KR20080039132A - Ｅｕｖ 노광 공정용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
EUV 노광 공정용 마스크는, 윈도우를 구비한 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성된 흡수층;을 포함하며, 상기 버퍼층과 흡수층은 상기 실리콘 기판의 윈도우에 배치된 부분이 패턴 형태로 구비된다.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 마스크를 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100,200 : 실리콘 기판 102,202 : 버퍼용 제1산화막
104,204 : 버퍼용 텅스텐질화막 106,206 : 버퍼층
108,208 : 흡수층용 막 108a,208a : 흡수층
110,210 : 제2산화막 112,212 : 실리콘질화막
114,214 : 제3산화막 116,216 : 부가 흡수층
본 발명은 반도체 제조용 노광 마스크에 관한 것으로, 특히, EUV(Extream Ultra-Violet) 노광 공정시의 그림자 효과(Shadow Effect)를 개선하며, 반사층의 결함으로 인한 패턴 변형을 방지할 수 있는 EUV 노광 공정용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조함에 있어서, 콘택홀을 포함한 각종 패턴들은 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은, 크게, 식각 대상층 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과 상기 레지스트 패턴을 마스크로해서 피식각층을 식각하는 공정을 포함하며, 상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정은 그 자체로 피식각층 상에 레지스트를 도포하는 공정과, 특정 노광 마스크를 이용하여 상기 레지스트를 선택적으로 노광하는 공정, 및 소정의 화학용액으로 노광되거나 노광되지 않은 레지스트 부분을 제거하는 현상 공정으로 구성된다.
한편, 이와 같은 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수(Critical Demension)는 노광 공정에서 어떤 파장의 광원을 사용하느냐에 크게 의존된다. 이것은 노광 공정을 통해 구현할 수 있는 레지스트 패턴의 폭에 따라 실제 패턴의 임계 치수가 결정되기 때문이다.
예를 들어, 기존에는 G-line(λ=436㎚) 또는 I-line(λ=365㎚)의 광원을 이용한 노광 공정이 수행되어져 왔으며, 근래에 들어서는, 상기 광원들 보다 더 짧은 파장의 KrF(λ=248㎚)를 광원으로 이용한 노광 기술이 개발되었고, 아울러, 상기 KrF 보다 더 짧은 파장의 ArF(λ=193㎚)를 광원으로 이용한 노광 공정이 개발되었다.
또한, 더 나아가, 광원으로서 13.4㎚ 파장의 레이저 빔을 이용한 EUV(Extream Ultra-Violet) 노광 공정이 개발되고 있다.
여기서, 상기 EUV 노광 공정은, 투과광학을 이용하는 KrF 및 ArF 노광 공정들과는 달리, 반사광학(Reflective Optic)을 이용하며, 따라서, 그 공정시에 사용되는 마스크의 구조도 상이하다.
즉, 투과광학을 이용하는 KrF 및 ArF 노광 공정용 마스크는 투명한 석영 기판 상에 불투명한 크롬패턴이 형성된 구조인데 반하여, 반사광학을 이용하는 EUV 노광 공정용 마스크는 실리콘 기판 상에 적층막으로된 반사층이 형성되고, 상기 반사층 상에는 선택적으로 흡수층이 형성된 구조이다.
상기 EUV 노광 공정을 간략하게 설명하면, 레이저 광원으로부터 조사된 광은 EUV 빔 발생부를 통해 13.4㎚ 파장의 EUV 빔이 되고, 이러한 EUV 빔은 집속 렌즈(Condensor Lense)와 수개의 렌즈들을 거쳐 마스크에 도달하게 되며, 상기 마스크로부터 반사된 EUV 빔은 축소 렌즈(Reduction Lense)를 거쳐 웨이퍼에 전사된다.
상기 렌즈들은 반사막을 코팅한 미러형 렌즈이며, 마스크는 실리콘 기판 상에 반사층이 형성되고, 상기 반사층 상에는 캡핑층(Capping Layer)이 형성되며, 상기 캡핑층 상에는 스트레스에 대한 버퍼 역할을 하는 버퍼층과 조사된 EUV 빔을 흡수하는 흡수층이 패턴의 형태로 적층된 구조를 갖는다.
여기서, 상기 반사층은 대략 4㎚의 실리콘막과 대략 3㎚의 몰리브덴막이 한 쌍을 이루어, 40 쌍 정도가 적층된 구조이며, 전체적으로는, 대략 280㎚의 두께를 갖는다. 또한, 상기 캡핑층은 실리콘막으로 형성되며, 버퍼층은 실리콘산화막으로 형성되고, 흡수층은 금, 구리, 알루미늄, 게르마늄, 티타늄, 탄탈륨실리콘 등과 같은 금속막으로 형성되고, 그 두께는 대략 100㎚ 정도이다.
이와 같은 EUV 노광 공정용 마스크에 있어서, 흡수층에 입사된 빛은 상기 흡수층에 의해 웨이퍼로의 조사가 차단되는 반면, 반사층에 입사된 빛은 상기 반사층으로부터 반사되어 웨이퍼 상에 조사된다.
그러나, 전술한 종래의 EUV 노광 공정용 마스크의 경우에는, 상기 실리콘막과 몰리브덴막이 적층된 구조로 이루어진 반사층의 형성시 실리콘막과 몰리브덴막 사이에 결함이 없는 순수한 상태의 반사층을 형성하는 것이 어려우며, 그 결과, 상기 반사층 내의 결함으로 인해 웨이퍼 상에 패턴 변형이 유발된다.
또한, 상기 반사층이 트렌치(Trench) 형으로 형성되기 때문에, EUV 특성상 마스크에 빛이 경사 입사되어 패턴의 방향에 따라 패턴의 크기가 바뀌는 그림자 효과(Shadow Effect)가 발생된다. 그리고, 상기 경사 입사되는 빛이 흡수층의 측면에서 산란되어 화상 대비(Imaging Contrast)가 저하된다.
따라서, 본 발명은 EUV(Extream Ultra-Violet) 노광 공정시의 그림자 효과(Shadow Effect)를 방지할 수 있는 EUV 노광 공정용 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 EUV 노광 공정시 반사층의 결함으로 인한 패턴 변형을 방지할 수 있는 EUV 노광 공정용 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.
일실시예에 있이서, EUV(Extream Ultra-Violet) 노광 공정용 마스크는, 윈도우를 구비한 실리콘 기판; 상기 실리콘 기판 상에 형성된 버퍼층; 및 상기 버퍼층 상에 형성된 흡수층;을 포함하며, 상기 버퍼층과 흡수층은 상기 실리콘 기판의 윈도우에 배치된 부분이 패턴 형태로 구비된다.
여기서, 상기 버퍼층은 상기 실리콘 기판 상에서는 산화막과 텅스텐질화막의 적층막으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 윈도우 상에서는 텅스텐질화막의 단일막으로 이루어진다.
상기 흡수층은 텅스텐막, 크롬막, 게르마늄막, 탄탈륨질화막 및 탄탈륨붕소질화막 중 어느 하나로 이루어진다.
상기 버퍼층과 흡수층으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 형성된 부가 흡수층(additional absorber)을 더 포함한다.
다른 실시예에 있어서, EUV 노광 공정용 마스크의 제조방법은, 윈도우 형성 영역을 구비한 실리콘 기판의 전(前)면 상에 버퍼용 제1산화막 및 텅스텐질화막과 흡수층용 막을 차례로 증착하는 단계; 상기 흡수층용 막과 텅스텐질화막을 식각하여 버퍼층 및 흡수층의 적층 패턴을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 및 흡수층의 적층 패턴을 포함한 실리콘 기판의 전체 표면 상에 제2산화막과 실리콘질화막 및 제3산화막을 차례로 증착하는 단계; 상기 실리콘 기판의 후(後)면에 증착된 제3산화막 및 실리콘질화막 부분을 식각하여 윈도우 형성 영역의 제2산화막 부분을 노출시키는 단계; 상기 식각된 실리콘질화막을 식각 마스크로 이용해서 노출된 제2산화막 부분 및 그 아래의 실리콘 기판을 식각하여 윈도우를 형성함과 아울러 제3산화막을 제거하는 단계; 및 상기 실리콘질화막과 제2산화막 및 상기 윈도우 영역에 있는 제1산화막 부분을 제거하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 버퍼층은 상기 실리콘 기판 상에서는 제1산화막과 텅스텐질화막의 적층막으로 형성되고, 상기 실리콘 기판의 윈도우 상에서는 텅스텐질화막의 단일막으로 형성된다.
상기 흡수층용 막은 텅스텐막, 크롬막, 게르마늄막, 탄탈륨질화막 및 탄탈륨붕소질화막 중 어느 하나로 형성한다.
상기 제3산화막은 제2산화막의 식각시 함께 제거된다.
상기 실리콘질화막과 제2산화막 및 상기 윈도우 영역에 있는 제1산화막 부분을 제거하는 단계 후, 상기 버퍼층과 흡수층으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 부가 흡수층(additional absorber)을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은, 실리콘 기판 상에 스캐터링(Scattering) CPM(Cell Projection Mask)를 응용한 투과형 마스크를 제조한다. 또한, 상기 마스크의 버퍼층 및 흡수층 측벽에 부가 흡수층(Additional Absorber)을 형성한다.
이렇게 하면, 실리콘막과 몰리브덴막이 적층된 구조로 이루어진 반사층을 형성할 필요가 없으므로, 상기 반사층 내의 결함으로 인해 웨이퍼 상에 패턴 변형을 방지할 수 있다.
또한, 종래의 반사형 마스크의 적용시 빛이 경사 입사되었던 것에 반해, 상기 투과형 마스크는 빛이 수직으로 입사되므로, 상기 경사 입사되는 빛에 의해 발 생되는 그림자 효과(Shadow Effect)를 개선할 수 있으며, 화상 대비(Imaging Contrast)의 저하를 방지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 상기 버퍼층과 흡수층의 측벽에 부가 흡수층을 형성함으로써, 상기 측벽에서의 발생되는 빛의 산란 현상을 억제할 수 있으며, 결함 측면에서도 상당히 유리하다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 마스크를 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 EUV 노광 공정용 마스크는, 윈도우(W)를 구비한 실리콘 기판(100), 상기 실리콘 기판(100) 상에 형성된 버퍼층(106) 및 상기 버퍼층(106) 상에 형성된 흡수층(108a)을 포함하며, 상기 버퍼층(106)과 흡수층(108a)은 상기 실리콘 기판(100)의 윈도우(W)에 배치된 부분이 패턴 형태로 구비된다.
이때, 상기 버퍼층(106)은 상기 실리콘 기판(100) 상에서는 산화막(102)과 텅스텐질화막(104)의 적층막으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판(100)의 윈도우(W) 상에서는 텅스텐질화막(104)의 단일막으로 이루어진다.
또한, 상기 흡수층(108a)은 텅스텐막, 크롬막, 게르마늄막, 탄탈륨질화막 및 탄탈륨붕소질화막 중 어느 하나의 막으로 이루어지며, 상기 버퍼층(106)과 흡수층(108a)으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에는 부가 흡수층(Additional Absorber : 116)이 더 형성된다.
여기서, 본 발명은 종래의 마스크에서 실리콘막과 몰리브덴막의 적층막으로 형성하였던 반사층을 형성하지 않고 마스크를 형성함으로써, 상기 반사층 내의 결함으로 인해 유발되는 패턴 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래의 반사형 마스크 대신 투과형 마스크를 형성함으로써, 경사 입사되는 빛으로 인해 발생되는 그림자 효과를 개선할 수 있으며, 상기 경사 입사되는 빛의 산란으로 인한 화상 대비 저하를 방지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 상기 버퍼층(106)과 흡수층(108a)으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 부가 흡수층(116)을 형성함으로써, 상기 측벽에서의 산란 현상을 억제할 수 있으며, 결함 측면에서도 상당히 유리하다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2g를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법을 설명하도록 한다.
도 2a를 참조하면, 윈도우 형성 영역(Wa)을 구비한 마스크용 실리콘 기판(200)의 전(前)면 상에 버퍼용 제1산화막(202) 및 텅스텐질화막(204)과 흡수층용 막(208)을 차례로 증착한다.
여기서, 상기 흡수층용 막(208)은 텅스텐(W)막, 크롬(Cr)막, 게르마늄(Ge)막, 탄탈륨질화(TaN)막 및 탄탈륨붕소질화(TaBN)막 중 어느 하나로 형성하며, 바람직하게는, 텅스텐(W)막으로 형성한다.
도 2b를 참조하면, 상기 흡수층용 막과 텅스텐질화막(204)을 패터닝하여 버퍼층(206) 및 흡수층(208a)의 적층 패턴을 형성한다.
이때, 상기 버퍼층(206)은 제1산화막(202)과 텅스텐질화막(204)의 적층막으로 형성되며, 상기 적층 패턴이 형성되지 않은 나머지 실리콘 기판(200) 상에는 패 터닝되지 않은 제1산화막(202)만 존재한다.
도 2c를 참조하면, 상기 버퍼층(206) 및 흡수층(208a)의 적층 패턴을 포함한 실리콘 기판(200)의 전체 표면 상에 제2산화막(210)과 실리콘질화막(212) 및 제3산화막(214)을 차례로 증착한다.
상기 제2산화막(210)은 상기 버퍼층(206) 및 흡수층(208a)의 적층 패턴간 공간을 매립하면서, 상기 적층 패턴을 포함한 기판(200) 결과물을 완전히 둘러싸도록 형성된다.
여기서, 상기 제2산화막(210)과 실리콘질화막(212) 및 제3산화막(214)은 후속으로 수행될 실리콘 기판(200)의 후(後)면 패터닝 공정을 위하여 형성해 주는 것이다.
도 2d를 참조하면, 상기 실리콘 기판(200)의 후(後)면에 증착된 제3산화막(214) 및 실리콘질화막(212) 부분을 식각하여 상기 기판(200)의 윈도우 형성 영역(Wa)에 대응하는 제2산화막(210) 부분을 노출시킨다.
도 2e를 참조하면, 상기 식각된 실리콘질화막(212)을 식각 마스크로 이용해서 노출된 제2산화막(210) 부분 및 그 아래의 실리콘 기판(200)을 식각하여 윈도우(W)를 형성한다.
이때, 상기 윈도우(W)를 형성하기 위한 식각 공정시 상기 제3산화막이 함께 제거되어, 상기 윈도우(W)를 포함한 기판(200) 결과물은 상기 실리콘질화막(212)으로 둘러싸이게 된다.
도 2f를 참조하면, 상기 윈도우(W)가 형성된 기판(200)에서 상기 실리콘질화 막과 제2산화막 및 상기 윈도우(W)에 존재하는 제1산화막(202) 부분을 완전히 제거한다.
여기서, 상기 윈도우(W)에는 버퍼용 텅스텐질화막(204)과 흡수층(208a)의 적층막이 패턴 형태로 형성되며, 윈도우 영역(W)을 제외한 나머지 실리콘 기판(200) 상에는 버퍼층(206)과 흡수층(208a)의 적층막이 형성된다.
도 2g를 참조하면, 상기 버퍼층(206)과 흡수층(208a)으로 이루어진 적층막을 포함한 실리콘 기판(200)과 윈도우(W)에 패턴 형태로 형성된 버퍼용 텅스텐질화막(204)과 흡수층(208a)으로 이루어진 적층막의 전체 표면에 부가 흡수층(Additional Absorber : 216)을 형성한다.
여기서, 본 발명은 반사층의 형성 공정 없이 실리콘 기판(200) 상에 형성되는 버퍼층(206)과 흡수층(208a)으로 이루어진 투과형 마스크를 형성함으로써, 상기 반사층 내의 결함으로 인해 유발되는 패턴 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 빛이 수직으로 입사되는 투과형 마스크를 형성함으로써, 경사 입사되는 빛으로 인해 발생되는 그림자 효과를 개선할 수 있으며, 상기 경사 입사되는 빛의 산란으로 인한 화상 대비 저하를 방지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 상기 버퍼층(106)과 흡수층(108a)으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 부가 흡수층(116)을 형성함으로써, 상기 측벽에서의 산란 현상을 억제할 수 있으며, 결함 측면에서도 상당히 유리하다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 반사층이 필요없는 투과형 마스크를 형성함으로써, 상기 반사층 내의 결함으로 인해 유발되는 패턴 불량을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 빛이 수직으로 입사되는 투과형 마스크를 형성함으로써, 경사 입사되는 빛으로 인한 그림자 효과를 개선할 수 있으며, 경사 입사되는 빛의 산란으로 인한 화상 대비 저하를 방지할 수 있다.
게다가, 본 발명은 버퍼층과 흡수층의 측벽에 부가 흡수층을 형성함으로써, 상기 측벽에서의 산란 현상을 억제할 수 있으며, 결함 측면에서도 상당히 유리하다는 장점이 있다.
Claims (9)
- 윈도우를 구비한 실리콘 기판;상기 실리콘 기판 상에 형성된 버퍼층; 및상기 버퍼층 상에 형성된 흡수층;을 포함하며,상기 버퍼층과 흡수층은 상기 실리콘 기판의 윈도우에 배치된 부분이 패턴 형태로 구비된 것을 특징으로 하는 EUV(Extream Ultra-Violet) 노광 공정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층은 상기 실리콘 기판 상에서는 산화막과 텅스텐질화막의 적층막으로 이루어지고, 상기 실리콘 기판의 윈도우 상에서는 텅스텐질화막의 단일막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 흡수층은 텅스텐막, 크롬막, 게르마늄막, 탄탈륨질화막 및 탄탈륨붕소질화막 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층과 흡수층으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 형성된 부가 흡수 층(additional absorber)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크.
- 윈도우 형성 영역을 구비한 실리콘 기판의 전(前)면 상에 버퍼용 제1산화막 및 텅스텐질화막과 흡수층용 막을 차례로 증착하는 단계;상기 흡수층용 막과 텅스텐질화막을 식각하여 버퍼층 및 흡수층의 적층 패턴을 형성하는 단계;상기 버퍼층 및 흡수층의 적층 패턴을 포함한 실리콘 기판의 전체 표면 상에 제2산화막과 실리콘질화막 및 제3산화막을 차례로 증착하는 단계;상기 실리콘 기판의 후(後)면에 증착된 제3산화막 및 실리콘질화막 부분을 식각하여 윈도우 형성 영역의 제2산화막 부분을 노출시키는 단계;상기 식각된 실리콘질화막을 식각 마스크로 이용해서 노출된 제2산화막 부분 및 그 아래의 실리콘 기판을 식각하여 윈도우를 형성함과 아울러 제3산화막을 제거하는 단계; 및상기 실리콘질화막과 제2산화막 및 상기 윈도우 영역에 있는 제1산화막 부분을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 버퍼층은 상기 실리콘 기판 상에서는 제1산화막과 텅스텐질화막의 적층 막으로 형성되고, 상기 흡수층이 없는 실리콘 기판의 윈도우 상에서는 텅스텐질화막의 단일막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 흡수층용 막은 텅스텐막, 크롬막, 게르마늄막, 탄탈륨질화막 및 탄탈륨붕소질화막 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 제3산화막은 제2산화막의 식각시 함께 제거되는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 실리콘질화막과 제2산화막 및 상기 윈도우 영역에 있는 제1산화막 부분을 제거하는 단계 후,상기 버퍼층과 흡수층으로 이루어진 적층 패턴의 측벽에 부가 흡수층(additional absorber)을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 노광 공정용 마스크 제조방법.
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