KR102237572B1 - Euv 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

EUV 리소그래피용 마스크가 제공된다. 상기 EUV 리소그래피용 마스크는 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 복수의 단위막(unit layer)이 적층된 반사 구조체, 및 상기 반사 구조체 상에 배치되고, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 포함하되, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층의 폭 차이에 따라, 상기 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함할 수 있다.

Description

EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법 {EUV lithography mask, and fabricating method of the same}
본 발명은 EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 제1 흡수층 및 제2 흡수층이 적층된 흡수 구조체를 포함하는 EUV 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) 계열을 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. 이러한 흡수체 구조로 인하여 마스크 이미징 성능이 감소하는 효과를 마스크 3차원 효과라고 하며, 이를 해결하기 위한 다양한 연구들이 지속적으로 수행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 마스크 3차원 효과가 감소된 EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 마스크 이미징 성능이 향상된 EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어된 EUV 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 EUV 리소그래피용 마스크를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 리소그래피용 마스크는, 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 복수의 단위막(unit layer)이 적층된 반사 구조체, 및 상기 반사 구조체 상에 배치되고, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 포함하되, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층의 폭 차이에 따라, 상기 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층의 폭 차이는, 10 nm 초과 20 nm 미만인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 서로 인접한 상기 제1 흡수층의 일 단 및 상기 제1 흡수층 상에 배치된 상기 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리, 또는 서로 인접한 상기 제1 흡수층의 타 단 및 상기 제1 흡수층 상에 배치된 상기 제2 흡수층의 타 단 사이의 거리는 5 nm 초과 10 nm 미만인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 0차 회절광 및 상기 1차 회절광 사이의 위상차는 180°인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체의 굴절지수(refractive index), 및 소광계수(extinction coefficient)에 따라, 상기 흡수 구조체의 두께(thickness)가 제어되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85 내지 0.95이고, 상기 흡수 구조체의 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 60 nm인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 리소그래피용 마스크는, 상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층 사이에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 반사 구조체, 및 상기 흡수 구조체 사이에 배치되는 캡핑막(capping layer)을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층은 서로 같은 물질을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 복수의 단위막을 적층하여, 반사 구조체를 형성하는 단계, 및 상기 반사 구조체 상에, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체를 형성하는 단계는, 상기 반사 구조체 상에, 상기 제1 흡수층, 식각 정지막(etch stop layer), 상기 제2 흡수층, 및 하드 마스크층이 순차적으로 적층된 예비 흡수 구조체를 형성하는 단계, 상기 반사 구조체 상에, 상기 예비 흡수 구조체를 덮는 마스킹층을 형성하는 단계, 상기 마스킹층이 상기 예비 흡수 구조체 보다 좁은 폭을 갖도록, 상기 마스킹층을 식각하여, 상기 예비 흡수 구조체 상에 마스킹층 패턴을 형성하는 단계, 상기 마스킹층 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 하드 마스크층을 식각하고, 상기 마스킹층 패턴을 제거하는 단계, 식각된 상기 하드 마스크층을 이용하여, 상기 예비 흡수 구조체의 식각 정지막이 노출되도록, 상기 제2 흡수층을 식각하는 단계, 및 식각된 상기 하드 마스크층을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 흡수 구조를 형성하는 단계는, 상기 제2 흡수층의 폭을 제어하여, 상기 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조를 형성하는 단계에서, 상기 예비 흡수 구조체에 제공되는 식각 소스에 대해, 상기 식각 정지막은, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층과 비교하여 식각 선택비를 갖는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크는, 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 복수의 단위막(unit layer)이 적층된 반사 구조체, 및 상기 반사 구조체 상에 배치되고, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 포함하되, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층의 폭 차이에 따라, 상기 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 통한 EUV 리소그래피 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 제1 예비 흡수 구조체 준비 단계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 제2 예비 흡수 구조체 준비 단계를 나타내는 도면이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 흡수 구조체 제조 단계를 나타내는 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능에 영향을 미치는 요소를 나타내는 그래프이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 구조에 따른 이미징 성능을 나타내는 그래프이다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 구조에 따른 이미징 성능을 나타내는 표이다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 굴절지수 및 소광계수에 따른 특성 변화들을 나타내는 그래프이다.
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 EUV 리소그래피용 마스크를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체를 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 통한 EUV 리소그래피 공정을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV(Extreme ultraviolet) 리소그래피용 마스크(10)는, 기판(100), 반사 구조체(200), 캡핑막(300), 및 흡수 구조체(AS)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 구체적으로 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 SiO2를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)은 실리콘 산화물 외에, 티타늄 산화물을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 TiO2가 도핑된 SiO2를 포함할 수 있다. 이 경우, TiO2의 낮은 열 팽창(thermal expansion) 특성으로 인하여, EUV 리소그래피 공정에서 마스크 가열로 인한 이미지 왜곡을 최소화 시킬 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 반사 구조체(200)가 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 반사 구조체(200)는 복수의 단위막(unit layer)를 포함할 수 있다. 상기 단위막은, 제1 물질막(210), 및 상기 제1 물질막(210) 상에 적층된 제2 물질막(220)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 반사 구조체(200)는 상기 제1 물질막(210), 및 상기 제2 물질막(220)이 교대로 그리고 반복적으로 적층될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 물질막(210)은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 물질막(220)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
상기 캡핑막(capping layer, 300)은 상기 반사 구조체(200) 상에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 캡핑막(300)은 상기 복수의 단위막 중 최상부에 배치된 단위막 상에 배치될 수 있다. 상기 캡핑막(300)은 상기 반사 구조체(200)의 산화를 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 캡핑막(300)은 루테늄(Ru), 니오븀 산화물(NbO), 루테늄 산화물(RuO), 및 티타늄 산화물(TiO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 흡수 구조체(Absorb Structure, AS)는 상기 캡핑막(300) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체(AS)는 제1 흡수층(410), 식각 정지막(etch stop layer, 420), 및 제2 흡수층(430)을 포함할 수 있다. 상기 제1 흡수층(410), 상기 식각 정지막(420), 및 상기 제2 흡수층(430)은 순차적으로 적층될 수 있다. 즉, 상기 식각 정지막(420)은 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430) 사이에 배치될 수 있다. 상기 식각 정지막(420)은, 후술되는 EUV 리소그래피용 마스크 제조 방법에서 보다 구체적으로 설명된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)은 서로 같은 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 흡수층(410, 430)은, 크롬, 크롬 산화물, 크롬 질화물, 티타늄, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 탄탈륨, 탄탈륨 산화물, 탄탈륨 질화물, 탄탈륨 산화질화물, 탄탈륨 붕소 산화물, 탄탈륨 붕소 질화물, 탄탈륨 붕소 산화질화물, 알루미늄, 알루미늄 산화물, 은, 은 산화물, 팔라듐, 구리, 루테늄, 몰리브텐, 및 백금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 흡수 구조체(AS)는 상기 흡수 구조체(AS)를 향하여 입사된 광의 0차 회절광(DL0) 및 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차(phase difference)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 0차 회절광(DL0), 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차는 실질적으로 180°로 제어될 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 리소그래피용 마스크(10)의 이미징 성능이 향상될 수 있다. 즉, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차가 180°에 가까울수록, 상기 EUV 리소그래피용 마스크(10)의 이미징 성능이 향상될 수 있다.
구체적으로, 일반적인 EUV 리소그래피 공정은, 도 3에 도시된 바와 같이, EUV 리소그래피용 마스크(10)에 입사된 광이, 0차 회절광(DL0), 1차 회절광(DL1), 및 -1차 회절광(DL2)으로 회절되고, 회절된 광들이 렌즈(20)에 포집될 수 있다. 이후, 렌즈(20)에서 포집된 회절광들이 웨이퍼(30) 상에 제공되어, 마스크(10)의 이미지가 웨이퍼(30) 상에 스캐닝 될 수 있다.
상술된 과정에서, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차 180°인 경우, 또는 180°에 가까운 경우, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1)의 불필요한 광들이 상쇄 간섭에 의해 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 리소그래피용 마스크(10)의 이미징 성능이 향상될 수 있다.
상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차는, 상기 흡수 구조체(AS)의 구조에 따라 제어될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체(AS)가 포함하는 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)의 폭 차이에 따라, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차가 제어될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 흡수층(410)은 제1 폭(width, W1)을 가질 수 있다. 이와 달리 상기 제2 흡수층(430)은 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 상기 제2 폭(W2)은 상기 제1 폭(W1) 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)의 폭 차이는 10 nm 초과 20 nm 미만일 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수층(410)의 일 단 및 상기 제2 흡수층(430)의 일 단 사이의 거리(d1)은 5 nm 초과 10 nm 미만일 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수층(410)의 타 단 및 상기 제2 흡수층(430)의 타 단 사이의 거리(d2)는 5 nm 초과 10 nm 미만일 수 있다. 이 경우, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차는 180°와 가깝게 제어될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 흡수 구조체(AS)의 굴절지수(refractive index) 및 소광계수(extinction coefficient)에 따라, 상기 흡수 구조체(AS)의 두께(thickness, t)가 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85 내지 0.95이고, 상기 흡수 구조체의 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 60 nm로 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85 이고, 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 25 nm로 제어될 수 있다. 또한, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.90 이고, 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 30 nm로 제어될 수 있다. 또한, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.95 이고, 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 60 nm로 제어될 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 흡수 구조체(AS)의 굴절지수 및 소광계수에 따라, 상기 흡수 구조체(AS)의 두께(t)가 제어된 경우, 상기 EUV 리소그래피용 마스크(10)의 이미지 성능에 있어, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차가 큰 영향을 미칠 수 있다.
즉, 상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85 내지 0.95이고, 소광계수가 0.3 내지 0.7이고, 두께가 10 nm 내지 60 nm인 경우, 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차를 180°로 제어함에 따른 이미지 성능 향상 효율을 보다 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크는, 상기 기판(100), 상기 기판(100) 상에 배치되고, 복수의 단위막(unit layer)이 적층된 상기 반사 구조체(200), 및 상기 반사 구조체 상에 배치되고, 제1 폭(W1)을 갖는 상기 제1 흡수층(410), 및 상기 제1 흡수층(410) 상에 적층되고, 상기 제1 폭(W1) 보다 좁은 제2 폭(W2)을 갖는 상기 제2 흡수층(430)을 포함하는 상기 흡수 구조체(AS)를 포함하되, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)의 폭 차이에 따라, 상기 흡수 구조체(AS)를 향해 입사된 광의 상기 0차 회절광(DL0) 및 상기 1차 회절광(DL1) 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법이 도 4 내지 도 13을 참조하여 설명된다. 또한, 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 예를 들어 설명된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법을 설명하는 순서도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 제1 예비 흡수 구조체 준비 단계를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 제2 예비 흡수 구조체 준비 단계를 나타내는 도면이고, 도 8 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법 중 흡수 구조체 제조 단계를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법은, 기판 준비 단계(S100), 반사 구조체 형성 단계(S200), 및 흡수 구조체 형성 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명된다.
도 5를 참조하면, 기판(100) 상에, 반사 구조체(200), 및 캡핑막(300)이 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 기판(100), 상기 반사 구조체(200), 및 상기 캡핑막(300)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된, 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크(10)가 포함하는 상기 기판(100), 상기 반사 구조체(200), 및 상기 캡핑막(300)과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 캡핑막(300) 상에 상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1)가 형성될 수 있다. 상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1)는 제1 흡수층(410), 식각 정지막(etch stop layer, 420), 제2 흡수층(430), 및 하드 마스크층(440)을 포함할 수 있다. 상기 제1 흡수층(410), 상기 식각 정지막(420), 상기 제2 흡수층(430), 및 하드 마스크층(440)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 캡핑막(300) 상에 순차적으로 적층되도록, 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 식각 정지막(420)은 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)과 비교하여 식각 선택비를 가질 수 있다. 즉, 후술되는 흡수 구조체 형성 단계에서, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)은 식각 소스와 반응되어 식각 될 수 있다. 반면, 상기 식각 정지막(420)은 식각 소스와 반응되지 않아, 실질적으로 식각되지 않을 수 있다. 이에 따라, 후술되는 흡수 구조체 형성 단계에서, 상기 식각 정지막(420)의 상부면에 배치된 상기 제2 흡수층(430)은 식각되는 반면, 상기 식각 정지막(420)의 하부면에 배치된 상기 제1 흡수층(410)은 식각되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 식각 정지막(420)은 SiO2, 또는 SiON을 포함할 수 있다.
상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1) 상에는, 레지스트(resist)층(500)이 형성될 수 있다. 상기 레지스트층(500)이 형성된 이후, 상기 레지스트층(500) 및 상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1)는, 적어도 일 영역이 식각 될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1)는 E-beam을 통하여 식각 될 수 있다.
상기 제1 예비 흡수 구조체(PAS1)가 식각된 이후, 상기 레지스트층(500)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2)가 형성될 수 있다.
도 8 내지 도 13을 참조하면, 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2)를 덮는 마스킹층(600)이 형성될 수 있다. 상기 마스킹층(600)은, e-beam에 의하여 적어도 일 영역이 식각될 수 있다. 구체적으로, 상기 마스킹층(600)은, 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2) 보다 좁은 폭을 갖도록 식각될 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2) 상에 마스킹층 패턴(600)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 하드 마스크층(440) 상에 배치된 상기 마스킹층(600)의 적어도 일 영역을 제외한, 나머지 마스킹층(600)들이 모두 제거될 수 있다.
상기 마스킹층 패턴(600)이 형성된 이후, 상기 하드 마스크층(440), 및 상기 제2 흡수층(430)이 식각될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스킹층 패턴(600)을 마스크로 이용하여, 상기 하드 마스크층(440)이 식각될 수 있다. 상기 하드 마스크층(400)이 식각된 이후, 상기 마스킹층 패턴(600)은 제거될 수 있다.
계속해서, 식각된 상기 하드 마스크층(440)을 이용하여, 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2)의 식각 정지막(420)이 노출되도록, 상기 제2 흡수층(430)이 식각될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2)에 식각 소스를 제공하는 방법으로, 상기 제2 흡수층(430)이 식각 될 수 있다. 상술된 바와 같이 상기 제2 예비 흡수 구조체(PAS2)에 식각 용액이 제공되는 경우, 상기 제1 흡수층(410)은 상기 식각 정지막(420)에 의하여 식각되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 흡수층(430)의 폭을 제어하여, 후술되는 흡수 구조체를 향하여 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 흡수층(410) 및 상기 제2 흡수층(430)의 폭 차이가 10 nm 초과 20 nm 미만이 되도록, 상기 제2 흡수층(430)의 폭을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수층(410)의 일 단 및 상기 제2 흡수층(430)의 일 단 사이의 거리가 5 nm 초과 10 nm 미만이 되도록, 상기 제2 흡수층(430)의 폭을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제1 흡수층(410)의 타 단 및 상기 제2 흡수층(430)의 타 단 사이의 거리가 5 nm 초과 10 nm 미만이 되도록, 상기 제2 흡수층(430)의 폭을 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 0차 회절광 및 상기 1차 회절광 사이의 위상차가 180°에 가깝게 제어되어, EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있다. 이와 관련된 설명은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 상기 EUV 리소그래피용 마스크의 이미지 성능 향상 방법과 같을 수 있다. 이에 따라, 구체적인 설명은 생략된다.
상기 제2 흡수층(430)이 식각된 이후, 식각된 상기 하드 마스크층(440)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 제조될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크 제조 방법은, 상기 제1 흡수층(410), 상기 식각 정지막(420), 상기 제2 흡수층(430), 및 상기 하드 마스크층(440)이 순차적으로 적층된 예비 흡수 구조체를 준비하는 단계, 및 상기 제2 흡수층(420)의 폭을, 상기 제1 흡수층(410)의 폭보다 작게 형성하여 흡수 구조체를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 이미징 성능이 향상된 EUV 리소그래피용 마스크의 제조 방법이 제공될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크 및 그 제조 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능에 영향을 미치는 요소를 나타내는 그래프이다.
도 14를 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체는, Pt 또는 Pd의 단일막으로 구성된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 준비한 이후, 상기 마스크를 향하여 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율의 비(Ratio of 0th/1st order diffraction efficiency)에 따른 image contrast(%)를 측정하여 나타내었다. Image contrast는 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능을 나타내는 지표로서, image contrast 값이 높을수록 이미징 성능이 높은 것을 의미한다.
도 14에서 확인할 수 있듯이, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율의 비에 따라, image contras(%) 값이 다양하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 EUV 리소그래피용 마스크의 이미징 성능을 향상시키는 데 있어, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율 비는 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다.
도 15를 참조하면, 도 14에서 설명된 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 이후, 상기 마스크를 향하여 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(phase difference between 0th&1st order)에 따른 image contrast(%)를 측정하여 나타내었다.
도 15에서 확인할 수 있듯이, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 180°에서 멀어질수록 image contrast(%) 값은 작아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 180°에 가까워 질수록, image contrast(%) 값이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크는, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차를 180°에 가깝도록 제어함에 따라, 이미징 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
도 14 및 도 15를 통해 나타나는 결과들 외에, 흡수 구조체의 구조에 따른 특성들이 아래 <표 1>을 통해 정리된다.
흡수 구조체 구조 0차 회절광 세기 1차 회절광 세기 비율 (1/0차 회절광) 0차 회절광 위상 1차 회절광 위상 위상차
(0-1차 회절광)
위상차
(0-1차 회절광) >0
Pt_31nm 0.411736 0.403111 0.979052111 36.1476 -148.394 184.5416 184.5416
Pt_25nm 0.427012 0.410669 0.961727071 29.1226 -165.616 194.7386 194.7386
Pd_23nm 0.435231 0.437954 1.006256448 112.143 -95.8937 208.0367 208.0367
Pd_26nm 0.420736 0.421469 1.001742185 -67.5536 112.635 -180.189 179.8114
Pd_30nm 0.415264 0.416466 1.002894544 98.2155 -90.3112 188.5267 188.5267
Pd_32nm 0.41373 0.411754 0.995223938 -35.0579 156.754 -191.812 168.1881
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 구조에 따른 이미징 성능을 나타내는 그래프이다.
도 16을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체는, 제1 흡수층 상에 제2 흡수층이 적층된 구조를 갖는다. 또한, 제1 흡수층의 폭과 제2 흡수층의 폭이 서로 다르도록 준비된다. 이후, 제1 흡수층의 폭과 제2 흡수층의 폭의 차이에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(phase difference)를 측정하여 나타내었다. 도 13에 도시된 Bias on layer 2는 제1 흡수층의 일 단과 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리를 나타낸다.
도 16에서 확인할 수 있듯이, 제1 흡수층의 폭이 제2 흡수층의 폭 보다 좁은 경우(Bias on layer 2가 -값을 갖는 경우)에는, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 상대적으로 작게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 제2 흡수층의 폭이 제1 흡수층의 폭 보다 좁은 경우(Bias on layer 2가 +값을 갖는 경우)에는, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 상대적으로 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제1 흡수층의 일 단과 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리가 5 nm 내지 10 nm 인 구간을 기점으로, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 점점 증가하다가 감소하게 되는 것을 확인할 수 있었다.
도 17을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체는, 제1 흡수층 상에 제2 흡수층이 적층된 구조를 갖는다. 또한, 제1 흡수층의 폭과 제2 흡수층의 폭이 서로 다르도록 준비된다. 이후, 제1 흡수층의 폭과 제2 흡수층의 폭의 차이에 따른 마스크의 image contrast(%)를 측정하여 나타내었다. 도 14에 도시된 Bias on layer 2는 제1 흡수층의 일 단과 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리를 나타낸다.
도 17에서 확인할 수 있듯이, 제1 흡수층의 폭이 제2 흡수층의 폭 보다 좁은 경우(Bias on layer 2가 -값을 갖는 경우)에는, image contrast 값이 상대적으로 작게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 제2 흡수층의 폭이 제1 흡수층의 폭 보다 좁은 경우(Bias on layer 2가 +값을 갖는 경우)에는, image contrast 값이 상대적으로 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 제1 흡수층의 일 단과 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리가 5 nm 내지 10 nm 인 구간을 기점으로, image contrast 값이 점점 증가하다가 감소하게 되는 것을 확인할 수 있었다.
도 16 및 도 17을 통해 알 수 있듯이, 제1 흡수층 및 제2 흡수층의 폭 차이에 따라, 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어될 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 제1 흡수층 및 제2 흡수층의 폭 차이에 따라, 마스크의 이미징 성능이 향상될 수 있음을 알 수 있었다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 구조에 따른 이미징 성능을 나타내는 표이다.
도 18을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체는, 제1 흡수층 상에 제2 흡수층이 적층된 구조를 갖는다. 상기 제1 흡수층 또는 제2 흡수층은 TaBN을 포함한다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 굴절지수(Refractive index) 및 소광계수(Extinction coefficient)에 따라 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차를 나타내었다.
도 18에서 확인할 수 있듯이, 제1 흡수층 또는 제2 흡수층이 TaBN을 포함하는 경우, 굴질 지수가 0.9~0.92 이고, 소광계수가 0.06 이상인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 180°에 가까워 지는 것을 확인할 수 있었다.
도 19를 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 준비된다. 상기 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체는, 제1 흡수층 상에 제2 흡수층이 적층된 구조를 갖는다. 제1 흡수층의 두께(layer 1 thickness) 및 제2 흡수층의 두께(layer 2 thickness)에 따라 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차를 나타내었다.
도 19에서 확인할 수 있듯이, 제1 흡수층 및 제2 흡수층의 두께의 합이 40 nm, 48 nm, 56 nm, 58 nm, 62 nm, 64 nm, 및 70 nm인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 180°에 가까워지는 것을 확인할 수 있었다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크가 포함하는 흡수 구조체의 굴절지수 및 소광계수에 따른 특성 변화들을 나타내는 그래프이다.
도 20을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 준비하되, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.03인 마스크, 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크, 및 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크를 준비하였다. 이후, 각각의 마스크에 대해, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율(Ratio of 1st/0th diffraction efficiency)을 측정하여 도 20의 (a)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(Phase difference between 1st & 0th order, °)를 측정하여 도 20의 (b)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 NILS(normalized image log slope)를 측정하여 도 20의 (c)에 도시하였다.
도 20의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 1인 경우, 소광계수(k)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 실질적으로 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 흡수 구조체의 굴절계수가 1인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차는, 이미징 성능을 나타내는 NILS 값에 미치는 영향이 매우 적으며, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
도 21을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 준비하되, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.95이고, 소광계수(k)가 0.03인 마스크, 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크, 및 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크를 준비하였다. 이후, 각각의 마스크에 대해, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율(Ratio of 1st/0th diffraction efficiency)을 측정하여 도 21의 (a)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(Phase difference between 1st & 0th order, °)를 측정하여 도 21의 (b)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 NILS(normalized image log slope)를 측정하여 도 21의 (c)에 도시하였다.
도 21의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.95인 경우, 소광계수(k)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율이 실질적으로 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 흡수 구조체의 굴절계수가 0.95인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율은, 이미징 성능을 나타내는 NILS 값에 미치는 영향이 매우 적으며, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
도 22를 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 준비하되, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.90이고, 소광계수(k)가 0.03인 마스크, 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크, 및 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크를 준비하였다. 이후, 각각의 마스크에 대해, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율(Ratio of 1st/0th diffraction efficiency)을 측정하여 도 22의 (a)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(Phase difference between 1st & 0th order, °)를 측정하여 도 22의 (b)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 NILS(normalized image log slope)를 측정하여 도 22의 (c)에 도시하였다.
도 22의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.95인 경우, 소광계수(k)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율이 실질적으로 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 흡수 구조체의 굴절계수가 0.90인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율은, 이미징 성능을 나타내는 NILS 값에 미치는 영향이 매우 적으며, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
도 23을 참조하면, SiO2 기판, Mo-Si 반사 구조체, Ru 캡핑막, 및 흡수 구조체를 포함하는 실시 예에 따른 EUV 리소그래피용 마스크를 준비하되, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.85이고, 소광계수(k)가 0.03인 마스크, 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크, 및 굴절지수(n)가 1이고, 소광계수(k)가 0.07인 마스크를 준비하였다. 이후, 각각의 마스크에 대해, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율(Ratio of 1st/0th diffraction efficiency)을 측정하여 도 23의 (a)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차(Phase difference between 1st & 0th order, °)를 측정하여 도 23의 (b)에 도시하였고, 흡수 구조체의 두께(Absorber thickness, nm)에 따른 NILS(normalized image log slope)를 측정하여 도 23의 (c)에 도시하였다.
도 23의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수(n)가 0.85인 경우, 소광계수(k)에 따른 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율이 실질적으로 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 흡수 구조체의 굴절계수가 0.85인 경우, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 회절 효율은, 이미징 성능을 나타내는 NILS 값에 미치는 영향이 매우 적으며, 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 21 내지 도 23에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수가 0.95, 0.90, 및 0.85인 경우 흡수 구조체의 두께 구간별로 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 NILS 값에 미치는 영향 정도가 각기 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 도 21에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수가 0.95인 경우, 흡수 구조체의 두께가 10 nm 내지 60 nm 인 구간에서, 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향이 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 22에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수가 0.90인 경우, 흡수 구조체의 두께가 10 nm 내지 30 nm 인 구간에서, 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향이 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 23에서 확인할 수 있듯이, 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85인 경우, 흡수 구조체의 두께가 10 nm 내지 25 nm인 구간에서, 위상차가 NILS 값에 지배적으로 영향이 미치는 것을 확인할 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.
10: EUV 리소그래피용 마스크
20: 렌즈
30: 웨이퍼
100: 기판
200: 반사 구조체
300: 캡핑막
410: 제1 흡수층
420: 식각 정지막
430: 제2 흡수층
440: 하드 마스크층
500: 레지스트층
600: 마스킹층

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 복수의 단위막(unit layer)이 적층된 반사 구조체; 및
    상기 반사 구조체 상에 배치되고, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 포함하되,
    상기 제1 흡수층의 상부면은 상기 제2 흡수층과 중첩되는 제1 영역, 및 상기 제2 흡수층과 중첩되지 않는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2 영역의 폭에 따라, 상기 흡수 구조체를 향해 입사된 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 폭은, 10 nm 초과 20 nm 미만인 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  3. 제2 항에 있어서,
    서로 인접한 상기 제1 흡수층의 일 단 및 상기 제1 흡수층 상에 배치된 상기 제2 흡수층의 일 단 사이의 거리, 또는 서로 인접한 상기 제1 흡수층의 타 단 및 상기 제1 흡수층 상에 배치된 상기 제2 흡수층의 타 단 사이의 거리는 5 nm 초과 10 nm 미만인 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 0차 회절광 및 상기 1차 회절광 사이의 위상차는 180°인 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 흡수 구조체의 굴절지수(refractive index), 및 소광계수(extinction coefficient)에 따라, 상기 흡수 구조체의 두께(thickness)가 제어되는 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 흡수 구조체의 굴절지수가 0.85 내지 0.95이고, 상기 흡수 구조체의 소광계수가 0.3 내지 0.7인 경우, 상기 흡수 구조체의 두께는 10 nm 내지 60 nm인 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층 사이에 배치되는 식각 정지막(etch stop layer)를 더 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 반사 구조체, 및 상기 흡수 구조체 사이에 배치되는 캡핑막(capping layer)을 더 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층은 서로 다른 물질을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 흡수층, 및 상기 제2 흡수층은 서로 같은 물질을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크.
  11. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 복수의 단위막을 적층하여, 반사 구조체를 형성하는 단계; 및
    상기 반사 구조체 상에, 제1 폭(width)을 갖는 제1 흡수층, 및 상기 제1 흡수층 상에 적층되고, 상기 제1 폭 보다 좁은 제2 폭을 갖는 제2 흡수층을 포함하는 흡수 구조체를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 흡수층의 상부면은 상기 제2 흡수층과 중첩되는 제1 영역, 및 상기 제2 흡수층과 중첩되지 않는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2 영역의 폭에 따라, 상기 흡수 구조체를 향해 입사되는 광의 0차 회절광 및 1차 회절광 사이의 위상차가 제어되는 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 흡수 구조체를 형성하는 단계는,
    상기 반사 구조체 상에, 상기 제1 흡수층, 식각 정지막(etch stop layer), 상기 제2 흡수층, 및 하드 마스크층이 순차적으로 적층된 예비 흡수 구조체를 형성하는 단계;
    상기 반사 구조체 상에, 상기 예비 흡수 구조체를 덮는 마스킹층을 형성하는 단계;
    상기 마스킹층이 상기 예비 흡수 구조체 보다 좁은 폭을 갖도록, 상기 마스킹층을 식각하여, 상기 예비 흡수 구조체 상에 마스킹층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스킹층 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 하드 마스크층을 식각하고, 상기 마스킹층 패턴을 제거하는 단계;
    식각된 상기 하드 마스크층을 이용하여, 상기 예비 흡수 구조체의 식각 정지막이 노출되도록, 상기 제2 흡수층을 식각하는 단계; 및
    식각된 상기 하드 마스크층을 제거하는 단계를 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 흡수 구조를 형성하는 단계에서, 상기 예비 흡수 구조체에 제공되는 식각 소스에 대해,
    상기 식각 정지막은, 상기 제1 흡수층 및 상기 제2 흡수층과 비교하여 식각 선택비를 갖는 것을 포함하는 EUV 리소그래피용 마스크 제조 방법.
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