KR100294869B1

KR100294869B1 - 위상시프트마스크

Info

Publication number: KR100294869B1
Application number: KR1019940021152A
Authority: KR
Inventors: 스가와라미노루
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 2001-10-24
Also published as: US5487963A; JPH0764273A; KR950006960A

Abstract

미세 구조로 반복 배치된 직사각형 형상의 고립 패턴을 형성하는데에 적합한 위상 시프트 마스크를 제공한다.

위상 시프트 마스크에는 제1 광 투과 영역(10)을 이루는 정사각형 형상의 패턴과, 제1 광 투과 영역으로부터의 투과광과 180도의 위상차를 갖는 투과광을 공급하는 제2 광 투과 영역(11)을 이루는 정사각형 형상의 패턴이 번갈아 또 반복 배치된다. 쌍방의 영역(10, 11)으로부터의 투과광이 간섭에 의해 서로 인접하는 패턴의 광 강도를 증가하고, 또한 종래에는 패턴 형성에 유해(有害)하였던 사이드 로브 광이 인접하는 패턴의 메인 로브 광의 강도를 높이기 때문에, 역으로 양호한 패턴 형성에 기여한다. 특히 미세 구조의 반복 패턴인 반도체 집적 회로의 콘택트 홀의 제작에 적용할 수 있다.

Description

위상 시프트 마스크

제1도는 본 발명의 실시예에 관계되는 위상 시프트 마스크의 모식적 평면도.

제2도는 제1도의 실시예의 위상 시프트 마스크의 모식적 단면도.

제3a ~ d도는 각각 제1 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

제4a ~ d도는 각각 제1 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

제5a ~ d도는 각각 제2 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

제6a ~ d도는 각각 제2 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

제7a ~ d도는 각각 제3 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

제8a ~ d도는 각각 제3 실시예의 위상 시프트 마스크를 작성하는 공정 부분을 순차적으로 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 투과 기판 2 : 차광막

3 : 제1회째의 묘화에 이용되는 레지스트

3' : 제2회째의 묘화에 이용되는 레지스트 4 : SOG

5 : 대전 방지막 10 : 제1 광 투과 영역

11 : 제2 광 투과 영역 12 : 차광 영역

R1 : 제1회째의 묘화의 전자선 묘화 영역

R2 : 제2회째의 묘화의 전자선 묘화 영역

본 발명은 위상 시프트 마스크에 관한 것이다. 본 발명에 관련되는 위상 시프트 마스크는 각종 패턴 형성 기술에 이용할 수 있고, 예를 들면 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 웨이퍼 상의 레지스트 패턴을 특히 수율 좋게 형성하는 것을 가능하게 한 것이다.

반도체 디바이스에서는 패턴의 가공 치수가 해마다 미세화되고 있어, 차광 영역 및 광 투과 영역만으로 구성되는 종래형의 포토 마스크에서는 이와 같은 미세 패턴의 해상이 불충분해지고 있다. 이를 위하여, 종래형의 포토 마스크에 대신하여, 종래형 마스크에서는 해상 불가능한 미세 패턴을 해상할 수 있는 위상 시프트 마스크가 각광을 받고 있다. 위상 시프트 마스크는 패턴을 형성하는 통상의 제1 광 투과 영역과 이 제1 광 투과 영역으로부터의 투과광과 위상이 180도 다른 투과광을 공급하는 보조적인 제2 광 투과 영역을 구비한다.

위상 시프트 마스크를 예를 들면, 콘택트 홀로 대표되는 고립 패턴의 형성에 이용하는 경우에는 주 패턴으로부터의 투과광과 상대적으로 위상이 180도 다른 투과광을 공급하는 보조 패턴을 주 패턴 근방에 배치하는 아우트리거 방식, 동일한 보조 패턴을 주 패턴에 인접 배치하는 림 방식 또는 주 패턴으로부터의 투과광과 상대적으로 위상이 180도 다른 반투과광을 공급하는 반(半) 차광부를 설치한 하프 톤 방식 등의 위상 시프트 마스크들이 주로 이용된다. 이들 종래의 위상 시프트 마스크는 패턴이 비교적 조밀하게 배치되어 있지 않는 경우에 사용할 수 있고, 종래형 마스크에 비하여 현저한 해상성 및 촛점 심도의 향상을 제공한다.

종래는 상기 각 방식의 위상 시프트 마스크를 이용하여 비교적 조밀하게 배치되어 있는 다수의 직사각형 형상의 고립 패턴을 형성하는 경우에는 다음에 서술하는 바와 같은 결점이 있었다.

아우트리거 방식 및 림 방식에서는 1개의 직사각형 패턴을 형성하는데 필요한 마스크 영역의 폭은, 마스크 상의 패턴 폭의 2배보다도 크게 되기 때문에, 웨이퍼상에서 서로 인접하는 2개의 패턴간의 이격 거리(이하, 패턴 간격이라 칭함)를 적게하는 것이 곤란하고, 특히 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 1 : 1과 같은 좁은 간격으로 직사각형 형상 패턴을 배치하는 것은 원리적으로 불가능하다.

상기 하프 톤 방식의 경우에는 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 1 : 1이 되도록 패턴을 배치할 수 있지만, 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 때, 1개 패턴의 사이드 로브 광이 이웃하는 패턴의 메인 로브 광에 중첩하고, 게다가 사이드 로브 광과 메인 로브 광과는 그 위상이 180도 다르기 때문에, 사이드 로브 광이 본래의 위상 시프트의 효과를 현저하게 감소시키는 동시에, 양호한 패턴의 형성을 방해한다는 결점이 있었다.

또한, 위상 시프트 방식을 이용하지 않는 종래형의 마스크에서도, 상기와 마찬가지로, 1개 패턴의 사이드 로브 광이 이웃하는 패턴의 메인 로브 광에 중첩하고, 게다가 사이드 로브 광과 메인 로브 광은 그 위상이 상대적으로 180도 다르기 때문에, 사이드 로브 광이 양호한 패턴 형성에 방해가 된다. 이 때문에, 종래에는 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 거의 1 : 1이 되도록 미세한 직사각형 패턴을 배치하는 것은 특히 곤란하였다.

본 발명은 상기 직사각형 형상의 반복 패턴의 형성을 감안하여, 콘택트 홀등의 미세한 직사각형 형상의 패턴을, 그 패턴 간격을 좁게 배치한 경우에도, 양호한 미세 패턴을 형성할 수 있도록 개량된 위상 시프트 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 시프트 마스크는 차광 영역, 제1 광 투과 영역 및 상기 제1 광 투과 영역으로부터의 투과광과 상대적으로 위상이 180도 다른 투과광을 공급하는 제2 광 투과 영역을 포함하는 위상 시프트 마스크에 있어서, 상기 제1 광 투과 영역 및 상기 제2 광 투과 영역을 각각 형성하는 각 패턴이 거의 동일한 직사각형 형상을 이루며, 또한 종 및 횡 방향으로 번갈아 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 각 패턴이 종 및 횡 방향 각각으로 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 바람직하게는 약 1 : 0.6 ~ 약 1 : 1.5의 범위로, 특히 바람직하게는 약 1 : 0.8 ~ 약 1 : 1.2의 범위로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 각 패턴을 정사각형 형상의 패턴으로 하는 것도 바람직한 형태이다.

본 발명의 위상 시프트 마스크에서는, 제1 광 투과 영역을 투과한 광과 제2 광 투과 영역을 투과한 광과는 그 위상이 상대적으로 180도 다르게 되어 있고, 게다가 제1 광 투과 영역과 제2 광 투과 영역이 종 및 횡 방향으로 번갈아 배치되어 있기 때문에, 쌍방의 광 투과 영역을 투과한 광이 패턴 밖의 영역에서 그 강도를 보상하기 때문에, 제1 및 제2의 광 투과 영역에 의해 각각 형성되는 각 패턴의 해상성 및 촛점 심도의 향상이 가능해진다.

또한, 종래에 문제가 되었던 1개 패턴의 사이드 로브 광이 이웃하는 패턴의 메인 로브 광에 중첩되어 양호한 패턴을 형성할 수 없게 된다는 결점은, 본 발명에서는 1개 패턴의 사이드 로브 광과 인접하는 패턴의 메인 로브 광과는 그 위상이 같아지기 때문에, 서로 인접하는 패턴 내에서 투과광의 강도를 상승시켜서, 사이드 로브 광이 종래와는 반대로 양호한 패턴 형성에 기여한다.

특히 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 약 1 : 0.6 ~ 약 1 : 1.5 의 범위가 되도록, 바람직하게는 약 1 : 0.8 ~ 약 1 : 1.2 의 범위가 되도록 각 광 투과 영역을 이루는 패턴을 배치함으로써, 인접하는 각 광 투과 영역을 투과한 광이 각 패턴 내에서 그 강도를 서로 강하게 하는 동시에 패턴 밖의 영역에서 그 강도를 서로 약하게 하여 상기 효과를 높일 수 있다.

각 패턴을 정사각형 패턴으로 함으로써, 소정의 노광광(露光光)에 있어서 종 및 횡 방향에서 상기 투과광의 간섭에 의한 해상도 및 촛점 심도의 향상이 가장 적절해지도록 그 배치를 선정할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명 및 그 실시예를 설명한다. 단, 각 실시예의 구성은 간단하게 예시하며, 본 발명을 그 실시예의 구성에만 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 또한, 이하에서 참조하는 각 도면에서는 이해를 용이하게 하기 위하여, 동일한 요소 또는 동일한 작용을 행하는 요소에는 동일한 참조 부호를 붙인다.

제1도 및 제2도는 각각 본 발명의 한 형태를 이루는 위상 시프트 마스크의 구성을 예시하는 모식적 평면도 및 단면도이다. 이 위상 시프트 마스크는 차광 영역(12)를 포함하는 전체 영역 내에 정사각형 형상의 제1 광 투과 영역(10)과 이 제1 광 투과 영역으로부터의 투과광과 위상이 180도 다른 투과광을 공급한다. 같은 크기의 정사각형 형상의 제2 광 투과 영역(11)이 종 및 횡 방향으로 번갈아 반복 배치된다. 정사각형 형상의 패턴의 폭과 그 패턴 간격과의 비율은 종 및 횡 방향으로 각각 1 : 1로 선정되어 있다.

제2도에 도시한 바와 같이, 기판(1) 상에 부착 형성된 차광막(2)에 의해 정사각형 형상의 제1 및 제2 광 투과 영역(10, 11)이 형성된다. 제1 광 투과 영역(10)은 통상의 광 투과 영역으로 구성되고, 한편 제2 광 투과 영역(11)은 기판(1)에 에칭 가공되어 형성된 위상 시프트 영역으로서 구성되어 있다. 또한, 제2 광 투과 영역(11)은 제2도의 구성에 대신하여 투과광에 위상 시프트를 제공할 수 있는 위상 시프트 재료에 의해 형성된 영역으로 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 위상 시프트 마스크에서 제2 광 투과 영역(11)을 편의상 위상 시프트 영역이라고도 부르지만, 실제로는 제1 광 투과 영역(10)과 제2 광 투과 영역(11) 사이의 위상 시프트 양은 주목하는 한쪽 영역의 투과광과 다른쪽 영역의 투과광에 있어서의 상대적인 위상 관계로 규정되는 것이다.

이하, 본 발명에 기초하여 시험 제작된 각 실시예의 위상 시프트 마스크 및 이 실시예와 대비하기 위하여 시험 제작된 비교예의 위상 시프트 마스크에 대하여 그 구조, 제조 방법 및 노광 결과를 기술한다.

[제1 실시예]

제1 실시예의 위상 시프트 마스크에 있어서, 위상 시프트 영역을 이루는 제2 광 투과 영역(11)은 예를 들면, SOG(Spin On Glass)에 의해 형성된다. 기판 상에 형성되는 SOG막에 대하여 λ를 노광광의 파장, n을 SOG의 굴절률로 하여, d = λ/ (2 (n - 1))을 만족시키도록 SOG의 두께(d)를 정한다. 이 구성에 의해 제1 광 투과 영역(10)을 투과한 광과 제2 광 투과 영역(11)을 투과한 광과는 그 위상이 180도 달라진다.

제3a~d도 및 제4a~d도는 각각 제1 실시예의 위상 시프트 마스크를 실제로 제조하는 방법을 제조 공정 순으로 도시한 단면도이다. 또한, 이 실시예에서는 레지스트로서 포지티브형을 채용하고, 또한 에칭 공정으로서 전부 드라이 에칭을 채용하였다. 석영으로 이루어진 기판(1)상에 크롬으로 이루어진 차광막(2)를 스퍼터링법에 따라 형성하고, 그 위에 레지스트(3)을 도포하여 제3a도에 도시한 구조를 얻었다.

계속하여, 전자선 묘화 장치에 의한 제1회째의 묘화 공정에서, 제3a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R1을 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제3b도에 도시한 구조를 얻었다. 현상 후의 두께는 400 nm 였다. 다음에 염소 및 산소의 혼합 가스로 크롬으로 이루어진 차광막(2)를 플라즈마 에칭하여 제3c도의 구조를 얻었다. 이 플라즈마 에칭에서는 크롬의 에칭 속도가 매분 30 nm 였다. 계속하여, 레지스트(3)을 박리하여 제3d도의 구조를 얻었다.

다음에, 위상 시프트 재료로서 SOG를 채용하고, 180도의 위상 시프트를 실현하기 위하여 막 두께 d가 d = λ/ (2(n - 1))이 되도록 SOG(4)를 도포 형성하였다. 그 위에 레지스트(3')를 도포하고, 또한 차지 업을 방지하기 위하여 대전 방지막(5)를 레지스트(3')의 위에 형성하여 제4a도의 구조를 얻었다.

계속하여, 전자선 묘화 장치에 의한 제2회째의 묘화 공정에서, 제4a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R2을 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제4b도에 도시한 구조를 얻었다. 다음에, 3불화 메탄에 의한 플라즈마 에칭에서 SOG(4)를 에칭하여 제4c도에 도시한 구조를 얻었다. 3불화 메탄에 의한 SOG(4)의 에칭 속도는 매분 60 nm 였다. 그 후, 레지스트를 박리하여 제3d도에 도시한 구조를 얻었다.

제1 실시예의 위상 시프트 마스크를 채용하여 KrF 엑사이머 레이저(파장 248 nm) 노광으로, 그 파셜 코히어런스가 0.3, NA가 0.45인 5배 축소 노광 장치, 소위 스테퍼를 이용하여 제1도에 도시한 바와 같은 배치의 정사각형 패턴을 노광 형성하였다. 정사각형의 패턴의 한변의 길이를 마스크 상에서 1.5 ㎛로 한 경우, 디포커스를 0 ㎛로 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.809이고, 얻어진 패턴의 크기는 0.32 ㎛였다. 또한, 디포커스를 0.75 ㎛로 크게 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.746이고, 얻어진 패턴의 크기는 0.33 ㎛였다. 패턴 형성 영역 이외의 부분에는 불필요한 제2의 광 강도 분포는 전혀 발생하지 않고 양호한 패턴 형성이 행해졌다. 또한 패턴의 크기는 전자선 치수 측정 장치를 이용하여 측정하였다.

[제1 비교예]

반 차광 영역에서의 진폭 투과율을 0.4로 한 하프 톤 방식의 위상 시프트 마스크를 채용하여, KrF 엑사이머 레이저(파장 248 nm) 노광으로, 그 파셜 코히어런스가 0.3, NA가 0.45인 5배 축소 노광 장치를 이용하여, 제1도에 도시한 배치의 정사각형 패턴을 노광 형성하게 하였다. 패턴 사이에서 광의 간섭 작용이 거의 발생하지 않게 된다. 상기 비율을 1 : 3 으로 한 배치에서의 패턴 간격보다도 큰 패턴 간격으로 한 경우에, 제1 실시예의 위상 시프트 마스크와 거의 같은 크기의 패턴을 노광 형성할 수 있는 크기의 정사각형 패턴(5배 래디클 상의 패턴의 한변의 길이가 1.85 ㎛)를 이용하여 상기 비율이 1 : 1 이 되도록 배치된 패턴을 노광 형성하였다. 디포커스를 0 ㎛로 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.612이고, 얻어진 패턴의 크기는 0.28 ㎛였다. 또한, 디포커스를 0.75 ㎛로 크게 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.466이고, 얻어진 패턴의 크기는 0.22 ㎛였다.

이와 같이, 제1 비교예에서는 디포커스를 크게 하였을 때에는 광 강도의 저하가 현저하고 또 이에 따르는 패턴 폭도 현저히 감소하여 양호한 패턴 형성이 가능하지 않았다. 또한, 웨이퍼 상의 패턴 형성 영역 이외의 부분에 광 근접 효과에 의해 광 강도가 0.3보다도 큰 제2의 광 강도 분포가 발생하여 본래 노광되지 않아야 될 부분의 레지스트가 감광하는 결함이 발생되었다.

[제2 비교예]

종래형의 미스크를 채용하여, KrF 엑사이머 레이저(파장 248 nm) 노광으로, 그 파셜 코히어런스가 0.3, NA가 0.45인 5배 축소 투영 노광 장치를 이용하여, 제1도에 도시한 바와 같은 배치의 정사각형 패턴을 노광 형성하게 하였다. 정사각형 패턴의 한변의 길이를 래디클 상에서 1.5 ㎛로 한 경우에 있어서, 디포커스를 0 ㎛로 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.424이고, 얻어진 패턴의 크기는 0.22 ㎛였다. 또한, 디포커스를 0.75 ㎛로 크게 하였을 때에는 웨이퍼 상의 광 강도는 0.271로 낮아져서 패턴 형성 자체가 불가능하였다.

[제2 실시예]

제2 실시예의 위상 시프트 마스크는 제1 실시예의 변형이다. 제5a~d도 및 제6a~d도는 각각 제2 실시예의 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법을 공정순으로 도시하고 있다. 제2 실시예는 SOG(4)가 차광막(2)의 하층에 형성되었다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 또한, 그것에 따라 마스크의 제조 방법이 다르다. 이 제2 실시예의 제조에 있어서도 레지스트로서 포지티브형을 채용하고, 또한 에칭 공정을 모두 드라이 에칭으로 하였다.

위상 시프트 재료로서 SOG를 선정하고, 180도의 위상 시프트를 실현하기 위하여, 그 막 두께 d가 d= λ/(2(n - 1))이 되도록 석영으로 이루어진 기판(1) 상에 SOG(4)를 도포하였다. 다음에, 크롬으로 이루어진 차광막(2)를 스퍼터링법에 따라 형성하고, 또한 그 위에 레지스트(3)을 도포하여 제5a도에 도시한 구성을 얻었다. 계속하여, 전자선 묘화 장치에 의한 제1회째의 묘화 공정에서, 제5a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R1을 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제5b도에 도시한 구조를 얻었다. 현상 후의 레지스트(3)의 두께는 400 nm였다. 다음에, 염소 및 산소의 혼합 가스에 의해 크롬으로 이루어진 차광막(2)을 플라즈마 에칭하여 제5c에 도시한 구조를 얻었다. 이 플라즈마 에칭에서는 크롬의 에칭 속도가 매분 30 nm였다. 다음에, 레지스트(3)을 박리하여 제5d도에 도시한 구조를 얻었다.

계속하여, 레지스트(3')을 도포하고, 또한 차지 업을 방지하기 위하여, 대전 방지막(5)를 레지스트(3') 상에 형성하여 제6a도에 도시한 구조를 얻었다. 전자선 묘화 장치에 의한 제2회째의 묘화 공정에서, 제6a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R2를 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제6b도에 도시한 구조를 얻었다. 다음에, 3불화 메탄에서의 플라즈마 에칭에 의해 SOG(4)를 에칭하여 제6c도에 도시한 구조를 얻었다. 이 플라즈마 에칭에서는 SOG(4)의 에칭 속도가 매분 60 nm였다. 그 후, 레지스트를 박리하여 제6d도에 도시한 구조를 얻었다.

제2 실시예에서 얻어진 위상 시프트 마스크를 채용하여 KrF 엑사이머 레이저(파장 248 nm) 노광으로, 그 파셜 코히어런스가 0.3, NA가 0.45인 5배 축소 투영 노광 장치를 이용하여, 제1도에 도시한 바와 같은 배치의 정사각형 패턴을 노광 형성하였다. 이 경우에도 제1 실시예의 위상 시프트 마스크를 채용한 경우와 같은 양호한 패턴이 얻어졌다.

[제3 실시예]

제3 실시예의 위상 시프트 마스크는 마찬가지로 제1 실시예의 변형이다. 제3 실시예의 위상 시프트 마스크는 위상 시프트 영역을 이루는 제2 광 투과 영역(11)을, 글라스 기판을 에칭 가공하여 형성하였다는 점에서 제1 실시예와 다르다. 또한, 그것에 따라 마스크 제조 방법이 다르다.

제7a~d도 및 제8a~d도를 참조하여, 제3 실시예의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명한다. 또한, 레지스트로서 포지티브형을 채용하고, 또한 에칭 공정으로서 모두 드라이 에칭을 채용하였다. 석영으로 이루어진 기판(1) 상에 크롬으로 이루어진 차광막(2)를 스퍼터링법에 따라 형성하고, 계속하여 레지스트(3)을 도포하여 제7a도에 도시한 구조를 얻었다. 다음에, 전자선 묘화 장치에 의한 제1회째의 묘화 공정에서, 제7a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R1을 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제7b도에 도시한 구조를 얻었다. 현상 후의 레지스트(3)의 두께는 400 nm 였다. 다음에, 염소 및 산소의 혼합 가스로 크롬으로 이루어진 차광막(2)을 플라즈마 에칭하여 제7c도에 도시한 구조를 얻었다. 이 플라즈마 에칭에서는 크롬의 에칭 속도가 매분 30 nm였다. 다음에, 레지스트를 박리하여 제7d도에 도시한 구조를 얻었다.

계속하여, 레지스트(3')을 도포하고, 또한 차지 업을 방지하기 위하여 대전 방지막(5)를 레지스트(3') 상에 형성하여 제8a도에 도시한 구조를 얻었다. 전자선 묘화 장치에 의한 제2회째의 묘화 공정에서, 제8a도에 도시한 바와 같이 묘화 영역 R2를 설정하고, 가속 전압 20 kV로 가속한 전자선을 조사하여 묘화를 행하였다. 전자선 레지스트의 현상 공정을 거쳐 제8b도에 도시한 구조를 얻었다. 다음에, 180도의 위상 시프트 차를 실현하기 위하여 3불화 메탄에 의한 플라즈마 중에서, 에칭 깊이 d가 d = λ/ (2(n - 1))이 되도록 글라스 기판을 에칭하여 제8c도에 도시한 구조를 얻었다. 또한, 상기 식에서 n은 기판(1)의 굴절률이다. 3불화 메탄에 의한 글라스 기판의 에칭 속도는 매분 30 nm였다. 계속하여, 레지스트를 박리하여 제8d도에 도시한 구조를 얻었다.

제3 실시예의 위상 시프트 마스크를 채용하여 KrF 엑사이머 레이저(파장 248 nm) 노광으로, 그 파셜 코히어런스가 0.3, NA가 0.45인 5배 축소 투영 노광 장치를 이용하여, 제1도에 도시한 바와 같은 배치의 정사각형 패턴을 노광 형성하였는데, 제1 실시예와 같은 양호한 패턴이 얻어졌다.

상기 각 실시예의 위상 시프트 마스크를 제조하는 공정에서, 레지스트로서 모두 포지티브형을 채용한 예를 도시하였지만, 레지스트는 특히 포지티브형에 한정하지 않고 네가티브형을 채용할 수도 있다. 이 경우, 전자선 묘화 영역이 상기 각 실시예에서 채용된 포지티브형의 경우와 반대가 된다. 또한, 위상 시프트 차를 실현하는 시프트 재료는 특히 SOG에 한정되는 것은 아니고, 레지스트, 질화 규소 등의 어떠한 투명막이라도 좋다. 또한, 차광막도 특히 크롬에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 알루미늄, 금속 실리사이드와 같은 어떠한 차광 재료를 채용하여도 좋다.

상기와 같이, 본 발명의 위상 시프트 마스크를 채용하면, 제1 광 투과 영역을 투과한 광과 제2 광 투과 영역을 투과한 광과의 상호 간섭에 의해 패턴 내에서는 투과광이 서로 그 강도를 강하게 하고, 패턴 밖에서는 반대로 그 강도를 약하게 하기 때문에, 각 패턴에서 해상도가 향상함과 동시에, 디포커스를 크게 하였을 때에도 패턴 폭의 변동이 적고, 게다가 광 근접 효과도 발생하기 어렵기 때문에 양호한 패턴을 형성할 수 있다.

상기 패턴 폭과 패턴 간격의 비율로서는 약 1 : 0.6 ~ 약 1 : 1.5 의 범위를 채용하는 것이 해상도의 향상에 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 그 비율이 약 1 : 0.8 ~ 약 1 : 1.2 의 범위이다. 상기 각 실시예에서 도시한, 특히 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 1 : 1 이 되도록 배치한 정사각형 형상 패턴에서는 해상도가 극히 양호하였다. 이 때문에, 상기 실시예의 위상 시프트 마스크는 예를 들면 반도체 집적회로에서 특히 조밀하게 배치된 미세 구조의 콘택트 홀을 용이하게 제작할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 위상 시프트 마스크에 의하면, 제1 광 투과 영역 및 제2 광 투과 영역을 각각 투과한 광 상호간에 생기는 간섭에 의해 미세 구조의 직사각형 형상 패턴의 노광 형성이 양호하게 행해지기 때문에, 본 발명은 고집적 반도체 장치의 제조를 용이하게 하는 현저한 효과를 성취한다.

Claims

차광 영역, 제1 광 투과 영역 및 상기 제1 광 투과 영역으로부터의 투과광과 상대적으로 위상이 180도 다른 투과광을 공급하는 제2 광 투과 영역을 포함하는 위상 시프트 마스크에 있어서, 상기 제1 광 투과 영역 및 상기 제2 광 투과 영역을 각각 형성하는 각 패턴이 거의 동일한 직사각형 형상을 이루고, 또한 종 및 횡 방향으로 번갈아 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
제1항에 있어서, 상기 각 패턴이 종 및 횡 방향 각각으로, 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 약 1 : 0.6 ~ 약 1 : 1.5 의 범위로 배열되는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
제1항에 있어서, 상기 각 패턴이 종 및 횡 방향 각각으로, 패턴 폭과 패턴 간격의 비율이 약 1 : 0.8 ~ 약 1 : 1.2 의 범위로 배열되는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 패턴이 정사각형 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.