(57)【要約】      （修正有）【課題】サブ解像度グレースケールレチクル及び関連する形成方法を提示する。【解決手段】透明な基板２０２を設け、該透明な基板上に、複数の部分光透過層２０４を形成する。上記部分光透過層のうちの少なくとも１つの部分光透過層内に、第１の波長においてサブ解像度であるパターンが形成される。ｎ個の部分光透過層がある場合、レチクルは少なくとも（ｎ＋１）種類の強度の光を透過させる。上記複数の部分光透過層のそれぞれは、同一の消衰係数及び同一の厚さを有している。また上記部分光透過層は異なる厚さを有しうる。この場合、消衰係数が同一である場合でも、各層を通過する光の減衰は異なる。上記レチクルの透過特性は、上記複数の部分光透過層が異なる消衰係数を有している場合は、更に変化させることができる。上記サブ解像度パターンの透過特性も同様に変化させることができる。【選択図】図２
2010044373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブ解像度グレースケールレチクルであって、
透明な基板、
該透明な基板上に積層された複数の部分光透過層、及び
該複数の部分光透過層のうちの少なくとも１つの部分光透過層内に形成された、該サブ解像度グレースケールレチクルを用いてフォトレジストを露光するために用いる光の波長である第１の波長よりも小さい幅の矩形部を含むパターン
を備えていることを特徴とするサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項２】
上記第１の波長の入射光を受けて透過させたときの出射光の強度が互いに異なる少なくとも３種類の区域を有することを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項３】
上記透明な基板上にはｎ個（ｎは２以上の整数）の部分光透過層が積層されており、
上記第１の波長の入射光を受けたときの透過光の強度が互いに異なる少なくとも（ｎ＋１）個の区域を有することを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項４】
上記複数の部分光透過層は、
第１の区域と第２の区域とを有する第１の部分光透過層、及び
該第１の部分光透過層の該第１の区域を覆う第１の区域と、該第１の部分光透過層の該第２の区域を覆う第２の区域とを有する第２の部分光透過層
を有しており、
上記パターンは、該第２の部分光透過層の該第２の区域内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項５】
上記第１の部分光透過層は、上記第２の部分光透過層によって覆われずに露出した第３の区域を有しており、
上記第１の波長の入射光は、
上記第１及び第２の部分光透過層の上記第１の区域を透過して、第１の強度の光となり、
上記第１及び第２の部分光透過層の上記第２の区域を透過して、上記第１の強度よりも大きい第２の強度の光となり、
上記第１の部分光透過層の上記第３の区域を透過して、上記第２の強度よりも大きい第３の強度の光となることを特徴とする請求項４に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項６】
上記パターンは、上記部分光透過層における少なくとも２種類の互いに異なる厚さを有する部分から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項７】
上記パターンは、上記部分光透過層における上記部分光透過層の厚さの１００％に等しい第１の厚さを有する部分と、上記部分光透過層が存在しない部分とから形成されていることを特徴とする請求項６に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項８】
上記パターンが上記第１の波長の入射光を透過させる透過率は、該パターンにおける上記第１の厚さを有する部分が占める割合に応じたものであることを特徴とする請求項７に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項９】
上記複数の部分光透過層は、
第１の区域と、第２の区域と、第３の区域と、露出する第４の区域とを有する第１の部分光透過層、及び
該第１の部分光透過層の該第１の区域を覆う第１の区域と、該第１の部分光透過層の該第２の区域を覆う第２の区域と、該第１の部分光透過層の該第３の区域を覆う第３の区域とを有する第２の部分光透過層を含んでおり、
該第２の部分光透過層の該第２の区域内には、上記第１の波長よりも小さい幅の矩形部を含む第１のサブ解像度パターンが形成されており、
該第２の部分光透過層の該第３の区域内には、上記第１の波長よりも小さい幅の矩形部を含む第２のサブ解像度パターンが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項１０】
上記第１のサブ解像度パターンは、上記第２のサブ解像度パターンに比べて、上記第１の波長の入射光の透過率が低く、
該第１の波長の入射光は、
上記第１及び第２の部分光透過層の上記第１の区域を透過して、第１の強度の光となり、
上記第１及び第２の部分光透過層の上記第２の区域を透過して、該第１の強度よりも大きい第２の強度の光となり、
上記第１及び第２の部分光透過層の上記第３の区域を透過して、該第２の強度よりも大きい第３の強度の光となり、
上記第１の部分光透過層の上記第４の区域を透過して、該第３の強度よりも大きい第４の強度の光となることを特徴とする請求項９に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項１１】
上記複数の部分光透過層は、第１の厚さを有する第１の部分光透過層と、該第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の部分光透過層とを有していることを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項１２】
上記複数の部分光透過層は、第１の消衰係数を有する第１の部分光透過層と、該第１の消衰係数とは異なる第２の消衰係数を有する第２の部分光透過層とを有していることを特徴とする請求項１に記載のサブ解像度グレースケールレチクル。
【請求項１３】
サブ解像度グレースケールレチクルを形成する方法であって、
透明な基板を設ける基板準備工程と、
該透明な基板上に、複数の部分光透過層を形成する透過層形成工程と、
該複数の部分光透過層のうちの少なくとも１つの部分光透過層内に、該サブ解像度グレースケールレチクルを用いてフォトレジストを露光するために用いる光の波長である第１の波長よりも小さい幅の矩形部を含むパターンを形成するパターン形成工程とを包含することを特徴とする方法。
【請求項１４】
上記透過層形成工程及びパターン形成工程では、上記第１の波長の入射光を受けて透過させたときの出射光の強度が互いに異なる少なくとも３種類の区域を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記透過層形成工程では、上記透明な基板上にｎ個（ｎは２以上の整数）の部分光透過層を形成し、
上記透過層形成工程及びパターン形成工程では、上記第１の波長の入射光を受けたときの透過光の強度が互いに異なる少なくとも（ｎ＋１）個の区域を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
上記パターン形成工程では、上記部分光透過層に、少なくとも２種類の互いに異なる厚さを有する部分を形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
上記パターン形成工程では、上記部分光透過層に、上記部分光透過層の厚さの１００％に等しい第１の厚さを有する部分と、上記部分光透過層が存在しない部分とを形成することを含んでいることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記パターン形成工程では、上記パターンが上記第１の波長の入射光を透過させる透過率が、該パターンにおける上記第１の厚さを有する部分が占める割合に応じたものである該パターンを形成することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記透過層形成工程では、第１の厚さを有する第１の部分光透過層と、該第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の部分光透過層とを形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
上記透過層形成工程では、第１の消衰係数を有する第１の部分光透過層と、該第１の消衰係数とは異なる第２の消衰係数を有する第２の部分光透過層とを形成することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね、集積回路の製造に関するものであり、より詳細には、グレースケール及びサブ解像度パターンの組み合わせを採用した結像レチクルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に係るリソグラフィを用いて、フォトレジスト内に、滑らかな勾配を、長距離に渡って、低角度に形成することは困難である。従来技術に係るリソグラフィ（バイナリリソグラフィ）は、完全に不透明な領域と、完全に透明な領域とからなるバイナリパターンを用いる。そのため、上記勾配を粗くしか形成することができない。このタイプのリソグラフィでは、レチクルにおける光の透過を離散的（段階的）に変化させる（図８を参照のこと）。又、光の回折特性及び結像系による非解像の光捕捉によっても、光の透過が変化する（回折限界レジーム）。このレジーム下において、サブ解像度（sub-resolutional）パターンが使用される。フォトレジストに滑らかな勾配を有する形状を形成する際の主たる問題は、フォトレジストの横方向（フォトレジストの厚さ方向に垂直な方向）の寸法である。フォトレジストの横方向の寸法が大き過ぎる（約１００μｍを超える）場合、解像度（resolutional）パターニングに起因してフォトレジスト内に生じうる勾配（変化）の距離（長さ）は、フォトレジストの横方向の寸法の全長よりも短い。これは、パターニングにおけるフォトレジストのエッチング厚さの変化が離散的であることに起因する。
【０００３】
一方、グレースケール技術は、光の透過を暗から明へと穏やかに変化させるために役立つ固有の特性を有しており、滑らかに勾配したフォトレジストの形成という課題を解決することができる。キャニオンマテリアルズ社（Canyon Materials, Inc.）は、電子ビームツール及び電子ビームツールからの電子の照射量によって光の透過を変化させる高エネルギー電子ビーム感受性（HEBS）膜を利用してグレースケールレチクルを作製する会社である。このアプローチの問題点は、レチクルのコストが高いことである。
【０００４】
図１は、多段階（multilevel）グレースケールレチクル及び得られるフォトレジストパターン(従来技術）を示す図である。従来、グレースケール材料を重層化して、フォトレジスト内に勾配を形成することが行われている。図１に示すケースでは、ポジ型フォトレジスト（「露出されている部分は全て除去される」）を処理対象の膜としており、その膜厚（FT）は膜へ入射した光の照射量に比例する。図中、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは、パターン形成無しのＴｉ（グレースケール材料）層を表現する基点であり、図１では、それぞれ、４個、３個、２個、１個又は０個のＴｉ層を表現している。入射光がグレースケール層Ｌ（１）、Ｌ（２）、Ｌ（３）及びＬ（４）によって減衰された結果として、点Ａに対応する照射量Ａの光が、点Ａに対応する厚さのフォトレジスト（ＰＲ）を形成する。又、入射光がレチクルの層Ｌ（１）のみを通過した結果として、点Ｄに対応する照射量Ｄの光が、点Ａに対応する厚さよりも薄い、点Ｄに対応する厚さのフォトレジストを形成する。以上のように、グレースケール材料を多層化して、レチクルへの入射光が透過するグレースケール材料層の数を位置によって変化させることにより、フォトレジストに勾配を形成することができる。グレースケール材料を多層化するアプローチは、電子ビームツールを使用するよりも安価ではあるが、かかるレチクルを作製するために必要となる処理工程は複雑になる。又、非実用的な数の薄層が使用されない限り、かかるレチクルによってフォトレジスト内に形成される勾配は緩やかではなく、比較的大きい離散的な段から構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−１８１０７７（平成２０年８月７日公開）
【特許文献２】特願２００８−１８１０８３（平成２０年８月７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォトレジスト内に緩やかな勾配を低角度に形成し得るグレースケールレチクルを作製するための費用効率が高い方法があれば有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、二重のアプローチを採用し、長い横方向の寸法に渡って光の透過量を穏やかに変化させるグレースケールタイプのレチクルを提供する。上記レチクルの第１の特徴は、膜厚の変化を用いて、入射光の透過を段階的に変化させることである。第２の特徴は、従来のバイナリリソグラフィに対して、パターンを形成する膜が完全には不透明ではない点が異なるサブ解像度パターニングを用いて、光の透過を「微調整」することである。このように、複数の膜厚を用い、レチクルの透過率の全範囲に渡る離散的な段階を形成するとともに、サブ解像度パターニングを用い、上記離散的な段階の間のより精細なグラデーションを形成する。つまり、本質的には、大きい段と小さい段との組み合わせによって滑らかな勾配が生成される。
【０００８】
更に、サブ解像度グレースケールレチクルを形成する方法が提供される。上記方法では、透明な基板を設け、この透明な基板上に、複数の共存する（coincident）部分光透過層を形成する。上記透過層のうちの少なくとも１つの透過層内に、第１の波長においてサブ解像度となるパターンが形成される。上記レチクルは、ｎ個の透過層がある場合、第１の波長の入射光を受けて、少なくとも（ｎ＋１）種類の強度の光を透過させる。このようなレチクルは、例えば、第１の波長の入射光を受けて透過させたときの出射光の強度が互いに異なる少なくとも３種類の区域を有していればよく、上記透明な基板上にｎ個（ｎは２以上の整数）の部分光透過層が積層されている場合には、上記第１の波長の入射光を受けたときの透過光の強度が互いに異なる少なくとも（ｎ＋１）個の区域を有していればよい。
【０００９】
一実施形態において、上記複数の透過層は、同一の消衰係数（extinction coefficient）及び同一の厚さを有している。上記透過層が同一の厚さを有している場合、上記透過層は全て同一の減衰特性を有する。他の実施形態において、上記透過層は異なる厚さを有する。この場合、消衰係数が同一である場合でも、各層を通過する光の減衰は異なる。そして、上記透過層がそれぞれ異なる消衰係数を有している場合、上記レチクルの透過特性を更に変化させることができる。
【００１０】
同様に、上記サブ解像度パターンの透過特性についても変化させることができる。各パターンは、第１の波長の入射光を、概ね、エッチングを受けた膜厚を有する部分の割合に応じて透過させる。
【００１１】
上述の方法及びサブ解像度グレースケールレチクルの更なる詳細については、後述される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、長い横方向の寸法に渡って光の透過量を穏やかに変化させるグレースケールレチクルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術に係る多段階グレースケールマスク及び得られるフォトレジストパターンを示す図である。
【図２】第１の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルの部分断面図及び得られる透過光の強度を示す図である。
【図３】図２に示すサブ解像度パターンの部分断面詳細図である。
【図４】第２の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。
【図５】第３の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。
【図６】第４の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。
【図７】大きい段と小さい段とから成るフォトレジスト膜内の勾配を示す図である。
【図８】従来のバイナリリソグラフィプロセス（従来技術）を用いてパターン形成されたフォトレジスト膜を示す図である。
【図９】いくつかの典型的なパターンを表す平面図である。
【図１０】フォトレジストの膜厚（FT）を照射量（レチクルを透過した光）の関数として示すグラフである。
【図１１】図１０に示す基点（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ）間の中間点が、どのように実現され得るかを示す概略図である。
【図１２】図１１に示されている構造の代替構造の概略図である。
【図１３】サブ解像度グレースケールレチクルを形成する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２は、第１の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルの部分断面図及び得られる透過光の強度を示している。レチクル２００は、透明な基板２０２と、透明な基板２０２上に積層された共存する複数の部分光透過層２０４とを含んでいる。尚、図２では、透過層２０４ａ及び２０４ｂについて図示しているが、上記レチクルは特定数の層から構成されるものに限定されない。透過層は、例えば、Ｔｉ又はＴｉＯ２から形成され得る。上記複数の透過層のうちの少なくとも１つの透過層内には、第１の波長（又はそれ以上の波長）においてサブ解像度であるパターン２０６が形成されている。本明細書において、サブ解像度であるパターン（サブ解像度パターン）とは、本発明のレチクルを用いてフォトレジストを露光するのに用いる光の波長（レイリーの式で開口数およびプロセス定数を１とみなしたときの解像度）である第１の波長よりも小さい幅の矩形部を含むパターンを指す。図示するように、層２０４ｂはパターン２０６を有している。第１の波長は、好ましくは、１９３ｎｍ以上３６５ｎｍ以下である。また、部分光透過層２０４の厚さは、好ましくは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。
【００１５】
より詳細には、レチクル２００は、第１の区域２０４ａ１と第２の区域２０４ａ２とを含む透過層２０４ａ、及び、透過層２０４ａの第１の区域２０４ａ１を覆う第１の区域２０４ｂ１と、透過層２０４ａの第２の区域２０４ａ２を覆う第２の区域２０４ｂ２とを含む透過層２０４ｂを有している。パターン２０６は、透過層２０４ｂの第２の区域２０４ｂ２内に形成されている。透過層２０４ａは又、上に透過層２０４ｂが配置されておらず露出された第３の区域２０４ａ３を有している。第１の波長の入射光は、透過層２０４ａの第１の区域２０４ａ１及び透過層２０４ｂの第１の区域２０４ｂ１をそれぞれ透過して第１の強度（Ａ）の光となる。入射光は又、透過層２０４ａの第２の区域２０４ａ２及び透過層２０４ｂの第２の区域２０４ｂ２をそれぞれ透過して第１の強度よりも大きい第２の強度（Ｂ）の光となる。入射光は又、透過層２０４ａの第３の区域２０４ａ３を透過して第２の強度よりも大きい第３の強度（Ｃ）の光となる。尚、透明な基板２０２のみを透過した強度（Ｄ）の光は、入射光と振幅がほぼ等しい。
【００１６】
概して、レチクル２００が透明な基板２０２上に積層されたｎ個の透過層から成っている場合には、レチクル２００は、第１の波長の入射光を受けて少なくとも（ｎ＋１）種類の強度の光を透過させる。尚、図１のレチクル１００のように（特に、照射量Ｅについて）、レチクルの一部が透明な基板のみから形成されていて、基板の上に透過層がない場合は、レチクルは少なくとも（ｎ＋２）種類の強度の光を透過させると言える。図２のレチクル２００は、３つの強度の光を透過し、このうち１つの強度はパターン形成されていない各透過層に関連し、１つは各パターンに関連している。このように、本発明に係るレチクルは、第１の波長の入射光を受けて透過させたときの出射光の強度が互いに異なる少なくとも３種類の区域（例えば、レチクル２００では、第１の区域（２０４ａ１、２０４ｂ１）、第２の区域（２０４ａ２、２０４ｂ２）及び第３の区域（２０４ａ３））を有していればよく、上記透明な基板上にｎ個（ｎは２以上の整数）の部分光透過層（例えば、レチクル２００では、透過層２０４ａ及び透過層２０４ｂ）が積層されている場合には、第１の波長の入射光を受けたときの透過光の強度が互いに異なる少なくとも（ｎ＋１）個の区域を有していればよい。
【００１７】
図３は、図２に示すサブ解像度パターン２０６の部分断面詳細図である。概して、パターン２０６は、透過層の、少なくとも２種類の互いに異なる厚さを有する部分から形成されている。即ち、図示するように、パターン２０６は、透過層の厚さの約１００％である第１の厚さ３００を有する部分と、第１の厚さ３００と対照的に透過層の厚さの約０％である第２の厚さ３０２を有する部分（透過層が存在しない部分）とから形成されている。尚、他のパターン（図示せず）は、図３に示すパターンとは又別の、２種類の互いに異なる厚さ（例えば、２５％及び７５％）を有する部分から構成されていてもよい。図示しない別の実施形態では、パターンは、互いに異なる３つ又はそれ以上の透過層の厚さを有する部分によって形成されている。
【００１８】
パターン２０６は、パターン２０６内に含まれている第１の厚さ３００を有する部分の割合に応じた透過率で、第１の波長の入射光を透過させる。第１の厚さ３００を有する部分は、パターン２０６の約０％〜１００％の間の割合を占め得る。図示するように、第１の厚さ３００は、パターン２０６の約５０％を占めている。尚、パターンによって遮断される光の割合は、必ずしも当該パターン内に存在する第１の厚さを有する部分の割合と正比例しないことを念頭に置いておくべきである。これは、透過層は、第１の厚さを有する部分においてさえも完全に不透明ではないからである。更に、パターン２０６は解像度よりも微細であるため、パターン２０６を透過する光は、パターン２０６に隣接する領域であってパターン２０６の下には位置していない領域へと部分的に透過する。
【００１９】
図４は、第２の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。この実施形態では、透過層２０４ａは、第１の区域２０４ａ１、第２の区域２０４ａ２、第３の区域２０４ａ３及び露出された第４の区域２０４ａ４を有している。透過層２０４ｂは、透過層の第１の区域２０４ａ１を覆う第１の区域２０４ｂ１と、第２の区域２０４ａ２を覆う第２の区域２０４ｂ２と、第３の区域２０４ａ３を覆う第３の区域２０４ｂ３とを有している。透過層２０４ｂの第２の区域２０４ｂ２内には第１のパターン２０６ａが形成されており、透過層２０４ｂの第３の区域２０４ｂ３内には第２のパターン２０６ｂが形成されている。
【００２０】
図示するように、第１のパターン２０６ａは、第２のパターン２０６ｂよりも第１の波長の入射光を透過させない。例えば、第１のパターン２０６ａは第１の波長の入射光の約２５％を透過させ、第２のパターンは約７５％を透過させる。従って、第１の波長の入射光は、透過層２０４ａの第１の区域２０４ａ１及び透過層２０４ｂの第１の区域２０４ｂ１を透過して第１の強度（Ａ）の光となる。入射光は又、透過層２０４ａの第２の区域２０４ａ２及び透過層２０４ｂの第２の区域２０４ｂ２を透過して、第１の強度よりも大きい第２の強度（Ｂ）の光となる。入射光は又、透過層２０４ａの第３の区域２０４ａ３及び透過層２０４ｂの第３の区域２０４ｂ３を透過して、第２の強度よりも大きい第３の強度（Ｃ）の光となる。入射光は又、透過層２０４ａの第４の区域２０４ａ４を透過して、第３の強度よりも大きい第４の強度（Ｄ）の光となる。
【００２１】
図５は、第３の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。この実施形態では、透過層２０４ａは、第１の厚さ５００を有しており、透過層２０４ｂは、第１の厚さ５００とは異なる第２の厚さ５０２を有している。レチクル２００を介した透過（減衰）は、これら透過層の厚さを追加的な変数として変化させることによっても制御することができる。透過層２０４ａ及び２０４ｂの消衰係数が同一である場合でも、各層の透過特性（減衰）は、異なる複数の厚さを用いることによって異ならせることができる。例えば、透過層２０４ａ及び２０４ｂが同一の消衰係数を有している場合、透過層２０４ｂの方が厚い場合であれば、光は透過層２０４ａよりも透過層２０４ｂを介してより減衰される。尚、図４における２つの層及び２つの隣接し合うパターンの使用は、必ずしも、透過光の強度（照射量）の完璧な線形変化（勾配）を生成するものではない。しかし、図５における同様のパターン構成は、より線形の変化を生成する。これは、透過層２０４ｂ内において２つのパターンを使用することによって、（より大きい厚さに関連付けられた）大きな段を２つの小さい段に分割することができるからである。又、これらの透過層が異なる消衰係数を有している場合、レチクルにおいて、更に大きな変化を生み出すことができる。
【００２２】
図６は、第４の典型的なサブ解像度グレースケールレチクルを示す部分断面図である。この実施形態では、透過層２０４ａは、第１の消衰係数（κ）又は吸収率を有しており、透過層２０４ｂは、第１の消衰係数とは異なる第２の消衰係数を有している。消衰係数κのレチクルを介して透過する光の強度は、以下の式のように表すことができる。
【００２３】
Ｉ＝ＩＯｅ−κｄ
ここで、Ｉはレチクルを介して透過する光の強度であり、
ＩＯはレチクルへの入射光の強度であり、
ｄは透過層の厚さである。
【００２４】
透過層２０４ａ及び２０４ｂの厚さが同一である場合でも、異なる消衰係数を用いることによって、各層の透過特性（減衰）を異ならせることができる。例えば、透過層２０４ａ及び２０４ｂが同一の厚さを有しており、透過層２０４ｂの消衰係数が透過層２０４ａの消衰係数よりも大きい場合、透過層２０４ａよりも透過層２０４ｂを透過した光の方が、より減衰される。尚、図４における２つの層及び２つの隣接し合うパターンの使用は、必ずしも、透過光の強度の完璧な線形変化を生成するものではない。しかし、図６における同様のパターン構成は、より線形の変化を生成する。これは、透過層２０４ｂ内において２つのパターンを使用することによって、（より大きい消衰係数に関連付けられた）大きな段を２つの小さい段に分割することができるからである。そして、これらの透過層が異なる厚さを有している場合、レチクルにおいて、更に大きな変化を生み出すことができる。
【００２５】
〔機能説明〕
図７は、大きい段と小さい段とからなるフォトレジスト膜内の勾配を示している。フォトレジスト膜内の滑らかな勾配は、大きい段と小さい段とを使用することによって生成することができる。大きい段は、異なる透過層に関連付けられたものであり、小さい段は、サブ解像度パターンの使用に関連付けられたものである。言い換えると、大きい段は、レチクルの層の厚さに応じて生じ、小さい段は、サブ解像度パターンの形成に応じて生じる。
【００２６】
図８は、従来のバイナリリソグラフィプロセス（従来技術）を用いてパターン形成されたフォトレジスト膜を示している。従来のレチクルは、通常、Ｃｒ又はＣｒＯを含むガラス又は石英の基板からなり、透過性の２つのレベル（完全に透明又は完全に不透明）を有する「バイナリ」レチクルを製造するためにパターン形成及びエッチングを受ける。図７に見られる穏やかな勾配は、（横方向の寸法が非常に小さい場合を除いて、）不透明な膜の単一層及びサブ解像度パターンを用いて達成することはできない。実際のところ、図８のフォトレジスト膜を形成するために用いられるサブ解像度パターンの配置は、図７の小さい段を生成するために用いられるものと同様である。但し、図７に示す勾配を形成するサブ解像度グレースケールレチクルに含まれるサブ解像度パターンの数は、図８に示す勾配を形成する従来のレチクルに含まれるパターンの数の４倍であり、図７に示す勾配を形成するサブ解像度グレースケールレチクルに含まれるサブ解像度パターンの横方向の距離は、図８に示す勾配を形成する従来のレチクルに含まれるパターンの横方向の距離のわずか４分の１である点が異なっている。
【００２７】
一方、図２〜６のレチクルは、バイナリリソグラフィ及びグレースケールリソグラフィの両方を組み合わせている。これらのレチクルは、フォトレジストの滑らかな傾斜を形成するため用いることができる点を特有の特徴とする。例えば、滑らかな勾配を伴う角錐を形成することができる。本発明の他の特徴は、上記傾斜の横方向の長さを、従来のバイナリレチクルによって形成し得る横方向の長さよりも長く、高度に制御して形成することができることである。
【００２８】
上記パターンは解像度よりも微細であるため、パターンに入射する像は解像されない。即ち、パターン形状に応じた量の光が光学系を通過する。
【００２９】
図９は、いくつかの典型的なパターンを表す平面図である。単一の透過層内に４つのパターンがエッチングされており、各パターンは異なる透過値を有している。図の左部分は、Ｔｉの単一層から成る４つのパターンを示している。破線領域は単に、単位格子の反復を示している。図の右側部分は、パターン形成された単位格子の量を示している。上記単位格子の幅は、０を超え、第１の波長の３分の１以下であることが好ましい。
【００３０】
図１０は、フォトレジスト膜厚（FT）を照射量（レチクルを透過した光）の関数として示すグラフである。点ＤとＥとの間における照射量の差異は、（透過した透過層の数の違いに対応する）大きい段に起因する。例えば、入射光は、第１の透過層を通過して照射量Ｄの光となる一方で、透過層を通過しない入射光は照射量Ｅの光となる。そして、第１の透過層内において５０％及び７５％のパターンを用いることによって、得られた膜には、段差ではなく傾斜が形成され、点Ｆ及びＧが生み出される。
【００３１】
図１１は、図１０の基点（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥ）間の中間点がどのように実現され得るかを示す概略図である。図では、様々な数のＴｉ層からなる積層膜が示されている。最下層はパターン形成され、文字「Ｐ」により示されている。パターン形成されていない層は、文字「Ｕ」によって示されている。括弧内の数はその層の番号を表している。尚、全てのパターン形成は、第１（最下部）の透過層内において行われる。
【００３２】
図１２は、図１１に示す構造の代替構造の概略図である。代替として、パターン形成は様々な透過層内において行われてもよい。図示するように、各層はパターン形成された区域を有している。
【００３３】
図１３は、サブ解像度グレースケールレチクルを形成する方法を示すフローチャートである。上記方法は、分かり易さのために、番号が付されたステップの連続として示されているが、この番号は必ずしもステップの順序を示すものではない。これらステップの一部は、省略することができ、並行して行うことができ、あるいは順序を厳密に維持する必要なしに行うこともできることに留意すべきである。上記方法は、ステップ１３００から開始される。
【００３４】
ステップ１３０２において、透明な基板を設ける（基板準備工程）。ステップ１３０４において、当該透明な基板上に、共存する複数の部分光透過層を形成する（透過層形成工程）。ステップ１３０６において、上記透過層のうちの少なくとも１つの透過層内に、第１の波長にいてサブ解像度となるパターンを形成する（パターン形成工程）。ステップ１３０４における複数の透過層の形成がｎ個の透過層の形成を含んでいる場合、ステップ１３０８において、レチクルが第１の波長の入射光を受けて少なくとも（ｎ＋１）種類の強度の光を透過させる（透過工程）。即ち、透過層形成工程及びパターン形成工程では、第１の波長の入射光を受けて透過させたときの出射光の強度が互いに異なる少なくとも３種類の区域を形成し、上記透明な基板上にｎ個（ｎは２以上の整数）の部分光透過層が積層されている場合には、上記第１の波長の入射光を受けたときの透過光の強度が互いに異なる少なくとも（ｎ＋１）個の区域を形成する。
【００３５】
一実施形態では、ステップ１３０６におけるパターンの形成は、透過層の少なくとも２種類の互いに異なる厚さを有する部分を用いてパターンを形成することを含んでいる。例えば、上記パターンは、透過層の厚さの約１００％の第１の厚さを有する部分と、当該第１の厚さと対照的な、透過層の厚さの約０％の第２の厚さを有する部分（透過層が存在しない部分）とから形成され得る。ここで、ステップ１３０６において形成されるパターンは、当該パターンに含まれる上記透過層の第１の厚さを有する部分の割合に応じて、第１の波長の入射光を透過させる。上記パターンには、第１の厚さを有する部分が当該パターンの約０％〜１００％の間の割合を占める。
【００３６】
別の実施形態において、ステップ１３０２における複数の透過層の形成は、第１の厚さを有する第１の透過層及び第１の厚さとは異なる第２の厚さを有する第２の透過層を形成することを含んでいる。
【００３７】
異なる実施形態では、ステップ１３０２において、第１の消衰係数を有する第１の透過層及び第１の消衰係数とは異なる第２の消衰係数を有する第２の透過層を形成する。
【００３８】
以上、サブ解像度グレースケールレチクル及び関連する形成プロセスが提供された。本発明を例証するために、材料、パターン形状、及び光強度の例が提示された。しかし本発明は、これらの例のみに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の他の変形例及び実施形態を想到するであろう。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、集積回路の製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
２００  レチクル
２０２  基板
２０４  透過層
２０６  パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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