KR20050019812A - 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의제조 방법 - Google Patents

위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의제조 방법 Download PDF

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KR20050019812A
KR20050019812A KR10-2004-7021526A KR20047021526A KR20050019812A KR 20050019812 A KR20050019812 A KR 20050019812A KR 20047021526 A KR20047021526 A KR 20047021526A KR 20050019812 A KR20050019812 A KR 20050019812A
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KR10-2004-7021526A
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스가와라미노루
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

극단자외광을 반사하는 경우에서도, 적절한 굴절률과 흡수계수의 조합을 얻어, 현실에 구성할 수 있는 극단자외광의 위상 시프트 마스크이다. 단자외광을 반사하는 반사 다층막기판(11)과, 그 반사 다층막기판상에 형성된 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)을 구비한 위상 시프트 마스크(10)를 구성하기 위해서는, 우선, 극단자외광에 대한 임의의 막 두께 및 임의의 복소굴절률에 대해서, 상기 막 두께 및 복소굴절률로부터 얻어지는 극단자외광의 반사광의 위상 및 반사율을 특정한다. 그리고, 그 특정결과를 기초로하여, 제 1영역(12a)에서의 극단자외광의 반사광과 제 2영역(12b)에서의 극단자외광의 반사광에 의해 소정의 위상차가 생기도록, 제 1영역(12a)의 형성막 및 제 2영역(12b)의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 설정한다.

Description

위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{Phase shift mask and production method therefor and production method for semiconductor device}
본 발명은, 반도체 장치의 회로 패턴을 형성하기 위한 리소그래피 공정에서 이용되는 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법, 및 리소그래피 공정을 포함한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 이른바 극단 자외광에 대응한 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 장치의 미세화에 수반해, 웨이퍼상에 형성되는 회로 패턴이나 그 회로 패턴을 형성하기 위한 레지스터 패턴등에 대해서는, 패턴폭(선폭)이나 패턴간의 피치등의 극소화가 요구되고 있다. 이러한 극소화의 요구에 대해서는, 레지스터의 노광에 이용하는 보라색 외광의 파장을 보다 단파장으로 하는 것으로 대응이 가능해진다. 예를 들면, 350nm의 설계 규정의 반도체 장치에는 365 n접시의 파장, 250명명 및 180nm의 설계 규정의 반도체 장치에는 248nm의 파장, 130nm 및 100nm의 설계 규정의 반도체 장치에는 193nm의 파장과 같이, 반도체 장치의 미세화가 진행되는 만큼, 노광에 이용하는 보라색 외광의 파장도 단파장화 되며, 또한 157nm의 파장의 보라색 외광이 이용되고 있다.
일반적으로, 이러한 파장에 의한 해상도는, W=k1 * (λ／NA)라고 하는 레일리의 식에서 나타내지는 것이 알려져 있다. 여기서, W는 해상 되는 최소폭의 패턴, NA는 투영 광학계의 렌즈의 개구수, λ는 노광빛의 파장이다. 또, k1은, 주로 레지스터의 성능 및 초해상 기술의 선택등에 의해 결정되는 프로세스 정수이며, 최적인 레지스터 및 초해상 기술을 이용하면 k1=0.35 정도까지 선택할 수 있는 것이 알려져 있다. 덧붙여 초해상 기술이란, 마스크를 투과해, 마스크상 차광 패턴으로 회절된 빛의 ±1 차 회절광을 선택적으로 이용하여, 파장보다 작은 패턴을 얻으려고 하는 것이다.
이 레일리의 식에 의하면, 예를 들면 157nm의 파장을 이용했을 경우에 대응이 가능한 최소의 패턴폭은, NA=0.9의 렌즈를 이용한다고 하면, w=61nm가 되는 것을 알 수 있다. 즉, 61nm보다 작은 패턴폭을 얻기 위해서는, 157nm보다 한층 더 단파장의 보라색 외광을 이용할 필요가 있다.
이것으로부터, 최근에는, 157nm보다 단파장의 보라색 외광으로서 극단자외광(EUV；Extreme Ultra Violet)으로 불리는 13.5nm의 파장의 것을 이용하는 일도 검토되고 있다. 다만, 157nm의 파장의 보라색 외광까지는, 예를 들면 CaF2(플루오화 칼슘)이나 SiO2(이산화 규소)라고 하는 광투과성의 재료가 존재하기 때문에, 당해 보라색 외광을 투과시키는 구성의 마스크 및 광학계를 제작할 수 있다. 그런데, 13.5nm의 파장의 극단자외광에 대해서는, 해당 극단자외광을 소망한 두께에서도는 투과시키는 재료가 존재하고 있지 않다. 그 때문에, 13.5 nm의 파장의 극단자외광을 이용하는 경우에는, 광투과형의 마스크 및 광학계가 아니고, 빛을 반사하는 반사형 마스크 및 반사형 광학계에 의해서, 마스크 및 광학계를 구성할 필요가 있다.
반사형 마스크를 이용했을 경우에는, 마스크면에서 반사된 빛이, 그 마스크에 입사되는 빛과 서로 간섭하는 일없이, 투영 광학계에 유도되지 않으면 안 된다. 그 때문에, 마스크에 입사되는 빛은, 필연적으로 마스크면의 법선에 대해서 각도(￠)를 가지는 기울기 입사가 될 필요가 생긴다.이 각도는, 투영 광학계의 렌즈의 개구수(NA), 마스크 배율(m), 조명 광원의 크기(δ)로부터 정해진다. 구체적으로는, 예를 들면 웨이퍼상에 5배의 축소 배율을 가지는 마스크를 이용했을 경우, NA=0.3, δ=0.8의 노광 장치에 대해서는, 빛이 3.44 ±2.75°의 입체각을 가지고 마스크상에 입사하게 된다. 또, 웨이퍼상에 4배의 축소 배율을 가지는 마스크를 이용했을 경우, NA=0.25, δ=0.7의 노광 장치에 대해서는, 빛이 3.58±2.510°의 입체각을 가지고 마스크상에 입사하게 된다. 이러한 입체각을 고려하면, 마스크에 입사하는 노광빛의 입사각도는, 통상 5°근방이 되도록 설정된다. 여기에서, 입사각도는, 마스크 표면에 대한 법선이 이루는 각도로서 정의된다.
이와같은 반사형 마스크에 의해 13.5nm의 파장의 극단자외광을 반사하는 경우, 예를 들면 NA=0.25의 노광 장치에 대해서는, 상술한 레일리의 식으로부터 k1≥0.6의 조건이면, 32.4nm의 선폭을 형성할 수 있게 된다. 즉, 극단자외광과 그 극단자외광으로의 패턴전사를 가능하게 하는 반사형 마스크를 이용하여, 광투과형의 마스크 및 광학계에서는 달성할 수 없었던 패턴폭이나 패턴 피치등의 극소화에도 대응 가능해지는 것이다.
그런데, 근래에는, 미세화에 대한 요망이 급속히 진행되고 있어 패턴폭이나 패턴 피치등의 더욱 극소화하는 대응이 요망되고 있다. 예를 들면, 특히 작은 사이즈의 요구되는 게이트 선폭에 대해서는, 32.4nm보다 작은 사이즈의 선폭, 즉 k1＜0.6이 되는 조건도 요구되게 되고 있다. 구체적으로는, 가공 후 게이트 선폭이 15nm로, 레지스터상 선폭에 대해도 25nm선폭이 요구되기에 이르고 있다. 이 25nm의 레지스터 선폭에 대해서는, 파장 13.5nm이고 NA=0.25의 노광 장치의 경우에, 레일리의 식으로부터 k1=0.46이 된다. 이러한 사이즈의 선폭을 형성하는 경우에는, 단지 13.5nm의 파장의 극단자외광과 이것을 반사하는 반사형 마스크를 이용하는 것 만이 아니고, 초해상 기술을 이용하는 것이 필요하게 된다.
초해상 기술로서는, 마스크 패턴의 ±1차 회절광을 선택적으로 이용하는 ① 변형 조명 광원(륜대 조명과 4개 구멍 조명등)과 ② 눈동자 필터(륜대 필터와 4개 구멍 필터등 )외에, ③하프톤형 위상 시프트 마스크, ④하프톤형 위상 시프트 마스크와 변형 조명 광원의 편성, 또는 ⑤ 레벤손형위상 시프트 마스크(또는 「오르타네이팅 위상 시프트 마스크」라고도 말한다)를 이용하는 것이 알려져 있다. ③, ④ 및 ⑤(이하, 하프톤형 위상 시프트 마스크 및 레벤손형 위상 시프트 마스크를 「위상 시프트 마스크」라고 총칭한다)는, 모두 빛의 위상차이를 이용한 것이어서, 해상 성능을 향상시키고, 또 패턴 콘트라스트를 증대시키는데 있어서 매우 유효하므로, 리소그래피 공정에서는 ① 또는 ②에 비해 많이 이용되고 있다.
그렇지만, 빛을 투과시키는 투과형 마스크이면, 주지하는 바와 같이 위상 시프트 마스크를 구성하는 것은 용이하지만, 극단자외광에 대응하는 반사형 마스크의 경우에는, 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 매우 곤란하다. 예를 들면, 투과형 마스크이면 마스크 기판을 구부려서 삽입하여 빛의 위상차이가 서로 180°다른 영역을 형성할 수 있지만, 이것을 그대로 반사형 마스크에 적용해도, 마스크 기판을 구부려서 삽입하여 빛의 반사율도 동시에 변화해 버리기 때문에, 위상 시프트 마스크를 구성할 수 없다.또, 투과형 마스크이면 재료의 위상 시프트 효과를 이용하여 빛의 위상차이가 서로 180°다른 영역을 형성할 수 있지만, 이것을 반사형 마스크에 적용해도, 극단자외광의 노광 파장에 대해서 흡수가 없는 재료는 존재하지 않고, 단일 재료에서는 소망한 반사율과 위상 시프트 효과를 나타내는 구성을 얻을 수 없기 때문에, 위상 시프트 마스크를 구성할 수 없다. 또, 극단자외광의 반사형 마스크에 이용되는 반사 다층막 기판은 Si(규소) 층과 Mo(몰리브덴) 층을 교대로 적층한 구조(예를 들면 40층의 반복)의 것이 일반적이므로, 그 적층 순서가 서로 거꾸로 되고 있는 영역을 따로 따로 형성하여 위상차이가 180°그리고 반사율이 서로 동일한 영역을 구성하는 일도 제안되고 있지만, 그러한 적층 구조를 제작하는 것은 매우 곤란하고 아직도 그러한 적층 구조의 위상 시프트 마스크는 실용화되어 있지 않다. 이러한 일로부터, 극단자외광에 대응한 반사형의 위상 시프트 마스크에 대해서는, 이것을 현실에 구성하는 것은 불가능하다고 생각되어 왔다.
그러므로, 본 발명은, 극단자외광의 파장에 대해서는 마스크용 재료로서 적합한 재료의 굴절률이 0.89에서 1.01의 사이에 존재하고 있는 것을 고려하여, 적절한 굴절률과 흡수계수의 조합을 얻어, 현실에 구성할 수 있는 극단자외광의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a 내지 1b는, 본 발명과 관련되는 위상 시프트 마스크의 개략 구성의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 제 1실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 제조 순서를 나타내는 플로차트(flow chart)이다.
도 3은, 등위상선의 일구체예를 나타내는 설명도이다.
도 4는, 등반사율선의 일구체예를 나타내는 설명도이다.
도 5는, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 얻기 위한 Ru막 두께 및 TaN 막 두께에 대한 합성 복소굴절률의 실부의 분포를 나타내는 설명도이다.
도 6은, 하프톤형 위상 시프트 마스크에 있어서의 전체 막 두께와 합성 복소굴절률의 실부(n) 및 반사율(k)의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 7은, 하프톤형 위상 시프트 마스크에 있어서의 전체 막 두께와 Ru막 두께 및 TaN 막 두께와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 얻기 위한 Ru막 두께 및 TaN 막 두께에 대한 합성 복소굴절률의 허부의 분포를 나타내는 설명도이다.
도 9는, Ru층의 막 두께와 TaN층의 막 두께에 대한 위상차이 하프톤 반사율을 매트릭스 형태로 배치한 예를 나타내는 설명도이다.
도 10은, Ru층의 막 두께와 Cr층의 막 두께에 대한 위상차이를 매트릭스 형태로 배치한 예를 나타내는 설명도이다.
도 11은, Ru층의 막 두께와 Cr층의 막 두께에 대한 하프톤 반사율을 매트릭스 형태로 배치한 예를 나타내는 설명도이다.
도 12는, 하프톤형 위상 시프트 마스크의 NA=0.25의 경우에 있어서의 마스크상 30 nm(웨이퍼 상부 좌표로 표시)의 개구부를 구비하는 홀 패턴의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 13은, 하프톤형 위상 시프트 마스크의 구성예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 14는, 본 발명의 제 2의 실시의 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 제조 순서를 나타내는 플로차트(flow chart)이다.
도 15는, 등위상선의 일구체예를 나타내는 설명도이다.
도 16은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 구성예(구조 1)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 17은, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 18은, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 19는, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 20은, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 1)이다.
도 21은, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 2)이다.
도 22는, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 3)이다.
도 23은, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 4)이다.
도 24는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 구성예(구조 2)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 25는, 구조 2의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 26은, 구조 2의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 27은, 구조 2의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 28은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 구성예(구조 3)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 29는, 구조 3의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 30은, 구조 3의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 31은, 구조 3의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 32는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 제 1영역과 제 2영역이 평탄한 구성예(구조 4)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 33은, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 34는, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 35는, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 36은, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 3)이다.
도 37은, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도(그 4)이다.
도 38은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 평탄한 구성예(구조 5)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 39는, 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 40은, 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 41은, 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 42는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 평탄한 구성예(구조 6)의 단면 구조를 나타내는 모식도이다.
도 43은, 구조 6의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 막내 다중간섭을 고려한 위상과 반사율의 최적화(Mo막 두께를 파라미터로 하고 있다)의 예를 나타내는 설명도이다.
도 44는, 구조 6의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다.
도 45는, 구조 6의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 위상차이(웨이퍼상에서 표시)를 나타내는 설명도이다.
도 46은, 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 마스크상 TaN폭(웨이퍼상에서 표시)에 대한 광강도 분포(NA=0.25)를 나타내는 설명도이다.
도 47은, 종래의 바이너리 마스크에 있어서의 마스크상 TaN폭(웨이퍼상에서 표시)에 대한 광강도 분포(NA=0.25)를 나타내는 설명도이다.
도 48은, 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 마스크상 TaN폭(웨이퍼상에서 표시)에 대한 광강도 분포(NA=0.30)를 나타내는 설명도이다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서 고안된 노광빛의 위상 시프트 마스크이며, 노광빛을 반사해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하기 위해서 이용되는 노광빛의 위상 시프트 마스크에 있어서, 노광빛을 반사하는 반사 다층막기판과, 해당 반사 다층막기판상에 형성된 제 1영역 및 제 2영역을 구비하는 것과 동시에, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률이, 상기 제 1영역에서의 노광빛의 반사광과 상기 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서 고안된 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조방법이며, 노광빛을 반사하는 반사 다층막기판과, 해당 반사 다층막기판상에 형성 있던 제 1영역 및 제 2영역을 구비하여 이루어지는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 노광빛에 대한 임의의 복소굴절률과, 상기 반사 다층막기판상에 형성하는 막의 임의의 막 두께에 대해서, 해당 복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 상기 노광빛의 반사광의 위상 및 반사율을 특정하고, 특정한 위상 및 반사율에 근거하여, 상기 제 1영역에서의 노광빛의 반사광과 상기 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서 고안된 반도체 장치의 제조방법이며, 노광빛의 위상 시프트 마스크를 이용해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하는 리소그라피 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조방법에 있어서, 상기 노광빛에 대한 임의의 복소굴절률과, 상기 반사 다층막 기판상에 형성하는 막의 임의의 막 두께에 대해서, 해당 복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 상기 노광빛의 반사광의 위상 및 반사율을 특정하고, 특정한 위상 및 반사율에 근거하여, 상기 반사 다층막 기판상의 제1영역으로의 노광빛의 반사광과 상기 반사 다층막 기판상의 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 선정하고, 선정한 복소굴절률 및 막 두께에서 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막을 각각 상기 반사 다층막 기판상에 형성하고, 상기 반사 다층막 기판상에 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역을 구비해서 이루어지는 노광빛의 위상 시프트 마스크를 구성하고, 구성한 노광빛의 위상 시프트 마스크를 이용해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성의 노광빛의 위상 시프트 마스크, 상시 순서의 위상 시프트 마스크의 제조방법, 및 상기 수순의 반도체 제조방법에서는, 반사 다층막 기판상에 위상차이가 생기도록, 각각의 막 두께 및 복소굴절률이 설정되어 있다. 즉, 설정된 막 두께가 되도록 제 1영역의 형성막 및 제 2영역의 형성막이 성막되며, 설정된 복소굴절률이 되도록 제 1영역의 형성막 및 제 2영역의 형성막의 형성재료가 선택되어 있다. 설정된 복소굴절률로 하기 위해서는, 각 형성막을, 복수의 재료로 구성되는 적층구조에 의해서 달성할 수 있다. 이와같이, 제 1영역의 형성막 및 제 2영역의 형성막에 있어서, 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 설정치에 부합하도록 하여, 제 1영역 및 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 소정(예를 들면 180°)의 위상차이가 발생한다.
본 발명은, 노광빛은 극단자외광, Ⅹ선, 방사선, 자외선, 또는, 가시광선인 것을 특징으로 한다. 또한, 위상 시프트 마스크는, 하프톤형 위상 시프트 마스크, 또는, 레벤손형 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 제 1영역의 형성막 및 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률은, 등위상선 및 등 반사율선을 이용해 설정되며, 등위상선은, 복소굴절률의 허부를 고정하여 구하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면에 근거해 본 발명과 관련되는 노광빛의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 대해서, 노광빛을 극단자외광으로 했을 경우를 예를 들어, 설명한다. 한편, 당연한 일이지만, 본 발명은, 이하에 말하는 실시의 형태로 한정되는 것은 아니다.
〔위상 시프트 마스크의 개략 구성의 설명〕
먼저, 본 발명과 관련되는 극단자외광의 위상 시프트 마스크의 개략 구성에 대해 설명한다. 여기서 설명하는 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치의 제조 방법에 있어서의 한 공정인 리소그래피 공정에서, 극단자외광을 반사해 웨이퍼등의 피노광체상에 소망 패턴(예를 들면 회로 패턴)을 전사하기 위해서 이용되는 것이다. 덧붙여 여기서 말하는 「극단자외광」에는, 예를 들면 파장이 13.5nm의 것으로 대표되도록, 종전의 리소그래피 공정으로 이용되고 있던 보라색 외광보다 단파장(예를 들면, 1nm 이상 100 nm이하)의 것이 해당한다.
도 1a 내지 도 1b는, 본 발명과 관련되는 위상 시프트 마스크의 개략 구성의 일례를 나타내는 모식도이다. 도면의 예와 같이, 위상 시프트 마스크(10, 10´)는, 극단자외광을 반사하는 반사 다층막기판(마스크 브랭크스)(11)과 그 반사 다층막기판(11)상에 형성된 제 1영역(12a) 및 제 2영역 (12b)을 구비한 것이다.
반사 다층막기판(11)은, 예를 들면 Si(규소) 층과 Mo(몰리브덴) 층을 교대로 적층한 구조로 구성되지만, 그 적층의 반복수가 40층인 것이 일반적이다. 또, Si층 및 Mo층의 합계의 두께와 Mo층의 두께와의 비(Γ)는, Mo층 두께／(Si층 두께＋Mo층 두께)=0.4가 적절하다라고 하는 것이 알려져 있다. 따라서, 반사 다층막기판(11)에서는, 노광에 이용하는 극단자외광의 파장입을 13.5nm로 하면, Si층과 Mo층의 합계의 막 두께가(λ／2)／(0.9993×0.6＋0.9211×0.4)=6.973nm, Si층의 두께가 6.9730×0.8=4.184 nm, Mo층의 두께가 6.9730×0.4=2.789nm가 된다.
이 반사 다층막기판(11)상에는, 버퍼막(13)을 통해 흡수막(14)이 형성되어 있다. 버퍼막(13)은, 흡수막을 형성할 때의 에칭 스토퍼로서 혹은 흡수막형성 후의 결함 제거시의 손상회피를 목적으로 설치되고 있는 것으로, 예를 들면 Ru(르테니움) 층이나 SiO2(이산화 규소)에 의해서 구성된다. 흡수막(14)은, 극단자외광을 흡수하는 재료로 구성되는 것이며, 예를 들면 TaN(탄탈나이트)층에 의해서 구성된다. 다만, 흡수막(14)은, 극단자외광의 마스크용 재료로서 이용할 수 있는 것이면, 다른 재료로 구성되어도 괜찮다. 구체적으로는, TaN 이외에 Ta(탄탈) 또는 Ta화합물, Cr(크롬) 또는 Cr화합물, W(텅스텐) 또는 W 화합물등이 고려된다.
그런데, 반사 다층막기판(11)상에는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12 b)이 형성되어 있다. 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서는, 각각에서의 극단자외광의 반사광에, 소정(예를 들면 180°)의 위상차이가 생기게 되어 있다.
그 때문에, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서는, 후술하는 바와같이, 각각에 있어서 형성막(버퍼막(13)＋흡수막(14))의 구성 재료 또는 그 막 두께가 다르다(도 1a 참조). 다만, 어느 쪽이든 한편의 영역에만 버퍼막(13) 및 흡수막(14)를 형성하도록 하여, 각 영역(12a, 12b)에 위상차이가 생기도록 하는 것이어도 괜찮다(도 1b 참조).
제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)과의 위상차이(ψ)는, 제 1영역(12a) 에서의 입사빛과 반사광의 위상차이를(￠l), 제 2영역(12b)에 있어서의 입사빛과 반사광의 위상차이를(￠2), 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)과의 막 두께의 차이를 h로 하면, 이하에 나타내는 (1)식에 의해서 특정할 수 있다.
이 (1) 식에 있어서, θ는, 마스크에 입사 하는 빛이 마스크 면상 법선에 대해서 이루는 각도이다. λ는 노광 중심 파장이다. ￠1 및 ￠2는, 예를 들면“Yamamoto and T.Namioka”“Layer by－1ayer design metbod for soft－x－ray multilayers”, Applied Optics, Vol.31 pp 1622－1630, (1992)에 개시되고 있는 방법으로 구하면 좋다.
또, (1)식을 이용해 위상차이를 구하기 위해서는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)의 형성재료의 복소굴절률이 필요하다. 극단자외광의 노광 중심파장이 13.5nm인 경우에 있어서, 형성재료의 복소굴절률은, 예를 들면 Mo：0.92108－0.00643543i, Si：0.9993－0.00182645i, Ru：0.88749－0.0174721i, Ta：0.94136－0.0315738i가 된다. 형성재료가 임의의 m층의 적층구조로 구성되어 있는 경우에는, 이하에 나타내는 (2)식 및 (3)식에 의해서 얻을 수 있는 합성 복소굴절률을 이용하면 좋다.
이와 같이 하여 특정되는 위상차이(ψ)가 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서의 소정치(예를 들면 180°)가 되도록, 위상 시프트 마스크(10, 10´)에서는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에 있어서의 형성막(버퍼막 (13)＋흡수막(14))의 구성 재료(특히 복소굴절률) 및 그 막 두께가 설정되어 있는 것이다. 즉, 본 실시 형태에서 설명하는 위상 시프트 마스크 (10, 10´)는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)의 형성막에 있어서의 각 막두께 및 각 복소굴절률이, 제 1영역(12a)에서의 극단자외광의 반사광과 제 2영역(12b)에서의 극단자외광의 반사광에서 소정의 위상차이가 생기도록 설정되어 있다는 점에, 큰 특징이 있다.
〔위상 시프트 마스크의 제조 순서의 설명〕
다음에, 이상과 같은 특징을 가지는 위상 시프트 마스크(10, 10´)　에 대해서, 그 제조 순서를 설명한다. 다만, 여기에서는, 그 제조 순서를 제 1의 실시의 형태와 제 2의 실시의 형태로 나누어 설명한다.
〔제 1의 실시의 형태〕
제 1의 실시의 형태에서는, 본 발명을 적용해 하프톤형 위상 시프트 마스크를 구성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 2는, 제 1의 실시의 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 제조 순서를 나타내는 플로차트(flow chart)이다.
하프톤형 위상 시프트 마스크의 제조에 대해서는, 먼저, 각 복소굴절률에 대한 등위상선 및 등반사율선을 구한다(스텝 101, 이하 스텝을 「S」라고 생략한다). 이러한 등위상선 및 등반사율선은, 기존의 재료에 한정되지 않으며, 임의의 복소굴절률에 대해서 구해둔다. 즉, 극단자외광에 대한 임의의 복소굴절률에 대해서, 그 복소굴절률로부터 얻을 수 있는 극단자외광의 반사광의 위상 및 반사율을 특정한다. 한편, 복소굴절률에 대한 위상 및 반사율은, 이론적으로 일의적으로 특정할 수 있다. 또, 임의의 복소굴절률에는, 반사 다층막기판(11)의 복소굴절률도 포함하는 것으로 한다. 즉, 등위상선 및 등반사율선은, 반사 다층막기판(11)에 대해서도 구해둔다.
도 3은, 등위상선의 일 구체예를 나타내는 설명도이다. 도면의 얘의 등위상선은, 복소굴절률의 허부(k)를　0.0100i에 고정해 구하고 있다.또, 도 4는, 등 반사율선의 일구체예를 나타내는 설명도이다. 도면의 예의 등반사율선은, 복소굴절률의 실부(n)를 0.9100으로 고정해 구하고 있다.한편, 이러한 등위상선 및 등반사율선에 있어서, (1) 식의 λ로 나타내지는 노광 파장은 13.5nm이며, θ로 나타내지는 마스크상에의 기울기 입사빛의 입사각도는 4.84°이다.
반사율 및 위상은 복소굴절률의 실부 및 복소굴절률의 허부 각각에 의존하지만, 위상은 주로 복소굴절률의 실부에 의존하며, 반사율은 주로 복소굴절률의 허부에 의존한다. 따라서, 최종적으로 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서 180°의 위상차이 및 소망한 반사율을 얻기 위해서는, 근사적으로 이러한 도 3의 등위상선 및 도 4의 등반사율선을 이용하고, 각 영역(12a, 12b)의 구성재료의 복소굴절률 또는 막 두께를 설정하면 좋다. 혹은, 복소굴절률 및 막 두께의 양쪽 모두를 설정하도록 해도 괜찮다.
복소굴절률 또는 막 두께의 설정에 대해서는, 먼저, 반사 다층막기판 (11)상의 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에 가공가능한 재료 및 막구성을 구한다(SlO2). 그리고, 제 1영역(12a)의 재료구성에 있어서의 복소굴절률과 제 2영역(12b)의 재료구성에 있어서의 복소굴절률을, 각각 구한다(SlO3, SlO4).
여기에서, 예를 들면 도 1b에 도시한 구성의 하프톤형 위상 시프트 마스크(10´), 즉 제 2영역(12b)에만 버퍼막(13)을 통해 흡수막(14)이 형성되어, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서 180°의 위상차이가 생기는 위상 시프트 마스크를 구성하는 경우를 생각한다. 이 때, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서는, 각각 소망의 반사율(서로 다른 값)을 얻을 수 있는 것으로 한다. 또한, 제 2영역(12b)에서는, 버퍼막(13)의 구성재료로서 Ru를, 흡수막(14)의 구성 재료로서 TaN를, 각각 선택하고 있는 것으로 한다.
도 5는, Ru막 두께와 TaN 막 두께에 대한 복소굴절률의 실부의 분포를 나타내는 설명도이다. 도면의 예에서는, Ru막 두께가 1nm에서 20nm 및 TaN 막 두께가 1nm로부터 50nm의 사이에 있고, 합성 복소굴절률의 실부가 0.890에서 0.945의 사이의 값을 취할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 도 5의 내용으로부터, 제 2영역(12b)의 재료구성에 있어서의 복소굴절률을 알 수 있게 된다. 한편 제 1영역(12a)에 대해서는, 버퍼막(13) 및 흡수막(14)이 형성되어 있지 않기 때문에, 반사 다층막기판(11)의 적층구조로부터 복소굴절률을 구하면 좋다.
각각의 복소굴절률을 구한 후에는, 그 제 1영역(12a)에 있어서의 굴절률 및 제 2영역(12b)에 있어서의 굴절률과, 이미 구해진 등위상선이라든지, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)과의 형성막의 단차, 즉 제 2영역 (12b)의 형성막의 막 두께를 구한다(SlO5). 구체적으로는, 도 5의 복소굴절률 분포 및 도 3의 등위상선도를 기본으로 하면, 반사 다층막기판(11)과의 위상차이가 180°되기 위한 형성막(버퍼막(13)＋흡수막(14))의 전체 막 두께와 합성복소굴절률의 실부(n)와의 관계가, 도 6에 도시한 바와같이, 일의적으로 구해진다. 또, 반사 다층막기판(11)과의 위상차이가 180°　되기 위한 Ru층(버퍼막 13)과 TaN층(흡수막 14)의 각각의 막 두께는, 합성복소굴절률이 위상차이 180°를 부여하는 조건으로부터, 도 7에 도시한 바와같이, 일의적으로 구해진다. 이와같이 하여, 제 2영역(12b)의 형성막의 막 두께, 즉 Ru층 및 TaN층의 막 두께를 구하면 좋다.
Ru층 및 TaN층의 각각의 막 두께가 구해지면, 그 다음에, 제 1영역(12a)의 형성막과 제 2영역(12b)에 있어서의 극단자외광의 반사율을 구한다(SlO6). 반사율은, Ru층 및 TaN층의 각 막 두께로부터 전체 막 두께에 대한 합성복소굴절률의 허부(k)를 구하고 그 합성복소굴절률의 허부로부터 반사율을 구하면 좋다. 도 8은, Ru층 및 TaN층의 각 막 두께와 전체 막 두께에 대한 합성복소굴절률의 허부(k)와의 관계를 나타내는 설명도이다.또, 복소굴절률의 허부(k)를 알면, 반사율은, 도 4에 도시한 등반사율로부터 일의적으로 구해진다. 도 6에는, 합성복소굴절률 허부(k) 및 반사율과 전체 막 두께와의 관계도 동시에 도시하고 있다.
여기서, 예를 들면, 반사율을 0.075로 설정하는 경우는, 도 6의 내용으로부터 전체 막 두께 43nm이며, 이 때 도 7의 내용으로부터 Ru층의 막 두께 14nm 및 TaN층의 막 두께 29nm가 가장 가까운 조건으로서 얻을 수 있다.이 막 두께에 있어서, 이하에 기술하는 바와같이, 합성복소굴절률의 더욱 정확한 값을 이용해 위상차이 및 반사율을 구하여, 위상차이 182.4°　및 반사율 0.075의 하프톤형 위상 시프트를 얻을 수 있게 된다.
다만, 도 6의 내용에 의하면, 반사율을 0.075로 설정하는 경우의 막 두께 조건은, 전체 막 두께가 46.3nm 및 48.3 nm근방에도 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 전체 막 두께는, 복소굴절률로부터 단일의 조건으로서 정해지는 것은 아니기 때문에, 이하에 말하는 막 두께 조정을 포함해 여러가지 조건을 종합적으로 감안하여 결정하면 좋다. 이 때, 마스크 제조에 있어서의 막 두께 격차에 대한 복소굴절률에 대한 프로세스 여유도를 크게 확보하기 위해서는, 도면중에 있어서 전체 막 두께의 변화가 평탄한 부분(예를 들면 50.5nm부근)으로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, ±1.5 nm정도의 범위에서 전체 막 두께가 분포되어도, 복소굴절률은 변화하지 않기 때문에, 위상차이 및 반사율도 변화하지 않기 때문이다.
그 후는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서 180°의 위상 및 소망한 반사율을 얻을 수 있도록, 한층 더 막 두께의 조정을 실시한다(SlO7, SlO8). 여기에서 막 두께의 조정을 실시하는 다른 이유는, 도 6에서 고려하지 않는 막내 다중간섭 효과도 포함하며 소망한 위상 및 반사율을 얻기 때문이다. 구체적으로는, Ru층의 막 두께와 TaN층의 막 두께를 각각 적당히 변화시켰을 경우의 각 위상차와 각 하프톤 반사율을, 상술한 바와같은 순서로 구한다. 도 9는, Ru층의 막 두께와 TaN층의 막 두께에 대한 위상차이 및 하프톤 반사율을 매트릭스 형태로 배치한 예를 나타내는 설명도이다. 여기에서, 하프톤 반사율이란, 도 1b의 위상 시프트 마스크 (10´)에 있어서, 제 1영역(12a)의 반사율과 제 2영역(12b)의 반사율과의 차이이다. 그리고, 이러한 결과로부터, 소망한 위상차이와 하프톤 반사율을 만족시키는 윈도우, 즉 조정 후의 막 두께의 설정치를 선택하면 좋다. 한편, 도면의 예에서는, 위상차이 180.0±6°　및 하프톤 반사율 9.0±1％, 및 위상차이 180.0±6° 및 하프톤 반사율 5.0±1％의 경우를 예시하고 있다(도면의 그림자부 참조). 이에 의해, 예를 들면, Ru층의 막 두께 13nm 및 TaN층의 막 두께 30nm로 설정하면, 위상차이 179.4°　및 하프톤 반사율 9.5％의 하프톤형 위상 시프트가 얻어지게 된다. 여기에서, 반사율은, 0.0070이며 도 6에서 예측된 것과 거의 일치한다. 도 10 및 도 11은, Ru층의 막 두께와 Cr층의 막 두께에 대한 위상차이 및 하프톤 반사율을 매트릭스 형태로 배치한 다른 예이다. 이에 의해, 예를 들면, Ru층의 막 두께 9nm 및 Cr층의 막 두께 34nm로 설정하면, 위상차이 179.2° 및 하프톤 반사율 4.1％의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있게 된다.
이와 같이 하여 제 2영역(12b)의 형성막의 복소굴절률 및 막 두께를 설정한 후에는, 그 설정에 따르면서 반사 다층막기판(11)상에 해당 형성막을 성막하여, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 구성하면 좋다. 한편, 형성막의 성막에 대해서는, 주지 기술을 이용해 실시하면 좋기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다.
즉, 반사 다층막기판(11)상에 형성하는 제 2영역(12b)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 실부로부터 해당 제 2영역(12b)에 있어서의 반사 다층막기판(11)과의 위상차이를 구하고 또 제 2영역(12b)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 허부로부터 해당 제 2영역(12b)에 있어서의 반사율을 구하여 이것들로부터 제 1영역(12a)(반사 다층막기판 : 11)과 제 2영역(12b)에 있어서의 위상차이가 180°다르게 되며, 한편, 제 2영역(12b) 반사율이 소망값이 되는 구성, 즉 상술한 구성의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 얻는 것이다. 다만, 위상차이와 반사율은, 어느 쪽을 먼저 구하도록 해도 상관없다.
이러한 순서로 얻을 수 있는 하프톤형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포에 대해 설명한다. 도 12는, 광학조건이 NA=0.25, σ=0.70인 경우에, 마스크상 30nm(웨이퍼상 좌표로 표시, 4배 마스크에서는 120nm)의 개구부를 구비하는 홀 패턴에 있어서의 광강도 분포를 나타내는 설명도이다. 도면의 예에서는, 비교를 위해, 종래의 바이너리 마스크에 대한 광강도 분포도 아울러 가리키고 있다. 도면의 예에 의하면, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우에는, 종래의 바이너리 마스크에 비해 패턴 엣지 콘트라스트가 향상하는 효과를 얻을 수 있는 것이 분명하다.
한편, 여기에서는, 하프톤형 위상 시프트 마스크로서, 도 1b에 도시한 구성의 위상 시프트 마스크(10´), 즉 제 2영역(12b)에만 버퍼막(13) 및 흡수막(14)이 형성된 것을 예로 들었지만, 예를 들면 도 1a에 도시한 바와같은 하프톤형 위상 시프트 마스크(10)를 구성하는 것도 가능하다. 다만, 그 경우에도, 상술한 바와같이, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에서는, 180°의 위상차이가 생기도록, 각각에 있어서 형성막의 막 두께 및 복소굴절률이 설정되어 있는 것으로 한다.
도 13은, 하프톤형 위상 시프트 마스크의 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 마스크에서는, 반사 다층막기판(11)상에서, 제 1영역(12a)에는 RulOnm, Si47nm가 순서대로 적층되어 제 2영역(12b)에는 Ru5nm, TaN47nm, Ru5nm가 순서대로 적층되어 있다. 제 1영역 (12a)의 형성막의 구성 재료에 Si를 이용한 것은, 이하에서 기술하는 이유 때문이다. Si의 굴절률은 0.99932－0.00182645i이며, 그 실부는 진공중중의 굴절률인 1에 지극히 근가까우며, 또 그 허부는 타 재료와 비교해 작다. 따라서, Si재료에는, 그 막내 다중간섭 효과를 이용하여, 위상차이 및 반사율비를 조정하는 역할을 담당하게 할 수 있기 때문이다. 막내 다중간섭 효과를 이용하여, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에서 180°의 위상차이가 생기며, 게다가 그 면이 완전하게 평탄한 플랫 구조의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 가능해진다.
〔제 2의 실시의 형태〕
다음에, 위상 시프트 마스크의 제조 순서의 제 2의 실시의 형태에 대해 설명한다. 제 2의 실시의 형태에서는, 본 발명을 적용하여 레벤손형 위상 시프트 마스크를 구성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 도 14는, 제 2의 실시의 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 제조 순서를 나타내는 플로차트(flow chart)이다.
도 14에 도시한 바와같이, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 제조도, 상술한 제 1의 실시의 형태에 있어서의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 경우(도 2참조)와 거의 동일하게 행한다(S201~S208). 다만, 레벤손형 위상 시프트 마스크는, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에 있어서의 위상이 180°다른 것외에도, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에 있어서의 반사율이 거의 같기 때문에, 하프톤형 위상 시프트 마스크와는 다르다. 즉, 레벤손형 위상 시프트 마스크를 구성하는 경우에는, ① 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에서의 반사율이 거의 같다는 점, ② 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)과의 위상차이가 180°가 되는 점의 2조건을 만족해야 한다(S208).
이러한 조건을 만족하는 지의 판정은, 다음과 같이 실시하면 좋다. 먼저, 제 1영역(12a)의 반사율을 R1, 제 2영역(12b)의 반사율을 R2로 했을 경우에, 이하에 나타내는 (4)식에 의해서 얻을 수 있는 반사율비(P)를 특정한다.
그리고, 특정한 반사율비(P)에 대해서, 판정기준 1：lPl≤3.0％을 적용하고, 이 판정 기준 1에 합치하고 있으면, 상기 ①의 조건을 만족한다고 판정한다.
또, 상기 ②의 조건에 대해서는 제 1의 실시의 형태에서 설명한 (1) 식에 의해서 얻어지는 ψ(λ)에 대해서, 판정 기준 2：lψ(λ) I≤6°를 적용한다. 그리고, 이 판정 기준 2에 합치하고 있으면, 상기 ②의 조건을 만족한다고 판정한다.
이와 같이 하여 얻을 수 있는 레벤손형 위상 시프트 마스크로서는, 도 1a에 도시한 구성의 것, 즉 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 어느 것도 버퍼막(13) 및 흡수막(14)이 형성된 구성의 것이 고려된다.
여기에서, 도 1a에 도시한 구성의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 제조 순서에 대해서, 구체적인 예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 레벤손형 위상시프트 마스크를 구성하는 경우에도, 제 1의 실시의 형태에서 설명한 하프톤형 위상 시프트 마스크의 경우와 동일하게, 먼저, 임의의 복소굴절률에 대한 등위상선 및 등 반사율선을 구한다. 도 15는, 등위상선의 일구체적인 예를 나타내는 설명도이다. 도면의 예의 등위상선은, 복소굴절률의 허부(k)를 0.0100i에 고정하여 구하고 있다.
그런데, 레벤손형 위상 시프트 마스크에서는, 제 1영역(12a)의 형성막과 반사 다층막기판(11)과의 위상차이 ψ(λ)가, 이하에 나타내는 (5)식에 의해서 특정된다.
또한, 제 2영역(12b)의 형성막과 반사 다층막기판(11)과의 위상차이 ψ2 (λ)가, 이하에 나타내는 (6)식에 의해서 특정된다.
따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이 ψ(λ)는, 이하에 나타내는 (7)식에 의해서 특정되게 된다.
이 (7)식에 의해서 특정되는 관계는, 도 15에 도시한 바와같이, 등위상선의 상대관계로 나타내진다. 예를 들면, 도면에 있어서, 복소굴절률의 실부가 0.94인 재료이며, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°가 되기 위해서는, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차는 56nm이면 좋다는 것을 알 수 있다(도면 [1]참조). 또한, 복소굴절률의 실부가 제 1영역(12a)에 있어서 0.96, 제 2영역(12b)에 있어서 0.94인 재료이며, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°가 되기 위해서는, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차는 42nm가 되면 좋다는 것을 알 수 있다(도면［2］참조). 한편, 반사율을 구하는 경우는, 상대치가 아니라 전체 막 두께에 대한 절대치를 그대로 이용한다.
레벤손형 위상 시프트 마스크를 구성하는 경우에도, 이러한 등위상선(도 15참조) 및 등반사율선(도4 참조)을 기본으로, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족하는 형성막의 막 두께 및 복소굴절률을 설정하면 좋다.
즉, 반사 다층막기판(11)상에 형성하는 제 1영역(12a)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 실부로부터 제 1영역(12a)에 있어서의 반사 다층막기판과의 위상차이를 구하고 또 반사 다층막기판(11)상에 형성하는 제 2영역(12b)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 실부로부터 제 2영역(12b)에 있어서의 반사 다층막기판과의 위상차이를 구한다. 또, 반사 다층막기판(11)상에 형성하는 제 1영역(12a)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 허부로부터 제 1영역(12a)에 있어서의 반사율을 구하고 또 반사 다층막기판(11)상에 형성하는 제 2영역(12b)을 구성하는 재료군의 막 두께 및 복소굴절률의 허부로부터 제 2영역(12b)에 있어서의 반사율을 구한다. 그리고, 이러한 결과로부터, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족하는 구성, 즉 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에 있어서의 위상차이가 180°다르며, 한편, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 반사율이 거의 동등한 구성을, 레벤손현 위상 시프트 마스크로서 얻는 것이다. 한편, 위상차이와 반사율은, 어느 쪽을 먼저 구하도록 하여도 상관없다.
그런데, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 동시에 만족시키는 경우에는, 다른 재료를 적절히 적층하여 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 형성막을 성막할 필요가 있다. 이것은, 현실에 존재하는 재료의 복소굴절률의 제약때문에, 다른 재료를 적절히 적층하지 않으면, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 동시에 만족하는 레벤손형 위상 시프트 마스크를 현실적으로 제조가능한 구조로서 얻을 수 없기 때문이다.
이것으로부터, 제 1영역(12a)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 TaN, Ru 및 Si를 이용한다. 또, 제 2영역(12b)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 Mo 및 Ru를 이용한다. 이러한 재료를 이용하는 것은, 예를 들면 Jpn.J.Appl.Pbys.V0140(2001) pp6998－7001의”Approach to patterning of extreme ultraviolet lithography masks”에 개시되어 있는 바와같이, 각 재료의 에칭 선택비를 다음에 말하다음에 기술하는 바와같이 조합하는 것에 있어서 매우 크게 취하는 것이 알려져 있다. 즉, Si 하지에 대한 Ru층의 에칭을 Cl2＋02 가스에 의한 드라이 에칭으로 실시하는 경우, Si의 하지는 Ru에칭에 대해 에칭 스토퍼로서 작용한다. Ru 하지에 대한 TaN층의 에칭을 Ar＋Cl2 가스에 의한 드라이 에칭으로 실시하는 경우, Ru하지는 TaN층 에칭에 대해 에칭 스토퍼로서 작용한다. 또, Ru하지에 대한 Mo층의 에칭 및 Si층의 에칭도 Ar＋C12 가스에 의한 드라이 에칭으로 실시해 선택비를 크게 취한다. 왜냐하면, Ru의 염화물 RuCl3는 비교적 안정인 물질이며 600℃이상에서 분해한다. 한편, Si의 염화물 SiCl4의 비점은 57.6℃, Mo의 염화물 MoCl6의 비점은 268℃, Ta의 염화물 TaC15의 비점은 242℃이며, Ru의 염화물에 대해서 진공중에서 에칭 반응 가스로서 제거되기 쉽기 때문이다.
도 16은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 1」이라고 한다)는, 도 15의 등위상선 및 도 4의 등반사율선을 기초로 하여 설정된, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족하는 구성이다. 제 1영역(12a)에서는, 반사 다층막기판(11)상에 Ru 2nm, TaN 7nm, Ru 4nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 제 1영역(12a)의 전체 막 두께는 11nm, 합성복소굴절률의 실부는 0. 9165이며, 허부는 0.02507i이다. 또한, 제 2영역(12b)에서는, Ru 4nm, Mo 49nm, Ru 2nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 제 2영역(12b)의 전체 막 두께는 55nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9174이며, 허부는 0.00764i이다. 한편 제 1영역(12a)과 제 2영역(12 b)와의 경계부분에는, 막 두께 120nm의 TaN 흡수층이 40nm 폭으로 형성되어 있다.
이러한 구조 1에 있어서, 도 15의 등위상선으로부터 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차를 구하면, 90°와 270°의 등위상선의 관계로부터 해당 단차는 43nm이며, 마찬가지로 180°와 0°의 등위상선의 관계로부터 구해도 43nm이다. 또한, 도 4의 등투과율선에 의하면, 제 1영역(12a)의 반사율은 0.39이며, 제 2영역(12b)의 반사율은 0.38이 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 구조 1에 대해서, 상세하게 설명하자면 막내 다중간섭 효과도 포함하여 제 2영역(12b)의 Mo막 두께를 변화시켜 위상차이와 반사율비를 구하면, 예를 들면 도 17에 도시한 결과를 얻을 수 있다. 도면의 예의 결과로부터, 도 16에 도시한 구조 1은, 각 재료의 막 두께 조정범위내에 있어서 최적 구성인 것을 확인할 수 있다.
또, 구조 1에 있어서, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.388이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.387이며, 이러한 사이의 반사율비는 0.258％이 된다. 또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE(transverse electric)파에 대해서 178.8°, TM(transverse magnetic)파에 대해서 178.7°이　된다.
이러한 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 1의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이면, 예를 들면 도 18에 도시한 결과가 된다.
또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°라는 것은, 40nm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10mm폭에서 80nm 피치)의 패턴을 이용하고, 이하에 도시한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 한편 (8)식에서는, 웨이퍼상에 있어서의 좌표를 이용하고 있다. x축의 단위는 nm이다.
이 (8)식을 TEy파, TMx파 및 TMz파에 대해서 마스크 바로 위에 있어서 구한 결과를 도 19에 도시하고 있다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 보관 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하기는 하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이러한 일로부터, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크는, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 동시에 만족시키며, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에서 반사율이 거의 같고, 그 위상차이가 180°가 된다고 말할 수 있다.
그 다음에, 이와 같이 복소굴절률 및 막 두께가 설정된 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 형성막을, 반사 다층막기판(11)상에 성막하는 경우의 순서에 대해 간단하게 설명한다. 도 20 ~ 도 23은, 구조 1의 성막 순서의 일례를 나타내는 설명도이다. 구조 1에 의해 형성막을 성막하는 경우에는, 도 20에 도시한 바와같이, 먼저, 반사 다층막기판(11)상에 Ru층을 스퍼터법에 의해 성막한다(공정 1). Ru층은, 통상, 바이너리 마스크로 버퍼층으로서 이용되는 재료이므로, 그 통상의 경우와 같은 제조장치를 이용할 수 있다. 그리고, Ru층상에, TaN층을 스퍼터법에 의해 성막한다(공정 2). TaN층은, 바이너리 마스크로 흡수층으로서 이용되는 재료이므로, 그 통상의 경우와 같은 제조장치를 이용할 수 있다.
그 후는, TaN층상에 레지스터를 도포하고(공정 3), 묘화 및 레지스터 현상 공정을 거치고, 제 2영역(12b)의 부분의 레지스터를 제거한다(공정 4). 레지스터 제거 후에는, 제 2영역(12b)의 부분의 TaN층을 Ar＋Cl2 가스에 의한 드라이 에칭에 의해서 제거한다(공정 5). 이 TaN층의 아래의 Ru층은 에칭 스토퍼층으로서 기능하게 된다. 그리고, 레지스터를 박리 하고(공정 6), 다시 Ru층을 스퍼터 성막한 후에(공정 7), 이번은 Mo층을 스퍼터 성막한다(공정 8). Mo층은, 반사 다층막기판(11)의 구성재료이므로, 다층막용 제조 장치를 이용할 수 있다.
Mo층을 성막하면, 그 이후에, 도 21에 도시한 바와같이, 레지스터를 도포한 후에(공정 9), 묘화 및 레지스터 현상공정을 거치고, 제 1영역(12a)의 부분의 레지스터를 제거한다(공정 10). 그리고, 제 1영역(12a)의 부분의 Mo층을 Ar＋Cl2 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 제거한다(공정 11).이 Mo층 아래의 Ru층은 에칭 스토퍼층으로서 기능하게 된다. 그 후는, 레지스터를 박리하고(공정 12), 다시 Ru층을 스퍼터 성막한다(공정 13).
Ru층을 성막한 후에는, 그 다음에, 도 22에 도시한 바와같이, TaN흡수층을 스퍼터 성막하고(공정 14), 그리고 레지스터를 도포한다(공정 15). 그리고, 묘화 및 레지스터 현상공정을 거치고, 흡수층으로서 남겨지는 부분 이외의 레지스터를 제거한다(공정 16).
그 후, 도 23에 도시한 바와같이, TaN 흡수층을 Ar＋Cl2 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 제거한다(공정 17). 이 TaN 흡수층의 아래의 Ru층은 에칭 스토퍼층으로서 기능하게 된다. 그리고, 레지스터를 박리하면(공정 18), Ru층을 에칭 스토퍼층으로서 유효하게 이용하면서, 구조 1의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 구성할 수 있다.
도 24는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 2」라고 한다)도, 상술한 구조 1과 마찬가지로, 도 15의 등위상선 및 도 4의 등반사율선을 기초로 하여 설정된, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성이다. 제 1영역(12a)에서는, 반사 다층막기판(11)상에 Ru 3nm, TaN 5nm, Ru 7nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 제 1영역(12a)의 전체 막 두께는 15mm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9054이며, 허부는 0.02217i이다. 또, 제 2영역(12b)에서는, Ru 3nm, Mo 49nm, Ru 4nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 제 2영역(12b)의 전체 막 두께는 56nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9169이며, 허부는 0.00782i이다.
이러한 구조 2에 있어서, 도 15의 등위상선으로부터 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차를 구하면, 90°와 270°의 등위상선의 관계로부터 해당 단차는 44nm이며, 마찬가지로 180°와 0°의 등위상선의 관계로부터 구해도 44nm이다. 또한, 도 4의 등투과율선에 의하면, 제 1영역(12a)의 반사율은 0.38이며, 제 2영역(12b)의 반사율은 0.36이 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 구조 2에 대해서, 상세하게 설명하자면 막내 다중간섭 효과도 포함하여 제 2영역(12b)의 Mo막 두께를 변화시켜 위상차이와 반사율비를 구하면, 예를 들면 도 25에 도시한 결과를 얻을 수 있다. 도면의 예의 결과로부터, 도 24에 도시한 구조 2는, 각 재료의 막 두께 조정범위내에 있어서 최적 구성인 것을 확인할 수 있다.
또, 구조 2에 있어서, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.399이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.396이며, 이러한 사이의 반사율비는 0.710％이 된다. 따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE파에 대해서 178.2°, TM파에 대해서 178.3°가　된다.
이러한 구조 2의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 2의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이면, 예를 들면 도 26에 도시한 결과가 된다.
또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°라는 것은, 40nm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10mm폭에서 80nm 피치)의 패턴을 이용하고, 이하에 도시한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 이 (8)을 TEy파, TMx파 및 TMz 직접적으로 대해 마스크 바로 윗쪽에 있어서 구한 결과를 도 27에 도시하고 있다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 보관 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하기는 하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이와 같이 복소굴절률 및 막 두께가 설정된 구조 2의 성막순서에 대해서는, 상술한 구조 1의 경우와 거의 동일하다. 구조 1의 경우라는 것은, 공정 5와 공정 6과의 사이에, 제 2영역(12b)의 부분의 Ru층을 C12＋02 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 제거하는 공정이 추가되는 점에서 다르다.
도 28은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 또 다른 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 3」이라고 한다)도, 상술한 구조 1 및 구조 2와 같이, 도 13의 등위상선 및 도 4의 등 반사율선을 기본으로 하여 설정된, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성이다. 제 1영역(12a)에서는, 반사 다층막기판(11)상에 Ru 5nm, TaN 20nm, Si 8nm, Ru5 nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 또한, 제 2영역(12b)에서는, Ru 5nm, Si 8nm, Ru 43.5 nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다.
이 구조 3에서는, 구조 1 또는 구조 2의 경우와는 달리, 제 1영역(12a) 및 제 2영역의 형성막의 구성재료에 Si를 이용하고 있다. 여기서, Si의 복소굴절률은, 0.99932－0.00182645i이며, 복소굴절률의 실부는 진공중의 굴절률인 1에 매우 가까우며, 또한 복소굴절률의 허부는 타재료와 비교해 볼 때에 작다. 그 때문에, Si재료는, 막내 다중간섭효과의 이용에 의해, 위상차이 및 반사율비를 조정하는 역할을 담당하게 된다.
따라서, 도 15의 등위상선 및 도 4의 등반사율선으로부터 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성을 얻는 경우에는, Si층을 고려하지 않고, 위상차이를 중점적으로 맞추는 조건을 추출하고, 그 후에 Si층의 막내 다중간섭에 의해 반사율을 맞추는 것과 동시에, 위상차이를 180°에 근사하게 조정하는 순서를 채택하는, 것이 가능해진다. 즉, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성은, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에 대해서는 반사 다층막기판(11)상에 Ru 5nm, TaN 20nm, Ru 5nm의 순서대로 적층한 것이라고 생각되며, 제 2영역(12b)에 대해서는 Ru 5nm, Ru 43.5nm의 순서대로 적층한 것이라고 생각된다. 이 경우의 제 1영역(12a)의 전체 막 두께는 30nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9234이며, 허부는 0.02687i이다.제 2영역(12b)의 전체 막 두께는 48.5nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.8875이며, 허부는 0.01747i이다.
이러한 구조 3에 있어서, 도 15의 등위상선으로부터 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차를 요구하면, 90°와 270°의 등위상선의 관계로부터 해당 단차는 22nm이며, 동일하게 180°와 0°의 등위상선의 관계로부터 구하면 16nm이다. 또한, 도 4의 등투과율선에 의하면, 제 1영역(12a)의 반사율은 0.14이며, 제 2영역(12b)의 반사율은 0.18인 것을 알 수 있다. 그리고, 구조 3에 있어서, 상세하게 설명하자면 막내 다중간섭효과도 포함하며 제 2영역(12b)의 Mo막 두께를 변화시켜 위상차이와 반사율비를 구하면, 예를 들면 도 29에 도시한 결과를 얻을 수 있다. 도면의 예의 결과로부터, 도 28에 도시한 구조 3은, 각 재료의 막 두께 조정범위내에 있어서 최적 구성인 것을 확인할 수 있다. 이 구조 3에서는, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 형성막의 구성 재료에 Si를 이용하고 있으며, 그 Si층에 의한 막내 다중간섭을 효과적으로 이용하고 있기 때문에, 위상차이와 반사율비가 기준치를 만족시키는 조건을 실현할 수 있는 것이다.
또한, 구조 3에 있어서, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.195이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.200이며, 이러한 사이의 반사율비는 2.41％가 된다. 따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE파에 대해서 185.3°, TM파에 대해서 185.1°가 된다.
이러한 구조 3의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 3의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10 nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이 되면, 예를 들면 도 30에 도시한 바와같은 결과가 얻어진다.
또한, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°가 되는 것은, 40mm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10nm폭으로 각 Onm 피치)의 패턴을 이용하고, 상술한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 이　(8)식을 TEy파, TMx파 및 TMz파에 대해서 마스크 바로 윗쪽에 있어 구한 결과를 도 31에 나타낸다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이와 같이 복소굴절률 및 막 두께가 설정된 구조 3의 성막순서에 대해서도, 상술한 구조 2의 경우와 거의 같다. 구조 2의 경우와는, 공정 8에서, Mo층에 대신해 Si층 및 Ru층을 스퍼터성막 하는 점에서 다르다.
그런데, 구조 1 ~ 3에서는, 모두, 제 1영역(12a)의 형성막과 제 2영역(12b)의 형성막에 막 두께차이가 있으며, 각각의 사이에 단차가 생기고 있다. 이러한 구성이어도, 상술한 것처럼 위상 시프트의 효과를 얻는 것이 가능하다. 단지, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)과의 경계 부분에 TaN 흡수층을 형성하는 것을 고려하면, 그 가공의 용이함의 점때문에, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)과의 사이에 단차가 없고, 평탄하게 형성되고 있는 편이 바람직하다. 그러므로, 이하에, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)이 평탄한 구성의 구체예에 대해 설명한다.
도 32는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 평탄한 구성예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 4」라고 한다)는, 도 15의 등위상선 및 도 4의 등반사율선을 기본으로 하여 설정된, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성이다. 제 1영역(12a)에서는, 반사 다층막기판(11)구상에 Ru 3nm, TaN 7nm, Ru 6nm, Si 37nm, Ru 5nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다. 또한, 제 2영역(12b)에서는, Ru 3nm, Mo 47mm, Ru 8nm의 순서대로 적층되어 형성막을 구성하고 있다.
이 구조 4에 있어서, 제 1영역(12a)의 형성막의 구성 재료에 Si를 이용하고 있는 것은, 구조 3의 경우와 마찬가지로, 막내 다중간섭 효과의 이용에 의해 위상차이 및 반사율비를 조정하는 역할을 담당하기 때문이다. 따라서, 도 15의 등위상선 및 도 4의 등반사율선으로부터 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성을 얻는 경우에는, Si층을 고려하지 않고, 위상차이를 중점적으로 맞추는 조건을 추출하고, 그 후에 Si층의 막내 다중 간섭에 의해 반사율을 맞추는 것과 동시에, 위상차이를 180°에 근접하도록 조정하는 순서를 채택하는, 것이 가능해진다. 즉, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족하는 구성은, 제 1영역(12a)에 대해서는 반사 다층막기판(11)상에 Ru 3nm, TaN 7nm,　Ru 6nm, Ru 5nm의 순서대로 적층한 것이라고 생각되며, 제 2영역(12b)에 대해서는 Ru 3nm, Mo 47nm, Ru 8nm의 순서대로 적층한 것이라고 생각된다. 이 경우의 제 1영역(12a)의 전체 막 두께는 21nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9054이며, 허부는 0.03631i이다. 제 2영역(12b)의 전체 막 두께는 58nm, 합성복소굴절률의 실부는 0.9147이며, 허부는 0.000904i이다.
이러한 구조 4에 있어서, 도 15의 등위상선으로부터 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 단차를 요구하면, 90°와 270°의 등위상선의 관계로부터 해당 단차는 40nm이며, 동일하게 180°와 0°의 등위상선의 관계로부터 구하면 43nm이다. 또한, 도 4의 등투과율선에 의하면, 제 1영역(12a)의 반사율은 0.15이며, 제 2영역(12b)의 반사율은 0.30인 것을 알 수 있다.
이와같이, 구조 4에서는, Si층을 고려하지 않으면, 구조 1 및 구조 2와 유사한 것의, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에서 반사율이 일치하지 않는다. 이것을 해소하기 위해서, 구조 4에서는, Si층을 삽입해, 막내 다중간섭을 효과적으로 이용하여, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)에 있어서 반사율을 일치시키고 있는 것이다.
그러므로, 구조 4에 대해서는, 제 1영역(12a)의 TaN층의 막 두께, 제2영역(12b)의 Mo층의 막 두께, 및 제 1영역(12a)의 Si층의 막 두께를 적당히 변화시켜, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키는 구성을 구한다. 도 33은, TaN층의 막 두께 및 Si층의 막 두께를 일정하게 하고 Mo층의 막 두께를 파라미터로 하여 위상차이 및 반사율비를 구한 결과이다. 도면의 예의 결과로부터, 도 32에 도시한 구조 4는, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 막 두께차이가 Onm가 되는 조건에서 판정기준을 만족시키는 구성인 것을 확인할 수 있다. 이 구조 4에서는, 제 1영역(12a)의 형성막의 구성재료에 Si를 이용하며, 그 Si층에 의한 막내 다중간섭을 효과적으로 이용하고 있으므로, 위상차이와 반사율비가 기준치를 만족시키며, 한편, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)이 평탄하게 되는 구성을 실현할 수 있는 것이다.
또한, 구조 4에 있어서, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.285이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.287이며, 이 사이의 반사율비는 0.65％가 된다. 따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE파에 대해서 180.8°, TM파에 대해서 180.5°가　된다.
이러한 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 4의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이면, 예를 들면 도 34에 도시한 결과가 된다.
또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°라는 것은, 40nm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10mm폭에서 80nm 피치)의 패턴을 이용하고, 이하에 도시한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 이 (8)을 TEy파, TMx파 및 TMz 직접적으로 대해 마스크 바로 윗쪽에 있어서 구한 결과를 도 35에 도시하고 있다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 보관 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하기는 하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이와 같이 복소굴절률 및 막 두께가 설정된 구조 4의 성막순서에 대해서는, 상술한 구조 1의 경우(도 20 - 도 23 참조)외에도, 구조 2의 경우와 마찬가지로 공정 5와 공정 6과의 사이에 제 2영역(12b)의 부분의 Ru층을 C12＋02 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 제거하는 공정을 수행함과 동시에, 공정 13과 공정 14와의 사이에서 도 36, 도 37에 도시한 바와같은 공정을 행하면 좋다.
즉, 도 36에 도시한 바와같이, 공정 13에서 Ru층을 성막한 후에는, 그 다음에, Si층을 스퍼터 성막하고(공정 13－1), 그리고 레지스터를 도포한다(공정 13－2). 그리고, 묘화 및 레지스터 현상공정을 거치고, 제2영역(12b)의 부분의 레지스터를 제거한다(공정 13－3).
그 후, 도 37에 도시한 바와같이, 제 2영역(12b)의 부분의 Si막을 Ar＋Cl2 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 제거한다(공정 13－4). 이 Si층아래의 Ru층은 에칭 스토퍼층으로서 기능하게 된다. 그리고, 레지스터를 박리하고(공정 13－5), Ru층을 스퍼터 성막한 후에는(공정 13－6), TaN 흡수층을 스퍼터 성막하고(공정 14), 그 이후, 구조 1의 경우와 같은 처리를 실시한다. 이러한 성막순서에 의해서, 구조 4의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 구성할 수 있다.
이상과 같이, 구조 4에 대해서는, 제 1영역(12a)의 TaN층의 막 두께, 제 2영역(12b)의 Mo층의 막 두께, 및 제 1영역(12a)의 Si층의 막 두께를 적당히 변화시켜, 판정 기준 1 및 판정 기준 2를 만족시키고, 한편, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)이 평탄한 구성을 특정하고 있다. 다만, 이러한 구성은, 이하에거 기술하는 바와같은 구조에 있어서도 얻을 수가 있다.
도 38은, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 다른 평탄한 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 5」라고 한다)도, TaN층의 막 두께 및 Si층의 막 두께를 일정하게 하여 Mo층의 막 두께를 파라미터로 하여 위상차이 및 반사율비를 구한 결과이다. 도 39는, TaN층의 막 두께 및 Si층의 막 두께를 일정하게 하여 Mo층의 막 두께를 파라미터로 하여 위상차이 및 반사율비를 구한 결과이다. 도면의 결과로부터, 구조 5에 대해서도, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 막 두께가 0nm라는 조건을 만족시키는 구성인 것을 알 수 있다. 이 구조 5에서는, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.288이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.287이며, 이 사이의 반사율비는 0.36％가 된다. 따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE파에 대해서 181.4°, TM파에 대해서 181.1°가　된다.
이러한 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 5의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이면, 예를 들면 도 40에 도시한 결과가 된다.
또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°라는 것은, 40nm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10mm폭에서 80nm 피치)의 패턴을 이용하고, 이하에 도시한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 이 (8)을 TEy파, TMx파 및 TMz 직접적으로 대해 마스크 바로 윗쪽에 있어서 구한 결과를 도 35에 도시하고 있다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 보관 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하기는 하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이와 같은 구조 5의 성막순서에 대해서는, 상술한 구조 4의 경우와 동일하다.
도 42는, 레벤손형 위상 시프트 마스크의 또 다른 평탄한 구성 예의 단면 구조를 나타내는 모식도이다. 도면의 예의 구조(이하 「구조 6」이라고 한다)도, TaN층의 막 두께 및 Si층의 막 두께를 일정하게 하여 Mo층의 막 두께를 파라미터로 하여 위상차이 및 반사율비를 구한 결과이다. 도 43은, TaN층의 막 두께 및 Si층의 막 두께를 일정하게 하고 Mo층의 막 두께를 파라미터로 하여 위상차이 및 반사율비를 구한 결과이다. 도면의 예의 결과로부터, 구조 6에 대해서도, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 막 두께차이가 Onm가 되는 조건에서 판정기준을 만족시키는 구성인 것을 확인할 수 있다. 이 구조 6에서는, 반사율은, 제 1영역(12a)에 대해서 0.300이며, 제 2영역(12b)에 대해서 0.287이며, 이 사이의 반사율비는 0.90％가 된다. 따라서, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이는, TE파에 대해서 180.6°, TM파에 대해서 180.3°가　된다.
이러한 구조 6의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우의 광강도 분포는, 구조 6의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건이면, 예를 들면 도 44에 도시한 결과가 된다.
또, 제 1영역(12a)과 제 2영역(12b)의 위상차이가 180°라는 것은, 40nm폭의 TaN 흡수층에 의한 320nm 피치(웨이퍼상 단위에서는 10mm폭에서 80nm 피치)의 패턴을 이용하고, 이하에 도시한 (8)식의 위상차이를 구하는 것으로 확인할 수 있다. 이 (8)을 TEy파, TMx파 및 TMz 직접적으로 대해 마스크 바로 윗쪽에 있어서 구한 결과를 도 35에 도시하고 있다. 도면의 예에 의하면, TEy파 및 TMx파 모두, 180°의 위상차이를 양호하게 보관 유지하고 있다. 한편, TMz파는, 180°로부터의 차이가 보다 현저하기는 하지만, 전사에 미치는 기여는 0.45％정도 되므로, 거의 영향을 주지 않는다.
이와 같은 구조 6의 성막순서에 대해서는, 상술한 구조 4 또는 구조 5의 경우와 동일하다.
이어서, 이상과 같은 레벤손형 위상 시프트 마스크에 있어서의 효과를, 종래의 위상 시프트 효과를 이용하지 않는 바이너리 마스크라는 비교에 있어서 설명한다. 도 46은, 상술한 구조 5의 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해서, 구조 5의 4배 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40 nm폭, 30nm폭, 20nm폭, 10nm폭, Onm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm, 7.5nm, 5nm, 2.5nm, Onm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ==0.70이라고 하는 광학 조건으로 얻을 수 있는 광강도 분포를 도시한 설명도이다. 도면의 예에 의하면, 어느 TaN 흡수층폭에 있어서도, 양호한 패턴 콘트라스트를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
이에 대해서, 도 47은, 종래의 바이너리 마스크에 대해서, 그 마스크상에 막 두께 120nm의 TaN 흡수층을 40nm폭, 30nm폭, 20nm폭, 10nm폭(웨이퍼상 단위에서는 10nm, 7.5nm,　5nm, 2.5nm)으로 형성하여 웨이퍼상에 노광했을 경우에, NA=0.25, σ=0.70이라고 하는 광학 조건으로 얻을 수 있는 광강도 분포를 나타내는 설명도이다. 도면의 예에 의하면, TaN 흡수층폭이 작아짐에 따라, 패턴 콘트라스트가 현저하게 저하하는 것을 알 수 있다.
이러한 일로부터, 상술한 구조의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 이용했을 경우에는, TaN 흡수층 10nm폭(웨이퍼상 단위에서는 2.5 nm)에 있어서 웨이퍼상에서 15nm 또는 이것 이하의 사이즈의 선폭의 전사를 실시하는 것이 가능해진다, 라는 현저한 효과를 얻을 수 있다고 말할 수 있다. 또, 예를 들면 도 48에 도시한 바와같이, NA=0.30의 광학 조건으로 노광하면, TaN 흡수층 10nm폭(웨이퍼상 단위에서는 2.5nm)에 있어서 웨이퍼상에서 10 nm 또는 이것 이하의 사이즈의 선폭의 전사를 실시하는 것이 가능하게 된다, 라는 현저한 효과도 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 실시 형태(제 1 및 제 2의 실시의 형태)에서 설명한 위상 시프트 마스크에서는, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)의 형성막의 막 두께 및 복소굴절률이, 각각에서의 극단자외광의 반사광에 소정의 위상차이가 생기도록 설정되어 있다. 게다가 더욱 자세히 설명하자면, 위상 시프트 마스크를 구성하는데 있어서, 먼저, 반사 다층막기판(11)상의 형성막(특히, 그 구성 재료에 있어서의 복소굴절률)에 의존하는 일없이, 임의의 복소굴절률 및 막 두께에 대해 해당 복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 반사광의 위상 및 반사율을 특정하고, 그 특정한 위상 및 반사율에 근거하여, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)의 위상차이가 생기도록, 각각에 있어서 형성막의 막 두께 및 복소굴절률이 선정되고 있다.
따라서, 본 실시 형태에서 설명한 위상 시프트 마스크에 의하면, 극단자외광에 대응하는 반사형 마스크의 경우에도, 초해상기술을 이용하기 위한 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 실현 가능해진다. 즉, 본 실시 형태에서 설명한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 이용하면, 극단자외광의 위상 시프트 마스크를 구성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 노광빛으로서 극단자외광을 사용했을 경우를 예를 들어, 설명해 왔지만, 노광빛은 극단자외광에 한정하지 않고, Ⅹ선, 방사선, 자외선, 또, 가시광선이어도 괜찮다. 이러한 노광빛에 의해서, 반사형 마스크의 초해상기술을 이용하기 위한 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 실현 가능해진다. 즉, 본 실시 형태로 설명한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 이용하면, 극단자외광의 위상 시프트 마스크를 구성할 수 있다.
게다가, 본 실시 형태로 설명한 위상 시프트 마스크에서는, 단지 극단자외광을 이용하는 것만이 아니고, 초해상 기술도 이용하여, 웨이퍼상의 패턴 콘트라스트를 현저하게 증대시켜, 종래의 바이너리 마스크에서는 얻을 수 없었던 해상성을 얻을 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크를 이용해 반도체 장치를 제조하면, 종래의 바이너리 마스크를 이용했을 경우보다 보다 미세한 홀 패턴, 스페이스 패턴 및 라인 패턴을 얻을 수 있어 패턴의 극소화에의 대응에 매우 적합하게 된다.
또, 본 실시 형태로 설명한 위상 시프트 마스크에서는, 막내 다중간섭을 효과적으로 이용하여, 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)에서 형성막의 막 두께를 거의 같게 하고, 이러한 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)이 평탄하게 되는 구성을 실현하고 있다. 따라서, 예를 들면 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해 제 1영역(12a) 및 제 2영역(12b)의 경계 부분에 TaN 흡수층을 형성하는 경우에도, 평탄부분에 그 형성을 실시하면 좋기 때문에, 가공이 매우 용이한 것이 되어, 또 그 형성 정밀도의 확보도 용이해진다.
또, 본 실시 형태에서 설명한 위상 시프트 마스크에서는, 제 1영역 (12a)의 형성막 및 제 2영역(12b)의 형성막의 양쪽 모두 또는 어느 쪽이든 한 편이, 복수의 재료로 구성되는 적층 구조를 가지고 있다. 따라서, 임의의 복소굴절률 및 막 두께에 대해 해당복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 반사광의 위상 및 반사율을 특정하여도, 그 임의의 복소굴절률 및 막 두께에 대응하는 형성막을 얻는 것이 가능해진다. 즉, 복수의 재료로 구성되는 적층구조를 이용하여, 소망하는 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 가능해지는 것이다.
이상에서 설명한 것처럼, 본 발명과 관련되는 노광빛의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 의하면, 적절한 굴절률과 흡수 계수의 조합을 얻어, 노광빛에 대응하는 반사형 마스크의 경우에도, 초해상 기술을 이용하기 위한 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 실현 가능해진다. 본 발명과 관련되는 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 패턴의 극소화에 대한 대응에 매우 적합하게 된다.
특히 노광빛에 극단자외광을 이용했을 경우에 필요한 반사형 마스크의 초해상 기술을 이용하기 위한 위상 시프트 마스크를 구성하는 것이 실현 가능해진다. 즉, 본 실시 형태에서 설명한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 이용하면, 극단자외광의 위상 시프트 마스크를 구성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 노광빛을 반사해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하기 위해서 이용되는 노광빛의 위상 시프트 마스크에 있어서,
    노광빛을 반사하는 반사 다층막기판과, 해당 반사 다층막기판상에 형성된 제 1영역 및 제 2영역을 구비하는 것과 동시에,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률이, 상기 제 1영역에서의 노광빛의 반사광과 상기 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 노광빛은 극단자외광, Ⅹ선, 방사선, 자외선, 또는, 가시광선인 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 위상차이 뿐만 아니라, 상기 제 1영역에서의 노광빛의 반사율과 상기 제 2영역에서의 노광빛의 반사율이 거의 같아지도록, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막의 막 두께가 서로 거의 같아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1광역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막의 양쪽 모두 또는 어느쪽이든 한편은, 복수의 재료로 구성되는 적층 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률은, 등위상선 및 등 반사율선을 이용해 설정된 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 등위상선은, 상기 복소굴절률의 허부를 고정하여 구하는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크는, 하프톤형 위상 시프트 마스크, 또는, 레벤손형 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크.
  9. 노광빛을 반사하는 반사 다층막기판과 해당 반사 다층막기판상에 형성된 제 1영역 및 제 2영역을 구비하여 이루어지는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 노광빛에 대한 임의의 복소굴절률과, 상기 반사 다층막기판상에 형성하는 막의 임의의 막 두께에 대해서, 해당 복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 상기 노광빛의 반사광의 위상 및 반사율을 특정하고,
    특정한 위상 및 반사율에 근거하여, 상기 제 1영역에서의 노광빛의 반사광과 상기 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 선정하는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 노광빛은 극단자외광, Ⅹ선, 방사선, 자외선, 또는, 가시광선인 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막의 각 막 두께의 선정에 있어서, 막내 다중간섭에 기인하는 위상차이 및 반사율의 막 두께에 대한 변동을 고려하는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    선정한 복소굴절률 및 막 두께를, 복수의 재료로 구성되는 적층구조에 의해서 실현되는 합성복소굴절률 및 합계 막 두께에 의해서 얻는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률은, 등위상선 및 등 반사율선을 이용해 설정된 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 등위상선은, 상기 복소굴절률의 허부를 고정하여 구하는 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크는, 하프톤형 위상 시프트 마스크, 또는, 레벤손형 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 노광빛의 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  16. 노광빛의 위상 시프트 마스크를 이용해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하는 리소그라피 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조방법에 있어서,
    상기 노광빛에 대한 임의의 복소굴절률과, 상기 반사 다층막 기판상에 형성하는 막의 임의의 막 두께에 대해서, 해당 복소굴절률 및 해당 막 두께로부터 얻을 수 있는 상기 노광빛의 반사광의 위상 및 반사율을 특정하고,
    특정한 위상 및 반사율에 근거하여, 상기 반사 다층막 기판상의 제1영역으로의 노광빛의 반사광과 상기 반사 다층막 기판상의 제 2영역에서의 노광빛의 반사광에 의해 소정의 위상차이가 생기도록, 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률을 선정하고, 선정한 복소굴절률 및 막 두께에서 상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막을 각각 상기 반사 다층막 기판상에 형성하고, 상기 반사 다층막 기판상에 상기 제 1영역 및 상기 제 2영역을 구비해서 이루어지는 노광빛의 위상 시프트 마스크를 구성하고,
    구성한 노광빛의 위상 시프트 마스크를 이용해 피노광체상에 소망 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 노광빛은 극단자외광, Ⅹ선, 방사선, 자외선, 또는, 가시광선인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1영역의 형성막 및 상기 제 2영역의 형성막에 있어서의 각 막 두께 및 각 복소굴절률은, 등위상선 및 등 반사율선을 이용해 설정된 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 등위상선은, 상기 복소굴절률의 허부를 고정하여 구하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제 1항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크는, 하프톤형 위상 시프트 마스크, 또는, 레벤손형 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100932197B1 (ko) * 2002-02-25 2009-12-16 소니 가부시끼 가이샤 노광용 마스크의 제조방법, 노광용 마스크 및 반도체 장치의 제조방법
KR20110008064A (ko) * 2008-03-31 2011-01-25 호야 가부시키가이샤 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법

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