KR20100135099A - 극자외선 마스크의 결함 수정 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 상에 입사되는 극자외선(EUV)광을 반사시키는 광 반사층, 캐핑층(capping layer) 및 광 흡수층 패턴들을 형성하고, 광 흡수층 패턴에 수반된 결함 주위에 노출된 캐핑층 부분을 덮어 보호하는 이온장벽층(ion barrier)을 형성하고, 결함 부분 상에 제거 이온 및 부식 가스를 제공하여 결함 부분을 제거한다. 결함 제거 시 산란된 이온들이 결함 주위의 캐핑층 부분으로 침투하는 것을 억제하며 잔류하는 이온장벽층의 잔류 부분을 황산 세정으로 제거하는 극자외선 마스크의 결함 수정 방법을 제시한다.
EUV, 카본층, 수정, FIB, 캐핑층
Description
본 발명은 리소그래피(lithography) 기술에 관한 것으로, 특히, 극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet) 리소그래피에 사용되는 극자외선 마스크(EUV mask)의 결함 수정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 회로 선폭이 급격히 축소됨에 따라, 현재 사용되고 있는 ArF 파장대의 노광 장비로 미세 패턴을 웨이퍼 상으로 전사하는 데 한계를 나타내고 있다. 이에 따라 보다 미세한 선폭의 패턴을 웨이퍼 상으로 전사하기 위해서 극자외선 리소그래피 기술이 개발되고 있다. 극자외선 리소그래피는 32nm 이하 배선폭을 가지는 보다 더 작고 더 빠른 마이크로칩(microchip)을 생산하는데 이용될 차세대 기술로 개발되고 있다. EUV 리소그래피에 사용되는 노광 광은 100eV의 가속 에너지에서 대략 10 내지 15㎚ 파장대의 극자외선이 이용되고 있다. 13.4㎚ 파장의 광은 EUV 스테퍼(stepper)에 사용되고 있다.
다층 간섭 코팅(coating) 기술은 입사광에 대해 양호한 EUV 반사도를 구현할 수 있어, 원자 규모의 정밀도로 증착된 몰리브덴(Mo) 및 실리콘(Si) 이중층이 대략 7㎚ 두께로 대략 20 내지 80층 정도 적층된 반사층을 구비한 EUV 마스크가 제시되고 있다. 이러한 EUV 마스크에서 반사된 광은 흡수층 패턴의 이미지(image)를 가지고, 광학 투사 렌즈(lens)로 설계되어 4배로 이미지를 축소하는 미러(mirror) 시스템에 의해 웨이퍼 상으로 입사되게 된다. 이러한 EUV 마스크의 패턴 정밀도의 허용 오차는 157㎚의 노광 광을 사용하는 포토마스크(photomask)에 비해 여유가 있어, EUV 리소그래피 기술이 차세대 리소그래피 기술로 개발되고 있다.
EUV 마스크의 경우 다층 반사층을 도입하고 있어, 광 흡수층 패턴에 결함이 발생된 경우 결함을 수정하는 경우에 이물이 발생될 확률이 상대적으로 높게 평가되고 있다. 포토마스크의 경우 크롬(Cr)이나 몰리브덴(Mo)층과 석영 기판과의 식각 선택비가 상대적으로 높아 결함 수정 과정에 사용되는 부식성 가스에 의한 표면 손상이 상대적으로 미미한 반면, EUV 마스크의 경우 반사층이 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층이 다층으로 순차 적층된 복합층 구조로 구성되어 있어, 경계면에서의 부식성 가스에 의한 막 손상이 상대적으로 높은 것으로 평가되고 있다. 또한, 반사층 상에 도입되는 캐핑층(capping layer)에의 손상이 상대적으로 높은 것으로 평가되고 있다. 따라서, 흡수층 패턴 하부에 도입된 캐핑층이나 반사층에의 손상을 억제하며 결함을 제거 또는 수정할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 극자외선 마스크(EUV mask)의 흡수층 패턴 하부에 도입된 캐핑층이나 반사층에의 손상을 억제하며 결함을 제거 또는 수정할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 관점은, 기판 상에 입사되는 극자외선(EUV)광을 반사시키는 광 반사층, 캐핑층(capping layer) 및 광 흡수층 패턴들을 형성하는 단계; 상기 광 흡수층 패턴에 수반된 결함 주위에 노출된 상기 캐핑층 부분을 덮어 보호하는 이온장벽층(ion barrier)을 형성하는 단계; 상기 결함 부분 상에 제거 이온 및 부식 가스를 제공하여 상기 결함 부분을 제거하는 단계; 및 상기 결함 제거 시 산란된 이온들이 상기 결함 주위의 상기 캐핑층 부분으로 침투하는 것을 억제하며 잔류하는 상기 이온장벽층의 잔류 부분을 제거하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정 방법을 제시한다.
상기 이온장벽층을 형성하는 단계는 상기 결함 부분 상에 증착가스 주입부를 도입하는 단계; 및 상기 증착가스 주입부를 통해 카본을 상기 결함 주위 부분에 제공하여 카본층의 증착을 유도하는 단계를 포함하여 수행된다.
상기 이온장벽층의 잔류 부분을 제거하는 단계는 상기 이온장벽층의 잔류 부분에 황산 세정액을 제공하여 세정하는 단계를 포함하여 수행된다.
본 발명의 실시예는 극자외선 마스크(EUV mask)의 흡수층 패턴 하부에 도입된 캐핑층이나 반사층에의 손상을 억제하며 결함을 제거 또는 수정할 수 있는 방법을 제시할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정 방법을 보여주는 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 극자외선(EUV) 마스크 결함 수정 방법은, 석영(quartz)과 같은 낮은 열팽창 계수(LTE: Low Thermal Expansion coefficient)를 가지는 기판(100) 상에 반사층(200)을 형성한다. 기판(100)의 후면에는 극자외선 리소그래피 장비의 정전척(electrostatic chuck) 상에 기판(100)이 장착될 때, 정전 작용에 의한 기판(100)의 장착을 유도하는 정전 유도층(110)이 크롬질화물(CrN)층을 포함하여 형성될 수 있다.
기판(100) 상에 형성되는 반사층(200)은 입사되는 극자외선광(EUV)을 산란시키는 산란층과 산란층들 사이를 이격시키는 이격층을 포함하는 이중층이 다층으로 적층되어 형성된다. 산란층은 몰리브데늄(Mo)층을 포함하여 형성될 수 있고, 이격층은 실리콘(Si)층을 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 이중층은 대략 7㎚ 정도 두께로 형성되어 대략 13㎚ 파장의 극자외선광을 분배형 브래그 반사(distributed Bragg reflector) 원리로 반사시키게 된다. 이때, Mo/Si층은 대략 30 내지 40층 정도 적층되고 있다.
반사층(200) 상에는 반사층의 원하지 않는 산화나 오염을 억제하기 위한 보 호층으로 캐핑층(capping layer: 300)이 도입될 수 있다. 캐핑층(300)은 크롬질화물(CrN)층이나 루테늄(Ru)층을 포함하여 대략 10㎚ 두께로 형성될 수 있다. 캐핑층(300) 상에는 입사되는 극자외선광을 흡수하는 광 흡수층 패턴(absorber pattern: 400)이 형성된다. 광 흡수층 패턴(400)은 대략 99.8% 정도의 EUV 흡수율을 가지게 형성될 수 있다.
광 흡수층 패턴(400)을 형성하는 선택적 식각과 같은 패터닝(patterning) 과정에서 패턴 불량이 결함(410)으로 유발되거나 또는 이물과 같은 결함(410)이 흡착될 수 있다. 이러한 결함(410)이 유발될 경우, EUV 마스크를 이용한 후속 EUV 노광 과정에서 패턴 전사 불량이 유발되므로, 결함(410)을 제거하는 수정 과정이 수행된다. 결함(410) 수정 과정은 FIB(Focused Ion Beam) 장비나 전자빔 수정(E-beam repair) 장비에서 수행될 수 있다.
이때, 수정 과정은 결함(410) 부위에 갈륨(Ga)이온과 같은 제거 이온을 주사하고, 분위기로 강부식성 가스를 제공하여 수행되고 있다. 그런데, 결함(410) 부위에만 이온이 주사되는 것을 기대하기는 어려우며, 이온이 주위의 정상적인 부분에 입사되어 표면 손상을 유발할 수 있다. 특히, 광 흡수층 패턴(400)에 노출되는 캐핑층(300) 표면에 갈륨 이온이 입사되거나 또는 캐핑층(300)을 투과하여 하부의 반사층(200) 표면에 갈륨 이온이 주입될 경우, 캐핑층(300)이나 반사층(200) 표면에 손상이 유발된다. 반사층(200)이나 캐핑층(300) 표면에 발생된 손상은 EUV 노광 과정에서 입사되는 광을 난반사시키거나 또는 반사도를 저하시키는 등의 반사 불량 및 이에 따른 패턴 전사 불량을 유발하게 된다. 따라서, 갈륨 이온 주사에 의한 결 함(410) 제거가 어렵게 된다.
본 발명의 실시예에서는 이러한 표면 손상을 억제하기 위해서, 결함 제거 수정을 수행하기 이전에, 결함(410) 주위에 노출되는 캐핑층(300) 표면을 덮어 보호하는 이온장벽층(ion barrier layer: 500)을 형성한다. 이온장벽층(500)은 증착가스 주입부(510)를 결함(410) 발생 부위에 도입하고, 증착가스 주입부(510)로 증착가스, 예컨대, 카본(carbon: 501)을 노출된 캐핑층(300) 및 결함(410) 표면 등에 제공하여 카본 증착을 유도한다. 이때, 증착가스 주입부(510)가 결함(410) 부위에 도입되므로, 결함(410)에 무관한 이격된 부분에는 이온장벽층(500)의 증착이 유도되지 않고 배제되게 된다. 따라서, 이온장벽층(500)은 카본층을 포함하여 결함(410)의 인근하는 캐핑층(300) 부분을 덮게 형성되게 된다.
이러한 카본층의 두께는 후속 제거 과정을 고려하여 선행되는 실험을 통해 얻어지는 실험 데이터(data)를 근거로 설정될 수 있다. 예컨대, 대략 수 ㎚의 두께로 이온장벽층(500)으로서의 카본층을 증착한다. 한편, 이러한 카본층의 증착은 결함(410) 수정을 위한 FIB 장비 내에 증착가스 주입부(510)를 도입함으로써 후속되는 결함(410) 수정 과정 이전의 사전 예비 단계로 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 결함(410) 부위 상에 이온 주입부(610)를 도입하여 결함(410) 부위에 제거 이온(621)을 주사시킨다. 이때, 제거 이온(621)으로 식각 효과가 높은 갈륨 이온을 이용할 수 있다. 또한, 이온 주입부(620)와 함께 부식 가스 주입부(620)가 도입되어 이온 주사 주입에 의한 결함(410) 제거를 촉진하고 제거에 참여하는 부식 가스(621)가 결함(410) 부위에 제공된다. 이러한 부식 가스(621)와 함께하는 갈륨 이온을 포함하는 제거 이온(621)은 결함(410) 부위를 식각 제거하게 되며, 이에 따라 결함(410)의 제거를 통한 수정이 진행되게 된다.
이러한 제거 이온(621)의 주사 주입 시 산란된 이온(623)들이 주위로 흩어져 흡착될 수 있다. 이러한 산란된 이온(623)들이 캐핑층(300)이나 하부의 반사층(200)에 주입되거나 또는 부식 가스(621)에 캐핑층(300) 또는 반사층(200)이 노출될 경우, 이러한 부위에 표면 손상이 유발될 수 있으나, 캐핑층(300) 상에 카본층의 이온장벽층(500)이 도입되어 보호하고 있으므로, 이온장벽층(500)에 이온(623)들이 흡착되어 하부로 투과되는 것이 억제되고, 부식 가스(621)에 의한 표면 손상 또한 방지되게 된다. 따라서, 캐핑층(300)이나 반사층(200)에의 표면 손상이 유효하게 억제된다.
도 3을 참조하면, 결함(410)의 제거 후 잔류하는 이온장벽층(500) 부분을 제거하기 위한 세정 과정을 수행한다. 세정 과정은 세정액(631)을 제공하는 세정액 분사부(630)를 결함(410) 부위에 도입하여, 황산과 같은 세정액(631)을 표면에 제공함으로써 수행될 수 있다. 또는, 황산과 같은 세정액에 담그는 방식으로 수행될 수도 있다. 이러한 황산 세정액(631)에 의해서 잔류하는 이온장벽층(500)이 제거되며, 이온장벽층(500)의 제거와 함께 이온장벽층(500) 상에 흡착 잔류하는 갈륨 이온과 같은 산란된 이온(623) 또한 제거된다.
본 발명의 실시예에서는 이온장벽층(500)으로서의 카본층을 도입한 후, 갈륨 이온을 이용한 결함(410) 수정 과정을 수행함으로써, 반사층(200)이나 캐핑층(300)에의 표면 손상을 억제하며, 결함(410)이 제거되는 효과를 구현할 수 있다. 이에 따라, 캐핑층(300) 상에 표면 손상을 억제하기 위해 별도의 버퍼층(buffer layer)을 증착하는 과정을 도입하는 것을 생략할 수 있어, EUV 마스크 제작 과정에서 요구되는 적층 구조를 보다 간단하게 구성할 수 있다. 따라서, EUV 마스크 제작 과정의 공정을 보다 단순화하여 생산성 증대 및 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 극자외선 마스크의 결함 수정 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면들이다.
Claims (3)
- 기판 상에 입사되는 극자외선(EUV)광을 반사시키는 광 반사층, 캐핑층(capping layer) 및 광 흡수층 패턴들을 형성하는 단계;상기 광 흡수층 패턴에 수반된 결함 주위에 노출된 상기 캐핑층 부분을 덮어 보호하는 이온장벽층(ion barrier)을 형성하는 단계;상기 결함 부분 상에 제거 이온 및 부식 가스를 제공하여 상기 결함 부분을 제거하는 단계; 및상기 결함 제거 시 산란된 이온들이 상기 결함 주위의 상기 캐핑층 부분으로 침투하는 것을 억제하며 잔류하는 상기 이온장벽층의 잔류 부분을 제거하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정 방법.
- 제1항에 있어서,상기 이온장벽층을 형성하는 단계는상기 결함 부분 상에 증착가스 주입부를 도입하는 단계; 및상기 증착가스 주입부를 통해 카본을 상기 결함 주위 부분에 제공하여 카본층의 증착을 유도하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 결함 수정 방법.
- 제1항에 있어서,상기 이온장벽층의 잔류 부분을 제거하는 단계는상기 이온장벽층의 잔류 부분에 황산 세정액을 제공하여 세정하는 단계를 포함하여 수행되는 극자외선 마스크의 결함 수정 방법.
Priority Applications (1)
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| KR1020090053561A KR20100135099A (ko) | 2009-06-16 | 2009-06-16 | 극자외선 마스크의 결함 수정 방법 |
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| KR20100135099A true KR20100135099A (ko) | 2010-12-24 |
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| KR (1) | KR20100135099A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140110747A (ko) * | 2013-03-08 | 2014-09-17 | 칼 짜이스 에스엠에스 게엠베하 | 입자 빔에 의한 처리 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치 |
| US9341941B2 (en) | 2013-08-01 | 2016-05-17 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Reflective photomask blank, reflective photomask, and integrated circuit device manufactured by using reflective photomask |
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2009
- 2009-06-16 KR KR1020090053561A patent/KR20100135099A/ko not_active Application Discontinuation
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