KR102539390B1 - 더 양호한 막 품질을 가능하게 하기 위해 마스크 기판을 처리하기 위한 방법 - Google Patents

더 양호한 막 품질을 가능하게 하기 위해 마스크 기판을 처리하기 위한 방법 Download PDF

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메이-이 메이-이 ™r
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Abstract

본 개시내용은 EUV 응용들 및 위상 변위 및 이진 포토마스크 응용들에서 포토마스크를 제조하기 위해 막 스택에 물질 층을 형성하기 위한 방법들을 제공한다. 일 예에서, 기판 상에 유전체 물질을 형성하기 위한 방법은 산소 함유 가스 혼합물을 처리 챔버의 기판 상에 공급하는 단계 ― 기판은 광학적으로 투명한 규소 함유 물질 상에 배치된 유전체 물질을 포함함 ―, 처리 챔버의 산소 함유 가스 혼합물을 2 bar 초과의 프로세스 압력으로 유지하는 단계, 및 산소 함유 가스 혼합물의 존재 하에 유전체 물질을 열 처리하는 단계를 포함한다.

Description

더 양호한 막 품질을 가능하게 하기 위해 마스크 기판을 처리하기 위한 방법
본 발명의 실시예들은 일반적으로, 위상 변위 및 이진 포토마스크 제조 및 EUV 포토마스크 제조 모두에 활용될 수 있는 막 스택에 물질 층을 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
집적 회로들(IC) 또는 칩들의 제조에서, 칩의 상이한 층들을 나타내는 패턴들이 칩 설계자에 의해 생성된다. 제조 프로세스 동안 각각의 칩 층의 설계를 반도체 기판 상에 전사하기 위해 이 패턴들로부터 일련의 재사용가능 마스크들 또는 포토마스크들이 생성된다. 마스크 패턴 생성 시스템들은 칩의 각각의 층의 설계를 각각의 마스크 상에 이미지화하는 데에 정밀 레이저들 또는 전자 빔들을 사용한다. 그 다음, 마스크들은 각각의 층에 대한 회로 패턴들을 반도체 기판 상에 전사하기 위해 음화들과 매우 유사하게 사용된다. 이 층들은 일련의 프로세스들을 사용하여 구축되고, 각각의 완성된 칩을 포함하는 전기 회로들 및 소형 트랜지스터들로 변환된다. 따라서, 마스크의 임의의 결함들은 칩에 전달되어 성능에 잠재적으로 악영향을 미칠 수 있다. 충분히 심각한 결함들은 마스크를 완전히 쓸모없게 할 수 있다. 전형적으로, 15 내지 30개의 마스크들의 세트가 칩을 구성하는 데에 사용되며 반복적으로 사용될 수 있다.
포토마스크는 전형적으로 유리 또는 석영 기판이고, 이는 상부에 배치된 흡수제 층, 캡핑 층, 및 포토마스크 변위 마스크 층을 포함하는, 다수의 층들을 갖는 막 스택을 제공한다. 포토마스크 층을 제조할 때, 포토레지스트 층은 전형적으로, 후속 패터닝 프로세스들 동안 피쳐들을 막 스택 내로 전사하는 것을 용이하게 하기 위해 막 스택 상에 배치된다. 패터닝 프로세스 동안, 회로 설계는 포토레지스트의 부분들을 극자외선 광 또는 자외선 광에 노출시킴으로써 포토마스크 상에 기입되어, 노출된 부분들을 현상액에서 용해가능하게 한다. 그 다음, 레지스트의 용해가능 부분이 제거되어, 노출된 아래놓인 막 스택이 식각되는 것을 허용한다. 식각 프로세스는 레지스트가 제거된 위치들에서 포토마스크로부터 막 스택을 제거하는데, 즉, 노출된 막 스택은 제거된다.
임계 치수들(CD)의 감소로, 현재의 광학 리소그래피는 45 나노미터(nm) 기술 노드에서 기술적 한계에 접근한다. 차세대 리소그래피(NGL)는 종래의 광학 리소그래피 방법, 예를 들어, 32 nm 기술 노드 및 그 너머의 것을 대체할 것으로 예상된다. 여러가지 NGL 후보들, 예컨대, 극자외선(EUV) 리소그래피(EUVL), 전자 투영 리소그래피(EPL), 이온 투영 리소그래피(IPL), 나노 임프린트, 및 X선 리소그래피가 존재한다. 이들 중에서, EUVL이 광학 리소그래피의 특성들의 대부분을 갖고 이는 다른 NGL 방법들과 비교하여 더 성숙한 기술이라는 사실로 인해, EUVL이 거의 후계자이다.
이에 따라, 상부에 배치된 원하는 피쳐들을 갖는 포토마스크를 형성하는 것을 용이하게 하기 위해 EUV 기술과 함께 작동하도록 새로운 막 방식이 개발되고 있다. 막 스택은 상이하고 새로운 물질들을 갖는 다수의 층들을 포함할 수 있다. 그러나, 다양한 품질들을 갖는 상이한 물질들은 종종, 막 스택에 불량한 통합을 초래한다. 따라서, 적절한 막 품질들을 갖는 적합한 물질들을 개발하는 것은 EUV 기술을 위한 포토마스크를 제조하기 위한 중요한 도전과제가 되고 있다.
따라서, EUV 기술 및 위상 변위 및 이진 포토마스크 응용들에서 포토마스크를 형성하기 위해 막 스택에서 사용하기에 적합한 물질 층이 필요하다.
본 개시내용은 EUV 응용들 및 위상 변위 및 이진 포토마스크 응용들에서 포토마스크를 제조하기 위해 막 스택에 물질 층을 형성하기 위한 방법들을 제공한다. 일 예에서, 기판 상에 유전체 물질을 형성하기 위한 방법은 산소 함유 가스 혼합물을 처리 챔버의 기판 상에 공급하는 단계 ― 기판은 광학적으로 투명한 규소 함유 물질 상에 배치된 유전체 물질을 포함함 ―, 처리 챔버의 산소 함유 가스 혼합물을 2 bar 초과의 프로세스 압력으로 유지하는 단계, 및 산소 함유 가스 혼합물의 존재 하에 유전체 물질을 열 처리하는 단계를 포함한다.
다른 예에서, 기판 상에 배치된 유전체 층을 치밀화하기 위한 방법은 유리 기판 상에 배치된 유전체 층을 2 bar 초과의 압력에서 열 처리하는 단계, 및 유전체 층을 열 처리하는 동안 기판 온도를 섭씨 400 도 미만으로 유지하는 단계를 포함한다.
또 다른 예에서, 기판 상에 배치된 유전체 층을 치밀화하기 위한 방법은 유동성 화학 기상 증착 프로세스에 의해 유리 기판 상에 유전체 층을 형성하는 단계, 섭씨 400 도 미만의 기판 온도에서 유전체 층을 경화시키는 단계, 및 기판 온도를 섭씨 400 도 미만으로 유지하면서 2 bar 초과의 압력에서 유리 기판 상의 유전체 층을 열 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 발명의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 발명의 전형적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 카세트가 내부에 배치된 처리 챔버의 간략화된 정면 단면도이고;
도 2는 일부 실시예들에 따른, EUV 포토마스크를 형성하는 데에 활용되는 막 스택의 일 실시예를 도시하고;
도 3은 일부 실시예들에 따른, EUV 포토마스크를 형성하는 데에 활용되는 물질 층을 제조하기 위한 방법의 흐름도를 도시하고;
도 4a-4d는 일부 실시예들에 따른, 도 3의 물질 층을 제조하기 위한 순서의 일 실시예를 도시한다.
이해를 용이하게 하기 위해, 가능한 경우, 도면들에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 일 실시예의 요소들 및 특징들이 추가의 언급 없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다는 것이 고려된다.
그러나, 본 발명은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있기 때문에, 첨부 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예들만을 예시하고 그러므로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
본 발명의 실시예들은 포토마스크를 제조하기 위해 유리 기판 상에 물질을 형성하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 더 구체적으로, 본 개시내용은 개선된 기판 무결성을 갖는 포토마스크 기판 및/또는 유리 기판 상에 유전체 층을 형성하는 방법들에 관한 것이다. 일 실시예에서, 유리 기판 상에 형성된 유전체 층은 유리 기판의 표면을 평활화하는 것을 보조할 수 있다. 2 bar 초과의 압력과 같은 고압 어닐링 프로세스를 활용함으로써, 유전체 층은 높은 막 밀도뿐만 아니라 평활한 표면을 제공하도록 치밀화될 수 있다.
도 1은 단일 기판의 고압 어닐링 프로세스를 위한 단일-기판 처리 챔버(100)의 간략화된 정면 단면도이다. 단일-기판 처리 챔버(100)는, 외측 표면(112), 및 내부 용적(115)을 에워싸는 내측 표면(113)을 갖는 몸체(110)를 갖는다. 도 1에서와 같은 일부 실시예들에서, 몸체(110)는 환형 단면을 갖지만, 다른 실시예들에서는 몸체(110)의 단면은 직사각형 또는 임의의 폐쇄 형상일 수 있다. 몸체(110)의 외측 표면(112)은 내부식성 강(CRS), 예컨대, 스테인리스 강(그러나 이에 제한되지 않음)으로 만들어질 수 있다. 단일-기판 처리 챔버(100)로부터 외부 환경으로의 열 손실을 방지하는 하나 이상의 열 차폐부(125)가 몸체(110)의 내측 표면(113) 상에 배치된다. 몸체(110)의 내측 표면(113)뿐만 아니라 열 차폐부들(125)도, 높은 내부식성을 보여주는 니켈 기재의 강철 합금들, 예컨대, 하스텔로이®(HASTELLOY®), 아이코넬®(ICONEL®), 및 모넬®(MONEL®)(그러나 이에 한정되지 않음)로 만들어질 수 있다.
기판 지지부(130)는 내부 용적(115) 내에 배치된다. 기판 지지부(130)는 스템(134) 및 스템(134)에 의해 유지되는 기판 지지 부재(132)를 갖는다. 스템(134)은 챔버 몸체(110)를 통해 형성된 통로(122)를 통과한다. 액추에이터(138)에 연결된 로드(139)는 챔버 몸체(110)를 통해 형성된 제2 통로(123)를 통과한다. 로드(139)는 기판 지지부(130)의 스템(134)을 수용하는 애퍼쳐(136)를 갖는 플레이트(135)에 결합된다. 리프트 핀들(137)은 기판 지지 부재(132)에 연결된다. 액추에이터(138)는 플레이트(135)가 리프트 핀들(137)과 연결되고 분리되기 위해 위 또는 아래로 이동되도록 로드(139)를 작동시킨다. 리프트 핀들(137)이 상승 또는 하강될 때, 기판 지지 부재(132)는 챔버(100)의 내부 용적(115) 내에서 상승 또는 하강된다. 기판 지지 부재(132)는 부재 내에 중앙에 내장된 저항성 가열 요소(131)를 갖는다. 전원(133)은 저항성 가열 요소(131)에 전기적으로 전력을 공급하도록 구성된다. 전원(133)뿐만 아니라 액추에이터(138)의 작동도 제어기(180)에 의해 제어된다.
단일-기판 처리 챔버(100)는 몸체(110) 상에 개구부(111)를 가지며, 개구부를 통해 하나 이상의 기판(120)이, 내부 용적(115)에 배치된 기판 지지부(130)로 로딩되고 그로부터 언로딩될 수 있다. 개구부(111)는 몸체(110) 상에 터널(121)을 형성한다. 슬릿 밸브(128)는, 슬릿 밸브(128)가 개방될 때만 개구부(111) 및 내부 용적(115)이 접근될 수 있도록 터널(121)을 밀봉가능하게 폐쇄하도록 구성된다. 고압 밀봉부(127)는 처리를 위해 내부 용적(115)을 밀봉하기 위해 슬릿 밸브(128)를 몸체(110)에 대해 밀봉하는 데에 활용된다. 고압 밀봉부(127)는 중합체, 예를 들어, 플루오로중합체, 예컨대, 퍼플루오로엘라스토머 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(그러나 이에 제한되지 않음)으로 만들어질 수 있다. 고압 밀봉부(127)는 밀봉 성능을 개선하기 위해 밀봉부를 편향시키기 위한 스프링 부재를 더 포함할 수 있다. 처리 동안 고압 밀봉부들(127)을 고압 밀봉부들(127)의 최대 안전 작동 온도 아래로 유지하기 위해, 냉각 채널(124)이 터널(121) 상에 고압 밀봉부들(127)에 인접하여 배치된다. 냉각 유체 공급원(126)으로부터의 냉각제, 예컨대, 불활성, 유전성, 및 고성능 열 전달 유체(그러나 이에 제한되지 않음)가 냉각 채널(124) 내에서 순환될 수 있다. 냉각 유체 공급원(126)으로부터의 냉각제의 유동은, 온도 센서(116) 또는 유동 센서(도시되지 않음)로부터 수신된 피드백을 통해 제어기(180)에 의해 제어된다. 슬릿 밸브(128)가 개방될 때 내부 용적(115)으로부터 개구부(111)를 통한 열의 유동을 방지하기 위해, 터널(221) 주위에 환형 형상의 열 초크(129)가 형성된다.
단일-기판 처리 챔버(100)는, 몸체(110)를 통하는 포트(117)를 가지며, 포트는 가스 패널(150), 응축기(160) 및 포트(117)를 연결하는 유체 회로(190)에 유체적으로 연결된다. 유체 회로(190)는 가스 도관(192), 공급원 도관(157), 유입구 격리 밸브(155), 배기 도관(163) 및 배출구 격리 밸브(165)를 갖는다. 다수의 가열기들(196, 158, 152, 154, 164, 166)은 유체 회로(190)의 상이한 부분들과 인터페이스로 연결된다. 온도 측정들을 취하고 정보를 제어기(180)에 전송하기 위해 다수의 온도 센서들(151, 153, 119, 167, 및 169)이 또한, 유체 회로(190)의 상이한 부분들에 배치된다. 제어기(180)는, 유체 회로(190)의 온도가, 유체 회로(190) 및 내부 용적(115)에 배치된 처리 유체의 응축점 위의 온도로 유지되도록 가열기들(152, 154, 158, 196, 164, 및 166)의 작동을 제어하기 위해 온도 측정 정보를 사용한다.
가스 패널(150)은 내부 용적(115) 압력 하에서 처리 유체를 제공하도록 구성된다. 내부 용적(115) 내에 도입되는 처리 유체의 압력은 몸체(110)에 결합된 압력 센서(114)에 의해 모니터링된다. 응축기(160)는 냉각 유체 공급원(도시되지 않음)에 유체적으로 결합되고, 가스 도관(192)을 통해 내부 용적(115)을 빠져나가는 가스상 처리 유체를 응축시키도록 구성된다. 그 다음, 응축된 처리 유체는 펌프(176)에 의해 제거된다. 하나 이상의 가열기(140)가 몸체(110) 상에 배치되고, 단일-기판 처리 챔버(100) 내의 내부 용적(115)을 가열하도록 구성된다. 가열기들(140, 152, 154, 158, 196, 164, 및 166)은 유체 회로(190) 내의 처리 유체를 가스상으로 유지하면서, 유체 회로 내에서의 응축을 방지하기 위해 응축기(160)에 대한 배출구 격리 밸브(165)를 개방한다.
제어기(180)는 단일-기판 처리 챔버(100)의 작동을 제어한다. 제어기(180)는 가스 패널(150), 응축기(160), 펌프(170), 유입구 격리 밸브(155), 배출구 격리 밸브(165), 전원들(133 및 145)의 작동을 제어한다. 제어기(180)는 또한, 온도 센서(116), 압력 센서(114), 액추에이터(138), 냉각 유체 공급원(126) 및 온도 판독 디바이스들(156 및 162)에 통신가능하게 연결된다.
산소 함유 및/또는 질소 함유 가스, 예컨대, 산소, 건조 증기, 물, 과산화수소, 및/또는 암모니아를 포함할 수 있는 처리 유체가 활용될 수 있다. 산소 함유 가스 및/또는 질소 함유 가스에 추가적으로 또는 대안적으로, 처리 유체는 규소 함유 가스를 포함할 수 있다. 규소 함유 가스의 예들은 유기규소, 테트라알킬 오르토실리케이트 가스들 및 디실록산을 포함한다. 유기규소 가스들은 적어도 하나의 탄소-규소 결합을 갖는 유기 화합물들의 가스들을 포함한다. 테트라알킬 오르토실리케이트 가스들은 SiO4 4- 이온에 부착된 4개의 알킬 기들로 구성된 가스들을 포함한다. 더 구체적으로, 하나 이상의 가스는 (디메틸실릴)(트리메틸실릴)메탄((Me)3SiCH2SiH(Me)2), 헥사메틸디실란((Me)3SiSi(Me)3), 트리메틸실란((Me)3SiH), 트리메틸실릴클로라이드((Me)3SiCl), 테트라메틸실란((Me)4Si), 테트라에톡시실란((EtO)4Si), 테트라메톡시실란((MeO)4Si), 테트라키스-(트리메틸실릴)실란((Me3Si)4Si), (디메틸아미노)디메틸-실란((Me2N)SiHMe2) 디메틸디에톡시실란((EtO)2Si(Me)2), 디메틸-디메톡시실란((MeO)2Si(Me)2), 메틸트리메톡시실란((MeO)3Si(Me)), 디메톡시테트라메틸-디실록산(((Me)2Si(OMe))2O), 트리스(디메틸아미노)실란((Me2N)3SiH), 비스(디메틸아미노)메틸실란((Me2N)2CH3SiH), 디실록산((SiH3)2O), 및 그의 조합들일 수 있다.
기판들(120)의 처리 동안, 고압 영역(115)의 환경은 고압 영역 내의 처리 유체를 증기상으로 유지하는 온도 및 압력으로 유지된다. 그러한 압력 및 온도는 처리 유체의 조성에 기초하여 선택된다. 증기의 경우, 온도 및 압력은 증기를 건조 증기 상태로 유지하는 조건으로 유지된다. 일 예에서, 고압 영역(115)은 대기압 초과의 압력, 예를 들어, 약 2 bar 초과의 압력까지 가압된다. 다른 예에서, 고압 영역(115)은 약 10 내지 약 180 bar, 예컨대, 약 20 내지 약 100 bar의 압력까지 가압된다. 다른 예에서, 고압 영역(115)은 최대 약 200 bar의 압력까지 가압된다. 처리 동안, 고압 영역(115)은 또한, 고온, 예를 들어, 섭씨 225 도를 초과하는 온도(카세트 상에 배치된 기판들의 열 예산에 의해 제한됨), 예컨대, 섭씨 약 300 도 내지 섭씨 약 450 도의 온도로 유지된다.
도 2는 유전체 층(201)이 활용될 수 있는 예시적인 실시예를 도시한다. 유전체 층(201)은 기판(202)과 막 스택(200) 사이에 배치된 계면 층일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(202)은 광학적으로 투명한 규소 기재 물질 또는 규소 함유 물질, 예컨대, 석영(즉, 이산화규소(SiO2)) 또는 유리 물질일 수 있다. 유전체 층(201)은, 상부에 막 스택(200)이 추가로 배치된 기판(202) 상에 배치된다. 기판(202) 상에 배치된 막 스택(200)은 EUV 응용들에 적합한 포토마스크를 제조하기 위해 막 스택(200)에 원하는 피쳐들을 형성하는 데에 활용될 수 있다.
유전체 층(201)은 기판(202)의 표면을 평활화하는 것을 보조하기 위해 기판(202) 상에 형성된다. 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 기판(202)은 석영 기판(즉, 낮은 열 팽창 이산화규소(SiO2)) 층일 수 있다. 유전체 층(201)은, 기판(202)으로부터의 임의의 피트들, 결함들, 또는 고르지 않은 표면 구조들이 존재하는 경우, 기판(202)의 평탄한 표면을 제공하는 것을 보조하기 위해 기판(202) 상에 형성된다. 기판(202)은, 길이가 약 5 인치 내지 약 9 인치인 측들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 기판(202)은 약 0.15 인치 내지 약 0.25 인치 두께일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(202)은 약 0.25 인치 두께이다. 선택적인 크로뮴 함유 층(204), 예컨대, 질화크로뮴(CrN) 층이, 필요에 따라 기판(202)의 후면측에 배치될 수 있다.
EUV 반사성 다중 물질 층(206)이 기판(202) 상의 유전체 층(201) 상에 배치된다. 반사성 다중 물질 층(206)은 적어도 하나의 몰리브데넘 층(206a) 및 적어도 하나의 규소 층(206b)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예는 몰리브데넘 층(206a) 및 규소 층(206b)의 5개의 쌍들(기판(202) 상에 반복적으로 형성된, 교번하는 몰리브데넘 층들(206a) 및 규소 층들(206b))을 도시하지만, 몰리브데넘 층들(206a) 및 규소 층들(206b)의 개수는 상이한 프로세스 요구들에 기초하여 변경될 수 있다는 점을 주목한다. 하나의 특정 실시예에서, 반사성 다중 물질 층(206)을 형성하기 위해 몰리브데넘 층들(206a) 및 규소 층들(206b)의 40개의 쌍들이 증착될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 단일 몰리브데넘 층(206a)의 두께는 약 1 Å 내지 약 10 Å, 예컨대, 약 3 Å으로 제어될 수 있고, 각각의 단일 규소 층(206b)의 두께는 약 1 Å 내지 약 10 Å, 예컨대, 약 4 Å으로 제어될 수 있다. 반사성 다중 물질 층(206)은 약 10 Å 내지 약 500 Å의 총 두께를 가질 수 있다. 반사성 다중 물질 층(206)은 13.5 nm 파장에서 70%까지의 EUV 광 반사율을 가질 수 있다. 반사성 다중 물질 층(206)은 약 70 nm 내지 약 140 nm의 총 두께를 가질 수 있다.
후속하여, 캡핑 층(208)이 반사성 다중 물질 층(206) 상에 배치된다. 캡핑 층(208)은 금속성 물질, 예컨대, 루테늄(Ru) 물질, 지르코늄(Zr) 물질 또는 임의의 다른 적합한 물질에 의해 제조될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 캡핑 층(208)은 루테늄(Ru) 층이다. 캡핑 층(208)은 약 1 nm 내지 약 10 nm의 두께를 가질 수 있다.
그 다음, 흡수제 층(216)이 캡핑 층(208) 상에 배치될 수 있다. 흡수제 층(216)은 리소그래피 프로세스 동안 생성되는 광의 일부를 흡수하도록 구성된 불투명한 차광 층이다. 흡수제 층(216)은, 도 2에 도시된 실시예들과 같이, 단일 층 또는 다층 구조, 예컨대, 벌크 흡수제 층(210) 상에 배치된 자기 마스크 층(212)을 포함하는 형태일 수 있다. 흡수제 층(216)은, 필요에 따라, 금속 함유층, 예를 들어, 크로뮴 함유 층, 예컨대, Cr 금속, 산화크로뮴(CrOx), 질화크로뮴(CrN) 층, 산질화크로뮴(CrON), 또는 이 물질들을 갖는 다층일 수 있다. 일 실시예에서, 흡수제 층(216)은 약 50 nm 내지 약 200 nm의 총 막 두께를 갖는다. 흡수제 층(216)의 총 두께는 유리하게, 45 nm 이하 기술 노드 응용들에서 EUV 마스크들에 대한 엄격한 전체 식각 프로파일 허용오차를 충족시키는 것을 용이하게 한다.
일 실시예에서, 벌크 흡수제 층(210)은 산소가 본질적으로 없는 탄탈럼 기재 물질들, 예를 들어, 규화탄탈럼 기재 물질들, 예컨대, TaSi 또는 TaSiN, 질화된 붕소화탄탈럼 기재 물질들, 예컨대, TaBN, 및 질화탄탈럼 기재 물질들, 예컨대, TaN을 포함할 수 있다. 자기 마스크 층(212)은 탄탈럼 및 산소 기재 물질들로 제조될 수 있다. 자기 마스크 층(212)의 조성물은 벌크 흡수제 층(210)의 조성물에 대응하고, 벌크 흡수제 층(210)이 TaSi 또는 TaSiN을 포함할 때, 산화되고 질화된 탄탈럼 및 규소 기재 물질들, 예컨대, TaSiON; 벌크 흡수제 층(210)이 TaBN을 포함할 때 탄탈럼 붕소 산화물 기재 물질들, 예컨대, TaBO; 및 벌크 흡수제 층(210)이 TaN을 포함할 때 산화되고 질화된 탄탈럼 기재 물질들, 예컨대, TaON 또는 TaO를 포함할 수 있다.
도 3은, EUV 포토마스크 응용들에 활용될 수 있는, 유전체 층, 예컨대, 도 2에 도시된 유전체 층(201)을 형성하기 위한 방법(300)의 일 예의 흐름도이다. 도 4a-4d는 방법(300)의 다양한 스테이지들에 대응하는 복합 기판의 부분의 단면도들이다.
방법(300)은 도 4a에 도시된 바와 같이 기판을 제공함으로써 작동(302)에서 시작한다. 기판(202)은 도 2에 도시된 기판(202)일 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 기판(202)은 석영 기판(즉, 낮은 열 팽창 이산화규소(SiO2)) 층일 수 있다. 기판(202)은, 길이가 약 5 인치 내지 약 9 인치인 측들을 갖는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 기판(202)은 약 0.15 인치 내지 약 0.25 인치 두께일 수 있다. 일 실시예에서, 기판(202)은 약 0.25 인치 두께이다. 선택적인 크로뮴 함유 층(204), 예컨대, 질화크로뮴(CrN) 층이, 필요에 따라 기판(202)의 후면측에 배치될 수 있다.
작동(304)에서, 유전체 물질(402)은, 도 4b에 도시된 바와 같이, 적합한 증착 기법들을 사용함으로써 증착될 수 있다. 일 예에서, 유전체 물질(402)은 유동성 화학 기상 증착 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 유전체 물질(402)은 기판(202)이 이송되는 프로세스 챔버에 공급되는 증착 가스 혼합물에 의해 증착되는 규소 함유 물질이다. 규소 함유 물질의 적합한 예들은, 특히, 산화규소(SiO2), 산탄화규소(SiOC), 탄화규소(SiC), 질화규소(SiN), 산질화규소(SiON), 비정질 규소, 및 질소 함유 탄화규소(SiCN)를 포함한다. 일부 예들에서, 고-k 물질 층들은, 특히, 이산화하프늄(HfO2), 이산화지르코늄(ZrO2), 하프늄 규소 산화물(HfSiO2), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlO), 지르코늄 규소 산화물(ZrSiO2), 이산화탄탈럼(TaO2), 산화알루미늄, 알루미늄 도핑된 이산화하프늄, 비스무트 스트론튬 티타늄(BST), 및 백금 지르코늄 티타늄(PZT)을 포함하고, 이는 또한, 유전체 물질(402)을 형성하는 데에 활용될 수 있다.
일 실시예에서, 유전체 물질(402)은 산화규소 물질이다. 유전체 물질(402)을 형성하는 데에 활용되는 증착 가스 혼합물은 유전체 물질 전구체 및 처리 전구체를 포함할 수 있다. 유전체 물질 전구체의 적합한 예들은 실란, 디실란, 메틸실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, 테트라에톡시실란(TEOS), 트리에톡시실란(TES), 옥타메틸시클로테트라실록산(OMCTS), 테트라메틸-디실록산(TMDSO), 테트라메틸시클로테트라실록산(TMCTS), 테트라메틸-디에톡실-디실록산(TMDDSO), 디메틸-디메톡실-실란(DMDMS), 또는 그의 조합들을 포함한다. 질화규소의 증착을 위한 추가적인 전구체들은 SixNyHz 함유 전구체들, 예컨대, 트리실릴아민(TSA) 및 디실릴아민(DSA)을 포함하는 실릴-아민 및 그의 유도체들, SixNyHzOzz 함유 전구체들, SixNyHzClzz 함유 전구체들, 또는 그의 조합들을 포함한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 유전체 물질(408)을 증착시키기 위해 사용되는 규소 함유 전구체는 트리실릴아민(TSA)이다. 추가적으로, 처리 전구체들의 적합한 예들은 질소 함유 전구체를 포함할 수 있다. 질소 함유 전구체의 적합한 예들은 H2/N2 혼합물, N2, NH3, NH4OH, N2, N2H4 증기를 포함하는 NxHy 화합물들, NO, N2O, NO2 등을 포함한다. 게다가, 처리 전구체들은 또한, 수소 함유 화합물들, 산소 함유 화합물들 또는 그의 조합들을 포함할 수 있다. 적합한 처리 전구체들의 예들은 H2, H2/N2 혼합물, O3, O2, H2O2, 수증기, 또는 그의 조합들을 포함하는 군으로부터 선택된 화합물들 중 하나 이상을 포함한다. 처리 전구체들은, N* 및/또는 H* 및/또는 O* 함유 라디칼들 또는 플라즈마, 예를 들어, NH3, NH2 *, NH*, N*, H*, O*, N*O* 또는 그의 조합들을 포함하기 위해, 예컨대, RPS 유닛에서 플라즈마 여기될 수 있다. 대안적으로, 처리 전구체들은 필요에 따라 전구체들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 증착 프로세스 동안의 기판 온도는 미리 결정된 범위로 유지된다. 일 실시예에서, 기판 상에 형성된 유전체 물질(408)이 리플로우하고 트렌치들(406) 내에 채워질 수 있도록 유동성인 것을 허용하기 위해, 기판 온도는 섭씨 약 200 도 미만, 예컨대, 섭씨 100 도 미만으로 유지된다. 상부에 형성된 결과적인 막의 유동성 및 점도를 보존하기 위해, 예컨대, 섭씨 100 도 미만의 비교적 더 낮은 기판 온도가, 기판 표면 상에 초기에 형성된 막을 액상 유동성 상태로 유지하는 것을 보조할 수 있다고 여겨진다. 특정 정도의 유동성 및 점도를 갖는 결과적인 막이 기판 상에 형성됨에 따라, 막의 결합 구조는 후속 열 및 습식 프로세스들 이후에 상이한 관능기들 또는 결합 구조로 변환, 전환 또는 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세스 챔버에서의 기판 온도는 약 실온 내지 섭씨 약 200 도의 범위, 예컨대, 섭씨 약 100 도 미만, 예를 들어, 섭씨 약 30 도 내지 섭씨 약 80도로 유지된다.
유전체 물질 전구체는 약 1 sccm 내지 약 5000 sccm의 유량으로 처리 챔버 내에 공급될 수 있다. 처리 전구체들은 약 1 sccm 내지 약 1000 sccm의 유량으로 처리 챔버 내에 공급될 수 있다. 대안적으로, 처리 동안 공급되는 가스 혼합물은 또한, 약 0.1 내지 약 100의 유전체 물질 전구체 대 처리 전구체의 유동비로 제어될 수 있다. 프로세스 압력은 약 0.10 Torr 내지 약 10 Torr, 예를 들어, 약 0.1 Torr 내지 약 1 Torr, 예컨대, 약 0.5 Torr 내지 약 0.7 Torr로 유지된다.
하나 이상의 불활성 가스가 또한, 프로세스 챔버(100)에 제공되는 가스 혼합물과 함께 포함될 수 있다. 불활성 가스는 희가스, 예컨대, Ar, He, Xe 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 불활성 가스는 약 1 sccm 내지 약 50000 sccm의 유동비로 처리 챔버에 공급될 수 있다.
증착 동안 플라즈마를 유지하기 위해 RF 전력이 인가된다. RF 전력은 약 100 kHz 내지 약 100 MHz, 예컨대, 약 350 kHz 또는 약 13.56 MHz로 제공된다. 대안적으로, 약 27 MHz 내지 약 200 MHz까지의 주파수를 제공하기 위해 VHF 전력이 활용될 수 있다. 일 실시예에서, RF 전력은 약 1000 와트 내지 약 10000 와트로 공급될 수 있다. 처리 챔버(100)의 최상부에 대한 기판의 간격은 기판 치수에 따라 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 처리 간격은 약 100 밀 내지 약 5 인치로 제어된다.
일 실시예에서, 기판(202) 상에 형성된 유전체 물질(402)은 산소 원자들을 갖는 규소 함유 물질, 예컨대, SiO2이다.
작동(306)에서, 유전체 물질(402)이 기판(202) 상에 형성된 후에, 도 4c에 도시된 바와 같이, 유전체 물질(402)을 베이킹하기 위해 기판(202)이 경화되고/거나 열 처리되어, 경화된 유전체 물질(403)을 형성한다. 경화/베이킹 프로세스는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 고체상의 경화된 유전체 물질(403)을 형성하기 위해 유전체 물질(402)로부터 수분을 제거한다. 유전체 물질(402)이 경화됨에 따라, 유전체 물질(402)의 수분 및 용매가 제거되고, 유전체 물질(402)이 리플로우하는 것을 초래하여, 기판(202) 상에 실질적으로 평탄한 표면을 형성한다. 일 실시예에서, 작동(306)에서 수행되는 경화 프로세스는, 기판(202)에 충분한 열을 제공할 수 있는, 핫 플레이트, 오븐, 가열식 챔버, 또는 적합한 툴들 상에서 실행될 수 있다.
일 실시예에서, 경화 온도는 섭씨 400 도 미만, 예컨대, 섭씨 10 도 미만, 예를 들어, 대략 섭씨 50 도 내지 섭씨 80 도로 제어될 수 있다. 경화 시간은 약 1 초 내지 약 10 시간으로 제어될 수 있다.
경화 프로세스 동안, 처리 가스, 예컨대, 산소 함유 가스가, 치밀화된 구조를 갖는 유전체 물질(402)과의 반응을 보조하기 위해, 기판 표면에 공급될 수 있다. 일 예에서, 경화 프로세스 동안 공급되는 산소 함유 가스는 O3 또는 O2 가스이다.
작동(308)에서, 경화 프로세스 후에, 고압 어닐링 프로세스가 수행된다. 높은 프로세스 압력, 예컨대, 2 bar 초과의 압력에서 수행되는 어닐링 프로세스는, 도 4d에 도시된 바와 같이, 경화된 유전체 물질(403)의 빈 공간들을 치밀화하고 복구하는 것을 보조하여, 원하는 막 특성들을 갖는 유전체 층(201)을 형성할 수 있다. 어닐링 프로세스는 처리 챔버, 예컨대, 도 1에 도시된 처리 챔버(100), 또는 한번에 하나씩 기판을 처리하는 처리 챔버들을 포함하는 다른 적합한 처리 챔버들에서 수행될 수 있다.
작동(308)에서 수행되는 고압 어닐링 프로세스는 증기상, 예를 들어, 액체 액적들이 실질적으로 존재하지 않는 건조 증기상의 고압 영역에서 처리 압력을 유지한다. 처리 압력 및 온도는 막 결함들을 복구하고, 불순물들을 제거하고 막 밀도를 증가시키기 위해 막 구조들을 치밀화하도록 제어된다. 일 예에서, 고압 영역(115)은 대기압 초과의 압력, 예를 들어, 약 2 bar 초과의 압력까지 가압된다. 다른 예에서, 고압 영역(115)은 약 5 내지 약 100 bar, 예컨대, 약 5 내지 약 75 bar의 압력까지 가압된다. 고압이 막 구조의 치밀화를 효율적으로 보조할 수 있기 때문에, 예컨대, 섭씨 500 도 미만의 비교적 낮은 처리 온도가, 기판(202)에 대한 열 사이클 손상의 가능성을 감소시킨다.
처리 동안, 고압 영역(115)은, 외측 챔버 몸체(110) 내에 배치된 가열기들(154)에 의해, 비교적 낮은 온도, 예를 들어, 섭씨 400 도 미만의 온도, 예컨대, 섭씨 약 150 도 내지 섭씨 약 350 도로 유지된다. 따라서, 낮은 온도 체제와 함께 고압 어닐링 프로세스를 활용함으로써 기판에 대한 낮은 열 예산을 획득할 수 있다.
고압 프로세스는 유전체 층(201)의 댕글링 본드들을 제거하기 위해 구동력을 제공할 수 있고, 따라서, 어닐링 프로세스 동안 유전체 층(201)의 댕글링 본드들을 복구하고, 반응시키고, 포화시키는 것으로 여겨진다. 일 예에서, 산소 함유 가스, 예컨대, O3 가스, O2 가스, H2O, H2O2, N2O, NO2, CO2, CO, 건조 증기, 또는 다른 적합한 가스들이 어닐링 프로세스 동안 공급될 수 있다. 하나의 특정 예에서, 산소 함유 가스는 증기, 예를 들어, 건조 증기를 포함한다. 어닐링 프로세스 동안 산소 함유 가스로부터의 산소 원소들은 유전체 층(201) 내로 들어갈 수 있고, 결합 구조들을 변경하고 그 안의 원자 빈 공간들을 제거하고, 따라서, 유전체 층(201)의 격자 구조들을 치밀화하고 강화한다. 일부 예들에서, 불활성 가스, 예컨대, Ar, N2, He, Kr 등이 산소 함유 가스와 함께 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 산소 함유 가스 혼합물에 공급되는 산소 함유 가스는 2 bar 초과의 압력으로 공급되는 건조 증기이다.
하나의 예시적인 구현에서, 프로세스 압력은 2 bar 초과, 예컨대, 5 bar 내지 100 bar, 예컨대, 20 bar 내지 약 80 bar, 예를 들어, 약 25 bar 내지 75 bar의 압력으로 조절된다. 프로세스 온도는 섭씨 150 도 초과지만 섭씨 400 도 미만, 예컨대, 섭씨 약 150 도 내지 섭씨 약 380 도, 예컨대, 섭씨 약 180 도 내지 섭씨 약 350 도로 제어될 수 있다.
어닐링 프로세스 후에, 유전체 층(201)은 치밀화된 막 구조를 가지며, 이는 (높은 습식 식각 속도를 종종 갖는 다공성 막 구조에 비해) 더 낮은 습식 식각 속도를 제공하는 비교적 강건한 막 구조를 제공한다. 일 예에서, 유전체 층(201)의 습식 식각 속도는, 열적으로 성장된 산화물에 대한 습식 식각 속도보다 크게, 6.7로부터 1.5로 감소되고 느려졌는데(어닐링 이전의 유전체 물질(402) 대 어닐링 이후의 유전체 층(201)), 열적으로 성장된 산화물은, 종래의 화학 기상 증착 프로세스에 의해 형성된, 비교적 더 다공성의 구조들을 갖는 막 층들에 비해, 더 강건한 막으로서 알려져 있다. 따라서, 고압 어닐링 프로세스 후에, 유전체 층(201)의 막 밀도는 고압 어닐링 프로세스를 경험하기 전의 유전체 물질(402)의 막 밀도보다 적어도 약 3 내지 5배 더 조밀하다.
따라서, EUV 응용들에서 포토마스크를 제조하기 위해 막 스택에 물질 층을 형성하기 위한 방법들이 제공된다. 물질 층, 예컨대, 유전체 층은 높은 프로세스 압력, 예컨대, 2 bar 초과의 프로세스 압력을 갖는 고압 어닐링 프로세스에 의해 열 처리/어닐링될 수 있다. 그러한 고압 어닐링 프로세스를 활용함으로써, 프로세스 온도는 섭씨 400 도 미만으로 유지될 수 있고, 따라서, 유전체 층이 상부에 형성되는 유리 기판에 기여되는 열 예산을 감소시켜, EUV 포토마스크 기판을 제조하기 위한 양호한 계면 관리 및 통합을 제공한다.
전술한 내용은 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 그리고 추가적인 실시예들은 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법으로서,
    A. 제1 작동에서 산소 함유 가스 혼합물을 처리 챔버에 배치된 기판에 공급하는 단계 ― 상기 기판은 0.15 내지 0.25 인치의 두께를 갖는 석영 또는 유리로 된 광학적으로 투명한 규소 함유 물질 상에 배치된 유전체 물질을 포함함 ―;
    B. 상기 유전체 물질로부터 수분을 제거하기 위해 상기 기판에 상기 산소 함유 가스 혼합물을 공급하는 동안 상기 유전체 물질을 섭씨 400도 미만으로 베이킹하는 단계;
    C. 상기 처리 챔버의 상기 산소 함유 가스 혼합물을 2 bar 초과의 프로세스 압력으로 유지하는 단계; 및
    D. 마지막 작동에서 상기 산소 함유 가스 혼합물의 존재 하에 상기 유전체 물질을 섭씨 400도 미만으로 열 어닐링하는 단계를 포함하며, 상기 기판은 상기 제1 작동부터 상기 마지막 작동까지 섭씨 400도 미만의 온도로 유지되는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스 혼합물을 공급하는 단계는:
    기판 온도를 섭씨 400 도 미만으로, 그리고 압력을 20 bar 미만으로 유지하는 것을 더 포함하는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스 혼합물은 적어도, O3 가스, O2 가스, H2O, H2O2, N2O, NO2, CO2, CO, 건조 증기로 구성되는 군으로부터 선택되는 산소 함유 가스를 포함하는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산소 함유 가스 혼합물은 건조 증기를 포함하는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 압력은 20 bar 내지 100 bar인, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질은 산화규소(SiO2), 산탄화규소(SiOC), 탄화규소(SiC), 비정질 규소, 및 질소 함유 탄화규소(SiCN) 및 고-k 물질들로 구성되는 군으로부터 선택되는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질은, 이산화하프늄(HfO2), 이산화지르코늄(ZrO2), 하프늄 규소 산화물(HfSiO2), 하프늄 알루미늄 산화물(HfAlO), 지르코늄 규소 산화물(ZrSiO2), 이산화탄탈럼(TaO2), 산화알루미늄, 알루미늄 도핑된 이산화하프늄, 비스무트 스트론튬 티타늄(BST), 및 백금 지르코늄 티타늄(PZT)으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 유전체 물질은 산화규소인, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질은 포토마스크 레티클이 되도록 제조되는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질을 베이킹하는 단계는 플레이트, 오븐 또는 가열식 챔버에서 1시간 미만 동안 섭씨 400도 미만의 온도에서 수행되는,
    기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    몰리브데넘 층 및 규소 층의 반복 층들을 포함하는 다중 막 스택을 형성하는 단계를 더 포함하는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질은 유동성 화학 기상 증착 프로세스에 의해 형성되는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 물질은 열 어닐링 이후에 더 높은 막 밀도를 갖는, 기판 상에 유전체 물질을 형성하는 방법.
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