KR19980033963A - 위상반전 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차광층 패턴을 위상반전층을 이용하여 형성하므로써 단차를 개선시킨 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 위상반전 마스크는 광학적으로 투명한 기판; 상기 기판상에 형성되고, 투광패턴과 비투광패턴을 포함하며, 투광패턴은 노광광에 대해 한계해상 이상의 선폭을 갖고, 비투광패턴은 노광광에 대해 한계해상 이하의 선폭을 갖는 위상반전층을 포함하여 구성된다.

Description

위상반전 마스크 및 그 제조방법
본 발명은 위상반전 마스크에 관한 것으로, 특히 차광패턴으로 인한 단차의 영향을 받지 않는 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자 하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.
즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다.
그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다.
그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다.
위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 반전투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.
그리고 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.
위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase-shifting Mask)를 시작으로, 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크가 출현하였다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 종래 위상반전 마스크에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 일 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들로서 얼터네이트 타입(Alternate Type) 위상반전 마스크이다.
얼터네이트 타입 위상반전 마스크를 간단히 설명하면 차광패턴을 사이에 둔 두개의 투광패턴이 있을 경우 두 투광패턴을 통과한 광의 진폭(Amplitude)이 반대인 위상반전 마스크이다.
먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(1)상에 에치스토퍼(etch-stopper)층 (2) 및 차광층(3)을 차례로 형성한다. 이때, 차광층(3)은 일반적으로 크롬(Chrome)으로 형성하고 완벽한 차광효과를 얻기 위해 일정 두께 이상으로 두껍게 형성한다.
도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 차광층(3)상에 레지스트(4)를 증착하고 전자빔 조사 및 현상공정으로 레지스트(4)를 패터닝한 다음 패턴닝된 레지스트(4)를 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 차광층(3)을 선택적으로 식각하여 복수개의 오프닝영역(5)을 갖는 차광층 패턴(3a)으로 형성한다.
도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 차광층 패턴(3a)을 포함한 전면에 위상반전층(6)을 형성한다.
도 1d에 나타낸 바와 같이, 상기 위상반전층(6)을 선택적으로 제거하여 오프닝영역(5)상에 교대로(Alternate) 형성한다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 다른 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들로서 이 또한 얼터네이트 타입(Alternate Type) 위상반전 마스크이다.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(1) 상에 에치스토퍼층(2), 위상반전층(6) 및 차광층(3)을차례로 형성한다.
도 2d에 나타낸 바와 같이, 상기 차광층(3)상에 레지스트(4)를 증착한 후 전자빔 조사 및 현상공정으로 레지스트(4)를 패터닝한 다음 패터닝된 레지스트(4)를 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 차광층(3)을 식각하여 복수개의 오프닝영역(5)들을 갖는 차광층 패턴(3a)으로 형성한다.
도 2c에 나타낸 바와 같이 상기 복수개의 오프닝영역(5)에 교대로(Alternate) 위상반전 영역을 정의한다. 그 다음, 위상반전 영역으로 정의한 오프닝 영역(5)을 제외한 오프닝영역(5)의 위상반전층(6)을 선택적으로 제거한다. 그러면, 이웃하는 오프닝영역(5)을 투과한 광의 위상이 반대인 위상반전 마스크가 형성된다.
도 3은 도 1d 또는 도 2c에 나타낸 위상반전 마스크의 오프닝영역을 통과한 광의 강도(Intensity)를 나타낸 프로파일 다이어그램으로서, 위상반전층이 형성된 오프닝영역과 위상반전층이 형성되지 않은 오프닝영역을 통과한 광강도(Intensity) 프로파일이 가파른(Steep) 것을 보여주고 있다.
즉, 인접한 오프닝영역을 통과한 광의 진폭(Amplitude)이 반대인 상태로 노광되어 두 오프닝영역이 중첩하는 위치인 차광층 패턴영역에서 사이드 로브(Side Lobe)에 의한 이상패턴의 발생을 방지할 수 있음을 보여준다.
도 4a 내지 도 4d는 종래 또 다른 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들로서 니타야마(Nitayama)가 포토레지스트 홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다.
이때, 림(RIM)형 (Type) 위상반전 마스크를 간단히 설명하면 차광영역 사이의 오프닝영역인 투광영역 림(RIM) 부분에 투광영역을 통과한 광의 위상과 반대가 되도록 위상반전 영역을 형성하여 사용하는 기술로서 실제 해상에는 관계가 없는 위상반전 영역을 통과한 광이 실제 해상과 관계가 있는 투광영역을 통과한 광과 상쇄간섭을 일으켜 사이드로브에 의한 이상(異常)패턴 형성방지 및 정확한 포토레지스트 홀을 구현할 수 있는 위상반전 마스크이다.
먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(10)상에 차광층(11)과 레지스트(12)를 차례로 증착한다. 그다음 전자빔 조사 및 현상공정으로 차광층 패턴형성 영역을 정의하여 레지스트(12)를 패터닝한 후 패터닝된 레지스트(12)를 마스크로 이용한 식각공정으로 차광층을 선택적으로 제거하여 복수개의 오프닝영역(13)을 갖는 차광층 패턴(11)으로 형성한다. 이때, 차광층 패턴(11)은 크롬(Chrome)을 사용한다.
도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트(12)를 제거한다. 그다음 차광층패턴(11)을 포함한 전면에 위상반전층(14)으로 사용할 PMMA(Poly-Methyl-Methacrylate)를 증착한 다음 자외선(ultraviolet)으로 배면 노광한다.
도 4c에 나타낸 바와 같이 상기 위상반전층(14)으로 사용할 PMMA를 현상한다. 이때, PMMA는 포지티브(Positive)형이므로 자외선이 조사된 부분만 현상되어 차광층 패턴(14) 상층의 PMMA만 남게 된다. 즉, 오프닝영역(13)에 형성된 PMMA만 현상된다.
도 4d에 나타낸 바와 같이 위상반전층(14) 하부의 차광층 패턴(11)중 위상반전층(14) 림(RIM)부분의 차광층 패턴(11)을 습식식각법을 사용하여 부분적으로 제거한다. 이때, 차광층 패턴(11)이 제거된 범위 만큼의 위상반전층(14) 폭(W)은 투광으로 인한 실제 해상에는 관계가 없지만 오프닝영역(13)을 통과한 광과 반대의 위상(Phase)인 180±10° 위상천이된 광을 투과시키면서 오프닝영역(13)을 통과한 광 프로파일이 완만해지는 것을 방지하여 위상반전 마스크의 해상력을 증가시킨다.
도 5는 도 4d에 나타낸 림형 위상반전 마스크를 통과한 광의 강도를 나타낸 프로파일 다이어그램(Profile Diagram)으로서 오프닝영역(13)을 통과한 광과 오프닝영역(13)과 접한 상태로 형성된 위상반전층(14)의 림부분을 통과한 광이 그 중첩부분에서 서로 상쇄되어 오프닝영역(13)을 통과한 광강도 프로파일이 가파른것을 보여주고 있다. 즉, 포토레지스트 패턴 형성시 수직방향으로 정확한 패터닝을 할 수 있는 것이다.
종래의 얼터네이트형 위상반전 마스크와 림형 위상반전 마스크에 있어서는 일반적인 포토마스크를 사진전사용 레티클(Reticle)로 사용한 경우 보다는 사이드로브를 방지할 수 있고 날카로운(Steep) 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다는 장점은 있었으나 다음과 같은 문제점이 있다.
첫재, 기판상에 위상반전층외에 차광층 패턴을 형성해야 하므로 차광층 패턴과 위상반전층 접촉부분의 부착력 및 응력 등으로 위상반전층 패턴의 변형이 발생할 수 있었다.
둘째, 크롬(Chrome) 등의 차광물질을 사용하여 차광층 패턴을 형성해야 하므로 차광층 패턴의 두께로 인한 단차가 발생하여, 위상반전 마스크를 사용하여 웨이퍼상에 노광할 때 단차로 인한 위상반전 오차가 생길 수 있었다.
셋째, 림형 위상반전 마스크의 차광층 패턴을 습식식각 하는 공정에서 언더컷(Under-cut)이 발생하여 림(RIM) 부분을 정확하게 형성하기 어려워 신뢰도 향상에 제한이 있었다.
넷째, 위상반전 마스크의 제조공정이 여러단계로 복잡하여 파티클(Particle)의 발생 가능성이 높아 위상반전 마스크의 신뢰도를 떨어뜨렸다.
본 발명은 상기와 같은 종래 위상반전 마스크의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 특히 차광층 패턴 형성시 차광층 패턴 형성 물질을 위상반전층 형성물질과 동일물질을 이용하여 형성하므로써 단차를 개선시킨 위상반전 마스크 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 일 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들
도 2a 내지 도 2c는 종래 다른 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들
도 3은 도 1d 또는 도 2c에 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 강도를 나타내는 프로파일 다이어그램
도 4a 내지 도 4d는 종래 또 다른 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들
도 5는 도 4d에 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 강도를 나타내는 프로파일 다이어그램
도 6은 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 평면도
도 7a 내지 도 1c는 도 6의 A-A'선에 따른 제조공정을 보여주는 단면도들
도 8은 도 7c에 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 강도를 나타내는 프로파일 다이어그램
도 9는 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크의 평면도
도 10a 내지 도 10c는 도 9의 B-B'선에 제조공정을 보여주는 단면도들
도 11은 도 10c에 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 강도를 나타내는 프로파일 다이어그램
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
20, 30:투광성 기판21, 33:위상반전층 홀(Hole)
22, 31a:위상반전층 패턴23, 34:차광층 패턴
24, 35:오프닝영역25, 31:위상반전층
32:전자빔 레지스트
본 발명에 따른 위상반전 마스크는 광학적으로 투명한 투광성 기판; 상기 투광성 기판상에 위상반전층 홀들과 위상반전층 패턴들이 체크보드 형상으로 이루어져 형성되는 차광층 패턴; 상기 차광층 패턴의 일측으로 형성되는 오프닝영역; 그리고 상기 차광층 패턴의 타측으로 형성되는 위상반전층을 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법은 광학적으로 투명한 투광성 기판상에 위상반전층을 형성하는 단계; 상기 위상반전층을 투광영역 및 차광영역으로 교대로 정의하는 단계; 그리고 상기 차광영역의 위상반전층을 선택적으로 패터닝 하여 점대칭 관계의 복수개의 위상반전층 홀들과 점대칭 관계의 복수개의 위상반전층 패턴들이 체크보드 형상으로 이루어진 차광층 패턴을 형성함과 동시에 투광영역중 일측 투광영역의 위상반전층만을 선택적으로 제거하여 차광층 패턴을 사이에 두고 서로 다른 위상을 갖는 제 1투광영역 및 제 2투광영역을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 평면도이다.
먼저, 본 발명의 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크는 도 6에 나타낸 바와 같이 광학적으로 투명한 투광성 기판(20)과 상기 투광성 기판(20)상에 위상반전층홀(21)들과 위상반전층 패턴(22)들이 체크보드(Check-board) 형상으로 이루어져 형성되는 차광층 패턴(23)과 상기 차광층 패턴(23)의 일측으로 형성되는 제 1투광영역인 오프닝영역(24)과 상기 차광층 패턴(23)의 타측으로 형성되는 제 2투광영역인 위상반전층(25)을 포함하여 구성된다.
또한, 도 6에 따르면 투광성 기판(20)은 유리(Glass)와 석영(Quartz) 중 어느 하나이고 차광층 패턴(23)은 정사각형 형상으로 산화물(예를들면 SiO2), SOG(Spin On Glass)와 감광성 폴리머(Polymer) (예를들면, PMMA(Poly-Methyl Methacrylate)) 중 어느 하나로 형성된다. 그리고, 체크보드 형상의 차광층 패턴(23)의 일측면을 라인(Line)이라 하고 동일 선상의 오프닝영역(24)의 일측면 또는 위상반전층(25)의 일측면을 스페이스(Space)라 했을 때 하나의 라인과 하나의 스페이스를 더한 크기는 0.6㎛이하로 형성된다. 이때, 위상반전층 홀(21)들은 점대칭 상태로 형성되어 있고 위상반전층 패턴(22)들 또한 점대칭 상태로 형성되어 있으며 각 위상반전층 홀(21)과 각 위상반전층 패턴(22)은 서로 선대칭 상태이다. 이때, 체크보드 형상의 차광층 패턴(23)은 한계해상 이하의 크기로 형성되는데 차광층 패턴(23)의 가로 및 세로의 길이가 동일하다고 하고 차광층 패턴(23)의 일측면의 길이를 L이라 했을 때 차광층 패턴(23)의 일측면 길이의 범위이다. (여기서 0.4~.0.1=노광상수, λ는 노광파장 그리고 N·A=렌즈의 개구수) 이때, λ는 i라인 스테퍼를 사용하므로 365㎚이고, N·A는 렌즈의 개구수(Numerical Aperture)로써 0.52이다. 그리고, 상기와 같은 식에 의해 차광층 패턴(23)의 가로 및 세로는 각각 0.3㎛이하로 형성된다. 이때, 위상반전층(25)의 물질은 SiO2, SOG와 폴리머(Polymer)중 어느 하나로서 차광층 패턴(23)에 이용되는 위상반전층 패턴(22)형성 물질과 동일 물질로 형성된다.
이하에서 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정을 설명하기로 한다.
이때, 도 7a 내지 도 7c는 도 6의 A-A'선에 따른 제조공정을 보여주는 단면도들이다.
먼저, 도 7a에 나타낸 바와 같이 광학적으로 투명한 투광성 기판(30) 상에 위상반전층(31) 및 레지스트(32)를 차례로 형성한다.
도 7b에 나타낸 바와 같이 상기 레지스트(32)에 전자빔(Electron Beam)을 선택적으로 조사 및 현상하여 차광층 패턴 형성영역 및 투광성 기판을 노출시키는 제 1투광영역 형성영역을 정의하여 레지스트(32)를 패터닝한 다음 패터닝된 레지스트(32)를 마스크로 이용한 식각공정으로 위상반전층(31)을 선택적으로 제거하여 위상 반전층 홀(33)들과 위상반전층 패턴(31a)들로 이루어진 차광층 패턴(34) 및 차광층 패턴(34) 일측으로 제 1투광영역으로 사용하여 오프닝하여(35)을 형성한다. 또한, 차광층 패턴(34) 타측의 위상반전층(31)중 패터닝되지 않은 위상반전층(31)은 제 2투광영역으로 사용한다.
도 7c에 나타낸 바와 같이 패터닝된 레지스트(32)를 제거한다. 이때, 투광성 기판(30)이 노출되는 위상반전층 홀(33)과 위상반전층 패턴(31a)으로 이루어진 차광층 패턴(33)이 차광층 역할을 하는 것은 광투과율이 100%이고 투과된 광에 대한 위상이 0°인 투광성 기판(30)이 노출되도록 형성된 위상반전층 홀(33)과 광투과율이 80~100%이고 투과된 광에 대한 위상을 180±10°로 반전시키는 위상반전층 패턴(31a)이 체크보드(Check-board) 형태로 형성되어 있으므로 두광의 웨이퍼상에서의 진폭(Amplitude)은 서로 상쇄되어 상당히 완면한 프로파일을 보인다.
본 발명 제 1실시예에서는 각각의 위상반전층 홀(33)과 각각의 위상반전층 패턴(31a)을 0.05㎛의 크기로 형성하였다.
이상에서와 같이 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크는 체크보드 형상의 차광층 패턴 양측으로 광투과후 서로 반대 위상의 광을 투과시키는 제 1투광영역 및 제 2투과영역이 교대로(Alternate) 형성된 위상반전 마스크이다. 또한, 차광층 패턴 및 위상반전층 형성물질을 PMMA(Poly-Methyl-Methacrylate)로 사용할 경우에는 식각공정없이 전자빔 조사에 의한 단한번의 노광 및 현상공정으로 동일한 효과를 갖는 위상반전 마스크를 형성할 수 있다.
도 8은 도 7에 나타낸 바와 같은 위상반전 마스크를 통과한 광의 프로파일 다이어그램(Profile Diagram)으로써 페임(FAIM)이라는 시뮬레이션 장비(Simulation Tool)로 평가한 것이다.
종래의 얼터네이트형(Alternate Type) 위상반전 마스크를 통과한 광의 프로파일(Prfile)과 동일한 광강도를 나타내는 효과가 있는 것을 알 수 있다.
이하에서, 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크 및 그 제조방법을 첨부된 도면 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크의 평면도이다.
먼저, 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크는 도 9에 나타낸 바와 같이 광학적으로 투명한 투광성 기판(20)과 상기 투광성 기판(20)상에 위상반전층 홀(21)들과 위상반전층 패턴(22)들이 체크보드(Check-board) 형상으로 이루어져 일정간격으로 복수개 형성되는 차광층 패턴(23)과 상기 차광층 패턴(23)에 교대로 형성된 오프닝영역(24)과 상기 오프닝영역(24) 림(RIM) 부분에 형성되고 동시에 차광층 패턴(23)을 둘러싸도록 형성되는 위상반전층(25)을 포함하여 구성된다. 또한, 차광층 패턴(23)은 정사각형 형상의 위상반전층 홀(Hole) (21)들과 정사각형 형상의 위상반전 패턴(22)들이 교대로 형성되어 있다. 이때, 위상반전층 홀(21)들은 점대칭 상태로 형성되어 있고 위상반전층 패턴(22)들 또한 점대칭 상태로 형성도어 있으며 각 위상반전층 홀(21)과 각 위상반전층 패턴(22)은 서로 선대칭 상태로 형성되어 있다. 그리고, 위상반전층(25) 형성 물질은 SiO2, SOG와 감광성 폴리머(Polymer) 중 어느 하나로써 차광층 패턴(23)에 사용하는 위상반전층 패턴(22)물질과 동일물질로 형성된다.
그러나, 도 6에 나타낸 바와 같은 제 1실시예의 위상반전 마스크와 다른 점은 오프닝영역(24)에 교대로(Alternate) 위상반전층(25)이 형성되는 것이 아니라 오프닝영역(24)의 림(RIM)부분에 위상반전층(25)이 형성되는 것으로 차광층 패턴(23)이 위상반전층(25)에 둘러싸여 형성되는 것이다. 즉, 투광영역으로 사용하는 오프닝영역(24)의 림(RIM) 부분에 위상반전층(25)이 형성되는 것으로 림형 위상반전마스크와 유사한 구조로 형성되는 것이다.
이하에서, 도 10a 내지 도 10c를 참조하여 본 발명 제 2실시예에 따른 위상 반전 마스크의 제조공정을 설명하기로 한다.
이때, 도 10a 내지 도 10c는 도 9의 A-A'선에 따른 제조공정을 보여주는 단면도들이다.
먼저, 도 10a에 나타낸 바와 같이 광학적으로 투명한 투광성 기판(30)상에 위상반전층(31) 및 레지스트(32)를 차례로 형성한다.
도 10b에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트(32)에 전자빔(Electron Beam)을 선택적으로 조사하고 현상하여 차광층 패턴 형성영역 및 투광성 기판을 노출시키는 투광영역 형성영역을 정의하여 레지스트(32)를 패터닝한 다음 패터닝된 레지스트(32)를 마스크로 이용하여 식각공정으로 위상반전층(31)을 선택적으로 제거하여 위상 반전층 홀(33)들과 위상반전층 패턴(31a)들로 이루어진 차광층 패턴(34)을 형성한다. 그리고, 동시에 차광층 패턴(34) 사이의 투광영역중 차광층 패턴(34)을 소정간격 둘러싸는 위상반전층(32)을 제외한 투광영역의 위상반전층(31)을 선택적으로 제거하여 제 1투광영역으로 사용하는 오프닝영역(35)을 형성한다, 그리고, 차광층 패턴(34)을 둘러싸도록 형성한 위상반전층(31)은 실제로 포토레지스트를 패터닝하지는 않고 제 1투광영역으로 사용하는 오프닝영역(35)을 통과한 광과의 위상은 반대인 제 2투광영역이다.
도 10c에 타나낸 바와 같이 레지스트(32)를 제거한다.
상기한 바와 같은 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크를 좀더 자세히 설명하면 차광층 패턴(34)은 정사각형 형상의 위상반전층 홀(Hole) (33)들과 정사각형 형상의 위상반전층 패턴(31a)들이 교대로(Alternate) 형성되어 있는 것으로 위상반전층 홀(33)들은 점대칭 상태로 형성되어 있고 위상반전층 패턴(31a)들도 점대칭 상태로 형성되어 있으며 각 위상반전층 홀(33)과 각 위상반전층 패턴(31a)은 서로 선대칭 상태로 형성되어 있는 것이다. 또한, 본 발명 제 2실시예에서는 각각의 위상반전층 홀(33)과 각각의 위상반전층 패턴(31a)을 0.05㎛의 크기로 형성하였다. 그리고 차광층 패턴(34)을 둘러싸도록 오프닝영역(35)의 림(RIM) 부분에 형성된 위상반전층(31)은 오프닝영역(35)을 통과한 광프로파일이 완만해지는 것을 방지하여 포토레지스트에서 정확한 패터닝을 할 수 있도록 즉, 메인투광 영역인 오프닝 영역(35)을 통과한 광의 강도가 광의 회절(Diffraction) 현상에 의해 완만해지는 것을 방지하고 광강도의 경사(Slope)를 가파르게(Steep)하여 원하는 패턴을 정확하게 형성할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 차광층 패턴(34) 및 위상반전층 형성물질을 PMMA(Poly-Methyl-Methacrylate)로 사용할 경우에는 식각공정 없이 전자빔 조사에 의한 단 한번의 노광 및 현상공정으로 동일한 효과를 갖는 위상반전 마스크를 형성할 수 있다.
도 11은 도 10c에 나타낸 바와 같은 위상반전 마스크를 통과한 광의 프로파일 다이어그램으로써 페임(FAIM)이라는 시뮬레이션 장비(Simulation Tool)로 시험한 것이다.
종래의 림형 위상반전 마스크인 도 4d에 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 프로파일 다이어그램인 도 5와 동일한 광강도를 나타내는 효과가 있는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같은 본 발명의 위상반전 마스크에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 위상반전 마스크 형성시 투광성 기판상에 단 한층의 위상반전층만으로 위상반전층 및 차광층을 형성하므로 패턴정렬(Alignment)이 용이하고 차광층 패턴과 위상반전층간에 발생하였던 부착력 및 응력의 발생을 방지하여 소자의 신뢰도를 향상하였다.
둘째, 단차 발생을 최소로 하여 위상균일도를 향상하였다.
셋째, 노광 및 현상공정 그리고 식각공정 등이 1회로 끝나므로 공정이 단순해져 수율향상에 효과가 있고 파티클(Paticle) 발생 가능성을 최소로 낮추었다.
넷째, 림형 위상반전 마스크 형성시 언더-컷으로 인한 소자의 신뢰도 저하를 방지하였다.

Claims (15)

  1. 광학적으로 투명한 기판;
    상기 기판상에 형성되고, 투광패턴과 비투광패턴을 포함하며, 투광패턴은 노광광에 대해 한계해상 이상의 선폭을 갖고, 비투광패턴은 노광광에 대해 한계해상 이하의 선폭을 갖는 위상반전층으로 구성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    노광광에 대해 한계해상 이상의 선폭을 갖는 투광패턴은 한계해상 이하의 선폭을 갖는 비투광패턴으로부터 일정간격을 갖고 배치되어 위상반전을 일으키는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  3. 광학적으로 투명한 투광성 기판;
    상기 투광성 기판상에 복수개의 위상반전층 홀들과 복수개의 위상반전층 패턴들이 체크보드 형상으로 이루어져 형성되는 차광층 패턴;
    상기 차광층 패턴의 일측으로 형성되는 오프닝영역; 그리고
    상기 차광층 패턴의 타측으로 형성되는 위상반전층을 포함함을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 투광성 기판은 유리와 석영중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 위상반전층 패턴과 위상반전층은 동일 물질로 형성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 위상반전층 패턴과 위상반전층은 SiO2, SOG와 감광성 폴리머(Polymer) 중 어느 하나로 형성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 감광성 폴리머는 PMMA(Poly-Methyl Methacrylate)로 형성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 차광층 패턴의 위상반전층 홀과 위상반전층 패턴은 동일한 크기의 정사각형 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  9. 광학적으로 투명한 투광성 기판;
    상기 투광성 기판상에 위상반전층 홀들과 위상반전층 패턴들이 체크보드(Check-board) 형상으로 이루어져 일정간격으로 형성되는 차광층 패턴;
    상기 차광층 패턴에 교대로 형성된 오프닝영역; 그리고
    상기 오프닝영역 림(RIM) 부분에 형성되고 동시에 차광층 패턴을 둘러싸도록 형성되는 위상반전층을 포함함을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  10. 광학적으로 투명한 투광성 기판상에 위상반전층을 형성하는 단계;
    상기 위상반전층을 투광영역 및 차광영역으로 교대로 정의하는 단계; 그리고
    상기 차광영역의 위상반전층을 선택적으로 패터닝 하여 점대칭 관계의 복수개의 위상반전층 홀과 점대칭 관계의 복수개의 위상반전 패턴이 체크보드 형상으로 이루어진 차광층 패턴을 형성함과 동시에 투광영역중 일측 투광영역의 위상반전층만을 선택적으로 제거하여 차광층 패턴을 사이에 두고 서로 다른 위상을 갖는 제 1투광영역 및 제 2투광영역을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 위상반전층 홀과 위상반전층 패턴은 각각 0.05㎛로 형성함을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 차광층 패턴의 가로 및 세로의 길이가 동일하다고 하고 그 일측면의 길이를 L이라 하고 광원의 파장을 λ, 렌즈의 개구수를 N·A(Numerical Aperture)라 했을 때 다음의 식이 성립하도록 형성함을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 차광층 패턴의 일측면을 라인(Line)이라 하고 동일 선상의 오프닝영역의 일측면 또는 위상반전층의 일측면을 스페이스(Space)라 했을 때 하나의 라인과 하나의 스페이스를 더한 길이 0.6㎛이하로 형성하여 사용하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 차광층 패턴을 둘러싸고 있는 위상반전층의 폭이 동일하다고 하고 그 폭을 W라 하고 광원의 파장을 λ, 렌즈의 개구수는 N·A(Numerical Aperture)라고 했을때 다음의 공식이 성립하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  15. 광학적으로 투명한 투광성 기판상에 위상반전층을 형성하는 단계;
    상기 위상반전층을 차광영역 및 투광영역으로 교대로 정의하는 단계; 그리고
    상기 차광영역의 위상반전층을 선택적으로 패터닝하여 점대칭 관계의 복수개의 위상반전층 홀과 점대칭 관계의 복수개의 위상반전층 패턴이 체크보드(Check-board) 형상으로 이루어진 차광층 패턴을 형성함과 동시에 차광층 패턴 사이의 투광영역중 차광층 패턴을 소정간격으로 둘러싸는 위상반전층을 제외한 투광영역의 위상반전층을 선택적으로 제거하여 오프닝영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
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