KR20190019329A - 다층 전사패턴을 갖는 포토마스크 - Google Patents

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Abstract

포토마스크는, 투광기판, 및 투광기판 위에서 제1 위상반전층패턴, 제2 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴이 순차적으로 적층되어 구성되는 위상반전층패턴을 포함한다. 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴의 광 투과율은 상기 제2 위상반전층패턴의 광 투과율보다 작다.

Description

다층 전사패턴을 갖는 포토마스크{Photomask having multi-layered transfer pattern}
본 개시의 여러 실시예들은, 일반적으로 포토마스크에 관한 것으로서, 특히 다층 전사패턴을 갖는 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. 포토마스크는 투과형 포토마스크 및 반사형 포토마스크로 구분될 수 있다. 투과형 포토마스크의 일 예로 바이너리 포토마스크 및 위상반전 포토마스크가 있다. 반사형 포토마스크의 일 예로 극자외선 포토마스크가 있다.
노광 공정 과정에서, 노광 장비 내에서 특정 파장의 광이 포토마스크를 통해 웨이퍼상의 포토레지스트층으로 조사된다. 위상반전 포토마스크의 경우, 광이 투광기판 및 위상반전패턴을 투과하여 웨이퍼상으로 조사된다. 이때 투광기판을 투과하는 광은 위상을 유지하는 반면, 위상반전패턴을 투과하는 광은 위상이 반전된다. 반사형 포토마스크의 경우, 광이 다층 반사층으로부터 반사되어 웨이퍼상으로 조사된다. 이때 흡수층패턴으로 조사되는 광은 흡수층패턴에 의해 대부분 흡수된다. 이와 같은 위상반전 포토마스크 및 반사형 포토마스크는, 조사되는 광이 전사패턴의 표면에 대해 비스듬하게 조사되는 사입사 광인 경우, 전사패턴의 가장자리에서는 상대적으로 얇은 두께의 전사패턴을 투과하거나 흡수된다. 따라서 이 경우 전사패턴의 중심부를 투과하거나 흡수되는 경우에 비하여 다른 투과율, 다른 위상, 및 다른 흡수율을 가질 수 있으며, 이는 노광 공정에서의 정밀도를 떨어뜨리는 원인으로 작용될 수 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제는, 사입사 광에 대해 전사패턴, 즉 위상반전패턴의 가장자리를 투과하는 광의 광량을 감소시킬 수 있도록 하는 위상반전 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 과제는, 사입사 광에 대해 다층 반사층으로부터 반사되어 전사패턴, 즉 흡수층패턴의 가장자리를 향하는 반사광의 흡수율을 증가시킬 수 있도록 하는 반사형 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 예에 따른 포토마스크는, 투광기판, 및 투광기판 위에서 제1 위상반전층패턴, 제2 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴이 순차적으로 적층되어 구성되는 위상반전층패턴을 포함한다. 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴의 광 투과율은 상기 제2 위상반전층패턴의 광 투과율보다 작다.
본 개시의 일 예에 따른 포토마스크는, 기판과, 기판 위에 배치되는 다중 반사층과, 그리고 다중 반사층 위에서 제1 흡수층패턴 및 제2 흡수층패턴이 순차적으로 적층되어 구성되는 흡수층패턴을 포함한다. 제2 흡수층패턴의 광 흡수율은 제1 흡수층패턴의 광 흡수율보다 높다.
여러 실시예들에 따르면, 사입사 광에 대해 전사패턴, 즉 위상반전층패턴 또는 흡수층패턴의 모서리를 투과하는 광의 광량을 감소시키거나 광 흡수율을 증가시킬 수 있도록 함으로써 포토리소그라피 공정에서의 패턴 전사의 정밀도를 증가시킬 수 있다는 이점이 제공된다.
도 1은 일반적으로 위상반전 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 예에 따른 위상반전 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 3은 본 개시의 일 예에 따른 위상반전 포토마스크의 기능을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 예에 따른 반사형 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 예에 따른 반사형 포토마스크의 기능을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.
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 일반적으로 위상반전 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 위상반전 포토마스크(100)는, 투광기판(110) 및 위상반전층패턴(120)을 포함한다. 일 예에서 투광기판(110)은 쿼츠(quartz)와 같은 투광성 재질로 구성될 수 있다. 투광기판(110)은, 상호 반대되는 상부면(111) 및 하부면(112)을 갖는다. 위상반전층패턴(120)은 투광기판(110)의 상부면(111) 위에 배치된다. 위상반전층패턴(120) 사이의 투광기판(110)은 노출된다. 일 예에서, 위상반전층패턴(120)은, 투과하는 광의 위상을 변환시키는 물질층, 예컨대 크롬산화물(CrOx) 또는 몰리브덴실리사이드(molybden silicide)와 같은 물질층으로 구성될 수 있다. 다른 예에서, 위상반전층패턴(120)은, 실리콘나이트라이드(SiN), 실리콘옥사이드나이트라이드(SiON), 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 및 실리콘산화물(SiO2)과 같은 물질층들의 조합으로 구성될 수도 있다. 위상반전층패턴(120)은 대략 5% 내지 90%, 예컨대 대략 20%의 광 투과율을 가질 수 있다. 위상반전층패턴(120)을 투과하는 광은 대략 180도 위상이 반전된다.
이와 같은 위상반전 포토마스크(100)를 이용하여 노광 공정을 수행하는 경우, 위상반전 포토마스크(100)는 노광 장비 내에서 광원과 웨이퍼 사이에 배치된다. 광원과 위상반전 포토마스크(100) 사이에는 조명계가 배치된다. 조명계로는 향상된 해상도(resolution) 및 초점심도(DOF; Depth of Focus)를 갖는 변형 조명계(off axis illumination)가 사용될 수 있다. 일 예에서 변형 조명계는, 애눌러(annular), 다이폴(dipol), 또는 쿼드러폴(quadrupol)일 수 있다. 웨이퍼는 패터닝하고자 하는 물질층 위에 형성되는 포토레지스트층을 갖는다. 위상반전 포토마스크(100)는 위상반전층패턴(120)이 웨이퍼를 향하도록 배치된다. 광원으로부터 출사되어 변형 조명계를 통과하는 광은, 위상반전 포토마스크(100)의 투광기판(110) 하부면(111)으로 비스듬하게 조사되어 투광기판(110)을 투과한다. 투광기판(110)을 투과한 사입사 광은, 위상반전층패턴(120)을 투과하여 웨이퍼로 도달되거나, 또는 위상반전층패턴(120)을 투과하지 않고 그대로 웨이퍼로 도달된다. 변형 조명계를 통과하여 위상반전 포토마스크(100)를 투과하기까지 사입사 광은 비스듬한 광경로를 유지한다.
실질적으로 투광기판(110)의 굴절율과 위상반전층패턴(120)의 굴절율이 서로 다르므로, 경계에서 광의 경로가 일정 각도가 바뀔 수 있다. 그러나 설명의 간단을 위해, 본 실시예의 설명 및 도면에서, 위상반전 포토마스크(100)를 투과하는 광이 동일한 경로를 유지하고 있는 것으로 가정하기로 한다. 굴절율의 차이로 인해 포토마스크(100)를 투과하는 광의 경로가 일정 정도 변경되더라도, 본 실시예에 따라 위상 편차에 의한 패턴 전사 오류가 억제되는 과정이 동일하게 적용될 수 있다.
도면에서 투광기판(110) 만을 투과하여 웨이퍼로 조사되는 사입사 광(131)은, 위상이 반전되지 않은 상태로 웨이퍼에 조사된다. 반면에 투광기판(110) 및 위상반전층패턴(120)을 투과하여 웨이퍼로 조사되는 사입사 광(141-143)은, 위상이 반전된 상태로 웨이퍼에 조사된다. 그런데 위상반전층패턴(120)을 투과하는 과정에서, 사입사 광이 투과하는 위상반전층패턴(120)의 두께가 다른 경우 광의 투과율도 달라지며, 위상반전각 또한 달라진다. 예컨대 위상반전층패턴(120)의 완전히 투과하는 사입사 광(141)의 경우 20%의 투과율로 투과되며, 180도 위상이 반전된다. 반면에 위상반전층패턴(120)의 모서리만을 투과하는 사입사 광(142, 143)의 경우, 예컨대 75%의 투과율로 투과되며, 그에 따라 45도 위상만이 반전된다. 이와 같이 변형 조명계를 적용함에 따라 위상반전 포토마스크(100)에 사입사 광이 사용되는 경우, 위상반전층패턴(120)을 투과하는 광의 위상반전각이 균일하지 않으며, 이는 포토리소그라피 공정에 의해 웨이퍼상에 형성하고자 하는 패턴의 정밀도를 저하시키는 원인으로 작용할 수 있다. 특히 위상반전층패턴(120)의 모서리 부분을 투과하는 광 투과도가 중심부를 투과하는 광 투과도보다 높음에 따라 이와 같은 위상반전각의 불균일에 의한 부정적인 효과가 증대될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 예에 따른 위상반전 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 예에 따른 위상반전 포토마스크(200)는, 투광기판(210) 및 위상반전층패턴(220)을 포함한다. 일 예에서 투광기판(210)은 쿼츠(quartz)와 같은 투광성 재질로 구성될 수 있다. 투광기판(210)은, 상호 반대되는 상부면(211) 및 하부면(212)을 갖는다. 위상반전층패턴(220)은 투광기판(210)의 상부면(211) 위에 배치된다. 위상반전층패턴(220) 사이의 투광기판(210)은 노출된다. 위상반전층패턴(220)은 전사패턴을 구성한다. 즉 포토리소그라피 공정을 통해 위상반전층패턴(220)은 웨이퍼 상의 포토레지스트층으로 전사될 수 있다.
위상반전층패턴(220)은, 제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223)이 순차적으로 적층되는 다층 구조를 갖는다. 일 예에서 제2 위상반전층패턴(222)은, 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)과 다른 물질층으로 구성된다. 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은 동일한 물질층으로 구성될 수 있다. 일 예에서 제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223)은, 각각 MoSiN층, SiN층, SiON층, Mo층, Si층, O층, N층, C층, Ta층, Ru층, Al층, Ni층, 또는 Co층을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제2 위상반전층패턴(222)은 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는다. 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은 동일한 두께를 가질 수 있다.
제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223) 각각의 물질층 또는 두께와 상관없이, 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은, 각각 제2 위상반전층패턴(222)의 광 투과율보다 작은 광 투과율을 갖는다. 일 예에서 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은 실질적으로 동일한 광 투과율를 가질 수 있다. 예컨대 제2 위상반전층패턴(222)은 대략 80%의 광 투과율을 가질 수 있다. 그리고 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은 각각 대략 50%의 광 투과율을 가질 수 있다.
제1 위상반전층패턴(221)은 제1 위상반전차를 갖는다. 제2 위상반전층패턴(222)은 제2 위상반전차를 갖는다. 제3 위상반전층패턴(223)은 제3 위상반전차를 갖는다. 제1 위상반전차, 제2 위상반전차, 및 제3 위상반전차의 총 합은 180도일 수 있다. 제2 위상반전차는, 제1 위상반전차 및 제3 위상반전차보다 크다. 제1 위상반전차와 제3 위상반전차는 실질적으로 동일할 수 있다. 일 예에서 제2 위상반전차는 실질적으로 90도일 수 있다. 그리고 제1 위상반전차 및 제3 위상반전차는 각각 실질적으로 45도일 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 예에 따른 위상반전 포토마스크의 기능을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 3에서 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 위상반전 포토마스크(200)를 이용하여 노광 공정을 수행하는 경우, 위상반전 포토마스크(200)는 노광 장비 내에서 광원과 웨이퍼 사이에 배치된다. 광원과 위상반전 포토마스크(200) 사이에는 조명계가 배치된다. 조명계로는 향상된 해상도 및 초점심도를 갖는 변형 조명계가 사용될 수 있다. 일 예에서 변형 조명계는, 애눌러(annular), 다이폴(dipol), 또는 쿼드러폴(quadrupol)일 수 있다. 웨이퍼는 패터닝하고자 하는 물질층 위에 형성되는 포토레지스트층을 갖는다. 위상반전 포토마스크(200)는 위상반전층패턴(220)이 웨이퍼를 향하도록 배치된다. 광원으로부터 출사되어 변형 조명계를 통과하는 광은, 위상반전 포토마스크(200)의 투광기판(210) 하부면(212)으로 비스듬하게 조사되어 투광기판(210)을 투과한다. 투광기판(210)을 투과한 사입사 광은, 위상반전층패턴(220)을 투과하여 웨이퍼로 도달되거나, 또는 위상반전층패턴(220)을 투과하지 않고 그대로 웨이퍼로 도달된다. 변형 조명계를 통과하여 위상반전 포토마스크(200)를 투과하기까지 사입사 광은 비스듬한 광경로를 유지한다.
본 예에서 위상반전 포토마스크(200)의 제1 위상반전층패턴(221) 및 제3 위상반전층패턴(223)은, 각각 50%의 광 투과율과 45도의 위상반전도를 갖고, 제2 위상반전층패턴(222)은 80%의 광 투과율과 90도의 위상반전도를 갖는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 도면에서 투광기판(210) 만을 투과하여 웨이퍼로 조사되는 사입사 광(231)은, 위상이 반전되지 않은 상태로 웨이퍼에 조사된다. 반면에 투광기판(210) 및 위상반전층패턴(220)을 투과하여 웨이퍼로 조사되는 사입사 광(241-243)은, 위상이 반전된 상태로 웨이퍼에 조사된다.
제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223)을 모두 투과하는 사입사 광(241)의 경우 20%의 투과율로 투과된다. 구체적으로 제1 위상반전층패턴(221)은, 투광기판(210)을 투과한 사입사 광(241)의 대략 50%의 광량을 투과시킨다. 제2 위상반전층패턴(222)은, 제1 위상반전층패턴(221)을 투과한 사입사 광(241)의 대략 80%의 광량을 투과시킨다. 이에 따라 제1 위상반전층패턴(221) 및 제2 위상반전층패턴(222)은, 투광기판을 투과한 사입사 광(241)의 대략 40%의 광량을 투과시킨다. 제3 위상반전층패턴(223)은, 제1 위상반전층패턴(221) 및 제2 위상반전층패턴(222)을 투과하는 사입사 광(241)의 대략 50%의 광량을 투과시킨다. 따라서 제3 위상반전층패턴(223)은, 투광기판을 투과한 사입사 광(241)의 대략 40% 광량의 50%, 즉 20%의 광량을 투과시킨다.
제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223)을 모두 투과하는 사입사 광(241)은 180도 위상이 반전된다. 제1 위상반전층패턴(221)을 투과하는 사입사 광(241)은 45도 위상이 반전된다. 제2 위상반전층패턴(222)을 투과하는 사입사 광(241)은 90도 위상이 반전되므로, 제1 위상반전층패턴(221) 및 제2 위상반전층패턴(222)을 모두 투과하는 사입사 광(241)은 135도 위상이 반전된다. 제3 위상반전층패턴(223)을 투과하는 사입사 광(241)은 45도 위상이 반전되므로, 제1 위상반전층패턴(221), 제2 위상반전층패턴(222), 및 제3 위상반전층패턴(223)을 모두 투과하는 사입사 광(241)은 180도 위상이 반전된다.
반면에 투광기판(200)의 상부면(211)에 인접하는 위상반전층패턴(220)의 모서리를 투과하는 사입사 광(242)은, 제1 위상반전층패턴(221)을 모두 투과하고, 경우에 따라서 제2 위상반전층패턴(222)의 일부 두께만을 투과한다. 따라서 이 사입사 광(242)의 광 투과율 및 위상반전도는 제1 위상반전층패턴(221)의 영향을 대부분 받는다. 따라서 위상반전층패턴(220)의 모서리, 즉 제1 위상반전층패턴(221)을 투과하는 사입사 광(242)은 대략 50%의 광 투과율 및 대략 45도의 위상 반전도를 갖는다. 이 경우, 비록 위상반전층패턴(220)의 중심부를 투과하는 사입사 광(241)에 비하여 위상 편차를 나타내지만, 기존의 위상반전 포토마스크(도 1의 100)의 구조에서 위상반전층패턴(도 1의 120)의 모서리를 투과하는 광(도 1의 142)의 투과율인 80%와 비교해서, 30%로 광 투과율이 감소하므로, 포토리소그라피 과정에서 위상 편차에 의한 패턴 전사 오류가 상대적으로 억제될 수 있다.
유사하게 투광기판(200)의 상부면(211)에 인접하는 위상반전층패턴(220)의 모서리의 대각 방향으로의 반대 모서리를 투과하는 사입사 광(243)은, 제3 위상반전층패턴(223)을 모두 투과하고, 경우에 따라서 제2 위상반전층패턴(222)의 일부 두께만을 투과한다. 따라서 이 사입사 광(243)의 광 투과율 및 위상반전도는 제3 위상반전층패턴(223)의 영향을 대부분 받는다. 따라서 위상반전층패턴(220)의 모서리, 즉 제3 위상반전층패턴(223)을 투과하는 사입사 광(243)은 대략 50%의 광 투과율 및 대략 45도의 위상 반전도를 갖는다. 이 경우에도, 비록 위상반전층패턴(220)의 중심부를 투과하는 사입사 광(241)에 비하여 위상 편차를 나타내지만, 기존의 위상반전 포토마스크(도 1의 100)의 구조에서 위상반전층패턴(도 1의 120)의 모서리를 투과하는 광(도 1의 143)의 투과율인 80%와 비교해서, 30%로 광 투과율이 감소하므로, 포토리소그라피 과정에서 위상 편차에 의한 패턴 전사 오류가 상대적으로 억제될 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 예에 따른 반사형 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 예에 따른 반사형 포토마스크(300)는, 기판(310) 위에 다중 반사층(320) 및 흡수층패턴(330)이 순차적으로 배치되어 구성될 수 있다. 흡수층패턴(330) 사이의 다중 반사층(320) 표면은 노출된다. 흡수층패턴(330)은 전사패턴을 구성한다. 즉 포토리소그라피 공정을 통해 흡수층패턴(330)은 웨이퍼 상의 포토레지스트층으로 전사될 수 있다. 이때 포토리소그라피 공정에서 광원으로는 대략 13.5nm 파장의 극자외선(Extremely Ultra-Violet; 이하 EUV) 광이 사용될 수 있다.
기판(310)은, 투광성을 가질 필요는 없으며, 다만 낮은 열팽창물질(LTEM; Low Thermal Expansion Material)로 구성될 수 있다. 극자외선(EUV)이 어떤 물질로 이루어진 기판 내로 흡수되면, 극자외선(EUV)의 높은 에너지는 열에너지로 변환되어 기판의 온도를 상승시키고, 또한 기판의 부피를 증가시킬 수 있다. 따라서 극자외선(EUV)이 기판(310)에 흡수될지라도, 기판(310)의 온도 상승을 억제하기 위해 기판(310)은 낮은 열패창계수(TEC; Thermal Expansion Coefficient)를 갖는 물질로 구성되는 것이 요구된다. 일 예에서 기판(310)은 대략 0-50℃의 온도 범위에서 대략 ㅁ0.05ppm/℃의 패턴배치오차를 갖는 열팽창계수를 갖는 물질로 구성될 수 있다. 기판(310)은 높은 평탄도를 가질 것도 요구되는데, 일 예에서 대략 50nm 이하의 전면 평탄도와, 대략 500nm 이하의 후면 평탄도를 가질 수 있다. 이 외에 전사패턴영역과 프레임영역 사이의 경계영역(border region)에서 극자외선 광의 반사를 방지하기 위해, 기판(310)의 극자외선 광 반사율은 실질적으로 0이 되도록 할 수 있다.
다중 반사층(320)은, 기판(310) 위에서 적층되는 복수개의 반사층 페어들(320A)을 구비하는 적층 구조체를 갖도록 형성될 수 있고, 복수개의 반사층 페어들(320A)의 각각은 서로 다른 회절계수를 갖는 제1 반사층(321) 및 제2 반사층(322)을 구비하도록 형성될 수 있다. 일 예에서 제1 반사층(321) 및 제2 반사층(322) 중 어느 한 층은 몰리브데윰(Mo)층이고, 다른 한 층은 실리콘(Si)층일 수 있다. 몰리브데늄(Mo)층과 실리콘(Si)층은, 흡수의 최소화와 산란의 극대화를 일으킬 수 있을 정도의 두께를 갖는다. 일 예에서 몰리브데늄(Mo)층의 두께는 대략 4nm이고, 실리콘(Si)층의 두께는 대략 3nm이다. 다중 반사층(320)의 전체 두께는 대략 280-350nm일 수 있다. 반사층 페어(320A)의 개수는 대략 40개 내지 50개일 수 있다. 반사층 페어(320A)의 개수가 40개보다 적을 경우 반사율이 낮아진다. 반사층 페어(320A)의 개수가 50개 이상일 경우 반사율은 증가하지만 그 증가율이 크지 않을 뿐더러, 증착 시간이 연장되고 그에 따라 다중 반사층(320) 내의 결함 밀도가 증가될 수 있다.
흡수층패턴(330)은, 반사형 포토마스크(300)를 이용한 노광시 극자외선(EUV) 광을 흡수할 수 있는 금속성 물질로 구성될 수 있다. 비록 도면에 나타내지는 않았지만, 흡수층패턴(330) 및 다중 반사층(320) 사이에는 버퍼층이 배치될 수도 있다. 버퍼층은, 흡수층패턴(330)을 형성하기 위한 패터닝 과정에서 다중 반사층(320)을 보호한다. 흡수층패턴(330)과 다중 반사층(320) 사이에는 캡핑층이 더 배치될 수 있다. 캡핑층은, 다중 반사층(320)을 보호하기 위한 층으로서, 다층 반사층(320)에서의 극자외선(EUV) 광 반사의 저하를 억제하기 위해, 비교적 낮은 극자외선(EUV) 광 흡수특성을 갖는 물질로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 일 예에서 캡핑층은 대략 1-2.5nm 두께의 실리콘(Si)층 또는 루테늄(Ru)층으로 구성될 수 있다. 흡수층패턴(330)은, 제1 흡수층패턴(331) 및 제2 흡수층패턴(332)이 다중 반사층(320) 위에서 순차적으로 적층되는 다층 구조를 갖는다. 제1 흡수층패턴(331)은 제2 흡수층패턴(332)보다 두꺼운 두께를 갖는다. 제2 흡수층패턴(332)은 제1 흡수층패턴(331)보다 큰 광 흡수율을 갖는다.
도 5는 본 개시의 일 예에 따른 반사형 포토마스크의 기능을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 5에서 도 4와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 본 개시의 일 예에 따른 반사형 포토마스크(300)를 이용하여 노광 공정을 수행하는 경우, 도면에서 다중 반사층(320)으로 조사되는 사입사 광(441)은, 다중 반사층(320)으로부터 반사되어 흡수층패턴(330)을 거치지 않고 웨이퍼를 향해 조사된다. 이때 반사되는 광량은 다중 반사층(320)의 반사율에 따라 결정된다. 흡수층패턴(330)의 표면, 즉 제2 흡수층패턴(332)으로 조사되는 사입사 광(442)은, 대부분 흡수층패턴(330)에 의해 대부분 흡수된다. 반면에 다중 반사층(320)으로 조사되는 사입사 광(443)은, 다중 반사층(320)으로부터 반사되어 흡수층패턴(330)의 상부 모서리를 투과하여 웨이퍼로 조사된다. 제2 흡수층패턴(332)이 제1 흡수층패턴(331)과 동일한 광 흡수율을 갖는 경우, 흡수층패턴(330)의 상부 모서리를 투과하는 광량에 의해 노광 공정에서 패턴 전사의 정확도가 저하될 수 있다. 그러나 본 예에서 같은 반사형 포토마스크(300)의 경우, 제2 흡수층패턴(332)이 제1 흡수층패턴(331)보다 높은 광 흡수율을 가지므로, 흡수층패턴(330)의 상부 모서리를 투과하는 광량을 감소시킬 수 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.
200...위상반전 포토마스크 210...투광기판
220...위상반전층패턴 221...제1 위상반전층패턴
222...제2 위상반전층패턴 223...제3 위상반전층패턴

Claims (13)

  1. 투광기판; 및
    상기 투광기판 위에서 제1 위상반전층패턴, 제2 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴이 순차적으로 적층되어 구성되는 위상반전층패턴을 포함하되,
    상기 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴의 광 투과율은 상기 제2 위상반전층패턴의 광 투과율보다 작은 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 위상반전층패턴은 상기 제1 위상반전층패턴의 두께 및 상기 제3 위상반전층패턴의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 포토마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴은 실질적으로 동일한 두께를 갖는 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴은 실질적으로 동일한 광 투과율을 갖는 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상반전층패턴의 제1 위상반전차와, 상기 제2 위상반전층패턴의 제2 위상반전차와, 그리고 상기 제3 위상반전층패턴의 제3 위상반전차의 합은 180도인 포토마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 위상반전층패턴의 제2 위상반전차는, 상기 제1 위상반전층패턴의 제1 위상반전차 및 상기 제3 위상반전층패턴의 제3 위상반전차보다 큰 포토마스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 위상반전차 및 제3 위상반전차는 실질적으로 동일한 포토마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 위상반전차는 실질적으로 90도이고, 상기 제1 위상반전차 및 제3 위상반전차는 각각 실질적으로 45도인 포토마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상반전층패턴 및 제3 위상반전층패턴은 동일한 물질층으로 구성되는 포토마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 위상반전층패턴, 제2 위상반전층패턴, 및 제3 위상반전층패턴은 각각 MoSiN층, SiN층, SiON층, Mo층, Si층, O층, N층, C층, Ta층, Ru층, Al층, Ni층, 또는 Co층을 포함하는 포토마스크.
  11. 기판;
    상기 기판 위에 배치되는 다중 반사층; 및
    상기 다중 반사층 위에서 제1 흡수층패턴 및 제2 흡수층패턴이 순차적으로 적층되어 구성되는 흡수층패턴을 포함하되,
    상기 제2 흡수층패턴의 광 흡수율은 상기 제1 흡수층패턴의 광 흡수율보다 높은 포토마스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 흡수층패턴은 상기 제2 흡수층패턴보다 두꺼운 두께를 갖는 포토마스크.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 다중 반사층은, 각각이 서로 다른 회절계수를 갖는 제1 반사층 및 제2 반사층을 구비하는 복수개의 반사층 페어들을 포함하는 포토마스크.
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