KR101321188B1 - 포토마스크, 포토마스크용 블랭크, 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

Abstract

투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 순부동으로 갖고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시됨으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어진다.

반투광막, 차광막, 투광부, 차광부, 반투광부, 레지스트 패턴, 비도전성 재료

Description

포토마스크, 포토마스크용 블랭크, 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법{PHOTOMASK, PHOTOMASK BLANK, METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 포토마스크, 포토마스크용 블랭크, 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 등에 관한 것이다.

최근, 대형 FPD(플랫 패널 디스플레이)용 마스크의 분야에서, 반투광성 영역(소위 그레이톤부)을 갖는 다계조 포토마스크(소위 그레이톤 마스크)를 이용하여 마스크 매수를 삭감하는 시도가 이루어지고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 : 월간FPD Intelligence, p.31-35, 1999년 5월).

여기서, 다계조 포토마스크는, 도 6의 (1) 및 도 7의 (1)에 도시한 바와 같이, 투명 기판 위에, 노광광을 차광하는 차광부(1)와, 노광광을 투과하는 투광부(2)와, 노광광을 일부 투과하는 반투광부(3)를 갖는다. 반투광부(3)는, 차광부와 투광부의 중간적인 투과율을 얻기 위한 영역이며, 예를 들면, 도 6의 (1)에 도시한 바와 같이 차광부와 투광부의 중간적인 투과율을 갖는 반투광막(3a')을 형성한 영역, 혹은, 도 7의 (1)에 도시한 바와 같이 다계조 포토마스크를 사용(탑재)하 여 패턴 전사를 행하는 대형 FPD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴(3a) 및 미세 투과부(3b)(소위 그레이톤 패턴)를 형성한 영역으로서, 이들 영역을 투과하는 노광광의 투과량을 저감하고 이 영역에 의한 조사량을 저감하여, 이러한 영역에 대응하는 포토레지스트의 현상 후의 막 감소한 막 두께를 원하는 값으로 제어하는 것을 목적으로 하여 형성된다.

대형 다계조 마스크를, 미러 프로젝션 방식이나, 렌즈를 사용한 렌즈 프로젝션 방식의 대형 노광 장치에 탑재하여 사용하는 경우, 반투광부(3)를 통과한 노광광은 전체적으로 노광량이 부족하지 않기 때문에, 이 반투광부(3)를 통하여 노광한 포지티브형 포토레지스트는 막 두께가 얇아질 뿐이며 기판 위에 남는다. 즉, 레지스트는 노광량의 차이에 의해 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분과 반투광부(3)에 대응하는 부분에서 현상액에 대한 용해성에 차가 생기기 때문에, 현상 후의 레지스트 형상은, 도 6의 (2) 및 도 7의 (2)에 도시한 바와 같이, 통상의 차광부(1)에 대응하는 부분(1')이 예를 들면 약 1㎛, 반투광부(3)에 대응하는 부분(3')이 예를 들면 약 0.4∼0.5㎛, 투광부(2)에 대응하는 부분은 레지스트가 없는 부분(2')으로 된다. 그리고, 레지스트가 없는 부분(2')에서 피가공 기판의 제1 에칭을 행하고, 반투광부(3)에 대응하는 얇은 부분(3')의 레지스트를 애싱 등에 의해 제거하고 이 부분에서 제2 에칭을 행함으로써, 1매의 마스크로 종래의 마스크 2매분의 공정을 행하여, 마스크 매수를 삭감한다.

그런데, 마이크로프로세서, 반도체 메모리, 시스템 LSI 등의 반도체 디바이스를 제조하기 위한 LSI용 마스크는, 최대라도 6인치각 정도로 상대적으로 소형으로, 스테퍼(샷-스텝 노광) 방식에 의한 축소 투영 노광 장치에 탑재되어 사용되는 경우가 많다. 또한，LSI용 마스크에서는, 렌즈계에 의한 색 수차 배제 및 그것에 의한 해상성 향상의 관점에서, 단색의 노광광이 사용된다. 이 LSI용 마스크에 대한 단색의 노광 파장의 단파장화는, 초고압 수은등의 g선(436㎚), i선(365㎚), KrF 엑시머 레이저(248㎚), ArF 엑시머 레이저(193㎚)로 진행되어 가고 있다.

또한，LSI용 마스크를 제조하기 위한 소형 마스크 블랭크에서는, 높은 에칭 정밀도가 필요하기 때문에, 드라이 에칭에 의해 마스크 블랭크 위에 형성된 박막의 패터닝이 실시된다.

이에 대하여, FPD용 대형 마스크는, 예를 들면, 330㎜×450㎜ 내지 1220㎜×1400㎜로 상대적으로 대형으로, 미러 프로젝션 방식이나 렌즈를 사용한 렌즈 프로젝션 방식의 노광 장치에 탑재되어 사용되는 경우가 많다. 또한，FPD용 대형 마스크를, 미러 프로젝션(스캐닝 노광 방식에 의한 등배 투영 노광) 방식의 노광 장치에 탑재하여 사용하는 경우, (1) 반사 광학계만에서 마스크를 통한 노광이 행해지므로, LSI용 마스크와 같은 렌즈계의 개재에 기초하여 생기는 색 수차는 문제로 되지 않는 것, 및, (2) 현상에서는 다색파 노광의 영향(투과광이나 반사광에 기초하는 간섭이나, 색 수차의 영향 등)을 검토하는 것보다도, 단색파 노광에 비해 큰 노광광 강도를 확보한 쪽이 종합적인 생산면에서 유리하기 때문에, 또한 렌즈 방식의 대형 노광 장치에 탑재하여 사용하는 경우 상기 (2)에 기재한 것 등으로부터, 초고 압 수은등의 i∼g선의 넓은 대역을 이용하여 다색파 노광을 실시하고 있다.

또한，FPD용 대형 마스크의 제조에서는, 대형의 드라이 에칭 장치의 제작이 어렵고, 제작하였다고 하여도 매우 고가이며 균일하게 에칭하는 것은 기술적으로 어렵다. 이와 같은 것으로부터, FPD용 대형 마스크를 제조하기 위한 대형 마스크 블랭크에서는, 코스트면 및 스루풋을 중시하여 에칭액을 이용한 웨트 에칭을 채용하여, 마스크 블랭크 위에 형성된 박막의 패터닝이 실시되는 경우가 많다.

최근, FPD용 대형 다계조 마스크의 요구 정밀도(규격값)이 엄격해지고 있으며, 특히 패턴의 미세화와 선폭의 요구 정밀도가 높다. 설계값대로의 선폭(CD)을, 면내 분포를 작게 가공해야만 한다. 이것은, 예를 들면 액정의 밝기와 함께 동작 불량이 없는 안정된 성능을 발휘하기 위해서이다. 이와 동시에 코스트 삭감도 요망되고 있다.

따라서, 본 발명자들은, FPD용 대형 다계조 마스크 블랭크 및 마스크에 관하여, 반투광막 및 차광막의 각각에 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시되는 경우에 대하여, 엄격한 요구 정밀도(규격값)를 만족시키기 위한 과제에 대하여 검토하였다.

그 결과, 엄격한 선폭 정밀도나 세선화에 대응하여, 면내 CD(선폭) 이상이 생기고, 에칭 불량(예를 들면, 표준의 에칭 시간에 대하여 국소적으로 에칭 시간이 극단적으로 길어짐)이 생기는 과제가 있어, 엄격해지는 요구 정밀도(규격값)를 만족시키기 위한 장해로 되는 것을 알 수 있었다. 상세하게는, 패턴의 차이에 의해 최적 에칭 시간이 수십초 단위로 변화하여, CD의 중심값의 제어가 곤란하게 되어, 엄격해지는 요구 정밀도(규격값)를 만족시키는 것이 곤란하게 되는 과제가 있는 것 을 알 수 있었다. 또한, 패턴에 따라서(예를 들면 선폭이 매우 가는 라인 형상의 투광부에서) 에칭 불량(Cr의 빠짐 불량)이 발생하는 과제가 있는 것을 알 수 있었다.

본 발명은, FPD용 대형 다계조 마스크 블랭크 및 마스크에 관한 것으로, 반투광막 및 차광막의 각각에 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시되는 경우에 대하여, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 예의 연구 개발을 행하였다. 구체적으로는，면내 CD(선폭) 이상이나 에칭 불량의 원인 및 대응책에 관하여 검토를 거듭하였다. 예를 들면, Cr과 Mo를, 각각 단판의 경우와, 겹친 경우의 에칭 레이트를 비교하는 실험을 행하였다. 그 결과, 도 1에 도시한 바와 같이, Cr 단판의에칭 레이트에 비해, Cr과 Mo의 단판을 겹친 경우에는, Cr의 에칭액에 대한 에칭 레이트가 약 반감하고, 그 영향이 예상을 초과하여 큰 것을 알 수 있었다.

상기의 결과에 기초하여, 다음과 같이 고찰하였다. 반투광막으로 반투광부를 형성하는 타입의 다계조 마스크에서는, 그 제조 공정의 과정에서, 기판 위에 복수의 층(반투광막층과 차광막층)이 직접 적층되어 있다(즉 서로 접하고 있다). 여기서, 투과율을 제어하는 관계 및 스퍼터 성막으로 성막하는 관계상, 반투광막이나 차광막은 금속 또는 금속 화합물이 막으로 되는 경우가 많지만, 이들 반투광막이나 차광막의 각각에 어느 정도의 도전성이 있으면, 전해질 용액에 접하였을 때에, 전지(국부 전지, 갈바니 전지)를 구성하게 되어, 한쪽으로부터 다른 쪽을 향하여, 전 해질 용액 내를 전자가 이동한다. 또한, 전형적인 크롬 에천트는, 질산 제2세륨 암모늄에 과염소산을 가한 것으로, 강산성 용액이며, 전해질 용액으로 된다. 이와 같은 관계에 있는 적층막에 에칭을 실시하면, 면내에서 산화 반응이 불균일하게 생겨, 에칭 속도가 상대적으로 빠른 부분과, 에칭 속도가 상대적으로 느린 부분이 생긴다. 결과로서, 면내 CD(선폭) 이상이 생기고, 어느 부분에서는 에칭 불량(예를 들면, 표준의 에칭 시간에 대하여 국소적으로 에칭 시간이 극단적으로 길어짐)이 생기는 것이 아닌가라고 생각된다.

예를 들면, 반투광막을 먼저 형성하는 타입(예를 들면, 기판측부터 MoSi 반투광막, Cr 차광막의 순으로 적층한 포토마스크 블랭크를 사용한 경우)의 다계조 포토마스크의 구성에서는, 상층 Cr 차광막의 웨트 에칭 시에, 면내의 에칭 속도의 변동에 의해, 소정의 부분에서, 다른 부분보다도 먼저 Cr 차광막의 에칭이 종료되고 이에 의해 다른 부분보다도 먼저 MoSi 반투광막이 노출된 개소에서 전지가 구성된다. 그렇게 하면，MoSi로부터의 전자의 공급이 많은 부분의 Cr은, Cr이 이온화되기 어려워, 에칭 속도가 저감된다. 즉, MoSi의 노출 면적이 작은 부분에서는 Cr 에칭의 속도가 상대적으로 빨라지고, MoSi 노출 면적이 큰 부분에서는 Cr 에칭의 속도가 상대적으로 느려진다. 그 결과, 면내 CD(선폭)의 분포가 커지는 이상이 생기거나, 혹은 에칭 종료 시점에서 에칭 불량이 생기는 등의 이유로, 엄격해지는 요구 정밀도(규격값)를 만족시키기 위한 장해로 된다.

그리고, 본 발명자들은, 상기 과제 해결을 위해서는, 첫째, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 서로 접하여 에칭액에 노출된 경우라도, 그것에 기초하여 면내의 에칭 속도의 차이가 생기는 것에 의한 폐해를 회피할 수 있도록 하는 것(환언하면, 그것에 기초하여 전지가 구성되는 것에 의한 폐해를 회피할 수 있도록 하는 것), 구체적으로는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽을 상기 폐해를 회피할 수 있을 정도의 비도전성으로 하는 것, 둘째, 상기 폐해를 회피할 수 있을 정도로, 한쪽으로부터 다른 쪽으로 전자가 이동하기 어렵게 하는 것, 구체적으로는, 상기 폐해를 회피할 수 있을 정도로, 적어도 한쪽에서의 접촉면측의 도전성을 작게 하는 것이 유효한 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.

본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.

(구성 1)

투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 순부동으로 갖고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시됨으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.

(구성 2)

상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포 함하는 일정 두께의 층은 전기 저항이 시트 저항값 50㏀/□ 이상인 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 다계조 포토마스크.

(구성 3)

상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 금속의 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 중 어느 하나로 이루어지는 재료이며, 그 재료에 함유되는 산소, 질소, 또는 탄소의 함유량이, 상기 시트 저항값 50㏀/□ 이상으로 하기에 족하는 것인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 다계조 포토마스크.

(구성 4)

상기 다계조 포토마스크는, 박막 트랜지스터 제조용의 다계조 포토마스크이며, 그 반투광부는, 그 박막 트랜지스터의 채널부에 상당하는 부분의 패턴을 전사하는 것인 것을 특징으로 하는 구성 1∼3 중 어느 하나에 기재된 다계조 포토마스크.

(구성 5)

투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 순부동으로 형성하는 공정과, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝을 행함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부를 형성하는 공정을 포함하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막 은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.

(구성 6)

투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의한 패터닝을 실시함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.

(구성 7)

구성 1∼4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 또는 구성 5에 기재된 포토마스크 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여, i선∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광광에 의해, 포토마스크에 형성된 다계조 패턴을 피전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법.

(구성 8)

구성 5에 기재된 포토마스크 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여, i선 ∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광광에 의해, 포토마스크에 형성된 다계조 패턴을 피전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법.

전술한 구성 1, 5, 6에 의하면, 반투광막으로 반투광부를 형성하는 타입의 다계조 포토마스크를, 웨트 에칭에 의한 패터닝에 의해 제조하는 공정에서, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 서로 접하여 에칭액에 노출된 경우에 생기는, 면내의 에칭 불균일 등의 폐해를 회피할 수 있는 마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 형태 1은 다계조 포토마스크이다. 이 다계조 포토마스크는, 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 순부동으로 갖고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시됨으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다(구성 1에 상당함).

본 발명의 실시 형태 2는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다. 이 다계조 포토마스크의 제조 방법은, 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 순부동으로 형성하는 공정과, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝을 행함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부를 형성하는 공정을 포함하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다(구성 5에 상당함).

본 발명의 실시 형태 3은 다계조 포토마스크용 블랭크이다. 이 다계조 포토마스크용 블랭크는, 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 각각 웨트 에칭에 의한 패터닝을 실시함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 것을 특징으로 한다(구성 6에 상당함).

실시 형태 1, 2, 3의 각각에 따르면, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어짐으로써, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투 광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어짐으로써, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 서로 접하여 에칭액에 노출된 경우에 생기는 폐해, 예를 들면, 면내의 에칭 속도의 차이가 생기는 것에 의한 폐해를 회피할 수 있다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은, 비도전성 재료로 이루어지는 양태로 할 수 있다. 즉, (1) 반투광막을 비도전성으로 하는 양태, (2) 차광막을 비도전성으로 하는 양태, 및, (3) 반투광막과 차광막의 쌍방을 비도전성으로 하는 양태가 있다. 예를 들면, 상기 반투광막은 비도전성 재료로 이루어지고(따라서 비도전성임), 또한, 상기 차광막은 도전성 재료로 이루어지는 양태로 할 수 있다. 또한, 비도전성 재료에는, 전술한 폐해를 회피할 수 있을 정도로 도전성을 작게 한 재료도 포함된다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 상기 폐해를 회피할 수 있을 정도로, 서로 접촉하는 차광막 및 반투광막의 한쪽으로부터 다른 쪽으로 전자가 이동하기 어렵게 하는 것도 유효하다. 구체적으로는, 예를 들면, 전술한 폐해를 회피할 수 있을 정도로, 서로 접촉하는 차광막 및 반투광막 중 적어도 한쪽에서의 접촉면측의 층의 도전성을 작게 하는 것(바람직하게는 비도전성으로 하는 것)이 유효하다. 이를 위한 구체적 수단으로서는, 예를 들면, 막의 깊이 방향(두께 방향)의 조성을 변화시켜, 접촉면측의 층의 도전성을 작게 한다.

즉, 실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, (1) 반투광막에서의 차광막과의 접촉면측의 층의 도전성을 작게 하는(비도전성으로 하는) 양태, (2) 차광막에서의 반투광 막과의 접촉면측의 층의 도전성을 작게 하는(비도전성으로 하는) 양태, 및, (3) 반투광막과 차광막의 쌍방에서의 서로의 접촉면측의 층의 도전성을 작게 하는(비도전성으로 하는) 양태가 있다.

예를 들면, 반투광막 위에 형성되는 차광막의 하층측의 도전성을 작게 하는(예를 들면 Cr 차광막의 하층을 N 리치의 CrN층으로 하여 도전성을 작게 하는) 양태가 있다. 또한, 예를 들면, 차광막 아래에 형성되는 반투광막의 상층측의 도전성을 작게 하는(예를 들면 MoSi 반투광막의 상층을 N 리치의 MoSiN층으로 하여 도전성을 작게 하는) 양태가 있다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 비도전성 재료로 이루어지거나, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 비도전성 재료로 이루어지는 경우에서 상기 비도전성 재료는, 전기 저항이 시트 저항값 50㏀/□ 이상인 비도전성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 2에 상당함).

시트 저항값 50㏀/□ 이상의 비도전성 재료로 함으로써, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 서로 접하여 에칭액에 노출된 경우에 생기는 폐해, 예를 들면, 면내의 에칭 속도의 차이가 생기는 것에 의한 폐해를 실질적으로 회피할 수 있다.

따라서, 실시 형태 1, 2, 3의 각각은, 시트 저항값 50㏀/□ 이상의 비도전성 재료로 함으로써, 상기 차광막 및 상기 반투광막이 서로 접하여 에칭액에 노출된을 경우에 생기는 폐해, 예를 들면, 면내의 에칭 속도의 차이가 생기는 것에 의한 폐 해를 실질적으로 회피할 수 있을 정도에 이르기까지 또는 그 레벨을 초과하여 도전성을 작게 한 것이라고 할 수 있다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은 금속의 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 중 어느 하나로 이루어지는 재료이며, 그 재료에 함유되는 산소, 질소, 또는 탄소의 함유량이, 시트 저항값 50㏀/□ 이상으로 하기에 족하는 것인 양태로 할 수 있다(구성 3에 상당함).

이와 같은 재료로서 바람직한 것은, 구체적으로는, 예를 들면, 전술한 폐해를 회피할 수 있을 정도의 비도전성을 갖는 Mo 화합물, Si나 Si의 화합물, Cr 화합물, Al 화합물 등을 들 수 있다. 이 중, Mo 화합물로서는, MoSix 외에, MoSi의 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등이 함유된다. Si의 화합물, Cr 화합물, Al 화합물로서는, Si, Cr, Al의 각각 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등이 함유된다. 이들 화합물의 조성을 결정할 때에는, 질소, 산소, 탄소량을 조정함으로써, 비도전성을 갖는 것으로 한다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막을 도전성으로 할 수 있다.

차광막 및 반투광막 중 적어도 한쪽의 막을 도전성으로 하기 위해서 바람직한 재료로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 도전성을 갖는 Mo 화합물, Cr이나 Cr 화합물, W나 W 화합물, Al이나 Al 화합물 등을 들 수 있다. 이 중, Mo 화합물로서 는, MoSix 외에, MoSi의 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등이 함유된다. Cr의 화합물, W 화합물, Al 화합물로서는, Cr, W, Al의 각각 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등이 함유된다. 이들 화합물의 조성을 결정할 때에는, 금속 함유량을 조정함으로써, 도전성을 갖는 것으로 한다.

반투광막(광 반투과막)의 재질로서는, 막 두께를 선택함으로써, 투광부의 투과율을 100％로 한 경우에 투과율 20∼60％ 정도(바람직하게는 40∼60％)의 반투과성이 얻어지는 것이 바람직하고, 예를 들면, MoSi계 재료, Cr 화합물(Cr의 산화물, 질화물, 산질화물, 불화물 등), Si, W, Al 등을 들 수 있다. Si, W, Al 등은, 그 막 두께에 따라서 높은 차광성도 얻어지고, 혹은 반투과성도 얻어지는 재질이다. 상기 투과율은, 365∼436㎚의 파장 영역을 포함하는 광원에 대한 것일 수 있다.

여기서, 반투광막의 재료로서는, Mo와 Si로 구성되는 MoSi계 재료에 한하지 않고, 금속 및 실리콘(MSi, M:Mo, Ni, W, Zr, Ti, Cr 등의 천이 금속), 산화 질화된 금속 및 실리콘(MSiON), 산화 탄화된 금속 및 실리콘(MSiCO), 산화 질화 탄화된 금속 및 실리콘(MSiCON), 산화된 금속 및 실리콘(MSiO), 질화된 금속 및 실리콘(MSiN) 등을 들 수 있다.

차광막의 재질로서는, 막 두께를 선택함으로써 높은 차광성이 얻어지는 것이 바람직하고, 예를 들면 Cr, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 차광막의 재료의 구체예로서는, 예를 들면, CrN, CrO, CrN, CrC, CrON 등 Cr을 주성분으로 하는 것을 들 수 있다. 차광막은, 이들의 단층이어도 이들을 적층한 것이어도 된다. 차광막은, 바람직하게는, Cr로 이루어지는 차광층에 Cr 화합물(CrO, CrN, 또는 CrC)로 이루어 지는 반사 방지층을 적층한 것이 바람직하다.

예를 들면, 투명 기판측으로부터 보아 반투광막과 차광막이 이 순서로 적층되는 마스크의 경우(예를 들면 구성 6에 따른 블랭크를 사용하는 경우)에서는, 차광막과 반투광막은, 서로의 막의 에칭 특성이 상이하여, 한쪽의 막의 에칭 환경에서 다른 쪽의 막은 내성을 갖는 것이 필요하다.

예를 들면, 차광막을 Cr, 반투광막을 MoSi로 형성한 경우, Cr 차광막을 질산 제2세륨 암모늄과 과산소염을 혼합시켜 희석한 에칭액을 이용하여 웨트 에칭하면, 기초막인 MoSi 반투광막과의 사이에서는 높은 에칭 선택비가 얻어지므로, MoSi 반투광막에 거의 데미지를 주지 않고 Cr 차광막만을 에칭에 의해 제거하는 것이 가능하다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에 따른 마스크 블랭크 및 마스크에서는, 적어도, 반투광막과 차광막을 투명 기판 위에 순부동으로 갖는 양태가 포함된다.

구체적으로는, 예를 들면, 도 2의 (10)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 위에 반투광막(22)과 차광막(23)을 이 순서로 형성하고, 이들 막의 패터닝을 실시하여, 반투광막 패턴(22a)과 차광막 패턴(23a)을 형성하여 이루어지는 다계조 마스크나, 도 3의 (8)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 위에 차광막(23)과 반투광막(22)이 이 순서로 적층되고, 또한 반투광막(22)의 형성은 차광막(23)의 패터닝 후에 행하고, 이들 막의 패터닝을 실시하여, 차광막 패턴(23a)과 반투광막 패턴(22a)을 형성하여 이루어지는 다계조 마스크 등을 들 수 있다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 투명 기판의 노출된 투광부의 노광광 투과율 을 100％로 하였을 때, 반투광막의 노광광 투과율은 20∼60％가 바람직하고, 40∼60％가 더욱 바람직하다. 여기서 투과율이란, 다계조 포토마스크를 사용하는 예를 들면 대형 LCD용 노광기의 노광광의 파장에 대한 투과율이며, 예를 들면, 전술한 바와 같이 365∼436㎚ 파장 영역을 포함하는 노광광에 대한 것이다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 형성되는 마스크의 차광부는, 반투광막과 차광막의 적층으로 되는 경우에는, 차광막 단독으로는 차광성이 부족하여도 반투광막과 합친 경우에, 예를 들면 광학 농도 3.0 이상의 차광성이 얻어지면 된다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서, 차광막과 반투광막은, 기판 위에 성막하였을 때에 밀착성이 양호한 것이 바람직하다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서는, 투명 기판 위에 반투광막, 차광막을 성막하는 공정을 갖지만, 성막 방법은, 스퍼터법, 증착법, CVD(화학적 기상 성장)법 등, 막종에 적합한 방법을 적절히 선택하면 된다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서는, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 반투광막의 에칭액으로서는, 불화 수소산, 규불화 수소산, 불화 수소 암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산, 황산으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제를 함유하는 에칭액을 이용할 수 있다.

실시 형태 1, 2, 3의 각각에서는, Cr을 함유하는 재료의 에칭액으로서는, 질산 제2세륨 암모늄을 함유하는 에칭액을 이용할 수 있다.

실시 형태 1에 따른 다계조 포토마스크는, 박막 트랜지스터(TFT) 제조용의 다계조 포토마스크이며, 그 반투광부는, 그 박막 트랜지스터의 채널부에 상당하는 부분의 패턴을 전사하는 것으로서 바람직하게 사용할 수 있다(구성 4에 상당함).

TFT 기판 제조용의 마스크 패턴의 일례를 도 4에 도시한다. TFT 기판 제조용의 패턴(100)은, TFT 기판의 소스 및 드레인에 대응하는 패턴(101a, 101b)으로 이루어지는 차광부(101)와, TFT 기판의 채널부에 대응하는 패턴으로 이루어지는 반투광부(103)와, 이들 패턴의 주위에 형성되는 투광부(102)로 구성된다.

전술한 포토마스크는 모두, i선∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광광에 의해, 포토마스크에 형성된 다계조 패턴을 피전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법에 바람직하게 사용할 수 있다(구성 7, 8에 상당함).

또한，i선∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광 광원으로서는, 초고압 수은등이 예시되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

<실시예 1>

(마스크 블랭크의 제작)

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10㎜ 두께, 사이즈 850㎜×1200㎜) 위에, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 다계조 포토마스크용의 반투광막의 성막을 행하였다. 구체적으로는，Mo : Si=20 : 80(원자％비)의 타깃을 이용하고, Ar과 N₂를 스퍼터링 가스(유량비; Ar 1 : N₂ 9)로 하여, 몰리브덴 및 실리콘의 질화막으로 이루어지는 반투광막(MoSiN)을, 노광 광원의 파장에 대한 투과율이 40％로 되는 막 두께(약 331Å)로 형성하였다. 이 반투광막(MoSiN)의 전기 저항은 시트 저항값 50 ㏀/□ 이상의 비도전성이었다.

상기 반투광막 위에, 차광막으로서, 우선 Ar 가스를 스퍼터링 가스로 하여 Cr막(주차광막)을 620옹스트롬, 다음으로 Ar과 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrON막(막면 반사 방지막)을 250옹스트롬, 연속 성막하였다. 또한, 각 막은 각각 조성 경사막이었다.

이상과 같이 하여, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

(다계조 포토마스크의 제작)

상기한 바와 같이 하여, 투명 기판(21)(QZ) 위에, 반투광막(22)(비도전성MoSiN), 및 차광막(23)(기판측부터 Cr 차광막(23a)/CrON 반사 방지막(23b))을 순차적으로 성막한 마스크 블랭크를 준비한다(도 2의 (1) 참조).

다음으로，이 마스크 블랭크 위에 예를 들면 전자선 혹은 레이저 묘화용의 포지티브형 레지스트를 CAP 코터 장치를 이용하여 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 전자선 묘화기 혹은 레이저 묘화기 등을 이용하여 묘화를 행한다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 마스크 블랭크 위에 투광부를 제외한 영역(즉 차광부 및 반투광부에 대응하는 영역)에 레지스트 패턴(24a)을 형성한다(도 2의 (2) 참조).

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24a)을 마스크로 하여, 차광막(23)을 웨트 에칭한다. 사용하는 에칭액은, 질산 제2세륨 암모늄에 과염소산을 가한 것으로, 강산성 용액이다. 도 2의 (3)은, CrON 반사 방지막(23b)이 에칭되어 소실된 시점에서의 상태를 도시하고 있으며, Cr 차광막(23a)의 일부에 국소적으로 에칭이 진행 되게 된 개소가 생긴 상태를 도시하고 있다. 일반적으로 패턴이 넓은 영역에서는, 좁은 영역보다 에칭이 빠르게 진행되기(마이크로 로딩 효과) 때문에, Cr 차광막 위에서의 에칭 속도는, 위치에 따라서 차이가 있다. 도 2의 (4)는, Cr 차광막(23a)의 에칭이 진행되어, 일부에서 반투광막(22)이 노출된 상태를 도시하고 있다. 본 발명에서는 반투광막(22)은 비도전성의 MoSiN막이므로, Cr막과 MoSiN막 사이에서 전위차가 생기지 않는다. 그 때문에，Cr막과 MoSiN막이 접촉한 부분 부근에서도 특별히 Cr막의 산화 반응이 저해되는 일은 없다. 도 2의 (5)는, Cr 차광막(23a)의 에칭이 종료된 상태를 도시하고 있다. 위치에 따른 패턴 형상이나 조밀의 차이는 있지만, 도전막과의 접촉(전지의 형성) 등의 가속에 의해 Cr 패턴이 남는 일은 없다.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24a) 등을 마스크로 하여, 반투광막(22)을 웨트 에칭한다(도 2의 (6) 참조). 사용하는 에칭액은, 불화 수소 암모늄에 과산화수소를 가한 것이다.

다음으로, 잔존하는 레지스트 패턴(24a)을, 농황산 등을 이용하여, 혹은 산소에 의한 애싱에 의해, 제거한다(도 2의 (7) 참조).

다음으로, 다시 전체면에 상기 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성한다. 그리고, 2회째의 묘화를 행한다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 적어도 차광부에 대응하는 레지스트 패턴(24b)을 형성한다(도 2의 (8) 참조).

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24b)을 마스크로 하여, 반투광부로 되는 영역의 차광막(23)을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 이에 의해, 반투광부 위의 차광막 이 제거되어 반투광부가 형성된다(도 2의 (9) 가운데 참조). 또한, 반투광부는 차광부와 구획되어 반투광부 및 차광부가 형성된다(도 2의 (9)의 우측 참조). 이 때, 본 발명에서는 반투광막(22)은 비도전성의 MoSiN이므로, 측벽에서 약액과 접촉하는 Cr과 MoSiN 사이에서 전위차가 생기지 않는다. 그 때문에，Cr과 MoSiN이 접촉한 부분 부근에서도 특별히 Cr의 산화 반응이 저해되는 일은 없다.

마지막으로, 잔존하는 레지스트 패턴(24b)을, 농황산 등을 이용하여 제거한다(도 2의 (10) 참조).

이상과 같이 하여 다계조 포토마스크가 완성된다.

또한, 상기 실시예에서, 반투광부를 형성하기 위해서 2회째의 포토리소그래피 공정에서, 레지스트막을 형성하여 묘화를 행할 때에, 차광부를 보호할 영역(예를 들면, 도 2의 (9)의 우측으로부터 3번째에 도시하는 차광부 등)에 관해서는, 필요한 사이즈보다 투광부측에 조금 큰 마진 영역(예를 들면 0.1∼1㎛ 정도)에 묘화 영역을 설정하여 묘화를 행하여, 차광부 전체를 덮는 조금 큰(폭이 넓은) 레지스트 패턴(24b)이 형성되도록 하여도 된다. 이에 의해，2회째의 묘화에서의 위치 어긋남이나 얼라인먼트 어긋남이 있어도, 차광부를 보호할 영역에 있는 차광부를 보호할 수 있다.

또한, 도 2의 (8)∼(9)에 도시한 바와 같이, 기판 보호나 묘화 효율을 목적으로 하여, 투광부의 영역에, 2회째의 묘화에서의 위치 어긋남이나 얼라인먼트 어긋남을 고려하여 투광부의 영역보다도 조금 작은 레지스트 패턴(24c)이 형성되도록 하여도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 도 2의 (10)에 TFT로 표기한, 투광부, 차광부, 반투광부, 차광부가 인접한 부분을 전술한 도 4에서 설명한 TFT 기판 제조용의 마스크 패턴의 부분에 적용할 수 있다.

(평가)

실시예 1에 따른 다계조 포토마스크는, 웨트 에칭 공정 중에 전지가 구성되는 것에 기초한다고 생각되는, 면내 CD(선폭) 이상이나, 에칭 불량(예를 들면, Cr이 표준 이상의 시간을 들이지 않으면 빠지지 않음)은 생기지 않는 것이 확인되었다.

<비교예 1>

(마스크 블랭크의 제작)

대형 글래스 기판(합성 석영(QZ) 10㎜ 두께, 사이즈 850㎜×1200㎜) 위에, 대형 인라인 스퍼터링 장치를 사용하여, 다계조 포토마스크용의 반투광막의 성막을 행하였다. 구체적으로는，Mo : Si=20 : 80(원자％비)의 타깃을 이용하고, Ar을 스퍼터링 가스로 하여 몰리브덴 및 실리콘으로 이루어지는 반투광막(MoSi₄)을, 노광 광원의 파장에 대한 투과율이 40％로 되는 막 두께로 형성하였다. 이 반투광막(MoSi₄)의 시트 저항값은 1㏀/□ 이하이고 도전성이었다.

상기 반투광막 위에, 차광막으로서, 우선 Ar 가스를 스퍼터링 가스로 하여 Cr막(주차광막)을 620옹스트롬, 다음으로 Ar과 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrON막(막면 반사 방지막)을 250옹스트롬, 연속 성막하였다. 또한, 각 막은 각각 조성 경사막이었다.

이상과 같이 하여, FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.

(다계조 포토마스크의 제작)

상기한 바와 같이 하여, 투명 기판(21)(QZ) 위에, 반투광막(22)(도전성MoSi₄), 및 차광막(23)(기판측부터 Cr 차광막(23a)/CrON 반사 방지막(23b))을 순차적으로 성막한 마스크 블랭크를 준비한다(도 5의 (1) 참조).

다음으로，이 마스크 블랭크 위에 예를 들면 전자선 혹은 레이저 묘화용의 포지티브형 레지스트를 CAP 코터 장치를 이용하여 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 전자선 묘화기 혹은 레이저 묘화기 등을 이용하여 묘화를 행한다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 마스크 블랭크 위에 투광부를 제외한 영역(즉 차광부 및 반투광부)에 대응하는 레지스트 패턴(24a)을 형성한다(도 5의 (2) 참조).

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24a)을 마스크로 하여, 차광막(23)을 웨트 에칭한다. 사용하는 에칭액은, 질산 제2세륨 암모늄에 과염소산을 가한 것으로, 강산성 용액이다. 도 5의 (3)은, CrON 반사 방지막(23b)이 에칭되어 소실된 상태를 도시하고 있으며, Cr 차광막(23a)의 일부에 국소적으로 에칭이 진행되게 된 개소가 생긴 상태를 도시하고 있다. 전술한 바와 같이, 패턴이 넓은 영역에서는 좁은 영역보다 에칭이 빠르게 진행되는(마이크로 로딩 효과) 경향이 있기 때문에, 면내에서의 에칭의 진행에는 불균일이 생긴다. 도 5의 (4)는, Cr 차광막(23a)의 에 칭이 진행되어, 일부에서 반투광막(22)이 노출된 상태를 도시하고 있다. 비교예에서는 반투광막(22)은 도전성의 MoSi막이므로, Cr막과 MoSi막 사이에서 전위차가 생긴다. 그 때문에，Cr막과 MoSi막이 접촉한 부분 부근에서는 Cr막의 산화 반응이 진행되는 한편，Cr막이 잔류하고 있는 부분은, 더욱 산화 반응이 느려진다. 도 5의 (5)는, Cr 차광막(23a)의 에칭을 종료한 상태를 도시하고 있지만, 일부 Cr막이 잔류하고 있다.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24a) 등을 마스크로 하여, 반투광막(22)을 웨트 에칭한다(도 5의 (6) 참조). 사용하는 에칭액은, 불화수소 암모늄에 과산화수소를 가한 것이다.

다음으로, 잔존하는 레지스트 패턴(24a)을, 농황산 등을 이용하여, 혹은 산소에 의한 애싱에 의해, 제거한다(도 5의 (7) 참조).

다음으로, 다시 전체면에 상기 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성한다. 그리고, 2회째의 묘화를 행한다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 적어도 차광부에 대응하는 레지스트 패턴(24b)을 형성한다(도 5의 (8) 참조).

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24b)을 마스크로 하여, 반투광부로 되는 영역의 차광막(23)을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 이에 의해, 반투광부 위의 차광막이 제거되어 반투광부가 형성된다(도 5의 (9) 가운데 참조). 또한, 반투광부는 차광부와 구획되어 반투광부 및 차광부가 형성된다(도 5의 (9) 우측 참조). 이 때, 비교예에서는 반투광막(22)은 도전성의 MoSi이므로, Cr과 MoSi 사이에서 전위차가 생긴다. 즉, Cr과 MoSi가 약액에 접촉하는 측벽 부분에서, MoSi와 약액 사이의 전 자의 주고받음이 생겨, Cr의 에칭 속도가 저해된다(도 5의 (9) 가운데 참조). 한편, 에칭이 비교적 진행된 개소에서는，에칭 시간을 길게 하면, 패턴의 사이드 에칭이 생겨, 선폭 정밀도를 열화시킨다(도 5의 (9) 우측 참조).

마지막으로, 잔존하는 레지스트 패턴(24b)을, 농황산 등을 이용하여 제거한다(도 5의 (10) 참조).

이상과 같이 하여 다계조 포토마스크가 완성된다.

(평가)

비교예에 따른 다계조 포토마스크는, 웨트 에칭 공정 중에 전지가 구성되는 것에 기초한다고 생각되는, 면내 CD(선폭) 이상이 생기고, 에칭 불량(예를 들면, Cr이 잔류하거나, 또는 표준 이상의 시간을 들이지 않으면 제거할 수 없고, 그에 의해 사이드 에칭에 의한 선폭 이상이 생김)이 생겨, 엄격해지는 요구 정밀도(규격값)를 만족시키기 위한 장해로 되는 것을 알 수 있었다.

또한, 본 발명의 다계조 포토마스크를 제작하는 공정으로서는, 투명 기판 위에 차광막을 먼저 형성하는 타입(양태 1)의 것이 있다.

이 다계조 마스크는 다음과 같이 하여 제조할 수 있다(도 3 참조).

우선, 글래스 기판 등의 투명 기판(21) 위에, 차광막(23)을 형성한 마스크 블랭크(20) 위에, 레이저용의 포지티브형 레지스트막을 형성하고, 소정의 패턴 묘화, 현상을 행하여, 레지스트 패턴(24a)을 형성한다(도 3의 (1), (2) 참조). 이 레지스트 패턴(24a)은, 반투광부를 형성하는 영역(도 3에 도시한 B의 영역)에서는 레지스트가 제거되고, 차광부를 형성하는 영역(도 3에 도시한 A의 영역) 및 투광부 를 형성하는 영역(도 3에 도시한 C의 영역)에는 레지스트가 잔존한다.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24a)을 마스크로 하여, 차광막(23)을 웨트 에칭하여, 차광부 및 투광부에 대응하는 차광막 패턴(23a)를 형성한다(도 3의 (3) 참조). 반투광부에 대응하는 영역(B 영역)에서는, 상기 차광막(23)의 에칭에 의해 기초막인 투명 기판(21)이 노출된 상태이다. 잔존하는 레지스트 패턴(24a)은, 농황산 등을 이용하여, 혹은 산소에 의한 애싱에 의해, 제거한다(도 3의 (4) 참조).

다음으로，이상과 같이 하여 얻어진 투명 기판(21) 위에 차광막 패턴(23a)을 갖는 기판 위의 전체면에 반투광막(22)을 성막한다(도 3의 (5) 참조). 이에 의해, 반투광부에 대응하는 영역에서는, 노출된 투명 기판(21) 위에 직접 반투광막(22)이 성막되어 반투광부를 형성한다.

다음으로, 다시 전체면에 상기 포지티브형 레지스트막을 형성하고，2회째의 묘화를 행한다. 묘화 후, 이것을 현상하여, 투광부(C 영역)에서는 레지스트가 제거되고, 차광부 및 반투광부에는 레지스트가 잔존하는 레지스트 패턴(24b)을 형성한다(도 3의 (6) 참조).

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(24b)을 마스크로 하여, 투광부로 되는 C 영역의 반투광막(22) 및 차광막(23a)을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 이에 의해, 차광부는 투광부와 구획되어, 차광부(A 영역) 및 투광부(C 영역)이 형성된다(도 3의 (7) 참조). 잔존하는 레지스트 패턴(24b)은, 농황산 등을 이용하여, 혹은 산소 애싱 등을 이용하여 제거한다(도 3의 (8) 참조).

이상과 같이 하여, 다계조 마스크(10)가 완성된다.

상기의 공정에서, 차광막(23)을 예를 들면 MoSi를 주성분으로 하는 재료를 이용한 막으로 하고, 반투광막(22)을 예를 들면 크롬(Cr)을 주성분으로 하는 재료를 이용한 막으로 한 경우에서는, 도 3의 (6)∼(7)의 공정에서, 비교예 1의 도 5의 (3)∼(5)와 마찬가지의 문제가 생긴다.

차광막(23)으로서, 시트 저항값은 1㏀/□ 이상의 비도전성인 MoSiN막을 이용한 경우이다.

이 경우도, 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 Cr과 Mo를 단판과 겹친 경우에서 에칭 레이트를 비교하는 실험의 결과를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도.

도 3은 본 발명의 다른 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도.

도 4는 TFT 기판 제조용의 마스크 패턴의 일례를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 비교예에 따른 제조 방법을 공정순으로 도시하는 개략 단면도.

도 6은 반투광막을 갖는 다계조 포토마스크를 설명하기 위한 도면으로서, (1)은 부분 평면도, (2)는 부분 단면도.

도 7은 해상 한계 이하의 미세 차광 패턴을 갖는 다계조 포토마스크를 설명하기 위한 도면으로서, (1)은 부분 평면도, (2)는 부분 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 차광부

2 : 투광부

3 : 반투광부

3a : 미세 차광 패턴

3b : 미세 투과부

3a' : 반투광막

10 : 다계조 포토마스크

20 : 다계조 포토마스크용 블랭크

21 : 투명 기판

22 : 반투광막

23 : 차광막

24 : 레지스트막

100 : TFT 기판용 패턴

101 : 차광부

102 : 투광부

103 : 반투광부

Claims (11)

1. 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 갖고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 레이저 묘화 및 웨트 에칭에 의한 패터닝이 실시됨으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 위치에 따라 상이한 형상 또는 상이한 조밀(粗密)의 패턴이 형성된 다계조 포토마스크에 있어서,

   상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은, 전기 저항이 시트 저항값 50㏀/□ 이상인 비도전성 재료로 이루어지고,

   상기 비도전성의 재료는 금속을 포함하고, 또한 상기 비도전성의 재료의 시트 저항값을 50㏀/□ 이상으로 하기에 족한 양의 산소, 질소, 또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막은 금속의 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 중 어느 하나로 이루어지는 재료이며, 그 재료에 함유되는 산소, 질소, 또는 탄소의 함유량이, 상기 시트 저항값 50㏀/□ 이상으로 하기에 족하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
3. 제2항에 있어서,

   상기 반투광막은 금속과 상기 반투광막 재료의 시트 저항값을 50㏀/□ 이상으로 하기에 족한 양의 산소, 질소, 또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
4. 제3항에 있어서,

   상기 반투광막은 MoSi 화합물인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
5. 제4항에 있어서,

   상기 반투광막은 불소 화합물과 산화제를 포함하는 에칭액으로 에칭되는 재료인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
6. 제2항에 있어서,

   상기 차광막이 도전성인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
7. 제1항에 있어서,

   상기 다계조 포토마스크는, 박막 트랜지스터 제조용의 다계조 포토마스크이며, 그 반투광부는, 그 박막 트랜지스터의 채널부에 상당하는 부분의 패턴을 전사하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
8. 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과, 상기 반투광막과 상기 차광막에 레이저 묘화 및 웨트 에칭에 의해 패터닝을 행함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부를 형성하는 공정을 포함하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,

   상기 다계조 포토마스크는 위치에 따라 상이한 형상 또는 상이한 조밀(粗密)의 패턴을 갖고,

   상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은, 전기 저항이 시트 저항값 50㏀/□ 이상인 비도전성 재료로 이루어지고,

   상기 비도전성의 재료는 금속을 포함하고, 또한 상기 비도전성의 재료의 시트 저항값을 50㏀/□ 이상으로 하기에 족한 양의 산소, 질소, 또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
9. 투명 기판 위에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광막과 노광광을 차광하는 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상기 반투광막과 상기 차광막에 레이저 묘화 및 웨트 에칭에 의한 패터닝을 실시함으로써, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 노광광을 차광하는 차광부가 형성되고, 위치에 따라 상이한 형상 또는 상이한 조밀(粗密)의 패턴을 갖는 다계조 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서,

   상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막, 또는 상기 차광막 및 상기 반투광막 중 적어도 한쪽의 막에서 적어도 이들 막이 서로 접촉하는 면을 포함하는 일정 두께의 층은, 전기 저항이 시트 저항값 50㏀/□ 이상인 비도전성 재료로 이루어지고,

   상기 비도전성의 재료는 금속을 포함하고, 또한 상기 비도전성의 재료의 시트 저항값을 50㏀/□ 이상으로 하기에 족한 양의 산소, 질소, 또는 탄소를 함유하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 다계조 포토마스크를 이용하여, i선∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광광에 의해, 상기 다계조 포토마스크에 형성된 다계조 패턴을 피전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법.
11. 제8항의 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 이용하여, i선∼g선의 파장 대역에 걸치는 노광광에 의해, 상기 다계조 포토마스크에 형성된 다계조 패턴을 피전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법.

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