KR0152267B1 - 노광마스크 - Google Patents

Abstract

본원 발명의 노광마스크는 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노강파장에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께의 위상시프트막을 형성하고, 이 위상시프트막의 에지부부근에서는 피노광재료에 부여되는 광강도가 제로이거나 또는 작아지는 것을 이용하여, 차광재를 특히 사용하지 않고, 소망의 패턴형성용의 노광을 행하도록 한 것이다.

Description

노광마스크

제1a도는 실시예 -1의 노광마스크의 구성을 도시하는 동시에, 본 출원의 각 발명의 기본구성을 설명하기 위한 도면.

제1b도는 본원 발명의 작용을 설명하는 도면이며, 제 1b도 (a) 는 청구항 1의 발명의 작동설명도, 제 1b도(b)는 청구항 4의 발명의 작용설명도.

제2도는 종래의 위상시프트 노광마스크의 구성도.

제3도는 (a) ,(b) 는 위상시프트 노광마스크의 원리를 설명하기 위한 도면.

제4도 및 제5도는 각각 실시예 -1 및 종래 예에 대하여 피노광재에 있어서의 광강도 분포도.

제6도는 실시예 -2에 있어서의 DFB레이저의 구성예의 도면.

제7도는 회절격자의 구성을 약시한 단면도.

제8도 및 제9도는 각각 고립패턴의 노광마스크를 도시한 것으로, 각 도면의 (a)는 실시예-3에 관한 노광마스크도, (b)는 종래예에 관한 노광마스크도.

제10도(a),(b)는 각각 제8도 (a),(b)의 광강도 분포도.

제11도(a),(b)는 각각 제9도 (a),(b)의 광강도 분포도.

제12도는 고립패턴 선폭이 넓어진 경우의 광강도 분포도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 위상시프트막

3 : 회절격자

본원 발명은 노광마스크에 관한 것이다. 본원 발명의 노광마스크는 예를 들면 반도체장치 등의 전자부품을 제조하는 경우에 노광에 의해 패턴을 형성할 때 등에 이용할 수 있다. 본원 발명의 노광마스크는 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노광파장에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께의 위상시프트막을 형성하고, 이 위상시프트막의 에지부 부근에서는 피노광재료에 부여되는 광강도가 재료로 또는 작아지는 것을 이용하여, 차광재를 특히 사용하지 않고 소망의 패턴형성용의 노광을 행하도록 한 것이다.

노광마스크를 사용하여 노광을 행하는 기술분야에 있어서는 그 가공치수는 해마다 미세화되는 경향이 있다. 예를 들면 반도체 장치제조시의 패턴형성에 노광마스크를 사용하는 경우에는 이 종류의 장치의 미세화에 수반하여, 노광에 의한 패터닝도 그 지수의 더 한 층의 미세화가 요청되고 있다. 반도체 집적회로를 예로 들면 그 최초가공지수는 해마다 미세화 되고 있으며, 최근에는 0.5㎛이하의 미세가공이 연구개발의 중심이 되고 있다. 이와 같은 미세가공을 실현하기 위해서 노광장치의 고NA화, 단파장화, 레지스트재료의 개량 등이 행해져 오고 있으며, 각각 효과를 올리고 있다. 이러한 기술동향중에서는 최근에는 패턴전사를 행하는 노광마스크(레이클)를 고안하여 한계해상도 이하의 미세가공을 행하려고 하는 시도가 행해지고 있으며, 이 중에서 이른바 위상시프트법이 주목되고 있다.(위상시프트법에 대해서는 일본국 특개소 58(1983)-173,744호 공보 및 MARC D. LEVENSON 외 Improving Resolution in Photolithography with a phase-Shifting Mask IEEE TRANSACTION ON ELECTRON DEVICES. VOL.ED-29, No.12, 1982년 12월 ,P.1828~1836 참조).

종래부터 알려져 있는 위상시프트법에 대해 제2도 및 제3도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 라인·앤드·스페이스의 패턴형성을 행하는 경우를 예로 하여 이 기술을 설명한다. 통상의 마스크는 제3도(a)에 도시한 바와 같이 석영기판 등의 투명기판(1)상에 Cr(크롬)등의 차광성 재료를 사용하여 차광부(2)를 형성하고, 이것에 의해 라인·앤드·스페이스의 반복패턴을 형성하여, 노광용 마스크로 하고 있다. 이 노광용 마스크를 투과한 빛의 강도 분포는 제3도(a)애 부호A1로 표시한 바와 같이, 차광부(2)가 있는 곳에서는 제로이고, 다른 부분(투과부 21,22)에서는 투과한다. 하나의 투광부(21)에 대해 생각하면, 피노광재에 부여되는 투과광은 빛의 회절 등에 의해 제3도(a)에 A2로 표시한 바와 같이 양측의 기슭에 작은 산모양의 극대를 가진 광강도 분포가 된다. 투과부(22)의 투과광은 1점쇄선으로표시하였다. 각 투과광(21), (22)으로부터의 빛을 합치면 A3에 표시한 바와 같이 광강도 분포는 선명성을 잃고, 빛의 회절에 의해 상이 흐릿해지고, 결국 선명한 오광은 할 수 없게 된다. 이에 대해, 상기 반복패턴의 빛의 차광부(21),(22)상에 하나 걸러 제3도(b)또는 제 2도에 도시한 바와 같이 위상시프트막(3)을 형성하면, 빛의 회절에 의한 상의 흐려짐이 위상의 반전에 의해서 해소되고, 선명한 상이 전사되며, 해상력이나 초점여유도가 개선된다. 즉,제3도(b)에 도시한 바와 같이 한쪽의 투과부(21)에 위상시프트막(3)이 형성되면, 그 것이 예를 들어 180°의 위상시프트를 부여하는 것이면, 이 위성 시프트막(3)을 통과한 빛은 부호 B1로 표시한 바와 같이 반전한다.

그것에 인접한 투광부 (22)로부터의 빛은 위상시프트막(3)을 통과하지 않으므로 이러한 반전은 발생하지 않는다. 피노광재에 부여되는 빛은 서로 반전한 빛이 그 광강도 분포의 기슭에 있어서 도면에 B2로 표시한 위치에서 서로 없애고, 결국 피노광재에 부여되는 빛의 분포 B3는 제 3도(b) B3으로 표시한 바와 같이 선명한 이상적인 형상이 된다.

상기의 경우, 이 효과를 가장 확실하게 하기 위해서는 위상을 180°반전시키는 것이 가장 유리하며, 이를 위해서는(n은 위상시프트막의 굴절율, λ 는 노광파장)이 되는 막두께로 위상시프트막(3)을 형성할 필요가 있다.

또한, 노광에 의해 패턴형성하는 경우,즉 소투영하는 것을 레티클,1대1 투영하는 것을 마스크라고 하거나, 또는 원반에 상당하는 것을 레티클, 그것을 복제한 것을 마스크라고 하기도 하나, 본원 발명에 있어서는 이와 같은 여러 가지 의미에 있어서의 마스크나 레티클을 총칭하여 마스크라 칭한다.

그러나, 상기와 같은 위상시프트노광마스크는 차광부(2)와 시프터(3)의 양쪽을 형성할 필요가 있으며, 또한 양자는 서로 위치 맞춤 하여 형성할 필요가 있으므로, 그에 따른 제작상의 번잡성을 피할 수 없다. 즉,1회 EB(전자선)노광 등과 에칭 등에 의해 차광부를 형성한 마스크에 다시 2회째의 EB에 의한 맞춤노광이 필요하다는 프로세스의복잡성이 있었다. 이를 위해서는 맞춤 마크를 1회째의 EB노광시에 미리 형성해 두지 않으면 안되는 등, 마스크 제조프로세스상에 번잡성이 있었던 것이다.

본원 발명은 종래의 위상시프트노광마스크의 상기와 같은 문제점을 해결하여, 맞춤노광 등의 번잡한 프로세스를 요하지 않고 제작할 수 있으며, 더욱이 고해상도로 미세가공할 수 있는 위상시프트노광기술의 이점을 충분히 발휘할 수 있는 노광마스크를 제공하려는 것이다.

본 출원의 청구항 1에 관한 발명의 노광마스크는 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노광파장에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두깨의 위상시프트막을 형성하고, 또한 이 위상시프트막은 반복패턴을 가지는 패턴형상으로 형성한 것을 특징으로 한다.

본 출원의 청구항 2에 관한 발명은 청구항 1의 노광마스크로서, 피노광재상에 투영되는 반복패턴의 롤폭을 L이라고 했을 때, 2L/m 인 폭의 룰의 패턴이 형성되어 있는 것이다.

단,m은 축소투영노광기를 사용하는 경우의 축소투영배율 (m≤1) 이다.

본 출원의 청구항3에 관한 발명은 청구항1 또는 2의 노광마스로서, 회절격자 작성에 사용하는 것인 노광마스크이다.

본 출원의 청구항 4에 관한 발명은 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노광파장에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께의 위상시프트막을 형성하고, 또한 이 위상시프트막은 고립패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 출원의 각 발명은 상기한 바와 같은 구성을 취함으로써, 상기 종래 기술의 문제점을 해결한 것이다.

본 출원에 관한 발명의 구성에 대하여 제1a도에 도시한 예시를 참조 하여 설명하면 다음과 같다.

본 출원의 각 발명의 노광마스크는 제 1a도의 예시와 같이,투명한 기판(1)상에 투명한 재료에 의해 위상시프트막(3)을 형성한다(투명이라 함은 사용할 노광광의 파장에 대하여, 이것을 투과시킨다고 하는 의미에서 투명하다는 것을 뜻함. 이하 동일함.)

위상시프트막(3)은 투명한 재료를 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께로 형성함으로써 얻어진다. 예를 들면 위상을 180°어긋나게 하여 반전시킨다든가, 90°,270° 어긋나게 한다든가 하는 각 설계에 따른 소망의 위상시프트량이 되도록 재료와 그 막두께를 결정하면 된다. 예를 들면 본원 발명의 바람직한 양태에 잇어서는 180°위상시프트를 달성하도록 상기한 바와 같이

의 막두께로 d로 형성한다. n은 위상시프트막(3)의 굴절율이므로 막재료로 정해지며, λ는 노광파장이므로 사용할 노광광의 종류에 따라 정해지는 것이다.

본 출원의 각 발명은 기본적으로 투명재로로 이루어지는 위상시프트막의 에지부 즉 위상시프트막의 형성영역과 다른 영역과의 경계에 있어서는 투과광의 광강도가 제로 또는 현저히 약해진다고 하는 본원 발명자 등에 의한 지견(知見) 에 의거하여 이루어진 것이다.

각 발명의 상술한 구성이 가져오는 작용을 제1b도를 참조하여 설명한다.

제1b도(a)에 도시한 바와 같이, 기판(1)상에 위상시프트막(31),(32)가 형성되어 있는 경우를 상정(想定) 한다. 이 노광마스크에 의해 피노광재에 부여되는 광강도 분포를 부호1로 표시한다. 예를 들면 위상시프트막(31)에 착안하면, 이 위상시프트막(31)의 양단에지에 있어서는 광강도 분포I는 도면에 부호I1,I2로 표시한 바와 같이 제로(또는 그 근사치)가 된다. 위상시프트막(31)의 중앙부는 충분히 빛을 투과하여, 부호I3으로 표시하는 바와 같은 강도를 부여한다. 위상시프트막(32)에 대해서도 마찬가지이며, 그 경계(에지부)부근에서는 부호 Ⅰ4로 표시한 바와 같이 광강도는 현저하게 약하다. 양 위상시프트막(31),(32)사이의 영역(21)은 단지 빛을 투과시키므로 부호I5로 표시한 광강도를 부여한다.

상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 위상시프트막 (31),(32)의 에지부(위상시프트막(31),(32)가 형성되는 영역과 그 이외의 영역(21)과의 경계)에 있어서는 특별한 차광부를 배설하지 않아도, 광강도를 제로로(또는 그에 가깝게) 할 수 있는 것이다.

본 출원의 각 발명은 이러한 지견에 의거한 검토에 의해 이루어진 것이다. 광강도가 현저히 약해지는 경계부근의 영역(실질적으로 노광되지 않고, 자광되는 부분)의 크기는 재료나 노광광 등에 의해 변하므로 적절한 설계에 의해 결정할 수 있다.

상기 작용은 위상시프트마스크(31)가 충분한 기판상의 수평쪽L을 가진 경우로 설명하였다. 충분한 폭L을 가지고 있으면 각 위상시프트마스크(31),(32)의 중앙부에도 광강도가 큰 도시I3,I5의 광극대 부분을 얻을 수 있다.

한편, 제1b도 (b) 에 도시한 것을 폭L 이 작은 경우의 위상시프트마스크(33)이다. 이 경우, 경계부근에서 광강도가 제로 또는 이것에 가까워지는 부분II1,II2은 마찬가지로 발생하나, 폭히 작으므로 위상시프트마스크(33)의 중앙에서도 광강도는 커지지 않으며, 도면에 부호II3으로 표시한 바와 같은 광강도를 부여한다. 위상시프트막(32)에 대해서도 마찬가지이며, 그 경계(에지부)부근에서는 부호 I4로 표시한 바와 같이 실질적으로 빛이 약하고 빛을 부여하지 않는 부분이된다. 결국,위상시프트마스크(33)전체가 차광부가 배설된 것과 같은 거동을 표시하게 된다.

본 출원의 청구항 4의 발명은 이와같은 작용을 나타내는 것으로, 고립패턴으로서 위상시프트막을 형성함으로써, 종래 차광부에 의해 얻어진 작용을 이것으로 얻도록 한 것이다.

본 출원의 청구항 4의 발명에 있어서, 고립패턴으로서 형성한 노광마스크를 차광부로서 이용하여 실시하는데는 폭 L을 어느 정도 작게 한 양태를 취하게 된다. 이 L을 어떻게 취하는가는 각종 조건에 따라 광범위하게 변화하는 것으로 고려하지 않으면 안된다. 일반적으로는 피노광재상의 치수로 사용하는 노광광의 파장λ의 2배 정도이면, 제 1b도(a)와 같은 거동이 되는 수가 많으므로, 이 파장 λ의 2배보다 바람직하며, 보다 바람직하기로는 역시 1.5배 이하인 것이 좋다. 축소투영장치를 사용하여 노광할 때는 축소투영배율을 고려할 필요가 있으므로 5배 축소 즉 축소배율이 ×0.2, 즉 축소배율=0.2의 경우이면 2/0.2 즉 10배보다 작은 L로 하고, 보다 바람직하기로는 1.5/0.2 즉 7.5배 이하로 하는 것이 좋다. 또한, 본 명세서중 축소배율 m 은 이와 같이 1이하의 값으로 표시하였다.

다음에, 본원 발명의 청구항 1의 발명에 대해 다시 설명하면, 이 발명에 있어서, 위상시프트막(3)은 주로 반복패턴으로 이루어지는 패턴형상으로 형성한다. 예를 들면 가장 단순하게는 제1도에 도시한 바와 같은 또는 후기 설명하는 제4도에 도시한 바와 같은 라인·앤드·스페이스의 노광패턴을 부여하는 형상으로 형성할 수 있다.

단, 본 발명에 있어서 주로 반복패턴으로 이루어지는 형상으로 형성한다는 것은 본원 발명의 작용효과가 반복패턴의 부분에서 가장 현저하며, 따라서 그와 같은 부분이 효과를 올리는 주요부로 되어 있는 구성을 취한다는 의미이다. 따라서, 반복 패턴의 형상을 취하지 않는 부분이 있어도, 그것이 반복패턴의 부분에 있어서의 본원 발명의 작용효과를 저해하지 않는 것이면, 본 발명에 포함된다.

청구항 1의 발명은 그 반복패턴의 룰폭L은 2L/m(m : 축소노광재를 사용할 때의 투영배율 , m1)로 하는 것이 바람직하나, 이것은 이와 같이 하면 노광마스크의 경계에서의 차광작용이 발휘될수 있는 동시에, 가장 세밀한 패턴형성으로 이용할 수 있기 때문이다. 또, 회절격자형상으로 바람직하게 적용할 수 있으나, 이것은 회절격자가 단순한 라인·앤드·스페이스의 반복패턴으로 형성할 수 있으므로, 본 발명의 효과를 발휘시키기 용이하기 때문이다.

상술한 바와 같이 본 출원의 각 발명은 위상시프트막의 에지(경계)부분에서 위상이 어긋나는 경우, 특히 위상이 0°로부터 180°로 반전 할 때, 거기에 차광부가 존재하지 않아도 광강도가 제로로 되는 부분이 발생한다는 점에 의거한 것이며, 본 출원의 발명은 이 현상을 적극적으로 이용하는 것이다. 즉 청구항 1의 발명은 노광마스크의 폭L의 크기를 어느 정도 취하여, 하나의 위상시프트마스크에 그 양단에서 차광부와 중앙부에서 광투과부의 쌍방의 투영을 이행시킨 것이다. 또, 청구항 2의 발명은 위상시프트마스크의 폭L를 작게 하여 노광마스크전체를 차광부로부터 이용한 것이다. 어느것이건 위상시프트를 이용한 미세가공이 가능하다는 이점을 유지하면서, 더욱이 차광부와 위상시프트마스크의 양쪽을 형성하는 경우에 필요한 번잡한 마스크맞추기 등의 품을 덜수 있다는 작용효과를 가지고 있다.

이하, 본 원 발명의 실시예를 설명한다. 단, 당연한 것이지만, 본원 발명은 다음의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 양태를 취할 수 있는 것이다.

[실시예 1]

이 실시예는 본 출원의 청구항 1의 발명을 구체화한 것이다.

특히, 반도체집적회로제조에 사용되는 노광마스크에 적용하고, 이 마스크를 사용한 미세패턴의 형성에 이용한 것이다.

본 실시예의 노광마스크는 제1a도에 도시한 바와 같이 Cr 등에 의한 차광부분을 형성하지 않고, 노광광에 대해 투명한 석영등의 기판(1)상에 위상시프트마스크(3)를 형성한다. 본 예에서는 EB(전자선)묘화법에 의해서 이 노광마스크를 형성하였다. 즉, 상세하게는 기판(1)상에 네거티브형의 EB레지스트를 회전도포하고, EB노광장치로 라인·앤드·스페이스패턴을 묘화한다. 이것을 그대로 현상하고, 반도체집적회로의 패턴형성용의 노광에 사용하면 된다. 이것만으로 족하므로, 번잡한 맞춤노광 등은 불필요하다.

보다 구체적으로는 본 실시예에서는 도전막(노광파장에 대해 투명한 것, 산화주석 등으로 형성할 수 있음)이 부착된 석영기판(1)상에 EB용 네거피브형 레지스트 (여기서는 OEBR 100 (도꾜오까 (주)제품)을 사용)회전도포하고, 건조후 EB노광장치 (MEBES, 파킹엘마사 제품을 사용)로 2.5μm폭의 라인과 스페이스의 반복패턴을 작제하였다.

다음에, 상기에 의해 얻어진 본원 발명에 관한 노과마스크를 사용하여, 실제의 반도체집적회로의 패터닝을 행하였다.

즉, KrF 엑사이머 레이져 (excimer laser) (파장 λ=250nm ) 사용의 축소투영노광장치 (축소비 1:5, 즉 축소배율 m은 ×0.2, NA :0.42)를 사용하여, 피노광제로서 실리콘 웨이퍼를 사용하고, 여기에 실제의 패터닝을 행하였다. 200℃에서 1분간 탈수베이크한 실리콘 웨이퍼(5인치)를 헥사메틸디실라잔 증기로 실온에서 1분간 처리후, 여기서는 포지티브형 레지스트인 PR 1024MB(히가시레마크다미드사 제품)를 사용하고, 이것을 0.5 μm의 막두께가 되도록 회전도포하고, 소프트베이크하였다. 이것에 상기 노광마스크로 노광량 250mJ/cm2 으로 노광을 행하였다, 전용현상액 (TRD-50-51)으로 2분간 퍼들현상을 행하엿다. 현상후 광학현미경으로 관찰한 바 룰폭이 0.25 ㎛ 의 라인·앤드·스페이스가 생겨 있었다.

본 실시예의 노광마스크를 사용하여 노광을 행한 경우의 피노광재(예를 들면 반도체웨이퍼)에 부여되는 빛의 광강도분포III를 제4도에 도시한다. 도시한 바와 같이, 하나의 위상시프트부재(3)에 대하여 각 양단이 광강도제로에 가까운 차광부의 임무를 수행하고 있다. 각 위상시프트마스크(3)와 각 마스크간의 영역(21)의 각각 중앙부분이 광투과부로 되어 있다.

이에 대하여 비교예로서, 제2도에 도시한 바와 같은 종래법에 의한 위상시프트노강마스크를 작제하여 페터닝하였다. 즉, Cr과 도전막이 부착된 석영기판(1)을 통상의 방법으로 1.25㎛의 라인과 스페이스의 반복이 되도록 페터닝하여 Cr의 차광부(2)를 형성한 후, 상기와 같이 하여 위상시프트막(3)을 차광부(2)사이의 스페이스부분의 하나 걸러가 되도록 마스크맞춤을 행하여 페터닝하였다. 이와 같이 해서 얻어진 비교용의 위상시프트노광마스크를 사용하여, 상기 본원 발명에 의한 노광마스크를 사용한 것과 마찬가지로 페터닝하였으나, 0.25 μm라인·앤드·스페이스는 막감소가 심하고, 실용에 견뎌내지 못했다.

상기 비교의 노광마스크가 피노광재에 부여하는 광강도 분포IV 는 제5도에 도시한다. 제4도와 제5도의 대비로부터 하나의 비노광부를 얻는데는 비교의 종래 기술에서는 하나의 차광부가 필요한데, 본원 발명을 이용하면 하나의 위상시프트막으로 2개의 비노광부가 부여되므로, 본원 발명을 사용하면 치수를 2배로 할 수 있어 여유가 있는 동시에, 더욱 미세한 페터닝을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.

예를 들면 0.25 ㎛ 라인·앤드·스페이스의 형성을 목적으로 하면, 본원 발명에 의한 노광마스크는 제 1a도에 도시한 바와 같이 위상시프트막(3)의 폭L 및 각 위상시프트막간의 스페이스폭 Lo은 각각 2.5μm로 해도 되지만, 종래의 위상시프트마스크이면 그 구체적 치수는 제2도에 도시한 바와 같이 차광부(2)의 폭 L 및 차광부간의 스페이스의 폭 Lo은 1.25μm이라는 1/2폭의 가공을 요한다(단,축소배율 m은 ×0.2를 상정하였음).

이와 같이, 본원 발명에 의한 노광마스크를 종래 법에 의한 비교의 위상시프트마스크에 비해 제작시의 위치맞춤의 번잡성이 해소될 뿐만 아니라, 치수도 2배가 되므로 여유가 있으며, 제작하기 쉽다. 또한, 밝은 부분과 어두운 부분의 광강도차가 크고 (제4도),특히 라인·앤드·스페이스와 같은 반복패턴에 유효하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 피노광재에 형성할 패턴의 배의 치수의 패턴을 노광마스크에 형성하면 되는 것이며, 이것은 위상시프트막패턴의 양 에지 부분에 광강도가 제로가 되는 부분이 생기기 때문이다.

또, 본 실시예에서는 위상시프트막을 형성하는 재료로서 EB레지스트를 그대로 사용하였다. 그 막두께d는 재질의 굴절율 n 과 노광파장 λ 에 의해서 정해지는 위상반전 (180°)에 적합한 막두께로 했다.

또한, 이와 같이 이 실시예에서는 위상어긋남을 180°로 하고, 위상반전하도록 했으나, 180°가 아니고 예를 들면 90°의 어긋남으로도 광강도가 제로가 되므로, 소망의 어긋남이 되도록 적절히 설정하면 된다.

또, 상기 실시예에서는 위상시프트막형성용의 재료로서 EB레지스트막을 직접 사용하여 간편하게 작성하였으나, 이에 한하지 않고 예를 들면 석영 등의 기판(1)상에 위상시프트막으로서 사용하는 막이나, 에칭스토퍼용의 막을 미리 형성해 두고, 노광마스크를 제작할 수도 있다. 이 경우의 위상시프트막형성용의 재료로서는 예를 들면 Sio₂, Sio, 실리콘나이트라이드 등의 막을 들 수 있다. 이들 막을 순차 형성한 후, 상기와 같은 설계에 따라 페터닝을 행하여 위상시프트막을 에칭가공후, EB레지스트를 제거하여 노광마스크로 하고, 이것을 노광에 사용하도록 하면 된다.

본 실시예에 의하면, 종래의 위상시프트노광마스크제조시의 프로세스의 복잡성을 제거하여, 1회의 노광만으로 한계해상력이나 초점여유도를 크게 한 노광마스크가 얻어진다. 한계해상도 이하의 패턴형성도 가능하다.

[실시예 2]

본 실시예는 회절격자의 작성용에 본원 발명의 노광마스크를 사용하는 양태로 본원 발명을 실시하였다. 즉, 이 실시예는 본 출원의 청구항 3의 발명을 구체화한 것이다. 특히 DFB(분포귀환형)레이저다이오드의 회절격자의 작성에 본원 발명을 이용하였다.

제6도에 도시한 것은 DFB레이저의 구성예를 도시한 것이며, 제6도중 부호(4)로 표시한 것이 회절격자이다. DFB레이저에 사용되는 회절격저는 제7도에 약시한 바와 같이 반복패턴으로 형성되므로, 본원 발명의 노광마스크를 유효하게 이용할 수 있다.

또한,제 7도중부분이 패턴의 비반복부분이 되는데, 이와 같은 비반복부분의 존재가 있어도 본원 발명의 효과가 방해되지 않는다는 것은 상술한 바와 같다.

[실시예 3]

본 실시예에서는 고립패턴을 형성하기 위해 사용하는 노광마스크에 본원 발명을 적용하였다. 이 실시예는 본 출원의 청구항 4의 발명을 구체화한 것이다. 본 실시예에서는 제8도(a) 및 제 9도(a) 에 도시한 바와 같이 기판(1)사에 고립패턴으로 위상시프트막(3)을 형성하고, 이 위상시프트막(3)을 차광부로서 가능할 수 있도록 하였다. 이와 같이 해서,피노광재에 고립패턴을 형성하는 경우에 사용할 수 있는 노광마스크로 한 것이다.

제8도(a)에 도시한 것은 콘텍트홀을 형성하기 위해 고립홀패턴형상으로 위상시프트막(3)을 기판(1)상에 형성한 노광마스크이다. 제9도(a)에 도시한 것은 고립라인을 형성하기 위해 고립라인 패턴형상으로 위상시프트막(3)을 기판(1)에 형성한 노광마스크이다.

종래의 기술이라면 제8도(b),제9도(b)에 각각 도시한 바와 같이, 크롬 등의 차광재료로 이루어지는 차광부(2)의 중앙에 개구부를 형성하고, 거기에 위상차를 부여하는 시프트부(3)를 형성하지 않으면 안되었다. 따라서, 종래에는 차광부(2)형성과 시프트부(3)형성의 최소한 2개의 공정이 필요하며, 더욱이 중앙에 개구부를 형성함으로서 차광부(2)가 2분할되어서 선폭이 좁아지고, 패턴이 미세해지면 묘화할 수 없다고 하는 곤란이 있었다. 이에 대해 본 실시예에서는 차광부를 배설하지 않고, 고립패턴형상으로 위상시프트부(3)를 형성하여, 여기를 지나는 투과광의 위상을 마스크의 다른부분과 변화시킴으로써 이것을 차광부로서 기능할 수 있도록 하여, 위상시프트법에 의한 해상도의 향사와 마스크작성의 간략화를 도모한 것이다.

본 실시예의 노광마스크의 작용을 확인하기 위해, 제 8도(a) 및 제9도(b)에 도시한 본 실시예의 노광마스크와, 제8도(b) 및 제9도(b)에 도시한 비교(종래)의 노광마스크에 대해, KrF 엑시머레이저광을 사용하여 패턴전사를 행하는 경우의 그 광강도 분포를 계산하였다. 제 10도(a),(b) 에 각각 제8도 (a),(b)에 대응하는 콘택트홀형성마스크의 경우의 결과를, 제11도 (a),(b)에 각각 제9도 (a),(b)에 대응하는 고립라인형성마스크의 경우의 결과를 도시한다. 어느것이건 본 실시예의 쪽이 강도분포가 개선되고, 해상도의 향상을 실현할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 실시예에 의하면, 위상시프트노광마스크의 패턴형성이 1공정으로 끝나는 동시에, 미세패턴에도 위상시프트법을 적용하여 해상도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

본 실시예에는 제1b도(b)를 사용하여 설명한 바와 같이 본 출원의 청구항 4의 발명을 구체화한 것이므로, 패턴폭은 어느 정도 작게 할 필요가 있다. 본 실시예에서는 노광광의 파장을 λ 라 했을 때에, 축소배율을 고려하지 않고 1:1로 환산했을 때 피노광재상의 치수가 1.5λ보다 하회하도록 하였다.

패턴쪽이 커지면 제12도에 약시한 바와 같이, 위상시프트마그이 중심부의 광강도가 커지는 경향이 나오므로, 그것이 저해가 되지 않도록 유의할 필요가 있다.

상술한 바와 같이 본 출원의 발명의 의하면, 맞춤노광 등의 번잡한 프로세스를 필요로 하지 않고 용이하게 제작할 수 있으며, 제작공정수를 감소시키는 것도 가능하고, 더욱이 종래보다 한층 고해상도로 미세한 가공을 할 수 있는 노광마스크를 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노광파장에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께의 위상시프트막을 형성하고, 또한, 이 위상시프트막은 반복패턴을 가지는 패턴형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 노광마스크.
2. 제1항에 있어서, 피노광재상에 투영되는 반복패턴의 룰폭을 L이라고 했을 때, 2L/m인 폭의 룰의 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광마스크. 단, m은 축소 투영노광기를 사용하는 경우의 축소투영배율 ( m≤1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회절격자작성에 사용하는 것인 것을 특징으로 하는 노광마스크.
4. 노광파장에 대해 투명한 기판상에 노광파자에 대해 투명한 재료에 의해 소망의 위상시프트를 부여하는 막두께의 위상시프트막을 형성하고, 또한, 이 위상시프트막은 고립패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광마스크.