KR20110052516A - 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 다계조 포토마스크 - Google Patents

다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 다계조 포토마스크 Download PDF

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KR20110052516A
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Abstract

본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법은, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 포토마스크 블랭크 상에 형성한 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 적어도 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 제1 레지스트 패턴을 제거한 후에, 제1 에칭 공정이 행해진 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 제2 레지스트 패턴 및 차광막을 마스크로 하여 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정과, 제2 레지스트 패턴을 제거한 후에, 노출된 반투광막을 소정량 감막하는 감막 공정을 갖는다.

Description

다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 다계조 포토마스크{METHOD OF MANUFACTURING MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK}
본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display:이하 FPD라고도 부름) 등의 제조에 이용되는 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 다계조 포토마스크에 관한 것이다.
예를 들면 액정 표시 장치에 사용되는 TFT(박막 트랜지스터) 기판은, 차광부 및 투광부로 이루어지는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크를 이용하고, 예를 들면 5회∼6회의 포토리소그래피 공정을 거쳐서 제조되어 오고 있다. 최근, 포토리소그래피 공정수를 삭감하기 위해, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크가 이용되고 있다.
상술한 다계조 포토마스크는, 예를 들면, 반투광막, 및 차광막이 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 포토마스크 블랭크 상에 형성한 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 적어도 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 제1 레지스트 패턴을 제거한 후에, 제1 에칭 공정이 행해진 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 제2 레지스트 패턴 및 차광막을 마스크로 하여 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 실시함으로써 제조할 수 있다(특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-249198호 공보 참조).
또한, FPD 제조용의 포토마스크는 사이즈가 크고, 예를 들면 1변이 300㎜ 이상의 사각형이거나, 또한, 패널 제조 효율을 올리는 것을 기도한 최근의 것에서는, 1변이 1000㎜ 이상의 사각형이기도 하다. 이 때문에, 차광막의 에칭 방법으로서는, 진공 에칭 챔버를 필요로 하지 않는 웨트 에칭이 유리하다.
다계조 포토마스크의 평가는, 주로 패턴 선폭(CD)의 측정, 반투광부의 광 투과율의 측정, 및 결함 유무의 측정 등에 의해서 이루어진다. 특히, 반투광부의 광 투과율을 정밀하게 제어함으로써, 다계조 포토마스크를 이용한 FPD의 제조 수율을 개선할 수 있다.
발명자는, 반투광부의 광 투과율의 제어 방법에 대해서 예의 연구를 행한 결과, 다계조 포토마스크의 막 구성과 반투광막의 재질을 적절하게 선택함으로써, 반투광부의 광 투과율을 정밀하게 조정할 수 있다고 하는 지견을 얻었다. 즉, 상술한 제2 레지스트 패턴을 제거한 후에, 노출된 반투광막에 소정의 약액을 접촉시켜, 노출된 반투광막의 막 두께를 소정량 감막하는 감막 공정을 실시함으로써, 반투광부의 광 투과율을 미세 조정할 수 있는 것을 발견하였다.
그러나, 발명자의 예의 연구에 따르면, 상술한 감막 공정을 실시하였을 때, 약액에 접촉시킨 반투광막의 감막량이 면내의 위치에 따라서 변동하게 되어, 반투광부의 광 투과율이 면내에 걸쳐 불균일하게 되는 경우가 있었다. 예를 들면, 사이즈가 큰 FPD 제조용의 다계조 포토마스크에서는, 반투광부의 광 투과율의 면내 변화량을 기준값인 2％ 이내로 하는 것이 바람직하지만, 노출된 반투광막에 약액을 접촉시키면, 반투광부의 광 투과율이 상술한 기준값을 초과하여 변화하게 되어, 반투광부의 광 투과율이 면내에 걸쳐 불균일하게 되는 경우가 있었다. 특히, 반투광막의 감막량의 국소적인 변화는, 투명 기판 상에 형성하는 전사 패턴의 형상과의 상관이 있는 것이 발견되었다. 또한, 상기 과제는, 광 투과율의 조정을 목적으로서 반투광막에 약액을 공급하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들면 제2 에칭 공정의 실시 후의 세정 등을 목적으로서 약액을 공급할 때에 약액에 의해서 반투광막이 감막되는 경우에도 생길 수 있다. 즉, 미리 감막량을 상정한 막 두께의 반투광막을 형성해 두어도, 전사 패턴의 형상에 의해서 면내의 감막량이 균일하지 않으면, 의도하는 광 투과율에 도달하는 것이 곤란하다.
따라서 본 발명은, 다계조 포토마스크의 반투광막이 감막하여 투과율이 변화할 때에서의 국소적인 감막량의 변화를 억제하고, 광 투과율의 면내 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는, 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 포토마스크 블랭크 상에 형성한 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 적어도 상기 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후에, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 레지스트 패턴 및 상기 차광막을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거한 후에, 노출된 상기 반투광막을 소정량 감막하는 감막 공정을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제2 양태는, 상기 감막 공정에서는, 노출된 상기 반투광막에 약액을 접촉시키는 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제3 양태는, 상기 도전성막은, 시트 저항값이 20㏀/□ 이하로 되는 도전성을 갖는 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제4 양태는, 상기 다계조 포토마스크는, 액정 표시 장치의 제조용 다계조 포토마스크이며, 상기 전사 패턴은, 소정의 화소 패턴과, 상기 화소 패턴과는 패턴 형상이 다른 주변 패턴을 구비하는 제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제5 양태는, 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광부는, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 상기 반투광부는, 상기 도전성막 및 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고, 상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께보다 작아지도록 감막되고, 상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 광 투과율의 면내 분포가, 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 광에 대하여 2％ 이하인 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제6 양태는, 상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께와, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께와의 차가 0.5㎚ 이상 15㎚ 이하의 범위인 제5 양태에 기재된 다계조 포토마스크이다.
본 발명의 제7 양태는, 차광부, 투광부, 제1 반투광부, 및 제2 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서, 상기 차광부는, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 상기 제1 반투광부는, 상기 도전성막 및 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 도전성막의 상면이 노출되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고, 상기 제1 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께보다 작아지도록 감막되고, 상기 제1 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 광 투과율의 면내 분포가, 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 광에 대하여 2％ 이하인 다계조 포토마스크이다.
본 발명에 따르면, 다계조 포토마스크의 반투광막이 감막하여 투과율이 변화할 때에서의 국소적인 감막량의 변화를 억제하고, 광 투과율의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
도 1a는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도(모식도).
도 1b는 도 1a의 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 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 도 3a의 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도(모식도).
도 6a는 종래의 다계조 포토마스크를 제조할 때의 차광막의 에칭 공정에서, 반투광막의 조성이 국소적으로 다르게 되는 상태를 도시한 개략도.
도 6b는 종래의 다계조 포토마스크를 제조할 때의 반투광막의 감막 공정에서, 반투광막의 감막량이 국소적으로 다르게 되는 상태를 도시한 개략도.
도 7a는 도전성막을 형성함으로써 반투광막의 국소적인 조성 변화가 억제되는 상태를 도시한 개략도.
도 7b는 도전성막을 형성함으로써 반투광막의 감막량이 면내에서 균등화되는 상태를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그래프이며, 감막 공정을 반복하여 실시하였을 때에서의 반투광막의 광 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면.
도 9는 비교예에 따른 그래프이며, 감막 공정을 반복하여 실시하였을 때에서의 반투광막의 광 투과율의 측정 결과를 나타내는 도면.
도 10a는 에칭 레이트의 측정계를 도시한 개략도.
도 10b는 Cr 단체판, Cr-Mo 겹침판을 구성하는 Cr판, Cr-Mo 겹침판을 구성하는 Mo판, Mo 단체판의 각 에칭 레이트의 측정 결과를 나타내는 도면.
<본 발명의 일 실시 형태>
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 주로 도 1a, 도 1b, 도 2, 도 7a, 및 도 7b를 참조하면서 설명한다.
도 1a는, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 부분 단면도(모식도)이며, 도 1b는, 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우를 예시하는 개략도이다. 도 7a는, 도전성막을 형성함으로써 반투광막의 국소적인 조성 변화가 억제되는 상태를 도시하는 개략도이며, 도 7b는, 도전성막을 형성함으로써 반투광막의 감막량이 면내에서 균등화되는 상태를 도시한 개략도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
도 1a에 도시한 다계조 포토마스크(100)는, 예를 들면, 액정 표시 장치(LCD)의 박막 트랜지스터(TFT), 컬러 필터, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등을 제조할 때에 이용된다. 단, 도 1a는 포토마스크의 적층 구조를 예시하는 것이며, 실제의 패턴은, 이와 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 광 투과율을 예로 들면 5∼60％(투광부의 광 투과율을 100％로 하였을 때)에 저감시키는 반투광부(122)와, 노광광을 100％ 투과시키는 투광부(123)를 포함하는 전사 패턴을 구비하고 있다.
차광부(121)는, 도전성을 갖는 도전성막(111), 반투광막(112), 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어진다. 또한, 반투광부(122)는, 도전성막(111) 및 반투광막(112)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고, 반투광막(112)의 상면이 노출되어 이루어진다. 또한, 투광부(123)는, 투명 기판(110)이 노출되어 이루어진다. 여기서, 상기 막의 사이나 상하에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 다른 막이 존재하고 있어도 된다. 차광부(121)를 구성하는 차광막(113)의 상면은 노출되어 있는 경우에 한정되지 않고, 차광막(113) 상에 다른 막이 형성되어 있어도 상관없다. 또한, 후술하는 바와 같이, 투광부(123)에는, 투명 기판(110)의 상면이 노출되는 대신에, 광 투과율이 높은 도전성막(111)이 잔류하고 있어도 된다.
여기서, 반투광부(122)를 구성하는 반투광막(112)의 막 두께는, 차광부(121)를 구성하는 반투광막(112)의 막 두께보다 작아지도록 감막되어 있다. 구체적으로는, 반투광부(122)를 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와, 차광부(121)를 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와의 차가 예를 들면 0.5∼15㎚의 범위이도록 구성되어 있다. 그리고, 반투광부(122)를 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율의 면내 분포가, 예를 들면 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 광에 대하여 2％ 이하이도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 파장이 365∼436㎚의 범위의 어느 것의 파장에 대해서도 2％ 이하이다. 이 때, 반투광막(112)의 막 두께 분포가, 면내에서 2％ 이하이다.
또한, 도전성막(111), 반투광막(112), 및 차광막(113)이 패터닝되는 상태에 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, 연마되는 등으로 하여 평탄하면서 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(110)은, 예를 들면 1변이 300㎜ 이상의 사각형으로 할 수 있고, 예를 들면 1변이 1000㎜∼2400㎜인 직사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(110)의 두께는 예를 들면 3㎜∼20㎜로 할 수 있다.
도전성막(111)은, 시트 저항값으로 예를 들면 20㏀/□ 이하, 바람직하게는 5㏀/□ 이하, 더욱 바람직하게는 2㏀/□ 이하로 되는 도전성을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 도전성막(111)의 막 두께는 예를 들면 20Å∼500Å, 바람직하게 50Å∼300Å로 할 수 있다. 도전성막(111)은, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 막으로서 구성할 수 있다. 금속으로서는 Cr, Al, Co, W, Ni, Mo 등을 이용할 수 있고, 금속 화합물로서는 상기 금속의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 질화 탄화물 등을 이용할 수 있다. 단, 금속 함유량을 과도하게 작게 하면 상술한 도전성을 확보하는 것이 곤란하게 되므로, 소정의 금속 함유량을 확보한 조성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 70at％ 이상, 보다 바람직하게는 75％ 이상으로 할 수 있다.
또한, 도전성막은, 반투광막(112)의 에칭에 이용하는 에칭액(또는 에칭 가스)에 대하여 에칭 내성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 도전성막(111)은, 후술하는 바와 같이 반투광막(112)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능할 수 있다.
도전성막(111)의 노광광 투과율에는 특별히 제약은 없다. 또한, 도전성막(111)은, 차광막(113) 및 반투광막(112)을 각각 패터닝하고, 반투광막(112) 중의 전위를 균등화시키는 도전성막으로서의 후술하는 기능을 끝낸 후에, 투광부(123)에 잔류하는 부분을 제거할 수 있다. 한편, 도전성막(111)의 적어도 일부를 투광부(123) 상에 남기고, 다계조 포토마스크(100)의 일부로서 사용하는 것도 가능하다. 그와 같은 경우, 도전성막(111)에 이용하는 막의 노광광 투과율은 60％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도전성막(111)을 그대로 잔류시키고, 또는 감막된 일부를 잔류시킨 상태로, 다계조 포토마스크(100)의 투광부(123)로서 사용할 수 있다. 이 경우, 투명 기판(110)에 대하여 80％ 이상의 노광광 투과율을 갖는 막을 이용하는 것이 바람직하다. 이 때 이용할 수 있는 광 투과율이 높은 막 소재로서는, 예를 들면, ITO(산화 인듐 주석), AS(안티몬 함유 산화 주석), 산화 아연, 안티몬 주석, 수산화 마그네슘, 산화 주석 등으로 할 수 있다. 이러한 경우, 노광광에 대한 도전성막(111)의 광 투과율을, 투명 기판(110)에 대하여, 85％ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 투명 기판(110) 상에 도전성막(111)과 반투광막(112), 및 차광막(113)이 적층한 차광부(121), 도전성막(111) 및 반투광막(112)이 적층한 반투광부(122), 투명 기판(110)이 노출된 투광부(123)를 구비하지만, 그 외에, 투명 기판(110) 상에 도전성막(111)의 적어도 일부가 잔류한 제2 반투광부를 구비하고 있어도 된다. 후술하는 바와 같이, 도전성막(111)의 노광광 투과율을 적절하게 선택하면, 4계조 포토마스크로서 사용할 수 있게 되고, 그 막 두께의 선택에 의해 광 투과율을 조정하는 것이 가능하게 된다. 이 경우의 도전성막(111)의 광 투과율은, 그 다계조 포토마스크(100)를 이용하여 제조하고자 하는 디바이스의 가공 조건에 의해 결정되지만, 예를 들면 60％∼80％의 범위 내에서 선택할 수 있다.
반투광막(112)은, 크롬 화합물, 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지고, 예를 들면 CrO, CrN, CrC, MoSix, MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등으로 구성할 수 있다. 반투광막(112)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 반투광막(112)은, 상술한 크롬용 에칭액(또는 에칭 가스)에 대한 에칭 내성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 반투광막(112)은, 후술하는 바와 같이 크롬용 에칭액을 이용하여 차광막(113)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 반투광부(122)를 구성하는 반투광막(112)의 두께는, 차광부(121)를 구성하는 반투광막(112)의 두께보다도 작아지도록 감막될 수 있다. 이에 의해, 반투광부(122)의 광 투과율을 원하는 값으로 정밀하게 조정하는 것이 가능하게 된다.
반투광막(112)의 노광광에 대한 광 투과율은, 예를 들면 5％∼80％인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 7％∼70％이다. 광 투과율을 이와 같은 범위 내로 함으로써, FPD 등의 표시 장치를 제조할 때의 수율을 향상시킬 수 있다. 이 광 투과율은, 상기한 소재의 선택 및 막 두께의 선택에 의해 얻을 수 있다.
차광막(113)은, 실질적으로 크롬(Cr)을 주성분으로 할 수 있다. 또한, 차광막(113)의 표면에 Cr 화합물(CrO, CrC, CrN 등)의 층을 형성하면, 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 차광막(113)은, 예를 들면 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HClO4)을 포함하는 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다.
다계조 포토마스크(100)를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 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 이 순서대로 적층된 금속 박막, 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 못하고, 또한, 반투광부(122), 투광부(123)의 순서대로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고, 포지티브형 레지스트막(4)은, 차광부(121), 반투광부(122)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아져, 투광부(123)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(1) 상에 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(4p)이 형성된다.
레지스트 패턴(4p)이 형성되면, 레지스트 패턴(4p)으로 덮여져 있지 않은 영역(투광부(123)에 대응하는 영역)에서 노출되어 있는 피가공층(3c∼3a)을, 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거한다(제1 에칭). 그리고, 레지스트 패턴(4p)을 감막하여 가장 막 두께가 얇은 영역(반투광부(122)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c, 3b)을 순차적으로 에칭하여 제거한다(제2 에칭). 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(4p)을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 2매분의 공정을 실시할 수 있어, 마스크 매수를 삭감할 수 있어, 포토리소그래피 공정을 간략화할 수 있다.
(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법
계속해서, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 2의 (a)에 예시한 바와 같이, 도전성을 갖는 도전성막(111), 반투광막(112), 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지는 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크(100b)는, 어느 정도의 도전성을 갖는 소재끼리의 도통 부분(여기서는 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지는 반투광막(112)과, Cr을 주성분으로 하는 차광막(113)과의 접촉면)을 구비하고 있다.
차광막(113) 상에는 제1 레지스트막(131)이 형성되어 있다. 제1 레지스트막(131)은, 포지티브형 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하에서는, 제1 레지스트막(131)이 포지티브형 포토레지스트 재료로부터 형성되어 있는 것으로 하여 설명한다. 제1 레지스트막(131)은, 예를 들면 스핀 도포나 슬릿 코터 등의 수법을 이용하여 형성할 수 있다.
(제1 에칭 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 제1 레지스트막(131)의 일부를 감광시켜, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 제1 레지스트막(131)에 현상액을 공급하여 현상하고, 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, 형성한 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여 차광막(113)을 에칭하여 차광막 패턴(113p)을 형성함과 함께, 반투광막(112)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 차광막 패턴(113p)이 형성된 상태를 도 2의 (c)에 예시한다. 에칭은, 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HClO4)을 포함하는 상술한 크롬용 에칭액에 의해 행한다. 이 에칭액은, 전기 전도성을 갖고, 전해액으로서 작용한다.
또한, 차광막(113)의 에칭의 진행에 수반하여 반투광막(112)이 적어도 일부노출되면, 이종(異種) 금속(차광막(113)과 반투광막(112)의 각각에 포함되는 금속)이 서로 접합 부분을 가진 상태에서 전해액(에칭액) 속에 침지한 상태로 된다.
또한, 종래의 포토마스크 블랭크(투명 기판(110) 상에 반투광막(112)과 차광막(113)이 이 순서대로 적층되어 있고, 도전성막(111)을 갖지 않는 포토마스크 블랭크)를 이용한 경우에는, 노출된 반투광막(112)에 전해액이 접촉하였을 때, 노출된 반투광막(112) 중의 Mo(몰리브덴)과, 차광막(113) 중의 Cr의 이온화의 경향의 차이에 의해, Mo의 이온화가 촉진된다. 단, 이 때의 Mo 이온화는 면내에서 불균일하게 된다. 예를 들면, Cr가 부근에 많이 존재하는 패턴의 부분에서는 Mo는 Cr에 전자를 공급하면서 양이온으로 되어 용출하지만, Cr의 존재가 적은 패턴의 부분에서는, Mo의 양이온 용출이 되기 어렵다. 결과적으로 반투광막(112) 중의 부분에 의해 Mo의 용출량이 국소적으로 다르게 되어, 반투광막(112)의 조성이 면내에서 불균일하게 되는 경우가 있었다. 즉, 반투광막을 구성하는 MoSi 또는 그 화합물의 화학 양론적인 조성 비율에 비해 Mo의 함유 비율이 적은 영역(이하, Si 리치한 영역이라고 부름)이나, 상기 반투광막을 구성하는 물질(MoSi 또는 그 화합물)의 화학 양론적인 조성 비율에 가까운 조성을 갖는 영역(이하, Mo 리치한 영역으로도 부름)이, 국소적으로 형성되게 되는 경우가 있었다.
즉, 발명자는, 예의 연구한 결과, 상술한 현상은 전사 패턴의 형상에 관계되어 있는 것이라는 지견을 얻었다. 즉, 반투광막(112)이 노출됨으로써, 상술한 바와 같이 차광막과 반투광막의 각각에 포함되는 이종 금속이 서로 접합 부분을 가진 상태에서 전해액(에칭액) 속에 침지하게 되는데, 이에 의해 반투광막(112) 중의 Mo로부터 차광막(113) 중의 Cr에 전자가 공급되게 되어, 즉 접합 부분에 일종의 화학 전지가 형성되게 되어, Mo의 이온화의 경향에 변화가 생기게 된다. 전지 효과의 강도는, 면내의 패턴 형상의 상위, 밀도의 상위, 혹은, 차광부와 반투광부의 면적비의 상위 중 적어도 어느 하나와 관계가 있으므로, 이에 의해 반투광막(112)의 조성이 국소적으로 다르게 되는 현상이 생긴다고 하는 지견을 얻었다. 그리고 발명자는, 반투광막(112)의 조성의 국소적인 변화가, 후술하는 감막 공정을 실시할 때에서의 반투광막(112)의 감막량의 국소적인 변화를 초래하게 되어, 이에 의해 반투광막(112)의 광 투과율의 면내 균일성이 저하하게 된다고 하는 지견을 얻었다.
이와 같은 과제에 대하여, 본 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크(100b)에서는, 반투광막(112)의 하층측에 도전성을 갖는 도전성막(111)을 형성하는 것으로 하고 있다. 이에 의해, Mo 이온이 용출할 때의 공급되는 전자가 자유롭게 이동 가능해지고, 면내의 전위가 동등하게 되므로, Mo의 용출 경향이 면내에서 균일해진다. 결과적으로, 전사 패턴의 형상에 의하지 않고, 반투광막(112) 중에서의 Mo의 용출 경향을 균등화시킬 수 있다. 이 때, 반투광막(112)의 조성은, 면내에 걸쳐 균등하다. 그 결과, 후술하는 감막 공정을 실시할 때에서의 반투광막(112)의 국소적인 감막량의 변화를 억제하고, 반투광막(112)의 광 투과율의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도전성막(111)을 형성하는 것에 의한 효과에 대해서는, 후술한다.
차광막 패턴(113p)의 형성이 완료되면, 제1 레지스트 패턴(131p)을 박리하여 제거한다. 그리고, 잔류한 차광막(113)(차광막 패턴(113p)) 및 노출된 반투광막(112)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 재료로부터 형성되어 있는 것으로 한다. 제2 레지스트막(132)은, 예를 들면 스핀 도포나 슬릿 코터 등의 수법을 이용하여 형성할 수 있다. 제2 레지스트막(132)이 형성된 상태를 도 2의 (d)에 예시한다.
(제2 에칭 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 제2 레지스트막(132)의 일부를 감광시켜, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 제2 레지스트막(132)에 현상액을 공급하여 현상하고, 적어도 반투광부(122)의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(132p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(132p)이 형성된 상태를 도 2의 (e)에 예시한다.
다음으로, 형성한 제2 레지스트 패턴(132p)을 마스크로 하여 반투광막(112) 및 도전성막(111)을 순서대로 에칭하고, 반투광막 패턴(112p) 및 도전성막 패턴(111p)을 형성함과 함께, 투명 기판(110)을 부분적으로 노출시킨다. 또한, 반투광막(112)의 에칭은, 상술한 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 행할 수 있다. 또한, 도전성막(111)의 에칭은, 도전성막(111)을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택한 에칭액(또는 에칭 가스)에 의해 행할 수 있다.
(감막 공정)
그리고, 제2 레지스트 패턴(132p)을 박리하여 제거한 후에, 잔류한 반투광막(112)(반투광막 패턴(112p))의 상면에 약액을 공급하고, 반투광막(112)(반투광막 패턴(112p))의 막 두께를 감막하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법을 종료한다. 또한, 본 감막 공정과 동시에, 제2 에칭 공정 종료 후의 세정을 행하여도 된다.
또한, 본 공정에서는, 반투광부(122)을 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와, 차광부(121)를 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와의 차가 예를 들면 0.5∼15㎚의 범위로 되도록 감막할 수 있다. 보다 바람직하게는, 0.5∼4㎚의 범위로 되도록 감막할 수 있다. 이들의 범위의 감막량이면, 감막량의 제어도 용이하며, 감막에 의해서, 반투광부의 투과율의 면내 불균일이 커지는 등의 문제점의 발생도 억제할 수 있어, 높은 품질의 감막 프로세스를 행하는 것이 가능하다. 이 때의 감막량은, 필요로 하는 투과율 조정량에 의해 선택할 수 있다. 여기서, 감막량은, 반투광부(122)를 구성하는 반투광막(112)의, 감막 전의 막 두께와, 그 때의 광 투과율과, 감막 후에 필요로 하는 투과율의 관계를 고려하여 구할 수 있다. 바람직하게는, 투과율을 2％∼15％ 정도의 범위 내에서 조정할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 투과율을 2％ 내지 10％ 정도의 범위 내에서 조정할 수 있다. 또한, 상기의 양태에서는 감막 공정을 포토마스크 제조 공정의 최종 단계로 하고 있지만, 상기 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 한 차광막(113)의 에칭 후에 감막 공정을 행하여도 된다. 반투광막(112)을 감막시키는 약액으로서는, 예를 들면 불소(F)계의 에칭액, 산, 알칼리 등을 사용할 수 있다.
(3) 도전성막을 형성하는 것에 의한 효과
상술한 바와 같이, 제1 에칭 공정에서 에칭이 진행되면, 차광막(113)이 부분적으로 제거됨으로써 반투광막(112)이 부분적으로 노출되고, 차광막(113)과 반투광막(112)이 서로 접합 부분을 가진 상태에서 전해액(에칭액) 속에 함께 침지된 상태로 된다. 여기서, 차광막(113) 및 반투광막(112)은, 각각 다른 금속을 포함하는 재료이며, 어느 정도의 도전성을 가지므로, 전해액 속에 침지된 차광막과 반투광막은, 예를 들면 갈바노 전지 등과 유사한 화학 전지를 구성한다. 그리고, 이 시점부터, 반투광막(112) 중의 Mo의 이온화 거동이나 차광막(113)의 에칭 레이트 등은, 형성된 전지에 의한 전자 이동에 의해 영향을 받는 것으로 된다(이를 전지 효과라고도 부름). 발명자의 지견에 따르면, 이러한 전지 효과에 의해 노출된 반투광막(112)의 조성이 국소적으로 변화하는 경우가 있다. 이러한 전지 효과에 대해서 도 10a 및 도 10b를 이용하여 설명한다.
도 10a는, 에칭 레이트의 측정계를 나타내고, Cr로 이루어지는 Cr 단체판, Mo로 이루어지는 Mo 단체판, Cr판과 Mo판을 서로 겹친 Cr-Mo 겹침판(이종 금속이 접촉하여 도통하고 있음)을, 상술한 크롬용 에칭액 속에 각각 침지시킨 상태를 나타내고 있다. 도 10b는, Cr 단체판, Cr-Mo 겹침판, Mo 단체판의 각 에칭 레이트의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 도 10b에 따르면, Cr-Mo 겹침판에서의 Cr의 에칭 레이트가, Cr 단체판의 Cr의 에칭 레이트의 절반 이하로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, Cr-Mo 겹침판에서의 Mo의 에칭 레이트가, Mo 단체판의 Mo의 에칭 레이트보다도 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 서로 도통한 이종 금속을 전해액 속에 침지시키면, 에칭 레이트에 영향이 미치고, 이온화의 경향이 작은 쪽의 금속(여기서는 Cr)의 에칭 레이트를 저하시킴과 함께, 이온화의 경향이 큰 쪽의 금속(여기서는 Mo)의 에칭 레이트를 증가시키는 것을 알 수 있다. 이상의 결과로부터, 다계조 포토마스크(100)의 웨트 에칭 시에, 서로 다른 금속을 포함하는 차광막(113)과 반투광막(112)이, 각각 소정의 도전성을 갖고, 또한 양자가 도통한 상태에서, 에칭액에 접촉함으로써, 차광막(113), 또는 반투광막(112)이 단체로 에칭액에 침지되어 있을 때와는 다른 에칭 거동이 생겨, 막 내의 금속의 용출 경향이 변화하는 것을 이해할 수 있다.
여기서, 상기의 제1 에칭 공정을 실시함에 따른 반투광막(112)의 용출 경향의 대소는 전사 패턴의 형상에 따라서 국소적으로 다르다. 즉, 전사 패턴의 형상에 따라서는, 근방에 차광막 패턴이 많이 존재하거나, 혹은 근방에 차광막 패턴이 없다. 반투광부의 면적이 큰 부분에서는 후자와 같이, 근방에 차광막 패턴이 없거나, 혹은 적은 상태로 되기 쉽다. 발명자들의 지견에 따르면, 종래의 다계조 포토마스크의 제조 공정에서는, 얻고자 하는 전사 패턴의 반투광부의 면적, 차광부와의 면적비, 상호의 거리, 각각의 형상의 상위가 상술한 전지 효과의 강약을 야기하고 있고, 이에 의해 반투광막(112) 중으로부터의 Mo의 용출 경향이 불균일하게 되어, 그 결과, 반투광막(112) 중으로부터의 Mo의 용출량이 국소적으로 다르게 되어, 반투광막(112)의 조성이 면내에서 불균일하게 되는 경우가 있었다. 예를 들면, Si 리치한 영역이나 Mo 리치한 영역이 국소적으로 형성되게 되는 현상이 생기는 경우가 있었다. 이러한 현상은 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같은 것이라고 생각된다.
도 6a는, 종래의 다계조 포토마스크를 제조할 때의 차광막(113)의 에칭 공정에서, 반투광막(112)으로부터의 Mo의 용출량이 국소적으로 다르게 되는 상태를 도시한 개략도이며, 도 6b는, 종래의 다계조 포토마스크를 제조할 때의 반투광막(112)의 감막 공정에서, 반투광막의 감막량이 국소적으로 다르게 되는 상태를 도시한 개략도이다. 또한, 도 6a 및 도 6b의 각각의 좌측은, 화소 패턴(TFT 패턴)의 단면도를 도시하고 있다. 화소 패턴에서는, MoSi로 이루어지는 반투광막(112)과 Cr로 이루어지는 차광막(113)이, 도전성막(111)을 개재하지 않고 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 있다. 그리고, 차광막(113) 상에 형성된 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여, 상술한 크롬용 에칭액(전해액)을 이용하고, 차광막(113)을 에칭하여 차광막 패턴(113p)을 형성함과 함께, 반투광막(112)의 상면을 부분적으로 노출시키고 있다. 또한, 도 6a 및 도 6b의 각각의 우측은, 화소 패턴과는 다른 패턴으로서 구성된 주변 패턴(PAD 패턴)의 단면도를 도시하고 있다. 상기와 마찬가지로, 반투광막(112)의 상면이 부분적으로 노출되어 있다. 또한, 화소 패턴은 예를 들면 선폭이 10∼300㎛, 주변 패턴은 선폭이 20∼8000㎛로 할 수 있어, 화소 패턴의 선폭보다 주변 패턴의 선폭이 큰 전사 패턴으로 할 수 있다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 반투광막(112)이 노출되어 에칭액(전해액)에 접촉함으로써, 반투광막(112) 중에 포함되는 Mo가 이온화하고, 예를 들면 Mo⇒Mo3++3e- 등의 반응이 생긴다. 여기서, 도면 중 좌측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)에서는, 전자(e-)의 공급처인 차광막 패턴(113p)(차광막(113))과 반투광막(112)이 전기적으로 접합되어 있기 때문에, 상술한 이온화가 촉진된다(차광막에 포함되는 Cr에 비교하여, Mo의 이온화의 경향이 크므로, Mo의 용출량이 커짐). 한편, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)은, 전자의 공급처인 차광막(113)과 반투광막(112)이, 화소 패턴부와 동일한 상태에서 전기적으로 접합되어 있지 않기 때문에, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)에 비해 상술한 이온화가 덜 촉진적으로 진행된다(차광막(113)과 반투광막(112)이 서로 접합하는 면적이나, 차광막(113), 반투광막(112)의 각각의 에칭액과의 접촉 면적이, 화소 패턴과 주변 패턴에서는 다르게 되므로, 주변 패턴에서는, 화소 패턴에 비교하여, 차광막(113)과 반투광막(112)과의 사이에서의 전자의 교환이 여렵게 되는 등, 전지 효과의 발생 방법이 다르다. 이 경우에는, 화소 패턴부에 비해, Mo의 용출량이 비교적 작아짐). 그 결과, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 표면은, MoSi를 포함하는 반투광막 조성의 화학 양론적인 조성 비율에 비해 Mo의 함유 비율이 적은 영역(Si 리치한 영역)으로서 형성된다(개질됨). 또한, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 표면은, MoSi를 포함하는 반투광막 조성의 화학 양론적인 조성 비율에 가까운 조성을 갖는 영역(Mo 리치한 영역)이 형성된다.
상술한 바와 같이 조성이 국소적으로 변화한 반투광막(112)에 상술한 약액을 공급하여 반투광막(112)의 감막을 행한 경우, 도 6b에 도시한 바와 같이, 조성에 따라서 감막량이 국소적으로 변화하게 되어, 반투광막(112)의 광 투과율이 면내에서 불균일하게 된다. 예를 들면, 도면 중 좌측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 표면 근방은, Si 리치한 영역으로서 조성이 개질되어 있기 때문에, 약액을 공급함에 따른 감막량이 비교적 커진다. 또한, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 표면 근방은, Mo 리치한 영역으로서 형성되어 있기 때문에, 약액을 공급함에 따른 감막량이 비교적 작아진다. 그 결과, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율은, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율보다도, 커진다.
이와 같은 과제에 대하여 본 실시 형태에서는, 도전성을 갖는 도전성막(111)을 반투광막(112)의 하층측에 형성함으로써, 반투광막(112)의 조성 변화를 면내에 걸쳐 균등화시켜, 약액을 공급함에 따른 감막량의 국소적인 변화를 억제시키고 있다.
도 7a는, 도전성막(111)을 형성함으로써, 반투광막(112)의 조성 변화가 면내에서 균등화되는 상태를 도시한 개략도이며, 도 7b는, 도전성막(111)을 형성함으로써, 반투광막(112)의 감막량이 면내에서 균등화되는 상태를 도시한 개략도이다. 또한, 도 7a 및 도 7b의 각각의 좌측은, 화소 패턴(TFT 패턴)의 단면도를 도시하고 있다. 화소 패턴에서는, MoSi로 이루어지는 반투광막(112)과 Cr로 이루어지는 차광막(113)이, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 도전성막(111)을 통하여 투명 기판(110) 상에 도 7a 및 도 7b에 도시된 순서대로 적층되어 있다. 그리고, 차광막(113) 상에 형성된 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여, 상술한 크롬용 에칭액(전해액)을 이용하고, 차광막(113)을 에칭하여 차광막 패턴(113p)을 형성함과 함께, 반투광막(112)의 상면을 부분적으로 노출시키고 있다. 또한, 도 7a 및 도 7b의 각각의 우측은, 화소 패턴과는 다른 패턴으로서 구성된 주변 패턴(PAD 패턴)의 단면도를 도시하고 있다. 주변 패턴에서도 마찬가지로, 에칭의 진행에 수반하여, 반투광막(112)의 상면이 부분적으로 노출된다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 반투광막(112)이 노출되어 에칭액(전해액)에 접촉함으로써, 반투광막(112)에 포함되는 Mo가 이온화하고, 예를 들면 Mo⇒Mo3++3e- 등의 반응이 생긴다. 본 실시 형태에서도, 도면 중 좌측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)에서는, 전자(e-)의 공급처인 차광막(113)과 반투광막(112)이 전기적으로 접합되어 있는 한편, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)은, 전자를 받아들이는 차광막(113)과 반투광막(112)이 화소 패턴과 마찬가지의 상태로는 접합되어 있지 않는다(종래예의 경우와 마찬가지로 화소 패턴과 주변 패턴에서는, 주로 패턴 형상의 차이로부터, 전지 효과의 발생 방법이 다름). 단, 본 실시 형태에서는, 도면 중 좌측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)과, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)이, 기초인 도전성막(111)을 통하여 전기적으로 접합되어 있다. 즉, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)은, 도면 중 좌측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)에 대하여 전자(e-)를 공급하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 그 결과, 반투광막(112)에 포함되는 Mo의 이온화의 경향이 면내에 걸쳐 균등화된다. 그 결과, 반투광막(112)의 조성이 면내에 걸쳐 균등화된다. 즉, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)에 포함되는 Mo의 용출 경향과, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)에 포함되는 Mo의 용출 경향이, 균등화되고, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 조성과, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 조성이 균등화된다.
이와 같이 조성의 국소적인 변화를 억제한 상태에서, 반투광막(112)에 상술한 약액을 공급하고, 반투광막(112)의 감막을 행한 경우, 도 7b에 도시한 바와 같이, 반투광막(112)의 감막량의 국소적인 변화를 회피할 수 있어, 광 투과율의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 도면 중 우측의 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 감막량과, 도면 중 우측의 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 감막량을 균등화시킬 수 있고, 이들의 광 투과율을 균등화시킬 수 있다.
상술한 효과를 뒷받침하는 측정 결과에 대해서, 도 8 및 도 9를 이용하여 더욱 설명한다. 도 8은, 본 발명의 실시예에 따른 그래프이며, 감막 공정을 반복하여 실시하였을 때에서의 반투광막의 광 투과율의 측정 결과를 나타낸다. 본 실시예에서는, 도전성을 갖는 도전성막(111), 반투광막(112), 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크(100b)를 준비하고, 상술한 제1 에칭 공정, 제2 에칭 공정을 실시하였다. 그 후, 잔류한 반투광막(112)의 상면에 약액을 공급하는 감막 공정을 3회 실시하였다. 또한, 도면 중 ◆ 표시는, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율을 나타내고 있고, 도면 중 ■ 표시는, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율을 나타내고 있다.
도 8에 따르면, 감막 공정을 3회 실시한 경우라도, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율과, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율과의 차가, 약 2％ 이내로 억제되는 것을 알 수 있다. 즉, 도전성막(111)을 형성함으로써, 반투광막(112)에서의 국소적인 감막량의 변화를 억제할 수 있어, 반투광부(122)의 광 투과율의 면내 균일성을 향상할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 9는, 비교예에 따른 그래프이며, 감막 공정을 반복하여 실시하였을 때의 반투광막의 광 투과율의 측정 결과를 나타낸다. 본 비교예에서는, 도전성을 갖는 도전성막(111)을 형성하는 일 없이, 반투광막(112), 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상술한 제1 에칭 공정, 제2 에칭 공정과 마찬가지의 공정을 실시하였다. 그 후, 잔류한 반투광막(112)의 상면에 약액을 공급하는 감막 공정을 2회 실시한(3회째는 미실시). 또한, 도면 중 ◆ 표시는, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율을 나타내고, 도면 중 ■ 표시는, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율을 나타내고 있다.
도 9에 따르면, 감막 공정을 반복할 때마다, 화소 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율과, 주변 패턴을 구성하는 반투광막(112)의 광 투과율과의 차가 증대하게 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 2회의 감막 공정을 실시함으로써, 광 투과율의 차가 12.5％에까지 증대하게 되는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 도전성막(111)을 형성함으로써, 전사 패턴의 형상에 상관없이 반투광부(122)에서의 국소적인 감막량의 변화를 억제할 수 있어, 광 투과율의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 다계조 포토마스크 및 FPD 등의 제조 수율을 개선시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 효과가 현저하게 보이는 것은, 반투광막(112)과 차광막(113)이 모두 어느 정도의 도전성을 갖고 있는 경우이다. 이와 같은 경우에는, 제1 에칭 공정(웨트 에칭)을 실시함으로써 상술한 전지가 구성되게 되기 때문이다. 따라서, 예를 들면, 반투광막(112)과 차광막(113)이 모두 20㏀/□ 이하, 더욱이, 5kΩ/□ 이하로 되는 도전성 재료로 이루어질 때에, 본 실시 형태에 따른 효과가 현저하게 얻어진다.
또한, 본 실시 형태에 따른 도전성막(111)은, 면내의 에칭 거동을 균등화시키기 위한 전자 운반 작용, 공급 작용을 발휘하는 정도의 도전성이 있는 것이면 된다. 또한, 반투광막(112)이나 차광막(113)이 갖는 도전성보다도 높은 도전성(낮은 시트 저항값)을 갖는 것이 보다 바람직하다. 또한, 반투광막(112)이나 차광막(113)이 각각 갖는 시트 저항의 값의 1/5 이하의 시트 저항값을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 전사 패턴이 면내에서 다양한 형상 분포나 밀도 분포를 가지고 있어도, 전자 공급이 원활하게 행해지는 효과가 충분히 달성되어, 전사 패턴 전체에서의 면내의 전위를 균일화할 수 있다. 또한, 본 발명에서, 상기 PAD 패턴은, 포토마스크의 반투광부의 투과율 측정용으로서, 화소 패턴의 영역 외에 형성할 수 있다. 예를 들면, 1변 3㎜ 이상의 사각형의 반투광막 패턴으로서 형성할 수 있다. 이 때, 본 발명에 의해 면내의 반투광막(112)의 감막량이 균일하게 되기 위해, 화소 패턴 부분의 반투광막(112)의 투과율을 나타내는 지표로서 이용하는 것도 가능하다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')는, 4계조 포토마스크로서 구성되어 있는 점이 상술한 실시 형태와 다르다.
도 3a는, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 부분 단면도(모식도)이며, 도 3b는, 그 다계조 포토마스크(100')를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 피전사체(1) 상에 형성되는 레지스트 패턴의 부분 단면도이다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 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 광 투과율을 5％ 이상 70％ 이하(투광부(123)의 광 투과율을 100％로 하였을 때. 이하 마찬가지임), 바람직하게는 5％ 이상 50％ 이하 정도로 저감시키는 제1 반투광부(122a)와, 노광광의 광 투과율을 5％ 이상 80％ 이하, 바람직하게는 7％ 이상 70％ 이하 정도로 저감시키는 제2 반투광부(122b)와, 노광광을 100％ 투과시키는 투광부(123)를 포함하는 전사 패턴을 구비하고 있다.
차광부(121)는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 도전성을 갖는 도전성막(111), 반투광막(112) 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어진다. 또한, 제1 반투광부(122a)는, 상술한 실시 형태의 반투광부(122)와 마찬가지로, 도전성막(111) 및 반투광막(112)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어진다. 제2 반투광부(122b)는, 투명 기판(110) 상에 형성된 도전성막(111)이 노출되어 이루어진다. 또한, 투광부(123)는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 투명 기판(110)이 부분적으로 노출되어 이루어진다. 여기서, 차광부(121)를 구성하는 차광막(113)의 상면은 노출되어 있는 경우에 한정되지 않고, 차광막(113) 상에 다른 막이 형성되어 있어도 상관없다. 또한, 도전성막(111), 반투광막(112) 및 차광막(113)이 패터닝되는 상태에 대해서는 후술한다.
투명 기판(110), 도전성막(111), 반투광막(112), 차광막(113)의 구성은, 상술한 실시 형태와 동일하다. 또한, 제2 반투광부(122b)를 구성하는 도전성막(111)의 두께는, 차광부(121)나 제1 반투광부(122a)를 구성하는 도전성막(111)의 두께보다도 작아지도록 감막되어 있어도 된다. 이에 의해, 제2 반투광부(122b)의 광 투과율을 원하는 값으로 정밀하게 조정하는 것이 가능하게 된다.
다계조 포토마스크(100')를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 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 이 순서대로 적층된 금속 박막, 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 못하고, 또한, 제1 반투광부(122a), 제2 반투광부(122b), 투광부(123)의 순서대로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고, 포지티브형 레지스트막(4)은, 차광부(121), 제1 반투광부(122a), 제2 반투광부(122b)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아져, 투광부(123)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(1) 상에 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(4p')이 형성된다.
레지스트 패턴(4p')이 형성되면, 레지스트 패턴(4p')으로 덮여져 있지 않은 영역(투광부(123)에 대응하는 영역)에서 노출되어 있는 피가공층(3c∼3a)을 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거할 수 있다(제1 에칭). 그리고, 레지스트 패턴(4p')을 감막(애싱)하여 가장 막 두께가 얇은 영역(제2 반투광부(122b)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c, 3b)을 순차적으로 에칭하여 제거한다(제2 에칭). 그리고, 레지스트 패턴(4p')을 더욱 감막하여 다음으로 막 두께가 얇은 영역(제1 반투광부(122a)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출된 피가공층(3c)을 에칭하여 제거한다(제3 에칭). 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(4p')을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 3매분의 공정을 실시할 수 있어, 마스크 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 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다.
(포토마스크 블랭크 준비 공정)
우선, 도 4의 (a)에 예시한 바와 같이, 도전성을 갖는 도전성막(111), 반투광막(112), 및 차광막(113)이 투명 기판(110) 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지는 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다. 차광막(113) 상에는 제1 레지스트막(131)이 형성되어 있다.
(제1 에칭 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 제1 레지스트막(131)의 일부를 감광시켜, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 제1 레지스트막(131)에 현상액을 공급하여 현상하고, 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, 형성한 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 하여 차광막(113)을 에칭하여 차광막 패턴(113p)을 형성함과 함께, 반투광막(112)의 상면을 부분적으로 노출시킨다. 차광막 패턴(113p)이 형성된 상태를 도 4의 (c)에 예시한다. 에칭은, 상술한 크롬용 에칭액에 의해 행한다. 이 에칭액은, 전기 전도성을 갖고, 전해액으로서 작용한다.
그리고, 제1 레지스트 패턴(131p)을 박리 등으로 하여 제거한 후에, 잔류한 차광막(113) 및 노출된 반투광막(112)의 상면을 각각 덮는 제2 레지스트막(132)을 형성한다. 제2 레지스트막(132)이 형성된 상태를 도 4의 (d)에 예시한다.
(제2 에칭 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 제2 레지스트막(132)의 일부를 감광시켜, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 제2 레지스트막(132)에 현상액을 공급하여 현상하고, 적어도 제1 반투광부(122a)의 형성 예정 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(132p)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(132p)이 형성된 상태를 도 4의 (e)에 예시한다. 또한, 도 4의 (e)에 예시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(132p)은, 제1 반투광부(122a)의 형성 예정 영역뿐만 아니라, 차광막 패턴(113p)의 일부 혹은 전부를 덮도록 형성할 수 있다.
다음으로, 형성한 차광막 패턴(113p) 및 제2 레지스트 패턴(132p)을 마스크로 하여 반투광막(112)을 에칭하여 반투광막 패턴(112p)을 형성함과 함께, 도전성막(111)의 상면을 부분적으로 노출시킨다.
그리고, 제2 레지스트 패턴(132p)을 박리 등으로 하여 제거한 후에, 잔류한 차광막(113), 반투광막(112), 및 노출시킨 도전성막(111)의 상면을 각각 덮는 제3 레지스트막(133)을 형성한다. 제3 레지스트막(133)이 형성된 상태를 도 4의 (f)에 예시한다.
(제3 패터닝 공정)
다음으로, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 제3 레지스트막(133)의 일부를 감광시켜, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 제3 레지스트막(133)에 현상액을 공급하여 현상하고, 적어도 제2 반투광부(122b)의 형성 예정 영역을 덮는 제3 레지스트 패턴(133p)을 형성한다. 제3 레지스트 패턴(133p)이 형성된 상태를 도 4의 (g)에 예시한다. 또한, 도 4의 (g)에 예시한 바와 같이, 제3 레지스트 패턴(133p)은, 제2 반투광부(122b)의 형성 예정 영역뿐만 아니라, 차광막 패턴(113p) 및 반투광막 패턴(112p)의 일부 혹은 전부를 덮도록 형성한다.
다음으로, 형성한 제3 레지스트 패턴(133p)을 마스크로 하여 도전성막(111)을 에칭하여 도전성막 패턴(111p)을 형성함과 함께, 투명 기판(110)의 상면을 부분적으로 노출시킨다.
(감막 공정)
그리고, 제3 레지스트 패턴(133p)을 박리하여 제거한 후에, 잔류한 반투광막(112)(반투광막 패턴(112p))의 상면에 약액을 공급하고, 반투광막(112)(반투광막 패턴(112p))의 막 두께를 감막하고, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100')의 제조 방법을 종료한다. 반투광막(112)의 감막은, 예를 들면 반투광부(122)의 광 투과율의 미세 조정 등의 목적으로 행해진다.
또한, 본 공정에서는, 반투광부(122)을 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와, 차광부(121)을 구성하는 반투광막(112)의 막 두께와의 차가 예를 들면 0.5㎚ 이상 15㎚ 이하의 범위이도록 감막한다. 또한, 상기의 양태에서는, 제2 반투광층의 감막 공정을, 포토마스크 제조 공정의 최종 단계로 하였지만, 상기 제1 레지스트 패턴(131p)을 마스크로 한 차광막(113)의 에칭 후에 행하여도 된다. 반투광막(112)을 감막시키는 약액으로서는, 예를 들면 불소(F)계의 에칭액, 산, 알칼리 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에 의해서도, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 즉, 도전성막(111)을 형성함으로써, 전사 패턴의 형상에 상관없이 반투광부(122)에서의 광 투과율의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 다계조 포토마스크 및 FPD 등의 제조 수율을 개선시키는 것이 가능하게 된다.
<본 발명의 또 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들면, 도 5에 예시한 바와 같이, 상술한 다계조 포토마스크(100)가 구비하는 투광부(123)는, 투명 기판(110) 상에 형성된 도전성막(111)이 노출되어 이루어지도록 구성되어 있어도 된다.
100, 100' : 다계조 포토마스크
100b : 포토마스크 블랭크
110 : 투명 기판
111 : 도전성막
112 : 반투광막
113 : 차광막
121 : 차광부
122 : 반투광부
122a : 제1 반투광부
122b : 제2 반투광부
123 : 투광부

Claims (8)

  1. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
    도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 포토마스크 블랭크 상에 형성한 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 적어도 상기 차광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
    상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후에, 상기 제1 에칭 공정이 행해진 상기 포토마스크 블랭크 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제2 레지스트 패턴 및 상기 차광막을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정과,
    상기 제2 레지스트 패턴을 제거한 후에, 노출된 상기 반투광막을 소정량 감막하는 감막 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감막 공정에서는, 노출된 상기 반투광막에 약액을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도전성막은, 시트 저항값이 20㏀/□ 이하로 되는 도전성을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다계조 포토마스크는, 액정 표시 장치의 제조에 이용되고,
    상기 전사 패턴은,
    소정의 화소 패턴과,
    상기 화소 패턴과는 패턴 형상이 다른 주변 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  5. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서,
    상기 차광부는, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고,
    상기 반투광부는, 상기 도전성막 및 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고,
    상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께보다 작아지도록 감막되고,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 광 투과율의 면내 분포가, 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 광에 대하여 2％ 이하인
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께와, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께와의 차가 0.5㎚ 이상 15㎚ 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  7. 차광부, 투광부, 제1 반투광부, 및 제2 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크로서,
    상기 차광부는, 도전성을 갖는 도전성막, 반투광막, 및 차광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고,
    상기 제1 반투광부는, 상기 도전성막 및 상기 반투광막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층되어 이루어지고,
    상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 도전성막의 상면이 노출되어 이루어지고,
    상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
    상기 제1 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께가, 상기 차광부를 구성하는 상기 반투광막의 막 두께보다 작아지도록 감막되고,
    상기 제1 반투광부를 구성하는 상기 반투광막의 광 투과율의 면내 분포가, 파장이 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 광에 대하여 2％ 이하인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  8. 차광부, 투광부, 및 반투광부를 포함하는 소정의 전사 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크 제조용의 포토마스크 블랭크로서,
    도전성막, 반투광막, 및 차광막이 이 순서대로 접촉하여 적층된 층 구조를 갖는 포토마스크 블랭크로서,
    상기 반투광막은 몰리브덴 실리사이드 또는 그 화합물로 이루어지고,
    상기 차광막은 크롬 또는 크롬 화합물로 이루어지고,
    상기 도전성막의 시트 저항값과, 상기 반투광막의 시트 저항값은, 각각 20㏀/□ 이하인
    것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
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