JP2012528354A - ハーフトーンマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、一つの半透過物質を用いて多重半透過部を備えることができるハーフトーンマスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るハーフトーンマスクは、基板と、前記基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる透過領域と、一つの半透過物質を使用し、前記半透過物質の厚さまたは積層数によって、前記基板上に照射される所定波長帯の光を多数個の互いに異なる透過率で透過させる多重半透過部を有する半透過領域と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係るハーフトーンマスクは、基板と、前記基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる透過領域と、一つの半透過物質を使用し、前記半透過物質の厚さまたは積層数によって、前記基板上に照射される所定波長帯の光を多数個の互いに異なる透過率で透過させる多重半透過部を有する半透過領域と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、一つの半透過物質を用いて多重半透過部を備えることができるハーフトーンマスク及びその製造方法に関するものである。
一般に、液晶表示装置は、電界を用いて、誘電異方性を有する液晶の光透過率を調節することによって画像を表示する。そのために、液晶表示装置は、画像を表示する液晶表示パネルと、液晶表示パネルを駆動する駆動回路と、液晶表示パネルに光を提供するバックライトアセンブリと、を含む。
液晶表示パネルは、液晶を挟んでシーリング材にて貼り合わせられたカラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板とを備える。
カラーフィルタ基板は、絶縁基板上に積層されたブラックマトリクス、カラーフィルタ及び共通電極を備える。
薄膜トランジスタ基板は、下部絶縁基板上に交差して形成されたゲートライン及びデータラインと、ゲートライン及びデータラインと画素電極との間に接続された薄膜トランジスタと、を備える。薄膜トランジスタは、ゲートラインからのスキャン信号に応答してデータラインからのデータ信号を画素電極に供給する。
このような薄膜トランジスタ基板は、多数のマスク工程を用いて形成しており、マスク工程を減らすために、ソース及びドレイン電極、半導体パターンを形成する工程を、ハーフトーンマスクを用いて１つのマスク工程で形成する。
この場合、ハーフトーンマスクは、紫外線を遮断する遮断領域と、紫外線を部分透過させる半透過領域と、紫外線を透過させる透過領域と、を含む。このようなハーフトーンマスクの半透過領域は、互いに異なる透過率を有する多重半透過部で形成すればよい。多重半透過部を形成するために、互いに異なる透過率を有する多数の半透過物質を用いる。
例えば、３個以上の互いに異なる透過率を有する多重透過部を具現するには、互いに異なる透過率を有する３個の半透物質が必要とされる。すなわち、３個以上の多重半透過部を有するハーフトーンマスクを形成するためには、それに対応して半透過物質の数も増加させなければならないという問題点があった。
例えば、３個以上の互いに異なる透過率を有する多重透過部を具現するには、互いに異なる透過率を有する３個の半透物質が必要とされる。すなわち、３個以上の多重半透過部を有するハーフトーンマスクを形成するためには、それに対応して半透過物質の数も増加させなければならないという問題点があった。
上記問題を解決するために、本発明は、一つの半透過物質を用いて多重半透過部を備えることができるハーフトーンマスク及びその製造方法を提供する。
上記技術的課題を達成するために、本発明に係るハーフトーンマスクは、基板と、前記基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる透過領域と、一つの半透過物質を使用し、前記半透過物質の厚さまたは積層数によって、前記基板上に照射される所定波長帯の光を多数個の互いに異なる透過率で透過させる多重半透過部を有する半透過領域と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記ハーフトーンマスクは、少なくとも２つの前記半透過物質の間に形成された遮断層を有する遮断領域をさらに含むことを特徴とする。
ここで、前記ハーフトーンマスクは、少なくとも２つの前記半透過物質の上部または下部に形成された遮断層を有する遮断領域をさらに含むことを特徴とする。
ここで、前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｄ、Ｇｅ、スピネル（ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3）、サイアロン（Ｓｉ3Ｎ4）のいずれかの単一物質、これらうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記単一物質または複合物質に、ＣＯx、Ｏx、Ｎx、Ｃx、Ｆx、Ｂx（ただし、下付き文字ｘ、ｙ、ｚは自然数で、各化学元素の個数を表す。）の少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする。
そして、前記半透過領域は、前記基板上に半透過物質が形成されて、光をＸ％透過させる第１半透過部と、前記半透過物質よりも厚く形成されて、光をＹ％透過させる第２半透過部と、前記半透過物質が２層で積層されて、光をＺ％透過させる第３半透過部と、を含むことを特徴とする。
そして、前記半透過領域は、前記基板上に半透過物質が形成されて、光をＸ％透過させる第１半透過部と、前記半透過物質よりも厚く形成されて、光をＹ％透過させる第２半透過部と、前記半透過物質が２層で積層されて、光をＺ％透過させる第３半透過部と、を含むことを特徴とする。
上記技術的課題を解決するために、本発明に係るハーフトーンマスクの製造方法は、基板上に第１半透過物質、遮断層、フォトレジストを積層した後、前記遮断層の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像し、前記露出された遮断層、第１半透過物質を順に除去する段階と、前記第１半透過物質及び遮断層の形成された基板上にフォトレジストを積層した後、前記遮断層の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像して、前記露出された遮断層を除去する段階と、
前記露出された遮断層を除去した後、第２半透過物質、フォトレジストを順に積層して、前記第１及び第２半透過物質の間に遮断層が形成された遮断領域を形成する段階と、前記第２半透過物質の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像し、前記露出された第２半透過物質、遮断層を順に除去する段階と、前記基板上に第１半透過物質が形成された第１半透過部と、前記基板上に第２半透過物質が形成された第２半透過部と、前記第１及び第２半透過物質が積層された第３半透過部を含む半透過領域を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記第１半透過物質及び第２半透過物質は、同じ半透過物質で形成し、前記第１半透過物質及び第２半透過物質は、互いに異なる厚さを有するように形成することを特徴とする。
そして、前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とし、これらのうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記主元素にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする。
本発明に係るハーフトーンマスクは、一つの半透過物質を用いて３個以上の互いに異なる透過率を有する多重半透過部を有する半透過領域と、少なくとも２つの半透過物質の間に遮断層を形成してなる遮断領域と、を含む。
このように、一つの半透過物質を用いて３個以上の互いに異なる透過率を有する多重半透過部を備えることができるため、多重透過率に従って半透過物質を増加させずに済む。すなわち、半透過物質の数を増加させることなく多重半透過部を有するハーフトーンマスクを具現することができる。
以下、本発明の好適な実施例を、図１乃至図１２を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るハーフトーンマスクを示す断面図である。
ハーフトーンマスク１００は、図１に示すように、基板１０２上に、遮断領域Ｓ１、多重半透過部を有する半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、及び透過領域Ｓ５を含む。
基板１０２は、基板１０２上に照射される所定波長帯の光を完全に透過させる透明基板であればよく、例えば、石英で形成できるが、光を透過させうる透明性物質であればいずれも使用可能である。
半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、基板１０２上に照射される所定波長帯の光を、互いに異なる透過率で透過させるように多重半透過部を含む。このような半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、フォトレジスト工程において露光工程時に紫外線を部分透過させることによって現像工程後に互いに異なる厚さを有するフォトレジストパターンで形成すればよい。
具体的に、半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、一つの半透過物質を用いて３個以上の互いに異なる透過率を有する半透過部を含む。例えば、半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、第１半透過物質１１２で形成されて、照射される光をＸ％透過させる第１半透過部Ｓ３と、第２半透過物質１１４で形成されて、照射される光をＹ％透過させる第２半透過部Ｓ２と、第１及び第２半透過物質１１２、１１４が積層して形成されて、紫外線をＺ％透過させる第３半透過部Ｓ４と、を含むことができる。
この場合、第１及び第２半透過物質１１２、１１４のそれぞれは、同一の半透過物質で形成され、第１半透過部Ｓ３に形成された第１半透過物質１１２は、第２半透過部Ｓ２に形成された第２半透過物質１１４よりも薄い厚さとする。ここで、Ｘ％、Ｙ％、Ｚ％はそれぞれ、照射される光を１０〜９０％透過させる透過率を意味する。
このように、一つの半透過物質を使用し、この半透過物質の厚さまたは積層数によって３個以上の互いに異なる透過率を有する多重半透過部を形成することができる。
第１及び第２半透過物質１１２、１１４は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とし、これら主元素の少なくとも２つが結合した化合物、または、主元素にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが結合した化合物であると好ましい。下付き文字は、結合する主元素によって変わる自然数である。
第１及び第２半透過物質１１２、１１４の組成物には、照射される所定波長帯の光を一部のみ通過させうる種々のものを用いることができる。本発明では、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮz、ＳｉxＯy、ＳｉxＯyＮz、ＳｉxＣＯy、ＳｉxＣＯyＮz、ＭＯxＳｉy、ＭＯxＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＣＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＳｉyＯz、ＭＯxＳｉyＯzＮ ＭＯxＳｉyＣＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯz、ＴａxＯy、ＴａxＯyＮz、ＴａxＣＯy、ＴａxＯyＮz、ＡｌxＯy、ＡｌxＣＯy、ＡｌxＯyＮz、ＡｌxＣＯyＮz、ＴｉxＯy、ＴｉxＯyＮz、ＴｉxＣＯyのいずれか一つまたはこれらの組み合わせで第１及び第２半透過物質１１２、１１４を形成すればよい。
一方、図１に示すように、半透過領域は、互いに異なる透過率を有する半透過部として第１乃至第３半透過部を含むように形成してもよく、一つの半透過物質を用いて半透過部として第１乃至第ｎの半透過部を形成してもよい。
遮断領域Ｓ１は、露光工程時に紫外線を遮断することによって、現像工程後にフォトレジストパターンが残ることになる。そのために、遮断領域Ｓ１は、基板１０２上に第１半透過物質１１２、遮断層１１０、第２半透過物質１１４を順に積層して形成し、紫外線を遮断する。すなわち、遮断領域Ｓ１は、遮断層１１０が第１及び第２半透過物質１１２、１１４の間に形成される。
このように、透過領域Ｓ５、遮断領域Ｓ１、半透過領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が含まれたハーフトーンマスクを形成する工程を、図２乃至図１０を参照して説明する。
図２乃至図１０は、図１に示す本発明の実施例に係るハーフトーンマスクの製造方法を示す断面図である。
図２を参照すると、基板１０２上にスパッタ法、化学気相蒸着法などを用いて第１半透過物質１１２、遮断層１１０、フォトレジスト１２０が順に積層される。
具体的に、第１半透過物質１１２は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とし、これら主元素の少なくとも２つが結合した化合物、または、主元素にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが結合した化合物であると好ましい。下付き文字は、結合する主元素によって変わる自然数である。
第１半透過物質１１２の組成物には、照射される所定波長帯の光を一部のみ通過させうる種々のものを用いることができる。本発明では、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮz、ＳｉxＯy、ＳｉxＯyＮz、ＳｉxＣＯy、ＳｉxＣＯyＮz、ＭＯxＳｉy、ＭＯxＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＣＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＳｉyＯz、ＭＯxＳｉyＯzＮ ＭＯxＳｉyＣＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯz、ＴａxＯy、ＴａxＯyＮz、ＴａxＣＯy、ＴａxＯyＮz、ＡｌxＯy、ＡｌxＣＯy、ＡｌxＯyＮz、ＡｌxＣＯyＮz、ＴｉxＯy、ＴｉxＯyＮz、ＴｉxＣＯyのいずれか一つまたはこれらの組み合わせで第１半透過物質１１２を形成すればよい。ここで、下付き文字ｘ、ｙ及びｚは自然数で、各化学元素の個数を表す。
そして、遮断層１１０は、紫外線を遮断できる材質で形成すればよく、例えば、Ｃｒ及びＣｒxＯyで構成された膜で形成することができる。
図３を参照すると、遮断層１１０上に形成されたフォトレジスト１２０がレーザービーム照射により描画された後、該描画されたフォトレジスト１２０が現像されて、透過領域Ｓ５及び第２半透過部Ｓ２の形成される位置では遮断層１１０が露出される。
図４を参照すると、遮断層１１０上に残れさたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された遮断層１１０はエッチング工程で除去され、第１半透過物質１１２が露出される。
図５を参照すると、遮断層１１０上に残されたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された第１半透過物質１１２はエッチング工程で除去される。その後、遮断層１１０上に残存しているフォトレジスト１２０がストリップ工程で除去される。これにより、遮断領域Ｓ１、第１及び第３半透過部Ｓ３、Ｓ４が形成される位置には第１半透過物質１１２及び遮断層１１０が積層形成され、透過領域Ｓ５及び第２半透過部Ｓ２の形成される位置では基板１０２が露出される。
図６を参照すると、第１半透過物質１１２及び遮断層１１０が形成された基板１０２上にフォトレジスト１２０が積層された後、フォトレジスト１２０がレーザービーム照射により描画される。その後、該描画されたフォトレジスト１２０が現像されて、第３半透過部Ｓ４の形成される位置では遮断層１１０が露出される。
図７を参照すると、第１半透過物質１１２及び遮断層１１０が形成された基板１０２上に残されたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された遮断層１１０がエッチング工程で除去される。その後、この基板１０２上に残存しているフォトレジスト１２０がストリップ工程で除去される。
図８を参照すると、基板１０２上に、スパッタ法、化学気相蒸着法などを用いて第２半透過物質１１４及びフォトレジスト１２０が順に積層される。
ここで、第２半透過物質１１４は、第１半透過物質１１２と同じ物質で形成されるが、第１半透過物質１１２よりも厚く形成されることから、第１半透過物質１１４と異なる透過率を有するようになる。
具体的に、第２半透過物質１１４は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とし、これら主元素の少なくとも２つが結合した化合物、または、主元素にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが結合した化合物であると好ましい。下付き文字は、結合する主元素によって変わる自然数である。
第２半透過物質１１４の組成物には、照射される所定波長帯の光を一部のみ通過させうる種々のものを用いることができる。本発明では、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮz、ＳｉxＯy、ＳｉxＯyＮz、ＳｉxＣＯy、ＳｉxＣＯyＮz、ＭＯxＳｉy、ＭＯxＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＣＯy、ＭＯxＯyＮz、ＭＯxＳｉyＯz、ＭＯxＳｉyＯzＮ ＭＯxＳｉyＣＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯz、ＴａxＯy、ＴａxＯyＮz、ＴａxＣＯy、ＴａxＯyＮz、ＡｌxＯy、ＡｌxＣＯy、ＡｌxＯyＮz、ＡｌxＣＯyＮz、ＴｉxＯy、ＴｉxＯyＮz、ＴｉxＣＯyのいずれか一つまたはこれらの組み合わせで第２半透過物質１１４を形成すればよい。ここで、下付き文字ｘ、ｙ及びｚは自然数で、各化学元素の個数を表す。
図９を参照すると、透過領域Ｓ５及び第１半透過領域Ｓ３の形成される位置に形成されたフォトレジスト１２０が描画されたのち現像されて、第２半透過物質１１４が露出される。具体的に、透過領域Ｓ５及び第１半透過部Ｓ３の形成される位置に形成されたフォトレジスト１２０がレーザービーム照射により描画され、該描画されたフォトレジスト領域を現像して除去する。これにより、遮断領域Ｓ１、第２半透過部Ｓ２、第３半透過部Ｓ４が形成される位置に形成された第２半透過物質１１４上にはフォトレジスト１２０が残り、透過領域Ｓ５及び第１半透過部Ｓ３の形成される位置では第２半透過物質１１４が露出される。
図１０を参照すると、第２半透過物質１１４上に残されたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された第２半透過物質１１４が除去される。これにより、基板１０２が露出された透過領域Ｓ５が形成され、第１半透過部Ｓ３の形成される位置では遮断層１１０が露出される。
図１１を参照すると、基板１０２上に露出された遮断層１１０が除去されることによって、第１半透過物質１１２で形成された第１半透過部Ｓ３が形成される。
図１２を参照すると、基板１０２上に残存しているフォトレジスト１２０がストリップ工程で除去される。これにより、基板１０２上に遮断層１１０、第１半透過物質１１２、第２半透過物質１１４が積層された遮断領域Ｓ１が形成され、基板１０２上に第１半透過物質１１２が積層された第１半透過部Ｓ３が形成され、基板１０２上に第２半透過物質１１４が積層された第２半透過部Ｓ４が形成され、基板１０２上に第１半透過物質１１２及び第２半透過物質１１４が積層された第３半透過部Ｓ２が形成され、基板１０２が露出された透過領域Ｓ５が形成される。
以上の詳細な説明では本発明の好適な実施例を参照して本発明を説明してきたが、当該技術の分野における熟練した当業者または当該技術の分野における通常の知識を有する者にとっては、添付した特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更できるということは明らかであろう。
１０２ 基板
１１０ 遮断層
１１２ 第１半透過物質
１１４ 第２半透過物質
１２０ フォトレジスト
１１０ 遮断層
１１２ 第１半透過物質
１１４ 第２半透過物質
１２０ フォトレジスト
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる透過領域と、
一つの半透過物質を使用し、前記半透過物質の厚さまたは積層数によって、前記基板上に照射される所定波長帯の光を多数個の互いに異なる透過率で透過させる多重半透過部を有する半透過領域と、
を含むことを特徴とするハーフトーンマスク。 - 少なくとも２つの前記半透過物質の間に形成された遮断層を有する遮断領域をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスク。
- 少なくとも２つの前記半透過物質の上部または下部に形成された遮断層を有する遮断領域をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスク。
- 前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｄ、Ｇｅ、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4のいずれかの単一物質、これらうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記単一物質または複合物質に、ＣＯx、Ｏx、Ｎx、Ｃx、Ｆx、Ｂxの少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とし、下付き文字ｘは自然数で、各化学元素の個数を表す、請求項１に記載のハーフトーンマスク。
- 前記半透過領域は
前記基板上に半透過物質が形成されて、光をＸ％透過させる第１半透過部と、
前記半透過物質よりも厚く形成されて、光をＹ％透過させる第２半透過部と、
前記半透過物質が２層で積層されて、光をＺ％透過させる第３半透過部と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスク。 - 基板上に第１半透過物質、遮断層、フォトレジストを積層した後、前記遮断層の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像し、前記露出された遮断層、第１半透過物質を順に除去する段階と、
前記第１半透過物質及び遮断層の形成された基板上にフォトレジストを積層した後、前記遮断層の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像して、前記露出された遮断層を除去する段階と、
前記露出された遮断層を除去した後、第２半透過物質、フォトレジストを順に積層して、前記第１及び第２半透過物質の間に遮断層が形成された遮断領域を形成する段階と、
前記第２半透過物質の必要領域が露出されるように前記フォトレジストを露光及び現像し、前記露出された第２半透過物質、遮断層を順に除去する段階と、
前記基板上に第１半透過物質が形成された第１半透過部と、前記基板上に第２半透過物質が形成された第２半透過部と、前記第１及び第２半透過物質が積層された第３半透過部を含む半透過領域を形成する段階と、
を含むことを特徴とするハーフトーンマスクの製造方法。 - 前記第１半透過物質及び第２半透過物質は、同じ半透過物質で形成し、前記第１半透過物質及び第２半透過物質は、互いに異なる厚さを有するように形成することを特徴とする、請求項６に記載のハーフトーンマスクの製造方法。
- 前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｄ、Ｇｅ、ＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4のいずれかの単一物質、これらのうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記単一物質または複合物質に、ＣＯx、Ｏx、Ｎx、Ｃx、Ｆx、Ｂxの少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする、請求項６に記載のハーフトーンマスクの製造方法。
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