JP2008261958A - 多階調フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アライメントマークを確実に認識でき、かつ製造工程を簡素化できる新規な多階調フォトマスクを提供する。
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多階調フォトマスクは、アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成された多階調フォトマスク（２０）であって、前記アライメントマーク部（Ｉ）は、透明基板上（１）に半透過膜（２）とエッチングストッパー膜（３）と遮光膜（４）とがこの順序に積層されて最上層に前記遮光膜（４）が露出した相対的に反射率の高い部分と、前記透明基板上に前記半透過膜が積層されて最上層に前記半透過膜（２）が露出した相対的に反射率の低い部分とを具備することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多階調フォトマスク及びその製造方法に関するものである。

従来のフォトマスクは、透明基板の表面に透光部と遮光部の２階調のパターンが設けられたもので、所望のパターンを形成するために用いられる。

半導体用フォトマスクなどの技術分野では、透明基板の表面に「位相シフタ」とよばれる所定のパターンの半透過膜を形成してなるフォトマスク（本明細書では「ハーフトーン型位相シフトマスク」という。）を用いることにより解像度の向上を図っている。但し、位相シフタを設ける目的はあくまで設計データの再現にあり、この場合も転写されたパターンは２階調となる。

これに対し、フラットパネルディスプレイなどの技術分野では、ハーフトーンマスクを「位相シフタ」としてではなく、膜の透過率で露光量を制限することでグレートーンの階調を持つパターンが転写されるようにして、３階調のフォトマスクを得ることが行われている。このように白黒２値のマスクに対してグレートーンの階調（中間調）をもつマスクは理論的には３階調以上も可能であるため、本明細書では「多階調フォトマスク」という。

このように、ハーフトーンマスクを用いてパターンを形成し、膜の透過率で露光量を制限すると、１回の露光で露光量の異なるパターニングが可能となるため、結果として使用するマスク枚数を低減することが可能になり、露光工程を低減することができる。

ここで、従来の多階調フォトマスク（ここでは、代表的な「３階調」のフォトマスク）の一例について説明する。従来の一般的な多階調フォトマスクは、１層目が遮光膜により形成されたパターン（遮光パターン）、２層目が半透過膜により形成されたパターン（ハーフトーンパターン）から形成され、半透過部と遮光部と透光部の３階調から構成されている。

例えば、特許文献２によれば、一つのフォトマスクにおけるデバイスパターン部（デバイス形成領域）において、半透過膜のみの層（Ａ）、遮光膜及びその上に半透過膜が形成された層（Ｂ）、半透過膜と遮光膜がいずれも形成されていない層（Ｃ）の３階調が形成されている様子が示されている（例えば、同文献図１（９）参照）。

このような多階調フォトマスクの製造方法は、一般に、パターニングが少なくとも２回、行われる。すなわち、遮光膜のパターン形成及びエッチングと、半透過膜のパターン形成及びエッチングである。２回目のパターニングは、１回目のパターニングの後に行われるため、アライメントとよばれる位置合わせが必要とされる。具体的には、１枚のフォトマスクブランクスの露光領域を予めアライメントマークを形成するための領域（アライメントパターン部）とデバイスパターンを形成するための領域（デバイスパターン部）とに区別しておき、１回目のデバイスパターン形成時にアライメントマークも同時に形成し、２回目のパターニングの際には、このアライメントマークによって位置合わせを行う。

図６（ａ）は、従来の一般的な２階調フォトマスクを形成する場合に多く用いられるマスクブランクスである。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクブランクス１００の表面にレジスト膜を形成し、パターニングすることによって得られる従来の２階調フォトマスクを用いた露光工程の様子を模式的に表している。

ところで、図６（ａ）に示すように、従来の一般的なマスクブランクスは、単に透明基板の表面全体を遮光膜１０１が覆うだけではく、厳密には最表面に、薄い低反射率膜（反射防止膜）１０２が形成されている（これを、「反射防止加工」とよぶことにする。）。

その理由は、もし仮に、低反射率膜１０２が形成されていないマスクブランクスを用いて形成したフォトマスク（例えば図６（ｃ）に示すような）が存在したと仮定する。図６（ｃ）は、表面に低反射率膜１０２が形成されていない仮想的なマスクブランクスを用いて形成した従来の２階調フォトマスクを用いた露光工程の様子を模式的に表している。この図に示すように、遮光膜１０１の表面は一般に反射率が極めて高いために、完成したフォトマスクの裏面側から露光光１０３を入射した際に被露光対象１０４から反射してきた光がフォトマスクの遮光パターンで被露光対象側に再反射して、正常な露光ができなくなる。故に、現在のマスクブランクスは全て遮光膜表面に反射防止加工が施されている（例えば、特許文献１）。

なお、この低反射率膜１０２は特に必要がなければ図示が省略されることも多いが、上述した理由により、マスクブランクスの最表面には必ず低反射率膜１０２が設けられている。逆にいうと、最表面に反射防止加工が全く施されていないマスクブランクスは、本発明の属する技術分野における近年の技術水準において一般的ではない。

従来、多階調フォトマスクを形成する場合も、２階調フォトマスクを形成する場合と同様に、図６（ａ）に示すような構成のマスクブランクスから製造されることが一般的であった。その場合は、第１層目となる遮光膜のパターニング後に、この第１層目を覆う第２層目（半透過膜）を積層形成して、再び前記第１層目と同様のパターニングを行う工程が追加される。

第２層目をパターニングする際の描画工程は、第１層目の遮光パターン形成時に基板周辺部の非デバイス領域（本明細書ではこれを、「アライメントマーク部（Ｉ）」という。）に設けられたアライメントマークにレーザー光を照射してその反射光（これを「アライメント信号」という。）を検出し、位置合わせを行っている。ところが、図７（ａ）に示すように、アライメントマーク部（Ｉ）の最表面に第２層目の半透過膜１０５が形成されている場合アライメントマーク部に対する入射光強度Ｉ_１が半透過膜１０５によって減衰し、反射光強度Ｉ_２が著しく低下して、アライメント信号を読み取ることができないという問題が生じうる。

このように、「半透過膜１０２」の反射率が極めて低いことに起因して、光学式アライメントマークの読み取り信号が低下するという技術的課題を解決する方法として、マークパターン部における透光部の上に半透過膜が形成されないように構成するという方法が知られている（特許文献２乃至５等参照）。

図７（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクブランクスを出発材料として、例えば特許文献２に示すように、第２層目の成膜時に遮蔽板（図示を省略）を用いてアライメントマーク部における遮光膜上に半透過膜が形成されないように構成したフォトマスクを示す図である。この方法によると、アライメントマーク部のアライメント信号の低下はある程度抑えられる。

しかしながら、図７（ｂ）に示すように、アライメントマーク部に第２層目の半透過膜が形成されないように構成しても、従来のマスクブランクスを用いている限り、もともと遮光膜上に存在しているはずの低反射率膜（反射防止加工）１０２によって、アライメントマーク部に対する入射光強度Ｉ_１よりも反射光強度Ｉ_３が減衰することは避けられない。

このように、遮光膜の最表面に反射防止膜が施された従来のマスクブランクスを使用する限り、いかにアライメントマーク部における遮光膜上に半透過膜が形成されないように構成しても、アライメントマーク部の最表面にわずかでも低反射率膜が露出していると、アライメントマーク信号が減衰し、半透過膜の反射光強度とアライメントマーク部の反射光強度の差を正確に検出することが困難となりアライメントエラーが生じやすかった。

例えば、特許文献２に記載された方法によると、マークパターン部における透光部の上に半透過膜が存在しないように構成するため、アライメント信号の減衰は一定程度は抑えられる。しかし、同文献に記載された、「半透過膜が存在しないように構成すること」の実質的意味は、第２層目の半透過膜がアライメントマーク部に形成されないようにすることを意味するものにとどまり、高反射率膜を露出させることを意味しない。つまり、アライメント信号の減衰防止という技術的課題に対して必ずしも必要十分な手段とはいえない。

また、特許文献３及び４に記載された発明は、半透過膜が位相シフタとして用いられるものであるため、最終的に半透過膜が基板上に露出するものではなく、それ故反射防止加工が施されたマスクブランクスを用いることが前提となっている。そして、低反射率膜が設けられたマスクブランクスを出発材料とし、アライメントマーク部の低反射率膜を選択的に除去する工程が必要となるため、無駄が多い。この意味において、同じ半透過膜を用いるフォトマスクであっても、「位相シフトマスク」と「多階調（中間調）フォトマスク」とは、全く異なる考慮を要するものである。
特開平０５−１２７３６２号公報 特開２００６−２２７３６５号公報 特開２０００−９８５８３号公報 特開平７−３１９１４８号公報

本件発明者は上記の従来技術の課題に対する一つの効果的な解決策を提案している。その方法は、平坦な透明基板の最表面に相対的に反射率の高い遮光膜が露出したマスクブランクス、すなわち、遮光膜の最表面に反射防止加工が施されていないマスクブランクス（図７（ａ）における低反射率膜０２が存在しないもの ）を用いるという方法である。この方法によると、アライメントマーク部の反射光強度が高くなり、前記遮光膜上に積層された半透過膜の反射光強度は低くなり、結果として検出がよくなり、アライメントエラーを防止できる。

しかし、そもそも、最表面に反射防止膜が設けられているか否かという違いはあるにせよ、従来のマスクブランクスの基本的構造は、透明基板上に遮光膜が全面被覆されるというものであり、これを多階調フォトマスクに適用しようとすれば必然的に遮光膜をエッチングした後で半透過膜を形成する工程が必要となる。

しかし、フォトマスクの製造工程中に成膜工程が入ることは製造コストを増大させ、歩留まりや生産効率を低下させる要因にもなりうるものである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題はアライメントマークの識別性を担保しつつ、従来よりも短納期で製造できる新規な多階調フォトマスクとその製造方法を提供することである。

本発明に係る多階調フォトマスク２０は、アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成された多階調フォトマスクであって、前記アライメントマーク部（Ｉ）は、透明基板１上に半透過膜２とエッチングストッパー膜３と遮光膜４とがこの順序に積層されて最上層に前記遮光膜４が露出した相対的に反射率の高い部分と、前記透明基板１上に前記半透過膜２が積層されて最上層に前記半透過膜２が露出した相対的に反射率の低い部分とを具備することを特徴とする。

本発明に係る多階調フォトマスク２０は、アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成された多階調フォトマスクであって、前記デバイスパターン部（ＩＩ）は、透明基板１上に半透過膜２とエッチングストッパー膜３と遮光膜４と反射防止膜５とがこの順序に積層されてなる遮光部と、前記透明基板上に半透過膜が直接積層されてなる半透過部と、前記透明基板がそのまま露出した透光部とを具備することを特徴とする。

上記フォトマスクによると、アライメントマーク部（Ｉ）に相対的に高反射率の遮光膜が露出しているためこの部分にアライメントマークを形成することでアライメント信号の減衰を防止することができる。さらに、以下に説明する多階調フォトマスクの製造方法を適用することにより、多階調フォトマスクの製造工程中に半透過膜の成膜工程が不要となり、短納期で製造することが可能となる。

なお、前記半透過部は、異なる２以上の膜厚で構成されていてもよい。このようにすると、４階調以上の多階調フォトマスクを実現することができる。

本発明に係る多階調フォトマスクの製造方法は、アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成され、前記アライメントマーク部（Ｉ）には透明基板１上に半透過膜２とエッチングストッパー膜３と遮光膜４とがこの順に積層されて最表面は前記遮光膜４が露出しており、前記デバイスパターン部（ＩＩ）には前記遮光膜の更に上層に反射防止膜５が設けられてなるフォトマスクブランクス１０に対して、第１のフォトレジスト膜を形成して第１のパターニングを行い、前記第１のフォトレジスト膜をマスクとして前記反射防止膜５及び前記遮光膜４を一括して前記エッチングストッパー膜３が露出するまでエッチングし、次いで前記第１のフォトレジスト膜と前記エッチングストッパー膜３とを除去して前記半透過膜２の一部を露出させる半透過部形成工程と、前記露出した半透過膜２の表面を含む前記透明基板１の表面全体に第２のフォトレジスト膜を形成し、前記アライメントマークを用いて位置合わせを行いつつ前記第２のフォトレジスト膜上に第２のパターニングを行い、前記第２のフォトレジスト膜をマスクとして前記半透過膜２をエッチングして前記透明基板１の一部を露出させる透光部形成工程とを具備することを特徴とする。

この方法によると、アライメントマークが相対的に反射率の高い遮光膜と相対的に反射率の低い半透過膜との間で反射強度の差を正確に検出することが可能となり、十分なコントラストを確保できる。そのため、アライメント信号の減衰が殆ど問題とならないのでデバイスパターン部（ＩＩ）に形成される第１層目（遮光膜）と第２層目（半透過膜）のパターンの位置ズレを抑えることができるだけでなく、従来のようにフォトマスクの製造工程の途中に半透過膜の成膜工程が不要となるため、製造工程が大幅に簡素化される。

本発明に係る本発明に係る多階調フォトマスクの製造方法によると、アライメントマークの検出精度が高いためデバイスパターン部（ＩＩ）に形成される第１層目（遮光膜）と第２層目（半透過膜）のパターンの位置ズレを抑えることができるだけでなく、従来のようにフォトマスクの製造工程の途中に半透過膜の成膜工程が不要となるため、製造工程が大幅に簡素化される。

またこの方法により製造された多階調フォトマスクは２層目のパターニングの位置ズレ量が小さいため従来の多階調フォトマスクよりも一層高精度である。

以下、本発明に係る多階調フォトマスクブランクスを用いた多階調フォトマスクの製造方法の各実施形態について図面を参照して詳述する。

（第１の実施形態）−多階調フォトマスクの構造−
図１は、本発明に係る多階調フォトマスクの構造の一例について説明するための図である。

図１（ａ）に示すように、この多階調フォトマスクは、矩形状のフォトマスクであって、四隅にアライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）が形成され、その他の部分はデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）が形成されている。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図を示している。

図１に示すように、アライメントマーク部（Ｉ）は、透明基板上に形成された半透過膜２上に、遮光膜４が露出してアライメントマークが形成されている。半透過膜２に対して遮光膜４の反射率は相対的に大きいため、このアライメントマークを用いてアライメントを行うと、反射強度の差を正確に検出することが可能となり十分なコントラストを確保できるため、アライメント信号の減衰が殆ど発生しない。

一方、前記デバイスパターン部（ＩＩ）に着目すると、デバイスパターン部（ＩＩ）は、透明基板１上に半透過膜２とエッチングストッパー膜（以下、「ＥＳ膜」という。）３と遮光膜４と反射防止膜５とがこの順序に積層されてなる遮光部と、透明基板上１に半透過膜が直接積層されてなる半透過部と、透明基板１が部分的にそのまま露出した透光部とを具備している。なお、透明基板上に遮光膜が形成されたマスクブランクスを出発材料とする従来の多階調フォトマスクの構造は、遮光膜が半透過膜よりも下層に設けられていることが一般的である。

図１において説明した多階調フォトマスクは、白黒及び中間色１色よりなる３階調フォトマスクであるが、半透過部４を異なる２以上の膜厚で構成してもよい。その場合は４階調以上の階調数を実現できることになる。

（第２の実施形態）−多階調フォトマスクブランクスの構造−
第２の実施形態では、第１の実施形態において説明した多階調フォトマスクを製造する為に特に適したフォトマスクブランクスについて説明する。

図２は、本発明に係る多階調フォトマスクブランクスの一例を示す図である。

この図に示す多階調フォトマスクブランクス１０は、大きく分けて、アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成される。図２（ｂ）は、デバイスパターン部（Ｉ）の断面図を示している。この図より明らかなように、デバイスパターン部（Ｉ）の構造は、平坦な透明基板１上に半透過膜２とエッチングストッパー膜３と遮光膜４と反射防止膜５とがこの順序に積層されたものである。なお、遮光膜４と反射防止膜５を比較すると、前者は相対的に反射率が高く、後者は相対的に反射率が小さいという機能を有する。

一方、アライメントマーク部（Ｉ）の構造は、透明基板上１に半透過膜２とエッチングストッパー膜３と遮光膜４とがこの順序に積層されたものである。すなわち、デバイスパターン部（ＩＩ）における最表面の層は反射防止膜５が露出しているが、アライメントマーク部（Ｉ）における最表面の層は反射防止膜５が存在せず相対的に反射率の高い遮光膜４が露出している構造である。

このうち、透明基板１は例えば石英ガラス基板であり、半透過膜２は酸化クロムや窒化クロムなどのクロム系材料が典型例である。エッチングストッパー膜３はアルミナ、マグネシアスピネル、ジルコニア、サイアロン、窒化珪素、酸化錫、タンタル、あるいは酸化タンタル等これより上層の膜（遮光膜４及び反射防止膜５）に対してエッチング選択比のとれる材料であればよい。遮光膜４はクロム膜等、反射防止膜はクロム酸化膜等が典型例である。しかし、各部材の機能が実質的に同一であれば他の材料でもよい。

このような特定構造を持つフォトマスクブランクスを用いると、従来技術では必要であった半透過膜の形成工程が不要となるため製造期間が大幅に短縮されるほか、アライメントマーク部（Ｉ）とデバイスパターン部（ＩＩ）との間で反射強度の差を正確に検出することが可能となり十分なコントラストが得られるため、２層目（半透過膜）のエッチング工程の際に位置合わせが確実に行うことができる。

（第３の実施形態）−多階調フォトマスクの製造方法−
次に、図３（ａ）〜図３（ｃ）及び図４（ｄ）〜図４（ｇ）を参照して、第２の実施形態で説明した多階調フォトマスクブランクス（図３（ａ））を用いて第１の実施形態で説明した３階調フォトマスクを製造する方法について説明する。

図３（ｂ）は、このフォトマスクブランクス基板１０の表面に、第１のフォトレジスト膜６を形成する工程（ステップＳ１）と、これに続いてこのフォトレジスト膜６上にレーザー描画装置等を用いて第１の露光パターンを照射することにより第１のパターン描画を行う工程（ステップＳ２）を示している。この工程は、主として後のエッチング工程によって遮光膜４の形状を定めるために行うものである。また、この第１のパターン描画の際に、アライメントマーク部（Ｉ）におけるフォトレジスト膜６上にアライメントマークパターンを描画しておく。

図３（ｃ）は、ステップＳ２により第１のパターンを描画した後で第１のフォトレジスト膜６を現像する工程（ステップＳ３）と、第１のパターンをマスクとして反射防止膜５と遮光膜４とを一括してエッチングする工程（ステップＳ４）を示している。この工程により、遮光膜４がエッチングされる。すなわち、この工程により、アライメントマーク部（Ｉ）においてはアライメントマークが形成され、デバイスパターン部においては遮光膜によるデバイスパターンが形成される。なお、この第１のエッチング工程には硝酸セリウム等を含むエッチング液によるウエットエッチングが好適であるが、他のエッチング液を用いたり、各種のドライエッチング法を適用したりしてもよい。いずれの場合にも、ＥＳ膜３でエッチングが確実に停止することが重要である。

図４（ｄ）は、ステップＳ４に引き続いて第１のフォトレジスト膜６とＥＳ膜３を除去する工程（ステップＳ５）を示している。この工程により、第１のフォトレジスト膜６とＥＳ膜３が選択的に除去される。なお、この工程は、アルカリ性の剥離液等により除去することが好適であるが、エッチングストッパー膜等の組み合わせによっては、アッシング等のドライプロセスを適用してもよい。いずれの場合にも、この工程によってエッチングストッパー膜３が除去されて透明基板１上の半透過膜２が露出することが重要である。

このステップＳ５が完了した状態で、デバイスパターン部（ＩＩ）には反射防止膜５が、遮光膜４上に形成されたデバイスパターンの構造が表れる（図４（ｄ））。一方、アライメントパターン部（Ｉ）には、反射防止膜が形成されないので、遮光膜４が最上層に露出している（図１参照）。このため、後述する第２回目のパターン描画工程の際にアライメントパターンが強調され、アライメントエラーが起こりにくくなる。

図４（ｅ）は、ステップＳ５に引き続いて露出した半透過膜２の表面を含む前記透明基板の表面全体に第２のフォトレジスト膜７を形成する工程（ステップＳ６）と、続いてこのフォトレジスト膜７上にレーザー描画装置等を用いて第２の露光パターンを照射することにより第２のパターン描画を行う工程（ステップＳ７）を示している。この工程は、主として後のエッチング工程によって半透過膜２の必要部分を除去して透明基板１を選択的に露出させるために行うものである。なお、この第２のパターン描画工程は、第１のパターン形成工程（ここでは遮光膜４エッチング）の後で行われるため、アライメントを合わせることが必要となる。そこで、第２のパターン描画工程は、ステップＳ４においてアライメントマーク部（Ｉ）に形成したアライメントマークを利用してアライメントをとりつつ第２のフォトレジスト膜７に半透過膜２をエッチングするためのパターンを形成する。本発明では、アライメントマーク部（Ｉ）の最表面は反射率の高い遮光膜４が半透過膜２上に形成されるため、相対的に反射率の差を検出することが容易となりアライメントエラーは極めて小さくなる。

図４（ｆ）は、ステップＳ７により第２のパターンを描画した後で第２のフォトレジスト膜７を現像する工程（ステップＳ８）と、その後第２のフォトレジスト膜をマスクとして半透過膜２をエッチングする工程（ステップＳ９）を示している。この工程により、半透過膜２が選択的にエッチングされるされパターニングされる。

図４（ｇ）は、ステップＳ９に引き続いて第２のフォトレジスト膜７を除去する工程（ステップＳ１０）を示している。この工程により、第２のフォトレジスト膜７が除去されて前記選択的にエッチングされた半透過膜のパターン部では、透明基板１が露出する。

以上の工程により、１枚のフォトマスク基板上のデバイスパターン部（ＩＩ）には、遮光膜４による遮光パターン部と、半透過膜２によって透過率に応じた量の光を透過させる半透過パターン部と、透明基板が部分的にそのまま露出した透過パターン部とからなる３階調フォトマスクが完成する。

図５は、各ステップのフロー図を示している。このように、ステップは大きく区分すると１０のステップからなる（洗浄工程等、当然に必要な工程は省略している。）が、要するにパターニング（パターン描画＋エッチング）を２度行っているにすぎない。２度目のパターニングの際にはアライメントをとる必要があるが、マスクブランクスの状態から多階調フォトマスクが完成するまでの間に成膜工程が不要であることから、従来の透明基板上に遮光膜が全面に一様に形成されたマスクブランクスを出発材料とする場合と比べると、製造効率が大幅に向上していることが理解される。

この第１の実施形態で説明する特定構造のフォトマスクブランクスを用いると、従来の遮光膜及び反射防止膜が透明基板上の全面を覆うタイプのフォトマスクブランクスで必要な半透過膜形成工程が不要となる。すなわち、本発明によると、実質的に２回のパターニング工程（フォトレジスト工程及びエッチング工程）を行うだけで、３階調フォトマスクを形成することができる。また、２回目のパターニングの際に生じるアライメントも確実にとれるので、製造工程が大幅に簡素化され、短期間に製造することが可能となる。

（第４の実施形態）
フォトレジスト工程及びエッチング工程は増えるが、図２に示すフォトマスクブランクスにおける半透過膜２の膜厚を選択的に異ならせることで理論上は４階調以上の多階調フォトマスクを形成することが可能である。具体的には、ステップＳ５において、半透過膜を露出させた後、フォトレジスト工程を再度行って必要な部分のみ半透過膜を部分的にエッチングして薄膜化する。そして、半透過膜２の膜厚を部分的に異ならせることで、４階調以上を実現することができる。

本発明に係るフォトマスクブランクスは、第１層目と第２層目のパターンのずれが極めて少ない高精度な多階調フォトマスクを製造することができるものであり、しかも、半透過膜が当初から形成されたものを用いているため、半透過膜形成工程が不要で製造工程が大幅に簡素化される。従って、その産業上の利用可能性は極めて大きい。

図１は、本発明の第１の実施形態の多階調フォトマスクの構造を示す図であり、図１（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面図を示している。また、Ｉはアライメントマーク部を、ＩＩはデバイスパターン部を示している。 図２は、本発明の第２の実施形態の多階調フォトマスクブランクスの一例を示す図であり、図２（ａ）は平面図、（ｂ）はＹ２−Ｙ２線断面図、（ｃ）はＹ１−Ｙ１線断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第３の実施形態を説明するための図であり、本発明に係る多階調フォトマスクブランクスを用いて３階調フォトマスクを製造する手順について説明する工程断面図である。 図４（ｄ）〜図４（ｇ）は、第３の実施形態を説明するための図であり、本発明に係る多階調フォトマスクブランクスを用いて３階調フォトマスクを製造する手順について説明する工程断面図である。 図５は、第３の実施形態で説明する多階調フォトマスクの製造工程のフロー図（工程断面図）である。 図６（ａ）は、透明基板１００上に、遮光膜１０１が形成されたマスク（これを「マスクブランクス」という。）を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクブランクス１００の表面にレジスト膜を形成し、パターニングすることによって得られる従来の２階調フォトマスクを用いた露光工程の様子を模式的に表している。図６（ｃ）は、表面に低反射率膜１０２が形成されていないマスクブランクスを用いて形成した従来の２階調フォトマスクを用いた露光工程の様子を模式的に表している。 図７（ａ）は、アライメントマーク部（Ｉ）の最表面に第２層目の半透過膜１０５が形成されている場合のアライメント信号の入射強度Ｉ_１と反射強度Ｉ_２を示している。図７（ｂ）は、図６（ａ）に示すマスクブランクスを出発材料として、第２層目の成膜時に遮蔽板を用いてアライメントマーク部における遮光膜上に半透過膜が形成されないように構成したフォトマスクを示す図である。

符号の説明

１ 透明基板
２ 半透過膜
３ エッチングストッパー膜（ＥＳ膜）
４ 遮光膜
５ 反射防止膜
６ 第１のフォトレジスト膜
７ 第２のフォトレジスト膜
１０ 多階調フォトマスク
２０ 多階調フォトマスク形成用のフォトマスクブランクス
５１ａ〜５１ｃ 遮光膜との交点
５２ アライメント信号
Ｉ アライメントマーク部
ＩＩ デバイスパターン部

Claims (4)

1. アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成された多階調フォトマスクであって、
   前記アライメントマーク部（Ｉ）は、透明基板上に半透過膜とエッチングストッパー膜と遮光膜とがこの順序に積層されて最上層に前記遮光膜が露出した相対的に反射率の高い部分と、前記透明基板上に前記半透過膜が積層されて最上層に前記半透過膜が露出した相対的に反射率の低い部分とを具備することを特徴とする、多階調フォトマスク。
2. アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成された多階調フォトマスクであって、
   前記デバイスパターン部（ＩＩ）は、透明基板上に半透過膜とエッチングストッパー膜と遮光膜と反射防止膜とがこの順序に積層されてなる遮光部と、前記透明基板上に半透過膜が直接積層されてなる半透過部と、前記透明基板がそのまま露出した透光部とを具備することを特徴とする、多階調フォトマスク。
3. 前記半透過部は、異なる２以上の膜厚で構成されてなることを特徴とする、請求項１又は２記載の多階調フォトマスク。
4. アライメントマーク形成領域となるアライメントマーク部（Ｉ）とデバイス形成領域となるデバイスパターン部（ＩＩ）とで構成され、前記アライメントマーク部（Ｉ）には透明基板上に半透過膜とエッチングストッパー膜と遮光膜とがこの順に積層されて最表面は前記遮光膜が露出しており、前記デバイスパターン部（ＩＩ）には前記遮光膜の更に上層に反射防止膜が設けられてなるフォトマスクブランクスに対して、第１のフォトレジスト膜を形成して第１のパターニングを行い、前記第１のフォトレジスト膜をマスクとして前記反射防止膜及び前記遮光膜を一括して前記エッチングストッパー膜が露出するまでエッチングし、次いで前記第１のフォトレジスト膜と前記エッチングストッパー膜とを除去して前記半透過膜の一部を露出させる半透過部形成工程と、
   前記露出した半透過膜の表面を含む前記透明基板の表面全体に第２のフォトレジスト膜を形成し、前記アライメントマークを用いて位置合わせを行いつつ前記第２のフォトレジスト膜上に第２のパターニングを行い、前記第２のフォトレジスト膜をマスクとして前記半透過膜をエッチングして前記透明基板の一部を露出させる透光部形成工程と
   を具備することを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。

Images