KR100335735B1 - 상시프터형위상시프트포토마스크용블랭크및상시프터형위상시프트포토마스크와그제조방법 - Google Patents

상시프터형위상시프트포토마스크용블랭크및상시프터형위상시프트포토마스크와그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초LSI, 초초LSI등의 반도체소자의 고밀도 반도체 집적회로의 제작에 이용되는 포토마스크에 있어서, 웨이퍼에의 투영노광에 의해 미소패턴을 전사할 수 있는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 관한 것으로, 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 시프터층을 전면에 형성한 추에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 시프터층 표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하는 공정을 포함한다.

Description

상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크 및 상시프터형 위상 시프트 포토마스크와 그 제조방법
본 발명은 LSI, 초LSI, 초초LSI등의 고밀도 집적회로의 제조에 이용되는 포토마스크에 관한것으로, 특히 웨이퍼상에 미세한 패턴을 고밀도로 투영형성하는, 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 및 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
근년, 반도체 집적회로의 고집적화에 따라서, 이 회로제작에 이용되는 레티클에도 더욱 미세화가 요구되고 있다. 현재로는 16M의 DRAM용의 5배 레티클로 부터 전사되는 디바이스 패턴의 선폭은 0.6㎛로서 미세한 것이다. 64MDRAM의 디바이스 패턴인 경우에는 0.35㎛진폭의 해상이 필요하게 되며, 종래의 스텝퍼를 이용한 광노광방식에서는 벌써 한계에 이르고 있다. 이 때문에 광노광에서의 레티클로 부터 전사되는 디바이스 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있고, 현재상태의 스텝퍼로서 사용 가능한 방식의 위상 시프트 포토마스크가 주목되어 왔다.
위상 시프트 포토마스크에 대해서는, 특개소58-17344호, 특공소62-59296호에 이미 기본적인 생각, 원리는 기재되어 있지만, 현재상태의 광노광 시스템을 그대로 계속할 수 있는 장점이 다시 평가되어, 각종 타입의 위상 시프트 포토마스크의 개발이 적극적으로 검토되어 왔다. 투명기판상에 적어도 차광층패턴을 형성하고, 그 위에 시프터층패턴을 형성하는 상시프터형의 위상 시프트 포토마스크도 그중의 하나이다.
이 상시프터형의 위상 시프트 포토마스크를 이용하여 웨이퍼상에 투영노광하는 경우의 해상성에 대하여, 종래의 시프터층이 없는 포토마스크를 이용하여 투영노광하는 경우를 비교예로서 들어 제 7도(A) 및 제 7도(B)에 근거하여 간단히 설명한다.
제 7도(A)의 (a)는 상시프터형의 위상 시프트 포토마스크(701)을 이용하여 노광광에 의해 투영노광하는 경우의 도면을 도시한 것으로, 이 경우에서의 마스크의 출광측에서의 광의 진폭을 (b)로, 웨이퍼상에서의 광의 진폭분포를 (c)로, 웨이퍼상에서의 광의 강도분포를 (d)로 나타낸다.
또한, 제 7도(B)의 (a)는 종래의 포토마스크(701a)를 이용하여 노광광에 의해 투영노광하는 경우의 도면을 도시한 것으로, 이 경우에서의 마스크의 출광측에서의 광의 진폭을 (b)로, 웨이퍼상에서의 광의 진폭분포를 (c)로, 웨이퍼상에서의 광의 강도분포를 (d)로 나타낸다.
제 7도(A)의 (a)에서 상시프터형의 위상 시프트 포토마스크(701)는, 투명기판(702)상에 차광막(703)으로 된 소정폭, 핏치의 라인앤드스페이스 패턴과, 상기 라인앤드스페이스 패턴의 하나걸러서의 개구부와 이 개구부에 인접하는 차광막 (703)상에 걸치도록 시프터층(704)를 배치하며, 제 7도(B)의 (a)에서 종래의 포토마스크(701a)는, 투명기판(702a)상에 차광막(703a)으로 된 소정폭, 핏치의 라인앤드스페이스 패턴을 배치한다.
상시프터형의 위상 시프트 포토마스크(701)에, 노광광이 입사된 경우, 마스크 출광측에서는 제 7도(A)의 (b)와 같이 시프터층(704)을 투과한 광의 진폭은 시프터가 없는 차광막(703)의 사이를 투과한 광의 진폭과 위상이 mπ(m은 기수)어긋나 반전하도록 설정되어 있다. 이 때문에 웨이퍼상에서는 이들의 광이 서로 간섭하고, 제 7도(A)의 (c)와 같은 진폭분포가 되며, 결과로서 웨이퍼상에서의 광강도는 제 7도(A)의 (d)와 같이 된다.
이에 비하여, 종래의 포토마스크(701a)를 이용한 경우에는, 포토마스크 출광측에서의 진폭은 제 7도(B)의 (b)와 같이 각 개구부의 광은 서로 위상의 어긋남이 없고, 서로 간섭하며, 제 7도(B)의 (c)와 같은 진폭분포로 되며, 결과로서 웨이퍼상에서의 광강도는 제 7도(B)의 (d)와 같이 된다.
제 7도(A)의 (d) 경우는, 광강도분포의 산사이에 광강도가 제로로 되는 개소가 있는것에 비하여, 제 7도(B)의 (d) 경우는, 광강도분포의 산이 아래가 넓어지는 형태로 되어 있음을 알 수 있다. 즉, 웨이퍼상에서의 레지스트의 해상성에 관해서는 제 7도(A)의 (d)의 광강도분포쪽이 제 7도(B)의 (d)의 광강도 분포보다 우수한것을 알수있다.
상기내용에 있어서, 시프터층(704)의 두께를 위상차가 mπ(m은 기수)어긋나도록 하는 것이 이상적으로 가장 위상 시프트 효과가 크지만, mπ- π/3∼mπ+ π/3(m은 기수)의 범위일 때도 해상성향상에 효과가 있다.
상기한 바와 같이, 높은 해상성을 얻기 위해서는 시프터가 있는 개구부를 투과하는 노광광과 시프터가 없는 개구부를 투과하는 노광광과의 위상이 반전하도록 시프터에서 노광광의 위상변화량을 제어 할 필요가 있지만, 이 위상변화량은 이하의 (1)식에서 나타내는(라디안)으로 된다.
= 2π(n-1)d/λ (1)
단, n은 시프터(위상 시프트층)을 형성하는 재료의 노광광 파장에서의 굴절률, d는 위상 시프트막의 막두께, λ는 노광광의 파장이다.
즉, 시프터(위상 세프트층)의 막두께는 노광광의 파장과 시프트재(위상 시프트재)의 굴절률에 의해 결정되지만, 시프터(위상 시프트층)의 막두께의 콘트롤이 위상각을 제어하는데에 중요한 것으로 된다.
여기서, 노광광을 i선(365nm)로 하고, 시프터재를 이산화규소로 한경우, 시프터재의 굴절률은 약1.5이므로, 위상을 180도 어긋나게 하는데 필요한 막두께는 400nm로 된다. 또한, 이산화규소는 막형성법(成膜法)에 의하지 않고 구절률은 1.5정도이다.
또한, 차광막은 통상 크롬막으로 형성되며, 많은경우에, 막의 양측에 반사방지막을 설치한 3층구조이지만, 충분한 차광효과를 얻기 위해서는 100nm정도의 막두께가 필요하다.
패턴치수로서는, 64M DRAM용도의 5배 레티클의 경우, 대략 10∼l.5㎛이다.
이와같이, 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 경우, 두께100nm의 차광막 패턴상에 두께400nm의 위상 시프트막을 형성하게 되기 때문에, 제 5도에 도시한 종래의 제조공정에 있어서는 시프터(위상 시프트층)의 표면은 하부의 차광막패턴 요철의 영향을 받으며, 제 6도 (a)에 단면을 나타낸 바와 같은 단면으로 되며, 동일광투과부내에서 위상의 혼란이 생겨, 위상각을 정확히 제어할 수 없는 문제가 있다.
또한, 위상 시프트각이 받는 영향은 패턴의 간격과, 위상 시프트막의 막형성법, 막형성조건에 따라서 크게 달라지는 것이며, 이 것도 문제였다.
위상의 혼란을 억제하기위한 시프터의 이상적인 단면형상은 제 6도 (b)또는 (c)에 도시한 형상이다.
시프터부의 단면형상을 좋게 하기 위해서는, 시프트층을 차광막상에 평탄한 형상으로 형성할 수 있으면 좋다는 발상으로 부터, 특개소5-297569호에 제시된 것같은 도포글라스(스핀온글라스;SOG)를 평탄화막으로서 사용한다는 제안이 이루어 졌다.
그러나, 이 방법의 경우 1.0∼1.5㎛의 폭으로 높이가 약100nm의 요철 차광층상에, 요부상의 두께가 400nm로 되는 평탄화막을 SOG로 얻는것은 대단히 곤란하며, 결과적으로 시프터는 제 6도 (a)에 도시한 바와 같은 형상으로 되어버리며, 동일광 투과부내에서 위상의 혼란이 생겨, 위상각을 정확히 제어할 수 없었다.
상기와 같이, 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서는, 시프터재는하부의 차광막패턴 요철의 영향을 받으며, 소망의 단면형상을 얻을 수 없고, 시프터재의 동일광투과부내에서 위상의 혼란이 생겨, 위상각을 정확히 제어할 수 없기 때문에 이에 대한 대응이 요구되고 있다.
본 발명은 이와 같은 상황하에 포로마스크의 미세화, 고집적도화에 따라서 대응할 수 있는 고품질의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법은, 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 시프터층을 전면에 형성한 후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 시프터층 표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하는 공정을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법은 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하며, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층을 전면형성한후에, 시프터층 패턴을 형성하며, 또한/또는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴을 형성하며, 그 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하고, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 전면에 형성하고, 이어서 그 엣칭스톱퍼층상에 시프터층을 전면형성한후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 평탄화를 위한 층을 전면에 도포한 후에 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 층표면상의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하여 평탄화층으로 하는 공정을 포함하는 것이다.
그리고, 상기 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하며, 그 차광층패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하고, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층을 전면형성한 후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 시프터층패턴을 형성한 후에 평탄화층을 시프터층과 동일한 패턴으로 가공하는 것이다.
본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법은 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 시프터층을 전면에 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법에 있어서, 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 시프터층 표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하는 공정을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법은 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 평탄화층을 전면에 형성하며, 그 평탄화층상에 시프터층을 전면에 형성하며 또한/또는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴을 형성하고, 이 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하며, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 전면에 형성하고, 이어서 그 엣칭스톱퍼층상에 시프터층을 전면 형성하는 상시프터형 위상 시프트 마스크용 브랭크의 제조방법에 있어서, 평탄화를 위한 층을 전면에 도포한후에 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 층표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하여 평탄화층으로 하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 시프트층 패턴이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것이다.
또한, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층 패턴을 가지며 또한/또는 투명기판상에 순차적으로 차광층 패턴과 평탄화층과 시프터층의 엣칭스톱퍼층과 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 평탄화층이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크는 상기 투명기판상에 적어도 차광층패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 평탄화층이 시프터층과 동일한 패턴으로 가공되며, 양층으로 된 적층패턴을 투과한 노광광과 적층패턴이 없는 영역을 투과한 노광광의 위상차는
mπ- π/3 << mπ+ π/3 (m은 기수)
의 범위로 하는 것이다.
본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 브랭크는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 시프터층을 전면에 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크에 있어서, 시프터층이 연마에 의해 평탄화되어 있는것이다.
또한, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층을 가지며 또한/또는 투명기판상에 순차적으로 차광층 패턴과 평탄화층과 시프터층의 엣칭스톱퍼층과 시프터층을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크에 있어서, 평탄화층이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것이다.
그리고, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크는 상기 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크에 있어서, 평탄화층과 시프터층의 적층을 투과하는 노광광과 동일광로파장의 공기를 통과하는 노광광의 위상차는
mπ- π/3 << mπ+ π/3 (m은 기수)
의 범위로 하는 것이다.
또한, 상기 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 또는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법에 있어서는 표면요철의 평탄화를 화학적 기계 연마에 의해 행하는 것이다.
그리고, 상기 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 또는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크에 있어서는 표면요철의 평탄화를 화학적 기계연마에 의해 행하는 것이다.
본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크는 이와 같이 구성함으로써 시프터층은 하부의 차광막 패턴에 의한 단차의 영향을 받지 않고 평탄하게 형성되는 것을 가능하게 한다. 이 때문에 시프터 패턴의 시프터층 두께가 동일광투과부내(개구부내)에서 균일하며, 그에 따라 웨이퍼로의 투영노광시에 동일광투과부내(개구부내)에서 위상의 혼란이 생기지 않게된다.
결과로서 위상각의 제어가 정확히 될 수 있는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제공을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크는 이와 같이 구성함으로써 상기한 바와 같은 위상각제어가 정확히 될수있는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 제작용 블랭크의 제공을 가능하게 하는 것이다.
그리고, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법은 상기 위상각의 제어가 정확히 될 수 있는 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조를 가능하게 하는 것이며, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법은 상기 본발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조를 가능하게 하는 것이다.
보다 상세하게는, 특허청구의 범위 제 1항, 3항의 제조방법은 이와 같은 구성으로 함으로써 공정수도 적고 결과로서 용이하게 실시할 수있는것으로 하며, 특허청구의 범위 제 5항, 7항의 제조방법은 평탄하층 형성후에 평탄화층상에 엣칭스톱퍼층을 설치함으로써 연마에 의해 평탄화층의 막두께자체에 변동이 생겨도 평탄성이 유지되어 있으면 위상시프트량의 균일성은 훼손되지 않는 이점이 있으며, 연마의 종점을 정확히 검출할 필요도 없다.
또한 특허청구의 범위 제 10항, 11항에서의 포토마스크, 블랭크는 평탄화층의 위에는 엣칭스톱퍼층을 설치하지 않기때문에 비교적 간단한 구조로 되어 있다.
그리고, 본 발명에 있어서는, CMP(Chemical Mechanical Polishing)에 의한 연마이기 때문에 전기용량을 모니터함으로써 회전구동부의 토크의 변화를 모니터함으로써 연마의 종점검출이 가능하며, 정밀도좋게 두께를 제어할 수 있고, 또한 입자의 발생이 없는 평탄화 연마를 가능하게 한다.
본발명의 또 다른 목적과 이점들은 이하의 명세서로 부터 명백히 이해될 것이다.
따라서, 본 발명은 앞으로 제시하는 구성에서 예시하는 구성의 특징, 요소의 조합 및 부품의 배열로 구성될 것이다.
본 발명의 실시예 1을 이하 제 1도에 따라서 설명한다. 제 1도는 실시예 1의 i선 노광용의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제작공정을 설명하기 위한 도면이다.
포토마스크용 합성석영기판(101)상에 이하의 조건으로 엣칭스톱퍼층인 산화하프늄막(102)을 20nm의 두께로 스퍼터 막형성하였다. 스퍼터 조건은 이하와 같다.
방식 :RF마그네트론 스퍼터
타겟트 :산화하프늄
가스 및 압력 :아르곤, 3Pa
성막속도 :약0.5nm/분
이 위에 크롬차광막의 양면에 산화질화막으로 된 저반사층을 배치한 차광막을 형성하고, 종래의 리소그래피기술에 의해 이를 선택적으로 엣칭함으로써 소망의 차광막 패턴(103)을 얻었다(a).
또한 차광막의 성막조건과 차광막 패턴(103) 제작의 리소그래피 프로세스는 종래의 석영기판과 크롬 차광막만으로 된 포토마스크의 경우와 완전히 동일하게 행하였다. 이 차광막패턴(103)의 두께를 촉칭식표면거칠기 계기로 측정한 결과 약 120 mm 였다.
이어서 이 차광막 패턴(103)의 면위 전면에 시판의 SOG(아라이도시그날사제의 아큐그라스 211S)를 스핀코트법으로 도포하고, 질소분위기중의 300도에서 1시간 소성하여, 소성후 막두께가 약250nm인 SOG막(104)를 얻었다(b).
그후 제 4도에 모식적으로 나타낸 CMP(Chemical Mechanical Polishing)장치에 의해 차광막 패턴이 연마패드에 접할 때까지 SOG를 연마하고, 차광막의 개구부에 120nm의 평탄한 SOG막(104a)를 제작하였다(c).
또한, 제 4도에 나타낸 CMP장치에 대하여 이하 간단히 설명해 둔다.
제 4도중에서 (401)이 기판이고, 기판 홀더(402)에 의해 기판 회전대(403)에 부착되어 있다. 이 기판 회전대의 하면(409)은 다이어프램으로 되어 있고, 밸브 (404)를 통하여 기판 회전대(403)내에 압축공기를 도입함으로써 기판(401)을 균일한 압력으로 실험대(408)상에 고정된 연마 패드(406)에 눌러 붙일 수 있다. 또한, 연마중에 소정의 시약을 튜브(407)을 통해 공급할 수 있다. 회전대는 지지봉(405)에 의해 적당한 하중이 걸려 있고, 도시한 바와 같이 패드상을 자공전한다. 이 연마의 종점은 패드의 용량을 모니터하여 검지한다. 이에 따라서 지지봉(405)을 얻는다.
또한 연마의 종점 검출에는 회전구동부의 토크 변화를 모니터하는 방법을 상기 패드 용량 모니터 방법과 겸용하여도 된다.
한편, 이 SOG 소성후의 i선파장(365nm)에서의 굴절률을 분광 에립소메트리로 구한바 1.45였다. 따라서 (1)식으로 부터 위상을 반전하는데 필요한 막두께는 약 410nm이므로 SOG막(104a)상에 또한 290nm의 SOG를 도포 소성하여 제작하고, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크(10A)를 얻었다(d).
이 블랭크는 종래의 연마공정을 포함하지 않는 상시프터형 브랭크와는 다르며 표면은 평탄하였다.
또한, 통상법의 리소그래피법에 의해, 이 SOG막을 제판하여 소망의 패턴으로 된 시프터 패턴부(105a)를 제작하였다. 이 SOG막으로 된 시프터 패턴부(105a)의 엣칭은 이하의 조건에서 드라이엣칭으로 행하였다.
방식 :RF반응성 이온엣칭
가스 및 압력 :CHF3: O2= 10 : 1, 5Pa
전력 :100W
그에 따라 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크(10B)를 었다(e).
이 위상 시프트 포토마스크(10B)는 위상 시프터부(105a)의 단면형상이 제 6도(b)에 나타낸 단면형상을 하고 있으며, 제 5도에 나타낸 종래의 제조방법으로 제작된 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에서 보여진 제 6도(a)의 단면형상을 하고 있지 않으며, 동일 개구부내의 위상 시프트 막두께 분포의 불균일은 없고, SOG 시프터의 막두께는 균일하였다.
실시예 1에 있어서는 연마된 SOG막(104a)과 SOG막(104a)이 평탄화층으로서의 역할을 하고 있다.
본 실시예에 있어서는 평탄화층으로서의 SOG막(104a)과 SOG막을 동일재질로 하고 있지만 별도의 재질의 조합으로 시프터층을 형성하여도 된다.
또한, 이 실시예에 있어서 엣칭스톱퍼층인 산화하프늄막(102)은 합성석영기판(101)상에 차광막 패턴(103)을 먼저 형성한 후에 이 마스크의 전면에 성막하여도 관계없다.
또, 본 실시예에 있어서 연마된 SOG막(104a)의 막두께를 차광층(103)의 막두께와 동일하게 하고 있는 것은 상기의 CMP장치에 의해 차광막 패턴이 연마 패턴과 접하는 쪽이 확실하게 막두께를 제어할 수 있기 때문이다.
또한 평탄화층으로서의 SOG막(104a)과 SOG막(105)의 양층으로 된 적층 패턴을 투과한 노광광과 적층 패턴이 없는 영역을 투과한 노광광의 위상차는
mπ- π/3 << mπ+ π/3 (m은 기수)
의 범위이면 웨이퍼에의 투영노광시의 해상성향상에는 효과가 있다.
엣칭스톱퍼층으로써는 산화하프늄(HfO2), 평탄화층 및 시프터층으로서는 SOG를 예로 들었지만 다른 재료라도 관계없다.
이어서 실시예 2를 설명한다.
본 발명의 실시예 2를 이하 제 2도에 따라서 설명한다. 제 2도는 실시예 2의 i선 노광용의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제작공정을 설명하기 위한 도면이다.
실시예 1과 마찬가지로, 포토마스크용 합성석연기판(201)상에 산화하프늄막 (202)을 20nm의 두께로 성막하고, 이 위에 양면에 산화질화막으로 된 저반사층을 설치한 차광막 패턴(203)을 형성한 (a)후, 이 차광막 패턴(203)면상에 소성후막두께가 약560nm인 SOC막(204)를 형성하였다(b).
이어서 이 SOG막(204)을 실시예 1에서 이용한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)장치를 이용하여 평탄화하여 막두께가 410nm인 SOG막으로 된 평탄화층 (205)를 제작하고, 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크(20A)를 형성하였다(c).
또한 이 상시프터형 시프트 포토마스크용 블랭크(20A)를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 SOG막(205)을 제판하여 소망의 패턴으로 된 시프터 패턴부(205a)를 제작하고, 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크(20B)를 얻었다(d).
이 위상 시프트 포토마스크(20B)는 시프터 패턴부(205a)의 표면이 평탄하며, 종래의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에서 보여진 것같이 동일개구부내의 위상 시프트막두께의 분포의 불균일은 없고, SOG시프터의 막두께는 균일하였다. 또한, 이 실시예에 있어서 엣칭스톱퍼층인 산화하프늄막(202)은 합성석영기판(201)상에 차광막(203)을 먼저 형성한 후에 이 마스크전면에 성막하여도 관계없다. 또한, 엣칭스톱퍼층으로서는 산화하프늄(HfO2), 평탄화층 및 시프터층으로서는 SOG를 예로 들었지만 다른재료라도 상관없다.
이어서 실시예 3을 설명한다.
본 발명의 실시예 3을 이하 제 3도에 따라서 설명한다. 제 3도는 실시예 3의 i선 노광용의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제작공정을 설명하기 위한 도면이다.
실시예 1과 마찬가지로, 포토마스크용 합성석영기판(301)상에 양면에 산화질화막으로 된 저반사층을 설치한 차광막 패턴(303)을 형성한 (a)후, 이 차광막 패턴(303)면상에 소성후 막두께가 약350nm인 SOG막을 형성하였다(b).
이어서 이 SOG막을 실시예 1에서 이용한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)장치를 이용하여 평탄화하여 막두께가 250nm의 SOG막으로 된 평탄화층 (304)를 제작하였다(c).
이어서 이 평탄화층(304)상에 산화하프늄으로 된 엣칭스톱퍼층(305)을 20nm의 두께로 설치하였다(d). 이 엣칭스톱퍼층(305)의 형성방법 및 조건은 실시예 1과 같았다.
형성된 엣칭스톱퍼층(305)상에 SOG막을 상기와 마찬가지로 하여 도포하고, 소성한 후, SOG로 된 시프터층(306)을 410nm의 두께로 형성하고, 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크(30A)를 형성하였다(e).
또한 이 상시프터형 시프트 포토마스크용 블랭크(30A)를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 SOG막(306)를 소망의 패턴(306a)로 제판하여 본 발명의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크(30B)를 얻었다(f).
엣칭스톱퍼층으로서는 산화하프늄(HfO2), 평탄화층 및 시프터층으로서는 SOG를 예로 들었지만 다른재료라도 상관없다.
이 위상 시프트 포토마스크도 SOG시프터부(306a)의 표면이 평탄하며, 종래의 상시프터형 시프트 포토마스크에서 보여지는 것같이 동일 개구부내의 위상 시프트 막두께 분포의 불균일은 없고, SOG시프터의 막두께는 균일하며, 웨이퍼에의 투영노광시에 위상의 혼란이 없는 것이다.
본 발명의 상시프터형 시프트 포토마스크 및 블랭크 및 그 제조방법에 의해 LSI, 초LSI,초초LSI의 미세화, 고집적도화요구에 대응할 수 있는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제공을 가능하게 한다.
보다 상세하게는 위상각의 제어가 정확히 될 수 있으며, 웨이퍼에의 미세패턴의 전사가 가능한 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제공을 가능하게 한다.
제 1도는 본 발명의 실시예 1을 설명하기 위한 공정 개략도,
제 2도는 본 발명의 실시예 2를 설명하기 위한 공정 개략도,
제 3도는 본 발명의 실시예 3을 설명하기 위한 공정 개략도,
제 4도는 본 발명의 실시예에서 이용한 CMP장치를 설명하기 위한 도면,
제 5도는 종래의 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조 공정 개략도,
제 6도는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에서의 시프터 패턴부 단면형상을 설명하기 위한 도면,
제 7도는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 투영 노광할때의 해상성을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
10A, 20A, 30A: 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크,
30B,701: 상시프터형 위상 시프트 포토마스크, 102,202: 산화하프늄막,
103, 203, 303: 차광막 패턴, 104,105,104a, 204,205: SOG막,
105a, 205a: 시프터 패턴부, 101,201,301: 합성석영기판,
205,304: 평탄화층, 305: 앳칭스톱퍼층,
306,704: 시프터층(SOG막), 306a: 패턴(SOG 시트터부),
401: 기 판, 402: 기판 홀더,
403: 기판회전대 404: 밸 브,
405: 지지봉, 406: 연마패드,
407: 튜 브, 408: 실험대,
409: 기판회전대의 하면, 701a:종래의 토토마스크,
702,702a: 투명기판, 703,703a: 하광막

Claims (13)

  1. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 시프터층을 전면에 형성한 후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 시프터층 표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법.
  2. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 시프터층 패턴이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크.
  3. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 시프터층을 전면에 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크의 제조방법에 있어서, 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 시프터층 표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 브랭크의 제조방법.
  4. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 시프터층을 전면에 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크에 있어서, 시프터층이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 마스크용 브랭크.
  5. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하며, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층을 전면형성한후에, 시프터층 패턴을 형성하고, 또한/또는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴을 형성하며, 그 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하며, 이어 그 평탄화층상에 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 전면에 형성하고, 이어서 그 엣칭스톱퍼층상에 시프터층을 전면형성한후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 평탄화를 위한 층을 전면에 도포한 후에 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 층표면상의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하여 평탄화층으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법.
  6. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화충과 시프터층 패턴을 가지며, 또한/또는 투명기판상에 순차적으로 차광층 패턴과 평탄화층과 시프터층의 엣칭스톱퍼층과 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 평탄화층이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크.
  7. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 위에 평탄화층을 전면에 형성하며, 그 평탄화층상에 시프터층을 전면에 형성하고, 또한/또는 투명기판상에 적어도 차광층 패턴을 형성하며, 이 차광층 패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하고, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 전면에 형성하며, 이어 그 엣칭스톱퍼층상에 시프터층을 전면 형성하는 상시프터형 위상 시프트 마스크용 브랭크의 제조방법에 있어서, 평탄화를 위한 층을 전면에 도포한후에 차광층 패턴에 의한 단차에 의해 생기는 층표면의 요철을 연마제거함으로써 평탄화하여 평탄화층으로 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 블랭크의 제조방법.
  8. 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층을 가지며, 또한/또는 투명기판상에 순차적으로 차광층 패턴과 평탄화층과 시프터층의 엣칭스톱퍼층과 시프터층을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크블랭크에 있어서, 평탄화층이 연마에 의해 평탄화되어 있는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크용 블랭크.
  9. 제 5항에 있어서, 투명기판상에 적어도 차광층 패턴층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 형성하고, 그 차광층패턴 형성면상에 평탄화층을 전면에 형성하며, 이어서 그 평탄화층상에 시프터층을 전면형성한 후에 시프터층 패턴을 형성하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법에 있어서, 시프터층패턴을 형성한 후에 평탄화층을 시프터층과 동일패턴으로 가공하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서, 투명기판상에 적어도 차광층패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층 패턴을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크에 있어서, 평탄화층이 시프터층과 동일패턴으로 가공되며, 양층으로 된 적층패턴을 투과한 노광광과 적층패턴이 없는 영역을 투과한 노광광의 위상차는
    mπ- π/3 << mπ+ π/3 (m은 기수)
    의 범위인 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크.
  11. 제 8항에 있어서, 투명기판상에 적어도 차광층 패턴 내지 차광층 패턴과 시프터층의 엣칭스톱퍼층을 설치하고, 그 위에 순차적으로 평탄화층과 시프터층을 갖는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 블랭크에 있어서, 평탄화층과 시프터층의 적층을 투과하는 노광광과 동일광로파장의 공기를 통과하는 노광광의 위상차는
    mπ- π/3 << mπ+ π/3 (m은 기수)
    의 범위인 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 브랭크.
  12. 제 1항, 제 3항, 제 5항, 제 7항, 제 9항중 어느 한항에 있어서,
    표면요철의 평탄화를 화학적 기계연마로 행하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 또는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 블랭크의 제조방법.
  13. 제 2항, 제 4항, 제 6항, 제 8항, 제 10항, 제 11항중 어느 한항에 있어서, 표면요철의 평탄화를 화학적 기계연마로 행하는 것을 특징으로 하는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 또는 상시프터형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.
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