KR20070073446A - Ｅｕｖ 광원용 노광 마스크 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 EUV 광원용 노광 마스크 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1) 반도체 기판 상에 형성된 반사층; 2) 상기 반사층 상부에 형성된 제1 흡수층 패턴; 및 3) 상기 제1 흡수층 패턴의 측면에 스페이서 형태로 형성된 제2 흡수층 패턴으로 구성된 EUV 광원용 노광 마스크 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 EUV용 노광 마스크를 이용하면 반사층에 의해 반사된 빛이 흡수층에 흡수되지 않고, 또한 입사되어 반사되어야 할 빛이 흡수층에 흡수되지도 않아 노광원의 난반사가 일어나지 않게 되므로, 콘트라스트 비가 좋아져서 더 좋은 패턴이 형성되고 마진이 더 넓게 되는 효과가 있다.

EUV, 노광 마스크, 반사층, 흡수층

Description

ＥＵＶ 광원용 노광 마스크 및 이의 제조방법{EUV Mask and Method of Manufacturing the Same}

도 1은 종래 EUV (extreme ultraviolet) 광원용 노광 마스크 및 노광원리를 보여주는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 EUV 광원용 노광 마스크의 제조 과정을 도시한 공정 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

11,21 ; 반사층, 13 ; 흡수층 패턴, 23 ; 제1 흡수층 패턴,

23a ; 제1 금속막, 25 ; 감광막 패턴, 27 : 제2 흡수층 패턴,

27a ; 제2 흡수층 패턴

본 발명은 EUV 리소그라피(lithography)용 노광 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화가 진행될수록 반도체 소자의 선폭이 줄어들게 되고, 반도체 소자의 선폭이 줄어들수록 리소그라피 공정에 사용되는 노광원의 파장도 줄 어들게 된다. 예를 들면, 종래에는 i-라인(line) 또는 G-라인과 같은 비교적 긴파장의 노광원을 이용하여 노광공정을 수행하였지만, 현재에는 주로 248, 193 nm 파장을 쓰는 KrF, ArF 노광원을 이용하여 노광공정을 수행하고 있다. 최근에는 그 이하의 파장, 즉 13.4 nm 파장의 EUV 광원을 이용한 공정이 개발되고 있다.

KrF, ArF 노광공정에서는 빛이 마스크를 투과하여 웨이퍼에 패턴을 형성하는 방법을 이용하는 반면, EUV의 경우에는 빛이 마스크에서 많이 흡수되기 때문에 투과 마스크가 아닌 EUV 빛이 반사하는 반사마스크를 이용하여 노광공정을 수행한다. 즉, EUV 노광 마스크는 반사층(11)과 흡수층 패턴(13)으로 구성되는데, 반사층(11)에 의해 반사된 EUV 광원이 패터닝에 직접 기여하게 되고, 흡수층 패턴(13)에 도달한 빛은 흡수되어 패터닝에 기여하지 못하게 된다(도 1 참조).

이와 같이, 종래 EUV 마스크는 반사층(11) 상부에 흡수층 패턴(13)이 존재하기 때문에 반사층(11)에서 반사된 EUV 빛이 흡수층 패턴(13)의 측벽에서 흡수되어 난반사를 일으키게 되거나(a), 또는 입사하는 빛이 반사층에 도달하기 전에 흡수층 패턴에서 흡수되어 버리는 경우(b)가 발생한다. 이 경우, 광원의 콘트라스트(contrast)를 저하시켜 패터닝 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 EUV용 노광 마스크의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 흡수층 패턴을 반사층 상부에 직각으로 형성하는 것이 아니라 스페이서 형태로 형성함으로써 노광원이 입사 또는 반사되는 경우 모두에 있어서 불필요하게 흡수층에서 빛이 흡수되어 버리는 현상을 방지할 수 있는 EUV용 노광 마 스크 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

1) 반도체 기판 상에 형성된 반사층;

2) 상기 반사층 상부에 형성된 제1 흡수층 패턴; 및

3) 상기 제1 흡수층 패턴의 측면에 스페이서 형태로 형성된 제2 흡수층 패턴으로 구성된 EUV 광원용 노광 마스크를 제공한다.

상기에서, 제1 흡수층 패턴은 Cr막, Ti막 및 TiN막으로 구성된 군으로부터 선택되는 막으로 형성되고, 이중에서 Cr막으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 반사층은 Mo/Si, Mo/Be 및 MoRu/Be로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 반복적으로 적층함으로써 형성되며, 상기 제2 흡수층 패턴은 Ti막, TiN막 및 Cr막으로 구성된 군으로부터 선택되는 막으로 형성되고, 이중에서 Ti막 또는 TiN막으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1 흡수층 패턴과 제2 흡수층 패턴에는 서로 다른 종류의 막을 사용하여야 한다.

또한, 본 발명은

1) 반도체 기판상에 반사층을 형성하고, 그 상부에 제1 흡수층으로 사용될 제1 금속막을 형성한 후, 상기 제1 흡수층을 형성하기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계;

2) 상기 감광막 패턴을 마스크로 제1 금속막을 식각하여 제1 흡수층 패턴을 형성하는 단계;

3) 전체 표면 상부에 제2 흡수층으로 사용될 제2 금속막을 증착하는 단계; 및

4) 상기 반사층 및 제1 흡수층 패턴이 노출될 때까지 식각 가스를 이용하여 제2 금속막을 식각함으로써, 제1 흡수층 패턴의 측면에 스페이서 형태로 형성된 제2 흡수층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 상기 EUV용 노광 마스크의 제조방법을 제공한다.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판상에 반사층(21)을 형성하고, 그 상부에 제1 흡수층으로 사용될 제1 금속막(23a)을 형성한 후, 상기 제1 흡수층을 형성하기 위한 감광막 패턴(25)을 형성한다. 이때, 상기 제1 금속막(23a)은 Cr막, Ti막 및 TiN막으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, Cr막인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반사층(21)은 Mo/Si, Mo/Be 및 MoRu/Be로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 반복적으로 적층함으로써 형성된다.

도 2b를 참조하면, 상기 감광막 패턴(25)을 마스크로 금속막(23a)을 식각함으로써 제1 흡수층 패턴(23)을 형성한다.

도 2c를 참조하면, 전체 표면 상부에 제2 흡수층으로 사용될 제2 금속막(27a)을 증착(deposition)한 후, 상기 반사층(21) 및 제1 흡수층 패턴(23)이 노출될 때까지 식각 가스를 이용하여 제2 금속막(27a)을 식각한다. 이때, 상기 식각 가스로는 제1 금속막(23a)에 대한 식각속도는 느리고 제2 금속막(27a)에 대한 식각속도는 상대적으로 빠른 가스를 사용하여야 한다. 상기에서, 제2 금속막(27a)은 Ti막, TiN막 및 Cr막으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있으며, Ti막 또는 TiN막인 것이 바람직하다. 이때, 상기 제1 금속막과 제2 금속막은 서로 다른 종류의 것을 사용하여야 한다.

도 2d를 참조하면, 제1 흡수층 패턴(23)의 측벽 부위에 증착된 제2 금속막(27a)의 경우 그 두께가 상대적으로 두껍기 때문에 식각이 완료되면 최종적으로 비스듬한 형태의 제2 흡수층 패턴(27)이 제1 흡수층 패턴(23)의 측면에 형성되게 된다. 이 경우, 최종적으로 형성된 흡수층 패턴(23+27)이 비스듬한 형태를 띄게 되므로, 반사층에서 반사된 EUV 빛이 흡수층의 측벽에서 흡수되어 난반사를 일으키거나, 또는 입사하는 빛이 반사층에 도달하기 전에 흡수층에서 흡수되어 버리는 등과 같은 종래 EUV 노광 마스크가 가지는 문제점이 완화된다(c, d 참조).

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 EUV용 노광 마스크를 이용하면 반사층에 의해 반사된 빛이 흡수층에 흡수되도 않고, 또한 입사되어 반사되어야 할 빛이 흡수층에 흡수되지도 않아 난반사가 일어나지 않게 되므로, 콘트라스트 비가 좋아져서 더 좋은 패턴이 형성되고 마진(margin)이 더 넓게 되는 효과가 있다.

Claims (12)

1) 반도체 기판 상에 형성된 반사층;

2) 상기 반사층 상부에 형성된 제1 흡수층 패턴; 및

3) 상기 제1 흡수층 패턴의 측면에 스페이서 형태로 형성된 제2 흡수층 패턴으로 구성되는 EUV 광원용 노광 마스크.

제 1항에 있어서,

상기 제1 흡수층 패턴은 Cr막, Ti막 및 TiN막으로 구성된 군으로부터 선택되는 막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 광원용 노광 마스크.

제 2항에 있어서,

상기 제1 흡수층은 Cr막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 광원용 노광 마스크.

제 1항에 있어서,

상기 반사층은 Mo/Si, Mo/Be 및 MoRu/Be로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 반복적으로 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 광원용 노광 마스크.

제 1항에 있어서,

상기 제2 흡수층 패턴은 Ti막, TiN막 및 Cr막으로 구성된 군으로부터 선택되는 막으로 형성되되, 상기 제1 흡수층 패턴과는 다른 종류의 막인 것을 특징으로 하는 EUV 광원용 노광 마스크.

제 5항에 있어서,

상기 제2 흡수층 패턴은 Ti막 또는 TiN막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 광원용 노광 마스크.

1) 반도체 기판상에 반사층을 형성하고, 그 상부에 제1 흡수층으로 사용될 제1 금속막을 형성한 후, 상기 제1 흡수층을 형성하기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계;

2) 상기 감광막 패턴을 마스크로 제1 금속막을 식각하여 제1 흡수층 패턴을 형성하는 단계;

3) 전체 표면 상부에 제2 흡수층으로 사용될 제2 금속막을 증착하는 단계; 및

4) 상기 반사층 및 제1 흡수층 패턴이 노출될 때까지 식각 가스를 이용하여 제2 금속막을 식각함으로써, 제1 흡수층 패턴의 측면에 스페이서 형태로 형성된 제2 흡수층 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 제 1항의 EUV용 노광 마스크의 제조방법.

제 7항에 있어서,

상기 반사층은 Mo/Si, Mo/Be 및 MoRu/Be로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나를 반복적으로 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

제 7항에 있어서,

상기 제1 금속막은 Cr막, Ti막 및 TiN막으로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 제조방법.

제 9항에 있어서,

상기 제1 금속막은 Cr막인 것을 특징으로 하는 제조방법.

제 7항에 있어서,

상기 제2 금속막은 Ti막, TiN막 및 Cr막으로 구성된 군으로부터 선택되되, 상기 제1 금속막과는 다른 종류의 막인 것을 특징으로 하는 제조방법.

제 11항에 있어서,

상기 제2 금속막은 Ti막 또는 TiN막인 것을 특징으로 하는 제조방법.

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