KR100609678B1 - graytone mask and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
에칭 스토퍼막을 설치하지 않아도, 차광막 및 반투과막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성할 수 있어, 반투광부의 패턴 어긋남을 방지할 수 있는 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.Provided is a halftone film type gray tone mask and a method of manufacturing the same, wherein the light shielding film and the semi-transmissive film can be formed of a film material having the same or similar etching characteristics without preventing the etching stopper film. do.
차광부, 투광부 및 반투광부를 가지며, 차광부가 투명기판(21)상에 순서대로 설치된 차광막(22b) 및 반투광막(24a)으로 형성되고, 반투광부는 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판(21)상에 반투광막(24a)을 성막하여 이루어지는 그레이톤 마스크(30)이다. 투명기판상에 차광막이 형성된 마스크 블랭크를 이용하여, 차광부 및 투광부에 대응하는 영역에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 차광막을 에칭함으로써 반투광부에 대응하는 영역의 투명기판을 노출시켜, 기판 상에 반투광막을 성막함으로써 반투광부를 형성하고, 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반투광막 및 차광막을 에칭함으로써 투광부 및 차광부를 형성한다.A light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion, the light shielding portion is formed of a light shielding film 22b and a semi-transmissive film 24a sequentially disposed on the transparent substrate 21, and the semi-transmissive portion exposes a region corresponding to the semi-transmissive portion. A gray tone mask 30 is formed by forming a translucent film 24a on a transparent substrate 21. Using a mask blank on which a light shielding film is formed on a transparent substrate, using a resist pattern formed in a region corresponding to the light shielding portion and a light transmitting portion as a mask, the exposed light shielding film is etched to expose a transparent substrate in a region corresponding to the translucent portion. A semi-transmissive portion is formed by forming a semi-transmissive film on a substrate, and the light-transmitting portion and the light-shielding portion are formed by etching the exposed semi-transparent film and the light-shielding film using a resist pattern formed in the light-shielding portion and a region corresponding to the semi-transmissive portion as a mask. do.
그레이톤, 마스크, 차광부, 투광부, 반투광부 Gray tone, mask, shading part, light transmitting part, semi-light transmitting part
Description
도 1은 본 발명의 그레이톤 마스크의 제조공정을 나타내는 개략단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the gray tone mask of this invention.
도 2는 본 발명의 그레이톤 마스크의 제조공정(도 1에 이어짐)을 나타내는 개략단면도.Fig. 2 is a schematic sectional view showing a manufacturing process (following Fig. 1) of the gray tone mask of the present invention.
도 3은 본 발명의 그레이톤 마스크의 일실시예를 이용하여 LCD 등의 피처리체를 제조하는 공정을 나타내는 개략단면도.Figure 3 is a schematic cross-sectional view showing a process for manufacturing a target object such as an LCD using one embodiment of the gray tone mask of the present invention.
도 4는 본 발명의 그레이톤 마스크의 다른 실시예를 이용하여 LCD 등의 피처리체를 제조하는 공정을 나타내는 개략단면도.Fig. 4 is a schematic cross-sectional view showing a process of manufacturing a target object such as an LCD using another embodiment of the gray tone mask of the present invention.
도 5는 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정을 나타내는 개략단면도.Fig. 5 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of a TFT substrate using a gray tone mask.
도 6은 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정(도 5에 이어짐)을 나타내는 개략단면도.Fig. 6 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process (following Fig. 5) of a TFT substrate using a gray tone mask.
도 7은 미세 패턴 타입의 그레이톤 마스크의 일예를 나타내는 도면.7 is a diagram illustrating an example of a gray pattern mask of a fine pattern type.
도 8은 그레이톤 마스크 패턴의 일예를 나타내는 도면.8 illustrates an example of a gray tone mask pattern.
도 9는 종래의 그레이톤 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 마스크 패턴 평면도.9 is a plan view of a mask pattern for explaining a method of manufacturing a conventional gray tone mask.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
21 투명기판21 Transparent Substrate
22 차광막22 shading film
23 레지스트막23 resist film
24 반투광막24 translucent membrane
20 마스크 블랭크20 mask blanks
30 그레이톤 마스크30 gray tone mask
100 마스크 패턴100 mask patterns
101 차광부 패턴101 shading pattern
102 투광부 패턴102 Floodlight Pattern
103 반투광부 패턴103 Translucent Pattern
본 발명은 액정표시장치(이하, LCD라 한다) 등의 제조에 사용되는 그레이톤 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래 LCD의 분야에 있어서, 제조에 필요한 포토마스크 매수를 삭감하는 방법이 제안되어 있다. 즉, 박막 트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD라 한다)는, CRT(음극선관)와 비교하여, 박형으로 하기 쉽고 소비전력이 낮다는 이점 때문에, 현재 상품화가 급속하게 진행 되고 있다. TFT-LCD는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여, 적색, 녹색, 및 청색의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가 액정상의 개재 하에 중첩된 개략구조를 갖는다. TFT-LCD에서는, 제조공정수가 많고, TFT 기판만도 5 ~ 6장의 포토마스크를 이용하여 제조되고 있었다. 이러한 상황 하에서, TFT 기판의 제조를 4장의 포토마스크를 이용하여 수행하는 방법이 제안되었다(예를 들면 '월간 FPD 인텔리전스', 1999년 5월, p. 31 - 35).In the field of conventional LCDs, a method of reducing the number of photomasks required for manufacturing has been proposed. In other words, thin film transistor liquid crystal displays (hereinafter referred to as TFT-LCDs) have advantages in that they are thinner and have lower power consumption than CRTs (cathode ray tubes). Is going on. The TFT-LCD includes a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged in each pixel arranged in a matrix, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged corresponding to each pixel under the intervening liquid crystal phase. It has a schematic structure. In TFT-LCD, there are many manufacturing processes, and only a TFT substrate was manufactured using 5-6 photomasks. Under these circumstances, a method of manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed (for example, 'Monthly FPD Intelligence', May 1999, p. 31-35).
이 방법은 차광부와 투광부와 반투광부(그레이톤부)를 갖는 포토마스크(이하, 그레이톤 마스크라 한다)를 이용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감하는 것이다.This method reduces the number of masks used by using a photomask (hereinafter referred to as a gray tone mask) having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-light transmitting portion (hereinafter referred to as a gray tone mask).
도 5 및 도 6(도 6은 도 5에 이어짐)에, 그레이톤 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조공정의 일예를 나타낸다.5 and 6 (FIG. 6 follows FIG. 5), an example of a manufacturing process of a TFT substrate using a gray tone mask is shown.
유리기판(1)상에, 게이트 전극용 금속막이 형성되고, 포토마스크를 이용한 포토리소 프로세스에 의해 게이트 전극(2)이 형성된다. 그 후, 게이트 절연막(3), 제 1 반도체막(4)(a-Si), 제 2 반도체막(5)(N+ a-Si), 소스 드레인용 금속막(6), 및 포지티브형 포토레지스트막(7)이 형성된다(도 5(1)). 다음으로, 차광부(11)와 투광부(12)와 반투광부(13)를 갖는 그레이톤 마스크(10)를 이용하여, 포지티브형 포토레지스트막(7)을 노광하여 현상함으로써, TFT 채널부 및 소스 드레인 형성영역과, 데이터라인 형성영역을 덮음과 동시에 채널부 형성영역이 소스 드레인 형성영역보다도 얇아지도록 제 1 레지스트 패턴(7a)이 형성된다(도 5(2)). 다음으로, 제 1 레 지스트 패턴(7a)을 마스크로 하여, 소스 드레인 금속막(6) 및 제 2, 제 1 반도체막(5, 4)을 에칭한다(도 5(3)). 다음으로, 채널부 형성영역이 얇은 레지스트막을 산소에 의한 애싱(ashing)으로 제거하고, 제 2 레지스트 패턴(7b)을 형성한다(도 6(1)). 이렇게 한 후, 제 2 레지스트 패턴(7b)을 마스크로 하여, 소스 드레인용 금속막(6)이 에칭되어, 소스/드레인(6a, 6b)이 형성되며, 이어서 제 2 반도체막(5)을 에칭하고(도 6(2)), 마지막으로 잔존한 제 2 레지스트 패턴(7b)을 박리한다(도 6(3)).On the
여기에서 이용되는 그레이톤 마스크로는, 반투광부가 미세 패턴으로 형성되어 있는 구조의 것이 알려져 있다. 예를 들면 도 7에 나타난 바와 같이, 소스/드레인에 대응하는 차광부(11a, 11b)와, 투광부(12)와, 채널부에 대응하는 반투광부(그레이톤부)(13)를 가지며, 반투광부(13)는, 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 이루어지는 차광 패턴(13a)을 형성한 영역이다. 차광부(11a, 11b)와 차광 패턴(13a)은 모두 크롬이나 크롬 화합물 등의 같은 재료로 이루어지는 같은 두께의 막으로 통상 형성되어 있다. 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상한계는, 스텝퍼 방식의 노광기에서 약 3㎛, 미러 프로젝션 방식의 노광기에서 약 4㎛이다. 이 때문에, 예를 들면 도 6에서 반투광부(13)에 있어서의 투과부(13b)의 스페이스폭을 3㎛ 미만, 차광 패턴(13a)의 라인폭을 노광기의 해상한계 이하인 3㎛ 미만으로 한다.As a gray tone mask used here, the thing of the structure in which the semi-transmissive part is formed in a fine pattern is known. For example, as shown in FIG. 7, the light shielding portions 11a and 11b corresponding to the source / drain, the light transmitting portion 12, and the semi-transmissive portion (gray tone portion) 13 corresponding to the channel portion are provided. The light portion 13 is a region in which the light shielding pattern 13a formed of a fine pattern below the resolution limit of the LCD exposure machine using the gray tone mask is formed. The light shielding portions 11a and 11b and the light shielding pattern 13a are usually formed of a film having the same thickness made of the same material such as chromium or a chromium compound. The resolution limit of the exposure machine for LCD using a gray tone mask is about 3 micrometers in the stepper type exposure machine, and about 4 micrometers in the mirror projection type exposure machine. For this reason, for example, in FIG. 6, the space width of the transmissive part 13b in the translucent part 13 is less than 3 micrometers, and the line width of the light shielding pattern 13a is less than 3 micrometers which is below the resolution limit of an exposure machine.
그러나, 상술한 미세 패턴 타입의 반투광부는, 그레이톤 부분의 설계, 구체적으로는 차광부와 투광부의 중간적인 하프톤 효과를 갖게 하기 위한 미세 패턴을 라인 앤드 스페이스 타입으로 할 것인지 도트(망점) 타입으로 할 것이지, 혹은 그 외의 패턴으로 할 것인지 선택을 해야 하며, 또한 라인 앤드 스페이스 타입의 경우, 선폭을 어느 정도로 할 것인지, 광이 투과하는 부분과 차광되는 부분의 비율을 어떻게 할 것인지, 전체의 투과율을 어느 정도로 설계할 것인지 등 상당히 많은 부분을 고려하여 설계해야만 했다. 또한, 마스크 제조에 있어서도 선폭의 중심값의 관리 및 마스크 내의 선폭의 편차 관리와 상당히 어려운 생산기술이 요구되고 있었다.However, the semi-transmissive portion of the above-described fine pattern type has a line-and-space type or fine pattern for designing the gray tone portion, specifically, the halftone effect between the light-shielding portion and the light-transmitting portion. In the case of the line and space type, the line width, how much the line width is to be used, and how the ratio of the light transmitting portion to the light blocking portion is determined, We had to consider a lot of things, such as how much to design. Moreover, also in mask manufacture, management of the center value of the line | wire width, the control of the deviation of the line | wire width in a mask, and the production technology which were quite difficult were calculated | required.
그런 점에서, 하프톤 노광하고자 하는 부분을 반투과성의 하프톤막(반투광막)으로 하는 것이 종래 제안되어 있다. 이 하프톤막을 이용함으로써 하프톤 부분의 노광량을 적게 하여 하프톤 노광할 수 있다. 하프톤막으로 변경함으로써, 설계에 있어서는 전체의 투과율이 어느 정도 필요한 지를 검토하는 것만으로 충분하며, 마스크에 있어서도 하프톤막의 막종류나 막두께를 선택하는 것만으로 마스크의 생산이 가능하게 된다. 따라서, 마스크 제조에서는 하프톤막의 막두께 제어를 수행하는 것만으로 충분하며, 비교적 관리가 용이하다. 또한, 하프톤막이라면 포토리소 공정에 의해 용이하게 패터닝할 수 있으므로, 복잡한 패턴 형상이어도 가능하게 된다.In view of this, it has conventionally been proposed to make a portion to be halftone exposed to a semitransparent halftone film (semitransmissive film). By using this halftone film, the halftone exposure can be performed by reducing the exposure amount of the halftone portion. By changing to the halftone film, it is sufficient to examine only how much the total transmittance is necessary in the design, and the mask can be produced only by selecting the film type and the film thickness of the halftone film. Therefore, in mask manufacturing, it is sufficient only to perform the film thickness control of a halftone film, and it is comparatively easy to manage. In addition, since a halftone film can be easily patterned by a photolithography process, even a complicated pattern shape becomes possible.
종래 제안되어 있는 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크의 제조방법은, 다음과 같은 방법이다. 여기에서는, 일예로서 도 8에 나타낸 것과 같은 LCD 기판용 패턴(100)을 들어 설명한다. 패턴(100)은, 패턴(101a, 101b)으로 이루어지는 차광부 패턴(101)과, 이 차광부의 패턴(101a, 101b) 사이의 반투광부 패턴(103)과, 이들 패 턴의 주위에 형성되는 투광부 패턴(102)으로 구성되어 있다.The manufacturing method of the gray-tone mask of the halftone film type currently proposed is the following method. Here, the
먼저, 투명기판상에 반투광막 및 차광막을 순차 형성한 마스크 블랭크를 준비하고, 이 마스크 블랭크상에 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 패턴 묘화를 수행하고 현상함으로써, 상기 패턴(100)의 차광부 패턴(101) 및 반투광부 패턴(103)에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 적당한 방법으로 에칭함으로써, 상기 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 투광부 패턴(102)에 대응하는 영역의 차광막과 그 하층의 반투광막이 제거되어, 도 9(1)에 나타낸 바와 같은 패턴이 형성된다. 즉, 투광부(202)가 형성되는 동시에, 상기 패턴(100)의 차광부와 반투광부에 대응하는 영역의 차광 패턴(201)이 형성된다. 잔존하는 레지스트 패턴을 제거하고 나서, 다시, 레지스트막을 기판상에 형성하고 패턴 묘화를 수행하여 현상함으로써, 이번에는 상기 패턴(100)의 차광부 패턴(101)에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 적당한 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 반투광부 영역의 차광막만을 제거한다. 이로 인해, 도 9(2)에 나타낸 바와 같이 상기 패턴(100)에 대응하는 패턴이 형성된다. 즉, 반투광막의 패턴(203)에 의한 반투광부가 형성되고, 동시에 차광부의 패턴(201a, 201b)이 형성된다.First, a mask blank in which a translucent film and a light shielding film are sequentially formed on a transparent substrate is prepared, and a resist film is formed on the mask blank. Next, by performing pattern drawing and developing, a resist pattern is formed in a region corresponding to the light
또한, 일본 특개 2002-189281호 공보에는, 상술한 2번째의 포토리소 공정에서, 반투광부 영역의 차광막만을 에칭에 의해 제거할 때에, 하층의 반투광막의 막감소를 방지하기 위하여, 마스크 블랭크에 있어서의 투명기판상의 반투광막과 차광막 사이에 에칭 스토퍼막을 설치하는 것이 개시되어 있다.Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-189281 discloses a mask blank in order to prevent film reduction of the lower semi-transmissive film when only the light shielding film in the semi-transmissive portion region is removed by etching in the second photolithography process described above. It is disclosed to provide an etching stopper film between the translucent film on the transparent substrate and the light shielding film.
그러나, 이러한 종래의 그레이톤 마스크 제조방법에 따르면, 차광막과 반투 광막에 예를 들어 주성분이 같은 재료(예를 들면 크롬과 크롬 화합물 등)를 이용한 경우, 차광막과 반투광막의 에칭 특성이 비슷하기 때문에, 상술한 2번째의 포토리소 공정에서, 반투광부 영역의 차광막만을 에칭에 의해 제거할 때의 에칭의 종점의 판단이 어려우며, 에칭이 부족하면 반투광막상에 차광막이 남게 되고, 에칭이 과하면 반투광막의 막감소가 일어나, 두 경우 모두 원하는 반투광성을 얻을 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 차광막 및 반투광막은 적어도 에칭 특성이 서로 다른 재료의 조합을 선택할 필요가 있어, 재료 선택의 폭이 제약된다. 또한, 이렇게 차광막 및 반투광막에 에칭 특성이 서로 다른 재료의 조합을 선택하였다 하여도, 상술한 반투광막의 막감소를 완전하게 방지할 수 있는 것은 아니다. However, according to the conventional method of manufacturing a gray tone mask, when the same material as the main component (for example, chromium and chromium compound) is used for the light shielding film and the semitransmissive light film, the etching characteristics of the light shielding film and the semitransmissive film are similar. In the second photolithography process described above, it is difficult to determine the end point of etching when only the light shielding film of the semi-transmissive portion is removed by etching, and if the etching is insufficient, the light shielding film remains on the semi-transmissive film, and if the etching is excessive, the light transmissive There is a problem that the film reduction occurs, so that in both cases, the desired translucency cannot be obtained. Therefore, the light shielding film and the semi-transmissive film need to select at least a combination of materials having different etching characteristics, thereby limiting the range of material selection. In addition, even if a combination of materials having different etching characteristics is selected for the light shielding film and the semi-transmissive film in this manner, the above-described film reduction of the semi-transmissive film cannot be completely prevented.
이 경우, 상기 일본 특개 2002-189281호에 기재된 바와 같이, 사용하는 마스크 블랭크에 있어서의 투명기판상의 반투광막과 차광막 사이에 에칭 스토퍼막을 설치함으로써, 반투광부 영역의 차광막의 에칭을 다소 과하게 수행하여도 하층의 반투광막의 막감소를 막을 수 있다. 그러나, 사용하는 마스크 블랭크의 층 구성이, 반투광막, 에칭 스토퍼막 및 차광막 이렇게 3층으로 되어, 성막이 3단계 필요하므로, 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 전체의 막두께가 두꺼워지기 때문에, 어스펙트비(패턴 치수와 높이의 비)가 커, 그 결과 차광부의 패턴 형상이나 패턴 정밀도가 나빠지고, 또한 에칭 시간이 길어진다는 문제도 있다. 또한, 차광막의 에칭 후, 잔존하는 에칭 스톱퍼막을 제거할 때에, 역시 하지(下地)의 반투광막의 막감소 문제가 생긴다. 에칭 스토퍼막이 남아 있어도 반투광막의 투과율에 영향을 주지 않는 재료라면 그대로 제거하지 않고 남겨 둘 수도 있지만, 에칭 스토퍼막의 재료나 막 두께가 제약을 받는다.In this case, as described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-189281, an etching stopper film is provided between the translucent film on the transparent substrate and the light shielding film in the mask blank to be used, so that the etching of the light shielding film of the semi-transmissive part region is performed slightly. The film reduction of the semi-transmissive film of the lower layer can be prevented. However, since the layer structure of the mask blank to be used is three layers like a translucent film, an etching stopper film, and a light shielding film, three steps of film-forming are needed, manufacturing cost increases. Moreover, since the whole film thickness becomes thick, there is a problem that aspect ratio (ratio of pattern dimension and height) is large, As a result, the pattern shape and pattern precision of a light shielding part become worse, and also etching time becomes long. Moreover, when the etching stopper film which remains after etching of a light shielding film is removed, the film | membrane reduction problem of the semi-transmissive film of a base also arises. Even if the etching stopper film remains, the material which does not affect the transmissivity of the translucent film may be left without being removed. However, the material and the film thickness of the etching stopper film are restricted.
또한, 종래의 그레이톤 마스크 제조방법에 따르면, 첫 번째 투광부를 형성하는 포토리소 공정과, 두 번째 반투광부를 형성하는 포토리소 공정에 있어서, 각각 패턴 묘화를 수행하기 때문에,두 번째의 묘화는 첫 번째 묘화와 패턴 어긋남이 일어나지 않도록 얼라이먼트를 취할 필요가 있으나, 얼라이먼트의 정밀도를 높여도 얼라이먼트 어긋남을 완전하게 없애는 것은 실제로는 상당히 어렵다. 예를 들면, 상술한 TFT 기판에 있어서, 얼라이먼트 어긋남 때문에 TFT 기판의 채널부에 대응하는 반투광부의 패턴이 어긋나게 형성된 경우, TFT 기판의 소스/드레인에 대응하는 차광부의 면적이 설계값과 다르게 되어 TFT의 특성이 변하게 되거나, 혹은 소스와 드레인 사이의 단락(쇼트)에 의한 불량이 발생하게 되는 문제가 생긴다.Further, according to the conventional gray tone mask manufacturing method, since the pattern drawing is performed in each of the photolithography process for forming the first translucent portion and the photolithography process for forming the second translucent portion, the second drawing is first performed. Although it is necessary to align the first drawing and pattern misalignment so that it does not occur, it is practically difficult to completely eliminate the alignment misalignment even if the accuracy of alignment is increased. For example, in the above-described TFT substrate, when the pattern of the semi-transmissive portion corresponding to the channel portion of the TFT substrate is deviated due to alignment misalignment, the area of the light shielding portion corresponding to the source / drain of the TFT substrate becomes different from the design value. The problem is that the characteristics of the TFT are changed or a defect occurs due to a short circuit between the source and the drain.
그런 점에서 본 발명의 목적은, 종래의 문제점을 해소하여, 에칭 스토퍼막을 설치하지 않아도, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성할 수 있으며, 또한 반투광부의 패턴 어긋남을 방지할 수 있도록 한 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.In view of the above, an object of the present invention is to solve the conventional problem, and to provide a light shielding film and a semi-transmissive film with a film material having the same or similar etching characteristics and to eliminate pattern shift of the semi-transmissive part without providing an etching stopper film. The present invention provides a halftone film-type graytone mask and a method for manufacturing the same, which can be prevented.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성을 갖는다.In order to solve the said subject, this invention has the following structures.
(구성 1) 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크로서, 이 그레이톤 마스크를 이용하여 노광하는 피처리체의 감광성 재료층으로의 노광량을, 상기 차광부와 투광부와 반투광부로 다르게 함으로써, 서로 다른 막두께의 감광성 재료 층으로 이루어지는 피처리체의 처리를 수행하기 위한 마스크층을 피처리체상에 얻기 위하여 이용되는 그레이톤 마스크에 있어서, 상기 차광부가, 투명기판상에 설치된 차광막 및 그 위에 성막(成膜)된 반투광막으로 형성되고, 상기 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판상에 성막된 반투광막으로 형성된다.(Configuration 1) A gray tone mask having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion, wherein the amount of exposure to the photosensitive material layer of the object to be exposed using the gray tone mask differs from the light shielding portion, the light transmitting portion, and the semi-transmissive portion. Thereby, in the gray tone mask used to obtain a mask layer for processing a target object composed of photosensitive material layers having different film thicknesses on the target object, the light shielding portion is provided on the light shielding film provided on the transparent substrate and thereon. A semitransmissive film is formed, and the translucent portion is formed of a semitransmissive film formed on a transparent substrate exposing a region corresponding to the translucent portion.
(구성 2) 구성 1의 그레이톤 마스크에 있어서,상기 차광막 및 반투광막을, 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성한다.(Configuration 2) In the gray tone mask of
(구성 3) 구성 1 또는 2의 그레이톤 마스크에 있어서, 상기 그레이톤 마스크는 차광부와 반투광부가 인접하는 부분을 가지며, 상기 반투광부를 형성하는 반투광막의 막두께가 반투광부에서의 상기 차광부와의 경계 근방에 있어서 다른 반투광부보다도 두껍게 형성된다.(Configuration 3) In the gray tone mask according to
(구성 4) 구성 1 또는 2의 그레이톤 마스크에 있어서, 상기 피처리체의 처리가 에칭 처리이고, 상기 그레이톤 마스크는 차광부와 반투광부가 인접하는 부분을 가지며, 상기 반투광부에 있어서의 상기 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴 형상이 테이퍼 형상이다.(Configuration 4) In the gray tone mask according to
(구성 5) 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크의 제조방법으로서, 투명기판상에 차광막이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 마스크 블랭크상에 상기 차광부 및 투광부에 대응하는 영역의 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 차광막을 에칭함으로써, 상기 반투광부에 대응하는 영역의 투명기판을 노출시키는 공정과, 상기 공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 제거하고, 얻어진 기판상의 전면(全面)에 반투광막을 성막함으로써, 반투광부를 형성하는 공정과, 상기 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반투광막 및 차광막을 에칭함으로써, 투광부 및 차광부를 형성하는 공정을 갖는다.(Configuration 5) A method of manufacturing a gray tone mask having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion, comprising: preparing a mask blank in which a light shielding film is formed on a transparent substrate; and corresponding to the light blocking portion and the light transmitting portion on the mask blank. Forming a resist pattern in a region to be etched, and etching the exposed light shielding film using the resist pattern as a mask to expose the transparent substrate in the region corresponding to the translucent portion, and removing the resist pattern remaining in the process. Forming a semi-transmissive portion by forming a semi-transmissive film on the entire surface of the obtained substrate; forming a resist pattern in a region corresponding to the light-shielding portion and the semi-transmissive portion, and exposing the resist pattern as a mask. It has a process of forming a light transmission part and a light shielding part by etching a translucent film and a light shielding film.
(구성 6) 구성 5의 그레이톤 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 차광막 및 반투광막을, 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 형성하고, 동일 에칭액 또는 동일 에칭가스로 처리한다.(Configuration 6) In the method for manufacturing a gray tone mask according to
(구성 7) 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크를 이용하여 피처리체의 감광성 재료층에 노광을 수행하고, 이 피처리체의 감광성 재표층으로의 노광량을 상기 차광부와 투광부와 반투광부로 다르게 함으로써, 서로 다른 막두께의 감광성 재료층으로 이루어지는 마스크층을 피처리체상에 얻는 공정과, 상기 서로 다른 막두께의 감광성 재료층으로 이루어지는 마스크층을 적절하게 나누어 사용하여 피처리체의 처리를 수행하고, 피처리체에 패턴을 형성하는 공정을 갖는 피처리체의 제조방법에 있어서, 상기 그레이톤 마스크는, 상기 차광부와, 투명기판상에 설치된 차광막 및 그 위에 성막된 반투광막으로 형성되고, 상기 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판상에 성막된 반투광막으로 형성된다.(Configuration 7) An exposure was performed on the photosensitive material layer of the target object by using a gray tone mask having a light shielding part, a light transmitting part, and a semi-transmissive part, and the exposure amount of the target object to the photosensitive backing layer was measured using the light shielding part and the light transmitting part. By varying the translucent portion, the process of obtaining a mask layer made of photosensitive material layers having different film thicknesses on the object to be treated and the mask layer made of the photosensitive material layers having different film thicknesses are appropriately used to treat the object. In the method of manufacturing a workpiece having a step of forming a pattern on the workpiece, the gray tone mask is formed of the light shielding portion, a light shielding film provided on a transparent substrate and a semi-transmissive film formed thereon The translucent portion is formed of a translucent film formed on a transparent substrate exposing a region corresponding to the translucent portion.
(구성 8) 구성 7의 피처리체 제조방법에 있어서, 상기 피처리체의 처리가 에칭처리이고, 상기 그레이톤 마스크는 차광부와 반투광부가 인접하는 부분을 가지며, 상기 반투광부에 있어서의 상기 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴 형상이 테이퍼 형상이다.(Configuration 8) In the method of manufacturing the object to be processed in the
구성 1에 따르면, 본 발명의 그레이톤 마스크는, 차광부, 투광부 및 반투광 부를 가지며, 상기 차광부가, 투명기판상에 설치된 차광막 및 그 위에 성막된 반투광막으로 형성되고, 상기 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판상에 성막된 반투광막으로 형성되어 있는 것이다.According to the
이와 같이 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판상에 직접 반투광막을 성막하여 이루어지기 때문에, 종래와 같이 반투광부를 형성하는 경우에, 상층의 차광막만을 에칭에 의해 제거하여 하층의 반투광막을 노출시킬 필요가 없어지기 때문에 차광막과 반투광막을 모두 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 형성할 수도 있어, 막재료 선택의 폭이 넓어진다. 따라서, 본 발명에서는, 종래의 차광막과 반투광막 사이에 설치하고 있던 에칭 스토퍼막은 불필요하므로, 전체 막두께를 얇게 할 수 있어, 종횡비를 작게 할 수 있다.As described above, since the semi-transmissive portion is formed by directly forming a semi-transmissive layer on a transparent substrate exposing a region corresponding to the semi-transmissive portion, when forming the semi-transmissive portion as in the prior art, only the upper light-shielding layer is removed by etching to remove the lower layer. Since the semi-transmissive film is not required to be exposed, both the light-shielding film and the semi-transmissive film can be formed of a film material having the same or similar etching characteristics, thereby increasing the selection of the film material. Therefore, in this invention, since the etching stopper film provided between the conventional light shielding film and the semi-transmissive film is unnecessary, the whole film thickness can be made thin and an aspect ratio can be made small.
또한, 구성 1의 그레이톤 마스크는, 이 그레이톤 마스크를 이용하여 노광하는 피처리체의 감광성 재료층으로의 노광량을, 상기 차광부와 투광부와 반투광부로 다르게 함으로써, 서로 다른 막두께의 감광성 재료층으로 이루어지는 피처리체의 처리를 수행하기 위한 마스크층을 피처리체상에 얻기 위하여 이용되는 그레이톤 마스크이다.In addition, the gray tone mask of the
여기에서, 피처리체라 함은, 표시 디바이스, 반도체 디바이스 등의 소재가 되는 기판을 들 수 있으며, 피처리체의 처리라 함은, 에칭처리, 이온 주입처리 등의 처리를 들 수 있다.Here, the object to be treated includes a substrate which is a material such as a display device or a semiconductor device, and the processing of the object to be treated includes an etching treatment, an ion implantation treatment, and the like.
또한, 구성 2와 같이, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성함으로써, 예를 들어 차광막 및 반투광막을 동일재료 혹은 주성분 이 동일한 재료로 형성할 수 있어, 성막공정이 간편해진다.In addition, as in the
또한, 구성 3에서는, 그레이톤 마스크는 차광부와 반투광부가 인접하는 부분을 가지며, 상기 반투광부를 형성하는 반투광막의 막두께가 반투광부의 상기 차광부와의 경계 근방에서 다른 반투광부보다도 두꺼운 구성으로 한다. 본 발명의 그레이톤 마스크에서는, 반투광부의 차광부와의 경계 근방에 있어서, 반투광막이 차광막 위부터 투명기판상에 걸쳐 덮임으로써, 반투광막의 막두께가 반투광부의 차광부와의 경계 근방에서 다른 반투광부보다도 두꺼워진다. 구성 3에 따르면, 구성 4와 같은 피처리체의 패턴 형상을 테이퍼 형상으로 하는 경우에 적합하다.In addition, in the
또한, 구성 4에 따르면, 상기 피처리체의 처리가 에칭 처리이고, 상기 그레이톤 마스크는 차광부와 반투광부가 인접하는 부분을 가지며, 상기 반투광부에 있어서의 상기 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴 형상이 테이퍼 형상인 구성으로 한다. 본 발명의 그레이톤 마스크에서는, 반투광부의 차광부와의 경계 근방에 있어서, 반투광막을 차광막 위부터 투명기판상에 걸쳐 덮음으로써, 반투광막의 막두께가 반투광부의 차광부와의 경계 근방에서 다른 반투광부보다도 두꺼워짐에 따라, 이 경계 근방에서의 노광광의 투과율이 반투광부와 차광부의 중간적인 투과율이 되는 경우, 반투광부의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체상의 감광성 재료층을 테이퍼 형상의 패턴으로 할 수 있으며, 그 결과, 에칭 처리에 의해 피처리체의 패턴도 그 감광성 재료층의 형상이 전사되어 테이퍼 형상의 패턴을 형성할 수 있다.According to the
또한, 구성 5에 따르면, 본 발명의 그레이톤 마스크의 제조방법은, 투명기판 상에 차광막이 형성된 마스크 브랭크를 이용하여, 이 마스크 블랭크상에 상기 차광부 및 투광부에 대응하는 영역의 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 차광막을 에칭함으로써, 상기 반투광부에 대응하는 영역의 투명기판을 노출시키는 공정과, 상기 공정에서 잔존한 레지스트 패턴을 제거하여, 얻어진 기판상의 전면에 반투광막을 성막함으로써 반투광부를 형성하는 공정과, 상기 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반투광막 및 차광막을 에칭함으로써 투광부 및 차광부를 형성하는 공정을 갖는다.Further, according to the
따라서, 포토리소 공정은 두 번 수행하는데, 첫 번째의 포토리소 공정에서 반투광부가 되는 부분만을 패터닝하기 때문에, 이 시점에서 반투광부와 그 이외의 차광부가 되는 부분을 포함하는 영역이 형성된다. 결과적으로, 반투광부의 크기나 차광부와의 위치관계 등은 첫 번째의 패터닝에 의해 결정되기 때문에, 반투광부의 위치 정밀도 등은 1회의 묘화의 정밀도로 보장할 수 있게 된다. 따라서, 특히 반투광부의 패턴 어긋남을 방지할 수 있어, 종래와 같은 두 번째 포토리소 공정에서의 묘화시의 얼라이먼트 어긋남 등에 따른 영향을 저감하는 것이 가능하다. 이와 같이, 구성(4)의 방법에 따르면, 예를 들어 TFT에서 특히 중요한 채널 부분의 패턴 어긋남을 방지할 수 있어, 마스크로서의 품질을 확보할 수 있다.Therefore, since the photolithography process is performed twice, only the portion which becomes the translucent portion in the first photolithography process is patterned, and thus, a region including the translucent portion and the portion that becomes the other light shielding portion is formed at this point. As a result, since the size of the semi-transmissive portion, the positional relationship with the light-shielding portion, and the like are determined by the first patterning, the positional accuracy and the like of the semi-transmissive portion can be ensured with the accuracy of one drawing. Therefore, in particular, the pattern shift of the semi-transmissive portion can be prevented, and it is possible to reduce the influence due to alignment shift or the like during drawing in the second photolithography process as in the prior art. Thus, according to the method of the
또한, 구성 5의 방법에 따르면, 첫 번째의 패터닝에 의해, 마스크 블랭크의 반투광부에 대응하는 영역의 투명기판을 노출시켜, 반투광막을 성막함으로써 반투광부를 형성하고 있기 때문에, 종래의 반투광부에 대응하는 영역에 있어서 상층의 차광막만을 에칭에 의해 제거하고 하층의 반투광막을 노출시킴으로써 반투광부를 형성하는 공정이 없어져, 그 때문에, 차광막 및 반투광막으로서 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료를 이용하여도 반투광부를 형성할 수 있게 되었다. 또한, 본 발명에서는, 종래의 차광막과 반투광막 사이에 설치하고 있던 에칭 스토퍼막은 불필요하기 때문에, 에칭 스토퍼막의 성막 및 에칭 공정이 필요없게 되어, 층구성이 간단한 마스크 블랭크를 사용할 수 있으므로, 제조공정 및 제조 비용의 점에서 유리하다.According to the method of
또한 구성 6과 같이, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 형성함으로써, 성막 공정이 간편하게 됨과 동시에, 구성 4의 방법에서의, 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역에 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반투광막 및 차광막을 에칭할 때에, 동일 에칭액 또는 동일 에칭가스로 연속하여 처리할 수 있기 때문에, 에칭 공정을 간략화할 수 있다.In addition, as in the
또한, 구성 7에 따르면, 본 발명의 그레이톤 마스크를 이용하여, 사용하는 마스크 매수를 저감한 제조공정으로, 피처리체, 예를 들면 표시 디바이스, 반도체 디바이스 등의 소재가 되는 기판 등을 제조할 수 있다.According to the
또한, 구성 8에 따르면, 본 발명의 그레이톤 마스크를 이용함으로써, 이 그레이톤 마스크의 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴 형상이 테이퍼 형상인 피처리체를 제조할 수 있다.According to the configuration 8, by using the gray tone mask of the present invention, the object to be processed whose tape pattern is the pattern shape of the object corresponding to the vicinity of the boundary with the light shielding part in the semi-transmissive part of the gray tone mask can be manufactured. Can be.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.
도 1은 본 발명에 따른 그레이톤 마스크의 제조방법의 일실시예를 나타내는 것으로, 그 제조공정을 순서대로 나타내는 개략 단면도, 도 2는 도 1의 제조공정에 이어지는 도면이다.1 shows an embodiment of a method for manufacturing a gray tone mask according to the present invention, a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process in order, and FIG. 2 is a view following the manufacturing process of FIG.
본 실시예에서 사용하는 마스크 블랭크(20)는, 도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 석영 등의 투명기판(21)상에 차광막(22)을 형성한 것이다.In the mask blank 20 used in this embodiment, as shown in Fig. 1A, a
상기 마스크 블랭크(20)를 이용하여 얻어지는 본 실시예의 그레이톤 마스크(30)는, 도 2(i)에 나타낸 바와 같이, 차광부는, 투명기판(21)상에 설치된 차광막(22b) 및 그 위의 반투광막(24a)으로 형성되고, 반투광부는, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명기판(21)상에 성막된 반투광막(24a)으로 형성되어 있다.In the
여기에서, 차광막(22)(22b)의 재질로는, 박막이며 높은 차광성을 얻을 수 있는 것이 바람직하며, 예를 들면 Cr, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 또한, 반투광막(24a)의 재질로는, 박막이며, 투광부의 투과율을 100%로 한 경우에 투과율 50% 정도의 반투과성을 얻을 수 있는 것이 바람직하며, 예를 들면 Cr 화합물(Cr의 산화물, 질화물, 질산화물, 불화물 등), MoSi, Si, W, Al 등을 들 수 있다. Si, W, Al 등은, 그 막두께에 따라 높은 차광성도 얻을 수 있고, 혹은 반투과성도 얻을 수 있는 재질이다. 또한, 형성되는 그레이톤 마스크의 차광부는 차광막(22b)과 그 위에 성막되는 반투광막(24a)의 적층막으로 되기 때문에, 차광막 단독으로는 차광성이 부족하다 하더라도 반투광막과 합친 경우에 충분한 차광성을 얻을 수 있으면 된다. 또한, 여기에서 투과율이라 함은, 그레이톤 마스크를 사용하는, 예를 들면 대형 LCD용 노광기의 노광광의 파장에 대한 투과율을 말한다. 또한, 반투광막의 투과율 은 50% 정도로 한정될 필요는 전혀 없다. 반투광부의 투과성을 어느 정도로 설정할 것인가는 설계상의 문제이다.Here, as a material of the
또한, 상기 차광막(22)(22b)과 반투광막(24a)의 재질의 조합에 관해서는, 본 발명에서는 특별히 제한받지 않는다. 서로의 막의 에칭 특성이 동일하거나 또는 비슷해도 좋으며, 혹은 서로의 막의 에칭 특성이 달라도 좋다. 종래의 제조방법에 따르면, 반투광부는, 상층의 차광막을 제거하여 하층의 반투광막을 노출시킴으로써 형성하고 있었기 때문에, 서로의 막의 에칭 특성이 달라, 한 쪽 막의 에칭 환경에 있어서 다른 쪽 막은 내성을 갖는 조합인 것이 필요한데, 예를 들어, 차광막을 Cr, 반투광막을 MoSi로 형성한 경우, Cr 차광막은 하지(下地)의 MoSi 반투광막과의 사이에서 높은 에칭 선택비를 얻을 수 있어, MoSi 반투광막에 거의 손상을 주지 않고 Cr 차광막만을 에칭에 의해 제거하는 것이 필요 불가결하였다. 본 발명에 따르면, 반투광부에 대응하는 영역을 노출시킨 투명 기판상에 직접 반투광막을 성막함으로써 반투광부를 형성하고 있기 때문에, 막재료에 관하여 종래와 같은 제약은 전혀 없으며, 차광막과 반투광막의 에칭 특성이 동일 혹은 비슷한 재질의 조합을 선택할 수 있다. 예를 들면, 동일한 재료, 주성분이 동일한 재질(예를 들면 Cr과 Cr 화합물 등) 등의 조합을 임의로 선택할 수 있기 때문에, 선택의 폭이 넓다.In addition, the combination of the materials of the
또한, 본 발명에 있어서, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 형성하면, 성막 공정이 간편하게 됨(예를 들면 성막용 타겟을 교환할 필요가 없는 등)과 동시에, 투광부를 형성하기 위하여 투명 기판상의 차광막 및 반투광막을 에칭할 때에, 동일 에칭액 또는 동일 에칭가스를 이용하여 동시에 혹은 연속적으로 처리할 수 있다는 이점이 있다. 종래의 제조방법에서는, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성하고자 하면 에칭 스토퍼막을 설치할 필요가 있었지만, 본 발명에서는, 이러한 에칭 스토퍼막을 설치하지 않아도 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료의 조합을 선택할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는, 차광막 및 반투광막의 재료의 조합에 관하여, 에칭 특성의 관점에서의 제약은 없으며, 본 발명에서도 에칭 특성이 서로 다른 재료의 조합을 선택함에 있어서 전혀 지장이 없음은 물론이다.In the present invention, when the light shielding film and the semi-transmissive film are formed of a film material having the same or similar etching characteristics, the film forming process is simplified (for example, no need to replace the film forming target, etc.) When etching the light shielding film and the semi-transmissive film on a transparent substrate to form, there is an advantage that the same etching solution or the same etching gas can be used simultaneously or continuously. In the conventional manufacturing method, when the light shielding film and the semi-transmissive film are to be formed of a film material having the same or similar etching characteristics, it is necessary to provide an etching stopper film. However, in the present invention, the etching characteristics are the same or similar even if such an etching stopper film is not provided. Combinations of membrane materials can be selected. As described above, in the present invention, there is no restriction in terms of etching characteristics with respect to the combination of the material of the light shielding film and the semi-transmissive film, and in the present invention, of course, there is no problem in selecting a combination of materials having different etching characteristics.
또한, 특히 차광부에 있어서는, 기판(21)상의 상기 차광막(22b)과 그 위에 성막한 반투광막(24a)으로 구성되기 때문에 서로의 밀착성이 양호한 것이 바람직하다.Moreover, especially in a light shielding part, since it is comprised from the said
상기 마스크 블랭크(20)는, 투명기판(21)상에 차광막(22)을 형성함으로써 얻을 수 있는데, 그 성막 방법은, 증착법, 스퍼터법, CVD(화학적 기상성장)법 등, 막종류에 적합한 방법을 적절하게 선택하면 된다. 또한, 막두께에 관해서는 특별히 제약은 없지만, 양호한 차광성이 얻어지도록 최적화된 막두께로 형성하는 것이 좋다.The mask blank 20 can be obtained by forming the
다음으로, 이 마스크 블랭크(20)를 사용한 그레이톤 마스크의 제조공정을 설명한다.Next, the manufacturing process of a gray tone mask using this mask blank 20 is demonstrated.
먼저, 이 마스크 블랭크(20)상에 예를 들면 전자선용 포지티브형 레지스트를 도포하고 베이킹을 수행하여, 레지스트막(23)을 형성한다(도 1(a) 참조).First, a positive resist for electron beam, for example, is applied on this mask blank 20 and baking is performed, and the resist
다음으로, 전자선 묘화기 혹은 레이저 묘화기 등을 이용하여 묘화를 수행한 다. 묘화 데이터는, 예를 들어 상술한 도 7에 나타내는 패턴(100)의 경우를 예로 들면, 그 중의 반투광부 패턴(103)에 대응하는 패턴 데이터이다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 마스크 블랭크(20)상에, 반투광부를 형성하는 영역(도 1에 도시하는 A의 영역)에서는 레지스트가 제거되고, 차광부를 형성하는 영역(도 1에 도시하는 B의 영역) 및 투광부를 형성하는 영역(도 1에 도시하는 C의 영역)에는 레지스트가 잔존하는 레지스트 패턴(23a)을 형성한다(도 1(b) 참조).Next, drawing is performed using an electron beam drawing machine, a laser drawing machine, or the like. Drawing data is pattern data corresponding to the
다음으로, 형성된 레지스트 패턴(23a)을 마스크로 하여 차광막(22)을 드라이에칭하고, 차광부(B영역) 및 투광부(C영역)에 대응하는 차광막 패턴(22a)을 형성한다(도 1(c) 참조). 차광막(22)이 Cr계 재료로 이루어지는 경우, 염소가스를 이용한 드라이에칭을 이용할 수 있다. 이 경우, 차광막(22)을 다소 오버에칭하여도 하지의 투명기판(21)의 투과율에는 영향을 주지 않으므로, 특별히 문제는 없다. 반투광부에 대응하는 영역(A영역)에서는, 상기 차광막(22)의 에칭에 의해 하지의 투명기판(21)이 노출된 상태이다.Next, the
잔존하는 레지스트 패턴(23a)은, 산소에 의한 애싱 혹은 진한 황산 등을 이용하여 제거한다(도 1(d) 참조).The remaining resist
이상 설명한 첫 번째 포토리소 공정에 의해, 반투광부에 대응하는 영역(A영역)이 형성되며, 이 시점에서는 차광부(B영역)와 투광부(C영역)는 구획되어 있지 않지만, 반투광부의 패턴 치수 및 차광부와의 위치관계는 1회의 묘화로 한 번에 얻어지고 있다. 따라서, 반투광부의 패턴의 위치 정밀도는 1회의 묘화로 확보할 수 있게 된다. 예를 들면, TFT 특성상 중요한 채널부를 패턴 어긋남을 일으키는 일 없 이 형성하는 것이 가능하다.By the first photolithography process described above, a region (region A) corresponding to the semi-transmissive portion is formed, and at this point, the light shielding portion (B region) and the light-transmitting portion (C region) are not partitioned, but the pattern of the semi-transmissive portion The positional relationship with the dimension and the light shielding portion is obtained at once by one drawing. Therefore, the positional accuracy of the pattern of the translucent part can be ensured by one drawing. For example, it is possible to form a channel portion important in TFT characteristics without causing pattern shift.
다음으로, 이상과 같이 하여 얻어진 투명기판(21)상에 차광막 패턴(22a)을 갖는 기판상의 전체 표면에 반투광막(24)을 성막한다(도 1(e) 참조). 이로 인해, 반투광부에 대응하는 영역에서는, 노출된 투명기판(21)상에 직접 반투광막(24)이 성막되어 반투광부(A영역)를 형성한다.Next, a
반투광막(24)의 재질, 차광막의 재질과의 조합 등에 대해서는 상술한 바와 같으며, 여기에서는 설명을 생략한다. 반투광막의 성막 방법에 대해서는, 상술한 차광막의 경우와 마찬가지로, 증착법, 스퍼터법, CVD(화학적 기상성장)법 등, 막종류에 적합한 방법을 적절하게 선택하면 된다. 또한, 반투광막의 막두께에 관해서는 특별히 제약은 없으며, 원하는 반투광성이 얻어지도록 최적화된 막두께로 형성하면 된다.The combination of the material of the
다음으로, 다시 전면에 상기 포지티브형 레지스트를 도포하고 베이킹을 수행하여, 레지스트막(23)을 형성한다(도 2(f) 참조).Next, the positive resist is coated on the entire surface and baked to form a resist film 23 (see Fig. 2 (f)).
그리고, 두 번째의 묘화를 수행한다. 이 때의 묘화 데이터는, 반투광부(A영역) 및 차광부(B영역)를 포함하는 패턴 데이터이다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 투광부(C영역)에서는 레지스트가 제거되고, 차광부(B영역) 및 반투광부(A영역)에는 레지스트가 잔존하는 레지스트 패턴(23b)을 형성한다(도 2(g) 참조).Then, a second drawing is performed. Drawing data at this time is pattern data including a translucent part (A area) and a light shielding part (B area). After drawing, this is developed, and the resist is removed in the light transmitting portion (region C), and a resist
다음으로, 형성된 레지스트 패턴(23b)을 마스크로 하여, 투광부가 되는 C영역의 반투광막(24) 및 차광막(22a)을 드라이에칭에 의해 제거한다. 이로 인해, 차광부는 투광부와 구획되어, 차광부(B영역) 및 투광부(C영역)가 형성된다(도 2(h) 참조). 여기에서, 반투광막 및 차광막의 막재료의 에칭 특성이 서로 다른 경우에는, 반투광막 및 차광막을 각각 서로 다른 조건으로 에칭할 필요가 있지만, Cr과 Cr 화합물과 같이 양자의 막재료의 에칭 특성이 동일 또는 비슷한 경우에는, 동일 에칭가스 또는 동일 에칭액(웨트 에칭)으로 한 번에 혹은 연속적으로 처리할 수 있다. 예를 들면, 차광막(22a)이 Cr, 반투광막(24)이 Cr 화합물로 이루어지는 경우, 염화가스를 이용한 드라이에칭을 이용할 수 있다.Next, using the formed resist
또한, 잔존하는 레지스트 패턴(23b)은, 산소 애싱 등을 이용하여 제거한다(도 2(i) 참조).In addition, the remaining resist
이상과 같이 하여 본 실시예의 그레이톤 마스크(30)가 완성된다.The
또한, 본 실시예에서는, 포지티브형의 레지스트를 이용한 경우를 예시하였으나, 네거티브형 레지스트를 이용할 수도 있다. 이 경우, 묘화 데이터가 반전될 뿐, 공정은 상술한 것과 완전히 동일하게 하여 실시할 수 있다.In this embodiment, the case where a positive resist is used is illustrated, but a negative resist can also be used. In this case, only the drawing data is reversed, and the process can be carried out in exactly the same manner as described above.
다음으로, 상기 실시예의 그레이톤 마스크를 이용하여, 예를 들면 액정표시장치 등의 피처리체를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of manufacturing an object to be processed, such as a liquid crystal display device, using the gray tone mask of the above-described embodiment will be described.
도 3에 상기 실시예의 그레이톤 마스크(30)를 이용한 액정표시장치 등의 피처리체의 제조공정의 일예를 나타낸다.3 shows an example of a process for producing a target object such as a liquid crystal display device using the
도 3(a)에 나타낸 피처리체 제조용 기판(40)은, 기판(41)상에, 예를 들면 제 1 금속막(42)과 제 2 금속막(43)이 형성되어 있으며, 또한 그 위에 포지티브형 포토 레지스트막(44)이 형성되어 있다(도 3(a) 참조). 기판(40)의 구성은, 제조할 피처리체에 따라 서로 다르기 때문에, 여기에서 예시한 구성은 어디까지나 일예이다. 피처리체의 종류에 따라, 금속막 외에 절연막이나 반도체막 등을 갖는 경우도 있으며, 또한 층 수도 여기에서 예시한 것에 한정되는 것은 아니다.In the
다음으로, 상기 실시예의 그레이톤 마스크(30)를 이용하여, 피처리체 제조용 기판(40)의 포지티브형 포토 레지스트막(44)을 노광하여 현상함으로써, 그레이톤 마스크(30)의 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역을 덮음과 동시에, 상기 반투광부에 대응하는 영역이 상기 차광부에 대응하는 영역보다도 얇아지도록 제 1 레지스트 패턴(44a)이 형성된다(도 3(b)) 참조). 또한, 상기 실시예의 그레이톤 마스크(30)에서는, 반투광부의 차광부와의 경계 근방에 있어서, 반투광막(24a)이 차광막(22b) 위부터 투명기판(21)상에 걸쳐 덮도록 형성되어 있음에 따라, 반투광막(24a)의 막두께가 반투광부의 차광부와의 경계 근방에 있어서 다른 반투광부보다도 두껍게 되어 있기 때문에, 이 경계 근방에서의 노광광의 투과율이 반투광부와 차광부의 중간적인 투과율이 되어, 이 경계 근방에 대응하는 상기 기판(40)상의 포토 레지스트막을 테이퍼 형상의 패턴으로 할 수 있다.Next, the
다음으로, 상기 제 1 레지스트 패턴(44a)을 마스크로 하여, 상기 투광부에 대응하는 영역의 제 2 금속막(43) 및 제 1 금속막(42)을 에칭한다(도 3(c) 참조). 다음으로, 상기 반투광부에 대응하는 영역의 얇은 레지스트막을 산소에 의한 애싱으로 제거하여, 제 2 레지스트 패턴(44b)을 형성한다(도 3(d) 참조). 이 때, 상술한 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 포토 레지스트막의 테이퍼 형상은 유지되고 있다.Next, using the first resist
이렇게 한 후, 제 2 레지스트 패턴(44b)을 마스크로 하여, 상기 반투광부에 대응하는 영역의 제 2 금속막(43)을 에칭하여 제 2 금속막 패턴(43a)을 형성하고(도 3(e) 참조), 마지막으로 잔존한 제 2 레지스트 패턴(44b)을 박리한다(도 3(f)). 제 2 금속막(43)은 상기 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 영역에서는 상술한 에칭에 의해 테이퍼 형상의 패턴으로 형성된다.After doing this, using the second resist
이상과 같이 하여, 그레이톤 마스크(30)를 이용하여 원하는 피처리체를 얻을 수 있다. 그레이톤 마스크(30)를 이용함으로써, 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 상기 기판(40)상의 포토 레지스트막을 테이퍼 형상의 패턴으로 할 수 있으며, 그 결과, 상기 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴도 상기 포토 레지스트막의 형상이 전사되어 테이퍼 형상의 패턴으로 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들면, 피처리체의 막재료나 막응력의 관계로 막에 균열이 생기기 쉬운 등의 이유로 인해 패턴의 경계부를 테이퍼 형상으로 형성할 필요가 있는 경우 등에, 본 발명의 그레이톤 마스크는 특히 적합하다.As described above, the target object can be obtained by using the
또한, 피처리체에 테이퍼 형상의 패턴을 형성하기 위하여, 도 4에 나타낸 바와 같은 그레이톤 마스크를 이용하여 피처리체를 제조할 수도 있다.In addition, in order to form a tapered pattern on a to-be-processed object, a to-be-processed object can also be manufactured using the gray tone mask as shown in FIG.
즉, 본 실시예의 그레이톤 마스크는, 도 4(a)의 상측에 나타낸 바와 같이, 반투광부에 있어서는 차광부와의 경계 근방에만 반투광막(24b)이 형성되어 있다. 이러한 그레이톤 마스크는, 예를 들면 상술한 도 2(g)의 공정에 있어서, 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방 이외의 반투광부에는 레지스트막을 형성하지 않음으로써 얻을 수 있다.That is, in the gray tone mask of this embodiment, as shown in the upper side of Fig. 4A, the
이 그레이톤 마스크를 이용하여, 예를 들면 기재(41) 상에 금속막(42)과 포 지티브형 포토 레지스트막(44)이 형성된 피처리체 제조용 기판의 포지티브형 포토 레지스트막(44)을 노광하여 현상함으로써, 그레이톤 마스크의 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 영역의 포토 레지스트막을 테이퍼 형상으로 하는 레지스트 패턴(44c)이 형성된다(도 4(b) 참조).By using this gray tone mask, for example, the
다음으로, 레지스트 패턴(44c)을 마스크로 하여, 금속막(42)을 에칭하여 금속막 패턴(42a)을 형성하고(도 4(c) 참조), 잔존한 레지스트 패턴(44c)을 박리한다(도 4(d) 참조). 금속막(42)은 상기 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 영역에서는 테이퍼 형상의 패턴으로 형성된다.Next, using the resist
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 차광막 및 반투광막의 막재료의 조합에 대한 제약이 없으며, 종래의 에칭 스토퍼막을 설치하지 않아도, 에칭 특성이 동일 또는 비슷한 막재료의 조합으로 차광막 및 반투광막을 형성한 경우에도 하프톤막 타입의 그레이톤 마스크를 제작할 수 있다. 따라서, 반투광부를 형성하는 경우의 차광막의 에칭에 따른 반투광막의 막감소, 에칭 스토퍼막을 설치함에 따른 층 수의 증가 및 에칭 스토퍼막의 제거에 수반되는 문제와 같은 종래의 각종 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 본 발명의 그레이톤 마스크는, 피처리체에 테이퍼 형상의 패턴을 형성하는 경우에 특히 적합하다.As described above, according to the present invention, there is no restriction on the combination of the film materials of the light shielding film and the semi-transmissive film, and the light shielding film and the semi-transmissive film are formed by the combination of the film materials having the same or similar etching characteristics without providing the conventional etching stopper film. In either case, a halftone film type gray tone mask can be produced. Therefore, the conventional various problems such as the reduction of the film of the translucent film due to the etching of the light shielding film in the case of forming the semi-transmissive portion, the increase in the number of layers due to the provision of the etching stopper film, and the removal of the etching stopper film can be solved. Moreover, the gray tone mask of this invention is especially suitable when forming a taper-shaped pattern in a to-be-processed object.
본 발명에 따르면, 에칭 스토퍼막을 설치하지 않아도, 차광막 및 반투광막을 에칭 특성이 같거나 혹은 비슷한 막재료로 구성한 경우에 반투광부를 형성할 수 있으며, 또한 반투광부의 패턴 어긋남을 방지할 수 있는 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법을 얻을 수 있다.According to the present invention, even if the etching stopper film is not provided, the semi-transmissive portion can be formed when the light shielding film and the semi-transmissive film are formed of the same or similar etching material, and the gray can prevent the pattern misalignment. A tone mask and its manufacturing method can be obtained.
또한, 본 발명의 그레이톤 마스크를 이용함으로써, 이 그레이톤 마스크의 반투광부에 있어서의 차광부와의 경계 근방에 대응하는 피처리체의 패턴 형상이 테이퍼 형상이 되도록 형성할 수 있다.Moreover, by using the gray tone mask of this invention, it can be formed so that the pattern shape of the to-be-processed object corresponding to the vicinity of the boundary with the light shielding part in the semi-transmissive part of this gray tone mask may become a taper shape.
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