KR20090043440A - 노광용 마스크 및, 박막 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

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KR20090043440A
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타카시 미야타
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 계조(gradient)를 갖는 레지스트막을 고(高)정밀도로 형성한다.
(해결 수단) 노광용 마스크는, 투명 기판(100)과, 이 투명 기판 상에 소정의 반복 패턴인 제1 패턴으로 형성된 제1 패턴 부분(110b)을 갖는 차광막(110)과, 투명 기판 상에 있어서의 제1 패턴 부분이 형성된 제1 패턴 영역(R2)을 포함하는 영역에 형성되고, 노광광을 투과하는 투과율이 차광막보다 높은 반투명막(120)을 구비한다.
투명 기판, 차광막, 반투명막, 레지스트막

Description

노광용 마스크 및, 박막 트랜지스터의 제조 방법 {EXPOSURE MASK AND METHOD FOR FABRICATING THIN-FILM TRANSISTOR}
본 발명은, 포토리소그래피(photolithography) 공정에 있어서 이용되는 노광용 마스크 및, 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법의 기술 분야에 관한 것이다.
이런 종류의 노광용 마스크(즉 포토 마스 크)로서, 노광광에 대한 투과율이 3단계 이상으로 단계적으로 변화하는 계조(gradient) 마스크(혹은 다(多)계조 마스크)가 있다. 계조 마스크에 의하면, 복수의 영역의 각각에서 서로 다른 막두께를 갖는, 계조를 갖는 레지스트막(gradient resist film)을 형성할 수 있어, 예를 들면 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정의 횟수를 줄이는 것이 가능해진다.
이러한 계조 마스크로서, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 마스크를 구성하는 크롬막의 막두께를 부분적으로 변화시킴으로써, 노광광에 대한 투과율이 부분적으로 다르게 형성된 노광용 마스크(그레이톤(gray tone) 마스크)가 개시되어 있다. 또한, 예를 들면 특허 문헌 2 및 3에는, 마스크가 스트라이프(stripe) 형상의 패턴 (혹은 슬릿 형상의 패턴, 회절 격자 패턴)이나 도트(dot) 형상의 패턴을 가짐으로써, 노광광에 대한 투과율이 부분적으로 다르게 형성된 노광용 마스크가 개시되어 있다.
[특헌 문헌 1] 일본공개특허공보 평8-250446호
[특허 문헌 2] 일본공개특허공보 2002-151523호
[특허 문헌 3] 일본공개특허공보 2007-72452호
여기서, 특허 문헌 1에 개시된 기술에서는, 부분적으로 다른 소망하는 투과율을 얻기 위해서는, 마스크를 구성하는 크롬막을, 부분적으로 다른 소망하는 막두께를 갖도록 형성하는 것이 필요하지만, 당해 크롬막을 소망하는 막두께를 갖도록 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 소망하는 투과율을 얻을 수 없을 우려가 있다는 기술적 문제점이 있다. 혹은, 크롬막을 소망하는 막두께를 갖도록 고(高)정밀도로 형성하기 위해, 노광용 마스크를 제조하는 제조 비용이 증대해 버릴 우려가 있다는 기술적 문제점이 있다. 또한, 특허 문헌 2 및 3에 개시된 기술에 의하면, 노광광을, 노광용 마스크를 통하여 레지스트막에 대하여 조사(irradiation)했을 때, 노광용 마스크가 갖는 스트라이프 형상의 패턴이나 도트 형상의 패턴에 따른 패턴이 레지스트막의 표면에 형성되어 버리는, 즉, 스트라이프 형상의 패턴이나 도트 형상의 패턴이 레지스트막에 전사(transfer)됨으로써, 레지스트막의 표면에 요철(凹凸)이 형성되어 버릴 우려가 있다는 기술적 문제점이 있다. 특히, 이러한 스트라이프 형상의 패턴이나 도트 형상의 패턴의 레지스트막으로의 전사는, 노광광의 파장이 짧은 경우일수록 발생하기 쉬워져 버릴 우려가 있다.
본 발명은, 예를 들면 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 계조를 갖는 레지스트막을 고(高)정밀도로 형성하는 것이 가능한 노광용 마스크 및, 당해 노광용 마스크를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 노광용 마스크는 상기 과제를 해결하기 위해, 투명 기판과, 당해 투명 기판 상에 소정의 형상을 갖는 1이상의 차광막에 의해 형성된 제1 패턴 부분과, 상기 제1 패턴 부분이 형성된 제1 패턴 영역을 포함하는 영역에 형성되어, 노광광을 투과하는 투과율이 상기 차광막보다 높은 반(半)투명막을 구비한다.
본 발명의 노광용 마스크는, 예를 들면 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 공정에 있어서 이용된다. 본 발명의 노광용 마스크는, 노광 장치에 의해 조사되는 노광광에 대한 투과율이 단계적으로 변화하는 계조 마스크로서 형성된다.
본 발명의 노광용 마스크에 의하면, 예를 들면 석영 유리 등의 투명 기판 상에, 예를 들면 크롬막 등으로 이루어지는 차광막과, 예를 들면 산화 크롬막 등으로 이루어지는 반투명막을 구비한다.
차광막은, 투명 기판 상에 있어서의 제1 패턴 영역에 예를 들면 스트라이프 형상의 차광막, 도트 형상의 차광막의 반복인 제1 패턴 부분을 형성함과 함께, 예를 들면, 투명 기판 상에 있어서의 제1 패턴 영역과는 서로 다른 제2 패턴 영역(전형적으로는, 제1 패턴 영역에 인접하는 영역)에 예를 들면 전면(全面)에 제2 패턴 부분을 형성한다.
반투명막은, 노광광을 투과하는 투과율이 차광막보다도 높은 반투명한 막이다. 반투명막은, 투명 기판 상에 있어서의 제1 패턴 부분이 형성된 제1 패턴 영역을 포함하는 영역(예를 들면, 제1 및 제2 패턴 영역)에, 예를 들면, 차광막을 덮도 록(즉, 투명 기판 상의 적층 구조에 있어서의 차광막보다도 상층측에) 형성된다. 또한, 반투명막은, 투명 기판 상의 적층 구조에 있어서의 차광막보다도 하층층에(즉, 투명 기판과 차광막과의 사이의 층으로서) 형성되어도 좋다.
따라서, 투명 기판 상의 제1 패턴 영역에 있어서의 노광광에 대한 투과율을, 투명 기판 상의 차광막이 형성된 영역 중 제1 패턴 영역과는 서로 다른 영역(예를 들면 제2 패턴 영역)에 있어서의 노광광에 대한 투과율과 서로 다르게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 노광용 마스크는, 계조 마스크로서 기능할 수 있다.
여기서, 본 발명에서는 특히, 제1 패턴 영역을 포함하는 영역에 반투명막이 형성되어 있다. 따라서, 노광광을 노광용 마스크를 통하여 레지스트막(혹은 포토레지스트막, 즉, 기판 상에 도포된 감광성 재료로 이루어지는 막)에 대하여 조사했을 때, 차광막에 따른 패턴이 레지스트막에 전사됨으로써, 레지스트막의 표면에 요철(환언하면, 레지스트막의 표면에 있어서의 물결치는 형상)이 생겨 버리는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 즉, 레지스트막의 제1 패턴 영역에 대응하는 영역에 있어서의 표면을 평탄하게 형성할 수 있다.
환언하면, 본 발명에서는 특히, 반투명막이 투명 기판 상에 있어서의 제1 패턴 영역 중 차광막이 형성되어 있지 않은 영역(예를 들면, 차광막이, 제1 패턴 영역에 있어서 복수의 라인 형상의 차광부가 소정 간격으로 배열되어 이루어지고, 스트라이프 형상의 패턴을 갖는 경우에 있어서의, 서로 인접하는 라인 형상의 차광부의 사이에 위치하는 영역)에도 형성됨으로써, 제1 패턴 영역 중 차광막이 형성된 영역과 차광막이 형성되어 있지 않은 영역과의 사이의 노광광에 대한 투과율의 차 를 완화할 수 있다. 따라서, 차광막의 형상에 따른 패턴이 레지스트막에 전사되는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 노광용 마스크에 의하면, 계조 마스크로서 매우 적합하게 기능할 수 있어, 계조를 갖는 레지스트막을 고정밀도로 형성하는 것이 가능해진다.
본 발명의 노광용 마스크의 일 형태에서, 상기 반투명막은, 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 차광막이 형성된 영역에 겹치는 부분과, 당해 겹치는 부분으로부터 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 영역의 적어도 일부에 연재(extend)하는 연재 부분을 갖는다.
이 형태에 의하면, 차광막이 형성된 영역에는, 반투명막의 일부가 형성된다. 한편, 반투명막의 연재 부분이 형성된 영역에는, 차광막이 형성되지 않는다. 따라서, 차광막이 형성된 영역과, 반투명막의 연재 부분이 형성된 영역과의 사이의 노광광에 대한 투과율을 다르게 할 수 있다. 또한, 투명 기판 상에 있어서의 차광막 및 반투명막의 어느 것도 형성되어 있지 않은 영역과, 반투명막의 연재 부분이 형성된 영역과의 사이의 노광광에 대한 투과율을 다르게 할 수 있다. 따라서, 당해 노광용 마스크에 있어서의 노광광에 대한 투과율이 단계적으로 변화하는 수를 늘릴 수 있다.
본 발명의 노광용 마스크의 다른 형태에서, 상기 차광막은, 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 제1 패턴 영역과는 다른 제2 패턴 영역에 상기 제1 패턴 부분과 다른 제2 패턴 부분을 형성한다.
이 형태에 의하면, 투명 기판 상에 있어서의 제2 패턴 영역에, 제1 패턴과는 다른, 예를 들면 빈틈없이 칠한 형상의 패턴, 스트라이프 형상의 패턴, 도트 형상의 패턴 등의 제2 패턴으로, 차광막의 제2 패턴 부분이 형성된다. 따라서, 제1 패턴 영역과 제2 패턴 영역과의 사이에서 노광광에 대한 투과율을 다르게 할 수 있다. 따라서, 당해 노광용 마스크에 있어서의 노광광에 대한 투과율이 단계적으로 변화하는 수를 늘릴 수 있다.
본 발명의 노광용 마스크의 다른 형태에서, 상기 제1 패턴 부분은, 스트라이프 형상 또는 도트 형상의 차광막의 반복에 의해 형성된다.
이 형태에 의하면, 차광막을 제1 패턴으로 용이하게 형성 가능하며, 당해 노광용 마스크의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명의 노광용 마스크의 다른 형태에서, 상기 제2 패턴 부분의 상기 제2 영역에 대한 면적 비율은, 상기 제1 패턴 부분의 상기 제1 영역에 대한 면적 비율보다 크다.
본 발명의 노광용 마스크의 다른 형태에서, 상기 제2 패턴 부분은 상기 제2 영역의 전면(全面)에 형성된다.
본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법은 상기 과제를 해결하기 위해, 전술한 본 발명의 노광용 마스크를 이용하여, 상기 노광광을 반도체막 상에 형성된 레지스트막에 대하여 노광함으로써, 계조를 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과, 당해 계조를 갖는 레지스트막을 통하여 상기 반도체막에 불순물 이온을 주입하는 공정을 포함한다.
본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 전술한 본 발명의 노광용 마스 크(단, 각종 형태를 포함함)를 이용하여 레지스트막에 대하여 노광하기 때문에, 계조를 갖는 레지스트막을 고(高)정밀도로 형성할 수 있다. 따라서, 당해 계조를 갖는 레지스트막을 통하여 반도체막에 불순물 이온을 주입하는 공정에 있어서의, 반도체막에 있어서의 불순물 이온의 농도의 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, 박막 트랜지스터의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법의 일 형태에서는, 상기 계조를 갖는 레지스트막을 통하여 상기 반도체막에 에칭 처리를 행하는 공정을 포함한다.
이 형태에 의하면, 계조를 갖는 레지스트막을 반도체막에 에칭 처리를 행할 때의 마스크로서 이용할 수 있기 때문에, 반도체막에 에칭 처리를 행하기 위해 계조를 갖는 레지스트막과는 별도로 마스크로서의 레지스트막을 포토리소그래피 공정에 의해 형성하는 경우과 비교하여, 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정의 횟수를 줄일 수 있다.
본 발명의 작용 및 다른 이점은 다음에 설명하는 실시하기 위한 최량의 형태에서 분명해진다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 실시 형태에서는, 본 발명의 노광용 마스크로서, LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 갖는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 적절히 「TFT」로 칭함)를 제조하는 제조 프로세스에서 이용되는 포토 마스크를 예로 든다.
<제1 실시 형태>
제1 실시 형태에 따른 포토 마스크에 대하여, 도1 내지 도3 을 참조하여 설명한다.
우선, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크의 구성에 대하여, 도1 및 도2 를 참조하여 설명한다. 여기에 도1 은, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도2 는, 도1 의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 단면도이다. 또한, 도1 및 도2 에 있어서는, 각 부재를 도면 상에서 인식 가능한 정도의 크기로 하기 위해, 당해 각 부재마다 축척을 다르게 하고 있다. 이 점에 대해서는, 도3 이후의 각 도면에 있어서도 동일하다.
도1 및 도2 에 있어서, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)는, 투명 기판(100), 차광막(110) 및, 반투명막(120)을 구비하고 있다.
투명 기판(100)은, 예를 들면 석영 유리로 이루어지는 투명 기판이다.
차광막(110)은, 크롬막으로 이루어지고, 투명 기판(100) 상의 제1 영역(R1) 내에 형성된 제1 영역 부분(110a)과, 투명 기판(100) 상의 제2 영역(R2) 내에 형성된 제2 영역 부분(110b)을 갖고 있다. 제1 영역(R1)은, 투명 기판(100) 상에 있어서의 길이 방향(즉 X방향)의 중앙에 위치하는 직사각 형상의 영역으로서 규정되어 있고, 제2 영역(R2)은, 제1 영역(R1)의 양측에 위치하는 직사각 형상의 영역으로서 규정되어 있다. 또한, 제1 영역 부분(110a)은, 본 발명에 따른 「제2 패턴 부분」의 일 예이며, 제2 영역 부분(110b)은, 본 발명에 따른 「제1 패턴 부분」의 일 예이다. 제1 영역 부분(110a)은, 제1 영역(R1) 내에 빈틈없이 칠한 형상(solid pattern)으로 형성되어 있고, 제2 영역 부분(110b)은, 제2 영역(R2) 내에 스트라이프 형상(즉, 폭(W1)을 각각 갖는 복수의 라인 형상의 차광부가 간격(D1)을 두고 배열된 패턴 형상)으로 형성되어 있다.
차광막(110)은, 그 막두께(d1)가 예를 들면 70∼150nm의 범위 내의 소정의 값(예를 들면 120nm)을 갖도록 형성되어 있다. 또한, 제2 영역 부분(110b)은, 그 복수의 라인 형상의 차광부의 각각의 폭(W1)이 0.5㎛가 되도록, 그리고 간격(D1)이 1.0㎛가 되도록 형성되어 있다. 환언하면, 제2 영역 부분(110b)은, 0.5㎛의 폭(W1)을 각각 갖는 복수의 라인 형상의 차광부가 1.5㎛의 피치(pitch)로 배열된 패턴 형상을 갖고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 차광막(110)이, 크롬막으로 이루어지도록 했지만, 예를 들면 질화 크롬막으로 이루어지도록 해도 좋다.
반투명막(120)은, 산화 크롬막으로 이루어지고, 투명 기판(100) 상에 있어서의 차광막(110)의 상층 측에, 차광막(110)을 덮도록 형성되어 있다.
반투명막(120)은, 제1 영역(R1)에 형성된 제1 영역 부분(120a)과, 제2 영역(R2)에 형성된 제2 영역 부분(120b)과, 제3 영역(R3)에 형성된 제3 영역 부분(120c)를 갖고 있다. 제3 영역(R3)은, 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 사이에 두는(환언하면, 제2 영역(R2)의 외측에 위치함) 직사각 형상의 영역으로서 규정되어 있다. 반투명막(120)은, 그 막두께(d2)가, 예를 들면 10 내지 20nm의 범위 내의 소정의 값(예를 들면 10nm)을 갖도록 형성되어 있다. 따라서, 반투명막(120)은, TFT를 제조하는 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 공정에 있어서의 노광에 이용되는, 예를 들면 i선(즉, 365nm의 파장을 갖는 빛), g선(즉, 435nm의 파장을 갖는 빛) 등의 노광광에 대한 투과율이 차광막(110)보다도 높다.
투명 기판(100) 상의 제3 영역(R3)의 외측에 위치하는 직사각 형상의 영역인 제4 영역(R4)에는, 차광막(110) 및 반투명막(120)의 어느 것도 형성되어 있지 않다.
즉, 포토 마스크(10)는, 제1 영역(R1)에는, 빈틈없이 칠한 형상으로 형성된 차광막(110)의 제1 영역 부분(110a)과, 반투명막(120)의 제1 영역 부분(120a)이 차례로 적층된 구조를 갖고 있고, 제2 영역(R2)에는, 스트라이프 형상으로 형성된 차광막(110)의 제2 영역 부분(110b)과, 당해 제2 영역 부분(110b)을 덮도록 형성된 반투명막(120)의 제2 영역 부분(120b)으로 이루어지는 구조를 갖고 있고, 제3 영역(R3)에는, 반투명막(120)의 제3 영역 부분(120c)이 단층막(monolayer)으로서 형성된 구조를 갖고 있고, 제4 영역(R4)에는, 차광막(110) 및 반투명막(120)의 어느 것도 형성되지 않고, 투명 기판(100)만으로 이루어지는 구조를 갖고 있다. 따라서, 포토 마스크(10)는, 제1 영역(R1), 제2 영역(R2), 제3 영역(R3) 및, 제4 영역(R4)의 각각에 있어서의 노광광에 대한 투과율을 서로 다르게 할 수 있다(보다 구체적으로는, 제1 영역(R1), 제2 영역(R2), 제3 영역(R3) 및, 제4 영역(R4)의 각각에 있어서의 노광광에 대한 투과율을, 이 순서로 높아지게 할 수 있다. 즉, 제1 영역(R1)에 있어서의 노광광에 대한 투과율이 가장 낮고, 제4 영역(R4)에 있어서의 노광광에 대한 투과율이 가장 높아지게, 제2 영역(R2) 및 제3 영역(R3)의 각각에 있어서의 노광광에 대한 투과율을 단계적으로 변화시킬 수 있다). 즉, 포토 마스 크(10)는, 계조 마스크로서 기능할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크에 의한 효과에 대하여, 도1 및 도2 에 더하여 도3 을 참조하여 설명한다. 여기에 도3 은, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여, 레지스트막에 대하여 노광함으로써 형성된 계조를 갖는 레지스트막을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도3 에 있어서, 포토 마스크(10)를 이용하여, 기판(500) 상의 전면(全面)에 도포된 포지티브형의 감광 재료로 이루어지는 레지스트막에 대하여 노광 및 현상함으로써, 계조를 갖는 레지스트막(600)을 형성할 수 있다. 또한, 이 노광 및 현상시, 기판(500) 상의 전면에 형성된 레지스트막 중 포토 마스크(10)의 제4 영역(R4)에 겹치는 부분이 현상에 의해 모두 제거되도록, 노광한다.
계조를 갖는 레지스트막(600)은, 포토 마스크(10)의 제1 영역(R1)에 겹치는 제1 부분(610)과, 포토 마스크(10)의 제2 영역(R2)에 겹치는 제2 부분(620)과, 포토 마스크(10)의 제3 영역(R3)에 겹치는 제3 부분(630)을 갖는다. 제1 부분(610) 및 제2 부분(620)은, 본 발명에 따른 「차광막이 형성된 영역에 겹치는 부분」의 일 예이며, 제3 부분(630)은, 본 발명에 따른 「연재 부분」의 일 예이다.
제1 부분(610)은, 포토 마스크(10)의 제1 영역(R1)에 있어서의 투과율이, 제2 영역(R2), 제3 영역(R3) 및, 제4 영역(R4)의 각각에 있어서의 투과율보다도 낮기 때문에, 그 막두께(T1)는, 제2 부분(620)의 막두께(T2) 및 제3 부분(630)의 막두께(T3)보다도 두껍다.
제2 부분(620)은, 포토 마스크(10)의 제2 영역(R2)에 있어서의 투과율이, 제 3 영역(R3) 및 제4 영역(R4)에 있어서의 투과율보다도 낮기 때문에, 그 막두께(T2)는, 제3 부분(630)의 막두께(T3)보다도 두껍다.
제3 부분(630)은, 포토 마스크(10)의 제3 영역(R3)에 있어서의 투과율이, 제4 영역(R4)에 있어서의 투과율보다도 낮기 때문에, 포토 마스크(10)의 제4 영역(R4)에 겹치는 부분이 모두 제거됨과 함께, 그 막두께(T3)가 소정의 값이 되도록 형성할 수 있다.
도1 및 도2 을 참조하여 전술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 특히, 차광막(110) 중 스트라이프 형상으로 형성된 제2 영역 부분(110b)을 덮도록 반투명막(120)의 제2 영역 부분(120b)이 형성되어 있다. 따라서, 도3 에 있어서, 포토 마스크(10)를 이용하여 전술한 바와 같은 계조를 갖는 레지스트막(600)을 형성할 때, 차광막(110)의 제2 영역 부분(110b)이 갖는 스트라이프 형상의 패턴에 따른 패턴이, 계조를 갖는 레지스트막(600)의 제2 부분(620)에 전사됨으로써, 제2 부분(620)의 표면(620s)에 요철(환언하면, 표면(620s)에 있어서의 물결치는 형상)이 생겨 버리는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다. 환언하면, 계조를 갖는 레지스트막(600)의 제2 부분(620)의 표면(620s)을 평탄하게 형성할 수 있다. 즉, 계조를 갖는 레지스트막(600)의 각 영역의 표면의 평탄성을 높일 수 있다. 그 결과, 계조를 갖는 레지스트막(600)을 고(高)정밀도로 형성할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)에 의하면, 계조 마스크로서 매우 적합하게 기능할 수 있어, 계조를 갖는 레지스트막을 고(高)정밀도로 형성하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 실시 형태의 변형예에 따른 포토 마스크에 대하여, 도4 를 참조하여 설명한다. 여기에 도4 는, 본 실시 형태의 변형예에 따른 포토 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 도4 에 있어서, 도1 내지 도3 에 나타낸 제1 실시 형태에 따른 구성 요소와 동등한 구성 요소에 동일한 구성 요소를 붙여, 그들의 설명은 적절히 생략한다.
도4 에 있어서, 본 실시 형태의 변형예에 따른 포토 마스크(20)는, 전술한 제1 실시 형태에 있어서의 차광막(110)을 대신하여 차광막(112)을 구비하는 점에서, 전술한 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)와 다르고, 그 외의 점에 대해서는, 전술한 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)와 대략 동일하게 구성되어 있다.
차광막(112)은, 크롬막으로 이루어지고, 투명 기판(100) 상의 제1 영역(R1) 내에 형성된 제1 영역 부분(112a)과, 투명 기판(100) 상의 제2 영역(R2) 내에 형성된 제2 영역 부분(112b)을 갖고 있다. 제1 영역 부분(112a)은, 제1 영역(R1) 내에 빈틈없이 칠한 형상으로 형성되어 있고, 제2 영역 부분(112b)은, 제2 영역(R2) 내에 도트 형상(즉, 복수의 섬(island) 형상의 차광부가 소정 패턴으로 배열된 패턴 형상)으로 형성되어 있다.
또한, 차광막(112)은, 그 막두께가 예를 들면 70∼150nm의 범위 내의 소정의 값(예를 들면 120nm)을 갖도록 형성되어 있다. 차광막(112)은, 예를 들면 질화 크롬막으로 이루어지도록 해도 좋다.
반투명막(120)은, 산화 크롬막으로 이루어지고, 투명 기판(100) 상에 있어서 의 차광막(112)의 상층(上層) 측에, 차광막(112)을 덮도록 형성되어 있다. 반투명막(120)은, 제1 영역(R1)에 형성된 제1 영역 부분(120a)과, 제2 영역(R2)에 형성된 제2 영역 부분(120b)과, 제3 영역(R3)에 형성된 제3 영역 부분(120c)을 갖고 있다.
이와 같이 구성된 포토 마스크(20)는, 전술한 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)와 동일하게, 제1 영역(R1), 제2 영역(R2), 제3 영역(R3) 및, 제4 영역(R4)의 각각에 있어서의 노광광에 대한 투과율을 서로 다르게 할 수 있다. 즉, 포토 마스크(20)는, 계조 마스크로서 기능할 수 있다.
본 변형예에서는 특히, 차광막(112) 중 도트 형상으로 형성된 제2 영역 부분(112b)을 덮도록 반투명막(120)이 형성되어 있다. 따라서, 포토 마스크(20)를 이용하여 계조를 갖는 레지스트막을 형성할 때, 차광막(112)의 제2 영역 부분(112b)이 갖는 도트 형상의 패턴에 따른 패턴이, 계조를 갖는 레지스터막에 전사됨으로써, 계조를 갖는 레지스트막의 표면에 요철이 생겨 버리는 것을 억제 혹은 방지할 수 있다.
다음으로, 전술한 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 방법에 대하여, 도5 내지 도9 를 참조하여 설명한다. 여기에 도5 내지 도9 는, 본 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도이다.
우선, 도5 에 나타내는 공정에 있어서, 예를 들면 석영 기판, 유리 기판으로 이루어지는 소자 기판(200) 상의 전면(全面)에, 감압 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등에 의해 폴리 실리콘 등으로 이루어지는 반도체막(300)을 형성한다. 계속해서, 반도체막(300)의 전체를 덮도록, 포지티브형의 레지스트막(700a)을 형성한다. 계속해서, 노광 장치에 의해 노광광을 포토 마스크(10)를 통하여 레지스트막(700a)에 대하여 조사한다(즉, 포토 마스크(10)를 이용하여 레지스트막(700a)을 노광한다).
다음으로, 도6 에 나타내는 공정에 있어서, 포토 마스크(10)를 이용하여 노광된 레지스트막(700a)을 현상함으로써, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 형성한다.
여기서, 레지스트막(700a)(도5 참조)을 노광 및 현상할 때, 레지스트막(700a) 중 포토 마스크(10)의 제4 영역(R4)에 겹치는 부분이 모두 제거되도록, 노광 및 현상한다. 이와 같이 형성된 계조를 갖는 레지스트막(700)은, 포토 마스크(10)의 제1 영역(R1)에 겹치는 제1 부분(710)과, 포토 마스크(10)의 제2 영역(R2)에 겹치는 제2 부분(720)과, 포토 마스크(10)의 제3 영역(R3)에 겹치는 제3 부분(730)을 갖는다. 제1 부분(710)은, 포토 마스크(10)의 제1 영역(R1)에 있어서의 투과율이, 제2 영역(R2), 제3 영역(R3) 및, 제4 영역(R4)의 각각에 있어서의 투과율보다도 낮기 때문에, 그 막두께(T710)는, 제2 부분(720)의 막두께(T720) 및 제3 부분(730)의 막두께(T730)보다도 두껍다. 제2 부분(720)은, 포토 마스크(10)의 제2 영역(R2)에 있어서의 투과율이, 제3 영역(R3) 및 제4 영역(R4)에 있어서의 투과율보다도 낮기 때문에, 그 막두께(T2)는, 제3 부분(730)의 막두께(T730)보다도 두껍다.
다음으로, 도7 에 나타내는 공정에 있어서, 반도체막(300)에 대하여, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 통하여, 예를 들면 붕소(B) 이온 등의 P형의 불순물 이온을 소정 농도로 도프한다. 이에 따라, 반도체막(300)의 채널 영역(310)과, 저농도 소스·드레인 영역(320)(즉, 저농도 소스 영역(320a) 및 저농도 드레인 영역(320b)과, 고농도 소스·드레인 영역(330)(고농도 소스 영역(330a) 및 고농도 드레인 영역(330b))을 형성한다. 여기서, 계조를 갖는 레지스트막(700)은, 서로 막두께가 다른 제1 부분(710), 제2 부분(720) 및, 제3 부분(730)으로 이루어지기 때문에, 채널 영역(310), 저농도 소스·드레인 영역(320) 및, 고농도 소스·드레인 영역(330)의 각각에 있어서의 불순물 이온의 농도가 다르다. 구체적으로는, 가장 높은 막두께(T710)를 갖는 제1 부분(710)에 겹치는 채널 영역(310)에는, P형의 불순물이 도프되지 않고, 막두께(T1)보다도 얇은 막두께(T2)를 갖는 제2 부분(720)에 겹치는 저농도 소스·드레인 영역(320)에는, P형의 불순물이 저농도로 도프되고, 막두께(T2)보다도 얇은 막두께를 갖는 제3 부분(730)에 겹치는 고농도 소스·드레인 영역(330)에는, P형의 불순물이 고농도로 도프된다.
또한, 이때, 반도체막(300)에 있어서의 포토 마스크(10)의 제4 영역(R4)과 겹치는 부분에 고농도 도프 영역(340)이 형성된다. 포토 마스크(10)의 제4 영역(R4)에는 차광막(110) 및 반투명막(120)의 어느 것도 형성되어 있지 않기 때문에, 고농도 도프 영역(340)에는, 고농도 소스·드레인 영역(330)보다도 더욱 고농도로 P형의 불순물이 도포되는 것이 된다. 반도체막(300)의 고농도 도프 영역(340)은, 후의 공정에 있어서의 에칭 처리에 의해, 소자 기판(200) 상으로부터 제거된다.
다음으로, 도8 에 나타내는 공정에 있어서, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 마스크로 하고, 반도체막(300)에 대하여 에칭 처리를 행함으로써, 고농도 도프 영역(340)을 제거하여, 반도체막(300)을 소정 패턴을 갖도록 패터닝한다. 따라서, 반도체막(300)을 에칭 처리에 의해 패터닝하기 위해, 계조를 갖는 레지스트막(700)과는 별도로 마스크로서의 레지스트막을 형성하는 경우와 비교하여, 마스크로서의 레지스트막을 형성하는 공정 수를 삭감할 수 있다. 계속해서, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 제거한다.
다음으로, 도9 에 나타내는 공정에 있어서, 반도체막(300)을 덮도록 게이트 절연막(410)을 형성한다. 계속해서, 채널 영역(310)에 겹치도록 게이트 전극(420)을, 예를 들면 도전성의 폴리 실리콘막으로 형성한다. 계속해서, 소자 기판(200) 상의 전면(全面)에, 절연막(41)을 형성한다. 계속해서, 후에 형성하는 소스 전극(430a)과 반도체막(300)의 고농도 소스 영역(330a)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(81a) 및, 후에 형성하는 드레인 전극(430b)과 반도체막(300)의 고농도 드레인 영역(330b)을 전기적으로 접속하기 위한 콘택트 홀(81b)을 각각 절연막(41) 및 게이트 절연막(410)에 관통하여 개공(開孔)한다.
그 후, 절연막(41) 상에, 스퍼터링 등에 의해, 알루미늄(Al) 등의 저(低)저항 금속이나 금속 실리사이드 등의 금속막을 퇴적한다. 계속해서, 금속막을, 예를 들면 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정 등에 의해 패터닝하여, 소스 전극(430a) 및 드레인 전극(430b)을 각각 형성한다. 그 후, 소자 기판(200) 상의 전면에 절연막(42)을 형성한다.
이상과 같이 하여, LDD 구조를 갖는 N형의 TFT(400)가 형성된다.
이상 설명한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 의하면, 전술한 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크(10)를 이용하여 레지스트막(700a)에 대하여 노광하기 때문에, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 고(高)정밀도로 형성할 수 있다. 따라서, 계조를 갖는 레지스트막(700)을 통하여 반도체막(300)에 불순물 이온을 주입하는 공정에 있어서의, 반도체막(300)에 있어서의 불순물 이온의 농도의 정밀도를 높일 수 있다. 따라서, TFT(400)를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 예를 들면 TFT 액티브 매트릭스 구동 형식의 액정 장치, 유기 일렉트로루미네센스(EL) 장치 등의 전기 광학 장치를 제조하는 제조 프로세스에 적용 가능하다.
본 발명은, 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위 및 명세서 전체로부터 읽어낼 수 있는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하며, 그러한 변경을 수반하는 노광용 마스크 및, 당해 노광용 마스크를 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
도1 은 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도2 는 도1 의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 단면도이다.
도3 은 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여, 레지스트막에 대하여 노광함으로써 형성된 계조를 갖는 레지스트막을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도4 는 제1 실시 형태의 변형예에 따른 포토 마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도5 는 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도(그 1)이다.
도6 은 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도(그 2)이다.
도7 은 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도(그 3)이다.
도8 은 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도(그 4)이다.
도9 는 제1 실시 형태에 따른 포토 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 제조 프로세스에 있어서의 일련의 공정을 차례로 나타내는 공정 단면도(그 5)이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 투명 기판
110 : 차광막
110a : 제1 영역 부분
110b : 제2 영역 부분
120 : 반투명막
120a : 제1 영역 부분
120b : 제2 영역 부분
120c : 제3 영역 부분
600 : 계조를 갖는 레지스트막
610 : 제1 부분
620 : 제2 부분
630 : 제3 부분
700 : 계조를 갖는 레지스트막
R1 : 제1 영역
R2 : 제2 영역
R3 : 제3 영역
R4 : 제4 영역

Claims (8)

  1. 투명 기판과,
    상기 투명 기판 상에 소정의 형상을 갖는 1이상의 차광막에 의해 형성된 제1 패턴 부분과,
    상기 제1 패턴 부분이 형성된 제1 패턴 영역을 포함하는 영역에 형성되어, 노광광을 투과하는 투과율이 상기 차광막보다 높은 반(半)투명막을 구비한 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반투명막은, 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 차광막이 형성된 영역에 겹치는 부분과, 상기 겹치는 부분으로부터 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 영역의 적어도 일부에 연재(extend)하는 연재 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 투명 기판 상에 있어서의 상기 제1 패턴 영역과는 다른 제2 패턴 영역에 상기 제1 패턴 부분과 다른 제2 패턴 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패턴 부분은, 스트라이프(stripe) 형상 또는 도트(dot) 형상의 차광막의 반복에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 패턴 부분의 상기 제2 패턴 영역에 대한 면적 비율은, 상기 제1 패턴 부분의 상기 제1 패턴 영역에 대한 면적 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 패턴 부분은 상기 제2 패턴 영역의 전면(全面)에 형성되는 것을 특징으로 하는 노광용 마스크.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 노광용 마스크를 이용하여, 상기 노광광을 반도체막 상에 형성된 레지스트막에 대하여 노광함으로써, 계조를 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 계조를 갖는 레지스트막을 통하여 상기 반도체막에 불순물 이온을 주입하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 계조를 갖는 레지스트막을 통하여 상기 반도체막에 에칭 처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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