KR20240031182A - 포토 마스크를 제조하는 방법 - Google Patents

포토 마스크를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20240031182A
KR20240031182A KR1020230114895A KR20230114895A KR20240031182A KR 20240031182 A KR20240031182 A KR 20240031182A KR 1020230114895 A KR1020230114895 A KR 1020230114895A KR 20230114895 A KR20230114895 A KR 20230114895A KR 20240031182 A KR20240031182 A KR 20240031182A
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웨이-체 시에
치엔-쳉 첸
핑-순 린
신-창 리
타-쳉 리엔
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타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드
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Abstract

감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에서, 마스크 블랭크 상에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 블랭크는 투명 기판, 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 위상 시프트 재료 층 상의 하드 마스크 층, 및 하드 마스크 층 상의 중간 층을 포함한다. 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 중간 층이 패터닝되고, 패터닝된 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 하드 마스크 층이 패터닝되고, 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 위상 시프트 재료 층이 패터닝된다. 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 또는 실리콘 함유 재료 중 적어도 하나를 포함하고, 하드 마스크 층은 중간 층과는 상이한 재료로 제조된다.

Description

포토 마스크를 제조하는 방법{METHOD OF MANUFACTURING PHOTO MASKS}
우선권 주장 및 상호 참조
본 출원은 2022년 8월 31일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/402,853호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용이 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 진화의 과정에서, 기능적 밀도(즉, 칩 면적 당 상호연결된 소자들의 갯수)는 일반적으로 증가된 반면에 지오메트리(geometry) 크기(즉, 제조 프로세스를 사용하여 생성될 수 있는 가장 작은 컴포넌트(또는 라인))는 감소해왔다. 이러한 스케일링 축소 공정은 일반적으로 생산 효율성을 증가시키고 관련 비용을 낮춤으로써 이로움들을 제공한다.
본 개시의 양태는 첨부 도면들과 함께 읽을 때, 이어지는 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계에서의 표준 관행에 따라, 다양한 피처들은 일정한 비율로 그려지지 않았다는 점에 유의한다. 사실상, 다양한 피처들의 치수들은 논의의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 1c 및 도 1d는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도를 도시한다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f, 도 2g, 도 2h 및 도 2i는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크의 순차적인 제조 동작의 다양한 단계의 단면도를 도시한다.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e 및 도 3f는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크의 순차적인 제조 동작의 다양한 단계의 단면도를 도시한다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 3e는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크의 순차적인 제조 동작의 다양한 단계의 단면도를 도시한다.
도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 5d, 도 5e 및 도 5f는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크의 순차적인 제조 동작의 다양한 단계의 단면도를 도시한다.
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d는 본 개시의 실시예에 따른 포토 마스크 블랭크의 단면도를 도시한다.
도 7a는 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 플로우차트를 도시하고, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 순차적 제조 동작을 도시한다.
이어지는 개시는 제공되는 본 발명내용의 상이한 피처들을 구현하기 위한 많은 상이한 실시예들, 또는 예시들을 제공한다. 본 개시를 단순화하기 위해 컴포넌트들 및 배열들의 구체적인 예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이것들은 단지 예들에 불과하며, 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제2 피처 위의 또는 제2 피처 상의 제1 피처의 형성은 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있으며, 또한 제1 피처 및 제2 피처가 직접적으로 접촉하지 않을 수 있도록 추가적인 피처가 제1 피처와 제2 피처 사이에 형성될 수 있는 실시예를 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예시들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 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, "밑", "아래", "보다 아래", "위", "보다 위" 등과 같은 공간 상대적 용어는, 도면에 예시된 바와 같이, 다른 엘리먼트(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 엘리먼트 또는 피처의 관계를 설명하도록 설명의 용이성을 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간 상대적인 용어들은, 도면에 도시된 배향 이외에, 사용 또는 동작 시의 디바이스의 상이한 배향을 포함하는 것으로 의도된다. 장치는 다르게 배향(90도 회전 또는 다른 배향으로)될 수 있고, 이에 따라 여기서 사용되는 공간 상대적인 기술어도 마찬가지로 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 전사하도록 사용된다.
IC 크기의 축소로, 다양한 타입의 이 리소그래피 기술, 예를 들어 13.5 nm의 파장을 갖는 극자외선(EUV; extreme ultraviolet)광 또는 ArF 레이저로부터 193 nm 정도의 파장을 이용하는 액침 리소그래피가 예를 들어, 마스크로부터 반도체 웨이퍼로 매우 작은 패턴(예를 들어, 나노미터-스케일 패턴)의 전사를 가능하게 하도록 리소그래피 프로세스에 채용된다.
더 조밀하게 패킹된 집적 소자들을 갖고자 하려는 지속적인 욕망은 더 작은 개별 피처 크기들을 형성하기 위해 포토리소그래피 프로세스에 대한 변경을 초래시켰다. 프로세스에 의해 획득가능한 최소 피처 크기 또는 "임계 치수(critical dimension; CD)"는 대략적으로 공식 CD=K1*λ/NA에 의해 결정되며, 여기서 K1은 프로세스 특유적 계수이며, λ는 인가된 광/에너지의 파장이며, NA는 기판 또는 웨이퍼로부터 보여지는 광학 렌즈의 개구수이다.
주어진 k1 값을 갖는 조밀한 피처를 제조하는 경우, 작은 피처의 사용가능한 이미지를 웨이퍼에 투영하는 능력은 파장 λ에 의해 제한되고 투영 광학계의 능력은 조명된 형상으로부터 회절 차수를 충분히 캡처할 수 있다. 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. 결과적으로, 크기가 150 nm 이하인 피처는 위상 시프트 마스크(phase shifting mask; PSM) 또는 웨이퍼에서의 이미지 품질을 향상시킬 수 있는 기술, 예를 들어 레지스트 프로파일을 개선하기 위한 피처 에지의 샤프닝(sharpening)을 이용해야 할 수 있다.
위상 시프트는 일반적으로, 위상 시프팅된 에너지가, 노출 및 패터닝될 웨이퍼 상의 재료의 표면에서 위상 시프팅되지 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 도와 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, 감쇠된 위상 시프트 마스크(attenuated phase shifting mask; APSM)로 알려진 하나의 프로세스는, 불투명 재료를 통과하는 광을 마스크의 투명 부분을 통과하는 광에 비교하여 위상이 변화되게 하는, 불투명 재료의 층을 포함한다. 또한, 불투명 재료는 마스크의 투명 부분을 통해 투과된 광의 양에 비교하여 불투명 재료를 통해 투과된 광의 양(강도/크기)을 조정할 수 있다.
위상 시프팅 재료는, 위상 시프팅 재료를 통과하는 광의 위상이 위상 시프팅 재료를 통과하지 않은, 예를 들어 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 투과된 광의 양을 감소시킬 수도 있다.
패터닝된 위상 시프팅 재료를 형성하는 동안, 위상 시프트 재료 층 상부에 형성된 하드 마스크 층 상부에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 패턴 크기가 감소함에 따라, 원하는 위상 시프트를 생성하는 APSM을 얻는 것과 함께 레지스트 패턴 붕괴 및 하드 마스크 패턴의 코너 라운딩을 억제하는 것이 더욱 중요해진다.
본 개시의 실시예에서, 패터닝 동작에서 다중 하드 마스크 층의 조합이 있는 또는 없는 다층 레지스트 시스템이 개시된다.
도 1a는 본 개시의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100), 예를 들어 APSM의 단면도이다. 도1a를 참조하면, APSM(100)은 기판(10) 및 기판(10)의 전면 표면 위에 위상 시프트 재료 층(15)을 포함한다. 위상 시프트 재료 층(15)과 기판(10) 사이에는 에칭 정지 층(12)이 있다. 도 1a에 예시된 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 부분은 개구부를 제공하도록 제거되고, 개구부를 통해 기판(10)의 상부 표면이 노출된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 광(예를 들어, ArF 레이저 또는 KrF 레이저 광) 에 대한 투명도는 100% 미만이며 약 95% 내지 99.5% 범위 내이다. ASPM(100)은 ASPM(100)의 이미지 영역(회로 패턴 영역)(20C) 주변부 주위에 이미지 경계 피처(20B)를 포함한다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)은, 이미지 경계 피처(20B) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 부분이 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 나머지로부터 분리되도록 에칭된다. 이러한 실시예에서, 이미지 경계 피처(20B) 아래에 있는 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 부분은, 트렌치(도시되지 않음)에 의해 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 나머지로부터 분리된다.
도 1b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 APSM(100A)의 단면도이다. 도 1b를 참조하면, APSM(100A)에서는 개구부에 노출된 기판(10)의 부분이 에칭되거나 리세스된다. 위상 시프트 재료 층(15)과 에칭 정지 층(12)을 통과한 광과 그들을 통과하지 못한 광 사이의 위상 차이가 원하는 위상 시프트 양을 갖도록 리세스된 양이 조절된다.
도 1c는 본 개시의 다른 실시예에 따른 APSM(100B)의 단면도이다. 도 1c의 APSM(100B)에서, 에칭 정지 층(12)은 개구부의 하단에서 제거되지 않는다.
도 1d는 본 개시의 다른 실시예에 따른 APSM(100C)의 단면도이다. 도 1d의 APSM(100C)에서, 에칭 정지 층(12)은 개구부의 하단에서 부분적으로 제거되지 않는다.
도 2a 내지 도 2i는 일부 실시예에 따른 APSM의 순차적인 제조 프로세스의 다양한 단계의 단면도이다. 일부 실시예에서, 도 2a 내지 도 2i의 프로세스 이전에, 그 동안에, 및/또는 그 후에 추가적인 동작들이 수행되거나, 또는 설명된 동작들 중 일부는 대체되고 및/또는 제거된다. 일부 실시예들에서, 아래에서 설명된 피처들 중 일부는 대체되거나 제거된다. 특정한 순서로 수행되는 동작들로 일부 실시예들이 논의되지만, 이러한 동작들은 다른 논리적 순서로 수행될 수 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
도 2a를 참조하면, 일부 실시예에 따라 에칭 정지 층(12), 위상 시프트 재료 층(15) 및 하드 마스크 층(20)은 마스크 블랭크(회로 패턴이 형성되지 않음)로서 기판(10) 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 중간 층(30) 및 포토레지스트 층(40)을 포함하는 다층 레지스트 시스템이 도 2a에 도시된 바와 같이 하드 마스크 층(20) 위에 형성된다.
일부 실시예에서 기판(10)은 유리, 실리콘, 석영 또는 다른 저열 팽창 재료(low thermal expansion material)로 제조된다. 저열 팽창 재료은 포토 마스크의 사용 동안의 마스크 가열로 인한 이미지 왜곡을 최소화하도록 돕는다. 일부 실시예들에서, 기판(10)은 용융 실리카, 용융 석영, 칼슘 불화물, 실리콘 탄화물, 블랙 다이아몬드, 또는 티타늄 산화물 도핑된 실리콘 산화물(SIO2/TIO2)을 포함한다. 일부 실시예에서, 기판(10)은 약 1 mm 내지 약 7 mm 범위의 두께를 갖는다. 기판(10)의 두께가 너무 작으면, 일부 경우에 포토 마스크의 파손 또는 뒤틀림 위험이 증가한다. 반면, 기판(10)의 두께가 너무 크면, 일부 경우에 포토 마스크의 중량 및 비용이 불필요하게 증가된다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 기판(10)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 포토리소그래피 프로세스에 사용되는 광 에너지에 투과성 또는 반투과성이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 에칭 정지 층은 침지 리소그래피에 사용되는 심자외선 또는 근자외선 광 에너지에 투과성 또는 반투과성이다. 일부 실시예에서, 노광 복사선은 약 193 nm의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저 또는 약 254 nm의 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저로부터의 광이다.
광 또는 복사선에 대해 반투과성이란 재료가 재료의 표면에 입사된 광의 70% 미만을 투과시킨다는 것을 의미하고, 투과성이란 광 투과율이 95% 이상인 것(예를 들어, Al 또는 Ru 또는 이들의 화합물)을 의미한다.
에칭 정지 층(12)으로서 유용한 재료의 예는 아래에 기재된 위상 시프트 재료 층(15)의 재료를 에칭하는데 사용되는 재료에 의한 에칭에 내성이 있는 재료를 포함한다. 위상 시프트 재료 층(15)이 MoSi 화합물로 형성되는 실시예에서, 불소 함유 에천트가 위상 시프트 재료 층(15)을 에칭하는데 사용된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(12)의 재료는 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있다. 위상 시프트 재료 층(15)의 부분을 제거하는데 유용한 불소 함유 에천트의 예에는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있으며 에칭 정지 층(12)으로서 유용한 재료는 CrON, Al 및 Al 합금, Ru, 및 Ru의 합성물, 예를 들어 Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B, Ru-P 등을 포함한다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 광 투과성(예를 들어, 약 95% 초과)이고 x+y+z = 1인 화학식 AlxSiyOz를 갖는 재료로부터 선택된다. 본 개시에 따른 실시예는 이들 특정 재료의 에칭 정지 층에 한정되지 않는다. 입사 광에 반투과성이며 상기에 기재된 불소 함유 에천트에 의한 에칭에 내성이 있는 다른 재료가 여기에 기재된 실시예에 따라 에칭 정지 층으로서 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 입사 광에 반투과성있며 위상 시프트 재료 층(15)을 에칭하는데 사용될 수 있는 불소 함유 에천트 외의 다른 에천트에 의한 에칭에 내성이 있는 재료가 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 염소 함유 에천트로 에칭될 수 있다. 염소 함유 에천트로 에칭될 수 있는 에칭 정지 층(12)을 이용하는 것의 이점은, 석영과 같이 기판(10)으로서 사용되는 재료가 염소 함유 에천트에 의해 에칭되지 않는다는 것이다. 염소 함유 에천트의 예는 염소 함유 가스(예를 들어, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 기타 염소 함유 가스 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예를 들어, O2, 기타 산소 함유 가스 또는 이들의 조합)를 포함한다.
일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 약 1 내지 약 20 nm의 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 약 1 내지 약 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(12)은 1 nm보다 더 얇을 수 있거나 또는 20 nm보다 더 두꺼울 수 있다.
에칭 정지 층(12)은 물리적 기상 증착(physical vapor depositio; PVD) 프로세스(예를 들어, 증발 및 DC 마그네트론 스퍼터링), 도금 프로세스(예를 들어, 무전해 도금 또는 전해 도금), 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition; CVD) 프로세스(예를 들어, 대기압 CVD, 저압 CVD, 플라즈마 강화 CVD 또는 고밀도 플라즈마 CVD), 이온빔 증착, 스핀온 코팅, 금속 유기 분해(metal-organic decomposition; MOD), 기타 적합한 방법 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15)은 기판(10) 상의 에칭 정지 층(12)의 전면 표면과 직접 접촉한다. 위상 시프트 재료 층(15)은, 위상 시프트 재료 층(15)에 입사되며 이를 통해 투과되는 광의 위상 시프트를 생성한다. 본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(15) 또는 에칭 정지 층(12)을 통과하지 않는 입사 광의 위상에 비교하여, 위상 시프트 재료 층(15)에 진입하며 위상 시프트 재료 층(15) 및 패터닝된 에칭 정지 층(12)을 통과하는 광에서 생성되는 위상 시프트의 정도는, 위상 시프트 재료 층(15)의 굴절률 및 두께 및/또는 에칭 정지 층(12)의 굴절률 및 두께의 변화에 의해 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15) 및 에칭 정지 층(12)의 굴절률 및 두께는, 위상 시프트 재료 층(15)에 진입하며 위상 시프트 재료 층(15) 및 패터닝된 에칭 정지 층(12)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(15) 또는 에칭 정지 층(12)을 통과하지 않는 입사 광의 투과율에 비교하여, 위상 시프트 재료 층(15)에 진입하며 위상 시프트 재료 층(15) 및 패터닝된 에칭 정지 층(12)을 통과하는 입사 광의 투과율은, 위상 시프트 재료 층(15) 및/또는 에칭 정지 층(12)의 흡수 계수의 변화에 의해 조정될 수 있다.
위상 시프트 재료 층(15)의 굴절률 및 두께는 원하는 위상 시프트를 제공하기 위하여 단독으로 또는 에칭 정지 층(12)의 굴절률 및 두께와 조합하여 조정될 수 있다. 위상 시프트 재료 층(15)의 굴절률은 위상 시프트 재료 층(15)의 재료의 조성을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, MoSi에서의 Mo 대 Si의 비는 위상 시프트 재료 층(15)의 굴절률을 조정하도록 달라질 수 있다. 위상 시프트 재료 층(15)을 B, C, O, N, Al 등과 같은 원소를 도핑하는 것은 위상 시프트 재료 층(15)의 굴절률을 조정할 것이다.
본 개시의 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(15)에 의한 입사 광의 투과율은 위상 시프트 재료 층(15)의 입사 광 흡수 계수를 조정함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 위상 시프트 재료 층(15)의 UV 또는 DUV 흡수 계수를 증가시키는 것은 위상 시프트 재료 층(15)을 통한 입사 광의 투과를 감소시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(15)의 흡수 계수를 감소시키는 것은 위상 시프트 재료 층(15)을 통한 입사 광의 투과를 증가시킬 것이다. 위상 시프트 재료 층(15)의 흡수 계수는 위상 시프트 재료 층(15)의 재료의 조성을 변경함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, MoSi에서의 Mo 대 Si의 비는 위상 시프트 재료 층(15)의 흡수 계수를 조정하도록 달라질 수 있다. 위상 시프트 재료 층(15)을 B, C, O, N, Al, Ge, Sn, Ta 등과 같은 원소를 도핑하는 것은 위상 시프트 재료 층(15)의 흡수 계수를 조정할 것이다.
일부 실시예에 따르면, 위상 시프트 재료 층(15)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 재료 층(15)은 약 30 내지 약 100 나노미터의 두께를 갖는다. 본 출원에 따른 실시예는 약 30 내지 100 nm의 두께를 갖는 위상 시프트 재료 층(15)에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 다른 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15)은 30 nm보다 작거나 100 nm보다 큰 두께를 갖는다.
위상 시프트 재료 층(15)으로서 유용한 재료는 MoSi 화합물 등을 포함한다. 예를 들어, 위상 시프트 재료 층(15)은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN과 같은 MoDi 화합물을 포함한다. 본 개시에 따른 실시예는 전술한 MoSi 화합물을 이용하는 위상 시프트 층에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15)은 위상 시프트 층에 입사한 광의 위상을 예를 들어 180도 만큼 시프트할 수 있는, MoSi 화합물이 아닌 다른 화합물을 포함한다.
위상 시프트 재료 층(15)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.
하드 마스크 층(20)은 패터닝될 것이고 하드 마스크 층(20)의 패턴은 위상 시프트 재료 층(15)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(20)은 위상 시프트 재료 층(15)을 보호하는 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 하드 마스크 층(20)은 크롬 함유 재료, 예를 들어 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN, 다른 크롬 함유 재료, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 대안의 실시예에서, 하드 마스크 층(20)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 조합을 포함하며, 이는 불소 함유 에천트로 에칭될 수 있다.
일부 실시예에서, 하드 마스크 층(20)은 약 3 nm 내지 약 400 nm의 두께를 갖는다. 다른 실시예들에서, 하드 마스크 층(20)의 두께는 약 5 nm 내지 약 100 nm 범위 내에 있다. 하드 마스크 층(20)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.
다층 레지스트 시스템의 중간 층(30)은 UV 광을 흡수할 수 있고 하드 마스크 층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15)(상이한 재료로 제조됨)에 대해 충분한 에칭 선택성을 갖는 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 중간 층(30)은 전이 금속 또는 전이 금속의 합금 또는 화합물을 포함한다. 전이 금속의 예는 Mo, Ta, Pd, Ir , Ni, Sn, Ru 또는 Au를 포함한다. 에칭 정지 층(12), 위상 시프트 재료 층(15) 및 하드 마스크 층(20)과 관련하여 상기 설명된 바와 같은 Mo 화합물, Ta 화합물 또는 Ru 화합물이 중간 층(30)으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 층(30)은 유기/폴리머 기반 Si 함유 재료 또는 무기 Si 기반 재료를 포함한다. 무기 Si 기반 재료는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 또는 SiBCN을 포함한다. 일부 실시예에서, 중간 층(30)은 비정질 또는 다결정질 Si, SiGe 또는 SiC를 포함한다. 일부 실시예에서, 중간 층(30)은 실리콘 함유 폴리머, 예를 들어 폴리실록산을 포함한다. 일부 실시예에서 폴리실록산의 실리콘 양은 약 40 wt% 내지 약 70 wt%이다.
일부 실시예에서, 폴리머 기반 중간 층(30)은 Si 또는 Mo, Ta, Pd, Ir , Ni, Sn, Ru 또는 Au의 금속 입자를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 입자는 1 nm 내지 20 nm, 또는 약 2 nm 내지 약 10 nm 범위 내의 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 중간 층(30)은 상술한 바와 같은 실리콘 입자 및/또는 금속 입자를 함유하는 유기 폴리머이다.
일부 실시예에서, 중간 층(30)의 최소 두께는 약 2 nm, 약 5 nm 또는 약 10 nm이고, 중간 층(30)의 최대 두께는 약 30 nm, 약 50 nm, 약 100 nm, 약 150 nm 또는 약 200 nm, 또는 그들 사이의 임의의 범위이다. 중간 층(30)은 CVD, PVD, ALD 또는 임의의 다른 적절한 막 형성 프로세스에 의해 형성될 수 있다.
포토 레지스트 층(40)은 아래에 보다 상세하게 기재된 바와 같이 패터닝되고, 패터닝된 포토레지스트는 하부 중간 층(30)을 패터닝하기 위한 마스크로서 사용된다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(40)의 패턴은 후속 프로세스에서 위상 시프트 재료 층(15)에 전사될 것이다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(40)은 산 촉매 작용을 채용하는 화학적으로 증폭된 레지스트일 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트 층(40)의 포토레지스트는 캐스팅 용액에 산 민감 폴리머를 용해시킴으로써 제형화될 수 있다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(40)의 포토레지스트는, 후속 형성된 패턴을 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴과 동일한 컨투어(contour)를 갖게 할 포지티브 톤 포토레지스트 일 수 있다. 일부 대안의 실시예에서, 포토레지스트 층(40)의 포토레지스트는, 후속 형성된 패턴을 마스크(예시되지 않음) 상의 패턴에 대응하는 개구부를 갖게 할 네가티브 톤 포토레지스트일 수 있다. 포토레지스트 층(40)은 스핀 코팅 또는 다른 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 포토레지스트 층(40)을 패터닝한 후의 중간 구조물이 도시되어 있다. 포토레지스트 층(40)은 포토레지스트 층(40)에 대해 노광 프로세스를 수행함으로써 패터닝된다. 노광 프로세스는 마스크를 이용한 리소그래피 기술(예를 들어, 포토리소그래피 프로세스) 또는 마스크리스 리소그래피 기술(예를 들어, 전자 빔(e-빔) 노광 프로세스 또는 이온 빔 노광 프로세스)을 포함할 수 있다. 노광 프로세스 후에, 포토레지스트 층(40)의 적어로 일부를 경화시키도록 포스트-노광 베이킹 프로세스가 수행될 수 있다. 포토레지스트 층(40)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(40)의 적어도 일부를 제거하도록 현상 프로세스가 수행된다 일부 실시예에서, 광 빔에 노광된 포지티브 레지스트 재료의 부분은 사슬 절단 반응을 겪을 수 있으며, 그 결과 노광된 부분은 광 빔에 노광되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 쉽게 제거된다. 반면에, 광 빔에 노광된 네가티브 레지스트 재료의 부분은 가교 반응을 겪을 수 있으며, 그 결과 노광된 부분은 광 빔에 노광되지 않은 다른 부분에 비교하여 현상제에 의해 제거하는 것이 더 어려워진다. 일부 실시예에서, 포토레지스트 층(40)의 현상 후에, 하부 중간 층(30)의 부분이 노광된다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층(40)의 현상이 완료된 후, 현상된 포토레지스트 층(40) 내의 개구부를 통해 중간 층(30)이 에칭된다. 중간 층(30)은 현상된 포토레지스트 층(40) 내의 개구부를 통해 중간 층(30)의 노광된 부분을 에칭하여 패터닝된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는 중간 층(30)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 대해 중간 층(30)의 재료에 대하여 선택적이도록 사용된 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 에천트는 예를 들어 산화물 또는 Si 기반 재료로 제조된 중간 층(30)의 부분을 제거하는데 사용된다. 불소 함유 에천트의 예에는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, CH3F 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 일부 실시예에서, 염소 함유 에천트는 예를 들어 질화물 기반 재료로 제조된 중간 층(30)의 부분을 제거하는데 사용된다. 염소 함유 에천트의 예는 Cl2, BCl3 또는 이들의 조합과 같은 염소 함유 가스를 포함한다. 일부 실시예에서, O2, Ar , N2 또는 H2와 같은 하나 이상의 추가 가스가 에천트 가스에 추가된다. 중간 층(30)의 에칭 후에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층(40)이 제거된다.
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 패터닝된 중간 층(30)의 개구부를 통해 하드 마스크 층(20)이 에칭된다. 하드 마스크 층(20)은 패터닝된 중간 층(30) 내의 개구부를 통해 하드 마스크 층(20)의 노출된 부분을 에칭하여 패터닝된다. 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스, 습식 에칭 프로세스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 건식 및 습식 에칭 프로세스는 하드 마스크 층(20)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 대해 하드 마스크 층(20)의 재료에 대하여 선택적이도록 사용된 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 에천트는 하드 마스크 층(20)의 부분을 제거하는데 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, CH3F 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함한다. 일부 실시예에서, 염소 함유 에천트는 예를 들어 Cr 기반 재료로 제조된 하드 마스크 층(20)의 부분을 제거하는데 사용된다. 염소 함유 에천트의 예는 Cl2, CCl4, BCl3 또는 이들의 조합과 같은 염소 함유 가스를 포함한다. 일부 실시예에서, O2, Ar , N2 또는 H2와 같은 하나 이상의 추가 가스가 에천트 가스에 추가된다. 하드 마스크 층(20)의 에칭 후에, 중간 층(30)은 도 2d에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 건식 및/또는 습식 에칭 동작 및/또는 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing; CMP) 동작에 의해 제거된다.
그 후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 패터닝된 하드 마스크 층(20)의 개구부를 통해 위상 시프트 재료 층(15)을 에칭하여 하드 마스크 층(20)의 패턴이 위상 시프트 재료 층(15)에 전사된다. 위상 시프트 재료 층(15)의 패터닝은 위상 시프트 재료 층(15) 내의 개구부를 통해 에칭 정지 층(12)의 부분을 노출시킨다. 위상 시프트 재료 층(15)의 에칭은, 하드 마스크 층(20)의 재료 및 에칭 정지 층(12)의 재료에 비해 위상 시프트 재료 층(15)의 재료에 대하여 선택적인 에천트에 패터닝된 하드 마스크 층(20) 내의 개구부를 통해 노출된 위상 시프트 재료 층(15)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(20) 및 에칭 정지 층(12)과 같이, 위상 시프트 재료 층(15)의 에칭 동안 에천트에 노출될 다른 재료에 비해, 위상 시프트 재료 층(15)의 재료에 대하여 선택적이도록 사용된 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 에천트는 위상 시프트 재료 층(15)의 부분을 제거하는데 사용된다. 불소 함유 에천트의 예는 CF4, CHF3, C2F6, CH2F2, SF6 또는 이들의 조합과 같은 불소 함유 가스를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 염소 함유 에천트는 위상 시프트 재료 층(15)의 부분을 제거하는데 사용된다. 염소 함유 에천트의 예는 Cl2, CCl4, BCl3 또는 이들의 조합과 같은 염소 함유 가스를 포함한다. 일부 실시예에서, O2, Ar , N2 또는 H2와 같은 하나 이상의 추가 가스가 에천트 가스에 추가된다. 위상 시프트 재료 층(15)로의 하드 마스크 층(20)의 패턴의 전사가 완료된 후에, 패터닝된 하드 마스크 층(20)은 도 1c와 일치하는 마스크 구조를 획득하기 위해 제거된다.
일부 실시예에서, 하드 마스크 층(20)을 제거하지 않고, 하드 마스크 층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15)의 패턴은 도 2f에 도시된 바와 같이 에칭 정지 층(12)으로 전사된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)이 약 95%보다 작은 더 낮은 광 투과율을 갖는 경우, 에칭 정지 층의 에칭이 수행된다.
하드 마스크층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15)의 패턴의 전사는 하드 마스크 층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15) 내의 개구부를 통해 에칭 정지 층(12)의 에칭에 의해 달성된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)의 에칭은 염소 함유 가스(예를 들어, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3, 기타 염소 함유 가스 또는 이들의 조합) 및 산소 함유 가스(예를 들어, O2, 기타 산소 함유 가스 또는 이들의 조합)를 사용한다. 다른 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 염소 함유 가스 및 산소 함유 가스 외의 에천트를 사용하여 에칭될 수 있다. 예를 들어, 에칭 정지 층(12)은 하드 마스크 층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15)의 재료에 비해 에칭 정지 층(12)의 재료에 대하여 선택적이고 기판(10)의 재료에 비해 에칭 정지 층(12)의 재료에 대하여 선택적인 에천트를 사용하여 에칭될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 하드 마스크 층(20) 및 에칭 정지 층(12)이 에천트에 관련하여 유사한 선택도를 가질 때, 패터닝된 하드 마스크 층(20)은 에칭 정지 층(12)이 패터닝되는 동일 단계에서 제거될 수 있다. 예를 들어, 염소 함유 에천트를 이용하여 에칭 정지 층(12)을 패터닝할 때, 패터닝된 하드 마스크 층(20)은 염소 함유 에천트로의 노출에 의해 제거될 수 있다.
도 2f에 도시된 바와 같이, 개구부가 에칭 정지 층(12) 내에 형성되고, 이를 통해 기판(10)의 부분이 노출된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 에칭 정지 층(12)의 에칭 동안 기판(10)의 에칭이 발생하지 않는다. 에칭 정지 층(12)의 에칭 후에, 하드 마스크 층(20)은 도 2g에 도시된 바와 같이 제거된다. 상술한 바와 같이, 하드 마스크 층(20)은 에칭 정지 층을 패터닝할 때 완전히 제거되거나, 에칭 정지 층(12)의 에칭과 별도로 제거된다.
일부 실시예에서, 도 2h에 도시된 바와 같이, 에칭 정지 층이 에칭된 후에, 기판(10)은 패터닝된 에칭 정지 층(12) 또는 패터닝된 위상 시프트 재료 층(15)의 부분을 에칭하거나 제거하지 않고 에칭된다. 이러한 실시예에 따르면, 기판(10)의 에칭은 도 2h에 도시된 바와 같이 트렌치 또는 리세스를 형성하는 기판(10)의 부분을 제거한다. 에칭 정지 층(12) 또는 위상 시프트 재료 층(15)을 제거하지 않는 에천트로 기판(10)이 에칭된다.
일부 실시예에서, 도 2i에 도시된 바와 같이, 에칭 정지 층(12)은 부분적으로만 제거된다. 일부 실시예에서, 부분적으로 에칭된 에칭 정지 층(12)의 잔여 두께는 에칭 정지 층의 에칭되지 않은 부분의 약 30% 내지 약 80%이다.
에칭 정지 층(12)의 에칭이 완료된 후에, 또는 기판(10)이 일부 실시예에 따라 에칭된 후에, 포토 마스크는 그로부터의 임의의 오염물을 제거하도록 세척된다. 일부 실시예에서, 마스크는 마스크를 암모늄 수산화물(NH4OH) 용액으로 침수시킴으로써 세정된다.
일부 실시예에서, 하드 마스크 층(20)은 회로 영역으로부터 제거되고 경계 영역으로부터는 제거되지 않아, 이를 이미지 경계 피처(20B)로 남겨둔다(도 1a 내지 도 1d을 참조함).
도 3a 내지 도 3f는 본 개시의 실시예에 따른 APSM을 제조하는 순차적인 방법을 개략적으로 예시한다. 방법의 추가적인 실시 예들에 대해, 도 3a 내지 도 3f에 의해 도시된 프로세스 이전, 동안, 그리고 이후에 추가적인 동작들이 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 동작들 중 일부는 대체되거나 제거될 수 있음이 이해된다. 동작/프로세스의 순서는 서로 바뀔 수 있다. 상기 재료들, 프로세스들, 구성들, 및/또는 치수들은 이하의 실시예들에 적용가능하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 마스크 블랭크는 기판(10)과 위상 시프트 재료 층(15) 사이에 에칭 정지 층을 포함하지 않는다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 중간 층(30) 및 포토레지스트 층(40)을 포함하는 다층 레지스트 시스템이 하드 마스크 층(20) 위에 형성된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층(40)은 예를 들어 전자 빔 리소그래피를 사용하여 패터닝된다. 그 후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 중간 층(30)이 패터닝되고, 포토레지스트 층(40)은 제거된다. 또한, 패터닝된 중간 층(30)을 에칭 마스크로서 사용하여 하드 마스크 층(20)이 패터닝되고, 중간 층(30)이 제거된다. 다음으로, 패터닝된 하드 마스크 층(20)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 3e에 도시된 바와 같이 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된다. 일부 실시예에서, 에칭은 기판(10)의 표면에서 실질적으로 정지된다. 그 후, 도 3f에 도시된 바와 같이 하드 마스크 층(20)의 일부 또는 전부가 제거된다.
도 4a 내지 도 4e는 본 개시의 실시예에 따른 APSM을 제조하는 순차적인 방법을 개략적으로 예시한다. 방법의 추가적인 실시 예들에 대해, 도 4a 내지 도 4e에 의해 도시된 프로세스 이전, 동안, 그리고 이후에 추가적인 동작들이 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 동작들 중 일부는 대체되거나 제거될 수 있음이 이해된다. 동작/프로세스의 순서는 서로 바뀔 수 있다. 상술된 재료, 프로세스, 구성 및/또는 치수는 이하의 실시예에 적용될 수 있고, 상세한 설명은 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 다층 레지스트 시스템은 제1 하드 마스크 층(20) 위에 배치된 중간 층(30), 제2 하드 마스크 층(22) 및 포토레지스트 층(40)을 포함한다. 도 4a의 제1 및 제2 하드 마스크 층의 재료 및 구성은 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 내지 도 2h, 및 도 3a 내지 도 3f에 관해 설명된 하드 마스크 층(20)과 동일하다. 일부 실시예에서, 제2 하드 마스크 층(22)의 재료 또는 구성(예를 들어, 두께) 중 적어도 하나는 제1 하드 마스크 층(20)과 상이하다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 하드 마스크 층의 재료 및 구성은 동일하다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층(40)이 예를 들어 전자 빔 리소그래피를 사용하여 패터닝되고, 제2 하드 마스크 층(22)이 패터닝된다. 그 다음, 패터닝된 제2 하드 마스크 층(22)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 4c에 도시된 바와 같이 중간 층(30)이 패터닝된다. 제2 하드 마스크 층(22)이 제거된 후에, 도 4d에 도시된 바와 같이, 패터닝된 중간 층(30)을 에칭 마스크로서 사용하여 제1 하드 마스크 층(20)이 패터닝된다. 중간 층(30)이 제거된 후에, 패터닝된 하드 마스크 층(20)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 4e에 도시된 바와 같이 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된다. 그 후에, 도 2e 내지 도 2i에 관련하여 설명된 동작들이 수행된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 도 3a 내지 도 3f의 실시예와 유사하게 포함되지 않고, 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된 후에, 도 3e와 일치하는 구조물이 얻어진다.
도 5a 내지 도 5f는 본 개시의 실시예에 따른 APSM을 제조하는 순차적인 방법을 개략적으로 예시한다. 방법의 추가적인 실시예들에 대해, 도 5a 내지 도 5f에 의해 도시된 프로세스 이전, 동안, 그리고 이후에 추가적인 동작들이 제공될 수 있고, 아래에서 설명되는 동작들 중 일부는 대체되거나 제거될 수 있음이 이해된다. 동작/프로세스의 순서는 서로 바뀔 수 있다. 상술된 재료, 프로세스, 구성 및/또는 치수는 이하의 실시예에 적용될 수 있고, 상세한 설명은 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 다층 레지스트 시스템은 4개의 층, 즉 제1 하드 마스크 층(20) 위에 배치된 제1 중간 층(30), 제2 하드 마스크 층(22), 제2 중간 층(32) 및 포토레지스트 층(40)을 포함한다. 도 5a의 제1 및 제2 하드 마스크 층의 재료 및 구성은 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 내지 도 2h, 및 도 3a 내지 도 3f에 관련하여 설명된 하드 마스크 층(20)과 동일하고, 도 5a의 제1 및 제2 중간 층의 재료 및 구성은 도 1a 내지 도 1d, 도 2a 내지 도 2h, 및 도 3a 내지 도 3f에 관련하여 설명된 중간 층(30)과 동일하다. 일부 실시예에서, 제2 하드 마스크 층(22)의 재료 또는 구성(예를 들어, 두께) 중 적어도 하나는 제1 하드 마스크 층(20)과 상이하다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 하드 마스크 층의 재료 및 구성은 동일하다. 일부 실시예에서, 제2 중간 층(32)의 재료 또는 구성(예를 들어, 두께) 중 적어도 하나는 제1 중간 층(30)과 상이하다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 중간 층의 재료 및 구성은 동일하다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층(40)이 예를 들어 전자 빔 리소그래피를 사용하여 패터닝되고, 제 중간 층(32)이 패터닝된다. 포토 레지스트 층(40)이 제거된 후에, 패터닝된 제2 중간 층(32)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 5c에 도시된 바와 같이 제2 하드 마스크 층(22)이 패터닝된다. 제2 중간 층(32)이 제거된 후에, 패터닝된 제2 하드 마스크 층(22)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 5d에 도시된 바와 같이 제1 중간 층(30)이 패터닝된다. 제2 하드 마스크 층(22)이 제거된 후에, 도 5e에 도시된 바와 같이, 패터닝된 중간 층(30)을 에칭 마스크로서 사용하여 제1 하드 마스크 층(20)이 패터닝된다. 제1 중간 층(30)이 제거된 후에, 패터닝된 하드 마스크 층(20)을 에칭 마스크로서 사용하여 도 5f에 도시된 바와 같이 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된다. 그 후에, 도 2e 내지 도 2i에 관련하여 설명된 동작들이 수행된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(12)은 도 3a 내지 도 3f의 실시예와 유사하게 포함되지 않고, 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된 후에, 도 3e와 일치하는 구조물이 얻어진다.
일부 실시예에서, 다층 레지스트 시스템은 포토레지스트 층 아래에 3개 이상의 중간 층 및 2개 이상의 하드 마스크 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 위상 시프트 재료 층(15)과 접촉하는 하단 하드 마스크 층은 다층 레지스트 시스템의 일부로서 간주된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 다층 레지스트 시스템은, 위상 시프트층(15) 위에 교대로 적층되는, 제1 중간 층(30-1) 내지 제N 중간 층(30-N) 및 제1 하드 마스크 층(20-1) 내지 제N 하드 마스크 층(20-N)을 포함하는, 하드 마스크 층과 하드 마스크 층 상의 중간 층의 N쌍을 포함한다. 일부 실시예에서, N은 2, 3, 4, 또는 5이다. 일부 실시예에서, 중간 층(30-N)의 최상단 층은 사용되지 않고, 포토레지스트 층(40)은 제N 하드 마스크 층(20-N) 위에 배치된다. 도 6a에서 에칭 정지 층(12)이 사용되고, 도 6b에서는 에칭 정지 층(12)이 사용되지 않는다.
일부 실시예에서, 제N 하드 마스크 층(22) 중 적어도 하나의 재료 또는 구성(예를 들어, 두께) 중 적어도 하나는 나머지 제1 하드 마스크 층 중 적어도 하나의 것과 상이하다. 일부 실시예에서, 제1 내지 제N 하드 마스크 층의 재료 및 구성은 동일하다. 일부 실시예에서, 제1 내지 제N 중간 층 중 적어도 하나의 재료 또는 구성(예를 들어, 두께) 중 적어도 하나는 나머지 중간 층 중 적어도 하나의 것과 상이하다. 일부 실시예에서, 제1 내지 제N 중간 층의 재료 및 구성은 동일하다.
상기 실시예와 유사하게, 중간 층과 하드 마스크 층 각각은 단계별로 패터닝된다.
일부 실시예에서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 중간 층 중 하나 이상은 서로 상이한 재료로 제조된 2개 이상의 서브 층을 포함한다. 일부 실시예에서, 중간 층의 하단 층은 하부 층(30A) 및 하부 층(30A)과는 상이한 재료로 제조된 상부 층(30B)을 포함하고, 중간 층의 상부 층은 하부 층(32A) 및 하부 층(32A)과는 상이한 재료로 제조된 상부 층(32B)을 포함한다.
일부 실시예에서, 하부 층(30A)은 하부 층(32A)과 동일한 재료로 제조되고, 다른 실시예에서, 하부 층(30A)은 하부 층(32A)과는 상이한 재료로 제조된다. 유사하게, 일부 실시예에서, 상부 층(30A)은 상부 층(32A)과 동일한 재료로 제조되고, 다른 실시예에서, 상부 층(30A)은 상부 층(32A)과는 상이한 재료로 제조된다. 상기 실시예와 유사하게, 중간 층과 하드 마스크 층 각각은 단계별로 패터닝된다. 다른 실시예에서, 다층 중간 층은 에칭 마스크로서 패터닝된 하드 마스크 층 또는 포토레지스트 패턴을 사용하여 동시에 에칭되거나 패터닝된다.
일부 실시예에서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 에칭 지지 층(18)은 위상 시프트 재료 층(15)과 하드 마스크 층(20) 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 에칭 지지 층(18)은 패터닝되어 위상 시프트 재료 층(15)을 패터닝하기 위한 에칭 마스크로서 이용된다. 일부 실시예에서, 에칭 지지 층(18)은 하드 마스크 층(20) 및 위상 시프트 재료 층(15)과는 상이한 재료로 제조되고, 금속, 금속 산화물, 또는 다른 적절한 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 에칭 지지 층(18)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 포함한다. 일부 실시예에서, 에칭 지지 층(18)은 불투명한 재료로 제조된다. 상기 실시예와 유사하게, 하드 마스크 층(20)을 에칭 마스크로서 사용하여 에칭 지지 층(18)이 패터닝되고, (하드 마스크 층(20)을 제거한 후) 패터닝된 에칭 지지층(18)을 사용하여 위상 시프트 재료 층(15)이 패터닝된다. 일부 실시예에서, 회로 영역 위의 에칭 지지 층(18)은 제거되고, 에칭 지지 층의 일부는 경계 피처(20B)로서 남는다.
도 7a는 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 플로우차트를 도시하고, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 본 개시의 실시형태에 따른 반도체 디바이스를 제조하는 방법의 순차적 제조 동작을 도시한다.
집적 회로를 그 위에 형성하기 위해 패터닝될 반도체 기판 또는 다른 적합한 기판이 제공된다. 일부 실시형태에서, 반도체 기판은 실리콘을 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 반도체 기판은, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 또는 III-V족 반도체 재료과 같은 다른 적합한 반도체 재료를 포함한다. 도 7a의 S101에서, 패터닝될 타겟 층이 반도체 기판 위에 형성된다. 특정 실시형태에서, 타겟 층은 반도체 기판이다. 일부 실시예에서, 타겟 층은, 금속 층 또는 폴리실리콘 층 등의 도전성 층; 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, SiON, SiOC, SiOCN, SiCN, 하프늄 산화물, 또는 알루미늄 산화물 등의 유전체 층; 또는 에피택셜로 형성된 반도체 층 등의 반도체 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 타겟 층은 격리 구조체, 트랜지스터, 배선 등의 아래 놓인 구조 위에 형성된다. 도 7a의 S102에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 타겟 층 위에 포토 레지스트 층이 형성된다. 포토 레지스트 층은 후속 포토리소그래피 노광 프로세스 동안 노광 소스로부터의 복사선에 대해 민감하다. 본 실시형태에서, 포토 레지스트 층은 포토리소그래피 노출 프로세스에서 사용되는 UV 또는 DUV 광에 민감하다. 스핀온 코팅 또는 다른 적합한 기술에 의해 타겟 층 위에 포토 레지스트 층이 형성될 수 있다. 코팅된 포토 레지스트 층은 포토 레지스트 층에서 용매를 제거하기 위해 더 베이크될 수 있다. 도 7a의 S103에서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 층이 상기 설명된 포토 마스크 중 하나를 사용하여 패터닝된다. 포토레지스트 층의 패터닝은 DUV 또는 UV 노광 시스템(스캐너 또는 스테퍼)에 의한 포토리소그래피 노광 프로세스를 수행하는 것을 포함한다. 노광 프로세스 동안, 포토 마스크 상에 규정된 집적 회로(IC) 디자인 패턴이 포토레지스트 층에 이미징되어 그 위에 잠재 패턴(latent pattern)을 형성한다. 포토레지스트 층의 패터닝은 또한, 하나 이상의 개구부를 가진 패터닝된 포토 레지스트 층을 형성하기 위해 노출된 포토레지스트 층을 현상하는 것을 포함한다. 포토레지스트 층이 포지티브 톤 포토레지스트 층(positive tone photo resist layer)인 일 실시형태에서, 포토 레지스트 층의 노출된 부분은 현상 프로세스 동안 제거된다. 포토레지스트 층의 패터닝은 또한, 상이한 스테이지들에서, 다수의 베이킹(baking) 단계와 같은 다른 프로세스 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토리소그래피 노출 프로세스 이후 그리고 현상 프로세스 전에, PEB(post-exposurebaking) 프로세스가 구현될 수 있다.
도 7a의 S104에서, 패터닝된 포토레지스트 층을 에칭 마스크로서 사용하여 도 7d에 도시된 바와 같이 타겟 층이 패터닝된다. 일부 실시형태에서, 타겟 층을 패터닝하는 것은, 패터닝된 포토레지스트 층을 에칭 마스크로서 사용하여 타겟 층에 에칭 프로세스를 적용하는 것을 포함한다. 패터닝된 포토레지스트 층의 개구부 내의 타겟 층의 노출된 부분이 에칭되고 나머지 부분은 에칭으로부터 보호된다. 또한, 패터닝된 포토레지스트 층은, 도 7e에 도시된 바와 같이, 습식 스트리핑(wet stripping) 또는 플라즈마 애싱(plasma ashing)에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 위상 시프트 층 상의 하드 마스크 층 위에 다층 레지스트 시스템을 형성함으로써, 패터닝된 위상 시프트 층의 패턴 충실도가 향상될 수 있다. 특히, 위상 시프트 층 패턴의 코너 라운딩이 억제될 수 있다.
본원에서 모든 이점들이 반드시 논의되는 것은 아니며, 모든 실시예들 또는 예시들에 대한 특정 이점이 요구되는 것도 아니며, 다른 실시예들 또는 예시들이 상이한 이점들을 제공할 수 있다는 점이 이해될 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에서, 마스크 블랭크(mask blank) 위에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 블랭크는 투명 기판, 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 위상 시프트 재료 층 상의 하드 마스크 층, 및 하드 마스크 층 상의 중간 층을 포함한다. 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 중간 층이 패터닝되고, 패터닝된 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 하드 마스크 층이 패터닝되고, 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 위상 시프트 재료 층이 패터닝된다. 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 하드 마스크 층은 중간 층과는 상이한 재료로 제조된다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 것의 합금을 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 중간 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 및 SiBCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 중간 층은 폴리실록산 또는 Si 또는 금속 입자를 함유하는 유기 중합체를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 하드 마스크 층은 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC 및 CrOCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 에칭 정지 층은 Al, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 에칭 정지 층의 심자외선 투과율은 95% 이상이다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 중간 층의 두께는 2 nm 내지 200 nm 범위 내이다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 위상 시프트 재료 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에서, 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 블랭크는 투명 기판, 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 위상 시프트 재료 층 상의 제1 하드 마스크 층, 제1 하드 마스크 층 상의 제1 중간 층, 제1 중간 층 상의 제2 하드 마스크 층, 및 제2 하드 마스크 층 상의 제2 중간 층을 포함한다. 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 제2 중간 층이 패터닝되고, 패터닝된 제2 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 제2 하드 마스크 층이 패터닝되고, 패터닝된 제2 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 제1 중간 층이 패터닝되고, 패터닝된 제1 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 제1 하드 마스크 층이 패터닝되고, 패터닝된 제1 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 위상 시프트 재료 층이 패터닝된다. 제1 및 제2 중간 층은 각각 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 제1 및 제2 하드 마스크 층은 제1 및 제2 중간 층과는 상이한 재료로 제조된다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 제1 및 제2 하드 마스크 층은 각각 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC 및 CrOCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 제1 및 제2 중간 층은 각각 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 제1 및 제2 중간 층은 각각 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 및 SiBCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 제1 및 제2 중간 층은 각각 폴리실록산 또는 Si 또는 금속 입자를 함유하는 유기 중합체를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 에칭 정지 층은 Al, Ru 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 위상 시프트 재료 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나이다.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에서, 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 마스크 블랭크는 투명 기판, 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 및 하드 마스크 층와 하드 마스크 층 상의 중간 층의 N쌍을 포함하는 다층 구조물을 포함한다. 다층 구조물의 N쌍 각각을 단계별로 패터닝하여 다층 구조물의 최하단 하드 마스크 층으로부터 패터닝된 하드 마스크 층이 형성되고, 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 위상 시프트 재료 층이 패터닝된다. N은 최대 5인 자연수이고, 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고, 하드 마스크 층은 중간 층과는 상이한 재료로 제조된다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, N은 3, 4 또는 5이다. 상기 실시예 중 하나 이상에 있어서, 에칭 정지 층이 패터닝된다.
상술한 것은 당업자가 본 개시의 양상을 더 잘 이해할 수 있도록 몇몇 실시예들의 특징들의 개요를 서술한 것이다. 본 기술분야의 당업자들은 본 명세서에서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행하고 그리고/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 프로세스들 및 구조들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시내용을 자신들이 손쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한 당업자들은 또한 이와 같은 균등한 구성들이 본 개시의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않음과, 본 개시의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 자신들이 다양한 변경들, 대체들, 및 개조들을 행할 수 있다는 것을 인식해야 한다.
실시예
1. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 상기 위상 시프트 재료 층 상의 하드 마스크 층, 및 상기 하드 마스크 층 상의 중간 층을 포함하는 마스크 블랭크(mask blank) 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 중간 층을 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계; 및
상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
상기 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 하드 마스크 층은 상기 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
상기 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서,
상기 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 것의 합금을 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
상기 중간 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 및 SiBCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
5. 제1항에 있어서,
상기 중간 층은 폴리실록산 또는 Si 또는 금속 입자를 함유하는 유기 중합체를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
6. 제1항에 있어서,
상기 하드 마스크 층은 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC 및 CrOCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
7. 제1항에 있어서,
상기 에칭 정지 층은 Al, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
8. 제1항에 있어서,
상기 에칭 정지 층의 심자외선 투과율은 95% 이상인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
9. 제1항에 있어서,
상기 중간 층의 두께는 2 nm 내지 200 nm 범위 내인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
10. 제1항에 있어서,
상기 위상 시프트 재료 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
11. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 상기 위상 시프트 재료 층 상의 제1 하드 마스크 층, 상기 제1 하드 마스크 층 상의 제1 중간 층, 상기 제1 중간 층 상의 제2 하드 마스크 층, 및 상기 제2 하드 마스크 층 상의 제2 중간 층을 포함하는 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제2 중간 층을 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 제2 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제2 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 제2 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제1 중간 층을 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 제1 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제1 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계; 및
상기 패터닝된 제1 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
상기 제1 및 제2 중간 층은 각각 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 제1 및 제2 하드 마스크 층은 상기 제1 및 제2 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2 하드 마스크 층은 각각 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC 및 CrOCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중간 층은 각각 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au, 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
14. 제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중간 층은 각각 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 및 SiBCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
15. 제12항에 있어서,
상기 제1 및 제2 중간 층은 각각 폴리실록산 또는 Si 또는 금속 입자를 함유하는 유기 중합체를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
16. 제12항에 있어서,
상기 에칭 정지 층은 Al, Ru 및 이들의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
17. 제12항에 있어서,
상기 위상 시프트 재료 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
18. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 및 하드 마스크 층과 상기 하드 마스크 층 상의 중간 층의 N쌍을 포함하는 다층 구조물을 포함하는 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 다층 구조물의 상기 N쌍 각각을 단계별로 패터닝하여 상기 다층 구조물의 최하단 하드 마스크 층으로부터 패터닝된 하드 마스크 층을 형성하는 단계; 및
상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
N은 최대 5인 자연수이고,
상기 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 하드 마스크 층은 상기 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
N은 3, 4 또는 5인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
20. 제18항에 있어서,
상기 에칭 정지 층을 패터닝하는 단계를 더 포함하는, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.

Claims (10)

  1. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 상기 위상 시프트 재료 층 상의 하드 마스크 층, 및 상기 하드 마스크 층 상의 중간 층을 포함하는 마스크 블랭크(mask blank) 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 중간 층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계; 및
    상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
    상기 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 하드 마스크 층은 상기 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 Mo, Ta, Pd, Ir, Ni, Sn, Ru 및 Au로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 것의 합금을 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, SiOC, SiOCN, SiCN, SiC, SiBN, SiBC 및 SiBCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 폴리실록산 또는 Si 또는 금속 입자를 함유하는 유기 중합체를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하드 마스크 층은 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrOC 및 CrOCN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 정지 층은 Al, Ru, Ru-Nb, Ru-Zr, Ru-Ti, Ru-Y, Ru-B 및 Ru-P로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위상 시프트 재료 층은 MoSi, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiO, MoSiC 및 MoSiN으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  9. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 상기 위상 시프트 재료 층 상의 제1 하드 마스크 층, 상기 제1 하드 마스크 층 상의 제1 중간 층, 상기 제1 중간 층 상의 제2 하드 마스크 층, 및 상기 제2 하드 마스크 층 상의 제2 중간 층을 포함하는 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제2 중간 층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제2 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제2 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제2 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제1 중간 층을 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제1 중간 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 제1 하드 마스크 층을 패터닝하는 단계; 및
    상기 패터닝된 제1 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 중간 층은 각각 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 하드 마스크 층은 상기 제1 및 제2 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
  10. 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 있어서,
    투명 기판, 상기 투명 기판 상의 에칭 정지 층, 상기 에칭 정지 층 상의 위상 시프트 재료 층, 및 하드 마스크 층과 상기 하드 마스크 층 상의 중간 층의 N쌍을 포함하는 다층 구조물을 포함하는 마스크 블랭크 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 다층 구조물의 상기 N쌍 각각을 단계별로 패터닝하여 상기 다층 구조물의 최하단 하드 마스크 층으로부터 패터닝된 하드 마스크 층을 형성하는 단계; 및
    상기 패터닝된 하드 마스크 층을 에칭 마스크로서 사용하여 상기 위상 시프트 재료 층을 패터닝하는 단계를 포함하고,
    N은 최대 5인 자연수이고,
    상기 중간 층은 전이 금속, 전이 금속 합금, 및 실리콘 함유 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 하드 마스크 층은 상기 중간 층과는 상이한 재료로 제조되는 것인, 감쇠된 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법.
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