KR20130006748A - 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 극자외선 노광마스크는 상부 및 하부가 휘어진 기판과, 상기 기판 상부에 구비되는 반사층과, 상기 반사층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하여, EUV 노광마스크를 미러 형태로 형성함으로써 노광기의 미러의 갯수를 감소시켜 EUV 광원의 반사율을 감소시켜 반도체 소자의 생산율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 미러형태를 이용한 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기에 관한 것이다.
반도체 산업에 있어서 실리콘 기판 등에 미세한 패턴으로 이루어지는 집적 회로를 형성하기 위해서 필요한 미세 패턴의 전사 기술로서 가시광이나 자외광을 사용한 포토리소그래피법이 사용되어 왔다. 그러나 반도체 디바이스의 미세화가 가속되고 있는 한편 종래의 포토리소그래피법의 한계에 가까워졌다. 포토리소그래피법의 경우, 패턴의 해상 한계는 노광 파장의 1/2 정도이고, 액침법을 사용해도 노광 파장의 1/4 정도로 알려져 있어 ArF 레이저 (193 ㎚) 의 액침법을 사용해도 45 ㎚ 정도가 한계로 예상된다. 그래서 45 ㎚ 이후의 노광 기술로서 ArF 레이저보다 더 단파장인 EUV 광을 사용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 여기서, EUV 광은 연 X 선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장의 광선을 가리키며, 구체적으로는 파장 10 ～ 20 ㎚ 정도, 특히 13.5 ㎚ ± 0.3 ㎚ 정도의 광선을 가리킨다.
EUV 광은 모든 물질에 대하여 흡수되기 쉽고 또한 이 파장에서 물질의 굴절률이 1 에 가깝기 때문에, 종래의 가시광 또는 자외광을 사용한 포토리소그래피와 같은 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 이 때문에 EUV 광 리소그래피에서는 반사 광학계, 즉 반사형 포토마스크와 미러가 사용된다.
마스크 블랭크는 포토마스크 제조용으로 사용되는 패터닝 전의 적층체이다. EUV 마스크 블랭크의 경우, 유리 등의 기판 상에 EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층이 이 순서대로 형성된 구조를 갖고 있다
EUV 마스크 블랭크에서는 흡수체층의 막두께를 작게 할 필요가 있다. EUV 리소그래피에서는, 노광광은 EUV 마스크에 대하여 수직 방향으로부터 조사되는 것이 아니라, 수직 방향으로부터 통상적으로 6 °경사진 방향으로부터 조사된다. 흡수체층의 두께가 크면, EUV 리소그래피시에, 그 흡수체층의 일부를 패터닝에 의해 제거하여 형성한 마스크 패턴에 노광광에 의한 그림자가 생겨 그 EUV 마스크를 사용하여 Si 웨이퍼 등의 기판 상 레지스트에 전사되는 마스크 패턴의 형상 정밀도나 치수 정밀도가 악화된다. 이 문제는 EUV 마스크 상에 형성되는 마스크 패턴의 선폭이 작아질수록 현저해지기 때문에 EUV 마스크 블랭크의 흡수체층의 막두께를 보다 작게 할 것이 항상 요구되고 있다.
EUV 마스크 블랭크의 흡수체층에는 EUV 광에 대한 흡수 계수가 높은 재료가 사용되고 그 막두께는 그 흡수체층 표면에 EUV 광을 조사하였을 때에, 조사한 EUV 광이 흡수체층에서 모두 흡수되는 막두께로 하는 것이 이상적이다. 그러나 흡수체층의 막두께를 작게 할 것이 요구되고 있기 때문에 조사된 EUV 광을 흡수체층에서 모두 흡수할 수는 없어 그 일부는 반사광이 된다.
EUV 리소그래피에 의해 기판 상 레지스트에 전사 패턴을 형성할 때에 요구되는 것은 EUV 마스크에서의 반사광의 콘트라스트, 즉 패터닝에 의해 흡수체층이 제거되어 반사층이 노출된 부위로부터의 반사광과 패터닝시에 흡수체층이 제거되지 않은 부위로부터의 반사광의 콘트라스트이기 때문에 반사광의 콘트라스트를 충분히 확보할 수 있는 한 조사된 EUV 광이 흡수체층에서 모두 흡수되지 않아도 전혀 문제가 없다고 생각되었다.
그러나, 수직 방향으로부터 수 도 경사진 방향으로부터 노광광을 조사한다는 EUV 리소그래피에서의 노광광의 조사 형태를 취하는 이상, 마스크 패턴 경계부에서의 반사광의 콘트라스트 저하, 및 그것에 의한 전사 패턴의 형상 정밀도나 치수 정밀도의 악화가 종래의 EUV 마스크에서는 불가피하다.
도 1은 종래 기술에 따른 EUV 노광기를 나타낸 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수직 방향으로부터 소정 각도 경사진 방향으로 조사된 EUV 광원이 EUV 마스크(10)로 입사되고 입사된 EUV 광원은 EUV 마스크(10)에 의해 다시 반사되어 미러(12)로 입사된다. 이때, EUV 마스크(10)로 입사된 광원을 100%라 할 때 EUV 마스크(10)로부터 반사된 광원은 일부 손실되어 100% 반사시키지 못하고 65%정도 반사시키게 된다. 미러로(12)로 입사된 EUV 광원은 다시 반사되어 미러(14)로 입사되고 미러로(12)부터 반사된 광원은 65%에서 더 감소된 상태인 42% 정도만 반사된다. 미러(14)로 입사된 EUV 광원은 미러(16), 미러(18), 미러(20) 및 미러(22)로 입사 및 반사되어 웨이퍼(wafer) 상으로 도달하게 되는데, 이때 도달되는 빛은 최초 EUV 광원의 4% 이내가 된다.
이처럼 EUV 광원은 다수의 미러에 의해 반사되는 방식을 이용한 노광방식을 이용하여 웨이퍼에 도달하기 때문에 생산율(throughput)이 매우 감소한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 미러 수를 감소시키게 되면 해상력이 감소하여 패턴의 구현이 용이하지 않은 또다른 문제가 발생하는 한계가 있다.
본 발명은 EUV 광원을 이용한 노광방식에서 다수의 미러가 사용됨에 따라 반사율이 감소하게 되어 최종 웨이퍼에 도달하는 빛의 양이 감소함에 따라 생산량이 감소하는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 극자외선 노광마스크는 상부 및 하부가 휘어진 기판과, 상기 기판 상부에 구비되는 반사층과, 상기 반사층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기판은 하부를 기준으로 오목한 형태 또는 볼록한 형태로 휘어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 반사층은 몰리브덴 층 및 실리콘층이 교대로 적층된 적층구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 반사층과 상기 흡수층 사이에 구비되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 보호층은 실리콘 또는 루테늄을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 흡수층은 크롬, 탄탈늄 또는 탄탈늄 질화막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 노광기는 EUV 광원과, 상기 EUV 광원으로 광이 입사되고, 상부 및 하부가 휘어진 기판, 상기 기판 상부에 구비되는 반사층 및 상기 반사층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하는 극자외선 노광마스크와, 상기 극자외선 노광마스크로부터 반사된 광원이 입사되는 제 1 미러와, 상기 제 1 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 2 미러와, 상기 제 2 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 3 미러와, 상기 제 3 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 4 미러와, 상기 제 4 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 5 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제 5 미러로부터 반사된 광원이 입사되는 웨이퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 EUV 광원의 반사율을 100%라고 할 때 상기 웨이퍼에 도달하는 광원의 반사율은 5% 내지 8%인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 EUV 노광마스크를 미러 형태로 형성함으로써 미러의 갯수를 감소시켜 EUV 광원의 반사율을 감소시켜 반도체 소자의 생산율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 EUV 노광기를 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 EUV 노광마스크를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 광학 미러를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 EUV 노광기를 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명에 따른 EUV 노광마스크를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 광학 미러를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 EUV 노광기를 나타낸 모식도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따라 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 EUV 노광마스크를 나타낸 단면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부가 휘어진 기판(100) 상부에 EUV 광을 반사하는 반사층(102) 및 EUV 광을 흡수하는 흡수층(104)이 순서대로 적층된다. 이때, 기판(100)은 종래 기술과 같이 평평한 형태가 아닌 휘어진 형태를 갖는데, 이와 같은 휘어진 형태의 기판(100)은 기판(100)이 휘어질 때까지 폴리싱(polishing) 과정을 수행하여 얻어질 수 있다. 이때, 휘어진 형태는 하부를 기준으로 오목한 형태 또는 볼록한 형태로 형성될 수 있으며 본 발명에서는 하부가 볼록한 형태를 예로들어 설명한다.
반사층(102)은 층 표면에 EUV 광이 조사되는 경우 광 반사율을 증가시키기 위해서 스퍼터링 방법에 의해 교대로 적층된 고 굴절률 층으로서의 몰리브덴(Mo)층들 및 저 굴절률 층으로서의 실리콘(Si)층들을 포함한다. 보다 자세하게는 40 내지 100층이 교대로 적층되는 것이 바람직하다. 여기서 반사층(102)은 휘어진 형태의 기판(100) 상부에 그대로 적층되기 때문에 반사층(102) 역시 휘어진 형태로 적층된다.
도시되지는 않았지만 반사층(102)과 흡수층(104) 사이에는 흡수층(104)이 패터닝될 때 반사층(102)의 표면이 산화되는 것을 방지하기 위한 보호층이 더 형성될 수 있다. 보호층의 재료로는 실리콘(Si) 또는 루테늄(Ru)이 사용될 수 있으며 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다.
흡수층(104)은 EUV 광에 대해 고 흡수 계수를 갖는 재료 구체적으로 예를 들어 주요 성분으로서 크롬(Cr),탄탈늄(Ta) 또는 탄탈늄 질화막(TaN)을 포함하는 것이 바람직하다.
도 3은 미러를 나타낸 단면도이다. 미러는 본 발명에 따른 EUV 노광마스크와 동일한 형태로 형성되되 최상부에 흡수층이 구비되지 않는 형태이다. 흡수층을 제외한 구성에 대한 설명은 도 2의 EUV 노광마스크의 설명을 참조한다.
도 4는 본 발명에 따른 EUV 노광기를 나타낸 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, EUV 광원이 본 발명에 따른 EUV 마스크(200)로 입사되고 입사된 EUV 광원은 본 발명에 따른 EUV 마스크(200)에 의해 다시 반사되어 제 1 미러(300a)로 입사된다. 이때, EUV 마스크(200)로 입사된 광원의 반사율을 100%라 할 때 EUV 마스크(200)로부터 반사된 광원은 일부 손실되어 100% 반사시키지 못하기 때문에 반사율은 64% 내지 66%가 된다. 제 1 미러(300a)로 입사된 EUV 광원은 다시 반사되어 제 2 미러(300b)로 입사되고 이때의 반사율은 40% 내지 43%이다. 제 2 미러(300a)로부터 반사된 광원은 제 3 미러(300c)로 입사되고 이때의 반사율은 약 25% 내지 28%이다. 제 3 미러(300c)로부터 반사된 광원은 제 4 미러(300d)로 입사되고 이때의 반사율은 약 15% 내지 18%이다. 제 4 미러(300d)로부터 반사된 광원은 제 5 미러(300e)로 입사되고 이때의 반사율은 약 10% 내지 12%이다. 제 5 미러(300e)로부터 반사된 광원은 최종 웨이퍼(wafer) 상으로 도달하게 되는데 이때 도달되는 빛은 최초 EUV 광원의 약 5% 내지 8%가 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 EUV 노광기의 미러 수는 총 6개를 포함한다. 그러나 이는 미러 형태를 갖는 EUV 마스크가 포함된 갯수이기 때문에 종래 기술에 따른 노광기에 사용되는 미러 수보다 하나가 줄어든 수치이다. 노광기에서 미러수가 감소함으로 인해 노광원이 미러에 입사되고 반사됨에 따라 반사율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것이다.
Claims (9)
- 상부 및 하부가 휘어진 기판;
상기 기판 상부에 구비되는 반사층; 및
상기 반사층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 하부를 기준으로 오목한 형태 또는 볼록한 형태로 휘어진 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사층은
몰리브덴 층 및 실리콘층이 교대로 적층된 적층구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 반사층과 상기 흡수층 사이에 구비되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - 청구항 4에 있어서,
상기 보호층은 실리콘 또는 루테늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 흡수층은 크롬, 탄탈늄 또는 탄탈늄 질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 노광마스크. - EUV 광원;
상기 EUV 광원으로 광이 입사되고, 상부 및 하부가 휘어진 기판, 상기 기판 상부에 구비되는 반사층 및 상기 반사층 상부에 구비되는 흡수층을 포함하는 극자외선 노광마스크;
상기 극자외선 노광마스크로부터 반사된 광원이 입사되는 제 1 미러;
상기 제 1 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 2 미러;
상기 제 2 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 3 미러;
상기 제 3 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 4 미러; 및
상기 제 4 미러로부터 반사되는 광원이 입사되는 제 5 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 마스크를 포함하는 노광기. - 청구항 7에 있어서,
상기 제 5 미러로부터 반사된 광원이 입사되는 웨이퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 마스크를 포함하는 노광기. - 청구항 8에 있어서,
상기 EUV 광원의 반사율을 100%라고 할 때
상기 웨이퍼에 도달하는 광원의 반사율은 5% 내지 8%인 것을 특징으로 하는 극자외선 마스크를 포함하는 노광기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110046535A KR20130006748A (ko) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110046535A KR20130006748A (ko) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130006748A true KR20130006748A (ko) | 2013-01-18 |
Family
ID=47837474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110046535A KR20130006748A (ko) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | 극자외선 노광마스크 및 이를 포함하는 노광기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130006748A (ko) |
-
2011
- 2011-05-17 KR KR1020110046535A patent/KR20130006748A/ko not_active Application Discontinuation
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