KR20070111203A - 반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법 - Google Patents
반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평 패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 차례로 적층된 반사층 및 흡수층을 구비한 마스크 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 흡수층을 패터닝하여 수직방향 및 수평방향으로 각각 배치된 수직 흡수층 패턴 및 수평 흡수층 패턴을 형성한다. 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 MTT(mean to target) 값을 측정한다. 상기 MTT값이 0보다 작거나 클 때 선택적으로 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각한다.
EUVL, 반사층, 임계 치수(Critical Dimension;CD), MTT(Mean to Target)값, 수직 흡수층 패턴, 수평 흡수층 패턴, 부분 식각
Description
도 1a는 EUV 입사빔 방향에 대해 수직 흡수층 패턴을 갖는 반사형 포토 마스크의 개략도이다.
도 1b는 EUV 입사빔 방향에 대해 수평 흡수층 패턴을 갖는 반사형 포토 마스크의 개략도이다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 수직 및 수평 흡수층 패턴들을 갖는 마스크에 의해 반사된 에너지 분포 곡선들이다.
도 2는 반사형 포토 마스크의 MTT(mean to target)값에 따라서 웨이퍼 상에서 발생하는 수직 패턴 및 수평 패턴 간의 임계치수 편차를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명이 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하 기 위한 평면도이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위해 도 4의 절단선 I-I'에 따른 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크 상의 수직 및 수평 흡수층 패턴의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수직 및 수평 패턴의 CD값을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 마스크, 마스크 제조방법 및 극자외선 리소그래피(Extreme UltraViolet Lithography;EUVL) 공정에 관한 것으로, 특히 반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평 패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정에 있어서, 고집적화를 위하여 디자인룰이 축소됨에 따라, 보다 높은 해상도를 갖는 리소그래피 공정이 요구되고 있다. 디유브이 리소그래피(Deep UltraViolet Lithography;DUVL) 공정은 248nm의 파장을 갖는 KrF 레이저를 광원으로 사용하여 약 250nm의 치수를 갖는 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 193nm의 파장을 갖는 ArF 레이저를 광원으로 사용하는 경우 약 100nm 내지 약 130nm의 치수를 갖는 패턴을 형성할 수 있다. 그러나, 100nm 이하의 해상도를 얻기 위하여는 상술한 디유브이 리소그래피 공정으로는 한계가 있다. 따라서, 연엑 스선(soft X-ray)이라고도 불리우는 극자외선(Exetreme UltraViolet)을 광원으로 사용하는 EUVL 공정에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
상기 EUVL 공정은 상기 DUVL 공정과 현저히 다른점이 있다. 즉, 광원으로 사용되는 극자외선은 13.4nm의 파장을 갖는데, 이 파장에서 대부분의 물질이 큰 광흡수성을 갖는다. 따라서, 상기 DUVL 공정에서 사용되던 투과형 포토마스크는 상기 EUVL 공정에서 더 이상 사용될 수 없으며 반사형 포토 마스크가 사용되어야 한다. 상기 반사형 포토마스크는 미국특허 제5,052,033호에 예시적으로 개시된 바와 같이 기본적으로 마스크 기판, 상기 마스크 기판 상의 반사층(reflection layer) 및 상기 반사층 상의 흡수층 패턴(absorbtion pattern)을 포함한다.
한편, EUVL 공정에 있어서, 문제가 되는 것 중의 하나는 웨이퍼 상에서의 수직 패턴 및 수평 패턴의 임계 치수 균일도가 디자인룰 감소에 따라 열악해 진다는 것이다. 즉, 동일한 치수로 설계된 패턴들이 동일한 포토 마스크를 통해서 웨이퍼 상으로 전사될 때, 노광 과정에서 패턴들이 전사되는 위치에 따라 패턴의 치수가 원하지 않게 변동되는 정도가 심각하게 커지고 있다. 웨이퍼 상의 임계 치수 균일도는 포토레지스트층의 코팅, 베이크, 노광장치, 포토마스크, 현상 및 식각 등의 여러 요인에 의하여 영향을 받는다. 특별히, 노광 과정 후에 웨이퍼 상에서 측정되는 치수 또는 치수들 간의 차이를 의미하는 샷 균일도(shot uniformity)는 실질적으로 노광 장치와 포토마스크에 크게 의존하고 있다.
도 1a는 EUV 입사빔 방향에 대해 수직 흡수층 패턴을 갖는 반사형 포토 마스크의 개략도 이며, 도 1b는 EUV 입사빔 방향에 대해 수평 흡수층 패턴을 갖는 반 사형 포토 마스크의 개략도이다. 또한, 도 1c는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 수직 및 수평 흡수층 패턴들을 갖는 마스크에 의해 반사된 에너지 분포 곡선들이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, EUVL 공정에서는 반사형 광학계 및 일정각도로 입사되는 입사빔을 사용하기 때문에 입사빔이 반사될 때 수직 흡수층 패턴과 수평 흡수층 패턴의 측면 산란 효과가 서로 다르게 된다. 일반적으로 EUV의 입사빔은 1도 내지 15도의 각도로 기울어져 입사될 수 있다. 바람직하게는 EUV 입사빔은 6도의 각도로 기울어져 입사될 수 있다. 도 1a에 나타낸 바와 같이 수직 흡수층 패턴의 경우 상기 수직 흡수층 패턴의 측벽에서 발생하는 산란 효과가 더 크게 나타난다. 그 결과, 도 1c에 도시된 바와 같이 동일한 선폭을 갖는 수직 및 수평 흡수층 패턴들에서 반사된 에너지 분포 곡선들(V0,H0)이 웨이퍼 상에서 서로 다른 임계 치수들(W1,W2)을 갖게 된다.
따라서, 이를 보정하는 방법으로 반사형 포토 마스크 상의 수평 흡수층 패턴의 선폭을 수직 흡수층 패턴의 선폭 보다 크게 만드는 것이다. 예를 들어, 수평 패턴의 흡수층 선폭을 증가시키거나 수직 패턴의 흡수층 선폭을 감소시킬 수 있다. 도 1c에 수평 패턴의 흡수층 선폭을 수직 패턴의 흡수층 선폭 보다 일정량 예를 들어, 5nm 증가시켰을 때의 웨이퍼에 조사된 에너지 분포 곡선(H1)을 나타내었다. 도시된 봐와 같이, 'V0'곡선, 'H0'곡선 및 'H1'곡선은 현상(develop)이 되는 최소의 에너지인 문턱 에너지(Eth)에서 각각 W1, W2 및 W3의 선폭을 갖도록 패터닝된다. 수평 흡수층 패턴의 선폭을 일정폭 확대하여 웨이퍼에 조사되는 반사율을 감소시켜 웨이퍼 상에 조사되는 에너지 분포 곡선(H1)을 수직 흡수층 패턴에서 반사되는 에 너지 분포 곡선(V0)과 유사하게 보정하였다. 다시 말해, 'W2'를 'W3'이 되도록 함으로써 'W1'과 유사한 선폭을 갖도록 하였다.
그러나, 이 보정 방법의 문제점은 반사형 포토 마스크 제작 후 마스크 패턴의 임계치수가 목표된 임계치수와 다를 수 있는데 즉, MTT(mean to target)값이 0이 아닐 경우 또 다시 웨이퍼 상의 수직 패턴 및 수평 패턴의 임계치수 편차가 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 반사형 포토 마스크의 MTT값에 따라서 웨이퍼 상에서 발생하는 수직 패턴 및 수평 패턴 간의 임계치수 편차를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 반사형 포토 마스크의 MTT값이 -16nm에서 16nm까지 변화할 때의 웨이퍼 상에서의 수직 패턴 및 수평 패턴의 임계치수(CD) 및 그들 간의 임계치수 편차를 나타내고 있다. MTT값이 0 보다 작을 경우 수평 패턴의 선폭이 수직 패턴의 선폭 보다 넓게 형성되고, MTT값이 0보다 클 경우 수직 패턴의 선폭이 수평 패턴의 선폭 보다 넓게 형성되는 것을 알 수 있다. 반사형 포토 마스크 제작 시 MTT값이 허용범위 이상으로 제작되었을 경우 다시 제작해야 하나, 다시 제작한다고 해도 MTT값이 항상 허용범위 내로 제작되는 것이 아니므로 마스크 제작 시 많은 비용 및 시간이 소비되고 있는 실정이다. 또한, 상기 허용범위는 임계치수가 작아질수록 점점 좁아지고 있는 실정이다.
따라서, 상기 반사형 포토 마스크의 수율을 높이고 웨이퍼 상의 임계 치수 균일도를 개선시키기 위한 연구가 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 EUVL 공정에 있어서 웨이퍼 상의 수직 패턴 및 수평 패턴의 임계 치수 균일도를 개선시키고 상기 EUVL 공정에 사용되는 반사형 포토 마스크의 수율을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 반사형 포토 마스크가 제공된다. 상기 반사형 포토 마스크는 반사층을 갖는 마스크 기판을 구비한다. 상기 마스크 기판 상에 수직방향으로 배치된 수직 흡수층 패턴들이 배치된다. 상기 마스크 기판 상에 수평방향으로 배치되되, 상기 수직 흡수층 패턴들과 다른 두께를 갖는 수평 흡수층 패턴들이 배치된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계 치수(Criticla dimension;CD) 편차가 보정된 선폭을 갖는 패턴들일 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치된 패턴들인 것이 바람직하다. 상기 흡수층 패턴들의 MTT 값이 0 보다 클 경우, 상기 수직 흡수층 패턴들이 상기 수평 흡수층 패턴들 보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 또는 이와 달리, 상기 흡수층 패턴들의 MTT 값이 0 보다 작을 경우, 상기 수평 흡수층 패턴들이 상기 수직 흡수층 패턴들 보다 얇은 두께를 가질 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 반사층은 몰리브덴막과 실리콘막이 교대로 적층 된 다층막일 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 흡수층 패턴들은 탄탈륨 질화막(TaN layer), 탄탈륨막(Ta layer), 티타늄질화막(TiN layer) 또는 티타늄막(Ti layer)일 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 반사층 상부에 캐핑층이 배치될 수 있다. 상기 캐핑층 및 상기 흡수층 패턴들 사이에 버퍼층 패턴이 개재될 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 반사형 포토 마스크의 제조방법이 제공된다. 이 방법은 차례로 적층된 반사층 및 흡수층을 구비한 마스크 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 흡수층을 패터닝하여 수직방향 및 수평방향으로 각각 배치된 수직 흡수층 패턴 및 수평 흡수층 패턴을 형성한다. 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 MTT(mean to target) 값을 측정한다. 상기 MTT값이 0보다 작거나 클 때 선택적으로 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 흡수층을 패터닝하는 것은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼 상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계치수(Critical Dimension) 편차가 보정된 선폭을 갖는 마스크 데이터 파일을 적용하여 전자빔 노광을 실시하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치되도록 형성될 수 있다. 상기 MTT 값이 0 보다 클 경우 상기 수직 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수직 흡수층 패턴의 두께를 얇게 할 수 있다. 또는 이와 달리, 상기 MTT 값이 0 보다 작을 경우 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수평 흡수층 패턴의 두 께를 얇게 할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 반사층 및 상기 흡수층 사이에 형성된 캐핑층을 더 포함할 수 있다. 상기 캐핑층 및 상기 흡수층 사이에 버퍼층을 형성하고, 상기 부분 식각 공정 후, 상기 흡수층 패턴들을 마스크로 이용하여 상기 버퍼층을 식각하는 것을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하는 것은 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들을 갖는 기판 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막을 패터닝하여 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 노출시키는 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 개구부에 의해 노출된 흡수층 패턴을 부분 식각하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 흡수층 패턴들의 부분 식각되는 두께는 상기 MTT의 절대값이 증가함에 따라 증가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 반사형 포토 마스크를 이용하여 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평 패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 차례로 적층된 반사층 및 흡수층을 구비한 마스크 기판을 준비하는 것을 포함한다. 상기 흡수층을 패터닝하여 수직방향 및 수평방향으로 각각 배치된 수직 흡수층 패턴 및 수평 흡수층 패턴을 형성한다. 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 MTT(mean to target) 값을 측정한다. 상기 MTT값이 0보다 작거나 클 때 선택적으로 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴 을 부분 식각하여 반사형 포토 마스크를 형성한다. 상기 반사형 포토 마스크를 이용하여 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 상에 EUVL 공정을 진행하되, 상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치되도록 공정을 진행한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 흡수층을 패터닝하는 것은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계치수(Critical Dimension) 편차가 보정된 선폭을 갖는 마스크 데이터 파일을 적용하여 전자빔 노광을 실시하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 MTT 값이 0 보다 클 경우 상기 수직 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수직 흡수층 패턴의 두께를 얇게 할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 MTT 값이 0 보다 작을 경우 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수평 흡수층 패턴의 두께를 얇게 할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 반사층 및 상기 흡수층 사이에 형성된 캐핑층을 더 포함할 수 있다. 상기 캐핑층 및 상기 흡수층 사이에 버퍼층을 형성하고, 상기 부분 식각 공정 후, 상기 흡수층 패턴들을 마스크로 이용하여 상기 버퍼층을 식각하는 것을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 흡수층 패턴들의 부분 식각되는 두께는 상기 MTT의 절대값이 증가함에 따라 증가될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형 태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명이 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정흐름도이다. 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 평면도이며, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위해 도 4의 절단선 I-I'에 따른 단면도들이다. 도 5a 내지 도 5d에서 참조부호 'VR' 및 'HR'은 각각 '수직 절단선 영역' 및 '수평 절단선 영역'을 나타낸다.
도 3, 도 4 및 도 5a를 참조하면, EUVL 공정에서 사용되는 극자외선은 13.4.nm의 파장을 갖는데, 상기 파장에서 대부분의 물질들은 큰 광흡수성을 갖는다. 따라서, 상기 EUVL 공정에 사용되는 상기 반사용 포토 마스크는 노광 공정에서 입사광을 반사시키기 위하여 마스크 기판(10) 상에 반사층(15)을 형성한다. 상기 마스크 기판(10)은 실리콘 기판 또는 석영 기판일 수 있다. 상기 반사층(15)은 2종의 서로 다른 층들이 교대로 적층된 다층막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(15)은 실리콘막과 몰리브덴막이 교대로 적층된 다층막으로 형성될 수 있다. 이 경우에, 상기 반사층(15)은 약 40개 내지 약 60개의 상기 실리콘막과 상기 몰리브덴막의 이중층(bilayer)으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 반사층(15)을 구성 하는 각각의 실리콘막과 몰리브덴막은 각각 약 4nm 및 3nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 반사층(15) 상에 흡수층(30)을 형성한다. 상기 흡수층(30)을 형성하기 전에 상기 반사층(15) 상에 캐핑층(20) 및 버퍼층(25)을 차례로 형성할 수 있다. 상기 캐핑층(20)은 실리콘막으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(25)은 상기 캐핑층(20) 및 상기 흡수층(30)에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막, 예를 들어 크롬나이트라이드막으로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(30)은 탄탈륨 질화막(TaN layer), 탄탈륨막(Ta layer), 티타늄질화막(TiN) 또는 티타늄막(Ti layer)으로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(30)은 약 70nm 내지 200nm의 두께로 형성될 수 있다. 상기 흡수층(30) 상에 제 1 레지스트막을 형성한다(도 3의 F1 단계). 전자빔을 이용하여 노광 및 현상하여 제 1 레지스트 패턴(35)을 형성한다(도 3의 F2 단계). 이때, EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼 상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계치수(Critical Dimension) 편차가 보정된 선폭을 갖는 마스크 데이터 파일을 적용(도 3의 F-A 단계)하여 전자빔 노광을 실시하는 것이 바람직하다.
도 3, 도 4 및 도 5b를 참조하면, 상기 제 1 레지스트 패턴(35)을 식각마스크로 이용하여 상기 노출된 흡수층(30)을 상기 버퍼층(25)이 노출될 때까지 식각한다(도 3의 F3 단계). 그 결과, 수직방향으로 배치된 수직 흡수층 패턴들(30v) 및 수평방향으로 배치된 수평 흡수층 패턴들(30h)이 형성된다. 이어, 상기 제 1 레지스트 패턴(35)을 제거(strip)한다(도 3의 F4 단계). 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들(30v,30h)의 임계 치수(CD)를 측정하여 MTT(mean to target)값을 구한다(도 3 의 F5 단계). 상기 MTT가 0인지 여부(도 3의 F6 단계)에 따라 0이면 웨이퍼 노광용 반사형 포토 마스크로 출고한다(도 3의 F7 단계). 그러나, 상기 MTT가 0이 아닐 경우 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들(30v,30h)을 갖는 기판 상에 제 2 레지스트막(40)을 도포한다(도 3의 F6-1 단계).
도 3, 도 4 및 도 5c를 참조하면, 상기 제 2 레지스트막(40)을 패터닝하여 제 2 레지스트 패턴(40')을 형성한다. 이때, 상기 제 2 레지스트 패턴(40')은 MTT값이 0 보다 클 경우엔 수직 흡수층 패턴들(30v)을 노출시키고, 이와 달리, MTT값이 0 보다 작을 경우엔 수평 흡수층 패턴들(30h)을 노출시키도록 형성한다(도 3의 F6-2 단계). 본 실시예에서는 MTT값이 0보다 큰 경우를 가정하여 상기 제 2 레지스트 패턴(40')이 수직 흡수층 패턴들(30v)을 노출시키는 수직 개구부들(45)을 갖도록 형성하였다. 이때, 상기 수직 개구부들(45)은 상기 수직 흡수층 패턴들(30v) 양측의 상기 버퍼층을 일부 노출 시킬 수 도 있다.
이어, 상기 제 2 레지스트 패턴(40')을 식각마스크로 이용하여 상기 수직 개구부들(45)을 통해 노출된 수직 흡수층 패턴들(30v)을 부분식각한다(도 3의 F6-3 단계). 그 결과 두께가 얇아진 수직 흡수층 패턴들(30v')이 형성된다. 이때, 상기 버퍼층(25)은 상기 흡수층 패턴들(30v)에 대해 식각선택비를 가지므로 식각되지 않고 남게 되어 하부의 캐핑층(20) 및 반사층(15)을 보호하는 역할을 수행하게 된다. 상기 부분식각하는 양은 상기 MTT값에 따라 결정된다(도 3의 F-B 단계). 도 2에서 설명한 바와 같이, MTT값이 0보다 클 경우 웨이퍼 상에서 수직 패턴의 선폭이 수평 패턴의 선폭 보다 넓게 형성되고, MTT값이 0 보다 작을 경우 웨이퍼 상에서 수평 패턴의 선폭이 수직 패턴의 선폭 보다 넓게 형성되므로 웨이퍼 상에서 넓게 형성되는 패턴들의 선폭을 줄이기 위해 흡수층 패턴들의 두께를 얇게 형성하는 것이다. 즉, MTT값의 절대값이 증가 할수록 수직 패턴 및 수평 패턴 간의 CD 편차가 크게 되며 결과적으로 부분식각 량이 증가하게 된다.
도 3, 도 4 및 도 5d를 참조하면, 상기 제 2 레지스트 패턴(40')을 제거한다. 이어, 상기 부분식각된 수직 흡수층 패턴들(30v') 및 상기 수평 흡수층 패턴들(30h)을 식각마스크로 이용하여 상기 버퍼층(25)을 식각한다. 그 결과, 상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들(30v',30h) 하부에 버퍼층 패턴들(25')이 형성되며, 상기 흡수층 패턴들(30v',30h) 사이에 반사영역들(50)이 노출되게 된다.
종래에는 반사형 포토 마스크 상의 흡수층 패턴들의 선폭을 줄이기 위해서는 반사형 포토 마스크를 다시 제작해야 했으나, 본 발명에서는 반사형 포토 마스크를 다시 제작하지 않고 레지스트 공정을 추가하여 수직 흡수층 패턴들 또는 수평 흡수층 패턴들의 두께를 일부 감소시킴으로써 상기 흡수층 패턴들의 선폭을 감소시킨 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다. 그 결과, 반사형 포토 마스크의 제작 비용이 절감되게 되며, 또한, 종래에 반사형 포토 마스크를 다시 제작할 경우 MTT값이 0이 되는 것이 아니므로 종래기술과 비교하여 웨이퍼 상에서 수직 패턴 및 수평 패턴의 CD 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4 및 도 5d를 다시 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크를 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5d를 참조하면, EUVL 공정에서 사용되는 극자외선은 13.4.nm의 파장을 갖는데, 상기 파장에서 대부분의 물질들은 큰 광흡수성을 갖는다. 따라서, 상기 EUVL 공정에 사용되는 상기 반사용 포토 마스크은 노광 공정에서 입사광을 반사시키기 위하여 마스크 기판(10) 상에 반사층(15)이 배치된다. 상기 마스크 기판(10)은 실리콘 기판 또는 석영 기판일 수 있다. 상기 반사층(15)은 2종의 서로 다른 층들이 교대로 적층된 다층막일 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(15)은 실리콘막과 몰리브덴막이 교대로 적층된 다층막일 수 있다. 이 경우에, 상기 반사층(15)은 약 40개 내지 약 60개의 상기 실리콘막과 상기 몰리브덴막의 이중층(bilayer)일 수 있다. 또한, 상기 반사층(15)을 구성하는 각각의 실리콘막과 몰리브덴막은 각각 약 4nm 및 3nm의 두께를 가질 수 있다.
상기 반사층(15) 상에 캐핑층(20)이 배치될 수 있다. 상기 캐핑층(20)은 실리콘막으로 형성될 수 있다. 상기 캐핑층(20) 상에 수직방향으로 배치된 수직 흡수층 패턴들(30v')이 배치된다. 상기 캐핑층(20) 상에 수평방향으로 배치되되, 상기 수직 흡수층 패턴들(30v')과 다른 두께를 갖는 수평 흡수층 패턴들(30h)이 배치된다. 상기 수직 흡수층 패턴들(30v') 및 상기 수평 흡수층 패턴들(30h)은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계 치수(Criticla dimension;CD) 편차가 보정된 선폭을 갖는 패턴들일 수 있다.
상기 수직 흡수층 패턴들(30v') 및 상기 수평 흡수층 패턴들(30h)은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치된 패턴들인 것이 바람직하다. 상기 흡수층 패턴들의 MTT값이 0 보다 클 경우, 도 5d에 도시된 바와 같이 상기 수직 흡수층 패턴들(30v')이 상기 수평 흡수층 패턴들(30h) 보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 또는 이와 달리, 상기 흡수층 패턴들의 MTT 값이 0 보다 작을 경우, 상기 수평 흡수층 패턴들이 상기 수직 흡수층 패턴들 보다 얇은 두께를 가질 수 있다(도시하지 않음).
상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들(30v',30h) 및 상기 캐핑층(20) 사이에 버퍼층 패턴들(25')이 배치될 수 있다. 상기 흡수층 패턴들(30v',30h) 사이에 반사영역들(50)이 노출되게 된다. 상기 버퍼층 패턴들(25')은 상기 캐핑층(20) 및 상기 흡수층 패턴들(30v',30h)에 대하여 식각선택비를 갖는 물질막, 예를 들어 크롬나이트라이드막일 수 있다. 상기 흡수층 패턴들(30v',30h)은 탄탈륨 질화막(TaN layer), 탄탈륨막(Ta layer), 티타늄질화막(TiN) 또는 티타늄막(Ti layer)일 수 있다.
종래에는 반사형 포토 마스크 상의 흡수층 패턴들의 선폭을 줄이기 위해서는 반사형 포토 마스크를 다시 제작해야 했으나, 본 발명에서는 반사형 포토 마스크를 다시 제작하지 않고 수직 흡수층 패턴들 또는 수평 흡수층 패턴들의 두께를 얇게 함으로써 상기 흡수층 패턴들의 선폭을 감소시킨 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 반사형 포토 마스크의 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수직 패턴 및 수평 패턴의 CD값을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 수직 흡수층 패턴의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수직 패턴의 CD값을 나타낸 그래프(VPG) 및 수평 흡수층 패턴의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수평 패턴의 CD값을 나타낸 그래프(HPG)를 도시하였다. 이때, 수직 흡수층 패턴의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수직 패턴의 CD값을 나타낸 그래프(VPG)는 수학식 1로 나타낼 수 있으며, 수평 흡수층 패턴의 두께에 따른 웨이퍼 상의 수평 패턴의 CD값을 나타낸 그래프(HPG)는 수학식 2로 나타낼 수 있다.
여기서, x1은 수직 흡수층 패턴의 두께(Å), y1은 수직 흡수층 패턴에 의해 웨이퍼 상에 형성된 수직 패턴의 CD값(nm)을 나타낸다.
여기서, x2은 수평 흡수층 패턴의 두께(Å), y2은 수평 흡수층 패턴에 의해 웨이퍼 상에 형성된 수평 패턴의 CD값(nm)을 나타낸다.
웨이퍼 상에 형성된 수직 또는 수평 패턴들의 목표 CD값(y1,y2)을 설정하게 되면, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 의해 수직 또는 수평 흡수층 패턴들의 목표 두께값(x1,x2)을 구할 수 있다. 따라서, 초기 흡수층 패턴들의 두께에서 상기 목표 두께값(x1,x2)이 되도록 상기 수직 또는 수평 흡수층 패턴들을 부분식각한다. 그 결과, 반사형 포토마스크를 다시 제작할 필요 없이 웨이퍼 상의 수직 패턴 및 수평 패턴 간의 CD 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반사형 포토 마스크의 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 두께를 MTT값이 0이 아닐 경우 부분식각을 통해 서로 다르게 형성함으로써 웨이퍼에 조사되는 반사율을 균일하게 조절할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 상에 형성되는 수직 및 수평 패턴들의 임계 치수 편차를 보정하여 상기 임계 치수의 균일도를 개선시킬 수 있다. 또한, 상기 반사형 포토 마스크를 다시 제작하지 않고도 웨이퍼 상의 수직 및 수평 패턴의 임계 치수 편차를 보정할 수 있게 됨으로써 상기 반사형 포토 마스크의 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (25)
- 반사층을 구비한 마스크 기판;상기 마스크 기판 상에 수직방향으로 배치된 수직 흡수층 패턴들; 및상기 마스크 기판 상에 수평방향으로 배치되되, 상기 수직 흡수층 패턴들과 다른 두께를 갖는 수평 흡수층 패턴들을 포함하는 반사형 포토 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계 치수(Criticla dimension;CD) 편차가 보정된 선폭을 갖는 패턴들인 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치된 패턴들인 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 3 항에 있어서,상기 흡수층 패턴들의 MTT 값이 0 보다 클 경우, 상기 수직 흡수층 패턴들이 상기 수평 흡수층 패턴들 보다 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 3 항에 있어서,상기 흡수층 패턴들의 MTT 값이 0 보다 작을 경우, 상기 수평 흡수층 패턴들이 상기 수직 흡수층 패턴들 보다 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사층은 몰리브덴막과 실리콘막이 교대로 적층된 다층막인 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 흡수층 패턴들은 탄탈륨 질화막(TaN layer), 탄탈륨막(Ta layer), 티타늄질화막(TiN layer) 및 티타늄막(Ti layer)의 일군 중 선택된 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사층 상부에 배치된 캐핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 제 8 항에 있어서,상기 캐핑층 및 상기 흡수층 패턴들 사이에 개재된 버퍼층 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크.
- 차례로 적층된 반사층 및 흡수층을 구비한 마스크 기판을 준비하고,상기 흡수층을 패터닝하여 수직방향 및 수평방향으로 각각 배치된 수직 흡수층 패턴 및 수평 흡수층 패턴을 형성하고,상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 MTT(mean to target) 값을 측정하고,상기 MTT값이 0보다 작거나 클 때 선택적으로 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하는 것을 특징으로 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 흡수층을 패터닝하는 것은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼 상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계치수(Critical Dimension) 편차가 보정된 선폭을 갖는 마스크 데이터 파일을 적용하여 전자빔 노광을 실시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 MTT 값이 0 보다 클 경우 상기 수직 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수직 흡수층 패턴의 두께를 얇게 하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 12 항에 있어서,상기 MTT 값이 0 보다 작을 경우 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수평 흡수층 패턴의 두께를 얇게 하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 반사층 및 상기 흡수층 사이에 형성된 캐핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 캐핑층 및 상기 흡수층 사이에 버퍼층을 형성하고,상기 부분 식각 공정 후, 상기 흡수층 패턴들을 마스크로 이용하여 상기 버퍼층을 식각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하는 것은상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들을 갖는 기판 상에 레지스트막을 형성하고,상기 레지스트막을 패터닝하여 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 노출시키는 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성하고,상기 레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 개구부에 의해 노출된 흡수층 패턴을 부분 식각하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 흡수층 패턴들의 부분 식각되는 두께는 상기 MTT의 절대값이 증가함에 따라 증가되는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크 제조방법.
- 차례로 적층된 반사층 및 흡수층을 구비한 마스크 기판을 준비하고,상기 흡수층을 패터닝하여 수직방향 및 수평방향으로 각각 배치된 수직 흡수층 패턴 및 수평 흡수층 패턴을 형성하고,상기 수직 및 수평 흡수층 패턴들의 MTT(mean to target) 값을 측정하고,상기 MTT값이 0보다 작거나 클 때 선택적으로 상기 수직 흡수층 패턴 또는 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하여 반사형 포토 마스크를 형성하고,상기 반사형 포토 마스크를 이용하여 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 상에 EUVL 공정을 진행하되, 상기 수직 흡수층 패턴들 및 상기 수평 흡수층 패턴들은 EUV의 입사빔 방향에 대해 각각 수직방향 및 수평방향으로 배치되도록 공정을 진행하는 것을 포함하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 흡수층을 패터닝하는 것은 EUV(Extreme UltraViolet) 경사 입사빔에 의해 발생하는 웨이퍼상의 수평 패턴 및 수직 패턴 간의 임계치수(Critical Dimension) 편차가 보정된 선폭을 갖는 마스크 데이터 파일을 적용하여 전자빔 노광을 실시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 MTT 값이 0 보다 클 경우 상기 수직 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수직 흡수층 패턴의 두께를 얇게 하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 MTT 값이 0 보다 작을 경우 상기 수평 흡수층 패턴을 부분 식각하여 상기 수평 흡수층 패턴의 두께를 얇게 하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 반사층 및 상기 흡수층 사이에 형성된 캐핑층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,상기 캐핑층 및 상기 흡수층 사이에 버퍼층을 형성하고,상기 부분 식각 공정 후, 상기 흡수층 패턴들을 마스크로 이용하여 상기 버퍼층을 식각하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임계 치수 편차를 보정하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 흡수층 패턴들의 부분 식각되는 두께는 상기 MTT의 절대값이 증가함에 따라 증가되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 임 계 치수 편차를 보정하는 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020060044288A KR20070111203A (ko) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법 |
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| KR1020060044288A KR20070111203A (ko) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법 |
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| KR1020060044288A KR20070111203A (ko) | 2006-05-17 | 2006-05-17 | 반사형 포토 마스크, 그의 제조방법 및 이를 이용하여극자외선 리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 수직 및 수평패턴의 임계 치수 편차를 보정하는 방법 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100966980B1 (ko) * | 2008-08-28 | 2010-06-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 ｃｄ보상 방법 |
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-
2006
- 2006-05-17 KR KR1020060044288A patent/KR20070111203A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100966980B1 (ko) * | 2008-08-28 | 2010-06-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 ｃｄ보상 방법 |
| US8187774B2 (en) | 2009-06-22 | 2012-05-29 | Hynix Semiconductor Inc. | Mask for EUV lithography and method for exposure using the same |
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| US9588413B2 (en) | 2013-12-09 | 2017-03-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask, method of correcting error thereof, integrated circuit device manufactured by using the photomask, and method of manufacturing the integrated circuit device |
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|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |