KR100499303B1 - 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광광이 투과하는 기판상의 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성되고, 이들 규화물막이 반응성 가스로 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 단파장의 광원에서도 충분한 투과율과 경시 안정성을 가지며, 계속적인 반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 충분히 대응할 수 있는 고성능의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 ArF 엑시머 레이저광 및 F2 레이저광과 같은 단파장의 고에너지 광조사에서도 충분한 투과율과 내구성을 가진, 경시 변화가 적은 신규한 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 하프톤형 위상 시프트 마스크로는 규화몰리브덴계의 것이 시프터 재료로서 실용화되어 있다. 또한, 산화크롬계 재료 등도 사용되고 있다.
이 하프톤형 위상 시프트 마스크는 도 5에 나타낸 바와 같이 석영 기판 (a) 상에 광의 위상을 변화시키는 시프터 (b)를 설치함으로써, 이 시프터 (b)를 통과하여 위상이 변한 광과 시프터 (b)를 통과하지 않고 위상이 변하지 않은 광의 간섭 작용을 이용하여 해상력을 향상시키는 것이다.
최근, LSI의 고집적화와 고속도화에 따라 패턴 룰을 보다 미세화할 것이 요구되고 있으며, 그 패턴 형성에 사용되는 포토 마스크에 대해서도 보다 미세화할 것이 요구되고 있다.
위상 시프트 마스크에 대해서도 이 요구에 부응하기 위하여 개발이 진행되고 있으며, 보다 미세화를 꾀하기 위해서는 마스크 제조시에 사용하는 광원의 노광 파장을 I선 (365 nm)에서 KrF 엑시머 레이저광 (248 nm)으로, 또한 ArF 엑시머 레이저광 (193 nm)으로, 더 나아가서는 F2 레이저광 (157 nm)으로 단파장화할 필요가 있다.
이것은 리소그래피의 해상도는 하기 레일리 식으로 표시되는 바와 같이 노광 파장의 크기에 비례하기 때문이다.
레일리 식: R=kλ/NA
식 중, R은 해상력, k은 프로세스 계수, λ는 파장, NA는 렌즈의 개구수이다.
그러나, 이제까지 주로 사용되어 온 규화몰리브덴계 시프터막에서는 ArF 엑시머 레이저광 (193 nm)이나 F2 레이저광 (157 nm) 영역의 단파장광을 거의 투과하지 못할 정도로 흡수 계수가 크기 때문에, 이들 노광 광원의 단파장화에 대응하지 못한다는 문제가 있었다.
또한, 크롬계 시프터막에 대해서는 크롬 금속만으로는 금속이기 때문에 투과율이 거의 없고, 크롬 금속에 산소, 질소, 탄소를 첨가한 경우에도 193 nm 이하의 단파장 영역에서의 위상 시프터 재료에 요구되는 충분한 투과율 (예를 들면 3 내지 40 %)을 얻기가 곤란하였다.
또한, 193 nm 이하의 단파장광은 종래 사용된 365 nm나 248 nm의 광과 비교하여 훨씬 높은 에너지를 갖기 때문에, 마스크 기판이나 렌즈 연삭재와 마찬가지로 위상 시프터 재료도 경시 열화를 일으키기 쉬워 고에너지 조사에 견딜 수 있는 소재 개발이 요구되고 있었다.
한편, 위상 시프터 재료로는 시프터층을 통과한 광은 시프터층을 통과하지 않은 광에 대하여 180도 위상을 변환시킬 필요가 있지만, 시프터층 패턴의 토포그래피를 고려했을 경우, 시프터막의 두께는 하기 수학식 1에 나타낸 막 두께 D가 되도록 제조되며, 굴절률이 높은 재료인 것이 180도 위상 변환에 필요한 막 두께 (단차)를 작게 할 수 있기 때문에 바람직하다.
식 중, D는 180도 위상 시프트를 위한 시프터막 두께, n은 시프터 재료의 굴절률, λ는 투과 파장이다.
그러나, 종래의 크롬계나 규화몰리브덴계의 시프터 재료로는 노광 파장의 단파장화, 즉 193 nm 이하의 단파장광에 대하여 높은 굴절률을 얻지 못하고, 이 때문에 막 두께가 커져 180도 위상 변환이 곤란하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 첫째로 종래의 하프톤형 위상 시프트 마스크가 갖고 있던 문제점을 해결할 수 있고, 계속적인 반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 충분히 대응할 수 있는 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 둘째로, ArF 엑시머 레이저광 및 F2 레이저광과 같은 단파장의 고에너지 조사에도 내구성을 갖고, 경시 변화가 적은 위상 시프터 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 셋째로, 193 nm 이하의 단파장의 노광 파장에 대하여 비교적 높은 굴절률을 가진 시프터 재료로 제작함으로써 초점이 맞는 마스터 패턴면에서의 토포그래피를 매우 작게 억제하고, 180도 위상 변환을 행할 수 있으며, 노광시의 프로파일 형상을 개선할 수 있는 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 목적을 감안하여 종래의 하프톤형 위상 시프트 마스크가 갖고 있는 문제점을 해결할 수 있고, 계속적인 반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 대응할 수 있는 위상 시프터 재료를 얻기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 몰리브덴 금속 또는 규화몰리브덴을 타겟으로 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하거나, 또는 크롬 금속과 규화크롬을 타겟으로 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용함으로써, 종래의 크롬계나 규화몰리브덴계 시프터 재료로는 달성하지 못했던 투과하는 노광광의 위상을 180±5도 변환시키고, 동시에 193 nm 이하의 단파장에서의 투과율이 3 내지 40 %인 고성능의 불소 도핑된 규화몰리브덴막 및 불소 도핑된 규화크롬막을 얻을 수 있음을 발견하였다.
즉, 본 발명은 하기의 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
청구항 1:
노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화몰리브덴막으로 형성되고, 이 불소 도핑된 규화몰리브덴막이 스퍼터링 타겟으로서 몰리브덴 금속을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
청구항 2:
노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화몰리브덴막으로 형성되고, 이 불소 도핑된 규화몰리브덴막이 스퍼터링 타겟으로서 규화몰리브덴을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
청구항 3:
노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성되고, 이 불소 도핑된 규화크롬막이 스퍼터링 타겟으로서 크롬 금속을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
청구항 4:
노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성되고, 이 불소 도핑된 규화크롬막이 스퍼터링 타겟으로서 규화크롬을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
청구항 5:
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 이루어지는 위상 시프터는, 투과하는 노광광의 위상을 180±5도 변환시키고, 동시에 투과율이 3 내지 40 %인 위상 시프트 마스크.
청구항 6:
노광광을 투과하는 기판상에 불소 도핑된 규화몰리브덴막을 스퍼터링법으로 형성하는 공정,
이 불소 도핑된 규화몰리브덴막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및
이 레지스트 패턴을 사용하여 건식 에칭법 또는 습식 에칭법으로 불소 도핑된 규화몰리브덴막을 패턴 형성하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
청구항 7:
제6항에 있어서, 상기 스퍼터링을, 타겟으로서 몰리브덴 금속 또는 규화몰리브덴을 사용하고, 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 행하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
청구항 8:
노광광을 투과하는 기판상에 불소 도핑된 규화크롬막을 스퍼터링법으로 형성하는 공정,
이 불소 도핑된 규화크롬막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및
이 레지스트 패턴을 사용하여 건식 에칭법 또는 습식 에칭법으로 불소 도핑된 규화크롬막을 패턴 형성하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
청구항 9:
제8항에 있어서, 상기 스퍼터링을, 타겟으로서 크롬 금속 또는 규화크롬을 사용하고, 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 행하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
청구항 10:
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링법이, 산소, 질소 및 탄소 중에서 선택되는 원소 공급원 가스를 불활성 가스 및 반응성 가스와 혼합하여 혼합 가스를 사용하는 반응성 스퍼터링법인 제조 방법.
청구항 11:
제10항에 있어서, 원소 공급원 가스를, 불활성 가스에 대한 유량비로 산소 1 내지 40 %, 질소 1 내지 20 %, 탄소 1 내지 10 %의 원소 비율로 사용하는 제조 방법.
청구항 12:
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 이루어지는 위상 시프터는, 투과하는 노광광의 위상을 180±5도 변환시키고, 동시에 투과율이 3 내지 40 %인 제조 방법.
본 발명의 불소 도핑된 규화몰리브덴막 및 불소 도핑된 규화크롬막은 SiF2가 아니라 SiF4를 반응성 가스로 사용하여 제조할 수도 있지만, 이와 같이 SiF4를 반응성 가스로 사용하는 경우에는 플라즈마 중의 분해 과정에서 많은 유리 불소 원자가 여분으로 발생하고, 이 유리 불소 원자가 막 형성종으로서의 기능과는 반대로 에칭 가스로서 기능하기 때문에 막 형성 조건의 설정이 어렵고, 막 형성 대 에칭의 경쟁 반응에 있어서 막 형성 반응을 유리하게 하는 연구가 필요한 데 반하여, SiF2를 반응성 가스로 사용하는 경우에는 에칭 효과를 갖는 유리 불소 원자의 발생이 극히 적기 때문에, 모두가 막 형성종으로 기능하는 SiF2만을 반응성 가스로 챔버 내에 도입하여 효율적으로 막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 막 중에 삽입되는 Si와 F의 비율을 크게 할 수 있고, 생성된 막은 193 nm 이하의 단파장 영역에서의 투과율을 대폭 개선할 수 있음과 동시에 단파장의 고에너지 조사하에서의 경시 안정성도 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 불소 도핑된 규화몰리브덴막 및 불소 도핑된 규화크롬막은 굴절률이 높고, 비교적 얇은 막 두께를 가지며, 투과광을 180도 위상 시프트시킬 수 있기 때문에, 시프터막 두께에 의한 노광시의 영향 (주로 초점 심도 등)을 적극적으로 억제할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 위상 시프트 마스크는 도 1에 나타낸 바와 같이, 석영, CaF2 등의 노광광이 투과하는 기판 (1) 상에 시프터막 (2)를 패턴 형성하여 이루어지는 것이며, 시프터막 사이가 제1 광투과부 (1a), 시프터막 (2)가 제2 광투과부 (2a)로 이루어지는 것인데, 본 발명은 이 제2 광투광부의 시프터를 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성시켰으며, 이 경우 위상차 180±5도, 투과율 3 내지 40 %가 되는 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.
이러한 위상 시프트 마스크의 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막은 스퍼터링법을 이용하여 형성시킬 수 있으며, 이 경우 몰리브덴 금속 또는 규화몰리브덴을 타겟으로 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하거나, 또는 크롬 금속 또는 규화크롬을 타겟으로 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용한다.
이와 같이 위상 시프터 재료로 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막을 사용하는 이유는 Si와 F를 막 중에 효율적으로 대량 포함시킬 수 있고, 비교적 굴절률이 높으며, 248 nm, 193 nm, 157 nm의 광에 대하여 소정의 투과율이 되도록 Mo, MoSi, Cr 또는 CrSi을 타겟으로 사용하고, SiF2 가스를 플라즈마 중에 도입하여 반응성 스퍼터링을 행할 수 있기 때문이다.
본 발명에 있어서, 스퍼터링 방법은 직류 전원을 사용하거나 고주파 전원을 사용할 수 있으며, 또한 마그네트론 스퍼터링 방식이거나 컨벤셔널 방식일 수 있다.
스퍼터링 가스로는 아르곤, 크세논 등의 불활성 가스와 반응성 가스로서 SiF2를 사용하지만, 또한 산소, 질소, 탄소의 공급원이 되는 각종 원소 공급원 가스, 예를 들면 산소 가스, 질소 가스, 메탄 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스 등을 Ar 등의 불활성 가스 및 반응성 가스 (SiF2)와 혼합한 혼합 가스를 사용하여 반응성 스퍼터링을 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 혼합 가스를 사용하여 반응성 스퍼터링을 행하는 이유는 제조되는 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막의 굴절률 및 투과율을 변화시켜 위상 시프터 재료로서 최적의 막 물성을 얻기 위함이다.
또한, 종래의 규화몰리브덴계 하프톤 마스크는 타겟으로 MoSix (식 중, x는 2 내지 3)을 사용하고, 산소, 질소, 메탄 등의 원소 공급원 가스를 대량으로 흘려 보내 반응성 스퍼터링으로 막을 형성하는 경우 등과 비교하여, 위상 시프트 마스크의 광투과율과 굴절률의 미세한 조정에 산소, 질소, 메탄 등의 원소 공급원 가스를 사용하므로 이 원소 공급원 가스의 비율이 적기 때문에 미립자 발생도 생기지 않는다.
본 발명에 있어서, 반응성 가스로 사용하는 SiF2는 디플루오로실릴렌으로 알려져 있는 것인데, 일반적인 실릴렌은 반응 중간체로서 존재할 뿐으로 매우 불안정한 활성종이고, 탄소류 관련체에서는 카르벤종으로 불리는 불안정한 중간체종으로 알려져 있지만, 이 디플루오로실릴렌 (SiF2)은 반감기가 약 150초 정도로, 반응성 가스로 사용하기에 충분한 시간 동안 존재할 수 있는 것이다.
이러한 SiF2 가스의 발생 방법은 Si 조각을 1150 내지 1250 ℃로 가열한 후, SiF4 가스를 흘려 보내고, 생성된 SiF2 가스를 진공 스퍼터 장치 내에 도입함으로써, 발생한 지 얼마 안 되는 SiF2 (디플루오로실릴렌) 활성종을 반응성 가스로 이용할 수 있다 [Journal of Material Chemistry, 1996, 6(7), p1131-1133 참조].
구체적으로 SiF2 가스는 도 2에 나타낸 바와 같이 SiF2 가스 발생기 (23)에 Si 조각 (24)를 충전한 후, 1100 내지 1300 ℃로 가열하고, 여기에 SiF4 가스를 흘려 보냄으로써 발생시킬 수 있다. 이 경우, SiF2 가스의 유량은 SiF2 가스 발생율을 50 %로서 환산할 수 있고, 이 SiF2 가스의 유량은 사용하는 장치나 파워 등에 따라 다르며, 일률적으로 규정할 수는 없지만, 통상 불활성 가스:SiF2 가스 (유량비)=1:0.05 내지 20 정도인 것이 바람직하다.
또한, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막의 광투과율 및 굴절률을 미세 조정하여 변환시키고자 하는 경우에는, Ar 등의 불활성 가스 및 반응성 가스 (SiF2) 중에 산소, 질소, 메탄, 아산화질소, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 산소, 질소, 탄소 원소 공급원이 되는 가스를 혼합한 혼합 가스를 사용할 수 있는데, 특히 이들 원소 공급원 가스는 목적에 따라 나누어 사용할 수 있으며, 광투과율이 필요한 경우에는 산소나 질소 가스를 도입하고, 광투과율을 낮출 필요가 있는 경우에는 탄소 성분을 도입함으로써 소정의 막 특성으로 조정할 수 있다.
또한, 이들 원소 공급원 가스의 비율을 변화시킴으로써 굴절률도 1.8 내지 2.5 정도의 넓은 범위로 변화시킬 수 있다. 이와 같이 굴절률을 바꿈으로써 동일한 막 두께에서도 위상 시프트각을 변화시킬 수 있으며, 위상 시프트량의 미세 조정이 가능하다.
이 경우, 이들 원소 공급원 가스는, 원소 비율이 불활성 가스에 대한 유량비로 산소; 1 내지 40 %, 질소; 1 내지 20 %, 탄소; 1 내지 10 %가 되는 범위에서 사용할 수 있으며, 반응성 스퍼터로 사용하는 가스량으로는 비교적 소량으로 시프터막의 굴절률을 변화시킬 수 있다.
여기에서, 시프터막의 두께는 하기 수학식 1에 나타낸 막 두께 D가 되도록 제조된다.
<수학식 1>
D=λ/2(n-1)
식 중, D는 180도 위상 시프트를 위한 시프터막 두께, n은 시프터 재료의 굴절률, λ는 투과 파장이다.
불소 도핑된 규화몰리브덴막 및 불소 도핑된 규화크롬막의 경우, 굴절률이 1.8 내지 2.5 정도이고, 사용하는 광원의 파장 λ에 의해 목표로 하는 막 두께로 변화한다. 180도의 위상 시프트각을 달성하는 목표막 두께를 하기 표 1에 나타낸다.
| 파장 (λ) | 목표막두께 (Å) | |
| KrF | 248 nm | 953 |
| ArF | 193 nm | 742 |
| F2 | 157 nm | 604 |
단, 실제는 단파장이 되면 굴절률이 작아지기 때문에, 막 두께는 통상 이보다 두꺼울 필요가 있다. 또한, 실제 막 두께는 기판면 내에서 분포가 있으면 이보다 약간 차이가 있기 때문에, 막 제조시에 목표하는 막 두께로 균일하게 제조할 필요가 있으며, 또한 위상 시프트 마스크에 허용되는 위상 각도의 오차는 통상 180±5도 이내이기 때문에, 막질 분포, 막 두께 분포에 주의해야 한다.
또한, 위상 시프트 마스크용 시프터막은 레지스트의 노광 임계치를 넘지 않는 수준 정도의 광투과율 (약 5 % 정도)을 필요로 하기 때문에, 각각의 파장에 대하여 5 % 정도의 투과율을 갖는 재료로 조정해야 하고, 그러한 경우에는 상술한 바와 같이 산소, 질소, 탄소 등의 공급원이 되는 가스를 스퍼터링시에 혼합 가스로 사용하여 투과율을 조정할 수 있다. 즉, 각각의 파장에서의 투과율이 부족한 경우에는, 주로 산소 및 질소의 성분비를 늘려 스퍼터막 중에 산소 및 질소 성분을 많이 도입시키고, 반대로 각각의 파장에서의 투과율이 지나치게 높은 경우에는, 탄소 성분을 막 중에 많이 도입시키도록 메탄 등의 가스 성분을 늘린다.
이 투과율은 약 5 % 정도가 적당한데, 3 내지 40 % 정도이면 대부분의 경우 레지스트의 노광 임계치를 넘지 않고 유용한 위상 시프터 재료로 사용할 수 있다.
본 발명의 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우에는, 도 3(A)에 나타낸 바와 같이, 상기와 같이 기판 (11) 상에 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막 (12)를 형성시킨 후, 레지스트막 (13)을 형성시키고, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이 레지스트막 (13)을 패턴화하고, 또한 도 3(C)에 나타낸 바와 같이 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막 (12)을 건식 에칭 또는 습식 에칭한 후, 도 3(D)에 나타낸 바와 같이 레지스트막 (13)을 박리하는 방법을 채용할 수 있다. 이 경우, 레지스트막의 도포, 패턴화 (노광, 현상), 건식 에칭 또는 습식 에칭, 레지스트막의 제거는 공지된 방법에 따라 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 위상 시프트막은 단층뿐만 아니라, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막 상에 차광막을 더 형성시킨 복수층 구조의 위상 시프트 마스크일 수도 있다.
<실시예>
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
도 4에 나타낸 스퍼터링 장치를 사용하여 석영 기판 상에 불소 도핑된 규화몰리브덴막을 형성시켰다. 도 4에서, (20)은 진공 챔버, (21)은 석영 기판, (22)는 타겟이며, 이 타겟으로는 몰리브덴 (Mo)을 사용하고, 불활성 가스로서 아르곤(Ar)을 30 SCCM, 반응성 가스로서 디플루오로실릴렌 (SiF2)을 1O SCCM, 산소 및 탄소의 원소 공급원 가스로 C02를 10 SCCM 사용하였다.
이 경우, SiF2 가스는 SiF2 가스 발생기 (23)에 Si 조각 (24)을 충전한 후, 1200 ℃로 가열하고, 여기에 SiF4 가스를 20 SCCM 흘려 보냄으로써 발생시켰다. 또한, SiF2 가스의 유량은 SiF2 가스 발생율 50 %로부터 환산하여 1O SCCM으로 하였다.
이 혼합 스퍼터 가스를 도 4에 나타낸 바와 같이, 장치 측벽에서 도입하여 반응성 스퍼터링을 행하였다.
스퍼터링 조건을 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 얻어진 막의 특성 (막 두께, 굴절률, 투과율)을 소프라사 제조 분광 엘립소 GESP-5로 측정하였다. 결과를 하기 표 3에 나타낸다.
| 혼합 가스 조성(SCCM) | 파워 밀도 | 기판 온도 | 스퍼터압 | TS간 거리 | 타겟 | |||
| 실시예 1 | Ar | SiF2 | CO2 | 10w/cm2 | 150℃ | 0.6 Pa | 70 mm | Mo |
| 30 | 10 | 10 | ||||||
| 막 두께 | 굴절률 | 투과율 | |||
| 248 nm | 193 nm | 248 nm | 193 nm | ||
| 실시예 1 | 1280 Å | 1.86 | 1.93 | 8.8% | 3.5% |
<실시예 2 내지 4>
스퍼터링 조건을 하기 표 4에 나타낸 조건으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 위상 시프터막을 제작하였다. 그 막 특성 (막 두께, 굴절률, 투과율)을 소프라사 제조 분광 엘립소 GESP-5로 측정하였다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다.
| 혼합 가스 조성 (SCCM) | 파워 밀도 (w/cm2) | 기판 온도(℃) | 스퍼터압 (Pa) | TS간 거리(mm) | 타겟 | ||||
| Ar | SiF2 | CO2 | N2 | ||||||
| 실시예 2 | 30 | 5 | 3 | 2 | 10 | 140 | 0.8 | 70 | MoSi |
| 실시예 3 | 30 | 10 | 8 | 1 | 15 | 150 | 0.7 | 70 | Cr |
| 실시예 4 | 30 | 3 | 5 | 3 | 8 | 150 | 0.7 | 70 | CrSi |
| 막 두께 | 굴절률 | 투과율 | |||
| 248 nm | 193 nm | 248 nm | 193 nm | ||
| 실시예 2 | 1120 Å | 1.98 | 2.12 | 13% | 6% |
| 실시예 3 | 1354 Å | 2.12 | 2.24 | 3.7% | 1.2% |
| 실시예 4 | 1267 Å | 1.86 | 2.08 | 11% | 4.8% |
본 발명에 따르면, ArF 엑시머 레이저광 및 F2 레이저광과 같은 단파장의 고에너지 조사에도 내구성을 가지며 충분한 투과율과 경시 변화가 적은 위상 시프터 재료를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 193 nm 이하의 단파장의 노광 파장에 대하여, 비교적 높은 굴절률을 가진 시프터 재료를 제조함으로써, 초점이 맞는 마스터 패턴면에서의 토포그래피를 매우 작게 억제하고, 180도의 위상 변환을 가능하게 하며, 노광시의 프로파일 형상을 개선할 수 있는 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 종래의 하프톤형 위상 시프트 마스크가 갖고 있던 문제점을 해결할 수 있고, 계속적인 반도체 집적 회로의 미세화, 고집적화에 충분히 대응할 수 있는 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 관한 위상 시프트 마스크의 단면도.
도 2는 SiF2 가스 발생기를 나타낸 개략도.
도 3은 위상 시프트 마스크의 제조법을 나타낸 설명도로, (A)는 레지스트막을 형성한 상태, (B)는 레지스트막을 패터닝한 상태, (C)는 건식 에칭 또는 습식 에칭을 행한 상태, (D)는 레지스트막을 제거한 상태의 개략 단면도.
도 4는 실시예에서 사용한 스퍼터링 장치의 개략도.
도 5의 (A) 및 (B)는 하프톤형 위상 시프트 마스크의 원리를 설명하는 도면이고, (B)는 (A)의 X부의 부분 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 11, 21: 기판
2, 12: 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막
1a: 제1 광투과부
2a: 제2 광투과부
13: 레지스트
20: 진공 챔버
22: 타겟
23: SiF2 가스 발생기
24: Si 조각
Claims (12)
- 노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화몰리브덴막으로 형성되고, 상기 불소 도핑된 규화몰리브덴막이 스퍼터링 타겟으로서 몰리브덴 금속을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
- 노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화몰리브덴막으로 형성되고, 상기 불소 도핑된 규화몰리브덴막이 스퍼터링 타겟으로서 규화몰리브덴을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
- 노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성되고, 상기 불소 도핑된 규화크롬막이 스퍼터링 타겟으로서 크롬 금속을 사용하고 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
- 노광광이 투과하는 기판상에 제2 광투과부의 위상 시프터가 불소 도핑된 규화크롬막으로 형성되고 상기 불소 도핑된 규화크롬막이 스퍼터링 타겟으로서 규화크롬을 사용하고, 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 이루어지는 위상 시프터가 투과하는 노광광의 위상을 180±5도 변환시키고, 동시에 투과율이 3 내지 40 %인 것인 위상 시프트 마스크.
- 노광광을 투과하는 기판상에 불소 도핑된 규화몰리브덴막을 스퍼터링법으로 형성하는 공정,상기 불소 도핑된 규화몰리브덴막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및상기 레지스트 패턴을 사용하여 건식 에칭법 또는 습식 에칭법으로 불소 도핑된 규화몰리브덴막을 패턴 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 스퍼터링을, 타겟으로서 몰리브덴 금속 또는 규화몰리브덴을 사용하고, 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 행하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
- 노광광을 투과하는 기판상에 불소 도핑된 규화크롬막을 스퍼터링법으로 형성하는 공정,상기 불소 도핑된 규화크롬막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 및상기 레지스트 패턴을 사용하여 건식 에칭법 또는 습식 에칭법으로 불소 도핑된 규화크롬막을 패턴 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 스퍼터링을, 타겟으로서 크롬 금속 또는 규화크롬을 사용하고, 동시에 반응성 가스로서 SiF2를 사용하여 행하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
- 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스퍼터링법이, 산소, 질소 및 탄소 중에서 선택되는 원소 공급원 가스를 불활성 가스 및 반응성 가스와 혼합한 혼합 가스를 사용하는 반응성 스퍼터링법인 제조 방법.
- 제10항에 있어서, 원소 공급원 가스를, 불활성 가스에 대한 유량비로 산소 1 내지 40 %, 질소 1 내지 20 %, 탄소 1 내지 10 %의 원소 비율로 사용하는 제조 방법.
- 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 불소 도핑된 규화몰리브덴막 또는 불소 도핑된 규화크롬막으로 이루어지는 위상 시프터는, 투과하는 노광광의 위상을 180±5도 변환시키고, 동시에 투과율이 3 내지 40 %인 제조 방법.
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