KR20130006747A - 블랭크 극자외선 포토마스크 및 이를 이용한 극자외선 포토마스크 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 블랭크 극자외선(EUV) 포토마스크는, 기판과, 기판 위에 배치되는 반사층과, 반사층 위에 배치되는 흡수층과, 그리고 흡수층 위에 배치되는 시디보정층을 구비한다.
Description
본 발명은 반도체소자 제조를 위한 포토마스크에 관한 것으로서, 특히 블랭크 극자외선(EUV; Extreme Ultra Violet) 포토마스크 및 이를 이용한 극자외선 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 급격하게 증가하면서, 패턴전사를 위해 수행되는 노광공정(Lithography)은 가시광, 자외선, 그리고 365nm, 248nm, 193nm의 파장을 갖는 원자외선(DUV; Deep Ultraviolet)으로 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 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) 노광기술은 13nm~14nm 파장의 빛과 비등축 반사광학계를 활용하는 기술이다.
극자외선 노광기술에 사용되는 극자외선 포토마스크는, 광 투과형 구조와 달리 광 반사형 구조 예컨대, 기판 상에 Mo/Si층이 다층으로 적층되는 반사층을 포함하고, 반사층 상에 흡수층패턴이 형성된 구조로 이루어진다. 극자외선 포토마스크에 극자외선 광이 조사되는 경우, 흡수층패턴에서는 극자외선 광이 흡수되고, 흡수층패턴에 의해 노출되는 반사층 표면에서는 극자외선 광의 반사가 이루어진다. 반사된 광은 광학시스템을 통해 웨이퍼에 조사되며, 이에 따라 흡수층 패턴이 웨이퍼상에 전사된다.
일반적으로 극자외선 포토마스크를 제조하기 위해, 기판 위에 반사층, 버퍼층, 흡수층 및 레지스트층이 순차적으로 적층되어 있는 블랭크 극자외선 포토마스크를 사용한다. 구체적으로 블랭크 극자외선 포토마스크에 대한 노광 및 현상을 수행하여 레지스트층패턴을 형성하고, 이 레지스트층패턴을 식각마스크로 흡수층 및 버퍼층을 식각하여 반사층의 일부 표면을 노출시키는 버퍼층패턴 및 흡수층패턴을 형성한다. 그런데 이와 같은 레지스트층패턴 형성과정이나 흡수층에 대한 식각과정에서 흡수층패턴의 시디(CD), 즉 패턴의 크기(size)가 설계시의 시디(CD)와 달라지는 시디 편차가 발생할 경우 흡수층패턴의 시디 보정을 수행할 수가 없다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 제조 과정 중에 시디 편차가 보정될 수 있도록 하는 블랭크 극자외선 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 위와 같은 블랭크 극자외선 포토마스크를 이용하여 극자외선 포토마스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 예에 따른 블랭크 극자외선 포토마스크는, 기판과, 기판 위에 배치되는 반사층과, 반사층 위에 배치되는 흡수층과, 그리고 흡수층 위에 배치되는 시디보정층을 구비한다.
일 예에서, 상기 반사층은 몰리브데늄/실리콘(Mo/Si)이 반복적으로 적층되는 구조로 이루어진다.
일 예에서, 상기 시디보정층은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)로 이루어진다.
일 예에서, 상기 반사층과 흡수층 사이에 배치되는 버퍼층을 더 구비할 수 있다.
일 예에서, 상기 시디 보정층 위에 배치되는 레지스트층을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 극자외선 포토마스크 제조방법은, 기판 위에 반사층, 버퍼층, 흡수층, 시디보정층, 및 레지스트층이 형성된 블랭크 극자외선 포토마스크를 준비하는 단계와, 레지스트층을 패터닝하여 시디보정층의 일부 표면을 노출시키는 레지스트층패턴을 형성하는 단계와, 시디보정층의 노출 부분을 제거하여 시디보정층패턴을 형성하는 단계와, 시디보정층패턴의 시디를 측정한 후 설계 시디와의 시디 편차를 계산하는 단계와, 계산된 시디 편차가 보정되도록 시디보정층패턴에 대한 식각을 수행하는 단계와, 그리고 식각이 이루어진 시디보정층패턴을 식각마스크로 흡수층 및 버퍼층의 노출부분을 제거하여 흡수층패턴 및 버퍼층패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
일 예에서, 상기 시디보정층은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)로 이루어진다.
일 예에서, 상기 시디보정층패턴에 대한 식각은 건식식각방법을 사용하여 수행한다.
일 예에서, 상기 흡수층패턴 및 버퍼층패턴을 형성한 후 상기 시디보정층패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 레지스트층패턴 및 상기 시디보정층패턴을 형성하는 단계는, 시디보정층패턴의 시디가 설계 시디보다 의도적으로 커지도록 수행한다.
본 발명에 따르면, 블랭크 극자외선 포토마스크의 흡수층 위에 시디보정층을 배치시킴으로써 극자외선 포토마스크를 제조하는 과정에서 흡수층패턴의 시디 보정을 수행할 수 있다는 이점이 제공된다. 또한 상기와 같은 블랭크 극자외선 포토마스크를 이용하여 극자외선 포토마스크를 제조하는 과정에서 시디보정층패턴을 제거하지 않고 남겨둠으로써 흡수층패턴으로의 극자외선 광의 흡수 효율을 더 증대시킬 수 있다는 이점도 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 블랭크 극자외선 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 블랭크 극자외선 포토마스크를 이용하여 극자외선 포토마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.
도 6은 도 5의 극자외선 포토마스크에서 시디보정층패턴이 제거된 극자외선 포토마스크를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 블랭크 극자외선 포토마스크를 이용하여 극자외선 포토마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.
도 6은 도 5의 극자외선 포토마스크에서 시디보정층패턴이 제거된 극자외선 포토마스크를 나타낸 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 블랭크 극자외선 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 블랭크 극자외선 포토마스크(100)는, 기판(110) 위에 반사층(120), 버퍼층(130), 흡수층(140), 시디보정층(150), 및 레지스트층(160)이 순차적으로 적층되는 구조로 이루어진다. 기판(110)은 극자외선(EUV) 광 조사에 의한 열적 팽창으로 인해 일어날 수 있는 패턴 오차를 최소화하기 위해 열팽창계수가 낮은 물질로 이루어진다. 일 예에서, 기판(110)은 저 열팽창 계수의 유리기판이나 실리콘기판일 수 있다. 반사층(120)은 극자외선(EUV) 광을 반사하기 위한 층으로서, 일정 수준 이상, 예컨대 60% 이상의 반사율을 얻기 위해 굴절율이 높고 낮은 두 종류의 물질이 교대로 30층 내지 60층으로 적층되는 다층 구조로 이루어진다. 일 예에서 반사층(120)은 대략 270-290nm의 두께를 갖고, 몰리브데늄/실리콘(Mo/Si)이 대략 40층 정도 적층된 구조로 이루어진다. 다른 예에서 반사층(120)은 류테늄/실리콘(Ru/Si)이 반복 적층된 구조로 이루어질 수도 있다. 경우에 따라서 이중층 대신 삼중층 구조로 이루어질 수도 있다는 것은 당연하다.
버퍼층(130)은 대략 50nm 두께의 실리콘옥사이드(SiO2)로 이루어진다. 흡수층(150)은 대략 100nm의 두께를 가지며, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 탄탈륨나이트라이드(TaN), 또는 텅스텐(W)으로 이루어진다. 시디보정층(150)은 극자외선(EUV) 포토마스크를 제조하는 과정에서 흡수층패턴의 시디를 보정하기 위한 층으로서, 일 예에서 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)로 이루어진다. 극자외선(EUV) 포토마스크를 제조한 후에 시디보정층패턴을 제거하지 않고 남길 경우, 시디보정층(150)은, 극자외선 광을 자체적으로 흡수하는 극자외선 광 흡수 성질을 갖는 물질로 이루어져야 하며, 이 경우 흡수층패턴으로 전달되는 극자외선 광의 양을 줄일 수 있다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 블랭크 극자외선 포토마스크를 이용하여 극자외선 포토마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 도 2를 참조하면, 레지스트층(도 1의 160)을 패터닝하여 시디보정층(150)의 일부 표면을 노출시키는 레지스트층패턴(162)을 형성한다. 이를 위해, 먼저 레지스트층(도 1의 160)에 대한 노광공정을 수행한 후 노광된 레지스트층에 대한 현상공정을 수행한다.
도 3을 참조하면, 레지스트층패턴(도 2의 162)을 형성한 후, 레지스트층패턴(도 2의 162)을 식각마스크로 시디보정층(도 2의 150)의 노출 부분을 제거하는 식각공정을 수행한다. 이 식각공정은 건식식각방법을 사용하여 수행한다. 상기 식각공정에 의해 흡수층(140)의 일부 표면을 노출시키는 시디보정층패턴(152)이 형성된다. 시디보정층패턴(152)을 형성한 후에는 레지스트층패턴(도 2의 162)을 제거한다. 그리고 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)를 측정한다. 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1) 측정은 전자주사현미경(SEM; Scanning Electron Microscope) 장치를 사용하여 수행하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)는 레지스트층패턴(도 2의 162)의 시디에 의해 결정된다. 또한 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)에 의해 형성될 흡수층패턴의 시디도 또한 결정된다. 본 예에서는 레지스트층패턴(도 2의 162)을 형성하는 과정에서, 레지스트층패턴(도 2의 162)의 시디가 설계 시디와 일치하도록 하고, 그 결과 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)도 설계 시디와 일치되도록 한다. 그러나 경우에 따라서는 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)를 보정하는 것을 전제로 하여 레지스트층패턴(도 2의 162)의 시디를 설계 시디보다 크게 할 수도 있다. 이 경우 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)도 설계 시디보다 크게 되며, 따라서 시디보정층패턴(152)은 시디 편차를 갖게 되며, 이 경우 후속으로 시디 보정 과정을 필수적으로 수행하여야 한다.
도 4를 참조하면, 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)를 측정한 후 측정된 결과를 설계 시디와 비교하여 시디 편차가 존재하는지의 여부를 판단한다. 이 판단에서 시디 편차가 존재하지 않는 경우 시디 보정 과정은 생략한다. 그러나 시디 편차가 존재하는 경우, 즉 시디보정층패턴(152)의 시디(CD1)가 설계 시디보다 큰 경우에는 시디 보정 과정을 수행한다. 시디 보정 과정은 시디보정층패턴(152)에 대한 식각공정을 진행함으로써 수행된다. 일 예에서 시디보정층패턴(152)에 대한 식각공정은 건식식각방법을 사용하여 수행한다. 시디 보정이 이루어진 결과, 설계 시디와 동일한 시디(CD2)를 갖는 시디보정층패턴(154)이 만들어진다. 도 4에서 시디 보정이 이루어지기 전의 시디보정층패턴(152)은 점선으로 표시하였다. 도시된 바와 같이, 시디 보정이 이루어진 시디보정층패턴(154)은 그 폭과 높이가 함께 줄어들었다. 다른 예로서, 시디 보정이 이루어지기 전의 시디보정층패턴(152) 상부에 버퍼층패턴(미도시)을 형성함으로써 시디 보정이 이루어진 시디보정층패턴(154)의 높이는 동일하게 유지되도록 할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 시디 보정이 이루어진 시디보정층패턴(154)을 식각마스크로 흡수층(도 4의 140) 및 버퍼층(도 4의 130)의 노출부분을 순차적으로 제거하여 흡수층패턴(142) 및 버퍼층패턴(132)을 형성한다. 버퍼층패턴(132) 및 흡수층패턴(142)은 반사층(120)의 일부 표면을 노출시키는 개구부를 갖는다. 반사층(120)이 노출된 부분에서는 극자외선 광이 웨이퍼로 반사되며, 반면에 흡수층패턴(142) 및 시디보정층패턴(154)이 존재하는 부분에서는 극자외선 광이 흡수되어 웨이퍼로 반사되지 않는다. 시디보정층패턴(154)을 극 자외선 광 흡수 성질이 있는 물질로 형성하는 경우, 흡수층패턴(142)으로 조사되는 극자외선 광이 시디보정층패턴(154)에서 일차적으로 흡수되며, 이에 따라 흡수층패턴(142)으로 조사되는 극자외선 광의 양은 줄어든다. 따라서 흡수층패턴(142)의 극자외선 광 흡수 효율이 높아진다.
도 6은 도 5의 극자외선 포토마스크에서 시디보정층패턴(154)이 제거된 극자외선 포토마스크(200)를 나타낸 단면도로서, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 시디보정층패턴(154)이 있는 상태에서 극자외선 리소그라피 공정을 수행할 수도 있지만, 본 예에서와 같이 시디보정층패턴(154)을 제거한 후에 극자외선 리소그라피 공정에 사용할 수도 있다.
100...블랭크 극자외선 포토마스크 110...기판
120...반사층 130...버퍼층
132...버퍼층패턴 140...흡수층
142...흡수층패턴 150...시디보정층
152...시디보정층패턴
154...시디보정이 이루어진 시디보정층패턴
160...레지스트층 162...레지스트층패턴
200...극자외선 포토마스크
120...반사층 130...버퍼층
132...버퍼층패턴 140...흡수층
142...흡수층패턴 150...시디보정층
152...시디보정층패턴
154...시디보정이 이루어진 시디보정층패턴
160...레지스트층 162...레지스트층패턴
200...극자외선 포토마스크
Claims (10)
- 기판;
상기 기판 위에 배치되는 반사층;
상기 반사층 위에 배치되는 흡수층; 및
상기 흡수층 위에 배치되는 시디보정층을 구비하는 블랭크 극자외선 포토마스크. - 제1항에 있어서,
상기 반사층은 몰리브데늄/실리콘(Mo/Si)가 반복적으로 적층되는 구조로 이루어지는 블랭크 극자외선 포토마스크. - 제1항에 있어서,
상기 시디보정층은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)로 이루어지는 블랭크 극자외선 포토마스크. - 제1항에 있어서,
상기 반사층과 흡수층 사이에 배치되는 버퍼층을 더 구비하는 블랭크 극자외선 포토마스크. - 제1항에 있어서,
상기 시디 보정층 위에 배치되는 레지스트층을 더 구비하는 블랭크 극자외선 포토마스크. - 기판 위에 반사층, 버퍼층, 흡수층, 시디보정층, 및 레지스트층이 형성된 블랭크 극자외선 포토마스크를 준비하는 단계;
상기 레지스트층을 패터닝하여 상기 시디보정층의 일부 표면을 노출시키는 레지스트층패턴을 형성하는 단계;
상기 시디보정층의 노출 부분을 제거하여 시디보정층패턴을 형성하는 단계;
상기 시디보정층패턴의 시디를 측정한 후 설계 시디와의 시디 편차를 계산하는 단계;
상기 계산된 시디 편차가 보정되도록 상기 시디보정층패턴에 대한 식각을 수행하는 단계; 및
상기 식각이 이루어진 시디보정층패턴을 식각마스크로 상기 흡수층 및 버퍼층의 노출부분을 제거하여 흡수층패턴 및 버퍼층패턴을 형성하는 단계를 포함하는 극자외선 포토마스크 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 시디보정층은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)로 이루어지는 극자외선 포토마스크 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 시디보정층패턴에 대한 식각은 건식식각방법을 사용하여 수행하는 극자외선 포토마스크 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 흡수층패턴 및 버퍼층패턴을 형성한 후 상기 시디보정층패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 극자외선 포토마스크 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 레지스트층패턴 및 상기 시디보정층패턴을 형성하는 단계는, 상기 시디보정층패턴의 시디가 상기 설계 시디보다 의도적으로 커지도록 수행하는 극자외선 포토마스크 제조방법.
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