KR101895122B1

KR101895122B1 - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR101895122B1
Application number: KR1020160119299A
Authority: KR
Inventors: 고이찌로 요시다; 태훈 김; 석훈 이
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-26
Filing date: 2016-09-19
Publication date: 2018-09-04
Also published as: CN113219782A; TWI635355B; KR20180099601A; JP6726553B2; CN106814534B; KR20170037820A; KR102413012B1; JP7276778B2; TW201725444A; CN106814534A; JP2020154338A; JP2017062462A

Abstract

본 발명의 과제는 보다 미세하고, 보다 높은 CD 정밀도, 투과율 정밀도를 겸비하는 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.
투명 기판 위에 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법이다. 투명 기판 위에 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막을 형성한 포토마스크 블랭크스를 준비하는 공정, 제1 박막을 에칭함으로써 제1 박막 패턴을 형성하는 제1 패터닝 공정, 제1 박막 패턴이 형성된 투명 기판 위에 제2 박막을 형성하고, 제2 박막을 에칭함으로써 제2 박막 패턴을 형성하는 제2 패터닝 공정을 포함한다. 상기 제2 패터닝 공정에 있어서는 상기 제2 박막만을 에칭한다.

Description

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

본 발명은 액정 패널이나 유기 EL 패널로 대표되는 표시 장치의 제조에 유용한 다계조의 포토마스크 및 그 제조 방법 및 당해 다계조의 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 액정 패널이나 유기 EL 패널로 대표되는 표시 장치에는 한층 더 미세화가 요구되고 있고, 이들을 제조하기 위한 포토마스크 패턴에 있어서도, 미세화 경향이 현저해지고 있다. 특히, 표시 장치의 미세화가 요망되는 이유는 화소 밀도의 증가, 디스플레이의 밝기의 향상, 반응 속도의 향상 등의 화상 품질의 고도화뿐만 아니라, 에너지 절약의 관점에서도, 유리한 점이 있는 것에 관계되어 있다. 또한, 이와 같은 미세화의 동향과 함께, 포토마스크에 대한 품질 요구도 높아지고 있다.

종래, 투명 기판 위에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어 이루어지는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크(그레이톤 마스크)가 알려져 있다. 이 다계조 포토마스크는 표시 장치 등의 제조에 있어서 유용하게 사용된다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 하프톤 막 타입의 그레이톤 마스크 및 그 제조 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-257712호 공보

이 다계조 포토마스크란, 전사용 패턴에 차광부, 투광부 및 반투광부 등, 광투과율이 다른 3개 이상의 부분을 갖고, 이에 의해, 피전사체 위에, 복수의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 형성하려고 하는 것이다. 이 레지스트 패턴은 피전사체 위에 형성된 박막을 가공하기 위한 에칭 마스크로서 이용되는 경우가 있다. 이 경우, 제1 에칭에 이어서, 레지스트 패턴을 막 감소하여 제2 에칭을 함으로써, 레지스트 패턴은 제1 에칭과 제2 에칭에서 다른 형상의 에칭 마스크로서 기능한다. 이러한 점에서, 다계조 포토마스크는 복수매의 포토마스크에 상당하는 기능을 갖는 포토마스크라고도 할 수 있다. 이로 인해, 주로 표시 장치의 제조에 필요한 포토마스크의 매수를 저감할 수 있는 것으로서, 생산 효율 향상에 기여하고 있다.

상기 다계조 포토마스크는 차광부, 투광부 외에, 노광광을 일부 투과하는 반투광막을 사용한 반투광부를 갖는다. 이 반투광부에 있어서의 광투과율이나 투과광에 대한 위상 특성 등을 적절히 제어함으로써, 피전사체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 부분적인 두께나, 그 단면 형상 등을 변화시킬 수 있다.

또한, 상기 특허문헌 1의 다계조 포토마스크는 패터닝이 실시된 복수의 막(차광막이나, 반투광막 등)이 적층되어 이루어지는 전사용 패턴을 갖는다. 이와 같은 다계조 포토마스크에서는 노광 시에 사용하는 광에 대한 원하는 투과율이나 위상 특성을 설정하고, 이것에 적합한 막재료나 막 두께를 선택하여, 성막 조건을 조정함으로써, 원하는 광특성을 갖는 다계조 포토마스크를 설계할 수 있는 이점이 있다.

여기서, 종래 기술인 특허문헌 1에 기재된 방법을 설명한다.

특허문헌 1에 기재된 방법에서는 도 3에 기재된 공정에 의해, 도 3의 (i)에 나타내는 그레이톤 마스크(200)를 제조한다. 구체적으로는, 먼저, 투명 기판(101) 위에 차광막(102)을 형성하고, 그 위에 포지티브형 레지스트를 도포하여 레지스트막(103)을 형성한 포토마스크 블랭크(100)를 준비한다[도 3의 (a) 참조].

그리고 이것에, 레이저 묘화기 등을 사용하여 묘화하여(제1 묘화), 현상한다. 이에 의해, 반투광부를 형성하는 영역(도 3의 A 영역)에서는 레지스트막이 제거된다. 그 결과, 차광부를 형성하는 영역(도 3의 B 영역) 및 투광부를 형성하는 영역(도 3의 C 영역)에는 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(103a)이 형성된다[도 3의 (b) 참조].

이어서, 형성된 레지스트 패턴(103a)을 마스크로 하고, 차광막(102)을 에칭(제1 에칭)하여, 차광부(B 영역) 및 투광부(C 영역)에 대응하는 영역에 차광막 패턴(102a)을 형성한다[도 3의 (c) 참조]. 그리고, 레지스트 패턴(103a)을 제거한다[도 3의 (d) 참조].

이상 설명한 1회째의 포토리소그래피 공정에 의해, 반투광부에 대응하는 영역(A 영역)이 획정된다.

이어서, 이상에 의해 얻어진 차광막 패턴 부착 기판의 전체면에 반투광막(104)을 성막한다[도 3의 (e) 참조]. 이에 의해, A 영역의 반투광부가 형성된다.

또한, 반투광막(104)의 전체면에 포지티브형 레지스트를 도포하여 레지스트막(105)을 형성하여[도 3의 (f) 참조], 묘화를 행한다(제2 묘화). 현상 후에, 투광부(C 영역)에서는 레지스트막(105)이 제거되고, 차광부(B 영역) 및 반투광부(A 영역)에 레지스트막이 잔존하는 레지스트 패턴(105a)이 형성된다[도 3의 (g) 참조].

이것을 마스크로 하여, 투광부가 되는 C 영역의 반투광막(104)과 차광막 패턴(102a)을 에칭(제2 에칭)하여 제거한다[도 3의 (h) 참조]. 여기서, 반투광막과 차광막의 에칭 특성이 동일하거나 또는 근사한 것으로 함으로써, 연속적으로 에칭이 가능하다. 그리고, 상기 제2 에칭 후, 레지스트 패턴(105a)을 제거하여 그레이톤 마스크(200)가 완성된다[도 3의 (i) 참조].

이상 설명한 방법에 의해, 2회의 리소그래피 공정(묘화, 현상, 에칭)에 의해, 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어, 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖는 그레이톤 마스크가 제조된다.

그런데, 액정이나 유기 EL을 탑재한 표시 장치에 있어서는, 화상의 밝기, 선예성, 반응 속도, 소비 전력의 저감, 또한 비용 절감 등, 많은 면에서 점점 기술의 개량이 요구되고 있다. 이와 같은 상황 하에서, 이들 표시 장치를 제조하기 위한 포토마스크에도 종래 이상으로 미세한 패턴을 정교하고 치밀하게 형성하는 것뿐만 아니라, 저비용으로 피전사체(패널 기판 등)에 패턴을 전사할 수 있는 기능이 요구되고 있다. 또한, 필요해지는 전사용 패턴의 디자인도 다양화되고, 복잡화되고 있다.

이러한 상황 하에서, 본 발명자들의 검토에 의해, 이하의 새로운 과제가 발견되었다.

상기의 특허문헌 1의 공정에 의하면, 제2 에칭에서, 반투광막과 차광막의 2개의 막을 연속해서 1공정에서 에칭 제거하고 있다[도 3의 (h) 참조]. 여기서, 예를 들어 차광막이 크롬을 주성분으로 하는 막이고, 반투광막이 크롬 화합물을 포함하는 것으로 한다. 또한, 전자의 차광막의 에칭 필요 시간을 X(예를 들어, 50초), 후자의 반투광막의 에칭 필요 시간을 Y(예를 들어, 10초)로 한다. 이 경우, 제2 에칭에서는 X＋Y의 에칭 시간(예를 들어, 60초)이 필요해지고, 차광막 또는 반투광막의 단일막을 에칭하는 경우에 비해 장시간이 된다.

또한, 여기서 에칭 방법으로서는, 습식 에칭이 적용된다. 습식 에칭은 표시 장치 제조용 포토마스크에는 매우 유리하게 적용할 수 있기 때문이다. 이는, 비교적 대면적(한 변이 예를 들어, 300㎜ 이상)이고, 다양한 사이즈의 기판이 존재하는 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서, 습식 에칭은 진공 장치를 필수로 하는 건식 에칭에 비해, 설비적으로도 효율적으로도 매우 유리하기 때문이다.

또한, 습식 에칭은 등방 에칭의 성질이 강하고, 피에칭막의 깊이 방향뿐만 아니라, 피에칭막면과 평행한 방향으로도 에칭(사이드 에칭)이 진행된다. 일반적으로, 에칭 시간이 길게 필요한 경우에는, 에칭량의 면 내 편차가 확대되는 경향이 있으므로, 습식 에칭의 시간이 길어짐에 따라, 사이드 에칭량이 증가하고, 그 양의 면 내에 있어서의 편차도 증가한다. 이로 인해, 상기의 제2 에칭에서, 반투광막과 차광막의 2개의 막을 연속해서 1공정에서 에칭 제거하는 경우, 형성되는 전사용 패턴의 선 폭 또는 치수(CD: Critical Dimension, 이하 패턴의 선 폭 또는 치수의 의미로 사용함) 정밀도가 열화되기 쉽다. 즉, 상기 X＋Y(초)를 필요로 하는 제2 에칭에는 이 점에 있어서 문제가 있다. 또한, 에칭 시간의 길이에 수반하여, 에칭제의 사용량도 증가하고, 중금속을 포함하는 폐액 처리의 부담도 증가한다.

또한, 전사용 패턴의 디자인이 복잡화되거나, 미세 치수(CD)의 패턴이 있는 경우에는, 이하와 같은 문제가 더 발생할 가능성에, 본 발명자들은 착안하였다.

상기 특허문헌 1의 방법을 나타낸 도 3의 (i)에서는 반투광부와 차광부가 인접하는 부분을 포함하는 패턴이 형성되어 있지만, 이러한 패턴 외에, 최근의 표시 장치 제조용의 포토마스크의 전사용 패턴에는 보다 복잡한 것이 포함된다. 예를 들어, 상기한 인접 부분에 더하여 투광부와 반투광부가 인접하는 부분을 갖는 전사용 패턴 등의 요구가 있다.

따라서 예를 들어, 상기 도 3에 나타낸 전사용 패턴에, 또한 투광부와 반투광부가 인접하는 부분이 있는 경우를 생각한다[도 4의 (i) 참조]. 또한, 도 4의 (f) 내지 (i)의 공정(제2 포토리소그래피 공정)은 도 3의 (f) 내지 (i)에 각각 대응한다.

여기서, 제2 에칭을 나타내는 도 4의 (h)의 스텝에서는 전술한 도 3의 (h)의 스텝과 마찬가지로, 반투광막(104)과 차광막 패턴(102a)을, 연속적으로 에칭 제거하는 부분(N)이 존재한다. 이로 인해, 에칭 깊이가 큰 것에 유래하여 에칭 시간이 길어지고, 또한 에칭 깊이에 따라, 사이드 에칭량도 커진다. 그 결과, 형성되는 패턴 치수(CD)에 차이가 생기기 쉽고, 또한 면 내의 CD 에러의 분포도 커지기 쉽다[도 4의 (h') 참조].

또한, 도 4의 (h)의 스텝에서는 상기의 반투광막(104)과 차광막 패턴(102a)을 연속해서 에칭 제거하는 부분(N)과, 반투광막(104)만이 에칭 제거되는 부분(K)이 발생한다. 이때, 제2 에칭의 필요 시간의 설정이 곤란해진다. 왜냐하면, 후자인 (K)의 부분에 T(초)의 에칭 시간을 필요로 할 때, 전자인 N의 부분에서는 T＋α(초)에 상당하는 에칭 시간이 필요해진다.

이로 인해, 도 4의 (h)의 스텝에서는, 실제로는 N의 부분의 에칭이 종료될 때, K의 부분에서는 에칭이 과잉으로 진행되고, 레지스트 패턴(105a) 아래의 반투광막(104)에 사이드 에칭이 진행된다[도 4의 (h') 참조]. 그리고, 이 결과, 형성된 반투광막 패턴(104a)의 치수는 레지스트 패턴(105a)의 치수에 대해, K의 부분에 있어서, W(㎛) 작아져, 패턴 치수(CD)에 차이가 생겨 버리고, 면 내의 CD 에러의 분포도 커지기 쉽다[도 4의 (i') 참조].

또한, 이와 같은 다계조 포토마스크에 사용하는 반투광막은 광투과율의 관리가 매우 중요한바, 도 3의 종래 기술의 방법에서는, 반투광막이 성막될 때에는, 이미 투명 기판 위에 차광막을 포함하는 패턴이 존재한다. 그로 인해, 성막된 반투광막의 광투과율의 측정은 용이하지 않다. 특히, 표시 장치 제조용의 포토마스크는 면적이 크기 때문에(예를 들어, 한 변 300㎜ 이상의 사각형), 성막에도 대형의 장치(스퍼터 장치 등)를 사용하지만, 성막 재료를 면 내 균일하게 퇴적하는 데에도 곤란이 있다. 예를 들어, 스퍼터링 타겟과의 상대 위치 등에 의해, 면 내에 막 두께의 분포가 발생하는 경우가 있다. 이 막 두께는 정확하게 측정하여, 이 경향을 정확하게 파악하면, 후술하는 본 발명의 제조 방법에 있어서의 제2 에칭(차광막의 패터닝)에 의해, 영향을 상쇄하는 것도 가능하다고 생각된다. 그러나, 도 3에 기재된 종래 기술의 방법에서는 면 내의 각 위치에 있어서의 반투광막의 투과율을 정확하게 측정하는 것이 곤란하다는 과제가 있다.

따라서, 도 3의 종래 기술의 방법에서는 보다 미세하고, 보다 높은 CD 정밀도, 투과율 정밀도를 겸비하는 다계조 포토마스크를 제조하려고 하는 경우에는 과제가 남는 것을 알 수 있었다.

따라서, 본 발명은 보다 미세하고, 보다 높은 CD 정밀도, 투과율 정밀도를 겸비하는 다계조 포토마스크를 제조할 수 있는 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 당해 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 이하의 구성을 갖는 발명에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는 데 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.

(구성 1)

투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법이며, 상기 투명 기판 위에, 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막을 형성한 포토마스크 블랭크스를 준비하는 공정과, 상기 제1 박막을 에칭함으로써, 제1 박막 패턴을 형성하는 제1 패터닝 공정과, 상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에 제2 박막을 형성하고, 상기 제2 박막을 에칭함으로써, 제2 박막 패턴을 형성하는 제2 패터닝 공정을 포함하고, 상기 제2 패터닝 공정에 있어서는, 상기 제2 박막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.

(구성 2)

상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 갖고, 상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 3)

상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 대해, 내성을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 4)

상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 5)

상기 제1 패터닝 공정 후, 상기 제2 박막을 형성하기 전에, 상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에, 에칭 스토퍼막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 4에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 6)

상기 제2 패터닝 공정 후, 상기 투광부, 또는 상기 투광부와 상기 제1 투과 제어부의 상기 에칭 스토퍼막을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 5에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 7)

상기 제1 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 8)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 9)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키고, 또한 상기 제1 투과 제어부의 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 10)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 11)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 12)

상기 제2 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 13)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 14)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤80을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 15)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150<φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 16)

상기 제2 박막은 차광막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 11 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 17)

상기 제2 박막의 표면 부분에는 광의 반사를 저감하는 반사 저감층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 16에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 18)

상기 포토마스크 블랭크스는 상기 제1 박막 위에 추가 구성막과 레지스트막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 17 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 19)

상기 추가 구성막과 상기 레지스트막의 밀착성은 상기 제1 박막과 상기 레지스트막의 밀착성보다도 높은 것을 특징으로 하는 구성 18에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 20)

상기 제1 패터닝 공정 전에, 상기 추가 구성막을 에칭하여 추가 구성막 패턴을 형성하는 예비 패터닝 공정을 갖고, 상기 제1 패터닝 공정에서는 상기 추가 구성막 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 박막을 에칭하는 것을 특징으로 하는 구성 18 또는 19에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 21)

상기 제1 패터닝 공정 후, 상기 제2 패터닝 공정 전에, 상기 추가 구성막 패턴을 제거하는 것을 특징으로 하는 구성 20에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 22)

투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하고, 상기 제1 투과 제어부와 상기 제2 투과 제어부가 인접하는 인접부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법이며, 상기 투명 기판 위에, 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막을 형성한 포토마스크 블랭크스를 준비하는 공정과, 상기 제1 투과 제어부가 되는 영역에 제1 레지스트 패턴을 형성하여, 상기 제1 박막을 에칭함으로써, 제1 박막 패턴을 형성하는 제1 패터닝 공정과, 상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에 제2 박막을 형성하는 성막 공정과, 상기 제2 투과 제어부가 되는 영역에 제2 레지스트 패턴을 형성하여, 상기 제2 박막을 에칭함으로써, 제2 박막 패턴을 형성하는 제2 패터닝 공정을 포함하고, 상기 제2 패터닝 공정에 있어서는, 상기 인접부에 있어서, 상기 제2 레지스트 패턴이 상기 제1 박막 패턴과 적층되는 적층 부분이 형성되고, 상기 제2 레지스트 패턴을 사용하여, 상기 제2 박막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.

(구성 23)

상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 포함하고, 상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 22에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 24)

상기 적층 부분의 폭 M1은 0.5 내지 2㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 구성 22 또는 23에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

(구성 25)

투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크이며, 상기 전사용 패턴은 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막과, 제2 박막을 포함하고, 상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에 상기 제2 박막이 형성되지 않고, 상기 제1 박막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에 적어도 상기 제2 박막이 형성되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부와 상기 제2 투과 제어부의 경계는 상기 제1 박막의 피에칭 단면이 형성되지 않고, 상기 제2 박막의 피에칭 단면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.

(구성 26)

상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 갖고, 상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 25에 기재된 포토마스크.

(구성 27)

상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 대해, 내성을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 25 또는 26에 기재된 포토마스크.

(구성 28)

상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하고, 또한 상기 제2 투과 제어부는 에칭 스토퍼막과 상기 제2 박막이 이 순서대로 적층되어 있는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 25 또는 26에 기재된 포토마스크.

(구성 29)

상기 제2 투과 제어부의, 상기 제1 투과 제어부에 인접하는 에지 부분에는 상기 제1 박막과 상기 제2 박막의 적층 부분이 있는 것을 특징으로 하는 구성 25 내지 28 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 30)

상기 적층 부분의 폭 M2는 0.5 내지 2㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 구성 29에 기재된 포토마스크.

(구성 31)

상기 제1 박막이 반투광막, 상기 제2 박막이 차광막인 것을 특징으로 하는 구성 25 내지 30 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 32)

투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크이며, 상기 전사용 패턴은 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막을 포함하는 제1 박막 패턴과, 제2 박막을 포함하는 제2 박막 패턴을 포함하고, 상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제1 박막 패턴만이 형성된 부분을 갖고, 상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 박막 패턴만이 형성된 부분을 갖고, 상기 제1 투과 제어부와 상기 제2 투과 제어부에 끼워진, 상기 제1 박막 패턴과 상기 제2 박막 패턴이 적층되는 적층 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.

(구성 33)

상기 적층 부분의 폭 M2는 0.5 내지 2㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 구성 32에 기재된 포토마스크.

(구성 34)

상기 제1 박막 패턴 및 상기 제2 박막 패턴의 에지는 상기 제1 박막 및 상기 제2 박막의 피습식 에칭 단면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 구성 32 또는 33에 기재된 포토마스크.

(구성 35)

상기 제1 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 34 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 36)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 34 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 37)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 34 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 38)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 34 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 39)

상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 34 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 40)

상기 제2 박막은 차광막인 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 39 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 41)

상기 제2 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 39 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 42)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 39 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 43)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤80을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 39 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 44)

상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150<φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 구성 32 내지 39 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 45)

상기 전사용 패턴이 표시 장치 제조용의 패턴인 것을 특징으로 하는 구성 25 내지 44 중 어느 하나에 기재된 포토마스크.

(구성 46)

구성 25 내지 44 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 제1 박막, 제2 박막의 각각의 에칭 공정에 있어서, 각각의 막만을 에칭하기 때문에, 적층된 복수 막을 연속해서 에칭하는 경우에 비해, 에칭 시간의 설정이 짧기 때문에, 사이드 에칭에 의한 패턴 치수(CD) 변동을 저감할 수 있다. 특히, 모든 에칭 공정에서, 각각 단일의 막을 에칭하면, 에칭 소요 시간은 미리 막질과 막 두께에 의해 산출된 것을 적용할 수 있으므로, 사이드 에칭에 의한 치수 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 포토마스크의 구성을 채용하면, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부의 광학 특성(예를 들어, 투과율)의 설계나 관리가 보다 간편하고, 정확하므로, 고정밀로 에너지 절약을 실현하는 고스펙의 표시 장치의 제조에는 큰 의의가 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 보다 미세하고, 보다 높은 CD 정밀도, 광학 물성(투과율 등) 정밀도를 겸비하는 포토마스크를 제조할 수 있는 포토마스크의 제조 방법 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 당해 포토마스크를 사용하여 표시 장치를 제조함으로써, 고정밀로 에너지 절약을 실현하는 고스펙의 표시 장치 제조가 가능하다.

도 1은 본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법의 제1 실시 형태의 공정을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법의 제2 실시 형태의 공정을 나타내는 도면.
도 3는 선행 문헌에 개시된 종래의 포토마스크 제조 공정을 나타내는 도면.
도 4는 종래 기술의 과제를 설명하기 위한 종래의 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 참고도.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 상세하게 설명한다.

[제1 실시 형태]

본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법은 상기 구성 1에 있는 바와 같이, 투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법이며, 상기 투명 기판 위에, 소정의 노광광 투과율을 갖는 제1 박막을 형성한 포토마스크 블랭크스를 준비하는 공정과, 상기 제1 박막을 에칭함으로써, 제1 박막 패턴을 형성하는 제1 패터닝 공정과, 상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에 제2 박막을 형성하고, 상기 제2 박막을 에칭함으로써, 제2 박막 패턴을 형성하는 제2 패터닝 공정을 포함하고, 상기 제2 패터닝 공정에 있어서는, 상기 제2 박막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하에 설명하는 제1 실시 형태에서는, 상기의 제1 투과 제어부는 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 제2 투과 제어부를 차광부로 한다. 그리고, 상기의 제1 박막을 반투광막, 제2 박막을 차광막으로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법의 제1 실시 형태의 공정을 나타내는 도면이다.

이하, 각 공정에 대해 순서대로 설명한다.

먼저, 투명 기판(1) 위에, 소정의 노광광 투과율을 갖는 반투광막(2)을 형성한 포토마스크 블랭크스(반투광막 부착 기판)(10)를 준비한다[도 1의 (a) 참조]

여기서, 상기 투명 기판(1)으로서는, 석영 유리 등을 포함하는 투명 재료를 평탄하고 또한 평활하게 연마한 것을 사용한다. 표시 장치 제조용의 포토마스크에 사용하는 투명 기판으로서는, 주표면이 한 변 300㎜ 이상인 사각형이며, 두께가 5 내지 13㎜인 것이 바람직하다.

이 투명 기판(1)의 한쪽의 주표면에는 스퍼터법 등의 공지된 성막 수단에 의해, 반투광막(2)을 성막한다. 이 반투광막(2)은 포토마스크를 노광할 때에 사용하는 노광광에 대해, 원하는 투과율을 갖도록, 미리 그 재료와 막 두께를 결정해 둘 수 있다.

상기 노광광으로서는, 예를 들어 액정용 노광 장치 등이 갖는, i선, h선 및 g선을 포함하는 광원을 사용할 수 있다. 따라서, 투과율의 기준은 이들 파장 영역의 광에 대한 것으로 할 수 있고, 일반적으로는, 이들에 포함되는 대표 파장(여기서는 i선으로 함)에 대한 수치로서 표기할 수 있다.

그리고, 상기 반투광막(2)의 광투과율 Tf는 i선에 대해, 5 내지 60％(투명 기판을 100％로 함)인 것이 바람직하다. 또한, 10 내지 40％인 것이 바람직하다.

여기서, Tf란, 상기와 같이, 사용하는 반투광막(2)의 광투과율이다. 일반적으로, 반투광막(2)에 미세 패턴이 형성되어 버리면, 주위에 배치된 차광부나 투광부에 의한 광의 회절, 간섭의 영향을 받아, 반투광부의 실효적인 광투과율은 성막 시와 다른 경우가 있다. 여기서의 광투과율 Tf는 주위의 패턴에 의한 광의 회절, 간섭의 영향을 받지 않는, 당해 막 고유의 투과율을 말하는 것으로 하고, 예를 들어 반투광막(2)이 적층 구조라면, 그 적층으로서의 고유한 투과율로 한다.

또한, 상기 반투광막(2)은 노광광의 대표 파장에 대해, 원하는 위상 시프트 작용을 갖는 것으로 할 수 있다. 다계조 포토마스크로서, 피전사체 위에 복수의 잔막 두께를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것을 고려했을 때, 반투광막(2)이 갖는 위상 시프트량 φ(도)는 0<φ≤90도를 만족시키는 것이 바람직하고, 5≤φ≤60도를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다. 이에 의해, 반투광막(2)이 형성된 부분과 투광부 사이에 발생하는 위상차가 상기 φ(도)의 범위가 된다. 이는 다계조 포토마스크의 반투광부와 투광부에 대응하는 위치에서, 레지스트 패턴의 불필요한 돌기(포지티브 레지스트의 경우)의 생성을 방지하기 위해서이다.

물론, 위상 시프트 작용에 의해, 피전사체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 형상을 제어하기 위해, 150≤φ≤210도 정도로 할 수도 있고, 또는 60≤φ≤120도로 할 수도 있다.

상기 반투광막(2)의 재료는, 예를 들어 Si, Cr, Ta, Zr 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들 산화물, 질화물, 탄화물 등에서 적절한 것을 선택할 수 있다. Si 함유막으로서는, Si의 화합물(SiON 등), 또는 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물을 사용할 수 있다. MoSi의 화합물로서는, MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

또한, 상기 반투광막(2)의 재료를 Cr 함유막으로 하는 경우, Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물)을 사용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 상기 반투광막(2)은 후술하는 차광막(5)과의 사이에서, 서로 에칭 선택성이 있는(에칭 특성이 다름) 것이 바람직하다. 즉, 반투광막(2)은 차광막(5)의 에칭제(본 실시 형태에서는 습식 에칭을 적용하므로, 구체적으로는 에칭액임)에 대해, 내성이 있는 것이 바람직하다. 여기서 내성이란, 반투광막(2)이, 차광막(5)의 에칭액에 대해, 차광막(5)과의 사이의 에칭 레이트비가, 1/50 이하이고, 바람직하게는 1/100 이하인 것이 요망된다. 이 관점에서, 예를 들어 차광막(5)에 Cr을 함유하는 막을 사용하는 것이라면, 상기 반투광막(2)은 Si계(예를 들어, MoSi을 포함하는 것)를 적용할 수 있다. 혹은, 그 반대로 할 수 있다.

상기 반투광막(2)의 성막은 스퍼터법 등의 공지된 방법, 장치를 적용할 수 있다. 반투광막(2)의 막 두께는 포토마스크를 노광할 때에 사용하는 노광광에 대해, 원하는 투과율을 갖도록, 미리 결정한 막 두께로 한다.

또한, 반투광막(2)의 성막 후에, 면 내에 적절한 수의 측정점을 설정하고, 광투과율(절댓값 및 그 면 내 분포)을 측정해 두는 것이 바람직하다. 측정에는 예를 들어, 분광 광도계를 사용할 수 있다. 성막 후의 반투광막(2)에는 성막 장치나 성막 조건에 유래하여, 기판 주표면의 위치에 따라, 어떤 막 두께 분포 경향이 발생하는 경우가 있으므로, 측정에 의해 얻은 데이터를 보관하여, 제품 보증의 목적이나, 후속의 공정에서의 묘화 데이터에 반영시키는 등의 용도로 사용할 수 있다. 이와 같이 반투광막의 투과율 관리가 보다 간편하고, 정확하므로, 최종적으로 포토마스크로서의 투과율 정밀도를 올릴 수 있다.

이어서, 준비한 상기의 포토마스크 블랭크스(10)의 표면에, 레지스트막(3)을 도포 형성하여, 레지스트 부착 블랭크스로 한다. 소정의 패턴을 묘화(4)(제1 묘화)한다[도 1의 (b) 참조]. 또한, 필요에 따라, 상기 반투광막(2)의 표면에 대해, 레지스트막(3)과의 밀착성을 향상시키는 표면 처리를 실시할 수도 있다.

또한, 반투광막(2)과 레지스트막의 밀착성을 보완하기 위해, 이들 사이에, 추가적으로 구성막을 더 배치할 수 있다.

이 구성막과 레지스트막의 밀착성은 반투광막과 레지스트막의 밀착성보다도 높아지도록, 구성막의 소재를 선택할 수 있다. 즉, 해당 구성막을 배치함으로써, 그것과 직접 접촉하는 레지스트막 및 반투광막의 양자와의 밀착성을 양호한 것으로 할 수 있다. 추가 구성막의 재료는 레지스트막과의 밀착성이, 반투광막과 레지스트막의 밀착성보다 높은 것으로 한다. 예를 들어, Cr 화합물로 할 수 있다.

레지스트막(3)의 도포 형성은 슬릿 코터, 스핀 코터 등, 공지의 것을 사용할 수 있다. 포지티브형, 네거티브형의 어떤 레지스트에서든 적절히 사용할 수 있지만, 여기서는 포지티브형을 사용한 예로 설명한다.

제1 패터닝 공정을 실시한다. 먼저, 도포 형성한 레지스트막(3)에 대해, 묘화 장치를 사용하여, 원하는 패턴에 기초한 묘화 데이터에 의해 묘화한다. 묘화 장치로서는, 전자선, 또는 레이저를 적용한 장치가 있지만, 표시 장치 제조용 포토마스크에는 레이저 묘화를 유용하게 사용할 수 있다.

이어서, 묘화된 상기 레지스트막(3)을 현상하여, 레지스트 패턴(3a)(제1 레지스트 패턴)을 형성한다[도 1의 (c) 참조].

계속해서, 형성된 상기 레지스트 패턴(3a)을 에칭 마스크로 하여, 반투광막(2)을 습식 에칭(제1 에칭)함으로써, 반투광막 패턴(2a)을 형성한다[도 1의 (d) 참조]. 여기서, 에칭 대상은 반투광막(2)뿐이므로, 미리 파악한 에칭 레이트를 참조하여, 에칭 종점을 정확하게 설정할 수 있다.

그리고, 잔존하는 상기 레지스트 패턴(3a)을 박리 제거한다[도 1의 (e) 참조].

여기서, 필요에 따라 반투광막 패턴(2a)의 패턴 치수(CD)의 측정을 행한다. 패턴 에지가 반투광막뿐이므로, 비교적 용이하게 측정을 행할 수 있다.

또한, 반투광막(2)과 레지스트막(3) 사이에, 추가의 구성막을 형성한 경우에는 레지스트 패턴(3)을 에칭 마스크로 하여, 해당 구성막을 습식 에칭(예비 에칭)하고, 형성된 추가의 구성막 패턴을 에칭 마스크로 하여, 반투광막(2)을 습식 에칭(제1 에칭)함으로써, 반투광막 패턴(2a)을 형성할 수 있다.

이 경우, 이하의 제2 패터닝 공정 전에, 상기 추가의 구성막 패턴을 제거하는 것이 바람직하다.

이어서, 주표면에 상기 반투광막 패턴(2a)이 형성된 투명 기판(1) 위의 전체면에 차광막(5)을 성막한다[도 1의 (f) 참조]. 여기서도, 상기 반투광막(2)의 성막의 경우와 동일한 기존의 성막 장치를 적용할 수 있다.

상기 차광막(5)의 재료로서는, 상기 반투광막(2)의 재료로서 예로 든 것과 동일한 것에서 선택할 수 있다. 혹은 상술한 Cr, Si 등의 금속의 단체여도 상관없다. 또한, 차광막의 표면 부분에는 광의 반사를 저감(억제)하는 반사 저감층을 설치할 수 있다.

또한, 앞에서도 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 차광막(5)은 상기 반투광막(2)에 사용한 재료에 대해, 에칭 특성이 다른 것을 선택한다. 예를 들어, 차광막(5)은 반투광막(2)의 에칭액에 대해, 반투광막(2)과의 사이의 에칭 레이트비가 1/50 이하이고, 바람직하게는 1/100 이하인 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어 반투광막(2)에 Si 함유의 재료를 사용하고, 차광막(5)에는 Cr 함유의 재료를 사용하는 것, 혹은 그 역으로 하는 것 등을 할 수 있다.

또한, 상기 차광막(5)의 막 두께는 차광성을 충분히 발휘할 수 있는 것 및 후술하는 에칭에 과대한 시간을 필요로 하지 않는 것을 고려하여 설정한다. 구체적으로는, 광학 농도 OD가 3 이상, 바람직하게는 4 이상, 예를 들어 4≤OD≤6으로 할 수 있다.

이어서, 상기 차광막(5) 위에 레지스트막(6)(여기서도 포지티브형으로 함)을 도포 형성하여, 소정의 패턴을 묘화(7)(제2 묘화)한다[도 1의 (g) 참조]. 묘화 방법은 상기의 제1 묘화의 경우와 마찬가지이다.

단, 상기 반투광막(2)의 성막 후에 측정하여 얻은, 면 내의 투과율 분포 데이터에, 허용할 수 없을 정도의 편차가 있고, 이것을 차광막(5)의 패턴에 의해 수정하려고 하는 경우에는, 제2 묘화용의 묘화 데이터를 가공할 수 있다. 이는, 예를 들어 차광부가 인접하는 미세한 반투광부에 있어서는, 반투광부를 투과하는 노광광의 투과 강도가 내려가는 경향이 있다. 이 원리를 이용하여, 예를 들어 설계값보다 투과율이 낮은 영역의 반투광부에 대해서는, 그 치수를 설계값보다 크게 함으로써, 노광광의 투과 강도를 증가시키는 방향으로 보정할 수 있다.

계속해서, 묘화된 상기 레지스트막(6)을 현상하여, 레지스트 패턴(6a)(제2 레지스트 패턴)을 형성한다[도 1의 (h) 참조].

이어서, 형성된 상기 레지스트 패턴(6a)을 에칭 마스크로 하여, 상기 차광막(5)을 습식 에칭(제2 에칭)함으로써, 차광막 패턴(5a)을 형성한다[도 1의 (i) 참조]. 여기서의 에칭 대상은 차광막(5)뿐이므로, 예를 들어 미리 파악한 에칭 레이트를 참조함으로써, 에칭 종점을 용이하게 설정할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 반투광막(2)은 차광막(5)의 에칭제에 대해 내성이 있는 재료를 포함하므로, 상기 제2 에칭에 있어서, 반투광부 형성 영역 위에서는 차광막(5)만이 에칭 제거되고, 하층의 반투광막 패턴(2a)에는 실질적으로 에칭의 영향이 없다.

그리고, 잔존하는 상기 레지스트 패턴(6a)을 박리 제거하여, 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크(20)(다계조 포토마스크)가 완성된다[도 1의 (j) 참조].

또한, 여기에 예시한 포토마스크(20)(다계조 포토마스크)는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 반투광부(제1 투과 제어부)는 투명 기판 위에, 반투광막(상기 제1 박막)만이 형성된 부분을 갖고, 차광부(제2 투과 제어부)는 투명 기판 위에, 차광막(상기 제2 박막)만이 형성된 부분을 갖는다.

또한, 상기 포토마스크(20)는 차광부와 반투광부의 인접 부분을 갖는다. 차광부에 있어서, 반투광부에 접하는 에지 부근에는 소정의 일정 폭으로, 반투광막[반투광막 패턴(2a)]과 차광막[차광막 패턴(5a)]의 적층 부분을 설치하고 있다. 이는, 상기 2회의 묘화(제1 묘화 및 제2 묘화)에 있어서의 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우에, 그것에 의해 차광부와 반투광부가 인접하지 않고, 이격될 가능성을 고려하여, 이 얼라인먼트 어긋남을 흡수하기 위한 얼라인먼트 마진이다. 이 얼라인먼트 마진은 상기 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터의 가공에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 차광부와 반투광부의 경계 부근에 있어서, 제2 레지스트 패턴의 에지 부분이, 이미 형성되어 있는 반투광막 패턴의 에지 부분과, 일부 적층하도록(겹치도록), 제2 레지스트 패턴의 치수를 설정해 둘 수 있다. 이때, 묘화 데이터의 가공으로서는, 적층 부분의 폭 M[도 1의 (j) 참조]은, 특별히 제약되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.5㎛ 이상, 바람직하게는 0.5 내지 2㎛, 보다 바람직하게는 0.5 내지 1㎛로 할 수 있다.

즉, 상기 제조 방법에 의한 포토마스크는 상기 얼라인먼트 마진으로서의 적층 부분 이외에 있어서는, 반투광부는 투명 기판 위에 반투광막만이 형성되고, 차광부는 투명 기판 위에 차광막만이 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 포토마스크에 대해서도 제공하는 것이다.

본 실시 형태에 의해 얻어지는 상기 포토마스크(20)는 다음과 같은 특징을 갖는 것이다.

즉, 투명 기판 위에, 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크이며, 상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 반투광부는 상기 투명 기판 위에 상기 차광막이 형성되지 않고, 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 차광부는 상기 투명 기판 위에 적어도 상기 차광막이 형성되어 이루어지고, 상기 반투광부와 상기 차광부의 경계는 상기 반투광막의 피에칭 단면이 형성되지 않고, 상기 차광막의 피에칭 단면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

즉, 도 1의 (j)로부터도 명확한 바와 같이, 반투광막 패턴(2a) 및 차광막 패턴(5a)의 에지는 반투광막 및 차광막의 피습식 에칭 단면을 각각 갖지만, 반투광막 패턴(2a)의 에지 위치와, 차광막 패턴(5a)의 에지 위치가 일치하지 않는다. 또한, 여기서 말하는 피에칭 단면은, 본 실시 형태에서는 습식 에칭에 의한 단면이다.

이와 같이, 반투광막과 차광막의 피에칭 단면의 위치가 일치하지 않는 것은 상술한 얼라인먼트 마진에 관계된다.

상기 포토마스크에 있어서의 상기 반투광막이나 차광막의 재료에 대해서는, 상기에서 설명한 바와 같고, 또한 본 실시 형태의 포토마스크에 있어서는, 상기 반투광막은 상기 차광막의 에칭제에 대해, 내성을 갖는 재료를 포함한다.

또한, 차광부의 반투광부에 인접하는 에지 부분에는 상기 반투광막과 차광막의 적층 부분이 있고, 이 적층 부분의 폭 M[도 1의 (j) 참조]은, 예를 들어 0.5 내지 2㎛의 범위인 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태의 포토마스크는 상기 전사용 패턴이, 예를 들어 표시 장치 제조용의 패턴이고, 특히 표시 장치의 제조에 유용하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 반투광막, 차광막의 각각의 에칭 공정에 있어서, 각각의 막만을 에칭한다. 그로 인해, 적층된 복수 막을 연속해서 에칭하는 경우에 비해, 에칭 시간의 설정이 짧으므로, 사이드 에칭에 의한 패턴 치수(CD) 변동을 저감할 수 있다. 특히, 모든 에칭 공정에서, 각각 단일의 막을 에칭하면, 에칭 소요 시간은 미리 막질과 막 두께에 의해 산출된 것을 적용할 수 있으므로, 사이드 에칭에 의한 치수 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 포토마스크의 구성을 채용하면, 반투광막의 투과율 관리가 보다 간편하고, 정확하므로, 고정밀로 에너지 절약을 실현하는 고스펙의 표시 장치의 제조에는 큰 의의가 있다.

즉, 본 실시 형태에 따르면, 보다 미세하고, 보다 높은 CD 정밀도, 투과율 정밀도를 겸비하는 다계조 포토마스크를 제조할 수 있는 포토마스크의 제조 방법 및 포토마스크를 제공할 수 있다.

또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 제1 투과 제어부는 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 제2 투과 제어부를 차광부로 하고, 제1 박막으로서 반투광막, 제2 박막으로서 차광막을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 제조 방법은 이에 한정되지 않고, 다른 박막을 적용하는 경우에도, 우수한 작용 효과가 얻어진다. 예를 들어, 제1 박막, 제2 박막이 각각 소정의 노광광 투과율을 갖는 반투광막이어도 된다. 이 경우는, 제1 박막, 제2 박막은 각각 상기의 반투광막 재료로서 예시한, Si, Cr, Ta, Zr 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들 산화물, 질화물, 탄화물 등에서 적절한 것을 선택할 수 있다.

제1 박막, 제2 박막이 각각 소정의 노광광 투과율을 갖는 반투광막인 경우, 양자 사이에 서로의 에칭제에 대한 내성을 갖게 하는 경우에는, 예를 들어 한쪽을 Cr계, 다른 쪽을 Si계 내지는 전이 금속 실리사이드계로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 포토마스크에 있어서, 이들 제1 박막 및 제2 박막의 적용 방법으로서, 예를 들어 보다 구체적으로는,

a. 투명 기판 위에, 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 갖는 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 투명 기판 표면이 노출된 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키는 경우,

b. 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 경우,

c. 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키는 경우,

d. 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 경우,

e. 투명 기판 위에, 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 갖는 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키는 경우,

f. 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤80을 만족시키는 경우,

g. 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150<φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 경우,

등을 유용한 예로서 들 수 있다. 어떤 경우에든, CD 정밀도가 높고 제어 가능한, 본 발명의 효과가 얻어진다. 또한, 제1 투과 제어부, 제2 투과 제어부에 담당시키는 광학 특성을, 각각 독립적으로 설계 가능하므로, 원하는 설계값을 갖는 높은 품질의 포토마스크를 제작할 수 있다.

본 발명에 관한 포토마스크로서의 다계조 포토마스크는 a 내지 g 등의 구성을 적절히 선택하여, 용도에 적합한 것으로 할 수 있다. 본 발명에 관한 포토마스크는, 예를 들어 제1 실시 형태에 설명한 포토마스크에 있어서, 제1 박막에 상기 a. 또는 b.를 적용하고, 제2 박막에 차광막을 적용한 것을 포함한다. 이와 같은 다계조 포토마스크는, 전술한 바와 같이 복수매의 포토마스크에 상당하는 기능을 발휘한다. 이에 의해, 다계조 포토마스크는 표시 장치의 제조 효율을 높일 수 있거나, 혹은 전사함으로써 단차가 있는 입체 구조물을 형성하기 위한 포토마스크에 이용할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 관한 포토마스크는, 예를 들어 제1 실시 형태에 설명한 포토마스크에 있어서, 제1 박막에 상기 c 또는 d를 적용한 것이어도 되고, 이 경우에는 위상 시프트 마스크의 기능을 발휘한다. 이 경우의 제2 박막에는 차광막을 적용할 수도 있고, 또는 상기 e. 또는 f.에 기재한 반투광막을 적용할 수도 있다. 위상 시프트 마스크는 투과광의 위상이 반전하는 반투광부와, 반전하지 않는 투광부의 경계에서 발생하는 광의 간섭을 이용하여, 콘트라스트나 DOF(Depth of Focus)를 향상시키는 기능을 갖는다.

특히, 제1 박막에 상기 c 또는 d를 적용하고, 제2 박막에 상기 e. 또는 f.를 적용한 경우에는, 다계조 포토마스크의 기능과 위상 시프트 마스크의 기능을 겸비하는 포토마스크를 실현할 수 있다.

또한, 제1 투과 제어부, 제2 투과 제어부가 모두 반투광부인 경우, 그 경계 부근에, 제1 박막과 제2 박막이 적층하는 적층 부분이 형성되는 경우, 그 폭이 충분히 작으므로, 해당 포토마스크의 광학 작용을 저해하는 것은 실질적으로 발생하지 않는다. 이 경우, 보다 바람직하게는 적층 부분의 폭은 1㎛ 이하, 또한 0.75㎛ 이하로 할 수 있다. 보다 바람직하게는 0.25 내지 0.75㎛이다.

또한, 묘화 데이터 위의 적층 부분의 폭 M도 동일한 범위로 할 수 있다.

한편, 제1 투과율 제어부, 제2 투과 제어부(혹은 차광부)의 치수는 가장 작은 부분에 있어서도, 2㎛를 초과하고, 바람직하게는 3㎛를 초과하는 것으로 하는 것이 바람직하다.

[제2 실시 형태]

도 2는 본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법의 제2 실시 형태의 공정을 나타내는 도면이다.

이하, 각 공정을 순서대로 설명한다.

먼저, 투명 기판(1) 위에, 소정의 노광광 투과율을 갖는 반투광막(2)을 형성한 포토마스크 블랭크스(10)를 준비한다[도 2의 (a) 참조].

이 포토마스크 블랭크스(10)는 전술한 제1 실시 형태에서 준비한 포토마스크 블랭크스와 동일한 것이다. 따라서, 상기 반투광막(2)의 광투과율 Tf의 범위도 제1 실시 형태와 마찬가지로 할 수 있다. 또한, 상기 반투광막(2)의 재료도 제1 실시 형태에 있어서 예시한 것 중에서 적절히 선택하면 된다.

단, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 반투광막과 차광막 사이에 에칭 스토퍼막을 설치하므로, 상기 반투광막(2)과, 후술하는 차광막(5) 사이에 에칭 특성이 다른 것으로 할 필요는 없다. 따라서, 예를 들어 반투광막(2)의 재료에 Cr계의 재료를 사용하고, 차광막(5)도 Cr계 재료로 하는 것에 전혀 지장이 없다.

또한, 상기 반투광막(2)의 성막 후, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 면 내에 적절한 수의 측정점을 설정하여, 광투과율을 측정해 두는 것이 바람직하다. 기판 위에 단막의 상태로 형성되어 있으므로, 용이하고 또한 정확하게 측정할 수 있다.

이어서, 상기의 포토마스크 블랭크스(10)에, 레지스트막(3)을 도포 형성하여, 소정의 패턴을 묘화(4)(제1 묘화)한다[도 2의 (b) 참조]. 필요에 따라, 반투광막(2)의 표면에 대해, 레지스트막과의 밀착성을 향상시키는 표면 처리를 실시할 수도 있다.

레지스트막(3)의 도포 형성은 상기와 같이 슬릿 코터, 스핀 코터 등, 공지의 것을 사용할 수 있다. 포지티브형, 네거티브형의 어떤 레지스트에서든 적절히 사용할 수 있지만, 본 실시 형태에 있어서도, 포지티브형을 사용한 예로 설명한다.

형성한 상기 레지스트막(3)에 대해, 묘화 장치를 사용하여, 원하는 패턴에 기초한 묘화 데이터에 의해 묘화한다. 묘화 장치는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 레이저를 적용한 것으로 한다.

그리고, 묘화된 상기 레지스트막(3)을 현상하여, 레지스트 패턴(3a)(제1 레지스트 패턴)을 형성한다[도 2의 (c) 참조].

이어서, 형성된 상기 레지스트 패턴(3a)을 에칭 마스크로 하여, 상기 반투광막(2)을 습식 에칭(제1 에칭)함으로써, 반투광막 패턴(2a)을 형성한다[도 2의 (d) 참조]. 여기서도, 에칭 대상은 반투광막(2)뿐이므로, 미리 파악한 에칭 레이트를 참조하여, 에칭 종점을 정확하게 설정할 수 있다.

잔존하는 상기 레지스트 패턴(3a)을 박리 제거한다[도 2의 (e) 참조].

본 실시 형태에서는, 이어서, 주표면에 반투광막 패턴(2a)이 형성된 투명 기판(1) 위의 전체면에 에칭 스토퍼막(8)을 형성한다[도 2의 (f) 참조].

이 에칭 스토퍼막(8)은 후술하는 차광막(5)의 에칭제에 대해 내성을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 에칭 스토퍼막(8)은 차광막(5)의 에칭액에 대해, 차광막(5)과의 사이의 에칭 레이트비가 1/50 이하이고, 바람직하게는 1/100 이하인 것이 바람직하다.

따라서, 예를 들어 차광막(5)에는 Cr 함유의 재료를 사용한 경우에는, 에칭 스토퍼막(8)에는 Si 함유의 재료를 사용하는 것, 혹은 그 역으로 하는 것 등을 할 수 있다. 이들을 고려한 후, 에칭 스토퍼막(8)의 재료는 제1 실시 형태에서 반투광막이나 차광막의 재료로서 예로 든 것 중에서 선택할 수 있다.

계속해서, 상기 에칭 스토퍼막(8) 위에, 즉 상기 반투광막 패턴(2a)과 에칭 스토퍼막(8)이 형성된 투명 기판(1)의 주표면 위에 차광막(5)을 더 성막한다[도 2의 (g) 참조].

또한, 상기 에칭 스토퍼막(8), 상기 차광막(5)은 모두, 상기와 동일한 성막 장치를 적용하여 성막할 수 있다.

또한, 상기 차광막(5)의 재료도, 제1 실시 형태에 있어서 예시한 것 중에서 적절히 선택하면 되지만, 상기에서 언급한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 차광막(5)의 재료는 상기 반투광막(2)과의 사이에서 상호의 에칭 선택성은 필요없다.

이어서, 상기 차광막(5) 위에 레지스트막(6)(여기서도 포지티브형으로 함)을 도포 형성하여, 소정의 패턴을 묘화(7)(제2 묘화)한다[도 2의 (h) 참조]. 묘화 방법은 상기의 제1 묘화의 경우와 마찬가지이다.

또한, 전술한 바와 같이, 상기 반투광막(2)의 성막 후에 측정하여 얻은, 면 내의 투과율 분포 데이터에, 허용할 수 없을 정도의 편차가 있고, 이것을 차광막(5)의 패턴에 의해 수정하려고 하는 경우에는, 제2 묘화용의 묘화 데이터를 가공할 수 있다.

계속해서, 묘화된 상기 레지스트막(6)을 현상하여, 레지스트 패턴(6a)(제2 레지스트 패턴)을 형성한다[도 2의 (i) 참조].

이어서, 형성된 상기 레지스트 패턴(6a)을 에칭 마스크로 하여, 상기 차광막(5)을 습식 에칭(제2 에칭)함으로써, 차광막 패턴(5a)을 형성한다[도 2의 (j) 참조]. 여기서의 에칭 대상은 차광막(5)뿐이므로, 미리 파악한 에칭 레이트를 참조함으로써, 에칭 종점을 용이하게 설정할 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 상기 에칭 스토퍼막(8)은 차광막(5)의 에칭제에 대해 내성이 있는 재료를 포함하므로, 상기 제2 에칭에 있어서는 차광막(5)만이 에칭 제거된다.

그리고, 잔존하는 상기 레지스트 패턴(6a)을 박리 제거하여, 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크(30)(다계조 포토마스크)가 완성된다[도 2의 (k) 참조].

또한, 이후 필요에 따라, 포토마스크(30)의 표면에 노출되어 있는 상기 에칭 스토퍼막(8)을 제거한다. 에칭 스토퍼막(8)을 제거하는 경우에는, 미리 반투광막(2)과 에칭 스토퍼막(8) 사이에는 에칭 선택성이 있는 것으로 한다. 즉, 예를 들어 반투광막(2)과 차광막(5)을 모두 Cr 함유막으로 하고, 에칭 스토퍼막(8)을 Si 함유막으로 하거나, 또는 그 역으로 할 수 있다. 또한, 포토마스크(30)의 반투광부나 투광부에서의 광투과율에 각별히 영향을 미치지 않는 경우에는, 상기 에칭 스토퍼막(8)은 제거하지 않고 둘 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에서 예시한 포토마스크(30)(다계조 포토마스크)도, 차광부와 반투광부의 인접 부분을 갖는다. 차광부에 있어서, 반투광부에 접하는 에지 부근에는 소정의 일정 폭으로, 반투광막[반투광막 패턴(2a)]과 차광막[차광막 패턴(5a)]의 적층 부분을 설치하고 있다. 이것은, 상기 2회의 묘화(제1 묘화 및 제2 묘화)에 있어서의 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우에, 그것에 의해 차광부와 반투광부가 인접하지 않고, 이격될 가능성을 고려하여, 이 얼라인먼트 어긋남을 흡수하기 위한 얼라인먼트 마진이다. 이 얼라인먼트 마진은 상기 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터의 가공에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 적층 부분의 폭 M[도 2의 (k) 참조]은 특별히 제약되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.5 내지 2㎛, 바람직하게는 0.5 내지 1㎛로 할 수 있다. 이것도 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

또한, 본 실시 형태에 의해 얻어지는 상기 포토마스크(30)에 대해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 다음과 같은 특징을 갖는 것이다.

상기 포토마스크에 있어서의 상기 반투광막이나 차광막의 재료에 대해서는, 상기에서 설명한 바와 같고, 또한 본 실시 형태의 포토마스크에 있어서는, 상기 반투광막과 상기 차광막 사이에 에칭 선택성은 필요없다.

또한, 차광부의 반투광부에 인접하는 에지 부분에는 상기 반투광막과 차광막의 적층 부분이 있고, 이 적층 부분의 폭 M[도 2의 (k) 참조]의 바람직한 범위가, 예를 들어 0.5 내지 2㎛인 것도 상기와 같다.

또한, 본 실시 형태의 포토마스크에 대해서도, 상기 전사용 패턴이, 예를 들어 표시 장치 제조용의 패턴이고, 특히 표시 장치의 제조에 유용하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서도, 반투광막, 차광막의 각각의 에칭 공정에 있어서, 각각의 막만을 에칭한다. 그로 인해, 적층된 복수 막을 연속해서 에칭하는 경우에 비해, 에칭 시간의 설정이 짧으므로, 사이드 에칭에 의한 패턴 치수(CD) 변동을 저감할 수 있다. 특히, 모든 에칭 공정에서, 각각 단일의 막을 에칭하면, 에칭 소요 시간은 미리 막질과 막 두께에 의해 산출된 것을 적용할 수 있으므로, 사이드 에칭에 의한 치수 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 포토마스크 구성을 채용하면, 반투광막의 투과율 관리가 보다 간편하고, 정확하므로, 고정밀로 에너지 절약을 실현하는 고스펙의 표시 장치의 제조에는 큰 의의가 있다.

또한, 상기의 본 실시 형태에 있어서도, 제1 투과 제어부는 노광광을 일부 투과하는 반투광부, 제2 투과 제어부를 차광부로 하고, 제1 박막으로서 반투광막, 제2 박막으로서 차광막을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 제조 방법은 이에 한정되지 않고, 다른 박막을 적용하는 경우에도, 우수한 작용 효과가 얻어진다. 예를 들어, 제1 박막, 제2 박막이 각각 소정의 노광광 투과율을 갖는 반투광막이어도 된다.

또한, 본 실시 형태의 포토마스크에 있어서도, 이들 제1 박막 및 제2 박막의 적용 방법으로서, 예를 들어 보다 구체적으로는,

등을 유용한 예로서 들 수 있다. 어떤 경우에든, CD 정밀도가 높고 제어 가능한 본 발명의 효과가 얻어진다. 또한, 제1 투과 제어부, 제2 투과 제어부에 담당시키는 광학 특성을, 각각 독립적으로 설계 가능하므로, 원하는 설계값을 갖는 높은 품질의 포토마스크를 제작할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의한 본 발명의 포토마스크에 대해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, a 내지 g 등의 구성을 적절히 선택하여, 용도에 적합한 것으로 할 수 있다.

이상, 본 발명의 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 대해 설명하였다.

또한, 이상의 실시 형태에 있어서, 본 발명의 작용 효과를 방해하지 않는 범위에서, 다른 구성막이 반투광막(2), 차광막(5), 에칭 스토퍼막(8)의 어느 하나의 위, 아래, 또는 중간에 존재하고 있어도 된다.

또한, 본 발명은, 예를 들어 상기 실시 형태에 의한 포토마스크를 준비하고, 노광 장치를 사용하여, 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법에 대해서도 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 당해 포토마스크를 사용하여 표시 장치를 제조함으로써, 고정밀로 에너지 절약을 실현하는 고스펙의 표시 장치의 제조가 가능하다.

즉, 본 발명의 포토마스크의 용도에 제약은 없다. 예를 들어, 표시 장치(예를 들어, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이)의 패널 기판을 제조하기 위한 것으로 하고, 다양한 레이어에 사용되는 전사용 패턴을 구비하는 것으로 할 수 있다.

예를 들어, TFT(Thin Film Transistor: 박막 트랜지스터) 제조용의 전사용 패턴을 구비하는 것이 예시된다. 비정질 Si나 산화물 반도체를 사용한 보텀 게이트형 TFT에 있어서, 반도체층과 소스(Source)/드레인(Drain)층을 1회의 노광으로 형성하는 공정에 이용하는 포토마스크로서 유리하게 적용된다.

또는, 본 발명의 포토마스크는 액정용의 스페이서를 감광성 절연층에 의해 제조하는 경우에도 유리하게 적용된다. 감광성 절연막에 1회의 노광으로 단차 구조를 형성하는 공정에 사용하는 것이 가능하고, 셀 갭을 형성하는 스페이서와, 가압 인가 시의 파괴를 방지하기 위한 약간 높이가 낮은 스페이서를 1회의 노광으로 형성하는 것 등을 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명의 포토마스크 노광에 사용하기 위한 노광 장치로서는, 예를 들어 광학계의 개구수(NA)가 0.08 내지 0.15, 코히런스 팩터(σ)가 0.5 내지 0.9인 등배의 프로젝션 노광 방식을 사용할 수 있다. 혹은, 프록시미티 노광 방식을 적용할 수 있다. 물론 축소 노광이나 확대 노광의 노광 장치에 적용할 수 있다.

1 : 투명 기판
2 : 반투광막
3, 6 : 레지스트막
4, 7 : 묘화
5 : 차광막
8 : 에칭 스토퍼막
10 : 포토마스크 블랭크스(반투광막 부착 기판)
20, 30 : 포토마스크

Claims

투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 투명 기판 위에, 상기 제1 투과 제어부를 형성하기 위한 제1 박막을 형성한 포토마스크 블랭크스를 준비하는 공정과,
상기 제1 박막을 에칭함으로써, 제1 박막 패턴을 형성하는 제1 패터닝 공정과,
상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 투과 제어부를 형성하기 위한 제2 박막을 형성하고, 상기 제2 박막을 에칭함으로써, 제2 박막 패턴을 형성하는 제2 패터닝 공정
을 포함하고,
상기 제2 패터닝 공정에 있어서는, 상기 제2 박막만을 에칭하고,
상기 제1 투과 제어부와 상기 제2 투과 제어부의 인접 부분에는, 상기 제1 박막과 상기 제2 박막이 적층되는, 폭 0.5 내지 2㎛의 얼라인먼트 마진부가 형성됨과 함께,
상기 전사용 패턴은, 상기 얼라인먼트 마진부 이외에는, 상기 제1 박막과 상기 제2 박막의 적층되는 부분을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고,
상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 갖고,
상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에, 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 대해, 내성을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 제1 패터닝 공정 후, 상기 제2 박막을 형성하기 전에, 상기 제1 박막 패턴이 형성된 상기 투명 기판 위에, 에칭 스토퍼막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제5항에 있어서, 상기 제2 패터닝 공정 후, 상기 투광부, 또는 상기 투광부와 상기 제1 투과 제어부의 상기 에칭 스토퍼막을 제거하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키고, 또한 상기 제1 투과 제어부의 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤80을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150<φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 박막은 차광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 제2 박막의 표면 부분에는 광의 반사를 저감하는 반사 저감층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 포토마스크 블랭크스는 상기 제1 박막 위에 추가 구성막과 레지스트막을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 추가 구성막과 상기 레지스트막의 밀착성은 상기 제1 박막과 상기 레지스트막의 밀착성보다도 높은 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 제1 패터닝 공정 전에, 상기 추가 구성막을 에칭하여 추가 구성막 패턴을 형성하는 예비 패터닝 공정을 갖고,
상기 제1 패터닝 공정에서는 상기 추가 구성막 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 박막을 에칭하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
제20항에 있어서, 상기 제1 패터닝 공정 후, 상기 제2 패터닝 공정 전에, 상기 추가 구성막 패턴을 제거하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
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투명 기판 위에, 투광부, 제1 투과 제어부 및 제2 투과 제어부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크로서,
상기 전사용 패턴은 제1 박막과, 제2 박막을 포함하고,
상기 투광부는 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고,
상기 제1 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에 상기 제1 박막만이 형성된 부분을 갖고,
상기 제2 투과 제어부는 상기 투명 기판 위에 상기 제2 박막만이 형성된 부분을 갖고,
상기 제1 투과 제어부와 상기 제2 투과 제어부의 인접 부분에는, 상기 제1 박막과 상기 제2 박막이 적층되는, 폭 0.5 내지 2㎛의 얼라인먼트 마진부가 형성되어 있음과 함께,
상기 전사용 패턴은, 상기 얼라인먼트 마진부 이외에는, 상기 제1 박막과 상기 제2 박막의 적층되는 부분을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
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제25항에 있어서, 상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 대해, 내성을 갖는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 박막은 상기 제2 박막의 에칭제에 의해 에칭되는 재료를 포함하고, 또한 상기 제2 투과 제어부는 상기 제2 박막만을 포함하는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
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제25항에 있어서, 상기 제1 박막을 포함하는 제1 박막 패턴 및 상기 제2 박막을 포함하는 제2 박막 패턴의 에지는 상기 제1 박막 및 상기 제2 박막의 피습식 에칭 단면을 각각 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제1 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150≤φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제2 박막은 차광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제2 박막은 노광광을 일부 투과하는 반투광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 0<φ≤90을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤80을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항에 있어서, 상기 제2 투과 제어부를 투과하는 노광광은 상기 투광부를 투과하는 노광광의 대표 파장에 대해, 위상차 φ(도)가 150<φ≤210을 만족시키고, 또한 광투과율 Tf(％)가 5≤Tf≤60을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항, 제27항, 제28항, 제34항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전사용 패턴이 표시 장치 제조용의 패턴인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제25항, 제27항, 제28항, 제34항 내지 제44항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.