KR20180057813A - 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크 - Google Patents

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김성수
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삼성전자주식회사
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Abstract

극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크가 제공된다. 상기 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는 기판, 상기 기판 상에 제공되는 반사 층, 및 상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함한다. 상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 질화물을 포함한다.

Description

극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크{Phase shift mask for extreme ultraviolet lithography}
본 발명은 극자외선 리소그래피용 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에 관한 것이다.
반도체 장치의 크기 및 디자인 룰(design rule)이 점차 축소됨에 따라, 더욱 작은 크기의 패턴들을 형성하는 기술이 요구되고 있다. 이러한 기술적 요구를 충족시키기 위해, 리소그래피 공정에서 사용되는 광원의 파장이 점점 짧아지고 있다. 예를 들어, 리소그래피 공정에서 사용되는 광원은 g-line(436nm), i-line(365nm), KrF 레이저(248nm), 및 ArF 레이저(193nm)로 점점 짧아지고 있다. 최근에는 13.5nm의 파장을 갖는 극자외선을 광원으로 사용하는 극자외선 리소그래피가 제안되고 있다.
극자외선은 대부분의 굴절 광학 매질들(refractive optical materials)에서 흡수되기 때문에, 극자외선 리소그래피는 일반적으로 굴절 광학계가 아닌 반사 광학계(reflective optical system)를 이용한다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 굴절률 및 흡광 계수를 용이하게 조절할 수 있는 위상 반전 패턴들을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 향상된 라인 폭 거칠기 및 CD 균일성을 갖는 포토레지스트 패턴들을 형성할 수 있는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는: 기판; 상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및 상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는: 기판; 상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및 상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 두 개의 서로 다른 금속 질화물들을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는: 기판; 상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및 상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함할 수 있다. 상기 위상 반전 패턴들은 TiN, ZrN, 및 VN 중에서 선택된 어느 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들에 포함된 금속 질화물들의 종류 및/또는 조성비를 조절함으로써 위상 반전 패턴들의 굴절률 및 흡광 계수를 용이하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 개개의 공정 조건에 따라 달라지는 최적의 굴절률 및 흡광 계수를 갖는 위상 반전 패턴들이 용이하게 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들에 대응하는 포토레지스트 막의 영역과 개구부들에 대응하는 포토레지스트 막의 영역 사이의 경계 부근에서 극자외선의 세기 변화율이 커질 수 있다. 이에 따라, 후속 현상 공정에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴들의 라인 폭 거칠기 및 CD 균일성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 위상 반전 마스크를 이용하는 극자외선 리소그래피 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에서 반사되는 극자외선을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5a는 일반적인 극자외선 리소그래피용 바이너리(binary) 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에서 반사되는 극자외선을 설명하기 위한 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다. 명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 위상 반전 마스크를 이용하는 극자외선(extreme ultraviolet; EUV) 리소그래피 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 극자외선 리소그래피 장치(1)는 광원부(10, optical source unit), 집광부(20, condenser unit), 투영부(40, projection unit), 및 제어부(90)를 포함할 수 있다.
광원부(10)는 극자외선(예를 들어, 약 13.5nm의 파장을 갖는 광)을 발생시킬 수 있다.
집광부(20)는 광원부(10)에서 발생한 극자외선(11)이 마스크 스테이지(32)에 탑재된 위상 반전 마스크(100)를 향하도록 극자외선(11)을 가이드 하는 역할을 수행할 수 있다. 집광부(20)는 집광 광학계(22, condenser optics)(예를 들어, 렌즈 및/또는 거울)를 포함할 수 있다. 집광 광학계(22)는 극자외선(11)을 모으고 반사하여 위상 반전 마스크(100)로 가이드 할 수 있다. 극자외선(11)은 집광부(20)를 통해 위상 반전 마스크(100)에 경사지게 입사될 수 있다.
마스크 스테이지(32)는 위상 반전 마스크(100)를 탑재할 수 있으며, 위상 반전 마스크(100)를 이동시킬 수 있다. 광원부(10) 및 마스크 스테이지(32)는 제어부(90)에 의하여 제어될 수 있다.
위상 반전 마스크(100)에 입사된 극자외선(11)은 위상 반전 마스크(100)에 의해 반사되어 투영부(40)로 입사될 수 있다. 투영부(40)는 위상 반전 마스크(100)의 패턴 이미지를 기판 스테이지(52) 상의 노광 대상 기판(50)으로 투영시키는 역할을 수행할 수 있다. 노광 대상 기판(50)은 집적 회로가 형성되는 웨이퍼일 수 있다. 노광 대상 기판(50) 상에, 광에 반응할 수 있는 포토레지스트 막이 코팅되어 있을 수 있다. 기판 스테이지(52)는 노광 대상 기판(50)의 노광 영역(또는 노광 위치)을 변경시키기 위해 노광 대상 기판(50)을 이동시킬 수 있다.
투영부(40)는 투영 광학계(42, projection optics)(예를 들어, 렌즈 및/또는 거울)를 포함할 수 있다. 투영 광학계(42)는 위상 반전 마스크(100)에서 반사된 극자외선(11)을 이용하여 위상 반전 마스크(100) 상의 패턴 이미지를 소정의 배율(예를 들어, 4배, 6배, 또는 8배)로 축소하여 노광 대상 기판(50)으로 투영시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 위상 반전 마스크(100)는 패턴 영역(PA) 및 블랙 보더 영역(BA)을 포함할 수 있다.
패턴 영역(PA)은 메인 패턴 영역(102)과 보조 패턴 영역(104)을 포함할 수 있다. 메인 패턴 영역(102)은 노광 대상 기판(도 1의 50)의 칩 영역에 집적 회로를 구성하는 메인 패턴들을 전사하기 위한 영역일 수 있으며, 보조 패턴 영역(104)은 노광 대상 기판(50)의 스크라이브 라인 영역에 보조 패턴들을 전사하기 위한 영역일 수 있다.
블랙 보더 영역(BA)은 패턴 영역(PA)을 둘러싸는 영역으로, 특별한 패턴들이 형성되지 않는 영역일 수 있다. 블랙 보더 영역(BA)에는 기준 마크(106)가 형성될 수 있다. 기준 마크(106)는 위상 반전 마스크(100)를 구성하는 박막들의 형성 과정에서 발생할 수 있는 결함들의 위치를 기술하기 위한 기준점(즉, 좌표계의 원점)으로 사용될 수 있다. 도 2에는 4개의 기준 마크들(106)이 도시되어 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 구체적으로, 도 3에 도시된 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 위상 반전 마스크(100)에 해당할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에서 반사되는 극자외선을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 위상 반전 마스크는 기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 패턴들(140), 및 하면 도전 층(190)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질(low thermal expansion material; LTEM)을 포함할 수 있다. 더하여, 기판(110)에 포함되는 물질은 평활성, 평탄도, 및 세정액에 대한 내성이 우수할 수 있다. 예를 들어, 기판(110)은 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미나 실리케이트 유리, 소다라임 유리, 및/또는 SiO2-TiO2계 유리를 포함할 수 있다.
기판(110)은 패턴 영역(PA) 및 패턴 영역(PA)을 둘러싸는 블랙 보더 영역(BA)을 포함할 수 있다. 패턴 영역(PA) 및 블랙 보더 영역(BA)은 각각 도 2를 참조하여 설명한 패턴 영역(PA) 및 블랙 보더 영역(BA)에 해당할 수 있다.
기판(110)의 상면 상에 반사 층(120)이 배치될 수 있다. 반사 층(120)은 입사 극자외선을 반사하도록 구성될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 반사 층(120)은 저굴절률 층들(122)과 고굴절률 층들(124)이 교대로 그리고 반복적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 반사 층(120)은 저굴절률 층들(122)과 고굴절률 층들(124)이 각각 20 회 내지 80 회 적층된 구조를 가질 수 있다. 고굴절률 층들(124)은 저굴절률 층들(122)보다 높은 굴절률을 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 반사 층(120)의 최상층은 고굴절률 층(124)일 수 있다.
저굴절률 층들(122) 및 고굴절률 층들(124)의 각각의 물질 및 두께는 반사 층(120)에 입사되는 극자외선의 파장 및/또는 반사 층(120)에서 요구되는 극자외선의 반사율에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 층들(122)은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있고, 고굴절률 층들(124)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 또한, 저굴절률 층들(122) 및 고굴절률 층들(124)은 각각 약 2nm 내지 약 5nm의 범위 내에서 선택되는 두께를 가질 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 반사 층(120)의 상면은 평평할 수 있다. 다시 말해, 반사 층(120)의 상부는 리세스되지 않을 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
반사 층(120) 상에 캡핑 층(130)이 배치될 수 있다. 캡핑 층(130)과 기판(110) 사이에 반사 층(120)이 개재될 수 있다. 캡핑 층(130)은 반사 층(120)이 손상되지 않도록 보호하고 반사층(120)의 표면이 산화되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 캡핑 층(130)은, 예를 들어, 루테늄(Ru)을 포함할 수 있다. 하지만, 캡핑 층(130)이 포함하는 물질이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 캡핑 층(130)은 선택적인 것으로, 다른 실시예들에서 캡핑 층(130)은 제공되지 않을 수 있다.
캡핑 층(130) 상에 위상 반전 패턴들(140)이 제공될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)과 반사 층(120) 사이에 캡핑 층(130)이 개재될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)의 일부는 블랙 보더 영역(BA)에 배치될 수 있고, 위상 반전 패턴들(140)의 나머지는 패턴 영역(PA)에 배치될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140) 사이에 캡핑 층(130)(혹은, 반사 층(120))을 노출하는 개구부들(OP)이 정의될 수 있다.
도 4를 더 참조하면, 위상 반전 패턴들(140)은 입사된 극자외선(IL1)의 일부를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 개구부들(OP)로 입사된 극자외선(IL2)의 반사율보다 작을 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 흡광 계수(extinction coefficient, k)와 위상 반전 패턴들(140)의 두께에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 흡광 계수가 작을수록 그리고 위상 반전 패턴들(140)의 두께가 얇을수록, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 커질 수 있다. 예를 들어, 개구부들(OP)로 입사된 극자외선(IL2)의 반사율은 약 60% 내지 약 75%일 수 있다.
위상 반전 패턴들(140)은 입사 극자외선(IL1)의 위상을 시프트(shift) 시킬 수 있다. 이에 따라, 위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)의 위상은 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)의 위상과 다를 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)이 입사 극자외선(IL1)의 위상을 시프트하는 정도는 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 굴절률(refractive index, n), 및 위상 반전 패턴들(140)의 두께에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 굴절률이 작을수록 그리고 위상 반전 패턴들(140)의 두께가 클수록, 위상 반전 패턴들(140)이 입사 극자외선의 위상을 시프트하는 정도는 커질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 약 4% 내지 약 30%(이하, 반사율 조건)일 수 있다. 또한, 위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)과 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이(이하, 위상 차이 조건)를 가질 수 있다.
위상 반전 패턴들(140)은 상술한 위상 차이 조건을 만족시키는 두께를 가질 수 있으며, 그 두께 값은 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 굴절률에 따라 결정될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)의 두께가 정해지면, 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 흡광 계수에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 상술한 반사율 조건 및 위상 차이 조건을 동시에 만족하기 위해서는, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질의 굴절률 및 흡광 계수가 적절한 범위를 가져야 한다.
상술한 반사율 조건 및 위상 차이 조건을 만족하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질은 특정한 범위의 굴절률 및 흡광 계수를 가질 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질은 약 0.9 내지 약 0.95의 굴절률 및 약 0.005 내지 약 0.03의 흡광 계수를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질은 약 0.92 내지 약 0.95의 굴절률 및 약 0.01 내지 약 0.02의 흡광 계수를 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 범위의 굴절률 및 흡광 계수를 갖기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 위상 반전 패턴들(140)은 적어도 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 위상 반전 패턴들(140)은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들(140)은 TiN, ZrN, 및 VN 중에서 선택된 어느 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들(140)은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 두 개의 서로 다른 금속 질화물들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 위상 반전 패턴들(140)에 포함되는 금속 질화물들의 종류 및/또는 조성비를 조절함으로써 위상 반전 패턴들(140)의 굴절률 및 흡광 계수를 용이하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 개개의 공정 조건에 따라 달라지는 최적의 굴절률 및 흡광 계수를 갖는 위상 반전 패턴들(140)이 용이하게 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 위상 반전 패턴들(140)은 상술한 위상 차이 조건을 만족시키는 두께에서 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 제1 금속 질화물 그룹에서 선택된 하나의 금속 질화물 및 상술한 위상 차이 조건을 만족시키는 두께에서 상대적으로 높은 반사율을 갖는 제2 금속 질화물 그룹에서 선택된 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 질화물 그룹은 TiN, HfN, TaN, WN, CrN, VN, 및 GaN을 포함할 수 있다. 상기 제2 금속 질화물 그룹은 TiN, ZrN, MoN, NbN, 및 YN을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 질화물 그룹에서 TiN이 선택되면 제2 금속 질화물 그룹에서는 TiN이 선택되지 않을 수 있다. 상기 제2 금속 질화물 그룹에서 TiN이 선택되면 제1 금속 질화물 그룹에서는 TiN이 선택되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 금속 질화물 그룹에서 TiN이 선택되고, 상기 제2 금속 질화물 그룹에서 ZrN이 선택될 수 있다. 이에 따라, 위상 반전 패턴들(140)은 TixZr(1-x)N을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 x는 0.5 내지 0.7일 수 있다.
표 1은 TiN, ZrN, Ti0 . 5Zr0 .5N, 및 Ti0 . 7Zr0 .3N의 굴절률, 흡광 계수, 위상 차이가 180°가 되도록 하는 위상 반전 패턴들(140)의 두께, 및 그 두께에서의 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선의 반사율을 나타낸다.
물질 광학 상수 위상 차이 = 180°
굴절률 흡광 계수 두께(nm) 반사율(%)
TiN 0.938 0.0182 52 13.4
ZrN 0.946 0.0084 59.6 28.1
Ti0.5Zr0.5N 0.9436 0.01256 58.4 19.8
Ti0.7Zr0.3N 0.9419 0.01458 57.6 16.4
표 1을 참조하면, 위상 반전 패턴들(140)에 포함되는 TiN과 ZrN의 조성비를 조절함으로써, 위상 반전 패턴들(140)의 굴절률 및 흡광 계수를 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다. 나아가, 이를 통해 위상 차이가 180°가 되도록 하는 위상 반전 패턴들(140)의 두께, 및 그 두께에서의 위상 반전 패턴들(140)로 입사된 극자외선의 반사율을 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 위상 반전 패턴들(140) 상에 반사 방지 패턴들(미도시)이 제공될 수 있다. 상기 반사 방지 패턴들은 위상 반전 마스크의 검사에 사용되는 검사 광의 파장 대역(예를 들어, 190nm 내지 약 260nm)에서 비교적 낮은 반사율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지 패턴들은 TaBO, TaBNO, TaOH, TaON, 및/또는 TaONH를 포함할 수 있다. 상기 반사 방지 패턴들은 선택적인 것으로, 다른 실시예들에서 상기 반사 방지 패턴들은 제공되지 않을 수 있다.
더하여, 실시예들에서, 위상 반전 패턴들(140)은 미량의 불순물 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물 원소는 Si, Ge, B, 및 H 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(110)의 하면 상에 하면 도전 층(190)이 배치될 수 있다. 하면 도전 층(190)은 정전 척의 동작을 위한 것으로, 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 마스크 스테이지에 탑재하는데 이용될 수 있다. 하면 도전 층(190)은, 예를 들어, CrN을 포함할 수 있다.
도 5a는 일반적인 극자외선 리소그래피용 바이너리(binary) 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 5a를 참조하면, 일반적인 극자외선 리소그래피용 바이너리 마스크는 반사 층(220) 상에 형성된 흡수 패턴들(240)을 포함할 수 있다. 흡수 패턴들(240)은 입사되는 극자외선(IL1)의 대부분을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 흡수 패턴들(240)로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 약 2% 이하일 수 있다. 이에 따라, 일반적인 극자외선 리소그래피용 바이너리 마스크를 이용한 노광 공정에서, 포토레지스트 막에 도달하는 극자외선의 대부분은 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)에 해당할 수 있다.
하지만, 극자외선의 회절 현상으로 인하여, 흡수 패턴들(240)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_240)에도 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)이 조사될 수 있다. 예를 들어, 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 포토레지스트 막에서 도 5a에 도시된 점선(A_RL2)과 같은 진폭을 가질 수 있다. 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 보강 간섭을 일으킬 수 있고, 이에 따라 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선은 도 5a에 도시된 실선(A_1)과 같은 최종 진폭을 가질 수 있다. 그리고, 이에 따른 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선의 세기는 도 5a의 아래의 그래프에 도시된 실선(I_1)과 같을 수 있다.
즉, 일반적인 극자외선 리소그래피용 바이너리 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행할 경우, 극자외선의 회절 현상으로 인하여 흡수 패턴들(240)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_240)에도 상당한 세기의 극자외선이 조사될 수 있다. 또한, 흡수 패턴들(240)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_240)과 개구부들(OP)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_OP) 사이의 경계 부근에서 극자외선의 세기(I_1)의 변화율(즉, 극자외선의 세기(I_1)의 기울기)이 크지 않을 수 있다. 이는 후속 현상 공정에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴들의 라인 폭 거칠기(line width roughness) 및 CD 균일성(critical dimension uniformity)을 나쁘게 하는 원인이 될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다. 구체적으로, 도 5b는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 5b를 참조하면, 위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1) 및 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)이 포토레지스트 막에 조사될 수 있다.
개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 도 5a를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있으며, 제2 점선(A_RL2)으로 도시되어 있다.
위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)은 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)과 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이를 가질 수 있으며, 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)보다 작은 세기를 가질 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 제1 점선(A_RL1)으로 도시되어 있다.
위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)과 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이를 갖기 때문에 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선은 도 5b에 도시된 실선(A_2)과 같은 최종 진폭을 가질 수 있다. 그리고, 이에 따른 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선의 세기는 도 5b의 아래의 그래프에 도시된 실선(I_2)과 같을 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행할 경우, 극자외선들(RL1, RL2) 간에 상쇄 간섭이 일어나 위상 반전 패턴들(140)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140)에 조사되는 극자외선의 세기가 작아질 수 있다. 또한, 위상 반전 패턴들(140)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140)과 개구부들(OP)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_OP) 사이의 경계 부근에서 극자외선의 세기(I_2)의 변화율(즉, 극자외선의 세기(I_2)의 기울기)이 커질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행할 경우, 후속 현상 공정에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴들의 라인 폭 거칠기 및 CD 균일성이 향상될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있으며, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 층(142), 및 하면 도전 층(190)을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크 블랭크가 제조될 수 있다.
구체적으로, 기판(110)이 제공될 수 있다. 기판(110)은 낮은 열팽창 계수를 갖는 물질(LTEM)을 포함할 수 있다. 기판(110)은 패턴 영역(PA) 및 패턴 영역(PA)을 둘러싸는 블랙 보더 영역(BA)을 포함할 수 있다. 패턴 영역(PA) 및 블랙 보더 영역(BA)은 각각 도 2를 참조하여 설명한 패턴 영역(PA) 및 블랙 보더 영역(BA)에 해당할 수 있다.
기판(110)의 하면 상에, 하면 도전 층(190)이 형성될 수 있다. 하면 도전 층(190)은, 예를 들어, CrN을 포함할 수 있다. 하면 도전 층(190)은, 예를 들어, 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
기판(110)의 상면 상에, 반사 층(120)이 형성될 수 있다. 반사 층(120)을 형성하는 것은 저굴절률 층(122) 및 고굴절률 층(124)를 교대로 그리고 반복적으로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 층(122)과 고굴절률 층(124)을 차례로 형성하는 것이 20회 내지 80회 반복하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 층(122)은 몰리브덴(Mo)을 포함할 수 있고, 고굴절률 층(124)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 저굴절률 층(122) 및 고굴절률 층(124)은, 예를 들어, 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
반사 층(120) 상에, 캡핑 층(130)이 형성될 수 있다. 캡핑 층(130)은, 예를 들어, 루테늄(Ru)을 포함할 수 있다. 캡핑 층(130)은, 예를 들어, 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
캡핑 층(130) 상에, 위상 반전 층(142)이 형성될 수 있다. 위상 반전 층(142)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 위상 반전 패턴들(140)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 위상 반전 층(142)을 이루는 물질은 약 0.9 내지 약 0.95의 굴절률 및 0.005 내지 0.3의 흡광 계수를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 위상 반전 층(142)을 이루는 물질은 약 0.92 내지 약 0.95의 굴절률 및 0.1 내지 0.2의 흡광 계수를 가질 수 있다. 위상 반전 층(142)은, 예를 들어, 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
구체적으로, 몇몇 실시예들에 따르면, 위상 반전 층(142)은 TiN, ZrN, 및 VN 중에서 선택된 어느 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 위상 반전 층(142)은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 두 개의 서로 다른 금속 질화물들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들의 경우, 위상 반전 층(142)에 포함되는 금속 질화물들의 종류 및/또는 조성비를 조절함으로써 위상 반전 층(142)의 굴절률 및 흡광 계수를 용이하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 개개의 공정 조건에 따라 달라지는 최적의 굴절률 및 흡광 계수를 갖는 위상 반전 층(142)이 용이하게 제공될 수 있다.
예를 들어, 위상 반전 층(142)은 제1 금속 질화물 그룹에서 선택된 하나의 금속 질화물 및 제2 금속 질화물 그룹에서 선택된 하나의 금속 질화물을 포함할 수 있다. 상기 제1 금속 질화물 그룹은 TiN, HfN, TaN, WN, CrN, VN, 및 GaN을 포함할 수 있다. 상기 제2 금속 질화물 그룹은 TiN, ZrN, MoN, NbN, 및 YN을 포함할 수 있다.
더하여, 실시예들에서, 위상 반전 층(142)은 미량의 불순물 원소를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불순물 원소는 Si, Ge, B, 및 H 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6b를 참조하면, 위상 반전 패턴들(140)이 형성될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140)을 형성하는 것은 위상 반전 층(142) 상에 식각 마스크 패턴들(EMP)을 형성하는 것 및 식각 마스크 패턴들(EMP)을 식각 마스크로 이용하여 위상 반전 층(142)을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 상기 패터닝 공정으로 인하여, 위상 반전 패턴들(140) 사이에 캡핑 층(130)(혹은, 반사 층(120))을 노출하는 개구부들(OP)이 정의될 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 식각 마스크 패턴들(EMP)이 제거될 수 있다. 이어서, 식각 마스크 패턴들(EMP)이 제거된 결과물 상에 잔존할 수 있는 잔류물 및/또는 불순물들을 제거하기 위한 세정 공정이 수행될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내는 단면도들이다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7b에 도시된 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 위상 반전 마스크(100)에 해당할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에서 반사되는 극자외선을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 위상 반전 마스크는 기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 패턴들(140), 차광 패턴들(150), 및 하면 도전 층(190)을 포함할 수 있다.
기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 패턴들(140), 및 하면 도전 층(190)은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 설명의 간소화를 위하여, 기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 패턴들(140), 및 하면 도전 층(190)에 대한 자세한 설명은 생략한다.
위상 반전 패턴들(140)의 일부 상에, 차광 패턴들(150)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴들(150)은 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴들(140) 상에는 배치되되, 상대적으로 작은 폭을 갖는 위상 반전 패턴들(140) 상에는 배치되지 않을 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 차광 패턴들(150)은 블랙 보더 영역(BA) 상의 위상 반전 패턴들(140) 상에는 배치되되, 패턴 영역(PA) 상의 위상 반전 패턴들(140) 상에는 배치되지 않을 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 패턴 영역(PA) 상의 위상 반전 패턴들(140)은 상대적으로 작은 폭을 갖는 제1 위상 반전 패턴들(140a) 및 상대적으로 큰 폭을 갖는 제2 위상 반전 패턴들(140b)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 차광 패턴들(150)은 블랙 보더 영역(BA) 상의 위상 반전 패턴들(140) 및 제2 위상 반전 패턴들(140b) 상에는 배치되되, 제1 위상 반전 패턴들(140a) 상에는 배치되지 않을 수 있다.
차광 패턴들(150)을 이루는 물질은 위상 반전 패턴들(140)을 이루는 물질보다 큰 흡수 계수를 가질 수 있다. 예를 들어, 차광 패턴들(150)은 크롬 및/또는 크롬 질화물을 포함할 수 있다. 차광 패턴들(150)의 두께는 위상 반전 패턴들(140)의 두께보다 작을 수 있다.
도 8을 더 참조하면, 차광 패턴(150)은 입사 극자외선(IL3)에 대하여 높은 흡수율을 가질 수 있다. 이에 따라, 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치된 위상 반전 패턴(140b)으로 입사된 극자외선(IL3)의 반사율은 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치되지 않은 위상 반전 패턴(140a)으로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율보다 작을 수 있다. 예를 들어, 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치된 위상 반전 패턴(140b)으로 입사된 극자외선(IL3)의 반사율은 2% 이하일 수 있다.
그 상부에 차광 패턴(150)이 배치되지 않은 위상 반전 패턴(140a)으로 입사된 극자외선(IL1), 개구부(OP)로 입사된 극자외선(IL2), 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치되지 않은 위상 반전 패턴들(140a)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1), 및 개구부(OP)를 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 도 4를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
구체적으로, 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치되지 않은 위상 반전 패턴(140a)으로 입사된 극자외선(IL1)의 반사율은 약 4% 내지 약 30%일 수 있다. 개구부(OP)로 입사된 극자외선(IL2)의 반사율은 약 60% 내지 약 75%일 수 있다. 그 상부에 차광 패턴(150)이 배치되지 않은 위상 반전 패턴들(140a)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)과 개구부(OP)를 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이를 가질 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하였을 때 포토레지스트 막에서의 극자외선의 진폭 및 세기를 개략적으로 나타내는 그래프들이다. 구체적으로, 도 9a의 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에서 따르면, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴 상에도 차광 패턴이 배치되지 않는다. 이에 반해, 도 9b의 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크에 따르면, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴 상에 차광 패턴이 배치되어 있다.
도 9a를 참조하면, 위상 반전 패턴(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1) 및 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)이 포토레지스트 막에 조사될 수 있다. 위상 반전 패턴(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 제1 점선(A_RL1)으로 도시되어 있다. 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 제2 점선(A_RL2)으로 도시되어 있다.
위상 반전 패턴들(140)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)과 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이를 갖기 때문에 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선은 도 9a에 도시된 실선(A_3)과 같은 최종 진폭을 가질 수 있다. 그리고, 이에 따른 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선의 세기는 도 9a의 아래의 그래프에 도시된 실선(I_3)과 같을 수 있다.
즉, 위상 반전 패턴들(140)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140)과 개구부들(OP)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_OP) 사이의 경계 부근에서는 극자외선들(RL1, RL2) 간에 상쇄 간섭이 일어나 극자외선의 세기(I_3)의 변화율(즉, 극자외선의 세기(I_3)의 기울기)이 커질 수 있다. 하지만, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140b)의 중심부에서는 극자외선들(RL1, RL2) 간에 상쇄 간섭이 일어나지 않아, 의도하지 않은 노광이 이루어질 수 있다. 이러한 의도하지 않은 노광에 의하여, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140b)의 중심부에서 의도하지 않은 포토레지스트 패턴이 발생할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b) 상에 차광 패턴(150)이 배치되어 있기 때문에, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)으로 입사된 극자외선(IL3)은 대부분이 흡수될 수 있다. 이에 따라, 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2) 및 상대적으로 작은 폭은 갖는 위상 반전 패턴(140a)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)이 포토레지스트 막에 도달할 수 있다. 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)를 통과하여 반사된 극자외선은 실질적으로 없을 수 있다.
개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 제2 점선(A_RL2)으로 도시되어 있다. 상대적으로 작은 폭은 갖는 위상 반전 패턴(140a)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)의 포토레지스트 막에서의 진폭은 제1 점선(A_RL1)으로 도시되어 있다.
상대적으로 작은 폭을 갖는 위상 반전 패턴들(140a)을 통과하여 반사된 극자외선(RL1)과 개구부들(OP)을 통과하여 반사된 극자외선(RL2)은 약 160° 내지 약 200°의 위상 차이를 갖기 때문에 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선은 도 9b에 도시된 실선(A_4)과 같은 최종 진폭을 가질 수 있다. 그리고, 이에 따른 포토레지스트 막에 조사되는 극자외선의 세기는 도 9b의 아래의 그래프에 도시된 실선(I_4)와 같을 수 있다.
즉, 반사된 극자외선들(RL1, RL2) 간에 상쇄 간섭이 일어나 상대적으로 작은 폭을 갖는 위상 반전 패턴들(140a)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140a)에 조사되는 극자외선의 세기가 작아질 수 있다. 또한, 상대적으로 작은 폭을 갖는 위상 반전 패턴들(140a)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140a)과 개구부들(OP)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_OP) 사이의 경계 부근에서 극자외선의 세기의 변화율(즉, 극자외선의 세기의 기울기)이 커질 수 있다.
나아가, 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)으로 입사된 극자외선(IL3)은 실질적으로 반사되지 않기 때문에, 도 9a에서와 달리 상대적으로 큰 폭을 갖는 위상 반전 패턴(140b)에 대응하는 포토레지스트 막의 영역(R_140b)의 중심부에서 의도하지 않은 노광이 발생하지 않을 수 있다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 실시예들에 따른 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크를 제조하는 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명한 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크와 실질적으로 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있으며, 설명의 간소화를 위해 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 10a를 참조하면, 기판(110), 반사 층(120), 캡핑 층(130), 위상 반전 층(142), 차광 층(152), 및 하면 도전 층(190)을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크 블랭크가 제조될 수 있다.
기판(110)의 하면에 하면 도전 층(190)을 형성하는 것, 그리고 기판(110)의 상면에 반사 층(120), 캡핑 층(130), 및 위상 반전 층(142)을 차례로 형성하는 것은 도 6a를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
위상 반전 층(142) 상에, 차광 층(152)이 형성될 수 있다. 차광 층(152)은 위상 반전 층(142)을 이루는 물질보다 흡광 계수가 큰 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차광 층(152)은 크롬 및/또는 크롬 질화물을 포함할 수 있다. 차광 층(152)은, 예를 들어, 스퍼터링 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 위상 반전 패턴들(140) 및 위상 반전 패턴들(140) 상의 차광 패턴들(150)이 형성될 수 있다. 위상 반전 패턴들(140) 및 차광 패턴들(150)을 형성하는 것은 차광 층(152) 상에 제1 식각 마스크 패턴들(EMP1)을 형성하는 것 및 제1 식각 마스크 패턴들(EMP1)을 식각 마스크로 이용하여 차광 층(152) 및 위상 반전 층(142)을 차례로 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 상기 패터닝 공정으로 인하여, 위상 반전 패턴들(140) 사이에 캡핑 층(130)(혹은, 반사 층(120))을 노출하는 개구부들(OP)이 정의될 수 있다. 상기 패터닝 공정이 수행된 후, 제1 식각 마스크 패턴(EMP1)은 제거될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 차광 패턴들(150)의 일부가 제거될 수 있다. 차광 패턴들(150)의 일부를 제거하는 것은 차광 패턴들(150)의 상기 일부를 노출하는 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)을 형성하는 것 및 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)에 의해 노출된 차광 패턴들(150)의 상기 일부를 선택적으로 식각하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 따르면, 도 10c에 도시된 바와 같이, 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)은 블랙 보더 영역(BA) 상의 위상 반전 패턴들(140)은 덮되, 패턴 영역(PA) 상의 위상 반전 패턴들(140)은 노출할 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 도 7b에 도시된 바와 유사하게, 패턴 영역(PA) 상의 위상 반전 패턴들(140)은 상대적으로 작은 폭을 갖는 제1 위상 반전 패턴들(140a) 및 상대적으로 큰 폭을 갖는 제2 위상 반전 패턴들(140b)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)은 블랙 보더 영역(BA) 상의 위상 반전 패턴들(140) 및 제2 위상 반전 패턴들(140b)은 덮되, 제1 위상 반전 패턴들(140a)은 노출할 수 있다.
도 7a 또는 도 7b를 다시 참조하면, 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)이 제거될 수 있다. 이어서, 제2 식각 마스크 패턴들(EMP2)이 제거된 결과물 상에 잔존할 수 있는 잔류물 및/또는 불순물들을 제거하기 위한 세정 공정이 수행될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및
    상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함하되,
    상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 적어도 하나의 금속 질화물을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴으로 입사되는 극자외선의 반사율은 4% 내지 30%인 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 0.9 내지 0.95의 굴절률 및 0.005 내지 0.03의 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 0.92 내지 0.95의 굴절률 및 0.01 내지 0.02의 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 두 개의 서로 다른 금속 질화물들을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 TiN, HfN, TaN, WN, CrN, VN, 및 GaN 중에서 선택된 하나의 금속 질화물과 TiN, ZrN, MoN, NbN, 및 YN 중에서 선택된 하나의 금속 질화물을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴으로 입사되는 상기 극자외선의 상기 반사율은 상기 위상 반전 패턴에 포함된 상기 두 개의 서로 다른 금속 질화물들의 조성비에 따라 달라지는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 TixZr1 - xN을 포함하되,
    상기 x는 0.5 내지 0.7인 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들 중 일부 상에 배치되는 차광 패턴들을 더 포함하되,
    상기 차광 패턴들은 상기 위상 반전 패턴들보다 높은 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 기판은 패턴 영역 및 상기 패턴 영역을 둘러싸는 블랙 보더 영역을 포함하고,
    상기 차광 패턴들은 상기 블랙 보더 영역 상의 상기 위상 반전 패턴들 상에는 배치되되, 상기 패턴 영역 상의 상기 위상 반전 패턴들 상에는 배치되지 않는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 기판은 패턴 영역 및 상기 패턴 영역을 둘러싸는 블랙 보더 영역을 포함하고,
    상기 패턴 영역 상의 상기 위상 반전 패턴들은 제1 위상 반전 패턴들 및 상기 제1 위상 반전 패턴들보다 넓은 폭을 갖는 제2 위상 반전 패턴들을 포함하되,
    상기 차광 패턴들은 상기 제2 위상 반전 패턴들 상에는 배치되되, 상기 제1 위상 반전 패턴들 상에는 배치되지 않는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  12. 기판;
    상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및
    상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함하되,
    상기 위상 반전 패턴들은 TaN, TiN, ZrN, HfN, CrN, VN, NbN, MoN, WN, AlN, GaN, ScN, 및 YN 중에서 선택된 두 개의 서로 다른 금속 질화물들을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들 사이의 개구부가 정의되되,
    상기 개구부를 통과하여 반사되는 극자외선과 상기 위상 반전 패턴을 통과하여 반사되는 극자외선은 160° 내지 200°의 위상 차이를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴으로 입사되는 극자외선의 반사율은 4% 내지 30%인 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 TiN, HfN, TaN, WN, CrN, VN, 및 GaN 중에서 선택된 하나의 금속 질화물과 TiN, ZrN, MoN, NbN, 및 YN 중에서 선택된 하나의 금속 질화물을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 0.9 내지 0.95의 굴절률 및 0.005 내지 0.03의 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들은 0.92 내지 0.95의 굴절률 및 0.01 내지 0.02의 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  18. 기판;
    상기 기판 상에 제공되는 반사 층; 및
    상기 반사 층 상에 제공되는 위상 반전 패턴들을 포함하되,
    상기 위상 반전 패턴들은 TiN, ZrN, 및 VN 중에서 선택된 어느 하나의 금속 질화물을 포함하는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴을 통과하여 반사되는 극자외선의 반사율은 4% 내지 30%인 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 위상 반전 패턴들 중 일부 상에 배치되는 차광 패턴들을 더 포함하되,
    상기 차광 패턴들은 상기 위상 반전 패턴들보다 높은 흡광 계수를 갖는 극자외선 리소그래피용 위상 반전 마스크.
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