KR20120092955A - 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 예에 따른 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법은, 기판 위에 다층반사층, 캡핑층 및 흡수층패턴이 배치되는 극자외선 마스크에 대해 선택적 식각을 수행하여 흡수층패턴이 소실된 불량영역에 트랜치를 형성하는 단계와, 그리고 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체소자 제조에 사용되는 극자외선 마스크에 관한 것으로서, 특히 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 급격하게 증가하면서, 패턴전사를 위해 수행되는 노광공정(Lithography)은, 가시광, 자외선, 그리고 365nm, 248nm, 193nm의 파장을 갖는 원자외선(DUV; Deep Ultraviolet) 순서대로 그 사용하는 빛의 파장을 줄여가면서 해상도를 높여왔다. 가장 최근에 적용하고 있는 ArF(193nm) 노광공정은 70nm 노드(node)까지가 한계인 것으로 알려져 있었으나, 기존의 장비에 대물렌즈와 웨이퍼 사이에 액체를 채워 넣음으로써 좀 더 해상도를 향상시킬 수 있는 ArF 액침(immersion) 노광기술이 개발되어 45nm 노드까지 적용하고 있다. 그럼에도 불구하고, 40nm 노드 이하에서는 현재와 같은 노광공정을 대체할 새로운 노광공정이 요구되고 있으며, 이와 같은 요구에 따라 차세대 노광공정(NGL; Next Generation Lithography) 개발을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 최근까지 차세대 노광공정으로서 유력하게 대두되고 있는 노광기술들로는 극자외선(EUV) 노광기술, 전자빔 투영(EPL) 노광기술, 근접 전자빔(PXL) 노광기술, 근접 X-선(PXL) 노광기술, 이온빔 노광기술 등이 있다. 이 중 극자외선(EUV; Extreme Ultra Violet) 노광기술은 13nm~14nm 파장의 빛과 비등축 반사광학계를 활용하는 기술이다.
극자외선 노광기술에 사용되는 극자외선 마스크는, 광 투과형 구조와 달리 광 반사형 구조 예컨대, 기판 상에 Mo/Si층이 다층으로 적층되는 반사층을 포함하고, 반사층 상에 흡수층패턴이 형성된 구조로 이루어진다. 극자외선 마스크에 극자외선 광이 조사되는 경우, 흡수층패턴에서는 극자외선 광이 흡수되고, 흡수층패턴에 의해 노출되는 반사층 표면에서는 극자외선 광의 반사가 이루어진다. 반사된 광은 광학시스템을 통해 웨이퍼에 조사된다. 이와 같이 극자외선 마스크는 흡수층패턴이 존재하는지의 여부에 따라 극자외선 마스크에 조사되는 광이 웨이퍼로 조사되는지의 여부가 결정된다. 따라서 흡수층패턴에 결함이 있는 경우 웨이퍼로의 패턴전사가 원하는대로 이루어지지 않게 된다.
도 1 및 도 2는 종래의 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 먼저 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(110) 위에 Mo/Si 다층 구조로 이루어진 반사층(120)이 형성되고, 반사층(120) 위에 반사층(120) 보호를 위한 캡핑층(130)이 형성된다. 그리고 캡핑층(130) 위에 흡수층패턴(140)이 형성되는데, 흡수층패턴(140)을 형성하는 과정에서, 도면에서 "A"로 나타낸 바와 같이, 흡수층패턴(140)이 형성되어야 할 위치에 흡수층패턴(140)이 형성되지 않는 불량이 발생될 수 있다. 이 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자빔 또는 FIB(Focused Ion Beam) 수정장치를 이용하여 카본(Carbon) 화합물을 증착하여 재생된 흡수층패턴(142)을 형성하여 흡수층패턴 불량을 수정한다.
그러나 이와 같은 종래의 흡수층패턴 불량 수정방법은, 카본 화합물 증착 후에 필수적으로 수행되는 습식세정공정 및 기타 유사한 다른 후속 공정 과정에서의 물리적 압력과 화학적 반응으로 인해 재생된 흡수층패턴(142)의 일부 또는 전부가 캡핑층(130) 표면으로부터 분리되는 현상이 발생될 수 있다. 이 경우 불량 검출에 따라 흡수층패턴 불량을 수정하기 위한 카본 화합물 증착을 다시 수행하여야 하며, 경우에 따라서는 불량 검출이 이루어지지 않아 최종적으로 웨이퍼로의 패턴 전사가 올바르게 이루어지지 않을 수도 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 후속 공정 과정에서의 물리적 압력 및 진동이나 화학적 반응에 의해 재생된 흡수층패턴이 손실되는 것을 억제할 수 있는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법은, 기판 위에 다층반사층, 캡핑층 및 흡수층패턴이 배치되는 극자외선 마스크에 대해 선택적 식각을 수행하여 흡수층패턴이 소실된 불량영역에 트랜치를 형성하는 단계와, 그리고 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
일 예에서, 상기 다층반사층은 Mo/Si 다층 구조이고, 캡핑층은 Ru층이며, 그리고 흡수층패턴은 Ta계 화합물로 이루어진 층이다.
일 예에서, 상기 트랜치를 형성하는 단계는, 흡수층패턴이 소실된 불량 영역에 대해 전자 빔을 조사하여 수행한다.
일 예에서, 상기 트랜치는 캡핑층을 관통하여 다층반사층의 상부 일부 깊이까지 형성한다.
일 예에서, 상기 트랜치는 흡수층패턴의 두께와 동일한 깊이로 형성한다.
일 예에서, 상기 트랜치는 50-60nm의 깊이로 형성한다.
일 예에서, 상기 극자외선 광 흡수성의 물질로 카본 화합물을 사용한다.
일 예에서, 상기 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계는 전자 빔 또는 FIB 수정장치를 이용하여 수행한다.
일 예에서, 상기 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계는, 수정된 흡수층패턴의 상부면이 캡핑층의 상부면과 나란하도록 수행한다.
본 발명에 따르면, 흡수층패턴 형성과정에서 흡수층패턴이 원하지 않게 형성되지 않은 영역에 트랜치를 형성하고, 그 트랜치 내부를 탄소 화합물로 채워서 흡수층패턴을 재생시킴으로써 후속 공정 과정에서의 물리적 압력 및 진동이나 화학적 반응에 의해 재생된 흡수층패턴이 손실되는 것을 억제할 수 있다는 이점이 제공된다.
도 1 및 도 2는 종래의 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.
도 3 및 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
도 9는 본 발명에 따라 수정된 흡수층패턴을 갖는 극자외선 마스크를 이용한 노광 과정을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 3 및 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
도 9는 본 발명에 따라 수정된 흡수층패턴을 갖는 극자외선 마스크를 이용한 노광 과정을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 3 및 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다. 도 3을 참조하면, 기판(210) 위에 Mo/Si 다층 구조로 이루어진 반사층(220)이 형성된다. 기판(210)은 열팽창율이 낮은 재질의 기판이다. 일 예에서 기판(210)은 쿼츠(quartz) 기판이다. 반사층(220)은 Mo/Si층이 다층, 예컨대 30-60층으로 반복 적층되는 구조로 이루어진다. Mo/Si 단층의 두께는 대략 13.5nm 정도이다. 반사층(220) 위에 반사층(220) 보호를 위한 캡핑층(230)이 형성된다. 캡핑층(230)의 두께는 대략 2.5nm 정도이다. 일 예에서, 캡핑층(230)은 루테늄(Ru)층으로 이루어진다. 다른 예에서, 캡핑층(230)은 루테늄옥사이드(RuOx)층으로 이루어질 수도 있다. 캡핑층(230) 위에는 흡수층패턴(240)이 형성된다. 흡수층패턴(240)은 대략 50-60nm의 두께를 가지며, TaN, TaBN 또는 TaBON과 같은 탄탈륨(Ta) 계열의 화합물층으로 이루어진다. 다른 예에서, 흡수층패턴(240)은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 또는 텅스텐(W) 재질로 이루어질 수도 있다.
상기 흡수층패턴(240) 형성을 위해, 먼저 캡핑층(230) 위에 흡수층(미도시)을 증착한다. 다음에 흡수층의 일부를 선택적으로 제거하는 패터닝을 수행하여 캡핑층(230)의 일부 표면을 노출시키는 흡수층패턴(240)을 형성한다. 여기서 흡수층패턴(240)이 존재하는 영역은 극자외선 광 흡수영역이 되고, 캡핑층(230)이 노출되는 영역은 극자외선 광 반사영역이 된다. 이와 같이 극자외선 광 흡수영역 및 극자외선 광 반사영역으로 구별됨에 따라, 극자외선 마스크에 극자외선 광을 조사하게 되면, 극자외선 광 반사영역으로부터 반사되는 극자외선 광이 웨이퍼에 조사되고, 그 결과 흡수층패턴(240)이 웨이퍼에 전사되게 되는 것이다. 그런데 흡수층패턴(240)을 형성하는 패터닝 과정이나, 또는 다른 이유로, 도면에서 "B"로 나타낸 바와 같이, 흡수층패턴(240)이 형성되어야 할 극자외선 광 흡수영역에 흡수층패턴(240)이 형성되지 않게 되는 흡수층패턴(240) 소실 현상이 발생될 수 있다.
도 4는 이와 같은 흡수층패턴(240) 소실 현상의 일 예를 나타내 보인 도면으로서, 도 3은 도 4의 선 III-III'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면 구조와 동일하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 라인 형태의 흡수층패턴(240)이 상호 일정 간격으로 이격되도록 배치되는 레이아웃 구조에서, 일부 흡수층패턴(240')의 경우 연결이 중간에서 끊긴 상태로 형성된 부분(C)이 존재하며, 따라서 이 C 영역에서는 극자외선 광이 흡수되어야 하지만, 흡수되지 않고 반사되어 웨이퍼까지 조사되게 된다.
도 5 및 도 6은 흡수층패턴(240) 소실 현상의 다른 예들을 나타내 보인 도면들로서, 도 5의 경우 흡수층패턴(240)이 격자 형태로 배치되고, 흡수층패턴(240)이 존재하지 않는 극자외선 반사영역에서는 캡핑층(230)이 노출되는 레이아웃 구조를 갖는 경우이다. 이 경우에도 도면에서 "D"로 나타낸 바와 같이, 격자 형태로 연결되어야 할 흡수층패턴(240)이 소실되어 상호 연결이 단절된 영역이 존재할 수 있다. 또한 도 6의 경우, 도면에서 "E"로 나타낸 바와 같이, 흡수층패턴(240)의 일부 측면 부분이 함몰되어 캡핑층(230)이 원하지 않게 노출된 경우이다. 도 5 및 도 6에 나타낸 경우 모두, 극자외선 광이 흡수되어야 할 영역에서 극자외선 광이 반사되는 현상이 발생되며, 이와 같은 현상은 흡수층패턴 불량에 기인한다.
이와 같이 극자외선 흡수영역에서 흡수층패턴이 소실된 흡수층패턴 불량이 발생한 경우, 도 7에 나타낸 바와 같이, 흡수층패턴(240)이 소실된 불량 영역에 대해 선택적 식각을 수행하여 트랜치(300)를 형성한다. 이 트랜치(300)는 흡수층패턴(240)의 두께와 동일한 깊이(d)로 형성한다. 일 예에서, 트랜치(300)는 대략 50-60nm 깊이로 형성한다. 이에 따르면, 트랜치(300)는 캡핑층(230)을 관통하여 반사층(220)의 상부 일정 깊이까지 형성된다. 트랜치(300) 형성을 위한 선택적 식각은 전자 빔 수정장치를 이용하여 수행할 수 있다. 즉 전자 빔 수정장치는, 전자 빔을 직진성 있게 조사할 수 있는 것으로 알려져 있으므로, 전자 빔의 타겟을 불량 영역에 맞춘 후에 전자 빔을 조사하게 되면, 조사된 전자 빔이 캡핑층(230) 및 반사층(220)을 식각하게 된다. 따라서 이 경우 전자 빔의 타겟을 맞추는 과정에 따라 다양한 형상의 불량 영역에 대해서도 동일한 형상의 트랜치를 형성할 수 있게 된다.
다음에 도 8에 나타낸 바와 같이, 트랜치(300) 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴(242)을 형성한다. 일 예에서, 극자외선 광 흡수성의 물질로는 카본 화합물을 사용한다. 수정된 흡수층패턴(242)의 형성은 전자 빔 수정장치 또는 FIB 수정장치를 사용하여 수행할 수 있다. 이때 수정된 흡수층패턴(242)의 상부면이 캡핑층(230)의 상부면과 나란하도록 하여, 후속 공정에 의해 수정된 흡수층패턴(242)이 영향을 받는 것을 최대한 억제한다. 이와 같이 수정된 흡수층패턴(242)을 트랜치(300) 내부를 채우는 형태로 형성함에 따라, 후속의 습식 세정에서의 초음파 진동이나 고압 스프레이와 같은 물리적 에너지 전달이나, 또는 H2SO4, NH4OH, O3 탈이온수 등의 화학적 분해 작용에 의해 수정된 흡수층패턴(242)이 캡핑층(230) 표면으로부터 분리되는 현상이 발생되지 않는다.
도 9는 본 발명에 따라 수정된 흡수층패턴을 갖는 극자외선 마스크를 이용한 노광 과정을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 극자외선 마스크를 향해 조사되는 극자외선 광(411, 412, 413, 414, 421, 422, 423) 중 극자외선 광 흡수영역, 즉 흡수층패턴(240)에 조사되는 극자외선 광(411, 412, 414)은 흡수층패턴(240)에 의해 흡수되어 반사되지 않는다. 또한 수정된 흡수층패턴(242)으로 조사되는 극자외선 광(413) 또한 수정된 흡수층패턴(242)에 의해 흡수되어 반사되지 않는다. 반면에 캡핑층(230)이 노출되는 극자외선 광 반사영역에 조사되는 극자외선 광(421, 422, 423)은 반사층(220)에 의해 정상적으로 반사된다.
210...기판 220...Mo/Si 다층 반사층
230...캡핑층 240...흡수층패턴
242...수정된 흡수층패턴 300...트랜치
230...캡핑층 240...흡수층패턴
242...수정된 흡수층패턴 300...트랜치
Claims (9)
- 기판 위에 다층반사층, 캡핑층 및 흡수층패턴이 배치되는 극자외선 마스크에 대해 선택적 식각을 수행하여 상기 흡수층패턴이 소실된 불량영역에 트랜치를 형성하는 단계; 및
상기 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 다층반사층은 Mo/Si 다층 구조이고, 상기 캡핑층은 Ru층이며, 그리고 상기 흡수층패턴은 Ta계 화합물로 이루어진 층인 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치를 형성하는 단계는, 상기 흡수층패턴이 소실된 불량 영역에 대해 전자 빔을 조사하여 수행하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치는 상기 캡핑층을 관통하여 상기 다층반사층의 상부 일부 깊이까지 형성하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치는 상기 흡수층패턴의 두께와 동일한 깊이로 형성하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치는 50-60nm의 깊이로 형성하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 극자외선 광 흡수성의 물질로 카본 화합물을 사용하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계는 전자 빔 또는 FIB 수정장치를 이용하여 수행하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법. - 제1항에 있어서,
상기 트랜치 내부를 극자외선 광 흡수성의 물질로 채워 수정된 흡수층패턴을 형성하는 단계는, 상기 수정된 흡수층패턴의 상부면이 상기 캡핑층의 상부면과 나란하도록 수행하는 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020110012905A KR20120092955A (ko) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 극자외선 마스크의 흡수층패턴 불량 수정방법 |
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ID=46884729
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| KR (1) | KR20120092955A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103777463A (zh) * | 2012-10-25 | 2014-05-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种掩膜版修复方法 |
| TWI661469B (zh) * | 2018-01-02 | 2019-06-01 | 美商格芯（美國）集成電路科技有限公司 | 修復的光罩結構及結果所致的底層圖案結構 |
| US10782607B2 (en) | 2017-09-09 | 2020-09-22 | Imec Vzw | Reticles for lithography |
-
2011
- 2011-02-14 KR KR1020110012905A patent/KR20120092955A/ko not_active Application Discontinuation
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