KR20120109408A - 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20120109408A
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고이찌로 요시다
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우이더라도 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행한다. 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초한 사이드 에칭 폭 α를 결정한다. 사이드 에칭 폭 α와, 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정한다. 추가로, 결정한 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 사용한 노광과, 에칭에 의해, 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 라인 앤드 스페이스의 막 패턴이 형성되도록, 노광 시에 적용하는 노광 조건과 반투광막의 광투과율을 결정한다.

Description

포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 예를 들어 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display: 이하 「FPD」라고 칭함) 등의 제조에 사용되는 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 액정 표시 장치에 채용되고 있는 방식으로서 VA(Vertical Alignment) 방식, IPS(In Plane Switching) 방식 등이 있다. 이들 방식을 적용함으로써, 액정의 반응이 빠르고, 충분한 시야각을 부여하는 우수한 동화상을 제공할 수 있다. 또한, 이들 방식을 적용한 액정 표시 장치의 화소 전극부에는, 투명 도전막에 의한 라인 앤드 스페이스의 패턴, 즉, 라인 앤드 스페이스 패턴(line and space pattern)을 사용함으로써, 응답 속도, 시야각의 개선을 도모할 수 있다.
최근 들어, 액정의 응답 속도 및 시야각을 더욱 향상시키기 위해, 라인 앤드 스페이스 패턴의 선폭(CD(Critical Dimension))을 미세화한 화소 전극의 요구(needs)가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2007-206346호 공보
일반적으로, 액정 표시 장치의 화소부 등의 패턴을 형성하기 위해서는 포토리소그래피 공정이 실시되고 있다. 포토리소그래피 공정에서는, 에칭되는 피가공체 상에 형성된 레지스트막에 대하여 포토마스크를 사용해서 소정의 패턴을 전사하고, 상기 레지스트막을 현상해서 레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피가공체의 에칭을 행한다.
예를 들어, 상기 액정 표시 장치에 있어서는, 투명 도전막에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성한 것(빗형의 화소 전극 등)을 사용하는 경우가 있고, 이것을 형성하기 위한 포토마스크로서는, 소위 바이너리 마스크(binary mask)가 사용되고 있다. 바이너리 마스크는, 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써 광을 차광하는 차광부(흑색)와, 광을 투과하는 투광부(백색)로 이루어지는 2 계조의 포토마스크이다. 바이너리 마스크를 사용해서 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우에는, 투명 기판 상에 형성되는 라인 패턴(line pattern)을 차광부에서 형성하고, 스페이스 패턴(space pattern)을 투광부에서 형성한 바이너리 마스크를 사용한다.
그런데, 이러한 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭을 종래 이상으로 미세하게 형성하고자 하는 요구가 있다. 예를 들어, VA 방식의 액정 표시 장치에 있어서, 투명 도전막에 의한 화소 전극의 피치 폭을 미세화하면, 액정 표시 장치에 있어서는 투과율이 향상되어, 백라이트의 조도를 삭감하면서 밝은 화상을 얻을 수 있는 장점이나 화상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 장점이 얻어진다. 또한, 피치 폭은 라인 폭과 스페이스 폭의 합계이기 때문에, 피치 폭을 미세화하면, 라인 및/또는 스페이스의 폭을 미세화하게 된다.
또한, VA 방식 이외에, 예를 들어 IPS 방식에 있어서도, 미세화하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있는 것에 대한 기대는 크다. 또한, 상기 용도 이외에도, 표시 장치의 배선 패턴 등에, 종래 이상으로 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 사용하는 요구가 발생하고 있다.
그런데, 포토마스크에 형성하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭을 작게 하는 데에는 이하의 과제가 있다. 포토마스크의 라인 앤드 스페이스 패턴을 통해, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에 포토마스크의 투과광을 조사하는 경우, 피치 폭이 작으면, 이에 따라 광이 투과하는 스페이스 폭이 작은 것이 되고, 나아가 광의 회절의 영향이 현저하게 되어 버린다. 그 결과, 레지스트막에 조사되는 투과광의 광 강도의 명암의 진폭이 작아지고, 레지스트막에 조사되는 합계의 투과 광량도 감소해 버린다. 레지스트막을 포지티브(positive)형 포토레지스트로 형성한 경우, 광이 닿음으로써 반응하여, 상기 레지스트막의 용해성이 상승하고, 그 부분이 현상액에 의해 제거되는 것인 데, 제거하고자 하는 부분에 조사되는 광량이 감소하는 것은 원하는 패턴 폭이 얻어지지 않는 것을 의미한다.
또한, 포토마스크의 전사용 패턴으로서 형성하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 치수 설계에는 후술하는 사이드 에칭(side etching) 폭을 고려할 필요가 있다. 즉, 피가공체를 에칭 가공할 때에, 사이드 에칭에 의해 발생하는 라인부의 치수 감소분을 고려하여, 이 감소분에 상당하는 치수를, 미리 포토마스크의 라인 패턴에 부가해 두는 것이 필요하게 된다(본원에서는 이 부가분을 「사이드 에칭 폭」이라고 칭하지만, 상세한 것은 후술함). 특히 습식 에칭(wet etching)을 적용하는 경우에 이 치수 변화분은 간과할 수 없다.
또한, 이로 인해 부가해야 할 치수는 피치 폭이 작아지더라도 동등하기 때문에, 라인 앤드 스페이스 패턴이 미세화되어 피치 폭이 감소함에 따라, 전사용 패턴의 개구 면적이 감소하게 된다. 즉, 후술하는 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아진다.
이러한 이유로 인해, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하여 노광하면, 피가공체에 도달하는 투과광의 광량이 저하되고, 광 강도 분포가 평탄화되어 버린다. 그리고, 레지스트막을 현상하더라도, 피가공체를 에칭하기 위한 마스크가 되는 레지스트 패턴을 형성할 수 없게 되어 버린다. 바꿔 말하면, 라인 앤드 스페이스의 피치 폭의 감소에 의해 충분한 해상도가 얻어지지 않게 된다.
이 점을 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.
도 1은 포토마스크(100')가 구비하는 전사용 패턴(102p')을 예시하는 평면 확대도이다. 전사용 패턴(102p')은, 투명 기판(101') 상에 형성된, 예를 들어 차광막이나 반투광막 등의 광학막을 패터닝함으로써 형성되어 있다. 도 2는, 도 1에 예시하는 포토마스크(100')를 사용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시한 개략도이다. 도 2에 있어서, (a)는 포토마스크(100')를 통해 레지스트막(203)에 노광광을 조사하는 모습을, (b)는 노광된 레지스트막(203)을 현상해서 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 모습을, (c)는 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 사용하고, 피가공체(기판(201) 상에 형성된 패터닝 대상의 박막)(202)를 습식 에칭하여 막 패턴(202p)을 형성하는 모습을, (d)는 레지스트 패턴(203p)을 박리한 모습을 각각 나타내고 있다. 또한, 도 3의 (a)는, 도 1에 예시하는 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P의 미세화에 따라 레지스트 제거 불량이 발생하는 모습을 도시하는 개략도이며, (b)는 도 1에 예시하는 전사용 패턴의 피치의 미세화에 따라, 레지스트막에 조사되는 노광광의 조사 광량이 감소하는 모습을 광 강도 분포에 의해 도시한 개략도이다.
도 1에는, 전사용 패턴(102p')으로서 형성된 피치 폭 P가 8μm인 라인 앤드 스페이스 패턴의 평면 확대도를 예시하고 있다. 여기에서는, 사이드 에칭 폭 α를 0.8μm로 하고 있다. 즉, 도 2의 (b) 내지 도 2의 (c)에 걸쳐서 피가공체(202)를 습식 에칭할 때, 피가공체(202)는, 에칭 마스크가 되는 레지스트 패턴(203p)의 측면측에서도 에칭액과 접촉하여, 소위 사이드 에칭을 받지만, 이에 따른 치수 변화분을 0.8μm(편측 0.4μm씩)로 하고 있다. 즉, 에칭 프로세스에서의 0.8μm분의 라인 폭의 감소를 짜 넣어(상정하여), 미리 레지스트 패턴의 라인 폭을 0.8μm분 부가해 둔다(편측 0.4μm씩). 사이드 에칭 폭 α의 양은 적용하는 에칭 조건에 따라 변동하지만, 에칭 조건을 고정하면, 사이드 에칭 폭 α는 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P에는 대개 영향받지 않는다.
도 1에 예시하는 전사용 패턴(102p')을 갖는 포토마스크(100')를 사용하여, 대형 포토마스크 노광 장치(도시 생략)에 의해 피가공체(202) 상의 레지스트막(203)에 노광광을 조사하고(도 2의 (a)), 현상했을 때에 얻어지는 레지스트 패턴(203p)(도 2의 (b))의 단면 형상을 평가하였다. 도 3은 시뮬레이션(simulation)에 의해 형성한 레지스트 패턴(203p)의 단면 형상을 나타내고 있다. 시뮬레이션 조건으로서는, 전사용 패턴(102p')을 구성하는 차광막의 광학 농도를 3.0 이상으로 하고, 노광 장치의 광학계의 개구수 NA를 0.08로 하고, 광학계의 σ(조명 광학계의 NA와 투영 광학계의 NA의 비)를 0.8로 하고, g선/h선/i선의 노광 파장 강도비를1:1:1로 하고, 기판(201)의 재료를 SiO2로 하고, 레지스트막(203)의 재료를 포지티브형 레지스트로 하고, 레지스트막(203)의 막 두께를 1.5μm로 하였다. 또한, 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P를 8μm부터 4μm까지 1μm 간격으로 점차적으로 감소시켜서 시뮬레이션을 행하였다. 또한, 사이드 에칭 폭을 0.8μm로 했기 때문에, 전사용 패턴(102p')의 라인 폭 ML은 P/2+0.8μm, 스페이스 폭 MS는 P/2-0.8μm로 되어 있다.
상기 시뮬레이션의 조건은 표준적인 LCD(Liquid Crystal Display)용 노광기가 구비하는 성능을 고려해서 설정된다. 예를 들어, 개구수 NA는 0.06 내지 0.10, σ0.5 내지 1.0의 범위로 할 수 있다. 이러한 노광기는 일반적으로 3μm 정도를 해상 한계로 하고 있다. 보다 넓게 노광기를 커버하기 위해, 개구수 NA를 0.06 내지 0.14, 또는 0.06 내지 0.15의 범위로 할 수 있다. 개구수 NA가 0.08을 초과하는 고해상도의 노광기에도 요구가 있기 때문이다.
도 3의 (a)에 있어서는, 피치 폭 P를 점차적으로 작게 해 갔을 때(8μm부터 4μm까지 1μm 간격으로 점차적으로 감소시켰을 때)의 레지스트 패턴(203p)의 형상의 변화를 위에서 아래로 순서대로 배열하고 있다. 피치 폭 P의 감소와 함께, 노광에 의한 광반응에서 발생한 레지스트막(203)의 제거량이 감소하여, 레지스트 패턴(203p)의 기복이 완만해지는 모습을 알 수 있다. 그리고, 피치 폭 P가 6μm 이하가 되었을 때에, 레지스트 제거 불량이 현저해져, 레지스트 패턴(203p)의 인접하는 라인부가 서로 연결되어 버리는 것을 알 수 있다. 이 경우, 이러한 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 사용하여 피가공체(202)를 습식 에칭하더라도, 원하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 막 패턴(202p)을 형성하는 것은 곤란해진다. 이것은, 피치 폭 P를 작게 함으로써 전사용 패턴(102p')의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아져, 포토마스크(100')를 투과해서 레지스트막(203)에 도달하는 노광광의 조사 광량이 부족해져 버리는 것이 하나의 큰 원인이라 생각된다.
피치 폭 P를 작게 함으로써 노광광의 조사 광량이 부족한 모습을, 포토마스크 투과광의 광 강도 분포에 의해 도 3의 (b)에 예시한다. 도 3의 (b)의 횡축은 레지스트막(203) 상의 노광 위치(μm)를, 종축은 노광광의 조사 광량을 각각 나타내고 있다. 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 피치 폭 P를 8.0μm부터 4.0μm로 점차적으로 감소시킴으로써, 레지스트막(203)에 도달하는 노광광의 조사 광량이 점차적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 노광광이 조사되는 개소(스페이스부에 대응하는 개소)와 노광광이 차광되는 개소(라인부에 대응하는 개소)에서 차이가 작아지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 3의 (b)에서의 Bias는 상기 사이드 에칭 폭 α를 나타낸다.
그런데, 노광 시의 해상도를 높이고, 보다 미세한 패터닝을 행하기 위해서는, 종래의 LSI 제조용 기술 등으로서 개발되어 온 다양한 수단을 적용하는 것을 생각할 수 있다. 예를 들어, 노광 장치가 구비하는 광학계의 개구수 확대, 노광광의 단파장화, 노광광의 단일 파장화, 포토마스크의 위상 쉬프트 마스크화 등의 수단을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이들의 방법을 채용하기 위해서는 막대한 투자가 필요하게 되어, 시장에 요망되는 제품 가격과의 정합성이 취해지지 않을 뿐만 아니라, 표시 장치에서 사용하는 대면적의 피가공체에 그대로 적용하는 것은 기술적인 점에서도 문제나 불합리가 있다.
또한, 미세화한 라인 앤드 스페이스 패턴의 전사에 있어서, 상기한 바와 같은 투과광량의 감소가 문제가 되는 것에 대하여, 예를 들어 포토리소그래피 공정에서의 노광량을 종래 이상으로 더욱 증가시켜, 투과광의 강도를 증가시키는 것도 생각할 수 있을 지도 모른다. 그러나, 노광량을 증가시키기 위해서는, 노광 장치의 광원의 출력을 높이거나 또는 조사 시간을 증가시킬 필요가 있어, 추가적인 설비 투자나 소비 에너지의 증대를 초래해 버리고, 또한 생산 효율의 저하 면에서도 불리하다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우이더라도, 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행할 수 있는 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태는,
투명 기판 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 갖고, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴은, 상기 투명 기판 상에 형성된 반투광막으로 이루어지는 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스부를 갖는 포토마스크의 제조 방법이며,
노광 장치와 상기 포토마스크를 사용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에 상기 전사용 패턴이 전사됨으로써, 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴이 형성되고,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 것과 같은 라인 앤드 스페이스의 막 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초한 사이드 에칭 폭 α를 결정하고,
상기 사이드 에칭 폭 α와, 상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정하고,
추가로, 상기 결정한 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 갖는 상기 포토마스크를 사용한 상기 노광과, 상기 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 라인 앤드 스페이스의 상기 막 패턴이 형성되도록, 상기 노광 시에 적용하는 노광 조건과 상기 반투광막의 광투과율을 결정하는
포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제2 형태는,
상기 노광 시에 적용하는 노광 조건의 결정에 기초하여 상기 반투광막의 광투과율을 결정하는
제1 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제3 형태는,
상기 반투광막의 광투과율의 결정에 기초하여 상기 노광 시에 적용하는 노광 조건을 결정하는
제1 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제4 형태는,
상기 사이드 에칭 폭 α와, 상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 결정하고,
상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS에 기초하여, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정하는
제1 내지 제3 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제5 형태는,
상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS가 각각 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS와 동일한
제1 내지 제4 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제6 형태는,
상기 반투광막의 광투과율은 i선에 대하여 1 내지 30％인
제1 내지 제5 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제7 형태는,
상기 반투광막의 위상 쉬프트량은 i선에 대하여 90도 이하인 것을 특징으로 하는,
제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법.
본 발명의 제8 형태는,
상기 피치 폭 P(μm)는
P≤2R을 만족시키는
제1 내지 제7 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
(단, R=k×(λ/NA)×1/1000
k: 0.61
λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 광학계의 개구수)
본 발명의 제9 형태는,
상기 피치 폭 P는 6(μm) 이하인
제1 내지 제8 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제10 형태는,
투명 기판 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 상기 레지스트막에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
상기 노광 시에 적용하는 노광 조건의 결정에 있어서는, 표준 조사 광량 ES보다도 작은 유효 조사 광량 EE를 적용하는
제1 내지 제9 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
(단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
k: 0.61
λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수)
본 발명의 제11 형태는,
상기 투명 기판 상에 형성된 상기 반투광막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하고, 상기 결정된 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는
제1 내지 제10 중 어느 하나의 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제12 형태는,
제10 또는 제11 형태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 사용하여, i선 내지 g선의 파장 영역을 갖는 조사광에 의해, 상기 유효 조사 광량 EE를 적용하여, 상기 피가공체 상에 형성된 상기 레지스트막에 상기 전사용 패턴을 전사하는
패턴 전사 방법이다.
본 발명의 제13 형태는,
노광 장치가 상기 표준 조사 광량 ES의 조사를 행할 때, 상기 노광 장치의 최대 조도 L을 가지고 조사 면적 S의 조사를 행할 때에 필요한 조사 시간이 표준 조사 시간 TS일 때,
상기 노광 장치를 사용하여, 상기 표준 조사량 ES보다도 작은 유효 조사량 EE를 적용함으로써, 표준 조사 시간 TS보다도 작은 유효 조사 시간 TE에 의해 상기 조사 면적 S를 조사하는
패턴 전사 방법이다.
본 발명의 제14 형태는,
제10 형태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 사용하여, 상기 피가공체 상에 형성된 상기 레지스트막에 상기 전사용 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법에 있어서,
상기 결정된 노광 조건에 기초하여, 상기 노광 장치를 사용하여 상기 포토마스크에 광을 조사하는 조사 시간 및 조도를 결정하고,
상기 결정된 조사 시간 및 조도를 적용하여 노광하는 것을 포함하는
패턴 전사 방법이다.
본 발명의 제15 형태는,
투명 기판 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
상기 투명 기판 상에, 반투광막으로 형성된 라인 폭 ML의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여, 상기 표준 조사 광량 ES보다 작은 유효 조사 광량 EE를 적용하여 노광하고, 상기 레지스트막에, 라인 폭이 ML과, 스페이스 폭이 MS와 동일한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하는
패턴 전사 방법이다.
(단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
k: 0.61
λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수)
본 발명의 제16 형태는,
상기 피치 폭 P는 6μm 이하인
제13 형태에 기재된 패턴 전사 방법이다.
본 발명의 제17 형태는,
제12 내지 제16 중 어느 하나의 형태에 기재된 패턴 전사 방법을 사용하는 표시 장치의 제조 방법이다.
본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우이더라도, 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행할 수 있다.
도 1은 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 예시하는 평면 확대도이다.
도 2는 도 1에 예시하는 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시한 개략도이다.
도 3의 (a)는 도 1에 예시하는 전사용 패턴의 피치의 미세화에 따라, 레지스트 제거 불량이 발생하는 모습을 도시한 개략도이고, (b)는 피치의 미세화에 따라, 레지스트막에 조사되는 노광광의 조사 광량이 감소하는 모습을 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 공정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 비교예에서 사용한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 예시하는 평면 확대도이다.
도 7은 비교예를 나타내는 개략도이며, 패턴이 미세화됨에 따라 레지스트 제거 불량이 발생하는 모습을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예를 나타내는 개략도이며, 조사 광량을 증가시킴으로써 레지스트 제거 불량을 방지하는 모습을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예를 나타내는 개략도이며, 전사용 패턴의 라인부에 투광성을 갖게 함으로써 레지스트 제거 불량을 방지하는 모습을 나타낸다.
상기를 근거로 하여, 포토마스크를 사용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로서 사용한 에칭에 의해, 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴을 형성하는 공정예에 대해 설명한다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 포토마스크(100)를 사용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시한 흐름도이다. 도 4에 있어서, (a)는 포토마스크(100)를 통해 레지스트막(203)에 노광광을 조사하는 모습을, (b)는 노광된 레지스트막(203)을 현상해서 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 모습을, (c)는 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 사용하여, 피가공체(기판(201) 상에 형성된 패터닝 대상의 박막)(202)을 습식 에칭해서 막 패턴(202p)을 형성하는 모습을, (d)는 레지스트 패턴(203p)을 박리한 모습을 각각 나타내고 있다.
습식 에칭을 사용하는 한, 피가공체(에칭 대상인 투명 도전막 등의 박막)(202)의 라인 폭은 사이드 에칭의 영향을 받기 때문에, 레지스트 패턴의 라인 폭 RL보다도 치수가 작아진다. 이 치수 감소분이 반드시 존재하므로, 피가공체(202)가 패터닝되어 이루어지는 막 패턴(202p)에서의 라인 폭 WL은 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL보다 작아진다. 또한, 막 패턴(202p)에서의 스페이스 폭 WS는 레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS보다 커진다(도 4의 (c) 참조).
여기서, 사이드 에칭에 의한 치수 변화분을 사이드 에칭 폭 α로 하면, 이하와 같이 된다.
막 패턴(202p)의 라인 폭 WL <레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL(=WL+α),
막 패턴(202p)의 스페이스 폭 WS> 레지스트 패턴의 스페이스 폭 RS(=WS-α)
따라서, 포토마스크(100)는, 레지스트막(203)에, 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 갖는 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)을 형성해야만 한다.
이로 인해, 여기에서는 포토마스크(100)이 갖는 전사용 패턴(102p)이 구비하는 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서도, 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를, 각각 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS와 동등하게 설정한다(도 4의 (a) 내지 (c) 참조).
즉,
전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML=레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL,
전사용 패턴(102p)의 스페이스 폭 MS=레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS
로 한다. 또한, 피치 폭 P는 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p), 레지스트 패턴(203p), 피가공체(202)가 가공되어 이루어지는 막 패턴(202p)의 어느 경우에서든 일정하다.
여기서, 얻고자 하는 막 패턴(202p)의 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭 P(즉, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)의 피치 폭 P, 레지스트 패턴(203p)의 피치 폭 P)를 미세화해 가는 것을 생각한다. 이때, 얻고자 하는 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL이 작아지더라도 에칭 조건이 일정하면, 사이드 에칭 폭 α의 치수는 변화하지 않는다. 따라서, 피치 폭 P를 미세화하고자 하면, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL의 치수 감소에 비해 스페이스 폭 RS의 치수가 급속하게 작아진다. 결과적으로, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)으로서 매우 스페이스 폭 MS가 작은 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하지 않으면 않게 된다.
그러나, 전사용 패턴(102p)으로서, 스페이스 폭 MS가 미세한(예를 들어 1μm를 하회함) 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있었다고 하더라도, 그 포토마스크(100)를 사용하여 전사용 패턴(102p)과 동일한 치수의 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 것은 매우 곤란하다. 왜냐하면, 포토마스크(100)가 갖는 스페이스 폭 MS의 치수가 작아, 노광 파장(일반적으로는 i선 내지 g선)에 스페이스 폭 MS가 근접해 버리기 때문에, 미세 슬릿에 의한 광의 회절의 영향이 현저하게 되어, 레지스트막(203)을 감광시킬 만큼의 충분한 광량이 투과하지 않게 되기 때문이다.
결국, 막 패턴(202p)으로서 얻고자 하는 라인 앤드 스페이스가 미세화되어 가면, 포토마스크(100)에 형성하는 전사용 패턴(102p)도 미세화되기 때문에, 포토마스크(100)를 사용한 막 패턴(202p)의 형성을 할 수 없게 되어 버린다.
따라서, 본 발명자는 그러한 미세한 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 피가공체(202)에 형성할 수 있는 바와 같은 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 대하여 예의 검토를 행하여 이하의 식견을 얻기에 이르렀다.
즉, 포토마스크로서, 기존의 소위 바이너리 마스크를 사용한 패턴 전사에서는, 레지스트막에 도달하는 노광광은, 포토마스크에 설치된 전사용 패턴의 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서 스페이스 부분을 투과하는 광만을 사용했었다. 그러나, 상기와 같이 피치 폭 P를 미세화(패턴을 미세화)하면 광량 부족이 발생하여, 레지스트의 제거 불량 등이 발생해 버린다. 본 발명자는 이와 같은 과제(광량 부족)에 대하여, 포토마스크에 설치된 전사용 패턴의 라인부에도 어느 정도의 투광성을 갖게 하는 것이 유효하다는 식견을 얻었다. 그리고, 또한 노광 장치에 의해 조사되는 조사 광량에 대해서도 적절히 제어함으로써, 결과적으로, 형성되는 레지스트 패턴의 형상을 제어할 수 있어, 피가공체의 미세 패턴화를 실현할 수 있다는 식견을 얻었다. 즉, 도 4에 있어서는, 전사용 패턴(102p)에, 반투광성의 막 패턴을 사용하여 상기 광량 부족의 문제를 해결할 수 있는 것을 나타낸다.
이하에, 상술한 식견에 기초해서 이루어진 본원 발명의 다양한 형태를 나타낸다.
(제1 형태)
본 발명의 제1 형태는,
투명 기판(101) 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴(102p)을 갖고, 라인 앤드 스페이스 패턴은, 투명 기판(101) 상에 형성된 반투광막으로 이루어지는 라인부와, 투명 기판(101)이 노출되어 이루어지는 스페이스부를 갖는 포토마스크(100)의 제조 방법이며,
노광 장치와 포토마스크(100)를 사용한 노광에 의해, 피가공체(202) 상에 형성된 레지스트막(203)에 전사용 패턴(102p)이 전사됨으로써, 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)이 형성되고,
레지스트 패턴(203p)을 마스크로 한 에칭에 의해, 피가공체(202)에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 것과 같은 라인 앤드 스페이스의 막 패턴(202p)이 형성되는 포토마스크(100)의 제조 방법에 있어서,
피가공체(202)를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초한 사이드 에칭 폭 α를 결정하고,
사이드 에칭 폭 α와, 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정하고,
또한, 결정한 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 사용한 노광과 에칭에 의해, 피가공체(202)에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 라인 앤드 스페이스의 막 패턴(202p)이 형성되도록, 노광 시에 적용하는 노광 조건과 반투광막의 광투과율을 결정하는 포토마스크의 제조 방법이다.
상기에 있어서, 에칭은 습식 에칭을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고, 이하에 있어서 사이드 에칭 폭 α는 양의 값(α>0)이 된다.
추가로, 피치 폭 P에 대해서는 이하가 된다.
피치 폭 P= 막 패턴의 라인 폭 WL+스페이스 폭 WS
= 레지스트 패턴의 라인 폭 RL+스페이스 폭 RS
= 전사용 패턴의 라인 폭 ML+스페이스 폭 MS
피치 폭 P가 예를 들어 6μm 이하가 되었을 때, 본 형태에 따른 효과가 현저해진다.
(제2 형태)
사이드 에칭 폭 α가 결정되면, 이것과, 얻고자 하는 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS의 값을 어떻게 할지를 결정할 수 있다. 그리고, 상기 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴(203p)을 형성하기 위한 노광 조건 및 전사용 패턴(102p)의 투과율(반투광막의 투과율)을 결정할 수 있다.
제2 형태에 있어서는, 노광 조건의 결정에 기초하여 전사용 패턴(102p)의 투과율(반투광막의 투과율)을 결정한다. 즉, 우선은 원하는 노광 조건(조사 광량 또는 조사 시간)을 정하고, 그 조건 하에서 전사용 패턴(102p)의 (반투광막의) 적절한 투과율을 결정한다.
(제3 형태)
제2 형태와는 반대로, 전사용 패턴(102p)의 투과율(즉 반투광막의 투과율)의 결정에 기초하여 노광 조건을 결정할 수도 있다. 즉, 우선은 전사용 패턴(102p)의 (즉 반투광막의) 적절한 투과율을 결정하고, 그 조건 하에서 원하는 노광 조건(조사 광량 또는 조사 시간)을 결정할 수도 있다.
여기서, 노광 조건은 조사 광량을 포함한다. 이 조사 광량은 노광 장치에 의한 광원의 조도와 조사 시간의 곱에 의한 것이다. 조사 시간은 조사면 전체에 대한 주사 노광의 소요 시간과 상관된다. 노광 장치가 조사 가능한 조도를 결정하고, 이에 기초하여 조사 시간(그리고, 주사 노광의 소요 시간)을 결정할 수 있다. 또는, 원하는 조사 시간에 기초하여 조도를 결정할 수도 있다.
(제4 형태)
상기한 바와 같이, 사이드 에칭 폭 α와, 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 결정하고,
레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS에 기초하여 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정할 수 있다. 또한, 사이드 에칭 폭 α와, 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여 직접, 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정할 수도 있다. 이하, 전자에 의해 설명한다.
본 실시 형태의 포토마스크(100)를 통해, 피가공체(202) 상의 레지스트막(203)에 노광했을 때의 모습을 도 4에 도시한다.
여기서 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭 P의 수치에는 특별히 제약은 없다. 단, 본 실시 형태에 따른 발명은 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 가공하고자 할 때에 현저한 효과가 얻어지며, 예를 들어 피치 폭 P가 6μm 이하일 때에 특히 현저한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 포토마스크(100)에 형성되는 전사용 패턴(102p)으로서의 라인 앤드 스페이스 패턴은, 투명 기판(101) 상에 형성한 반투광막을, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 형성할 수 있다. 이때, 투명 기판(101) 상에 반투광막이 형성되어 이루어지는 라인부와, 투명 기판(101)이 노출된 스페이스부로 이루어지는 라인 앤드 스페이스 패턴을 전사용 패턴(102p)으로 할 수 있다(도 4의 (a) 참조).
이러한 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 설계함에 있어서, 피가공체(202) 상의 레지스트막(203)에 도달하는 광 강도 분포를 적절히 제어할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에 따른 발명에서는 피가공체(202)의 에칭 조건에 기초한 사이드 에칭 폭 α의 값을 우선 결정한다. 또한, 여기에서는 레지스트막(203)의 재료로서 포지티브형 레지스트를 적용하는 것이 바람직하다.
최종적으로 얻어지는 피가공체(203)의 라인 앤드 스페이스 패턴에서의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS와, 이것을 에칭 가공할 때의 에칭 마스크가 되는 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RS, 스페이스 폭 RS의 관계에 대해서는 이하와 같다.
사이드 에칭 폭 α(>0)는 상기와 같이, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS의 각각과, 피가공체(202)에 형성되는 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS와의 치수차이기 때문에,
레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL=막 패턴(202p)의 라인 폭 WL +사이드 에칭 폭 α,
레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS=막 패턴(202p)의 스페이스 폭 WS-사이드 에칭 폭 α
이다(도 4의 (d), (e) 참조).
따라서, 이러한 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS의 값을 갖는 레지스트 패턴(203p)을 형성하기 위한 포토마스크(100) 상의 전사용 패턴(102p)을 결정한다.
(제5 형태)
레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 각각 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS와 동등하게 하는 것이 바람직하다.
즉, 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴(102p)의 라인 앤드 스페이스 패턴과 동일한 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 갖는 라인 앤드 스페이스 패턴을 레지스트 패턴(203p)으로서 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 레지스트 패턴(203p)의 선폭 정밀도를 가장 안정적으로 제어하는 것이 용이해진다.
그리고, 결정한 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)에 의해, 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴(203p)이 형성되도록, 노광 시에 적용하는 노광 조건과 반투광막의 광투과율을 결정할 수 있다. 이것은, 노광 시에 적용하는 노광 조건에 따라, 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 값이 각각 일정하더라도 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS의 값은 변동한다는 발명자의 식견에 의한 것이다. 즉, 노광 조건이 변화하면, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 투과하는 광의 강도 분포는 변화하고, 이 광 강도 분포의 변화는 피가공체(202) 상에 형성되는 레지스트 패턴(203p)의 형상을 변화시킨다. 또한, 반투광막의 광투과율도 광 강도 분포에 영향을 준다. 따라서, 원하는 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 얻기 위해 적용하는 노광 조건과 반투광막의 광투과율을 구한다.
상기에 있어서, 노광 조건이란, 노광 장치에 의해 포토마스크(100)에 광을 조사할 때의 조사 광량을 포함한다. 예를 들어, 조사 광량을 변화시켰을 때에, 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 투과하는 광투과 강도 곡선을 시뮬레이션에 의해 구하여, 얻고자 하는 레지스트 패턴(예를 들어, ML=RL, MS=RS인 것과 같은 레지스트 패턴)(203p)을 얻을 수 있는 조사 광량을 구할 수 있다.
따라서, 예를 들어 제2 형태에 나타낸 바와 같이, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)에 사용하는 반투광막의 광투과율을 결정하고, 그러한 반투광막에 의한 전사용 패턴(102p)을 사용했을 때에, 적절한 노광 조건을 상기 시뮬레이션에 의해 결정할 수 있다.
또는, 예를 들어 제3 형태에 나타낸 바와 같이, 노광 조건을 결정한 후에, 이에 기초하여 어떠한 광투과율의 반투광막을 사용할지를 상기 시뮬레이션에 의해 구해도 좋다.
혹은, 상기 시뮬레이션 대신에, 반투광막의 광투과율 및 노광 조건을 각각 변화시켰을 때에 얻어지는 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 각각 구하고, 그의 상관 관계를 파악함으로써, 원하는 라인 폭 WL과 스페이스 폭 WS를 얻기 위한 조건을 구해도 좋다.
여기서, 상기 조사 광량은 노광 장치가 갖는 조도와 조사 시간의 곱이다. 따라서, 노광 조건을 결정하는 공정에 있어서는, 소정의 조사 광량을 얻기 위해, 노광 장치가 구비하는 소정의 광원의 조도에 기초하여 조사 시간을 결정할 수 있다. 또는, 원하는 조사 시간을 결정하고, 상기 조사 시간에 있어서 필요한 조사 광량을 충족하는 것과 같은 조도를 결정해도 좋다.
예를 들어, 사용하는 노광 장치의 조도를 크게 설정함으로써, 종래보다도 조사 시간을 단축해서 설정하면, 최종 제품(예를 들어 액정 표시 장치)의 생산 효율을 높이는 것이 가능해져 양산상의 큰 장점이 된다.
상기로부터 이해되는 바와 같이, 전사용 패턴(102p)이 결정되면, 레지스트막(203)을 노광하기 위해 필요한 조사 광량은, 노광 조건(조도 및 조사 시간)과, 전사용 패턴(102p)에 사용한 반투광막의 투과율의 조합에 의존해서 결정된다. 따라서, 이 3자를 적절히 선택함으로써, 표시 장치의 생산자에 의해 최적의 생산 조건을 얻을 수 있다. 이것은, 종래의 바이너리 마스크를 사용한 생산에 비해 현저한 우위성을 초래한다.
여기서, 발명자의 검토에 의하면, 반투광막의 광투과율은 노광 장치에 의한 조사광에 대하여 1 내지 30％가 바람직하다. 여기서, 반투광막의 광투과율이란 전사용 패턴(102p)의 라인 부분의 광투과율이지만, 상기와 같이 전사용 패턴(102p)의 일부분으로서의 광투과율은 패턴 에지에서의 광의 회절 등에 의해 변동하기 때문에, 여기에서는 사용하는 반투광막의 막투과율(노광 조건 하에서의 해상 한계에 대하여 충분히 큰 면적에서의 광투과율)로 한다.
(제6 형태)
본 실시 형태에 따른 발명에 있어서는, i선 내지 g선의 파장 영역을 포함하는 조사광을 사용하여 레지스트막(203)의 노광을 행하는 것이 바람직하다. 이 중 대표 파장을 i선으로 했을 때, 반투광막의 광투과율은 i선에 대하여 1 내지 30％인 것이 바람직하다. 이를 초과하면, 형성되는 레지스트 패턴의 측면이 경사져서, 이것을 에칭 마스크로 하여 피가공체를 에칭할 때의 선폭 제어가 용이하지 않게 될 가능성이 있다. 보다 바람직하게는, 1 내지 20％이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 10％이다.
또한, 상기 투명 기판(101)을 투과하는 노광광과, 상기 투명 기판(101) 및 상기 반투광막을 투과하는 노광광의 위상차가 90도 이하인 것이 바람직하다. 바꿔 말하면, 상기 반투광막의, 노광광의 위상 쉬프트량이 90도 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 노광광의 대표 파장을 i선으로 했을 때, i선에 대한, 반투광막의 상술한 위상차가 90도 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60도 이하이다.
이는, 발명자의 검토에 의하면, 전사용 패턴에 사용한 반투광막의 상기 위상차가 180도에 근접할 때에, 피가공체(202) 상에 형성되는 레지스트 패턴(203p)의 형상이 반드시 양호해진다고는 할 수 없고, 오히려 반투광막이 초래하는 위상 쉬프트 효과가, 레지스트막에 도착하는 광을 증가시키는 장점을 저감시키는 경우가 있기 때문이다.
(제7 형태)
본 실시 형태는 종래 이상으로 미세화된 패턴을 형성할 때에 특히 유리하다. 즉, 피치 폭 P가 레일리(Rayleigh)의 식에 의해 정의된다
최소 해상 치수 R(μm)=k×(λ(nm)/NA)×(1/1000)
의 2배 이하의 치수일 때에 특히 유리하다. 여기서 2배로 하는 것은 피치 폭이 라인 폭과 스페이스 폭의 합계인 것에 의한다.
즉, 상기 피치 폭 P가
P≤2R
을 만족시킬 때에 본 발명에 의한 효과가 커진다.
단, 상기에 있어서는,
k: 0.61(레일리의 해상 한계로부터)
λ: 노광에 사용하는 파장(nm)
NA: 노광에 사용하는 노광 장치의 광학계의 개구수
이다.
(제8 형태)
또한, 피치 폭 P(μm)가 6(μm) 이하일 때에 발명의 효과가 현저해진다. 예를 들어, 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL 또는 스페이스 폭 WS가 모두 3μm 미만일 때, 본 발명의 효과가 특히 현저해진다. 즉, 일반적으로 사용되는 노광 장치의 파장 영역이 365 내지 436nm(중앙값 400nm)이고, 또한 광학계의 NA가 0.08인 점을 고려하면, 피치 폭 P≤6μm의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에 현저한 효과가 얻어진다. 나아가, 피치 폭 P≤5μm의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에 더욱 현저한 효과가 얻어진다.
(제9 형태)
종래의 소위 바이너리 마스크를 사용하여 피가공체(202) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 방법에서는, 라인 앤드 스페이스의 피치 폭 P가 비교적 클 때에는 해상 상의 문제는 발생하지 않았다. 한편, 본 실시 형태에 따르면, 바이너리 마스크를 사용하여, 피가공체(202) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 종래 방법에 비해 레지스트막(203)에 도달하는 광 강도를 크게 하는 것이 가능하고, 또한 이 광 강도 분포의 제어를, 노광 조건과 반투광막의 투과율의 양쪽의 조건을 적절히 선택해서 행할 수 있기 때문에, 종래보다 더 높은 생산성을 갖는 포토마스크의 제조가 가능해진다.
즉, 투명 기판(101) 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 투명 기판(101)이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 레지스트막(203)에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
노광 시에 적용하는 노광 조건의 결정에 있어서는, 표준 조사 광량 ES보다도 작은 유효 조사 광량 EE를 적용함으로써, 포토마스크를 설계할 수 있다. 이 설계에 의해 포토마스크를 제조할 수 있는 것이다.
단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
k: 0.61
λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수
이다.
종래에 있어서도, 피치 폭 P가 해상 한계 R의 2배를 초과하는 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서는, 상술한 포토마스크의 투과 광량의 부족에 의한 해상 불량의 문제는 거의 문제가 되지 않았다. 본 발명자는 보다 미세화한 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서도, 에칭 마스크로 하기에 충분한 형상의 레지스트 패턴(203p)을 형성할 수 있는 포토마스크(100)를 검토하였다. 그리고, 이 해결 수단으로서, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)에 사용하는 반투광막의 투과율 및 포토마스크(100)를 사용하여 노광할 때의 노광 조건의 선택을 발견하였다. 본 형태에서는 더욱 이 수단을 발전시켜, 종래 이상으로 조사 광량을 감소시키면서 미세한 패턴의 전사를 행하는 방법도 제안한다.
여기서, 차광막이란, 광학 농도 OD가 3.0 이상인 막을 말한다. 종래의 소위 바이너리 마스크에 사용된 차광막과 마찬가지이다.
또한, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 포토마스크(라인 폭 ML1, 스페이스 폭 MS1)란, 피치 폭(라인 폭＋스페이스 폭)이 레일리의 식에 의한 해상 한계의 2배 이상인 전사용 패턴의 포토마스크를 의미하고, 이러한 라인 앤드 스페이스 패턴을 피가공체(202)에 형성하기 위한 것이다. 이 피치 폭 P1은 상술한 레일리의 식에서의 2R보다도 크다. 바람직하게는, 피치 폭 P1은 8μm 이상이며, 10μm 정도로 할 수 있다. 또한, 라인 폭 ML1, 스페이스 폭 MS1은 상술한 레일리의 식에서의 해상 한계 R보다도 큰(ML1>R, MS1>R) 것이 바람직하다.
예를 들어, 라인 폭 ML1 및 스페이스 폭 MS1이 모두 3μｍ 이상, 6μm 이하인 것이 바람직하다.
이러한 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하여 레지스트막(202) 상에 노광하여, 라인 폭 RL1이 ML1과, 스페이스 폭 RS1이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스 패턴의 레지스트 패턴(203p)을 얻을 수 있다. 이때의 조사 광량을 표준 조사량 ES로 할 때, 본 실시 형태에 따르면, 표준 조사량 ES보다도 작은 표준 조사량 EE에 의해, 원하는 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)을 얻을 수 있는 것이다.
또한, 상기에 있어서, 노광 장치에 사용하는 광학계의 조건이나, 레지스트 패턴(203p)을 형성하기 위한 레지스트 현상 조건 등은 일정하게 한다. 또한, 조사광의 파장 범위도 동일하게 할 수 있다.
즉, 포토마스크의 패턴을 형성하는 막을 반투광성으로 함으로써, 노광 장치에 의한 필요한 조사량을 바꿀 수 있는 것이다.
(제10 형태)
전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS, 투과율을 설정하기 위해, 상술한 공정에 의한 포토마스크 설계 공정을 실시한 후에는 포토리소그래피 공정을 실시함으로써, 상술한 포토마스크(100)를 제조할 수 있다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 포토마스크(100)의 제조 공정을 도시한 흐름도이다.
우선, 투명 기판(101) 상에 반투광막(102)과 레지스트막(103)이 순서대로 적층된 포토마스크용 블랭크(100b)를 준비한다. 그리고, 포토마스크용 블랭크(100b)에 대하여 레이저 묘화기 등에 의해 묘화를 행하고, 레지스트막(103)을 부분적으로 감광시킨다(도 5의 (a)). 그리고, 레지스트막(103)에 현상액을 공급하여 현상을 실시하여, 전사용 패턴(102p)의 라인부의 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(103p)을 형성한다(도 5의 (b)). 그리고, 형성한 레지스트 패턴(103p)을 마스크로 하여, 광학막(102)을 에칭하여 전사용 패턴(102p)을 형성한다(도 5의 (c)). 그리고, 레지스트 패턴(103p)을 제거하여, 본 실시 형태에 따른 포토마스크(100)의 제조를 완료한다(도 5의 (d)).
또한, 투명 기판(101)은, 예를 들어 석영(SiO2) 유리나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 알칼리 토류 금속), R2O(R2는 알칼리 금속) 등을 포함하는 저팽창 유리 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(101)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되는 등하여 평탄하고 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(101)은, 예를 들어 한 변이 500mm 내지 1300mm 정도인 방형으로 할 수 있다. 투명 기판(101)의 두께는 예를 들어 3mm 내지 13mm 정도로 할 수 있다.
또한, 반투광막(102)은 크롬(Cr)을 포함하는 재료, 예를 들어 질화크롬(CrN), 산화크롬(CrO), 산질화크롬(CrON), 불화크롬(CrF) 등의 크롬 화합물 등 또는 금속 실리사이드(MoSix, MoSiO, MoSiN, MoSiON, TaSix 등)에 의해 형성할 수 있다.
또한, 레지스트막(103)은 포지티브형 포토레지스트에 의해 형성할 수 있다. 이 때, 예를 들어 슬릿 코터(slit coater)나 스핀 코터(spin coater) 등의 방법을 사용할 수 있다.
(제11 형태)
제1 내지 10 중 어느 하나의 형태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크(100)를 사용하여, i선 내지 g선의 파장 영역을 갖는 조사광에 의해 유효 조사 광량 EE를 적용하여, 피가공체(202) 상에 형성된 레지스트막(203)에 전사용 패턴(102p)을 전사하는 패턴 전사 방법을 실시할 수 있다.
(제12 형태)
노광 장치가 상기 표준 조사 광량 ES의 조사를 행할 때, 노광 장치의 최대 조도 L을 가지고 조사 면적 S의 조사를 행할 때에 필요한 조사 시간이 표준 조사 시간 TS일 때,
노광 장치를 사용하여, 표준 조사량 ES보다도 작은 유효 조사량 EE를 적용함으로써, 표준 조사 시간 TS보다도 작은 유효 조사 시간 TE에 의해 상기 조사 면적 S를 조사하는 패턴 전사 방법을 실시할 수 있다.
(제13 형태)
제10 형태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크(100)를 사용하여, 피가공체(202) 상에 형성된 레지스트막(203)에 전사용 패턴(102p)을 전사하는 패턴 전사 방법에 있어서, 결정된 노광 조건에 기초하여, 노광 장치를 사용해서 포토마스크(100)에 광을 조사하는 조사 시간 및 조도를 결정하고, 결정된 조사 시간 및 조도를 적용하여 노광하는 것을 포함하는 패턴 전사 방법을 실시할 수 있다.
(제14 형태)
투명 기판(101) 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 투명 기판(101)이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 피가공체(202) 상에 형성된 레지스트막(203)에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
투명 기판(101) 상에, 반투광막으로 형성된 라인 폭 ML의 라인부와, 투명 기판(101)이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크(100)를 사용하여, 표준 조사 광량 ES보다 작은 유효 조사 광량 EE를 적용하여 노광하고, 레지스트막(203)에, 라인 폭이 ML과, 스페이스 폭이 MS와 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하는 패턴 전사 방법을 실시할 수 있다.
단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
k: 0.61
λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수
로 한다.
(제15 형태)
제12 형태에 따른 패턴 전사 방법에 있어서는, 피치 폭 P는 6μm 이하라고 할 수 있다. 즉, 일반적으로 사용되는 노광 장치의 파장 영역이 365 내지 436nm(중앙값 400nm)이고, 또한 광학계의 NA가 0.08인 점을 고려하면, 피치 폭 P≤6μm의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에 현저한 효과가 얻어진다. 나아가, 피치 폭 P≤5μm의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에 더욱 현저한 효과가 얻어진다.
(제16 형태)
제11 내지 제15 중 어느 하나의 형태에 기재된 패턴 전사 방법을 사용함으로써 표시 장치를 제조할 수 있다.
종래, 피가공체(202)에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성함에 있어서는, 차광부와 투광부를 갖는 라인 앤드 스페이스 패턴을 전사용 패턴으로서 구비하는 포토마스크를 사용했었다. 이때에는 라인부의 투과율이라는 변수는 없어, 실질적으로 투과율은 제로로 생각해서 설계했었다.
그러나, 본 실시 형태에 있어서는 이 부분의 투과율을 제로가 아닌 소정 범위에서의 변수로 함으로써, 설계할 수 있는 라인 앤드 스페이스 패턴의 자유도를 매우 크게 할 수 있었다. 또한, 패턴의 투과율을 변수로 함으로써, 포토마스크(100)의 투과광이 갖는 광 강도 분포 곡선을 결정짓는 또 하나의 요소인 바의, 노광 장치에 의한 노광 조건(조도, 조사 시간)을 자유롭게 선택할 수 있게 되었다. 즉, 피가공체(202) 상에 얻고자 하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 형상을 실현시키기 위해, 레지스트막(203)을 노광하는 광 강도 분포를 결정할 때, 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴(102p)의 라인부의 투과율과 노광 장치에 의한 노광 조건의 조합에 의해 최적 조건을 선택할 수 있게 되었다.
또한, 상술한 제1 내지 16의 형태에 기재한 다양한 방법은, 바람직하게는 표시 장치의 화소 전극을 제조하는 경우에 사용할 수 있다. 상기 화소 전극은 ITO나 IZO로 이루어지는 투명 도전막을 패터닝하여 이루어지는 것일 수 있다.
<실시예>
피가공체(여기서는 ITO 투명 도전막)를 습식 에칭하여, 라인 앤드 스페이스 패턴을 가공하고, 피치 폭 P=5μm(라인 폭 WL=2.5μm, 스페이스 폭 WS=2.5μm)의 라인 앤드 스페이스로 이루어지는 막 패턴을 형성하였다. 습식 에칭 조건에 의해, 여기에서는 사이드 에칭 폭 α를 0.5μm로 하였다. 또한, 이하의 시뮬레이션에 적용한 조건은 도 1 내지 도 3에서 설명한 조건과 동일하게 하였다. 또한, 이하의 기재에서 노광 장치에 의한 조사 광량에 대해서는 기준 조사량을 100mJ/cm2로 하여 규격화하였다.
(비교예)
우선, 비교예로서, 차광막(광학 농도 3.0 이상)을 패터닝해서 형성한 라인 앤드 스페이스 패턴을 전사용 패턴(도 6 참조)으로서 갖는 포토마스크에 의한 노광 시뮬레이션 결과를 나타낸다(도 7 참조).
도 7의 (a)는, 차광막에 의한 라인 앤드 스페이스 패턴에서 피치 폭 P1=8μm(ML1=4.5μm, MS1=3.5μm)로 한 전사용 패턴을 사용하여, 피가공체 상에 목표 선폭(WL1=WS1=4μm)을 형성하고자 하는 경우의 레지스트 패턴의 단면 형상이다. 이때 적용한 조사 광량을 ES=100mJ/cm2로 하였다. 또한, 사이드 에칭 폭 α는 패턴의 피치 폭 P에 상관없이 일정하므로, α=0.5μm이다.
또한, 여기에서 사용하는 노광광은 i선 내지 g선이며, 파장의 중앙값은 400nm이다. 또한, 사용하는 노광 장치의 NA(개구수)는 0.08이기 때문에, 레일리의 식으로부터 해상 한계 R의 값은
R=k×(λ/NA)×(1/1000)=3.05
k: 0.61(레일리의 해상 한계로부터)이다.
이에 반해, 상기 P1은 8μm이기 때문에, 해상 한계 R의 값의 2배보다 크다.
또한, 피가공체 상에 선폭 정밀도가 높은 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하기 위해,
레지스트 패턴의 라인 폭 RL=포토마스크의 라인 폭 ML,
레지스트 패턴의 스페이스 폭 RM=포토마스크의 스페이스 폭 MS
로 하였다.
도 7의 (a)에 의하면, 에칭 마스크로서 충분히 사용 가능한 레지스트 패턴이 도시되어 있다. 이어서, 피치 폭 P를 1μm씩 작게 해 갈(라인 앤드 스페이스 패턴을 미세화해 갈) 때의 레지스트 패턴 형상의 변화를 도 7의 (b) 내지 (d)에 나타낸다. 노광 조건은 일정하다. 패턴이 미세화함에 따라, 레지스트 패턴 형상은 평탄화하고, 진폭이 작아짐과 함께, 스페이스부에서의 제거가 불충분해진다.
도 7의 (d)에서, 라인 폭 ML=3.0(=2.5+0.5)μm, 스페이스 폭 MS=2.0(=2.5-0.5)μm가 되었을 때, 레지스트 패턴은 완전히 제거 불량이 되어, 라인 앤드 스페이스 패턴의 에칭 마스크로서 사용에 견딜 수 없는 상태로 되어 있다.
(실시예)
여기서, 레지스트막에 도달하는 광량 부족을 보충하기 위해, 노광 조건과 전사용 패턴의 광투과율을 제어해서 마스크 설계를 행한 경우에 대해서 이하에 설명한다.
여기서, 도 8에는, 노광 장치의 조도 또는 조사 시간을 변경함으로써, 조사 광량을 증가한 경우의 레지스트 패턴의 단면 형상을 나타낸다. 즉, 도 7의 (d)의 상태로부터, 조사량을 증가시켜, 라인 폭 RL=스페이스 폭 RS=2.5μm의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 조사 광량을 시뮬레이션한 바, 125mJ/cm2의 조건, 즉 조사 광량을 1.25배로 하면 되는 것을 알 수 있다.
그러나, 이것을 기존의 노광 장치에서 (조도를 증가하지 않고) 실현하기 위해서는, 조사 택트 타임을 1.25배로 해야만 되어 생산 효율이 대폭 저하되어 버린다.
이어서, 도 9에, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴에 반투광막을 사용한 경우에 얻어지는 레지스트 패턴 형상을 나타낸다. 여기에서 나타내는 반투광 타입의 전사용 패턴은, 투명 기판 상에 형성한 반투광막을 패터닝하여 이루어지는 것과 동일하게 하고, 소재로서는, 예를 들어 금속 실리사이드 또는 그의 화합물로 이루어지는 반투광막을 사용하는 것으로 한다.
도 9의 (a) 내지 (f)는, 전사용 패턴의 라인부에 사용한 반투광막의 투과율을 3％ 내지 20％로 변화시켰을 때의 레지스트 패턴 형상의 변화를 나타낸다. 또한, 여기서는 반투광막이 갖는 노광광의 위상 쉬프트량을 모두 40도로 하였다.
도 9의 (a)에 의하면, 반투광막의 투과율을 3％로 했을 때, 기준 조사량 ES에 대하여 2.5％ 증가시킨 조사량에 있어서, 레지스트 패턴의 라인부가 분리되어, 에칭 마스크로서 사용 가능하게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 반투광막의 광투과율과 노광 장치에 의한 조사 조건을 조합함으로써, 기준 조사량 ES보다도 작은 조사량(유효 조사량 EE)에 의해 양호한 형상의 레지스트 패턴을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.
<본 발명의 다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 그의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 본 발명은, 투명 기판 상에 형성한 반투광막을 패터닝함으로써 형성한 투광부와 반투광부로 이루어지는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법이며, 피전사체 상의 레지스트막에, 레지스트 잔막이 있는 부분과 레지스트 잔막이 없는 부분을 형성하는 포토마스크의 제조 방법에 대하여 적절히 적용 가능하다. 구체적으로는, 피가공체 상에, 피치 폭 P가 6μm 이하인 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우에 유리하게 적용할 수 있다. 이러한 경우, 투광부에 대응하여 피전사체 상에 레지스트 잔막이 없는 부분이 형성되고, 반투광부에 대응하여 레지스트 잔막이 있는 부분이 형성된다.
또한, 예를 들어, 본 발명은, 피전사체 상의 레지스트막이 포지티브형 레지스트에 의해 형성되는 경우로 한정되지 않고, 네가티브(negative)형 레지스트에 의해 형성되는 경우에도 적절히 적용 가능하다. 단, 레지스트막은 포지티브형 레지스트에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 예를 들어 i선 내지 g선의 파장 영역을 갖는 노광 장치에 의해 노광을 행할 때에 특히 적절하게 적용 가능하다. 또한, 노광 장치로서는, 예를 들어 프로젝션 노광기를 적절히 사용할 수 있다. 단, 본 발명의 포토마스크는 이들 형태로 한정되지 않고, 다른 파장 영역을 갖는 노광 장치에 의해 노광을 행할 때에도 적절하게 적용 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 예를 들어 VA 방식, IPS 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 화소 전극용의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 때에 적절하게 적용 가능하다. 단, 다른 방식의 액정 표시 장치나, 표시 장치 이외의 장치를 포토리소그래피 기술을 사용해서 제조할 때에도 적절하게 적용 가능하다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 얻고자 하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 구체적인 라인 폭 WL과 스페이스 폭 WS의 값에 제한은 없지만, 예를 들어 0.8WL≤WS≤1.2WL로 하는 것이 바람직하다. 묘화시의 선폭 제어나, 사이드 에칭폭 α, 마스크 바이어스(mask bias) β의 설정 자유도의 관점에서, 라인 폭과 스페이스 폭의 치수가 극단적으로 괴리되지 않는 편이 바람직하다.
이상으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명에 따르면, LCD용 노광 장치를 사용하고, i선 내지 g선의 노광광을 사용하면서 노광 조사량을 감소시켜서, 생산 효율을 저하시키지 않고 종래에 해상할 수 없었던 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 피가공체 상에 형성할 수 있다.
100: 포토마스크
102p: 전사용 패턴
202: 피가공체
202p: 막 패턴
203: 레지스트막
203p: 레지스트 패턴

Claims (17)

  1. 투명 기판 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 갖고, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴은, 상기 투명 기판 상에 형성된 반투광막으로 이루어지는 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스부를 갖는 포토마스크의 제조 방법이며,
    노광 장치와 상기 포토마스크를 사용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에 상기 전사용 패턴이 전사됨으로써, 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴이 형성되고,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 것과 같은 라인 앤드 스페이스의 막 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조 방법으로서,
    상기 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초한 사이드 에칭 폭 α를 결정하여,
    상기 사이드 에칭 폭 α와, 상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정하고,
    추가로, 상기 결정한 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 갖는 상기 포토마스크를 사용한 상기 노광과, 상기 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 라인 앤드 스페이스의 상기 막 패턴이 형성되도록, 상기 노광 시에 적용하는 노광 조건과 상기 반투광막의 광투과율을 결정하는
    것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노광 시에 적용하는 노광 조건의 결정에 기초하여, 상기 반투광막의 광투과율을 결정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반투광막의 광투과율의 결정에 기초하여, 상기 노광 시에 적용하는 노광 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 사이드 에칭 폭 α와, 상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS에 기초하여, 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 결정하고,
    상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS에 기초하여, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 결정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS가 각각 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS와 동등한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 반투광막의 광투과율은 i선에 대하여 1 내지 30％인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반투광막의 위상 쉬프트량은 i선에 대하여 90도 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 피치 폭 P(μm)는 P≤2R을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
    (단, R= k×(λ/NA)×1/1000
    k: 0.61
    λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
    NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 광학계의 개구수)
  9. 제1항에 있어서, 상기 피치 폭 P는 6(μm) 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 투명 기판 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 상기 레지스트막에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
    상기 노광 시에 적용하는 노광 조건의 결정에 있어서는, 표준 조사 광량 ES보다도 작은 유효 조사 광량 EE를 적용하는 포토마스크를 제조하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
    (단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
    k: 0.61
    λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
    NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수)
  11. 제9항에 있어서, 상기 투명 기판 상에 형성된 상기 반투광막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하고, 상기 결정된 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  12. 제11항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 사용하여, i선 내지 g선의 파장 영역을 갖는 조사광에 의해 상기 유효 조사 광량 EE를 적용하여, 상기 피가공체 상에 형성된 상기 레지스트막에 상기 전사용 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  13. 제12항에 있어서, 노광 장치가 상기 표준 조사 광량 ES의 조사를 행할 때, 상기 노광 장치의 최대 조도 L을 가지고 조사 면적 S의 조사를 행할 때에 필요한 조사 시간이 표준 조사 시간 TS일 때,
    상기 노광 장치를 사용하여, 상기 표준 조사량 ES보다도 작은 유효 조사량 EE를 적용함으로써, 표준 조사 시간 TS보다도 작은 유효 조사 시간 TE에 의해 상기 조사 면적 S를 조사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  14. 제10항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 사용하여, 상기 피가공체 상에 형성된 상기 레지스트막에 상기 전사용 패턴을 전사하는 패턴 전사 방법으로서,
    상기 결정된 노광 조건에 기초하여, 상기 노광 장치를 사용해서 상기 포토마스크에 광을 조사하는 조사 시간 및 조도를 결정하고,
    상기 결정된 조사 시간 및 조도를 적용하여 노광하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  15. 투명 기판 상에 차광막으로 형성된 라인 폭 ML1의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS1의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P1>2R의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여 노광하고, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에, 라인 폭이 ML1과, 스페이스 폭이 MS1과 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성할 때의 노광 장치에 의한 광의 조사 광량을 표준 조사 광량 ES로 했을 때,
    상기 투명 기판 상에, 반투광막으로 형성된 라인 폭 ML의 라인부와, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 스페이스 폭 MS의 스페이스부를 갖고, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 구비하는 포토마스크를 사용하여, 상기 표준 조사 광량 ES보다 작은 유효 조사 광량 EE를 적용하여 노광하고, 상기 레지스트막에, 라인 폭이 ML과, 스페이스 폭이 MS와 동등한 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
    (단, R(μm)=k×(λ/NA)×1/1000
    k: 0.61
    λ: 상기 노광에 사용하는 파장의 중앙값(nm)
    NA: 상기 노광에 사용하는 노광 장치의 개구수)
  16. 제15항에 있어서, 상기 피치 폭 P는 6μm 이하인 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 전사 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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