KR20230044302A - 리소그라피 마스크를 에칭하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리소그라피 마스크(100), 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 방법으로서, a) 공정 대기(ATM)에서 리소그라피 마스크(100)를 제공하는 단계(S1), b) 리소그라피 마스크(100) 상의 타겟 위치(ZP) 상에 집속된 입자 빔(110)을 빔 형성하는 단계(S2), c) 적어도 하나의 제1 가스 성분(GK1)을 공정 대기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 공급하는 단계(S3)로서, 제1 가스 성분(GK1)은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 반응 형태는 리소그라피 마스크(100)의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성하는, 공급 단계(S3), 및 d) 적어도 하나의 제2 가스 성분(GK2)을 공정 분위기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 공급하는 단계(S4)로서, 제2 가스 성분(GK2)은 미리 결정된 공정 조건 하에서 입자 빔(110)에의 노광에 의해 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는 퇴적물을 형성하는, 공급 단계(S4)를 갖는, 방법에 관한 것이다.

Description

리소그라피 마스크를 에칭하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 리소그라피 마스크를 에칭하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
우선 출원 DE 10 2020 120 884.7의 내용은 그 전체가 참조로서 인용된다.
마이크로리소그라피는 예컨대 집적회로와 같은 마이크로 구조 소자를 제조하는데 사용된다. 마이크로리소그라피 공정은, 조명 시스템과 투영 시스템을 갖는 리소그라피 장치를 사용하여 실행된다. 조명 시스템에 의해 조명되는 마스크(레티클)의 이미지는 이 경우 투영 시스템에 의해 기판, 예컨대 실리콘 웨이퍼 - 감광층(포토레지스트)로 코팅되며 투영 시스템의 이미지 평면에 배치됨 - 상에 투영되어, 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅에 전사한다.
작은 구조 크기를 얻어 마이크로 구조 소자의 집적 밀도를 증가시키기 위해, 예컨대 심자외선(DUV) 또는 극자외선(EUV)으로 지칭되는 매우 짧은 파장을 갖는 광을 더욱더 이용하고 있다. DUV는 예컨대 193nm의 파장을 가지며, EUV는 예컨대 13.5nm의 파장을 갖는다. 리소그라피 마스크는 이 경우에 그 자체로 5 내지 100nm 범위에 자리하는 크기 구조를 갖는다. 이러한 종류의 리소그라피 마스크를 제조하는 것은 매우 복잡하며 그러므로 고가이며, 특히 그 이유는 리소그라피 마스크가 결함이 없어야 하며, 그렇지 않으면 리소그라피 마스크로 생성된 구조가 원하는 기능을 함을 보장하지 못하기 때문이다. 이런 이유로, 리소그라피 마스크는 예컨대 검증해야 하며, 이것이 의미하는 점은 리소그라피 마스크에서 결함의 부재를 시험한다는 점이다. 이 절차에서, 결함은 검출되고 위치가 찾아져 결함의 타겟화된 수리를 가능케 한다. 통상의 결함은 예컨대 에칭 절차의 성공적이지 않은 구현 덕분에 의도한 구조의 부재이거나, 그렇지 않다면 예컨대 잘못된 자리에 실행된 에칭 절차나 과도하게 빠른 에칭 절차 덕분에 의도하지 않은 구조가 존재한다는 것이다. 이들 결함은 해당 위치에서 과잉 소재의 타겟화된 에칭에 의해 또는 추가 소재의 타겟화된 퇴적에 의해 제거될 수 있으며, 그러한 동작은 예컨대 집속된 전자 빔 유도 공정(FEBIP)에 의해 매우 타겟화된 방식으로 가능하다.
DE 10 2017 208 114 A1은 포토리소그라픽 마스크의 입자 빔 유도 에칭을 위한 방법으로서, 에칭될 위치에 활성 입자 빔을 제공하는 단계; 및 에칭될 위치에 에칭 가스를 제공하는 단계를 포함하며, 에칭 가스는 제1 가스 성분과, 제2 가스 성분으로서 수증기를 포함하며, 제1 가스 성분은 질소, 산소 및 염소를 일 성분으로 포함하는, 방법을 개시한다.
DE 10 2013 203 995 A1은 적어도 하나의 입자 빔으로 작업되는 동안 기판을 보호하는 방법 및 장치를 개시한다. 이 방법은 다음의 단계: 국부적으로 제한된 보호 층을 기판 상에 제공하는 단계; 기판 및/또는 기판 상에 배치된 층을 입자 빔 및 적어도 하나의 가스에 의해 에칭하고 및/또는 입자 빔 및 적어도 하나의 전구체 가스에 의해 소재를 기판 상에 퇴적하는 단계; 및 국부적으로 제한된 보호 층을 기판으로부터 제거하는 단계를 포함한다.
이러한 배경기술에 대하여, 본 발명의 목적은 리소그라피 마스크의 작업을 개선하는 것이다.
제1 양상에 따라, 방법은 리소그라피 마스크, 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위해 제안된다. 제1 단계 a)에서, 리소그라피 마스크는 공정 분위기에 제공된다. 제2 단계 b)에서, 집속된 입자 빔은 리소그라피 마스크 상의 타겟 위치 상에 빔 형성된다. 제3 단계 c)에서, 적어도 하나의 제1 가스 성분이 공정 분위기에서 타겟 위치에 공급되며, 여기서 제1 가스 성분은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 반응 형태는 리소그라피 마스크의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성한다. 제4 단계 d)에서, 적어도 하나의 제2 가스 성분이 공정 분위기에서 타겟 위치에 공급되며, 제2 가스 성분은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함한다.
이 방법은, 발생한 에칭 공정이 더 효과적으로 제어될 수 있으며 그러므로 더 타겟화되며 특정한 방식으로 실행될 수 있다는 장점이 있다. 이에 의해, 에칭 공정의 공정 분해능을 대체로 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 더 작은 구조를 갖는 리소그라피 마스크에 타겟화된 방식으로 작업할 수 있으며 및/또는 더 작은 크기를 갖는 결함에 대해 작업할 수 있다.
개별 방법 단계, 특히 단계 b) 내지 d)의 명시된 시퀀스는 반드시 명시된 순서로 발생할 필요는 없으며; 사실, 단계는 동시에, 교대로 및/또는 상이한 조합 또는 시간 시퀀스로 실행될 수 도 있다.
단계 c) 및 d)는 특히 시간적으로 단계 b) 전 및/또는 그와 동시에 실행된다.
에칭 공정은, 리소그라피 마스크를 에칭하기 위한 공정 분위기의 적절한 조성이 존재하며 입자 빔이 적절한 에너지로 타겟 위치 상에 빔 형성될 때 시작한다. 입자 빔이 실제로 빔 형성되기 전에 2개의 가스 성분을 공급하면, 예컨대 외래 가스 - 예컨대 선행 공정 단계로부터 공정 분위기에 여전히 존재함 - 가 배출된다는 점과, 그러므로 공정 분위기가 에칭 공정의 시작으로부터 원하는 조성을 가짐을 보장할 수 있다. 입자 빔이 빔 형성되고 있는 동안 가스 성분을 계속 공급하면, 공정 분위기의 조성이 일정하게 유지되며 및/또는 규정된 범위 내에 머무름을 보장할 수 있다.
단계 c) 및 d)는 동시에 또는 상이한 시기에 - 예컨대, 제1 및 제2 가스 성분이 간헐적으로 또는 교대로 공급됨 - 실행될 수 도 있다. 제1 및 제2 가스 성분은 더욱 구체적으로는 타겟 위치에서의 공정 분위기의 조성이 미리 결정된 범위 내에 있는 방식으로 공급된다. 실시예에서, 제1 및 제2 가스 성분은 타겟 위치에 공급되기 전 혼합될 수 있으며, 원하는 조성의 혼합물이 타겟 위치에 공급될 수 있다.
입자 빔-유도 에칭은 유리하게는, 작업할 리소그라피 마스크의 표면 상에 입자 빔이 충돌하는 위치에서 실질적으로 발생한다. 에칭 공정의 공간 제한 또는 분해능은 예컨대 입자 빔의 성질에 의존한다. 입자 빔은 예컨대, 광자, 이온, 양성자, 중성자 또는 기타 원자를 포함할 수 도 있다. 전자 빔의 사용이 특히 유리하며, 이는 이것이 매우 작은 충돌 에어리어에 집속될 수 있는 반면, 동시에 전자는 빔을 받을 표면에 실질적인 손상을 입히지 않기 때문이다. 전자 빔으로 달성 가능한 분해능은 그러므로 특히 높다.
원칙적으로, 분자 레벨에서의 에칭 공정은, 입자 빔이 작업할 표면 상에 충돌하며, 여기서 이것이 예컨대 충돌 에어리어의 구역에서 표면으로부터 유래하는 2차 전자를 트리거하게 되는 것이다. 이들 2차 전자의 에너지는 분자의 해리를 야기하기에 충분할 수 도 있다. 이러한 종류의 2차 전자가 예컨대 표면 상에서 흡수되는 그때까지 활성화되지 않은 에칭 가스 분자에 충돌하는 경우, 그 분자는 해리를 겪을 수 도 있으며, 그러므로 반응 형태가 될 것이다. 반응 형태는 소재의 표면에서 원자나 분자와 반응하여, 예컨대 휘발성 화합물을 형성한다. 이런 방식으로, 그러므로, 표면은 부식한다. 여기서 발생하는 정밀한 물리-화학적 공정은 매우 다양하며 복잡하고 현재의 연구 주제이다.
에칭 공정에 실질적으로 영향을 미치며 그러므로 그러한 공정을 제어하는데 사용되는 중요한 파라미터로는 예컨대 온도, 공정 분위기의 조성, 타겟 위치에서의 국부적 가스 압력, 조성의 부분압 및 입자 빔의 세기 및 에너지이다. 이러한 열거는 배타적이지 않다.
공정 분위기는 예컨대 제어된 조성 및 제어된 압력 - 예컨대 10-2 내지 10-8mBar의 범위에 자리함 - 을 갖는 분위기이다. 공정 분위기는 예컨대 진공 하우징에 의해 제공된다. 공정 분위기는 그럼에도 공간 및 시간 요동을 겪는다. 특히, 작업 구역에서의 공정 분위기는 그 조성에 실질적인 변경을 가질 수 도 있으며, 이는 이 조성이 공정 가스의 공급과 또한 화학 반응에 의존하기 때문이다. 추가로, 리소그라피 마스크가 작업 중인 때의 공정 분위기의 압력은 작업이 발생하고 있지 않은 시기와 비교하여 몇 크기 차수만큼 더 높을 수 도 있다. 압력은 또한 진공 하우징에서 다른 곳의 압력과 비교하여 작업 구역에서 몇 크기 만큼(several magnitudes) 상이할 수 도 있다.
리소그라피 마스크는 더욱 구체적으로는 EUV 리소그라피 마스크이다. EUV는 "극자외선"을 상징하며, 0.1 내지 30nm의 범위, 더 구체적으로는 13.5nm인 작업 광 파장을 나타낸다. 이들 파장에서, 반사 광학 요소를 사용해야 하며, 이점은 또한 리소그라피 마스크에 적용된다. 리소그라피 마스크는, 그러므로 EUV 복사선에 반사성이며 더욱 구체적으로는 브래그 미러로서 구현되는 층을 가지며, 또한 반사면 상에 구조화된 흡수 층을 갖는다. 그러한 마스크는 또한 바이너리 리소그라피 마스크로 지칭된다. 구조화된 흡수 층의 효과는 반사된 복사선의 세기의 공간 변조를 달성하여, 궁극적으로 샘플 상의 노광에 제어되는 국부적 변경을 야기하는 것이다.
리소그라피 마스크는 그러므로, 예컨대 입사 복사선 전체를 가능한 한 멀리 반사하는 구역과, 복사선의 특정 부분을 흡수하는 다른 구역을 갖는다. 복사선은 이들 구역에서 충분히 흡수될 필요는 없다. 여전히 허용될 수 있는 잔류 세기의 레벨은 특정 리소그라피 공정에 의존한다. 바람직하게도, 입사 세기의 10% 미만이 반사된다.
구조화된 층의 구조에서 임의의 결함이나 고장은 리소그라피 공정에서 원치 않는 노광을 야기할 것이며, 그러므로 리소그라피 마스크는 가능한 한 적은 결함을 갖는 것이 특히 중요하다. 결함 존재는 규정된 시험 방법을 사용하여 확인하며, 후속하여 가능한 경우 타겟화된 수리를 겪게 된다. 여기서 제안된 방법은 특히, 소재가 없어야 하는 위치에 남아 있는 소재를 제거하는데 적절하다. 이것은 또한 불투명 결함으로 불리며, 이는 이 소재가 EUV 복사선을 흡수하며 반사된 복사선에서의 세기가 그에 따라 너무 낮기 때문이다. 이들 결함은 과잉 소재의 타겟화된 에칭에 의해 제거될 수 있다.
제3 단계 c)에서, 적어도 하나의 제1 가스 성분은 공정 분위기에서 타겟 위치에 공급된다. 본 경우에, 제1 가스 성분은 에칭 가스를 형성한다. 이 가스의 특성은 이것이 상대적으로 낮은 반응성을 갖는 화합물에서 큰 반응성 구성성분을 포함한다는 점이다. 반응성 구성성분은 특히 불소나 염소와 같은 할로겐을 포함한다. 에칭 공정은 활성화에 의해 분해될 수 있거나 그 밖에는 반응 형태로 변환될 수 있다.
에칭 가스는 공정 분위기에서 타겟 위치에 가능한 한 가깝게 공급된다. 에칭 가스 자체는 예컨대 10-3 내지 10-4mBar의 범위에서의 압력을 갖는다. 에칭 가스의 개별 분자는 리소그라피 마스크의 표면 상에 흡수될 것이다. 흡수된 상태에서, 이들 분자는 낮은 거리에서 표면에 구속되지만, 또한 표면 상에서 확산할 수 도 있다. 이런 방식으로, 예컨대, 분자의 흡수된 단일 층이 리소그라피 마스크의 표면 상에, 바람직하게는 타겟 위치의 구역에 형성될 수 도 있다. 흡수된 분자의 리소그라피 마스크의 표면 원자에의 물리적 근접의 결과로서, 해리된 반응 분자가 표면의 원자와 반응할 확률이 크게 증가한다.
에칭 가스는 입자 빔을 통해 간접적으로 활성화된다. 이미 기재한 바와 같이, 활성화는 예컨대 입자 빔에 의해 표면으로부터 유발된 2차 전자에 의해 트리거된다. 활성화는 또한 입자 빔의 입자에 의해 직접적으로 발생할 수 도 있다; 그러나 그러한 반응에 대한 유효 횡단면(effective cross section)은 매우 작으며, 그 기여는 그러므로 단지 작다. 유효 횡단면은 예컨대 그에 영향을 미치는데 사용될 수 있는 빔 에너지에 의존한다.
유리하게도, 에칭 가스에서의 활성 종의 표면 원자와의 반응은, 공정 분위기를 통해 타겟 위치로부터 펌핑 오프될 수 있는 휘발성 화합물을 형성한다.
앞서 이미 기재한 입자 빔-유도 에칭 공정이 높은 공정 분해능을 결국 야기할지라도, 입자 빔에 의해 유도되지 않은 자발적 반응이나 타겟 위치가 아닌 위치에서의 에칭 반응과 같은 원치 않는 부작용이 있을 수 도 있다. 에칭 공정에 대한 더 양호한 제어를 갖기 위해, 그러므로 제2 가스 성분이 공정 분위기에서 타겟 위치에 공급되어야 함을 제안한다. 제2 가스 성분은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함한다. 제2 가스 성분은 더욱 구체적으로, 미리 결정된 공정 조건 하에서, 입자 빔에 노광 시, 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는 퇴적물을 형성할 수 있는 화합물을 포함한다. 이들 미리 결정된 공정 조건은 특히 타겟 위치에서의 제2 가스 성분의 압력과 또한 부분압 및 또한 타겟 위치에서의 공정 분위기의 추가 조성을 포함한다. 또한, 제2 가스 성분은 퇴적 가스를 포함한다고 할 수 있다.
이점은 이상하며, 이는 작업의 목적이 소재를 절개하는 것이며 소재를 축적하는 것은 아니기 때문이다. 실험에서, 그러나 본 출원인은, 그러한 퇴적 가스를 공급함으로써 에칭 공정은 특히 에칭률에 관해 개선된 제어로 및 또한 타겟 위치뿐만 아니라 다른 위치에서도 리소그라피 마스크에 상당히 감소한 손상으로 실행될 수 있다는 점을 보였다.
제1 가스 성분에 대응하여, 제2 가스 성분은 타겟 위치에서 타겟화된 방식으로 가능한 한 멀리 공급된다. 제2 가스 성분의 분자는 마찬가지로 리소그라피 마스크의 표면 상에 흡수될 수 도 있다. 이 경우, 2개의 가스 성분이 표면 상의 자유 부위에 경쟁한다. 평형상태에서, 예컨대, 가스 상에서 2개의 성분의 부분압, 각 표면 상의 흡수에 대한 경향(propensity), 및 분자의 일부에 대한 개별 이동도를 포함하는 요인에 의존하여, 분포가 일어날 것이다.
표면 상에 흡수되는 제2 가스 성분의 분자가, 발생하는 바와 같이, 예컨대 2차 전자에 의해 활성화된다면, 분자는 분해될 수 도 있으며, 이 경우, 예컨대 SiO나 SiO2와 같은 실리콘과 산소를 갖는 분자가 표면 상에 부착된다. 제안된 에칭 방법 동안, 공정 조건은 바람직하게는, 퇴적물이 형성되지 않거나 퇴적물이 미량의 범위로만 형성되도록 설정된다. 이것이 의미하는 점은, 예컨대 에칭된 소재 대 퇴적된 소재의 비가 적어도 5:1, 바람직하게는 10:1, 더욱 바람직하게는 20:1, 더욱 바람직하게는 또한 50:1 및 심지어 더 바람직하게는 100:1이라는 점이다.
또한, 상당히 낮은 율로 병렬로 진행하는 퇴적 공정에 의해 느려지는 에칭 공정이 발생하며, 에칭 공정은 결국 더욱 효과적으로 제어될 수 있다고 할 수 있다. 제2 가스 성분의 유리한 패시베이션 효과나 그 반응 형태(앞서 기재한 2차 효과나 입자 빔에 의한 다음의 활성화)를 고려하여, 그러나 이것은 유일한 효과는 아니며; 대신, 에칭 공정은 또한 더욱 효과적으로 공간적으로 제한될 수 있으며, 입자 빔을 받지 않는 리소그라피 마스크의 위치에서의 손상의 경우는 회피할 수 있다.
에칭 공정에 대한 타겟화된 제어를 얻기 위해, 제1 및 제2 가스 성분의 개별 가스 흐름은 바람직하게는 제어된다. 제1 가스 성분의 가스 흐름은 예컨대 0.1sccm 내지 10sccm(sccm: Standard Cubic CentiMetre)의 범위에 자리한다. 제2 가스 성분의 가스 흐름은 바람직하게는 제1 성분의 가스 흐름에 의존하여 설정되며; 예컨대 제1 가스 성분 대 제2 가스 성분의 100:1 내지 10,000:1의 비가 설정된다. 제1 및 제2 성분의 가스 흐름의 비는 특히 관련되어 있으며, 이는 이 비가 타겟 위치의 구역에서 성분의 화학양론 비를 결정하기 때문이다.
실시예에서, 에칭 공정의 공정 조건은 더욱 구체적으로는 소재의 층 형성이나 퇴적을 회피하기 위해서와 같은 것을 위해 설정된다. 그러한 층 형성은 예컨대 공정 분위기에서 제2 가스 성분의 존재로부터 결국 야기될 수 도 있다. 이 환경에서 "층 형성"이 의미하는 점은, 더욱 구체적으로는 예컨대 1nm2의 에어리어에 걸친 개별 원자와 같은 단지 미량 수의 원자가 표면 상에 안착하거나 그와 반응한다는 점이다. 층 형성은, 예컨대 코히어런트 층이 형성되지 않을 때 회피된다. 공정 조건은 특히 공정 분위기의 압력, 타겟 위치에서의 제1 및 제2 가스 성분의 각각의 부분압, 타겟 위치에서의 공정 분위기의 추가 조성, 온도 및 입자 빔의 에너지와 세기이다.
일 실시예에서, 제2 가스 성분은 실리케이트, 실란, 실록산, 실라잔 및/또는 실리콘 이소시아네이트를 포함한다.
실리케이트는 오소-실리식 산 Si(OH4)의 염과 에스테르이다. 실란은 수소로 포화된 실리콘 스켈레톤이다. 실록산과 실라잔은 실란으로부터 유도한 화합물이며, 이때 실록산은 일반 실험식 R3Si-[O-SiR2]n-O-SiR3 (여기서 R은 수소 원자일 수 있는 라디칼이나 알킬 라디칼임)을 가지며, 실라잔은 일반 실험식 R3Si-[NH-SiR2]n-NH-SiR3를 갖는다.
실리케이트의 예는 테트라에틸 오소실리케이트(Si(OC2H5)4); 실란의 예는 시클로펜타실란(H10Si5); 실록산의 예는 펜타메틸디실록산(C5H150Si2); 실라잔의 예는 1,1,3,3-테트라메틸디실라잔((CH3)2(SiH)2O); 및 실리콘 이소시아네이트의 예는 테트라이소시아나토실란(C4N4O4Si)이다. 형성된 임의의 퇴적물의 특정 조성은 특히 작업 공정에서 공급되는 추가 첨가 가스를 포함하는 요인에 의존한다. 예컨대, 암모니아(NH3)와 결합한 실란의 경우에, 질화 실리콘을 을 함유한 퇴적물이 형성되었을 수 도 있다.
다른 실시예에 따라, 제2 가스 성분은, 입자 빔에 노광을 갖는 미리 결정된 공정 조건 하에서, 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는 퇴적물을 형성한다.
제안된 에칭 공정의 환경에서 그러한 퇴적물의 형성은 바람직하게는 공정 조건의 적절한 설정에 의해 회피됨을 주목해야 한다.
앞서 이미 언급된 바와 같이, 형성된 임의의 퇴적물의 정확한 화학 조성은 또한 작업 공정에서 공급되는 추가 첨가 가스에 의존한다. 예컨대, 암모니아(NH3)와 결합한 실란의 경우에, 질화 실리콘을 함유한 퇴적물이 형성되었을 수 도 있다.
다른 실시예에 따라, 제2 가스 성분에 의한 에칭 공정 동안 형성된 퇴적물은 리소그라피 마스크의 습식-화학 세척의 단계에서 제거된다.
이것은, 입자 빔-유도 에칭 공정 동안 보호 효과를 갖는 퇴적물이 잔류물 없이 제거되며 그러므로 작업했던 리소그라피 마스크로 실행된 리소그라피 공정에 영향을 가하지 않는 장점이 있다.
다른 실시예에 따라, 제1 가스 성분은 이불화 제논(XeF2), 육불화 황(SF6), 사불화 황(SF4), 삼불화 질소(NF3), 삼불화 인(PF3), 육불화 텅스텐(WF6), 육염화 텅스텐(WCl6), 육불화 몰리브덴(MoF6), 불화 수소(HF), 불화 질산(NOF) 및/또는 육불화 삼인 삼질소(P3N3F6) 중 하나를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 제2 가스 성분은 타겟 위치 상으로 입자 빔의 빔 형성의 시간적으로 전 및/또는 그 후에 공급된다.
제2 가스 성분은 예컨대 라인 시스템을 통해 타겟 위치에 통과된다. 이 경우, 밸브 또는 유사한 제어 디바이스가 라인 시스템에서 제2 가스 성분의 볼륨 또는 매스 흐름율을 설정할 목적으로 제공될 수 도 있어서 제2 가스 성분의 공급에 대한 정밀한 제어를 가질 수 도 있다. 예컨대, 타겟 위치가 빔 형성되기 전, 제2 가스 성분은 대응 밸브의 개방에 의해 공급된다. 밸브는 그 후 폐쇄되며 입자 빔이 빔 형성된다. 밸브로부터 타겟 위치에서의 노즐로의 라인의 길이에 의존하여, 심지어 밸브가 폐쇄된 상태에서도 여전히 공정 분위기로의 감소한 가스 흐름이 있다. 게다가, 표면 상에 흡수된 가스 분자는 여전히 당분간 표면 상에 흡수된 상태를 유지하며, 따라서, 제2 가스 성분이 빔 형성 동안 더는 공급되고 있지 않다는 사실에도 불구하고 포지티브 효과가 달성된다. 또한, 심지어 밸브를 폐쇄한 후에도, 타겟 위치의 구역에서의 공정 분위기에서의 제2 가스 성분의 부분압이나 화학양론 비율은 포지티브 효과를 달성하기 위해 특정 기간 동안 여전히 충분히 높다고 또한 할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 제2 가스 성분은 입자 빔의 타겟 위치 상의 빔 형성 동안 공급된다.
다른 실시예에 따라, 산화제 및/또는 환원제를 포함하는 제3 가스 성분이 추가로 공급된다.
제3 가스 성분은 입자 빔의 타겟 위치 상의 빔 형성의 시간적으로 전, 그 동안 및/또는 그 후에 발생할 수 도 있다. 제3 가스 성분은 제1 및/또는 제2 가스 성분의 공급의 시간적으로 전에, 그 동안에 및/또는 그 후에 및/또는 제1 및/또는 제2 가스 성분에 대해 간헐적으로 공급될 수 도 있다. 본 문맥에서 간헐적으로가 의미하는 점은 각 성분이 교대로 공급된다는 점이다.
산화제의 예는 과산화 수소(H202), 산화 이질소(N20)이다. 환원제의 예는 산화 질소(NO), 이산화 질소(NO2), 질산(HNO3), 수소(H2), 암모니아(NH3) 및/또는 메탄(CH4)이다. 산화되거나 환원되고 있는 다른 각 성분의 산화 또는 환원 용량의 강도에 따라, 산화제는 또한 환원제로 동작할 수 도 있으며, 환원제는 또한 산화제로 동작할 수 도 있음을 주목해야 할 수 도 있다.
제3 가스 성분에 의해, 추가 반응 경로를 생성함으로써 및/또는 평형상태 반응의 화학적 평형상태에 유리하게도 영향을 미침으로써, 에칭 공정에 대한 더욱더 효과적인 제어를 가할 수 있다.
실시예에서, 공간적으로 및 시간적으로 실질적으로 균일한 에칭률과 같은 에칭 공정의 안정화에 특히 기여할 수 도 있는 화학적으로 불활성인 완충 가스를 추가로 공급할 수 있다. 적절한 완충 가스는 바람직하게는 예컨대 아르곤과 같은 비활성 가스이다.
추가 실시예에 따라, 제1 가스 성분, 제2 가스 성분 및/또는 제3 가스 성분의 공급은 각각의 성분의 고체나 액체 상을 제공하는 단계, 각각의 성분의 위임 증기압이 고체나 액체 상에 대해 달성되도록 각각의 성분의 고체나 액체 상의 온도를 설정하는 단계 및 각각의 가스 성분을 각각의 공급 라인을 통해 공정 분위기에 공급하는 단계를 포함한다.
이 실시예는 각각의 성분의 개별 가스 흐름의 제어 면에서 특히 유리하다. 예컨대, 공급된 각 성분에 대해, 별도의 컨테이너나 탱크가 제공되며, 여기에 각각의 고체나 액체 상이 저장된다. 각각의 탱크는, 탱크 내용물의 온도를 설정하는데 사용될 수 있는 전용 열 조정 수단을 갖는다. 열 조정 수단은 예컨대 냉각이나 가열에 사용될 수 있는 펠티에 요소와 같은 전열 요소를 포함한다. 또한, 냉각 회로가 제공될 수 있어서, 0℃보다 충분히 낮은 온도를 달성할 수 있다.
각 성분의 고체나 액체 상의 증기압은 온도를 통해 매우 정밀하게 제어될 수 있다. 공정 분위기의 저압으로 인해, 각각의 탱크로부터 공정 분위기 내로의 압력 구배가 있으며, 이점은 각각의 가스 성분이 탱크로부터 공급 라인을 통해 공정 분위기로 흐르게 한다.
2개 이상의 가스 성분의 별도의 가스 흐름은, 예컨대 공통 혼합 챔버에서 서로 혼합되며, 이러한 공통 혼합 챔버는 각각의 공급 라인의 종점이며, 이 챔버로부터 추가 공급 라인이 공정 분위기 내로 이어지며, 따라서 균일한 혼합물이 형성된다.
다른 실시예에 따라, 각각의 가스 성분의 매스 흐름율 및/또는 볼륨 흐름율은 각각의 공급 라인의 라인 횡단면을 설정함으로써 및/또는 폐쇄 밸브의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어된다.
이런 방식으로, 더 큰 정밀도로 가스 흐름양을 제어할 수 있으며, 가스 흐름에서 급속한 변경을 달성할 수 있다. 예컨대, 입자 빔이 빔 형성되기 전에, 제1 및 제2 가스 성분의 제1 가스 흐름율이 선택되는 반면, 제2 가스 흐름율이 빔 형성 동안 선택되며, 제3 가스 흐름율이 빔 형성 후 선택된다. 각각의 지속기간은 여기서 수 분의 구역에 있다. 각각의 성분의 고체나 액체 상의 온도는 급속하게 변화할 수 없으며, 그 이유는 열 전도 공정 자체가 수 분의 구역에서 시간스케일 상에서 동작하기 때문이다.
예컨대, 각각의 공급 라인에서, 각각의 가스 성분의 매스 흐름율 및/또는 볼륨 흐름율을 제어하기 위한 각각의 공급 밸브가 있으며, 이때 각각의 공급 밸브는 규정된(mandated) 라인 횡단면을 설정하도록 구성된다.
대안적으로 또는 추가로, 밸브는 위임된 듀티 사이클이나 0과 100 사이의 듀티 팩터에 따라 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 전환될 수 도 있다. 듀티 사이클은 여기서 공급 밸브의 폐쇄 시간과 공급 밸브의 개방 시간의 비를 나타내며, 0은 항상 개방, 100은 항상 폐쇄이다. 예컨대 베이스 간격으로서 1초를 선택하며, 이것이 의미하는 점은 최단 가능 개방 또는 폐쇄 시간이 1초라는 점이며, 10의 듀티 사이클이 의미하는 점은, 공급 밸브가 1초 동안 개방되며, 그 후 10초 동안 폐쇄된다는 점이다. "쵸핑"으로 또한 지칭되는 이 방법은 공정 분위기에서 각각의 가스 성분의 부분압에서 무시할 만한 요동을 단지 야기하며, 특히 그 이유는 공급 라인의 볼륨이, 심지어 밸브가 폐쇄될 때도, 버퍼의 방식으로, 가스 흐름을 유지하기 때문이다.
다른 실시예에 따라, 입자 빔은 대전 입자, 더욱 구체적으로는 전자로 구성된다.
전자의 하나의 장점은, 이들 전자가 빔 하에서 표면에 매우 적은 손상을 가하거나 어떤 손상도 가하지 않는다는 점이며, 그 이유는 이들 전자가 소재를 깊게 침투하지 못하며 단지 전류로서 흐를 수 있기 때문이다. 게다가, 전자 빔은 10nm의 구역에서 직경을 갖는 매우 작은 입사 에어리어 상에 집속될 수 있으며, 결국 에칭 공정의 분해능은 특히 높다.
다른 실시예에 따라, 리소그라피 마스크는 EUV 리소그라피에 사용하기 위해 구현된다.
EUV 리소그라피 마스크는, 예컨대 DUV 리소그라피(DUV: Deep Ultra-Violet, 예컨대 193nm의 작업 광 파장)에 대한 리소그라피 마스크와 같이, 투과성으로 활용될 수 있는 리소그라피 마스크와는 기본적으로 상이한 구조를 갖는다. DUV 리소그라피 마스크는, 예컨대 투명한 석영 기판과 구조화된 층 - 또한 예컨대 질화 실리콘과 같은 투명하지만 상-영향 품질을 가짐 - 을 특성으로 한다. EUV 리소그라피 마스크의 화학적 성질은 이것과 기본적으로는 상이하며, 그 이유는 소재의 광학 속성이 기본적으로 EUV 파장에서 상이하기 때문이다.
예컨대, EUV 리소그라피 마스크는 층으로 된 구조를 특성으로 하며, 여기서 베이스는 예컨대 용융 실리카나 실리콘으로 구성될 수 도 있는 캐리어나 기판에 의해 형성된다. 추후 동작 시 작업 광의 빔을 수신하는 측면 상에 배치되는 것은 브래그 미러 또는 다층 미러이며, 이러한 미러는 작업 광의 각각의 파장에 대해 특히 구현된다. 이 배치에서, 작업 광의 파장을 기반으로 하여 고 및 저 굴절률을 가지며, 작업 광의 파장의 대략 1/2인 층 두께를 갖는 층이 서로 위아래로 교대로 배치된다. 작업 광은 예컨대 13.5nm의 파장을 갖는다. 그 경우에, 적절한 미러가, 예컨대 (수직 입사에 대해) 브래그 미러의 형태로, 6.75nm의 층 두께를 각각 갖는 몰리브덴과 실리콘으로 구성되는 다수의 이중 라미나(double laminae)를 포함하는 다층 미러일 것이다. 다층 미러는 화학 기상 퇴적(CVD) 등과 같은 알려진 퇴적 공정을 사용하여 제조될 수 도 있다. 다층 미러 상에는 에칭 정지 층이 배치된다. 첫째, 에칭 정지 층은 구조화된 라미나(lamina)를 구조화할 때 활용되는 에칭 공정을 정지하여, 다층 미러가 공격을 받지 않게 하는 기능을 갖는다. 둘째, 에칭 정지 층은 자체가 다층 미러의 일부이다. 에칭 정지 층은 그러므로 특히 작업 광에 대응하여 적응되는 층 두께를 갖는다. 에칭 정지 층은 예컨대 루테늄이나 다른 귀금속으로 구성된다. 에칭 정지 층 상의 구조화된 층은 EUV 복사선을 흡수하며, 그러므로, 복사선의 공간 조명 세기에 변조를 야기하는 층이다.
EUV 리소그라피 마스크에 대해, 표면 균일성 요건은 특히 까다롭다. 특히 서브-나노미터 범위에서 반사면의 임의의 거칠기를 제어해야 하며, 이는 그렇지 않으면 산란 손실이 있고 리소그라피 공정이 그에 따라 손상되기 때문이다.
다른 실시예에 따라, 리소그라피 마스크는, 리소그라피 공정에 사용된 복사선을 흡수하고 있는 소재로 구성되는 구조화된 라미나를 지니는 대면 측면을 갖는 에칭 정지 층을 가지며, 활성화된 제1 가스 성분의 에칭 정지 층에 관한 에칭률은 구조화된 라미나에 관한 에칭률보다 적어도 2배, 바람직하게는 5배, 더욱 바람직하게는 10배 더 낮다.
구조화된 라미나는 특히 예컨대 질화 탄탈륨(TaN), 산화 탄탈륨(TaO), 산질화 탄탄륨(TaNO), 질화 붕소 탄탈륨(TaBN) 등인 화합물을 포함한다. 리소그라피 공정에서 노광에 사용되는 복사선을 흡수하는 기타 소재는 마찬가지로 여기서 가능하다. 그러나 에칭 정지 층은 특히 예컨대 루테늄과 같은 귀금속을 포함한다. 에칭 공정은 에칭 선택도를 통해 더욱 효과적으로 제어될 수 있다.
다른 실시예에 따라, 리소그라피 마스크는 다수의 이중 층으로 구성되는 다층 미러로서 구현되는 미러 층을 포함하며, 여기서 각각의 이중 층은 제1 화학 조성으로 구성되는 제1 층과, 제2 화학 조성으로 구성되는 제2 층을 포함하며, 여기서 제1 및 제2 층의 각각의 층 두께는 3 내지 50nm, 바람직하게는 3 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 5 내지 10nm, 매우 바람직하게는 5 내지 8nm, 더욱더 바람직하게는 6 내지 7nm의 범위에 있다.
제1 화학 조성과 제2 화학 조성의 광학 속성, 특히 굴절률은 리소그라피 공정에서 사용되는 복사선에 관해 상이하다.
다층 미러는 예컨대 다수의 50 내지 100개의 이중 층, 즉 100 내지 200개의 개별 층을 포함한다. 다층 미러는 추가 중간 층을 추가로 가질 수 도 있으며, 이들 층은 예컨대 다층 스택 내에서 일 층으로부터 인접한 층으로의 원자의 확산을 감소시키는 효과를 갖는다. 그러한 중간 층은 바람직하게는 광학 면에서는 실질적으로 주목할 수 없는 층 두께 - 예컨대 수 원자 층의 두께 - 를 갖는다.
제1 및 제2 화학 조성의 각각의 결합은 바람직하게는 2개의 화학 조성의 일부에 관한 굴절률 콘트래스트를 기반으로 하여 선택된다. 각각의 층 두께는 바람직하게는, 층의 광학 활성 두께가 입사각을 고려하여 파장의 대략 1/2에 대응하도록 선택된다. 예컨대 중간 층을 보상하기 위해, 이로부터 약간의 편차가 있을 수 도 있다.
다른 실시예에 따라, 입자 빔은 1eV 내지 100keV, 바람직하게는 3eV 내지 30keV, 더욱 바람직하게는 10eV 내지 10keV, 매우 바람직하게는 30eV 내지 3keV, 더욱더 바람직하게는 100eV 내지 1keV의 에너지를 갖는다.
빔 에너지는 바람직하게는, 빔에서 가능한 많은 입사 입자가 제1 가스 성분의 분자의 활성화를 야기하도록 선택된다. 매우 감소한 빔 에너지가 이 목적에 유리하다. 다른 한편으로, 전하 캐리어가 입자 빔을 통해 공급된 결과로서 일어날 수 도 있는 리소그라피 마스크의 대전 효과(charging effect)는 입자 빔의 전환을 초래할 수 도 있으며 그러므로 분해능의 감소를 초래할 수 도 있다. 이 효과를 최소화하기 위해, 더 높은 빔 에너지가 유리하다.
예컨대, 입자 빔은 전자로 구성되며, 전자 빔은 1 내지 1,000pA, 바람직하게는 1 내지 100pA의 범위, 더욱 바람직하게는 10 내지 70pA의 범위의 전류를 갖는다. 더 높은 전류가 더 높은 반응률을 초래할 수 도 있으며, 그러므로 에칭 공정의 가속을 초래할 수 도 있지만, 더 높은 전류는 또한 표면의 더 큰 대전을 초래한다.
제2 양상에 따라, 제1 양상에 따른 방법에 의해 제조된 리소그라피 마스크, 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크가 제안된다.
제3 양상에 따라, 리소그라피 마스크, 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 장치가 제안된다. 이 장치는 공정 분위기의 제공을 위한 하우징과, 리소그라피 마스크 상의 타겟 위치에 입자 빔의 집속된 빔 형성을 위한 수단을 포함한다. 더 제공되는 것은 공정 분위기에서 타겟 위치에 제1 가스 성분을 제공하기 위한 수단이며, 여기서 제1 가스 성분은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 반응 형태는 리소그라피 마스크의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성한다. 더 제공되는 것은 공정 분위기에서 타겟 위치에 제2 가스 성분을 제공하기 위한 수단이며, 제2 가스 성분은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함한다.
장치는 특히, 타겟 위치에서 입자 빔의 집속된 빔 형성을 위한 수단을 작동하기 위해, 타겟 위치에서 제1 가스 성분의 제공을 위한 수단을 작동하기 위해 및 타겟 위치에서 제2 가스 성분의 제공을 위한 수단을 작동하기 위해, 제1 가스 성분과 제2 가스 성분이 타겟 위치에서 입자 빔의 집속된 빔 형성의 시간적으로 이전에 및/또는 그와 동시에 제공되는 방식으로, 구성되는 제어 디바이스를 포함한다.
이 장치는 바람직하게는 제1 양상의 방법에 따라 동작한다. 이 장치는 앞서 기재한 방법과 동일한 장점이 있다.
제안된 방법에 대해 기재된 실시예와 특성은 제안된 장치에 대해 대응하여 유효하며, 그 역도 가능하다.
예컨대, 장치는, 진공 하우징에 배치되어, 샘플 홀더 상에 배치된 샘플 상으로의 전자 빔의 집속된 빔 형성을 위해 구성되는 전자 컬럼을 포함한다. 이 장치는 예컨대 변형된 전자 현미경일 수 도 있다. 진공 하우징은 유리하게도 공정 분위기를 제공하며, 이때 제공된 압력은 예컨대 10-5 내지 10-8mBar의 범위의 압력이다. 공정 분위기에서의 압력은 공간적 및 시간적 요동을 받을 수 도 있다. 제1 및 제2 가스 성분을 제공하기 위한 각각의 수단은 특히 많은 양의 각각의 성분이 유지되는 컨테이너나 탱크를 포함한다. 각각의 성분이 가스 형태로 저장된다면, 수단은 바람직하게는 고 압력 컨테이너이며, 이러한 컨테이너는 가스를 수백 bar의 압력 하에서 유지한다. 컨테이너에서 유리하게도 제공되는 것은 각각의 성분의 액체나 고체 상이며, 이때 이 성분의 증기압은 온도를 통해 제어된다. 이 경우, 개별 가스 분자는 액체나 고체 상으로부터 바로 가스 상으로 증발하거나 승화한다. 각각의 수단은 타겟 위치에 가능한 가까운 노즐에서 종료하는 공급 라인을 더 포함한다. 이러한 방식으로, 각각의 가스 성분은 리소그라피 마스크 상의 타겟 위치에 매우 가깝게 및 타겟화된 방식으로 공급된다. 이러한 공급 라인은 밸브 및/또는 다른 공정-엔지니어링 디바이스를 포함할 수 도 있다.
제어 디바이스는, 에칭 공정과 같이 장치로 실행되는 공정의 시간적 경과(temporal course)를 제어하도록 특히 구성된다. 예컨대, 제어 디바이스는 전자 현미경을 제어하며, 제1 및 제2 가스 성분에 대한 공급 라인에서 밸브를 제어한다. 제어 디바이스는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로서 기술적으로 구현될 수 도 있다. 하드웨어로 구현된다면, 제어 디바이스는 예컨대 컴퓨터로서나 마이크로프로세서로서 구현될 수 도 있다. 소프트웨어로서 구현된다면, 제어 디바이스는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 함수(function)로서, 루틴으로서, 알고리즘으로서, 프로그램 코드의 일부로서, 또는 수행 가능한 오브젝트로서 구현될 수 도 있다.
본 경우에 단수 형태로 기재된 요소("A(n); one")는 정확히 하나의 요소로 제한되는 것으로 반드시 이해되지는 않아야 한다. 오히려, 예컨대 2개, 3개 이상과 같은 다수의 요소가 또한 제공될 수 있다. 여기서 사용된 임의의 다른 수치도 또한 정확히 언급한 수의 요소로 제한되는 효과로 이해되지는 않아야 한다. 오히려, 반대로 언급되지 않는다면, 상위 및 하위 수치 편차가 가능하다.
본 발명의 추가 가능 구현은 또한 예시적인 실시예에 관해 앞서 또는 이하에서 기재되는 특성이나 요소의 명시적으로 언급되지 않은 조합을 포함한다. 이 경우, 당업자는 본 발명의 각각의 기본적 형태에 개선 또는 보충으로서 개별 양상을 또한 추가할 것이다.
본 발명의 추가로 유리한 구성과 양상은 종속 청구항 및 또한 후술될 본 발명의 예시적인 실시예의 요지이다. 다음의 상세한 설명에서, 본 발명은 수반하는 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 기초로 하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 입자 빔-유도 처리 동작을 진행하고 있는 리소그라피 마스크를 통한 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 장치의 개략 블록도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 입자 빔-유도 에칭 공정 전 및 후의 리소그라피 마스크의 전자 현미경 이미지를 도시한다.
도 4a 내지 도 4c는 리소그라피 마스크 상의 알려진 입자 빔-유도 에칭 공정을 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는 알려진 에칭 공정에 의한 에칭 전 및 후의 리소그라피 마스크의 전자 현미경 이미지의 시퀀스를 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 알려진 에칭 공정에 의해 야기된 기판에 대한 손상을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 리소그라피 마스크 상의 본 발명의 입자 빔-유도 에칭 공정을 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 에칭 공정으로 작업한 리소그라피 마스크를 도시한다.
도 9는 입자 빔-유도 에칭 공정으로 리소그라피 마스크 상에 작업하기 위한 방법의 개략 블록도를 도시한다.
도 10은 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 다른 장치의 개략 블록도를 도시한다.
동일한 요소나 동일한 기능을 갖는 요소는, 반대로 언급되지 않는 한, 도면에서 동일한 참조부호가 제공되었다. 도면의 예시는 반드시 실제 축적대로는 아님을 또한 주목해야 한다.
도 1은 입자 빔-유도 처리 동작을 진행하고 있는 리소그라피 마스크(100)를 통한 단면을 개략적으로 도시한다. 이 동작은 더욱 구체적으로는 국부적으로 유도된 에칭 공정이며, 여기서 소재는 리소그라피 마스크(100)로부터 절개된다. 에칭 공정은 또한, 예컨대 리소그라피 마스크(100)의 표면에 안착한 먼지 입자와 같은 이물질(미도시)에도 적용될 수 도 있다.
리소그라피 마스크(100)의 도시한 예에서, 마스크는, 예컨대 반사를 기초로 하여 동작하는 EUV 리소그라피에 적절한 마스크이다. 이것이 의미하는 점은 동작 시 작업 광이 리소그라피 마스크(100)에 충돌하며 동일한 반-공간(the same half-space)으로 다시 반사된다는 점이다. EUV는 여기서 "극자외선"을 상징하며, 0.1nm와 30nm 사이의 작업 광 파장을 나타낸다.
이 예에서, 리소그라피 마스크(100)는 층 구조를 가지며, 여기서 베이스는 예컨대 용융 실리카로 구성될 수 도 있는 캐리어나 기판(102)에 의해 형성된다. 이후에 작업 광으로 동작 시 조사되는 측면 상에 배치되는 것은 다층 미러(104)이며, 이러한 미러는 브래그 미러로서 작업 광의 각각의 파장에 대해 특히 구현된다. 이 배치에서, 작업 광의 파장을 기초로 하여, 고 및 저 굴절률이며, 리소그라피 마스크(100) 상에서 작업 광의 입사각의 사인값(sinus value)에 의해 곱해진 작업 광의 파장의 대략 1/2인 층 두께를 갖는 층이 서로 위아래에 교대로 배치된다. 작업 광은 예컨대 13.5nm의 파장을 갖는다. 이 경우, 90°의 입사각에 대해 적절한 다층 미러는, 브래그 미러로서, 6.75nm의 층 두께를 각각 갖는 몰리브덴과 실리콘의 다수의 이중 라미나를 포함하는 미러(104)일 것이다. 광의 경사진 입사인 경우에, 선택된 층 두께는 더 작아야 한다. 다층 미러(104)는 예컨대 최대 100개의 그러한 이중 라미나를 포함한다. 다층 미러(104)는 화학 기상 퇴적(CVD) 등과 같은 알려진 퇴적 공정에 의해 제조될 수 도 있다. 다층 미러(104) 상에 배치되는 것은 에칭 정지 층(106)이다. 이 에칭 정지 층(106)의 제1 기능은 구조화된 라미나(108)의 구조화에 이용되는 에칭 공정을 정지하여, 다층 미러(104)나 기판(102)이 공격을 받지 않게 하는 것이다 게다가, 에칭 정지 층(106) 자체는 다층 미러(104)의 일부이며, 그러므로 다층 미러(104)의 제1 층을 형성한다. 에칭 정지 층(106)은 그러므로 특히 작업 광에 대응하여 적응되는 층 두께를 갖는다. 에칭 정지 층(106)은 예컨대 루테늄이나 다른 귀금속으로 구성된다.
이러한 종류의 층 구조는 예컨대 EUV 조명 상의 조사된 세기의 대략 70%의 반사도를 달성한다. 리소그라피에 필요한 조명 세기에서 국부적 변조를 달성하기 위해, 구조화된 층(108)이 에칭 정지 층(106) 상에 배치된다. 구조화된 층(108)은 예컨대 질화 붕소 탄탈륨(TaBN), 질화 탄탈륨(TaN), 산화 붕소 탄탈륨(TaBO) 및/또는 산화 탄탈륨(TaO)을 포함한다. 구조화된 층(108)을 제조하기 위해, 예컨대 TaBN의 층이 먼저 전체 에어리어 위에 적용되고, 그 후 선택적으로 에칭된다. TaBN 층이 남아 있는 구역에서, 입사 작업 광은 크게 감쇄한다. 반사된 빔선속은 TaBN 층을 두 번 통과하기 때문에, 입사 세기의 대략 10% 미만이 TaBN 층의 구역에서 반사된다.
리소그라피 마스크(100)의 제조 동안, 결함이 발생한다(예컨대, 도 3 참조). 세기-변조 리소그라피 마스크의 경우에, 특히 투명한 결함과 불투명한 결함 사이에는 구별이 된다. 투명한 결함의 결과는, 낮은 세기만 있거나 세기가 없는 위치에서의 노광 시, 세기가 너무 높은 것이다. 불투명한 결함의 결과는 그 반대이다: 다시 말해, 각각의 위치에서, 세기는 부재이거나 원하는 세기에 대해 너무 낮다.
이 예에서, 에러의 가능한 소스는 특히 에칭 정지 층(106)을 포함하는 다층 미러(104)의 구조에서의 에러, 및 또한 구조화된 층(108)의 구조화 동안의 에러이다. 후자는 매우 타겟화된 방식으로 수리될 수 있으며, 이는 이들 결함이 표면 상에 있으며 그러므로 바로 접근 가능하기 때문이다. 이러한 목적을 위한 하나의 적절한 기술은 입자 빔-유도 공정이며, 그 이유는 이들 공정이 타겟화된 국부적 작업을 가능케 하기 때문이다. 이러한 환경에서 상정되는 입자는 이온, 전자 및 광자(레이저 등)를 포함한다. 특히 유리한 것은 전자 빔이며, 그 이유는 한편으론 이들 전자 빔이 매우 작은 타겟 지점 상에 집속될 수 있으며, 다른 한편으론 예컨대 빔을 받게 되는 표면에 구조적 변화와 같은 상대적으로 매우 적은 손상을 초래하거나 손상을 초래하지 않을 수 있기 때문이다. 그 이유는, 특히 전자가 비교적 낮은 침투 깊이를 갖는다는 점을 포함하다. 대조적으로, 이온은 특히 소재를 더 깊이 침투하며, 여기서 이들 이온은 때때로 도핑을 초래하며 그에 따라 소재의 구조적 변경을 초래하여 역효과를 가능케 한다. 레이저 빔은, 이들 레이저 빔이 작은 에어리어에 집속될 수 없다는 점과 공간 선택도 및 그러므로 작업 공정의 분해능이 더 낮다는 점에서 전자 빔에 대해 단점이 있다. 이 예에서 복사선은 전자 빔(110)이다.
이 예에서, 구조화된 층(108)에 TaBN 층의 제거되지 않은 부분 형태로, 불투명한 결함(112)이 있다. 결함(112)은 국부적으로 유도된 에칭 공정을 사용하여 제거된다. 이 목적에 필요한 것은 첫째 활성 전자 빔(110)(일반적으로, 입자 빔(110))과 둘째 제1 가스 성분(GK1) - 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있음 - 이다.
집속된 전자 빔(110)은 특히 타겟 위치(ZP) 위에서 주사된다. 타겟 위치(ZP)는 예컨대 5nm 내지 2㎛ 범위의 크기를 갖는다. 충돌 지점에서, 집속된 입자 빔(110)은 바람직하게는 1 내지 50nm 범위의 반치전폭(full width at half maximum)의 (세기를 기반으로 한) 대략 가우스 빔 프로파일을 갖는다. 집속은 유리하게는 조정될 수 있다. 전자 빔(110)은, 위임 드웰(dwell) 시간 동안, 각 경우에 충돌 지점의 크기를 갖는 지점에 조사하는 방식으로 편향된다. 또한, 여기서 용어 "픽셀"을 사용할 수 있다. 타겟 위치(ZP)는 예컨대 픽셀로 나뉘며, 픽셀은 전자 빔(110)에 의해 연속해서 조사된다. 드웰 시간은 예컨대 수백 피코초 내지 마이크로초의 범위에 자리한다. 타겟 위치(ZP) 및 픽셀의 크기에 의존하여, 전체 통과에 대해 규정된 사이클 시간이 있다. 106개의 픽셀과 1,000ps의 드웰 시간인 경우에, 사이클 시간은 예컨대 1ms에 이른다. 에칭 공정에서, 예컨대 수백만 개의 사이클이 타겟 위치(ZP)에 적용되며, 이것이 의미하는 점은 전자 빔(110)이 수백만 회 타겟 위치(ZP) 위에서 주사된다는 점이다.
타겟 가스 성분(GK1), 예컨대 XeF2는 바람직하게는 타겟화된 방식으로 타겟 위치(ZP)에 공급된다. 이 경우에, 개별 XeF2 분자는 리소그라피 마스크(100)의 표면 상에 흡수될 수도 있다. 흡수된 상태에서, 흡수된 분자와 표면 원자 사이의 상호동작은 상대적으로 강하다. 활성 전자 빔(110)의 결과로서 및/또는 타겟 지점(ZP)에서 전자 빔(110)에 의해 및 특히 표면 근처 원자로부터의 2차 전자에 의해 트리거된 2차 공정의 결과로서, 제1 가스 성분(GK1)의 분자가 활성화된다. XeF2의 예에서, 이 분자는 예컨대 해리되며, 이때 결과적인 불소 원자나 불소 라디칼이 TaBN 층의 표면 원자와 반응하며 공정 분위기(ATM)를 통해 휘발하는 휘발성 가스 화합물을 형성한다. 이런 방식으로 국부화된 소재 절개가 있다.
XeF2가 상대적으로 반응성 물질이므로, 입자 빔(110)에 의한 활성화가 없어도, 어느 정도는, 표면 원자와의 자발적인 반응이 있으며, 이것은 제어되지 않는 에칭을 초래할 수 있다. 이점은 제1 가스 성분(GK1)(에칭 가스)과 자유 표면의 화학 반응 사이에 이용되는 조합에 매우 의존한다. 에칭 공정에 대한 더 효과적인 제어를 얻기 위해, 여러 첨가 가스를 공급할 수 있으며, 이들 가스는 완충 기능이나 패시베이션 기능을 수행한다. 이러한 환경에서 알려진 것은 에칭 공정에서의 물의 사용이며, 이것은 패시베이션 효과를 갖는다. 물이 갖는 문제점은 그러나 이것이 에칭 정지 층(106)을 공격할 수 도 있다는 점이며, 이 에칭 정지 층(106)은 예컨대 루테늄이나 다른 귀금속으로 구성된다. 제2 가스 성분(GK2)으로서 이 예에서 공급되는 물에 대한 대안은 테트라에틸 오소실리케이트(Si(OC2H5)4)이며, 이것은 테트라에톡시실란, 이후 줄여서 TEOS로도 지칭된다. TEOS는 입자 빔-유도 공정에서 알려진 퇴적 가스이며, 예컨대 산화 실리콘의 층의 국부적 생성에 사용된다. 첫째, TEOS는 패시베이션 효과를 가지며, 이를 통해 자발적인 에칭 공정은 실질적으로 일어나지 않거나 전혀 일어나지 않으며, 둘째 에칭 정지 층(106)이 공격을 받지 않는다. 전자 빔(110)에 노광 하에서, TEOS는 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 탄화 실리콘, 및 또한 이들 화합물의 혼합 상을 포함하는 퇴적물을 야기할 수 도 있다. 이점은 에칭 공정의 선택도나 제어에 기여할 수 도 있다. 게다가, 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 탄화 실리콘은 EUV 복사선의 상대적으로 적은 감쇄만을 실행하며, 또한 그에 따라 이 경우 산화 실리콘, 질화 실리콘 및 탄화 실리콘으로 이 경우에 아마도 형성되는 얇은 층은 무시할 수 있다.
본 발명의 에칭 공정에서, 제1 및 제2 가스 성분(GK1, GK2)은 바람직하게는 전자 빔(110)의 타겟 위치(ZP) 상으로의 빔 형성의 시간적으로 전에 및/또는 그 동안에 타겟 위치(ZP)에 공급된다. 따라서, 공정 분위기(ATM)의 조성은, 전자 빔(110)이 타겟 위치(ZP) 상에 빔 형성되고 있는 동안 제어될 수 도 있어서, 앞서 및 이하에서 기재하는 유리한 효과는 에칭 공정에서 제2 가스 성분(GK2)의 사용을 통해 달성된다.
도 2는, 리소그라피 마스크(100), 예컨대 도 1로부터는 EUV 리소그라피 마스크(100)의 입자 빔-유도 에칭을 위한 장치(200)의 개략 블록도를 도시한다. 장치(200)는, 하우징(210)에서 공정 분위기(ATM)를 생성하기 위해 10-2 내지 10-8mBar의 범위의 압력으로 진공 펌프(250)에 의해 진공이 되는 하우징(210)을 갖는다. 장치(200)는, 진공 하우징(210)에 배치되어, 집속된 입자 빔(110)을 제공하기 위한 수단(220)을 갖는다. 수단(220)은 빔 준비 유닛(222)과 또한 하나 이상의 빔 안내 및/또는 빔 성형 수단(224, 225)을 가지며, 이들 수단은 입자 빔(110)을 원하는 방식으로 타겟 위치(ZP)로 보낸다. 해당 디바이스는 여기서 예컨대 전자 컬럼(220)이며, 이러한 컬럼(220)은 집속된 전자 빔(110)을 제공하기 위해 구성된다. 빔 안내 및 빔 형성 요소(224, 225)는 이 경우에 특히 멀티폴(multipole)로서 구현된다. 추가로 제공되는 것은 유리하게도 검출기(226)이며, 이러한 검출기(226)는 후방 산란된 전자 및 2차 전자를 검출하며 그러므로 리소그라피 마스크(100)의 전자 현미경 이미지를 포착하도록 구성된다. 이런 방식으로, 현장에서 리소그라피 마스크(100)에 관한 작업 동자을 따를 수 있다.
장치(200)는, 작업할 리소그라피 마스크(100)를 유지하며 위치지정하기 위한 샘플 플랫폼(202)을 가지며, 이러한 플랫폼은 바람직하게는 공간에서 2개, 더욱 바람직하게는 3개 방향으로 작동될 수 있다. 더 나아가, 샘플 플랫폼(202)은 경사질 수 있으며 회전할 수 있도록 장착될 수 있어서, 리소그라피 마스크(100)를 수단(220)에 관해, 더욱 구체적으로는 입자 빔(110)에 관해 가장 큰 가능한 정밀도로 정렬할 수 도 있다(미도시). 샘플 플랫폼(202)은 유리하게는 진동 댐핑이 장착되며, 나머지 구조로부터 기계적으로 분리된다(미도시).
하우징(210) 외부에 배치되는 것은 제1 가스 성분(GK1)을 제공하기 위한 수단(230)과, 제2 가스 성분(GK2)을 제공하기 위한 수단(240)이다. 각각의 수단(230, 240)의 실시예는 바람직하게는, 이들이 각각의 성분의 고체나 액체 상의 온도를 제어하여 각각의 가스 성분(GK1, GK2)의 증기압을 설정하도록 되어 있다. 이런 식으로, 밸브 등이 없이, 각각의 공정에 최적화되는 각각의 가스 성분(GK1, GK2)의 가스 흐름을 유리하게도 달성할 수 있다. 그러나 이것은 밸브 등의 추가 제공을 배제하는 것은 아니며, 그 이유는 밸브는 유리하게도 가스 흐름의 매우 급속한 변화를 가능케 하기 때문이다. 수단(230, 240) 각각은 하우징(210) 내로의 공급 라인(232, 242) - 각각의 노즐 내로 개방됨 - 을 갖는다. 노즐은 유리하게는 타겟 지점(ZP)에 보내져, 공급된 가스(GK1, GK2)는 타겟화된 방식으로 타겟 지점(ZP)에서 리소그라피 마스크(100)의 표면과 접촉하게 된다. 이점은 공정 제어와, 또한 에칭 공정의 효율을 증가시킨다. 수단(230, 240)에 추가로, 유사한 방식으로 구현되며, 완충 가스, 산화 또는 환원 가스와 같은 추가 가스 성분을 공정 분위기(ATM)에 공급하기 위해 제공되는 추가 수단(미도시)이 있을 수 도 있다.
또한, 도시되는 것은 흡입 회수 유닛(260)이며, 이 유닛(260)은 과잉 가스와, 또한 특히는 휘발성 반응 산물을 타겟 지점(ZP)의 구역으로부터 흡입 하에서 빼내도록 구성된다. 이점은 예컨대 추가 진공 펌프(250)를 사용하여 행해진다. 이로 인해, 공정 분위기(ATM)의 조성은 더욱 효과적으로 제어되며, 특히 이점은 반응 산물이 리소그라피 마스크(100) 상에서 다른 곳에 정착하는 것을 방지하거나, 다른 예기치 않은 공정이 과잉 가스로 발생하는 것을 방지한다.
도 3a 및 도 3b는 입자 빔-유도 에칭 공정 이전 및 이후의 리소그라피 마스크(100)의 전자 현미경 이미지를 도시한다. 여기서 도시한 예는 평행 구조를 가지며; 이것은 그러나 단지 예시적이며 임의의 제한을 부과하는 것으로서 해석되지는 않아야 한다. 다른 리소그라피 마스크가 여러 기하학적 형태를 가질 수 도 있다. 도시한 리소그라피 마스크(100)는 특히 예컨대 도 1에 도시한 층 구조를 갖는 EUV 리소그라피 마스크이다.
도 3a는 이 지점에 의도하지 않은 흡수 구역 형태의 결함을 갖는 리소그라피 마스크(100)를 도시한다. 백색 점선을 갖는 박스가 결함 구역을 강조하는 역할을 한다. EUV 리소그라피 마스크(100)는 도 2의 장치(200)로 예컨대 제안된 입자 빔-유도 에칭 공정을 받게 되며, 이때 명시한 타겟 위치(ZP)(도 1 참조)는 그 소재가 제거될 리소그라피 마스크(100)의 구역이다.
도 3b는 에칭 공정이 실행된 후 EUV 리소그라피 마스크(100)를 도시한다. 결함은 성공적으로 제거되었고 리소그라피 마스크(100) 상의 라인은 이제 모두 서로 분리되어 있음이 자명하다. 백색 박스는 수리 부위를 강조하는 역할을 한다. 리소그라피 마스크(100)는 이제 의도한 구조를 가지며, 예컨대 EUV 리소그라피 공정에서 사용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 리소그라피 마스크(100) 상의 알려진 입자 빔-유도 에칭 공정을 개략적으로 도시한다. 알려진 공정으로, 이후에 설명할 바와 같이, 원치 않는 부작용이 있다. 도 4a는 초기 상황을 도시하며, 이때 리소그라피 마스크(100)가 공정 분위기(ATM1)에 배치된다. 예컨대 질화 탄탈륨(TaN)과 같은 제1 소재(108a)로 실질적으로 구성되는 구조화된 층(108)이 에칭되고 있다. 층(108)의 표면은 예컨대 산화 탄탈륨(TaO) 및/또는 산질화 탄탈륨(TaON)을 포함하는 상이한 소재(108b)로 구성된다. 이러한 종류의 표면 근처 층(108b)은 스스로 자발적으로 형성될 수 도 있으며, 이때 층(108b)은 이 경우에 수 나노미터의 두께를 갖거나, 타겟화된 방식으로 퇴적될 수 도 있으며, 그 경우에 층 두께는 예컨대 임의대로 설정될 수 있다. 리소그라피 마스크(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 추가 층을 가질 수 도 있으며, 이들 층은 여기서 명료성을 이유로 도시하고 있지 않다. 에칭 공정은 예컨대 도 2의 장치(200)에 의해 실행된다.
도 4a 내지 도 4c의 공정은 공정 분위기(ATM1)로 실행되며, 이러한 공정 부위기(ATM1)는 예컨대 XeF2를 에칭 가스로서 H20를 패시베이션 가스로서 포함한다. 의도는 예컨대 도 3a에 도시한 바와 같은 결함(112)을 제거하는 것이다. 결함(112)은 여기서 점선으로 경계가 정해져 있다. 타겟 위치(ZP)는 대응하여 결함(112)의 구역에 놓인다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 에칭 공정은 입자 빔(110)에 의해 타겟화된 방식으로 실행되며, 이때 층(108)은 타겟 위치(ZP)에서 기판(101) 아래로 제거된다. 타겟 위치(ZP)는 예컨대 픽셀로 나눠지며, 이때 하나의 픽셀은 층(108) 상에서 집속된 입자 빔(110)의 충돌 에어리어에 대응하며, 입자 빔(110)은 픽셀 단위로 타겟 위치 위를 주사한다. 각 사이클에서 층(108)의 다수의 원자 층이 절개된다. 이 경우에, 먼저 외부 층(108b) 그리고 내부 층(108a)이 섹션으로 노광된다.
에칭 공정 동안 손상(DMG1, DMG2)의 원치 않는 경우가 있을 수 도 있다. 그에 따라, 예컨대 리소그라피 마스크(100)의 기판(101)은 거친 표면(DMG1)에 의해 표현된 바와 같이 손상될 수 도 있다. 에칭 절차는 항상 타겟 위치(ZP)의 여러 픽셀에서 정확히 동일한 속도로 발생하지는 않기 때문에, 기판(101)이 이미 특정 픽셀에서 노출되는 반면 다른 픽셀에서는 절개될 소재가 남아 있는 상황이 일어난다. 에칭 공정은 그러므로 계속되며, 이점은, 기판(101)이 이미 개방되어 있는 구역에서, 입자 빔(110)에 의한 및 또한 특히 활성화된 형태의 어그레시브 에칭 가스에 의한 및/또는 공정 분위기(ATM1)에서 패시베이션 가스로서 존재하는 물에 의한 손상(DMG1)의 경우를 야기한다.
게다가, 층(108)의 측벽이 에칭 절차 공정으로서 노출되는 타겟 위치(ZP)의 에지에서, 손상(DMG2)의 추가 경우가 있을 수 도 있다. 이것의 예가 층(108)의 노출된 측벽을 공격하여 아마도 측벽의 열화를 야기하는 에칭 공정이다.
도시한 타겟 위치(ZP)에서 이 에칭 공정이 종료한 이후, 에칭 공정은 예컨대 리소그라피 마스크(100)의 다른 위치에서 실행된다(미도시). 이 절차 동안, 공정 분위기(ATM1)에서 가스는 노출된 층(108a)과 계속 직접 접촉해 있다. 이 시나리오에서, 노출된 소재(108a)가 공격받는 자발적 반응이 있을 수 도 있다. 결국, 원치 않는 에칭 공정이 일어날 수 도 있으며, 도 4c에 도시한 바와 같이, 표면 층(108b)의 언더 에칭의 형태로 추가 손상(DMG3)을 야기할 수 도 있다. 이 공정은, 제어 없이 진행되며, 그러므로 타겟화된 에칭 공정의 방식에서는 두드러진다. 손상(DMG3)은 예컨대, 표면 근처 층(108b)이 제1 가스 성분(GK1)에 의해 공격을 받지 않거나 가볍게만(only insubstantially) 공격받는 반면 소재(108a)가 상당히 공격을 받을 때 일어난다.
도 5a 내지 5c는, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 기재한 에칭 공정에 의한 입자 빔-유도 에칭 전(도 5a) 및 그 후(도 5b 및 도 5c)의 리소그라피 마스크(100)의 전자 현미경 이미지의 시퀀스를 도시한다. 리소그라피 마스크(100)는 예컨대 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 갖는다.
기판(106) 및 구조화된 층(108)은 전자 현미경 이미지로 분명하게 볼 수 있다. 도 5a는 점선 박스의 형태로 타겟 위치(ZP)를 도시한다. 이 경우에, 타겟 위치(ZP)는 기판(106) 상에 위치한다. 집속된 입자 빔(110)은 도 1을 참조하여 기재한 바와 같이 타겟 위치(ZP) 위에서 주사한다(도 1 또는 도 2 참조).
도 5b는 에칭 공정 후 작업이 이뤄진 구역을 도시하며, 이 이미지는 600V의 전자 빔 에너지로 포착되었다. 이 에너지로, 특히 토폴로지 구조를 포착할 수 있다. 입자 빔(110)을 받는 구역에서, 약간의 퇴색(discolouration)을 인지할 수 있으며, 이 점은 이 구역에서 기판 표면이 손상됨을 나타낸다. 손상된 구역은 점선(DMG1)에 의해 강조되어 있다. 또한, 도 5a와의 이 층(108)의 에지의 비교는 이들 에지가 또한 손상(DMG2)을 보이며 더는 그렇게 선명하게 규정되지 않음을 보여준다.
도 5c는 작업이 이뤄진 구역의 추가 이미지를 도시하며, 이 이미지는 더 높은 전자 빔 에너지로 포착하여 특히 소재의 콘트래스트가 볼 수 있게 하였다. 검은색 점(DMG1)은, 이들 부위에서 에칭 정지 층(106)이 전체적으로 에칭되었음을 나타낸다. 이들 부위에서, 예컨대 다층 미러(104)에의 더욱더 깊은 손상을 배제할 수는 또한 없다(도 1 참조).
도시한 손상(DMG1, DMG2)의 경우는 예컨대 리소그라피 공정에서 EUV 복사선의 감소한 반사를 초래하며, 이때 마이크로 구조 소자의 제조 시 가능한 에러의 결과가 있다. 소모된 에지(frayed edges)에서, 더 많은 복사선이 산란되며, 이점은 마찬가지로 노광 공정을 손상시킨다.
도 6a 내지 도 6c는, 예컨대 도 1에 도시한 리소그라피 마스크와 동일한 구조를 갖는 EUV 리소그라피 마스크(100) 상에서 에칭 정지 층(106)에 알려진 에칭 공정에 의해 야기되는 추가 손상을 도시한다. 이 경우에, 예컨대, 사용된 에칭 공정은 XeF2를 에칭 가스로서, H2O를 패시베이션 가스로서 및 NO2를 완충 가스로서 공급하는 것을 수반하였다. 에칭 공정은 타겟 위치(ZP)의 구역에 위치한 질화 붕소 탄탈륨(TaBN) 소재의 컬럼을 제거하는데 사용되었다.
도 6a는 리소그라피 마스크(100)의 작업이 이뤄진 구역의 전자 현미경 이미지를 도시한다. 차별적인 밝기를 타겟 위치(ZP)의 구역에서 볼 수 있으며, 손상(DMG1)을 제시한다. 또한, 4개의 위치 마커(DC)가 명백하게 보인다. 명료성을 위해, 단 하나만 참조부호로 표시되어 있다. 위치 마커(DC)의 목적은, 빔 형성 공정 동안 집속된 입자 빔(110)(도 1 및 도 2 참조)을 제공하기 위한 수단(220)(도 2 참조)과 리소그라피 마스크(100) 사이에서 상대적 시프트를 시각화하며 보상하는 것이다. 이 경우, 위치 마커(DC)는 에칭 공정 동안 정기적으로 주사되며, 이런 이유로, 밝은 손상된 구역이 이들 마커 주위에서 도한 볼 수 있게 된다.
도 6b는 화학 복사선으로 포착된 리소그라피 마스크(100)의 이미지를 도시한다. 도 6b는 예컨대 리소그라피 마스크(100)를 갖는 리소그라피 공정에서 샘플 상에서 일어났던 것과 같은 반사된 복사선의 2차원 세기 분포를 도시한다. 밝기 차이는 세기 차이에 대응한다. 반사된 세기는 에칭 정지 층(106)의 구역에서 대략 70%이며, 구조화된 층(108)의 구역에서 10% 미만이다. 손상된 구역(DMG1)은 마찬가지로 밝기로서 인식될 수 있다. 손상된 구역(DMG1)을 통과하는 해당 구역(ROI)이 도시되어 있다. 해당 구역(ROI)의 세기 값은 도 6c에서 위치의 함수로서 도시되어 있으며, 마커("z" 및 "0")가 도 6b와 일치한다.
도 6c의 도표는 해당 구역(ROI)에서의 EUV 복사선의 반사된 세기(R)를 위치의 함수로서 도시한다. 위치, "z" 및 "O"는 도 6b와 일치한다. 수직 축은 세기(I)를 도시하며, 세기(I)는 예컨대 최고 값으로 정규화되어 있다. 측정은, 반사된 세기의 최소치가 위치("z")에 있음을 보여준다. 이것이 보여주는 점은, 에칭 정지 층(106)에의 손상이 EUV 복사선의 더 열악한 반사도와, 그러므로 더 열악한 리소그라피 공정을 초래한다는 점이다.
도 7a 내지 도 7c는, 도 4a 내지 도 4c와 유사하게, 여기서는 그러나 본 발명에 따라 실행되는 에칭 공정을 도시한다. 결국, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명한 원치 않는 또는 제어 않되는 부작용은 실질적으로 억제된다.
도 7a 내지 도 7c의 예에서, 공정 분위기(ATM)는 예컨대 XeF2를 에칭 가스로서 TEOS를 첨가 가스로서 포함한다. 에칭 공정은, 도 4b의 예의 경우에서처럼 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 타겟화된 방식으로 진행한다. 도 4b와의 대조로, 그러나, 공정 분위기(ATM)에서 TEOS의 존재는, 예컨대 실질적으로는 산화 실리콘이나 이산화 실리콘으로 구성되는 패시베이션 층(109)의 형성을 야기한다. 이 패시베이션 층(109)은 예컨대 공정 분위기(ATM)로부터의 제2 가스 성분(GK2)의 퇴적에 의해 및/또는 노출된 소재(108a)와 제2 가스 성분(GK2)의 분자의 화학 반응에 의해 생성될 수 도 있다. 패시베이션 층(109)은, 기판(101) 및 또한 층(108a)의 노출된 표면이 시일링되거나 패시베이션되며, 따라서 도 3b를 참조하여 설명한 종류의 손상은 일어나지 않거나 오직 가볍게만 일어난다는 유리한 효과를 갖는다. 층(109)은 또한 활성화된 에칭 공정에 의해 절개될 수 있음을 주목해야 할 수 도 있다. 유리하게도, 그러므로, 층(109)의 더 큰 층 두께가 형성되지 않는다. 공정은 특히 가스 공급의 제어에 의해 제어되며, 가스 공급의 제어는 타겟 위치(ZP)의 구역에서 공정 분위기(ATM)의 조성을 결정한다.
패시베이션 층(109)은 그러므로 기판(101)에의 손상이 감소하거나 전체적으로 억제되는 장점이 있다. 더 나아가, 리소그라피 마스크(100)의 품질을 또한 제한할 수 도 있는 자발적인 에칭 반응이 방지된다. 매우 타겟화되며 깨끗한(clean) 에칭 공정이 그러므로 가능하다.
특히, 통일화된 층(109)이 형성되지 않으며, 대신 제2 가스 성분(GK2)의 다수의 원자만이 에칭 공정에 의해 절개된 표면 상에서 공정 분위기(ATM)로부터 퇴적되며 및/또는 표면 층으로부터의 원자와 반응하는 경우일 수 도 있다. 층 형성은 그러므로 회피된다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 에칭 공정으로 작업하게 되는 리소그라피 마스크(100)를 도시한다. 리소그라피 마스크(100)는 예컨대 도 1을 참조하여 설명된 층 구조를 갖는다. 정상 측에서 볼 수 있는 것은, 부분적으로는 구조화된 층(108)이며, 부분적으로는 에칭 정지 층(106)이다. 리소그라피 마스크(100)는, 공급된 제1 가스 성분(GK1)(도 1 및 도 2 참조)이 XeF2였으며 공급된 제2 가스 성분(도 1 및 도 2 참조)이 TEOS였던 에칭 공정을 겪게 되었다. 추가 첨가 가스는 사용되지 않았다. 가스 흐름은 성분의 각각의 액체 또는 고체 상의 온도를 통해 제어되었으며, XeF2는 이 예에서는 -20℃의 온도에서 유지되고 TEOS는 -33℃의 온도에서 유지된다. 제1 가스 성분(GK1)을 활성화하기 위해, 집속된 전자 빔(110)(도 1 또는 도 2 참조)이 사용되었다. 에칭 공정은 노출된 에칭 정지 층(106) 상에서 2개의 인접한 직사각형 타겟 위치(ZP) 상에서 실행되었다.
도 8a는 600V의 전자 에너지로 포착된 리소그래피 마스크(100)의 작업이 이뤄진 구역의 전자 현미경 이미지를 여기서 도시하며, 이것이 의미하는 점은 표면 구조가 쉽게 식별할 수 있다는 점이다. 2개의 타겟 위치(ZP)의 구역에서, 아주 약한 밝기가 인지될 수 있어서, 표면 구조, 예컨대 표면 거칠기에의 약간의 변경을 제공한다.
도 8b는, 더 높은 전자 에너지로 포착되며 선명한 소재 콘트래스트를 발생시키는 리소그라피 마스크(100)의 작업이 이뤄진 구역의 전자 현미경 이미지를 도시한다. 이 이미지에서, 도 5c에서 볼 수 있는 바와 같이, 퇴적물이 에칭 정지 층(106) 상에 형성되었는지나 에칭 정지 층(106)이 에칭되어 버렸는지가 식별되었다. 도 8b는 본질적으로 퇴적물이 형성되지 않았다는 점과, 또한 에칭 정지 층(106)이 에칭 공정 동안 실질적으로 공격을 받지 않았다는 점을 도시한다.
도 8c는 화학 복사선으로 찍은 리소그라피 마스크(100)의 이미지를 도시하며, 반사된 세기를 보여준다. 반사된 세기는 에칭 정지 층(106)의 구역에서 대략 70%이며, 구조화된 층(108)의 구역에서 10% 미만이다. 타겟 위치(ZP)의 구역에서, 아주 가벼운 편차만이 에칭 정지 층(106)의 남은 조사되지 않은 표면과 비교하여 볼 수 있다.
이 경우, 손상을 야기하는 종래의 공정(도 5a 내지 도 5c 및 또한 도 6a 내지 도 6c 참조)과 비교하여, 에칭 정지 층(106)은 손상되지 않는다.
도 9는 입자 빔-유도 에칭 공정으로 리소그라피 마스크(100)(도 1 내지 도 8 참조) 상에 작업하기 위한 방법의 개략적 블록도를 도시한다. 제1 단계(S1)에서, 리소그라피 마스크(100)는 공정 분위기(ATM)(도 1, 도 2 및 도 7 참조)에서 제공된다. 예컨대, 리소그라피 마스크(100)는 장치(200)의 샘플 플랫폼(202) 상에 배치되며, 하우징(210)은 대략 10-6 내지 10-8mBar의 압력으로 진공이 된다. 제2 공정(S2)에서, 집속된 입자 빔(110)(도 1 또는 도 2 참조)이 리소그라피 마스크(100) 상에서 타겟 위치(ZP) 상에 빔 형성된다. 제3 단계(S3)에서, 제1 가스 성분(GK1)(도 1 또는 도 2 참조)이 공정 분위기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 공급된다. 제1 가스 성분(GK1)은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 이때 반응 형태는 리소그라피 마스크(100)의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성한다. 제1 가스 성분(GK1)은 특히 입자 빔(110)에 의해 및/또는 입자 빔(110)에 의해 트리거된 2차 효과에 의해 활성화된다. 제4 단계(S4)에서, 적어도 하나의 제2 가스 성분(GK2)(도 1 및 도 2 참조)이 공정 분위기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 공급된다. 미리 결정된 공정 조건 하에서, 입자 빔(110)에 노광 시, 제2 가스 성분(GK2)은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는 퇴적물을 형성한다. 이 에칭 공정에서 공정 조건은 바람직하게는, 퇴적물이 형성되지 않거나 아주 약간의 퇴적물만 형성되도록 선택된다.
방법에서, 제3 단계(S3)와 제4 단계(S4)는, 특히 제2 단계(S2)에 시간적으로 이전 및/또는 그에 동시에 실행된다.
도 10은 리소그라피 마스크(100)의 입자 빔-유도 에칭을 위한 장치(200)의 다른 실시예의 개략적 블록도를 도시한다. 도 10의 장치(200)는 도 2를 참조하여 설명되는 장치(200)의 특성 모두를 가지며, 그 이유로, 이들 특성은 여기서 다시 설명하지 않는다. 장치(200)는 특히 도 9를 참조하여 설명한 방법에 의해 동작한다.
게다가, 도 10의 장치(200)는 제어 디바이스(270)를 갖는다. 제어 디바이스(270)는 예컨대 장치(200)를 제어하기 위한 제어 컴퓨터의 일부로서 구현된다. 제어 디바이스(270)는 타겟 위치(ZP)에서 입자 빔(110)의 집속된 빔 형성을 위한 수단(220)을 작동하기 위해, 타겟 위치(ZP)에서 제1 가스 성분(GK1)을 제공하기 위한 수단(230)을 작동하기 위해, 및 타겟 위치(ZP)에서 제2 가스 성분(GK2)을 제공하기 위한 수단(240)을 작동화하기 위해 구성된다. 이 배치에서, 제어 디바이스(270)는, 제1 가스 성분(GK1)과 제2 가스 성분(GK2)이 타겟 위치(ZP)에서 입자 빔(110)의 집속된 빔 형성에 시간적으로 전에 및/또는 그와 동시에 제공되도록 수단(230) 및 수단(240)을 작동한다.
각각의 수단을 작동하는 제어 디바이스(270)의 컨셉은 예컨대 제어 디바이스(270)가 제어 명령을 각각의 수단에, 더욱 구체적으로는 각각의 수단의 제어기에 전송함을 의미하는 것으로 이해되며, 이 제어 명령은 이 방법에서 시간적으로 각각의 지점에서 의도되는 각각의 수단에 대한 설정을 포함한다. 제어 명령은 유선으로 또는 그 밖에 무선으로 예컨대 광학 전송 섹션을 통해 송신될 수 도 있다.
비록 본 발명은 예시적인 실시예를 기반으로 하여 기재되었지만, 여러 방식으로 변형될 수 있다.
100: 리소그라피 마스크 101: 기판
102: 기판 104: 다층 미러
106: 에칭 정지 층 108: 구조화된 층
108a: 층 108b: 층
109: 층 110: 입자 빔
112: 결함 200: 장치
202: 샘플 플랫폼 210: 하우징
220: 수단 222: 빔 준비 유닛
224: 빔 안내 수단 225: 빔 성형 수단
226: 검출기 230: 수단
240: 수단 250: 진공 펌프
260: 흡입 회수 유닛 270: 제어 디바이스
ATM: 공정 분위기 ATM1: 공정 분위기
DC: 위치 마커 DMG1: 손상
DMG2: 손상 DMG3: 손상
GK1: 가스 성분 GK2: 가스 성분
I: 세기 POS: 위치
R: 반사된 세기 ROI: 해당 구역
S1: 방법 단계 S2: 방법 단계
S3: 방법 단계 S4: 방법 단계
z: 위치 ZP: 타겟 지점

Claims (17)

  1. 리소그라피 마스크(100), 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 방법으로서,
    a) 상기 리소그라피 마스크(100)를 공정 분위기(ATM)에서 제공하는 단계(S1),
    b) 집속된 입자 빔(110)을 상기 리소그라피 마스크(100) 상의 타겟 위치(ZP) 상에 빔 형성하는 단계(S2).
    c) 적어도 하나의 제1 가스 성분(GK1)을 상기 공정 분위기(ATM)에서 상기 타겟 위치(ZP)에 공급하는 단계(S3)로서, 제1 가스 성분(GK1)은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 상기 반응 형태는 상기 리소그라피 마스크(100)의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성하는, 상기 공급 단계(S3), 및
    d) 적어도 하나의 제2 가스 성분(GK2)을 상기 공정 분위기(ATM)에서 상기 타겟 위치(ZP)에 공급하는 단계(S4)로서, 제2 가스 성분(GK2)은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하며, 단계 c) 및 d)는 단계 b)에 시간적으로 전에 및/또는 그와 동시에 실행되는, 상기 공급 단계(S4)를 갖는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 제2 가스 성분(GK2)은 실리케이트, 실란, 실록산, 실라잔 및/또는 실리콘 이소시아네이트를 포함하는, 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 제2 가스 성분(GK2)은, 미리 결정된 공정 조건 하에서 입자 빔(110)에의 노광으로, 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는 퇴적물을 형성하는, 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 에칭 공정 동안 제2 가스 성분(GK2)에 의해 형성되는 퇴적물은 상기 리소그라피 마스크(100)의 습식-화학 세척 단계에서 제거되는, 방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가스 성분(GK1)은 이불화 제논(XeF2), 육불화 황(SF6), 사불화 황(SF4), 삼불화 질소(NF3), 삼불화 인(PF3), 육불화 텅스텐(WF6), 육염화 텅스텐(WCl6), 육불화 몰리브덴(MoF6), 불화 수소(HF), 불화 질산(NOF) 및 육불화 삼인 삼질소(P3N3F6) 중 하나를 포함하는, 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 가스 성분(GK2)을 공급하는 단계는 입자 빔(110)을 상기 타겟 위치(ZP) 상에 빔 형성하기 시간적으로 전에 및/또는 그 이후에 발생하는, 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 가스 성분(GK2)을 제공하는 단계는 입자 빔(110)을 상기 타겟 위치(ZP) 상에 빔 형성하는 동안 발생하는, 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    산화제 및/또는 환원제를 포함하는 제3 가스 성분을 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 가스 성분(GK1), 상기 제2 가스 성분(GK2) 및/또는 상기 제3 가스 성분을 공급하는 단계는:
    각각의 성분의 고체나 액체 상을 제공하는 단계,
    고체나 액체 상에 대해 각각의 성분의 규정된(mandated) 증기압을 달성하도록 각각의 성분의 고체나 액체 상의 온도를 설정하는 단계, 및
    각각의 가스 성분(GK1, GK2)을 각각의 공급 라인(232, 242)을 통해 상기 공정 분위기(ATM)에 공급하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 각각의 가스 성분의 매스 흐름율 및/또는 볼륨 흐름율은 각각의 공급 라인(232, 242)의 라인 횡단면을 설정함으로써 및/또는 폐쇄 밸브의 듀티 사이클을 제어함으로써 제어되는, 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 빔(110)은 대전 입자, 더욱 구체적으로는 전자로 구성되는, 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리소그라피 마스크(100)는 EUV 리소그라피에 사용하기 위해 구현되는, 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리소그라피 마스크(100)는, 리소그라피 공정에 사용된 복사선에 흡수성인 소재로 구성되는 구조화된 라미나(lamina)(108)를 지니는 대면 측면을 갖는 에칭 정지 층(106)을 가지며, 활성화된 제1 가스 성분(GK1)의 상기 에칭 정지 층(106)에 관한 에칭률은 상기 구조화된 라미나(108)에 관한 에칭률보다 적어도 2배, 바람직하게는 5배, 더욱 바람직하게는 10배 더 낮은, 방법.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서, 상기 리소그라피 마스크(100)는 다수의 이중 층으로 구성되는 다층 미러(104)로서 구현되는 미러 층을 가지며, 각각의 이중 층은 제1 화학 조성으로 구성되는 제1 층과, 제2 화학 조성으로 구성되는 제2 층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 층의 각각의 층 두께는 3nm 내지 50nm, 바람직하게는 3nm 내지 20nm, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 10nm, 매우 바람직하게는 5nm 내지 8nm의 범위에 있는, 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 빔(110)은 1eV 내지 100keV, 바람직하게는 3eV 내지 30keV, 더욱 바람직하게는 10eV 내지 10keV, 매우 바람직하게는 30eV 내지 3keV, 더욱더 바람직하게는 100eV 내지 1keV의 에너지를 갖는, 방법.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조되는 리소그라피 마스크(100), 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크.
  17. 리소그라피 마스크(100), 더욱 구체적으로는 비-투과성 EUV 리소그라피 마스크의 입자 빔-유도 에칭을 위한 장치(200)로서,
    공정 분위기(ATM)를 제공하기 위한 하우징(210),
    상기 리소그라피 마스크(100) 상의 타겟 위치(ZP)에 입자 빔(110)의 집속된 빔 형성을 위한 수단(220),
    상기 공정 분위기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 제1 가스 성분(GK1)을 제공하기 위한 수단(230)으로서, 제1 가스 성분(GK1)은 활성화에 의해 반응 형태로 변환될 수 있으며, 상기 반응 형태는 상기 리소그라피 마스크(100)의 소재와 반응하여 휘발성 화합물을 형성하는, 상기 수단(230),
    상기 공정 분위기(ATM)에서 타겟 위치(ZP)에 제2 가스 성분(GK2)을 제공하기 위한 수단(240)으로서, 제2 가스 성분(GK2)은 산소, 질소 및/또는 탄소와 실리콘의 화합물을 포함하는, 상기 수단(240), 및
    상기 타겟 위치(ZP)에서 입자 빔(110)의 집속된 빔 형성을 위한 수단(220)을 작동하기 위해, 상기 타겟 위치(ZP)에서 상기 제1 가스 성분(GK1)을 제공하기 위한 수단(230)을 작동하기 위해 및 상기 타겟 위치(ZP)에서 상기 제2 가스 성분(GK2)을 제공하기 위한 수단(240)을 작동하기 위해, 제1 가스 성분(GK1)과 제2 가스 성분(GK2)이 상기 타겟 위치(ZP)에서 상기 입자 빔(110)의 집속된 빔 형성에 시간적으로 전에 및/또는 그와 동시에 제공되는 방식으로, 구성되는 제어 디바이스(270)를 갖는, 장치.
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