KR101771341B1 - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

보다 CD 정밀도가 높은 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 실현한다.
투명 기판 상에 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 차광막을 패터닝하여 차광부를 형성하는 공정과, 패터닝된 차광막 상에 반투광막을 형성하는 공정과, 반투광막을 패터닝함으로써, 투명 기판 상에 반투광막에 의해 형성된 제1 반투광부와, 투명 기판 상에 제1 반투광부에 있어서의 반투광막보다도 막 두께가 얇은 반투광막에 의해 형성된 제2 반투광부와, 투명 기판이 노출되는 투광부를 형성하는 공정을 갖는다. 반투광막은, 차광막과 같은 에칭제에 의해 에칭되는 재료로 형성한다. 반투광막을 패터닝하는 공정에서는, 실질적으로 반투광막만을 에칭한다.

Description

포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은 액정 표시 장치나 유기 EL(electroluminescence) 표시 장치로 대표되는 표시 장치의 제조에 유용한 포토마스크 및 그 제조 방법, 및 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어 이루어지는 전사용 패턴을 구비한, 다계조의 포토마스크가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 4계조의 포토마스크와 그 제조 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 레지스트 패턴의 막 감소(減膜)를 이용함으로써, 묘화 및 현상의 횟수를 삭감하는, 다계조 포토마스크의 제조 방법이 기재되어 있다. 이하에, 각 특허문헌에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 대하여 순서대로 설명한다.

도 7은 특허문헌 1에 기재된 4계조 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

이 제조 방법에서는, 최종적으로 도 7의 (I)에 도시한 바와 같이, 투광부(140), 차광부(130), 제1 반투광부(150A) 및 제2 반투광부(150B)를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 4계조 포토마스크(100)가 얻어진다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 도 7의 (A)에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(160) 상에 서로의 에칭제에 대하여 내성을 갖는 재료를 포함하는 제1 반투광막(170A)과 차광막(180)이 순차 성막된 포토마스크 블랭크(200)를 준비한다.

이어서, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 포토마스크 블랭크(200)의 차광막(180) 상에 투광부(140) 및 제2 반투광부(150B)를 개구 영역으로 한 제1 레지스트 패턴(210)을 형성한다.

이어서, 도 7의 (C)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(210)을 마스크로 하여 차광막(180)을 에칭한다.

이어서, 도 7의 (D)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(210)을 제거(박리)한다.

이어서, 도 7의 (E)에 도시한 바와 같이, 차광막(180)을 마스크로 하여 제1 반투광막(170A)을 에칭한다.

이어서, 도 7의 (F)에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(160) 및 차광막(180) 상에 제2 반투광막(170B)을 성막한다.

이어서, 도 7의 (G)에 도시한 바와 같이, 제2 반투광막(170B) 상에 투광부(140) 및 제1 반투광부(150A)를 개구 영역으로 한 제2 레지스트 패턴(250)을 형성한다.

이어서, 도 7의 (H)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(250)을 마스크로 하여 제2 반투광막(170B) 및 차광막(180)을 에칭한 후, 도 7의 (I)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(250)을 제거한다.

이상의 제조 공정에 의해, 상술한 4계조 포토마스크(100)가 얻어진다.

도 8은 특허문헌 2에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

이 제조 방법에서는, 최종적으로 도 8의 (F)에 도시한 바와 같이, 투광부(320), 차광부(310) 및 반투광부(315)를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 다계조 포토마스크(300)가 얻어진다. 이하, 각 공정에 대하여 설명한다.

먼저, 도 8의 (A)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(301) 상에 반투광막(302) 및 차광막(303)이 이 순서로 형성되고, 최상층에 레지스트막(304)이 형성된 포토마스크 블랭크(400)를 준비한다. 반투광막(302)은 몰리브덴(Mo)이나 탄탈륨(Ta) 등의 금속 재료와 실리콘(Si)을 포함하는 재료를 포함하고, 불소(F)계의 에칭액으로 에칭 가능하다. 차광막(303)은 크롬용 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고 있다.

이어서, 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 포토마스크 블랭크(400)에 대하여 레이저 묘화 및 현상을 실시함으로써, 차광부(310)의 형성 영역 및 반투광부(315)의 형성 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(304p)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(304p)은 반투광부(315)의 형성 영역에서의 레지스트막(304)의 두께가, 차광부(310)의 형성 영역에서의 레지스트막(304)의 두께보다도 얇아지도록 형성되어 있다.

이어서, 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(304p)을 마스크로 하여 차광막(303)을 에칭함으로써 차광막 패턴(303p)을 형성한다. 그 후 추가로, 제1 레지스트 패턴(304p)을 마스크로 하여 반투광막(302)을 에칭함으로써 반투광막 패턴(302p)을 형성하고, 이에 의해 투명 기판(301)을 부분적으로 노출시킨다. 차광막(303)의 에칭은, 상술한 크롬용 에칭액을 사용하여 행한다. 또한, 반투광막(302)의 에칭은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 사용하여 행한다.

이어서, 도 8의 (D)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(304p)을 막 감소시킴(막 두께를 감소시킴)으로써, 반투광부(315)의 형성 영역에서 차광막(303)을 노출시킨다. 이때, 레지스트막(304)의 두꺼운 차광부(310)의 형성 영역에는 레지스트막(304)이 남는다. 이에 의해, 차광부(310)의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(304p')이 형성된다.

이어서, 도 8의 (E)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(304p')을 마스크로 하여 차광막(303)을 더 에칭하여 반투광막(302)을 노출시킨다. 차광막(303)의 에칭은, 상기한 바와 마찬가지로 크롬용 에칭액을 사용하여 행한다.

이어서, 도 8의 (F)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(304p')을 제거한다.

이상의 제조 공정에 의해, 상술한 다계조 포토마스크(300)가 얻어진다.

일본 특허 공개 제2007-249198호 공보 일본 특허 공개 제2012-8545호 공보

표시 장치의 제조 공정에 있어서는, 최종적으로 얻고자 하는 디바이스의 설계에 기초한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크가 많이 이용된다. 디바이스로서, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등에 탑재되어 있는 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에는, 화면이 밝고, 전력 절약 성능이 우수하고, 동작 속도가 빨라야 할 뿐만 아니라, 고해상도, 광시야각 등의 높은 화질이 요구된다. 이 때문에, 상술한 용도로 사용되는 포토마스크의 전사용 패턴에 대하여 점점 미세화, 고밀도화의 요구가 나오는 동향에 있다.

그런데, 표시 장치 등의 전자 디바이스는, 패턴이 형성된 복수의 박막(레이어: Layer)의 적층에 의해 입체적으로 형성된다. 따라서, 이들 복수의 레이어의 각각에 있어서의 좌표 정밀도의 향상, 및 서로의 좌표의 정합이 긴요하게 된다. 즉, 개개의 레이어의 패턴 좌표 정밀도가, 모두 소정 레벨을 충족하고 있지 않으면, 완성된 디바이스에 있어서 오동작 등의 문제를 초래할 우려가 있다. 그리고, 각 레이어에 있어서의 패턴의 구조는 점점 미세화, 고밀도화하는 경향이 있다. 따라서, 각 레이어에 요구되는 좌표 어긋남의 허용 범위는 점점 엄격해지는 방향에 있다.

예를 들어, 액정 표시 장치에 적용되는 컬러 필터에 있어서는, 더 밝은 표시 화면을 실현하기 위해서, 블랙 매트릭스(BM)나, 메인포토스페이서 및 서브포토스페이서와 같은 포토스페이서(PS)의 배치 면적을 보다 좁게 하는 방향에 있다. 또한, 블랙 매트릭스 상에 포토스페이서를 겹쳐 배치하면, 그들을 따로따로 배치하는 경우에 비하여, 밝기나 소비 전력면에서 보다 유리한 컬러 필터를 제조할 수 있다. 따라서, 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴에 있어서는, CD(Critical Dimension: 이하, 「패턴 폭」의 의미로 사용한다) 정밀도, 및 위치 정밀도의 향상이 필요하게 된다.

상술한 블랙 매트릭스와 포토스페이서를 피전사체(표시 패널 기판 등)에 형성하는 방법으로서, 각각에 적합한 전사용 패턴을 구비한 2매의 포토마스크를 순차 노광 장치에 설치하여 노광함으로써, 각각의 포토마스크 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 방법이 있다. 단, 이렇게 2매의 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체에 중첩하여 전사하는 방법에서는, 서로 얼라인먼트 어긋남이 발생하기 쉽다. 따라서, 이 얼라인먼트 어긋남을 해소하기 위해서, 각각의 전사용 패턴을 1매의 포토마스크 상에 형성하고, 1회의 노광 공정으로 피전사체 상에 전사하는 방법이 생각된다. 이 방법을 채용한 경우에는, 중첩 위치 정밀도(소위 Overlay 정밀도)가 높아질뿐만 아니라, 비용적으로도 유리해진다.

단, 그 경우에는, 블랙 매트릭스 형성용의 패턴과, 포토스페이서 형성용의 패턴을 겸비하는 전사용 패턴을 1매의 포토마스크에 형성할 필요가 있다. 이로 인해, 노광에 사용하는 포토마스크의 전사용 패턴은, 보다 복잡한 것으로 된다. 또한, 상술한 1회의 노광 공정에서는, 포토마스크 형성용의 패턴으로서, 메인 및 서브의 포토스페이서에 대응하여 각각 상이한 광투과율을 갖는 패턴을 포함하는, 다계조의 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용할 것이 요망된다. 구체적으로는, 전사용 패턴으로서, 투광부와 차광부 외에, 제1 반투광부와 제2 반투광부를 구비한, 4계조의 포토마스크를 사용하는 것이 생각된다.

상술한 특허문헌 1에는, 이러한 4계조의 포토마스크의 제조 방법이 기재되어 있다. 단, 이 제조 방법에도, 해결해야 할 과제가 있는 것에 본 발명자들은 착안하였다. 이하, 설명한다.

먼저, 상기 도 7의 (G) 내지 (H)에 도시하는 공정에서는, 제2 레지스트 패턴(250)을 마스크로 하여 제2 반투광막(170B) 및 차광막(180)이라고 하는 2개의 막을 에칭하고 있다. 구체적으로는, 투광부(140)에 대응하는 영역(이하, 「제1 영역」이라고 한다.)에서는, 투광성 기판(160) 상에 형성된 제2 반투광막(170B)을 에칭에 의해 제거하여 투광성 기판(160)을 노출시키고 있다. 또한, 제1 반투광부(150A)에 대응하는 영역(이하, 「제2 영역」이라고 한다.)에서는, 투광성 기판(160) 상에 있어서, 제1 반투광막(170A) 상의 제2 반투광막(170B)과 차광막(180)을 순차 에칭에 의해 제거하여, 제1 반투광막(170A)을 노출시키고 있다. 이 경우, 제1 영역 및 제2 영역에서는, 에칭이 동시에 병행하여 진행되게 된다.

단, 제1 영역과 제2 영역에서는, 실제로 에칭이 종료될 때까지의 소요 시간은 상이하다. 그 이유는, 제1 영역에서는, 제2 반투광막(170B)의 막 두께에 따른 에칭 시간이 경과하면, 필요한 에칭은 완료되어 투광성 기판(160)이 노출되는 것에 비해, 제2 영역에서는, 이 후에 추가로 차광막(180)을 에칭하기 위한 시간이 필요하게 되기 때문이다. 결국, 제2 영역의 에칭이 완료된 시점에서는, 제1 영역에서 사이드 에칭이 진행된 상태가 되기 때문에, 패턴 폭(CD)이 변해버린다. 특히, 등방성 에칭의 성질을 갖는 습식 에칭에 있어서는, 이 거동이 현저하다. 또한, 일반적으로는, 차광막의 에칭 소요 시간쪽이 반투광막의 에칭 소요 시간보다도 길어진다.

따라서, 예를 들어, 제2 영역에서 제1 반투광부(150A)를 형성하기 위한 에칭을 행하고 있는 도중에, 제1 영역을 투광부(140)로 하기 위한 저스트 에칭 시간이 완료되고, 그 이후에는, 제2 영역의 에칭이 종료될 때까지, 투광부(140)의 단부(여기서는 우측 단부)를 획정하는 제2 반투광막(170B)의 사이드 에칭이 진행된다. 그 결과, 투광부(140)의 치수가 설계값과 상이하게 된다. 또한, 에칭 시간이 길어지짐에 따라, 포토마스크 면내 전체에서 발생하는 CD 변동이 커지기 때문에, 최종적으로 얻어지는 패턴의 CD 정밀도가, 요구되는 레벨을 만족시키지 않을 우려가 있다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 1회의 묘화 및 현상에 의해 다계조 포토마스크를 형성할 수 있는 점에서 유리하다. 단, 3계조의 전사용 패턴을 형성하기 위해서, 서로 에칭 선택성이 있는 반투광막(302)과 차광막(303)을 사용할 필요가 있다. 이로 인해, 막 재료의 선택에 제한이 발생하는 데다가, 이질적인 재료를 성막하거나 에칭하거나 하기 위한 장치 부하도 커진다. 또한, 도 8의 (E)에 도시하는 공정에서, 반투광부(315)에 상당하는 영역의 차광막(303)을 에칭에 의해 제거하는 경우에는, 그 전의 공정에서 에칭을 완료한 차광막(303p)의 측면과 반투광막(302p)의 측면이 투광부(320)의 주연에 노출된 상태가 되어, 사이드 에칭이 진행된다. 이로 인해, 전사용 패턴의 CD 정밀도를 유지하는 것이 곤란해진다.

이상으로부터, 고정밀도품을 제조하기 위한 미세한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서는, 아직 개량의 여지가 있고, 이 지견에 기초하여 본 발명자들은 예의 검토하여, 본 발명에 이르렀다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 주된 목적은, 보다 CD 정밀도가 높은 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 실현하는 데에 있다.

(제1 형태)

본 발명의 제1 형태는, 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하고, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 광투과율이 서로 다른 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 투명 기판 상에 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 준비 공정과,

상기 차광막을 패터닝하여 차광부를 형성하는 차광막 패터닝 공정과,

상기 패터닝된 차광막 상에 반투광막을 형성하는 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막을 패터닝함으로써, 상기 투명 기판 상에 반투광막에 의해 형성된 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 상에 상기 제1 반투광부에 있어서의 반투광막보다도 막 두께가 얇은 반투광막에 의해 형성된 제2 반투광부와, 상기 투명 기판이 노출되는 투광부를 형성하는 반투광막 패터닝 공정을 갖고,

상기 반투광막 형성 공정에서는, 상기 차광막과 같은 에칭제에 의해 에칭되는 재료로 상기 반투광막을 형성하고,

상기 반투광막 패터닝 공정에서는, 실질적으로 상기 반투광막만을 에칭하는

것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제2 형태)

본 발명의 제2 형태는, 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하고, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 광투과율이 서로 다른 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 투명 기판 상에 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 준비 공정과,

상기 차광막을 패터닝하는 차광막 패터닝 공정과,

상기 패터닝된 차광막 상에 반투광막을 형성하는 반투광막 형성 공정과,

상기 반투광막 상에 레지스트막을 형성한 후, 상기 레지스트막을 묘화 및 현상함으로써, 레지스트가 제거된 개구부, 레지스트가 잔존하는 제1 잔막부, 및 상기 제1 잔막부보다도 레지스트가 얇게 잔존하는 제2 잔막부를 갖는 제1 레지스트 패턴이며, 상기 개구부가 상기 투광부의 영역에 대응하고, 상기 제1 잔막부가 상기 차광부 및 제1 반투광부의 영역에 대응하고, 상기 제2 잔막부가 상기 제2 반투광부에 대응하는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 제1 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 개구부에 노출되는 상기 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,

상기 제1 레지스트 패턴의 막 두께를 감소시킴으로써, 상기 제2 잔막부에 대응하는 영역에서 상기 반투광막이 새롭게 노출되는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 제2 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 새롭게 노출된 부분의 상기 반투광막을 에칭하여, 상기 반투광막의 막 두께를 감소시키는 제2 에칭 공정

을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제3 형태)

본 발명의 제3 형태는, 상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제4 형태)

본 발명의 제4 형태는, 상기 제1 에칭 공정의 에칭 레이트를 R1, 상기 제2 에칭 공정의 에칭 레이트를 R2로 할 때, R1>R2의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 상기 제2 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제5 형태)

본 발명의 제5 형태는, 상기 제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 상기 제2 반투광부가 되는 영역의 치수에 대하여, 얼라인먼트 마진을 기초로 한 사이징을 실시한 묘화 데이터를 사용하여, 상기 레지스트막을 묘화하는 것을 특징으로 하는, 상기 제2 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제6 형태)

본 발명의 제6 형태는, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제5 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제7 형태)

본 발명의 제7 형태는, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제5 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제8 형태)

본 발명의 제8 형태는, 표시 장치의 제조 방법으로서,

제1 내지 제5 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,

노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 노광광을 조사하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는,

표시 장치의 제조 방법이다.

(제9 형태)

본 발명의 제9 형태는, 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 적어도 4계조의 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크로서,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되어서 이루어지는 투광부와,

상기 투명 기판 상에 상기 반투광막에 의해 형성된 제1 반투광부와,

상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막과 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 상기 제1 반투광부보다 막 두께가 얇은 반투광막에 의해 형성된 제2 반투광부와,

상기 투명 기판 상에 차광막과 반투광막이 이 순서로 적층되어 이루어지는 차광부를 갖고,

상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하는,

것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제10 형태)

본 발명의 제10 형태는, 상기 차광부는, 상기 제2 반투광부와 인접하는 부분을 가짐과 함께, 상기 제2 반투광부와 인접하는 에지 부분에, 상기 제1 반투광부보다 막 두께가 얇은 반투광막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 제9 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제11 형태)

본 발명의 제11 형태는, 상기 전사용 패턴은, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부가 인접부를 갖고 있지 않은 것을 특징으로 하는, 상기 제9 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제12 형태)

본 발명의 제12 형태는, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는, 상기 제9 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제13 형태)

본 발명의 제13 형태는, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸임과 함께, 상기 제2 반투광부에 대하여 대향하는 위치에 있는 상기 차광부의 폭을 각각 W1(㎛), W2(㎛)로 할 때에, 상기 W1과 상기 W2의 차이가 0.1(㎛) 이하인 것을 특징으로 하는, 상기 제9 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제14 형태)

본 발명의 제14 형태는, 상기 차광부는, 상기 투광부와 인접하는 부분을 가짐과 함께, 상기 투광부와 인접하는 에지 부분에서 상기 차광막의 막 두께가 일부 감소되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 제9 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제15 형태)

본 발명의 제15 형태는, 표시 장치의 제조 방법으로서, 상기 제9 내지 제14 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 노광광을 조사하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는,

표시 장치의 제조 방법이다.

(제16 형태)

본 발명의 제16 형태는, 상기 노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크에 노광광을 조사하는 경우에, i선, h선, 및 g선을 포함하는 파장 영역의 노광광을 적용하는 것을 특징으로 하는, 상기 제15 형태에 기재된 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 보다 CD 정밀도가 높은 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크를 실현할 수 있다. 또한, 이 포토마스크를 이용함으로써, 고품질의 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성을 도시하는 도면으로서, (A)는 측단면도, (B)는 평면도이다.
도 2의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도(첫번째)이다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도(두번째)이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성을 도시하는 도면으로서, (A)는 측단면도, (B)는 평면도이다.
도 5의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도(첫번째)이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도(두번째)이다.
도 7의 (A) 내지 (I)는 특허문헌 1에 기재된 4계조 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.
도 8의 (A) 내지 (F)는 특허문헌 2에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

<1. 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성을 도시하는 도면으로서, (A)는 측단면도, (B)는 평면도이다. 또한, 도 1의 (B)에서는 편의상, (A)의 측단면도와의 대응 관계가 이해되기 쉽도록, (A)와 동일한 해칭 처리를 실시하고 있다.

도시한 포토마스크(10)는 투광부(11)와, 차광부(12)와, 제1 반투광부(13)와, 제2 반투광부(14)를 포함하는 4계조의 전사용 패턴을 구비한다. 투광부(11)는 투명 기판(15)을 부분적으로 노출시킨 상태에서 형성되어 있다. 차광부(12)는 투명 기판(15) 상에 차광막(16)과 후술하는 반투광막(17)이 형성되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광부(13)는 투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)이 형성되어 이루어지고, 제2 반투광부(14)는 투명 기판상(15) 상에 제2 반투광막(17b)이 형성되어 이루어진다. 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광막(17b)은, 서로 동일한 성분의 반투광막으로 되어 있다. 본 명세서에서는, 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광막(17b)을 특별히 구별하지 않는 경우에는, 간단히 「반투광막(17)」이라고 기재한다. 차광막(16)과 반투광막(17)은 동일한 에칭제(에칭액)에 의해 에칭되는 재료를 포함하고 있다.

제1 반투광부(13)를 구성하는 제1 반투광막(17a)의 막 두께와, 제2 반투광부(14)를 구성하는 제2 반투광막(17b)의 막 두께는, 서로 상이하다. 구체적으로는, 제1 반투광막(17a)의 막 두께는, 제2 반투광막(17b)의 막 두께보다도 커져 있다. 이로 인해, 포토마스크(10)에 조사되는 노광광의 대표 파장에 대한 광투과율(이하, 간단히 「광투과율」이라고도 한다.)도, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)에서 상이하다.

또한, 차광부(12)에 있어서는, 투명 기판(15) 상에 차광막(16)과 반투광막(17)이 이 순서로 적층되어 있다. 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부(13)는 이것에 인접하는 차광부(12)에 의해 둘러싸여 있다. 제2 반투광부(14)도, 이것에 인접하는 차광부(12)에 의해 둘러싸여 있다. 또한, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14) 사이에는 차광부(12)가 개재하고, 이 차광부(12)에 의해 제2 반투광부(14)가 둘러싸여 있다. 이로 인해, 도시한 포토마스크(10)의 전사용 패턴은, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)가 인접하는 인접부를 갖지 않는 구성이 되어 있다. 또한, 제1 반투광부(13)에 인접하여 이것을 둘러싸는 차광부(12)에서는, 차광막(16) 상에 반투광막(17a)만이 존재하고 있다. 이에 비해, 제2 반투광부(14)에 인접하여 이것을 둘러싸는 차광부(12)에서는, 차광막(16) 상에 제1 반투광막(17a) 및 제2 반투광막(17b)의 양쪽이 존재하고 있다. 이 중, 제2 반투광막(17b)은 차광막(16)의 패턴 폭 방향에서 제2 반투광부(14)측(내측)의 에지 부분 E1에 위치하고 있다.

<2. 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법>

이어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법에 대해서, 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법(제조 공정)은 준비 공정과, 차광막 패터닝 공정과, 제1 레지스트 제거 공정과, 반투광막 형성 공정과, 반투광막 패터닝 공정과, 제2 레지스트 제거 공정을 포함한다. 이 중, 차광막 패터닝 공정은, 레지스트 패터닝 공정과, 차광막 에칭 공정을 포함한다. 또한, 반투광막 패터닝 공정은, 레지스트막 형성 공정과, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 제1 에칭 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다.

[준비 공정]

먼저, 준비 공정에서는, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(15) 상에 차광막(16)이 형성됨과 함께, 차광막(16)의 표면에 레지스트막(18)이 형성된 레지스트가 부착된 포토마스크 블랭크(20)를 준비한다. 차광막(16)의 성막 방법으로서는, 스퍼터법 등의 공지된 수단을 사용할 수 있다. 차광막(16)의 막 두께는, 1000 내지 1500Å 정도로 할 수 있다. 레지스트막(18)의 형성은, 도포법을 사용할 수 있고, 스핀 코터, 슬릿 코터 등 공지된 코터를 사용하는 것이 가능하다. 레지스트막(18)의 막 두께는, 3000 내지 10000Å 정도로 할 수 있다.

또한, 투명 기판(15)으로서는, 석영 유리 등의 투명 재료를 평탄 또한 평활하게 연마한 것을 사용할 수 있다. 표시 장치 제조용의 포토마스크에 사용하는 투명 기판으로서는, 주표면이 한변 300 내지 1500mm의 사각형이며, 두께가 5 내지 15mm의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

차광막(16)의 재료는, 예를 들어, Cr(크롬), Ta(탄탈륨), Zr(지르코늄), Mo(몰리브덴), W(텅스텐) 등을 함유하는 막 재료로 할 수 있고, 이들의 단체 또는 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화 탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수도 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 차광막(16)의 표면측(투명 기판(15)과 반대측) 또는 그 이면측의 표층에는, 반사 방지층이나 에칭 속도 조정층 등의 기능층을 형성할 수 있다. 차광막(16)의 표면측에 반사 방지층을 형성한 경우에는, 레지스트막(18)의 묘화에 사용하는 광의 반사를 억제함으로써 묘화 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 차광막(16)의 표면측에, 에칭 감속층으로서 기능하는 에칭 속도 조정층을 형성한 경우에는, 이 에칭 속도 조정층에 의해 에칭 속도를 감속시킴으로써, 소정의 막 두께를 유지하는 기능을 갖게 할 수 있다.

상기 반사 방지층은, 예를 들어 차광막(16)에 함유되는 금속(예를 들어 Cr)의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화 질화물 중 적어도 어느 한 종을 포함하는 층으로서 형성할 수 있다. 또한, 반사 방지층 및/또는 에칭 감속층은, 차광막(16)의 깊이 방향에 있어서, 표층 부분의 조성이 내측 부분과 상이하게 형성된 것으로 할 수 있다. 그 경우에는, 차광막(16)의 표층 부분과 내측 부분 사이에 명확한 경계가 있어도 되고, 차광막(16)의 깊이 방향으로 연속적 또는 단계적으로 조성이 변화해 가는 것이어도 된다. 또한, 차광막(16)의 노광광에 대한 광학 농도(OD: optical density)는 바람직하게는 3.0 이상, 보다 바람직하게는 4.0 이상으로 하는 것이 좋다.

본 실시 형태에 있어서는, 투명 기판(15) 상에 적층하는 차광막(16)에 대해서, Cr을 주성분으로 하고, 그 표면측에, CrO를 포함하는 반사 방지층을 형성한 차광막(16)을 채용하는 것으로 한다. 또한, 레지스트막(18)에 적용하는 레지스트는, 포토레지스트로 한다. 레지스트막(18)에 적용하는 포토레지스트는, 포지티브형의 포토레지스트여도 되고, 네가티브형의 포토레지스트여도 되지만, 본 실시 형태에서는, 레지스트막(18)이 포지티브형의 포토레지스트에 의해 형성된 것으로 하여 설명한다. 이 점은, 후술하는 레지스트막 형성 공정에서 사용하는 레지스트에 대해서도 마찬가지로 한다.

[차광막 패터닝 공정]

이어서, 차광막(16)을 패터닝하는 차광막 패터닝 공정을 행한다. 차광막 패터닝 공정에서는, 레지스트 패턴 형성 공정과, 차광막 에칭 공정을 순서대로 행한다.

(레지스트 패턴 형성 공정)

레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트막(18)을 묘화 및 현상함으로써, 투명 기판(15)의 차광막(16) 상에 레지스트 패턴(18p)을 형성한다. 이 레지스트 패턴(18p)은 상기 포토마스크 블랭크(20)의 레지스트막(18)에 대하여 도시하지 않은 묘화 장치를 사용하여 원하는 패턴을 묘화하고, 그 후, 현상함으로써 얻어진다. 묘화 장치로서는, 예를 들어, 전자 빔을 사용하는 것, 또는 레이저를 사용하는 것이 있는데, 어느 것을 사용해도 된다. 본 실시 형태에서는 레이저 묘화를 적용한다. 이 점은, 후술하는 제1 레지스트 패턴 형성 공정에 있어서도 마찬가지로 한다.

레지스트 패턴(18p)은 최종적으로 얻고자 하는 포토마스크(10)의 전사용 패턴에 있어서, 차광부(12)를 형성하기 위한 것이다. 그로 인해, 묘화 장치는, 최종적인 포토마스크(10)에 있어서(도 1을 참조), 차광부(12)와, 기타의 영역을 획정하기 위한 묘화 데이터를 사용하여 레지스트막(18)을 묘화한다. 그 후, 레지스트막(18)을 현상함으로써, 레지스트막(18)의 노광부가 제거되어서 레지스트 패턴(18p)이 얻어진다. 이때, 레지스트막(18)이 제거된 부분에서는, 차광막(16)이 노출된 상태로 된다.

(차광막 에칭 공정)

차광막 에칭 공정에서는, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(18p)을 마스크로 하여 차광막(16)을 에칭함으로써, 투명 기판(15) 상에 차광막(16)의 패턴을 형성한다. 이후의 설명에서는, 패터닝된 차광막(16)을 차광막 패턴(16p)이라고 한다. 이 차광막 패턴(16p)은 최종적으로 얻고자 하는 포토마스크(10)의 전사용 패턴에 있어서, 차광부(12)의 영역을 획정하는 것이 된다. 본 실시 형태에서는, 차광막(16)의 에칭에 습식 에칭을 적용한다. 또한, 에칭제(에칭액)로서, 질산 제2 세륨 암모늄을 사용한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 에칭의 대상은, 차광막(16)만(단일막)이다. 이 에칭의 소요 시간은, 차광막(16)의 조성과 막 두께에 의존한다. 따라서, 에칭의 소요 시간은, 실험적으로 또는 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 둘 수 있다.

[제1 레지스트 제거 공정]

제1 레지스트 제거 공정에서는, 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(18p)을 제거(박리)한다. 이에 의해, 투명 기판(15)의 주표면에 차광막 패턴(16p)만이 형성된 상태로 된다. 또한, 투명 기판(15)의 주표면에 있어서, 차광막 패턴(16p)으로 덮이지 않는 부분은, 투명 기판(15)이 노출된 상태로 된다.

[반투광막 형성 공정]

반투광막 형성 공정에서는, 도 2의 (E)에 도시한 바와 같이, 주표면에 차광막 패턴(16p)이 형성된 투명 기판(15) 상에 소정의 성막 방법에 의해 반투광막(17)을 형성한다. 반투광막(17)의 성막 방법으로서는, 상술한 차광막(16)과 마찬가지로 스퍼터법 등을 사용할 수 있다. 이에 의해, 투명 기판(15)의 노출 부분과 차광막 패턴(16p) 상에 반투광막(17)이 적층된 상태로 된다.

반투광막(17)의 재료는, 예를 들어, Cr(크롬), Ta(탄탈륨), Zr(지르코늄), Si(실리콘) 등을 함유하는 막 재료로 할 수 있고, 이들의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수도 있다. Si 함유막으로서는, Si의 화합물(SiON 등), 또는 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화 탄화물 등을 들 수 있고, 바람직하게는, MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화 탄화물 등이 예시된다. 반투광막(17)을 Cr 함유막으로 하는 경우에는, Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화 질화물, 산화질화 탄화물)을 적절하게 사용할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 차광막(16) 및 반투광막(17)의 양쪽에, Cr을 함유하는 막을 사용한다. 이렇게 2개의 막이 동일한 금속을 포함하는 경우에는, 성막 공정 등을 효율적으로 행할 수 있는 데다가, 차광막(16)과 반투광막(17)의 재료를 선택 할 때에 양쪽 재료가 서로 에칭 선택성을 가질(서로의 에칭제에 대하여 내성을 가질) 필요가 없다. 즉, 차광막(16) 및 반투광막(17)의 재료로서, 동일한 에칭제에 의해 에칭되는 재료, 또는 동일한 성분을 포함하는 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 사용할 수 있는 점에서, 재료의 제약을 완화할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 공통의 에칭 특성을 갖는 막에 의해, 4계조의 포토마스크를 형성할 수 있다. 물론, 서로 에칭 선택성이 있는 재료를 사용해도 상관없다. 예를 들어, 에칭 선택성이 있는 재료란, 한쪽 막(A막)의 에칭제에 대하여 다른 쪽 막(B막)이 나타내는 에칭 레이트가, A막의 에칭 레이트의 1/100 이하인 경우로 할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「에칭 레이트」란, 에칭에 의해 단위 시간당 용출하는 막의 두께를 말한다.

한편, 반투광막(17)의 광학 특성으로서는, 예를 들어 노광광의 투과율이 10 내지 80％인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 노광광의 투과율이 10 내지 60％, 더욱 바람직하게는, 10 내지 40％인 것을 사용할 수 있다.

반투광막(17)의 두께는, 목적으로 하는 광투과율에 따라 적절히 결정하여, 예를 들어, 20 내지 400Å 정도로 할 수 있다. 단, 본 발명에 있어서, 반투광막(17)의 막 두께는, 제1 반투광부(13)가 되는 영역의 노광광의 투과율에 기초하여 결정된다. 또한, 이 반투광막(17)은 후술하는 제2 에칭 공정에서 반투광막(17)의 막 두께를 감소(막 감소)시킴으로써, 제1 반투광부(13)보다도 광투과율이 높은 제2 반투광부(14)를 형성하기 위해서, 이 막 감소량도 감안하여 반투광막(17)의 막 두께를 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 반투광막(17)은 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가 3≤φ≤90의 저위상 시프트막인 것이 바람직하다. 노광광에 대한 반투광막(17)의 위상 시프트량 φ(도)는 보다 바람직하게는, 3≤φ≤60이다.

또한, 반투광막(17)은 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가 90 <φ≤270이 되는, 소위 위상 시프트막으로 할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 반투광막(17)이 저위상 시프트막인 것으로 하여 설명한다.

여기서, 노광광이란, 본 실시 형태의 포토마스크(10)를 사용하여 노광할 때에 사용하는 노광 장치의 조사광이며, i선, h선, g선 중 적어도 하나를 포함하는 것을 들 수 있다. 이 중 복수의 파장, 바람직하게는 i선, h선, g선의 모두를 포함하는 파장 영역의 광원을 사용함으로써 보다 큰 조사량을 얻을 수 있다. 그 경우에는, 파장 영역에 포함되는 대표 파장(예를 들어 i선)을 기준으로 하여, 이것에 대한 광투과율 및 위상 시프트량을, 상기 범위 내로 하여, 포토마스크(10)의 설계를 할 수 있다. 상기 3 파장에 대해서, 모두 상기 범위 내이면 보다 바람직하다.

[반투광막 패터닝 공정]

이어서, 반투광막(17)을 패터닝하는 반투광막 패터닝 공정을 행한다. 반투광막 패터닝 공정에서는, 레지스트막 형성 공정과, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 제1 에칭 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 공정을 순서대로 행한다. 또한, 반투광막 패터닝 공정에서는, 실질적으로 반투광막(17)만을 에칭한다.

(레지스트막 형성 공정)

레지스트막 형성 공정에서는, 도 2의 (F)에 도시한 바와 같이, 반투광막(17)이 형성된 투명 기판(15) 상에 반투광막(17)을 덮는 상태에서 레지스트막(19)을 형성한다. 레지스트막(19)의 형성 방법이나 이것에 사용하는 레지스트의 종류에 대해서는, 상술한 레지스트막(18)의 경우와 마찬가지로 한다.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)

제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트막(19)을 묘화 및 현상함으로써, 레지스트 패턴(19p)을 형성한다. 여기에서의 묘화 및 현상에 의해 얻어지는 레지스트 패턴(19p)은 제1 레지스트 패턴에 상당하는 것이다. 레지스트 패턴(19p)은 영역에 따라, 레지스트 잔막의 두께가 상이한 단차 형상을 가진다. 즉, 레지스트 패턴(19p)은 레지스트 잔막이 실질적으로 제로인 개구부(21)와, 레지스트가 잔존하는 제1 잔막부(22)와, 이 제1 잔막부(22)보다도 레지스트가 얇게 잔존하는 제2 잔막부(23)를 갖는다.

개구부(21)는 상기 레지스트막(19)을 묘화 및 현상함으로써, 레지스트가 제거되어서 개구된 부분이다. 개구부(21)는 투광부(11)에 대응하는 영역이 된다. 제1 잔막부(22)는 가장 잔막 두께가 큰 부분이며, 차광부(12) 및 제1 반투광부(13)에 대응하는 영역이 된다. 제2 잔막부(23)는 상기 제1 잔막부보다 막 두께가 얇은 부분이며, 제2 반투광부(14)에 대응하는 영역이 된다. 이러한 레지스트 패턴(19p)은 예를 들어 이하와 같은 방법에 의해 형성하는 것이 가능하다.

즉, 레지스트막(19)에 대하여 묘화 장치를 사용하여, 묘화해야 할 영역마다 조사 에너지가 다른 묘화 방법(여기서는, 편의적으로 「계조 묘화법」이라고 부른다)을 사용한다. 예를 들어, 레이저 묘화 장치를 사용하여 묘화하는 경우에는, 원하는 패턴의 영역에 따라, 다른 도우즈량(조사량)을 적용하여 레이저를 조사하여, 레지스트를 감광시킨다. 구체적으로는, 개구부(21)에는, 레지스트막(19)을 완전히 감광시키는 도우즈량을 적용하고, 제2 잔막부(23)에는, 레지스트막(19)을 완전히 감광시키는 경우보다도 적은 도우즈량을 적용한다.

레지스트막(19)을 레이저 빔의 주사에 의해 묘화하는 방법에서는, 미리 묘화 데이터를 분리함으로써, 1회의 묘화 공정 중에서 레이저 빔의 주사를 복수회로 나누어서 행함과 함께, 영역마다 다른 주사 횟수를 적용함으로써, 영역마다의 조사량을 조정한다. 이에 의해, 계조 묘화법을 실시할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔의 조사를 2회로 나누어서 행하는 경우에, 레지스트막(19)을 충분히(완전히) 감광시키는 도우즈량을 100％로 할 때는, 50％ 정도의 도우즈량으로 2회의 주사를 행한다. 이에 의해, 2회의 주사 중 1회밖에 주사되지 않은 부분(제2 잔막부(23)에 대응하는 부분)은 50％ 정도의 도우즈량의 조사를 받은 부분이 되고, 2회 주사된 부분(개구부(21)에 대응하는 부분)은 100％의 도우즈량의 조사를 받은 부분이 되고, 1회도 주사되지 않은 부분은, 레이저의 조사를 받지 않는 부분(제1 잔막부(22)에 대응하는 부분)이 된다. 또한, 여기에서는 50％씩의 도우즈량으로 레이저 빔의 조사를 2회로 나누어서 행하는 것으로 하고 있지만, 이에 한정하지 않고, 복수회의 레이저 빔 조사에 의한 합계의 도우즈량이 100％가 되는 조건에서 행하면 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 각 회의 레이저 빔 조사를 30％의 도우즈량과 70％의 도우즈량으로 순서대로 행해도 되고, 그 이외의 도우즈량의 조합으로 행해도 된다.

또한, 이외에도, 1회의 주사 중에, 영역에 따라 도우즈량의 변경을 행함으로써, 계조 묘화법을 실시해도 된다. 어느 경우이든, 레이저의 조사를 받은 레지스트의 부분은, 그때의 레이저 조사 에너지에 따라서 감광하고, 감광의 정도에 따라서 현상 시에 용출한다. 그로 인해, 현상 후에는, 영역에 따라 레지스트 잔막의 두께가 상이한 레지스트 패턴(말하자면, 단차를 갖는 레지스트 패턴)이 형성된다.

이상의 방법에 의해, 1회의 묘화·현상 공정에 의해, 후술하는 제1 에칭 공정 및 제2 에칭 공정의 2회의 패터닝에 적용 가능한 레지스트 패턴(19p)을 형성하는 것이 가능하게 된다.

또한, 복수회의 주사에 의해 계조 묘화법을 실시할 경우, 묘화 장치에 포토마스크 기판을 재치(載置)한 상태 그대로 실시할 수 있다. 이것에 의하면, 재치마다에 발생하는 얼라인먼트 어긋남을 제로로 할 수 있다. 본 명세서에서는, 묘화 장치에 포토마스크 기판(본 형태 예에서는 투명 기판(15))을 재치한 채로 행하는 묘화를 「1회의 묘화」로 한다. 이로 인해, 예를 들어, 묘화 장치에 포토마스크 기판을 재치하고, 어떤 묘화 데이터에 따라서 묘화를 행한 후, 그 포토마스크 기판을 묘화 장치로부터 제거하지 않고, 별도의 묘화 데이터에 따라서 다시 묘화를 행한 경우에도 「1회의 묘화」로 한다.

상술한 바와 같이 계조 묘화법에 의해 레지스트막(19)의 묘화를 행함으로써, 반투광막(17)에 대한 패터닝 복수회분의 묘화를, 1회의 묘화로 행할 수 있다. 이로 인해, 다계조 포토마스크의 제조 공정에서 발생하기 쉬운 묘화의 얼라인먼트 어긋남을 해소할 수 있다는 이점이 있다.

단, 본 공정에서 레지스트막(19)을 묘화하는 경우와, 도 2의 (B)에 도시하는 공정에서 레지스트막(18)을 묘화하는 경우의 사이에는, 얼라인먼트 어긋남을 발생시킬 가능성이 있다. 일반적으로, 포토마스크 기판을 묘화 장치에 재치하는 경우에는, 얼라인먼트 마크 등을 사용하여 포토마스크 기판의 위치 정렬을 행한다. 단, 복수회의 묘화에 있어서는, 포토마스크 기판의 재치 정밀도 등에 의해, 얼라인먼트 어긋남을 완전히 제로로 하는 것은 곤란하다.

따라서, 본 실시 형태에서는, 레지스트막(19)의 묘화에 적용하는 묘화 데이터에 대해서, 묘화(레이저 조사)의 대상으로 하는 제2 잔막부(23)의 치수를 다음과 같이 보정하고 있다. 즉, 차광막(16)에 의해 규정되는 제2 반투광부(14)의 치수에 대하여 얼라인먼트 마진 α를 고려(기초로)한 사이징을 묘화 데이터에 실시한다. 이에 의해, 묘화해야 할 제2 잔막부(23)의 치수 L1을 제2 반투광부(14)가 되는 영역의 치수 L2보다도 크게 설정하고 있다. 얼라인먼트 마진 α은, 상기 얼라인먼트 어긋남으로서 발생할 가능성이 있는 최대의 어긋남량을 δ로 하면, 제2 반투광부(14)가 되는 영역의 치수 L2에 대하여 적어도 상기 어긋남량 δ을 더한 치수로 하면 된다. 이러한 사이징을 묘화 데이터에 실시하여 레지스트막(19)을 묘화함으로써, 레지스트막(18)의 묘화와 레지스트막(19)의 묘화 사이에서 발생하는, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는 패턴 정밀도의 악화를 방지할 수 있다. 얼라인먼트 마진 α로서는, 예를 들어, 제2 반투광부(14)의 1개(편측)의 에지에 대하여 α=0.25 내지 0.75㎛의 사이징을 실시할 수 있다. 또는, 얼라인먼트에 우수한 묘화 장치에 있어서는, 이 얼라인먼트 마진 α를 0.2 내지 0.5㎛로 할 수 있다.

(제1 에칭 공정)

제1 에칭 공정에서는, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(19p)을 마스크로 하여 반투광막(17)을 에칭한다. 이에 의해, 상기 개구부(21)에서 노출되어 있는 반투광막(17)이 에칭에 의해 제거된다. 그 결과, 개구부(21)에서 투명 기판(15)이 노출된 상태로 된다.

본 실시 형태에서는, 반투광막(17)이 차광막(16)과 마찬가지로 Cr 함유막이 되어 있기 때문에, 상기 차광막(16)의 에칭에 적용한 에칭제(에칭액)와 동일 성분의 것을 사용하여, 반투광막(17)을 습식 에칭할 수 있다. 이 공정에서도, 에칭 대상은 반투광막(17)만(단일막)이 된다. 이로 인해, 에칭의 소요 시간은, 반투광막(17)의 조성과 막 두께에 의존한다. 따라서, 에칭의 소요 시간은, 실험적으로 또는 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 둘 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 반투광막(17)을 에칭함으로써, 투명 기판(15)이 부분적으로 노출되고, 이 노출 부분이 투광부(11)가 된다. 또한, 이 투광부(11)를 둘러싸는 반투광막(17)의 부분이 제1 반투광부(13)가 된다. 이로 인해, 최종적으로 얻어지는 포토마스크(10)의 전사용 패턴은, 투광부(11)와 제1 반투광부(13)가 인접하는 부분을 갖게 된다. 단, 반투광막(17)의 막 두께는 상술한 바와 같이 충분히 얇아, 습식 에칭에 기인하는 사이드 에칭의 양은 매우 작다. 이로 인해, 실질적으로 패터닝 정밀도에 대한 영향은 거의 없다. 또한, 이러한 약간의 사이드 에칭도 문제가 될 수 있는 높은 CD 정밀도를 얻고자 하는 경우에는, 상기 레지스트막(19)의 묘화에 적용하는 묘화 데이터에 있어서, 묘화해야 할 개구부(21)의 치수를 보정하면 된다. 즉, 최종적으로 얻고자 하는 투광부(11)의 치수 L3에 대하여 사이드 에칭을 고려로 한 에칭 마진 β(도 3의 (A)를 참조)를 예상하고, 이 에칭 마진 β의 분만큼 개구부(21)의 치수 L4가 작아지도록, 묘화 데이터에 사이징을 실시한다. 이에 의해, 반투광막(17)의 에칭에 의해 투광부(11)를 형성할 때에, 반투광막(17)에 사이드 에칭이 발생해도, 투광부(11)를 원하는 치수로 고정밀도로 맞출 수 있다.

이렇게 본 공정에 있어서는, 반투광막(17)의 에칭 제거에 의해, 투광부(11)가 형성된다. 단, 본 공정에서는 반투광막(17)을 완전히 제거하지 않고, 이 단계에서 일부의 막 두께분을 잔류시킬 수도 있다. 그 경우에는, 후술하는 제2 에칭 공정에서 반투광막(17)을 에칭할 때에, 상기 잔류시킨 막을, 동일한 에칭액에 의해 추가로 에칭하여, 최종적으로 완전히 제거하면 된다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

제2 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(19p)의 막 두께를 최표면으로부터 소정량만큼 감소시키는 처리(이하, 「레지스트 막 감소 처리」라고도 한다.)를 행함으로써, 레지스트 패턴(19p')을 형성한다. 레지스트 패턴(19p')은, 제2 레지스트 패턴에 상당한다. 레지스트 막 감소 처리는, 제1 잔막부(22)에서는 레지스트가 반투광막(17)을 덮은 채 잔존하고, 제2 잔막부(23)에서는 레지스트가 완전히 제거되는 조건에서 행한다. 이러한 조건에서 레지스트 막 감소 처리를 행함으로써, 제2 잔막부(23)에서는 레지스트가 제거되어서 개구된다. 그리고, 이 개구 부분에 반투광막(17)(즉, 제2 반투광부(14)의 형성 영역)이 새롭게 노출된 상태의 레지스트 패턴(19p')을 얻을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 제2 잔막부(23)에 있어서, 얼라인먼트 마진 α를 예상하여 묘화 데이터에 사이징을 실시한 경우에는, 그 얼라인먼트 마진 α를 예상한 차광막 패턴(16p)의 에지 부분에도 반투광막(17)의 일부가 새롭게 노출된 상태로 된다.

레지스트 막 감소 처리는, 예를 들어, 레지스트 패턴(19p)에 대하여 애싱 등을 실시함으로써 행한다. 구체적으로는, 예를 들어 플라즈마 애싱, 또는 오존 애싱(오존 가스, 또는 오존수에 의한 애싱) 등을 적용할 수 있다. 또한 이외에도, 예를 들어 현상액에 의해 레지스트 패턴(19p)을 막 감소해도 된다.

(제2 에칭 공정)

제2 에칭 공정에서는, 도 3의 (D)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 막 감소 처리에 의해 새롭게 노출된 반투광막(17)을 에칭하고, 반투광막(17)의 막 두께를 감소시키는 처리(이하, 「반투광막 막 감소 처리」라고도 한다.)를 행한다. 반투광막 막 감소 처리에서는, 레지스트 패턴(19p')을 마스크로 하여, 상기와 동일한 에칭제(에칭액)를 작용시킴으로써, 반투광막(17)의 막 두께를 감소시킨다. 그리고, 제2 반투광부(14)에 요구되는 노광광의 투과율로서의 원하는 값을 나타내는 막 감소량이 된 때에, 에칭을 정지한다.

또한, 상술한 개구부(21)에 노출되는 반투광막(17)의 부분을 에칭할 때에 사용하는 에칭제와, 본 공정에서 반투광막(17)의 부분을 에칭하는 데 사용하는 에칭제는, 동일한 것이어도 되고, 상이한 것이어도 된다.

본 실시 형태에서는, 반투광막(17)이 Cr계의 막을 포함하고 있기 때문에, Cr용의 에칭제를 사용한 에칭액을 사용할 수 있다. 단, 에칭액의 조성은, 상기 제1 에칭 공정과 제2 에칭 공정에서, 동일하여도 되고, 동일하지 않아도 된다. 예를 들어, 제1 에칭 공정에서 반투광막(17)을 에칭할 때의 에칭 레이트를 R1로 하고, 제2 에칭 공정에서 반투광막(17)을 에칭할 때의 에칭 레이트를 R2로 하면, R1>R2의 조건으로 반투광막(17)을 에칭하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 반투광막 막 감소 처리에 있어서의 반투광막(17)의 에칭이 상대적으로 늦게 진행되게 된다. 이로 인해, 반투광막 막 감소 처리에 의한 반투광막(17)의 막 감소량을 목표값에 대하여 정확하게 맞추는 것이 용이해진다.

상술한 바와 같이 2개의 공정에서 상이한 에칭 레이트를 실현하기 위해서는, 예를 들어, 다음과 같은 수단을 사용할 수 있다. 즉, 2개의 공정에서 동일한 성분의 에칭액을 사용하는 경우에는, 한쪽 공정에서 사용하는 에칭액의 농도를, 다른 쪽 공정에서 사용하는 에칭액의 농도와 상이한 것으로 한다. 구체적으로는, 에칭 레이트를 크게 하는 공정에서는, 상대적으로 높은 농도의 에칭액을 사용하고, 에칭 레이트를 작게 하는 공정에서는, 상대적으로 낮은 농도의 에칭액을 사용한다. 또한, 이외에도, 각 공정에 사용하는 에칭액의 온도를 상이한 것으로 하여도 된다. 또는, 각 공정에 사용하는 에칭액의 성분을 일부 또는 전부 상이한 것으로 하여도 된다. 또한, 에칭 레이트를 상이하게 하는 수단으로서는, 반투광막(17)의 조성을, 반투광막(17)의 상부 표면측과 하부 표면측에서 상이한 것으로 하여, 반투광막(17)을 성막하는 방법을 적용해도 된다.

보다 바람직하게는, 반투광막(17)의 조성을 균일하게 하고, 상기 제1 에칭 공정에서 사용하는 에칭제와 제2 에칭 공정에서 사용하는 에칭제의, 재료 또는 조성비를 서로 상이하게 함으로써, 바람직하게는, R2×100>R1>R2×10, 더욱 바람직하게는, R2×80>R1>R2×15가 되는 조건으로, 반투광막(17)의 에칭을 행하면 된다.

본 공정에 의해, 레지스트 막 감소 처리 전에 제2 잔막부(23)였던 부분에서는, 투명 기판(15)을 직접 덮고 있는 반투광막(17)뿐만 아니라, 제2 반투광부(14)에 인접하는 차광막(16)의 에지 부분 E1을 덮고 있는 반투광막(17)도 함께 막 감소된다. 또한, 본 공정에서는, 반투광막(17)의 막 감소 처리를 행했을 때에, 막 감소되는 부분과 막 감소되지 않는 부분이 존재한다. 이 중, 막 감소되지 않는 반투광막(17)의 부분은 제1 반투광막(17a)이 되고, 막 감소되는 반투광막(17)의 부분은 제2 반투광막(17b)이 된다. 이에 의해, 제2 잔막부(23)였던 부분에는, 제2 반투광막(17b)에 의해 제2 반투광부(14)가 형성된다. 또한, 제2 반투광부(14)에 인접하는 차광막(16) 상에는, 막 두께가 상이한 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광막(17b)이 병존한 상태로 된다.

[제2 레지스트 제거 공정]

제2 레지스트 제거 공정에서는, 도 3의 (E)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(19p')을 제거(박리)한다. 이에 의해, 제1 잔막부(22)였던 부분에는, 상기 반투광막 막 감소 처리로 막 감소되지 않은 제1 반투광막(17a)이 새롭게 노출된 상태로 된다. 또한, 제1 잔막부(22)였던 부분에는, 투명 기판(15)을 직접 덮는 제1 반투광막(17a)에 의해 제1 반투광부(13)가 형성된다.

이상의 공정에 의해, 투광부(11), 차광부(12), 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)를 포함하는 4계조의 전사용 패턴을 구비한 포토마스크(10)(도 1을 참조)이 완성된다.

이 포토마스크(10)가 갖는 전사용 패턴은, 이하의 구성을 구비하는 것이 된다.

즉, 전사용 패턴은, 투명 기판(15)이 노출되어서 이루어지는 투광부(11)와, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)에 의해 형성된 제1 반투광부(13)와, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)이 형성된 제2 반투광부(14)와, 투명 기판(15)에 차광막(16)과 반투광막(17)이 이 순서로 적층되어 이루어지는 차광부(12)를 갖고, 차광막(16)과 반투광막(17)은 동일한 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함한다.

또한, 상술한 구성 중에서, 「투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)에 의해 형성된 제1 반투광부(13)」란, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)이 형성되고, 또한, 차광막(16)이 형성되어 있지 않은 제1 반투광부(13)를 의미한다. 마찬가지로, 「투명 기판(15) 상에 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)에 의해 형성된 제2 반투광부(14)」란, 투명 기판(15)에, 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)이 형성되고, 게다가, 차광막(16)이 형성되어 있지 않은 제2 반투광부(14)를 의미한다.

제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)는, 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광막(17b)의 막 두께 차에 따라, 노광광의 대표 파장에 대한 광투과율이 상이하다. 구체적으로는, 제1 반투광부(13)는 제2 반투광부(14)보다도 노광광의 대표 파장에 대한 광투과율이 낮아져 있다. 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)의 광투과율의 차는, 예를 들어, 3 내지 15％로 할 수 있다. 또한, 노광광의 대표 파장에 대한 제1 반투광부(13)의 광투과율은, 예를 들어, 15 내지 60％로 할 수 있고, 제2 반투광부(14)의 광투과율은, 18 내지 75％로 할 수 있다.

또한, 여기에서는 바람직한 형태로서, 차광부(12)와 제2 반투광부(14)가 인접하는 부분을 갖고 있다. 또한, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)는, 양자 사이에 개재하는 차광막(16)에 의해 분리되어 있다. 그리고, 이 차광막(16) 상에 적층된 반투광막(17)은 제1 반투광부(13)측에 위치하는 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광부(14)측에 위치하는 제2 반투광막(17b)의 양쪽을 포함하고 있다. 또한, 제2 반투광부(14)에 인접하는 차광부(12)를 형성하고 있는 차광막(16)의 에지 부분 E1에는, 제1 반투광막(17a)보다도 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)이 적층되어 있다. 차광막(16)에 인접하는 제2 반투광부(14)에도, 상기 에지 부분 E1과 같은 막 두께로 제2 반투광막(17b)이 적층되어 있다. 또한, 차광막(16)의 에지 부분 E1에 적층되어 있는 제2 반투광막(17b)의 치수 L5(도 3의 (D)를 참조)는 상술한 묘화 데이터의 사이징에 적용한 얼라인먼트 마진 α(도 3의 (A)를 참조)에 대응하는 치수가 된다.

또한, 다른 바람직한 형태로서, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)는 서로 인접하는 부분을 갖고 있지 않다. 구체적으로는, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14) 사이에는 차광부(12)(차광막(16))이 개재하고, 이 차광부(12)에 의해 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)가 분리되어 있다. 이와 같은 구성이라면, 제1 반투광부(13)와 차광부(12)의 경계나, 제2 반투광부(14)와 차광부(12)의 경계가, 차광부(12)에 의해 획정된다. 또한, 이 차광부(12)는 단일의 막을 포함하는 차광막(16)에 의해 형성되어 있다. 이로 인해, 제2 반투광부(14)가 차광부(12)에 인접하고, 이 차광부(12)에 의해 제2 반투광부(14)가 둘러싸여 있는 형태의 전사용 패턴에 본 실시 형태의 제조 방법을 적용하면, 더 높게 CD 정밀도를 유지할 수 있다는 이점이 얻어진다. 그 이유는, 다음과 같다.

먼저, 상기 도 3의 (A)에 도시하는 제1 레지스트 패턴 형성 공정에 있어서, 제2 잔막부(23)를 형성하기 위한 묘화 시의 조사 에너지는, 통상의 묘화 시에 적용하는 조사 에너지보다도 상대적으로 작아진다. 이로 인해, 제1 잔막부(22)와 제2 잔막부(23) 사이의 도우즈량의 차가 작아, 제2 잔막부(23)의 레지스트 패턴 단면의 수직성이 낮아지기 쉽다(단면의 쓰러짐이 현저해지기 쉽다). 따라서, CD를 결정하기 위한 레지스트 막 감소를 엄밀하게 행할 필요가 있다. 이에 비해, 본 실시 형태에서는, 제2 반투광부(14)에 대하여 제1 반투광부(13)가 인접하지 않고, 차광부(12)가 인접하여 배치되어 있다. 이러한 패턴이라면, 차광막 패터닝 공정에서 차광막(16)을 패터닝할 때에 제2 반투광부(14)와 차광부(12)의 경계가 이미 획정되어 있기 때문에, CD 정밀도가 악화되는 리스크를 저감할 수 있다. 이로 인해, 더 높게 CD 정밀도를 유지 가능하게 된다.

또한, 상기 제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 차광막(16)을 패터닝하여 얻어지는 차광막 패턴(16p)의 패턴 폭 내에 얼라인먼트 마진 α를 설정하고 있다. 이로 인해, 레지스트막(18)의 묘화와 레지스트막(19)의 묘화 사이에서 발생할 가능성이 있는 얼라인먼트 어긋남을 얼라인먼트 마진 α에 의해 흡수할 수 있다. 따라서, 차광부(12)의 영역을 차광막(16)에 의해 정확하게 획정한 다음, 제2 반투광부(14)의 영역을 정확하게 획정할 수 있다.

또한, 예를 들어 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 반투광부(14)가 차광부(12)에 인접하고, 이 차광부(12)에 의해 제2 반투광부(14)가 둘러싸여 있는 패턴은, 특히 CD 정밀도를 높게 유지할 수 있기 때문에, 더 바람직한 것이 된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 포토마스크(10)의 전사용 패턴에서는, 투광부(11)가 제1 반투광부(13)에 인접하고, 이 제1 반투광부(13)에 의해 투광부(11)가 둘러싸여 있다.

여기서, 상기 도 1에 도시하는 전사용 패턴에 있어서, 제2 반투광부(14)에 인접하는 차광부(12) 중, 제2 반투광부(14)의 양측에서 이것에 인접하는 차광부(12)의 2개의 패턴 부분, 즉 제2 반투광부(14)를 사이에 끼워서 선 대칭의 위치로서, 제2 반투광부(14)를 개재하여 서로 대향하는 위치에 있는 2개의 패턴 부분의 패턴 폭(CD)을 각각 W1(㎛), W2(㎛)로 한다. W1과 W2는, 설계값이 동일하기 때문에, W1 및 W2는, 묘화 데이터의 단계에서 동일 치수로 형성(설정)하고 있다. 단, 묘화 데이터의 단계에서는 동일 치수로 형성한 패턴이어도, 복수회의 묘화나, 복수회의 에칭에 의해 형성되는 패턴이라면, 설계대로 동일 치수로서 형성하는 것은 용이하지 않다. 즉, 복수회의 묘화를 행하는 경우에는, 상대적인 얼라인먼트 어긋남이 발생하여, 이 얼라인먼트 어긋남을 완전히 방지할 수는 없다. 또한, 복수회의 에칭을 행하는 경우에는, 에칭에 의해 패터닝이 행하여진 후에, 또한, 에칭 작용이 있는 액과의 접촉을 받은 막의 단부면이, 사이드 에칭에 의해 후퇴한다. 따라서, 최종적인 패턴 CD 치수를 비대칭으로 변동시키는 요소가 있을 수 있다는 점에서, 상기 W1 및 W2를 설계대로 동일 치수로서 형성하는 것은 용이하지 않다.

단, 본 실시 형태에서는, 상술한 제조 공정의 설명으로부터도 명백해진 바와 같이, 차광부(12)의 영역은, 차광막(16)의 패터닝에 의해 획정한다. 또한, 반투광막(17)의 패터닝에 있어서는, 반투광막(17)만이 에칭 대상으로 된다. 이로 인해, 확정한 차광부(12)의 CD에 영향이 없다. 따라서, 설계상, 상기 W1과 W2가 동등한 패턴일 때, 피전사체 상에 있어서도, W1과 W2가 실질적으로 동등하고, 가령 그들 사이에 오차(차이)가 발생한다고 해도, |W1-W2|≤0.1㎛가 된다. 이러한 오차가 발생하는 경우란, 예를 들어 포토마스크 주표면(표시 장치 제조용의 포토마스크 주표면은, 1변이 300mm 이상인 사각형이 주(主)이다)에 있어서의 패터닝 면 내 변동이 발생한 경우라고 생각된다.

<3. 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성>

도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성을 도시하는 것으로서, (A)는 측단면도, (B)는 평면도이다. 또한, 도 4의 (B)에서는 편의상, (A)의 측단면도와의 대응 관계가 이해되기 쉽도록, (A)와 동일한 해칭 처리를 실시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태와 동일한 부분에 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 가능한 한 생략한다.

도시한 포토마스크(10)는 투광부(11)와, 차광부(12)와, 제1 반투광부(13)와, 제2 반투광부(14)를 포함하는 4계조의 전사용 패턴을 구비하는 것이다. 이 전사용 패턴은, 상기 제1 실시 형태의 경우와 비교하여, 이하의 점이 상이하다. 즉, 제2실시 형태의 포토마스크(10)가 구비하는 전사용 패턴에서는, 투광부(11)에 차광부(12)가 인접하고, 이 차광부(12)에 의해 투광부(11)가 둘러싸여 있다. 또한, 투광부(11)와 제2 반투광부(14)는, 각각 상이한 차광부(12)의 패턴에 의해 둘러싸여 있다.

<4. 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법>

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법에 대해서, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법(제조 공정)은 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 준비 공정과, 차광막 패터닝 공정(레지스트 패터닝 공정, 차광막 에칭 공정)과, 제1 레지스트 제거 공정과, 반투광막 형성 공정과, 반투광막 패터닝 공정(레지스트막 형성 공정, 제1 레지스트 패턴 형성 공정, 제1 에칭 공정, 제2 레지스트 패턴 형성 공정, 제2 에칭 공정)과, 제2 레지스트 제거 공정을 포함한다. 이하, 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다.

[준비 공정]

먼저, 준비 공정에서는, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(15) 상에 차광막(16)이 형성됨과 함께, 차광막(16)의 표면에 레지스트막(18)이 형성된 레지스트가 부착된 포토마스크 블랭크(20)를 준비한다.

[차광막 패터닝 공정]

이어서, 차광막(16)을 패터닝하는 차광막 패터닝 공정을 행한다. 차광막 패터닝 공정에서는, 레지스트 패턴 형성 공정과, 차광막 에칭 공정을 순서대로 행한다.

(레지스트 패턴 형성 공정)

레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트막(18)을 묘화 및 현상함으로써, 투명 기판(15)의 차광막(16) 상에 레지스트 패턴(18p)을 형성한다.

(차광막 에칭 공정)

차광막 에칭 공정에서는, 도 5의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(18p)을 마스크로 하여 차광막(16)을 에칭함으로써, 투명 기판(15) 상에 차광막 패턴(16p)을 형성한다.

[제1 레지스트 제거 공정]

제1 레지스트 제거 공정에서는, 도 5의 (D)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(18p)을 제거(박리)한다.

[반투광막 형성 공정]

반투광막 형성 공정에서는, 도 5의 (E)에 도시한 바와 같이, 주표면에 차광막 패턴(16p)이 형성된 투명 기판(15) 상에 소정의 성막 방법에 의해 반투광막(17)을 형성한다.

[반투광막 패터닝 공정]

이어서, 반투광막(17)을 패터닝하는 반투광막 패터닝 공정을 행한다. 반투광막 패터닝 공정에서는, 레지스트막 형성 공정과, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 제1 에칭 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 공정을 순서대로 행한다. 또한, 반투광막 패터닝 공정에서는, 실질적으로 반투광막(17)만을 에칭한다.

(레지스트막 형성 공정)

레지스트막 형성 공정에서는, 도 5의 (F)에 도시한 바와 같이, 반투광막(17)이 형성된 투명 기판(15) 상에 반투광막(17)을 덮는 상태에서 레지스트막(19)을 형성한다.

여기까지의 공정에서는, 투광부(11)에 인접하는 차광부(12)에 대응하는 영역에 차광막 패턴(16p)을 남기도록 차광막(16)을 패터닝하는 이외에는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)

제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트막(19)을 묘화 및 현상함으로써 레지스트 패턴(19p)을 형성한다. 레지스트막(19)은 묘화 장치를 사용하여 묘화하는 데, 이 묘화에는 상기 제1 실시 형태에서 설명한 계조 묘화법을 적용한다. 이에 의해, 도시한 바와 같은 단차 형상을 갖는 레지스트 패턴(제1 레지스트 패턴)(19p)이 얻어진다.

여기서, 본 공정에서 레지스트막(19)을 묘화하는 경우와, 도 5의 (B)에 도시하는 공정에서 레지스트막(18)을 묘화하는 경우와의 사이에는, 얼라인먼트 어긋남을 발생할 가능성이 있다. 따라서, 이 얼라인먼트 어긋남을 발생할 가능성을 배제하기 위해서, 레지스트막(19)의 묘화에 적용하는 묘화 데이터에 사이징을 실시한다. 구체적으로는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 차광막(16)에 의해 규정되는 제2 반투광부(14)의 치수에 대하여 얼라인먼트 마진 α를 가미한 사이징을 묘화 데이터에 실시함으로써, 묘화해야 할 제2 잔막부(23)의 치수 L1을 제2 반투광부(14)가 되는 영역의 치수 L2보다도 크게 설정하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 최종적으로 얻고자 하는 전사용 패턴에 있어서, 투광부(11)와 제1 반투광부(13)가 인접하는 부분을 갖지 않기 때문에, 상기 제1 실시 형태에서 설명한 에칭 마진 β(도 3의 (A)를 참조)를 가미할 필요는 없다. 단, 투광부(11)에는 차광부(12)가 인접하고 있다. 따라서 본 실시 형태에서는, 차광막(16)에 의해 규정되는 투광부(11)의 치수에 대해서도, 얼라인먼트 마진 α를 가미한 사이징을 묘화 데이터에 실시함으로써, 묘화해야 할 개구부(21)의 치수 L6을 투광부(11)가 되는 영역의 치수 L7보다도 크게 설정하고 있다.

(제1 에칭 공정)

제1 에칭 공정에서는, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(19p)을 마스크로 하여 반투광막(17)을 에칭한다. 이에 의해, 상기 개구부(21)에서 노출되어 있는 반투광막(17)이 에칭에 의해 제거된다. 그 결과, 개구부(21)에서 투명 기판(15)이 노출된 상태로 된다.

본 실시 형태에서는, 반투광막(17)이 차광막(16)과 마찬가지로 Cr 함유막으로 되어 있기 때문에, 상기 차광막(16)의 에칭에 적용한 에칭제(에칭액)와 동일 성분의 것을 사용하여, 반투광막(17)을 습식 에칭할 수 있다. 이 공정에서도, 에칭 대상은 반투광막(17)만(단일막)이 된다. 이로 인해, 에칭의 소요 시간은, 반투광막(17)의 조성과 막 두께에 의존한다. 따라서, 에칭의 소요 시간은, 실험적으로 또는 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 둘 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 개구부(21)의 치수 L6에 얼라인먼트 마진 α를 가미하고 있다. 이로 인해, 개구부(21)에서는, 투명 기판(15) 상에 직접 적층된 반투광막(17)만이 아니라, 차광막(16) 상에 적층된 반투광막(17)의 일부도 에칭에 의해 제거된다. 따라서, 에칭 후에는 차광막(16)의 에지 부분 E2가 개구부(21)에 직접 노출된 상태로 된다. 이 에지 부분 E2의 영역은, 묘화 데이터의 사이징에 적용한 얼라인먼트 마진 α의 치수에 기초하여 형성된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 차광막(16)과 반투광막(17)이 모두 Cr을 함유하는 막으로 되어 있다. 이로 인해, 차광막(16)의 에지 부분 E2에서 차광막 재료가 에칭액에 접촉함으로써, 그 표면 부분이 약간 에칭되는 경우가 있다. 그러한 경우, 에지 부분 E2에서 차광막(16)의 표면이 약간 손상되거나, 그 막 두께가 약간 감소하거나 하는 경우가 있지만, 차광막(16)으로서의 차광 성능에는 영향을 주지 않는다. 또한, 차광막(16)의 표면이 에칭의 영향을 받을 경우에도, 그 막 두께의 감소량은, 에지 부분 E2 이외의 차광막(16)의 막 두께에 대하여 바람직하게는 1/5 이하이고, 보다 바람직하게는 1/1000 내지 1/10이며, 더욱 바람직하게는 1/100 내지 1/10이다.

따라서, 차광막(16)이 반투광막(17)의 에칭액에 의한 영향을 받는 경우에 있어서도, 차광막(16)이 에칭 제거되는 것이 아니고, 그 막 두께의 일부가 감소할 뿐이다. 즉, 에칭 제거의 대상으로 되는 것은 반투광막(17)만이다. 본 발명에서는, 이러한 에칭을 포함하여, 실질적으로 단일막의 에칭으로 한다. 이로 인해, 특허문헌 1에 채용되어 있는 2개의 막을 연속하여 에칭 제거하는 공정은, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 적용할 필요가 없다.

여기서, 대상막을 에칭에 의해 제거하는 데 필요로 하는 시간을 「에칭 소요 시간」이라고 정의하고, 차광막(16)의 에칭 소요 시간을 T1, 반투광막(17)(도 6의 (D)에 있어서 막 감소하기 전의 것)의 에칭 소요 시간을 T2로 한다. 이 경우, T1>T2이면 되고, 바람직하게는, T2/T1=1/4 내지 1/20이다. 이러한 경우에는, 상기 의 에지 부분 E2에서 차광막(16)의 표면이 일부 에칭되어도, 차광막(16)의 차광성을 보다 완전한 상태로 유지할 수 있다. 또한, 차광막(16)의 차광성의 유지라고 하는 관점에서는, 포토마스크 블랭크(20)에 있어서의 차광막(16)의 막 두께를, 반투광막(17)의 막 두께의 5배 내지 50배로 하는 것이 바람직하다. 또한, 차광부(12) 중, 상기의 에지 부분 E2의 차광성에 대해서는, 차광막(16)의 광학 농도(OD)가 에지 부분 E2에 있어서도 2.0 이상이며, 보다 바람직하게는 3.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.0 이상인 것이 좋다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

제2 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 도 6의 (C)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(19p)의 막 두께를 최표면으로부터 소정량만큼 감소시키는 처리(레지스트 막 감소 처리)를 행함으로써, 제2 레지스트 패턴이 되는 레지스트 패턴(19p')을 형성한다. 이에 의해, 제2 잔막부(23)에서는 레지스트가 제거되어서 개구되고, 이 개구 부분에 반투광막(17)(즉, 제2 반투광부(14)의 형성 영역)이 새롭게 노출된 상태로 된다.

(제2 에칭 공정)

제2 에칭 공정에서는, 도 6의 (D)에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 막 감소 처리에 의해 새롭게 노출된 반투광막(17)을 에칭하여, 반투광막(17)의 막 두께를 감소시키는 처리(반투광막 막 감소 처리)를 행한다. 반투광막 막 감소 처리에서는, 레지스트 패턴(19p')을 마스크로 하여, 상기 제1 실시 형태와 동일한 에칭제(에칭액)를 작용시킴으로써, 반투광막(17)의 막 두께를 감소시킨다. 그리고, 제2 반투광부(14)에 요구되는 광투과율로서의 원하는 값을 나타내는 막 감소량이 된 때에, 에칭을 정지한다. 그 때, 차광막(16)의 에지 부분 E1을 덮고 있는 반투광막(17)도 함께 막 감소된다. 이에 의해, 반투광막(17)은 본 공정에서 막 감소되지 않는 제1 반투광막(17a)과, 본 공정에서 막 감소되는 제2 반투광막(17b)으로 나누어진다. 또한, 제2 잔막부(23)였던 부분에는, 제2 반투광막(17b)에 의해 제2 반투광부(14)가 형성된다.

또한, 본 공정에 있어서는, 에지 부분 E2에 노출되어 있는 차광막(16)에 있어서도, 에칭액과 접촉하게 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 차광막(16)과 반투광막(17)이 모두, Cr을 함유하는 막이기 때문에, 동일한 에칭액에 의해 에칭의 작용을 받기 쉽다. 단, 본 공정은, 반투광막(17)을 에칭에 의해 제거하는 것이 아니고, 반투광막(17)의 막 두께를 감소시키는 공정이며, 에칭 시간은 근소하다. 이로 인해, 상기 도 6의 (B)의 제1 에칭 공정에서 받는 에칭의 영향과 합해도, 차광 성능에 대한 영향은 거의 없다.

[제2 레지스트 제거 공정]

제2 레지스트 제거 공정에서는, 도 6의 (E)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(19p')을 제거(박리)한다. 이에 의해, 제1 잔막부(22)였던 부분에는, 상기 반투광막 막 감소 처리로 막 감소되지 않은 제1 반투광막(17a)이 새롭게 노출된 상태로 된다. 또한, 제1 잔막부(22)였던 부분에는, 투명 기판(15)을 직접 덮는 제1 반투광막(17a)에 의해 제1 반투광부(13)가 형성된다.

이상의 공정에 의해, 투광부(11), 차광부(12), 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)를 포함하는 4계조의 전사용 패턴을 구비한 포토마스크(10)(도 4를 참조)가 완성된다.

이 포토마스크(10)가 갖는 전사용 패턴은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 이하의 구성을 구비하는 것이 된다.

즉, 전사용 패턴은, 투명 기판(15)이 노출되어서 이루어지는 투광부(11)와, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)에 의해 형성된 제1 반투광부(13)와, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)에 의해 형성된 제2 반투광부(14)와, 투명 기판(15) 상에 차광막(16)과 반투광막(17)이 이 순서로 적층되어 이루어지는 차광부(12)를 갖고, 차광막(16)과 반투광막(17)은 동일한 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 「투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)에 의해 형성된 제1 반투광부(13)」란, 투명 기판(15) 상에 제1 반투광막(17a)이 형성되고, 또한, 차광막(16)이 형성되어 있지 않은 제1 반투광부(13)를 의미한다. 마찬가지로, 「투명 기판(15) 상에 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)에 의해 형성된 제2 반투광부(14)」란, 투명 기판(15)에, 제1 반투광부(13)와 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 제1 반투광부(13)보다 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)이 형성되고, 게다가, 차광막(16)이 형성되어 있지 않은 제2 반투광부(14)를 의미한다.

단, 본 실시 형태에 있어서는, 투광부(11)와 제2 반투광부(14)의 각각이, 차광부(12)와 인접하고, 또한, 차광부(12)에 의해 둘러싸여 있는 점에서, 상기 제1 실시 형태와는 상이하다. 또한, 본 실시 형태의 포토마스크(10)가 갖는 전사용 패턴에 있어서는, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)가 서로 인접하는 인접부를 갖고 있지 않은 것이 바람직하다. 이 경우에는, 전사용 패턴 상에 존재하는 투광부(11), 차광부(12), 및 반투광부(13, 14)의 각각의 영역이, 모두 차광막 패터닝 공정에 의해 확정된다. 따라서, 차광막(16)의 패터닝과 반투광막(17)의 패터닝의 중첩(Overlay) 정밀도가 매우 높다는 이점이 있다.

또한, 차광부(12)와 제2 반투광부(14)가 인접하는 부분에 있어서, 차광막(16)의 에지 부분 E1에는, 제1 반투광막(17a)보다도 막 두께가 얇은 제2 반투광막(17b)이 적층되어 있고, 차광막(16)에 인접하는 제2 반투광부(14)에도, 상기 에지 부분 E1과 동일한 막 두께로 제2 반투광막(17b)이 적층되어 있다. 또한, 차광막(16)의 에지 부분 E1에 적층되어 있는 제2 반투광막(17b)의 치수 L5(도 6의 (D)를 참조)는 상술한 묘화 데이터의 사이징에 적용한 얼라인먼트 마진 α(도 6의 (A)를 참조)에 대응하는 치수가 된다.

한편, 투광부(11)에 인접하는 차광부(12)의 에지 부분 E2에 있어서는, 차광막(16) 상에 적층한 반투광막(17)이 제거되어, 차광막(16)이 노출되어 있다. 투광부(11)와 인접하는 차광부(12)의 에지 부분 E2에서는, 그 차광부(12)를 형성하는 차광막(16)의 막 두께가 일부 감소되어 있다. 이 점은, 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 에지 부분 E2의 차광막(16)의 표면은, 막 두께의 일부분이 에칭에 의해 상실되어 있어도 된다. 그 경우에도, 에지 부분 E2를 포함하는 차광막(16)의 광학 농도(OD)는 2.0 이상으로 유지되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 제2 반투광부(14)에 인접하는 차광부(12)의 패턴 구성상, 제2 반투광부(14)를 사이에 끼워서 선대칭의 위치이며, 제2 반투광부(14)를 개재하여 서로 대향하는 위치에 있는 2개의 패턴 부분의 패턴 폭(CD), 즉 W1 및 W2는, 묘화 데이터의 단계에서 동일 치수로 형성된다. 그리고, 상기 제조 공정의 설명으로부터도 명백해진 바와 같이, 차광부(12)의 영역은 차광막 패터닝 공정에 의해 획정하고 있다. 또한, 반투광막 패터닝 공정에 있어서는, 반투광막(17)만이 에칭의 대상으로 된다. 이로 인해, 차광막 패터닝 공정에서 획정한 차광부(12)의 패턴 폭 W1 및 W2는, 반투광막 패터닝 공정의 영향을 받지 않는다. 따라서, 피전사체 상에 있어서도, W1과 W2가 실질적으로 동등하고, 가령 그들 사이에 오차(차이)가 발생한다고 해도, |W1-W2|≤0.1㎛가 된다. 이 점은, 투광부(11)에 인접하는 차광부(12)의 패턴 폭 W3, W4에 대해서도 마찬가지이다.

<5. 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에 공통되는 사항>

계속해서, 상술한 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에 공통인 사항에 대하여 설명한다.

본 발명에 관한 4계조의 포토마스크(10)에 있어서, 제1 반투광부(13)는 제2 반투광부(14)보다도 노광광의 대표 파장에 대한 광투과율이 낮고, 그 차는, 예를 들어, 3 내지 15％로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 반투광부(13)의 광투과율은, 15 내지 60％, 제2 반투광부(14)의 광투과율은, 18 내지 75％로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에 있어서는, 모든 에칭 공정에 있어서, 실질적으로 단일의 막을 대상으로 에칭 제거를 실시한다. 이로 인해, 에칭 제거의 대상으로 되는 막의 저스트 에칭 시간에 기초하여 에칭 종점을 결정할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 종래의 기술에 서 볼 수 있었던, 에칭 종료 후에도 막의 단면이 에칭액에 노출되어, 사이드 에칭에 의한 CD 정밀도의 악화를 발생시키는 문제가 해소된다. 이로 인해, 본 발명은 고정밀도품의 포토마스크를 실현함에 있어서 매우 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크의 이점으로서, 제1 반투광부(13)를 형성하는 제1 반투광막(17a)과 제2 반투광부(14)를 형성하는 제2 반투광막(17b)은, 원래 동일한 성분의 반투광막(17)이다. 그로 인해, 동일한 성막 공정에 있어서 성막할 수 있다. 즉, 1회의 반투광막(17)의 성막에 의해, 광투과율이 상이한 2개의 반투광부(13, 14)를 형성할 수 있다. 그 경우, 성막 공정에서 막 두께 방향으로 조성 경사가 발생하는 경우에는, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)에 있어서, 조성비가 완전히 일치하지 않는 경우도 있지만, 본 발명에 따른 포토마스크는, 그러한 경우를 배제하는 것이 아니다.

환언하면, 본 발명에서는, 노광광 투과율이 상이한 2종류의 반투광부를 형성 할 때, 조성이 상이한 2종류의 반투광막을 성막할 필요가 없다. 또한, 본 발명에서는, 각각의 반투광부에 원하는 광투과율을 얻기 위해서, 반투광막을 적층(복수회에 걸쳐 성막)할 필요가 없다. 이로 인해, 원하는 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크 설계에 있어서, 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)의 광투과율을 자유롭게 설정할 수 있다. 또한, 목표로 하는 광투과율에 적합하게 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)를 정확하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 막의 사이드 에칭에 의한 치수 정밀도의 악화를 억제하여, 극히 정교하고 치밀한 패턴 치수를 갖고 전사용 패턴을 형성할 수 있다. 그 이유는, 에칭 공정에서의 에칭 시간에 대해서, 각각의 막의 저스트 에칭 시간을 기초로, 최적의 에칭 시간을 결정할 수 있기 때문이다. 또한, 반투광막(17)의 에칭 시간은 짧기 때문에, 면 내의 CD 변동을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 포토마스크(10)가 구비하는 전사용 패턴은, 제1 반투광부(13)와 제2 반투광부(14)가 서로 직접 인접하지 않고, 양자 간에 차광부(12)가 개재하고 있다. 또한, 투광부(11)와 제2 반투광부(14)가 서로 직접 인접하고 있지 않다. 이러한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크(10)를 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조하는 경우에는, 차광막 패터닝 공정에서 패터닝된 차광막(16)(차광막 패턴(16p))에 의해, 투광부(11), 차광부(12), 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)의 각 영역이 획정된다. 이로 인해, 복수회의 묘화에 의한 상대적인 얼라인먼트 어긋남의 영향을 받지 않는 것으로 할 수 있는 점에서 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 포토마스크(10)는 투광부(11), 차광부(12), 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)를 갖는, 4계조의 포토마스크이다. 물론, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 한에 있어서, 더욱 상이한 계조나, 위상 시프터 등을 구비한 포토마스크여도 된다. 또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 차광막(16), 제1 반투광막(17a), 제2 반투광막(17b) 이외의 막, 예를 들어, 광학막(반사 방지막이나 위상 시프트막 등)이나 기능막(에칭 마스크막, 에칭 스토퍼막 등)을 갖고 있어도 된다.

본 발명에 따른 포토마스크(10)의 용도에는 특별히 제한은 없지만, 본 발명은 예를 들어 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치의 제조용의 포토마스크에 있어서, 패턴 고집적화, 정세화를 도모함에 있어서 유리하게 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 전사용 패턴의 디자인에도 특별히 제한은 없다. 즉, 본 발명은 상기 도 1 및 도 4에 예시하는 홀 패턴 이외에도, 예를 들어 도트 패턴, 라인·앤드·스페이스·패턴 등에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 포토마스크는 CD 정밀도가 매우 양호한 점에서, 본 발명은 예를 들어, 전사용 패턴에 포함되는 최소 패턴의 선 폭(CD)이 3㎛ 이하인 포토마스크 제조에 적용하기에 유리하고, 나아가, 최소 패턴의 선 폭이 2.5㎛ 미만, 보다 선단품으로서는, 2㎛ 미만의 것에도 적용 가능하다. 또한, 최소 패턴의 선 폭은 통상 0.5㎛ 이상이다.

<6. 표시 장치의 제조 방법>

이어서, 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 포토마스크의 용도에는 전술한 바와 같이 제한은 없다. 또한, 본 발명에 따른 포토마스크는, 특히, 복수의 레이어를 적층하여 구성되는 표시 장치용 기판에 있어서, 1매의 마스크로 복수의 레이어의 패터닝을 가능하게 하는, 다계조의 포토마스크에 유리하게 적용할 수 있다.

그 경우, 본 발명의 표시 장치 제조 방법은, 다음 2가지의 공정을 포함하는 것이 된다. 즉, 상술한 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어지는 포토마스크, 또는 본 발명의 포토마스크를 준비하는 공정과, 준비한 포토마스크에 노광 장치를 사용하여 노광광을 조사함으로써, 그 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하고, 또한 그 밖의 필요한 여러가지 공정을 거침으로써 표시 장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 포토마스크는, 적어도 투광부(11), 차광부(12), 제1 반투광부(13) 및 제2 반투광부(14)를 포함하는 4계조, 또는 그 이상의 다계조 포토마스크이기 때문에, 예를 들어 이들의 1매의 사용에 의해 2개의 레이어의 패터닝이 가능하다. 이로 인해, 예를 들어, 본 발명의 포토마스크를 액정 표시 장치의 제조 방법에 적용하면, 블랙 매트릭스 형성용의 패턴과, 메인 및 서브포토스페이서용의 패턴을, 1매의 포토마스크의 사용에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토마스크를 이용하는 것은, 표시 장치의 생산 효율을 높이거나 비용을 저감하거나 하는 점에서 장점이 크다.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 액정 표시 장치(LCD)용, 또는 평면형 표시 장치(FPD)용 등으로서 알려지는 노광 장치를 사용하여 노광할 수 있다. 그 경우의 노광 장치로서는, 예를 들어, i선, h선, 및 g선을 포함하는 노광광을 사용하고, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.15, 코히런트 팩터(σ)가 0.7 내지 0.9 정도의 등배 광학계를 갖는, 등배 노광의 프로젝션 노광 장치를 사용할 수 있다. 노광에는 통상 조명(제로차광이 포토마스크에 수직으로 입사하는 조명)이 적용되어도 되고, 윤대 조명 등 소위 변형 조명이 적용되어도 된다. 물론, 이외에도, 예를 들어, 프록시미티 노광용의 포토 마스크로서 사용할 수도 있다.

또한, 다계조의 포토마스크 사용은, 표시 장치 등의 디바이스의 제조에 필요한 포토마스크의 매수를 저감하고, 이에 의해 표시 장치 등의 디바이스를 저비용으로 제조할 수 있는 것이 이점인데, 본 발명에서는, 이러한 이점 외에, 다음과 같은 이점도 있다.

본 발명에서는, 4계조의 전사용 패턴을 형성하기 위한 묘화 횟수가 2회만이며, 묘화 장치의 점유 시간이 작고, 단납기로 생산할 수 있다는, 비용 장점이 더해진다. 즉, 본 발명의 포토마스크는, 2회의 묘화와 현상 공정만에 의해 형성된 피 습식 에칭 단면에 의해, 각 영역이 확정되어 있다. 이 조건 하에서, 얼라인먼트 어긋남이 없는 이상적인 포토마스크를 제조할 수 있는 점은, 산업상 큰 의의가 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 포토마스크는, 4계조의 전사용 패턴을 구비하는 것에 한하지 않고, 4계조보다도 많은 다계조의 전사용 패턴을 구비하는 것도 포함한다. 예를 들어, 추가로 다른 반투광막을 사용한 것, 또는, 노광 시에 해상 불가능한 미세 패턴을 사용함으로써, 중간조로 한 것 등에 있어서도, 본 발명의 효과를 전부 또는 일부 발휘하는 한에 있어서, 본 발명으로부터 배제되지 않는다.

10: 포토마스크
11: 투광부
12: 차광부
13: 제1 반투광부
14: 제2 반투광부
15: 투명 기판
16: 차광막
17: 반투광막
18: 레지스트막
19: 레지스트막
20: 포토마스크 블랭크

Claims (21)

1. 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하고, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 광투과율이 서로 다른 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판 상에 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 준비 공정과,
   상기 차광막을 패터닝하여 차광부를 형성하는 차광막 패터닝 공정과,
   상기 패터닝된 차광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는 반투광막 형성 공정과,
   상기 반투광막을 패터닝함으로써, 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성된 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 상에, 상기 제1 반투광부에 있어서의 상기 반투광막보다도 막 두께가 감소된 반투광막이 형성된 제2 반투광부와, 상기 투명 기판이 노출되는 투광부를 형성하는 반투광막 패터닝 공정을 갖고,
   상기 반투광막 형성 공정에서는, 상기 차광막과 같은 에칭제에 의해 에칭되는 재료로 상기 반투광막을 형성하고,
   상기 반투광막 패터닝 공정에서는, 상기 반투광막만을 에칭하는
   것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 반투광막 형성 공정에 있어서는, 상기 패터닝된 차광막 상에, 다른 막을 개재하지 않고, 반투광막을 형성하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
3. 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하고, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 광투과율이 서로 다른 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
   상기 투명 기판 상에 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 준비 공정과,
   상기 차광막을 패터닝하는 차광막 패터닝 공정과,
   상기 패터닝된 차광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투광막을 형성하는 반투광막 형성 공정과,
   상기 반투광막 상에 레지스트막을 형성한 후, 상기 레지스트막을 묘화 및 현상함으로써, 레지스트가 제거된 개구부, 레지스트가 잔존하는 제1 잔막부, 및 상기 제1 잔막부보다도 레지스트가 얇게 잔존하는 제2 잔막부를 갖는 제1 레지스트 패턴이며, 상기 개구부가 상기 투광부의 영역에 대응하고, 상기 제1 잔막부가 상기 차광부 및 제1 반투광부의 영역에 대응하고, 상기 제2 잔막부가 상기 제2 반투광부에 대응하는 제1 레지스트 패턴을 형성하는 제1 레지스트 패턴 형성 공정과,
   상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 개구부에 노출되는 상기 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
   상기 제1 레지스트 패턴의 막 두께를 감소시킴으로써, 상기 제2 잔막부에 대응하는 영역에서 상기 반투광막이 새롭게 노출되는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 제2 레지스트 패턴 형성 공정과,
   상기 새롭게 노출된 부분의 상기 반투광막을 에칭하여, 상기 반투광막의 막 두께를 감소시키는 제2 에칭 공정
   을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 반투광막은, 상기 차광막과 같은 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 제1 에칭 공정의 에칭 레이트를 R1, 상기 제2 에칭 공정의 에칭 레이트를 R2로 할 때, R1>R2의 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 상기 제2 반투광부가 되는 영역의 치수에 대하여,
   얼라인먼트 마진을 기초로 한 사이징을 실시한 묘화 데이터를 사용하여, 상기 레지스트막을 묘화하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부와 상기 차광부가 인접하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸이는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투광부와 인접하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 반투광부는, 상기 차광부와 인접하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
12. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 포토마스크를 준비하는 공정과,
    노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 노광광을 조사하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
13. 투명 기판 상에, 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어서 얻어진, 적어도 4계조의 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크로서,
    상기 전사용 패턴은,
    상기 투명 기판이 노출되어서 이루어지는 투광부와,
    상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와,
    상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막과 동일한 성분의 반투광막이며, 또한, 상기 제1 반투광부보다 막 두께가 얇은 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부와,
    상기 투명 기판 상에 상기 차광막과 상기 반투광막이 이 순서로, 직접 적층되어 이루어지는 차광부를 갖고,
    상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하는
    것을 특징으로 하는, 포토마스크.
14. 제13항에 있어서, 상기 차광부는, 상기 제2 반투광부와 인접하는 부분을 가짐과 함께,
    상기 차광부의, 상기 제2 반투광부와 인접하는 에지 부분에는, 상기 차광막 상에, 상기 제1 반투광부보다 막 두께가 얇은 반투광막이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
15. 제13항에 있어서, 상기 전사용 패턴은, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부가 인접부를 갖고 있지 않은 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
16. 제13항에 있어서, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
17. 제13항에 있어서, 상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 제2 반투광부는, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸임과 함께, 상기 제2 반투광부에 대하여 대향하는 위치에 있는 상기 차광부의 폭을 각각 W1(㎛), W2(㎛)로 할 때에, 상기 W1과 상기 W2의 차이가 0.1(㎛) 이하인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
18. 제13항에 있어서, 상기 차광부는, 상기 투광부와 인접하는 부분을 가짐과 함께,
    상기 차광부의, 상기 투광부와 인접하는 에지 부분에서 상기 차광막의 막 두께가 일부 감소되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
19. 제13항에 있어서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막만이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 반투광부보다 막 두께가 얇은 상기 반투광막만이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
20. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
    노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크에 노광광을 조사하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는,
    표시 장치의 제조 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크에 노광광을 조사하는 경우에, i선, h선 및 g선을 포함하는 파장 영역의 노광광을 적용하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.

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