KR0139762B1 - 노광용 마스크 - Google Patents

노광용 마스크

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KR0139762B1
KR0139762B1 KR1019930013408A KR930013408A KR0139762B1 KR 0139762 B1 KR0139762 B1 KR 0139762B1 KR 1019930013408 A KR1019930013408 A KR 1019930013408A KR 930013408 A KR930013408 A KR 930013408A KR 0139762 B1 KR0139762 B1 KR 0139762B1
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신이치 이토
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사토 후미오
가부시키가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 동위상의 인접하는 부분이나 대면적패턴의 부분에 있어서도 위상시프트효과를 줄 수가 있고, 보다 고해상도의 패턴형성을 가능하게 하는 노광용 마스크를 제공하고자 하는 것이다.
이를 위해 본 발명은, 투광성 기판(301)상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 마스크패턴으로서 비노광영역에 상당하는 투광성 기판(301) 상의 영역(312)에 노광 광에 대한 광로장이 투광성 기판(301)의 투명부분(311)과는 소정량만큼 다른 반투명 위상시프트패턴(302)을 형성하고, 노광영역에 상당하는 투광성 기판(301)상의 영역(313)에 투명 위상시프트패턴(303)을 선택적으로 형성하며, 또 반투명 위상시프트패턴(302)과 투명 위상시프트패턴(303)의 경계부를 일부 적층구조로 한 것을 특징으로 한다.

Description

노광용 마스크
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제2도는 종래의 레벤슨형 마스크의 구조, 광진폭분포 및 광강도분포를 나타낸 도면,
제3도는 본 발명에 의해 작성된 반투명 위상시프트패턴을 포함하는 레벤슨형 마스크의 구조, 광진폭분포 및 광강도 분포를 나타낸 도면.
제4도는 본 발명의 목적에 부합되지 않는 경우의 반투명 위상시프트패턴을 포함하는 레벤슨형 마스크의 구조, 광진폭분포 및 광강도분포를 나타낸 도면,
제5도는 본 발명에 의해 작성된 반투명 위상시프트패턴을 포함하는 다른 레벤슨형 마스크의 구조, 광진폭분포 및 광강도분포를 나타낸 도면,
제6도는 본 발명에 의해 작성된 반투명 위상시프트패턴을 포함하는 더 개량된 레벤슨형 마스크의 구조, 광진폭분포 및 광강도분포를 나타낸 도면,
제7도는 제5실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제8도는 제7실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제9도는 제9실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제10도는 제10실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정의 전반부를 나타낸 단면도,
제11도는 제10실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정의 후반부를 나타낸 단면도,
제12도는 제12실시예에 이용되는 마스크의 예를 나타낸 도면,
제13도는 제13실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제14도는 제15실시예에 따른 노광용 마스크의 제조공정을 나타낸 단면도,
제15도는 레벤슨형과 본 발명의 원리도,
제16도는 위상시프터를 배치한 패턴과 배치하지 않은 패턴의 배치예를 나타낸 모식도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101,201,301,401,701,711,731,741,751,801,901 : 투명노광용 기판
102,302,402,704,715,736,746,752,805,905 : 반투명 위상시프트패턴
103,105,702,705,712,716,737,747,803,806,902,906 : 전자선용레지스트
104,703,706,713,738,748,804,807,903,907 : 도전막
106,203,303,403,714,734,802,802a,904 : 투명 위상시프트패턴
202 : 차광패턴 311 : 투명기판의 광위상(원점)
312 : 투명기판에 대한 반투명 위상시프트패턴의 위상
313 : 투명기판에 대한 투명 위상시프트패턴의 위상
314 : 투명기판에 대한 2종의 위상시프트패턴을 결합한 위상
745 : 투명평판
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체장치제조에서의 리소그라피(lithography)공정에 이용되는 투영노광용(投影露光用) 마스크에 관한 것으로, 특히 위상 시프터(shifter)를 이용하여 해상도의 향상을 도모한 노광용 마스크에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
근래 반도체기술의 진보와 더불어 반도체장치, 더 나아가서는 반도체소자의 고속화 및 고집적화가 진행되고 있다. 그에 따라, 패턴의 미세화의 필요성은 더욱 더 높아지게 되어 패턴치수도 미세화 및 고정밀도화가 요구되고 있다. 이 요구를 만족시킬 목적으로, 노광광원으로 원자외광(遠紫外光) 등 단파장의 광이 이용되게 되었다.
그러나, 금후 노광광원으로 이용되고 있는 KrF 엑시머레이저(Excimer Laser)의 248nm의 발진선을 노광 광으로 이용한 프로세스(process)에서는, 전용의 레지스트로서는 화학증폭형 레지스트가 막 개발되고 있는 불과 연구단계에 있으므로 g선 및 i선 또는 전자선의 레지스트에 의존하고 있는 것이 현재의 상태이다. g선 및 i선용 레지스트는 노보랭(novolac)수지가 베이스로 되어 있고, 이 물질의 파장(248nm)의 광에 대한 흡수계수가 크기 때문에 레지스트의 표면밖에 노광시킬 수 없으므로, 레지스트막 이면까지는 광이 도달하지 못한다. 이 때문에, g선 및 i선용의 레지스트를 이용하여 고(高)종횡비의 패턴을 형성하는 것은 곤란하다.
또한, 전자선을 레지스트상에 직접 묘화(描畵)함으로써 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하지만, 이 방법에서는 레지스트 히팅(resist heating), 차지업(charge up) 및 처리능력(throughput) 등의 문제가 있으므로, 대량생산에는 적합하지 않다. 한편, X선 등의 방사선, 전자선 및, 이온빔(ionbeam) 등의 하전입자선을 이용한 프로세스에서는, 해상도 향상은 도모되는데 노광장치 및 레지스트가 개발단계에 있어서 바로 이용한다는 것은 곤란하다.
이와 같이, 노광광원을 교체함으로써 미세화를 도모할 경우에는 각종의 문제가 발생하므로, 용이하게 목적을 달성한다는 것은 곤란하다. 그래서, 최근 노광광원을 교체하지 않고 미세화를 하는 시험이 이루어지고 있다. 그 하나의 방법으로서 위상시프트법이 있는데, 이 방법은 광투과부분에 부분적으로 위상반전층을 설치해서 인접하는 패턴으로부터의 광의 회절로 인한 영향을 제거하여 패턴정밀도의 향상을 도모한 것이다.
위상시프트법중에서, 특히 해상성능을 향상시키는 방법으로서 레벤슨형 위상시프트법이 있다. 이 방법에서는 차광패턴(遮光 pattern)이 배치된 마스크에 있어서 광투과부에 교대로 위상시프터를 설치하고 있는데, 이 위상시프터를 투과한 광의 위상은 위상시프터를 배치하지 않은 부분을 투과한 광에 대하여 180°반전된다. 이와 같이, 차광패턴에 인접한 광투과부의 광의 위상을 반전시킴으로써, 패턴상호의 광의 간섭을 저감하여 해상성능을 향상시키고 있다.
또한, 위상시프트법의 다른 방법으로서, 위상시프터의 에지(edge)부분에서 암부(暗部)가 생기는 것을 이용한 방법도 있다. 이 방법에 의하면, 급준(急峻)한 광강도의 변화를 얻을 수가 있으므로, 웨이퍼 프로세스로서 네가티브(negative)형의 레지스트를 이용한 경우에 미세한 스페이스패턴(space pattern)을 형성할 수 있게 된다. 예컨대, 365nm의 파장의 노광광원을 이용한 경우에 있어서도 그 파장 이하인 250nm의 폭의 홈을 형성하는 것이 가능하였다.
그렇지만, 이러한 종류의 위상시프트법이어도 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 레벤슨형 위상시프트마스크인 경우, 해상성능은 우수하게 되어 있는데, 패턴배치에는 제약이 존재한다. 예컨대, 제16도에 나타낸 바와 같은 배치인 경우, 일점쇄선(11)의 위치와 일점쇄선(12)의 위치의 인접하는 패턴끼리의 광의 위상 관계를 비교하면, 일점쇄선(11)의 위치에서는 위상이 0 및 180°가 교대로 배치되어 있지만, 일점쇄선(12)의 위치에서는 동위상의 패턴이 인접하게 된다. 이 동위상의 패턴이 인접하는 경우에서의 해상성능은 위상시프트법을 이용하지 않은 경우와 동등한 해상성능밖에 얻을 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 위상시프터의 에지부분에서 암부가 생기는 것을 이용한 방법에서는 미세한 패턴의 형성은 가능하지만 대면적 패턴을 형성할 수는 없으므로, 이 부분은 종래부터 이용되고 있는 차광패턴에 의해 형성되고 있다. 이 경우, 위상시프터에 의해 미세패턴이 형성되어도 종래의 차광막에 의해 형성된 패턴의 해상성능이 나쁘기 때문에, 위상시프트 마스크의 성능을 충분히 발휘시킬 수가 없었다.
이와 같이, 종래의 레벤슨형 위상시프트마스크의 경우, 패턴배치의 제약 때문에 동위상의 패턴이 인접하는 부분이 생겨 이 부분에서는 해상성능은 향상시킬 수가 없다. 또한, 위상시프터의 에지부분에서 암부가 생기는 것을 이용한 방법에서는 대면적 패턴의 부분에서 해상성능을 향상시킬 수 없다는 문제가 있었다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 동위상의 패턴이 인접하는 부분이나 대면적 패턴의 부분에 있어서도 위상시프트효과를 부여할 수 있고, 보다 고해상도의 패턴형성을 가능하게 하는 노광용 마스크를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 노광용 마스크는, 차광막을 이용하고 있는 각종의 위상시프트마스크에 대하여 차광막 대신에 반투명 위상시프트막을 이용함으로써, 종래 해상성능이 향상되지 않았던 고립부분, 잔류패턴이나 접촉구멍 패턴(contact hole pattern) 등에 있어서도 위상시프트효과를 발휘시키는 점에 있다.
즉, 본 발명은, 투광성 기판상에 마스크패턴을 형성한 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다르도록 구성된 반투명 위상시프트패턴과 투명 위상시프트패턴을 포함하고, 상기 투명 위상시프트패턴과 반투명 위상 시프트패턴의 인접영역에서 이들 패턴이 적층구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다르도록 구성된 반투명 위상시프트패턴과, 투명위상시프트패턴을 포함하고, 상기 투명 위상시프트패턴의 경계영역을 포함하는 부분에 상기 반투명 위상시프트패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 노광파장에 대하여 투명한 투광성 기판과, 이 투광성 기판의 표면 또는 내부에 노광파장에 대하여 그 기판과는 다른 굴절율을 갖는 물질을 매립해서 형성되고, 또 상기 투광성 기판 표면을 평탄화하도록 형성된 투명 위상시프트영역 및, 상기 투광성 기판의 평탄화된 표면상에서 상기 투명 위상시프트영역의 경계를 포함하는 부분에 형성된 반투명 위상시프트패턴을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 노광파장에 대하여 투명한 투광성 기판(741)과, 이 투광성 기판의 표면을 부분적으로 굴입해서 형성되고, 기판부분과는 노광파장에 대한 광로장이 다른 투명 위상시프트영역(744), 이 투명 위상시프트영역을 피복하도록 상기 기판상에 형성된 투광성 평판(745) 및, 이 투광성 평판상의 상기 위상시프트영역의 경계를 포함하는 부분에 형성된 반투명 위상시프트패턴(746a)을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 비노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다른 반투명 위상시프트패턴을 형성하고, 노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 투명위상시프트패턴을 선택적으로 형성하여 이루어지며, 상기 투명 위상시프트패턴과 반투명 위상시프트패턴의 인접영역에서 이들 패턴이 적층구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 비노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 노광광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다른 반투명 위상시프트패턴을 형성하고, 노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 투명위상시프트패턴을 선택적으로 형성하여 이루어지며, 상기 투명 위상시프트패턴의 경계영역을 포함하는 부분에 상기 반투명 위상시프트패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시형태로서는 다음의 것을 들 수 있다.
(1) 위상시프트영역이 다른 영역에 대하여 (90×m)±10° 또는 (120×n)±10°(m, n은 1이상의 정수)의 상대위상을 갖도록 한 것,
(2) 반투명 위상시프트패턴이 동일한 두께의 노광분위기를 투과하는 노광광에 대하여 상대위상차가 [180×(2L+1)]±10°(L은 정수)이도록 한 것.
(3) 투광성 기판의 노광영역전역이 기판과 다른 굴절율을 갖는 적어도 1개의 물질에 의해 막두께 h로 피복되는 것.
(4) 막두께(h)는 위상시프트영역을 투과한 광의 강도가 위상시프트영역 바깥을 투과한 광강도와 같아지도록 다중반사를 고려하여 결정되는 것.
(5) 반투명 위상시프트패턴이 동일한 두께의 노광분위기를 투과하는 노광광에 대하여 20±15%의 진폭투과율을 갖는 것.
(6) 반투명 위상시프트패턴이 단층의 반투명막 내지는 반투명막과 투명막의 적층막으로 구성되는 것.
(7) 노광영역과 비노광영역의 경계상에 진폭투과율 5%이하의 차광성 막을 배설하는 것 등.
또한, 본 발명의 바람직한 실시형태로서 다음과 같은 제조방법을 채용할 수가 있다.
(1) 투광성 기판을 부분적으로 굴입해서패턴을 형성한 후, 적어도패턴에 투광성 기판의 노광파장에 대한 굴절율과 다른 굴절율을 갖는 투명부재를 퇴적시켜 투명 위상시프트영역을 형성하고, 이어서 적어도 노광전사(露光轉寫)영역을 포함하는 범위에서 기판표면을 평탄화하며, 계속해서 평탄화된 기판상의 적어도 일부에 반투명 위상시프트막을 형성하고, 그리고 나서 투명 위상시프트영역의 경계상에 반투명 위상시프트막이 잔류하도록 반투명 위상시프트막의 적어도 일부를 선택적으로 제거하는 것.
(2) 투광성 기판을 부분적으로 굴입해서패턴을 형성한 후, 기판상에 투광성 평판을 배설함으로써 투명 위상시프트영역을 형성함과 더불어 기판표면을 평탄화하고, 이어서 투광성 평판 전면 혹은 부분적으로 반투명 위상시프트막을 형성하며, 그리고 나서 투명 위상시프트영역의 경계상에 반투명 위상시프트막이 잔류하도록 반투명 위상시프트막의 적어도 일부를 선택적으로 제거하는 것 등이다.
여기서, 바람직하게는 투명 위상시프트영역의 경계를 포함하는 범위에서 표면을 평탄화하는 공정이, 연마함으로써 기판표면의부를 제거하는 공정을 포함하는 것이고, 더 바람직하게는 투명 위상시프트영역의 경계를 포함하는 범위에서 표면을 평탄화하는 공정이, 유동성 물질을 기판상에 도포해서 평탄하게 한 후, 비선택에칭에 의해 유동성 물질 및 기판표면의부를 제거하는 공정을 포함하는 것이다.
또한, 바람직하게는 반투명 위상시프트패턴의 표면을 강제적으로 산화하는 것이고, 더 바람직하게는 반투명 위상시프트막 대신에 차광막을 이용한 공정을 포함하도록 한 것이다. 또한, 바람직하게는 투명 위상시프트영역의 경계의 적어도 일부가 반투명 위상시프트패턴 내지는 차광막이 서로 근접하는 2개의 에지로부터 거의 같은 거리에 위치하도록 배치하는 것이다.
[작용]
제2도(a)는 레벤슨형 등과 같은 위상시프트마스크의 구조를 나타낸 것으로, 투광성 기판(201)상에 차광패턴(202)이 배치되고, 차광패턴(202)에 인접하는 광투과부에 교대로 투명 위상시프트패턴(203)이 형성되어 있다. 이 마스크를 투과한 광의 진폭분포는 제2도(b)에 나타낸 바와 같고, 이에 의해 얻어지는 해상도는 제2도(c)에 나타낸 바와 같다. 본 발명에서는 이에 부가하여 차광패턴 대신에 반투명 위상시프트패턴을 설치하고,예컨대 레벤슨형과 하프튼(halftone)형을 공존시킴으로써 인접하는 투명부의 위상이 동위상이어도 반투명부의 위상시프트효과에 의해 해상성능이 개선되어 집점심도가 향상되게 된다.
제3도(a)는 반투명 위상시프트패턴과, 이방적인 퇴적법에 의해 형성된 투명위상시프트패턴이 공존하는 마스크의 구조를 나타낸 것으로, 투광성 기판(301)상에 웨이퍼상의 광조사되지 않은 영역(비노광영역)에 상당하는 반투명 위상시프트패턴(302)이 배치되고, 이 반투명 위상시프트패턴(302)에 인접하는 광투과부에 교대로 투명 위상시프트패턴(303)이 배치되어 있다. 반투명 위상시프트패턴(302)과 투명 위상시프트패턴(303)은 기판(301)에 대하여 위상차가 180°로 되도록 각각 형성되어 있다.
여기서, 각각의 영역을 투과하는 광의 위상을 고려하고자 한다. 기판(301)이 노출되어 있는 부분(311)을 투과한 광의 위상을 0°로 한 경우, 반투명 위상시프트패턴(302)이 단독으로 존재하는 부분(312)과 투명 위상시프트패턴(303)이 단독으로 존재하는 부분(313)에서는 각각 위상이 180°로 된다. 한편, 반투명 위상시프트패턴(302)과 투명 위상시프트패턴(303)이 2층 구조로 존재하는 부분 (314)에서는 2개의 위상이 결합되어 360°로 된다.
이들의 관계로부터, 인접하는 투명부에 공히 위상시프터가 배치되지 않은 경우, 또는 공히 위상시프터가 배치된 경우라도 제3도의 구조로부터 이웃하는 광로(311-312,312-313, 314-313)의 위상의 관계는 어느 부분이라도 180°를 유지하게 된다.
이와 같이, 반투명 위상시프트패턴(302)과 투명 위상시프트패턴(303)으로 이루어진 노광용 마스크기판에서는 모든 패턴에서 위상시프트효과가 나타나게 된다. 또한, 제3도(b)는 이때의 광강도를 나타낸 것으로, 투명 위상시프트패턴(303)을 투과한 광의 진폭분포를 점섬으로, 반투명 위상시프트패턴(302)을 투과한 광의 진폭분포를 일점쇄선으로, 합성된 진폭분포를 실선으로 각각 표시한 것이다. 제3도(c)는 이것을 2승(二乘)해서 얻어지는 광강도분포를 나타낸 것이다. 이와 같이 본 발명에서는 종래의 레벤슨형 위상시프트마스크와 비교하여 보다 패턴분리가 도모되어 양호한 광강도 프로파일(profile)이 얻어진다는 것을 알 수 있다.
또, 여기서 중요한 것은 투명 위상시프트패턴(303)과 인접하는 반투명 위상시프트패턴(302)의 에지부분에서 투명 위상시프트패턴(303)과 반투명 위상시프트패턴(302)을 적층구조로 하는 것인데, 적층구조로 함으로써 비로서 모든 패턴에서, 이웃하는 광이 투과하는 부분에서 위상차(180°)를 유지할 수가 있기 때문이다.
제4도는 적층구조로 이루어지지 않은 경우, 즉 투광성 기판(401)을 굴입함으로써 투명위상시프트패턴을 작성한 경우를 나타낸 것인데, 이 경우는 굴입된 부분과 인접하는 반투명패턴의 위상차가 360°로 되므로, 굴입된 부분의 광강도 프로파일이 열화되어 성능은 오히려 악화된다. 또, 도면중 참조부호 401은 투광성기판, 402는 반투명 위상시프트패턴, 403은 기판(401)에 설치된 홈을 나타내고 있다.
그런데, 투명 위상시프트패턴을 등방적인 방법으로 작성한 마스크, 즉 제5도(a)에 나타낸 마스크에서는 반투명 위상시프트패턴(502)의 에지부분에 투명 위상시프트패턴(503)이 얹혀있는 부분(515)에서, 반투명 위상시프트패턴(502)의 단차에 상당하는 두께만큼 투명 위상시프트패턴의 위상이 회전한다. 예컨대, i선을 노광광원으로 이용한 경우, 영역(515)의 투명 위상시프트패턴의 막두께는 그 굴절율 1.47로부터 388.2nm로 되는 한편, 반투명 위상시프트패턴(502)의 막두께는 80nm이다. 따라서, 경계부에서는 투명 위상시프트패턴(503)의 막두께는 388.2nm보다 80nm 더 두껍게 된다. 그 때문에, 이 부분에서는 위상이 37°불필요하게 회전하는데, 실제로는 180°로부터 217°까지의 연속된 위상차가 얻어지게 된다.
이 경우의 광강도분포[제5도(c)]는 기판(501)의 노출부에 상당하는 영역(511)에 대하여, 투명 위상시프트패턴(503)에 상당하는 영역(513)을 걸러서 밴드폭이 좁아지고, 또한 투명 위상시프트패턴(503)의 에지부 근처에서는 광강도를 갖기 쉽게 되기 때문에 해상력이나 집점심도의 저하를 초래하였다.
이상과 같은 문제는 제6도에 나타낸 구조에 의해 개선된다. 즉, 제6도에 나타낸 구조에서는 투명 위상시프트패턴(603)상에 반투명 위상시프트패턴(602)을 적층시키고 있기 때문에, 투명 위상시프트패턴(603) 이 반투명 위상시프트패턴(602)상에 얹히지 않는다. 그 때문에, 위상은 0°나 180°중 어느 하나가 취해지므로, 투명 위상시프트패턴(603)간의 위상시프트효과도 충분히 발휘되게 된다.
또한, 제6도에 나타낸 구성에서는 투명 위상시프트패턴(603) 의 에지부분에 반투명 위상시프트패턴(602)이 얹혀져 있는 부분(614)에서, 투명 위상시프트패턴(603)의 단차에 상당하는 두께만큼 반투명 위상시프트패턴의 위상이 회전되고 있는데, 한쪽에서 단차상당의 두께만큼 막이 두껍게 되는 결과로 인해 투과율이 감소하여 차광막에 가까운 상태로 되어 있다. 이 때문에, 반투명 위상시프트패턴(602)이 투명 위상시프트패턴(603)에 얹혀져 있는 부분(614)에서는 차광성이 증대함으로써 위상시프트효과는 거의 없다.
그런데, 반투명 위상시프트패턴의 위상시프트효과는 패턴에지부분에서 인접하는 180°의 위상차를 갖는 투명 위상시프트패턴간의 광의 간섭을 없애는 것이다. 따라서, 반투명 위상시프트패턴의 중앙부에 차광영역이 존재해도 패턴이 갖는 위상시프트효과에 악영향을 거의 미치지 않는다.
제6도에 나타낸 구조의 마스크는 다음과 같은 방법에 의해 제조된다.
먼저, 투명기판에 부분적으로 에칭을 실시함으로써 투명기판상에 위상차(180)°)에 상당하는 패턴을 굴입하고, 기판에 마찬가지로 투명 위상시프트막을 형성해서 부분적으로 에칭에 의해 패턴을 형성하며, 선택성장에 의해 직접 투명 위상시프트패턴을 형성하는 등의 방법에 의해 투명 위상시프트패턴을 형성한다. 다음에, 전면에 반투명 위상시프트막을 형성한 후, 부분적으로 제거하던지 또는 선택적으로 반투명 위상시프트막을 퇴적시킴으로써, 반투명 위상시프트패턴을 형성한다.
또, 마스크의 구조는 제6도(a)에서는 투명 위상시프트패턴(603)의 측벽을 수직으로 형성하고 있지만, 제6도(d)에 나타낸 바와 같이 투명 위상시프트패턴(603)의 측벽에 각도를 주어도 관계없다.
또, 반투명 위상시프트막의 강도투과율이 2%이상인 경우, 패턴영역 바깥을 Cr등의 차광막으로 피복하는 것이 바람직한 경우도 있다. 이것은 반투명 위상시프트막을 이용한 경우, 노광시에 있어서 패턴영역바깥으로 반투명 위상시프트막을 투과한 광이 조사되어 형상열화를 일으킨다고 생각되는데, 패턴영역바깥을 차광막으로 함으로써 패턴영역바깥으로 광이 누설되는 것이 억제되기 때문이다.
또한, 제15도에 종래부터 이용되고 있던 레벤슨형과 본 발명(청구항 제5항 및 제6항)에 의한 마스크에 관하여 설명한다. 제15도(a)는 마스크구조, 제15도(b)는 진폭분포, 제15(c)는 광강도분포를 나타낸 것인데, 좌측은 레벤슨형의 종래예를, 우측은 본 발명을 나타낸 것이다. 또, 제15도에서 레벤슨형의 마스크구조는 본 발명에 도시된 마스크구조로 나타내었다. 레벤슨형 마스크에서 위상시프트영역중 경계의 적어도 일부가 반투명 위상시프트패턴 내지는 차광막이 서로 근접하는 2개의 에지로부터 거의 같은 거리에 위치하도록 배치한 것은 종래 존재하지 않는다.
레벤슨형 마스크는 반복패턴개공부의 위상시프트영역을 교대로 설치함으로써, 패턴에지부분에서 부(負)의 간섭효과(761)를 발생시키는 패턴분리(763)를 가능하게 하고 있다. 그러나, 고립패턴에 관해서는 종래 차광막만을 이용한 마스크에서 얻어진 성능(763a)밖에 발휘되지 않는다.
이에 반하여, 본 발명에서는 종래의 차광막(753)대신에 반투명 위상시프트막(752)을 이용함으로써 반복패턴과 고립패턴의 양패턴에 대하여 위상시프트효과를 발휘하는 것을 가능하게 하였다. 반복패턴에서는 레벤슨형에서 얻어지는 부의 간섭효과 외, 투명 위상시프트영역과 반투명 위상시프트패턴사이에서 부의 간섭효과(762)가 생겨 웨이퍼상에서 차광패턴으로서 구성되어야 할 반복패턴의 에지부분의 광강도(764)를 보다 급준하게 하는 것이 가능하다. 또한, 고립패턴에서는 반투명 위상시프트패턴의 본래의 효과(764a)를 발휘하여 양호한 집점심도를 얻는 것이 가능하다.
또, 본 발명(청구항 제11항 및 제12항)에서는 마스크에 포함되는 패턴에 대하여 인접하는 상호의 패턴간의 상대위상차를 180°로 할 필요가 있으므로, 이 목적을 달성하기 위한 위상시프트영역의 경계의 적어도 일부가 반투명 위상시프트패턴 내지는 차광막이 서로 근접하는 2개의 에지로부터 거의 같은 거리에 위치하도록 배치하였다. 예컨대, 투명 위상시프트영역과 반투명 위상시프트패턴이 인접하는데, 이들의 패턴이 적층구조가 아닌 경우 즉 인접하는 반투명 위상시프트패턴간의 기판을 굴입함으로써 투명 위상시프트패턴을 작성한 경우에는 투명 위상시프트패턴과 반투명 위상시프트패턴 사이에서의 위상차는 360°로 되므로, 위상시프트효과를 얻을 수 없게 된다.
다음에, 본 발명(청구항 제11항, 제12항)의 마스크에 관한 필요사항을 상세히 설명한다.
투광성 기판에 에칭 등에 의해부를 형성한다. 이부의 깊이(t)는 적어도 원하는 상대위상차(Δψ)에 대하여 정해지는 두께(T)이상으로 할 필요가 있다. 여기서, 두께(T)는 노광파장(λ)에서의 기판의 굴절율을 n1,부를 매립하는 물질의 굴절율을 n2,부를 매립한 후에 다른 부분과의 사이에 발생하는 상대위상차를 Δψ로 하면
T = λ×Δψ/360│n1-n2│ (식1)
로 표현된다. 또부를 매립하는 물질은 공기를 기초로 하는 기체이어도 혹은 액체이어도 관계없다.
다음에, 이부를 굴절율(n2)로 되는 물질로 매립한다. 이때, 매립되는 높이는 적어도 T 이상일 필요가 있다. t와 T의 관계는 이하의 2개 모두를 만족시키지 않으면 안된다.
t ＞ T (식2)
인 경우에는 굴절율(n2)로 되는 물질로 매립한 후에 기판의 노광영영내를 t-T만큼 깍아냄으로써 원하는 위상차를 만족할 수 있는 평탄한 투광성 기판을 형성하는 것이 가능하다.
t = T (식3)
인 경우에는 기판의 노광영역내에서 평탄하므로 기판 자체를 깍아낼 수가 없다면 삭제되는 양을 어떠한 값으로 해도 관계없다.
여기서, 최종적으로 얻어진 투광성 기판이, 기판의 노광영역 전역에서 퇴적막이 형성되고, 퇴적막을 깍아내는 공정에서 위상시프트영역과 다른 영역을 투과하는 광의 강도가 같아지도록 다중반사를 고려한 두께를 잔류시킴으로써, 투과광량차가 없는 노광용 마스크를 얻을 수 있게 된다.
또, 굴절율(n2)의 기체 혹은 액체를부에 매립하는 경우, t와 h의 관계는 (식3)을 만족시키지 않으면 안된다. 또한, 이 경우 노광용 마스크의 노광장치 장착시에서의 굴절율(n2)의 물질의 유출을 방지하기 위한 기판표면을 투광성 평판으로 피복할 필요가 있다. 여기서, 이용되는 평판은 투광성 기판과 동질의 것을 이용해도 좋고, 다른 물질을 이용해도 좋다. 투광성 평판으로 이용되는 재료로서는 SiO2, Aℓ2O3, MgF2, CaF2등이 권장된다.
또, 본 발명에서 반투명 위상시프트패턴과 위상시프트영역에서, 최적한 위상환경을 얻기 위해서는 위상시프트영역의 경계중 적어도 일부가 반투명 위상시프트패턴 내지는 차광막이 서로 근접하는 2개의 에지로부터 거의 같은 거리에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예는 KrF엑시머노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, 제1도(a)에 나타낸 바와 같이 SiO2노광용 투명기판(101)상에 반투명막으로서 Si을 타게트(target)로 한 스퍼터링(sputtering)에 의해 질소분위기중에서 Si에 대한 질소의 조성을 제어함으로써 SiNx막(102; 반투명막)을 막두께 75nm로 형성하였다. 이 막의 노광 광에 대한 위상차는 180°이고, 진폭투과율은 19.6% 이었다. 여기서, 참조부호 x는 조성비이다.
다음에, 제1도(b)에 나타낸 바와 같이 SiNx막(102)상에 레지스트(103)를 막두께 1.0㎛로 도포한 후, 도포성 도전막(104)을 막두께 0.2㎛로 형성한다.
이어서, 제1도(c)에 나타낸 바와 같이 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 레지스트패턴을 형성하였다. 그후, 이 레지스트패턴을 마스크로 하여 제1도(d)에 나타낸 바와 같이 노출부분의 반투명막(102)을 제거하고, 더욱이 레지스트(103)를 박리하여 반투명 위상시프트패턴을 형성하였다.
그리고 나서, 제1도(e)에 나타낸 바와 같이, 얻어진 노광용 투명기판에 전자선 레지스트(105)를 막두께 1.0㎛로 도포한 후, 투명도전막(도시하지 않음)을 막두께 0.2㎛로 형성하였다. 계속하여, 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 그 위에 현상처리해서 레지스트 패턴을 형성하였다.
다음에, 제1도(f)에 나타낸 바와 같이, 노출되어 있는 SiO2노광용 투명기판(101)상에 액상중에서 선택적으로 SiO2막(106; 투명막)을 퇴적시켰다. 그후, 레지스트(105)를 제거하여 투명 위상시프트패턴을 형성하였다. 이때의 퇴적막두께는 248nm이고, 투명 위상시프트패턴을 배치하지 않은 부분의 위상에 대하여 위상차가 180°이었다.
여기에서, SNR(시프레이사 제품)로 불리우고 있는 KrF용 레지스트를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트마스크의 0.3㎛패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.0㎛가 얻어지는데 반해, 동위상의 경우에는 해상되지만 치수정밀도가 얻어지지 않는다.
이에 반하여, 본 실시예에 의해 얻어진 노광용 마스크를 이용하여 노광된 곳, 즉 역위상의 부분에서는 집점심도 1.5㎛가 얻어지고, 또한 동위상인 부분에서는 집점심도 0.3㎛가 얻어지는 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서 반투명 위상시프트막으로서 SiNx를 이용하였지만, 그 대신에 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 티탄, 알루미늄, 크롬, 주석, 인듐, 니켈, 코발트, 탄탈(tantalum)을 기초로 하는 금속원소 및 이들의 질화물, 산화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들 혼합체를 이용해도 좋다. 더욱이, 이때의 투광율은 목적에 따라 진폭투과율 10∼30%의 범위에서 조정이 가능하다.
또, 투명 위상시프트막의 재질도 에 SiO2에 한정되지 않고, CaF2및 MgF2등과 같은 노광 광에 대한 투과율을 95%이상 갖는 것이면 관계없다. 더욱이, 본 실시예에서 설명한 마스크제조방법은 KrF의 노광파장에 한정되지 않고, g선, i선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 2]
제1실시예와 동일한 방법에 의해 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크를 작성하였다.
SNR(시프레이사 제품)레지스트를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°의 위상시프터막으로 구성되는 마스크의 경우, 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 형성된 0.25패턴의 집점심도는 1.2㎛이고, 또 차광부분에서 형성된 0.4㎛패턴의 집점심도는 0.2㎛이었다.
이에 반하여, 본 실시예에 의해 작성된 반투명 위상시프트패턴과 투명 위상시프트패턴으로 이루어진 마스크에서는 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.2㎛로 종래의 마스크와 변함이 없지만 반투명 위상시프트패턴에서 형성된 0.4㎛의 패턴의 집점심도는 0.8㎛로 비약적으로 증가하였다.
[실시예 3]
이 실시에는 KrF엑시머 노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, 제1실시예와 마찬가지로 해서 SiO2노광용 투명기판상에 반투명막으로서 Si을 목표로 한 스퍼터링에 의해 질소분위기중에서 Si에 대한 질소의 조성을 제어함으로써 SiNx막을 막두께 75nm로 형성하였다. 이 막의 노광 광에 대한 위상차는 180°이고, 진폭투과율은 19.6% 이었다.
이 막에 레지스트를 막두께 1.0㎛로 도포하고, 그 위에 도포성 도전막을 막두께 0.2㎛로 형성한 후, 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트패턴을 마스크로 해서 노출부분의 반투명막을 제거하였다. 더욱이 레지스트를 박리하여 반투명 위상시프트패턴을 형성한 다음, 전면에 SiO2막을 CVD법에 의해 형성하였다.
얻어진 노광용 투명기판상에 전자선 레지스트를 막두께 1.0㎛로 도포한 후, 투명도전막을 막두께 0.2㎛로 형성하고 나서 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 그 위에 현상처리해서 레지스트 패턴을 형성하고, 노출되어 있는 CVD-SiO2막을 에칭에 의해 제거하였다. 이어서, 레지스트를 제거하여 투명 위상시프트패턴을 형성하였다. 이때의 퇴적막두께는 248nm이고, 투명 위상시프트패턴을 배치하지 않은 부분의 위상에 대하여 위상차가 180°이었다.
SNR(시프레이사 제품)레지스트를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트마스크의 0.3㎛패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.0㎛가 얻어지는데 반해, 동위상의 경우에는 해상되지만 치수의 정밀도가 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우 역위상인 부분에서는 집점심도 1.5㎛가 얻어지고, 또한 동위상의 부분에서 집점심도 0.3㎛가 얻어지므로, 전체로서 집점심도가 향상된 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서는 반투명 위상시프트막으로서 SiNx외에, 실리콘, 게르마늄, 티탄, 알루미늄, 주석, 인듐, 니켈, 코발트를 기초로 하는 금속원소 및 이들 질화물, 산화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들의 혼합체에 의해 작성해도 관계없다. 또한, 이때 투과율의 목적에 따라 진폭투과율 10∼30%범위에서 조정이 가능하다.
또한, 반투명위상 시프트막을 스퍼터 및 증착 등에 의해 형성해도 관계없다. 또한, 투명 위상시프트막의 재질도 SiO2에 한정되지 않고, CaF2및 MgF2등과 같은 노광 광에 대한 투과율을 95%이상 갖는 것이면 관계없다. 더욱이, 본 실시예에의 마스크제조방법은 노광파장 KrF에 한정되지 않고, g선, i선, KrF 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 4]
이 실시에는 i선 노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, SiO2노광용 투명기판상에 반투명막으로서 Si을 목표로 한 스푸터링에 의해 질소분위기중에서 Si에 대한 질소의 조성을 제어함으로써 SiNy막을 막두께 65nm로 형성하였다. 이 막의 노광 광에 대한 위상차는 180°이고, 진폭투과율은 18% 이었다.
이 막에 전자선용 레지스트를 1.0㎛로 도포하고, 그 위에 투명도전막을 막두께 0.2㎛로 형성한 후, 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트패턴을 마스크로 하여 노출부분의 반투명막을 제거하였다. 더욱이 레지스트를 박리하여 반투명 위상시프트패턴을 형성하였다.
이 노광용 투명기판상에 전자선 레지스트를 막두께 1.0㎛로 도포하고, 그 위에 도포성 도전막을 막두께 0.2㎛로 형성한 후, 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음 현상처리해서 레지스트패턴을 형성하였다. 다음에, 노출되어 있는 SiO2노광용 투명기판상에 액상중에서 선택적으로 SiO2막을 퇴적시킨 다음, 레지스트를 제거하여 투명 위상시프트패턴을 형성하였다. 이때의 퇴적막두께는 425nm이고, 투명위상 시프트패턴을 배치하지 않은 부분의 위상에 대하여 위상차가 180°이었다.
PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.2㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트마스크의 0.35㎛의 패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.0㎛ 얻어지는데 반해, 동위상의 경우에는 해상되지만 치수정밀도가 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 역위상의 부분에서는 집점심도는 1.0㎛가 얻어지고, 또한 동위상의 부분에서도 집점심도 0.6㎛가 얻어지며, 전체로서 집점심도가 향상된 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서도 반투명 위상시프트막으로서 SiNy를 이용하고 있지만, 실리콘, 게르마늄, 알루미늄, 크롬, 주석, 인듐, 니켈, 코발트를 기초로 하는 금속원소 및 이들의 질화물, 산화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 혼합체에 의해 작성해도 관계없다. 또한, 이때 투과율의 목적에 따라 진폭투과율 10∼30%범위에서 조정이 가능하다.
또한, 투명시프트막의 재질도 SiO2에 한정되지 않고, CaF2및 MgF2등과 같은 노광 광에 대한 투과율을 95%이상 갖춘 것이면 좋다. 더욱이, 본 실시예를 이용한 마스크제조방법은 노광파장 KrF에 한정되지 않고, g선, i선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 관해서도 동일하다.
[실시예 5]
이 실시예는 i선 노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, 제7도(a)에 나타낸 바와 같이, SiO2노광용 투명기판(701)상에 전자선용 레지스트(702)를 막두께 2.0㎛로 도포한 후, 도포성 도전막(703)을 막두께 0.2㎛로 형성하였다. 그후 전자선을 이용하여 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제7도(b)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(702a)을 형성하였다. 그후, 이 레지스트패턴(702a)을 마스크로서 이용하고, 기판의 노출부분을 CF2와 O2의 혼합가스에 의해 이방성 에칭을 수행하였다[제7도(c)].
이때의 에칭량은 388.2nm이고, 에칭을 수행하지 않은 부분에 대하여 위상차 180°이었다. 또, 위상차에서의 허용도는 180°에 대하여 ±10°인데, 이 범위이면 좋다. 이 마스크를 유산과 과산화수소수의 혼합액에 침하시켜 레지스트패턴(702a)을 제거하여 제7도(d)에 나타낸 바와 같이 투명 위상시프트패턴을 형성하였다.
다음에, 이 투명 위상시프트패턴을 형성한 기판의 표면에 반투명 위상시프트막(704)을 형성하였다. 즉, Si을 목표로 해서 미량의 질소분위기중에서의 스푸터링에 의해, 제7도(e)에 나타낸 바와 같이 SiNy막(704)을 막두께 65nm로 형성하였다.
이어서, 이막에 전자선용 레지스트(705)를 막두께 1.0㎛로 도포하고, 그 위에 도포성 도전막(706)을 막두께 0.2㎛로 형성한 후[제7도(f)], 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제7도(g)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(705a)을 형성하였다. 이 레지스트패턴(705a)을 마스크로 해서 노출부분의 반투명 위상시프트막(704)을 제거하였다. 그후, 레지스트를 박리함으로써 제7도(i)에 나타낸 바와 같이 반투명 위상시프트막(704a)을 얻었다.
PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.2㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트마스크의 0.35㎛의 패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.0㎛ 얻어지는데 반해, 동위상인 경우에는 해상되지만 그래도 치수정밀도가 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 역위상의 부분에서는 집점심도는 1.8㎛가 얻어지고, 또한 동위상의 부분에서도 집점심도 0.6㎛가 얻어지며, 전체로서 집점심도가 향상된 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서는 반투명 위상시프트막으로서 SiNy 외에, 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 알루미늄, 크롬, 주석, 인듐, 니켈, 코발트를 기초로 하는 금속원소 및 이들의 질화물, 산화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들혼합체에 의해 작성해도 관계없다. 또한, 이때 투과율의 목적에 따라 진폭투과율 10∼30%범위에서 조정이 가능하다.
또한, 투명시프트막을 재질도 SiO2에 한정되지 않고, CaF2및 MgF2등 노광광에 대한 투과율을 95%이상 갖는 것이면 좋다. 더욱이, 본 실시예를 이용한 마스크제조방법은 노광파장 i선에 한정되지 않고, g선, h선, KrF선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 6]
제5실시예와 마찬가지의 방법에 의해 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크를 작성하였다.
PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 마스크인 경우, 투명위상시프트패턴의 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛인데 반해, 차광부분에서 형성된 0.4㎛의 패턴의 집점심도는 0.2㎛이었다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛로 종래의 마스크와 변함이 없지만 반투명 위상시프트막에서 형성된 0.4㎛의 패턴의 집점심도는 1.0㎛로 비약적으로 증가하였다.
또, 본 실시예를 이용한 마스크제조방법은 노광파장 i선에 한정되지 않고, g선, h선, KrF선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 7]
이 실시예는 KrF레이저 노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, 제8도(a)에 나타낸 바와 같이 SiO2노광용 투명기판(801)상에 Al2O3막(802)을 410nm의 막두께로 형성하였다. 다음에, 제8도(b)에 나타낸 바와 같이 그 위에 전자선용 레지스트(803)를 막두께 1.0㎛로 도포한 후, 도포성 도전막(804)을 막두께 0.2㎛로 형성하였다. 이 막을 전자선을 이용하여 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제8도(c)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(803a)을 형성하였다. 그 후, 이 레지스트패턴(803a)을 마스크로서 이용한다. 기판의 노출부분을 Cℓ2가스에 의해 이방성 에칭을 수행하였다[제8도(d)]. 그 후, 레지스트패턴(803a)을 O2플라즈마중에서 제거하고, 제8도(e)에 나타낸 바와 같이 애칭을 수행하지 않은 부분에 대하여 위상차 180°의 투명 위상시프트패턴(802a)을 형성하였다.
다음에, 이 투명 위상시프트패턴(802a)이 형성된 기판의 표면에 반투명 위상시프트막(805)을 형성하였다. 즉, Si을 목표로 해서 미량의 질소분위 기중에서의 스푸터링에 의해 제8도(f)에 나타낸 바와 같이 SiNx막(805)을 막두께 85nm로 형성하였다.
이어서, 이 막에 전자선용 레지스트(806)를 막두께 1.0㎛로 도포한 다음, 그위에 도포성 도전막(807)을 막두께 0.2㎛로 형성한 후 [제8도(g)], 이 막을 전자선에 의해 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제8도(h)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(806a)을 형성하였다. 이 레지스트패턴(806a)을 마스크로 해서 CF4가스를 이용한 이방성에칭에 의해 노출부분의 반투명 위상시프트막(805)을 제거하였다.[제8도(i)]. 그후, 레지스트를 박리함으로써, 제8도(j)에 나타낸 바와 같이 반투명 위상시프트막(805a)을 얻었다. SNR레지스트(시프레이사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트마스크의 0.3㎛패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.5㎛가 얻어지는데 반해, 동위상인 경우에는 해상되지만 치수정밀도가 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우 역위상부분에서는 집점심도 1.8㎛가 얻어지고, 또한 동위상의 부분에서도 집점심도 0.3㎛가 얻어지며, 전체로서 집점심도가 향상된 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서도 반투명 위상시프트막으로서 SiNx 외에, 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 알루미늄, 크롬, 주석, 인듐, 니켈, 코발트를 기초로 하는 금속원소 및 이들의 질화물, 산화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들 혼합체에 의해 작성해도 관계없다. 또한, 이때의 투과율의 목적에 따라 진폭투과율 10∼30% 범위에서 조정이 가능하다.
또한, 투명시프트막의 재질도 Aℓ2O3에 한정되지 않고, CaF2및 MgF2등을 이용해도 좋다. 더욱이, 본 실시예에서 이용한 마스크제조방법은 노광파장 KrF선에 한정되지 않고, g선, i선, h선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 8]
제7실시예와 동일한 방법에 의해 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크를 작성하였다.
SNR레지스트(시프레이사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 마스크인 경우 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.2㎛이고, 또 차광부분에서 형성되는 0.4㎛의 집점심도는 0.2㎛이었다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.2㎛로 종래의 마스크와 변함이 없지만 반투명 위상시프트막으로 형성된 0.4㎛패턴의 집점심도는 1.5㎛로 비약적으로 증가하였다.
또, 본 실시예를 이용한 마스크제조방법은 노광파장 KrF선에 한정되지 않고, g선, i선, h선 및 그 외의 파장으로 이용하는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 9]
이 실시에는 i선 노광용 마스크에 관한 것이다.
먼저, 제9도(a)에 나타낸 바와 같이 SiO2노광용 투명기판(901)상에 전자선용 레지스트(902)를 막두께 0.1㎛로 도포한 후, 도포성 도전막(903)을 막두께 0.2㎛로 형성하였다. 그후, 전자선을 이용하여 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서, 제9도(b)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(902a)을 형성하였다. 그후, 이 레지스트패턴(902a)을 마스크로서 이용하고, 기판의 노출부분에 SiO2의 선택성장을 수행하였다. 이때의 성장량은 410nm이고, 선택성장을 수행하지 않은 부분에 대하여 위상차가 180°이었다. 또, 위상차에서의 허용도는 180°에 대하여 ±10°인데, 이 범위이면 좋다.
이 마스크를 유산과 과산화수소수의 혼합용액에 침하시켜 레지스트패턴(902a)을 제거하고, 제9도(d)에 나타낸 바와 같이 SiO2로 이루어진 투명 위상시프트패턴(904)을 형성하였다.
다음에, 이 투명 위상시프트패턴을 형성한 기판의 표면에 반투명 위상시프트막(904)을 형성하였다. 즉, Si를 목표로 해서 미량의 질소분위기중에서의 스푸터링에 의해 제9도(e)에 나타낸 바와 같이, SiNy막(904)을 막두께 85nm로 형성하였다.
다음에, 이 막에 전자선용 레지스트(906)를 막두께 1.0㎛로 도포한 다음, 그 위에 도포성 도전막(907)을 막두께 0.2㎛로 형성한 후[제9도(f)], 전자선을 이용하여 6μC/㎠로 노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제9도(g)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(906a)을 형성하였다. 이 레지스트패턴(906a)을 마스크로 해서 노출부분의 반투명 위상시프트막(904)을 제거하였다[제9도(h)]. 그후, 레지스트를 박리함으로써 제9도(i)에 나타낸 바와 같이 반투명위상 시프트막(905a)을 얻었다.
PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.2㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 레벤슨형 위상시프트 마스크의 0.35㎛ 패턴에서, 인접하는 패턴이 역위상인 경우에는 집점심도 1.0㎛ 얻어지는데 반해, 동위상인 경우에는 해상되지만 치수정밀도가 얻어지지 않았다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 역위상의 부분에서는 집점심도는 1.8㎛가 얻어지고, 또한 동위상의 부분에서도 집점심도 0.6㎛가 얻어지며, 전체로서 집점심도가 향상된 것을 확인하였다.
또, 본 실시예에서는 반투명 위상시프트막으로서 SiNy 외에 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 크롬, 주석, 인듐, 니켈, 코발트를 기초로 하는 금속원소 및 이들의 질화물, 산화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들 혼합체에 의해 작성해도 관계없다. 또한, 이 때의 투과율의 목적에 따라 진폭투과율 10∼30% 범위에서 조정이 가능하다.
또한, 투명시프트막의 재질도 SiO2에 한정되지 않고, CaF2, MgF2및 Aℓ2O3등을 이용해도 좋다. 더욱이, 본 실시예에서 이용한 마스크 제조방법은 노광파장 i선에 한정되지 않고, g선, h선, KrF선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 10]
제9실시예와 마찬가지의 방법에 의해 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 패턴을 형성하기 위한 노광용 마스크를 작성하였다.
PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용한 노광에 의해 종래의 차광패턴과 0-180°위상시프터막으로 구성되는 마스크인 경우, 투명위상시프트패턴의 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도 1.0㎛이고, 또 차광부분에서 형성되는 0.4㎛의 집점심도는 0.2㎛이었다.
이에 반하여, 본 실시예의 투영노광용 마스크를 이용하여 노광시킨 경우, 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛로 종래의 마스크와 변함이 없지만 반투명 위상시프트막에서 형성된 0.4㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛로 비약적으로 증가하였다.
또, 본 실시예에 이용된 마스크 제조방법은 노광파장 i선에 한정되지 않고, g선, h선, KrF선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
다음에, 본 발명의 제11∼제15실시예에 관하여 설명한다. 이들의 실시예는 제5∼제10실시예에서의 레지스트패턴의 치수정밀도의 향상을 도모한 것이다. 즉, 단차에 형성된 레지스트층(포지티브형)에 대하여 노광을 수행하면 단차하부에서는 노광이 불충분하게 되기 때문에, 형성되는 반투명 위상시프트패턴은 소망의 치수보다 좁게 해상된다. 이것을, 이하의 실시예에서는 투광성 기판 표면을 평탄화함으로써 해결하고 있다.
[실시예 11]
본 실시예는 수은램프의 g선을 노광광원으로 하고, 인접하는 개공부간 및 인접하는 개공부와 반투명부간에서 부의 간섭효과를 갖춘 위상시프트마스크에 관한 것이다.
먼저, 제10도(a)에 나타낸 바와 같이 석영기관(711)에 전자선용 레지스트(712)를 막두께 500nm로 도포한 다음, 그 위에 도포성 도전막(713)을 막두께200nm로 형성하였다. 이것을 전자선에 의해 묘화해서 현상함으로써 제 10도(b)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(712a)을 형성하였다. 다음에, 레지스트패턴(712a)을 마스크로 해서 CF4가스에 의한 이방성에칭을 수행하고, 제10도(c)에 나타낸 바와 같이 석영기판을 부분적으로 굴입하여 위상시프트영역(711a)을 작성하였다. 이어서, 제10도(d)에 나타낸 바와 같이 레지스트패턴(712a)을 제거하였다.
여기서, 위상시프트영역의 깊이는 기판의 굴절율 및 후에 성막되는 위상시프트부재의 굴절율을 고려하여 이 위상시프트부재와 석영기판의 굴입이 없는 영역을 투과하는 광의 위상차가 180°로 되도록 조정할 필요가 있다. 본 실시예에서는 위상시프트부재로서 Si3N4를 이용하고 있고, Si3N4의 굴절율 2.06을 고려하여 위상시프트영역의 깊이를 366.4nm로 하였다.
그리고 나서, 제11도(a)에 나타낸 바와 같이 적어도 석영기판을 굴입한 부분에 투명 위상시프트층으로서의 Si3N4막(714)을 막두께 약 400nm로 성막하였다. 또, 성막시의 막두께는 투명 위상시프트영역으로서 굴입된 깊이 이상, 즉 본 실시예에 있어서는 366.4nm이상이면 관계없다. 성막한 후 제11도(b)에 나타낸 바와 같이 기판전면을 연마함으로써 평탄화를 수행하고, 이에 따라 투명 위상시프트영역에 위상시프트패턴을 형성하였다.
다음에, 제11도(c)에 나타낸 바와 같이 이 평탄화된 기판상에 반투명 위상시프트막으로서 무정형(amorphous) 실리콘막(715)을 막두께 6.1㎛로 형성하였다. 이 무정형 실리콘막은 이 막을 배치하지 않은 영역과의 위상차를 180°로 해서, 또 진폭투과율을 15%로 되도록 조정하였다.
다음에, 제11도(d)에 나타낸 바와 같이 이 기판에 전자선 레지스트(716)를 막두께 500nm로 형성한 다음, 그 위에 도포성 도전막(717)을 막두께 200nm로 형성하였다. 이어서, 전자선을 이용한 위상시프트패턴에 대한 위치결합노광을 수행한 다음, 현상처리해서 제11도(e)에 나타낸 바와 같은 레지스트패턴(716a)을 형성하였다.
다음에, 제11도(f)에 나타낸 바와 같이 이 레지스트패턴(716a)을 마스크에 노출되어 있는 무정형 실리콘막을 에칭에 의해 제거하여 반투명 위상시프트패턴(715a)을 형성하였다. 최후에, 전자선 레지스트를 박리하여 제11도(g)에 나타낸 바와 같은 치수제어성을 양호한 소망의 노광용 마스크를 작성하였다.
본 실시예의 마스크를 이용하여 g선용 포지티브(positive)형 레지스트를 막두께 1.2㎛로 이용한 g선 노광에 의해 0.45㎛의 반복패턴에서, 투명 위상시프트영역에 대응하여 교대로 존재하는 부분에서는 집점심도 1.2㎛가 얻어지고, 또한 투광성 기판내에 위상시프트영역이 존재하지 않고 반투명 위상 패턴만으로 형성되는 0.45㎛고립패턴에서는 집점심도 0.5㎛가 얻어졌다.
또, 본 실시예에서는 투광성 기판으로 석영을 이용하였지만, Aℓ2O3, MgF2및 CaF2등을 주성분으로 하는 기판을 이용해도 관계없다. 또한, 본 실시예에서는 위상시프트부재로서 Si3N4를 이용하였지만, 기판과 굴절율이 다른 물질로 소쇠계수(消衰係數)가 기판을 구성하는 물질과 거의 같으면 어떠한 재료를 이용해도 관계없다. 더욱이, 본 실시예에서는 기판의 평탄화를 연마에 의해 수행하였지만, 위상시프트부재를 성막시킨 후 유동성수지를 도포하고, 평탄하게 하여 이 위상시프트부재와 수지의 적층막을 위상시프트 부재와 수지의 에칭속도를 같게 유지하면서 제거함으로써 위상시프트부재의 평탄막을 형성해도 관계없다.
또한, 본 실시예에서는 반투명 위상시프트재료로서 무정형 실리콘을 이용하였지만, 그 대신에 산화게르마늄, 산화갈륨알루세나이드 등을 이용해도 관계없다. 더욱이, 본 실시예에서는 마스크패턴형성에 즈음하여 전자선 레지스트를 이용한 전자선묘화를 수행하였지만, 포토레지스트를 이용한 광노광에 의해 마스크패턴을 형성해도 관계없다.
[실시예 12]
제11실시예와 동일한 방법에 의해 투명 위상시프트패턴의 에지부분에서 패턴을 형성하기 위한 마스크를 작성하였다. 제12도는 마스크의 구성도로, 제12도중 참조부호 721a는 투명위상시프트영역이고, 722는 반투명 위상시프트영역이다.
PFRIX-500레지스트(일본합성고무사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용하였다. 노광에 의해 종래의 투명 위상시프트영역의 에지부분에서 형성된 0.25㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛이고, 또 반투명 위상시프트막에서 형성된 0.4㎛패턴의 집점심도는 1.0㎛이었다.
또한, 실시예에 이용된 마스크제조방법은 노광파장 i선에 한정되지 않고, g선, i선, KrF선 및 그 외의 파장에 이용되는 마스크에 대해서도 유효하다.
[실시예 13]
본 실시예는 수은램프의 i선을 노광광원으로 하고, 인접하는 개공부간 및 인접하는 개공부와 반투명부간에서 부(負)의 간섭효과를 갖춘 위상시프트마스크에 관한 것이다.
석영기판(731)의 표면에패턴을 형성할 때까지는 제10도(a)∼제10도(d)와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 위상시프트부재로서 SiNy를 이용하고 있고, SiNy의 굴절율 2.08을 고려하여 위상시프트영역의 깊이를 301.7nm로 하였다.
다음에 제13도(a)에 나타낸 바와 같이 적어도 석영기판을 굴입한 부분에 투광성 위상시프트층으로서의 Si3N4막(734)을 막두께 약 350nm로 성막하였다. 또, 성막시의 막두께는 투명 위상시프트영역으로서 굴입한 깊이 이상, 즉 본 실시예에 있어서는 301.7nm이상이면 관계없다. 다음에 제13도(b)에 나타낸 바와 같이 유동성수지(735)를 도포해서 평탄하게 한 후, 위상시프트부재와 수지의 에칭속도를 길게 유지하면서 제거함으로써 제13도(c)에 나타낸 바와 같이 위상시프트부재의 평탄막(734a)을 형성하였다.
다음에, 제13도(d)에 나타낸 바와 같이 이 평탄화된 기판상에 반투명 위상시프트막(736)으로서 SiNy막을 막두께 90nm로 형성하였다. 이 SiNy막은 이 막을 배치하지 않은 영역과의 위상차를 180°로 하고, 또 진폭투과율이 22%로 되도록 조정하였다.
다음에, 제13도(e)에 나타낸 바와 같이 이 기판에 전자선 레지스트(737)를 막두께 500nm로 형성한 다음, 그 위에 도포성 도전막(738)을 막두께 200nm로 형성하였다. 이어서, 제13도(f)에 나타낸 바와 같이 전자선을 이용한 위상시프트패턴에 대한 위치결합노광을 수행한 다음, 그 위에 현상을 수행해서 레지스트패턴(737a)을 형성하였다.
그리고 나서, 제13도(g)에 나타낸 바와 같이 이 레지스트패턴(737a)을 마스크에 노출되어 있는 SiNy막을 에칭에 의해 제거해서 반투명 위상시프트패턴(736a)을 형성하였다. 최후에, 제13도(h)에 나타낸 바와 같은 레지스트패턴(737a)을 제거하여 치수제어성이 양호한 소망의 노광용 마스크를 작성하였다.
본 실시예의 마스크를 이용하는 PFR-IX500레지스트(일본합성고무사 제품)을 막두께 1.2㎛로 이용한 i선 노광에 의해 0.35㎛의 반복패턴에서, 투명 위상시프트영역에 대응하여 교대로 존재하는 부분에서는 집점심도 1.3㎛가 얻어지고, 또한 투광성 기판내에 위상시프트영역이 존재하지 않고 반투명 위상시프트패턴만으로 형성되는 0.35㎛고립패턴에서는 집점심도 0.6㎛가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서도 제11실시예와 마찬가지로 투광성 기판과 위상시프트부재 및 평탄화방법 등에 관하여 각종의 변형이 가능하다. 더욱이 본 실시예에서는 반투명 위상시프트재료에 SiNy막을 이용하였지만, 원소조성비가 제어된 산화규소와 산화티탄 및 산화크롬 등을 기초로 한 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 금속원소의 산화물, 질화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들의 혼합물을 이용해도 관계없다.
[실시예 14]
본 실시예는 KrF엑시머 레이저를 노광광원으로 하고, 인접하는 개공부간 및 인접하는 개공부와 반투명부간에서 부의 간섭효과를 갖는 위상시프트마스크에 관한 것이다.
석영기판상에 전자선용 레지스트를 막두께 500nm로 도포한 다음, 그 위에 도포상 도전막을 막두께 200nm로 형성하였다. 이것을 전자선에 의해 묘화해서 현상함으로써 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 CF4가스에 의한 이방성에칭을 수행하는 석영기판을 부분적으로 굴입하여 위상시프트영역을 작성하였다. 이 위상시프트영역의 깊이는 기판의 굴입율 및 후에 성막되는 위상시프트부재의 굴입율을 고려하여 이 위상시프트부재와 석영기판이 굴입되지 않은 영역을 투과하는 광의 위상차가 180°로 되도록 조정할 필요가 있다.
본 실시예에서는 위상시프트부재로서 Aℓ2O3를 이용하고 있고, Aℓ2O3의 노광광원 KrF엑시머레이저의 248nm에서의 굴절율 1.74를 고려하여 위상시프트영역의 깊이를 496nm로 하였다.
다음에, 적어도 석영기판을 굴입한 부분에 Aℓ2O3를 막두께 약 500nm로 성막하였다. 또, 성막시에 막두께는 위상시프트영역으로서 굴입한 깊이 이상, 즉 본 실시예에 있어서는 496nm이상이면 관계없다. 성막한 후, 이 기판전면을 연마함으로써 평탄화를 수행하고, 이에 따라 위상시프트영역에 위상시프트패턴을 형성하였다.
이 평탄화된 기판상에 반투명 위시프트막으로서 SiNx막을 막두께 100nm로 형성하였다. 이 SiNx막은 이 막을 배치하지 않은 영역과의 위상차를 180°로 하여 진폭투과율을 22%로 되도록 조정하였다.
이 기판에 전자선 레지스트를 막두께 500nm로 형성하였다. 다음에 전자선을 이용한 위상시프트패턴에 대한 위치결합노광을 수행한 다음, 그위에 현상처리해서 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트패턴을 마스크에 노출되어 있는 SiNx막을 에칭에 의해 제거하여 반투명 위상시프트패턴을 형성하였다. 최후에, 전자선 레지스트를 제거하여 치수제어성이 양호한 소망의 노광용 마스크를 얻을 수가 있었다.
본 실시예의 마스크를 이용하여 SNR레지스트(시프레이사 제품)를 막두께 1.0㎛로 이용한 KrF노광에 의해 0.3㎛반복패턴에서, 투명 위상시프트영역이 교대로 존재하는 부분에서는 집점심도 1.6㎛가 얻어졌다. 또한, 투광성 기판내에 위상시프트영역이 존재하지 않고 반투명 위상시프트패턴만으로 형성되는 0.3㎛ 고립패턴에서 집점심도 0.3㎛가 얻어졌다.
또, 본 실시예에 있어서도 제11실시예와 마찬가지로 투광성 기판, 위상시프트부재 및, 평탄화방법 등에 관하여 각종의 변형이 가능하다. 더욱이, 본 실시예에서는 반투명 위상시프트부재에 SiNx를 이용하였지만, 원소조성비가 제어된 산화규소, 산화티탄, 산화크롬 등을 기초로 한 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 금속원소의 산화물, 질화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들의 혼합물을 이용해도 관계없다.
[실시예 15]
본 실시예는 ArF엑시머 레이저를 노광광원으로 하고, 인접하는 개공부간 및 인접하는 개공부와 반투명부간에서 부의 간섭효과를 갖는 위상시프트마스크에 관한 것이다.
석영기판(741)의 표면에패턴을 형성할 때까지는 제10도(a)∼제10도(d)와 동일하다. 다만, 본 실시예에서는 위상시프트부재로서 N2를 이용하고 있고, N2의 굴절율 1.0을 고려하여 위상시프트영역의 깊이를 138nm로 하였다.
다음에, 제14도(a)에 나타낸 바와 같이 N2분위기 중에서 투광성 기판과 동일한 부재로 이루어진 투광성 평판(745)을 투광성 기판상에 접합하였다. 참조부호 744는 N2가 봉지된 영역을 나타낸 것이다.
이어서, 제14도(b)에 나타낸 바와 같이 이 평탄화된 기판상에 반투명 위상시프트막(746)으로서 SiO2막을 막두께 175nm로 형성하였다. 이 SiO2막은 이 막을 배치하지 않은 영역과의 위상차를 180°로 하여 진폭투과율을 21%로 되도록 조정하였다.
다음에, 제14도(c)에 나타낸 바와 같이, 이 기판에 전자선 레지스트(747)를 막두께 500nm로 형성하고, 그 위에 도포성 도전막(748)을 막두께 200nm로 형성하였다. 다음에, 제14도(d)에 나타낸 바와 같이 전자선을 이용하는 위상시프트패턴에 대한 위치결합노광을 수행한 다음, 그 위에 현상처리해서 레지스트패턴(747a)을 형성하였다.
다음에, 제14도(e)에 나타낸 바와 같이 이 레지스트 패턴을 마스크에 노출되어 있는 SiO2막을 에칭에 의해 제거하여 반투명 위상시프트패턴(746a)을 형성하였다. 최후에, 제14도(f)에 나타낸 바와 같이 전자선 레지스트를 제거하여 치수제어성이 양호한 소망의 노광용 마스크를 얻었다.
본 실시예의 마스크를 이용하는 PMMA레지스트를 막두께 0.2㎛로 이용한 ArF노광에 의해 0.20㎛반복패턴에서, 투명 위상시프트영역이 교대로 존재하는 부분에서는 집점심도 1.4㎛가 얻어졌다. 또한, 투광성 기판내에 위상시프트영역이 존재하지 않고 반투명 위상시프트패턴만으로 형성되는 0.2㎛의 고립패턴에서는 집점심도 0.3㎛가 얻어졌다.
또, 본 실시예에서는 마스크패턴형성에 즈음하여 전자선 레지스트를 이용하는 전자선묘화를 수행하였지만, 포토레지스트를 이용하는 광노광에 의해 마스크패턴을 형성해도 관계없다. 또한, 본 실시예에서는 투광성 기판으로 석영을 이용하였지만, Aℓ2O3, MgF2및 CaF2등을 주성분으로 하는 기판을 이용해도 관계없다. 또한, 본 실시예에서는 위상시프트부재로서 N2를 이용하였지만, 기판과 굴절율이 다른 물질로 소쇄계수가 기판을 구성하는 물질과 거의 같으면 어떠한 부재를 이용해도 관계없다.
또한, 본 실시예에서는 투광성 평판으로서 투광성 기판과 동질의 것을 이용하였지만, 다른 조성으로 이루어진 투광성 평판을 이용해도 관계없다. 또한 투광성 평판이 약간의 흡수를 갖추어도 관계없다. 또한, 본 실시예에서는 반투명위상시프트부재에 SiO2막을 이용하였지만, 원소조성비가 제어된 산화규소, 산화티탄, 산화크롬 등을 기초로 한 실리콘, 게르마늄, 갈륨비소, 금속원소의 산화물, 질화물, 수소화물, 탄화물, 할로겐화물 혹은 이들의 혼합물을 이용해도 관계없다. 또, SiO2의 참조부호 z는 0 ≤ z ≤ 1.9의 범위가 바람직하다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 레벤슨형 위상 시프트마스크에서 종래부터 이용되고 있는 차광패턴 대신에 반투명 위상시프트패턴을 이용하고, 이것과 투명 위상시프트패턴을 조합시킴으로써, 보다 고정밀도의 패턴형성을 가능하게 하였다.
또한, 반투명 위상시프트패턴을 투명 위상시프트패턴상에 적충함으로써, 보다 고정밀도의 패턴형성을 가능하게 하였다.

Claims (6)

  1. 투광성 기판상에 마스크패턴을 형성한 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다르도록 구성된 반투명 위상시프트패턴과, 투명 위상시프트패턴을 포함하고, 상기 투명 위상시프트패턴과 반투명 위상시프트패턴의 인접영역에서 이들 패턴이 적층구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  2. 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량 만큼 다르도록 구성된 반투명 위상시프트패턴과, 투명 위상시프트패턴을 포함하고, 상기 투명 위상시프트패턴의 경계영역을 포함하는 부분에 상기 반투명 위상시프트패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 마스크
  3. 노광파장에 대하여 투명한 투광성 기판과, 이 투광성 기판의 표면 또는 내부에 노광파장에 대하여 그 기판과는 다른 굴절율을 갖는 물질을 매립해서 형성되고, 또 상기 투광성 기판 표면을 평탄화하도록 형성된 투명 위상시프트영역 및, 상기 투광성 기판의 평탄화된 표면상에서 상기 투명 위상시프트영역의 경계를 포함하는 부분에 형성된 반투명 위상시프트패턴을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  4. 노광파장에 대하여 투명한 투광성 기판(741)과, 이 투광성 기판의 표면을 부분적으로 굴입해서 형성되고, 기판부분과는 노광파장에 대한 광로장이 다른 투명 위상시프트영역(744), 이 투명 위상시프트영역을 피복하도록 상기 기판상에 형성된 투광성 평판(745) 및, 이 투광성 평판상의 상기 위상시프트영역의 경계를 포함하는 부분에 형성된 반투명 위상시프트패턴(746a)을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  5. 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 비노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 노광 광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량만큼 다른 반투명 위상시프트패턴을 형성하고, 노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 투명위상시프트패턴을 선택적으로 형성하여 이루어지며, 상기 투명 위상시프트패턴과 반투명 위상시프트패턴의 인접영역에서 이들 패턴이 적층구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  6. 투광성 기판상에 마스크패턴을 배치하여 구성된 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크패턴으로서, 비노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 노광광에 대한 광로장이 상기 투광성 기판의 투명부분과는 소정량만큼 다른 반투명 위상시프트패턴을 형성하고, 노광영역에 상당하는 상기 투광성 기판상의 영역에 투명위상시프트패턴을 선택적으로 형성하여 이루어지며, 상기 투명 위상시프트패턴의 경계영역을 포함하는 부분에 상기 반투명 위상시프트패턴이 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
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