KR102464044B1 - 비정질 캡핑 층을 갖는 리소그래피 마스크 - Google Patents
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Abstract
기판 위에 다층 반사 구조물이 배치된다. 상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 캡핑 층이 배치된다. 상기 비정질 캡핑 층은 루테늄, 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄을 포함할 수 있다. 상기 다층 반사 구조물과 상기 비정질 캡핑 층 사이에 비정질 층이 또한 배치될 수 있다. 상기 비정질 층은 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 또는 비정질 실리콘 질화물을 포함한다.
Description
반도체 집적 회로(IC; integrated circuit) 산업은 급격한 성장을 겪어왔다. IC 재료 및 설계에 있어서의 기술 발전은 IC 세대를 만들어냈는데, 각 세대는 이전 세대보다 더 작고 보다 복잡한 회로를 갖는다. 그러나, 이들 발전은 IC 프로세싱 및 제조의 복잡도를 증가시켰고, 이들 발전이 실현되기 위해서는, IC 프로세싱 및 제조에 있어서의 마찬가지의 개발이 필요하다. 집적 회로 진화 동안, 기능 밀도(즉, 칩 면적당 상호접속된 디바이스들의 수)는 전반적으로 증가한 반면에, 기하학적 크기(즉, 제조 프로세스를 사용하여 만들어질 수 있는 최소 컴포넌트(또는 라인))는 감소하였다.
반도체 디바이스 크기가, 예를 들어 20 나노미터(nm) 노드 아래로, 계속해서 축소함에 따라, 종래의 리소그래피 기술은 광학적 제한을 가지며, 이는 분해능(resolution) 문제로 이어지고, 원하는 리소그래피 성능을 달성하지 못할 수 있다. 비교하자면, EUV(extreme ultraviolet) 리소그래피는 훨씬 더 작은 디바이스 크기를 달성할 수 있다. 그러나, 기존의 EUV 리소그래피는 여전히 특정 난제에 직면할 수 있다. 예를 들어, 기존의 EUV 마스크의 캡핑 층은 쉽게 손상될 수 있으며, 이는 리소그래피 성능을 저하시킬 수 있고 그리고/또는 EUV 마스크의 수명을 단축시킬 수 있다.
따라서, 기존의 EUV 리소그래피 시스템 및 방법은 일반적으로 그의 의도한 목적에는 충분하였지만, 모든 점에서 완전히 만족스럽지는 못하였다.
기판 위에 다층 반사 구조물이 배치된다. 상기 다층 반사 구조물 위에 비정질(amorphous) 캡핑 층이 배치된다. 상기 비정질 캡핑 층은 루테늄, 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄을 포함할 수 있다. 상기 다층 반사 구조물과 상기 비정질 캡핑 층 사이에 비정질 층이 또한 배치될 수 있다. 상기 비정질 층은 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 또는 비정질 실리콘 질화물을 포함한다.
본 개시의 양상은 다음의 상세한 설명으로부터 첨부 도면과 함께 볼 때 가장 잘 이해된다. 산업계에서의 표준 실시에 따라 다양한 특징부들이 실축척대로 도시되지 않은 것을 강조한다. 사실상, 다양한 특징부들의 치수는 설명을 명확하게 하기 위해 임의로 증가되거나 감소되었을 수 있다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따라 구성된 리소그래피 시스템의 개략도이다.
도 2 내지 도 13은 본 개시의 실시예에 따른 다양한 제조 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도들을 예시한다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리소그래피 마스크를 제조 및 사용하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리소그래피 마스크를 제조 및 사용하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 1은 본 개시의 일부 실시예에 따라 구성된 리소그래피 시스템의 개략도이다.
도 2 내지 도 13은 본 개시의 실시예에 따른 다양한 제조 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도들을 예시한다.
도 14는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리소그래피 마스크를 제조 및 사용하는 방법을 예시한 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 일부 실시예에 따른 리소그래피 마스크를 제조 및 사용하는 방법을 예시한 흐름도이다.
다음의 개시는 제공되는 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 다양한 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 구성의 구체적 예가 본 개시를 단순화하도록 아래에 기재된다. 이들은 물론 단지 예일 뿐이며 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 다음 기재에 있어서 제2 특징부 상에 또는 위에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가의 특징부가 형성될 수 있는 실시예도 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 단순하고 명확하게 하기 위한 목적인 것이며, 그 자체가 설명되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.
또한, “밑에”, “아래에”, “하부”, “위에”, “상부” 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 구성요소 또는 특징부의 또다른 구성요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 관계를 기재하고자 설명을 쉽게 하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용중이거나 동작중인 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된다. 장치는 달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향으로), 여기에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자는 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.
또한, 숫자 또는 숫자 범위가 “약”, “대략” 등으로 기재될 때, 이 용어는 기재된 숫자의 +/- 10% 내와 같은 기재된 숫자 또는 당해 기술분야에서의 숙련자가 이해하는 다른 값을 포함한 합당한 범위 내에 있는 숫자를 망라하도록 의도된다. 예를 들어, 용어 “약 5 nm”는 4.5 nm 내지 5.5 nm의 치수 범위를 망라한다.
EUV 리소그래피는 작은 반도체 디바이스 크기를 달성할 수 있는 그의 능력으로 인해 널리 사용되어 왔다. 그러나, EUV 리소그래피를 수행하는 종래의 시스템 및 방법은 여전히 다양한 난제에 직면할 수 있다. 예를 들어, 종래의 EUV 시스템은 EUV 리소그래피를 수행하도록 구성된 리소그래피 마스크를 채용한다. 무엇보다도, EUV 리소그래피 마스크는, EUV 리소그래피 마스크의 다른 컴포넌트(예컨대, 다층 반사 구조물)의 일부를 보호하도록 구성되는 캡핑 층을 포함한다. 종래의 EUV 리소그래피 마스크는 다결정질(poly-crystalline) 재료를 사용하여 캡핑 층을 구현할 수 있다. 그러나, 이러한 다결정질 재료는 다양한 EUV 리소그래피 프로세스 동안 쉽게 손상될 수 있다.
예를 들어, 다결정질 구조를 갖는 재료는 다양한 크기 및 배향의 복수의 결정자(crystallite)(“그레인”으로도 지칭됨)를 갖는다. 입계(grain boundary)는 이러한 그레인 또는 결정자의 두 개 사이의 계면을 지칭할 수 있다. 리소그래피 프로세스 동안, 예를 들어 건식 에칭 및 세척 동안(또는 이의 결과로서), 다결정질 캡핑 층의 입계는 균열되거나 달리 거칠게 될 수 있다(매끄러운 평평한 표면을 갖는 것과는 대조적으로). 캡핑 층에 미치는 이 손상은, 예를 들어 웨이퍼 인쇄 동안 임계 치수(CD; critical dimension)에 관련하여, 리소그래피 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 캡핑 층 손상이 있는 EUV 리소그래피 마스크는 세척 또는 e-빔 보수(repair)에 의한 입자 제거를 견딜 수 있는 능력이 떨어지기에, 캡핑 층에 미치는 손상은 또한, EUV 리소그래피 마스크의 수명을 단축시킬 수 있다. EUV 리소그래피 마스크가 과도한 손상으로 인해 빈번하게 교체되어야 할 경우, 이는 반도체 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
상기에 설명된 이 문제를 완화시키기 위해, 본 개시는 다결정질 구조보다는 비정질(amorphous) 구조의 캡핑 층을 갖는 EUV 리소그래피 마스크를 형성한다. 비정질 구조는 캡핑 층이 손상되는 일 없이 다양한 EUV 리소그래피 프로세스를 더 잘 결딜 수 있게 해주며, 그에 의해 EUV 리소그래피 성능을 개선하고 EUV 리소그래피 마스크의 수명을 연장한다. 본 개시의 다양한 양상은 도 1 내지 도 15에 관련하여 아래에 설명될 것이다. 먼저, 본 개시의 실시예에 따른 EUV 리소그래피 시스템이 도 1에 관련하여 아래에 설명된다. 다음으로, 본 개시의 실시예에 따른 EUV 리소그래피 시스템의 일부인 EUV 마스크의 세부사항이 도 2 내지 도 15에 관련하여 설명된다.
도 1은 일부 실시예에 따라 구성된 EUV 리소그래피 시스템(10)의 개략도이다. EUV 리소그래피 시스템(10)은 또한 일반적으로, 각자의 방사선 소스 및 노출 모드로 리소그래피 노광 프로세스를 수행하도록 구성되는 스캐너로 지칭될 수 있다. EUV 리소그래피 시스템(10)은 EUV 광 또는 EUV 방사선에 의해 포토레지스트 층을 노출시키도록 설계된다. 포토레지스트 층은 EUV 광에 민감한 재료이다. EUV 리소그래피 시스템(10)은 약 1 nm와 약 100 nm 사이 범위의 파장을 갖는 EUV 광과 같은 EUV 광을 생성하기 위한 방사선 소스(12)를 채용한다. 하나의 특정 예에서, 방사선 소스(12)는 약 13.5 nm가 중심인 파장을 갖는 EUV 광을 발생시킨다. 따라서, 방사선 소스(12)는 EUV 방사선 소스(12)로도 지칭된다.
리소그래피 시스템(10)은 또한 조명기(illuminator)(14)를 채용한다. 다양한 실시예에서, 조명기(14)는, 방사선 소스(12)로부터의 광을 마스크 스테이지(16)로, 특히 마스크 스테이지(16) 상에 고정된 EUV 리소그래피 마스크(18)로 지향시키기 위하여, 다양한 굴절 광학 컴포넌트, 에컨대 단일 렌즈 또는 복수의 렌즈(존 플레이트)를 갖는 렌즈 시스템, 또는 대안으로서 반사 광학기기(EUV 리소그래피 시스템용), 예컨대 단일 미러 또는 복수의 미러를 갖는 미러 시스템을 포함한다. 방사선 소스(12)가 EUV 파장 범위의 광을 발생시키는 본 실시예에서, 조명기(14)는 반사 광학기기를 채용한다. 일부 실시예에서, 조명기(14)는 쌍극자 조명 컴포넌트를 포함한다.
일부 실시예에서, 조명기(14)는 EUV 리소그래피 마스크(18)에 적절한 조명을 제공하게끔 미러를 구성하도록 동작 가능하다. 하나의 예에서, 조명기(14)의 미러는 EUV 광을 상이한 조명 위치로 반사시키도록 스위칭 가능하다. 일부 실시예에서, 조명기(14) 앞의 스테이지는, 조명기(14)의 미러로써 EUV 광을 상이한 조명 위치로 지향시키도록 제어 가능한 다른 스위칭 가능 미러를 추가적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 조명기(14)는 EUV 리소그래피 마스크(18)에 축상 조명(ONI; on-axis illumination)을 제공하도록 구성된다. 예에서, 부분 간섭성(partial coherence)(σ)이 최대 0.3인 디스크 조명기(14)가 채용된다. 일부 다른 실시예에서, 조명기(14)는 EUV 리소그래피 마스크(18)에 축외 조명(OAI; off-axis illumination)을 제공하도록 구성된다. 예에서, 조명기(14)는 쌍극자 조명기이다. 쌍극자 조명기는 일부 실시예에서 최대 0.3의 부분 간섭성(σ)을 갖는다.
리소그래피 시스템(10)은 또한 EUV 리소그래피 마스크(18)를 고정하도록 구성된 마스크 스테이지(16)를 포함한다. 일부 실시예에서, 마스크 스테이지(16)는 EUV 리소그래피 마스크(18)를 고정하기 위한 정전 척(e-chuck)을 포함한다. 이는, 가스 분자가 EUV 광을 흡수하며, EUV 리소그래피 패터닝을 위한 리소그래피 시스템은 EUV 강도 손실을 피하기 위해 진공 환경에서 유지되기 때문이다. 본 개시에서, 마스크, 포토마스크, 및 레티클의 용어들은 동일한 항목을 지칭하도록 서로 교환가능하게 사용된다.
본 실시예에서, 리소그래피 시스템(10)은 EUV 리소그래피 시스템이고, EUV 리소그래피 마스크(18)는 반사 마스크이다. EUV 리소그래피 마스크(18)의 하나의 예시적인 구조물이 예시를 위해 제공된다. EUV 리소그래피 마스크(18)는 LTEM(low thermal expansion material) 또는 용융 석영과 같은 적합한 재료를 갖는 기판을 포함한다. 다양한 예에서, LTEM은 TiO2 도핑된 SiO2 또는 낮은 열 팽창을 갖는 다른 적합한 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, LTEM은 5 wt% - 20 wt% TiO2를 포함하고, 약 1.0 x 10-6 /℃보다 더 낮은 열팽창 계수를 갖는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, LTEM의 TiO2 도핑된 SiO2 재료는, 매 1 ℃씩의 온도 변화마다 60 ppb(parts-per-billion) 미만 만큼 변하도록 하는 열팽창 계수를 갖는다. 물론, TiO2 도핑된 SiO2 이하의 열팽창 계수를 갖는 다른 적합한 재료도 또한 사용될 수 있다.
EUV 리소그래피 마스크(18)는 또한 기판 상에 퇴적된 다층 반사 구조물을 포함한다. 다층 반사 구조물은 복수의 막 쌍들, 예컨대 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 막 쌍들(예컨대, 각각의 막 쌍에서 실리콘 층 위나 아래의 몰리브덴 층)을 포함한다. 대안으로서, 다층 반사 구조물은 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 막 쌍들, 또는 EUV 광을 많이 반사하도록 구성 가능한 다른 적합한 재료를 포함할 수 있다.
EUV 리소그래피 마스크(18)는 다층 반사 구조물 및/또는 그 아래의 층의 보호를 위해 다층 반사 구조물 상에 배치되는 캡핑 층을 더 포함할 수 있다. 종래의 EUV 마스크는 다결정질 구조를 갖는 캡핑 층을 구현할 수 있다. 상기에 설명된 바와 같이, 캡핑 층에 대한 다결정질 구조는 손상되기 쉬울 수 있으며, 예를 들어 다결정질 캡핑 층의 입계는 에칭 및 세척과 같은 리소그래피 프로세스의 결과로서 거칠어지거나 균열될 수 있다. 다결정질 캡핑 층에의 손상은 불량한 임계 치수(CD; critical dimension)와 같은 제조상 문제를 야기할 수 있다. EUV 리소그래피 마스크 자체도 또한, 다결정질 캡핑 층에의 손상으로 인해 감소된 수명 문제를 겪을 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, EUV 리소그래피 마스크(18)의 캡핑 층은 다결정질 구조가 아니라 비정질 구조를 갖는다. 이에 관련하여, 비정질 구조는 비결정질이며, 그의 구성성분이 정렬된 방식으로 배열되지 않기에 명확한 기하학적 형상이 없을 수 있다. 그리하여, 비정질 구조는 다결정질 구조의 경우 존재하는 입계를 갖지 않을 수 있다. 제조로 인한 손상은 통상적으로 입계에서 일어나므로, 비정질 캡핑 층의 입계가 없는 것은, 거기에서 일어날 수 있는 손상을 실질적으로 막거나 적어도 감소시킨다. 결과적으로, 리소그래피 성능이 개선될 수 있고, EUV 리소그래피 마스크(18)의 수명이 연장될 수 있으며, 이는 반도체 제조 비용을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 비정질 캡핑 층은 비정질 루테늄(Ru) 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 비정질 캡핑 층은 다음 원소들, 즉 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄 중의 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 비정질 캡핑 층은, 다층 반사 구조물 상에 비정질 층을 먼저 형성함으로써, 그러므로 비정질 층 상에 비정질 캡핑 층을 형성한 후에 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 비정질 캡핑 층은, 먼저 다층 반사 구조물의 상부 표면을 처리(treat)하고(예를 들어 플라즈마로 처리함으로써), 그 후에 다층 반사 구조물의 처리된 표면 상에 비정질 캡핑 층을 형성함으로써, 형성될 수 있다. 비정질 캡핑 층의 형성은 도 2 내지 도 5에 관련하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
EUV 리소그래피 마스크(18)는 비정질 캡핑 층 위에 퇴적된 흡수 층(흡수체 층으로도 지칭됨)을 더 포함한다. 흡수 층은 집적 회로(IC; integrated circuit)의 층을 정의하도록 패터닝된다. 대안으로서, 또다른 반사 층이 다층 반사 구조물 위에 퇴적될 수 있으며 집적 회로의 층을 정의하도록 패터닝됨으로써, EUV 위상 시프트 마스크를 형성한다.
리소그래피 시스템(10)은 또한, 리소그래피 시스템(10)의 기판 스테이지(28) 상에 고정된 타겟(26)(예컨대, 반도체 기판)에 EUV 리소그래피 마스크(18)의 패턴을 이미징하기 위한 투사 광학 모듈(또는 POB(projection optics box))(20)을 포함한다. POB(20)는 다양한 실시예에서 굴절 광학기기(예컨대, UV 리소그래피 시스템의 경우) 또는 대안으로서 반사 광학기기(예컨대, EUV 리소그래피 시스템의 경우)를 갖는다. EUV 리소그래피 마스크(18)로부터 지향되며 다양한 회절 차수로 회절되고 마스크 상에 정의된 패턴의 이미지를 전달하는 광은 POB(20)에 의해 수집된다. POB(20)는 1보다 작은 배율을 포함할 수 있다(그에 의해, 타겟(에컨대, 아래에 설명되는 타겟(26)) 상의 “이미지”의 크기가 마스크 상의 대응하는 “객체”의 크기보다 작음). 조명기(14) 및 POB(20)는 집합적으로 리소그래피 시스템(10)의 광학 모듈로 지칭된다.
리소그래피 시스템(10)은 또한, 광이 투사 동공 평면(projection pupil plane(24) 상에 위상 분포를 갖도록 EUV 리소그래피 마스크(18)로부터 지향된 광의 광학 위상을 변조하기 위한 동공 위상 변조기(22)를 포함한다. 광학 모듈에는, 객체(본 경우에는 EUV 리소그래피 마스크(18))의 퓨리에 변환(Fourier Transform)에 대응하는 필드 분포를 갖는 평면이 존재한다. 이 평면은 투사 동공 평면으로 지칭된다. 동공 위상 변조기(22)는 투사 동공 평면(24) 상의 광의 광학 위상을 변조하기 위한 메커니즘을 제공한다. 일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 위상 변조를 위해 POB(20)의 반사 미러를 튜닝하기 위한 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, POB(20)의 미러는 스위칭 가능하고 EUV 광을 반사시키도록 제어되며, 그에 의해 POB(20)를 통한 광의 위상을 변조한다.
일부 실시예에서, 동공 위상 변조기(22)는 투사 동공 평면(24) 상에 배치된 동공 필터를 이용한다. 동공 필터는 EUV 리소그래피 마스크(18)로부터의 EUV 광의 특정 공간 주파수 성분을 걸러낸다. 특히, 동공 필터는 POB(20)를 통해 지향된 광의 위상 분포를 변조시키도록 기능하는 위상 동공 필터이다. 그러나, 위상 동공 필터를 이용하는 것은, 모든 재료가 EUV 광을 흡수하기에 일부 리소그래피 시스템(예컨대, EUV 리소그래피 시스템)에서는 한정된다.
상기에 설명된 바와 같이, 리소그래피 시스템(10)은 또한, 패터닝될 타겟(26), 예컨대 반도체 기판을 고정하기 위한 기판 스테이지(28)를 포함한다. 본 실시예에서, 반도체 기판은 실리콘 웨이퍼 또는 다른 유형의 웨이퍼와 같은 반도체 웨이퍼이다. 타겟(26)은 본 실시예에서 EUV 광과 같은 반사선 빔에 민감한 레지스트 층으로 코팅된다. 상기에 기재된 것들을 포함하는 다양한 컴포넌트들은 함께 통합되고 리소그래피 노출 프로세스를 수행하도록 동작 가능하다. 리소그래피 시스템(10)은 다른 모듈을 더 포함할 수 있거나 또는 다른 모듈로 통합될(또는 결합될) 수 있다.
EUV 리소그래피 마스크(18) 및 이의 제조 방법이 일부 실시예에 따라 더 기재된다. 일부 실시예에서, 마스크 제조 프로세스는 2가지 동작, 즉 블랭크(blank) 마스크 제조 프로세스 및 마스크 패터닝 프로세스를 포함한다. 블랭크 마스크 제조 프로세스 동안, 적합한 기판 상에 적합한 층(예컨대, 반사성 복수 층)을 퇴적함으로써 블랭크 마스크가 형성된다. 그 다음, 블랭크 마스크는 집적 회로(IC)의 층의 원하는 설계를 달성하도록 마스크 패터닝 프로세스 동안 패터닝된다. 그 다음, 패터닝된 마스크는 회로 패턴(예컨대, IC의 층의 설계)을 반도체 웨이퍼에 전사하도록 사용된다. 패턴은 다양한 리소그래피 프로세스를 통해 복수의 웨이퍼 위로 여러 번 전사될 수 있다. 완전한 IC를 구성하도록 마스크들의 세트가 사용된다.
EUV 리소그래피 마스크(18)는 다양한 실시예에서 BIM(binary intensity mask) 및 PSM(phase-shifting mask)과 같은 적합한 구조를 포함한다. 예시적인 BIM은, 타겟에 전사될 IC 패턴을 정의하도록 패터닝된, 흡수 영역(불투명 영역으로도 지칭됨) 및 반사 영역을 포함한다. 불투명 영역에는 흡수체가 존재하며 입사 광이 흡수체에 의해 거의 완전히 흡수된다. 반사 영역에서는, 흡수체가 제거되며, 입사 광이 다층(다층 반사 구조물)에 의해 회절된다. PSM은 감쇄 PSM(Attis) 및 교번 PSM(AltPSM)일 수 있다. 예시적인 PSM은 IC 패턴에 따라 패터닝된 제1 반사 층(예컨대, 반사성 다층 반사 구조물) 및 제2 반사 층을 포함한다. 일부 예에서, AttPSM은 보통 그의 흡수체로부터 2%~15%의 반사율을 가지며, AltPSM은 보통 그의 흡수체로부터 50%보다 더 큰 반사율을 갖는다.
도 2 내지 도 13은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 다양한 제조 단계에서의 리소그래피 마스크의 부분 단면도들을 예시한다. 도 2를 참조하면, 도 1에서의 EUV 리소그래피 마스크(18)가 보다 상세하게 예시되어 있다. EUV 리소그래피 마스크(18)는 LTEM으로 제조된 기판(30)을 포함한다. LTEM은 TiO2 도핑된 SiO2, 및/또는 당해 기술분야에 공지된 다른 낮은 열 팽창 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 정전 척 목적으로 LTEM 기판(30)의 면(42)(배면으로도 지칭됨) 하에 추가적으로 전도성 층(32)이 배치된다. 하나의 예에서, 전도성 층(32)은 크롬 질화물(CrN)을 포함한다. 다른 실시예에서, 탄탈럼 함유 재료와 같은 다른 적합한 조성도 가능하다.
EUV 리소그래피 마스크(18)는 LTEM 기판(30)의 면(44)(전면(front side)으로도 지칭됨) 위에 배치된 다층 반사 구조물(34)을 포함한다. 다층 반사 구조물(23)은 선택된 방사선 유형/파장에 대해 높은 반사율을 제공하도록 선택될 수 있다. 다층 반사 구조물(34)은 복수의 막 쌍들, 예컨대 Mo/Si 막 쌍들(예컨대, 각각의 막 쌍에서 실리콘 층 위나 아래의 몰리브덴 층)을 포함한다. 대안으로서, 다층 반사 구조물(34)은 Mo/Be 막 쌍들, 또는 EUV 파장에서 반사성이 매우 높은 굴절률 차이를 갖는 임의의 재료를 포함할 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층의 상부 표면 상에 비정질 층(50)이 형성된다. 비정질 층(50)은 그 위에 형성될 층(즉, 비정질 캡핑 층)이 비정질 구조를 달성하도록 돕는다. 이는 (캡핑 층이 될)얇은 층의 격자 배열(예컨대, 그것이 단결정 구조이든, 다결정 구조이든, 또는 비정질 구조이든)은 아래의 층의 격자 배열에 의해 상당히 영향받기 때문이다. 다르게 말하자면, 층(50)이 비정질 구조를 갖도록 형성되는 경우, 그 위에 형성될 층(즉, 캡핑 층)도 또한 비정질 구조를 갖게 될 가능성이 크다. 이는, 비정질 층(50)이 그 위에 형성될 비정질 캡핑 층에 대하여“비정질 기판”으로 간주될 수 있으므로, “기판 튜닝(substrate tuning)”으로 지칭될 수 있다.
비정질 층(50)은 비정질 층 형성 프로세스(60)를 사용하여 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 비정질 층 형성 프로세스(60)는 에피텍셜 성장 프로세스를 포함할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 비정질 층 형성 프로세스(60)는 퇴적 프로세스를 포함할 수 있다. 퇴적 프로세스는 원자층 증착(ALD; atomic layer deposition) 프로세스, 예를 들어 약 26 ℃와 약 60 ℃ 사이 범위 내의 낮은 온도에서 수행되는 ALD 프로세스를 포함할 수 있다. 퇴적 프로세스는 또한, 화학적 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 프로세스, 예를 들어 대기압 CVD(APCVD; atmospheric pressure CVD) 프로세스, 저압 CVD(LPCVD; low pressure CVD) 프로세스, 레이저 강화 CVD(LECVD; laser-enhanced CVD) 프로세스, 및/또는 플라즈마 강화 CVD(PECVD; plasma-enhanced CVD) 프로세스를 포함할 수 있다. 퇴적 프로세스는 또한, 물리적 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 프로세스, 예를 들어 전기적 가열 증발(열 증발) 프로세스, 펄스 레이저 퇴적 프로세스, 전자빔 증발 프로세스, 분자 빔 에피텍시 프로세스, 이온 빔 보조 증발 프로세스, 및/또는 방전 기반 퇴적 프로세스, 예컨대 스퍼터링 또는 아크 증발을 포함할 수 있다.
비정질 층(50)은 두께(70)를 갖도록 형성된다. 두께(70)의 값은, 비정질 층 형성 프로세스(60)의 다양한 파라미터, 예를 들어 퇴적의 지속시간 등을 조정함으로써 튜닝 가능하다. 일부 실시예에서, 두께(70)는 약 0.1 나노미터(nm)와 약 4 nm 사이 범위, 예를 들어 약 2 nm와 약 4 nm 사이 범위 내이도록 튜닝된다. 비정질 층(50)에 대한 이러한 두께 범위는, 비정질 층(50)은 그 위에 형성될 캡핑 층이 비정질 구조를 달성하도록 돕기에 충분히 두껍지만, 다층 반사 구조물(34)의 반사율에는 상당히 영향을 미칠 만큼 두껍지는 않음을 보장하도록 돕는다.
일부 실시예에서, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층은 실리콘 층이고, 비정질 층(50)은 다층 반사 구조물(34)의 최상부 실리콘 층의 최상부 표면 바로 상에 형성된다. 일부 실시예에서, 비정질 층(50)은 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물(SiO2), 또는 비정질 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이제 도 3을 참조하면, 캡핑 층(100)이 비정질 층(50) 위에 형성되며, 예를 들어 비정질 층(50)의 상부 표면 바로 상에 형성된다. 캡핑 층(100)은 캡핑 층 형성 프로세스(110)에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 캡핑 층 형성 프로세스(110)는 에피텍셜 성장 프로세스, CVD 프로세스(예컨대, APCVD, LPCVD, LECVD, 또는 PECVD), 또는 PVD 프로세스(예컨대, 전기적 가열 증발, 펄스 레이저 증착, 전자빔 증발, 분자 빔 에피텍시, 이온 빔 보조 증발, 스퍼터링, 또는 아크 증발)를 포함할 수 있다.
상기에 설명된 바와 같이, 캡핑 층(100) 아래의 비정질 층(50)의 존재는 캡핑 층(100)이 비정질 구조를 달성하기를 보다 쉽게 한다. 일부 실시예에서, 캡핑 층(100)은 비정질 루테늄을 함유하는 비정질 재료를 포함한다. 다른 실시예에서, 캡핑 층(100)은 비정질인 루테늄 기반 화합물을 함유하는 비정질 재료를 포함한다. 예를 들어, 루테늄 기반 화합물은 산소(O), 니오븀(Nb), 질소(N), 탄탈럼(Ta), 또는 지르코늄(Zr)과 같은 원소를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 루테늄 기반의 화합물은, RuO2, RuNb, RuNbO, RuON, RuN, RuNbON, RuTaON, RuZr, 또는 RuZrO을 포함할 수 있다. 루테늄 기반의 화합물이 RuNb인 실시예에서, RuNb 내의 Nb의 원자량은 약 50% 이하, 예를 들어 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 또는 약 50%이다. 루테늄 기반의 화합물이 RuNbO인 실시예에서, RuNbO 내의 Nb의 원자량은 약 50% 이하, 예를 들어 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 또는 약 50%이다.
상기에 설명된 원자량의 이 범위는 캡핑 층의 성능을 최적화하도록 특별하게 튜닝된다. 이에 관련하여, 루테늄은 수소(EUV 스캐너에 존재함)와 반응하지 않기 때문에 캡핑 층에 대한 양호한 후보이다. 그러나, 루테늄 자체는, EUV 리소그래피 마스크(18)를 제조하는데 사용되는 다양한 에칭 프로세스 동안 손상되지 않게 하기 위하여 캡핑 층(100)이 그래야 하는 만큼의 내에칭성(etching resistance)이 충분하지 않을 수 있다. 니오븀은 루테늄보다 더 내에칭성이 크다. 그리하여, 루테늄 기반의 화합물에 니오븀을 추가하는 것은 캡핑 층(100)의 내에칭성을 증가시키도록 도울 것이다. 그러나 너무 많은 니오븀이 있는 경우, 이러한 화합물은 수소와 더 많이 반응하게 될 것이며, 이는 바람직하지 못하다. 여기에서, 루테늄 기반의 화합물 내의 니오븀에 대하여 50% 미만의 원자량은, 캡핑 층(100)이 여기에서 수행되는 다양한 에칭 프로세스를 견디기에 충분한 내에칭성을 가지면서 동시에 또한 EUV 스캐너에 존재하는 수소와 반응하지 않을 목적을 달성하도록 도울 것이다.
캡핑 층(100)은 두께(120)를 갖도록 형성된다. 두께(120)의 값은, 캡핑 층 형성 프로세스(110)의 다양한 파라미터, 예를 들어 퇴적의 지속시간 등을 조정함으로써 튜닝 가능하다. 일부 실시예에서, 두께(120)는 약 2.5 nm와 약 6 nm 사이 범위, 예를 들어 약 2 nm와 약 4 nm 사이에 있도록 튜닝된다. 캡핑 층(100)에 대한 이러한 두께 범위는, 캡핑 층(100)이 아래의 다층 반사 구조물(34)을 적절하게 보호할 만큼 충분히 두껍지만, 다층 반사 구조물(34)의 반사율에 상당히 영향을 미칠 만큼 두껍지는 않음을 보장하도록 돕는다.
도 2 및 도 3은 비정질 캡핑 층(100)을 형성하는 하나의 실시예만 예시한 것임을 이해하여야 한다. 비정질 캡핑 층(100)을 형성하는 또다른 실시예가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 다층 반사 구조물(34)이 LTEM 기판(30) 위에 형성된다. 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층(예컨대, 최상부 Si/Mo 막 쌍의 실리콘 층)의 상부 표면을 처리하도록 트리트먼트(treatment) 프로세스(200)가 수행된다. 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층의 트리트먼트는 비정질 캡핑 층의 형성을 용이하게 한다. 다르게 말하자면, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층이 트리트먼트 프로세스(200)에 의해 처리되지 않았더라면, 그 위에 형성될 캡핑 층은 다결정질 구조를 가질 가능성이 더 커질 것이며, 이는 상기에 설명된 바와 같이 바람직하지 못하다. 여기에서, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층의 트리트먼트는, 그 위에 형성될 캡핑 층이 보다 쉽게 비정질 구조를 달성할 수 있음을 의미한다. 상기에 설명된 바와 같이, 비정질 캡핑 층은 EUV 마스크(18) 내의 결함을 감소시키고 리소그래피 성능을 개선하며 EUV 마스크(18)의 수명을 연장하기 때문에 바람직하다.
다층 반사 구조물(34)의 트리트먼트가 그 위의 비정질 구조의 형성을 용이하게 하는 하나의 이유는 자유 에너지를 수반한다. 막이 기판 상에 형성될 때, 기판의 표면 자유 에너지, 막의 자유 에너지, 그리고 기판과 막 사이의 계면의 자유 에너지가 존재한다. 델타 자유 에너지는, 막의 자유 에너지 + 계면의 자유 에너지 - 기판의 표면 자유 에너지로서 정의될 수 있다. 0보다 작은 델타 자유 에너지는, 먼저 “섬(islands)”이 나타난 다음에 이들 섬이 연속적인 막으로 합쳐지는, Volmer-Weber 모드의 막 형성과 연관된다. 이 모드로 형성된 막은 다결정질 구조를 달성할 가능성이 더 높으며 그리하여 손상되기 쉬울 수 있으므로, 이는 바람직하지 못하다. 반면에, 0보다 큰 델타 자유 에너지는, 막이 층별로 성장되며 각각의 층이 아래의 층의 구조를 따라가는 것인, Frank-Van der Merwe 모드의 막 형성과 연관된다. 이 방식으로 형성된 층(들)은 비정질 구조를 보다 쉽게 달성할 수 있으므로, 이는 보다 바람직하다. 여기에서, 트리트먼트 프로세스(200)는 다층 반사 구조물(34)의 최상부 표면을 탈습하고(de-wet) 델타 자유 에너지를 0보다 더 크게 되게 하며, 이는 캡핑 층(100)의 층별 비정질 막 형성을 용이하게 한다.
일부 실시예에서, 트리트먼트 프로세스(200)는 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층(예컨대, Si/Mo 막 쌍의 실리콘 층)에 플라즈마를 적용하는 것을 수반한다. 예를 들어, 플라즈마는 아르곤(Ar) 플라즈마, 산소(O2) 플라즈마, 또는 질소(N2) 플라즈마를 포함할 수 있다. 다층 반사 구조물(34)의 상부 표면의 플라즈마 트리트먼트는 상부 표면으로부터 얼룩 또는 그리스 또는 다른 오염물을 제거하며, 그리하여 상부 표면의 균일도를 개선한다. 일부 실시예에서, 플라즈마 프로세스는 약 28 ℃와 약 35 ℃ 사이의 온도 범위로 그리고 약 5 초와 약 60 초 사이의 지속 시간 범위로 수행된다. 이러한 온도 범위 및 지속 시간 범위는 무작위로 선택되는 것이 아니라, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층의 플라즈마 트리트먼트의 효과를 최적화하도록 실제로 특별하게 구성된다. 예를 들어, 온도 범위 및/또는 지속 시간이 너무 길거나 너무 짧다면, 이는 다층 반사 구조물(34)의 처리된 표면 위의 비정질 캡핑 층의 형성을 방해할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 다층 반사 구조물(34)의 최상부 층 상에 캡핑 층(100)이 형성된다. 또다시, 캡핑 층(100)은 상기에 설명된 캡핑 층 형성 프로세스(110)를 사용하여 형성될 수 있으며, 이는 에피텍셜 성장 프로세스, CVD 프로세스, 또는 PVD 프로세스를 포함할 수 있다. 상기에 설명된 바와 같이, 캡핑 층(100)은 비정질 구조를 가지며, Ru, RuO2, RuNb, RuNbO, RuON, RuN, RuNbON, RuTaON, RuZr, 또는 RuZrO를 포함할 수 있다. 또한 상기에 설명된 바와 같이, 캡핑 층 형성 프로세스(110)의 프로세스 파라미터는, 캡핑 층(100)이 약 2.5 nm와 약 6 nm 사이 범위 내에 있을 수 있는 두께(120)를 갖도록, 구성될 수 있다.
도 2와 도 3에 관련하여 상기에 설명된 실시예 및 도 4와 도 5에 관련하여 상기에 설명된 실시예는 캡핑 층(100)의 형성을 용이하게 하도록 조합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 트리트먼트 프로세스(200)는 다층 반사 구조물(34)을 처리하도록 수행될 수 있다. 그 후에, 비정질 층(50)(예컨대, 비정질 Si 층, 비정질 SiN 층, 또는 비정질 SiO2 층)이 다층 반사 구조물(34)의 처리된 표면 상에 형성될 수 있다. 다층 반사 구조물(34)의 처리된 표면은 또한, 비정질 층(50)에 대한 비정질 구조의 형성을 용이하게 할 수 있다. 그 후에, 캡핑 층(100)이 비정질 층(50) 상에 형성될 수 있다.
캡핑 층(100)이 비정질 구조를 달성하기 위해 어떻게 형성되는지에 관계없이, EUV 마스크(18)의 형성을 완료하도록 부가의 제조 프로세싱이 수행될 수 있다. 예를 들어, 이제 도 6을 참조하면, 캡핑 층(100) 위에 흡수체 층(240)(흡수 층으로도 지칭됨)이 형성된다. 일부 실시예에서, 흡수체 층(240)은 EUV 리소그래피 마스크(18)로 지향된 EUV 방사선을 흡수한다. 다양한 실시예에서, 흡수체 층은 탄탈럼 붕소 질화물(TaBN), 탄탈럼 붕소 산화물(TaBO), 또는 크롬(Cr), 라듐(Ra), 또는 다음 재료, 즉 악티늄, 라듐, 텔루륨, 아연, 구리, 알루미늄, 및 니켈 합금 중의 하나 이상의 적합한 산화물 또는 질화물(또는 합금)으로 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 캡핑 층(100)과 흡수체 층(240) 사이에 버퍼 층이 선택적으로 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 버퍼 층은 흡수체 층(240)의 패터닝 또는 보수(repairing) 프로세스에서 에칭 정지 층으로서 작용할 수 있다. 버퍼 층은 그 위에 배치된 흡수체 층과는 상이한 에칭 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 버퍼 층은 루테늄, RuB 또는 RuSi와 같은 Ru 화합물, 크롬, 크롬 산화물, 또는 크롬 질화물을 포함할 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 포토레지스트 형성 프로세스(270)를 사용하여 배면(44)으로부터 흡수체 층(240) 위에 포토레지스트 층(260)이 형성된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 형성 프로세스(270)는 스핀 코팅 프로세스를 포함할 수 있다. 포토레지스트 층(260)은 EUV 포토레지스트(예컨대, EUV 범위의 방사선에 민감함)일 수 있다. 포토레지스트 층(260)은 복수의 개구, 예를 들어 개구(280, 281, 및 282)에 의해 분리된 복수의 부분들로 패터닝된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(260)의 패터닝은 전자 빔(E-빔) 노출 프로세스, 노출후 베이크 프로세스, 및 포토레지스트 현상 프로세스를 포함할 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 흡수체 층(280)은 에칭 프로세스(300)를 사용하여 에칭되며, 패터닝된 포토레지스트 층(260)이 에칭 마스크로서 작용한다. 다르게 말하자면, 개구(280-282)는 캡핑 층(100)의 부분이 개구(280-282)에 의해 노출될 때까지 흡수체 층(240)을 통해 수직으로 연장된다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스(300)는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 캡핑 층(100)은 에칭 프로세스(300)에 대한 에칭 정지 층으로서 효과적으로 작용한다. 캡핑 층이 다결정질 구조를 갖는 종래의 EUV 리소그래피 마스크의 경우, 에칭 프로세스(300)는 입계를 갖는 다결정질 구조로 인해 캡핑 층을 손상시킬 수 있다. 예를 들어, 다결정질 캡핑 층의 노출된 상부 표면에서 작은 크랙이 나타날 수 있으며, 또는 다결정질 캡핑 층의 노출된 부분은 과도하게 거칠어진 상부 표면을 가질 수 있다. 이들 결함은 리소그래피 성능에 악영향을 미칠 수 있고 그리고/또는 EUV 리소그래피 마스크의 수명을 단축시킬 수 있다. 비교하자면, 여기에서의 캡핑 층(100)은 비정질 구조를 갖도록 형성되며, 상당한 손상을 입히지 않고서 에칭 프로세스(300)를 견딜 수 있게 해준다. 예를 들어, 에칭 프로세스(300)의 수행 후에도, 캡핑 층(100)의 노출된 부분의 상부 표면은, 종래의 EUV 리소그래피 마스크에 사용되는 다결정질 캡핑 층에 비교하여 상당히 더 평평하고 더 매끄러울 수 있다.
이제 도 9를 참조하면, 패터닝된 포토레지스트 층(260)을 제거하도록 포토레지스트 제거 프로세스(320)가 수행된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 제거 프로세스(320)는 포토레지스트 스트리핑 또는 애싱 프로세스를 포함한다. 포토레지스트 제거 프로세스(320)는 또한 종래의 EUV 리소그래피 마스크에서 구현되는 다결정질 캡핑 층을 손상시킬 수 있다. 그러나, 여기에서의 EUV 리소그래피 마스크(18)는 대신 비정질 캡핑 층을 구현하므로, 포토레지스트 제거 프로세스(320)는 캡핑 층(100)을 실질적으로 손상시키지 않고서 수행될 수 있다.
이제 도 10을 참조하면, EUV 리소그래피 마스크(18) 위에 또다른 패터닝된 포토레지스트 층(360)을 형성하도록 포토레지스트 형성 프로세스(350)가 수행된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 형성 프로세스(350)는 스핀 코팅 프로세스를 포함할 수 있다. 포토레지스트 층(360)은 EUV 포토레지스트(예컨대, EUV 범위의 방사선에 민감함)일 수 있다. 포토레지스트 층(360)은 복수의 개구, 예를 들어 개구(380 및 381)에 의해 분리된 복수의 부분들로 패터닝된다. 개구(380-381)는 흡수체 층(240)의 일부를 노출시킨다. 패터닝된 포토레지스트 층(360)은 또한 개구(280-282)를 채운다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(260)의 패터닝은 전자 빔(E-빔) 노출 프로세스 또는 레이저 빔 노출, 노출후 베이크 프로세스, 및 포토레지스트 현상 프로세스를 포함할 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 면(44)으로부터 EUV 리소그래피 마스크(18)에 대해 에칭 프로세스(400)가 수행된다. 패터닝된 포토레지스트 층(360)은, 그 아래에 위치된 층을 에칭되는 것으로부터 보호하도록, 에칭 프로세스(400) 동안 보호 층으로서 작용한다. 한편, 에칭 프로세스(400)는 흡수체 층(240), 캡핑 층(100), 비정질 층(50)(비정질 층(50)이 형성되는 실시예에서), 및 다층 반사 구조물(34)의 일부를 에칭 제거한다. 그 결과, 개구(380-381)는 아래쪽으로(면(44)으로부터 면(42)을 향하여) 그리고 흡수체 층(240), 캡핑 층(100), 비정질 층(50) 및 다층 반사 구조물(34)을 통해 연장된다. LTEM 기판(30)에 도달할 때 에칭 프로세스(400)가 정지하며, 따라서 LTEM 기판(30)의 일부는 개구(380-381)에 의해 노출된다.
이제 도 12를 참조하면, 패터닝된 포토레지스트 층(360)을 제거하도록 포토레지스트 제거 프로세스(420)가 수행된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 제거 프로세스(420)는 포토레지스트 스트리핑 또는 애싱 프로세스를 포함한다. 포토레지스트 제거 프로세스(420)는 종래의 EUV 리소그래피 마스크에서 구현되는 다결정질 캡핑 층을 더 손상시킬 수 있다. 그러나, 여기에서의 EUV 리소그래피 마스크(18)는 대신 비정질 캡핑 층을 구현하므로, 포토레지스트 제거 프로세스(420)는 캡핑 층(100)을 실질적으로 손상시키지 않고서 수행될 수 있다.
포토레지스트 제거 프로세스(420)가 수행된 후에, EUV 리소그래피 마스크(18)를 세척하도록, 예를 들어 EUV 리소그래피 마스크(18) 상에 배치된 오염 입자를 제거하도록, 하나 이상의 세척 프로세스가 또한 수행될 수 있다. 캡핑 층(100)의 일부가 여전히 개구(280-282)에 의해 노출되어 있기에, 하나 이상의 세척 프로세스에서 사용되는 화학물질(예컨대, 산소 및/또는 수소를 함유하는 용액)은 캡핑 층의 균열되거나 거칠어진 표면 안으로 스며들 것이며, 따라서 캡핑 층이 다결정질 재료를 사용하여 구현되었다면 캡핑 층을 더 손상시킬 것이다. 그러나, 여기에서의 캡핑 층(100)은 비정질 재료를 사용하여 구현되므로, 세척 프로세스는 본 개시의 실시예에 따른 캡핑 층(100)에 손상을 일으키지 않을 것이다.
이제 도 13을 참조하면, 하나 이상의 웨이퍼 인쇄 프로세스(470)가 EUV 리소그래피 마스크(18)를 사용하여 수행될 수 있다. 다르게 말하자면, EUV 리소그래피 마스크(18)는 반도체 웨이퍼 상에 다양한 특징부를 정의 또는 패터닝하도록 하나 이상의 EUV 리소그래피 프로세스에서 리소그래피 마스크로서 사용될 수 있다. 웨이퍼 인쇄 프로세스(470)는 아웃개싱 산물(outgassing products), 예를 들어 탄소, 수소, 산소 등을 함유하는 아웃개싱 산물을 생성할 수 있다. 이들 아웃개싱 산물은 캡핑 층(100)의 노출된 표면을 포함하는 EUV 리소그래피 마스크(18)의 다양한 컴포넌트와 접촉하게 될 수 있다. 캡핑 층(100)이 다결정질 재료를 사용하여 구현되었다면(예컨대, 종래의 EUV 리소그래피 마스크에서), 이러한 노출된 표면은 웨이퍼 인쇄 프로세스(470)가 수행될 때 이미 광범위한 손상(예컨대, 과도한 거칠기 또는 균열)을 겪었을 수 있다. 이러한 캡핑 층의 거칠어진 표면은 아웃개싱 산물을 가둘 수 있으므로, 아웃개싱 산물이 캡핑 층의 노출된(그리고 손상된) 표면에 달라붙는 것은 더 쉬웠을 것이다. 손상된 캡핑 층 표면 상의 아웃개싱 산물의 존재는 EUV 리소그래피 마스크를 오염시키고 리소그래피 프로세스의 성능을 더 저하시켰을 것이다. 예를 들어, 캡핑층 표면 상에 달라붙은 아웃개싱 산물로 인해 다층 반사 구조물(34)의 반사율은 바람직하지 못하게 변경되었을 것이다. 또다시, 본 개시의 EUV 리소그래피 마스크(18)는 이러한 문제를 겪지 않는데, 비정질 캡핑 층(100)은 실질적으로 손상이 없으며 따라서 웨이퍼 인쇄 프로세스(470)에 의해 생성된 아웃개싱 산물이 캡핑 층(100)의 노출된 표면 상에 달라붙게 되지 않을 것이기 때문이다. 결과적으로, 본 개시는 EUV 리소그래피 마스크(18)의 바람직하지 못한 오염을 피한다.
도 14는 본 개시의 다양한 양상에 따른 반도체 제조 프로세스를 수행하는 방법(600)의 흐름도이다.
방법(600)은 기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계 610을 포함한다. 일부 실시예에서, 반사 구조물은, 미리 정의된 방사선 파장에 대한 높은 반사율, 예를 들어 미리 결정된 문턱값 이상의 반사율을 제공하도록 구성되는 다층 구조물을 포함한다.
방법(600)은 다층 반사 구조물 위에 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계 620을 포함한다. 일부 실시예에서, 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 것은, 비정질 실리콘 층, 비정질 실리콘 산화물 층 또는 비정질 실리콘 질화물 층을 퇴적 또는 성장시키는 것을 포함한다.
방법(600)은 비정질 층 위에 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계 630을 포함한다. 일부 실시예에서, 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 것은, 캡핑 층으로서 루테늄을 함유하는 비정질 재료를 퇴적 또는 성장시키는 것을 포함한다. 비정질 재료는, 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼 또는 지르코늄을 더 함유할 수 있다.
방법(600)은 EUV 리소그래피 프로세스를 수행하는 단계 640을 포함한다. 예를 들어, 기판, 다층 반사 구조물, 비정질 층, 및 캡핑 층은 극자외선(EUV) 리소그래피 마스크의 일부일 수 있다. EUV 리소그래피 프로세스는 EUV 리소그래피 마스크를 사용하여 수행될 수 있다.
리소그래피 마스크의 제조를 완료하기 위해 방법(600)의 단계 610-640 전에, 그 동안 또는 그 후에 추가의 프로세스가 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키기 전에, 방법(600)은 다층 반사 구조물에 대해 플라즈마 트리트먼트 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 플라즈마 트리트먼트 프로세스는 다층 반사 구조물에 Ar 플라즈마, O2 플라즈마 또는 N2 플라즈마를 적용하는 것을 포함한다. 단순화의 이유로, 추가의 단계는 여기에서 상세하게 설명되지 않는다.
도 15는 본 개시의 다양한 양상에 따른 반도체 제조 프로세스를 수행하는 방법(700)의 흐름도이다.
방법(700)은 기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계 710을 포함한다. 일부 실시예에서, 반사 구조물은, 미리 정의된 방사선 파장에 대한 높은 반사율, 예를 들어 미리 결정된 문턱값 이상의 반사율을 제공하도록 구성되는 다층 구조물을 포함한다.
방법(700)은 다층 반사 구조물을 플라즈마로 처리하는 단계 720을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계 720은 Ar 플라즈마, O2 플라즈마, 또는 N2 플라즈마로 다층 반사 구조물을 처리하는 것을 포함한다.
방법(700)은 다층 반사 구조물 위에 비정질 캡핑 층을 형성하는 단계 730을 포함한다. 단계 730은 다층 반사 구조물이 처리된 후에 수행될 수 있다.
방법(700)은 EUV 리소그래피 프로세스를 수행하는 단계 740을 포함한다. 예를 들어, 기판, 다층 반사 구조물, 및 캡핑 층은 극자외선(EUV) 리소그래피 마스크의 일부일 수 있다. EUV 리소그래피 프로세스는 EUV 리소그래피 마스크를 사용하여 수행될 수 있다.
리소그래피 마스크의 제조를 완료하기 위해 방법(700)의 단계 710-740 전에, 그 동안 또는 그 후에 추가의 프로세스가 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 단계 720의 처리 후에 하지만 단계 730의 비정질 캡핑 층을 형성하기 전에, 방법(700)은 다층 반사 구조물 위에 제1 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 비정질 캡핑 층이 제1 층 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 층은 비정질 캡핑 층과는 상이한 유형의 비정질 재료를 갖도록 형성된다. 단순화의 이유로, 추가의 단계는 여기에서 상세하게 설명되지 않는다.
요약하자면, 본 개시는 EUV 리소그래피 마스크를 위한 비정질 캡핑 층을 형성한다. 비정질 캡핑 층은 기판 튜닝에 의해 형성될 수 있으며, 기판 튜닝은, 먼저 다층 반사 구조물 상에 얇은 비정질 층을 형성한 다음, 에피텍셜 프로세스 또는 CVD 또는 PVD 프로세스를 사용하여 그 얇은 비정질 층 상에 비정질 캡핑 층을 형성하는 것을 수반할 수 있다. 비정질 캡핑 층은 또한, 다층 반사 구조물을 처리한 다음, 에피텍셜 프로세스 또는 CVD 또는 PVD 프로세스를 사용하여 다층 반사 구조물의 처리된 표면 상에 비정질 캡핑 층을 형성함으로써, 형성될 수 있다.
상기 설명에 기초하여, 본 개시의 EUV 마스크는 종래의 EUV 마스크 이상의 이점을 제공한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 다른 실시예들이 추가의 이점을 제공할 수 있으며, 모든 이점이 반드시 여기에 개시된 것은 아닐 수 있고, 어떠한 특정 이점도 모든 실시예에 요구되는 것은 아님을 이해하여야 한다. 하나의 이점은, 본 개시의 EUV 리소그래피 마스크는 종래의 EUV 리소그래피 마스크에 비교하여 캡핑 층에 대한 보다 양호한 막 품질을 달성할 수 있다는 것이다. 상기에 설명된 바와 같이, 종래의 EUV 리소그래피 마스크는 다결정질 캡핑 층을 형성하며, 그의 입계는 다양한 에칭 및/또는 세척 프로세스가 수행되는 결과로서 손상되기 쉽다. 손상된 다결정질 캡핑 층은 리소그래피 성능 저하(예컨대, 불량 임계 치수)로 이어질 수 있다. 비교하자면, 여기에서의 EUV 리소그래피 마스크는, 다양한 에칭 및/또는 세척 프로세스의 손상 효과를 다결정질 캡핑 층보다 훨씬 더 잘 견딜 수 있는 비정질 캡핑 층을 형성한다. 그러므로, 비정질 캡핑 층은 개선된 막 품질을 가지며, 따라서 여기에서의 EUV 리소그래피 마스크는 종래의 EUV 리소그래피 마스크에 비교하여 개선된 리소그래피 성능을 갖는다.
또한, EUV 리소그래피 마스크가 웨이퍼 인쇄에 사용될 때에, 아웃개싱 산물이 생성될 수 있다. 이 아웃개싱 산물은 종래의 EUV 리소그래피 마스크의 손상된 다결정질 캡핑 층의 노출된 표면에 더 쉽게 부착되며, 이는 리소그래피 성능을 저하시킬 수 있다. 여기에서, 비정질 캡핑 층은 손상된 표면을 실질적으로 갖지 않으므로, 아웃개싱 산물이 본 개시의 EUV 리소그래피 마스크 상에 달라붙을 가능성이 더 작다. 결과적으로, 리소그래피 성능이 개선된다.
또한, 종래의 EUV 리소그래피 마스크의 손상된 다결정질 캡핑 층은 종래의 EUV 마스크를 더 빨리 고장나게 할 수 있으며, 또는 적어도 더 이상 만족스러운 성능을 갖지 않아 교체되어야 할 시점으로의 EUV 리소그래피 마스크 열화를 초래할 수 있다. 다르게 서술하자면, 다결정질 캡핑 층의 손상되려는 경향은 종래의 EUV 리소그래피 마스크의 수명을 단축시킬 수 있다. 비교하자면, 여기에서의 비정질 캡핑 층은 EUV 리소그래피 마스크의 수명을 실질적으로 늘릴 수 있다. EUV 리소그래피 마스크를 교체하거나 보수하는 것은 비용이 많이 들 수 있기에, 본 개시는 제조 비용을 실질적으로 감소시킬 수 있다.
본 개시의 하나의 양상은 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 기판을 포함한다. 상기 장치는, 상기 기판 위에 배치된 다층 반사 구조물을 포함한다. 상기 장치는, 상기 다층 반사 구조물 위에 배치된 비정질 캡핑 층을 포함한다.
본 개시의 다른 양상은 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 비정질 층 위에 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 또 다른 양상은 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 플라즈마로 상기 다층 반사 구조물을 처리하는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 상기 처리하는 단계 후에, 상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 캡핑 층을 형성하는 단계를 포함한다.
전술한 바는 당해 기술 분야에서의 숙련자들이 본 개시의 양상을 보다 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징을 나타낸 것이다. 당해 기술 분야에서의 숙련자라면, 여기에서 소개된 실시예와 동일한 목적을 수행하고/하거나 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기반으로서 본 개시를 용이하게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 당해 기술 분야에서의 숙련자는 또한, 이러한 등가의 구성이 본 개시의 진정한 의미 및 범위로부터 벗어나지 않으며, 본 개시의 진정한 의미 및 범위에서 벗어나지 않고서 다양한 변경, 치환 및 대안을 행할 수 있다는 것을 알아야 한다.
실시예
실시예 1. 장치에 있어서,
기판;
상기 기판 위에 배치된 다층 반사 구조물; 및
상기 다층 반사 구조물 위에 배치된 비정질 캡핑 층
을 포함하는, 장치.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 루테늄을 포함하는 것인, 장치.
실시예 3. 실시예 2에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄을 더 포함하는 것인, 장치.
실시예 4. 실시예 2에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 Ru, RuO2, RuNb, RuNbO, RuON, RuN, RuNbON, RuTaON, RuZr, 또는 RuZrO를 포함하는 것인, 장치.
실시예 5. 실시예 4에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은,
Nb의 원자량이 50% 미만인 RuNb; 또는
Nb의 원자량이 50% 미만인 RuNbO
를 포함하는 것인, 장치.
실시예 6. 실시예 1에 있어서, 상기 다층 반사 구조물과 상기 비정질 캡핑 층 사이에 배치된 비정질 층을 더 포함하는, 장치.
실시예 7. 실시예 6에 있어서, 상기 비정질 층은 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 또는 비정질 실리콘 질화물을 포함하는 것인, 장치
실시예 8. 실시예 1에 있어서, 상기 다층 반사 구조물은 복수의 실리콘 및 몰리브덴 막 쌍들을 포함하는 것인, 장치.
실시예 9. 실시예 1에 있어서, 상기 장치는 극자외선(EUV; extreme ultraviolet) 리소그래피 마스크인 것인, 장치.
실시예 10. 방법에 있어서,
기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계;
상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계; 및
상기 비정질 층 위에 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계
를 포함하는, 방법.
실시예 11. 실시예 10에 있어서, 상기 기판, 상기 다층 반사 구조물, 상기 비정질 층, 및 상기 캡핑 층은 극자외선(EUV) 리소그래피 마스크의 부분이며, 상기 방법은, EUV 리소그래피 프로세스를 수행하는 엔티티에 상기 EUV 리소그래피 마스크를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
실시예 12. 실시예 10에 있어서, 상기 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계는, 비정질 실리콘 층, 비정질 실리콘 산화물 층, 또는 비정질 실리콘 질화물 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 13. 실시예 10에 있어서, 상기 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계는, 상기 캡핑 층으로서 루테늄을 포함하는 비정질 재료를 퇴적 또는 성장시키는 단계를 포함하는 것인, 방법.
실시예 14. 실시예 13에 있어서, 상기 비정질 재료는 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄을 더 포함하는 것인, 방법.
실시예 15. 실시예 10에 있어서, 상기 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계 전에, 상기 다층 반사 구조물에 대해 플라즈마 트리트먼트 프로세스를 수행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
실시예 16. 실시예 15에 있어서, 상기 플라즈마 트리트먼트 프로세스는 Ar 플라즈마, O2 플라즈마, 또는 N2 플라즈마를 적용하는 것을 포함하는 것인, 방법.
실시예 17. 방법에 있어서,
기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계;
플라즈마로 상기 다층 반사 구조물을 처리하는(treat) 단계; 및
상기 처리하는 단계 후에, 상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 캡핑 층을 형성하는 단계
를 포함하는, 방법.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 처리하는 단계 후에, 하지만 상기 비정질 캡핑 층을 형성하는 단계 전에, 상기 다층 반사 구조물 위에 제1 층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 비정질 캡핑 층은 상기 제1 층 위에 형성되는 것인, 방법.
실시예 19. 실시예 18에 있어서, 상기 제1 층은 상기 비정질 캡핑 층과는 상이한 유형의 비정질 층을 갖도록 형성되는 것인, 방법.
실시예 20. 실시예 17에 있어서, 상기 처리하는 단계는, Ar 플라즈마, O2 플라즈마, 또는 N2 플라즈마로 상기 다층 반사 구조물을 처리하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
Claims (10)
- 장치에 있어서,
기판;
상기 기판 위에 배치된 다층 반사 구조물;
상기 다층 반사 구조물 위에 배치된 비정질 캡핑 층; 및
상기 다층 반사 구조물과 상기 비정질 캡핑 층 사이에 배치된 비정질 층
을 포함하고, 상기 비정질 층은 상기 다층 반사 구조물의 최상부 층의 상부 표면 상에 형성되는, 장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 루테늄을 포함하는 것인, 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 산소, 니오븀, 질소, 탄탈럼, 또는 지르코늄을 더 포함하는 것인, 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 비정질 캡핑 층은 Ru, RuO2, RuNb, RuNbO, RuON, RuN, RuNbON, RuTaON, RuZr, 또는 RuZrO를 포함하는 것인, 장치.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서, 상기 비정질 층은 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 산화물, 또는 비정질 실리콘 질화물을 포함하는 것인, 장치
- 청구항 1에 있어서, 상기 다층 반사 구조물은 복수의 실리콘 및 몰리브덴 막 쌍들을 포함하는 것인, 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 장치는 극자외선(EUV; extreme ultraviolet) 리소그래피 마스크인 것인, 장치.
- 방법에 있어서,
기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계;
상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계 - 상기 비정질 층은 상기 다층 반사 구조물의 최상부 층의 상부 표면 상에 형성됨 - ; 및
상기 비정질 층 위에 캡핑 층을 퇴적 또는 성장시키는 단계
를 포함하는, 방법. - 방법에 있어서,
기판 위에 다층 반사 구조물을 형성하는 단계;
플라즈마로 상기 다층 반사 구조물을 처리하는(treat) 단계;
상기 다층 반사 구조물 위에 비정질 층을 형성하는 단계 - 상기 비정질 층은 상기 다층 반사 구조물의 최상부 층의 상부 표면 상에 형성됨 - ; 및
상기 비정질 층 위에 비정질 캡핑 층을 형성하는 단계
를 포함하는, 방법.
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