KR101179000B1 - 다계조 광마스크 및 그 수정방법 - Google Patents

Abstract

다계조 광마스크의 수정공정에 있어서, 수정 반투광막의 형성 시에 생길 수 있는 투과율의 이상부의 발생을 필요한 범위에서 방지한다. 본 발명과 관련되는 다계조 광마스크(10)는 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치되어 있다. 이 중 반투광부는 반투광막의 패턴(4a)에 의해 형성된다. 이 반투광막은 레이저 재핑(laser zapping)에 의해 형성된 후막부를 포함하는 것과 동시에, 상기 후막부에 투과율 조정영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

다계조 광마스크, 레이저 재핑, 반투광막, 포토레지스트

Description

다계조 광마스크 및 그 수정방법{MULTILEVEL GRADATION PHOTOMASK AND METHOD FOR REPAIRING SAME}

본 발명은 다계조 광마스크 및 그 수정방법에 관한 것이다.

「다계조 광마스크」는 반투광부와 차광부와 투명 기판이 노출한 투광부로 구성된 광마스크이다. 반투광부는 투과율에 따른 양의 빛을 투과시킨다. 차광부는 차광막에 의해서 빛을 전혀 투과시키지 않는다. 투광부는 빛을 전부 투과시킨다.

다계조 광마스크의 검사공정에서 반투광부에 이상 패턴(異常 pattern)이나 패턴 결손 등의 결함이 발견되면 「결함의 수정」이 행하여진다. 결함의 수정 공정은 대체로 이하의 스텝으로 이루어진다. 처음으로, 반투광부의 내부 결함을 포함하는 영역을 부분적으로 제거하여 투명 기판의 일부의 영역을 노출시킨다. 다음으로, 노출한 일부의 영역에 「수정용의 반투광막」을 형성한다. 마지막으로, 불필요한 수정 반투광막을 제거한다.

본 명세서에서는 광마스크의 형성 공정에 있어서 형성되는 반투광막을 「초기 반투광막」이라고 부르고, 결함을 수정하기 위해서 초기 반투광막의 일부를 제거한 후에 형성되는 반투광막을 「수정 반투광막」이라고 부르며, 필요에 의해 양 자를 구별한다.

도 16(a)~(b) 및 도 17(c)~(d)는 종래의 다계조 광마스크의 수정공정을 설명하는 개략도이다. 도 16(a)는 종래의 다계조 광마스크(100)의 패턴의 일부를 나타내고 있다. 이 도에 나타난 바와 같이, 다계조 광마스크(100)는 투광부(101)와 차광막의 패턴(102a)과 반투광막의 패턴(103a)(초기 반투광막)으로 구성된다. 도 16(a)의 「D」는 다계조 광마스크(100)의 초기 반투광막의 패턴(103a) 내에 형성된 「결함」을 나타내고 있다.

도 16(b)는 결함 D를 포함하는 반투광부의 일부를 제거한 모습을 나타내는 다계조 광마스크의 패턴의 확대도이다. 즉, 결함 D를 제거하기 위해서 도 16(a)의 상태로부터 결함 D를 포함하는 수정 영역 R1(도면 중 파선부의 내부)을 부분적으로 제거한다(도 16(b)). 이 공정에 의해 결함 D를 제거함과 동시에 투명 기판의 일부를 노출시킨다.

다음으로, 제거한 부분을 포함하도록 수정 반투광막(104)을 형성한다(도 17(c)). 또한, 레이저 광을 조사하고, 수정 반투광막(104)의 불필요한 부분을 제거한다(도 17(d)). 이 공정에 의해 수정 반투광막의 패턴(104a)을 형성한다. 이와 같이, 레이저 광을 조사하여 수정 반투광막을 선택적으로 제거하는 방법을 「레이저 재핑(zapping)법」이라고 한다.

도 17(d)은 수정 반투광막의 패턴(104a)의 형성이 종료된 상태를 나타내고 있다. 반투광부에 있어서의 결함 D는 완전히 제거되어 결함 D를 포함한 영역 전체가 수정 반투광막(104)으로 덮여 있다.

그런데, 패턴의 미세화에 수반해 최근 반투광부에 있어서의 투과율의 균일성이 한층 중요시되고 있다. 이것은 다계조 광마스크의 경우 차광부와 투광부만으로이루어지는 종래의 광마스크와 비교해서 투과율의 근소한 차이가 전사(轉寫) 후의 레지스트 막 두께에 직접 영향을 미치기 때문이다.

이 때문에, 종래는「초기 반투광막과 수정 반투광막과의 사이에서 노광 광에 대한 투과율을 동일하게 조정하는 것」이 최대 중요과제이었다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2참조). 즉 투과율만 동일하게 조정하여 수정할 수 있으면, 특별히 그 외의 문제는 생기지 않는다고 생각되고 있었다.

[특허 문헌 1]일본 특개 2008－058943호 공보

[특허 문헌 2]일본 특개 2007－233350호 공보

그러나 일부의 다계조 광마스크에 있어서, 초기 반투광막과 수정 반투광막의 투과율이 동일해지도록 바르게 수정되어 있는가에 관계없이 회로의 쇼트(short)등의 원인이 되는 불량 레지스트 패턴이 발생하는 현상이 확인되었다.

이 문제에 대해서 상세하게 조사하기 위해서, 종래의 수정방법(도 16, 도 17)에 의해 얻어진 수정된 다계조 광마스크(도 17(d) 참조)의 단면구조의 해석이 행해졌다.

도 15(a)는 종래의 수정방법에 의해 얻어진 수정된 다계조 광마스크(도 17(d) 참조)의 X1－X1선 단면도, 도 15(b)는 도 15(a)의 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상 공정 후에 얻어지는 레지스트 패턴(111a)의 단면도이다. 도 15(a)에 나타난 바와 같이, 패턴 엣지(edge)부에 있어서의 수정 반투광막의 막 두께가 주위와 비교해 두꺼운 것을 알 수 있다.

이러한 막 두께의 이상부(異常部)가 수정 반투광막의 패턴 엣지부에 형성되는 요인은 분명하지 않다. 그러나 본건 발명자는 레이저 재핑에 의해서 수정 반투광막을 제거했을 때에, 수정 반투광막의 엣지부가 레이저 광의 에너지에 의해 가열되어 벗겨져 위로 올라가기 때문이라고 추측하고 있다. 이러한 레이저 재핑에 의한 흔적을 본 명세서에서는 편의상 「레이저 재핑 자국」이라고 부른다. 즉, 도 15(a) 및 도 17(c) 및 (d)는, 레이저 재핑을 실시한 궤적에 따라서 레이저 재핑 자국(105)이 형성된 것을 나타내 보이고 있다.

도 15(b)는, 도 15(a)의 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상을 실시해 얻어지는 레지스트 패턴을 나타내고 있다. 도 15(b)의 레지스트 패턴의 예에서는, 투과율이 가장 낮은 차광막의 패턴(102a)에 대응하는 부분에서 레지스트 막 두께가 가장 두껍고, 수정 반투광막의 패턴(104a)에 대응하는 부분에서는 막 두께가 차광막보다 얇아지며, 투과율이 가장 높은 투광부(101)에 대응하는 부분에서 막 두께는 레지스트가 모두 제거되어 있다. 그런데 수정 반투광막의 패턴 엣지부에 대응하는 레지스트 패턴 엣지부(114b)에서는 막 두께가 국소적으로 두껍게 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이 부분, 즉 레지스트 패턴 엣지부(114b)는 투과율이 주위의 투과율보다 작은 「투과율의 이상부」가 된다. 따라서, 이 패턴은 불량 레지스트 패턴으로 판정된다. 또한 차광막상에 레이저 재핑 자국이 형성되어도, 레지스트 패턴의 형상에 영향을 미치는 것은 아니다. 즉 레이저 재핑 자국의 영향이 나타나는 것은 투광부와 반투광부의 경계영역에 레이저 재핑 자국이라고 하는 국소적인 후막부가 형성되는 경우이다고 생각할 수 있다.

본 발명은 이러한 식견에 근거해서 이루어진 것이며, 다계조 광마스크의 수정 공정에 있어서 수정 반투광막의 형성 시에 생길 수 있는 투과율의 이상부의 발생을 필요한 범위에서 회피하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명과 관련되는 다계조 광마스크는 결함수정제의 다계조 광마스크로서, 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치되고, 상기 반투광부는 반투광막의 패턴에 의해 형성되며, 상기 반투광막은 레이저 재핑(laser zapping)에 의해 형성된 후막부를 포함하는 것과 동시에 상기 후막부에 투과율 조정영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 투과율 조정영역은 결함수정 공정에 있어서의 레이저 재핑 공정에서 형성 된 후막부의 투과율을 주위의 투과율과 동일하게 하기 위해서 설치되는 모든 수단을 포함한다.

본 발명과 관련되는 다계조 광마스크 및 결함의 수정방법에 의하면 불량 레지스트 패턴의 원인이 되는 후막부의 투과율이 조정되기 때문에 투과율의 이상부의 형성을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 실시형태에 대해서 설명한다. 각 도에 있어서, 동일 부위를 나타내는 경우에는 동일 부호를 이용한다.

[제 1 실시형태]

도 1(a)~(b) 및 도 2(c)~(d)는 본 발명의 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 수정 공정도이다. 도 1(a)는 본 발명의 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크(10)의 패턴의 일부를 나타내고 있다. 다계조 광마스크(10)는 투광부(1)와 차광 막의 패턴(2a)과 초기 반투광막의 패턴(3a)으로 구성된다. 여기서, 다계조 광마스크(10)의 초기 반투광막의 패턴(3a) 내에 결함 D가 존재하고 있다.

또한, 이 결함 D는 본래 반투광막이 형성되어야 할 부분에 반투광막이 형성되지 않던가 또는 막 두께가 국소적으로 얇아지고 있는 결함(이것을「백(白)결함」이라고 한다)과, 반대로 막 두께가 국소적으로 두꺼워지고 있는 결함(이것을 「흑(黑)결함」이라고 한다)으로 크게 구별되지만, 본 발명과 관련되는 수정방법에서는 결함을 포함하는 영역을 제거해 새롭게 성막을 행하기 때문에 결함의 종류는 묻지 않는다.

도 1(b)는 결함 D를 포함하는 반투광부의 일부(초기 반투광막의 일부)를 제거한 모습을 나타내는 다계조 광마스크의 패턴의 확대도이다. 즉 결함 D를 제거하기 위해서 도 1(a)의 상태로부터 결함 D를 포함하는 수정 영역 R2(도면 중 파선부의 내부)를 부분적으로 제거한다(도 1(b)). 이 공정에 의해 결함 D를 제거함과 동시에 투명 기판의 일부를 노출시킨다.

다음으로, 제거한 부분을 포함하도록 수정 반투광막(4)을 형성하지만, 그 전 에 본 발명과 관련되는 수정 반투광막의 형성방법에 대해서 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3(a)는 크기가 다른 에너지 밀도 I₁, I₂［J/㎠］의 레이저 광을 수정 반투광막 상에 조사하면서 조사범위를 순차적으로 이동시킨 모습을 나타내고 있다. 도 3(b) 및 (c)는 각각 도 3(a)의 X2－X2선 및 Y1－Y1선 단면도이다.

또한, 도 3(a)와 같이 레이저 광의 조사영역은 통상 구형(矩形)이며, 레이저 광을 펄스 조사하면서 순차적으로 이동시켜 가지만, 이 방법에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예와 관련되는 수정 반투광막의 레이저 재핑 공정에서는 적어도 패턴 이상(異常)의 원인이 될 수 있는 중요한 영역에 대해서는 종래의 레이저 광으로 이용되어 온 에너지 밀도보다도 작은 에너지 밀도로 레이저 재핑을 실시하고 있다. 즉 종래의 레이저 재핑의 조사 에너지를 I₀［J/㎠］로 하면, 식(3)과 같이 나타내진다.

I₀ ≥ I₁ > I₂ ?????(3)

도 3(a)~(c)의 결과는 비교적 작은 에너지 밀도로 레이저 재핑을 실시하는 것으로 레이저 재핑 자국의 크기를 종래보다도 작게 할 수 있는 것을 나타내고 있다.

즉 종래의 레이저 재핑에서는 도 17(d) 및 도 15(a)에 나타난 바 대로, 레이저 재핑을 실시한 궤적에 따라서 큰 레이저 재핑 자국(105)이 형성되고 있었지만, 제 1 실시형태와 관련되는 수정 반투광막의 형성 공정에서는 종래와 같거나 그보다 낮은 에너지 밀도로 레이저 광을 조사하기 때문에 큰 레이저 재핑 자국(105)이 형성되지 않거나 형성된다고 해도 이상 패턴의 원인이 될 정도의 큰 것은 형성되지 않는다. 환언하면, 적어도 패턴 이상이 문제가 되는 부위에 대해서는 레지스트 패턴 이상의 원인이 될 정도의 큰 레이저 재핑 자국이 형성되지 않도록 상대적으로 낮은 에너지 밀도로 레이저 재핑을 실시함으로써 문제를 해결하고 있다.

이상과 같은 원리에 의해 필요한 영역에 대해서는 상대적으로 작은 에너지 밀도로 수정 반투광막의 레이저 재핑을 실시해 간다.

도 2(c)에 나타난 바와 같이 차광막의 패턴(2a) 상에 수정 반투광막(4)을 형성하고, 또한 종래보다도 낮은 에너지 밀도 I₁［J/㎠］, I₂［J/㎠］(단, I₁ > I₂)의 레이저 광을 조사하는 것에 의해 수정 반투광막(4)의 불필요한 부분을 제거하는 것으로 수정 반투광막의 패턴(4a)을 형성한다(도 2(d)).

또한 수정 반투광막(4)의 형성방법은 기상성장법, 특히 화학기상성장법이나 물리기상성장법이 바람직하다. 화학기상성장법의 경우는 광CVD(화학기상성장)법 등, 특정의 영역에 국소적으로 퇴적할 수 있는 방법이 바람직하다. 광CVD 장치에서는, 다른 성막장치와 비교하여, 광의 조사회수(펄스 주파수)나 광의 조사강도 등의 조건을 변경하는 것이 용이하다.

도 2(d)는 수정 반투광막의 패턴(4a)의 형성이 종료된 상태를 나타내고 있다. 이 도에 나타난 바와 같이 반투광부에 있어서의 결함(D)은 완전히 제거되어 있다.

이상을 정리하면, 본 발명의 실시예와 관련되는 레이저 재핑의 조건은 다음의 표 1과 같다.

단, 영역 I은 수정 반투광막이 고립되어 있지 않고 이상 패턴의 형성이 심각한 문제로 되지 않는 영역을 가리키며, 영역 II는 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 형성부 등, 투광부 상에 고립된 수정 반투광막의 패턴의 엣지부 등 이상 패턴이 형성된 경우에 문제가 발생할 수 있는 영역을 가리킨다.(도 2(d) 참조).

즉, 도 2(c)의 예로, 에너지 밀도를 다른 2개의 크기(I₁, I₂)로 절환하고 있는 것은 패턴 상태에 의해서 허용되는 레이저 재핑 자국의 크기가 다르기 때문이다. 예를 들면, 반투광부와 차광부와의 경계에 레이저 재핑 자국이 형성되어도 차광부에서는 문자 그대로 노광 광이 차광되기 때문에, 그 근방에 레이저 재핑 자국에 의한 후막부가 형성되어도 노광 패턴에 미치는 영향은 극히 작다. 이에 비해 투광부 상에 고립되어 형성되는 반투광막의 패턴을 수정 반투광막으로 치환하여 레이저 재핑을 실시하는 경우, 레이저 재핑 자국에 의해 국소적인 후막부가 형성된다면 노광 패턴에 심각한 영향을 미친다고 생각할 수 있다.

이러한 이유로 도 2(c)에서는 패턴 형성 후 장래 행해지는 배선형성 공정 등에서 쇼트가 일어날 수 있는 중요한 부분(저에너지 레이저 조사부(K))을 한층 미약한 에너지 밀도로 레이저 재핑을 실시하도록 수정해야 하는 패턴을 고려하여 2종류의 에너지 밀도를 절환했지만, 필요가 없으면 모두 같은 에너지 밀도(단, 종래보다 상대적으로 낮은 에너지 밀도로 조사)로 레이저 재핑을 실시해도 상관없다.

도 4(a)는 도 2(d)의 X3－X3선 확대단면도이다. 유리 기판이 노출한 투광부(1) 상에, 차광막의 패턴(2a)와 수정 반투광막의 패턴(4a)이 형성되며, 투광부(1)와의 경계 영역의 일부에 저에너지 레이저 조사부(K)가 형성되어 있는 것이 도시되고 있다. 또 이 도에 나타나 있듯이 유리 기판의 이면측으로부터 노광 광이 조사된다.

도 4(b)는 도 4(a)의 다계조 광마스크를 이용하여 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도를 나타내고 있다. 도 4(b)의 레지스트 패턴의 예에서는 투과율이 가장 낮은 차광막의 패턴(2a)에 대응하는 부분에서 레지스트 막 두께가 가장 두껍고, 수정 반투광막의 패턴(4a)에 대응하는 부분에서는 막 두께가 차광막보다 얇아지며, 투과율이 가장 높은 투광부(1)에 대응하는 부분에서 막 두께는 레지스트가 모두 제거되어 있지만, 반투광막의 패턴 엣지부에 형성된 저에너지 레이저 조사부에 대응하는 레지스트 패턴 엣지부(14b)에서는 막 두께가 매끄럽게 감소하고 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예와 관련되는 다계조 광마스크의 수정방법에서는 수정 반투광막의 형성공정에 있어서 투광부와의 경계에 가까운 부분에 저에너지 레이저 조사부를 설치함으로써 레지스트 패턴 엣지부에 「투과율의 이상부(cf 도 15(b) 114 b)」가 형성되는 것을 회피할 수 있다.

[제 2 실시형태]

도 5(a)~(b) 및 도 6(c)~(d)는 제 2 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도이다. 도 5(a) 및 (b)는 제 2 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크(10)의 패턴의 일부를 나타내지만, 도 1(a), (b)와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음으로, 도 6(c)에 나타난 바와 같이 차광막의 패턴(2a) 상에 수정 반투광막(4)을 형성하고, 또한 레이저 광을 조사함으로써 수정 반투광막(4)의 불필요한 부분을 제거하는 것으로 수정 반투광막의 패턴(4a)을 형성한다(도 2(c)). 또한, 도면과 같이 레이저 광의 조사영역은 통상 구형(矩形)이며, 레이저 광을 펄스 조사 하면서 순차적으로 이동시켜 가는 것이 통상이지만, 이 방법에 한정되지 않는다.

이 공정이 종료되면, 수정 반투광막 중 레이저 재핑을 실시한 부위에는 레이저 재핑 자국(5)이 형성된다(도 6(d)).

도 7(e)는 수정 반투광막의 패턴(4a)의 형성을 실시하고 있는 모습을 나타내고 있다. 이 도에 나타난 바와 같이 레이저 재핑 자국(5) 가운데 이상 패턴이 형성된 개소를 특정하고, 그 부분에 미세한 레이저 광(L)을 조사하는 것으로 레이저 재핑 자국(5)의 일부에 하나 또는 복수의 슬릿(6)으로 이루어지는 슬릿부(S)를 형성한다. 이 슬릿부(S)는 필요한 개소에만 설치된다.

도 8은 슬릿부(S)의 확대도를 나타내고 있다. 레이저 재핑 자국(5)은 막후가 국소적으로 두꺼워진 것으로, 투과율이 주위와 비교하여 국소적으로 낮아지고 있는 점에서 차광막과 근사한 성질을 가지는 것이다. 한편, 슬릿부(S)는 노광 광이 통과할 수 있는 해상도 한계 이하의 간격을 가지는 것이며, 레이저 재핑 자국(5)의 투과율을 국소적으로 높이는 작용을 가진다. 레이저 재핑 자국(5)에 슬릿부(S)가 설치되는 것으로, 그 때문에 이상 패턴의 형성이 억제된다.

또한 이 슬릿부(S)는 예를 들면 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극과 같이 투명 기판 위에 고립된 반투과막의 패턴이 설치되어 있는 것 같은 고립 패턴 부의 단부 등, 레이저 재핑 자국(5)이 발생하면 투과율이 국소적으로 내려가는 부위에 설치되는 것이 바람직하다. 고립 패턴부에서는 레이저 재핑 자국(5)에 의해 이상 패턴이 생성되기 쉽기 때문이다. 반대로, 차광막 상 혹은 차광막과의 근방에 레이저 재핑자국이 형성되었다고 해도, 고립 패턴부에 레이저 재핑 자국(5)이 형성 된 경우와 비교하여, 이상 패턴의 형성이 일어나기 어렵기 때문에, 슬릿을 설치할 필요성의 판단은 이상 패턴이 형성되는지 여부에 의해 판단한다.

또한 결함 D를 제거하기 위해서 투명 기판의 일부를 노출시킨 후 수정 반투광막을 퇴적하는 경우에는 초기 반투광막의 영역보다 약간 넓은 영역에서, 즉 노출부를 오버랩 하도록 하여, 퇴적하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 용장성(冗長性)을 확보하기 쉽기 때문이다.

도 9(a)는 도 7(e)에 나타낸 X2－X2선의 확대단면도이다. 투명 기판이 노출 한 투광부(1) 상에 차광막의 패턴(2a)과 수정 반투광막의 패턴(4a)이 형성되며, 투광부(1)와의 경계영역의 적어도 일부에 슬릿부(S)가 형성되어 있는 것이 도시되고 있다. 또한 이 도에 나타난 바와 같이 투명 기판의 이면측으로부터 노광 광이 조사된다.

도 9(b)는 이러한 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상을 실시해 얻어진 레지스트 패턴을 나타내고 있다. 도 9(b)의 레지스트 패턴의 예에서는 투과율이 가장 낮은 차광막의 패턴(2a)에 대응하는 부분에서 레지스트 막 두께가 가장 두껍고, 수정 반투광막의 패턴(4a)에 대응하는 부분에서는 막 두께가 차광막보다 얇아지며, 투과율이 가장 높은 투광부(1)에 대응하는 부분에서 막 두께는 레지스트가 모두 제거되어 있지만, 수정 반투광막의 패턴 엣지부에 형성된 슬릿부(S)에 대응하는 레지스트 패턴 엣지부(14b)에서는 막 두께가 계단 모양 내지 테이퍼 모양으로 변화하고 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시 형태와 관련되는 다계조 광마스크의 수정방법에서는 수정 반투광막의 형성 공정에 있어서 수정 반투광막의 단부에 슬릿부(S)를 설치한 것에 의해서, 노광 시에는 슬릿부(S)에서 투과율이 국소적으로 오르게 된다. 즉 패턴 전사 후의 포토레지스트 막은 투광부와의 경계 부근에서는 얇게 형성되고, 반투광부로부터 투광부에 걸친 투과율의 변화가 완만하게 된다. 이 때문에, 수정 반투광막의 유효 영역 주연부에 발생하고 있었던 수정 반투광막의 형성 시에 기인하는 투과율 이상을 회피하는 것이 가능하게 되며, 전사 노광 시의 레지스트 막 두께의 이상(레지스트 패턴 엣지부에 「투과율의 이상부(도 16(b) 114b)」가 형성되는 것)을 회피할 수 있다.

또한, 슬릿부(S)의 투과율과 그 주위의 투과율은 노광 광의 파장에 관해서 가능한 한 같아지도록 슬릿폭이 조정되어 있는 것이 바람직하다.

[제 3 실시형태]

도 10(a)~(b) 및 도 11(c)~(d)는 제 3 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도이다. 도 10(a) 및 (b)는 제 3 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크(10)의 패턴의 일부를 나타내지만, 도 1(a), (b)와 동일하므로 설명을 생략한다.

다음으로, 제거한 부분을 포함하도록 수정 반투광막(4)을 형성하지만, 그 전에 본 발명과 관련되는 수정 반투광막의 형성 방법에 대해서 도 12를 참조해서 설명한다.

도 12(a)~(c)는 본 발명의 실시형태와 관련되는 수정 반투광막(4)의 형성공정에 대해서 설명하는 개략도이며, (a)는 평탄한 유리 기판 위에 수정 반투광막(4)을 형성한 모습을 나타내는 평면도, (b) 및 (c)는 각각 (a)의 Y1－Y1선 및 X2－X2선 단면도이다.

이 도에 나타난 바와 같이, 수정 반투광막(4)을 형성할 때는 처음에 가장 넓은 범위에서 퇴적을 실시하고, 다음에는 중심을 거의 일치시키면서 약간 좁은 범위에서 퇴적하며, 퇴적 범위를 단계적으로 변화시켜서 퇴적하여 간다. 기상성장법을 실시할 즈음에, 광CVD 장치를 이용하는 경우, 퇴적 범위를 서서히 좁게 해 나가는 것은 비교적 용이하다.

이와 같이 하면, 도 12(a) 내지 도 12(c)에 나타난 바와 같이, 수정 반투광막의 주연(周緣)부 전체에 그라데이션(gradation)부(G)가 형성된다. 그라데이션부(G)에서는 투광부와의 경계에 가까울수록 투과율이 높아지도록 구성된다. 그라데이션부(G)는 성막 시의 주사 회수에 의해서 계단의 거칠기는 다르지만, 반드시 매끄러운 테이퍼 모양일 필요는 없고, 비교적 거칠은 계단 모양이어도 상관없다. 한편 그라데이션부(G)의 내측에 형성되는 중앙부(C)에서는 노광 장치의 노광 광의 파장에 대한 투과율이 초기 반투광막과 같아지도록 막 두께 등의 조건을 조정해 둔다.

그라데이션부(G)에서는 투과율이 단계적으로 변화하기 때문에 패턴 전사 후의 포토레지스트 막은 레지스트 막 두께도 투광부와의 경계에 가까울수록 얇게 형성되며, 반투광부로부터 투광부에 걸친 투과율의 변화가 완만하게 된다. 이 때문에, 수정 반투광막의 유효 영역 주연부(周緣部)에 발생하고 있던 수정 반투광막의 형성 시에 기인하는 투과율 이상을 회피하는 것이 가능하게 되며, 전사 노광 시의 레지스트 막 두께의 이상을 회피할 수 있다.

도 11(c)에 나타난 바와 같이, 차광막의 패턴(2a) 상에 그라데이션부(G)를 가지는 수정 반투광막(4)을 형성하고, 또한 레이저 광을 조사하는 것에 의해 수정 반투광막(4)의 불필요한 부분을 제거하는 것으로 수정 반투광막의 패턴(4a)을 형성 한다(도 11(d)).

또한, 수정 반투광막에 레이저 재핑을 실시한 부위에는 레이저 재핑 자국(5)이 형성되지만, 레이저 재핑을 실시하지 않고 그라데이션부(G)를 남긴 부위에는 레이저 재핑 자국(5)이 형성되는 것은 아니다.

결함 D를 제거하기 위해서 투명 기판의 일부를 노출시킨 후, 수정 반투광막을 퇴적하는 경우에는 초기 반투광막의 영역보다 약간 넓은 영역에서, 즉 노출부를 오버랩 하도록 하고, 퇴적해도 좋다. 이와 같이 하면 용장성을 확보하기 쉽고, 또 그라데이션부(G)의 영역을 확보하기 쉽기 때문이다.

도 11(d)는 수정 반투광막의 패턴(4a)의 형성이 종료된 상태를 나타내고 있다. 이 도에 나타난 바와 같이, 반투광부에 있어서의 결함 D는 완전히 제거되어 있다. 상술한 바와 같이 그라데이션부(G)는 수정 반투광막(4)의 성막 직후에는 주연부(周緣部) 전체에 형성되어 있지만, 필요에 따라 레이저 광에 의해 불필요한 부분을 레이저 재핑한다. 도 11(d)에는 수정 반투광막의 패턴(4a)의 일부에 그라데이션부(G)가 남겨져 있는 것이 나타나 있다. 단, 수정 반투광막(4)의 형성 시에 용장영역(冗長領域)을 형성하지 않고 필요 충분한 성막 범위를 규정한 다음에, 레이저 재핑 공정을 생략해도 좋다

도 13(a)는 도 11(d)에 나타낸 X3－X3선의 확대단면도이다. 유리 기판이 노출한 투광부(1) 상에 차광막의 패턴(2a)과 수정 반투광막의 패턴(4a)이 형성되고, 투광부(1)와의 경계영역의 적어도 일부에 그라데이션부(G)가 형성되어 있는 것이 도시되고 있다. 또, 이 도에 나타난 바와 같이 유리 기판의 이면측으로부터 노광 광이 조사된다.

도 13(b)는 도 13(a)에 나타낸 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도를 나타내고 있다. 도 13(b)의 레지스트 패턴의 예에서는 투과율이 가장 낮은 차광막의 패턴(2a)에 대응하는 부분에서 레지스트 막 두께가 가장 두껍고, 수정 반투광막의 패턴(4a)에 대응하는 부분에서는, 막 두께가 차광막보다 얇아지며, 투과율이 가장 높은 투광부(1)에 대응하는 부분에서 막 두께는 레지스트가 모두 제거되어 있지만, 반투광막의 패턴 엣지부에 형성된 그라데이션부(G)에 대응하는 레지스트 패턴 엣지부(14b)에서는 막 두께가 계단 모양 내지 테이퍼 모양으로 변화하고 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 수정방법에서는 수정 반투광막의 형성 공정에 있어서, 투광부와의 경계에 가까울수록 투과율이 높아지도록 구성된 그라데이션부를 설치한 것에 의해서 레지스트 패턴 엣지부에 「투과율의 이상부(도 15(b) 114b)」가 형성되는 것을 회피할 수 있다.

또한 수정 반투광막은 그라데이션부를 제외한 다른 영역에 있어서는 초기 반투광막의 투과율과 실질적으로 동일하게 조정되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이, 양자의 투과율이 동일한 정도로 조정되고, 또한 패턴 엣지부에 그라데이션부가 설치되는 것으로 반투광부의 투과율이 패턴 엣지부 이외의 부분에서 거의 균일하게 되며, 투과율의 이상부의 형성을 방지할 수 있다.

이 경우, 상기 그라데이션부에 있어서의 상기 반투광막의 막 두께는 단부로 향할 만큼 얇게 구성하는 것이 바람직하다. 투과율을 조정하기 위한 가장 유효한 방법의 하나로서 막 두께를 조절하는 방법을 들 수 있다. 또한, 막 두께와 투과율의 관계는 식(1) 및 식(2)에 의해 나타내지지만, 정성적으로는 막 두께가 얇은 만큼 투과율이 높고, 막 두께가 두꺼운 만큼 투과율이 낮아진다.

단위 막 두께 L₀ 때의 투과율을 T₀, 투과율 T₀ 때의 농도를 D₀, 막 두께 L 때의 농도를 D라고 하면 다음과 같이 나타내어진다.

D₀=－log T₀ ?????(1)

D =(L/L₀)?D₀ ?????(2)

또한 필요에 의해, 예를 들면 레이저 재핑 등의 방법에 의해 수정 반투광막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 레이저 재핑 등에 의해 수정 반투광막의 제거를 행하면 패턴 엣지부의 막 두께가 두꺼워지지만, 그라데이션부를 설치하는 것으로 불량 레지스트 패턴의 발생은 회피되기 때문이다. 이 의미에 있어서, 불량 레지스트 패턴이 형성되지 않는 범위에서 수정 반투광막의 일부를 선택적으로 제거하는 공정을 포함하고 있는 것은 지장이 없기 때문이다.

또, 상기 수정 반투광막의 단부는 소스 및 드레인을 가지는 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 형성영역 그 외 투광부상에 고립한 수정 반투광막의 패턴의 엣지부인 것이 바람직하다.

본 발명은 다계조 광마스크의 제조에 관해서, 특히 결함의 수정 정밀도를 높이는 기술을 제공할 수 있는 점에서 산업상의 이용가능성은 극히 크다.

도 1의 (a)~(b)는 제 1 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 2의 (c)~(d)는 제 1 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 3의 (a)는 크기가 다른 에너지 밀도 I₁, I₂［J/㎠］의 레이저 광을 수정 반투광막 상에 조사하면서 조사범위를 순차적으로 이동시킨 모습을 나타내는 도. (b) 및 (c)는 (a)의 X2－X2선 및 Y1－Y1선 단면도.

도 4의 (a)는 도 2(d)의 X3－X3선의 확대단면도. (b)는 (a)의 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도.

도 5의 (a)~(b)는 제 2 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 6의 (c)~(d)는 제 2 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 7의 (e)는 제 2 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도. 특히, 수정 반투광막의 패턴(4a)의 형성을 실시하고 있는 모습을 나타내는 공정도.

도 8은 슬릿부 S의 확대도.

도 9의 (a)는 도 7(e)의 X2－X2선의 확대단면도. (b)는 (a)의 다계조 광마스 크를 이용해 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도.

도 10의 (a)~(b)는 제 3 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 11의 (c)~(d)는 제 3 실시형태와 관련되는 다계조 광마스크의 결함수정 공정도.

도 12의 (a)는 평탄한 유리 기판 위에 수정 반투광막(4)을 형성한 모습을 나타내는 평면도. (b) 및 (c)는 각각 (a)의 Y1－Y1선 및 X2－X2선 단면도.

도 13의 (a)는 도 11(d)의 X3-X3선의 확대단면도. (b)는 (a)의 다계조 광마스크를 이용하여 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도.

도 14의 (a)는 도 11(d)의 X3-X3선의 확대단면도. (b)는 (a)의 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상을 실시한 후의 레지스트 패턴의 단면도.

도 15의 (a)는 종래의 수정방법(도 16, 도 17)에 의해 얻어진 수정된 다계조 광마스크(도 17(d) 참조)의 X1-X1선 단면도. (b)는 (a)의 다계조 광마스크를 이용해 노광 및 현상 공정 후에 얻어지는 레지스트 패턴(111a)의 단면도.

도 16의 (a)~(b)는 종래의 다계조 광마스크의 수정 공정도.

도 17의 (c)~(d)는 종래의 다계조 광마스크의 수정 공정도.

[부호의 설명]

1, 101: 투광부

2a, 102a: 차광막의 패턴

3a, 103a: 초기 반투광막의 패턴

4, 104: 수정 반투광막

4a, 104a: 수정 반투광막의 패턴

5, 105: 레이저 재핑 자국

11a, 111a: 레지스트 패턴

14b: 계단 모양 내지 테이퍼 모양의 레지스트 패턴 엣지부(수정 패턴)

114b: 레지스트 패턴 엣지부(이상 패턴)

R1, R2: 수정 영역

Claims (23)

1. 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치되고, 상기 반투광부는 반투광막의 패턴에 의해 형성되며, 상기 반투광막은 레이저 재핑(laser zapping)에 의해 형성된 후막부(厚膜部)를 포함하는 것과 동시에, 상기 후막부에 투과율 조정영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
2. 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치되고, 상기 반투광부는 반투광막의 패턴에 의해 형성되며, 상기 반투광막은 상대적으로 에너지 밀도가 다른 적어도 2이상의 조건에서 레이저 재핑이 행해지고 있으며, 저에너지 조사부를 가지는 다계조 광마스크.
3. 제2항에 있어서,

   상기 저에너지 조사부는, 상기 투광부 상에 고립된 수정 반투광막 패턴의 엣지(edge)부인 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 반투광막은, 기상성장법에 의해 형성된 막인 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
5. 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치된 다계조 광마스크의 수정방법으로서, 상기 반투광부의 내부결함을 포함하는 영역을 제거함으로써 투명 기판의 일부의 영역을 노출시키는 공정과, 상기 노출한 일부의 영역에 수정용의 반투광막을 형성하고, 또한, 불필요한 수정 반투광막을 제거하기 위해서, 제1의 영역에 대해서 상대적으로 에너지 밀도가 높은 제1의 조건에서 레이저 재핑을 하는 공정과, 제2의 영역에 대해서 상대적으로 에너지 밀도가 낮은 제2의 조건에서 레이저 재핑을 하는 공정을 포함하는 다계조 광마스크의 수정방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제2의 영역은, 소스 및 드레인을 가지는 박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극 형성영역 그 외 투광부 상에 고립된 수정 반투광막의 패턴의 엣지부인 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크의 수정방법.
7. 투명 기판 위에 투광부와 차광부와 반투광부가 설치되고, 상기 반투광부는 반투광막의 패턴에 의해 형성되며, 상기 반투광막은, 상기 투광부와의 경계영역의 적어도 일부에 상기 투광부와의 경계에 가까울수록 투과율이 높아지도록 구성된 그라데이션(gradation)부를 가지는 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
8. 제7항에 있어서,

   상기 반투광부에 있어서의 반투광막은, 제1의 반투광막과, 상기 제1의 반투광막과는 다른 성막방법으로 형성된 제2의 반투광막을 포함하며, 상기 제2의 반투광막은, 상기 그라데이션부를 제외한 다른 영역에 있어서 상기 제1의 반투광막의 투과율과 동일하게 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
9. 제7항에 있어서,

   상기 그라데이션부에 있어서의 상기 반투광막의 막 두께는, 단부(端部)로 향할수록 얇은 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제2의 반투광막은, 상기 제1의 반투광막의 일부가 제거된 후, 제거된 영역을 포함하도록 국소적으로 형성된 막인 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
11. 제8항 또는 제10항에 있어서,

    상기 제2의 반투광막은, 기상성장법에 의해 형성된 막인 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
12. 제11항에 있어서,

    상기 그라데이션부는, 상기 기상성장의 성막범위를 단계적으로 변화시켜 얻어지는 것을 특징으로 하는 다계조 광마스크.
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