KR20220165209A - 리소그래피 마스크 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판, 기판 상의 위상 시프트 층 및 에칭 정지 층을 포함하는 리소그래피 마스크가 제공된다. 위상 시프트 층은 패터닝되고, 기판은 에칭 정지 층에 의해 에칭으로부터 보호된다. 에칭 정지 층은 포토리소그래피 프로세스에서 사용된 광에 반투과성인 재료일 수 있거나, 또는 포토리소그래피 프로세스에서 사용된 광에 투과성일 수 있다.
Description
우선권 주장 및 상호참조
본 출원은, 2021년 6월 7일 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/197,651호의 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 참조에 의해 여기에 포함된다.
반도체 산업은 기하급수적인 성장을 경험하였다. 재료 및 설계에 있어서의 기술 발전은 집적 회로(IC; integrated circuit) 세대를 만들어냈는데, 각 세대는 이전 세대보다 더 작고 보다 복잡한 회로를 갖는다. IC 진화 동안, 기능 밀도(즉, 칩 면적당 상호접속된 디바이스들의 수)는 전반적으로 증가한 반면에, 기하학적 크기(즉, 제조 프로세스를 사용하여 만들어질 수 있는 최소 컴포넌트 또는 라인)는 감소하였다. 이 스케일링 다운(scaling down) 프로세스는 일반적으로 생산 효율을 증가시키고 관련 비용을 낮춤으로써 이점을 제공한다.
기판, 기판 상의 위상 시프트 층 및 에칭 정지 층을 포함하는 리소그래피 마스크가 제공된다. 위상 시프트 층은 패터닝되고, 기판은 에칭 정지 층에 의해 에칭으로부터 보호된다. 에칭 정지 층은 포토리소그래피 프로세스에서 사용된 광에 반투과성인 재료일 수 있거나, 또는 포토리소그래피 프로세스에서 사용된 광에 투과성일 수 있다.
본 개시의 양상은 다음의 상세한 설명으로부터 첨부 도면과 함께 볼 때 가장 잘 이해된다. 산업계에서의 표준 실시에 따라 다양한 특징부들이 실축척대로 도시되지 않은 것을 유의하여야 한다. 사실상, 다양한 특징부들의 치수는 설명을 명확하게 하기 위해 임의로 증가되거나 감소되었을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 2개의 실시예에 따라 리소그래피 마스크의 2개의 실시예의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 일부 실시예에 따라 도 4의 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 일부 실시예에 따라 도 5의 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도이다.
도 4는 일부 실시예에 따라 도 1a의 리소그래피 마스크를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 5는 일부 실시예에 따라 도 1b의 리소그래피 마스크를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라 리소그래피 마스크를 사용하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따라 리소그래피 마스크를 사용하는 방법의 흐름도이다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시의 2개의 실시예에 따라 리소그래피 마스크의 2개의 실시예의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 일부 실시예에 따라 도 4의 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는 일부 실시예에 따라 도 5의 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 리소그래피 마스크의 단면도이다.
도 4는 일부 실시예에 따라 도 1a의 리소그래피 마스크를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 5는 일부 실시예에 따라 도 1b의 리소그래피 마스크를 제조하기 위한 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따라 리소그래피 마스크를 사용하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따라 리소그래피 마스크를 사용하는 방법의 흐름도이다.
다음의 개시는 제공되는 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 다양한 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 구성의 구체적 예가 본 개시를 단순화하도록 아래에 기재된다. 이들은 물론 단지 예일 뿐이며 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 다음 기재에 있어서 제2 특징부 상에 또는 위에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가의 특징부가 형성될 수 있는 실시예도 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 단순하고 명확하게 하기 위한 목적인 것이며, 그 자체가 설명되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.
또한, “밑에”, “아래에”, “하부”, “위에”, “상부” 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 구성요소 또는 특징부의 또다른 구성요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 관계를 기재하고자 설명을 쉽게 하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용중이거나 동작중인 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된다. 장치는 달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향으로), 여기에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자는 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.
집적 회로(IC)의 제조에서, IC의 상이한 층들을 표현하는 패턴은 일련의 재사용가능한 포토마스크(여기에서 포토리소그래피 마스크 또는 마스크로도 지칭됨)를 사용하여 제조된다. 포토마스크는 반도체 디바이스 제조 프로세스 동안 IC의 각각의 층의 설계를 반도체 기판에 전사하는 데에 사용된다.
IC 크기의 축소로써, 13.5 nm의 파장을 갖는 극자외선(EUV; extreme ultraviolet) 광 또는 ArF 레이저로부터 193 nm 정도의 파장을 이용하는 침지 리소그래피와 같은 다양한 타입의 이 리소그래피 기술이, 예를 들어 마스크로부터 반도체 웨이퍼로 매우 작은 패턴(예컨대, 나노미터-스케일 패턴)의 전사를 가능하게 하기 위한 리소그래피 프로세스에 채용된다.
보다 조밀하게 패킹된 집적 디바이스를 갖고자 하는 지속적인 요구로 인해 더 작은 개별 피처(feature) 크기를 형성하기 위해 포토리소그래피 프로세스가 변화되었다. 프로세스에 의해 획득할 수 있는 최소 피처 크기 또는 “임계 치수”(CD; critical dimension)는 대략 공식 
에 의해 결정되는데, 여기서 k1은 프로세스 특유의 계수이고, 
는 적용된 광/에너지의 파장이고, NA는 기판 또는 웨이퍼로부터 본 광학 렌즈의 개구수이다.
k1의 주어진 값으로 조밀한 피처들의 제조를 위해, 작은 피처의 사용가능 이미지를 웨이퍼에 투영할 수 있는 능력은 파장 
및 조명된 마스크로부터 충분한 회절 차수를 캡쳐할 수 있는 투영 광학기기의 능력에 의해 한정된다. 조밀한 피처 또는 격리된 피처가 특정 크기 및/또는 형상의 포토마스크 또는 레티클로부터 제조될 때, 투영된 이미지의 에지에서 명암 사이의 전환은 타겟 포토레지스트 패턴을 올바르게 형성할 만큼 충분히 선명하게 정의되지 않을 수 있다. 이는 무엇보다도 에어리얼 이미지(aerial image)의 콘트라스트 그리고 또한 결과적인 포토레지스트 프로파일의 품질을 감소시키는 결과를 초래할 수 있다. 그 결과, 크기가 150 nm 이하인 피처는 위상 시프팅 마스크(PSM; phase shifting mask) 또는 웨이퍼에서의 이미지 품질을 향상시킬 수 있는 기술, 예컨대 레지스트 프로파일을 개선하기 위한 피처 에지의 샤프닝(sharpening)을 이용해야 할 수 있다.
위상 시프팅은 일반적으로, 위상 시프트된 에너지가, 노출 및 패터닝될 웨이퍼 상의 재료의 표면에서 위상 시프트되지 않은 에너지와 가산 또는 감산되도록, 포토마스크/레티클을 통과하는 에너지의 일부의 위상을 선택적으로 변경하는 것을 수반한다. 마스크 피처의 형상, 위치 및 위상 시프트 각도를 주의깊게 제어함으로써, 결과적인 포토레지스트 패턴은 보다 정밀하게 정의된 에지를 가질 수 있다. 피처 크기가 감소함에 따라, 0°와 180° 위상 부분 사이의 투과 강도의 불균형 및 180°로부터 변하는 위상 시프트는 포토레지스트 패턴에 대한 상당한 임계 치수(CD) 변동 및 배치 오류를 초래할 수 있다.
위상 시프트는 다수의 방식으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 감쇠 위상 시프팅(AttPSM; attenuated phase shifting)으로 알려진 하나의 프로세스는 불투명 재료의 층을 포함하는 마스크를 이용하며, 불투명 재료를 통과하는 광이 마스크의 투명 부분을 통과하는 광에 비교하여 위상이 변화되게 한다. 또한, 불투명 재료는 마스크의 투명 부분을 통해 투과되는 광의 양에 비교하여 불투명 재료를 통해 투과되는 광의 양(강도/크기)을 조정할 수 있다.
또다른 기술은 교대 위상 시프트(alternating phase shift)로 알려져 있으며, 여기서 투명 마스크 재료(예컨대, 석영 또는 SiO2 기판)는 상이한 깊이 또는 두께의 영역을 갖도록 사이징된다(예컨대, 에칭됨). 상이한 깊이/두께의 영역을 통과하는 광에서 원하는 상대 위상차를 일으키도록 깊이가 선택된다. 결과적인 마스크는 “교대 위상 시프트 마스크” 또는 “교대 위상 시프팅 마스크”(AltPSM; alternating phase shifting mask)로 지칭된다. AttPSM 및 AltPSM는 여기에서 “APSM”으로 지칭된다. 더 두꺼운 깊이를 갖는 AltPSM의 부분은 0° 위상 부분으로 지칭되며, 더 낮은 깊이를 갖는 AltPSM의 부분은 180° 위상 부분으로 지칭된다. 깊이 차이는 광이 투명 재료에서 파장의 절반을 이동할 수 있게 해주며, 0°와 180° 부분 사이의 180° 위상차를 발생시킨다. 일부 구현에서, 상이한 깊이로 에칭되지 않은 투명 마스크 기판의 부분 위에 패터닝된 위상 시프팅 재료가 위치된다. 위상 시프팅 재료는, 위상 시프팅 재료를 통과하는 광의 위상이, 위상 시프팅 재료를 통과하지 않은, 예컨대 위상 시프팅 재료를 통과하지 않고 투명 마스크 기판 재료만 통과하는 광의 위상에 비해 시프팅되도록, 위상 시프팅 재료를 통과하는 광의 위상에 영향을 미치는 재료이다. 위상 시프팅 재료는 또한, 위상 시프팅 재료에 의해 덮이지 않은 마스크의 부분을 통과하는 입사 광의 양에 비해 위상 시프팅 재료를 통해 투과되는 광의 양을 감소시킬 수 있다.
패터닝된 위상 시프팅 재료의 형성 동안, 위상 시프팅 층이 형성되는 투명 마스크 기판은 기판을 에칭할 수 있는 재료에 노출될 수 있다. 기판의 원치 않는 에칭은 마스크 기판의 부분들의 상대 깊이/두께를 변경할 수 있으며, 이는 원하는 위상 시프트를 생성할 APSM 마스크의 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 이 원치 않는 에칭은 포토마스크가 유도하는 이미징 수차를 초래하여 피처-크기 종속 포커스 및 패턴 배치 시프트를 초래할 수 있다.
본 개시의 실시예에서, APSM 구조물 및 이러한 APSM 구조물을 생성하는 방법이 기재된다. 여기에 기재된 실시예에 따른 APSM 구조물은, 기판을 에칭할 수 있는 APSM의 형성 동안 사용되는 재료로부터 기판을 투과하는 광을 보호하는 에칭 정지 층을 포함한다. 기재된 방법은 에칭 정지 층을 이용하여, 원치 않는 방식으로 위상 시프트에 영향을 미칠 수 있는 아래 기판의 에칭을 최소화하거나 방지한다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 입사 광, 예컨대 약 194 나노미터의 파장을 갖는 침지 리소그래피 기술에 사용되는 광에 대해 본질적으로 투명하며, 다른 실시예에서 에칭 정지 층은 입사 광에 대해 덜 투명하다.
도 1a는 본 개시의 실시예에 따른 리소그래피 마스크(200), 예컨대 APSM의 단면도이다. 도 1a를 참조하면, APSM 마스크(200)는 기판(202) 및 기판(202)의 전면(front) 표면 위의 위상 시프트 층(204)을 포함한다. 위상 시프트 층(204)과 기판(202) 사이에는 에칭 정지 층(206)이 있다. 도 1a에 예시된 실시예에서, 위상 시프트 층(204) 및 에칭 정지 층(206)의 일부는 기판(202)의 상부 표면이 노출되는 개구부(208a, 208b 및 208c)를 제공하도록 제거된다. 도 1a의 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 리소그래피 프로세스 동안 마스크(200)에 입사될 광에 대해 한정된 투명도를 갖는다. APSM 마스크(200)는 APSM 마스크(200)의 이미지 영역(222)의 주변부 주위에 이미지 경계 특징부(image border feature)(220P)를 포함한다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(204) 및 반투과성 에칭 정지 층(206)은, 이미지 경계 특징부(220P) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(204) 및 반투과성 에칭 정지 층(206)의 부분이 위상 시프트 재료 층(204) 및 에칭 정지 층(206)의 나머지로부터 분리되도록 에칭된다. 이러한 실시예에서, 이미지 경계 특징부(220P) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(204) 및 반투과성 에칭 정지 층(206)의 부분은, 트렌치(도시되지 않음)에 의해 위상 시프트 재료 층(204) 및 에칭 정지 층(206)의 나머지로부터 분리된다.
도 1b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 APSM(211)의 단면도이다. 도 1b를 참조하면, APSM 마스크(211)는 기판(212) 및 기판(212)의 전면 표면 위의 위상 시프트 층(214)을 포함한다. 위상 시프트 층(214) 아래에 그리고 기판(212) 위에는 에칭 정지 층(216)이 있다. 도 1b에 예시된 실시예에서, 위상 시프트 층(214)의 일부는 에칭 정지 층(216)의 상부 표면이 노출되는 개구부(218a , 218b 및 218c)를 제공하도록 제거된다. 도 1b의 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 마스크가 배치되는 리소그래피 프로세스 동안 마스크에 떨어질 입사 광에 본질적으로 100% 투명하다. APSM 마스크(211)는 APSM 마스크(211)의 이미지 영역(252)의 주변부 주위에 이미지 경계 특징부(250P)를 포함한다. 이미지 경계 특징부(250P)는 도 1a에 관련하여 상기에 기재된 이미지 경계 특징부(220P)와 유사하다.
이미지 경계 특징부(220P 및 250P)는 도 1a 및 도 1b에서 마스크(200 및 211)의 패터닝되지 않은 영역에 대응한다. 이미지 경계 특징부(220P 및 250P)는 IC 제조 동안 노출 프로세스에 사용되지 않는다. 일부 실시예에서, 도 1a 및 도 1b에서 각각 마스크(200 및 211)의 이미지 영역(222 및 252)은 기판(202 및 212)의 중앙 영역에 위치되고, 이미지 경계 특징부(220P 및 250P)는 각각 기판(202 및 212)의 에지 부분에 위치된다.
도 4는 일부 실시예에 따라 리소그래피 마스크, 예를 들어 도 1a의 침지 리소그래피 APSM 마스크(200)를 제조하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 도 2a 내지 도 2e는 일부 실시예에 따라 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 마스크(200)의 단면도이다. 방법(400)은 마스크(200) 및 도 2a 내지 도 2e에 관련하여 아래에 상세하게 설명된다. 일부 실시예에서, 방법(400) 전에, 방법(400) 동안, 그리고/또는 방법(400) 후에 추가의 동작들이 수행되고, 또는 기재된 동작들 중의 일부가 교체 및/또는 제거된다. 일부 실시예에서, 아래에 기재된 특징 중의 일부가 교체되거나 제거된다. 당해 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 일부 실시예가 특정 순서로 수행되는 동작들로 설명되어 있지만, 이들 동작은 또다른 논리 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 4 및 도 2a를 참조하면, 방법(400)은 동작 402, 404, 406, 408 및 410을 포함하며, 일부 실시예에 따라 반투과성 에칭 정지 층(206), 위상 시프트 재료 층(204), 패터닝 층(220), 하드 마스크 층(208) 및 포토레지스트 층(210)이 기판(202) 위에 형성된다. 도 2a는 기판(202) 위에 각각 반투과성 에칭 정지 층(206), 위상 시프트 재료 층(204), 패터닝 층(220), 하드 마스크 층(208) 및 포토레지스트 층(210)을 형성하는 동작 402, 404, 406, 408 및 410이 완료된 후 마스크(200)의 중간 구조물의 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 마스크(200)는 유리, 실리콘, 석영 또는 다른 저열팽창 재료로 제조된 기판(202)을 포함한다. 저열팽창 재료는 마스크(200)의 사용 동안 마스크 발열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하도록 돕는다. 일부 실시예에서, 기판(202)은 용융 실리카, 용융 석영, 불화칼슘, 탄화규소, 블랙 다이아몬드, 또는 티타늄 산화물 도핑된 실리콘 산화물(SiO2/TiO2)을 포함한다. 일부 실시예에서, 기판(202)은 약 1 mm 내지 약 7 mm 범위의 두께를 갖는다. 기판(202)의 두께가 너무 작으면, 일부 경우에 마스크(200)의 파손 또는 뒤틀림 위험이 증가한다. 반면, 기판(202)의 두께가 너무 크면, 일부 경우에 마스크(200)의 중량 및 비용이 불필요하게 증가된다.
도 4의 동작 402에서, 기판(202)의 전면 표면 위에 반투과성 에칭 정지 층(206)이 배치된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 기판(202)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 포토리소그래피 프로세스에 사용되는 광 에너지에 대해 반투과성이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 약 193 나노미터의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저로부터의 광, 침지 리소그래피에 사용되는 DUV(deep UV), 근자외선 또는 광 에너지에 대해 반투과성이다. 광 또는 방사선에 대해 반투과성이라 함은, 재료가 재료의 표면에 입사하는 광의 70% 미만을 투과시키는 것을 의미한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 반투과성 에칭 정지 층(206)은 에칭 정지 층(206)에 입사하는 방사선의 최대 70%를 투과시킨다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층은 에칭 정지 층(206)에 입사하는 방사선의 최대 60%를 투과시킨다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 에칭 정지 층(206)에 입사하는 방사선의 최대 50%를 투과시킨다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층은 에칭 정지 층(206)에 입사하는 방사선의 최대 40%를 투과시킨다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 에칭 정지 층(206)에 입사하는 방사선의 최대 30%를 투과시킨다.
에칭 정지 층(206)으로서 유용한 재료의 예는 아래에 기재된 위상 시프트 층(204)의 재료를 에칭하는데 사용되는 재료에 의한 에칭에 내성이 있는 재료를 포함한다. 위상 시프트 층(204)이 MoSi 화합물로 형성되는 실시예에서, 불소 함유 에천트가 위상 시프트 층(204)을 에칭하는데 사용된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(206)의 재료는 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있다. 위상 시프트 층(204)의 일부의 제거에 유용한 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며 에칭 정지 층(206)으로서 유용한 재료는 CrON, Ru, 및 Ru의 합성물, 예컨대 Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B, Ru-P 등을 포함한다. 본 개시에 따른 실시예는 이들 특정 재료의 에칭 정지 층에 한정되지 않는다. 입사 광에 대해 반투과성이며 상기에 기재된 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있는 다른 재료가 여기에 기재된 실시예에 따른 에칭 정지 층으로서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 입사 광에 대해 반투과성이며 위상 시프트 층(204)을 에칭하는데 사용될 수 있는 불소 함유 에천트 외의 다른 에천트에 의한 에칭에 내성이 있는 재료가 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 염소 함유 에천트로 에칭될 수 있다. 염소 함유 에천트로 에칭될 수 있는 에칭 정지 층(206)을 이용하는 것의 이점은, 석영과 같이 기판(202)으로서 사용되는 재료가 염소 함유 에천트에 의해 에칭되지 않는다는 것이다. 염소 함유 에천트의 예는 염소 함유 가스(예컨대, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 다른 염소 함유 가스, 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예컨대, O2, 다른 산소 함유 가스 또는 이들의 조합)를 포함한다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 약 1 내지 20 nm의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 약 1 내지 10 nm의 두께를 갖는다. 본 개시에 따른 실시예는 1 내지 20 nm 또는 1 내지 10 nm의 두께를 갖는 에칭 정지 층에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 1 nm보다 더 얇을 수 있거나 또는 20 nm보다 더 두꺼울 수 있다.
에칭 정지 층(206)은 물리적 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD; metal-organic decomposition), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 404에서, 위상 시프트 재료 층(204)이 기판(202)의 전면 표면 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(204)은 기판(202) 상의 에칭 정지 층(206)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 위상 시프트 재료 층(204)은, 위상 시프트 재료 층(204)에 입사되며 이를 통해 투과되는 광의 위상 시프트를 생성한다. 본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(204) 또는 에칭 정지 층(206)을 통과하지 않는 입사 광의 위상에 비교하여, 위상 시프트 재료(204)에 진입하며 위상 시프트 재료(204) 및 패터닝된 에칭 정지 층(206)을 통과하는 광에서 생성되는 위상 시프트의 정도는, 위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률 및 두께 및/또는 에칭 정지 층(206)의 굴절률 및 두께의 변화에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(204) 및 에칭 정지 층(206)의 굴절률 및 두께는, 위상 시프트 재료 층(204)에 진입하며 위상 시프트 재료(204) 및 패터닝된 에칭 정지 층(206)을 통과하는 광에서 생성되는 위상 시프트가 약 180도이도록 선택된다. 본 개시에 따른 실시예는 180° 위상 시프트를 생성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 원하는 위상 시프트는 180°보다 더 크거나 더 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(204) 또는 에칭 정지 층(206)을 통과하지 않는 입사 광의 투과에 비교하여, 위상 시프트 재료(204)에 진입하며 위상 시프트 재료(204) 및 패터닝된 에칭 정지 층(206)을 통과하는 입사 광의 투과는, 위상 시프트 재료 층(204) 및/또는 에칭 정지 층(206)의 흡수 계수의 변화에 의해 조정될 수 있다.
위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률 및 두께는 원하는 위상 시프트를 제공하기 위하여 단독으로 또는 에칭 정지 층(206)의 굴절률 및 두께와 조합하여 조정될 수 있다. 위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률은 위상 시프트 재료 층(204)의 재료의 조성을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, MoSi 화합물에서의 Mo 대 Si의 비가 위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률을 조정하도록 달라질 수 있다. 위상 시프트 재료 층(204)을 B, C, O, N, Al 등과 같은 원소로 도핑하는 것은 위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률을 조정할 것이다.
본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(204)에 의한 입사 광의 투과는 위상 시프트 재료 층(204)의 입사 광 흡수 계수를 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 위상 시프트 재료 층(204)의 EUV 흡수 계수를 증가시키는 것은 위상 시프트 재료 층(204)을 통한 입사 광의 투과를 감소시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(204)의 흡수 계수를 감소시키는 것은 위상 시프트 재료 층(204)을 통한 입사 광의 투과를 증가시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(204)의 흡수 계수는 위상 시프트 재료 층(204)의 재료의 조성을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, MoSi 화합물에서의 Mo 대 Si의 비가 위상 시프트 재료 층(204)의 흡수 계수를 조정하도록 달라질 수 있다. 위상 시프트 재료 층(204)을 B, C, O, N, Al, Ge, Sn, Ta 등과 같은 원소로 도핑하는 것은 위상 시프트 재료 층(204)의 흡수 계수를 조정할 것이다.
일부 실시예에 따르면, 위상 시프트 층(204)의 두께는 원하는 위상 시프트의 정도에 기초하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 위상 시프트 층을 두껍게 만드는 것은 위상 시프트를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 다른 예에서, 위상 시프트 층을 얇게 만드는 것은 위상 시프트를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 층(204)은 약 30 내지 100 나노미터의 두께를 갖는다. 실시예는 약 30 내지 100 nm의 두께를 갖는 위상 시프트 층(204)에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 다른 실시예에서, 위상 시프트 층(204)은 30 nm보다 작거나 100 nm보다 큰 두께를 갖는다.
위상 시프트 층(204)으로서 유용한 재료는 MoSi 화합물 등을 포함한다. 예를 들어, 위상 시프트 층(204)은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN과 같은 MoSi 화합물을 포함한다. 본 개시에 따른 실시예는 전술한 MoSi 화합물을 이용하는 위상 시프트 층에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 위상 시프트 층(204)은 위상 시프트 층에 입사한 광의 위상을, 예컨대 180도 만큼, 시프트할 수 있는, MoSi 화합물 외의 다른 화합물을 포함한다.
위상 시프트 층(204)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 406에서, 패터닝 층(220)이 위상 시프트 재료 층(204) 위에 퇴적된다. 일부 실시예에서, 패터닝 층(220)은 패터닝되고 위상 시프트 재료 층(204)을 패터닝하기 위한 마스크로서 이용된다. 또한, 상기에 언급된 바와 같이, 패터닝 층(220)의 주변 부분은 APSM 마스크(200)의 이미지 영역(222)의 주변부 주위의 이미지 경계 특징부(220P)를 형성하도록 패터닝된다.
일부 실시예에서, 패터닝 층(220)은 금속, 금속 산화물 또는 다른 적합한 재료를 포함한다. 예를 들어, 패터닝 층(220)은 탄탈럼 함유 재료(예를 들어, Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, 다른 탄탈럼 함유 재료, 또는 이들의 조합), 크롬 함유 재료(예를 들어, Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, 다른 크롬 함유 재료, 또는 이들의 조합), 티타늄 함유 재료(예를 들어, Ti, TiN, 다른 티타늄 함유 재료, 또는 이들의 조합), 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 패터닝 층(220)의 재료는 여기에서 한정되지 않고, 입사 광을 차단할 수 있으며(광 차단 특성을 갖는 이미지 경계 특징부(220P)를 제공하기 위한 목적으로) 위상 시프트 재료 층(204) 및 아래에 기재된 하드 마스크 층(208)에 비해 선택적 에칭 또는 제거 특성을 나타내는 다른 재료를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 패터닝 층(220)은 5 내지 50 nm 두께이다. 패터닝 층(220)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 408에서, 하드 마스크 층(208)이 패터닝 층(220) 위에 형성된다. 아래에 보다 상세하게 기재되는 바와 같이, 하드 마스크 층(208)은 패터닝될 것이고, 하드 마스크 층(208)의 패턴은 패터닝 층(220)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(208)은 마스크(200)의 패터닝 층(220)을 보호하는 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(208) 및 패터닝 층(220)의 재료는, 아래에 기재되는 포토레지스트 층(210)을 제거하는데 사용되는 재료에 대해 유사한 특성 및 하드 마스크 층(208)을 에칭하는데 사용되는 재료에 대해 상이한 특성을 갖는다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(208)은 크롬 함유 재료, 예컨대 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, 다른 크롬 함유 재료, 또는 이들의 조합을 포함한다. 하드 마스크 층(208)이 이 크롬 함유 재료로부터 선택될 때, 패터닝 층(220)에 선택된 재료는 하드 마스크 층(208)의 재료에 비해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료이다. 예를 들어, 하드 마스크 층이 크롬 함유 재료일 때, 패터닝 층(220)은 크롬 함유 재료가 아니다. 일부 대안의 실시예에서, 하드 마스크 층(208)은 탄탈럼 함유 재료, 예컨대 Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, 다른 탄탈럼 함유 재료, 또는 이들의 조합을 포함하며, 이는 불소 함유 에천트로 에칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 하드 마스크 층(208)은 약 3.5 nm 내지 약 5 nm의 두께를 갖는다. 하드 마스크 층(208)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 410에서, 포토레지스트 층(210)이 하드 마스크 층(208) 위에 퇴적된다. 포토레지스트 층(210)은 아래에 보다 상세하게 기재된 바와 같이 패터닝되고, 패터닝된 포토레지스트는 아래의 하드 마스크 층(208)을 패터닝하기 위한 마스크로서 사용된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(210)의 패턴은 후속 프로세스에서 위상 시프트 재료 층(204)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(210)은 산 촉매 작용을 채용하는 화학적으로 증폭된 레지스트일 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 층(210)의 포토레지스트는 캐스팅 용액에 산 민감(acid sensitive) 폴리머를 용해시킴으로써 제형화될 수 있다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(210)의 포토레지스트는, 후속 형성되는 패턴이 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴과 동일한 컨투어(contour)를 갖게 할 포지티브 톤 포토레지스트일 수 있다. 일부 대안의 실시예에서, 포토레지스트 층(210)의 포토레지스트는, 후속 형성되는 패턴이 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴에 대응하는 개구부를 갖게 할 네가티브 톤 포토레지스트일 수 있다. 포토레지스트 층(210)은 스핀 코팅 또는 다른 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 포토레지스트 층(210) 및 하드 마스크(208)의 패터닝 후의 마스크(200)의 중간 구조물이 예시된다. 도 4를 추가로 참조하면, 동작 412에서, 포토레지스트 층(210)은 포토레지스트 층(201)에 대해 노출 프로세스를 수행함으로써 패터닝된다. 노출 프로세스는 마스크를 이용한 리소그래피 기술(예를 들어, 포토리소그래피 프로세스) 또는 마스크리스 리소그래피 기술(예를 들어, 전자 빔(e-빔) 노출 프로세스 또는 이온 빔 노출 프로세스)을 포함할 수 있다. 노출 프로세스 후에, 포토레지스트 층(210)의 적어도 일부를 경화시키도록 포스트-베이킹 프로세스가 수행될 수 있다. 포토레지스트 층(210)의 재료(들) 또는 타입(들)에 따라, 포토레지스트 층의 폴리머는 광 빔의 조사 및 베이킹 시에 상이한 반응(폴리머의 사슬 절단 또는 가교)을 겪을 수 있다. 그 후에, 포토레지스트 층(210)의 적어도 일부를 제거하도록 현상 프로세스가 수행된다. 일부 실시예에서, 광 빔에 노출된 포지티브 레지스트 재료의 부분은 사슬 절단 반응을 겪을 수 있으며, 그 결과 노출된 부분은 광 빔에 노출되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 쉽게 제거된다. 반면에, 광 빔에 노출된 네가티브 레지스트 재료의 부분은 가교 반응을 겪을 수 있으며, 그 결과 노출된 부분은 광 빔에 노출되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 제거하는 것이 더 어려워진다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(210)의 현상 후에, 아래의 하드 마스크 층(208)의 일부가 노출된다.
계속해서 도 2b를 참조하면, 포토레지스트 층(210)의 현상이 완료된 후에, 동작 414에서, 현상된 포토레지스트 층(210)에서의 개구부를 통해 하드 마스크 층(208)이 에칭된다. 하드 마스크 층(208)은 현상된 포토레지스트 층(210)에서의 개구부를 통해 하드 마스크 층(208)의 노출된 부분을 에칭함으로써 패터닝된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 하드 마스크 층(208)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 하드 마스크 층(208)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같은, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 불소 함유 에천트가 하드 마스크 층(208)의 일부의 제거에 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다.
동작 416에서, 패터닝된 포토레지스트 층(210)은 남아있는 하드 마스크(208)의 부분을 노출시키도록 제거된다. 패터닝된 포토레지스트 층(210)은 습식 스트리핑 또는 플라즈마 애싱에 의해 제거될 수 있다. 동작 418에서, 하드 마스크 층(208)에서의 개구부를 통해 패터닝 층(220)을 에칭함으로써 하드 마스크 층(208)에서의 패턴이 패터닝 층(220)에 전사된다. 패터닝 층(220)의 에칭은, 패터닝 층(220)을 에칭하는 단계 동안 에칭 재료에 노출될 다른 재료에 비교하여 패터닝 층(220)의 재료에 대하여 선택적인 에천트에 패터닝 층(220)을 노출시킴으로써 수행된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 패터닝된 하드 마스크 층(208)과 같이 패터닝 층(220)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 패터닝 층(220)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같은, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 패터닝 층(220)의 에칭 프로세스는 염소 함유 가스(예컨대, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 다른 염소 함유 가스, 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예컨대, O2, 다른 산소 함유 가스, 또는 이들의 조합)를 사용한다. 패터닝 층(220)의 패터닝이 완료된 후에, 패터닝된 하드 마스크 층(208)은 동작 420에서, 예를 들어 산소 플라즈마 또는 습식 에칭을 사용하여 제거된다.
도 2c를 참조하면, 패터닝된 패터닝 층(220)을 통해 위상 시프트 재료 층(204)이 패터닝된 후 마스크(200)의 중간 구조물이 예시된다. 도 2c에서, 패터닝된 포토레지스트 층(210) 및 패터닝된 하드 마스크 층(208)은 상기에 기재된 바와 같이 제거되었다. 도 4를 참조하면, 동작 422에서, 패터닝 층(220)에서의 개구부(230)를 통해 위상 시프트 재료 층(204)을 에칭함으로써, 패터닝된 패터닝 층(220)의 패턴이 위상 시프트 재료 층(204)에 전사된다. 위상 시프트 재료 층(204)의 패터닝은 위상 시프트 재료 층(204)에서의 개구부(240)를 통해 정지 층(206)의 일부를 노출시킨다. 위상 시프트 재료 층(204)의 에칭은, 패터닝 층(220)의 재료 및 정지 층(206)의 재료에 비해 위상 시프트 재료 층(204)의 재료에 대하여 선택적인 에천트에, 패터닝 층(220)에서의 개구부(230)를 통해 노출된 위상 시프트 재료 층(204)의 부분을 노출시킴으로써 달성된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 패터닝된 하드 마스크 층(220) 및 정지 층(206)과 같이, 위상 시프트 재료 층(204)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 위상 시프트 재료 층(204)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같이, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 불소 함유 에천트가 위상 시프트 층(204)의 일부의 제거에 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 패터닝 층(220)의 패턴의, 위상 시프트 재료 층(204)에의 전사가 완료된 후에, 패터닝된 패터닝 층(220)은 동작 424에서 제거된다. 아래에 기재된 바와 같은 다른 실시예에서, 패터닝된 패터닝 층(220)의 제거는 동작 426에서 에칭 정지 층(206)이 에칭에 의해 패터닝되는 것과 동시에 수행된다.
동작 426에서, 위상 시프트 재료 층(204)의 패턴이 에칭 정지 층(206)에 전사된다. 위상 시프트 재료 층(204)의 패턴의 전사는 위상 시프트 재료 층(204)에서의 개구부(240)를 통한 에칭 정지 층(206)의 에칭에 의해 달성된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(206)의 에칭은 염소 함유 가스(예컨대, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 다른 염소 함유 가스, 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예컨대, O2, 다른 산소 함유 가스, 또는 이들의 조합)를 사용한다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(206)은 염소 함유 가스 및 산소 함유 가스 외의 에천트를 사용하여 에칭될 수 있다. 예를 들어, 에칭 정지 층(206)은, 위상 시프트 재료 층(204)의 재료에 비해 에칭 정지 층(206)의 재료가 선택적이며 기판(202)의 재료에 비해 에칭 정지 층(206)의 재료가 선택적인 에천트를 사용하여 에칭될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 패터닝 층(220) 및 에칭 정지 층(206)이 에천트에 관련하여 유사한 선택도를 가질 때, 패터닝된 패터닝 층(220)은 에칭 정지 층(206)이 패터닝되는 동일 단계에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 염소 함유 에천트를 이용하여 에칭 정지 층(206)을 패터닝할 때, 패터닝된 패터닝 층(250)은 염소 함유 에천트에의 노출에 의해 제거될 수 있다. 도 2d는 에칭 정지 층(206)의 에칭이 완료된 후 그리고 선택적으로 단계 426에서 패터닝된 패터닝 층(250)이 제거된 후 본 개시의 실시예에 따른 마스크(200)를 예시한다. 마스크(200)는 에칭 정지 층(206)에서의 개구부(290)를 포함하며, 이를 통해 기판(202)의 일부가 노출된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 기판(202)의 에칭은 동작 426 동안 발생하지 않는데, 에칭 정지 층(206)을 패터닝하는데 사용된 에천트가 에칭 정지 층(206)에 대하여 선택적이며 기판(202)을 에칭하지 않기 때문이다. 기판(202)의 에칭은, 이러한 에칭이 기판(202)의 깊이 또는 두께를 변경함으로써 잠재적으로 입사 광의 원치 않는 또는 예상치 못한 위상 시프트를 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
본 개시의 일부 실시예에 따르면, 도 4 및 도 2e를 참조하여, 동작 428에서, 에칭 정지 층이 동작 426에서 에칭된 후, 일부 실시예에서, 패터닝된 정지 층(206) 또는 패터닝된 위상 시프트 재료 층(204)의 일부를 에칭 또는 제거하지 않고서 기판(202)이 에칭된다. 이러한 실시예에 따르면, 기판(202)의 에칭은 기판(202)의 부분(292)을 제거하고, 에칭 정지 층(206)에서의 개구부(290)를 통해 노출된 기판(202)의 부분을 에천트에 노출시킴으로써 달성된다. 기판(202)은, 기판(202)에 대하여 선택적이며, 에칭 정지 층(206)을 제거하지 않거나 패터닝된 위상 시프트 재료 층(204)을 제거하지 않는 에천트로 에칭된다. 에칭 정지 층(206)의 에칭이 완료된 후 기판(202)을 에칭하는 것은, 기판(202)의 에칭을 보다 주의깊게 제어할 수 있는 기회를 제공하며, 그리하여 기판(202)의 오버 에칭이나 언더 에칭으로 인한 원치 않는 위상 또는 투과 강도의 원치 않는 시프트가 회피되거나 감소된다.
에칭 정지 층(206)의 에칭이 완료된 후에, 또는 일부 실시예에 따라 기판(202)이 에칭된 후에, 리소그래피 마스크(200)는 그로부터의 임의의 오염물을 제거하도록 세척된다. 일부 실시예에서, 마스크(200)는 마스크(200)를 수산화암모늄(NH4OH) 용액 안에 침지시킴으로써 세척된다.
마스크(200)는 그 후에, 패터닝된 영역(222) 내의 임의의 결함의 검사를 위해, 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 UV 광으로 조사된다. 확산 반사된 광으로부터 이물질이 검출될 수 있다. 결함이 검출되는 경우, 마스크(200)는 적합한 세척 프로세스를 사용하여 더 세척된다.
따라서 반도체 리소그래피 프로세스에 유용한 마스크(200)가 형성된다. 마스크(200)는 기판(202), 기판 위의 패터닝된 반투과성 에칭 정지 층(206), 및 패터닝된 반투과성 에칭 정지 층(206) 위의 패터닝된 위상 시프트 재료 층(204)을 포함한다. 이 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(206)은 마스크 형성 프로세스 동안 사용되는 에천트로부터 아래의 기판(202)을 보호하였으며, 그렇지 않았다면 기판을 에칭했을 것이다. 상기에 언급된 바와 같이, 위상 시프트 재료 층(204)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성 뿐만 아니라, 에칭 정지 층(206)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성은, 마스크(200)에 입사하는 광의 원하는 위상 시프트, 예컨대 180도, 및 위상 시프트 재료 층(204) 및 반투과성 에칭 정지 층(206)을 통해 투과되는 입사 광의 양을 제공하도록 선택된다. 또한, 마스크(200)를 통과하는 광에 부여되는 위상 시프트의 양도 또한, 마스크(200) 상의 광의 입사각을 조정함으로써 조정될 수 있다. 그 결과, 마스크(200) 상의 패턴은 정밀하고 재현 가능한 패턴을 생성하도록 실리콘 웨이퍼에 정밀하게 투영될 수 있다. 기판(202)이 도 2e에 예시된 바와 같이 에칭된 실시예에서, 기판(202)의 패터닝된 부분을 통과하는 광의 위상 시프트에 미치는 영향 및 기판(202)의 패터닝된 부분을 통해 투과되는 광의 크기에 미치는 영향은, 위상 시프트 재료 층(204)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성 뿐만 아니라, 에칭 정지 층(206)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성을 최적화할 때, 고려된다.
도 1b는 본 개시의 제2 실시예에 따른 APSM 마스크(211)의 단면도이다. APSM 마스크(211)는 기판(212) 및 기판(212)의 전면 표면 위의 위상 시프트 층(214)을 포함한다. 위상 시프트 층(214) 아래에 그리고 기판(212) 위에 에칭 정지 층(216)이 있다. 도 1b에 예시된 실시예에서, 위상 시프트 층(214)의 일부는 에칭 정지 층(216)의 상부 표면의 일부가 노출되는 개구부(218a, 218b 및 218c)를 제공하도록 제거된다. 도 1b의 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 입사광, DUV, NUV 또는 침지 리소그래피에 사용되는 광, 예컨대 약 193 나노미터의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저로부터의 광에 대해 본질적으로 100% 투명하다. 도 1a에 관련하여 상기에 기재된 실시예의 에칭 정지 층(206)과는 달리, 도 1b의 실시예의 에칭 정지 층(216)은 위의 위상 시프트 재료 층(214)의 패턴을 포함하지 않는다. APSM 마스크(200)와 마찬가지로, 도 1b의 APSM 마스크(211)는 APSM 마스크(211)의 이미지 영역(252)의 주변부 주위에 이미지 경계 특징부(250P)를 포함한다. 도 1b에서와 같이, 이미지 경계 특징부(250P)는 도 1b에서의 마스크(211)의 패터닝되지 않은 영역에 대응한다. 이미지 경계 특징부(250P)는 IC 제조 동안 노출 프로세스에 사용되지 않는다. 일부 실시예에서, 도 1b에서의 마스크(211)의 이미지 영역(252)은 기판(212)의 중앙 영역에 위치되고, 이미지 경계 특징부(250P)는 기판(212)의 에지 부분에 위치된다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(214) 및 투과성 에칭 정지 층(216)은, 이미지 경계 특징부(250P) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(214) 및 투과성 에칭 정지 층(216)의 부분이 위상 시프트 재료 층(214) 및 에칭 정지 층(216)의 나머지로부터 분리되도록 에칭된다. 이러한 실시예에서, 이미지 경계 특징부(250P) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(214) 및 투과성 에칭 정지 층(216)의 부분은, 트렌치(도시되지 않음)에 의해 위상 시프트 재료 층(214) 및 에칭 정지 층(216)의 나머지로부터 분리된다.
도 5는 일부 실시예에 따라 마스크, 예를 들어 APSM 마스크(211)를 제조하기 위한 방법(500)의 흐름도이다. 도 3a 내지 도 3e는 일부 실시예에 따라 제조 프로세스의 다양한 단계에서의 마스크(211)의 단면도이다. 방법(500)은 마스크(211) 및 도 3a 내지 도 3e에 관련하여 아래에 상세하게 설명된다. 일부 실시예에서, 방법(500) 전에, 방법(500) 동안, 그리고/또는 방법(500) 후에 추가의 동작들이 수행되고, 또는 기재된 동작들 중의 일부가 교체 및/또는 제거된다. 일부 실시예에서, 아래에 기재된 특징 중의 일부가 교체되거나 제거된다. 당해 기술분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 일부 실시예가 특정 순서로 수행되는 동작들로 설명되어 있지만, 이들 동작은 다른 논리 순서로 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 5 및 도 3a를 참조하면, 방법(500)은 동작 502, 504, 506, 508 및 510을 포함하며, 일부 실시예에 따라 투과성 에칭 정지 층(216), 위상 시프트 재료 층(214), 패터닝 층(250), 하드 마스크 층(218) 및 포토레지스트 층(260)이 기판(212) 위에 형성된다. 도 3a는, 일부 실시예에 따라, 기판(212) 위에 각각 투과성 에칭 정지 층(216), 위상 시프트 재료 층(214), 패터닝 층(250), 하드 마스크 층(218) 및 포토레지스트 층(260)을 형성하는 동작 502, 504, 506, 508 및 510이 완료된 후 마스크(211)의 중간 구조물의 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 마스크(211)는 유리, 실리콘, 석영 또는 다른 저열팽창 재료로 제조된 기판(212)을 포함한다. 저열팽창 재료는 마스크(211)의 사용 동안 마스크 발열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하도록 돕는다. 일부 실시예에서, 기판(212)은 용융 실리카, 용융 석영, 불화칼슘, 탄화규소, 블랙 다이아몬드, 또는 티타늄 산화물 도핑된 실리콘 산화물(SiO2/TiO2)을 포함한다. 일부 실시예에서, 기판(212)은 약 1 mm 내지 약 7 mm 범위의 두께를 갖는다. 기판(212)의 두께가 너무 작으면, 일부 경우에 마스크(211)의 파손 또는 뒤틀림 위험이 증가한다. 반면, 기판(212)의 두께가 너무 크면, 일부 경우에 마스크(211)의 중량 및 비용이 불필요하게 증가된다.
도 5의 동작 502에서, 기판(212)의 전면 표면 위에 투과성 에칭 정지 층(216)이 배치된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 기판(212)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 포토리소그래피 프로세스에 사용되는 광 에너지에 대해 투과성이다. 여기에서 사용될 때에, 투과성 에칭 정지 층은 재료에 입사하는 광의 70% 이상 투과시키는 재료로 형성된 에칭 정지 층을 지칭한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 침지 리소그래피 프로세스에 사용되는 방사선에 투과성이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 투과성 에칭 정지 층(216)은 투과성 에칭 정지 층(216)에 입사하는 방사선의 90% 이상을 투과시킨다. 다른 실시예에서, 투과성 에칭 정지 층(216)은 투과성 에칭 정지 층(216)에 입사하는 방사선의 95% 이상을 투과시킨다. 일부 실시예에서, 투과성 에칭 정지 층(216)은 투과성 에칭 정지 층(216)에 입사하는 방사선의 99% 이상을 투과시키며, 예컨대 에칭 정지 층(216)은 투과성 에칭 정지 층(216)에 입사하는 방사선의 약 99.5% 이상을 투과시킨다.
투과성 에칭 정지 층(216)으로서 유용한 재료의 예는, 에칭 정지 층(216)에 의해 기판(212)으로부터 분리되는 특징부를 에칭하는데 사용되는 에천트로부터 아래 기판(212)을 보호하는 재료를 포함한다. 예를 들어, 위상 시프트 층(214)이 MoSi 화합물로 형성되는 실시예에서, 불소 함유 에천트가 위상 시프트 층(214)을 에칭하는데 사용된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(216)의 재료는 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며, 입사 방사선에 대해 투과성이다. 위상 시프트 층(214)의 일부의 제거에 유용한 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며 입사 방사선에 대해 투과성인 재료는 AlxSiyOz (x+y+z=1)를 포함한다. 본 개시에 따른 실시예는 AlxSiyOz (x+y+z=1)만의 에칭 정지 층에 한정되지 않는다. 입사 방사선에 대해 투과성이며, 불소 함유 에천트, 또는 위상 시프트 재료 층(214)을 에칭하는데 사용된 다른 에천트에 의한 에칭에 내성이 있는 다른 재료가, 여기에 기재된 실시예에 따른 에칭 정지 층(216)으로서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(216)의 재료는 염소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며, EUV 방사선에 대해 투과성이다. 염소 함유 에천트의 예는 염소 함유 가스(예컨대, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 다른 염소 함유 가스, 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예컨대, O2, 다른 산소 함유 가스, 또는 이들의 조합)를 포함한다. 염소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며 입사 방사선에 대해 투과성인 재료는 AlxSiyOz (x+y+z=1)를 포함한다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 약 1 내지 20 nm의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 약 1 내지 10 nm의 두께를 갖는다. 본 개시에 따른 실시예는 1 내지 20 nm 또는 1 내지 10 nm의 두께를 갖는 에칭 정지 층에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(216)은 1 nm보다 더 얇을 수 있거나 또는 20 nm보다 더 두꺼울 수 있다.
에칭 정지 층(216)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 504에서, 위상 시프트 재료 층(214)이 기판(212)의 전면 표면 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(214)은 기판(212) 상의 에칭 정지 층(216)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 위상 시프트 재료 층(214)은, 위상 시프트 재료 층(214)에 입사되며 이를 통해 투과되는 광의 위상 시프트를 생성한다. 본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하지 않는 입사 광의 위상에 비교하여, 위상 시프트 재료(214)에 진입하며 위상 시프트 재료(214)를 통과하는 광에서 생성되는 위상 시프트의 정도는, 위상 시프트 재료 층(214)의 굴절률 및 두께의 변화에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(214)의 굴절률 및 두께는, 위상 시프트 재료 층(214)에 진입하며 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하는 광에서 생성되는 위상 시프트가 약 180도이도록 선택된다. 본 개시에 따른 실시예는 180° 위상 시프트를 생성하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 원하는 위상 시프트는 180°보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 에칭 정지 층이 입사 광에 대해 단지 반투과성이었던 도 1a의 실시예와는 달리, 도 1b의 실시예에서의 에칭 정지 층(216)은 입사 광에 본질적으로 완전히 투과성이다. 따라서, 에칭 정지 층(216)에 입사하며 에칭 정지 층(216)을 통해 투과되는 광의 위상은 사실상 변경되지 않는다. 다르게 말하자면, 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하지 않은, 에칭 정지 층(216)에 입사되는 광에 비해, 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하는 입사 광에서 생성된 위상 시프트는, 둘 다의 타입의 광이 에칭 정지 층(216)을 통과한 후에 유지될 것이다.
일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하지 않는 입사 광의 투과에 비교하여, 위상 시프트 재료 층(214)에 진입하며 위상 시프트 재료 층(214)을 통과하는 입사 광의 투과는, 위상 시프트 재료 층(214)의 흡수 계수의 변화에 의해 조정될 수 있다. 또한, 에칭 정지 층(216)에 입사하는 광의 투과는 에칭 정지 층(216)의 재료의 흡수 계수를 변경함으로써 조정될 수 있다.
위상 시프트 재료 층(214)의 굴절률은 상기에 기재된 바와 같이 위상 시프트 재료 층(204)의 굴절률이 조정될 수 있는 것과 동일한 방식으로 조정될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(214)에 의한 입사 광의 투과는 위상 시프트 재료 층(214)의 입사 광 흡수 계수를 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 위상 시프트 재료 층(214)의 흡수 계수를 증가시키는 것은 위상 시프트 재료 층(214)을 통한 입사 광의 투과를 감소시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(214)의 흡수 계수를 감소시키는 것은 위상 시프트 재료 층(214)을 통한 입사 광의 투과를 증가시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(214)의 흡수 계수는 위상 시프트 재료 층(204)의 흡수 계수를 조정하는 것에 관련하여 상기에 기재된 바와 같이 조정될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(216)에 의한 입사 광의 투과는 에칭 정지 층(216)의 흡수 계수를 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 에칭 정지 층(216)의 흡수 계수를 증가시키는 것은 에칭 정지 층(216)을 통한 입사 광의 투과를 감소시킬 것이다. 에칭 정지 층(216)의 흡수 계수를 감소시키는 것은 에칭 정지 층(216)을 통한 입사 광의 투과를 증가시킬 것이다. 에칭 정지 층(216)의 흡수 계수는 에칭 정지 층(206)에 관련하여 상기에 기재된 바와 동일한 방식으로 조정될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 위상 시프트 층(214)은 30 내지 100 나노미터의 두께를 갖는다. 본 개시에 따른 실시예는 전술한 범위 내의 두께를 갖는 위상 시프트 층(214)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 위상 시프트 층은 전술한 범위 아래의 또는 전술한 범위 위의 두께를 가질 수 있다.
위상 시프트 층(214)으로서 유용한 재료는 MoSi 화합물 등을 포함한다. 예를 들어, 위상 시프트 층(214)은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN과 같은 MoSi 화합물을 포함한다. 본 개시에 따른 실시예는 전술한 MoSi 화합물을 이용하는 위상 시프트 층에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 위상 시프트 층(214)은 위상 시프트 층에 입사한 광의 위상을 예컨대 180도 만큼 시프트할 수 있는, MoSi 화합물 외의 다른 화합물을 포함한다.
위상 시프트 층(214)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 506에서, 패터닝 층(250)이 위상 시프트 재료 층(214) 위에 퇴적된다. 일부 실시예에서, 패터닝 층(250)은 패터닝되고, 위상 시프트 재료 층(214)을 패터닝하기 위한 마스크로서 이용된다. 또한, 상기에 언급된 바와 같이, 패터닝 층(250)의 주변 부분은 APSM 마스크(211)의 이미지 영역(252)의 주변부 주위의 이미지 경계 특징부(250P)를 형성하도록 패터닝된다.
일부 실시예에서, 패터닝 층(250)은 금속, 금속 산화물 또는 다른 적합한 재료를 포함한다. 예를 들어, 패터닝 층(250)은 탄탈럼 함유 재료(예를 들어, Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, 다른 탄탈럼 함유 재료, 또는 이들의 조합), 크롬 함유 재료(예를 들어, Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, 다른 크롬 함유 재료, 또는 이들의 조합), 티타늄 함유 재료(예를 들어, Ti, TiN, 다른 티타늄 함유 재료, 또는 이들의 조합), 다른 적합한 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 패터닝 층(250)의 재료는 여기에서 한정되지 않고, 입사 광을 차단할 수 있으며 위상 시프트 재료 층(214) 및 하드 마스크 층(218)에 비해 선택적 에칭 또는 제거 특성을 나타내는 다른 재료를 포함할 수 있다.
본 개시의 일부 실시예에서, 패터닝 층(250)은 5 내지 50 nm 두께이다. 패터닝 층(250)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 508에서, 하드 마스크 층(218)이 패터닝 층(250) 위에 형성된다. 아래에 보다 상세하게 기재되는 바와 같이, 하드 마스크 층(218)은 패터닝될 것이고, 하드 마스크 층(218)의 패턴은 패터닝 층(250)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(218)은 마스크(211)의 패터닝 층(250)을 보호하는 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(218) 및 패터닝 층(250)의 재료는, 아래에 기재되는 패시베이션 층 및 포토레지스트 층(210)을 제거하는데 사용되는 재료에 대해 유사한 특성 및 하드 마스크 층(218)을 에칭하는데 사용되는 재료에 대해 상이한 특성을 갖는다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(218)은 크롬 함유 재료, 예컨대 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, 다른 크롬 함유 재료, 또는 이들의 조합을 포함한다. 하드 마스크 층(218)이 이 크롬 함유 재료로부터 선택될 때, 패터닝 층(250)에 선택된 재료는 하드 마스크 층(218)의 재료에 비해 선택적으로 에칭될 수 있는 재료이다. 예를 들어, 하드 마스크 층이 크롬 함유 재료일 때, 패터닝 층(250)은 크롬 함유 재료가 아니다. 일부 대안의 실시예에서, 하드 마스크 층(218)은 탄탈럼 함유 재료, 예컨대 Ta, TaN, TaNH, TaHF, TaHfN, TaBSi, TaB SiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN, 다른 탄탈럼 함유 재료, 또는 이들의 조합을 포함하며, 이는 불소 함유 에천트로 에칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 하드 마스크 층(218)은 약 3.5 nm 내지 약 5 nm의 두께를 갖는다. 하드 마스크 층(218)은 물리적 기상 증착(PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
동작 510에서, 포토레지스트 층(260)이 하드 마스크 층(218) 위에 퇴적된다. 포토레지스트 층(260)은 아래에 보다 상세하게 기재된 바와 같이 패터닝되고, 패터닝된 포토레지스트는 아래의 하드 마스크 층(218)을 패터닝하기 위한 마스크로서 사용된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트는 아래에 보다 상세하게 기재되는 바와 같이 패터닝될 것이고, 이러한 패턴은 후속 프로세스에서 위상 시프트 재료 층(214)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(260)은 산 촉매 작용을 채용하는 화학적으로 증폭된 레지스트일 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 층(260)의 포토레지스트는 캐스팅 용액에 산 민감 폴리머를 용해시킴으로써 제형화될 수 있다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(260)의 포토레지스트는, 후속 형성되는 패턴이 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴과 동일한 컨투어를 갖게 할 포지티브 톤 포토레지스트일 수 있다. 일부 대안의 실시예에서, 포토레지스트 층(260)의 포토레지스트는, 후속 형성되는 패턴이 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴에 대응하는 개구부를 갖게 할 네가티브 톤 포토레지스트일 수 있다. 포토레지스트 층(260)은 스핀 코팅 또는 다른 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 포토레지스트 층(260) 및 하드 마스크(218)의 패터닝 후 마스크(211)의 중간 구조물이 예시된다. 도 5를 추가로 참조하면, 동작 512에서, 포토레지스트 층(260)은 포토레지스트 층(260)에 대해 노출 프로세스를 수행함으로써 패터닝된다. 노출 프로세스는 마스크를 이용한 리소그래피 기술(예를 들어, 포토리소그래피 프로세스) 또는 마스크리스 리소그래피 기술(예를 들어, 전자 빔(e-빔) 노출 프로세스 또는 이온 빔 노출 프로세스)을 포함할 수 있다. 노출 프로세스 후에, 포토레지스트 층의 적어도 일부를 경화시키도록 포스트-베이킹 프로세스가 수행될 수 있다. 포토레지스트 층(260)의 재료(들) 또는 타입(들)에 따라, 포토레지스트 층의 폴리머는 광 빔의 조사 및 베이킹 시에 상이한 반응(폴리머의 사슬 절단 또는 가교)을 겪을 수 있다. 그 후에, 포토레지스트 층의 적어도 일부를 제거하도록 현상 프로세스가 수행된다. 일부 실시예에서, 광 빔에 노출된 포지티브 레지스트 재료의 부분은 사슬 절단 반응을 겪을 수 있으며, 그 결과 노출된 부분은 광 빔에 노출되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 쉽게 제거된다. 반면에, 광 빔에 노출된 네가티브 레지스트 재료의 부분은 가교 반응을 겪을 수 있으며, 결과적인 노출된 부분은 광 빔에 노출되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 제거하는 것이 더 어려워질 것이다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(260)의 현상 후에, 아래의 하드 마스크 층(218)의 일부가 노출된다.
계속해서 도 3b를 참조하면, 포토레지스트 층(260)의 현상이 완료된 후에, 동작 514에서, 현상된 포토레지스트 층(260)에서의 개구부를 통해 하드 마스크 층(218)이 에칭된다. 하드 마스크 층(218)은 현상된 포토레지스트 층(260)에서의 개구부를 통해 하드 마스크 층(218)의 노출된 부분을 에칭함으로써 패터닝된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 하드 마스크 층(218)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 하드 마스크 층(218)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같은, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 불소 함유 에천트가 하드 마스크 층(218)의 일부의 제거에 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다.
동작 516에서, 패터닝된 포토레지스트 층(260)은 남아있는 하드 마스크(218)의 부분을 노출시키도록 제거된다. 패터닝된 포토레지스트 층(260)은 습식 스트리핑 또는 플라즈마 애싱에 의해 제거될 수 있다. 동작 518에서, 하드 마스크 층(218)에서의 개구부를 통해 패터닝 층(250)을 에칭함으로써 하드 마스크 층(218)에서의 패턴이 패터닝 층(250)에 전사된다. 패터닝 층(250)의 에칭은, 하드 마스크(218)와 같이 패터닝 층(250)의 에칭 단계 동안 에칭 재료에 노출될 다른 재료에 비교하여, 패터닝 층(250)의 재료에 대하여 선택적인 에천트에, 패터닝 층(218)을 노출시킴으로써 수행된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 패터닝된 하드 마스크 층(218)과 같이 패터닝 층(250)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 패터닝 층(250)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같은, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 패터닝 층(250)의 에칭 프로세스는 염소 함유 가스(예컨대, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 다른 염소 함유 가스, 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예컨대, O2, 다른 산소 함유 가스, 또는 이들의 조합)를 사용한다. 다른 실시예에서, 패터닝 층이 불소 함유 에천트를 이용한 에칭에 민감하고 하드 마스크(218)가 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있을 때, 패터닝 층(250)의 에칭 프로세스는 불소 함유 에천트를 사용한다.
도 3c를 참조하면, 패터닝된 패터닝 층(250)의 패턴으로 위상 시프트 재료 층(214)이 패터닝된 후 마스크(211)의 중간 구조물이 예시된다. 도 3c에서, 패터닝된 포토레지스트 층(260) 및 패터닝된 하드 마스크 층(218)은 상기에 기재된 바와 같이 제거되었다. 도 5를 참조하면, 동작 522에서, 패터닝 층(250)에서의 개구부(270)를 통해 위상 시프트 재료 층(214)을 에칭함으로써, 패터닝된 패터닝 층(250)의 패턴이 위상 시프트 재료 층(214)에 전사된다. 위상 시프트 재료 층(214)의 패터닝은 위상 시프트 재료 층(214)에서의 개구부(280)를 통해 정지 층(216)의 일부를 노출시킨다. 위상 시프트 재료 층(214)의 에칭은, 패터닝 층(250)의 재료 및 정지 층(216)의 재료에 비해 위상 시프트 재료 층(214)의 재료에 대하여 선택적인 에천트에, 패터닝 층(250)에서의 개구부(270)를 통해 노출된 위상 시프트 재료 층(214)의 부분을 노출시킴으로써 달성된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는, 패터닝된 하드 패터닝 층(250) 및 아래의 에칭 정지 층(216)과 같이 위상 시프트 재료 층(214)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해 위상 시프트 재료 층(214)의 재료가 선택적이도록, 사용되는 에천트, 에칭 온도, 에칭 용액 농도, 에칭 압력, 소스 전력, RF 바이어스 전압, RF 바이어스 전력, 에천트 유량, 및 다른 적합한 파라미터와 같은, 튜닝될 수 있는 에칭 파라미터를 갖는다. 일부 실시예에서, 불소 함유 에천트가 위상 시프트 층(214)의 일부의 제거에 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 패터닝 층(250)의 패턴의, 위상 시프트 재료 층(214)에의 전사가 완료된 후에, 패터닝된 패터닝 층(250)은 동작 524에서, 예컨대 습식 에칭 또는 플라즈마 에칭 프로세스에 의해, 제거된다. 도 3d는 동작 524에서 패터닝 층(250)이 제거된 후 본 개시의 실시예에 따른 마스크(211)를 예시한다.
도 5의 단계 526 및 528과 도 3e를 참조하면, 일부 실시예에 따라, 방법(500)은 각각의 정지 층(216)의 일부를 제거하는 단계 526을 더 포함한다. 에칭 정지 층(216)의 일부를 제거하는 것은 에칭 정지 층(216)에서의 개구부(294)를 생성하며, 이를 통해 기판(212)의 일부가 노출된다. 단계 526에서 에칭 정지 층(216)의 에칭은, 위상 시프트 재료 층(214)에서의 개구부(280)를 통해 노출되는 에칭 정지 층(216)의 부분을, 에칭 정지 층(216)의 재료에 대하여 선택적이며 위상 시프트 재료 층(214) 및 기판(212)의 재료에 대하여 선택적이지 않은 에천트와 접촉시킴으로써 달성된다. 단계 528에서, 일부 실시예에 따르면, 방법(500)은 기판(212)의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 기판(212)의 일부를 제거하는 것은 기판(212)에 트렌치(296)를 생성한다. 단계 528에서 기판(212)의 일부를 제거하는 것은, 에칭 정지 층(216)에서의 개구부(295)를 통해 노출된 기판(212)의 부분을, 기판(212)을 향해 선택적이며 에칭 정지 층(216)의 재료 및 위상 시프트 재료 층(214)의 재료를 향해 선택적이지 않은 에천트에 접촉시킴으로써 달성된다. 도 3e는 에칭 정지 층(216) 및 기판(212)의 일부가 상기 기재된 바와 같이 제거된, 본 개시의 일부 실시예에 따른 마스크 구조물(211)을 예시한다. 에칭 정지 층(216)의 에칭이 완료된 후에 기판(212)을 에칭하는 것은, 기판(212)의 에칭을 보다 주의깊게 제어할 수 있는 기회를 제공하며, 그리하여 기판의 오버 에칭이나 언더 에칭으로 인한 원치 않는 위상 또는 투과 강도의 원치 않는 시프트가 회피되거나 감소된다.
패터닝 층(250)의 제거가 완료된 후에(또는 대안의 실시예에서, 에칭 정지 층(216)의 일부 또는 기판(212)의 일부의 제거 후에), 마스크(211)는 그로부터의 임의의 오염물을 제거하도록 세척된다. 일부 실시예에서, 마스크(211)는 마스크(211)를 수산화암모늄(NH4OH) 용액 안에 침지시킴으로써 세척된다.
마스크(211)는 그 후에, 패터닝된 영역(252) 내의 임의의 결함의 검사를 위해, 예를 들어 193 nm의 파장을 갖는 UV 광으로 조사된다. 확산 반사된 광으로부터 이물질이 검출될 수 있다. 결함이 검출되는 경우, 마스크(211)는 적합한 세척 프로세스를 사용하여 더 세척된다.
따라서 반도체 리소그래피 프로세스에 유용한 마스크(211)가 형성된다. 도 3d의 마스크(211)는 기판(212), 기판(212) 위의 투과성 에칭 정지 층(216), 및 투과성 에칭 정지 층(216) 위의 패터닝된 위상 시프트 재료 층(214)을 포함한다. 이 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(216)은 패터닝된 위상 시프트 재료 층의 패턴을 포함하지 않고, 마스크 형성 프로세스 동안 사용되는 에천트로부터 아래의 기판(212)을 보호하였으며, 그렇지 않았다면 기판(212)을 에칭했을 것이다. 에칭 정지 층은 입사 광, 예컨대 DUV, NUV 또는 침지 리소그래피 프로세스에 사용되는 광, 예컨대 약 193 nm의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저로부터의 광에 대해 투과성이며, 일부 실시예에서 이러한 광의 99% 이상 투과성이다. 상기에 언급된 바와 같이, 위상 시프트 재료 층(214)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성은, 마스크(211)에 입사하는 광의 원하는 위상 시프트, 예컨대 180 도를 제공하도록, 그리고 위상 시프트 재료 층(214)을 통한 원하는 레벨의 광 투과를 제공하도록 선택된다. 이 실시예에서 에칭 정지 층(216)의 높은 투과 특성으로 인해, 반투과성 에칭 정지 층(206)을 포함하는 도 1a의 실시예와는 달리, 에칭 정지 층(216)은 마스크(211)에 입사하는 광의 위상 시프트 또는 에칭 정지 층(216)에서의 입사 광의 흡수에 거의 영향을 미치지 않는다. 따라서, 에칭 정지 층(216)의 두께, 그의 굴절률 및 입사 광 흡수 특성은 에칭 정지 층(206)의 특성보다 덜 중요하다. 마스크(200)와 마찬가지로, 마스크(211)를 통과하는 광에 부여되는 위상 시프트의 양도 또한, 마스크(211) 상의 광의 입사각을 조정함으로써 조정될 수 있다. 그 결과, 마스크(211) 상의 패턴은 정밀하고 재현 가능한 패턴을 생성하도록 실리콘 웨이퍼에 투영될 수 있다.
본 개시에 따라 형성된 리소그래피 마스크는 반도체 기판 상의 재료 층을 패터닝하기 위한 프로세스에 유용하다. 도 6을 참조하면, 실시예에 따라, 이러한 방법(600)은, 본 개시에 따라 형성된 위상 시프트 마스크를 침지 리소그래피 프로세스에서의 입사 광, 예컨대 약 193 nm 정도의 파장을 갖는 광에 노출시키는 단계 602를 포함한다. 본 개시에 따른 마스크의 실시예는 약 193 nm의 파장을 갖는 광을 이용하거나 침지 리소그래피 프로세스에 유용한 마스크에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 실시예에 따른 마스크는 스펙트럼의 DUV 부분 또는 스펙트럼의 NUV 부분의 광을 이용하는 리소그래피 프로세스에 유용하다. 방법(600)에서 유용한 위상 시프트 마스크의 예는 도 1a의 마스크(200)를 포함한다. 단계 604에서, APSM의 위상 시프트 재료에 입사하는 광의 일부가 위상 시프트 재료를 통해 투과되며, 위상 시프트 재료는 위상 시프트 재료에 투과된 입사 광에 위상 시프트를 부여한다. 방법(600)에서 유용한 위상 시프트 재료의 예는 도 1a의 위상 시프트 재료 층(204)을 포함한다. 단계 606에서, 위상 시프트 재료를 통해 투과된 광의 일부는 APSM의 반투과성 에칭 정지 층에 충돌한다. 방법(600)에서 유용한 반투과성 에칭 정지 층의 예는 도 1a의 반투과성 에칭 정지 층(206)을 포함한다. 단계 608에서, 반투과성 에칭 정지 층에 충돌하는 입사 광의 일부가 반투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된다. 단계 610에서, 반투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된 광의 일부는 APSM의 기판을 통해 투과된다. 방법(600)에서 유용한 기판의 예는 도 1a에서의 기판(202)을 포함한다. 이 광은 위상 시프트 재료 및 반투과성 에칭 정지 층의 통과로 인해 위상 시프트되었다. 또한, 마스크(200)에 입사하는 광의 강도는 위상 시프트 재료 및/또는 반투과성 에칭 정지 층의 통과로 인해 감쇠되었을 수 있다. 위상 시프트 재료 및 반투과성 에칭 정지 층을 통한 입사 광의 투과와 동시에, 단계 612에서, APSM에 입사하는 광의 일부는 위상 시프트 재료 또는 반투과성 에칭 정지 층을 통과하지 않고서 APSM의 기판을 통해 투과된다. 위상 시프트 재료 또는 반투과성 에칭 정지 층을 통과하지 않고서 APSM의 기판을 통해 투과되는 광의 위상은 비교적 변경되지 않은 채로 유지된다. 또한, 위상 시프트 재료 또는 반투과성 에칭 정지 층을 통과하지 않고서 APSM의 기판을 통해 투과된 광의 양은 마스크(200)에 입사하는 광의 약 99% 이상일 수 있다. 그 다음, APSM의 기판을 통해 투과된 광은 반도체 기판 상의 재료를 패터닝하도록 단계 614에서 사용된다.
본 개시의 또다른 실시예에 따르면, 도 1b에 예시된 실시예에 따라 형성된 마스크는 반도체 기판 상의 재료 층을 패터닝하기 위한 프로세스에 유용하다. 도 7을 참조하면, 실시예에 따라, 이러한 방법(700)은, 본 개시에 따라 형성된 위상 시프트 마스크를 입사 광에 노출시키는 단계 702를 포함한다. 방법(700)에서 유용한 APSM의 예는 도 1b의 리소그래피 마스크(211)를 포함한다. 단계 704에서, APSM의 위상 시프트 재료에 입사하는 광의 일부가 위상 시프트 재료를 통해 투과되며, 위상 시프트 재료는 위상 시프트 재료에 투과된 입사 광에 위상 시프트를 부여한다. 방법(700)에서 유용한 위상 시프트 재료의 예는 도 1b의 위상 시프트 재료 층(214)을 포함한다. 단계 706에서, 위상 시프트 재료를 통해 투과된 광의 일부가 APSM의 투과성 에칭 정지 층에 충돌한다. 방법(700)에서 유용한 투과성 에칭 정지 층의 예는 도 1b에서의 투과성 에칭 정지 층(216)을 포함한다. 단계 708에서, 투과성 에칭 정지 층에 충돌하는 입사 광의 일부가 투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된다. 단계 710에서, 투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된 광의 일부는 APSM의 기판을 통해 투과된다. 방법(700)에서 유용한 기판의 예는 도 1b에서의 기판(212)을 포함한다. 위상 시프트 재료를 통해 투과된 이 광은 위상 시프트 재료의 통과로 인해 위상 시프트되었다. 에칭 정지 층에 의한 입사 광의 거의 100% 투과로 인해, 이 실시예에 따르면, 투과성 에칭 정지 층에 입사하는 광의 투과성 에칭 정지 층을 통한 투과는 투과된 광의 위상에 어떠한 현저한 변화도 부여하지 않는다. 위상 시프트 재료 및 투과성 에칭 정지 층을 통한 입사 광의 투과와 동시에, 단계 712에서, APSM에 입사하는 광의 일부가 위상 시프트 재료를 통과하지 않고서 APSM의 투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된다. 위상 시프트 재료를 통과하지 않고서 투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된 광의 위상은 비교적 변경되지 않은 채로 유지된다. 투과성 에칭 정지 층을 통해 투과된 광은 기판을 통해 투과된다. 그 다음, APSM의 기판을 통해 투과된 광은 반도체 기판 상의 재료를 패터닝하도록 단계 714에서 사용된다.
본 개시의 하나의 양상은 리소그래피 마스크, 예컨대 교대 위상 시프트 마스크에 관한 것이다. 마스크는 기판, 기판 상의 위상 시프트 층, 및 기판과 위상 시프트 층 사이의 반투과성 에칭 정지 층을 포함한다. 위상 시프트 층은 패터닝되고, 위상 시프트 층의 패턴은 또한 반투과성 에칭 정지 층에 존재한다. 반투과성 에칭 정지 층에 대한 재료의 예는 CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P를 포함한다.
본 개시의 다른 양상은 리소그래피 마스크, 예컨대 교대 위상 시프트 마스크에 관한 것이다. 이 양상에서, 마스크는 기판, 기판 상의 패터닝된 위상 시프트 층, 및 기판과 패터닝된 위상 시프트 층 사이의 투과성 에칭 정지 층을 포함한다. 이 양상에서, 에칭 정지 층은 패터닝된 위상 시프트 층의 패턴을 포함하지 않는다. 투과성 에칭 정지 층의 예는 화학식 AlxSiyOz (x+y+z = 1)의 재료로 형성된 에칭 정지 층을 포함한다.
본 개시의 또 다른 양상은 리소그래피 마스크를 형성하는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판 상에 에칭 정지 층을 형성하는 것을 포함한다. 그 다음, 위상 시프트 층이 에칭 정지 층 상에 형성된다. 그 다음, 패터닝 층이 위상 시프트 층 상에 형성된다. 다음으로, 패터닝된 하드 마스크 층이 패터닝 층 상에 형성된다. 그 다음, 패터닝 층은 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 패터닝 층에 복수의 개구부를 형성하도록 에칭된다. 패터닝 층에서의 복수의 개구부는 위상 시프트 층의 표면의 일부를 노출시킨다. 그 다음, 위상 시프트 층의 노출된 부분은 에칭된 패터닝 층을 에칭 마스크로서 사용하여 위상 시프트 층에 복수의 개구부를 형성하도록 에칭된다. 위상 시프트 층에서의 복수의 개구부는 에칭 정지 층의 표면을 노출시킨다. 방법의 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로부터 선택된다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층은 화학식 AlxSiyOz (x+y+z = 1)을 갖는 재료로부터 선택된다.
전술한 바는 당해 기술 분야에서의 숙련자들이 본 개시의 양상을 보다 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징을 나타낸 것이다. 당해 기술 분야에서의 숙련자라면, 여기에서 소개된 실시예와 동일한 목적을 수행하고/하거나 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기반으로서 본 개시를 용이하게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 당해 기술 분야에서의 숙련자는 또한, 이러한 등가의 구성이 본 개시의 진정한 의미 및 범위로부터 벗어나지 않으며, 본 개시의 진정한 의미 및 범위에서 벗어나지 않고서 다양한 변경, 치환 및 대안을 행할 수 있다는 것을 알아야 한다.
실시예
실시예 1. 리소그래피 마스크에 있어서,
기판;
상기 기판 상의 위상 시프트 층; 및
상기 기판과 상기 위상 시프트 층 사이의 반투과성 에칭 정지 층
을 포함하는, 리소그래피 마스크.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 기판은 석영으로 형성되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 3. 실시예 1에 있어서,
상기 위상 시프트 층은 MoSi 화합물로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 4. 실시예 1에 있어서,
상기 반투과성 에칭 정지 층은 상기 반투과성 에칭 정지 층에 입사하는 광의 최대 30%를 투과시키는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 5. 실시예 1에 있어서,
상기 에칭 정지 층은 CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 6. 실시예 1에 있어서,
상기 기판은 패터닝되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 7. 실시예 1에 있어서,
상기 반투과성 에칭 정지 층은 패터닝되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 8. 리소그래피 마스크에 있어서,
석영 기판;
상기 석영 기판 상의 MoSi 화합물을 포함하는 패터닝된 위상 시프트 층; 및
상기 석영 기판과 상기 패터닝된 위상 시프트 층 사이에 화학식 AlxSiyOz - 여기서, x+y+z = 1임 - 의 재료를 포함하는 투과성 에칭 정지 층
을 포함하는, 리소그래피 마스크.
실시예 9. 실시예 8에 있어서,
상기 패터닝된 위상 시프트 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 10. 실시예 8에 있어서,
상기 투과성 에칭 정지 층은 상기 투과성 에칭 정지 층에 입사하는 광의 70& 이상을 투과시키는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 11. 실시예 8에 있어서,
상기 석영 기판은 패터닝되는 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 12. 실시예 8에 있어서,
상기 에칭 정지 층은 1 내지 20 나노미터 두께인 것인, 리소그래피 마스크.
실시예 13. 리소그래피 마스크를 형성하는 방법에 있어서,
기판 상에 에칭 정지 층을 형성하는 단계;
상기 에칭 정지 층 상에 위상 시프트 층을 형성하는 단계;
상기 위상 시프트 층 상에 패터닝 층을 형성하는 단계;
상기 패터닝 층 상에 패터닝된 하드 마스크 층을 형성하는 단계;
상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 패터닝 층에 복수의 개구부를 형성하도록 상기 패터닝 층을 에칭하는 단계 - 상기 복수의 개구부는 상기 위상 시프트 층의 표면을 노출시킴 - ; 및
상기 에칭된 패터닝 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 층에 복수의 개구부를 형성하도록 상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계 - 상기 위상 시프트 층에서의 상기 복수의 개구부는 상기 에칭 정지 층의 표면을 노출시킴 -
를 포함하는, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 14. 실시예 13에 있어서,
상기 에칭 정지 층에 복수의 개구부를 형성하도록 상기 위상 시프트 층에서의 상기 복수의 개구부를 통해 상기 에칭 정지 층을 에칭하는 단계를 더 포함하며, 상기 에칭 정지 층에서의 상기 복수의 개구부는 상기 기판의 표면을 노출시키는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 15. 실시예 13에 있어서,
상기 위상 시프트 층에서의 상기 개구부를 통해 상기 기판을 에칭하는 단계를 더 포함하는, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 16. 실시예 13에 있어서,
상기 패터닝 층을 에칭하는 단계는 염소 함유 에천트로 상기 패터닝 층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 17. 실시예 13에 있어서,
상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계는 불소 함유 에천트로 상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 18. 실시예 14에 있어서,
상기 에칭 정지 층을 에칭하는 단계는 염소 함유 에천트로 상기 에칭 정지 층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 19. 실시예 13에 있어서,
상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계는 상기 위상 시프트 층을 에칭하는데 사용된 에천트로부터 상기 기판을 격리하는 단계를 포함하는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
실시예 20. 실시예 14에 있어서,
상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계는 상기 패터닝된 하드 마스크 층의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
Claims (10)
- 리소그래피 마스크에 있어서,
기판;
상기 기판 상의 위상 시프트 층; 및
상기 기판과 상기 위상 시프트 층 사이의 반투과성 에칭 정지 층
을 포함하는, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 석영으로 형성되는 것인, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 위상 시프트 층은 MoSi 화합물로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 반투과성 에칭 정지 층은 상기 반투과성 에칭 정지 층에 입사하는 광의 최대 30%를 투과시키는 것인, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 에칭 정지 층은 CrON, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 패터닝되는 것인, 리소그래피 마스크. - 청구항 1에 있어서,
상기 반투과성 에칭 정지 층은 패터닝되는 것인, 리소그래피 마스크. - 리소그래피 마스크에 있어서,
석영 기판;
상기 석영 기판 상의 MoSi 화합물을 포함하는 패터닝된 위상 시프트 층; 및
상기 석영 기판과 상기 패터닝된 위상 시프트 층 사이에 화학식 AlxSiyOz - 여기서, x+y+z = 1임 - 의 재료를 포함하는 투과성 에칭 정지 층
을 포함하는, 리소그래피 마스크. - 청구항 8에 있어서,
상기 패터닝된 위상 시프트 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN로부터 선택되는 것인, 리소그래피 마스크. - 리소그래피 마스크를 형성하는 방법에 있어서,
기판 상에 에칭 정지 층을 형성하는 단계;
상기 에칭 정지 층 상에 위상 시프트 층을 형성하는 단계;
상기 위상 시프트 층 상에 패터닝 층을 형성하는 단계;
상기 패터닝 층 상에 패터닝된 하드 마스크 층을 형성하는 단계;
상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 패터닝 층에 복수의 개구부를 형성하도록 상기 패터닝 층을 에칭하는 단계 - 상기 복수의 개구부는 상기 위상 시프트 층의 표면을 노출시킴 - ; 및
상기 에칭된 패터닝 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 층에 복수의 개구부를 형성하도록 상기 위상 시프트 층을 에칭하는 단계 - 상기 위상 시프트 층에서의 상기 복수의 개구부는 상기 에칭 정지 층의 표면을 노출시킴 -
를 포함하는, 리소그래피 마스크를 형성하는 방법.
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