KR101100481B1

KR101100481B1 - 다계조 포토마스크, 그 제조 방법 및 패턴 전사 방법

Info

Publication number: KR101100481B1
Application number: KR1020090015622A
Authority: KR
Inventors: 미찌아끼 사노; 가즈히사 이무라
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2011-12-29
Also published as: KR20090092238A; KR101168558B1; JP2009230126A; JP5336226B2; KR20110081126A

Abstract

다계조 포토마스크는, 투명 기판(11) 상에 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역), 제2 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역) 및 투광 영역 D를 갖는다. 제1 반투광 영역 B 및 제2 반투광 영역 C의 반투광막은, 막 두께가 서로 다른 실질적으로 동일 조성의 막에 의해 구성되어 있으며, 서로 막 두께 및 노광광에 대한 투과율이 서로 다르며, 노광광의 투과율이 모두 10％∼70％이며, 또한, 양자는 10％ 이하의 투과율 차를 갖는다.

다계조 포토마스트, 투명 기판, 반투광 영역, 패턴 전사

Description

다계조 포토마스크, 그 제조 방법 및 패턴 전사 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 포토리소그래피 공정에서 사용되는 다계조의 포토마스크에 관한 것이다.

종래부터, 액정 장치 등의 전자 디바이스의 제조에서는，포토리소그래피 공정을 이용하고, 에칭되는 피가공층 상에 형성된 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 소정의 노광 조건 아래에서 노광을 행하여 패턴을 전사하고, 상기 레지스트막을 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피가공층을 에칭한다.

계조 마스크로서는, 일본 특허 공개 평7-49410호 공보에 개시되어 있는 것이 알려져 있다. 이 계조 마스크는, 투과율이 실질적으로 0％와 100％를 포함하는 적어도 3개의 영역을 포함하는 것으로서, 투명 기판 상에 크롬 화합물을 투과율이 0％로 되는 막 두께로 균일하게 성막하고, 소정 영역의 크롬 화합물막을 에칭에 의해 제거하고, 남은 크롬 화합물막의 소정 영역의 막 두께를 중간의 소정 투과율(반투광부)로 되는 막 두께로 에칭함으로써 제작된다.

그러나, 상기 방법에서는, 크롬 화합물에 의해, 차광부와 반투광부를 형성하기 위해서, 차광부의 차광성(일반적으로 광학 농도 3.0 이상이 필요로 되어 있음)을 충족하기 위한 막 두께가 크게 되어, 패턴의 높이(정확하게는 어스펙트비)가 크게 된다. 이 때문에, 패턴의 전사 정밀도가 열화된다고 하는 문제가 있다.

또한，노광광을 차광하는 차광 영역과, 노광광을 투과하는 투광 영역과, 노광광의 일부를 투과하는 반투광 영역을 갖는 다계조 포토마스크(멀티톤 마스크 또는 그레이톤 마스크라고 하는 경우도 있음)에서는，마스크 유저의 목적이나 용도, 또는 마스크 유저가 이용하는 노광 환경에 따라서, 다양한 노광광 투과율의 것이 필요로 된다.

한편，발명자들은, 4계조 이상의 다계조 마스크가, 전자 디바이스의 제조에 유용한 것을 인식하고, 이와 같은 다계조 포토마스크의 용도 및 제조 방법을 검토하여 왔다. 이 4계조 이상의 다계조 포토마스크에서는，투과율이 서로 다른 2종류 이상의 반투광부를 갖는다. 이와 같은 복수의 반투광부의 투과율은, 상기 포토마스크의 용도에 따라 서로 다르기 때문에，포토마스크 블랭크를 준비함에 있어서는, 서로 다른 투과율을 갖는 다양한 막을 준비할 필요가 있어, 생산 재고가 번잡하게 될 뿐만 아니라, 코스트를 상승시키는 문제가 고려된다. 또한，다계조 포토마스크에서, 반투광 영역의 노광광 투과율이 비교적 높은 것(예를 들면 40％ 이상)인 경우에는, 반투광 영역을 구성하는 반투과막의 막 두께가 얇게 된다. 이와 같은 얇 은 막에서, 투과율이 서로 다른 2종류의 반투광부를 형성하기 (차광부 및 투광부를 포함하여 4계조 이상으로 되기) 위해서는, 막 두께 자체가 작은 2개의 막에서, 정치하게 막 두께의 면내 변동을 억지하여, 소정의 허용 범위 내의 투과율로 되도록, 쌍방의 성막 제어를 행하여만 되어, 매우 곤란하다. 또한，2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서, 마스크 유저가 이 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 노광하여 원하는 레지스트 단차를 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있도록 하기 위해서는, 더욱 정치한 성막 제어를 행하여만 한다.

투과율이 서로 다른 2종류의 반투광부에서, 서로 다른 성막 재료를 이용한, 서로 다른 막 구성으로 하면, 원하는 투과율을 얻기 위한 막 두께를 조정할 수 있어，막 두께의 면내 변동의 영향을 어느 정도 경감하는 것이 가능하다고 생각된다. 그러나 이 경우, 성막 공정이 증가할 뿐만 아니라, 그에 수반하는 결함의 발생율이나 검사 부하가 증대한다고 하는 불편함이 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서도, 상기 포토마스크를 이용하여 패턴을 전사하였을 때, 원하는 레지스트 단차를 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있는 다계조 포토마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막을 각각 패턴 가공함으로써, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 반투광 영역은, 서로 상기 노광광의 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제 2 반투광부를 갖고，상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료에 의해 형성된, 노광광의 투과율이 10％∼70％의 막으로 구성되어 있으며, 또한, 상기 제1 반투광부와 제2 반투광부에는 막 두께 또는 막질의 차이에 따라 투과율 차가 있음으로써, 적어도 4계조를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한，양자의 투과율 차는, 1％ 이상, 보다 바람직하게는 2％ 이상이다.

이 구성에 의하면, 반투광 영역에, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료에 의해 형성된 막재를 이용하고, 노광광의 투과율이 서로 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성함으로써, 2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서도, 원하는 레지스트 단차를 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 이 경우에서는，제1 및 제2 반투광부의 막은, 실질적으로 조성이 동일한 성막 재료를 이용하여, 한 번의 성막 공정에 의해 형성할 수 있으므로, 막간에 조성이 서로 다른 막 계면이 존재하지 않는다. 또한，제1 및 제2 반투광부의 막은, 거의 조성이 동일하므로, 파장 의존성의 차이를 고려할 필요는 없어, 얻고자 하는 레지스트 패턴을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 또한，이 구성은, 하나의 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 대하여, 성막 공정을 부가하는 일 없이 제조할 수 있다.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는，상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부의 투과율 차가 10％ 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 7％ 이하이다.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는，상기 반투과막은, 금속 실리사이드를 함유하는 것인 것이 바람직하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법은, 투명 기판 상에, 적어도 노광 광을 일부 투과시키는 반투과막과, 상기 노광광을 차광하는 차광막을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 반투과막 및 상기 차광막을 각각 패턴 가공하는 공정을 갖고，상기 반투과막을 패턴 가공하는 공정에서, 상기 반투과막의 일부의 영역에 대하여 상기 일부의 영역과는 별도의 영역에 대한 것과는 다른 표면 처리를 실시함으로써, 제1 반투광부와, 상기 제1 반투광부와 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광부를 형성하여, 적어도 4계조를 갖는 다계조 포토마스크를 얻는 것을 특징으로 한다.

이 방법에 의하면, 반투광막의 서로 다른 영역에 서로 다른 표면 처리를 실시함으로써, 실질적으로 조성이 동일한 막 재료를 이용한, 노광광의 투과율이 서로 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성하는 것이 가능하며, 2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서도, 원하는 레지스트 단차를 갖는 레지스트 패턴을 얻을 수 있다. 여기에서 서로 다른 표면 처리란, 처리 방법이 서로 다른 경우나, 처리 조건(처리 시간이나 처리 횟수, 처리 온도 등)이 서로 다른 경우를 포함한다. 특히, 처리 조건이 서로 다른 것에 의하면, 원하는 투과율 차를 정치하게 얻는 것이 용이하게 되어 바람직하다. 이 경우에서는，제1 및 제2 반투광부의 막에, 실질적으로 조성이 동일한 막 재료를 이용하고 있으므로, 막간에 조성이 서로 다른 막 계면이 존재하지 않는다. 또한，제1 및 제2 반투광부의 막은 실질적으로 조성이 동일하거나, 또는 근사하므로, 제1, 제2 반투광부에 서로 다른 막재를 사용할 때와 같이, 양자간의 파장 의존성의 차이를 고려할 필요는 없어, 얻고자 하는 레지스트 패턴을 보다 정확하게 예측할 수 있다. 표면 처리의 종류에 따라서는 표 면 처리의 처리량과 투과율의 변화는 리니어한 관계로 되기 때문에, 원하는 투과율을 얻기 위한 공정이나 조건 내리기가 간편하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 표면 처리는, 약액에 의한 화학적 표면 처리인 것이 바람직하다.

또는, 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 표면 처리는, 에너지 선의 조사인 것이 바람직하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 포토마스크 블랭크는, 상기 투명 기판 상에, 적어도 상기 반투과막과, 상기 차광막을 순서대로 형성한 것인 것이 바람직하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 상에 제1 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제1 차광막 패턴을 형성하고，상기 제1 레지스트 패턴 또는 상기 제1 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투과막을 에칭하여 투광 영역을 형성하는 제1 포토리소그래피 공정과, 상기 제1 차광막 패턴의 소정 영역 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제1 반투광부를 형성하는 제2 포토리소그래피 공정과, 상기 제1 차광막 패턴의 상기 소정 영역과 다른 영역 상에 제3 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제2 반투광부를 형성하는 제3 포토리소그래피 공정을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 표면 처리는, 상기 제2 포토리소그래피 공정에 의해 노출된 제1 반투광부에 대하여 행하는, 및/또는 상기 제3 포토리소그래피 공정에 의해 노출된 제2 반투광부에 대하여 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는，상기 표면 처리는, 상기 제2 포토리소그래피 공정 및/또는 상기 제3 포토리소그래피 공정에서의 레지스트 패턴 제거와 함께 행해지는 것이 바람직하다. 특히, 표면 처리가 약액에 의한 경우에 유리하다.

본 발명의 패턴 전사 방법은, 상기 다계조 포토마스크를 이용하여, 노광기에 의한 노광광을 조사함으로써 상기 다계조 포토마스크의 전사 패턴을 피가공층에 전사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 일부 투과시키는 반투과막과, 상기 노광광을 차광하는 차광막을 각각 패턴 가공함으로써, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 반투광 영역은, 서로 상기 노광광의 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖고，상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료에 의해 형성된 막에 의해 구성되어 있고, 상기 노광광의 투과율이 모두 10％∼70％인 것이 바람직하며 또한, 양자는 10％ 이하의 투과율 차를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여, 본 발명의 다계조 포토마스크는, 적어도 4계조를 가지므로, 다양한 투과율의 반투광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 여러 종류 준비할 번잡함이 없어, 2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서도, 원하는 레지스트 단차를 갖는 레지스트 패턴을 비교적 간편한 프로세스에 의해 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

통상적으로，투과율이 서로 다른 2개 이상의 반투광부를 형성하고자 하면，각각의 반투광부에서 서로 다른 막을 사용하거나，또는, 각각의 반투광부에서 적층수가 서로 다른 막을 사용하는 것이 고려된다. 그러나, 서로 다른 막을 사용하는 경우에는, 에칭 공정이 증가하여 복잡하게 되어, 막간의 에칭 선택성을 고려할 필요가 생기기 때문에, 막 재료가 제약되게 된다. 또한，적층 수가 서로 다른 막을 사용하는 경우에는, 적층 부분에 막의 계면이 형성되기 때문에, 이 부분에서의 노광광의 반사에 의한 투과율에의 영향을 고려해야 한다. 즉, 달성할 2개의 투과율을 제어하는 시뮬레이션이 복잡하게 되어, 조건 내리기를 위한 공정이 증가하게 된다. 또한，반투광부를 구성하는 막의 노광광 투과율은, 통상적으로 파장 의존성을 갖기 때문에, 노광기의 차이에 따라 서로 다른 파장 특성의 광원이 이용되면, 서로 다른 투과율을 나타내게 된다. 따라서，서로 다른 막을 사용하거나, 적층 수가 서로 다른 막을 사용하는 경우에는, 노광기의 파장 특성에 따라서, 각 반투광부의 막의 투과율을 미리 맞춰 넣을 필요가 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 노광기를 이용하는 경우에는, 상호의 피전사체 패턴이 허용 범위 이내의 변동에 의해 생산 가능한지의 여부를 고려할 필요가 있다.

본 발명자들은, 반투광부를 구성하는 반투과막의 재질에 대하여 예의 검토한 결과, 패터닝 공정에서의 포토리소그래피 시에, 적절한 표면 처리를 실시함으로써, 복수의 투과율을 선택적으로 얻을 수 있는 재질이 있는 것에 주목하고, 이와 같은 재료를 이용하여 포토리소그래피에서의 공정에 의해 표면 처리를 행함으로써, 투과율이 서로 다른 2개 이상의 반투광부를 형성할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 하기에 이르렀다.

즉, 본 발명의 골자는, 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막을 각각 패턴 가공함으로써, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비하고，상기 반투광 영역은, 서로 상기 노광광의 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖고，상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료에 의해 형성된 노광광의 투과율이 10％∼70％의 막에 의해 구성되며, 또한, 상기 제1 반투광부와 제2 반투광부에는 막 두께 또는 막질의 차이에 의해 10％ 이하의 투과율 차가 있는 것이다. 이와 같은 적어도 4계조를 갖는 다계조 포토마스크에 의해, 2종류 이상의 반투광부의 투과율 차가 작은 경우에서도, 원하는 레지스트 단차도 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.

이와 같이, 반투광 영역에, 실질적으로 조성이 동일한 막 재료를 이용하여, 표면 처리에 의해 노광광의 투과율이 서로 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성함으로써, 노광광의 투과율이 모두 10％∼70％이며, 또한, 양자의 투과율 차가 10％ 이하를 실현할 수 있다. 이 경우에서는，제1 및 제2 반투광부의 막에, 실질 적으로 조성이 동일한 막 재료를 이용하고 있으므로, 막간에 조성이 서로 다른 막 계면이 존재하지 않는다. 또한，표면 처리는, 포토리소그래피에 의해 통상적으로 행해지는 공정을 이용한다. 이 표면 처리의 처리량과 투과율은 통상적으로 리니어한 관계로 되기 때문에, 원하는 투과율을 얻기 위한 공정이나 조건 내리기가 간편하다. 또한，제1 및 제2 반투광부의 막은 실질적으로 조성이 동일 (기본적으로 동일 소재) 하므로, 파장 의존성의 차이를 고려할 필요는 없어, 얻고자 하는 레지스트 패턴을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

본 발명은, 특히 반투광부의 투과율이 높은 다계조 마스크 제품(예를 들면, 40％ 이상)에서 매우 유용하며, 또한，2개의 반투광부의 투과율의 차이가 작은(예를 들면, 10％ 이하인) 경우에 특히 유용하다. 이것은, 본 발명의 표면 처리에 의하면, 투과율 차의 미세 조정이 용이한 것 외에, 투과율 차의 추가 조정이 가능하기 때문이다. 이것은, 제1, 제2 반투광부에 서로 다른 막을 이용하는 경우에 비하여 매우 유리하다.

본 발명에 따른 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막에 의해, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 구성하는 전사 패턴을 구비한다. 그리고, 반투광 영역은, 서로 노광광의 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖고，제1 반투광부 및 제2 반투광부는, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료로 이루어지는 막에 의해 구성되어 있다. 이 성막은, 실질적으로 한번에 행할 수 있기 때문에, 복수의 서로 다른 막을 형성하는 경우에 비하여, 효율적일 뿐만 아니라, 결함 발생의 확률 이 높지 않다.

투명 기판으로서는, 글래스 기판 등을 예를 들 수 있다. 또한，노광광을 차광하는 차광막으로서는, 크롬막 등의 금속막, 실리콘막, 금속산화막, 몰리브덴 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막 등을 예로 들 수 있다. 또한，차광막 상에는 반사 방지막을 적층하는 것이 바람직하며, 반사 방지막으로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 등을 예로 들 수 있다. 노광광을 일부 투과시키는 반투과막으로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화 질화탄화물 또는, 금속 실리사이드 등을 이용할 수 있다. 특히, 몰리브덴 실리사이드(MoSix)막과 같은 금속 실리사이드막 등이 바람직하다. MoSix는, LSI용 포토마스크의 위상 시프터로서 다용되는 MoSiON이나, MoSiN 등과 비교하여, 알칼리 등의 약액에 의해 막 두께를 조정하는 경우에는 미세 조정을 행하기 쉬어, 보다 유효하다.

반투광 영역은, 서로 노광광의 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖는다. 또한，제1 반투광부 및 제2 반투광부는, 실질적으로 동일 조성의 성막 재료에 의한, 동일, 또는 (표면 처리에 의해 표면 개질하는 경우이어도) 근사하는 조성의 막에 의해 구성되어 있다. 여기에서, 실질적으로 동일 또는 근사 조성의 막이란, 동일한 성막 재료로 형성되며, 표면 처리에 의해 표면에 개질층이 형성되는 경우를 포함한다. 또한，제1 반투광부 및 제2 반투광부에 대해서는, 노광광의 투과율이 모두 10％∼70％, 바람직하게는 20∼60％이며, 또한, 양자의 투과율 차가 10％ 이하, 바람직하게는 7％ 이하이다.

또한，여기서는, 다계조 포토마스크로서, 차광 영역, 반투과막의 두께를 2개 로 한(제1 반투광부 및 제2 반투광부) 2개의 반투광 영역 및 투광 영역의 4계조를 갖는 경우에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명은, 반투과막의 두께를 3개 이상으로 하여 3개 이상의 반투광 영역을 형성한 5계조 이상을 갖는 다계조 포토마스크에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

전술한 다계조 포토마스크는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 상에 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역), 제2 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역) 및 투광 영역 D를 갖는다. 이와 같은 다계조 포토마스크는, 예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 C 및 제2 반투광 영역 B에서, 투명 기판(11) 상에 반투과막(14)이 형성되고, 차광 영역 A의 반투과막(14) 상에 차광막(12) 및 반사 방지막(13)이 형성되고, 제1 반투광 영역 C의 반투과막(14)의 두께가 얇고, 제2 반투광 영역 B의 반투과막(14)의 두께가 두꺼운 구조이다. 이와 같은 구성의 다계조 포토마스크는, 4계조의 레지스트 패턴을 형성하는 포토마스크이다.

이와 같은 막 두께가 서로 다른 복수의 영역을 갖는 반투과막을 갖는 다계조 포토마스크는, 이하와 같이 제작할 수 있다. 투명 기판 상에 노광광을 일부 투과시키는 반투과막과, 노광광을 차광하는 차광막을 순차적으로 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하고, 차광막 및 반투과막을 각각 패턴 가공한다. 반투과막을 패턴 가공할 때에, 반투과막의 일부의 영역과, 이 일부의 영역과는 다른 영역에 대하여 서로 다른 표면 처리를 실시함으로써, 제1 반투광부와, 제1 반투광부와 다른 막 두께 및 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광부를 형성한다.

또한，반투과막의 일부의 영역과, 다른 영역에 대하여 서로 다른 표면 처리를 실시한다는 것은, 2개의 영역에 각각의 표면 처리를 실시하는 경우, 또는 한 쪽의 영역에만 표면 처리를 실시하는 경우를 포함하는 것으로 한다.

도 1에 도시한 구조를 제조하는 경우, 차광막 상에 제1 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제1 차광막 패턴을 형성하고，상기 제1 레지스트 패턴 또는 상기 제1 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투과막을 에칭하여 투광 영역을 형성하는 제1 포토리소그래피 공정과, 상기 제1 차광막 패턴의 소정 영역 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제1 반투광부를 형성하는 제2 포토리소그래피 공정과, 상기 제1 차광막 패턴의 상기 소정 영역과 다른 영역 상에 제3 레지스트 패턴을 형성하고，상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 제2 반투광부를 형성하는 제3 포토리소그래피 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 예에서，반투과막에 표면 처리를 실시하여 제1 투광부와 제2 투광부 사이에 막 두께 차를 만든다. 이 표면 처리는, 제2 포토리소그래피 공정에 의해 노출된 제1 반투광부에 대하여 행할 수 있다. 즉, 제2 포토리소그래피 공정에 의해 제1 반투광부가 노출된 상태(제2 반투광부에 상당하는 부분은 레지스트, 차광막으로 덮여 있음)에서, 그 부분의 반투과막에 표면 처리를 실시한다. 또는, 이 외에 제3 포토리소그래피 공정에서, 제2 반투광부가 노출된 상태에서, 그 부분의 반투과막에 표면 처리를 행할 수 있다. 이 때, 제1 반투광부가 노출된 상태이면, 제 1 반투광부도 표면 처리의 영향을 받으므로, 미리 이만큼을 상정하여, 표면 처리에 의한 막 두께 저감량을 결정해 둔다.

제2 포토리소그래피 공정에서의 표면 처리를, 적어도 제1 반투광부와 제2 반투광부의 투과율 차를 조절하기 위해서 행하여도 된다. 양자의 투과율 차(막 두께차와의 상관이 있음)를 이 공정에 의해 조정함으로써, 제3 포토리소그래피 공정에서, 제1 반투광부 및 제2 반투광부가 양쪽 모두 노출된 상태에서, 양자에 표면 처리를 실시하고, 동량의 막 두께를 저하시켜, 동등한 투과율을 증가시키는 것이 가능하게 된다.

표면 처리는 약액을 접촉시킴으로써 행할 수 있다. 약액으로서는, 산(황산등)이나 알칼리(수산화 나트륨 등)를 이용할 수 있다. 예를 들면, 제2 레지스트 패턴을 형성하고，이것을 마스크로 하여 차광막을 에칭한 후, 제1 반투광부에의 알칼리 용액에 의한 표면 처리와 동시에, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거하여도 된다. 또는, 제3 레지스트 패턴을 형성한 후, 이것을 마스크로 하여 차광막을 에칭한 후, 제2 반투광부에 대하여 알칼리 용액에 의한 표면 처리를 행함과 동시에，제3 레지스트 패턴을 제거하여도 된다. 환언하면, 표면 처리는 상기 제2 포토리소그래피 공정 및/또는 상기 제3 포토리소그래피 공정에서의 레지스트 패턴 제거와 함께 행해지는 것이 바람직하다.

특정한 표면 처리에 대하여 막 두께가 변화하는 막재료를 반투과막에 이용함으로써, 레지스트 패턴 제거 시에 반투과막의 노광광 투과율을 변화시킬 수 있고，이것에 의해 반투과막에서의 막 고유의 투과율을 상승시킬 수 있다. 예를 들면, 막 재료로서 MoSi를 이용한 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 알칼리 약액 처리에 의해 투과율을 바꿀 수 있다. 이 방법은, 조정할 투과율 폭이 작은 경우이어도, 용이하게 원하는 투과율 변화를 얻을 수 있고, 또한，한번 표면 처리를 행한 다음에, 다시 추가적인 처리를 실시할 수도 있다.

또한，약액 처리에 의해 투과율을 원하는 값으로 조정한 후에, 즉, 포토마스크를 제조한 후에, 반투과막에 대하여 UV 처리나 열 처리에 의해 표면을 개질하여, 내약품성을 향상시키는 것이 바람직하다.

혹은, 표면 처리는, 상기 약액 처리 대신에 UV광 등의 에너지를 조사함으로써 행할 수도 있다. 예를 들면, 표면에 산화층을 형성하는 등, 막 표면을 개질함으로써, 투과율을 올릴 수 있다. 이것은, 약액에 의해 막 두께를 감소시키는 것과 동등한 효과를 가져 온다.

본 발명의 포토마스크의 제조는, 예를 들면, 도 3의 (a)∼(j)에 도시한 공정에 의해 행할 수 있다. 또한，도 1에 도시한 구조의 제조 방법은, 이 방법에 한정되는 것은 아니다. 여기에서는, 반투과막(14)의 재료를 몰리브덴 실리사이드(MoSi)로 한다. 또한，이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절히 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절히 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절히 선택한다.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(11) 상에 반투과막(14), 차광 막(12)(표면부에 반사 방지막(13)이 형성되어 있음)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(15)을 형성하고，도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 투광 영역 D만에서 반사 방지막(13)이 노출되도록 레지스트층(15)을 노광·현상하여 개구부를 형성한다. 다음으로, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반사 방지막(13), 차광막(12), 반투과막(14)을 에칭한다. 그 후, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(15)을 제거한다.

다음으로, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A 및 제2 반투광 영역 B의 반사 방지막(13) 상에 레지스트층(16)을 형성하고，도 3의 (f)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 반사 방지막(13), 차광막(12)을 에칭한다. 그 후, 도 3의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(16)을 제거한다. 이 때, 표면 처리인 알칼리 약액 처리를 실시함으로써, 제1 반투광 영역 C의 반투과막(14)의 두께를 얇게 하여 얇은 반투과막(14a)으로 한다. 또한，레지스트층(16)의 제거에 알칼리 약액을 이용하는 경우에는, 레지스트층(16)을 제거할 때에, 반투과층(14)의 두께를 얇게 하는 처리를 동시에 행할 수 있다.

다음으로, 도 3의 (h)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A의 반사 방지막(13) 상에 레지스트층(17)을 형성하고，도 3의 (i)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 반사 방지막(13) 및 차광막(12)을 에칭한다. 그 후, 도 3의 (j)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(17)을 제거한다. 레지스트층(17)의 제거에 알칼리 약액을 이용하는 경우에는, 레지스트층(17)을 제거할 때에, 반투과 층(14)의 두께를 얇게 할 수 있으므로，반투과막(14)의 막 두께의 미세 조정을 행할 수 있다. 이와 같이 하여 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.

전술한 다계조 포토마스크를 이용하여, 노광기에 의한 노광광을 조사함으로써 다계조 포토마스크의 전사 패턴을 피가공층에 전사한다. 이것에 의해，반투광 영역에서 패턴 형상에 의하지 않고, 원하는 두께의 잔막값의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 적절히 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는，반투광부를 2개 형성하여 4계조를 갖는 포토마스크에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 반투광부를 3개 이상 형성하여 5계조 이상을 갖는 포토마스크에 적용할 수 있다. 또한，상기 실시 형태에서는, 투명 기판 상에, 반투광막과 차광막을 이 순서로 형성한 포토마스크 블랭크를 이용한 경우에 대하여 설명하고 있지만, 투명 기판 상에 차광막 패턴을 형성한 다음에, 반투광막을 피복하고, 패턴 가공하여 이루어지는 포토마스크이어도 된다.

또한，상기 실시 형태에서의 부재의 개수, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 구조를 나타내는 도면.

도 2는, 적산 투과율 변동량과 알칼리 약액 처리 시간과의 관계를 나타내는 특성도.

도 3의 (a)∼(j)는, 도 1에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 투명 기판

12: 차광막

13: 반사 방지막

14: 반투과막

16, 17: 레지스트층

Claims

투명 기판 상에 형성된, 노광광을 일부 투과시키는 반투광막과, 상기 노광광을 차광하는 차광막을, 각각 패턴 가공함으로써, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 반투광 영역은, 서로 상기 노광광의 투과율이 상이한 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 제조하는 제조 방법으로서,

상기 투명 기판상에, 상기 반투광막과 차광막을 형성한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 반투광막 및 차광막을 각각 패턴 가공하는 공정을 갖고,

상기 반투광막을 패턴 가공 공정에서, 적어도 상기 제1 반투광부의 상기 반투광막에 대하여 약액에 의한 표면 처리를 행함으로써, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 투과율차를 형성하고,

투과율차가 형성된 후의 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 상기 반투광막의 표면을 개질하여, 내약성을 향상시키는 것을 특징으로 하는, 적어도 4계조를 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 반투광막 및 차광막을 각각 패턴 가공하는 공정은,

상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 상에 제1 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭해서 제1 차광막 패턴을 형성하고, 상기 제1 레지스트 패턴 또는 상기 제1 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭해서 투광 영역을 형성하는 제1 포토리소그래피 공정과,

상기 제1 차광막 패턴의 소정 영역 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭해서 제1 반투광부를 형성하는 제2 포토리소그래피 공정과,

상기 제1 차광막 패턴의 상기 소정 영역과 상이한 영역 상에 제3 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭해서 제2 반투광부를 형성하는 제3 포토리소그래피 공정을 구비하고,

상기 제2 포토리소그래피 공정에서, 상기 차광막의 에칭에 의해 노출된 반투광막에 상기 약액에 의한 표면 처리를 실시하고,

상기 표면 처리는, 상기 제1 반투광부와 제2 반투광부에서의 반투광막의 막 두께차를 형성함과 함께, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 제3 포토리소그래피 공정에서, 상기 차광막의 에칭에 의해 노출된 제1 반투광부 및 제2 반투광부에서의 반투광막에, 약액에 의한 제2 표면 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제3항에 있어서,

상기 제2 표면 처리는, 상기 반투광막의 막 두께를 저하시킴과 함께, 제3 레지스트 패턴을 제거하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부의 투과율차가 1％ 이상 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 반투광막은, 금속 실리사이드를 함유하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 반투광막의 표면 개질은, 상기 반투광막의 표면에 산화층을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 반투광부와 제2 반투광부의 투과율은 10％ 이상 70％ 이하인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 이용하여, 노광기에 의한 노광광을 조사함으로써 상기 다계조 포토마스크의 전사 패턴을 피가공층에 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
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