KR20070094478A - 패턴 형성방법 및 그레이톤 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 있어서, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 공정을 가지고, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 패턴을 묘화하는 공정 전에, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거한다.

포토리소그래피, 패턴, 차광, 투광

Description

패턴 형성방법 및 그레이톤 마스크의 제조 방법{PATTERN FORMING METHOD AND GRAY-TONE MASK MANUFACTURING METHOD}

도 1은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 1을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 2는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 2를 나타내는 모식적인 단면도다.

도 3은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 3을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 4는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 4를 나타내는 모식적인 단면도다.

도 5는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 5를 나타내는 모식적인 단면도다.

도 6은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 6을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 7은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 7을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 8은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 8을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 9는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 9를 나타내는 모식적인 단면도다.

도 10은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 10을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 11은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 11을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 12는 실시예 1에 있어서의, 얼라인먼트 광 파장에 대한 반사율의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.

[기술분야]

본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display: 이하, LCD라고 부른다) 등의 제조에 사용되는 그레이톤 마스크나, 반도체장치의 제조에 사용되는 위상 시프트 마스크의 제조 등에 적합한 패턴 형성방법에 관한 것이다.

[종래기술]

종래, LCD의 분야에 있어서, 제조에 필요한 포토마스크 매수를 삭감하는 방 법이 제안되었다. 다시 말해, 박막 트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display: 이하, TFT-LCD라고 부른다)는, CRT(음극선관)에 비해, 초박형으로 하기 쉽고 소비 전력이 낮다는 이점으로 인해, 현재 상품화가 급속히 진행되고 있다. TFT-LCD는, 매트릭스형으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT기판과, 각 화소에 대응하여, 레드, 그린, 및 블루의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가 액정상의 개재 하에 포개진 개략적인 구조를 가진다. TFT-LCD에서는, 제조 공정 수가 많고, TFT기판에만 5 ~ 6장의 포토마스크를 사용해서 제조되어 왔다.

이러한 상황 아래, TFT기판의 제조를 4장의 포토마스크를 사용해서 행하는 방법이 제안되었다. 예를 들면, 「월간 에프피디 인텔리전스(FPD Intelligence)」, 1999년 5월, p.31 -35」(이하, 비특허문헌 1이라고 부른다) 참조.

이 방법은, 차광부와 투광부와 반투광부(그레이 톤부)를 가지는 포토마스크(이하, 그레이톤 마스크라고 한다)를 사용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감하는 것이다.

여기에서 사용되는 그레이톤 마스크로는, 반투광부가 미세 패턴으로 형성되어 있는 구조인 것이 알려져 있다. 그러나, 반투광부는, 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴으로부터 이루어지는 차광 패턴으로 형성할 필요가 있다. 이 미세 패턴 타입의 반투광부는, 그레이 톤 부분의 설계, 구체적으로는 차광부와 투광부의 중간적인 하프톤 효과를 갖게 하기 위한 미세 패턴을 라인·앤드·스페이스 타입으로 할 것인지, 닷(망점) 타입으로 할 것인지, 또는 그 밖의 패턴으로 하는 것인지의 선택이 있다. 또한 라인·앤드·스페이스 타입의 경우, 선 폭을 어느 정도로 할 것인지, 빛이 투과하는 부분과 차광되는 부분의 비율을 어떻게 할지, 전체의 투과율을 어느 정도로 설계할지 등 상당히 많은 것을 고려해 설계해야 했다. 또한 마스크 제조에 있어서도 선 폭의 중심값의 관리 및 마스크 내의 선 폭의 편차 관리와 상당히 어려운 생산 기술이 요구되고 있었다.

따라서, 하프톤 노광하고자 하는 부분을 반투과성 하프톤막(반투광막)으로 하는 것이 종래 제안되었다. 이 하프톤막을 사용함으로써 하프톤 부분의 노광량을 적게 해서 하프톤 노광할 수 있다. 하프톤막으로 변경함으로써, 설계에 있어서는 전체의 투과율이 어느 정도 필요한지 검토하는 것으로 충분하고, 마스크에 있어서도 하프톤막의 막 종류나 막 두께를 선택하는 것만으로 마스크의 생산이 가능해진다. 따라서, 마스크 제조에서는 하프톤막의 막 두께 제어를 행하는 것으로 충분하고, 비교적 관리가 용이하다. 또한 하프톤막이면 포토리소그래피 공정에 의해 용이하게 패터닝할 수 있으므로, 복잡한 패턴 형상이라도 가능해 진다.

이러한 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크로서, 예를 들면 차광부가, 투광성 기판 위에 설치된 차광막 및 그 위에 성막된 반투광막으로 형성되고, 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출한 투광성 기판 위에 성막된 반투광막으로 형성되어 있는 그레이톤 마스크가 본 출원인에 의해 이전에 제안되었다(일본국 공개특허공보 특개 2005-257712호, 이하, 특허문헌 1이라고 부른다).

이 그레이톤 마스크는, 예를 들면 다음과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.

우선, 투광성 기판 위에 차광막이 형성된 마스크 블랭크를 준비한다.

다음으로, 상기 마스크 블랭크 위에 상기 차광부에 대응하는 영역의 제1 레 지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 노출한 차광막을 에칭함으로써 차광막 패턴을 형성하고, 상기 반투광부 및 투광부에 대응하는 영역의 투광성 기판을 노출한다.

다음으로, 상기 공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 제거하고, 얻어지는 기판 위의 전체 면에 반투광막을 성막한다.

또한, 상기 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 노출한 반투광막을 에칭함으로써, 투광부를 형성한다.

그런데, 상기의, 차광부가 적어도 차광막으로 형성되고, 반투광부가 반투광막으로 형성되어 있는 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크의 제조 방법에 있어서는, 레지스트 패턴을 형성하기 위한 패턴 묘화를 2회 행할 필요가 있다. 그 때문에 종래에는, 2회의 패턴 묘화의 위치를 맞추기 위한 마크(얼라인먼트 마크)를 1회째 패턴 묘화시에 마스크 패턴과 함께 형성한다. 계속해서, 2회째 패턴 묘화시에, 묘화장치에 의해 그 얼라인먼트 마크를 검출해서 위치 맞춤을 행해 2회째 묘화를 행한다. 예를 들면 대형 사이즈의 마스크 제조에 사용하고 있는 레이저 묘화 장치에서는, 묘화용 레이저를 사용해서 얼라인먼트 마크로부터의 반사광 또는 투과광을 검출해서 위치 맞춤을 행한다.

그러나, 종래에는, 레이저 묘화시의 레이저광의 반사, 혹은 그레이톤 마스크 사용시의 노광광의 반사를 저감하기 위해서, 차광부를 형성하는 차광막 위에 반사 방지막이 형성되었다. 그러나, 상기의 패턴 묘화 공정이 있어서, 차광부와 투광부로 된 얼라인먼트 마크를 반사광으로 검출할 경우, 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 최상층에 반사 방지막이 형성되어 있으면, 얼라인먼트 마크의 투광부의 유리 기판 면과의 반사율 차가 작아 반사의 콘트라스트를 얻을 수 없으므로, 얼라인먼트 마크의 검출이 곤란했다. 얼라인먼트 마크의 검출 정밀도가 낮으면, 1회째 묘화 패턴과 2회째 묘화 패턴이 높은 정밀도로 얼라이먼트되지 않고 1회째 묘화 패턴과 2회째 묘화 패턴의 위치 어긋남이 발생하는 원인이 된다. 위치 어긋남이 있는 디바이스 패턴이 형성된 그레이톤 마스크를 사용해서 예를 들면 TFT기판을 제조한 경우, 중대한 고장(동작 불량)이 발생할 우려가 있다.

또한 반도체장치의 제조에 사용되는 포토마스크에 있어서는, 회로 패턴의 미세화에 따라, 해상력을 향상시키는 기술로서, 위상 시프트 마스크가 알려져 있다. 위상 시프트 마스크의 대표적인 예로는, 투광성 기판 위에, 차광막 패턴과, 빛(노광광)의 위상을 변화시키는 위상 시프터막 패턴이 형성된 구성인 것이 알려져 있다. 이러한 위상 시프트 마스크의 제조에 있어서도, 첫 번째 층(예를 들면 차광막)의 패턴과 두 번째 층(예를 들면 위상 시프터막)의 패턴을 형성하기 위한 겹치기 묘화를 행하지만, 위상 시프트 마스크의 작용 효과를 발휘시키기 위해서는, 첫 번째 층 패턴과 두 번째 층 패턴이 높은 겹치기 위치 정밀도로 형성될 필요가 있다.

이상과 같은 사정으로부터 알 수 있듯이, 겹치기 묘화에 의해 1회째(1층째)의 묘화 패턴과 2회째(2층째)의 묘화 패턴이 높은 정밀도로 위치 맞춤되어 형성되 기 위해서도, 얼라인먼트 마크의 검출 정밀도를 높이는 것은 중요한 과제다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 동일 기판 위에 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하기 위해서 겹치기 묘화할 경우, 묘화 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크를 반사광으로 검출할 때의 콘트라스트가 높고 검출 정밀도가 양호해고, 그 때문에 1회째 묘화 패턴(제1 묘화 패턴)과 2회째 묘화 패턴(제2 묘화 패턴)이 높은 정밀도로 위치 맞춤되어 형성되는 패턴 형성방법 및 그것을 사용한 그레이톤 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 의하면, 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 있어서, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 공정을 가지고, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 패턴을 묘화하는 공정 전에, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법이 얻어진다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 있어서, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 공정을 가 지고, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 패턴을 묘화하는 공정 전에, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거한다. 이에 따라 얼라인먼트 마크의 차광부에서는 반사율을 저감시키는 반사 방지막이 없어져 비교적 반사율이 높은 차광막으로 형성되고, 유리 기판과 같은 투광성 기판 면이 노출한 투광부와 차광부의 반사광에 대한 반사율 차가 커지므로, 얼라인먼트 마크를 반사광으로 검출할 때의 콘트라스트가 높고 검출 정밀도가 양호해진다. 그 결과, 동일 기판 위에 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하기 위해서 얼라인먼트 마크를 사용해서 겹치기 묘화할 경우, 예를 들면 1회째 묘화 패턴(제1 묘화 패턴)과 2회째 묘화 패턴(제2 묘화 패턴)이 높은 정밀도로 위치 맞춤되어 형성된다.

여기에서, 본 발명의 일 형태에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 공정을 가지는 것이 바람직하다. 이 패턴 형성방법은, 예를 들면, 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 적용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 있어서, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 공 정을 가지고, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를, 상기 패턴을 묘화하는 공정 전에 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법이 얻어진다.

또한 본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 있어서, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 공정을 가지고, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를, 상기 패턴을 묘화하는 공정 전에 행한다. 이에 따라, 얼라인먼트 마크의 차광부와 투광부의 반사광에 대한 반사율 차가 30% 이상으로 커지므로, 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 검출광(반사광)으로 검출할 때의 콘트라스트가 높고 검출 정밀도가 양호해진다. 그 결과, 동일 기판 위에 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하기 위해서 얼라인먼트 마크를 사용해서 겹치기 묘화할 경우, 예를 들면 1회째 묘화 패턴(제1 묘화 패턴)과 2회째 묘화 패턴(제2 묘화 패턴)이 높은 정밀도로 위치 맞춤되어 형성된다.

여기에서, 본 발명의 또 다른 형태에 있어서는, 상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리가, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지 막을 제거하는 처리인 것이 바람직하다. 이 패턴 형성방법에 있어서는, 예를 들면 최상층에 반사 방지막을 구비하는 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 처리를 함으로써, 구성 2의 얼라인먼트 마크의 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광(반사광)에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 할 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 형태에 있어서, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 공정을 가지는 것이 바람직하다. 이 패턴 형성방법은, 예를 들면, 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 공정을 가지는 패턴 형성방법에 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 상기 패턴 형성방법을 이용해서 차광부, 투광부 및 반투광부를 가지는 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법이 얻어진다. 여기에서, 상기 패턴 형성방법을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 그레이톤 마스크의 제조 방법에 의하면, 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해 패턴을 묘화할 경우, 얼라인먼트 마크의 검출 정밀도가 양호하므로, 위치 어긋남이 없는 디바이스 패턴이 형성된 그레이톤 마스크를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 패턴 형성방법을, 투광성 기판 위에 차광부, 투광부 및 반투광부를 가지는 디바이스 패턴이 형성된 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 1을 나타내는 것으로, 그 제조 공정을 순차적으로 나타내는 모식적인 단면도다.

도 1a에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크(10)는, 합성 석영유리 등의 투광성 기판(1) 위에, 차광막(2)과 반사 방지막(3)을 형성한 것이다. 여기에서, 차광막(2)의 재료로는, 박막으로서 높은 차광성이 얻어지는 것이 바람직한데, 예를 들면 Cr, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 또한 반사 방지막(3)의 재료로는, 예를 들면 상기 차광층의 재료의 산화물 등을 들 수 있다.

상기 마스크 블랭크(10)는, 투광성 기판(1) 위에, 차광막(2)과 반사 방지막(3)을 순차적으로 성막함으로써 얻어진다. 그 성막 방법은, 증착법, 스퍼터링법, CVD(화학적 기상성장)법 등, 막 종류에 적합한 방법을 적절히 선택하면 된다. 또한 막 두께에 관해서는, 특별히 제약은 없지만, 요점은 양호한 차광성이 얻어지도록 최적화된 막 두께로 형성하면 된다.

우선, 이 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 그 디바이스 패턴 영역에는 제1 패턴을 형성하고, 그 비(非)디바이스 패턴 영역(디바이스 패턴이 형성되는 영역을 제외한 영역)에 묘화 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다. 예를 들면, 이 마스크 블랭크(10) 위에 묘화용 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행해서 레지스트막을 형성한 후, 전자선 묘화기 또는 레이저 묘화기 등을 사용해서 소정의 패턴 묘화를 행한다. 이 경우의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 차광부에 대응하는 패턴 데이터와 얼라인먼트 마크(7)의 패턴 데이터다. 이때, 얼라인먼트 마크(7)의 형상, 크기 등은 임의이다.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 레지스트 패턴(4a)으로 한다.

도 1c에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거함으로써, 도 1d에 나타낸 바와 같은 제1 패턴(3a, 2a) 및 투광부(7a)와 차광부(7b)로 이루어지는 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

다음으로, 도 1e에 나타낸 바와 같이, 이상과 같이 해서 얻어지는 투광성 기판(1) 위에 얼라인먼트 마크(7) 및 제1 패턴(차광막 패턴)을 가지는 기판 위의 전체 면에 반투광막(5)을 성막한다. 반투광막(5)의 재료로는, 박막으로서, 투광부의 투과율을 100%라고 한 경우에 투과율 50% 정도의 반투과성이 얻어지는 것이 바람직한데, 예를 들면 Cr화합물(Cr의 산화물, 질화물, 산질화물, 불화물 등), MoSi, Si, W, Al 등을 들 수 있다. Si, W, Al 등은, 그 막 두께에 따라 높은 차광성도 얻어지고, 반투과성도 얻어지는 재료다. 이때, 여기에서 투과율은, 그레이톤 마스크를 사용하는 예를 들면 대형 LCD용 노광기의 노광광의 파장에 대한 투과율이다. 또한 반투광막의 투과율은 50% 정도로 한정될 필요는 전혀 없다. 반투광부의 투과성을 어느 정도로 설정할지는 설계상의 문제다.

또한 차광막(2)과 반사 방지막(3)과 반투광막(5)의 재료의 조합은, 본 실시예에서는 특별히 제약되지 않는다. 서로 막의 에칭 특성이 동일 또는 근사해도 되고, 서로 막의 에칭 특성이 달라도 된다. 본 실시예에서는, 최종적으로 반투광부가 되는 영역을 노출한 투광성 기판 위에 직접 반투광막을 성막함으로써 반투광부를 형성하므로, 막 재료에 특별히 제약되지 않고, 차광막과 반투광막의 에칭 특성이 동일 또는 근사한 재료의 조합을 선택할 수 있다. 예를 들면 동일한 재료, 주성분이 동일한 재료(예를 들면 Cr와 Cr화합물 등) 등의 조합을 임의로 선택할 수 있으므로, 선택의 폭이 넓다.

반투광막(5)의 성막 방법은, 증착법, 스퍼터링법, CVD(화학적 기상성장)법 등, 막 종류에 적합한 방법을 적절히 선택하면 된다. 또한 반투광막(5)의 막 두께에 관해서는, 특별히 제약은 없지만, 원하는 반투광성이 얻어지도록 최적화된 막 두께로 형성하면 된다.

다음으로, 도 1f에 나타낸 바와 같이, 다시 전체 면에 상기 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하고, 레지스트막(4)을 형성한다.

그리고, 도 1g에 나타낸 바와 같이, 상기 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막만을 박리해서 제거한다. 얼라인먼트 마크(7) 부분만을 스폿 노광하여 현상함으로써 레지스트막을 제거하는 방법으로 해도 된다. 또한 상기 레지스트를 얼라인먼트 마크(7) 위를 제외하고 도포하는 방법으로 해도 된다. 이어서, 도 1h에 나타낸 바와 같이, 에칭에 의해, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 표면에 있는 반투광막(5) 및 반사 방지막(3), 및 투광부(7a)의 반투광막(5)을 제거한다. 이에 따라 얼 라인먼트 마크(7)의 투광부(7a)는 투광성 기판(1)이 노출한 상태가 되고, 차광부(7b)는 반사 방지막이 제거되고 차광막(2)만으로 이루어진다.

그리고, 2회째 묘화를 행한다. 즉, 전자선 묘화기 또는 레이저 묘화기 등을 사용하여, 상기 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴의 묘화를 행한다.

이때의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 투광부에 대응하는 패턴 데이터다. 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 향상된다.

도 1i에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 디바이스 패턴의 투광부에서는 레지스트막이 제거되고, 그 이외의 영역에서는 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(4b)을 형성한다.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 디바이스 패턴의 투광부가 되는 영역의 노출한 반투광막(5)을 에칭에 의해 제거한다. 이에 따라 도 1j에 나타낸 바와 같이, 디바이스 패턴의 반투광부는 투광부와 구획되어, 디바이스 패턴의 반투광부 및 투광부가 형성된다. 또한, 얼라인먼트 마크(7)도 노출하므로, 차폐용 테이프 등을 첨부해서 보호하여 에칭되지 않게 해도 된다. 잔존하는 레지스트 패턴(4b)은, 산소 애싱 등을 이용해서 제거한다.

도 1k에 나타낸 바와 같이, 이상과 같이 해서 그레이톤 마스크(20)가 완성된다. 그레이톤 마스크(20)에는, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성되 어 있다. 디바이스 패턴(8)은, 차광부(8a), 반투광부(8b) 및 투광부(8c)를 가지고, 차광부(8a)는, 투광성 기판(1) 위에 형성된 차광막(2a)과 반사 방지막(3a) 및 그 위의 반투광막(5a)으로 이루어지고, 반투광부(8b)는, 투광성 기판(1) 위에 성막된 반투광막(5a)으로 이루어지고, 투광부(8c)는, 투광성 기판(1)이 노출한 부분으로 이루어진다.

도 12는, 본 실시예의 그레이톤 마스크에 있어서의, 얼라인먼트 광의 파장에 대한 반사율을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 도 12c와 같이, 「A」는 투광성 기판(1), 「B」는 기판(1) 위에 차광막(2) 및 반사 방지막(3)이 형성되어 있는 부분, 「C」는 기판(1) 위에 차광막(2) 및 반사 방지막(3) 및 반투광막(5)이 형성되어 있는 부분, 「D」는 기판(1) 위에 반투광막(5)이 형성되어 있는 부분, 「E」는 기판(1) 위에 차광막(2)이 형성되어 있는 부분을 나타낸다. 도 12a, 도 12b는, 보통 사용되는 얼라인먼트 광의 파장 365nm, 405nm, 413nm, 436nm에 대한 상기 「A」 ~ 「E」 부분의 반사율을 수치 및 그래프로 나타낸 것이다.

도 1i에 나타낸 제2 패턴의 묘화시, 얼라인먼트 마크(7)는, 투광성 기판(1)의 노출한 투광부(7a)와 차광막(2)을 가지는 차광부(7b)로 이루어지고, 어느 파장의 얼라인먼트 광에 대하여도 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차(「E」와 「A」의 차이)는 30% 이상 이므로, 패턴 묘화시의 얼라인먼트 마크 검출의 콘트라스트가 높다.

본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 묘화할 때에, 얼라인먼트 마크(7)의 콘트라스트가 높고 검출 정밀도가 양호하며, 그 결과, 제1 패턴과 제2 패턴은, 높은 정밀도로 겹침 위치 맞춤되어 형성된다.

(실시예 2)

도 2는, 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 2를 나타내는 모식적인 단면도다.

도 2a ~ 도 2d의 공정은, 실시예 1에 있어서의 도 1a ~ 도 1d의 공정과 완전히 동일하다.

다음으로, 도 2e에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 부분에 레지스트막(4)을 형성한다. 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 부분에 레지스트막(4)을 형성하는 방법으로는, 실시예 1에서 설명한 바와 같은, 전체 면에 레지스트막을 형성한 후, 얼라인먼트 마크(7) 부분을 제거하거나, 스폿 노광, 현상에 의해 제거, 또는 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 부분에 레지스트를 도포하는 방법 등을 적용할 수 있다. 그리고, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 표면에 있는 반사 방지막(3)을 에칭에 의해 제거한다.

다음으로, 도 2f에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7) 부분을 차폐판(6) 등으로 보호하고, 반투광막(5)을 성막한다.

다음으로, 도 2g에 나타낸 바와 같이, 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행한다. 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라 스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또한, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다. 여기에서 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정에서 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해서, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된다.

도 2h에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상해서 레지스트 패턴(4b)을 형성한다.

도 2i에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 노출한 반투광막(5)을 에칭에 의해 제거하고, 계속해서 도 2j에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트 패턴(4b)을 제거함으로써, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성된 그레이톤 마스크(20)가 완성된다.

(실시예 3)

도 3은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 3을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 3a, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 마스크 블랭크(10)의 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7) 부분의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거한다.

다음으로, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트막(4)을 박리한 후, 다시 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 실시예 1과 마찬가지로, 얼라인먼트 마크(7)와 제1 패턴을 포함하는 패턴 묘화를 행하고, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이어서, 도 3d에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 차광막(2)을 에칭하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거함으로써, 도 3e에 나타낸 바와 같은 제1 패턴(3a, 2a) 및 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

계속되는 도 3f ~ 도 3i의 공정은, 전술한 실시예 2에 있어서의 도 2f ~ 도 2i의 공정과 완전히 동일하게 하여, 도 3j에 나타내는 그레이톤 마스크(20)가 완성된다.

도 3h에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 있어서도, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행하는 공정에서는 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 투광성 기판(1) 표면의 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시예 4)

도 4는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 4를 나타내는 모식적인 단면도다.

본 실시예에서는, 우선 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크(7)를 형성해 두고, 이 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴 및 제2 패턴의 묘화를 행한다.

즉, 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 예를 들면 그 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막을 형성한 후, 얼라인먼트 마크(7) 부분의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거한다. 다음으로, 잔존하는 레지스트막을 박리한 후, 다시 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 묘화하고, 현상해서 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 노출한 차광막(2)을 에칭함으로써, 도 4b에 나타낸 바와 같은 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다. 이 단계에서, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 반사 방지막은 제거되어 있다.

다음으로, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제1 패턴의 묘화를 행한다. 여기에서는 제1 패턴은 디바이스 패턴에 대응하는 패턴이다. 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없고, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 기판(1) 표면이 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 높다. 또한, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다. 여기에서 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정에서 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해서, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된다.

도 4d에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다.

이어서, 도 4e에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거함으로써, 도 4f에 나타낸 바와 같은 제1 패턴(3a, 2a) 및 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

계속되는 도 4g ~ 도 4j의 공정은, 전술의 실시예 2에 있어서의 도 2f ~ 도 2i의 공정과 완전히 동일하게 하여, 도 4k에 나타내는 그레이톤 마스크(20)가 완성된다. 이때, 도 4i에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행하는 공정에 있어서도, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 기판(1) 표면의 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시예 5)

도 5는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 5를 나타내는 모식적인 단면도다. 본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크(10)는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서 사용한 것과 동일하다.

우선, 이 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 전체 면에 묘화용 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막을 형성한 후, 상기 얼라인먼트 마크(7)를 포함하는 제1 패턴의 묘화를 행한다. 이 경우의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 반투광부에 대응하는 패턴 데이터 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴 데이터다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 마스크 블랭크 위의 디바이스 패턴 형성영역에 있어서는, 예를 들면 디바이스 패턴의 반투광부를 형성하는 영역에서는 레지스트막이 제거되고, 그 이외의 영역에는 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 형성한다.

다음으로, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하여, 디바이스 패턴의 차광부 및 투광부에 대응하는 패턴 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴(차광막 패턴(2a)과 반사 방지막 패턴(3a)의 적층)을 형성한다. 도 5d에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)은, 산소에 의한 애싱 또는 진한 황산 등을 사용해서 제거한다.

다음으로, 도 5e에 나타낸 바와 같이, 이상과 같이 해서 얻어지는 기판 위의 전체 면에 반투광막(5)을 성막한다.

다음으로, 도 5f에 나타낸 바와 같이, 다시 전체 면에 상기 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막(4)을 형성한다.

그리고, 도 5g에 나타낸 바와 같이, 상기 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막만을 박리해서 제거한다. 얼라인먼트 마크(7) 부분만을 스폿 노광해 현상하거나, 상기 레지스트를 얼라인먼트 마크(7) 위를 제외하고 도포하는 방법으로 해도 된다. 이어서, 도 5h에 나타낸 바와 같이, 에칭에 의해, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 표면에 있는 반투광막(5) 및 반사 방지막(3), 및 투광부(7a)의 반투광막(5)을 제거한다. 이에 따라 얼라인먼트 마크(7)의 투광부(7a)는 투광성 기판(1)이 노출한 상태로 있고, 차광부(7b)는 반사 방지막은 제거되어서 차광막(2)만으로 이루어진다.

그리고, 2회째 묘화를 행한다. 즉, 상기 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴의 묘화를 행한다. 이때의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 투광부에 대응하는 패턴 데이터다. 본 실시예에 있어서도, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 기판(1) 표면의 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도가 높다.

도 5i에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 디바이스 패턴의 투광부에서는 레지스트막이 제거되고, 그 이외의 영역에서는 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(4b)을 형성한다.

다음으로, 도 5j에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 디바이스 패턴의 투광부가 되는 영역의 노출한 반투광막(5), 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭에 의해 제거한다. 또한, 얼라인먼트 마크(7)도 노출되어 있으므로, 차폐용 테이프 등을 첨부해서 보호하여 에칭되지 않도록 해도 된다. 잔존하는 레지스트 패턴(4b)은, 산소 애싱 등을 이용해서 제거한다.

이상과 같이 하여, 도 5k에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성되어 그레이톤 마스크(20)가 완성된다.

(실시예 6)

도 6은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 6을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 6a ~ 도 6d의 공정은, 실시예 5에 있어서의 도 5a ~ 도 5d의 공정과 완전히 동일하다.

다음으로, 도 6e에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 부분에 레지스트막(4)을 형성한다. 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 부분에 레지스트막(4)을 형성하는 방법으로는, 전체 면에 레지스트막을 형성한 후, 얼라인먼트 마크(7) 부분을 제거하거나, 스폿 노광, 현상에 의해 제거, 또는 얼라인먼트 마크(7)를 제외 한 부분에 레지스트를 도포하는 방법 등을 적용할 수 있다. 그리고, 도 6f에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 표면에 있는 반사 방지막(3)을 에칭에 의해 제거하고, 잔존하는 레지스트막은 제거한다.

다음으로, 도 6g에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7) 부분을 차폐판(6) 등으로 보호하고, 반투광막(5)을 성막한다.

다음으로, 도 6h에 나타낸 바와 같이, 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행한다. 본 실시예에 있어서도, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 향상된다. 또한, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다.

여기에서 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정으로 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된다. 도 6i에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상해서 레지스트 패턴(4b)을 형성한다. 도 6j에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 노출한 반투광막(5), 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭에 의해 제거하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4b)을 제거함으로써, 도 6k에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성된 그레이톤 마스크(20)가 완성된다.

(실시예 7)

도 7은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 7을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 상기 마스크 블랭크(10)의 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7) 부분의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거한다.

다음으로, 도 7c에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트막(4)을 박리한 후, 다시 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 실시예 5와 마찬가지로, 얼라인먼트 마크(7)와 제1 패턴을 포함하는 패턴 묘화를 행하고, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이어서, 도 7d에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 차광막(2)을 에칭하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거함으로써, 도 7e에 나타낸 바와 같은 제1 패턴(3a, 2a) 및 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

계속되는 도 7f ~ 도 7i의 공정은, 전술의 실시예 6에 있어서의 도 6g ~ 도 6j의 공정과 완전히 동일하게 하여, 도 7j에 나타내는 그레이톤 마스크(20)가 완성된다.

본 실시예에 있어서도, 도 7h에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행하는 공정에서는 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 투광성 기판(1) 표면의 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시예 8)

도 8은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 8을 나타내는 모식적인 단면도다.

본 실시예에서는, 전술의 실시예 4와 마찬가지로, 우선 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크(7)를 형성해 두고, 이 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴 및 제2 패턴의 묘화를 행한다.

즉, 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 예를 들면 그 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막을 형성한 후, 얼라인먼트 마크(7) 부분의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거한다. 다음으로, 잔존하는 레지스트막을 박리한 후, 다시 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 묘화하고, 현상해서 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 노출한 차광막(2)을 에칭함으로써, 도 8b에 나타낸 바와 같은 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다. 이 단계에서, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 반사 방지막은 제거되어 있다.

다음으로, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제1 패턴의 묘화를 행한다. 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없고, 기판(1) 표면이 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 높다. 또한, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다. 여기에서 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정에서 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해서, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된다.

도 8d에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이어서, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거함으로써, 도 8e에 나타낸 바와 같은 제1 패턴(3a, 2a) 및 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

계속되는 도 8f ~ 도 8i의 공정은, 전술의 실시예 6에 있어서의 도 8g ~ 도 8j의 공정과 완전히 동일하게 하여, 도 8j에 나타내는 그레이톤 마스크(20)가 완성된다. 이때, 도 8h에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행하는 공정에 있어서도, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 기판(1) 표면의 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시예 9)

도 9는 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 9을 나타내는 모식적인 단면도다.

우선, 본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크(11)는, 도 9a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(1) 위에, 순차적으로, 반투광막(5)과, 차광막(2)과 반사 방지막(3)을 형성한 것이다. 여기에서, 반투광막(5), 차광막(2), 반사 방지막(3)의 재료는 실시예 1에 든 것과 동일하다. 단, 본 실시예에서는, 반투광막(5)과, 차광막(2) 및 반사 방지막(3)은 에칭 특성이 다른 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 우선, 이 마스크 블랭크(11)를 사용하여, 전체 면에 묘화용 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막을 형성한 후, 상기 얼라인먼트 마크(7)를 포함하는 제1 패턴의 묘화를 행한다. 이 경우의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 투광부에 대응하는 패턴 데이터 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴 데이터다. 도 9b에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 마스크 블랭크 위의 디바이스 패턴 형성영역에 있어서는, 예를 들면 디바이스 패턴의 투광부를 형성하는 영역 및 얼라인먼트 마크(7)의 투광부에서는 레지스트막이 제거되고, 그 이외의 영역에는 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 형성한다.

다음으로, 도 9c에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하고, 도 9d에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거하고 나서, 도 9e에 나타낸 바와 같이, 반사 방지막 패턴(3a) 및 차광막 패턴(2a)을 마스크로 해서, 노출한 반투광막(5)을 더 에칭함으로써, 디바이스 패턴의 차광부 및 반투광부에 대응하는 패턴 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴(반투광막 패턴(5a)과 차광막 패턴(2a)과 반사 방지막 패턴(3a)의 적층)을 형성한다.

다음으로, 도 9f에 나타낸 바와 같이, 다시 전체 면에 상기 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막(4)을 형성한다.

그리고, 도 9g에 나타낸 바와 같이, 상기 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막만을 박리해서 제거한다. 얼라인먼트 마크(7) 부분만을 스폿 노광해 현상하거나, 상기 레지스트를 얼라인먼트 마크(7) 부분을 제외하고 도포하는 방법으로 해도 된 다. 이어서, 도 9h에 나타낸 바와 같이, 에칭에 의해, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b)의 표면에 있는 반사 방지막(3)을 제거한다.

이에 따라 얼라인먼트 마크(7)의 투광부(7a)는 투광성 기판(1)이 노출한 상태로 있고, 차광부(7b)의 표면은 반사 방지막이 제거되어서 차광막(2)으로 이루어진다. 그리고, 2회째 묘화를 행한다. 즉, 상기 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴의 묘화를 행한다. 이때의 묘화 데이터는, 예를 들면 디바이스 패턴의 차광부에 대응하는 패턴 데이터다. 본 실시예에 있어서도, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 기판(1) 표면의 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도가 높다.

도 9i에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 이것을 현상하여, 디바이스 패턴의 차광부에서는 레지스트막이 잔존하고, 그 이외의 영역에서는 레지스트막이 제거된 레지스트 패턴(4b)을 형성한다.

다음으로, 도 9j에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 디바이스 패턴의 반투광부가 되는 영역에 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭에 의해 제거한다. 또한, 얼라인먼트 마크(7)도 노출하고 있으므로, 차폐용 테이프 등을 첨부해서 보호해 에칭되지 않도록 해도 된다.

잔존하는 레지스트 패턴(4b)은, 산소 애싱 등을 이용해서 제거한다.

이상과 같이 하여, 도 9k에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성되어 그레이톤 마스크(21)가 완성된다.

디바이스 패턴(8)에 있어서, 차광부(8a)는 투광성 기판(1) 위에 형성된 반투광막(5a) 및 그 위에 형성된 차광막(2b)과 반사 방지막(3b)으로 이루어지고, 반투광부(8b)는 투광성 기판(1) 위에 형성된 반투광막(5a)으로 이루어지고, 투광부(8c)는 투광성 기판(1)이 노출한 부분으로 이루어진다.

(실시예 10)

도 10은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 10을 나타내는 모식적인 단면도다.

도 10a, 10b를 참조하면, 본 실시예에서는, 우선 상기 마스크 블랭크(11)의 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7) 부분의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거한다.

다음으로, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트막(4)을 박리한 후, 다시 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 실시예 9와 마찬가지로, 얼라인먼트 마크(7)와 제1 패턴을 포함하는 패턴 묘화를 행하고, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 이어서, 도 10d에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 디바이스 패턴 영역의 반사 방지막(3) 및 차광막(2), 얼라인먼트 마크(7)의 투광부의 차광막(2)을 에칭하고, 도 10e에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거하고 나서, 도 10f에서 나타낸 바와 같이, 반사 방지막 패턴(3a) 및 차광막 패턴(2a)(얼라인먼트 마크(7) 부분에서는 차광막 패턴)을 마스크로 해서, 노출한 반투광막(5)을 더 에칭함으로써, 디바이스 패턴의 차광부 및 반투광부에 대응하는 패턴(반투광막 패턴(5a)과 차광막 패턴(2a)과 반사 방지막 패 턴(3a)의 적층) 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴(반투광막 패턴(5a)과 차광막 패턴(2a)의 적층)을 형성한다.

다음으로, 도 10g에 나타낸 바와 같이, 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행한다. 도 10h에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상해서 레지스트 패턴(4b)을 형성한다. 본 실시예에 있어서도, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 기판(1) 표면의 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 향상된다. 이때, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다. 여기에서, 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정에서 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해서, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된다.

다음으로, 도 10i에 나타낸 바와 같이, 형성된 레지스트 패턴(4b)을 마스크로 해서, 디바이스 패턴의 반투광부가 되는 영역에 노출한 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭에 의해 제거하고, 잔존하는 레지스트 패턴(4b)을 제거함으로써, 도 10j에 나타낸 바와 같이, 실시예 9와 마찬가지로, 얼라인먼트 마크(7)와, 디바이스 패턴(8)이 형성된 그레이톤 마스크(22)가 완성된다.

(실시예 11)

도 11은 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 실시예 11을 나타내는 모식적인 단면도다.

본 실시예에서는, 전술의 실시예 4 혹은 실시예 8과 같이 우선 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크(7)를 형성해 두고, 이 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴 및 제2 패턴의 묘화를 행한다. 즉, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 마스크 블랭크(11)를 사용하여, 전체 면에 레지스트막을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 묘화하고, 현상해서 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 노출한 반사 방지막(3)과 차광막(2)과 반투광막(5)을 에칭한다.

다음으로, 잔존하는 레지스트막을 박리한 후, 예를 들면 얼라인먼트 마크(7)를 제외한 영역에 레지스트막을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부의 반사 방지막(3)을 에칭 등에 의해 제거함으로써, 도 11b에 나타낸 바와 같은 얼라인먼트 마크(7)를 형성한다.

다음으로, 재차 전체 면에 레지스트막(4)을 형성하고, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제1 패턴의 묘화를 행한다. 도 11c에 나타낸 바와 같이, 묘화 후, 현상하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다. 제1 패턴 묘화 공정에 있어서, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없고, 기판(1) 표면이 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 검출 정밀도가 높다. 또한, 얼라인먼트 마크(7) 위의 레지스트막은 제거하면 더욱 좋다. 여기에서 레지스트막을 제거한 경우, 후의 에칭 공정에서 얼라인먼트 마크(7)가 에칭되지 않도록 하기 위해서, 에칭 공정 전에 얼라인먼트 마크(7)를 차폐용 테이프 등으로 보호해도 된 다.

이어서, 도 11d에 나타낸 바와 같이, 이 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 해서, 노출한 디바이스 패턴 영역의 반사 방지막(3) 및 차광막(2)을 에칭하고, 도 11e에 나타낸 바와 같이, 잔존하는 레지스트 패턴(4a)을 제거하고 나서, 반사 방지막 패턴(3a) 및 차광막 패턴(2a)를 마스크로 해서, 노출한 반투광막(5)을 더 에칭함으로써, 도 11f에 나타낸 바와 같이, 디바이스 패턴의 차광부 및 반투광부에 대응하는 패턴(반투광막 패턴(5a)과 차광막 패턴(2a)과 반사 방지막 패턴(3a)의 적층) 및 얼라인먼트 마크(7)의 패턴(반투광막 패턴(5a)과 차광막 패턴(2a)의 적층)을 형성한다.

계속되는 도 11g ~ 도 11i의 공정은, 전술의 실시예 10에 있어서의 도 10g ~ 도 10i의 공정과 완전히 동일하게 해서, 도 11j에 나타내는 그레이톤 마스크(22)가 완성된다. 이때, 도 11h에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크(7)를 사용해서 위치 맞춤을 행해 제2 패턴의 묘화를 행하는 공정에 있어서도, 반사광으로 얼라인먼트 마크(7)를 검출할 때, 얼라인먼트 마크(7)의 차광부(7b) 표면에는 반사 방지막이 없으므로, 기판(1) 표면의 노출한 투광부(7a)와 차광부(7b)의 반사율 차가 커, 콘트라스트가 높아지므로, 얼라인먼트 마크(7)의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한 이상에서 설명한 실시예에서는, 포지티브형 레지스트를 사용한 경우를 예시했지만, 네거티브형 레지스트를 사용해도 된다. 이 경우, 묘화 데이터가 반전할 뿐, 공정은 상기와 완전히 동일하게 해서 실시할 수 있다.

또한 이상의 실시예에서는, 본 발명의 패턴 형성방법을 그레이톤 마스크의 제조 공정에 적용한 예에 대해서만 설명했지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않고, 예를 들면 투광성 기판 위에 차광막 패턴과 위상 시프터막 패턴을 겹침 묘화 공정에 의해 형성하는 위상 시프트 마스크의 제조 공정에 적용할 수 있다.

본 발명의 패턴 형성방법에 의하면, 동일 기판 위에 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하기 위해서 겹치기 묘화할 경우, 묘화 위치 맞춤을 위한 얼라인먼트 마크의 차광부와 투광부의 반사광에 대한 반사율 차가 커, 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 검출광(반사광)으로 검출할 때의 콘트라스트가 높고 검출 정밀도가 양호해진다. 따라서, 동일 기판 위에 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 예를 들면 제1 패턴과 제2 패턴을 얼라인먼트 마크를 사용해서 겹치기 묘화할 경우, 제1 패턴과 제2 패턴이 높은 정밀도로 겹침 위치 맞춤된 패턴을 형성할 수 있다.

또한 본 발명의 패턴 형성방법은, 예를 들면, 투광성 기판 위에, 차광부, 투광부 및 반투광부를 가지는 디바이스 패턴이 형성된 그레이톤 마스크의 제조에 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 패턴 형성방법을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 그레이톤 마스크의 제조 방법에 의하면, 위치 어긋남을 억지한 디바이스 패턴이 형성된 그레이톤 마스크를 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 공정을 가지는 패턴 형성방법으로서,

   적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 얼라인먼트 마크 형성 공정과,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 공정을 포함하고,

   상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 패턴 묘화 공정 전에, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 반사 방지막 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 패턴 묘화 공정은,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 제1 패턴 묘화 단계와,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 제2 패턴 묘화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
3. 차광부, 투광부 및 반투광부를 가지는 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 그레이톤 마스크를 제조하는 방법으로서,

   동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 패턴 형성 프로세스를 포함하고,

   상기 패턴 형성 프로세스는,

   적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 얼라인먼트 마크 형성 공정과,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 공정을 포함하고,

   상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 패턴 묘화 공정 전에, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 반사 방지막 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 패턴 묘화 공정은,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 제1 패턴 묘화 단계와,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 제2 패턴 묘화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
5. 동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 패턴 형성 프로세스를 포함하는 패턴 형성방법으로서,

   상기 패턴 형성 프로세스는,

   적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 얼라인먼트 마크 형성 공정과,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 공정을 포함하고,

   상기 패턴 묘화 공정 전에, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이루어지고, 상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를 행하는 공정이, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인 먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 처리를 행하는 반사 방지막 제거 공정인 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 패턴 묘화 공정은,

   얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 제1 패턴 묘화 단계와,

   상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 제2 패턴 묘화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
8. 차광부, 투광부 및 반투광부를 가지는 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 그레이톤 마스크의 제조 방법으로서,

   동일 기판 위에, 포토리소그래피법을 이용한 복수의 패터닝 공정을 이용해서 패턴을 형성하는 패턴 형성 프로세스를 포함하고,

   상기 패턴 형성 프로세스는, 적어도, 묘화 위치 맞춤에 사용하는 얼라인먼트 마크를 형성하는 얼라인먼트 마크 형성 공정과, 상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 패턴을 묘화하는 패턴 묘화 공정을 포함하고,

   상기 패턴 묘화 공정 전에, 상기 얼라인먼트 마크는 차광부 및 투광부로 이 루어지고, 상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 차광부 및 투광부의 얼라인먼트 검출광에 대한 반사율 차가 30% 이상이 되도록 하는 처리를 행하는 공정이, 최상층에 반사 방지막을 구비하는 상기 얼라인먼트 마크의 차광부에 있어서의 상기 반사 방지막을 제거하는 처리를 행하는 공정인 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 패턴 묘화 공정은,

    얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제1 패턴을 묘화하는 제1 패턴 묘화 단계와,

    상기 얼라인먼트 마크를 사용해서 위치 맞춤을 행해서 제2 패턴을 묘화하는 제2 패턴 묘화 단계를 가지는 것을 특징으로 하는 그레이톤 마스크의 제조 방법.

Images