JP5220100B2 - 複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Description
上記のような従来のマスクは、一つの層のパターンを具現するしかないので、露光→現像→エッチングからなる一つのサイクルのフォトリソグラフィ工程のみに使用することができる。詳細に説明すると、液晶ディスプレイのTFT(Thin Film Transistor)及びCF(Color Filter)には、多くの層が蒸着/塗布されており、蒸着/塗布された各層は、それぞれフォトリソグラフィ工程でパターニングされる。このとき、一つのサイクルのフォトリソグラフィ工程を減少可能であれば、多くの経済的な効果を得られるが、従来のマスクは、ただ一つの層のパターンを具現する構造となっており、非経済的である。
すなわち、本発明の第1実施例及び第2実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、透明基板と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、透明基板上に半透過物質が単一層で積層され、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させ、それぞれ互いに異なる箇所に配置される少なくとも二つ以上の半透過部とを含み、少なくとも二つ以上の半透過部の光透過率は、半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする。
半透過物質は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする。
すなわち、透明基板上に光遮断層及び第1フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって光遮断層に、光が透過する光透過部と光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、第1フォトレジストを除去し、光遮断部及び光透過部上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層するステップと、半透過物質上に第2フォトレジストを形成し、半透過物質のうち必要部位が外部に露出されるように第2フォトレジストを露光及び現像するステップと、露出された半透過物質をエッチングした後、第2フォトレジストを除去し、基本半透過部を形成するステップと、基本半透過部が形成されていない透明基板の表面に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップとを含み、基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする。
すなわち、透明基板上に光遮断層及び第1フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程、及びエッチング工程によって光遮断層に、光が透過する光透過部と光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、第1フォトレジストを除去し、第2フォトレジストを光透過部及び光遮断部上に形成した後、光透過部のうち半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように第2フォトレジストを露光及び現像するステップと、外部に露出された光透過部の上部及び第2フォトレジストの上部に半透過物質を積層するステップと、第2フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、外部に露出された光透過部の上部のみに半透過物質を残存させ、基本半透過部を形成するステップと、基本半透過部が形成されていない光透過部上に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップとを含み、付加半透過部の組成は前記基本半透過部の組成と異なることを特徴とする。
すなわち、透明基板上に半透過物質膜、遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成し、第1フォトレジストに対してフル露光及びハーフ露光を行った後、露光された第1フォトレジストの部分を現像することで、フル露光領域及びハーフ露光領域を形成するステップと、フル露光領域に露出された遮光物質膜及び半透過物質膜を順次エッチングして光透過部を形成するステップと、第1フォトレジストに対してアッシング処理を行うことで、ハーフ露光領域に位置した遮光物質膜を外部に露出させるステップと、外部に露出された遮光物質膜を部分的にエッチングし、半透過物質膜を外部に露出させることで、基本半透過部を形成し、第1フォトレジストを除去して光遮断部を形成するステップと、光透過部上に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部をさらに形成するステップとを含み、付加半透過部の組成は前記基本半透過部の組成と異なることを特徴とする。
スリット型半透過部は、光遮断部にスリットを形成する構造をさらに含むことを特徴とする。
スリット型半透過部は、積層型半透過部の所定部分に形成されることを特徴とする。
積層型半透過部の光透過率は、半透過物質膜の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする。
半透過物質は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする。
スリット型半透過部の光透過率は、スリットの幅及び高さの変更によって調整されることを特徴とする。
すなわち、透明基板上に遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成した後、露光及び現像工程によって第1フォトレジストに少なくとも一つのスリット空間部を形成するステップと、現像工程によって露出された遮光物質膜をエッチングした後、第1フォトレジストを除去し、光遮断部、光透過部及びスリット型半透過部を形成するステップと、光透過部上に半透過物質を積層し、スリット型半透過部と互いに組成が異なる半透過物質で具現され、互いに異なる光透過率を有する少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
すなわち、透明基板上に遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって遮光物質膜に光が透過する光透過部及び光を遮断する光遮断部を形成するステップと、光透過部上に所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、積層型半透過部及び光遮断部のうち少なくとも一つに積層型半透過部と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成するステップとを含み、スリット型半透過部の組成は積層型半透過部の組成と異なることを特徴とする。
図2に示すように、本発明の第1実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク100は、透明基板110、光遮断部125、光透過部121及び複数個の半透過部130を有している。
光遮断部125及び光透過部121は、透明基板110上に積層される遮光物質膜をパターニングすることで形成され、最も好ましくは、Cr、CrxOyまたはCrとCrxOyが一緒に存在する物質をパターニングすることで形成される。ここで、上述した遮光物質膜は、光を遮断可能な物質であればよい。
すなわち、パターニングされて透明基板110を露出させる部分は、光を透過させる光透過部121で、パターニングされずに膜が残存する部分は、光を遮断する光遮断部125である。つまり、光遮断部125は、遮光物質膜で形成される。
本発明の第1実施例における最も大きな特徴は、半透過部130が複数備わり、複数の半透過部130が互いに異なる光透過率を有する点にある。図2には、互いに異なる光透過率を有する三つの半透過部131,133,135が例示されているが、半透過部の個数は必要に応じて変更可能である。
また、半透過物質は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字xは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、半透過部130の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、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のうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部130を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム(CrxOy)で半透過部130を形成することが最も好ましい。なお、添字x、y及びzは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
図3〜図6は、本発明の第1実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第1のプロセスを示した図である。
図示したように、ステップS10では、石英(Qz)材の透明基板110上に遮光物質膜120及びポジティブ型の第1フォトレジスト141を順次形成し、第1フォトレジスト141の上側にレーザービームを照射し、第1フォトレジスト141上に所望のパターンをドローイングする。遮光物質膜120は、Cr、CrxOyまたはCrとCrxOyが共存する物質をパターニングすることで形成されるが、光を遮断可能な物質であればこれら以外であってもよい。
そして、ステップS40では、第1フォトレジスト141を完全に除去する。そうすると、遮光物質膜120のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を完全に透過させる光透過部121になり、残存する部位は、光を完全に遮断する光遮断部125になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、光遮断層(遮光物質膜)120には、光が透過する光透過部121及び光を遮断する光遮断部125を形成する。
ステップS50では、光透過部121及び光遮断部125上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜160を積層して形成する。半透過物質膜160は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜160は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
上記のようなステップS50で半透過物質膜160を形成した後、ポジティブ性の第2フォトレジスト165を半透過物質膜160上にコーティングして形成する(ステップS60を参照)。ステップS60では、レーザービームを照射し、半透過物質膜160のうち所定の必要な部位が外部に露出されるように第2フォトレジスト165を露光させてドローイングし、ステップS70では、レーザービームが照射された第2フォトレジスト165の部位を現像して除去する。半透過物質膜160のうち外部に露出される部分は、半透過部131が形成される部分を除いた部分のうち、半透過物質膜160が積層された透明基板110の上部面である。
すなわち、光透過部121のうち一部のみに、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物がコーティングされるが、これは、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる基本半透過部131である。基本半透過部131の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
すなわち、半透過部130の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、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のうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部130を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム(CrxOy)で半透過部130を形成することが最も好ましい。なお、添字x、y及びzは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
以下で形成される半透過部の組成は、上記で説明した組成と同一である。ただし、組成物の種類及び厚さの変更によって光透過率が変わる。
上記のように基本半透過部131を形成した後、基本半透過部131と異なる光透過率を有する別途の半透過部を所望の程度に形成することができる。すなわち、ステップS90に示すように、透明基板110が露出される部分である光透過部121上に所定の化学組成物からなる半透過物質を積層し、基本半透過部131と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成する。以下、基本半透過部131と互いに異なる光透過率を有し、以後に形成される半透過部を付加半透過部という。
次いで、第3フォトレジスト175の上側にレーザービームを照射し、第3フォトレジスト175上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップS110のように、レーザービームが照射された第3フォトレジスト175の部位を現像して除去する。それにより、ステップS110のように、付加半透過部133が形成される空間部170を形成する。
上記のように第3フォトレジスト175が露光及び現像された後、ステップS120のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部133が形成される空間部170及び第3フォトレジスト175の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS120では、半透過部が形成される空間部170及び第3フォトレジスト175上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜180を積層して形成する。半透過物質膜180は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜180は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
付加半透過部133の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップS100〜S130を経ることで第二の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部131と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第一の付加半透過部133が形成される。なお、基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
ステップS140のように、二つの半透過部131,133が形成された状態で、半透過部131,133、光遮断部125及び光透過部上に第4フォトレジスト185をコーティングによって形成する。次に、ステップS150のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、第三の半透過部135、すなわち、第二の付加半透過部135が形成される空間部150を形成する。
上記のように空間部150が形成された後、空間部150及び第4フォトレジスト185の上部に半透過物質膜190を積層して形成する。
すなわち、ステップS160では、付加半透過部135が形成される空間部150及び第4フォトレジスト185上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜190を積層して形成する。半透過物質膜190は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜190は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
付加半透過部135の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップS140〜S170を経ることで第三の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部131及び第一の付加半透過部133と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第二の付加半透過部135が形成される。なお、基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
上記のような工程を繰り返すことで、所望の半透過部を形成することができ、このように完成されたマスクを用いると、複数層をパターニングできるようになる。このような工程によって形成される複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、各種の平板パネルディスプレイ素子を製造するのに用いることができる。
図7〜図10は、本発明の第1実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第2のプロセスを示した図である。第2のプロセスは、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造するプロセスであるが、上述した第1のプロセスと異なるプロセスとして進行するものである。
ステップS20では、レーザービームが照射された第1フォトレジスト141の部位を現像して除去し、ステップS30では、第1フォトレジスト141の除去によって外部に露出された遮光物質膜120の部位をエッチングして除去する。
そして、ステップS40では、第1フォトレジスト141を完全に除去する。すると、遮光物質膜120のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を完全に透過させる光透過部121になり、残存する部位は、光を完全に遮断する光遮断部125になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、光遮断層120には、光が透過する光透過部121及び光を遮断する光遮断部125を形成される。
ステップS50では、別途の第2フォトレジスト165を光透過部121及び光遮断部125上に形成する。このような工程が、光透過部121及び光遮断部125上にスパッタリング法によって半透過物質膜を直ぐ蒸着する第1実施例と異なる。
次に、第2フォトレジスト165の上側にレーザービームを照射し、第2フォトレジスト165上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップS60のように、レーザービームが照射された第2フォトレジスト165の部位を現像して除去する。その結果、ステップS60のように、半透過部131が形成される空間部161を形成する。
すなわち、半透過部131が形成される部分に該当する光透過部121の部分のみが外部に露出されるように、第2フォトレジスト165を露光及び現像する。
上記のように第2フォトレジスト165が露光及び現像された後、ステップS70のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、半透過部131が形成される空間部161及び第2フォトレジスト165の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS70では、半透過部が形成される空間部161及び第2フォトレジスト165上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜160を積層して形成する。半透過物質膜160は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜160は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
基本半透過部131の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように基本半透過部131を形成した後、基本半透過部131と異なる光透過率を有する別途の半透過部を所望の程度に形成することができる。すなわち、基本半透過部131が形成されていない部分(透明基板110が露出される部分)である光透過部121上に所定の化学組成物からなる半透過物質を積層し、基本半透過部131と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成することができる。以下、基本半透過部131と互いに異なる光透過率を有し、以後に形成される半透過部を付加半透過部という。
基本半透過部131以後に形成される第一の付加半透過部は、図9に示したステップS90〜S120を経ることで形成される。このような第一の付加半透過部は、図5に示した第1のプロセスによる第一の付加半透過部の形成工程と同一であるので、それに対する説明は省略する。
第一の付加半透過部が形成された後、図9に示した工程を繰り返すことで、複数個の付加半透過部を連続して形成することができる。すなわち、図10に示した工程によって、第二の付加半透過部を形成することができる。第二の付加半透過部を形成する工程は、図6に示した第1のプロセスによる第二の付加半透過部の形成工程と同一であるので、それに対する説明は省略する。
図11に示すように、本発明の第2実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク100は、本発明の第1実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク(図2を参照)と同様に、透明基板110、光遮断部125、光透過部121及び複数個の半透過部130を有している。
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110は、一般的に石英(Qz)からなるが、光を透過可能な透明性物質であればそれ以外の物質でもよい。光遮断部125及び光透過部121は、透明基板110上に積層される半透過物質膜113及び遮光物質膜115をパターニングすることで形成される。
すなわち、パターニングされて透明基板110を露出させる部分は、光を透過させる光透過部121で、パターニングされずに膜(半透過物質膜113+遮光物質膜115)が残存する部分は、光を遮断する光遮断部125である。すなわち、本発明の第2実施例における光遮断部125は、本発明の第1実施例における光遮断部(図2を参照)と異なり、半透過物質膜113及び遮光物質膜115を順次積層することで形成される。
遮光物質膜115は、Cr、CrxOyまたはCrとCrxOyが共存する物質を半透過物質膜113上に積層することで形成される。なお、遮光物質膜115は、光を遮断可能な物質であれば、上述した物質以外のものでもよい。
本発明の最大の特徴は、半透過部130が複数備わり、このように複数の半透過部130それぞれが互いに異なる光透過率を有する点にある。図11には、互いに異なる光透過率を有する三つの半透過部131,133,135を例示しているが、半透過部の個数は必要に応じて変更可能である。
少なくとも二つ以上の半透過部130の光透過率は、積層される半透過物質の組成を異ならせたり、厚さを異ならせることで調整される。すなわち、半透過物質をなす組成物の特性によって光透過率を互いに異ならせることができ、同一の組成物を用いる場合にも、厚さを異ならせることで光透過率を調整することができる。
すなわち、半透過部130の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、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のうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部130を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム(CrxOy)で半透過部130を形成することが最も好ましい。なお、添字x、y及びzは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には300nm〜440nmの波長帯が使用される。半透過部130は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の10%〜90%の光を透過可能であることが好ましい。
図12〜図14は、本発明の第2実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程を示した図である。
図示したように、ステップS10では、石英(Qz)材の透明基板110上に半透過物質膜113及び遮光物質膜115を順次形成する。半透過物質膜113は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字xは、結合される主元素によって変わる自然数である。
第1フォトレジスト141上に形成されるパターンは、フル(full)露光及びハーフ(half)露光を行うことで形成される。すなわち、フル露光が行われる第1フォトレジスト141の部分は、照射される光を全て受けて、全ての厚さに対して反応する一方、ハーフ露光が行われる第1フォトレジスト141の部分は、照射される光の一部のみを受けて、一定の厚さのみに対して反応する。
上記のようにフル露光領域145及びハーフ露光領域143が形成された後、フル露光領域145に露出された遮光物質膜115と、遮光物質膜115の下部に存在する半透過物質膜113を順次エッチングする。そうすると、ステップS40に示すように、透明基板110が外部に露出される部分に該当する光透過部121が形成される。
ステップS40で光透過部121を形成した後、第1フォトレジスト141に対してアッシング処理を行う。すると、ステップS50に示すように、ハーフ露光領域143に残存する第1フォトレジスト141が除去されることで、遮光物質膜115が外部に露出され、第1フォトレジスト141の高さが全体的に低くなる。
上記のように、第1フォトレジスト141に対してアッシング処理を行い、ハーフ露光領域143に位置した遮光物質膜115が外部に露出されると、ステップS60に示すように、外部に露出された遮光物質膜115を部分的にエッチングすることで、遮光物質膜115の下部に位置する半透過物質膜113を外部に露出させる。
上記のように、外部に露出された半透過物質膜113は、本発明の実施例に係る第一の半透過部131に該当する。以下、このように形成された第一の半透過部131を基本半透過部131という。基本半透過部131が形成された後、遮光物質膜115上に残存する第1フォトレジスト141を除去する。そうすると、ステップS70に示すように、半透過物質膜113及び遮光物質膜115が積層されることで光遮断部125が形成される。
基本半透過部131の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
すなわち、半透過部131の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、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のうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部131を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム(CrxOy)で半透過部131を形成することが最も好ましい。なお、添字x、y及びzは、自然数として各化学元素の個数を意味する。以下で形成される半透過部の組成は、上記で説明した組成と同一である。ただし、組成物の種類及び厚さの変更によって光透過率が変わる。
一方、照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には300nm〜440nmの波長帯が使用される。基本半透過部131は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の10%〜90%の光を透過可能であることが好ましい。
第二の半透過部、すなわち、付加半透過部(ステップS110で133として表記される)を形成するために、ステップS80に示すように、光透過部、基本半透過部131及び光遮断部上に第2フォトレジスト165をコーティングして形成する。
すなわち、付加半透過部133が形成される部分に該当する光透過部121の部分のみが外部に露出されるように、第2フォトレジスト165を露光及び現像する。
上記のように第2フォトレジスト165が露光及び現像された後、ステップS100のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部133が形成される空間部161及び第2フォトレジスト165の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS100では、付加半透過部133が形成される空間部161及び第2フォトレジスト165上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質160を積層して形成する。半透過物質膜160は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜160は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
付加半透過部133の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップS80〜S110を経ることで、第二の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部131と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第一の付加半透過部133が形成される。基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
更に他の付加半透過部を形成しようとする場合、ステップS80〜S110と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の付加半透過部は、透明基板110が露出される光透過部121上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、付加半透過部をさらに形成するためには、付加半透過部を形成するステップを繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
ステップS120のように、二つの半透過部131,133が形成された状態で、半透過部131,133、光遮断部125及び光透過部上に第3フォトレジスト175をコーティングによって形成する。その次に、ステップS130のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、第三の半透過部135、すなわち、第二の付加半透過部135が形成される空間部171を形成する。
上記のように空間部171が形成された後、空間部171及び第3フォトレジスト175の上部に半透過物質膜170を積層して形成する。
すなわち、ステップS140では、付加半透過部135が形成される空間部171及び第3フォトレジスト175上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜170を積層して形成する。半透過物質膜170は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜170は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
次に、ステップS150のように、第3フォトレジスト175及びその上部に積層された半透過物質膜170をリフトオフ法で除去する。そうすると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部135が形成される空間部171のみに半透過物質膜170が残存するが、この残存する半透過物質膜170が第三の半透過部135に該当する付加半透過部135になる。
付加半透過部135の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップS120〜S150を経ることで、第三の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部131及び第一の付加半透過部133と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第二の付加半透過部135が形成される。基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
このような工程を繰り返すことで、所望の半透過部を形成することができ、このように完成されたマスクを用いると、複数層をパターニングできるようになる。このような工程によって形成される複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、各種の平板パネルディスプレイ素子を製造するのに用いることができる。
図15〜図17は、本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの断面図である。
図15〜図17に示すように、本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、透明基板110、光遮断部130、光透過部120及び複数個の半透過部140を有している。
照射される所定波長帯の光を透過させる透明基板110は、石英(Qz)からなる。そして、光遮断部130及び光透過部120は、透明基板110上に積層される遮光物質膜をパターニングすることで形成される。すなわち、パターニングされて透明基板110を露出させる部分は、光を透過させる光透過部120で、パターニングされずに膜が残存する部分は、光を遮断する光遮断部130である。
一方、透明基板110上には、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半透過部140が少なくとも二つ以上形成される。半透過部140は、レーザービーム照射によって形成されるスリット型半透過部及び半透過物質が積層されて形成される積層型半透過部で構成される。したがって、半透過部140は、積層型半透過部またはスリット型半透過部のみで形成されるか、積層型半透過部とスリット型半透過部が組み合わされて一緒に形成される。
本発明の第3実施例における最大の特徴は、半透過部140が複数備わり、複数の半透過部140が互いに異なる光透過率を有する点にある。
少なくとも二つ以上の半透過部140のうち積層型半透過部の光透過率は、積層される半透過物質膜の組成を異ならせたり、厚さを異ならせることで調整される。すなわち、半透過物質をなす組成物の特性によって光透過率を互いに異ならせることができ、同一の組成物を用いる場合にも、厚さを異ならせることで光透過率を調整することができる。
すなわち、積層型半透過部の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、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のうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで積層型半透過部を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム(CrxOy)で半透過部140を形成することが最も好ましい。なお、添字x、y及びzは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
このように形成されるスリット型半透過部及び積層型半透過部は、照射される光の一部のみを透過させ、互いに異なる光透過率で照射される光を透過させる。
照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には300nm〜440nmの波長帯が使用される。半透過部130は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の10%〜90%の光を透過可能であることが好ましい。
図18〜図20は、本発明の第3実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第1のプロセスを示した図である。
まず、ステップS10に示すように、石英(Qz)材の透明基板110上に遮光物質膜111及びポジティブ型の第1フォトレジスト113を順次形成する。その後、第1フォトレジスト113の上側にレーザービームを照射し、第1フォトレジスト113上に所望のパターンをドローイングする。
遮光物質膜は、照射される光を遮断する物質であれば、如何なる物質も可能であるが、Cr、CrxOyのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせによる物質で形成される。なお、添字x、yは、各元素の結合によって変わる自然数である。遮光物質膜は、光を遮断可能な物質であれば、上述した物質以外でもよい。
ステップS30では、現像工程によって外部に露出された遮光物質膜111の部位をエッチングして除去する。その後、ステップS40で第1フォトレジスト113を除去する。
すると、遮光物質膜111のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部120になり、残存する部位は、光を遮断する光遮断部130になる。そして、遮光物質膜111のうちスリット形状でパターニングされた部分は、照射される光の一部のみを透過させるスリット型半透過部141になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、遮光物質膜111には、光が透過する光透過部120、光を遮断する光遮断部130及び光の一部のみを透過させるスリット型半透過部141が形成される。
上記のようにスリット型半透過部141が形成された後、光透過部120上に半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成する。形成される積層型半透過部は、スリット型半透過部141と異なる光透過率を有し、照射される光の一部のみを透過させる。
次に、第2フォトレジスト115の上側にレーザービームを照射し、第2フォトレジスト115上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップS60のように、レーザービームが照射された第2フォトレジスト115の部位を現像して除去する。その結果、ステップS60のように、積層型半透過部(ステップS80で符号143として表記される)が形成される空間部150を形成する。
すなわち、光透過部120のうち、積層型半透過部143が形成される部分に該当する部分のみが外部に露出されるように、第2フォトレジスト115を露光及び現像する。
上記のように第2フォトレジスト115が露光及び現像された後、ステップS70のように、外部に露出された光透過部120の上部、すなわち、積層型半透過部143が形成される空間部150及び第2フォトレジスト115の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS70では、積層型半透過部143が形成される空間部150及び第2フォトレジスト115上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質160を積層して形成する。半透過物質膜(半透過物質)160は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜160は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
積層型半透過部143の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップS50〜S80を経ることで、積層型半透過部143が形成される。すなわち、スリット型半透過部141と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部が形成される。
更に他の積層型半透過部を形成しようとする場合、ステップS50〜S80と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の積層型半透過部は、透明基板110が露出される光透過部120上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、積層型半透過部をさらに形成するためには、ステップS50〜S80を繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
ステップS90のように、スリット型半透過部141及び積層型半透過部143が形成された状態で、二つの半透過部141,143、光遮断部130及び光透過部120上に第3フォトレジスト117をコーティングによって形成する。次に、ステップS100のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、更に他の積層型半透過部145が形成される空間部170を形成する。
上記のように空間部170が形成された後、空間部170及び第3フォトレジスト117の上部に半透過物質膜160を積層して形成する。
すなわち、ステップS110では、更に他の積層型半透過部145が形成される空間部170及び第3フォトレジスト117上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜160を積層して形成する。半透過物質膜160は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜160は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
更に他の積層型半透過部145の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップS90〜S120を経ることで、更に他の積層型半透過部145が形成される。すなわち、スリット型半透過部141及び最初に形成された積層型半透過部143と互いに異なる光透過率を有する別途の積層型半透過部145が形成される。
図示したように、ステップS10では、石英(Qz)材の透明基板110上に、照射される光を遮断可能な物質からなる遮光物質膜111及びポジティブ型の第1フォトレジスト113を順次、形成し、第1フォトレジスト113の上側にレーザービームを照射し、第1フォトレジスト113上に所望のパターンをドローイングする。
ステップS20では、レーザービームが照射された第1フォトレジスト113の部位を現像して除去し、ステップS30では、第1フォトレジスト113の除去によって外部に露出された遮光物質膜111の部位をエッチングして除去する。
ステップS40では、第1フォトレジスト113を完全に除去する。すると、遮光物質膜111のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部120になり、残存する部位は、光を遮断する光遮断部130になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、遮光物質膜111には、光が透過する光透過部120及び光を遮断する光遮断部130を形成する。
ステップS50では、光透過部120及び光遮断部130上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜150を積層して形成する。半透過物質膜150は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜150は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
上記のようなステップS50で半透過物質膜150を形成した後、ポジティブ型の第2フォトレジスト155を半透過物質膜150上にコーティングして形成する(ステップS60を参照)。ステップS60では、レーザービームを照射し、半透過物質膜150のうち所定の必要な部位が外部に露出されるように第2フォトレジスト155を露光させてドローイングし、ステップS70では、レーザービームが照射された第2フォトレジスト155の部位を現像して除去する。
半透過物質膜150のうち外部に露出される部分は、積層型半透過部(ステップS80で符号145として表記される)が形成される部分を除いた部分のうち、半透過物質膜150が積層された透明基板110の上部面である。
すなわち、光透過部120のうち一部のみに、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物がコーティングされるが、これは、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる積層型半透過部145である。積層型半透過部145の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップS10〜S80を経ることで積層型半透過部145を形成すると、光遮断部130は半透過物質膜150を含むようになる。
図25に示したステップS10〜S40は、図21に示したステップS10〜S40と同一であるので、それに対する説明を省略し、積層型半透過膜145を形成する図26に示した工程のみを説明する。
図25に示したステップS40のように、第1フォトレジスト113を完全に除去した後、積層型半透過部を形成するために、まず、ステップS50では、光透過部120及び光遮断部130上に第2フォトレジスト155をコーティングして形成する。
次に、第2フォトレジスト155の上側にレーザービームを照射し、第2フォトレジスト155上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップS60のように、レーザービームが照射された第2フォトレジスト155の部位を現像して除去する。その結果、ステップS60のように、積層型半透過部(ステップS80で符号145として表記される)が形成される空間部を形成する。
すなわち、積層型半透過部145が形成される部分に該当する光透過部120部分のみが外部に露出されるように、第2フォトレジスト155を露光及び現像する。
上記のように第2フォトレジスト155が露光及び現像された後、ステップS70のように、外部に露出された光透過部120の上部、すなわち、積層型半透過部145が形成される空間部及び第2フォトレジスト155の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS70では、積層型半透過部145が形成される空間部及び第2フォトレジスト155上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜150を積層して形成する。半透過物質膜150は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜150は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
積層型半透過部145の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のような図21〜図22及び図25〜図26を通して積層型半透過部145が形成されると、積層型半透過部145と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成する。スリット型半透過部は、上述した工程によって形成された積層型半透過部145にレーザービームを照射するか、光遮断部130にレーザービームを照射することで形成される。
まず、ステップS90に示すように、既に形成された積層型半透過部145、光遮断部130及び光透過部120上にポジティブ型の第3フォトレジスト165を形成する。
その後、第3フォトレジスト165の上側にレーザービームを照射し、第3フォトレジスト165上に所望のパターンをドローイングする。
ステップS100では、レーザービームが照射された第3フォトレジスト165の部位を現像して除去する。レーザービームを照射するときは、第3フォトレジスト165に少なくとも一つのスリット形状が形成されるようにする。したがって、レーザービームが照射された第3フォトレジスト165を現像すると、少なくとも一つのスリット空間部が形成される。
すると、光遮断部130及び積層型半透過部145のうち少なくとも一つにスリット型半透過部が形成される。図23に示した工程では、光遮断部130及び積層型半透過部145の全てにスリット型半透過部143,147,149が形成された場合を例示する。
上記のように形成されたスリット型半透過部143,147,149は、予め形成された積層型半透過部145と異なる光透過率を有し、各スリット型半透過部においても互いに異なる光透過率を有する。スリット型半透過部143,147,149は、スリット幅を変更したり、スリット個数を異ならせたり、スリットの形成空間(積層型半透過部または光遮断部)を異ならせることで、相互間の光透過率を異ならせることができる。
付加的な積層型半透過部を形成するために、まず、図24に示したステップS130のように、光透過部120、スリット型半透過部143,147,149、積層型半透過部145及び光遮断部130上に第4フォトレジスト170をコーティングして形成する。
次に、第4フォトレジスト170の上側にレーザービームを照射し、第4フォトレジスト170上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップS140のように、レーザービームが照射された第4フォトレジスト170の部位を現像して除去する。その結果、ステップS140のように、付加的な積層型半透過部(ステップS160で符号141として表記される)が形成される空間部171を形成する。
すなわち、付加的な積層型半透過部141が形成される部分に該当する光透過部120の部分のみが外部に露出されるように、第4フォトレジスト170を露光及び現像する。
上記のように第4フォトレジスト170が露光及び現像された後、ステップS150のように、外部に露出された光透過部120の上部、すなわち、付加的な積層型半透過部141が形成される空間部171及び第4フォトレジスト170の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップS150では、付加的な積層型半透過部141が形成される空間部171及び第4フォトレジスト170上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜175を積層して形成する。半透過物質膜175は、スパッタリングコーティングによって形成する。なお、半透過物質膜175は、照射される所定の波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
付加的な積層型半透過部141の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップS130〜S160を経ることで、付加的な積層型半透過部141が形成される。すなわち、スリット型半透過部143,147,149及び既に形成された積層型半透過部145と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部が形成される。
更に他の付加的な積層型半透過部を形成しようとする場合、ステップS130〜S160と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の付加的な積層型半透過部は、透明基板110が露出される光透過部120上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、付加的な積層型半透過部をさらに形成するためには、ステップS130〜S160を繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
本発明の第3実施例に係る第3のプロセスは、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造するプロセスであるが、上述した第1及び第2のプロセスと異なるプロセスとして進行する。
図示したように、ステップS10では、石英(Qz)材の透明基板110上に半透過物質膜113及び照射される光を遮断可能な物質からなる遮光物質膜115を順次形成する。そして、遮光物質膜115の上部にポジティブ型の第1フォトレジスト160を形成する。
半透過物質膜113は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質である。なお、添字xは、結合される主元素によって変わる自然数である。
第1フォトレジスト160上に形成されるパターンは、フル露光及びハーフ露光を行うことで形成される。すなわち、フル露光が行われる第1フォトレジスト160の部分は、照射される光を全て受けて、全ての厚さに対して反応する一方、ハーフ露光が行われる第1フォトレジスト160部分は、照射される光の一部のみを受けて、一定の厚さに対してのみ反応する。
上記のようにフル露光及びハーフ露光を行った後、露光された第1フォトレジスト160の部分を現像すると、ステップS20に示すように、フル露光領域161及びハーフ露光領域163が形成される。
上記のようにフル露光領域161及びハーフ露光領域163が形成された後、フル露光領域161に露出された遮光物質膜115と、遮光物質膜115の下部に存在する半透過物質膜113を順次、エッチングする。その結果、ステップS30に示すように、透明基板110が外部に露出される部分に該当する光透過部120を形成する。
上記のように、第1フォトレジスト160に対してアッシング処理を行い、ハーフ露光領域163に位置した遮光物質膜115が外部に露出されると、ステップS50に示すように、外部に露出された遮光物質膜115を部分的にエッチングすることで、遮光物質膜115の下部に位置する半透過物質膜113を外部に露出させる。
上記のように、外部に露出された半透過物質膜113は、本発明の第3実施例の第3のプロセスに係る積層型半透過部145に該当する。積層型半透過部145が形成された後、遮光物質膜115上に残存する第1フォトレジスト160を除去する。そうすると、ステップS60に示すように、半透過物質膜113と遮光物質膜115が積層されることで光遮断部130が形成される。
積層型半透過部145は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字xは、結合される主元素によって変わる自然数である。
上記のように、積層型半透過部145を形成した後、積層型半透過部145と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成することができる。スリット型半透過部は、積層型半透過部145、半透過物質膜113及び遮光物質膜115が積層された光遮断部130にレーザービームを照射することで形成される。
まず、ステップS70に示すように、既に形成された積層型半透過部145、半透過物質膜113及び遮光物質膜115が積層された光遮断部130及び光透過部120上にポジティブ型の第2フォトレジスト170を形成する。
その後、第2フォトレジスト170の上側にレーザービームを照射し、第2フォトレジスト170上に所望のパターンをドローイングする。
ステップS80では、レーザービームが照射された第2フォトレジスト170の部位を現像して除去する。レーザービームを照射するときは、第2フォトレジスト170に少なくとも一つのスリット形状が形成されるようにする。したがって、レーザービームが照射された第2フォトレジスト170を現像すると、少なくとも一つのスリット空間部が形成される。
すると、光遮断部130及び積層型半透過部145のうち少なくとも一つにスリット型半透過部141が形成される。ステップS100に示した工程は、積層型半透過部145のみにスリット型半透過部141が形成された場合を例示する。
上記のように形成されたスリット型半透過部141は、予め形成された積層型半透過部145と異なる光透過率を有する。
上記のような工程によって形成されたスリット型半透過部141と異なる光透過率を有する付加的なスリット型半透過部を形成するために、ステップS60〜S100が繰り返し行われる。
すなわち、図29に示したステップS110〜S140を行うことで、積層型半透過部145及びスリット型半透過部141と異なる光透過率を有する付加的なスリット型半透過部143を形成することができる。更に他の付加半透過部を形成しようとする場合、ステップS80〜S110と同一の工程を行えばよい。
ただし、付加的なスリット型半透過部143は、スリット型半透過部141が形成されていない積層型半透過部145または光遮断部130に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。付加的なスリット型半透過部143は、スリット幅を変更したり、スリットの個数を変更することで、スリット型半透過部141と異なる光透過率を有するようになる。
上記のような構成、作用及び好適な実施例を有する本発明の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法によると、一つのマスクで多数のサイクルのフォトリソグラフィ工程に適用することができ、製造工程が短縮されるとともに、原価が削減されるという利点がある。
Claims (18)
- 透明基板と
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、
前記透明基板上に半透過物質が単一層で積層され、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で通過させ、それぞれ互いに異なる箇所に配置される少なくとも二つ以上の半透過部と、を含み、
前記少なくとも二つ以上の半透過部の光透過率は、半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。 - 前記半透過物質は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする請求項1に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 前記光遮断部は、遮光物質膜が積層されるか、半透過物質膜及び遮光物質膜が順次、積層されることで形成されることを特徴とする請求項1に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 透明基板上に光遮断層及び第1フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程及びエッチング工程によって前記光遮断層に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記第1フォトレジストを除去し、前記光遮断部と前記光透過部上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層するステップと、
前記半透過物質上に第2フォトレジストを形成し、前記半透過物質のうち必要部位が外部に露出されるように前記第2フォトレジストを露光及び現像するステップと、
前記露出された半透過物質をエッチングした後、前記第2フォトレジストを除去し、基本半透過部を形成するステップと、
前記基本半透過部が形成されていない前記透明基板の表面に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップと、を含み、
前記基本半透過部及び前記付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 透明基板上に光遮断層及び第1フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程、エッチング工程によって前記光遮断層に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記第1フォトレジストを除去し、第2フォトレジストを前記光透過部及び前記光遮断部上に形成した後、前記光透過部のうち半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第2フォトレジストを露光及び現像するステップと、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び前記第2フォトレジストの上部に半透過物質を積層するステップと、
前記第2のフォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させ、基本半透過部を形成するステップと、
前記基本半透過部が形成されていない前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップと、を含んで構成され、前記付加半透過部の組成は前記基本半透過部の組成と異なることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 前記付加半透過部を形成するステップは、
前記基本半透過部、前記光透過部及び前記光遮断部上に第3フォトレジストを形成し、前記光透過部のうち前記付加半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第3フォトレジストを露光及び現像する工程と、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び前記第3フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、
前記第3フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させる工程と、を含んで構成されることを特徴とする請求項5または6に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 前記付加半透過部をさらに形成するために、前記付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする請求項6に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
- 透明基板上に半透過物質膜、遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成し、前記第1フォトレジストに対してフル露光及びハーフ露光を行った後、前記露光された第1フォトレジストの部分を現像することで、フル露光領域及びハーフ露光領域を形成するステップと、
前記フル露光領域に露出された前記遮光物質膜及び半透過物質膜を順次、エッチングして光透過部を形成するステップと、
前記第1フォトレジストに対してアッシング処理を行うことで、前記ハーフ露光領域に位置した前記遮光物質膜を外部に露出させるステップと、
前記外部に露出された前記遮光物質膜を部分的にエッチングし、前記半透過物質膜を外部に露出させることで、基本半透過部を形成し、前記第1フォトレジストを除去して光遮断部を形成するステップと、
前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部をさらに形成するステップと、を含んで構成され、前記付加半透過部の組成は前記基本半透過部の組成と異なることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 前記付加半透過部を形成するステップは、
前記基本半透過部、前記光透過部及び前記光遮断部上に第2フォトレジストを形成し、前記光透過部のうち前記付加半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第2フォトレジストを露光及び現像する工程と、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び第2フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、
前記第2フォトレジスト及びその上部に積層された前記半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させる工程と、を含んで構成されることを特徴とする請求項8に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 前記付加半透過部をさらに形成するために、前記付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする請求項9に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
- 透明基板と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、
前記透明基板上に、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部と、を含んで構成され、
前記半透過部は、半透過物質層にスリットを形成したスリット型半透過部及び半透過物質のみで形成された積層型半透過部を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。 - 前記積層型半透過部は、半透過物質膜を積層することで形成されることを特徴とする請求項11に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 前記スリット型半透過部は、前記光遮断部にスリットを形成する構造をさらに含む請求項11に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 前記積層型半透過部の光透過率は、前記半透過物質膜の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする請求項12に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 前記半透過物質は、Cr、Si、Mo、Ta、Ti、Alのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または複合物質にCOx、Ox、Nxのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする請求項14に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 前記スリット型半透過部の光透過率は、スリットの幅及び高さの変更によって調整されることを特徴とする請求項13に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
- 透明基板上に遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成した後、露光及び現像工程によって前記第1フォトレジストに少なくとも一つのスリット空間部を形成するステップと、
前記現像工程によって露出された前記遮光物質膜をエッチングした後、前記第1フォトレジストを除去し、光遮断部、光透過部及びスリット型半透過部を形成するステップと、
前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記スリット型半透過部と互いに組成が異なる半透過物質で具現され、互いに異なる光透過率を有する少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。 - 透明基板上に遮光物質膜及び第1フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって前記遮光物質膜に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記光透過部上に所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、
前記積層型半透過部及び前記光遮断部のうち少なくとも一つに前記積層型半透過部と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成するステップと、を含んで構成され、
前記スリット型半透過部の組成は前記積層型半透過部の組成と異なることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
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