KR20110013287A - 다계조 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법 - Google Patents

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Abstract

투광부, 차광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 다계조 포토마스크로서, 에칭 가공이 이루어지는 피전사체 상에 형성된 레지스트막에 대해 소정의 패턴을 전사시키고, 레지스트막을 에칭 가공에서의 마스크로 되는 레지스트 패턴으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이며, 레지스트막에 사용하는 레지스트의 노광광에 대한 레지스트 특성을 파악하는 공정과, 레지스트 특성에 기초하여 반투광부의 노광광에 대한 실효 투과율을 결정하는 공정과, 실효 투과율에 기초하여 적어도 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써 반투광부를 형성하는 공정을 포함한다.

Description

다계조 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법{METHOD OF MANUFACTURING MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은, 포토리소그래피 공정에 있어서 사용되는 다계조의 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
종래부터, 액정 표시 장치 등의 전자 디바이스의 제조에서는, 포토리소그래피 공정이 이용되고 있다. 포토리소그래피 공정은, 에칭되는 피전사체 상에 형성된 레지스트막에 대해, 포토마스크를 이용하여 소정의 패턴을 전사하고, 그 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피전사체의 에칭을 행하는 것이다.
포토마스크로서, 다계조의 포토마스크를 이용하여, 피전사체 상의 레지스트막에 노광하고, 단차가 있는 레지스트 패턴을 형성하는 것이 알려져 있다(일본 특허 공개 제2006-268035호 공보를 참조). 차광부, 투광부 외에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크는, 이를 투과하는 노광광의 광량을 부위에 따라서 변화시킴으로써, 피전사체 상에, 잔막값이 부위에 따라서 다른 제1 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 그 후, 애싱에 의해 제1 레지스트 패턴을 전체적으로 감소시킴으로써 제2 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이에 의해, 제조 프로세스에서의 포토리소그래피 공정의 횟수를 저감함과 함께, 그것에 사용하는 포토마스크의 매수를 저감할 수 있기 때문에, 매우 유용하다. 한편, 이와 같은 다계조의 포토마스크의 제조 방법에서는, 소망의 형상의 레지스트 패턴을 형성하기 위해, 반투광부의 패턴 형상, 반투광부에 형성하는 막질(막의 소재), 막 두께의 결정 등이 중요하게 된다.
다계조의 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행하는 경우, 형성하고자 하는 제1 레지스트 패턴의 형상의 제어는, 다음 공정에서 이용하는 제2 레지스트 패턴을 마스크로 한 박막 에칭의 선폭 제어에 큰 영향이 있음에도 불구하고, 그 제1 레지스트 패턴의 형상 제어는, 대부분의 경우 경험칙에 기초하여 행해지고 있었다. 특히, 레지스트 패턴의 형상의 박막 에칭에 크게 영향을 주는 요소는, 그 레지스트 패턴의 선폭과 막 두께값이다. 그 때문에, 노광 후의 레지스트막을 현상할 때에는, 원하는 선폭이 얻어지는 시점에서, 원하는 레지스트 잔막이 남아 있는 것(소망 범위의 레지스트 잔막값이 얻어지는 것)을 목표로 하여, 에칭의 조건 설정이 반복하여 행해져, 최적 조건이 결정되고 있었다.
그러나, 각 에칭 공정에 있어서 조건 설정을 반복하여 행함으로써 최적 조건을 결정하는 경우, 재현성이나 안정성이 부족하여, 시간을 요하게 되는 문제를 안고 있었다. 또한, 이와 같이, 포토리소그래피 공정의 재현성이나 안정성이 손상됨으로써, 액정 표시 장치 등의 전자 디바이스의 성능 안정성이나 제조 비용에도 악영향을 미치는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 포토리소그래피 공정에 있어서, 레지스트 패턴의 형상 제어를 정확하게 행하고, 재현성이나 안정성을 향상시킬 수 있는 다계조 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
본 발명의 일 양태는, 투광부, 차광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖고, 에칭 가공이 이루어지는 피전사체 상에 형성된 레지스트막에 대해 소정의 패턴을 전사시키고, 레지스트막을 에칭 가공에서의 마스크로 되는 레지스트 패턴으로 이루어지는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 레지스트막에 사용하는 레지스트의 노광광에 대한 레지스트 특성을 파악하는 공정과, 레지스트 특성에 기초하여 반투광부의 노광광에 대한 실효 투과율을 결정하는 공정과, 실효 투과율에 기초하여 적어도 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써 반투광부를 형성하는 공정을 포함한다.
이 구성에 따르면, 미리 포토리소그래피 공정에 이용하는 레지스트막의 특성을 파악하고, 현상 후의 레지스트 패턴의 형상을 고려하여 결정된 반투광부의 실효 투과율에 기초하여 다계조 포토마스크를 제작하기 위해, 레지스트 패턴의 형상을 정확하게 제어할 수 있는 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다. 이에 의해, 포토리소그래피 공정의 재현성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 레지스트 특성은, 노광광의 노광량과 그 노광량에 대한 레지스트의 감막량과의 관계를 나타내는 레지스트 특성 곡선에 의해 규정할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 결정한 실효 투과율과, 반투광부의 패턴 형상과, 노광기의 노광 조건에 기초하여 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 반투광부의 막 투과율에 기초하여 그 반투광부를 형성할 수 있다. 이 구성에 따르면, 실제의 노광 시에 있어서, 반투광부의 패턴 형상이나 노광 조건에 기인하여 반투광부를 실제로 투과하는 광의 투과율이 실효 투과율로부터 변동하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 반투광부를, 투명 기판 상에 다계조 포토마스크의 노광에 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 치수를 갖는 차광막 패턴으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 반투광부를, 투명 기판 상에 형성된 반투광막을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 반투광부의 실효 투과율의 결정은, 반투광부의 투과광에 의해 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t에 기초하여 행할 수 있다. 이 구성에 따르면, 포지티브형 레지스트를 이용하는 경우라도, 감막량과 노광량에 상관 관계가 있기 때문에, 포토레지스트의 설계가 쉬워진다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 다계조 포토마스크의 반투광부가 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖고, 레지스트 특성에 기초하여 제1 반투광부의 목표 실효 투과율과 제2 반투광부의 목표 실효 투과율을 각각 결정하는 공정을 갖는 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 일 양태에 있어서, 제1 반투광부의 목표 실효 투과율의 결정을, 제1 반투광부의 투과광에 의해 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t1에 기초하여 행하고, 제2 반투광부의 실효 투과율의 결정을, 제2 반투광부의 투과광에 의해 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t2에 기초하여 행할 수 있다. 이 구성에 따르면, 단차를 갖는 피전사체 상에 형성된 레지스트막에 다계조 포토마스크를 통하여 노광하는 경우라도, 제1 반투광부를 통하여 노광된 레지스트 패턴과 제2 반투광부를 통하여 노광된 레지스트 패턴의 잔막값을 대략 동일하게 할 수 있다.
본 발명의 패턴 전사 방법의 일 양태는, 상술한 어느 하나의 제조 방법에 의해 제작된 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체 상의 레지스트막에 노광함으로써, 피전사체 상에 레지스트 패턴을 형성하는 것이다.
본 발명의 패턴 전사 방법의 일 양태는, 단차를 갖는 피전사체 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 피전사체 상의 레지스트막에 다계조 포토마스크를 이용하여 노광함으로써, 피전사체 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 포함하고, 다계조 포토마스크로서, 상술한 제조 방법에 의해 제작된 제1 반투광부와 제2 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 이용하여, 단차를 갖는 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 레지스트의 잔막값을 대략 동등하게 형성하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 미리 포토리소그래피 공정에 이용하는 레지스트막의 특성을 파악하고, 현상 후의 레지스트 패턴의 형상을 고려하여 결정된 반투광부의 실효 투과율에 기초하여 다계조 포토마스크를 제작하기 때문에, 레지스트 패턴의 형상을 정확하게 제어할 수 있는 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다. 또한, 이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행함으로써, 재현성이나 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 다계조 포토마스크의 제조 방법의 순서의 일례를 설명하는 도면.
도 2는 다계조 포토마스크를 이용하여, 포토리소그래피 공정을 행하는 경우를 설명하는 도면.
도 3은 다계조 포토마스크를 이용하여, 포토리소그래피 공정을 행하는 경우를 설명하는 도면.
도 4는 다계조 포토마스크를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 5는 도 4에 계속해서, 다계조 포토마스크를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6은 전자 디바이스의 제조 방법에 적용하는 다계조 포토마스크의 일례를 설명하는 도면.
도 7은 레지스트 특성 곡선을 설명하는 도면.
도 8은 반투광막의 배치와 실효 투과율을 도시하는 도면.
<실시 형태 1>
도 2는, 투광부(102), 차광부(103) 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부(104)를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 다계조 포토마스크(100)를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행하는 경우를 도시하고 있다. 레지스트막(105)은 에칭 가공이 이루어지는 피전사체(106) 상에 형성되어 있고, 그 레지스트막(105)에 대해 다계조 포토마스크(100)의 패턴을 전사시킴으로써, 레지스트막(105)을 피전사체(106)의 제1 에칭 가공에서의 마스크로 되는 제1 레지스트 패턴(107)으로 할 수 있다(도 2의 (a), (b) 참조). 계속해서, 애싱에 의해 제1 레지스트 패턴(107)을 전체적으로 감소시키고, 피전사체(106)의 제2 에칭 가공에서의 마스크로 되는 제2 레지스트 패턴(108)으로 한 후(도 2의 (c) 참조), 그 제2 레지스트 패턴(108)을 이용하여 피전사체(106)를 에칭함으로써, 원하는 패터닝을 행할 수 있다.(도 2의 (d) 참조).
이하에, 도 2에 도시한 포토리소그래피 공정에 이용하는 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 포토리소그래피 공정을 행하기 전의 단계(다계조 포토마스크를 제조하기 전(도 2의 (a) 전)의 단계)에서, 피전사체(106) 상에 형성하는 레지스트막(105)에 사용하는 레지스트 특성을 파악한다(도 1(스텝 1) 참조).
레지스트 특성의 파악은, 레지스트막(105)에 조사하는 광(노광광)에 대한 레지스트의 감막량을 파악함으로써 행할 수 있다. 구체적으로는, 노광광의 노광량과 그 노광량에 대한 레지스트의 감막량과의 관계를 나타내는 레지스트 특성 곡선에 의해, 레지스트 특성을 규정할 수 있다.
레지스트 특성 곡선의 작성 방법의 일례를 간단히 설명한다. 우선, 기판 상에 소정의 막 두께를 갖는 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 그 레지스트막에 소정의 노광량으로 노광광을 조사하여 그 레지스트막을 현상한 후, 현상 후의 레지스트막의 초기 막 두께로부터의 감막량을 구한다. 이와 같이, 소정의 노광량에 대해 각각 레지스트의 감막량을 구함으로써, 레지스트 특성 곡선을 작성할 수 있다. 단, 레지스트 특성 곡선의 작성 방법은 이에 한정되지 않고, 레지스트에 조사하는 광의 노광량과 그 노광량에 대한 그 레지스트의 감막량과의 관계를 규정할 수 있는 것이면 어떠한 방법을 이용하여도 된다.
또한, 상기 레지스트 특성 곡선의 작성에 있어서, 노광광으로서는, 실제의 포토리소그래피 공정에서의 노광 장치에서의 노광 조건을 모방한 조건을 설정할 수 있다. 여기서, 노광 조건을 모방하였다고 함은, 노광 파장이 근사한 것, 예를 들면, 노광광이 파장 영역을 갖는 것인 경우에는, 가장 광 강도가 큰 노광 파장이 동일한 것을 말한다. 또는, 예를 들면 i선, h선, g선을 강도비 1:1:1의 비율로 포함하는 조사광을, 실제의 노광광과 근사한 것으로서 선택하여도 된다. 또한, 노광 조건을 모방하였다고 하는 것은, 광학계가 근사한 것, 예를 들면, 결상계의 NA(개구수)가 대략 동일하거나, 또는 σ(코히어런스)가 대략 동일한 것을 말한다. 여기서, NA가 대략 동일하다고 하는 것은, 실제의 노광 장치의 NA에 대해, ±0.005의 범위인 경우가 예시된다. σ가 대략 동일하다고 하는 것은, 실제의 노광 장치의 σ에 대해 ±0.005의 범위인 경우가 예시된다.
다음으로, 실제로, 포토리소그래피 공정에 있어서 레지스트막(105)을 현상하여 제1 레지스트 패턴(107)을 형성하는 경우에, 반투광부(104) 영역(반투광부(104)를 통하여 노광되는 영역)의 목표로 하는 레지스트막(105)의 감막량 t를 정한다(도 1(스텝 2) 참조). 목표로 하는 레지스트막(105)의 감막량 t는, 그 레지스트막(105)의 초기 막 두께값 t0보다 작으면 되고, 실시자가 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 차광부(103) 영역의 레지스트막(105)의 감막량은 0, 투광부(102) 영역의 레지스트막의 감막량은 t0으로 할 수 있다.
다음으로, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(104)의, 노광광에 대한 실효 투과율 TA를 결정한다(도 1(스텝 3) 참조). 본 명세서에 있어서, 실효 투과율이란, 막 고유의 투과율 외에, 패턴에서의 형상(치수 또는 선폭(CD(Critical Dimension)))이나 노광기의 광학 조건(광학 파장, 개구수, σ값 등)의 요인이 포함된 투과율이며, 실제의 노광 환경을 반영한 투과율(포토마스크를 투과하고, 조사되는 광량을 결정하는 실효적인 투과율)을 말한다. 예를 들면, 반투광부의 목표로 하는 실효 투과율이 결정되고, 반투광부의 패턴 형상 및 노광 환경에서의 광학 조건이 고정되면, 이 실효 투과율에 기초하여 포토마스크의 반투광부를 설계하는 것이 가능하게 된다.
실효 투과율 TA는, 상기 스텝 2에서 구한 레지스트막(105)의 목표로 하는 감막량 t에 대응한 노광량 EL과, 포토리소그래피 공정에서의 노광광의 노광량 ET를 이용하여 이하의 수학식 1로 구할 수 있다. 또한, 레지스트막(105)의 감막량 t에 대응하는 노광량 EL은, 상기 스텝 1에서 작성한 레지스트 특성 곡선으로부터 구할 수 있고, 노광량 ET는 포토리소그래피 공정에 있어서 실제로 노광하는 노광량으로 하면 된다.
[수학식 1]
TA=EL/ET
상기 스텝 3에서 반투광부의 실효 투과율 TA를 결정함으로써, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(104)의 제작 조건을 정할 수 있다. 다계조 포토마스크(100)에 서로 실효 투과율이 다른 복수의 반투광부를 설치하는 경우에는, 각각의 반투광 영역의 레지스트막의 감막량에 따라서, 실효 투과율 TA를 각각 결정하면 된다.
다음으로, 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여, 다계조 포토마스크를 제작한다(도 1(스텝 4) 참조). 예를 들면, 적어도 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써, 투명 기판(101) 상에 투광부(102), 차광부(103) 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부(104)를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 다계조 포토마스크(100)를 제조한다. 이 때, 반투광부(104)의 투과율은, 상기 스텝 3에서 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여 결정된다.
반투광부(104)의 구성은, 반투광막을 베타막으로 함으로써 형성하여도 되고, 차광막 또는 반투광막을 노광 조건 하의 해상 한계 이하로 패터닝한 미세 패턴을 형성함으로써 형성하여도 된다. 반투광막에 의해 반투광부(104)를 형성하는 경우에는, 미리 결정한 실효 투과율 TA에 기초하여, 그것을 실현할 수 있는 막 투과율과 패턴 형상을 결정하면 된다. 차광막 또는 반투광막의 미세 패턴으로 반투광부를 형성하는 경우에는, 미리 결정한 실효 투과율 TA에 기초하여, 그것을 실현할 수 있는 막 투과율과 패턴 형상을 정하면 된다. 또한, 미세 패턴으로서는, 반투광막에 의한 반투광부 중에, 미세한 투광부 및/또는 차광부를 배치함으로써 형성하여도 된다.
이상의 공정에 의해, 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 미리 포토리소그래피 공정에 이용하는 레지스트막의 특성을 파악하고, 현상 후의 레지스트 패턴의 형상을 고려하여 결정된 반투광부의 실효 투과율 TA에 기초하여 다계조 포토마스크를 제작하기 때문에, 레지스트 패턴의 형상을 정확하게 제어할 수 있는 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 현상 후에 피전사체 상에 얻고자 하는 레지스트 패턴의 막 두께(잔막값)가 있을 때, 그 잔막값에 의해서가 아니라, 현상에 의해 레지스트막의 초기 막 두께로부터 감소하는 감막값을 기초로 다계조 포토마스크의 설계를 행한다. 이와 같이, 감막값을 기초로 포토마스크를 설계함으로써, 설계를 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다. 이것은, 포지티브형 레지스트를 이용하는 경우, 감막값과 노광량과의 사이에 직접적인 상관 관계가 있기 때문이다. 한편, 잔막값과 노광량과의 사이에는 반드시 직접적인 상관은 없다.
<실시 형태 2>
본 실시 형태에서는, 상기 도 1의 스텝 3에서 결정한 실효 투과율 TA에 기초하여 다계조 포토마스크의 반투광부를 제작하는 경우에 대해 구체적으로 설명한다.
반투광막을 이용하여 다계조 포토마스크의 반투광부를 형성할 때, 미리 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 그 막 투과율을 실현하도록 반투광막의 막질이나 막 두께를 제어하면 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 막 투과율은, 투명 기판 상에 반투광막을 형성하여 반투광 영역으로 하였을 때, 노광 조건에서의 해상 한계에 대해 충분히 큰 면적(예를 들면 20㎛□ 이상)에서의 반투광 영역의 투과율을 말한다. 따라서, 다계조 포토마스크의 반투광부의 패턴 형상이 충분히 큰 경우에는, 「실효 투과율≒반투광부의 막 투과율」로서, 반투광막의 막질이나 막 두께를 제어함으로써 포토마스크를 설계할 수 있다.
한편, 반투광부의 패턴 형상이 작은(면적이나 폭이 미소한) 경우에는, 반투광부의 패턴 형상이나 노광광의 광학 조건 등을 고려하여, 실효 투과율 TA를 반투광부의 막 투과율에 반영시키는 것이 바람직하다. 이것은, 반투광부의 패턴 형상이 작아지면, 그 반투광부의 패턴의 단부에 있어서 생기는 노광광의 회절의 영향에 의해, 실제의 노광 시에서 반투광부의 투과율이 변화되기 때문이다. 즉, 반투광막을 이용하여 포토마스크의 반투광부를 형성할 때, 막질이나 막 두께를 제어함으로써 반투광부의 막 투과율을 실효 투과율 TA와 동일한 값으로 설정하면, 반투광부의 패턴 형상이나 노광광의 파장 등의 광학 조건에 따라서는, 실제의 노광 시에서 얻고자 하는 실효 투과율 TA가 얻어지지 않는 경우가 있다. 이 경우, 제1 레지스트 패턴의 감막량이 미리 정한 감막량 t와 다르게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이, 미리 얻어진 실효 투과율 TA와, 반투광부의 패턴 형상과, 노광기의 노광 조건에 기초하여, 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 그 막 투과율에 기초하여 반투광부를 형성함으로써, 반투광부의 패턴 형상이나 노광 조건에 기인하여 반투광부를 실제로 투과하는 광의 투과율이, 얻고자 하는 실효 투과율 TA로부터 변동하는 것을 억제하는(실제로 투과하는 투과광의 투과율을, 얻고자 하는 실효 투과율 TA와 근사시키는) 것이 가능하게 된다. 반투광부의 막 투과율을 결정하는 공정은, 상기 도 1에서, 실효 투과율 TA를 결정한 후(스텝 3 후)에 행하면 된다.
통상적으로, 반투광부의 패턴이 미세하게 될수록, 또는, 노광광의 파장이 길어질수록, 반투광부의 막 투과율과 비교하여 실제로 투과하는 투과광의 광 강도 분포가 저하된다. 그 때문에, 제조하고자 하는 다계조 포토마스크에 있어서, 반투광부의 패턴 형상이 작은 경우에는, 반투광부에 형성하는 반투광막의 막 투과율을, 미리 얻어진 실효 투과율 TA보다 높아지도록 설정하는 것이 유효하게 된다.
또한, 반투광부의 패턴 형상이 작은 경우의 그 반투광부의 막 투과율의 결정은, 반투광부의 소정의 패턴 형상에서의, 막 투과율과, 그 막 투과율에 대응하는 실효 투과율과의 상관 관계를 파악하고, 파악된 상관 관계에 기초하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 소정의 테스트 패턴이 형성된 테스트 마스크에 테스트 노광을 행하고, 이 테스트 마스크의 투과광 패턴을 촬상 수단에 의해 취득하고, 취득된 투과광 패턴에 기초하여 투과광 패턴 데이터를 얻는 공정과, 그 투과광 패턴 데이터에 기초하여 노광 조건 하에서의 테스트 패턴의 실효 투과율을 얻는 공정을 행함으로써, 반투광부의 패턴 형상에서의, 막 투과율과 실효 투과율과의 상관 관계를 파악할 수 있다. 이에 의해, 얻어진 실효 투과율이나 반투광부의 패턴 형상에 따라서, 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 그 반투광부에 형성하는 막질, 막 두께를 결정할 수 있다. 또한, 투과광 패턴 데이터를 얻는 공정에 있어서, 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖고 반투광부의 패턴 형상, 반투광부를 형성하는 막질 또는 막 두께 중 어느 하나의 반투광부 특성이 다른 복수의 테스트 패턴을 구비한 테스트 마스크를 이용하여, 복수의 테스트 마스크에 의해 얻어진 복수의 투과광 패턴 데이터로부터 반투광부의 특성과 이 반투광부의 특성에 대응하는 실효 투과율과의 상관을 파악함으로써, 반투광부의 패턴 형상과 얻어진 실효 투과율에 기초하여, 반투광부에 형성하는 막질 또는 막 두께의 결정을 적확하게 행할 수 있다.
또한, 반투광막의 패턴 형상, 막질, 막 두께 등의 반투광부 특성과, 이 반투광부 특성에 대응하는 실효 투과율과의 관계를 데이터베이스화해 두고, 그 데이터베이스와, 반투광부의 패턴 형상 및 미리 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여 시뮬레이션을 행함으로써, 반투광부의 막 투과율을 결정할 수 있다. 예를 들면, 차광부, 투광부 및 반투광부를 갖고 반투광부의 패턴 형상, 그 반투광부를 형성하는 막질 또는 막 두께 중 어느 하나의 반투광부 특성이 다른 복수의 테스트 마스크에 대해, 테스트 노광을 행하고, 이들 테스트 마스크의 투과광 패턴을 촬상 수단에 의해 취득한다. 계속해서 취득된 투과광 패턴에 기초하여 투과광 패턴 데이터를 얻고, 이 투과광 패턴 데이터에 기초하여 노광 조건 하에서의 실효 투과율을 얻음으로써, 반투광부의 특성과 이에 대응하는 실효 투과율을 일정한 규칙에 따라서 데이터베이스화할 수 있다. 이에 의해, 반투광부의 패턴 형상이나 얻어진 실효 투과율에 기초하여, 반투광부에 형성하는 막질이나 막 두께를 신속하게 결정할 수 있다.
<실시 형태 3>
본 실시 형태에서는, 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법과, 그 다계조 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행하는 경우에 대해서 설명한다.
도 3은, 투광부(202), 차광부(203), 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부(204a) 및 제2 반투광부(204b)를 갖는 다계조 포토마스크(200)를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행하는 경우를 도시하고 있다. 이하에, 도 3의 (a)∼(c)에 도시한 포토리소그래피 공정에 이용하는 다계조 포토마스크(200)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 단차를 갖는 피전사체(206) 상에 레지스트막(205)을 형성하고, 제1 반투광부(204a)의 투과광에 의해 피전사체(206)의 단차 상에 형성하는 제1 레지스트 패턴(207)의 막 두께와, 제2 반투광부(204b)의 투과광에 의해 피전사체(206) 상에 형성하는 제1 레지스트 패턴(207)의 막 두께를 대략 동등하게 형성하는 경우에 대해서 설명한다.
우선, 상술한 도 1의 스텝 1∼스텝 3에 의해, 레지스트막(205)의 레지스트 특성을 파악한 후(스텝 1), 레지스트막(205)의 감막량을 결정하고(스텝 2), 노광광에 대한 제1 반투광부(204a)와 제2 반투광부(204b)의 실효 투과율 TA를 각각 결정한다(스텝 3). 여기서는, 현상 후에, 제1 반투광부(204a) 영역의 레지스트 패턴과, 제2 반투광부(204b) 영역의 레지스트 패턴의 막 두께가 대략 동등하게 되도록, 제1 반투광부의 감막값 t1과 제2 반투광부의 감막값 t2를 정한다. 도 3에 도시한 경우에는, 단차를 갖는 부분에 제1 반투광부(204a)를 설치하기 때문에, t1<t2로 된다. 구체적으로는, 제1 반투광부의 감막값 t1과 비교하여, 제2 반투광부의 감막값 t2를 피전사체(206)의 단차 부분의 막 두께(높이)만큼 크게 하면 된다.
다음으로, 제1 반투광부(204a)의 감막값 t1과 제2 반투광부(204b)의 감막값 t2에 기초하여, 제1 반투광부(204a)의 실효 투과율 TA와 제2 반투광부(204b)의 실효 투과율 TA를 각각 결정한다. 그 후, 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여, 다계조 포토마스크(200)를 제작할 수 있다(스텝 4). 다계조 포토마스크(200)의 제1 반투광부(204a)의 막 투과율과 제2 반투광부(204b)의 막 투과율은, 각각 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여 결정된다. 또한, 동일 포토마스크에 막 투과율이 다른 복수의 반투광부를 형성하는 경우에는, 각 반투광부에 형성하는 반투광막의 막질이나 막 두께를 각각 제어하면 된다. 또한, 상기 실시 형태 2에서 나타낸 바와 같이, 제1 반투광부(204a)의 실효 투과율 TA와 제2 반투광부(204b)의 실효 투과율 TA를 각각 결정한 후, 제1 반투광부(204a)와 제2 반투광부(204b)의 각각의 패턴 형상과, 노광기의 노광 조건에 기초하여, 제1 반투광부 및/또는 제2 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 그 막 투과율에 기초하여 제1 반투광부 및/또는 제2 반투광부를 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부와 제2 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 제조하는 경우라도, 현상에 의해 레지스트막의 초기 막 두께로부터 감소하는 감막값을 기초로, 다계조 포토마스크를 설계함으로써, 단차를 갖는 피전사체 상에 막 두께가 대략 동등한 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 서로 실효 투과율이 다른 2종류의 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 제조하는 경우를 예시하였지만, 이에 한정되지 않고, 서로 실효 투과율이 다른 3종류 이상의 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 형성하는 것도 가능하다.
<실시 형태 4>
본 실시 형태에서는, 다계조 포토마스크를 이용하여 전자 디바이스를 제조하는 경우와 그 다계조 포토마스크의 제조 방법에 대해서 도 4를 참조하여 설명한다. 여기서는, 일례로서, 트랜지스터를 갖는 액정 표시 장치의 제조 프로세스에 대해서 설명한다.
우선, 절연 표면(300) 상에 도전층을 형성한 후, 그 도전층 상에 제1 레지스트막을 형성하고, 포토리소그래피 공정을 이용하여 그 도전층을 에칭함으로써, 게이트 전극(301)을 형성한다(도 4의 (a) 참조). 다음으로, 게이트 전극(301) 상에, 게이트 절연층(302)과, 비정질 실리콘층(303)과, 불순물 실리콘층(304)과, 도전층(305)을 순서대로 적층하여 형성한다(도 4의 (b) 참조).
다음으로, 도전층(305) 상에 제2 레지스트막(306)을 형성한 후(도 4의 (c) 참조), 제1 다계조 포토마스크(307)를 이용하여 제2 레지스트막(306)을 현상함으로써, 제2 레지스트막(306)의 제1 레지스트 패턴(308)을 형성한다(도 4의 (d) 참조). 제1 다계조 포토마스크(307)는, 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 투명 기판 상에 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 구성의 것을 이용하면 되고, 상기 실시 형태 1, 2에서 나타낸 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 즉, 제2 레지스트막(306)에 사용하는 레지스트의 특성을 파악하여, 반투광부 영역의 제2 레지스트막의 감막값을 정한 후, 그 감막값으로부터 반투광부의 실효 투과율 TA를 결정하고, 그 실효 투과율 TA에 기초하여 제1 다계조 포토마스크(307)를 제조한다. 또한, 반투광부의 패턴 형상이 작은 경우에는, 상기 실시 형태 2에서 나타낸 바와 같이, 반투광부의 패턴 형상이나 노광광의 광학 조건 등을 고려하여, 얻어진 실효 투과율을, 반투광부의 막 투과율을 구할 때에 이용하면 된다.
다음으로, 제1 레지스트 패턴(308)을 마스크로 하여, 도전층(305)과, 불순물 실리콘층(304)과, 비정질 실리콘층(303)을 에칭한다(도 4의 (e) 참조). 다음으로, 제1 레지스트 패턴(308)을 애싱하여 전체적으로 감소시키고, 제2 레지스트막(306)의 제2 레지스트 패턴(309)을 형성한다(도 4의 (f) 참조). 다음으로, 제2 레지스트 패턴(309)을 마스크로 하여, 도전층(305)과, 불순물 실리콘층(304)과, 비정질 실리콘층(303)을 에칭함으로써, 채널 형성 영역, 소스 영역, 드레인 영역, 소스 전극 및 드레인 전극을 갖는 박막 트랜지스터를 형성한다(도 4의 (g) 참조). 또한, 여기서는, 일례로서, 채널 형성 영역으로서 기능하는 비정질 실리콘층의 일부에 오목부가 형성되는 채널 에치형의 트랜지스터를 형성하는 경우를 도시하고 있다. 다음으로, 패시베이션막(310)을 형성한 후, 그 패시베이션막(310) 상에 제3 레지스트막(311)을 형성한다(도 4의 (h) 참조). 패시베이션막으로서, 질화 실리콘막 등을 이용할 수 있다. 또한, 제3 레지스트막(311)은, 도포법(스핀 코트법)에 의해 형성되기 때문에, 단차 상에 제3 레지스트막(311)을 형성하는 경우라도, 그 제3 레지스트막(311)의 표면은 대략 평탄하게 된다.
다음으로, 적어도 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖는 제2 다계조 포토마스크(312)를 이용하여 제3 레지스트막(311)을 현상함으로써, 제3 레지스트막(311)의 제1 레지스트 패턴(313)을 형성한다(도 4의 (i) 참조). 제2 다계조 포토마스크(312)는, 투명 기판 상에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 구성의 것을 이용하면 되고, 상기 실시 형태 3에서 나타낸 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 즉, 제3 레지스트막(311)에 사용하는 레지스트의 특성을 파악하여, 제1 반투광부 영역의 제3 레지스트막(311)의 감막값 t1 및 제2 반투광부 영역의 제3 레지스트막(311)의 감막값 t2를 각각 설정한 후, 그 감막값으로부터 제1 반투광부의 실효 투과율 TA 및 제2 반투광부의 실효 투과율 TA를 결정하고, 그 실효 투과율 TA에 기초하여 제2 다계조 포토마스크(312)를 제조한다. 현상 후에서, 제1 반투광부 영역의 제1 레지스트 패턴(313)과, 제2 반투광부 영역의 제1 레지스트 패턴(313)의 막 두께(잔막값)를 대략 동등하게 하기 위해서는, 제1 반투광부의 감막값 t1과 제2 반투광부의 감막값 t2를 미리 조정해 두면 된다(도 6 참조). 또한, 제1 반투광부 및/또는 제2 반투광부의 패턴 형상이 작은 경우에는, 상기 실시 형태 2에서 나타낸 바와 같이, 제1 반투광부 및/또는 제2 반투광부의 패턴 형상이나 노광광의 광학 조건 등을 고려하여, 얻어진 실효 투과율 TA를 제1 반투광부 및/또는 제2 반투광부의 막 투과율에 반영시키면 된다.
다음으로, 제1 레지스트 패턴(313)을 마스크로 하여, 패시베이션막(310)을 에칭하여 소스 전극 또는 드레인 전극으로서 기능하는 도전층의 일부를 노출시킨다(도 4의 (j) 참조). 다음으로, 제1 레지스트 패턴(313)을 애싱하여 전체적으로 두께를 축소하고, 제3 레지스트막의 제2 레지스트 패턴(314)을 형성한다(도 5의 (k) 참조). 여기서는, 제1 반투광부 영역의 제1 레지스트 패턴(313)과, 제2 반투광부 영역의 제1 레지스트 패턴(313)의 막 두께가 대략 동등하게 되도록 형성하고 있기 때문에, 애싱에 의해 쌍방의 영역에 형성된 제1 레지스트 패턴을 완전하게 제거할 수 있다. 다음으로, 소스 전극 또는 드레인 전극으로서 기능하는 도전층과 전기적으로 접속하도록, 투명 도전층(315)을 형성한다(도 5의 (l) 참조). 이 때, 투명 도전층(315)은, 제3 레지스트막의 제2 레지스트 패턴(314) 상에도 형성된다. 투명 도전층(315)으로서는, 투광성을 갖는 도전층(예를 들면, ITO, IZO 등)을 이용할 수 있다. 다음으로, 제3 레지스트막의 제2 레지스트 패턴(314)을 제거(리프트 오프)함으로써, 화소 전극(316)을 형성한다(도 5의 (m) 참조). 그 후, 대향 기판과의 사이에 액정 재료를 설치함으로써, 액정 표시 장치를 형성할 수 있다.
본 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 다계조 포토마스크를 이용함으로써, 전자 디바이스의 제조 프로세스를 간략화함과 함께, 부재 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 미리 얻어진 실효 투과율 TA에 기초하여 제조된 다계조 포토마스크를 이용함으로써, 포토리소그래피 공정에 있어서 레지스트 패턴의 형상 제어를 정확하게 행하고, 재현성이나 안정성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 전자 디바이스의 성능 안정성을 향상시켜, 제조 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태 1∼실시 형태 4에 한정되지 않고, 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한, 실시 형태 1∼실시 형태 4는 적절하게 조합하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서의 재질, 패턴 구성, 부재의 개수, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖의, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
<실시예>
본 실시예에서는, 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부와 제2 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 제조하고, 그 다계조 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행한 경우에 대해서 예시한다. 또한, 본 실시예에서는, 단차를 갖는 피전사체 상에 레지스트막을 형성하고, 피전사체의 단차를 갖는 부분에 형성된 레지스트막을 제1 반투광부를 통하여 노광하고, 단차를 갖지 않는 부분에 형성된 레지스트막을 제2 반투광부를 통하여 노광하는 경우(도 3 참조)에 대해서 실시하였다. 또한, 본 실시예에서는, 피전사체의 단차의 막 두께(높이), 제1 반투광부와 제2 반투광부의 패턴 형상을 바꾸어, 이하의 4종류의 다계조 포토마스크(다계조 포토마스크 (a)∼다계조 포토마스크 (d))를 제조하고, 각각의 다계조 포토마스크를 이용하여 포토리소그래피 공정을 행하였다.
우선, 설계하고자 하는 다계조 포토마스크 (a)∼(d)를 나타낸다.
다계조 포토마스크 (a)
ㆍ제1 반투광부 영역에서의 피전사체의 단차 : 0.4㎛
ㆍ제1 반투광부의 패턴 형상 : 50㎛口 이상
ㆍ제2 반투광부의 패턴 형상 : 50㎛口 이상
다계조 포토마스크 (b)
ㆍ제1 반투광부 영역에서의 피전사체의 단차 : 0.4㎛
ㆍ제1 반투광부의 패턴 형상 : 차광부에 둘러싸인 폭 4.0㎛
ㆍ제2 반투광부의 패턴 형상 : 50㎛口 이상
다계조 포토마스크 (c)
ㆍ제1 반투광부 영역에서의 피전사체의 단차 : 0.2㎛
ㆍ제1 반투광부의 패턴 형상 : 50㎛ 이상
ㆍ제2 반투광부의 패턴 형상 : 차광부에 둘러싸인 폭 4.0㎛
다계조 포토마스크 (d)
ㆍ제1 반투광부 영역에서의 피전사체의 단차 : 0.2㎛
ㆍ제1 반투광부의 패턴 형상 : 차광부에 둘러싸인 폭 4.0㎛
ㆍ제2 반투광부의 패턴 형상 : 차광부에 둘러싸인 폭 8.0㎛
다음으로, 상기 다계조 포토마스크 (a)∼(d)의 제1 반투광부의 막 투과율 및 제2 반투광부의 막 투과율을 구하고, 그 다계조 포토마스크 (a)∼(d)를 제작하는 방법에 대해서 설명한다.
우선, 각각의 다계조 포토마스크 (a)∼(d)를 제작하기 전의 단계에서, 실제로 행하는 포토리소그래피 공정의 조건을 이하와 같이 설정하였다.
노광기 광학 조건 : NA=0.08, σ=0.8, 노광 파장(각 파장의 강도의 비율이, g선/h선/i선=1.0/1.0/1.0)
포토리소그래피 공정에서의 노광량 : 120mJ/㎠
레지스트막 : 포지티브형 레지스트
레지스트막의 초기 막 두께 : 2.4㎛
또한, 상기 포토리소그래피 공정의 조건은, 각각의 다계조 포토마스크 (a)∼(d)에서 공통으로 하였다.
계속해서, 포토리소그래피 공정에 사용하는 레지스트의 특성을 파악하였다. 본 실시예에서는, 초기 막 두께가 2.4㎛의 포지티브형의 레지스트에, 상기 노광기 광학 조건 하에서 노광광을 조사하여, 그 노광광의 노광량과 현상에 의한 레지스트의 감막량의 관계를 구함으로써, 레지스트 특성 곡선을 작성하였다(도 7 참조). 도 7에서, 횡축은 상기 노광기 광학 조건 하에서의 노광광의 노광량을 나타내고, 종축은 노광광의 노광량에 대한 레지스트의 감막량을 나타내고 있다.
다음으로, 현상 후의 제1 반투광부 영역의 레지스트 패턴과 제2 반투광부 영역의 레지스트 패턴의 잔막값이 동일하게 되도록, 제1 반투광부 영역의 레지스트의 목표 감막량 t1과, 제2 반투광부 영역의 레지스트의 목표 감막량 t2를 정하였다. 본 실시예에서는, 레지스트 패턴의 잔막값이 0.8㎛로 되도록, 다계조 포토마스크 (a)∼(d)의 제1 반투광부 영역의 레지스트의 목표 감막량과, 제2 반투광부 영역의 레지스트의 목표 감막량을 각각 정한 후, 목표 감막량에 대응하는 실효 투과율 TA를 각각 이하와 같이 구하였다. 또한, 각각의 실효 투과율 TA는, 각각의 목표 감막량에 대응하는 노광량을 레지스트 특성 곡선으로부터 구한 후, 상기 수학식 1을 이용함으로써 결정할 수 있다.
다계조 포토마스크 (a)
ㆍ제1 반투광막의 감막량 t1 : 1.2㎛(실효 투과율 TA=42.2mJ/120mJ=35.2％)
ㆍ제2 반투광막의 감막량 t2 : 1.6㎛(실효 투과율 TA=52.1mJ/120mJ=43.4％)
다계조 포토마스크 (b)
ㆍ제1 반투광막의 감막량 t1 : 1.2㎛(실효 투과율 TA=42.2mJ/120mJ=35.2％)
ㆍ제2 반투광막의 감막량 t2 : 1.6㎛(실효 투과율 TA=52.1mJ/120mJ=43.4％)
다계조 포토마스크 (c)
ㆍ제1 반투광막의 감막량 t1 : 1.4㎛(실효 투과율 TA=47.2mJ/120mJ=39.3％)
ㆍ제2 반투광막의 감막량 t2 : 1.6㎛(실효 투과율 TA=52.1mJ/120mJ=43.4％)
다계조 포토마스크 (d)
ㆍ제1 반투광막의 감막량 t1 : 1.4㎛(실효 투과율 TA=47.2mJ/120mJ=39.3％)
ㆍ제2 반투광막의 감막량 t2 : 1.6㎛(실효 투과율 TA=52.1mJ/120mJ=43.4％)
다음으로, 다계조 포토마스크 (a)∼(d)의 제1 반투광막의 막 투과율과, 제2 반투광막의 막 투과율을 각각 이하와 같이 구하고, 포토마스크를 제조하였다.
다계조 포토마스크 (a)에서는, 제1 반투광부의 패턴 형상과 제2 반투광부의 패턴 형상이 충분히 크기 때문에, 실효 투과율과 막 투과율을 동등한 값으로 할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 반투광부의 막 투과율을 35％(실효 투과율 TA 35.2％), 제2 반투광부의 막 투과율을 43％(실효 투과율 TA 43.4％)로 하여, 다계조 포토마스크 (a)를 제작하였다.
다계조 포토마스크 (b)에서는, 제1 반투광부의 패턴 형상은 작기 때문에, 실효 투과율 TA에 기초하여 시뮬레이션에 의해 막 투과율을 구하였다. 이 때의, 제1 반투광부의 공간상 시뮬레이션 결과를 도 8의 (a)에 도시한다. 도 8의 (a)에서, 횡축은 반투광막의 배치를 나타내고, 종축은 패턴 형상의 폭이 4.0㎛ 또한 막 투과율이 40％에서의 실효 투과율을 나타내고 있다. 한편, 제2 반투광부의 패턴 형상은 충분히 크기 때문에, 실효 투과율 TA와 막 투과율을 동등한 값으로 할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는, 제1 반투광부의 막 투과율을 40％(실효 투과율 TA 35.2％), 제2 반투광부의 막 투과율을 43％(실효 투과율 TA 43.4％)로 하여, 다계조 포토마스크 (b)를 제작하였다.
다계조 포토마스크 (c)에서는, 제1 반투광부의 패턴 형상은 충분히 크기 때문에, 실효 투과율과 막 투과율을 동등한 값으로 할 수 있다. 한편, 제2 반투광부의 패턴 형상은 작기 때문에, 실효 투과율에 기초하여 시뮬레이션에 의해 막 투과율을 구하였다. 이 때의, 제2 반투광부의 공간상 시뮬레이션 결과를 도 8의 (b)에 도시한다. 도 8의 (b)에서, 횡축은 반투광막의 배치를 나타내고, 종축은 패턴 형상의 폭이 4.0㎛ 또한 막 투과율이 49％에서의 실효 투과율을 나타내고 있다. 그 결과, 본 실시예에서는, 제1 반투광부의 막 투과율을 39％(실효 투과율 TA 39.3％), 제2 반투광부의 막 투과율을 49％(실효 투과율 TA 43.4％)로 하여, 다계조 포토마스크 (c)를 제작하였다.
다계조 포토마스크 (d)에서는, 제1 반투광부의 패턴 형상과 제2 반투광막의 패턴 형상이 작기 때문에, 실효 투과율 TA에 기초하여 시뮬레이션에 의해 막 투과율을 구하였다. 이 때의, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 공간상 시뮬레이션 결과를 도 8의 (c)에 도시한다. 도 8의 (c)에서, 횡축은 반투광막의 배치를 나타내고, 종축은 패턴 형상의 폭이 4.0㎛ 또한 막 투과율이 43％에서의 실효 투과율 TA, 패턴 형상의 폭이 8.0㎛ 또한 막 투과율이 44％에서의 실효 투과율을 나타내고 있다. 그 결과, 본 실시예에서는, 다계조 포토마스크 (d)의 제1 반투광부의 막 투과율을 43％(실효 투과율 TA 39.3％), 제2 반투광부의 막 투과율을 44％(실효 투과율 TA 43.4％)로 하여, 다계조 포토마스크 (d)를 제작하였다. 또한, 다계조 포토마스크 (d)에서는, 제1 반투광부의 막 투과율과 제2 반투광막의 막 투과율의 차가 1％이므로, 동일한 막 투과율로 포토마스크를 제작하여도 된다.
제작한 다계조 포토마스크 (a)∼(d)를 이용하여, 포토리소그래피 공정을 행한 경우의 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1의 결과로부터, 다계조 포토마스크 (a)∼(d)의 제1 반투광부 영역의 레지스트 패턴의 잔막값과 제2 반투광부 영역의 레지스트 패턴의 잔막값을 동등한 값(0.8㎛ 부근)으로 할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 투광부, 차광부 및 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 갖는 다계조 포토마스크로서, 에칭 가공이 이루어지는 피전사체 상에 형성된 레지스트막에 대해, 상기 소정의 전사 패턴을 전사시키고, 상기 레지스트막을 상기 에칭 가공에서의 마스크로 되는 레지스트 패턴으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
    상기 레지스트막에 사용하는 레지스트의, 상기 노광광에 대한 레지스트 특성을 파악하는 공정과,
    상기 레지스트 특성에 기초하여, 상기 반투광부의 상기 노광광에 대한 실효 투과율을 결정하는 공정과,
    상기 실효 투과율에 기초하여, 적어도 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써 상기 반투광부를 형성하는 공정
    을 포함하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레지스트 특성은, 상기 노광광의 노광량과 상기 노광량에 대한 상기 레지스트의 감막량과의 관계를 나타내는 레지스트 특성 곡선에 의해 규정되는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 결정한 실효 투과율과, 상기 반투광부의 패턴 형상과, 노광기의 노광 조건에 기초하여, 상기 반투광부의 막 투과율을 결정하고, 상기 반투광부의 막 투과율에 기초하여 상기 반투광부를 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부는, 투명 기판 상에, 상기 다계조 포토마스크의 노광에 사용하는 노광기의 해상 한계 이하의 치수를 갖는 차광막 패턴이 형성되어 이루어지는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부는, 투명 기판 상에, 반투광막이 형성되어 이루어지는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부의 실효 투과율의 결정은, 상기 반투광부의 투과광에 의해 상기 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 상기 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t에 기초하여 행하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다계조 포토마스크의 반투광부는, 서로 실효 투과율이 다른 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 갖고,
    상기 레지스트 특성에 기초하여, 상기 제1 반투광부의 실효 투과율과 상기 제2 반투광부의 실효 투과율을 각각 결정하는 공정을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 반투광부의 실효 투과율의 결정은, 상기 제1 반투광부의 투과광에 의해 상기 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 상기 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t1에 기초하여 행하고,
    상기 제2 반투광부의 실효 투과율의 결정은, 상기 제2 반투광부의 투과광에 의해 상기 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의, 상기 레지스트막의 초기 막 두께에 대한 감막량 t2에 기초하여 행하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체 상의 레지스트막에 노광함으로써, 상기 피전사체 상에 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 전사 방법.
  10. 단차를 갖는 피전사체 상에 레지스트막을 형성하는 공정과,
    상기 피전사체 상의 상기 레지스트막에 다계조 포토마스크를 이용하여 노광함으로써, 상기 피전사체 상에 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 포함하고,
    상기 다계조 포토마스크로서, 제7항 또는 제8항에 기재된 제조 방법에 의해 제작된 다계조 포토마스크를 이용하고,
    상기 레지스트 패턴의 각각의 단차 상에 형성되는 레지스트의 잔막값을 대략 동등하게 형성하는 패턴 전사 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111650820B (zh) * 2020-06-28 2022-06-17 上海华虹宏力半导体制造有限公司 确定光阻的适用条件的方法及所用的掩膜板

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05102004A (ja) * 1991-10-08 1993-04-23 Mitsubishi Electric Corp レジストパターン形成方法
WO2000045222A1 (fr) * 1999-01-27 2000-08-03 Citizen Watch Co., Ltd. Masque photolithographique et procede de fabrication de celui-ci
JP2001297997A (ja) * 2000-04-17 2001-10-26 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP2002247359A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Dainippon Printing Co Ltd ハーフトーン処理方法および装置
JP4100059B2 (ja) * 2002-07-01 2008-06-11 日本電気株式会社 携帯端末用キーボタンおよび携帯端末
JP2006017895A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Integrated Solutions:Kk 露光装置
JP4919220B2 (ja) * 2005-02-28 2012-04-18 Ｈｏｙａ株式会社 グレートーンマスク
JP4570632B2 (ja) * 2006-02-20 2010-10-27 Ｈｏｙａ株式会社 ４階調フォトマスクの製造方法、及びフォトマスクブランク加工品
JP2007292822A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Dainippon Printing Co Ltd 階調をもつフォトマスクの欠陥修正方法
TWI446105B (zh) * 2007-07-23 2014-07-21 Hoya Corp 光罩之製造方法、圖案轉印方法、光罩以及資料庫
JP2009128558A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Hoya Corp フォトマスク及びフォトマスクの製造方法、並びにパターン転写方法

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