KR101306476B1 - 다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 Download PDF

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Abstract

차광부는, 반투광막, 위상 시프트 조정막, 및 차광막이 투명 기판 상에 이 순서로 적층되어 이루어진다. 반투광부는, 반투광막이 투명 기판 상에 형성되어 이루어진다. 투광부는, 투명 기판이 노출되어 이루어진다. 차광부와 투광부와의 경계 부분에는, 반투광막 상의 위상 시프트 조정막이 부분적으로 노출되어 이루어지는 위상 시프터부가 형성되고, 노광광이 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 노광광이 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 된다.

Description

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD OF MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하 FPD라고 부름) 등의 제조에 이용되는 다계조 포토마스크, 상기 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
FPD용의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 TFT라고 부름) 기판은, 차광부 및 투광부로 이루어지는 전사용 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크를 이용하여, 예를 들면 5회∼6회의 포토리소그래피 공정을 거쳐서 제조되어 왔다. 최근, 포토리소그래피 공정수를 삭감하기 위해서, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크가 이용되도록 되어 왔다(일본 특허 공개 제2007-249198호 공보 참조).
전술한 다계조 포토마스크는, 이것을 이용하여, 피전사체 상에, 부분적으로 레지스트 잔막값이 상이한 레지스트 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 여기서, 그 포토마스크에서, 차광부는, 투명 기판 상에 반투광막과 차광막이 형성되어 이루어지고, 반투광부는, 반투광막이 투명 기판 상에 형성되어 이루어지고, 투광부는, 투명 기판이 노출되어 이루어지는 것으로 할 수 있다. 그러나, 이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하면, 예를 들면 차광부와 투광부와의 경계 부분이나, 차광부와 반투광부의 경계 부분에서 광의 회절이 생겨, 차광부에 광이 감돌아 들어가, 노광광의 강도 분포가 완만한 곡선형상이 되게 되는 경우가 있다. 그 결과, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 측벽 형상이, 예를 들면 옷단을 끄는 듯한(blind over edging) 테이퍼 형상으로 되는 등, 완만하게 되는 경우가 있다. 그리고, 이와 같은 레지스트 패턴을 마스크로 하여 박막의 가공을 행하자고 하면, 가공 선폭이나 형상의 제어가 곤란하게 되어, 액정 표시 장치의 제조 수율이 저하되게 되는 경우가 있다. 또한, 광의 회절에 의한 영향은, 전사용 패턴의 미세화가 진행됨에 따라서 커진다.
본 발명은, 차광부와 투광부와의 경계 부분이나, 차광부와 반투광부와의 경계 부분에서의 광의 회절에 의한 영향을 억제하여, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능한 다계조 포토마스크, 그 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서,
상기 차광부는, 반투광막, 위상 시프트 조정막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층되어 이루어지고,
상기 반투광부는, 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 형성되어 이루어지고,
상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
상기 차광부와 상기 투광부와의 경계, 또는 상기 차광부와 상기 반투광부의 경계에는, 상기 반투광막 상의 상기 위상 시프트 조정막이 부분적으로 노출되어 이루어지는 위상 시프터부가 형성되고,
상기 차광부와 상기 투광부의 경계에 상기 위상 시프터부가 형성될 때, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이, 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이, 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되고,
상기 차광부와 상기 반투광부의 경계에 상기 위상 시프터부가 형성될 때, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이, 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이, 상기 반투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제2 양태는, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광부는, 반투광막, 위상 시프트 조정막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층되어 이루어지고, 상기 반투광부는, 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 형성되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고, 상기 차광부와 상기 투광부와의 경계 부분에는, 상기 반투광막 상의 상기 위상 시프트 조정막이 부분적으로 노출되어 이루어지는 위상 시프터부가 형성되고, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제3 양태는, 상기 위상 시프터부의 폭이 10㎚ 이상 1000㎚ 이하인 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제4 양태는, 상기 위상 시프터부는, 상기 차광막의 사이드 에칭에 의해 형성된 것이고, 상기 위상 시프터부의 폭은 10㎚ 이상 500㎚ 이하인 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제5 양태는, 상기 위상 시프터부의 상기 노광광의 투과율은 5％ 이상 20％ 이하인 것을 특징으로 하는 제1 양태 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제6 양태는, 상기 차광부와 상기 반투광부와의 경계 부분에는, 상기 반투광막 상의 상기 위상 시프트 조정막이 부분적으로 노출되어 이루어지는 제2 위상 시프터부가 형성되고, 상기 노광광이 상기 제2 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 반투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제7 양태는, 상기 노광광이 상기 반투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 60도 미만인 제1 내지 제4 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제8 양태는, 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 반투광막, 위상 시프트 조정막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 제1 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 적어도 상기 차광부의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막 및 상기 위상 시프트 조정막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 적어도 상기 차광부의 형성 예정 영역 및 상기 반투광부의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭함과 함께, 상기 차광막의 측부를 에칭하여 상기 위상 시프트 조정막을 부분적으로 노출시켜 위상 시프터부를 형성하는 제2 에칭 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 갖고, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제9 양태는, 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 반투광막, 위상 시프트 조정막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 제1 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 차광부의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 차광부의 형성 예정 영역과, 상기 차광부와 상기 투광부와의 경계 부분에 위치하는 위상 시프터부의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트 조정막을 에칭하여 상기 반투광부와 상기 위상 시프터부를 형성하는 제2 에칭 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제2 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제3 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 제3 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 투광부의 형성 예정 영역을 제외한 영역을 덮는 제3 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 제3 에칭 공정과, 상기 제3 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 갖고, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제10 양태는, 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 상기 공정에서는, 상기 차광부와 상기 반투광부와의 경계 부분에 위치하는 제2 위상 시프터부의 형성 예정 영역을 덮는 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 에칭 공정에서는, 상기 제2 위상 시프터부를 형성하고, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 제2 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 반투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 제7 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제11 양태는, 상기 위상 시프트 조정막이, 상기 차광막 및 상기 반투광막의 에칭에 이용하는 에칭액 또는 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 제6 내지 제8 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제12 양태는, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제6 내지 제9 중 어느 하나의 양태에 기재된 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 개재하여, 피전사체 상에 형성되어 있는 레지스트막에 상기 노광광을 조사함으로써, 상기 레지스트막에 상기 전사용 패턴을 전사하는 공정을 갖는 패턴 전사 방법이다.
본 발명의 제13 양태는, 상기 피전사체 상에 형성되어 있는 상기 레지스트막은, 상기 위상 시프터부에 대응하는 부분의 노광광에 대하여 실질적으로 감도를 갖지 않는 제10 양태에 기재된 패턴 전사 방법이다.
본 발명에 따른 다계조 포토마스크, 그 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법에 의하면, 차광부와 투광부와의 경계 부분이나, 차광부와 반투광부와의 경계 부분에서의 광의 회절에 의한 영향을 억제하여, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 도시하는 단면도.
이하에, 본 발명의 일 실시 형태를, 주로 도 1 내지 도 3, 및 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 부분 단면도이다. 도 2는 다계조 포토마스크(10)를 이용한 패턴 전사 방법을 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정의 플로우도이다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
도 1에 도시한 다계조 포토마스크(10)는, 예를 들면 액정 표시 장치(LCD)용의 박막 트랜지스터(TFT) 기판의 제조 등에 이용된다. 단, 도 1은 다계조 포토마스크의 적층 구조를 예시하는 것이고, 실제의 패턴은, 이것과 동일하다고는 할 수 없다.
다계조 포토마스크(10)는, 차광부(110), 반투광부(115), 및 투광부(120)를 포함하는 소정의 전사용 패턴이 투명 기판(100) 상에 형성된 구성을 갖는다. 차광부(110)는, 반투광막(101), 위상 시프트 조정막(102), 및 차광막(103)이 투명 기판(100) 상에 이 순서로 적층되어 이루어진다. 반투광부(115)는, 반투광막(101)이 투명 기판(100) 상에 형성되어 이루어진다. 투광부(120)는, 투명 기판(100)이 노출되어 이루어진다. 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에는, 반투광막(101) 상의 위상 시프트 조정막(102)이 부분적으로 노출되어 이루어지는 위상 시프터부(111)가 형성되어 있다.
투명 기판(100)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 알칼리 토류 금속), R2O(R2는 알칼리 금속) 등을 함유하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(100)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되거나 하여 평탄하게 또한 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(100)은, 예를 들면 1변이 2000㎜∼2400㎜ 정도의 사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(100)의 두께는 예를 들면 3㎜∼20㎜ 정도로 할 수 있다.
반투광막(101)은, 크롬(Cr)을 함유하는 재료로 이루어지고, 예를 들면 질화 크롬(CrN), 산화 크롬(CrO), 산질화 크롬(CrON), 불화 크롬(CrF) 등으로 이루어진다. 반투광막(101)은, 예를 들면 질산 제2세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HClO4)을 함유하는 순수로 이루어지는 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 반투광막(101)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)에 대한 에칭 내성을 갖고, 후술하는 바와 같이 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 위상 시프트 조정막(102)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능한다.
위상 시프트 조정막(102)은, 몰리브덴(Mo) 등의 금속 재료와 실리콘(Si)을 함유하는 재료로 이루어지고, 예를 들면, MoSix, MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등으로 이루어진다. 위상 시프트 조정막(102)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 위상 시프트 조정막(102)은, 전술한 크롬용 에칭액에 대한 에칭 내성을 갖고, 후술하는 바와 같이 크롬용 에칭액을 이용하여 차광막(103)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능한다.
차광막(103)은, 실질적으로 크롬(Cr)으로 이루어진다. 또한, 차광막(103)의 표면에 Cr 화합물(CrO, CrC, CrN 등)을 적층하면(도시 생략), 차광막(103)의 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 차광막(103)은, 전술한 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다.
차광부(110), 반투광부(115), 및 투광부(120)는, 예를 들면 i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광에 대하여, 각각 소정의 범위 내의 투과율을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 차광부(110)는 전술한 노광광을 차광(광 투과율이 대략 0％) 시키도록 구성되어 있다. 또한, 투광부(120)는, 전술한 노광광을 대략 100％ 투과시키도록 구성되어 있다. 또한, 반투광부(115)는, 예를 들면 노광광의 투과율을 20∼80％(충분히 넓은 투광부(120)의 투과율을 100％로 하였을 때. 이하와 마찬가지임), 바람직하게는 30∼60％ 정도로 저감시키도록 구성되어 있다. 반투광부(115)의 투과율은, 반투광부(115)를 구성하는 반투광막(101)의 재질 및 두께를 설정함으로써 임의로 제어할 수 있다. 또한, i선(365㎚), h선(405㎚), g선(436㎚)은, 수은(Hg)의 주된 발광 스펙트럼이다. 또한, 여기서 말하는 대표 파장이란, i선, h선, g선 중 어느 하나의, 임의의 파장이다.
차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 형성된 위상 시프터부(111)는, 위상 시프터부(111)를 투과하는 노광광의 위상을 소정의 값만큼 시프트시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 위상 시프터부(111)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 90도 이상 270도 이내, 보다 바람직하게는 150도 이상 210도 이내로 되도록 구성되어 있다. 더욱 바람직하게는, i선∼g선의 범위의 모든 노광광이 위상 시프터부(111)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 상기의 각 범위 이내이도록 할 수 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과하여 회절에 의해 위상 시프터부(111)측에 진입한 노광광과, 위상 시프터부(111)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하게 된다. 그 결과, 후술하는 바와 같이, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
반투광부(115)의 위상 시프트량은 소정값 미만으로 되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 전술한 대표 파장을 갖는 노광광이 반투광부(115)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 60도 미만, 바람직하게는 30도 미만으로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과한 노광광과, 반투광부(115)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 반투광부(115)와 투광부(120)와의 경계 부분에 불필요한 암부가 생기지 않아, 레지스트막을 보다 확실하게 감광시킬 수 있다.
또한, 위상 시프터부(111)의 위상 시프트량은, 위상 시프터부(111)를 구성하는 반투광막(101)의 위상 시프트량과, 위상 시프트 조정막(102)의 위상 시프트량과의 겹침으로 정해진다. 전술한 바와 같이, 반투광부(115)의 위상 시프트량(반투광막(101)의 위상 시프트량)은, 60도 미만, 바람직하게는 30도 미만으로 되어 있다. 위상 시프터부(111)의 위상 시프트량은, 위상 시프트 조정막(102)의 재료 및 두께를 조정함으로써 실질적으로 제어할 수 있다. 또한, 반투광부(115)는 위상 시프트 조정막(102)을 갖지 않기 때문에, 반투광부(115)의 투과율은, 위상 시프트 조정막(102)의 재료나 두께에 의존하지 않는다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 반투광부(115)의 투과율과, 위상 시프터부(111)의 위상 시프트량을, 독립하여 제어하는 것이 가능하다.
또한, 위상 시프터부(111)의 폭, 즉 위상 시프트 조정막(102)의 노출면의 폭(도 6에서 말하는 W)은, 10㎚ 이상 100㎛ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이상 1000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상 500㎚ 이하로 할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 이 위상 시프터부(111)를, 웨트 에칭 시의 사이드 에칭에 의해 형성하는 경우에는, 상기 폭을 10㎚ 이상 500㎚ 이하로 할 수 있고, 보다 바람직하게는, 50㎚ 이상 200㎚ 이하로 할 수 있다. 이와 같은 폭으로 함으로써, 전술한 효과를 얻기 쉬워진다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도이다. 이와 같이, 차광부(110), 투광부(120) 및 반투광부(115)의 평면 형상은, 피전사체로서의 액정 표시 장치용 기판 상에 형성하는 회로 패턴(디바이스 패턴)에 따라서, 다양한 형상으로 구성되어 있다. 또한, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에는, 위상 시프터부(111)가 형성되어 있다.
도 2에, 다계조 포토마스크(10)를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체(30)에 형성되는 레지스트 패턴(302p)의 부분 단면도를 예시한다. 레지스트 패턴(302p)은, 피전사체(30)에 형성된 포지티브형 레지스트막(302)에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사하고, 현상함으로써 형성된다. 피전사체(30)는, 기판(300)과, 기판(300) 상에 순서대로 적층된 금속 박막이나 절연층, 반도체층 등의 임의의 피가공층(301)을 구비하고 있고, 포지티브형 레지스트막(302)은 피가공층(301) 상에 균일한 두께로 미리 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 피가공층(301)을 구성하는 각 층은, 각 층의 상층의 에칭액(또는 에칭 가스)에 대하여 내성을 갖도록 구성되어 있어도 된다.
다계조 포토마스크(10)를 개재하여 포지티브형 레지스트막(302)에 전술한 노광광을 조사하면, 차광부(110)에서는 노광광이 투과하지 않고, 또한, 반투광부(115), 투광부(120)의 순으로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고, 포지티브형 레지스트막(302)은, 차광부(110), 반투광부(115)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아지게 되고, 투광부(120)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(30) 상에 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(302p)이 형성된다.
레지스트 패턴(302p)이 형성되면, 레지스트 패턴(302p)으로 덮여져 있지 않은 영역(투광부(120)에 대응하는 영역)에서 노출되어 있는 피가공층(301)을 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거한다. 그리고, 레지스트 패턴(302p)을 애싱(감막)하여 막 두께가 얇은 영역(반투광부(115)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(301)을 순차적으로 에칭하여 제거한다. 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(302p)을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 2매분의 공정을 실시한 것으로 되어, 마스크 매수를 삭감할 수 있어, 포토리소그래피 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 투광부(120)를 투과하여 회절에 의해 위상 시프터부(111)측에 진입한 노광광과, 위상 시프터부(111)를 투과한 노광광은, 서로 간섭하여 서로 상쇄하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에서 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴(302p)을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 투광부(120)를 투과한 노광광과, 반투광부(115)를 투과한 노광광은, 간섭에 의한 서로의 상쇄가 작아지도록 구성되어 있다. 그 때문에, 반투광부(115)와 투광부(120)와의 경계 부분에 불필요한 암부가 생기지 않아, 포지티브형 레지스트막(302)을 보다 확실하게 감광시킬 수 있다. 또한, 포지티브형 레지스트막(302)의 감광 불량은, 예를 들면 레지스트 패턴(302p)의 형상 불량이나, 피가공층(301)의 에칭 불량을 야기하는 요인으로 된다.
(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법
계속해서, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 3의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(100) 상에 반투광막(101), 위상 시프트 조정막(102), 차광막(103)이 이 순서로 형성되고, 최상층에 제1 레지스트막(104)이 형성된 포토마스크 블랭크(10b)를 준비한다. 또한, 제1 레지스트막(104)은, 포지티브형 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 제1 레지스트막(104)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 제1 레지스트막(104)은, 예를 들면 슬릿 코터나 스핀 코터 등을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 포토마스크 블랭크(10b)를 준비할 때에는, 반투광부(115)를 투과하는 노광광의 광 투과율, 및 위상 시프터부(111)를 투과하는 노광광의 위상 시프트량 등이, 전술한 조건을 충족시키도록, 반투광막(101) 및 위상 시프트 조정막(102)의 재질, 두께를 각각 선택한다.
(제1 레지스트 패턴 형성 공정)
다음으로, 포토마스크 블랭크(10b)에 대하여, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제1 레지스트막(104)을 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제1 레지스트막(104)에 현상액을 공급하여 현상을 실시하여, 적어도 차광부(110)의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(104p)을 형성한다. 즉, 후술하는 제2 에칭 공정에서 차광막(103)을 사이드 에칭시켜 위상 시프터부(111)를 형성할 때, 차광부(110)가 소정의 영역을 유지하여 형성되도록, 적어도 차광부(110)의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(104p)을 형성하는 것이다. 제1 레지스트 패턴(104p)이 형성된 상태를, 도 3의 (b)에 예시한다.
(제1 에칭 공정)
다음으로, 형성한 제1 레지스트 패턴(104p)을 마스크로 하여, 차광막(103)을 에칭하여 차광막 패턴(103p)을 형성한다. 차광막(103)의 에칭은, 전술한 크롬용 에칭액을, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 차광막(103)에 공급하여 행하는 것이 가능하다. 이때, 기초의 위상 시프트 조정막(102)은 에칭 스토퍼층으로서 기능한다.
다음으로, 제1 레지스트 패턴(104p) 또는 차광막 패턴(103p)을 마스크로 하여, 위상 시프트 조정막(102)을 에칭하여 위상 시프트 조정막 패턴(102p)을 형성하고, 반투광막(101)을 부분적으로 노출시킨다. 위상 시프트 조정막(102)의 에칭은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 위상 시프트막(102)에 공급하여 행하는 것이 가능하다. 이때, 기초의 반투광막(101)은 에칭 스토퍼층으로서 기능한다. 차광막 패턴(103p) 및 위상 시프트 조정막 패턴(102p)이 형성된 상태를, 도 3의 (c)에 예시한다. 또한, 차광막 패턴(103p)을 마스크로 하여 위상 시프트 조정막(102)을 에칭할 때에는, 제1 레지스트 패턴(104p)을 미리 박리하고 나서 행해도 된다.
(제2 레지스트막 형성 공정)
다음으로, 제1 레지스트 패턴(104p)을 제거한 후, 차광막 패턴(103p) 및 노출된 반투광막(101)을 갖는 포토마스크 블랭크(10b) 상의 전체면에, 제2 레지스트막(105)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(104p)은, 제1 레지스트 패턴(104p)에 박리액 등을 접촉시킴으로써 제거할 수 있다. 제2 레지스트막(105)은, 제1 레지스트막(104)과 마찬가지로, 예를 들면 슬릿 코터나 스핀 코터 등을 이용하여 형성할 수 있다. 제2 레지스트막(105)이 형성된 상태를, 도 3의 (d)에 예시한다.
(제2 레지스트 패턴 형성 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제2 레지스트막(105)을 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제2 레지스트막(105)에 현상액을 공급하여 현상을 실시하여, 적어도 차광부(110)의 형성 예정 영역 및 반투광부(115)의 형성 예정 영역을 각각 덮는 제2 레지스트 패턴(105p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(105p)이 형성된 상태를 도 3의 (e)에 예시한다.
(제2 에칭 공정)
다음으로, 형성한 제2 레지스트 패턴(105p)을 마스크로 하여 반투광막(101)을 에칭하여 반투광막 패턴(101p)을 형성함과 함께, 투명 기판(100)을 부분적으로 노출시켜 투광부(120)를 형성한다. 또한, 차광막 패턴(103p)이 노출된 측부에 대해서도 에칭(사이드 에칭)을 행하여, 위상 시프트 조정막 패턴(102p)을 부분적으로 노출시켜 위상 시프터부(111)를 형성한다. 그리고, 위상 시프트 조정막(102)의 노출면의 폭이, 10㎚ 이상 500㎚ 이하, 바람직하게는 50㎚ 이상 200㎚ 이하로 되면, 에칭을 정지한다. 반투광막(101) 및 차광막 패턴(103p)의 에칭은, 크롬용 에칭액을, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 반투광막(101)의 노출면, 및 차광막 패턴(103p)의 측부에 공급하여 행하는 것이 가능하다. 제2 에칭 공정이 실시된 상태를 도 3의 (f)에 예시한다.
(제2 레지스트 패턴 제거 공정)
다음으로, 제2 레지스트 패턴(105p)을 제거하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조를 완료한다. 제2 레지스트 패턴(105p)은, 제2 레지스트 패턴(105p)에 박리액 등을 접촉시킴으로써 제거할 수 있다. 제2 레지스트 패턴을 제거한 상태를 도 3의 (g)에 예시한다.
(3) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 위상 시프터부(111)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 90도 이상 270도 이내, 보다 바람직하게는 150도 이상 210도 이내로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과하여 회절에 의해 위상 시프터부(111)측에 진입한 노광광과, 위상 시프터부(111)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하게 된다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
(b) 본 실시 형태에 따르면, 전술한 대표 파장을 갖는 노광광이 반투광부(115)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 60도 미만, 바람직하게는 30도 미만으로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과한 노광광과, 반투광부(115)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 반투광부(115)와 투광부(120)와의 경계 부분에 불필요한 암부가 생기지 않아, 레지스트막을 보다 확실하게 감광시킬 수 있다.
(c) 본 실시 형태에 따르면, 위상 시프터부(111)의 위상 시프트량은, 위상 시프트 조정막(102)의 재료 및 두께를 조정함으로써 실질적으로 제어할 수 있다. 또한, 반투광부(115)는 위상 시프트 조정막(102)을 갖지 않기 때문에, 반투광부(115)의 투과율은, 위상 시프트 조정막(102)의 재료나 두께에 의존하지 않는다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 반투광부(115)의 투과율과, 위상 시프터부(111)의 위상 시프트량을, 독립하여 제어하는 것이 가능하다.
(d) 본 실시 형태에 따르면, 위상 시프터부(111)의 폭, 즉 위상 시프트 조정막(102)의 노출면의 폭은, 10㎚ 이상 1000㎚ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이상 500㎚ 이하, 보다 바람직하게는 50㎚ 이상 200㎚ 이하로 하고 있다. 이와 같은 폭으로 함으로써, 전술한 효과를 얻기 쉬워진다.
(e) 본 실시 형태에 따르면, 제2 에칭 공정에서, 제2 레지스트 패턴(105p)을 마스크로 하여 반투광막(101)을 에칭함과 함께, 차광막 패턴(102p)의 측부를 사이드 에칭하여 위상 시프트 조정막(102p)을 부분적으로 노출시키고 있다. 즉, 차광막 패턴(103p), 위상 시프트 조정막 패턴(102p), 및 반투광막 패턴(101p)의 3종류의 상이한 패턴을, 사이드 에칭을 이용함으로써 2회의 포토리소그래피 공정에 의해 형성하고 있다. 이에 의해, 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정에서의 포토리소그래피 공정수를 삭감하는 것이 가능하게 된다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에 따르면, 반투광막(101), 위상 시프트 조정막(102), 차광막(103)의 소재를 선택함으로써, 웨트 에칭 시에 사이드 에칭이 진행되는 것을 이용한 패터닝을 행할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 3개의 막을 2회의 에칭에 의해 패터닝하고 있다. 이 이점을 얻기 위해서, 예를 들면, 반투광막(101) 및 차광막(103)의 소재를, 동일한 에천트에 의해 에칭 가능한 소재(예를 들면 Cr계)로 하고, 위상 시프트 조정막(102)을 이 에천트에 대하여 내성을 갖는 소재(예를 들면 MoSi계)로 하고 있는 것이다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
계속해서, 본 발명의 다른 실시 형태를, 도 4, 도 5, 및 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)의 부분 단면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)의 제조 공정의 플로우도이다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 차광부(110) 내에서의 반투광부(115)와 인접하는 부분에도, 위상 시프트 조정막(101)이 부분적으로 노출되어 이루어지는 제2 위상 시프터부(112)가 더 형성되어 있는 점이, 전술한 실시 형태와는 상이하다.
차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 형성된 제2 위상 시프터부(112)는, 제2 위상 시프터부(112)를 투과하는 노광광의 위상을 소정의 값만큼 시프트시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 제2 위상 시프터부(112)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 반투광부(115)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 90도 이상 270도 이내, 보다 바람직하게는 150도 이상 210도 이내로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 반투광부(115)를 투과하여 회절에 의해 제2 위상 시프터부(112)측에 진입한 노광광과, 제2 위상 시프터부(112)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하게 된다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 제2 위상 시프터부(112)의 폭(도 7에서 말하는 W')은, 위상 시프터부(제1 위상 시프터부)(111)와 마찬가지로, 10㎚ 이하 100㎛ 이하, 바람직하게는 10㎚ 이상 1000㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 50㎚ 이상 500㎚ 이하로 한다. 이와 같은 폭으로 함으로써, 전술한 효과를 얻기 쉬워진다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)가 구비하는 전사용 패턴의 부분 평면도이다. 본 실시 형태에서는, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 제1 위상 시프터부(111)가 형성되어 있는 것 외에, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 제2 위상 시프터부(112)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따르면, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 제1 위상 시프터부(111)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 120도 이상 240도 이내, 보다 바람직하게는 150도 이상 210도 이내로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과하여 회절에 의해 위상 시프터부(111)측에 진입한 노광광과, 위상 시프터부(111)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하게 된다. 이에 의해, 반투광부(115)를 투과하여 회절에 의해 제2 위상 시프터부(112)측에 진입한 노광광과, 제2 위상 시프터부(112)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄함과 함께, 투광부(120)를 투과하여 회절에 의해 제1 위상 시프터부(111)측에 진입한 노광광과, 제1 위상 시프터부(111)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄한다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(20)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광과, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광의 양방을 억제할 수 있어, 각각의 경계에서 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
또한, 전술한 노광광이 반투광부(115)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 투광부(120)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, -60도 이상 60도 이내, 보다 바람직하게는 -30도 이상 30도 이내로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 투광부(120)를 투과한 노광광과, 반투광부(115)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 반투광부(115)와 투광부(120)와의 경계 부분에 불필요한 암부가 생기지 않아, 레지스트막을 보다 확실하게 감광시킬 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에만 위상 시프터부를 형성할 수도 있다. 이와 같이 하면, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분의 대향하는 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 이 경계 부분의 측벽 형상이 샤프한(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법
이와 같은 구성을 갖는 다계조 포토마스크(20)의 제조 방법에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 5의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(100) 상에 반투광막(101), 위상 시프트 조정막(102), 차광막(103)이 이 순서로 형성되고, 최상층에 제1 레지스트막(104)이 형성된 포토마스크 블랭크(10b)를 준비한다. 각 부재의 재료, 두께 등은, 각 부재의 광학 특성 등이 전술한 조건을 충족시키도록, 상기의 실시 형태와 마찬가지로 선택한다.
(제1 레지스트 패턴 형성 공정)
다음으로, 포토마스크 블랭크(10b)에 대하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 노광ㆍ현상을 실시하여, 차광부(110)의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(104p)을 형성한다.
(제1 에칭 공정)
다음으로, 형성한 제1 레지스트 패턴(104p)을 마스크로 하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 차광막(103)을 에칭하여, 차광막 패턴(103p)을 형성한다. 이때, 기초의 위상 시프트 조정막(102)은 에칭 스토퍼층으로서 기능한다. 차광막 패턴(103p)이 형성된 상태를, 도 5의 (b)에 예시한다.
(제2 레지스트막 형성 공정)
다음으로, 제1 레지스트 패턴(104p)을 제거한 후, 차광막 패턴(103p) 및 노출된 위상 시프트 조정막(102)을 갖는 포토마스크 블랭크(10b) 상의 전체면에, 제2 레지스트막(105)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(104p)의 제거, 제2 레지스트막(105)의 형성에는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법을 이용할 수 있다.
(제2 레지스트 패턴 형성 공정)
다음으로, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로, 제2 레지스트막(105)을 노광ㆍ현상하여, 차광부(110)의 형성 예정 영역, 차광부(110)와 투광부(120)와의 경계 부분에 위치하는 제1 위상 시프터부(111)의 형성 예정 영역, 및 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 위치하는 제2 위상 시프터부(112)의 형성 예정 영역을 각각 덮는 제2 레지스트 패턴(105p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(105p)이 형성된 상태를 도 5의 (c)에 예시한다.
(제2 에칭 공정)
다음으로, 형성한 제2 레지스트 패턴(105p)을 마스크로 하여, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 위상 시프트 조정막(102)을 에칭하여 위상 시프트 조정막 패턴(102p)을 형성함과 함께, 반투광부(115)와 제1 위상 시프터부(111)와 제2 위상 시프터부(112)를 형성한다. 제2 에칭 공정이 실시된 상태를, 도 5의 (d)에 예시한다.
(제3 레지스트막 형성 공정)
그리고, 제2 레지스트 패턴(105p)을 제거한 후, 차광막 패턴(103p), 위상 시프트 조정막 패턴(102p), 노출된 반투광막(101)을 갖는 포토마스크 블랭크(10b) 상의 전체면에, 제3 레지스트막(106)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(105p)의 제거, 제3 레지스트막(106)의 형성에는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법을 이용할 수 있다.
(제3 레지스트 패턴 형성 공정)
다음으로, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로, 제3 레지스트막(106)을 노광ㆍ현상하여, 투광부(120)의 형성 예정 영역을 제외한 영역을 덮는 제3 레지스트 패턴(106p)을 형성한다. 또한, 투광부(120)의 형성 예정 영역을 제외한 영역이란, 차광부(110)의 형성 예정 영역, 제1 위상 시프터부(111)의 형성 예정 영역, 제2 위상 시프터부(112)의 형성 예정 영역, 및 반투광부(115)의 형성 예정 영역이다. 제3 레지스트 패턴(106p)이 형성된 상태를 도 5의 (e)에 예시한다.
(제3 에칭 공정)
다음으로, 형성한 제3 레지스트 패턴(106p)을 마스크로 하여 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 반투광막(101)을 에칭하여 반투광막 패턴(101p)을 형성함과 함께, 투명 기판(100)을 부분적으로 노출시켜 투광부(100)를 형성한다. 제3 에칭 공정이 실시된 상태를 도 5의 (f)에 예시한다.
(제3 레지스트 패턴 제거 공정)
다음으로, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법으로, 제3 레지스트 패턴(106p)을 제거하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)의 제조를 완료한다. 제3 레지스트 패턴(106p)의 제거에는, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 방법을 이용할 수 있다. 제3 레지스트 패턴을 제거한 상태를 도 5의 (g)에 예시한다.
본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(20)에서도, 전술한 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 제2 위상 시프터부(112)를 투과할 때의 위상 시프트량과, 전술한 노광광이 반투광부(115)를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가, 90도 이상 270도 이내, 보다 바람직하게는 150도 이상 210도 이내로 되도록 구성되어 있다. 이에 의해, 반투광부(115)를 투과하여 회절에 의해 제2 위상 시프터부(112)측에 진입한 노광광과, 제2 위상 시프터부(112)를 투과한 노광광이 서로 간섭하여 서로 상쇄하게 된다. 그 결과, 피전사체에 형성되어 있는 레지스트막에 다계조 포토마스크(20)를 개재하여 노광광을 조사할 때에, 차광부(110)와 반투광부(115)와의 경계 부분에 대향하는 레지스트막의 감광을 억제할 수 있어, 측벽 형상이 날카로운(급격한 상승 형상을 갖는) 레지스트 패턴을 피전사체 상에 형성하는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 또 다른 실시 형태>
또한, 본 발명의 다른 실시 형태를, 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도와, 이 포토마스크를 투과한 노광광의 진폭 강도 곡선 및 광 강도 곡선과, 피전사체에 형성되는 레지스트 패턴의 단면도를 도시하고, 각각의 관계를 나타낸 것이다.
차광부(110)와 반투광부(115)의 경계에 위상 시프터부(112)를 갖는 본 발명의 포토마스크에서, 위상 시프터부(112)를 투과한 것에 의해, 반투광부(115)를 투과한 노광광에 대하여 위상차가 90도 이상 270 이내인 노광광의 진폭 강도와, 반투광부(115) 및 투광부(120)를 투과한 노광광의 진폭 강도를 점선으로 나타낸다. 또한, 이들 노광광을 합성하여 광 강도로 한 것을, 실선으로 나타낸다.
광 강도 곡선의 (A) 부분에는, 위상 시프터부(112)를 투과한 노광광과 반투광부를 투과한 노광광이 간섭에 의해 상쇄되어 광 강도가 감소하고 있는 부분이 도시되어 있고, 광 강도 곡선의 (B) 부분에는, 위상 시프터부(112)를 투과한 노광광이 도시되어 있다. 위상 시프터의 폭이 1000㎚를 초과하면, 그 이하의 선폭일 때에 생겼던 회절의 영향에 의한 투과율의 저하가 생기기 어려워져, 위상 시프터부를 투과한 노광광에서의 (B) 부분의 광 강도가 커지게 되는 경우(도면 중의 임계값 이상), 레지스트가 감광함으로써, 레지스트에 불필요한 막 두께의 변화를 주게 되게 된다. 따라서, 이 영향을 방지하기 위해서는 위상 시프터부의 투과율은, 노광광이 위상 시프트 효과를 갖는 강도 범위에서 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 또한, 광이 전혀 투과하지 않으면, 본 발명의 작용은 생기지 않기 때문에, 예를 들면, 위상 시프터부(112)의 투과율은 5％ 이상 20％ 이하로 할 수 있다. 보다 바람직하게는 5％ 이상 10％ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 폭이 1000㎚를 초과하도록 하는 위상 시프터부에서도, 위상 시프터부를 투과한 노광광에 의해 감광한 레지스트의 영역(B)과, 실질상 차광부에 대응하는 레지스트의 영역과의 사이에, 두께의 변동을 생기는 일이 없어진다.
따라서, 본 발명의 위상 시프터부는, 차광부와 반투광부의 경계, 또는 차광부와 투광부의 경계에 있어, 본 발명의 포토마스크를 이용하여 패턴 전사를 행할 때에는, 차광부와 실질상 동등한 차광성을 갖는다. 따라서, 포토마스크의 패턴 설계 시에는, 위상 시프트부를 차광부와 동등한 차광성을 갖는 영역으로 할 수 있고, 위상 시프트부의 폭을 늘릴 때에는, 그 만큼 차광부의 폭을 줄이는 것이 필요하다.
또한, 이 경우의 위상 시프터부의 폭은, 패턴 설계의 용이함이나, 프로세스의 용이함 등으로부터 고려하여, 10㎚ 이상 100㎛ 이하로 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 포토마스크는, 위상 시프터부가 차광부와 동등한 차광성을 가지므로, 위상 시프터부를 차광성의 패턴으로 하여 포토마스크 패턴의 설계를 할 수 있다.
또한, 차광부와 투과광의 경계에 형성한 위상 시프터부에 대해서도, 차광부와 반투광부의 경계에 형성한 위상 시프터부와 마찬가지로 취급할 수 있다. 이때도 예를 들면, 위상 시프터부의 투과율은 5％ 이상 20％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 투과율은 5％ 이상 10％ 이하인 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
10, 20 : 다계조 포토마스크
100 : 투명 기판
101 : 반투광막
102 : 위상 시프트 조정막
103 : 차광막
110 : 차광부
111 : 위상 시프터부(제1 위상 시프터부)
112 : 제2 위상 시프터부
115 : 반투광부
120 : 투광부

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  8. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
    반투광막, 위상 시프트 조정막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 제1 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 적어도 상기 차광부의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막 및 상기 위상 시프트 조정막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
    상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 제2 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 적어도 상기 차광부의 형성 예정 영역 및 상기 반투광부의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭함과 함께, 상기 차광막의 측부를 에칭하여 상기 위상 시프트 조정막을 부분적으로 노출시켜 위상 시프터부를 형성하는 제2 에칭 공정과,
    상기 제2 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 갖고,
    i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  9. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
    반투광막, 위상 시프트 조정막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 제1 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 차광부의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
    상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 제2 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 차광부의 형성 예정 영역과, 상기 차광부와 상기 투광부와의 경계 부분에 위치하는 위상 시프터부의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트 조정막을 에칭하여 상기 반투광부와 상기 위상 시프터부를 형성하는 제2 에칭 공정과,
    상기 제2 레지스트 패턴을 제거한 후, 상기 제2 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제3 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 제3 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하여, 상기 투광부의 형성 예정 영역을 제외한 영역을 덮는 제3 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 제3 에칭 공정과,
    상기 제3 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 갖고,
    i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 상기 공정에서는, 상기 차광부와 상기 반투광부와의 경계 부분에 위치하는 제2 위상 시프터부의 형성 예정 영역을 덮는 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 제2 에칭 공정에서는, 상기 제2 위상 시프터부를 형성하고,
    i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광이 상기 제2 위상 시프터부를 투과할 때의 위상 시프트량과, 상기 노광광이 상기 반투광부를 투과할 때의 위상 시프트량과의 차가 90도 이상 270도 이내로 되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트 조정막이, 상기 차광막 및 상기 반투광막의 에칭에 이용하는 에칭액 또는 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
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