KR100231493B1

KR100231493B1 - Phase shift mask

Info

Publication number: KR100231493B1
Application number: KR1019990019568A
Authority: KR
Inventors: 나까오슈지; 쯔지따고우이찌로; 가네오까다쯔노리
Original assignee: 다니구찌 이찌로오; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤; 기타오카 다카시
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1999-05-29
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2017-01-11

Abstract

투명 기판(1) 상에 제1 광 투과 영역(Ta)을 덮는 한편, 제2 광 투과 영역(Tn)을 노출하도록 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)이 적층되어 형성되어 있다. 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)에 끼워지는 차광 영역(S)에는 투명 기판(1) 위를 덮도록 차광막(7)이 형성되어 있다.The silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 are stacked on the transparent substrate 1 to cover the first light transmitting region Ta and to expose the second light transmitting region Ta. The light shielding film 7 is formed in the light shielding area S sandwiched between the first and second light transmitting areas Ta and Tn to cover the transparent substrate 1.

이에 따라 차광막을 사이에 두고 이웃하는 광 투과 영역의 투과광의 위상차가 실질상 180°이며, 동시에 각 투과광의 강도가 동일한 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 마스크용 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 얻을 수 있다.Accordingly, a phase shift mask, a phase shift mask blank, and a phase shift mask manufacturing method can be obtained in which the phase difference of the transmitted light in the adjacent light transmitting region is substantially 180 ° with the light shielding film interposed therebetween. .

Description

Phase shift mask {PHASE SHIFT MASK}

본 발명은 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 마스크용 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase shift mask, a blank for a phase shift mask, and a method for producing a phase shift mask.

최근, 반도체 집적 회로에 있어서의 고집적화 및 미세화는 눈부시게 발전하였다. 이에 수반하여 반도체 기판(이하, 간단히 웨이퍼라 한다) 상에 형성되는 회로 패턴의 미세화도 급속히 진전되고 있다.In recent years, high integration and miniaturization in semiconductor integrated circuits have developed remarkably. Along with this, the miniaturization of circuit patterns formed on semiconductor substrates (hereinafter simply referred to as wafers) is rapidly progressing.

그 중에서도, 포토리소그래피 기술이 패턴 형성에 있어서의 기본 기술로서 널리 인식되어 있다. 따라서, 지금까지 여러가지 개발 개량이 이루어져 오고 있다. 그러나, 패턴의 미세화는 멈출줄 모르고, 패턴의 해상도 향상에의 요구도 더욱 강해지고 있다.Especially, photolithography technique is widely recognized as a basic technique in pattern formation. Therefore, various development improvements have been made so far. However, the miniaturization of patterns is unstoppable, and the demand for improving the resolution of the patterns is becoming stronger.

이 포토리소그래피 기술은 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트에 마스크(원화) 상의 패턴을 전사하고, 그 전사된 포토레지스트를 이용하여 하층의 피에칭막을 패터닝하는 기술이다. 이 포토레지스트의 전사시에 포토레지스트에 현상 처리가 시행되지만, 이 현상 처리에 의해 광이 닿는 부분의 포토레지스트가 제거되는 타입을 포지티브형, 광이 닿지 않는 부분의 포토레지스트가 제거되는 타입을 네가티브형의 포토레지스트라 한다.This photolithography technique is a technique for transferring a pattern on a mask (originalization) to a photoresist applied on a wafer, and patterning the underlying etching film using the transferred photoresist. Although the development process is performed to the photoresist at the time of transfer of the photoresist, the development process is carried out to remove the photoresist in the part where light reaches, and to the negative type. Type photoresist.

일반적으로, 축소 노광 방법을 이용한 포토 리소그래피 기술에 있어서의 해상 한계 R(nm)은,In general, the resolution limit R (nm) in the photolithography technique using the reduced exposure method is

R = k₁·λ/(NA) _{R = k 1 · λ / (} NA)

로 표시된다. 여기에서, λ는 사용되는 광의 파장(nm), NA는 렌즈의 개구수, k₁은 레지스트 프로세스에 의존하는 상수이다.Is displayed. Here, lambda is a constant depending on the wavelength (nm) of light used, NA is the numerical aperture of the lens, and k ₁ is the resist process.

상기 식에서 알 수 있듯이, 해상 한계 R의 향상을 꾀하기 위해서는, 즉 미세 패턴을 얻기 위해서는 k₁과 λ의 값을 작게 하고, NA의 값을 크게 하는 방법을 생각할 수 있다. 즉, 레지스트 프로세스에 의존하는 상수를 적게함과 동시에, 단파장화나 고 NA화를 진행하면 좋다.As can be seen from the above equation, in order to improve the resolution limit R, that is, to obtain a fine pattern, a method of reducing the values of k ₁ and λ and increasing the value of NA can be considered. In other words, it is sufficient to reduce the constant depending on the resist process and to shorten the wavelength and increase the NA.

그러나, 광원이나 렌즈의 개량은 기술적으로 어렵고, 또한 단파장화 및 고 NA화를 진행함으로써, 광의 집점 심도 δ(=k₂·λ/(NA)²)가 얕아져서 오히려 해상도의 저하를 초래하는 문제를 발생시킨다.However, the improvement of the light source and the lens is technically difficult, and the progress of shortening the wavelength and the high NA increases the depth of focus δ (= k ₂ · λ / (NA) ² ) of the light, which causes a decrease in resolution. Generates.

그래서, 포토 마스크를 개량함으로써, 광원이나 렌즈에서는 없는 패턴의 미세화를 꾀하는 연구가 이루어지고 있다. 최근에는 패턴의 해상도를 향상시키는 포토 마스크로서 위상 시프트 마스크가 주목받고 있다. 이하, 이 위상 시프트 마스크의 구조 및 그 원리에 대하여 통상의 포토 마스크와 비교하여 설명한다. 또 위상 시프트 마스크에 대해서는 리벤슨 방식에 대해 설명한다.Therefore, studies have been made to refine the pattern not present in a light source or a lens by improving the photomask. In recent years, a phase shift mask attracts attention as a photo mask which improves the resolution of a pattern. Hereinafter, the structure of this phase shift mask and its principle are demonstrated compared with a normal photo mask. In addition, about the phase shift mask, the Revison method is demonstrated.

도 27의 (a), 도 27의 (b), 도 27의 (c)는 통상의 포토 마스크를 사용하였을 때의 마스크의 단면, 마스크 상의 전장 및 웨이퍼 상의 광강도를 나타낸 도면이다. 도 27의 (a)를 참조하여 통상의 포토 마스크는 글래스 기판(401) 상에 금속 마스크 패턴(403)이 형성된 구성을 갖고 있다. 이와 같은 통상의 포토 마스크에서는 마스크 상의 전장이 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이 금속 마스크 패턴(403)에서 공간적으로 펄스 변조된 전장으로 된다.27 (a), 27 (b), and 27 (c) show the cross section of the mask, the overall length on the mask, and the light intensity on the wafer when a normal photomask is used. Referring to FIG. 27A, a typical photo mask has a configuration in which a metal mask pattern 403 is formed on a glass substrate 401. In such a normal photo mask, the full length on the mask becomes a full length spatially pulse-modulated in the metal mask pattern 403 as shown in FIG.

그러나, 도 27의 (c)를 참조하여 패턴이 미세화하면, 포토 마스크를 투과한 노광광은 광의 회절 효과 때문에 웨이퍼 상의 비노광 영역[금속 마스크 패턴(403)에 의해 노광광의 투과가 차단된 영역]에도 리세스된다. 이 때문에, 웨이퍼 상의 비노광 영역에도 광이 조사되어 버려 광의 콘트라스트(웨이퍼 상의 노광 영역과 비노광 영역과의 광강도의 차)가 저하한다. 결과로서, 해상도가 저하하여 미세한 패턴의 전사를 행하기 곤란해 진다.However, if the pattern is made fine with reference to Fig. 27C, the exposure light transmitted through the photomask is in the non-exposed area on the wafer due to the diffraction effect of the light (region in which the exposure light is blocked by the metal mask pattern 403). Is also recessed. For this reason, light is also irradiated to the non-exposed area | region on a wafer, and the contrast of light (the difference of the light intensity between the exposure area | region on a wafer and a non-exposed area | region) falls. As a result, the resolution decreases, making it difficult to transfer fine patterns.

도 28의 (a), 도 28의 (b), 도 28의 (c)는 리벤슨 방식의 위상 시프트 마스크를 사용하였을 때의 마스크의 단면, 마스크 상의 전장 및 웨이퍼 상의 광강도를 나타낸 도면이다. 먼저 도 28의 (a)를 참조하여 위상 시프트 마스크에서는 통상의 포토 마스크에 위상 시프트라 불리는 광학 부재(405)가 설치되어 있다.28A, 28B, and 28C are cross-sectional views of masks, overall lengths of masks, and light intensities on a wafer when a Revison-type phase shift mask is used. First, with reference to FIG. 28A, in the phase shift mask, the optical member 405 called a phase shift is provided in the normal photo mask.

즉, 글래스 기판(401) 상에 크롬 마스크 패턴(403)이 형성되어, 노광 영역과 차광 영역이 설치되고, 이 노광 영역을 하나 걸러서 위상 시프터(405)가 설치되어 있다. 이 위상 시프터(405)는 투과광의 위상을 180°변환하는 역할을 이루는 것이다.That is, the chrome mask pattern 403 is formed on the glass substrate 401, the exposure area | region and the light shielding area | region are provided, and the phase shifter 405 is provided every other exposure area | region. This phase shifter 405 serves to convert the phase of transmitted light by 180 degrees.

도 28의 (b)를 참조하여, 상술한 바와 같이 위상 시프터(405)를 노광 영역을 하나 걸러서 설치하였기 때문에 위상 시프트 마스크를 투과한 광에 의한 마스크 상의 전장은 그 위상이 번갈아 180°반전하여 구성된다. 이와 같이, 인접하는 노광 영역 사이에서 광의 위상이 서로 역위상이 되기 때문에, 광의 간섭 효과에 의해 역위상인 광의 중첩 부분에서 광이 서로 역위상이 되기 때문에 없어지게 된다.Referring to FIG. 28B, since the phase shifter 405 is provided every other exposure area as described above, the overall length of the mask image due to the light transmitted through the phase shift mask alternates by 180 ° in phase. do. In this way, since the phases of the light are in phase out of phase between adjacent exposure areas, the light is inversely out of phase in the overlapping portions of the light which are out of phase due to the interference effect of the light.

이 결과, 도 28의 (c)에 도시한 바와 같이, 노광 영역간의 경계에서 광의 강도가 적어지고, 웨이퍼 상의 노광 영역과 비노광 영역에 있어서의 광의 강도차를 충분히 확보할 수 있다. 이에 따라 해상도의 향상을 꾀할 수 있어서 미세한 패턴의 전사를 행할 수 있다.As a result, as shown in Fig. 28C, the intensity of light is reduced at the boundary between the exposure regions, and the difference in the intensity of light in the exposure region and the non-exposure region on the wafer can be sufficiently secured. As a result, resolution can be improved and fine patterns can be transferred.

이와 같은 위상 시프트 마스크에는 여러가지 방식이 있지만, 그 중에서도 상술한 리벤슨 방식의 위상 시프트 마스크는 원리적으로 우수한 해상성을 갖고, 해상력의 의미에서는 가장 우수한 방식으로 생각되고 있다.There are various methods for such a phase shift mask, but above all, the above-described Revison method phase shift mask has excellent resolution in principle and is considered to be the best method in the sense of resolution.

도 29는 종래의 리벤슨 방식의 위상 시프트 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 29를 참조하여 종래의 위상 시프트 마스크는 석영으로 이루어지는 투면 기판(501)과, SnO막으로 이루어지는 에칭 스토퍼층(503)과, SiO₂막으로 이루어지는 위상 시프터막(505)과, Cr막으로 이루어지는 차광막(507)을 갖고 있다.29 is a sectional views schematically showing the configuration of a conventional Revison type phase shift mask. Referring to Fig. 29, the conventional phase shift mask comprises a transmissive substrate 501 made of quartz, an etching stopper layer 503 made of SnO film, a phase shifter film 505 made of SiO ₂ film, and a Cr film. It has a light shielding film 507.

투명 기판(501) 상에 에칭 스토퍼막(503)이 형성되어 있다. 또한 위상 시프터막(505)은 에칭 스토퍼막(503) 상에서 제1 투과 영역(Ta) 및 차광 영역(S)을 피복하는 한편 제2 투과 영역(Tn)을 노출하도록 형성되어 있다. 또한 차광막(507)은 인접하는 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn) 사이에 위치하는 차광 영역(S)에서 투명 기판(501) 위를 피복하도록 형성되어 있다.An etching stopper film 503 is formed on the transparent substrate 501. The phase shifter film 505 is formed on the etching stopper film 503 so as to cover the first transmission region Ta and the light shielding region S while exposing the second transmission region Tn. In addition, the light shielding film 507 is formed to cover the transparent substrate 501 in the light shielding region S positioned between the adjacent first and second light transmitting regions Ta and Tn.

통상, 전사에 있어서의 노광시에는, 위상 시프트 마스크에는 투명 기판(501)측으로부터 균일한 강도로 노광광이 조사된다. 이 노광광 중 제1 광 투과 영역(Ta)를 투과하는 투과광과 제2 광 투과 영역(Tn)을 투과하는 투과광으로 그 위상이 180°반전된다. 이와 같이 서로 위상이 반전된 투과광이 포토레지스트에 조사되고, 그 후 현상됨으로써 광 투과 영역(Ta, Tn)에 대응하는 형상의 패턴이 포토레지스트에 형성된다.Usually, at the time of exposure in transfer, exposure light is irradiated to a phase shift mask with uniform intensity from the transparent substrate 501 side. The phase is reversed 180 degrees among the exposure light, the transmitted light passing through the first light transmission region Ta and the transmitted light passing through the second light transmission region Tn. In this way, the transmitted light in which the phases are reversed from each other is irradiated to the photoresist, and then developed to form patterns in the photoresist corresponding to the light transmitting regions Ta and Tn.

이 때, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 개구 치수가 동일하다면, 동일한 양의 광이 각 투과 영역(Ta, Tn)을 투과해 가는 것이 동일 치수의 폰트 레지스트의 패턴을 만들기 위하여 요구된다. 그러나, 종래의 위상 시프트 마스크에서는 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 막구성이 적당하지 않아서, 반드시 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)을 투과한 투과광의 광량이 동일해지도록 설정되지는 않았다.At this time, if the opening dimensions of the first and second light transmitting regions Ta and Tn are the same, the same amount of light passing through each of the transmitting regions Ta and Tn creates a pattern of the font resist of the same size. Is required. However, in the conventional phase shift mask, the film configuration of the first and second light transmitting regions Ta and Tn is not appropriate, so that the amount of light transmitted through the first and second light transmitting regions Ta and Tn is necessarily the same. It is not set to be the same.

또한, 에칭 스토퍼막(503)으로 이용되는 SnO는 굴절률이 크다. 이 때문에, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 개구 지름이 가공에 의한 형상 효과를 무시할 수 있을 정도로 충분히 커도, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)을 투과하는 광량은 달라져 버린다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 포토레지스트에 형성되는 패턴의 치수가 상이한 문제점이 있었다.In addition, SnO used for the etching stopper film 503 has a large refractive index. For this reason, even if the opening diameter of the 1st and 2nd light transmission areas Ta and Tn is large enough to ignore the shape effect by a process, the quantity of light which permeate | transmits the 1st and 2nd light transmission areas Ta and Tn is sufficient. Will change. For this reason, there existed a problem that the dimension of the pattern formed in a photoresist differs as mentioned above.

이 문제점을 보완할 목적으로 행해진 발명이 특개평7-159971호 공보에 개시되어 있다.An invention made for the purpose of supplementing this problem is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-159971.

도 30은 상기의 공보에 개시된 위상 시프트 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 30을 참조하여 이 위상 시프트 마스크에서는 투명 기판(201) 상에 알루미나(Al₂O₃)로 이루어지는 에칭 스토퍼막(203)을 개재하여 위상 시프터막(205)이 형성되어 있고, 또 그 위의 차광 영역(S)을 덮도록 차광막(207)이 형성되어 있다.30 is a sectional views schematically showing the configuration of the phase shift mask disclosed in the above publication. Referring to Fig. 30, in this phase shift mask, a phase shifter film 205 is formed on the transparent substrate 201 via an etching stopper film 203 made of alumina (Al ₂ O ₃ ). The light shielding film 207 is formed so that the light shielding area | region S may be covered.

이 기술은 위상 시프터막(205)의 막 두께 및 굴절률을 조정함으로써, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과광의 광량을 동일하게 하고자 하는 것이다.This technique is intended to make the amount of light transmitted through the first and second light transmission regions Ta and Tn equal by adjusting the film thickness and the refractive index of the phase shifter film 205.

그런데, 이 구조에서 제1 광 투과 영역(Ta)에는 투명 기판(201) 상에 에칭 스토퍼층(203)과 위상 시프터막(205)의 2층이 존재한다. 그라고, 이 제1 광 투과 영역(Ta)을 투과하는 투과광의 광량은 에칭 스토퍼층(203)과 위상 시프터막(205)의 상호 작용에 의해 결정되는 것이다. 이 때문에, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과광의 광량을 동일하게 조정하기 위해서는 에칭 스토퍼층(203)과 위상 시프터막(205) 쌍방의 막 두께 등을 조정할 필요가 있다.In this structure, however, two layers of the etching stopper layer 203 and the phase shifter film 205 exist on the transparent substrate 201 in the first light transmitting region Ta. The amount of light transmitted through the first light transmission region Ta is determined by the interaction between the etching stopper layer 203 and the phase shifter film 205. For this reason, in order to adjust the light quantity of the transmitted light of 1st and 2nd light transmission area | region Ta and Tn equally, it is necessary to adjust the film thickness etc. of both the etching stopper layer 203 and the phase shifter film 205.

그런데, 상기 공보에 개시된 기술에서는 상술한 바와 같은 위상 시프터막(205)만을 고려하고 있기 때문에, 실질적으로 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과 광량을 동일하게 조정할 수는 없다.However, since the technique disclosed in the above publication considers only the phase shifter film 205 as described above, the amount of transmitted light in the first and second light transmissive regions Ta and Tn cannot be adjusted to be the same.

또, 도 30에 도시한 구조에 있어서, 제2 광 투과 영역(Tn)에서 도 31에 도시한 바와 같이 에칭 스토퍼층(203)을 제거한 구조가 특개평7-72612호 공보에 개시되어 있다.In addition, in the structure shown in FIG. 30, a structure in which the etching stopper layer 203 is removed from the second light transmitting region Tn as shown in FIG. 31 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-72612.

또한, 도 30 및 도 31에 도시된 구조에서는 에칭 스토퍼층(203)에 알루미나가 이용되고 있다. 이와 같이 알루미나를 이용하고 있기 때문에 이하에 설명하는 문제점이 있다.In addition, in the structures shown in FIGS. 30 and 31, alumina is used for the etching stopper layer 203. Since alumina is used in this way, there is a problem described below.

통상, 알루미나를 성막하는 경우에는 스퍼터링법이 이용된다. 이 경우, 타겟으로 금속이 이용되고, 스퍼터 분위기가 O₂(산소)를 포함하는 분위기로 된다. 이 경우, 타겟의 일부가 분위기에 의해 절연물로 되고, 스퍼터에서의 방전이 불안정해 진다. 이에 따라, 아아킹 전류가 국부적으로 발생하여 타겟의 일부가 용융하여 비산한다.Usually, when forming alumina, sputtering method is used. In this case, a metal is used as a target, and the sputter atmosphere is an atmosphere containing O ₂ (oxygen). In this case, part of the target becomes an insulator by the atmosphere, and the discharge in the sputter becomes unstable. As a result, arcing currents are generated locally, and part of the target melts and scatters.

통상의 스퍼터링에서는 투명 기판 상에 원자 혹은 분자를 퇴적하지만, 이 경우에는 큰 용융물이 투명 기판 상으로 떨어져 버린다. 이와 같이 큰 용융물이 투명 기판 상에 떨어진 경우에는 포토레지스트를 도포하는 경우에 이 큰 용융물이 포토레지스트를 반발하기도 한다. 또한, 알루미나의 막을 에칭하는 경우에는 큰 알루미나의 용융물이 있기 때문에 완전하게 용융물을 에칭 제거하기 곤란하다. 이에 더하여, 알루미나의 큰 용융물이 있는 경우에는 이 부분에서 다른 부분과의 위상이 달라져버리기 때문에 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 없게되어 버린다.In normal sputtering, atoms or molecules are deposited on the transparent substrate, but in this case, a large melt falls on the transparent substrate. When such a large melt falls on the transparent substrate, the large melt may repel the photoresist when the photoresist is applied. In addition, when etching a film of alumina, since there exists a big melt of alumina, it is difficult to etch and remove a melt completely. In addition, when there is a large melt of alumina, the phase of the alumina is different from that of other portions, and thus a phase shift mask having a high resolution cannot be obtained.

또한, 알루미나를 CVD(Cemical Vapor Deposition)법으로 성막할 수도 있지만, 이 경우에는 1000℃ 이상의 고온으로 성막해야만 한다. 이와 같은 고온에서는 투명 기판(501)의 재질인 석영이 비틀려버리기 때문에, 이 CVD법으로 알루미나를 적층한 경우에는 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 없다.In addition, although alumina may be formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), in this case, it is necessary to form a film at a high temperature of 1000 ° C or higher. Since quartz, which is a material of the transparent substrate 501, is distorted at such a high temperature, a phase shift mask having high resolution cannot be obtained when alumina is laminated by this CVD method.

본 발명의 제1 목적은 서로 투과광의 위상이 상이한 광 투과 영역의 투과 광량을 동일하게 조정 가능한 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 마스크용 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.A first object of the present invention is to provide a phase shift mask, a blank for a phase shift mask, and a method for manufacturing a phase shift mask that can equally adjust the amount of transmitted light in light transmission regions having different phases of transmitted light.

본 발명의 다른 목적은 성막이 용이한 한편 해상도가 높은 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 마스크용 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a phase shift mask, a blank for phase shift mask, and a phase shift mask, which are easy to form and have high resolution.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows schematically the structure of the phase shift mask in 1st Embodiment of this invention.

도 2는 노광광으로 i선을 이용한 경우의 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크의 실리콘 질화막과의 막 두께를 변화시킨 경우의 제1 광 투과 영역(Ta)의 투과율을 시뮬레이션한 결과를 도시한 투과율의 등고선도.FIG. 2 is a transmittance showing the result of simulating the transmittance of the first light transmission region Ta when the film thickness with the silicon nitride film of the phase shift mask shown in FIG. 1 when i line is used as exposure light is changed. Contour of the.

도 3의 (a)는 도 1에서 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 위상차가 180°가 될 때의 실리콘 질화막의 막 두께와 실리콘 산화막의 막 두께와의 관계를 도시한 그래프이며, 도 3의 (b)는 실리콘 질화막의 막 두께와 투과율(T)과의 관계를 도시한 그래프.FIG. 3A is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the film thickness of the silicon oxide film when the phase difference between the first and second light transmitting regions Ta and Tn in FIG. 1 becomes 180 °. 3B is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the transmittance (T).

도 4는 노광광으로 KrF 엑시머광을 이용한 경우에 도 1에 도시한 실리콘 질화막과 실리콘 산화막과의 막 두께를 변화시켰을 때의 투과율을 시뮬레이션한 결과를 도시한 투과율의 등고선도.Fig. 4 is a contour diagram of transmittance showing results of simulation of transmittance when the film thickness of the silicon nitride film and silicon oxide film shown in Fig. 1 is changed when KrF excimer light is used as the exposure light.

도 5의 (a)는 도 1에서 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과광의 위상차가 180°가 될 때의 실리콘 질화막과 실리콘 산화막과의 막 두께의 관계를 도시한 그래프이며, 도 5의 (b)는 실리콘 질화막의 막 두께와 투과율(T)과의 관계를 도시한 그래프.FIG. 5A is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the silicon oxide film when the phase difference of the transmitted light of the first and second light transmitting regions Ta and Tn in FIG. 1 becomes 180 °. 5B is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the transmittance (T).

도 6의 (a)는 도 1에서 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과광의 위상차가 180°가 될 때의 실리콘 질화막과 실리콘 산화막과의 막 두께의 관계를 도시한 그래프이며, 도 6의 (b)는 실리콘 질화막의 막 두께와 투과율(T)과의 관계를 도시한 그래프.FIG. 6A is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the silicon oxide film when the phase difference of the transmitted light of the first and second light transmitting regions Ta and Tn in FIG. 1 becomes 180 °. 6B is a graph showing the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the transmittance (T).

도 7은 위상 시프트부와 투명 기판이 동일 재료에 의해 일체로 형성된 경우의 나머지 결함의 문제를 설명하기 위한 제1 공정도.FIG. 7 is a first process diagram for explaining the problem of remaining defects when the phase shift portion and the transparent substrate are integrally formed of the same material. FIG.

도 8은 위상 시프트부와 투명 기판이 동일 재료에 의해 일체로 형성된 경우의 나머지 결함의 문제를 설명하기 위한 제2 공정도.8 is a second process chart for explaining the problem of the remaining defects when the phase shift unit and the transparent substrate are integrally formed of the same material.

도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 위상 시프트 마스크에서 나머지 결함의 문제를 해소할 수 있는 것을 설명하기 위한 제2 공정도.9 is a second process chart for explaining that the problem of the remaining defects in the phase shift mask according to the first embodiment of the present invention can be solved.

도 10은 완만한 나머지 결함에 의해 발생하는 문제점을 설명하기 위한 개략 단면도.10 is a schematic cross-sectional view for explaining a problem caused by the remaining remaining defect.

도 11은 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 파장 λ와 투과율 T와의 관계를 도시한 그래프.11 is a graph showing the relationship between the wavelength? And the transmittance T of a silicon oxide film and a silicon nitride film.

도 12는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제1 공정을 도시한 개략 단면도.12 is a schematic cross-sectional view showing a first step of the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제2 공정을 도시한 개략 단면도.It is a schematic sectional drawing which shows the 2nd process of the phase shift mask manufacturing method in 1st Embodiment of this invention.

도 14는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제3 공정을 도시한 개략 단면도.Fig. 14 is a schematic sectional view showing a third step of the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제4 공정을 도시한 개략 단면도.15 is a schematic cross-sectional view showing a fourth step of the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

도 16는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제5 공정을 도시한 개략 단면도.16 is a schematic cross-sectional view showing a fifth step of the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

도 17은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제6 공정을 도시한 개략 단면도.17 is a schematic cross-sectional view showing a sixth step of the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법에서는 나머지 결함을 용이하게 제거할 수 있는 것을 설명하기 위한 제1 공정도.18 is a first process diagram for explaining that in the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, the remaining defects can be easily removed.

도 19는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법에서는 나머지 결함을 용이하게 제거할 수 있는 것을 설명하기 위한 제2 공정도.19 is a second process drawing for explaining that in the phase shift mask manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, the remaining defects can be easily removed.

도 20은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.Fig. 20 is a sectional view schematically showing the configuration of a phase shift mask in the second embodiment of the present invention.

도 21은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제1 공정을 도시한 개략 단면도.Fig. 21 is a schematic cross sectional view showing a first step of the phase shift mask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

도 22는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제2 공정을 도시한 개략 단면도.It is a schematic sectional drawing which shows the 2nd process of the phase shift mask manufacturing method in 2nd Embodiment of this invention.

도 23은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제3 공정을 도시한 개략 단면도.Fig. 23 is a schematic cross sectional view showing a third step of the phase shift mask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

도 24는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 제4 공정을 도시한 개략 단면도.Fig. 24 is a schematic cross sectional view showing a fourth step of the phase shift mask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

도 25는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법에서는 나머지 결함을 용이하게 제거할 수 있는 것을 설명하기 위한 제1 공정도.FIG. 25 is a first process view for explaining that the remaining defect can be easily removed in the phase shift mask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. FIG.

도 26은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크 제조 방법에서는 나머지 결함을 용이하게 제거할 수 있는 것을 설명하기 위한 제2 공정도.FIG. 26 is a second process view for explaining that the remaining defect can be easily removed in the phase shift mask manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. FIG.

도 27의 (a)는 통상의 포토마스크를 사용했을 때의 마스크 단면을 도시한 도면이고, 도 27의 (b)는 마스크 상의 전장을 도시한 도면이며, 도 27의 (c)는 웨이퍼 상의 광강도에 대하여 설명하기 위한 도면.FIG. 27A is a diagram showing a cross section of a mask when a conventional photomask is used, FIG. 27B is a diagram showing the total length of the mask, and FIG. 27C is a light on the wafer. A diagram for explaining the strength.

도 28의 (a)는 리벤슨(Levenson) 방식의 위상 시프트 마스크를 사용했을 때의 마스크 단면을 도시한 도면이고, 도 28의 (b)는 마스크 상의 전장을 도시한 도면이며, 도 28의 (c)는 웨이퍼 상의 광강도에 대하여 설명하기 위한 도면.FIG. 28A is a diagram showing a mask cross section when a Levenson type phase shift mask is used, and FIG. 28B is a diagram showing the total length of the mask. c) is a figure for demonstrating the light intensity on a wafer.

도 29는 종래의 위상 시프트 마스크의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.29 is a sectional views schematically showing a configuration of a conventional phase shift mask.

도 30은 특개평7-159971호 공보에 게시된 위상 시프트 마스크의 개략 단면도.30 is a schematic cross-sectional view of a phase shift mask published in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-159971.

도 31은 특개평7-72612호 공보에 게시된 위상 시프트 마스크의 개략 단면도.31 is a schematic cross-sectional view of a phase shift mask published in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7-72612.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 투명 기판1: transparent substrate

3 : 실리콘 질화막3: silicon nitride film

5 : 실리콘 산화막5: silicon oxide film

7 : 차광막7: shading film

본 발명의 위상 시프트 마스크는 노광광을 투과하는 제1 광 투과 영역과, 제1 광 투과 영역과 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 한편 제1 광 투과 영역을 투과하는 노광광의 위상과 상이한 위상으로 노광광을 투과하는 제2 광 투과 영역을 갖는 위상 시프트 마스크에 있어서, 투명 기판과, 실리콘 질화막과, 실리콘 산화막과, 차광막을 구비하고 있다. 투명 기판은 주표면을 갖고 있다. 실리콘 질화막은 제1 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮는 한편 제2 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면을 노출하도록 형성되어 있다. 실리콘 산화막은 제1 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮도록 실리콘 질화막과 적층되는 한편 제2 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면을 노출하도록 형성되어 있다. 차광막은 차광 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮고 있다.The phase shift mask according to the present invention has a phase different from that of the first light transmitting region that transmits the exposure light and the exposure light that transmits the first light transmitting region and the light shielding region, while being adjacent to the first light transmitting region. In a phase shift mask having a second light transmitting region that transmits light, a transparent substrate, a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a light shielding film are provided. The transparent substrate has a main surface. The silicon nitride film is formed to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region and to expose the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region. The silicon oxide film is laminated with the silicon nitride film so as to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region, and is formed to expose the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region. The light shielding film covers the main surface of the transparent substrate in the light shielding region.

본 발명의 한 국면에 따르는 위상 시프트 마스크에서는 알루미나 대신에 실리콘 질화막이 이용되고 있다. 이 실리콘 질화막은 CVD법으로 그 만큼 고온으로 하지 않고 성막할 수 있다. 이를 위하여, 알루미나를 스퍼터법으로 형성할 때와 같이 큰 용융물이 투명 기판 상에 떨어지는 일은 없다. 따라서, 결함이 적은 한편 해상도가 높은 위상 시프트막을 얻을 수 있다.In the phase shift mask according to an aspect of the present invention, a silicon nitride film is used instead of alumina. This silicon nitride film can be formed without high temperature by the CVD method. For this purpose, a large melt does not fall on a transparent substrate like when alumina is formed by a sputtering method. Therefore, a phase shift film with few defects and high resolution can be obtained.

상기 국면에 있어서 바람직하게는, 실리콘 질화막이 투명 기판의 주표면에 직접 접하여 형성되고 있다. 그리고 실리콘 산화막은 실리콘 질화막에 직접 접하여 형성되어 있다.In this aspect, the silicon nitride film is preferably formed in direct contact with the main surface of the transparent substrate. The silicon oxide film is formed in direct contact with the silicon nitride film.

상기 국면에 있어서 바람직하게는, 실리콘 질화막의 막 두께와 굴절률을 t_N과n_N으로 하고, 실리콘 산화막의 막 두께와 굴절률을 t_O와 n_O로 하고, 노광광의 파장을 λ로 했을 때,In the above aspect, preferably, when the film thickness and the refractive index of the silicon nitride film are t _N and n _N , the film thickness and the refractive index of the silicon oxide film are t _O and n _O , and the wavelength of the exposure light is λ,

(t_N×n_N+ t_O× n_O) - (t_N+ t_O) = λ/2 × m(t _N × n _N + t _O × n _O )-(t _N + t _O ) = λ / 2 × m

(m은 임의의 양의 홀수)(m is any positive odd number)

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.Characterized by satisfying the relationship.

상기 국면에 있어서 바람직하게는, 상기 식의 임의의 양의 홀수 m이 1이다.In this aspect, preferably, the odd m of any amount of the above formula is one.

상기 국면에 있어서 바람직하게는, 노광광이 i선일 때, 실리콘 산화막의 막 두께는 240±108Å, 굴절률은 1.47±0.03이고, 실리콘 질화막의 막 두께는 1570±47Å, 굴절률은 2.09±0.03이다.In the above aspect, preferably, when the exposure light is i-line, the film thickness of the silicon oxide film is 240 +/- 108 Å, the refractive index is 1.47 +/- 0.03, the film thickness of the silicon nitride film is 1570 +/- 47 Å, and the refractive index is 2.09 +/- 0.03.

상기 국면에 있어서 바람직하게는, 노광광이 KrF 엑시머광일 때, 실리콘 산화막의 막 두께는 440±67Å, 굴절률은 1.51±0.03이고, 상기 실리콘 질화막의 막 두께는 800±26Å, 굴절률은 2.27±0.04Å이다.In the above aspect, preferably, when the exposure light is KrF excimer light, the film thickness of the silicon oxide film is 440 ± 67 Å, the refractive index is 1.51 ± 0.03, the film thickness of the silicon nitride film is 800 ± 26 Å, the refractive index is 2.27 ± 0.04 Å to be.

상기 5개의 바람직한 국면에 따르면, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르며 동시에 각 투과광의 광량은 서로 같게 할 수 있다.According to the above five preferred aspects, the phase of each transmitted light transmitted from the adjacent light transmitting area with the light shielding area therebetween is substantially 180 ° and at the same time, the amount of light of each transmitted light can be equal to each other.

또한, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 막 두께의 합을 작게할 수 있기 때문에, 오버 에칭에 의한 위상 오차를 적게할 수 있고, 세정 등의 공정시에 패턴의 박리를 방지할 수 있는 한편 투과광의 광량이 기하학적인 효과에 따라 감소하는 것도 방지할 수 있다.In addition, since the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film and the silicon oxide film can be made small, the phase error due to overetching can be reduced, and the peeling of the pattern can be prevented at the time of cleaning or the like, while the amount of light transmitted The decrease according to the geometric effect can also be prevented.

본 발명의 다른 국면에 따르는 위상 시프트 마스크는 노광광을 투과하는 제1 광 투과 영역과, 제1 광 투과 영역과 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 한편 제1 광 투과 영역을 투과하는 노광광의 위상과 상이한 위상으로 노광광을 투과하는 제2 광 투과 영역을 갖는 위상 시프트 마스크에 있어서, 투명 기판과, 실리콘 질화막과, 실리콘 산화막과, 차광막을 구비하고 있다. 투명 기판은 주표면을 갖고 있다. 실리콘 질화막은 제1 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮는 한편 제2 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면을 노출하도록 형성되어 있다. 실리콘 산화막은 제1 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮도록 실리콘 질화막 위에 형성됨과 동시에 제2 광 투과 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮고 있다. 차광막은 차광 영역에서 투명 기판의 주표면 위를 덮고 있다.According to another aspect of the present invention, a phase shift mask includes a first light transmission region that transmits exposure light and a phase of exposure light that is adjacent to each other with the first light transmission region and the light shielding region interposed therebetween. In a phase shift mask having a second light transmitting region that transmits exposure light at different phases, a transparent substrate, a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a light shielding film are provided. The transparent substrate has a main surface. The silicon nitride film is formed to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region and to expose the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region. The silicon oxide film is formed on the silicon nitride film so as to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region and at the same time covers the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region. The light shielding film covers the main surface of the transparent substrate in the light shielding region.

본 발명의 다른 국면에 따르는 위상 시프트 마스크에서는 본 발명의 한 국면과 마찬가지로, 알루미나 대신에 실리콘 질화막을 이용하기 때문에 결함이 적으며 동시에 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In the phase shift mask according to another aspect of the present invention, as in the aspect of the present invention, a silicon nitride film is used instead of alumina, so that a phase shift mask having fewer defects and higher resolution can be obtained.

상기 국면에서 바람직하게는, 노광광이 i선일 때 실리콘 산화막의 막 두께는 650±150Å, 굴절률은 1.47±0.03이고, 실리콘 질화막의 막 두께는 1680±47Å, 굴절률은 2.09±0.03이다.In this aspect, preferably, when the exposure light is i-line, the film thickness of the silicon oxide film is 650 ± 150 Pa, the refractive index is 1.47 ± 0.03, the film thickness of the silicon nitride film is 1680 ± 47 Pa, and the refractive index is 2.09 ± 0.03.

상기 국면에서 바람직하게는, 노광광이 KrF 엑시머광일 때 실리콘 산화막의 막 두께는 420±100Å, 굴절률은 1.47±0.03이고, 실리콘 질화막의 막 두께는 980±26Å, 굴절률은 2.27±0.04이다.In this aspect, preferably, when the exposure light is KrF excimer light, the film thickness of the silicon oxide film is 420 ± 100 Å, the refractive index is 1.47 ± 0.03, the film thickness of the silicon nitride film is 980 ± 26 Å, and the refractive index is 2.27 ± 0.04.

상기 2개의 바람직한 국면에 따르면, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르며 동시에 각 투과광의 광량은 서로 같게 할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.According to the two preferred aspects, the phase of each transmitted light transmitted from the adjacent light transmitting area with the light shielding area therebetween is substantially 180 ° and at the same time, the amount of light of each transmitted light can be equal to each other. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

본 발명의 위상 시프트 마스크용 블랭크는 노광광을 투과하는 제1 광 투과 영역과, 제1 광 투과 영역과 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 한편 제1 광 투과 영역을 투과하는 노광광의 위상과 상이한 위상으로 노광광을 투과하는 제2 광 투과 영역을 갖는 위상 시프트 마스크용 블랭크에 있어서, 투명 기판과, 실리콘 질화막과, 실리콘 산화막과, 차광막을 구비하고 있다. 투명 기판은 주표면을 갖고 있다. 실리콘 질화막은 투명 기판의 주표면에 직접 접하여 형성되어 있다. 실리콘 산화막은 실리콘 질화막에 직접 접하여 있다. 차광막은 실리콘 산화막에 직접 접하여 형성되어 있다. 실리콘 질화막의 막 두께와 굴절률을 t_O와 n_O로 하고, 노광광의 파장을 λ로 했을 때,The blank for phase shift mask of this invention is a phase different from the phase of the exposure light which permeate | transmits a 1st light transmission region which permeate | transmits exposure light, and the light transmission region which adjoins a 1st light transmission region and a light shielding region between them, and is transmitted through a 1st light transmission region. In the blank for phase shift mask which has a 2nd light transmission area which permeate | transmits exposure light, the transparent substrate, the silicon nitride film, the silicon oxide film, and the light shielding film are provided. The transparent substrate has a main surface. The silicon nitride film is formed in direct contact with the main surface of the transparent substrate. The silicon oxide film is in direct contact with the silicon nitride film. The light shielding film is formed in direct contact with the silicon oxide film. When the thickness and refractive index of the silicon nitride film are t _O and n _O and the wavelength of the exposure light is λ,

(m은 임의의 양의 홀수)(m is any positive odd number)

의 관계를 만족하고 있다.I'm satisfied with the relationship.

상기 본 발명의 위상 시프트 마스크용 블랭크 및 바람직한 4개의 바람직한 국면에 따르면, 이 위상 시프트 마스크용 블랭크를 이용하여 위상 시프트 마스크를 제조함으로써, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르며 동시에 각 투과광의 광량은 서로 같게 할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.According to the blank for phase shift mask and four preferable aspects of the present invention, a phase shift mask is manufactured by using the blank for phase shift mask, thereby transmitting each transmitted light transmitted from adjacent light transmission regions with a light shielding region therebetween. The phases of are substantially 180 degrees and at the same time the amount of light of each transmitted light can be equal to each other. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

본 발명의 제1 국면에 따르는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은 노광광을 투과하는 제1 광 투과 영역과, 제1 광 투과 영역과 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 한편 제1 광 투과 영역을 투과하는 노광광의 위상과 상이한 위상으로 노광광을 투과하는 제2 광 투과 영역을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정을 구비하고 있다.The method for manufacturing a phase shift mask according to the first aspect of the present invention is characterized in that the first light transmitting region that transmits exposure light is adjacent to each other with the first light transmitting region and the light shielding region interposed therebetween, and transmits the first light transmitting region. In the manufacturing method of the phase shift mask which has a 2nd light transmissive area | region which permeate | transmits exposure light in phase different from the phase of exposure light, the following process is provided.

먼저, 투명 기판의 주표면 위에 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 순차 형성된다. 그리고 차광 영역 내의 실리콘 산화막을 덮는 한편 제1 및 제2 광 투과 영역의 실리콘 산화막을 노출하도록 차광막이 형성된다. 그리고 제2 광 투과 영역의 실리콘 산화막의 표면을 노출시킨 상태에서 실리콘 질화막의 표면이 노출할 때까지 실리콘 산화막의 표면에 등방성 에칭이 실시된다. 그리고 노출된 실리콘 질화막의 표면에 이방성 에칭이 실시되어 실리콘 질화막에 바닥 벽면이 실리콘 질화막으로 이루어지는 홈이 형성된다. 그리고 홈의 바닥 벽면에서 투명 기판의 표면이 노출할 때까지 홈의 내벽면에 가열한 인산 용액으로 등방성 에칭이 실시된다.First, a silicon nitride film and a silicon oxide film are sequentially formed on the main surface of the transparent substrate. The light shielding film is formed so as to cover the silicon oxide film in the light shielding region and to expose the silicon oxide films in the first and second light transmitting regions. The isotropic etching is then performed on the surface of the silicon oxide film until the surface of the silicon nitride film is exposed while the surface of the silicon oxide film in the second light transmitting region is exposed. Then, anisotropic etching is performed on the exposed surface of the silicon nitride film to form grooves in which the bottom wall surface is made of a silicon nitride film. The isotropic etching is then performed with a phosphoric acid solution heated on the inner wall of the groove until the surface of the transparent substrate is exposed on the bottom wall of the groove.

본 발명의 다른 국면에 따르는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은 노광광을 투과하는 제1 광 투과 영역과, 제1 광 투과 영역과 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 한편 제1 광 투과 영역을 투과하는 노광광의 위상과 상이한 위상으로 노광광을 투과하는 제2 광 투과 영역을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서, 이하의 공정을 구비하고 있다.According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a phase shift mask includes exposure of a first light transmission region that transmits exposure light and a first light transmission region that is adjacent to each other with the first light transmission region and the light shielding region therebetween. In the manufacturing method of the phase shift mask which has a 2nd light transmissive area | region which permeate | transmits exposure light in the phase different from the phase of light, the following process is provided.

먼저 투명 기판의 주표면 위에 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 형성된다. 그리고 제2 광 투과 영역의 실리콘 산화막의 표면을 노출시킨 상태에서 투명 기판의 표면이 노출할 때까지 실리콘 질화막의 표면에 가열한 인산 용액으로 등방성 에칭이 행해진다. 그리고 제1 광 투과 영역에서 실리콘 질화막 위를 덮도록, 또 제2 광 투과 영역에서 투명 기판의 노출된 주표면 위를 덮도록 실리콘 산화막이 형성된다. 그리고 차광 영역에서 실리콘 산화막 위를 덮는 한편 제1 및 제2 광 투과 영역에서 실리콘 산화막을 노출시키도록 차광막이 형성된다.First, a silicon nitride film and a silicon oxide film are formed on the main surface of the transparent substrate. Then, isotropic etching is performed with a phosphoric acid solution heated on the surface of the silicon nitride film until the surface of the transparent substrate is exposed while the surface of the silicon oxide film in the second light transmitting region is exposed. The silicon oxide film is formed to cover the silicon nitride film in the first light transmitting region and to cover the exposed main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region. The light shielding film is formed to cover the silicon oxide film in the light shielding region and to expose the silicon oxide film in the first and second light transmitting regions.

상기 2개의 국면에 따르는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는 알루미나 대신에 실리콘 질화막이 이용되고 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 결함이 적으며 동시에 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.In the method for manufacturing a phase shift mask according to the above two aspects, a silicon nitride film is used instead of alumina. For this reason, a phase shift mask with few defects and high resolution can be manufactured as mentioned above.

또한 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다른 한편 각 투과광의 광량은 서로 같게할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In addition, the phase of each transmitted light transmitted from an adjacent light transmitting area with the light shielding area therebetween is substantially 180 °, while the amount of light of each transmitted light can be equal to each other. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing.

<제1 실시 형태><First Embodiment>

도 1을 참조하여, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크는 투명 기판(1)과, 실리콘 질화막(3)과, 실리콘 산화막(5)과, 차광막(7)을 구비하고 있다.With reference to FIG. 1, the phase shift mask of this embodiment is provided with the transparent substrate 1, the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 5, and the light shielding film 7. As shown in FIG.

투명 기판(1)은 예를 들면 석영으로 이루어져 있다. 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)은 투명 기판(1) 상의 제1 광 투과 영역(Ta)를 덮도록, 또 제2 광 투과 영역(Tn)을 노출하도록 적층되어 형성되어 있다. 차광막(7)은 투명 기판(1) 상의 차광 영역(S)을 덮는 한편 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)을 노출하도록 형성되어 있다.The transparent substrate 1 is made of quartz, for example. The silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 are laminated so as to cover the first light transmitting region Ta on the transparent substrate 1 and to expose the second light transmitting region Ta. The light shielding film 7 covers the light shielding area S on the transparent substrate 1 and is formed to expose the first and second light transmitting areas Ta and Tn.

또, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)은 투명 기판(1)의 차광 영역(S) 위를 덮고 있어도 좋다. 또한 이 경우, 차광막(7)은 실리콘 산화막(5) 상에 형성되어 있어도 좋고, 또한 실리콘 질화막(3)과 투명 기판(1) 사이에 형성되어 있어도 좋다.In addition, the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 may cover the light shielding area S of the transparent substrate 1. In this case, the light shielding film 7 may be formed on the silicon oxide film 5, and may be formed between the silicon nitride film 3 and the transparent substrate 1.

여기에서, 노광광으로 i선(파장 : 365nm) 광을 이용한 경우에는 실리콘 질화막(3)의 막 두께 t_N은 1570±47Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께 t_O는 240±108Å인 것이 바람직하다. 또한 이 경우, 실리콘 질화막(3)의 굴절률 n_N은 2.09±0.03이고, 실리콘 산화막(5)의 굴절률 n_O는 1.47±0.03인 것이 바람직하다.Here, when i-line (wavelength: 365 nm) light is used as the exposure light, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 1570 ± 47 kPa, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 240 ± 108 kPa. desirable. In this case, the refractive index n _N of the silicon nitride film 3 is preferably 2.09 ± 0.03, and the refractive index n _O of the silicon oxide film 5 is preferably 1.47 ± 0.03.

또한 노광광으로 KrF 엑시머광(파장 : 248nm)을 이용한 경우에는 실리콘 질화막(3)의 막 두께 t_N은 800±26Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께 t_O는 440±67Å인 것이 바람직하다. 또한 이 경우, 실리콘 질화막(3)의 굴절률 n_N은 2.27±0.04Å이고 실리콘 산화막(5)의 굴절률 n_O는 1.51±0.03인 것이 바람직하다.In addition, when KrF excimer light (wavelength: 248 nm) is used as exposure light, it is preferable that the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 800 ± 26 kPa, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 440 ± 67 kPa. . In this case, the refractive index n _N of the silicon nitride film 3 is preferably 2.27 ± 0.04 kPa and the refractive index n _O of the silicon oxide film 5 is 1.51 ± 0.03.

실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께를 상기와 같이 설정함으로써, 도 1에 도시한 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 각 투과광의 광량(강도)을 대략 동일하게 할 수 있음과 동시에, 제1 광 투과 영역(Ta)의 투과광과 제2 광 투과 영역(Tn)의 투과광과의 위상차를 실질적으로 180°로 하는 것이 가능해 진다. 이하, 그것에 대하여 상세히 설명한다.By setting the thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 as described above, the amount of light (intensity) of each transmitted light in the first and second light transmitting regions Ta and Tn shown in FIG. 1 is approximately equal. At the same time, the phase difference between the transmitted light of the first light transmission region Ta and the transmitted light of the second light transmission region Tn can be made substantially 180 °. This will be described in detail below.

또, 이 시뮬레이션은 도 1에 도시한 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)을 이하의 방법으로 형성하여 행한 것이다. 실리콘 질화막(3)은 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)법에 의해 700℃에서 SiCl₂H₂와 NH₃를 원료로 하여 형성한 것이다. 또한 실리콘 산화막(5)은 LPCVD법으로 800℃에서 SiH₄와 N₂O를 원료로 하여 형성한 것이다. 이와 같이 형성한 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 i선에 대한 각 굴절률의 실부 n과 허부 k는 실리콘 질화막(3)에 대해서는 n = 2.09, k = 0.000이고, 실리콘 산화막(5)에 대해서는 n = 1.47, k = 0.000이다. 이들 굴절률 값은 일립소메트리(ellipsometry)에 의한 실측치이다.This simulation is performed by forming the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 shown in FIG. 1 by the following method. The silicon nitride film 3 is formed of SiCl ₂ H ₂ and NH ₃ as raw materials at 700 ° C. by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition). The silicon oxide film 5 is formed of SiH ₄ and N ₂ O as raw materials at 800 ° C. by LPCVD. The actual portions n and the virtual parts k of the refractive indices of the i-lines of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 thus formed are n = 2.09, k = 0.000 for the silicon nitride film 3, and the silicon oxide film 5 For n = 1.47, k = 0.000. These refractive index values are measured by ellipsometry.

도 2에서, 투명 기판 상에 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 2층을 적층하여 형성한 경우, 각각의 막 두께의 변화에 따라 투과율이 변화하는 것을 알 수 있다. 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 한쪽 박막을 고정하고 다른쪽 막 두께를 변화시킬 때, 투과율의 피크치 및 보텀치는 고정된 막 두께에 의존하지만, 변화시키고 있는 막 두께에 대하여 주기적으로 변화한다. 이와 같은 변화로부터 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 각 막 두께를 적절히 선정함으로써, 투명 기판 상에 막이 형성되어 있지 않은 경우(도 1의 광 투과 영역 Tn)와 대략 동일한 투과율을 얻을 수 있다고 예상된다.In FIG. 2, when two layers of a silicon oxide film and a silicon nitride film are laminated on a transparent substrate, it can be seen that the transmittance changes according to the change of the film thickness. When fixing one thin film of the silicon oxide film and the silicon nitride film and changing the other film thickness, the peak value and the bottom value of the transmittance depend on the fixed film thickness but periodically change with respect to the changing film thickness. By appropriately selecting the respective film thicknesses of the silicon oxide film and the silicon nitride film from such a change, it is expected that the same transmittance as in the case where no film is formed on the transparent substrate (light transmitting region Tn in Fig. 1) can be obtained.

다른 한편, 이 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 2층을 리벤슨형 위상 시프트 마스크의 위상 시프터로서 적용하는 경우, 제1 광 투과 영역(Ta)와 제2 광 투과 영역(Tn)을 투과하는 투과광의 위상차가 실질상 180°인 것이 불가피하다. 여기에서, 하기 수학식 4는 도 1에 도시한 실리콘 질화막(3) 및 실리콘 산화막(5)의 각 막 두께(t_N, t_O)와 굴절률(n_N, n_O)에 대하여 상기의 대략 180°의 위상차의 조건을 만족하기 위한 요구를 나타내는 것이다. 또, n_air는 대기의 굴절률이고, 통상은 1이다.On the other hand, in the case where two layers of the silicon oxide film and the silicon nitride film are applied as phase shifters of the Revison-type phase shift mask, the phase difference between the transmitted light passing through the first light transmission region Ta and the second light transmission region Tn is applied. Is inevitably 180 °. Here, Equation 4 below is about 180 for each of the film thicknesses t _N and t _O and the refractive indices n _N and n _O of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 shown in FIG. 1. This indicates a request for satisfying the condition of the phase difference of °. In addition, n _air is the refractive index of _{air |} atmosphere, and is 1 normally.

(t_N×n_N+ t_O× n_O) - (t_N+ t_O)n_air= λ/2 × m(t _N × n _N + t _O × n _O )-(t _N + t _O ) n _air = λ / 2 × m

(m은 임의의 양의 홀수)(m is any positive odd number)

즉, 이 수학식 4를 만족하는 한편 도 1에 도시한 제1 광 투과 영역(Ta)와 제2 광 투과 영역(Tn)의 투과율이 동일해 지는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 막 두께를 구하면 필요한 특성을 갖는 원하는 막 구성을 얻을 수 있다.That is, when the film thicknesses of the silicon nitride film and the silicon oxide film satisfying this equation 4 and the transmittances of the first light transmission region Ta and the second light transmission region Tn shown in FIG. 1 are the same, are obtained. It is possible to obtain a desired film configuration having

도 3의 (a)는 상기 수학식 4의 관계를 만족하는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막과의 막 두께의 관계를 나타내고, 도 3의 (b)는 상기 수학식 4의 관계를 만족하도록 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 막 두께를 변화시킨 경우의 실리콘 질화막의 막 두께와 투과율과의 관계를 나타내고 있다.(A) of FIG. 3 shows the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the silicon oxide film satisfying the relationship of Equation 4, and FIG. 3 (b) shows the silicon nitride film and the silicon so as to satisfy the relationship of Equation 4 above. The relationship between the film thickness and the transmittance | permeability of a silicon nitride film when the film thickness of an oxide film is changed is shown.

도 3의 (b)에는 석영으로 이루어지는 투명 기판(1)만의 투과율(96%)의 레벨을 나타내고 있다. 여기에서 투과율 곡선이 96%의 레벨로 교차하는 점은 도 1에서의 제1 광 투과 영역(Ta)의 투과율이 제2 광 투과 영역(Tn)의 투과율과 동일해지는 것을 나타내고 있다.FIG. 3B shows the level of transmittance (96%) of only the transparent substrate 1 made of quartz. The point where the transmittance curve intersects at a level of 96% indicates that the transmittance of the first light transmission region Ta in FIG. 1 is equal to the transmittance of the second light transmission region Tn.

즉, 이들 교점에 대응하는 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께를 선정함으로써, 도 1에서 제1 광 투과 영역(Ta)과 제2 광 투과 영역(Tn)의 투과율이 동일함과 동시에 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 위상차가 180°가 되는 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.That is, by selecting the thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 corresponding to these intersections, the transmittances of the first light transmission region Ta and the second light transmission region Tn in FIG. 1 are the same. At the same time, a phase shift mask can be obtained in which the phase difference between the first and second light transmission regions Ta and Tn becomes 180 degrees.

또한, 실제의 제조 공정을 고려한 경우, 도 1에서 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합이 작은 편이 바람직하다. 이것은 다음의 이유에 근거한다.In addition, when considering the actual manufacturing process, it is preferable that the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 is smaller in FIG. 1. This is based on the following reasons.

통상, 피에칭막을 에칭에 의해 완전히 제거하는 경우에는 피에칭막의 막 두께의 20∼30% 정도의 오버에칭이 실시된다. 이 오버 에칭은 잔사(殘渣)의 발생을 방지하고, 이 잔사에 의한 위상 시프트 마스크의 결함의 발생을 방지하기 위하여 행해진다. 여기에서, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합이 커졌을 경우, 이 2층에 실시되는 에칭의 오버 에칭량이 커져버린다. 즉, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 제거시에 투명 기판(1)에 실시되는 에칭량이 많아져버린다. 이 때문에, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)이 제거되는 제2 광 투과 영역(Tn)에서는 필요 이상으로 투명 기판이 에칭 제거되어 버린다. 이에 따라, 제1 광 투과 영역(Ta)과 제2 광 투과 영역(Tn) 사이의 오버 에칭에 의한 위상 오차가 커져버린다.In general, when the etching target film is completely removed by etching, overetching of about 20 to 30% of the film thickness of the etching target film is performed. This over etching is performed to prevent the occurrence of residues and to prevent the occurrence of defects in the phase shift mask due to the residues. Here, when the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 becomes large, the over etching amount of etching performed on these two layers becomes large. That is, the etching amount applied to the transparent substrate 1 at the time of removing the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 increases. For this reason, the transparent substrate is etched away more than necessary in the second light transmission region Tn from which the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 are removed. Thereby, the phase error by overetching between 1st light transmission area | region Ta and 2nd light transmission area | region Tn becomes large.

또한 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합이 커지면, 이 2층(3, 5)의 적층 구조로 이루어지는 패턴의 에스팩트비(높이/폭)이 커져버린다. 이에 따라, 세정 등의 공정에서 용이하게 박리되므로 세정이 곤란해져 버린다.Moreover, when the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 increases, the aspect ratio (height / width) of the pattern which consists of the laminated structure of these two layers 3 and 5 becomes large. Thereby, since peeling is easy in processes, such as washing | cleaning, washing becomes difficult.

또한, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합이 커지면, 도 1에서의 제1 광 투과 영역(Ta)에서의 투과광의 투과량이 기하학적인 효과에 의해 크게 감소하여버린다.In addition, when the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 becomes large, the transmission amount of the transmitted light in the first light transmission region Ta in FIG. 1 is greatly reduced by the geometric effect.

이러한 점을 고려하면, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합은 작은 편이 좋다. 그리고, 이 막 두께의 합을 작게하려면, 도 3의 (a), 도 3의 (b)에서 굴절률이 높은 실리콘 질화막(3)의 막 두께를 최대로 하면 좋은 것을 알 수 있다. 이것은 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)가 240Å인 것에 대응한다. 이때, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합계는 1810Å이 되어, 예를들면 종래의 시프터막의 막 두께 4000Å에 비하여 2분의 1 이하로 단차를 작게할 수 있다.In view of these points, the sum of the thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 is preferably smaller. In addition, in order to make small the sum of this film thickness, it turns out that it is good to make the film thickness of the silicon nitride film 3 with high refractive index maximum in FIG.3 (a), FIG.3 (b). This corresponds to the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 being 240 kPa. At this time, the sum total of the film thickness of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 is 1810 kPa, for example, the step can be reduced to 1/2 or less compared with the film thickness of 4000 kPa of the conventional shifter film.

다음에, 이 막 두께의 허용 범위에 대하여 고찰하였다.Next, the allowable range of this film thickness was considered.

① 먼저, 투과광의 광도차 만으로 막 두께의 허용 범위를 고찰하였다.(1) First, the allowable range of the film thickness was considered only by the light difference of transmitted light.

통상, LSI(Large Scale Integrated Circuit) 제조에 있어서의 전사는 스테퍼의 노광량, 레지스트의 감도, 기판의 반사 등의 변동에 대하여 레지스트의 치수가 그다지 변화하지 않도록 프로세스를 조립함으로써, 노광량을 10% 변화시켰을 때의 레지스트 치수의 변화가 10%이하로 되는 것이 조건으로 되어 있다. 레지스트 치수의 전체 치수의 변화가 10% 이내이므로, 도 1에서의 제1 광 투과 영역(Ta)에 대응하는 레지스트 패턴과 제2 광 투과 영역(Tn)에 대응하는 레지스트 패턴과의 치수차, 즉 시프터 유무에 따르는 치수차를 ±2% 이내로 억제할 필요가 있다. 이 조건 하에서, 시프터 유무에 따른 치수차를 ±2% 이내로 억제하려면 제1 광 투과 영역(Ta)과 제2 광 투과 영역(Tn)의 투과광의 강도차가 ±5% 이내이면 좋다.Usually, in the manufacture of a large scale integrated circuit (LSI), the exposure amount is changed by 10% by assembling the process so that the resist size does not change so much against variations in the exposure amount of the stepper, the sensitivity of the resist, the reflection of the substrate, and the like. The condition is that the change in resist dimension at the time is 10% or less. Since the change in the overall dimension of the resist dimension is within 10%, the dimension difference between the resist pattern corresponding to the first light transmitting region Ta and the resist pattern corresponding to the second light transmitting region Tn in FIG. It is necessary to suppress the dimensional difference with or without the shifter within ± 2%. Under these conditions, in order to suppress the dimensional difference with or without the shifter within ± 2%, the intensity difference between the transmitted light of the first light transmission region Ta and the second light transmission region Tn may be within ± 5%.

이 때문에, 투과광의 광도차 만을 고려한 경우에는 도 3의 (b)에서 i선에 대하여 실리콘 질화막(3)의 막 두께 t_N은 1320Å 이상 1970Å 이하로 되어, 실리콘 산화막(5)의 막 두께 t₀는 0Å 이상 840Å 이하가 된다.For this reason, when only the light difference of transmitted light is taken into consideration, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 1320 kPa or more and 1970 kPa or less with respect to the i line in FIG. 3 (b), and the film thickness t ₀ of the silicon oxide film 5 Becomes more than 0 Hz and less than 840 Hz.

② 또한 위상차 만으로 막 두께의 허용 범위를 고찰하였다.(2) The allowable range of the film thickness was also considered only by the phase difference.

이 경우, 레지스트 치수 변동의 허용 범위는 포커스 레인지 1.5㎛의 범위에서는 시프터 유무에 따른 최대의 레지스트 치수차가 ±2%의 범위 내에 있게 된다. 전사 실험을 행한 결과, 위상차가 ±5°범위 내인 경우에는 레지스트 치수 변동의 허용 범위 내에 있는 것이 판명되었다. 여기에서 위상차는 단지 막 두께의 변화 비율에 따르기 때문에 막 두께의 허용 범위는 막 두께 t × (±5°/180°) 로 구할 수 있다. 따라서, i선에 대하여 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 1570±44Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 240±7Å이 된다.In this case, the allowable range of resist dimensional variation is within the range of ± 2% of the maximum resist size difference depending on the presence or absence of the shifter in the range of 1.5 µm in the focus range. As a result of the transfer experiment, it was found that when the phase difference was within the range of ± 5 °, it was within the allowable range of resist dimensional variation. Here, since the phase difference only depends on the rate of change of the film thickness, the allowable range of the film thickness can be obtained by the film thickness t x (± 5 ° / 180 °). Therefore, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 1570 ± 44 kPa with respect to the i line, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 240 ± 7 kPa.

단, 이 막 두께의 허용 범위는 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)이 같은 방향, 같은 비율로 막 두께가 변화하였을 때에 생기는 위상차를 고려한 것이다. 이 때문에, 예를들면 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)를 이상적인 값으로 고정하고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t₀)를 변화시킨 경우에는 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 1570±47Å이 되고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 240±108Å이 된다.However, the allowable range of the film thickness takes into account the phase difference generated when the film thickness of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 changes in the same direction and at the same ratio. For this reason, for example, when the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is fixed at an ideal value and the film thickness t ₀ of the silicon oxide film 5 is changed, the film thickness of the silicon nitride film 3 is changed. (t _N ) is 1570 ± 47 GPa, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 240 ± 108 GPa.

이상의 ①, ②의 고찰에서, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 중복 범위를 취하면, 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 1570±47Å이 되고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 240±108Å이 된다. 이상에서 이 막 두께의 범위내이면, 도 1에서 차광 영역(S)을 사이에두고 인접하는 광 투과 영역(Ta, Tn)에서 투과된 각 투과광의 광량은 서로 같으며 동시에 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르다. 또한, 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 막 두께의 합을 작게할 수 있기 때문에, 오버 에칭에 따른 위상 오차를 작게할 수 있고, 세정 등의 공정시에 패턴의 박리를 방지할 수 있는 한편 투과광의 광량이 기하학적인 효과에 의해 감소하는 것도 방지할 수 있다.In consideration of the above (1) and (2), taking the overlapping range of the film thickness of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 1570 ± 47 kPa, and the silicon oxide film The film thickness t _O of (5) is 240 ± 108 mm. In the above-described range of the film thickness, in FIG. 1, the amount of light transmitted through adjacent light transmission areas Ta and Tn with the light shielding area S therebetween is equal to each other, and at the same time, the phase of each transmitted light is real. 180 ° different. In addition, since the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film and the silicon oxide film can be reduced, the phase error due to overetching can be reduced, and the peeling of the pattern can be prevented during the cleaning or the like process, while the amount of light transmitted It is also possible to prevent the decrease by the geometric effect.

또, i선에 대하여 실리콘 질화막(3)의 굴절률(n_N)은 2.09±0.03이고, 실리콘 산화막(5)의 굴절률(n_O)은 1.47±0.03이었다.Moreover, the refractive index n _N of the silicon nitride film 3 was 2.09 ± 0.03 with respect to the i line, and the refractive index n _O of the silicon oxide film 5 was 1.47 ± 0.03.

다음에 노광광이 KrF 엑시머 광인 경우에 대해서도 도 4 및 도 5의 (a), 도 5의 (b)를 이용하여 상술한 i선과 마찬가지로 하여 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께 허용 범위를 고찰하였다.Next, also in the case where the exposure light is KrF excimer light, the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 are performed in the same manner as the i line described above with reference to FIGS. 4 and 5 (a) and 5 (b). The acceptable range was considered.

③ 먼저, 상기와 마찬가지로 투과광의 강도차 만을 고려하면, 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)은 740Å 이상 870Å 이하이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 260Å 이상 580Å 이하이다.(3) First, considering only the difference in intensity of transmitted light as described above, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 740 kPa or more and 870 kPa or less, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 260 kPa or more and 580 kPa or less. to be.

④ 또한 위상차 만을 고려하고 동시에 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_N, t_O)가 같은 방향, 같은 비율로 변화하는 경우에는 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 800±22Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 440±67Å이다.④ Further, when only the phase difference is taken into consideration and at the same time the film thicknesses t _N and t _{O of the} silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 change in the same direction and in the same ratio, the film thickness t _n of the silicon nitride film 3 is changed. ) Is 800 ± 22 GPa, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 440 ± 67 GPa.

또한 위상차 만을 고려함과 동시에 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)를 변화시킨 경우에는 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 800±26Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 440±67Å이다.In addition, only the taking into account and at the same time, the film thickness of the silicon nitride film 3, the film thickness when was changed to (t _N) has and is 800 ± 26Å thickness (t _N) of the silicon nitride film 3 and silicon oxide film 5 in the phase difference ( t ₀ ) is 440 ± 67 μs.

이상의 ③과 ④의 고찰에서, 막 두께의 중복 범위를 취하면 실리콘 질화막(3)의 막 두께(t_N)는 800±26Å이고, 실리콘 산화막(5)의 막 두께(t_O)는 440±67Å이다. 이 막 두께의 범위 내이면, i선의 경우와 마찬가지로 도 1에서의 차광 영역(S)을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역(Ta, Tn)에서 투과된 각 투과광의 광량은 서로 같으며 동시에 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르게 할 수 있다. 또한, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합을 작게할 수 있기 때문에, 오버 에칭에 따른 위상 오차를 적게할 수 있고, 세정 등의 공정시에 패턴의 박리를 방지할 수 있는 한편 투과광의 광량이 기하학적인 효과로 감소하는 것도 방지할 수 있다.In consideration of the above ③ and ④, when the overlapping range of the film thickness is taken, the film thickness t _N of the silicon nitride film 3 is 800 ± 26 kPa, and the film thickness t _O of the silicon oxide film 5 is 440 ± 67 kPa. to be. Within the range of the film thickness, as in the case of i-line, the amount of light transmitted through adjacent light transmission regions Ta and Tn with the light shielding region S shown in FIG. The phase of can actually be 180 degrees different. In addition, since the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 can be made small, the phase error due to over etching can be reduced, and the peeling of the pattern can be prevented at the time of cleaning or the like process. On the other hand, it is also possible to prevent the amount of transmitted light from decreasing due to the geometric effect.

또, KrF 엑시머광에 대하여 실리콘 질화막(3)의 굴절률(n_N)은 2.27±0.04이고, 실리콘 산화막(5)의 굴절률(n_O)은 1.51±0.03이었다.In addition, the refractive index n _N of the silicon nitride film 3 was 2.27 ± 0.04 and the refractive index n _O of the silicon oxide film 5 was 1.51 ± 0.03 with respect to KrF excimer light.

또, 상술한 막 두께 허용 범위는 수학식 4에서 m=1인 경우에 대하여 고찰하였지만, m=3인 경우에 대해서도 고찰하였다. 이 결과, m=3일 때에는 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 막 두께의 관계 및 실리콘 질화막의 막 두께와 투과율(T)와의 관계는 도 6의 (a), 도 6의 (b)에 도시하였다.In addition, although the above-mentioned film thickness allowable range was considered about the case where m = 1 in Formula (4), the case where m = 3 was also considered. As a result, when m = 3, the relationship between the film thickness of the silicon nitride film and the silicon oxide film and the relationship between the film thickness and the transmittance T of the silicon nitride film are shown in Figs. 6A and 6B.

특히 도 6의 (a)와 도 5의 (a)를 비교하여 실리콘 질화막의 막 두께와 실리콘 산화막의 막 두께의 합은 m=1일 때보다도 m=3일 때의 편이 커지는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 위상 시프트 마스크의 실리콘 질화막과 실리콘 산화막의 적층막에 의한 단차를 작게하려면, 수학식 4에서는 m=1이 바람직한 것으로 판명되었다.In particular, comparing Figs. 6 (a) and 5 (a), it can be seen that the sum of the film thickness of the silicon nitride film and the film thickness of the silicon oxide film is larger when m = 3 than when m = 1. For this reason, in order to reduce the step difference by the laminated | multilayer film of the silicon nitride film of a phase shift mask and a silicon oxide film, it turned out that m = 1 is preferable in Formula (4).

또한 도 1에 도시한 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크에서는 위상 시프터로서 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 적층막을 이용하고 있다. 이 때문에, 시프터의 나머지 결함의 수정을 용이하고 정확하게 행할 수 있음과 동시에, 시프터의 나머지 결함의 정확한 검출이 가능해 진다. 이하, 그것에 대하여 상세히 설명한다.In addition, in the phase shift mask of this embodiment shown in FIG. 1, the laminated film of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 is used as a phase shifter. Therefore, the remaining defects of the shifter can be corrected easily and accurately, and the remaining defects of the shifter can be accurately detected. This will be described in detail below.

도 7에 도시한 바와 같이, 위상 시프터부(301)과 투명 기판(301)이 일체화된 위상 시프트 마스크에서는 시프터 잔류 결함(301a)은 투명 기판(301)과 동일한 재료로 형성되게 된다.As shown in FIG. 7, in the phase shift mask in which the phase shifter 301 and the transparent substrate 301 are integrated, the shifter residual defect 301a is formed of the same material as the transparent substrate 301.

이 시프터 잔류 결함의 수정 방법으로서 현재 가장 유력하게 고려되고 있는 것은 가스 어시스트 FIB(Focussed Ion Beam)이다. 이 방법은 크세논 프로라이드(XeF) 등의 가스를 흘리면서 갈륨(Ga) 이온 빔을 작게 성형하여 시프터 잔류 결함(301a)에 조사함으로써 국소적인 에칭을 실시하는 것이다.As a method of correcting the shifter residual defects, the most promising one is currently considered a gas assisted FIB (Focussed Ion Beam). This method is to perform local etching by irradiating the shifter residual defect 301a by forming a gallium (Ga) ion beam small while flowing a gas such as xenon prolide (XeF).

그러나, 도 7에 도시한 바와 같이, 위상 시프터부와 투명 기판(301)이 동일 재료로 형성된 경우에는 시프터 잔류 결함(301a)과 투명 기판(301)의 선택비가 원리적으로 취할 수 없게 되어버린다. 이 때문에, 도 8에 도시한 바와 같이, 이온 빔(300)을 조사하면 시프터 잔류 결함(301a) 이외의 본래의 정상적인 부분까지도 에칭되어버린다. 또한, 시프터 잔류 결함(301a)과 기판(301)의 선택비를 원리적으로 취할 수 없기 때문에 이온 빔(300)에 의한 에칭의 정확한 정지가 곤란하다. 이 때문에, 큰 위상 오차가 생기기도 하는 등 많은 결점이 있기 때문에, 현 상태에서는 실용화가 곤란하다고 생각되어지고 있다.However, as shown in Fig. 7, when the phase shifter portion and the transparent substrate 301 are formed of the same material, the selectivity ratio between the shifter residual defect 301a and the transparent substrate 301 cannot be taken in principle. For this reason, as shown in FIG. 8, when the ion beam 300 is irradiated, even the original normal part other than the shifter residual defect 301a will be etched. In addition, since the selectivity ratio between the shifter residual defect 301a and the substrate 301 cannot be taken in principle, accurate stop of etching by the ion beam 300 is difficult. For this reason, since there are many faults, such as a large phase error, it is thought that it is difficult to put into practical use in the present state.

한편, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크에서는 위상 시프터가 투명 기판(1)과 상이한 재료로 이루어지는 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)으로 이루어져 있다. 이 때문에, 도 9에 도시한 바와 같이 위상 시프터의 시프터 잔류 결함(3a)이 발생한 경우에도 가스 어시스트 FIB에 사용하는 가스를 CHF₃, CF₄, C₂F₈등의 CF계의 가스로 하면, 투명 기판(1)과 시프터 잔류 결함(3a)의 선택비가 높은 에칭이 가능해 진다. 따라서, 도 7 및 도 8에 도시한 종래예에 비하여 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크의 구조에서는 결함 수정을 용이하고 정확하게 행할 수 있다.On the other hand, in the phase shift mask of this embodiment, the phase shifter is comprised from the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 which consist of materials different from the transparent substrate 1. Therefore, even when the shifter residual defect 3a of the phase shifter occurs as shown in Fig. 9, when the gas used for the gas assist FIB is a gas of CF system such as CHF ₃ , CF ₄ , C ₂ F ₈ , Etching with a high selectivity between the transparent substrate 1 and the shifter residual defects 3a becomes possible. Therefore, compared with the conventional example shown in FIG.7 and FIG.8, defect correction can be performed easily and correctly in the structure of the phase shift mask of this embodiment.

또한 도 10에 도시한 종래의 위상 시프트 마스크와 같이, 위상 시프터부와 투명 기판이 일체적으로 형성되어 있는 경우에 있어서, 시프터 잔류 결함(301b)가 에지가 없는 매끄러운 형상이 되는 경우도 있다. 이 경우에는 결함 검사기의 현미경상(像)에서 산란에 의한 광의 감쇠가 없기 때문에 시프터 잔류 결함(301b)의 현미경상의 콘트라스트가 나타나디 않고, 시프터 잔류 결함(301b)의 검출이 불가능하였다.Also, as in the conventional phase shift mask shown in Fig. 10, when the phase shifter portion and the transparent substrate are integrally formed, the shifter residual defect 301b may have a smooth shape without edges. In this case, since there is no attenuation of light due to scattering on the microscope image of the defect inspector, the microscope contrast of the shifter residual defect 301b does not appear, and the shifter residual defect 301b cannot be detected.

한편, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크에서는, 도 9에 도시한 바와 같이 시프터 잔류 결함(3a)은 투명 기판(1)의 재질과 상이한 실리콘 질화막으로 형성되게 된다.On the other hand, in the phase shift mask of this embodiment, as shown in FIG. 9, the shifter residual defect 3a is formed from the silicon nitride film different from the material of the transparent substrate 1.

여기에서, 실리콘 질화막의 투과율은 도 11에 도시한 바와 같이 200nm 이하의 파장에서는 급격히 저하하지만, 실리콘 산화막의 투과율은 170nm까지 충분한 투과율을 갖는다. 즉, 170∼200nm인 파장의 광을 이용하여 투과광에 의한 결함 검사를 행하면, 예를들어 도 9에 도시한 시프터 잔류 결함(3a)의 형상이 매끄러워도 실리콘 질화막으로 이루어지는 시프터 잔류 결함(3a)이 존재하는 부분은 충분히 어두워져서 존재하지 않는 부분과의 사이에 충분한 콘트라스트를 얻을 수 있게 된다.Here, the transmittance of the silicon nitride film is drastically lowered at a wavelength of 200 nm or less as shown in Fig. 11, but the transmittance of the silicon oxide film has a sufficient transmittance up to 170 nm. That is, when the defect inspection by the transmitted light is performed using the light of the wavelength of 170-200 nm, the shifter residual defect 3a which consists of a silicon nitride film even if the shape of the shifter residual defect 3a shown in FIG. 9 is smooth, for example. This existing part becomes dark enough so that sufficient contrast can be obtained between the nonexistent part.

이상에서, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크의 구성에서는 170∼200nm의 파장을 갖는 광에 의한 결함 검사에 의해 종래에는 불가능하였던 매끄러운 형상을 갖는 시프터 잔류 결함의 검출이 가능해 진다.As mentioned above, in the structure of the phase shift mask of this embodiment, the defect inspection by the light which has the wavelength of 170-200 nm enables the detection of the shifter residual defect which has the smooth shape which was not possible conventionally.

다음에, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크 제조 방법의 일예에 대하여 이하에 설명한다.Next, an example of the phase shift mask manufacturing method of this embodiment is demonstrated below.

먼저 도 12를 참조하여, 석영으로 이루어지는 투명 기판(1)의 표면상에 실리콘 질화막(3)과, 실리콘 산화막(5)과, 산화 크롬(CrO)막(7a)과, 산화 크롬막(7c)과, EB(Electron Beam) 레지스트(9a)가 차례로 형성된다.First, referring to FIG. 12, on the surface of the transparent substrate 1 made of quartz, the silicon nitride film 3, the silicon oxide film 5, the chromium oxide (CrO) film 7a, and the chromium oxide film 7c And an EB (Electron Beam) resist 9a are formed in this order.

여기에서 실리콘 질화막(3)은 600∼800℃의 온도에서의 LPCVD법에 의해 1570±47Å의 막 두께로 형성된다. 또한 실리콘 질화막(5)은 250∼450℃의 온도에서의 플라즈마 CVD법으로 형성되어도 좋다.Here, the silicon nitride film 3 is formed to a film thickness of 1570 ± 47 kPa by the LPCVD method at a temperature of 600 to 800 ° C. The silicon nitride film 5 may be formed by plasma CVD at a temperature of 250 to 450 ° C.

실리콘 산화막(5)은 예를 들면, 600∼800℃의 온도에서의 LPCVD법에 의해 240±108Å의 막 두께로 형성된다. 또한 실리콘 산화막(5)은 250∼450℃의 온도에서의 플라즈마 CVD법으로 형성되어도 좋다.The silicon oxide film 5 is formed to a film thickness of 240 +/- 108 kPa by, for example, the LPCVD method at a temperature of 600 to 800 占 폚. The silicon oxide film 5 may be formed by plasma CVD at a temperature of 250 to 450 占 폚.

산화 크롬막(7a)은 예를 들면 예를 들면 300Å이고, 크롬막(7b)는 800Å이고, 산화 크롬막(7c)는 300Å이고, EB 레지스트(9a)는 5000Å의 막 두께로 각각 형성된다. 이와 같이 하여 위상 시프트 마스크용 블랭크가 준비된다.The chromium oxide film 7a is, for example, 300 GPa, the chromium film 7b is 800 GPa, the chromium oxide film 7c is 300 GPa, and the EB resist 9a is formed to have a film thickness of 5000 GPa, respectively. In this manner, a blank for a phase shift mask is prepared.

도 13을 참조하여, EB 묘화에 의해 차광 패턴에 대응하는 레지스트 패턴(9a)이 형성된다. 이 레지스트 패턴(9a)을 마스크로 하여 습식 에칭에 의해 크롬 3층막(7a, 7b, 7c)이 패터닝되어 차광 패턴(7)이 형성된다. 이 후, 레지스트 패턴(9a)이 제거되어 차광 패턴(7)의 결함이 검사, 수정된다.With reference to FIG. 13, the resist pattern 9a corresponding to a light shielding pattern is formed by EB drawing. Using the resist pattern 9a as a mask, the chromium three-layer films 7a, 7b, and 7c are patterned by wet etching to form the light shielding pattern 7. Thereafter, the resist pattern 9a is removed, and defects in the light shielding pattern 7 are inspected and corrected.

도 14를 참조하여, 위상 시프터 작성을 위하여 EB 레지스트(9b)가 도포되고, EB 묘화에 의해 패터닝된다.With reference to FIG. 14, the EB resist 9b is apply | coated for phase shifter preparation, and it is patterned by EB drawing.

도 15를 참조하여, EB 레지스트(9b)와 차광 패턴(7)을 마스크로 하여 버퍼 불산(HF) 용액에 의해 실리콘 산화막(5)에 습식 에칭이 행해진다. 이에 따라, 실리콘 질화막(3)의 표면이 노출함과 동시에 차광 패턴(7)의 하부면에 접하는 실리콘 산화막(5)도 제거되어 실리콘 산화막(5)의 측벽(5a)은 라운드 형상이 된다.Referring to FIG. 15, wet etching is performed on the silicon oxide film 5 by using a buffered hydrofluoric acid (HF) solution using the EB resist 9b and the light shielding pattern 7 as a mask. As a result, the surface of the silicon nitride film 3 is exposed and the silicon oxide film 5 in contact with the lower surface of the light shielding pattern 7 is also removed, so that the sidewall 5a of the silicon oxide film 5 is rounded.

도 16을 참조하여, 또 CHF₃, O₂, Ar 등의 혼합 가스 혹은 CHF₃, CO₂, Ar 등의 혼합 가스에 의한 CF계의 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해 노출하는 실리콘 산화막(3)의 표면에 이방성 에칭이 행해진다. 이 때, 투명 기판(1)의 표면으로부터의 잔막이 0.02∼0.04㎛가 되도록 이 에칭이 정지된다. 이 에칭에 의해 실리콘 질화막(3)에 홈(3a)이 형성된다. 이 후, EB 레지스트 패턴(9b)가 제거된다.Referring to FIG. 16, the silicon oxide film 3 exposed by CF-based reactive ion etching (RIE) by a mixed gas such as CHF ₃ , O ₂ , Ar, or a mixed gas such as CHF ₃ , CO ₂ , Ar, etc. Anisotropic etching is performed to the surface of. At this time, this etching is stopped so that the residual film from the surface of the transparent substrate 1 may be 0.02-0.04 micrometer. The groove 3a is formed in the silicon nitride film 3 by this etching. Thereafter, the EB resist pattern 9b is removed.

다음에, H₃PO₄(인산)이 87%, H₂O가 13%의 비율로 혼합된 인산 수용액을 160℃로 가열한, 소위 열인산에 의해 홈(3a)의 내벽면에 등방성 에칭이 실시된다.Next, an isotropic etching is performed on the inner wall surface of the groove 3a by so-called thermal phosphoric acid, in which a phosphoric acid aqueous solution mixed with H ₃ PO ₄ (phosphoric acid) at a ratio of 87% and H ₂ O at 13% is heated to 160 ° C. Is carried out.

도 17을 참조하여, 이 에칭에 의해 투명 기판(1)의 표면이 노출함과 동시에, 실리콘 산화막(5)의 하부면에 접하는 실리콘 질화막(5)이 제거된다. 이에 따라, 실리콘 질화막(3)의 측벽(3b)이 그라운드 형상이 된다. 이 후, 시프터의 결함 검사 및 수정이 행해져서 위상 시프트 마스크가 완성된다.Referring to FIG. 17, the surface of the transparent substrate 1 is exposed by this etching, and the silicon nitride film 5 in contact with the lower surface of the silicon oxide film 5 is removed. As a result, the sidewall 3b of the silicon nitride film 3 has a ground shape. Thereafter, defect inspection and correction of the shifter are performed to complete the phase shift mask.

다음에, 이 제조 방법의 특징에 대하여 설명한다.Next, the characteristic of this manufacturing method is demonstrated.

이 제조 방법에서는 도 12에 도시한 바와 같이 알루미나 대신에 실리콘 질화막(3)이 이용되고 있다. 이 실리콘 질화막(3)은 상술한 바와 같이, CVD법에 의해 1000℃ 이하의 온도로 성막할 수 있다. 이 때문에, 알루미나를 스퍼터법으로 형성할 때와 같이 큰 용융물이 투명 기판(1) 상에 떨어지는 일은 없다. 또한 알루미나를 CVD법으로 형성할 때와 같이 1000℃ 이상의 고온으로 함에 따르는 투명 기판(1)의 비틀림도 방지할 수 있다. 따라서, 결함이 적고 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In this manufacturing method, as shown in FIG. 12, the silicon nitride film 3 is used instead of alumina. As described above, the silicon nitride film 3 can be formed at a temperature of 1000 ° C. or lower by the CVD method. For this reason, a large melt does not fall on the transparent substrate 1 like when alumina is formed by the sputtering method. In addition, the twisting of the transparent substrate 1 due to the high temperature of 1000 ° C. or higher can be prevented as in the case of forming alumina by the CVD method. Therefore, a phase shift mask with few defects and high resolution can be obtained.

이 제조 방법에서는 도 16과 도 17의 공정에서, 열인산에 의한 습식 에칭이 실시된다. 이 열인산은 실리콘 질화막의 실리콘 산화막에 대한 에칭 선택비(SiN/SiO)가 대단히 크다(>1000). 즉, 이 열인산에 의한 실리콘 질화막(3)의 습식 에칭에서는 투명 기판(1)이 거의 이상적인 에칭 스토퍼로서 작용한다. 이 때문에, 고선택의 RIE를 이용했을 때부터 실리콘 질화막 만으로 충분히 정확하게 에칭을 정지시킬 수 있다. 따라서, 에칭의 선택비가 작은데에 기인하는 위상 오차를 전혀 발생시키지 않을 수 있다. 따라서 고정밀도의 위상 시프트 마스크의 작성이 가능해 진다.In this manufacturing method, wet etching by thermal phosphoric acid is performed in the processes of FIGS. 16 and 17. This thermal phosphoric acid has a large etching selectivity (SiN / SiO) of the silicon nitride film with respect to the silicon oxide film (> 1000). That is, in the wet etching of the silicon nitride film 3 by this thermal phosphoric acid, the transparent substrate 1 acts as an almost ideal etching stopper. For this reason, since high select RIE is used, the etching can be stopped accurately with only a silicon nitride film. Therefore, it is possible to generate no phase error due to the small selectivity of etching. Therefore, a highly accurate phase shift mask can be created.

또한, 열인산에 의한 습식 에칭을 실시함으로써, 도 17에 도시한 바와 같이 실리콘 질화막(3)의 측벽(3b)은 차광 패턴(7)의 단면에서 차광 패턴(7)의 하부면으로 치수 d₂만큼 리세스된다. 이 때문에, 경사지게 입사하여 시프터층(3, 5)를 투과하고, 투과광(A₀)을 상쇄하는 위상으로 된 투과광(A₁)은 차광 패턴(7)에 의해 그 진행이 방해받는다. 따라서, 투과광(A₁)과 같이 경사지게 입사한 광에 의해 투과광(A₀)의 광이 상쇄되지 않으므로, 투과광의 강도가 저하하는 것이 방지된다. 이 효과는 열인산에 의한 에칭량을 적절하게 선택함으로써, 더욱 효과적으로 얻을 수 있다.Further, the lower surface of the side wall (3b) is a light shielding pattern (7) shielding pattern 7 in the cross section of the silicon nitride film 3 as shown in by carrying out wet etching with hot phosphoric acid, 17 dimension d ₂ Is recessed. Therefore, the obliquely incident transmitted through the shifter layer (3, 5), and the transmitted light (A ₁₎ as a phase offset to the transmitted light (A ₀₎ is hampered its progress by the light-shielding pattern (7). Therefore, since the light of the transmitted light A ₀ is not canceled by the light incident inclined like the transmitted light A ₁ , the decrease in the intensity of the transmitted light is prevented. This effect can be obtained more effectively by appropriately selecting the etching amount by thermal phosphoric acid.

또한, 예를 들면 실리콘 산화막(5)의 에칭시 등에 도 18에 도시한 바와 같이 먼지 등의 잔류물(5d)이 남겨진 경우, 실리콘 질화막(5)의 에칭시에 시프터 잔류 결함(3d)이 발생되어버린다. 그러나, 열인산에 의한 등방성 이온을 이용함으로써, 이 미소한 시프터 잔류 결함(3d)을 도 19에 도시한 바와 같이 자동적으로 소멸시킬 수 있다. 이 때문에, 프로세스 완료시(검사/수정 전)의 결함을 대폭적으로 저감할 수 있다.Further, for example, when the residue 5d such as dust is left at the time of etching the silicon oxide film 5 or the like, as shown in FIG. 18, the shifter residual defect 3d occurs at the time of etching the silicon nitride film 5. It becomes. However, by using the isotropic ions by thermal phosphoric acid, this minute shifter residual defect 3d can be automatically extinguished as shown in FIG. For this reason, the defect at the time of completion of a process (before inspection / correction) can be significantly reduced.

<제2 실시 형태><2nd embodiment>

도 20을 참조하여, 투명 기판(1)의 표면상에 제1 투과 영역(Ta)를 덮는 한편 제2 투과 영역(Tn)을 노출하도록 실리콘 질화막(3)이 형성되어 있다. 이 실리콘 질화막(3)의 측벽(3f)은 라운드 형상을 갖고 있다. 실리콘 산화막(5)은 제1 광 투과 영역(Ta)에서는 질리콘 질화막(3) 위를 덮도록, 또 제2 광 투과 영역(Tn)에서는 투명 기판(1)의 표면을 덮도록 형성되어 있다. 차광막(7)은 제1 광 투과 영역(Ta)과 제2 광 투과 영역(Tn) 사이에 끼워진 차광 영역(S)에서 투명 기판(1) 위를 덮도록 형성되어 있다. 이 차광막(7)은 산화 크롬막(7a)과, 크롬막(7b)과, 산화 크롬막(7c)의 3층 적층 구조로 이루어져 있다.Referring to FIG. 20, the silicon nitride film 3 is formed on the surface of the transparent substrate 1 to cover the first transmission region Ta and to expose the second transmission region Tn. The side wall 3f of the silicon nitride film 3 has a round shape. The silicon oxide film 5 is formed to cover the silicon nitride film 3 in the first light transmission region Ta and to cover the surface of the transparent substrate 1 in the second light transmission region Tn. The light shielding film 7 is formed so as to cover the transparent substrate 1 in the light shielding region S sandwiched between the first light transmitting region Ta and the second light transmitting region Tn. The light shielding film 7 has a three-layer laminated structure of a chromium oxide film 7a, a chromium film 7b, and a chromium oxide film 7c.

노광광으로 i선을 이용하는 경우에 실리콘 질화막(3)은 1680±47Å의 막 두께로 설정되고, 실리콘 산화막(5)은 650±150Å의 막 두께로 설정된다. 또한, 노광광으로 KrF 엑시머광을 이용하는 경우에 실리콘 질화막(3)은 980±26Å의 막 두께로 설정되고, 실리콘 산화막(5)은 420±100Å의 막 두께로 설정된다. 또, 이 막 두께는 제1 실시 형태와 동일하게 하여 구해진 것이다.In the case where i line is used as the exposure light, the silicon nitride film 3 is set to a film thickness of 1680 ± 47 kPa, and the silicon oxide film 5 is set to a film thickness of 650 ± 150 kPa. In the case where KrF excimer light is used as the exposure light, the silicon nitride film 3 is set to a film thickness of 980 ± 26 kPa, and the silicon oxide film 5 is set to a film thickness of 420 ± 100 kPa. In addition, this film thickness is calculated | required similarly to 1st Embodiment.

이와 같이 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께를 규정함으로써, 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)의 투과 광량이 거의 동일하며 동시에 제1 및 제2 광 투과 영역(Ta, Tn)을 투과한 각 투과광의 위상차가 실질상으로 180°가 되는 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.By defining the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 in this manner, the amount of transmitted light in the first and second light transmission regions Ta and Tn is substantially the same, and at the same time, the first and second light transmission regions ( It is possible to obtain a phase shift mask in which the phase difference of each transmitted light passing through Ta and Tn becomes substantially 180 °.

또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 실리콘 질화막(3)과 실리콘 산화막(5)의 막 두께의 합을 작게할 수 있기 때문에, 오버 에칭에 의한 위상 오차를 작게할 수 있고, 세정 등의 공정시에 패턴의 박리를 방지할 수 있으며 동시에 투과광의 광량이 기하학적인 효과로 감소하는 것도 방지할 수 있다.In addition, similarly to the first embodiment, since the sum of the film thicknesses of the silicon nitride film 3 and the silicon oxide film 5 can be reduced, the phase error due to overetching can be reduced, and at the time of a process such as cleaning. The peeling of the pattern can be prevented, and at the same time, the amount of light transmitted can be prevented from being reduced by the geometric effect.

다음에, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, the manufacturing method of the phase shift mask of this embodiment is demonstrated.

먼저 도 21을 참조하여, 석영 기판(1) 상에 실리콘 질화막(3)과 크롬막(11)과 EB 레지스트(9c)가 차례로 적층되어 형성된다. 여기에서, 실리콘 질화막(3)은 예를 들면 600∼800℃의 온도에서의 LPCVD법에 의해 1680±47Å의 막 두께로 형성된다. 또한 실리콘 질화막(3)은 250∼450℃의 온도에서의 플라즈마 CVD법으로 형성되어도 좋다. 또한 크롬막(11)은 예를 들면 1000Å의 막 두께로, EB 레지스트(9c)는 막 두께로 형성된다.First, referring to FIG. 21, a silicon nitride film 3, a chromium film 11, and an EB resist 9c are sequentially stacked on a quartz substrate 1. Here, the silicon nitride film 3 is formed to a film thickness of 1680 ± 47 kPa by, for example, the LPCVD method at a temperature of 600 to 800 ° C. The silicon nitride film 3 may be formed by plasma CVD at a temperature of 250 to 450 ° C. The chromium film 11 is formed to have a film thickness of, for example, 1000 kPa, and the EB resist 9c is formed to have a film thickness.

이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크용 블랭크가 준비된다.In this way, a blank for a phase shift mask is prepared.

다음에 EB 레지스트(9c)가 EB 묘화에 의해 패터닝된다. 이 레지스트패턴을 마스크로 하여 크롬막(11)에 습식 에칭이 행해진다. 또, 크롬막(11) 대신에 불순물이 도입된 실리콘막이 1000Å의 막 두께로 형성되어도 좋다. 이후, 레지스트 패턴(9c)이 제거되어 크롬막의 결함이 수정된다.Next, the EB resist 9c is patterned by EB drawing. Wet etching is performed on the chromium film 11 using this resist pattern as a mask. Instead of the chromium film 11, a silicon film into which impurities are introduced may be formed to a film thickness of 1000 kPa. Thereafter, the resist pattern 9c is removed to correct the defect of the chromium film.

도 22를 참조하여, 상기의 습식 에칭에 의해 크롬막 패턴(11)이 형성된다. 이 크롬막 패턴(11)을 마스크로 하여 상술한 소위 열인산에 의해 실리콘 질화막(3)에 습식 에칭이 행해진다.Referring to FIG. 22, the chrome film pattern 11 is formed by the above wet etching. Using this chromium film pattern 11 as a mask, wet etching is performed on the silicon nitride film 3 by the so-called thermal phosphoric acid described above.

도 23을 참조하여, 이 습식 에칭에 의해 투명 기판(1)의 표면이 노출하도록, 또 크롬막(11) 패턴의 하부측으로 리세스되도록 실리콘 질화막(3)이 제거된다. 이에 따라, 실리콘 질화막(3)의 측벽(3f)은 라운드 형상이 된다. 이 후, 희불산으로 겨우(≤100Å) 에칭이 행해진다. 이 에칭은 실리콘 산화막(3)의 막 두께의 형성 오차에 의한 위상 오차를 보정하는 것을 목적으로 하고 있다.Referring to FIG. 23, the silicon nitride film 3 is removed by the wet etching so as to expose the surface of the transparent substrate 1 and to be recessed to the lower side of the chromium film 11 pattern. As a result, the sidewall 3f of the silicon nitride film 3 becomes round. Thereafter, etching is performed only with fluoric acid (≦ 100 Pa). This etching aims to correct the phase error caused by the formation error of the film thickness of the silicon oxide film 3.

이 후, 크롬막 패턴(11)이 습식 에칭에 의해 전면 제거된다.After that, the chromium film pattern 11 is completely removed by wet etching.

도 24를 참조하여, 실리콘 산화막(5)이 예를 들면 600∼800℃ 온도에서 LPCVD법에 의해 650±150Å의 막 두께로 형성된다. 또한 실리콘 산화막(5)은 250∼450℃ 온도에서의 플라즈마 CVD법으로 형성되어도 좋다. 이 후, 레지스트 패턴이 제거되고, 크롬막(7a, 7b, 7c)의 결함 검사, 수정이 행해져서 도 20에 도시한 위상 시프트 마스크가 완성된다.Referring to Fig. 24, a silicon oxide film 5 is formed at a film thickness of, for example, 650 ± 150 Pa by LPCVD at a temperature of 600 to 800 占 폚. The silicon oxide film 5 may be formed by plasma CVD at a temperature of 250 to 450 캜. Thereafter, the resist pattern is removed, and defect inspection and correction of the chromium films 7a, 7b, and 7c are performed to complete the phase shift mask shown in FIG.

이 제조 방법에서는 도 21에 도시한 바와 같이 알루미나 대신에 실리콘 질화막(3)이 이용된다. 이 실리콘 질화막(3)은 CVD법으로 그 만큼 고온으로 하지 않고 성막할 수 있다. 이 때문에, 알루미나를 스퍼터법으로 형성할 때와 같이 큰 용융물이 투명 기판(1) 위로 떨어지는 일은 없다. 또한, 알루미나를 CVD법으로 형성할 때와 같이 1000℃ 이상의 고온으로 함으로써 투명 기판(1)이 비틀리거나 하는 일은 없다. 따라서, 결함이 적으며 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In this manufacturing method, a silicon nitride film 3 is used instead of alumina as shown in FIG. This silicon nitride film 3 can be formed by a CVD method without making such a high temperature. For this reason, the big melt does not fall on the transparent substrate 1 like when alumina is formed by the sputtering method. In addition, when the alumina is formed by CVD, the transparent substrate 1 is not twisted by setting it at a high temperature of 1000 ° C or higher. Therefore, a phase shift mask with few defects and high resolution can be obtained.

또한 도 22와 도 23의 공정에서 열인산에 의한 습식 에칭이 행해진다. 이를 위하여, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지로 투명 기판(1)에서 열인산에 의한 습식 에칭이 완전히 정지하기 때문에, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 작성할 수 있게 된다.In addition, wet etching by thermal phosphoric acid is performed in the processes of FIGS. 22 and 23. For this purpose, since the wet etching by thermal phosphoric acid stops completely in the transparent substrate 1 similarly to what was demonstrated in 1st Embodiment, it becomes possible to produce a highly accurate phase shift mask.

또한, 도 21과 도 22 공정에서 크롬막 패턴(11) 형성시에 도 25에 도시한 바와 같이 먼지 등의 잔류물(11a)이 생기는 경우가 있다. 이 상태에서 실리콘 질화막(3)에 이방성 에칭이 실시된 경우에는 잔류물(11a)의 바로 밑에 위치하는 실리콘 질화막이 잔존하여, 시프터의 잔류 결함이 발생하게 된다. 이에 비하여 본 실시 형태의 제조 방법에서는 이 이방성 에칭 후에 열인산에 의한 습식 에칭이 행해진다. 이 때문에, 도 26에 도시한 바와 같이 잔류물(11a) 하부층의 실리콘 질화막(3)도 제거된다.In addition, the residue 11a, such as dust, may generate | occur | produce in the process of FIG. 21 and FIG. 22 at the time of formation of the chromium film pattern 11, as shown in FIG. When anisotropic etching is performed on the silicon nitride film 3 in this state, the silicon nitride film located immediately below the residue 11a remains, and a residual defect of the shifter is generated. In contrast, in the manufacturing method of the present embodiment, wet etching by thermal phosphoric acid is performed after the anisotropic etching. For this reason, as shown in FIG. 26, the silicon nitride film 3 of the residue 11a lower layer is also removed.

즉, 등방성 에칭에서는 에천트의 리세스성이 좋기 때문에 잔류물(11a)의 하부측에 까지 에천트가 침투한다. 따라서, 잔류물(11a)의 하부측 영역에 분포하는 실리콘 질화막(3)이 제거되어 잔류물(11a)는 그 하부층을 소실하여 실리콘 질화막(3)으로부터 탈락한다. 따라서, 본 실시 형태의 제조 방법에 따르면 잔류 결함이 발생하지 않고, 그렇기 때문에 양호한 해상도를 갖는 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.That is, in the isotropic etching, the etchant penetrates to the lower side of the residue 11a because the etchant has a good recess. Therefore, the silicon nitride film 3 distributed in the lower region of the residue 11a is removed so that the residue 11a loses its lower layer and falls off from the silicon nitride film 3. Therefore, according to the manufacturing method of this embodiment, residual defects do not occur, and therefore a highly accurate phase shift mask having a good resolution can be obtained.

또한 열인산에 의한 습식 에칭을 이용함으로써, < 1Å/sec 의 제어가 가능하여 위상 오차 보정을 고정밀도로 행할 수 있게 된다.In addition, by using wet etching by thermal phosphorication, control of <1 dB / sec can be performed and phase error correction can be performed with high accuracy.

본 발명의 한 국면에 따르는 위상 시프트 마스크에서는 알루미나 대신에 실리콘 질화막이 이용되고 있다. 이 실리콘 질화막은 CVD법에서 그 만큼 고온으로 하지 않고 성막할 수 있다. 이 때문에, 알루미나를 스퍼터법으로 형성할 때와 같이, 큰 용융물이 투명 기판 위로 떨어지는 일은 없다. 또한, 알루미나를 CVD법으로 형성할 때와 같이 1000℃ 이상의 고온으로 함으로써 투명 기판이 비틀어지는 경우도 없다. 따라서, 결함이 적고 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In the phase shift mask according to an aspect of the present invention, a silicon nitride film is used instead of alumina. This silicon nitride film can be formed without high temperature by the CVD method. For this reason, the big melt does not fall on a transparent substrate like the alumina is formed by the sputtering method. In addition, the transparent substrate is not twisted by setting the alumina to a high temperature of 1000 ° C. or higher as in the case of forming the CVD method. Therefore, a phase shift mask with few defects and high resolution can be obtained.

또한, 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 막 두께를 적정하게 제어함으로써, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상으로 180°다르며 동시에 각 투과광의 광량은 서로 같게할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In addition, by appropriately controlling the thicknesses of the silicon oxide film and the silicon nitride film, the phases of the transmitted light transmitted from adjacent light transmissive areas with the light shielding area therebetween are substantially 180 degrees, and at the same time, the amount of light of each transmitted light is equal to each other. Can be. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

본 발명의 다른 국면에 따르는 위상 시프트 마스크에서도 한 국면과 마찬가지로, 알루미나 대신에 실리콘 질화막이 이용되고 있기 때문에 결함이 적고 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In the phase shift mask according to another aspect of the present invention, as in one aspect, a silicon nitride film is used instead of alumina, so that a phase shift mask with few defects and high resolution can be obtained.

또한, 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 막 두께를 적정하게 제어함으로써, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다르며 동시에 각 투과광의 광량은 서로 같게할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In addition, by appropriately controlling the thicknesses of the silicon oxide film and the silicon nitride film, the phases of the transmitted light transmitted from adjacent light transmission areas with the light shielding area therebetween are substantially 180 ° different, and at the same time, the amount of light of each transmitted light can be equal to each other. have. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

본 발명의 다른 국면에 위상 시프트용 블랭크를 이용하여 위상 시프트 마스크를 제조함으로써, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다른 한편, 각 투과광의 광량은 서로 같게할 수 있다. 이에 따라 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.By manufacturing a phase shift mask using a phase shift blank in another aspect of the present invention, the phase of each transmitted light transmitted from an adjacent light transmission region with a light shielding region therebetween is substantially 180 °, while the amount of light of each transmitted light is different. Can be equal to each other. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

또한 본 발명의 일 또는 다른 국면에 따르는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는 알루미나 대신에 실리콘 질화막을 이용하고 있기 때문에, 상술한 바오 ??같이 결함이 적고 해상도가 높은 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In addition, since the silicon nitride film is used instead of alumina in the manufacturing method of the phase shift mask which concerns on one or another aspect of this invention, it is possible to obtain a phase shift mask with few defects and high resolution as mentioned above.

또한, 차광 영역을 사이에 두고 인접하는 광 투과 영역으로부터 투과된 각 투과광의 위상은 실질상 180°다른 한편 각 투과광의 광량은 서로 같게 할 수 있다. 이에따라 고정밀도의 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.In addition, the phases of the transmitted light transmitted from the adjacent light transmitting areas with the light shielding area therebetween are substantially 180 °, while the amount of light of each transmitted light can be equal to each other. Thereby, a highly accurate phase shift mask can be obtained.

금회 개시된 실시 형태는 모든 점에 대해 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구 범위에 의해 개시되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the invention is set forth by the claims rather than the foregoing description, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.

Claims

The first light transmitting region Ta that transmits the exposure light is adjacent to each other with the first light transmitting region and the light blocking region S interposed therebetween, while being in a phase different from that of the exposure light transmitting the first light transmitting region. in the phase shift mask having a second light transmitting region which transmits the exposure light (T _N),

A transparent substrate 1 having a main surface,

A silicon nitride film 3 formed to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region and to expose the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region;

A silicon oxide film 5 laminated with the silicon nitride film so as to cover the main surface of the transparent substrate in the first light transmitting region, while exposing the main surface of the transparent substrate in the second light transmitting region;

Light blocking film 7 covering the main surface of the transparent substrate in the light blocking area

Provided with

When the film thickness and refractive index of the silicon nitride film are t _N and n _N , the film thickness and refractive index of the silicon oxide film are t _O and n _O , and the wavelength of the exposure light is λ,

(t _N × n _N + t _O × n _O )-(t _N + t _O ) = λ / 2 × m

(m is any positive odd number)

Satisfy the relationship of,

And said silicon nitride film and said silicon oxide film have a film thickness equal to substantially light transmittance of said first and second light transmitting regions.