KR20090033314A - 포토마스크 및 포토마스크의 제조 방법과 패턴 전사 방법 - Google Patents

Abstract

피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 투명 기판(24) 상에 갖는 포토마스크(예를 들면 그레이톤 마스크)로서, 마스크 패턴(10a, 10b, 10c) 사이를 연결하는，피전사체에 전사되지 않도록　하는 세선 형상의 도전성 패턴(11a, 11b, 12a, 12b)을 갖는다. 이러한 세선 형상의 도전성 패턴은, 반투광막 또는 투광막에 의해 형성된다.

피전사체, 그레이톤 마스크, 마스크 패턴, 투명 도전막, 패턴 전사

Description

포토마스크 및 포토마스크의 제조 방법과 패턴 전사 방법{PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 마스크를 이용하여 피전사체 상의 포토레지스트에 전사 패턴을 형성하는 패턴 전사 방법 및 이 패턴 전사 방법에 사용하는 포토마스크와 그 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: 이하, 'LCD'라 함)의 분야에서, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor Liquid CrystaI Display: 이하, 'TFT-LCD'라 함)는, CRT(음극 선관)에 비교하여, 박형으로 하기 용이하며 소비 전력이 낮다고 하는 이점 때문에, 현재, 상품화가 급속히 진행되고 있다.

TFT-LCD는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여, 레드, 그린 및 블루의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터(1)가, 액정층의 개재하에 서로 겹쳐진 개략 구조를 갖는다. TFT-LCD에서는, 제조 공정수가 많고, TFT 기판만으로도 5∼6매의 포토마스크를 이용하여 제조되고 있었다.

이러한 상황 아래, 차광부와 투광부와 반투광부를 갖는 다계조의 포토마스크(이하, '그레이톤 마스크'라 함)를 이용함으로써, TFT 기판의 제조에 이용하는 마스크의 매수를 삭감하는 방법이 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2005-37933호 공보). 여기에서, 반투광부란, 마스크를 사용하여 패턴을 피전사체에 전사할 때, 투과하는 노광 광의 투과량을 소정량 저감시켜서, 피전사체 위의 포토레지스트막의 현상 후의 잔막량을 제어하는 부분을 말한다.

그레이톤 마스크는, 투명 기판이 노출된 투광부와, 투명 기판 상에 노광 광을 차광하는 차광막이 형성된 차광부와, 투명 기판 상에 차광막 또는 반투광막이 형성되어 투명 기판의 광 투과율을 100%로 하였을 때에 그보다 투과 광량을 저감시켜서 소정량의 광을 투과하는 반투광부를 갖는 것이다. 이와 같은 그레이톤 마스크로서는, 반투광부로서, 차광막 또는 반투광막에, 노광 조건하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴을 형성한 것, 또는, 소정의 광 투과율을 갖는 반투광막을 형성한 것이 있다.

한편，반도체 장치의 제조에 이용되는 포토마스크는, 그 차광 패턴에 정전기가 생기고, 전기적으로 독립한 개개의 패턴 간에 전위차가 생겨서, 방전에 의한 정전 파괴가 생기는 문제가 있다. 그 때문에, 각 독립 패턴 간을 더미 패턴으로 전기적으로 접속하는 것이 알려져 있다(일본 특허 공개 제2003-248294호 공보).

상기 LCD 제조용 등에 이용되는 포토마스크는 통상적으로，절연체인 투명 글래스 기판 상에, 크롬 등의 금속으로 이루어지는 차광막이나 반투광막을 형성하고, 이들 차광막이나 반투광막에 각각 소정의 패터닝을 실시하여 제조된다. 이 마스크 제조 과정에서의 세정이나, 마스크 사용 과정에서의 세정, 또는 반송 과정에서의 핸들링이나 마찰에 의해, 마스크가 대전하는 경우가 있다. 이 대전에 의한 정전 전위는, 때로는, 수십 KV 또는 그 이상으로 되며, 이 정전기가 마스크의 서로 전기적으로 고립된 패턴 간에서 방전될 때에, 정전 파괴가 생겨서, 패턴이 파괴된다. 파괴된 패턴이 피전사체(LCD 패널 등)에 전사되면, 제품 불량으로 된다.

그런데，피전사체 상에, 막 두께가 단계적으로 서로 다른 레지스트 패턴을 형성할 노광 광의 투과율을 패턴 상의 특정한 부위에서 선택적으로 저감하여, 노광 광의 투과를 제어 가능하게 한 포토마스크인 그레이톤 마스크가 알려져 있는 것은 전술한 바와 같다. 이러한 그레이톤 마스크로서는, 노광 광의 일부를 투과하는 반투광부에 반투광막을 이용한 것이 알려져 있다.

도 6의 (a)는, 반투광부로서, 노광 광에 대한 소정의 광 투과율을 갖는 반투광막을 이용한 그레이톤 마스크를 나타내는 단면도이다. 즉, 도 6의 (a)에 도시한 그레이톤 마스크는, 투명 기판(24) 상에, 상기 그레이톤 마스크의 사용시에 노광 광을 차광(투과율이 대략 0%)시키는 차광부(21)와, 투명 기판(24)의 표면이 노출된 노광 광을 투과시키는 투광부(22)와, 투광부의 노광 광 투과율을 100%로 하였을 때 투과율을 20∼60% 정도로 저감시키는 반투광부(23)를 갖는다. 도 6의 (a)에 도시한 차광부(21)는, 투명 기판(24) 상에 형성된 차광막(25)으로 구성되어 있으며, 또한 반투광부(23)는, 투명 기판(24) 상에 형성된 광반투과성의 반투광막(26)으로 구성되어 있다. 또한，도 6의 (a)의 차광부(21), 투광부(22) 및 반투광부(23)의 패턴 형상은 일례를 나타낸 것이다.

그런데，상기 차광부(21)를 구성하는 차광막(25)의 재질로서는 예를 들면 Cr 또는 Cr을 주성분으로 하는 화합물이 이용된다. 이와 같이 패턴을 형성한 포토마스크는, 세정, 그 밖의 사용시의 핸들링 등에 의해, 전기적으로 고립된 개개의 패턴에 전하가 모이기 쉽다. 또한，그레이톤 마스크의 경우, 액정 패널 제조 코스트가 매우 유리하게 되는 이점이 있지만, 저렴한 제조 코스트를 희망할 때, 다면취(1매의 기판으로부터 마스크를 복수매 제조하는 방법)를 이용한 대형 마스크 제조의 수요가 점점 높아진다. 이와 같은 그레이톤 마스크에서는, 전기적으로 독립한, 비교적 대면적의 패턴이 복수개 기판 상에 형성되기 때문에, 패턴 간의 전위차가 발생하기 쉽다. 게다가，전위차가 커지는 경향이 있기 때문에, 패턴막의 정전 파괴가 심각하다. 또한，TFT 제조용의 그레이톤 마스크의 경우, 채널부 패턴 등, 패턴의 미세화에 따라서, 정전 파괴가 생기기 쉬어지는 사정도 있다.

예를 들면 도 6의 (b)에서의 화살표 D로 나타내는 바와 같이, 인접하는 차광부(21) 사이의 전위차에 따른 방전에 의해, 차광막(25)의 일부가 정전 파괴된다.

이와 같은 그레이톤 마스크 사용시의 핸들링 중에 예기치않게 생기는 패턴의 정전 파괴는, 그 마스크를 사용하여 형성되는 피전사체의 수율의 저하, 액정 표시 장치 등의 최종 제품의 동작 불량으로 연결되는 중대한 문제이다.

따라서，그레이톤 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 발생을 억제하는 것은 매우 중요한 과제이다.

본 발명은, 상기 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 제1 목적은, 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 발생을 억제할 수 있는 그레이톤 마스크 등의 포토마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 이와 같은 포토 마스크를 이용하여, 피전사체 상에, 패턴 결함이 없는, 고정밀도의 전사 패턴을 형성할 수 있는 패턴 전사 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.

<구성 1>

피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 투명 기판 상에 갖는 포토마스크에서, 전기적으로 고립되는 마스크 패턴 간을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴으로서, 노광 광에 대한 투과율이 소정값 이하인 투광막 또는 반투광막으로 이루어지는 도전성 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

<구성 2>

투명 기판 상에 차광부와, 투광부와, 마스크 사용시에 이용되는 노광 광의 투과량을 소정량 저감하는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고，마스크를 이용하여 피전사체에 노광 광을 조사할 때, 피전사체에 대한 노광 광의 조사량을 부위에 따라 선택적으로 저감하고, 피전사체 상의 포토레지스트에, 잔막값이 서로 다른 부분을 포함하는 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 다계조 포토마스크로서, 상기 차광부는, 적어도 차광막에 의해 형성되고, 상기 반투광부는, 적어도 노광 광 의 일부를 투과하는 반투광막에 의해 형성되며, 전기적으로 고립되는 마스크 패턴 간을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다.

<구성 3>

상기 도전성 패턴은, 상기 반투광부를 형성하는 반투광막과 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 2에 기재된 포토마스크이다.

<구성 4>

상기 도전성 패턴은, 노광 광을 상기 포토마스크에 조사하여, 마스크 패턴을 피전사체 상에 전사하고, 피전사체 상의 레지스트를 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하였을 때에, 그 레지스트 패턴 내에 출현하지 않도록 하는 선폭을 갖는 투광성, 또는 반투광성인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

<구성 5>

상기 도전성 패턴의 부분은, 노광 광 투과율이, 20% 이상 60% 이하인 반투광막에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

<구성 6>

마스크 패턴 간을 연결하는 상기 도전성 패턴을 복수로 하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

<구성 7>

투명 기판 상에 순서대로 반투광막과 차광막을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 상기 반투광막과 차광막에 각각 원하는 패터닝을 행하여, 차광부와, 투광부와, 마스크 사용시에 이용되는 노광 광의 투과량을 소정량 저감하는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 형성하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 반투광막의 패터닝 시에, 전기적으로 고립되는 반투광막 패턴을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법이다.

<구성 8>

구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 또는 구성 7에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 노광 광을 조사하고, 피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법이다.

본 발명에 따른 포토마스크는, 피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 투명 기판 상에 갖는 포토마스크로서, 적어도 일부의 마스크 패턴 간을, 소정 선폭을 갖는 도전성 패턴으로 연결하여 이루어지는 것이다.

상기 포토마스크는, 예를 들면，투명 기판 상에 차광부와, 투광부와, 마스크 사용시에 이용되는 노광 광의 투과량을 소정량 저감하는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고，마스크를 이용하여 피전사체에 노광 광을 조사할 때, 피전사체에 대한 노광 광의 조사량을 부위에 따라 선택적으로 저감하고, 피전사체 상의 포토레지스트에, 잔막값이 서로 다른 부분을 포함하는 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 다계조(그레이톤) 마스크이다. 또한，상기 포토마스크는, 예를 들면, 투명 기판 상에, 차광부와 투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 바이너리 마스크이다.

이러한 포토마스크에서는，기판면 내의 각 마스크 패턴에서 전하가 모이기 쉬운, 예를 들면 차광부가, 도전성 패턴을 개재하여 전기적으로 등전위로 되어 있다. 그 때문에, 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워, 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

또한，투명 기판 상의 전체면에 반투광막과 차광막을 형성한 포토마스크 블랭크를 이용하여, 각각의 막에 패터닝을 행하고, 포토마스크를 형성하는 마스크 제작 공정으로서, 상기 반투광막의 패터닝 시에, 본 발명의 도전성 패턴을 형성함으로써, 전술한 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 억제 외에，마스크 제작 단계에서 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴에 대해서도 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

또한，상기 도전성 패턴은, 노광 광에 대한 투과성을 갖는 투광막, 또는 노광 광에 대한 반투과성을 갖는 반투광막에 의해 형성되는 경우에는, 예를 들면 선폭을 어느 정도 크게 하여도 도전성 패턴이 피전사체에 전사되기 어렵다. 따라서，보다 저저항화가 가능해져서，정전 파괴를 확실하게 억제하는 것이 가능하다. 또한，도전성 패턴이 절단될 위험성을 낮게 할 수 있다.

또한，예를 들면 그레이톤 마스크의 경우, 도전성을 갖는 반투광막에 의해 반투광부를 형성함으로써, 반투광막을 패터닝하는 공정을 이용하여, 상기 반투광막 에 의해 형성되는 도전성 패턴을 동일 공정으로 제작할 수 있다.

또한，이와 같은 본 발명의 포토마스크를 이용하여 피전사체에의 패턴 전사를 행함으로써, 피전사체 상에 패턴 결함이 없는, 고정밀도의 전사 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 그레이톤 마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 도 1에 도시한 그레이톤 마스크(20)는, 피전사체(30) 상에, 막 두께가 단계적으로 서로 다른 레지스트 패턴(33)을 형성하기 위한 것이다. 또한，도 1에서 참조 부호 32A, 32B는, 피전사체(30)에서 기판(31) 상에 적층된 막을 나타낸다.

도 1에 도시한 그레이톤 마스크(20)는, 투명 기판(24) 상에, 상기 그레이톤 마스크(20)의 사용시에 노광 광을 차광(투과율이 대략 0%)시키는 차광부(21)와, 투명 기판(24)의 표면이 노출된 노광 광을 투과시키는 투광부(22)와, 투광부의 노광 광 투과율을 100%로 하였을 때 투과율을 10∼80% 정도로 저감시키는 반투광부(23)로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는다. 노광 광 투과율은, 20∼60%이면 피전사체 상의 레지스트 패턴 형성의 조건에 자유도가 생기기 때문에, 보다 바람직하다. 도 l에 도시한 반투광부(23)는, 투명 기판(24) 상에 형성된 광반투과성의 반투광막(26)으로 구성되며, 차광부(21)는, 상기 반투광막(26)과 차광막(25)이 이 순서대로 형성되어 구성되어 있다.

전술한 바와 같은 그레이톤 마스크(20)를 사용하였을 때에, 차광부(21)에서는 노광 광이 실질적으로 투과되지 않고, 반투광부(23)에서는 노광 광이 저감된다. 그 때문에，피전사체(30) 상에 도포한 레지스트막(포지티브형 포토레지스트 막)은, 전사 후, 현상을 거쳤을 때 차광부(21)에 대응하는 부분에서 막 두께가 두꺼워지고, 반투광부(23)에 대응하는 부분에서 막 두께가 얇아지며, 투광부(22)에 대응하는 부분에서는 막이 없는(잔막이 실질적으로 생기지 않는), 즉, 막 두께가 단계적으로 서로 다른(즉 단차가 있는) 레지스트 패턴(33)을 형성할 수 있다.

그리고，도 1에 도시한 레지스트 패턴(33)의 막이 없는 부분에서, 피전사체(30)에서의 예를 들면 막(32A 및 32B)에 제1 에칭을 실시하고, 레지스트 패턴(33)의 막 두께가 얇은 부분을 애싱 등에 의해 제거하고, 이 부분에서, 피전사체(30)에서의 예를 들면 막(32B)에 제2 에칭을 실시한다. 이와 같이 하여, 1매의 그레이톤 마스크(20)를 이용하여 피전사체(30) 상에 막 두께가 단계적으로 서로 다른 레지스트 패턴(33)을 형성함으로써, 종래의 포토마스크 2매분의 공정이 실시되게 되어, 마스크 매수가 삭감된다.

도 2는, 본 발명의 일 실시 형태인 그레이톤 마스크의 평면도이다. 참조 부호 1Oa, 1Ob, 10c는 각각, 독립된 표시 장치를 제조하기 위한 마스크 패턴이며, 여기에서는, 1매의 투명 기판(24) 상에 3면을 갖는, 3면취의 포토마스크를 모식적으로 나타낸 것이다.

참조 부호 10a∼10c의 각각의 마스크 패턴에는, 예를 들면 TFT 제조용의 패턴이 다수 포함되며, 그들의 각각이, 차광부, 투광부, 반투광부를 갖고 있다. 예 를 들면, 상기 그레이톤 마스크의 사용시에 노광 광을 차광(투과율이 대략 O%)시키는 차광부, 투광부의 노광 광 투과율을 100%로 하였을 때 투과율을 10∼80%, 보다 바람직하게는 20∼60% 정도로 저감시키는 반투광부가, 투명 기판(24) 상에 형성되어 있다. 그리고，각 마스크 패턴 간은, 여기에서는 예를 들면 2개의 세선 형상의 도전성 패턴(11a와 12a, 11b와 12b)으로 연결되어 있다.

이러한 그레이톤 마스크에서는，기판면 내의 각 마스크 패턴에서 예를 들면 전하가 모이기 쉬운 차광부가, 상기 도전성 패턴을 통하여 전기적으로 등전위로 되어 있다. 그 때문에, 각 마스크 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워지기 때문에, 예를 들면 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

예를 들면, 액정 기판의 대형화에 의해, 개개의 액정 패널 제조용의 마스크 패턴이 대형화되고 있다. 이와 같은 대형이며, 또한 전기적으로 고립된 패턴은, 매우 큰 전하를 모으기 쉬우며, 이들이 비교적 근접한 위치에 있을 때, 방전에 의한 정전 파괴가 생기기 쉽다.

마스크 패턴을 이용하여 최종적으로는 전자 디바이스가 얻어진다. 전자 디바이스의 패턴에는 정전 파괴가 생기기 쉬운 위치가 생기는 것이 있으며, 이와 같은 위치에, 정전 파괴의 방지를 목적으로 하는 패턴을 형성하는 경우가 있다. 이하, 이 종류의 패턴을 ESD 패턴이라 부르기로 한다. ESD 패턴에는, 예를 들면, 전기적으로 고립된 패턴끼리를 비교적 근접한 위치에 배치하는 것이 있다. 이와 같은 배치에 의해, 정전기 방전의 발생을 방지하는 것이 아니라, 오히려 재촉하게 되 어, 그 결과, 큰 전하의 축적을 방지하여, 전자 디바이스의 정전 파괴를 방지할 수 있다. 그러나，이 종류의 ESD 패턴은 포토마스크에서도 방전하기 쉬운 성질을 갖기 때문에, ESD 패턴을 원인으로 하여 포토마스크의 정전 파괴가 일어나는 경우가 있다. 이 때문에, ESD 패턴을 전사하는 마스크 패턴에 대하여, 본 발명의 도전성 패턴을 적용하는 것은 특히 바람직한 것으로 된다.

또한，전기적으로 고립된 패턴끼리, 각부가 있고, 이들이, 그 패턴끼리의 가장 근접 위치에 있을 때에, 정전 파괴가 생기기 쉽다. 따라서, 이들 패턴끼리를, 본 발명의 도전성 패턴에 의해 연결해 두는 것이 유리하다.

상기 도전성 패턴(11a와 12a, 11b와 12b)은, 예를 들면 도전성이 높은 재료인 세선 패턴으로 형성할 수 있다. 여기에서, 도전성 패턴은, 피전사체 상에 전사되지 않도록 하는, 즉, 피전사체 상의 레지스트 패턴으로서, 현상 후에 실질적으로 출현하지 않도록 하는, 패턴 선폭으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 도전성 패턴이, 차광막으로 이루어지는 경우에는, 노광 조건하에서 해상 한계 이하(예를 들면 1㎛ 이하)의 선폭으로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 도전성 패턴이, 노광 광에 대하여, 반투광성, 내지 투광성인 경우에는, 피전사체에 전사되기 어려워, 반드시 노광 조건하에서 해상 한계 이하(예를 들면 1㎛ 이하 정도)의 선폭으로 할 필요는 없다. 바람직하게는, 1㎛∼5㎛ 정도이다. 또한，투광성막이면, 보다 선폭이 커도 되는 것은 분명하다. 이와 같이 본 발명에 의하면, 세선 패턴이어도 그 폭을 넓게 할 수 있어, 보다 저저항화가 가능하게 되고, 정전 파괴를 확실하게 억제하는 것이 가능하다. 또한，반투광막에 의해, 본 발명의 도전성 패턴을 형성하 는 것에는, 후술하는 바와 같이, 제조상의 이점이 있다.

그런데，각 마스크 패턴간을 연결하는 상기 도전성 패턴은, 예를 들면 1 개소(1개)이어도 되지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 도전성 패턴을 복수로 하는 것에 의해, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 세선 형상의 도전성 패턴을, 마스크 패턴과 마찬가지로, 포토리소그래피법을 이용한 패터닝에 의해 제작할 때, 만약 어느쪽인가의 개소에서 단선한 경우에, 복수 중 다른 어느쪽인가의 도전성 패턴이 유효하여, 본 발명의 효과를 발휘하는 것이 가능하다.

도 3의 (a), (b), (c)는, 모두 본 발명을 그레이톤 마스크에 적용한 경우의 실시 형태를 나타내는 단면도다.

도 3의 (a)에 도시한 실시 형태 1은, 각 마스크 패턴간을 연결하는 상기 도전성 패턴을 반투광막에 의해 형성하고 있다. 이러한 그레이톤 마스크는, 투명 기판(24) 상에, 상기 그레이톤 마스크의 사용시에 노광 광을 차광(투과율이 대략 0%)시키는 차광부(21)와, 투명 기판(24)의 표면이 노출한 노광 광을 투과시키는 투광부(22)와, 투광부의 노광 광 투과율을 100%로 하였을 때 투과율을 10%∼80%로 저감시키는 반투광부(23)로 이루어지는 마스크 패턴이 형성되어 있다. 반투광부(23)는, 투명 기판(24) 상에 형성된 광 반투과성의 도전성을 갖는 반투광막(26)으로 구성되며, 차광부(21)는, 상기 반투광막(26)과 차광막(25)이 이 순으로 형성되어 구성되어 있다. 그리고，도 3의 (a)에서 도시한 도전성 패턴(11)(도 2에 도시한 세선 형상의 도전성 패턴(11a, 11b에 대응)은, 상기 반투광부(23)를 구성하는 반투광막(26)으로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 도전성 패턴(11)을 반투광 부(23)와 동일한 도전성을 갖는 반투광막(26)에 의해 형성함으로써, 반투광부를 제작하는 공정을 이용하여, 상기 반투광막에 의해 형성되는 도전성 패턴(11)을 함께 제작하는 것이 가능하다. 상기 세선 형상의 도전성 패턴의 선폭은, 그 패턴이 피전사체에 전사되지 않을 정도의 것으로 한다.

도 4는, 본 발명의 상기 실시 형태 1에 따른 그레이톤 마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

본 실시 형태에 사용하는 마스크 블랭크는, 투명 기판(24) 상에 예를 들면 도전성을 갖는 몰리브덴 실리사이드를 함유하는 반투광막(26)과, 예를 들면 크롬을 주성분으로 하는 차광막(25)이 이 순서대로 형성되고, 그 위에 레지스트를 도포하여 레지스트막(27)이 형성되어 있다(도 4의 (a) 참조).

차광막(25)의 재질로서는, 상기 Cr을 주성분으로 하는 재료 외에，Si, W, Al 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는，차광부의 투과율은, 상기 차광막(25)과 반투광막(26)의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정된다.

또한，반투광막(26)은, 투명 기판(24)의 노광 광의 투과량에 대하여 10∼80%, 바람직하게는 20∼60% 정도의 투과량을 갖는 것이다. 상기 반투광막(26)으로서는, 본 실시 형태의 경우에서는，도전성을 갖는 Mo 화합물, Cr, W, Al 등을 들 수 있다. 이 중, Mo 화합물로서는, MoSix 외에, MoSi의 질화물, 산화물, 산화질화물, 탄화물 등이 포함된다. 이들 화합물의 조성을 결정함에 있어서는, 금속 함유량을 조정함으로써, 정전 파괴를 방지할 수 있는 도전성을 갖는 것으로 한다. 또한，형성되는 마스크 상의 반투광부의 투과율은, 상기 반투광막(26)의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정된다.

본 실시 형태에서는 스퍼터 성막에 의한 몰리브덴 실리사이드를 함유하는 반투광막(노광 광 투과율 50%) 및, 크롬을 주성분으로 하는 차광막을 각각 채용하였다.

이러한 도 4의 (a)에 도시한 마스크 블랭크를 이용하여, 차광부(21)와 투광부(22)와 반투광부(23)로 이루어지는 마스크 패턴, 및 각 마스크 패턴 간을 연결하는 세선 형상의 도전성 패턴(11)을 제작한다.

우선，상기 마스크 블랭크의 레지스트막(27)에 대하여, 소정의 디바이스 패턴(차광부 및 반투광부와 도전성 패턴(11)에 대응하는 영역에 레지스터 패턴을 형성하는 패턴)을 묘화한다. 묘화에는, 통상적으로，전자선 또는 광(단파장 광)이 이용되는 경우가 많지만, 본 실시 형태에서는 레이저광을 이용한다. 따라서, 상기 레지스트로서는 포지티브형 포토레지스트를 사용한다. 그리고，묘화 후에 현상을 행함으로써, 차광부 및 반투광부와 도전성 패턴의 영역에 대응하는 레지스트 패턴(27)을 형성한다(도 4의 (b)참조).

다음으로，상기 레지스터 패턴(27)을 에칭 마스크로 하여 차광막(25)을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하고，계속해서 상기 차광막 패턴을 에칭 마스크로 하여 하층의 반투광막(26)을 에칭하여, 투광부의 영역의 투명 기판(24)을 노출시켜 투광부를 형성한다. 에칭 수단으로서는, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭 중 어느쪽이어도 가능하지만, 본 실시 형태에서는 웨트 에칭을 이용하였다. 잔존하는 레지스트 패턴은 제거한다(도 4의 (c) 참조).

다음으로, 기판 전체면에 상기와 동일한 레지스트막을 형성하고，2번째의 묘화를 행한다. 2번째의 묘화에서는, 차광부 및 투광부 상에 레지스트 패턴이 형성되도록 소정의 패턴을 묘화한다. 묘화 후, 현상을 행함으로써, 차광부 및 투광부에 대응하는 영역 상에 레지스트 패턴(28)을 형성한다(도 4의 (d) 참조).

다음으로, 상기 레지스트 패턴(28)을 에칭 마스크로 하여, 노출된 반투광부 및 도전성 패턴 영역 상의 차광막(25)을 에칭하여 반투광부(23) 및 도전성 패턴(11)을 형성한다(도 4의 (e) 참조). 이 경우의 에칭 수단으로서, 본 실시 형태에서는 웨트 에칭을 이용하였다. 그리고，잔존하는 레지스트 패턴을 제거하여, 투명 기판(24) 상에, 반투광막(26)과 차광막(25)의 순으로 적층막에 의해 이루어지는 차광부(21)와, 투명 기판(24)이 노출하는 투광부(22)와, 반투광막(26)에 의해 이루어지는 반투광부(23)와, 동일하게 반투광막(26)에 의해 이루어지는 도전성 패턴(11)을 갖는 그레이톤 마스크가 완성된다(도 4의 (f) 참조).

본 실시 형태에 따른 상기 그레이톤 마스크는, 각 마스크 패턴의 상기 차광부가, 반투광막(26)에 의해 형성된 세선 형상의 도전성 패턴(11)을 개재하여 전기적으로 등전위로 되어 있기 때문에，마스크 사용시의 핸들링 중에 각 마스크 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워, 종래의 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있었던 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다. 따라서, 이와 같은 본 실시 형태의 그레이톤 마스크를 이용하여 도 1과 같이 피전사체(30)에의 패턴 전사를 행함으로써, 피전사체 상에는 패턴 결함이 없는, 고정밀도의 전사 패턴(레지스터 패턴(33))을 형성할 수 있다.

또한，본 실시 형태에 의하면, 마스크 제작에 사용하는 마스크 블랭크는, 투명 기판(24) 상에 상기 도전성의 반투광막(26)을 가짐으로써, 마스크 제작 공정 중에서도 일어날 수 있는 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

또한，차광부(21), 투광부(22), 반투광부(23), 및 도전성 패턴(11)의 패턴 형상은 어디까지나 대표적인 일례로서, 본 발명을 이것에 한정하는 취지가 아닌 것은 물론이다.

또한，도 3의 (b)에 도시한 실시 형태 2는, 각 마스크 패턴 간을 연결하는 상기 도전성 패턴을 투명 도전막(29)에 의해 형성하고 있다. 즉, 이러한 그레이톤 마스크는, 투명 기판(24) 상에, 차광부(21)와, 투광부(22)와, 반투광부(23)로 이루어지는 마스크 패턴이 형성되어 있으며, 도 3의 (b)에 도시한 도전성 패턴(11)(도 2에 도시한 세선 형상의 도전성 패턴(11a, 11b에 대응)은, 상기 투명 기판(24)과 반투광막(26)의 사이에 형성된 투명 도전막(29)을 패터닝함으로써 형성되어 있다.

상기 투명 도전막(29)은, 본 발명에 의한 효과를 발휘하는 도전성을 갖고, 노광 광 투과율이 높은 것이면 특별히 재질은 제약되지 않는다.

이러한 관점으로부터, 상기 투명 도전막(29)은, 예를 들면, 안티몬(Sb), 주석(Sn), 인듐(In)으로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 함유하는 화합물로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 화합물은, 본 발명에 바람직한 도전성을 갖고，또한 적당한 막 두께를 선정함으로써, 80% 이상의 높은 노광 광 투과율이 얻어지며, 또한 마스크 제작시의 에칭, 세정 등에 대한 양호한 내성을 갖는다. 구체적으 로는，산화 안티몬 주석 등을 바람직하게 들 수 있다.

본 실시 형태에 따른 상기 그레이톤 마스크는, 각 마스크 패턴이, 상기 투명 도전막(29)에 의해 형성된 세선 형상의 도전성 패턴(11)을 개재하여 전기적으로 등전위로 되어 있기 때문에，마스크 사용시의 핸들링 중에 각 마스크 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워, 종래의 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있었던 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

또한，도 3의 (c)에 도시한 실시 형태 3은, 각 마스크 패턴 간을 연결하는 상기 도전성 패턴을 Cr 등의 차광막에 의해 형성하고 있다. 즉, 이와 같은 그레이톤 마스크는, 투명 기판(24) 상에, 차광부(21)와, 투광부(22)와, 반투광부(23)로 이루어지는 마스크 패턴이 형성되어 있으며, 반투광부(23)는, 투명 기판(24) 상에 형성된 반투광막(26)으로 구성되며, 차광부(21)는, 차광막(25)과 상기 반투광막(26)이 이 순서로 형성되어 구성되어 있다. 그리고，도 3의 (c)에 도시한 도전성 패턴(11)(도 2에 도시한 세선 형상의 도전성 패턴(11a, 11b)에 대응)은, 상기 차광부(21)를 구성하는 차광막(25)으로 구성되어 있다.

본 실시 형태에 따른 상기 그레이톤 마스크는, 각 마스크 패턴이, 상기 차광막(25)에 의해 형성된 세선 형상의 도전성 패턴(11)을 개재하여 전기적으로 등전위로 되어 있기 때문에，마스크 사용시의 핸들링 중에 각 마스크 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워, 종래의 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있었던 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

또한，본 실시 형태에서는, 상기 도전성 패턴(11)을 차광부(21)와 동일한 Cr 등의 도전성을 갖는 차광막(25)에 의해 구성함으로써, 예를 들면 최초로 투명 기판(24) 상에 차광막(25)을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여 차광부를 제작하는 공정을 이용하여, 상기 차광막에 의해 형성되는 도전성 패턴(11)을 제작하는 것이 가능하다.

또한 이 때, 반투광막(23)의 소재는, 도전성인 것이 바람직하다. 도전성 패턴(11)에 의해, 서로 고립된 각 패턴은 연결되어, 등전위로 되지만, 적층된 패턴 전체(상하 방향)가 등전위로 되는 것이 보다 바람직하기 때문이다.

또한，도 3의 (c)에서는，차광막 상에 반투광막을 적층하여 차광부를 형성하고 있지만, 적층은 반대이어도 된다.

또한，도 5는 본 발명을 바이너리 마스크에 적용한 경우의 실시 형태를 나타내는 단면도이다. 도 5에 도시한 실시 형태 4에 따른 바이너리 마스크는, 투명 기판(24) 상에, 차광부(21)와 투광부(22)로 이루어지는 마스크 패턴이 형성되어 있으며, 차광부(21)는, 예를 들면 Cr 등을 주성분으로 하는 차광막(25)으로 구성되어 있다. 그리고，도 5에 도시한 도전성 패턴(11)은, 상기 투명 기판(24)과 차광막(25)의 사이에 형성된 투명 도전막(29)을 패터닝함으로써 형성되어 있다. 여기에서, 도전성 패턴으로서는, 예를 들면 저항값이 3메가Ω 미만의 것을 말한다.

상기 투명 도전막(29)은, 전술한 실시 형태 2의 경우(도 3의 (b) 참조)와 마찬가지로 본 발명에 따른 효과를 발휘하는 도전성을 갖고，노광 광 투과율이 높은 것이면 특별히 재질은 제약되지 않는다. 구체적인 재질로서는, 실시 형태 2에서 예를 든 것과 마찬가지이다. 투명 도전막(29)은, 도전성이 반투광성인 막이어도 되고, 차광막보다 노광 광 투과율이 높은 것이면 된다. 이와 같은 바이너리 마스크는, 일반적인 다계조 마스크(그레이톤 마스크)와 마찬가지의 프로세스에 의해, 제작할 수 있다.

이와 같은 본 실시 형태에 따른 바이너리 마스크에서도, 각 마스크 패턴의 차광부(21)가, 상기 투명 도전막(29)에 의해 형성된 세선 형상의 도전성 패턴(11)을 개재하여 전기적으로 등전위로 되어 있기 때문에，마스크 사용시의 핸들링 중에 각 마스크 패턴 간의 전위차가 발생하기 어려워, 종래의 마스크 사용시의 핸들링 중에 일어날 수 있었던 패턴의 정전 파괴의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 그레이톤 마스크를 이용하는 패턴 전사 방법을 설명하기 위한 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태인 그레이톤 마스크의 평면도.

도 3은 본 발명을 그레이톤 마스크에 적용한 실시 형태를 나타내는 단면도이며, (a)는 실시 형태 1을, (b)는 실시 형태 2를, (c)는 실시 형태 3을 각각 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 그레이톤 마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명을 바이너리 마스크에 적용한, 실시 형태 4를 나타내는 단면도.

도 6은 종래의 그레이톤 마스크에서의 과제를 설명하기 위한 마스크의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 도전성 패턴

20: 그레이톤 마스크

21: 차광부

22: 투광부

23: 반투광부

24: 투명 기판

25: 차광막

26: 반투광막

27: 레지스트막

29: 투명 도전막

30: 피전사체

33: 레지스트 패턴

Claims (8)

1. 피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 투명 기판 상에 갖는 포토마스크에서, 전기적으로 고립되는 마스크 패턴 간을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴으로서, 노광 광에 대한 투과율이 소정값 이하인 투광막 또는 반투광막으로 이루어지는 도전성 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
2. 투명 기판 상에 차광부와, 투광부와, 마스크 사용시에 이용되는 노광 광의 투과량을 소정량 저감하는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고，마스크를 이용하여 피전사체에 노광 광을 조사할 때, 피전사체에 대한 노광 광의 조사량을 부위에 따라 선택적으로 저감하고, 피전사체 상의 포토레지스트에, 잔막값이 서로 다른 부분을 포함하는 원하는 전사 패턴을 형성하기 위한 다계조 포토마스크로서,

   상기 차광부는, 적어도 차광막에 의해 형성되고,

   상기 반투광부는, 적어도 노광 광의 일부를 투과하는 반투광막에 의해 형성되며,

   전기적으로 고립되는 마스크 패턴 간을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
3. 제2항에 있어서,

   상기 도전성 패턴은, 상기 반투광부를 형성하는 반투광막과 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴은, 노광 광을 상기 포토마스크에 조사하여, 마스크 패턴을 피전사체 상에 전사하고, 피전사체 상의 레지스트를 현상하여, 레지스트 패턴을 형성하였을 때에, 그 레지스트 패턴 내에 출현하지 않도록 하는 선폭을 갖는 투광성, 또는 반투광성인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 도전성 패턴의 부분은, 노광 광 투과율이, 20% 이상 60% 이하인 반투광막에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   마스크 패턴 간을 연결하는 상기 도전성 패턴을 복수로 하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
7. 투명 기판 상에 순서대로 반투광막과 차광막을 형성한 마스크 블랭크를 이용하여, 포토리소그래피법에 의해 상기 반투광막과 차광막에 각각 원하는 패터닝을 행하고, 차광부와, 투광부와, 마스크 사용시에 이용되는 노광 광의 투과량을 소정 량 저감하는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 형성하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,

   상기 반투광막의 패터닝 시에, 전기적으로 고립되는 반투광막 패턴을 서로 연결하는，소정 선폭의 도전성 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 포토마스크 또는 제7항의 제조 방법에 의한 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 노광 광을 조사하고, 피전사체 상에 원하는 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.

Images