KR101506398B1 - 반사형 마스크를 위한 구조물 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명개시는 반사형 마스크의 실시예를 제공하고, 반사형 마스크는 기판; 기판 상에 형성된 반사형 다층; 반사형 다층 상에 형성되고 8보다 큰 경도를 갖는 캡핑층; 및 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층을 포함한다.
Description
상호 참조
본 출원은 2013년 3월 15일자에 출원된 발명의 명칭이 “STRUCTURE AND METHOD FOR REFLECTIVE-TYPE MASK"인 미국 가특허 출원 제61/789,750호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로써 본 출원에 포함된다.
반도체 집적 회로(IC) 산업은 급속한 성장을 이루었다. IC 물질 및 설계에서 기술적 진보는 IC 세대를 만들었고, 각각의 세대는 이전 세대보다 더욱 작고 더욱 복잡한 회로를 갖는다. IC 진화 동안에, 기하학적 크기(즉, 제조 공정을 이용하여 생성될 수 있는 가장 작은 컴포넌트 또는 라인)는 감소한 반면, 기능 밀도(즉, 칩 영역당 상호접속된 디바이스의 수)는 일반적으로 증가하였다. 이러한 축소 공정은 일반적으로 생산 효율성을 증가시키고 관련 비용을 낮춤으로써 이점을 제공한다. 또한, 이와 같은 축소는 IC 제조 및 처리의 복잡성을 증가시키고, 이러한 진보를 실현하기 위해, IC 제조 및 처리에서 유사한 개발이 필요하다. 리소그래피 패턴화와 연관된 한 예에서, 리소그래피 공정에 이용될 포토 마스크는 그 위에 정의된 회로 패턴을 갖고, 웨이퍼에 전달될 것이다. 반사형 마스크는 극자외(extreme ultraviolet; EUV) 리소그래피 공정 동안에 이용된다. 그러나, 기존의 반사형 마스크는 세정 공정과 같은 제조물 제작에 취약하고, 쉽게 손상된다.
그러므로, 필요한 것은 상기 문제를 다루기 위한 반사형 마스크 및 이의 제작 방법이다.
본 발명의 목적은 반사형 마스크를 위한 구조물 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명개시는 반사형 마스크의 실시예를 제공하고, 반사형 마스크는 기판; 기판 상에 형성된 반사형 다층; 반사형 다층 상에 형성되고 루테늄보다 큰 세정 내구성을 갖는 캡핑층; 및 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층을 포함한다.
본 발명개시는 또한 반사형 마스크의 다른 실시예를 제공한다. 반사형 마스크는 기판; 기판 상에 형성된 반사형 다층; 반사형 다층 상에 형성된 물질의 캡핑층; 캡핑층 상에 형성된 흡수층; 및 흡수층 상에 형성된 물질의 보호층을 포함하고, 보호층 및 흡수층 양자 모두는 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화된다.
본 발명개시는 또한 반사형 마스크를 만드는 방법의 일 실시예를 제공한다. 방법은 기판 상에 형성된 반사형 다층을 형성하는 단계; 반사형 다층 상에 물질로 된 캡핑층을 형성하는 단계; 캡핑층 상에 흡수층을 형성하는 단계; 흡수층 상에 상기 물질로 된 보호층을 형성하는 단계; 및 집적 회로 레이아웃에 기초하여 흡수층 및 보호층 양자 모두를 패턴화하는 단계를 포함한다.
본 발명개시는 또한 집적 회로를 형성하는 방법의 일 실시예를 제공한다. 방법은 기판 상에 물질층을 형성하는 단계; 물질층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및 포토래소그래피 공정에서 포토마스크를 이용하여 포토레지스트층을 패턴화하는 단계를 포함한다. 포토마스크는 기판; 기판 위의 반사형 다층; 반사형 다층 위에 있고 대략 8보다 큰 경도를 갖는 캡핑층; 및 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층을 포함한다.
본 발명에 따르면, 반사형 마스크를 위한 구조물 및 방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명개시는 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 가장 잘 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처(feature)들은 실척도로 도시되지 않았고 단지 예시를 목적으로 이용됨을 강조한다. 사실, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 구성된 극자외(EUV) 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도 1의 반사형 마스크의 피처의 특성 데이터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도 1의 반사형 마스크의 피처의 다양한 데이터를 제공하는 표이다.
도 4는 본 발명개시의 다른 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 5는 본 발명개시의 다른 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 6은 본 발명개시의 다양한 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크를 만드는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명개시의 다양한 실시예들에 따라 구성된 집적 회로를 만드는 방법의 흐름도이다.
도 1은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 구성된 극자외(EUV) 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도 1의 반사형 마스크의 피처의 특성 데이터를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예들에 따라 도 1의 반사형 마스크의 피처의 다양한 데이터를 제공하는 표이다.
도 4는 본 발명개시의 다른 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 5는 본 발명개시의 다른 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 6은 본 발명개시의 다양한 실시예들에 따라 구성된 EUV 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크를 만드는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명개시의 다양한 실시예들에 따라 구성된 집적 회로를 만드는 방법의 흐름도이다.
다음의 발명개시는 본 발명개시의 상이한 피처(feature)들을 구현하는 다수의 상이한 실시예들, 또는 예들을 제공한다. 컴포넌트 및 장치의 특정한 예들은 본 발명개시를 단순화하기 위해 이하에 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위에 제 1 피처의 형성은, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함하고, 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 제 1 피처와 제 2 피처 사이에 부가적인 피처들이 형성되는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순함과 명료함을 위한 것으로, 그 자체가 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하지 않는다.
도 1은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라 구성된 극자외(EUV) 리소그래피 노출 툴에 이용되는 반사형 포토 마스크(또는 반사형 레티클 또는 반사형 마스크)(100)의 단면도이다.
반사형 마스크(100)는 기판(102)를 포함한다. 기판(102)은 강화된 조명 방사에 의한 마스크 가열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하도록 선택된다. 본 실시예들에서, 기판(102)은 저열 팽창 물질(low thermal expansion material; LTEM)을 포함한다. LTEM은 용융 석영, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 및/또는 기술 분야에 공지된 다른 적합한 LTEM을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기판(102)은 마스크의 설계 요건에 따라, 석영 또는 유리와 같은 다른 물질들을 포함한다. 기판(102)은 낮은 결함 레벨 및 매끄러운 표면을 갖는 물질들을 포함한다.
반사형 마스크(100)는 기판(102) 상에 퇴적된 반사형 다층(reflective multilayer; RML)(104)[또한 다층 거울(multilayer mirror; MLM)로도 언급됨]을 포함한다. RML(104)은 기판(102)으로 향하는 방사 광을 반사시키도록 설계된다. 일 실시예에서, RML(104)은 기판(102)의 상부에 퇴적된 2개 물질들의 교대층을 포함하여 13.5 nm 파장을 갖는 EUV와 같은 방사 광의 반사를 최대화하는 브래그 반사기(Bragg reflector)의 역할을 한다.
[예를 들어, 프레넬 방정식(Fresnel equation)에 따라 2개 층들의 계면에서 큰 반사율을 달성하기 위해] 2개의 층들 간에 굴절률의 큰 차이를 제공하도록 선택된 교대층의 2개의 물질들의 조합은 (예를 들어, 흡수를 최소화하기 위해) 그 층들에 대해 작은 흡광 계수(extinction coefficient)를 제공할 수도 있다. 한 예에서, RML(104)은 쌍을 이룬 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 층을 포함한다. 다른 예에서, RML(104)은 쌍을 이룬 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 층을 포함한다. RML(104)의 쌍을 이룬 각각의 층 중 각각의 층의 두께는 마스크에 입사하는 광[예컨대, 극자외(EUV) 방사 광]의 입사각 및 파장에 따라 조정되어, 마스크는 RML(104)의 상이한 계면들로부터 반사되는 광의 최대 보강 간섭을 달성하도록 한다. 일반적으로, RML(104)의 반사율은 RML의 쌍을 이룬 층의 수가 증가함으로써 증가한다. 따라서, 원칙적으로, 쌍을 이룬 층의 수가 충분히 크고, 층들의 물질들의 흡광 계수가 0에 가까우면, RML(104)의 반사율은 쌍을 이룬 층에서 층들의 물질들의 굴절률의 차이에 상관 없이 100 %에 다가간다. 그러나, EUV 파장 범위에서, 달성될 수 있는 가장 높은 반사율은 RML(104)의 층들을 위해 이용되는 물질들의 흡광 계수에 의해 제한된다. 본 예에서, RML(104)의 쌍을 이룬 층의 수는 20개 내지 80개 이다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, RML(104)(선택된 물질들을 이용함)의 최대 달성 가능 반사율의 90 % 이상의 반사율을 달성하고 마스크 블랭크 제조 시간 및 비용을 최소화하기 위해서, RML(104)은 40개의 Mo/Si 쌍과 같은, 대략 40개의 쌍을 이룬 층을 포함한다. 이 예를 증진하기 위해서, Mo/Si 쌍은 대략 3 nm 내지 5 nm의 (예를 들어, 대략 4 nm) 두께를 갖는 실리콘층; 및 대략 2 nm 내지 4 nm의 (예를 들어, 대략 3 nm) 두께를 갖는 몰리브덴층을 포함한다. 대안적으로, RML(104)은 마스크에 대한 반사율 사양에 따라, 임의의 다른 수의 쌍을 이룬 층을 포함한다. 다른 대안으로, RML(104)은 층 그룹을 포함할 수 있고, 다시 말해서, 상이한 굴절률, 및 반사율을 최대화하기 위한 다른 특성을 갖는 3개 이상의 층들의 그룹을 포함할 수 있다.
본 예에서, RML(104)은 쌍을 이룬 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 박막을 포함한다. RML(104)은 대략 40개의 쌍을 이룬 Mo/Si 박막을 포함하고, 각각의 쌍을 이룬 Mo/Si 박막은 대략 7 nm의 공동 두께를 갖는다.
캡핑층(106)이 RML(104) 상에 퇴적된다. 캡핑층(106)이 흡수층과는 상이한 에칭 특성을 갖기 때문에, 캡핑층(106)은 흡수층의 후속 패턴화 공정 또는 보수 공정에서 에칭 정지층과 같이, RML(104)을 보호한다.
오존수[후속 공정에서 반사형 마스크(100)를 만드는데 이용됨]는 루테늄(Ru)의 캡핑층을 손상시켜 상당한 EUV 반사율 하락을 야기하는 것으로 관찰되었다. 또한, Ru 산화 이후에, Ru 산화물은 Cl2 또는 F2 가스와 같은, 에천트에 의해 쉽게 에칭되어 제거되는 것이 관찰되었다.
Ru를 이용하는 대신에, 높은 세정 내구성 물질(Ru의 것보다 높은 세정 내구성)이 캡핑층(106)을 형성하는데 이용된다. 일 실시예에서, 캡핑층(106)은 양호한 세정 내구성을 달성하기 위해 대략 8 모스 경도보다 큰 경도를 갖는다. 캡핑층(106)은 경도가 대략 8보다 크면 세정 화학물질에 저항할 수 있기 때문에, 양호한 세정 내구성을 달성할 수 있다. 일 실시예에서, 캡핑층(106)을 위한 높은 세정 내구성 물질은 실리콘 탄화물(SiC)이고, 실리콘 탄화물(SiC)은 9와 9.5 사이의 경도를 갖는다. 비교하면, 루테늄은 6과 7 사이의 경도를 갖는다.
높은 세정 내구성 물질은 높은 굴절률(1에 다가감) 및 낮은 흡광 계수(실질적으로 0)를 갖도록 더욱 요구된다. 굴절률 및 흡광 계수는 EUV 리소그래피 공정에 이용되는 상대적인 EUV 광(예컨대 13.5 nm)으로 정의된다. 일 실시예에서, 굴절률은 Ru의 굴절률보다 크고, 흡광 계수는 Ru의 흡광 계수보다 작다. 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.9보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.01보다 작다. 또 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.95보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.005보다 작다.
일 실시예에서, SiC 박막이 캡핑층(106)으로 형성된다. 다른 실시예에서, Ru 합금 박막이 캡핑층(106)으로 형성된다. 이 실시예를 증진하기 위해서, 캡핑층(106)은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 다른 실시예에서, 이트륨(Y) 박막이 캡핑층(106)으로 형성된다. 또 다른 실시예에서, 캡핑층(106)은 다양한 실시예들에 따라 상기 물질들 또는 이들의 조합 중 하나를 포함한다. 일 예에서, 캡핑층(106)은 물리적 기상 증착(physical vapor deposition; PVD), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 또는 다른 적합한 기술에 의해 퇴적된다.
에칭 및 세정 동안에 캡핑층(106)에 대한 이러한 물질들의 특성들이 다양한 실험들을 통해 분석되었다. 예를 들어 SiC를 고려하면, SiC는 극도의 화학적 안정성 및 내구성을 갖는다. SiC 에칭에 이용 가능한 단순한 습식 용액 에천트가 없다. SiC의 반사율 대 입사각이 도 2에 도시된 바와 같이 Ru와 비교하여 더욱 연구된다. SiC의 굴절률(n) 및 흡광 계수(k)가 도 3에 도시된 바와 같이 Ru와 비교하여 더욱 연구된다. 특히, SiC의 굴절률(n)은 0.9822이고, 이는 Ru의 굴절률(0.8864)보다 크고 0.95보다 크다. SiC의 흡광 계수(k)는 0.0048이고, 이는 Ru의 흡광 계수(0.0171)보다 작고 0.005보다 작다.
SiC의 캡핑층(106)을 갖는 반사형 마스크(100)를 세정하기 위한 방법은 반사형 마스크(100)의 다양한 피처들을 손상시키지 않는 효과적인 세정을 위해 적절히 선택된다. 일 실시예에서, 반사형 마스크(100)의 다를 피처들이 세정 용액과 양립할 수 있을 때, 플루오르화 수소(hydrofluoric; HF) 산이 반사형 마스크(100)를 세정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 기판(102)은 실리콘 산화물을 포함하지 않거나, 대안적으로 기판(102)은 세정 용액에 노출되지 않는 실리콘 산화물을 포함한다(예컨대, 다른 기판 물질에 의해 커버되거나 내장됨).
반사형 마스크(100)는 캡핑층(106) 상에 형성된 흡수층(108)을 포함한다. 흡수층(108)은 캡핑층(106) 상에 퇴적되고, IC 설계 레이아웃에 따라, 그 위에 IC 패턴을 정의하기 위해 또한 패턴화된다. 흡수층(108)은 리소그래피 노출 공정 동안에 방사 광(예컨대, EUV 광)을 흡수하도록 설계된다. 방사 광은 흡수층(108)의 개구부를 관통하고, RML(104)에 의해 반사되어, IC 패턴은 실리콘 웨이퍼와 같은 IC 기판 상에 이미징된다. 본 실시예에서, 흡수층(108)은 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN)을 포함한다. 다른 실시예에서, 흡수층(108)은 크롬(Cr), 크롬 산화물(CrO), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈룸 질화물(TaN), 탄탈룸(Ta), 티타늄(Ti), 또는 알루미늄-구리(Al-Cu), 팔라듐, 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN), 알루미늄 산화물(AlO), 몰리브덴(Mo), 및 다른 적합한 물질들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 흡수층(108)은 다수의 층들을 포함한다. 일 예에서, 흡수층(108)은 화학적 기상 증착(CVD)과 같은 퇴적 기술에 의해 퇴적되고, 전자 빔 리소그래피 공정 및 에칭과 같은 적합한 절차에 의해 패턴화된다.
도 4는 다른 실시예에 따라 구성된 반사형 마스크(150)의 단면도이다. 반사형 마스크(150)는 기판(102), RML(104), 캡핑층(106), 및 흡수층(108)을 포함한다. 이러한 물질층들은 조성, 구성 및 형성 면에서, 반사형 마스크(100)의 물질층들과 유사하다. 부가적으로, 반사형 마스크(150)는 흡수층(108) 상에 배치된 보호층(110)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 보호층(110)은 마스크가 세정 공정에 있을 때, 높은 흡수 물질의 산화로부터 흡수층(108)을 보호할 수 있다. 더욱이, 흡수층(108)의 일부는 열악한 세정 저항력을 갖으므로, 보호층(110)은 세정 내구성을 향상시킬 수 있다.
보호층(110)은 산화, 에칭으로부터의 보호, 또는 에칭 및 세정을 포함하는 후속 공정 동안의 손상으로부터의 보호와 같은, 효과적인 보호를 보호층(108)에 제공하도록 선택된다. 일 실시예에서, 보호층(110)은 캡핑층(106)을 형성하는데 이용되는 높은 세정 내구성 물질(Ru의 것보다 높은 세정 내구성)을 포함한다. 높은 세정 내구성 물질은 또한 높은 굴절률 및 낮은 흡광 계수를 갖는다. 일 실시예에서, 굴절률은 Ru의 굴절률보다 크고, 흡광 계수는 Ru의 흡광 계수보다 작다. 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.9보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.01보다 작다. 또 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.95보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.005보다 작다.
일 실시예에서, SiC 박막이 보호층(110)으로 형성된다. 다른 실시예에서, Ru 합금 박막이 보호층(110)으로 형성된다. 이 실시예를 증진하기 위해서, 보호층(110)은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 다른 실시예에서, 이트륨(Y) 박막이 보호층(110)으로 형성된다. 또 다른 실시예에서, 보호층(110)은 다양한 실시예들에 따라 상기 물질들 또는 이들의 조합 중 하나를 포함한다. 일 예에서, 동일한 높은 세정 내구성 물질이 캡핑층(106) 및 보호층(110) 양자 모두를 형성하는데 이용된다.
보호층(110)은 패터화된 흡수층(108) 상에만 배치되도록 패턴화된다. 반사형 마스크(150)를 형성하기 위한 일 실시예에서, 흡수층(108)이 퇴적되고, 보호층(110)이 그 흡수층(108) 상에 퇴적되어, 리소그래피 공정 및 에칭을 포함하는 패턴화 절차가 흡수층(108) 및 보호층(110) 양자 모두를 패턴화하는데 적용된다. 에칭은 건식 에칭과 같은 하나의 에칭 단계, 또는 2개의 습식 에칭 단계들과 같은 2개의 에칭 단계들을 포함하여 흡수층(108) 및 보호층(110)을 순차적으로 패턴화할 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따라 구성된 반사형 마스크(160)의 단면도이다. 반사형 마스크(160)는 기판(102), RML(104), 및 흡수층(108)을 포함한다. 이러한 물질층들은 조성 및 형성 면에서, 반사형 마스크(100)의 물질층들과 유사하다. 반사형 마스크(160)는 또한 흡수층(108) 및 RML(104) 상에 배치된 보호층(162)을 포함하므로, 산화 또는 에칭 손실과 같은 다양한 처리 손상으로부터 RML(104) 및 흡수층(108) 양자 모두에 대한 보호를 제공한다. 흡수층(108)은 RML(104) 상에 퇴적되고, IC 패턴을 정의하도록 더욱 패턴화된다. 보호층(162)은 흡수층(108)의 개구부 내의 RML(104) 및 흡수층(108) 상에 퇴적된다. 보호층(162)은 흡수층(108)의 측벽 상에 부가적으로 퇴적될 수 있다.
일 실시예에서, 보호층(162)은 캡핑층(106) 또는 보호층(110)을 형성하는데 이용되는 높은 세정 내구성 물질(Ru의 것보다 높은 세정 내구성)을 포함한다. 높은 세정 내구성 물질은 또한 높은 굴절률 및 낮은 흡광 계수를 갖는다. 일 실시예에서, 굴절률은 Ru의 굴절률보다 크고, 흡광 계수는 Ru의 흡광 계수보다 작다. 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.9보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.01보다 작다. 또 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.95보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.005보다 작다.
일 실시예에서, SiC 박막이 보호층(162)으로 형성된다. 다른 실시예에서, Ru 합금 박막이 보호층(162)으로 형성된다. 이 실시예를 증진하기 위해서, 보호층(162)은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 다른 실시예에서, 이트륨(Y) 박막이 보호층(162)으로 형성된다. 또 다른 실시예에서, 보호층(162)은 다양한 실시예들에 따라 상기 물질들 또는 이들의 조합 중 하나를 포함한다.
도 6은 일부 실시예들에 따라 반사형 마스크(150)를 형성하기 위한 방법(200)의 흐름도이다. 방법(200)은 도 4 내지 도 6을 참조하여 기술된다. 방법(200)은 기판(102)을 제공함으로써 동작(202)에서 시작한다. 기판(102)은 강화된 조명 방사에 의한 마스크 가열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하도록 선택된다. 본 실시예들에서, 기판(102)은 LTEM을 포함한다. LTEM은 용융 석영, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 및/또는 기술 분야에 공지된 다른 적합한 LTEM을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기판(102)은 마스크의 설계 요건에 따라, 석영 또는 유리와 같은 다른 물질들을 포함한다.
방법(200)은 기판 상에 RML 층(104)을 형성함으로써 동작(204)으로 진행한다. 일 실시예에서, RML(104)은 기판(102)의 상부에 퇴적된 2개 물질들의 교대층을 포함하여 13.5 nm 파장을 갖는 EUV와 같은 방사 광의 반사를 최대화하는 브래그 반사기(Bragg reflector)의 역할을 한다. 교대층들에서 2개의 물질들의 조합은 2개의 층들 간에 굴절률의 큰 차이를 제공하도록 선택되거나, 또한 흡수를 최소화하거나 작은 흡광 계수를 제공하도록 선택될 수도 있다. 한 예에서, RML(104)은 쌍을 이룬 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 층을 포함한다. 다른 예에서, RML(104)은 쌍을 이룬 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 층을 포함한다. RML(104)은 PVD 또는 다른 적합한 기술에 의해 형성된다. 예를 들어, Mo 및 Be는 PVD 또는 다른 적합한 퇴적 기술을 이용하여 RML(104)을 형성하도록 교대로 퇴적된다. 이 예를 증징하기 위해서, 기판(102)은 스퍼터링에 의해 Mo 타겟을 이용하여 Mo 층으로 퇴적되고 스퍼터링에 의해 Si 타겟을 이용하여 Si 층으로 퇴적된다. 이러한 처리 사이클은 다수의 쌍을 이루는 Mo/Si 층들이 형성될 때까지 반복된다. 일 예에서, RML(104)의 쌍을 이룬 층의 수는 20 내지 80에 이른다. 다른 예에서, 쌍을 이룬 Mo/Si은 대략 3 nm 내지 5 nm의 두께를 갖는 실리콘 층; 및 대략 2 nm 내지 4 nm의 두께를 갖는 몰리브덴 층을 포함한다.
방법(200)은 RML 층(104) 상에 캡핑층(106)을 형성함으로써 동작(206)으로 진행한다. 캡핑층(106)은 PVD 또는 다른 적합한 기술에 의해 형성된다. 캡핑층(106)은 Ru의 것보다 높은 세정 내구성을 갖는 높은 세정 내구성 물질을 포함한다. 높은 세정 내구성 물질은 또한 높은 굴절률 및 낮은 흡광 계수를 갖는다. 일 실시예에서, 굴절률은 Ru의 굴절률보다 크고, 흡광 계수는 Ru의 흡광 계수보다 작다. 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.9보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.01보다 작다. 또 다른 실시예에서, 굴절률은 대략 0.95보다 크고, 흡광 계수는 대략 0.005보다 작다.
일 실시예들에서, 캡핑층(106)은 SiC 박막을 포함한다. 다른 실시예에서, Ru 합금 박막이 캡핑층(106)으로 형성된다. 이 실시예를 증진하기 위해서, 캡핑층(106)은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 다른 실시예들에서, 캡핑층(106)은 이트륨(Y) 박막을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 캡핑층(106)은 다양한 실시예들에 따라 상기 물질들 또는 이들의 조합 중 하나를 포함한다.
방법(200)은 캡핑층(106) 상에 흡수층(108)을 형성함으로써 동작(208)으로 진행한다. 본 실시예에서, 흡수층(108)은 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN)을 포함한다. 다른 실시예에서, 흡수층(108)은 크롬(Cr), 크롬 산화물(CrO), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈룸 질화물(TaN), 탄탈룸(Ta), 티타늄(Ti), 또는 알루미늄-구리(Al-Cu), 팔라듐, 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN), 알루미늄 산화물(AlO), 몰리브덴(Mo), 및 다른 적합한 물질들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 흡수층(108)은 다수의 층들을 포함한다. 일 예에서, 흡수층(108)은 PVD, CVD와 같은 퇴적 기술 또는 다른 적합한 기술에 의해 퇴적된다.
방법(200)은 흡수층(108) 상에 보호층(110)을 형성함으로써 동작(210)으로 진행한다. 보호층(110)은 또한 Ru의 것보다 높은 세정 내구성을 갖는 높은 세정 내구성 물질을 포함하고 조성 및 형성의 면에서 캡핑층(106)과 유사하다. 일 예에서, 동일한 높은 세정 내구성 물질이 캡핑층(106) 및 보호층(110) 양자 모두를 형성하는데 이용된다.
방법(200)은 흡수층(108) 및 보호층(110)을 패턴화함으로써 동작(212)으로 진행한다. 일 실시예에서, 동작(212)은 리소그래피 공정 및 에칭 공정을 포함한다. 리소그래피 공정은 레지스트 층에 의해 마스크(150)를 코팅하는 단계, 방사 빔(예컨대, 전자 빔)을 적용하여 레지스트 층을 노출하고 레지스트 층을 현상하여 패턴화된 레지스트 층을 형성하는 단계를 포함한다. 리소그래피 공정은 소프트 베이킹, 포스트 노출 베이킹 또는 하드 베이킹과 같은 다른 단계들을 더 포함할 수 있다. 에칭 공정은 하나 이상의 에칭 단계들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 에칭 공정은 보호층(110) 및 흡수층(108) 양자 모두를 에칭하기 위해서 하나의 건식 에칭을 포함한다. 다른 예에서, 에칭 공정은 2개의 에칭 단계들을 포함하고, 그 각각은 각각의 물질층[예컨대, 보호층(110) 또는 흡수층(108)]을 선택적으로 에칭하는 에천트를 갖는다.
다른 실시예에서, 보호층(110)이 제거된 반사형 마스크(100)를 형성하는데 방법(200)이 이용될 때, 방법(200)은 동작(210)을 건너뛴다. 더욱이, 동작(212)은 흡수층(108)만을 패턴화하도록 설계된다.
또 다른 실시예에서, 보호층(162)이 RML(104) 및 흡수층(108) 양자 모두 상에 형성된 반사형 마스크(160)를 형성하는데 방법(200)이 이용될 때, 방법(200)은 동작(206)을 건너뛰고, 동작(212)은 흡수층(108)만을 패턴화하도록 설계된다. 더욱이, 동작(210)은 동작(212) 이후에 구현되므로, 흡수층(108) 및 RML(104) 양자 모두 상에 보호층(162)을 형성한다.
도 7은 일부 실시예에 따라 집적 회로를 만드는 방법(300)의 흐름도이다. 방법(300)은 도 1, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 기술된다. 방법(300)은 집적 회로를 형성하기 위해 패턴화될 반도체 기판 또는 다른 적합한 기판에서 시작한다. 본 실시예에서, 반도체 기판은 실리콘을 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 반도체 기판은 게르마늄, 실리콘 게르마늄 또는 다른 적합한 반도체 물질(예컨대, 다이아몬드, 실리콘 탄화물 또는 갈륨 비소)을 포함한다. 반도체 기판은 기판에 형성된 다양한 분리 피처들과 같은 부가적인 피처 및/또는 물질층들을 더 포함할 수 있다. 반도체 기판은 다양한 디바이스 및 기능적 피처들을 형성하기 위해 구성 및 결합된 다양한 p형 도핑된 영역 및/또는 n형 도핑된 영역을 포함할 수 있다. 모든 도핑 피처들은 다양한 단계들 및 기술들에서 이온 주입과 같은 적합한 공정을 이용하여 달성될 수 있다. 반도체 기판은 쉘로우 트렌치 분리(shallow trench isolation; STI) 피처와 같은 다른 피처들을 포함할 수 있다. 반도체 기판은 또한 다양한 금속층들의 금속 라인, 인접한 금속층들의 금속 라인들 간의 수직적 접속을 제공하기 위한 비아 피처, 및 기판 상의 다양한 디바이스 피처들(예컨대, 게이트, 소스 및 드레인)과 제 1 금속층의 금속 라인 간의 수직적 접속을 제공하기 위한 콘택 피처들을 포함하는 상호접속 구조물의 일부분을 포함할 수 있다.
방법(300)은 반도체 기판 (또는 다른 적합한 기판) 위에 물질층을 형성하기 위한 동작(302)을 포함한다. 예시를 위한 일 실시예로서, 물질층은 전도성 피처들(예컨대, 금속 라인, 비아 또는 콘택)을 형성하기 위해 층간 유전체(interlayer dielectric; ILD)와 같은 유전체 물질을 포함한다. ILD 층은 실리콘 산화물, 저유전율 물질(열 실리콘 산화물의 유전 상수보다 낮은 유전 상수를 갖음)을 포함할 수 있다. ILD 층은 하나 이상의 유전체 박막들을 포함할 수 있다. ILD 층은 화학적 기상 증착(CVD), 스핀 온 코팅 또는 다른 적합한 기술에 의해 반도체 기판 상에 퇴적될 수 있다. 대안적으로, 물질층은 패턴화될 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물질층은 폴리실리콘, 금속 또는 금속 합금과 같은 전도성 물질을 포함하여 집적 회로의 전계 효과 트랜지스터들을 위한 게이트 전극들을 형성하도록 패턴화된다.
방법(300)은 물질층 위에 포토레지스층을 형성함으로써 동작(304)으로 진행한다. 포토레지스트층은 후속의 포토리소그래피 노출 공정 동안에 노출원으로부터의 방사에 민감하다. 본 실시예에서, 포토레지스트층은 포토리소그래피 노출 공정에 이용되는 EUV 광에 민감하다. 포토레지스트층은 스핀 온 코팅 또는 다른 적합한 기술에 의해 물질층 위에 형성될 수 있다. 코팅된 포토레지스트층은 더욱 베이킹되어 포토레지스트층에서 용매를 몰아낼 수 있다.
방법(300)은 EUV 마스클 이용하여 포토레지스트층을 패턴화함으로써 동작(306)으로 진행한다. 일 실시예에서, EUV 마스크는 도 1에 기술된 포토마스크(100)이다. 포토마스크(100)는 RML 층(104) 위에 형성된 캡핑층(106)을 포함한다. 캡핑층(106)은 높은 세정 내구성 물질을 포함한다. 일 예에서, 캡핑층(106)은 양호한 세정 내구성을 달성하기 위해 대략 8 모스 경도보다 큰 경도를 갖는다. 다른 예에서, 높은 세정 내구성 물질은 또한 높은 굴절률(예컨대, 0.9보다 큼) 및 낮은 흡광 계수(예컨대, 0.01보다 낮음)를 갖도록 요구된다. 일 예에서, 캡핑층(106)은 실리콘 탄화물을 포함한다. 다른 예들에서, 캡핑층은 이트륨, 또는 루테늄 합금(예컨대, YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu 또는 RuGe)을 포함할 수 있다. 대안적으로, EUV 마스크는 도 4의 포토마스크(150) 또는 도 5의 포토마스크(160)이다.
포토레지스트층의 패턴화는 EUV 마스크를 이용하는 EUV 노출 시스템에 의해 포토리소그래피 노출 공정을 수행하는 것을 포함한다. 노출 공정 동안에, EUV 마스크 상에 정의된 IC 설계 패턴은 포토레지스트층에 이미징되어 그 위에 잠재 패턴을 형성한다. 포토레지스트층의 패턴화는 또한 하나 이상의 개구부를 포함하는 패턴화된 포토레지스트층을 형성하기 위해 노출된 포토레지스트층을 현상하는 것을 포함한다. 포토레지스트층이 포지티브 톤 포토레지스트층인 일 실시예에서, 포토레지스트층의 노출된 부분은 현상 공정 동안에 제거된다. 포토레지스트층의 패턴화는 또한 상이한 단계들에서의 다양한 베이킹 단계들과 같은, 다른 공정 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포스트 노출 베이킹(post-exposure-baking; PEB) 공정은 포토리소그래피 노출 공정 이후에 그리고 현상 공정 이전에 구현될 수 있다.
방법(300)은 패턴화된 포토레지스트층을 이용하여 물질층을 패턴화함으로써 동작(308)으로 진행한다. 일 실시예에서, 물질층을 패턴화하는 것은 에칭 마스크로서 패턴화된 포토레지스트층을 이용하여 물질층에 에칭 공정을 적용하는 것을 포함한다. 패턴화된 포토레지스트층의 개구부 내에 노출된 물질층의 일부분은 에칭되고, 나머지 부분들은 에칭으로부터 보호된다. 본 실시예에서, 동작(308) ILD 층에 다양한 트렌치를 형성한다.
방법(300)은 다른 공정 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패턴화된 포토레지스트층은 동작(308) 이후에 습식 스트리핑 또는 플라즈마 애싱에 의해 제거될 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 전도성 물질들이 ILD 층의 트렌치에 충진(예컨대, 퇴적 또는 연마)되어 전기적 라우팅을 위한 대응하는 전도성 피처들(예컨대, 금속 라인들)을 형성한다.
대안적인 실시예에서, 방법(300)은 반도체 기판에 도핑된 피처들을 형성하기 위해서 동작들(304, 306 및 308)을 포함할 수 있다. 이 경우에, 동작들(304 및 306)에 의해 형성된 패턴화된 포토레지스트층은 이온 주입 마스크로서 이용되고, 동작(308)은 반도체 기판에 이온 주입 공정을 수행하는 것을 포함한다. 이온 주입 공정은 패턴화된 포토레지스트층의 개구부를 통해 반도체 기판에 도펀트 종을 도입한다.
//따라서, 본 발명개시는 반사형 마스크의 실시예를 제공하고, 반사형 마스크는 기판; 기판 상에 형성된 반사형 다층; 반사형 다층 상에 형성되고 루테늄보다 큰 세정 내구성을 갖는 캡핑층; 및 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층을 포함한다.
반사형 마스크이 일 실시예에서, 캡핑층은 대략 0.95보다 큰 굴절률 및 0.005보다 작은 흡광 계수를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 캡핑층은 실리콘 탄화물을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 캡핑층은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 또 다른 실시예들에서, 캡핑층은 이트륨(Y) 층을 포함한다.
일 실시예에 따라, 기판은 저열 팽창 물질(low thermal expansion material; LTEM)을 포함한다. 기판은 용융 실리카, 티타늄 산화물(TiO2) 도핑된 용융 실리카(SiO2), 용융 석영, 칼슘 플루오르화물(CaF2), 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 반사형 다층은 복수의 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 교대 박막을 포함한다. 대안적으로, 반사형 다층은 복수의 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 교대 박막을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 흡수층은 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN)을 포함한다. 대안적으로, 흡수층은 크롬(Cr), 크롬 산화물(CrO), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈룸 질화물(TaN), 탄탈룸(Ta), 티타늄(Ti), 또는 알루미늄-구리(Al-Cu), 팔라듐, 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN), 알루미늄 산화물(AlO), 몰리브덴(Mo)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 반사형 마스크는 흡수층 상에 형성된 보호층을 더욱 포함하고, 보호층 및 캡핑층은 같은 물질을 포함한다.
///본 발명개시는 또한 반사형 마스크의 다른 실시예를 제공한다. 반사형 마스크는 기판; 기판 상에 형성된 반사형 다층; 반사형 다층 상에 형성된 물질의 캡핑층; 캡핑층 상에 형성된 흡수층; 및 흡수층 상에 형성된 물질의 보호층을 포함하고, 보호층 및 흡수층 양자 모두는 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화된다.
일 실시예에서, 물질은 루테늄(Ru)의 것보다 큰 세정 내구성; 0.95보다 큰 굴절률; 및 0.005보다 작은 흡광 계수를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 물질은 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 물질은 실리콘 탄화물 및 이트륨(Y) 중 하나를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 기판은 저열 팽창 물질(low thermal expansion material; LTEM)을 포함하고; 반사형 다층은 복수의 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 교대 박막을 포함하며; 흡수층은 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN)을 포함한다.
//본 발명개시는 또한 반사형 마스크를 만드는 방법의 일 실시예를 제공한다. 방법은 기판 상에 형성된 반사형 다층을 형성하는 단계; 반사형 다층 상에 물질로 된 캡핑층을 형성하는 단계; 캡핑층 상에 흡수층을 형성하는 단계; 흡수층 상에 상기 물질로 된 보호층을 형성하는 단계; 및 집적 회로 레이아웃에 기초하여 흡수층 및 보호층 양자 모두를 패턴화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 물질은 실리콘 탄화물, 이트륨(Y), YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, 및 RuGe 중 하나를 포함한다. 다른 실시예에서, 캡핑층을 형성하는 단계 및 보호층을 형성하는 단계 중 적어도 하나는 물리적 기상 증착(PVD)에 의해 물질을 퇴적하는 단계를 포함하고, 흡수층 및 보호층 양자 층 모두를 패턴화하는 단계는 흡수층 및 보호층 양자 모두를 패턴화하도록 전자 빔을 적용하는 단계를 포함한다.
//본 발명개시는 또한 집적 회로를 형성하는 방법의 일 실시예를 제공한다. 방법은 기판 상에 물질층을 형성하는 단계; 물질층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및 포토래소그래피 공정에서 포토마스크를 이용하여 포토레지스트층을 패턴화하는 단계를 포함한다. 포토마스크는 기판; 기판 위의 반사형 다층; 반사형 다층 위에 있고 대략 8보다 큰 경도를 갖는 캡핑층; 및 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층을 포함한다.
당업자가 본 발명개시의 양태들을 더욱 잘 이해할 수 있도록 앞서 말한 것은 여러 실시예들의 특징들을 설명하였다. 당업자는 본 명세서에 도입된 실시예들의 동일한 이점들을 달성 및/또는 동일한 목적을 수행하는 구조 및 다른 공정을 설계 또는 수정하기 위한 기본으로서 본 발명개시를 용이하게 이용할 수 있음을 이해해야 한다. 당업자는 또한, 등가 구조물이 본 발명개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않도록 실현해야 하며, 본 발명개시의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 여기에서 다양한 변경, 대체 및 변화를 행할 수 있다.
Claims (10)
- 기판;
상기 기판 상에 형성된 반사형 다층;
상기 반사형 다층 상에 형성되고 8보다 큰 경도를 갖는 캡핑층;
상기 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡수층; 및
상기 흡수층 상에 형성되고 상기 캡핑층과 동일한 물질을 포함하는 보호층
을 포함하는 것인 반사형 마스크. - 제 1 항에 있어서, 상기 캡핑층은 0.95보다 큰 굴절률 및 0.005보다 작은 흡광 계수를 갖는 것인 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 캡핑층은 실리콘 탄화물, 이트륨(Y), 및 YRu, ZrRu, CrRu, RuCo, RuNi, HfRu, RuGe, 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 Ru 합금 중 하나를 포함하는 것인 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 저열 팽창 물질(low thermal expansion material; LTEM)을 포함하는 것인 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반사형 다층은 복수의 몰리브덴-실리콘(Mo/Si) 교대 박막 또는 복수의 몰리브덴-베릴륨(Mo/Be) 교대 박막을 포함하는 것인 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡수층은 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN)을 포함하는 것인 반사형 마스크.
- 제 1 항에 있어서, 상기 흡수층은 크롬(Cr), 크롬 산화물(CrO), 티타늄 질화물(TiN), 탄탈룸 질화물(TaN), 탄탈룸(Ta), 티타늄(Ti), 또는 알루미늄-구리(Al-Cu), 팔라듐, 탄탈룸 붕소 질화물(TaBN), 알루미늄 산화물(AlO), 몰리브덴(Mo)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 것인 반사형 마스크.
- 삭제
- 기판;
상기 기판 상에 형성된 반사형 다층;
상기 반사형 다층 상에 형성된 물질의 캡핑층;
상기 캡핑층 상에 형성된 흡수층; 및
싱기 흡수층 상에 형성된 상기 물질의 보호층
을 포함하는 반사형 마스크로서, 상기 보호층 및 상기 흡수층 양자 모두는 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 것인 반사형 마스크. - 집적 회로를 형성하는 방법에 있어서,
기판 위에 물질층을 형성하는 단계;
상기 물질층 위에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 및
포토래소그래피 공정에서 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층을 패턴화하는 단계를 포함하고,
상기 포토마스크는
기판;
상기 기판 위의 반사형 다층;
상기 반사형 다층 위에 있고 8보다 큰 경도를 갖는 캡핑층;
상기 캡핑층 상에 형성되고 집적 회로 레이아웃에 따라 패턴화되는 흡 수층; 및
상기 흡수층 상에 형성되고 상기 캡핑층과 동일한 물질을 포함하는 보호층을 포함하는 것인 집적 회로를 형성하는 방법.
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