증착시키는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 상기 기판을 냉각시키면서, 스퍼터링에 의해 상기 비결정질 금속성 층을 증착시키는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 붕소, 질소, 또는 탄소와 합금된 상기 비결정질 금속성 층을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 비결정질 몰리브덴의 상기 비결정질 금속성 층을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 붕괴된 결정질 구조의 상기 비결정질 금속성 층을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  22. 제 16 항에 있어서,
    상기 비결정질 금속성 층을 갖는 다층 스택을 형성하는 단계는, 억제된 미립자 성장을 갖는 상기 비결정질 금속성 층을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 다층 스택을 형성하는 단계는 극자외선 마스크 블랭크를 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  24. 제 16 항에 있어서,
    상기 다층 스택을 형성하는 단계는 극자외선 거울을 형성하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  25. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판을 제공하는 단계는 초-저 열 팽창 재료로 이루어진 기판을 제공하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
  26. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판을 제공하는 단계는 유리로 이루어진 기판을 제공하는,
    극자외선 마스크 블랭크를 만드는 방법.
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