KR101830327B1 - Ｅｕｖ용 패턴 및 ｄｕｖ용 패턴을 가진 포토마스크 - Google Patents

Ｅｕｖ용 패턴 및 ｄｕｖ용 패턴을 가진 포토마스크 Download PDF

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Abstract

포토마스크 기판, 상기 포토마스크 기판의 제 1 영역의 전면 상에 형성되고 EUV 빛을 반사하는 반사층, 상기 반사층 상에 형성되고 상기 EUV 빛을 흡수하는 흡수 패턴, 및 상기 포토마스크 기판의 제 2 영역의 전면 상에 직접적으로 형성되고 DUV 빛을 차단하는 불투명 패턴을 포함하는 포토마스크가 제안된다.

Description

ＥＵＶ용 패턴 및 ＤＵＶ용 패턴을 가진 포토마스크{Photomasks Having Patterns for EUV light and Patterns for DUV light}
본 발명은 EUV (Extreme Ultra Violet) 빛 및 DUV (Deep Ultra Violet) 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템들에서 공통적으로 이용될 수 있도록 EUV용 패턴 및 DUV용 패턴을 모두 갖는 포토마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 다양한 포토리소그래피 시스템들을 이용하여 제조된다. 포토리소그래피 시스템들은 다양한 파장을 가진 빛들을 이용하여 웨이퍼를 가공할 수 있다. 예를 들어, 반사형 포토리소그래피 시스템은 EUV 빛을 이용하여 웨이퍼를 가공하고 투과형 포토리소그래피 시스템은 DUV 빛을 이용하여 웨이퍼를 가공할 수 있다. EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템은 반사형 포토마스크를 이용하여 웨이퍼를 가공하고 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템은 투과형 포토마스크를 이용하여 웨이퍼를 가공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템 및 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에서 공통으로 이용될 수 있는 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, EUV 빛을 반사하는 반사 영역과 DUV 빛을 투과시키는 투과 영역을 갖는 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, EUV 빛에 의해 광학적 이미지 정보를 갖는 반사형 광학적 패턴과 DUV 빛에 의해 광학적 이미지 정보를 갖는 투과형 광학적 패턴을 갖는 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 포토마스크를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 포토마스크를 이용하여 반사형 포토리소그래피 시스템과 투과형 포토리소그래피 시스템에서 하나를 웨이퍼를 공통적으로 노광하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 포토마스크를 이용하여 반사형 포토리소그래피 시스템과 투과형 포토리소그래피 시스템의 정렬 오차를 줄이는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 앞서 언급한 과제로 한정되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 다른 과제들은 이하의 설명으로부터 당업자에게 충분히 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는, 포토마스크 기판, 상기 포토마스크 기판의 제 1 영역의 전면 상에 형성되고 EUV 빛을 반사하는 반사층, 상기 반사층 상에 형성되고 상기 EUV 빛을 흡수하는 흡수 패턴, 및 상기 포토마스크 기판의 제 2 영역의 전면 상에 직접적으로 형성되고 DUV 빛을 차단하는 불투명 패턴을 포함한다.
상기 포토마스크 기판은 상기 DUV 빛 및 상기 EUV 빛에 투명할 수 있다.
상기 흡수 패턴은 상기 반사층을 선택적으로 노출시킬 수 있고, 상기 불투명 패턴은 상기 포토마스크 기판의 표면을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
상기 불투명 패턴은 상기 EUV 빛을 흡수할 수 있다.
상기 흡수 패턴 및 상기 불투명 패턴은 금속을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 상기 포토마스크 기판과 상기 반사층 사이에 개재된 불투명층을 더 포함할 수 있다.
상기 불투명층과 상기 불투명 패턴은 동일한 수직 두께를 갖고 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 반사층은 다층으로 적층된 단위 반사층들을 포함하고, 및 상기 단위 반사층들은 각각 제 1 반사 물질층과 제 2 반사 물질을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 상기 반사층과 상기 흡수 패턴 사이에 형성되고, 상기 반사층을 전면적으로 덮는 캡핑층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 상기 캡핑층과 상기 흡수 패턴 사이에 형성된 버퍼 패턴을 더 포함하고, 및 상기 버퍼 패턴의 측면은 상기 흡수 패턴의 측면과 수직적으로 정렬될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 상기 포토마스크 기판의 상기 제 1 영역의 후면 상에 형성된 전도층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는, 포토마스크 기판, 상기 포토마스크 기판의 전면 상에 형성되고, 상기 포토마스크 기판의 상기 전면의 제 1 영역을 전면적으로 덮는 다층의 반사층들, 상기 포토마스크 기판의 상기 전면 상에 형성되고, 상기 포토마스크 기판의 상기 전면의 제 2 영역을 선택적으로 노출시키는 불투명 패턴, 상기 반사층들 상에 형성되고 상기 반사층들을 선택적으로 노출시키는 흡수 패턴, 및 상기 포토마스크 기판의 후면 상에 형성된 전도층을 포함하고, 상기 포토마스크 기판은 EUV 빛 및 DUV 빛에 투명하고, 상기 불투명층, 상기 반사층들 및 상기 불투명 패턴은 상기 DUV 빛에 불투명하고, 상기 반사층은 상기 EUV 빛을 반사하고, 및 상기 불투명층 및 상기 불투명 패턴은 상기 EUV을 흡수할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 상기 포토마스크 기판의 상기 전면과 상기 반사층들의 사이에 형성된 불투명층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 사용하는 포토리소그래피 시스템에서 공통적으로 사용될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따르는 포토마스크는 동일한 웨이퍼 상에 EUV 빛을 이용하여 반사형 광학적 패턴을 형성하고, DUV 빛을 이용하여 투과형 광학적 패턴을 형성할할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따르는 포토마스크는 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 사용하는 포토리소그래피 시스템의 오버레이 오차를 측정하고 정밀하게 교정하는데 사용될 수 있다.
기타 더 많은 효과들이 본문 내에서 언급될 것이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 2a 내지 2c는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ' 및 Ⅱ-Ⅱ'를 따라 취한 종단면도들이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 4a 내지 4c는 도 3의 III-III', IV-IV', V-V' 및 VI-VI'를 따라 취한 종단면도들이다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 6a 내지 6d는 도 5의 VII-VII', VIII-VIII', IX-IX', 및 X-X'을 따라 취한 종단면도들이다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 따르는 포토마스크들을 제조하는 방법을 나타내는 플로우 차트들이다.
도 8a 내지 8j, 9a 내지 9d, 및 10a 내지 10f는 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 따르는 포토마스크들을 제조하는 방법들을 나타내는 종단면도들이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크를 이용하여 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템 및 DUV를 사용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에서 각각 포토리소그래피 공정을 수행하는 것을 개념적으로 도시한 도면들이다.
도 12a는 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템에 의하여 웨이퍼 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이고,
도 12b는 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에 의하여 웨이퍼 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이고, 및
도 12c는 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템 및 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에 의하여 웨이퍼 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크를 이용하여 EUV 빛을 사용하는 반사형 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 사용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에서 공통적으로 노광된 웨이퍼 상에 형성된 오버레이 측정용 패턴들을 예시한 도면들이다.
도 14는 오버레이 측정용 패턴들의 수평 좌표 및/또는 수직 좌표를 동시에 측정할 수 있는 또 다른 모양을 예시한 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 도면에서 예시된 모양들은 포토마스크 또는 반도체 기판의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 2a 내지 2c는 도 1의 I-I' 및 II-II'를 따라 취한 종단면도들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A, 100B, 100C)는 포토마스크 기판(5) 상에 배열된 반사 영역(RR) 및 투명 영역(TR)을 포함할 수 있다. 상기 반사 영역(RR)은 상기 투명 영역(TR)을 둘러싸며 정의할 수 있다.
상기 반사 영역(RR)은 반사층(45) 및 상기 반사층(45) 상에 형성된 흡수 패턴들(65)을 포함할 수 있다. 상기 흡수 패턴들(65)은 상기 반사층(45)을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 상기 반사층(45)은 EUV 빛을 반사할 수 있고, 상기 흡수 패턴들(65)은 EUV 빛을 반사하지 않고 흡수할 수 있다. 상기 반사층(45) 및 흡수 패턴들(65)에 대한 보다 상세한 설명은 후술될 것이다.
상기 제 2 영역(R2)은 상기 포토마스크 기판(5) 상에 형성된 불투명 패턴들(35)을 포함할 수 있다. 상기 불투명 패턴들(35)은 상기 포토마스크 기판(5)의 표면을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 상기 불투명 패턴들(35)은 EUV 빛을 흡수할 수 있다. 예를 들어, 상기 불투명 패턴들(35)은 상기 흡수 패턴들(65)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불투명 패턴들(35)은 상기 흡수 패턴들(65)은 크롬(chromium)을 포함할 수 있다. 상기 불투명 패턴들(35)에 대한 보다 상세한 설명도 후술될 것이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A)는 포토마스크 기판(5)의 전면(FS) 상에 형성된 불투명층(34), 반사층(45), 및 흡수 패턴(65)을 포함하는 반사 영역(RR), 및 상기 포토마스크 기판(5)의 상기 전면(FS) 상에 형성된 불투명 패턴(35)을 포함하는 투명 영역(TR)을 포함할 수 있다.
상기 포토마스크 기판(5)은 DUV 빛 및 EUV 빛에 모두 투명할 수 있다. 예를 들어, 상기 포토마스크 기판(5)은 석영(quartz), 글래스(glass), 또는 티타늄 같은 저 열팽창 물질(low thermal expansion material)이 도핑된 용융 실리카(Ti-doped fused silica)를 포함할 수 있다.
상기 불투명층(34)은 크롬 또는 탄탈룸 나이트라이드(TaN) 같은 금속을 포함할 수 있다.
상기 반사층(45)은 다층으로 적층된 단위 반사 물질층(42)을 포함할 수 있다. 상기 단위 반사 물질층(42)은 한 층의 제1 반사 물질층(41) 및 한 층의 제2 반사 물질층(43)을 포함할 수 있다. 상기 제1 반사 물질층(41)의 한 층의 두께 및 상기 제2 반사층(43)의 한 층의 두께는 각각 EUV 빛의 파장의 1/4의 배수에 10%의 오차율을 가질 수 있다. 상기 단위 반사 물질층(42)의 한 층의 두께는 EUV 빛의 파장의 1/2의 배수에 10%의 오차를 가질 수 있다. 예를 들어, EUV 빛의 파장(λ)이 약 13.5nm이므로, 상기 단위 반사 물질층(42)의 두께는 약 6.075 내지 약 7.425nm로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사 물질층(41)은 약 15 원자층의 실리콘으로 형성하여 약 4.1㎚의 두께로 형성될 수 있고, 상기 제2 반사 물질층(43)을 약 11 원자층의 몰리브덴층으로 형성하여 약 2.7㎚의 두께로 형성될 수 있다. 따라서 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에서는 단위 반사 물질층(42)이 6.8㎚ 정도의 두께로 형성되고, 제1 반사 물질층(41)은 4.1㎚ 정도의 두께로 형성될 수 있고, 및 제2 반사 물질층(43)은 2.7㎚ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이는 본 발명의 기술적 사상을 실험적으로 예시하기 위하여 적용한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 실험적으로, 상기 반사층(45)는 약 40여 층 적층된 상기 단위 반사 물질층(42)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(45)의 두께는 산술적으로 270㎚ 정도가 될 수 있다. 그러나, 이것도 본 발명의 기술적 사상을 실험적으로 예시하기 위하여 적용한 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 상기 단위 반사 물질층(42)이 덜 적층될 수도 있고 더 적층될 수도 있다. 실험적으로, 상기 단위 반사 물질층(42)이 50쌍 이상 적층되어도 이상이 발생하지는 않았다. 상기 단위 반사 물질층(42)을 50쌍 이상 적층될 경우, 상기 반사층(250)의 총 두께는 약 340㎚ 정도가 될 것이다. 상기 반사층(45)의 측벽은 75° 이상으로 형성될 수 있으며, 특히 85°이상의 각도로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 도면에는 수직하게 도시되었다. 다른 실시예에서, 상기 제2 반사 물질층(43)은 루데늄을 포함할 수도 있다.
상기 반사층(45)은 최상부에 형성된 캡핑층(47)을 더 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(47)은 상기 반사층(45)을 전면적으로 덮을 수 있다. 상기 캡핑층(47)은 실리콘 또는 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 캡핑층(47)은 상기 반사층(45)을 물리적 또는 화학적 손상으로부터 보호할 수 있다. 상기 캡핑층(47)은 빛의 파장보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 실험적으로 EUV 빛의 파장보다 큰 두께로 형성될 경우 EUV 빛의 파장에 영향을 줄 수 있으므로, EUV 빛의 파장보다 작은 두께로 형성하는 것이 안정적일 수 있다. 예를 들어, 상기 캡핑층(47)은 약 11nm 정도로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 캡핑층(47)은 약 3nm 정도의 얇은 루데늄(Ruthenium)으로 형성될 수 있다.
상기 포토마스크(100A)는 상기 반사층(45)과 상기 흡수 패턴(65)의 사이에 버퍼 패턴(49)을 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼 패턴(49)은 상기 흡수 패턴(65)과 동일한 패턴 디자인을 가질 수 있다. 즉, 상기 버퍼 패턴(49)의 측면들은 상기 흡수 패턴(65)의 측면들과 수직으로 정렬될 수 있다. 상기 버퍼 패턴(49)은 상기 반사층(45)과 상기 흡수 패턴(65)의 접착력을 개선할 수 있다. 상기 버퍼 패턴(49)은 실리콘 산화물 또는 크롬 질화물을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 캡핑층(47) 및 상기 흡수 패턴(65)이 모두 금속을 포함하는 경우, 상기 버퍼 패턴(49)은 생략될 수 있다.
상기 불투명 패턴(35)은 크롬 또는 탄탈룸 나이트라이드 같은 금속을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 불투명 패턴(35)의 표면에는 크롬 산화물이 더 형성될 수 있다. 상기 불투명 패턴(35)은 상기 불투명층(34)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 불투명 패턴(35)과 상기 불투명층(34)은 동일한 수직 두께를 가질 수 있다.
상기 포토마스크 기판(5)은 DUV 빛에 투명할 수 있다. 상기 흡수 패턴(65) 및 상기 불투명 패턴(35)은 EUV 빛 및 DUV 빛에 모두 불투명할 수 있다. 상기 흡수 패턴(65) 및 상기 불투명 패턴(35)은 EUV 빛을 흡수할 수 있다. 상기 반사층(45)은 EUV 빛을 반사할 수 있다.
한편, 상기 포토마스크(100A)는 상기 포토마스크 기판(5)의 후면(BS) 상에 전도층(20)을 포함할 수 있다. 상기 전도층(20)은 금속 또는 금속 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전도층(20)은 Cr, Al, Mo, Ni, Ti, TiN, ZrO, 은 와이어(silver wires), 전도성 고분자, 또는 ITO(Indium Tin Oxide, 인듐 주석 산화물)를 포함할 수 있다. 상기 전도층(20)은 DUV 빛에 대해 실질적으로 투명할 수 있다. 예를 들어, 투명한 재질로 형성될 수 있거나, 실질적으로 투명할 정도로 얇게 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 다른 실시예에 따르는 포토마스크(100B)는, 도 2a에 도시된 상기 포토마스크(100A)와 비교하여, 상기 포토마스크 기판(5)의 상기 투명 영역(TR)에 해당하는 후면(BS) 상에는 상기 전도층(20)이 생략될 수 있다. 즉, 상기 포토마스크 기판(5)이 노출될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(100C)는, 도 2a 및 2b에 도시된 상기 포토마스크들(100A, 100B)와 비교하여, 상기 포토마스크 기판(5)의 상기 반사 영역(RR)에 해당하는 후면(BS) 상에 형성된 불투명 전도층(21) 및 상기 투명 영역(TR)에 해당하는 후면(BS) 상에 형성된 투명 전도층(22)을 포함할 수 있다. 상기 불투명 전도층(21) 및 상기 투명 전도층(22)은 Cr, Al, Mo, Ni, Ti, TiN, ZrO, 은 와이어(silver wires), 전도성 고분자, 또는 ITO(Indium Tin Oxide, 인듐 주석 산화물)를 각각 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 불투명 전도층(21)은 상대적으로 두껍게 형성될 수 있고, 상기 투명 전도층(22)은 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 또는, 상기 불투명 전도층(21)과 상기 투명 전도층(22)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 4a 내지 4c는 도 3의 III-III', IV-IV', V-V' 및 VI-VI'를 따라 취한 종단면도들이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(200A, 200B, 200C)는 반사 영역(RR) 상에 배치된 평행한 다수 개의 수평 흡수 패턴들(66H) 및 수직 흡수 패턴들(66V), 및 투명 영역(TR) 상에 배치된 평행한 다수 개의 수평 불투명 패턴들(36H) 및 수직 불투명 패턴들(36V)을 포함할 수 있다. 상기 수평 흡수 패턴들(66H)은 제1 수평 간격(HS1)으로 이격될 수 있다. 상기 수평 불투명 패턴들(36H)은 제2 수평 간격(HS2)으로 이격될 수 있다. 상기 수직 흡수 패턴(66V)들은 제1 수직 간격(VS1)으로 이격될 수 있다. 상기 수직 불투명 패턴들(36V)은 제2 수평 간격(HS2)으로 이격될 수 있다. 상기 제1 수직 간격(VS1)은 상기 제2 수직 간격(VS2)보다 좁을 수 있다. 또는, 상기 제1 수직 간격(VS1)과 상기 제2 수직 간격(VS2)은 동일할 수도 있다. 상기 제1 수평 간격(VH1)은 상기 제2 수평 간격(VH2)보다 좁을 수 있다. 또는, 상기 제1 수평 간격(HS1)과 상기 제2 수평 간격(HS2)은 동일할 수도 있다. 상기 제1 수직 간격(VS1)과 상기 제2 수직 간격(VS2)은 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템 간의 얼라인먼트, 오버레이 등을 보정, 교정하는데 이용될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(200A)는 반사 영역(RR)에 해당하는 포토마스크 기판(5)의 전면(FS) 상에 형성된 불투명층(34), 반사층(45), 수평 흡수 패턴들(66H), 및 수직 흡수 패턴들(66V), 및 투명 영역(TR)에 해당하는 포토마스크 기판(5)의 전면(FS) 상에 형성된 수평 불투명 패턴들(36H) 및 수직 불투명 패턴들(36V)을 포함할 수 있다. 앞서 언급되었듯이, 상기 수평 흡수 패턴들(66H)은 제1 수평 간격(HS1)으로 이격될 수 있고, 상기 수평 불투명 패턴들(36H)은 제2 수평 간격(HS2)으로 이격될 수 있다. 상기 수직 흡수 패턴들(66V)은 제1 수직 간격(VS1)으로 이격될 수 있고, 상기 수직 불투명 패턴들(36V)은 제2 수직 간격(VS2)으로 이격될 수 있다. 또한 앞서 언급되었듯이, 상기 제1 수평 간격(HS1)은 상기 제2 수평 간격(HS2)과 다를 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(200B)는 도 4a에 도시된 상기 포토마스크(200A)와 비교하여, 상기 포토마스크 기판(5)의 상기 투명 영역(TR)에 해당하는 후면(BS) 상에는 상기 전도층(20)이 생략될 수 있다. 즉, 상기 포토마스크 기판(5)이 노출될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(200C)는, 도 4a 및 4b에 도시된 상기 포토마스크들(200A, 200B)와 비교하여, 상기 포토마스크 기판(5)의 상기 반사 영역(RR)에 해당하는 후면(BS) 상에 형성된 불투명 전도층(21) 및 상기 투명 영역(TR)에 해당하는 후면(BS) 상에 형성된 투명 전도층(22)을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 포토마스크들(100A-100C, 200A-200C)은 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 사용하는 포토리소그래피 시스템에서 공통적으로 이용될 수 있다. 구체적으로, 상기 포토마스크들(100A-100C, 200A-200C)을 이용하여 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템에서 1차 포토리소그래피 공정을 수행하고, DUV 빛을 사용하는 포토리소그래피 시스템에서 2차 포토리소그래피 공정을 수행하여 동일한 웨이퍼 상에 광학적 패턴 또는 물질 패턴이 형성될 수 있다. 반대로, DUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템에서 1차 포토리소그래피 공정을 수행하고, EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템에서 2차 포토리소그래피 공정을 수행하여 동일한 웨이퍼 상에 광학적 패턴 또는 물질적 패턴이 형성될 수 있다. 즉, 동일한 포토마스크로 두 개의 포토리소그래피 시스템에서 두 번의 포토리소그래피 공정들이 각각 수행되어 동일한 웨이퍼 상에 패턴들이 형성될 수 있다. 상기 패턴들은 EUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템에 의한 패턴들과 DUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템에 의한 패턴들이 동시에 형성될 수 있다. 상기 패턴들은 EUV를 이용하는 포토리소그래피 시스템과 DUV 빛을 이용하는 포토리소그래피 시스템 간의 얼라인먼트, 오버레이 등을 보정, 교정하는데 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크를 개념적으로 보여주는 평면도이고, 도 6a 내지 6d는 도 5의 VII-VII', VIII-VIII', IX-IX', 및 X-X'을 따라 취한 종단면도들이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(300)는 반사 영역(RR) 및 투명 영역(TR)을 포함하고, 상기 반사 영역(RR)은 상기 포토마스크 기판(5) 상에 형성된 반사층(45), 상기 반사층(45) 상에 형성된 흡수층(64) 및 흡수 패턴들(65)을 포함하고, 상기 투명 영역(TR)은 상기 포토마스크 기판(5) 상에 형성된 불투명층(34) 및 불투명 패턴(35)을 포함할 수 있다. 상기 투명 영역(TR)은 불투명층(34)으로 정의된 투명 패턴(37)을 포함할 수 있다.
도 6a 및 6b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(300)의 반사 영역(RR)은 상기 포토마스크 기판(5) 상에 형성된 반사층(45), 상기 반사층(45) 상에 형성된 흡수층(64) 및 흡수 패턴들(65)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(45)의 일부는 상기 흡수층(64) 및 상기 흡수 패턴들(65)에 의해 정의, 노출될 수 있다.
도 6c 및 6d를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 또 다른 실시예에 따르는 포토마스크(300)의 투명 영역(TR)은 상기 포토마스크 기판(5) 상에 형성된 불투명층(34) 및 불투명 패턴(35)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 포토마스크 기판(5)의 일부는 상기 불투명층(64) 및 불투명 패턴(35)에 의해 정의, 노출될 수 있다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 따르는 포토마스크들을 제조하는 방법을 나타내는 플로우 차트들이다.
도 8a 내지 8j, 9a 내지 9d, 및 10a 내지 10f는 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 따르는 포토마스크들을 제조하는 방법들을 나타내는 종단면도들이다.
도 7a 및 8a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 후면(BS) 상에 직접적으로 형성된 전극층(20) 및 전면 상에 직접적으로 형성된 불투명층(34)을 갖는 포토마스크 기판(5)을 준비하는 것을 포함할 수 있다. (S110) 상기 포토마스크 기판(5)은 석영(quartz), 글래스(glass), 또는 티타늄 같은 저 열팽창 물질(low thermal expansion material)이 도핑된 용융 실리카(Ti-doped fused silica)를 포함할 수 있다. 상기 전극층(20)은 Cr, Al, Mo, Ni, Ti, TiN, ZrO, 은 와이어(silver wires), 전도성 고분자, 또는 ITO(Indium Tin Oxide, 인듐 주석 산화물) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 전극층(20)은 물질에 따라 스퍼터링 같은 PVD, CVD, 도포(pasting), 코팅 같은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극층(20)이 금속을 포함하는 경우, 상기 전극층(20)은 스퍼터링 같은 PVD 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 전극층(20)이 산화물 또는 질화물 같은 화합물을 포함하는 경우, 상기 전극층(20)은 PVD 또는 CVD 방법을 이용하여 형성될 수 있다. 또는 상기 전극층(20)이 은 와이어, 전도성 고분자 등을 포함하는 경우 도포 또는 코팅 방법을 이용하여 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 전극층(20)을 형성하는 방법은 위에서 언급한 방법들에 한정되지 않고 서로 호환되거나 또 다른 방법들을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 불투명층(34)은 화학 기상 증착(CVD) 방법 또는 물리 기상 증착(PVD) 방법을 이용해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 불투명층(34)은 크롬(Cr), 탄탈룸 질화물(TaN) 또는 타이타늄 질화물(TiN)을 포함할 수 있다. 상기 불투명층(34)은 EUV 빛을 흡수하고, DUV 빛을 반사시킬 수 있다.
도 7a 및 8b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 불투명층(34) 상에 반사층(45)을 형성하는 것을 포함할 수 있다 (S115). 상기 반사층(45)을 형성하는 것은 한 층의 제1 반사 물질층(41) 및 한 층의 제2 반사 물질층(43)을 갖는 단위 반사 물질층(42)을 다층으로 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 반사 물질층(41)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 상기 제2 반사 물질층(43)은 몰리브덴(Mo) 또는 루테늄(Ru)을 포함할 수 있다. 상기 단위 반사 물질층(42)은 이온 빔 스퍼터 증착 기술(ion beam sputter deposition technology)을 이용해서 형성될 수 있다.
도 7a 및 8c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 반사층(45) 상에 캡핑층(47) 및 버퍼층(49a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다 (S120). 상기 캡핑층(47)은 화학 기상 증착 방법 또는 물리 기상 증착 방법을 이용해서 형성될 수 있다. 상기 캡핑층(47)은 실리콘, 루테늄 및/또는 이들의 적층물을 포함할 수 있다. 상기 버퍼층(49a)은 캡핑층(47) 및/또는 반사층(45)을 식각 데미지로부터 보호할 수 있다. 상기 버퍼층(49a)은 화학 기상 증착 방법 또는 물리 기상 증착 방법을 이용해서 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(49a)은 실리콘 산화물(SiO2), 알루미늄 산화물(Al2O3), 크롬(Cr) 또는 크롬 질화물(CrN)을 포함할 수 있다.
도 7a 및 8d를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 버퍼층(49a) 상에 흡수층(64)을 형성하는 것을 포함할 수 있다 (S125). 상기 흡수층(64)은 화학 기상 증착 방법 또는 물리 기상 증착 방법을 이용해서 형성될 수 있다. 상기 흡수층(64)은 상기 불투명층(34)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
도 7a 및 8e를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 흡수층(64) 상에 제 1 패터닝 마스크(71)을 형성하고(S130), 상기 제 1 패터닝 마스크(71)를 식각 마스크로 이용하여 상기 흡수층(64)의 일부를 제거하여 흡수 패턴(65)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S135) 예를 들어, 상기 제 1 패터닝 마스크(71)는 상기 흡수층(64) 상에 전면적으로 전자빔레지스트 막을 형성하고, 상기 전자빔레지스트 막 상에 전자 빔(electron beam)을 조사하고, 상기 전자빔 레지스트 막을 현상함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 패터닝 마스크(71)는 반사 영역(RR)에만 형성될 수 있다. 이 공정에서, 투명 영역(TR)에 형성된 흡수층(65)은 완전히 제거될 수 있다. 이후, 상기 제 1 패터닝 마스크(71)는 제거될 수 있다.
도 7a 및 8f를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 흡수 패턴(65)을 식각 마스크로 이용하여 상기 버퍼층(49a)을 패터닝하여 버퍼 패턴(49)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S140) 투명 영역(TR)에 형성된 버퍼층(49a)은 완전히 제거될 수 있다. 부가하여, 상기 제 1 패터닝 마스크(71)를 식각 마스크로 이용해서 상기 버퍼층(49a) 및 상기 흡수층(64)이 동시에 식각될 수도 있다.
도 7a 및 8g를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 반사 영역(RR)을 덮는 제 2 패터닝 마스크(72)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S145) 제 2 패터닝 마스크(74)는 전자빔레지스트 또는 포토레지스트를 포함할 수 있다.
도 7a 및 8h를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 투명 영역(TR)에 형성된 반사층(45)을 제거하여 불투명층(34)을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. (S150) 이후, 제 2 패터닝 마스크(72)는 제거될 수 있다.
도 7a 및 8i를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 반사 영역(RR) 및 투명 영역(TR) 상에 투명 영역(TR)의 불투명층(34)의 일부를 노출시키는 제 3 패터닝 마스크(73)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S155) 상기 제3 패터닝 마스크(73)는 전자빔레지스트 또는 포토레지스트를 포함할 수 있다.
도 7a 및 8j를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 제 3 패터닝 마스크(73)을 식각 마스크로 이용하여 상기 불투명층(34)의 노출된 부분을 제거하여 투명 영역(TR) 상에 불투명 패턴(35)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S160) 이후, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 제 3 패터닝 마스크(73)를 제거(S165)하는 것을 포함할 수 있다.
도 7b 및 9a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 도 8a 내지 도 8d를 참조하여, 포토마스크 기판(5) 상에 불투명층(34), 반사층(45), 캡핑층(47), 버퍼층(49a), 및 흡수층(34)을 형성하고(S210), 투명 영역(RR)의 흡수층(34) 상에 제 1 패터닝 마스크(74)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S215) 상기 제 1 패터닝 마스크(74)는 반사 영역(RR)을 덮고 투명 영역(TR)을 노출시킬 수 있다.
도 7b 및 9b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 제 1 패터닝 마스크(74)를 식각 마스크로 이용하여 상기 투명 영역(TR)의 흡수층(64), 버퍼층(49a), 캡핑층(47), 및 반사층(45)을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. (S220) 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 상기 제 1 패터닝 마스크(74)를 식각 마스크로 이용하여 상기 투명 영역(TR)의 흡수층(64)을 먼저 제거한 후, 상기 반사 영역(RR)에 잔존하는 흡수층(64)을 식각 마스크로 이용하여 상기 투명 영역(TR)의 버퍼층(49a), 캡핑층(47), 및 반사층(45)을 제거하는 것을 포함할 수도 있다.
도 7b 및 9c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 제 2 패터닝 마스크(75)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S225) 제 2 패터닝 마스크(75)는 상기 반사 영역(RR)에서 상기 흡수층(64) 상에 직접적으로 형성될 수 있고, 투명 영역(TR)에서 불투명층(34) 상에 직접적으로 형성될 수 있다.
도 7b 및 9d를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 제 2 패터닝 마스크(75)를 식각 마스크로 이용하여 흡수층(64) 및 불투명층(34)을 선택적으로 제거하여 흡수 패턴(65) 및 불투명 패턴(35)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S230) 이 공정에서, 버퍼층(49a)도 선택적으로 제거되어 버퍼 패턴(65)이 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 버퍼 패턴(65)이 형성되기 전 또는 후에 제 2 패터닝 마스크(75)를 제거하는 것을 포함할 수 있다. (S235)
도 7c 및 10a를 참조하면, 도 7c 및 9d를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 포토마스크 기판(5) 상에 반사층(45), 캡핑층(47), 및 버퍼층(49a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S310)
도 7c 및 10b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 반사 영역(RR)의 버퍼층(49a) 상에 제 1 패터닝 마스크(76)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S315) 제 1 패터닝 마스크(76)는 전자빔 레지스트 또는 포토레지스트를 포함할 수 있다.
도 7c 및 10c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 제 1 패터닝 마스크(76)를 식각 마스크로 이용하여 투명 영역(TR) 상의 버퍼층(49a), 캡핑층(47), 및 반사층(45)을 선택적으로 제거하는 것을 포함할 수 있다. (S320) 이 공정에서, 투명 영역(TR)에서는 포토마스크 기판(5)이 노출될 수 있다. 이후, 제 1 패터닝 마스크(76)가 제거될 수 있다.
도 7c 및 10d를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 각각 또는 동시에 반사 영역(RR) 상에 흡수층(64)을 형성하고, 및 투명 영역(TR) 상에 불투명층(34)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S325) 흡수층(64)과 불투명층(34)이 동일한 물질을 포함하는 경우, 흡수층(64)과 불투명층(34)은 동시에 형성될 수 있다. 흡수층(64)과 불투명층(34)이 서로 다른 물질을 포함하는 경우, 흡수층(64)과 불투명층(34)은 각각 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 흡수층(64) 및 불투명층(34)이 동일한 물질을 포함하는 것으로 가정, 도시되었다.
도 7c 및 10e를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 반사 영역(RR) 및 투명 영역(TR) 상에 제 2 패터닝 마스크(77)를 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S330) 제 2 패터닝 마스크(77)는 전자빔 레지스트를 포함할 수 있다.
도 7c 및 10f를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 제 2 패터닝 마스크(77)를 식각 마스크로 흡수층(64)과 불투명층(34)을 선택적으로 제거하여 흡수 패턴(65) 및 불투명 패턴(35)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. (S335) 이 공정에서, 버퍼층(49a)이 선택적으로 제거되어 버퍼 패턴(49)이 형성될 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 제조하는 방법은, 버퍼 패턴(49)이 형성되기 전 또는 후에 제 2 패터닝 마스크(77)를 제거하는 것을 포함할 수 있다. (S340)
도 11a 및 11b는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하여 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템 및 DUV를 사용하는 투과형 포토리소그래피 시스템에서 각각 포토리소그래피 공정을 수행하는 것을 개념적으로 도시한 도면들이다.
도 11a를 참조하면, EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)에서, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하여 포토리소그래피 공정이 수행될 수 있다. 반사형 포토리소그래피 시스템(10)은 EUV 광원(11), 조영(illuminating) 미러들(M1-M4), 포토마스크 스테이지(15), 투사(projecting) 미러들(M5-M10), 및 웨이퍼 스테이지(19)를 포함할 수 있다. EUV 광원(11)에서 발생한 EUV 빛은 조영 미러들(M1-M4)을 통하여 포토마스크 스테이지(15)의 하면에 장착된 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A-300)에 조사될 수 있다. EUV 빛은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A-300)로부터 반사되어 투사 미러들(M5-M10)을 통하여 웨이퍼 스테이지(19) 상에 놓인 웨이퍼(W)상에 투사될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300) 상에 조사된 빛은 선택적으로 반사될 수 있다. 예를 들어, 반사 영역(RR)에 조사된 EUV 빛만 반사될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)의 투과 영역(TR)에 조사된 EUV 빛은 반사되지 않고 흡수될 수 있다. 도면에서 점선으로 표시된 경로는 EUV 빛이 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)의 투과 영역(TR)에 조사됨으로써 반사되지 않았다는 것을 의미한다. 즉, 점선은 EUV 빛이 지나가지 않는다는 것을 의미한다. 포토마스크(100A-300)로부터 반사된 EUV 빛들은 반사 영역(RR)의 반사층(45) 및 흡수 패턴(65)의 광학적 정보를 가지고 실선으로 표시된 화살표들을 따라 웨이퍼(W) 상에 조사될 수 있다.
도 11b를 참조하면, DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에서, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하여 포토리소그래피 공정이 수행될 수 있다. 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)은 DUV 광원(12), 콘덴싱 렌즈(L1), 포토마스크 스테이지(16), 투사 렌즈(L2), 및 웨이퍼 스테이지(18)를 포함할 수 있다. DUV 광원(12)에서 발생한 DUV 빛은 컨덴싱 렌즈(L1)를 통하여 포토마스크(100A-300)의 후면에 조사될 수 있다. DUV 빛은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)의 투명 영역(TR)을 선택적으로 투과하여 투사 렌즈(L2)를 통하여 웨이퍼(W) 상에 조사될 수 있다. 도면에서 점선으로 표시된 경로는 DUV 빛이 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)의 반사 영역(RR)의 후면에 조사됨으로써 포토마스크(100A-300)를 투과하지 못하였다는 것을 의미한다. 즉, 점선은 DUV 빛이 지나가지 않는다는 것을 의미한다. 포토마스크(100A-300)의 투명 영역(TR)을 투과한 DUV 빛은 불투명 패턴(35)의 광학적 정보를 가지고 실선으로 표시된 화살표들을 따라 웨이퍼(W) 상에 조사될 수 있다.
도 12a는 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)에 의하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 12b는 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에 의하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 12c는 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A) 및 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에 의하여 웨이퍼(W) 상에 형성된 광학적 이미지 정보를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 12a를 참조하면, EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)에 의하여 노광된 웨이퍼(Wr)는 반사 영역(RR)의 광학적 이미지 정보(Pr)를 가질 수 있다. 도 12b를 참조하면, DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에 의하여 노광된 웨이퍼(Wt)는 투명 영역(TR)의 광학적 이미지 정보(Pt)를 가질 수 있다. 도 12c를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예를 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하여 EUV 빛을 사용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)과 DUV 빛을 사용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에서 공통적으로 노광된 웨이퍼(Wrt)는 반사 영역(RR) 및 투명 영역(TR)의 광학적 이미지 정보(Prt)를 모두 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하면, EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)과 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B) 간의 오버레이(overlay) 등, 정렬 오차를 정밀하게 보정할 수 있다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따르는 포토마스크(100A-300)를 이용하여 EUV 빛을 사용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)과 DUV 빛을 사용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에서 공통적으로 노광된 웨이퍼(W) 상에 형성된 오버레이 측정용 패턴들(130, 140)을 예시한 도면들이다. 예를 들어, 도 13a는 오버레이 오차가 0(zero)인 경우이고 도 13b는 오버레이 오차가 양(+)인 경우이고, 도 13c는 오버레이 오차가 음(-)인 경우로 판정될 수 있다.
도 13a 내지 13c를 참조하면, 오버레이 측정용 패턴들(130, 140)은 수평 방향으로 평행하게 배열된 다수 개의 바(bar) 패턴들을 포함하는 상부 패턴들(130)과 하부 패턴들(140)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상부 패턴들(130)은 DUV 빛을 이용하는 투과형 포토리소그래피 시스템(10B)에서 노광, 형성된 광학적 패턴일 수 있고, 하부 패턴들(140)은 EUV 빛을 이용하는 반사형 포토리소그래피 시스템(10A)에서 노광, 형성된 광학적 패턴일 수 있다. 예를 들어, 상부 패턴들(130)은 제 1 피치(P1)로 배열될 수 있고, 하부 패턴들(140)은 제 2 피치로 배열될 수 있다. 본 도면에 예시된 실시예들은 단지 개념적인 것이므로, 본 도면에 예시된 실시예가 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다.
도 13a를 참조하면, 오버레이 오차가 0(zero)인 경우, 상부 패턴들(130) 및 하부 패턴들(140)의 첫 번째 바 패턴들(X1, Y1)이 기준점 또는 기준선으로 가정될 수 있다. 기준점들이 동일한 수평 좌표 상에 위치하면, 상부 패턴들(130)의 여섯 번째 바 패턴(X6)과 하부 패턴들(140)의 일곱 번째 바 패턴(Y7), 및 상부 패턴들(130)의 열 한 번째 바 패턴(X11)과 하부 패턴들(140)의 열 세 번째 바 패턴(Y13)이 각각 동일한 수평 좌표에 정렬될 수 있다.
도 13b를 참조하면, 오버레이 오차가 양(+)인 경우, 하부 패턴들(140)이 상부 패턴들(130)보다 상대적으로 오른쪽으로 이동, 형성될 수 있다. 만약, 상부 패턴들(130)의 두 번째 바 패턴(X2)과 하부 패턴들(140)의 두 번째 바 패턴(Y2), 상부 패턴들(130)의 일곱 번째 바 패턴(X7)과 하부 패턴들(140)의 여덟 번째 바 패턴(8), 및 상부 패턴들(130)의 열 두 번째 바 패턴(X12)과 하부 패턴들(140)의 열 네 번째 바 패턴(Y14)가 각각 동일한 수평 좌표에 배열된 경우, 오버레이 오차는 +1인 것으로 가정될 수 있다.
도 13c를 참조하면, 오버레이 오차가 음(-)인 경우, 하부 패턴들(140)이 상부 패턴들(130)보다 상대적으로 왼쪽으로 이동, 형성될 수 있다. 만약, 상부 패턴들(130)의 다섯 번째 바 패턴(X5)과 하부 패턴들(140)의 여섯 번째 바 패턴(Y6), 및 상부 패턴들(130)의 열 번째 바 패턴(X10)과 하부 패턴들(140)의 열 두 번째 바 패턴(Y12)이 각각 동일한 수평 좌표에 배열된 경우, 오버레이 오차가 -1인 것으로 가정될 수 있다.
제 1 피치(P1) 및 제 2 피치(P2)는 매우 다양하고 미세하게 설정될 수 있다. 그 세분도에 따라 오버레이를 정확하게 측정할 수 있고 오버레이 정확도를 높일 수 있을 것이다. 각 오버레이 오차는 미리 예정된 수치를 의미할 수도 있다. 즉, 오버레이 오차가 ±1이라는 것은, 오버레이가 약 ±16㎚ 정도 빗나간 것으로 예정될 수 있다. 물론, 더 다양하게 예정 및 해석될 수 있다.
도 13a 내지 13c를 다시 참조하면, 각 바 패턴 들이 동일한 수평 좌표에 위치할 필요는 없다. 즉, 본 예시적 설명에서는 상부 패턴들(130)의 바 패턴들과 하부 패턴들(140)의 바 패턴들의 상대적인 수평 좌표가 측정되었지만, 독립적으로 각각의 수평 좌표를 측정하여 오버레이가 측정될 수도 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 특정 바 패턴들이 동일한 수평 좌표에 위치하는 것으로 가정되었을 뿐이다.
도 14는 오버레이 측정용 패턴들의 수평 좌표 및/또는 수직 좌표를 동시에 측정할 수 있는 또 다른 모양을 예시한 평면도이다. 도 14를 참조하면, 수평 방향 및 수직 방향으로 다수 개의 배열된 섬(island) 패턴들을 포함하는 상부 패턴(150) 및 하부 패턴(160)을 포함할 수 있다. 측정 방법은 도 13a 내지 13c를 참조하여 이해될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 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 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100A-100C, 200A-200C, 300: 포토마스크
5: 포토마스크 기판 20: 전극층
34: 불투명층 35: 불투명 패턴
36H: 수평 불투명 패턴 36V: 수직 불투명 패턴
41: 제1 반사 물질층 42: 단위 반사 물질층
43: 제2 반사 물질층 45: 반사층
47: 캡핍층 49: 버퍼 패턴
49a: 버퍼층 64: 흡수층
65: 흡수 패턴 66H: 수평 흡수 패턴
66V: 수직 흡수 패턴
71-77: 패터닝 마스크
10A: 반사형 포토리소그래피 시스템
10B: 투과형 포토리소그래피 시스템
11: EUV 광원 12: DUV 광원
15, 16: 포토마스크 스테이지 18, 19: 웨이퍼 스테이지
M1-M4: 조영 미러들 M5-M10: 투사미러들
L1: 컨덴싱 렌즈 L2: 투사 렌즈
W: 웨이퍼
130: 상부 패턴 140: 하부 패턴

Claims (10)

  1. 포토마스크 기판,
    상기 포토마스크 기판의 제 1 영역의 전면 상에 형성되고 EUV 빛을 반사하는 반사층;
    상기 반사층 상에 형성되고 상기 EUV 빛을 흡수하는 흡수 패턴; 및
    상기 포토마스크 기판의 제 2 영역의 전면 상에 형성되고 DUV 빛을 차단하는 불투명 패턴을 포함하는 포토마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토마스크 기판은 상기 DUV 빛 및 상기 EUV 빛에 모두 투명한 포토마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수 패턴은 상기 반사층을 선택적으로 노출시키고,
    상기 흡수 패턴 및 상기 불투명 패턴은 금속을 포함하는 포토마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 불투명 패턴은 상기 포토마스크 기판의 제 2 영역의 전면 상에 직접적으로 형성되며 상기 포토마스크 기판의 표면을 선택적으로 노출시키는 포토마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 불투명 패턴은 상기 EUV 빛을 흡수하고,
    상기 불투명 패턴과 상기 흡수 패턴은 동일한 물질을 포함하는 포토 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토마스크 기판과 상기 반사층 사이에 개재된 불투명층을 더 포함하는 포토마스크.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 불투명층과 상기 불투명 패턴은 동일한 수직 두께를 갖고 동일한 물질을 포함하는 포토마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 다층으로 적층된 단위 반사층들을 포함하고, 및
    상기 단위 반사층들은 각각 제 1 반사 물질층과 제 2 반사 물질을 갖는 포토마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층과 상기 흡수 패턴 사이에 형성되고, 상기 반사층을 전면적으로 덮는 캡핑층; 및
    상기 캡핑층과 상기 흡수 패턴 사이에 형성된 버퍼 패턴을 더 포함하고, 및
    상기 버퍼 패턴의 측면은 상기 흡수 패턴의 측면과 수직적으로 정렬되는 포토마스크.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토마스크 기판의 상기 제 1 영역의 후면 상에 형성된 전도층을 더 포함하는 포토마스크.
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