KR102525928B1 - 극자외선용 반사형 블랭크 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
EUV 용 블랭크마스크는 기판, 기판 상에 적층된 반사막, 반사막 상에 적층된 흡수막을 구비한다. 반사막은 Mo층과 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Mo/Si층, 및 Ru층과 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Ru/Si층을 구비한다. 다층 구조의 반사막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크에서 반사막을 구성하는 각 층들 사이의 층간확산이 억제된다. 이에 따라 블랭크마스크의 반사율이 개선되고 제작 후 사용에 의한 반사율 저하가 방지되어, 포토마스크의 수명이 길어진다.
Description
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 극자외선(이하 EUV : Extreme Ultra Violet) 광을 노광광으로 사용하는 EUV 용 블랭크마스크에 관한 것이다.
반도체 회로 패턴의 미세화를 위하여 노광광으로서 13.5nm 의 극자외선(EUV : Extreme Ultra-Violet)의 사용이 추구되고 있다. EUV 를 이용하여 기판에 회로패턴을 형성하기 위한 포토마스크의 경우 노광광을 반사시켜 웨이퍼에 조사하는 반사형 포토마스크가 주로 사용된다. 도 1 은 반사형 포토마스크의 제작을 위한 반사형 블랭크마스크의 일 예를 도시한 도면이고, 도 2 는 도 1 의 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크를 도시한 도면이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, EUV 용 반사형 블랭크마스크는 기판(102), 기판(102)상에 적층된 반사막(104), 반사막(104) 위에 형성된 흡수막(106), 및 흡수막(106) 위에 형성된 레지스트막(108)을 포함하여 구성된다. 반사막(104)은 예컨대 Mo 로 이루어진 층과 Si 로 이루어진 층이 교대로 수십층 적층된 구조로 형성되며, 입사되는 노광광을 반사시키는 기능을 한다. 흡수막(106)은 통상적으로 TaBN 재질 또는 TaBON 재질로 형성되며, 입사된 노광광을 흡수하는 역할을 한다. 레지스트막(108)은 흡수막(106)을 패터닝하기 위해 사용된다. 흡수막(106)이 도 2 에 도시된 바와 같이 소정의 형상으로 패터닝됨에 따라 블랭크마스크가 포토마스크로 제작되며, 이러한 포토마스크에 입사되는 EUV 노광광은 흡수막(106)의 패턴에 따라 흡수 또는 반사된 후 반도체 웨이퍼상에 조사된다.
기존의 반사형 EUV 용 블랭크마스크에서, 반사막(104)은 Mo층과 Si층으로 이루어진 쌍(pair)이 40~60층 적층되어 구성되는데, Mo층과 Si층 사이에는 층간확산(interdiffusion)이 발생한다는 문제점이 있다. 구체적으로는, Mo층과 Si층의 사이에서 층간 확산이 발생하여 MoSi 로 구성된 확산층이 존재하게 된다.
층간확산의 원인으로 주된 것은, 반사막(104)의 각 층의 성막 시 가해지는 열, 박막의 응력 완화(Stress Release)를 위한 열처리 시 가해지는 열, 레지스트막(108) 코팅 시 반사막(106)에 가해지는 열, 블랭크마스크의 장시간 사용 시 EUV 노광광에 의해 반사막(106)에 가해지는 열에너지 등이 있다. 도 3 은 노광광에 의한 반사율 저하 현상을 보여주는 그래프이다. 13.5nm 파장의 EUV 를 이용한 노광이 수행되기 전, 즉 블랭크마스크의 사용 전에는 67% 정도의 반사율을 보이다가, 일정 수준 이상 노광광에 노출된 후, 즉 블랭크마스크가 일정 시간 이상 사용된 후에는 59% 정도의 반사율을 보여, 약 8% 정도의 반사율 감소가 발생함을 알 수 있다.
이와 같이 층간확산이 진행됨에 따라 반사막(106)의 반사율이 감소하여 블랭크마스크의 수명이 단축된다. 따라서 층간확산을 최대한 방지하여 제작 완료 시점에서의 반사율 개선과 함께 제작 후 사용에 의한 반사율 급감을 방지하는 방안이 필요하다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다층 구조의 반사막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크에서 반사막을 구성하는 각 층들 사이의 층간확산(interdiffusion)을 억제시켜, 제작 완료 시점에서의 블랭크마스크의 반사율을 개선하고 제작 후 사용에 의한 반사율 저하를 최대한 방지하는 방안을 제공하는 것이다.
본 발명은 기판, 상기 기판 상에 적층된 반사막, 상기 반사막 상에 적층된 흡수막을 포함하는 EUV 용 블랭크마스크에 관한 것이다. 여기에서 상기 반사막은: Mo 를 포함하는 재질로 형성된 Mo층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Mo/Si층; 및 Ru 를 포함하는 재질로 형성된 Ru층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Ru/Si층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반사막은 하부 영역 또는 상부 영역이 상기 Ru/Si층으로 구성될 수 있다.
상기 Mo/Si층과 상기 Ru/Si층은 교번적으로 배치된다.
상기 Ru/Si층은 6.8~7.1nm 의 두께를 가지며, 상기 Ru/Si층 내의 상기 Ru층과 상기 Si층은 0.22 : 0.78 ~ 0.44 : 0.56 의 두께 비율을 가진다.
상기 Ru층은 Mo, Nb, Zr, B, C 중 하나 이상을 더 포함하는 Ru 화합물로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 Mo/Si층은 6.8~7.1nm 의 두께를 가지며, 상기 Mo/Si층 내의 상기 Mo층과 상기 Si층은 0.3 : 0.7 ~ 0.5 : 0.5 의 두께 비율을 가진다.
본 발명의 EUV 용 블랭크마스크는, 상기 Mo/Si층 내의 상기 Mo층과 상기 Si층 사이 및 상기 Ru/Si층 내의 상기 Ru층과 상기 Si층 사이 중 적어도 하나 이상에 형성되어, 상기 Mo층과 상기 Si층 사이 또는 상기 Ru층과 상기 Si층 사이에서의 층간확산을 방지하는 중간층을 더 포함할 수 있다.
상기 중간층은 B, B4C, C 중 어느 하나의 물질로 구성될 수 있다.
상기 중간층은 1nm 이하의 두께를 갖는다.
상기 반사막은 200nm 이상의 두께를 갖는다.
상기 반사막은 EUV 노광광에 대하여 60% 이상의 반사율을 갖는다.
상기 반사막은 열처리 후 2% 이하의 반사율 변화를 갖는 것이 바람직하다.
상기 반사막은 열처리 후 600㎚ 이하의 표면 TIR 값을 갖는다.
상기 반사막은 0.5㎚Ra 이하의 표면 거칠기(Surface Roughness)를 갖는다.
본 발명의 EUV 용 블랭크마스크는, 상기 반사막 상에 형성된 캡핑막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 EUV 용 블랭크마스크는, 상기 기판의 후면에 형성되는 도전막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기와 같은 구성을 갖는 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크가 제공된다.
본 발명에 따르면, 다층 구조의 반사막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크에서 반사막을 구성하는 각 층들 사이의 층간확산이 억제된다. 이에 따라 블랭크마스크의 반사율이 개선되고 제작 후 사용에 의한 반사율 저하가 방지되어, 포토마스크의 수명이 길어진다.
도 1 은 종래의 일반적인 EUV 용 반사형 블랭크마스크의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크를 도시한 도면.
도 3 은 노광광에 의한 반사율 저하 현상을 보여주는 그래프.
도 4 는 본 발명에 따른 EUV 용 반사형 블랭크마스크의 구조를 도시한 도면.
도 5 는 도 4 의 Mo/Si층을 도시한 도면.
도 6 은 도 4 의 Ru/Si층을 도시한 도면.
도 7 은 도 4 의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 8 은 Mo/Si층에 중간막이 형성된 도 5 의 변형예를 도시한 도면.
도 9 는 Ru/Si층에 중간막이 형성된 도 6 의 변형예를 도시한 도면.
도 2 는 도 1 의 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크를 도시한 도면.
도 3 은 노광광에 의한 반사율 저하 현상을 보여주는 그래프.
도 4 는 본 발명에 따른 EUV 용 반사형 블랭크마스크의 구조를 도시한 도면.
도 5 는 도 4 의 Mo/Si층을 도시한 도면.
도 6 은 도 4 의 Ru/Si층을 도시한 도면.
도 7 은 도 4 의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 8 은 Mo/Si층에 중간막이 형성된 도 5 의 변형예를 도시한 도면.
도 9 는 Ru/Si층에 중간막이 형성된 도 6 의 변형예를 도시한 도면.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
도 4 는 본 발명에 따른 EUV 용 반사형 블랭크마스크의 구조를 도시한 도면이고 도 5 와 6 은 각각 도 4 의 Mo/Si층과 Ru/Si층을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 EUV 용 반사형 블랭크마스크는 기판(202), 기판(202)상에 적층된 반사막(300), 반사막(300) 위에 적층된 흡수막(206), 및 흡수막(206) 위에 형성된 레지스트막(208)을 구비한다. 또한 본 발명의 블랭크마스크는, 기판(202)의 후면에 형성된 도전막(201), 및 반사막(300)과 흡수막(206) 사이에 형성된 캡핑막(205)을 추가적으로 구비한다. 도시된 구성 외에도, 블랭크마스크는 위상반전막, 식각저지막, 하드마스크막 등을 기판(202)의 상면에 추가로 구비할 수 있고, 또한 기판(202)의 하부에는 결함 제어막, 도전성막 등이 추가로 구비될 수 있다.
기판(202)은 EUV 노광광을 이용하는 반사형 블랭크마스크용 글래스 기판으로서 적합하도록 노광 시의 열에 의한 패턴의 변형 및 스트레스를 방지하기 위해 0±1.0×10-7/℃ 범위 내의 저 열팽창 계수를 가지며, 바람직하게는 0±0.3×10-7/℃ 범위 내의 저 열팽창 계수를 갖는 LTEM(Low Thermal Expansion Material) 기판으로 구성된다. 기판(202)의 소재로서는 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹 등을 이용할 수 있다.
기판(202)은 노광 시 반사광의 정밀도를 높이기 위하여 높은 평탄도(Flatness)가 요구된다. 평탄도는 TIR(Total Indicated Reading) 값으로 표현되고, 기판(202)은 낮은 TIR 값을 갖는 것이 바람직하다. 기판(202)의 평탄도는 132mm2 영역 또는 142mm2 영역에서 100㎚ 이하, 바람직하게는 50㎚ 이하이다.
반사막(300)은 EUV 노광광을 반사하는 기능을 가지며, 하나 이상의 Mo/Si층(310)과 하나 이상의 Ru/Si층(310)을 포함하여 구성된다. 반사막(300)은 60% 이상의 노광광 반사율 확보를 위하여 30층 이상의 Pairs 로 구성되며, 이 경우 200nm 이상의 두께를 갖는다.
도 4 의 실시예에서, 반사막(300)은 하부 영역이 Mo/Si층(310)으로 구성되고 상부 영역이 Ru/Si층(320)으로 구성되어 있다. 일 예로서, 반사막(300)은 하부에 30층의 MoSi층(310)과 상부에 10층의 Ru/Si층(320)을 성막함으로써 형성된다. 반사막(300)의 상부 영역이 Ru/Si층(320)으로 구성되어 있으므로, 최상층의 Ru/Si층(320), 특히 Si층(322)은 반사막(300) 상부의 캡핑막(205)과 접하게 된다.
도 5 에 도시된 바와 같이, Mo/Si층(310)은 Mo 를 포함하는 재질로 형성된 Mo층(311) 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층(312)을 포함하여 구성된다.
하나의 Mo/Si층(310)은 6.8~7.1nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 6.9~7.0nm 의 두께를 갖는다. 이 두께 범위를 벗어날 경우 반사막(300)이 Dielectric Mirror 역할을 하지 못하여 반사율이 급격히 감소한다.
하나의 Mo/Si층(310) 내의 Mo층(311)과 Si층(312)은 0.3 : 0.7 ~ 0.5 : 0.5 의 두께 비율을 가지며, 바람직하게는 0.35 : 0.65 ~ 0.45 : 0.55 의 두께 비율을 갖는다. Mo/Si층 내의 Mo 와 Si 두께 비율에 따라 최대 반사율을 보이는 중심 파장 수치 (Central Wavelength) 에 영향을 주며 13.4~13.6nm 중심 파장을 가지기 위해서는 해당 두께 범위 내에서 Mo/Si층이 구성되어야 한다. 또한 이러한 두께 비율의 범위를 벗어날 경우 13.4~13.6nm 중심 파장에서의 반사율이 급격히 감소하여 반사막으로서 기능하지 못하게 된다.
도 6 에 도시된 바와 같이, Ru/Si층(320)은 Ru 를 포함하는 재질로 형성된 Ru층(321) 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층(322)을 포함하여 구성된다.
하나의 Ru/Si층(320)은 6.8~7.1nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 6.9~7.0nm 의 두께를 갖는다. 이 두께 범위를 벗어날 경우 반사막(300)이 Dielectric Mirror 역할을 하지 못하여 반사율이 급격히 감소한다.
하나의 Ru/Si층(320) 내의 Ru층(321)과 Si층(322)은 0.22 : 0.78 ~ 0.44 : 0.56 의 두께 비율을 가지며, 바람직하게는 0.3 : 0.7 ~ 0.4 : 0.6 의 두께 비율을 갖는다. Ru/Si층 내의 Ru 와 Si 두께 비율에 따라 최대 반사율을 보이는 중심 파장 수치 (Central Wavelength) 에 영향을 주며 13.4~13.6nm 중심 파장을 가지기 위해서는 해당 두께 범위 내에서 Ru/Si층이 구성되어야 한다. 또한 이러한 두께 비율의 범위를 벗어날 경우 13.4~13.6nm 중심 파장에서의 반사율이 급격히 감소하여 반사막으로서 기능하지 못하게 된다.
Ru층(321)은 Ru 와 함께 Mo, Nb, Zr, B, C 중 하나 이상을 더 포함하는 Ru 화합물로 형성될 수 있다. Ru 단일 물질의 경우 높은 결정성을 가지고 있으며, 이로 인하여 Ru층(321) 내 EUV 노광광의 Scattering 현상이 나타날 수 있어 반사율 저하 현상을 보일 수 있으므로 결정성 제어가 중요하다. Ru 화합물을 사용함으로서 박막 결정성을 감소하여 최대 반사율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로 Ru 타겟의 결정성을 감소시키기 위하여 RuB 타겟을 사용하거나, 또는 Ru 스퍼터링 후 B 또는 C 를 Barrier 층으로 형성할 수 있으며, B 또는 C 의 증착 두께는 2nm 이하, 바람직하게는 1nm 이하가 우수하다.
Ru 재질의 막은 성막 시 열에 의한 확산, 레지스트막(208) 코팅 시 열에 의한 확산, 및 노광광에 대한 노출 시 노광광의 에너지에 의한 확산이 Mo 재질보다 적다. 확산층의 경우 각 물질 박막 내부의 Vacancy 정도에 따라 확산되는 정도가 결정이 된다. Ru 의 경우 원소 반지름이 178pm 으로 Mo 의 190pm 대비 낮으며 또한 Ru 는 일방적으로 조밀 육방 격자 (HCP) 구조를 가지므로 Mo 의 체심 입방 격자 (BCC) 구조 대비 더 조밀한 구조를 가지고 있다. 이로 인하여 상기 공정으로 인한 확산층은 Ru 재질의 막에서 Mo 재질의 막 대비 낮게 나타난다.
한편, 반사막(300)은 성막 후 RTP, Furnace, Hot-plate 등을 이용하여 열처리될 수 있다. 열처리를 하면 반사막(300)의 응력이 증가하여 평탄도가 개선된다. 바람직하게는 반사막(300)은 열처리 후의 표면 TIR 이 600nm 이하, 더욱 바람직하게는 300nm 이하가 되도록 구성된다. 반사막(300)의 표면 평탄도가 600nm 이상인 경우 패턴 위치 에러(Pattern Position Error)가 유발된다.
반사막(300)은 13.5㎚ 의 EUV 노광광에 대하여 60% 이상, 바람직하게는 65% 이상의 반사율을 갖는다.
반사막(300)은 EUV 노광광에 대한 난반사를 억제하기 위하여 표면 거칠기(Surface Roughness)가 0.5㎚Ra 이하, 바람직하게는 0.3㎚Ra 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎚Ra 이하의 값을 갖는다.
도 7 은 도 4 의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 7 의 실시예에서, 반사막(300)은 하부 영역이 Ru/Si층(320)으로 구성되고 상부 영역이 Mo/Si층(310)으로 구성되어 있다. 일 예로서, 반사막(300)은 하부에 10층의 RuSi층(320)과 상부에 30층의 Mo/Si층(310)을 성막함으로써 형성된다. 반사막(300)의 하부 영역이 Ru/Si층(320)으로 구성되어 있으므로, 최하층의 Ru/Si층(320), 특히 Ru층(321)은 반사막(300) 하부의 기판(202)과 접하게 된다.
도 8 은 Mo/Si층에 중간막이 형성된 도 5 의 변형예를 도시한 도면이고, 도 9 는 Ru/Si층에 중간막이 형성된 도 6 의 변형예를 도시한 도면이다. 본 변형예에서는 Mo층(311)과 Si층(312) 사이에, 또는 Ru층(321)과 Si층(322) 사이에 각각 중간층(313, 323)이 추가로 형성되어 있다.
중간층(313, 323)은 B, B4C, C 중 어느 하나 이상의 물질로 구성된다. 중간층(313, 323)은 Mo층(311)과 Si층(312) 또는 Ru층(321)과 Si층(322)이 직접적으로 접하는 것을 차단함으로써 층간확산을 방지하는 기능을 한다.
중간층(313, 323)은 각 층마다 상이한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대 Mo/Si층(310)의 중간층(313)은 B 를 사용하여 형성하고, Ru/Si층(320)의 중간층(223)은 C 를 사용여 형성하거나, 각 Mo/Si층(310)의 중간층(313)을 각각의 Mo/Si층(310)마다 상이한 재질로 형성할 수 있다.
중간층(313, 323)은 반사막(300)의 반사율 저하를 유발할 수 있으므로, 반사율 저감을 방지하기 위하여 중간층(313, 323)은 일부의 층에만 형성되도록 할 수 있다.
반사막(300)의 반사율 저하를 방지하기 위하여 중간층(313, 323)은 가급적 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하며, 1nm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 중간층(313, 323)의 두께가 1nm 이상이 될 경우에는 EUV 노광광에 대해 반사막(300)의 반사율 감소가 발생할 수 있다.
캡핑막(205)은 반사막(300) 상에 형성되어 흡수막(206)의 패터닝을 위한 드라이 에칭(Dry Etching) 공정 또는 세정(Cleaning) 공정 시 하부의 반사막(300)을 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 캡핑막(104)은 Ru 및 Nb 중 적어도 어느 하나, 또는 Ru 또는 Nb 에 C, N, O 중 어느 하나 이상이 포함된 Ru 화합물 및 Nb 화합물 중 적어도 어느 하나로 형성된다. 이때 주원소인 Ru 또는 Nb 는 60at% 이상의 함유량을 갖는 것이 바람직하다. 또한 캡핑막(205)은 그 상부의 흡수막(300) 내의 캡핑막(205)과 접하는 층, 즉 흡수막(300) 내의 최하부 층에 대해 10 이상의 식각 선택비를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 이상의 식각 선택비를 갖는다. 식각 선택비가 큰 경우, 상부의 흡수막(300)의 패터닝 공정 시 캡핑막(205)의 식각이 방지되어 하부의 반사막(300)을 적절히 보호할 수 있게 된다.
캡핑막(205)은 2~5nm 의 두께를 가지며, 바람직하게는 2~3nm 의 두께를 갖는다. 캡핑막(205)은 그 두께가 2㎚ 이하인 경우 그 상부의 흡수막(206)의 패터닝 공정 시 식각 조건(예를 들어, Over Etching 등)을 고려하였을 때 하부에 형성된 반사막(300)을 보호하기 어려우며, 그 두께가 5㎚ 이상인 경우 13.5㎚의 노광광의 반사율이 감쇄되어 최종적으로 이미지 감도(Image Contrast)가 감소하는 문제를 유발한다.
흡수막(206)은 캡핑막(205) 상에 형성되며 노광광을 흡수하는 역할을 한다. 구체적으로는, 흡수막(206)은 13.5㎚ 파장의 EUV 노광광에 대해 10% 이하의 반사율, 바람직하게는 1~8% 의 반사율을 가지며, 이에 따라 노광광의 대부분을 흡수한다. 흡수막(206)은 70nm 이하의 두께를 가지며, 바람직하게는 60nm 이하의 두께를 갖는다. 흡수막(206) TaN, TaBN, TaON, TaBON 등의 재질로 구성될 수 있다.
레지스트막(208)은 화학증폭형 레지스트(CAR: Chemically Amplified Resist)로 구성된다. 레지스트막(208)은 150㎚ 이하의 두께를 갖고, 바람직하게, 100㎚ 이하의 두께를 갖는다.
도전막(201)은 기판(201)의 후면에 형성된다. 도전막(201)은 낮은 면저항 값을 가져 정전척(Electronic-Chuck)과 EUV 용 블랭크마스크의 밀착성을 향상시키며, 정전척과의 마찰에 의해 파티클이 발생하는 것을 방지하는 기능을 한다. 도전막(201)은 100Ω/□ 이하의 면저항을 가지며, 바람직하게는, 50Ω/□ 이하, 더욱 바람직하게는 20Ω/□ 이하의 면저항을 갖는다. 도전막(201)은 단일막, 연속막, 또는 다층막의 형태로 구성될 수 있다. 도전막(201)은, 예를 들어, Cr 을 주성분으로 하여 형성될 수 있고, 2층의 다층막으로 구성되는 경우 하부층은 Cr 및 N 을 포함하고, 상부층은 Cr, N, 및 O 를 포함하여 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 구현 예와 비교예를 기술한다.
구현예 1.
SiO2-TiO2계 기판(202)의 후면에 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장비를 이용하여 Cr을 주성분으로 하는 하부층과 상부층의 2층 구조를 갖는 도전막(201)을 형성하였다. 상·하부층의 도전막은 모두 Cr 타겟을 이용하여 형성하였다. 하부층의 도전막은 공정 가스로 Ar : N2 = 5sccm : 5sccm 를 주입하고, 공정 파워 1.4㎾ 를 사용하여 51㎚ 의 두께를 갖는 CrN 막으로 형성하였다. 상부층의 도전막은 공정 가스로 Ar : N2 : NO = 7sccm : 7sccm : 7sccm 주입하고, 공정 파워는 1.4㎾ 를 사용하여 15㎚ 의 두께를 갖는 CrON 막으로 형성하였다. 도전막(201)의 면저항을 4-Point Probe를 이용하여 측정한 결과 22.6Ω/□ 의 면저항값을 나타내어 정전척과의 결합에 문제가 없고 도전막으로 사용하기에 문제가 없음을 확인하였다.
도전막(101)이 형성된 기판(202)의 전면에 Ru층과 Si층을 교대로 적층하여 10층의 Ru/Si층(320)으로 구성된 반사막(300)의 하부를 형성하였다. 그리고 나서, 그 위에 Mo층과 Si층을 교대로 적층하여 40층의 Mo/Si층(310)으로 구성된 반사막(300)의 상부를 형성하였다.
반사막(300)은 이온 빔 증착-저밀도결함(Ion Beam Deposition-Low Defect Density, 이하, IBD-LDD) 장비에 Mo 타겟과 Si 타겟을 장착한 후, Ar 가스 분위기에서 Ru층, Mo층, Si층을 각각 성막하여 형성하였다. 구체적으로는, 반사막(300)의 하부 영역은 Ru 층을 2.4㎚ 두께로 성막하고 Si층을 4.5㎚ 두께로 성막하여 10층의 Ru/Si층(320)으로 형성하였고, 반사막(300)의 상부 영역은 Mo층을 2.8nm 두께로 성막하고 Si층을 4.2nm 두께로 성막하여 30층의 Mo/Si층(310)으로 형성하였다.
반사막(300)에 대한 반사율을 EUV Reflectometer 장비를 이용하여 13.5㎚ 에서 측정한 결과 66.8% 를 나타내었으며, 박막 스트레스를 Ultra-flat 장비를 이용하여 측정한 결과 TIR 이 615㎚ 를 나타내었다. 이후 AFM 장비를 이용하여 표면 거칠기를 측정한 결과 0.127㎚Ra 를 나타내었다.
반사막(300)에 RTP 를 이용하여 350℃에서 10분간 열처리하였으며, 열처리 후 측정한 TIR 은 276nm 를 나타내었고 13.5nm 에서의 반사율은 65.1% 를 나타내었다.
반사막(300) 상에 IBD-LDD 장비를 이용하고 Ru 타겟을 이용하여 질소 분위기에서 2.5㎚ 두께의 RuN 으로 이루어진 캡핑막(205)을 형성하였다.
캡핑막(205) 상에 DC 마그네트론 스퍼터링 설비를 이용하여 2층 구조의 흡수막(206)을 형성하였다. 구체적으로는, 캡핑막(205) 상에 Ta 타겟을 이용하여, 공정 가스로 Ar : N2 = 9sccm : 1sccm 을 주입하고, 공정 파워는 0.62㎾ 를 사용하여 50nm 두께의 TaN 막으로 이루어진 흡수막(206)의 하층을 형성하였다. 이후, 동일 타겟을 이용하여, 공정 가스로 Ar : N2 : NO = 3sccm : 20sccm : 4.5sccm 를 주입하고, 공정 파워는 0.62㎾ 를 사용하여 2㎚ 두께의 TaON 막으로 이루어진 흡수막(206)의 상층을 형성하였다.
2층 적층 구조로 제조된 흡수막(206)은 13.5㎚ 파장에 대하여 2.6% 의 반사율을 나타내었다. 이 결과는 흡수막(206)의 2층 구조의 두께 조절을 통하여 반사율을 1∼10% 범위로 제어할 수 있는 수준으로 판단된다.
흡수막(206) 상에 레지스트막(208)을 100㎚ 두께로 스핀 코팅하여 EUV 용 블랭크 마스크의 제조를 완료하였다.
구현예 2.
구현예 2 는 구현예 1 에서 반사막(300)의 구조만 상이하게 하였다.
구체적으로는, 반사막(300)의 하부 영역은 Mo층을 2.8nm 두께로 성막하고 Si층을 4.2nm 두께로 성막하여 30층의 Mo/Si층(310)으로 형성하였고, 반사막(300)의 상부 영역은 Ru 층을 2.4㎚ 두께로 성막하고 Si층을 4.5㎚ 두께로 성막하여 10층의 Ru/Si층(320)으로 형성하였다.
반사막(300)에 대한 반사율을 EUV Reflectometer 장비를 이용하여 13.5㎚ 에서 측정한 결과 64.8% 를 나타내었으며, 박막 스트레스를 Ultra-flat 장비를 이용하여 측정한 결과 TIR 이 593㎚ 를 나타내었다. 이후 AFM 장비를 이용하여 표면 거칠기를 측정한 결과 0.135㎚Ra 를 나타내었다.
반사막(300)에 RTP 를 이용하여 350℃에서 10분간 열처리하였으며, 열처리 후 측정한 TIR 은 290nm 를 나타내었고 13.5nm 에서의 반사율은 64.3% 를 나타내었다.
이후 캐핑막(104), 흡수막(105), 및 레지스트막(106)을 형성하여 EUV 용 블랭크 마스크의 제조를 완료하였다.
비교예
비교예는 반사막(300)을 Mo/Si 40주기의 적층 구조로 구성한 경우이며, 그 외에는 상기한 구현예 1 과 동일하다.
반사막은 IBD-LDD 장비에 Mo 타겟과 Si 타겟을 장착한 후 Ar 가스 분위기에서 Mo층 및 Si층을 교대로 성막하여 40층의 Mo/Si층으로 형성하였다. 이때 Mo층을 2.8nm 두께로 우선 성막하고 Si층을 4.2nm 두께로 성막하였다.
반사막에 대한 반사율을 EUV Reflectometer 장비를 이용하여 13.5㎚ 에서 측정한 결과 67.0% 를 나타내었으며, 박막 스트레스를 Ultra-flat 장비를 이용하여 측정한 결과 TIR 이 625㎚ 를 나타내었다. 이후 AFM 장비를 이용하여 표면 거칠기를 측정한 결과 0.125㎚Ra 를 나타내었다.
이후, 반사막 상에 IBD-LDD 장비를 이용하고 Ru 타겟을 이용하여 질소 분위기에서 2.5nm 두께의 RuN 으로 이루어진 캡핑막(205)을 형성하였다.
반사막에 RTP 를 이용하여 350℃에서 10분간 열처리하였으며, 열처리 후 측정한 TIR 은 260nm 를 나타내었으나 13.5nm 에서의 반사율은 58.2% 를 나타내어 큰 감소율을 보였다.
Claims (20)
- 삭제
- 기판, 상기 기판 상에 적층된 반사막, 상기 반사막 상에 적층된 흡수막을 포함하는 EUV 용 블랭크마스크로서,
상기 반사막은:
Mo 를 포함하는 재질로 형성된 Mo층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Mo/Si층; 및
Ru 를 포함하는 재질로 형성된 Ru층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Ru/Si층;
을 포함하며,
상기 Ru층은 RuB 타겟을 사용하여 형성되고,
상기 반사막의 하부 영역이 상기 Ru/Si층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 삭제
- 기판, 상기 기판 상에 적층된 반사막, 상기 반사막 상에 적층된 흡수막을 포함하는 EUV 용 블랭크마스크로서,
상기 반사막은:
Mo 를 포함하는 재질로 형성된 Mo층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Mo/Si층; 및
Ru 를 포함하는 재질로 형성된 Ru층 및 Si 를 포함하는 재질로 형성된 Si층을 포함하여 구성되는 하나 이상의 Ru/Si층;
을 포함하며,
상기 Ru층은 RuB 타겟을 사용하여 형성되고,
상기 Mo/Si층과 상기 Ru/Si층이 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Ru/Si층은 6.8~7.1nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Ru/Si층 내의 상기 Ru층과 상기 Si층은 0.22 : 0.78 ~ 0.44 : 0.56 의 두께 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Ru층은 Mo, Nb, Zr, C 중 하나 이상을 더 포함하는 Ru 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Mo/Si층은 6.8~7.1nm 의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Mo/Si층 내의 상기 Mo층과 상기 Si층은 0.3 : 0.7 ~ 0.5 : 0.5 의 두께 비율을 가지는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 Mo/Si층 내의 상기 Mo층과 상기 Si층 사이 및 상기 Ru/Si층 내의 상기 Ru층과 상기 Si층 사이 중 적어도 하나 이상에 형성되어, 상기 Mo층과 상기 Si층 사이 또는 상기 Ru층과 상기 Si층 사이에서의 층간확산을 방지하는 중간층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 10 항에 있어서,
상기 중간층은 B, B4C, C 중 어느 하나의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 10 항에 있어서,
상기 중간층은 1nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 반사막은 200nm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 반사막은 EUV 노광광에 대하여 60% 이상의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 14 항에 있어서,
상기 반사막은 열처리 후 2% 이하의 반사율 변화를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 반사막은 열처리 후 600㎚ 이하의 표면 TIR 값을 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 반사막은 0.5㎚Ra 이하의 표면 거칠기(Surface Roughness)를 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 반사막 상에 형성된 캡핑막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 기판의 후면에 형성되는 도전막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 용 블랭크마스크.
- 제 2 항 또는 제 4 항에 따른 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크.
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