KR100798969B1

KR100798969B1 - 포토마스크, 그 제조방법, 패턴형성방법 및 반도체장치의제조방법

Info

Publication number: KR100798969B1
Application number: KR1020010076106A
Authority: KR
Inventors: 핫토리타카시; 고토야스코; 사토히데토시; 타나카토시히코; 시라이시히로시
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2008-01-28
Also published as: CN1365135A; KR20020055365A; JP2002202584A; US6703171B2; US6927002B2; JP3914386B2; US20020094483A1; CN1193405C; US20020086223A1; TW516112B

Abstract

소량 다품종의 반도체장치를 단시간에 개발하고, 또 저비용으로 제조하는데 최적의 포토마스크를 실현한다.

포토마스크(M)의 차광체 패턴(2)을, 예컨대 포토레지스트막 등과 같은 유기막에 카본 등과 같은 미립자상 물질을 함유시켜 구성하였다. 이 포토마스크(M)를 이용한 축소투영 노광처리에 의해 반도체 웨이퍼(5)상의 포토레지스트(6)에 패턴을 전사한다. 이 노광처리시에는, 노광광(3)으로서, 예컨대, i선, KrF 엑시머레이저 및 ArF 엑시머레이저광 등, 폭이 넓은 파장범위에서 노광광을 선택할 수 있다.

미립자상 물질, 바인더, 차광체 패턴, 포토마스크, 위상쉬프터

Description

포토마스크, 그 제조방법, 패턴형성방법 및 반도체장치의 제조방법{A photomask, the manufacturing method, a patterning method, and a semiconductor device manufacturing method}

도 1은, 본 발명의 일실시형태인 반도체장치의 제조공정에서의 노광방법의 설명도,

도 2는, 도 1에서 설명한 노광방법을 이용한 포토마스크의 일예로서, (a)는, 그 포토마스크의 전체 평면도, (b)는 (a)의 A-A'선의 단면도,

도 3의 (a) ~ (c)는 도 1 및 도 2에서 설명한 노광방법을 이용한 포토마스크의 제조공정 중 요부단면도,

도 4는, 본 발명의 일실시형태인 노광방법을 이용하는 마스크의 패턴을 구성하는 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 분광특성을 나타내는 특성도,

도 5의 (a) ~ (g)는 본 발명의 다른 실시형태인 포토마스크의 제조공정 중 요부단면도,

도 6의 (a) ~ (e)는 본 발명의 다른 실시형태인 포토마스크의 제조공정 중 요부단면도,

도 7의 (a) ~ (f)는 본 발명의 또다른 실시형태인 포토마스크의 제조공정 중 요부단면도,

도 8의 (a) ~ (f)는 본 발명의 다른 실시형태인 반도체장치의 제조공정 중에서의 요부단면도,

도 9는, 본 발명자들이 검토한 페놀수지를 베이스로 하는 대표적인 전자선 레지스트의 분광특성을 나타내는 특성도이다.

(부호의 설명)

1 석영기판(유리기판, 마스크기체, 마스크기판)

2 차광체 패턴

2R 포토레지스트막

3 노광광

4 투영렌즈

5 반도체 웨이퍼

5S 반도체기판

6 포토레지스트

7a 웨이퍼 정렬 마크

7b 레티클 정렬 마크

8 차광밴드

9a 펠리클용 프레임

9b 펠리클막

10 레티클 스테이지

11 접촉면

12 수용성 도전막

13 쉬프터막

13a 쉬프터 패턴

14 전자선 레지스트

14a 레지스트 패턴

15 감광성 쉬프터막

15a 쉬프터 패턴

16 쉬프터 패턴

21 산화막

22a, 22b 레지스트 패턴

23 산화막

24 필드 절연막

25 게이트 절연막

26 게이트 전극

27 반도체영역

28 반도체영역

29a, 29b 층간절연막

30L 배선

30R 저항

31 콘택트홀

32 제1층 배선

M 포토마스크

PA 패턴영역

EB 전자선

NWL n웰

PWL p웰

Qp p채널형의 MISㆍFET

Qn n채널형의 MISㆍFET

본 발명은, 포토마스크, 그 제조방법, 패턴형성방법 및 반도체장치의 제조기술에 관한 것으로 특히, 자외광, 원자외광 또는 진공자외광 등을 광원으로 하는 포토리소그래피 기술에 적용하는 유효한 기술에 관한 것이다.

반도체 집적회로장치(LSI : Large Scale Integrated circuit)의 제조에서는, 미세패턴을 반도체 웨이퍼상에 형성하는 방법으로서, 리소그라피 기술이 이용된다. 이 리소그라피 기술로서는, 포토마스크상에 형성되어 있는 패턴을 축소투영 광학계를 통하여 반도체 웨이퍼상에 반복하여 전사하는, 이른바 광학식 투영노광방법이 주류를 이루고 있다. 노광장치의 기본구성에 대해서는, 예컨대 일본특허공개 2000- 91192호 공보에 나타나 있다.

투영노광법에서 반도체 웨이퍼상에서의 해상도(R)는, 일반적으로 R=k×λ/NA로 표현된다. 여기서 k는 레지스트 재료나 프로세스에 의존하는 정수, λ는 조명광의 파장, NA는 투영노광용 렌즈의 개구수(numerical aperture)이다. 이 관계식에서 알 수 있는 바와 같이, 패턴의 미세화가 진행함에 따라, 보다 단파장의 광원을 이용한 투영노광기술이 필요해지고 있다. 현재, 조명광원으로서 수은램프의 g선(λ=438㎚), i선(λ=365㎚)이나 KrF 엑시머레이저(λ=248㎚)를 이용한 투영노광장치에 의해, LSI의 제조가 행해지고 있다. 게다가 미세화를 실현할 목적으로, 보다 단파장의 ArF 엑시머레이저(λ=193㎚)나 F₂ 엑시머레이저(λ=157㎚)의 채용이 검토되고 있다.

통상의 포토마스크는, 노광광에 투명한 석영유리 기판상에 차광막으로서 크롬 등으로 이루어지는 박막을 형성한 구조를 갖는다. 이러한 포토마스크는, 석영판에 크롬막이 부착된 기판상에, 레지스트를 도포하고, 그것을 미리 준비한 소망의 패턴형상으로 노광하고, 다시 현상하여, 레지스트 패턴을 만들고, 그 레지스트 패턴을 사용하여 크롬을 에칭하는 것으로 제조되어 있다. 이러한 통상의 포토마스크에서는, 크롬막의 에칭이나 레지스트 박리, 세정공정이 필요해지므로, 그 제조에 시간이 걸림과 동시에 비용도 비싸다.

한편, 예컨대 일본특허공개 평 5-289307호 공보에는, 차광막으로서 크롬이 아닌 포토레지스트를 이용하는 포토마스크가 개시되어 있다. 이것은, 포토레지스트 가 ArF 등과 같은 단파장광에 대하여 차광성을 갖는 것을 이용한 마스크이다. 이 기술에서는, 포토마스크를 크롬의 에칭공정을 포함하지 않고 제조할 수 있으므로, 마스크비용 저감의 효과를 기대할 수 있다. 또, 크롬의 에칭공정을 포함하지 않으므로, 패턴치수의 정밀도 확보면에서 유리하다.

그런데, 상기 차광막으로서 포토레지스트를 이용하는 포토마스크 기술(이하, 레지스트 차광체 마스크기술이라 함)에서는, 이하의 과제가 있는 것을 본 발명자들은 발견하였다.

즉, 도 9에 나타내는 바와 같이, 통상의 레지스트 재료는, 파장 230㎚ 보다 긴 파장의 광에 대하여 충분한 차광성을 얻을 수 없어, 차광재로서 충분히 기능하지 않는다는 문제가 있다. 즉, 상기 레지스트 차광체 마스크 기술에서는, 예컨대 파장이 248㎚의 KrF 엑시머레이저 노광이나, 파장이 365㎚의 i선 노광에 적용할 수 없다는 문제가 있다. 또, 도 9에는 페놀수지를 베이스수지로 하는 레지스트인 경우의 OD치를 나타내고 있다. 여기서 OD치란, 입사광을 Iin, 투과광을 Iout으로 했을 때, -log10(Iout/Iin)으로 나타나는 값이다. 또 투과율 T%는, 100×Iout/Iin이므로, OD=-log(T/100)으로 나타난다. OD치가 큰 것 일수록, 광의 투과율은 작아진다. 통상의 벤젠환(benzene ring)을 함유하는 레지스트에서는, 도 9와 거의 같게, 230㎚ 보다 파장이 긴 광에서는 OD치가 작아, 결국은 투과율이 높으므로, 충분한 차광성을 얻을 수 있다.

패턴의 미세화가 진행함에 따라, 마스크패턴의 가공 정밀도가 엄해지면, 동시에 패턴 데이터량의 증가에 따른, 포토마스크 제조비용의 증대의 문제가 현저해 져 오고 있다. 일반적으로, 1품종의 반도체 집적회로소자를 제조하기 위해서는, 예컨대 20 ~ 40매 정도의 포토마스크를 이용하므로, 포토마스크 제조비용의 증대는 극히 큰 문제이다.

그런데, 이러한 상황 속에서, 현재, 반도체장치의 고집적화, 고속동작화를 위해서 회로패턴을 미세화할 필요가 있으며, 그것에 따라 노광광의 파장을 짧게 하는 방향으로 기술개발이 진행되고 있다. 그러나, 노광파장을 단파장화하면 렌즈재료가 CaF₂와 같이 희소하고 고가의 재료가 되어, 또 광학부재의 조사소실이 커져 부품수명이 짧아진다. 이러한 이유로 인해 단파장 노광은 고가의 것이 된다.

또, 통상, 반도체장치 등에서의 볼륨존(volume zone)의 제조에는 KrF 엑시머레이저나 i선이 노광광으로 이용되고 있어, 상기 레지스트 차광체 마스크기술에서의 적응파장의 문제는 큰 문제이다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 레지스트 차광체 마스크 기술을 단순히 이용하면, ArF 엑시머레이저 노광을 여기저기에 이용할 필요가 발생하여, 포토마스크는 싸졌다고 해도 총제조비용은 오히려 비싸지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 비용삭감을 위해서는 미세화가 비용상승을 상회하는 이점이 있는 공정만 단파장 노광을 적용하고, 다른 공정은 비교적 비용이 들지 않는 노광으로 행하는 것이 바람직하다.

또, 시스템 LSI의 시대를 맞이하여, 소량 다품종의 LSI를 단기간에 개발, 제조할 필요가 고조되고 있다. 상술한 바와 같이 LSI을 제조하는데는 20 ~ 40매 정도의 포토마스크를 이용하기 위해, 포토마스크의 제조 TAT(Turn Around Time)가 LSI 의 개발 경쟁력의 원동력이 된다. 특히 시스템 LSI에서는 배선층의 디버그율이 높으므로, 이 층의 포토마스크를 단기간에, 저비용으로 공급하는 것이 LSI의 단기간 개발, 비용저감에 도움이 된다.

또한, 상기 레지스트 차광체 마스크 기술과 같이 레지스트를 차광체로 한 경우, 비교적 높은 에너지를 갖는 ArF 엑시머레이저광이 유기 레지스트 재료에 흡수된다. 흡수된 광에너지는, 유기분자를 여기상태로 한다. 이 광에너지의 일부는 형광이나, 인광으로서, 또 대부분은 열에너지로서 밖으로 방출된다. 그러나, 그때에 일부의 에너지는, 유기분자의 화학결합을 절단하거나, 다른 분자와 반응을 일으킨다. 그 결과, ArF 엑시머레이저광의 조사와 함께 차광체인 레지스트 재료가 열화하여, 최종적으로는, 차광체로서의 기능을 잃어버린다는 문제가 있다,

본 발명의 목적은, 상기 과제를 해결하고, 소량 다품종의 반도체장치를 단시간에 개발하고, 또 저비용으로 제조하는데 최적의 포토마스크를 실현할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은, 장파장의 노광광에 대해서도 충분한 차광성을 갖는 포토마스크를 실현할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은, 포토마스크의 제조시간을 단축할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은, 반도체장치의 개발기간 또는 제조시간을 단축할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은, 포토마스크의 내광성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은, 포토마스크의 비용을 저감시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 반도체장치의 비용을 저감할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 그 이외의 목적과 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부도면으로부터 명백해질 것이다.

본원에서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 다음과 같다.

즉, 본 발명의 포토마스크는, 유리기판상에, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖도록 한 것이다.

본 발명의 포토마스크를 이용하는 유리기판(마스크기체, 마스크기판)은, 석영이 적당하지만, 본 포토마스크를 통하여 패턴전사를 행할 때에 이용하는 광에 대하여 투과율이 충분히 높으면, 다른 유리기판이나 결정기판을 이용해도 된다. 다른 유리기판 또는 결정기판 재료로서는, 예컨대 CaF₂, SiO₂이다.

또, 상기 미립자상 물질은, 그 입자지름이 ㎛오더 또는 그 이하의 것이며, 바람직하게는 최소가공치수의 1/10 이하, 여기서는, 예컨대 200㎚ 이하의 것으로, 광을 산란하는 것, 즉 난반사하는 것을 가리킨다. 따라서, 활면(滑面)이나 조면(粗面)에 평면모양의 크롬 등의 금속시트류는 포함하지 않는다. 또, 미립자상 물질은, 예컨대 바인더와는 광의 굴절율이 다른 성질을 갖는다. 본 발명의 포토마스크는, 차광체 패턴 중에 포함된 미립자상 물질이 광을 산란시키므로써, 광의 투과를 방해하여 포토마스크로서 기능한다. 본 발명의 차광체 패턴에 포함되는 미립자상 물질로서는, 무기물의 미립자를 들 수 있다. 구체적으로는, 카본블랙, 흑연, C₆₀과 같은 탄소의 미립자나, 산화티탄, 산화알루미늄, 산화아연 등의 금속산화물의 미립자, 알루미늄이나 금, 은, 동 등의 금속의 미립자를 사용할 수도 있다. 상기 입자지름 200㎚는 최고치이다. 즉, 패턴에 포함되는 미립자상 물질의 입자지름은, 그 최고치의 전후에 분포된다.

또, 상기 바인더는, 상기 미립자상 물질을 결합시켜 막으로 하기 위한 것으로, 일반적으로 고분자 화합물이나 유기화합물을 들 수 있다. 본 발명의 포토마스크의 형성시에는, 활성방사선에 의해 차광체 패턴의 형성을 행하므로, 본 발명에서 이용하는 바인더는, 방사선에 대하여 모든 감광성을 갖는 것, 즉, 레지스트 재료가 바람직하다.

또, 본 발명의 포토마스크 방식은, 포토리소그래피 공정에서 이용되는 바이너리(binary) 마스크, 하프톤(halftone)형 위상쉬프트 마스크 및 레벤손(levenson)형 위상쉬프트 마스크 등, 모든 투과형의 포토마스크에 적용할 수 있다. 본 발명의 포토마스크는, 1매의 포토마스크 중에, 예컨대 크롬막 등과 같은 금속막을 차광체 로 하는 포토마스크 구조와 병용하여 이용할 수 있다. 즉, 1매의 포토마스크 집적회로 패턴영역에, 금속막으로 이루어지는 차광체 패턴과, 본 발명의 상기 차광체 패턴과의 양쪽을 갖는 구조로 할 수도 있다. 그것에 의해, 포토마스크상의 소정의 부분만을 어느 정도 자유롭게 단시간에 변경하는 것이 가능하다. 즉, 포토마스크 중 일부의 변경시에 전부를 처음부터 다시 만드는 것이 아니라, 그 변경부분만의 변경이 이 가능해지므로, 포토마스크를 용이하게, 단시간에 재생 또는 변경하는 것이 가능해진다.

여기서 레벤손형의 위상쉬프트 마스크일 때는, 유리기판이 부분적으로 노광광의 위상을 반전하는(예컨대 거의 180도 변함) 위상쉬프터라 불리는 구조를 가지고 있으면 된다. 위상쉬프터는, 포토마스크기판인 유리기판의 일부를, 요부를 형성하여 그 부분의 막두께를 얇게 하여, 노광광의 위상을 반전하는(예컨대 거의 180도 변함) 요부형성타입의 것과, 포토마스크의 유리기판상에 위상을 반전시키는(예컨대 거의 180도 반전시키는) 막두께를 가진 투명막을 형성하는 방법 및 그 2개를 믹스한 방법이지만, 어느 것을 이용해도 되며, 이들 위상쉬프터상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴이 형성되어 있으면 된다.

본 발명자들이 검토한 기술로서, 레지스트 재료로 이용되고 있는 유기재료를 차광체로서 포토마스크의 유리기판상에 형성하는 기술에서는, 여기에 조사된 광의 투과가, 차광체 부분에서의 유기분자의 흡수에 의해 방해된다. 이 흡수는, 재료의 화학구조에 따른 특정한 흡수이며, 그 파장은 어느 정도 분포를 가지지만 특정한 파장이 된다. 여기서 유기분자에 흡수된 광에너지는, 유기분자를 여기상태로 한다. 그리고, 그 후, 여기상태에서 에너지의 일부는 열이나 형광이나 인광으로 변하여, 밖으로 방출되지만, 일부는 유기분자를 여기상태로 하여, 유기분자의 화학결합을 절단하거나, 다른 화학결합과 반응시킨다. 이 때문에, 광의 조사와 함께 차광체인 레지스트 재료는 열화하고, 최종적으로는 차광체로서의 기능을 잃어버린다.

이것에 대하여 본 발명의 포토마스크에서는, 차광체 패턴에 포함된 미립자상 물질이, 포토마스크에 조사된 광에너지를 산란한다. 광에너지의 일부분은 흡수되지만, 산란이 주(主)이기 때문에, 에너지의 패턴부로의 축적은 작고, 그 때문에 열화가 발생하기 어려워진다. 따라서, 포토마스크로서 사용할 수 있는 수명이 길어진다. 또한 흡수되지 않으므로, 차광하는 파장도 특정의 파장에 한정되지 않으므로, 즉, 노광광으로서, ArF 엑시머레이저광(파장 = 193㎚)이나 F₂엑시머레이저광(파장 = 157㎚)은 물론이고, 예컨대 g선(파장 = 436㎚), i선(파장 = 365㎚) 및 KrF 엑시머레이저광(파장 = 248㎚) 등과 같은 장파장의 광을 이용한 경우라도 충분한 차광성을 얻을 수 있다는, 상기 레지스트 차광체 마스크에서 얻을 수 없는 우수한 특징을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명은, 상기 작용상의 차이로부터도 알 수 있는 바와 같이, 레지스트막을 차광체로 하는 포토마스크와는 작용, 구성 및 효과상에 있어서 전혀 다른 기술이다.

또한, 상기 미립자상 물질로서, 무기물, 금속 또는 금속산화물을 이용하므로써, 그것들이 유기물에 비해 현저히 광에너지나 열에너지에 대하여 안정하므로, 노광광 등에 대하여 화학적인 변화가 발생하기 어려우며, 포토마스크로서 사용한 경 우의 열화가 발생하기 어렵다는 우수한 이점이 있다. 상기 무기물로서는, 예컨대, 카본, 흑연 또는 C₆₀ 등이 있다. 또, 상기 금속으로서는, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 동(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등이 있다. 또, 상기 금속산화물로서는, 예컨대 산화티탄, 산화알루미늄 또는 산화아연 등이 있다. 그 이외에, 안료나 염료를 미립자상 물질로서 이용해도 된다.

상기의 미립자상 물질로서는, 예컨대 카본, 흑연 또는 C₆₀과 같은 탄소의 미립자가 특히 바람직하다. 카본, 흑연 또는 C₆₀과 같은 탄소의 미립자를 포함하는 차광체 패턴인 경우는, 에이싱에 의해 제거가 가능하다. 따라서, 에이싱에 의해, 한번 만든 포토마스크에서 석영이나 유리기판을 재생할 수 있다는 우수한 이점이 있다.

또, 미립자상 물질로서 상기 금속이나 금속산화물을 선택한 경우는, 공정의 가략화를 도모할 수 있다. 또, 차광체 패턴의 패턴치수 정밀도를 향상시킬 수 있다는 우수한 이점이 있다.

또, 미립자상 물질로서, 도전성을 갖는 무기물, 금속 또는 금속산화막을 이용한 경우는, 차광체 패턴에 도전성을 갖게 하는 것도 가능하다. 이 경우, 차광체 패턴을 패터닝하기 위한 전자선 묘화처리시에 차지업을 저감 또는 방지할 수 있으므로, 패턴묘화 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 반도체장치의 패턴치수 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, 반도체장치의 성능 향상 및 미세, 고집적의 추진을 도모할 수 있다.

본 발명의 포토마스크의 차광체 패턴에는, 광을 투과시키지 않는 성분으로서, 미립자상 물질 이외에 흡광제가 포함되어 있어도 된다. 이 경우, 함유시키는 미립자상 물질의 양을 감소시키는 것이 가능하므로, 높은 해상도를 얻을 수 있다. 단, 광을 차폐하는 물질로서, 흡광제의 기여가 큰 경우 또는 단지 흡광제만을 함유시킨 경우는, 광에너지가 흡광제 분자에 흡수되어, 그 여기를 일으키고, 어떠한 화학반응을 일으킬 가능성이 있고, 흡광도가 변화해버릴 가능성이 있으므로, 본 발명에서는, 상기 미립자상 물질을 합하여 이용하므로, 그러한 문제가 발생하기 어렵거나, 혹은 발생하지 않도록 할 수 있다. 즉, 본 발명은, 레지스트막에 단지 흡수제를 함유시켜 차광성을 갖게 한 패턴을 가지는 포토마스크와는 구성상에 큰 차이가 있고, 흡광제만을 첨가한 경우보다도 내광성을 향상시킬 수 있으므로, 포토마스크의 수명을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명의 차광체 패턴부의 투과율은, 파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서 16% 이하인 것이 바람직하다. 포토마스크로서 하프톤 위상쉬프트 마스크인 경우는, 상기 차광체 패턴의 투과율이 2 ~ 16%인 것이 바람직하고, 그 중 특히 4 ~ 9%인 것이 바람직하다. 또, 포토마스크로서 바이너리 마스크인 경우는, 상기 차광체 패턴부의 투과율이 1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하인 것이며, 더 나아가 0.1% 이하인 것이 특히 바람직하다. 또, 레벤손(levenson)형 위상쉬프트 마스크인 경우도, 상기 차광체 패턴부의 투과율은, 파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서 1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하인 것이며, 더 나아가 0.1% 이하인 것이 특히 바람직하다.

앞서 기술한 바와 같이, 저비용을 실현하기 위해, 리소그라피를 이용하는 광원의 파장은 가능한한 큰 편이 바람직하다. 그 때문에 상기 차광체 패턴의 투과율은, 파장 100㎚ 이상 700㎚ 이하에서 16% 이하인 것이 바람직하다. 이 경우도 포토마스크로서 하프톤 위상쉬프트 마스크인 경우는, 차광체 패턴의 투과율이 2 ~ 16%인 것이 바람직하고, 그 중 특히 4 ~ 9%인 것이 바람직하다. 또, 포토마스크로서 바이너리 마스크인 경우는, 차광체 패턴부의 투과율이 1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하인 것이며, 더 나아가서는, 0.1% 이하인 것이 특히 바람직하다. 또, 레벤손형 위상쉬프트 마스크인 경우도, 상기 차광체 패턴의 투과율은, 파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서 1% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5% 이하의 것이며, 더 나아가서는 0.1% 이하인 것이 특히 바람직하다. 상기에 나타내는 투과율은, 차광체 패턴에 함유시키는 미립자상 물질과 바인더와의 배합비를 변경하므로써, 어느 정도 자유롭게 변화시킬 수 있다. 또, 차광체 패턴의 두께를 변경하므로써, 어느 정도 자유롭게 변화시킬 수 있다. 물론, 상기 배합비와 상기 두께와의 양쪽을 변경하는 것이라도, 어느 정도 자유롭게 변화시킬 수 있다.

앞서 기술한 바와 같이 미립자상 물질을 이용하여 차광하는 경우는, 재료의 흡수에 의해 광을 차광하지 않고, 주로 산란에 의해 차광하므로써, 차광하는 파장도 특정의 파장에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 포토마스크를 이용한 노광처리에 의해 패턴을 형성할 때에는, 포토마스크에 의해 사용 가능한 광원이나 노광장치 등이 한정되지 않고, 전사하는 패턴의 치수나 프로세스 등에 적합한 광원이나 노광장치 등을 선택할 수 있다. 따라서, 반도체장치의 패턴치수 정밀도의 향상이나 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

또, 포토마스크의 위치검출에, 가시광, 예컨대 파장이 633㎚의 헬륨 네온 레이저광을 이용하고 있는 경우가 있고, 그러한 경우에도, 차광체 패턴의 투과율이, 파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서 16% 이하인 것은 검출하기 쉽다는 이점이 있다.

또, 본 발명의 미립자상 물질의 입자지름은, 차광체 패턴의 최소가공치수 보다도 작게 되도록, 바람직하게는 최소가공치수의 1/10 또는 그것 보다 작게 한다. 구체적으로 그 입자지름은, 예컨대 200㎚ 이하인 것이 바람직하고, 100㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 더 나아가서는 50㎚ 이하의 것이 가장 바람직하다. 200㎚를 초과하는 입자지름의 것을 이용하는 것은 불가능하지 않지만, 입자지름이 지나치게 클 경우에는, 포토마스크로 형성한 패턴 측벽의 거칠기(roughness)가 커지므로, 마스크로서의 충분한 정밀도를 얻기 어렵다. 또, 그 입자지름이 매우 크다면 차광체 패턴내에서 능숙하게(균일하게) 분산시킬 수 없다. 차광체 패턴에 포함되는 미립자상 물질의 입자지름은 균일하게 되기는 어렵고, 여러 가지의 입자지름이 함유된다. 여기서 나타낸 입자지름 200㎚는 최고치이며, 그 전후에 입자지름의 분포를 갖는 것이다. 차광체 패턴 중 미립자상 물질의 입자지름을 같은 치수 또는 거의 같은 치수의 것으로 해도 되지만, 입자지름이 상대적으로 큰 미립자상 물질과, 상대적으로 작은 미립자상 물질을 함유시키므로써, 큰 미립자상 물질간에 작은 미립자상 물질을 분포시킬 수 있다. 즉, 큰 미립자상 물질간의 갭을 작은 미립자상 물질로 매립할 수 있다. 이것에 의해, 상기 노광광의 투과율을 변화시킬 수 있다. 또, 큰 미립자상 물질만으로 구성한 경우에 비해, 노광광의 투과율을 낮출 수 있다. 또한, 여 기서 말하는 입자지름은, 미립자상 물질의 측정시에 1개로 측정되는 상태의 것의 입자지름이 좋고, 1개의 미립자상 물질의 입자지름인 경우도 있지만, 복수의 미립자상 물질의 집합체의 입자지름인 경우도 있다.

또, 본 발명의 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴에서의 미립자상 물질의 함량은, 차광체 패턴의 고형분(固形分) 중, 예컨대 10% 이상, 99% 이하인 것이 바람직하다. 차광체 패턴을 형성하기 위해서는, 통상은 미립자상 물질과 바인더를 조합하게 되고, 어느 정도의 함량을 바인더가 점유하게 되지만, 패턴형성 후에 소결(燒結)처리와 같이 열에너지를 공급하므로서, 바인더 부분을 감소시켜, 미립자상 물질의 함량을 올릴 수도 있다. 더 나아가서는, 바인더 부분을 거의 0에 가까운 상태 또는 없는 상태로 하여 미립자상 물질만으로 차광체 패턴을 형성하도록 해도 된다.

또, 본 발명의 포토마스크에는, 마스크형성 후에 일반적으로 펠리클(pellicle)이라 불리는 보호막(보호수단)을 설치할 수 있다.

또, 본 발명의 포토마스크가, 위상쉬프터를 갖는 레벤손형 위상쉬프트 마스크인 경우, 위상쉬프터는 도포유리 SOG(Spin On Glass)막을 유리기판상에 소정의 위치에 소정의 막두께로 형성하므로써 얻어진다. 또 위상쉬프터는, 유리기판을 소정의 위치에 소정의 깊이만큼 요부를 형성해도 얻어진다.

또, 본 발명의 포토마스크 및 그 제조방법에서는, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막의 형성, 노광, 현상이라는 간략한 공정으로 단시간에 저비용으로 제조할 수 있다. 또, 크롬막 등과 같은 금속막의 피착시와 같은 진공장치를 사 용한 스퍼터링 공정이나 그 금속막의 에칭공정이 없으므로 포토마스크의 제조수율도 높다. 또, 상기 카본, 카본블랙 또는 C₆₀ 등과 같은 미립자상 물질을 이용하면, 포토마스크 사용 후에도, 에이싱이나 용제처리에 의해 완전히 블랭크 상태로 재생처리할 수 있고, 자원재이용상에도 포토마스크 비용의 저감상에서도 효과가 있다.

또, 본 발명의 포토마스크 제조방법은, 유리기판상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정과, 그 막을 노광하는 공정과, 더 나아가서 그 막을 현상하여 차광체 패턴을 형성하는 공정을 구비하도록 한 것이다.

또, 본 발명의 포토마스크의 제조방법에 이용하는 유리기판은, 석영이 좋지만, 이것에 한정되는 것은 아니며 여러 가지로 변경 가능하며, 본 포토마스크를 통하여 패턴전사를 행할 때에 이용하는 광에 대하여 투과율이 충분히 높으면, 다른 유리기판이나 결정기판을 이용해도 된다. 또, 유리기판과 레지스트 재료와의 접착성을 높이기 위해, 예컨대 헥사메틸디실라잔(HMDS(Hexa-Methyl-disilazane)) 처리를 시행하는 등, 그들 접착을 촉진하는 처리공정을 더해도 된다.

또, 본 발명의 포토마스크 제조공정은, 포토리소그래피 공정에서 이용되는 바이너리 마스크, 하프톤형 위상쉬프트 마스크, 레벤손형 위상쉬프트 마스크 등, 모든 투과형의 포토마스크에 적용할 수 있다. 여기서 위상쉬프트 마스크 중, 부분적으로 노광광의 위상을 반전하는(예컨대 거의 180도 변함) 구조와, 노광광이 투과하는 것을 차단하는 차광체가 투명기판상에 형성되어 있는 레벤손형 위상쉬프트 마스크를 제조하는 경우는, 이하의 3종류의 방법으로 형성할 수 있다.

우선, 위상쉬프터를 감광성 유리로 형성하는 경우에는, 마스크기체상에 감광성 유리를 형성하는 공정, 그 감광성 유리를 노광, 현상하여 소정의 위치에 소정의 막두께로 위상쉬프터를 형성하는 공정, 그 위상 쉬프터상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 막을 노광, 현상하여 차광체 패턴을 형성하는 공정에 의해 형성된다.

또, 감광성을 갖지 않는 도포유리로 위상쉬프터를 형성하는 경우는, 마스크기체상에 도포유리막을 형성하는 공정, 그 도포유리막상에 레지스트를 도포하는 공정, 상기 레지스트를 노광현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 그 레지스트 패턴을 마스크에 도포유리막을 에칭하는 공정, 상기 레지스트 패턴을 제거하여 위상쉬프터 패턴을 형성하는 공정, 상기 위상쉬프터 패턴상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 막을 노광, 현상하여 차광체 패턴을 형성하는 공정에 의해 형성된다.

또한, 투명유리기판 자체를 요부 형성하여 위상쉬프터를 형성하는 경우는, 마스크기체상에 레지스트를 도포하는 공정, 그 레지스트에 소망의 쉬프터 패턴을 노광, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 그 레지스트 패턴을 마스크에 마스크기체를 가공하는 공정, 그 레지스트 패턴을 제거하여 위상쉬프터 패턴을 형성하는 공정, 그 위상쉬프터 패턴상에 미립자상 물질과 바이더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 막을 노광, 현상하여 차광체 패턴을 형성하는 공정에 의해 형성된다.

또한, 형성하는 포토마스크가, 통상의 바이너리 마스크, 또는 위상쉬프트 마 스크여도 하프톤형 위상쉬프트 마스크인 경우는, 상기와 같은 위상쉬프터를 가공하는 공정은 불필요하다.

또, 1매의 마스크 구조 중에, 크롬막 등을 차광체로 하는 통상의 포토마스크 구조와의 병용도 가능하다. 이 경우는, 일반적으로 알려져 있는 방법으로 소정의 부분을 제거하여, 크롬 등과 같은 금속막을 차광체로 하는 포토마스크의 중간체를 형성한 후, 상기 소정의 부분에만 상기의 방법으로 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 형성하면 된다. 이 포토마스크 구조에서는, 1매의 포토마스크에 금속막으로 이루어지는 차광체 패턴과, 상기 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴과의 양쪽이 배치되어 있다.

또, 본 발명의 포토마스크의 제조방법에 이용하는 차광체 패턴을 형성하는 재료는, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 여기서 바인더는, 미립자상 물질을 결합시켜 막으로 하기 위한 것으로, 일반적으로 고분자 화합물이나 유기화합물을 예시할 수 있다. 본 발명의 포토마스크의 제조에서는, 활성방사선에 의해 차광체 패턴의 형성을 행하므로, 본 발명에서 이용하는 바인더는, 방사선에 대하여 어떤 감광성을 갖는 것, 결국, 레지스트 재료가 바람직하다. 따라서, 고분자 재료나 유기재료를 이용한 레지스트 재료에 미립자상 물질이 분산한 것이어도 된다. 여기서 말하는 분산이란, 미립자로서 레지스트의 용액중에 부상한 상태로 되어 있는 것을 가리킨다. 이 분산의 상태에서 미립자가 침전하거나, 부상하여, 불균일하게 되는 것을 방지하기 위해, 필요에 따라, 분산을 돕는 분산제를 넣는 것이 바람직하다. 또, 레지스트 재료로서는, 노광부가 현상에서 제거 되는 포지티프형의 것, 미노광부가 현상에서 제거되는 네가티브형의 것이 있으며, 필요에 따라 어느 쪽을 이용해도 된다. 이 경우의 미립자상 물질도, 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명의 포토마스크의 제조방법에서도, 상기 노광광의 투과율은, 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다. 또, 미립자상 물질의 입자지름에 대해서도, 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

또, 본 발명의 포토마스크 제조방법에 이용되는 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 노광하는 공정에 이용되는 광원 혹은 선원(線源)은, 활성방사선이라면 어느 것이어도 된다. 단, 본 발명에서는 레지스트막이 적어도 미립자상 물질을 함유하고 있고, 그 때문에 포토마스크의 제조에 이용하는 노광광의 파장에 따라서는 광이 막의 저부까지 미치지 않는 경우가 있으므로, 포토마스크의 제조에 광을 이용하는 경우는, 파장을 선택할 필요가 있다.

상기의 이유로부터, 노광에 이용하는 활성방사선을 조사하는 장치로서는, 전자선 묘화장치나 이온빔 노광장치 등이 바람직하다. 이들 전자선 묘화장치나 이온빔 노광장치에 의한 노광에서는, 광에 의한 노광과는 달리, 노광빔이 막의 저부까지 미치므로, 패턴을 형성하기 쉽다. 또, 이들 노광장치에서는, 포토마스크를 통하지 않고 소망의 형상의 활성방사선을 생성하여 소정의 부분에 선택적으로 조사할 수 있다는 이점도 있다.

상기와 같은 전자선 묘화장치를 이용하여, 전자선에 의해 패턴을 묘화하는 경우는, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막상에 차지업을 방지하는 대 전방지막(discharge layer)을 형성하는 것이 바람직하다. 또, 포토마스크의 제조방법에 위상쉬프터를 형성하는 공정이 들어가는 경우는, 위상쉬프터를 가공하기 위한 레지스트상에 대전방지막을 형성하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 포토마스크 제조방법에서는, 노광 후, 현상하기 전에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막이 붙은 기판을 열처리해도 된다. 바인더로서, 화학증폭계 레지스트막을 이용한 경우는, 이러한 열처리를 시행하므로써, 반응을 촉진시킬 수 있으므로, 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 이상, 레지스트로서의 기능을 충분히 발휘시킬 수 있다.

또, 본 발명의 포토마스크 제조방법에서는, 현상액에는, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 현상할 수 있는 현상액이라면, 무엇을 이용해도 좋다. 환경에 대한 배려로, 현상액으로서는, 유기용제 보다도 알카리 수용액이 바림직하다. 알카리 수용액으로서는, 예컨대 수산화테트라알킬암모늄과 같은 비금속의 알카리 수용액이나 수산화나트륨, 수산화칼륨과 같은 알카리 금속함유의 알카리 수용액을 이용할 수 있다. 또한 현상이 가능하다면, 물을 현상액으로 사용해도 된다.

또, 상기 알카리수용액은, 현상특성을 향상시키기 위해, 계면활성을 함유하고 있는 것이 바람직하다. 계면활성제로서는, 예컨대 알킬술폰산염(alkylsulfate sodium salt), 폴리옥시알킬렌(polyoxyalkylene) 또는 테트라알킬암모늄할라이드 (tetraalkylammonium halide) 등이 있고, 이들 계면활성제를 알카리현상액에 함유시키므로써, 현상시의 남는 것을 방지할 수 있다. 상기의 현상액으로 현상할 때에는, 예컨대 스프레이 현상(spray development)을 이용해도 좋고, 침지식의 현상을 행해도 된다. 또, 현상시 남는 것을 방지하기 위해 현상중에 초음파를 쬐어도 된다. 이러한 초음파처리에 의해 세정효과를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 경우는, 상기 미립자상 물질을 포함하므로, 이것을 제거하는 결과 효과적이다.

또한, 본 발명의 포토마스크의 제조방법에서는, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 현상하는 공정 후에, 형성한 차광체 패턴에 에너지를 공급하므로써, 포토마스크로서의 내광성을 향상시킬 수 있다. 상기 차광체 패턴은, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하고 있지만, 차광체 패턴 형성 후에 소결(燒結)처리와 같이 열에너지를 공급하므로써, 바인더 부분의 함량을 줄이는 것도 가능하다. 또, 바인더 부분을 거의 0에 가까운 상태(패턴 중의 미립자상 물질이 바인더 보다도 상대적으로 많은 상태) 또는 없는 상태로 할 수도 있다. 차광체 패턴의 변형을 방지하기 위해 자외선(DUV광)을 조사하면서 열처리하는 것도 효과적이다. 이 때는 열처리온도를, 예컨대 250℃ 정도까지 올리는 것이 가능하며, 노광광에 대한 내성도 더 향상시킬 수 있으므로 바람직하다.

또, 본 발명의 포토마스크의 제조방법에서는, 마스크 형성 후에 일반적으로 펠리클(pellicle)이라 불리는 보호막을 설치할 수 있다.

또, 본 발명의 패턴형성방법은, 피가공 기판에 감광성 조성물로 이루어지는 막을 형성하는 공정, 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 통하여 감광성 조성물막을 노광하는 공정, 감광성 조성물막을 현상하므로써, 피가공 기판상에 감광성 조성물의 패턴을 형성하는 패턴형성방법에 있어서, 상기 포토마스크가 유리기판상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 구조로 한 것이다.

또, 본 발명의 패턴형성방법에서 이용하는 포토마스크의 유리기판은, 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명의 패턴형성방법에서 이용하는 포토마스크는, 상기와 마찬가지로, 차광체 패턴에 포함된 미립지상 물질이, 광을 산란시키므로써, 포토마스크로서 기능한다. 본 발명의 패턴형성방법은, 상기 바이너리 마스크, 하프톤형 위상쉬프트 마스크 및 레벤손형 위상쉬프트 마스크 등, 모든 투과형의 포토마스크에 적용할 수 있다. 또, 상기한 바와 같이, 1매의 포토마스크에, 금속으로 이루어지는 차광체 패턴과, 상기 미립자상 물질을 포함하는 막으로 이루어지는 차광체 패턴을 갖는 포토마스크에도 적용할 수 있다. 레벤손형의 위상쉬프트 마스크의 구성에 대해서는, 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

이 패턴형성방법에 이용하는 포토마스크의 작용, 효과도 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다. 또, 미립자상 물질의 재료(변형예를 포함)나 입자지름, 노광파장에 대한 투과율, 포토마스크의 위치검출, 더 나아가서는 미립자상 물질의 함유량이나 바인더를 감소시킨 구성에 대해서도 상기한 것과 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명의 패턴형성방법에서, 웨이퍼상의 감광성 조성물막을 노광하는데 이용하는 광의 파장은 100㎚ 이상, 700㎚ 미만인 것이 바람직하다. 노광파장이 큰 것은, 예컨대 고압 수은등을 광원으로 할 수 있고, 광원 혹은 노광장치의 가격이 비교적 싸, 저비용화할 수 있다. 그러나, 해상도는 파장과 관계가 있으므로, 노광파장이 장파장이라면 해상성이 올라가지 않는다. 이것에 대하여 ArF 및 KrF 엑시머레 이저 등의 단파장을 노광광원으로 하는 노광장치에서는, 현상에서 가격이 높지만, 파장이 작은만큼, 보다 해상도가 올라가, 미세한 패턴의 형성이 가능하다.

또, 본 발명의 패턴형성방법에서도, 상기한 것과 마찬가지로, 감광성 조성물막을, 노광 후, 형상하기 전에 열처리를 가해도 된다. 상기한 바와 같이, 감광성 조성물막이, 화학증폭계 트랜지스트라 불리는 산촉매를 이용하는 레지스트인 경우, 화학반응을 진행하기 위해, 이 처리는 필요하다.

또, 본 발명의 패턴형성방법에 있어서도, 현상액은 자연환경 등에 미치는 영향이 작으므로 수성알카리 현상액인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판상에 상기 기재 중 어떤 패턴형성방법에 의해 레지스트 패턴을 형성하고, 그것을 기초로, 반도체기판을 에칭가공하는 공정이거나, 혹은 반도체기판에 이온을 주입하는 공정을 포함하도록 한 것이다.

본 발명의 반도체 제조방법에 이용되는 에칭가공법으로서는, 플라즈마 에칭, 반응성 이온 에칭, 반응성 이온 빔 에칭 등과 같은 드라이 에칭법이나, 웨트 에칭법을 예시할 수 있다.

또, 본 발명의 반도체장치의 제조방법에 있어서 가공되는 기판으로서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 열산화법으로 형성된 이산화규소막, 도포성유리막 등과 같은 산화막, 혹은 질화규소막 등과 같은 질화막을 예시할 수 있다. 또, 알루미늄이나 그 합금, 텅스텐 등과 같은 각종 금속막, 다결정 실리콘 등을 예시할 수 있다.

또, 본 발명의 반도체장치의 제조방법에서는, 거기에 이용하는 포토마스크가 저비용이며 단시간에 할 수 있으므로, 그 결과로서, 제조되는 반도체소자도 보다 저비용이며 게다가 단TAT(quick trun-around-time)로 제조할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하의 실시형태에서는 편의상 그 필요가 있을 때는, 복수의 섹션 또는 실시형태로 분할하여 설명하지만, 특히 명시한 경우를 제외하고, 그것들은 서로 무관한 것이 아니라, 한쪽은 다른 쪽의 일부 또는 전부의 변형예, 상세, 보충설명 등의 관계에 있다.

또, 이하의 실시형태에 있어서, 요소의 수 등(개수, 수치, 량, 범위 등을 포함)으로 언급하는 경우, 특히 명시한 경우 및 원리적으로 명백히 특정 수로 한정되는 경우 등을 제외하고, 그 특정 수에 한정되지 않고, 특정 수 이상이거나 이하여도 된다.

또한, 이하의 실시형태에 있어서, 그 구성요소(요소스텝 등도 포함)는, 특히 명시한 경우 및 원리적으로 명백히 필수라고 생각되는 경우 등을 제외하고, 반드시 필수가 아닌 것은 말할 필요도 없다.

마찬가지로, 이하의 실시형태에 있어서, 구성요소 등의 형상, 위치관계 등으로 언급할 때는, 특히 명시한 경우 및 원리적으로 명백히 그렇지 않다고 생각되는 경우 등을 제외하고, 실질적으로 그 형상 등에 근사 또는 유사한 것 등을 포함하는 것으로 한다. 이것은, 상기 수치 및 범위에 대해서도 마찬가지이다.

또, 본 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에서 동일기능을 갖는 것은 동일 부호를 붙이고, 그 반복설명은 생략한다.

또, 본 실시형태에서는, 전계효과 트랜지스터의 일예인 MISㆍFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)를 MIS로 약칭하고, p채널형의 MISㆍFET를 pMIS로 약칭하며, n채널형의 MISㆍFET를 nMIS로 약칭한다.

또, 본 실시형태에 이용하는 도면에서는, 평면도라도 도면을 보기 쉽게 하기 위해 차광체(차광막, 차광패턴, 차광영역 등) 및 레지스트막에 해칭을 부가한다.

이하, 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 실시형태에 앞서 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 레지스트 재료의 조제에 대하여 기술한다.

<조제예 1>

폴리히드록시스티렌(polyhydroxystyrene)(중량평균분자량 약 20,000) 10g, 2, 6-비스(4-아지드벤잘)(4-azidebenzal)아세톤-2, 2'-디술폰산(disulfonic acid)-N, N-디에틸렌옥시에틸아미드(diethyleneoxyethylamide) 4g, 용제를 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트(propyleneglycolmethyletheracetate)(PGMEA)로 한 카본블랙 분산액(carbon black dispersion)(카본블랙 입자지름 약 20㎚, 함율 20중량%) 75g, 헥사메톡시메틸멜라민(hexamethoxymethylmelamine) 1.5g에, 용제로서 PGMEA를 더 가하여, 고형분이 16%의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)를 조제하였다.

<조제예 2>

p-히드록시스티렌/t-부틸아크릴레이트공중합체(共重合體)(p-hydroxystyrene-co-t-butylacrylate)(몰비 = 52/48) 12g, 나프틸이미드트리플레이트(naphthylimide triflate) 0.6g, 용제를 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트(PGMEA)로 한 카본블랙 분산액(카본블랙 입자지름 약 20㎚, 함량 17중량%) 50g, 또한 용제로서 PGMEA를 가하여, 고형분 농도가 14%의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅱ)를 조제하였다.

<조제예 3>

m, p-크레졸노볼락수지(cresol novolak resin)(중량평균분자량 7, 800) 10g, 헥사메톡시메틸멜라민 3.0g, 2, 4-비스(트리클로로메틸)-6-페닐-1, 3, 5-트리아진 0.5g, 용제를 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트(PGMEA)로 한 이산화티탄 분산액(이산화티탄 입자지름 약 20㎚, 함량 20중량%) 50g, 또한 용제로서 PGMEA를 가하여, 고형분농도가 16%의 이산화티탄을 분산시킨 레지스트(Ⅲ)를 조제하였다.

<조제예 4>

m, p-크레졸노볼락수지(중량평균 분자량 4,800) 10g, 폴리메틸펜텐술폰(poly (methylpentene-sulfone))(중량평균 분자량 43,500) 1.4g, 용제를 초산이소아밀 (isoamylacetate)로 한 산화알루미늄(Al203) 분산액(산화알루미늄 입자지름 약 30㎚, 함량 20중량%) 50g, 또한 용제로서 초산이소아밀을 가하여, 고형분농도가 16%의 산화알루미늄을 분산시킨 레지스트(Ⅳ)를 조제하였다.

<조제예 5>

메틸메타크릴레이트-아크릴산-히드록시에틸아크릴레이트공중합체(poly(methylmethacrylate-co-acrylic acid-co-hydroxyethylacrylate)(몰비 70 : 20 : 10) 6.0g, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 4.0g, t-부틸안트라퀴논(t-butylanthra quinone) 0.2g, 에틸바이올렛(ethylviolet) 0.01g, p-메톡시페놀(methoxyphenol) 0.10g, 2, 2, 6, 6-테트라메틸(tetramethyl)-1-피페리디닐옥시(piperidinyloxy) 0.1g, 용제를 프로필렌글리콜메틸에틸아세테이트(PGMEA)로 한 카본블랙 분산액(카본블랙 입자지름 약 20㎚, 함율 20중량%) 30g, 또한 용제로서 PGMEA를 가하여, 고형분이 16%의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅴ)를 조제하였다.

(실시형태 1)

본 발명의 제1 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 포토마스크(이하, 간단히 마스크라 함)(M)의 석영기판(유리기판, 마스크기체, 마스크기판)(1)상에 형성된 차광체 패턴(2)을 노광광(3)으로 조명하고, 투영렌즈(4)를 통하여 반도체웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라 함)(5)의 주면(소자 형성면)상에 도포된 포토레지스트(이하, 간단히 레지스트라 함)(6)을 노광하였다. 이 차광체 패턴(2)은, 상기 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하고 있다.

이 노광시의 노광방법으로서, 예컨대 스텝 앤드 리피트 노광법을 이용해도 되고, 스캐닝 노광방법을 이용해도 된다. 스텝 앤드 리피트 노광법은, 마스크상의 회로패턴의 투영상에 대하여 웨이퍼를 반복하여 스텝하므로써, 마스크상의 회로패턴을 웨이퍼상의 소망의 부분으로 전사하는 노광방법이다. 이 노광방법을 행하는 장치를 스텝퍼라 한다. 또, 스캐닝 노광방법은, 가는 슬릿모양의 노광밴드를, 웨이퍼와 마스크에 대하여, 슬릿의 긴 방향과 직교하는 방향으로(경사지게 이동시켜도 됨) 상대적으로 연속이동(주사)시키므로써, 마스크상의 회로패턴을 웨이퍼상의 소망의 부분으로 전사하는 노광방법이다. 이 노광방법을 행하는 장치를 스캐너라 한다. 스텝 앤드 스캔노광은, 상기 스캐닝 노광과 스텝핑 노광을 조합하여 웨이퍼상 에 노광해야 할 부분의 전체를 노광하는 방법이며, 상기 스캐닝 노광의 하위개념에 해당한다.

또, 노광시의 조명은, 통상조명(conventional illumination)을 이용해도 되고, 변형조명(oblique illumination)을 이용해도 된다. 통상조명은, 비변형조명(normal illumination)으로, 광강도 분포가 비교적 균일한 조명을 말한다. 또, 변형조명은, 중앙부의 조도를 낮춘 조명으로서, 사방조명(off-axis illumination), 환형조명(annular illumination), 4중극조명(quadra pole illumination), 5중극조명(penta pole illumination) 등의 다중극조명(multi pole illumination) 또는 그것과 등가인 동공필터(pupil filter)에 의한 초해상기술(resolution enhancement technique)을 포함한다.

여기서 사용한 마스크(M)의 일예의 상세한 설명을 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2에 본 방법으로 제작한 마스크(M1)(M)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 도 2의 (a)가 평면도이며, 도 2의 (b)가 노광장치에 재치했을 때의 A-A'선의 단면도이다. 부호 7a가 층 사이에서 정렬을 행할 때 사용하는 웨이퍼 정렬 마크, 부호 7b가 마스크(M1)의 정확한 위치를 파악하기 위한 레티클 정렬 마크(reticle alignment mark), 부호 PA가 패턴영역, 부호 8이 차광밴드로 IC(Integrated Circuit)의 스크라이브 라인(scribe line) 등에 상당하는 영역, 부호 9a가 펠리클용 프레임(pellicle frame), 부호 9b가 이물 등으로부터 마스크(M1)를 보호하고, 또, 이물이 용이하게 전사되지 않도록 하기 위한 펠리클막, 10이 노광장치의 레티클 스테이지, 그리고, 부호 11이 레티클 스테이지(10)와 마스크(M1)와의 접촉면을 나타 낸다.

여기서는, 마스크(M1)에서, 펠리클용 프레임(9a), 레티클 스테이지(10) 및 레티클 반송계(도면에는 도시되어 있지 않음)가 접촉하는 부분에는, 상기 차광체 패턴(2)을 형성하지 않았다. 그 접촉면에 차광체 패턴(2)이 형성되어 있으면, 접촉시에 박리하여 이물결함이 되기 때문이다. 또, 펠리클용 프레임(9a)이 박리해버리는 문제를 회피하기 위해서이기도 하다.

노광시에는, 도 2의 (b)의 상측에서 노광광이 조사되고, 하면측에 놓인 투영렌즈를 통하여 웨이퍼에 전사된다. 상기 차광체 패턴(2)이 형성되어 있는 부분에서는, 크롬 등과 같은 금속막 대신에, 차광체 패턴(2) 내의 미립자상 물질에 의해, 광이 산란되어 차단된다. 본 발명의 마스크(M1)(M)에서는, 차광체 패턴(2)에 포함된 미립자상 물질이, 마스크(M1)(M)에 조사된 광에너지를 산란시킨다. 광에너지의 일부분은 흡수되지만, 산란이 주이므로, 에너지의 차광체 패턴(2)으로의 축적은 작고, 그 때문에 열화가 발생하기 어려웠다. 즉, 본 실시형태의 마스크(M1)(M)에 의하면, 내광성(내구성)을 향상시킬 수 있다.

여기서는, 차광밴드(8) 및 레티클 정렬 마크(7b)는, 상기 차광체 패턴(2)으로 구성되어 있지만, 예컨대 크롬(Cr)의 단체막 또는 크롬상에 산화크롬(CrO_x)을 퇴적하여 이루어지는 적층막으로 구성해도 된다. 특히, 펠리클용 프레임(9a)의 외측에 형성되어 있는 레티클 정렬 마크(7b)는, 노광장치 오염으로부터의 보호를 목적으로, 금속으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 펠리클용 프레임(9a) 내에서는, 펠리클이 보호막이 되어 노광광 조사에 의해, 상기 차광체 패턴(2)에서 발생하는 가스에 의한 노광장치의 렌즈를 오염시키는 것을 방지할 수 있지만, 펠리클용 프레임(9a) 외에서는, 상기 차광체 패턴(2)에서 발생하는 가스가 노광장치의 렌즈를 오염시기키 때문이다.

다음에, 본 발명의 포토마스크 제조방법의 일예를 포토마스크의 제조공정을 나타낸 도 3을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 3의 (a) ~ (c)는 도 1, 2에서 설명한 마스크(M)의 제조공정 중에서의 집적회로 패턴영역의 요부단면도이다.

우선, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 석영기판(블랭크)(1)상에, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴형성용 레지스트 재료로서, 조제예 1에 나타내는 바와 같이 하여 조제한 카본을 분산시킨 상기 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 레지스트막(2R)을 회전 도포하고, 예컨대 100℃에서 2분 정도, 베이크하여 막두께가, 예컨대 520㎚ 정도의 도막(塗膜)을 얻었다. 그 후, 레지스트막(2R)상에 수용성 도전막(12)을 도포하고, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 예컨대 가속전압 50KV의 전자선 묘화장치(히타치 HL-800D)를 이용하여 전자선(EB)으로, 레지스트막(2R)에 소망의 패턴을 묘화하였다. 수용성 도전막(12)을 도포한 것에 의해, 전자선(EB) 조사시의 차지업을 방지할 수 있고, 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다. 레지스트막(2R) 자체에 도전성을 가지게 하므로써, 차지업을 방지하는 것도 가능하다. 이 경우, 수용성 도전막(12)을 도포할 필요가 없으므로, 공정의 간략화 및 재료비나 연료비의 삭감 등이 가능해 진다.

여기서 이용한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)는, 레지스트막 중에 분산하고 있는 카본 미립자에 의해, 광이 산란되고, 투과가 방해된다. 분광광도계로 별도 측정한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 막두께가, 예컨대 1.0㎛에서의 OD(Optical Densitometer)치는 도 4에 나타내는 바와 같이 되었다. 또한 여기서, OD치란, 입사광을 Iin, 투과광을 Iout로 했을 때, -log10(Iout/Iin)으로 나타나는 값이다. 또, 투과율(T%)은, 100×Iout/Iin이므로, OD치=-log(T/100)로 나타난다. 본 발명의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)는, 분산하는 카본미립자가 산란체로서 작용하므로 광의 투과가 억제되고 있고, OD치는 막두께 1.0㎛일 때, ArF 엑시머레이저의 파장 193㎚에서 예컨대 11.6, KrF 엑시머레이저광의 파장 248㎚에서 예컨대 8.0, i선의 노광파장인 365㎚에서 예컨대 5.0이었다.

전자선 묘화 후, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 계면 활성제로서, 예컨대 도데실술폰산나트륨(dodecylsulfate sodium salt) 0.3중량%를 포함하는 2.38중량% 테트라메틸암모늄히드록시드(tetramethylammonium hydroxide)(HMAH) 수용액에 의해 현상을 행하고, 카본을 적어도 포함하는 차광체 패턴(2)을 형성하였다. 여기서 이용한 대전방지막은 수용성이며, 레지스트 패턴 현상과 동시에 제거된다. 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)는 네가티브형 레지스트이며, 예컨대 노광량 20μC/㎠로, 잔막두께 500㎚의 최소치수 0.8㎛의 소망의 패턴을 형성할 수 있다. 이것에 의해, 카본블랙의 미립자를 포함하는 소망의 형상의 차광체 패턴(2)을 갖는 마스크(M1)(M)를 형성할 수 있었다.

본 실시형태에서는, 현상처리에 의해 차광체 패턴(2)을 형성할 수 있으므로, 크롬 등과 같은 금속막을 에칭하는 공정을 없앨 수 있으므로, 마스크(M)의 제조시 간을 대폭으로 단축할 수 있다. 또, 크롬 등과 같은 금속막을 에칭할 경우에 발생하는 치수오차를 없애게 하므로, 차광체 패턴(2)의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 크롬 등과 같은 금속막을 에칭하는 공정을 없앨 수 있고, 재료비, 연료비 및 설비비 등을 삭감할 수 있으므로, 마스크의 비용을 대폭으로 저감할 수 있다.

전자선 묘화에 의해 형성된 차광체 패턴(2)의 OD치를 측정한 결과, 1.0㎛의 막두께로 환산한 값으로는, 앞에 도 4에 나타낸 것과 거의 변하지 않았다. 따라서, 500㎚의 OD치에서는, KrF 엑시머레이저광의 파장 248㎚에서 4.0이고, 투과율로 환산하면 0.01%이므로, 이 마스크(M1)(M)는, KrF 엑시머레이저 노광용의 마스크로서 적당하다는 것이 명백해졌다. 또, i선 마스크로서의 적용을 고려하면, 500㎚의 OD치에서는, 2.5이고, 투과율 0.32%로 약간 컸다. 이 상태로의 막두께여도 i선용으로서 이용되지만, 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 막두께를 조금 두껍게 하여, 600㎚의 막두께로 별도의 마스크를 형성하였다. 600㎚의 막두께에서의 365㎚의 OD치는 3.0이며, 투과율은 0.10%였다. 또, ArF 엑시머레이저용으로서는, 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 투과율이 193㎚에서는 보다 작아지므로, 막두께를 300㎚로 하여 마스크를 작성하였다. 이 경우의 OD치는, 3.5이며, 투과율은 0.032%였다.

또, KrF 엑시머레이저 노광용의 마스크로, 차광부의 투과율을 변경한 것을 작성한 결과, 투과율이 1% 이하에서 마스크로서 기능하였다. 또한, 투과율이 0.5% 이하인 것에서는, 독립패턴의 선형성이 확보되어, 보다 바람직하다는 것이 명백해졌다. 또한, 투과율이 0.1% 이하인 것에서는, 밀집패턴의 선형성이 확보되어, 더욱 바람직하다는 것이 명백해졌다.

현상 후에는, 마스크로서 사용할 때의, 노광광에 대한 내성을 보다 향상시키기 위해 열처리를 행하였다. 여기서는, 그 열처리 온도를, 예컨대 120℃로 하였지만, 이 온도는 일예에 지나지 않는 레지스트의 재료에 따라 변한다. 레지스트 패턴에 변형이 발생하지 않는 범위에서 가능한한 높은 온도로 처리하는 것이 바람직하다. 또한, 이 열처리에 의해, 막두께나 투과율은 거의 변화하지 않았다.

본 실시형태의 마스크는, 유기막의 도포, 노광, 현상으로 제조할 수 있고, 크롬(Cr) 등과 같은 금속막 피착시에서의 진공장치를 사용한 스퍼터링 공정이나 그 금속막을 에칭하는 공정이 없으므로 마스크 제조수율도 높았다. 또, 마스크 사용 후에도, 본 실시형태와 같이, 미립자상 물질로서 카본블랙을 이용한 경우에는, 에이싱이나 용제처리에 의해 완전히 블랭크 상태로 재생처리할 수 있다. 따라서 자원재이용상 및 비용저감상에도 효과가 있었다.

다음에, 이러한 마스크를 이용한 패턴형성방법에 대하여 설명한다.

우선, 실리콘(Si) 등과 같은 반도체기판(반도체 웨이퍼)의 주면(소자형성면)에 대하여, 예컨대 헥사메틸디실라잔(HMDS) 처리한 후, 그 주면상에, 예컨대 자가제 Deep-UV용 레지스트 [1-엑톡시에틸화폴리비닐페놀(1-에톡시에틸화율48%) 10g, 1, 2, 3-트리스(에탄술포닐옥시)벤젠 0.10g, 벤질아민(benzylamine) 0.0020g, 시클로헥사논(cyclohexanone) 40g으로 이루어지는 레지스트]를 막두께 700㎚로 도포하고, 90℃에서 120초간 프리베이크하였다. 이어서, 그 레지스트막을, 상술의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 마스크를 통하여 KrF 엑시머레이저 스텝퍼(NA0.55)에서 노광하였다. 또한, 예컨대 노광 후 베이크를 110℃에서 90초간 행하고, 23℃의 2.38중량%의 수산화테트라메틸암모늄 수용액으로 60초간 현상을 행하였다. 그 결과, 38mJ/㎠에서 250㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있었다.

또, 마찬가지로 하여, 노볼락수지와 디아조나프토퀴논으로 이루어지는 i선용 포지티브형 레지스트를 HMDS처리한 티탄나이트라이드기 판상에 막두께 1.0㎛로 도포하고, 90℃에서 90초간 프리베이크하였다. 다음에, 그 레지스트막을 상술의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 i선용의 마스크를 통하여, i선 스텝퍼(NA 0.52)로 노광하였다. 또한, 노광 후 베이크를 110℃에서 90초간 행하고, 23℃의 2.38중량%의 수산화테트라메틸암모늄 수용액으로 60초간 현상을 행하였다. 그 결과, 120mJ/㎠에서 350㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있었다.

또한, 마찬가지로 하여, 예컨대 아크릴 수지계의 ArF 엑시머레이저용 포지티브형 레지스트를 HMDS 처리한 상기 반도체기판(반도체 웨이퍼)상에 막두께 0.40㎛로 도포하고, 130℃에서 60초간 프리베이크하였다. 다음에, 그 레지스트막을 상술의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 ArF 엑시머레이저용의 마스크를 통하여, ArF 엑시머레이저 스텝퍼(NA 0.60)로 노광하였다. 또한, 노광 후 베이크를 130℃에서 60초간 행하고, 23℃의 2.38중량%의 수산화테트라메틸암모늄수용액으로 60초간 현상을 행하였다. 그 결과, 12mJ/㎠에서 140㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있었다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 마스크(M)에서의 사용 가능한 노광광 파장의 범위를 넓게 할 수 있으므로, 반도체장치의 각 패턴의 노광처리시에, 기술적인 조건이나 경제적인 조건에 맞는 노광장치를 선택하여 노광처리를 행할 수 있다. 따라서, 반도체장치의 성능향상 및 비용의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.

(실시형태 2)

본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1에서 이용한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ) 대신에, 조제예 2로 조제한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅱ)를 이용하여, 상기 실시형태 1과 동일하게 하여, 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 석영기판(1)상에 차광체 패턴(2)을 형성하였다. 단, 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅱ)는 포지티브형 레지스트이므로, 도 3의 마스크(M)의 제조공정에서 전자선 조사부가 현상 후에 남은 것과는 반대로, 막의 미조사부가 남고, 조사부가 현상으로 제거되었다.

카본을 분사시킨 레지스트(Ⅱ)는, KrF 엑시머레이저의 파장에서 막두께가 1.0㎛이고, OD치가 7.0이었다. 이 재료를 회전도포하고, 110℃에서 2분 베이크하여, 막두께 0.22㎛의 도막을 얻었다. 다음에, 가속전압 50KV의 전자선 묘화장치에서 묘화를 행하고, 노광 후 베이크를 130℃에서 2분 및 현상을 상기 실시형태 1과 같은 현상액으로 45초 행하여, 0.18㎛ 홀 패턴을 갖는 마스크를 얻었다. 다음에, 레지스트 패턴의 변형 등을 방지하기 위해 DUV광을 조사하면서, 150℃에서 열처리를 행하였다.

열처리 후의 마스크(M)상의 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅱ)의 차광체 패턴(2)의 막두께는, 0.19㎛이며, 그 막두께에서의 KrF 엑시머레이저광의 투과율은 5%였 다. 또, 이 막두께로, 이 막을 투과하는 광의 위상은 거의 180°(π) 반전하였다. 이러한 이유로, 이 마스크(M)는, KrF 엑시머레이저광을 노광광원으로 할 때의 하프톤형의 위상쉬프트 마스크로서 적당하다는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다. 또한, 투과광의 위상 반전은, 상기 π에 한정되지 않고, 예컨대 3π, 5π, …이라도 된다(위상반전에 있어서 동일).

또한, KrF 엑시머레이저 노광용의 마스크(M)로, 차광부의 투과율을 변경한 것을 작성한 결과, 투과율이 2% 이상, 16% 이하로 하프톤 마스크로서 효과가 있다는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다. 또한, 투과율이 9%정도부터 16% 이하의 것에서는, 하프톤 마스크로서의 효과가 크지만, 서브피크가 발생해버리고, 보조패턴을 배치할 필요가 있다는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다. 또, 투과율이 4% 정도부터 9%의 것에서는, 서브피크는 발생하지만 현저하지는 않고, 마스크의 레이아웃으로 방지할 수 있다는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다. 그 때문에 레이아웃의 제한을 받는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다. 또한, 투과율이 2% 이상 4%정도까지의 것에서는, 하프톤 마스크로서의 효과는 작지만, 서브피크도 없고, 선형성이 확보되는 것이 본 발명자들에 의해 명백해졌다.

이러한 본 실시형태에 의하면, 이하의 효과가 얻어진다.

(1) 하프톤 마스크에서의 차광체 패턴의 형성시에 에칭공정을 없애는 것이 가능해진다.

(2) 차광체 패턴 묘화를 위한 노광시간을 단축시키는 것이 가능하다.

(3) 상기 (1), (2)에 의해, 하프톤 마스크의 제조시간을 단축시키는 것이 가 능해진다.

(4) 상기 (1)에 의해 하프톤 마스크의 제조공정에서의 결함발생율을 저감할 수 있으므로, 수율을 향상시키는 것이 가능해진다.

(5) 상기 (1)에 의해, 차광체 패턴의 치수 정밀도 및 차광체 패턴의 형성면 내에서의 패턴치수의 균일성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 예컨대 차광체 패턴 형성면 내에 차광체 패턴의 소밀차(疎密差)나 치수차 등이 있었다고 해도, 패턴치수상 신뢰성이 높은 하프톤 마스크를 제공하는 것이 가능해진다.

(실시형태 3)

본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1에서 이용한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ) 대신에, 조제예 3으로 조제한 이산화티탄을 분산시킨 레지스트(Ⅲ)를 이용하여, 상기 실시형태 1과 동일하게, 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 석영기판(1)상에 도막을 형성하고, 전자선 묘화장치에 의해 노광을 행하며, 이어서 노광 후 베이크, 스프레이 현상을 행하여, 막두께 0.60㎛에서 최소치수가 1.0㎛인 네가티브형 차광체 패턴(2)을 형성하였다.

이산화티탄을 분산시킨 레지스트(Ⅲ)로 형성한 차광체 패턴(2)의 막두께 0.60㎛에서의 OD치는, ArF 엑시머레이저의 파장 193㎚에서 4.8(투과율 0.0016%), KrF 엑시머레이저광의 파장 248㎚에서 3.9(투과율 0.013%), i선의 노광파장인 365㎚에서 2.4(투과율 0.39%)였다.

(실시형태 4)

본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1에서 이용한 카본을 분산시킨 레지스트( Ⅰ) 대신에, 조제예 4로 조제한 산화알루미늄을 분산시킨 레지스트(Ⅳ)를 이용하여, 상기 실시형태 1과 동일하게, 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 석영기판(1)상에 도막을 형성하고, 전자선 묘화장치에 의해 노광을 행하며, 이어서 노광 후 베이크, 스프레이 현상을 행하여, 막두께 0.70㎛에서 최소치수가 1.2㎛인 포지티브형의 차광체 패턴(2)을 형성하였다.

산화알루미늄을 분산시킨 레지스트(Ⅳ)로 형성한 패턴부의 막두께 0.70㎛에서의 OD치는, ArF 엑시머레이저의 파장 193㎚에서 4.7(투과율 0.0020%), KrF 엑시머레이저광의 파장 248㎚에서 3.6(투과율 0.025%), i선의 노광파장인 365㎚에서 2.2(투과율 0.63%)였다.

본 실시형태에 의하면, 상기 실시형태 1 ~ 3에서 얻어진 효과 이외에, 이하의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 미립자상 물질로서 금속산화물을 이용하므로써, 차광패턴(2)의 내광성뿐만 아니라 기계적인 강도도 향상시킬 수 있으므로, 즉, 마스크(M)의 내구성을 향상시킬 수 있으므로, 마스크(M)의 수명을 향상시키는 것이 가능해진다.

(실시형태 5)

본 실시형태에서는, 상기 실시형태 1에서 이용한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ) 대신에, 조제예 5로 조제한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅴ)를 이용하여, 상기 실시형태 1과 동일하게, 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 석영기판(1)상에 회전도포하고, 90℃에서 1분간 베이크하여, 막두께 70㎚의 도막을 얻었다. 그것을 석영기판(1)측에서 레이저 라이터(laser writer)(ALTA3500)에 의해, 파장 364㎚의 광을 50mJ/㎠ 조사하여, 노광 후, 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌 0.05%를 포함하는, 0.2% 수산화테트라메틸암모늄으로 120초간 현상하여, 네가티브형의 차광체 패턴(2)을 얻었다. 그 결과, 잔막두께 500㎚에서 최소치수가 2㎛인 차광체 패턴(2)을 포함하는 포토마스크를 얻었다. 이때 i선(365㎚)에서의 레지스트 패턴부의 OD치는 2.4이고, 투과율은 0.4%였다. 이 경우, 레이저 라이터를 이용하여 패턴을 전사하므로, 차지업의 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또, 차지업 방지를 위한 도전성막을 도포할 필요가 없으므로, 마스크 제조공정의 단축 및 마스크 비용의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.

또, 레지스트막상에 상기 실시형태 1과 동일하게 하여 대전방지막을 붙이고, 전자선 묘화장치(히타치 HL-800D)에 의해 노광을 행하며, 이어서 노광 후 베이크, 스프레이 현상을 행하여, 막두께 550㎚에서 최소치수가 1.2㎛인 네가티브형의 차광체 패턴(2)이 붙은 마스크(M)를 형성하였다. 이때의 i선(365㎚)에서의 레지스트 패턴부의 OD치는 2.6이고, 투과율은 0.23%였다.

(실시형태 6)

도 5의 (a) ~ (g)는, 본 발명의 다른 실시형태인 위상쉬프트 마스크의 제조방법을 나타낸 것이다. 여기서는, 레벤손형의 위상쉬프트 마스크의 제조방법을 예시한다.

우선, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기 석영기판(blanks)(1)상에 쉬프터막(13)을 형성하였다. 쉬프터막(13)의 막두께(d)는, 노광광의 파장을 λ, 쉬프터막(13)의 노광파장에 대한 굴절율을 n으로 했을 때에, λ/(2(n-1))이 되도록 설 정하였다.

여기서 쉬프터막(13)은, 스퍼터링 형성의 SiO_x로 하였지만 이것에 한정하는 것은 아니다. 노광광을 투과하고, 막두께 및 굴절율이 균질한 막이라면 다른 막도 이용할 수 있다. 예컨대 지르코늄옥사이드, 몰리브덴실리사이드 또는 CrOF₃ 등이 있다. 또, 특히 SnO_x나 TiO_x 등과 같은 굴절율이 높은 막은 막두께(d)도 얇게 할 수 있고, 그 후 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴의 형성이 용이해지는 것이 바람직하다. 굴절율이 1.6 이상에서 그 막두께 효과가 나타난다. 또, 도전성막이라면 다음에 나타내는 레지스트의 EB묘화시에 차지업의 영향을 받는 일이 없으므로, 이 쉬프터막(13)은 도전성막인 것이 바람직하다. 도전막으로서는 ITO 등이 있다.

또, 내구성을 향상시키기 위해, 쉬프터막(13)을 피착한 후에 가열처리를 시행하였지만, 막두께(d)의 설정은 이 열처리 후의 막두께이다. 여기서는 열처리로서, 예컨대 200℃, 30분의 베이크를 행하였지만 이것에 한정하는 것은 아니다. 또, 이 막두께는 위상각을 결정하는 중요한 것이므로 열처리를 포함한 막형성 후 측정하고, 기준치 이내에 들어 있지 않는 경우는 제거 및 재형성하였다. 이 막두께 변동의 허용치는 치수 및 필요치수 정밀도에 의해 좌우되지만 일반적으로는 1% 정도이다. 평탄상에 쉬프터막(13)을 피착하므로 막두께 균일성을 취하기 쉽고, 또 에칭시의 로딩효과에 의한 치수마다에 위상각(막두께)이 변한다는 문제도 발생하지 않으므로 높은 해상도와 치수 정밀도를 용이하게 얻을 수 있었다. 여기서는 쉬프터막 형성법으로서 스퍼터링법을 이용하였지만, CVD(Chemical Vapor Deposition)법이나 도포형성법도 이용할 수 있다. 특히, 도포형성법은 막두께의 균일성이 좋다는 특징이 있고, 이 경우는, 예컨대 0.2%의 균일성으로 막형성하는 것도 가능하였다. 이것은 위상각 어긋남으로 환산하여 약 0.1°에 상당하는 정밀도가 높은 것이다. 또 위상쉬프터막의 막결함(핀홀결함이나 이물결함)을 검사하고, 결함이 검출된 경우는 쉬프터막을 재생, 재생성하였다. 초기의 단계에서 위상결함과 결부되는 결함대책이 가능해지므로 공정관리가 용이해진다.

다음에, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 쉬프터막(13)상에 전자선 레지스트(14)를 도포형성하고, 소망의 쉬프터 묘화패턴을 노광하였다. 쉬프터막(13)이 도전막이 아닌 경우는 이 전자선 레지스트(14)상에 수용성 도전막을 형성하고, 전자선 묘화시의 차지업 대책을 실시하였다. 이러한 대책을 실시하지 않으면 차지업에 의해 묘화패턴의 위치어긋남을 일으킨다. 본 실시형태에서는 도전막을 형성해 두었으므로 차지업에 의한 묘화위치 어긋남은 일으키지 않았다. 차지업을 방지하기 위해 필요한 도전율을 조사한 결과 시트 저항으로, 예컨대 50MΩ/㎠ 이하의 저항으로 억제하면 충분한 효과가 있다는 것이 명백해졌다.

다음에, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 레지스트 패턴(14a)을 형성하고, 그 후, 도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이, 이 레지스트 패턴(14a)을 에칭마스크로 하여 에칭에 의해 쉬프터막(13)을 가공하고, 또, 레지스트 패턴(14a)을 제거하여 도 5의 (e)에 나타내는 바와 같이, 쉬프터 패턴(13a)을 석영기판(1)상에 형성하였다. 이때, 쉬프터 패턴(13a)의 측면을 테이퍼 가공하여 두었 다. 테이퍼각은 약 60°로 하였다. 여기서 에지검출법으로 위상쉬프터 결핍 결함이나 나머지 결함을 검사하였다. 차광체가 이 쉬프터 패턴(13a)의 주변을 둘러싸고 있지 않으므로 에지검출법으로 쉬프터결함을 검사할 수 있으므로 간편하고 또 검출 정밀도가 높은 위상결함검사를 행할 수 있었다.

그 후, 도 5의 (f)에 나타내는 바와 같이, 조제예 1로 조제한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 레지스트막(2R)을 막두께 420㎚로 도포하고, 소망의 형상의 전자선 묘화를 행하였다. 이 노광시에도 쉬프터 패턴(13a)의 묘화시와 동일한 차지업 방지를 위한 도전막을 형성하는 것이 유효하다. 본 실시형태에서는, 예컨대 시트저항 30MΩ/㎠의 도전막을 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 레지스트막(2R)상에 피착하였다.

여기서는, 쉬프터막(13)의 외주부가 테이퍼 가공되어 있으므로 레지스트막 (2R)의 피복성이 좋고, 막두께 변동도 비교적 작기 때문에 차광체 패턴(2)의 치수정밀도가 높았다. 직접 단차상을 횡단하는 패턴은 없지만, 레지스트 막두께 변동의 영향은 넓은 범위에 미치므로 이 테이퍼가공의 효과는 크다. 여기서는 테이퍼각을 60°로 하였지만, 이것보다 값을 작게 하여, 보다 완만하게 하면 막두께 변동을 줄일 수 있다. 한편으로 정렬 여유를 갖게 한 후, 그 테이퍼부를 덮도록 차광패턴을 형성해 둘 필요가 있으므로 최소의 차광체 패턴폭이 제한된다. 최적의 테이퍼각은, 패턴최소룰 및 쉬프터와 그 차광체 패턴의 정렬 정밀도의 균형을 맞추어 결정된다.

그 후, 도 5의 (g)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 형성하였다. 또, 가열 혹은 DUV 조사 혹은 그 쌍방의 처리를 행하였다. 이 처리를 시행하므로써 차광체 패턴(2)의 노광광에 대한 조사내성을 높이는 것이 가능해진다.

이와 같이 형성한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 차광체 패턴(2)의 잔막두께 400㎚의 OD치를 측정한 결과, KrF 엑시머레이저광의 파장 248㎚에서 3.2이고, 투과율로 환산하면 0.063%였다. 또 ArF 엑시머레이저광의 파장 193㎚에서 4.0이며, 투과율로 환산하면 0.01%였다. 따라서, 이와 같이 하여 형성한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 차광체 패턴(2)은, KrF 및 ArF 엑시머레이저 노광용의 레벤손형 위상 쉬프트 마스크의 차광부로서 적당하다는 것이 명백해졌다.

또한, 조제예 3, 4로 조제한 미립자상 물질을 분산시킨 레지스트를 이용해도, 마찬가지로 레벤손형 위상 쉬프트 마스크를 형성할 수 있었다.

본 실시형태에 의한 위상쉬프트 마스크는 위상오차 0.5° 이내라는 극히 위상제어성이 높은 것이며, 그 치수 의존성도 없으므로, 패턴전사를 행했을 때의 치수정밀도 및 해상도를 높일 수 있었다. 또, 차광체 패턴(2)은 블랭크스 및 위상쉬프터와 큰 면적으로 접촉하고 있고 패턴박리 등의 결함도 발생하지 않았다. 또, 제조공정도, 금속막만을 차광체로 하는 통상의 마스크 제조방법에 비해 상대적으로 적으므로 수율도 높고, 또 TAT도 짧았다. TAT는 거의 반감시킬 수 있고, 수율은 상기 통상의 마스크의 제조방법의 30%에서 90%로 크게 개선할 수 있었다.

(실시형태 7)

본 실시형태의 마스크 제조방법을 도 6의 (a) ~ (e)를 이용하여 설명한다.

우선, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기와 동일하게 석영기판(blanks)(1)상에 감광성 쉬프터막(15)을 형성하였다. 감광성 쉬프터막(15)으로서는, 예컨대 유기 SOG(Spin On Glass)에 산발생제(photoacid generator)를 첨가한 것을 이용하였다. 산발생제로서는 TPS(트리페닐술포늄트리플레이트)를 이용하였지만 이것에 한정하는 것은 아니다. 감광성 쉬프터막(15)도 유기 SOG로 한정하지 않고, 노광광에 대하여 투명하고 조사내성이 있으며, 또 마스크 묘화시에 감광성을 갖는 것이면 된다. 여기서 이용한 감광성 쉬프터막(15)의 노광광(파장 193㎚)에 대한 굴절율은 1.58과 석영기판(1)의 굴절율 1.56과 큰 차는 없다. 이 때문에, 다중간섭을 저감할 수 있어 치수 정밀도상의 효과가 있다. 또, 석영기판(1)상에 도전막을 형성해 두는 것도 상기 실시형태 6과 마찬가지로, 연속하여 감광성 쉬프터막(15)의 묘화시에 차지업 방지의 효과가 있었다. 여기서는 도포에 의해 감광성 쉬프터막(15)을 형성하였지만, 광 CVD법 등과 같은 다른 방법을 이용해도 된다. 단, 도포형성법은 간편하고 결함발생도 적다는 우수한 특징이 있다. 감광성 쉬프터막(15)을 도포한 후, 예컨대 120℃의 열처리를 행하였다. 막 형성 후, 결함검사를 행하여 핀홀결함이나 이물결함 등이 없는 것을 확인하였다. 이들 결함이 있는 경우는 감광성 쉬프터막(15)을 제거하고, 재형성하였다.

이 감광성 쉬프터막(15)의 막두께(d)는, 후술의 250℃에서 행하고 있는 베이크 후에 λ/(2(n-1))가 되도록 보정을 가한 값으로 하였다. 여기서, 노광광의 파장을 λ, 베이크 후의 감광성 쉬프터막(15)의 노광파장에 대한 굴절율을 n으로 하였다.

다음에, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 감광성 쉬프터막(15)을 직접 전 자선 묘화하였다. 이 패턴묘화처리시에, 감광성 쉬프터막(15)상에는 수용성 도전막을 형성하고, 전자선 묘화시의 차지업 대책을 시행하였다. 이러한 대책을 시행하지 않으면 차지업에 의해 묘화패턴의 위치어긋남을 일으킨다. 본 실시형태에서는 도전막을 형성해 두었기 때문에 차지업에 의한 묘화위치 어긋남은 일으키지 않았다.

다음에, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 쉬프터 패턴(15a)을 형성하였다. 그 후, 노광광 조사내성의 향상 및 풍화방지를 목적으로 하기 위해 쉬프터 패턴(15a)에 대하여 가열처리하였다. 여기서는 열처리로서, 예컨대 250℃, 30분의 베이크를 행하였지만 이것으로 한정하는 것은 아니다. 고온으로 할 수록 내성이 향상된다. 또, 쉬프터 패턴(15a)의 막두께는, 위상각을 결정하는 중요한 것이므로 열처리 후 측정하고, 기준치 이내에 들어 있지 않는 경우는 제거 및 재형성하였다. 이 막두께변동의 허용치는 치수 및 필요치수 정밀도에 의해 좌우되지만 일반적으로는 1% 정도이다. 평탄상에 쉬프터 패턴(15a)을 피착하므로써 막두께 균일성을 취하기 쉽고, 또, 에칭시의 로딩효과에 의한 치수마다 위상각(막두께)이 변한다는 문제도 발생하지 않으므로 높은 해상도와 치수 정밀도를 용이하게 얻을 수 있었다. 그 후, 에지검출법으로 위상쉬프터 결핍 결함이나 나머지 결함을 검사하였다. 차광체가 이 쉬프터 패턴(15a)의 주변을 둘러싸고 있지 않으므로 에치검출법으로 쉬프터 결함을 검사할 수 있으므로 간편하며, 또, 검출 정밀도가 높은 위상결함검사를 행할 수 있었다. 이와 같이 하여 무결함으로 위상제어성이 우수한 위상쉬프터 패턴을 에칭공정 없이 도포, 베이크, 노광 및 현상공정만으로 형성할 수 있었다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 쉬프터 패턴(15a)을 형성할 때에, 레지스트 도포공 정 및 에칭공정을 불필요로 할 수 있으므로, 상기 실시형태 6 보다도 마스크 제조공정을 단축시킬 수 있다. 또, 재료비, 연료비 및 설비비를 삭감할 수 있으므로, 마스크의 비용을 저감할 수 있다.

그 후, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 조제예 1로 조제한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 레지스트막(2R)을 막두께 420㎚로 도포하고, 소망의 형상의 전자선 묘화를 행하였다. 이 노광시에도 쉬프터 패턴(15a)의 묘화시와 동일한 차지업 방지를 위한 도전막의 형성이 유효하다. 본 실시형태에서는, 예컨대 시트저항 40MΩ/㎠의 도전막을 레지스트막(2R)상에 피착하였다.

그 후, 도 6의 (e)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어진 차광체 패턴(2)을 형성하였다. 또한, 가열 혹은 DUV 조사 혹은 그 쌍방의 처리를 행하였다. 이 처리를 시행하므로써 차광체 패턴(2)의 노광광에 대한 조사내성이 높아졌다.

이와 같이 형성한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 차광체 패턴(2)의 잔막두께 400㎚의 OD치를 측정한 결과, KrF 엑시머레이저광에서도, ArF 엑시머레이저광에서도 상기 실시형태 6과 동일한 결과가 얻어졌다. 따라서, 본 실시형태 7의 경우도, 차광체 패턴(2)은, KrF 및 ArF 엑시머레이저 노광용의 레벤손형 위상쉬프트 마스크의 차광부로서 적당하다는 것이 명백해졌다. 또한 조제예 3, 4로 조제한 미립자상 물질을 분산시킨 레지스트를 이용해도, 마찬가지로 레벤손형 위상쉬프트 마스크를 형성할 수 있었다.

본 실시형태에 의하면, 상기 실시형태 6과 동일한 위상오차의 정밀도를 얻을 수 있고, 그 치수의존성도 없으므로, ArF 노광광으로 패턴 전사를 행했을 때, 높은 치수 정밀도 및 해상도를 얻을 수 있었다. 또, 이 경우의 차광체 패턴(2)은, 쉬프터 패턴(15a) 및 석영기판(1)과 큰 면적으로 접촉하고 있고 패턴박리 등의 결함도 발생하지 않았다. 또한, 마스크의 제조공정수는 상기 통상의 마스크의 제조방법에 비해 대폭으로 작고, 게다가 결함발생이 적은 도포, 베이크, 노광, 현상, 검사공정만으로 이루어져 있으므로(에칭공정이 없음) 수율도 높고, 또, TAT도 짧았다. 본 실시형태에서는, TAT는 약 1/3 저감할 수 있고, 수율은 상기 통상의 마스크의 제조방법의 30%에서 90%로 크게 개선시킬 수 있었다. 본 실시형태에서는, 예컨대 ArF 노광으로 하였지만, 쉬프터 패턴(15a)의 막두께를 KrF용으로 조정하면, KrF 노광으로도 유효하다는 것을 확인하였다.

(실시형태 8)

본 실시형태의 위상쉬프트 마스크의 제조방법을 도 7의 (a) ~ (f)에 의해 설명한다.

우선, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 상기와 동일한 석영기판(blanks)(1)상에 전자선 레지스트(14)를 도포 형성하고, 소망의 쉬프터 묘화패턴을 전자선(EB)에 의해 노광하였다. 이 전자선 레지스트(14)상에 수용성 도전막을 형성하고, 전자선 묘화시의 차지업 대책을 시행하였다. 이것에 의해, 상기 실실시형태 1 ~ 7과 마찬가지로, 차지업에 의한 묘화위치 어긋남을 방지할 수 있었다. 차지업을 방지하기 위해 필요한 도전율을 조사한 결과 시트저항으로, 예컨대 500MΩ/㎠ 이하의 저항으로 억제하면 충분한 효과가 있다는 것이 본 발명자들에 의 해 명백해졌다.

다음에, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 레지스트 패턴(14a)을 형성하고, 그 후, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 이 레지스트 패턴(14a)을 에칭 마스크로 하여 석영기판(1)을 에칭에 의해 가공하고, 또한, 레지스트 패턴(14a)을 제거하여, 도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 쉬프터 패턴(16)을 석영기판(1)상에 형성하였다. 이때, 가공에 의해 파넣는 막두께(d)는, 노광광의 파장을 λ, 석영기판(1)의 노광파장에 대한 굴절율을 n으로 했을 때에 λ/(2(n-1))가 되도록 설정하였다.

그 후, 도 7의 (e)에 나타내는 바와 같이, 조제예 1로 조제한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)로 이루어지는 레지스트막(2R)을 막두께 420㎚로 도포하고, 소망의 형상의 전자선 묘화를 행하였다. 이 노광시에도 쉬프터 패턴(16)의 묘화시와 마찬가지로 차지업 방지를 위한 도전막 형성이 유효하다. 본 실시형태에서는, 그때에, 예컨대 시트저항이 30MΩ/㎠의 도전막을 레지스트막(2R)상에 피착하였다.

그 후, 도 7의 (f)에 나타내는 바와 같이, 현상을 행하여 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 차광체 패턴(2)을 형성하였다. 또한, 상기와 같이 가열 혹은 DUV 조사 혹은 그 쌍방의 처리를 행하였다. 이 처리를 시행하므로써 차광체 패턴(2)의 노광광에 대한 조사내성을 높이는 것이 가능하다.

이와 같이 형성한 카본을 분산시킨 레지스트(Ⅰ)의 차광체 패턴(2) 잔막두께 400㎚의 OD치를 측정한 결과, KrF 엑시머레이저광에서도, ArF 엑시머레이저광에서도 상기 실시형태 6, 7과 동일한 결과가 얻어졌다. 따라서, 본 실실형태 8의 경우 도, 차광체 패턴(2)은, KrF 및 ArF 엑시머레이저 노광용의 레벤손형 위상쉬프트 마스크의 차광부로서 적당하다는 것이 명백해졌다. 또한, 조제예 3, 4로 조제한 미립자상 물질을 분산시킨 레지스트를 이용해도, 마찬가지로 레벤손형 위상쉬프트 마스크를 형성할 수 있었다.

본 실시형태에 의하면, 상기 실시형태 6과 동일한 작용, 효과가 얻어졌다. 즉, 패턴 치수 정밀도 및 해상도를 높일 수 있었다. 또, 차광체 패턴(2)의 박리 등과 같은 결함도 발생하지 않았다. 또, 마스크의 제조공정에서의 수율을 상기 통상의 마스크의 30%에서 90%로 대폭으로 향상시킬 수 있었다. 또한, 마스크 제조에서의 TAT를 통상의 마스크의 경우의 약 절반으로 단축할 수 있었다.

(실시형태 9)

본 실시형태에서는, 본 발명을, 예컨대 트윈 웰방식의 CMIS(Complementary MIS)회로를 갖는 반도체 집적회로장치의 제조방법에 적용한 경우에 대하여 도 8에 의해 설명한다.

도 8은, 그 제조공정 중에서 웨이퍼(5)의 요부단면도이다. 웨이퍼(5)를 구성하는 반도체 기판(5S)은, 예컨대 n^-형의 평면이 원형상의 Si 단결정으로 이루어진다. 그 상부에는, 예컨대 n웰(NWL) 및 p웰(PWL)이 형성되어 있다. n웰(NWL)에는, 예컨대 n형 불순물인 인 또는 As가 도입되어 있다. 또, p웰(PWL)에는, 예컨대 p형 불순물인 붕소가 도입되어 있다. n웰(NWL) 및 p웰(PWL)은, 예컨대 이하와 같이 하여 형성한다.

우선, 반도체기판(5S)상에 마스크 정렬용의 웨이퍼 정렬 마크를 형성한다. 이 웨이퍼 정렬 마크는 선택산화공정을 부가하여 웰 형성시에 작성할 수도 있다. 그 후, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(5S)상에 산화막(21)을 형성하고, 계속해서 이온주입 마스크용(mask for ion implantation)의 레지스트 패턴(22a)을 산화막(21)상에 형성한다. 그 후, 예컨대 인을 주입하였다. 이 이온주입 마스크용 레지스트 패턴(22a)의 형성에는, i선 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1에 기재된 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 i선용의 마스크(M)를 이용하였다.

여기서는, 최소 패턴폭이, 이 공정의 경우, 예컨대 2㎛로 크기 때문에, i선 리소그래피를 이용하였다. 웨이퍼(5)상의 레지스트 패턴(22a)으로서는, 예컨대 i선에 감도를 갖는 노볼락수지와 디아조나프토퀴논으로 이루어지는 비화학 증폭계의 포지티브형 레지스트를 이용하였다. 또, 상기 실시예 3, 4, 5 중 어느 하나로 작성한 마스크(M)를 이용해도, 마찬가지로 주입마스크용 레지스트 패턴(22a)을 형성할 수 있었다.

그 후, 애싱을 행하여 레지스트 패턴(22a)을 제거하고, 산화막(21)을 제거한 후, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(5S)상에 산화막(23)을 형성하고, 계속하여 주입마스크용의 레지스트 패턴(22b)을 산화막(23)상에 형성한다. 그 후, 예컨데 붕소를 주입하였다. 이 주입마스크용 레지스트 패턴(22b)의 형성에는, i선 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1에 기재된 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 i선용의 마스크(M)을 이용하였다.

여기서도, 최소 패턴폭이, 이 공정의 경우, 예컨대 2㎛로 크기 때문에, i선 리소그래피를 이용하였다. 웨이퍼(5)상의 레지스트 패턴(22b)으로서는, 예컨대 i선에 감도를 갖는 노볼락수지와 디아조나프토퀴논으로 이루어지는 비화학 증폭계의 포지티브형 레지스트를 이용하였다. 또, 상기 실시예 3, 4, 5 중 어느 하나로 작성한 마스크(M)를 이용해도, 마찬가지로 주입마스크용 레지스트 패턴(22b)을 형성할 수 있었다.

그 후, 레지스트 패턴(22b) 및 산화막(23)을 제거한 후 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(5S)의 주면(소자형성면)에, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지는 분리용의 필드 절연막(24)을 홈형 아이솔레이션형으로 형성하였다. 또한, 아이솔레이션방법으로서는 LOCOS(Local Oxidization of Silicon)법을 이용해도 된다. 이 아이솔레이션 제작시의 리소그래피에는, KrF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1에 기재된 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 마스크(M)를 이용하였다.

이 필드 절연막(24)으로 둘러싸인 활성영역에는, nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)가 형성되어 있다. nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)의 게이트 절연막(25)은, 예컨대 산화 실리콘막으로 이루어지며, 열산화법 등에 의해 형성되어 있다. 또, nMIS(Qn) 및 pMIS(Qp)의 게이트전극(26)은, 예컨대 저저항 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 형성막을 CVD법 등에 의해 퇴적한 후, 그 막을, ArF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1에 기재된 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 ArF 엑시머레이저용의 마스크(M)를 이용하여 리소그라피를 행하고, 그 후, 에칭 을 행하여 형성되어 있다. 이 때의 웨이퍼(5)상의 레지스트에는, 예컨대 아크릴수지계의 화학 증폭계 레지스트를 이용하였다. 또한, 이 게이트전극(26)은, KrF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 6 ~ 8 중 어느 하나에 기재된 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 레벤손형 위상쉬프트 마스크를 이용하여 리소그라피를 행해도 형성할 수 있었다. 단, 치수정밀도의 관계에서 ArF 엑시머레이저 노광쪽이 바람직하다. 또, 상기 실시형태 6, 7 혹은 8 기재의 위상 쉬프트 마스크를 이용하면 치수 정밀도가 더욱 향상하므로, 보다 바람직하다.

nMIS(Qn)의 반도체영역(27)은, 예컨대 인 또는 비소를, 게이트전극(26)을 마스크로 하여 반도체기판(5S)에 이온주입법 등에 의해 도입하므로써, 게이트전극(26)에 대하여 자기 정합적으로 형성되어 있다. 또, pMIS(Qp)의 반도체영역(28)은, 예컨대 붕소를, 게이트전극(26)을 마스크로 하여 반도체기판(5S)에 이온주입법 등에 의해 도입하므로써, 게이트전극(26)에 대하여 자기정합적으로 형성되어 있다. 단, 상기 게이트전극(26)은, 예컨대 저저항 폴리실리콘의 단체막으로 형성되는 것에 한정되지 않고 여러 가지로 변경 가능하며, 예컨대 저저항 폴리실리콘막상에 텅스텐실리사이드나 코발트실리사이드 등과 같은 실리사이드층을 설치하여 이루어지는, 이른바 폴리사이드 구조로 해도 되고, 예컨대 저저항 폴리실리콘막상에, 질화티탄이나 질화텅스텐 등과 같은 배리어 도체막을 통하여 텅스텐 등과 같은 금속막을 설치하여 이루어지는, 이른바 폴리메탈 구조로 해도 된다.

우선, 이러한 반도체기판(5S)상에, 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이, 예컨 대 산화실리콘막으로 이루어지는 층간 절연막(29a)을 CVD법 등에 의해 퇴적한 후, 그 상면에 폴리실리콘막을 CVD법 등에 의해 퇴적한다. 이어서, 그 폴리실리콘막을 KrF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1의 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 마스크(M)를 이용하여 리소그라피를 행하고, 에칭하여 패터닝한 후, 그 패터닝된 폴리실리콘막의 소정영역에 불순물을 도입하므로서, 폴리실리콘막으로 이루어지는 배선(30L) 및 저항(30R)을 형성한다. 이 패터닝시에 이용한 웨이퍼(5)상의 레지스트에는, 예컨대 KrF 엑시머레이저광에 감도를 갖는 페놀수지를 베이스수지로 한 화학 증폭계 레지스트를 이용하였다. 요구되는 패턴치수와 치수 정밀도가 게이트의 것보다 완만하므로, ArF 엑시머레이저 노광보다 노광비용이 싼 KrF 엑시머레이저 노광을 이용하여 비용을 삭감하였다. ArF 엑시머레이저 노광을 이용하거나, KrF 엑시머레이저 노광을 이용하는가의 판단은, 필요한 최소치수와 요구치수 정밀도 및 그 공정에 드는 비용의 균형을 맞추어 결정한다.

그 후, 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이, 반도체기판(5S)상에, 예컨대 산화실리콘막으로 이루어지는 층간절연막(29b)을 CVD법 등에 의해 퇴적한 후, 층간절연막(29a, 29b)에 반도체영역(27, 28) 및 배선(30L)의 일부가 노출하는 콘택트홀(31)을 KrF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 2의 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 하프톤형 위상쉬프트 마스크를 이용하여 리소그라피를 행하고, 에칭하여 천공한다. 이 패터닝처리시에 웨이퍼(5)상의 레지스트에는, 예컨대 KrF 엑시머레이저광에 감도를 갖는 페 놀수지를 베이스수지로 한 화학증폭계 레지스트를 이용하였다.

여기서는 콘택트홀(31)의 홀 지름이, 예컨대 0.18㎛였으므로, KrF 엑시머레이저 노광을 이용하였지만, 예컨대 0.15㎛보다 작은 홀 지름이 필요한 경우는 ArF 엑시머레이저 노광을 이용하는 것이 바람직하다. KrF 엑시머레이저 노광에서는 0.15㎛보다 작은 홀 지름을 안정하게 해상하는 것이 곤란하기 때문이다.

또한, 반도체기판(5S)상에, 예컨대 티탄(Ti), 질화티탄(TiN) 및 텅스텐(W)으로 이루어지는 금속막을 스퍼터링법 및 CVD법 등에 의해 순차 퇴적한 후, 그 금속막을 KrF 엑시머레이저 축소투영 노광장치 및 상기 실시형태 1의 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 마스크(M)를 이용하여 리소그라피를 행하고, 에칭하므로써, 도 8의 (f)에 나타내는 바와 같이, 제1층 배선(32)을 형성한다. 이 패터닝시의 웨이퍼(5)상의 레지스트에는, 예컨대 KrF 엑시머레이저광에 감도를 갖는 페놀수지를 베이스수지로 한 화학 증폭계 레지스트를 이용하였다. 이 이후에는, 제1층 배선(32)과 마찬가지로 제2층 배선 이후를 형성하고, 반도체 집적회로장치를 제조한다. 여기서는 배선피치가, 예컨대 0.36㎛였으므로, KrF 엑시머레이저 노광을 이용하였지만, 해상도의 관계로부터, 예컨대 0.3㎛보다 배선피치 패턴을 형성하는 경우는 ArF 엑시머레이저 노광을 이용한다.

커스텀 LSI(custom_made LSI) 제품에서는, 특히 제1층 배선(32)을 중심으로 마스크디버그가 행해지는 경우가 많다. 제1층 배선(32)으로의 마스크 공급 TAT의 속도가 제품개발력을 결정하고, 또 필요한 마스크 매수도 많아지므로, 이 공정에 본 발명을 적용하는 것은 효과가 특히 크다. 또, 제2층 배선에서의 최소패턴치수 는, 예컨대 0.35㎛(패턴피치는, 예컨대 0.8㎛)로 노광파장(0.248㎛)에 비해 충분히 굵은 것이었다. 그래서, 거기에는 본 발명의 상기 실시형태 1의 카본을 분산시킨 레지스트로 이루어지는 차광체 패턴(2)을 갖는 KrF 엑시머레이저용의 마스크(M)를 적용하였다.

본 발명의 카본으로 대표되는 미립자상 물질을 함유하는 차광체 패턴(2)을 갖는 마스크(M)를 이용하므로서, i선, KrF, ArF 중 어느 하나에도 대응 가능하였던 것으로부터, 치수에 따라 적절한 광원 및 노광장치를 이용하면 되므로, 비용삭감에 도움이 되었다. 게다가, 상기 통상의 마스크보다 비용을 낮추고, 또 TAT를 단축시킬 수 있었다. 또한, 카본으로 대표되는 미립자상 물질을 함유하는 차광체 패턴(2)을 갖는 마스크(M)는, 노광광에 대하여 안정하며, 커스텀 LSI를 300만개 생산하는데 상당하는 노광량인 700J/㎠의 KrF 엑시머레이저광을 조사한 후에도, 투과율 및 마스크(M)상의 차광체 패턴(2)의 형상은 변화하지 않았다.

이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

예컨대 마스크상의 차광체 패턴을 필링(peeling)에 의해 제거해도 된다. 즉, 접착테이프를 차광체 패턴에 부착한 상태에서 박리하므로써, 차광체 패턴을 제거해도 된다.

또, 상기 실시형태 9에서는, CMIS 회로를 갖는 반도체장치의 제조방법에 본 발명을 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고 여러가지로 변 경 가능하며, 예컨대 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory) 또는 플래시메모리(EEPROM; Electric Erasable Programmable Read Only Memory) 등과 같은 메모리회로를 갖는 반도체장치, 마이크로 프로세서 등과 같은 논리회로를 갖는 반도체장치 혹은 상기 메모리회로와 논리회로를 동일 반도체기판에 설치하고 있는 혼재형의 반도체장치에도 적용할 수 있다.

이상의 설명에서는 주로 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 그 배경이 된 이용분야인 반도체장치의 제조방법에 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 그것에 한정되지 않고, 예컨대 액정패널, 디스크 어레이, 자기디스크 헤드 또는 마이크로머신의 제조방법에도 적용할 수 있다.

본원에 의해 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해 얻어진 효과를 간단히 설명하면, 이하와 같다.

(1) 본 발명에 의하면, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하므로써, 노광광의 파장이 100㎚ ~ 수백㎚의 영역에서 충분한 차광성을 얻는 것이 가능해진다.

(2) 본 발명에 의하면, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하므로써, 그 차광성이 장시간의 사용시에도 변화하지 않는 높은 내광성을 갖는 포토마스크를 얻는 것이 가능해진다.

(3) 본 발명에 의하면, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하므로써, 포토마스크의 마스크 패턴의 형성시 에칭 공정을 없앨 수 있으므로, 포토마스크의 제조시간을 단축하는 것이 가능해진다.

(4) 상기 (3)에 의해, 상기 포토마스크를 이용한 노광처리에 의해 반도체장치를 개발 또는 제조하므로써, 반도체장치의 개발기간 또는 제조시간을 단축하는 것이 가능해진다.

(5) 본 발명에 의하면, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하므로써, 포토마스크의 마스크 패턴 형성시 에칭공정을 없앨 수 있으므로, 포토마스크의 비용을 저감하는 것이 가능해진다.

(6) 상기 (5)에 의해, 상기 포토마스크를 이용한 노광처리에 의해 반도체장치를 제조하므로써, 반도체장치의 비용을 저감하는 것이 가능해진다.

(7) 본 발명에 의하면, 상기 포토마스크를 이용하므로써, 소량 다품종의 반도체장치를 단시간에 개발할 수 있고, 또, 저비용으로 제조하는 것이 가능해진다.

Claims

유리기판상에, 미립자상 물질과 바인더와 광흡수성분을 적어도 포함하는 차광체 패턴을 가지고, 상기 차광체 패턴 중의 상기 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 유리기판이 부분적으로 노광광의 위상을 반전하는 위상쉬프터(phase shifter)의 구조를 가지며, 상기 위상쉬프터상에 상기 미립자상 물질과 바인더와 광흡수성분을 적어도 포함하는 차광체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴중에는 입자지름이 다른 복수의 미립자상 물질이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 미립자상 물질의 노광광에 대한 굴절율이, 상기 바인더와는 다른 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 미립자상 물질이 무기물인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 미립자상 물질이 카본인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴의 투과율이, 노광파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서 16% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴의 투과율이, 노광파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서 16% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴의 투과율이, 노광파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서 1% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴의 투과율이, 노광파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서 1% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 미립자상 물질의 입자지름이 200㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 1항에 있어서,

상기 차광체 패턴에서의 상기 미립자상 물질의 함량이, 10% 이상, 99% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 2항에 있어서,

상기 위상쉬프터가 도포형성 유리인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제 2항에 있어서,

상기 위상쉬프터가 상기 유리기판을 파넣는 구조로 달성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
유리기판상에, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정과, 상기 막을 노광하는 공정과, 상기 막을 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 갖고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
부분적으로 노광광의 위상을 반전하는 위상쉬프터의 구조와, 상기 노광광이 투과하는 것을 차단하는 차광체를 투명한 마스크 기체에 갖는 포토마스크의 제조방법에 있어서, 상기 마스크 기체상에 감광성 유리를 형성하는 공정, 그 감광성 유리를 노광, 현상하여 위상쉬프터를 형성하는 공정, 그 위상 쉬프터상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 노광, 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 갖고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
부분적으로 노광광의 위상을 반전하는 위상쉬프터의 구조와, 상기 노광광이 투과하는 것을 차단하는 차광체를 투명한 마스크기체에 갖는 포토마스크의 제조방법에 있어서, 상기 마스크기체상에 도포유리막을 형성하는 공정, 그 도포유리막상에 레지스트를 도포하는 공정, 그 레지스트를 노광, 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 그 레지스트 패턴을 마스크로 도포유리막을 에칭하는 공정, 그 레지스트패턴을 제거하여 위상쉬프터 패턴을 형성하는 공정,

그 위상쉬프터 패턴상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 노광, 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 갖고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
부분적으로 노광광의 위상을 반전하는 위상쉬프터의 구조와, 상기 노광광이 투과하는 것을 차단하는 차광체를 투명한 마스크기체에 갖는 포토마스크의 제조방법에 있어서, 상기 마스크기체상에 레지스트를 도포하는 공정, 그 레지스트에 소망의 쉬프터패턴을 노광, 현상하여 레지스트패턴을 형성하는 공정, 그 레지스트패턴을 마스크로 마스크기체를 가공하는 공정, 그 레지스트패턴을 제거하여 위상쉬프터패턴을 형성하는 공정, 그 위상쉬프터패턴상에 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정, 그 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 노광, 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 갖고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 16항에 있어서,

노광위치 정렬을 행하기 위한 기준마크를 금속막으로 미리 상기 마스크기체상에 형성해 두고, 그 기준마크의 위치를 참조하여 쉬프터 패턴의 형성을 위한 노광처리와, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막으로 이루어지는 차광체 패턴의 형성을 위한 노광처리를 행하는 것을 특징으로 한 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 미립자상 물질이 무기물인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 미립자상 물질이 카본인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

노광파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서의 상기 차광체 패턴의 투과율이 16% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

노광파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서의 상기 차광체 패턴부의 투과율이 16% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

노광파장 100㎚ 이상, 500㎚ 이하에서의 상기 차광체 패턴의 투과율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

노광파장 100㎚ 이상, 700㎚ 이하에서의 상기 차광체 패턴의 투과율이 1% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 노광하는 공정은, 전자선에 의한 묘화인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

차지업 방지처리를 시행하여 쉬프터 패턴 및 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막으로 이루어지는 차광체 패턴을 형성하기 위한 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
제 15항에 있어서,

상기 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 차광체 패턴의 형성 후에, 상기 차광체 패턴에 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
피가공 기판상에 감광성 조성물로 이루어지는 막을 형성하는 공정, 소정의 패턴이 형성된 제 15항에 기재된 포토마스크를 통하여 상기 감광성 조성물로 이루어지는 막을 노광하는 공정, 상기 감광성 조성물로 이루어지는 막을 현상하므로써, 상기 피가공 기판상에 감광성 조성물의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
제 29항에 있어서,

노광광의 파장이 100㎚ 이상, 700㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
제 29항에 있어서,

상기 현상에서 수성 알카리 현상액을 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
제 29항에 있어서,

반도체 기판상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 상기 레지스트 패턴을 기초로, 상기 반도체기판을 에칭 가공하는 공정, 혹은 이온을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
마스크 기체상에, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정과, 상기 막을 노광하는 공정과, 상기 막을 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 갖고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지고, 상기 마스크기체에 에너지를 공급하므로써 바인더를 저감하고, 상기 차광체 패턴 중에서, 상기 미립자상 물질쪽이, 상기 바인더 보다도 상대적으로 많아지도록 구성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
마스크 기체상에, 미립자상 물질과 바인더를 적어도 포함하는 막을 형성하는 공정과, 상기 막을 노광하는 공정과, 상기 막을 현상하여, 노광과 현상 스텝의 뒤에 남아있는 적어도 얼마간의 미립자상 물질을 포함하는 차광체 패턴을 형성하는 공정을 가지고, 상기 차광체 패턴 중의 미립자상 물질이 현상된 포토마스크 중의 미립자상 물질을 통해서 노광광의 전달을 실질적으로 제한하는 노광광을 산란하는 성질을 가지고, 상기 마스크 기체에 에너지를 공급하므로써 바인더를 제거하고, 상기 차광체 패턴을 상기 미립자상 물질로 구성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.