KR102214777B1 - 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

극자외선 리소그래피용 마스크가 제공된다. 상기 극자외선 리소그래피용 마스크는 기판 상에 적층된 복수의 단위막(unit layer), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)을 포함하고, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 갖는 반사 구조체, 및 상기 트렌치의 바닥면 상에 배치되는 흡수 패턴을 포함하되, 상기 단위막은, 제1 물질막 및 상기 제1 물질막 상의 제2 물질막을 포함할 수 있다.

Description

극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법 {EUV lithography mask, and fabricating method of the same}
본 발명은 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 기판 상에 적층된 복수의 단위막을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
리소그래피(lithography) 공정은 반도체 소자의 미세화 및 집적도와 직결된 공정이다. 2008년에는 38nm 선폭을 갖는 IC chip이 양산되었으며, 2010년 이후에는 30nm 선폭의 소자들이 양산되고 있다. 이렇게 미세한 선폭을 갖는 반도체 소자를 생성하기 위한 것으로, 극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 노광 기술이 있다.
극자외선 노광 공정은 193 nm immersion double patterning 기술 이후 20 nm 이하 급 메모리 반도체 양산 공정에 적용될 가능성이 가장 높은 차세대 반도체 노광 기술이다. 극자외선 노광 공정은 13.5 nm 파장의 빛을 이용하기 때문에, 투과형 마스크가 아닌 반사형 마스크를 사용하게 되며 종래의 일반적인 극자외선 노광 공정용 마스크의 경우, 반사 영역과 흡수 영역의 명암비를 최대로 하기 위하여 70 nm 두께를 갖는 Ta(탄탈륨) 계열의 흡수체를 사용한다.
하지만 종래의 마스크를 사용하여 10 nm 급 미세한 패턴을 구현할 경우, 두꺼운 흡수체 구조로 인해 노광 공정의 공정 능력이 부족하여 웨이퍼 상의 패턴 형성이 어려운 실정이다. 또한 결함에 민감하기 때문에 노광공정 수율이 쉽게 저하되는 문제점이 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 결함에 둔감하면서 도 이미징 성능을 향상시킬 수 있는 극자외선 리소그래피용 마스크에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 결함에 둔감한 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 이미징 성능이 향상된 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 노광 공정의 수율 및 throughput이 향상된 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 극자외선 리소그래피용 마스크를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크는 기판 상에 적층된 복수의 단위막(unit layer), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)을 포함하고, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 갖는 반사 구조체, 및 상기 트렌치의 바닥면 상에 배치되는 흡수 패턴을 포함하되, 상기 단위막은, 제1 물질막 및 상기 제1 물질막 상의 제2 물질막을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막의 하부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수는, 상기 식각 정지막의 상부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수와 같은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막의 하부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수는, 상기 식각 정지막의 상부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수 보다 적은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막의 두께는, 상기 제1 물질막 또는 상기 제2 물질막의 두께 보다 두꺼운 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막은, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막의 두께는 서로 동일한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 최상부에 배치된 상기 단위막 상에 배치되는 캡핑막(capping layer)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막의 하부면과 인접하게 배치된 상기 제2 물질막은, 상기 제2 물질막의 상부면에 인접한 상부 영역 및 상기 제2 물질막의 하부면에 인접한 하부 영역으로 구분되고, 상기 상부 영역에서 상기 하부 영역으로 갈수록, 산소(O)의 농도가 감소할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법은 기판 상에 적층된 복수의 단위막(unit layer), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)을 포함하는 예비 반사 구조체를 준비하는 단계, 상기 예비 반사 구조체를 식각하여, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 갖는 반사 구조체를 제조하는 단계, 및 상기 트렌치의 바닥면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 예비 반사 구조체 준비 단계는, 상기 기판 상에 제1 물질막을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막 상에 제2 물질막을 형성하는 단계를 포함하는 제1 적층 단계, 상기 제2 물질막 상에 상기 식각 정지막을 형성하는 단계, 및 상기 식각 정지막 상에 상기 제1 물질막을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막 상에 상기 제2 물질막을 형성하는 단계를 포함하는 제2 적층 단계를 포함하되, 상기 제1 적층 단계, 및 상기 제2 적층 단계는 복수회 반복되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 적층 단계에서 형성되는 복수의 상기 제2 물질막 중, 최상부에 형성되는 제2 물질막의 두께는, 상기 최상부에 형성되는 제2 물질막을 제외한 제2 물질막의 두께 보다 두껍고, 3.6 nm 초과의 두께를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 적층 단계의 반복 횟수는, 상기 제2 적층 단계의 반복 횟수 이하로 수행되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 반사 구조체 제조 단계에서, 상기 예비 반사 구조체에 제공되는 식각 소스에 대해, 상기 식각 정지막은, 상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막과 비교하여 식각 선택비를 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막 형성 단계는, 상기 제1 적층 단계에서 최상부의 상기 제2 물질막을 열산화시키는 단계를 포함하고, 최상부의 상기 제2 물질막 열산화되는 동안, 산소(O)가 최상부의 상기 제2 물질막 내부로 침투되어, 최상부의 상기 제2 물질막 내부에 산소 농도 구배(gradient)가 형성되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크는, 기판 상에 적층된 복수의 단위막, 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막을 포함하고, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치를 갖는 반사 구조체, 상기 트렌치의 바닥면 상에 배치되는 흡수 패턴, 및 최상부에 배치된 상기 단위막 상에 배치되는 캡핑막을 포함하되, 상기 단위막은, 제1 물질막 및 상기 제1 물질막 상의 제2 물질막을 포함할 수 있다.
상기 실시 예에 따른 마스크가 오염되는 경우, 오염물질이 상기 캡핑막 상에 형성되어, 상기 흡수 패턴과 오염물질이 서로 다른 평면 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 마스크를 이용하여 aerial image를 획득하는 경우, 오염물질이 focus out 되어, 오염물질이 형성된 영역(defect 영역)의 빛 세기와 오염물질이 형성되지 않은 영역의 한계 빛 세기(threshold intensity)의 차이를 증가시킬 수 있어, 미세한 오염(defect)에 대하여 둔감한 특성을 가질 수 있다. 결과적으로, 이미징 성능을 향상시킬 수 있어, 노광 공정의 수율 및 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 예비 반사 구조체 준비 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 제1 적층 단계를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 시각 정지막 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 6은 식각 정지막 내의 농도 차이를 나타내는 그래프이다.
, 도 7 및 8은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 준비되는 예비 반사 구조체를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 반사 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는 종래의 극자외선 리소그래피용 마스크를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도 및 aerial image이다.
도 17은 본 발명의 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도 및 aerial image이다.
도 18은 본 발명의 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크에 오염이 발생된 경우의 모식도 및 aerial image이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크에 오염이 발생된 경우의 모식도 및 aerial image이다.
도 21은 극자외선 리소그래피용 마스크 Defect 영역의 intensity와 threshold intensity의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 실시 예 6, 실시 예 7, 및 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 23은 본 발명의 실시 예 1, 실시 예 2, 및 비교 예 1, 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 24는 본 발명의 실시 예 7 및 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 25는 본 발명의 실시 예 3 및 실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 식각 정지막의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 최적의 개수를 확인하기 위한 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 예비 반사 구조체 준비 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 제1 적층 단계를 나타내는 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 시각 정지막 형성 단계를 나타내는 도면이고, 도 6은 식각 정지막 내의 농도 차이를 나타내는 그래프이고, 도 7 및 8은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 준비되는 예비 반사 구조체를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 예비 반사 구조체(pre-reflective structure, PRS)가 준비될 수 있다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 예비 반사 구조체(PRS) 준비 단계는, 제1 적층 단계(S110), 식각 정지막 형성 단계(S120), 및 제2 적층 단계(S130)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명된다.
상기 제1 적층 단계(S110)는, 기판(100) 상에 제1 물질막(210)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막(210) 상에 제2 물질막(220a,b)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질막(210)은 몰리브덴(Mo)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 물질막(220a,b)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
상기 제1 물질막(210), 및 상기 제1 물질막(210) 상에 형성된 상기 제2 물질막(220a,b)은 단위막(unit layer, 200)으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 제1 적층 단계를 통해 상기 기판(110) 상에 상기 단위막(200)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 적층 단계는 복수회 반복 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(110) 상에는 복수의 상기 단위막(200)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220a,b)의 두께는 동일할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220a,b)의 두께는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220)의 두께 비율은 5:5~7:3 일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 물질막(210)의 두께는 3.5 nm ~ 4.9 nm 일 수 있다. 반면, 상기 제2 물질막(220a,b)의 두께는 2.1 nm ~ 3.5 nm 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 복수의 단위막(200) 중 최상부의 상기 제2 물질막(220a)의 두께(t1)는, 최상부 아래의 상기 제2 물질막(200b)의 두께(t2)와 보다 두꺼울 수 있다. 이 경우, 후술되는 최상부의 상기 제2 물질막(220a) 상에 식각 정지막(300)을 형성하는 단계(S120)에서, 상기 식각 정지막(300)이 열산화 공정으로 형성되는 경우, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 두께(t1)가 감소되어, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 두께가 최상부 아래의 상기 제2 물질막(200b)의 두께(t2), 및 상기 제1 물질막(210)의 두께와 동일해질 수 있다. 보다 구체적인 설명은 후술된다.
또는, 다른 실시 예에 따르면, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 복수의 단위막(200) 중 최상부의 상기 제2 물질막(220a)의 두께(t1)는, 최상부 아래의 상기 제2 물질막(200b)의 두께(t2)와 같을 수 있다.
상기 제1 적층 단계(S110) 이후, 최상부의 상기 제2 물질막(220a) 상에 상기 식각 정지막(etch stop layer, 300)이 형성될 수 있다(S120). 상기 식각 정지막(300)은 후술되는 반사 구조체 제조 단계에서, 상기 예비 반사 구조체(PRS)에 제공되는 식각 소스에 대해, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220)과 비교하여 식각 선택비를 갖는 물질로 형성될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막(300)은 최상부의 상기 제2 물질막(220a)이 열산화되어, 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 식각 정지막(300)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(300)은 SiO2를 포함할 수 있다.
최상부의 상기 제2 물질막(220a)이 열산화되어, 상기 식각 정지막(300)이 형성되는 동안, 산소(O)가 최상부의 상기 제2 물질막(220a) 내부로 침투될 수 있다. 이에 따라, 최상부의 상기 제2 물질막(220a) 내부에는 산소 농도 구배(gradient)가 형성될 수 있다. 결과적으로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)은, 상부면에 인접한 상부 영역(200a1)에서 하부면에 인접한 하부 영역(200a2)으로 갈수록, 산소(O)의 농도가 감소될 수 있다.
또한, 최상부의 상기 제2 물질막(220a)이 열산화되는 경우, 산소가 최상부의 상기 제2 물질막(200a)으로 침투되어, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 일부가 상기 식각 정지막(300)으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 두께(t1)가 감소될 수 있다. 결과적으로, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 두께(t1)가 최상부 아래의 제2 물질막(200b)의 두께(t2)와 동일해지기 위해, 상술된 바와 같이, 최상부의 상기 제2 물질막(200a)의 두께(t1)는, 최상부를 제외한 다른 부분에 형성된 상기 복수의 단위막(200)이 포함하는 상기 제2 물질막(200b)의 두께(t2) 보다 두껍게 형성될 수 있다.
상술된 바와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막(300)은 증착 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(300)은 화학 기상 증착 공정(Chemical Vapor Deposition, CVD), 물리 기상 증착 공정(Physical Vapor Deposition, PVD), 및 원자층 증착 공정(Atomic layer Depostion, ALD) 등으로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막(300)의 두께를 제어하여 상기 식각 정지막(300)의 극자외선(EUV) 반사도(reflectivity)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 식각 정지막(300)의 두께가, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220)의 두께보다 두꺼운 경우, 상기 식각 정지막(300)의 극자외선 반사도가 향상될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(300)의 두께가 5.45 nm ~ 6.6 nm 인 경우, 상기 식각 정지막(300)의 극자외선 반사도가 향상될 수 있다. 상기 식각 정지막(300)의 극자외선 반사도는 후술되는 반사 구조체의 극자외선 반사도에 영향을 미칠 수 있다. 즉, 상기 식각 정지막(300)의 극자외선 반사도가 저하되는 경우, 후술되는 반사 구조체의 극자외선 반사도가 저하되어 최종적인 극자외선 리소그래피용 마스크의 극자외선 반사도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 식각 정지막(300)의 두께를 제어하여, 극자외선 리소그래피용 마스크의 반사도를 높게 유지시킬 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 식각 정지막(300) 형성 단계(S120) 이후, 상기 제2 적층 단계(S130)가 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 형성될 수 있다.
상기 제2 적층 단계(S130)는 상기 식각 정지막(300) 상에 상기 제1 물질막(210)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막(210) 상에 제2 물질막(220)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 적층 단계를 통해 상기 식각 정지막(300) 상에 상기 단위막(200)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 적층 단계는 복수회 반복 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 식각 정지막(300) 상에는 복수의 상기 단위막(200)이 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 예비 반사 구조체(PRS)는 상기 기판(100) 상에 적층된 상기 복수의 단위막(200), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 상기 식각 정지막(300)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 적층 단계(S130)의 반복 횟수는 상기 제1 적층 단계(S110)의 반복 횟수와 동일 할 수 있다. 이에 따라, 상기 식각 정지막(300)의 하부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수와, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수가 동일할 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(300)의 하부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수와, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수는 모두 20개일 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 적층 단계(S130)의 반복 회수는 상기 제1 적층 단계(S110)의 반복 횟수보다 많을 수 있다. 이에 따라, 상기 식각 정지막(300)의 하부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수는, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수보다 적을 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수는 20개이고, 상기 식각 정지막(300)의 하부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 개수는 20개 미만일 수 있다.
반면, 상기 식각 정지막(300)의 상부에는, 20개 이하의 상기 단위막(200)이 배치될 수 있다. 이와 달리, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 수가 20개를 초과하는 경우, 후술되는 예비 반사 구조체의 식각 단계 이후, 상기 식각 정지막(300)의 상부에 배치된 상기 복수의 단위막(200)들이 붕괴(collapse)되는 문제점이 발생될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법 중 반사 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 나타내는 도면이고, 도 15는 종래의 극자외선 리소그래피용 마스크를 나타내는 도면이다.
상술된 바와 같이, 상기 예비 반사 구조체(PRS)는, 상기 식각 정지막(300)의 상부 및 하부에 복수의 상기 단위막(200)들을 포함할 수 있다. 이하, 상기 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법을 설명함에 있어, 상기 식각 정지막(300)의 하부에는 1개의 상기 단위막(200)이 배치되고, 상기 식각 정지막(300)의 상부에는 2개의 상기 단위막(200)이 배치된 것을 포함하는 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 예를 들어 설명된다. 상기 식각 정지막(300)의 상부 및 하부에 배치되는 상기 단위막(200)의 개수는 제한되지 않는다.
도 1, 및 도 9 내지 도 12를 참조하면, 상기 예비 반사 구조체(PRS)를 식각하여, 반사 구조체(reflect structure, RS)를 제조할 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 상기 반사 구조체(RS)의 제조 단계는, 상기 예비 반사 구조체(PRS) 상에 캡핑막(capping layer, 400)을 형성하는 단계(S210), 상기 캡핑막(400) 상에 제1 보조막(sub layer, 500)을 형성하는 단계(S220), 상기 제1 보조막(500) 상에 제2 보조막(600)을 형성하는 단계(S230), 상기 예비 반사 구조체(PRS), 상기 캡핑막(400), 상기 제1 및 제2 보조막(500, 600)을 식각하는 단계(S240), 및 상기 제2 보조막(600)을 제거하는 단계(S250)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다.
상기 S210 단계에서는, 상기 예비 반사 구조체(PRS) 상에 상기 캡핑막(400)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 포함하는 복수의 단위막(200) 중, 상기 기판(100) 상의 최상부에 배치된 상기 단위막(200) 상에 상기 캡핑막(400)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 캡핑막(400)은 루테늄(Ru), 니오븀 산화물(NbO), 루테늄 산화물(RuO), 및 티타늄 산화물(TiO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 S220 단계, 및 상기 S230 단계를 통해, 상기 캡핑막(400) 상에 상기 제1 보조막(500), 및 상기 제2 보조막(600)이 순차적으로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 보조막(500)은 lift-off material을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 보조막(600)은 E-beam resist를 포함할 수 있다.
상기 S240 단계에서는, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 예비 반사 구조체(PRS), 상기 캡핑막(400), 상기 제1 보조막(500), 및 상기 제2 보조막(600)이 식각 될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 S240 단계는 건식 식각(dry etching) 공정으로 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 식각 정지막(300)은 식각 공정에서 제공되는 식각 소스에 대해, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220)과 비교하여 식각 선택비를 가질 수 있다. 즉, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제2 물질막(220)은 상기 식각 소스와 반응되어 식각 될 수 있다. 반면, 상기 식각 정지막(300)은 상기 식각 소스와 반응되지 않아, 실질적으로 식각되지 않을 수 있다.
이에 따라, 상기 식각 정지막(300)의 상부면에 배치된 상기 복수의 단위막(200)들은 식각되는 반면, 상기 식각 정지막(300)의 하부면에 배치된 상기 복수의 단위막(200)들은 식각되지 않을 수 있다. 결과적으로, 상기 S240단계에서 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 식각되는 경우, 상기 식각 정지막(300)이 노출되는 트렌치(trench, T)를 포함하는 상기 반사 구조체(RS)가 형성될 수 있다.
상기 S240 단계를 통해 상기 반사 구조체(RS)가 형성된 이후, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제2 보조막(600)이 제거될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 보조막(600)은 PR(Photo Resist) strip 공정을 통해 제거될 수 있다.
도 1, 도 13, 및 도 15를 참조하면, 상기 트렌치(T)의 바닥면 상에 흡수 패턴(700)이 형성될 수 있다(S300). 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 제조될 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크는, 상기 기판(100) 상에 적층된 상기 복수의 단위막(200), 및 상기 복수의 단위막(200) 사이 중 어느 하나에 배치되는 상기 식각 정지막(300)을 포함하고, 상기 식각 정지막(300)을 노출시키는 상기 트렌치(T)를 갖는 상기 반사 구조체(RS), 상기 트렌치(T)의 바닥면 상에 배치되는 상기 흡수 패턴(700), 및 상기 기판(100) 상의 최상부에 배치된 상기 단위막(200) 상에 배치된 상기 캡핑막(400)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 패턴(700) 형성 단계는, 상기 제1 보조막(500) 및 상기 트렌치(T)의 바닥면 상에 흡수 패턴(700)을 형성하는 단계, 및 상기 제1 보조막(500)을 제거하여 상기 제1 보조막(500)과 함께 상기 제1 보조막(500) 상에 형성된 상기 흡수 패턴(700)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 보조막(500)을 제거하는 공정은, 리프트 오프(lift-off) 공정으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 보조막(500)이 제거되는 동시에, 상기 제1 보조막(500) 상에 배치된 상기 흡수 패턴(700) 또한 제거될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막(300)의 하부에는, 10~20개의 상기 단위막(200)이 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크가 65% 이상의 image contrast, 20 nm 이상의 maximum defect size, 및 0.15 이상의 threshold intensity를 만족시킬 수 있다. 즉, 상기 식각 정지막(300)의 하부에 배치되는 상기 복수의 단위막(200)의 수가 10~20개 범위로 제어되는 경우, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크가 높은 이미징 성능을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 포함하는 상기 단위막(200)의 전체 개수와, 상기 식각 정지막(300) 하부에 배치되는 상기 단위막(200)의 개수 사이의 차이가 제어되어, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 예비 반사 구조체(PRS)가 포함하는 상기 단위막(200)의 전체 개수와, 상기 식각 정지막(300) 하부에 배치되는 상기 단위막(200)의 개수 사이의 차가 클수록, 상기 극자외선 리소그래피용 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있다.
종래의 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 기판(10), 단위막(20), 및 캡핑막(40)이 순차적으로 적층된 구조를 갖고, 캡핑막(40) 상의 일 측에 흡수 패턴(70)이 배치되었다. 이러한 종래의 마스크에 오염이 발생되는 경우, 오염물질(defect, D)이 캡핑막(40) 상에 형성되어, 흡수 패턴(70)과 오염물질(D)이 동일한 평면(plane) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 마스크를 이용한 이미징 과정에서, 오염물질(D) 또한 함께 전사되어 이미징 성능이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크는, 상기 기판(100) 상에 적층된 상기 복수의 단위막(200), 및 상기 복수의 단위막(200) 사이 중 어느 하나에 배치되는 상기 식각 정지막(300)을 포함하고, 상기 식각 정지막(300)을 노출시키는 상기 트렌치(T)를 갖는 상기 반사 구조체(RS), 상기 트렌치(T)의 바닥면 상에 배치되는 상기 흡수 패턴(700), 및 최상부에 배치된 상기 단위막(200) 상에 배치되는 상기 캡핑막(400)을 포함하되, 상기 단위막(200)은, 상기 제1 물질막(210) 및 상기 제1 물질막(210) 상의 제2 물질막(220)을 포함할 수 있다.
상기 실시 예에 따른 마스크가 오염되는 경우, 오염물질이 상기 캡핑막(400) 상에 형성되어, 상기 흡수 패턴(700)과 오염물질이 서로 다른 평면(plane) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 마스크를 이용하여 aerial image를 획득하는 경우, 오염물질이 focus out 되어, 오염물질이 형성된 영역(defect 영역)의 빛 세기와 오염물질이 형성되지 않은 영역의 한계 빛 세기(threshold intensity)의 차이를 증가시킬 수 있어, 미세한 오염(defect)에 대하여 둔감한 특성을 가질 수 있다. 결과적으로, 이미징 성능을 향상시킬 수 있어, 노광 공정의 수율 및 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크, 및 그 제조 방법의 구체적인 실험 예, 및 특성 평가 결과가 설명된다.
실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
기판 상에 몰리브덴(Mo) 물질막 및 실리콘(Si) 물질막이 적층된 단위막(unit cell)을 형성시켰다. 단위막 형성 공정을 10회 반복하여, 10개의 단위층을 형성한 이후, 최상위에 배치된 단위막 상에 SiO2 식각 정지막을 형성시키고, 식각 정지막 상에 몰리브덴(Mo) 물질막 및 실리콘(Si) 물질막이 적층된 단위막을 형성하되, 단위막 형성 공정을 30회 반복하여 30개의 단위층을 형성하여, 예비 반사 구조체를 제조하였다. 또한, 예비 반사 구조체의 최상부에 배치된 단위막 상에 루테늄(Ru) 캡핑막을 형성시켰다.
몰리브덴(Mo) 물질막 및 실리콘(Si) 물질막과 비교하여 SiO2 식각 정지막에 대해 선택적 식각비를 갖는 식각 소스를 이용하여 제조된 예비 반사 구조체 및 캡핑막을 식각하여, SiO2 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 형성하였다. 이후, 트렌치에 Ni 흡수 패턴을 배치시켜, 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스클 제조하였다.
실시 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 10으로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 50으로 제어하여, 상기 실시 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 15로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 25로 제어하였다. 또한, Ni 흡수 패턴의 반사도를 12%로 제어하여, 상기 실시 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 15로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 25로 제어하였다. 또한, Ni 흡수 패턴의 반사도를 6%로 제어하여, 상기 실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 20으로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 20으로 제어하여, 상기 실시 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 6에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, 트렌치에 Pt 흡수 패턴을 배치하여 실시 예 6에 다른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 6에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 15로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 25로 제어하였다. 또한, Pt 흡수 패턴의 반사도를 15%로 제어하여, 상기 실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 6에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 15로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 25로 제어하였다. 또한, Pt 흡수 패턴의 반사도를 12%로 제어하여, 상기 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
실시 예 9에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 6에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막 하부에 배치되는 단위막의 개수를 20으로 제어하고, 상부에 배치되는 단위막의 개수를 20으로 제어하여, 상기 실시 예 9에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
기판 상에 몰리브덴(Mo) 물질막 및 실리콘(Si) 물질막을 교대로 그리고 반복적으로 적층시키고, 최상단에 배치된 실리콘(Si) 물질막 상에 캡핑층을 형성한 후, 캡핑층의 일 측에 Ni 흡수 패턴을 배치하여, 투과 구조를 갖는 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, SiO2 식각 정지막을 제외하여, 단위막이 모두 식각된 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
비교 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, 식각 정지막으로 NiFe를 사용하여, 비교 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
비교 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, 식각 정지막으로 NiFe를 사용하여, 비교 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
비교 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 제조
상기 실시 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하되, 식각 정지막으로 NiFe를 사용하여, 비교 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하였다.
상술된 실시 예들 및 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 구조가 아래 <표 1>을 통해 정리된다.
구분 식각 정지막 하부 단위막 식각 정지막 상부 단위막 식각 정지막 종류 흡수 패턴 종류 전사 방식
실시 예 1 10 30 SiO2 Ni 반사
실시 예 2 10 50 SiO2 Ni 반사
실시 예 3 15 25 SiO2 Ni (12%) 반사
실시 예 4 15 25 SiO2 Ni (6%) 반사
실시 예 5 20 20 SiO2 Ni 반사
실시 예 6 10 30 SiO2 Pt 반사
실시 예 7 15 25 SiO2 Pt (15%) 반사
실시 예 8 15 25 SiO2 Pt (12%) 반사
실시 예 9 20 20 SiO2 Pt 반사
비교 예 1 - - - Ni 투과
비교 예 2 - - - Ni 반사
비교 예 3 10 30 NiFe Ni 반사
비교 예 4 15 25 NiFe Ni 반사
비교 예 5 20 20 NiFe Ni 반사
도 16은 본 발명의 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도 및 aerial image이다.
도 16의 (a)를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도를 나타내고, 도 16의 (b)를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 aerial image를 나타낸다. 도 16의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우, 트렌치가 없이, 단위막 상에 흡수 패턴이 배치되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 17은 본 발명의 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도 및 aerial image이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 모식도를 나타내고, 도 17의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예 1 에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 aerial image를 나타낸다. 도 17의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우, 트렌치가 형성되어 있으며, 트렌치 하부면에 흡수 패턴이 배치되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
이 밖에, 상기 실시 예 1 및 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 Image contrast(%), 및 NILS(Normalized Image Log-Slope) 값이 아래 <표 2>를 통해 정리된다.
구분 Image contrast (%) NILS
비교 예 1 79.6 2.55
실시 예 1 80.3 2.51
도 16, 및 도 17 그리고 <표 2>를 통해 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1 및 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크는, Image contrast 및 NILS 값의 차이가 매우 적은 것을 알 수 있었다. 즉, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크는, 종래의 마스크와 비교하여 이미징 성능이 유사하다는 것을 확인할 수 있었다.
도 18은 본 발명의 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크에 오염이 발생된 경우의 모식도 및 aerial image이다.
도 18의 (a)를 참조하면, 상기 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 캡핑막 상에 20 nm 크기의 오염(defect)가 발생된 경우의 모식도를 나타내고, 도 18의 (b)를 참조하면, 도 18의 (a)의 aerial image를 나타낸다. 도 18의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이, 오염이 발생된 경우, 반사 영역의 intensity 분포가 왜곡되어 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크에 오염이 발생된 경우의 모식도 및 aerial image이다.
도 19의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 캡핑막 상에 20 nm 크기의 오염(defect)가 발생된 경우의 모식도를 나타내고, 도 19의 (b)를 참조하면, 도 19의 (a)의 aerial image를 나타낸다. 도 20을 참조하면, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 캡핑막 상에 24 nm 크기의 오염(defect)가 발생된 경우의 aerial image를 나타낸다.
도 19 및 도 20에서 알 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 역시, 오염이 발생된 경우 반사 영역의 intensity 분포가 왜곡되어 나타나지만, 왜곡된 정도가 비교 예 1과 비교하여 현저히 작게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 20 nm 크기의 오염물이 발생된 비교 예 1과 24 nm 크기의 오염물이 발생된 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 반사 영역에서 intensity 분포가 유사하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우, 종래의 마스크와 비교하여 오염물(defect) 허용 정도가 큰 것을 알 수 있다.
도 21은 극자외선 리소그래피용 마스크 Defect 영역의 intensity와 threshold intensity의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 21을 참조하면, Defect 영역의 intensity와 threshold intensity의 차이를 나타낸다. Threshold intensity의 경우 마스크의 전사능력과 관련이 있는 intensity 기준이다.
도 22는 본 발명의 실시 예 6, 실시 예 7, 및 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 22를 참조하면, 상기 실시 예 6, 실시 예 7, 및 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 defect 영역의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다. 도 22에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 6에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 67%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 64%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 비교 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 51%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다.
이에 따라, 기판 상에 배치된 단위막의 총 개수 대비 식각 정지막 하부에 배치된 단위막의 개수의 차이가 증가할수록, aerial image의 왜곡 정도가 감소되는 것을 알 수 있었다.
또한, 51%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내기 위해서는, 실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 24 nm의 defect가 허용되고, 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 26 nm의 defect가 허용되는 것을 알 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시 예 1, 실시 예 2, 및 비교 예 1, 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 23을 참조하면, 상기 실시 예 1, 실시 예 2, 및 비교 예 1, 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 defect 영역의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다. 도 23에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 66%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 실시 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 70%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 64%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다.
이에 따라, 기판 상에 배치된 단위막의 총 개수 대비 식각 정지막 하부에 배치된 단위막의 개수의 차이가 증가할수록, aerial image의 왜곡 정도가 감소되는 것을 다시 한번 확인할 수 있었다.
또한, 51%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내기 위해서는, 실시 예 1에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 26 nm의 defect가 허용되고, 비교 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 24 nm의 defect가 허용되고, 실시 예 2에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 28 nm의 defect가 허용되는 것을 알 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시 예 7 및 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 24를 참조하면, 상기 실시 예 7, 및 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 defect 영역의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다. 도 24에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 66%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 실시 예 8에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 64%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다.
도 25는 본 발명의 실시 예 3 및 실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 특성을 비교한는 그래프이다.
도 25를 참조하면, 상기 실시 예 3, 및 실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 defect 영역의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다. 도 25에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 64%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었고, 상기 실시 예 4에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 61%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내었다.
또한, 51%의 intensity와 threshold intensity 차이를 나타내기 위해서는, 실시 예 7에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 26 nm의 defect가 허용되고, 실시 예 3에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우 24 nm의 defect가 허용되는 것을 알 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 식각 정지막의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 26을 참조하면, 상기 실시 예 1, 실시 예 3, 실시 예 5, 및 비교 예 3, 비교 예 4, 비교 예 5에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 두께를 변화시키며, 두께에 따른 EUV 반사도(reflectivity)를 측정하여 나타내었다.
도 25에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가, 비교 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 보다 반사도가 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크의 경우, 5.45 nm ~ 6.6 nm의 두께에서 가장 높은 반사도를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
이에 따라, 상기 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하는 경우, 식각 정지막의 물질로서는 SiO2를 사용하고 두께는 5.45 nm ~ 6.6 nm로 제어하는 것이 반사도를 높일 수 있는 방법임을 알 수 있었다.
도 27 내지 도 29는 본 발명의 실시 예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크가 포함하는 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 최적의 개수를 확인하기 위한 그래프들이다.
도 27을 참조하면, 상기 실시 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 준비하되, 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 5, 10, 15, 20, 25 개로 제어하고, 흡수 패턴으로서 Ni 및 Pt를 사용하여, 각각의 경우에 대해 오염물 최대 허용 크기(Maximum defect size, nm)를 측정하여 나타내었다.
도 27에서 확인할 수 있듯이, 오염물 최대 허용 크기가 20 nm 이상이 되려면, 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 5~20개로 제어해야 하는 것을 확인할 수 있었다.
도 28을 참조하면, 상기 실시 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 준비하되, 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 5, 10, 15, 20, 25 개로 제어하고, 흡수 패턴으로서 Ni 및 Pt를 사용하여, 각각의 경우에 대해 Image contrast(%)를 측정하여 나타내었다.
도 28에서 확인할 수 있듯이, 65% 이상의 image contrast를 얻기 위해서는 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 5~20개로 제어해야 하는 것을 확인할 수 있었다.
도 29를 참조하면, 상기 실시 예들에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크를 준비하되, 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 5, 10, 15, 20, 25 개로 제어하고, 흡수 패턴으로서 Ni 및 Pt를 사용하여, 각각의 경우에 대해 Threshold intensity를 측정하여 나타내었다.
도 29에서 확인할 수 있듯이, 0.15 이상의 threshold intensity를 얻기 위해서는 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수를 10~25개로 제어해야 하는 것을 확인할 수 있었다.
결과적으로, 이미징 성능이 향상된 극자외선 리소그래피용 마스크를 제조하기 위해서는, 식각 정지막의 하부에 배치되는 식각 정지막의 개수가 10~20개로 제어되야 하는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 기판
200: 단위막
210: 제1 물질막
220: 제2 물질막
300: 식각 정지막
400: 캡핑막
500: 제1 보조막
600: 제2 보조막
700: 흡수 패턴

Claims (14)

  1. 기판 상에 적층된 복수의 단위막(unit layer), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)을 포함하고, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 갖는 반사 구조체; 및
    상기 트렌치의 바닥면 상에 배치되는 흡수 패턴을 포함하되,
    상기 단위막은, 제1 물질막 및 상기 제1 물질막 상의 제2 물질막을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막의 하부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수는, 상기 식각 정지막의 상부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수와 같은 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막의 하부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수는, 상기 식각 정지막의 상부에 배치된 상기 복수의 단위막의 개수 보다 적은 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막의 두께는, 상기 제1 물질막 또는 상기 제2 물질막의 두께 보다 두꺼운 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막은, 실리콘 산화물을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막의 두께는 서로 동일한 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  7. 제1 항에 있어서,
    최상부에 배치된 상기 단위막 상에 배치되는 캡핑막(capping layer)를 더 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막의 하부면과 인접하게 배치된 상기 제2 물질막은, 상기 제2 물질막의 상부면에 인접한 상부 영역 및 상기 제2 물질막의 하부면에 인접한 하부 영역으로 구분되고,
    상기 상부 영역에서 상기 하부 영역으로 갈수록, 산소(O)의 농도가 감소되는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크.
  9. 기판 상에 적층된 복수의 단위막(unit layer), 및 상기 복수의 단위막 사이 중 어느 하나에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)을 포함하는 예비 반사 구조체를 준비하는 단계;
    상기 예비 반사 구조체를 식각하여, 상기 식각 정지막을 노출시키는 트렌치(trench)를 갖는 반사 구조체를 제조하는 단계; 및
    상기 트렌치의 바닥면 상에 흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 단위막은, 제1 물질막 및 상기 제1 물질막 상의 제2 물질막을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 예비 반사 구조체 준비 단계는,
    상기 기판 상에 상기 제1 물질막을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막 상에 상기 제2 물질막을 형성하는 단계를 포함하는 제1 적층 단계;
    상기 제2 물질막 상에 상기 식각 정지막을 형성하는 단계; 및
    상기 식각 정지막 상에 상기 제1 물질막을 형성하는 단계, 및 상기 제1 물질막 상에 상기 제2 물질막을 형성하는 단계를 포함하는 제2 적층 단계를 포함하되,
    상기 제1 적층 단계, 및 상기 제2 적층 단계는 복수회 반복되는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 적층 단계에서 형성되는 복수의 상기 제2 물질막 중,
    최상부에 형성되는 제2 물질막의 두께는, 상기 최상부에 형성되는 제2 물질막을 제외한 제2 물질막의 두께 보다 두껍고, 3.6 nm 초과의 두께를 갖는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 적층 단계의 반복 횟수는, 상기 제2 적층 단계의 반복 횟수 이하로 수행되는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 반사 구조체 제조 단계에서, 상기 예비 반사 구조체에 제공되는 식각 소스에 대해,
    상기 식각 정지막은, 상기 제1 물질막 및 상기 제2 물질막과 비교하여 식각 선택비를 갖는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 식각 정지막 형성 단계는, 상기 제1 적층 단계에서 최상부의 상기 제2 물질막을 열산화시키는 단계를 포함하고,
    최상부의 상기 제2 물질막 열산화되는 동안, 산소(O)가 최상부의 상기 제2 물질막 내부로 침투되어, 최상부의 상기 제2 물질막 내부에 산소 농도 구배(gradient)가 형성되는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크 제조 방법.
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