KR101055246B1 - 광 리소그래피용 보텍스 위상 시프트 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상 시프트 마스크 내의 1점에 대응하는 광 휘도의 최소를 발생시키는 포토리소그래피 방법 및 장치에 관한 것이다. 마스크에 의하여 발생된 광의 위상 시프트는 1점 둘레에서 나선식으로 변하므로, 1점을 통과하는 마스크 표면을 가로질러 그려진 라인을 따라 측정된 위상 시프트는 1점에서 180°점프하고 1점 둘레를 지나는 라인을 따라 측정된 위상 시프트는 130°내지 230°사이에서 점프를 하지 않으며 100°내지 260°사이에서 점프를 하지 않는 것이 가장 바람직하다.
광 휘도, 포토리소그래피, 마스크, 위상 시프트, 점프

Description

광 리소그래피용 보텍스 위상 시프트 마스크 {VORTEX PHASE SHIFT MASK FOR OPTICAL LITHOGRAPHY}
도 1은 종래의 포토리소그래피 마스크에 의하여 생긴 광 휘도의 도면이다.
도 2는 바람직한 실시예의 사시도이다.
도 3은 극각(θ)을 함수로 하는 도 2의 위상 시프트의 도면이다.
도 4는 위상 시프트 마스크 기판의 평면도이다.
도 5는 극각(θ)을 함수로 하는 1점 주위에 발생된 위상 시프트의 도면이다.
도 6a는 본 발명의 가장 바람직한 실시예의 도면이다.
도 6b는 영역(60) 둘레에 있는 4 단계의 나선식 계단의 사시도이다.
도 7은 불투명 영역(60) 주위에 생긴 위상 시프트의 도면이다.
도 8은 휘도 프로파일의 연산 결과를 도시하는 도면이다.
도 9는 다른 실시예 패턴의 도면이다.
도 10은 불투명 영역(60) 주위에 생긴 위상 시프트의 도면이다.
본 발명의 분야는 마스크 특징부를 여러 가지 기판 상에 매우 높은 해상도로 화상 표시하기 위한 리소그래피 마스크 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 분야는 위상 시프트 마스크 분야에 관한 것으로서, 마스크 패턴은 마스크 표면과 상호 작용하는 광의 위상 변화에 의하여 적어도 부분적으로 결정된다.
포토리소그래피
본 발명은 집적 회로, 자기 소자, 및 마이크로머신 같은 마이크로디바이스를 제조하는 마이크로리소그래피 분야에 관한 것이다. 이 분야에서는 최종 제품은 여러 가지 패턴을 "레지스트" 물질 내에 먼저 형성한 다음 각 패턴이 제품 속성을 형성하는 순차 방식으로 제조된다. 폴리머 조성물이 일반적인 "레지스트" 물질은 빛이나 또는 다른 형태의 방사(radiation)에 민감하다. 패턴은 레지스트 물질의 상이한 영역을 상이한 발광 선량(radiation dose)으로 노출시킴으로써 레지스트 내에 형성된다. 밝은(고 선량) 영역에서는 레지스트 내에 화학 변화가 일어나 레지스트 물질이 화학 욕조에 용해되고, 또는 가스 또는 플라스마에 의하여 어두운(저 선량) 영역에서보다 더 용이하게(포지티브 레지스트) 혹은 덜 용이하게(네거티브 레지스트) 에칭된다. 레지스트 상의 방사 플럭스가 지나치게 적은 경우, 레지스트는 덜 노출되며, 일반적으로 포지티브 레지스트의 덜 노출된 영역은 모두 용해되지 않고 단지 네거티브 레지스트만 레지스트가 "현상"될 때(IE 용해 또는 에칭) 부분적으로 용해된다. 노출을 위해 방사 플럭스가 충분하면, 레지스트의 노출되지 않은 영역 및 노출된 영역이 한쪽 영역은 모두 용해되고 다른쪽 영역은 웨이퍼 프로세스에서의 다음 단계를 위한 보호 코팅으로 남겨진 상태로 현상된다. 방사 플럭스가 지나치게 많으면, 레지스트는 과다하게 노출되고 이 노출된 영역은 예를 들면 단지 노 출되기에 충분할 수 있는 폭보다 더 넓은 라인으로 "블룸" 및 에칭되기 쉽다. 양호한 레지스트를 위하여는, 이러한 노출되지 않은 플럭스와 과다하게 노출된 플럭스 사이에 "제조 창"이 존재한다.
패턴을 갖는 레지스트 및 프로세스
밝은 영역 및 어두운 영역은 일반적으로 대응하는 특징부를 마스크 또는 레티클로부터 레지스트에 전사하는 노출 도구를 사용하여 형성된다. 마스크 또는 레티클은, 석영이나 또는 레지스트 노출에 사용된 방사에 대하여 투명한 다른 물질로 된 플레이트에 크롬과 같은 불투명 물질이 코팅된 마스크 기판으로부터 형성된다. 크롬은 마스크를 형성하도록 패턴으로 에칭된다. 사용된 방사는 한정되는 것은 아니지만 자외선 및 X선일 수 있고, 불투명 및 투명 마스크 영역은 균일하게 조사될 때 밝은 패턴 및 어두운 패턴을 형성한다. 상기 기술의 가장 일반적인 실시에 있어서, 투사 렌즈가 평면 기판 상의 레지스트막에 마스크 패턴 화상을 형성한다. 상기 화상은 레지스트 패턴을 생성하는 고 선량 및 저 선량 영역을 포함한다. 상기 프로세스에 어떤 형태의 광을 사용할 때, 이것을 포토리소그래피라고 한다.
파면 기술
레지스트에 형성된 패턴은 마스크 상에 형성된 패턴과 동일하지 않고, 마이크로리소그래피 프로세스의 결함에도 불구하고 최종적으로 제조된 소자에 필요로 하는 패턴을 얻는 방법을 "파형 기술"이라고 한다. 이를 위해 사용된 여러 소자 중에서 간섭이 있긴 하지만 원하는 어두운 영역을 형성하는 것은 위상 시프트 마스크(phase shifting mask: PSM)이다. 위상 시프트 마스크는 본 발명의 발명자에 의 하여 "Improving resolution in photolithography with a phase shifting mask"라는 제목의 문서에 먼저 공개되었었다 - M.D. Levenson, N.S. Viswanathan, 및 R.A. Simpson, IEEE Trans. Electron Devices ED-29, 1828-1836(1982). 그 때 이후, "위상 시프트 마스크"라는 문구를 포함하는 수 백건의 특허 및 수 천건의 문서가 공개되었다. 위상 시프트 마스크로 인하여 포토레지스트의 저 선량 부분이 고 선량 부분보다 훨씬 더 좁은 종래의 포토리소그래피보다 라인폭이 더 작은 특징부를 생산할 수 있다. 그러나, 이러한 좁은 라인폭 특징부의 피치는 λ/N.A.로 제한되고, 여기서 λ는 레지스트를 노출시키는데 사용된 광의 파장이며 N.A는 레지스트를 노출시키는데 사용된 광 시스템의 구경수이다.
현재로서는 두 가지 유형의 PSM, 즉 감쇠-PSM과 같은 약한-PSM 및 교호-개구-PSM과 같은 강한-PSM이 있다. 이들 두 가지 PSM은 약한-PSM은 오직 한 가지유형의 밝은 특징부를 갖는 한편, 강한-PSM은 180°만큼 상이한 광 위상을 제외하고는 동일한 두 가지 유형의 밝은 특징부를 포함한다. 예를 들면, M. Shibuya의 일본국 특허 62-50811호, M.D. Levenson 등의 IEEE Trans. Elect. Dev. ED-29, 1828-1836(1982), 및 M.D. Levenson의 Microlithograpy World 6012(March/April 1992)를 참조한다. 일반적으로, 좁고 "어두운" 라인은 위상 시프트 방법에 의하여 생기고, 여기서 위상 시프트는 마스크와 180°로 상호 작용하는 위상을 반전시키는 두 개의 인접하는 마스크 영역으로부터 발생된다. 두 개의 마스크 영역은 마스크 상의 직선 라인 경계에 의하여 분리되고, 마스크가 레지스트 상에 화상을 형성할 때, 두 개의 밝은 영역 사이에 빛이 거의 없거나 또는 전혀 없는 매우 좁은 라인이 생긴다. 이러한 좁은 라인은, 예를 들면, 반도체 소자의 게이트 라인으로서 가치가 있다. 그러나, 라인의 길이는 라인의 폭보다 훨씬 길다.
레지스트 내의 구멍이 가능한 한 영역보다 작거나 또는 직경보다 작은 특징부가 요구된다. 이러한 구멍은, 예를 들면, 반도체 소자의 하측에 있는 도선 또는 다른 부품과 접촉시키는데 사용된다. 도 1은 이러한 구멍을 생기게 하는 세 가지 종래의 방법에 의하여 일어난 광 휘도의 도면이다. T-마스크는 커브(10)에 의하여 제공된 휘도를 발생시키는 일반적인 마스크 기판의 크롬 커버 내의 구멍이다. 광 패턴의 최소 직경은 회절에 의하여 결정되고, 크롬 내의 구멍이 소정의 포인트를 지나 감소됨에 따라 더 작아지지 않는다. 감쇠 PSM(커브(14)) 및 림시프트 PSM(커브(12)) 기술에서는 약간 더 작은 직경의 밝은 영역이 생긴다.
미합중국특허 제5,807,649호에는 위상 시프트 마스크를 사용하여 포토레지스트를 노출시키고 이 위상 시프트 마스크에 의하여 남겨진 원하지 않는 어두운 영역을 노출시키는 제2 마스크를 갖는 이중 노출 시스템에 관하에 기재되어 있다. 미합중국특허 제5,620,816호에는 크롬이 없는 위상-에지 시프트 마스크를 사용하여 행 및/또는 열로 연속되는 라인을 제외하고 포토레지스트 모두를 노출시킨 다음, 기존의 마스크를 사용하여 라인 및/또는 열의 원하지 않는 부분을 노출시킨다. 동일하거나 또는 다른 크롬이 없는 위상-에지 마스크를 사용하여 어두운 라인이 제1 노출에 의하여 남겨진 어두운 라인과 수직을 이루어 연장되는 동일한 레지스트를 노출시키는 경우, 제1 노출에 의하여 남겨진 레지스트의 노출되지 않은 영역 중 일부는 노출되고, 매우 작은 직경을 갖는 노출되지 않은 스폿 어레이가 생긴다. 종 래 기술은 하나의 노출을 사용하여 매우 작은 노출되지 않은 포토레지스트 영역을 발생시키는 임의의 방법을 도시하지 않고 있다.
PSM 설계
종래의 위상 시프트 마스크에 사용된 패턴을 준비하는 여러 가지 전자 설계 자동화(electronic desing automation: EDA) 도구가 공지되어 있다. 또한, OPC 도구는 노출 시스템의 실체를 설명하는 이들 패턴을 변경시킨다. 또한, 위상 시프트 마스크 상의 애퍼춰 패턴은 최종 회로 패턴에 꼭 맞게 대응할 필요는 없고, 교호-애퍼춰 PSM을 사용하여 형성된 제1 노출과 일치되는 레지스트 필름 상에 제2 노출을 위하여 종래의 차단 마스크가 사용될 때는 적어도 필요하지 않다. 이러한 제2 노출은 위상 불일치 때문에 편차를 삭제한다. 특히 Numerical Technologies, Inc.의 미합중국특허 제5,858,580호에서는 서로의 사이에 가장 좁은 어두운 특징부를 형성하는 하나는 0°위상을 갖고 다른 하나는 180°의 위상을 갖는 한 쌍의 작은 애퍼춰(시프터)로 구성되는 교호-애퍼춰 PSM과 함께, 최종 회로 특징부와 형상이 유사한 차단 마스크를 사용하는 위상내 설계 시스템에 대하여 기재되어 있다.
본 발명의 발명자에게 허여된 관련 미합중국 특허에는 2001년 9월 11 및 2001년 6월 26일에 각각 허여된 미합중국 특허 제6,287,732호 및 제6,251,549호가 있다. 본 발명의 발명자에 의한 관련 미합중국 특허는 2001년 9월 6일 발명의 명칭 "Generic phase shift mask"으로 출원된 미합중국 특허출원 제09/947,336호 및 2002년 2월 25일 발명의 명칭 "Photolithography method and apparatus"으로 출원된 미합중국 특허출원 제10/083049호가 있다. 상기 인용된 미합중국 특허 및 특허 출원을 참조하여 본 명세서에 결합시켰다.
본 발명의 목적은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 장치, 방법, 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 특징부를 갖는 위상 시프트 마스크 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 특징부를 갖는 위상 시프트 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 특징부를 갖는 위상 시프트 마스크 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 특징부를 갖는 일반적인 위상 시프트 마스크 기판을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 피치가 λ/NA 이하인 작은 영역 특징부의 2차원 어레이의 포토리소그래피 노출을 제조하는 방법을 제공하는 것으로서, 여기서 λ는 포토리소그래피 노출 시스템에 의하여 사용된 광의 파장이며 NA는 포토리소그래피 시스템의 구경수이다.
본 발명은 매우 작은 영역 특징부를 소자 상에 생성하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 마스크 기판 상의 영역이 1점 둘레에서 위상 시프트 변형되어, 1점 영역과 상호 작용하는 광이 이동된 광의 위상을 가져서 지점에 대응하는 제1 영역 및 제1 영역을 둘러싸는 환형의 제2 영역에 광 휘도의 예리하고 깊은 최소가 있고, 광 휘도는 전체 환형 영역을 통과하는 최소보다 훨씬 더 크다. 위상 시프트는 1점에 나선식의 패턴으로 변하고, 이로써 위상이 1점을 가로지르는 라인을 따라 측정될 때 대략 180°로 갑자기 반전되고, 위상은 제2 환형 영역에 대응하는 마스크 상의 영역을 가로지르는 임의의 다른 라인을 따라 측정될 때 130°이하 또는 230°이상으로 천천히 또는 갑자기 반전한다. 특히, 가장 바람직한 실시예는 표면으로부터 기판으로 에칭된 "계단" 세트와 같은 일회 선회된 나선식 계단을 구비한 기판을 갖고, 각 계단의 높이는 130°이하 또는 이상으로 단계별 위상 시프트, 및 저면 단계로부터 제1 단계로 약 230°이상으로 위상 시프트된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 사시도이다. 위상 시프트 마스크 기판의 평탄면(20)은 상기 평탄면에 클러치된 특징부(21)를 갖는다. 상기 특징부(21)의 원형 에지(22)는 평탄면(20)으로 절삭된 것으로 도시되어 있다. 도면에는 중앙 라인(24) 둘레에 원을 그리는 나선식 램프(23)가 도시되어 있다. 램프는 라인(24)의 위상 시프트 마스크 기판의 원래의 표면(20)에서 시작하고, 상기 라인에서는 위상 시프트는 원래의 평탄면(20)에서 일어난 위상 시프트에 대하여 0°이며 중앙 라인(25) 둘레를 시계방향으로 진행한다. 램프는 절삭부의 깊이에 따라 위상 시프트 마스크 상에 충돌하는 광에 위상 시프트을 제공한다. 원래의 표면(20)에 대한 90°, 180°, 270°및 260°의 위상 시프트이 도면 상에 표기된 위치에 도시되어 있다. 위상 시프트는 광이 위상 시프트 마스크 기판(20)의 표면을 갖는 중앙 라인(25)과 교차하는 포인트에 대응하는 지점에 휘도의 깊은 최소를 갖는 특징부(21)에 대응하는 광 패턴을 생성한다. 나선식 램프 중 한 영역으로부터 다른 영역으로 위상 시프트이 예리하게 변하고, 교차점을 둘러 싸는 필드에는 어두운 라인이 생기지 않고, 나선식 램프(23)의 저면(26)과 나선식 램프(24)의 상면 사이의 위상의 예리한 변화는 360°이며, 이것은 또한 어두운 라인 특징부가 생기지 않는다. 에지(22)는 원래의 표면(20)과 램프(23) 사이의 위상 시프트이 180°일 때 조사 패턴에 어두운 라인을 생성한다. 얻어진 노출되지 않은 포토레지스트는 후속 단계에서 노출될 수 있다.
도 2의 특징부는 휘도가 노출 최소의 노출보다 환형 영역 전체가 훨씬 더 큰 환형 영역에 의하여 둘러 싸인 격리된 최소 휘도 영역을 제공한다.
도 3은 중앙 라인(25) 둘레를 따라 측정된 극각 θ을 함수로 하는 도 2의 특징부에 의하여 일어난 위상 시프트의 도면이다. 바람직한 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 나선은 중앙 라인(25)을 거의 둘러 싸는 라인(27)의 일단으로부터 타단으로 거의 720°변하는 위상을 가지므로, 라인(26)을 통과할 때의 휘도 변화는 여전히 매우 적다. 일반적으로, 도 2에 도시된 나선은 중앙 라인(25)을 거의 둘러 싸는 라인(27)의 일단으로부터 타단으로 거의 360°의 m배로 변하는 위상을 가지므로(여기서 m은 정수), 라인(26)을 통과할 때의 위상 변화는 여전히 매우 적다.
도 2 및 도 3에 도시하고 설명한 바와 같은 나선식 패턴은 CD 기록을 재생하는데 사용된 방법과 유사한 방법이나, 또는 표면 특징부를 생성하는 당해 기술 분야에 공지된 다른 방법에 의하여 위상 시프트 마스크 기판 내에 압착된다.
도 4는 표면이 육모꼴 형태로 다수의 편평한 평행 영역 내에 형성된 위상 시 프트 마스크 기판의 평면도이다. 도 4에는 0°, 120°, 및 240°의 위상 시프트이 생기는 3개의 레벨이 도시되어 있다. 육모꼴 영역의 세 개의 경계의 각 교차 포인트(40)는 표면과 상호 작용하는 광의 방사 패턴에 깊은 최소를 생성한다. 도 2의 나선식 램프 대신에, 3개의 트레드를 갖는 나선식 계단이 각 포인트 둘레에 형성된다. 인접하는 점은 2개의 트레드를 공통으로 공유하고, 나선식(시계방향 또는 시계 반대방향으로 하강)이란 두 개의 인접하는 점과 대향한다는 의미이다. 도 4에 도시된 두 개의 인접하는 위상 시프트 영역 사이의 위상 경계(42)는 완전하게 가간섭형의 광에 대한 전체 휘도의 약 25%의 이론 휘도를 갖는 패턴의 어두운 라인을 생성하는 한편, 1점(40)에 대응하는 이론 휘도는 제로이다. 실제로, 최소 휘도는 광 시스템의 산란 때문에 약 2%이다. 따라서, 레지스트는 위상 시프트 영역 사이의 경계(42)에 대응하는 어두운 라인이 1점(40)에 대응하는 영역에 대하여 충분하게 노출되어 어두운 라인이 프린트하지 않고 어두운 지점이 프린트하는 것을 확보하도록 과다 노출되어야 한다.
광 시스템에서 광을 분해하고 광 스폿 또는 라인을 집속하는 명세는 전체 폭에 대하여 최대 휘도 절반으로 제공된다. 본 발명의 경우, 휘도는 지점에서 최소 Imin이고, 최대 휘도 Imax는 지점을 둘러싸는 환형 영역에서 발생한다. 휘도는 환형 영역 전체에서 변한다. 예를 들면, 중앙에 1점을 갖는 환형 영역에 도시된 원형 라인을 따라, 휘도는 마스크 상의 위상 변화에 대응하는 원형 라인 상의 포인트의 휘도 I'min으로 하강한다. 휘도 최소의 "전체 폭"에 대한 명세는 형성된 라인을 따 라 측정된 최대 휘도 또는 최소 휘도 중 어느 하나를 참조하여 그려질 수 있다. 본 발명의 명세에 있어서, 휘도 최대의 전체 폭은 라인을 따라 측정된 최소 휘도의 절반으로 측정된 휘도 최소의 전체 폭으로서 형성된다(I'min/2). 본 발명의 휘도 최소의 전체 폭은 λ/2 N.A. 이하가 바람직하다.
도 5는 지점(40) 둘레를 따라 측정된 극각 θ을 함수로 하는 지점(40) 둘레에 생기는 위상 시프트의 도면이다. 1점(40)을 거의 둘러 싸는 라인을 따라 측정될 때 위상 시프트는 라인을 따르는 거리에 맞대어 구성될 때 도 5와 유사하게 나타난다. 도 2에 도시된 나선식 라인(27)의 일단으로부터 거의 720° 타단으로의 위상 변화를 가지므로, 라인(26)을 통과할 때의 휘도 변화는 여전히 매우 작다.
도 6a는 본 발명의 가장 바람직한 실시예의 도면으로서, 위상 시프트 마스크 기판이 직사각형 형태로 다수의 편평한 평행 영역 내에 형성된다. 도 6a에는 0°, 90°, 180°및 270°의 위상 시프트을 일으키는 4개의 레벨이 있다. 직사각형의 4개의 모서리가 만나는 교차점으로 인하여 포토레지스트 상으로 주사된 휘도를 취소하는 위상 시프트을 일으키고, 직사각형 모서리에 대응하는 포인트의 휘도에 깊은 최소가 생긴다. 경계(62)에서의 위상 시프트는 도 4의 경계(42)에 일어난 120°의 위상 시프트에 비하여 단지 90°이므로, 경계(62)에 대응하는 라인의 휘도는 도 4의 라인 휘도의 25%를 훨씬 넘는다. 또한 도 6a는 도 6a에 도시된 직사각형 모서리를 커버하는 선택적인 불투명 영역(60)의 도면이다. 불투명 영역은 도 6a의 마스크 기판의 직사각형 모서리에 대응하는 레지스트의 영역의 광 휘도를 감소시킨 다. 인접하는 불투명 영역(60)은 일반적으로 두 단계의 나선식 계단을 갖고, 또한 나선식이란 각 쌍의 인접하는 영역(60)에 대하여 대향한다는 의미라는 점에 유의해야 한다.
도 6b는 영역(60) 둘레에 형성된 나선식 계단의 4 단계의 사시도이다.
도 7은 불투명 영역(60)의 중앙 둘레를 따라 측정된 극각 θ을 함수로 하는불투명 영역(60) 주위에 일어난 위상 시프트의 도면이다.
도 8은 도 6의 마스크에 의하여 생긴 광의 휘도 프로파일의 계산 결과의 도면이다. 수평으로 및 수직으로 연장되는 어두운 라인은 인위적이며 무시되어야 한다. 도 6의 영역(60)에 대응하는 최소(80)는 그 휘도가 최소(80)의 휘도보다 실질적으로 더 큰 환형 영역(82)에 의하여 둘러 싸인다.
도 9는 4개의 상이한 위상 시프트 레벨을 사용하여 육모꼴 그리드 상에 휘도 최소를 생기게 하는데 사용되는 다른 실시예 패턴의 도면이다. 불투명 영역(90)은 레지스트 상의 원하는 휘도 최소에 대응하는 위상 시프트 마스크 기판의 육모꼴 그리드 포인트의 도면이다. 교차점(92)에 대응하는 영역 또한 휘도 최소를 가지며, 노출되지 않은 레지스트의 원하는 육모꼴 패턴이 생기도록 제2 마스크 및 제2 노출을 사용하여 노출되어야 한다.
도 10은 도 9의 실시예에서 불투명 영역(90)의 중심 둘레를 따라 측정된 극각 θ을 함수로 하여 불투명 영역(90) 주위에 생긴 위상 시프트의 도면이다.
상기 지침을 고려하여 본 발명을 여러 가지로 변형 및 변경시킬 수 있다는 점이 명백하다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위를 벗어나지 않고 특정하게 기재 된 바와 달리 구현될 수 있다는 점을 이해해야 한다.
본 발명은 위상 시프트 마스크 내의 1점에 대응하는 광 휘도의 최소를 발생시키는 포토리소그래피 방법 및 장치에 관한 것이다. 마스크에 의하여 발생된 광의 위상 시프트는 1점 둘레에서 나선식으로 변하므로, 1점을 통과하는 마스크 표면을 가로질러 그려진 라인을 따라 측정된 위상 시프트는 1점에서 180°점프하고 1점 둘레를 지나는 라인을 따라 측정된 위상 시프트는 130°내지 230°사이에서 점프를 하지 않으며 100°내지 260°사이에서 점프를 하지 않는 것이 가장 바람직하다.

Claims (9)

  1. 표면 및 표면 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크(phase shift mask: PSM) 기판
    을 포함하고,
    상기 표면은 상기 표면 패턴에 의하여 결정된 패턴으로 광의 위상을 변경시키도록 파장 λ 및 휘도 I0를 갖는 광과 상호 작용하며,
    상기 표면과 상호 작용한 후의 광의 휘도는 상기 표면 패턴에 의하여 유도된 위상 변화에 의하여 적어도 부분적으로 결정되고,
    상기 표면이 영상면 상에 비추어지도록 상기 광이 구경수(numerical aperature:N.A.)를 갖는 리소그래피 시스템의 렌즈를 통과할 때, 상기 영상면 상에 비추어진 상기 광의 휘도는 복수의 포인트 영상을 가지며, 상기 복수의 포인트 영상은 각각 상기 휘도 최소를 둘러싸는 전체 환형 영역을 통해 Imin보다 더 큰 휘도를 갖는 환형 영역에 의하여 둘러싸인 휘도 최소 Imin을 가지며,
    상기 휘도 최소의 전체 폭은 λ/2 N.A. 이하인,
    장치.
  2. 복수의 위상 시프트 영역을 갖는 위상 시프트 마스크(PSM) 기판을 포함하고,
    상기 복수의 위상 시프트 영역 중 적어도 일부는 적어도 하나의 웨지 형상 영역 경계를 가지며,
    상기 PSM 기판 상의 제1 포인트를 함께 둘러싸도록 끼워진 n개의 상기 복수의 위상 시프트 영역 중 n개의 웨지 형상 영역 경계에 의하여 특징부가 형성되고,
    상기 n개의 위상 시프트 영역이 함께 협동하여 상기 n개의 위상 시프트 영역과 상호 작용하는 파장 λ 및 휘도 I0을 갖는 광에 대한 광 휘도 패턴을 생성하며,
    상기 광 휘도 패턴은 상기 PSM 상의 포인트에 대응하는 광 휘도에 깊은 최소 Imin을 갖고,
    상기 표면과 상호 작용한 후 상기 광의 휘도는 상기 제1 포인트를 둘러싸는 환형 영역의 Imin보다 더 큰 휘도를 가지며,
    상기 n은 4개 이상이고,
    상기 n개의 위상 시프트 영역 각각은 상이한 위상 시프트을 갖는,
    장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 위상 시프트 영역은 서로 평행인 표면을 갖는 평탄한 영역인, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    n은 4이며,
    상기 4개의 위상 시프트 영역의 위상 시프트는 상기 제1 포인트 둘레를 일방향으로 이동하는 순서대로 계산하여 0°, 90°, 180°및 270°이고,
    상기 4개의 위상 시프트 영역은 상기 제1 포인트 주위에 나선식 계단 형상을 갖는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웨지 형상의 영역 경계는 웨지각을 갖고,
    상기 0°및 180°위상 시프트 영역은 동일한 웨지각을 가지며,
    상기 90°및 270°위상 시프트 영역은 동일한 웨지각을 갖는, 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 포인트에 근접하여 제2 포인트가 위치되고,
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트 주위의 상기 나선식 계단 각각은 상이한 회전 방향을 가지며,
    각각의 상기 나선식 계단의 한 단계는 상기 동일한 위상 시프트 영역인, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 PSM 기판은 배율 M 및 구경수 N.A.를 갖는 포토리소그래피 시스템 용도로 설계되고,
    상기 제1 포인트 및 상기 제2 포인트는 2 Mλ/N.A. 이하의 거리만큼 이격되는, 장치.
  8. 표면 및 표면 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크 기판을 포함하고,
    상기 표면은 상기 표면 패턴에 의하여 결정된 패턴으로 광의 위상을 변경시키도록 파장 λ 및 휘도 I0를 갖는 광과 상호 작용하며,
    상기 표면과 상호 작용한 후의 광의 휘도는 상기 표면 패턴에 의하여 유도된 위상 변화에 의하여 적어도 부분적으로 결정되고,
    상기 표면 상의 복수의 포인트는 라인을 따라 변하도록 각 포인트를 거의 둘러싸는 라인이 존재하는 포인트를 둘러싸는 표면 패턴을 가지며,
    상기 위상은 상기 라인을 따라 120°이상의 점프 시 변하지 않고,
    상기 위상은 상기 라인의 일단으로부터 타단으로 적어도 240°만큼 변하는,
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 라인의 일단으로부터 타단으로의 위상 변화는 360°의 m배이고,
    m은 1 이상의 정수인, 장치.
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