KR20120105929A - 반사형 극자외선 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
반사형 EUV 마스크는 마스크 기판, 반사층 및 흡수층 패턴을 포함한다. 마스크 기판은 노광 영역과 주변 영역을 갖는다. 상기 주변 영역은 상기 주변 영역으로 입사되는 광을 산란시켜서 상기 주변 영역의 반사도를 낮추기 위한 결정부(crystalline portion)를 갖는다. 반사층은 상기 마스크 기판 상에 형성되고, 상기 결정부를 노출시키는 제 1 개구부를 갖는다. 흡수층 패턴은 상기 반사층 상에 형성되고, 상기 제 1 개구부와 연통된 제 2 개구부를 갖는다. 따라서, 노광 영역으로부터 반사된 광이 주변 영역으로부터 반사되는 광과 간섭되는 정도가 줄어들게 되므로, 원하는 포토레지스트 패턴을 정확하게 형성할 수가 있게 된다.
Description
본 발명은 반사형 극자외선 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반사층을 갖는 극자외선 마스크, 및 이러한 반사형 극자외선 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 디자인 룰이 급격하게 축소됨에 따라, 노광 공정에 사용되는 광의 파장도 줄어드는 추세이다. 따라서, 기존에 사용되던 I-line, G-line, KrF, ArF 등과 같은 광원으로는 원하는 미세 폭을 갖는 패턴을 형성할 수가 없어서, 파장이 짧은 극자외선(Extreme UltraViolet : EUV)을 노광 공정에 이용하고 있다.
그러나, EUV는 atomic resonance로 인해 대부분의 물질에 대해 흡수가 일어나게 되어, 투과형이 아닌 반사형 마스크를 사용하고 있다.
종래의 반사형 EUV 마스크는 마스크 기판, 마스크 기판 상에 형성된 반사층, 및 반사층 상에 형성된 흡수층 패턴을 포함한다. 여기서, 흡수층 패턴의 가장자리 영역인 주변 영역은 노광 공정에서 사용되지 않는다. 주변 영역에 위치한 반사층으로부터 반사된 EUV는 노광 영역에 위치한 반사층으로부터 반사된 EUV와 간섭을 일으킬 소지가 있기 때문에, 주변 영역에 위치한 반사층 부분의 반사도를 매우 낮게 줄이는 공정이 요구된다.
종래에는, 주변 영역에 위치한 흡수층 패턴과 그 하부의 반사층 부분을 포토레지스트 패턴을 이용한 플라즈마 에칭 공정을 통해서 제거하여, 반사층에 마스크 기판의 상부면을 노출시키는 트렌치를 형성한다.
그러나, 트렌치를 통해서 노출된 마스크 기판의 상부면으로부터 심자외선[deep ultraviolet(DUV)]이 반사되는 양이 많았다. 이로 인하여, 광간섭이 심하게 발생되어, 원하는 포토레지스트 패턴을 정확하게 형성할 수가 없었다.
본 발명의 실시예들은 반사도를 낮출 수 있는 반사형 EUV 마스크를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 상기된 반사형 EUV 마스크를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 반사형 EUV 마스크는 마스크 기판, 반사층 및 흡수층 패턴을 포함한다. 마스크 기판은 노광 영역과 주변 영역을 갖는다. 상기 주변 영역은 상기 주변 영역으로 입사되는 광을 산란시켜서 상기 주변 영역의 반사도를 낮추기 위한 결정부(crystalline portion)를 갖는다. 반사층은 상기 마스크 기판 상에 형성되고, 상기 결정부를 노출시키는 제 1 개구부를 갖는다. 흡수층 패턴은 상기 반사층 상에 형성되고, 상기 제 1 개구부와 연통된 제 2 개구부를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 결정부는 상기 주변 영역으로 입사되는 광의 입사 방향과 평행한 결정면(crystalline facet)을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 반사층은 실리콘막과 몰리브덴막이 교호적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 흡수층 패턴은 상기 반사층 상에 형성된 극자외선 흡수층 패턴(extreme ultraviolet absorbing layer pattern), 및 상기 극자외선 흡수층 패턴 상에 형성된 심자외선 흡수층 패턴(deep ultraviolet absorbing layer pattern)을 포함할 수 있다. 상기 극자외선 흡수층 패턴은 탄탈 보롬 질화물(TaBN)을 포함할 수 있다. 상기 심자외선 흡수층 패턴은 탄탈 보롬 산화물(TaBO)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 노광 영역 상에 위치한 상기 흡수층 패턴은 노광 패턴을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 반사형 EUV 마스크의 제조 방법에 따르면, 노광 영역과 주변 영역을 갖는 마스크 기판 상에 반사층을 형성한다. 상기 반사층 상에 흡수층을 형성한다. 상기 마스크 기판의 상기 주변 영역에 위치한 상기 반사층 및 상기 흡수층을 식각하여, 상기 마스크 기판을 노출시키는 제 1 개구부를 갖는 반사층 패턴 및 상기 제 1 개구부와 연통된 제 2 개구부를 갖는 흡수층 패턴을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 개구부를 통해 노출된 상기 마스크 기판의 상부면에 상기 주변 영역으로 입사되는 광을 산란시켜서 상기 주변 영역의 반사도를 낮추기 위한 결정부(crystalline portion)를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 결정부를 형성하는 단계는 상기 마스크 기판의 상부면을 비정질 상태로부터 결정화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 마스크 기판의 상부면을 결정화시키는 단계는 상기 마스크 기판의 상부면으로 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 레이저는 상기 주변 영역으로 상기 광이 입사되는 방향과 평행하게 조사하여, 상기 결정부가 상기 광의 입사 방향과 평행한 결정면을 갖도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 흡수층을 형성하는 단계는 상기 반사층 상에 극자외선 흡수층을 형성하는 단계, 및 상기 극자외선 흡수층 상에 심자외선 흡수층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는 상기 노광 영역에 위치한 상기 흡수층을 식각하여 노광 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 노광 패턴을 형성하는 단계는 상기 제 2 개구부를 형성하는 단계와 동시에 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 반사층과 흡수층에 형성된 개구부들을 통해 노출된 마스크 기판에 광을 산란시키는 결정부가 형성됨으로써, 노출된 마스크 기판으로부터 광이 반사되는 정도를 낮출 수가 있다. 따라서, 원하는 포토레지스트 패턴을 정확하게 형성할 수가 있게 된다. 결과적으로, 원하는 패턴을 정확하게 형성하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 EUV 마스크를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 반사형 EUV 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 1의 반사형 EUV 마스크를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 반사형 EUV 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 4 내지 도 9는 도 1의 반사형 EUV 마스크를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
반사형 EUV 마스크
도 1은 본 발명의 일 실시예에 반사형 EUV 마스크를 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ 부위를 확대해서 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 반사형 EUV 마스크를 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 EUV 마스크(100)는 마스크 기판(110), 반사층(120) 및 흡수층 패턴(130)을 포함한다.
마스크 기판(110)은 노광 영역과 주변 영역을 갖는다. 본 실시예에서, 마스크 기판(110)은 대략 직사각형의 형상을 갖는다. 노광 영역은 마스크 기판(110)의 중앙부에 위치한다. 주변 영역은 패턴 영역을 둘러싸도록 마스크 기판(110)의 가장자리에 위치한다.
마스크 기판(110)으로부터 EUV 및 DUV의 반사도를 낮추기 위해, 마스크 기판(110)은 EUV와 DUV를 산란시키는 결정부(112)를 갖는다. 본 실시예에서, 결정부(112)는 주변 영역에 위치한 마스크 기판(110)의 상부면에 형성된다. 결정부(112)는 비정질 상태의 마스크 기판(110)을 결정화시키는 것에 의해서 형성될 수 있다. 마스크 기판(110)으로 레이저를 조사하여 비정질 상태를 결정 조직으로 전환시키는 것에 의해서 결정부(112)를 형성할 수 있다. 따라서, 결정부(112)는 결정면(114)을 갖는다. 결정면(114)은 레이저의 조사 방향과 실질적으로 평행할 수 있다. 마스크 기판(110)의 상부면으로 입사된 EUV와 DUV는 결정부(112)에 의해 산란됨으로써, 노광 영역에 위치한 반사층(120)으로부터 반사된 EUV와 간섭을 거의 일으키지 않게 된다. 특히, 결정부(112)는 100nm 내지 400nm 범위의 파장을 갖는 DUV를 산란시킴으로써, 100nm 내지 400nm 범위의 파장을 갖는 DUV가 반사층(120)으로부터 반사된 EUV와 간섭되는 것을 방지한다.
반사층(120)은 마스크 기판(110)의 상부면에 형성된다. 본 실시예에서, 반사층(120)은 몰리브덴막(122)들과 실리콘막(124)들이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 반사층(120)은 노광 공정 중에 반사형 EUV 마스크(100)로 조사된 EUV를 반사시키는 역할을 한다.
본 실시예에서, 반사층(120)은 결정부(112)를 노출시키는 제 1 개구부(126)를 갖는다. 제 1 개구부(126)는 주변 영역에 위치한 반사층(120) 부분에 형성된다. 제 1 개구부(126)는 반사층(120)을 식각하여 형성할 수 있다.
흡수층 패턴(130)은 반사층(120) 상에 형성된다. 본 실시예에서, 노광 영역에 위치한 흡수층 패턴(130)은 반사층(120)의 상부면을 부분적으로 노출시키는 개구부들을 갖는 노광 패턴(136)을 갖는다. 따라서, 반사형 EUV 마스크(100)로 조사된 EUV는 흡수층 패턴(130)의 개구부들을 통해서 반사층(120)으로 입사된다.
본 실시예에서, 흡수층 패턴(130)은 반사층(120) 상에 형성된 EUV 흡수층 패턴(132), 및 EUV 흡수층 패턴(132) 상에 형성된 DUV 흡수층 패턴(134)을 포함할 수 있다. EUV 흡수층 패턴(132)은 탄탈 보롬 질화물(TaBN)을 포함할 수 있다. DUV 흡수층 패턴은 탄탈 보롬 산화물(TaBO)을 포함할 수 있다.
흡수층 패턴(130)은 제 1 개구부(126)와 연통된 제 2 개구부(138)를 갖는다. 따라서, 결정부(112)는 제 1 개구부(126)와 제 2 개구부(138)를 통해 노출된다.
본 실시예에서, 제 1 개구부(126)와 제 2 개구부(138)는 별도의 공정들을 통해서 형성하는 것으로 설명하였지만, 제 1 개구부(126)와 제 2 개구부(138)는 반사층(120)과 흡수층 패턴(130)을 1회의 식각 공정을 통해서 동시에 형성할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 마스크 기판에 형성된 결정부가 DUV를 산란시킴으로써, 주변 영역에서 반사도를 크게 낮출 수가 있다. 따라서, 원하는 포토레지스트 패턴을 반사형 EUV 마스크를 이용해서 정확하게 형성할 수가 있다.
반사형 EUV 마스크의 제조 방법
도 4 내지 도 9는 도 1의 반사형 EUV 마스크를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 반사층(120)을 마스크 기판(110) 상에 형성한다. 본 실시예에서, 마스크 기판(110)은 노광 영역과 주변 영역을 갖는다. 주변 영역은 마스크 기판(110)의 중앙부에 위치한다. 주변 영역은 패턴 영역을 둘러싸도록 마스크 기판(110)의 가장자리에 위치한다.
본 실시예에서, 반사층(120)은 몰리브덴막(122)들과 실리콘막(124)들이 교호적으로 적층된 구조를 갖는다. 또는, 반사층(120)은 몰리브덴막(122)들과 실리콘막(124)막들 대신에 다른 종류의 막을 포함할 수도 있다.
도 5를 참조하면, EUV 흡수층(133)을 반사층(120) 상에 형성한다. 본 실시예에서, EUV 흡수층(133)은 탄탈 보롬 질화물(TaBN)을 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, DUV 흡수층(135)을 EUV 흡수층(133) 상에 형성한다. 본 실시예에서, DUV 흡수층(135)은 탄탈 보롬 산화물(TaBO)을 포함할 수 있다. 포토레지스트 패턴(140)을 DUV 흡수층(135) 상에 형성한다.
도 7을 참조하면, 포토레지스트 패턴(140)을 식각 마스크로 사용하여 DUV 흡수층(135)과 EUV 흡수층(133)을 식각하여, DUV 흡수층 패턴(134)과 EUV 흡수층 패턴(132)을 형성한다. 본 실시예에서, 노광 영역에 위치한 EUV 흡수층 패턴(132)과 DUV 흡수층 패턴(134)이 노광 패턴(136)이 된다. 또한, 주변 영역에 위치한 EUV 흡수층 패턴(132)과 DUV 흡수층 패턴(134)은 반사층(120)의 상부면을 노출시키는 제 2 개구부(138)를 갖는다.
도 8을 참조하면, 제 1 개구부(138)를 통해 노출된 반사층(120)을 식각하여, 제 2 개구부(138)와 연통된 제 1 개구부(126)를 형성한다. 따라서, 주변 영역에 위치한 마스크 기판(110)의 상부면이 제 1 개구부(126)와 제 2 개구부(138)를 통해서 노출된다.
도 9를 참조하면, 레이저 조사 장치(150)가 제 1 및 제 2 개구부(126, 138)을 통해 노출된 마스크 기판(110)의 상부면으로 레이저를 조사한다. 그러면, 비정질 상태의 마스크 기판(110)의 상부면이 결정화 상태로 전환되어, 결정면(114)을 갖는 결정부(112)가 형성된다. 본 실시예에서, 레이저는 제 1 및 제 2 개구부(126, 138)의 축 방향과 실질적으로 평행한 방향을 따라 조사된다. 따라서, 결정부(112)의 결정면(114)도 레이저의 조사 방향과 실질적으로 평행하게 배열된다.
포토레지스트 패턴(140)을 제거하여, 도 1에 도시된 반사형 EUV 마스크(100)를 완성한다. 본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(140)은 스트립 공정 및/또는 애싱 공정을 통해 제거할 수 있다.
상기와 같은 본 실시예에 따르면, 반사층과 흡수층에 형성된 개구부들을 통해 노출된 마스크 기판에 광을 산란시키는 결정부가 형성됨으로써, 노출된 마스크 기판으로부터 광, 특히 100nm 내지 400nm 정도의 파장을 갖는 DUV가 반사되는 정도를 낮출 수가 있다. 따라서, 원하는 포토레지스트 패턴을 정확하게 형성할 수가 있게 된다. 결과적으로, 원하는 패턴을 정확하게 형성하는 것이 가능해진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 마스크 기판 112 ; 결정부
120 ; 반사층 126 ; 제 1 개구부
132 ; EUV 흡수층 패턴 134 ; DUV 흡수층 패턴
138 ; 제 2 개구부
120 ; 반사층 126 ; 제 1 개구부
132 ; EUV 흡수층 패턴 134 ; DUV 흡수층 패턴
138 ; 제 2 개구부
Claims (10)
- 노광 영역과 주변 영역을 갖고, 상기 주변 영역에 상기 주변 영역으로 입사되는 광을 산란시켜서 상기 주변 영역의 반사도를 낮추기 위한 결정부(crystalline portion)가 형성된 마스크 기판;
상기 마스크 기판 상에 형성되고, 상기 결정부를 노출시키는 제 1 개구부를 갖는 반사층; 및
상기 반사층 상에 형성되고, 상기 제 1 개구부와 연통된 제 2 개구부를 갖는 흡수층 패턴을 포함하는 반사형 극자외선 마스크. - 제 1 항에 있어서, 상기 결정부는 상기 주변 영역으로 입사되는 광의 입사 방향과 평행한 결정면(crystalline facet)을 갖는 반사형 극자외선 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡수층 패턴은
상기 반사층 상에 형성된 극자외선 흡수층 패턴(extreme ultraviolet absorbing layer pattern); 및
상기 극자외선 흡수층 패턴 상에 형성된 심자외선 흡수층 패턴(deep ultraviolet absorbing layer pattern)을 포함하는 반사형 극자외선 마스크. - 제 1 항에 있어서, 상기 노광 영역 상에 위치한 상기 흡수층 패턴은 노광 패턴을 갖는 반사형 극자외선 마스크.
- 노광 영역과 주변 영역을 갖는 마스크 기판 상에 반사층을 형성하는 단계;
상기 반사층 상에 흡수층을 형성하는 단계;
상기 마스크 기판의 상기 주변 영역에 위치한 상기 반사층 및 상기 흡수층을 식각하여, 상기 마스크 기판을 노출시키는 제 1 개구부를 갖는 반사층 패턴 및 상기 제 1 개구부와 연통된 제 2 개구부를 갖는 흡수층 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 개구부를 통해 노출된 상기 마스크 기판의 상부면에 상기 주변 영역으로 입사되는 광을 산란시켜서 상기 주변 영역의 반사도를 낮추기 위한 결정부(crystalline portion)를 형성하는 단계를 포함하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서, 상기 결정부를 형성하는 단계는
상기 마스크 기판의 상부면을 비정질 상태로부터 결정화시키는 단계를 포함하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 마스크 기판의 상부면을 결정화시키는 단계는 상기 마스크 기판의 상부면으로 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 레이저는 상기 주변 영역으로 상기 광이 입사되는 방향과 평행하게 조사하여, 상기 결정부가 상기 광의 입사 방향과 평행한 결정면을 갖도록 하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 흡수층을 형성하는 단계는
상기 반사층 상에 극자외선 흡수층을 형성하는 단계; 및
상기 극자외선 흡수층 상에 심자외선 흡수층을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서, 상기 흡수층 패턴을 형성하는 단계는 상기 노광 영역에 위치한 상기 흡수층을 식각하여 노광 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 반사형 극자외선 마스크의 제조 방법.
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