KR102235616B1 - 포토마스크, 포토마스크 제조방법, 및 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

포토마스크, 포토마스크 제조방법, 및 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 웨이퍼 상의 패턴의 CD 산포 개선을 위하여, 포토마스크 내 특정 영역의 패턴의 CD를 보정한 포토마스크, 그 포토마스크 제조방법, 및 그 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공한다. 그 포토마스크는 기판; 및 상기 기판 상에 흡수층(absorber layer) 및 반사방지코팅(Anti-Reflection Coating: ARC)층으로 형성된 차광 패턴;을 포함하고, 상기 차광 패턴은 상기 흡수층의 상면이 노출된 제1 보정 영역 및 상기 ARC층 상에 보정층이 형성된 제2 보정 영역 중 적어도 하나를 포함한다.

Description

포토마스크, 포토마스크 제조방법, 및 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법{Photomask, method for fabricating the photomask, and method for fabricating semiconductor using the photomask}
본 발명의 기술적 사상은 포토마스크에 관한 것으로, 특히 포토마스크 내 패턴 CD의 산포를 개선한 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
포토마스크는 웨이퍼 상에 집적회로를 형성하기 위하여 이용되는 고정밀 플레이트(plate)이다. 이러한 포토마스크는 투명 기판과 그것의 일면에 형성되는 차광 패턴으로 구성된다. 포토마스크의 차광 패턴은 노광 공정을 통해 웨이퍼 상의 회로 패턴을 한정한다. 이론적으로, 포토마스크의 차광 패턴의 CD(critical dimension)와 웨이퍼 상에 형성된 해당 회로 패턴의 CD는 정확하게 대응되어야 한다. 여기서, CD의 일치는 동일 배율로 대응한다는 의미일 수도 있고, 또는 다른 배율을 가지고 대응한다는 의미일 수도 있다. 그런데 광원의 공간 분포 불량이나 렌즈 결함과 같은 노광 장비의 결함, 및 포토마스크의 차광 패턴 자체의 에러 등의 이유로 포토마스크의 차광 패턴의 CD와 웨이퍼 상의 회로 패턴의 CD가 서로 상이할 수 있다. 최근 패턴이 초미세화되면서, 패터닝 마진이 취약한 핫-스팟(hot-spot) 영역에서의 웨이퍼 상의 CD 산포 개선의 중요성이 증가하고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 웨이퍼 상의 패턴의 CD 산포 개선을 위하여, 포토마스크 내 특정 영역의 패턴의 CD를 보정한 포토마스크, 그 포토마스크 제조방법, 및 그 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 기판; 및 상기 기판 상에 흡수층(absorber layer) 및 반사방지코팅(Anti-Reflection Coating: ARC)층으로 형성된 차광 패턴;을 포함하고, 상기 차광 패턴은 상기 흡수층의 상면이 노출된 제1 보정 영역 및 상기 ARC층 상에 보정층이 형성된 제2 보정 영역 중 적어도 하나를 포함하는 포토마스크를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제1 보정 영역을 포함하고, 상기 제1 보정 영역에서 상기 흡수층 상에는 상기 ARC층이 존재하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 보정 영역의 상기 흡수층의 두께는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 상기 흡수층의 두께보다 얇을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제2 보정 영역을 포함하고, 상기 제2 보정 영역에서, 상기 보정층에 의해 상기 ARC층의 상면이 노출되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정층은 상기 흡수층과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 흡수층이 크롬(Cr)으로 형성된 경우에, 상기 보정층은 Cr으로 형성되고, 상기 흡수층이 몰리브덴(Mo) 및 실리콘(Si)을 포함하는 합금으로 형성된 경우에, 상기 보정층은 Mo 및 Si을 포함하는 합금, 또는 Si으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 상기 제2 보정 영역을 포함하고, 상기 제2 보정 영역에서, 상기 흡수층의 측면 상에 상기 보정층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 제1 보정 영역을 포함하고, 상기 제1 보정 영역의 임계치수(Critical Dimension: CD)는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 보정 영역의 상기 차광 패턴의 두께는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 상기 차광 패턴의 두께보다 제1 두께만큼 작고, 상기 제1 보정 영역의 CD는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 제1 폭만큼 크며, 상기 제1 두께는 10㎚ 이하이고, 상기 제1 폭은 4㎚ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 제2 보정 영역을 포함하고, 상기 제2 보정 영역의 CD는 상기 제2 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 보정 영역의 상기 차광 패턴의 두께는 상기 제2 보정 영역이 형성되기 이전의 상기 차광 패턴의 두께보다 제1 두께만큼 크고, 상기 제2 보정 영역의 CD는 상기 제2 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 제1 폭만큼 작으며, 상기 제1 두께는 10㎚ 이하이고, 상기 제1 폭은 4㎚ 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 포토마스크는, 상기 기판이 빛이 투과하는 물질층을 포함하는 투과형 포토마스크이거나, 또는 상기 기판이 빛을 반사하는 물질층을 포함하는 반사형 포토마스크일 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 전면 상에 흡수층을 형성하는 단계; 상기 흡수층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 차광 패턴 중 보정 대상 영역의 상면 일부를 제거하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계;를 포함하는 포토마스크 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계는, 상기 차광 패턴 상에 식각용 가스를 분사하는 단계; 및 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 전자빔(E-beam)을 조사하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흡수층을 형성하는 단계 이후에 상기 흡수층 상에 ARC층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 차광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 ARC층도 함께 패터닝할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서, 상기 보정 대상 영역의 상면 상의 상기 ARC층을 제거하여 상기 흡수층의 상면을 노출시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD는 상기 상면 일부를 제거하기 전보다 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서, 전자빔 또는 집속이온빔(Focused Ion Beam: FIB)을 이용한 식각, 플라즈마 식각, 및 스퍼터링 식각 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 보정 대상 영역의 상면을 제거할 수 있다.
더 나아가 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 전면 상에 흡수층을 형성하는 단계; 상기 흡수층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 차광 패턴 중 보정 대상 영역의 상면 상에 보정층을 형성하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계;를 포함하는 포토마스크 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계는, 상기 차광 패턴 상에 증착용 가스를 분사하는 단계; 및 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 전자빔을 조사하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 흡수층을 형성하는 단계 이후에 상기 흡수층 상에 ARC층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 차광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 ARC층도 함께 패터닝하며, 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서, 상기 보정 대상 영역의 상기 ARC층의 상면 상에 상기 보정층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정층을 상기 흡수층의 상면과 측면 상에 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역의 CD는 상기 보정층을 형성하기 전보다 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정층은 상기 흡수층과 동일한 재질로 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 과제를 해결하기 위하여, 기판 상에 차광 패턴이 형성된 포토마스크를 준비하는 단계; 상기 차광 패턴의 보정 대상 영역을 결정하는 단계; 상기 보정 대상 영역의 상면을 식각하거나 또는 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 보정층을 형성하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계; 및 상기 CD가 보정된 상기 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패터닝을 수행하는 단계;를 포함하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 흡수층 및 ARC층을 포함하고, 상기 보정 대상 영역의 상면을 식각하는 경우, 상기 ARC층을 식각하여 상기 흡수층의 상면을 노출시키고, 상기 CD를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차광 패턴은 흡수층 및 ARC층을 포함하고, 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 보정층을 형성하는 경우, 상기 ARC층 상에 상기 보정층을 형성하고, 상기 CD를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역을 결정하는 단계는, 상기 포토마스크를 이용하여 테스트 웨이퍼 상에 패터닝을 수행하고, 상기 테스트 웨이퍼 상의 패턴 불량 영역인 핫-스팟(hot-spot) 영역을 검출하고, 상기 핫-스팟에 대응하는 상기 차광 패턴의 영역을 상기 보정 대상 영역으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 영역을 결정하는 단계는, 공간 영상 마스크 시스템(Aerial Image Mask System: AIMS) 장비를 이용하여 상기 포토마스크를 투과한 빛의 인텐서티를 분석하여 패터닝 마진이 부족한 핫-스팟 영역을 검출하고, 상기 핫-스팟에 대응하는 상기 차광 패턴의 영역을 상기 보정 대상 영역으로 결정할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 포토마스크, 및 포토마스크 제조방법은 상면의 일부가 제거된 제1 보정 영역, 및 보정층이 형성된 제2 보정 영역 중 적어도 하나가 차광 패턴에 형성됨으로써, 상기 제1 보정 영역 또는 제2 보정 영역에서 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크를 구현할 수 있다. 또한, 이러한 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크가 웨이퍼 상의 패턴 형성을 위해 이용됨으로써, 웨이퍼 상의 패턴의 CD가 수 ㎚ 이하, 예컨대 1㎚ 수준에서 보정될 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼 상의 패턴 CD 산포를 획기적으로 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토마스크를 이용한 반도체 소자 제조방법은 CD 보정에 의해 패턴 CD 산포가 현저하게 개선된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상의 패터닝 공정이 수행됨으로써, 웨이퍼 상에 낮은 에러율을 가지고 양질의 패턴이 생성될 수 있고, 그에 따라 반도체 소자의 성능과 양산성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2a 및 2b는 도 1의 포토마스크의 I-I'와 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도들이다.
도 3a 및 3b는 각각 도 2a 및 2b의 변형례로서, 도 1의 포토마스크의 I-I'와 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단한 단면도들에 대응하는 단면도들이다.
도 4a 내지 4d는 도 2a의 변형례들로서, 도 1의 포토마스크의 I-I' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 포토마스크의 Ⅲ-Ⅲ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도이다.
도 6a 내지 6c는 도 5b의 변형례들로서, 도 5a의 포토마스크의 Ⅲ-Ⅲ' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 7b 및 7c는 도 7a의 포토마스크의 Ⅳ-Ⅳ'와 Ⅴ-Ⅴ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도들이다.
도 8a 내지 8c는 도 7b의 변형례들로서, 도 7a의 포토마스크의 Ⅳ-Ⅳ' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크에 대한 단면도들이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 패턴의 CD를 보정하는 과정을 보여주는 사시도들이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 패턴의 CD를 보정하는 과정을 보여주는 사시도들이다.
도 13a 내지 도 13c는 포토마스크의 차광 패턴의 상면을 식각하는 방법을 통해 패턴의 CD가 보정되는 효과를 설명하기 위한 단면도 및 그래프들이다.
도 14a 및 도 14b는 포토마스크의 차광 패턴의 상면 상에 보정층을 형성하는 방법을 통해 패턴의 CD가 보정되는 효과를 설명하기 위한 단면도 및 그래프이다.
도 15는 웨이퍼 상의 핫-스팟 영역에 대한 패턴 형상, 해당 포토마스크의 공간 영상 이미지 및 확대도이다.
도 16은 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 산포 측정 그래프이다.
도 17a 내지 도 17c는 도 15의 핫-스팟 패턴에 대응하여, CD 개선을 위해 포토마스크에 수행된 포토마스크의 깊이 프로파일과 CD 개선 전의 CD 차이와 CD 개선 후의 CD에 대한 이미지들이다.
도 18은 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 개선 전과 개선 후의 CD 산포에 대한 그래프이다.
도 19는 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 개선 전과 개선 후의 CD 균일도 맵을 보여주는 이미지들이다.
도 20a 내지 도 20f는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 통상의 기술자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결된다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소와 바로 연결될 수도 있지만, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 유사하게, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 구조나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크(100)는 기판(110) 및 차광 패턴(120-1)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 빛에 투명한 투광성 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 유리 또는 쿼츠(quartz)로 형성될 수 있다. 본 실시예에의 포토마스크(100)에서, 기판(110)은 쿼츠 기판일 수 있다.
차광 패턴(120-1)은 기판(110) 상으로 돌출된 형태로 형성되고, 빛에 대해 불투명한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 차광 패턴(120-1)은 입사된 빛을 흡수하는 흡수층(absorber layer, 도 2a 등의 122)으로 형성될 수 있다. 예컨대, 차광 패턴(120-1)을 구성하는 흡수층(absorber layer)은 실리콘(Si)을 포함하는 빛에 불투명한 무기물, 또는 크롬(Cr), 산화크롬(CrO), 니켈(Ni), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈룸(Ta), 우라늄(W) 및 루테늄(Ru)을 포함하는 금속들 중 적어도 하나 또는 그들의 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 상기 흡수층은 상기 무기물과 금속들 중 적어도 하나의 합금으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 상기 흡수층은 Si과 Mo의 합금인 몰리브덴실리사이드(Mo/Si)로 형성될 수 있다. 한편, 상기 흡수층은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 상기 흡수층이 다중층으로 형성되는 경우에, 차광 패턴(120-1)은 투명층과 불투명층을 교대로 적층한 구조를 가질 수 있다. 여기서, 투명층은 실리콘산화막일 수 있고, 불투명층은 전술한 무기물 또는 금속들 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 차광 패턴(120-1)은 상기 흡수층 상에 반사방지코팅(Anti-Reflection Coating: ARC, 도 2a 등의 124)층을 더 포함할 수 있다. 상기 ARC층은 입사된 빛의 반사를 방지하는 기능을 한다. 이러한 ARC층(124)의 존재 여부에 따라, 포토마스크의 반사 특성이 달라질 수 있다. 예컨대, ARC층(124)이 존재하는 경우에, ARC층(124)이 존재하지 않는 구조에 비해 반사도가 감소할 수 있다. 한편, ARC층(124) 이 다른 물질층에 의해 덮이는 경우에도 ARC층(124)에 의해 반사 기능이 저하되므로, 역시 반사도가 감소할 수 있다. 따라서, ARC층(124)이 존재하는지, 또는 ARC층(124)이 다른 물질층에 의해 덮여 있는지를 반사도 측정을 통해 판단할 수 있다.
상기 ARC층은 예컨대, 실리콘나이트라이드(SiN), 실리콘옥사이드(SiO), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN), 몰리브덴실리콘옥사이드(MoSiO), 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON), 티타늄나이트라이드(TiN) 등으로 형성될 수 있다. 또한, ARC층은 비정질 카본(amorphous carbon)막, 유기 반사방지코팅(organic ARC), 무기 반사방지코팅(inorganic ARC) 등으로 형성될 수 있다.
이러한 상기 ARC층은 매우 얇은 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 차광 패턴(120-1)이 50 내지 80㎚ 정도의 두께로 형성될 때, 상기 ARC층은 2 내지 3㎚ 정도의 얇은 두께로 형성될 수 있다. 한편, 기판(110)은 차광 패턴(120-1)에 비해 매우 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 기판(110)은 1.25㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 물론, 차광 패턴(120-1), 상기 ARC층 및 기판(110)의 두께가 상기 수치들에 한정되는 것은 아니다.
차광 패턴(120-1)은 소정 패턴 형상, 예컨대 도시된 바와 같이 제2 방향(y 방향)으로 연장하고 제1 방향(x 방향)으로 소정 간격을 가지고 배치된 라인 앤 스페이스 형상을 가질 수 있다. 물론, 차광 패턴(120-1)의 형상이 라인 앤 스페이스 형상에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 차광 패턴(120-1)은 웨이퍼 상에 형성되어야 할 다양한 패턴 형상에 대응하여 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 차광 패턴(120-1)은 일반 차광 패턴(120)과 보정 차광 패턴(120a)을 포함할 수 있다. 일반 차광 패턴(120)은 기판(110) 상에 차광 패턴 형성 후에 별도의 보정이 수행되지 않은 차광 패턴을 의미하고, 보정 차광 패턴(120a)은 기판(110) 상에 차광 패턴 형성 후, 소정 부분으로 보정이 수행된 차광 패턴을 의미할 수 있다. 예컨대, 도 1에서 점선의 원으로 표시된 바와 같이, 보정 차광 패턴(120a)에는 제1 보정 영역(A1)이 형성될 수 있다.
제1 보정 영역(A1)은 식각 공정을 통해 일반 차광 패턴(120) 상면의 일부가 제거된 형태로 형성될 수 있다. 제1 보정 영역(A1)은 다양한 식각 방법을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1)은 전자빔 또는 집속이온빔(Focused Ion Beam: FIB)을 이용한 식각, 플라즈마 식각, 및 스퍼터링 식각 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 물론, 제1 보정 영역(A1)에 대한 형성 방법이 상기 식각 방법들에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 포토마스크(100)에서, 제1 보정 영역(A1)은 전자빔 또는 FIB을 이용한 식각 방법으로 형성될 수 있다. 전자빔을 이용한 식각 방법을 통해 제1 보정 영역(A1)을 형성하는 내용에 대해서는 11a 내지 도 11c에 대한 설명 부분에서 좀더 상세기 기술한다. 제1 보정 영역(A1)은 도시된 바와 같이 수평 단면적이 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 그러나 제1 보정 영역(A1)의 형태가 직사각형 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 요구되는 CD 보정을 위해 제1 보정 영역(A1)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 제1 보정 영역(A1)이 식각을 통해 일반 차광 패턴(120)의 상면의 일부분이 제거되어 형성되기 때문에, 도시된 바와 같이 제1 보정 영역(A1)에서의 보정 차광 패턴(120a)의 두께는 일반 차광 패턴(120)의 두께, 또는 보정 차광 패턴(120a)의 다른 부분이나 식각 되기 전의 두께보다 작을 수 있다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1)에서의 보정 차광 패턴(120a)의 두께는 제1 보정 영역(A1) 이외의 보정 차광 패턴(120a)의 부분이나, 또는 식각 되기 전의 보정 차광 패턴(120a)의 두께보다 제1 두께(도 2a의 D1)만큼 작을 수 있다. 상기 제1 두께는 10㎚ 이하일 수 있다.
이와 같이 제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120a)의 두께가 식각을 통해 얇게 형성됨으로써, 제1 보정 영역(A1)에 해당하는 부분의 CD가 주변 영역의 CD, 또는 제1 보정 영역(A1)이 형성되기 전의 CD보다 증가할 수 있다. 식각에 의한 보정을 통해 제1 보정 영역(A1)에 해당하는 부분의 CD를 증가시키는 효과에 대해서, 도 13a 내지 도 13c 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
한편, 식각에 의한 보정을 통해 제1 보정 영역(A1)에 해당하는 부분의 CD 증가를 수 ㎚ 이하까지 제어할 수 있다. 예컨대, 식각에 의한 보정을 통해 포토마스크(100)에서 4㎚ 이하까지 CD 증가에 대한 제어를 수행할 수 있다. 이는 포토마스크가 4:1의 축사 투영에 이용되는 포토마스크라고 할 때, 웨이퍼 상에서 1㎚ 이하까지 CD 증가를 제어할 수 있음을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼 상의 패턴에 1 내지 2㎚ 또는 1㎚ 미만의 CD 에러가 존재하는 경우에, 포토마스크(100)의 해당 부분의 식각에 의한 보정을 통해, 웨이퍼 상의 상기 CD 에러를 제거할 수 있고 그에 따라 웨이퍼 상의 패턴 CD 산포를 개선할 수 있음을 알 수 있다.
참고로, 기존에 포토마스크(100) 상의 패턴 CD에 대한 보정은, 에러가 존재하는 차광 패턴의 부분을 전자빔 등으로 직접 제거하는 방법을 통해 수행한다. 구체적인 예로서, 차광 패턴의 일부 영역에 돌출부가 존재하고 그러한 돌출부로 인해 CD가 요구되는 CD보다 작은 경우에, 상기 돌출부를 전자빔으로 직접 제거함으로써, 해당 부분의 CD를 증가시킬 수 있다. 그러나 전자빔 조사에 의한 직접 제거 방법은 에러 영역의 사이즈에 따라 제약을 받을 수 있다. 왜냐하면, 전자빔이 조사되면 전자빔이 직접 조사된 부분뿐만 아니라 그 주변 영역도 전자빔의 에너지에 의해 영향을 받게 되어 주변 영역도 함께 제거될 수 있기 때문이다. 그에 따라, 전자빔을 통한 직접 제거 방법으로는 20㎚ 이하의 CD 보정은 거의 불가능할 수 있다.
그러나 본 실시예의 포토마스크(100)는 상면 일부가 제거된 제1 보정 영역(A1)이 보정 차광 패턴(120a)에 형성됨으로써, 제1 보정 영역(A1)에서 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크를 구현할 수 있다. 또한, 이러한 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크(100)가 웨이퍼 상의 패턴 형성을 위해 이용됨으로써, 웨이퍼 상의 패턴의 CD가 수 ㎚ 이하, 예컨대 1㎚ 수준에서 보정될 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼 상의 패턴 CD 산포를 획기적으로 개선할 수 있다.
도 2a 및 2b는 도 1의 포토마스크의 I-I'와 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도들이다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 도시된 바와 같이 일반 차광 패턴(120)은 흡수층(122)과 ARC층(124)을 포함할 수 있다. 흡수층(122)은 전술한 바와 같이 무기물 또는 금속으로 형성될 수 있고, 일반적으로 입사된 빛을 흡수하는 특성을 가질 수 있다. 참고로, 흡수층(122) 대신 반사 특성을 갖는 반사층으로 빛을 차단하게 할 수도 있다.
한편, 보정 차광 패턴(120a) 역시 흡수층(122)과 ARC층(124a)을 포함할 수 있다. 그러나 보정 차광 패턴(120a)은 제1 보정 영역(A1)에서 ARC층이 존재하지 않을 수 있다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1)에서 ARC층은 식각을 통해 제거될 수 있다. 참고로, 보정 차광 패턴(120a)에서 ARC층(124a)은 절단 단면 상에 직접 존재하는 것이 아니고, 절단 단면에서 이격된 거리에 존재하며, 그에 따라, 일반 차광 패턴(120)의 ARC층(124)과 구별하기 위하여 점선으로 표시되고 있다.
구체적으로 예를 들면, 일반 차광 패턴(120)이 제1 높이(H1)에 해당하는 두께를 가지며, 흡수층(122)이 제2 높이(H2)에 해당하는 두께를 가지며, ARC층(124)이 제1 두께(D1)를 가지는 경우에, 제1 보정 영역(A1)에서 흡수층(122)만이 존재하므로 보정 차광 패턴(120a)은 제2 높이(H2)에 해당하는 두께를 가질 수 있다. 한편, 차광 패턴들(120-1) 사이의 간격이 모두 동일하다고 가정하는 경우에, 인접하는 2개의 일반 차광 패턴(120) 사이의 제1 CD(CD1)는 보정 차광 패턴(120a)과 일반 차광 패턴(120) 사이의 제2 CD(CD2)보다 작을 수 있다. 여기서, 제2 CD(CD2)는 보정 차광 패턴(120a)의 제1 보정 영역(A1)과, 제1 보정 영역(A1)에 인접하는 일반 차광 패턴(120)의 부분 사이의 CD를 의미한다.
말을 조금 바꿔보면, 제1 보정 영역(A1)이 형성되기 전의 CD는 제1 CD(CD1)에 해당하고, 제1 보정 영역(A1) 형성 후의 제2 CD(CD2)보다 작을 수 있다. 결국, 제1 보정 영역(A1)의 형성에 의해 CD를 제1 CD(CD1)에서 제2 CD(CD2)로 증가시킬 수 있음 알 수 있다. 이는 다시 다음과 같이 활용할 수 있다. 예컨대, 차광 패턴(120-1) 사이의 간격이 모두 동일하여야 하는데, 차광 패턴(120-1)의 어느 일부분에서의 CD가 다른 부분의 CD보다 작은 경우에, 해당 부분에 제1 보정 영역(A1)을 형성함으로써, CD를 다른 부분의 CD와 동일하게 보정할 수 있다. 또한, 패터닝 마진이 취약한 핫-스팟 영역에 대응하는 차광 패턴의 부분에 매우 좁은 CD가 구현되어야 하는데, 노광 장비의 결함이나 포토마스크 제조 상의 에러에 의해 요구되는 CD보다 더 작게 되거나 또는 아예 막힌 것과 같은 결과가 발생할 수 있다. 그러한 경우에 해당 부분으로 제1 보정 영역(A1)을 형성함으로써, CD를 요구되는 수준으로 증가시킬 수 있다.
참고로, 포토마스크의 패턴 CD는 SEM(Scanning Electron Microscope)이나 AFM(Atomic Force Microscope) 등을 사용하여 직접 측정할 수도 있지만 간접적인 방법을 통해 포토마스크의 패턴 CD를 측정할 수 있다. 예컨대, 포토마스크의 CD는 노광 공정을 통해 형성된 웨이퍼 상에 형성된 패턴들 사이의 간격을 측정함으로써, 결정될 수 있다. 노광 공정이 1:1 실사 투영으로 수행되는 경우에는 웨이퍼 상의 패턴들 사이의 간격이 포토마스크의 해당 패턴의 CD에 해당할 수 있다. 또한, 노광 공정이 4:1 축사 투영으로 수행된 경우에, 웨이퍼 상의 패턴들 사이의 간격의 4배에 해당하는 수치가 포토마스크의 해당 패턴의 CD에 해당할 수 있다.
한편, 간접적인 방법으로 노광 공정을 통해 웨이퍼 상에 실제의 패턴을 형성하여 측정하는 방법 이외의 공간 영상 마스크 시스템(Aerial Image Mask System: AIMS) 장비를 이용하여 측정할 수도 있다. AIMS 장비는 포토마스크에 대한 에뮬레이션(emulation) 장비로서, 포토마스크를 투과한 빛을 CCD(Charge-Coupled Device)카메라로 캡쳐하고, 빛의 인텐서티 프로파일을 패턴으로 이미지화하고 분석하는 장비이다. 이러한 AIMS 장비를 이용하여 포토마스크를 투과한 빛의 인텐서티를 분석하여 포토마스크의 패턴 CD를 측정할 수 있다.
AIMS 장비를 이용하여 CD를 측정하는 경우에, 차광 패턴(120-1)이 존재하는 부분은 빛의 인텐서티가 낮고 차광 패턴(120-1) 사이의 기판 부분에서는 빛의 인텐서티가 높다. 그에 따라, 차광 패턴(120-1)이 존재하는 부분은 다크 패턴(Dark Pattern)이라고 하고, 차광 패턴(120-1) 사이의 기판 부분을 클리어 패턴(Clear Pattern)이라고 언급할 수 있다. 그리고 보통 차광 패턴(120-1) 사이의 간격인 클리어 패턴의 폭을 CD로서 측정하고, 그러한 클리어 패턴의 CD를 클리어 CD로 언급할 수 있다. 이하, 별도의 언급이 없으면 CD는 클리어 CD를 의미할 수 있다.
한편, 제1 보정 영역(A1) 형성에 의해 CD가 증가하는 이유에 대해 다음과 같이 해석할 수 있다. 첫 번째, 제1 보정 영역(A1)에서 흡수층(122), 즉 다크 패턴을 통과하는 빛의 인텐서티가 미세하게 증가할 수 있고, 증가한 빛의 인텐서티는 다크 패턴들 사이, 즉 클리어 패턴에서의 빛의 인텐서티의 증가에 기여하게 된다. 클리어 패턴에서의 빛의 인텐서티의 증가는 결국 CD의 증가에 대응할 수 있다. 두 번째는 경사를 가지고 입사되는 빛의 경우, 제1 보정 영역(A1)에서, 얇아진 다크 패턴에 의해 보다 적게 차단될 수 있다. 그에 따라, 클리어 패턴으로 입사되는 빛의 양이 증가하고, 증가한 빛의 양은 다시 클리어 패턴에서의 빛의 인텐서티 증가에 기여할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들 전반에 걸쳐 포토마스크의 패턴 CD은 직접적으로 측정한 값이라기보다는 웨이퍼 상의 실제 패턴의 CD, 또는 AIMS 장비를 이용하여 측정한 CD와 같이 간접적으로 측정한 값을 의미할 수 있다.
덧붙여, 도 1 내지 도 1b에서 흡수층(122) 상에 ARC층(124)이 존재하는 구조를 가지고 설명하였는데, 전술한 바와 같이 ARC층(124)은 생략될 수 있다. 이와 같이 ARC층(124)이 생략되어 존재하지 않는 경우에는 제1 보정 영역(A1)은 흡수층(122) 상면 일부가 제거되어 형성될 수 있다. 이하, 다른 실시예들에서도 동일한 개념이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 3a 및 3b는 각각 도 2a 및 2b의 변형례로서, 도 1의 포토마스크의 I-I'와 Ⅱ-Ⅱ' 부분을 절단한 단면도들에 대응하는 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 2b 를 함께 참조하여 설명하고, 또한 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100a)는 도 1의 포토마스크(100)와 유사하나 제1 보정 영역(A1)에서 식각 깊이가 다를 수 있다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1)은 ARC층(124a)만이 아니라 흡수층(122a)의 상부 일부도 함께 식각되어 형성될 수 있다. 그에 따라, 제1 보정 영역(A1)에서 흡수층의 두께는 제3 높이(H21)를 가질 수 있다. 제3 높이(H21)는 일반 차광 패턴(120)의 흡수층(122)의 두께인 제2 높이(H2)보다 작을 수 있다. 한편, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 보정 영역(A1)에서 제거된 흡수층(122a)의 상부 일부에 대응하는 부분이, ARC층(124a)과 유사하게 절단 단면에서 이격되어 ARC층(124a)의 하부에 점선으로 도시되고 있다.
제1 보정 영역(A1)이 흡수층(122a)의 상부 일부까지 식각되어 형성됨으로써, 해당 부분의 CD는 제3 CD(CD3)를 가질 수 있다. 제3 CD(CD3)는 제1 CD(CD1)보다 크고, 또한 제2 CD(CD2)보다 클 수 있다. 이는 제1 보정 영역(A1)에서 흡수층(122a)이 도 2a에서의 흡수층(122)보다 얇게 형성됨으로써, 대응하는 클리어 패턴에서의 빛의 인텐서티가 보다 증가하고, 그에 따라, 제3 CD(CD3)가 제2 CD(CD2)보다 클 수 있다.
도 4a 내지 4d는 도 2a의 변형례들로서, 도 1의 포토마스크의 I-I' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 2b 를 함께 참조하여 설명하고, 또한 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 4a를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100b)는 차광 패턴들(120) 사이의 클리어 패턴에 해당하는 기판(110a)의 상부 일부가 식각에 의해 제거되어 기판 식각형(substrate etching type)으로 형성될 수 있다. 이러한 기판 식각형 포토마스크(100b)는 흡수층(122)을 패터닝할 때, 과도 식각에 의해 기판(110a)의 상부 일부까지 식각함으로써 구현할 수 있다.
한편, 기판 식각형 포토마스크(100b) 경우, 기판(110a)이 식각되는 두께를 적절히 조절하고, 또한 흡수층(122)의 투과율을 적절히 조절함으로써, 위상천이마스크(Phase Shift Mask: PSM)와 같은 효과를 나타내도록 할 수 있다. PSM 관련해서는 도 4b 부분에서 좀더 상세히 기술한다.
본 실시예의 포토마스크(100b) 구조에서도 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 보정될 수 있다. 예컨대, 미세하게 CD의 증가가 요구되는 부분에 대응하여, 식각을 통해 보정 차광 패턴(120a)의 상면 일부가 제거되어 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 미세하게 증가한 포토마스크가 구현될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100)는 PSM 구조를 가질 수 있다. PSM 구조의 포토마스크(100b)는 도 1의 포토마스크(100)와 달리, 클리어 패턴에 해당하는 기판(110b)의 상면 부분이 교대로 식각되어 위상반전용 트렌치(PStr)가 형성될 수 있다. 한편, 기판(110b) 상에는 도 1의 포토마스크(100)와 유사하게 차광 패턴(120-1)이 형성될 수 있다. 이러한 PSM 구조의 포토마스크(100b)는 위상반전용 트렌치(PStr)가 형성된 클리어 패턴과 인접하는 클리어 패턴를 투과하는 빛의 위상을 반전 또는 천이시킴으로써, 해상력을 높이고자하는 포토마스크이다.
참고로, 포토마스크는 바이너리(Binary) 마스크와 위상천이마스크(PSM)로 크게 구별될 수 있다. 바이너리 마스크는 제조가 용이하지만 미세한 패턴을 형성하는 경우에, 웨이퍼 상에 이미자가 잘 정의되지 않는 문제점이 있다. 좀더 구체적으로, 바이너리 마스크는 도 1의 포토마스크(100)와 같이 기판(110) 상에 차광 패턴(120-1)이 형성된 구조를 가지며, 빛은 흡수층에 대응하는 다크 패턴을 통과하지 못하지만 흡수층이 없는 클리어 패턴은 통과할 수 있다. 그러나 차광 패턴이 매우 미세하게 형성되는 경우, 다크 패턴 양쪽의 클리어 패턴을 통과한 빛이 회절 및 보강간섭하게 되어 다크 패턴이 빛 차단 기능을 제대로 수행할 수 없게 된다. 결국, 다크 패턴의 폭이 충분히 넓지 않으면, 다크 패턴이 빛 차단 기능을 적절히 수행할 수 없고, 이는 해상력 한계의 원인이 될 수 있다.
한편, PSM는 기존의 기판에 위상천이층을 형성하여 이 부분을 투과한 빛의 위상을 반전 또는 천이시킴으로써, 인접하는 빛의 상호 간섭을 최소화하여 해상력을 높일 수 있다. 이러한 PSM은 바이너리 마스크의 단점을 극복할 수 있으나 제조 공정이 다소 복잡하고 불량율이 바이너리 마스크에 비해 높다는 단점이 있다.
PSM 구조의 포토마스크는 본 실시예의 포토마스크(100c)와 같은 구조의 교번형(Alternating Aperture) PSM(AAPSM)과, 흡수층 대신 위상천이층이 기판 상에 형성된 희석형(Embedded Attenuated) PSM(EAPSM)으로 구별될 수 있다.
EAPSM은 MoSi 또는 MoSiON을 위상천이층으로 사용하고, 또한 투과율이 6% 또는 8% 정도를 많이 사용한다. 위상천이층을 통과한 빛과 쿼츠 기판을 바로 통과한 빛이 웨이퍼 상에 도달할 경우에 위상차가 180°가 되도록 하면, 패턴의 경계부분에서 서로 소멸간섭이 생겨 바이너리 마스크에서 나타나는 문제가 해결될 수 있다. 한편, 위상천이층을 통과한 빛은 투과율이 낮기 때문에 포토레지스트가 반응하지 않을 수 있다. 다시 말해서, 마스크 패턴의 일부가 불투명에서 하프톤으로 바뀌면서 위상이 반전되어 웨이퍼 상의 포토레지스트의 패턴 형성의 성능이 향상되며, 포토리소그라피 공정에서 해상도 및 초점 심도를 향상시킬 수 있다.
AAPSM은 쿼츠 기판을 선택적으로 식각함으로써. 식각된 부분과 식각되지 않은 부분을 투과하는 빛이 서로 180° 위상차를 갖게 할 수 있다. 한편, 쿼츠 기판을 식각하여 위상차가 180°되도록 하기 때문에, 식각된 부분과 식각되지 않은 부분의 투과율 차이가 없다. 따라서, 인접하는 패턴의 경계면에서 완전한 소멸간섭이 발생하게 된다. 한편, 패턴 형성을 위하여 본 실시예의 포토마스크(100b)와 같이 쿼츠 기판(110b) 상에 흡수층(122)이 형성될 수 있다. 그러나 경우에 따라, 무크롬(Chrome-less) PSM과 같이 흡수층 없이 쿼츠 기판 상의 패턴만으로 소멸간섭 영역을 형성시켜 마스크를 제작할 수도 있다. AAPSM은 결국 패턴 양쪽에 위상이 180°반전될 수 있는 위상반전영역을 형성하여, 마스크를 지난 빛이 회절과 소멸간섭을 통해 웨이퍼 상에서 최저 인텐서티가 거의 0이 되는 부분이 존재하도록 할 수 있다. 따라서, 흡수층의 폭이 아무리 작더라도 위상이 반전되는 경계부는 항상 빛의 차단 기능을 할 수 있으며 이는 해상력 개선의 요인이 될 수 있다.
본 실시예의 PSM 구조의 포토마스크(100c)에서도 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 보정될 수 있다. 예컨대, 미세하게 CD의 증가가 요구되는 부분에 대응하여, 식각을 통해 보정 차광 패턴(120a)의 상면 일부가 제거되어 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 미세하게 증가한 PSM 구조의 포토마스크가 구현될 수 있다. 덧붙여, EAPSM 구조의 포토마스크에서도 위상천이층의 상면 일부가 식각을 통해 제거됨으로써, 해당 부분의 CD가 증가하는 원리가 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.
도 4c를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100d)에서, 제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120b)은 상면 부분만이 아니라 양 측면 부분도 함께 제거된 구조를 가질 수 있다. 그에 따라, 제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120b)의 폭인 제2 폭(W2)은 일반 차광 패턴(120)의 폭인 제1 폭(W1)보다 작을 수 있다. 보정 차광 패턴(120b)이 제1 보정 영역(A1)에서 측면 부분도 함께 제거된 구조를 가짐에 따라, 제1 보정 영역(A1)에 해당 부분의 제4 CD(CD4)는 제1 CD(CD1)보다 크고, 또한 상면만이 제거된 구조의 제1 보정 영역(A1)의 제2 CD(CD2)보다 클 수 있다.
제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120b)이 측면 부분까지 제거된 구조를 갖는 경우, 일단 제거된 측면의 두께에 비례하여 클리어 CD가 증가할 수 있다. 또한, 흡수층의 투과율 증가에 따른 인텐서티의 증가, 및 경사 입사되는 광량의 증가에 따른 인텐서티 증가에 의해서도 CD 증가할 수 있다. 따라서, 제1 보정 영역(A1)의 제4 CD(CD4)는 상면만이 제거된 구조의 제1 보정 영역(A1)의 제2 CD(CD2)보다 클 수 있다.
도 4d를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100e)에서는 인접하는 보정 차광 패턴(120a) 둘 다에 제1 보정 영역(A1)이 형성되고, 이러한 제1 보정 영역(A1)이 서로 인접하여 배치될 수 있다. 2개의 제1 보정 영역(A1)이 인접하여 배치됨에 따라, 2개의 제1 보정 영역(A1) 사이의 CD는 제5 CD(CD5)를 가질 수 있고, 제5 CD(CD5)는 제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120a)과 일반 차광 패턴(120) 사이의 CD인 제2 CD(CD2)보다 클 수 있다. 이는 양쪽 제1 보정 영역(A1)의 투과율 증가에 따른 CD 증가와 경사 입사되는 광량 증가에 따른 CD 증가가 더욱 커지기 때문으로 해석될 수 있다.
한편, 지금까지 제1 보정 영역(A1)이 하나 또는 둘 형성되는 것으로 예시되었지만, 본 실시예의 포토마스크는 제1 보정 영역(A1)이 하나 또는 두 개 형성되는 것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, CD 보정이 요구되는 개수에 대응하여 포토마스크에는 3개 이상의 복수 개의 제1 보정 영역(A1)이 형성될 수 있다. 또한, 제1 보정 영역(A1)이 복수 개로 형성되는 경우에, 도 4d와 같이 제1 보정 영역(A1)이 서로 인접하여 배치될 수도 있지만, 각각 다른 곳에 배치되어 서로 인접하지 않을 수도 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 포토마스크의 Ⅲ-Ⅲ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크(100f)는 도 1의 포토마스크(100)와 유사하게 기판(110) 및 차광 패턴(120-2)을 포함할 수 있다. 차광 패턴(120-2)은 일반 차광 패턴(120)과 제1 보정 영역(A1')이 형성된 보정 차광 패턴(120c)을 포함할 수 있다. 일반 차광 패턴(120)은 도 1의 포토마스크(100)의 일반 차광 패턴(120)과 동일할 수 있다. 한편, 보정 차광 패턴(120c)은 도 1의 포토마스크(100)의 보정 차광 패턴(120a)과 다를 수 있다.
예컨대, 본 실시예에 따른 포토마스크(100f)의 보정 차광 패턴(120c)에 형성된 제1 보정 영역(A1')의 형태는 도 1의 포토마스크(100)의 보정 차광 패턴(120a)에 형성된 제1 보정 영역(A1)과 다를 수 있다. 구체적으로, 제1 보정 영역(A1')은 보정 차광 패턴(120c) 상면 일부를 제거하는 형태로 형성되되, 제1 방향(x 방향)으로 보정 차광 패턴(120c)의 폭 전체가 아닌 일부만 제거된 형태로 형성될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1 보정 영역(A1')은 보정 차광 패턴(120c)의 상부 오른쪽에만 형성될 수 있다. 그에 따라, 제1 보정 영역(A1')에서 보정 차광 패턴(120c)의 상부 오른쪽에는 ARC층(124b)이 존재하지 않지만 상부 왼쪽에는 ARC층(124b)이 존재할 수 있다.
한편, 제1 보정 영역(A1')이 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향, 즉 제1 방향(x 방향)으로 일부만 형성되는 구조로 형성될 때, 제1 보정 영역(A1')에 해당하는 부분의 CD는 제6 CD(CD6)를 가질 수 있고, 제6 CD(CD6)는 제1 CD(CD1)보다는 크고 제2 CD(CD2)보다는 작을 수 있다. 결국, 제1 보정 영역(A1')이 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향의 일부에만 형성됨으로써, 좀더 미세하게 해당 부분의 CD를 보정할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 포토마스크(100f)에서, 제1 보정 영역(A1')의 수평 단면이 직사각형 형태로 형성되었지만, 제1 보정 영역(A1')의 형태가 직사각형 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1')의 형태는 반원이나 반타원 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
도 6a 내지 6c는 도 5b의 변형례들로서, 도 5a의 포토마스크의 Ⅲ-Ⅲ' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 5a 및 5b를 함께 참조하여 설명하고, 또한 도 1 내지 도 5b에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 6a를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100g)는 도 5의 포토마스크(100f)와 유사하게 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향으로 일부분에만 제1 보정 영역(A1')이 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 포토마스크(100g)는 도 4a의 포토마스크(100b)와 유사하게 기판(110a)의 상부 일부가 식각된 기판 식각형 구조를 가질 수 있다. 결국, 본 실시예의 포토마스크(100g)는 도 5의 포토마스크(100f)의 제1 보정 영역(A1') 형태와 도 4a의 포토마스크(100b)의 기판 식각형 구조가 복합된 구조를 가질 수 있다.
본 실시예의 포토마스크(100g)의 경우, 기판(110a)의 식각되는 두께를 적절히 조절하고, 또한 흡수층(122)의 투과율을 적절히 조절함으로써, 위상천이마스크(Phase Shift Mask: PSM)와 같은 효과를 나타내도록 할 수 있음은 전술한 바와 같다.
도 6b를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100h)는 도 5의 포토마스크(100f)와 유사하게 보정 차광 패턴(120c')의 폭 방향으로 일부분에만 제1 보정 영역(A1')이 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 포토마스크(100h)는 도 3a의 포토마스크(100a)와 유사하게 흡수층(122c)의 상면 일부도 식각을 통해 제거된 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 포토마스크(100h)는 보정 차광 패턴(120c')의 폭 방향으로 일부분에만 제1 보정 영역(A1')이 형성되되, 제1 보정 영역(A1')은 ARC층(124b)만 아니라 흡수층(122c)의 상부 일부까지 함께 제거되어 형성될 수 있다.
도 6c를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100i)는 도 5a의 포토마스크(100f)와 유사하게 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향으로 일부분에만 제1 보정 영역(A1')이 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예의 포토마스크(100i)는 도 4d의 포토마스크(100e)와 유사하게 제1 보정 영역(A1')이 인접하는 2개의 보정 차광 패턴(120c) 각각에 형성되고 또한 서로 인접하여 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 인접하는 2개의 보정 차광 패턴(120c) 각각에 형성된 2개의 제1 보정 영역(A1')은 서로 마주보는 방향으로 형성될 수 있다. 예컨대, 왼쪽의 보정 차광 패턴(120c)에는 상부 오른쪽에 제1 보정 영역(A1')이 형성되고 오른쪽의 보정 차광 패턴(120c)에는 상부 왼쪽에 제1 보정 영역(A1')이 형성될 수 있다.
그러나 본 실시예의 포토마스크(100i)에서, 인접하는 2개의 보정 차광 패턴(120c) 각각에 형성된 2개의 제1 보정 영역(A1')은 동일한 방향으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 왼쪽과 오른쪽 보정 차광 패턴(120c) 각각에 형성된 2개의 제1 보정 영역(A1') 모두 상부 오른쪽에 형성되거나 또는 상부 왼쪽에 형성될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 7b 및 7c는 도 7a의 포토마스크의 Ⅳ-Ⅳ'와 Ⅴ-Ⅴ' 부분을 절단하여 보여주는 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 2b에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크(100j)는 기판(110) 및 차광 패턴(120-3)을 포함할 수 있다. 차광 패턴(120-3)은 일반 차광 패턴(120)과 제2 보정 영역(A2)이 형성된 보정 차광 패턴(120d)을 포함할 수 있다. 기판(110)과 일반 차광 패턴(120)은 도 1의 포토마스크(100)에서 설명한 바와 같다.
보정 차광 패턴(120d)에는 제2 보정 영역(A2)이 형성되는데, 제2 보정 영역(A2)은 제1 보정 영역(A1)과 달리 ARC층(124) 상에 별도의 보정층(125)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)은 여러 가지 증착 방법을 통해 형성될 수 있다. 예컨대, 제2 보정 영역(A2)은 전자빔 또는 FIB을 이용한 증착, 플라즈마 증착, 및 스퍼터링 증착 중 적어도 어느 하나를 이용하여 형성될 수 있다. 물론, 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)의 형성 방법이 상기 증착 방법들에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 포토마스크(100j)에서, 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)은 전자빔 또는 FIB을 이용한 증착 방법으로 형성될 수 있다. 전자빔을 이용한 증착 방법을 통해 보정층(125)을 형성함으로써, 보정 차광 패턴(120d) 상에 제2 보정 영역(A2)을 형성하는 내용에 대해서는 12a 내지 도 12c에 대한 설명 부분에서 좀더 상세히 기술한다. 한편, 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)은 도시된 바와 같이 수평 단면적이 직사각형 형태로 형성될 수 있다. 그러나 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)의 형태가 직사각형 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 요구되는 CD 보정을 위해 제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
제2 보정 영역(A2)의 보정층(125)은 빛을 흡수하는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 보정층(125)은 하부의 흡수층(122)과 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 보정층(125)은 Si을 포함하는 빛에 불투명한 무기물, 또는 Cr, CrO, Ni, Cu, Mo, Al, Ti, Ta, W 및 Ru을 포함하는 금속들 중 적어도 하나 또는 그들의 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 보정층(125)은 상기 무기물과 금속들 중 적어도 하나의 합금으로 형성될 수도 있다. 예컨대, 보정층(125)은 Si과 Mo의 합금인 몰리브덴실리사이드(Mo/Si)로 형성될 수 있다. 구체적으로, 흡수층(122)이 Cr로 형성된 경우에, 보정층(125) 역시 Cr로 형성될 수 있다. 또한, 흡수층(122)이 몰리브덴실리사이드(Mo/Si)로 형성된 경우에, 보정층(125)은 몰리브덴실리사이드(Mo/Si)로 형성되거나, Si을 포함한 무기물 또는 Si로 형성될 수 있다.
한편, 제2 보정 영역(A2)은 ARC층(124) 상에 보정층(125)이 형성되어 구현되므로, 제2 보정 영역(A2)에서 보정 차광 패턴(120d)의 두께는 일반 차광 패턴(120)의 두께, 또는 보정 차광 패턴(120d)의 다른 부분이나 보정층(125)이 형성되기 전의 두께보다 클 수 있다. 예컨대, 제2 보정 영역(A2)의 보정 차광 패턴(120d)의 두께는 제2 보정 영역(A2) 이외의 보정 차광 패턴(120d) 부분, 또는 식각 되기 전의 제2 보정 영역(A2)의 보정 차광 패턴(120d)의 두께보다 제2 두께(D2)만큼 클 수 있다. 상기 제2 두께는 10㎚ 이하일 수 있다.
이와 같이 제2 보정 영역(A2)에서 보정 차광 패턴(120d)의 두께가 보정층(125)에 의해 두껍게 됨으로써, 제2 보정 영역(A2)에 해당하는 부분의 CD가 주변 영역의 CD, 또는 제2 보정 영역(A2)이 형성되기 전의 CD보다 감소할 수 있다. 구체적으로, 인접하는 2개의 일반 차광 패턴(120) 사이의 제1 CD(도 2a의 CD1)는 제2 보정 영역(A2)에서 보정 차광 패턴(120d)과 일반 차광 패턴(120) 사이의 CD인 제7 CD(CD7)보다 클 수 있다. 또한, 제2 보정 영역(A2)이 형성되기 전의 CD는 제1 CD(CD1)에 해당하고, 제2 보정 영역(A2) 형성 후의 제7 CD(CD7)보다 클 수 있다. 결국, 포토마스크 상의 CD가 요구되는 CD보다 큰 경우에, 해당 차광 패턴 부분에 제2 보정 영역(A2)이 형성됨으로써, 해당 영역의 CD가 감소하도록 할 수 있다. 보정층(125) 형성에 의한 보정을 통해 제2 보정 영역(A2)에 해당하는 부분의 CD를 감소시키는 효과에 대해서, 도 14a 및 도 14b 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
한편, 보정층(125) 형성을 통한 보정에 의해 제2 보정 영역(A2)에 해당하는 부분의 CD 감소를 수 ㎚ 이하까지 제어할 수 있다. 예컨대, 보정층(125) 형성을 통한 보정에 의해 포토마스크(100j)에서 4㎚ 이하까지 CD 감소에 대한 제어를 수행할 수 있다. 이는 포토마스크가 4:1의 축사 투영에 이용되는 포토마스크라고 할 때, 웨이퍼 상에서 1㎚ 이하까지 CD 감소를 제어할 수 있음을 의미할 수 있다. 다시 말해서, 웨이퍼 상의 패턴에 1 내지 2㎚ 또는 1㎚ 미만의 CD 에러가 존재하는 경우에, 포토마스크(100)의 해당 부분에 보정층의 형성을 통해, 웨이퍼 상의 상기 CD 에러를 제거할 수 있고 그에 따라 웨이퍼 상의 패턴 CD 산포를 개선할 수 있음을 알 수 있다.
참고로, 기존에 포토마스크(100) 상의 CD가 요구되는 CD보다 작거나 또는 불필요한 미세 오픈 영역이 존재하는 에러가 있는 경우에, 에러가 존재하는 차광 패턴의 부분에 전자빔 등을 이용하여 물질층을 직접 형성함으로써, 에러를 제거한다. 그러나 전자빔을 이용한 에러 영역에 물질층을 직접 형성하는 방법은 전자빔을 통한 직접 제거 방법에서 설명한 바와 같이 에러 영역의 사이즈에 따라 제약을 받을 수 있다. 그에 따라, 전자빔을 통한 물질층의 직접 형성 방법으로는 20㎚ 이하의 CD 보정이 거의 불가능할 수 있다.
그러나 본 실시예의 포토마스크(100j)는 보정층(125)이 형성된 제2 보정 영역(A2)이 보정 차광 패턴(120d)에 형성됨으로써, 제2 보정 영역(A2)에서 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크를 구현할 수 있다. 또한, 이러한 수 ㎚ 이하 수준으로 CD가 보정된 포토마스크(100j)가 웨이퍼 상의 패턴 형성을 위해 이용됨으로써, 웨이퍼 상의 패턴 CD가 수 ㎚ 이하, 예컨대 1㎚ 수준에서 보정될 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼 상의 패턴 CD 산포를 획기적으로 개선할 수 있다.
덧붙여, 도 7a 내지 도 7c에서 흡수층(122) 상에 ARC층(124)이 존재하는 구조를 가지고 설명하였는데, 전술한 바와 같이 ARC층(124)은 생략될 수 있다. 이와 같이 ARC층(124)이 생략되어 존재하지 않는 경우에는 제2 보정 영역(A2)은 흡수층(122) 상면 상에 보정층(125)이 바로 형성되어 구현될 수 있다. 이하, 다른 실시예들에서도 동일한 개념이 적용될 수 있음은 물론이다.
도 8a 내지 8c는 도 7b의 변형례들로서, 도 7a의 포토마스크의 Ⅳ-Ⅳ' 부분을 절단한 단면도에 대응하는 단면도들이다. 설명의 편의를 위해 도 7a 내지 도 7c를 함께 참조하여 설명하고, 또한 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 8a를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100k)는 보정 차광 패턴(120d1)의 제2 보정 영역(A2)에 보정층(125a)이 ARC층(124)의 상면뿐만 아니라 흡수층(122)과 ARC층(124)의 양 측면 상에도 형성될 수 있다. 예컨대, 보정층(125a)은 흡수층(122)과 ARC층(124)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 한편, 경우에 따라, 보정층(125a)은 ARC층(124)의 상면과, 흡수층(122) 및 ARC층(124)의 어느 한 측면 상에만 형성될 수도 있다.
한편, 제2 보정 영역(A2)에서 CD는 제8 CD(CD8)를 가질 수 있다. 제8 CD(CD8)는 제1 CD(CD1)보다 작고, 또한 제7 CD(CD7)보다 작을 수 있다. 이는 흡수층(122) 및 ARC층(124)의 측면에 형성된 보정층(125a)의 두께에 비례하여 CD가 감소하기 때문이다. 또한, 흡수층의 투과율 감소에 따른 인텐서티의 감소, 및 경사 입사되는 광량의 감소에 따른 인텐서티 감소에 의해서도 CD 감소할 수 있다. 따라서, 제2 보정 영역(A2)의 제8 CD(CD8)는 ARC층(124) 상면 상에만 보정층(125)이 형성된 구조의 제2 보정 영역(A2)의 제7 CD(CD7)보다 작을 수 있다.
도 8b를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100l)에서는 인접하는 보정 차광 패턴(120d) 둘 다에 제2 보정 영역(A2)이 형성되고, 이러한 제2 보정 영역(A2)이 서로 인접하여 배치될 수 있다. 2개의 제2 보정 영역(A2) 사이의 CD는 제9 CD(CD9)를 가질 수 있고, 제9 CD(CD9)는 제2 보정 영역(A2)에서 보정 차광 패턴(120d)과 일반 차광 패턴(120) 사이의 CD인 제2 CD(CD2)보다 작을 수 있다. 이는 양쪽에 형성된 제2 보정 영역(A2)에 의해 투과율 감소에 따른 CD 감소와 경사 입사되는 광량 감소에 따른 CD 감소가 더욱 커지기 때문으로 해석될 수 있다.
한편, 제2 보정 영역(A2)이 하나 또는 둘 형성되는 것으로 예시되었지만, 본 실시예의 포토마스크는 제2 보정 영역(A2)이 하나 또는 두 개 형성되는 것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, CD 보정이 요구되는 개수에 대응하여 포토마스크에는 3개 이상의 복수 개의 제2 보정 영역(A2)이 형성될 수 있다. 또한, 제2 보정 영역(A2)이 복수 개로 형성되는 경우에, 도 8b와 같이 제2 보정 영역(A2)이 서로 인접하여 배치될 수도 있지만, 각각 다른 곳에 배치되어 서로 인접하지 않을 수도 있다.
도 8c를 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크(100m)에서, 차광 패턴은 일반 차광 패턴(120)과 제2 보정 영역(A2')이 형성된 보정 차광 패턴(120d2)을 포함할 수 있다. 보정 차광 패턴(120d2)에 형성된 제2 보정 영역(A2')의 형태는 도 7a의 포토마스크(100j)의 보정 차광 패턴(120d)에 형성된 제2 보정 영역(A2)의 형태와 다를 수 있다. 구체적으로, 제2 보정 영역(A2')은 ARC층(124) 상에 보정층(125b)이 형성된 형태를 가지되, 제1 방향(x 방향)으로 보정 차광 패턴(120d2)의 폭 전체가 아닌 일부분에만 보정층(125b)이 형성된 구조를 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 보정 영역(A2')은 보정 차광 패턴(120d2)의 상부 왼쪽에만 형성될 수 있다. 그에 따라, 제2 보정 영역(A2')에 해당하는 보정 차광 패턴(120d2)의 상부 왼쪽에는 ARC층(124b)이 보정층(125b)이 덮이지만 상부 오른쪽에는 ARC층(124b)이 노출될 수 있다.
한편, 제2 보정 영역(A2')이 보정 차광 패턴(120d2)의 폭 방향, 즉 제1 방향(x 방향)으로 일부만 형성되는 구조로 형성될 때, 제2 보정 영역(A2')에 해당하는 부분의 CD는 제10 CD(CD10)를 가질 수 있고, 제10 CD(CD10)는 제1 CD(CD1)보다는 작고 제7 CD(CD7)보다는 클 수 있다. 결국, 제2 보정 영역(A2')이 보정 차광 패턴(120d2)의 폭 방향의 일부에만 형성됨으로써, 좀더 미세하게 해당 부분의 CD를 보정할 수 있다.
지금까지 제2 보정 영역(A2)을 구비한 몇 가지 포토마스크(100k, 100l, 100m)에 대해 설명하였지만, 본 실시예의 제2 보정 영역(A2)을 구비한 포토마스크 구조가 상기 구조들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 보정 영역(A2)을 구비한 포토마스크는 도 3a 내지 도 5b에 도시된 제1 보정 영역(A1)을 구비한 포토마스크와 같이 다양한 구조로 형성될 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 일부분을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 설명의 편의를 위해 도 1 내지 도 8c를 함께 참조하여 설명하고, 또한 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(100n)는 기판(110) 및 차광 패턴(120-4)을 포함할 수 있다. 차광 패턴(120-4)은 일반 차광 패턴(120)과 제1 보정 차광 패턴(120a)과 제2 보정 차광 패턴(120d)을 포함할 수 있다. 기판(110)과 일반 차광 패턴(120)은 도 1에서 설명한 바와 같다.
제1 보정 차광 패턴(120a)은 도 1의 포토마스크(100)의 보정 차광 패턴(120a)에 해당할 수 있다. 그에 따라, 제1 보정 차광 패턴(120a)에는 제1 보정 영역(A1)이 형성될 수 있다. 제1 보정 영역(A1)은 ARC층(124), 또는 ARC층(124) 하부의 흡수층(122)의 상부 일부까지 식각에 의해 제거됨으로써, 형성될 수 있다.
제2 보정 차광 패턴(120d)은 도 7a의 포토마스크(100j)의 보정 차광 패턴(120d)에 해당할 수 있다. 그에 따라, 제2 보정 차광 패턴(120d)에는 제2 보정 영역(A2)이 형성될 수 있다. 제2 보정 영역(A2)은 ARC층(124) 상에 보정층(125)이 형성되어 구현될 수 있다.
본 실시예의 포토마스크(100n)는 제1 보정 영역(A1)과 제2 보정 영역(A2)을 동시에 포함할 수 있다. 본 실시예의 포토마스크(100n)에서, 하나씩의 제1 보정 영역(A1)과 제2 보정 영역(A2)이 예시되고 있지만, 제1 보정 영역(A1)과 제2 보정 영역(A2)의 개수가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 포토마스크(100n)에는 CD 보정이 요구되는 개수에 대응하여 각각 복수 개의 제1 보정 영역(A1)과 제2 보정 영역(A2)이 형성될 수 있다.
지금까지, 도 1 내지 도 9에서 설명한 포토마스크는 다크 패턴에서 빛이 차단되고, 클리어 패턴에서는 빛이 투과하는 투과형 포토마스크들이다. 그러나 본 실시예의 포토마스크는 투과형 포토마스크에 한정되지 않는다. 예컨대, 반사형 포토마스크에도 전술한 제1 또는 제2 보정 영역이 형성되어 CD가 보정될 수 있다. 이하, 도 10a 및 도 10b에서 보정 영역을 구비한 반사형 포토마스크에 대하여 간단히 설명한다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 포토마스크에 대한 단면도들이다.
도 10a를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(200)는 반사형 포토마스크로서, 기판(210), 반사층(220), 및 차단 패턴(240-1)을 포함할 수 있다. 기판(210)은 도 1의 포토마스크(100)에 설명한 바와 같이 유리 또는 쿼츠 기판일 수 있다.
반사층(220)은 기판(110) 상에 형성되고 입사된 빛을 반사하는 기능을 할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 반사층(220) 상에는 차단 패턴(240-1)이 형성되고, 차단 패턴(240-1) 사이에 반사층(220)이 노출될 수 있다. 반사형 포토마스크에서도 차단 패턴(240-1) 부분이 다크 패턴에 해당하고, 노출된 반사층(220) 부분이 클리어 패턴에 해당할 수 있다. 그러나, 클리어 패턴 부분에 입사된 빛은 투과하지 않고 반사된다는 점이 투과형 포토마스크와 다를 수 있다.
반사층(220)은 예컨대, Mo/Si층이 30 내지 60 층으로 반복 적층된 다중층으로 구조로 형성될 수 있다. 한편, 도시된 바와 같이 반사층(220) 보호를 위해 반사층(220) 상면에 캡핑층(230)이 형성될 수도 있다. 캡핑층(230)은 예컨대, 루테늄옥사이드(RuO)로 형성될 수 있다. 경우에 따라, 캡핑층(230)은 생략될 수도 있다.
차광 패턴(240-1)은 투과형에서와 같이 흡수층(242)과 ARC층(244)을 포함할 수 있다. 경우에 따라 ARC층(244)은 생략될 수도 있다. 한편, 흡수층(242)은 투과형 포토마스크의 흡수층과 같이 무기물이나 금속으로 형성될 수 있으나 주로 탄탈륨(Ta) 계열의 화합물로 이루어질 수 있다. 예컨대, 흡수층(242)은 TaN, TaBN, TaBON 등으로 형성될 수 있다. 물론, 흡수층(242)이 Al, Cr, W 등과 같은 다른 금속으로 형성되는 것을 전적으로 배제하는 것은 아니다.
이러한 차광 패턴(240-1)은 투과형 포토마스크에서와 같이 일반 차광 패턴(240)과 보정 차광 패턴(240a)을 포함할 수 있고, 보정 차광 패턴(240a)에 제1 보정 영역(A1)이 형성될 수 있다. 제1 보정 영역(A1)은 일부 영역의 ARC층(244)이 제거되거나 또는 그 하부의 흡수층(242)의 상부 일부까지 식각에 의해 제거됨으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 보정 차광 패턴(240a)에 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 보정, 즉 CD가 증가할 수 있다. 제1 보정 영역(A1)의 형성에 의한 CD 증가의 원리는 투과형 포토마스크에서 제1 보정 영역(A1)의 형성에 의한 CD 증가의 원리와 유사할 수 있다.
예컨대, 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 제1 보정 영역(A1)에서 투과율이 증가하고, 또한 경사 입사하는 광량이 증가함으로써, 클리어 패턴 부분에서 반사되는 광량이 증가할 수 있다. 반사된 광량의 증가는 CD의 증가에 기여하게 된다.
도 10b를 참조하면, 본 실시예의 포토마스크(200a)는 도 10a의 포토마스크(200)와 유사하나, 보정 차광 패턴(240b)에 제2 보정 영역(A2)이 형성된다는 점에서 다를 수 있다. 즉, 제2 보정 영역(A2)에서, ARC층(244) 상에 보정층(245)이 형성될 수 있다. 보정층(245)의 재질이나 형상 등은 도 7a 내지 도 7c 부분에서 설명한 바와 같다.
본 실시예의 포토마스크(200a)에서는 제2 보정 영역(A2)이 형성됨으로써, 해당 부분의 CD가 보정, 즉 CD가 감소할 수 있다. 제2 보정 영역(A2)의 형성에 의한 CD 감소의 원리는 투과형 포토마스크에서 제2 보정 영역(A2)의 형성에 의한 CD 감소의 원리와 유사할 수 있다.
또한, 제1 보정 영역(A1)과 제2 보정 영역(A2)이 형성된 반사형 포토마스크(200, 200a)에 대하여 설명하였지만, 도 3a 내지 도 6c 그리고 도 8a 내지 도 8c의 투과형 포토마스크에서 예시한 바와 같은 다양한 구조 역시 반사형 포토마스크에도 적용될 수 있음은 물론이다.
지금까지, 다양한 실시예들을 통해 다양한 구조의 포토마스크에 대하여 예시하였지만, 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토마스크의 구조가 상기 실시예들에 한정되지 않는다. 예컨대, 차광 패턴의 상면 제거를 통해 제1 보정 영역을 구현한 구조의 포토마스크와 차광 패턴의 상면 상에 보정층을 형성하여 제2 보정 영역을 구현한 구조의 포토마스크는 모두 본 발명의 기술적 사상에 속한다고 할 것이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 패턴의 CD를 보정하는 과정을 보여주는 사시도들이다.
도 11a를 참조하면, 기판(110) 상에 다수의 일반 차광 패턴들(120)이 소정 간격을 가지고 형성될 수 있다. 그러한 일반 차광 패턴들(120) 중 어느 하나에 도시된 바와 같이 돌출된 에러 영역(120E1)이 존재할 수 있다. 에러 영역(120E1)의 존재로 인해 인접하는 일반 차광 패턴(미도시) 사이의 CD가 불량해질 수 있다. 한편, 에러 영역(120E1)의 돌출 두께는 수 ㎚ 이하로 매우 미세할 수 있고, 그와 같이 에러 영역(120E1)이 너무 미세한 경우에는 전자빔을 이용한 직접 제거 방법을 적용하는 것은 부적절하거나 불가능할 수 있다. 왜냐하면, 전자빔을 이용한 직접 제거 방법을 적용할 경우, 에러 영역(120E1)뿐만 아니라 그 주변 영역도 함께 제거될 가능성이 크기 때문이다. 그에 따라, 본 실시예의 포토마스크 패턴 CD 보정 방법에서는 이하 도 11b 및 도 11c에서 설명하는 바와 같이 간접적으로 CD를 보정할 수 있다.
도 11b를 참조하면, 포토마스크를 진공 상태의 챔버에 배치하고 불활성 상태의 식각 가스(Egas)를 분사한다. 식각 가스(Egas)는 할로겐 원소를 포함하는 가스로서, 예컨대, 플로린(F) 함유 가스, 클로린(Cl) 함유 가스, 브로민(Br) 함유 가스, 또는 요오드(I) 함유 가스 등일 수 있다. 식각 가스(Egas)는 식각 대상층의 재질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대, 식각 대상층이 Cr 또는 CrO로 형성된 경우에, CCl4, C2Cl4, C2H2Cl2 등의 클로린 함유 가스나 CF4나 XeF2 등의 플로린 함유 가스가 이용될 수 있다.
분사된 불활성 상태의 식각 가스(Egas)는 확산되어 일반 차광 패턴(120) 및 기판(110) 표면에 상에 확산되어 단일분자층(Mono-layer) 형태로 흡착될 수 있다. 도면에 식각 가스(Egas)가 일반 차광 패턴(120)과 기판(110)의 상면에만 흡착하는 것으로 도시되고 있지만, 에러 영역(120E1)을 비롯한 일반 차광 패턴(120)의 측면에도 식각 가스(Egas)가 흡착할 수 있음은 물론이다. 한편, 단일분자층(Mono-layer) 형태로 흡착된 식각 가스(Egas)는 불활성 상태이므로 일반 차광 패턴(120)이나 기판(110)과 반응하지는 않는다. 여기서, 참조번호 '10'은 식각 가스(Egas)를 챔버 내로 분출하는 분사 노즐일 수 있다.
도 11c를 참조하면, 에러 영역(120E1)에 대응하는 일반 차광 패턴(120)의 상면에 전자빔(E-beam)을 조사한다. 전자빔(E-beam)이 조사되면 조사된 영역에 흡착되어 있던 식각 가스(Egas)가 전자빔(E-beam)에 의해 해리되어 활성 상태로 변하게 된다. 활성 상태로 변한 식각 가스(Egas), 예컨대 할로겐 원소는 일반 차광 패턴(120)과 반응하고 휘발성(Volatile) 가스로 변화함으로써, 일반 차광 패턴(120)의 상면이 소정 두께로 식각되어 제거될 수 있다.
일반 차광 패턴(120)의 상면이 소정 두께로 식각 및 제거되어 제1 보정 영역(도 5a의 A1')이 형성됨으로써, 제1 보정 영역(A1')이 구비된 보정 차광 패턴(120c)이 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 보정 영역(A1')을 형성함으로써, 에러 영역(120E1)을 직접 제거하지 않고도 에러 영역(120E1)에 대응하는 부분의 CD를 증가시킬 수 있음은 전술한 바와 같다. 예컨대, 제1 보정 영역(A1')에서 식각을 통해 제거된 두께는 수 ㎚일 수 있고, 그에 따라, 해당 부분의 CD가 수 ㎚ 이하 범위에서 증가할 수 있다.
한편, 제1 보정 영역(A1')이 도 5a에서 도시된 바와 같이 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향의 일부에만 형성된 형태를 가질 수 있다. 그러나 제1 보정 영역은 그러한 형태에 한하지 않고, 도 1 등에서 도시한 바와 같이 보정 차광 패턴(120c)의 폭 방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 제1 보정 영역은 반원이나 반타원 등과 같은 다른 다양한 형태로 형성될 수도 있다. 덧붙여, 전자빔을 이용한 식각 방법으로 설명하였지만, 전자빔 대신 FIB를 이용할 수 있다. 또한, 경우에 따라 레이저를 이용할 수도 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 패턴의 CD를 보정하는 과정을 보여주는 사시도들이다.
도 12a를 참조하면, 기판(110) 상에 다수의 일반 차광 패턴들(120)이 소정 간격을 가지고 형성될 수 있다. 그러한 일반 차광 패턴들(120) 중 어느 하나에 도시된 바와 같이 측면이 들어간 함몰 구조의 에러 영역(120E2)이 존재할 수 있다. 에러 영역(120E2)의 존재로 인해 인접하는 일반 차광 패턴(미도시) 사이의 CD가 불량해질 수 있다. 한편, 에러 영역(120E2)의 함몰된 두께는 수 ㎚ 이하로 매우 미세할 수 있고, 그와 같이 에러 영역(120E1)이 너무 미세한 경우에는 전자빔을 통한 물질층을 직접 형성하는 방법을 적용하는 것은 부적절하거나 거의 불가능할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 포토마스크 패턴 CD 보정 방법에서는 이하 도 12b 및 도 12c에서 설명하는 바와 같이 간접적으로 CD를 보정할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 포토마스크를 진공 상태의 챔버에 배치하고 불활성 상태의 증착 가스(Dgas)를 분사한다. 증착 가스(Dgas)는 형성하고자 하는 물질층의 원소를 함유하는 가스일 수 있다. 예컨대, 형성하고자 하는 물질층이 Au, Al, Ti, Cr 등과 같은 금속층일 경우에는 증착 가스(Dgas)로 상기 금속 원소들을 함유하는 가스를 이용하고, 형성하고자 하는 물질층이 Si을 포함하는 실리콘 화합물 또는 카본(C)을 포함하는 카본 화합물일 경우, Si 또는 C를 포함하는 가스를 증착 가스(Dgas)로 이용할 수 있다. 구체적인 예로, 형성하고자 하는 물질층이 Cr 금속층인 경우, Cr(CO)6 가스가 증착 가스(Dgas)로 이용될 수 있다.
분사된 불활성 상태의 증착 가스(Dgas)는 식각 가스(Egas)와 마찬가지로 확산되어 일반 차광 패턴(120) 및 기판(110) 표면에 상에 확산되어 단일분자층(Mono-layer) 형태로 흡착될 수 있다. 또한, 증착 가스(Dgas)는 에러 영역(120E2)이 존재하는 일반 차광 패턴(120)의 측면에도 흡착할 수 있다. 여기서, 분사 노즐(10)은 증착 가스(Dgas)를 챔버 내로 분출할 수 있다.
도 12c를 참조하면, 에러 영역(120E2)에 대응하는 일반 차광 패턴(120)의 상면에 전자빔(E-beam)을 조사한다. 전자빔(E-beam)이 조사되면 조사된 영역에 흡착되어 있던 증착 가스(Dgas)가 전자빔(E-beam)에 의해 해리되어 활성 상태로 변하게 된다. 활성 상태로 변한 증착 가스(Dgas)는 일반 차광 패턴(120)과 반응 또는 결합하여 물질층을 형성하게 됨으로써, 일반 차광 패턴(120)의 상면 상에 소정 두께의 보정층(125)이 형성될 수 있다.
일반 차광 패턴(120)의 상면 상에 소정 두께의 보정층(125)이 형성된 제2 보정 영역(도 7a의 A2)이 형성됨으로써, 제2 보정 영역(A2)이 구비된 보정 차광 패턴(120d)이 형성될 수 있다. 이와 같이 제2 보정 영역(A2)을 형성함으로써, 에러 영역(120E2)에 직접 물질층을 형성하지 않고도 에러 영역(120E2)에 대응하는 부분의 CD를 감소시킬 수 있음은 전술한 바와 같다. 예컨대, 제2 보정 영역(A2)에서 보정층(125)에 의해 증가한 두께는 수 ㎚일 수 있고, 그에 따라, 해당 부분의 CD가 수 ㎚ 이하 범위에서 감소할 수 있다.
한편, 제2 보정 영역(A2)은 도 8c에서 도시된 바와 같이 보정 차광 패턴(120d)의 폭 방향의 일부에만 형성된 형태를 가질 수 있다. 그러나 제2 보정 영역은 그러한 형태에 한하지 않고, 도 7a 등에서 도시한 바와 같이 보정 차광 패턴(120d)의 폭 방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 즉, 보정층(125)이 보정 차광 패턴(120d)의 폭 방향 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 제2 보정 영역에는 반원이나 반타원 등과 같은 다른 다양한 형태의 보정층이 형성될 수 있다. 더 나아가, 제2 보정 영역은 도 8a에서와 같이 보정층(125)이 일반 차광 패턴(120)을 둘러싸는 형태로 형성될 수도 있다.
도 13a 내지 도 13c는 포토마스크의 차광 패턴의 상면을 식각하는 방법을 통해 패턴의 CD가 보정되는 효과를 설명하기 위한 단면도 및 그래프들이다.
도 13a를 참조하면, 본 도면은 기판(110a) 상에 일반 차광 패턴(120)이 형성된 포토마스크(왼쪽)가 전자빔을 이용한 식각 방법을 통해 상면 일부가 제거됨으로써, 기판(110a) 상에 보정 차광 패턴(120a)이 형성된 포토마스크(오른쪽)로 변화한 모습을 보여주고 있다. 즉, 보정 차광 패턴(120a)은 상면 일부가 식각을 통해 제거된 제1 보정 영역(A1)을 구비할 수 있다. 한편, 포토마스크는 클리어 패턴 부분에서 기판(110a)의 상부 일부가 식각된 기판 식각형 포토마스크 구조를 가질 수 있다. 물론, 포토마스크는 기판의 상부 부분이 식각되지 않은 일반적인 구조를 가질 수도 있다.
도 13b를 참조하면, 본 그래프는 보정 전의 일반 차광 패턴(120)을 포함한 포토마스크(도 13a의 왼쪽)에 대한 투과한 빛의 인텐서티(실선)와 보정 후의 보정 차광 패턴(120a)을 포함한 포토마스크(도 13a의 오른쪽)에 대한 투과한 빛의 인텐서티(점선)에 대한 그래프이다. 여기서, x축은 위치를 나타내고 단위는 ㎛이며, y축은 빛의 인텐서티를 나타내고 단위는 임의 단위(arbitrary unit)이다.
도 13b의 그래프를 통해 알 수 있듯이, 일반 차광 패턴(120) 또는 보정 차광 패턴(120a)에 대응하는 다크 패턴 부분의 인텐서티는 낮고, 일반 차광 패턴들(120) 사이 또는 보정 차광 패턴들(120a) 사이에 대응하는 클리어 패턴 부분의 인텐서티는 높음을 알 수 있다. 또한, 두꺼운 3개의 화살표로 표시된 바와 같이 다크 패턴과 클리어 패턴을 포함한 전 구간에 걸쳐 보정 차광 패턴(120a)이 형성된 포토마스크의 인텐서티가 일반 차광 패턴(120)이 형성된 포토마스크의 인텐서티보다 약간씩 높음을 알 수 있다.
이는, 다크 패턴 부분의 경우, 제1 보정 영역(A1)에서 보정 차광 패턴(120a)의 두께가 일반 차광 패턴(120)보다 작으므로, 빛의 투과율이 미세하게 증가하기 때문으로 해석할 수 있다. 또한, 클리어 패턴 부분의 경우, 다크 패턴 부분에서의 투과율 증가에 대한 영향이 반영되고 또한 경사 입사되는 빛의 양이 미세하게 증가하기 때문으로 해석될 수 있다. 투과한 빛의 인텐서티 증가는 대응하는 클리어 패턴 부분의 CD 증가에 기여하게 된다. 결국, 보정 차광 패턴(120a)에 상면의 일부가 제거된 제1 보정 영역(A1)이 형성됨으로써, 제1 보정 영역(A1)에 대응하는 클리어 패턴의 CD가 증가함을 알 수 있다.
도 13c를 참조하면, 본 그래프는 포토마스크의 보정 차광 패턴(120a)에 형성된 제1 보정 영역(A1)의 식각 깊이 또는 식각 두께에 따른 CD 변화량 또는 CD 보정치에 대한 그래프이다. 여기서, x축은 식각 깊이를 나타내고 단위는 ㎚이며, y축은 CD 보정치를 나타내고 단위는 ㎚이다. 한편, y축의 괄호 안의 @4x는 포토마스크의 CD 보정치는 웨이퍼 상의 CD 보정치의 4배임을 의미한다. 즉, 상기 포토마스크는 4:1 축사 투영을 통해 웨이퍼 상의 패턴을 형성하는데 이용되는 포토마스크임을 알 수 있다.
도시된 바와 같이 식각 깊이에 따른 CD 보정치가 거의 선형적(linear)으로 변함을 알 수 있다. 예컨대, 식각 깊이에 따른 CD 보정치에 대한 그래프(두꺼운 실선)는 'y=0.298x + 0.317'의 1차원 그래프(얇은 실선)로 근사할 수 있다. 또한 R2=0.965로 나타남으로써, 식각 깊이와 CD 보정치가 밀접한 관계를 가짐을 알 수 있다. 여기서, R은 피어슨의 단순적률상관계수(Pearson's simple product-moment correlation coefficient)를 의미하며 1에 가까울수록 두 변수 간의 상관 관계가 높다는 것을 의미한다.
따라서, 그래프의 결과를 해석하면, R2 값이 1에 가까우므로, 제1 보정 영역(A1)의 식각 깊이와 CD 보정치는 서로 상관 관계가 매우 높고, 그에 따라 식각 깊이가 CD 보정치에 직접적으로 영향을 미치게 됨을 알 수 있다. 또한, 식각 깊이에 따른 CD 보정치가 거의 선형적으로 변한다는 점에서, 제1 보정 영역(A1)의 식각 깊이의 조절을 통해 CD 보정치를 정밀하게 제어할 수 있음을 알 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 포토마스크의 차광 패턴의 상면 상에 보정층을 형성하는 방법을 통해 패턴의 CD가 보정되는 효과를 설명하기 위한 단면도 및 그래프이다.
도 14a를 참조하면, 본 도면은 기판(110a) 상에 일반 차광 패턴(120)이 형성된 포토마스크(왼쪽)가 전자빔을 이용한 물질층 형성 방법을 통해 보정됨으로써, 기판(110a) 상에 보정 차광 패턴(120d)이 형성된 포토마스크(오른쪽)로 변화한 모습을 보여주고 있다. 즉, 보정 차광 패턴(120d)은 일반 차광 패턴(120) 상에 보정층(125)이 형성된 제2 보정 영역(A2)을 구비할 수 있다. 한편, 포토마스크는 클리어 패턴 부분에서 기판(110a)의 상부 일부가 식각된 기판 식각형 포토마스크 구조를 가질 수 있다. 물론, 포토마스크는 기판의 상부 부분이 식각되지 않은 일반적인 구조를 가질 수도 있다.
도 14b를 참조하면, 본 그래프는 보정 후의 보정 차광 패턴(120d)을 포함한 포토마스크(도 14a의 오른쪽)에 대하여, 보정 차광 패턴(120d)의 왼쪽과 오른쪽 클리어 패턴에서의 CD 변화를 광원의 포커스에 따라 측정한 그래프이다. 여기서, x축은 포커스 위치로 단위는 ㎛이고, y축은 CD 변화량으로 단위는 %이다. 한편, 보정 차광 패턴(120d)에서 제2 보정 영역(A2)에 형성된 보정층(125)의 두께는 10㎚정도이다.
그래프를 통해 알 수 있듯이, 보정 후에 기준 CD(그래프 상 0.00% 지점)보다 CD가 감소함을 할 수 있다. 즉, CD 변화량이 마이너스 값을 가짐을 알 수 있다. 또한, 포커스 위치에 따라서 CD 변화량도 약간씩 달라짐을 알 수 있다. 여기서, 포커스는 노광 공정 시에 광원의 포토마스크로의 포커스를 의미할 수 있다. 한편, 왼쪽 클리어 패턴의 CD 변화량의 구체적인 수치는 하기 [표 1]과 같이 나타날 수 있다.
Focus(㎚) Ref.(㎚) 보정 후(㎚) △CD(㎚)
100 45.3 43.9 -1.4 (-3.1%)
50 45.4 44.1 -1.3 (-2.9%)
Best 45.4 44.2 -1.2 (-2.6%)
-50 45.3 44.3 -1.0 (-2.2%)
-100 45.2 44.3 -0.9 (-2.0%)
여기서, Best는 정초점 위치를 나타내고, + 값은 포커스 위치가 포토마스크 상부에 위치하고, - 값은 포커스 위치가 포토마스크 하부에 위치함을 의미한다. [표-1]을 통해 알 수 있듯이, 보정층(125) 형성을 통한 보정에 의해 클리어 CD 값이 모두 감소함을 알 수 있다. 한편, 광원이 포토마스크로부터 멀어질수록 CD 변화량이 커짐을 알 수 있는데, 이는 광원이 멀어질수록 광의 인텐서티가 낮아져 차광 패턴의 두께 변화에 따른 투과율 변화가 좀더 커진 것으로 해석될 수 있다.
결국, 상기 실험 결과를 통해 보정 차광 패턴(120d)에 보정층(125)을 구비한 제2 보정 영역(A2)을 형성함으로써, 해당 영역의 CD를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 15는 웨이퍼 상의 핫-스팟 영역에 대한 패턴 형상, 해당 포토마스크의 공간 영상 이미지 및 확대도이다.
도 15를 참조하면, 왼쪽 사진은 웨이퍼 상의 핫-스팟 영역에 대한 이미지이고, 화살표로 표시된 부분이 에러가 발생한 부분인 핫-스팟 패턴이다. 예컨대, 화살표 부분의 하얀색 부분이 끊어지지 않고 이어져야 하는데 포토마스크 패턴 자체의 에러 또는 노광 장비의 에러에 기인하여 끊어진 형태로 나타나고 있다. 여기서, 'ACI'는 After Clean Inspection의 약자로 웨이퍼 상에 패턴 형성 후 세정까지 마친 후의 이미지임을 의미한다. 참고로, 웨이퍼 상의 패턴 검사에 있어서, ACI 대신 현상 공정 후의 이미지인 ADI(After Develop Inspection)가 이용될 수도 있다. 한편, 웨이퍼 상의 핫-스팟 영역에 대한 이미지에서 검은색 부분은 M1 배선층에 대응하고 하얀색 부분은 배선층 주변의 절연층에 대응할 수 있다.
중간 사진은 왼쪽 사진의 핫-스팟 영역에 대하여, AIMS 장비로 획득한 포토마스크를 투과한 빛의 인텐서티 이미지이다. 예컨대, 인텐서티 이미지에서, 검은색 부분이 인텐서티가 높은 부분이고 하얀색 부분이 인텐서티가 낮은 부분으로, 왼쪽 사진과는 명암이 반전된다. 덧붙여, 인텐서티가 높은 부분은 빛이 투과된 부분으로, 웨이퍼 상의 포토레지스트에 빛이 조사되고 현상에 의해 제거되는 부분일 수 있다. 한편, 인테서티 이미지에서는 왼쪽 사진의 핫-스팟 패턴의 끊어진 부분도 인테서티가 어느 정도 높게 나타나 이어진 형태로 나타나고 있음을 알 수 있다.
오른쪽 사진은 핫-스팟 패턴 부분을 확대하여 보여주되, 해당 부분에 대하여 기준 이미지와 디펙 이미지의 CD 차이를 색깔로 보여주는 이미지이다. 여기서, DK는 다크 패턴을 의미하고 CL은 클리어 패턴을 의미한다. 즉, DK 부분은 인텐서티가 낮은 부분이고 CL 부분은 인텐서티가 높은 부분이다. 한편, 경계선 부분의 짙은 검은색들은 디펙 이미지의 CD가 기준 이미지의 CD보다 미세하게 작음을 보여주고, 점선 원 부분에 해당하는 경계선 부분에서는 기준 이미지의 CD가 디펙 이미지의 CD보다 미세하게 작음을 보여준다.
도 16은 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 산포 측정 그래프이다.
도 16을 참조하면, 본 그래프는 도 15의 핫-스팟 패턴에 해당하는 패턴을 선정하여, 포토마스크 전면의 동일한 패턴 15개를 대상으로 CD를 측정한 그래프이다. 여기서, x축은 각 패턴의 번호이고 단위는 없으며, y축은 각각의 패턴에 대한 CD이고 단위는 ㎚이다. 한편, CD 측정은 WLCD(Wafer Level CD) 장비를 이용하였으며, 설비의 재현성의 한계에 따른 측정 오차를 줄이기 위해 10회 반복 측정 후 평균 CD값을 취하였다.
핫-스팟 패턴 CD의 정상 범위 또는 타겟 범위가 54 내지 55.5㎚일 때, 그래프를 통해 알 수 있듯이, 4 곳이 타겟 범위를 벗어나고 있음을 알 수 있다. 또한, 4 곳의 핫-스팟 패턴의 CD가 모두 타겟 범위보다 작으므로 화살표로 표시된 바와 같이 CD를 증가시킬 필요가 있다. 그에 따라, 타겟 범위를 벗어난 4 곳의 핫-스팟 패턴에 대하여 본 실시예에 따른 제1 보정 영역(A1)을 형성하여 CD를 보정한다. 즉, 차광 패턴의 상면 일부를 식각하여 제거하는 보정을 통해 CD를 증가시킨다. 보정 수행 및 결과는 이하 도 17a 내지 도 17c에서 기술한다.
도 17a 내지 도 17c는 도 15의 핫-스팟 패턴에 대응하여, CD 개선을 위해 포토마스크에 수행된 포토마스크의 깊이 프로파일과 CD 개선 전의 CD 차이와 CD 개선 후의 CD 차이에 대한 이미지들이다.
도 17a를 참조하면, 본 도면은 타겟 범위 내의 핫-스팟 패턴(정상 핫-스팟 패턴)과 CD 개선 전의 타겟 범위를 벗어난 핫-스팟 패턴(에러 핫-스팟 패턴)에 대한 인텐서티 차이를 보여주는 이미지이다. 이미지의 중심 부분에 하얀 부분들은 정상 핫-스팟 패턴과 에러 핫-스팟 패턴의 인텐서티의 차이가 큼을 보여주고 있다. 다시 말해서, 두 핫-스팟 패턴의 인텐서티가 거의 동일하다면 전 영역에 대하여 비슷하게 검은색으로 나타나게 된다. 그러나 인텐서티 차이가 있는 부분이 존재하면 하얀색으로 나타나며 차이가 클수록 더 밝은 하얀색으로 나타난다. 따라서, 이미지 중심 부분에서 인텐서티 차이가 많이 나타남을 알 수 있다. 이는 결국 에러 핫-스팟 패턴의 인텐서티가 비정상임을 추측할 수 있다. 좀더 구체적으로는, 에러 핫-스팟 패턴의 중심 부분의 클리어 패턴(도 15의 오른쪽 이미지 참조)의 인텐서티가 낮음에 기인함을 알 수 있고, 또한 그러한 낮은 인텐서티는 타겟 범위보다 낮은 CD를 유발하게 한다.
도 17b를 참조하면, 본 도면은 에러 핫-스팟 패턴의 중심 부분의 클리어 패턴의 인텐서티를 높이기 위하여 주변 다크 패턴의 상면을 식각하여 제거한 깊이 프로파일을 보여준다. 여기서, 검은색 부분은 클리어 패턴에 대응하는 부분이고 회색 부분은 다크 패턴에 대응하는 부분이다. 또한, 점선으로 표시된 바와 같이 중심 부분의 클리어 패턴 양쪽의 다크 패턴 일부분에 제1 보정 영역(A1)이 형성되어 있다. 제1 보정 영역(A1)은 다크 패턴, 즉 차광 패턴 상면으로부터 약 4㎚ 정도 식각되어 형성될 수 있다.
도 17c를 참조하면, 본 도면은 도 17b와 같이 제1 보정 영역(A1) 형성에 의해 CD가 개선된 에러 핫-스팟 패턴과 정상 핫-스팟 패턴에 대한 인텐서티 차이를 보여주는 이미지이다. 도시된 바와 같이, 중심 부분에서 인텐서티 차이가 거의 없어져 검은색으로 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 이는 제1 보정 영역(A1) 형성에 의한 CD 개선을 통해 에러 핫-스팟 패턴과 정상 핫-스팟 패턴 간의 인텐서티 차이가 감소하고, 그에 따라, 에러 핫-스팟 패턴의 CD가 개선됨을 알 수 있다.
도 18은 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 개선 전과 개선 후의 CD 산포에 대한 그래프이다. 도 16에서와 같이 x축은 각 패턴의 번호이고 단위는 없으며, y축은 각각의 패턴에 대한 CD이고 단위는 ㎚이다.
도 18을 참조하면, 점선으로 표시된 그래프는 CD 개선 전의 핫-스팟 패턴들에 대한 CD를 나타내는 그래프로서 도 16의 그래프와 동일하다. 한편, 실선으로 표시된 그래프는 타겟 범위를 벗어난 4곳의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 개선 후에 다시 측정한 핫-스팟 패턴들에 대한 CD를 나타내는 그래프이다.
그래프를 통해 알 수 있듯이 타겟 범위를 벗어난 4곳의 핫-스팟 패턴의 CD가 모두 타겟 범위 내로 보정되었음을 확인할 수 있다.
도 19는 도 15의 핫-스팟 패턴에 대한 CD 개선 전과 개선 후의 CD 균일도 맵을 보여주는 이미지들이다.
도 19를 참조하면, 왼쪽 이미지는 CD 개선 전의 핫-스팟 패턴들의 CD 균일도를 보여주는 CD 균일도 맵이다. CD 균일도 맵은 타겟 범위, 또는 타겟 CD(54.50㎚)를 크게 벗어날수록 색이 짙어지고 타겟 CD에 가까울수록 색이 옅어진다. 도시된 바와 같이 왼쪽 이미지의 경우 점선의 원으로 표시된 4곳의 핫-스팟 패턴들이 비교적 짙은 색으로 나타나 타겟 범위를 벗어났거나 또는 타겟 CD와 차이가 많이 남을 알 수 있다. 또한, 산포 관리 범위는 3σ 기준으로 2.17㎚ 정도로 결정될 수 있다. 여기서, σ는 표준 편차이고, 정규 분포에서 평균에서 3σ까지의 범위에 99.7%가 포함되고 그 밖의 범위에 0.3%가 포함된다.
오른쪽 이미지는 CD 개선 후의 핫-스팟 패턴들의 CD 균일도를 보여주는 CD 균일도 맵이다. 도시된 바와 같이 타겟 범위를 벗어났던 4곳의 핫-스팟 패턴들의 CD가 개선되어 색깔이 매우 옅게 나타나고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 4곳의 핫-스팟 패턴들의 CD가 타겟 범위 내로 보정되었음을 확인할 수 있다.
또한, 산포 관리 범위는 3σ 기준으로 1.1㎚ 정도로 결정되어 거의 CD 개선 전의 산포 관리 범위보다 거의 50% 정도 개선됨을 알 수 있다.
도 20a 내지 도 20f는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 20a를 참조하면, 기판(110) 전면 상에 흡수층(122-1)과 ARC층(124-1)을 순차적으로 형성하여 차광층(120-1P)을 형성한다. 기판(110)은 빛에 투명한 투광성 재질, 예컨대, 유리 또는 쿼츠로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 기판(110)은 쿼츠로 형성될 수 있다.
흡수층(122-1)은 빛에 불투명한 재료로 형성되고 입사된 빛을 흡수하는 기능을 할 수 있다. 예컨대, 흡수층(122-1)은 Si를 포함하는 빛에 불투명한 무기물, 또는 Cr, CrO, Ni, Cu, Mo, Al, Ti, Ta, W 및 Ru을 포함하는 금속들 중 적어도 하나 또는 그들의 화합물로 형성될 수 있다. 또한, 상기 흡수층은 상기 무기물과 금속들 중 적어도 하나의 합금으로 형성될 수도 있다. 본 실시예에서, 흡수층(122-1)은 Cr이나 Si과 Mo의 합금으로 형성될 수 있다. 또한, 흡수층(122-1)은 예컨대, 50 내지 80㎚ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
ARC층(124-1)은 입사된 빛의 반사를 방지하는 기능을 하며, 수 ㎚ 정도로 매우 얇은 두께로 형성될 수 있다. ARC층(124-1)은 예컨대, SiN, SiO, SiON, MoSiN, MoSiO, MoSiON, TiN 등으로 형성될 수 있다. 또한, ARC층(124-1)은 비정질 카본(amorphous carbon), 유기 반사방지코팅(organic ARC), 무기 반사방지코팅(inorganic ARC) 등으로 형성될 수 있다. 한편, 흡수층(122-1)의 반사도가 매우 낮은 경우에는 ARC층(124-1)은 생략될 수도 있다. ARC층(124-1)이 생략된 경우에, 흡수층(122-1)이 바로 차광층(120-1P)이 될 수 있다.
도 20b를 참조하면, 차광층(120-1P) 상에 감광층(130)을 형성한다. 감광층(130)은 광원에 반응하여 패터닝이 가능한 물질층일 수 있다. 본 실시예에서, 광원은 전자빔일 수 있고, 그에 따라 감광층(130)은 전자빔 레지스트일 수 있다. 물론, 광원이 전자빔에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 광원은 FIB 또는 레이저일 수 있다. 광원이 FIB 또는 레이저인 경우, 감광층(130)의 재질도 그에 따라 변하게 됨은 물론이다.
도 20c를 참조하면, 전자빔으로 감광층(130)을 노광 및 현상하여 감광층 패턴(130a)을 형성한다. 감광층 패턴(130a)은 하부로 형성해야할 차광 패턴을 고려하여 적절한 폭 및 간격을 가지고 형성될 수 있다. 전자빔을 이용하여 노광 및 현상하여 감광층 패턴(130a)을 형성하는 기술은 본 발명이 속하는 기술분야에서 충분히 공지되어 있는 기술이므로 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 20d를 참조하면, 감광층 패턴(130a)을 식각 마스크로 이용하여 차광층(120-1P)을 패터닝하여 차광 패턴(120)을 형성한다. 흡수층(122-1)이 크롬으로 형성된 경우, 클로린(Cl-)기 또는 플로린(F-)기를 포함하는 식각 가스를 이용하여 패터닝할 수 있다. 보다 구체적으로 Cl2, BCl3, SiCl4, HBr 등의 가스들을 조합하여 사용할 수 있다. 다른 경우로 질산과 같은 산성 식각액으로 패터닝할 수도 있다. 금속을 패터닝할 때 사용하는 가스 조합 또는 금속 식각액은 본 발명의 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.
한편, 흡수층(122-1) 상에 ARC층(124-1)이 존재하는 경우에는 ARC층(124-1)은 흡수층(122-1)과 함께 식각하거나, 또는 별도의 식각 공정을 통해 식각할 수 있다. 예컨대, ARC층(124-1)이 유기성분으로 이루어진 경우에, O2, N2에 플로린(F)을 포함하는 화합물 가스인 CHF3, CF4, C2F6 등의 가스를 첨가하여 식각할 수 있다. 또한, ARC층(124-1)이 무기성분으로 이루어진 경우에, O2, CF4 가스를 단독으로 사용하거나 또는 조합하여 사용하여 식각할 수 있고, 또한, Cl2 또는 Cl2 및 N2 가스를 혼합한 혼합가스를 이용하여 식각할 수도 있다.
차광 패턴(120)을 형성 후 감광막 패턴(130a)은 제거한다. 감광막 패턴(130a)은 산소(O2) 가스를 사용하는 건식 제거방법 또는 황산(H2SO4)을 사용한 습식 제거 방법 등으로 제거할 수 있다. 감광막 패턴(130a)을 제거하는 방법도 본 발명의 기술 분야에 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.
도 20e를 참조하면, 차광 패턴(120)이 형성된 기판(110) 전면 상에 식각 가스(Egas)를 분사한다. 식각 가스(Egas)는 할로겐 원소를 포함하는 가스로서, 예컨대, F, Cl, Br, 또는 I 함유 가스 등일 수 있다. 식각 가스(Egas)는 식각 대상층의 재질에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예컨대, 식각 대상층이 Cr 또는 CrO로 형성된 경우에, CCl4, C2Cl4, C2H2Cl2 등의 클로린 함유 가스나 CF4나 XeF2 등의 플로린 함유 가스가 이용될 수 있다. 분사된 불활성 상태의 식각 가스(Egas)는 확산되어 일반 차광 패턴(120) 및 기판(110) 표면에 상에 확산되어 단일분자층(Mono-layer) 형태로 흡착될 수 있다.
도 20f를 참조하면, CD 보정이 요구되는 일반 차광 패턴(120)의 상면에 전자빔(E-beam)을 조사한다. 전자빔(E-beam)이 조사되면 조사된 영역에 흡착되어 있던 식각 가스(Egas)가 전자빔(E-beam)에 의해 해리되어 활성 상태로 변하게 된다. 활성 상태로 변한 식각 가스(Egas), 예컨대 할로겐 원소는 일반 차광 패턴(120)과 반응하고 휘발성(Volatile) 가스로 변화함으로써, 일반 차광 패턴(120)의 상면이 소정 두께로 식각되어 제거될 수 있다.
일반 차광 패턴(120)의 상면을 소정 두께로 식각하여 제1 보정 영역(도 1 등의 A1)을 형성함으로써, 제1 보정 영역(A1)이 구비된 보정 차광 패턴(120a)을 형성할 수 있다. 이와 같이 보정 차광 패턴(120a)을 형성함으로써, 최종적인 포토마스크를 완성할 수 있다. 완성된 포토마스크는 수 ㎚ 이하 범위에서 CD가 보정된 포토마스크일 수 있고, 그에 따라, 포토마스크 전반에 걸쳐 CD 산포가 현저하게 개선된 포토마스크일 수 있다. 한편, 전자빔을 이용한 식각 방법으로 설명하였지만, 전자빔 대신 FIB를 이용할 수 있다. 또한, 경우에 따라 레이저를 이용할 수도 있다.
도 21a 및 도 21b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 보여주는 단면도들로서, 도 21a는 도 20e에 대응하고 도 21b는 도 20f에 대응할 수 있다.
도 21a를 참조하면, 차광 패턴(120)이 형성된 기판(110) 전면 상에 불활성 상태의 증착 가스(Dgas)를 분사한다. 증착 가스(Dgas)는 형성하고자 하는 물질층의 원소를 함유하는 가스일 수 있다. 예컨대, 형성하고자 하는 물질층이 Au, Al, Ti, Cr 등과 같은 금속층일 경우에는 증착 가스(Dgas)로 상기 금속 원소들을 함유하는 가스를 이용할 수 있다. 예컨대, 형성하고자 하는 물질층이 Cr 금속층인 경우, Cr(CO)6 가스가 증착 가스(Dgas)로 이용될 수 있다. 또한, 형성하고자 하는 물질층이 Si을 포함하는 실리콘 화합물 또는 카본(C)을 포함하는 카본 화합물일 경우, Si 또는 C를 포함하는 가스를 증착 가스(Dgas)로 이용할 수 있다. 분사된 불활성 상태의 증착 가스(Dgas)는 확산되어 일반 차광 패턴(120) 및 기판(110) 표면에 상에 확산되어 단일분자층(Mono-layer) 형태로 흡착될 수 있다.
도 21b를 참조하면, CD 보정이 요구되는 일반 차광 패턴(120)의 상면 상에 전자빔(E-beam)을 조사한다. 전자빔(E-beam)이 조사되면 조사된 영역에 흡착되어 있던 증착 가스(Dgas)가 전자빔(E-beam)에 의해 해리되어 활성 상태로 변하게 된다. 활성 상태로 변한 증착 가스(Dgas)는 일반 차광 패턴(120)과 반응 또는 결합하여 물질층을 형성하게 됨으로써, 일반 차광 패턴(120)의 상면 상에 소정 두께의 보정층(125)이 형성될 수 있다.
일반 차광 패턴(120)의 상면 상에 소정 두께의 보정층(125)이 형성된 제2 보정 영역(도 7a의 A2)을 형성함으로써, 제2 보정 영역(A2)이 구비된 보정 차광 패턴(120d)을 형성할 수 있다. 이와 같이 보정 차광 패턴(120d)을 형성함으로써, 최종적인 포토마스크를 완성할 수 있다. 완성된 포토마스크는 수 ㎚ 이하 범위에서 CD가 보정된 포토마스크일 수 있고, 그에 따라, 포토마스크 전반에 걸쳐 CD 산포가 현저하게 개선된 포토마스크일 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조방법에 대한 흐름도이다.
도 22를 참조하면, 먼저, 포토마스크를 준비한다(S110). 여기서, 포토마스크는 기판(110) 상의 일반 차광 패턴들(120)만이 형성된 포토마스크를 의미할 수 있다. 즉, 포토마스크는 제1 보정 영역 또는 제2 보정 영역을 포함하지 않는다.
다음, 보정 대상 영역을 결정한다(S120). 보정 대상 영역 결정은 CD가 보정될 영역을 결정하는 것으로, 상기 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패턴을 전사하고, 웨이퍼 상의 패턴들을 검사하여 에러가 많이 발생한 영역, 즉 핫-스팟 영역을 검출하여, 그에 대응하는 포토마스크의 부분을 보정 대상 영역으로 결정할 수 있다. 또한, AIMS 장비를 이용하여 포토마스크의 투과 인텐서티에 대한 패턴 이미지를 생성 및 분석하여 패터닝 마진이 취약한 부분인 핫-스팟 영역을 검출하여, 그에 대응하는 포토마스크의 부분을 보정 대상 영역으로 결정할 수도 있다.
보정 대상 영역이 결정되면, 보정 대상 영역에 대한 CD를 보정한다. CD 보정은 도 11a 내지 도 11c에서 설명한 바와 같이, 보정 대상 영역의 일반 차광 패턴 상면을 식각을 통해 제거하여 제1 보정 영역을 형성하는 방법으로 수행될 수 있다. 또한, 도 12a 내지 12c 설명한 바와 같이, 보정 대상 영역의 일반 차광 패턴 상면상에 보정층을 형성하여 제2 보정 영역을 형성하는 방법으로 수행될 수도 있다.
제1 보정 영역을 형성하는 방법을 통해 제 1 내지 도 6c 또는 도 10a에 예시된 바와 같은 다양한 포토마스크가 구현될 수 있다. 또한, 제2 보정 영역을 형성하는 방법을 통해 도 7a 내지 도 8c 또는 도 10b에 예시된 포토마스크들이 구현될 수 있다. 더 나아가, 포토마스크 상에 제1 보정 영역과 제2 보정 영역을 함께 형성하여 도 9와 같은 포토마스크가 구현될 수도 있다.
보정 대상 영역의 CD 보정 후, CD가 보정된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패터닝을 수행한다(S140). 웨이퍼 상에 패터닝의 수행은 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 또한 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 하부의 물질층을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 한편, CD 보정 단계(S130) 이후의 웨이퍼 상에 패터닝 단계(S140)는 바로 연속하여 수행될 수 있지만, 어느 정도의 시간 간격을 두고 수행될 수도 있다.
이후, 배선 공정이나 패키징 공정 등의 다양한 반도체 공정이 수행되어 반도체 소자가 완성될 수 있다. 덧붙여, 웨이퍼 상에 패터닝을 수행 전에 웨이퍼 상에 불순물 도핑 공정, 물질층 증착 공정 등의 다양한 공정 등이 더 수행될 수 있다.
본 실시예에의 반도체 소자 제조방법은 CD 보정에 의해 CD 산포가 현저하게 개선된 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상의 패터닝 공정이 수행됨으로써, 웨이퍼 상에 낮은 에러율을 가지고 양질의 패턴이 생성될 수 있고, 그에 따라 반도체 소자의 성능과 양산성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a ~ 100n, 200, 200a: 포토마스크, 110, 100a, 100b, 210: 기판, 120-1 ~ 120-4, 240-1: 차광 패턴, 120-1P: 차광층, 120, 240:일반 차광 패턴, 120a, 120b, 120c, 120c', 120d, 120d1, 120d2, 240a, 240b: 보정 차광 패턴, 122, 122a, 122c, 122-1, 242: 흡수층, 124, 124a 124b, 124-1, 244: ARC층, 125, 125a, 245: 보정층, 130: 감광층, 130a: 감광층 패턴, 220: 캡핑층

Claims (20)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 흡수층(absorber layer) 및 반사방지코팅(Anti-Reflection Coating: ARC)층으로 형성된 차광 패턴;을 포함하고,
    상기 차광 패턴은 상기 흡수층의 상면이 노출된 제1 보정 영역 및 상기 ARC층 상에 보정층이 형성된 제2 보정 영역 중 적어도 하나를 포함하는 포토마스크.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 상기 제1 보정 영역을 포함하고,
    상기 제1 보정 영역에서 상기 흡수층 상에는 상기 ARC층이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 보정 영역의 상기 흡수층의 두께는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 상기 흡수층의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 상기 제2 보정 영역을 포함하고,
    상기 제2 보정 영역에서, 상기 보정층에 의해 상기 ARC층의 상면이 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 보정층은 상기 흡수층과 동일 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 상기 제2 보정 영역을 포함하고,
    상기 제2 보정 영역에서, 상기 흡수층의 측면 상에 상기 보정층이 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 제1 보정 영역을 포함하고,
    상기 제1 보정 영역의 임계치수(Critical Dimension: CD)는 상기 제1 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 큰 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 차광 패턴은 제2 보정 영역을 포함하고,
    상기 제2 보정 영역의 CD는 상기 제2 보정 영역이 형성되기 이전의 CD보다 작은 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  9. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 전면 상에 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 흡수층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 차광 패턴 중 보정 대상 영역의 상면 일부를 제거하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계;를 포함하는 포토마스크 제조방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계는,
    상기 차광 패턴 상에 식각용 가스를 분사하는 단계; 및
    상기 보정 대상 영역의 상면 상에 전자빔(E-beam)을 조사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 흡수층을 형성하는 단계 이후에
    상기 흡수층 상에 ARC층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 차광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 ARC층도 함께 패터닝하며,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서,
    상기 보정 대상 영역의 상면 상의 상기 ARC층을 제거하여 상기 흡수층의 상면을 노출시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 보정 대상 영역의 CD는 상기 상면 일부를 제거하기 전보다 증가한 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서, 전자빔 또는 집속이온빔(Focused Ion Beam: FIB)을 이용한 식각, 플라즈마 식각, 및 스퍼터링 식각 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 보정 대상 영역의 상면을 제거하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  14. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 전면 상에 흡수층을 형성하는 단계;
    상기 흡수층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 차광 패턴 중 보정 대상 영역의 상면 상에 보정층을 형성하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계는,
    상기 차광 패턴 상에 증착용 가스를 분사하는 단계; 및
    상기 보정 대상 영역의 상면 상에 전자빔을 조사하는 단계;를 포함하며,
    상기 전자빔의 조사에 의해 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 상기 보정층이 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 흡수층을 형성하는 단계 이후에
    상기 흡수층 상에 ARC층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 차광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 ARC층도 함께 패터닝하며,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계에서, 상기 보정 대상 영역의 상기 ARC층의 상면 상에 상기 보정층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 보정층을 상기 흡수층의 상면과 측면 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 보정 대상 영역의 CD는 상기 보정층을 형성하기 전보다 감소한 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 보정층은 상기 흡수층과 동일한 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  20. 기판 상에 차광 패턴이 형성된 포토마스크를 준비하는 단계;
    상기 차광 패턴의 보정 대상 영역을 결정하는 단계;
    상기 보정 대상 영역의 상면을 식각하거나 또는 상기 보정 대상 영역의 상면 상에 보정층을 형성하여 상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계; 및
    상기 CD가 보정된 상기 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 패터닝을 수행하는 단계;를 포함하고,
    상기 보정 대상 영역의 CD를 보정하는 단계는,
    상기 차광 패턴 상에 증착용 가스를 분사하는 단계; 및
    상기 보정 대상 영역의 상면 상에 전자빔을 조사하는 단계;를 포함하며,
    상기 전자빔의 조사에 의해 상기 보정 대상 영역의 상면이 식각되거나, 또는 상기 보정 대상 영역 상면 상에 상기 보정층이 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
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