KR20150056490A

KR20150056490A - Ｅｕｖ 리소그래피 프로세스 및 마스크

Info

Publication number: KR20150056490A
Application number: KR1020140159058A
Authority: KR
Inventors: 치청 시; 신셍 유; 젱호릉 첸; 앤서니 옌
Original assignee: 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2015-05-26
Also published as: KR101679476B1; US9529249B2; CN104656376B; US20150138524A1; CN104656376A

Abstract

EUVL(extreme ultraviolet lithography)의 시스템이 개시된다. 시스템은 반사성 PhSGB(phase-shift-grating-block)를 갖는 마스크를 포함한다. 시스템은 또한 마스크로부터의 결과적인 반사 광을 생성하도록 마스크를 노광시키는 조명을 포함한다. 결과적인 반사 광은 주로 회절 광을 포함한다. 시스템은 또한 결과적인 반사 광을 수집하고 타겟을 향해 지향시키는 POB(projection optics box)를 포함한다.

Description

ＥＵＶ 리소그래피 프로세스 및 마스크{AN EXTREME ULTRAVIOLET LITHOGRAPHY PROCESS AND MASK}

본 발명은 반도체 분야에 관한 것이다.

반도체 집적 회로(IC; integrated circuit) 산업은 과거 수세기 동안 급격한 성장을 경험하였다. 반도체 재료 및 설계에 있어서의 기술 발전은 점점 더 작고 보다 복잡한 회로를 만들어왔다. 프로세싱 및 제조에 관련된 기술도 또한 기술 발전을 겪음에 따라 이들 재료 및 설계 발전은 가능하게 되었다. 최소 컴포넌트의 크기가 감소함에 따라, 다수의 난제가 떠올랐다. 예를 들어, 고분해능 리소그래피 프로세스를 수행해야 할 필요성이 늘어난다. 하나의 리소그래피 기술은 EUV(extreme ultraviolet) 리소그래피이다. 다른 기술은 X 레이 리소그래피, 이온 빔 투영 리소그래피, 전자 빔 투영 리소그래피, 및 복수의 전자 빔 마스크리스 리소그래피를 포함한다.

EUV 리소그래피는 14 nm 이상과 같은 매우 작은 반도체 기술 노드에 대한 유망한 패터닝 기술이다. EUV 리소그래피는 EUV 영역의 광, 예를 들어 약 13.5 nm의 광을 채용한다는 것을 제외하고는, 웨이퍼를 인쇄하는데 마스크를 필요로 한다는 점에서 광 리소그래피와 매우 유사하다. 13.5 nm의 파장에서, 대부분의 재료는 매우 흡수성이 높다. 따라서, 굴절 광학기기(refractive optics)보다는 반사 광학기기(reflective optics)가 일반적으로 EUV 리소그래피에 사용된다. EUV 리소그래피의 기존의 방법은 일반적으로 이의 의도한 목적에는 충분하였지만, 모든 점에서 완전히 만족스럽지는 못하였다. 예를 들어, 고 광학 콘트라스트(optical contrast)를 얻어야 할 난제가 생긴다. 이 분야에서의 개선을 이루는 것이 바람직할 것이다.

본 개시의 양상은 첨부 도면과 함께 볼 때 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업계에서의 표준 실시에 따라, 다양한 특징부들은 축척대로 도시된 것은 아님을 유의한다. 사실상, 다양한 특징부들의 치수는 설명을 명확하게 하기 위해 임의로 증가되거나 감소되어질 수 있다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 리소그래피 프로세스의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 하나 이상의 실시예에 따른 리소그래피 노광 프로세스 동안 다양한 노광 강도 프로파일의 도면이다.
도 3은 본 개시의 양상에 따라 구성된 리소그래피 프로세스의 다양한 단계에서 마스크 기판의 하나의 실시예의 다양한 양상의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 양상에 따라 구성된 리소그래피 프로세스의 다양한 단계에서 EUV 마스크의 하나의 실시예의 다양한 양상의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시의 양상에 따라 구성된 리소그래피 프로세스의 다양한 단계에서 EUV 마스크의 다른 실시예의 다양한 양상의 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시의 양상에 따라 구성된 리소그래피 프로세스의 다양한 단계에서 EUV 마스크의 또 다른 실시예의 다양한 양상의 단면도이다.
도 7은 본 개시의 양상에 따라 구성된 리소그래피 프로세스의 다양한 단계에서 EUV 마스크의 또 다른 실시예의 다양한 양상의 단면도이다.

다음의 개시는 본 개시의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 구성의 구체적 예가 본 개시를 단순화하도록 아래에 기재된다. 이들은 물론 단지 예일 뿐이며 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 다음 기재에서 제2 특징부 상에 또는 위에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 또한 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가의 특징부가 형성될 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 단순하고 명확하게 하기 위한 목적이며, 그 자체가 설명되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.

또한, "밑에", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 하나의 구성요소 또는 특징부의 또다른 구성요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 관계를 설명하도록 기재를 용이하게 하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용 또는 동작시 디바이스의 다른 배향을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 도면의 디바이스가 뒤집어지면, 다른 구성요소 또는 특징부 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 기재된 구성요소는 그 다른 구성요소 또는 특징부 "위에"로 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래에"는 위와 아래의 배향 둘 다를 포함할 수 있다. 장치는 달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 다른 배향에 있음), 여기에 사용된 공간적으로 상대적인 기술자는 그에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 하나 이상의 실시예로부터 이점을 얻을 수 있는 EUV 리소그래피 프로세스(10)가 개시되어 있다. EUV 리소그래피 프로세스(10)는 약 13.5 nm의 EUV 파장을 포함하여 약 1-100 nm의 파장을 갖는 EUV 방사선 소스(radiation source)(20)를 채용한다.

EUV 리소그래피 프로세스(10)는 또한 조명기(illuminator)(30)를 채용한다. 조명기(30)는, 방사선 소스(20)로부터의 광을 마스크(40)로 지향시키기 위하여, 단일 렌즈 또는 복수 렌즈(존 플레이트)를 갖는 렌즈 시스템과 같은 굴절 광학기기, 및/또는 단일 미러 또는 복수 미러를 갖는 미러 시스템과 같은 반사 광학기기를 포함할 수 있다. EUV 파장 범위에서는, 반사 광학기기가 일반적으로 채용된다. 그러나, 굴절 광학기기도 또한 존 플레이트에 의해 실현될 수 있다. 본 실시예에서, 조명기(30)는 마스크(40)를 조명할 축내(on-axis) 조명을 제공하도록 셋업된다. 축내 조명에서, 마스크에 입사되는 모든 인입 광선은 주광선과 동일한 입사각(AOI; angle of incidence)으로 이루어지며, 예를 들어 AOI = 6°이다. 많은 상황에서, 입사 광의 일부 각 확산(angular spread)이 존재할 수 있다. 예를 들어, EUV 리소그래피 프로세스(10)는 디스크 조명을 이용할 수 있다(즉, 퓨필 평면 상의 조명이 퓨필 중심에 중심 위치된 디스크와 같은 형상임). 부분 간섭성(partial coherence) σ이 또한, 마스크(40)를 조명하기 위한 평면파를 생성하는 점원(point source)을 기재하고자 사용될 수 있다. 본 실시예에서, σ가 0.3보다 작은 점원을 갖는 거의 축내인 조명을 채용하는 것이 충분하다.

EUV 리소그래피 프로세스(10)는 또한 마스크(40)(용어 마스크, 포토마스크, 및 레티클은 여기에서 동일한 항목을 인용하도록 사용됨)를 채용한다. 본 실시예에서, 마스크(40)는 반사성 마스크이다. 마스크(40)는 OPC(optical proximity correction)와 같은 다른 분해능 향상 기술을 통합할 수 있다. 마스크(40)는 나중에 더 상세하게 기재될 것이다.

일반적으로, 마스크로부터 반사된 입사 광선은 0차 회절선, -1차 회절선 및 +1차 회절선과 같은 이들 마스크 패턴의 존재로 인해 다양한 회절 차수로 회절한다. 본 실시예에서, 0차 회절 광선은 나중에 상세하게 기재될 마스크(40)의 구조로 인해 대부분 제거된다. -1차 및 +1차 회절 차수가 수집되고 타겟을 노광시키도록 지향된다. -1차 및 +1차 회절선의 강도가 균형잡혀 있으므로, 이들은 서로 간섭하고, 높은 콘트라스트 에어리얼 이미지(aerial image)를 생성할 것이다. 예로서, 마스크(40)를 구비하면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판에 걸쳐 높은 콘트라스트 및 균일한 광도가 달성된다. 도 2a 및 도 2b는 노광될 기판 상의 포토레지스트 층(수평 스케일)에 걸친 노광 강도 분포(수직 스케일)를 그래픽 도시한다. 도 2b에서, 노광 강도에 대한 단위는 0 내지 1 범위의 상대적 단위이다. 이 경우에, "1"은 포토레지스트 층에 도달하기 전에 노광 시스템으로부터의 노광 강도의 100%를 나타낸다.

EUV 리소그래피 시스템 및 프로세스(10)는 또한 POB(projection optics box)(50)를 채용한다. POB(50)는 굴절 광학기기 또는 반사 광학기기를 가질 수 있다. 마스크(40)로부터 반사된 방사선(예를 들어, 패터닝된 방사선)은 POB(50)에 의해 수집된다. 입사 광선은 마스크(40)로부터 반사된 후에, -1차 회절선 및 +1차 회절선과 같이, 이들 마스크 패턴의 존재로 인해 다양한 회절 차수로 회절된다.

타겟(60)은 EUV 방사선에 민감한 감광층(예를 들어, 포토레지스트 또는 레지스트)를 갖는 반도체 웨이퍼를 포함한다. 타겟(60)은 타겟 기판 스테이지에 의해 고정될 수 있다. 타겟 기판 스테이지는 마스크의 이미지가 반복 방식으로 타겟 기판에 스캐닝되도록 타겟 기판 위치의 제어를 제공한다(하지만, 다른 리소그래피 방법이 가능함).

다음의 기재는 마스크(40) 및 마스크 제조 프로세스를 참조한다. 마스크 제조 프로세스는 일반적으로 2단계, 즉 마스크 기판 제조 프로세스 및 마스크 패터닝 프로세스를 포함한다. 마스크 기판 제조 프로세스 동안, 적합한 재료 층 상에 적합한 층(예를 들어, 복수의 반사 층)을 성막함으로써 마스크 기판이 형성된다. 마스크 기판은 집적 회로(IC) 디바이스(또는 칩)의 층 설계를 갖도록 마스크 패터닝 프로세스 동안 패터닝된다. 그 다음, 패터닝된 마스크는 회로 패턴(예를 들어, IC 디바이스의 층 설계)을 반도체 웨이퍼로 전사하는데 사용된다. 패턴은 다양한 리소그래피 프로세스를 통해 복수의 웨이퍼 위에 거듭하여 전사될 수 있다. 완성된 IC 디바이스를 구성하도록 여러 마스크(예를 들어, 15 내지 30 마스크의 세트)가 사용될 수 있다.

도 3을 참조하면, EUV 마스크 기판(100)은 저열 팽창 재료(LTEM; low thermal expansion material)로 제조된 재료 층(110)을 포함한다. LTEM 재료는 TiO₂ 도핑된 SiO₂ 및/또는 당해 기술 분야에 공지된 다른 저열 팽창 재료를 포함한다. LTEM 층(110)은 마스크 가열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하는 것을 돕는다. 본 실시예에서, LTEM 층은 낮은 결함 레벨 및 매끄러운 표면을 갖는 재료를 포함한다. 또한, 정전 흡착 목적을 위해 전도성 층(105)이 LTEM 층(110) 아래에(도면에 도시된 바와 같이) 배치될 수 있다. 실시예에서, 전도성 층(105)은 질화크롬(CrN)을 포함하지만, 다른 조성물이 가능하다.

EUV 마스크 기판(100)은 LTEM 층(110) 위에 배치된 반사성 다층(ML; reflective multilayer)(120)을 포함한다. 프레넬(Fresnel) 방정식에 따르면, 상이한 굴절률의 2개 재료 사이의 계면에 걸쳐 광이 전파할 때 광 반사가 일어날 것이다. 굴절률 차이가 더 클 때에 반사 광은 더 크다. 반사 광을 증가시키기 위해, 교대의 재료의 다층을 배치함으로써 계면의 수를 증가시키고, 다층 내의 각 층에 대한 적합한 두께를 선택함으로써 상이한 계면으로부터 반사된 광이 보강 간섭하도록 할 수 있다. 그러나, 다층에 대해 채용된 재료의 흡수는 달성될 수 있는 최고 반사도를 제한한다. 반사성 ML(120)은 Mo/Si 필름 쌍(예를 들어, 각각의 필름 쌍에서 실리콘 층 위나 아래의 몰리브덴 층)과 같은 복수의 필름 쌍을 포함한다. 대안으로서, 반사성 ML(120)은 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 필름 쌍을 포함하거나, 또는 EUV 파장에서 매우 반사성이 높은 임의의 재료가 반사성 ML(120)에 대하여 이용될 수 있다. 반사성 ML(120)의 각각의 층의 두께는 EUV 파장 및 입사각에 따라 좌우된다. 반사성 ML(120)의 두께는 각각의 계면에서 반사된 EUV 광의 최대 보강 간섭 및 반사성 ML(120)에 의한 EUV 광의 최소 흡수를 달성하도록 조정된다. 반사성 ML(120)은 선택된 방사선 타입/파장으로 높은 반사성을 제공하도록 선택될 수 있다. 필름 쌍의 통상의 수는 20-80이지만, 임의의 수의 필름 쌍이 가능하다. 반사성 ML(120)은 보통 0.65 이상의 반사율을 달성한다. 실시예에서, 반사성 ML(120)은 Mo/Si 층의 40 쌍을 포함한다. 각각의 Mo/Si 필름 쌍은 약 7 nm의 두께를 가지며 280 nm의 총 두께를 갖는다. 이 경우에, 약 70 %의 반사도가 달성된다.

EUV 마스크 기판(100)은 또한 반사성 ML의 산화를 방지하도록 반사성 ML(120) 위에 배치된 캡핑 층(130)을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 캡핑 층(130)은 루데늄(Ru), RuB, RuSi와 같은 Ru 화합물, 크롬(Cr), Cr 산화물, 및 Cr 질화물을 포함한다.

층(105, 120 및 130)의 하나 이상은 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링과 같은 물리적 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 프로세스, 무전해 도금 또는 전해 도금과 같은 도금 프로세스, APCVD(atmospheric pressure CVD), LPCVD(low pressure CVD), PECVD(plasma enhanced CVD), 또는 HDP CVD(high density plasma CVD)와 같은 화학적 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 프로세스, 이온 빔 증착, 스핀온 코팅, MOD(metal-organic decomposition) 및/또는 당해 기술 분야에 공지된 기타 방법을 포함한 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 예를 위해, EUV 마스크(200)가 EUV 마스크 기판(100)을 사용하여 형성된다. EUV 마스크(200)는 일반적으로 제1 반사성 위상 시프트 그레이팅 블록(PhSGB; phase-shift-grating block)(210)으로서 지칭되는 복수의 블록을 포함한다. 제1 반사성 PhSGB(210)는 Mo, 알루미늄(Al), 악티늄(Ac)을 포함하는 반사성 PhSGB 층(211)에 의해 형성된다. 반사성 PhSCG 층(211)은 복수의 층을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제1 반사성 PhSGB(210)은 ML(120)에 형성된다. 제1 반사성 PhSGB(210)는 제1 수직 측(212), 제2 수직 측(214), 3스텝(3-step) 하부 프로파일을 갖는 하면, 및 캡핑 층의 상부 표면에 정렬한 평평한 상면을 갖는다. 제1 수직 측(212)은 가장 긴 길이를 갖고, 제2 수직 측(214)은 가장 짧은 길이를 갖는다. 3스텝은 공통 스텝 폭, 즉 제1 폭 w₁, 그리고 공통 스텝 높이, 즉 제1 높이 h₁을 갖는다. 제1 폭 w₁은 회로 패턴의 피치 폭의 1/4이다. 제1 높이 h₁은 2개의 인접한 스텝들 사이에 반사된 광의 90도 위상 시프트를 유도하도록 선택된다.

부가의 예를 위해, 반사성 PhSGB(210A)은 도 4a에 도시된 바와 같이 수직 단측(short vertical side)(214)이 수직 장측(long vertical side)(212)의 우측에 위치되게 한 제1 반사성 PhSGB(210)의 제1 배향을 나타낸다. 반사성 PhSGB(210B)는 도 4a에 도시된 바와 같이 수직 단측(214)이 수직 장측(212)의 좌측에 위치되게 한 제2 배향을 나타낸다. 본 실시예에서, 복수의 제1 반사성 PhSGB(210)는, PhSGB(210A)의 수직 장측(212)이 반사성 PhSGB(210B)의 수직 장측(212)에 인접하게 나란히 위치되도록 배열되고, 마찬가지로 반사성 PhSGB(210A)의 수직 단측(214)은 반사성 PhSGB(210B)의 수직 단측(214)으로부터 폭 w₁만큼 떨어져 있다. 이 교대의 블록 배열은 EUV 마스크(200)에 걸쳐 반복된다.

제1 반사성 PhSGB(210)은 임의의 적합한 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 먼저 ML(120)에 3스텝 하부 프로파일을 갖는 트렌치를 형성하도록 ML(120)을 리소그래피 패터닝 및 에칭하는 것이 수행된다. 패터닝 및 에칭 프로세스는 3스텝 하부 프로파일을 갖는 트렌치를 형성하도록 복수 회 수행될 수 있다. 그 다음, 제1 반사성 PhSGB(210)을 형성하기 위해 PhSGB 층(211)이 트렌치를 채우도록 성막된다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 다른 실시예에서, ML(120)에 형성되는 대신에, 제2 반사성 PhSGB(310)이 캡핑 층(130) 위에 형성된다. 제2 반사성 PhSGB(310)은 PhSGB 층(211)에 의해 형성된다. 제2 반사성 PhSGB(310)은 제3 수직 측(312), 제4 수직 측(314), 3스텝 상부 프로파일을 갖는 상면 및 캡핑 층의 상부 표면에 정렬한 평평한 하면을 갖는다. 제3 수직 측(312)은 가장 긴 길이를 갖고, 제4 수직 측(314)은 가장 짧은 길이를 갖는다. 3스텝은 동일 폭, 즉 제1 폭 w₁ 및 동일 높이, 즉 제1 높이 h₁를 갖는다.

부가의 참조를 위해, 반사성 PhSGB(310A)은 수직 단측(314)이 수직 장측(312)의 우측에 위치되게 한 제2 반사성 PhSGB(310)의 제3 배향을 나타내고, 반사성 PhSGB(310B)는 수직 단측(314)이 수직 장측(312)의 좌측에 위치되게 한 제4 배향을 나타낸다. 본 실시예에서, 복수의 제2 반사성 PhSGB(310)은, 반사성 PhSGB(310A)의 수직 장측(312)이 반사성 PhSGB(310B)의 수직 장측(312)에 나란히 위치하거나 아니면 반사성 PhSGB(310A)의 수직 단측(314)이 반사성 PhSGB(310B)의 수직 단측(314)에 제1 폭 w₁만큼 떨어지도록 배열된다.

제2 반사성 PhSGB(310)은 임의의 적합한 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 먼저 캡핑 층(130) 위에 반사성 PhSGB 층(211)이 성막된다. 그 다음, 3스텝 상부 프로파일을 갖는 제2 반사성 PhSGB(310)을 형성하도록 리소그래피 패터닝 및 에칭이 수행된다. 패터닝 및 에칭 프로세스는 3스텝 상부 프로파일에 복수 회 수행될 수 있다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 또 다른 실시예에서, 제3 반사성 PhSGB(410)가 ML(120)에 형성된다. 제3 반사성 PhSGB(410)은 반사성 PhSGB 층(211)을 포함한다. 제3 반사성 PhSGB(410)은 v형 하부 프로파일 및 캡핑 층(130)의 상부 표면에 정렬한 평평한 상부 프로파일을 갖는다. 제3 반사성 PhSGB(410)의 제2 폭 w₂은 회로 패턴의 피치 크기의 2배이다. 반사성 PhSGB(410)의 제2 높이 h₂는 상면과 하면 사이에 반사된 광의 360도 위상 시프트를 유도하도록 선택된다. 제3 반사성 PhSGB(410)은 임의의 적합한 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 먼저 ML(120)에 v형 트렌치를 형성하도록 ML(120)을 리소그래피 패터닝 및 에칭하는 것이 수행된다. 그 다음, 제3 반사성 PhSGB(410)을 형성하기 위해 반사성 PhSGB 층(211)이 트렌치를 채우도록 성막된다. 다른 예를 들면, 포토레지스트 층이 캡핑 층(130) 위에 코팅되고, e빔 패터닝 프로세스가 포토레지스트 층 상에 v형 패턴을 형성하도록 다양한 노광 에너지로 수행된다. 그 다음에, ML(120)에 v형 트렌치를 형성하도록 v형 레지스트 패턴을 통해 캡핑 층(130) 및 ML(120)을 에칭할 에칭 프로세스가 이어진다. 반사성 PhSGB(410)을 형성하도록 반사성 PhSGB 층(211)이 v형 트렌치에 채워진다. 본 실시예에서, 복수의 제3 반사성 PhSGB(410)는 나란히 위치하도록 배열된다.

도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에서, ML(120)에 형성되는 대신에, 제4 반사성 PhSGB(510)가 캡핑 층(130) 위에 형성된다. 제4 반사성 PhSGB(510)은 반사성 PhSGB 층(211)에 의해 형성된다. 제4 반사성 PhSGB(510)은 Λ형 상면 및 캡핑 층(130)의 상부 표면에 정렬한 평평한 하면을 갖는다. 제4 반사성 PhSGB(510)은 제2 폭 w₂ 및 제2 높이 h₂를 갖는다.

제4 PhSGB(510)은 임의의 적합한 프로세스에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 먼저 반사성 PhSGB 층(211)이 캡핑 층 위에 성막된다. 그 다음 포토레지스트 층이 반사성 PhSGB 층(211) 위에 코팅되고, 포토레지스트 층 상에 Λ형 패턴을 형성하도록 e 빔 패터닝 프로세스가 다양한 노광 에너지로 수행된다. 다음으로, Λ형 상부 프로파일을 갖는 반사성 PhSGB(510)을 형성하기 위해 Λ형 레지스트 패턴을 통해 반사성 PhSGB(211)을 에칭하도록 에칭 프로세스가 사용된다. 본 실시예에서, 복수의 제3 반사성 PhSGB(410s)는 나란히 위치하도록 배열된다.

상기에 기초하여, 본 개시는 반사성 PhSGB의 구조를 갖는 EUV 마스크를 채용한 EUV 리소그래피 시스템 및 프로세스를 제안한다. PhSGB는 PhSGB의 한 단부에서 반사된 반사 광이 PhSGB의 다른 단부에서 반사된 반사 광에 대하여 실질적으로 동일한 강도 및 약 180도 위상 시프트를 갖도록 구성된다. 따라서, PhSGB로부터의 반사 광에 의해 구성된 결과적인 반사 광은 거의 0인 0차 회절 차수를 포함하고, 결과적인 반사 광은 주로 -1 및 +1차 회절을 포함한다. EUV 리소그래피 시스템 및 프로세스는 에어리얼 이미지 콘트라스트의 향상 그리고 프로세스 윈도우 및 쓰루풋의 개선을 증명한다.

본 개시는 리소그래피 시스템에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, EUVL(extreme ultraviolet lithography) 시스템은 복수의 반사성(reflective) PhSGB(phase-shift-grating-blocks)를 갖는 마스크, 반사성 PhSGB로부터의 반사를 포함하여 마스크로부터 반사된 결과적인 반사 광을 생성하도록 마스크를 노광시키는 조명 시스템을 포함한다. 결과적인 반사 광은 주로 회절 광을 포함한다. 시스템은 또한 결과적인 반사 광을 수집하고 타겟을 향해 지향시키는 광학기기 시스템을 포함한다.

본 개시는 또한 마스크에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, EUVL(extreme ultraviolet lithography)용 마스크는, 저열 팽창 재료(LTEM) 층, LTEM 층의 하나의 표면 위의 반사성 다층(ML), LTEM 층의 반대 표면 위의 전도성 층, ML 위에 성막된 캡핑 층, 및 ML에 형성된 복수의 반사성 PhSGB를 포함한다. 반사성 PhSGB은 2개의 형상 중의 하나를 포함하는데, 수직 장측, 수직 단측, 3스텝 하부 프로파일을 갖는 하면 및 평평한 상면을 갖는 3스텝 형상을 포함한다. 3스텝의 각각은 패턴의 피치 폭의 약 1/4인 동일 제1 폭 w₁및 2개의 인접한 스텝들 사이에 반사된 광의 약 90도 위상 시프트를 유도하는 동일 제1 높이 h₁을 갖는다. 또한, v형 하부 프로파일 및 ML의 상부 표면에 정렬한 평평한 상부 프로파일을 포함하는 v형 형상을 포함한다. v형 반사성 PhSGB는 패턴의 피치 폭의 약 2배인 제2 폭 w₂ 및 반사성 PhSGB의 하부와 상부 사이에 반사된 광의 360도 위상 시프트를 유도하는 제2 높이 h₂를 갖는다.

하나의 실시예에서, EUVL(extreme ultraviolet lithography)용 마스크는, 저열 팽창 재료(LTEM) 층, LTEM 층의 하나의 표면 위의 반사성 다층(ML), LTEM 층의 반대 표면 위의 전도성 층, ML 위에 성막된 캡핑 층, 및 캡핑 층 위에 형성된 복수의 반사성 PhSGB를 포함한다. 반사성 PhSGB은 2개의 형상 중의 하나를 포함하는데, 수직 장측, 수직 단측, 3스텝 하부 프로파일을 갖는 상면 및 캡핑 층의 상부 표면에 정렬한 평평한 하면을 갖는 3스텝 형상을 포함한다. 3스텝의 각각은 패턴의 피치 폭의 약 1/4인 동일 제1 폭 w₁및 2개의 인접한 스텝들 사이에 반사된 광의 약 90도 위상 시프트를 유도하는 동일 제1 높이 h₁을 갖는다. 또한, Λ형 상부 프로파일 및 캡핑 층의 상부 표면에 정렬한 평평한 하부 프로파일을 포함하는 Λ형 형상을 포함한다. Λ형 반사성 PhSGB는 패턴의 피치 폭의 약 2배인 제2 폭 w₂ 및 반사성 PhSGB의 하부와 상부 사이에 반사된 광의 360도 위상 시프트를 유도하는 제2 높이 h₂를 갖는다.

전술한 바는 당해 기술 분야에서의 숙련자들이 본 개시의 양상을 보다 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징을 나타낸 것이다. 당해 기술 분야에서의 숙련자라면, 여기에 소개된 실시예와 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기반으로서 본 개시를 용이하게 이용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 당해 기술 분야에서의 숙련자라면 또한, 이러한 등가 구성이 본 개시의 사상 및 범위에서 벗어나지 않으며, 본 개시의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서 이에 다양한 변경, 치환 및 대안을 행할 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims

EUV(extreme ultraviolet) 리소그래피 시스템에 있어서,
복수의 반사성(reflective) PhSGB(phase-shift-grating-blocks)를 갖는 마스크;
상기 반사성 PhSGB로부터의 반사를 포함하여 상기 마스크로부터 반사된 결과적인 반사 광을 생성하도록 상기 마스크를 노광시키는 조명 시스템 - 상기 결과적인 반사 광은 주로 회절 광을 포함함 - ; 및
상기 결과적인 반사 광을 수집하고 타겟을 향해 지향시키는 광학기기 시스템
을 포함하는 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 반사성 PhSGB는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 및 악티늄(Ac)으로 구성된 그룹으로부터의 재료를 포함하는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 반사성 PhSGB를 갖는 마스크는,
저열 팽창 재료(LTEM; low thermal expansion material) 층;
상기 LTEM 층의 반대 표면 위에 배치된 전도성 층;
상기 LTEM 층의 하나의 표면 위에 배치된 반사성 다층(ML; multilayer);
상기 반사성 ML에 형성된 상기 반사성 PhSGB; 및
상기 반사성 ML 위에 성막된 캡핑 층
을 포함하는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 3에 있어서, 각각의 반사성 PhSGB는 수직 장측, 수직 단측, 3스텝(step) 하부 프로파일 및 평평한 상부 프로파일을 포함하는 형상으로 형성되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 3스텝 하부 프로파일의 각각의 스텝은 패턴의 피치 폭의 약 1/4인 공통 제1 폭 w₁을 갖는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 3스텝 하부 프로파일의 각각의 스텝은 2개의 인접한 스텝들 사이에 반사된 광의 약 90도 위상 시프트를 유도하는 공통 제1 높이 h₁를 갖는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 4에 있어서, 복수의 반사성 PhSGB는,
제1 반사성 PhSGB의 수직 장측이 제2 반사성 PhSGB의 수직 장측과 서로 등을 맞대고 위치하고,
상기 제1 반사성 PhSGB의 수직 단측이 제3 반사성 PhSGB의 수직 단측과 상기 제1 폭 w1만큼 떨어져 있도록,
배열되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 반사성 PhSGB는 v형 하부 프로파일 및 평평한 상부 프로파일을 갖는 형상으로 형성되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 8에 있어서, 상기 v형 하부 프로파일의 각각은 패턴의 피치 폭 w₁의 약 2배인 제2 폭 w₂ 그리고 대응하는 반사성 PhSGB의 하부와 상부 사이에 반사된 광의 360도 위상 시프트를 유도하는 제2 높이 h₂를 갖는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 반사성 PhSGB를 갖는 마스크는,
저열 팽창 재료(LTEM) 층;
상기 LTEM 층의 반대 표면 위에 배치된 전도성 층;
상기 LTEM 층의 하나의 표면 위에 배치된 반사성 다층(ML);
상기 반사성 ML 위에 성막된 캡핑 층; 및
상기 캡핑 층 위에 형성된 상기 반사성 PhSGB
를 포함하는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 반사성 PhSGB의 각각은 수직 장측, 수직 단측, 3스텝 상부 프로파일을 갖는 상면 및 상기 캡핑 층의 상부 표면에 정렬한 평평한 하면을 포함하는 형상으로 형성되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 3스텝의 각각은 공통 제1 폭 w₁ 및 공통 제1 스텝 높이 h₁을 갖는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 12에 있어서, 복수의 반사성 PhSGB는,
제1 반사성 PhSGB의 수직 장측이 제2 반사성 PhSGB의 수직 장측과 서로 등을 맞대고 위치하고,
상기 제1 반사성 PhSGB의 수직 단측이 제3 반사성 PhSGB의 수직 단측과 상기 제1 폭 w1만큼 떨어져 있도록,
배열되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 11에 있어서, 상기 반사성 PhSGB의 각각은 각진(angular) 형상의 상부 프로파일 및 상기 캡핑 층의 상부 표면과 정렬한 평평한 하부 프로파일을 갖는 형상으로 형성되는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 14에 있어서, 상기 반사성 PhSGB의 각각은 공통 폭 w₂ 및 공통 높이 h₂를 갖는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 결과적인 반사 광은 거의 0인 비회절 광을 포함하는 것인 EUV 리소그래피 시스템.
리소그래피 마스크에 있어서,
저열 팽창 재료(LTEM) 층;
상기 LTEM 층의 하나의 표면 위의 반사성 다층(ML);
상기 LTEM 층의 반대 표면 위의 전도성 층;
상기 ML 위에 성막된 캡핑 층; 및
복수의 반사성 PhSGB를 포함하고,
상기 반사성 PhSGB의 각각은 수직 장측, 수직 단측, 3스텝 하부 프로파일을 갖는 하면 및 평평한 상면을 갖는 3스텝 형상을 포함하고, 상기 3스텝의 각각은 상기 마스크에 대한 패턴의 피치 폭의 약 1/4인 공통 제1 폭 w₁을 갖고, 상기 3스텝의 각각은 리소그래피 시스템 내의 노광 동안 2개의 인접한 스텝들 사이에 반사된 광의 90도 위상 시프트를 유도하도록 선택되는 공통 제1 높이 h₁을 갖는 것인 리소그래피 마스크.
청구항 17에 있어서, 상기 반사성 PhSGB는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 및 악티늄(Ac)으로 구성된 그룹으로부터의 재료를 포함하는 것인 리소그래피 마스크.
청구항 17에 있어서, 상기 복수의 3스텝 반사성 PhSGB는,
제1 반사성 PhSGB의 수직 장측이 제2 반사성 PhSGB의 수직 장측과 서로 등을 맞대고 위치하고,
상기 제1 반사성 PhSGB의 수직 단측이 제3 반사성 PhSGB의 수직 단측과 상기 제1 폭 w1만큼 떨어져 있도록,
배열되는 것인 리소그래피 마스크.
EUVL(extreme ultraviolet lithography)에 대한 패턴을 제공하는 마스크에 있어서,
저열 팽창 재료(LTEM) 층;
상기 LTEM 층의 하나의 표면 위의 반사성 다층(ML);
상기 LTEM 층의 반대 표면 위의 전도성 층;
상기 ML 위에 성막된 캡핑 층; 및
복수의 반사성 PhSGB를 포함하고,
상기 복수의 반사성 PhSGB의 각각은 상기 패턴의 최소 피치 폭의 약 2배인 폭 w₂ 및 상기 EUVL에서 사용되는 광의 360도 위상 시프트를 유도하는 높이 h₂를 갖는 삼각 형상의 프로파일을 포함하는 것인, EUVL에 대한 패턴을 제공하는 마스크.