KR101734644B1 - 레티클 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

레티클 및 그 제조 방법이 제공된다. 다양한 실시예에서, 레티클은 기판, 패턴화된 제1 감쇠층, 패턴화된 제2 감쇠층 및 패턴화된 제3 감쇠층을 포함한다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층은 상기 기판 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제2 감쇠층은 상기 패턴화된 제1 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 패턴화된 제2 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제1 부분, 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제1 부분 및 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 기판 상에 2원 강도 마스크부로서 적층된다.

Description

레티클 및 그 제조 방법{RETICLE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 레티클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
집적 회로(IC) 제조 기술 중 리소그래피 공정은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 선택된 회로 패턴을 형성하는데 사용되는 중요한 기술이다. 더 작고 더 복잡한 반도체 소자의 회로를 제조함에 있어서 IC의 집적 밀도가 증가함에 따라 더 작은 임계 치수(CDs)와 미세 패턴의 형성에 발전된 리소그래피 기술이 요구된다.
발전된 리소그래피 기술에서는 리소그래피 공정의 다양한 요구 조건에 대해 여러 가지 상이한 레티클(마스크 또는 광 마스크로도 지칭됨)이 활용된다. 예를 들면, 2원 강도 마스크(binary intensity mask: BIM)는 투명부와 완전 불투명부를 갖는 단순한 구조로 인해 양호한 성능을 나타내며 비용 효과적이다. 추가로, 위상 변위 마스크(phase-shift mask: PSM)는 상대적으로 불투명한 부분을 가지고 있어서 광 회절과 관련된 문제점을 극복하고 리소그래피 노광 분해능을 향상시키는데 사용되고 있다. 또한, 무-크롬 위상 변위 마스크(chromeless phase-shift mask: CPM)는 불투명부를 가지고 있지 않기 때문에, 보강 및 상쇄 간섭이 생기고 광학 시스템의 투영 이미지의 초점의 해상도와 깊이를 향상시키도록 위상 변위된 광과 위상 변위되지 않은 광을 결합하는 것에 의해 회절 효과를 감소시킨다. 그러므로, 각각의 종류의 레티클은 여러 상이한 범위의 적용예에 있어서 자체의 구조와 장점을 가진다.
리소그래피 공정에 있어서의 요구사항이 계속 증가하고 있기 때문에, 보다 작은 임계 치수(CDs) 및 미세한 패턴을 형성하는 것이 곤란해지고 있다. 이 때문에, 여러 다른 적용 분야에 있어서의 다양한 문제를 극복하기 위하여 리소그래피 공정에서 사용되는 레티클을 보다 정밀하게 할 필요가 있게 된다. 따라서 레티클 및 레티클의 제조 방법에 있어서의 개선이 계속적으로 요구된다.
본 발명의 여러 양태들은 첨부 도면을 함께 판독시 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다. 산업계에서의 표준 관행에 따라 다양한 특징부(feature)들은 비율대로 작도된 것은 아님을 밝힌다. 실제, 다양한 특징부의 치수는 논의의 명확성을 위해 임의로 증감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 중간 단계에서 기판의 적어도 일부의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 2에 도시된 기판의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 3에 도시된 기판의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 4에 도시된 기판의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 5에 도시된 기판의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 6에 도시된 기판의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 7에 도시된 기판의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 10에 도시된 기판의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 9에 도시된 기판의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 10에 도시된 기판의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 11에 도시된 기판의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 7에 도시된 기판의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 13에 도시된 기판의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 14에 도시된 기판의 개략도이다.
다음의 설명은 본 발명의 여러 가지 다른 특징부의 구현을 위해 예컨대 다수의 상이한 실시예를 제공한다. 본 발명을 단순화하기 위해 구성 요소 및 배치의 특정 예들을 아래에 설명한다. 이들은 물론 단지 여러 가지 예일 뿐이고 한정하고자 의도된 것이 아니다. 예를 들면, 이어지는 설명에서 제2 특징부 상에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되게 형성되는 실시예를 포함할 수도 있고, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되지 않게 추가의 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성되는 실시예를 포함할 수도 있다. 추가로, 본 발명은 여러 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순 및 명료를 위한 것으로 그 자체가 논의되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.
여기 사용되는 단수형 표현(부정형 및 지정형 표현)은 문맥이 분명하게 달리 언급하지 않으면 복수의 지시 대상물을 포함한다. 그러므로, 참조로 예컨대 "선형 층"은 문맥에서 분명히 달리 언급하지 않으면 2개 이상의 이러한 선형 층을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 전체에서 언급되는 "하나의 실시예" 또는 "소정의 실시예"는 해당 실시예와 관련하여 설명되는 특별한 특성, 구조 또는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 그러므로, 본 명세서의 여러 곳에서 "하나의 실시예에서" 또는 "소정의 실시예에서"란 표현은 반드시 모두가 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특별한 특성, 구조 또는 특징은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 다음의 도면들은 비율대로 작도된 것은 아니며, 오히려 이들 도면들은 예시를 위해 의도된 것임을 알아야 한다.
전술한 바와 같이, 보다 작은 임계 치수와 미세한 패턴을 형성하는 것은, 리소그래피 공정에 까다로운 요구사항을 가져오게 되는 도전에 직면하게 되므로, 리소그래피 공정에 사용되는 레티클이 더 정밀하게 된다. 그러나, 레티클의 제조 비용도 그에 따라 증가된다. 게다가, 여러 다른 적용 분야에서 다양한 문제가 생길 수 있으므로, 리소그래피 공정에 사용되는 레티클은 여러 다른 범위의 적용례에서 공정 마진을 확장하도록 더더 다양한 문제를 극복할 수 있어야 한다. 이 점에서, 레티클과 그 제조 방법이 본 발명의 다양한 실시예에 따라 제공된다.
도 1은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클(마스크 또는 광 마스크로도 지칭됨)의 제조 방법(100)을 나타내는 흐름도이다. 방법(100)은 기판을 수용하는 블록(102)으로 시작된다. 기판은 해당 기판 상의 제1 감쇠층과 제1 감쇠층 상의 제2 감쇠층과 제2 감쇠층 상의 제3 감쇠층을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 기판은 투명하고, 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제1 감쇠층과 제3 감쇠층은 크롬을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제1 감쇠층은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산질화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 제2 감쇠층은 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 포함한다. 방법(100)은 제1 포토 레지스트 층이 형성되는 블록(104)으로 계속된다. 제1 포토 레지스트 층은 제1 감쇠층 상에 제1 패턴을 포함한다. 방법(100)은 또한 제3 감쇠층과 제2 감쇠층에 대해 1차 에칭을 수행하는 단계도 포함하는데, 1차 에칭은 제1 감쇠층에서 정지하며 블록(106)에 나타낸 바와 같이 제1 감쇠층의 일부를 노출시킨다. 방법(100)은 제1 포토 레지스트 층이 제거되는 블록(108)으로 계속된다. 방법(100)은 블록(110)에 나타낸 바와 같이 제3 감쇠층의 일부를 노출시키는 제2 패턴을 갖는 포토 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법(100)은 제1 감쇠층의 일부와 제3 감쇠층의 일부를 제거하도록 2차 에칭이 수행되는 블록(112)으로 계속된다. 방법(100)은 블록(114)에 나타낸 바와 같이 제2 포토 레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함한다. 방법(100)의 상세는 도 2 내지 도 15에 더 예시되며, 다음의 구문에서 설명된다.
도 2는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 중간 단계에서 기판의 적어도 일부의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 2에 나타낸 기판의 개략도이다. 도 2를 참조하면, 기판(200)이 수용된다. 기판(200)은 광 투과성이고 실리콘계 기판이다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 기판(200)은 투명하고, 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합을 포함한다. 기판(200)은 해당 기판(200) 상에 제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)을 포함한다. 제1 감쇠층(210)은 기판(200) 상에 배치된다. 제2 감쇠층(220)은 제1 감쇠층(210) 상에 배치된다. 제3 감쇠층(230)은 제2 감쇠층(220) 상에 배치된다. 제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)은 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착(PVD), 원자층 증착(ALD) 및/또는 다른 적절한 공정에 의해 후속으로 형성된다. 기판(200) 상에 배치된 제1 감쇠층(210)은 리소그래피 공정에 사용되는 방사 빔에 대해 위상 변위를 제공하도록 미리 정해진다. 제1 감쇠층(210)은 제1 감쇠층(210) 측으로 투과하도록 유도되는 방사 빔이 공기를 투과하는 방사 빔에 대해 위상 변위를 갖도록 소정의 두께를 가질 수 있다. 방사 빔은 자외선일 수 있거나 및/또는 이온 빔, x-선, 극자외선(EUV), 심자외선(DUV) 및 다른 적절한 방사 에너지와 같은 다른 방사 빔을 포함하도록 확장될 수 있다. 제1 감쇠층(210)은 0%보다 크고 100%보다 낮은 투과율을 가질 수 있다.
제2 감쇠층(220)은 제1 감쇠층(210) 상에 배치되고, 마찬가지로 리소그래피 공정에 채용되는 방사 빔에 대해 위상 변위를 제공하도록 미리 정해진다. 제2 감쇠층(220)은 제2 감쇠층(220) 측으로 투과하도록 유도되는 방사 빔이 공기를 투과하는 방사 빔에 대해 위상 변위를 갖도록 소정의 두께를 가질 수 있다. 방사 빔은 자외선일 수 있거나 및/또는 이온 빔, x-선, 극자외선(EUV), 심자외선(DUV) 및 다른 적절한 방사 에너지와 같은 다른 방사 빔을 포함하도록 확장될 수 있다. 예를 들면, 제2 감쇠층(220)은 약 180도의 위상 변위를 제공할 수 있으며, 제2 감쇠층(220)은 약 λ/[2(n-1)]의 두께를 가질 수 있는데, 여기서 λ는 웨이퍼 제조를 위한 포토리소그래피 공정 중에 마스크(100)에 투사되는 방사 빔의 파장이고, n은 방사 빔에 대한 제2 감쇠층(220)의 굴절률이다. 다른 예에서, 제2 감쇠층(220)은 약 120도 내지 약 240도의 범위의 위상 변위를 제공할 수 있으므로, 제2 감쇠층(220)은 상기 범위 내에서 원하는 위상 변위를 실현하기 위해 λ/[3×(n-1)] 내지 2λ/[3×(n-1)]의 범위의 두께를 가질 수 있다. 제2 감쇠층(220)은 0%보다 크고 100%보다 작은 투과율을 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 감쇠층(220)은 약 5%보다 큰 투과율을 가질 수 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제2 감쇠층(220)은 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 포함한다. 제3 감쇠층(230)은 흡광층으로서 설계되며 리소그래피 공정에 사용되는 방사 빔에 대해 불투과성이다. 제3 감쇠층(230)은 제2 감쇠층(220)의 투과율보다 낮은 투과율을 갖는다. 예를 들면, 제3 감쇠층(230)은 거의 제로의 투과율을 가질 수 있다. 제3 감쇠층(230)은 제2 감쇠층(220)과 다른 재료를 사용할 수 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 감쇠층(210)과 제3 감쇠층(230)은 크롬(Cr)을 포함한다. 도 2에도 예시된 바와 같이, 제3 감쇠층(230) 상에는 제1 포토 레지스트 층(240)이 형성된다. 제1 포토 레지스트 층(240)은 스핀 코팅 공정과 같은 적절한 공정에 의해 기판(200) 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 제3 감쇠층(230) 상에 제1 포토 레지스트 층(240)이 형성된 후에 소프트 베이킹 및 냉각 공정이 수행될 수 있다. 제1 포토 레지스트 층(240)은 예컨대 폴리(4-t-부톡시카르보닐옥시스티렌), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테트라플루오로에틸렌(TFE) 또는 다른 적절한 포토레지스트 재료일 수 있다.
기판(200) 상에 배치된 제1 감쇠층(210)은 후속하는 에칭 공정의 정지 층으로서 중요한 역할을 하기 때문에 기판(200)은 후속하는 에칭 공정 중에 양호하게 보호될 수 있음을 알아야 한다. 그러므로, 제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)의 재료 및 막 두께가 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 제2 감쇠층(220)은 기판(200)과 동시에 에칭될 수 있는 재료이다. 기판(200)은 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합일 수 있으며, 제2 감쇠층(220)은 실리카를 함유하는 몰리브덴 실리사이드(MoSi)일 수 있다. 다른 한편, 제1 감쇠층(210)은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)이 동시에 에칭되는 동안 에칭되지 않을 수 있는 재료이다. 예를 들면, 제1 감쇠층(210)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 또는 이들의 조합일 수 있는데, 이들은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)의 재료와는 완전히 다르다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 감쇠층(210)은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산질화물 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 포토 레지스트 층(240)은 제3 감쇠층(230) 상에 제1 패턴(242)을 갖도록 패턴화된다. 예를 들면, 제1 포토 레지스트 층(240)이 후속하는 에칭 공정 중에 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)]의 하드 마스크로서 제1 패턴(242)을 갖도록 리소-에칭 공정이 수행된다.
도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 3에 도시된 기판의 개략도이다. 도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 4에 도시된 기판의 개략도이다. 도 4를 참조하면, 제3 감쇠층(230)과 제2 감쇠층(220)을 패턴화하도록 1차 에칭이 수행된다. 1차 에칭은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 패턴(242)을 갖는 제1 포토 레지스트 층(240)은 1차 에칭 공정 중에 막 적층물의 하드 마스크이므로 제3 감쇠층(230)과 제2 감쇠층(220)은 제1 패턴(242)에 대응하는 패턴을 얻도록 에칭된다. 1차 에칭은 제1 감쇠층(210)에서 정지되고 제1 감쇠층(210)의 일부(212)를 노출시킴을 알아야 한다. 다시 말해, 제1 감쇠층(210)은 1차 에칭의 정지층이다. 그러므로, 제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)의 재료 및 막 두께가 적절히 선택될 수 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 감쇠층(210)의 막 두께는 약 3 nm 내지 약 80 nm의 범위에 있으며, 제3 감쇠층(230)의 막 두께는 약 3 nm 내지 약 50 nm의 범위에 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제2 감쇠층(220)의 막 두께는 약 20 nm 내지 약 100 nm의 범위에 있다. 추가로, 에칭제, 에칭 시간, 플라즈마 세기(건식 에칭시)와 같은 1차 에칭의 파라미터들도 최적화됨으로써 1차 에칭이 제1 감쇠층(210)에서 정지되도록 유도할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 감쇠층(230)과 제2 감쇠층(220)을 패턴화하도록 1차 에칭이 수행된 후, 제1 패턴(242)을 갖는 제1 포토 레지스트 층(240)이 제거된다. 그러므로, 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)]은 도 5에 도시된 바와 같이 패턴화된다.
도 6은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 5에 도시된 기판의 개략도이다. 도 6을 참조하면, 제3 감쇠층(230)의 일부(232)를 노출시키는 제2 패턴(252)을 갖는 제2 포토 레지스트 층(250)이 제공된다. 제2 포토 레지스트 층(250)은 스핀 코팅 공정과 같은 적절한 공정에 의해 도 5에 나타낸 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)] 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 막 적층물 상에 제2 포토 레지스트 층(250)이 형성된 후 소프트 베이킹 및 냉각 공정이 수행될 수 있다. 제2 포토 레지스트 층(250)은 예컨대 폴리(4-t-부톡시카르보닐옥시스티렌), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테트라플루오로에틸렌(TFE) 또는 다른 적절한 포토레지스트 재료일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 제2 포토 레지스트 층(250)은 제3 감쇠층(230) 상에 제2 패턴(252)을 갖도록 패턴화된다. 예를 들면, 제2 포토 레지스트 층(250)이 후속하는 에칭 공정 중에 도 5에 도시된 바와 같은 막 적층물의 하드 마스크로서 제2 패턴(252)을 갖도록 리소-에칭 공정이 수행된다.
도 7은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 6에 도시된 기판의 개략도이다. 도 8은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 7에 도시된 기판의 개략도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 감쇠층(210)의 일부(212)와 제3 감쇠층(230)의 일부(232)를 제거하기 위해 2차 에칭이 수행된다. 2차 에칭은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2 패턴(252)을 갖는 제2 포토 레지스트 층(250)은 2차 에칭 공정 중에 막 적층물의 하드 마스크이므로 제1 감쇠층(210)의 일부(212)와 제3 감쇠층(230)의 일부(232)가 에칭되어 제거된다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 감쇠층(210)의 일부(212)와 제3 감쇠층(230)의 일부(232)를 제거하도록 2차 에칭이 수행된 후, 제2 패턴(252)을 갖는 제2 포토 레지스트 층(250)이 제거된다. 그러므로, 도 8에 도시된 바와 같이 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)]이 패턴화되어 레티클(10)이 제조된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 레티클(10)은 기판(200), 패턴화된 제1 감쇠층(210), 패턴화된 제2 감쇠층(220) 및 패턴화된 제3 감쇠층(230)을 포함한다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)은 기판(200) 상에 배치된다. 패턴화된 제2 감쇠층(220)은 패턴화된 제1 감쇠층(210) 상에 배치된다. 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 패턴화된 제2 감쇠층(220) 상에 배치된다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제1 부분(214)과 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제1 부분(224)과 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 기판(200) 상에 2원 강도 마스크부(binary intensity mask portion)로서 적층됨을 알아야 한다. 2원 강도 마스크부는 반사성 영역과 불투명 영역을 포함한다. 반사성 영역에서, 입사광은 도 8에서 기판(200) 상에서 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제1 부분(214), 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제1 부분(224) 및 패턴화된 제3 감쇠층(230)에 의해 형성된 다층에 의해 반사된다. 불투명 영역에서, 기판(200)은 흡광부이므로 입사광 빔은 해당 흡광부에 의해 거의 완전히 흡수된다.
도 9는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 10에 도시된 기판의 개략도이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 여러 실시예에서, 제2 포토 레지스트 층(250)의 제거 단계 후에 제3 포토 레지스트 층(260)이 형성된다. 제3 포토 레지스트 층(260)은 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)를 노출시키는 제3 패턴(262)을 가진다. 제3 포토 레지스트 층(260)은 스핀 코팅 공정과 같은 적절한 공정에 의해 도 8에 나타낸 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)] 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 막 적층물 상에 제3 포토 레지스트 층(260)이 형성된 후 소프트 베이킹 및 냉각 공정이 수행될 수 있다. 제3 포토 레지스트 층(260)은 예컨대 폴리(4-t-부톡시카르보닐옥시스티렌), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 테트라플루오로에틸렌(TFE) 또는 다른 적절한 포토레지스트 재료일 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 제3 포토 레지스트 층(260)은 제3 패턴(262)을 갖도록 패턴화된다. 예를 들면, 제3 포토 레지스트 층(260)이 후속하는 에칭 공정 중에 도 8에 도시된 바와 같은 막 적층물의 하드 마스크로서 제3 패턴(262)을 갖도록 리소-에칭 공정이 수행된다.
도 10은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 9에 도시된 기판의 개략도이다. 도 10을 참조하면, 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)를 노출시키는 제3 패턴(262)을 갖는 제3 포토 레지스트 층(260)의 형성 단계 후에, 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)를 제거하도록 3차 에칭이 수행된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 감쇠층(220)의 일부(222)(도 8에 도시됨)가 제거될 때 제1 감쇠층(210)의 일부(214)가 노출되어 기판(200)의 트렌치(204)가 형성된다. 3차 에칭은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합일 수 있다. 전술한 바와 같이, 제3 패턴(262)을 갖는 제3 포토 레지스트 층(260)은 1차 에칭 공정 중에 막 적층물의 하드 마스크이므로 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)는 제1 패턴(242)에 대응하는 패턴을 얻도록 에칭된다. 3차 에칭은 제2 감쇠층(220)의 노출된 부분과 기판(200)을 모두 에칭함을 알아야 한다. 전술한 바와 같이, 제2 감쇠층(220)과 기판(200)의 재료들은 양자의 층[제2 감쇠층(220)과 기판(200)]을 동시에 에칭 가능하도록 적절히 선택될 수 있다. 본 발명의 여러 실시예에서, 기판(200)은 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합을 포함한다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제2 감쇠층(220)은 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 포함한다. 추가로, 에칭제, 에칭 시간, 플라즈마 세기(건식 에칭시)와 같은 1차 에칭의 파라미터들도 제2 감쇠층(220)과 기판(200)에 대해 선택된 재료에 대응하여 최적화될 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)를 제거하도록 3차 에칭이 수행된 후, 제1 감쇠층(210)의 일부(214)가 노출된다. 그러므로, 막 적층물[제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)]은 도 10에 도시된 바와 같이 패턴화된다.
도 11은 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 10에 도시된 기판의 개략도이다. 도 12는 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 11에 도시된 기판의 개략도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 제2 감쇠층(220)의 일부(222)와 기판(200)의 일부(202)를 제거하도록 3차 에칭을 수행하는 단계 후에 제1 감쇠층(210)의 노출된 부분(214)이 제거된다. 제1 감쇠층(210)의 노출된 부분(214)은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 도 12에 도시된 바와 같은 다른 레티클(20)이 제조된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 레티클(20)은 기판(200), 패턴화된 제1 감쇠층(210), 패턴화된 제2 감쇠층(220) 및 패턴화된 제3 감쇠층(230)을 포함한다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)은 기판(200) 상에 배치된다. 패턴화된 제2 감쇠층(220)은 패턴화된 제1 감쇠층(210) 상에 배치된다. 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 패턴화된 제2 감쇠층(220) 상에 배치된다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제1 부분(214)과 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제1 부분(224)과 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 기판(200) 상에 2원 강도 마스크부로서 적층됨을 알아야 한다. 2원 강도 마스크부는 반사성 영역과 불투명 영역을 포함한다. 반사성 영역에서, 입사광은 도 8에서 기판(200) 상에서 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제1 부분(214), 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제1 부분(224) 및 패턴화된 제3 감쇠층(230)에 의해 형성된 다층에 의해 반사된다. 불투명 영역에서, 기판(200)은 흡광부이므로 입사광 빔은 해당 흡광부에 의해 거의 완전히 흡수된다. 추가로, 기판(200)은 패턴화된 제1 감쇠층(210)에 의해 피복되지 않는 적어도 하나의 트렌치(204)를 포함한다. 기판(200) 내의 트렌치(204)는 레티클(20) 내의 무-크롬 위상 변위 마스크부로서 기능할 수 있음을 알아야 한다. 무-크롬 위상 변위 마스크는 불투과부를 갖지 않는다. 위상 변위는 기판(200) 내에 바로 에칭된 트렌치(204)에 의해 얻어진다. 그러므로, 트렌치(204)의 깊이는 정교하게 조절되어야 한다. 예를 들면, 기판(200) 내에 형성된 트렌치(204)는 약 180도의 위상 변위를 제공할 수 있으며, 트렌치(204)는 약 λ/[2(n-1)]의 두께를 가질 수 있는데, 여기서 λ는 트렌치(204)에 적용된 방사 빔의 파장이고, n은 방사 빔에 대한 투명 기판(200)의 굴절률이다. 다른 예에서, 기판(200) 내의 트렌치(204)는 약 120도 내지 약 240도의 범위의 위상 변위를 제공할 수 있으므로, 트렌치(204)는 원하는 위상 변위를 실현하기 위해 λ/[3×(n-1)] 내지 2λ/[3×(n-1)]의 범위의 깊이를 가질 수 있다. 무-크롬 위상 변위 마스크의 제조는 일련의 에칭 공정 중에 기판(200)이 손상을 입을 수 있기 때문에 곤란하다. 도 4 내지 도 6으로부터 전술한 바와 같이, 기판(200)은 노출되지 않고 제1 감쇠층(210)에 의해 피복된다. 그러므로, 기판(200)에 대한 손상이 감소될 수 있으므로 본 발명의 여러 실시예에 따라 트렌치(204)의 깊이가 정밀하게 조절될 수 있다. 전술한 바와 같이, 트렌치(204)의 깊이가 정밀하게 조절될 수 있으므로, 레티클(20)의 무-크롬 위상 변위 마스크부가 위상 변위에 대한 다양한 요건에 따라 제조될 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제2 부분(216)과 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제2 부분(226)이 감쇠된 위상 변위 마스크(APSM)부로서 기판(200) 상에 적층되는 것도 알아야 한다. APSM은 회로의 구조를 나타내는 몰리브덴 실리사이드(MoSi)의 패턴화된 층을 사용한다. 몰리브덴 실리사이드는 180도의 투과광의 위상 변위를 야기하는 두께를 가진다. 따라서, 위상 변위된 광과 유리를 투과하는 방사는 오직 상쇄 간섭된다. 추가로, 몰리브덴 실리사이드는 치밀하다. 한편으로는 광이 감쇠되고 다른 한편으로 반대 위상인 광파가 거의 완전히 서로 상쇄됨으로써 보다 높은 대비(contrast)를 가져온다.
도 13은 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 7에 도시된 기판의 개략도이다. 도 14는 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 13에 도시된 기판의 개략도이다. 도 15는 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 레티클 제조 방법의 후속 단계에서 도 14에 도시된 기판의 개략도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 여러 실시예에서, (도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이) 제2 포토 레지스트 층을 제거하기 전에 제2 감쇠층(220)의 일부(226)를 제거하여 기판(200) 상에 트렌치(204)를 형성하도록 3차 에칭이 수행된다. 3차 에칭은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합일 수 있다. 제2 패턴(242)을 갖는 제2 포토 레지스트 층(250)도 역시 3차 에칭 공정 중에 막 적층물의 하드 마스크이므로 제2 감쇠층(220)의 일부(226)가 제거되고 기판(200)이 트렌치(204)로 에칭된다. 3차 에칭도 마찬가지로 제1 감쇠층(210)에서 정지되어 제1 감쇠층(210)의 다른 부분(218)을 노출시킴을 알아야 한다. 다시 말해, 제1 감쇠층(210)도 역시 3차 에칭의 정지층이다. 그러므로, 제1 감쇠층(210), 제2 감쇠층(220) 및 제3 감쇠층(230)의 재료 및 막 두께가 적절히 선택될 수 있다. 예를 들면, 제2 감쇠층(220)은 기판(200)과 동시에 에칭될 수 있는 재료이다. 기판(200)은 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합일 수 있으며, 제2 감쇠층(220)은 실리카를 함유하는 몰리브덴 실리사이드(MoSi)일 수 있다. 다른 한편, 제1 감쇠층(210)은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)이 동시에 에칭되는 동안 에칭되지 않을 수 있는 재료이다. 예를 들면, 제1 감쇠층(210)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물, 또는 이들의 조합일 수 있는데, 이들은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)의 재료와는 완전히 다르다. 본 발명의 여러 실시예에서, 제1 감쇠층(210)은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산질화물 또는 이들의 조합일 수 있다. 도 14를 참조하면, 3차 에칭의 수행 단계 후에 제1 감쇠층(210)의 다른 부분(218)이 제거된다. 전술한 바와 같이, 제1 감쇠층(210)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 산질화물 또는 이들의 조합일 수 있는데, 이들은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)의 재료와는 완전히 다르다. 제1 감쇠층(210)의 노출된 부분(218)은 제2 감쇠층(220)과 기판(200)을 손상시키지 않고 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있다. 그러므로, 트렌치(204)의 깊이가 정밀하게 조절될 수 있다. 도 15를 참조하면, 제1 감쇠층(210)의 다른 부분(218)을 제거하는 단계 이후에, 제2 포토 레지스트 층(250)이 제거된다. 전술한 바와 같이, 제2 포토 레지스트 층(250)은 습식 에칭, 건식 에칭 또는 이들의 조합에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같은 다른 레티클(30)이 제조된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 레티클(30)은 기판(200), 패턴화된 제1 감쇠층(210), 패턴화된 제2 감쇠층(220) 및 패턴화된 제3 감쇠층(230)을 포함한다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)은 기판(200) 상에 배치된다. 패턴화된 제2 감쇠층(220)은 패턴화된 제1 감쇠층(210) 상에 배치된다. 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 패턴화된 제2 감쇠층(220) 상에 배치된다. 패턴화된 제1 감쇠층(210)의 제1 부분(214)과 패턴화된 제2 감쇠층(220)의 제1 부분(224)과 패턴화된 제3 감쇠층(230)은 기판(200) 상에 2원 강도 마스크부로서 적층된다. 레티클(30)의 2원 강도 마스크부는 레티클(20)의 그것과 유사하므로 그 상세는 여기서 생략한다. 도 15를 참조하면, 기판(200)은 패턴화된 제1 감쇠층(210)에 의해 피복되지 않는 적어도 하나의 트렌치(204)를 포함함을 알아야 한다. 그러므로, 기판(200) 내의 트렌치(204)는 레티클(30) 내에서 무-크롬 위상 변위 마스크부로서 기능할 수 있다. 레티클(30)의 무-크롬 위상 변위 마스크부는 레티클(20)의 그것과 유사하므로 그 상세는 여기서 생략한다. 전술한 바와 같이, 트렌치(204)의 깊이가 정밀하게 조절될 수 있으므로, 레티클(30)의 무-크롬 위상 변위 마스크부가 위상 변위에 대한 다양한 요건에 따라 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 리소그래피 공정에 사용되는 레티클은 더 정밀하게 되므로 그에 따라 레티클 제조 비용이 증가된다. 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 레티클 제조 방법은 하나의 기판 상에 여러 부분을 형성하는 효과적인 방법을 제공한다. 하나의 기판 상에 다양한 막 적층물을 갖는 레티클은 여러 가지 상이한 범위의 적용례에 대해 다양한 부분을 제공하며, 그에 따라 상이한 범위의 적용례에서 공정 마진을 확장하도록 다양한 난관을 극복할 수 있는 능력이 향상된다. 추가로, 트렌치의 깊이가 적절하게 조절될 수 있으므로 본 발명의 여러 실시예에 따른 레티클의 무-크롬 위상 변위 마스크부가 위상 변위에 대한 다양한 요건에 따라 제조될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예에 따르면, 레티클 제조 방법은 해당 기판의 상부의 제1 감쇠층, 해당 제1 감쇠층 상의 제2 감쇠층, 해당 제2 감쇠층 상의 제3 감쇠층을 갖는 기판을 수용하는 단계를 포함한다. 방법은 상기 제3 감쇠층 상에 제1 패턴을 갖는 제1 포토 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법은 상기 제3 감쇠층과 상기 제2 감쇠층을 패턴화하도록 1차 에칭을 수행하는 단계를 더 포함한다. 상기 1차 에칭은 상기 제1 감쇠층에서 정지되어 상기 제1 감쇠층의 일부를 노출시킨다. 방법은 상기 제1 포토 레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함한다. 방법은 상기 제3 감쇠층의 일부를 노출시키는 제2 패턴을 갖는 제2 포토 레지스트 층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 방법은 상기 제1 감쇠층의 일부와 상기 제3 감쇠층의 일부를 제거하도록 2차 에칭을 수행하는 단계를 더 포함한다. 방법은 상기 제2 포토 레지스트 층을 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 여러 실시예에 따르면, 레티클은 기판, 패턴화된 제1 감쇠층, 패턴화된 제2 감쇠층 및 패턴화된 제3 감쇠층을 포함한다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층은 상기 기판 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제2 감쇠층은 상기 패턴화된 제1 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 패턴화된 제2 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제1 부분, 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제1 부분 및 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 기판 상에 2원 강도 마스크부로서 적층된다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제2 부분과 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제2 부분은 상기 기판 상에 감쇠된 위상 변위 마스크부로서 적층된다.
본 발명의 다른 여러 실시예에 따르면, 레티클은 기판, 패턴화된 제1 감쇠층, 패턴화된 제2 감쇠층 및 패턴화된 제3 감쇠층을 포함한다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층은 상기 기판 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제2 감쇠층은 상기 패턴화된 제1 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 패턴화된 제2 감쇠층 상에 배치된다. 상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제1 부분, 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제1 부분 및 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 기판 상에 2원 강도 마스크부로서 적층된다.
이상의 설명은 당업자가 본 발명의 여러 양태들을 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예의 특징부들의 개요를 설명한 것이다. 당업자들은 자신들이 여기 도입된 실시예와 동일한 목적을 수행하거나 및/또는 동일한 장점을 달성하기 위해 다른 공정 또는 구조를 설계 또는 변형하기 위한 기초로서 본 발명을 용이하게 이용할 수 있음을 알아야 한다. 또한, 당업자들은 등가의 구성이 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않으며 그리고 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경을 이룰 수 있음을 알아야 한다.

Claims (10)

  1. 기판 상의 제1 감쇠층, 상기 제1 감쇠층 상의 제2 감쇠층, 상기 제2 감쇠층 상의 제3 감쇠층을 갖는 기판을 수용하는 단계;
    상기 제3 감쇠층 상에 제1 패턴을 갖는 제1 포토 레지스트 층을 형성하는 단계;
    상기 제3 감쇠층과 상기 제2 감쇠층을 패턴화하도록 1차 에칭을 수행하는 단계로서, 상기 1차 에칭이 상기 제1 감쇠층에서 정지되어 상기 제1 감쇠층의 일부를 노출시키는 것인 1차 에칭 수행 단계로서, 상기 1차 에칭 후에, 상기 기판은 상기 제1 감쇠층에 의해 덮여 있는 채로 있는 것인, 상기 1차 에칭 수행 단계;
    상기 제1 포토 레지스트 층을 제거하는 단계;
    상기 제3 감쇠층의 일부를 노출시키는 제2 패턴을 갖는 제2 포토 레지스트 층을 형성하는 단계;
    상기 제1 감쇠층의 일부와 상기 제3 감쇠층의 일부를 제거하도록, 그리고 상기 기판의 일부가 노출되도록 2차 에칭을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 포토 레지스트 층을 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 감쇠층의 일부와 상기 기판의 일부를 노출시키는 제3 패턴을 갖는 제3 포토 레지스트 층을 형성하는 단계;
    상기 제2 감쇠층의 일부와 상기 기판의 일부를 제거하도록 3차 에칭을 수행하는 단계로서, 상기 제2 감쇠층의 일부가 제거될 때 상기 제1 감쇠층의 일부가 노출되어 상기 기판의 트렌치가 형성되는 것인 3차 에칭 수행 단계;
    상기 제1 감쇠층의 상기 노출된 일부를 제거하는 단계; 및
    상기 제3 포토 레지스트 층을 제거하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 포토 레지스트 층의 제거 단계 이전에,
    상기 제2 감쇠층의 일부를 제거하여 상기 기판 상에 트렌치를 형성하도록 3차 에칭을 수행하는 단계로서, 상기 3차 에칭은 상기 제1 감쇠층에서 정지되어 상기 제1 감쇠층의 다른 일부를 노출시키는 것인 3차 에칭 수행 단계; 및
    상기 제1 감쇠층의 상기 다른 일부를 제거하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 투명하고, 석영, 실리콘, 실리콘 카바이드, 실리콘 산화물-티타늄 산화물 합금 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 감쇠층과 상기 제3 감쇠층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 감쇠층은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산질화물 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 감쇠층의 막 두께는 3 nm 내지 80 nm의 범위에 있고, 상기 제3 감쇠층의 막 두께는 3 nm 내지 50 nm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 감쇠층은 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레티클 형성방법.
  9. 레티클로서,
    기판;
    상기 기판 상에 배치된 패턴화된 제1 감쇠층;
    상기 패턴화된 제1 감쇠층 상에 배치된 패턴화된 제2 감쇠층; 및
    상기 패턴화된 제2 감쇠층 상에 배치된 패턴화된 제3 감쇠층
    을 포함하고,
    상기 제1 감쇠층은 상기 제2 및 제3 감쇠층에 대한 에칭정지층으로 기능하는 물질을 포함하고,
    상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제1 부분, 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제1 부분 및 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 기판 상에 2원 강도(binary intensity) 마스크부로서 적층된 것을 특징으로 하는 레티클.
  10. 레티클로서,
    기판;
    상기 기판 상에 배치된 패턴화된 제1 감쇠층;
    상기 패턴화된 제1 감쇠층 상에 배치된 패턴화된 제2 감쇠층; 및
    상기 패턴화된 제2 감쇠층 상에 배치된 패턴화된 제3 감쇠층
    을 포함하고,
    상기 제1 감쇠층은 상기 제2 및 제3 감쇠층의 에칭에 대한 에칭정지층으로 기능하는 물질을 포함하고,
    상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제1 부분, 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제1 부분 및 상기 패턴화된 제3 감쇠층은 상기 기판 상에 2원 강도 마스크부로서 적층되고, 상기 패턴화된 제1 감쇠층의 제2 부분과 상기 패턴화된 제2 감쇠층의 제2 부분은 감쇠된 위상 변위 마스크부로서 상기 기판 상에 적층된 것을 특징으로 하는 레티클.
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