JP2012531620A - ハーフトーンマスクの製造方法 - 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形成できるハーフトーンマスクの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るハーフトーンマスクの製造方法は、基板（１０２）上に半透過物質（１１０）を形成する段階と、前記半透過物質をプラズマ表面処理して前記半透過物質の透過率を調節することによって、前記半透過物質と異なる透過率を有する半透過物質が少なくとも１つ形成された半透過領域（S3,S4,S5）を形成する段階と、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の製造方法は、基板（１０２）上に半透過物質（１１０）を形成する段階と、前記半透過物質をプラズマ表面処理して前記半透過物質の透過率を調節することによって、前記半透過物質と異なる透過率を有する半透過物質が少なくとも１つ形成された半透過領域（S3,S4,S5）を形成する段階と、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形成できるハーフトーンマスク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半透過部を形成するためには、互いに異なる透過率を有する３個の半透過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とするためには、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があった。
上記問題点を解決するために、本発明は、一つの半透過物質を用いて多重半透過部を形成できるハーフトーンマスクの製造方法を提供することにある。
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の製造方法は、基板上に半透過物質を形成する段階と、前記半透過物質をプラズマ表面処理して前記半透過物質の透過率を調節することによって、前記半透過物質と異なる透過率を有する半透過物質が少なくとも１つ形成された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のうち少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする。
そして、前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１〜１０％の範囲に微細に調節することを特徴とする。
また、前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１０〜９０％の範囲に調節することを特徴とする。
前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の製造方法は、基板上に遮断層、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を除去する段階と、前記遮断層の形成された基板上に第１半透過物質、フォトレズストを積層した後、前記第１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１半透過物質を除去する段階と、前記第１半透過物質の形成された基板上にフォトレジストを積層した後、前記第１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ズストを露光及び現像し、前記露出された第１半透過物質をプラズマ表面処理して第２半透過物質とする段階と、前記第２半透過物質の形成された基板上にフォトレジストを積層した後、前記第１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１半透過物質をプラズマ表面処理して第３半透過物質とする段階と、前記残存するフォトレジストを除去する段階と、を含むことを特徴とする。
ここで、前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１〜１０％の範囲に微細に調節することを特徴とする。
そして、前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１０〜９０％の範囲に調節す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が形成される遮断領域と、を含む。
このように、一つの半透過物質をプラズマ表面処理することによって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できるため、多重透過率に応じた個数の半透過物質を用いなくてすむ。すなわち、半透過物質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とすることができ、１〜１０％の微細な透過率を所望する場合にも、プラズマ表面処理により具現でき、工程の簡素化が図られる。その結果、製造工程においてコスト及び時間を減少でき、生産性を確保することができる。
また、ハーフトンマスクの製造工程中に、全面積の透過率を変更しなければならない場合、ハーフトーンマスクを再製造せずに、プラズマ表面処理工程を用いて透過率を調節することができる。
以下、本発明の好適な実施例を、図１乃至図13を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の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Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５、及び透過領域Ｓ２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り、例えば、石英で形成すればよく、光を透過でき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Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５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Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５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Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５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。
すなわち、半透過領域Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５は、照射される光をＸ％透過させる第１半透過物質１１２で形成された第１半透過部Ｓ３と、第１半透過物質１１２をプラズマ表面処理して、照射される光をＹ％透過させる第２半透過物質１１４で形成された第２半透過部Ｓ４と、第１半透過物質１１２をプラズマ表面処理して、照射される光をＺ％透過させる第３半透過物質１１６で形成された第３半透過部Ｓ５と、を含むことができる。
ここで、第１乃至第３半透過物質１１２，１１４、１１６はそれぞれ、同一の半透過物質で形成され、一つの半透過物質に異なる表面処理条件を適用して、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できる。ここで、Ｘ％、Ｙ％、Ｚ％はそれぞれ、照射される光を１０〜９０％の範囲で透過させる透過率を意味する。
第１半透過物質１１２は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とし、これらの少なくとも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の組成物は、照射される所定波長帯の光を一部のみ通過させうるものであれば、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半透過物質１１２，１１４、１１６を形成できる。
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でき、一つの半透過物質を表面処理して、半透過部を第１乃至第ｎ半透過部とすることができる。
遮断領域Ｓ１は、露光工程時に紫外線を遮断することから、現像工程後にフォトレジストパターンが残るようになる。そのために、遮断領域Ｓ１は、基板１０２上に、遮断層１１０、第１半透過物質１１２が順に積層された形態とし、紫外線を遮断する。
このように透過領域Ｓ２、遮断領域Ｓ１、半透過領域Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を含む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遮断層１１０、フォトレジスト１２０を順に積層する。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からなる膜で形成できる。
図3を参照すると、透過領域Ｓ２及び半透過領域Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の形成される位置におけるフォトレジスト１２０を描画したのち現像することで、遮断層１１０が露出される。
具体的に、透過領域Ｓ２及び半透過領域Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の形成される位置におけるフォトレジストがレーザービーム照射により描画され、描画されたフォトレジスト領域が現像されて除去される。これにより、遮断領域Ｓ１の形成される位置に形成された遮断層１１０上にフォトレジスト１２０が残り、透過領域Ｓ２及び半透過領域Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の形成される位置では遮断層１１０が露出される。
図5を参照すると、遮断層１１０の形成された基板１０２上に、スパッタ法、化学気相蒸着法を用いて第１半透過物質１１２、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の組成物は、照射される所定波長帯の光を一部のみ通過させうるものであれば、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。最も好ましくは、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮzで第１半透過物質１１２を形成できる。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6を参照すると、第１半透過物質１１２上に形成されたフォトレジスト１２０をレーザービーム照射により描画した後、該描画されたフォトレジスト１２０を現像することで、透過領域Ｓ２の形成される位置では第１半透過物質１１２が露出される。
図7を参照すると、第１半透過物質１１２上に残ったフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された第１半透過物質１１２はエッチング工程により除去される。これにより、遮断領域Ｓ１の形成される位置には、遮断層１１０と第１半透過物質１１２が積層され、第１乃至第３半透過部Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の形成される位置には、基板１０２上に第１半透過物質１１２が形成される。
図8を参照すると、第１半透過物質１１２の形成された基板１０２上に、スパッタ法、化学気相蒸着法などを用いてフォトレジスト１２０を積層する。その後、第１半透過物質１１２上に形成されたフォトレジスト１２０をレーザービーム照射により描画し、該描画されたフォトレジスト１２０を現像することで、第２半透過部Ｓ４の形成される位置に第１半透過物質１１２を露出させる。次に、基板１０２上に残されたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された第１半透過物質１１２をプラズマ（Ｐｌａｓｍａ）表面処理することで、第１半透過物質１１２と異なる透過率を有する第２半透過物質１１４が形成される。
図9を参照すると、第１及び第２半透過物質１１２，１１４の形成された基板１０２上にスパッタ法、化学気相蒸着法などを用いてフォトレジスト１２０を積層する。その後、基板１０２上に形成されたフォトレジスト１２０をレーザービーム照射により描画した後、該描画されたフォトレジスト１２０を現像して、第３半透過部Ｓ５の形成される位置で第１半透過物質１１２を露出させる。次に、基板１０２上に残されたフォトレジスト１２０をマスクとし、露出された第１半透過物質１１２をプラズマ表面処理する。
第３半透過物質１１６を形成する場合に、露出された第１半透過物質１１２を、第２半透過物質１１４と異なる透過率を有するように、第２半透過物質１１４とは異なる工程条件でプラズマ表面処理する。すなわち、プラズマ表面処理の工程条件のうち、パワー（Ｐｏｗｅｒ）、圧力（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）、電極間のギャップ（Ｇａｐ）、ガス種類、処理時間、処理温度などを調節して、第１半透過物質１１２を３個以上の互いに異なる透過率を有するものとすることができる。
このように、一つの半透過物質を、互いに異なる工程条件でプラズマ表面処理することによって、互いに異なる透過率を有する半透過物質を少なくとも２つ形成できる。言い換えると、プラズマ表面処理は、材料の表面で反応性粒子との吸着、再結合、分離作用を適切に用いて材料の表面状態を制御でき、特に、半透過材料の透過率を調節することができる。
これにより、一つの半透過物質に、それぞれ異なるプラズマ表面処理の工程条件を適用することによって、一つの半透過物質により、１〜１０％の範囲の微細な透過率を有する多数の半透過物質を形成でき、１０〜９０％の範囲の透過率を有する多数の半透過物質を形成できる。
例えば、プラズマ表面処理の工程条件のうち、反応ガスは、Ｏ2、ＨＣｌ、Ｃｌ2、ＣＨ4、ＣＦ4とし、パワーは１〜５ＫＷ、電極間のギャップは５０〜３００ｍｍと調節することによって、図14に示すように、一つの半透過物質により、１〜１０％の範囲の微細な透過率を有する多数の半透過物質を形成できる。
一方、図14に示すように、工程条件によって１〜１０％のように微細な透過率を有するように形成するため、微細な透過率を調節するために必要とされてきたスリットマスクを用いることなく、プラズマ表面処理工程を行うことで使用者の所望する微細な透過率とすることができる。
その結果、図10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を除去することで、基板１０２上に、遮断層１１０及び第１半透過物質１１２が積層されてなる遮断領域Ｓ１が形成され、照射される光をＸ％透過させる第１半透過物質１１２で形成された第１半透過部Ｓ３、照射される光をＹ％透過させる第２半透過物質１１４で形成された第２半透過部Ｓ４、及び照射される光をＺ％透過させる第３半透過物質１１６で形成された第３半透過部Ｓ５が形成され、基板１０２が露出された透過領域Ｓ２が形成される。
図11乃至図13は、本発明の実施例に係る半透過物質の透過率を調節できる製造方法を示す断面図である。
図11を参照すると、基板１０２上に照射される光をＭ％透過させる半透過物質１１２で形成された半透過領域Ｓ３と、遮断層１１０及び半透過物質１１２が積層されて、照射される光を遮断する遮断領域Ｓ１と、照射される光を１００％透過させる透過領域Ｓ２と、を含むハーフトーンマスクを備えることができる。
ここで、Ｍ％透過率を有する半透過物質１１２の透過率を調節するために、図12に示すようにプラズマ表面処理することによって、Ｍ％透過率以外の他の透過率を有するハーフトーンマスクを形成できる。
これにより、図13に示すように、基板１０２上に照射される光をＮ％透過させる半透過物質１３０で形成された半透過領域Ｓ３と、遮断層１１０及び半透過物質１３０が積層されて、照射される光を遮断する遮断領域Ｓ１と、照射される光を１００％透過させる透過領域Ｓ２と、を含むハーフトーンマスクとすることができる。
このように、プラズマ表面処理工程により簡易に、使用者の所望する透過率に調節できる。また、ハーフトーンマスク工程において、ハーフトーンマスクの透過率をリペアするために、多数の工程、すなわち、基板上に半透過物質を積層し、それに伴うフォトリソグラフィ工程を行わずとも、プラズマ表面処理により透過率を調節することができる。
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
１１６ 第３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
１１６ 第３半透過物質
１２０ フォトレジスト
Claims (7)
- 基板上に半透過物質を形成する段階と、
前記半透過物質をプラズマ表面処理して前記半透過物質の透過率を調節することによって、前記半透過物質と異なる透過率を有する半透過物質が少なくとも１つ形成された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１つからなる単一物質、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（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。）のうち少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする、請求項１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、前記プラズマ表面処理して、光透過率を１〜１０％の範囲に微細に調節することを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスクの製造方法。
- 前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１０〜９０％の範囲に調節することを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスクの製造方法。
- 基板上に遮断層、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を除去する段階と、
前記遮断層の形成された基板上に、第１半透過物質、フォトレズストを積層した後、前記第１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１半透過物質を除去する段階と、
前記第１半透過物質の形成された基板上にフォトレジストを積層した後、前記第１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ズストを露光及び現像し、前記露出された第１半透過物質をプラズマ表面処理して第２半透過物質とする段階と、
前記第２半透過物質の形成された基板上に、フォトレジストを積層した後、前記第１半透過物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１半透過物質をプラズマ表面処理して第３半透過物質とする段階と、
前記残存するフォトレジストを除去する段階と、
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。 - 前記半透過物質は、前記プラズマ表面処理して光透過率を１〜１０％の範囲に微細に調節することを特徴とする、請求項５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、前記プラズマ表面処理して光透過率を１０〜９０％の範囲に調節することを特徴とする、請求項５に記載のハーフトーンマスクの製造方法。
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