KR20100001817A - Ｅｕｖ용 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 EUV용 노광마스크는 투명 기판 상부에 형성된 흡수층과 상기 흡수층 상부에 형성된 반사층패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 반도체 소자의 형성 방법은 피식각층이 형성된 반도체 기판의 상부에 감광막을 도포하는 단계와 상술한 EUV용 노광마스크를 이용하여 상기 감광막에 대해 EUV를 이용한 노광공정을 수행하는 단계와 상기 감광막에 대해 현상공정을 수행하여 감광막패턴을 형성하는 단계 및 상기 감광막패턴을 식각마스크로 하여 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

EUV, 그림자 효과

Description

ＥＵＶ용 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성 방법{photo mask and manufacturing method of a semiconductor using the same}

본 발명은 EUV용 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성 방법에 관한 것으로, 광원을 반사하여 노광하는 방식에 적용되는 EUV용 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 디자인 룰이 축소됨에 따라 다양한 형태의 노광 기술이 개발되고 있으며, 이를 위해 제안된 노광기술 중의 하나는 극자외선(EUV:extreme ultraviolet radiation)을 이용하는 방법이다.

극자외선을 이용한 노광기술은 13.5nm 파장대의 고에너지 빛을 이용하기 때문에 기존 시스템의 렌즈를 사용하여 패터닝할 수 없다.

즉, 노광원은 짧은 파장대의 고에너지를 갖기 때문에 광원이 노광마스크 및 렌즈에 입사되는 경우 대부분이 흡수층에 의해 흡수되어 없어지게 되므로 반사 형태의 시스템 도입이 필수적이다.

반사 형태의 시스템은 종래와 같이 노광마스크를 투과한 광원을 이용하여 패턴을 형성시키는 것이 아니기 때문에 반사 미러와 같은 반사 디바이스를 통하여 반 사하는 방식으로 패터닝하는 시스템이다.

극자외선을 이용한 노광기술은 이와 같이 광원을 반사하는 방식을 적용하기 때문에 노광마스크에 대해 수직으로 입사하지 않고 일정한 입사각을 갖도록 입사하며, 이렇게 비스듬히 입사된 광원은 노광마스크의 반사층에 의해 반사되거나 노광마스크의 흡수층에 의해 흡수된다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 노광마스크의 제조 방법을 나타낸 개략도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(10) 상에 빛을 반사하는 반사층(reflector)(12), 버퍼층(buffer layer)(14) 및 빛을 흡수하는 흡수층(absorber)(16)이 형성된다.

그 다음 도 1b에 도시된 바와 같이, 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 원하는 형상으로 패터닝되도록 마스크를 패터닝하는데 흡수층(16) 상에 감광막을 도포한 후 원하는 형상으로 패터닝하여 감광막패턴(18)을 형성한다.

그 다음 도 1c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(18)을 식각마스크로 하여 흡수층(16)과 버퍼층(14)을 식각하여 마스크 패턴인 버퍼층패턴(20) 및 흡수층패턴(22)을 형성한다.

도 2는 종래 기술에 따른 노광마스크를 이용한 노광공정을 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 마스크 제조 방법으로 형성된 마스크 패턴을 포함하는 노광마스크를 이용하여 패터닝 하는 경우 광원은 노광마스크에 입사각을 가지고 비스듬히 입사되기 때문에 반사되는 빛도 일정각을 갖고 비 스듬히 기울어져 반사된다.

즉, 노광마스크에 입사된 광원 중 'A'와 같이 반사층(12)에서 반사되는 광원은 웨이퍼상으로 노광되어 웨이퍼 상에 도포된 감광막을 패터닝하고, 'B'와 같이 흡수층패턴(20)에 흡수되는 광원은 웨이퍼 상에 도포된 감광막에 도달하지 않기 때문에 감광막을 패터닝하지 못한다.

이때, 'C'와 같은 광원은 반사층(12)에서 반사되지만 일정각을 가지고 비스듬히 반사되기 때문에 다시 흡수층패턴(22)을 통과하게 되어 반사되지 못하고 흡수되어 웨이퍼에 노광되지 못하는 부분이 발생한다.

이와 같은 이유로 패턴의 형상에 영향을 미쳐 패턴 변형을 발생시키게 되는데 이를 그림자 효과(shadowing effect)라고 한다.

이러한 그림자 효과는 광원이 마스크 상에서 반사되어 패터닝할 때 패턴의 콘트라스트를 저하시켜 패턴을 왜곡시키는 문제가 있다.

본 발명의 EUV용 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성 방법을 통하여 극자외선을 사용하는 노광공정에서 그림자 효과가 발생하는 문제를 해결하고자 한다.

본 발명의 EUV용 노광마스크는

투명 기판 상부에 형성된 흡수층 및

상기 흡수층 상부에 형성된 반사층패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 흡수층과 반사층패턴 사이에 버퍼층 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡수층은 상기 투명 기판에 입사되는 광원을 흡수하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 반사층패턴은 상기 투명 기판에 입사되는 광원을 반사하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 반사층패턴은 서로 다른 물질이 다층의 적층구조로 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반도체 소자의 형성 방법은

피식각층이 형성된 반도체 기판의 상부에 감광막을 도포하는 단계와

상술한 EUV용 노광마스크를 이용하여 상기 감광막에 대해 EUV를 이용한 노광 공정을 수행하는 단계와

상기 감광막에 대해 현상공정을 수행하여 감광막패턴을 형성하는 단계 및

상기 감광막패턴을 식각마스크로 하여 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 감광막패턴은 상술한 EUV용 노광마스크의 반사층패턴에 의해 반사된 광원으로 상기 감광막에 노광된 부분이 현상됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 노광마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 형성 방법은 극자외선을 사용하는 노광공정에서 패턴 사이즈를 고려한 광 근접 효과 보정을 따로 수행할 필요가 없어 추가적인 비용 및 공정 단계 필요없이 그림자 효과를 개선함으로써 패턴의 변형에 따른 패턴 사이즈 변화를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저 본 발명에 따른 노광마스크를 살펴보면, 도 3c에 도시된 바와 같이 투명 기판(40) 상부에 형성된 흡수층(42)과 흡수층(42) 상부에 형성된 마스크 패턴인 버퍼층패턴(50) 및 반사층패턴(52)을 포함한다.

본 발명에 따른 노광마스크는 광원을 투과하여 패터닝하는 방식이 아닌 반사하는 방식이 적용되기 때문에 반사층패턴(52)에 반사된 빛을 이용하여 반도체 기판 상부에 도포된 감광막을 패터닝하게 된다.

참고로, 이와 같은 노광마스크는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 방법으로 제조될 수 있으며, 이를 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(40) 상에 빛을 흡수하는 흡수층(42), 버퍼층(44) 및 빛을 반사하는 반사층(46)의 순으로 형성한다.

이때, 반사층(46)은 빛을 최적으로 반사할 수 있는 물질을 포함하는 다층의 적층구조로 형성되는 것이 바람직하다.

그 다음 도 3b에 도시된 바와 같이, 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 원하는 형상으로 패터닝되도록 마스크 패턴을 형성하는데 반사층(46) 상에 감광막을 도포한 후 원하는 형상으로 패터닝하여 감광막패턴(48)을 형성한다.

그 다음 도 3c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(48)을 식각마스크로 하여 반사층(46)과 버퍼층(44)을 식각하여 마스크 패턴인 버퍼층패턴(50) 및 반사층패턴(52)을 형성한다.

이와 같이 투명 기판(40) 상부에 반사층(46)이 아닌 흡수층(42)을 먼저 형성함으로써, 종래의 노광마스크의 반사층에서 반사된 빛이 반사층보다 상부에 형성된 흡수층패턴에 의해 다시 흡수되는 것을 방지함으로써 그림자 효과를 방지할 수 있는 것이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 EUV용 노광마스크를 이용한 반도체 소자의 형성 방법을 나타낸 개략도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 피식각층(미도시)이 형성된 반도체 기판(60) 상 부에 감광막(62)를 도포한다.

그 다음 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 EUV용 노광마스크를 이용하여 노광공정을 수행한다.

이때, 광원은 노광마스크에 대해 수직이 아닌 입사각을 가지고 비스듬하게 입사되며 이로 인해 노광마스크에 대해 반사되는 빛도 기울어진 형태가 된다.

노광마스크로 입사되는 광원 중 마스크 패턴인 반사층패턴(52)으로 입사되는 광원 'D'는 반사층패턴(52)에서 반사되기 때문에 웨이퍼 상으로 노광되어 반도체 기판(60) 상부에 도포된 감광막(62)을 노광하게 되며, 흡수층(42)에 입사되는 광원 'E'는 흡수층(42)에 흡수되어 감광막(62)에 노광되지 않는다.

그 다음 도 4c에 도시된 바와 같이, 감광막(62)에 대하여 현상공정을 수행하여 감광막패턴(64)을 형성한다.

후에 감광막패턴(64)을 식각마스크로 피식각층(미도시)을 식각하여 반도체 소자를 형성한다.

본 발명의 EUV용 노광마스크 구조에 의해 반사층에서 반사되는 빛이 흡수층패턴에 의해 다시 한번 흡수되는 것을 방지하여 그림자 효과를 없애 감광막패턴(64)이 노광마스크에 형성된 패턴을 왜곡없이 반영되도록 하여 원하는 패턴을 형성할 수 있도록 한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 노광마스크의 제조 방법을 나타낸 개략도.

도 2는 종래 기술에 따른 노광마스크를 이용한 노광공정을 도시한 도면.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 노광마스크의 제조 방법을 나타낸 개략도.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 노광마스크를 이용한 반도체 소자의 형성 방법을 나타낸 개략도.

Claims (7)

1. 투명 기판 상부에 형성된 흡수층; 및

   상기 흡수층 상부에 형성된 반사층패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV용 노광마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 흡수층과 반사층패턴 사이에 버퍼층 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV용 노광마스크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 흡수층은 상기 투명 기판에 입사되는 광원을 흡수하는 것을 특징으로 하는 EUV용 노광마스크.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 반사층패턴은 상기 투명 기판에 입사되는 광원을 반사하는 것을 특징으로 하는 EUV용 노광마스크.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 반사층패턴은 서로 다른 물질이 다층의 적층구조로 된 것을 특징으로 하는 EUV용 노광마스크.
6. 피식각층이 형성된 반도체 기판의 상부에 감광막을 도포하는 단계;

   청구항 1항의 EUV용 노광마스크를 이용하여 상기 감광막에 대해 EUV를 이용한 노광공정을 수행하는 단계;

   상기 감광막에 대해 현상공정을 수행하여 감광막패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 감광막패턴을 식각마스크로 하여 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 형성 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 감광막패턴은 청구항 1항의 EUV용 노광마스크의 반사층패턴에 의해 반사된 광원으로 상기 감광막에 노광된 부분이 현상됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 형성 방법.

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