KR20150094476A - 열흡수 억제를 위한 블랭크 마스크 및 포토마스크 - Google Patents

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Abstract

블랭크 마스크는, 투광기판과, 투광기판 위에 배치되는 고반사물질층과, 고반사물질층 위에 배치되는 전사패턴층을 포함한다. 고반사물질층은 투광기판을 투과하는 광을 일정 비율로 반사시키며, 이에 따라 포토리소그라피 공정시 투광기판을 투과하는 광이 전사패턴층으로 흡수되는 비율이 감소되어 전사패턴층의 열 상승을 억제시킬 수 있다.

Description

열흡수 억제를 위한 블랭크 마스크 및 포토마스크{Blank mask and photomask for depressing a heat absorption}
본 출원은 포토마스크에 관한 것으로서, 특히 포토리소그라피 과정에서의 열흡수를 억제할 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 반도체기판 위에 패턴들이 배치되는 구조로 이루어진다. 반도체기판 위에서 능동 또는 수동소자들을 구현하기 위해 형성되는 패턴들은 포토리소그라피(photolithography) 공정 및 식각공정을 통해 만들어진다. 이 중 포토리소그라피 공정은 포토레지스트층패턴을 형성하는 공정으로서, 구체적으로 패턴을 만들고자 하는 대상막 위에 포토레지스트층을 형성하고, 포토마스크를 이용한 노광 및 현상액을 이용한 현상공정을 수행함으로써 포토레지스트층패턴을 형성하는 공정이다. 이 포토레지스트층패턴은 대상막을 패터닝하기 위한 식각마스크층으로 사용될 수 있다. 이와 같이 포토리소그라피 공정에 사용되는 포토마스크는, 웨이퍼상에 패턴들을 전사시키기 위한 도구로서, 통상적으로 투광기판 위에 전사하고자 하는 전사패턴들이 배치되는 구조로 이루어진다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제는, 포토리소그라피 과정에서 조사되는 광이 투광기판 위의 패턴들에 의해 흡수됨으로써 발생되는 열에 의한 온도 상승을 억제할 수 있도록 하는 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 예에 따른 블랭크 마스크는, 투광기판과, 투광기판 위에 배치되는 고반사물질층과, 고반사물질층 위에 배치되는 광차단층을 포함한다.
본 개시의 다른 예에 따른 블랭크 마스크는, 투광기판과, 그리고 투광기판 위에 배치되며 조사되는 광량의 20% 내지 90%를 반사시키는 재질로 이루어지는 광차단층을 포함한다.
본 개시의 일 예에 따른 포토마스크는, 투광기판과, 투광기판 위에서 투광기판의 광투과영역을 노출시키도록 배치되는 고반사물질층패턴과, 그리고 고반사물질층 위에 배치되는 광차단층패턴을 포함한다.
본 개시의 다른 예에 따른 포토마스크는, 투광기판과, 그리고 투광기판 위에 배치되어 포토리소그라피 공정에 의해 웨이퍼로 전사되되, 투광기판을 통해 조사되는 광량의 20% 내지 90%를 반사시키는 재질로 이루어지는 광차단층패턴을 포함한다.
본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크는, 투광기판과, 투광기판 위에 배치되는 상대적으로 두꺼운 제1 광차단층패턴 및 상대적으로 얇은 제2 광차단층패턴으로 이루어지는 광차단층패턴을 포함하며, 제1 광차단층패턴 및 제2 광차단층패턴은 모두 포토리소그라피 공정에 의해 웨이퍼로 전사된다.
본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크는, 투광기판과, 그리고 투광기판 위에 배치되며 내부에서 상기 투광기판을 노출시키는 트랜치 세그먼트들을 갖는 광차단층패턴을 포함한다.
본 개시의 여러 예들에 따른 블랭크 마스크 및 포토마스크에 따르면, 포토리소그라피 과정에서 투광기판을 투과하여 조사되는 광이 투광기판 위의 패턴들에 의해 흡수됨으로써 발생되는 패턴들 및 투광기판의 온도 상승을 억제할 수 있다는 이점이 제공된다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 본 개시의 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 3은 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 4는 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 7은 본 개시의 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 8은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 9는 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다.
도 12는 도 11의 선 I-I'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 13은 도 11 및 도 12의 포토마스크를 사용하여 노광을 수행하는 경우의 광 흡수량을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 14는 도 11 및 도 12의 포토마스크를 사용한 포토리소그라피 공정을 수행하여 형성된 포토레지스트층패턴을 나타내 보인 평면도이다.
도 15는 도 14의 선 II-II'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 16은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다.
도 17은 도 16의 선 III-III'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 18은 도 16 및 도 17의 포토마스크를 사용하여 노광을 수행하는 경우의 광 흡수량을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 19는 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다.
도 20은 도 19의 선 IV-IV'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
포토리소그라피 공정 과정에서 특정 파장의 광이 포토마스크를 통해 웨이퍼상의 포토레지스트층으로 조사된다. 이때 포토마스크의 광차단영역, 즉 광차단패턴이 배치되는 영역에서는 웨이퍼상으로의 광 조사가 실질적으로 차단되며, 투광영역을 투과하는 광만이 선택적으로 웨이퍼상에 조사된다. 이 과정에서 조사되는 광 에너지의 상당량이 광차단패턴에 의해 흡수되며, 이는 광차단패턴 내에 열을 발생시키는 원인으로 작용한다. 이와 같은 열은 투광기판으로 전달되고, 그 결과 투광기판이 온도 상승으로 인해 팽창되는 현상이 발생될 수 있다. 이와 같은 투광기판의 팽창에 의해 포토마스크의 패턴의 위치정밀도 오차가 발생되고, 이로 인해 웨이퍼와 포토마스크 사이의 오버레이가 정확하게 확보되지 못할 수 있다. 본 출원의 여러 예들에서는 포토리소그라피 공정 과정에서 조사되는 광이 전사패턴으로 흡수되는 현상이 억제되도록 할 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공한다. 전사패턴에서의 광 에너지의 흡수가 억제됨에 따라, 포토리소그라피 과정에서 광 에너지 흡수에 의한 전사패턴 및 투광기판의 온도 상승이 억제될 수 있다.
본 출원의 예의 기재에서 "제1" 및 "제2"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다. 또한, 어느 부재의 "상"에 위치하거나 "상부", "하부", 또는 "측면"에 위치한다는 기재는 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 또한, 어느 한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"의 기재는, 다른 구성 요소에 전기적 또는 기계적으로 직접 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수 있으며, 또는, 중간에 다른 별도의 구성 요소들이 개재되어 연결 관계 또는 접속 관계를 구성할 수도 있다.
도 1은 본 개시의 일 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 예에 따른 블랭크 마스크(110)는, 투광기판(111) 위에 고반사물질층(112), 광차단층(113), 및 포토레지스트층(114)이 적층되는 구조를 갖는다. 다른 예에서 포토레지스트층(114)은 생략될 수도 있다. 투광기판(111)은 광을 투과하는 재질, 예컨대 쿼츠(quartz)로 이루어질 수 있다. 고반사물질층(112)은 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한 고반사물질층(112)은 산소(O) 및 질소(N) 중 어느 하나의 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 이와 같은 고반사물질층(112)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층(112)의 반사율은 고반사물질층(112)을 구성하는 물질들의 조성비를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층(112)은 광차단층(113)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라서 광차단층(113)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 광차단층(113)은 광차단물질층, 예컨대 크롬(Cr)층으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 개시의 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 예에 따른 블랭크 마스크(120)는, 투광기판(121) 위에 고반사물질층(122), 광차단층(123), 및 포토레지스트층(124)이 적층되는 구조를 갖는다. 다른 예에서 포토레지스트층(124)은 생략될 수도 있다. 투광기판(121)은 광을 투과하는 재질, 예컨대 쿼츠(quartz)로 이루어질 수 있다. 고반사물질층(122)은 다층 구조로 이루어질 수 있다. 본 예에서 고반사물질층(122)은 제1 층(122a) 및 제2 층(122b)이 교대로 배치되는 구조로 이루어질 수 있다. 일 예에서 제1 층(122a) 및 제2 층(122b)은 각각 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층일 수 있다. 다른 예에서 제1 층(122a) 및 제2 층(122b)은, 각각 루테늄(Ru)층 및 실리콘(Si)층, 몰리브데늄(Mo)층 및 베릴륨(Be)층, 또는 실리콘(Si)층 및 나이오븀(Nb)층일 수도 있다. 고반사물질층(122)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층(122)의 반사율은 고반사물질층(122)을 구성하는 제1 층(122a) 및 제2 층(122b)의 두께 및 적층 횟수를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층(122)은 광차단층(123)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라서 광차단층(123)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 광차단층(123)은 광차단물질층, 예컨대 크롬(Cr)층으로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 예에 따른 블랭크 마스크(130)는, 투광기판(131) 위에 고반사물질층(132), 위상반전층(133-1), 광차단층(133-2), 및 포토레지스트층(134)이 적층되는 구조를 갖는다. 다른 예에서 포토레지스트층(134)은 생략될 수도 있다. 투광기판(131)은 광을 투과하는 재질, 예컨대 쿼츠(quartz)로 이루어질 수 있다. 고반사물질층(132)은 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한 고반사물질층(132)은 산소(O) 및 질소(N) 중 적어도 어느 하나의 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 이와 같은 고반사물질층(132)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층(132)의 반사율은 고반사물질층(132)을 구성하는 물질들의 조성비를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층(132)은 위상반전층(133-1)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라서 위상반전층(133-1)보다 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 일 예에서 위상반전층(133-1)은 몰리브데늄실리콘(MoSi)와 같은 위상반전물질로 이루어질 수 있다. 다른 예에서 위상반전층(133-1)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)나 실리콘옥사이드(SiO2)로 이루어질 수도 있다. 고반사물질층(132) 및 위상반전층(133-1)의 적층 구조는 50% 이하의 투과율, 예컨대 대략 6%의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 가질 수 있다. 광차단층(133-2)은 크롬(Cr)과 같은 광차단물질로 이루어질 수 있다.
도 4는 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 예에 따른 블랭크 마스크(140)는, 투광기판(141) 위에 고반사물질층(142), 위상반전층(143-1), 광차단층(143-2), 및 포토레지스트층(144)이 적층되는 구조를 갖는다. 다른 예에서 포토레지스트층(144)은 생략될 수도 있다. 투광기판(141)은 광을 투과하는 재질, 예컨대 쿼츠(quartz)로 이루어질 수 있다. 고반사물질층(142)은 다층 구조로 이루어질 수 있다. 본 예에서 고반사물질층(142)은 제1 층(142a) 및 제2 층(142b)이 교대로 배치되는 구조로 이루어질 수 있다. 일 예에서 제1 층(142a) 및 제2 층(142b)은 각각 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층일 수 있다. 다른 예에서 제1 층(142a) 및 제2 층(142b)은, 각각 루테늄(Ru)층 및 실리콘(Si)층, 몰리브데늄(Mo)층 및 베릴륨(Be)층, 또는 실리콘(Si)층 및 나이오븀(Nb)층일 수도 있다. 이와 같은 고반사물질층(142)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층(142)의 반사율은 고반사물질층(142)을 구성하는 제1 층(142a) 및 제2 층(142b)의 두께 및 적층 횟수를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층(142)은 위상반전층(143-1)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라서 위상반전층(143-1)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 일 예에서 위상반전층(143-1)은 몰리브데늄실리콘(MoSi)와 같은 위상반전물질로 이루어질 수 있다. 다른 예에서 위상반전층(143-1)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN), 실리콘옥사이드(SiO2)로 이루어질 수도 있다. 고반사물질층(142) 및 위상반전층(143-1)의 적층구조는 50% 이하의 투과율, 예컨대 대략 6%의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 가질 수 있다. 광차단층(143-2)은 크롬(Cr)과 같은 광차단물질로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 개시의 또 다른 예에 따른 블랭크 마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 5를 참조하면, 본 예에 따른 블랭크 마스크(150)는, 투광기판(151) 위에 광차단층(153), 및 포토레지스트층(154)이 적층되는 구조를 갖는다. 다른 예에서 포토레지스트층(154)은 생략될 수도 있다. 투광기판(151)은 광을 투과하는 재질, 예컨대 쿼츠(quartz)로 이루어질 수 있다. 광차단층(153)은 광을 차단하면서 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 일 예에서 광차단층(153)은, 산소(O), 질소(N)와 같은 반사율 조절 성분이 추가된 크롬(Cr)층과 같은 광차단물질층일 수 있다. 도면에 나타내지는 않았지만 광차단층(153)과 투광기판(151) 사이에 위상반전층이 더 배치될 수도 있다. 이 경우 위상반전층도, 몰리브데늄실리콘(MoSi)과 같은 위상반전물질에 산소(O), 질소(N)와 같은 반사율 조절 성분을 적절하게 추가하여 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖도록 할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 6을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(210)는, 투광기판(211) 위에 배치되는 고반사물질층패턴(212) 및 광차단층패턴(213)을 포함한다. 이와 같은 포토마스크(210)는 도 1을 참조하여 설명한 블랭크 마스크(110)를 원재료로 하여 적절한 패터닝 과정 등을 통해 형성할 수 있다. 포토마스크(210)는 광투과영역(215) 및 광차단영역(216)을 갖는다. 광투과영역(215)에서 투광기판(211) 표면은 노출되고, 광차단영역(216)에서 투광기판(211) 위에는 고반사물질층패턴(212) 및 광차단층패턴(213)이 배치된다. 투광기판(211)은 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 본 예에서 고반사물질층패턴(212) 및 광차단층패턴(213)이 배치되는 광차단영역(216)은 웨이퍼로의 패턴 전사를 위한 메인 패턴들이 배치되는 영역으로 예시하고 있지만, 다른 영역, 예컨대 메인 패턴들이 배치되는 영역을 둘러싸는 프레임영역이나 스크라이브라인을 포함할 수 있다.
고반사물질층패턴(212)은, 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한 고반사물질층패턴(212)은 산소(O) 및 질소(N) 중 적어도 어느 하나의 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 이와 같은 고반사물질층패턴(212)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층패턴(212)의 반사율은 고반사물질층패턴(212)을 구성하는 물질들의 조성비를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층패턴(212)은 광차단층패턴(213)의 두께보다 작은 두께를 가질 수 있지만, 경우에 따라서 광차단층패턴(213)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 광차단층패턴(213)은 광차단물질, 예컨대 크롬(Cr)층패턴으로 이루어질 수 있다.
본 예에 따른 포토마스크(210)에 있어서, 투광기판(211)을 투과하는 입사되는 광(218) 중 20% 내지 90%의 광이 고반사물질층패턴(212)에 의해 다시 투광기판(211)으로 반사된다. 이에 따라 입사되는 광(218)의 14% 내지 74%가 광차단층패턴(213)으로 흡수된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 고반사물질층패턴(212)이 50%의 반사율을 갖고 광차단층패턴(213)이 6%의 투과율을 갖는 경우, 광차단층패턴(213)은 44%의 광만 광차단층패턴(213)으로 흡수되며, 따라서 소량 반사되는 광량과 투과되는 광량 외의 나머지 광량이 모두 광차단층패턴(213)으로 흡수되는 경우에 비하여 포토리소그라피 과정에서 광차단층패턴(213)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다른 예에서 고반사물질층패턴(213)의 재료로서 낮은 열전도율을 갖는 물질을 사용하는 경우, 광차단층패턴(213)의 광량 흡수에 의해 발생되는 열이 투광기판(211)으로 전달되는 정도를 억제시킬 수도 있다.
도 7은 본 개시의 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(220)는, 투광기판(221) 위에 배치되는 고반사물질층패턴(222) 및 광차단층패턴(223)을 포함한다. 이와 같은 포토마스크(220)는 도 2를 참조하여 설명한 블랭크 마스크(120)를 원재료로 하여 적절한 패터닝 과정 등을 통해 형성할 수 있다. 포토마스크(220)은 광투과영역(225) 및 광차단영역(226)을 갖는다. 광투과영역(225)에서 투광기판(221) 표면은 노출되고, 광차단영역(226)에서 투광기판(221) 위에는 고반사물질층패턴(222) 및 광차단층패턴(223)이 배치된다. 투광기판(221)은 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 본 예에서 고반사물질층패턴(222) 및 광차단층패턴(223)이 배치되는 광차단영역(226)은 웨이퍼로의 패턴 전사를 위한 메인 패턴들이 배치되는 영역으로 예시하고 있지만, 다른 영역, 예컨대 메인 패턴들이 배치되는 영역을 둘러싸는 프레임영역이나 스크라이브라인을 포함할 수 있다.
고반사물질층패턴(222)은, 제1 층패턴(222a) 및 제2 층패턴(222b)이 교대로 배치되는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 일 예에서 제1 층패턴(222a) 및 제2 층패턴(222b)은 각각 몰리브데늄(Mo)층패턴 및 실리콘(Si)층패턴일 수 있다. 다른 예에서 제1 층패턴(222a) 및 제2 층패턴(222b)는, 각각 루테늄(Ru)층패턴 및 실리콘(Si)층패턴, 몰리브데늄(Mo)층패턴 및 베릴륨(Be)층패턴, 또는 실리콘(Si)층패턴 및 나이오븀(Nb)층패턴일 수도 있다. 고반사물질층패턴(222)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층패턴(222)의 반사율은 고반사물질층패턴(222)을 구성하는 제1 층패턴(222a) 및 제2 층패턴(222b)의 두께 및 적층 횟수를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층패턴(222)은 광차단층패턴(223)의 두께보다 작은 두께를 가지만, 경우에 따라서 광차단층패턴(223)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 광차단층패턴(223)은 광차단물질, 예컨대 크롬(Cr)층패턴으로 이루어질 수 있다.
본 예에 따른 포토마스크(220)에 있어서, 투광기판(221)을 투과하는 입사되는 광(228) 중 20% 내지 90%의 광이 고반사물질층패턴(222)에 의해 다시 투광기판(221)으로 반사된다. 이에 따라 입사되는 광(228)의 14% 내지 74%가 광차단층패턴(223)으로 흡수된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 고반사물질층패턴(222)이 50%의 반사율을 갖고 광차단층패턴(223)이 6%의 투과율을 갖는 경우, 광차단층패턴(223)은 44%의 광만 광차단층패턴(223)으로 흡수되며, 따라서 소량 반사되거나 투과되는 광량 외의 나머지 광량이 모두 광차단층패턴(223)으로 흡수되는 경우에 비하여 포토리소그라피 과정에서 광차단층패턴(223)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다른 예에서 고반사물질층패턴(222)의 재료로서 낮은 열전도율을 갖는 물질을 사용하는 경우, 광차단층패턴(223)의 광량 흡수에 의해 발생되는 열이 투광기판(221)으로 전달되는 정도를 억제시킬 수도 있다.
도 8은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(230)는 투광기판(231) 위에 배치되는 고반사물질층패턴(232) 및 위상반전층패턴(233-1)을 포함한다. 이와 같은 포토마스크(230)는 도 3을 참조하여 설명한 블랭크 마스크(130)를 원재료로 하여 적절한 패터닝 과정 등을 통해 형성할 수 있다. 포토마스크(230)는 메인패턴영역(230M)과 프레임영역(230F)을 갖는다. 메인패턴영역(230M)은 프레임영역(230F)에 의해 둘러싸인다. 메인패턴영역(230M)은 웨이퍼로의 패턴 전사를 위한 위상반전층패턴(233-1)이 배치되는 영역이며, 프레임영역(230F)은 포토리소그라피 과정에서의 중첩 현상을 억제하기 위해 광이 차단되는 영역이다. 메인패턴영역(230M)은 광투과영역(235) 및 위상반전영역(236)을 갖는다. 광투과영역(235)에서 투광기판(231) 표면은 노출되고, 위상반전영역(236)에서 투광기판(231) 위에는 고반사물질층패턴(232) 및 위상반전층패턴(233-1)이 배치된다. 프레임영역(230F)에서 투광기판(231) 위에는 고반사물질층패턴(232), 위상반전층패턴(233-1), 및 광차단층패턴(233-2)이 배치된다. 투광기판(231)은 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 도면에 나타내지는 않았지만, 메인패턴영역(230M)이 복수개로 배치되는 경우, 메인패턴영역(230M)들은 스크라이브라인에 의해 구분될 수 있다. 이 경우 스크라이브라인에는 프레임영역(230F)에서와 같이 투광기판(231) 위에 고반사물질층패턴(232), 위상반전층패턴(233-1), 및 광차단층패턴(233-2)이 배치된다.
고반사물질층패턴(232)은, 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한 고반사물질층패턴(232)은 산소(O) 및 질소(N) 중 적어도 어느 하나의 성분을 추가로 포함할 수도 있다. 이와 같은 고반사물질층패턴(232)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층패턴(232)의 반사율은 고반사물질층패턴(232)을 구성하는 물질들의 조성비를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층패턴(232)은 위상반전층패턴(233-1)의 두께보다 작은 두께를 갖지만, 경우에 따라서 위상반전층패턴(233-1)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 일 예에서 위상반전층패턴(233-1)은 몰리브데늄실리콘(MoSi)과 같은 위상반전물질로 이루어진다. 다른 예에서 위상반전층패턴(233-1)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN), 실리콘옥사이드(SiO2)로 이루어질 수도 있다. 고반사물질층패턴(232) 및 위상반전층패턴(233-1)의 적층구조는 50% 이하의 투과율, 예컨대 대략 6%의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 가질 수 있다. 광차단층패턴(233-2)은 크롬(Cr)과 같은 광차단물질로 이루어질 수 있다.
본 예에 따른 포토마스크(230)에 있어서, 투광기판(231)을 투과하는 입사되는 광(238) 중 20% 내지 90%의 광이 고반사물질층패턴(232)에 의해 다시 투광기판(231)으로 반사된다. 또한 고반사물질층패턴(232)을 투과하는 광의 일부는 위상반전층패턴(233-1)에 의해 다시 투광기판(231)으로 반사된다. 이에 따라 입사되는 광(238)의 14% 내지 74%보다 적은 양의 광이 위상반전층패턴(233-1)으로 흡수된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 고반사물질층패턴(232)이 50%의 반사율을 갖고 위상반전층패턴(233-1)이 6%의 투과율을 갖는 경우, 위상반전층패턴(233-1)의 반사율을 무시하면, 위상반전층패턴(233-1)은 44%의 광만 흡수하며, 따라서 소량 반사되거나 투과되는 광량 외의 나머지 광량이 모두 위상반전층패턴(233-1)으로 흡수되는 경우에 비하여 포토리소그라피 과정에서 위상반전층패턴(233-1)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다른 예에서 고반사물질층패턴(232)의 재료로서 낮은 열전도율을 갖는 물질을 사용하는 경우, 위상반전층패턴(233-1)의 광량 흡수에 의해 발생되는 열이 투광기판(231)으로 전달되는 정도를 억제시킬 수도 있다.
도 9는 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(240)는 투광기판(241) 위에 배치되는 고반사물질층패턴(242) 및 위상반전층패턴(243-1)을 포함한다. 이와 같은 포토마스크(240)는 도 4를 참조하여 설명한 블랭크 마스크(140)를 원재료로 하여 적절한 패터닝 과정 등을 통해 형성할 수 있다. 포토마스크(240)는 메인패턴영역(240M)과 프레임영역(240F)을 갖는다. 메인패턴영역(240M)은 프레임영역(240F)에 의해 둘러싸인다. 메인패턴영역(240M)은 웨이퍼로의 패턴 전사를 위한 위상반전층패턴(243-1)이 배치되는 영역이며, 프레임영역(240F)은 포토리소그라피 과정에서의 중첩 현상을 억제하기 위해 광이 차단되는 영역이다. 메인패턴영역(240M)은 광투과영역(245) 및 위상반전영역(246)을 갖는다. 광투과영역(245)에서 투광기판(241) 표면은 노출되고, 위상반전영역(246)에서 투광기판(241) 위에는 고반사물질층패턴(242) 및 위상반전층패턴(243-1)이 배치된다. 프레임영역(240F)에서 투광기판(241) 위에는 고반사물질층패턴(242), 위상반전층패턴(243-1), 및 광차단층패턴(243-2)이 배치된다. 투광기판(241)은 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 도면에 나타내지는 않았지만, 메인패턴영역(240M)이 복수개로 배치되는 경우, 메인패턴영역(240M)들은 스크라이브라인에 의해 구분될 수 있다. 이 경우 스크라이브라인에는 프레임영역(240F)에서와 같이 투광기판(241) 위에 고반사물질층패턴(242), 위상반전층패턴(243-1), 및 광차단층패턴(243-2)이 배치된다.
고반사물질층패턴(242)은, 제1 층패턴(242a) 및 제2 층패턴(242b)이 교대로 배치되는 다층 구조로 이루어질 수 있다. 일 예에서 제1 층패턴(242a) 및 제2 층패턴(242b)은 각각 몰리브데늄(Mo)층패턴 및 실리콘(Si)층패턴일 수 있다. 다른 예에서 제1 층패턴(242a) 및 제2 층패턴(242b)은, 각각 루테늄(Ru)층패턴 및 실리콘(Si)층패턴, 몰리브데늄(Mo)층패턴 및 베릴륨(Be)층패턴, 또는 실리콘(Si)층패턴 및 나이오븀(Nb)층패턴일 수도 있다. 고반사물질층패턴(242)은 광에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는다. 고반사물질층패턴(242)의 반사율은 고반사물질층패턴(242)을 구성하는 제1 층패턴(242a) 및 제2 층패턴(242b)의 두께 및 적층 횟수를 조정함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 고반사물질층패턴(242)은 위상반전층패턴(243-1)의 두께보다 작은 두께를 갖지만, 경우에 따라서 위상반전층패턴(243-1)과 동일하거나 더 큰 두께를 가질 수도 있다. 위상반전층패턴(243-1)은 몰리브데늄실리콘(MoSi)과 같은 위상반전물질로 이루어진다. 다른 예에서 위상반전층패턴(243-1)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN), 실리콘옥사이드(SiO2)로 이루어질 수도 있다. 고반사물질층패턴(242) 및 위상반전층패턴(243-1)의 적층구조는 50% 이하의 투과율, 예컨대 대략 6%의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 가질 수 있다. 광차단층패턴(243-2)은 크롬(Cr)과 같은 광차단물질로 이루어질 수 있다.
본 예에 따른 포토마스크(240)에 있어서, 투광기판(241)을 투과하는 입사되는 광(248) 중 20% 내지 90%의 광이 고반사물질층패턴(242)에 의해 다시 투광기판(241)으로 반사된다. 또한 고반사물질층패턴(242)을 투과하는 광의 일부는 위상반전층패턴(243-1)에 의해 다시 투광기판(241)으로 반사된다. 이에 따라 입사되는 광(248)의 14% 내지 74%보다 적은 양의 광이 위상반전층패턴(243-1)으로 흡수된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 고반사물질층패턴(242)이 50%의 반사율을 갖고 위상반전층패턴(243-1)이 6%의 투과율을 갖는 경우, 위상반전층패턴(243-1)의 반사율을 무시하면, 위상반전층패턴(243-1)은 44%의 광만 흡수하며, 따라서 소량 반사되거나 투과되는 광량 외의 나머지 광량이 모두 위상반전층패턴(243-1)으로 흡수되는 경우에 비하여 포토리소그라피 과정에서 위상반전층패턴(243-1)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다른 예에서 고반사물질층패턴(242)의 재료로서 낮은 열전도율을 갖는 물질을 사용하는 경우, 위상반전층패턴(243-1)의 광량 흡수에 의해 발생되는 열이 투광기판(241)으로 전달되는 정도를 억제시킬 수도 있다.
도 10은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 10을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(250)는 투광기판(251) 위에 배치되는 광차단층패턴(253)을 포함한다. 투광기판(251)은 광투과영역(255) 및 광차단영역(256)을 갖는다. 광투과영역(255)에서 투광기판(211)의 표면은 노출되고, 광차단영역(256)에서는 투광기판(251) 위에 광차단층패턴(253)이 배치된다. 광차단영역(256)은 전사패턴들이 배치되는 메인패턴영역 외에도 스크라이브라인이나 프레임영역을 포함할 수 있다. 일 예에서 투광기판(251)은 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 일 예에서 광차단층패턴(253)은 크롬(Cr)과 같은 광차단물질로 이루어질 수 있다. 본 예에 따른 포토마스크(250)에서 광차단층패턴(253)은 입사되는 광(258)의 적어도 20% 내지 90%, 예컨대 50%를 반사시키고, 10% 이하, 예컨대 6%는 투과시킬 수 있는 재질로 이루어진다. 이를 위해 광차단층패턴(253)을 구성하는 물질, 예컨대 크롬(Cr)에 산소(O), 질소(N)와 같은 반사율 조절 성분이 추가될 수 있다. 도면에 나타낸 바와 같이, 광차단층패턴(253)이 50%의 반사율과 6%의 투과율을 갖는 경우, 광차단층패턴(253)에 입사되는 광(258) 중 44%의 광량만 광차단층패턴(253)으로 흡수되며, 따라서 소량 반사되거나 투과되는 광량 외의 나머지 광량이 모두 광차단층패턴(253)으로 흡수되는 경우에 비하여 포토리소그라피 과정에서 광차단층패턴(253)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 다른 예에서 고반사물질층패턴(252)의 재료로서 낮은 열전도율을 갖는 물질을 사용하는 경우, 광차단층패턴(253)의 광량 흡수에 의해 발생되는 열이 투광기판(241)으로 전달되는 정도를 억제시킬 수도 있다. 비록 본 예에서는 바이너리(binary) 형태의 포토마스크를 예로 들었지만, 위상반전 형태의 포토마스크의 경우에도 광차단층패턴(253) 대신 위상반전층패턴이 사용된다는 점을 제외하고는 모두 동일하다.
도 11은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 12는 도 11의 선 I-I'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(260)는, 투광기판(261) 위에 배치되는 광차단층패턴(263)을 포함한다. 일 예에서 투광기판(261)은, 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 투광기판(261)은 광투과영역(265) 및 광차단영역(266)을 가질 수 있다. 광투과영역(265)에서 투광기판(261)의 표면은 노출될 수 있다. 광차단영역(266)에서 투광기판(261) 위에는 광차단층패턴(263)이 배치될 수 있다. 일 예에서 전사패턴(263)은 광차단물질, 예컨대 크롬(Cr) 재질로 이루어질 수 있다. 광차단층패턴(263)은 노광 과정을 통해 웨이퍼로 전사되는 전사패턴을 포함할 뿐만 아니라, 스크라이브라인이나 프레임영역에 배치되는 광차단패턴도 포함될 수 있다. 본 예에서 광차단층패턴(263)은 사각 형상이지만, 이는 단지 일 예로서 웨이퍼상에 최종 형성하고자 하는 패턴에 따라서 원형의 홀 형상과 같이 사각 형상 이외의 형상일 수 있으며, 그 크기 또한 다양하게 변형될 수 있다.
광차단층패턴(263)은, 내부의 제2 광차단층패턴(263b)과, 제2 광차단층패턴(263b)을 둘러싸는 제1 광차단층패턴(263a)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 광차단층패턴(263a)은 제1 두께(t1)를 갖는다. 제2 광차단층패턴(263b)은 제1 광차단층패턴(263a)의 제1 두께(t1)보다 상대적으로 얇은 제2 두께(t2)를 갖는다. 제1 광차단층패턴(263a)의 제1 두께(t1)는 블랭크 마스크에서 제공되는 광차단층의 두께일 수 있다. 제2 광차단층패턴(263b)의 제2 두께(t2)는 블랭크 마스크에서 제공되는 광차단층의 두께에서 일정 두께만큼 얇아진 두께일 수 있다. 일 예에서 제2 광차단층패턴(263b)의 제2 두께(t2)는 제1 광차단층패턴(263a)의 제1 두께(t1)의 대략 50% 내지 90%일 수 있다. 광차단층패턴(263)을 투과하는 광량은 광차단층패턴(263)의 두께에 의해 영향을 받는다. 즉 광차단층패턴(263)이 충분한 두께를 가질 경우 광차단층패턴(263)을 투과하는 광량은 적지만, 광차단층패턴(263)의 두께가 작아질수록 광차단층패턴(263)을 투과하는 광량이 증가할 수 있다. 따라서 제2 광차단층패턴(263b)의 제2 두께(t2)가 너무 얇을 경우, 예컨대 제1 광차단층패턴(263a)의 제1 두께(t1)의 50%보다 작을 경우 제2 광차단층패턴(263b)을 투과하는 광량이 증가하여 제2 광차단층패턴(263b)이 웨이퍼로 전사되지 않을 수 있다. 일 예에서 제1 광차단층패턴(263a)의 제1 두께(t1)는 제1 광차단층패턴(263a)을 투과하는 광량이 입사하는 광량의 대략 4% 내지 40%가 되도록 하는 두께일 수 있다. 또한 제2 광차단층패턴(263b)의 제2 두께(t2)는 제2 광차단층패턴(263b)을 투과하는 광량이 입사하는 광량의 대략 7% 내지 60%가 되도록 하는 두께일 수 있다.
도 13은 도 11 및 도 12의 포토마스크를 사용하여 노광을 수행하는 경우의 광 흡수량을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 13에서 도 11 및 도 12와 동일한 참조부호는 동일한 요소를 의미한다. 도 13을 참조하면, 제1 광차단층패턴(263a) 및 제2 광차단층패턴(263b)이 동일한 물질층으로 이루어짐에 따라 투광기판(261)을 투과하여 제1 광차단층패턴(263a)으로 조사되는 광(268) 중 제1 광차단층패턴(263a)으로부터 반사되는 광량과 제2 광차단층패턴(263b)으로 조사되는 광(269) 중 제2 광차단층패턴(263b)으로부터 반사되는 광량은 실질적으로 동일하다. 일 예에서 도면에 나타낸 바와 같이 투광기판(261)을 투과하여 제1 광차단층패턴(263a)으로 조사되는 광(268) 중 제1 광차단층패턴(263a)으로부터 반사되는 광량과, 제2 광차단층패턴(263b)으로 조사되는 광(269) 중 제2 광차단층패턴(263b)으로부터 반사되는 광량은 대략 24%로 실질적으로 동일할 수 있다. 반면에 제1 광차단층패턴(263a) 및 제2 광차단층패턴(263b)이 다른 두께를 가짐에 따라 제1 광차단층패턴(263a) 및 제2 광차단층패턴(263b)을 각각 투과되는 광량들은 서로 다를 수 있다. 구체적으로 투광기판(261)을 투과하여 제1 광차단층패턴(263a)으로 조사되는 광(268) 중 대략 6%의 광량이 제1 광차단층패턴(263a)을 투과하고, 따라서 제1 광차단층패턴(263a) 내로 흡수되는 광량은 조사되는 광(268)의 대략 70%가 된다. 투광기판(261)을 투과하여 제2 광차단층패턴(263b)으로 조사되는 광(269) 중 대략 6%의 광량이 제2 광차단층패턴(263b)을 투과하고, 따라서 제2 광차단층패턴(263b) 내로 흡수되는 광량은 조사되는 광(269)의 대략 50%가 된다. 이와 같이 상대적으로 얇은 제2 두께(t2)를 갖는 제2 광차단층패턴(263b)에서의 광 흡수량이 감소되며, 따라서 조사되는 광 흡수로 인해 전체 광차단층패턴(263)에서 광 흡수에 의해 유발되는 열의 양을 감소시킬 수 있다. 이와 같은 노광과정에서의 광흡수량 분포는 광차단층패턴(263) 대신 위상반전층패턴이 적용되는 위상반전마스크의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 14는 도 11 및 도 12의 포토마스크를 사용한 포토리소그라피 공정을 수행하여 형성된 포토레지스트층패턴을 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 15는 도 14의 선 II-II'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 14 및 도 15를 도 11 및 도 12와 함게 참조하면, 도 11 및 도 12의 포토마스크(260)를 이용하여 기판(381) 위의 패턴대상층(382) 상에 형성된 포토레지스트층에 대한 포토리소그라피 공정을 수행한다. 포토레지스트층이 포지티브(positive)형인 경우, 광투과영역(265)을 투과한 광이 조사되는 영역(391)에서 포토레지스트층은 현상에 의해 제거되고, 광차단영역(266)의 광차단층패턴(263)에 대응되는 영역(392)에서는 현상에 의해 제거되지 않고 남은 포토레지스트층패턴(383)이 형성된다. 즉 포토레지스트층패턴(383)은 제1 광차단층패턴(263a) 및 제2 광차단층패턴(263b)이 전사되어 형성되는 패턴으로서, 광차단층패턴(263)이 서로 다른 두께의 제1 광차단층패턴(263a) 및 제2 광차단층패턴(263b)으로 이루어지더라도 기판(381) 위에 형성되는 포토레지스트층패턴으로 전사시키는데 있어서 영향을 주지 않는다. 본 예 뿐만 아니라 이하의 다른 예에 따른 포토마스크를 이용하는 경우에서도 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이 광차단층패턴이 전사된 포토레지스트층패턴(383)이 형성된다.
도 16은 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 17은 도 16의 선 III-III'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 16 및 도 17을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(270)는, 투광기판(271) 위에 배치되는 광차단층패턴(273)을 포함한다. 일 예에서 투광기판(271)은, 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 포토마스크(270)은 광투과영역(275) 및 광차단영역(276)을 가질 수 있다. 광투과영역(275)에서 투광기판(271)의 표면은 노출될 수 있다. 광차단영역(276)에서 투광기판(271) 위에는 광차단층패턴(273)이 배치될 수 있다. 일 예에서 광차단층패턴(273)은 광차단물질, 예컨대 크롬(Cr) 재질로 이루어질 수 있다. 다른 예에서 광차단층패턴(273) 대신 위상반전층패턴이 사용될 수도 있다. 위상반전층패턴은 위상반전물질, 예컨대 몰리브데늄실리콘(MoSi), 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN), 또는 실리콘옥사이드(SiO2) 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우 광차단영역(276)은 위상반전영역이 된다. 본 예에서 광차단층패턴(273)은 사각 형상이지만, 이는 단지 일 예로서 웨이퍼상에 최종 형성하고자 하는 패턴에 따라서 원형의 홀 형상과 같이 사각 형상 이외의 형상일 수 있으며, 그 크기 또한 다양하게 변형될 수 있다.
광차단층패턴(273)은, 제1 두께(t3)를 갖는 제1 광차단층패턴(273a)과, 제1 두께(t3)보다 작은 제2 두께(t4)를 갖는 제2 광차단층패턴(273b)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 광차단층패턴(273a) 및 제2 광차단층패턴(273b)은 동일한 물질층으로 이루어진다. 제2 광차단층패턴(273b)은, 하나의 광차단영역(276) 내에서 복수개로 배치될 수 있다. 제2 광차단층패턴(273b)들의 각각은 하나의 광차단영역(276) 내에서 일 방향, 예컨대 제1 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형태로 이루어질 수 있다. 제2 광차단층패턴(273b)들의 각각은 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라서 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 제1 광차단층패턴(273a)은 제2 광차단층패턴(273b)들의 각각을 둘러싸도록 배치된다. 이에 따라 제1 방향을 따라 제2 광차단층패턴(273b)들의 양 단부에는 제1 광차단층패턴(273a)이 배치된다. 제2 방향을 따라서는 제1 광차단층패턴(273a) 및 제2 광차단층패턴(273b)이 교대로 배치되지만, 양 가장자리에는 항상 제1 광차단층패턴(273a)이 배치된다. 이와 같은 광차단층패턴(273)의 배치 구조에 따라 광투과영역(275)에 접하는 광차단층패턴(273)의 모든 가장자리에는 상대적으로 두꺼운 제1 두께(t3)의 제1 광차단층패턴(273a)이 배치되어, 광투과영역(275)과 광차단영역(276)의 경계 부근에서 투과되는 광과 차단되는 광의 차이를 충분히 확보할 수 있다.
제1 광차단층패턴(273a)의 제1 두께(t3)는 블랭크 마스크에서 제공되는 광차단층의 두께일 수 있다. 제2 광차단층패턴(273b)의 제2 두께(t4)는 블랭크 마스크에서 제공되는 광차단층의 두께에서 일정 두께만큼 작아진 두께일 수 있다. 일 예에서 제2 광차단층패턴(273b)의 제2 두께(t4)는 제1 광차단층패턴(273a)의 제1 두께(t3)의 대략 50% 내지 90%일 수 있다. 제2 광차단층패턴(273b)의 제2 두께(t4)가 너무 얇을 경우, 예컨대 제2 광차단층패턴(273b)의 제2 두께(t4)가 제1 광차단층패턴(273a)의 제1 두께(t3)의 50%보다 작을 경우 제2 광차단층패턴(273b)을 투과하는 광량이 증가하여 제2 광차단층패턴(273b)이 웨이퍼로 전사되지 않을 수 있다. 일 예에서 제1 광차단층패턴(273a)의 제1 두께(t3)는 제1 광차단층패턴(273a)을 투과하는 광의 투과율이 입사광의 대략 4% 내지 40%가 되도록 하는 두께일 수 있다. 또한 제2 광차단층패턴(273b)의 제2 두께(t4)는 제2 광차단층패턴(273b)을 투과하는 광의 투과율이 입사광의 대략 7% 내지 60%가 되도록 하는 두께일 수 있다.
도 18은 도 16 및 도 17의 포토마스크를 사용하여 노광을 수행하는 경우의 광 흡수량을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 18에서 도 16 및 도 17과 동일한 참조부호는 동일한 요소를 의미한다. 도 18을 참조하면, 제1 광차단층패턴(273a) 및 제2 광차단층패턴(273b)이 동일한 물질층으로 이루어짐에 따라 투광기판(271)을 투과하여 제1 광차단층패턴(273a)으로 조사되는 광(278) 중 제1 광차단층패턴(273a)으로부터 반사되는 광량과, 제2 광차단층패턴(273b)으로 조사되는 광(279) 중 제2 광차단층패턴(273b)으로부터 반사되는 광량은 실질적으로 동일하다. 즉 투광기판(271)을 투과하여 제1 광차단층패턴(273a)으로 조사되는 광(278) 중 제1 광차단층패턴(273a)으로부터 반사되는 광량과, 제2 광차단층패턴(273b)으로 조사되는 광(279) 중 제2 광차단층패턴(273b)으로부터 반사되는 광량은 모두 대략 24%일 수 있다. 반면에 제1 광차단층패턴(273a) 및 제2 광차단층패턴(273b)이 다른 두께를 가짐에 따라, 제1 광차단층패턴(273a) 및 제2 광차단층패턴(273b)을 각각 투과되는 광량은 서로 다를 수 있다. 구체적으로 투광기판(271)을 투과하여 제1 광차단층패턴(273a)으로 조사되는 광(278) 중 대략 6%의 광량이 제1 광차단층패턴(273a)을 투과하고, 따라서 제1 광차단층패턴(273a) 내로 흡수되는 광량은 조사되는 광(278)의 대략 70%가 된다. 반면에 투광기판(271)을 투과하여 제2 광차단층패턴(273b)으로 조사되는 광(279) 중 대략 26%의 광량이 제2 광차단층패턴(273b)을 투과하고, 따라서 제2 광차단층패턴(273b) 내로 흡수되는 광량은 조사되는 광(279)의 대략 50%가 된다. 이와 같이 상대적으로 얇은 제2 두께(t4)를 갖는 제2 광차단층패턴(273b)에서의 광 흡수량이 감소되며, 따라서 조사되는 광 흡수로 인해 광차단층패턴(273)에서 발생되는 열의 전체 양을 감소시킬 수 있다.
도 19는 본 개시의 또 다른 예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 20은 도 19의 선 IV-IV'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 19 및 도 20을 참조하면, 본 예에 따른 포토마스크(280)는, 투광기판(281) 위에 배치되는 광차단층패턴(283)을 포함한다. 일 예에서 투광기판(281)은, 광투과물질, 예컨대 쿼츠(quartz) 재질로 이루어질 수 있다. 포토마스크(280)은 광투과영역(285) 및 광차단영역(286)을 가질 수 있다. 광투과영역(285)에서 투광기판(281)의 표면은 노출될 수 있다. 광차단영역(286)에서 투광기판(281) 위에는 광차단층패턴(283)이 배치될 수 있다. 일 예에서 광차단층패턴(283)은 광차단물질, 예컨대 크롬(Cr) 재질로 이루어질 수 있다. 다른 예에서 광차단층패턴(283) 대신 위상반전물질, 예컨대 몰리브데늄실리콘(MoSi) 재질로 이루어질 수 있는 위상반전층패턴이 사용될 수도 있다. 이 경우 광차단영역(286)은 위상반전영역이 된다. 본 예에서 광차단층패턴(283)은 사각 형상이지만, 이는 단지 일 예로서 웨이퍼상에 최종 형성하고자 하는 패턴에 따라서 원형의 홀 형상과 같이 사각 형상 이외의 형상일 수 있으며, 그 크기 또한 다양하게 변형될 수 있다.
광차단층패턴(283)은, 내부에서 투광기판(310)을 노출시키는 복수개의 트랜치 세그먼트(trench segment)(283a)들을 가질 수 있다. 트랜치 세그먼트(283a)들의 각각은 광차단층패턴(283) 내에서 제1 방향으로 길게 연장되는 스트라이프 형태로 이루어질 수 있으며, 제1 방향과 실질적으로 수직인 제2 방향을 따라서 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 방향을 따라서 광차단층패턴(283) 및 트랜치 세그먼트(283a)가 교대로 배치된다.
트랜치 세그먼트(283a)의 폭(w1)은, 비록 트랜치 세그먼트(283a)에 의해 투광기판(281) 표면이 노출되더라도, 포토리소그라피 공정시 트랜치 세그먼트(283a) 자체가 웨이퍼에 전사되지 않을 수 있는 정도의 폭이다. 이와 같은 조건의 트랜치 세그먼트(283a)의 폭(w1)은 광차단층패턴(283)의 크기 및 두께, 사용되는 광의 파장, 포토리소그라피 장치에서 사용되는 조명계 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다. 이와 같이 포토리소그라피 공정시 트랜치 세그먼트(283a) 자체가 웨이퍼에 전사되지 않음에 따라 웨이퍼에는 트랜치 세그먼트(283a)를 포함하는 광차단층패턴(283) 전체 형상의 패턴이 전사될 수 있다.
본 예에 따른 포토마스크(280)에 있어서, 트랜치 세그먼트(283a)에 의해 노출되는 광차단층패턴(283)의 측면을 통해 광차단층패턴(283)이 흡수하는 광 에너지에 의해 발생되는 열이 발산될 수 있으며, 이에 따라 노광 과정에서 광차단층패턴(283)에 의한 광 에너지 흡수로 인한 온도 상승을 억제할 수 있다. 더욱이 광차단층패턴(283)과 투광기판(281) 사이의 접촉면적이 트랜치 세그먼트(283a) 면적만큼 줄어들므로, 광차단층패턴(283)에서 발생되는 열이 투광기판(281)으로 전달되는 현상이 억제될 수 있다. 또한 트랜치 세그먼트(283a)는, 패터닝에 영향을 주지 않는 범위 내에서 트랜치 세그먼트(283a)를 투과하는 광의 회절을 유발시켜 인접한 광차단층패턴(283)을 투과하는 광을 상쇄시킬 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다. 본 출원에서 제시한 기술적 사상이 반영되는 한 다양한 다른 변형예들이 가능할 것이다.
110...블랭크 마스크 111...투광기판
112...고반사물질층 113...광차단층
114...포토레지스트층

Claims (35)

  1. 투광기판;
    상기 투광기판 위에 배치되는 고반사물질층; 및
    상기 고반사물질층 위에 배치되는 광차단층을 포함하는 블랭크 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고반사물질층은, 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어지는 블랭크 마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고반사물질층은 산소(O) 및 질소(N) 중 어느 하나의 성분을 추가로 포함하는 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고반사물질층은 다층 구조로 이루어지는 블랭크 마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다층 구조는, 몰리브데늄(Mo)층 및 실리콘(Si)층이 교대로 배치되는 구조를 포함하는 블랭크 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고반사물질층은 조사되는 광량에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는 블랭크 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고반사물질층은 상기 전사패턴층의 두께보다 작은 두께를 갖는 블랭크 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층은 크롬(Cr)층을 포함하는 블랭크 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고반사물질층 및 광차단층 사이에 배치되는 위상반전층을 더 포함하는 블랭크 마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고반사물질층 및 위상반전층은 50% 이하의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 갖는 블랭크 마스크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층 위에 배치되는 포토레지스트층을 더 포함하는 블랭크 마스크.
  12. 투광기판; 및
    상기 투광기판 위에 배치되며 조사되는 광량의 20% 내지 90%를 반사시키는 재질로 이루어지는 광차단층을 포함하는 블랭크 마스크.
  13. 투광기판;
    상기 투광기판 위에서 상기 투광기판의 광투과영역을 노출시키도록 배치되는 고반사물질층패턴; 및
    상기 고반사물질층 위에 배치되는 광차단층패턴을 포함하는 포토마스크.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴은, 실리콘(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 플래티넘(Pt), 류테늄(Ru), 크롬(Cr), 스태늄(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질로 이루어지는 포토마스크.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴은 산소(O) 및 질소(N) 중 어느 하나의 성분을 추가로 포함하는 포토마스크.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴은 다층 구조로 이루어지는 포토마스크.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 다층 구조는, 몰리브데늄(Mo)층패턴 및 실리콘(Si)층패턴이 교대로 배치되는 구조를 포함하는 포토마스크.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴은 조사되는 광량에 대한 20% 내지 90%의 반사율을 갖는 포토마스크.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴은 상기 광차단층패턴의 두께보다 작은 두께를 갖는 포토마스크.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 광차단층패턴은 크롬(Cr)층으로 이루어지는 포토마스크.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 광차단층패턴 및 고반사물질층패턴 사이에 배치되는 위상반전층패턴을 더 포함하는 포토마스크.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 고반사물질층패턴 및 위상반전층패턴은 50% 이하의 투과율과 150도 내지 250도의 위상반전율을 갖는 포토마스크.
  23. 투광기판; 및
    상기 투광기판 위에 배치되며, 상기 투광기판을 통해 조사되는 광량의 20% 내지 90%를 반사시키는 재질로 이루어지는 광차단층패턴을 포함하는 포토마스크.
  24. 투광기판; 및
    상기 투광기판 위에 배치되는 상대적으로 두꺼운 제1 광차단층패턴 및 상대적으로 얇은 제2 광차단층패턴으로 이루어지는 광차단층패턴을 포함하며,
    상기 광차단층패턴은 포토리소그라피 공정에 의해 웨이퍼로 전사되는 포토마스크.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 투광기판은, 상기 투광기판이 노출되는 광투과영역 및 상기 광차단층패턴이 배치되는 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴은 상기 광차단층패턴의 내부에 배치되고, 상기 제1 광차단층패턴은 상기 광차단층패턴의 가장자리에서 상기 제2 광차단층패턴을 둘러싸도록 배치되는 포토마스크.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴은, 상기 광차단층패턴의 내부에서 일 방향을 따라 길게 배치되는 포토마스크.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴은, 다른 방향을 따라 상호 이격되도록 배치되는 복수개로 이루어지는 포토마스크.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 광차단층패턴의 둘레를 따라 가장자리에는 상기 제1 광차단층패턴이 배치되는 포토마스크.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴의 두께는 상기 제1 광차단층패턴 두께의 50% 내지 90%인 포토마스크.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴은 상기 제1 광차단층패턴으로 조사되는 광량의 4% 내지 40%가 투과되도록 하는 두께를 갖고, 상기 제2 광차단층패턴은 상기 제2 광차단층패턴으로 조사되는 광량의 7% 내지 60%가 투과되도록 하는 두께를 갖는 포토마스크.
  32. 제24항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴 및 제2 광차단층패턴은 동일한 반사율을 갖는 포토마스크.
  33. 투광기판; 및
    상기 투광기판 위에 배치되며 내부에서 상기 투광기판을 노출시키는 트랜치 세그먼트들을 갖는 광차단층패턴을 포함하며,
    상기 트랜치 세그먼트를 갖는 광차단층패턴은 포토리소그라피 공정에 의해 웨이퍼로 전사되는 포토마스크.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 트랜치 세그먼트들은 제1 방향을 따라 길게 배치되고 상기 제1 방향과 실질적으로 수직한 제2 방향을 따라서는 상호 이격되도록 배치되는 포토마스크.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 제2 방향으로의 트랜치 세그먼트의 폭은, 상기 트랜치 세그먼트 자체가 포토리소그라피 과정에서 웨이퍼로 전사되지 않을 정도의 폭인 포토마스크.
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