KR960016319B1 - 투영 노광 장치 및 이에 사용되는 마스크 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

투영 노광 장치 및 이에 사용되는 마스크

제1도는 통상의 주변효과 강조형(Rim Shifter) 마스크를 나타낸 단면도이고 ;

제2도는 통상의 하프톤(Half-tone) 위상 반전 마스크를 나타낸 단면도이고 ;

제3도는 본 출원인에 대한 종래의 ATOM법에 사용되는 조명계의 구조를 나타낸 개략도이고 ;

제4도는 상기 종래의 ATOM법의 노광장치에서의 광 경로를 나타내는 개략도이고 ;

제5A도 및 제5B도는 상기 종래의 ATOM법에서 그레이팅 마스크를 통상의 패턴이 형성된 마스크에 부착한 것을 나타낸 단면도들이고 ;

제6도는 본 발명에 의한 노광장치에서의 광 경로를 나타내는 개략도이고 ;

제7A도 내지 제7C도는 본 발명에 의한, 그레이팅 마스크가 부착된 마스크를 나타내는 단면도들이고 ;

제8도는 본 발명에 따른 촛점 마진의 효과를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 투영 노광 장치, 이에 사용되는 마스크에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 리소그래피(Lithography)공정중에 사용되는 변형조명 방법을 이용한 투영 노광 장치 및 이에 사용되는 마스크에 관한 것이다.

반도체장치의 각종 패턴은 포토리토그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토리토그래피 기술은 반도체 웨이퍼상의 절연막이나 도전막등, 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도(solubility)가 변화하는 포토레지스트 막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 소기 부분을 광선에 노출시킨 후 현상에 의해서 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의하여 제거하여, 배선이나 전극등 각종 패턴을 형성하는 것으로 구성되어 있다.

최근 반도체장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 보다 더 미세한 패턴을 형성하기 위한 각종 기술들이 개발되어 왔다.

특히 64M DRAM 이상의 집적도를 갖는 ULSI를 제조하기 위하여는 0.3㎛ 해상도와 적당한 촛점 심도(DOF : Depth-of-focus)가 필요하고, 이에 따라 서브하프마이크론(Sub-half micron) 패턴을 형성하기 위하여 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 이러한 예로서는, 광원의 파장을 줄인 엑시머 레이저(Excimer laser)를 이용하는 방법, 위상반전 마스크(Phase Shift Mask)를 이용한 노광 방법 및 사입사조명(Tiltedillumination)방법과 같은 변형조명방법(modified illumination method) 등을 들 수 있다.

광학투영노광의 해상도(R)와 DOF는 다음 레이레이 식(Royleigh's equation)에 나타난 바와 같이 투영광의 파장(exposure wavelength : λ)에 비례하고 렌즈의 개구수(numerical aperture : NA)에 반비례하는 것으로 잘 알려져 있다.

R=k₁×λ/NA

DOF=k₂×λ/NA²

이때, k₁및 k₂은 조명계의 코히어런스 팩터(coherence factor) (σ : 조명계렌즈의 개구수(NA_c)를 투영광학계의 개구수(NA_o)로 나눈 값)인 공정능력 변수(process factors)로 대개 0.5-0.8 정도인 것으로 알려져 있다. 코히어런스 팩터가 0이 아닌 경우 해상도가 공정능력에 크게 영향을 받기 때문에 k₁및 k₂의 값을 정확히 알 수는 없다.

현재의 노광 방법으로 0.3㎛ 이하의 패턴을 형성하고자 하는 경우에, 가공된 웨이퍼 표면의 큰 단차 높이 및 기타 에러를 고려하면, 1.6㎛ 이상의 DOF가 요구된다.

현재의 스테퍼에서, i-line을 사용하여 노광하는 경우에 λ는 0.365㎛이고, k₁및 k₂는 약 0.65 및 1.0이기 때문에, 해상도(R) 및 DOF는 0.47㎛ 및 1.46㎛이다.

보다 높은 해상도를 얻기 위하여는 NA가 커지거나, α가 짧아져야 한다. NA가 0.45인 종래의 KrF 엑시머 레이저(λ=0.248㎛) 스테퍼를 이용하는 경우에는, 해상도(R)는 0.3㎛이지만 DOF는 0.85㎛이다. 따라서, 해상도는 개선되지만, DOF는 감소하기 때문에, KrF 엑시머 레이저를 사용하더라도, 현재의 노광 방법으로는 0.3㎛ 이하의 패턴을 형성하기는 매우 곤란하다.

또한, 최근에는 마스크의 패턴을 이용하여 해상도를 높이는 위상 반전 방법(Phase Shift Method)이 제안되어 큰 주목을 받고 있다(참조문헌 : IBM 1986, IEEE Trans. Elect. Devices. Vol. ED-29, 1982. CP 1828 ; 1988, Fall Applied Physics Meeting 4a-K-7, 8(p. 497)). 상기 위상 반전 방법은 위상 시프터를 포함하는 마스크(이하, "위상 반전 마스크"라 한다)를 사용하여 패턴을 노광시키는 방법이다.

위상 시프트 마스크는 광의 간섭 또는 부분 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 노광함으로써, 해상도나 촛점심도를 증가시킨다.

즉, 빛이 마스크 기판을 통과할때, 또는 시프터막을 통과할때, 그 파장은 진공중의 파장을 쉬프터 물질의 굴절율로 나눈 값으로 짧아진다.

따라서, 같은 위상의 빛이 시프터의 유무에 따라서, 차이가 생기게 되며, 이때 광 위상차이를 θ라 하면, α=2πt(n-1)/λ(식중, n은 시프터의 굴절율이고, t는 시프터의 두께이고, λ는 사용되는 파장이다)이고, θ가 π인 경우에 시프터를 통과한 광선은 역위상을 갖게된다. 따라서, 광투광부 부분만을 통과한 빛과 시프터를 통과한 빛은 서로 역위상이기 때문에, 시프터를 마스크 패턴의 가장자리에 위치시키면, 공간에서는 빛의 강도가 제로가 되어 콘트라스트가 증가한다.

이러한 위상 시프트 마스크는 종래의 다른 미세 패턴 형성 방법과는 달리, 새로운 장비의 추가 없이 마스크 제조방법의 변경 만으로 빛의 회절을 역이용하여 마스크의 분해능이 30% 정도 향상될 수 있기 때문에 차세대 반도체 장치 제도의 유력한 양산기술을 고려되고 있다.

상기와 같은 원리를 이용한 위상 반전 마스크의 예로서는, 라인과 스페이스가 밀집하게 반복되어 있는 경우 교대로 시프터를 배치함으로써, 전기장 파동이 두 라인간에 상대적으로 반대 방향이 되도록 한 공간 주파수 변조형(Alternating Phase Shifter) 마스크, 소기 패턴의 주위에 해상도 이하의 작은 보조 패턴을 넣어 위상을 시프트시킨 보조 시프터 첨가형 마스크, 모든 패턴의 주위에 시프터를 형성시켜서, 패턴 에지 부분만을 개선한 주변 효과 강조형(Rim Shifter) 마스크, 크롬 없이 위상 시프터의 경계면의 광량이 제로가 되는 원리를 이용한 무크롬 위상시프트형(Chromless Phase Shifting)마스크, 광차단부의 투과율을 "0"에서 "0"이 아닌 값으로 투과율을 높이고, 그외 부분을 위상반전시켜 서로 상쇄되는 효과를 이용한 하프톤 타입 위상 반전 마스크(Halftone type phase shifting mask) 등을 들 수 있다.

제1도는 상기한 위상 반전 마스크 중에서, 주변 효과 강조형(Rim Type)마스크를 나타낸 단면도이다. 즉, 일정한 패턴이 형성되어 있는 기판(5)상에 상기 패턴을 둘러싸는 불투명층(6)이 형성되어 있다. 원래 주변 효과 강조형 마스크는 일반적으로, 패턴의 주변에 위상시프터를 별도로 형성하는 것이 제안되어 있지만, 기판 자체를 이용하여 각 패턴 주변에 위상 시프터(A)를 형성한 것을 나타낸다. 상기 패턴의 깊이(D)는 광경로차가 역위상이 형성될 수 있는 깊이로 형성된다. 따라서 상기 패턴부의 경계에서 광의 간섭이 발생하여 보다 정확한 패턴 형성이 가능해진다.

제2도는 종래의 하프톤(Half tone) 위상 쉬프트 마스크의 단면도를 나타낸다. 즉 일정한 패턴의 깊이(E)를 가지는 기판(8)상에 반투명층인 하프톤 위상 쉬프트층(9)이 패턴을 둘러싸고 형성된다. 상기 패턴부 fmf 통과하는 광과 상기 하프톤 위상 쉬프트층(9)부를 통과하는 광 사이에 역위상이 형성되기 때문에 패턴 경계부에서 광의 간섭에 의해 보다 큰 해상도를 얻을 수 있다.(참조, "하프트 위상 쉬프트 마스크에 의한 미세홀 패턴의 형성", N. Hasegawa, et al. 일본 추계 응용 물리학회 session 12ZF-12, 1991)

한편, 최근에는 파리눈 렌즈와 콘덴서 렌즈 사이에 필터를 부착하여 구성된 조명계를 사용하는 사입사 조명 방법(tilted illumination)에 의해 레지스트를 노광하는 방법이 제시되었다(참조 문헌 : "New imaging technique for 64M DRAM" by N. Shiraishi, S. Hirukawa, Y. Takeuchi, and N. Magome, Proceedings of SPIE, vol 1674, Optical/laser microlithography p741, 1992).

상기의 변형된 조명계에서는 필터에 의해 입사되는 빛의 수직 입사 성분은 사라지고 빛의 경사진 성분(사입사 성분)만이 마스크상에 도달하게 된다.

일반적으로, 광원으로부터 조사된 빛은 파리눈 렌즈의 출구 표면에서 필터에 의해 제한되고, 이는 콘덴서 렌즈를 통산 마스크의 푸리에 변환면(Fourier transform plane)과 일치한다. 종래의 일반적인 투영 노광 방법에 의하면, 푸리에 변환면상에 조명된 빛의 분포는 하나의 원내에 형성되고 0차 회절광(zero-order diffracted linght)은 광축을 따라서 진행하고 (수직 입사 성분), +1차와 -1차로 회절된 빛(+1st and -1st order diffracted light)은, 회절각(θ)을 갖고 진행하여 (사입사 성분) 웨이퍼상에서는 0차, +1차 및 -1차로 회절된 빛이 웨이퍼 상에서 서로 간섭하면서, 이미지를 형성하게 된다.

마스크 패턴이 미세할 수록 회절각(θ)은 증가하고, sinθ가 개구수(NA) 보다 크다면, +1차 및 -1차로 회절된 빛은 투영 렌즈를 통과하지 않을 것이고, 0차로 회절된 빛만이 통과하여 웨이퍼의 표면에 도달하게 되고, 간섭은 일어나지 않는다.

그러나, 상기 사입사 조명에서는, 필터가 광축으로부터 이심되어(eccentric) 있기 때문에, 필터를 통과한 빛은 특정한 사입사각을 갖고 마스크를 조명하게 된다. 조광된 빛은 마스크 패턴에 의해 회절되어, 0차 빛은 광축에 대하여 회절각(θ)의 각으로 회절되고, -1차 또는 고차로 회절된 빛은 투영렌즈로 들어 가지 않는다. 따라서, 0차 및 1차로 회절된 빛만이 웨이퍼상에서 간섭할 것이고, 이미지를 형성한다.

이때, 해상도(R)는 통상의 투영 노광 방법에 비해 한계 해상도가 1.5배로 증가한다. 상술한 사입사 조명 방법에 의해 DOF도 향상된다.

상기 종래의 사입자조명방법에 있어서는 빛이 투과하는 부위의 면적이 빛이 차단되는 면적에 비하여 훨씬 작다.

즉, 종래의 변형조명장치는 기존의 조명장치에 필터를 부착하여 조명장치에 전달된 빛의 일부를 차단하는 형태이므로 변형조명시 노광량이 너무 작아 노광시간이 현저하게 길어지고 노광 장치의 오류가 발생하며 균일성(Uniformity)이 저하되는 문제가 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명자를 포함한 강호영등은 신규한 조명방법인 ATOM(Advanced Tilted illumination On Mask)법을 발명한 바 있고, 이를 한국 특허청에 한국 특허출원 제92-16059호로 출원하여 현재 계속중이다.

제3도는 상기 ATOM법에 사용되는 조명계의 구조를 나타낸 것이다.

상기 제3도에 나타낸 변형 조명 장치(투영 노광 장치)에는, 웨이퍼상으로의 패턴전사를 위한 패턴(17)이 형성된 통상의 크롬마스크(16)위에 웨이퍼상에 해상되지 않는 규칙적인 패턴(이하, "그레이팅 패턴"이라 한다)이 형성되어 있는 더미마스크(Dummy Mask)인 무크롬 위상반전 마스크(12) (이하 "그레이팅 마스크"라 한다)가 설치되어 있다. 그레이팅 마스크는 기수차(odd numbered order)로 회절된 빛을 생성하는 무크롬 위상 반전 마스크(chromeless phase shift mask)이다. 이와 같이 설치된 그레이팅 마스크(12)에 의해 입사되는 빛(11)의 수직성분(13)은 상쇄되어 소멸되고, 사입사성분(14)은 증가되어 통상의 크롬 마스크(16)를 통해 웨이퍼상에 도달하게 된다.

제4도는 상기 ATOM법의 변형 조명 방법의 노광장치에서의 광 경로를 나타내는 개략도이다. 동도에서, 참조 번호 21은 노광 대상물인 반도체 웨이퍼, 참조 번호 23은 투영 렌즈, 참조 번호 25는 패턴이 형성되어 있는 마스크, 참조 번호 27은 그레이팅 마스크, 참조 번호 29는 콘덴서 렌즈, 참조 번호 30은 광원으로 부터의 빛을 통과시키는 필터를 각각 나타낸다. 상기 콘덴서 렌즈(29)를 통과한 광이 그레이팅 마스크(27)를 거치면서 수직입사성분은 상쇄되어 소멸하고 일정한 입사각(i)을 갖는 사입사성분만이 통상의 마스크(25)를 통하여, 0차와 +/-1차중 어느 한 성분의 회절광이 투영렌즈(23)을 거쳐 웨이퍼(21)에 전달된다.

따라서 종래의 변형조명방법에서와 같이 빛을 사입사시키기 위해 필터를 부착하지 않고도 상기와 같이 그레이팅 마스크를 이용함으로써 변형조명의 효과를 낼 수가 있으며, 빛을 차단하는 부위가 적고 그레이팅 마스크에 의해 사입사성분을 선택적으로 사용하여 노광시키게 되므로 광전달효율이 향상된다.

한편 상기 강등의 특허출원에는 상기 ATOM의 구체적인 방법이나 이에 사용되는 그레이팅 마스크의 구체적인 제조방법 및 형상등이 개시되어 있지 않기 때문에, 이에 본 출원인은 상기 ATOM법을 보다 구체화하여 한국 특허출원 제93-3019호 및 제93-13344호로 특허출원 한바 있다.

제5A도 및 제5B도는 상기 ATOM법의 그레이팅 마스크를 통상의 패턴이 형성된 마스크에 부착된 경우를 나타내는 단면도들이다.

제5A도 및 제5B도에서, 참조 번호 41은 통상의 마스크 기판, 참조 번호 43은 크롬으로 구성되어 있는 노광 영역을 한정하기 위한 패턴, 참조 번호 45는 그레이팅 마스크 기판, 참조 번호 47은 그레이팅 패턴, 참조 번호 49는 접착지지대, 참조 번호 51은 그레이팅 마스크와 통상의 마스크를 접착시키는 양면 접착테이프를 나타낸다.

그러나 상기 ATOM법의 투영노광에서는 MTF(Modulation Transfer Function) 값의 저하를 초래하여, 웨이퍼에서의 이미지 콘트라스트가 악화되기 때문에 웨이퍼상에 형성되는 포토레지스트의 성능이 우수해야 된다는 한계가 있다.

상기 MTF는 마스크 이미지를 웨이퍼 표면에 재현하기 위한 투영 노광장치의 능력을 나타내는 것으로서, 획득할 수 있는 최대값은 "1"이다. 상기 MTF는 노광계의 공간 코히어런시(spatial coherency), 렌즈의 개구수(NA), 투영광의 파장(λ), 마스크 패턴의 사이즈등에 의존한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 ATOM법의 문제점을 해결하기 위하여, 위상 쉬프트 마스크를 적용하여 미세한 패턴을 형성할 수 있는 투영 노광 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 투영 노광장치에 장착되는 마스크를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광원 ; 상기 광원으로부터의 빛의 수직 입사 성분을 제거하여 사입사광을 생성하는 제1마스크 ; 상기 사입사광에 의하여 이미지가 전사될 수 있도록 패턴이 형성된 위상 쉬프트 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치를 제공한다.

상기 제1마스크는 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 0차 회절된 빛이 간섭되도록 함으로써 빛의 수직 입사성분을 제거하도록 한 그레이팅 패턴이 형성된 위상 반전 무크롬 마스크이다.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피노광물의 노광 영역을 한정하기 위한 패턴이 위상 쉬프터와 함께 형성되어 있는 제1기판 ; 상기 패턴이 형성되지 않은 제1기판의 일측면에 부착되고, 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 간섭되어 우수차 회절된 빛은 간섭되어 제거되고, 기수차 회절된 빛은 증강되도록 하는 그레이팅 패턴이 형성된 제2기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.

상기 제1기판 및 제2기판 마스크사이에 상기 그레이팅 마스크를 상기 마스크에 접착 지지하기 위한 접착 지지대가 형성되어 있다. 상기 제1기판 및 상기 제2기판은 같은 크기일 수 있고, 상기 제2기판은 상기 제1기판에 비해 큰 것일 수도 있다.

본 발명은 또한, 투명한 기판 ; 상기 기판의 일면에 노광영역을 한정하기 위하여 위상 쉬프터와 함께 형성된 패턴 ; 상기 기판의 다른면에 형성되고, 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 간섭되어 우수차로 회절된 빛의 수직 성분은 제거하고, 기수차로 회절된 빛의 경사 성분은 강화하는 그레이팅 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.

본 발명의 노광 장치에 의해 노광 공정을 수행하면, 수직성분의 빛은 상호간섭에 의해 없어지고 경사진 성분만이 남게 되며, 나아가 위상 쉬프터에 의하여 0차의 회절광에 대한 +/-1차 회절광의 상대적 크기가 증가하여 MTF값이 크게 된다. 따라서 분해능과 촛점심도가 매우 향상된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제6도는 본 발명에 의한 노광장치에서 광 경로를 나타내는 개략도이다. 상기 제4도에서와 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

제6도를 참조하면, 제4도와 비교하여 일반적인 크롬 패턴이 형성된 마스크(제4도의 25)에 대신하여 위상 쉬프트 마스크(26)가 형성된 것을 제외하고는 전적으로 상기 제4도와 동일하다.

상기 위상 쉬프트 마스크(26)는 상기 제1도에 도시된 주변 강조형(Rim Shifter) 마스크를 사용하거나, 상기 제2도에 도시된 하프톤 타입의 위상 쉬프트 마스크를 사용한다.

한편, 종래의 ATOM법에서와 같이 상기 그레이팅 패턴이 형성되어 있는 그레이팅 마스크(27)는 석영, 소다 라임 글래스 또는 보로실리케이트 글래스를 기판으로 사용하여 상기 기판에 그레이팅 패턴을 형성시킨다. 상기 그레이팅 패턴은 통상의 마스크 패턴 형성방법에 의해 형성시킨다. 상기 그레이팅 패턴은 포토 레지스트를 사용하여 형성시키거나, SOG(Spin-On Glass)를 사용하여 패터닝하거나, 석영으로 구성된 마스크 기판의 이면을 패터닝하여 형성시킬 수 있다. 이때, 상기 패턴의 두께(t)는 사용되는 파장 및 마스크 또는 패턴을 구성하는 재질에 따라 빛이 180°의 위상차를 갖도록 형성한다. 통상적인 광경로차(D)는 하기 식에 의해 구한다.

D=2πt(n-1)/λ(식 중, n은 패턴의 재질의 굴절율이고, λ는 사용되는 파장을 나타낸다.

간섭을 이루기 위한 광 경로차이는 π이므로, 상기 패턴의 두께(t)는 다음과 같이 구할 수 있다.

t=λ/2(n-1)

상기 그레이팅 패턴은 상술한 바와 같이, 일정한 주기를 갖도록 형성된다.

본 발명의 노광장치에서 MTF값이 향상되는 원리를 살펴보면 다음과 같다. (참조, "Investigation of single sideband optical lithography using oblique incidence illumination", Emi. Tamechika et al. J. Vac. Sci. Technol. B 10(6), Nov/Dec 1992, pp 3027-3030)

일반적으로 해상도는 선폭(linewidth)의 형태로 정의된다. 또한 주기적인 L/S(line-and-spaces) 패턴에 대한 진폭의 분포는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

A(x)=A0+2Alcos(kx)

여기서 k는 적정화된 공간 주파수이며, A0 및 A1은 각각 사입사광의 0차와 1차 회절광의 진폭을 나타낸다.

웨이퍼에서의 이미지 콘트라스트와 관련된 MTF는 0차와 1차회절광의 진폭비인 AR(=A1/A0)에 비례한다. 따라서 MTF값을 향상시키기 위하여 0차 회절광에 대한 1차 회절광의 상대적 크기를 향상시킬 수 있는 마스크를 사용함으로써 실현될 수 있다.

따라서 본 발명에 의한 주변강조형 위상 쉬프트 마스크나 하프톤 위상 쉬프트 마스크는 일반적인 크롬 마스크에 비하여 AR를 향상시켜 준다.

제7A도 내지 제7C도는 본 발명의 노광장치에 사용되는 마스크를 나타내는 단면도들이다.

제7A도는 그레이팅 마스크(45)가 그레이팅 패턴(47)이 형성된 면과 예를들어, 하프톤 위상 쉬프트 마스크의 반투명층(63)이 형성되지 않은 배면과 접하도록 부착되어 있는 것을 나타낸다. 상기 하프톤 마스크 대신에 주변 강조형 위상 쉬프트 마스크를 사용할 수도 있다.

또한 제7B도는 그레이팅 패턴(47)이 형성되지 않은 면을 예를들어, 하프톤 위상 쉬프트 마스크의 반투명층(63)이 형성되지 않은 배면과 접하도록 부착되어 있는 것을 나타낸다. 이와 같이, 본 발명의 그레이팅 마스크(45)는 제7A도 및 제7B도에 나타낸 방법중 어느 방법으로도 부착이 가능하다.

그레이팅 마스크(45)를 하프톤형 마스크나, 주변강조형 마스크에 부착시키는 경우에, 에폭시 접착제를 사용하거나, 본드, 실리콘 코킹, 양면 접착 테이프를 사용하여 부착시킬 수 있다. 또한, 상기 그레이팅 마스크(45)를 용착(溶着)시킬 수도 있다. 이외에도, 석영클램프(clamp)를 사용하여 클램핑시킬 수도 있다.

또한, 두 마스크를 접착시킬때, 긁힘을 방지하기 위하여 상기 그레이팅 마스크(41)와 상기 하프톤형 마스크등간의 간격을 1.0㎛ 이상 띄워서 부착시킬 수 있다. 이러한 경우에는, 제7B도에 나타낸 바와 같이, 접착테이프(51)를 두껍게 사용하거나, 제7A도에서처럼, 페리클 프레임을 사용하여 접착 지지대(49)를 만들어서 사용한다. 이때, 상기 그레이팅 마스크(41)의 하프톤형 마스크(61)간의 간격은 수십 mm까지도 가능하다.

제7C도는 그레이팅 마스크의 추가 제작없이, 하프톤형 마스크(65)나 주변강조형 마스크의 배면에 그레이팅 패턴(66)을 형성해 준 것을 나타낸다.

제8도는 본 발명에 의한 노광장치에서 마스크의 임계값(CD)에 따른 촛점마진(focus margin)의 관계를 나타낸 그래프로서, 종래의 ATOM법에 의한 경우와 주변강조형(RIM) 마스크를 단독으로 사용한 경우와 비교한 것이다. 도시된 바와 같이, 주변강조형 마스크만을 사용한 경우는 촛점마진이 절대적으로 작으며, ATOM법의 경우는 마스크의 CD가 한계 해상도(예를들어, 0.3㎛) 보다 큰 경우 촛점심도의 마진이 줄어들게 된다. 그러나 본 발명에 의한 ATOM법과 주변강조형 마스크의 결합에 의하면, 이러한 문제점이 발생되지 않을 뿐더러 충분한 촛점마진도 확보할 수 있음을 알 수 있다.

이상으로부터 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 조명방식은 종래의 필터를 설치한 방식에 비해 광전달시 손실이 전혀 없으므로 광전달효율이 200%∼400% 이상 증가됨과 동시에 종래 ATOM방식과 같은 열악한 MTF 특성이 개선되어 이미지 콘트라스트가 매우 우수하게 된다.

Claims (6)

1. 광원 ; 상기 광원으로부터의 빛의 수직 입사 성분을 제거하여 사입사광을 생성하는 제1마스크 ; 및 상기 사입사광에 의하여 이미지가 전사될 수 있도록 패턴이 형성된 위상 쉬프트 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1마스크는 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 0차 회절된 빛이 간섭되어 제거되도록 한 그레이팅 패턴이 형성된 위상 반전 무크롬 마스크임을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 위상 쉬프트 마스크는 주변강조형인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 위상 쉬프트 마스크는 하프톤형 위상 쉬프트 마스크인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
5. 피노광물의 노광 영역을 한정하기 위한 패턴이 위상 쉬프터와 함께 형성되어 있는 제1기판 ; 상기 패턴이 형성되지 않은 제1기판의 일측면에 부착되고, 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 간섭되어 우수차 회절된 빛은 간섭되어 제거되고, 기수차 회절된 빛은 증강되도록 하는 그레이팅 패턴이 형성된 제2기판으로 구성된 것을 특징으로 하는 마스크.
6. 투명한 기판 ; 상기 기판의 일면에 노광영역을 한정하기 위하여 위상 쉬프터와 함께 형성된 패턴 ; 상기 기판의 다른면에 형성되고, 일정한 패턴이 규칙적으로 형성되어 광의 위상차이에 의해 간섭되어 우수차로 회절된 빛의 수직 성분은 제거하고, 기수차로 회절된 빛의 경사 성분은 강화하는 그레이팅 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.