KR20140040645A

KR20140040645A - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 패턴 전사 방법 및 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140040645A
Application number: KR1020130112126A
Authority: KR
Inventors: 노보루 야마구찌; 슈헤이 고바야시
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2014-04-03
Also published as: JP2014066863A; TWI477891B; CN103676468A; TW201418873A; CN103676468B; KR101414343B1; JP5635577B2

Abstract

다계조 포토마스크를 제조할 때, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는, 각 패턴의 위치 어긋남에도 불구하고, 생산 효율을 낮추지 않고, 최종 제품의 정밀도가 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법, 그것을 이용한 포토마스크, 전사 방법 및 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법을 제안한다.
투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 제1 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 제2 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 제1 반투광부와 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막과 제1 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 제1 에칭 공정 후의 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성하는 공정과, 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 제2 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 갖고, 제2 에칭 공정 후의 제1 반투광부와 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성한다.

Description

포토마스크의 제조 방법, 포토마스크, 패턴 전사 방법 및 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A PHOTOMASK, PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING A FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크(photomask), 특히 다계조 포토마스크의 제조 방법, 그것을 이용한 포토마스크, 그 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법, 및 그 패턴 전사 방법을 이용한 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 차광부, 투광부 외에 노광광을 일부 투과하는 반투광부를 구비한 다계조 포토마스크가 공업적으로 이용되고 있다.

특허문헌 1에는, 4계조를 갖는 포토마스크의 제조 방법이 기재되어 있다. 이것에 의하면, 2회의 묘화 공정에 의해 차광부, 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부(제1 반투광부와 제2 반투광부는 광투과율이 서로 다름)를 제조할 수 있다.

특허문헌 2는, 하프톤(halftone)막을 이용한 그레이톤 마스크(graytone mask)의 제조 방법에 관한 것으로, 1회째의 포토리소그래피(photolithography) 공정과, 2회째의 포토리소그래피 공정에 있어서, 각각의 묘화의 위치 어긋남이 발생하는 것을 과제로 하고 있다. 이에 대처하기 위해서, 차광부 패턴 형성 공정을 행하고, 계속해서, 반투광부 및 투광부를 형성하는 반투광부 패턴 형성 공정을 행하는 제조 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2007-249198 일본 특허 공개 제2005-37933

특허문헌 1에 의하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 2회의 묘화 공정만으로, 4계조를 갖는 포토마스크를 제조하는 것이 가능하며, 이 방법을 적용하면, 3계조의 포토마스크와 비교하여도, 제조상의 부하를 크게 증대시키는 경우가 없다. 단, 도 1의 (b) 및 (g)에 도시한 2회의 묘화 공정의 상호 위치에, 얼라인먼트 어긋남(misalignment)이 발생하는 것은 완전하게는 방지할 수 없다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 방법은, 3계조의 다계조 포토마스크에 있어서는 유효하지만, 반투광부를 복수 구비한, 보다 다계조의 포토마스크에 있어서, 그대로 적용할 수 없다. 예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 방법을 기초로, 4계조 포토마스크를 제조한 경우의 과제에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다.

우선, 투명 기판 위에 제1 반투광막과 차광막을 이 순서로 적층하고, 제1 레지스트(resist)막을 더 형성한, 다계조 포토마스크용 블랭크(blank)를 준비한다(도 2의 (a)를 참조). 여기서 레지스트는 포지티브(positive)형이어도 네가티브(negative)형이어도 되지만, 여기에서는 포지티브형으로서 설명한다. 이어서, 이 블랭크에 대하여 묘화기를 이용하여 제1 묘화를 행하고 현상함으로써, 제1 레지스트 패턴(resist pattern)을 형성한다(도 2의 (b)를 참조). 이 레지스트 패턴은 제1 반투광부의 형성 영역과, 차광부 형성 영역을 덮는다.

그리고, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭(etching) 한다(도 2의 (c)를 참조). 또한, 계속해서 제1 반투광막을 에칭한다(도 2의 (d)를 참조). 차광막과 제1 반투광막의 에칭은, 웨트 에칭(wet etching)이어도 드라이 에칭(dry etching)이어도 된다.

제1 반투광막의 에칭이 완료한 후, 제1 레지스트 패턴을 박리한다(도 2의 (e)를 참조). 그리고, 형성된 차광막 패턴, 제1 반투광막 패턴을 포함하는 전체면에, 제2 반투광막을 성막한다(도 2의 (f)를 참조). 그리고, 제2 레지스트를 도포하여, 제2 레지스트막을 더 형성한다(도 2의 (g)를 참조).

계속해서, 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 행하고 현상함으로써, 제2 레지스트 패턴을 얻는다. 이 레지스트 패턴은, 제2 반투광부의 형성 영역을 덮고, 또한, 차광부 형성 영역을 덮는 것이다(도 2의 (h)를 참조).

그리고, 이 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 제2 반투광막을 에칭하고 투광부를 형성함과 함께, 제2 반투광막과 차광막의 적층 부분을 에칭하여, 제1 반투광막을 노출시킨다(도 2의 (i)를 참조).

이어서, 제2 레지스트 패턴을 박리함으로써, 4계조 포토마스크가 완성된다(도 2의 (j)를 참조).

단, 실제로는 제1 묘화와 제2 묘화의 상대적인 위치 정밀도는 완전하지 않다. 즉, 제1 묘화를 끝내고, 한번 묘화기로부터 취출한 기판에 대하여 현상, 에칭, 성막 등을 실시한 후, 다시 묘화기에 세트(set)하는 경우, 비록 미리 형성한 얼라인먼트 마크(alignment mark)를 참조하여 위치 결정을 행하여도, 2회의 기판의 얼라인먼트를 완전하게 일치시키는 것은 곤란하다. 또한, 묘화기가 갖는 좌표 정밀도에 있어서도, 1회째와 2회째의 묘화 시의 좌표를 전체면에 걸쳐 완전히 일치시키는 것은 용이하지 않다. 결과적으로, 기판 위의 임의의 위치에 대한 1회째와 2회째의 묘화 위치는, ±0.5㎛ 정도의 범위로 어긋나는 경우가 있다(이하, 이들의 위치 어긋남 요인을 합쳐서, '얼라인먼트 어긋남'이라고도 함).

상기한 얼라인먼트 어긋남에 의해 형성되는 전사용 패턴에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3의 (a)에 이상(理想) 상태로서 나타내는 전사용 패턴이 도시되고, 얻으려고 하는 전사용 패턴이 설계대로 형성된 경우를 나타낸다. 그러나, 현실에서는 제1 레지스트 패턴에 대하여, 제2 레지스트 패턴이 상대적으로 위치 어긋난다. 좌로 어긋난(시프트한) 경우를 도 3의 (b)에 나타내고, 우로 시프트한 경우를 도 3의 (d)에 나타내었다. 이러한 상태에서, 상기에 설명한 공정에 입각하여 에칭하면, 도 3의 (c) 또는 (e)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 인접하는 경계 부분에, 설계와는 다른 형상이 형성된다.

즉, 좌측으로 시프트한 경우의 도 3의 (c)에서는, 경계에 제1 반투광막과 제2 반투광막의 이격한 간극(이하 '슬릿(slit)'이라고도 함)이 형성된다.

또한, 역(우측)으로 시프트한 경우의 도 3의 (e)에서는, 경계에, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 겹친 부분('라인(line)'이라고도 함)이 형성된다.

그런데, 이 이격(슬릿) 또는 겹침(라인)은 모두 상기 얼라인먼트 어긋남을 반영한 것으로서, 전사용 패턴의 일부로서 형성되어버리지만, 상기와 같이 얼라인먼트 어긋남은 ±0.5㎛ 정도 이내이기 때문에, 그 폭은 0.5㎛ 이하로 된다. 따라서, 노광기의 해상 한계를 하회하고, 이로 인해 피전사체 위에 불필요한 패턴이 형성되거나, 최종 디바이스에 문제를 발생시키거나 하는 일은 없다.

상기한 이격(슬릿), 또는 겹침(라인)에 의해, 이 전사용 패턴을, 피전사체에 전사할 때의 투과광의 강도 분포를 도 4 및 5에 나타내었다.

도 4는, 경계가 이격하여 간극(슬릿)이 형성되어버린 경우의, 피전사체 위의 광 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 또한, 이것은, 이하의 조건에 의한 시뮬레이션(simulation)에 의해, 본 발명자들에 의해 얻어졌다.

즉, 노광 광학 조건은, NA가 0.085, σ(Sigma: Coherence)가 0.9이며, g선, h선, i선을 포함하는 브로드(broad) 파장 광원을 이용하여, 그 강도비는, g:h:i=1:0.8:0.95로 하였다. 이용한 4계조 포토마스크는, 투명 기판의 투과율을 100％로 하였을 때, 차광부는 0％, 제1 반투광막의 투과율을 60％, 제2 반투광부의 투과율을 10％로 하였다. 또한, 반투광막이 갖는 위상 시프트량은 30°로 하였다.

도 4에 있어서는, 간극(슬릿)이 없는 경우(0㎛), 즉 이상적인 제조 공정에 의한 경우, 0.5㎛의 간극(슬릿)이 형성된 경우 및 1.0㎛의 간극(슬릿)이 형성된 경우의, 투과광의 광 강도 분포를 각각 나타낸다.

도 4로부터 이해되는 바와 같이, 0.5㎛ 또는 1.0㎛의 간극(슬릿)이 형성되었을 때, 광 강도 분포에 있어서의 경계 부분의 경사는, 이상형(0㎛)의 경우와 거의 바뀌지 않고, 조금 양호화(기판면에 대하여 수직인 경우를 경사각 최대로 하면, 약간 커지고 있음)하고 있다. 즉, 간극(슬릿)이 형성되는 것 자체에 있어서는, 전사상의 큰 문제는 없으며, 오히려 레지스트 패턴의 프로파일(profile)로서는, 에칭 마스크(etching mask)로서 보다 유리한(레지스트 패턴 단면의 경사각이 큰) 것으로 됨을 알 수 있다.

도 5는, 경계에서 겹침(라인)이 형성되어버린 경우의, 피전사체 위의 광 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5에 도시한 시뮬레이션 조건은, 도 4에 도시한 시뮬레이션의 경우와 동일하다.

도 5에 있어서는, 겹침(라인)이 없는 경우(0㎛), 즉 이상적인 제조 공정에 의한 경우, 0.5㎛의 겹침(라인)이 형성된 경우, 및 1.0㎛의 겹침(라인)이 형성된 경우의, 투과광의 광 강도 분포를 각각 나타낸다.

도 5로부터 이해되는 바와 같이, 0.5㎛ 또는 1.0㎛의 겹침(라인)이 형성되었을 때의 광 강도 분포의 경사에 있어서도, 이상형(0㎛)의 경우와 거의 바뀌지 않고, 조금 양호화(기판면에 대하여 수직인 경우를 경사각 최대로 하면, 약간 커지고 있음)하고 있다. 즉, 겹침(라인)이 형성되는 것 자체에 있어서는, 전사상의 큰 문제는 없으며, 오히려 레지스트 패턴의 프로파일로서는, 에칭 마스크로서 보다 유리한(레지스트 패턴 단면의 경사각이 큰) 것으로 됨을 알 수 있다.

그러나, 도 4 및 5에 도시한 바와 같은 광 강도 분포의 경사에도 불구하고, 발명자들의 검토에 의하면, 실제로는 상기 얼라인먼트 어긋남에 의해 문제가 발생함을 알아내었다.

즉, 포토마스크 면 내에서, 제1, 제2 반투광부의 경계 부근에, 상기 간극(슬릿)이 형성되는 부분(도 3의 (c)를 참조)과, 제1, 제2 반투광막의 겹침(라인)이 형성되는 부분(도 3의 (e) 참조, 이 부분에는 차광막도 겹쳐 형성됨)이 위치에 따라 상이하며, 결과적으로 동일면 위에 양자(도 3의 (c) 및 (e))가 혼재하게 된다. 이것은, 포토마스크를 묘화기에 복수회 배치할 때에 발생하는 위치의 어긋남과, 복수회의 묘화 시에 발생하는 묘화기의 좌표 어긋남이 위치에 따라 불균일하게 발생하는 것의 총합으로서 발생한다.

그런데, 일반적으로, 포토마스크 제품에 있어서는, 패터닝(patterning) 후에, 그 성과를 확인하기 위한 수종의 검사가 행해지고, 검사 결과에 따라서는, 수정이 행해진다. 그 검사의 하나로는 결함 검사가 있다. 포토마스크 제조 공정에서, 각 막에 발생한 핀 홀(pin hole) 등의 결락 결함(백색 결함)이나, 스폿(spot) 등의 잉여 결함(흑색 결함)이 잔류하면, 올바른 전사 상(像)을 형성할 수 없기 때문이다.

결함 검사로서는, 동일한 패턴이 복수 개소에 형성된 전사용 패턴이면, 그 2개의 부분에 대하여 패턴 결함 검사 장치를 이용하여 관찰하고, 투과율을 비교함으로써 패턴 결함을 검출하는 방법(다이·투·다이(Die-to-Die) 검사법)이 가장 효율적이며 정밀도도 높다. 즉, 서로 다른 개소의 동일 패턴의 투과율을 비교하고, 그 상이가 임계값을 넘는 부분이 있으면, 결함의 존재가 시사된다.

그런데, 전술한 바와 같이, 복수의 포토리소그래피 공정의 얼라인먼트 어긋남에 의해 발생하는, 간극(슬릿)이나 겹침(라인)이 혼재하면, 서로 다른 개소의 동일 형상의 패턴에 대하여 결함의 존재가 시사되는 경우가 다발한다. 즉, 최적의 투과율(설계값)로부터의 어긋남이 각각 허용 범위 내이더라도, 간극(슬릿)이 발생한 부분과 겹침(라인)이 발생한 부분을 비교하였을 때, 그 차가 임계값을 넘어 결함이라고 판정되는 경우가 있기 때문이다.

이들은, 상기한 바와 같이, 최종 제품에 있어서, 그 동작에 영향을 미치는 것이 아니지만, 의사 결함으로서 다수가 검출된다고 하는 문제가 발생한다. 의사 결함이 다수 검출되면, 진짜 결함이 검출되기 어려워지는 것 이외에, 생산 효율이 크게 저하되는 리스크가 있다. 나아가서는, 통상의 결함 발생 확률을 초과하여, 다수의 의사 결함이 결함으로서 검출되는 경우, 검사 불가능이라고 판정되어, 공정이 정지하는 경우도 있다.

보다 선진적인 디바이스(device)를 제조하기 위한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크는, 그 구성도 복잡화하지 않을 수 없다. 이와 같은 복잡한 구성의 포토마스크에 있어서, 복수회의 포토리소그래피 공정을 적용하여도, 상호 얼라인먼트 어긋남이 정밀 조사 공정이나 최종 제품의 기능을 손상시키는 일이 없도록, 우수한 제조 방법이 요망되고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 고정밀도의 전사용 패턴을 형성하는 것이 가능한 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 그것을 이용한 포토마스크, 그 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법, 및 그 패턴 전사 방법을 이용한 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법을 제안하고자 하는 것이다.

특히, 본 발명은 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조 또는 그 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 때, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는, 각 패턴의 위치 어긋남에도 불구하고, 생산 효율을 낮추지 않고, 최종 제품의 정밀도가 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법 중 하나의 실시 형태는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막과 상기 제1 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 에칭 공정 후의 상기 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 갖고, 상기 제2 에칭 후의 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 상기 제1 묘화 또는 상기 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제1 반투광부 및 제2 반투광부의 노광광 투과율은, 어느 쪽이 높아도 된다. 또한, 투광부 및 차광부의 노광광 투과율에 대해서는, 공업상 투광부나 차광부로서 적용 가능한 범위에 있어서, 어떤 폭을 갖는 값을 취할 수 있다.

또한, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터(data)를 형성함에 대해서는, 제1 묘화 시에만 겹침을 갖는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함되고, 제2 묘화 시에만 겹침을 갖는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함되고, 제1 묘화 및 제 2 묘화의 양쪽에 있어서, 겹침을 갖는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 차광막, 제1 반투광막 및 제2 반투광막 외에, 또 다른 막이 형성되는 경우도 포함된다. 또한, 제1, 제2 레지스트막은, 포지티브 레지스트(positive resist)이어도 네가티브 레지스트(negative resist)이어도 된다.

전술한 바와 같이, 1회째의 포토리소그래피 공정과 2회째의 포토리소그래피 공정 사이에서, 얼라인먼트 마크를 참조하여 위치 결정을 해도 발생하는 패턴의 배치 어긋남과, 묘화기의 좌표 어긋남이 위치에 따라 불균일하게 발생함에 의한 어긋남의 총합으로서, 얼라인먼트 어긋남이 발생한다. 이 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 값만큼, 제1 반투광막 및 제2 반투광막이 겹치도록 사이징(sizing: 데이터의 사이즈(size) 가공)한 묘화 데이터를 형성함으로써, 항상, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록 할 수 있다.

따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조를 갖는 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는, 생산상의 곤란성을 해소하여, 생산 효율을 낮추지 않고, 사양을 만족하는 포토마스크가 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 기타 실시 형태는, 상기 겹침량의 상기 소정 범위가, 0보다 크고 1.5㎛보다 작은 범위인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는 0보다 크고, 1.0㎛보다 작은 범위이다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 기타 실시 형태는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 제1 반투광부는 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막과 상기 제1 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 에칭 공정 후의 상기 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 갖고, 상기 제2 에칭 후의 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 에지(단부)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 상기 제1 묘화 또는 상기 제2 묘화의 데이터를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 실시 형태에 있어서도, 제1 반투광부 및 제2 반투광부의 노광광 투과율은 어느 쪽이 높아도 된다. 또한, 투광부 및 차광부의 노광광 투과율에 대해서는, 공업상 투광부나 차광부로서 적용 가능한 범위에 있어서, 어떤 폭을 갖는 값을 취할 수 있다.

또한, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 에지(단부)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 데이터를 형성하는 것에 대해서는, 제1 묘화 시에만 이격하는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함되고, 제2 묘화 시에만 이격하는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함되며, 제1 묘화 및 제 2 묘화의 양쪽에 있어서, 이격하는 묘화 데이터를 형성하는 것도 포함된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 차광막, 제1 반투광막 및 제2 반투광막 외에, 또 다른 막이 형성되는 경우도 포함된다. 또한, 제1, 제2 레지스트막은, 포지티브 레지스트이어도 네가티브 레지스트이어도 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 값만큼, 제1 반투광막 및 제2 반투광막을 패터닝하는 묘화 데이터를 사이징함으로써, 항상 제1 반투광막과 제2 반투광막의 에지(단부)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록 할 수 있다.

이에 의해, 도 4에 도시한 바와 같이, 항상 유리한(단면의 경사각이 큰 레지스트 패턴이 형성 가능한) 다계조 포토마스크를 제조할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서도, 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조 또는 그 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는 생산상의 곤란성을 해소하여, 생산 효율을 낮추지 않고, 사양을 만족하는 포토마스크가 얻어지는 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 기타 실시 형태는, 상기 이격 거리의 상기 소정 범위가, 0보다 크고 1.5㎛보다 작은 범위인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 0보다 크고 1.0㎛보다 작은 범위이다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 하나의 실시 형태는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서, 상기 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 주연부가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖고 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 기타 실시 형태는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서, 상기 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 에지(단부)가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 이격 거리만큼 이격하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 패턴 전사 방법의 하나의 실시 형태는, 상기 어느 한쪽의 제조 방법에 의해 제조된 다계조 포토마스크, 또는 상기 어느 한쪽의 다계조 포토마스크를 사용하여, 노광 장치에 의해, 상기 전사용 패턴을, 피전사체에 전사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 중 하나의 실시 형태는, 상기한 패턴 전사 방법을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조 또는 그 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는 생산상의 곤란이 해소되어, 사양을 만족하는 다계조 포토마스크가 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있으며, 그것을 이용한 포토마스크, 패턴 전사 방법, 및 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법에 대해서도, 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다.

도 1은 종래의 포토마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래의 4계조 포토마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.
도 3은 도 2의 제조 방법에서의 얼라인먼트 어긋남에 의해 형성되는 전사용 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 4는 경계에 있어서 설계대로 형성된 경우, 및 경계가 이격하여 간극(슬릿)이 형성된 경우의, 피전사체 위의 광 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 5는 경계에 있어서 설계대로 형성된 경우, 및 경계에서 겹침(라인)이 형성된 경우의, 피전사체 위의 광 강도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 포토마스크의 제조 방법의 제1 실시 형태를 나타내는 모식도로서, 항상 겹침(라인)이 형성되도록 묘화하는 경우를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 포토마스크의 제조 방법(묘화 방법)의 제2 실시 형태를 나타내는 모식도로서, 항상 간극(슬릿)이 형성되도록 묘화하는 경우를 나타낸다.

<본 발명의 제1 실시 형태의 설명>

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서의 제1 실시 형태에 있어서는, 도 2와 마찬가지의 제조 과정을 실시하지만, 도 2의 (b)에 대응하는 제1 묘화, 또는 도 2의 (h)에 대응하는 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 점에서 상이하다.

구체적으로는, 우선 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비한다(도 2의 (a)에 대응). 이어서, 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하고, 현상하여 제1 레지스트 패턴을 형성한다(도 2의 (b)에 대응). 여기서, 본 실시 형태에서는, 제1 묘화에 있어서는, 묘화 데이터를 가공하지 않고, 후속 공정의 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 사이징한 묘화 데이터를 형성하도록 되어 있다. 또한, 제2 묘화에 관한 본 발명의 실시 형태에 대해는, 도 6을 이용하여 추후에 상세히 설명한다.

단, 제2 묘화 공정 대신에 제1 묘화 공정에서, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 겹치도록 사이징한 묘화 데이터를 형성할 수도 있고, 제1 묘화 데이터 및 제 2 묘화 데이터의 양쪽에서, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 겹치도록 사이징한 묘화 데이터를 형성할 수도 있다.

다음으로, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막 및 제 1반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정을 실시하여(도 2의 (c), (d)에 대응), 레지스트를 박리한다(도 2의 (e)에 대응). 그리고, 제1 에칭 공정 후의 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성한다(도 2의 (f), (g)에 대응).

그리고, 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성한다(도 2의 (h)에 대응).

여기서, 도 6을 이용하여, 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 공정을 상세히 설명한다. 전술한 바와 같이, 1회째의 포토리소그래피 공정과 2회째의 포토리소그래피 공정 사이에서, 얼라인먼트 마크를 참조하여 위치 결정을 해도 발생하는 패턴의 배치 어긋남과, 묘화기의 좌표 어긋남이 위치에 따라 불균일하게 발생함에 의한 어긋남의 총합으로서, 얼라인먼트 어긋남이 발생한다.

도 6의 (a), (b)에서는, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 좌측으로 시프트한 경우를 나타내고, 도 6의 (c), (d)에서는, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 우측으로 시프트한 경우를 나타낸다.

처음에, 도 6의 (a), (b)를 이용하여, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 좌측으로 시프트한 경우를 설명한다. 도 2의 (h)의 제2 묘화/현상 단계에 대응하는 도 6의 (a)에서는, 묘화가 좌측으로 시프트함에도 불구하고, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계 부분에 있어서, 제2 묘화 후의 제2 레지스트 패턴의 우측 단부(에지) 부분이, 제1 반투광막 위에 겹치고 있는 모습을 나타낸다. 이것은, 제2 묘화에 있어서, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정의 값만큼, 제2 레지스트 패턴의 우측 단부 부분을 우측(제1 반투광막 및 제2 반투광막이 겹치는 방향)으로 확장시킨 묘화 데이터를 형성함으로써 실현할 수 있다. 다시 말하면, 레지스트의 폭을, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정 치수만큼 크게 형성하게 된다.

그리고, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 제2 반투광막을 에칭하고 투광부를 형성함과 함께, 제2 반투광막과 차광막을 에칭하여, 제1 반투광막을 노출시키고(도 2의 (i)에 대응), 이어서, 제2 레지스트 패턴을 박리함으로써, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같은, 4계조 포토마스크가 완성된다(도 2의 (j)에 대응). 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 묘화가 좌측으로 시프트함에도 불구하고, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가, 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록 할 수 있다.

다음으로, 도 6의 (c), (d)를 이용하여, 얼라인먼트 어긋남에 의해, 묘화가 우측으로 시프트한 경우를 설명한다. 도 2의 (h)의 제2 묘화/현상 단계에 대응하는 도 6의 (c)에서는, 묘화가 우측으로 시프트하고, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계 부분에 있어서, 제2 묘화 후의 제2 레지스트 패턴의 우측 단부 부분이, 제1 반투광막 위에 겹치고 있는 모습을 나타낸다. 도 6의 (a)의 좌측으로 시프트한 경우에 비하여, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 겹침량이 더 커지고 있다.

그리고, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 제2 반투광막을 에칭하고 투광부를 형성함과 함께, 제2 반투광막과 차광막을 에칭하여, 제1 반투광막을 노출시키고(도 2의 (i)에 대응), 이어서, 제2 레지스트 패턴을 박리함으로써, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같은, 4계조 포토마스크가 완성된다(도 2의 (j)에 대응). 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖고 있다.

본 실시 형태에서는, 제2 묘화에 있어서, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 값만큼, 제2 레지스트 패턴의 경계측의 단부(에지)를 우측(제1 반투광막 및 제2 반투광막이 겹치는 방향)으로 확장한 묘화 데이터를 형성함으로써, 얼라인먼트 어긋남에 의해, 묘화가 좌측으로 시프트한 경우에도, 우측으로 시프트한 경우에도, 항상, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록 할 수 있다.

한편, 종래의 묘화 데이터에서는, 점선으로 나타내는 바와 같이, 실제의 묘화가 좌측으로 시프트한 경우에는, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하고, 우측으로 시프트한 경우에는, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 겹치게 된다. 즉, 얼라인먼트 어긋남에 의해, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하는 패턴과 겹치는 패턴이 혼재하게 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조 또는 그 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는 생산상의 곤란성을 해소하여, 생산 효율을 낮추지 않고, 최종 제품의 정밀도가 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 필수적인 묘화 횟수가 2회이기 때문에, 우수한 생산성이 얻어진다.

또한, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 겹침 폭을 A로 하면, 0<A≤1.5㎛가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1<A≤1.0㎛이다.

본 실시 형태에 있어서는, 겹침량의 소정 범위를, 상기한 범위로 함으로써, 설계 패턴에 영향을 미치지 않고, 사양을 만족하는 다계조 포토마스크를 제공할 수 있다.

이것을 실현하기 위해서는, 이미 설명한 바와 같이, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계에 있어서, 적어도, 제1 레지스트 패턴 또는 제2 레지스트 패턴 중 어느 하나의 폭을, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정 치수만큼 크게 형성하거나, 또는 제1 레지스트 패턴 및 제 2 레지스트 패턴 양쪽의 폭을, 양자의 합계로 소정 치수만큼, 크게 형성함으로써 실현할 수 있다.

또한, 제1 반투광막의 노광광 투과율을 T1, 제2 반투광막의 노광광 투과율을 T2로 할 때, T1>T2인 경우, 제2 레지스트 패턴이, 경계에 있어서, 제2 반투광부 영역측으로부터 제1 반투광부 영역측으로, 상기 소정 폭만큼 크게 형성되도록, 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 것이 바람직하다.

반대로, T1<T2의 경우, 제1 레지스트 패턴이 경계에 있어서, 제1 반투광부 영역측으로부터 제2 반투광부 영역측으로, 상기 소정 폭만큼 크게 형성되도록, 제1 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 광학 시뮬레이션에 의해, 반투광막의 겹침 폭이나, 간극의 폭 또는 그 형성 위치는, 최적의 묘화 데이터를 형성할 수 있다. 또한, 제1 묘화와 제2 묘화의 묘화 데이터의 양쪽을 보정하고, 그 합계로서, 상기 소정의 겹침 폭을 형성하여도 된다.

또한, 상기한 제1 실시 형태에서는, 노광된 부분이 제거되는 포지티브 레지스트를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 노광된 부분이 남는 네가티브 레지스트를 사용할 수 있으며, 용도에 따라서 결정할 수 있다.

<본 발명의 제2 실시 형태의 설명>

다음으로, 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서도, 도 2와 마찬가지의 제조 과정을 실시하지만, 도 2의 (b)에 대응하는 제1 묘화, 또는 도 2의 (h)에 대응하는 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 단부(에지)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 점에서 상이하다.

구체적으로는, 우선 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비한다(도 2의 (a)에 대응). 이어서, 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하고, 현상하여 제1 레지스트 패턴을 형성한다(도 2의 (b)에 대응). 또한, 이 제1 묘화에 있어서는, 묘화 데이터를 가공하지 않고, 후속 공정의 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 단부(에지)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 묘화 데이터를 형성한다. 또한, 제2 묘화에 관한 본 발명의 실시 형태에 대해서는, 도 7을 이용하여 추후에 상세히 설명한다.

단, 제2 묘화 공정 대신에 제1 묘화 공정에서, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하도록 묘화 데이터를 형성할 수도 있고, 제1 묘화 데이터 및 제 2 묘화 데이터의 양쪽에서, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하도록 묘화 데이터를 형성할 수도 있다.

여기서, 도 7을 이용하여, 제2 묘화에 있어서, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 단부(에지)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 제1 묘화 또는 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 공정을 상세히 설명한다.

도 7의 (a), (b)에서는, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 좌측으로 시프트한 경우를 나타내고, 도 7의 (c), (d)에서는, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 우측으로 시프트한 경우를 나타낸다.

처음에, 도 7의 (a), (b)를 이용하여, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 좌측으로 시프트한 경우를 설명한다. 도 2의 (h)의 제2 묘화/현상 단계에 대응하는 도 7의 (a)에서는 묘화가 좌측으로 시프트하고, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계 부분에 있어서, 제2 묘화 후의 제2 레지스트 패턴의 우측 단부(에지)가 제1 반투광막으로부터 이격하고 있는 모습을 나타낸다. 이것은, 제2 묘화에 있어서, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정의 값만큼, 제2 레지스트 패턴의 우측 단부를 좌측(제1 반투광막 및 제2 반투광막이 이격하는 방향)으로 후퇴시킨 묘화 데이터를 형성함으로써 실현할 수 있다. 다시 말하면, 레지스트의 폭을, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정 치수만큼 작게 형성하게 된다.

그리고, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 제2 반투광막을 에칭하고 투광부를 형성함과 함께, 제2 반투광막과 차광막을 에칭하여, 제1 반투광막을 노출시키고(도 2의 (i)에 대응), 이어서, 제2 레지스트 패턴을 박리함으로써, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같은, 4계조 포토마스크가 완성한다(도 2의 (j)에 대응). 도시한 바와 같이, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 단부(에지)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록 할 수 있다.

이어서, 도 7의 (c), (d)를 이용하여, 얼라인먼트 어긋남에 의해 묘화가 우측으로 시프트한 경우를 설명한다. 도 2의 (h)의 제2 묘화/현상 단계에 대응하는 도 7의 (c)에서는, 묘화가 우측으로 시프트함에도 불구하고, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계 부분에 있어서, 제2 묘화 후의 제2 레지스트 패턴의 우측 단부(에지)가 제1 반투광막으로부터 이격하고 있는 모습을 나타낸다.

본 실시 형태에서는, 제2 묘화에 있어서, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 값만큼, 제2 레지스트 패턴의 경계측의 단부(에지)를 좌측(제1 반투광막 및 제2 반투광막이 이격하는 방향)으로 후퇴시킨 묘화 데이터를 형성함으로써, 얼라인먼트 어긋남에 의해, 묘화가 좌측으로 시프트한 경우에도, 우측으로 시프트한 경우에도 항상 제1 반투광부와 제2 반투광부의 경계에 있어서, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 단부(에지)가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격할 수 있다.

한편, 종래의 묘화 데이터에서는, 점선으로 나타내는 바와 같이, 묘화가 좌측으로 시프트한 경우에는, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하고, 우측으로 시프트한 경우에는, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 겹치게 된다. 즉, 얼라인먼트 어긋남에 의해, 제1 반투광막과 제2 반투광막이 이격하는 패턴과 겹치는 패턴이 혼재하게 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서도, 복수의 반투광막에 패터닝을 실시하여 4계조 또는 그 이상의 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 얼라인먼트 어긋남에 기인하는 생산상의 곤란성을 해소하여, 생산 효율을 낮추지 않고, 최종 제품의 정밀도를 얻어지는, 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서도, 필수적인 묘화 횟수가 2회이기 때문에, 우수한 생산성이 얻어진다.

또한, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 이격 거리를 B로 하면, 0<B≤1.5㎛가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1<B≤1.0㎛이다.

본 실시 형태에 있어서는, 이격 거리의 범위를 상기한 범위로 함으로써, 설계 패턴에 영향을 미치지 않고, 사양을 만족하는 다계조 포토마스크를 제공할 수 있다.

이것을 실현하기 위해서는, 이미 설명한 바와 같이, 제1 반투광막 및 제2 반투광막의 경계에 있어서, 적어도 제1 레지스트 패턴 또는 제2 레지스트 패턴 중 어느 하나의 폭을, 얼라인먼트 어긋남의 최대값에 대응한 소정의 이격 거리만큼, 작게 형성하거나, 또는 제1 레지스트 패턴 및 제 2 레지스트 패턴 양쪽의 폭을, 양자의 합계로 소정의 이격 거리로 되도록, 그만큼 작게 형성함으로써 실현할 수 있다.

또한, 경계에 이격 거리를 형성하기 위해서, 제1 레지스트 패턴의 단부(에지)를 제1 반투광부 형성 영역측으로 후퇴시키거나, 제2 레지스트 패턴의 단부(에지)를 제2 반투광부 형성 영역측으로 후퇴시키거나, 또는 제1 및 제 2 레지스트 패턴의 단부(에지)를 각각 후퇴시키는 중 어느 하나이어도 된다.

예를 들어, 제1 반투광막의 노광광 투과율을 T1, 제2 반투광막의 노광광 투과율을 T2로 하고, T1>T2의 경우, 경계에 이격 거리를 형성하도록, 제1 레지스트 패턴의 단부(에지)를 경계 부분에 있어서, 소정 이격 거리의 폭만큼 후퇴시킬(즉 제1 레지스트 패턴의 폭을 이상 상태에 비하여 작게 할) 수 있다. 이것은, 제1 묘화에 이용하는 묘화 데이터의 보정에 의해 행할 수 있다.

반대로 T1<T2의 경우에는, 경계에 이격 거리를 형성하기 위해서, 제2 레지스트 패턴의 단부(에지)를 경계 부분에 있어서, 소정 이격 거리의 폭만큼, 후퇴시킬(즉 제2 레지스트 패턴의 폭을 이상 상태에 비하여 작게 할) 수 있다. 이것은, 제2 묘화에 이용하는 묘화 데이터의 보정에 의해 행할 수 있다. 또한, 제1 묘화와 제2 묘화의 묘화 데이터의 양쪽을 보정하고, 그 합계로서, 상기 소정 이격 거리를 형성하여도 되는 것은 물론이다.

상기의 제2 실시 형태에서는, 노광된 부분이 제거되는 포지티브 레지스트를 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 노광된 부분이 남는 네가티브 레지스트를 사용할 수 있으며, 용도에 따라서 결정할 수 있다.

상기한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태 중 어느 경우에도, 이하의 바람직한 실시 형태를 채용할 수 있다. 제2 반투광막과 차광막의 상호 에칭 선택성은 불필요하며, 공통의 에천트(etchant)로 양쪽이 에칭 가능한 것이 바람직하다. 한편, 제1 반투광막과 차광막은 에칭 선택성이 있을(차광막이나 제2 반투광막의 에천트에 대하여 제1 반투광막은 내성이 있을) 필요가 있다.

구체적인 반투광막의 소재를 예시하면, Cr 화합물(Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등), Si 화합물(SiO₂, SOG), 금속 실리사이드 화합물(TaSi, MoSi, WSi 또는 그들의 질화물, 산화질화물 등)을 사용할 수 있다.

차광막 소재는, Cr 또는 Cr 화합물(Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등) 외에, Ta, W 또는 그들의 화합물(상기 금속 실리사이드를 포함함) 등을 사용할 수 있다.

또한, 에칭 선택성을 고려하면, 제1 반투광막이 MoSi계, Si계, 제2 반투광막과 차광막이 Cr계로 하는 것이 바람직하다.

차광막은, 제1 및 제2 반투광막과 적층한 상태에서, 노광광을 실질적으로 투과하지 않는(광학도 OD가 3 이상인) 것으로 하는 것이 바람직하지만, 포토마스크의 용도에 따라서는, 노광광의 일부를 투과하는 것(예를 들어 투과율≤20％)으로 할 수도 있다. 어느 경우에도, T1과 T2 각각의 노광광 투과율은, 상기 다계조 포토마스크의 용도에 따라서 결정된다. 또한, 상기 광학 시뮬레이션을 통해 조정할 수 있다.

바람직하게는, 제1 반투광막 또는 제2 반투광막의 한쪽이 갖는 노광광 투과율이 40 내지 80％일 때, 다른 쪽이 갖는 노광광 투과율이 5 내지 50％이다. 또한, 양자의 노광광 투과율의 차가 30％ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 제1 반투광막, 제2 반투광막 모두, 노광광에 대한 위상 시프트량은, 90°이하이고, 바람직하게는 60°이하이다. 이 경우, 노광광의 대표 파장(예를 들어 i선)에 대한 위상 시프트량으로 하지만, i선 내지 g선의 모두에 대하여 상기한 위상 시프트량 범위인 것이 바람직하다.

<본 발명의 또 다른 작용 효과의 설명>

또한, 제1, 제2 형태의 제조 방법은, 2개의 부분의 투과율을 비교함으로써 패턴 결함을 검출하는 다이·투·다이(Die-to-Die) 검사법을 이용한 결함 검사 공정을 포함할 때에, 본 발명의 효과가 현저하게 얻어진다.

전술한 바와 같이, 도 6 및 7에, 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법의 주요부를 나타낸다. 여기에서는, 제2 레지스트 패턴을 형성하기 위한 제2 묘화에 이용하는 묘화 데이터의 형성 과정에서, 설계값에 기초하는 묘화 데이터에 대하여 보정을 실시한 묘화 데이터를 이용한 경우를 나타낸다.

도 6의 (a), (c)에 있어서는, 상기 제1 실시 형태를 적용하여, 제2 레지스트 패턴 형성용의, 제2 묘화의 묘화 데이터를, 설계값에 대하여 보정(실선)한 경우에 형성되는 레지스트 패턴을 나타낸다.

그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 제2 반투광막과 차광막을 에칭하고, 얻어진 다계조 포토마스크를, 도 6의 (b), (d)에 나타내었다. 제2 레지스트 패턴이, 제1 레지스트 패턴에 대하여 우측으로 시프트하여도, 좌측으로 시프트하여도, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 인접하는 경계 부분에 있어서는, 제1, 제2 반투광막의 겹침(차광막도 적층하고 있음)이 형성되어 있다. 즉, 제1, 제2 반투광막이, 상기 경계에 있어서, 얼라인먼트 어긋남에 기인한 간극을 형성할 일이 없다. 따라서, 상기한 다이·투·다이(Die-to-Die) 검사에서의 문제가 발생하지 않는다.

도 7의 (a), (c)에 있어서는, 상기 제2 실시 형태를 적용하여, 제2 레지스트 패턴 형성용의, 제2 묘화의 묘화 데이터를, 설계값(점선)에 대하여 보정(실선)한 경우에 형성되는 레지스트 패턴을 나타낸다.

그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 제2 반투광막과 차광막을 에칭하고, 얻어진 다계조 포토마스크를, 도 7의 (b), (d)에 나타내었다. 제2 레지스트 패턴, 제1 레지스트 패턴에 대하여 우측으로 시프트하여도, 좌측으로 시프트하여도, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 인접하는 경계 부분에 있어서는, 제1, 제2 반투광막이 이격한 간극이 형성되어 있다. 즉, 제1, 제2 반투광막이, 상기 경계에 있어서, 얼라인먼트 어긋남에 기인한 겹침을 형성할 일이 없다. 따라서, 이 경우도, 상기한 다이·투·다이(Die-to-Die) 검사에서의 문제가 발생하지 않는다.

<본 발명의 포토마스크의 설명>

본 발명은 상기의 제1 실시 형태에 의해 얻어진 다계조 포토마스크를 포함한다. 구체적으로는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 제1 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 제2 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 제1 반투광부와 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서, 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖고 형성되는 다계조 포토마스크이다.

이 경우, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 얼라인먼트 어긋남에 기인하는, 0.1 내지 1.5㎛의 이격이 발생하지 않았다.

이 다계조 포토마스크는, 간극이 발생한 부분과 겹침이 발생한 부분이 혼재 하지 않고, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 주연부가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖고 형성되어 있으므로, 생산성이 우수하면서, 도 5에 도시한 바와 같이, 광투과 프로파일도 우수하다.

본 발명은 상기한 제2 실시 형태에 의해 얻어진 다계조 포토마스크도 포함한다. 구체적으로는, 투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 제1 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 제2 반투광부는, 투명 기판 위에 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 제1 반투광부와 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서, 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 단부(에지)가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 이격 거리만큼 이격하여 형성되는 다계조 포토마스크이다.

이 경우, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 얼라인먼트 어긋남에 기인하는, 0.1 내지 1.5㎛의 겹침이 발생하지 않았다.

이 다계조 포토마스크는, 간극이 발생한 부분과 겹침이 발생한 부분이 혼재 하지 않고, 제1 반투광막과 제2 반투광막의 단부(에지)가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 이격 거리만큼 이격하여 형성되어 있으므로, 생산성이 우수하면서, 도 4에 도시한 바와 같이, 광투과 프로파일도 우수하다

<본 발명의 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법의 설명>

본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크를 사용하여, 노광 장치에 의해, 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 패턴 전사 방법도 포함한다. 또한, 이 패턴 전사 방법을 이용하는, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조 방법도 포함한다.

전사에 이용하는 노광 장치는, 미러 프로젝션(mirror projection) 또는, 렌즈 스캐너(lens scanner)를 적용하여, 등배 노광에 의해 전사를 행하는, 표준적인 LCD(액정 디스플레이)용 노광 장치로 할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 개구수 NA 0.06 내지 0.10, σ 0.5 내지 1.0의 범위로 할 수 있다. 이러한 노광 장치는, 일반적으로, 3㎛ 정도를 해상 한계라 하고 있다.

물론, 본 발명은 보다 넓은 범위의 노광기를 이용한 전사 시에 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, NA가 0.06 내지 0.14, 또는 0.06 내지 0.15의 범위로 할 수 있다. NA가 0.08을 초과하는, 고해상도의 노광기에도 니즈가 발생하고 있으며, 이들에도 적용할 수 있다.

이러한 노광 장치는, 광원으로서 i선, h선, g선을 포함하고, 이들을 모두 포함한 조사광(단일 광원에 대하여 브로드한 광원이기 때문에, 이하 '브로드광'이라고도 함)을 이용할 수 있다. 이 경우(또는 광학 시뮬레이션 시에), 투과율이나, 위상 시프트량을 특정하기 위해서, 대표 파장으로서, i선, h선, g선 중 어느 하나를 이용하여도 된다. 시뮬레이션에 있어서는, 단순화를 위해 이들 강도비를 1:1:1로 해도 되며, 또는 실제의 노광 장치의 강도비를 고려한 비율로 해도 된다.

또한, 피전사체 위에 사용하는 레지스트는, 포지티브형이어도 네가티브형이어도 되며, 용도에 따라서 결정할 수 있다.

본 발명의 다계조 포토마스크의 용도에는, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 TFT(박막 트랜지스터) 제조용, 컬러 필터(CF)의 포토 스페이서(photospacer) 제조용 등에 유리하다.

본 발명에 이용하는, 투명 기판으로서는, 표면을 연마한 석영 유리 기판 등이 사용된다. 크기는 특별히 제한되지 않으며, 상기 마스크를 사용하여 노광하는 기판(예를 들어 플랫 패널 디스플레이용 기판 등)에 따라서 적절히 선정된다. 예를 들어 1변 300㎜ 이상의 직사각형 기판이 사용된다.

각 에칭 공정에 이용하는 에천트는 공지된 것을 사용할 수 있다. Cr계의 차광막, 또는 반투광막은, 크롬용 에천트로서 알려진, 질산 제2 세륨 암모늄을 포함하는 에칭액을 사용할 수 있다. 또한, 염소계 가스를 사용한 드라이 에칭을 적용하여도 무방하다.

MoSi계의 막에 대해서는, 불화수소산, 규불화수소산, 불화수소 암모늄 등의 불소 화합물에, 과산화수소, 질산, 황산 등의 산화제를 첨가한 에칭액을 사용할 수 있다. 또는, 불소계의 에칭 가스를 사용하여도 된다.

바람직하게는, 에칭 공정에서는, 모두 웨트 에칭을 적용하는 것이, 설비상 편의적이다.

이상과 같이, 본 발명의 포토마스크를 사용함으로써, 정밀도가 높은 회로 패턴을 형성 가능하며, 높은 최종 제품의 정밀도가 얻어지는 패턴 전사 방법을 실현할 수 있고, 이 패턴 전사 방법을 적용함으로써, 높은 제품 정밀도의 플랫 패널 디스플레이를 제조할 수 있다.

<본 발명의 기타 실시 형태의 설명>

상기의 실시 형태의 설명에 있어서는, 제1, 제2 반투광막 및 차광막을 형성하는 경우를 나타내고 있지만, 차광막 대신 반투광막이어도 된다. 따라서, 차광막을, 제3 반투광막과 대체할 수 있으며, 제1 내지 제3 반투광막은, 임의의 노광광 투과율을 취할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시 형태로는 한정되지 않으며, 기타 다양한 실시 형태가 포함된다.

10: 그레이톤 마스크(포토마스크)
13: 차광부
14: 투광부
15A: 제1 반투광부
15B: 제2 반투광부
16: 투광성 기판
17A: 제1 반투광막
17B: 제2 반투광막
18: 차광막
20: 포토마스크 블랭크
21: 제1 레지스트 패턴
24: 포토마스크 블랭크
25: 제2 레지스트 패턴

Claims

투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막과 상기 제1 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
상기 제1 에칭 공정 후의 상기 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 갖고,
상기 제2 에칭 후의 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 주연부(周緣部)가 소정 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖도록, 상기 제1 묘화 또는 상기 제2 묘화의 묘화 데이터를 형성하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 겹침량의 상기 소정 범위가, 0보다 크고 1.5㎛보다 작은 범위인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 위에 제1 반투광막 및 차광막을 적층하고, 제1 레지스트막을 더 형성한, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 제1 레지스트막에 대하여 제1 묘화를 실시하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막과 상기 제1 반투광막을 에칭하는 제1 에칭 공정과,
상기 제1 에칭 공정 후의 상기 투명 기판 전체면에, 제2 반투광막과 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트막에 대하여 제2 묘화를 실시하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는 제2 에칭 공정을 갖고,
상기 제2 에칭 후의 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부의 경계에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 에지가 소정 범위의 이격 거리만큼 이격하도록, 상기 제1 묘화 또는 상기 제2 묘화의 데이터를 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 다계조 포토마스크의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 이격 거리의 상기 소정 범위가, 0보다 크고 1.5㎛보다 작은 범위인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.
패턴 전사 방법으로서,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 다계조 포토마스크를 준비하고,
노광 장치에 의해, 상기 다계조 포토마스크가 구비하는 상기 전사용 패턴을, 피전사체에 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 다계조 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치에 의해, 상기 다계조 포토마스크가 구비하는 상기 전사용 패턴을, 피전사체에 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.
투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서,
상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고,
상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며,
상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서,
상기 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 주연부가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 겹침량만큼 겹침을 갖고 형성되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
투명 기판 위에 투광부, 차광부, 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서,
상기 제1 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 제1 반투광막이 형성되어 이루어지고,
상기 제2 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 상기 제1 반투광막과 서로 다른 노광광 투과율을 갖는 제2 반투광막이 형성되어 이루어지며,
상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 인접하는 부분을 갖는 다계조 포토마스크에 있어서,
상기 제1 반투광부와 제2 반투광부가 인접하는 경계 부분에 있어서는, 상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막의 에지가 0.1 내지 1.5㎛의 범위의 이격 거리만큼 이격하여 형성되는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.
패턴 전사 방법으로서,
제7항 또는 제8항에 기재된 다계조 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치에 의해, 상기 다계조 포토마스크가 구비하는 상기 전사용 패턴을, 피전사체에 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
플랫 패널 디스플레이의 제조 방법으로서,
제7항 또는 제8항에 기재된 다계조 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치에 의해, 상기 다계조 포토마스크가 구비하는 상기 전사용 패턴을, 피전사체에 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법.