KR0163437B1

KR0163437B1 - 위상시프트마스크 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR0163437B1
Application number: KR1019910000303A
Authority: KR
Inventors: 히데오 시미즈; 히로이찌 가와히라
Original assignee: 오가 노리오; 소니 가부시기가이샤
Priority date: 1990-01-12
Filing date: 1991-01-11
Publication date: 1999-02-01
Also published as: DE69125195D1; EP0437376A3; DE69125195T2; EP0437376A2; EP0730200A2; EP0437376B1; EP0730200A3

Abstract

본원 발명은 위상시프트마스크 및 그 제조방법에 관한 것이며, 기판상에 노광광에 대한 투명부분과, 노광광을 차광하는 차광부를 구비하고, 상기 투명부분은 노광광을 투과하는 광투과부와, 이 광투과부를 투과한 광과는 위상을 다르게 하여 상기 노광광을 투과시키는 위상시프트부를 가지며, 상기 차광부는 상기 위상시프트부나 상기 광투과부의 최소한 어느 하나와 인접하고, 또한 상기 위상시프트부와 상기 광투과부는 인접해서 형성되어 있는 위상시프트마스크이다. 또한 기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 패터닝하여 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스트패턴을 마스크로 하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 기판에 이방성(異方性)에칭을하여 위상시프트부를 형성하는 공정과, 상기 차광체패턴을 사이드에칭하여 차광부를 형성하는 공정과, 상기 레지스트패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조벙법에 관한 것이다.

Description

위상시프트마스크 및 그 제조방법

제1도는 위상시프트 노광마스크의 원리설명도.

제2도(a), (b)는 종래의 위상시프트마스크의 구성예의 도면.

제3도는 종래예의 문제점을 나타내기 위한 일부단면 사시도.

제4도(a), (b)는 각각 본원 발명의 위상시프트마스크의 구성예를 나타내는 평면도.

제5도(a)-(c) 및 제6도(a)-(c)는 본원 발명의 작용을 설명하기 위한 광강도분포도.

제7도(a)-(f)는 실시예-1의 공정을 제조공정중의 위상시프트마스크의 단면을 순차 도시함으로써 나타낸 도면.

제8도(a)-(f)는 마찬가지로 실시예-2의 공정도.

제9도(d)-(f)는 마찬가지로 실시예-3의 공정도.

제10도(a)-(f)는 본원 발명의 실시예-4의 위상시프트마스크의 제작공정도.

제11도(d)-(f)는 마찬가지로 실시예-5의 위상시프트마스크의 제작공정도(제10도(a)-(c)까지는 실시예-4와 공통).

제12도(f), (g)는 마찬가지로 실시예-6의 위상시프트마스크의 제작공정도(제10도(a)-(e)까지는 실시예-4와 공통).

본원 발명은 위상시프트마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본원 발명에 의해 얻어지는 위상시프트마스크는 각종 패턴형성기술 등에 이용할 수 있으며, 예를들면 반도체장치 제조프로세스에 있어서 레지스트패턴을 형성하는 경우의 마스크등으로서 이용할 수 있는 것이며, 본원 발명은 이와같은 위상시프트마스크를 적은 공정수로 재조할 수 있는 것이다.

반도체장치등은 그 가공치수가 해마다 미세화되는 경향에 있다. 이 때문에, 미세화된 반도체장치를 얻는 포토리소그래피의 기술에 있어서, 그 해상도를 더욱 향상시키기 위해 마스크를 투과하는 광에 위상차를 부여하고, 이로써 광강도프로파일을 개선하는 이른바 위상시프트기술이 각광을 받고 있다.

위상시프트법에 대해서는 일본국 특개소 58(1983)-173744호 공보나, 레벤슨 등의 논문(MARC. D. LEVENSON외 Improving Resolution in Photolithograph

y with a Phase-Shifting Mask IEEE TRANSCTIONS ON ELECTRON DEVICES. VOL. ED-29 No. 12, 1982년 12월, P1828-1836), 또, 레벤슨 등의 다른 논문(MARC D. LEVENSON외 The Phase-Shifting Mask Ⅱ : Imaging Simulations and Submicrometer Resist Exposures동지 Vol. ED-31, No. 6, 1984년 6월, P753-763)에 기재된 것이 있다.

종래부터 알려져 있는 위상시프트법에 대해 제1도를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 예를 들면 라인 앤드 스페이스의 패턴형성을 행하는 경우, 통상의 종래의 마스크는 제1도(a)에 도시한 바와 같이 석영기판 등의 투명기판(1)상에 Cr(크롬) 등의 차광성 재료를 사용하여 차광부(10)를 형성하고, 이것에 의해 라인 앤드 스페이스의 반복패턴을 형성하여 노광용 마스크로 하고 있다. 이 노광용 마스크를 투과한 광의 강도분포는 제1도(a)에 부호 A1로 표시한 바와 같이 이상적으로는 차광부(10)가 있는 곳에서는 재로이고, 다른 부분(투과부 12a, 12b)에서는 투과한다. 하나의 투과부(12a)에 대해 생각해 보면, 피노광재에 부여되는 투과광은 광의 회절(回折) 등에 의해 제1도(a)에 A2로 표시한 바와 같이 양측의 기슭에 작은 산모양의 극대(極大)를 가진 광강도분포가 된다. 투과부(12b)쪽의 투과광은 1점쇄선으로 표시하였다. 각 투과부(12a), (12b)로부터의 광을 합치면 A3에 표시한 바와 같이 광강도분포는 샤프성을 상실하고, 빛의 회절에 의해 상(像)이 흐릿해져서, 결국 샤프한 노광은 달성할 수 없게 된다. 이에대해, 상기 반복패턴의 광의 투과부(12a), (12b)상에 하나 걸러 제1도(b)에 도시한 바와 같이 위상시프트부(11a)를 배설하면, 광의 회절에 의해 상이 흐릿해지는 것이 위상의 반전에 의해서 없어지고, 샤프한 상이 전사되어, 해상력이나 초점여유도가 개선된다. 즉, 제1도(b)에 도시한 바와 같이, 한쪽의 투과부(12a)에 위상시프트부(11a)가 형성되면, 그것이 예를 들어 180°의 위상시프트를 부여하는 것이라면 이 위상시프트부(11a)를 통과한 광은 부호 B1로 표시한 바와 같이 반전한다. 그것에 인접한 투과부(12b)로부터의 광은 위상시프트부(11a)를 통과하지 않으므로 이러한 반전은 발생하지 않는다. 피노광재에 부여되는 광은 서로 반전한 광이 그 광강도분포의 기슭에 있어서 도면에 B2로 표시한 위치에서 서로 상쇄되어서 결국 피노광재에 부여되는 광의 분포는 제1도(b)에 B3으로 표시한 바와 같이 샤프한 이상적인 형상이 된다.

상기의 경우, 이 효과를 가장 확실하게 하기 위해서 위상을 180° 반전시키는 것이 가장 유리하나, 이를 위해서는

(n은 위상시프트부의 굴절율, λ은 노광파장)이 되는 막두께로 막을 형상한 위상시프트부(11a)를 배설한다.

또한, 노광에 의해 패턴형성하는 경우, 축소투영하는 것을 레티클(reticle), 1대 1 투영하는 것을 마스크라 칭하거나, 또는 원반에 상당하는 것을 레티클, 그것을 복제한 것을 마스크라 칭하기도 하나, 본원 발명에 있어서는 이와 같은 여러 가지 의미에 있어서의 마스크나 레티클을 총칭하여 마스크라 칭한다.

그러나, 상기 위상시프트마스크 이용의 기술은 제1도에 설명한 바와 같이 라인 앤드 스페이스패턴과 같은 반복패턴에는 매우 유효하지만, 반복이 아닌 고립패턴 형성의 경우에는 사용하기 곤란하다는 문제가 있다.

즉, 위상시프트기술은 인접하는 패턴을 노광하는 광에 위상차를 부여함으로써 쌍방의 광강도가 서로 상쇄하는 효과를 이용하는 것이나, 고립라인이나 콘택트홀의 형성의 경우에는 근접광이 존재하지 않으므로, 그대로는 위상시프트기술을 실현할 수 없다.

이 때문에, 제2도에 도시한 바와 같이 노광광을 위상시프트시키지 않고 투과시키는 광투과부(12)(위상시프트량 0°)를 형성해야 할 패턴에 대응해서 설정하는 동시에, 노광광을 위상시프트시키는 위상시프트부(11)(예를들면 위상시프트량 180°)를 이 광투과부(12)에 근접하여 형성할 필요가 있었다(일본국 데라사와 등에 의한 보고 1988년 추계, 제49회 응용물리학회 학술강연회 예고집 2 제497페이지의 4a-K-7 참조).

이와같이 종래기술에 있어서는 차광부(10)내에 패턴형성용의 광투과부(12)를 구성하는 메인스페이스를 요하는 동시에, 위상시프트부(11)를 구성하기 위한 서브스페이스를 요한다. 이러한 위상시프트부(11)는 제2도(a)의 고립라인패턴형성용 마스크에 대해서는 메인스페이스이기 때문에 길이의 광투과부(12)에 근접해서 이 양측에 따라 형성되며, 제2도(b)에 도시한 홀패턴형성용 마스크에 대해서는 4각형의 광투과부(12)의 4변에 근접해서 이들에 따라 형성된다.

이러한 종래기술에 있어서는 광투과부(12)와 위상시프트부(11)와의 거리는 지나치게 근접하면 강도상쇄의 효과가 지나치게 커서 전사패턴이 작아지기 때문에, 어느정도 떨어질 필요가 있다. 따라서, 이 때문에 하나의 패턴형성에 필요한 면적이 커진다는 문제가 있다.

더욱이, 위상시프트부(11)의 크기도 작게하면 효과도 작아지게 되므로 어느정도 크게 할 필요가 있으며, 그 결과 위상시프트부(11) 자체의 패턴이 전사된다는 문제가 있다. 예를 들면 제3도는 제2도(a)의 마스크를 사용하여 고립스페이스(37)를 형성한 예이나, 이 도면에 약간 극단적으로 도시한 바와 같이 아무래도 위상시프트부(3)를 반영한 패턴(71)이 형성되고 만다.

본원 발명의 위상시프트마스크는 제4도(a), (b)에 예시한 바와 같이 기판상에 노광광에 대한 투명부분(20)과 노광을 차광하는 차광부(10)을 구비하고, 상기 투명부분(20)은 노광광을 투과하는 광투과부(12)와, 이 광투과부(12)를 투과한 광과는 위상을 다르게하여 노광광을 투과시키는 위상시프트부(11), (11a), (11b)를 가지며, 차광부(10)는 위상시프트부(11), (11a), (11b)나 광투과부(12)의 최소한 어느 하나와 인접하고, 또한 이 위상시프트부(11), (11a), (11b)와 광투과부(12)는 인접해서 형성되어 있다. 광투과부에는 노광광의 위상을 시프트시키지 않고 이것을 투과하도록 구성해도 된다.

제4도의 예에서는 차광부(10)는 위상시프트부(11), (11a), (11b)와 접하는 구성으로 되어 있으나, 반대로 차광부(10)가 광투과부(12)와 접하는 구성으로 해도 된다. 즉, 도시한 제4도(a)의 예는 고립라인(스페이스)페턴으로 대응하는 광투과부(12)의 양측에 이 광투과부(12)와 접하여 2열의 위상시프트부(11a), (11b)를 형성하고, 이 위상시프트부(11a), (11b)가 주위의 차광부(10)와 접하도록 하였으나, 반대로 중앙부에 형성할 패턴에 대응한 형상의 위상시프트부를 배설하여, 이 양측에 2열로 광투과부를 형성하고, 이 광투과부와 차광부(10)가 접하도록 구성해도 된다.

또, 제4도(b)의 예는 홀패턴에 대응하는 광투광부(12)의 4변의 외측을 에워싸도록하여 이것과 접한 위상시프트부(11)를 형성하고, 이 위상시프트부(11)가 주위의 차광부(10)와 접하도록 하였으나, 반대로 중앙부에 홀패턴에 대응하는 형상으로 위상시프트부를 배설하여 이것을 에워싸도록 광투과부를 형성하고, 이 광투과부와 차광부(10)가 접하도록 구성해도 된다.

요컨대 도시예의 구성으로 말하면, 위상시프트부(11), (11a), (11b)의 광투과부(12)의 위치가 교체된 형상에서도 같은 위상시프트효과가 달성된다. 이것은 근접광에 의한 위상의 상쇄에 의한 해상도의 향상이라고 하는 위상시프트마스크의 원리로부터 용이하게 이해할 수 있다.

본원 발명을 구체화하기 위해서는 일반적으로 마스크상의 투명부분(20)을 2개의 인접하는 부분으로 나누어서, 양자를 투과하는 노광광에 위상차가 생기도록하여 구성하면 된다. 이 때의 효과는 위상차가 180°일 때 최대가 된다.

본원 발명을 실시하는 경우, 투명부분(20)내의 중앙부분(제4도의 예시에서는 광투광부(12))의 주변부를 통과하는 광의 강도는 그 외측의 위상차가 다른 부분(제4도의 예시에서는 위상시프트부(11), (11a), (11b))를 통과하는 광에 의해서 상쇄되므로, 중앙부분(광투과부(12))이 단독으로 존재하는 경우에 투과하는 광강도에 비해 약해진다. 따라서 단독으로 중앙부분(광투과부(12))이 존재하는 경우에 이것에 의해 노광되어 전사된 패턴에 비해 일반적으로 상당히 작아진다. 이 때문에, 중앙부분(광투광부(12))은 이것을 형성할 패턴의 크기보다 크게 설정해 둠으로써, 희망하는 크기의 패턴을 전사하는 것이 가능하게 된다. 또, 이로써 얻어지는 패턴은 위상시프트법의 효과에 의해 해상도도 향상된다.

상기 제안한 구조를 이용하여 콘택트홀의 패턴을 전사하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 여기서는 KrF 엑시머레이저광(파장 248㎜)를 이용하면 1번 0.35㎛의 콘택트홀을 형성하는 경우의 예를 나타낸다.

0.35㎛각의 투명부로 이루어지는 패턴마을 사용한 위상시프트기술을 이용하지 않는 종래의 노광마스크에 의하면, 웨이퍼 등의 피노광면상의 광강도분포는 제5도(a)와 같이 된다. 이에 대해 위상시프트기술을 이용한 제2도(b)의 종래의 위상시프트마스크를 사용한 경우에는 제5도(b)와 같이 광강도는 강해지나, 위상시프트부(11)를 이루는 서브스페이스(제2도(b) 참조)도 어느 정도의 광강도를 가지며, 이것이 패턴전사될 염려가 있다. 상기에 대하여, 제4도(b)의 마스크를 사용한 본원 발명의 경우는 제5도(c)에 도시한 바와 같이 홀의 부분만 광강도를 높일수 있다.

또한, 제5도의 각 도면에 있어서 광강도의 어느것이나 계산 결과이며, 피노광면상에서의 등광강도곡선으로 표시한 것이다. 또, 도면의 횡축, 종축은 모두 길이를 표시하며, 단위는 ㎛이다.

제5도의 각 도면의 대비에서 명백한 바와 같이, 제5도(c)의 본원 발명의 경우, 투명부분(20)의 중앙부(이 예에서는 광투과부(12), 제4도(b) 참조)를 0.46㎛각으로, 주위의 개구부를 0.70㎛각으로 함으로써, 제5도b와 대략 같은 광강도분포를 얻을 수 있다.

따라서, 본원 발명의 위상시프트마스크에 의하면 스페이스를 작게 할 수 있으며, 더욱이 불필요한 패턴전사 등을 발생시키지 않고, 해상도가 양호한 위상시프트기술을 실시할 수 있다.

또, 제6도의 각 도면에는 0.25㎛쪽의 고립라인패턴의 전사의 경우의 KrF 엑시머레이저광의 웨이퍼 등의 피노광재상의 광강도분포를 나타낸다. 제6도의 각 도면의 횡축은 길이이고, 단위는 ㎛이다. 종축은 광강도의 상대치이고, 조사광을 1로하여 피노광재상의 광강도를 표시한 것이다.

제6도(a)는 위상시프트기술을 이용하지 않은 종래의 마스크에 대한 결과이며, 피노광재상의 광강도분포Ⅰa는 마스크의 광투과부로부터의 조사광 Ⅱa에 대응한 곡선형으로 되어 있으며, 이 피노광재상의 광강도분포 Ⅰa의 최대광강도는 0.5299였다.

제6도(b)는 제2도(a)에 도시한 종래의 위상시프트마스크에 의한 것이며, 제2도(a)의 광투과부(12)로부터의 조사광Ⅱb1에 대응하는 패턴노광광의 강도분포 Ⅰb1는 그 최대광강도가 0.6640으로 크지만, 위상시프트부(11)로부터의 조사광 Ⅱb2으로부터의 광의 강도분포 Ⅰb2에 대해 서브피크가 발생하고, 그 최대광강도는 0.2902이고, 상당히 크다. 이로써, 불필요한 패턴전사가 될 염려가 크다는 것을 알수 있다.

이에 대하여, 본원 발명의 제4도(a)의 예에 대한 결과는 제6도(c)에 도시한 바와 같으며, 제4도(a)의 광투과부(12)의 조사광 Ⅱc1에 대응하는 피노광재상의 광강도분포 Ⅰc1는 그 최대광강도가 0.6786이며, 어느 경우보다도 크다. 더욱이, 제4도(a)는 위상시프트부(11a), (11b)의 조사광Ⅱc2에 대응하는 부분에는 거의 피크는 발생하지 않으며, 불필요한 패턴전사도 야기되지 않는다는 것을 알수 있다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 상세히 설명한다.

[실시예-1]

본 실시예는 제7도(a)-(f)에 도시한 바와 같이 다음의 공정을 거친다. 즉, 차광제(10')(제7도(a),(b))에 개구부(10a)를 배설하여 제7도(c)에 도시한 차광체패턴(10b)을 형성하고, 그후 포토레지스트(2)를 마스크로서 상기 차광체패턴(10b)을 사이드에칭하여 제7도(e)의 구조를 얻고, 이것에 의해 위상시프트마스크의 차광부(10)(제7도(f))를 형성한다.

본 실시예에 대해 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 실시예에 있어서는 광투과성의 기판(1)(SiO₂등으로 형성할 수 있음)상에 크롬등(기타의 중금속 또는 그 산화물 등의 노광광에 대하여 차광성이 있는 것이면 임의임)의 차광성을 가진 재료에 의해 막을 형성하며, 차광제(10')를 형성하고, 다시 이 위에 포토레지스트(2')를 코팅 등에 의해 막을 형성하여 제7도(a)의 구조를 얻는다.

다음에, EB(전자선)묘화공정을 행하고, 여기서 레지스트(2')를 패터닝하여, 레스트개구(21)를 가진 레지스트패턴(2)를 형성하고, 제7도(b)의 구조로 한다.

다음에, 상기 레지스트패턴(2)을 마스크로 하여, 통상의 포토리소그래피기술에 의해 개구(10a)를 형성하여 차광체패턴(10b)을 얻고, 제7도(c)와 같이 한다. 개구(10a)는 최종적인 구조의 위상시프트부(12)(제7도(f) 참조)에 상당하므로, 이에 대응하도록 이 개구(10a) 및 레지스트개구(21)를 형성한다.

이상, 레지스트(2')를 EB 묘화·현상하여 레지스트패턴(2)을 얻고, 그것을 마스크로하여 차광체(10')를 에칭 등에 의해 패터닝하기까지는 통상의 레티클제작과 같으며, 종래와 동일한 수법을 이용할수 있다.

다음에, 본 실시예에서는 그대로 레지스트패턴(2)을 마스크로하여 기판(1)을 에칭한다. 이로써, 기판에 요부(凹部)(1a)가 형성된 제7도d의 구조를 얻는다. 이 때의 에칭깊이(요부(1a)의 깊이)를 d라 하면, 이 깊이 d는 노광에 사용하는 광의 파장을 λ, 기판(1)의 그 광에 대한 굴절율을 n이라 하면,

d=λ/2(n-1)

이 되도록 한다. 이 때에 위상시프트효과가 최대가 되기 때문이다.

다음에, 레지스트패턴(2)을 마스크로하여 차광체패턴(10b)을 사이드에칭한다. 이로써, 기판(1)의 요부(1a)의도면에 있어서의 좌우측의 차광체패턴(10b)이 부분적으로 에칭된 구조의 차광부(10)를 가진 제7도e의 구조로 한다. 부호(10c), (10d)에 의해 이 공정에서 에칭제거된 부분을 표시한다.

여기서, 사이드에칭이라 함은 차광체패턴(10b)의 깊이방향(도면의 상하방향)이 아니라, 그것과 직교하는 수평방향(도면에서는 좌우의 횡방향)으로 에칭하는 것을 말한다. 사이드에칭은 차광체패턴(10b)의 재료에 대해 식각(食刻)작용을 나타낼 수 있는 약제 등에 의해 이것을 행할 수 있다. 예를 들면 그와 같은 에칭액을 사용하여 웨트에칭(wet etching)함으로써 사이드에칭을 행할 수 있다. 에칭량은 이 사이드에칭된 부분(10c), (10d)이 제7도(e)에 도시한 바와 같이 광투과부(11a), (11b)에 해당하므로, 그 원하는 크기에 대응하도록 행한다.

마지막으로, 레지스트패턴(2)을 제거하여, 제7도(f)의 구조, 즉 노광광에 대한 투명부분(20)과 노광광을 차광하는 차광부(10)를 구비하고, 상기 투명부분(20)이 노광광을 투과하는 광투과부(11a), (11b)와, 이 광투과부를 투과한 광과는 위상을 다르게하여 노광광을 투과시키는 위상시프트부(12)를 가진 위상시프트마스크의 구조가 얻어진다.

평면적인 구성으로서는 제4도(b)에 도시한 바와 같은 콘택트홀 패턴으로도, 제4도(a)에 도시한 바와 같은 라인(스페이스)패턴으로 형성하는 것이라도 된다.

상기의 방법에 의하면, 가장 정밀성을 요하며, 또한 시간도 걸리는 묘화공정(제7도b)을 단 1회만으로 원하는 구조를 얻을 수 있다.

[실시예-2]

본 실시예에서는 광투과성의 기판(1)(석영, 기타의 SiO₂등) 상에 제8도(a)에 도시한 바와 같이 크롬 등을 막형성하여 차광체(10')를 형성하며, 이 차광체(10')의 막두께는 최종적으로 얻고 싶은 차광부(10)의 막두께보다 두껍게 형성해 둔다. 다시, 이 위에 레지스트(2')를 코팅 등에 의해 형성하여 제8도(a)의 구조로 한다.

다음에, 묘화공정을 행하고 레지스트(2)를 노광·현상하여 레지스트개구(21)를 형성하고, 제8도(b)에 도시한 레지스트패턴(2)을 형성한다.

다음에, 상기 레지스트패턴(2)을 마스크로하여 차광체(10')를 이방성(異方性)에칭하고, 차광체개구부(10a)를 형성하여 제8도(c)의 구조로 한다. 이 차광체개구부(10a)는 최종적으로 얻어지는 구조에 있어서의 위상시프트부(12)(제8도(f) 참조)에 대응하는 것이므로, 이것에 대응한 크기가 되도록 개구부(10a) 및 레지스트개구(21)를 형성한다.

다음에, 상기 레지스트패턴(2)을 그대로 마스크에 사용하여 기판(1)을 이방성에칭한다. 이로써, 기판요부(1a)를 가진 제8도(d)의 구조를 얻는다. 이 요부(1a)는 위상시프트부(12)를 구성하는 것이며, 본 예에서는 위상시프트효과를 최대로 하기 위해 실시예-1에 있어서의 기판요부(1a)와 같게 한 깊이 d로 형성하였다.

다음에, 레지스트패턴(2)을 박리(剝離)하여 제8도(e)와 같이 하였다.

이어서, 등방성(等方性)에칭을 이용하여 요부(1a)의 주위의 차광체를 제거하여, 제8도(f)의 구조로 한다. 등방성에칭은 차광체재료를 등방성에칭할 수 있는 수단이면 임의로 채용할 수 있으며, 웨트에칭수단을 이용할 수 있다. 이 등방성에칭에 의해 제거하는 부분은 광투과부(11a), (11b)가 되므로, 그것에 필요한 에칭량으로 한다.

이로써, 1회의 묘화공정으로 제8도(f)에 도시한 바와 같이, 노광광에 대한 투명부분(20)과 노광광을 차광하는 차광부(10)를 구비하고, 상기 투명부분(20)이 노광광을 투과하는 광투과부(11a), (11b)와, 이 광투과부를 투과한 광과는 위상을 다르게하여 노광광을 투과시키는 위상시프트부(12)를 가진 위상시프트마스크의 구조가 얻어진다.

[실시예-3]

실시예-1, 실시예-2가 기판(1)을 부분적으로 그 두께를 변화시킴으로써, 서로 위상이 다르도록 광을 투과하는 부분을 형성한 것에 대해, 본 예에서는 기판(1)상에 위상시프트효과를 가진 재료로 철부(凸部)(42)를 형성하고, 이것을 위상시프트부(12)(제9도(f) 참조)로 한 것이다.

이 실시예는 처음에 실시예-1과 같은 공정을 거친다. 즉, 제7도(a)-(c)까지는 실시예-1과 같이하여 제7도(c)의 구조까지 형상한다. 따라서, 여기까지는 상세한 설명은 생략하고, 도면도 제7도(a)-(c)를 그대로 원용한다.

이어서, 제7도(c)의 상태로부터 먼저 차광체패턴(10b)의 사이드 에칭을 행하여 제9도(d)와 같이 차광체제거부(10c), (10d)를 형성한 구조를 얻는다. 즉, 실시예-1에서는 기판(1)의 에칭을 행하였는데 대해, 여기서는 에칭을 하지 않고 곧바로 사이드에칭에 들어간다.

다음에, 위상시프트효과가 있는 재료 예를 들면 SiO₂를 CVD 등의 적절한 수단에 의해 증착등하여 형성하고, 제9도(e)에 도시한 바와 같이 레지스트패턴(2)의 레지스트개구(21)에 대응하는 크기로 위상시프트재료에 의한 철부(42)가 형성된다. 이 때, 동시에 레지스트패턴(2)상에도 위상시프트재료에 의한 막(41)이 형성된다.

이어서, 레지스트패턴(2)을 제거하면 상기 막(41)도 제거되고, 제9도(f)에 도시한 바와 같이 철부(42)에 의해 구성되는 위상시프트부(12)와 사이드에칭에 의해 형성된 광투과부(11a), (11b)로 이루어지는 투명부분(20)을 가지며, 또한 차광부(10)을 가진 위상시프트마스크 구조가 얻어진다.

본 실시예도 실시예-1과 마찬가지로, 묘화공정은 1회로 끝내는 것이다.

그리고, 실시예-1, 실시예-2, 실시예-3에 비해 묘화공정이 2회가 되는 점에서 불리하나, 같은 위상시프트마스크구조를 얻는 방법에 대해 기술한다.

[실시예-4]

제10도(a)에 도시한 바와 같이, 석영 등의 투명기판(1)상에 크롬 등의 차광재를 증착 등에 의해 피복하여 차광막(10')을 형성하고, 다시 그 위에 레지스트막(2')을 형성한다. 이어서, 통상의 포토리소그래피기술에 의해 형성할 투명부분(20)(제10도(c)이하 참조)에 대응하는 크기의 개구(21)를 형성하여, 레제스트패턴(2)을 얻는다(제10도b).

이 레지스트패턴(2)을 마스크로하여 차광막(10')의 일부를 에칭등으로 제거하고, 다시 남은 레지스트패턴을 제거하여, 제10도(c)에 도시한 바와 같은 차광부(10)와 투명부분(20)을 가진 구조로 한다.

다음에, 레지스트(3')에 전체면에 형성하여 제10도(d)와 같이 한다.

다음에, 이 레지스트(3')를 광투과부(12)에 대응하는 크기의 개구(31)를 형성하여 레지스트패턴(3)을 얻고, 제10도(e)의 구조로 한다.

이 레지스트패턴(3)을 마스크로하여 기판(1)을 부분적으로 에칭하고, 제7도(f)와 같이 투명부분(20)의 중앙부가 두께가 작은 부분이 되는 구조로 한다. 이 부분이 광투과부(12)이며, 그 양측이 위상시프트부(11a), (11b)가 된다.

즉, 본 예는 기판(1)의 두께를 부분적으로 변화시킴으로써 서로 투과광의 위상이 다르도록 하여, 광투광부(12)와 위상시프트부(11a), (11b)를 형성한 것이다.

[실시예-5]

본 실시예에서는 제10도(c)의 차광부(10)와 투명부분(20)의 형성까지는 제10도에 도시한 실시예-4와 같다.

다음에, 제11도(d)에 도시한 바와 같이 위상시프트효과가 있는 재료(4')를 형성하고, 다시 그 위에 레지스트막(5')을 형성한다. 레지스트막(5')에 포토리소그래피기술에 의해 광투광부(12)(제11도(f) 참조)에 대응하는 개구(51)를 배설하고, 레지스트패턴(5)을 얻는다(제11도(e)). 이 레지스트패턴(5)을 마스크로하여 위상시프트효과가 있는 재료(4')를 에칭등으로 패터닝한다. 레지스트패턴(5)을 제거하여, 제11도(f)의 구조를 얻는다. 제11도(f)는 투명부분(20)상의 양측에 막두께 d의 위상시프트재료에 의한 철부(4)를 형성함으로써 이 철부(4)를 위상시프트마스크로 하는 것으로서, 투명부분(20)상에 있어서의 이 철부(4)가 존재하는 부분이 위상시프트부(11a), (11b)가 되고, 투명부분(20)의 기타의 부분이 광투과부(12)로 되어 있는 것이다.

철부(4)의 막두께 d는 원하는 위상시프트가 달성되도록 가장 적절하게 선택한다. 예를 들면 180° 위상시프트시키기 위해 상기 식에 의해 구한 막두께 d로 형성한다.

본 실시예는 상기와 같이 위상시프트부(11a), (11b)를 위상시프트막으로 형성한 것이며, 이러한 위상시프트막의 재료로서는 SiO₂외에, 폴리이미드수지나 레지스트재료 등의 유기재료라든가 실리콘나이트라이드 등의 무기재료를 사용할 수 있다. SOG 등 최종적으로 소성하여 SiO₂가 되는 재료를 사용해도 된다.

[실시예-6]

본 실시예에서는 제10도(a) 내지 제10도(e)까지는 실시예-4의 제조공정과 마찬가지로하여 제10도(e) 와 같이 차광부(10)상에 레지스트패턴(3)을 형성한 구조를 얻는다.

이어서, 제12도(f)에 도시한 바와 같이 위상시프트 효과가 있는 재료를 퇴적하고, 이것에 의해 기판(1)의 투명부분(20)중 레지스트패턴(3)으로 덮혀 있지 않은 부분에 위상시프트재료에 의한 철부(6)를 형성한다. 동시에, 레지스트패턴(3)상에도 위상시프트재료에 의한 막(61)이 형성된다.

이어서, 레지스트패턴(3)을 제거한다. 이것에 의해 제12도(g)에 도시한 바와 같이 투명부분(20)의 중앙에 철부(6)로 이루어지는 위상시프트부(11)가 형성되고, 그 양측이 광투과부(12a), (12b)가 된 구조를 얻는다. 제12도(f)에 있어서 레지스트패턴(3)상에 퇴적한 위상시프트재료에 의한 막(61)은 레지스트패턴(3)과 함께 제거되어 있다.

본 실시예는 실시예-5가 투명부분(20)의 중앙부를 광투과부(12)로 한 것에 대해, 반대로 이 중앙부를 위상시프트부(11)로 하여, 그 양측을 광투과부(12a), (12b)로 한 예이다.

위상시프트부가 되는 철부(6)의 막두께 d 및 재질에 대해서는 실시예-5에 있어서와 동일하다.

Claims

기판상에 노광광에 대한 투명부분과, 노광광을 차광하는 차광부를 구비하고, 상기 투명부분은 노광광을 투과하는 광투과부와, 이 광투과부를 투과한 위상을 다르게하여 상기 노광광을 투과시키는 위상시프트부를 가지며, 상기 차광부는 상기 위상시프트부나 상기 광투과부의 최소한 어느 하나와 인접하고, 또한 상기 위상시프트부와 상기 광투과부는 인접해서 형성되어 있는 위상시프트마스크.
제1항에 있어서, 상기 위상시프트부가 상기 기판에 형성된 요부(凹部)인 위상시프트마스크.
제1항에 있어서, 상기 위상시프트부가 상기 기판위에 형성된 철부(凸部)인 위상시프트마스크.
제3항에 있어서, 상기 철부의 재료가 SiO₂, 폴리아미드수지, Si₃N_4,SOG, 포토레지스트의 어느 하나인 위상시프트마스크.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 페터닝하여 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 기판에 이방성(異方性)에칭을 하여 위상시프트부를 형성하는 공정과, 상기 차광체패턴을 사이드에칭하여 차광부를 형성하는 공정과, 상기 레지스트패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 페터닝하여 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 기판에 이방성에칭을하여 위상시프트부를 형성하는 공정과, 상기 레지스트패턴을 제거하는 공정과, 상기 차광체패턴을 등방성(等方性)에칭하여 차광부를 형성하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 패터닝하여 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 이 차광체패턴을 사이드에칭하여 차광부를 형성하는 공정과, 상기 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 개구부에 위상시프트재료를 퇴적하는 공정과, 상기 레지스트패턴 및 이 레지스트패턴상의 상기 위상시프트 재료를 제거하여 상기 개구부에 위상시프트부를 형성하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 페터닝하여 제1의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 제1의 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1의 레지스트패턴을 제거하는 공정과, 상기 차광체페턴 및 상기 개구부상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 상기 개구부의 일부를 상기 포토레지스트를 제거하여 제2의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 상기 개구부의 일부의 기판에 이방성에칭을하여 위상시프트부를 형성하는 공정과, 상기 제2의 레지스트패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 페터닝하여 제1의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 제1의 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1의 레지스트패턴을 제거하는 공정과, 상기 차광체페턴 및 상기 개구부상에 위상시프트재료를 형성하는 공정과, 상기 위상시프트재료상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 상기 개구부상이며 상기 개구부보다 좁은 제2의 개구부를 갖도록 포토레지스트를 제거하여 제2의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2의 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 위상시프트제료에 이방성에칭을하여 위상시프트부를 형성하는 공정과, 상기 제2의 레지스트패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.
기판상에 차광체를 형성하는 공정과, 이 차광체상에 포토레지스트를 형성하는 공정과, 이 포토레지스트를 페터닝하여 제1의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 이 제1의 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 차광체에 개구부를 배설하여 차광체패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1의 레지스트패턴을 제거하는 공정과, 상기 차광체페턴 및 상기 개구부상에 위상시프트재료를 형성하는 공정과, 상기 개구부의 일부의 상기 포토레지스트를 제거하여 제2의 레지스트패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2의 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 개구부의 일부에 위상시프트재료를 퇴적하는 공정과, 상기 제2의 레지스트패턴 및 이 제2의 레지스트패턴상의 상기 위상시프트부를 제거하여 상기 개구부의 일부에 위상시프트부를 남기는 공정을 포함하는 위상시프트마스크의 제조방법.