KR940007788B1 - 사진석판술용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

사진석판술용 마스크 및 그 제조방법 Download PDF

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KR940007788B1
KR940007788B1 KR1019910006311A KR910006311A KR940007788B1 KR 940007788 B1 KR940007788 B1 KR 940007788B1 KR 1019910006311 A KR1019910006311 A KR 1019910006311A KR 910006311 A KR910006311 A KR 910006311A KR 940007788 B1 KR940007788 B1 KR 940007788B1
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mask
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KR1019910006311A
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이구찌 가쮸지
후쿠시마 다까시
타부찌 히로끼
Original Assignee
샤프 가부시끼가이샤
쓰지 하루오
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/29—Rim PSM or outrigger PSM; Preparation thereof

Abstract

내용 없음.

Description

사진석판술용 마스크 및 그 제조방법
제1a~1c도, 제2a~2c도, 제3a~d도, 제4a~4d도, 제7a~7c도, 제8a~8c도는 본 발명의 여섯가지 실시예에서의 마스크의 제조공정을 보여주는 개략도.
제 5 도와 제 6 도는 종래의 위상천이 마스크에서의 문제점을 보여주는 개략도.
제 9 도는 SOG막의 두께를 보여주는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2 : 시일드막
3 : 레지스트 패턴 4 : 불투명 패턴
5 : 투명막 45 : 경사면
54 : 개구부 55, 55' : 미세개구부
본 발명은 반도체 장치등의 제조에서 사진석판술 시스템에 사용되는 마스크에 관한 것이다.
최근에 생산되었던 ULSI 반도체장치는 단 하나의 실리콘 기판상에 많은 수의 마이크론 트랜지스터 및 배선을 조립한다.
마스크의 패턴을 축소된 크기로 반도체장치의 실리콘 기판위에 형성된 감광성수지(레지스트)층에 전사하는 스테퍼(stepper) (축소화기능을 가지는 스텝 앤드 리피트 사진석판술 시스템)와 같은 사진석판술 기술이 마이크론 트랜지스터 및 배선패턴의 형성에 사용된다.
1MB 및 4MB DRAM 장치의 대량생산에 이용되는 사진석판술 시스템(스테퍼)은 각 DRAM 소자 최소 선폭이 1.2 및 0.8㎛인 마스크패턴을 사용하고, 일반적으로 436㎚ g-광(g-light)이라고 불리워지는 방출선과 초고압 수은 등을 선택하는데, 동일 램프에 의해 방출되는 365㎚ i-광(i-light)라 불리워지는 방출선이 국부적으로 사용된다.
앞으로 생산될 16MB 및 64MB DRAM 장치는 각각 0.6~0.5㎛ 및 0.4~0.3㎛의 최소선폭을 사용하리라 예상된다.
이러한 반도체 장치의 대량생산을 위해 더 높은 해상도를 가진 개량된 사진석판술 기술이 개발될 필요가 있다.
더 짧은 파장의 광을 사용함으로써 해상도를 개선시키기 위하여 g-라인 대신에 i-라인의 사용, 248㎚ KrF excimer 레이저의 사용이 연구되어 왔다.
일반적으로 그 위에 엷은 금속층이 배치되는 불투명(opaque) 패턴으로 된 석영으로 만들어진 투명기판을 구성하는 마스크를 이용한 상기 사진석판술 시스템에서, 광이 그 후면으로부터 마스크에 가하여지고, 마스크를 통과하는 광 플럭스가 기판에 집중되어 투영렌즈를 통해 감소된 크기로 상을 형성한다.
마스크패턴 크기가 광의 특정 파장에 근접하게 됨에 따라 기판상의 상의 콘트라스트가 마스크패턴 에지에 있는 광의 회절로 인해 저하되고, 그 결과 그 광의 파장과 투영렌즈의 개구부수 NA에 의해 규정된 임계해상도와 비교해 볼때 극히 나쁜 광해상도가 발생한다.
마스크상의 패턴구조를 개선하고, 상의 더 높은 콘트라스트를 얻고, 사진석판의 해상도를 현저하게 개선하기 위한 새로운 방법이 이전에 제안된 바 있었다.
상기 이전에 제안된 방법은 제 5 도에 예시된 것과 같은 위상천이 마스크(phase shifting mask)라고 하는 마스크를 사용하는데, 이 마스크는 어떠한 파장의 광도 받아들이는 투명 석영기판(51), 가해진 광을 가로막기 위한 엷은 크롬막(52), 그리고 가해진 광을 받아 들이는 엷은 투광막(53)(위상천이막)을 구성하며, 엷은 막(53)의 두께 ts는 가해진 광의 굴절율 n과 파장 λ와 다음과 같은 관계를 가진다 :
Ts-λ/{2ㆍ(n-1)}...............................................(1)
이 조건이 엷은 막(53)을 통과하는 가해진 광의 위상을 웨이브의 반 사이클 시프트되도록 세트한다.
위상천이 마스크는 또한 종래에 제공되었던 개구부(54)과 그 개구부(54)에 인접한 미세개구부(55)를 가진다.
미세개구부(55, 55')는 그 스스로 상을 분해하지 않으며, 위상천이막(53)과 함께 배치된다.
개구부(54)로부터의 광이 개구부(55)로부터 광에 관해 180°시프트되고, 그래서 개구부(54)로부터 그 인접영역으로 회절된 광웨이브는 개구부(55)로부터의 광웨이브와 오프셋된다.
따라서 그 투사영역의 광은 개구부(54)으로부터 그 인접영역으로 분출하는 것이 제한되고, 그리하여 투사된 상의 콘트라스트를 개선시킨다. 그러므로 위상천이 마스크는 레지스트층에 투사된 상의 콘트라스트를 개선시켜 실질적 해상도가 크게 개선되도록 한다.
위상천이 마스크의 제조를 위해 크롬패턴을 위한 제 1 레지스트 상이 전자빔 석판인쇄 시스템(electron beam lithographic system)의 사용에 의해 먼저 그려지고, 다음에, 제 2 레지스트 상이 위상천이막을 규정하기 위하여 그려진다.
결과로서, 그 시스템은 더 오랜 시간이 걸리는 전자빔 드로윙(drawing)을 두번 처리하고, 또한 제 1 패턴을 고도의 정확성을 가지는 제 2 패턴에 맞춤으로서, 복잡하고 값비싼 마스크 제조기술로 이끈다.
이 문제점들을 해결하기 위하여, 제 6 도에서 보여지는 다른 위상천이 마스크가 제안되었는데, 이것은 어떠한 파장의 가해진 광도 받아들이는 투명 석영기판(61), 가해진 광을 막는 크롬막(62), 그리고 그 두께가 이미 앞에서 언급한 바 있는 식(1)의 관계를 만족시키는 위상천이막(63)을 구성한다.
위상천이 마스크의 제조를 위해, 개구부(64)이 먼저 전자빔 석판인쇄 시스템의 사용에 의해 레지스트막(보여지지 않는)에 형성되고, 그 다음에 크롬막(62)이 개구부(64) 부분에서 에치되고 제거되며, 레지스트막도 또한 제거된다.
다음으로 위상천이막(63)을 형성하기 위한 레지스트막이 형성되고, 자외선이 기판의 후면으로부터 개구부(64)에 있는 레지스트막으로 가해지고, 그러면 레지스트막이 나타나고 제거된다.
크롬막(62)은 레지스트막하에서 부분적으로 에치되어 개구부(64)보다 더 큰 개구부를 가지고, 레지스트막이 걸려 있는 영역(65)을 가진다.
영역(65)을 통과하는 광과 개구부(64)를 통과하는 광은 서로 180°로 위상에서 다르고, 그래서 두 광이 투사된 상에서 서로 겹칠때 서로 오프셋되고, 그러므로서 그 광이 영역(64)으로부터 그 인접부분으로 분출하는 것을 방지한다.
그러므로 상 형성표면에서 광-강도의 분산이 활발하여 사진석판의 실질적 해상도를 개선시킨다.
이 위상천이 마스크 제조방법은 전자빔 석판시스템에 의한 드로윙의 횟수, 차례로 마스크 제조스텝 수를 증가시킬 필요가 없다.
그러나 위상천이막을 형성하는 것을 계속해왔던 레지스트막이 열리므로, 그 마스크위의 이질 입자를 씻어 제거하는 것이 어렵다.
이와 같이 그 방법은 실제적이지가 못하다.
게다가, 상기에 언급되었던 혹은 그 관련된 위상천이 마스크가 일본특허공개번호 62(1987)-50811, 일본 심사되지 않은 특허공개번호 58(1983)-173744, 62(1987)-67514, 1(1990)-147457, 1(1990)-283925 그리고 1EDM 1989, p57(쿼터 미크론 사진석판인쇄용 자동조절 위상 시프터를 가지는 새로운 위상천이 마스크)에 개시되었다.
상기에서 볼 수 있는 바와 같이, 이전에 제안되었던 위상천이 마스크는 실질적 사용의 측면에서 위와 같은 문제점들을 가지고, 제조에서 단순하고 충분한 내구성을 가지는 위상천이 마스크가 기대되어 왔다.
본 발명은 불투명하여 광을 받아들이지 않는 그리고 기판에 형성되는 마스크 패턴을 전사하기 위한 예정된 파장의 광(예를들면 가시광 혹은 자외선)을 받아 들이는 투명기판을 구성하는 사진석판용 위상천이 마스크를 제공하고, 그 불투명 패턴에 인접한 투명부에 경사진 영역을 가지는 계단부가 제공되는데, 그러므로서 간단히 제조된 그리고 내구성을 가지는 위상천이 마스크를 제공한다.
본 발명은 또한 상기 위상천이 마스크의 제조를 위한 공정을 제공한다.
경사진 영역을 가지는 계단부가 상기에 언급한 바 있는 식(1)에 근접한 높이로 형성된다.
투명막이 증기 위상 CVD 공정에 따라 혹은 스핀코팅(spin coating)에 의해 비교적 더 두꺼운 두께의 불투명 패턴 위에 계단부의 높이에 근접한 두께로 형성된다.
이러한 경우에 불투명 패턴은 단 하나의 위상의 엷은 막 혹은 엷은 불투명막의 다층 그리고 투명막 혹은 레지스트 패턴일 수 있다.
불투명 패턴은 투명기판상에 혹은 그 투명기판을 에칭함으로써 제공될 수 있다.
또한, 경사진 영역을 가지는 계단부가 불투명 패턴의 측벽에 투명막을 남기는 비등방성 에칭이 따르는 스핀코칭에 의해, 혹은 증기위상 CVD 공정에 따라 비교적 더 두터운 두께의 불투명 패턴에 상기에 언급한바 있는 식(1)에 근접한 두께의 투명막을 두거나 사용함으로서 형성된다.
이러한 경우에 불투명 패턴은 단 하나의 위상의 엷은 막 혹은 엷은 불투명막의 다층 그리고 투명막일 수 있다.
또한, 불투명 패턴은 투명기판 위에 혹은 그 투명기판을 에칭함으로써 제공될 수 있다.
더우기 경사진 영역을 가지는 계단부는 불투명 패턴의 불투명막을 에칭함으로써, 다음에 상기 언급한 바 있는 식(1)에 근접한 두께로 투명기판의 표면을 테이퍼링(tapering)함으로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따라, 자동조절 위상천이 영역을 제공할 수 있는 전자빔 석판장치의 사용에 의한 단지 한번의 패턴의 형성을 필요로 한다.
위상천이 영역은 CVD 공정에 의해 놓여진 혹은 스핀코팅 혹은 투명기판 그 자체에 의해 형성된 막을 구성하고, 그러므로 그 영역은 마스크의 워싱스텝(washing step)에 의해 손상되지 않을 것이다.
본 발명의 마스크는 투명영역과 불투명 영역사이의 경계에 경사진 영역을 제공하여 위상천이 영역을 통과하는 광의 위상천이가 투명영역으로부터 불투명 영역으로 계속해서 증가할 수 있도록 허용한다.
그러므로 투명영역 에지의 위상천이가 180°에 근접한 값으로 세트될때, 투명영역을 통과하는 광이 예기치 않게 붕괴되지는 않고 단지 투명영역을 통과하는 광플럭스의 에지가 날카롭게 형태지워질 수 있다.
[예 1]
다음에 본 발명의 예가 제 1 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(shield film)(2)이 석영으로 만들어진 기판(1)상에 도포되고, 그 위에 전자빔에 대한 레지스트층이 형성되고, 레지스트 패털(3)을 얻기 위하여 현상전에 전자빈 석판장치의 사용에 의해 예정된 패턴의 드로윙이 뒤따른다(제1a도).
다음으로 시일드막(2)이 불투명 패턴(4)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(3)을 사용한 비등방성 에칭에 의해 에칭되고, 레지스트층의 제거가 뒤따른다(제1b도).
상기 스텝에서 형성된 불투명 패턴(4)을 가지는 석영기판(1)위에 마스크 제조공정을 완결하기 위해 CVD 공정에 의한 투명막(5)이 놓여진다(제1c도).
이 예에서의 방법은 거의 수직으로 연장하는 것과 같은 각으로 불투명 패턴(4)의 끝의 형태를 지우며, CVD 공정에 의한 계단식 측벽부에 놓여진 CVD막이 위상천이막으로 사용된다.
CVD막의 프로필은 제1c도에서 보여지는 것과 같이 4분의 1아아크(arc)이고, 6으로 표시된 CVD막의 부분은 위상천이 영역의 구실을 한다. 이 예에서, 불투명 패턴의 에지에 있는 위상천이 영역의 효과적인 두께는 거의 불투명 패턴의 것과 동일하다.
그러므로, 시일드막(2)의 두께가 상기에 언급한 바 있는 식(1)에 따라 세트된다.
측벽에 놓여진 투명막(5)의 두께와 관련을 가지는 위상천이 영역의 길이는 투명막(5)의 두께에 부합하여 선택적으로 세트될 수 있다.
평면부보다 더 얇은 것같은 혹은 사용된 다양한 CVD 공정 혹은 시스템들에 따라 변화하는 투명막(5)의 계단부의 두께가 특히 주목되어야 한다.
본 예에 따라 i-광(365㎚)을 이용한 스테퍼용 위상천이 마스크의 제조공정에서, 총 두께가 400㎚인 몰리브덴(Mo)/티타니움(Ti)으로 만들어진 이중층으로 된 금속막이 시일드막으로서 사용되었다.
사염화탄소(carbon tetra-chloride)(OCl4)+산소(O2)의 반응가스를 이용한 평행판 전극을 가지는 반응이온에칭 시스템의 사용에 의해 에칭이 행해진다.
실탄(SiH4)+산소(O2)의 재료가스를 이용한 정상압력 CVD 공정에 의해 형성된 400㎚의 실리콘 산화막(SiO2)이 투명 CVD막으로 사용된다.
측벽부에 있는 산화막의 두께는 약 300㎚이다.
이러한 공정들을 위한 특정기술이 IC 제조기술에서 알려진다.
노출테이트(exposure test)가 NA 0.45 i-광을 가지는 스테퍼의 사용에 의해, 그리고 재료와 스텝으로 제조된 위상천이 마스크를 사용하여 행해진다.
본 예에서 얻어진 위상천이 마스크는 0.4㎛의 해상도를 보이는 종래의 마스크보다 10% 이상 개선된 0.35㎛의 라인/스페이스 해상도(line/space resolution)를 가진다.
상기 이외의 다양한 재료와 기술이 본 예를 위해 사용될 수 있다.
시일드막은 텅스텐, 크롬, 코발트, 니켈, 알루미늄 등과 같은 것으로 이루어진 금속막, 텅스텐 규화물(WSi2), 몰리브덴 규화물(MoSi2y)등과 같은 것으로 이루어진 실리콘 금속화합물, 혹은 실리콘 얼로이(sillicon alloy), 실리콘 등과 같은 것으로 이루어진 반도체막일 수 있다.
반응 에온에칭 이외의 다른 적절한 에칭기술이 시일드막의 재료에 따라 사용될 수 있다.
몰리브덴 등과 같은 금속을 이용할때 시일드막은 액체상 에칭(liquid phase etching)의 사용에 의해 거의 90°로 경사진 에지를 가지는 패턴을 제공할 수 있다.
또한 투명막은 실리콘-인 유리, 실리콘-인-붕소 유리, 질화규소 등과 같은 것으로 이루어진 엷은 투명막일 수 있다.
정상압력 CVD 공정이외의 감소된 압력 CVD 공정, 플라스마 CVD 공정등과 같은 다른 공정에 의해 디포지션(deposition)이 행해질 수 있다.
더우기 투명막은 스핀코팅에 의해 형성된 실리콘-인 유리, 실리콘-인-붕소 유리등과 같은 것으로 만들어진 엷은 투명막일 수 있다.
시일드막은 단 하나의 불투명막에 제한되지 않고, 투명막과 불투명막의 다층으로 된 것일 수 있다.
투명막은 단 하나의 층에 제한되지 않고, 다층으로 될 수 있다.
[예 2]
본 발명의 제 2 예가 제 7 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(72)이 석영으로 만들어진 기판(71)상에 도포되고, 그 위에 전자빔에 대해 레지스트층이 형성되고, 레지스트 패턴(73)을 얻기 위하여 현상전에 전자빔 석판 시스템의 사용에 의해 예정된 패턴을 드로윙하는 것이 뒤따른다(제7a도).
다음에 시일드막(72)이 불투명 패턴(74)을 형성하기 위해 마스크로서 레지스트 패턴(73)을 사용하는 정상액체상 에칭(normal liquid phase etching)에 의해 에칭된다.
마스크 제조공정을 완결하기 위하여 실란(SiH4)+산소(O2)의 재료가스를 사용한 정상 압력 CVD 공정에 의한 SiO2의 투명막(75)이 레지스트 패턴(73)과 불투명 패턴(74)을 가지는 석영기판(71)상에 도포된다(제7c도).
예 2가 예 1의 것과 동일한 결과를 가진다.
투명막은 상기 SiO2이외의 실리콘-인 유리, 실리콘-인-붕소유리, 질화 규소로 이루어진 엷은 투명막일 수 있다.
디포지션이 정상압력 CVD 공정이외의 감소된 압력 CVD 공정, 플라스마 CVD 공정에 의해 행해질 수 있다.
더우기 시일드 막이 다양한 재료, 제조기술, 그리고 예 1과 유사한 공정을 선택적으로 사용함으로서 형성될 수 있다.
[예 3]
본 발명의 제 3예가 제 8 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(82)이 석영으로 만들어진 기판(81)상에 도포되고, 그 위에 전자빔으로 레지스트층이 형성되고 레지스트 패턴(83)을 얻기 위하여 현상전에 전자빔 석판 시스템의 사용에 의해 예정된 패턴을 그 위에 드로윙 하는 것이 뒤따른다(제8a도).
다음에 시일드막(82)이 불투명 패턴(84)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(83)을 이용한 정상액체상 에칭에 의해 에칭된다(제8b도).
상기 스텝에서 형성된 불투명 패턴(84)과 레지스트 패턴(83)을 가지는 석영기판(81)상에 SOG가 코팅되고, 마스크 제조공정을 완결하기 위하여 투명막(85)을 형성하는 베이킹(baking)이 뒤따른다(제8c도).
이 예에서 레지스트 패턴(83)과 불투명 패턴(84)의 에지는 바람직하게 거의 수직으로 연장하는 각을 가진다.
또한 레지스트층을 위한 재료와 SOG 용액의 결합이 SOG 용액 코팅위의 레지스트층을 분해해서는 안된다.
계단부의 SOG막은 제8c도에서 볼 수 있는 것과 같이 경사진 특정을 가지고, 86으로 표시되는 SOG막 부분은 위상천이 영역의 역할을 한다.
투명 SOG의 스핀코팅에 의해 형성된 위상천이 영역의 최대 두께 Tm는 불투명 패턴부와 투명부 사이의 높이 Td, 불투명 패턴부의 SOG막의 두께 Ttop, 그리고 투명부의 SOG 막의 두께 Tbot의 차이와 관련하여 다음과 같이 관계를 가진다(제 9 도).
Tm=Td+Ttop-Tbot..............................................(2)
여기에서 위상천이 영역의 최대 두께 Tm은 바람직하게 상기에 언급한 바 있는 식(1)에서 보여진 위상천이 막의 두께 Ts와 거의 동일하다.
이 예에서 i-광(365㎚)을 가지는 스테퍼를 위한 위상천이 마스크의 제조공정에서, 500㎚의 포지-타입 레지스트(posi-type resist)가 시일드막의 패턴을 형성하는 레지스트층으로 사용되고, 총 두께가 100㎚의 크롬 산화물/크롬(Cr)의 이중층으로 된 금속막이 시일드막으로 사용된다. 시일드막의 에칭이 정상 액체상 에칭에 의해 행해진다.
굴절율이 1.46인 투명 SOG막이 Tbot300㎚, Tm 400㎚, Ttop100㎚인 위상천이 영역을 얻기 위하여 스핀코팅에 의해 사용된다.
이러한 공정을 위한 특정기술이 IC 제조기술에 알려져 있다.
노출테스트는 상기 재료들과 스텝들로 제조된 위상천이 마스크를 사용한 NA 0.45의 스테퍼의 사용에 의해 실행된다.
본 예에서 얻어진 위상천이 마스크는 0.4㎛의 해상도를 보여주는 종래의 마스크보다 10%이상 개선된 0.35㎛의 라인/스페이스 해상도를 가진다.
상기 이외의 다양한 재료와 기술들이 이 예에 대해 사용될 수 있다.
시일딩 막(shielding film)은 몰리브덴, 텅스텐, 크롬, 코발트, 니켈, 알루미늄 등과 같은 것으로 이루어진 금속막, 텅스텐 규화물(WSi2), 몰리브덴 규화물(MOSi2)등과 같은 것으로 이루어진 실리콘 금속 화합물, 혹은 실리콘 얼로이, 실리콘 등과 같은 것으로 만들어진 반도체막일 수 있다.
정상 액체상 에칭이외의 적절한 에칭기술이 시일딩막의 재료에 따라 사용될 수 있다.
몰리브덴등과 같은 금속을 이용할때 시일딩막은 반응 이온에칭의 사용에 의해 거의 90°경사인 에지를 패턴에 제공할 수 있다.
또한 투명막은 실리콘-인 유리, 실리콘-인-붕소 유리등과 같은 것으로 이루어진 엷은 투명막일 수 있다.
시일드막은 단 하나의 불투명막에 한정되지 않고, 투명막과 불투명막의 다층일 수 있다.
투명막은 단 하나의 층에 제한되지 않으며, 다층일 수 있다.
[예 4]
제 4 예는 기판의 표면의 계단부를 형성하기 위하여 에칭되는 예 1과는 다르다.
이 예는 제 2 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(22)이 석영으로 이루어진 기판(21)상에 도포되고, 그 위에 전자빔에 대해 레지스트층이 형성되고, 레지스트 패턴(23)을 얻기 위하여 현상전에 전자빔 석판 시스템의 사용에 의한 예정된 패턴을 그 위에 드로윙하는 것이 뒤따른다(제2a도).
다음에 시일드막(22)이 불투명 패턴(24)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(23)을 이용한 정상액체상 에칭에 의해 에칭된다.
또한 석영기판(21)이 패턴(25)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(23)을 이용하는 반응에칭에 의해 에칭되고, 레지스트 패턴(23)의 제거가 뒤따른다(제2b도).
불투명 패턴(24)을 가지는 석영기판(21)상에 마스크 제조공정을 완결하기 위하여 CVD 공정에 의해 투명막(26)이 도포된다(제2c도).
예에서 불투명 패턴 에지의 위상천이 영역의 효과적 두께는 불투명 패턴부의 높이와 거의 동일하고, 그러므로, 기판상의 에칭의 양은 상기에 언급한 바 있는 식(1)에 의해 결정된 위상천이 영역의 높이로 부터 시일드막(22)의 두께를 뺌으로서 얻어지는 양으로 세트된다. 또한 측벽부에 놓여진 투명막(26)의 두께에 따라 변화하는 위상천이 영역의 길이는 투명막(26)의 두께에 부합하여 조정된다.
이 예는 예 1의 것과 동일한 결과를 가진다.
시일드막, 투명막 등과 같은 것의 재료, 그 제조 및 공정기술은 예 1에서처럼 다양하게 선택될 수 있다.
[예 5]
제 5 예는 투명막이 먼저 도포되고, 투명막이 단지 불투명 패턴의 측벽부에만 투명막을 남기기 위해 비등방성 에칭에 따라 평면부에 투명막을 에칭하는 것이 뒤따른다는 점에서 예 1과 다르다.
이 예는 제 3 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(32)이 석영으로 만들어진 기판(31)상에 도포되고, 그 위에 전자빔에 대해 레지스트층이 형성되고 레지스트 패턴(33)을 얻기 위하여 현상전에 전자빔 석판 시스템의 사용에 의한 예정된 패턴의 드로윙이 뒤따른다(제3a도).
다음에 시일드막(32)이 불투명 패턴(34)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(33)을 사용하는 정상액체상 에칭에 의해 에칭되고, 레지스트 패턴(33)을 제거하는 것이 뒤따른다(제3b도).
불투명 패턴(34)을 가지는 석영기판(31)상에 CVD 공정에 의한 투명막(35)이 도포된다.
최종적으로 투명막(35)이 마스크 제조공정의 완료전에 위상천이 영역(36)을 형성하기 위하여 단지 측벽부에만 투명막을 남기도록 반응에칭에 의해 에칭된다(제3c도).
이 예는 예 1의 것과 동일한 결과를 가진다.
시일드막, 투명막등과 같은 것의 재료, 그 제조 및 공정기술은 예 1에서처럼 다양하게 선택될 수 있다.
[예 6]
제 6 예는 불투명 패턴의 에칭 스텝에서 불투명부와 투명부 사이의 경계에 경사진 영역이 형성된다는 점에서 예 1과 다르다.
이 예가 제 4 도와 관련하여 기술된다.
시일드막(42)이 석영으로 만들어진 기판(41)상에 놓여지고, 그 위에 전자빔에 대해 레지스트층이 형성되고 레지스트 패턴(43)을 얻기 위하여 현상전에 전자빔 석판 시스템의 사용에 의한 예정된 패턴의 드로윙이 뒤따른다(제4a도).
다음에 시일드막(42)이 불투명 패턴(44)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(43)을 사용하는 정상액체상 에칭에 의해 에칭된다(제4b도).
석영기판(41)이 패턴(45)을 형성하기 위하여 마스크로서 레지스트 패턴(43)을 사용하는 반응에칭에 의해 에칭된다.
에칭에서 패턴은 에칭이 진행되는 것만큼 더 커져야 한다.
이산화규소의 에칭은 CF4+H2혹은 CHF3으로 대개 이루어진 반응가스를 사용함으로서 일반적으로 행해진다.
가스는 증기상(vapor phase)으로 중합체(polymer)를 형성할 것 같다.
그러므로 에칭을 위한 조건을 적절하게 선택함으로서 중합체가 측벽부에 놓여져 합성패턴을 더 두껍게 하고 에칭동안 에칭된 부분을 테이퍼한다.
알려진 에칭기술이 불투명 영역에 인접한 석영기판의 경사영역(45)을 형성한다(제4c도).
최종적으로 레지스트 패턴(43)이 위상천이 마스크의 제조를 완결하기 위하여 제거된다(제4d도).
이 예는 에 1의 것과 동일한 결과를 가진다.
상기에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 불투명하여 광을 받아들이지 않고 기판상에 형성되는 마스크패턴을 전사하는 자외선 혹은 가시광을 받아들이는 투명기판을 구성하는 사진석판용 마스크를 제공하는데, 여기에서 경사진 영역을 가지는 계단부가 불투명 패턴에 인접한 투명부에 제공되어, 전자빔 사진석판술 시스템에 의한 패턴의 드로윙은 단지 한번 필요하며, 그러므로서 자동조절 위상천이 영역의 형성을 허용한다.
위상천이부는 SOG막, CVD 증착막 혹은 투명기판 그 자체로 이루어지고, 그러므로서 위상공정 등에서 손상될 걱정이 거의 없다.
더우기 투명부와 불투명부 사이의 경계에 형성된 경사진 영역은 투명부로부터 불투명부로 끊임없이 증가되도록 위상천이부를 통과하는 광의 위상천이를 허용한다.
그러므로 투명부의 에지의 위상천이가 180°에 근접한 값으로 세트될때, 단지 그 투명부를 통과하는 광플럭스의 에지부만이 전체로서 가해진 광을 기대치 않게 쇠퇴시킴이 없이 뚜렷하게 형태지워질 수 있으므로, 종래의 위상천이 마스크와 비교하여 사진석판 해상도의 괄목할만한 개선으로 이끌 수 있다.

Claims (11)

  1. 소정의 파장을 갖는 광을 통과하도록 하는 투명기판과 ; 상기 투명기판상에 설치되어 있고, 상기 광이 통과하지 못하도록 하는 불투명한 패턴과 ; 적어도 상기 불투명한 패턴에 의해 상기 기판상에 형성된 계단부와 ; 상기 기판상 전체에 형성된 투명막을 구비하되, 적어도 상기 계단부의 측면을 피복하는 위상천이 패턴을 포함하고, 상기 계단부는 λ/{2(n-1)}(여기서, λ는 광의 파장을 나타내고, n은 상기 위상천이 패턴의 회절율을 나타냄)과 실질적으로 동일한 높이를 갖고, 상기 계단부의 측면에 인접하는 부분에 있는 상기 위상천이 패턴은 λ/(n-1)만큼 상기 기판상의 기타의 부분에 있는 위상천이 패턴의 두께보다 큰 두께를 가지는 사진석판술용 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 계단부는 상기 불투명한 패턴과 이 불투명한 패턴으로 피복되어 있지 않은 기판을 부분적으로 제거하여 얻어지는 사진석판술용 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상천이 패턴은 상기 불투명한 패턴과 상기 계단부의 측면을 포함하여 상기 기판상 전체에 형성되어 있는 사진석판술용 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위상천이 패턴은 상기 계단부의 측면에 인접하는 영역에만 존재하는 사진석판술용 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 계단부는 상기 불투명한 패턴과, 이 불투명한 패턴의 패터닝에 사용된 레지스트층으로 형성된 사진석판술용 마스크.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 계단부는 상기 기판상에서 성장된 상기 투명막의 두께가 상기 불투명한 패턴상에서 성장된 상기 투명막의 두께와 상이할때 λ/{2(n-1)+(Tbot-Ttop)}(여기서, Tbot는 상기 기판상에 있는 상기 투명막의 두께를 나타내고 그리고 Ttop는 상기 불투명한 패턴상에 있는 상기 투명막의 두께를 나타냄)의 높이를 갖는 사진석판술용 마스크.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 불투명한 패턴은 텅스텐, 크롬, 코발트, 니켈, 또는 알루미늄과 같은 금속막, 실리콘 금속화합물, 또는 실리콘 합금 또는 실리콘과 같은 반도체막 사이에서 선택된 하나이상의 막으로 형성된 사진석판술용 마스크.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 석영으로 이루어진 사진석판술용 마스크.
  9. 소정의 파장을 갖는 광을 통과하도록 하는 투명기판상에 사진석판술용 마스크를 제조하는 방법에 있어서, 상기 광을 통과하지 못하도록 하는 불투명한 막을 형성하는 공정과 ; 상기 불투명한 막상에 전자빔에 대한 레지스트막을 형성하는 공정과 ; 전자빔 사진석판술 장치로 소정의 패턴을 드로윙하고 상기 형성된 불투명한 패턴을 현상하여 상기 레지스트막상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 비등방성 에칭에 의해 마스크로서 기능하는 상기 레지스트 패턴으로 상기 불투명한 패턴을 에칭하여 상기 레지스트 패턴 주위에 λ/{2(n-1)}와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 계단부를 형성하는 공정 및 ; 상기 레지스트 패턴을 제거하고 또는 제거함이 없이 상기 불투명한 패턴을 포함하는 상기 기판상에 투명막을 적층하는 공정을 포함하여서, 상기 계단부에 인접하는 영역이 경사면을 포함하고 그리고 상기 광을 통과하도록 하기 위해 투명하게 이루어지는 사진석판술용 마스크의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 적층된 투명막은, 상기 투명막의 적층공정에 이어서, 상기 레지스트 패턴을 에워싸는 부분을 제외하고 제거되는 사진석판술용 마스크의 제조방법.
  11. 소정의 파장을 갖는 광을 통과하도록 하는 투명기판상에 사진석판술용 마스크를 제조하는 방법에 있어서, 상기 광을 통과하지 못하도록 하는 불투명한 막을 형성하는 공정과 ; 상기 불투명한 막상에 전자빔에 대한 레지스트막을 형성하는 공정과 ; 전자빔 사진석판술 장치로 소정의 패턴을 드로윙하고 상기 형성된 불투명한 패턴을 현상하여 상기 레지스트막상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 반응성 에칭에 의해 마스크로서 기능하는 상기 레지스트 패턴으로 상기 기판을 에칭하여 상기 레지스트 패턴 주위에 λ/{2(n-1)}와 실질적으로 동일한 높이를 갖는 계단부를 형성하는 공정 및; 상기 계단부는 상기 기판에 대해 수직으로 형성된 다음에 상기 기판상에 상기 위상천이막을 도포하는 공정을 포함하여서, 상기 계단부에 인접하는 영역이 경사면을 포함하고 그리고 상기 광을 통과하도록 하기 위해 투명하게 이루어지는 사진석판술용 마스크의 제조방법.
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