KR100955985B1 - 패턴 형성 방법 및 위상 시프트 마스크 제조 방법 - Google Patents

패턴 형성 방법 및 위상 시프트 마스크 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법은, 투명 기판상에 차광층을 소정의 차광 패턴으로 가공하는 공정과, 상기 소정의 차광 패턴 상에, 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막에 대하여, 묘화 데이터(writing data)에 기초하는 묘화를 행하여 현상하고, 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 소정 차광 패턴 및 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 하부층에 대하여 에칭 처리를 실시하여 이 하부층에 위상 시프트부로 되는 오목부를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 묘화 데이터는, 상기 소정 차광 패턴에서의 차광부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함한다.

Description

패턴 형성 방법 및 위상 시프트 마스크 제조 방법{PATTERN FORMING METHOD AND PHASE SHIFT MASK MANUFACTURING METHOD}
도 1a 내지 도 1c는 일반적인 보조 패턴형 위상 시프트 마스크의 구성을 나타내며, 특히 도 1a는 보조 패턴형 위상 시프트 마스크의 평면도(평면도는 양 마스크에 대하여 동일), 도 1b 및 도 1c는 도 1a의 A-A선에 의한 단면을 2개의 예에 대하여 나타낸 도면이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 위상 시프트 마스크 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 주 개구부 주위에 형성되는 보조 개구부들이 서로 인접하는 패턴 배치를 나타내는 평면도이다.
도 4a 내지 도 4e는 종래의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 도 3a에 나타내는 바와 같은 패턴 배치가 존재하는 경우의 제조공정을, 도 3b의 선 B-B에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 5a, 도 5b는 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제1 실시형태에 따라 제조되는 위상 시프트 마스크의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6a 내지 도 6g는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제1 실시형태를, 도 5a의 선 C-C에 따른 단면으로 나타내는 공정도이다.
도 7a는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 제2의 레지스트막에 대하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 설명하기 위한 단면도, 도 7b는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크 제조방법에서 제2의 레지스트막에 대하여 레지스트 패턴을 묘화하는 묘화 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 8a 내지 도 8c는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서 사용될 묘화 패턴을 나타내며, 특히 인접한 2개의 보조 개구부를 통합하여 1개의 패턴 데이터로 하는 방법을, 순서를 두고 설명하기 위한 평면도이다.
도 9a 내지 도 9c는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 제2의 레지스트막에 묘화될 묘화 데이터의 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10a, 도 10b는 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제2 실시형태를 설명하기 위한 단면도, 평면도이다.
도 11a 내지 도 11e는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 보조 개구부에 대응하는 개구가 서로 인접한 부분을 갖는 패턴을 확대하여 나타내는 평면도이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 제2 레지스트 막에 묘화되는 묘화 데이터의 또다른 예를 설명하기 위한 평면 도이며,
도 13a 내지 도 13g는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제 2 실시예를 나타내는 공정도이다.
본 발명은 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 기판상의 피복층을 일부분 제거하여 피복층을 미리 결정된 패턴으로 가공한 후에, 피복층이 제거되는 영역의 적어도 일부분에 대응하는, 피복층 아래의 하부층에 오목부(recess)를 형성하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, LSI 등의 미세 패턴을 투영 노광 장치를 이용하여 전사할 때에 사용되는 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.
대규모 집적 회로(LSI)에서의 고집적화 및 회로 패턴의 소형화(miniaturization)에 수반하여, 포토리소그래피 공정에서 초해상(super-resolution) 기술로서 위상 시프트 마스크가 제안되어 실용화되고 있다.
레벤슨(Levenson)형, 에지 강조형, 보조 패턴형, 크롬리스(chromeless)형 및 하프톤형과 같은 다양한 종류의 위상 시프트 마스크가 제안되어 있다. 예를 들어, 상기 레벤슨형 위상 시프트 마스크는 투명 기판상에 크롬 막 등의 금속막에 의해 형성된 차광 패턴을 구비한다. 상기 레벤슨형 위상 시프트 마스크는 또한, 라인-앤드-스페이스(line-and-space) 패턴과 같이, 차광부와 투광부가 번갈아 존재하는 경우에, 차광부를 통해 서로 인접하는 투광부를 투과하는 투과광의 위상이 180°만큼 시프트되도록 구성되어 있다. 이들 투광부를 투과하는 투과광의 위상이 시프트 되기 때문에, 회절광 간의 간섭에 의한 해상도의 저하가 방지되어, 라인-앤드-스페이스 패턴의 해상도의 향상을 도모할 수 있다.
이와 같은 위상 시프트 마스크에 있어서는, 차광부를 통해 서로 인접하는 투광부 사이에서, 파장 λ의 투과광에 대해, [λ(2m-1)/2](m은, 자연수)의 광 경로 길이 차가 발생함으로써, 이들 투과광의 사이에 180°의 위상차를 발생시킨다. 이와 같은 광 경로 길이 차를 발생시키기 위해서는, 차광부를 통해 인접하는 투광부 사이에서의 투명 기판의 두께의 차(d)는, 투명 기판의 굴절률을 n으로 한 경우 [d = λ(2m-1)/2n]이 성립하도록 해야 한다.
위상 시프트 마스크에서 인접한 투광부에서의 투명 기판의 두께 사이의 차를 생성하기 위해, 일방의 투광부에서 투명 기판상에 투명 박막이 코팅되어 두께를 증가시키거나, 상기 투명 기판은 일방의 투광부에서 에칭되어 두께를 감소시킨다. 즉, 시프터(shifter) 코팅 타입(볼록 타입) 위상 시프트 마스크에서, 상기 투명 기판은 위상 시프트부에서 두께 d(=λ(2m-1)2n)를 갖는 투명 박막(시프터)으로 커버된다.
반면에, 상기 투명 기판이 에칭되는 에칭 타입 위상 시프트 마스크에서, 투명 기판은 위상 시프트부에서 깊이 d(=λ(2m-1)/2n)만큼 에칭된다. 투명 박막으로 코팅도 에칭도 되지 않은 투광부는 비-위상 시프트부(non-phase-shift portion)로서 이용된다. 주목할 사항으로서, 인접한 투광부가 각각 얕은 에칭 부분 및 깊은 에칭 부분을 갖는 경우에, 상기 얕은 에칭 부분은 비-위상 시프트 부분으로서 이용된다.
또한, 콘택트 홀(contact hole)과 같은 격리된 패턴을 형성하기 위한 위상 시프트 마스크로서, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크가 일본 특허(JP-B)No.2710967(특허 문헌 1)에 개시된 바와 같이 제안되어 있다.
도 1a 내지 도 1c는 보조 패턴형 위상 시프트 마스크의 구조를 도시하고, 여기서 도 1a는 보조 패턴형 위상 시프트 마스크의 평면도(상기 평면도는 양 마스크에 대해 동일함)이고, 도 1b 및 도 1c는 2개의 예로서, 도 1a의 점쇄선 A-A를 따라 각각 취해진 단면을 도시한다.
도 1a 내지 도 1c에서, 각각의 보조 패턴형 위상 시프트 마스크는 투명 기판(101) 및 상기 기판상에 형성된 차광층(102)을 포함하며, 여기서 상기 차광층(102)은 주 개구부(콘택트 홀, 103)와 상기 주 개구부(103)의 주변 부분에 위치한 복수의 보조 개구부(104)로 형성된다. 상기 주 개구부(103)를 통과하는 광과 각 보조 개구부(104)를 통과하는 광은 대략 180°의 위상 차를 갖도록 되어 있다. 이러한 목적을 위해, 도 1b에 도시된 예에서, 투명 기판(101)은 상기 주 개구부(103)에 대응하는 영역에 미리 결정된 깊이로 에칭된 에칭 부분(105)을 갖는다. 한편, 도 1c에 도시된 예에서, 상기 투명 기판(101)은 보조 개구부(104)에 대응하는 영역에서 각각 미리 결정된 깊이로 에칭된 에칭 부분(105)을 갖는다. 상기 보조 개구부(104)는 미리 결정된 위치에 형성되며, 각각의 보조 개구부(104)는, 상기 각각의 보조 개구부(104)를 통과하는 광이 패턴 전사되는 기판상의 레지스트를 해상하지(resolve) 않도록, 미세한 라인 폭을 갖는다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 위상 시프트 마스크 제조 방법을 나타내는 공정 도이다.
도 1c에 도시된 바와 유사한 보조 패턴형 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해, 도 2a에 도시된 바와 같은 순서로 투명 기판(101)상에 차광층(102) 및 제 1 레지스트 막(106)이 먼저 형성된다. 그 후에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 레지스트 막(106)에는 예를 들어 전자선 묘화(描畵) 장치를 이용하여 주 개구부(103) 및 복수의 개구부(104)에 대응하는 패턴이 묘화되고, 그 후에 현상되어 제 1 레지스트 패턴(107)을 형성한다. 그 후에, 차광층(102)이 마스크로서 제 1 레지스트 패턴(107)을 이용하여 에칭됨으로써, 주 개구부(103) 및 보조 개구부(104)를 갖는 차광층 패턴(108)을 형성한다. 그 후에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 잔여의 제 1 레지스트 패턴(107)이 박리(strip)된다.
다음에, 도 2d에 도시된 바와 같이, 제 2 레지스트 막(109)이 차광층 패턴(108) 상에 형성된다. 후속하여, 도 2e에 도시된 바와 같이, 제 2 레지스트 막(109)에는 예를 들어, 전자선 묘화 장치를 이용하여 보조 개구부(104)에 대응하는 패턴이 묘화되고, 그 후에 현상됨으로써 제 2 레지스트 패턴(110)을 형성한다. 그 후에, 상기 투명 기판(101)은 제 2 레지스트 패턴(110)을 마스크로서 이용하여 에칭됨으로써, 도 2f에 나타내는 바와 같이, 에칭부(105)를 형성한다. 그 후에, 도 2g에 도시된 바와 같이, 잔여의 제 2 레지스트 패턴(110)이 박리됨으로써, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크를 완성한다.
도 2a 내지 도 2g에 도시된 제조 방법에서, 상기 투명 기판(101)은 보조 개구부(104)에 대응하는 영역에서 에칭된다. 그러나, 투명 기판(101)이 주 개구부 (103)에 대응하는 영역에서 에칭되는 경우에 동일한 제조 방법이 적용된다. 즉, 도 2e에서, 제 2 레지스트 막(109)에는 주 개구부(103)에 대응하는 패턴이 묘화된 후 현상됨으로써, 제 2 레지스트 패턴을 형성한다. 후속하여, 상기 투명 기판(101)은 상기 제 2 레지스트 패턴을 마스크로서 이용하여 에칭됨으로써, 도 1b에 도시된 것과 유사한 에칭 부분(105)을 형성한다.
근래의 LSI 미세화, 고집적화에 따라서, 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 패턴 데이터 양은 증가되고 있다. 특히, 상술한 바와 같은 보조 패턴형 위상 시프트 마스크 각각에 있어서는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 1개의 주 개구부(콘택트 홀)에 대하여 4개의 보조 개구부가 필요하기 때문에, 패턴 데이터 양은 4배로 증가한다.
패턴 데이터 양이 증가하면, 데이터의 처리에 장시간을 필요로 할 뿐만 아니라, 레지스트막에 대한 묘화에도 장기간이 필요하게 된다. 특히, 근래에 있어서는 패턴 정밀도의 향상을 위해, 전자선 묘화 방법이 라스터 스캔(raster scan) 방식으로부터 벡터 스캔(vector scan) 방식으로 이행되고 있기 때문에, 패턴 데이터 양의 증가는 그대로 묘화될 도형수의 증가로 되어, 묘화 시간의 증가로 직결되게 된다. 따라서, 가능한 한 많은 패턴 데이터 양을 삭감하여, 묘화 시간을 저감할 것이 요구된다.
또한, 주 개구부(콘택트 홀)의 주위에는, 패턴이 전사되는 기판상에서는 해상되지 않는 보조 개구 패턴이 배치되어 있기 때문에, LSI의 디자인에 따라서는, 배치방법에 제한이 있거나, 또는 불규칙적인 배치(irregular layout)로 되어 마스 크 제작상의 문제가 발생되는 경우가 있다.
예컨대, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 주 개구부(103)와 보조 개구부(104)와의 조합이 복수 세트 배치되어, 보조 개구부(104)들이 서로 인접하는 패턴 배치가 요구되는 경우가 있다. 즉, 다이아몬드 형상의 4개의 코너부에 대응하는 부분에 각각 주 개구부(103)가 배치되고, 각 주 개구부(103)의 주위에 4개의 보조 개구부(104)가 배치된다. 따라서, 몇 개의 보조 개구부(104)에 대해서는 서로 인접하여 배치시키지 않을 수 없다. 이 경우, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 차광층 패턴(108) 상에 포지티브형 레지스트막(109)을 형성하고, 이어서, 도 3b 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 상기 포지티브형 레지스트막(109)이 보조 개구부(104)에 대응하는 패턴을 전자선 묘화장치를 이용하여 묘화하고 현상하여, 레지스트 패턴(110)을 형성한다. 이 경우, 레지스트 패턴(110)에는 보조 개구부(104)에 대응하는 개구에 의해 사방을 둘러싼 영역이 발생한다. 따라서, 레지스트 패턴(110)에 있어서 극단적으로 가는 부분(thin portion)이 발생하여, 도 4c 및 도 4d에 나타내는 바와 같이, 이 부분이 현상시에 쓰러져, 보조 개구부(104) 중 하나를 덮을 가능성이 있다. 이와 같이, 레지스트 패턴(110)의 일부가 쓰러져 개구부를 폐색하면, 도 4d, 도 4e에 나타내는 바와 같이, 폐쇄된 부분에서는 투명 기판(101)이 에칭되지 않아, 결함으로 된다.
본 발명은, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크 등의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있는 위상 시프트 마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 패턴의 배치에 의존하는 결함 발생이 억제되어, 정밀도가 좋게, 효율적으로 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 위상 시프트 마스크의 제조방법에 한하지 않으며, 기판상의 피복층을 일부 제거하여 피복층을 소정의 패턴으로 가공하고, 그리고 나서 적어도 일부분에서 피복층이 제거되는 피복층의 하부층에 오목부(recess)를 형성하기 위한 패턴 형성 방법에도 적용가능하다. 따라서, 본 발명은, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있으며, 또한, 패턴 배치에 의존하는 결함발생이 억제되어, 정밀도 좋게 효율적으로 패턴 형성을 행할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(제1의 태양)
본 발명의 제1 태양에 의하면, 패턴 형성 방법이 제공된다. 본 패턴 형성 방법은, 기판상에 피복층의 일부를 제거하여 피복층을 소정의 패턴으로 가공하고, 그리고 적어도 일부분에서 상기 피복층이 제거되는 상기 피복층의 하부층에 오목부를 형성하기 위한 것이다. 본 패턴 형성 방법은, 상기 피복층을 상기 소정의 패턴으로 가공하는 공정과, 상기 소정 패턴으로 가공된 피복층 상에, 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막에 대하여, 묘화 데이터에 기초하는 묘화를 행하고 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 소정의 패턴으로 가공된 피복층 및 상 기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하부층에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써, 이 하부층에 상기 오목부를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 묘화 데이터는, 상기 소정의 패턴으로 가공된 피복층의 잔여부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함한다.
(제2의 태양)
본 발명의 제2의 태양에 의하면, 위상 시프트 마스크의 제조방법이 제공된다. 본 위상 시프트 마스크의 제조방법은, 투명 기판상의 차광층의 일부를 제거하여 차광층을 소정의 패턴으로 가공하고, 그리고 나서 적어도 일부분에서 상기 차광층이 제거되는 상기 차광층의 하부층에 위상 시프트부로 기능하는 오목부를 형성하기 위한 것이다. 본 위상 시프트 마스크의 제조방법은, 상기 차광층을 상기 소정의 패턴의 차광패턴으로 가공하는 공정과, 상기 차광 패턴 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막에 대하여, 묘화 데이터에 기초하는 묘화를 행하여 현상함으로써, 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광 패턴 및 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하부층에 대하여 에칭 처리를 실시함으로써 이 하부층에 상기 오목부를 형성하는 공정을 포함한다. 상기 묘화 데이터는 상기 차광 패턴의 차광부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함한다.
(제3 태양)
상기 제1의 태양에 따르는 패턴 형성 방법 및 상기 제2 태양에 따르는 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서는, 상기 하부층은, 투명 기판인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 피복층(또는 차광층) 상에 형성한 레지스트막에 대한 묘화에 있어서 사용하는 묘화 데이터는, 피복층에서의 잔여부를 통하여(또는 차광 패턴에서의 차광부를 통하여) 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함하므로, 패턴 데이터 양을 삭감하는 것이 가능하다. 또한, 패턴 배치에 의존하는 결함 발생을 억제할 수 있으므로, 정밀도 좋게 효율적으로 제조를 행할 수 있다.
즉, 본 발명은, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크 등의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 따르면, 패턴 배치에 의존하는 결함 발생이 억제되어, 정밀도 좋게 효율적으로 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.
본 발명은, 기판상의 피복층을 일부 제거하여 피복층을 소정의 패턴으로 가공하고, 그리고 적어도 일부분에서 피복층이 제거되는 상기 피복층의 하부층에 오목부를 형성하는 패턴 형성 방법에 적용한 경우에도, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 이 패턴 형성 방법에 의하면, 패턴 배치에 의존하는 결함 발생이 억제되어, 정밀도 좋게 효율적으로 패턴 형성을 행할 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 패턴 형성 방법의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는, 본 발명에 관한 패턴 형성 방법을 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 적용한 것이지만, 본 발명은, 위상 시프트 마스 크의 제조방법에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이하의 설명에서, 투명 기판은 투명하지 않은 것을 포함하는 여러가지의 기판으로 할 수 있으며, 또한 차광층은 다양한 피복층으로 할 수 있다.
[제1 실시형태]
도 5a, 도 5b는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제1 실시형태에 따라 제조되는 위상 시프트 마스크의 구성을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6a 내지 도 6g는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제1 실시형태를 나타내는 공정도이다.
제1 실시형태에 있어서는, 도 5a에 나타내는 바와 같이 4개의 주 개구부(3)가 2행 2열로 배열된 보조 패턴형 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우에 대해 설명한다. 각 주 개구부(3)의 주위에는 4개의 보조 개구부(4)가 배치된다. 이 경우, 긴 변이 서로 인접한 2개의 보조 개구부(4)의 조합이 4쌍(pairs) 존재한다.
제1 실시예에 따르는, 위상 시프트 마스크 제조 방법에서, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해서는, 우선 도 6a에 도시된 바와 같이 차광층(또는 피복층, 2) 및 제 1 레지스트 막(6)이 순서대로 투명 기판(1)상에 형성된다. 이 경우에, 상기 차광층(2) 아래의 하부층은 투명 기판(1)이다. 그 후에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제 1 레지스트 막(6)은 예를 들어, 전자선 묘화 장치를 이용하여 주 개구부(3) 및 보조 개구부(4)에 대응하는 패턴으로 묘화된 후 현상됨으로써, 제 1 레지스트 패턴(7)을 형성한다. 이후에, 상기 제 1 레지스트 패턴(7)을 마스크로 하여, 차광층(2)을 에칭함으로써, 주 개구부(3)와 보조 개구부(4)를 갖는 차광층 패턴(차광 패턴)(8)을 형성한다(도 6c). 그 후에, 도 6c에 나타낸 바와 같이, 잔존한 제 1 레지스트 패턴(7)을 박리한다.
다음으로, 도 6d에 나타낸 바와 같이, 차광층 패턴(8) 상에, 제 2 레지스트 막(9)을 형성한다. 이어서, 예를 들어 전자선 묘화 장치를 이용하여, 도 6e에 도시한 바와 같이, 제 2 레지스트 막(9)에 대해, 보조 개구부(4)에 대응하는 패턴을 묘화하고 현상하여, 제 2 레지스트 패턴(10)을 형성한다.
도 7a는, 제2 레지스트막(9)에 대하여 제2 레지스트 패턴(10)을 형성하는 공정을 설명하기 위한 단면도(도 6e에 대응), 도 7b는 제2 레지스트막(9)에 대하여 제2 레지스트 패턴(10)을 묘화하는 묘화 데이터를 나타내는 평면도이다.
제2 레지스트 패턴(10)을 형성하기 위해 제2 레지스트막(9)에 묘화하는 묘화 데이터에서는, 도 7b에 나타내는 바와 같이 인접한 2개의 보조 개구부가 통합되어 1개의 패턴 데이터로 된다.
도 8a 내지 도 8c는 묘화 데이터에 있어서, 인접한 2개의 보조 개구부를 통합하여 1개의 패턴 데이터로 하는 방법을 설명하기 위한 평면도이다.
초기 상태의 묘화 데이터는, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 각 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터가 보조 개구부보다도 약간 큼직한 사이즈(플러스사이징, plus sizing)로 설정되어 있어, 겹침 오차(overlay error)에 대응할 수 있게 되어 있다. 그래서, 인접한 2개의 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터를 통합하여 1개의 패턴 데이터로 하기 위해서는, 도 8b에 나타내는 바와 같이 플러스사이징을 더 실시하고, 서로 인접한 두 개의 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터들을 서로 연 속시켜, 1개의 패턴 데이터로서 합성한다. 다음으로, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 2개의 패턴 데이터가 1개의 패턴 데이터로 합성된 묘화 데이터에 마이너스사이징을 실시하고, 각 패턴 데이터를 초기의 사이즈로 되돌린다. 이때, 일단 서로 연속하여 1개의 패턴 데이터로 된 부분은 마이너스 사이징(minus sizing)에 의해 재차 2개의 패턴 데이터로 분단되지 않으며, 즉 외주 둘레만이 마이너스사이징된다.
이와 같은 데이터 처리를 미리 실시해둠으로써, 제1 실시형태에 있어서는 4개의 주 개구부(3) 각각의 주위에 배치되는 합계 16개의 보조 개구부(4)에 대응하는 패턴 데이터가 총 12개의 패턴 데이터로 저감된다.
도 9a 내지 도 9c는, 제2 레지스트막(9)(도 6d)에 묘화되는 묘화 데이터의 다른 예를 나타내는 평면도이다. 이 예에서는, 다이아몬드 형태의 4개의 코너부에 대응하는 부분에 각각 주 개구부(3)가 배치되고, 각 주 개구부(3)의 주위에 4개의 보조 개구부(4)가 배치되어 있다. 이 경우, 긴 변이 서로 인접한 2개의 보조 개구부(4)의 조합은 오직 1 쌍이며, 적어도 이 부분에 대응하는 패턴 데이터가 저감된다.
상기한 바와 같은 데이터 처리에 의해, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 보조 개구부의 긴 변 사이에 끼워지는 부분이 존재하는 패턴의 배치, 또는 도 9c에 나타내는 바와 같이 보조 개구부의 긴 변에 의해 사방이 둘러싸인 부분이 존재하는 패턴의 배치에 있어서, 제2 레지스트 패턴(10)(도 6e)에 극단적으로 가는 부분이 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 제2 레지스트막(9)의 현상 시에 극단적으로 가는 부분이 쓰러져 대응하는 보조 개구부를 덮는다고 하는 문제가 회피될 수 있다. 또 한, 상술한 바와 같이, 레지스트 패턴의 극단적으로 가는 부분이 쓰러져 상기 개구부를 폐쇄하면, 그 부분은 투명 기판이 에칭되지 않아, 결함으로 된다.
도 6f로 돌아가서, 차광 패턴(8) 및 제2 레지스트 패턴(10)을 마스크로 하여, 투명 기판(1)을 에칭처리함으로써, 투명 기판(1)에 에칭부(etched portion)(오목부)(5)를 형성한다. 그 후, 도 6g에 나타내는 바와 같이, 잔존한 제2 레지스트 패턴(10)을 박리함으로써, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크가 완성한다.
상술한 바와 같이, 제1 실시형태에 있어서는, 차광패턴(8) 상에 형성한 제2 레지스트막(9)에 대한 묘화에 있어서 사용하는 묘화 데이터는, 차광 패턴(8)에서의 차광부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 에칭부(5)에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함하므로, 패턴 데이터 양을 저감할 수 있다. 또한, 패턴 배치에 의존하는 결함 발생을 억제할 수 있으므로, 정밀도 좋게 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 인접한 2개의 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터를 통합하여 1개의 패턴 데이터로 하는 방법은, 상술한 바와 같은 플러스사이징 및 마이너스사이징을 행하는 방법으로 한정되지 않는다. 예컨대, 인접한 2개의 보조 개구부의 간격을 검출하여, 이 간격이 소정 간격보다도 좁은 부분을 특정(specifying)하고, 특정된 부분을 삭제하는 데이터 처리를 행하는 방법에 의해도 좋다.
[제2 실시형태]
도 10a, 도 10b는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제2 실 시형태를 각각 나타내는 단면도, 평면도이다.
제1 실시형태에 있어서는 제2 레지스트 패턴(10)을 형성할 때, 포지티브형 레지스트를 사용하고 있지만, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서는, 네가티브형 레지스트를 사용하여도 좋다.
따라서, 제2 실시형태에 있어서는, 제1 실시형태에서의 도 6d의 제2 레지스트막(9)으로서 네가티브형 레지스트를 사용하고, 또한 제2 레지스트 패턴(10)을 형성하기 위한 묘화 데이터로서, 보조 개구부(4)에 대응한 패턴 데이터 대신에, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 주 개구부(3)에 대응한 패턴 데이터를 이용한다. 제2 레지스트막(9)을 네가티브형 레지스트로 한 경우에는, 에칭부(5)를 형성하지 않은 주 개구부(3)의 영역에 묘화함으로써 제2 레지스트막(9)을 남기는 한편, 에칭부(5)를 형성한 보조 개구부(4)의 영역은 현상에 의해 제2 레지스트막(9)이 제거되도록 한다. 이 경우에는, 4개의 주 개구부(3)에 대응하는 4개의 패턴 데이터만으로 묘화할 수 있다.
이 경우에는, 주 개구부 이외의 모든 영역에 있어서 에칭부(5)가 형성되게 되지만, 모니터 마크나 얼라인먼트 마크 등이 일실되지 않도록 하기 위하여, 필요에 따라서 소정 영역에 제2 레지스트막(9)을 남긴다.
또한, 제2 실시형태에 있어서도, 패턴 데이터 양을 삭감할 수 있으며, 패턴 배치에 의존하는 결함 발생을 억제할 수 있으므로, 정밀도 좋게 효율적으로 제조할 수 있다.
또, 제1 및 제2 실시형태에 있어서, 피복층으로서 차광층(2)을 이용하였지 만, 피복층은 단일 층으로 한정되지 않는다. 예컨대, 피복층은, 차광층(2)과 그 하부에 형성된 반투광층으로 이루어져도 좋다. 이 경우, 차광층(2)을 크롬계의 재료로 이루어지는 막으로 형성하고, 반투광층을 몰리브덴 실리사이드계의 재료로 이루어지는 막으로 형성하는 등에 의해, 도 6g에 나타내는 공정 후에, 반투광층을 남기고 피복층의 일부 또는 전부를 제거하도록 구성될 수 있다.
[제1 실시예]
이하, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 제 1 실시예에 대해 설명한다.
투명 기판으로서, 표면을 경면(鏡面) 연마한 석영 유리 기판에 소정의 세정을 수행한 것을 준비하였다. 상기 투명 기판의 크기는, 6인치 평방 크기(square size)로, 두께는 0.25 인치였다. 우선, 상기 투명 기판상에 크롬으로 이루어진 막 두께 100nm의 차광층을, 스퍼터링법에 의해 형성하였다. 다음으로, 제 1 레지스트 막으로서, 포지티브형(positive type) 전자선 레지스트(일본 제온사(Zeon Corporation) 제품 "ZEP7000")를 차광층 상에 스핀 코팅(spin coating)에 의해 막 두께 400 nm로 되도록 도포하였다.
다음으로, 전자선 묘화 장치를 이용하여, 제 1 레지스트 막에 대해, 주 개구부 및 보조 개구부에 대응하는 패턴을 묘화하고 현상하여, 제 1 레지스트 패턴을 형성하였다. 그리고 나서, 상기 제 1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광층에 대해, Cl2 및 O2의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 주 개구부와 보조 개 구부를 갖는 차광층 패턴을 형성하였다. 그 후에, 잔존한 제 1 레지스트 패턴을 박리하였다.
그 다음에, 차광층 패턴 상에, 제 2 레지스트 막으로서, 포지티브형 전자선 레지스트(일본 제온사 제품 "ZEP7000")를 스핀 코팅에 의해, 막 두께 400 nm로 되도록 도포하였다. 연속하여, 상기 제 2 레지스트 막에, 전자선 묘화 장치를 이용하여 보조 개구부에 대응하는 패턴을 묘화하고 현상하여, 제 2 레지스트 패턴을 형성하였다.
보조 개구부에 대응하는 패턴의 묘화에 있어서는, 이하와 같은 데이터 처리를 행하였다.
도 11a 내지 도 11e는, 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터가 서로 인접한 부분을 확대하여 나타내는 평면도이다.
이 제1 실시예에 있어서, 도 11a에 나타내는 각 보조 개구부의 짧은 변 방향 사이즈는 160nm 이며, 보조 개구부 사이의 거리는 120nm이다. 이들의 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터는, 도 11b에 나타내는 바와 같이, 얼라인먼트 오프셋(오버레이 오프셋, overlay offset)을 고려하여, 차광 패턴에서의 보조 개구부의 각 4 변에 20nm를 플러스하여(플러스사이징), 각 두 개의 패턴에 의해 규정된 패턴은 짧은 변 방향 사이즈가 200nm, 인접하는 두 개 패턴간의 거리가 80nm로 되어 있다. 그리고, 도 11c에 나타내는 바와 같이, 인접하는 두 개의 패턴 사이의 극간을 메우기 위해, 각 패턴 데이터의 4 변 각각에 40nm를 더 플러스하여, 인접하는 두 개의 패턴들을 서로 접촉(연속)시킨다. 이와 같이 두 개의 인접 패턴들을 서로 접촉(연 속)시킴으로써, 도 11d에 나타내는 바와 같이, 2개의 패턴 데이터를 하나로 합성한다. 다음으로, 도 11e에 나타내는 바와 같이, 합성된 패턴 데이터의 각 4 변의 겹침 여유(overlay margin)를, 초기의 20nm로 돌리기 위하여, 각 4 변으로부터 40nm를 마이너스함으로써, 데이터 처리가 완성한다.
그리고, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 투명 기판에 대하여 CHF3 및 O2 의 혼합 가스를 이용한 드라이에칭을 행하고, 투명 기판에 두께 170nm의 오목부를 형성하였다. 그 후, 잔존한 제2 레지스트 패턴을 박리하였다.
이상의 공정을 거쳐 제작된 보조 패턴형 위상 시프트 마스크는, 그 후의 결함 검사에 있어서도 잔여 결함 부분은 검출되지 않고, 또한 전사에 있어서도 양호한 결과가 나타났다.
이 제1 실시예에 있어서는, 보조 개구부에 대응하는 패턴 데이터에 대하여 데이터 처리를 행함으로써, 종래의 제조방법에 비교하여, 패턴 데이터 수가 약 16% 감소하며, 제2 레지스트 패턴의 형성을 위한 전자선 묘화 시간이 약 10% 삭감되었다.
도 12a 내지 도 12c는 제2 레지스트막(9)에 묘화될 묘화 데이터의 또다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
다른 실시예에 있어서는, 도 9a 내지 도 9c에서 설명한 바와 같이, 4개의 보조 개구부의 긴 변에 의해 사방이 둘러싸인 부분을 갖는 패턴 배치가 존재하고, 또는, 도 12b에 나타내는 바와 같이, 4개의 보조 개구부의 짧은 변에 의해 사방을 둘 러싼 부분을 갖는 패턴 배치도 존재한다. 그러나, 어느 경우에 있어서도, 제2 레지스트 패턴(10)에 극단적으로 가는 부분이 발생하는 것이 방지되고, 투명 기판의 에칭 처리에 있어서도 양호한 결과가 얻어졌다.
[제2 실시예]
다음으로, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 제2 실시예에 대하여 설명한다.
도 13a 내지 도 13g는, 본 발명에 관한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 제2 실시예를 나타내는 공정도이다.
투명 기판으로서, 표면을 경면(鏡面) 연마한 석영 유리 기판에 소정의 세정을 행한 것을 준비하였다. 이 투명 기판의 크기는, 6인치 평방 크기로, 두께는 0.25인치였다. 우선, 도 13a에 나타내는 바와 같이, 투명 기판(1) 상에 크롬으로 이루어지는 막두께 100nm의 차광층(2)을 스퍼터링 법에 의해 형성하였다. 다음으로, 제1 레지스트막(6)으로서, 포지티브형 전자선 레지스트(일본 제온사제 "ZEP7000")를 스핀코팅법에 의해, 차광층(2) 상에 막두께 400nm가 되도록 도포하였다.
다음으로, 도 13b에 나타내는 바와 같이, 전자선 묘화장치를 이용하여, 제1 레지스트막(6)에 대하여, 주 개구부 및 보조 개구부에 대응하는 패턴을 묘화하고 현상하여, 제1 레지스트 패턴(7)을 형성하였다. 이어서, 이 제1 레지스트 패턴(7)을 마스크로 하여, 차광층(2)에 대하여 Cl2 및 O2 의 혼합 가스를 이용한 드라이 에 칭을 행하고, 개구부를 갖는 차광층 패턴(8)을 형성하였다. 그 후, 도 13c에 나타내는 바와 같이, 잔존한 제1 레지스트 패턴(7)을 박리하였다.
다음으로, 차광층 패턴(8) 상에 제2 레지스트막(9)으로서, 네가티브형 전자선 레지스트(시플레이사(Shipley corporation)제 "SAL601")를 스핀코팅법에 의해, 막두께 400nm가 되도록 도포하였다. 연속하여, 이 제2 레지스트막(9)에 도 13e에 나타내는 바와 같이, 전자선 묘화장치를 이용하여, 주 개구부(3)에 대응하는 패턴을 묘화하고 현상하여, 제2 레지스트 패턴(10)을 형성하였다.
그리고, 도 13f에 나타내는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(10)을 마스크로 하여, 투명 기판(1)에 대하여, CHF3 및 O2 의 혼합가스를 이용한 드라이에칭을 행하고, 투명 기판(1)에 깊이 170nm의 에칭부(오목부)(5)를 형성하였다. 그 후, 도 13g에 나타내는 바와 같이, 잔존한 제2 레지스트 패턴(10)을 박리하였다.
이상의 공정을 거쳐 제작한 보조 패턴형 위상 시프트 마스크는, 그 후의 결함 검사에 있어서도 결함 부분은 검출되지 않고, 전사에 있어서도 양호한 결과가 나타났다.
또한, 상기 제1 및 제2 실시예에 있어서는, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시예에 한정되지 않으며, 제1 에칭 처리에 의해 얻어진 차광층 패턴을 제2 에칭 처리에 있어서 마스크로 하여 이용하는 다양한 포토마스크의 제조방법 등에서 적용할 수 있다. 예컨대, 투명 기판에 오목부를 형성할 때, 선택적으로 어느 부분을 에칭할지를 프로세스 및 데이터 처리의 조합에 의해 지정할 수 있는 임의의 포토마스크 제조방법에 적용가능하다. 게다가, 상술한 바와 같이, 차광층의 하부층에 반투광층을 형성하고, 투명 기판에 오목부를 형성한 후에, 최종적으로 차광층을 제거하는 포토마스크 제조방법이어도 된다. 이 경우에 있어서, 반투광층은, 실질적으로 위상차를 발생시키지 않는 박막이어도 좋다.
본 발명에 의하면, 보조 패턴형 위상 시프트 마스크 등의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있는 위상 시프트 마스크의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 패턴의 배치에 의존하는 결함 발생이 억제되어, 정밀도 좋게, 또한 효율적으로 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명은, 위상 시프트 마스크 제조방법에 한하지 않으며, 기판 상의 피복층을 일부 제거하여 피복층을 소정의 패턴으로 가공하는 동시에, 피복층이 제거된 영역의 적어도 일부에 대응하는, 피복층의 하부층에 오목부를 형성하는 패턴 형성 방법에도 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 묘화 데이터 양의 저감을 도모할 수 있으며, 또한, 패턴 배치에 의존하는 결함발생이 억제되어, 정밀도 좋게 효율적으로 패턴 형성을 행할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는 것이 가능하다.

Claims (4)

  1. 기판상에 피복층의 일부를 제거하여 피복층을 소정의 패턴으로 가공하고, 그리고 나서 적어도 일부분에서 상기 피복층이 제거되는 상기 피복층의 하부층에 오목부를 형성하기 위한 패턴 형성 방법으로서, 상기 패턴 형성 방법은,
    상기 피복층을 상기 소정의 패턴으로 가공하는 공정과,
    상기 소정의 패턴으로 가공된 피복층 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대하여, 묘화 데이터에 기초하는 묘화를 행하고 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 소정의 패턴으로 가공된 피복층 및 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하부층에 대하여 에칭 처리를 실시하고, 상기 하부층에 상기 오목부를 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 묘화 데이터는, 상기 소정의 패턴으로 가공된 피복층의 잔존부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함하는, 패턴 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부층은, 상기 기판인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
  3. 투명 기판상의 차광층의 일부를 제거하여 차광층을 소정의 패턴으로 가공하 고, 그리고 나서 적어도 일부분에서 상기 차광층이 제거되는 상기 차광층의 하부층에 위상 시프트부로 되는 오목부를 형성하기 위한 위상 시프트 마스크의 제조방법으로서, 상기 위상 시프트 마스크의 제조방법은,
    상기 차광층을 상기 소정의 패턴을 가지는 차광 패턴으로 가공하는 공정과,
    상기 차광 패턴 상에, 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트막에 대하여, 묘화 데이터에 기초하는 묘화를 행하고 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광 패턴 및 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하부층에 대하여 에칭 처리를 실시하여, 상기 하부층에 상기 오목부를 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 묘화 데이터는, 상기 차광 패턴의 차광부를 통하여 서로 인접하는 적어도 2개의 오목부에 대응하는 패턴 데이터를 합성하여 1개의 패턴 데이터로 한 부분을 포함하는, 위상 시프트 마스크의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하부층은, 상기 투명 기판인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조방법.
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