KR100190358B1 - 투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크 및 이의 제조방법 - Google Patents

투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크 및 이의 제조방법 Download PDF

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디어터 크리스트, 베르너 뵈켈
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Abstract

투영 포토리소그래피에 대한 이상 마스크와 이것의 제조방법에 관한 것으로서, 그 위에 배열된 광-흡수재료의 마스크 패턴(12)를 갖는 투명재료의 캐리어가 제공되고, 캐리어는 흡수재료에 의해 차단되지 않는 제1영역과 제 2영역을 나타내며, 제1영역(13)에서 캐리어(11)의 광두께는 제1영역을 통과한 광과 제 2영역(14)를 통과한 광 사이에 180°+/-60°의 상차이가 있는 이러한 방법으로 제 2영역(14)에서의 광두께와 다르다. 이상 마스크를 제조하기 위해서는, 제1영역(13)은 광흡수재료의 등방성 에칭에 의해 제조되고 제 2영역(14)은 캐리어(11)로의 비등방성 에칭에 의해 생성된다.

Description

투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크 및 이의 제조방법
제1도는 전체적으로 1종 및 동일한 재료로 이루어지고, 제1영역에 의해 환형으로 둘러싸인 제2영역이 제공되는 캐리어를 포함하는 제2영역이 제공되는 캐리어를 포함하는 위상 시프트 마스크의 단면도이다.
제2도 내지 제4도는 제1도의 마스크의 제조 방법을 도시한 도면이다.
제5도는 캐리어가 기판 및 그위에 배열된 보조층으로 이루어지고, 제2영역을 환형으로 둘러싸는 제1영역을 포함하는 위상 시프트 마스크의 단면도이다.
제6도 내지 제8도는 제5도의 마스크의 제조 단계를 도시한 도면이다.
제9도는 전체적으로 1종 및 동일한 재료로 이루어진 캐리어 및 흡광 재료에 의해 분리된 제1영역 및 제2영역을 포함하는 위상 시프트 마스크 단면도이다.
제10도 내지 제12도는 제9도의 마스크의 제조 단계를 도시한 도면이다.
제13도는 캐리어가 기판과 그위에 배열된 보조층으로 이루어지고, 흡광 재료에 의해 분리된 제1영역 및 제2영역을 포함하는 위상 시프트 마스크 단면도이다.
제14도 내지 제16도는 제13도의 마스크의 제조 단계를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 21, 31, 41 : 캐리어 12, 32, 42 : 마스크 패턴
12a, 22a : 흡광층 13, 23, 33, 43 : 제1영역
14, 24, 34, 44 : 제2영역 15, 25, 35, 45 : 포토레지스트층
16, 26 : 오프닝 17, 27 : 하부에칭부
211, 411 : 기판 212a, 412a : 보조층
본 발명은 상 스케일이 m이고 개구수가 NA인 노광 장치에 사용하기 위해 파장이 λ인 광을 사용하는 투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크 및 이러한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 칩의 발달은 훨씬 더 높은 충전 밀도를 달성하는데에 도움을 주었다. 이것은 개별적 소자의 최소 치수의 연속적 감소를 필요로 한다. 1㎛보다 작은 구조적 상세는 이미 현재의 반도체 기술에 의해 달성되고 있다.
개별적 소자의 최소 치수의 연속 감소는 구조 기술에 대한 계속 증가하고 있는 요구와 관련된다. 특히, 리소그래피에 사용되는 노광 장치의 해상도(resolution)는 치수적으로 정확한 구조화의 가능성을 제공하기 위해 더 개선되어야 한다.
해상도는 노광 장치에 이용되는 투영 마스크의 구조의 가장자리에서의 회절 효과에 의해 제한된다. 광이 투영 마스크를 통과하면, 회절 효과는 투과된 광의 세기의 광의 일부를 투영 마스크로 커버링된 영역에 도달하게 한다.
엠.디. 레벤슨(M.D. Levenson) 등의 문헌[IEEE ED-29, (1982), p.1828]에는 회절 효과를 감소시키기 위해 위상 시프크 마스크를 사용하는 것이 공지되어 있다. 위상 시프트 마스크는 투영 마스크이며, 여기에서 광은 투영마스크에서 인접한 오프닝 (opening)을 통과하여 위상 시프트된다. 상기 공지된 위상 시프트 마스크의 경우에, 위상 시프트는 180°이다. 결과적으로, 간섭성 또는 부분 간섭성 광에 노출되는 동안 2개의 오프닝 사이에서 상쇄 간섭이 일어난다. 상기 간섭의 효과는 세기가 2개의 오프닝 사이에서 최소화된다. 위상 시프트 마스크는 투영 마스크 중의 오프닝에 두께 d가 λ/ (2(n-1)인 투명층을 제공함으로써 달성되는 데, 여기에서 n은 투명층의 굴절지수이고 λ는 광의 파장이다.
위상 시프트 마스크를 제조하는 동안, 전자 빔 레지스트의 층은 흡광 재료의 마스크 패턴이 제공된 캐리어에 도포된다. 상기 층은 전자 빔 리소그래피를 사용하여, 상기 기술된 방법으로 구조화된다. 대안적 방법은 마무리된 마스크 패턴 상에 전자 빔 리소그래피 및 건조 에칭에 의해 구조화된 SiOx또는 MgF2의 층을 도포시키는 것으로 이루어진다.
티. 테라사와(T. Teraswa) 등의 문헌[Proc. SPIE 1088 (1989) p.25]으로부터, 마스크 상에서 위상 시프트 영역을 발생시키는 데에 전자 빔 레지스트를 사용한 위상 시프트 마스크가 공지되어 있다.
아이. 하뉴(I. Hanyu) 등의 문헌[abstract SPIE1264 (1990)에는, 위상시트 영역이 SiO2로 이루어지는 위상 시프트 마스크가 공지되어 있다. 제조를 위해, 전자 빔 레지스트 구조는 전자 빔 리소그래피의 도움으로 마무리된 마스크에서 발생된다. 상기 구조 위에는 SiO2층이 위치한다. 전자 빔 레지스트 상부에 위치한 SiO2층의 영역은 리프트-오프 공정에 의해 제거된다.
나까세(Nakase) 등의 문헌[preprint IEDM (1989)]으로부터는, 위상 시프트 영역이 전자 빔 레지스트로 이루어지는 위상 시프트 마스크가 공지되어 있다. 위상 시프트 영역은 흡광 마스크 상에서 자동 정렬 방식으로 배열된다. 전자 빔 레지스트는 마스크의 흡광 영역의 각각의 가장자리 위로 돌출된다. 이것은 각각의 경우에, 투명 영역에 광 위상을 180°까지 시프트시키는 가장자리를 제공한다.
프로우티(Prouty) 등의 문헌[Proc. SPIE 470 (1984), p. 228]로부터는, 회절 효과의 감소가 180°+/- 60°의 이상차를 발생시키는 위상 스프트 마스크에 의해 이미 달성되었음이 공지되어 있다.
레벤슨 등의 문헌, 테라사와 등의 문헌 및 하뉴 등의 문헌에 따라 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에서 공통적 인자는 이들이 각각 전자 빔 리소그래피 공정을 필요로 한다는 것이다. 이것은 마스크를 제조하기 위해 정교한 장치를 필요로 한다. 나까세 등의 문헌에 따르는 방법은 이것이 전자 빔 레지스트의 위상 시프트 영역을 갖는 마스크를 이용한다는 것이 단점이다. 이러한 마스크는 세척하는 것이 불가능하지는 않더라도 어렵다. 그외에, 레지스트는 강한 UV를 흡수하고, 또한 마스크 캐리어와는 상이하고 다중 간섭을 유도하는 굴절지수를 갖는다.
본 발명의 목적은 추가의 전자 빔 리소그래피 없이 제조될 수 있고 쉽게 세척할 수 있는 위상 시프트 마스크를 구체화시키는 데에 있다. 또한 본 발명의 목적은 이러한 마스크 제조방법을 구체화시키는 데에 있다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 상 스케일 m이고 개구수가 NA인 노광 장치에 이용하기 위해 파장이 λ인 광을 이용하고, 하기의 특징을 갖는 투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크에 의해 달성된다. a)흡광 재료의 마스크 패턴이 배열된 투명 재료의 캐리어가 제공되고, b)캐리어는 흡광 재료에 의해 커버링되지 않은 마스크 패턴 제1영역 및 제2영역의 외측에서 나타나며, c)굴절지수가 n1인 매질에서의 노광의 경우에, 제2영역에서의 캐리어의 과학적 두께는 제1영역에서보다 d = λ(1 +/- 1/3)/ (2(n2-n1))만큼 작다(여기에서, n2는 제1영역에서의 굴절지수이다). 제1영역과 제2영역에서 캐리어의 상이한 과학적 두께는, 제1영역을 통과한 후의 광 및 제2영역을 통과한 후의 광이 서로에 대해 위상 시프트되는 효과를 갖는다. 여기에서 위상 시프트 범위는 180°+/- 60°이다. 본 발명에 있어서는, 위상 시프트 영역이 위상 시프트 마스크 자체의 캐리어에서 이루어지는 것이 필수적이다.
회절 효과의 억제는 180°의 위상 시프트에서 최적이다.
본 발명과 관련하여, 캐리어는 예를 들어 전체적으로 석영으로 이루어진다. 이러한 경우에, 투명도는 제1영역 및 제2영역에서 동일하다.
다른 양태에서, 캐리어는 표면이 제2영역에 노출된 제1 재료의 기판으로 이루어진다. 기판 위에는, 표면이 제1영역에 노출된 투명한 제 2 재료의 구조가 배열된다. 제 2 재료는 비상방성 에칭 공정에서 기판 표면에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 방식으로 선택된다. 이와 관련하여, 예를 들어 Si3N4의 에칭 저항성 커버층을 갖는 석영 기판, 및 구조를 제공하는 것이 본 발명의 범위 내에 있다. 또한, 사파이어 기판, 및 성분 SiO2및 Si3N4중 하나 이상의 성분의 구조를 제공하는 것이 본 발명의 범위 내에 있다.
상기 양태는 제2영역을 형성시키는 캐리어 내로 비등방성 에칭시키는 동안, 기판에 에칭 중단제가 제공된다는 장점이 있다.
본 발명의 개선점에서, 제2영역은 제1영역 중 한 부분에 의해 환형으로 바로 인접하여 둘러싸인다. 상기 양태는 이러한 현상이 자동 정렬 제조 공정으로 발생할 수 있다는 장점이 있다.
상기 목적은 또한, 제1영역과 제 2영역을 포함하고, 제1영역을 통과한 후의 파장 λ의 광이 180°+/- 60°까지 서로 위상 시프트되는 특성을 갖는 투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크의 제조방법에 의해 달성되며, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다 :
a)투명 재료의 캐리어에 흡광층 및 포토레지스트층을 제공하는 단계, b)통상적인 마스크 리소그래피를 사용하여 포토레지스트를 구조화시킨 후에, 캐리어의 표면 상에서 흡광층을 등방성 에칭시킴으로써 제1영역을 향상시키는 단계, c)캐리어를 깊이 d=λ(1 +/-1/3)/(2(n2-n1))(여기에서 n2는 제1영역에서의 굴절지수이고, n1은 둘러싸인 매질의 굴절지수이다)까지 비등방성 에칭시킴으로써 제2영역을 형성시키는 단계.
등방성 에칭 동안 구조화된 포토레지스트층 아래에서 흡광층의 안쪽을 에칭시킴으로써 제1영역을 형성시키는 것이 본 발명의 범위 내에 있다. 이로 인해, 캐리어의 영역이 형성되며, 여기에서 캐리어 표면은 포토레지스트 구조 아래에서 노광된다. 비등방성 에칭에 의해 제 2영역으로 전달된다. 이로 인해, 제1영역의 자동 정렬 배열이 제2영역 둘레에서 환형으로 달성되는 것이 가능해진다.
상 스케일이 m이고 개구수가 NA인 노광 장치에서 마무리된 위상 시프트 마스크에서의 회절 효과의 억제는, 구조화된 포토레지스트층 아래에서의 하부 에칭의 정도가 가장자리 (edge)당 a = (c/m). λ/ NA (여기에서 c=0.12 +/- 0.08이다)인 경우에 특히 효과적이다.
또한 본 발명의 개선점은 추가의 청구범위에서 발견된다.
하기에서, 본 발명은 예시적 양태와 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명될 것이다.
제1도에는 예를 들어 석영으로 이루어진 캐리어(11)가 도시되어 있다. 캐리어(11)상에는, 마스크 패턴(12)이 배열된다. 마스크 패턴(12)은 흡광 재료, 예를 들어 크롬으로 이루어진다. 캐리어(11)상에는, 제1영역(13)과 제2영역(14)이 있다. 캐리어(11)의 표면은 제1영역(13)과 제2영역(14) 모두에서 노광된다. 제1영역(13)은 제2영역(14)을 환형으로 둘러싼다. 이러한 배열에서, 제1영역(13)과 제 2영역(14)은 서로 바로 인접한다. 캐리어(11)의 광학적 두께는 제1영역(13)에서 보다 제2영역(14)에서 d =λ(1 +/- 1/3)(2(n2-n1))만큼 작다. 여기에서, λ는 노광 동안 이용되는 광의 파장이고, n2는 캐리어의 굴절지수이고, n1은 주변 매질의 굴절지수이다. 주변 매질 공기, 진공 또는 질소인 경우에 n1은 1이다. 제1영역(13)에서 위상 시프트 마스크를 통해 통과하는 광은 제2영역(14)에서 위상 시프트 마스크를 통과하는 광과 비교하여 180°+/-60°만큼 위상 시프트된다.
위상 시프트 마스크를 제조하기 위해, 흡광층(12a)이 캐리어(11)에 도포된다. 흡광층(12a)은 예를 들어, 크롬으로 이루어지고, 약 100㎚의 두께를 나타낸다. 흡광층(12a)상에서, 포토레지스트층이 도포되고 통상적인 광학적 리소그래피에 의해 포토레지스트 구조(15)가 형성되도록 구조화된다. 포토레지스트 구조(15)는 오프닝(16)을 나타낸다. 오프닝 (16)은 제2영역(14)의 측면 범위를 규정한다 (제2도 참조).
등방성 에칭 공정으로, 흡광층(12a)은 오프닝(16)을 통해 에칭된다. 예를 들어 세륨 암모늄 니트레이트가 에칭제로서 적합하다. 등방성 에칭 공정은 캐리어(11)의 표면에 대해 선택성이다. 등방성 에칭 공정은 포토레지스트 구조(15) 아래에 하부에칭부(17)가 형성되도록 연장된다. 하부에칭부(17)는 제1영역(13)의 표면을 노광시킨다.(제3도 참조). 이 공정 동안, 마스크 패턴(12)이 흡광층(12a)으로부터 형성된다.
비등방성 에칭 공정으로, 제2영역(14)이 형성된다(제4도 참조). 이러한 공정 동안, 오프닝(16)의 영역은 캐리어(11)로 이동한다. 비등방성 에칭 공정으로서는, 예를 들어 기체 혼합물 CHF3/O2에 의한 플라스마 에칭이 적합하다. 비등방성 에칭 공정의 기간은 캐리어(11)의 재료가 깊이 d=λ(1+/-1/3)/2(n2-n1)로 제거되는 크기화되어야 한다. 포토레지스트 구조(15)의 제거 후에, 제1도에 도시된 구조가 생성된다.
제5도는 복합 캐리어(21)를 나타내는 위상 시프트 마스크의 단면도이다. 캐리어(21)는 기판(211)과 그 위에 배열된 구조(212)로 이루어진다. 기판(211)은 예를 들어, 에칭 저항성 재료, 예를 들어 Si3N4의 얇은 커버층을 갖는 석영으로 이루어지고, 구조(212)는 석영으로 이루어진다. 기판(211)은 또한, 예를 들어 사파이어로 이루어질 수 있고, 구조(212)는 SiO2및 /또는 Si3N4로 이루어진다. 구조(212)의 표면이 노출된 제1영역(23)이 제공된다. 제1영역(23)은 기판(211)의 표면이 노출된 제2영역(24)를 환형으로 둘러싼다. 구조(212)는 d =λ(1 +/- 1/3)/2(n2-n1)의 두께를 나타낸다. 여기에서, n2는 구조(212)의 재료의 굴절지수이다. 나머지 피라미터는 첫 번째로 예시된 양태에서와 동일한 의미를 갖는다.
제5도에 단면이 도시된 위상 시프트 마스크를 생성시키기 위해, 기판(211)위에 보조층(212a)이 도포된다(제6도 참조). 보조층(212a)은 지판(211)의 표면에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는 구조(212)와 같은 재료로 이루어진다. 보조층(212a)에 흡광층(22a)이 도포된다. 통상적인 광학적 리소그래피를 사용함으로써, 오프닝(26)을 포함하는 포토레지스트 구조(25)가 흡광층(22a)위에 생성된다.
등방성 에칭 공정은 흡광성(22a)의 안쪽을 에칭시키기 위해 사용된다. 등방성 에칭 공정은 흡광 재료를 아래에 위치한 보조층(212a)에 대해 선택적으로 에칭된다. 예를 들어 하기의 에칭 공정, 즉 세륨 암모늄 니트레이트 중의 침지가 적합하다.
상기 단계에서, 흡광층(22a)로부터 마스크 패턴(22)이 생성된다. (제7도참조). 하부 에칭된 영역(27)은 제1영역(23)의 표면이 노광된 영역에서 제조된다.
비등방성 에칭 공정을 사용하여, 포토레지스트 구조(25)의 패턴이 보조층(212a) 내로 이동한다. 이러한 공정 동안, 구조(212)가 생성된다. 보조층(212a)의 재료는 비등방성 에칭이 하부의 기판(211)에 대해 우수한 선택성을 가지고 일어나는 방식으로 선택된다. 이러한 경우에, 구조(212)의 수직측면과 구조(212)와 기판(211)의 측면 사이의 직각을 달성하므로써 에칭이 확장될 수 있다. 비등방성 에칭 공정 동안, 기판(211)의 표면은 제2영역(24)의 지역에서 노광된다(제8도 참조). 비등방서 에칭 공정으로서는, 예를 들어 O2함량이 낮은 CHF3/O2플라마 에칭이 적합하다.
포토레지스트 구조(25)의 제거 후에, 제5도에 도시된 구조가 수득된다.
버클리 대학 샘플 1.7 프로그램(Berkeley University sample 1.7 program)을 사용하여 수행된 모의 계산에 의해, 회절 효과의 억제에 대한 위상 시프트 마스크의 작용은, 만약 하부에칭부(17, 27)가 캐리어의 표면에 평행한 a=(c/m).λ/ NA의 영역을 갖는 경우에 특히 우수한 것으로 측정되었으며, 여기에서, m은 상 스케일 이고, NA는 위상 시프트 마스크가 사용되는 노광장치의 개구수이고, c는 상수, 즉 억제의 최적 효과를 위한 0.04 내지 0.20의 값이다. 모의 계산은 k1= w.NA/λ=0.63에 상응하는 구조 크기 w를 갖는 분리된 라인, 분리된 갭 및 격자에 대해 수행되었다.
제9도는 캐리어(31)과 그 위에 배열된 마스크 패턴(32)으로 이루어진 위상 시프트 마스크로부터의 단면도를 도시한 것이다. 캐리어(31)는 제1영역(33) 및 제2영역(34)을 나타낸다. 캐리어의 광학적 두께는 제2영역(34)에서 보다 제1영역(33)에서 d=λ(1 +/- 1/3)/(2(n2-n1)(제1도에서와 같은 피라미터)만큼 더 크다. 캐리어(31)는 전체적으로 석영으로 이루어진다. 마스크 패턴(32)은 흡광재료, 예를 들어 크롬으로 이루어진다.제1영역과 제2영역(34)은 마스크 패턴(32)의 일부분에 의해 서로 분리된다.
제9도의 단면이 도시된 위상 시프트 마스크를 생성시키기 위해, 마스크 패턴(32)은 통상적인 광학적 포토테크롤로지(Phototechnology)에 의해 캐리어(31)상에서 형성된다. 마스크 패턴(32)은 흡광층으로부터, 예를 들어 세륨 암모늄 니트레이트에 의해 등방성 에칭에 의해 생성된다(제10도 참조). 마스크 패턴(32)은 제1영역(33)과 제2영역(34)이 제공된 지점에서 노광된 캐리어(31)의 표면을 남긴다.
마스크 패턴(32)을 갖는 캐리어(31) 상에서, 통상적인 포토테크롤로지에 의해 포토레지스트 구조(35)가 형성된다. 포토레지스트 구조(35)는 제1영역(33)을 커버링하는 반면, 이들 구조는 제2영역(34)을 형성시키려는 영역에서 캐리어 표면을 노광시킨다(제11도 참조).
제2영역(34)은 캐리어(31) 내로의 비등방성 에칭에 의해 생성된다(제12도 참조). 비등방성 에칭 동안, 마스크 패턴(32)의 인접 부분이 에칭 마스크로서 작용한다. 제2영역(33)은 포토레지스트 구조(35)에 의해 보호된다. 캐리어(31) 내로의 에칭은 캐리어(31)의 재료가 깊이 d=λ(1 +/-1/3)/(2(n2-n1))로 에칭되는 기간 동안 수행된다. 특히 비등방성 에칭 공정으로서는, 예를 들어 CHF3/O2플라즈마 에칭이 적합하다.
포토레지스트 구조(35)의 제거 후에, 제9도에 도시된 구조가 얻어진다.
제13도는 캐리어(41)을 나타내는 위상 시프트 마스크의 단면도를 나타낸다. 캐리어(41)은 기판(411)과 그 위에 배열된 구조(412)로 구성된다. 기판은 예를 들어 Si3N4의 얇은 에칭 저항성 층을 갖는 석영으로 이루어지고, 구조(412)는 석영으로 이루어진다. 또 다른 예에서, 기판(411)은 사파이어로 이루어지고, 구조는 SiO2및 / 또는 Si3N4로 이루어진다. 구조(412) 위에는 마스크(42)이 배열된다. 마스크 패턴(42)은 흡광재료, 예를 들어 크롬으로 이루어진다. 캐리어(41)는 구조(412)의 표면이 노광된 제1영역(43)을 나타낸다. 캐리어 기판(411)의 표면이 노광된 제2영역(44)을 나타낸다. 구조(412)는 d = λ(1 +/- 1/3)/(2(n2-n1))의 두께를 나타내기 때문에 (제5도에서의 파라미터), 제1영역에서의 광학적 두께는, 제1영역(43)을 통과하는 광과 제2영역(44)을 통과하는 광이 180°+/- 60°의 위상차를 나타내는 방식으로, 캐리어(41)의 제2영역에서의 광학적 두께와는 다르다.
제13도에 단면도가 도시된 위상 시프트 마스크를 생성시키기 위해, 구조(412)의 재료의 보조층(412a)이 기판(411)에 도포되며, 이 보조층은 기판(411)의 표면에 대해 선택적으로 에칭될 수 있다. 마스크 패턴(42)은 통상적인 광학적 포토테크롤로지에 의해 그리고 등방성 에칭을 사용하여 생성된다. 보조층(412a)의 표면은 제1영역(43)과 제2영역(44)의 지역에서 노광된다(참조 제14도 참조).
리소그래피 공정을 사용하여, 포토레지스트 구조(45)이 보조층(412a)과 그 위에 배열된 마스크 패턴(42) 상에서 생성된다. 포토레지스트 구조(45)는 제1영역(43)의 지역에서 보조층(412a)의 표면을 커버링한다. 제2영역(44)에서, 보조층(412a)의 표면은 커버링되지 않는다(제15도 참조).
보조층(412a)의 재료는 보조층(412a)이 비등방성 에칭 고정으로 기판(411)의 표면에 대해 에칭 공정을 사용하여, 구조(412)가 생성된다(제16도 참조). 제2영역(44)은 이 지역에서 보조층(412a)을 에칭시킴으로써 생성된다. 이러한 공정 동안, 인접한 마스크 패턴(42)이 에칭 미스크로서 작용한다. 보조층(412a)이 기판(411)의 표면에 대해 우수한 선택성을 가지고 에칭될 수 있기 때문에, 제1영역(43)과 제2영역(44)에서의 광학적 두께의 차이는 보조층(412a)의 층 두께에 의해 매우 정확하게 조절될 수 있다.
포토레지스트 구조(45)의 제거 후에, 제13도에서 도시된 구조가 얻어진다.
기술된 4개의 예시된 양태에서는, 반도체 기술 또는 마스크 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 표준 공정 단계만이 위상 시프트 마스크의 생성 동안 사용된다. 첫 번째와 세 번째 예시된 양태에서는, 시판용 마스크 캐리어가 사용된다. 4가지 예식적 양태 모두에서는, 비등방성 마스크 에칭은 유일한 추가의 공정 단계이다.
제1도 내지 제8도를 참조로 하여 기술된 바와 같이, 제1영역이 제2영역을 환형으로 둘러싸는 경우에, 마스크 패턴에 대해 자동 정렬 방식으로 배열된 제1영역 및 제2영역을 포함하는 위상 시프트 마스크는 마스크 상의 개별적 구조에 대해 흡광 영역의 분리를 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 이것은 도포능력을 현저히 단순화시킨다. 제9도 내지 제16도를 참조로 하여 기술된 세 번째 및 네 번째 예시된 양태에서 상응하는 위상 시프트 마스크는 해상도 및 공정의 경제성을 개선시키기 위한 더 높은 가능성을 갖는다.

Claims (9)

  1. 상 스케일이 m이고 개구수가 NA인 노광 장치에 사용하기 위한 파장 λ의 광을 사용하는 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크로서, a)흡광재료가 배열된 마스크 패턴(22, 42)를 포함하는 투명 재료의 캐리어(21, 41)가 제공되고, b)캐리어(21, 41)는 마스크 패턴(22, 42)의 외측에서 흡관 재료에 의해 커버링되지 않는 제1영역(24, 44)을 나타내고, c)굴절지수가 n1인 매질 중에서의 노광 동안, 캐리어(21, 41)에서 d = λ(1 +/- 1/3)/(2(n2-n1))(여기에서, n2는 제1영역(23, 43)에서의 굴절지수이다)만큼 작고, d)캐리어(21, 41)는 에칭 저항성 커버층을 갖는 투명한 석영의 기판(211, 411) 또는 사파이어의 기판을 함유하며, 이들의 표면은 제2영역(24, 44)에서 노광되고, e)기판(211, 411)상에, 굴절지수가 n2이고, 투명한 석영 또는 SiO2및 Si3N4중 하나 이상의 물질로 이루어진 구조(212, 412)가 배열되며, 이들의 표면은 제1영역(23, 43)에서 노광되고, f)구조의 재료는 비등방성 에칭 공정으로 기판(211, 411)의 표면에 대해 선택적으로 에칭될 수 있음을 특징으로 하는 위상시프트 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 마스크 패턴(22, 42)이 층 두께가 80㎚ 이상인 크롬으로 이루어짐을 특징으로하는 위상 시프트 마스크.
  3. 제1항 또는 제 7항에 있어서, 제2영역(24)가 제1영역(23)중 하나에 바로 인접하여 환형으로 둘러싸임을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  4. 제 8항에 있어서, 제2영역(24)을 환형으로 둘러싸는 제1영역(23)이 a =(c/m).λ/NA(여기에서, 상수 c는 0.04≤c≤0.20 범위내의 가정치임)의 반경 범위를 가짐을 특징으로 하는 위상 시프트 마그크.
  5. 제1영역을 통과한 후의 파장 λ의 광과 제2영역을 통과한 후의 파장 λ의 광이 서로에 대해 180°+/- 60°까지 위상 시프트되는 특성이 있는, 제1영역과 제2영역을 포함하는 투영 포토리소그래피용 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법으로서, a)캐리어(21, 41) 을 생성시키기 위해, 비등방성 에칭 방법으로 기판(211, 411)의 표면에 대해 선택적으로 에칭될 수 있는, 석영, 또는 SiO2및 Si3N4중 하나의 물질을 보조층(212a, 412a)을 Si3N4의 에칭 저항성 커버층을 갖는 석영의 기판(211, 411) 또는 사파이어의 기판에 도포시키는 단계로서, 기판의 재료 및 보조층의 재료는 투명하고, 보조층(212a, 412a)은 d =λ(1 +/- 1/3)/ (2(n2-n1)(여기에서, n2은 제1영역에서의 굴절지수이고, n1은 주위 매질의 굴절지수이다)의 두께를 갖는 단계, b)캐리어(21, 41)에 흡광서층(12a, 22a) 및 포토레지스트층을 제공하는 단계, c)통상적인 마스크 리소그래피에 의해 포토레지스트층(25, 45)을 구조화시킨 후에, 보조층(212a, 412a)의 표면까지 흡광성(22, 42)을 등방성 에칭시킴으로써 제1영역(23, 43)을 생성시키는 단계 및 d)기판(211, 411)의 표면을 기판(211, 411)의 표면에 대해 선택적으로 보조층(212a, 4512a)을 비등방성 에칭시킴으로써 노광시켜서, 제2영역(22, 42)을 생성시키는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제10항에 있어서, 흡광층(22a)의 등방성 에칭 동안, 하부칭부(27)을 구조화된 포토레지스트층(25)의 하부에서 생성시키고, 비등방성 에칭을 구조화된 포토레지스트층(25)와 정렬된 가장자리에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제11항에 있어서, 구조화된 포토레지스트층 아래의 하부 에칭부(27)를 구조화된 포토레지스트층(25)의 가장자리의 아래에서 a =(c/m).λ/ NA의 영역에서 생성시키며, 여기에서 m은 상 스케일이고, NA는 위상 시프트 마스크가 사용되는 노광 장치의 개구수이며, c는 0.04≤c≤0.20 범위 내의 가정치인 상수임을 특징으로 하는 방법.
  8. 제10항에 있어서, 캐리어(31, 41) 내로의 비등방성 에칭을 수행하기 전에, 제1영역(33, 43)이 추가의 구조화된 포토레지스트층(35, 54)로 커버링됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 마스크 패턴(22, 42)이 층 두께가 80㎚ 이상인 크롬으로부터 생성됨을 특징으로 하는 방법.
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