JP2009230126A - 多階調フォトマスク、その製造方法及びパターン転写方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを得ること。
【解決手段】本発明の多階調フォトマスクは、透明基板１１上に遮光領域Ａ、第１半透光領域Ｂ（暗い半透光領域）、第２半透光領域Ｃ（明るい半透光領域）及び透光領域Ｄを設ける。第１半透光領域Ｂ部及び第２半透光領域Ｃは、膜厚の異なる実質的に同一組成の膜で構成されており、互いに膜厚及び露光光に対する透過率が異なっており、露光光の透過率がいずれも１０％〜７０％であり、かつ、両者は１０％以下の透過率差を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程において使用される多階調のフォトマスクに関する。

従来より、液晶装置等の電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ工程を利用し、エッチングされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対して、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行ってパターンを転写し、該レジスト膜を現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングする。

階調マスクとしては、特許文献１に開示されているものが知られている。この階調マスクは、透過率が実質的に０％と１００％とを含む少なくとも３つの領域を含むものであって、透明基板上にクロム化合物を透過率が０％になる膜厚で均一に成膜し、所定領域のクロム化合物膜をエッチングにより除去し、残ったクロム化合物膜の所定領域の膜厚を中間の所定透過率（半透光部）になる膜厚にエッチングすることにより作製される。

特開平７−４９４１０号公報

しかしながら、上記方法では、クロム化合物によって、遮光部と半透光部とを形成するため、遮光部の遮光性（一般に光学濃度３．０以上が必要とされている）を充足するための膜厚が大きくなり、パターンの高さ（正確にはアスペクト比）が大きくなる。このため、パターンの転写精度が劣化するという問題がある。

さらに、露光光を遮光する遮光領域と、露光光を透過する透光領域と、露光光の一部を透過する半透光領域とを持つ多階調フォトマスク（マルチトーンマスク又はグレートーンマスクと称する場合もある）においては、マスクユーザの目的や用途、又はマスクユーザの用いる露光環境に従い、様々な露光光透過率のものが必要とされる。

一方、４階調以上の多階調マスクが、電子デバイスの製造に有用であることが発明者らによって認識され、このような多階調フォトマスクの用途および製造方法を検討してきた。この４階調以上の多階調フォトマスクにおいては、透過率の異なる２種類以上の半透光部を有する。こうした複数の半透光部の透過率は、該フォトマスクの用途によって異なるため、フォトマスクブランクを用意するにあたっては、異なる透過率をもつ様々な膜を用意する必要があり、生産在庫が煩雑になる上、コストを上昇させる問題が考えられる。さらに、多階調フォトマスクにおいて、露光光透過率が比較的高いもの（例えば４０％以上）の場合には、半透光領域を構成する半透光膜の膜厚が薄くなる。このような薄い膜において、透過率の異なる２種類の半透光部を設ける（遮光部及び透光部を含めて４階調以上となる）ためには、膜厚自体の小さい２つの膜において、精緻に膜厚の面内ばらつきを抑止し、所定の許容範囲内の透過率となるように、双方の成膜制御を行わなければならず、非常に困難である。また、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合において、マスクユーザがこのフォトマスクを用いて被転写体上のレジスト膜に露光して所望のレジスト段差をもつレジストパターンを形成できるようにするためには、さらに精緻な成膜制御を行わなければならない。透過率の異なる２種類の半透光部において、互いに異なる成膜材料を用いた、異なる膜構成とすれば、所望の透過率を得るための膜厚を調整することができ、膜厚の面内ばらつきの影響をある程度軽減することが可能と考えられる。しかしこの場合、成膜工程が増加するうえ、それに伴う欠陥の発生確率や検査負荷が増大するという不都合がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、該フォトマスクを用いてパターンを転写したとき、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを得ることができる多階調フォトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とを各々パターン加工することにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透光領域は、互いに前記露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有し、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料により形成された、露光光の透過率が１０％〜７０％の膜で構成されており、かつ、前記第１半透光部と第２半透光部には膜厚又は膜質の差異によって透過率差があることにより、該多階調フォトマスクは少なくとも４階調を持つことを特徴とする。なお、両者の透過率差は、１％以上、より好ましくは２％以上である。

この構成によれば、半透光部の膜に、実質的に同一組成の成膜材料により形成された膜材を用い、露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を形成することにより、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを得ることができる。この場合においては、半透光部の膜に、実質的に組成が等しい成膜材料を用い、一度の成膜工程で形成されることができるので、膜間に組成の異なる膜界面が存在しない。また、半透光部の膜は、ほぼ組成が等しいので、波長依存性の差異を考慮する必要は無く、得ようとするレジストパターンがより正確に予測できる。さらに、一つの半透光部を有する多階調フォトマスクに対して、成膜工程が付加されない。

本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記第１半透光部及び前記第２半透光部の透過率差が１０％以下であることが好ましく、より好ましくは７％以下である。

本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透光膜は、金属シリサイドを含有するものであることが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法は、透明基板上に、少なくとも露光光を一部透過させる半透光膜と、前記露光光を遮光する遮光膜設けたフォトマスクブランクを準備する工程と、前記半透光膜及び前記遮光膜をそれぞれパターン加工する工程とを有し、前記半透光膜をパターン加工する工程において、前記半透光膜の一部の領域に対して、前記一部の領域とは別の領域に対するものとは異なる表面処理を施すことにより、第１半透光部と、前記第１半透光部と異なる露光光透過率を有する第２半透光部とを形成して、少なくとも４階調を持つ多階調フォトマスクを得ることを特徴とする。

この方法によれば、半透光部の膜に、実質的に組成が等しい膜材料を用いて形成した半透光膜に異なる表面処理を施すことにより、露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を形成することが可能であり、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを得ることができる。ここで異なる表面処理とは、処理方法が異なる場合や、処理条件（処理時間や処理回数、処理温度など）が異なる場合を含む。特に、処理条件が異なることによれば、所望の透過率差を精緻に得ることが容易となり好ましい。この場合においては、半透光部の膜に、実質的に組成が等しい膜材料を用いているので、膜間に組成の異なる膜界面が存在しない。また、半透光部の膜は実質的に組成が等しい、又は近似するので、第１、第２半透光部に異なる膜材を使用するときのように、両者の間の波長依存性の差異を考慮する必要は無く、得ようとするレジストパターンがより正確に予測できる。表面処理の種類によっては表面処理の処理量と透過率の変化とはリニアな関係になることから、所望の透過率を得るための工程や条件出しが簡便である。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面処理は、薬液による化学的表面処理であることが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面処理は、エネルギー線の照射であることが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記フォトマスクブランクは、前記透明基板上に、少なくとも前記半透光膜と、前記遮光膜とをこの順に設けたものであることが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に第１レジストパターンを形成し、前記第１レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１遮光膜パターンを形成し、前記第１レジストパターン又は前記第１遮光膜パターンをマスクにして前記半透光膜をエッチングして透光領域を形成する第１フォトリソグラフィ工程と、前記第１遮光膜パターンの所定領域上に第２レジストパターンを形成し、前記第２レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１半透光部を形成する第２フォトリソグラフィ工程と、前記第１遮光膜パターンの前記所定領域と異なる領域上に第３レジストパターンを形成し、前記第３レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第２半透光部を形成する第３フォトリソグラフィ工程と、を具備することが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面処理は、前記第２フォトリソグラフィ工程によって露出した第１半透光部に対して行う、及び／又は前記第３フォトリソグラフィ工程によって露出した第２半透光部に対して行うことが好ましい。

本発明の多階調フォトマスクの製造方法においては、前記表面処理は、前記第２フォトリソグラフィ工程及び／又は前記第３フォトリソグラフィ工程におけるレジストパターン除去と共に行われることが好ましい。特に、表面処理が薬液による場合に有利である。

本発明のパターン転写方法は、上記多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって前記多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写することを特徴とする。

本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を一部透過させる半透光膜と、前記露光光を遮光する遮光膜とを各々パターン加工することにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透光領域は、互いに前記露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有し、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料により形成された膜で構成されており、前記露光光の透過率がいずれも１０％〜７０％であることが好ましくかつ、両者は１０％以下の透過率差を有することが好ましい。このようにして、少なくとも４階調を持つので、様々な透過率の半透光膜をもつフォトマスクブランクを多種類用意する煩雑さが無く、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを比較的簡便なプロセスで得ることができる。

本発明の実施の形態に係る多階調フォトマスクの構造を示す図である。 積算透過率変動量とアルカリ薬液処理時間との間の関係を示す特性図である。 （ａ）〜（ｊ）は、図１に示す多階調フォトマスクの構造の製造方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
通常、透過率の異なる２つ以上の半透光部を形成しようとすると、それぞれの半透光部で異なる膜を使用するか、又は、それぞれの半透光部で積層数が異なる膜を使用することが考えられる。しかしながら、異なる膜を使用する場合には、エッチング工程が増加して複雑になり、膜間のエッチング選択性を考慮する必要が生じるために、膜材料が制約されてしまう。また、積層数が異なる膜を使用する場合には、積層部分に膜の界面が形成されるため、この部分での露光光の反射による透過率への影響を考慮しなければならない。つまり、達成すべき２つの透過率を制御するシミュレーションが複雑になり、条件出しのための工程が増えてしまう。さらに、半透光部を構成する膜の露光光透過率は、通常波長依存性を持つため、露光機の差異によって異なる波長特性の光源が用いられると、異なる透過率を呈してしまう。したがって、異なる膜を使用したり、積層数の異なる膜を使用する場合には、露光機の波長特性に応じて、各半透光部の膜の透過率を予めあわせ込む必要がある上、異なる露光機を用いる場合には、相互の被転写体パターンが許容範囲以内のばらつきで生産できるか否かを考慮する必要がある。

本発明者らは、半透光部を構成する半透光膜の材質について鋭意検討した結果、パターニング工程におけるフォトリソグラフィの際に、適切な表面処理を施すことによって、複数の透過率を選択的に得ることができる材質があることに着目し、このような材料を用いてフォトリソグラフィにおける工程で表面処理を行うことにより、透過率の異なる２つ以上の半透光部を形成することができることを見出し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とを各々パターン加工することにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備え、前記半透光領域は、互いに前記露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有し、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料により形成された露光光の透過率が１０％〜７０％の膜で構成され、かつ、前記第１半透光部と第２半透光部には膜厚又は膜質の差異によって１０％以下の透過率差があることができる。このような少なくとも４階調を持つ多階調フォトマスクにより、２種類以上の半透光部の透過率差が小さい場合においても、所望のレジスト段差をもつレジストパターンを得ることである。

このように、半透光部の膜に、実質的に組成が等しい膜材料を用い、表面処理により露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を形成することにより、露光光の透過率がいずれも１０％〜７０％であり、かつ、両者の透過率差が１０％以下を実現することができる。この場合においては、半透光部の膜に、実質的に組成が等しい膜材料を用いているので、膜間に組成の異なる膜界面が存在しない。また、表面処理は、フォトリソグラフィで通常行われる工程を利用する。この表面処理の処理量と透過率とは通常リニアな関係になることから、所望の透過率を得るための工程や条件出しが簡便である。さらに、半透光部の膜は実質的に組成が等しい（基本的に同一素材）ので、波長依存性の差異を考慮する必要は無く、得ようとするレジストパターンがより正確に予測できる。

本発明は、特に半透光部の透過率が高い多階調マスク製品（例えば、４０％以上）において極めて有用であり、また、２つの半透光部の差異が小さい（例えば、１０％以下）の場合に特に有用である。これは、本発明の表面処理によれば、透過率差の微調整が容易であることに加え、透過率差の追加調整が可能であるからである。これは、第１、第２半透光部に異なる膜を用いる場合に比べて非常に有利である。

本発明に係る多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を構成する転写パターンを備える。そして、半透光領域は、互いに露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有し、第１半透光部及び第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料からなる膜で構成されている。この成膜は、実質的に一度に行うことができるため、複数の異なる膜を形成する場合に比べて、効率的である上、欠陥発生の確率が上がらない。

透明基板としては、ガラス基板などを挙げることができる。また、露光光を遮光する遮光膜としては、クロム膜などの金属膜、シリコン膜、金属酸化膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜などを挙げることができる。また、遮光膜としては反射防止膜を積層したものを用いることが好ましく、反射防止膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、弗化物などを挙げることができる。露光光を一部透過させる半透光膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物、又は、金属シリサイドなどを用いることができる。特に、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉｘ）膜のような金属シリサイド膜などが好ましい。ＭｏＳｉｘは、ＬＳＩ用フォトマスクの位相シフタとして多用されるＭｏＳｉＯＮや、ＭｏＳｉＮなどと比較して、アルカリなどの薬液で膜厚を調整する場合には微調整が行いやすく、より有効である。

半透光領域は、互いに露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有する。また、第１半透光部及び第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料による、同一、又は（表面処理によって表面改質する場合であっても）近似する組成の膜で構成されている。ここで、実質的に同一又は近似組成の膜とは、同一の成膜材料から形成され、表面処理によって表面に改質層が形成される場合を含む。また、第１半透光部及び第２半透光部については、露光光の透過率がいずれも１０％〜７０％、好ましくは２０〜６０％であり、かつ、両者の透過率差が１０％以下、好ましくは７％以下である。

また、ここでは、多階調フォトマスクとして、遮光領域、半透光膜の厚さを２つとした（第１半透光部及び第２半透光部）２つの半透光領域、及び透光領域の４階調を持つ場合について説明しているが、本発明は、半透光膜の厚さを３つ以上として３つ以上の半透光領域を設けた５階調以上を持つ多階調フォトマスクにも同様に適用することができる。

上述した多階調フォトマスクは、図１に示すように、透明基板１１上に遮光領域Ａ、第１半透光領域Ｂ（暗い半透光領域）、第２半透光領域Ｃ（明るい半透光領域）及び透光領域Ｄを設ける。このような多階調フォトマスクは、例えば、図１に示すように、透明基板１１の遮光領域Ａ、第１半透光領域Ｂ及び第２半透光領域Ｃ上に半透光膜１４を形成し、半透光膜１４の遮光領域Ａ上に遮光膜１２及び反射防止膜１３が形成され、第１半透光領域Ｂの半透光膜１４の厚さが厚く、第２半透光領域Ｃの半透光膜１４の厚さが薄い構造である。したがって、第１半透光領域Ｂは、半透光膜１４の厚さが厚いために膜透過率が低く（暗い半透光領域）、第２半透光領域Ｃは、半透光膜１４の厚さが薄いために膜透過率が高い（明るい半透光領域）。このような構成の多階調フォトマスクは、４階調のレジストパターンを形成するフォトマスクである。

このような膜厚が異なる半透光膜を有する多階調フォトマスクは、以下のように作製することができる。透明基板上に前記露光光を一部透過させる半透光膜と、露光光を遮光する遮光膜とを設けたフォトマスクブランクを準備し、遮光膜及び半透光膜をそれぞれパターン加工する。半透光膜をパターン加工する際に、半透光膜の一部の領域と、この一部の領域とは別の領域とに対して異なる表面処理を施すことにより、第１半透光部と、第１半透光部と異なる膜厚及び露光光透過率を有する第２半透光部とを形成する。

なお、半透光膜の一部の領域と、別の領域とに対して異なる表面処理を施すとは、２つの領域に別々の表面処理を施す場合、一方の領域のみに表面処理を施す場合のそれぞれを含むものとする。

図１に示す構造を製造する場合、遮光膜上に第１レジストパターンを形成し、前記第１レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１遮光膜パターンを形成し、前記第１レジストパターン又は前記第１遮光膜パターンをマスクにして前記半透光膜をエッチングして透光領域を形成する第１フォトリソグラフィ工程（図３（ａ）〜図３（ｄ）参照）と、前記第１遮光膜パターンの所定領域上に第２レジストパターンを形成し、前記第２レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第２半透光部を形成する第２フォトリソグラフィ工程（図３（ｅ）〜図３（ｇ）参照）と、前記第１遮光膜パターンの前記所定領域と異なる領域上に第３レジストパターンを形成し、前記第３レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１半透光部を形成する第３フォトリソグラフィ工程（図３（ｈ）〜図３（ｊ）参照）と、を含むことが好ましい。

上記の例において、半透光膜に表面処理を施して第１透光部と第２透光部との間に膜厚差をつける。この表面処理は、第２フォトリソグラフィ工程によって露出した第２半透光部に対して行うことができる。すなわち、第２フォトリソグラフィ工程によって第２半透光部が露出した状態（第１半透光部に相当する部分は遮光膜に覆われている）で、その部分の半透光膜に表面処理を施す。又は、これに加え、第３フォトリソグラフィ工程において、第１半透光部が露出した状態で、その部分の半透光膜に表面処理を行うことができる。このとき、第２半透光部が露出した状態であれば、第２半透光部も表面処理の影響を受けるので、予めこの分を想定して、表面処理による膜厚低減量を決定しておく。

第２フォトリソグラフィ工程における表面処理を、少なくとも第１半透光部と第２半透光部の透過率差を整えるために行っても良い。両者の透過率差（膜厚差との相関がある）をこの工程で調整することにより、第３フォトリソグラフィ工程において、第１半透光部及び第２半透光部が両方とも露出した状態で、両者に表面処理を施して、同量の膜厚を低下させて、同等の透過率を増加させることが可能となる。

表面処理は薬液を接触させることによって行うことができる。薬液としては、酸（硫酸など）やアルカリ（水酸化ナトリウムなど）を用いることができる。例えば、第２レジストパターンを形成し、これをマスクにして遮光膜をエッチング後、第２半透光部へのアルカリ溶液による表面処理と同時に、該第２レジストパターンを除去しても良い。又は、第３レジストパターンを形成後、これをマスクにして遮光膜をエッチングした後、第１半透光部に対してアルカリ溶液による表面処理を行うと同時に、第３レジストパターンを除去してもよい。換言すれば、前記第２フォトリソグラフィ工程及び／又は前記第３フォトリソグラフィ工程におけるレジストパターン除去と共に行われることが好ましい。

特定の表面処理に対して膜厚が変化する膜材料を半透光膜に用いることにより、レジストパターン除去の際に半透過の露光光透過率変化させることができ、これにより半透光膜における膜固有の透過率を上昇させることができる。例えば、膜材料としてＭｏＳｉを用いた場合、図２に示すように、アルカリ薬液処理で透過率を変えることができる。この方法は、調整すべき透過率幅が小さい場合でも、容易に所望の透過率変化を得ることができ、更に、表面処理を行ったのちに、再度追加的な処理を施すこともできる。

なお、薬液処理で透過率を所望値に調整した後に、すなわち、フォトマスクを製造した後に、半透光膜に対してＵＶ処理や熱処理で表面を改質して、耐薬品性を向上させることが好ましい。

あるいは、表面処理は、上記薬液処理のかわりにＵＶ光などのエネルギーを照射することによって行うこともできる。例えば、表面に酸化層を形成するなど、膜表面を改質することにより、透過率を上げることができる。これは、薬液によって膜厚を減少させるのと同等の効果をもたらす。

本発明のフォトマスクを製造する工程を図３に示す。具体的には、例えば、図３（ａ）〜（ｊ）に示す工程により行う。なお、図１に示す構造の製造方法は、これらの方法に限定されるものではない。ここでは、半透光膜１４の材料をモリブデンシリサイド(ＭｏＳｉ)とする。また、以下の説明において、レジスト層を構成するレジスト材料、エッチングの際に用いるエッチャント、現像の際に用いる現像液などは、従来のフォトリソグラフィ及びエッチング工程において使用できるものを適宜選択する。例えば、エッチャントに関しては、被エッチング膜を構成する材料に応じて適宜選択し、現像液に関しては、使用するレジスト材料に応じて適宜選択する。

図３（ａ）に示すように、透明基板１１上に半透光膜１４、遮光膜１２（表面部に反射防止膜１３が形成されている）が形成されたフォトマスクブランクを用意し、このフォトマスクブランク上にレジスト層１５を形成し、図３（ｂ）に示すように、透光領域Ｄのみが露出するようにレジスト層１５を露光・現像して開口部を形成する。次いで、図３（ｃ）に示すように、このレジストパターンをマスクにして、露出した反射防止膜１３、遮光膜１２、半透光膜１４をエッチングし、その後、図３（ｄ）に示すように、レジスト層１５を除去する。

次いで、図３（ｅ）に示すように、反射防止膜１３の遮光領域Ａ及び第１半透光領域Ｂ上にレジスト層１５を形成し、図３（ｆ）に示すように、このレジストパターンをマスクにして露出した反射防止膜１３、遮光膜１２をエッチングし、その後、図３（ｇ）に示すように、レジスト層１５を除去する。このとき、表面処理であるアルカリ薬液処理を施すことにより、半透光膜１４の厚さを薄くして薄い半透光膜１４ａとする。なお、レジスト層１５の除去にアルカリ薬液を用いる場合には、レジスト層１５を除去する際に、半透光膜１４の厚さを薄くする処理を同時に行うことができる。

次いで、図３（ｈ）に示すように、反射防止膜１３の遮光領域Ａ上にレジスト層１５を形成し、図３（ｉ）に示すように、このレジストパターンをマスクにして露出した反射防止膜１３及び遮光膜１２をエッチングし、その後、図３（ｊ）に示すように、レジスト層１５を除去する。レジスト層１５の除去にアルカリ薬液を用いる場合には、レジスト層１５を除去する際に、半透光膜１４の厚さを薄くすることができるので、半透光膜１４の膜厚の微調整を行うことができる。このようにして図１に示すような構成を作製することができる。

上述した多階調フォトマスクを用いて、露光機による露光光を照射することによって多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写する。これにより、半透光領域においてパターン形状によらず、所望の厚さの残膜値のレジストパターンを得ることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態においては、半透光部を２つ設けて４階調を持つフォトマスクについて説明しているが、本発明はこれに限定されず、半透光部を３つ以上設けて５階調以上を持つフォトマスクに適用することができる。さらに、上記実施の形態では、透明基板上に、半透光膜と遮光膜をこの順に形成したフォトマスクブランクを用いた場合について説明しているが、透明基板上に遮光膜パターンを形成したのちに、半透光膜を被覆し、パターン加工してなるフォトマスクであっても良い。また、上記実施の形態における部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

１１ 透明基板
１２ 遮光膜
１３ 反射防止膜
１４ 半透光膜
１４ａ 薄い半透光膜
１５ レジスト層

Claims (11)

1. 透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透光膜とを各々パターン加工することにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透光領域は、互いに前記露光光の透過率が異なる第１半透光部及び第２半透光部を有し、前記第１半透光部及び前記第２半透光部は、実質的に同一組成の成膜材料により形成された、露光光の透過率が１０％〜７０％の膜で構成されており、かつ、前記第１半透光部と第２半透光部には膜厚又は膜質の差異によって透過率差があることにより、少なくとも４階調を持つことを特徴とする多階調フォトマスク。
2. 前記第１半透光部及び前記第２半透光部の透過率差が１０％以下であることを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
3. 前記半透光膜は、金属シリサイドを含有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多階調フォトマスク。
4. 透明基板上に、少なくとも露光光を一部透過させる半透光膜と、前記露光光を遮光する遮光膜とを設けたフォトマスクブランクを準備する工程と、前記半透光膜及び遮光膜をそれぞれパターン加工する工程とを有し、前記半透光膜をパターン加工する工程において、前記半透光膜の一部の領域に対して前記一部の領域とは別の領域に対するものとは異なる表面処理を施すことにより、第１半透光部と、前記第１半透光部と異なる露光光透過率を有する第２半透光部とを形成して、少なくとも４階調を持つ多階調フォトマスクを得ることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
5. 前記表面処理は、薬液による化学的表面処理であることを特徴とする請求項４記載の多階調フォトマスクの製造方法。
6. 前記表面処理は、エネルギー線の照射であることを特徴とする請求項４記載の多階調フォトマスクの製造方法。
7. 前記フォトマスクブランクは、前記透明基板上に、少なくとも前記半透光膜と、前記遮光膜とをこの順に設けたものであることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
8. 前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に第１レジストパターンを形成し、前記第１レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１遮光膜パターンを形成し、前記第１レジストパターン又は前記第１遮光膜パターンをマスクにして前記半透光膜をエッチングして透光領域を形成する第１フォトリソグラフィ工程と、前記第１遮光膜パターンの所定領域上に第２レジストパターンを形成し、前記第２レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第２半透光部を形成する第２フォトリソグラフィ工程と、前記第１遮光膜パターンの前記所定領域と異なる領域上に第３レジストパターンを形成し、前記第３レジストパターンをマスクにして前記遮光膜をエッチングして第１半透光部を形成する第３フォトリソグラフィ工程と、を具備することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
9. 前記表面処理は、前記第２フォトリソグラフィ工程によって露出した第２半透光部に対して行う、及び／又は前記第３フォトリソグラフィ工程によって露出した第１半透光部に対して行うことを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
10. 前記表面処理は、前記第２フォトリソグラフィ工程及び／又は前記第３フォトリソグラフィ工程におけるレジストパターン除去と共に行われることを特徴とする請求項４から請求項９のいずれかに記載の多階調フォトマスクの製造方法。
11. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって前記多階調フォトマスクの転写パターンを被加工層に転写することを特徴とするパターン転写方法。

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