KR20070036519A - 반사형 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극단 자외광 등의 단파장 영역의 노광 광(光)을 사용하는 리소그래피(lithography) 공정에 사용되는 반사형 마스크에 있어서, 그림자 효과에 의한 상의 변형을 방지할 수 있는 반사형 마스크를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 기판 상에 형성된 반사층과, 상기 반사층이 노출되도록 패터닝되고, 패터닝된 측벽이 광이 입사되는 각도로 경사각을 갖는 흡수체를 포함하는 반사형 마스크를 제공한다.
극단 자외광, EUV 광, X선, 반사형 마스크, 그림자 효과, 흡수체, 반사층, 버퍼층
Description
도 1은 종래기술에 따른 반사형 마스크를 설명하기 위하여 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 마스크를 설명하기 위하여 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 기판
11, 111 : 반사층
12, 112 : 버퍼층
13, 113 : 흡수체
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 극단 자외광 등의 단파장 영역의 노광 광(光)을 사용하는 리소그래피(lithography) 공정에 사용되는 반사형 마스 크에 관한 것이다.
최근에는 반도체 메모리 소자나 초대규모 집적회로 등에 있어서, 반도체 제품의 고집적화에 대응하여 포토리소그래피 공정의 전사 한계를 초과하는 미세패턴이 요구되고 있다. 이에 따라, 이러한 미세패턴의 전사를 가능하도록 하기 위해 보다 파장이 짧은 극단 자외광(Extreme Ultra Violet; 이하, EUV 광이라 함) 등을 이용한 리소그래피 공정이 제안되었다. 여기서, EUV 광이라 함은 연(軟) X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 말하며, 구체적으로는 파장이 0.2~100nm 정도의 광이다.
일반적으로 EUV 광이나 X선 등의 단파장 영역의 광을 사용하는 리소그래피 공정에서는 KrF(248nm), ArF(193nm) 및 F2(157nm)와 같이 비교적 장파장 광을 사용하는 리소그래피 공정에서 사용하는 투광형 마스크 대신에 반사형 마스크를 사용한다. 이는, 광이 마스크 및 렌즈에 투과되는 과정에서 대부분이 흡수되어 없어지기 때문이다.
도 1은 종래기술에 따른 반사형 마스크의 기본 구조를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 반사형 마스크의 기본 구조는 예컨대 실리콘이나 석영 등의 기판(10) 상에 EUV 광이나 X선 등을 반사하는 반사층(11), 그 위에 EUV 광이나 X선 등을 흡수하는 흡수체(13)로 이루어진다. 이중 반사층(11)으로는 적어도 2종류의 물질의 박막이 상호 교대로 적층된 다층막이 일반적으로 사용된다.
또한, 이러한 반사형 마스크의 기본 구조에 더하여 반사층(11)과 흡수체(13) 사이에 중간층으로 버퍼층(12)을 형성하는 기술이 일본특개평7-333829호 공보나, 일본특개평8-213303호 공보 등에 개시되어 있다. 버퍼층(12)은 흡수체(13)를 형성하기 위한 식각공정시 반사층(11)이 노출되어 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
이러한 반사형 마스크로는 마스크의 수직방향보다 어느 정도, 일반적으로 2~5°정도의 입사각(θ)을 갖는 방향으로부터 노광 광이 입사되고, 이렇게 마스크로 입사된 노광 광은 흡수체(13)가 있는 부분에서 흡수되며, 그 이외의 부분에서 노광 광은 반사층(12)에서 반사되기 때문에 흡수체(13)를 반영한 반사 상이 형성된다. 이 반사 상을 적당한 광학계를 통해 실리콘 웨이퍼 상(image)에 축소 촬영함으로써 전사가 이루어진다.
이처럼, 반사형 마스크로 입사되는 노광 광은 어느 정도의 입사각으로 입사되어야 하는데, 그 이유는 입사하는 광과 반사하는 광 사이의 간섭효과를 감소시키기 위함이다. 광을 어느 정도의 입사각을 갖도록 입사시키지 않은 경우 광의 입사경로가 반사경로와 같게 되어 입사되는 광과 상을 형성하는 광이 서로 간섭을 일으키게 된다.
그러나, 종래기술에 따른 반사형 마스크에서는 상기한 이유에 의해 광을 어느 정도의 입사각을 갖고 입사시키는 경우 흡수체 패턴의 모서리 부위(A)에서 흐릿함과 같은 그림자 효과가 야기된다. 이러한 그림자 효과는 반사형 마스크 상에서 반사되어져 나오는 상에 영향을 미치고, 결국 패터닝하고자 하는 패턴에 영향을 미 치게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그림자 효과에 의한 상의 변형을 방지할 수 있는 반사형 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은 기판 상에 형성된 반사층과, 상기 반사층이 노출되도록 패터닝되고, 패터닝된 측벽이 광이 입사되는 각도로 경사각을 갖는 흡수체를 포함하는 반사형 마스크를 제공한다.
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 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 마스크를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반사형 마스크는 실리콘이나 석영 등의 기판(110) 상에 EUV 광이나 X선 등을 반사하는 반사층(111)과, 그 위에 EUV 광이나 X선 등을 흡수하고, 그림자 효과를 보정하기 위하여 입사되는 광의 입사각(θ)과 동일한 경사각을 갖도록 패터닝된 흡수체(113)를 포함한다. 이때, 패터닝된 흡수체(113)의 경사각은 입사되는 광의 입사각(θ)과 동일하게 5~10°로 형성한다. 또한, 흡수체(113)와 반사층(111) 사이에는 버퍼층(112)이 개재될 수 있는데, 이 경우 버퍼층(112)과 흡수체(113)의 적층 경사각은 5~10°로 형성한다.
기판(110)은 석영 글래스나 실리콘 기판 등을 적절히 광학 연마한 것을 사용한다. 기판(110)의 크기나 두께 등은 마스크의 설계값 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
반사층(111)은 EUV 광 영역을 포함하는 단파장 영역의 노광 광을 반사하는 재질로 이루어지되, 특히 단파장 영역의 광에 대한 반사율이 극히 높은 물질로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 반사율이 높은 경우 콘트래스(contrast)를 높일 수 있기 때문이다. 예컨대, 12~14nm 정도의 연 X선 영역인 EUV 광의 반사층으로서는 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo)의 박막을 서로 교대로 적층한 주기 적층막을 사용할 수 있다. 이러한 막은 이온빔 스퍼터법이나 마그네트론 스퍼터법을 이용하여 형성한다.
예컨대, 반사층(111)은 Mo/Si, Mo/Be, MoRu/Be, Ru/Be 및 이들의 조합으로 이루어지는 일군에서 선택된 어느 하나의 주기 적층막으로 형성할 수 있다. 이때, 이들 박막은 2~4nm 정도의 두께를 가지며, 그 주기는 40~50 주기(층수)를 반복하여 적층된다.
버퍼층(112)은 흡수체(113)에 마스크 패턴을 형성할 때 하층인 반사층(111) 이 손상되는 것을 방지하기 위하여 사용된다. 이러한 버퍼층(112)의 재질로는 마스크 표면인 흡수체(113) 패턴을 형성하기 위한 식각공정시 식각율이 낮은 물질이 선택된다. 즉, 흡수체(113)보다 낮은 식각율을 갖고, 식각에 의한 손상이 최소화될 수 있는 물질, 또한 후속 식각공정을 통해 제거가 가능한 물질로 형성한다. 예를 들면, Al, Ru, Cr, Ta, Ti, W 및 이들의 질화물, SiO2, Si3N4, Al2O3, TaSi, NiSi 및 TaSiN으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나의 막으로 30~50nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 이 중에서 흡수체(113)의 재질이나 식각조건을 고려하여 적절하게 선택된다. 이러한 막은 이온빔 스퍼터법이나 마그네트론 스퍼터법을 이용하여 형성한다.
흡수체(113)는 EUV 등의 단파장 영역의 광을 흡수하는 재질로 이루어진다. 이러한 흡수체(113)의 재질로는 크롬, 망간, 코발트, 동, 아연, 갈륨, 몰리브덴, 팔라듐, 은, 카드늄, 주석, 안티몬, 텔루륨, 요오드, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 티탄 및 금으로 이루어지는 원소 그룹으로부터 선택된 하나의 원소와, 질소 및 산소의 적어도 어느 하나와 상기 선택된 하나의 원소를 포함하는 물질과, 상기 원소 그룹으로부터 선택된 하나의 원소를 포함하는 합금과, 질소 및 산소의 적어도 어느 하나와 상기 합금을 포함하는 물질로 이루어지는 하층 물질 그룹으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 사용한다. 예컨대, 탄탈의 경우 탄탈 단체(Ta), 탄탈 질화물(TaN), 탄탈 산화물(TaO), 탄탈 실리콘 합금(TaSi), 탄탈 실리콘 합금의 질화물(TaSiN), 탄탈 붕소 합금(TaB), 탄탈 붕소 합금의 질화물(TaBN), 탄탈 게르마늄 합 금(TaGe), 탄탈 게르마늄 합금의 질화물(TaGeN) 등을 들 수 있다. 이러한 막을 이용하여 50~100nm의 두께로 형성한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 버퍼층(112)과 흡수체(113)가 패터닝되어 형성된 측벽의 적층 경사각을 광이 입사되는 입사각(θ)과 동일한 각으로 형성함으로써 종래기술의 도 1의 'A' 부위에서와 같이 흡수체(113) 패턴 모서리 부위에서 발생된 흐릿함과 같은 그림자 효과를 차단하여 반사되는 상의 변형을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 버퍼층과 흡수체의 적층 경사각을 광이 입사되는 입사각과 동일한 각도로 형성함으로써 흡수체 패턴 모서리 부위에서 발생된 흐릿함과 같은 그림자 효과를 차단하여 반사되는 상의 변형을 방지할 수 있다.
Claims (9)
- 기판 상에 형성된 반사층; 및상기 반사층이 노출되도록 패터닝되고, 패터닝된 측벽이 광이 입사되는 각도로 경사각을 갖는 흡수체를 포함하는 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 경사각은 상기 광의 입사각과 동일한 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 2 항에 있어서,상기 각도는 5~10°인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 흡수체와 상기 반사층 사이에 상기 흡수체와 동일한 경사각을 갖도록 패터닝된 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 4 항에 있어서,상기 버퍼층과 상기 흡수체의 적층 경사각은 5~10°인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 반사층은 Mo/Si, Mo/Be, MoRu/Be, Ru/Be 및 이들의 조합으로 이루어지는 일군에서 선택된 어느 하나의 주기 적층막으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 6 항에 있어서,상기 반사층은 40~50 층수로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 버퍼층은 Al, Ru, Cr, Ta, Ti, W 및 이들의 질화물, SiO2, Si3N4, Al2O3, TaSi, NiSi 및 TaSiN으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나의 막으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 흡수체는 크롬, 망간, 코발트, 동, 아연, 갈륨, 몰리브덴, 팔라듐, 은, 카드늄, 주석, 안티몬, 텔루륨, 요오드, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 티탄 및 금으로 이루어지는 원소 그룹으로부터 선택된 하나의 원소와, 질소 및 산소의 적어도 어느 하나와 상기 선택된 하나의 원소를 포함하는 물질과, 상기 원소 그룹으로부터 선택된 하나의 원소를 포함하는 합금과, 질소 및 산소의 적어도 어느 하나와 상기 합금을 포함하는 물질로 이루어지는 하층 물질 그룹으로부터 선택되는 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
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