KR20090132305A - Method for fabricating extreme ultra violet lithography mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극자외선 리소그래피용 마스크 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photomask, and more particularly to a method for forming a mask for extreme ultraviolet lithography.
포토마스크(Photomask)는 투명한 재질의 기판 상에 형성된 마스크 패턴 상에 빛을 투과시켜 투과된 빛이 웨이퍼로 전사되어 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성한다. 한편, 포토마스크 상에 적용하는 노광 공정으로 주로 전자빔(electron beam)을 이용하고 있다. 그러나 반도체 소자의 집적도가 높아지면서 패턴의 크기가 미세회됨에 따라 마스크 패턴을 형성하는데 있어서 한계가 나타나고 있다. A photomask transmits light onto a mask pattern formed on a transparent substrate so that the transmitted light is transferred to the wafer to form a desired pattern on the wafer. On the other hand, an electron beam is mainly used as an exposure process applied on a photomask. However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of the pattern becomes fine, and thus there is a limit in forming a mask pattern.
이러한 한계를 극복하기 위한 리소그래피(lithography) 방법 가운데 하나로 극자외선(EUV; Extreme Ultra Violet)을 이용한 리소그래피(Lithography) 공정이 있다. 극자외선 리소그래피(EUVL) 공정은 종래 노광 공정에서 사용하는 KrF 또는 ArF 파장의 광원보다 짧은 극자외선(EUV)을 광원으로 사용한다. 이 경우, 극자외선 파장 영역은 100eV 근처의 광자에너지나 10nm 내지 15nm 파장을 갖는다. 이러한 극자외선을 광원으로 사용할 경우, 극자외선 광원이 대부분의 물질에서 흡수가 이루 어져 현재의 투과(transmission)를 이용한 노광 방법으로는 이용이 어려운 점이 있다. 이에 따라 투과를 이용한 노광 방법이 아닌 광을 반사시켜 노광하는 방법이 연구되고 있다. One lithography method to overcome this limitation is a lithography process using Extreme Ultra Violet (EUV). The extreme ultraviolet lithography (EUVL) process uses extreme ultraviolet (EUV) shorter than the light source of KrF or ArF wavelength used in the conventional exposure process as a light source. In this case, the extreme ultraviolet wavelength region has a photon energy near 100 eV or a wavelength of 10 nm to 15 nm. When such extreme ultraviolet light is used as a light source, the extreme ultraviolet light source is absorbed in most materials, which makes it difficult to use the exposure method using current transmission. Accordingly, a method of reflecting and exposing light is being studied, not an exposure method using transmission.
도 1은 일반적인 극자외선 블랭크 마스크를 개략적으로 나타내보인 도면이다.1 is a view schematically showing a general extreme ultraviolet blank mask.
도 1을 참조하면, 극자외선 블랭크 마스크는 기판(100) 위에 반사층(115)이 형성되어 있고, 반사층(115) 위에 캡핑층(120), 버퍼층(125), 흡수층(130) 및 레지스트막(135)이 적층된 구조로 이루어진다. 여기서 반사층(115)은 극자외선 리소그래피 마스크 상에 조사될 극자외선을 반사시킬 수 있는 재질로 이루어진다. 반사층(115)은 주입된 에너지의 70퍼센트를 반사한다. 이 경우 반사층(115)은 서로 상이한 물질층(105, 110)이 서로 교차하여 적층된 다중층으로 이루어진다. 반사층(115) 위에 형성된 캡핑층(120)은 반사층(115)의 산화를 방지하면서 패턴을 형성하기 위해 진행하는 식각공정에서 반사층(115)의 손상을 방지하며, 실리콘(Si)막으로 형성된다. 계속해서 캡핑층(120) 위에 형성된 버퍼층(125)은 식각 공정 진행이나 수정 공정 진행에서 반사층(115)을 보호하며, 실리콘옥사이드막(SiO2)으로 형성한다. 다음에 흡수층(130)은 마스크에 주입될 광원을 흡수하며, 레지스트막(135)은 마스크 패턴을 형성하는 과정에서 식각마스크로 작용한다. 이러한 구조의 극자외선 블랭크 마스크 상에 패터닝 공정을 진행하여 마스크 패턴(미도시함)을 형성한 다음, 극자외선을 조사하면 흡수층 및 반사층으로 조사된다. 그러면 흡수층에서는 극 자외선이 흡수되고, 패터닝 공정에서 노출된 반사층에 조사하는 극자외선은 반사되어 노광이 이루어진다. Referring to FIG. 1, in the extreme ultraviolet blank mask, a
한편, 이러한 블랭크 마스크로 극자외선 포토마스크를 제작하는 과정에서 흡수층(130)과 반사층(115) 또는 캡핑막(120)이 존재하는 상태에서 결함 수정을 하거나 이물질이 발생하는 경우가 있다. 이 경우 일반적인 마스크는 박막 간의 선택비가 상대적으로 커 수정 공정 진행시 박막의 경계면에서 부식성 가스에 의한 표면 손상이 적다. 그러나 극자외선 포토마스크의 경우에 반사층(115)은 서로 상이한 얇은 물질층(105, 110)이 서로 교차하여 적층된 다중층으로 이루어지며, 이 물질층(105, 110) 사이 간격이 얇아 경계면에서 부식성 가스에 의한 표면 손상이 크다. 또한, 캡핑막(120)이 손상되거나 이물이 발생되는 경우에는 후속 처리가 어려운 문제가 있다. Meanwhile, in the process of manufacturing the extreme ultraviolet photomask using the blank mask, defect correction or foreign matter may occur in the state where the absorbing
본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 형성방법은, 기판 위에 극자외선 광원을 반사시키면서 제1 반사막 및 제2 반사막이 교차하여 적층된 반사층을 형성하는 단계; 상기 반사층 위에 상기 제1 반사막 및 제2 반사막과 대등한 물질로 이루어진 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막을 교차하여 증착하는 단계; 상기 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막 위에 흡수층을 형성하는 단계; 상기 흡수층을 패터닝하여 상기 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막을 선택적으로 노출시키는 흡수층 패턴을 형성하는 단계; 상기 흡수층 패턴을 형성하는 과정에서 유발된 결함 요소를 제거하는 리페어 공정을 수행하는 단계; 상기 흡수층 패턴을 식각마스크로 상기 리페어 공정에서 손상된 상기 제1 버퍼막 및 제2 버퍼막의 노출 부분을 식각하여 상기 반사층의 표면을 노출시키는 단계; 및 상기 기판 상에 세정 공정을 진행하여 상기 노출된 반사층에 의해 설정된 반사 영역과, 상기 반사층 위에 배치된 흡수층 패턴에 의해 설정된 흡수 영역을 포함하는 극자외선 리소그래피용 마스크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a mask for extreme ultraviolet lithography, comprising: forming a reflective layer on which a first reflective film and a second reflective film are laminated while reflecting an extreme ultraviolet light source; Depositing the first buffer layer and the second buffer layer on the reflective layer by crossing the first buffer layer and the second buffer layer; Forming an absorption layer on the first buffer layer and the second buffer layer; Patterning the absorber layer to form an absorber layer pattern for selectively exposing the first buffer layer and the second buffer layer; Performing a repair process to remove a defective element caused in the process of forming the absorber layer pattern; Etching the exposed portions of the first buffer layer and the second buffer layer damaged in the repair process using the absorbing layer pattern as an etch mask to expose a surface of the reflective layer; And performing a cleaning process on the substrate to form a mask for extreme ultraviolet lithography comprising a reflective region set by the exposed reflective layer and an absorbing region set by an absorbing layer pattern disposed on the reflective layer. It is done.
본 발명에 있어서, 상기 제1 반사막은 몰리브데늄(Mo)을 포함하며, 상기 제2 반사막은 실리콘(Si)을 포함하여 형성하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the first reflecting film contains molybdenum (Mo), and the second reflecting film includes silicon (Si).
상기 흡수층은 탄탈륨 보론 질화(TaBN)막 또는 탄탈륨 보론 질화옥사이드(TaBNO)를 포함하여 형성하는 것이 바람직하다. The absorbing layer is preferably formed of a tantalum boron nitride (TaBN) film or tantalum boron nitride oxide (TaBNO).
상기 리페어 공정은 부식성 가스를 이용하여 진행하는 것이 바람직하다. The repair process is preferably carried out using a corrosive gas.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.2 to 8 are diagrams for explaining a method for forming a mask for extreme ultraviolet lithography according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 기판(200) 위에 반사층(215), 흡수층(220) 및 레지스트막(225)이 적층된 구조의 극자외선 블랭크 마스크(Extreme Ultra Violet Blank mask)를 형성한다. 구체적으로, 기판(200) 위에 반사층(215)을 형성한다. 여기서 기판(200)은 열팽창계수(Thermal expansion coefficient)가 낮은 물질로 이루어지며, 불투명한 재질로 이루어져도 무관하다. 그러나 극자외선 리소그래피용 마스크를 제작하는 과정에서 공급되는 에너지를 흡수하기 때문에 이후 형성될 마스크 패턴들의 최소 팽창 및 축소를 위하여 극도로 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질을 이용하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2, an Extreme Ultra Violet Blank mask having a structure in which a
다음에 기판(200) 위에 형성된 반사층(215)은 이후 진행될 노광 공정에서 마스크로 조사되는 극자외선 파장인 13.4nm의 광원을 반사시키는 역할을 한다. 반사층(215)은 몰리브데늄(Mo)막(205) 또는 실리콘(Si)막(210)이 서로 교차하면서 적층된 구조로 형성할 수 있다. 여기서 몰리브데늄(Mo)막(205) 또는 실리콘(Si)막(210)은 고반사율을 구현하기 위하여 40층으로 교차 증착된 다층 구조로 형성한다. 이 경우, 40층으로 교차 적층된 반사층(215)의 최상부에 추가로 버퍼 몰리브데늄 막(205a) 및 버퍼 실리콘막(210a)을 교차로 적층하여 2층 형성한다. 교차로 적층된 버퍼 몰리브데늄막(205a) 및 버퍼 실리콘막(210a)은 후속 진행할 식각 공정에서 하부 반사층(215)을 보호하고, 산화를 방지하는 버퍼막 역할을 한다. 다음에 반사층(215) 위에 형성된 흡수층(220)은 반사층(215)과 대응하여 이후 진행될 노광 공정에서 마스크로 입사되는 입사광의 90% 이상을 흡수 및 소광시키는 역할을 한다. 이러한 흡수층(220)은 탄탈륨 보론 질화(TaBN)막 또는 탄탈륨 보론 질화옥사이드(TaBNO)를 포함하여 형성할 수 있다. 그리고 레지스트막(225)은 이후 하부 막들을 패터닝하는 과정에서 식각마스크 역할을 한다. 레지스트막(225)은 마스크의 라이팅(writing) 장비의 전자빔에 노출되면 물성이 변하는 감광 물질로 이루어진다. 이러한 구조의 극자외선 블랭크 마스크는 버퍼막 및 캡핑막이 반사층 위에 형성된 일반적인 극자외선 블랭크 마스크(도 1 참조) 대신에 반사층(215), 흡수층(220) 및 레지스트막(225)의 구조로 단순하게 이루어진다. Next, the
도 3을 참조하면, 레지스트막(225)을 패터닝하여 흡수층(220)의 표면을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(230)을 형성한다. 다음에 레지스트막 패턴(230)을 식각마스크로 흡수층(220)의 노출 부분을 식각하여 흡수층 패턴(235)을 형성한다. 이러한 흡수층 패턴(235)에 의해 반사층(215)의 최상부에 위치하는 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)의 표면이 선택적으로 노출된다. Referring to FIG. 3, the
도 4를 참조하면, 레지스트막 패턴(230)을 스트립(strip) 공정으로 제거하고, 잔여물을 제거하는 세정 공정을 진행한다. 그러면 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)의 표면이 선택적으로 노출시키는 흡수층 패턴(235)이 노출 된다.Referring to FIG. 4, the resist film pattern 230 is removed by a strip process and a cleaning process is performed to remove residues. Then, the
도 5를 참조하면, 흡수층 패턴(235)을 형성하는 과정에서 유발된 결함(a)을 검출하는 검사 공정을 진행하고, 검출된 결함(a)을 보완하는 리페어(repair) 공정을 진행한다. 구체적으로, 레지스트막 패턴(230)을 식각마스크로 한 식각 공정을 진행하여 흡수층 패턴(235)을 형성하는 과정 또는 레지스트막 패턴(230)을 제거하는 과정에서 파티클이 발생하거나 또는 레지스트 잔여물이 남는 결함(a)이 발생할 수 있다. 이러한 결함(a)이 발생된 상태에서 후속 공정을 진행하게 되면 마스크 불량을 유발할 수 있고, 결과적으로 웨이퍼에 전사되는 패턴 불량을 유발할 수 있기 때문에 결함을 검출하고, 리페어 공정을 진행하여 검출된 결함(a)을 제거한다. 이 경우 리페어 공정은 레지스트 잔여물을 제거하기 위해 부식성 가스를 공급하여 잔여물을 탈착시키는 방식으로 진행할 수 있다. 여기서 반사층(215)은 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)에 의해 차단되어 리페어 공정에 의한 영향을 받지 않는다. Referring to FIG. 5, an inspection process for detecting a defect a caused in the process of forming the
도 6을 참조하면, 리페어 공정이 진행된 기판(200) 상에 추가 식각 공정을 진행하여 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)의 노출 부분을 식각하여 반사층(215)의 상부 표면을 노출시킨다. 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)은 상술한 리페어 공정을 진행하는 과정에서 공급된 부식성 가스에 의해 표면이 손상된 상태이다. 이에 따라 추가 식각 공정을 진행하여 손상된 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)의 노출 부분을 식각한다. 그러면 반사 특성이 나타나는 40층으로 교차 증착된 몰리브데늄(Mo)막 또는 실리콘(Si)막을 포함하는 반사층(215) 표면이 선택적으로 노출된다. 여기서 흡수층 패턴(235) 하부의 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)은 식각되지 않는다. Referring to FIG. 6, an additional etching process is performed on the
도 7을 참조하면, 기판(200) 상에 추가 세정 공정을 진행하여 손상된 버퍼 몰리브데늄막(205a) 또는 버퍼 실리콘막(210a)을 식각하는 과정에서 발생된 결함 요소(b)를 제거한다. Referring to FIG. 7, an additional cleaning process is performed on the
다음에 도 8에 도시한 바와 같이, 최종 공정 검사(Final inspection)를 진행하여 극자외선 리소그래피용 마스크의 적합도를 검증한다. 이에 따라 기판(200) 상에 형성된 반사층(215)에 의해 설정된 반사 영역과, 반사층 위에 소정 간격만큼 이격되어 배치된 흡수층 패턴(235)에 의해 설정된 흡수 영역으로 극자외선 리소그래피용 마스크가 형성된다. Next, as shown in FIG. 8, final inspection is performed to verify the suitability of the mask for extreme ultraviolet lithography. Accordingly, a mask for extreme ultraviolet lithography is formed by a reflection region set by the
본 발명에 의한 극자외선 리소그래피용 마스크 형성방법은 하부의 반사층을 보호하는 보호막인 버퍼막 및 캡핑막 대신에 반사층의 최상부에 버퍼 몰리브데늄막 및 버퍼 실리콘막을 배치함으로써 극자외선 리소그래피용 마스크의 구조 및 공정을 단순화시킬 수 있다. 이와 같이 패터닝된 마스크를 수정 공정과 이물 발생으로 손상된 버퍼 몰리브데늄막 및 버퍼 실리콘막만 제거함으로써 반사층의 특성에 영향을 미치지 않고 용이하게 처리할 수 있다. In the method for forming a mask for extreme ultraviolet lithography according to the present invention, a structure of a mask for extreme ultraviolet lithography is provided by disposing a buffer molybdenum film and a buffer silicon film on top of the reflective layer instead of a buffer film and a capping film, which are protective films protecting the lower reflective layer. The process can be simplified. The patterned mask can be easily processed without affecting the characteristics of the reflective layer by removing only the buffer molybdenum film and the buffer silicon film damaged by the modification process and foreign matter generation.
도 1은 일반적인 극자외선 블랭크 마스크를 개략적으로 나타내보인 도면이다.1 is a view schematically showing a general extreme ultraviolet blank mask.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 리소그래피용 마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.2 to 8 are diagrams for explaining a method for forming a mask for extreme ultraviolet lithography according to an embodiment of the present invention.
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Legal Events
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |