KR19980071829A - 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크 - Google Patents

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Abstract

투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크는 투명기판과 투명기판상에 제공된 광차단막을 포함한다. 투명기판은 주패턴 영역과 주패턴 영역의 주변에 제공된 보조 패턴 영역을 포함한다. 위상차가 주패턴 영역을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광 사이에서 발생하는 깊이로 보조 패턴 영역이 에치된다. 위상차는 실질적으로 360 도의 정수배로써, 정수는 1 이상의 정수와 -1 이하의 정수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수이다. 광차단막은 주패턴 영역 및 보조 패턴 영역상에 개구를 포함한다.

Description

투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크
본 발명은 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크에 관한 것이며, 특히 반도체 소자 제조공정에서 미세한 패턴을 형성하기 위해서 사용된 포토마스크에 관한 것이다.
최근에, 광학 리소그래피는 반도체 소자 제조 공정에서 반도체 기판상에 패턴을 형성할 때 의지물 (mainstay) 로 되어왔다.
광학 리소그래픽 공정에서, 포토마스크상에 형성된 제 1 패턴이 축소 투영 노광 장치에 의해 반도체 기판면상에 코팅된 감광성 수지에 이동된다. 감광성 수지는 공정 전개시 소정의 패턴으로 패턴된다. 포토마스크상에 형성된 패턴은 투명영역과 광 차단 영역을 포함한다. 포토마스크는 그러한 패턴이 형성된 노광용 원판이고 포토마스크상에 형성된 패턴들과 감광성 수지상의 패턴들 사이의 크기비가 1:1 이 아닐 때 레티클 (reticle) 이라고 불려진다.
반도체 장치용 패턴의 소형화가 최근에 요구되어져 왔고 종래 포토리소그래픽 기술에서, 그러한 요구가 노광 장치의 발전, 특히 투영 렌즈 시스템에서 더 많은 개구수 (NA) 에 의해 만족해졌다. 개구수는 확산 광선을 보정하기 위한 파워를 나타내는 지수이고 렌즈의 값이 더 많아지고, 성능이 더 나아지면 질수록 더욱 많은 확산 광선이 보정될 수 있다.
아래의 수학식 (1) 은 분리될 수 있는 이미지를 갖는 미세 패턴의 최소 범위인 해상도의 한계 (R) 와 개구수 (NA) 사이를 확립한 레일리 (Rayleigh) 식으로써,
K1은 감광성 수지등의 성능과 같은 공정 파라미터에 의존하는 상수이고, λ 는 투과된 광의 파장이다. 수학식 (1) 로부터 알수 있듯이, 개구수 (NA) 의 값이 커질수록, 해상도 한계 (R) 가 더 작아진다.
해상도는 노광 장치의 개구수를 증가시킴으로써 향상되지만 해상도가 향상됨에따라 초점의 깊이가 감소되기 때문에, 패턴의 소형화가 곤란해진다. 초점의 깊이는 초점의 위치의 허용가능한 범위를 나타내는 지수이다. 아래의 수학식 (2) 는 초점의 깊이 (DEF) 와 개구수 (NA) 사이를 확립한 레일리식으로서,
K2는 공정 파라미터에 의존하는 상수이다. 수학식 (2) 에서 알수 있듯이, 개구수 (NA) 가 커짐으로써, 초점의 깊이가 더 작아지고 따라서 초점의 깊이의 미세한 변위조차도 허용되지 않는다.
이러한 이유 때문에, 다양한 초해상수법이 초점의 깊이를 증가시키기 위해서 연구되어져 왔다. 초해상수법은 화상면상의 광강도분포가 조명광학계, 포토마스크, 또는 투영 렌즈계의 동면 (瞳面) 에서 투과율이나 위상을 제어함으로써 향상된다.
조명광학계의 최적화에 의해 해상도 특성을 향상시키는 방법인, 소위 이축 (離軸) 조명법은 거의 실현성에 도달하였기 때문에 다양한 초해상수법중에서 최근에 관심을 끌고 있다.
스텝퍼 (stepper) 라고 칭하는 보통의 노광장치용 조명광학계가 설명될 것이다.
반도체 장치를 제조하기 위한 리소그래픽 공정에서, 포토마스크상 노광 영역의 전체 표면은 반도체 기판의 노광 영역의 전체 표면에 형성된 패턴의 크기를 제어하기 위해서 균일한 강도로써 조명되는 것이 요구된다. 이러한 이유 때문에, 보통의 노광 장치에서, 광원으로서 수은램프로부터 방출된 광은 단일파장을 가지도록 콜드 미러 (col mirror), 간섭 필터등을 통과한다. 단일파장으로써의 광은, 조명의 균일성을 얻기위한 광학소자인 플라이즈 아이 렌즈 (fly's eye lens) 에 유도된다.
플라이즈 아이 렌즈는 평행하게 정렬된 동형의 복수 단일체 렌즈를 포함하는 광학소자이다. 각 단일렌즈가 각각의 초점을 형성하여 복수의 독립한 광원점이 플라이즈 아이 렌즈에 형성된다. 포토마스크가 광원점에 의해 구성된 광원점군에 의해 조명될 때, 포토마스크상의 조명 균일성이 향상된다. 때때로, 그러한 광원점군은, 수은램프가 1차 광원인 경우, 2차 광원이라 부른다.
수은램프로부터 방출된 광이 플라이즈 아이 렌즈를 통과할 때, 포토마스크상의 조명의 상태는 광원으로서 수은램프의 발광상태에 의해 영향을 받지않는다. 즉, 포토마스크상의 조명상태는 플라이즈 아이 렌즈에 의해 형성된 광원점의 강도 분포 및 형상에 의해 실질적으로 영향을 받으며, 노광 특성에 영향을 준다. 이러한 광원점군은 유효광원이라 부른다.
유효광원의 형상을 제어하여 해상도 특성을 향상시키는 방법은 일반적으로 이축 조명법 또는 경사 조명법이라고 하는 초해상수법이다.
유효광원의 형상을 변화하기 위해서, 다이아프램이나 다양한 형태의 하나인 필터가 플라이즈 아이 렌즈의 직후에 배치된다. 이러한 방법은 유효광원의 다이아프램의 형상에 의해 더욱 분류된다. 예를들면, 광이 링형 조명광원을 형성하기 위해서 다이아프램의 중앙부에 차단되는 조명방법은 환상 (annular) 조명법이라 부르고, 또한 주변의 네 개 코너에서 네 개의 개구를 갖는 다이아프램이 사용되는 조명법은 4중극 조명법이라 부른다.
이축 조명법이 설명될 것이다. 도 1a 는 이축 조명법을 사용하지 않은 보통의 조명법에 사용된 다이아프램을 도시한 전형적인 도면이고, 도 1b 는 도 1a 와 동일한 노광 장치의 주요 광학계를 도시한 전형적인 도면이다. 도 1c 는 이축 조명법을 사용하는 조명법에 사용된 다이아프램을 도시한 전형적인 도면이고 도 1d 는 도 1c 와 동일한 노광장치의 주광학계를 도시한 전형적인 도면이다.
도 1a 에 도시된 바와 같이, 보통의 조명법에서, 원형개구를 갖는 다이아프램 (201a) 이 사용된다. 도 1b 에 도시된 바와 같이, 플라이즈 아이 렌즈 (202) 로부터 나온 광은 다이아프램에 의해 축약되고 (contract) 포토마스크의 표면상에 수직으로 투영된다. 그 후, 광은 포토마스크 (302) 에 의해 회절되고 투영 렌즈계 (204) 에 유도된다. 광은 투영 렌즈계 (204) 로부터 반도체 기판 (205) 에 투영된다.
포토마스크 (203) 상에 형성된 패턴을 해상하기 위해서, 적어도 0차 및 +1 또는 -1 차의 회절광이 회절광으로부터 집광되는 것이 필요하다. 그러나, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 보통의 조명법에서, 패턴이 미세화될수록, 회절각이 더 커지고 따라서 +1차의 회절광이나 -1차의 회절광 중 어느것도 투영렌즈계 (204) 로 투영되지 못한다.
따라서, 미세 패턴에서, 포토마스크 (203) 의 표면상에 수직방향으로 투영된 광은 해상도에 기여하지 못하는 노이즈 성분이되어 화상면상의 광강도분포의 콘트라스트를 감소한다.
반면에, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 이축 조명법에서, 링형의 개구를 갖는 다이아프램 (201b) 이 사용된다. 도 1d 에 도시된 바와 같이, 입사광은 포토마스크 (203) 의 표면상에 경사방향으로 투영되고 대다수의 조명광이 패턴의 해상도용으로 사용되도록, 0차 및 +1 또는 -1차의 회절광이 투영렌즈계 (204) 로 투영된다.
이축 조명법에 따른 방법에서, 성분이 해상도에 기여하지 못하는 조명광의 수직 입사 성분이 제거되고 해상도와 초점의 깊이의 향상이 달성되도록 경사 입사각이 효과적으로 이용된다.
그러나, 이축 조명법이 회절광을 발생하는 것과 같은 주기적인 패턴의 형성에 효과적인 경우, 광회절을 발생하지 않게하는 분리 패턴의 형성에 어떠한 효과가 가해지지 않는다.
그러한 조건을 고려하여, 분리 영역이 형성될 때, 해상되지 않는 포토마스크가 해상되어진 주패턴 영역을 둘러싸고 있는 주변 영역내에 제공된다고 기재되었다 (일본 특개평 4-268714 호 공보참조). 이러한 미세 패턴 영역은 이하 보조 패턴 영역으로 한다.
종래 보조 패턴영역이 설명될 것이다. 도 2a 는 종래 보조 패턴영역의 구조를 도시한 평면도이고 도 2b 는 도 2a 의 선 A-A 를 취한 단면도이다.
이러한 경우에, 포토마스크상 패턴 영역의 크기대 회상면상 패턴의 크기의 비율이 5:1, 즉 축소율이 1/5 이고, 개구수 (NA) 가 0.55 및 코히어런스 인자(σ) 가 0.8 인 KrF 엑시머 레이저 노광장치가 사용된다고 가정된다. 반도체 기판의 표면상에 형성되고 화상면인 패턴은 0.2㎛ 의 분리된 패턴이다.
도 2a 및 도 2b 에 도시된 바와 같이, 보조 패턴영역으로 적용된 종래의 포토마스크에서, 광 차단막 (217) 은 70㎚ 두께의 크롬막으로 만들어지고 30㎚ 두께의 산화 크롬막은 석영으로 만들어진 투명기판 (216) 상에 형성된다. 1.00㎛ 의 폭 (W1) 을 갖는 주패턴 영역 (211) 은 광 차단막 (217) 내에 형성된다. 이러한 주패턴 영역 (211) 은 화상면상의 분리된 패턴이다. 보여지는 것과 같이 0.5㎛ 의 폭 (W2) 을 갖는 보조패턴 영역 (212) 은 주패턴 영역의 좌우측에 주패턴 영역으로부터 1.25㎛ 거리에 있는 광 차단막 (217) 에 형성된다. 이러한 경우에서, 패턴의 피치가 라인들과 0.2㎛ 의 스페이스들의 패턴과 같도록 주패턴 영역 (211) 과 보조패턴 영역 (212) 사이의 거리가 설정된다. 즉, 화상면상의 피치는 0.4㎛ 이고 포토마스크상의 피치는 2.0㎛ 이다. 보조패턴 영역 (212) 이 이동되지 않도록 보조패턴 영역의 폭 (W2) 이 설정된다.
보조패턴 영역의 폭 (W2) 이 커짐에 따라서, 보조패턴 영역의 효과가 커진다는 것이 명백하다. 그러나, 만약 크기가 소정의 값을 초과한다면, 보조패턴 영역 (212) 자체가 반도체 기판으로 이동되고 때때로 반도체 소자의 기능에 악영향을 미친다.
따라서, 포토마스크의 제조에서 에러에 기인하여 발생하는 보조패턴 영역의 폭 (W2) 의 변동, 포토마스크가 사용될 때 노광량의 변동과 같은 변동 인자를 고려하여 보조패턴 영역이 이동되지 않도록 보조패턴 영역 (212) 이 설정되는 것이 요구된다.
만약 보조패턴 영역 (212) 을 갖는 포토마스크가 사용된다면, 분리된 패턴상의 초점의 깊이는 더 커지고 초점의 깊이는 이축 조명법과 결합하여 더욱 증가한다.
상술한 이축 조명법에 더하여, 초해상수법의 하나이고, 또한 포토마스크의 측면을 개선한 위상 시프트 마스크가 연구되었다.
위상 시프트 마스크로서, 투명 영역을 통해 투과된 광의 위상이 주기적 패턴에서 선택적으로 180 도 변화되는 시부야-레벤손법이 제안되었다 (일본 특개소 57-62052 호 공보참조). 도 3a 는 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 평면도이고, 도 3b 는 도 3a 의 선 B-B 를 취한 단면도이고, 도 3c 는 위상 시프트 마스크의 투과된 광의 진폭 분포를 도시한 전형적인 다이아그램이다.
도 3a 및 도 3b 에 도시된 바와 같이, 위상 시프트 마스크에서, 광 차단막 (227) 이 투명기판 (226) 상에 형성되고 개구 (221) 가 광 차단막의 부분을 선택적으로 제거하여 광 차단막 (227) 내에 주기적으로 제조된다. 투명막 (223) 이 모든 다른 개구 (221) 내에 제공된다.
광이 투과된 물질중에서 광의 파장 (λ) 이 λ/n 이고, n 은 물질의 굴절률이다. 따라서, 굴절률이 약 1 인 공기를 통해 투과된 광과 투명막 (223) 을 통해 투과된 광사이에 위상차가 생긴다. 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크에서, 위상 시프트가 투명막 (223) 의 막두께 (t) 를 λ/2(n1-1) 로 설정하여 180 도로 조정된다. 여기에서, λ 는 노광광의 파장을 나타내고 n1은 투명막 (223) 의 굴절률을 나타낸다.
공기를 통해 투과된 광과 투명막 (223) 을 통해 투과된 광사이의 위상차가 180 도인 경우, 시부야-레벤손법에 의해 위상 시프트 마스크를 통해 투과된 광의 진폭 분포는 도 3c 에 도시된 바와 같이 위상이 각각의 개구에서 반전된 분포를 가진다. 따라서, 이 경우에, 위상 시프트 마스크가 적용되지 않는 경우보다 진폭 분포의 주기가 2배이다. 따라서, 위상 시프트 마스크의 회절각은 보통의 1/2 이고 심지어 한계 해상도이하인 패턴의 1/2 이고, 회절광은 투영렌즈로 집광된다.
위상이 반전된 광빔사이의 간섭이 반전의 관계이고 광강도가 인접 개구들 사이에서 감소되기 때문에, 미세 패턴이 분리된다.
투명막 (223) 은 위상 시프터라 불리고 산화실리콘 (SiO2) 막이 재료로서 일반적으로 사용된다. 그러나, 이러한 경우에, 선택 에칭이 투명막 (223) 과 석영으로 만들어진 투명기판 (223) 사이에서 행해지는 것이 어렵다. 이러한 이유 때문에, 에칭 스토퍼가 위상 시프터와 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크내 투명 기판사이에 제공되는 것이 요구된다.
그러나, 노광광의 파장이 수은 램프의 g-라인 (파장 : 436㎚) 및 i-라인 (파장 : 356㎚) 에 대해서는, 산화주석등의 투과율이 100%이고 내광성을 갖는 에치 스토퍼를 이용할 수 있고, KrF 엑시머 레이저광 (파장 : 248㎚) 에 대해서는, 적당한 에칭 스토퍼를 이용할 수 없다.
그러한 조건에서, 위상차가 발생되는 구조를 갖는 위상 시프트 마스크에 대한 연구가 마스크상에 위상 시프터를 배치함이 없이 투명기판 자체를 에칭하여 KrF 노광에 대해 시작되었다. 이러한 위상 시프트 마스크가 일본 특개평 7-77796 호 공보에 기재되었다. 도 4 는 일본 특개평 7-77796 호 공보에 기술된 종래의 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 단면도이다. 투명기판 자체를 에칭하여 제조된 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크에서, 도 4 에 도시된 바와 같이, 투명기판 (236) 상의 개구패턴 (231) 이 있는 광 차단막 (237) 이 도 3 에 도시된 시부야-레벤손 시프트 마스크에서와 같이 제공된다. 게다가, 투명기판 (236) 은 에치되고 에칭단차부 (233) 가 개구 패턴 (231) 과 정렬하는 위치에서 형성된다. 이러한 종래예에서, 에칭 단차부 (233) 가 위상 시프터로서 작용한다.
그러한 방법에서, 도 4 에 도시된 위상 시프트 마사크가 에칭 스토퍼를 사용하지 않기 때문에, KrF 노광 및 ArF 엑시머 레이저와 같은 단파장의 노광광에 적용될 수 있다. 게다가, 에칭 스토퍼 또는 위상 시프터용 막 형성 공정단계가 필요하지 않기 때문에, 흠결의 발생이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 패턴이 상술한 에칭 스토퍼를 요구하지 않은 위상 시프트 마스크를 사용하여 이동되는 경우에, 에칭 단차부 (233) 로부터 광의 강도가 화상면상에 감소되고 인접 패턴간에 치수차가 발생한다는 심각한 문제가 발생한다.
그러한 문제를 해결하기 위해서, 연구가 실험과 시뮬레이션을 통해 행해졌고 치수차의 발생이 에칭 단차부 (233) 의 근처에서의 위상의 변화에 의해 일어난다는 것을 발견했다. 즉, 투과된 광의 위상이 경계로서의 측벽에서 양면상에 0 도 및 180 도로 완전히 분리되지 않지만 측벽의 근처의 중간 위상 영역에서는 분리된다. 실제로, 광이 마스크에 경사 방향이기 때문에, 에칭단차부 (233) 의 측벽에서, 마찬가지로 반사등이 일어나, 더 복잡한 위상 변화가 일어난다. 광의 위상이 더 복잡하게 변화되는 광의 부분이 영역으로부터 광강도를 감소한다.
에칭단차부의 측벽이 광 차단막 아래에 감추어지는 다른 방법이 제안되었다 (일본 특개평 8-194303 호 공보참조). 도 5 는 일본 특개평 8-194303 호 공보에 기술된 종래의 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 단면도이다. 공보에 기술된 위상 시프트 마스크에서, 에칭 단차부 (243) 의 측벽이 약 0.1㎛ 의 거리로 개구 패턴의 에지부와 떨어져 있다. 이러한 이유 때문에, 위상이 무질서한 전체 광이 광 차단막 (247) 에 의해 차단되고 단지 위상이 180 도로 변화는 광만이 개구를 통해 통과한다. 이러한 구조는 이방성 에칭이 CHF3등으로써 투명기판 (246) 에 적용된후 완충된 플루오르화수소산등으로써 등방성 에칭하여 제조될 수 있다.
그러나, 상술한 다양한 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크는 단지 매우 밀집되고 반복된 패턴에만 적용된다. 그 후, 시부야-레벤손 위상 시프트 마스크가 분리 패턴의 제조에 적용되는 방법이 제안되었다 (일본 특개평 3-15845 호 공보참조). 공보에 설명된 보조 패턴방식은, 상술한 보통의 보조패턴 영역을 갖는 포토마스크와 동일한 방법에서 해상되지 않는 미세한 패턴 영역이 제공되는 방법이다. 주패턴영역을 통해 투과된 광과 보조패턴 영역을 통해 투과된 광사이의 위상차가 위상 시프트 마스크 효과를 얻기위해서 이용된다. 그러한 구조를 갖는 보조패턴형의 종래 위상 시프트 마스크가 설명될 것이다. 도 6a 는 보조패턴형의 종래의 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 6b 는 도 6a 의 선 C-C 를 취한 단면도이다. 도 6a 및 도 6b 에 도시된 바와 같이, 종래의 보조패턴형의 위상 시프트 마스크에서, 1.00㎛ 의 폭을 갖는 주패턴영역 (251) 이 투명기판 (256) 내에 분할된다. 0.5㎛ 의 폭의 보조패턴 영역 (252) 이 상호 떨어져 주패턴 영역 (251) 의 좌우측면상에 배치된다. 게다가, 주패턴 영역 (251) 과 보조패턴 영역 (252) 이상의 위치에서 개구를 갖는 광 차단막(257) 이 투명기판 (256) 상에 형성된다. 투명막 (253) 이 보조패턴 영역 (252) 상에 형성된다. 따라서, 주패턴 영역 (251) 을 통해 투과된 광과 보조패턴 영역 (252) 을 통해 투과된 광사이에서 180 도 위상차가 일어난다.
마스크의 디자인과 제조가 간단한 방법으로서, 하프톤 (half tone) 방식이 제안되었다 (일본 특개평 4-136854 호 공보 참조). 하프톤 방식은 개발 당초에는 홀패턴용으로 주로 사용하기 위해서 연구되어져 왔지만, 나중에는, 상기 방식이 이축 조명법과 결합하여 일반 라인 패턴에 효과가 있다는 것을 알았다. 일본 특개평 4-136854 호 공보에 기술된 종래의 하프톤형의 위상 시프트 마스크에서, 반투명막이 도 1b 에 도시된 종래의 포토마스크에 제공된 광 차단막을 대신하여 제공된다. 반투명막의 재료로서, 크롬 옥시니트라이드 (chromium oxynitride), 몰리브데움 옥시니트라이드 실리사이드 또는 크롬 플루오라이드등이 사용되고 투과율이 일반적으로 4 내지 10% 범위내이다. 그러한 방법으로 구성된 하프톤형의 위상 시프트 마스크에서, 반투명막을 통해 투과된 광과 그것의 주변의 투명영역을 통해 투과된 광사이의 위상차가 180 도로 일어나, 위상 시프트 마스크의 효과가 달성된다.
그러나, 종래의 하프톤형의 위상 시프트 마스크에서, 분리 패턴내 초점 깊이의 증가 효과가 성취되지 못하는 이축 조명의 조건에서 문제가 있어왔다.
예를 들면, 분리 홀패턴의 형성에서, 낮은 코히어런스 인자 (σ) 의 조명의 조건에서, 50% 이상 초점의 깊이를 증가하는 효과가 하프톤형 마스크로써 이루어지지만, 환상 조명의 조건에서, 보통의 마스크와 동일한 정도의 효과만 이용할 수 있다.
상술한 보조 패턴을 갖는 포토마스크에서, 한계 해상도 이하인 미세 패턴이 필요하기 때문에, 마스크의 제조가 곤란하다는 문제가 일어난다.
일반적으로 보조패턴을 갖는 포토마스크에서, 보조패턴의 크기기 커지면, 집속 특성등의 주패턴의 노광 특성, 초점의 깊이등이 향상된다. 그러나, 만약 보조패턴의 크기가 더 커진다면, 보조패턴은 이동된다. 이러한 이유 때문에, 보조패턴이 이동되지 않은 범위에서 최대 크기가 선택되는 것이 가능하다.
예를 들면, KrF 엑시머 레이저 노광장치 (개구수 : 0.55, 코히어런스 인자(σ) : 0.8, 축소율:1/5) 의 경우에서, 한계 해상도가 0.2㎛ 이하이기 때문에, 그것의 절반의 크기인, 보조패턴으로서 0.1㎛ 의 패턴이 요구된다. 보조패턴으로서 이런 패턴을 가지고, 포토마스크상의 0.5㎛ 의 패턴이 통상적으로 이용할 수 있는 마스크 드로우 장치에서 안정한 방법으로 제조될 수 있는 한계이하이다.
일반적으로 전자빔 패턴 발생기가 사용되어 마스크 패턴을 드로우하고 한계 해상도가 0.3㎛ 정도이고 적당한 노광량이 패턴 크기에 의존하는 정도에서 변한다.
따라서, 만약 노광량이 주패턴을 근거로하여 조정된다면, 노광량은 보조패턴의 요구에 대해 작아지고 따라서 크기는 큰 마진으로 좁아진다. 보조 패턴의 크기가 그러한 방법에서 좁아질 때, 초점 깊이의 증가의 효과가 충분히 이루어질 수 없다. 반면에, 만약 노광량이 보조패턴을 근거로하여 조정된다면, 노광량은 주패턴의 요구에 대해 초과하여 마스크 크기의 정확성이 악화된다.
심지어 마스크 패턴이 어떤 다른 방법으로 제조될 때, 패터닝 단계후 검사 단계에서 문제가 일어난다. 즉, 만약 검출 감도가 마스크 검사장치에서 높은 수준으로 유지된다면, 모든 보조패턴은 의사 결함으로서 검출된다.
이러한 이유 때문에, 실제에 있어서, 검사장치의 검출 감도가 낮아져 의사 결함이 공정시 검출되지 않아, 결과적으로, 마스크의 신뢰성이 현저히 저하되는 흠점 (weak point) 이 야기된다.
그러한 문제점에서, 보조패턴의 형성이 용이한 위상 시프트 마스크가 제안되었다 (일본 특개평 5-333524 호 공보 참조). 도 7a 는 일본 특개평 5-333524 호 공보에 기술된 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 7b 는 도 7a 의 선 D-D 를 취한 단면도이다. 공보에 기술된 종래의 보조패턴형의 위상 시프트 마스크 패턴에서, 인듐 주석 산화물로 만들어진 도전막 (268) 이 도 7a 및 도 7b 에 도시된 바와 같이 석영등으로 만들어진 투명기판 (266) 상에 형성된다. 도전막 (268) 상에 라인형으로 형성된 제 1 개구 (261) 와 제 1 개구의 좌우측에 동일한 간격으로 떨어져 형성된 제 2 개구 (262) 를 포함하는 광 차단막 (267) 이 제공된다. 투명막 (263) 이 제 1 개구 (261) 와 광 차단막 (267) 상에 형성된다. 예를 들면, 제 1 개구 (261) 의 폭은 1.5㎛ 이고 제 2 개구 (262) 의 폭이 1.5㎛ 이고 제 1 개구 (261) 와 제 2 개구 (262) 간의 거리가 1.5㎛ 이다. 180 도의 위상차가 제 1 개구 (261) 를 통해 투과된 광과 제 2 개구 (262) 를 통해 투과된 광 사이에서 일어나도록 제 1 개구 (261) 내 투명막 (263) 의 막두께가 설정된다.
그러한 방식으로 제조된 위상 시프트에서, 제 1 개구 (261) 를 통해 투과된 0차의 광과 제 2 개구 (262) 를 통해 투과된 0차의 광이 각자에 의해 오프셋되고 따라서 제 1 개구 (261) 의 화상의 콘트라스트가 향상된다. 게다가, 제 2 개구 (262) 를 통해 투과된 광의 부분이 투명막 (263) 의 측벽상에 차단되기 때문에, 위상차가 투명막 (263) 을 통해 투과된 광의 부분에서 일어나고, 제 2 개구 (262) 가 이동되지 않는다.
이러한 종래의 위상 시프트 마스크와 0.45 의 개구수 (NA), 0.3 의 코히어런스 인자 (σ), 1/5 의 축소율 및 i-라인의 노광 (356㎚ 의 파장) 을 갖는 투영 노광 장치가 투영 노광을 실행하기 위해서 사용될 때, 0.3㎛ 의 폭을 갖는 분리 스페이스는 높은 정확도로 제조될 수 있다.
이러한 종래예에서, 보조패턴 영역으로서 역할을 하는 제 2 개구 (262) 의 폭이 1.5㎛ 정도이기 때문에, 전자 빔 패턴 발생기에 의한 보조패턴의 발생이 용이하다. 따라서, 검사장치의 검사의 정확도의 감소가 패턴 검사 단계에서 불필요하다.
게다가, 일본 특개평 5-333524 호 공보에서, 상술한 보조패턴방식이 홀패턴의 형성에 적용된다고 기술하고 있다.
그러나, 공보에서 기술된 위상 시프트 마스크의 경우에, 낮은 코히어런스 (σ) 의 조명의 조건에서 초점의 깊이가 크게 증가하는 효과가 이루어질 때, 초점의 깊이가 크게 증가하는 효과가 환상 조명의 조건에서는 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크를 제공하는 것으로써, 그 제조는 보조 영역의 크기를 증가함으로써, 또한 주패턴 영역의영향이 줄어들고 큰 초점의 깊이가 환상 조명 조건에서 조차도 이루어질 수 있을 때 보조 패턴 영역의 이동을 감소시킴으로써 용이하다.
본 발명에 따른 투영 노광 장치용으로 사용된 제 1 포토마스크는 투명기판과 투명기판상에 제공된 광 차단막을 포함한다. 투명기판은 주패턴 영역과 주패턴 영역 주변에 제공된 보조 패턴 영역으로 이루어져 있다. 위상차가 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광사이에서 일어나는 깊이에서 보조 패턴 영역이 에치된다. 위상차는 360도의 정수배이고, 정수는 1 이상의 정수와 -1 이하의 정수를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나이다. 광 차단막은 주패턴 영역과 보조 패턴 영역상의 개구를 가진다.
일반적으로, 단차부가 투명기판내에 에칭으로써 형성될 때, 광의 위상이 극단적으로 변하는 단차부의 근처내에 영역이 발생한다. 광의 위상이 극단적으로 변화된 광의 일부가 화상면상 광의 강도를 감소시키는 효과를 가진다.
본 발명에서, 화상면상 단차부내 광의 강도를 감소시키는 효과는 보조 패턴 영역이 이동하는 것을 방지하기 위하여 적용된다. 즉, 단차부의 측벽의 영향이 단지 단차부의 근처에만 작용하기 때문에, 주패턴의 노광 특성이 크게 영향을 받지 못하고 단지 보조 패턴 영역의 이동이 예방된다. 따라서, 보조 패턴 영역과 주패턴 영역의 크기가 실질적으로 동일하다. 따라서 제조가 용이하다.
게다가, 위상차가 360 도의 정수배로 나타나도록 보조 영역이 에치되고, 포토마스크가, 환상 조건등과 같은, 이축 조명 조건내에서 사용된다 하더라도 초점의 깊이는 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 투영 노광 장치용으로 사용된 제 2 포토마스크는 투명기판과 투명기판상에 제공된 반투명막을 포함한다. 실질적으로 180 도의 위상차가 공기를 통해 투과된 광과 반투명막을 통해 투과된 광사이에서 발생한다. 투명기판은 주패턴 영역과 주패턴 영역의 주변에 제공된 보조 패턴 영역을 포함한다. 위상차가 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광사이에서 일어나는 깊이로 보조 패턴 영역이 에치된다. 위상차는 360도의 정수배이고, 정수는 1 이상의 정수와 -1 이하의 정수를 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나이다. 반투명막은 주패턴 영역과 보조 패턴 영역상의 개구를 가진다.
본 발명에 따른 제 2 포토마스크는 하프톤형의 마스크가 환상 조명, 4중극 조명등과 같은 이축 조명 조건에서 사용될 때 초점의 깊이를 증가할 수 있다. 분리 홀 패턴의 경우, 만약 노광이 낮은 코히어런스 (σ) 의 조명 조건에서 실행될 수 있다면, 하프톤형 포토마스크의 효과는, 초점의 깊이가 더 증가될 수 있도록, 충분히 얻어질 수 있다.
그러나, 실제로, 낮은 코히어런스 (σ) 의 조건이 사용되지 않는 경우가 가끔은 있고, 따라서, 환상 조명등의 이축조명 노광을 사용하는 것이 요구된다. 이유는 만약 조명법이 다르다면 렌즈 비틀림이 변하기 때문이다.
즉, 게이트등의 라인형의 패턴의 노광 단계 또는 반도체 소자의 제조 공정에서의 분리 단계에서, 초점의 깊이를 증가하는 환상 조명이 사용된다. 이러한 이유 때문에, 만약 조명 렌즈 (optics) 가 단지 접촉홀이 형성될 때 낮은 코히어런스 (σ) 로 변한다면, 중첩이 행해지지 않는 경우가 일어난다.
렌즈 비틀림이 스위칭 조명법에 의해 변화된다는 것이 에러 발생때문이고 에러의 순서가 각각의 투영 렌즈에 상이하기 때문에, 비틀림내의 변화는 때때로 최대 50㎚ 까지 도달한다. 결과적으로, 접촉홀의 얼라이먼트의 정확성은 값의 양에 대응하여 감소된다.
일반적으로, 접촉홀에 요구되는 얼라이먼트 정확성이 100㎚ 내이기 때문에, 단지 스위치 조명법이 값의 절반 이상을 차지한다.
따라서, 본 발명의 제 2 포토마스크에서, 하프톤형의 위상 시프트 마스크가 사용되고 주패턴 영역과 동일 크기의 보조 패턴 영역을 제공하여 이축 조명을 사용할 때 초점의 깊이가 증가된다. 보조 패턴 영역은 360 도의 위상차에 대응하는 깊이로 에치되고 따라서 보조 패턴 영역의 이동이 측벽의 영향으로 방지된다.
본 발명에 따른 투영 노광 장치용으로 사용된 제 3 포토마스크는 투명기판과 투명기판상에 제공된 광 차단막을 포함한다. 투명기판은 주패턴 영역과 주패턴 영역의 주변에 제공된 보조 패턴 영역을 포함한다. 위상차가 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광사이에서 일어나는 깊이로 보조 패턴 영역이 에치된다. 위상차는 실질적으로 180 도의 홀수배이고 보조 패턴의 폭은 주패턴의 폭의 0.7 배 이상이다. 광 차단막은 주패턴 영역과 보조 패턴 영역상에 개구를 가진다.
본 발명에 따른 제 3 포토마스크에서, 보조 패턴형의 위상 시프트 마스크의 경우에서, 보조 패턴 영역의 크기는 실질적으로 주패턴 영역과 동일하여 따라서 보조 패턴 영역의 최대 효과가 이루어질 수 있다. 보조 패턴 영역은 에칭에 의해 제조되고 보조 패턴 영역의 이동이 그것의 측벽에 의해 방지된다.
본 발명의 포토마스크는 주패턴 영역의 크기와 실질적으로 동일하고, 주패턴 영역의 주변에 배치된 보조 패턴 영역을 포함한다. 따라서 보조 패턴법의 효과가 최대로 실현될 수 있고 포토마스크가 초점의 깊이를 증가시키는 효과를 가진다.
보조 패턴법에서, 보조 패턴 영역의 크기가 더 커짐에 따라서, 주패턴 영역에서 초점의 깊이가 증가할 때, 주패턴 영역의 크기의 약 절반인 보조 패턴 영역이 보조 패턴 영역의 이동을 방지하기 위한 목적으로 종래 기술에 사용되어왔다.
반면에, 본 발명의 포토마스크가 360 도의 위상차에 대응하는 깊이로 투명기판의 보조 영역을 에칭하여 제조되고 보조 패턴 영역의 이동이 에치된 부분의 측벽의 영향에 의해 방지된다. 따라서, 주패턴 영역의 크기와 실질적으로 동일한 보조 패턴 영역이 사용될 수 있다. 단지 에치된 부분의 측벽이 그것의 매우 근접한 곳의 광에 영향을 주기 때문에, 주패턴 영역의 이동된 이미지는 많은 영향을 받지 않고 보조 패턴 영역의 이동이 단지 방지된다.
본 발명의 포토마스크는 주패턴 영역의 크기와 실질적으로 동일한 보조 패턴 영역을 가지며, 마스크 생산의 정확성이 향상된다는 다른 장점이 있다. 즉, 근접 효과는 마스크 패턴 영역을 드로잉 (drawing) 할 때 보정될 수 있다.
전자 빔 패턴 발생기에 의해 마스크를 드로우할 때, 크기차가 미세함의 정도에 의존하여 발생한다는 것이 알려졌다. 반면에, 본 발명의 포토마스크는 반복 패턴의 최외각 주변의 면적 또는 분리된 패턴이 위치된 면적내의 주패턴 영역의 크기와 실질적으로 동일한 보조 패턴 영역을 가지기 때문에, 전체 주패턴의 드로우 조건이 동일하고 따라서 마스크의 에러 발생이 근접 효과에 대응하는 양에의해 감소될 수 있다.
게다가, 360 도의 위상차가 포토마스크를 통해 투과된 광에서 일어나기 때문에, 환상 조명과 같은 이축조명이 사용되는 것이 바람직하다.
도 1a 는 이축 조명법을 이용하지 않은 보통의 조명법에 사용된 다이아프램의 전형적인 도면.
도 1b 는 도 1a 와 동일한 노광 장치의 주광학계를 도시한 전형적인 도면.
도 1c 는 이축 조명법을 이용하는 조명법에 사용된 다이아프램의 전형적인 도면.
도 1d 는 도 1c 와 동일한 노광 장치의 주광학계를 도시한 전형적인 도면.
도 2a 는 종래 보조 영역의 구조의 평면도.
도 2b 는 도 2a 의 선 A-A 를 취한 단면도.
도 3a 는 시부야 레벤손 (Shibuya-Levenson) 위상 시프트 마스크의 구조의 평면도.
도 3b 는 도 3a 의 선 B-B 를 취한 단면도.
도 3c 는 위상 시프트 마스크의 송신된 광의 진폭 분포를 도시한 전형적인 다이아그램.
도 4 는 일본 특개평 제 7-77796 호에 기재된 종래의 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 단면도.
도 5 는 일본 특개평 제 8-194303 호에 기재된 종래의 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 단면도.
도 6a 는 종래 보조 패턴형 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 6b 는 도 6a 의 선 C-C 를 취한 단면도.
도 7a 는 일본 특개평 제 5-333524 호에 기재된 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 7b 는 도 7a 의 선 D-D 를 취한 단면도.
도 8a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 8b 는 도 8a 의 선 E-E 를 취한 단면도.
도 9 는 에칭 단차부에서 광의 위상을 도시한 전형적인 도면.
도 10 은 제 1 실시예에 따른 포토마스크의 사용으로써 감광성 수지로 이동된 패턴을 도시하는 SEM 포토그래프.
도 11 은 0.2㎛ 스퀘어의 홀 패턴용 포토마스크의 사용으로써 감광성 수지로 이동된 패턴을 도시한 SEM 포토그래프.
도 12a 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 12b 는 도 12a 의 선 F-F 를 취한 단면도.
도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 14 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 15a 내지 도 15f 는 디포크스와 다양한 위상차에서의 광강도 분포간의 관계를 도시한 그래프.
도 16 은 Imax및 Iedge를 설명하는 도면.
도 17 은 위상차와 다양한 디포크스 조건에서의 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프.
도 18 은 디포크스와 다양한 포토마스크상의 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프.
도 19a 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 19b 는 도 19a 의 선 G-G 를 취한 단면도.
도 20a 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도.
도 20b 는 도 20a 의 선 H-H 를 취한 단면도.
도 21 은 제 6 실시예에 따른 포토마스크의 사용으로써 광감성 수지에 이동된 패턴을 도시한 SEM 그래프.
도 22a 내지 도 22f 는 디포크스와 다양한 위상차에서의 광강도 분포 사이의 관계를 도시한 그래프.
도 23 은 위상차와 다양한 디포크스 조건에서의 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프.
도 24 는 디포크스와 다양한 포토마스크상의 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11, 21, 31, 41, 51, 211 : 주패턴 영역
2a-2d, 12a-12b, 22, 32, 42a-42d, 52a-52d, 212 : 보조패턴 영역
3, 13, 43, 53 : 에칭 단차부
101, 111, 121, 141, 151, 216, 226 : 투명기판
112, 122, 217, 227 : 광차단막
123, 203 : 포토마스크
124 : 감광성 수지
125, 204 : 반도체 기판
142 : 반투명막
202 : 플라이즈 아이 렌즈
204 : 투명 렌즈계
221 : 개구
223 : 투명막
본 발명의 실시예는 이하 수반한 도면을 참조하여 상세한 방법이 주어질 것이다. 도 8a 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 8b 는 도 8a 의 선 E-E 를 취한 단면도이다. 제 1 실시예는 마스크 패턴과 화상면의 패턴 크기 사이의 비율, 즉 축소 배율이 1/5 이고, 개구수 (NA) 는 0.55 및 광 차단 비율이 50% 인 존 플래이트 조명을 갖는 KrF 엑시머 레이저 노광 장치용으로 사용되는 포토마스크이다. 광 차단 비율이 50% 이라는 것은 최대 코히어런스 인자가 0.8 이고 중심부에서의 코히어런스가 0.4 라는 것을 나타낸다.
제 1 실시예에 따른 포토마스크는, 도 8a 내지 도 8b 에 도시된 바와 같이, 합성 석영으로 만들어진 투명 기판 (101) 상에 주요성분으로서 크롬으로 만들어진 광 차단막 (102) 을 가진다. 0.9㎛ 스퀘어의 주패턴 영역은 투명 기판 (101) 상에 분할된다. 0.18㎛ 스퀘어의 절연 홀패턴이 화상면상에 형성된다.
측면이 주패턴 영역 (1) 의 각각의 측면에 평행한 네 개의 측면으로 만들어진 각각 0.9㎛ 스퀘어의 홀 패턴 영역은 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 또는 2d) 으로서 분할되는데, 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 은 주패턴 영역 (1) 의 네 개 측면에 각기 대응한다. 각 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 또는 2d) 과 주패턴 영역 (1) 사이의 거리는 0.9㎛ 이다. 개구는 광 차단막 (102) 내의 주패턴 영역 (1) 또는 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 또는 2d) 을 갖는 얼라이먼트내 위치에서 형성된다. 도 8b 에 도시된 바와 같이, 투명 기판 (101) 의 각각의 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 은 에칭단차부 (3) 를 형성하기 위해서 496㎚ 의 깊이로 에치된다. 합성 석영으로 만들어진 투명 기판 (101) 의 반사율이 1.5 이고 에치 깊이가 496㎚ 이기 때문에, 360 도의 위상차는, 248㎚ 파장의 엑시머 레이저 광이 사용되는 경우에, 어떠한 보조 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 을 통해 투과된 광과 주패턴 (1) 을 통해 투과된 광 사이에서 일어난다.
일반적으로, 단차부가 투명 기판상에 형성되는 경우, 광의 위상이 극단적으로 변하는 영역이 단차부의 근처에서 생긴다. 위상이 극단적으로 변화되는 영역으로부터의 광은 화상면상의 광 강도를 감소시킨다.
이러한 이유 때문에, 상술한 바와 같이, 측벽으로부터 영향이 감소되는 방법이 종래 시부야-레벤손형 포토마스크의 경우에 인접 패턴간의 크기 차이를 감소하기 위해서 연구되어 왔다. 예를 들면, 측벽이 광 차단막 아래로 후퇴하도록 만들어지는 방법이 제공되었다.
반면에, 에칭 단차부 (3) 에서 광 강도를 감소시키는 효과는 보조 패턴을 이동하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토마스크가 상술한 구조로 되는 경우를 예방하도록 적용된다. 즉, 에칭 단차부 (3) 의 측벽의 영향이 에칭 단차부의 근처의 영역에 작용하기 때문에, 어떠한 영향도 주패턴의 노광 특성에 주어지지 않고, 단지 보조 패턴의 이동이 예방된다.
도 9 는 에칭 단차부에서의 광의 위상을 도시한 전형적인 도면이다. 2점 사슬라인은 도 9 에서 투과된 광의 동일 위상면을 도시한 것이다. 도 9 에 도시된 바와 같이, 에칭 단차부 (3)의 측벽의 근처에서, 광의 투영 및 반사가 발생하여, 단지 0도 또는 360 도 위상차로 위상이 무질서하게 되는 영역 (3a)이 나타난다.
그러한 방법에서, 실시예에서, 위상이 보조 패턴 영역의 주변에서 무질서하게 되는 영역 (3) 으로부터의 광은 위상이 다른 보조 패턴 영역으로부터 360 도로 변하는 광과 간섭하여 360 도의 위상 변화의 광의 광 강도가 감소된다. 따라서, 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 의 이동이 예방된다.
보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 을 간단히 이동하기 위해서, 에칭 단차부(3) 의 깊이가 적당하게 설정될 수 있다. 반면에, 실시예에서, 360 도의 위상차가 위상차와 노광 특성간의 관계를 고려하여 일어날 수 있도록 에칭 단차부 (3) 의 깊이가 설정된다. 따라서, 환상드과 같은 변형 조명하에서 사용함으로써, 초점의 깊이가 증가된다. 게다가, 만약 위상차가 0 도를 제외하고 360 도의 배수의 정수값이라고 한다면, 유사한 효과가 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 보조 패턴법에서, 보조 패턴 영역의 크기가 크면 클수록 주패턴 영역내 초점의 깊이를 향상시키는 효과가 더욱 커진다. 따라서, 본 발명에 있어서, 주패턴 영역 (1) 의 크기와 동일한 크기의 보조 패턴 영역 (2a, 2b, 2c 및 2d) 이 형성되기 때문에, 주패턴 영역 (1) 의 초점의 깊이가 증가된다.
도 10 은 제 1 실시예에 따른 포토마스크의 사용으로써 감광성 수지로 이동된 패턴을 도시한 SEM 포토그래프이다. 도 10 으로부터 알수 있듯이, 높은 정확성을 갖는 분리 홀패턴이 감광성 수지내에 형성될 때, 주패턴 영역 (1) 의 크기와 동일한 크기의 보조 패턴 영역이 수지내에서 변형되지 않는다. 이것은 에칭 단차부 (3) 의 측벽의 영향이다.
0.2㎛ 스퀘어의 홀 패턴의 형성용 포토마스크가 설명될 것이다. 노광이 1.0㎛ 스퀘어의 주패턴 영역 (1) 과 0.2㎛ 스퀘어의 홀 패턴을 형성하기 위해서 1.0㎛ 로 주패턴 영역과 떨어진 위치에서 각각 형성된 1.0㎛ 스퀘어의 보조 패턴 영역을 갖는 포토마스크를 사용하는 실시예에 사용된 투영 장치에 의해 행해지고, 보조 패턴 영역은 가끔 부분적으로 이동된다. 도 11 은 0.2㎛ 스퀘어의 홀 패턴용 포토마스크를 사용하는 광감성 수지에 이동된 패턴을 도시한 SEM 포토그래프이다. 반면에 상술한 0.18㎛ 스퀘어의 홀 패턴이 형성될 때, 보조 패턴 영역이 이동되지 않고, 도 11 에 도시된 바와 같이 0.2㎛ 스퀘어의 패턴의 경우 몇 개의 보조 패턴 영역이 이동된다. 그것은, 광강도를 감소하기 위해서 에칭 단차부의 측벽에 대한 효과가 패턴 영역의 측면의 길이에 비례할 때, 또한 에칭 단차부의 측벽의 영향이 패턴 영역이 커짐으로써 상대적으로 더욱 작아질 때, 홀 패턴 영역을 통해 투과되는 광의 강도 또는 에너지가 패턴 영역의 면적에 비례한다는 이유때문이라고 고려된다.
노광 조건에서, 주패턴 영역과 보조 패턴 영역이 디자인될수 있는 동일 크기의 상부 한계는 0.2㎛ 이다. 주패턴 영역이 상기 값보다 더 큰 값으로 채택되는 경우에, 각각의 보조 영역의 크기는 여전히 0.2㎛ 로 설정되어지는 것이 요구되는데, 만약 그렇지 않으면, 보조 패턴 영역이 이동되기 때문이다.
만약 노광 조건이 변한다면, 에칭 단차부의 측벽의 영향은 변하고 따라서 보조 패턴 영역에 적용될 수 있는 상부 한계가 각 노광 조건에 일치되도록 요구된다. 일반적으로, 만약 보조 패턴 영역의 상부 한계가 주패턴 영역의 상한값의 0.7 내지 1 배 정도로 설정된다면, 보조 패턴 영역의 크기는 그들이 이동되지 않을 정도로 결정될 수 있다.
본 발명은 분리 홀 패턴용 포토마스크에 제한되지 않고, 라인 및 스페이스 패턴등의 포토마스크에 적용될 수 있다.
도 12a 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 12b 는 도 12a 의 선 F-F 를 취한 단면도이다. 제 2 실시예에서, 크롬을 주성분으로 하여 만들어진 광 차단막 (112) 은 합성 석영으로 만들어진 투명 기판 (111) 상에 형성된다. 라인 형상을 갖는 주패턴 영역 (11) 은 투명 기판 (111) 상에 분할된다. 주패턴 영역 (11) 의 방향과 동일 방향으로 연장되어 있는 보조 패턴 (12a 및 12b) 이 도시된 바와 같이 주패턴 영역의 좌우측상에 분할된다. 라인 및 스페이스 패턴의 경우 보조 패턴 영역이 홀 스페이스 경우보다 변형되는 것이 더 용이하기 때문에, 각 보조 패턴 영역의 폭은 주패턴 영역의 폭보다 작아지도록 형성되어지는 것이 요구된다. 그 이유는 홀 패턴의 경우 보조 영역내에 형성된 에칭 단차부의 측벽의 영향이 네 개의 점으로부터 나오는 경우, 라인 스페이스 패턴의 경우 측벽의 영향이 단지 두 개의 점으로부터 나오기 때문이다. 주패턴 영역의 크기가 1㎛ 일 때, 보조 패턴 영역의 크기는 0.9㎛ 이다.
실시예에서, 도 12b 에 도시된 바와 같이, 투명 기판 (111) 내 보조 패턴 영역 (12a 및 12b) 이 에칭 단차부 (13) 를 형성하기 위해서 496㎚ 의 깊이로 각각 에치된다.
그러한 방법으로 구성된 제 2 실시예에서 조차도, 보조 패턴 영역 (12a 및 12b) 을 통해 투과된 광과 주패턴 영역 (11) 을 통해 투과된 광 사이에 360도의 위상차가 일어난다. 1㎛ 의 스페이스 패턴의 경우, 보조 패턴 영역의 최대 크기가 0.9㎛ 이다. 0.9㎛ 가 보조 패턴 영역으로 채택될 때, 보조 패턴 영역의 이동이 종래 미세 보조 패턴법으로 0.6㎛ 의 보조 패턴 영역이 제공되는 경우의 이동과 동일 수준에서 발생한다.
주패턴 영역은 반복 패턴될 수 있는데, 패턴은 완전히 분리된 패턴이 아니다. 도 13 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이다. 실시예에서, 복수의 주패턴 영역들 (21) 은 인접 패턴과 이러한 복수의 주패턴 영역 (21) 들을 포함하는 주패턴 영역 그룹 (24) 사이의 일정한 거리로 격자 형상으로 배열된다. 주패턴 영역들 (21) 의 크기와 동일 크기의 복수의 보조 패턴 영역들 (22) 이 주패턴 영역 그룹 (24) 의 외주면에서 일정한 거리로 분할된다. 투명 기판은 각각의 보조 패턴 영역들 (22) 에서 360 도의 위상에 대응하는 깊이로 에치된다.
일반적으로 주기적인 패턴의 경우에, 이축 조명에 의해 초점의 깊이를 향상시키는 효과는 최외면 패턴 영역에서 낮고 최외각의 패턴 영역은 그것이 변함에따라 초점의 깊이의 값으로 변형되지 않는다. 그러나, 제 3 실시예에서, 보조 영역 패턴 영역들 (22) 은 주변에 배치되고, 초점의 깊이는 전체적으로 커진다.
주패턴들은 일방향으로 주기적으로 배열될 수 있다. 도 14 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이다. 실시예에서, 복수의 주패턴 영역들 (31) 은 일방향을 따라 주기적으로 분할되고 주패턴 영역 그룹 (34) 은 복수의 주패턴 영역들 (31) 을 포함한다. 복수의 보조 패턴 영역들 (32) 은 주패턴 영역 그룹 (34) 의 주변에서 일정한 거리로 배치된다. 보조 패턴 영역 그룹 (35) 은 복수의 패턴 영역들 (32) 을 포함한다. 투명 기판은 각각의 보조 패턴 영역들 (32) 에서 360 도의 위상차에 대응하는 깊이로 에치된다.
일반적으로 복수의 주패턴 영역들이 일방향을 따라 주기적으로 분할되는 경우에, 이축 조명의 효과는 낮고 초점의 깊이 또한 얕다. 반면에, 실시예에서, 보조 패턴 영역 그룹 (35) 이 주패턴 영역 그룹 (34) 의 주변에서 분할되고 주기적 다중 방향을 갖는 패턴 구조가 채택되어, 초점의 깊이가 증가한다.
상술한 바와 같이, 만약 보조 패턴 영역의 이동이 예방될 수 있는 정도로 바람직하다면, 보조 영역에서 180 도 이상의 위상차를 발생하도록 에칭 단차부가 형성될 때 까지 문제가 발생하지 않는다.
그러나, 이축 조명법을 사용하여 초점의 깊이를 향상시키기 위해서, 위상차가 360 도의 배수의 값, 예를 들면, 360, 720, 1080 도 등이 바람직하다. 그 이유는 주패턴 영역의 해상도 특성이 보조 패턴 영역의 위상차에 따라 변한다는 것이다.
디포커스와 광강도 분포 사이의 관계가 설명될 것이다. 도 15a 내지 도 15f 는 디포커스와 다양한 위상차의 광강도 분포 사이의 관계를 도시한 그래프로써, 화상면상의 위치가 가로좌표의 축상에 플롯되고 상대적인 광강도의 값이 세로좌표의 축상에 플롯된다. 도 15a 내지 도 15f 에서, 실선은 최대의 초점을 나타내고 파선은 -0.5㎛ 의 디포커스를 나타내고 점선은 +0.5㎛ 의 디포커스를 나타낸다. 도 15a 내지 도 15f 에 도시된 관계는 1㎛ 의 홀 패턴 영역과 홀 패턴 영역의 외주면에 배치된 보조 패턴을 포함하는 포토마스크상에 FINLE Technologies 주식회사에 의해 제조된 Porlith/2 시가의 리소그래피 시뮬레이터를 사용하여 시뮬레이션으로 얻어진다. 시뮬레이션의 조건은 248 ㎚ 의 파장 (λ), 0.55 의 개구수 (NA), 50% 의 환상 (σ=0.4 내지 0.8) 이다.
반면에 이러한 시뮬레이션에서, 투명 기판상 에칭 단차부의 측벽의 영향이 중요시하지 않기 때문에, 보조 패턴 영역의 강도가 강조되고, 보조 패턴 영역이 측벽의 영향으로 이동되지 않는 정도로 광강도가 실제적으로 감소된다. 현재, 3차원 구조가 고려되는 시뮬레이션은 아직 발전되지 않았지만, 시뮬레이션이 2차원적으로 이용될 수 있고 따라서 본 발명에 따른 포토마스크의 이동 화상이 아직 정확한 방법으로 시뮬레이트되지 못하고 있다.
도 15a 내지 도 15e 는 순서대로 각기 0, 45, 90, 135 및 180 위상차의 경우의 관계를 도시한 것이고 도 15f 는 어떠한 보조 패턴 영역도 제공되지 않은 비교 실시예를 도시한 것이다.
어떠한 보조 패턴 영역도 제공되지 않은 도 15f 에 도시된 포토마스크의 경우에, 유사 광강도 분포가 +/- 디포커스에 대해 각각 얻어진다.
반면에, 도 15b, 15c 및 도 15d 에 도시된 위상차가 각기 45, 90 및 135 도의 위상차인 경우에, 광강도 분포는 디포커스의 +/- 신호에 따른 차이다. 이러한 경우에, 디포커스에 의한 크기의 변화가 더 커지기 때문에, 위상차는 패턴 크기 제어의 관점으로부터 180 도의 정수배의 값이 바람직하다. 도 15a 내지 도 15e 에 도시된 바와 같이, 광 강도가 0 도 와 180 도의 각각의 위상차와 비교될 때, 도 15a 에 도시된 0 도의 위상차의 경우 더욱 가파른 화상을 가진다.
주패턴 영역의 이동된 이미지의 특성이 아래의 수학식 (3) 에 의해 규정된 뉴 콘트라스트 (NC) 에 의해 평가된다.
여기서, Imax는 최대 광강도를 나타내고 Iedge는 최대 초점에서 패턴 에지에서의 광강도를 나타낸다. 도 16 은 Imax및 Iedge를 도시한 도면이고 포토마스크, 포토마스크를 통해 투과된 광의 광강도 분포 및 투과된 광으로 감광성 수지상에 형성된 패턴사이의 관계를 도시한 것이다. 투명기판 (121) 과 광 차단막 (122) 을 포함하는 포토마스크 (123) 가 도 16 에 도시된 바와 같이 형성될 때, 포토마스크 (123) 를 통해 투과된 광이 정상 분포와 같은 상대적인 강도 분포를 도시한 것이다. 최대 광강도 (Imax) 는 상대적인 광강도의 최대를 도시한 것이다. 최대 초점에서의 패턴 에지에서 광강도 (Iedge) 는 광 차단막과 포토마스크 (123) 의 투명 영역사이 경계에서의 광강도를 도시한 것이다.
최대 초점에서의 패턴 에지에서 광강도 (Iedge) 를 조정하는 것은 최대 초점에서 반도체 기판 (125) 상에 형성된 감광성 수지 (124) 의 패턴 크기가 타겟 값이 되도록 노광량을 설정하는 것에 대응한다.
노광 단계, 감광성 수지 (124) 의 성장 단계등과 같은, 패턴 형성 공정이 실제적으로 복잡할 때, 간략화된 방법에서 성장이 저부에 도달하고 그 후 성장이 수직 방향을 따라 회전할 때 까지 광강도가 최대로 나타나는 점으로부터 성장이 수직으로 진행되는 방법으로 공정이 진행되어, 감광성 수지 (124) 가 소정의 크기의 개구를 형성하도록 진행된다고 사료될 수 있다.
이러한 이유 때문에, 만약 Imax가 값보다 크다면 감광성 수지 (124) 가 패턴을 형성하기 위해서 저부의 아래쪽으로 성장된다는 추측이 가능하다. 따라서, 노광량이 타겟 크기가 달성될 수 있는 참조값의 Iedge로써 설정될 때, 만약 뉴 콘트라스트 (NC) 가 값 이상이라면 감광성 수지 (124) 가 타겟 크기로 성장될 수 있다고 사료된다.
패턴 형성이 감광성 수지 (124) 내에서 가능한 뉴 콘트라스트 (NC) 의 값은 감광성 수지 (124) 의 수행에 의존하고 해상력이 높을수록, 패턴이 더 낮은 뉴 콘트라스트 (NC) 로써 형성된다. 일반적으로, 한계는 1.4 내지 1.6 의 범위내이다.
뉴 콘트라스트 (NC) 와 위상차 사이의 관계가 설명될 것이다. 도 17 은 위상차와 다양한 디포커스 조건하에서 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프로써, 주패턴 영역을 통해 투과된 광과 보조 패턴 영역을 통해 투과된 광 사이의 위상차의 값이 가로축상에 플롯되고 뉴 콘트라스트의 값이 세로축상에 플롯되었다. 도 17 에서, 실선은 최대의 초점을 나타내고 파선은 -0.5㎛ 의 디포커스를 나타내고 점선은 +0.5㎛ 의 디포커스를 나타낸다. 도 17 에 도시된 바와 같이, 디포커스가 0㎛ 인 경우에 최대의 초점에서 뉴 콘트라스트 (NC) 가 디포커스가 +0.5㎛ 또는 -0.5㎛ 인 경우에 최대의 초점에서보다 확연히 더 높다. 최상의 초점 조건하에서, 뉴 콘트라스트 (NC) 는 0 도 또는 360 도의 위상차에서 가장 높은값으로 가정되고 180 도의 위상차에서 가장 낮은 값으로 가정된다. 따라서, 위상차가 360 도의 정수배의 값으로 가정하는 것이 바람직하다.
뉴 콘트라스트 (NC) 와 디포커스 사이의 관계가 설명될 것이다. 도 18 은 디포커스와 다양한 포토마스크상의 뉴 콘트라스트 사이의 관계를 도시한 그래프로써, 디포커스의 값은 가로축상에 플롯되고 뉴 콘트라스트 값은 세로축상에 플롯되었다. 도 18 에서, 실선은 본 발명의 포토마스크가 360 도의 위상 시프트를 발생하는 경우를 나타내고 파선은 어떠한 보조 패턴 영역이 제공되지 않은 종래의 포토마스크의 경우를 나타낸다. 도 18 에 도시된 바와 같이, 뉴 콘트라스트 (NC) 의 값은 보조 패턴 영역을 제공함으로써 향상된다.
예를 들면, 패턴 영역이 1.5 이상의 뉴 콘트라스트 (NC) 에서 변형되는데 감광성 수지가 사용되는 경우에, 초점의 깊이는 실시예의 포토마스크를 사용하여 +0.3㎛ 로 증가되고, 반면에 종래의 마스크를 사용함으로써 초점의 깊이가 +0.2㎛ 이다. 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 디포커스가 음의 값이라도 유사한 경향이 나타날 수 있고, 초점의 실제적인 깊이는 ±0.2㎛ 내지 ±0.3㎛ 로 증가될 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따른 포토마스크가 설명될 것이다. 도 19a 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 19b 는 도 19a 의 선 G-G 를 취한 단면도이다. 제 5 실시예는 제 1 실시예의 노광 장치와 동일한 노광 장치용 포토마스크이다. 즉, 노광 조건은 제 1 실시예의 노광 조건과 동일하다. 감광성 수지상에 형성된 패턴은 1.8㎛ 스퀘어의 분리 패턴이다.
제 5 실시예에서, 크롬 옥시니트라이드로 만들어진 반투명막 (142) 은 합성 석영으로 만들어진 투명 기판 (141) 상에 형성된다. 반투명막 (142) 의 막두께는 120㎚ 이고 반투명막 (142) 을 통해 투과된 광과 그것을 통해 투과되지 않은 광 사이에 180 도의 위상차를 일으킨다. 0.9㎛ 스퀘어의 주패턴 영역 (41) 은 투명기판 (141) 상에 분할된다. 따라서, 0.18㎛ 스퀘어의 홀 패턴이 화상면상에 형성된다.
주패턴 영역 (41) 의 네 개의 면에 각기 평행한 네 개의 면으로 구성된 각각 0.9㎛ 스퀘어의 홀 패턴 영역은 홀 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 이 각기 주패턴 영역 (41) 의 네개의 면에 대향하도록 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 으로서 주변에 분할된다. 주패턴 영역 (41)과 어떠한 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 사이의 거리가 0.9㎛ 이다. 도 19b 에 도시된 바와 같이, 투명기판 (142) 은 248㎚ 의 깊이로 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 에서 에치되고 에칭 단차부 (43) 가 형성된다. 이러한 이유 때문에, 248㎚ 의 파장의 엑시머 레이저 광이 사용되는 경우에, 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 을 통해 투과된 광과 주패턴 (41) 을 통해 투과된 광 사이 360 도의 위상차를 일으킨다.
이러한 실시예에서, 하프 톤형의 위상 시프트 마스크와 환상 조명법의 결합이 적용되고, 초점의 깊이가 더욱 향상된다. 게다가, 제 1 실시예에서와 마찬가지로, 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 이 에칭 단차부 (43) 의 측벽의 영향 때문에 이동되지 않는다.
또한 이러한 실시예에서, 주패턴 영역 (41) 을 통해 투과된 광과 보조 패턴 영역 (42a, 42b, 42c 및 42d) 을 통해 투과된 광 사이의 위상차가 0 도를 제외하고 360 도 이상의 정수배의 값이다. 720, 1080도 등의 위상차가 에칭 단차부의 깊이를 조정하여 만들어질 수 있다.
보조 패턴 영역과 결합하여 사용된 하프톤형의 위상 시프트 마스크에 있어서, 보조 패턴 영역이 이동되지 않은 보조 패턴의 크기의 상한값이 노광 조건, 패턴의 형상 및 패턴의 크기에 따라 변한다. 이러한 이유 때문에, 주패턴 영역의 크기의 0.7 내지 1 배의 범위내 각각의 조건에서 크기의 상한값을 확인하는 것이 필요하다. 일반적으로, 초점의 깊이가 짧고 보조 패턴 영역의 각각의 크기가 소정의 해상도의 한계와 가까운 미세한 패턴의 크기인 경우에 주패턴 영역의 크기와 동일한 각각의 보조 패턴 영역을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 6 실시예에 따른 포토마스크가 설명될 것이다. 도 20a 는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 포토마스크의 구조를 도시한 평면도이고 도 20b 는 도 20a 의 선 H-H 를 취한 단면도이다. 제 6 실시예는 0.55 의 개구수 (NA) 및 0.36 의 코히어런스 인자 (σ) 를 갖는 투영 장치에 사용되는 포토마스크이다. 감광성 수지에 형성된 패턴은 0.20㎛ 스퀘어의 분리 홀 패턴이다.
제 6 실시예에서, 크롬으로 만들어진광 차단막 (152) 은 도 20a 및 도 20b 에 도시된 바와 같이 석영으로 만들어진 투명기판 (151) 상에 형성된다. 1㎛ 스퀘어의 주패턴 영역 (51) 은 투명기판 (151) 상에 분할된다. 따라서, 0.2㎛ 스퀘어의 분리 홀 패턴은 화상면상에 형성된다.
주패턴 영역 (51) 의 네 개의 면에 각기 평행한 네 개의 면으로 구성된 각각 1㎛ 스퀘어의 홀 패턴 영역은 홀 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 이 각기 주패턴 영역 (51) 의 네개의 면에 대향하도록 보조 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 으로서 외주면에 분할된다. 주패턴 영역 (51) 과 어떠한 보조 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 사이의 거리가 1㎛ 이다. 도 20b 에 도시된 바와 같이, 투명기판 (151) 은 248㎚ 의 깊이로 보조 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 에서 에치되고 에칭 단차부 (53) 가 형성된다. 이러한 이유 때문에, 248㎚ 의 파장의 KrF 엑시머 레이저 광이 사용되는 경우에, 보조 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 을 통해 투과된 광과 주패턴 (51) 을 통해 투과된 광 사이 360 도의 위상차를 일으킨다. 즉, 실시예는 소위 시부야-레벤손 형 위상 시프트 마스크의 적용이다.
도 21 은 제 6 실시예에 따른 포토마스크를 사용하여 감광성 수지에 이동된 패턴을 도시한 SEM 포토그래프이다. 도 21 은 코히어런스 인자가 시부야-레벤손형의 위상 시프트 마스크의 효과를 얻기 위해서 0.4 로 설정될 때 패턴을 도시한 것이다. 도 21 에 도시된 바와 같이, 보조 패턴 영역 (52a, 52b, 52c 및 52d) 은 제 1 실시예에서와 같이 거의 이동되지 않고 단지 주패턴 영역 (51) 이 분리 홀 패턴을 형성하기 위해서 이동된다.
실시예가 시부야-레벤손형의 위상 마스크의 적용이기 때문에, 해상도와 그것의 초점 깊이는 제 1 실시예와 비교하여 더 높다. 노광 조건에서, 1.2㎛ 의 초점 깊이는 0.2㎛ 의 홀 패턴에 대해 얻어지고 0.16㎛ 의 홀 패턴은 변형될 수 있다.
제 6 실시예에서와 같은 낮은 코히어런스 인자의 노광 조건에서, 보조 패턴 영역의 위상차가 180 도이거나 180 도의 홀수배인 것이 바람직하다.
디포커스와 광강도 분포사이의 관계가 제 1 실시예에서와 같이 설명될 것이다. 도 22a 내지 도 22f 는 디포커스와 다양한 위상차에서의 광강도 사이의 관계를 도시한 것으로써, 화상면상의 위치가 가로축상에 플롯되고 상대적인 광강도의 값이 세로축상에 플롯되었다. 도 22a 내지 도 22e 는 각기 순서대로 0. 45, 90, 135, 180 도의 위상차를 도시하고 도 22f 는 어떠한 보조 패턴 영역이 제공되지 않은 비교 실시예를 도시한 것이다. 게다가, 도 22a 내지 도 22f 에서, 실선은 최대 초점을 도시하고, 파선은 -0.5㎛ 의 디포커스를 도시하고 점선은 +0.5㎛ 의 디포커스를 도시한 것이다. 실시예에서, 가장 뽀족한 이미지가 180 도의 위상차의 경우에 얻어진다.
뉴 콘트라스트 (NC) 와 실시에에서의 위상차가 설명될 것이다. 도 23 은 위상차와 다양한 디포커스 조건하에서 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프로써, 주패턴 영역을 통해 투과된 광과 보조 패턴 영역을 통해 투과된 광 사이의 위상차의 값이 가로축상에 플롯되고 뉴 콘트라스트의 값이 세로축상에 플롯되었다. 도 23 에서, 실선은 최대의 초점을 나타내고 파선은 -0.5㎛ 의 디포커스를 나타내고 점선은 +0.5㎛ 의 디포커스를 나타낸다. 도 23 에 도시된 바와 같이, 최대의 초점의 경우에서, 뉴 콘트라스트 (NC) 가 180 도의 위상차에서 가장 높다. 따라서, 실시예에서와 마찬가지로 낮은 코히어런스 인자의 노광 조건에서, 위상차가 180, 540도 등과 같이 180 도의 홀수배의 값으로 가정할 때 초점의 깊이는 최대이다. 즉, 위상차가 180도의 홀수배의 값으로 가정할 때, 가장 가파른 이동 화상이 얻어진다.
뉴 콘트라스트 (NC) 와 디포커스 사이의 관계가 설명될 것이다. 도 24 는 디포커스와 다양한 포토마스크상의 뉴 콘트라스트 (NC) 사이의 관계를 도시한 그래프로써, 디포커스의 값은 가로축상에 플롯되고 뉴 콘트라스트 (NC) 값은 세로축상에 플롯되었다. 도 24 에서, 실선은 180도의 위상이 발생한 실시예의 포토마스크의 경우를 나타내고, 파선은 어떠한 보조 패턴 영역이 제공되지 않은 종래의 포토마스크의 경우를 나타낸다. 실시예에서, 패턴이 1.5 이상의 뉴 콘트라스트 (NC) 에서 변형되는 감광성 수지의 경우에, 초점의 깊이는 실시예의 포토마스크에 대해 ±0.53㎛ 의 큰 마진으로 증가되고, 반면에 초점의 깊이는 보통의 마스크에 대해 ±0.23㎛ 이다.
시부야-레벤손형의 위상 시프트 마스크가 실시에에서와 같이 보조 패턴법으로써 적용되는 경우, 영역이 이동하지 않은 보조 패턴 영역의 크기의 상한값이 노광 조건, 패턴의 형상 및 패턴의 크기에 따라 변한다. 이러한 이유 때문에, 주패턴 영역의 크기의 0.7 내지 1 배의 범위내 각각의 조건에서 크기의 상한값을 확인하는 것이 필요하다. 일반적으로, 초점의 깊이가 짧고 보조 패턴 영역의 각각의 크기가 소정의 변형의 한계와 가까운 미세한 패턴의 크기인 경우에 주패턴 영역의 크기와 동일한 각각의 보조 패턴 영역을 사용하는 것이 바람직하다.

Claims (17)

  1. 주패턴 영역과, 상기 주패턴 영역의 주변에 제공되고, 상기 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광사이에서 위상차가 발생하는 깊이로 에치되고, 상기 위상차는 360도의 정수배이고, 또한 상기 정수는 1 이상의 정수 와 -1 이하의 정수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수인 보조패턴 영역을 갖는 투명기판 및 상기 투명기판상에 제공되고, 상기 주패턴 영역 및 보조 패턴 영역상에 개구를 갖는 광 차단막을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 패턴 영역의 폭이 상기 주패턴 영역의 폭의 0.7 배 이상인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  3. 주패턴 영역과, 상기 주패턴 영역의 주변에 제공되고, 상기 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 패턴을 통해 투과된 광사이에서 위상차가 발생하는 깊이로 에치되고, 상기 위상차는 360도의 정수배이고, 또한 상기 정수는 1 이상의 정수와 -1 이하의 정수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 수인 보조패턴을 갖는 투명기판 및 상기 투명기판상에 제공되고, 상기 주패턴 영역 및 보조 패턴 영역상에 개구를 갖는 반투명막을 포함하며, 또한 180도의 위상차는 공기를 통해 투과된 광과 상기 반투명막을 통해 투과된 광사이에서 발생되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 보조 패턴의 폭이 상기 주패턴의 폭의 0.7 배 이상인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  5. 주패턴 영역과, 상기 주패턴 영역의 주변에 제공되고, 상기 주패턴을 통해 투과된 광과 보조 영역을 통해 투과된 광사이에서 위상차가 발생하는 깊이로 에치되고, 상기 위상차는 180도의 홀수배인 보조 패턴 영역을 갖는 투명기판 및 상기 투명기판상에 제공되고, 상기 주패턴 영역 및 상기 보조 패턴영역상에 개구를 갖는 광 차단막을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보조 패턴의 폭이 상기 주패턴의 폭의 0.7 배 이상인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판은 격자형으로 배열된 복수의 상기 주패턴 영역과 복수의 상기 주패턴 영역의 주변에 제공된 복수의 상기 보조 패턴 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판은 일렬로 배열된 복수의 상기 주패턴 영역과 복수의 상기 주패턴 영역의 주변에 제공된 복수의 상기 보조 패턴 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 투명기판이 석영으로 제조된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 광 차단막이 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  11. 제 3 항에 있어서, 상기 투명기판이 석영으로 제조된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 반투명막이 크롬 옥시니트라이드를 함유하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 투명기판이 석영으로 제조된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  14. 제 5 항에 있어서, 상기 광 차단막이 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  15. 제 2 항에 있어서, 상기 보조 패턴 영역의 크기가 상기 주패턴 영역의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  16. 제 4 항에 있어서, 상기 보조 패턴 영역의 크기가 상기 주패턴 영역의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
  17. 제 5 항에 있어서, 상기 보조 패턴 영역의 크기가 상기 주패턴 영역의 크기와 동일한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치용으로 사용된 포토마스크.
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