KR20060029039A - Mask for extreme ultra violet lithography and method for fabricating the smae - Google Patents
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Abstract
본 발명은 EUV용 마스크의 다중층 미러로 사용되는 퇴적층간 상호확산을 방지하는데 적합한 극자외선리소그래피용 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 극자외선리소그래피용 마스크의 제조 방법은 실리콘막을 형성하는 단계, 상기 실리콘막 상에 루테늄막(크세논 가스를 이용한 스퍼터링 증착)을 형성하는 단계, 및 상기 루테늄막 상에 몰리브덴막을 형성하는 단계를 포함하고, 이와 같이, 극자외선 리소그래피(EUVL)에서 마스크로 사용되는 다중층 미러에 크세논 가스를 이용한 루테늄을 삽입해주므로써 다중층 미러의 표면 손실을 최소로 하면서 몰리브덴막과 실리콘막간 상호확산을 방지하며, 거칠기를 최소로 하여 반사도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention is to provide a mask for extreme ultraviolet lithography and a method for manufacturing the same, which is suitable for preventing interdiffusion between deposition layers used as a multilayer mirror of an EUV mask, and the method for manufacturing a mask for extreme ultraviolet lithography of the present invention comprises a silicon film. Forming a ruthenium film (sputtering deposition using xenon gas) on the silicon film, and forming a molybdenum film on the ruthenium film, and thus, masking in extreme ultraviolet lithography (EUVL) By injecting ruthenium using xenon gas into the multilayer mirror used as a layer, the surface loss of the multilayer mirror is minimized and interdiffusion between the molybdenum film and the silicon film is prevented, and the roughness is minimized to increase the reflectivity. have.
극자외선리소그래피, 마스크, 다중층미러, 루테늄, 상호확산, 스퍼터링, 크세논Extreme ultraviolet lithography, masks, multilayer mirrors, ruthenium, interdiffusion, sputtering, xenon
Description
도 1은 종래기술에 따른 EUVL용 반사마스크를 도시한 도면,1 is a view showing a reflective mask for EUVL according to the prior art,
도 2는 종래기술에 따른 다중층미러에서의 반사도를 측정한 결과를 나타낸 도면,2 is a view showing a result of measuring the reflectivity in a multilayer mirror according to the prior art,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)용 마스크의 구조를 도시한 도면,3 shows the structure of a mask for extreme ultraviolet lithography (EUVL) according to an embodiment of the present invention,
도 4a는 아르곤 원자를 이용한 루테늄막의 증착 방법을 도시한 도면, 4A illustrates a method of depositing a ruthenium film using argon atoms;
도 4b는 크세논 원자를 이용한 루테늄막의 증착 방법을 도시한 도면,4B illustrates a method of depositing a ruthenium film using xenon atoms;
도 5는 몰리브덴막과 실리콘막간 계면에서 13.4nm 파장을 갖는 광원에 대한 배리어 물질별 반사도를 비교한 도면. FIG. 5 is a comparison of reflectivity by barrier material for a light source having a wavelength of 13.4 nm at an interface between a molybdenum film and a silicon film. FIG.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 기판 22 : 다중층 미러21 substrate 22 multilayer mirror
22a : 실리콘막 22b : 배리어막22a:
22c : 몰리브덴막22c: molybdenum film
본 발명은 리소그래피 기술에 관한 것으로, 특히 극자외선 리소그래피(Extreme Ultra Violet Lithography; EUVL)에 사용되는 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to lithographic techniques, and more particularly to masks used in Extreme Ultra Violet Lithography (EUVL) and methods of manufacturing the same.
최근 광리소그래피(Optical lithography)의 비약적인 발전으로 인해 차세대 노광공정들이 이용되기 위해서는 많은 개발이 이루어져야 한다. 그러나, 광리소그래피는 기술적 한계에 도달하고 있기 때문에 이를 대체할 새로운 노광공정이 제안되고 있다.Due to the recent rapid development of optical lithography, many developments have to be made in order to use next-generation exposure processes. However, because photolithography is reaching technical limits, a new exposure process has been proposed to replace it.
현재 노광공정으로 주로 사용되는 기술은 엑스레이(X-ray), 전자빔(Electron beam), 이온빔(Ion beam) 리소그래피 기술들이 있다.Currently, the technologies mainly used for the exposure process include X-ray, electron beam, and ion beam lithography techniques.
그러나, 이들 기술들은 광리소그래피와는 많은 장비적/기술적 변화가 필요하므로 가장 좋은 방법은 현재의 광리소그래피를 연장하는 기술을 개발하는 것이라 할 수 있다.However, these techniques require many mechanical and technical changes from optical lithography, so the best way is to develop a technique that extends current optical lithography.
이에 현재 가장 강력한 후보로 떠오르고 있는 것이 극자외선(Extreme Ultra Violet; EUV)를 이용한 리소그래피 공정(이하 'EUVL'라고 약칭함)이다. 이 EUVL은 기존에 사용하고 있는 KrF, ArF, F2 등의 단파장광을 연장하는 10nm∼14nm의 극단파장을 이용하는 리소그래피 공정이다.Currently, the strongest candidate is the lithography process using Extreme Ultra Violet (EUV) (hereinafter abbreviated as 'EUVL'). This EUVL is a lithographic process using 10nm to 14nm ultra-short wavelengths for extending short wavelength light such as KrF, ArF and F2.
그러나, 극단파장의 광을 이용하기 때문에 해당 광이 대부분의 물질에서 흡 수가 이루어지게 되어 현재의 트랜스미션(Transmission)을 이용한 노광 메카니즘으로는 이용이 불가능하다.However, since the light of the extreme wavelength is used, the light is absorbed in most of the materials and thus cannot be used as an exposure mechanism using current transmission.
이의 대안으로 트랜스미션 메카니즘을 이용한 방법이 아닌 광의 반사메카니즘을 이용하려는 연구가 이루어져 현재는 반사광을 이용한 EUVL 개발 공정이 주된 연구가 되고 있다.As an alternative to this, research on using the reflection mechanism of light rather than the transmission mechanism has been conducted. Currently, the EUVL development process using the reflected light is the main research.
EUVL은 기존 광리소그래피를 연장하고자 하는 개념에서 시작되었다. 일반적인 광리소그래피 장비의 빔경로(Beam path)가 렌즈를 투과하는 구조였으나, EUVL 장비는 투과하는 렌즈 대신 다중층 미러(Multilayer mirror)를 이용한 반사메카니즘을 이용한다.EUVL originated from the concept of extending existing optical lithography. Although the beam path of a general optical lithography apparatus transmits a lens, the EUVL apparatus uses a reflection mechanism using a multilayer mirror instead of the transmission lens.
그러나, 대부분의 물질에서 반사도가 매우 작은 값을 가지게 되므로 EUV 빔이 통과하는 경로는 진공과 같은 수준이 되어야 하며, 렌즈 및 마스크 물질은 EUV빔을 충분히 이용가능하도록 표면이 다중층으로 도포된 미러(Mirror)이어야 한다.However, since most materials have very low reflectivity, the path through which EUV beams pass should be at the same vacuum level, and lens and mask materials should be mirrored with multiple layers of surfaces to make full use of EUV beams. Mirror).
양산 가능한 제품을 만들기 위해서는 EUV 빔이 반사계에서 각각 70% 이상의 반사도를 가져야 한다.In order to make a production-ready product, EUV beams must each have at least 70% reflectivity in the reflectometer.
도 1은 종래기술에 따른 EUVL용 반사마스크를 도시한 도면이다.1 is a view showing a reflective mask for EUVL according to the prior art.
도 1을 참조하면, 극자외선 리소그래피(EUVL)는 고광택무결함 기판(11) 상에 다중층 미러(12)를 퇴적하여 이를 반사마스크로 사용한다. 여기서, 다중층 미러(12)는 실리콘막(Si, 12a)과 몰리브덴막(Mo, 12b)이 여러번 퇴적된 다중층 구조이다.Referring to FIG. 1, extreme ultraviolet lithography (EUVL) deposits a
도 1에서 알 수 있듯이, EUV 빔이 지나는 경로는 실리콘막(12a)과 몰리브덴 막(12b)의 퇴적층으로 이루어진 다중층 미러(12)를 통해 반사가 이루어진다. As can be seen in FIG. 1, the path through which the EUV beam passes is reflected through a
그러나, 양산 가능한 제품을 만들기 위해서는 EUV 빔이 반사계에서 각각 70% 이상의 반사도를 가져야 하나, 다중층 미러(12)를 이용하는 경우에 반사도가 70% 이하로 관찰되고 있다.However, in order to make a mass-produceable product, EUV beams must each have a reflectivity of 70% or more in the reflectometer, but reflectance of 70% or less is observed when using the
이와 같이, 반사도가 70% 이하로 관찰되는 이유는 다중층 미러(12)를 구성하는 몰리브덴막(12b)과 실리콘막(12a)간의 상호확산으로 인해 급격한 브래그 반사(Abrupt Bragg's reflection)가 발생하지 않고 두 막 사이에 상쇄간섭이 일어나므로써 반사도가 감소하기 때문이다.As such, the reason why the reflectivity is observed to be 70% or less is that abrupt Bragg's reflection does not occur due to the mutual diffusion between the
도 2는 종래기술에 따른 다중층미러에서의 반사도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.Figure 2 shows the result of measuring the reflectivity in the multilayer mirror according to the prior art.
도 2를 참조하면, 다중층미러는 실리콘막과 몰리브덴막이 각각 4nm의 두께로 반복적으로 퇴적된 것을 이용한 시편을 이용하고, 이 다중층 미러 시편에 파장이 12.5nm를 갖는 광원을 조사하는 경우, 최대 63%의 반사도를 보이고 있다.Referring to FIG. 2, the multilayer mirror uses a specimen in which a silicon film and a molybdenum film are repeatedly deposited to a thickness of 4 nm, respectively, and when the light source having a wavelength of 12.5 nm is irradiated to the multilayer mirror specimen, It has 63% reflectivity.
아울러, 광원을 13nm, 14nm, 15nm 파장을 갖는 광원을 이용하더라도 다중층 미러의 반사도가 70%를 넘지 않고 있다.In addition, even when the light source uses a light source having a wavelength of 13 nm, 14 nm, and 15 nm, the reflectivity of the multilayer mirror does not exceed 70%.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, EUV용 마스크의 다중층 미러로 사용되는 퇴적층간 상호확산을 방지하는데 적합한 극자외선리소그래피용 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a mask for extreme ultraviolet lithography and a method for manufacturing the same, which are suitable for preventing interdiffusion between deposition layers used as a multilayer mirror of an EUV mask. .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 극자외선리소그래피용 마스크는 제1미러층, 상기 제1미러층 상의 제2미러층, 및 상기 제1미러층과 상기 제2미러층 사이에 삽입된 배리어막을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 배리어막은 루테늄인 것을 특징으로 한다.The mask for extreme ultraviolet lithography of the present invention for achieving the above object includes a first mirror layer, a second mirror layer on the first mirror layer, and a barrier film interposed between the first mirror layer and the second mirror layer. The barrier film is ruthenium.
그리고, 본 발명의 극자외선리소그래피용 마스크의 제조 방법은 제1미러층을 형성하는 단계, 상기 제1미러층 상에 배리어막을 형성하는 단계, 및 상기 배리어막 상에 제2미러층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for manufacturing a mask for extreme ultraviolet lithography according to the present invention may include forming a first mirror layer, forming a barrier film on the first mirror layer, and forming a second mirror layer on the barrier film. Characterized in that it comprises a.
또한, 본 발명의 극자외선리소그래피용 마스크의 제조 방법은 실리콘막을 형성하는 단계, 상기 실리콘막 상에 루테늄막을 형성하는 단계, 및 상기 루테늄막 상에 몰리브덴막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 루테늄막은 크세논 가스를 스퍼터링 가스로 이용한 스퍼터링법으로 증착하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing a mask for extreme ultraviolet lithography according to the present invention is characterized by comprising the steps of forming a silicon film, forming a ruthenium film on the silicon film, and forming a molybdenum film on the ruthenium film, The ruthenium film is characterized in that the xenon gas is deposited by the sputtering method using a sputtering gas.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .
후술하는 실시예는 다중층 미러를 구성하는 실리콘막과 몰리브덴막 사이에 상호확산을 방지하는 배리어막을 삽입해주고, 이 배리어막으로서 루테늄막을 형성하므로써 반사도를 향상시킨다.In the embodiment described later, a barrier film for preventing mutual diffusion is inserted between the silicon film and the molybdenum film constituting the multilayer mirror, and the reflectivity is improved by forming a ruthenium film as the barrier film.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피(EUVL)용 마스크의 구조를 도시한 도면이다.FIG. 3 shows the structure of a mask for extreme ultraviolet lithography (EUVL) according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(21), 기판(21) 상에 실리콘막(22a), 배리어막(22b) 및 몰리브덴막(22c)의 순서로 반복 퇴적된 다중층 미러(22)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the
여기서, 다중층 미러(22)는 실리콘막(22a)과 몰리브덴막(22c) 사이에 실리콘막(22a)과 몰리브덴막(22c)간 상호확산을 방지하기 위해 배리어막(22b)을 삽입하고 있으며, 이러한 배리어막(22b)은 실리콘막(22a)과 몰리브덴막(22b) 사이, 몰리브덴막(22b)과 실리콘막(22a) 사이, 즉 하나의 미러 물질 증착후에 바로 배리어막(22b)을 증착해준다.Here, the multilayer mirror 22 inserts a
위와 같이, 실리콘막(22a)과 몰리브덴막(22c) 사이에 배리어막(22b)을 삽입해주면, 실리콘막(22a)과 몰리브덴막(22c)간 상호확산을 방지할 수 있다. As described above, when the
상기한 배리어막(22b)으로는 Ru, MoSi2, B4C, W, a-C(비정질 탄소), Ag, V 또는 Cr을 이용한다. 한편, 실리콘막과 몰리브덴막을 제외한 다른 미러물질을 사용하는 다중층 미러에도 배리어막을 적용할 수 있다. 즉, 제1미러층과 제2미러층을 퇴적된 구조를 갖는 다중층 미러에서 제1미러층과 제2미러층 사이에 배리어막을 삽입해주면, 제1미러층과 제2미러층간 상호확산을 방지할 수 있다.As the
특히, 배리어막(22b)으로 루테늄(Ru)을 이용하는 경우에는 후에 자세히 설명하겠지만, 다른 배리어막에 비해 반사도를 향상시킬 수 있는 효과가 더욱 크다.In particular, when ruthenium (Ru) is used as the
도 4a는 아르곤 원자를 이용한 루테늄막의 증착 방법을 도시한 도면이고, 도 4b는 크세논 원자를 이용한 루테늄막의 증착 방법을 도시한 도면이다.4A is a diagram illustrating a method of depositing a ruthenium film using argon atoms, and FIG. 4B is a diagram illustrating a method of depositing a ruthenium film using xenon atoms.
도 4a를 참조하면, 루테늄막 증착은, 루테늄타겟(31)에 아르곤 원자(Ar)를 충돌시켜 루테늄타겟(31)으로부터 방출된 루테늄 이온(Ru)을 이용하여 기판(32)상에 루테늄막(33)을 증착한다. 즉, 아르곤 원자를 스퍼터링 가스로 사용한다.Referring to FIG. 4A, ruthenium film deposition involves ruthenium atoms (Ar) colliding with
이러한 루테늄막(33) 증착시에, 아르곤 원자는 충돌후에도 여전히 큰 에너지를 갖는다.In the deposition of this
도 4b를 참조하면, 루테늄막 증착은, 루테늄타겟(41)에 크세논 원자(Xe)를 충돌시켜 루테늄타겟(41)으로부터 방출된 루테늄 이온(Ru)을 이용하여 기판(42) 상에 루테늄막(43)을 증착한다.Referring to FIG. 4B, ruthenium film deposition involves ruthenium film X on
위와 같이, 루테늄막(43) 증착시, 크세논 원자(Xe)를 이용하는 이유는, 일반적으로 스퍼터링증착시(도 4b 참조) 사용하는 아르곤(Ar) 가스에 비해 루테늄타겟(41)과 충돌후 많은 에너지를 잃게 되어, 다시 튕겨져 나오는(Rebounded) 크세논 원자(이하, 리바운디드 크세논 원자)는 루테늄막(33) 증착에 큰 손실을 주지 않게 된다. 즉, 아르곤원자를 이용하는 경우에 다시 튕겨져 나오는 아르곤원자(이하 리바운디드 아르곤 원자)는 여전히 매우 큰 에너지를 갖고 있으나, 크세논 원자를 이용하는 경우에는 리바운디드 크세논 원자가 상대적으로 리바운디드 아르곤 원자에 비해 에너지가 매우 작다.As described above, the reason for using xenon atoms (Xe) in the deposition of the
결과적으로, 크세논 원자를 이용하여 스퍼터링증착한 루테늄막(33)은 손실이 적기 때문에 다층 미러의 실리콘막과 몰리브덴막 사이에 삽입되는 경우, 실리콘막과 몰리브덴막간 계면은 거칠기(Roughness) 특성이 향상되어 보다 큰 반사도를 얻 을 수 있다.As a result, the
도 5는 몰리브덴막과 실리콘막간 계면에서 13.4nm 파장을 갖는 광원에 대한 배리어 물질별 반사도를 비교한 도면이다. 여기서, 시편으로 사용한 배리어 물질은 Ru, MoSi2, B4C, W, a-C(비정질 탄소), Ag, V, Cr 이며, 가로축은 dBL/nm(d BL은 배리어물질의 두께)이다.FIG. 5 is a graph comparing reflectivity of barrier materials with respect to a light source having a wavelength of 13.4 nm at an interface between a molybdenum film and a silicon film. Here, the barrier material used as the specimen is Ru, MoSi 2 , B 4 C, W, aC (amorphous carbon), Ag, V, Cr, the horizontal axis is d BL / nm (d BL is the thickness of the barrier material).
도 5에서 알 수 있듯이, B4C, a-C, W, Ag, V, Cr에 비해 루테늄은 Mo/Si 계면에서 배리어물질로 사용시 반사도가 감소하지 않고 오히려 소량 증가하는 경향이 있다.As can be seen in Figure 5, compared to B 4 C, aC, W, Ag, V, Cr, ruthenium does not decrease the reflectivity when used as a barrier material at the Mo / Si interface rather tends to increase a small amount.
따라서, Mo/Si 다중층 미러 제작시 중간 배리어 물질로 반사도를 감소시키지 않는 루테늄을 첨가하여 크세논 가스를 이용한 저압력 스퍼터링을 실시하는 것이다.Therefore, low pressure sputtering using xenon gas is performed by adding ruthenium which does not reduce the reflectivity to the intermediate barrier material when manufacturing the Mo / Si multilayer mirror.
시뮬레이션을 통해 0.1Pa의 낮은 압력에서 콤프레스스트레스(Compress stress)를 가지며 반사도가 최대가 되는 표면 거칠기를 갖는 대략 두께 7nm를 갖는 Mo/Ru/Si 다중층 미러는 파장이 13nm의 광에 대해 약 70% 이상의 반사도를 확보할 수 있다.Simulation shows that a Mo / Ru / Si multilayer mirror with a roughness of 7 nm with a compressive stress at a low pressure of 0.1 Pa and a surface roughness with maximum reflectivity is about 70 wavelengths of light at 13 nm. Reflectivity of more than% can be secured.
바람직하게, 다중층 미러는 몰리브덴막과 실리콘막 사이에 배리어물질인 루테늄막을 삽입해주고, 이 루테늄막은 스퍼터링 가스로 크세논 가스를 이용하여 증착한다. 이때, 증착 압력은 0.1Pa∼0.8Pa 범위의 낮은 압력을 사용한다.Preferably, the multilayer mirror inserts a ruthenium film as a barrier material between the molybdenum film and the silicon film, and the ruthenium film is deposited using xenon gas as a sputtering gas. At this time, the deposition pressure uses a low pressure in the range of 0.1 Pa to 0.8 Pa.
상술한 바와 같이, 본 발명은 몰리브덴막과 실리콘막간 상호확산을 방지하는 배리어 물질을 삽입하되, 배리어 물질로 루테늄막을 증착하고, 이 루테늄막을 크세논 가스를 이용하여 몰리브덴막과 실리콘막 사이에 증착한다.As described above, the present invention inserts a barrier material for preventing mutual diffusion between the molybdenum film and the silicon film, deposits a ruthenium film with the barrier material, and deposits the ruthenium film between the molybdenum film and the silicon film using xenon gas.
이처럼, 배리어 물질로 루테늄막을 이용하면, 다중층 미러의 표면 손실을 최소로 하면서 몰리브덴막과 실리콘막간 상호확산을 방지하며, 거칠기를 최소로 하여 반사도를 증가시킨다.As such, using a ruthenium film as the barrier material prevents mutual diffusion between the molybdenum film and the silicon film while minimizing the surface loss of the multilayer mirror and increases the reflectivity with the minimum roughness.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 본 발명은 극자외선 리소그래피(EUVL)에서 다중층 미러에 크세논 가스를 이용한 루테늄을 삽입해주므로써 다중층 미러의 표면 손실을 최소로 하면서 몰리브덴막과 실리콘막간 상호확산을 방지하며, 거칠기를 최소로 하여 반사도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In the above-described present invention, by injecting ruthenium using xenon gas into a multilayer mirror in extreme ultraviolet lithography (EUVL), the surface loss of the multilayer mirror is minimized while preventing mutual diffusion between the molybdenum film and the silicon film, and the roughness is minimized. There is an effect that can increase the reflectivity.
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