KR20080110467A - 하프톤형 위상 시프트 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2층형 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 하여 막 속의 결함 저감과 포토마스크로서의 패턴 해상도의 개선을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량[투과율 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_t와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 투과율 조정막과 같은 「두께」(거리)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_t=φ_t-φ₀]과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량[위상 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_p와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 상기 위상 조정막과 같은 「두께」(거리)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_p=φ_p-φ₀]의 「부호」가 「같은 부호」가 되도록 「2층형」의 위상 시프트막을 설계하는 것으로 하였다. 이에 따라, 위상 시프트막의 박막화가 도모되어 막 내 결함이 억제되고, 패턴 해상도를 개선할 수 있다.

포토 마스크

Description

하프톤형 위상 시프트 마스크{HALFTONE TYPE PHASE SHIFT MASK }

본 발명은 반도체 집적 회로 등의 제조 등에 이용되는 하프톤형의 위상 시프트 마스크에 관한 것이다.

IC, LSI 또는 VLSI 등의 반도체 집적 회로의 제조를 비롯하여 광범위한 용도로 이용되고 있는 포토마스크는, 예컨대, 투광성 기판 상에 크롬을 주성분으로 하는 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 이용하고, 이 차광막에 자외선이나 전자선 등을 노광광으로 하는 포토리소그래피법에 의해 소정의 패턴을 형성한 것이다. 최근에는, 반도체 집적 회로의 고집적화 등의 시장 요구에 따라 패턴의 미세화가 급속히 진행되고, 노광 공정에서의 레지스트 해상도를 높이기 위한 노광 파장의 단파장화나 렌즈의 개구수의 증대에 따라 대응이 행해져 왔다.

그러나, 노광 파장의 단파장화는 장치나 재료의 비용 증대를 초래하는 결과가 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 렌즈의 개구수의 증대는 해상도의 향상이라는 이점이 있는 반면, 초점 심도의 감소를 초래한 결과, 프로세스의 안정성이 저하되어 제품의 수율에 악영향을 미친다고 하는 문제가 있다. 이러한 문제의 해결에 대하여 유효한 패턴 전사법의 하나로 「위상 시프트 마스크」를 포토마스크로서 이용 하는 「위상 시프트법」이 알려져 있다.

도 1은 위상 시프트법에서 이용되는 위상 시프트 마스크(하프톤형 위상 시프트 마스크)의 예를 설명하기 위한 단면도로, 도 1의 (A)는 위상 시프트부가 단층인 「단층형」(예컨대 특허 문헌 1), 도 1의 (B)는 위상 시프트부를 위상 조정막과 투과율 조정막의 2층 구조로 한 「2층형」(예컨대 특허 문헌 2)의 위상 시프트 마스크를 나타내고 있다. 또한, 「2층형」의 위상 시프트 마스크는 단파장 노광(노광 파장이 200 ㎚ 이하)용 포토마스크로서 유용하다는 것이 알려져 있고(특허 문헌 3), 예컨대 특허 문헌 4에는 동일한 매질로 에칭 가능한 투과율 조정막과 위상 조정막을 조합한 구성인 「2층형」 위상 시프트 마스크가 개시되어 있고, 투과율 조정막을 금속 실리사이드를 함유하는 막으로 하여 위상 조정막을 SOG로 형성한 것이 기재되어 있다.

이들 위상 시프트 마스크에는 노광광에 대하여 투명한 기판(1)의 한쪽 주요면 상에 기판(1)의 주요면이 노출되어 있는 영역(투광부 A)과, 위상 시프트막(2)이 패터닝된 영역(반투광부: B)이 형성되고, 이들 영역을 투과한 광은 투광부(A)의 투과광의 위상(φ₀)과 반투광부(B)의 투과광의 위상(φ₀+π)에서 위상차가 대략 π(180°)이며, 패턴 경계 부분에 있어서의 투광부와 반투광부와의 투과광끼리의 간섭에 의해 회절에 의한 콘트라스트의 저하를 개선하여 전사상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 「2층형」의 위상 시프트막(2)은 위상 조정막(2a)과 투과율 조정막(2b)의 2층이 적층되어 있다.

이러한 위상 시프트 마스크에 관련해서는 투명 기판과 위상 시프트막 사이에 에칭 스토퍼로서의 크롬막을 형성하는 구성(특허 문헌 5)이나 차광막 속을 투과해 온 광의 위상을 거의 0으로 하기 위해서 위상 지연막과 위상 진행막을 적층시켜 차광막을 형성하는 구성(특허 문헌 6) 등도 제안되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제7-140635호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 평성 제4-136854호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2005-O84682호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 평성 제6-83027호 공보

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 제2001-337436호 공보

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 제2006-215297호 공보

일반적으로, 「2층형」의 위상 시프트막에는, 투과율 조정막으로서는 크롬막이나 금속 실리사이드막 등이 이용되고, 위상 조정막으로서는 질화규소막이나 산화규소막 등이 이용되며, 소정의 위상차를 얻기 위한 전체의 막 두께는 위상 조정막 단독으로 위상 시프트막을 구성한 경우에 비하여 두꺼워진다. 그러나, 위상 시프트막이 두꺼워지면, 그 성막 중에 파티클이나 하프 핀홀 등의 결함이 증대하거나, 패터닝을 행한 후에는, 노광시에 패턴 측면으로부터 새어 나오는 소정의 위상차와 상이한 광이 많아져 투광부와 반투광부의 경계 영역에서 본래의 위상차를 발생시키는 것이 곤란해진다고 하는 문제가 생긴다. 특히, 위상 조정용으로 SiO₂와 같은 고투과율의 재료를 이용한 경우에는, 그 굴절률이 작기 때문에, 소정의 위상차를 얻고자 하면 필연적으로 그 막 두께를 두껍게 해야 하기 때문에, 상기 문제는 심각해진다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 「2층형」의 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 하고, 이에 따라, 막 내의 결함 저감과 포토마스크로서의 패턴 해상도의 개선을 가능하게 하는 것에 있다.

이러한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 투명 기판 상에 투광부와 반투광부를 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크로서, 상기 반투광부에는 위상 조정막과 투 과율 조정막을 적층시킨 위상 시프트막이 형성되어 있고, 상기 투과율 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_t와 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 상기 투과율 조정막과 같은 거리만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_t=φ_t-φ₀와, 상기 위상 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_p와 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 상기 위상 조정막과 같은 거리만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_p(=φ_p-φ₀)가 δφ_t＞0, δφ_p＞0 또는 δφ_t＜0, δφ_p＜0인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 투광부를 투과한 광과 상기 반투광부를 투과한 광의 위상차가 실질적으로 π라디안(180°)이다.

또한, 바람직하게는, 상기 위상 조정막의 소광계수(extinction coefficient) k가 0.3 이하, 상기 투과율 조정막의 소광계수 k가 0.5 이상이다.

상기 위상 조정막은 예컨대 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 중 적어도 1종으로 이루어진 광학막이며, 상기 투과율 조정막은 예컨대 금속과 실리콘을 함유하여 이것에 적어도 산소 또는 질소를 갖는 광학막이다.

바람직하게는, 상기 투과율 조정막과 상기 위상 조정막은 동일한 에칭 매체에 의해 에칭 가능한 광학막이다.

본 발명에 따르면, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량(투과율 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_t와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 투과율 조정막과 같은 「두께」(거리)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_t=φ_t-φ₀]과, 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량[위상 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_p와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 위상 조정막과 같은「두께」(거리)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_p=φ_p-φ₀]의 「부호」가 「같은 부호」가 되도록 「2층형」의 위상 시프트막을 설계하는 것으로 하였기 때문에, 위상 시프트막의 박막화가 도모된다.

그 결과, 성막 중에 발생하는 파티클이나 하프 핀홀에 기인한 결함이 억제되고, 노광시에 패턴 측면으로부터 새어 나오는 소정의 위상차와 상이한 광을 저감할 수 있기 때문에 해상도를 개선할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 하프톤형 위상 시프트 마스크에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서는, 본 발명의 것을 「하프톤형 위상 시프트 마스크」로서 설명하지만, 투과율 조정막과 위상 조정막이 형성된 「포토마스크 블랭크」도 또한, 같은 막구조를 갖는다. 그러한 의미에서, 본 명세서에 있어서 이용되는 「하프톤형 위상 시프트 마스크」라는 용어는 「하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크」도 포함할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 기본적인 구성예를 설명하 기 위한 단면도로, 노광광에 대하여 투명한 석영이나 불화칼슘 등의 기판(11)의 한쪽 주요면 상에 투광부(A)와 반투광부(B)가 형성되고, 반투광부(B)에만 위상 시프트막이 되는 투과율 조정막(층)(12b)과 위상 조정막(층)(12a)을 적층시켜 형성한다. 또한, 여기서는, 투과율 조정막(12b)과 위상 조정막(12a)의 두께를 각각 d_t 및 d_p로 하고 있다.

전술한 바와 같이, 종래의 「2층형」의 위상 시프트막은 소정의 위상차를 얻기 위한 전체의 막 두께가 위상 조정막 단독으로 위상 시프트막을 구성한 경우에 비하여 두꺼워지지만, 이러한 문제에 대해서 본 발명자가 검토한 바에 따르면, 종래의 「2층형」의 위상 시프트막의 설계에 있어서는, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량[투과율 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_t와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 투과율 조정막과 같은 「두께」(거리: d_t)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_t=φ_t-φ₀]과, 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량[위상 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_p와, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 위상 조정막과 같은 「두께」(거리: d_p)만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_p=φ_p-φ₀]의 「부호」에 대한 고려가 전혀 이루어지지 않았다고 하는 점에 원인이 있다는 결론에 도달하였다.

즉, 투과율 조정막은 투과율의 조정 효율을 높이기 위해서는 소광계수 k가 큰 재료로 형성하는 것이 유리하기 때문에, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량의 「부호」를 고려하지 않고 「2층형」 위상 시프트막을 설계해 버리면, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량이 「반대 부호」가 되고, 그 결과, 소정의 위상차를 얻기 위한 전체 막 두께가 위상 조정막 단독으로 위상 시프트막을 구성한 경우에 비하여 두꺼워지지 않을 수 없는 것이다.

그래서, 본 발명에서는, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량의 「부호」가 「같은 부호」가 되도록 위상 시프트막을 설계한다.

도 3은 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량의 「부호」에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 위상 조정막(12a) 내에 전파된 광의 위상 변화량이 δ=φ_p, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 위상 조정막과 같은 「두께」(거리: d_p)만큼 전파된 광의 위상 변화량이 δ₀=φ₀일 때에, 양 위상 변화량의 차(위상차)는 δφ_p=φ_p-φ₀으로 부여된다[도 3의 (A)]. 마찬가지로, 투과율 조정막(12b) 내에 전파된 광의 위상 변화량이 δ=φ_t, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 투과율 조정막과 동일한 「두께」(거리: d_t)만큼 전파된 광의 위상 변화량이 δ₀=φ₀일 때에, 양 위상 변화량의 차(위상차)는 δφ_t=φ_t-φ₀으로 부여된다. 이 경우, δφ_p와 δ φ_t는 「플러스」 또는 「마이너스」의 값을 취할 수 있지만, 본 발명에서는 이것을 「같은 부호」(모두 「플러스」, 또는 모두 「마이너스」)로 하는 것이다.

즉, 광의 진폭 투과율(t)은 t=t₀exp(-iδ)로 표기할 수 있고, 에너지 투과율(T)은 T=t·t^*(t^*는 t의 복소 공역)이다. 여기서, 투과율 조정막이나 위상 조정막의 막 두께(d)에 해당하는 「두께」의 상기 매질 내(굴절률 n₀)에 파장(λ)의 광이 전파되었을 때의 위상 변화 δ₀을 δ₀=φ₀으로 하면 φ₀=2πn₀d/λ이 되지만, 본 발명에 있어서는, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량(δφ_t=φ_t-φ₀)과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량(δφ_p=φ_p-φ₀)이 「같은 부호」가 되도록 각각의 막을 설계하는 것이다. 특히, 위상 조정막의 굴절률이 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질의 굴절률보다 클 때에는 δφ_t(=φ_t-φ₀)와 δφ_p(=φ_p-φ₀)가 모두 「플러스」가 되도록 막을 설계한다.

투과율 조정막이나 위상 조정막은 상기 관계를 만족하는 것이면 좋으며, 각각의 막은 단층 구조라도 좋고 다층 구조라도 좋다. 또한, 막 내에서 조성 변화를 갖게 하도록 하여도 좋다. 예컨대, 조성이 균일한 단층막으로 투과율 조정막이나 위상 조정막을 구성하는 경우에는, 이들 투과율 조정막의 투과율(t_t)이나 위상 조정막의 투과율(t_p)은 하기 식으로 부여된다.

t_t=t_0t·exp(-i·φ_t)

=t_stt_tp·exp(-i·2πd_tn_t/λ)/[1+r_str_tp·exp(-4πi·d_tn_t/λ)]

t_p=t_0p·exp(-i·φ_p)

=t_tpt_p0·exp(-i·2πd_pn_p/λ)/[1+r_tpr_p0·exp(-4πi·d_pn_p/λ)]

여기서, i는 허수 단위, d_t는 투과율 조정막의 막 두께, d_p는 위상 조정막의 막 두께, n_t는 투과율 조정막의 복소 굴절률(굴절률 n_t=n_t0-ik_t0(n_t0: 굴절률, k_t0: 소광계수), n_p는 위상 조정막의 복소 굴절률(굴절률 n_p=n_p0-ik_p0(n_p0: 굴절률, k_p0: 소광계수), t_st는 기판과 투과율 조정막의 계면에서의 진폭 투과율(에너지 투과율 T_st=t_st·t_st ^*}, t_tp는 투과율 조정막과 위상 조정막의 계면에서의 진폭 투과율(에너지 투과율 T_tp=t_tp·t_tp ^*), t_p0는 위상 조정막과 상기 매질의 계면에서의 진폭 투과율(에너지 투과율 T_po=t_p0·t_p0 ^*), r_st는 기판과 투과율 조정막의 계면에서의 진폭 반사율, r_tp는 투과율 조정막과 위상 조정막의 계면에서의 진폭 반사율, 그리고, r_p0는 위상 조정막과 상기 매질의 계면에서의 진폭 반사율이다.

본 발명에서는, 투과율 조정막의 막 두께(d_t)에 해당하는 「두께」(거리)의 상기 매질 내에 광이 전파되었을 때의 위상 변화량을 φ_t0으로 하여 위상 시프트량 δφ_t=φ_t-φ_t0으로 했을 때에, 또한, 위상 조정막의 막 두께(d_p)에 해당하는 「두께」(거리)의 상기 매질 내에 광이 전파되었을 때의 위상 변화량을 φ_p0으로 하여 위상 시프트량 δφ_p=φ_p-φ_p0으로 했을 때에, δφ_t와 δφ_p가 같은 부호가 되도록 막이 설계된다. 또한, 전술한 바와 같이, 특히 상기 매질보다도 위상 조정막의 굴절률이 큰 경우에는, δφ_t＞0, δφ_p＞0을 만족하도록 막을 설계한다.

일반적으로, 막의 굴절률이 상기 매질보다 크고 흡수 계수가 0에 가까운 유전체막의 경우는 δφ＞0이 되고, 또한, 막의 굴절률이 상기 매질보다 작은 경우에는 δφ＜0이 된다.

그러나, 흡수 계수가 큰 막에서는, 막 두께에 따라서는, 막의 굴절률이 상기 매질의 굴절률보다 커도 δφ＜0이 될 수 있다. 예컨대, 막이 어느 정도의 흡수 계수를 갖고 있으면, 막이 두꺼워짐에 따라 상기 식의 δφ은 부호가 「마이너스」인 상태로 그 절대값이 커져 소정 막 두께에서 극치가 된다. 그리고, 막이 더욱 두꺼워지면, δφ의 절대값은 작아지고, 결국에는 「플러스」의 값을 취하게 된다.

위상 조정막이나 투과율 조정막을 복수 층의 적층 구조로 하는 경우도, 그 막설계는 전술한 단층 구조의 경우와 동일하다. 예컨대, 적층 구조 중에서의 다중 반사를 무시할 수 있는 경우에는, 이 적층 구조를 구성하는 각각의 층의 굴절률이 상기 매질보다 커도 각각의 층 계면에서의 위상 변화(δφ_i)의 합계(δφ=Σδφ_i) 가 마이너스의 값이 되고, 그 절대값이 다층 구조와 같은 「두께」의 상기 매질에서 전파될 때의 위상 변화보다도 커지면 δφ＜0의 막으로서 기능하며, 반대일 때에는 δφ＞0의 막으로서 기능한다.

따라서, 이들을 고려하여 위상 조정막과 투과율 조정막의 δφ가 같은 부호가 되도록 막을 설계한다. 또한, 상기 매질이나 기판과 접하는 층의 복소 굴절률(n_f=n-ik)에 따라서는 막 내에서의 다중 반사를 무시할 수 없는 경우도 발생할 수 있기 때문에, 이러한 경우에는 막 내에서의 다중 반사도 고려해야 한다. 또한, 흡수 계수가 0이 아닌 경우는, 계면에서의 위상 변화도 고려해야 한다.

도 2에 도시한 위상 시프트막과는 반대로 기판측에서부터 위상 조정막, 투과율 조정막의 순으로 적층시켰을 경우에는, 상기 식 중에서 첨자인 t와 p를 반대로 하면 좋다. 기판 상에 위상 조정막, 투과율 조정막의 순으로 형성한 경우에는, 막 내 결함을 검출하는 데 유리하며, 기판 상에 투과율 조정막, 위상 조정막의 순으로 형성한 경우에는, 내약품성이 우수한 것으로 하는 데 유리하다.

반투광부(B)의 광투과율은 투광부(A)의 1∼50% 정도이면 좋고, 보다 바람직하게는 3∼30% 정도가 되도록 조정한다. 이러한 광투과율 조정에 의해 반투광부(B)를 투과한 후의 노광광이 레지스트의 감도 이하의 강도가 되도록 조정된다.

위상 조정막은 투과율 조정막과 함께 위상차를 소정의 값[일반적으로는, π라디안(180°)]이 되도록 하기 위한 층으로서, 투과율 조정막보다도 높은 투과율의 막이다. 예를 들면, 위상 조정막을 소광계수 k가 0.3 이하의 막으로 하고, 투과율 조정막으로서 소광계수 k가 0.5 이상의 막을 이용한다.

위상 조정막과 투과율 조정막을 같은 방법·조건으로 에칭 가능한 것으로 한 경우에는, 동일 프로세스로 에칭이나 패턴 형성이 가능하기 때문에, 제조 공정을 단순화할 수 있다. 반대로, 양막의 에칭 특성을 다르게 했을 경우에는, 한쪽 막을 에칭 마스크로서 이용하거나 에칭 스토퍼로서 이용할 수 있다.

예컨대, 노광 파장이 193 ㎚일 경우에는, 실리콘과 질소 및/또는 산소를 함유한 막을 상기 관계를 만족하도록 설계하고, 투과율이 너무 높지 않는 정도로 질소량이나 산소량을 조정함으로써, 투과율 조정막으로 할 수 있다. 또한, 이러한 막에 금속을 더 함유시키면, 투과율의 조정이 용이해진다.

위상 조정막은 실리콘 산화물막, 실리콘 질화물막, 실리콘 산질화물막 또는 이들의 막에 Mo, Ta, Zr 등의 금속을 투과율이 너무 낮아지지 않을 정도로 함유한 막으로 형성할 수 있다.

또한, 일반적으로는, 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질은 공기나 질소 가스 등의 굴절률이 1인 매질이지만, 마스크 패턴을, 굴절률이 1보다도 큰 매질 내에 두고(예컨대, 굴절률이 큰 액체 속 등에 침지하여) 노광하는 경우에도, 본 발명은 적용 가능하다.

또한, 이러한 하프톤형 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크에는, 그 표면에 도전성을 부여하고, 마스크를 제작했을 때의 패턴 주변부를 차광하기 위한 층이 되는 금속막을 형성하거나 에칭 마스크층이나 에칭 스토퍼를 형성하여도 좋다.

[실시예]

도 4는 본 발명의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면이다. 우선, 투명한 석영으로 이루어진 기판(1) 상에 몰리브덴실리사이드의 타깃을 아르곤과 질소와 산소의 혼합 가스로 스퍼터링하여 193 ㎚의 파장으로 굴절률 2.3, 소광계수 1.0의 산질화몰리브덴실리사이드막(12B)을 45.3 ㎚ 성막하였다[도 4의 (A)]. 이 산질화몰리브덴실리사이드막은 투과율 조정막으로서 기능한다.

계속해서, 이 산질화몰리브덴실리사이드막(12B) 상에 실리콘을 타깃으로서, 아르곤과 산소와의 혼합 가스로 스퍼터링하여 산화규소막(12A)을 79 ㎚ 성막하였다[도 4의 (B)]. 이 산화규소막은 위상 조정막으로서 기능한다. 이와 같이 하여 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.

또한, 산질화몰리브덴실리사이드막(12B)의 두께를 45.3 ㎚로 하고 산화규소막(12A)의 두께를 79 ㎚로 한 것은 반투과부(투과율 조정막과 위상 조정막)의 투과율을 6%로 하고, 반투광부의 위상차가 노광시의 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질인 공기 중에서 π(180°)가 되도록 하기 위한 선택의 결과이지만, 이들 막의 두께나 광학 정수는 반투과부의 투과율이나 위상차에 따라 적절히 설정된다.

이 산화규소막(12A) 상에 전자빔용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(13)를 도포하여 포토리소그래피에 의해 소정의 패터닝을 행하여 레지스트 마스크를 형성하고[도 4의 (C)], 이 레지스트 패턴(13)을 마스크로 하여 산화규소막(12A)과 산질화몰리브덴실리사이드막(12B)을 에칭하여 위상 조정막(12a)과 투과율 조정막(12b)을 적층시킨 위상 시프트막(12)(전체 막 두께는 124.3 ㎚)을 얻었다[도 4의 (D)].

그리고, 마지막으로, 레지스트(13)를 제거하고, 소정의 패턴을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크를 얻었다[도 4의 (E)]. 이와 같이 하여 얻어진 하프톤형 위상 시프트 마스크는 위상 시프트막의 박막화가 도모된 결과, 성막 중에 발생하는 파티클이나 하프 핀홀에 기인한 결함이 억제되고, 노광시에 패턴 측면으로부터 새어 나오는 소정의 위상차와 상이한 광을 저감할 수 있기 때문에 해상도를 개선할 수 있다.

또한, 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량의 「부호」를 고려하지 않고 투과율 6%, 위상차 180°의 2층형 위상 시프트막을 설계한 경우에는, 예컨대, 투과율 조정막은 20 ㎚의 실리콘막이 되고, 위상 조정막은 204 ㎚의 산화규소막이 되며, 위상 시프트막도 전체 두께는 224 ㎚가 된다. 즉, 전술한 실시예의 위상 시프트막의 두께(124.3 ㎚)의 대략 배 정도의 두께가 된다.

도 1은 위상 시프트법에서 이용되는 위상 시프트 마스크의 구성예를 설명하기 위한 단면도로서, (A)는 위상 시프트부가 단층인 「단층형」, (B)는 위상 시프트부가 2층인 「2층형」의 위상 시프트 마스크.

도 2는 본 발명의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 기본적인 구성예를 설명하기 위한 단면도.

도 3은 투과율 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량과 위상 조정막 내에 전파되는 광의 위상 시프트량의 「부호」에 대해서 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제작 프로세스예를 설명하기 위한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 11 : 기판 2, 12 : 위상 시프트막

2a, 12a : 위상 조정막 2b, 12b : 투과율 조정막

13 : 레지스트

Claims (6)

1. 투명 기판 상에 투광부와 반투광부를 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크로서,

   상기 반투광부에는 위상 조정막과 투과율 조정막을 적층시킨 위상 시프트막이 형성되어 있고,

   상기 투과율 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_t와 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 상기 투과율 조정막과 같은 거리만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_t(=φ_t-φ₀)와, 상기 위상 조정막 내에 전파된 광의 위상 변화량 δ=φ_p와 노광시에 마스크의 패턴면이 접하고 있는 매질 내에 상기 위상 조정막과 같은 거리만큼 전파된 광의 위상 변화량 δ₀=φ₀의 위상차 δφ_p(=φ_p-φ₀)가 δφ_t＞0, δφ_p＞0 또는 δφ_t＜0, δφ_p＜0 인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 시프트 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 투광부를 투과한 광과 상기 반투광부를 투과한 광의 위상차가 실질적으로 π라디안(180°)인 것인 하프톤형 위상 시프트 마스크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위상 조정막의 소광계수 k가 0.3 이하, 상 기 투과율 조정막의 소광계수 k가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 시프트 마스크.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 위상 조정막은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산질화물 중 적어도 1종으로 이루어진 광학막인 것인 하프톤형 위상 시프트 마스크.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투과율 조정막은 금속과 실리콘을 함유하고, 이것에 적어도 산소 또는 질소를 갖는 광학막인 것인 하프톤형 위상 시프트 마스크.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투과율 조정막과 상기 위상 조정막은 동일한 에칭 매체에 의해 에칭 가능한 광학막인 것인 하프톤형 위상 시프트 마스크.

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