KR20100012831A - 다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법 Download PDF

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Abstract

다계조 포토마스크(1)는, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부(2), 투광부(4) 및 반투광부(3)가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 다계조 포토마스크(1)는, 평면에서 보아, 상기 차광부(2) 사이에 끼워진 반투광부(3)를 갖고, 상기 반투광부(3)는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역(12)과, 상기 차광부(2)와 상기 제1 반투광 영역(12) 사이에 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역(13)을 갖는다.
다계조 포토마스크, 차광부, 투광부, 반투광부, 제1 반투광 영역, 제2 반투광 영역

Description

다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은, 촬상 소자, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하, LCD라고 부름)나 반도체 장치의 제조 등에 이용되는 다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
현재, LCD의 분야에서, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD라고 부름)는, CRT(음극선관)에 비교하여, 박형으로 하기 쉽고 소비 전력이 낮다고 하는 이점으로부터, 상품화가 급속하게 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 필터가 액정층의 개재 하에 서로 겹쳐진 개략 구조를 갖는다. TFT-LCD에서는, 제조 공정수가 많고, TFT 기판만으로도 5매∼6매의 포토마스크를 이용하여 제조되어 있었다. 이와 같은 상황 하에, TFT 기판의 제조를 4매의 포토마스크를 이용하여 행하는 방법이, 「월간 에프피디ㆍ인텔리전스(FPD Intelligence)」, 1999년 5월, p.31-35에서 제안되었다.
이 방법은, 차광부와 투광부와 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크(이하, 포토마스크라고 함)를 이용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감하는 것이다. 여기서, 반투광부란, 마스크를 사용하여 패턴을 피전사체에 전사할 때, 투과하는 노광광의 투과량을 소정량 저감시켜, 피전사체 상의 포토레지스트막의 현상 후의 잔막량을 제어하는 부분을 말하며, 그와 같은 반투광부를, 차광부, 투광부와 함께 구비하고 있는 포토마스크를 다계조 포토마스크라고 한다.
최근, 특히 TFT 채널부의 패턴의 미세화에 수반하여, 다계조 포토마스크에서도 점점더 미세한 패턴이 필요로 되어 오고 있다. 예를 들면, TFT에서의 소스, 드레인에 대응하는 부분을 차광부로서 형성하고, 그 소스, 드레인 사이에 위치하는 채널부에 상당하는 부분을 반투광부로서 형성한 다계조 포토마스크를 사용할 수 있다(도 3의 (b) 참조). 이러한 다계조 포토마스크의 TFT 채널부의 패턴에서의 채널 폭(Channel Length)에 상당하는 부분, 즉 차광막 사이의 반투광부의 폭이 7㎛ 정도인 경우에서는, 이 마스크 사용 시의 노광기에서의, 그 반투광부의 투과광에 의한 피전사체 상에서의 광 강도 분포는, 도 12에 도시된 바와 같이 된다. 또한, 노광기의 노광 광원으로서는, 예를 들면 g선(파장 436㎚)이나 i선(파장 365㎚)을 포함하는 350㎚∼450㎚의 파장 영역의 광원이 이용된다. 이 광 강도 분포에 따라서, 피전사체 상의 레지스트막이 노광되고, 이 후 레지스트의 현상 공정을 거쳐서 레지스트 패턴이 형성된다. 이 때문에, 이 그레이톤 마스크의 반투광부에 의한 광 강 도 분포는, 형성되는 레지스트 패턴의 형상에 반영되게 된다.
한편, 반투광부의 패턴의 형상이 더 미세화되어, 차광막 사이의 반투광부의 폭이 예를 들면 3.6㎛로 된 경우에는, 이 마스크 사용 시의 노광기에서의, 그 반투광부의 투과광에 의한 광 강도 분포는, 도 13에 도시된 바와 같이 된다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 광 강도 분포 곡선의 형상은, 도 12에 도시한 광 강도 분포 곡선의 형상의 경우와 달리, 피크 부근에 플래트 영역(평탄한 영역)이 거의 없다.
일반적으로, 차광부와의 경계 근방의 반투광부에서는, 노광기의 해상도에 따른 광의 회절이 생기기 때문에, 광 강도 분포 곡선은 소정의 경사를 그린다. 그리고, 반투광부의 치수(폭)가 예를 들면 6㎛ 이하로 작아지면, 도 13에 도시한 바와 같은 플래트 영역이 거의 없는 광 강도 분포 곡선으로 된다. 이것은, 노광광 파장이나 노광기의 해상도에 대해 회절의 영향을 무시할 수 없는 정도로 커지기 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 이러한 마스크를 이용하여 노광을 행하면, 피전사체 상의 레지스트막이 노광되고, 현상 공정을 거쳐서 형성되는 레지스트 패턴에는, 플래트 영역이 거의 없는 정규 분포형의 형상이 전사된다. 일반적으로, 얻어지는 레지스트 패턴의 단면은, 기판에 대해 수직으로 상승하는 것이 바람직하지만, 상기의 레지스트 패턴에서는 엣지에 테이퍼 형상의 단면이 형성되고, 테이퍼각이, 채널 폭이 커진 종래의 것에 비해 작아지는(경사가 누운 방향) 경향이 있다. 이와 같은 테이퍼 형상의 단면 형상을 갖고, 플래트 영역이 거의 없는 정규 분포형의 형상의 레지스트 패턴을 이용하여, 피전사체의 에칭을 행하면, 에칭에 의해 형성되는 피가 공층의 패턴 치수의 변화가 커서, 패턴의 치수 제어가 매우 곤란하여, 선폭 정밀도가 열화되게 될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 반투광부의 패턴의 형상이 미세화되어도, 피전사체 상의 레지스트 패턴이, 그 후 공정의, 피전사체의 가공 공정의 치수 제어를 용이하게 하는 것으로 되어, 선폭 정밀도를 향상시킬 수 있는 다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 구성에 따른 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 다계조 포토마스크는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 다계조 포토마스크는, 파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 상기 반투광부의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 상기 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 상기 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 상기 플래트 영역의 비율이 50％를 초과하는 것이다.
이들 구성에 따르면, 차광막과 반투광막 사이의 경계 부분, 특히 다계조 포 토마스크에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수를 갖는 경계 부분의 투과율을 상대적으로 높일 수 있고, 이에 의해 광 강도 분포에서의 피크의 양측의 광 강도를 높일 수 있고, 결과로서 플래트 영역을 포함하는 형상을 실현할 수 있다. 이 때문에, 반투광부의 패턴의 형상이 미세화되어도, 피전사체 상의 레지스트 패턴의 치수 제어가 용이해져, 선폭 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제2 반투광 영역의 폭은, 상기 다계조 포토마스크에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수인 것이 바람직하다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 차광부 사이에 끼워진 반투광부의 폭이 3㎛∼6㎛인 것이 바람직하다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광 영역의 투과율과 상기 제2 반투광 영역의 투과율과의 차가 10％∼50％인 것이 바람직하다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 반투광부의 상기 투광부에 대한 위상차가 60° 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광 영역은, 투명 기판 상에 형성된 제1 반투광막과 제2 반투광막의 적층에 의해 이루어지고, 제2 반투광막은, 투명 기판 상에 형성된 상기 제1 또는 제2 반투광막에 의해 이루어짐으로써, 상기 제2 반투광 영역은, 상기 제1 반투광 영역보다 투과율이 높은 것으로 할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광 영역은, 투명 기판 상 에 형성된 제1 막 두께의 반투광막에 의해 이루어지고, 상기 제2 반투광 영역은, 투명 기판 상에 형성된 제2 막 두께의 반투광막에 의해 이루어짐으로써, 상기 제2 반투광 영역은, 상기 제1 반투광 영역보다 투과율이 높은 것으로 할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 다계조 포토마스크는, 피전사체 상의 레지스트막에, 막 두께가 서로 다른 부분을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것인 것이 바람직하다.
본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 박막 트랜지스터용 기판 제조용의 포토마스크인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 구성에 따른 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 다계조 포토마스크는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 상기 반투광부의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 상기 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 상기 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 상기 플래트 영역의 비율이 50％를 초과하는 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3 구성에 따른 다계조 포토마스크를 제조하는 방법에서는, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크의 제조 방법으로, 평 면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 반투광막을 배치하고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 각각 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 배치함으로써, 상기 반투광부의 노광광 투과율 곡선의 플래트 영역을 크게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 구성에 따른 패턴 전사 방법은, 상기 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 형성한 레지스트막에서의 상기 반투광부에 대응하는 부분에, 상기 차광부 또는 상기 투광부와 상이한 막 두께의 레지스트막이 형성되는 잠상을, 상기 레지스트막에 전사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다계조 포토마스크는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 각각 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 갖거나, 혹은 파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 상기 반투광부의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 상기 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 상기 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 상기 플래트 영역의 비율이 50％를 초과하는 것이므로, 이를 이용하여 노광하였을 때, 피전사체 상의 레지스트 패턴에서도, 충분한 평탄부와, 상승된 샤프한 엣지 단면이 얻어진다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 이용한 에칭 가공에서, 피가공체의 치수 제어가 용이해져, 선폭 정밀도 를 향상시킬 수 있다.
본 발명자는, 차광막에 의한 미세 패턴을 이용하여 반투광부를 형성한 다계조 포토마스크에서, 도 13과 같은 광 강도 분포 곡선의 경사를, 보다 샤프한 상승으로 하고, 플래트 영역을 포함하는 형상으로 하는 것을 검토하였다. 예를 들면, 반투광부에, 노광기의 해상 한계 이하의 차광 패턴을 배치함으로써, 원하는 투과율을 갖는 반투광부로 하는 방법이 생각된다. 이 경우, 반투광부에 대응하는 영역에서, 비교적 평탄한 부분을 갖는 광 강도 분포를 얻는 것은 어느 정도 가능하다. 단 이 경우, 투과광의 광 강도가 저하하게 되어, 피전사체의 레지스트막에의 노광량을 자유롭게 선택하는 것이 곤란하다. 여기서, 반투광부의 적절한 투과율이란, 투과부에서의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때, 10％∼70％의 범위 내에서, 그 마스크 유저가 원하는 노광량이다. 바람직하게는, 20％∼60％의 범위, 보다 바람직하게는 30％∼60％의 범위이다. 그리고, 이러한 범위 내에서, 마스크 유저가 적용하는 레지스트 재료나 노광 환경 등의 가공 조건에 적합하도록, 넓은 범위에서 선택할 수 있는 것이 중요하다. 따라서, 원하는 광 강도를 얻기 위해, 반투광부의 차광 패턴의 틈 치수를 크게 하면, 노광 시에 해상하게 되어, 플래트 영역을 포함하는 형상의 광 강도 분포가 역시 얻어지지 않게 된다. 즉, 종래의 미세 차광 패턴 타입의 다계조 포토마스크에서는, 반투광부의 패턴의 미세화와 플래트 영역을 포함하는 형상의 광 강도 분포의 양방을 얻는 것은 곤란하였다.
본 발명자는, 플래트 영역이 없는 형상의 광 강도 분포와 차광막 사이의 반 투광막의 패턴을 예의 검토하고, 차광막과 반투광막 사이의 경계 부분, 특히 다계조 포토마스크에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수를 갖는 경계 부분에 주목하고, 이 경계 부분의 투과율을 상대적으로 높임으로써, 광 강도 분포에서의 피크의 양측의 광 강도를 높일 수 있고, 결과로서 플래트 영역을 포함하는 형상을 실현할 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 본 발명의 골자는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 각각 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 가짐으로써, 반투광부의 패턴의 형상이 미세화되어도, 피전사체 상의 레지스트 패턴의 형상을, 피가공체의 에칭 시의 치수 제어가 용이하게 되도록 하여, 선폭 정밀도를 향상시킬 수 있는 다계조 포토마스크를 실현하는 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(1)에서의 패턴을 도시하는 평면도이다. 다계조 포토마스크(1)는, 예를 들면 액정 표시 장치(LCD)의 박막 트랜지스터(TFT)나 컬러 필터, 또는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 제조 공정에서 사용되는 것이다. 노광광의 조사에 의해, 피전사체 상의 레지스트막에, 막 두께가 서로 다른 부분을 갖는 레지스트 패턴을 형성하기 위한 것이다. 도 1에 도시한 다계조 포토마스크(1)에서의 패턴은, 차광부(2) 사이에 끼워진 반투광 부(3)를 포함하는 것이다. 구체적으로는, 다계조 포토마스크(1)의 사용 시에 노광광을 차광(투과율이 대략 0％)시키는 차광부(2)와, 노광광을 대략 100％ 투과시키는 투광부(4), 노광광의 투과율을 20％∼60％ 정도로 저감시키는 반투광부(3)를 갖고 구성된다. 이들 차광부(2), 투광부(4) 및 반투광부(3)는, 글래스 기판 등의 투명 기판 상에 형성된 반투광막 및 차광막을, 각각 패터닝하여 얻어진다. 도 1에 도시한 바와 같이, 그 패턴은, 좌측으로부터 투광부(4), 차광부(2), 반투광부(3), 차광부(2), 투광부(4)의 순서대로 배열하고 있다. 이하에서, 반투광부(3) 등의 폭은, 이 배열 방향에서의 폭을 말한다. 또한, 도 1에 도시한 차광부(2) 및 반투광부(3)의 패턴 형상은 어디까지나 대표적인 일례이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
반투광막을 구성하는 재료로서는, 크롬 화합물, MoSi 화합물, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 이 중, 크롬 화합물에는, 산화 크롬(CrOx), 질화 크롬(CrNx), 산질화 크롬(CrOxN), 불화 크롬(CrFx)이나, 이들에 탄소나 수소를 함유하는 것이 있다. MoSi 화합물로서는, MoSix 외에, MoSi의 산화물, 질화물, 산화 질화물, 탄화물 등이 예시된다. 또한, 차광막을 구성하는 재료로서는, Cr, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 차광부(2)의 투과율은, 차광막의 막 재질과 막 두께와의 선정에 의해 설정된다. 또한, 반투광부(3)의 투과율은 반투광막의 막 재질과 막 두께와의 선정에 의해 설정된다.
반투광부(3)는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역(12)과, 차광부(2)와 제1 반투광 영역(12) 사이에 형성되고, 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역(13)을 갖는다. 이와 같이, 제1 반투광 영역(12)의 외측에 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역(13)을 형성함으로써, 제1 반투광 영역(12)의 외측(양측)의 영역의 투과율을 상대적으로 높일 수 있다. 그리고, 이 제2 반투광 영역(13)의 폭은, 다계조 포토마스크(1)에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제2 반투광 영역(13)의 형상이 그대로 해상되는 것이 아니라, 반투광부(3)의 투과율을 높여, 광 투과 강도 분포의 상승을 급준하게 할 수 있다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 이 다계조 포토마스크(1)는, 광 투과 강도 분포의 반투광부에 대응하는 영역에 플래트 영역 P를 포함하는 형상을 갖고 있다. 여기서, 광 투과 강도 분포의 반투광부에 대응하는 영역에 플래트 영역 P를 포함한다고 하는 것은, 파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 반투광부(3)의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 플래트 영역의 비율이, 폭 A의 반투광부(3)에 대응하는 영역의 50％를 초과하는 것인 것을 말한다.
상기한 바와 같이, 제2 반투광 영역(13)의 폭은, 다계조 포토마스크(1)에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수인 것이 바람직하고, 반투광부(3)의 치수에 따라서 결정된다. 예를 들면, 6㎛ 이하의 폭의 반투광부(3)에 대해서는, 제2 반투광 영역(13)의 폭이 2㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하 0.1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이 경우의 노광 조건이란, 노광 광원 파장, 사용하는 노광기의 해상도 등 이다. 본 발명의 다계조 포토마스크는, 노광 파장이 350㎚∼450㎚(i선∼g선을 포함하는 광원을 이용함)용인 것으로 하여 바람직하다. 또한, 본 발명은, 다계조 포토마스크에 적용하는 노광기가, 개구수 NA가 0.1∼0.07 정도인 광학계를 갖는 것인 경우에 현저한 효과가 얻어진다.
또한, 반투광부(3)에서 투과광의 광 강도 분포가 플래트 영역 P를 포함하는 형상으로 되도록, 반투광부(3)의 폭 A에 대한 제2 반투광 영역(13)의 폭에 대해서 고려하는 것이 바람직하다. 제2 반투광 영역(13)의 폭은, 한쪽이 (2/5)A 이하(양측을 더하면 (4/5)A 이하)로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제2 반투광 영역(13)의 폭은, 한쪽이 (1/4)A 이하이다. 특히, 한쪽이 (1/10)A(양측 (1/5)A) 이상이 바람직하다. 또한, 제1 반투광 영역(12)의 양측의 제2 반투광 영역(13)의 폭은 대략 동일한 것이 바람직하지만, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한에서는 상이하여도 된다.
차광부(2) 사이에 끼워진 반투광부(3)의 폭은, 얻고자 하는 TFT의 동작 속도 및 다계조 마스크의 가공성을 고려하면, 3㎛∼6㎛인 것이 바람직하다. 반투광부(3)의 폭(즉, 채널부에 대응하는 반투광부의 폭)이 6㎛ 이하인, 동작성이 우수한 TFT를 제조할 수 있는 다계조 포토마스크이며, 또한 그 반투광부에 의한 광 강도 곡선이 상기한 바와 같은 플래트 영역을 갖는 것은, 지금까지 알려져 있지 않았다.
또한, 제1 반투광 영역(12)의 투과율과 제2 반투광 영역(13)의 투과율과의 차는, 대형 마스크용 노광기의 광학계가 갖는 해상도를 기초로, 도 2에 도시한 바와 같은 평탄한 영역(플래트 영역)을 갖는 조종형의 투과율 커브를 얻는 것을 고려 하면, 10％∼50％인 것이 바람직하다. 또한, 반투광부(3)의 투광부(4)에 대한 노광광의 위상차는, 채널부의 상하에 암선이 생기지 않는 것이 바람직한 점을 고려하면, 60° 이하인 것이 바람직하다.
여기서, 차광부(2), 투광부(4) 및 반투광부(3)를 포함하는 전사 패턴을 갖는 3계조의 포토마스크를 이용하여 노광하여, 피전사체 상의 레지스트막에 패턴을 전사하는 것을 생각한다. 도 3의 (a)는, 도 3의 (b)에 도시한 차광부 A 사이에 끼워진 반투광부 B의 투과율 곡선을 나타내는 그래프이다. 도 3의 (b)의 포토마스크를 이용하여 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴은, 도 3의 (a)를 상하 반전한 바와 같은 형상으로 되고, 그 유발 형상의 극소값가, 레지스트 잔막값(Rt)에 대응한다. 이와 같은 레지스트 패턴을 이용하여, 에칭 가공에 의해 박막을 가공하고자 하였을 때, 레지스트 패턴의 단면은 대략 사각형, 즉 상승이 수직한 것이 바람직하다. 이것은, 레지스트 패턴을 감막하고, 이를 마스크로 하여, 하층측의 박막을 에칭할 때에, 치수 정밀도 높게 가공할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 예를 들면 광 강도 변화에 대해, 예민한 감광성을 갖는 레지스트재를 이용하는 것이 생각된다. 그러나, 이와 같은 레지스트재는, 약간의 노광량 변화에 의해 잔막값이 변화하므로, 결국, 레지스트 패턴의 형상이 불안정하게 되므로 바람직하지 않다.
따라서, 레지스트의 감광 특성을 바꾸지 않고, 마스크의 성능에서, 레지스트 패턴 단면 형상의 수직성(상승의 급준함)을 높게 하는 것이 요구된다. 즉, 선폭이 좁은 영역, 예를 들면 TFT의 채널부에 대응하는(차광부 사이에 끼워진 반투광부를 갖는 패턴) 부분의 레지스트 패턴 형상을 생각하였을 때, 보텀 영역의 면적이 클수 록 좋고, 벽면은 극력 급준하게 상승하는 수직면인 것이 요망된다. 본 발명과 같이, 서로 다른 막 투과율을 갖는 복수의 반투광 영역을 이용함으로써, 원하는 투과율의 반투광부(3)를 설계할 수 있어, 설계의 자유도가 넓어진다.
반투광부에서의 제1 반투광 영역(12) 및 제2 반투광 영역(13)의 막 구성에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 도 4의 (a)∼도 4의 (c)에 도시한 구성을 들 수 있다. 도 4의 (a)에 도시한 구성은, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)이 형성되어 있고, 반투광부(3)에서 반투광막(14)의 두께가 서로 다르며, 차광부(2)에 차광막(11)이 형성되어 있는 구성이다. 반투광막(14)의 막 두께는, 제2 반투광 영역(13)에서 상대적으로 얇고(투과율 고), 제1 반투광 영역(12)에서 상대적으로 두껍다(투과율 저). 즉, 이 구성의 반투광부(3)는, 하나의 막으로 구성되어 있고, 그 두께를 바꿈으로써 제1 반투광 영역(12) 및 제2 반투광 영역(13)을 형성하고 있다.
도 4의 (b)에 도시한 구성은, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)이 형성되어 있고, 반투광막(14)의 제1 반투광 영역(12) 상에 다른 반투광막(15)을 형성하고, 차광부(2)에 차광막(11)을 형성한 구성이다. 즉, 이 구성의 반투광부(3)는, 2개의 반투광막(14, 15)으로 구성되어 있고, 하나의 반투광막(14)으로 제2 반투광 영역(13)을 구성하고(투과율 고), 2개의 반투광막(14, 15)의 적층막으로 제1 반투광 영역(12)을 구성하고 있다(투과율 저).
도 4의 (c)에 도시한 구성은, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)이 형성되어 있고, 제2 반투광 영역(13)의 반투광막(14)이 제거되고, 반투광부(3)에 다른 반투 광막(15)을 형성하고, 차광부(2)에 차광막(11)을 형성한 구성이다. 즉, 이 구성의 반투광부(3)는, 2개의 반투광막(14, 15)으로 구성되어 있고, 하나의 반투광막(15)으로 제2 반투광 영역(13)을 구성하고(투과율 고), 2개의 반투광막(14, 15)의 적층막으로 제1 반투광 영역(12)을 구성하고 있다(투과율 저).
도 4의 (a)에 도시한 구조는, 예를 들면 도 5의 (a), 도 5의 (b)에 도시한 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 도 4의 (a)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 여기서는, 반투광막(14)의 재료를 몰리브덴 실리사이드로 하고, 차광막(11)의 재료를 크롬으로 한다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)을 형성하고, 그 위에 차광막(11)을 형성하고, 그 후 제2 반투광 영역(13)의 반투광막(14)이 노출되도록 차광막(11)을 패터닝한다. 다음으로, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 패터닝된 차광막(11)을 마스크로 하여 반투광막(14)을 에칭하여 반투광막(14)의 막 두께를 부분적으로 얇게 한다. 그 후, 제1 반투광 영역(12)의 차광막(11)을 제거한다.
도 4의 (b)에 도시한 구조는, 예를 들면 도 6의 (a)∼도 6의 (c)에 도시한 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 도 4의 (b)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 여기서는, 반투광막(14)의 재료를 몰리브덴 실리사이드로 하고, 반투광막(15)의 재료를 산화 크롬으로 하고, 차광막(11)의 재료를 크롬으로 한다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.
도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)을 형성하고, 그 위에 차광막(11)을 형성하고, 그 후 반투광부(3)의 반투광막(14)이 노출되도록 차광막(11)을 패터닝한다. 다음으로, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 전체면에 반투광막(15)을 형성하고, 그 위에 레지스트막(16)을 형성한다. 그 후, 제1 반투광 영역(12)을 노광하여 레지스트막(16)을 부분적으로 경화시킨다(도면 중의 참조 부호 16a). 다음으로, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(16)을 현상하고, 잔존한 레지스트막(16)을 마스크로 하여 반투과막(15)을 에칭한다. 그 후 레지스트막(16)을 제거한다.
도 4의 (c)에 도시한 구조는, 예를 들면 도 7의 (a)∼도 7의 (g)에 도시한 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 도 4의 (c)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 여기서는, 반투광막(14)의 재료를 몰리브덴 실리사이드로 하고, 반투광막(15)의 재료를 산화 크롬으로 하고, 차광막(11)의 재료 를 크롬으로 한다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.
도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 상에 반투광막(14)을 형성하고, 그 위에 차광막(11)을 형성하고, 그 후 반투광부의 반투광막(14)이 노출되도록 차광막(11)을 패터닝한다. 다음으로, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 전체면에 레지스트막(16)을 형성한다. 그 후, 제1 반투광 영역(12)을 노광하여 레지스트막(16)을 부분적으로 경화시킨다(도면 중의 참조 부호 16a). 다음으로, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(16)을 현상하고, 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 잔존한 레지스트막(16)을 마스크로 하여 반투과막(14)을 에칭한다.
도 7의 (e)에 도시한 바와 같이, 전체면에 반투광막(15)을 형성하고, 그 위에 레지스트막(16-1)을 형성한다. 그 후, 반투광부를 포함하는 영역을 노광하여 레지스트막(16-1)을 부분적으로 경화시킨다(도면 중의 참조 부호 16b). 다음으로, 도 7의 (f)에 도시한 바와 같이, 레지스트를 현상하고, 도 7의 (g)에 도시한 바와 같이, 잔존한 레지스트막(16-1)을 마스크로 하여 반투과막(15)을 에칭한다.
이와 같은 본 발명의 다계조 포토마스크의 반투광부에서의 광 강도 분포는, 본 발명의 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막을 노광하고, 현상 공정을 거쳐서 형성되는 레지스트 패턴의 형상에도 반영된다. 즉, 본 발명의 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체 상에 형성된 레지스트막에, 반투광부에 대응하는 부분의 막 두께가, 차광부 또는 투광부에 대응하는 부분의 막 두께와 상이한 패턴을 형성하는 경우에, 상기 투광부 또는 차광부에 대응하는 현상 후의 레지스트막 두께를 100％로 하고, 상기 반투광부에 대응하는 현상 후의 레지스트막의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 막 두께 변동이 2％ 이하인 영역을 평탄부로 할 때, 평탄부의 폭이, 상기 다계조 포토마스크에서의 폭 A의 반투광부에 대응하는 부분의 폭의 50％를 초과하는 것인 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다계조 포토마스크를 이용하여, 반투광부의 패턴을 피전사체 상의 레지스트막에 전사하였을 때에, 대략 일정 막 두께의 평탄부를 갖고, 또한 원하는 막 두께 범위의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이에 의해, 피전사체에 형성하는 패턴의 치수 제어를 하기 쉬워져, 패턴의 선폭 정밀도가 향상된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 설명한 효과 외에 종래의 차광막에 의한 미세 패턴을 형성한 반투광부(미세 패턴 타입의 다계조 포토마스크)와 비교하여, 반투광부의 패턴(반투광막으로 형성되는 반투광막 형성부)의 허용되는 선폭 범위가 넓어, 마스크 제작 시의 선폭 관리가 용이하다. 따라서, 양산상의 이점이 크다. 또한, 마스크 유저가, 적용하고자 하는 가공 프로세스(레지스트 소재, 현상 조건, 에칭 조건 등)를 고려하였을 때에, 원하는 높이의 레지스트 패턴을 얻기 위한, 원하는 투과율을 갖는 마스크를 얻을 수 있다. 이 설계는, 반투광부에 포함되는 2종의 반투광 영역의 투과율을, 각각 원하는 것으로 설정하면 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 디바이스 제조에 극단적으로 고해상도(광 NA)의 노광기를 준비할 필요가 없으 며, 현행의 노광기를 사용하여도, TFT 채널부의 미세화에 충분히 대응할 수 있으므로, 디바이스 제조에서 큰 이점이다.
다음으로, 본 발명의 효과를 명확하게 하기 위해 행한 실시예에 대해서 설명한다.
<실시예>
도 1에 도시한 패턴에서, 반투광부(3)의 폭을 3.6㎛로 하고, 제2 반투광 영역(13)의 폭을 각각 0.8㎛(제1 반투광 영역(12)의 폭이 2.0㎛)로 한 반투광부(3)를 갖는 다계조 포토마스크(1)를 상기의 방법에 의해 제작하였다. 이 때, 반투광부(3)의 구성은, 도 4의 (b)에 도시한 구성으로 하고, 차광막(11)을 구성하는 재료로서 크롬을 이용하고, 제2 반투광 영역(13)을 구성하는 재료로서 MoSi를 이용하고, 제1 반투광 영역(12)을 구성하는 적층막의 또 하나의 반투광막(15)을 구성하는 재료로서 산화 크롬을 이용하였다. 또한, 제1 반투광 영역(12)의 투과율이 45％로 되고, 제2 반투광 영역(13)의 투과율이 25％로 되도록 반투광막(14, 15)의 두께를 조정하였다. 또한, 여기서 말하는 반투광막(14, 15)의 투과율이란, 막 고유의 투과율이며, 후술하는 실효 투과율이 아니다.
이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 패턴 전사를 행하였을 때의 실효 투과율 TA의 커브를 도 8의 (a), 도 8의 (b)(도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 부분 확대를 나타냄)에 나타낸다. 실제로 형성되는 레지스트 패턴의 잔막값의 레인지를 직접적으로 지배하는 것으로서 실효 투과율을 예로 들 수 있다. 잔막값의 관리를 실효 투과율의 관리로 행함으로써, 좁은 폭의 패턴을 갖는 경우에서도, 항상 안정적으로 원하는 잔막값의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
여기서, 실효 투과율이란, 마스크를 실제로 투과하는 노광광의 투과율을 의미하고, 투광부(노광기의 해상도에 대해 충분히 넓은 것)의 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율이다. 패턴 폭이 작아지면, 회절의 영향을 받아, 인접하는 패턴의 영향을 받아 투과율이 변화하지만, 그와 같은 영향을 반영시킨 투과율이다. 실효 투과율은, 막 고유의 투과율 외에 광학 조건이나 패턴 디자인을 고려한 지표이므로, 잔막값의 상황을 정확하게 반영한 지표이며, 잔막값의 관리를 위한 지표로서 적절한 것이다. 또한, 실효 투과율의 기준값으로서는, 반투광부를 투과하는 광 강도 분포에서 최대값을 갖는 부분의 투과율로 할 수도 있다. 이것은, 예를 들면 이 포토마스크를 사용하여, 피전사체 상에 포지티브 레지스트의 레지스트 패턴을 형성하였을 때, 반투광부에 생기는 레지스트 잔막값의 최소값과 상관을 갖기 때문이다. 이와 같은 레인지 관리에 대해서는, 예를 들면 박막 트랜지스터의 채널 영역의 폭이 5㎛ 이하일 때에 특히 유효하다.
상기의 실효 투과율을 측정하는 수단으로서는, 노광기에 의한 노광 조건을 재현, 또는 근사시키는 것이 바람직하다. 그와 같은 장치로서는, 예를 들면 도 9에 도시한 장치를 들 수 있다. 이 장치는, 광원(21)과, 광원(21)으로부터의 광을 포토마스크(23)에 조사하는 조사 광학계(22)와, 포토마스크(23)를 투과한 광을 결상시키는 대물 렌즈계(24)와, 대물 렌즈계(24)를 거쳐서 얻어진 상을 촬상하는 촬상 수단(25)으로 주로 구성되어 있다.
광원(21)은, 소정 파장의 광속을 발하는 것이며, 예를 들면 할로겐 램프, 메탈 할로겐 램프, UHP 램프(초고압 수은 램프) 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 마스크를 사용하는 노광기를 근사하는 분광 특성을 갖는 광원으로 사용할 수 있다.
조사 광학계(22)는, 광원(21)으로부터의 광을 유도하여 포토마스크(23)에 광을 조사한다. 이 조사 광학계(22)는, 개구수(NA)를 가변으로 하기 때문에, 조리개 기구(개구 조리개(27))를 구비하고 있다. 이 조사 광학계(22)는, 포토마스크(23)에서의 광의 조사 범위를 조정하기 위한 시야 조리개(26)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 조사 광학계(22)를 거친 광은, 마스크 유지구(23a)에 의해 유지된 포토마스크(23)에 조사된다. 이 조사 광학계(22)는 케이스(33) 내에 배설된다.
포토마스크(23)는 마스크 유지구(23a)에 의해 유지된다. 이 마스크 유지구(23a)는, 포토마스크(23)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서, 이 포토마스크(23)의 하단부 및 측연부 근방을 지지하고, 이 포토마스크(23)를 경사시켜서 고정하여 유지하게 되어 있다. 이 마스크 유지구(23a)는, 포토마스크(23)로서, 대형(예를 들면, 주평면이 1220㎜×1400㎜, 두께 13㎜의 것, 또는 그 이상의 것), 또한 다양한 크기의 포토마스크(3)를 유지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 대략 연직이란, 도 9 중 θ로 나타내는 연직으로부터의 각도가 약 10도 이내를 의미한다. 포토마스크(23)에 조사된 광은, 이 포토마스크(23)를 투과하여, 대물 렌즈계(24)에 입사된다.
대물 렌즈계(24)는, 예를 들면 포토마스크(23)를 투과한 광이 입사되고, 이 광속에 무한원 보정을 가하여 평행광으로 하는 제1군(시뮬레이터 렌즈)(24a)과, 이 제1군을 거친 광속을 결상시키는 제2군(결상 렌즈)(24b)으로 구성된다. 시뮬레이터 렌즈(24a)는, 조리개 기구(개구 조리개(27-1))가 구비되어 있고, 개구수(NA)가 가변으로 되어 있다. 대물 렌즈계(24)를 거친 광속은, 촬상 수단(25)에 의해 수광된다. 이 대물 렌즈계(24)는 케이스(33-1) 내에 배설된다.
이 촬상 수단(25)은, 포토마스크(23)의 상을 촬상한다. 이 촬상 수단(25)으로서는, 예를 들면 CCD 등의 촬상 소자를 이용할 수 있다.
이 장치에서는, 조사 광학계(22)의 개구수와 대물 렌즈계(24)의 개구수가 각각 가변으로 되어 있으므로, 조사 광학계(22)의 개구수의 대물 렌즈계(24)의 개구수에 대한 비, 즉 시그마값(σ:코히어런스)을 가변할 수 있다.
또한, 이 장치에서는, 촬상 수단(25)에 의해 얻어진 촬상 화상에 대한 화상 처리, 연산, 소정의 임계값과의 비교 및 표시 등을 행하는 연산 수단(31), 표시 수단(32)을 갖는 제어 수단(34) 및 케이스(33)의 위치를 바꾸는 이동 조작 수단(35)이 설치되어 있다. 이 때문에, 얻어진 촬상 화상, 또는 이에 기초하여 얻어진 광 강도 분포를 이용하여, 제어 수단에 의해 소정의 연산을 행하여, 다른 노광광을 이용한 조건 하에서의 촬상 화상, 또는 광 강도 분포나 투과율을 구할 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 도 9에 도시한 장치는, NA와 σ값이 가변으로 되어 있고, 광원의 선원도 바꿀 수 있으므로, 여러 가지 노광기의 노광 조건을 재현할 수 있다. 일반적으로 액정 장치 제조용 등의 대형 포토마스크의 노광 장치를 간이적으로 근사시키는 경우에는, i선, h선, g선에 의한 광 강도를 동등하게 한 조사광을 이용하여, 노광 광학계로서 NA가 0.08 정도, 조사계와 대물계의 NA비인 코히어 런스 σ가 0.8 정도인 조건을 적용하면 된다.
상기를 고려하여, 본 발명에서는 패턴 형상으로 이용하는 반투광막에 기초하여, (바람직하게는 노광기의 광원 파장 분포, 광학계의 조건도 고려하여), 실제로 얻고자 하는 포토마스크의 투과율(실효 투과율)로부터, 사용하는 반투광막의 투과율(충분히 넓은 면적에서의 투과율)을 산정하여, 포토마스크의 설계를 행하는 것이 바람직하다.
도 8의 (a), 도 8의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 실효 투과율 커브(광 투과 강도 분포 곡선)의 다계조 포토마스크에서의 폭 A의 상기 반투광부에 대응하는 부분에서, 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역(플래트 영역)의 비율이 50％를 초과한다. 따라서, 이 다계조 포토마스크를 이용하여 레지스트 패턴을 형성하면, 투광부 또는 차광부에 대응하는 현상 후의 레지스트막 두께를 100％로 하여, 현상 후의 레지스트막의 막 두께 변동이 2％ 이하인 평탄부를, 반투광부에 대응하는 영역의 중앙에 갖고, 그 폭이, 폭 A의 반투광부에 대응하는 폭의 50％를 초과하는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다고 생각된다.
<비교예>
도 1에 도시한 패턴에서, 반투광부(3)의 폭을 3.6㎛로 하고, 반투광부(3)를 투과율이 40％인 반투광막(MoSi막)으로 구성하는 것 이외에 실시예와 마찬가지로 하여 다계조 포토마스크를 제작하였다. 이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 패턴 전사를 행하였을 때의 실효 투과율 TA의 커브를 도 8의 (a), 도 8의 (b)에 도시한다. 도 8의 (a), 도 8의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 다계조 포토마스크에서의 폭 A의 상기 반투광부에 대응하는 부분에서 플래트 영역이 없는 형상인 레지스트 패턴으로 되었다.
다음으로, 본 발명의 다계조 마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정의 일례를 도 10 및 도 11을 이용하여 설명한다. 글래스 기판(41) 상에, 게이트 전극용 금속막을 형성하고, 포토마스크를 이용한 포토리소 프로세스에 의해 게이트 전극(42)을 형성한다. 다음으로, 게이트 절연막(43), 제1 반도체막(44)(a-Si), 제2 반도체막(45)(N+a-Si), 소스 드레인용 금속막(46) 및 포지티브형 포토레지스트막(47)을 형성한다(도 10의 (a)). 다음으로, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 차광부(51)와 투광부(52)와 반투광부(53)를 갖는 다계조 포토마스크(50)를 이용하여, 포지티브형 포토레지스트막(47)을 노광하고, 현상함으로써, TFT 채널부 및 소스 드레인 형성 영역과, 데이터 라인 형성 영역을 덮고, 또한 채널부 형성 영역이 소스 드레인 형성 영역보다도 얇은 제1 레지스트 패턴(47a)을 형성한다.
다음으로, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(47a)을 마스크로 하여, 소스 드레인 금속막(46) 및 제2 반도체막(45), 제1 반도체막(44)을 에칭한다. 다음으로, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 채널부 형성 영역이 얇은 레지스트막을 산소에 의한 애싱에 의해 제거하여, 제2 레지스트 패턴(47b)을 형성한다. 다음으로, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(47b)을 마스 크로 하여, 소스 드레인용 금속막(46)을 에칭하여, 소스/드레인(46a, 46b)을 형성하고, 다음으로, 제2 반도체막(45)을 에칭하여, 마지막으로, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 잔존한 제2 레지스트 패턴(47b)을 박리한다.
이와 같이, 본 발명의 다계조 포토마스크를 이용하여, TFT 패턴을 레지스트막에 전사하면, 대략 일정 막 두께의 평탄부를 갖고, 또한 원하는 막 두께 범위의 레지스트 패턴을 형성할 수 있으므로, 피전사체에 형성하는 TFT 패턴의 치수 제어를 하기 쉬워져, TFT 패턴의 선폭 정밀도가 향상된다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 상기 실시 형태에서의 부재의 개수, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 여러 가지 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖의, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 도시하는 평면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크에서의 반투광부의 파장 365㎚∼436㎚에 대한 광 투과 강도 분포 곡선을 나타내는 도면.
도 3의 (a)는 투과율 곡선을 나타내는 도면이며, 도 3의 (b)는 차광부와 반투광부를 포함하는 패턴을 나타내는 도면.
도 4의 (a)∼도 4의 (c)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 구성예를 각각 나타내는 도면.
도 5의 (a), 도 5의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 구성의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 6의 (a)∼도 6의 (c)는 도 4의 (b)에 나타낸 구성의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 7의 (a)∼도 7의 (g)는 도 4의 (c)에 나타낸 구성의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크 및 종래의 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 패턴 전사를 행하였을 때의 실효 투과율을 나타내는 도면이며, 도 8의 (b)는, 그 일부를 확대한 도면.
도 9는 실효 투과율을 측정하기 위한 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 10의 (a)∼도 10의 (c)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 TFT 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 도면.
도 11의 (a)∼도 11의 (c)는 도 10의 (c)에 나타낸 공정에 이어서 행해지는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 12는 종래의 다계조 포토마스크의 일례에서의 반투광부의 파장 365㎚∼436㎚에 대한 광 투과 강도 분포 곡선을 나타내는 도면.
도 13은 종래의 다계조 포토마스크의 다른 예에서의 반투광부의 파장 365㎚∼436㎚에 대한 광 투과 강도 분포 곡선을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 다계조 포토마스크
2 : 차광부
3 : 반투광부
4 : 투광부
10 : 투명 기판
11 : 차광막
12 : 제1 반투광 영역
13 : 제2 반투광 영역
14, 15 : 반투광막
16 : 레지스트막
21 : 광원
22 : 조사 광학계
23 : 포토마스크
24 : 대물 렌즈계
25 : 촬상 수단
31 : 연산 수단
32 : 표시 수단
33 : 케이스
34 : 제어 수단

Claims (14)

  1. 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 다계조 포토마스크는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 각각 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 상기 반투광부의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 상기 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 상기 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 상기 플래트 영역의 비율이, 50％를 초과하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반투광 영역의 폭은, 상기 다계조 포토마스크에 대한 노광 조건에서의 해상 한계 이하의 치수인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차광부 사이에 끼워진 반투광부의 폭이 3㎛∼6㎛인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반투광 영역의 투과율과 상기 제2 반투광 영역의 투과율 사이의 차가 10％∼50％인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부의 상기 투광부에 대한 위상차가 60° 이하인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반투광 영역은, 투명 기판 상에 형성된 제1 반투광막과 제2 반투광막의 적층에 의해 이루어지고, 제2 반투광막은, 투명 기판 상에 형성된 상기 제1 또는 제2 반투광막에 의해 이루어짐으로써, 상기 제2 반투광 영역은, 상기 제1 반투광 영역보다 투과율이 높은 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반투광 영역은, 투명 기판 상에 형성된 제1 막 두께의 반투광막에 의해 이루어지고, 상기 제2 반투광 영역은, 투명 기판 상에 형성된 제2 막 두께의 반투광막에 의해 이루어짐으로써, 상기 제2 반투광 영역은, 상기 제1 반투광 영역보다 투과율이 높은 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다계조 포토마스크는, 피전사체 상의 레지스트막에, 막 두께가 서로 다른 부분을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다계조 포토마스크는, 박막 트랜지스터용 기판 제조용의 포토마스크인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  11. 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 다계조 포토마스크는, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 위치하는 반투광부를 갖고, 상기 반투광부에 대한 파장 350㎚∼450㎚의 범위 내의 파장 영역을 포함하는 광에 대한 상기 반투광부의 폭 방향에 관한 광 투과 강도 분포 곡선에서, 상기 반투광부의 폭 방향의 중앙을 포함하고, 또한 상기 투광부의 노광광 투과율을 100％로 하였을 때의 투과율의 변동량이 2％ 이하인 영역을 플래트 영역으로 할 때, 상기 플래트 영역의 비율이 50％를 초과하는 것인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  12. 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막을 갖고, 상기 반투광막 및 상기 차광막의 패턴에 의해 차광부, 투광부 및 반투광부가 형성된 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 평면에서 보아, 이격된 2개의 상기 차광부 사이에 반투광막을 배치하고, 상기 반투광부는, 제1 투과율을 갖는 제1 반투광 영역과, 상기 2개의 차광부와 상기 제1 반투광 영역 사이에 각각 형성되고, 상기 제1 투과율보다도 높은 제2 투과율을 갖는 제2 반투광 영역을 배치함으로써, 상기 반투광부의 노광광 투과율 곡선의 플래트 영역을 크게 하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 형성한 레지스트막에서의 상기 반투광부에 대응하는 부분에, 상기 차광부 또는 상기 투광부와 상이한 막 두께의 레지스트막이 형성되는 잠상을, 상기 레지스트막에 전사하는 것을 포함하는 패턴 전사 방법.
  14. 제12항의 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조된 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 형성한 레지스트막에서의 상기 반투광부에 대응하는 부분 에, 상기 차광부 또는 상기 투광부와 상이한 막 두께의 레지스트막이 형성되는 잠상을, 상기 레지스트막에 전사하는 것을 포함하는 패턴 전사 방법.
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