JP4382386B2 - 交互位相反転マスクの製造法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は位相反転マスクの製造法に係り、さらに具体的には石英基板を一定深さほどエッチングすることにより位相反転させる交互位相反転マスクの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な位相反転マスクはフォトレジスト膜を選択的に露光するための高集積半導体素子のレチクルであり、マスクにて光の遮断層と透過層のエッジ部分の位相を「０」とする役割を果たす。
【０００３】
ここで従来の位相反転マスクとして、交互位相反転マスクと、減衰位相反転マスクの２種がある。交互位相反転マスクは０゜位相領域と１８０゜位相反転領域とを含むが、１８０゜位相反転領域は石英基板を所定深さほどエッチングすることにより形成される。減衰位相反転マスクもやはり０゜位相領域と１８０゜位相領域とを含むが、１８０゜位相反転領域は位相反転層を配することにより形成される。
【０００４】
ここで、図１Ａないし図１Ｄとを参照し、従来の交互位相反転マスクの製造法を説明する。
【０００５】
図１Ａを参照し、石英基板１０上部に遮断層を形成する。遮断層上部に公知のフォトリソグラフィ工程によりフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。前記フォトレジストパターン状に遮断層をパターニングし、０゜位相領域ａ及び１８０゜位相反転領域ｂを限定する遮断パターン１５を形成する。その後、フォトレジストパターンを除去する。次に、石英基板１０の上部にフォトレジスト膜を塗布し、１８０゜位相反転領域ｂが露出されるようにフォトレジスト膜を露光及び現像し、フォトレジストパターン２５を形成する。
【０００６】
図１Ｂに示されたように、フォトレジストパターン２５により露出された石英基板１０を予定された深さ（電場の位相を１８０゜反転させられる深さ：ｄ）より浅くエッチングする。この時、石英基板１０を予定された深さｄより浅くエッチングするのは次のような理由からである。フォトレジストパターン２０を形成するためのフォトリソグラフィ工程及びエッチングの工程時、石英基板１０表面にパーチクルが生じうる。このように生じたパーチクルを除去していない状態で、１８０゜位相反転領域を形成するために石英基板１０をエッチングすれば、パーチクルがマスクとして作用してパーチクル下部の石英基板１０がエッチングされない。かかる問題点を解決しようと、等方性エッチングを利用する方法が提案されたが、等方性エッチング法は広く広がる現象を有し、高集積位相反転マスクには適用し難い。それにより、従来には石英基板１０をエッチングする時、全体深さの一部だけをエッチングした後、クリーニング工程によりパーチクルを除去し、再び石英基板１０をエッチングするマルチステップエッチング法で、石英基板１０を異方性エッチングを行う。
【０００７】
すなわち、前述の如くフォトレジストパターン２０を利用し、石英基板１０を一定深さほどエッチングした後、フォトレジストパターン２０を公知の方式で除去した後、パーチクルを除去するために石英基板１０の結果物表面をクリーニングする。
【０００８】
次に、図１Ｃのように再び石英基板１０上部に１８０゜位相反転領域ｂが露出されるようにフォトレジストパターン２５を公知のフォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジストパターン２５を利用し、すでに一定深さほどエッチングされた１８０゜位相反転領域ｂを所定深さほどさらにエッチングする。
【０００９】
図１Ｄを参照し、前記フォトレジストパターン２５を除去した後、石英基板１０の表面に生じうるパーチクルを除去するためにクリーニング工程を実施する。その後、石英基板１０の１８０゜位相領域ｂに所望の深さｄのトレンチ３０が形成されるまでフォトリソグラフィ工程、エッチング工程及びクリーニング工程を反復実施する。
【００１０】
この時、電場を１８０゜位相反転させられるトレンチ３０の深さｄは次の式で定義される。
【００１１】
＜数１＞
ｄ＝λ／２（ｎ−１）
ここで、λは露光光の波長を示し、ｎは石英基板の屈折率を示す。これにより、露光光の波長及び石英基板の屈折率によりトレンチ３０の深さを調節できる。
【００１２】
しかし、従来の位相反転マスクは０゜位相領域ａをまず形成した後、その後１８０゜位相反転領域ｂをマルチステップエッチング方式で形成することにより、少なくとも２回以上のフォトリソグラフィ工程、エッチング工程及びクリーニング工程が要求される。
【００１３】
特に、前記フォトリソグラフィ工程は塗布、露光、硬化及び現像の一連の工程よりなるので、一回のフォトリソグラフィ工程を進めるのに少なくとも１日以上かかる。それにより、従来の方法で位相反転マスクを製造すれば、多数回のフォトリソグラフィ工程が要求され、少なくとも３日ないし５日かかるので、製造工程時間が非常に長い短所がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明がなそうとする技術的課題は、製造工程時間を縮められる交互位相反転マスクの製造法を提供することである。
【００１５】
また、本発明がなそうとする他の技術的課題は、フォトリソグラフィ工程を少なくとも１回以上減らし、製造工程時間を短縮できる交互位相反転マスクの製造法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために本発明は、０゜位相領域及び１８０゜位相領域を有する交互位相反転マスクの製造法であり、まず石英基板上に遮断層を形成し、前記遮断層及び前記石英基板を所定深さほどエッチングし、１８０゜位相反転領域を形成する。その次に、前記遮断層を所定部分エッチングし、０゜位相領域を形成する。
【００１７】
また、本発明の他の実施例によれば、まず石英基板上に１８０゜位相領域予定部分が露出されるように遮断パターンを形成する。その後、前記遮断パターンをマスクとし、露出された石英基板を所定深さほどエッチングし、前記石英基板結果物をクリーニングする。その後、石英基板をエッチングする段階と前記クリーニング段階とを反復実行し、トレンチ形状を有する１８０゜位相領域を形成する。その次に、遮断パターン上部に前記１８０゜位相反転領域を遮蔽しつつ、０゜位相領域が露出されるようにフォトレジストパターンを形成する。次いで、前記フォトレジストパターン状に前記遮断パターンをエッチングして０゜位相領域を形成した後、前記フォトレジストパターンを除去する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。しかし、本発明の実施例はさまざまな他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述の実施例により限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施例は当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面での要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面上にて同じ符号で表示された要素は同じ要素を意味する。また、ある層が他の層または半導体基板の「上」にあると記載される場合に、ある層は前記他の層または半導体基板に直接接触して存在することもあり、その間に第３の層が介在することもある。
【００１９】
図２Ａないし図２Ｄは本発明による交互位相反転マスクの製造法を説明するための各工程別の断面図である。
【００２０】
まず図２Ａを参照し、石英基板１００上に遮断層を形成する。この時、遮断層としては入射光を１００％遮断する物質として、例えばクロム層が利用されうる。１８０゜位相反転領域を露出させるために、前記遮断層上部に公知のフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。フォトレジストパターン状に遮断層をエッチングし、１８０゜位相反転領域を限定するための遮断パターン１１０を形成する。その後、フォトレジストパターンを除去する。この時、遮断パターン１１０は１８０゜位相反転領域ｂだけを限定する。
【００２１】
次に、図２Ｂに示されたように、遮断パターン１１０をマスクとし、露出された石英基板１００を所定深さの一部分だけをエッチングする。その後、石英基板１００結果物表面に生じうるパーチクルを除去するために石英基板１００をクリーニングする。図面の矢印はクリーニング処理を意味する。
【００２２】
図２Ｃでのように、１８０゜位相反転領域Ｂが形成されるように、すなわち石英基板１００に所望の深さ（電場を１８０゜位相反転させられる深さ：Ｄ）のトレンチ１２０が形成されるように、石英基板１００をエッチングする工程及び石英基板１００をクリーニングする工程を少なくとも１回以上反復実施する。この時、トレンチ１２０の深さＤは前記数式１を満足すべく設定される。ここで、石英基板１００のエッチング工程及びクリーニング工程時、０゜位相領域が限定されていないので、０゜位相領域を遮蔽するためのフォトレジストパターンをそれぞれのエッチング工程別に形成する必要がない。従って、前記多数回のフォトリソグラフィ工程が要求されない。
【００２３】
その後、０゜位相領域を形成するためにトレンチ１２０が形成された石英基板１００の上部にフォトレジストパターン１３０を形成する。
【００２４】
次に、図２Ｄに示されたようにフォトレジストパターン１３０により露出された遮断パターン１１０だけをエッチングし、０゜位相領域Ａを形成する。
【００２５】
【発明の効果】
以上にて詳細に説明した如く、本発明によれば１８０゜位相反転領域をまず形成した後、０゜位相領域を形成する。それにより、１８０゜位相反転領域を形成するためのマルチステップエッチング工程時、０゜位相領域を遮蔽するための多数回のフォトリソグラフィ工程が排除される。従って、１日以上かかったフォトリソグラフィ工程が少なくとも１回以上排除されるので、製造工程時間が大きく短縮されるメリットがある。
【００２６】
以上、本発明を望ましい実施例を上げて詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によりさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 従来の交互位相反転マスクの製造法の最初の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】 図１Ａの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｃ】 図１Ｂの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｄ】 図１Ｃの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ａ】 本発明の実施例による交互位相反転マスクの製造法の最初の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】 図２Ａの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】 図２Ｂの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｄ】 図２Ｃの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１００ 石英基板
１１０ 遮断パターン
１２０ トレンチ
１３０ フォトレジストパターン
Ａ ０°位相領域
Ｂ １８０°位相反転領域
【発明の属する技術分野】
本発明は位相反転マスクの製造法に係り、さらに具体的には石英基板を一定深さほどエッチングすることにより位相反転させる交互位相反転マスクの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な位相反転マスクはフォトレジスト膜を選択的に露光するための高集積半導体素子のレチクルであり、マスクにて光の遮断層と透過層のエッジ部分の位相を「０」とする役割を果たす。
【０００３】
ここで従来の位相反転マスクとして、交互位相反転マスクと、減衰位相反転マスクの２種がある。交互位相反転マスクは０゜位相領域と１８０゜位相反転領域とを含むが、１８０゜位相反転領域は石英基板を所定深さほどエッチングすることにより形成される。減衰位相反転マスクもやはり０゜位相領域と１８０゜位相領域とを含むが、１８０゜位相反転領域は位相反転層を配することにより形成される。
【０００４】
ここで、図１Ａないし図１Ｄとを参照し、従来の交互位相反転マスクの製造法を説明する。
【０００５】
図１Ａを参照し、石英基板１０上部に遮断層を形成する。遮断層上部に公知のフォトリソグラフィ工程によりフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。前記フォトレジストパターン状に遮断層をパターニングし、０゜位相領域ａ及び１８０゜位相反転領域ｂを限定する遮断パターン１５を形成する。その後、フォトレジストパターンを除去する。次に、石英基板１０の上部にフォトレジスト膜を塗布し、１８０゜位相反転領域ｂが露出されるようにフォトレジスト膜を露光及び現像し、フォトレジストパターン２５を形成する。
【０００６】
図１Ｂに示されたように、フォトレジストパターン２５により露出された石英基板１０を予定された深さ（電場の位相を１８０゜反転させられる深さ：ｄ）より浅くエッチングする。この時、石英基板１０を予定された深さｄより浅くエッチングするのは次のような理由からである。フォトレジストパターン２０を形成するためのフォトリソグラフィ工程及びエッチングの工程時、石英基板１０表面にパーチクルが生じうる。このように生じたパーチクルを除去していない状態で、１８０゜位相反転領域を形成するために石英基板１０をエッチングすれば、パーチクルがマスクとして作用してパーチクル下部の石英基板１０がエッチングされない。かかる問題点を解決しようと、等方性エッチングを利用する方法が提案されたが、等方性エッチング法は広く広がる現象を有し、高集積位相反転マスクには適用し難い。それにより、従来には石英基板１０をエッチングする時、全体深さの一部だけをエッチングした後、クリーニング工程によりパーチクルを除去し、再び石英基板１０をエッチングするマルチステップエッチング法で、石英基板１０を異方性エッチングを行う。
【０００７】
すなわち、前述の如くフォトレジストパターン２０を利用し、石英基板１０を一定深さほどエッチングした後、フォトレジストパターン２０を公知の方式で除去した後、パーチクルを除去するために石英基板１０の結果物表面をクリーニングする。
【０００８】
次に、図１Ｃのように再び石英基板１０上部に１８０゜位相反転領域ｂが露出されるようにフォトレジストパターン２５を公知のフォトリソグラフィ工程により形成する。フォトレジストパターン２５を利用し、すでに一定深さほどエッチングされた１８０゜位相反転領域ｂを所定深さほどさらにエッチングする。
【０００９】
図１Ｄを参照し、前記フォトレジストパターン２５を除去した後、石英基板１０の表面に生じうるパーチクルを除去するためにクリーニング工程を実施する。その後、石英基板１０の１８０゜位相領域ｂに所望の深さｄのトレンチ３０が形成されるまでフォトリソグラフィ工程、エッチング工程及びクリーニング工程を反復実施する。
【００１０】
この時、電場を１８０゜位相反転させられるトレンチ３０の深さｄは次の式で定義される。
【００１１】
＜数１＞
ｄ＝λ／２（ｎ−１）
ここで、λは露光光の波長を示し、ｎは石英基板の屈折率を示す。これにより、露光光の波長及び石英基板の屈折率によりトレンチ３０の深さを調節できる。
【００１２】
しかし、従来の位相反転マスクは０゜位相領域ａをまず形成した後、その後１８０゜位相反転領域ｂをマルチステップエッチング方式で形成することにより、少なくとも２回以上のフォトリソグラフィ工程、エッチング工程及びクリーニング工程が要求される。
【００１３】
特に、前記フォトリソグラフィ工程は塗布、露光、硬化及び現像の一連の工程よりなるので、一回のフォトリソグラフィ工程を進めるのに少なくとも１日以上かかる。それにより、従来の方法で位相反転マスクを製造すれば、多数回のフォトリソグラフィ工程が要求され、少なくとも３日ないし５日かかるので、製造工程時間が非常に長い短所がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明がなそうとする技術的課題は、製造工程時間を縮められる交互位相反転マスクの製造法を提供することである。
【００１５】
また、本発明がなそうとする他の技術的課題は、フォトリソグラフィ工程を少なくとも１回以上減らし、製造工程時間を短縮できる交互位相反転マスクの製造法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために本発明は、０゜位相領域及び１８０゜位相領域を有する交互位相反転マスクの製造法であり、まず石英基板上に遮断層を形成し、前記遮断層及び前記石英基板を所定深さほどエッチングし、１８０゜位相反転領域を形成する。その次に、前記遮断層を所定部分エッチングし、０゜位相領域を形成する。
【００１７】
また、本発明の他の実施例によれば、まず石英基板上に１８０゜位相領域予定部分が露出されるように遮断パターンを形成する。その後、前記遮断パターンをマスクとし、露出された石英基板を所定深さほどエッチングし、前記石英基板結果物をクリーニングする。その後、石英基板をエッチングする段階と前記クリーニング段階とを反復実行し、トレンチ形状を有する１８０゜位相領域を形成する。その次に、遮断パターン上部に前記１８０゜位相反転領域を遮蔽しつつ、０゜位相領域が露出されるようにフォトレジストパターンを形成する。次いで、前記フォトレジストパターン状に前記遮断パターンをエッチングして０゜位相領域を形成した後、前記フォトレジストパターンを除去する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を説明する。しかし、本発明の実施例はさまざまな他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述の実施例により限定されるものと解釈されてはならない。本発明の実施例は当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面での要素の形状などはより明確な説明を強調するために誇張されたものであり、図面上にて同じ符号で表示された要素は同じ要素を意味する。また、ある層が他の層または半導体基板の「上」にあると記載される場合に、ある層は前記他の層または半導体基板に直接接触して存在することもあり、その間に第３の層が介在することもある。
【００１９】
図２Ａないし図２Ｄは本発明による交互位相反転マスクの製造法を説明するための各工程別の断面図である。
【００２０】
まず図２Ａを参照し、石英基板１００上に遮断層を形成する。この時、遮断層としては入射光を１００％遮断する物質として、例えばクロム層が利用されうる。１８０゜位相反転領域を露出させるために、前記遮断層上部に公知のフォトリソグラフィ工程により、フォトレジストパターン（図示せず）を形成する。フォトレジストパターン状に遮断層をエッチングし、１８０゜位相反転領域を限定するための遮断パターン１１０を形成する。その後、フォトレジストパターンを除去する。この時、遮断パターン１１０は１８０゜位相反転領域ｂだけを限定する。
【００２１】
次に、図２Ｂに示されたように、遮断パターン１１０をマスクとし、露出された石英基板１００を所定深さの一部分だけをエッチングする。その後、石英基板１００結果物表面に生じうるパーチクルを除去するために石英基板１００をクリーニングする。図面の矢印はクリーニング処理を意味する。
【００２２】
図２Ｃでのように、１８０゜位相反転領域Ｂが形成されるように、すなわち石英基板１００に所望の深さ（電場を１８０゜位相反転させられる深さ：Ｄ）のトレンチ１２０が形成されるように、石英基板１００をエッチングする工程及び石英基板１００をクリーニングする工程を少なくとも１回以上反復実施する。この時、トレンチ１２０の深さＤは前記数式１を満足すべく設定される。ここで、石英基板１００のエッチング工程及びクリーニング工程時、０゜位相領域が限定されていないので、０゜位相領域を遮蔽するためのフォトレジストパターンをそれぞれのエッチング工程別に形成する必要がない。従って、前記多数回のフォトリソグラフィ工程が要求されない。
【００２３】
その後、０゜位相領域を形成するためにトレンチ１２０が形成された石英基板１００の上部にフォトレジストパターン１３０を形成する。
【００２４】
次に、図２Ｄに示されたようにフォトレジストパターン１３０により露出された遮断パターン１１０だけをエッチングし、０゜位相領域Ａを形成する。
【００２５】
【発明の効果】
以上にて詳細に説明した如く、本発明によれば１８０゜位相反転領域をまず形成した後、０゜位相領域を形成する。それにより、１８０゜位相反転領域を形成するためのマルチステップエッチング工程時、０゜位相領域を遮蔽するための多数回のフォトリソグラフィ工程が排除される。従って、１日以上かかったフォトリソグラフィ工程が少なくとも１回以上排除されるので、製造工程時間が大きく短縮されるメリットがある。
【００２６】
以上、本発明を望ましい実施例を上げて詳細に説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者によりさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 従来の交互位相反転マスクの製造法の最初の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｂ】 図１Ａの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｃ】 図１Ｂの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図１Ｄ】 図１Ｃの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ａ】 本発明の実施例による交互位相反転マスクの製造法の最初の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｂ】 図２Ａの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｃ】 図２Ｂの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【図２Ｄ】 図２Ｃの工程の後の工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１００ 石英基板
１１０ 遮断パターン
１２０ トレンチ
１３０ フォトレジストパターン
Ａ ０°位相領域
Ｂ １８０°位相反転領域
Claims (4)
- ０゜位相領域及び１８０゜位相領域を有する交互位相反転マスクの製造法であり、
（ａ）石英基板上に遮断層を形成する段階と、
（ｂ）前記遮断層及び前記石英基板を所定深さエッチングし、１８０゜位相反転領域を形成する段階であって、
前記遮断層を所定部分パターニングする段階と、
前記パターニングされた遮断層をマスクとして利用し、前記石英基板を所定深さエッチングする段階と、
前記露出された石英基板上に生じうるパーチクルを除去する段階を含み
前記パーチクルを除去する段階以後に、
前記石英基板を所定深さほどエッチングする段階及びパーチクルを除去する段階を少なくとも一回反復実施する段階をさらに含む段階と、
（ｃ）前記遮断層を所定部分エッチングし、０゜位相領域を形成する段階とを含むことを特徴とする交互位相反転マスクの製造法。 - 前記０゜位相領域を形成する段階は、
前記０゜位相領域予定部分が露出されるように、前記１８０゜位相反転領域を遮蔽する段階と、
露出された遮断層を所定部分エッチングして０゜位相領域とを形成することを特徴とする請求項１に記載の交互位相反転マスクの製造法。 - （ａ）石英基板上に１８０゜位相領域予定部分が露出されるように遮断パターンを形成する段階と、
（ｂ）前記遮断パターンをマスクとし、露出された石英基板を所定深さエッチングする段階と、
（ｃ）前記石英基板結果物をクリーニングする段階と、
（ｄ）前記（ｂ）段階と前記（ｃ）段階とを少なくとも一回反復実行し、トレンチ形状を有する１８０゜位相領域を限定する段階と、
（ｅ）前記遮断パターン上部に前記１８０゜位相反転領域を遮蔽しつつ、０゜位相領域が露出されるようにフォトレジストパターンを形成する段階と、
（ｆ）前記フォトレジストパターン状に前記遮断パターンをエッチングし、０゜位相領域を形成する段階とを含むことを特徴とする交互位相反転マスクの製造法。 - 前記（ｆ）段階以後に、前記フォトレジストパターンを除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の交互位相反転マスクの製造法。
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