KR20110010071A - 다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법 Download PDF

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KR20110010071A
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마사유끼 미요시
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크이다. 차광부는, 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막이 적층되어 이루어진다. 투광부는 투명 기판이 노출되어 이루어진다. 반투광부는, 투명 기판 상에 형성된 반투광막이 노출되어 이루어진다. 반투광막은, 제1 반투광층과 제1 반투광층 상에 적층된 제2 반투광층을 구비한다. 반투광부를 구성하는 제2 반투광층의 막 두께가, 차광부를 구성하는 제2 반투광층의 막 두께보다 작아지도록 감막(減膜)되어 있다.

Description

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME, AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하 FPD라고 부름) 등의 제조에 이용되는 다계조 포토마스크, 그 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
예를 들면 액정 표시 장치에 사용되는 TFT(박막 트랜지스터) 기판은, 차광부 및 투광부로 이루어지는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크를 이용하여, 예를 들면 5회∼6회의 포토리소그래피 공정을 거쳐서 제조되어 왔다. 최근, 포토리소그래피 공정수를 삭감하기 위해서, 차광부, 반투광부, 투광부를 포함하는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크가 이용되도록 되어 왔다(일본 특개 2007-249198호 공보를 참조).
상기의 다계조 포토마스크에는, 그 반투광부에, 원하는 노광광 투과율을 갖는 반투광막을 형성한 것이 알려져 있다. 통상적으로, 다양한 FPD용 마스크를 제조할 때에, 반투광부의 투과율(중심값 및 분포의 허용 범위)이 사양으로서 결정되고, 예를 들면, i선의 투과율을 대표 파장으로 하여, 이 파장에 대한 투과율이 사양으로서 지정되는 경우 등이 있다. 이러한 사양은, 마스크 유저가 행하고자 하는 박막 가공의 조건에 기초하여 결정된다. 특히, 마스크 유저에게 있어서는, 확립된 박막 가공 조건의 범위 내에서 재현성 좋게 정확한 가공을 행하기 위해서는, 마스크의 투과율이 정밀하게 제어되어 있는 것이 매우 중요하게 된다. 한편, 다양한 투과율 사양의 포토마스크를 준비할 때, 목표 투과율을 얻기 위해서는, 이용하는 반투광막의 재료 조성과 막 두께를 각각 선택할 필요가 있다. 여기서, 반투광막의 투과율을 미세 조정하기 위해서, 신규의 재료 조성을 선택하는 것은 효율적이지 않다라고 하는 관점에서, 재료 조성을 결정한 후, 막 두께에 따라서 반투광막의 투과율을 조정하는 것이 생각된다. 그러나, 이 조정에 의해, 각 마스크에 정해지는 투과율 사양(중심값, 분포)을 확실하게 충족시키는 것은, 반드시 용이하지는 않다.
그런데, 발명자들의 검토에 의하면, FPD용 다계조 포토마스크의 제조에서는, 임의의 파장에서의 반투광부의 투과율 제어뿐만 아니라, 그 투과율 파장 의존성도 또한 고려하여, 최적의 것을 선택하는 것이, 마스크 유저에게 있어서 매우 중요한 것이 발견되었다.
마스크 유저가 사용하는 노광기가 구비하는 광원은, 일반적으로 i선∼g선의 범위의 광을 조사하지만, 장치에 의한 개체차가 있어, i선의 강도가 상대적으로 큰 것이나, g선의 강도가 상대적으로 큰 것 등이 있고, 또한 광원의 경시에 의한 변화도 있다. 이 때문에, 사용하는 노광기에 따라서 다계조 포토마스크에 조사되는 노광광의 파장 분포는 상이하고, 그들에 의해 피전사체 상에 형성된 레지스트막이 받는 광의 강도(노광 광량)가 변화한다. 즉, 노광광의 파장 분포에 의해, 피전사체 상에 얻어지는 레지스트 패턴의 형상이나 잔막량이 변하게 된다.
이 점만으로부터 보면, 다계조 포토마스크에 이용하는 반투광막은, 투과율의 파장 의존성이 작은(즉 노광 파장 범위에서의 투과율의 파장 의존성의 커브가 플랫한) 것이 바람직하다라고도 생각할 수 있다. 그러나, 발명자들에 의하면, 그와 같은 반투광막이 유리하다고는 할 수 없다.
예를 들면, 다계조 포토마스크가 형성된 전사 패턴을, 노광기를 이용하여 피전사체 상의 레지스트막에 전사하고자 할 때, 전사 패턴에 포함되는 패턴의 선폭에 따라서, 실제로 레지스트에 도달하는 노광광의 강도는 상이하다. 이것은, 상기 패턴의 선폭이 미소하게 되어, 노광광의 파장에 근접할수록, 노광광이 해상되지 않게 되기 때문이다. 즉, 예를 들면 10㎛ 미만의 선폭을 포함하는 전사 패턴일 때, 노광광의 파장 범위 중 장파장측(g선측)의 광일수록, 이 패턴을 해상하기 어려워, 레지스트막에 도달하는 광 강도는 작다.
따라서, 대표 파장(예를 들면 i선)에서의 투과율을 정밀하게 제어한 반투광막을 사용하는 것만으로는, 마스크를 사용한 패턴 전사에 의해 얻어지는 레지스트 패턴 형상을 결정하는 것으로는 되지 않고, 투과율의 파장 의존성이 작은 막재를 사용하였다고 해도, 실제의 레지스트 패턴 형상은 안정되지 않는다.
한편, 다계조 포토마스크의 반투광부에 이용하는 반투광막은, 그 소재로부터 유래하는 분광 투과 특성을 갖는다. 그것으로부터, 노광광 파장(i선∼g선을 포함함)의 범위에서, 원하는 투과율의 파장 의존성을 갖는 반투광막과 그 막 두께를 선택하면, 얻고자 하는 투과율이 얻어질 뿐만 아니라, 상기한 패턴 선폭에 기인하는 파장 의존성이나, 노광 조건의 분광 특성을 상쇄하거나, 또는 완화하여, 피전사체 상에 원하는 레지스트 잔막을 갖는 레지스트 패턴을 안정적으로 형성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 소정의 패턴 선폭을 갖고, 소정의 투과율(막 고유의 투과율)을 갖는 반투광막을 이용하여 형성한 반투광부의, 실효적인 노광광 투과율의 파장 의존성을 작게 하는 것은 유용하지만, 그를 위해서는, 사용하는 막의 투과율과 파장 의존성을 각각, 원하는 값의 범위로 제어하는 자유도가 필요하다.
또한, 일단 확립한 피전사체(박막 등)의 가공 조건을 그대로로 하여, 새로운 다계조 포토마스크를 구할 때에는, 종래의 포토마스크와 동일한 분광 특성을 갖는 다계조 포토마스크를 얻을 필요가 있다. 이 경우에도, 단순히 다계조 포토마스크가 갖는 투과율 파장 의존성을 작게 하는 것이 아니라, 원하는 값의 범위로 제어하는 것이 유용하다.
즉, 반투광부에서의 투과율의 절대값과 함께, 그 파장 의존성을, 원하는 범위로 제어하는 것이 유리한 것이 발견되었다.
단, 종래의 다계조 포토마스크에서는, 노광광에 대한 반투광부의 투과율의 파장 의존성을 임의로 선택하는 것은 곤란하였다. 반투광부에 이용하는 막재를 결정하면, 그 투과율은 막 두께에 따라서 제어할 수 있지만, 투과율 파장 의존성을 원하는 커브로 제어하는 것은 용이하지는 않다. 따라서, 발명자들은, 투과율의 절대값과 함께, 투과율 파장 의존성 경향도 원하는 범위 내의 것을 얻을 수 있는 포토마스크의 제조 방법에 대하여 검토하였다. 그리고, 발명자들은, 실제의 FPD 생산 공정에서, 바람직하게 사용되는 다계조 포토마스크의 분광 특성을 검토한 결과, 본 발명을 이루었다.
즉 본 발명은, 반투광부의 투과율을 미세 조정할 수 있고, 노광광에 대한 반투광부의 투과율의 파장 의존성을 임의로 선택할 수 있는 다계조 포토마스크, 및 그 다계조 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 상기 다계조 포토마스크를 이용함으로써, FPD의 제조 수율을 개선하고, 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는, 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막이 적층되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고, 상기 반투광부는, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 반투광막이 노출되어 이루어지고, 상기 반투광막은, 제1 반투광층과, 상기 제1 반투광층 상에 적층된 제2 반투광층을 구비하고, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께보다 작아지도록 감막되어 있는 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제2 양태는, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층과 감막된 상기 제2 반투광층에 의해, 파장이 365㎚ 내지 436㎚의 범위의 광에 대한 상기 반투광부의 투과율이, 1％ 이상 10％ 이하의 파장 의존성을 갖는 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제3 양태는, 파장이 365㎚ 내지 436㎚의 범위의 광에 대하여, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 투과율의 파장 의존성과, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층의 투과율의 파장 의존성이 서로 다른 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제4 양태는, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께의 97％ 미만으로 되도록 감막되어 있는 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제5 양태는, 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하인 광에 대하여, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층과 상기 제2 반투광층과의 적층으로서의 투과율이 3％ 이상 60％ 이하인 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제6 양태는, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 제1 반투광층이 노출되어 이루어지는 고투과율 반투광부를 더 구비하는 제1∼제5 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제7 양태는, 상기 제2 반투광층은 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물을 포함하는 제1∼제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제8 양태는, 상기 제1 반투광층 및 상기 제2 반투광층이 서로의 에칭 조건에 대하여 내성을 갖는 제1∼제7 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제9 양태는, 투명 기판 상에 형성한 반투광막 및 차광막을 각각 패터닝함으로써, 차광부, 투광부, 및 소정의 투과율을 갖는 반투광부를 포함하는 전사 패턴이 형성된 다계조 포토마스크를 제조하는 방법으로서, 투명 기판 상에, 제1 반투광층, 제2 반투광층을 포함하는 반투광막이 형성되고, 또한, 차광막이 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정, 및 상기 반투광막 및 상기 차광막을 각각 패터닝함으로써, 상기 차광부, 상기 투광부, 상기 반투광부를 형성하는 공정을 포함하고, 상기 반투광부를 형성할 때에, 제1 반투광층 상에 형성된 상기 제2 반투광층을 소정량 감막함으로써, 상기 제1 반투광층과 감막된 상기 제2 반투광층과의 적층에 의해, 상기 소정의 투과율을 갖는 반투광부로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제10 양태는, 상기 제2 반투광층막을 감막하는 공정에서는, 상기 차광막이 에칭됨으로써 노출된 상기 제2 반투광층에 약액을 접촉시키는 제9 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제11 양태는, 제1∼제8 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제9 또는 제10 양태에 기재된 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 통하여 피전사체에, i선∼g선의 광을 포함하는 노광광을 조사하여, 상기 피전사체 상에 형성되어 있는 레지스트막에 상기 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 패턴 전사 방법이다.
본 발명에 따르면, 반투광부의 투과율을 미세 조정할 수 있고, 노광광에 대한 반투광부의 투과율의 파장 의존성을 선택할 수 있는 다계조 포토마스크, 및 그 다계조 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 다계조 포토마스크를 이용함으로써, FPD의 제조 수율을 개선하고, 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 패턴 전사 방법을 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도(모식도).
도 1b는 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도.
도 3a는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도(모식도).
도 3b는 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도.
도 5는 크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성과, 몰리브덴 실리사이드계 재료로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성을 각각 예시하는 그래프도.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1a는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 부분 단면도(모식도)이고, 도 1b는 그 다계조 포토마스크(100)를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체(1) 상에 형성되는 레지스트 패턴(4p)의 부분 단면도(모식도)이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도이다. 도 5는 크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성과, 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성을 각각 예시하는 그래프도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
도 1a에 도시하는 다계조 포토마스크(100)는, 예를 들면 액정 표시 장치(LCD)의 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등을 제조하기 위해서 이용된다. 단, 도 1a, 도 2는 포토마스크의 적층 구조를 예시하는 것이며, 실제의 패턴은, 이것과 동일하다고는 할 수 없다.
다계조 포토마스크(100)는, 그 다계조 포토마스크(100)의 사용 시에 노광광을 차광(광 투과율이 대략 0％)시키는 차광부(121)와, 노광광의 투과율을 3∼60％(충분히 넓은 투광부의 투과율을 100％로 하였을 때. 이하 마찬가지임), 바람직하게는 5∼50％ 정도로 저감시키는 반투광부(122)와, 노광광을 100％ 투과시키는 투광부(124)를 포함하는 전사 패턴을 구비하고 있다. 상기에서, 충분히 넓다라고 하는 것은, 노광 광학계의 해상도에 대하여 충분히 넓은, 즉 패턴의 선폭의 변화가 투과율에 영향을 주지 않는 넓이를 말하고, 예를 들면 20㎛ 사방 이상의 넓이를 말한다.
차광부(121)는, 글래스 기판 등의 투명 기판(110) 상에 반투광막(111) 및 차광막(112)이 순서대로 적층되어 이루어진다. 또한, 반투광부(122)는, 투명 기판(110) 상에 형성된 반투광막(111)의 상면이 노출되어 이루어진다. 또한, 반투광막(111)은, 순서대로 적층된 제1 반투광층(111a) 및 제2 반투광층(111b)을 구비하고 있다. 즉, 차광부(121)는, 글래스 기판 등의 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 및 차광막(112)이 순서대로 적층되어 이루어진다. 또한, 반투광부(122)는, 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a) 및 제2 반투광층(111b)이 순서대로 적층됨과 함께, 제2 반투광층(111b)의 상면이 노출되어 이루어진다. 그리고, 투광부(124)는, 글래스 기판 등의 투명 기판(110)의 상면이 노출되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 및 차광막(112)이 패터닝되는 모습에 대해서는 후술한다.
투명 기판(110)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO, R2O 등을 포함하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(110)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되거나 하여 평탄하게 또한 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(110)은, 예를 들면 1변이 300㎜ 이상인 사각형으로 할 수 있고, 예를 들면 1변이 2000∼2400㎜인 직사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(110)의 두께는 예를 들면 3㎜∼20㎜로 할 수 있다.
차광막(112)은, 크롬(Cr)을 주성분으로 한다. 또한, 차광막(112)의 표면에 Cr 화합물(CrO, CrC, CrN 등)의 층을 형성하면, 그 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 차광막(112)은, 예를 들면 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HClO4)을 포함하는 순수로 이루어지는 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다.
제1 반투광층(111a)은, 예를 들면 크롬(Cr)을 포함하는 재료로 이루어지고, 예를 들면 질화 크롬(CrN), 산화 크롬(CrO), 산질화 크롬(CrON), 탄화 크롬(CrC), 불화 크롬(CrF) 등으로 이루어진다. 제1 반투광층(111a)은, 전술한 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 제1 반투광층(111a)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)에 대한 에칭 내성을 갖고, 후술하는 바와 같이 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 제2 반투광층(111b)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능할 수 있다.
제2 반투광층(111b)은, 적어도 Mo, Si로 이루어진 화합물로 이루어지고, 예를 들면 MoSi, MoSi2, MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등으로 이루어질 수 있다. 제2 반투광층(111b)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 제2 반투광층(111b)은, 크롬용 에칭액(또는 에칭 가스)에 대한 에칭 내성을 갖는 것이 바람직하다.
다계조 포토마스크(여기서는 3계조 포토마스크)(100)를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체(1)에 형성되는 레지스트 패턴(4p)의 부분 단면도를 도 1b에 예시한다. 레지스트 패턴(4p)은, 피전사체(1)에 형성된 포지티브형 레지스트막(4)에 다계조 포토마스크(100)를 통하여 노광광을 조사하고, 현상함으로써 형성된다. 피전사체(1)는, 기판(2)과, 기판(2) 상에 순서대로 적층된 금속 박막이나 절연층, 반도체층 등 임의의 피가공층(3a∼3c)을 구비하고 있고, 포지티브형 레지스트막(4)은 피가공층(3c) 상에 균일한 두께로 미리 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 피가공층(3b)은 피가공층(3c)의 에칭에 대하여 내성을 갖고, 피가공층(3a)은 피가공층(3b)의 에칭에 대하여 내성을 갖도록 구성될 수 있다.
다계조 포토마스크(100)를 통하여 포지티브형 레지스트막(4)에 노광광을 조사하면, 차광부(121)에서는 노광광이 투과하지 않고, 또한, 반투광부(122), 투광부(124)의 순으로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고, 포지티브형 레지스트막(4)은, 차광부(121), 반투광부(122)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아지게 되고, 투광부(124)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(1) 상에 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(4p)이 형성된다.
레지스트 패턴(4p)이 형성되면, 레지스트 패턴(4p)으로 덮어져 있지 않은 영역(투광부(124)에 대응하는 영역)에서 노출되어 있는 피가공층(3c∼3a)을 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거할(제1 에칭) 수 있다. 그리고, 레지스트 패턴(4p)을 애싱(감막)하여 막 두께가 얇은 영역(반투광부(122)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c, 3b)을 순차적으로 에칭하여 제거할(제2 에칭) 수 있다. 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(4p)을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 2매분의 공정을 실시할 수 있어, 마스크 매수를 삭감할 수 있고, 포토리소그래피 공정을 간략화할 수 있다.
(2) 반투광부의 투과율, 및 그 파장 의존성
전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 반투광부(122)는, 광학 특성(예를 들면 조성의 상위에 의해, 투과율의 파장 의존성의 특성)이 서로 다른 제1 반투광층(111a)과 제2 반투광층(111b)이 순서대로 적층됨으로써 구성되어 있다. 그리고, 감막에 의해 제2 반투광층(111b)의 두께를 조정함으로써, 노광광에 대한 반투광부(122)의 투과율을 미세 조정하거나, 그 투과율의 파장 의존성을 임의로 선택하거나 할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 따른 제2 반투광층(111b)은, 감막됨으로써 반투광부(122)의 투과율을 미세 조정하거나, 그 투과율의 파장 의존성을 임의로 선택하거나 하는 조정층으로서 기능하도록 구성되어 있다.
우선, 반투광부(122)의 투과율의 미세 조정에 대하여 설명한다.
몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 제2 반투광층(111b)은, 그 표면에 예를 들면, 불소(F)계의 에칭액 등의 약액을 작용시켜 감막할 수 있다. 또한, 제2 반투광층(111b)의 표면에 알칼리 또는 산 등의 약액을 접촉시킴으로써 마찬가지의 조정을 행할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)에 약액을 공급함으로써, 이러한 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Tb를, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께(즉, 후술하는 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께) Ta보다도 감막하여, 반투광부(122)의 투과율을 용이하게 미세 조정하고 있다.
구체적으로는, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 감막량을, 예를 들면, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Ta의 3％ 이상 95％ 이하로 한다. 즉, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Tb를, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Ta의 5％ 초과 97％ 미만으로 되도록 감막한다. 그리고, 파장이 365㎚∼436㎚인 광에 대하여, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b) 단독에서의 투과율을 5％ 이상 80％ 이하, 보다 바람직하게는 7％ 이상 70％ 이하로 한다. 또한, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111a)의 막 두께 Ta란, 후술하는 가공 전의 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께와 동일하다. 이 결과, 제1, 제2 반투광층의 적층으로서의 상기 파장광에 대한 투과율은, 3％ 이상 60％ 이하, 보다 바람직하게는 5％ 이상 50％ 이하로 된다. 이 때, 제1 반투광층의 단독에서의 투과율은, 5∼80％로 할 수 있고, 바람직하게는 7∼70％로 할 수 있다.
다음으로, 반투광부(122)의 투과율의 파장 의존성의 선택에 대하여 설명한다.
도 5는 크롬(Cr)을 포함하는 재료(제1 반투광층(111a)을 구성하는 재료)로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성과, 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물(제2 반투광층(111b)을 구성하는 재료)로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성을 각각 예시하는 그래프도이다. 도 5의 횡축은 노광광(박막에 조사되는 광)의 파장(㎚)을 나타내고, 종축은 노광광이 조사된 박막의 광 투과율(％)을 나타내고 있다. 도 5의 ◆표는, 크롬(Cr)을 포함하는 재료(여기서는 CrN)로 이루어지는 박막의 투과율을 예시하고 있고, 도 5의 ×표는, 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 박막의 투과율을 예시하고 있다.
도 5에 의하면, 파장이 365㎚∼436㎚를 포함하는 노광광(예를 들면, i선, h선, g선을 포함하는 수은등으로부터의 노광광)에 대하여, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 박막)(111b)의 투과율의 파장 의존성과, 반투광부(122)를 구성하는 제1 반투광층(크롬(Cr)을 포함하는 재료로 이루어지는 박막)(111a)의 투과율의 파장 의존성은 서로 다른 것을 알 수 있다. 즉, 어느 쪽의 재료라도, 파장이 길어질수록 투과율이 상승하는 파장 의존성을 갖지만, 이 경우, 제2 반투광층(111b)을 구성하는 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물의 투과율의 파장 의존성은 비교적 크고, 제1 반투광층(111a)을 구성하는 크롬(여기서는 CrN)을 포함하는 재료의 투과율은 파장 의존성이 비교적 작은 것을 알 수 있다. 또한, 다른 소재를 선택하면, 파장 의존성이 더욱 큰 것을 사용하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이, 피전사체 상에 항상 동량의 노광량을 부여하기 위해서는, 반투광부의 투과율의 파장 의존성은 단순히 작으면 되는 것만이 아니라, 적극적으로 변화시키는 것이 유효한 경우가 있다. 즉, 동일한 선폭의 반투광부(122)를 갖는 전사 패턴을 이용한 경우라도, 노광광의 파장 분포에 따라서, 피전사체 상에 해상할 수 있는 노광광의 강도가 증대되거나 저하되거나 한다(전사 패턴에 기인하는 파장 의존성). 발명자들의 지견에 따르면, 반투광부(122)의 실효적인 투과율은, 노광광에 대한 반투광부(122)에 이용한 반투광막의 투과율 파장 의존성뿐만 아니라, 전사 패턴에 기인하는 투과율 파장 의존성을 동시에 고려할 필요가 있다. 그리고, 피전사체 상에 항상 동량의 노광량을 부여하기 위해서는, 노광광의 파장 분포를 고려하여, 반투광부에 형성되는 반투광막의 투과율의 파장 의존성을 적극적으로 변화시키는 것이 필요한 경우가 있다. 그러나, 종래의 다계조 포토마스크에서는, 포토마스크 블랭크로서 완성된 후에는, 포토마스크 제조 공정에서 파장 의존성을 조정할 수 없어, 노광광에 대한 반투광부의 투과율의 파장 의존성을 임의로 선택하는 것은 곤란하였다.
이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 반투광부(122)를, 크롬(Cr)을 포함하는 재료로 이루어지는 제1 반투광층(111a), 및 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 제2 반투광층(111b)을 순서대로 적층함으로써 구성하고 있다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 파장이 365㎚∼436㎚인 파장을 포함하는 노광광에 대하여, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 투과율의 파장 의존성과, 제1 반투광층(111a)의 투과율의 파장 의존성은 서로 다르다. 그 때문에, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 두께와, 제1 반투광층(111a)의 두께의 비율을 조정함으로써, 반투광부(122)의 투과율과 함께 그 파장 의존성을 선택하는 자유도를 가질 수 있다. 예를 들면, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 두께를, 제1 반투광층(111a)의 두께에 대하여 상대적으로 얇게 구성함으로써, 반투광부(122)의 투과율의 파장 의존성을 비교적 플랫하게 조작하는 것이 가능하게 된다. 또한, 반대로 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 두께를, 제1 반투광층(111a)의 두께에 비해 두껍게 구성함으로써, 반투광부(122)의 투과율의 파장 의존성을 증대시키는(몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 박막의 투과율의 파장 의존성에 가깝게 하는) 것이 가능하게 된다. 상기 예에 한하지 않고, 본 발명에 따르면, 반투광부에 형성된 적층의 투과율 파장 의존성을 조작하는 자유도가 생기는 이점이 있다.
또한, 파장이 365㎚∼436㎚인 파장광에 대하여, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 투과율의 파장 의존성과, 제1 반투광층(111a)의 투과율의 파장 의존성은 서로 다른 것으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 5와 같이 이들 투과율을 직선에 근사하여 그렸을 때에, 각각의 직선의 기울기가 상이한 것에 기인하여, 365㎚∼436㎚의 파장 범위에서 생기는 투과율 차를 갖는 것인 경우, 이것이 예를 들면 서로 1.5％ 이상 상이한 것이 바람직하다. 그리고, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 두께와, 제1 반투광층(111a)의 두께의 비율을 조정함으로써, 상기 파장광에 대한 반투광부(122)에 형성된 막의 투과율을, 1％ 이상 10％ 이하의 원하는 파장 의존성을 갖도록 구성할 수 있다. 즉, 상기 파장광에 대한 반투광부(122)에 형성된 막의 투과율의 변동을, 1％ 이상이고 10％ 이하의 원하는 수치로 제어할 수 있다. 실제의 전사 패턴을 형성한 다계조 포토마스크(100)에서는, 전사 패턴에 의존하는 반투광부(122)의 파장 의존성이 생기지만, 이것을 상쇄하거나, 또는 완화하여, 안정성이 높은 전사 조건으로 하기 위해서는, 반투광부(122)에 형성된 막의 투과율 파장 의존성이 1％ 이상 10％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 보다 안정성이 높은 전사 조건으로 하기 위해서는, 반투광부(122)에 형성된 막의 투과율 파장 의존성이 1％ 이상 4％ 이하인 것이 바람직하다.
(3) 다계조 포토마스크의 제조 방법
계속해서, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 2의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 차광막(112)이 이 순서로 형성되고, 최상층에 제1 레지스트막(131)이 형성된 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다. 또한, 제1 레지스트막(131)은, 포지티브형 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 제1 레지스트막(131)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 제1 레지스트막(131)은, 예를 들면 스핀 도포나 슬릿 코터 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
(제1 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제1 레지스트막(131)의 일부를 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제1 레지스트막(131)에 현상액을 공급하여 현상하여, 차광부(121)의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(131p)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(131p)이 형성된 상태를 도 2의 (b)에 예시한다.
다음으로, 형성된 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여 차광막(112)을 에칭하여, 제2 반투광층(111b)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 그리고, 제1 레지스트 패턴(131p)을 박리하여 제거한 후, 잔류하고 있는 차광막(112) 및 노출된 제2 반투광층(111b)의 상면을 각각 덮는 제2 레지스트막(132)을 형성한다. 제2 레지스트막(132)은, 포지티브형 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 제2 레지스트막(132)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 제2 레지스트막(132)은, 예를 들면 스핀 도포나 슬릿 코터 등의 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 제2 레지스트막(132)이 형성된 상태를 도 2의 (c)에 예시한다.
(제2 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제2 레지스트막(132)의 일부를 감광시키고, 상기 방법에 의해 제2 레지스트막(132)에 현상액을 공급하여 현상하여, 차광부(121), 반투광부(122)의 형성 예정 영역을 각각 덮는 제2 레지스트 패턴(132p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(132p)이 형성된 상태를 도 2의 (d)에 예시한다.
다음으로, 형성된 제2 레지스트 패턴(132p)을 마스크로 하여 제1 반투광층(111a)과 제2 반투광층을 순서대로 에칭하여, 투명 기판(110)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 그리고, 제2 레지스트 패턴(132p)을 제거한다.
(제2 반투광층의 감막 공정)
다음으로, 제2 반투광층(111b)의 상면에 약액(여기서는, 산 또는 알칼리를 사용)을 공급하여, 제2 반투광층(111b)의 막 두께를 감막하여, 반투광부(122)의 투과율을 미세 조정하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법을 종료한다. 또한, 본 공정에서는, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Tb가, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111a)의 막 두께 Ta(즉, 도 2의 (a)에 도시한 가공 전의 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께)의 97％ 미만으로 되도록 감막한다. 바람직하게는, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 감막량을, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111a)의 막 두께 Ta(즉, 도 2의 (a)에 도시한 가공 전의 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께)의 3％ 이상 95％ 이하로 한다. 또한, 상기의 양태에서는, 제2 반투광층의 감막 공정을, 포토마스크 제조 공정의 최종 단계로 하였지만, 상기 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 한 차광막(112)의 에칭 후에 행하여도 된다. 제2 반투광층(111b)을 감막시키기 위한 약액으로서는, 불소(F)계의 에칭액, 산, 알칼리 등을 사용할 수 있다.
(4) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따르면, 반투광부(122)를, 크롬(Cr)을 포함하는 재료로 이루어지는 제1 반투광층(111a), 및 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 제2 반투광층(111b)을 순서대로 적층함으로써 구성하고 있다. 그리고, 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 제2 반투광층(111b)을, 감막함으로써 목표의 막 두께로 조정하고 있다. 여기서는 약액과의 접촉에 의해 감막하는 것이 가능하다.
이에 의해, 반투광부(122)의 투과율을 용이하게 미세 조정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제1 반투광층(111a)과 제2 반투광층(111b)의 적층에 의해, 반투광부(122)의 투과율의 절대값뿐만 아니라, 그 파장 의존성을 조정할 수 있다. 이에 의해, FPD 등의 제조에 이용하는 다계조 포토마스크(100)의 전사 패턴에 따라서, 및/또는 노광 조건에 따라서, 반투광부(122)의 투과율 파장 의존성을 조정하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 이 다계조 포토마스크를 사용함으로써, FPD 등의 제조 수율을 개선하는 것이 가능하게 된다. 또한, 각 다계조 포토마스크(100)에 맞춘 다양한 조건(노광 조건, 피전사체의 레지스트 현상 조건, 에칭 조건) 설정 작업에 요하는 시간을 단축할 수 있어, FPD 등의 제조 코스트를 억제하는 것이 가능하게 된다.
(b) 전술한 바와 같이, 발명자들의 지견에 따르면, 반투광부(122)에 사용하는 반투광막의 투과율 파장 의존성은, 단순히 작으면 되는 것만이 아니라, 실효적인 투과율의 파장 의존성을 제어하기 위해서는, 이들을 원하는 값으로 적극적으로 변화시키는 것이 유효한 경우가 있다.
이에 대하여, 본 실시 형태에 따르면, 제1 반투광부(122)를, 크롬(Cr)을 포함하는 재료로 이루어지는 제1 반투광층(111a), 및 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 제2 반투광층(111b)을 순서대로 적층함으로써 구성하고 있다. 즉, 파장 의존성이 서로 다른 막을, 각각 막 두께를 선택하여 적층함으로써, 얻어지는 반투광부(122)의 파장 의존성을 제어할 수 있다.
또한, 복수매의 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(122)의 투과율을 일치시킬(예를 들면, 도 5에 예시한 바와 같은 투과율 직선의 기울기의 차이에 기인하는 투과율 차를, i선∼g선의 범위에서 1％ 이내로 일치시킬) 수 있어, 각 다계조 포토마스크(100)에 맞춘, 피전사체의 가공 조건(노광 조건, 피전사체의 레지스트 현상 조건, 에칭 조건)을 공통화하거나, 또는 조건 설정 작업에 요하는 시간을 단축할 수 있어, FPD 등의 제조 코스트를 억제하는 것이 가능하게 된다.
또한, 이미 사용하고 있는 다계조 포토마스크(100)의 수명에 수반하여 다계조 포토마스크(100)의 대체품을 준비하거나, FPD의 증산에 수반하여 그 다계조 포토마스크(100)의 추가품을 준비하거나 하는 경우, 이미 사용하고 있는 다계조 포토마스크(100)의 투과율의 파장 의존성과, 대체품이나 추가품에 관련되는 다계조 포토마스크(100)의 투과율의 파장 의존성을 일치시킬 필요가 있다. 본 실시 형태에 따르면, 투과율의 파장 의존성을 용이하게 일치시킬 수 있다. 그 때문에, FPD의 제조 수율을 개선시킬 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')는, 4계조 포토마스크로서 구성되어 있는 점이 전술한 실시 형태와 상이하다.
도 3a는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 부분 단면도(모식도)이고, 도 3b는 그 다계조 포토마스크(100')를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도이다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')는, 그 다계조 포토마스크(100')의 사용 시에 노광광을 차광(광 투과율이 대략 0％)시키는 차광부(121)와, 노광광의 투과율을 20∼80％(충분히 넓은 투광부의 투과율을 100％로 하였을 때. 이하 마찬가지임), 바람직하게는 20∼40％ 정도로 저감시키는 제1 반투광부(122)와, 노광광의 투과율을 20∼80％, 바람직하게는 30∼60％ 정도로 저감시키는 제2 반투광부(123)와, 노광광을 100％ 투과시키는 투광부(124)를 포함하는 전사 패턴을 구비하고 있다. 이와 같이, 노광광에 대한 제1 반투광부(122)의 투과율은, 노광광에 대한 제2 반투광부(123)의 투과율보다도 작게 구성되어 있다. 즉, 제1 반투광부(122)는 저투과율 반투광부로서 구성되고, 제2 반투광부(123)는 고투과율 반투광부로서 구성되어 있다. 상기에서, 충분히 넓다라고 하는 것은, 노광 광학계의 해상도에 대하여 충분히 넓은, 즉 패턴의 선폭의 변화가 투과율에 영향을 주지 않는 넓이를 말하고, 예를 들면 20㎛ 사방 이상의 넓이를 말한다.
차광부(121)는, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 글래스 기판 등의 투명 기판(110) 상에 반투광막(111) 및 차광막(112)이 순차적으로 적층되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광부(122)는, 전술한 실시 형태의 반투광부(122)와 마찬가지로, 투명 기판(110) 상에 형성된 반투광막(111)의 상면이 노출되어 이루어진다. 또한, 반투광막(111)은, 순서대로 적층된 제1 반투광층(111a) 및 제2 반투광층(111b)을 구비하고 있다. 즉, 차광부(121)는, 글래스 기판 등의 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 및 차광막(112)이 순서대로 적층되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광부(122)는, 글래스 기판 등의 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a) 및 제2 반투광층(111b)이 순서대로 적층됨과 함께, 제2 반투광층(111b)의 상면이 부분적으로 노출되어 이루어진다. 또한, 제2 반투광부(123)는, 투명 기판(110) 상에 형성된 제1 반투광층(111a)의 상면이 부분적으로 노출되어 이루어진다. 그리고, 투광부(124)는, 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 글래스 기판 등의 투명 기판(110)의 상면이 부분적으로 노출되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 및 차광막(112)이 패터닝되는 모습에 대해서는 후술한다.
투명 기판(110), 차광막(112), 제1 반투광층(111a), 및 제2 반투광층(111b)의 구성은, 전술한 실시 형태와 동일하다.
다계조 포토마스크(4계조 포토마스크)(100')를 이용한 패턴 전사 공정에 의해 피전사체(1)에 형성되는 레지스트 패턴(4p')의 부분 단면도를 도 3b에 예시한다. 레지스트 패턴(4p')은, 피전사체(1)에 형성된 포지티브형 레지스트막(4)에 다계조 포토마스크(100')를 통하여 노광광을 조사하고, 현상함으로써 형성된다. 피전사체(1)는, 기판(2)과, 기판(2) 상에 순서대로 적층된 금속 박막이나 절연층, 반도체층 등 임의의 피가공층(3a∼3c)을 구비하고 있고, 포지티브형 레지스트막(4)은 피가공층(3c) 상에 균일한 두께로 미리 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 피가공층(3b)은 피가공층(3c)의 에칭에 대하여 내성을 갖고, 피가공층(3a)은 피가공층(3b)의 에칭에 대하여 내성을 갖도록 구성될 수 있다.
다계조 포토마스크(100')를 통하여 포지티브형 레지스트막(4)에 노광광을 조사하면, 차광부(121)에서는 노광광이 투과하지 않고, 또한, 제1 반투광부(122), 제2 반투광부(123), 투광부(124)의 순으로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고, 포지티브형 레지스트막(4)은, 차광부(121), 제1 반투광부(122), 제2 반투광부(123)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아지게 되고, 투광부(124)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(1) 상에 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(4p')이 형성된다.
레지스트 패턴(4p')이 형성되면, 레지스트 패턴(4p')으로 덮어져 있지 않은 영역(투광부(124)에 대응하는 영역)에서 노출되어 있는 피가공층(3c∼3a)을 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거할(제1 에칭) 수 있다. 그리고, 레지스트 패턴(4p')을 애싱(감막)하여 가장 막 두께가 얇은 영역(제2 반투광부(123)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c, 3b)을 순차적으로 에칭하여 제거한다(제2 에칭). 그리고, 레지스트 패턴(4p')을 더 애싱(감막)하여 다음으로 막 두께가 얇은 영역(제1 반투광부(122)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c)을 에칭하여 제거한다(제3 에칭). 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 상이한 레지스트 패턴(4p')을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 3매분의 공정을 실시할 수 있어, 사용하는 포토마스크 매수를 삭감할 수 있고, 포토리소그래피 공정을 간략화할 수 있다.
(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법
계속해서, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 제조 방법에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 4의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(110) 상에 제1 반투광층(111a), 제2 반투광층(111b), 차광막(112)이 이 순서로 형성되고, 최상층에 제1 레지스트막(131)이 형성된 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다.
(제1 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제1 레지스트막(131)의 일부를 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제1 레지스트막(131)에 현상액을 공급하여 현상하여, 차광부(121)의 형성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(131p)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(131p)이 형성된 상태를 도 4의 (b)에 예시한다.
다음으로, 형성된 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여 차광막(112)을 에칭하여, 제2 반투광층(111b)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 그리고, 제1 레지스트 패턴(131p)을 박리하거나 하여 제거한 후, 잔류하고 있는 차광막(112) 및 노출된 제2 반투광층(111b)의 상면을 각각 덮는 제2 레지스트막(132)을 형성한다. 제2 레지스트막(132)이 형성된 상태를 도 4의 (c)에 예시한다.
(제2 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제2 레지스트막(132)의 일부를 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제2 레지스트막(132)에 현상액을 공급하여 현상하여, 차광부(121) 및 제1 반투광부(122)의 형성 예정 영역을 각각 덮는 제2 레지스트 패턴(132p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(132p)이 형성된 상태를 도 4의 (d)에 예시한다.
다음으로, 형성된 제2 레지스트 패턴(132p)을 마스크로 하여 제2 반투광층(111b)을 에칭하여, 제1 반투광층(111a)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 그리고, 제2 레지스트 패턴(132p)을 박리하거나 하여 제거한 후, 잔류하고 있는 차광막(112), 제2 반투광층(111b), 및 노출된 제1 반투광층(111a)의 상면을 각각 덮는 제3 레지스트막(133)을 형성한다. 제3 레지스트막(133)의 구성은, 제1 레지스트막(131)이나 제2 레지스트막(132)과 동일하다. 제3 레지스트막(133)이 형성된 상태를 도 4의 (e)에 예시한다.
(제3 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하여, 제3 레지스트막(133)의 일부를 감광시키고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제3 레지스트막(133)에 현상액을 공급하여 현상하여, 차광부(121), 제1 반투광부(122), 및 제2 반투광부(123)의 형성 예정 영역을 각각 덮는 제3 레지스트 패턴(133p)을 형성한다. 제3 레지스트 패턴(133p)이 형성된 상태를 도 4의 (f)에 예시한다.
다음으로, 형성된 제3 레지스트 패턴(133p)을 마스크로 하여 제1 반투광층(111a)을 에칭하여, 투명 기판(110)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 그리고, 제3 레지스트 패턴(133p)을 박리하거나 하여 제거한다.
(제2 반투광층의 감막 공정)
다음으로, 제2 반투광층(111b)의 상면에 약액(여기서는, 산 또는 알칼리를 사용)을 공급하여, 제2 반투광층(111b)의 막 두께를 감막하여, 반투광부(122)의 투과율을 미세 조정하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 제조 방법을 종료한다. 또한, 본 공정에서는, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께 Tb가, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111a)의 막 두께 Ta(즉, 도 2의 (a)에 도시한 가공 전의 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께)의 97％ 미만으로 되도록 감막한다. 바람직하게는, 반투광부(122)를 구성하는 제2 반투광층(111b)의 감막량을, 차광부(121)를 구성하는 제2 반투광층(111a)의 막 두께 Ta(즉, 도 2의 (a)에 도시한 가공 전의 포토마스크 블랭크(100b)가 구비하는 제2 반투광층(111b)의 막 두께)의 3％ 이상 95％ 이하로 한다. 또한, 상기의 양태에서는, 제2 반투광층의 감막 공정을, 포토마스크 제조 공정의 최종 단계로 하였지만, 상기 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 한 차광막(112)의 에칭 후에 행하여도 된다. 제2 반투광층(111b)을 감막시키기 위한 약액으로서는, 불소(F)계의 에칭액, 산, 알칼리 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')에 의해서도, 전술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 즉, 제1 반투광부(122)의 투과율을 용이하게 미세 조정하는 것이 가능하고, 제1 반투광부(122)의 투과율의 파장 의존성을 제어하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 전술한 실시 형태에서는, 제1, 제2 반투광층을 갖는 반투광막에 대하여 설명하였지만, 이 외에 다른 반투광층을 형성하여도 되고, 또는 다른 기능막이 다계조 포토마스크의 구성 부분으로서, 상기 막과 함께 적층되어 있어도 되고, 상기 막의 사이에 개재되어도 된다.

Claims (11)

  1. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서,
    상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 반투광막 및 차광막이 적층되어 이루어지고,
    상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
    상기 반투광부는, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 반투광막이 노출되어 이루어지고,
    상기 반투광막은, 제1 반투광층과, 상기 제1 반투광층 상에 적층된 제2 반투광층을 구비하고,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께보다 작아지도록 감막되어 있는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층과 감막된 상기 제2 반투광층에 의해, 파장이 365㎚ 내지 436㎚의 범위의 광에 대한 상기 반투광부의 투과율이, 1％ 이상 10％ 이하의 파장 의존성을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파장이 365㎚ 내지 436㎚의 범위의 광에 대하여, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 투과율의 파장 의존성과, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층의 투과율의 파장 의존성이 서로 다른 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 감막량을, 상기 차광부를 구성하는 상기 제2 반투광층의 막 두께의 3％ 이상 95％ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하인 광에 대하여, 상기 반투광부를 구성하는 상기 제1 반투광층과 상기 제2 반투광층과의 적층으로서의 투과율이 3％ 이상 60％ 이하인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 기판 상에 형성된 상기 제1 반투광층이 노출되어 이루어지는 고투과율 반투광부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 반투광층은 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 반투광층 및 상기 제2 반투광층이 서로의 에칭 조건에 대하여 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  9. 투명 기판 상에 형성한 반투광막 및 차광막을 각각 패터닝함으로써, 차광부, 투광부, 및 소정의 투과율을 갖는 반투광부를 포함하는 전사 패턴이 형성된 다계조 포토마스크를 제조하는 방법으로서,
    투명 기판 상에, 제1 반투광층, 제2 반투광층을 포함하는 반투광막이 형성되고, 또한, 차광막이 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정, 및
    상기 반투광막 및 상기 차광막을 각각 패터닝함으로써, 상기 차광부, 상기 투광부, 및 상기 반투광부를 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 반투광부를 형성할 때에, 상기 제1 반투광층 상에 형성된 상기 제2 반투광층을 소정량 감막함으로써, 상기 제1 반투광층과 감막된 상기 제2 반투광층과의 적층에 의해 상기 소정의 투과율을 갖는 반투광부로 하는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 반투광층막을 감막하는 공정에서는, 상기 차광막이 에칭됨으로써 노출된 상기 제2 반투광층에 약액을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항의 다계조 포토마스크, 또는 제9항 또는 제10항의 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 통하여 피전사체에, i선∼g선의 광을 포함하는 노광광을 조사하여, 상기 피전사체 상에 형성되어 있는 레지스트막에 상기 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
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