KR960001162B1 - 노광 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

노광 마스크 및 그 제조 방법

제1도는 본 발명에 따른 제1실시예의 노광용 마스크를 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 따른 노광용 마스크의 투과율을 변화시켜 시뮬레이션을 행한 결과 얻어진 광 강도 분포를 도시한 도면.

제3도는 λ/NA로 규격화한 치수를 이용해서 형성한 투과율 변화에 따른 콘트라스트의 변화를 도시한 도면.

제4도는 본 발명에 따른 제2실시예의 노광 마스크를 도시한 도면.

제5도는 본 발명에 따른 노광 마스크의 제조 공정도.

제6도는 주입 조건과 투과율과의 관계를 도시한 도면.

제7도는 본 발명에 따른 제3실시예의 노광용 마스크의 제조 공정을 도시한 도면.

제8도는 본 발명에 따른 제4실시예의 노광용 마스크의 제조 공정을 도시한 도면.

제9도는 본 발명에 따른 제5실시예를 도시한 도면.

제10도는 본 발명에 따른 제6실시예의 노광 마스크를 도시한 도면.

제11도는 본 발명에 따른 노광 마스크의 제조 공정도.

제12도는 본 발명에 따른 제7실시예의 노광용 마스크의 제조 공정을 도시한 도면.

제13도는 본 발명에 따른 제7실시예의 시프터 폭과 콘트라스트와의 관계를 도시한 도면.

제14도는 본 발명에 따른 제8실시예의 노광용 마스크를 도시한 도면.

제15도는 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭에 대한 광 강도 분포의 콘트라스트의 관계를 도시한 도면.

제16도는 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭에 대한 광 강도 분포의 콘트라스트의 관계를 도시한 도면.

제17도는 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭의 관계를 도시한 도면.

제18도는 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭에 대한 광 강도 분포의 콘트라스트의 관계를 도시한 도면.

제19도는 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭의 관계를 도시한 도면.

제20도, 제21도, 제22도, 제23도 및 제24도는 종래예의 위상 시프터법의 설명도.

제25도는 반 투명막 패턴을 단층막으로 형성할 때에 만족하는 광학 정수의 범위 및 광학 정수의 실측값을 도시한 도면(파장 385nm).

제26도는 반 투명막 패턴을 단층막으로 형성할 때에 만족하는 광학 정수의 범위 및 광학 정수의 실측값을 도시한 도면(파장 248nm).

제27도는 반 투명막 패턴을 단층막으로 형성할 때에 만족하는 광학 정수의 범위 및 광학 정수의 실측값을 도시한 도면(파장 436nm).

제28도는 본 발명에 따른 제9실시예의 노광용 마스크의 제조 공정도.

제29도는 본 발명에 따른 제13실시예의 노광용 마스크의 제조 공정도.

제30도는 종래예의 위상 시프터를 도시한 도면.

제31도는 종래예의 위상 시프터를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,11 : 석영 기판 2,12 : 마스크 층

3 : 크롬 막 5,33,34 : 산화 실리콘 막

6,7 : 반 투명층 13 : 투명막

본 발명은 노광 마스크에 관한 것으로, 특히 리소그래픽용 마스크에 관한 것이다.

반도체 집적 회로는 한층 고집적화, 미세화되고 있다. 그러한 반도체 집적 회로의 제조에 있어서 리소그래픽 기술은 가공의 핵으로서 특히 중요하다.

현재의 리소그래픽 기술에서는 마스크 패턴을 축소 광학계를 통해 LSI 기판 상에 투영 노광하는 방법이 주로 이용되나, 고압 수은 램프를 광원으로 하면 최소 선폭이 0.5㎛로 되는 한계가 있었다. 0.5㎛ 이하의 패턴 치수에는 KrF 엑시머 레이저 혹은 전자선을 이용한 직접 묘화 기술이나 X선 등배 노광 기술의 개발이 진행되고 있으나, 양산성, 프로세서의 다용성 등의 이유에서 광 리소그래픽에 대한 기대는 대단히 커지고 있다.

이와 같은 상황 중에서 광원은 g선, i선, 엑시머 레이저, X선 등 다양한 광원의 채용이 검토되고 있고, 또 레지스트에 대해서도 새로운 레지스트의 개발이나 REL과 같은 새로운 레지스트 처리가 검토되고, 또 SREP, CEL 이미지 리버스법 등도 연구가 진행되고 있다.

그리고 마스크 제작 기술에 대해서는 충분한 검토가 이루어지지 않았으나, 1982년 IBM사의 레벤손씨 등에 의해 위상 시프터법이 제안되어 주목을 받고 있다.

위상 시프터 법은 마스크를 투과하는 광의 위상을 조작함으로써 투영 상의 분해능 및 콘트라스트를 향상시는 기술이다.

이 원리에 대해 제20도를 참조해서 설명한다. 이 방법에서는 제20도의 (a)에 도시된 바와 같이, 석영 기판(11) 상에 스퍼터법 등에 형성한 크롬(Cr) 혹은 산화 크롬(Cr₂O₃)으로 이루어지는 마스크 패턴(12)의 인접하는 한쌍의 투명부의 한쪽에 투명막(13)를 형성한 마스크를 이용해서 제20도의 (b)에 도시된 바와 같이, 이 부분의 위상을 반전시켜 광의 진폭이 2개의 투과부의 경계부에서 상쇄되도록 한 것이다[제20도의 (c)]. 그 결과 2개의 투과부의 경계부의 광 강도는 0으로 되고, 제20도(d)에 도시된 바와 같이, 2개의 투과부에서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴을 분리할 수 있다. 이렇게 해서 NA=0.28의 g선 스텝퍼로 0.7㎛의 패턴을 해상하여 해상도가 약 40% 향상하였다. 이때 위상을 반전시키기 위해서는 위상 시프터의 막 두께 d는 시프터 재료의 굴절율을 n, 투과 파장을 λ로 하면 d=λ/2(n-1)의 관계가 필요하다.

또 히다찌의 데라자와씨 등은 레벤손씨 등의 기술을 더욱 발전시켜서 제21도에 그 원리를 도시한 바와 같이 고립 패턴에 적용시켰다. 이러한 방법에서는 고립 패턴(a)외에 단독으로 해상하지 않는 더미(dummy)로서의 보조 패턴(b)를 설치해서 이 부분에 위상을 반전시켜 시프터(13)를 설치한다. 이 방법에서는 NA=0.42의 i선 스텝퍼로 0.3㎛의 고립 스페이스 및 지름 0.4㎛의 콘택트 홀을 해상하며 종래법에 비해 해상도가 약 30% 향상하였다. 그러나 콘택트 홀에 대해서는 패턴 치수가 작아질수록 보조 마스크과의 광 강도차가 작아지므로 투과부를 투과하는 광 강도가 전체적으로 약해져서 해당되지 않는다는 한계가 있었다.

또 이상 설명한 방법에서 라인·앤드·스페이스에 대해서는 투과부 한개 건너 시프터를 설치하고 고립 패턴에 대해서는 보조 패턴으로 마스크 층을 가공하여 시프터를 설치했기 때문에 마스크 패턴에 대한 시프터의 위치 조정이나 선택 가공 기술이 필요해져셔 공정수가 대폭 증가하고, 마스크의 제조 공정이 복잡해진다는 문제가 있었다.

이와 같은 문제를 감안하여 도시바와 닛다야마씨 등은 투과부 혹은 차광부의 주위에 위상 시프터를 설치한 위상 시프터 마스크 구조를 제안하였다.

제22도에 이러한 원리가 도시되어 있다. 마스크는 제22도의 (a)에 도시된 바와 같이 석영 기판(11) 상에 형성된 크롬(Cr)과 산화 크롬(CrO₃)의 적층막으로 이루어지는 마스크 패턴(12)의 주위에서 돌출되도록 형성된 위상 시프터(13)으로서의 투명막을 형성한 마스크를 이용해서 제22도의 (b)에 도시된 바와 같이 이부분의 위상을 반전시켜서 광의 진폭이 투과부 양단에서 위상 0°와 위상 180°의 광이 상쇄되어 광 강도가 작아져서 콘트라스트가 향상되도록 한 것이다[제22도의 (c)]. 그 결과 투과부 양단의 광 강도는 거의 0으로 되고, 제22도의 (d)에 도시된 바와 같이 2개의 투과부에서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴을 분리할 수 있었다.

이 마스크는 다음과 같은 방법으로 형성된다.

먼저 제23도의 (a)에 도시된 바와 같이 석영 기판(11) 상에 스퍼터법 등에 의해 크롬(Cr₂O₃)의 적층막(12)를 100nm 정도 퇴적하여 그 위에 레지스트를 도포하고 전자선을 그려서 현상하여 레지스트 패턴(R)을 패터닝한다.

먼저 제23도의 (b)에 도시된 바와 같이 레지스트 패턴을 마스크로 해서 습식 에칭법 또는 반응성 이온 에칭법에 의해 마스크층(2)를 패터닝하여 레지스트 패턴(12)를 박리 제거한다.

그 후 제23도의 (c)에 도시된 바와 같이, PMMA막(13)을 도포하여 백 노광을 행하여 잠상(135)를 형성한다.

마지막으로 제23도의 (e)에 도시된 바와 같이, PMMA 막 패턴으로 이루어지는 위상 시프터(13)을 마스크로 해서 마스크 층(12)의 사이드 에칭을 행하고, 마스크 층(120)에서 위상 시프터(13)이 돌출되도록 형성된 마스크를 완성한다.

이러한 마스크에서는 PMMA가 위상 시프터로 되기 때문에 PMMA는 투과율이 높고, 레지스트 프로파일이 뾰족해서 양호한 위상 시프터로 된다. 또 이러한 방법에서는 자기 정합적으로 위상 시프터의 패턴을 형성할 수 있어서 마스크 조정이나 선택 가공 공정이 불필요해져서 간단히 형성될 수 있다.

이와 같이 마스크를 이용해서 노광을 행하면 각 개구부를 통과한 광은 파선으로 나타낸 것처럼 서로 위상이 반전해 있기 때문에 마스크 층 아래의 부분에서는 광 강도가 대폭으로 저하하고, 전체로서의 광은 실선으로 나타낸 것처럼 강도 분포에서 볼 때 종래의 마스크를 이용한 경우에 비해 절반 가까운 치수까지 해상이 가능해진다.

이와 같은 구조의 마스크에 있어서 위상 시프터의 투과율을 100%라고 가정하고, 시프터 폭의 최적화를 행한 바, 패턴 치수에 따라 콘트라스트 향상 효과가 가장 큰 최적 시프터 폭이 다른 것을 알았다. 예를 들면 제24도에 도시된 바와 같이 NA=0.42의 엑시머 스텝퍼를 이용하는 경우, 0.3㎛의 라인·앤드·스페이스의 최적 시프터 폭은 0.04㎛(웨이퍼상), 0.25㎛의 라인·앤드·스페이스의 최적 시프터 폭은 0.06(웨이퍼상)이다. 이와 같이 패턴 치수에 따라 콘트라스트 향상 효과가 가장 큰 최적 시프터 폭을 설정함으로써 최대의 콘트라스트 향상 효과를 얻을 수 있어서 종래에는 해상할 수 없었던 미세 패턴의 해상도 가능해진다.

그러나, 이러한 방법에서는 미세 패턴상에 더욱 미세한 시프터 패턴을 설치하기 때문에 시프터 폭의 제어가 어렵고, 가공이 매우 곤란하다는 문제가 있었다.

또 이와 같은 시프터 패턴은 투과성 막 혹은 반 투과성 막 중에서 어느 하나의 막을 사용해야 한다. 그런데 초 LSI의 제조 공정에서 이용하는 마스크는 먼지가 전혀 없는 상태에서 행해야 했기 때문에 빈번히 세정할 필요가 있다. 따라서 위상 시프터 마스크도 반복 세정에 견딜 수 있을 정도의 강도를 갖는 것이 필요하나, 시프터를 레지스트로 형성하고자 하면 강도의 점에서는 전혀 실용성이 없었다.

이와 같이 종래의 위상 시프터법을 이용한 포토리소그래픽의 마스크에 있어서는, 미세 패턴상에 더욱 미세한 시프터 패턴을 설치하기 때문에 폭의 제어나 정렬이 어렵고, 가공이 곤란하다는 문제가 있었다.

또 초 LSI의 공정에서 이용하는 마스크로서 강도가 충분치 않았다.

또 위상 시프터법의 효과를 살리는 데는 투명 부분과 광 반 투과막을 투과한 광의 위상차와 양자의 진폭투과율 비를 최적화 하는 것이 중요했다. 위상차와 진폭 투과율 비라는 것은 이들 막의 광학 정수(복소 굴절율 n-ik : 여기서 i는 단위 허수)와 막 두께에 의해 일방적으로 결정된다. 즉 원하는 위상차와 진폭 투과율 비를 얻기 위해서는 광학 정수와 막 두께가 일정한 관계를 가질 필요가 있다. 그러나 광학 정수는 물질의 고유값이기 때문에 원하는 조건을 단층막에서 만족시키기는 어렵다.

제30도는 이상적인 종래의 하프톤 위상막의 구조를 도시한 것이다. 이 수법으로 형성된 마스크는 광 투과부(304)와, 광 반 투과막으로 이루어지고, 광 반 투과막을 광 반 투과부에 대한 진폭 투과율 비를 10-40%에서 형성하고, 또 여기를 통과하는 광의 위상을 광 투과부에 대해 180°변화시킨 것이다. 이들 목적을 만족시키기 위해, 진폭 투과율을 조정하기 위한 제1층(302), 제1층(302)에 의해 생긴 위상차와 병행하여 180°로 되도록 조정하는 제2층(303)의 2층 구조로 광 반 투과막을 구성한다.

이와 같이 종래의 하프톤 위상 시프터법에 따르면, 하프톤부를 2층 구조로 하여 제1층에서 진폭 주과율을 조정하고, 제2층에서 제1층(302)에 의해 생긴 위상차와 비교하여 180°로 되도록 조정하고 있으나, 2층구조로 한 경우, 패턴 전사가 필요해지고, 또 제1층과 제2층이 동일 치수로 가공되는 것이 요구되어 가공이 매우 곤란하다는 문제가 있다.

또 제1층과 제2층 중 예를 들면 제31도에 도시된 바와 같이, 하층(302)에 결함(305)가 생긴 경우 수정이 매우 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로, 전자 장치의 해상 한계를 향상시킴과 동시에 광량으로 충실한 패턴을 전사할 수 있는 노광 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로, 단층막으로 진폭 투과율과 위상차의 조건을 만족하고, 위상 시프터 효과를 최대한으로 발휘할 수 있는 노광 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그래서 본 발명의 제1노광 마스크에서는 일정 범위의 치수를 갖는 마스크 패턴에서는 차광막 패턴 대신에 반 투명막 패턴을 이용하도록 하고 있다.

바람직하게는 마스크 패턴의 크기에 따라 반 투명막 패턴의 진폭 투과율을 조정하도록 하고 있다.

또 반투명막 패턴을 노광 광으로 해상되지 않는 복수의 미세 영역으로 분할된 진폭 투과율이 다른 복수의 영역으로 구성한다.

또 반 투명막 패턴을 미세 영역의 점유 면적 비율에 따라 진폭 투과율을 조정하도록 구성한다.

또 반 투명막 패턴을 이온 주입에 의해 진폭 투과율이 변화된 영역을 포함하도록 한다.

또 본 발명의 제2노광 마스크에서는 노광 광에 대한 광로 길이가 상이하도록 구성된 시프터 막과, 이 막의 상층 또는 하층에 형성된 마스크 기판과 노광 광에 대해 소정의 투과율을 갖도록 구성된 투과율 조정층으로서의 반 투명막과 적층 구조로 구성되어 있다.

본 발명의 제3노광 마스크에서는 위상 시프터를 구성하는 재료의 진폭 투과율을 조정함으로써 콘트라스트 향상에 효과적인 시프터 폭을 크게 하고, 시프터 폭에 필요로 하는 정도를 완화하도록 하고 있다. 즉 마스크 패턴의 패턴 치수를 노광 조건(λ㎛/NA)로 나눈 값이 0.34에서 0.68로 될 때, 위상 시프터의 진폭투과율을 100% 이하로 하고, 위상 시프터 폭을 인접 패턴에 영향이 미치지 않을 정도로 크게 선택할 수 있도록 했다. 바람직하게는 시프터 폭을 충분히 크게 해 두고 패턴 치수에 따라 콘트라스트가 최대로 되도록 위상 시프터의 진폭 투과율을 선택하도록 했다.

시뮬레이션에 의해 시프터 투과율을 변화시켜 웨이퍼 상에 투영되는 광 상 강도 분포를 조사한 결과, 차광막 패턴 대신에 소정의 투과율을 갖는 반 투명막 패턴을 이용함으로써 콘트라스트가 향상되는 것을 알았다.

본 발명은 이 점을 감안한 것으로, 상기 구성을 취함으로써 미세 패턴의 해상이 용이해진다. 또 위상 시프터의 패터닝을 차광막 패턴과 별도로 행하지 않고 1회에 형성할 수 있어서 패턴 제어가 용이하다.

바람직하게는 마스크 패턴의 사이즈에 따라 반 투명막 패턴의 진폭 투과율을 조정함으로써 해상도를 향상시킬 수 있다.

또 투과율이 다른 복수의 반 투명막을 이용해서, 그들을 노광 광학계의 해상도 이하의 미세한 패턴으로 배치하고, 그들 복수의 반 투명막의 점유 면적 비율이 전사하는 패턴 사이즈에 따라 최적인 진폭 투과율로 되도록 구성함으로서 패턴 사이즈에 따른 진폭 투과율이 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.

또 본 발명의 제2노광 마스크는 노광 광에 대한 파장 길이가 다르게 구성된 위상 시프터 막, 이 막의 상층 또는 하층에 형성된 마스크 기판, 및 노광 광에 대한 소정의 투과율을 갖도록 구성된 투과율 조정층으로서의 반 투명막과 적층 구조로 구성되어 있기 때문에 위상을 시프터시키는 막과 투과율을 조정하는 막을 독립으로 선택 가능하도록 용이하게 형성할 수 있고, 위상을 시프터시키는 시프터 층을 산화 실리콘 막이나 스핀 온 글래스로 하는 등 수지 이외의 재료를 포함해서 적절히 선택할 수 있게 되고, 초 LSI의 제조 공정에서 이용하는 경우와 같이 반복 세정에 견딜 만큼의 강도를 갖는 패턴을 얻을 수 있다.

그런데 광학상은 NA(광학계의 개구수), λ(파장)에 의존한다.

그러나 패턴 치수(W)를 다음 식과 같이 규격화한 경우,

r=W/ (λ/NA)

같은 규격화 치수(r)을 갖는 광학상은 상사(similarity) 비(λ/NA)에서 완전히 같아진다. NA/λ는 공간주파수 영역에서의 차단 주파수를 나타내고, 그 역수 λ/NA는 차단 주파수를 1로 해서 그것을 NA/λ로 분할한 1번째의 주파수로 된다. 이와 같이 각 패턴 치수를 ㎛/NA로 나누어서 그 치수가 공간 주파수 영역상에서 차지하는 위치를 규격화할 수 있다.

규격화 치수를 이용해서 다양한 시험을 거듭한 결과, 규격화 치수[노광 조건 (λ/NA)로 나눈 값]가 0.61이하인 마스크 패턴에 대해 특히 유용한 것을 알앗다. 그래서 노광 조건(λ/NA)로 나눈 값이 0.61 이하인 마스크 패턴에 대해서만 투과율 50%를 가지고 위상이 180°시프터하는 반 투명막을 이용해서 마스크 패턴을 형성함으로써, 용이하게 위상 시프터 효과를 얻을 수 있고, 종래의 마스크에서는 해상할 수 없었던 패턴의 해상이 가능해진다. 또 반 투명막의 투과율은 패턴 치수에 따라 콘트라스트가 최적으로 되는 값을 선택하도록 하면 좋다.

또 본 발명자들은 같은 간격의 라인·앤드·스페이스에서 최적인 진폭 투과율과 시프터 폭의 관계를 구하기 위해, 광 상 강도 분포를 구하는 프로그램을 이용해서 시뮬레이션을 행한다. 이 결과에서 콘트라스트가 극대로 되는 시프터의 진폭 투과율은 시프터 폭에 따라 달라지고, 진폭 투과율을 작게 할수록 시프터 폭은 커지는 것을 알았다. 그래서 결과적으로 이러한 현상은 마스크 패턴의 패턴 치수가 노광 조건(λ/NA)로 나눈 값이 0.34에서 0.68일 때 공통인 것을 알았다. 그래서 이 범위 내의 각 패턴 치수에서 시프터의 투과율을 임의로 조정함으로써 시프터 가공에 충분한 정도가 얻어지는 범위의 시프터 폭에서 큰 콘트라스트 향상효과를 얻을 수 있다.

또 시프터 폭을 충분히 크게 해두고, 패턴 치수에 따라 콘트라스트가 최대로 되도록 위상 시프터의 진폭투과율을 선택하도록 하면 제조가 매우 용이해진다.

또 본 발명의 제4노광 마스크에서는 마스크 패턴으로서 노광 광에 대한 광로 길이가 투명 부분과는 소정량만큼 다르도록 구성된 실리콘, 실리콘 화합물, 실리콘을 포함한 혼합물, 게르마늄, 게르마늄 화합물 또는 게르마늄을 포함한 혼합물로 이루어지는 반 투명막 패턴을 포함하도록 하였다.

바람직하게는, 반 투명막 패턴은 이온 주입 영역을 포함하도록 하고 있다.

또 반 투명막 패턴은 열 처리에 의해 표면의 결정 상태가 변화된 영역을 포함하도록 하고 있다.

또 본 발명의 제5노광 마스크에서는 투명 기판 상에 실리콘, 실리콘 화합물, 실리콘을 포함한 혼합물, 게르마늄, 게르마늄 화합물 또는 게르마늄을 포함한 혼합물의 조성비를 제어하여 반 투명막 패턴을 형성하도록 하고 있다.

바람직하게는, 실리콘을 타겟으로 하여 스퍼터링 환경중에 소정량의 질소 가스를 혼입시키고, 질소의 조성비를 제어함으로써 진폭 투과율을 조정하면서 질화 실리콘 막을 형성하여 반 투명막 패턴을 형성하도록 하고 있다.

또 원료 가스중의 질소량을 조정하면서 CVD법에 의해 산화 실리콘 막을 퇴적함으로써 산소의 조성비를 제어하고, 진폭 투과율을 조정하여 반 투명막 패턴을 형성하도록 한다. 혹은 원료 가스중의 암모니아량을 조정하면서 CVD법에 의해 질화 실리콘 막을 퇴적함으로써 질소의 조성비를 제어하고, 진폭 투과율을 조정하여 반 투명막 패턴을 형성하도록 했다.

또 바람직하게는 막 형성된 반 투명막 패턴 표면에 다시 이온을 주입하는 공정이나 열 처리 공정에 의해 결정 상태를 변화시킴으로써 진폭 투과율을 미조정하는 개질(改質) 공정을 포함하도록 한다.

시뮬레이션에 의해 시프터 투과율을 변화시켜서 웨이퍼 상에 투영되는 광 상 강도 분포를 조사한 결과, 차광막 패턴 대신에 소정의 투과율을 갖는 반 투명막 패턴을 이용함으로써 콘트라스트가 향상되는 것을 알았다.

본 발명은 이러한 점을 감안한 것으로, 상기 구성을 취함으로써 미세 패턴의 해상이 용이해진다. 또 위상시프터의 패터닝 차광막 패턴과는 별도로 행하지 않고 1회에 형성할 수 있어서, 패턴 제어가 용이하다.

그런데, 반 투명막을 단층으로 이용하도록 한 경우, 반 투명막을 투과하는 빛의 위상을 투명한 부분을 투과하는 광의 위상에 대해 180°±10%로 제어할 필요가 있고, 또 반 투명막의 투과율을 원하는 값으로 할 필요가 있다.

반 투명막의 위상 시프터 마스크에서 최대의 해상도를 얻기 위해서는 반 투명막의 광학 정수가 다음의 조건을 만족할 필요가 있다.

입사광의 복소 전계 벡터를 E₀, 투명 영역을 투과한 광의 복소 전계 벡터를 E₁로 하고, 반 투명막 영역을 투과한 광의 복소 전계 벡터를 E₂로 하면 그들 관계는

[수학식 1]

[수학식 2]

(여기서, t₁, t₂는 진폭 투과율)

로 된다. 제4도에서 위상 시프터 마스크에서 최대의 효과를 얻기 위해서는 투과광의 진폭 투과율 비 및 위상차 사이의 관계식이

[수학식 3]

[수학식 4]

여기서,

로 된다. 식 1 및 2에서 반 투명막 영역 및 투과 영역의 광의 진폭 투과율(t₁,t₂)는 공기의 광학 정수, 광학기판 및 반 투명막의 광학 정수와 그 막 두께의 관계로 된다. 제25도에 노광 광이 i선인 경우 식 3 및 4의 범위를 만족하는 광학 정수(n,k)가 만족하는 범위를 나타낸다. 즉 위상 시프터법의 효과를 충분히 발휘시키기 위해서는 반 투명막의 광학 정수가 제25도에 도시된 2개의 곡선(a,b) 사이의 값이어야 한다.

이들 조건을 만족하는 재료로서 우리가 예의 연구를 행한 결과, 실리콘, 실리콘을 포함한 화합물, 실리콘을 포함한 혼합물, 게르마늄, 게르마늄을 포함한 화합물 게르마늄을 포함한 혼합물중 어느 하나 또는 2가지 이상의 혼합물로 형성되는 물질에 대해 상기 2조건을 만족하는 것을 알았다. 특히 실리콘에 대해서는 g인 영역, SiN은 i선, KrF 영역에서 대단히 유요한 반 투명막이라고 할 수 있다. 그 성능을 표 1에 표시하였다.

[표 1]

또, 투명막 및 반 투명막에 대해 As, P, B 등의 이온을 주입함으로써, 형성된 막 질의 미세 조정, 예를들면 광학 정수의 조정을 도모할 수 있다.

또 실리콘에 대해서는 200℃ 이상으로 가열함으로써 비정질 상태를 다결정으로 또 다결정을 단결정으로 연속적 혹은 단속적으로 변화시킬 수 있어서 원하는 물성 상태가 얻어진다.

그래서 본 발명의 제2노광 마스크에서는 조성비를 제어함으로써 원하는 값을 얻을 수 있다. 여기서 광학정수는 물질 고유의 값이기 때문에 임의의 값으로 설정할 수 없다. 그래서 예를 들면 화합물의 조성비를 변화시키는 등의 방법으로 광학 정수의 최적화를 도모할 수 있다.

상기 조건을 만족함으로써 단일의 반 투명막으로 원하는 위상차 및 투과율을 얻을 수 있다.

예를 들면 실리콘 타겟으로 하여 아르곤과 질소의 혼합 가스 중에서 스퍼터링에 의해 반 투명막을 형성한 때의 질소 가스의 양과 광학 정수의 관계를 측정한 결과를 제25도의 변화 곡선(D)로 나타낸다. (c)는 최적관계 곡선이며, 곡선(c)를 중심으로 (a), (b)에서 끼워진 영역이 식(3,4)를 만족하는 허용 영역이다. 곡선(c)와 변화 곡선(b)와의 교점이 최적값이다. 이 도면에서도 알 수 있는 것처럼 질소량이 변화함으로써, 굴절율과 진폭 변화율을 조정하면서 질화 실리콘 막을 형성하여 원하는 반투명막 패턴을 얻을 수 있다. 여기서 얻어진 최적 조건은 스퍼터링할 때의 질소 가스의 유량이 15%일때 n=3.30, k=1.19로 되고, 막 두께를 83.5nm로 함으로써 진폭 투과율 비가 0.142, 위상차가 180°라는 조건을 얻을 수 있다. 여기서 노광 파장은 365nm로 한다.

또 제26도 및 제27도는 각각 KrF 엑시머 레이저(파장 248nm)와 g선(파장 436nm)인 경우에 단층막에서 형성하는 반 투명막에 최적인 광학 정수의 범위를 나타낸 것이다.

또 원료 가스 중의 암모니아량을 조정하면서 CVD법에 의해 질화 실리콘 막을 퇴적함으로써 질소의 조성비를 제어하거나 혹은 원료 가스 중의 산소량을 조정하면서 CVD법에 의해 산화 실리콘 막을 퇴적함으로써 산소의 조성비를 제어하고, 진폭 투과율을 조정하면서 반 투명막 패턴을 형성하는 경우도 최적의 진폭 투과율 비와 위상차를 얻을 수 있다.

다음에 본 발명에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예의 노광용 마스크의 단면을 도시한 도면이다.

이러한 노광용 마스크는 5배로 확대한 마스크로, 투광성 석영 기판(1)의 표면에 막 두께 0.25㎛, 투과율 6%의 반 투명막으로 이루어지는 1.5㎛ 폭의 라인·앤드·스페이스 패턴으로 이루어지는 마스크 패턴(2)를 배설해서 구성된 것이다. 라인·앤드·스페이스는 웨이퍼 상에 전사되어 0.3㎛ 폭의 라인·앤드·스페이스 패턴으로 된다.

이 반 투명막은 p-TERPHENYL과 PMMA를 1:4로 혼합하고, 이것을 에틸셀로솔브아세테이트에 녹인 것을 회전 도포하여 막 두께 0.25㎛로 되도록 한 후 노광 현상하여 1.5㎛ 폭의 라인·앤드·스페이스 패턴으로 한 것이다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 NA=0.42의 투영 렌즈를 갖는 KrF 엑시머 레이저 스텝퍼를 장착하고, 실리콘 기판 상에 SAL 6이라는 네가티브 레지스트를 도포한 웨이퍼에 패턴 전사[λ=248nm, 코히어런스(coherence) σ=0.5]하여 전용 현상액에서 현상하였다.

따라서 종래의 노광 마스크에서는 해상할 수 없었던 고정도의 0.3㎛ 폭이 라인·앤드·스페이스 패턴으로 이루어지는 레지스트 패턴을 얻을 수 있었다.

다음에 같은 간격의 라인·앤드·스페이스 패턴에서 최적인 시프터 투과율을 구하기 위해 독자적으로 작성한 광 상 강도 분포를 구하는 프로그램을 이용해서 시뮬레이션을 하였다. 그 결과가 제2도에 도시되어 있다.

노광 조건으로서는 KrF 엑시머 레이저 광, NA=0.42, λ=248n, (λ/N A = 0.59), 코히어런스 σ=0.5로 설정했다. 여기서는 제1도에 도시된 바와 마찬가지로 투광성 석영 기판(1)상에 투과율 T=0%(크롬), T=6%, T=20%의 3종류의 반투과막으로 이루어지는 0.3㎛폭의 라인·앤드·스페이스 패턴으로 이루어지는 마스크 패턴(2)를 배설한 것을 이용하여 각 투과율에 대한 광 상 강도 분포의 변화를 조사하였다.

제2도의 (a) 내지 제2도의 (c)는 패턴 치수 0.3㎛의 라인·앤드·스페이스의 패턴 투과율 T=0%(크롬), T=6%, T=20%로 변화시켜 시뮬레이션한 결과 얻어진 광 강도 분포를 나타낸다. 이 결과에서 T=6%로 할 때, 광 강도 분포의 골을 이룬 부분이 거의 0이고, t=0일 때보다 콘트라스트가 향상되어 있는 것을 알았다.

또 다음식

C=(Imax-Imin)/ (Imax+Imin)…………………………………………(식)

Imax…광 강도 분포 파형의 산의 광 강도

Imin…광 강도 분포 파형의 골의 광 강도

C…콘트라스트

를 이용해서 콘트라스트를 산출하고, 제3도의 λ/NA에서 규격화한 치수를 이용하여 형성된 패턴의 투과율변화에 대한 콘트라스트의 변화를 나타낸다. 각각의 곡선 a, b, c, d, e, f, g, h는 0.68(0.40㎛), 0.63(0.37㎛), 0.61(0,36㎛), 0.59(0.35㎛), 0.51(0.3㎛), 0.42(0.25㎛), 0.39(0.23㎛), 0.34(0.20㎛)일 때의 투과율 변화에 대한 콘트라스트의 변화를 나타낸다.

라인·앤드·스페이스의 경우, 0.37㎛ 이상의 패턴에서는 시프터의 투과율을 올리면 콘트라스트는 저하하나 패턴 치수 0.25㎛에서는 투과율 16%, 0.35㎛에서는 투과율 3%에서 콘트라스트 최대로 된다.

이 결과에서 0.36㎛(규격화된 값에서 0.61) 이상의 패턴에서는 크롬 등의 차광막을 이용하고, 그것보다 작은 패턴에서는 투과율을 0%에서 20%로 조정한 반 투명의 시프터를 이용함으로써 미세 패턴의 해상이 가능해지는 것을 알았다.

또, 제3도의 결과를 각각 노광 조건(λ/NA)에 곱하면 그 노광 조건에서의 패턴 치수에 따라 콘트라스트를 최대로 하는 반 투명막의 투과율을 얻을 수 있다.

또 제3도에서 규격화된 패턴 치수가 0.61 이상의 패턴에서는 크롬 등의 차광막을 이용하고, 그것보다 작은 패턴에서는 반 투명막을 이용하여 반 투명막의 투과율을 0-50%의 범위로 설정할 때 콘트라스트의 향상을 도모할 수 있음을 알았다. 여기서 규격화 치수 0.39에서 최적 투과율 50%로 되고, 0.39 보다 작은 0.34에서는 투과율을 조정해도 효과가 없고, 투과율을 50%보다 크게 해도 효과가 없는 것을 알았다.

또 반 투명막에 색소를 첨가해서 투과율을 조정하도록 해도 좋다. 다음에 본 발명의 제2실시예에 대해 상세히 설명한다. 제4도의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2실시예의 노광용 마스크의 주요부를 도시한 도면이다.

이러한 노광용 마스크는 복수의 진폭 투과율을 갖는 막을 노광 광학계의 해상 한계 이하의 패턴으로 배치하고, 전사하는 패턴 사이즈(A,B)에 따라 그 양자의 점유면적 비율을 조정함으로써 진폭 투과율을 제어하고, 패턴 사이즈마다 최적인 진폭 투과율로 되도록 한 것을 특징으로 한다.

이러한 노광용 마스크는 노광 광의 파장이 436nm의 영역에서 이용하는 것으로, 위상 시프터로서의 반 투과 패턴을 투과해 온 노광 위상이 180°반전하고, 반투과 패턴을 통과하지 않은 노광 광과 합성되어 패턴 경계부에서 광 강도가 샤프(sharp)해지도록 되어 있다.

다음에 노광용 마스크의 제조 공정에 대해서 설명한다.

먼저 제5도의 (a)에 도시된 바와 같이 크기가 가로 세로 12.7cm 두께가 2.4mm의 투광성 용융 석영 기판(1)의 표면에 스퍼터링법에 의해 막 두께 0.035㎛의 크롬막(3)으로 이루어지는 반 투명막을 퇴적한다.

그리고 제5도의 (b)에 도시된 바와 같이, 레지스트(R)을 도포하여 EB 노광을 이용한 포토리소그래픽공정에 의해 이것을 패터닝한다.

그 후 제5도의 (c)에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(R)을 마스크로 하여, CH₂Cl₂와 O₂가스를 주성분으로 하는 반응성 가스를 이용한 반응성 이온 에칭에 의해 크롬 막(3)을 패터닝하고, 이어서 CF₄를 주성분으로 하는 가스를 이용한 건식 에칭에 의해 기판(1)을 0.42㎛ 정도 에칭한다. 여기서 에칭에 의해 파이지 않은 영역(4)가 위상 조정 영역으로 된다. 이때의 기판(1)의 굴착량은 다음 식에 따른다.

(n₁-1)×d₁/λ+(n₂-1)×d₂/λ=0.5

n₁: 크롬의 굴절율 d₁: 크롬의 막 두께

n₂: 석영 기판의 굴절율 d₂: 석영 기판의 굴착량

또 제5도의 (d)에 도시된 바와 같이, 황산과 과산화수소수와의 혼합 용액 중에 침적함으로써 레지스트 패턴(R)만을 선택적으로 제거한다.

이후 제5도의 (e)에 도시된 바와 같이 크롬 막(3)을 미세 패턴으로 가공하기 위한 레지스터 패턴(R₂) 을 형성한다.

그래서 제5도의 (f)에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(R₂)를 마스크로 해서 CH₂Cl₂와 O₂를 주성분으로 하는 건식 에칭에 의해 크롬 막(3)으로 이루어지는 반 투명막을 패터닝하고, 이어서 액상 성장법에 의해 산화 실리콘 막(5)를 레지스트 패턴으로 둘러싸인 영역에 선택적으로 형성한다. 여기서 산화 실리콘 막(5)의 막 두께는 크롬 막(3)를 투과한 노광 광과 산화 실리콘 막(5)를 투과한 노광 광의 위상차가 0으로 되도록 한다.

마지막으로 레지스트(R₂)를 유기 용제 또는 산에 의해 박리하여 노광 마스크를 완성한다[제5도의 (g)].

이와 같이 해서 형성된 노광 마스크의 위상 시프터는 패턴 사이즈에 따라 크롬막(3)의 미세 패턴과 산화 실리콘 막(5)와의 면적 점유율을 조정하여 최적화한 패턴으로 되도록 한다.

노광용 마스크의 노광에 이용하는 노광 광은 파장이 436nm인 것으로 막 두께를 결정했다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 NA=0.42의 투영 렌즈를 갖는 g선 스텝퍼에 장착하고, 피처리기판 상에 도포된 0.5㎛ 두께의 노볼락계 포지티브 레지스트(PR-1024)를 노광한 바, 0.3㎛의 패턴까지 매우 높은 재현성이 얻어졌다.

또 여기서는 반 투명막으로서의 크롬 막(3)과 산화 실리콘 막(5)의 미세 패턴의 면적 점유율을 조정함으로써 원하는 진폭 투과율을 얻도록 하고 있기 때문에 패턴 사이즈에 따른 진폭 투과율의 제어가 용이해진다.

또 상기 실시예에서는 크롬 막(3)과 산화 실리콘 막(5)에 차가 있고, 단차가 형성되어 있으나, 산화 크롬막과 산화 실리콘 막 등 굴절율이 낮은 재료의 조합으로 이용하면 단차를 없앨 수 있어서 광학적 특성이 더욱 향상한다.

또 반 투명막은 크롬으로 한정되는 것이 아니고, 다른 금속 재료나 다른 재료라도 좋다. 즉 막 두께 등을 얇게 함으로써 어떤 재료를 이용해도 좋다. 또 투명막도 산화 실리콘으로 한정되는 되는 것이 아니고, 불화 칼슘(CaF), 불화 마그네슘(MaF), 산화 알루미늄(Al₂O₃)등 다른 재료라도 좋다.

다음에 본 발명의 제3실시예에 대해 상세히 설명한다.

상기 예에서는 이온 주입에 대해 투과율을 조금씩 변화시킬 수 있는 점에 착안하여, 진폭 투과율의 미조정을 행하도록 한 것을 특징으로 한다.

용융 석영으로 이루어지는 투명 기판 표면에 30KeV의 가속 전압으로 실리콘 이온을 이온 주입하고, 파장 436nm에서의 투과율을 측정했다. 그 결과는 제6도에 도시되어 있다. 여기서 횡축은 이온 주입 도즈량이고, 종축은 투과율이다. 상기 도면에서 알 수 있는 것처럼, 도즈량의 증가와 함께 투과율은 단조로 감소하는 것을 알았다.

노광용 마스크는 노광 광의 파장이 436nm의 영역에서 이용한 것으로, 위상 시프터로서의 반 투막 패턴을 투과해온 노광 광은 위상이 180°반전하고, 반 투막 패턴을 통과하지 않은 노광 광과 합성되어 패턴 경계부에서 광 강도가 샤프하게 되도록 되어 있다.

다음에 노광용 마스크의 제조 공정에 대해 설명한다.

먼저 제7도의 (a)에 도시된 바와 같이, 크기가 가로 세로 12.7cm, 두께 2.4mm의 투광성 용융 석영 기판(1)의 표면 전체에 균일하게 도즈량 7.0×10¹⁷/㎠, 가속 전압 30KeV에서 실리콘 이온을 이온 주입하여 반 투명층(6)을 형성한다. 따라서 반투명층 (6)의 파장이 436nm의 노광 광에 대한 투과율은 6%로 된다.

이후 제7도의 (b)에 도시된 바와 같이, 레지스트(R)을 도포하여 EB 노광을 이용한 포토리소그래픽 공정에 의해 이것을 패터닝한다.

이후 제7도의 (c)에 도시된 바와 같이, 레지스트 패턴(R)을 마스크로 하여 CF₄가스를 주성분으로 하는 반응성 가스를 이용한 반응성 이온 에칭에 의해 깊이 0.47㎛ 정도 에칭하여 홈(T)을 형성한다. 여기서 에칭에 의해 파이지 않은 영역(4)가 위상 조정 영역으로 된다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 NA=0.42의 투명 렌즈를 갖는 g선 스텝퍼에 장작하고, 피처리기판 상에 도포된 0.5㎛ 두께의 노볼락계 포지티브 레지스트 (PR-1024)를 노광한 바, 0.3㎛의 패턴까지 높은 고정도의 재현성이 얻어졌다.

이와 같이 해서 형성된 노광 마스크의 위상 시프터는 패턴 사이즈에 따른 도즈량 또는 가속 전압을 변화시키거나, 수소 이온 비임법(FIB)에 의해 그려서 미세한 이온 주입 영역을 형성하여 최적화한 패턴으로 되도록 해도 좋다.

또, 상기 실시예에서는 실리콘 이온을 주입했으나, 실리콘 이온으로 한정되는 것이 아니고, 임의의 변경 가능하다. 다만 제6도의 (a)에 도시된 바와 같이 주입 조건으로 금으로 주입한 경우 제6도의 (b)에 도시된 바와 같이 도즈량을 늘려도 투과율은 80%에서 포화해 버려서 그 이상의 조정이 불가능하다. 따라서 주입 이온의 도즈량과 함께 투과율이 단조로 변화하는 특성이 얻어지는 이온 및 주입 에너지를 선택할 필요가 있다.

다음에 본 발명의 제4실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 예에서는 레지스트 패턴을 통해 이온을 주입함으로써 선택적으로 반 투명층을 형성하도록 한다.

다음에 노광용 마스크의 제조 공정에 대해 설명한다.

먼저 제8도의 (a)에 도시된 바와 같이, 가로와 세로가 12.7cm, 두께 2.4mm의 투광성 용융 석영 기판(1)에 레지스트(R)을 도포하여 EB 노광을 이용한 포토리소그래픽 공정에 의해 이것을 패터닝하고, 레지스트 패턴(R)을 통해 표면 전체에 균일하게 실리콘 이온을 이온 주입하여 제8도의 (b)에 도시된 바와 같이 반 투명층(7)을 형성한다. 이때 전사 패턴 사이즈마다 패턴 영역 중에서 패턴(R)을 조정해 두도록 하면 영역마다 투과율을 원하는 값으로 제어할 수 있다.

다음에 액상 성장법에 의해 산화 실리콘 막(8)을 레지스트 패턴으로 둘러싸인 영역에 선택적으로 형성한다. 여기서 산화 실리콘 막(8)의 막 두께의 반 투명층(7)과 합해서 투명 기판을 투과한 노광 광과의 위상차 180°로 되도록 선택한다[제8도의 (c)].

마지막으로, 레지스트(R)을 유기 용제 또는 산으로 박리하여 노광 마스크를 완성한다[제8도의 (d)].

이와 같이 해서 형성된 노광 마스크의 위상 시프터는 패턴 사이즈에 따라 산화 실리콘 막(8)과 반 투명층(7)과의 적층 구조를 이루는 미세 패턴의 면적 점유율을 조정하여 최적화한 패턴으로 되도록 하였다.

다음에 본 발명의 제5실시예에 대해 상세하게 설명한다.

제9도는 본 발명의 제5실시예의 노광용 마스크의 단면을 도시한 것이다.

이러한 노광용 마스크는 투광성 석영 기판(21)의 표면에 대소의 치수가 다른 패턴을 형성한 것으로, 규격화된 패턴 치수가 0.61 이상의 패턴에서는 크롬 등의 차광막(22)를 이용하고, 이것보다 작은 패턴에서는 반투명막(23)을 이용하여 반 투명막의 투과율을 0-50% 범위로 설정한 것이다.

이때 마스크 표면 전체의 패턴은 콘트라스트가 매우 좋게 형성되어 있고, 해상도도 대폭 증대되어 있다.

다음에 본 발명의 제6실시예에 대해 상세히 설명한다.

제10도는 본 발명의 제6실시예의 노광용 마스크의 단면을 도시한 것이다.

이러한 노광용 마스크 0.37㎛(규격화된 값으로 0.61) 이상의 패턴에는 크롬의 차광막(도시하지 않음)을 이용하고, 그것보다 작은 패턴에는 투과율을 0%에서 20%로 조정한 반 투명의 패턴을 이용함으로써 미세패턴의 해상이 가능하도록 한 것이다.

즉 이 노광 마스크는 투광성의 석영 기판(31)의 표면에 형성된 진폭 투과율 25%(광 강도 투과율 6.25%)로 되도록 형성된 크롬 박막으로 이루어지는 반 투명막 (32)와, 상기 반 투명막(32)의 상층에 형성된 위상시프터로 되는 투명한 산화 실리콘 막(33)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것으로, 산화 실리콘 막(33)은 노광 광에 대해 180°위상이 틀어지도록 되어 있다.

위상 시프터로 한 투명한 산화 실리콘 막(33)을 투과해온 노광 광은 위상이 180°반전하여 위상 시프터(33)을 통과하지 않은 노광 광과 합성되어 패턴 경계부에서 광 강도가 샤프해지도록 되어 있다.

다음에 노광용 마스크의 제조 공정에 대하여 설명한다.

먼저 제11도의 (a)에 도시한 바와 같이, 투광성 석영 기판(1)의 표면에 스피터링법에 의해 크롬 박막으로 이루어지는 반 투명막(32)를 형성하고, 또 그 상층에 노광 광에 대해 위상 시프터로 되는 산화 실리콘막(33)을 증착한다. 여기서 위상 시프터로서의 산화 실리콘 막(33)의 막 두께는 180°위상이 틀어지는 막두께로 되어 있다.

그래서 제11도의 (b)에 도시된 바와 같이, 레지스트(34)를 도포하여 EB 노광을 이용한 포토리소그래픽 공정에 의해 이것을 패터닝하여, 이것을 마스크로 해서 CF₄가스를 주성분으로 하는 반응성 가스를 이용한 반응성 이온 에칭에 의해 산화 실리콘막 (33)를 패터닝한다.

또 제11도의 (c)에 도시된 바와 같이, CH₂Cl₂와 O₂를 주성분으로 하는 드라이 에칭에 의해 크롬 박막으로 이루어지는 반 투명막(32)를 패터닝하여 레지스트(34)를 유기 용제 또는 산에 의해 박리하여 노광 마스크를 완성한다.

이와 같이 해서 형성된 노광 마스크의 위상 시프터는 반 투명막(32)와 무기막인 산화 실리콘 막(33)으로 패턴이 형성되어 있기 때문에 초 LSI의 제조 공정에서 반복 세정이 실시되는 경우에도 충분히 세정에 견딜만큼의 강도를 가지며, 수명이 길고 신뢰성이 높은 것이다.

이러한 노광 마스크의 노광에 이용하는 노광 광은 파장 436nm인 것으로 막 두께를 결정하였다.

또 위상 시프터로서 작용하는 부분의 산화 실리콘 막의 두께는 λ/2(n-1)로 되도록 설정한다. 여기서 λ는 노광 광의 파장, n은 산화 실리콘 막의 굴절율이다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 NA=0.42의 투영 렌즈를 갖는 g선 스텝퍼에 장작하고, 피처리기판 상에 도포된 0.5㎛ 두께의 노볼락계 포지티브 레지스트 (PR-1024)를 노광한 바 0.3㎛의 패턴이 높은 고정도로 재현성이 얻어졌다.

즉 위상 시프터층을 형성하지 않고 다른 것은 상기 실시예와 완전히 동일하게 해서 형성된 종래의 노광용 마스크에서 노광한 경우의 해상력은 기껏해야 0.4㎛ 정도였다. 이들 비교에서 본 발명에 따른 실시예의 노광용 마스크 및 이것을 이용한 노광 방법에 따르면 매우 고정도의 패턴을 얻을 수 있음을 알게 될 것이다.

또 반 투명막으로서는 크롬으로 한정되는 것이 아니고, 다른 금속 재료나 다른 재료라도 좋다. 즉 막 두께 등을 얇게 설정하는 것으로 어떠한 재료를 이용해도 좋다. 또 투명막으로서도 산화 실리콘으로 한정되는 것이 아니고, 불화 칼슘(CaF), 불화 마그네슘(MaF), 산화 알루미늄(Al₂O₃)등 다른 재료라도 좋다.

또 노광 마스크에는 패턴 상층 또는 하층에 불화 마그네슘 등의 반사 방지막을 스퍼터법 등에 의해 형성할 수도 있다.

제12도는 본 발명에 따른 제7실시예의 노광용 마스크에 제조 공정을 도시한 것이다.

이러한 노광용 마스크는 투광성 석영 기판(11)의 표면에 막 두께 100nm 의 크롬막 패턴을 형성함과 동시에 막 두께 0.25㎛, 투과율 30%의 반투명막으로 이루어지는 시프터 폭 0.6㎛의 위상 시프터(121)을 형성한 것을 특징으로 한다.

먼저 제12도의 (a)에 도시된 바와 같이, 막 두께 100nm의 크롬 막 패턴이 형성된 투광성 석영 기판(11)의 표면에 p-TERPHENYL과 PMMA를 1:4로 혼합하여 이것을 에틸셀로솔브아세테이트에 녹인 것을 회전 도포하여 막 두께 0.25㎛로 되도록 한다.

이러한 위상 시프터의 진폭 투과율은 30%였다.

다음에 제12도의 (b)에 도시된 바와 같이, 파장 200-300nm의 수은등으로 이면 노광을 행한다.

그리고 제12도의 (c)에 도시된 바와 같이 전용 현상액(TSX)으로 현상을 행했다.

그후, 제12도의 (d)에 도시된 바와 같이 마스크 상에서 시프터 폭이 0.6㎛로 되도록 초산 제2 셀륨암모니아 용액에서 크롬의 사이드 에칭을 행하여 마스크를 형성했다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 NA=0.42의 투영 렌즈를 갖는 KrF 엑시머 레이저 스텝퍼에 장착하고, 실리콘 기판 상에 SAL 601이라는 네가티브 레지스트를 도포한 웨이퍼에 패턴 전자(λ=248nm, 코히어런스 σ=0.5)하여 전용 현상액으로 현상했다.

따라서 종래의 노광 마스크에서는 해상할 수 없었던 고정도의 0.25㎛ 폭의 라인·앤드·스페이스 패턴으로 이루어지는 레지스트 패턴을 얻을 수 있었다.

시프터의 진폭 투과율이 100%인 종래의 경우, 패턴 치수 0.3㎛에서의 최적 시프터 폭은 마스크 상에서 0.2㎛이나, 프로세스 상±0.1㎛ 정도의 오차가 생기게 된다. 시프터 폭의 오차에 의해 생기는 콘트라스트 저하는 제13도의 (a)에 도시된 바와 같이 상대값 0.05로 상당히 컸다.

이것에 비해 위상 시프터의 진폭 투과율 30%의 최적 시프터 폭 0.6㎛에서는 같은 ±0.1㎛의 오차라도 콘트라스트 저하는 제13도의 (b)에 도시된 바와 같이 0.05로 매우 작다.

이와 같이 시프터 투과율을 낮추어 시프터 폭을 크게 함으로써 시프터 폭의 오차에 의한 콘트라스트 저하을 억제할 수 있고, 결과적으로 양호한 레지스트 패턴을 제공할 수 있다.

다음에 제14도에 도시된 바와 같이 간격의 라인·앤드·스페이스에서 최적인 진폭 투과율과 시프터 폭(σ)의 관계를 구하기 위해 광 상 강도 분포를 구하는 프로그램을 이용해서 시뮬레이션을 하였다. 또 노광조건은 KrF 엑시머 레이저 광, NA=0.42, λ=248nm, 코히어런스 σ=0.5로 설정하였다. 진폭 투과율과 시프터 폭을 변화시킬 때와 콘트라스트가 가장 높아질 때의 조합이 제15도의 (a) 내지 (e)에 도시되어 있다. 이러한 결과에서 진폭 투과율을 작게 할수록 시프트 폭은 커지는 것을 알았다.

또 0,3㎛의 라인·앤드·스페이스에서 시프터 폭을 고정해서 진폭 투과율을 변화시킨 경우에 광 상 강도 분포의 콘트라스트 변화가 제16도에 도시되어 있다. 상기 도면에서 콘트라스트가 극대로 되는 시프터의 진폭 투과율은 시프터 폭에 따라 상이해지는 것을 알았다. 또 콘트라스트가 극대로 되는 경우의 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭의 관계를 측정한 결과는 제17도에 도시되어 있다. 이 도면에서 시프터 진폭 투과율을 낮추어 가면 시프터 폭을 크게할 수 있음을 알았다.

또, 0.25㎛의 라인·앤드·스페이스에서 시프터 폭을 고정해서 진폭 투과율을 변화시킨 경우의 광 상 강도 분포의 콘트라스트 변화가 제18도에 도시되어 있다. 또 콘트라스트가 극대로 되는 경우의 시프터의 진폭 투과율과 시프터 폭과의 관계를 측정한 결과가 제19도에 도시되어 있다. 이러한 경우도 0.3㎛의 라인·앤드·스페이스와 동일하였다.

이와 같은 실험을 반복한 결과, 상기 현상은 마스크 패턴의 치수를 노광조건 (λ/NA)로 나눈 값이 0.34에서 0.68일 때에 공통인 것을 알았다. 그래서 이 범위 내의 각 패턴 치수에서 시프터의 투과율을 임의로 조정함으로써 시프터 가공에 충분한 정도가 얻어지는 범위의 시프터 폭에서 큰 콘트라스트 향상 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 대해서 설명했으나, 실시예의 경우, 위상 시프터로서의 투명막은 레지시트로서도 이용되는 폴리메틸메타아크릴레이트 및 무기막인 산화 실리콘층에 대해서 설명하였으나 이것으로 한정되는 것은 아니고, 노광 광으로서 이용되는 파장 436nm 이하의 광에 대해 투과율이 높은 재료로 하면 좋다. 예를 들면, 무기막으로서는 불화 칼슘(CaF), 불화 마그네슘(MgF), 산화 알루미늄(Al₂O₃) 등의 다른 재료를 이용해도 좋다. 또 위상 시프터로 되는 시프터로 되는 레지시트로서는 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리트리플루오로에틸-알파-클로로아크릴레이트, 클로로메틸화폴리에스틸렌, 폴리디메틸글루타르이미드, 폴리메틸이소프로페닐케톤 등의 재료가 있다. 또 패턴의 두께등은 재료 및 리소그래픽 광에 따라 임의로 변경 가능하다.

또 투광성 기판 및 차광막의 재료에 대해서도 실시예로 한정되지 않고 임의로 변경 가능하다.

또 위상 시프터층은 반드시 180°의 위상 시프터를 할 필요는 없고, 180°근방에서 패턴 에지의 광 강도 분포를 샤프하게 저하시킬 정도이면 180°를 어느 정도 벗어난 것이라도 좋다.

제28도는 본 발명에 따른 제9실시예의 노광용 마스크의 제조 공정을 도시한 것이다.

이러한 노광용 마스크는 반 투명막 패턴으로서 스퍼터링법으로 형성한 실리콘 패턴을 이용한 것을 특징으로 하는 g선용 투영 노광용 마스크로 이용된다.

먼저 제28도의 (a)에 도시된 바와 같이 산화 실리콘 기판(101) 상에 스퍼터링법에 의해 막 두께 59nm의 실리콘 막(102)를 형성한다. 상기 실리콘 막(102)에서 수온 램프의 g선에 대한 굴절율 n=4.93, 위상차가 180°로 되는 막 두께를 59nm로 하고, 그때의 진폭 투과율은 투명부인 산화 실리콘 기판(101)의 진폭 투과율에 대해 17.4%였다.

이어서 제28도의 (b)에 도시된 바와 같이, 전사선용 레지스트(103)을 막 두께 0.5㎛로 퇴적한 후 다시 도전성 막(104)를 0.2㎛ 정도로 형성한다.

그리고 상기 도전성 막(104)상에서 전사선에 의해 3μc/㎠로 그리고, 다시 현상하여 레지스트 패턴(103)을 형성한다[제28도의 (c)]. 여기서 도전성 막(104)를 형성하는 것을 레지스트가 절연성일 때 전자선의 차지업을 방지하기 위한 것이다.

상기 레지스트 패턴(103)을 마스크로 해서 CF₄와 O₂와의 혼합 가스에 의한 케미컬 드라이 에칭(CDE; Chemical Dry Etching)에 의해 레지스트 패턴에서 나타나는 실리콘 막(102)를 에칭 제거한다[제28도의 (d)].

그리고 최종적으로 레지스트 패턴(103)을 제거하여 실리콘 막 패턴(102)를 얻을 수 있다[제28도의 (e)].

이와 같이 해서 단층에서 소망하는 반 투과성 막으로 이루어지는 위상 시프터를 얻을 수 있다.

또 상기 예에서는 위상 시프터로서 실리콘 막의 형성을 스퍼터링에 의해 수행하였으나 CVD법 등을 이용해도 좋다. 또 막 두께를 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 두껍게 해도 좋다.

또 실리콘 막의 가공을 RIE로 처리해도 좋다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 끼우고, PFR7750(일본 화성 고무 제품)이라는 레지스트를 1.5㎛ 도포한 기판에 g선에서 1/5 축소 노광(NA=0.54, σ=0.5)을 처리하여 패턴을 형성하였다. 이 때의 노광량은 300mJ/㎠이었다. 종래 0.45㎛ 패턴에서 포커스 마진 =0㎛로 해상해 왔던 것을 본 발명의 마스크를 이용함으로써 포커스마진 0.7㎛에서 해상할 수 있었다.

콘택트 홀 패턴에 관해서도 종래의 노광에서 해상되지 않았던 0.50㎛ 패턴이 포커스 마진=1.5㎛에서 해상되는 것이 확인되었다.

또 이 마스크를 이용해서 전사하여 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 해서 기판을 가공함으로써 보다 양호한 가공 형상을 얻을 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 제10실시예에 대해 상세히 설명한다.

노광용 마스크는 반 투명막 패턴으로서 스퍼터링법으로 형성한 게르마늄 패턴을 이용하는 것을 특징으로 하고, g선용 투명 노광용 마스크로서 이용되는 것이다.

여기서는 산화 실리콘 기판 상에 스퍼터링법에 의해 막 두께 70nm의 게르마늄막(102)를 형성한다. 실리콘 막의 수은 램프 g선에 대해 굴절율 n=4.1 위상차가 180°로 되는 막 두께를 70.3nm로 할 때의 진폭 투과율은 산화 실리콘 기판(101)의 진폭 투과율에 비해 10.8%였다.

그리고 실시예 9와 동일하게 해서 전자선용 레지스트를 막 두께 0.5㎛로 퇴적한 후 다시 도전성 막을 0.2㎛ 정도로 형성한다.

그래서 도전막 상에서 전자선에 의해 3μc/㎠로 그리고, 다시 현상하여 레지스트 패턴으로 한다.

이 패턴을 마스크로 해서 Cl₂가스에 의한 CDE에 의해 레지스트 패턴에서 나타나는 게르마늄 막을 에칭하여 제거한다.

그리고 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여 게르마늄 막 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같이 해서 단층에서 원하는 반 투과성 막으로 이루어지는 위상 시프터를 얻을 수 있다.

또 상기 예에서는 위상 시프터로서의 게르마늄 막의 형성을 스퍼터링에 의해 수행하였으나 증착법 등을 이용해도 좋다. 또 막 두께를 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 적당한 두께로 해도 좋다.

또 게르마늄 막의 가공을 RIE로 행해도 좋고, 불소계 가스, 예를 들면, CF₄, C₂F₆등을 이용할 수도 있다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 통해, PFR7750(일본 화상 고무 제품)이라는 레지스트를 1.5㎛ 도포한 기판에, g선에서 1/5축소 노광(NA=0.54, σ=0.5)을 행하여 패턴을 형성하였다. 이때의 노광량은 300mJ/㎠이었다. 종래 0.45㎛ 패턴에서 포커스 마진 =0㎛로 해상해 왔던 것을 본 발명의 마스크를 이용함으로써 포커스마진 =0.7㎛로 해상할 수 있었다.

콘택트 홀 패턴에 관해서도 종래의 노광에서 해상되지 않았던 0.50㎛ 패턴이 포커스 마진-1.5㎛에서 해상하는 것이 확인되었다.

다음에 본 발명의 제11실시예에 대해 상세히 설명한다.

상기 노광용 마스크는 반 투명막 패턴으로서 스퍼터링법으로 형성한 SiN 패턴을 이용한 것이고, i선용 투영 노광용 마스크로서 이용되는 것이다.

여기서는 산화 실리콘 기판 상에 스퍼터링법에 의해 질소량이 조정된 실리콘 나이트라이드를 타겟으로 하여 막 두께 446nm의 SiN막을 형성한다. SiN막에서 수은램프 i선에 대한 굴절율 n=2.23, 진폭 투과율 투명부인 산화 실리콘 기판의 진폭 투과율에 비해 20.1%였다.

그리고 실시예 1 및 2와 동일하게 전자선용 레지스트를 막 두께 0.5㎛로 퇴적한 후 다시 도전성 막을 0.2㎛ 정도로 형성한다.

그리고 상기 도전성 막 상에서 전자선에 의해 3μc/㎠에서 묘사하고 다시 현상하여 레지스트 패턴으로 한다.

이 패턴을 마스크로 하여 CF₄가스에 의한 CDE에 의해 레지스트 패턴에서 드러나는 SiN막을 에칭 제거한다.

그리고 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여 SiN막 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같이 해서 단층에서 원하는 반 투과성 막으로 이루어지는 위상 시프터를 얻을 수 있다.

또 상기 예에서는 위상 시프터로서 SiN막의 형성을 스퍼터링으로 행했으나 증착법 등을 이용해도 좋다. 또 막 두께를 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적당한 두께로 해도 좋다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 끼우고, PFRIX 150(일본 화상 고무 제조품)이라는 레지스트를 1.5㎛ 도포한 기판에 i선에서 1/5축소 노광(NA=0.54, σ=0.5)해서 패턴을 형성했다. 이 때의 노광량은 300mJ/㎠이었다. 종래 0.35㎛ 패턴에서 포커스 마진=0㎛로 해상해 왔던 것을 본 발명의 마스크를 이용함으로써 포커스 마진=0.8㎛로 해상할 수 있었다.

콘택트 홀 패턴에 관해서도 종래의 노광에서 해상되지 않았던 0.40㎛ 패턴이 포커스 마진=1.3㎛에서 해상하는 것이 확인되었다.

다음에 본 발명의 제12실시예에 대해 상세히 설명한다.

상기 노광용 마스크는 반 투명막 패턴으로서 스퍼터링법으로 형성한 SiN 패턴을 이용한 것을 특징으로 하고 KrF(248nm)용의 마스크로서 이용된다.

여기서는 산화 실리콘 기판 상에 스퍼터링법에 의해 실리콘을 타겟으로 하여 질소 가스를 소정량 첨가하면서 막 두께 76nm의 SiN막을 형성한다. SiN 막의 KrF에 대한 굴절율 n=2.68, 투명부인 산화 실리콘기판에 대한 진폭 투과율은 15%였다.

그리고 실시예 9 내지 11과 같은 방법으로 전자선용 레지스트를 막 두께 1.5㎛로 퇴적한 후 다시 도전성 막을 0.2㎛ 정도로 형성한다.

그리고 도전성 막 상에서 전자선에 의해 6μc/㎠에서 묘사하고 다시 현상을 행하여 레지스트 패턴으로 한다.

이 패턴을 마스크로 하여 CF₄와 O₂가스에 의한 CDE에 의해 레지스트 패턴에서 드러나는 SiN 막을 에칭 제거한다.

그리고 최종적으로 레지스트 패턴을 제거하여 SiN 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같이 해서 단층에서 원하는 반 투과성 막으로 이루어지는 위상 시프터를 얻을 수 있다.

또 상기 예에서는 위상 시프터로서의 SiN막의 형성을 스퍼터링에 의해 행했으나 암모니아 가스와 실란계가스를 이용한 CVD법 등을 이용해도 좋다. 또 막 두께를 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적당한 두께로 해도 좋다.

이와 같이 해서 형성된 노광용 마스크를 통해 Xp 8843(시프레사 제품)이라는 KrF용 레지스트를 1.0㎛ 도포한 기판에 KrF 엑시머 레이저에서 1/5축소 노광(NA=0.5, σ=0.5)시켜서 패턴을 형성했다. 이 때의 노광량은 40mJ/㎠이었다. 종래 0.30㎛ 패턴에서 포커스 마진=0㎛로 해상해 온 것을 본 발명의 마스크를 이용함으로써 포커스 마진=0.7㎛로 해상할 수 있었다.

콘택트 홀 패턴에 관해서도 종래의 노광에서 해상되지 않았던 0.30㎛ 패턴이 포커스 마진-1.2㎛에서 해상되는 것으로 확인되었다.

제29도는 본 발명의 제13실시예의 노광용 마스크 제조 공정을 도시한 것이다.

상기 노광용 마스크는 반 투명막 패턴으로서 스퍼터링법으로 질소의 조성비를 제어하면서 형성한 질화 실리콘 패턴을 이용한 것을 특징으로 하고 i선용 투영 노광용 마스크로서 이용된다.

먼저 제29도의 (a)에 도시된 바와 같이 투광성 기판으로서 용융 석영 기판, 예를 들면, 크기가 가로·세로 12.7cm, 두께 2.4mm의 것을 이용하여 그 표면에 실리콘 타겟으로 하여 질소와 아르콘과의 혼합가스(질소 함유율 15%) 중에서 스퍼터링하여 막 두께 80nm의 질화 실리콘 막(202)를 형성한다. 질화 실리콘막(202)의 수은 램프의 i선에 대한 굴절율 n=3.4, 투명부인 용융 석영 기판(201)에 대한 진폭 투과율은 15%였다.

이어서 제29도의 (b)에 도시된 바와 같이, 레지스트(203)을 막 두께 0.5㎛로 도포한 후 EB 노광법을 이용해서 원하는 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후 레지스트패턴(203)을 마스크로 해서 CF₄와 O₂와의 혼합가스에 의한 CDE에 의해 레지스트 패턴에서 드러나는 질화 실리콘 막(202)를 에칭 제거한다[제29도의 (c)].

그래서 황산과 과산화수소수의 혼합 용액 중에 침적하여 레지스트 패턴(202)를 제거하여 질화 실리콘 막 패턴(202)를 얻을 수 있다[제29도의 (d)].

이와 같이 해서 단층에서 원하는 반 투과성 막으로 이루어지는 위상 시프터를 얻을 수 있다.

또 상기 예에서 위상 시프터로서의 질화 실리콘 막의 형성을 타겟으로 하여 실리콘을 이용하여 질소 가스량을 제어하면서 스퍼터링하였으나 실리콘과 질화 실리콘의 모자이크 타겟을 이용한 스퍼터링 혹은 가스비를 제어한 CVD법 등을 이용해도 좋다. 또 막 두께를 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 적당한 두께로 해도 좋다.

또 굴절율과 진폭 투과율과의 미조정을 위해 이온 주입 및 또는 열 처리를 행하여 표면의 질을 재선하도록 해도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노광 마스크에 따르면 차광막 패턴 대신에 반 투명막 패턴을 이용함으로써 콘트라스트와 해상도의 향상을 도모할 수 있다.

또 본 발명의 제2노광 마스크에 따르면, 노광 광에 대한 광로 길이가 다르도록 구성된 시프트 막, 상기 막의 상층 또는 하층에 형성된 마스크가 기판과 노광 광에 대해 소정의 투과율을 갖도록 구성된 투과율 조정층으로서의 반 투명막의 적층 구조로 구성되어 있어 위상을 시프트시키는 막과 투과율을 조정하는 막을 독립으로 선택할 수 있어서 세정 등에 대한 강도가 높은 노광 마스크를 얻을 수 있다.

본 발명의 제3노광 마스크에서는 위상 시프터를 구성하는 재료의 진폭 투과율을 조정함으로써 콘트라스트 향상에 효과적인 시프터 폭을 크게 하고, 시프터 폭에 필요로 되는 정도를 완화하도록 했기 때문에 용이하게 고정도이고 콘트라스트가 높은 마스크를 형성할 수 있게 된다.

이와 같은 본 발명의 노광 마스크에 따르면, 패턴 밀도에 의존하지 않고, 패턴에 충질하고 고정도인 패턴을 형성할 수 있다.

또 본 발명에 따르면 노광 마스크를 최적의 광학 정수를 갖는 단층막으로 형성할 수 있으므로 진폭 투과율 및 위상차의 제어가 용이하고, 신뢰성 높은 노광 마스크를 얻을 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 투광성 기판, 상기 투광성 기판 상에 배설된 차광성 재료로 이루어지는 마스크 패턴을 구비한 노광용 마스크에 있어서, 마스크 패턴으로서 노광 광에 대한 광로 길이가 상기 투광성 재료의 투명 부분의 광로 길이와는 소정량만큼 다르도록 구성된 반 투명막 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 마스크 패턴의 패턴 치수를 노광 조건(λ/NA)로 나눈 값이 0.61 이하인 마스크 패턴에 대해서 0~50%의 투과율을 갖는 반 투명막 패턴을 이용하고, 상기 마스크 패턴의 패턴 치수를 노광 조건(λ/NA)로 나눈 값이 0.61 이상인 마스크 패턴에 대해서는 투과율이 거의 0으로 되는 불투명막패턴을 이용하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 반 투명막 패턴은 노광 광으로 해상되지 않는 미세 패턴이 형성된 미세 영역으로 분할된 진폭 투과율이 다른 복수의 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
4. 투광성 기판, 상기 투광성 기판 상에 배설된 차광성 재료로 이루어지는 마스크 패턴을 구비한 노광용 마스크에 있어서, 노광 광에 대한 광로 길이가 상기 투광성 재료의 투명 부분의 광로 길이와는 소정량만큼 다르도록 구성된 위상 시프트막, 및 상기 막의 상층 또는 하층에 형성된 마스크 기판과 노광 광에 대해 소정의 투과율을 갖도록 구성된 투과율 조정층으로서 반 투명막과의 적층 구조로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
5. 투광성 기판, 상기 투광성 기판 상에 배설된 차광성 재료로 이루어지는 마스크 패턴, 및 상기 마스크 패턴의 주위에 배설되어 노광 광에 대해 광로 길이가 상기 투광성 재료의 투명 부분의 광로 길이와는 소정량만큼 다르도록 구성된 위상 시프터를 구비한 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크 패턴의 치수를 노광조건(λ/NA)로 나눈 값이 0.34에서 0.68로 될 때 위상 시프터의 진폭 투과율을 100% 이하로 한 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
6. 투광성 기판과 투광성 기판 상에 배설된 마스크 패턴을 구비한 노광용 마스크에 있어서, 상기 마스크 패턴으로서 노광 광에 대한 광로 길이가 상기 투광성 재료의 투명 부분의 광로 길이와는 소정량만큼 다르도록 구성된 실리콘, 실리콘 화합물, 및 실리콘을 포함하는 혼합물로 이루어지는 위상 시프트의 반 투명막 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
7. 제1항에 있어서, 상기 반 투명막 패턴이 이온 주입 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
8. 제7항에 있어서, 상기 반 투명막 패턴이 열 처리에 의해 표면의 결정 상태가 변화된 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
9. 투광성 기판 상의 투광 광에 대한 길이가 투명 부분과는 소정량만큼 다르도록 구성된 위상 시프터의 반 투명막으로 이루어지는 마스크 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 노광용 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 마스크 패턴의 형성 공정이 실리콘, 실리콘 화합물, 실리콘을 포함하는 화합물, 게르마늄, 및 게르마늄 화합물 또는 게르마늄을 포함하는 혼합물의 조성비를 제어하여 반 투명막 패턴을 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 마스크 패턴의 형성 공정이 실리콘을 타겟으로 하여 스퍼터링 분위기 중에 소정량의 질소 가스를 혼입시켜 질소의 조성비를 제어함으로써 진폭 투과율을 조정하면서 질화 실리콘 막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 마스크 패턴의 형성 공정이 원료 가스 중의 산소량을 조정하면서 CVD법을 이용해서 산화 실리콘 막을 퇴적함으로써 산소의 조성비를 제어하고, 진폭 투과율을 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 마스크 패턴의 형성 공정이 원료 가스로서 상기 암모니아량을 조정하면서 CVD법을 이용하여 질화 실리콘 막을 퇴적함으로써 질소의 조성비를 제어하고, 진폭 투과율을 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 마스크 패턴의 형성 공정이 막 성형된 상기 막 투명막패턴 표면에 다시 이온주입을 행하는 공정 또는 열 처리에 의해 결정 상태를 변화시킴으로써 진폭 투과율을 미조정하는 개질(改質) 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크의 제조 방법.