KR100239960B1

KR100239960B1 - 위상(位相) 쉬프트 포토마스크

Info

Publication number: KR100239960B1
Application number: KR1019920021133A
Authority: KR
Inventors: 미야시따히로유미; 다까하시마사히로; 모오리히로시
Original assignee: 기타지마 요시토시; 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 2000-01-15
Also published as: JPH05134386A; JP3210705B2

Abstract

본 발명은 에칭 스톱퍼층으로서 에칭 선택성이 우수하고 확실하게 자동적으로 에칭을 정지시킬 수 있는 재료로 된 막을 사용한 위상 쉬프트 포토마스크로서, 적어도 기판(30)과 그 표면에 차광 패턴(37)을 통하여 또는 직접으로 설치되는 산화실리콘을 주성분으로 하는 재료로 된 위상 쉬프터 패턴(44)으로 된 위상 쉬프트 포토마스크에 있어서, 기판(30)표면에 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅또는 HfO의 혼합물, CrO_x, CrN_y, CrCz, CrO_xN_y, C_rO_xC_z, C_rO_xN_yC_z, 또는 MgF_2-2xO_y, CaF_2-2xO_y, LiF₂-₂xOy, BaF_2-2xO_y, La₂F_6-2xO_y또는 Ce₂F_6-2xO_y로 된 에칭 스톱퍼층(31)을 설치함으로써 위상 쉬프터 패턴을 에칭으로 형성할 때 이 층의 에칭 스톱퍼 작용에 의해 위상 쉬프터용 투명막을 확실히 정확하게 에칭할 수 있다.

Description

위상 쉬프트 포토마스크

본 발명은 LSI나 초LSI 등 고밀도 집적회로의 제조에 사용되는 포토마스크에 관한 것으로, 특히 미세한 패턴을 고정밀도로 형성할 때 위상(位相) 쉬프트층을 갖는 위상 쉬프트 포토마스크에 관한 것이다.

IC나 LSI, 초LSI 등의 반도체 집적회로는 Si웨이퍼 등의 피가공 기판상에 레지스트를 도포하고 스텝퍼(stepper) 등으로 원하는 패턴을 노광한 후, 현상과 에칭을 행하는 이른바 리소그래피공정을 반복함으로써 제조되고 있다.

이와 같은 리소그래피공정에 사용되는 레티클(reticle)이라고 불리우는 포토마스크는 반도체집적회로의 고성능화, 고집적화에 따라 점점 더 고정밀도가 요구되는 경향에 있으며, 예를 들어서 대표적인 LSI인 DRAM을 예로 들면 1M비트 DRAM용의 5배 레티클, 즉 노광하는 패턴의 5배의 크기를 갖는 레티클에 있어서의 치수의 어긋나는 차이는 평균치 ±3σ(σ는 표준차)를 취하였을 경우에 있어서도 0.15㎛의 정밀도가 요구되고, 마찬가지로 4M비트 DRAM용의 5배 레티클은 0.1∼0.15㎛의 치수정밀도가 요구되고 있다.

더구나 이들 레티클을 사용하여 형성되는 디바이스 패턴의 선폭은 1M비트 DRAM에서 1.2㎛, 4M비트 DRAM에서는 0.8㎛, 16M비트 DRAM에서는 0.6㎛로 점점 더 미세화가 요구되고 있으며, 이와 같은 요구에 부응하기 위하여 여러가지 노광방법이 연구되고 있다.

그런데 예를 들면, 64M비트 DRAM 클라스의 차세대 디바이스 패턴으로 되면, 지금까지의 레티클을 사용한 스텝퍼 노광방식으로는 레지스트 패턴의 해상(解像)한계가 된다.

따라서 예를 들면 일본국 특허공개공보 소58-173744호, 특허공고공보 소62-59296호 등에 나타나 있는 바와 같은 위상 쉬프트 마스크라는 새로운 방식의 레티클이 제안되고 있다. 이 위상 쉬프트 레티클을 사용한 위상 쉬프트 리소그래피는 레티클을 투과하는 광의 위상을 조작함으로써 투영상의 분해능력 및 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 기술이다.

위상 쉬프트 리소그래피를 도면에 따라 간단하게 설명한다. 도3은 위상 쉬프트방법의 원리를 나타낸 도, 도4는 종래방법을 나타낸 도면으로서 도3(a) 및 도4(a)는 레티클의 단면도, 도3(b) 및 도4(b)는 레티클상의 광의 진폭, 도3(c) 및 도4(c)는 웨이퍼상의 광의 진폭, 도3(d) 및 도4(d)는 웨이퍼상의 광강도를 각각 나타내고, 도면부호 1은 기판, 2는 차광막, 3은 위상쉬프터, 4는 입사광을 각각 나타낸다.

종래방법에 있어서는 도4(a)에 나타낸 바와 같이 석영유리 등으로 된 기판(1)에 크롬 등으로 된 차광막(2)이 형성되어 소정의 패턴의 광투과부가 형성되어 있을 뿐이지만, 위상 쉬프트 리소그래피에서는 도3(a)에 나타낸 바와 같이 레티클상의 인접하는 광투과부 한쪽에 위상을 반전(위상차 180° )시키기 위한 투과막으로 된 위상 쉬프터(3)가 설치되어 있다. 따라서 종래방법에 있어서는 레티클상의 광의 진폭은 도4(b)에 나타낸 바와 같이 같은 위상이 되고, 웨이퍼상의 광의 진폭도 도4(c)에 나타낸 바와 같이 같은 위상이 되므로 그 결과 도4(d)와 같이 웨이퍼상의 패턴을 분리할 수 없는 데 반해, 위상 쉬프트 리소그래피에 있어서는 위상쉬프터를 투과한 광은 도3(b)에 나타낸 바와 같이 인접 패턴의 사이에서 서로 반대위상으로 이루어지기 때문에 패턴의 경계부에서 광강도가 0으로 되어 도3(d)에 나타낸 바와 같이 인접하는 패턴을 명료하게 분리할 수 있다. 이와 같이 위상 쉬프트 리소그래피에 있어서는 종래에는 분리할 수 없었던 패턴도 분리 가능하게 되어 해상도를 향상시킬 수 있는 것이다.

다음으로, 위상 쉬프트 레티클의 제조공정의 일예를 도면을 참조하면서 설명한다.

도5는 위상 쉬프트 레티클의 제조공정올 나타낸 단면도로서, 도면중 도면부호 11은 석영기판, 12는 크롬막, 13은 레지스트층, 14는 전리방사선, 15는 레지스트 패턴, 16은 에칭가스 플라즈마, 17은 크롬패턴, 18은 산소 플라즈마, 19는 투명막, 20은 레지스트층, 21은 전리방사선, 22는 레지스트 패턴, 23은 에칭가스 플라즈마, 24는 위상 쉬프트 패턴, 25는 산소 플라즈마를 각각 나타낸다.

우선, 도5(a)에 나타낸 바와 같이, 광학연마된 석영기판(11)에 크롬막(12)을 형성하고, 이어 클로로메틸화 폴리스틸렌 등의 전리방사선 레지스트를 스핀코팅 등의 통상의 방법으로 균일하게 도포한 후 가열건조 처리하여 두께 0.1∼2.0㎛ 정도의 레지스트층(13)을 형성한다. 여기서 가열건조처리는 사용하는 레지스트의 종류에 따라 다르기도 하지만, 통상 ±80∼150℃에서 20∼60분 정도 행한다.

다음에 도5(b)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(13)에 통상의 방법에 따라 전자선 묘화장치 등의 노광장치에 의해 전리방사선(14)으로 패턴을 묘화하고, 에틸셀로 솔브나 에스테르 등의 유기용제를 주성분으로 하는 현상액으로 현상한 후, 알코올로 린스하여 도5(c)에 나타낸 바와 같은 레지스트 패턴(15)을 형성한다.

그 후 필요에 따라서 가열처리 및 디스컴(descum)처리를 하여 레지스트패턴(15)의 에지부분 등에 남아있는 레지스트 조각이나 털형상의 불필요한 레지스트를 제거한 후, 도5(d)에 나타낸 바와 같이 레지스트 패턴(15)의 개구부에서 노출하는 피가공부분 즉, 크롬층(12)을 에칭가스 플라즈마(16)로 드라이에칭하여 크롬 패턴(17)을 형성한다. 또한 이 크롬 패턴(17)의 형성은 에칭가스 플라즈마(16)에 의한 드라이에칭 대신에 습식식각(wet etching)으로 해도 되는 것이 당업자간에 알려져 있다.

이와 같이 하여 에칭한 후, 도5(e)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(15) 즉, 잔존하는 레지스트를 산소 플라즈마(18)로 회화(灰化)제거하여 도5(f)에 나타낸 바와 같은 포토마스크를 완성시킨다. 또한 이 처리를 산소 플라즈마(18)에 의한 회화처리 대신에 용제박리에 의해 행하는 것도 가능하다.

이어서 이 포토마스크를 검사하여 필요에 따라서는 패턴을 수정하여 세정한 후, 도5(g)에 나타낸 바와 같이, 크롬 패턴(17)상에 Si0₂등으로 된 투명막(19)을 형성한다. 다음에 도5(h)에 나타낸 바와 같이, 투명막(19)상에 상기와 동일한 방식으로 클로로메틸화 폴리스틸렌 등의 전리방사선 레지스트층(20)을 형성하고, 도5(i)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(20)에 통상의 방법에 따라 얼라이먼트(alignment)를 하고, 전자선 노광장치 등의 전리방사선(21)으로 소정의 패턴을 묘화하고, 현상, 린스하여 도5(j)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(22)을 형성한다.

다음에 필요에 따라서 가열처리 및 디스컴처리를 한 후, 도5(k)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(22)의 개구부에서 노출하는 투명막(19) 부분을 에칭가스 플라즈마(23)로 드라이에칭하여 위상 쉬프터 패턴(24)을 형성한다.

또한 이 위상 쉬프터 패턴(24)의 형성은 에칭가스 플라즈마(23)에 의한 드라이에칭 대신에 습식식각으로 해도 되는 것이다.

다음에 남아있는 레지스트를 도5(l)에 나타낸 바와 같이, 산소플라즈마(25)로 회화제거한다. 이상의 공정에 의해 도5(m)에 나타낸 바와 같은 위상 쉬프터(24)를 갖는 위상 쉬프트 마스크가 완성된다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 위상 쉬프트 레티클의 제조방법에 있어서, 위상 쉬프터를 형성하는 투명막(19)의 깊이 방향의 에칭제어는 정확하게 하지 않으면 안된다. 특히 기판(11)과 투명막(19)이 같은 SiO₂계의 재료로 이루어지므로 투명막(19)의 에칭이 완료된 후에도 에칭을 계속하면 기판(11)도 에칭되게 되어 위상 쉬프터의 위상 쉬프트량이 180°보다 커져서 정확한 패턴의 전사(轉寫)가 어려워지게 된다.

그래서 본 출원인은 위상 쉬프터를 형성하는 투명막과 기판 사이에 에칭 스톱퍼층을 설치하고, 이 층에 의하여 에칭을 자동적으로 정지하는 것을 일본국 특허출원 평2-29801호, 특허출원 평2-181795호로서 제안했다. 이들 출원에서 제안한 에칭 스톱퍼층용 재료는 탄탈, 몰리브덴, 텅스텐, 질화실리콘, SnO₂등이 있다. 이 중에서 현상태에서의 에칭스토퍼로서는 SnO₂가 사용되고 있다. SnO₂는 투명도전막으로서 널리 알려져 있지만, 자외영역에서는 흡수성이 있어 투과율이 저하된다. i선 투과율 85% 이상을 확보하기 위해서는 막두께를 15nm이하로 할 필요가 있다. 또한 위상 쉬프터층과의 선택비도 10 이하로 불충분하다.

또한, 이와 같은 재료로 된 에칭 스톱퍼층으로는 충분히 만족할 수 있도록 정확하게 에칭을 정지하는 것은 반드시 용이하다고는 할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 에칭 스톱퍼층으로서 에칭 선택성이 우수하고 확실하게 자동적으로 에칭을 정지할 수 있는 재료로 된 막을 사용한 위상 쉬프트 포토마스크를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 관한 위상 쉬프트 포토마스크 제조방법의 공정을 나타낸 단면도.

도2는 본 발명에 관한 다른 위상 쉬프트 포토마스크의 제조공정을 나타낸 단면도.

도3은 위상 쉬프트 방법의 원리를 나타낸 도.

도4는 종래 방법을 나타낸 도.

도5는 종래의 위상 쉬프트 포토마스크의 제조공정을 나타낸 도.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 실용적이고 정밀도가 높은 위상 쉬프트 레티클의 위상 쉬프터를 개발하기 위해 연구한 결과, Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO등의 혼합물이 에칭선택성, 내습성이 우수한 것을 발견하여 이에 의거하여 본 발명을 완성한 것이다.

즉, 본 발명의 위상 쉬프트 포토마스크는 적어도 기판과 그 표면에 차광 패턴을 통하여 또는 직접 설치된 산화실리콘을 주성분으로 하는 재료로 된 위상 쉬프터 패턴으로 된 위상 쉬프트 포토마스크에 있어서, 기판 표면에 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물로 된 막을 갖추어서 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 위상 쉬프트 포토마스크는 기판과 위상 쉬프터용 투명막의 사이에 에칭 스톱퍼층으로서 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물로 된 막을 설치한 것을 특징으로 하는 것이다. Al₂O₃는 일반적으로 단파장측에서는 투과율이 좋은 재료로 알려져 있다. i선 투과율도 90% 이상이다. 단, 포토마스크의 세정공정에 필요한 내산성이 띨어져서 실용이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 에칭 스톱퍼층으로서 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물을 사용함으로써 투과율을 거의 저하하지 않고 내산성을 향상시킨 젓을 특징으로 한다. 이하에서 이 위상 쉬프트 포토마스크의 제조방법에 대하여 설명하면서 본 발명의 위상 쉬프트 포토마스크의 실시예에 대하여 설명한다.

도1은 본 발명에 관한 상기 위상 쉬프트층을 갖는 포토마스크(위상 쉬프트포토마스크)의 제조방법의 공정을 나타낸 단면도이고, 도면중 도면부호 30은 기판, 31은 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물로 된 에칭 스톱퍼층, 32는 차광층, 33은 레지스트층, 34는 전리방사선, 35는 레지스트 패턴, 36은 에칭가스 플라즈마, 37은 차광 패턴, 38은 산소 플라즈마, 39는 투명막, 40은 레지스트층, 41은 전리방사선, 42는 레지스트 패턴, 43은 반응성이온, 44는 위상 쉬프트 패턴, 45는 산소 플라즈마를 각각 나타낸다.

우선, 도1(a)에 도시한 바와 같이, 광학연마된 기판(30)상에 10∼500nm 두께의 균일한 에칭 스톱퍼층(31), 10∼200nm 두께의 차광층(32)을 순차적으로 형성하고 또 클로로메틸화 폴리스틸렌 등의 전리방사선 레지스트를 스핀코팅 등의 통상적인 방법으로 균일하게 도포하고 가열건조처리를 하여 두께 0.1∼2.0㎛ 정도의 레지스트층(33)을 형성한다. 여기에서 기판(30)으로는 위상 쉬프트 마스크가 i선이나 엑시머 레이저 등의 단파장용인 것임을 고려하면, 석영 또는 고순도 합성석영이 바람직하지만, 그 외에도 저팽창 유리, 백판(白板), 청판(SL), MgF₂, CaF₂등을 사용할 수 있다. Al₂O₃에 대한 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO의 조성비는 Al₂O₃에 대해 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO중에서 1종에서 4종의 화합물이 10mol% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 이들 화합물이 함유됨으로써 농황산(H₂SO₄) 80℃에 침지한 경우 Al₂O₃만으로는 1nm/min으로 막이 줄어드는 현상이 발생하지만, MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO를 함유시킴으로써 능황산(H₂SO₄) 80℃에 대해서도 막이 줄어드는 현상이 발생하지 않게된다. 세정에 의해 스톱퍼층에 막이 줄어드는 현상이 발생하면 위상 쉬프터층이 있는 부분과 없는 부분의 위상차가 변화하게 된다. 또 차광층(32)은 크롬박막을 단층 또는 다층으로 형성함으로써 형성할 수 있지만, 그 외에도 질화크롬, 산화크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 실리사이드 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 가열건조처리는 레지스트의 종류에 따라 다르지만 통상 80∼200℃에서 5∼60분 정도를 행한다.

다음에, 도1(b)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(33)에 통상의 방법에 따라 전자선 묘화자이 등의 전리방사선(34)에 의한 노광장치로 소정의 패턴을 묘화하고 에틸셀로솔브나 에스테르 등의 유기용제를 주성분으로 하는 현상액으로 현상한 후에 알코올로 린스하면 도1(c)에 나타낸 바와 같은 레지스트 패턴(35)이 형성된다.

그리고, 필요에 따라 가열처리 및 디스컴처리를 하여 레지스트 패턴(35)의 에지부분 등에 잔존하는 레지스트 조각, 털형상의 불필요한 레지스트를 제거한 후, 도1(d)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(35)의 개구부에서 노출하는 피가공부분 즉, 차광층(32)을 에칭가스 플라즈마(36)로 드라이에칭하여 차광 패턴(37)을 형성한다. 또 이 차광 패턴(37)의 형성은 플라즈마(36)에 의한 드라이에칭 대신에 습식식각으로 해도 된다.

이와 같이 하여 에칭한 후, 도1(e)에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트(35)를 산소 플라즈마(38)로 회화제거하여 도1(f)에 나타낸 바와 같은 기판(30)상에 에칭 스톱퍼층(31)이 형성되고 또 그 위에 소정의 차광 패턴(37)이 형성된 포토마스크를 형성한다. 또 이 처리는 산소 플라즈마(38)에 의한 회화처리대신에 용제박리로 하는 것도 가능하다.

이어서, 이 포토마스크를 검사하여 필요에 따라서는 패턴에 수정을 가해 세정한 후, 도1(g)에 나타낸 바와 같이, 차광 패턴(37)상에 증착, 스핀 온 글라스(이하 SOG라함)로 SiO₂를 주성분으로 하는 투명막(39)을 형성한다. 투명막(3g)의 막두께(d)는 투명막(39)을 형성하는 재료의 굴절율을 n, 노광파장을 λ로 하면, d =λ/2(n-1)로 주어지는 값으로, SOG를 사용한 경우에는 n=1.45이고, λ=365nm로 하면 d의 값은 약 406m이다.

다음에, 도1(h)에 나타낸 바와 같이, 투명막(39)상에 상술한 것과 동일한 방식으로 클로로메틸화 폴리스틸렌 등의 전리방사선 레지스트를 균일하게 도포하여 레지스트충(40)을 형성하고, 도1(i)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(40)에 통상의 방법에 따라 얼라이먼트를 하여 전자선 노광장치 등의 전리방사선(41)으로 위상을 쉬프트해야 할 위치에 소정의 패턴을 묘화하고 소정의 현상액으로 현상, 린스하여 도1(j)에 나타낸 바와 같이 레지스트 패턴(42)을 형성한다.

이어서, 필요에 따라 가열처리 및 디스컴처리를 한 후, 도1(k)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(42)의 개구부에서 노출하는 투명막(39) 부분을 CF₄, C₂F₆, CHF₃+ O₂및 이들 혼합가스를 사용한 반응성 이온(43)에 의한 반응성이온 에칭으로 드라이에칭하여 위상 쉬프트 패턴(44)을 형성한다. 또 이 위상 쉬프트 패턴(44)의 형성은 반응성이온 에칭대신에 불산계의 용액에 의한 습식식각으로 해도 된다.

이 때, 종래의 방법에서는 에칭이 기판(30)에까지 이르게 되어 에칭의 종점판정이 어렵거나 기판(30)도 에칭되게 디어 위상 쉬프터의 위상 쉬프트량이 180°보다 커져서 정확한 패턴의 전사가 어려워진다는 문제가 있었지만, 본 발명에 있어서는 상기 불소계의 반응성이온에 대하여 에칭내성이 크고 내습성이 우수한 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO 등의 혼합물을 에칭 스톱퍼층(31)으로 사용하고 있으므로 투명막(39)을 확실하게 에칭할 수 있음과 동시에 자동적으로 에칭을 정지시킬 수 있어 보다 고품질의 위상 쉬프트 포토마스크를 작성할 수 있다.

다음에 도1(l)에 나타낸 바와 같이, 잔존한 레지스트를 산소 플라즈마(45)로 회화제거한다. 이에 의하여 도1(m)에 나타낸 바와 같은 고정밀도인 위상 쉬프트 포토마스크가 완성된다. 또 이 처리는 산소 플라즈마(45)에 의한 회화처리 대신에 용제박리에 의해 하는 것도 가능하다.

그리고 이와 같은 에칭 스톱퍼층은 도3에 나타낸 바와 같은 위상 쉬프트 포토마스크에 한정하지 않고 다른 구조의 위상 쉬프트 포토마스크에도 적용할 수 있다. 그 일예로서 본 출원인이 일본국 특허출원 평2-181795호에서 제안한 자기정합형 위상 쉬프트 포토마스크에 이 에칭 스톱퍼층을 적용한 경우에 관해서 다음에 간단하게 설명한다.

도2는 이와 같은 위상 쉬프트 포토마스크의 제조공정올 나타낸 단면도이고, 도면중 도면부호 50은 기판, 51은 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물로 된 에칭 스톱퍼층, 52는 레지스트 패턴, 56은 전리방사선, 57은 에칭가스 플라즈마, 58은 차광 패턴, 59는 산소 플라즈마, 60은 레지스트층, 61은 백(back)노광, 62는 반응성이온, 63은 위상 쉬프터 패턴, 64는 산소 플라즈마를 각각 나타낸다.

우선 도2(a)에 나타낸 바와 같이, 광학연마된 기판(50)상에 10∼500nm 두께의 균일한 에칭 스톱퍼층(51)과 SiO₂를 주성분으로 하는 막두께 d = λ/2(n-1)의 투명막(52)과 50∼200nm의 차광층(53)을 순차적으로 형성하여 포토마스크 블랭크스를 구성한다.

그 다음에 이 포토마스크 블랭크스상에 클로로메틸화 폴리스틸렌 등의 전리방사선 레지스트를 스핀코팅 등의 통상의 방법으로 균일하게 도포하고 가열건조처리를 하여 두께 0.1∼2.0nm 정도의 레지스트층(54)을 형성한다.

여기에서 기판(50)으로서는 본 발명의 위상 쉬프트 마스크가 통상 i선이나 엑시머 레이저 등의 단파장용인 것임을 고려하면 석영, 고순도석영, MgF₂, CaF₂등을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 그것보다 장파장인 경우에는 저팽창유리, 백판유리, 청판유리 등을 사용해도 된다. 또한 에칭 스톱퍼층(51)은 도1의 경우와 마찬가지로 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO 등을 사용하여 형성한다. 또한 투명막(52)은 고순도인 SiO₂막이 바람직하고, 이 막의 코팅법으로는 스퍼터법, CVD법 또는 SOG에 의한 코팅(예를 들면 siloxne을 스핀코팅하고 가열하여 SiO₂막을 형성)이 채용된다. 또 차광층(53)은 크롬, 질화크롬, 산화크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 몰리브덴 실리사이드 등의 박막을 단층 또는 다층으로 형성함으로써 형성할 수 있다.

또한 레지스트의 가열건조처리는 레지스트의 종류에 따라 다르지만 통상 80∼200℃에서 5∼60분간 정도를 행한다.

다음에 도2(b)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(54)에 통상의 방법을 따라 전자선 묘화장치 등의 전리방사선(56)에 의한 노광장치로 소정의 패턴을 묘화하고, 에틸솔로솔브나 에스테르 등의 유기용제를 주성분으로 하는 현상액으로 현상한 후에 알코올로 린스하면, 도2(c)에 나타낸 바와 같은 레지스트 패턴(55)이 형성된다.

다음에 필요에 따라 가열처리 및 디스컴처리를 하여 레지스트 패턴(55)의 에지부분 등에 잔존한 레지스트 조각, 털형상의 불필요한 레지스트를 제거한 후, 도2(c)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 패턴(55)의 개구부에서 노출하는 피가공부분 즉, 차광층(53)을 에칭가스 플라즈마(57)로 드라이에칭하여 차광 패턴(58)을 형성한다(도2(d)). 또 이 차광 패턴(58)의 형성은 에칭가스 플라즈마(57)에 의한 드라이에칭 대신에 습식식각으로 해도 된다.

이와 같이 하여 에칭한 후, 도2(d)에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트(55)를 산소 플라즈마(59)로 회화제거하여 도2(e)에 나타낸 바와 같은 기판(50)상에 에칭 스톱퍼층(51)이 형성되고 그 위에 위상 쉬프트층(52)이 형성되며, 또 그 위에 소정의 차광 패턴(58)이 형성된 포토마스크가 형성된다. 또 잔존하는 레지스트(55)의 제거처리는 산소 플라즈마(59)에 의한 회화처리 대신에 용제박리에 의해 하는 것도 가능하다.

이어서, 이 포토마스크를 검사하여 필요에 따라서는 패턴을 수정하여 세정한후, 도2(f)에 나타낸 바와 같이, 차광 패턴(58)상에 OFPR-800 등의 포토레지스트를 스핀코팅 등의 통상의 방법으로 균일하게 도포하고 가열건조처리를 하여 두께 1∼2㎛ 정도의 레지스트층(60)을 형성한다.

또 이어서, 유리기판(50)측에서 상기 레지스트층(60)을 백 노광(61)하고 테트라메틸 암모늄 하이드로옥사이드를 주성분으로 하는 알칼리 수용액으로 현상하고 순수한 물(純水)로 린스하여 차광 패턴(58)상에 레지스트 패턴이 놓인 패턴을 형성한다.

다음에 도2(g)에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴의 개구부에서 노출하는 피가공부분, 즉 위상 쉬프트층(52)을 CF₄, C₂F₆, CHF₃+O₂및 이들의 혼합가스를 사용한 반응성이온(62)에 의한 반응성이온 에칭으로 드라이에칭하여 위상 쉬프터패턴(63)을 형성한다(도2(h)).

이어서, 이 기판을 초산 제2세륨 암모늄을 주성분으로 하는 에칭액으로 처리하여 위상 쉬프터(63)와 레지스트(60) 사이에 끼워진 차광막(58)을 사이드 에칭한다. 이 사이드 에칭량은 패턴의 종류나 크기에 따라 다르지만, 통상 0.1∼0.5㎛ 정도이다.

이와 같이 하여 에칭한 후, 도2(i)에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트(60)를 산소 플라즈마(64)로 회화제거하여 도2(j)에 나타낸 바와 같은 자기정합헝 위상 쉬프트 마스크가 완성된다.

이 경우에도 도1의 경우와 마찬가지로 상기 불소계의 반응성이온에 대해 에칭내성이 크고 내습성이 우수한 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, HfO 등의 혼합물올 에칭스톱퍼층(51)으로 사용하고 있으므로 투명막(52)을 확실하게 에칭할 수 있음과 동시에 자동적으로 에칭을 정지시킬 수 있어 보다 고품질의 위상 쉬프트 포토마스크를 작성할 수 있다.

본 발명의 위상 쉬프트 포토마스크를 실시예에 의거하여 설명하였는데, 본 발명은 이 실시예에 한정되지 않고 여러가지 변형이 가능하다. 또한 상기 재질의 에칭 스톱퍼층을 적용할 수 있는 위상 쉬프트 포토마스크의 타입에 대해서는 이상의 예에 한정하지 않고 종래 공지의 어떤 타입, 예를 들면 하프톤(half-tone) 위상쉬프트 포토마스크에도 적용할 수 있다.

본 발명의 상기 위상 쉬프트 포토마스크에 있어서는 기판표면에 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물이 에칭 스톱퍼층으로서 작용하여 위상 쉬프터용 투명막을 확실하게 에칭할 수 있음과 동시에, 자동적으로 에칭을 정지시킬 수 있으므로 보다 고품질의 위상 쉬프트 포토마스크가 된다.

또한 상기 막은 내습성이 우수하므로 이와 같이 하여 작성된 위상 쉬프트 포토마스크는 환경에 의한 열화가 적어 수명이 길어지게 된다.

Claims

(정정)적어도 기판과, 그 표면에 차광 패턴을 통하여 또는 직접 실치된 산화실리콘을 주성분으로 하는 재료로 된 위상 쉬프터 패턴으로 된 위상 쉬프트 포토마스크에 있어서, 상기 기판표면에 Al₂O₃와 MgO, ZrO₂, Ta₂O₅, 또는 HfO의 혼합물로 된 막을 갖추어서 이루어진 것을 특징으로 하는 위상 쉬프트 포토마스크.