KR20130035957A - 다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법 - Google Patents

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

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Abstract

위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제한다.
투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크에 있어서, 광학막은, 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 위상을 대략 18O도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 대표 파장의 광에 대하여 3% ～ 50%의 투과율을 갖고, 투광부와 반투광부에 있어서는, 투명 기판 표면의 일부가 노출되고, 차광부는 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성된 광학막을 갖는다.

Description

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD OF MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD, AND MANUFACTURING METHOD OF THIN FILM TRANSISTOR}
본 발명은, 전자 디바이스용 회로 패턴 등을 피전사체에 전사하기 위한 전사용 포토마스크에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치나 유기 EL(일렉트로루미네센스; electroluminescence) 등의 표시 디바이스를 효율적으로 제조하기 위한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 차광막을 투과하는 광의 위상과, 반투명막을 투과하는 광의 위상을 150도 ～ 210도의 범위 내에서 서로 다르게 하도록 구성된 계조 마스크가 개시되어 있다.
특허 문헌 1에 기재된 계조 포토마스크에서는, 차광막을 투과하는 노광광의 위상과, 반투명막을 투과하는 노광광의 위상을 상기 범위 내에서 서로 다르게 함으로써, 차광부와 반투광부의 경계 영역에 있어서의 노광광(회절광)을 상쇄하는 효과(위상의 반전 효과. 이하, 위상 시프트 효과라고도 함)를 발생시키고, 차광부와 반투광부의 경계 부분에 있어서, 투과광 강도를 급격하게 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 이러한 계조 포토마스크를 사용해서 레지스트막을 노광하면, 차광부와 반투광부의 경계 부분에 대응하는 영역에서 광 해상성을 향상시켜, 피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 단부를 깍아지른듯한 형상으로 할 수 있다.
피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 단부를 깍아지른듯한 형상으로 함으로써, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 사용해서 피가공체에 회로 패턴 등을 형성할 때에, 그 패턴의 선폭이나 형상의 제어를 용이하게 행할 수 있게 된다. 특히, 피가공체 위에 형성한 레지스트 패턴을 애싱(ashing) 등을 하여 감막함으로써, 피가공체에 대하여 2단계의 에칭을 행할 때, 특히 유리한 효과가 얻어진다. 즉, 레지스트 패턴의 단부를 피가공체의 표면에 대하여 수직에 가까운(구배(句配)가 큰) 형상으로 하면, 이 레지스트 패턴을 사용해서 첫번째의 에칭을 행한 후, 이 레지스트 패턴을 감막함으로써 새로운 레지스트 패턴을 형성할 때에, 감막량의 차이에 의한 레지스트 패턴의 선폭 변동을 억제할 수 있다. 그 결과, 새로운 레지스트 패턴을 사용해서 두번째의 에칭을 행할 때에, 피가공체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 반해, 레지스트 패턴의 단부가 피가공체의 표면에 대하여 수평에 가까운(구배가 작은) 형상으로 된 경우에는, 감막량의 근소한 차이에 의해 레지스트 패턴의 선폭이 크게 변화하여, 피가공체의 가공 정밀도가 저하된다. 바꾸어 말하면, 원하는 선폭을 얻기 위한 레지스트 패턴의 감막량의 마진(margin)이 매우 좁아져서 조정이 곤란한, 바람직하지 못한 조건으로 된다.
일본 특허 출원 공개 제2008-65138호 공보
상기를 고려하면, 다계조 포토마스크에 위상 시프트 효과를 사용하는 것에는 일정한 이점이 있다.
그러나, 위상 시프트 효과를 갖는 다계조 포토마스크에는, 이하의 과제가 있다. 즉, 다계조 포토마스크가 전술한 위상 시프트 효과를 얻기 위해서는, 차광부에 사용하는 광학막에 어느 정도의 투과율을 부여할 필요가 있다. 이것은, 차광부가 노광광을 완전하게 차광해 버리면, 차광부와, 이에 인접하는 투광부나 반투광부의 경계 부분에 있어서, 위상 반전에 의한 투과광의 상쇄 효과가 얻어지지 못하게 되어버리기 때문이다. 이 때문에, 차광부는, 레지스트를 감광시키지 않는 범위 내에서, 소정의 투과율(예를 들면 특허 문헌 1의 기재에 따르면, 0.1% ～ 10%의 투과율)을 가질 필요가 있다. 차광부에 소정의 투과율을 부여함으로써, 차광부와, 이에 인접하는 투광부나 반투광부의 경계 부분에 있어서, 위상 반전에 의한 노광광의 상쇄 효과를 얻을 수 있어, 상기 경계 부근에 있어서 노광광의 강도를 급격하게 변화시킬 수 있게 된다. 그러나, 차광부에 투과율을 갖게 한 경우에는, 차광부 내에 있어서의 상기 경계 부근 이외의 영역(즉, 인접하는 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역)에 있어서, 차광성이 불충분해져 버리는 경우가 있는 것이, 발명자의 예의 연구에 의해 발견되었다. 즉, 차광부 내에 있어서의 상기 경계로부터 떨어진 영역에 있어서는, 인접하는 투광부나 반투광부를 투과한 광이 닿지 않기 때문에, 위상 반전에 의한 투과광의 상쇄 효과는 얻을 수 없고, 나아가서는 차광부를 투과한 투과광이 오히려 피가공체의 레지스트막을 감광시켜 버리는 경우가 있다.
따라서 본 발명은, 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제시키는 것이 가능한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면,
투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝(patterning)함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크에 있어서,
상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ～ 50%의 투과율을 갖고,
상기 투광부와 상기 반투광부에 있어서는, 상기 투명 기판 표면의 일부가 노출되고,
상기 차광부는, 상기 광학막에, 상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성되어 이루어지는 다계조 포토마스크가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면,
상기 미세 투과 패턴은, 상기 차광부에 있어서의 노광광의 투과 강도 분포를 평탄화하는 것인 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면,
상기 전사용 패턴은, 박막 트랜지스터 제조용 패턴이며, 상기 반투광부는 채널(channel)을 형성하는 것인 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크가 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면,
투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 위에 상기 광학막이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 포토마스크 블랭크에 대하여 포토리소그래피(photolithography) 공정을 실시함으로써, 상기 광학막을 패터닝해서 상기 전사용 패턴을 형성하는 패터닝 공정을 갖고,
상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ～ 50%의 투과율을 갖고,
상기 패터닝 공정에 있어서는,
상기 투명 기판 표면의 일부를 노출시킴으로써 상기 투광부와 상기 반투광부를 형성하고,
상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴을 상기 광학막에 형성함으로써, 상기 차광부를 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 양태에 따르면,
제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제4 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조되는 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을, LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는 패턴 전사 방법이 제공된다.
본 발명의 제6 양태에 따르면,
제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제4 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조되는 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을 LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는 박막 트랜지스터의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제시키는 것이 가능한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 플로우차트.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 상면 구성도.
도 3은 종래의 다계조 포토마스크의 상면 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예 및 참고예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 참고예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 사용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 사용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 도시하는 도면으로, 도 6의 계속을 도시하는 도면.
액정 표시 장치에 대표되는 표시 디바이스에는, 종래 이상으로 미세한 구조를 갖는 것이 증가하는 경향이 있다. 이것은, 박막 트랜지스터(TFT) 기판, 컬러 필터(color filter)(포토 스페이서(photo spacer), 색판) 등에 공통되는 경향이지만, 이들 표시 디바이스에 있어서, 동작의 속도, 밝기, 그리고 소비 전력이 작은 것 등이, 점점 중시되는 성능으로서 주목받고 있는 것과 깊은 관계가 있다.
반투광부는 투광부보다 선폭이 작음으로써, 반투광부가 된다.
예를 들면, 액정의 동작을 담당하는 박막 트랜지스터(TFT)에 있어서는, 종래 이상으로 패턴을 미세화하고, 이에 의해 동작 속도를 높이거나, 소비 전력을 억제하거나 하는 것이 가능하다. 특히, TFT의 채널 부분의 폭(Channel Length)의 치수를 미세화함으로써, 상기 성능의 향상을 기대할 수 있다. 그런데, 포토마스크에 형성하는 전사용 패턴의 선폭이나 피치(pitch)가 미세화하는 데 연동해서, 전사에 사용하는 노광 조건을 대폭 변경하는 것은, 현실적으로 많은 투자와 개발이 필요하다. 예를 들면, 현재, 노광광으로서는 i선, h선, g선의 파장 영역 포함하는 광원(수은 램프 등)이 사용되는 경우가 많지만, 미세 패턴의 해상성을 높이기 위해서, 보다 단파장의 광원을 사용하는 경우에는, 사용하는 레지스트의 소재의 선택을 포함하는, 패터닝 조건의 구축을 행할 필요가 생긴다. 혹은, 단일 파장에 의해 해상성을 높이려고 하는 경우에는, 조도의 저하에 의해, 노광 시간의 증대, 생산 효율의 저하를 초래한다.
그러나, 상기의 수단 대신에, 혹은 상기 수단과 함께 사용하여, 포토마스크의 구성 상의 고안에 의해, 종래 이상으로 미세한 패턴을 피가공체 위에 안정되게 형성할 수 있으면, 매우 유리하다. 본 발명은 이러한 과제를 해결한다.
<본 발명의 일 실시 형태＞
이하에, 본 발명의 일 실시 형태를 도 1 및 도 2을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이며, 도 2는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 상면 구성도이다.
(1) 다계조 포토마스크의 구성
도 1의 (d)나 도 2에 도시한 바와 같이, 다계조 포토마스크(100)는, 투명 기판(10)과, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)(본 실시 형태에서는 소정의 투과율을 갖는 차광성이 강한 막)을 패터닝함으로써 형성된 차광부(101), 반투광부(103), 및 투광부(102)를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 구비하고 있다.
투명 기판(10)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 알칼리토류 금속), R2O(R2는 알칼리 금속) 등을 포함하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(10)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되어 평탄하면서 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(10)은, 예를 들면 한변이 300㎜ ～ 1800㎜ 정도인 사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(10)의 두께는 예를 들면 5㎜ ～ 20㎜ 정도로 할 수 있다.
전사용 패턴은, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 또한, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴이란, 제1 잔막값을 갖는 레지스트 잔막의 부분과, 제1 잔막값보다 작은 제2 잔막값을 갖는 레지스트 잔막의 부분을 갖는 레지스트 패턴을 말한다. 여기서, 잔막값이란, 노광, 현상 후에 형성되는 레지스트 패턴의 높이(두께)를 말한다. 피가공체 위에 형성된 레지스트막이 포지티브 레지스트(positive resist)로 이루어지는 경우에는, 후술하는 차광부(101)에 의해, 피가공체 위에 제1 잔막값을 갖는 레지스트 잔막을 형성하고, 후술하는 반투광부(103)에 의해, 제2 잔막값을 갖는 레지스트 잔막을 형성하고(제1 잔막값＞제2 잔막값), 후술하는 투광부(102)에 의해, 레지스트 잔막이 없는 부분을 형성한다. 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴의 사용 방법에 대해서는, 후술하는 박막 트랜지스터의 제조 방법과 함께 설명한다.
전사용 패턴은, 광학막(30)을 일회의 포토리소그래피 공정에 의해 가공해서 형성된 것이 바람직하다. 또한, 전사용 패턴은, 도 2에 도시한 바와 같이, 차광부(101), 투광부(102) 및 반투광부(103)를 구비한다. 반투광부는, 1.5㎛ ～ 3.0㎛(바람직하게는 1.8㎛ ～ 2.5㎛)의 선폭(Critical Dimension)으로 투명 기판(10)을 노출시킨 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 피가공체(박막) 위에는, 이에 대응하여, 상기 반투광부(103)의 선폭보다 큰 선폭(예를 들면, 2㎛ ～ 4㎛)의 패턴(제외 패턴)을 형성할 수 있다. 이 경우에 생기는 바이어스(bias)값(예를 들면 다계조 포토마스크(100) 위의 반투광부(103)의 선폭과, 피가공체 위에 형성되는 채널의 선폭의 차)은, 예를 들면 0.2㎛ ～ 1.5㎛(편측 0.1 ～ 0.75㎛)로 할 수 있다.
다계조 포토마스크(100)의 노광광으로서는, i선(365㎚), h선(405㎚) 또는 g선(436㎚)을 포함하는 광을 사용할 수 있다. 노광광으로서는, i선, h선, g선을 각각 단독으로 사용해도 되고, 또는 이들을 조합해서 사용해도 된다. i선, h선, g선을 포함하는 브로드밴드광을 사용하여, 충분한 조사 에너지를 얻는 것이, 생산 효율 상 바람직하다. 또한, 상기 파장의 노광광을 사용할 때는, 노광 장치의 광학계로서는, 예를 들면 NA(개구수)가 0.07 ～ 0.1, 코히어런스(coherence)(σ)가 0.4 ～ 1.0인 것과 같은 광학계를 사용하는 것이 바람직하고, 노광 시의 조도는 30 ～ 100mJ/㎠로 할 수 있다.
광학막(30)은 전술한 노광광에 대하여 완전한 차광성을 갖는 막은 아니고, 소정의 광 투과성을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 즉, 광학막(30)은 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 대표 파장의 광에 대하여, 예를 들면 3% ～ 50%, 바람직하게는 3% ～ 30%, 보다 바람직하게는 4% ～ 15%의 투과율을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 예를 들면, 노광광의 대표 파장을 i선(365㎚)으로 했을 때에, 광학막(30)은 i선에 대하여 4% ～ 15%의 투과율을 갖는 막으로서 구성되어 있다.
또한, 광학막(30)은, 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 위상을, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 즉, 광학막(30)은, 광학막(30)을 투과하는 노광광(후술하는 차광부(101)를 투과하는 노광광)과, 광학막(30)을 투과하지 않는 노광광(후술하는 투광부(102), 반투광부(103), 차광부(101) 내에 형성된 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광)의 위상차를, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 또한, 여기서 「대략 180도」란, 180±30도이다. 예를 들면, 노광광의 대표 파장을 i선(365㎚)으로 했을 때에, i선에 대한 위상 시프트양이 180±30도로 할 수 있다.
광학막(30)이, 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 가짐으로써, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 회절광을 상쇄하고, 투과광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 또한, 후술하는 미세 투과 패턴(30a)이 형성된 영역에 있어서, 마찬가지의 노광광의 상쇄 효과를 발생시키고, 노광광의 투과를 억제하고, 투과 강도 분포를 평탄화시키는 효과를 발생시킬 수 있다. 이들 효과에 대해서는 후술한다.
광학막(30)은, 예를 들면 크롬(Cr) 또는 Cr 화합물로 이루어지는 막으로서 구성할 수 있다. 바람직하게는, CrO, CrC, CrN, CrON 등을 사용할 수 있다. 또한, 광학막(30)의 표면에 더욱 Cr 화합물(Cr0, CrC, CrN, CrON 등)을 적층하면(도시 생략), 광학막(30)의 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 이들과 같은 Cr을 포함하는 재료로 형성한 경우, 광학막(30)은, 예를 들면 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HCl04)을 포함하는 수용액으로 이루어지는 크롬용 에칭액을 사용해서 에칭할 수 있다. 또는, 금속 실리사이드(silicide)를 사용할 수 있다. 예를 들면, MoSi 화합물(MoSiN, MoSiON, MoSiOCN 등)을 사용해도 된다. 이 경우는 불산(hydrofluoric acid) 등, 불소계의 에천트(fluorine-based etchant)를 사용할 수 있다. 또한, 광학막(30)은, 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 구비하는 것이면, 단층이나 적층이어도 되지만, 어떠한 경우에도 한번의 포토리소그래피 공정으로 가공할 수 있는 막으로서 구성되어 있는 것이 바람직하다. 광학막(30)이 복수의 층이 적층됨으로써 형성되어 있는 경우에는, 각각의 층이, 동일한 에천트(에칭액 또는 에칭 가스)에 의해 에칭 가능한 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
차광부(101)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 잔막값이 가장 크게 형성되는 부분, 즉 후술하는 반투광부(103)에 의한 잔막값(제2 잔막값)보다도 큰 잔막값(제1 잔막값)을 형성하는 부분을 말한다.
차광부(101)는 전술한 광학막(30)이 소정의 형상의 광학막 패턴(30p)으로 형성되어 이루어진다. 즉, 투명 기판(10) 위에 광학막 패턴(30p)이 형성되어 이루어진다. 따라서, 차광부(101)는 광학막(30)이 갖는 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 구비하게 된다. 즉, 차광부(101)는 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 대표 파장의 광에 대하여, 예를 들면 3% ～ 50%, 바람직하게는 3% ～ 30%, 보다 바람직하게는 4% ～ 15%의 투과율을 가짐과 함께, 차광부(101)를 투과하는 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 위상을, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는다. 이와 같이, 차광부(101)는 반드시 완전한 차광성을 갖는 부분이라고 하는 의미는 아니다. 단, 차광부(101)가 갖는 투과율은, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 실질적으로 감광시키지 않는 투과율로 하는 것이 바람직하다.
차광부(101)가 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 가짐으로써, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 노광광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 피가공체 위에 형성된 레지스트막을 노광했을 때에, 레지스트 패턴의 단부의 상승 형상을, 보다 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있게 된다.
또한, 차광부(101)에는, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 소정 거리 떨어진 영역(여기서는 차광부(101)의 선폭의 거의1/2의 위치)에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은, 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭을 갖고 있다. 또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 차광부(101)를 구성하는 광학막 패턴(30p)이 부분적으로 에칭되어 제거됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광은, 광학막 패턴(30p)(광학막(30)) 자체를 투과하지 않기 때문에, 위상 시프트는 생기지 않는다. 이에 반해, 차광부(101) 내에 있어서의 미세 투과 패턴(30a) 이외의 부분을 투과하는 노광광은, 광학막 패턴(30p)(광학막(30)) 자체를 투과하기 때문에, 위상이 대략 180도 시프트하게 된다. 이 위상차에 의해, 차광부(101) 내로서, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 소정 거리 떨어진 영역(즉 미세 투과 패턴(30a)이 설치된 영역)에 있어서, 차광부(101) 내에 있어서의 노광광의 투과 강도에 변화가 생기고, 노광광의 투과 강도 분포가 평탄화되게 된다. 즉, 차광부(101) 내에 있어서는, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광과, 미세 투과 패턴(30a) 이외의 부분을 투과하는 노광광이 서로 서로 상쇄하게 되어, 노광광의 투과 강도가, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 감광시키지 않는 레벨로까지 저하하게 된다.
또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 피가공체 위에 해상하지 않은 선폭(크기)이면, 라인(line) 형상(직선, 곡선)의 스페이스 패턴(이하, 라인 형상 패턴)이어도 되고, 또는 도트(dot) 형상의 홀 패턴(hole pattern)이어도 되고, 그 형상이나 개수에 제약은 없다. 도 2의 (a)에는, 차광부(101) 내에, 그 폭의 대략 1/2의 위치에 라인 형상의 미세 투과 패턴(30a)이 1개 설치된 구성예를, 도 2의 (b)에는, 차광부(101) 내에 라인 형상의 미세 투과 패턴(30a)이, 차광부(101)의 폭의 대략 1/3의 간격으로 2개 설치된 구성예를 각각 나타내고 있다. 또한, 일반 LCD 노광 장치에 있어서는, 해상 한계의 선폭이 3㎛ 정도이기 때문에, 미세 투과 패턴(30a)의 선폭은, 예를 들면 0.2㎛ ～ 1.0㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.3㎛ ～ 0.7㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 미세 투과 패턴은, 차광부(101)와 반투광부(103)의 경계로부터 예를 들면 2 ～ 8㎛의 위치에 설치하는 것이 바람직하고, 차광부(101)의 폭이 보다 큰 경우에는, 도 2의 (b)와 같이, 복수 설치할 수 있다. 도 2의 (a)의 예에서는, 광학막 패턴(30p)의 폭을 3㎛ ～ 8㎛로 할 때에, 미세 투과 패턴(30a)을 1개 설치하고 있다.
반투광부(103)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 차광부(101)에 의한 잔막값(제1 잔막값)보다도 작은 잔막값(제2 잔막값)을 형성하는 부분을 말한다.
반투광부(103)는, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되고, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출되어 있다. 이와 같이 구성하면, 투광부(102)를 투과한 노광광과 반투광부(103)를 투과한 노광광 사이에서 위상차가 없기 때문에, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 노광할 때, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 대응하는 위치에서 암부가 형성되지 않는다. 이 점에서, 반투광부(103)에 반투광성의 막을 설치하는 다계조 포토마스크에 대하여 유리하다.
또한, 반투광부(103)는, 그 폭의 설정에 의해, 광의 간섭의 영향을 받아, 반투광부(103)를 투과하는 노광광의 강도(광량)를, 투광부(102)에 비해서 소정량 감소시킬 수 있어, 반투광성(반차광성)의 영역으로서 기능하게 된다. 반투광부(103)의 투과율(전사 시의 실효적인 투과율)은, 예를 들면 10% ～ 80%(투광부(102)의 투과율을 100%로 했을 때. 이하 마찬가지임), 보다 바람직하게는 20 ～ 60%로 구성되어 있다. 또한, 반투광부(103)를 복수 설치하는 경우에는, 그 폭은 서로 달라도 되고, 그 폭의 상이에 의해, 투과율이 서로 다른 복수의 반투광성의 영역(제1, 제2)을 포함하고 있어도 된다. 그 경우에는, 각각의 반투광성의 영역이, 투과율에 따라서 서로 다른 레지스트 잔막값을 형성하는 부분으로 된다.
투광부(102)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 레지스트 잔막을 발생시키지 않는 부분을 말한다. 투광부(102)는, 후술하는 바와 같이 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되고, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 구성되어 있다.
(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법
다음으로, 전술한 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법에 대해서, 도 1을 사용해서 설명한다.
(마스크 블랭크의 준비)
우선, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 위에 광학막(30)이 형성되고, 광학막(30) 위에 레지스트막(40)이 형성된 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다. 투명 기판(10)이나 광학막(30)의 구성은 전술한 바와 같다. 레지스트막(40)은, 포지티브형(positive) 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형(negative) 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 레지스트막(40)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 레지스트막(40)은, 예를 들면 슬릿 코터(slit coater)나 스핀 코터(spin coater) 등을 사용해서 형성할 수 있다.
(레지스트 패턴의 형성)
계속해서, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 전자선 혹은 레이저 묘화 장치를 사용해서 레지스트막(40)에 묘화 노광을 행하고, 레지스트막(40)을 감광시켜, 레지스트막(40)에 현상액을 공급해서 현상을 실시하고, 차광부(101)의 형성 예정 영역을 덮는(즉, 투광부(102) 및 반투광부(103)의 형성 예정 영역이 개구한) 레지스트 패턴(40p)을 형성한다. 또한, 레지스트 패턴(40p)을 형성할 때는, 미세 투과 패턴(30a)의 형성 예정 영역도 함께 개구시키도록 한다.
(광학막의 에칭)
계속해서, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(40p)을 마스크로 하여 광학막(30)을 에칭하고, 광학막 패턴(30p)을 형성한다. 광학막(30)의 에칭은, 예를 들면 웨트 에칭(wet etching)에 의해 행한다. 에천트로서는, 전술한 크롬용 에칭액을 사용할 수 있다. 그 결과, 투광부(102), 반투광부(103), 미세 투과 패턴(30a)의 형성 예정 영역을 덮고 있었던 광학막(30)이 에칭에 의해 각각 제거되고, 기초의 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출되게 된다.
(레지스트 패턴의 박리)
광학막(30)의 에칭이 완료되면, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, 광학막 패턴(30p) 위에 형성되어 있는 레지스트 패턴(40p)을 박리한다. 이상의 공정을 실시함으로써, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)가 제조된다.
(3) 박막 트랜지스터의 제조 방법
다음으로, 전술한 다계조 포토마스크(100)를 개재하여, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을 LCD용 노광기에 의해 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 피가공체 위에 형성하고, 글래스 기판(71) 위에 TFT부(78)와 배선부(79)를 형성하는 박막 트랜지스터 기판(이후, TFT 기판이라 함)의 제조 공정의 일 공정에 대해서, 도 6, 도 7을 사용해서 설명한다.
우선, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 글래스 기판(71) 위에, 패터닝된 게이트(gate) 전극(72)이 형성되고, 그 후에, 게이트 절연막(73), 제1 반도체막(a-Si막)(74), 제2 반도체막(n+a-Si막)(75), 소스(source)/드레인(drain)용 금속막(76), 및 포지티브형 포토레지스트막(77)이 순차적으로 적층된 피가공체를 준비한다.
다음으로, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 차광부(101), 투광부(102) 및 반투광부(103)를 갖는 전술한 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 포지티브형 포토레지스트막(77)을 노광하고, 그 후 현상한다. TFT의 소스/드레인 형성 예정 영역에는, 다계조 포토마스크(100)의 차광부(101)가 대응하고, TFT의 채널 형성 예정 영역에는, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(103)가 대응한다. 노광광으로서는 i선, h선, g선을 포함하는 광을 사용한다. 또한, 노광 장치의 광학계로서는, 예를 들면 NA(개구수)가 0.07 ～ 0.1, 코히어런스(σ)가 0.7 ～ 1.0인 것과 같은 광학계를 사용할 수 있다.
이에 의해, TFT부(78)에 있어서는, 채널 형성 예정 영역 및 소스/드레인 형성 예정 영역을 각각 덮는 레지스트 패턴(77a)이 형성된다. 또한, 배선부(79)에 있어서는, 배선 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(77b)이 형성된다. 또한, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(103)는 TFT부(78)의 채널 형성 예정 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있기 때문에, TFT부(78)에 있어서는, 채널 형성 예정 영역에 있어서의 레지스트 패턴(77a)의 두께가, 소스/드레인 형성 예정 영역에 있어서의 레지스트 패턴(77a)보다도 얇아지고 있다. 즉, 전술한 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광을 행함으로써, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴이 형성된다.
또한, 차광부(101)는 전술한 바와 같이 소정의 투과율 및 소정의 위상 시프트 작용을 갖기 때문에, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 포지티브형 포토레지스트막(77)에 조사되는 노광광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 단부의 상승 형상을, 각각 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있다.
또한, 차광부(101)에는, 전술한 바와 같이, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 떨어진 영역에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭을 갖고 있어, 광학막 패턴(30p)의 기초인 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는, 노광광이, 포지티브형 포토레지스트막(77) 위에 해상하지 않고, 그 한편으로, 차광부(101)에 생기는, 위상이 반전한 투과광을 상쇄하는 작용을 갖는다. 그 결과, 차광부(101)에 대응하는 영역에서, 포지티브형 포토레지스트막(77)에 조사되는 노광광 강도를 약하게 할 수 있으며, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 잔막 형상을 양호하게 하고, 두께를 확실하게 확보할 수 있게 된다.
다음으로, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 마스크로 하여, 소스/드레인용 금속막(76), 제2 반도체막(75) 및 제1 반도체막(74)을 에칭한다.
다음으로, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 채널 형성 예정 영역을 덮는 얇은 레지스트막이 완전하게 제거될 때까지 산소 애싱 등을 실시하고, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 각각 감막한다. 그 결과, TFT부(78)에 있어서는 소스/드레인 형성 예정 영역을 덮고, 채널 형성 예정 영역이 개구된 레지스트 패턴(77c)이 형성되고, 배선부(79)에 있어서는, 배선 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(77b)이 잔존한다. 이 단계에 있어서의 레지스트 패턴(77c, 77b)은, 각각 산소 애싱되어 있으므로, 상기 도 6의 (b)에 도시하는 공정에서 형성된 레지스트 패턴(77a, 77b)보다도 전체적으로 막 두께가 얇아지고 있다.
그 후, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(77b)을 마스크로 하여, TFT부(78)에 있어서의 소스/드레인용 금속막(76) 및 제2 반도체막(75)을 에칭하고, 계속해서 제2 반도체막(75)을 에칭한다.
마지막으로, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 잔존한 레지스트 패턴(77b, 77c)을 각각 제거한다. 이 공정에 의해, TFT부(78)에는 소스 전극/드레인 전극(76a, 76b)이 형성되고, 그 사이에 채널부가 형성된다.
(4) 본 실시 형태에 따른 효과
본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재한 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태에 따른 차광부(101)는, 전술한 바와 같이 소정의 투과율 및 소정의 위상 시프트 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 이에 의해, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계에 있어서, 각각을 투과한 노광광을 상쇄시키는 위상 시프트 효과를 생기게 할 수 있어, 전술한 경계 영역에 있어서의 노광광 강도를 급격하게 변화시킬 수 있게 된다. 이에 의해, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 단부의 상승 형상을, 보다 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있다. 그 결과, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 각각 감막해서 새로운 레지스트 패턴을 형성할 때의 치수 변동을 억제할 수 있고, 동시에, 감막량의 마진을 늘릴 수 있다. 즉, 피가공체의 가공 정밀도를 용이하게 향상시킬 수 있게 된다.
(b) 본 실시 형태에 따른 차광부(101)에는, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 떨어진 영역에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은, 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭을 갖고 있다. 또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 광학막 패턴(30p)의 기초인 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광은, 피가공체의 레지스트막 위에는 해상하지 않고, 그 한편으로, 차광부(101)에 생기는, 위상이 반전한 투과광을 상쇄하는 작용을 갖는다. 그 결과, 포지티브형 포토레지스트막(77)의 불필요한 감광을 회피할 수 있어, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 입체 형상과 잔막 두께를 확실하게 확보할 수 있게 된다. 그리고, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 감막했을 때에, 목표 선폭이 얻기 쉽고, 또한 기초가 불필요하게 노출되어 버리는 것 등을 확실하게 회피할 수 있게 된다.
(c) 본 실시 형태에 따른 반투광부(103)는, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되어, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 구성되어 있다. 그 때문에, 투광부(102)를 투과한 노광광과 반투광부(103)를 투과한 노광광 사이에서 위상차를 없게 할 수 있어, 포지티브형 포토레지스트막(77)을 노광할 때에, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 대응하는 위치에서의 암부가 형성되지 않는다. 이에 의해, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 있어서의 레지스트 잔여를 회피할 수 있어, 피가공체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
(d) 광학막(30)을 단층 또는 마찬가지의 에칭 특성을 갖는 소재에 의한 적층으로 하면, 포토리소그래피 공정을 1회로 해서 제조할 수 있다. 또한, 단층이면 성막 공정 1회로 할 수 있다. 또한, 그 경우, 포토리소그래피 공정을 반복해서 제조하는 다계조 포토마스크에 비해, 패턴의 얼라인먼트(alig㎚ent) 어긋남에 의한 전사성의 열화가 생기지 않는다.
<본 발명의 또 다른 실시 형태＞
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
[실시예]
본 발명의 실시예로서, 도 2의 (a)에 예시하는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크(100), 즉 차광부(101) 내의 폭의 대략 중앙에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성된 다계조 포토마스크(100)를 사용해서, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 감광시키고, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한 경우의 형상을, 광학 시뮬레이션(simulation)에 의해 구하였다.
여기에서 사용한 다계조 포토마스크(100)는, 광학막(30)의 투과율이 5%(대표 파장 i선에 대하여)인 것을 사용했다. 또한, 위상 시프트양은, i선에 대하여 180도(g선 157.3도, h선 167.4도)의 막을 사용했다. 적용한 노광 조건으로서는, LCD용 노광기의 조건을 적용하고, i선, h선, g선을 포함하는 브로드밴드(broadband) 광을 노광광으로서 사용했다. 노광기의 광학계는, NA(개구수 0.085),σ(코히어런스)0.9, 광원의 광 강도는 g:h:i=1:0.8:0.95이다.
상기 조건 하에서, 도 2의 (a)에 도시하는 전사 패턴의, A선의 위치에 대응하는 레지스트 패턴의 단면 형상(현상 후, 감막 전)을, 도 4의 (a)에 도시한다. 여기에서는, 채널 부분의 레지스트 잔막값을 7000Å로 하고, 레지스트 패턴의 감막 시의 변동 마진(이하, 감막 마진)을 14400±3600Å로 하고, 이 부분에서의 레지스트 단면의 경사에 기인하는 선폭 변동을 평가한다.
본 실시예에서는, 다계조 포토마스크(100) 위의 반투광부(103)(채널 부분에 대응)의 선폭을 2.35㎛로 했다. 이때, 상기 감막 마진에 의해, 레지스트 패턴 단면의 기울기에 기인하는, 선폭 변동량이 1.1㎛이었다. 또한, 상기 반투광부(103)에 대응하는, 감막 마진의 중앙값(14400Å)에 있어서의 폭은, 2.4㎛였다. 또한, 소스, 드레인에 대응하는 레지스트 패턴의 꼭대기부가, 후술하는 도 4의 (b)에 비해서 평탄화되어 있고, 피가공체를 에칭할 때의 에칭 마스크로서의, 입체 형상이 양호한 것을 알 수 있다.
도 4의 (b)에 참고예를 나타낸다. 여기에서는, 도 3에 도시하는 전사 패턴, 즉 미세 투과 패턴을 갖지 않는 차광부(101')를 사용하고, 마찬가지로 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 나타내고 있다.
여기에서는, 소스, 드레인에 대응하는 레지스트 패턴의 꼭대기부에 오목부가 있다. 이 오목부는, 포토마스크 위의 차광부에 사용한 광학막이 갖는 투과율에 기인하는 것이다. 물론, 레지스트 패턴의 형상으로서는, 꼭대기점이 플랫(flat)인 것이 바람직하다. 특히, 투과율이 서로 다른 복수의 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 설계할 때는, 레지스트 잔막값은 더욱 엄밀하게 설계값 그대로의 값을 안정되게 가질 필요가 있다.
또한, 도 4의 (b)와 도 4의 (a)를 비교하면, 상기 레지스트 패턴의 선폭 변동에 있어서도, 전자가 1.2㎛이며, 후자가 1.1㎛이기 때문에, 도 4의 (a)에 도시하는 본 발명의 포토마스크가 유리한 것을 알 수 있다.
다음으로, 또 다른 참고예로서, 광학막으로서 노광광을 투과하지 않는(OD3 이상) 막을 사용하여, 도 3에 도시하는 패턴을 사용하여, 마찬가지로 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 도 5의 (a)에 도시한다.
여기에서는, 소스, 드레인에 상당하는, 포토마스크의 차광부에 있어서, 노광광이 투과하지 않으므로, 레지스트 패턴의 꼭대기부에 오목부는 없다. 그러나, 현상 후, 감막 전의 레지스트 패턴에 있어서 채널부에 대응하는 부분의 레지스트 잔막값을, 도 4와 마찬가지로 7000Å로 하고, 감막 마진을 상기 실시예와 마찬가지로 14400±3600Å로 했을 때, 상기 감막 마진에 의해, 레지스트 패턴 단면의 기울기에 기인하는 선폭 변동량은, 1.2㎛였다.
또한, 반투광부(103')에 대응하는, 감막 마진의 중앙값(14400Å)에 있어서의 폭은 2.6㎛로 되고, 상기 실시예에 대하여 커져 버렸다. 따라서, 채널부에 대응하는 부분을 보다 미세화할 목적으로, 실시예와 마찬가지로 2.4㎛로 하기 위해서, 감막 마진을 13200±3600Å로 내린 바, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 감막 마진 중앙값(13200Å)에 있어서의 선폭 변동량이, 1.3㎛로 증가해 버렸다.
이상에 의해, 본 발명의 다계조 포토마스크에 따르면, 투과광의 프로파일(profile)이 개선되어, 피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴이 매우 양호해지는 것이 명백해진다.

Claims (6)

  1. 투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크로서,
    상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ～ 50%의 투과율을 갖고,
    상기 투광부와 상기 반투광부에 있어서는, 상기 투명 기판 표면의 일부가 노출되고,
    상기 차광부는, 상기 광학막에, 상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성되어 이루어지는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 투과 패턴은, 상기 차광부에 있어서의 노광광의 투과 강도 분포를 평탄화하는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전사용 패턴은, 박막 트랜지스터 제조용 패턴이며, 상기 반투광부는 채널을 형성하는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
  4. 투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
    상기 투명 기판 위에 상기 광학막이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 포토마스크 블랭크에 대하여 포토리소그래피 공정을 실시함으로써, 상기 광학막을 패터닝해서 상기 전사용 패턴을 형성하는 패터닝 공정을 갖고,
    상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ～ 50%의 투과율을 갖고,
    상기 패터닝 공정에 있어서는,
    상기 투명 기판 표면의 일부를 노출시킴으로써 상기 투광부와 상기 반투광부를 형성하고,
    상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴을 상기 광학막에 형성함으로써, 상기 차광부를 형성하는
    것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을, LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는
    것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 다계조 포토마스크를 사용해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 노광광을 LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는
    것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190067530A (ko) 2017-12-07 2019-06-17 인하대학교 산학협력단 비닐계 호모폴리머 이온성 젤의 녹는점을 이용한 스탬핑 전사방법 및 이에 의하여 전사된 비닐계 호모폴리머 이온성 젤
KR20200104800A (ko) * 2019-02-27 2020-09-04 호야 가부시키가이샤 포토마스크, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6106579B2 (ja) * 2013-11-25 2017-04-05 Hoya株式会社 フォトマスクの製造方法、フォトマスク及びパターン転写方法
CN104111581A (zh) * 2014-07-09 2014-10-22 京东方科技集团股份有限公司 掩膜板及其制造方法、薄膜晶体管的制造方法
KR102378211B1 (ko) * 2015-06-23 2022-03-25 삼성디스플레이 주식회사 마스크 및 이를 이용한 표시장치의 제조방법
JP6767735B2 (ja) * 2015-06-30 2020-10-14 Hoya株式会社 フォトマスク、フォトマスクの設計方法、フォトマスクブランク、および表示装置の製造方法
JP6322607B2 (ja) * 2015-07-30 2018-05-09 Hoya株式会社 表示デバイス製造用多階調フォトマスク、表示デバイス製造用多階調フォトマスクの製造方法、及び薄膜トランジスタの製造方法
WO2018063780A1 (en) * 2016-09-09 2018-04-05 Ntt Docomo, Inc. A manufacturing method of diffractive optical elements
JP2018106022A (ja) * 2016-12-27 2018-07-05 Hoya株式会社 表示装置製造用フォトマスクの製造方法および表示装置の製造方法
JP6532919B2 (ja) * 2017-09-07 2019-06-19 Hoya株式会社 表示装置製造用の位相シフトマスクブランク、表示装置製造用の位相シフトマスク、及び表示装置の製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04175746A (ja) * 1990-11-09 1992-06-23 Hitachi Ltd マスク、その製造方法及びそれを用いた像形成方法
JP2800468B2 (ja) * 1991-06-25 1998-09-21 日本電気株式会社 フォトマスクおよびその製造方法
JP2589060B2 (ja) * 1996-06-26 1997-03-12 株式会社日立製作所 縮小投影露光方法
JP2000181047A (ja) * 1998-12-15 2000-06-30 Oki Electric Ind Co Ltd ハーフトーン位相差マスクのマスクパターン及びその製造方法
KR100355228B1 (ko) * 2000-01-18 2002-10-11 삼성전자 주식회사 하프톤 위상반전 마스크 및 그 제조방법
US6551750B2 (en) * 2001-03-16 2003-04-22 Numerical Technologies, Inc. Self-aligned fabrication technique for tri-tone attenuated phase-shifting masks
JP2004251969A (ja) * 2003-02-18 2004-09-09 Renesas Technology Corp 位相シフトマスク、位相シフトマスクを用いたパターンの形成方法および電子デバイスの製造方法
JP3993125B2 (ja) * 2003-04-01 2007-10-17 Ｈｏｙａ株式会社 グレートーンマスクの欠陥修正方法
TW584908B (en) * 2003-04-15 2004-04-21 Hannstar Display Corp Method of manufacturing IPS-LCD by using 4-mask process
US7312004B2 (en) * 2004-03-18 2007-12-25 Photronics, Inc. Embedded attenuated phase shift mask with tunable transmission
JP2006084507A (ja) 2004-09-14 2006-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法
KR101143005B1 (ko) * 2004-12-14 2012-05-08 삼성전자주식회사 마스크 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 및 박막트랜지스터 표시판의 제조 방법
JP4805587B2 (ja) * 2005-02-24 2011-11-02 エーユー オプトロニクス コーポレイション 液晶表示装置とその製造方法
TW200639576A (en) * 2005-02-28 2006-11-16 Hoya Corp Method of manufacturing gray level mask, gray level mask, and gray level mask blank
CN101238412B (zh) * 2005-08-11 2012-07-18 富士通半导体股份有限公司 曝光用掩模的制造方法、图案复制方法
JP2007279710A (ja) * 2006-03-16 2007-10-25 Hoya Corp パターン形成方法及びグレートーンマスクの製造方法
JP4490980B2 (ja) * 2007-02-16 2010-06-30 クリーンサアフェイス技術株式会社 ハーフトーンブランクス
JP5160286B2 (ja) * 2008-04-15 2013-03-13 Ｈｏｙａ株式会社 多階調フォトマスク、パターン転写方法、及び薄膜トランジスタの製造方法
WO2010134779A2 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 Lg Innotek Co., Ltd. Half tone mask having multi half permeation part and manufacturing method of the same
JP5410839B2 (ja) * 2009-05-22 2014-02-05 Ｈｏｙａ株式会社 多階調フォトマスクの製造方法、多階調フォトマスク、及びパターン転写方法
JP5588633B2 (ja) * 2009-06-30 2014-09-10 アルバック成膜株式会社 位相シフトマスクの製造方法、フラットパネルディスプレイの製造方法及び位相シフトマスク
KR101216242B1 (ko) * 2010-03-05 2013-01-18 주식회사 피케이엘 슬릿형 하프톤 패턴을 이용한 포토 마스크 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 포토 마스크
JP5068357B2 (ja) * 2010-09-21 2012-11-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法、フォトマスクのパターン設計方法およびフォトマスクの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190067530A (ko) 2017-12-07 2019-06-17 인하대학교 산학협력단 비닐계 호모폴리머 이온성 젤의 녹는점을 이용한 스탬핑 전사방법 및 이에 의하여 전사된 비닐계 호모폴리머 이온성 젤
KR20200104800A (ko) * 2019-02-27 2020-09-04 호야 가부시키가이샤 포토마스크, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법

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