KR20120100797A - 포토마스크 및 그 제조 방법, 패턴 전사 방법, 및 페리클 - Google Patents
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Abstract
종래의 멀티 파장의 노광 광원을 사용한 경우에도, 전사 패턴의 해상도를 향상시키는 것이 가능한 포토마스크를 제공한다. 피크 파장이 다른 예를 들면 i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 장치에 사용되는 포토마스크이다. 이 포토마스크는, 투명 기판(1)과, 투명 기판(1) 상에 형성된 전사 패턴(2)과, 노광광의 파장 영역 중 소정 파장에 대하여, 주로 반사에 의한 광투과량의 저감을 행하는 것인 파장 선택 수단(3)을 갖는다. 파장 선택 수단(3)은, 예를 들면, 투명 기판 상에, 각각 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층을 교대로 적층해서 이루어지는 유전체 다층막으로 구성된다.
Description
본 발명은, 포토마스크, 패턴 전사 방법, 및 페리클(pellicle)에 관한 것이다. 본 발명은, 특히, 액정 표시 패널로 대표되는 표시 장치 제조에 유리하게 이용되는 포토마스크에 관한 것이다.
액정 표시 패널 등의 제조용의 노광 장치에는 노광용 광원으로서 초고압 수은등이 통상 사용되고 있다. 이 초고압 수은등은, i선(365㎚), h선(405㎚), 및 g선(436㎚)을 포함하는 복수의 피크 파장을 가진 광원이다. 이 광원을 사용하여, 포토마스크에 형성된 전사 패턴을 피전사체 상의 레지스트막에 전사하고, 또한 형성된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용해 피전사체 상에 미리 성막되어 있던 박막 등의 가공을 행한다. 이들 일련의 포토리소그래피 프로세스를 이용하여, 액정 표시 패널이 제조된다.
일본 특허 제4413414호 공보(특허 문헌 1)에는, 노광용 마스크가 기재되어 있다. 여기에서는, 광원으로부터 방사된 제1, 제2 및 제3의 파장의 광을 갖는 혼합 파장의 광 중 해당 제1의 파장의 광을 필터로 흡수시킨 후, 해당 필터로부터의 투과광에 대해서 상기 제2의 파장의 광을 흡수하고, 상기 제3의 파장의 광을 투과시켜서 레지스트에 조사하여, 노광하는 노광용 마스크로서, 상기 제2의 파장의 광을 흡수하는 필름 또는 기판이 전체 면에 걸쳐 형성된 것이 개시되어 있다.
최근, 표시 장치에 있어서의 고해상도화가 진행되고, 액정 표시 패널에 형성되는 화소의 고밀도화에 수반하는 화소 사이즈의 미세화가 진행되고 있다. 즉, 표시 화질의 고품질화에 수반하여, 액정의 스위칭이나 배향 등의 동작을 행하기 위한 소자의 형성에 있어서도 미세화의 필요성이 발생하고 있다. 포토마스크에 형성된 전사용 패턴을, 프로젝션 방식의 노광 장치를 이용하여 전사할 때에도, 보다 해상도가 높은 패턴 전사를 실현시킬 필요성이 있어 왔다. 특히 등배 노광을 행하는 노광 장치에 있어서는 축소 노광을 행하는 노광 장치에 비교해 최소 해상선 폭을 작게 하는 것이 어려워, 최소 해상 한계의 개선이 요망되고 있다.
그런데, 광학계를 이용했을 때의, 패턴 해상도(해상 가능한 최소선 폭)와 노광 파장의 관계에 관해서는, 레일리(Rayleigh)의 해상 한계를 나타낸 이하의 식을 참고로 해서 생각할 수 있다.
여기서, F:최소선 폭, kl:(계수, 소위 k1팩터), λ:노광광 파장, NA:피전사체에 대한 광학계 개구율이다.
상기 식으로부터 명백해지는 바와 같이, 노광광의 파장을 짧게 하면, 해상 가능한 최소선 폭을 작게 할 수 있다는 것이 나타나 있다.
상기 초고압 수은등과 같은 복수의 피크 파장을 포함하는(이하, 멀티 파장 이라고도 함)노광 광원에 의한 패턴 전사에서는, 노광 장치의 광학계가 갖는 색수차 등이 원인으로, 해상도의 열화가 발생하는 경우가 있다.
이러한 이유로, 노광광의 단일 파장화 혹은 단파장화를 위하여, 예를 들면 노광 장치에 원하는 노광광 파장을 선택적으로 절환하는 것이 가능한 수단을 구비하고 있는 경우에는, 노광광을 선택해 원하는 파장의 광으로 절환해서 노광을 행함으로써 전사 패턴의 해상도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.
그러나, 장치에 따라서는, 광학 설계상의 제한으로 인해 이들의 기능을 부가할 수 없는 경우나, 가령 설계상은 가능했다고 하더라도, 기능 부가에 수반하는 개조에 필요한 비용이나, 개조 기간 동안에는 장시간 장치를 정지시키지 않으면 안되는 등의 문제가 있었다. 일반적으로, 액정 패널용의 대형 기판의 제조 공정에 사용되는 노광 장치는, 그 사이즈가 매우 크고, 액정 패널 메이커(liquid crystal panel manufacturer)에 있어서, 이러한 장치의 개조나 조건 변경은 큰 부하로 되기 때문에, 노광 장치상의 변경을 극력 행하지 않고, 미세화하는 패턴의 해상도를 향상시키고자 하는 기대가 있다.
한편, 상기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 광 필터를 포토마스크에 구비한 경우, 이하와 같은 문제가 있었다.
노광광이 광 필터에 조사되었을 때에, 흡수된 광에 의해 열이 발생하고, 포토마스크 온도가 상승함으로써, 포토마스크의 열팽창에 의해 패턴 전사 시의 치수 정밀도에 영향을 미친다는 문제이다.
본 발명은 이상의 문제를 해결하는 수단을 제공하는 것이며, 종래 멀티 파장의 노광 광원을 사용한 경우에서도, 전사 패턴의 해상도를 향상시키는 것이 가능한 포토마스크 및 그 제조 방법, 패턴 전사 방법, 및 페리클을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서, 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
복수의 피크 파장을 포함하는 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여, 패턴 전사를 행하기 위한 포토마스크이며,
상기 포토마스크는, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 전사 패턴과, 파장 선택 수단을 갖고,
상기 파장 선택 수단은, 상기 포토마스크에 조사하는 노광광에 포함되는 소정 파장을 반사함으로써, 상기 소정 파장의 광 투과량을 저감하는
것을 특징으로 하는 포토마스크.
(구성 2)
상기 파장 선택 수단은, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층이 적층된 유전체 다층막으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 포토마스크.
(구성 3)
상기 소정 파장이 g선 또는 h선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크.
(구성 4)
상기 파장 선택 수단은 i선의 투과율이 60％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 3에 기재된 포토마스크.
(구성 5)
상기 파장 선택 수단은, h선 및 g선의 반사율이 각각 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 3 또는 4에 기재된 포토마스크.
(구성 6)
상기 파장 선택 수단은, 500㎚?650㎚의 범위 내의 어느 것인가의 파장에 대한 투과율이 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 5중 어느 하나에 기재된 포토마스크.
(구성 7)
상기 파장 선택 수단은, 상기 투명 기판의, 상기 전사 패턴이 형성된 면과는 반대측의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 6중 어느 하나에 기재된 포토마스크.
(구성 8)
상기 포토마스크는, 상기 전사 패턴이 형성된 측의 포토마스크 표면에 장착된 페리클을 갖고, 상기 파장 선택 수단은, 상기 페리클에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 포토마스크.
(구성 9)
상기 전사 패턴은, 적어도 투광부와 위상 조정부를 갖고, 상기 투광부를 투과하는 광의 위상과 상기 위상 조정부를 투과하는 광의 위상의 차는, 상기 i선, 상기 h선, 및 상기 g선 중 어느 하나의 광에 있어서, 180도±10도인 것을 특징으로 하는, 구성 9에 기재된 포토마스크.
(구성 10)
상기 전사 패턴은, 차광부, 투광부, 및 위상 조정부를 갖고, 상기 위상 조정부는, 상기 투명 기판을 소정 깊이로 파고들어가 형성된 것인 것을 특징으로 하는, 구성 9에 기재된 포토마스크.
(구성 11)
복수의 피크 파장을 포함하는 노광광을 이용하는 노광 장치와, 구성 1 내지 10중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 이용하여, 피전사체 상에의 패턴 전사를 행하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
(구성 12)
복수의 피크 파장을 포함하는 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여, 패턴 전사를 행하기 위한 전사 패턴을 갖는 포토마스크에 장착되는 페리클이며,
페리클 프레임(pellicle frame)과,
상기 페리클 프레임에 점착된 페리클막과,
파장 선택 수단을 갖고,
상기 파장 선택 수단은, 상기 포토마스크에 조사하는 노광광에 포함되는 소정 파장을 반사함으로써, 상기 소정 파장의 광 투과량을 저감하는 것인
것을 특징으로 하는 페리클.
(구성 13)
상기 파장 선택 수단은, 상기 페리클막 상에 형성된, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층이 적층된 유전체 다층막으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구성 12에 기재된 페리클.
(구성 14)
상기 소정 파장이 g선 또는 h선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 구성 12 또는 13에 기재된 페리클.
(구성 15)
상기 파장 선택 수단은, 상기 i선의 투과율이 60％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 12 내지 14중 어느 하나에 기재된 페리클.
(구성 16)
상기 파장 선택 수단은, g선 및 h선의 반사율이, 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 12 내지 15중 어느 하나에 기재된 페리클.
(구성 17)
상기 파장 선택 수단은, 500㎚?650㎚ 범위 내의 어느 것인가의 파장에 있어서의 투과율이 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 12 내지 16중 어느 하나에 기재된 페리클.
(구성 18)
상기 페리클막은, 석영 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 12 내지 17중 어느 하나에 기재된 페리클.
(구성 19)
구성 12 내지 18중 어느 하나에 기재된 페리클을 장착한 포토마스크를 이용하여, 복수의 피크 파장을 포함하는 노광광을 이용하는 노광 장치에 의해, 피전사체 상의 레지스트막에 레지스트 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
본 발명의 포토마스크는, 전사 패턴이 형성된 영역에 조사되는 노광광 중 소정의 파장을 반사하는 파장 선택 수단을 가짐으로써, 상기 소정 파장의 광 투과량을 저감하는 것으로, 대형 노광 장치의 개조를 필요로 하지 않고, 포토마스크 상의 전사 패턴을, 종래 이상의 높은 해상도로 전사하는 것이 가능하게 된다. 즉, 종래의 노광 광원이나 노광 장치를 사용하면서, 다른 파장 선택 기능을 포토마스크마다 갖게 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 포토마스크의 구성을 도시하는 단면도이며, (a)는 투명 기판의 전사 패턴의 형성 면과는 반대측에 파장 선택 수단을 설치한 경우, (b)는 전사 패턴 형성 면에 파장 선택 수단을 설치한 경우, (c)는 포토마스크에 장착하는 페리클에 파장 선택 수단을 설치한 경우를 나타낸다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단이 유전체 다층막에 의해 형성되는 경우의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단에 의한 반사율 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 기판 파고들기 타입의 레벤손(Levenson)형 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 관한 페리클 장착 타입의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 단면도이다.
도 6은, 실시예 1에 있어서의 포토마스크의 해상도 검증용 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7은, 실시예 1에 있어서의 포토마스크의 해상도의 검증 결과를 도시하는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단이 유전체 다층막에 의해 형성되는 경우의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단에 의한 반사율 특성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 따른 기판 파고들기 타입의 레벤손(Levenson)형 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5는, 본 발명에 관한 페리클 장착 타입의 레벤손형 위상 시프트 마스크의 단면도이다.
도 6은, 실시예 1에 있어서의 포토마스크의 해상도 검증용 패턴을 도시하는 도면이다.
도 7은, 실시예 1에 있어서의 포토마스크의 해상도의 검증 결과를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 상술한다.
본 발명의 포토마스크는, 상기 구성 1에 기재한 바와 같이, 복수의 피크 파장을 포함하는 파장 영역을 갖는 노광광을 사용하고, 패턴 전사를 행하기 위한 포토마스크이며, 상기 포토마스크는, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 전사 패턴과, 파장 선택 수단을 갖는다.
즉, 본 발명의 포토마스크는, 노광 장치에 의해, 복수의 피크 파장을 포함하는 광을 포토마스크에 조사하여, 해당 포토마스크가 구비하는 전사 패턴의 투과광에 의해 피전사체를 노광하기 위해서 사용하는 포토마스크이다. 본 발명의 포토마스크가 갖는 상기 파장 선택 수단은, 상기 포토마스크에 조사하는 노광광에 포함되는 소정 파장을 반사함으로써, 상기 소정 파장의 광 투과 강도를 저감하고, 결과로서 광 투과량을 저감한다. 즉, 이 파장 선택 수단은, 소정 파장의 투과량을 저감하지만, 이 저감은, 주로 광의 반사에 의해 행해지는 것이다.
피크 파장이란, 광 강도가 피크를 나타내는 파장이다.
또한, 여기서 소정 파장이란, 노광 장치를 사용하여 포토마스크의 전사 패턴을 전사할 때에, 해당 패턴 전사에의 기여의 정도를 저감시키려고 하는 파장이며, 투과 저감 대상의 파장이라고도 말할 수 있다.
본 발명의 파장 선택 수단은, 상기 노광광의 파장 영역 중, 소정 파장에 대하여 선택적으로 높은 반사율을 가짐으로써, 상대적으로 다른 파장 영역의 광 투과량을 상기 소정 파장보다도 높게 할 수 있는 광학 필터일 수 있다. 또한, 본 발명의 파장 선택 수단은, 해당 소정 파장의 광의 투과량을, 주로, 반사에 의해, 저감하는 것이다. 여기서, 「주로 반사에 의한」이란, 광의 흡수에 의한 투과량의 저감보다도, 광의 반사에 의한 투과량의 저감의 정도가 큰 것이다.
예를 들면, 소정 파장은, h선, g선을 포함할 수 있다. 이것에 의해, 선택적으로 다른 파장 영역(이하, 선택 파장 영역이라고도 함)의 광 투과 강도가, 상기 소정 파장의 투과 강도와 비교해서 상대적으로 높아진다. 선택 파장 영역은, i선을 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들면 파장 365±10㎚의 범위로 할 수 있다. 본 발명의 파장 선택 수단은, i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 사용했을 때, 선택 파장 영역(바람직하게는, i선을 포함하고, h선, g선을 포함하지 않는 파장 영역)에 있어서, 소정 파장(예를 들면, h선 또는 g선)보다도, 높은 투과율을 나타낼 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 파장 선택 수단은, 사용하는 노광 장치의 노광광에 포함되는, g선(436㎚), h선(405㎚), i선(365㎚) 중, i선의 반사율이, h선, g선 중 어느 것보다 낮고, i선의 투과율이, h선, g선 중 어느 것 보다 높은 것이다.
본 발명에서 말하는 파장 선택 수단은, 바람직하게는, 노광광 파장 영역 중, 선택 파장 영역에 있어서, 투과율(입사 강도에 대한, 투과 강도의 비율)이, 60％ 이상이다. 예를 들면, 해당 파장 영역에 포함되는 선택 파장(예를 들면 i선)에 있어서, 투과율이, 60％ 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 70％ 이상이다.
또한, 노광광 파장 영역 중, 상기 소정 파장(예를 들면 h선, g선)에 있어서의 투과율은, 40％ 이하인 것이 바람직하다. 20％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명의 파장 선택 수단은, 상기 노광광 파장 영역 중, 소정 파장의 투과율의 저감이, 주로, 광의 반사에 의해 행해진다. 예를 들면, 이 파장 영역에서의 반사율이 70％ 이상일 수 있다.
또한, 선택 파장 영역에 포함되는 선택 파장으로서, i선을 선택하고, 상기 소정 파장에 있어서의 반사율(예를 들면, h선, g선의 반사율)은 70％ 이상일 수 있다.
또한, 파장 선택 수단이, 노광광에 대하여, 반사 이외의 성분으로서 투과하는 성분이나 흡수되는 성분을 갖고 있는 경우를 이하에 설명한다.
여기서, 파장 선택 수단에 조사되는 노광광의 양을 100％로 했을 때, 파장 선택 수단에 의해 반사되는 량을 백분률로 나타낸 것을 반사율(R％), 파장 선택 수단에 의해 흡수되는 량을 백분률로 나타낸 것을 흡수율(D％), 파장 선택 수단을 투과하는 량을 백분률로 나타낸 것을 투과율(T％)로 한다. 그 때, R, D, T 각각의 값을 합계한 것은, 파장 선택 수단에 조사된 노광광의 양의 100(％)이 된다.
본 발명의 파장 선택 수단은, 소정 파장에 대해서, 조사된 노광광 중, 주로 광의 반사에 의해, 투과량을 저감하고 있는데「주로 광의 반사에 의한」것 이란, 반사율과 투과율과 흡수율에 관한 상기의 조건을 충족시키는 경우에 있어서, 반사율은 흡수율보다도 큰(R>D) 것을 의미한다.
또한, 본 발명의 파장 선택 수단에 의한 광의 투과량의 저감은, 투과율(T)로 투과한 노광광이, 피전사체의 레지스트막에의 노광에 기여하지 않는 정도의 노광량(혹은 강도)인 것이 바람직하고, 투과율은, 40％ 이하인 것이 바람직하다. 20％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 파장 선택 수단에 의해 반사되는 노광광은, 예를 들면 파장 선택 수단에 조사되는 노광광의 강도를 100％로 했을 때, 반사율이 70％ 이상인 것이 바람직하다. 반사율이 90％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이때, 파장 선택 수단은 그 자신에 의한 노광광의 흡수가 적은 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 흡수율은 10％ 이하인 것이 바람직하다. 흡수율이 5％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 반사율(R％), 투과율(T％), 흡수율(D％)은 아래와 같이 하여, 원하는 파장마다 구할 수 있다.
반사율(R％)의 측정은, 분광 광도계를 사용해서 행할 수 있다.
또한, 투과율(T％)의 측정은, 예를 들면 반사광 측정과 마찬가지로 분광 광도계를 사용해서 측정할 수 있다.
또한, 흡수율(D％)은, 예를 들면 파장 선택 수단에 조사되는 노광광을 100％로 했을 때, 상기 반사율(R％) 및 투과율(T％)로부터 이하의 관계식(1)에 의해 구할 수 있다.
[식 1]
흡수율(D％)=1OO％-반사율(R％)-투과율(T％)
액정 표시 패널 제조용의 노광 장치는, 노광 1회당의 전사 면적을 넓게 함으로써, 노광 시간을 단축하여, 제조 택트 타임(takt, time)을 유리하게 하고 있다. 이때, 노광 배율은 포토마스크 상에 형성된 패턴에 대하여 등배이며, 축소 노광을 행하는 경우에 비해, 최소 해상선 폭은 크고, 3?4㎛ 정도가 한계로 되어 있다. 그러나, 최근 제품 성능의 향상에 의해, 해상선 폭을 작게 하는 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 최소 해상선 폭을 2?3㎛, 또는 그 이하로 하는 것만으로 액정 표시 패널의 설계 자유도가 비약적으로 확대되고, 기존의 설비나 현상의 프로세스를 사용하여, 고성능, 고기능의 액정 표시 패널의 제조를 행할 수 있기 때문이다.
액정 표시 패널 제조 시의 포토리소그래피 공정에서는, 노광 광원으로서 초고압 수은등을 사용하고, 초고압 수은등으로부터 조사되는 i선, h선, g선을, 레지스트를 감광시키는 노광광으로서 주로 사용한다. 그러한 복수의 피크 파장을 포함하는 노광광 중, 가장 짧은 파장을 사용해서 노광을 행함으로써, 전사 패턴의 해상도를 향상할 수 있다. 또한, 어느 것인가의 단일 파장만을 사용해서 노광을 행함으로써, 노광 장치의 광학계가 갖는 색수차의 영향이 감소되고, 전사 패턴의 해상도의 향상이 가능하게 된다. 또한, 사용되는 포토마스크가 위상 시프트 마스크인 경우, 단일 파장의 광을 사용함으로써, 위상 시프트 효과를 유효하게 사용할 수 있고, 또한 단일 파장을 보다 짧은 파장으로부터 선택한 경우, 전사 패턴의 해상도가 더욱 향상될 수 있게 된다.
따라서, 이러한 파장 선택 기능을 갖는 파장 선택 수단을 포토마스크에 설치함으로써, 노광광의 투과율이 다른 2종류의 영역에 의해 전사 패턴이 구성되어 있는 포토마스크(바이너리 포토마스크(binary photo mask) 등)나 노광광의 투과율이 3종류 이상인 영역에 의해 전사 패턴이 구성되어 있는 다계조 포토 마스크뿐만 아니라, 위상 시프트 마스크에 있어서도, 용이하고 또한 저비용으로 전사 패턴의 해상도의 향상을 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 포토마스크(2계조 포토마스크)의 구성을 도시하는 단면도이며, (a)는 투명 기판의 전사 패턴의 형성 면과는 반대측에 파장 선택 수단을 설치한 경우, (b)는 전사 패턴 형성 면에 파장 선택 수단을 설치한 경우, (c)는 포토마스크에 장착하는 페리클에 파장 선택 수단을 설치한 경우를 각각 나타내고 있다. 투명 기판(1) 상에 전사 패턴(2)이 형성되어 있고, 또한 본 발명에 따른 파장 선택 수단(3)이 각각 소정 위치에 형성되어 있다.
포토마스크에 직접 파장 선택 수단을 설치하는 경우, 예를 들면 후술하는 유전체 다층막으로 구성되는 파장 선택 수단을 포토마스크의 전사 패턴이 형성되어 있는 면(포토마스크 표면)에 설치하는(도 1의 (b)의 경우)것, 또는, 그 반대측의 면(포토마스크 이면)에 설치할 수 있다(도 1의 (a)의 경우). 포토마스크의 전사 패턴 형성 면은, 패턴을 형성하는 막의 막 두께에 의한 요철이 발생하기 때문에, 유전체 다층막의 성막을 행하기 쉽고, 막 두께 변동이나 단차에 의한 광학 성능의 제어에의 영향을 고려하면, 포토마스크의 이면에 성막하는 것이 유리하다. 파장 선택 수단을 포토마스크의 투명 기판의 이면에 형성한 경우에는, 노광 시에, 포토마스크 이면은 디포커스(defocus)되어 있기 때문에, 유전체 다층막에 만약 결함이 발생한 경우이더라도 전사되지 않기 때문에 적합하다.
한편, 본 발명의 파장 선택 수단을, 포토마스크에 장착되는 페리클에 구비하는 것으로 할 수 있다. 페리클에, 특정한 파장을 선택해서 투과시킬 수 있는 기능을 갖게 하기 위해서는, 예를 들면, 페리클막에 파장 선택 기능을 가지게 하든가, 페리클막(이하, 페리클 기체라고도 함) 상에 파장 선택 기능을 갖는 물질을 박막으로서 형성할 수 있다. 그 중, 기체 상에 파장 선택 기능을 갖는 물질을 형성하는 방법에서는, 노광광 등의 강력한 광의 조사하에서, 기체 혹은 기체 상에 형성시킨 물질이, 광 흡수에 의해 온도 상승하는 것을 억지하는 것이 요망된다. 따라서, 반사에 의해 소정 파장의 투과를 저감시키는 본 발명이 유리하다. 또한, 페리클막으로서 종래부터 사용되고 있는, 니트로셀룰로오스(nitrocellulose)나 아세트산 셀룰로오스(acetylcellulose) 등을 포함하는 유기 재료를 기체로 해서, 그 표면에 파장 선택 기능을 갖는 물질을 박막으로서 형성할 수 있다.
또한, 도 1의 (c)에 도시하는 바와 같이, 페리클 프레임(5)에 부착하는 페리클막[(4)(기체)]에 글래스 재료를 사용하고, 이 페리클막(4) 상에 후술하는 유전체 다층막으로 구성되는 파장 선택 수단(3)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 유기 재료에 비해, 선택 파장의 광 투과율이나, 광직진성, 내성 등의 점에서 유리하다. 파장 선택 수단(3)은 페리클막(4)의 표리 어느 쪽에도 형성할 수 있다. 페리클막(4)을 구성하는 글래스 재료로서는, 노광광의 파장 영역 중 단파장측(예를 들면 i선)에 대한 투과율이 높은 석영 글래스를 사용하는 것이 적절하다.
페리클에 본 발명의 파장 선택 수단을 설치하는 경우에, 보다 유리한 점으로서, 직접 포토마스크에 가공을 행하지 않기 때문에 , 파장 선택 수단의 탈착이 가능한 것을 들 수 있다. 그에 따라, 1개의 포토마스크에 대해서, 파장 선택 수단의 유무의 변경이나, 광학 특성이 상이한 것과의 교체가 가능하게 된다. 또한, 페리클은, 세정 등에 의해 필요한 청정도가 얻어진 포토마스크에 장착해서 사용하기 때문에, 페리클 장착 후의 포토마스크에 대하여 세정 등의 처리를 행할 일은 없다. 따라서, 파장 선택 수단에 대하여, 세정 등에 의한, 물리적ㆍ화학적인 부하를 가하는 일이 없다는 점에서 유리하다.
또한, 본 발명의 유전체 다층막의 적층면은 노광광의 조사 방향에 수직이 되는 면에 대하여, 유전 다층막 전체면의 기울기의 분포로서, -5°이상 +5° 이하가 되는 것이 바람직하다.
-2.5°이상 +2.5° 이하가 되는 것이 더욱 바람직하다. 이것은 유전체 다층막의 기울기가 상기 범위 내일 때에, 분광 특성의 분포가 실질적으로 억지되어, 보다 양호한 패턴 전사 특성이 얻어지기 때문이다.
본 발명의 파장 선택 수단은, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층이 적층된 유전체 다층막으로 구성된다.
유전체 다층막은, 예를 들면 어떤 파장보다 장파장측만을 투과하거나, 반사하거나 할 수 있다. 또한 특정한 파장만 투과시킬 수도 있다.
여기서, 복수란, 2층 이상의 임의의 수를 말한다. 예를 들면, 서로 다른 굴절률을 갖는 2종류의 층이, 교대로 적층된 유전체 다층막을 사용할 수 있다. 또는, 서로 다른 굴절률을 갖는 3종류 이상의 층을, 일정한 배열 순에 따라 적층 해도 된다.
도 2는, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단이 유전체 다층막에 의해 형성되는 경우의 구성예를 도시하는 단면도이다.
본 발명에서는, 전술한 바와 같이, 상기 패턴 전사에 사용하는 노광광의 파장 영역 중, 소정 파장의 투과율을 반사에 의해 저감시키고, 그것에 의해서 광투과율 특성을 조정하는 것이 가능한 재료를 사용한다. 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 파장 선택 수단으로서, 기체[(31)(포토마스크의 투명 기판 또는 페리클막 등)] 상에, 각각 상이한 굴절률을 갖는 2종의 유전체 재료[고굴절률 재료(32)와 그것보다 굴절률이 낮은 저굴절율 재료(33])를 교대로 다층 적층한 유전체 다층막을 사용할 수 있다. i선, h선, g선을 포함하는 자외 영역에 사용 가능한 유전체 재료로서, 고굴절률 재료에는, 예를 들면 Nb2O5(5산화 니오븀), ZrO2(산화 지르코늄) 등이, 저굴절율 재료에는, 예를 들면 SiO2 등을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 유전체 다층막으로서는, 자외 영역의 흡수율이 10％ 이하이고, 또한 자외 영역에 높은 내성을 갖는 것이 바람직하다.
이러한 유전체 다층막으로 구성되는 파장 선택 수단은, 적층된 유전체 재료의 굴절률이 상이함으로써, 유전체막층의 경계에서 프레넬 반사(fresnel re flection)가 발생하고, 각 유전체막층의 굴절률, 두께를 적절한 값으로 조정함으로써, 다층으로 적층한 각각의 경계에서 발생하는 프레넬 반사파끼리를 서로 강화(reinforcement)하는 간섭 상태로 하면 반사경으로서 기능한다. 따라서, 유전체 다층막은 프레넬 반사를 이용하고 있어, 광의 흡수가 극히 낮은 것으로 할 수 있기 때문에, 광의 흡수에 의해 광투과율 특성을 조정하는 종래의 광학 필터의 문제를 해결할 수 있다.
이 유전체 다층막을 형성하는 각 유전체막층의 막 두께나 적층 수는, 반사에 의해 투과율을 감소시키고자 하는 파장 영역과 반사율 등의 파라미터로부터, 시뮬레이션에 의해 구할 수 있고, 광학 설계의 자유도가 높기 때문에 본 발명에 유리하게 사용할 수 있다.
또한, 유전체 다층막에 있어서의 저굴절율 재료와 고굴절률 재료의 적층 방법으로서는, 몇 개의 저굴절율 재료와 고굴절률 재료를 조합한 것을 1단위로 하여, 그 1단위를 반복 적층한 구성을 포함할 수 있다. 조합의 단위가 복수 존재하고, 그들을 일정한 서열로 적층해 구성해도 된다.
유전체 재료는 진공 증착이나 스퍼터(sputtering) 등의 성막 방법에 의해 기체 상에 적층시키는 것이 가능하다.
예를 들면 i선의 투과율을 유지하면서, h선과 g선을 포함하는 소정 파장의 반사율을 높임으로써 투과율을 저감하는 경우(도 3의 반사율 특성 곡선을 참조), h선의 반사율이 높은 유전체 다층막과, g선의 반사율이 높은 유전체 다층막을 적층 함으로써, i선의 투과 강도가 상대적으로 높은 유전체 다층막으로 할 수 있다. 또는, h선과 g선의 양쪽을 포함하는 영역에 높은 반사율을 갖는 유전체 다층막을 구성하고, i선의 투과율을 상대적으로 높일 수 있다. 이렇게 투과시키고 싶지 않은 파장 영역의 광을 반사하도록 유전체 다층막을 구성함으로써, 다양한 광학 특성을 갖는 파장 선택 수단을 구성할 수 있으므로, 유전체 다층막은 본 발명의 파장 선택 수단으로서 적합하다.
또한, 액정 표시 패널 등의 제조에 사용하는 노광 장치에서는, 노광광은 1도의 노광 시간을 가능한 한 짧게 하고, 제품의 가공 택트 타임을 짧게 하기 위해서, 조사 영역의 단위 면적당의 광 조사 에너지가 매우 크게 되도록 설계되어 있으며, 파장 선택 수단에 광 흡수가 큰 재료를 이용한 경우에, 흡수된 광은 열로 변환되어, 노광광의 조사에 의해 파장 선택 수단의 온도가 상승한다. 이 때문에 포토마스크의 온도가 상승하면, 전사 패턴의 정밀도가 열화하기 쉽다.
노광 장치에는, 포토마스크의 온도를 컨트롤하기 위한 냉각 장치가 구비되어 있는데, 파장 선택 수단의 광학 특성에 의해 광 흡수량이 변하고, 발생하는 열의 량도 변화한다. 이러한 것을 고려하면, 소정 파장의 반사에 의해, 노광광의 투과율을 저감하는 본 발명의 포토마스크는, 발열이 작기 때문에, 매우 유리하다.
본 발명의 파장 선택 수단에 있어서, 선택 파장(예를 들면 i선)의 투과율이 60％ 이상인 것이 바람직하다. 원하는 파장 영역의 투과율이 60％ 이상이면, 레지스트 노광에 필요한 에너지를 확보할 수 있으므로, 노광 시간의 증가에 의해 발생하는 택트 타임의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 파장 선택 수단의 포토마스크면 내의 투과율 변동은 ±10％ 이하가 되는 것이 바람직하다. ±5％ 이하인 것이 더 바람직하고, ±1％ 이하가 되는 것이 보다 더 바람직하다. 투과율 변동을 상기 범위로 함으로써, 투과하는 노광광의 면내 분포가 균일하게 되기 때문에, 전사 패턴 정밀도도 균일하게 되기 때문이다.
본 발명의 파장 선택 수단에서는, 소정 파장광(예를 들면 h선이나 g선)을 반사시키는데, 이 경우의 반사율은, 70％ 이상인 것이 바람직하다. 반사율이 90％ 이상인 것이 더 바람직하다. 반사율이 이 범위인 경우, 파장 선택 수단을 투과하는 노광광이 감쇠하고, 상기 그 밖의 파장 영역의 광에 의해도 레지스트의 감광이 발생할 우려가 없어져, 본 발명의 효과가 바람직하게 얻어지기 때문이다. 또한, 파장 선택 수단의 포토마스크면 내의 반사율 변동은 ±10％ 이하로 되는 것이 바람직하다
또한, 포토마스크에 대하여, 패턴 면에 결함이 발생하고 있지 않은 지를 확인하기 위해서, 결함 검사를 행한다. 이 결함 검사에는 패턴 면을 CCD 등으로 촬상하는 결함 검사나, 광학 현미경을 사용한 육안 검사 등이 있다. 결함 검사 장치에서는, 검사 광으로서 가시광 영역의 광을 사용하는 것이 편리하다. 또한, 결함 검사 장치에 사용되는 오토 포커스(autofocus) 수단으로서, 헬륨 네온 레이저[(helium neon laser)(633㎚)]나 반도체 레이저 등의 가시광 레이저 등을 사용한다. 따라서, 이러한 광학적 결함 검사에 지장이 없도록, 본 발명의 파장 선택 수단은, 상기 노광광의 파장 영역 이외의, 검사에 사용하는 광 파장에, 어느 정도의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 가시광 영역의 일부에 광 투과성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 500㎚?650㎚의 파장 영역 중 어느 것인가의 파장에 있어서 투과율이 70％ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기의 파장 영역에 있어서, 검사 광 혹은 오토 포커스에 사용하는 가시광의 투과율이 70％ 이상인 것이 적합하다. 이러한 투과율 특성을 갖도록 파장 선택 수단을 설계하면, 파장 선택 수단을 형성한 본 발명의 포토마스크의 결함 검사를 정밀도 좋게 실시할 수가 있어, 완성된 포토마스크의 품질을 보증할 수 있다.
또한, 사용하는 노광 장치의 노광 파장은 500㎚ 이하를 적용하는 것이 바람직하다. 본 발명은, 차광부와 투광부로 이루어지는 전사 패턴을 갖는 소위 바이너리 포토마스크나, 차광부와 투광부와 반투광부 등의 노광광에 대한 투과율이 상이한 복수의 영역으로 이루어지는 전사 패턴을 가짐으로써, 피전사체 상의 레지스트에 단차 형상을 형성하는 다계조 포토마스크 등에 적합하다.
또한, 본 발명은, 위상 시프트 효과를 갖는 포토마스크(위상 시프트 마스크)에도 적합하다. 위상 시프트 효과를 갖는 포토마스크에서는, 그 노광 시에 사용되는 노광광의 성질이, 전사되는 패턴의 정밀도에 크게 영향을 미친다. 본 발명의 파장 선택 수단을 사용하면, 전사에 기여하는 파장 영역을 한정할 수 있기 때문에, 위상 시프트 효과에 의한 해상도의 향상의 효과가 얻어진다.
광의 위상을 제어함으로써, 해상도나 초점 심도를 개선하고, 전사 특성을 향상시킨 위상 시프트 마스크는, 투광부와 위상 조정부를 갖고, 위상 조정부를 투과한 노광광의 위상과, 투광부를 투과한 노광광의 위상이 대략 180도 다르게 구성되어 있다. 투광부를 투과한 노광광과, 위상 조정부를 투과한 노광광이 서로 간섭 함으로써, 해상도나 초점 심도를 개선할 수 있다. 본 발명이 적용되는 위상 시프트 마스크로서는, 기판 파고들어가기를 갖는 레벤손형 위상 시프트 마스크, 크롬리스(chromeless)형 위상 시프트 마스크 등이 포함된다. 대략 180도란, 180±1O도의 범위를 말한다.
이러한 위상 시프트 마스크의 효과를 더욱 높이기 위해서는, 본 발명의 파장 선택 수단에 의해, 패턴 전사에 기여하는 파장 영역을 한정하고, 패턴의 엣지(edge)에 있어서 발생하는 광의 간섭에 의한 콘트라스트 향상을 얻는 것이 유리하다. 이 경우, 선택 파장은, 단파장광인 것이 더욱 바람직하고, 예를 들면 g선보다는 h선, h선보다도 i선을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
[실시예]
(실시예 1)
여기서는, 본 발명의 포토마스크의 구체적인 실시예로서, 기판 파고들어가기를 갖는 레벤손형 위상 시프트 마스크에 대해서 설명한다.
도 4는, 상기 레벤손형 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
이 제조 공정을 따라 설명한다.
투명 기판으로서, 사이즈 1220㎜×1400㎜, 두께 13㎜의 석영 기판(1O)을 사용하고, 이 기판 상에 차광막[(11)(Cr막을 1OO㎚, 그 위에 저반사층으로서 1O㎚의 산화 크롬층)이 형성된 마스크 블랭크를 준비하고, 스핀 코트(spin coating) 혹은 CAP 코터(CAP coater) 등의 방법을 이용해서 차광막(11) 상에 포지티브형 레지스트(positive resist)를 1000㎚의 두께로 도포하여, 제1 레지스트막(12)을 형성한다(도 4의 (a)).
다음에, 상기 제1 레지스트막(12)에 대하여, 레이저 묘화기에 의해 소정의 묘화 노광을 행하고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 제1 레지스트막(12)에 KOH 등의 무기 알칼리 수용액이나 TMAH(Tetra Methyl A㎚onium Hydroxide) 수용액 등의 현상액을 공급해서 현상을 행하고, 차광부와 위상 시프트부의 완성 예정 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(12a)을 형성한다(도 4의 (b)).
다음에, 상기 제1 레지스트 패턴(12a)을 마스크로하여, 질산 세륨 암모니움(cerium a㎜onium nitrate)과 과염소산의 혼합 용액 등의 에칭제로, 차광막(11)을 에칭하여, 차광막 패턴(1la)을 형성한다(도 4의 (c)). 그 후, 잔존하는 제1 레지스트 패턴(12a)을, 레지스트 박리액 등을 사용해서 제거한다(도 4의 (d)).
다음에, 차광막 패턴(1la)이 형성된 기판 상의 전체면에, 다시 스핀 코터나 CAP 코터 등의 방법으로, 상기와 동일한 재료의 제2 레지스트막(편의상, 제1 레지스트막과 동일한 참조 부호 「12」로 나타냄)을 1000㎚의 두께로 형성한다(도 4의 (e)).
다음에, 상기 제2 레지스트막(12)에 대하여, 레이저 묘화기에 의해 소정의 묘화 노광을 행하고, 스프레이 방식 등의 방법에 의해 레지스트막에 현상액을 공급해 현상을 행하고, 위상 시프트부를 제외한 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(12b)을 형성한다(도 4의 (f)).
다음에, 상기 제2 레지스트 패턴(12b)을 마스크로하여 차광막 패턴(1la)을 에칭하여, 위상 시프트부 형성 예정 영역의 차광막 패턴을 제거한다(도 4의 (g)). 계속해서, 제2 레지스트 패턴(12b)과, 제2 레지스트 패턴(12b)을 마스크로하여 에칭한 차광막을 마스크로 하여, 불산(hydrofluoric acid) 등을 포함하는 에칭제를 사용한 기판의 에칭에 의해 석영 기판(10)을 파고들어가고, 투광부를 투과하는 노광광에 대하여 실질상 180도의 위상 시프트량을 갖는 깊이가 될 때까지 에칭을 행하고, 위상 시프트부(1Oa)를 형성시킨다(도 4의 (h)). 그 후, 잔존하는 제2 레지스트 패턴(12b)을, 레지스트 박리액 등을 이용해서 제거해 패턴을 완성시킨다(도 4의 (i)).
다음에, 본 발명의 파장 선택 수단을 형성한다.
구체적으로는, 포토마스크의 이면(패턴 형성 면과는 반대측의 면)에, 스퍼터법을 사용하고, 고굴절률 재료(Nb2O5를 사용)와 저굴절율 재료(SiO2를 사용)를 교대로 성막하여, 유전체 다층막을 형성한다. 퇴적 막 두께와 층수는, 반사시키고자하는 파장 영역에 기초해 결정했다. 구체적으로는 40㎚ 부터 80㎚의 막 두께 범위의 고굴절률 재료와 저굴절율 재료를 조합하여, 교대로 22층 적층함으로써, h선 및 그것보다도 장파장의 광을 반사시킴으로써, 이 파장 영역의 투과율을 저감시켰다. 이에 의해, i선의 투과율이, h선, g선에 비교해서 상대적으로 커졌다.
이렇게 해서, 본 발명의 일 실시예인 레벤손형의 위상 시프트 마스크를 완성시켰다(도 4의 (j)).
본 실시예에서는, 유전체 다층막으로 이루어지는 파장 선택 수단의 형성은, 포토마스크의 패턴 형성 면과는 다른 면(포토마스크 이면)에 행했다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는, 파장 선택 수단으로서, 페리클에 그 기능을 갖춘 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 페리클 프레임(15)에 부착된 1㎜ 두께의 석영 글래스(14)를 페리클막(기체)로 하고, 그 표면에 상기 유전체 다층막과 동일한 설계의 파장 선택 수단(13)을 동일한 방법으로 형성한 페리클을 준비하고, 상기 패턴이 완성된 포토마스크(도 4의 (i)) 상에 접착함으로써, 본 발명에 따른 페리클 부착의 포토마스크를 완성시켰다.
다음에, 상기한 바와 같이 해서 완성시킨 포토마스크(도 4의 (j))를 이용하여, 해상도의 검증을 행하였다. 상기 포토마스크는, 도 6에 도시한 바와 같이, 해상도 검증용 패턴으로서 이하의 패턴을 갖고 있다.
즉, 차광부(A)를 사이에 두고, 위상 시프트량이 0도인 투광부(B)와 위상 시프트량이 180도인 위상 시프트부(C)가 교대로 배열되었다, 레벤손형 위상 시프트 패턴의 라인 앤드 스페이스 패턴(line and space pattern)으로 했다. 이 라인 앤드 스페이스 패턴은, 인접한 차광부(A)와 위상 시프트부(C)의 중심선 간의 거리와, 및 인접한 차광부(A)와 투광부(B)의 중심선 간의 거리가 동일하고, 또 차광부(A), 투광부(B), 위상 시프트부(C)의 각 패턴의 폭도 상기 중심선 간의 거리의 값과 동일해지도록 배열해 있다. 여기서, 상기 중심선 간의 거리는, 1.5㎛로부터 3.0㎛의 범위이며 0.1㎛마다, 복수 종의 사이즈의 라인 앤드 스페이스 패턴의 조(租)가 각각 형성되어 있다. 예를 들면, 상기 중심선 간의 거리가, 2.0㎛인 것을, 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴이라고 부를 수 있다.
포토마스크 상의 패턴과 동일한 사이즈로 피전사체 상에 패턴을 형성하기 위해서 이하의 조건을 설정했다.
레지스트막이 에칭 마스크로서 현상 후에 잔막하는 영역과, 현상 후에 완전하게 레지스트막이 제거되는 영역의 양방이 존재하기 위한 피노광 조건으로서, 포토마스크를 투과해서 피전사체에 조사되는 노광광은, 포토마스크를 투과한 노광광의 투과율에 있어서, 잔막시키는 영역의 최소 투과율은 11％ 이하를 만족하고, 또한 제거되는 영역의 투과율은 40％ 이상을 만족하는 것으로 하였다(또한, 여기서는 피전사체 상의 레지스트는 포지티브형 레지스트를 사용한다). 이상의 조건을 충족시키지 않는 경우에는, 실제의 포토마스크를 사용한 노광 시에, 포토마스크면 내에서 발생하는 선 폭의 변동이나 노광광의 조도의 변동 등의 영향이 나타나는 일이 있다(도 7 참조).
또한, 피전사체의 프로세스 조건으로서, 현상에 의해, 실제로 포토마스크를 통하여 노광된 레지스트막의 영역(상기 노광에 있어서의 투과율 40％ 이상의 영역)보다도, 오버 현상(over development)에 의해 이 영역은 확대되고, 그 확대량은 한쪽 엣지당 0.2㎛가 된다. 또한, 이 확대된 영역은 에칭에 의해, 다시 한쪽 엣지당 0.25㎛ 피전사체에 형성되는 선 폭이 커지는 경우를 상정했다. 즉, 노광된 영역의 폭에 대하여, 현상과 에칭을 거침으로써 양쪽 엣지에서(0.2×2+0.25×2)=0.9㎛ 확대되게 된다.
또한, 본 실시예의 포토마스크를 사용해서 피전사체에 패터닝을 할 때의 노광광의 광학 조건을, NA=0.083, σ=0.9, 노광광 파장 강도비를, 본 실시예의 파장 선택 수단을 설치한 경우, g/h/i=0/0/100, 축소 노광 배율=1.0으로 하고, 포토마스크의 차광부(A)의 투과율을 0％, 투광부(B)의 투과율을 100％ 또한 위상 시프트량을 0도, 위상 시프트부(C)의 투과율을 100％ 또한 시프트량을 180도로 했다.
이상의 조건으로부터, 상기 포토마스크에 있어서의, 1.5㎛로부터 3.0㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴에 대해서, 투과광의 광 강도 곡선을 얻고, O.1㎛마다 플롯(plot)했다. 이때, 포토마스크를 투과한 노광광을 CCD(촬상 소자)를 구비한 촬상 수단에 의해 취하고, 얻어진 화상 정보로부터, 광 강도 곡선을 얻었다. 실제의 노광 장치의 노광광과 결상 광학계에 광학 특성을 근사시켰다, 검사 광과 검사 광학계를 장비하고, 이 검사 광학계를 통한 검사 광을 포토마스크에 조사함으로써, 실제의 노광 장치에서 전사했을 때와 동등한 전사상을, CCD 등의 촬상 수단에 결상해 취득할 수 있는 시뮬레이터를 이용했다.
이렇게 취득한 광 강도곡선에 의해, 상기 패턴 형성 조건을 충족시키는 것으로서, 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴을 추출할 수 있었다.
이 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴의 투과율 곡선(도 7 참조)에 의하면, 피전사체에 있어서 레지스트를 잔막시키고자 하는 영역의 최소 투과율은 10％이고, 레지스트를 제거하고자 하는 영역의 투과율은 40％ 이상이고, 레지스트의 잔막과 완전 제거가 양립하는 조건을 충족시키고 있다. 또한, 상기 투과율이 40％ 이상의 영역의 폭은 1.1㎛이므로, 상기에 설명한 바와 같이 현상 프로세스와 에칭 프로세스에 의해, 실제로 노광된 영역보다도 선 폭으로서 0.9㎛ 확대되고, 이 노광된 영역은 최종적으로는 피전사체 상에서 2.0㎛의 선 폭이 된다.
이상의 점으로부터, 본 실시예의 포토마스크에 형성한 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴에 의해, 피전사체 상에 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있는 것이, 투과율 곡선을 바탕으로 시뮬레이션으로 확인되었다.
또한, 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 차광막 패턴을 갖고 있지 않은 기판 파고들어가기 타입의 위상 시프트 마스크(크롬리스형)를 제작하여, 본 실시예와 동일하게 해서 해상도의 검증을 행한 결과, 해상도의 향상 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.
(비교예 1)
본 발명에 있어서의 파장 선택 수단을 설치하고 있지 않은 포토마스크(도 4의 (i)를 참조)에 대해서, 동일한 해상도의 검증을 행하였다. 또한, 노광광 파장 강도비 g/h/i=34.8/32.1/33.1로 하고 , 그 외는 상기 실시예와 동일하게 해서, 2.O㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴의 투과율 곡선을 구했다(도 7 중 검은 동그라미의 플롯을 참조).
그 결과, 레지스트막이 에칭 마스크로서 현상 후에 잔막하는 영역과, 현상 후에 완전하게 레지스트가 제거되는 영역의 양쪽이 존재하기 때문에 피노광 조건(포토마스크를 투과한 노광광의 투과율을 잔막시키는 영역의 최소 투과율은 11％ 이하, 또는 제거되는 영역의 투과율은 40％ 이상)을 만족킬 수 없고, 포토마스크에 형성한 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴에 의해 피전사체 상에는 2.0㎛ 라인 앤드 스페이스 패턴 형성을 할 수 없는 것을 알았다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 유전체 다층막으로 이루어지는 파장 선택 수단을 포토마스크 이면에 형성한 도 1의 (a)에 도시한 바와 같은 바이너리 포토마스크를 제작하여 실시예 1과 동일하게 해서 라인 앤드 스페이스 패턴에 의한 전사 패턴의 해상도 평가를 행하였다. 그 결과, 선 폭 2.8㎛의 패턴을 전사할 수 있는 것이, 투과율 곡선을 바탕으로 시뮬레이션으로 확인되었다.
(비교예 2)
상기 파장 선택 수단을 설치하지 않고 있는 것 이외는 실시예 2와 동일하게 제작한 2계조 포토마스크에 대해서, 실시예 1과 동일하게 전사 패턴의 해상도 평가를 행하였다. 그 결과, 3.0㎛ 미만의 패턴이 미해상으로 되는 것이, 투과율 곡선을 바탕으로 시뮬레이션으로 확인되었다.
이상의 실시예 2, 비교예 2의 결과로부터, 본 발명에 의해 전사 가능한 선 폭으로서 7％ 정도의 축소 효과가 확인되었다.
이상으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 파장 선택 수단은, 노광광 파장 중 필요한 파장 영역을 투과하는 한편, 소정의 파장 영역에서는, 투과율을 저감한다(광을 컷트(cut)한다). 광의 컷트는 주로 광의 반사에 의해 행하므로, 광 흡수에 의한 열의 발생이 억제되어, 포토마스크나 페리클막의 온도가 상승함에 따른 전사 패턴의 치수 변화나 재료 열화를 억지할 수 있다.
또한, 본 발명의 파장 선택 수단으로서, 적절한 유전체 다층막을 적용함으로써, 노광광 파장으로부터 원하는 파장 영역을 선택적으로 커트하는 등의, 광학 설계의 자유도가 있다. 또한, 검사에 필요한 파장 영역(예를 들면 500㎚?650㎚의 범위)에서의 광 투과를 확보하는 파장 선택 수단을 선택하면, 포토마스크의 제조나 관리에 유리하다.
본 발명의 파장 선택 수단을, 포토마스크에 장착하는 페리클에 구비하는 경우에는, 포토마스크에의 파장 선택 기능을 나중에 부가할 수 있는 편리성이나, 제거, 교환의 편리가 얻어진다.
또한, 본 발명의 포토마스크는, 파장 선택 기능을 갖는 노광 장치를 사용하는 지의 여부에 상관없이, 복수의 노광 장치 간에서 동일 포토마스크에 의한, 동일 전사 패턴을 전사하는 것이 가능하게 된다.
이상으로부터 명백한 바와 같이, 복수의 피크 파장을 포함한 노광광을 갖는 노광 장치를 사용하여 패턴의 전사를 행할 때, 본 발명에 따르면, 종래의 방법에 비해서 보다 높은 해상도를 실현하는 패턴 전사가 가능해지고, 예를 들면, 액정 표시 패널에 사용되는 ITO막 등의 도전성 막의 패터닝에 의해서 형성된, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 전극 부분을 형성할 때에 적합하다. 또는, 액정 표시 패널에 사용되는 TFT에 있어서, 트랜지스터 부분의 채널과 같이 세선 폭의 해상을 필요로 하는 패턴 형성에 적합하다.
1 : 투명 기판
2 : 전사 패턴
3 : 파장 선택 수단
4 : 페리클막
5 : 페리클 프레임
10 : 투명 기판
11 : 차광막
12 : 레지스트막
13 : 파장 선택 수단
14 : 페리클막
15 : 페리클 프레임
31 : 기체
32 : 고굴절률 재료
33 : 저굴절율 재료
2 : 전사 패턴
3 : 파장 선택 수단
4 : 페리클막
5 : 페리클 프레임
10 : 투명 기판
11 : 차광막
12 : 레지스트막
13 : 파장 선택 수단
14 : 페리클막
15 : 페리클 프레임
31 : 기체
32 : 고굴절률 재료
33 : 저굴절율 재료
Claims (19)
- 복수의 피크 파장을 포함하는 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여, 패턴 전사를 행하기 위한 포토마스크로서,
상기 포토마스크는, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 전사 패턴과, 파장 선택 수단을 포함하고,
상기 파장 선택 수단은, 상기 포토마스크에 조사하는 노광광에 포함되는 소정 파장을 반사함으로써, 상기 소정 파장의 광 투과량을 저감하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크. - 제1항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층이 적층된 유전체 다층막으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 소정 파장이 g선 또는 h선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제3항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은 i선의 투과율이 60％ 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제3항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, h선 및 g선의 반사율이 각각 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 500㎚?650㎚의 범위 중 어느 것인가의 파장에 있어서의 투과율이 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 상기 투명 기판의, 상기 전사 패턴이 형성된 면과는 반대측의 면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 포토마스크는, 상기 전사 패턴이 형성된 측의 포토마스크 표면에 장착된 페리클을 갖고, 상기 파장 선택 수단은, 상기 페리클에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 전사 패턴은, 적어도 투광부와 위상 조정부를 갖고, 상기 투광부를 투과하는 광의 위상과 상기 위상 조정부를 투과하는 광의 위상의 차는, 상기 i선, 상기 h선, 및 상기 g선 중 어느 하나의 광에 있어서, 180도±10도인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 제9항에 있어서, 상기 전사 패턴은, 차광부, 투광부 및 위상 조정부를 갖고, 상기 위상 조정부는, 상기 투명 기판을 소정 깊이로 파고들어가 형성된 것인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
- 복수의 피크 파장을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 장치와, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크를 사용하여, 피전사체 상으로의 패턴 전사를 행하는 것을 특징으로 하는, 패턴 전사 방법.
- 복수의 피크 파장을 포함하는 파장 영역을 갖는 노광광을 사용하여, 패턴 전사를 행하기 위한 전사 패턴을 갖는 포토마스크에 장착되는 페리클로서,
페리클 프레임과,
상기 페리클 프레임에 점착된 페리클막과,
파장 선택 수단을 포함하고,
상기 파장 선택 수단은, 상기 포토마스크에 조사하는 노광광에 포함되는 소정 파장을 반사함으로써, 상기 소정 파장의 광 투과량을 저감하는 것을 특징으로 하는, 페리클. - 제12항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 상기 페리클막 상에 형성된, 서로 다른 굴절률을 갖는 복수의 유전체층이 적층된 유전체 다층막으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항에 있어서, 상기 소정 파장이 g선 또는 h선을 포함하는 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 상기 i선의 투과율이 60％ 이상인 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, g선 및 h선의 반사율이, 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항에 있어서, 상기 파장 선택 수단은, 500㎚?650㎚ 범위 중 어느 것인가의 파장에 있어서의 투과율이 70％ 이상인 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항에 있어서, 상기 페리클막은, 석영 글래스로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 페리클.
- 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 페리클을 장착한 포토마스크를 사용하여, 복수의 피크 파장을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 장치에 의해, 피전사체 상의 레지스트막에 레지스트 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는, 패턴 전사 방법.
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