KR20010004043A - Method of manufacturing reflective mask for EUV exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 제조용 노광 장치에 관한 것으로, 특히, 이유브이 (EUV : Extream Ultra-Violet) 노광 장치에 구비되는 반사 마스크의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, and more particularly, to a method of manufacturing a reflective mask provided in an Extream Ultra-Violet (EUV) exposure apparatus.
반도체 소자의 제조 공정에서, 콘택홀 또는 각종 패턴들은, 통상, 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은, 주지된 바와 같이, 감광성 중합체 패턴(이하, 레지스트 패턴이라 칭함)을 형성하는 공정과 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로하는 식각 공정을 통해 피식각층을 식각해서 원하는 형태의 패턴을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 여기서, 레지스트 패턴은 피식각층 상에 레지스트(Resist)를 도포하는 공정과 준비된 노광 마스크를 이용하여 상기 레지스트를 선택적으로 노광하는 공정 및 소정의 화학용액으로 노광되거나, 또는, 노광되지 않은 레지스트 부분을 제거하는 현상 공정을 통해 형성된다.In the process of manufacturing a semiconductor device, contact holes or various patterns are usually formed through a photolithography process. The photolithography process, as is well known, forms a pattern of a desired shape by etching a layer to be etched through a process of forming a photosensitive polymer pattern (hereinafter referred to as a resist pattern) and an etching process using the resist pattern as an etching mask. Wherein the resist pattern is exposed to a predetermined chemical solution, a process of selectively applying a resist on the etched layer, a process of selectively exposing the resist using a prepared exposure mask, or It is formed through the developing process of removing the unexposed part of the resist.
한편, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수(Critical Demension)는 상기한 노광 공정에서 어떤 파장의 광원을 사용하느냐에 따라 좌우된다. 에컨데, G-라인(λ=436nm) 또는 I-라인(λ=365nm) 광원의 노광 장비를 사용하여 노광 공정을 수행할 경우, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수는 대략 0.5㎛ 정도이다.On the other hand, the critical dimension of the pattern that can be implemented by the photolithography process depends on the wavelength of the light source used in the above exposure process. For example, when the exposure process is performed using an exposure apparatus of a G-line (λ = 436 nm) or I-line (λ = 365 nm) light source, the critical dimension of the pattern that can be realized by the photolithography process is about 0.5 μm. to be.
그러나, 반도체 소자의 유효 채널 길이가 0.35㎛ 이내로 감소되고 있는 실정에서, 상기한 G- 라인 및 I-라인 장비를 이용해서는 고집적 반도체 소자를 제조할 수 없다.However, in the situation where the effective channel length of the semiconductor device is reduced to within 0.35 μm, the integrated semiconductor device cannot be manufactured using the G-line and I-line equipment described above.
따라서, 상기한 G-라인 또는 I-라인 장비는 그 사용이 제한되었으며, 근래에는 I-라인 보다도 더 짧은 파장, 예컨데, 248㎚ 파장의 광원이 구비된 노광 장비를 이용하는 디유브이(DUV : Deep Ultra-Violet) 공정이 수행되고 있고, 최근에는, DUV 공정 보다도 더 짧은 파장, 예컨데, 13.4㎚ 파장의 광원을 이용한 이유브이 (EUV : Extream Ultra-Violet) 공정이 개발되고 있다.Therefore, the G-line or I-line equipment is limited in its use, and in recent years, Deep UV (DUV: Deep Ultra) using exposure equipment equipped with a light source having a shorter wavelength than that of the I-line, for example, 248 nm wavelength, has been used. -Violet (Violet) process is being carried out, and recently, an Extream Ultra-Violet (EUV) process using a light source having a wavelength shorter than that of the DUV process, for example, 13.4 nm, has been developed.
도 1은 종래의 EUV 노광 장비의 옵틱(Optic) 구조를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 레이저 광원(10)으로부터 조사된 광은 EUV 빔 발생부(20)를 통해 13.4㎚ 파장의 EUV 빔이 되고, 이러한 EUV 빔은 집속 렌즈(Condensor Lense : 30a)와 수개의 렌즈들(30b)을 거쳐 마스크(40)에 도달하게 되고, 상기 마스크(40)로부터 반사된 EUV 빔은 축소 렌즈(Reduction Lense : 30c)를 거쳐 웨이퍼(50)에 전사된다.FIG. 1 is a view schematically showing an optical structure of a conventional EUV exposure apparatus. As shown in FIG. 1, light emitted from the laser light source 10 has a wavelength of 13.4 nm through the EUV beam generator 20. The EUV beam reaches the mask 40 through the condenser lens 30a and several lenses 30b, and the EUV beam reflected from the mask 40 is reduced in size. Reduction Lense: Transferred to wafer 50 via 30c).
상기에서, 렌즈들(30a, 30b, 30c)은 반사막을 코팅한 미러형 렌즈이다. 또한, 마스크(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(31) 상에 반사층(32)이 형성되고, 상기 반사층(32) 상에는 캡핑층(Capping Layer : 33)이 형성되며, 상기 캡핑층(33) 상에는 스트레스에 대한 버퍼 역할을 하는 버퍼층(34)과 조사된 EUV 빔을 흡수하는 흡수층(35)이 패턴의 형태로 적층된 구조를 갖는다. 여기서, 반사층(32)은 대략 4㎚의 실리콘막(32a)과 대략 3㎚의 몰리브덴막(32b)이 한 쌍을 이루어, 40 쌍 정도가 적층된 구조이며, 전체적으로는, 대략 280㎚의 두께를 갖는다. 또한, 캡핑층(33)은 실리콘막으로 형성되며, 버퍼층(34)은 실리콘산화막으로 형성되고, 흡수층(35)은 금, 구리, 알루미늄, 게르마늄, 티타늄, 탄탈륨실리콘 등과 같은 금속막으로 형성되고, 그 두께는 대략 100㎚ 정도이다.In the above, the lenses 30a, 30b, and 30c are mirror-type lenses coated with a reflective film. In addition, as shown in FIG. 2, the mask 40 has a reflective layer 32 formed on the silicon substrate 31, and a capping layer 33 formed on the reflective layer 32. The capping layer 33 has a structure in which a buffer layer 34 serving as a buffer against stress and an absorbing layer 35 absorbing the emitted EUV beam are stacked in a pattern form. Here, the reflective layer 32 is a structure in which a silicon film 32a of about 4 nm and a molybdenum film 32b of about 3 nm are formed in a pair, and about 40 pairs are stacked, and a total thickness of about 280 nm is obtained. Have In addition, the capping layer 33 is formed of a silicon film, the buffer layer 34 is formed of a silicon oxide film, the absorption layer 35 is formed of a metal film such as gold, copper, aluminum, germanium, titanium, tantalum silicon, or the like. The thickness is about 100 nm.
그러나, 상기와 같은 EUV 노광 장비에서 사용되는 마스크는 반사형이기 때문에, 마스크에 입사되는 광의 입사각과 흡수층의 프로파일(profile)에 의하여 웨이퍼에서의 레지스트 패턴의 형태가 크게 좌우된다.However, since the mask used in the EUV exposure apparatus as described above is a reflective type, the shape of the resist pattern on the wafer largely depends on the angle of incidence of the light incident on the mask and the profile of the absorbing layer.
예컨데, 도 4a 및 도 4b와 도 5a 및 도 5b는 각각 흡수층의 프로파일에 따른 광의 강도분포를 도시한 도면으로서, 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 흡수층(35)의 프로파일이 수직한 경우, 즉, 이상적인 프로파일을 갖는 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이, 광의 강도 분포는 흡수층(35)에 인접된 부분에서 최대를 나타내게 된다.For example, FIGS. 4A and 4B, and FIGS. 5A and 5B show intensity distributions of light according to profiles of absorbing layers, respectively. First, as illustrated in FIG. 4A, when the profile of the absorbing layer 35 is vertical, That is, in the case of having an ideal profile, as shown in FIG. 4B, the intensity distribution of light exhibits a maximum at a portion adjacent to the absorbing layer 35.
이에 반해, 도 5a에 도시된 바와 같이, 흡수층(35)의 프로파일이 수직이 아닌 경우에는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 광의 강고 분포는 인접된 흡수층들(35)의 중간 부분에서 최대를 나타내게 되며, 이 결과로, 도시되지는 않았으나, 웨이퍼 상에 구현되는 레지스트 패턴은 원치 않는 형태를 갖게 된다.In contrast, as shown in FIG. 5A, when the profile of the absorbing layer 35 is not vertical, as shown in FIG. 5B, the rigidity distribution of light exhibits a maximum in the middle portion of adjacent absorbing layers 35. As a result, although not shown, the resist pattern implemented on the wafer may have an undesirable shape.
한편, 마스크에 입사되는 광의 입사각은 하드웨어적으로 매우 용이하게 보정할 수 있다. 이에 반해, 흡수층의 프로파일은 마스크의 제조시에 결정되는 것으므로, 이에 대한 보정은 매우 어렵다. 즉, 흡수층은 금속 재질이므로, 일반적인 포토리소그라피 공정으로는 그 식각이 매우 어렵고, 특히, 패턴 프로파일에 영향을 미치는 레지스트 프로파일의 제어가 매우 어렵기 때문에, 결과적으로, 흡수층의 프로파일을 제어하는 것은 매우 어렵다.On the other hand, the incident angle of light incident on the mask can be very easily corrected in hardware. In contrast, since the profile of the absorbing layer is determined at the time of manufacture of the mask, correction for this is very difficult. That is, since the absorbing layer is made of a metal material, the etching is very difficult in a general photolithography process, and in particular, the control of the resist profile that affects the pattern profile is very difficult. As a result, it is very difficult to control the profile of the absorbing layer. .
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 하드 마스크 공정을 이용하여 흡수층을 패터닝함으로써, 비교적 간단하게 흡수층의 프로파일을 제어할 수 있는 EUV 노광 장비용 반사 마스크의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention devised to solve the above problems provides a method of manufacturing a reflective mask for EUV exposure equipment that can control the profile of the absorber layer relatively simply by patterning the absorber layer using a hard mask process. , Its purpose is.
도 1은 종래의 이유브이 노광 장비의 옵틱 구조를 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing an optical structure of a conventional weaving exposure equipment.
도 2는 종래의 이유브이 노광 장비용 반사 마스크를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a conventional reflective mask for weaving exposure equipment.
도 3은 종래의 이유브이 노광 장비용 반사 마스크를 사용할 경우에서, 웨이퍼에 도달하는 광의 강도분포를 보여주는 도면.3 is a view showing the intensity distribution of light reaching the wafer in the case of using a conventional reflective mask for weaving exposure equipment.
도 4a 및 도 4b와 흡수층의 프로파일이 이상적인 경우에서의 광의 강도 분포를 보여주는 도면.4A and 4B and the intensity distribution of light in the case where the profile of the absorbing layer is ideal.
도 5a 및 도 5b는 흡수층의 식각 프로파일이 이상적이 아닌 경우에서의 광의 강도 분포를 보여주는 도면.5A and 5B show the intensity distribution of light when the etch profile of the absorber layer is not ideal.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 이유브이 노광 장비용 반사 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.6A through 6D are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of manufacturing a reflective mask for a weave exposure equipment, according to an embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
51 : 실리콘 기판 52 : 반사층51 silicon substrate 52 reflective layer
52a : 실리콘막 52b : 몰리브덴막52a: silicon film 52b: molybdenum film
53 : 캡핑층 54 : 버퍼층53: capping layer 54: buffer layer
55 : 금속층 55a : 흡수층55 metal layer 55a absorber layer
56 : 산화막 57 : 레지스트 패턴56: oxide film 57: resist pattern
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 EUV 노광 장비용 반사 마스크는, 13.4㎚ 파장의 광원을 이용하는 EUV 노광 장비 내에 구비되는 반사 마스크의 제조방법으로서, 실리콘 기판 상에 실리콘막과 몰리브덴막이 한 쌍을 이루어 수 개의 쌍이 적층되어 이루어진 반사층을 형성하는 단계; 상기 반사층 상에 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 캡핑층 상에 버퍼층과 금속층을 차례로 증착하는 단계; 상기 금속층 상에 하드 마스크막과 흡수층 형성 영역을 정의하는 레지스트 패턴을 차례로 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴을 마스크로해서, 상기 하드 마스크막을 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 산화막을 마스크로하는 식각 공정으로 상기 금속층과 버퍼층을 식각하여 수직의 프로파일을 갖는 흡수층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The reflective mask for EUV exposure equipment of the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing a reflective mask provided in the EUV exposure equipment using a light source having a wavelength of 13.4 nm, a pair of silicon film and molybdenum film on a silicon substrate Forming a reflective layer in which several pairs are stacked; Forming a capping layer on the reflective layer; Sequentially depositing a buffer layer and a metal layer on the capping layer; Sequentially forming a resist pattern defining a hard mask layer and an absorption layer forming region on the metal layer; Patterning the hard mask film using the resist pattern as a mask; And etching the metal layer and the buffer layer by using the patterned oxide layer as a mask to form an absorbing layer having a vertical profile.
본 발명에 따르면, 흡수층의 재질인 금속층을 하드 마스크 공정을 이용하여 패터닝하기 때문에, 최종적으로 얻게 되는 흡수층의 식각 프로파일을 이상적인 형태, 즉, 수직 형태로 만들 수 있으며, 이에 따라, 포토리소그라피 공정의 안정화를 얻을 수 있다.According to the present invention, since the metal layer, which is the material of the absorbing layer, is patterned by using a hard mask process, the etch profile of the finally obtained absorbing layer can be made in an ideal form, that is, a vertical form, thereby stabilizing the photolithography process. Can be obtained.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 장비용 마스크를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a mask for EUV exposure equipment according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 장비용 반사 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.6A to 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a reflective mask for EUV exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(51) 상에 4㎚ 두께의 실리콘막(52a)과 3㎚ 두께의 몰리브덴막(52b)이 한 쌍을 이루어, 대략 40쌍 정도가 적층된 구조를 갖는 반사층(52)을 형성하고, 상기 반사층(52) 상에 실리콘막으로 이루어진 캡핑층(Capping Layer : 53)을 형성한다.First, as shown in FIG. 6A, a structure in which a silicon film 52a having a thickness of 4 nm and a molybdenum film 52b having a thickness of 3 nm are formed as a pair on the silicon substrate 51 and about 40 pairs are stacked. A reflective layer 52 is formed, and a capping layer 53 made of a silicon film is formed on the reflective layer 52.
다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 캡핑층(53) 상에 실리콘산화막(SiO2)으로 이루어져, 스트레스에 대한 완충 역할을 하는 버퍼층(54)를 형성하고, 상기 버퍼층(54) 상에 흡수층의 재질인 구리, 탄소, 알루미늄, 게르마늄, 티타늄 또는 탄탈륨실리사이드 중에서 선택되는 하나의 금속층(55)을 증착한다.Absorption onto Next, as shown in Figure 6b, the capping layer 53, a silicon oxide film (SiO 2) as made, to form a buffer layer 54 that acts as a buffer for the stress, and the buffer layer 54 by the One metal layer 55 selected from copper, carbon, aluminum, germanium, titanium, or tantalum silicide is deposited.
그 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 하고, 상기 금속층(55) 상에 상기 금속층(55)을 패터닝하기 위한 하드 마스크로서, 예컨데, 실리콘산화막(SiO2), 실리콘질산화막(SiON) 또는 실리콘질화막(SiN) 중에서 선택되는 하나의 산화막(56)을 증착하고, 상기 산화막(56) 상에 공지된 포토리소그라피 공정으로 흡수층 형성영역을 가리는 레지스트 패턴(57)을 형성한다. 여기서, 하드 마스크로 사용하기 위한 산화막(56)은 금속층의 종류 및 그 두께에 따라 식각 선택비를 고려한 두께로 형성한다.Next, as shown in FIG. 6C, as a hard mask for patterning the metal layer 55 on the metal layer 55, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride oxide film (SiON), or silicon. One oxide film 56 selected from the nitride film SiN is deposited, and a resist pattern 57 covering the absorption layer formation region is formed on the oxide film 56 by a known photolithography process. Here, the oxide film 56 for use as a hard mask is formed to a thickness in consideration of the etching selectivity according to the type and thickness of the metal layer.
한편, 레지스트 패턴(57)은 산화막(56) 상에 형성하는 것이므로, 그 형성이 용이하며, 아울러, 그 프로파일의 제어도 용이하다.On the other hand, since the resist pattern 57 is formed on the oxide film 56, the formation of the resist pattern 57 is easy, and the profile can be easily controlled.
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴을 식각 베리어로 하는 식각 공정으로 노출된 산화막 부분을 식각하여 산화막 패턴(도시안됨)을 형성하고, 이어서, 이어서, 상기 산화막 패턴을 하드 마스크로 하는 식각 공정으로 노출된 금속층 부분과 그 하부의 버퍼층 부분을 식각하여 흡수층(55a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 6D, an oxide film portion (not shown) is etched by etching the exposed portion of the oxide film by an etching process using the resist pattern as an etching barrier, and then the oxide film pattern is then used as a hard mask. The absorbing layer 55a is formed by etching the metal layer portion exposed through the etching process and the buffer layer portion below the metal layer portion.
여기서, 상기 흡수층(55a)은 산화막을 하드 마스크로 이용하는 식각 공정에 의해 형성되기 때문에, 그 식각 프로파일을 원하는 형태로 조절할 수 있다.Here, the absorption layer 55a is formed by an etching process using an oxide film as a hard mask, and thus the etching profile can be adjusted to a desired shape.
즉, 산화막 상에서는 레지스트 패턴의 프로파일의 제어가 용이하기 때문에, 상기 레지스트 패턴을 이용한 식각 공정을 통해 얻게되는 산화막 패턴의 식각 프로파일이 양호하고, 흡수층을 형성하기 위한 금속층의 식각시에는 양호한 식각 프로파일을 갖는 산화막 패턴을 식각 마스크로 사용하기 때문에, 결과적으로, 흡수층의 프로파일은 원하는 형태, 예컨데, 수직의 프로파일을 얻을 수 있게 된다.That is, since it is easy to control the profile of the resist pattern on the oxide film, the etching profile of the oxide pattern obtained through the etching process using the resist pattern is good, and when etching the metal layer for forming the absorption layer, the etching profile has a good etching profile. Since the oxide film pattern is used as an etching mask, as a result, the profile of the absorbing layer can be obtained in a desired shape, for example, a vertical profile.
이상에서와 같이, 본 발명은 산화막을 하드 마스크로 하는 식각 공정을 통해 흡수층을 형성하기 때문에, 상기 흡수층의 식각 프로파일으 양호하게 만들 수 있다. 따라서, 양호한 프로파일을 갖는 흡수층을 확보할 수 있기 때문에, EUV 노광 장비를 이용한 포토리소그라피 공정에서 웨이퍼 상에 구현되는 레지스트 패턴의 형태를 원하는 형태로 만들 수 있으며, 결과적으로는, 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention forms an absorbing layer through an etching process using an oxide film as a hard mask, so that an etching profile of the absorbing layer can be made good. Therefore, since an absorbing layer having a good profile can be secured, the shape of the resist pattern implemented on the wafer in the photolithography process using EUV exposure equipment can be made into a desired shape, and as a result, the reliability of the semiconductor device is improved. You can.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990024628A KR20010004043A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Method of manufacturing reflective mask for EUV exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019990024628A KR20010004043A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Method of manufacturing reflective mask for EUV exposure apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010004043A true KR20010004043A (en) | 2001-01-15 |
Family
ID=19595862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990024628A KR20010004043A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Method of manufacturing reflective mask for EUV exposure apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20010004043A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030000119A (en) * | 2001-06-22 | 2003-01-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | EUV mask and method for manufacturing the same |
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-
1999
- 1999-06-28 KR KR1019990024628A patent/KR20010004043A/en not_active Application Discontinuation
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