KR20160141641A

KR20160141641A - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160141641A
Application number: KR1020150137705A
Authority: KR
Inventors: 김태훈; 이석훈
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-12-09
Also published as: TW201643543A; KR101751605B1; TWI585514B; JP2016224289A

Abstract

본 발명의 과제는 설정된 에칭 시간에 에칭되는 막의 종류나 수가 다르게 됨으로써, CD 정밀도가 저하되어 버린다고 하는 문제점을 해결하고, 보다 CD 정밀도가 높은 전사 패턴의 형성 방법을 포함하는 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. 투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서, 소정의, 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크 준비 공정과, 제1 에칭 공정과, 제2 레지스트막 형성 공정과, 제2 에칭 공정과, 제2 반투광막 성막 공정과, 제3 레지스트막 형성 공정과, 제3 에칭 공정을 갖고, 상기 제1 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 차광막만을 에칭하고, 상기 제2 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제1 반투광막만을 에칭하고, 상기 제3 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제2 반투광막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

Description

포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정이나 유기 EL(Electro Luminescence)로 대표되는 표시 장치의 제조에 유용한 포토마스크 및 그 제조 방법과 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어 이루어지는 전사용 패턴을 구비한, 다계조의 포토마스크가 알려져 있다.

예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2007-249198호 공보)에는, 4계조의 포토마스크와 그 제조 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2007-249198호 공보

표시 장치의 제조에 있어서는, 얻고자 하는 디바이스의 설계에 기초한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크가 많이 이용된다. 디바이스로서, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등에 탑재되어 있는 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에는, 밝고 전력 절약, 동작 속도가 빠를 뿐만 아니라, 고해상도, 광시야각 등의 고화질이 요구된다. 이로 인해, 상술한 용도에 사용되는 포토마스크가 갖는 패턴에 대해, 점점 미세화, 고밀도화의 요구가 생기는 동향에 있다.

그런데, 표시 장치 등의 전자 디바이스는, 패턴이 형성된 복수의 박막(레이어:Layer)의 적층에 의해 입체적으로 형성된다. 따라서, 이들 복수의 레이어의 각각에 있어서의 좌표 정밀도의 향상 및 서로의 좌표 정합이 긴요해진다. 즉, 개개의 레이어의 패턴 좌표 정밀도가, 모두 소정 레벨을 충족하고 있지 않으면, 완성된 디바이스에 있어서 오동작 등의 문제가 일어난다. 그리고, 각 레이어에 있어서의 패턴의 구조는 점점 미세화, 고밀도화되는 경향이 있다. 따라서, 각 레이어에 요구되는 좌표 어긋남의 허용 범위는 점점 엄격해지는 방향에 있다.

예를 들어, 액정 표시 장치에 적용되는 컬러 필터에 있어서도, 보다 밝은 표시 화면을 실현하기 위해, 블랙 매트릭스(BM)와 메인 포토 스페이서 및 서브 포토 스페이서와 같은 포토 스페이서(PS)의 배치 면적을 보다 좁게 하는 방향에 있다. 또한, 블랙 매트릭스 상에 포토 스페이서를 배치함으로써, 밝기, 소비 전력의 점에서, 보다 유리한 컬러 필터를 제조할 수 있게 된다. 따라서, 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴에 있어서는, CD(Critical Dimension: 이하, 패턴의 폭 의미로 사용함) 정밀도 및 위치 정밀도의 향상이 필요하게 된다.

상기 BM 형성과 PS 형성을, 각각의 전사용 패턴을 구비한 포토마스크에 의해, 순차 노광하고, 피전사체(표시 패널 기판 등)에 중첩해서 전사함으로써 행하는 방법은, 얼라인먼트가 어긋나게 하기 쉽다. 따라서, 각각의 전사용 패턴을 1매의 포토마스크 상에 형성하고, 1회의 노광 공정으로 피전사체 상에 전사하는 방법을 생각할 수 있다. 이 경우, 중첩 위치 정밀도(소위 Overlay 정밀도)와 함께, 비용면에서도 유리하다.

단, 그 경우, 사용하는 포토마스크가 갖는 전사용 패턴은 보다 복잡해진다. 구체적으로는, BM 형성용의 패턴과, 메인 포토 스페이서 및 서브 포토 스페이서에 대응하고, 각각 다른 광투과율을 갖는 패턴으로 형성한, 다계조의 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하는 것이 요망된다.

예를 들어, 전사용 패턴으로서는, 투광부, 차광부 외에, 제1 반투광부, 제2 반투광부를 구비한, 4계조의 포토마스크의 사용을 생각할 수 있다.

특허문헌 1에는, 이와 같은 4계조의 포토마스크의 제조 방법이 기재되어 있지만, 이 제조 방법에도, 해결해야 할 과제가 있는 것에, 본 발명자들은 착안했다.

특허문헌 1에 기재된 제1 방법을, 도 4에 도시한다. 이에 따르면, 해당 방법은, 차광부(130), 투광부(140) 및 각각 다른 광투과율의 제1 반투광부(150A)와 제2 반투광부(150B)를 갖는 4계조 포토마스크(100)의 제조 방법에 있어서, 투광성 기판(160) 상에, 서로의 에칭에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지는 제1 반투광막(170A)과 차광막(180)이 순차 성막된 포토마스크 블랭크(200)를 준비하는 공정과[도 4의 (A)], 이 포토마스크 블랭크(200)의 상기 차광막(180) 상에, 상기 투광부(140) 및 상기 제2 반투광부(150B)를 개구 영역으로 한 제1 레지스트 패턴(210)을 형성하는 공정과[도 4의 (B)], 상기 제1 레지스트 패턴(210)을 마스크로 하여 상기 차광막(180)을 에칭한 후, 상기 제1 레지스트 패턴(210)을 박리하고, 상기 차광막(180)을 마스크로 하여 상기 제1 반투광막(170A)을 에칭하는 공정과[도 4의 (C) 내지 (E)], 다음에, 상기 투광성 기판(160) 및 상기 차광막(180) 상에, 제2 반투광막(170B)을 성막하는 공정과[도 4의 (F)], 그 제2 반투광막(170B) 상에, 상기 투광부(140) 및 상기 제1 반투광부(150A)를 개구 영역으로 한 제2 레지스트 패턴(250)을 형성하는 공정과[도 4의 (G)], 상기 제2 레지스트 패턴(250)을 마스크로하여 상기 제2 반투광막(170B) 및 상기 차광막(180)을 에칭한 후, 상기 제2 레지스트 패턴(250)을 제거하여, 상기 투광부(140), 상기 차광부(130), 상기 제1 반투광부(150A) 및 상기 제2 반투광부(150B)를 형성하는 공정[도 4의 (H), (I)]을 갖는 방법이다.

여기서, 도 4의 (G) 내지 (H)의 공정에서는, 제2 레지스트 패턴(250)을 마스크로 하여 제2 반투광막(170B) 및 차광막(180)을 에칭하고 있다. 즉, 어떤 영역에서는, 투광성 기판(160) 상에 형성된 제2 반투광막(170B)을 에칭 제거하여 투광성 기판(160)을 노출시키는 한편, 다른 영역에서는 투광성 기판(160) 상에 있어서, 제1 반투광막(170A) 상의 제2 반투광막(170B)과 차광막(180)을 순차 에칭 제거하여, 제1 반투광막(170A)을 노출시키는 영역이 있고, 이들이 동시에 병행해서 진행된다.

단, 이 2개의 영역에서, 실제로 에칭이 종료될 때까지의 소요 시간은 다르다. 전자에서는, 제2 반투광막(170B)의 막 두께에 따른 에칭 시간이 경과하면, 필요한 에칭은 완료되고, 투광성 기판(160)이 노출되는 것에 반해, 후자에서는, 이 후 차광막(180)을 에칭하기 위한 시간이 더 필요하다. 결국, 후자의 에칭이 완료된 시점에서는, 전자의 투광부(140)의 영역에서는, 사이드 에칭이 진행되고, 패턴의 폭(CD)이 바뀌어 버린다. 특히, 등방성 에칭의 성질을 갖는 웨트 에칭에 있어서, 이 거동이 현저하다. 따라서, 예를 들어, 도 4에 있어서, 제1 반투광부(150A)가 형성되기 위한 에칭 시간 동안에, 투광부(140)의 저스트 에칭 시간이 완료되고, 그대로 투광부(140)의 우측 단부를 확정하는 제2 반투광막(170B)에 사이드 에칭이 진행되어, 투광부 치수가 커져 버린다.

또한, 에칭 시간이 길수록, 포토마스크 면내 전체에서의 CD 편차가 생기므로, 결과적인 패턴 CD 정밀도가, 요구되는 레벨을 만족시킬 수 없을 가능성이 생긴다.

다음에, 특허문헌 1에 기재된 제2 방법에 대해 도 5를 참조하여 검토한다. 이에 의하면, 당해 방법은, 투광성 기판(160) 상에, 제1 반투광막(370A), 제2 반투광막(370B) 및 차광막(380)이 순차 성막되고, 이들 제1 반투광막(370A) 및 차광막(380)과 상기 제2 반투광막(370B)이 서로의 에칭에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지는 포토마스크 블랭크(400)를 준비하는 공정과[도 5의 (A)], 이 포토마스크 블랭크(400)의 상기 차광막(380) 상에, 투광부(340) 및 제1 반투광부(350A)를 개구 영역으로 한 제1 레지스트 패턴(410)을 형성하는 공정과[도 5의 (B)], 상기 제1 레지스트 패턴(410)을 마스크로 하여 상기 차광막(380)을 에칭한 후, 상기 제2 반투광막(370B)을 에칭하고, 또한 상기 제1 레지스트 패턴(410)을 박리하는 공정과[도 5의 (C), (D)], 다음에, 상기 투광부(340) 및 제2 반투광부(350B)를 개구 영역으로 한 제2 레지스트 패턴(440)을 형성하는 공정과[도 5의 (E)], 상기 제2 레지스트 패턴(440)을 마스크로 하여 상기 차광막(380) 및 상기 제1 반투광막(370A)을 에칭한 후, 상기 제2 레지스트 패턴(440)을 제거하여, 상기 투광부(340), 상기 차광부(330), 상기 제1 반투광부(350A) 및 상기 제2 반투광부(350B)를 형성하는 공정[도 5의 (F), (G)]을 갖는 것을 특징으로 하는 4계조 포토마스크(300)의 제조 방법이다.

이 제2 방법에 있어서는, 도 5의 (E) 내지 (F)의 공정에서, 차광막(380)을 에칭 제거하여, 제2 반투광부(350B)를 형성하는 것과 동시에, 제1 반투광막(370A)을 제거하여, 소정의 위치에 투광부(340)를 형성한다. 에칭 시간의 설정은, 2개의 막 중, 에칭이 느린 쪽에 맞춰서 설정하게 된다. 이 2종의 막의 에칭 소요 시간이 동등하면 되지만, 일반적으로는, 차광막의 에칭 소요 시간의 쪽이 반투광막의 에칭 소요 시간보다 길다. 이로 인해, 이 제2 방법에서는, 저스트 에칭 시간이 지나도 에칭액에 노출되는 제1 반투광막(370A)의 사이드 에칭이 진행되어, 역시 CD 정밀도가 열화되기 쉽다.

또한, 제2 반투광부(350B)는, 제1 반투광막(370A)과 제2 반투광막(370B)의 적층에 의해 형성되므로, 실제의 투과율은, 2개의 막의 투과율의 곱에 가까운 값이 되지만, 적층 계면을 갖는 반투광막이 되므로, 투과율의 값을 정확하게 예측하는 것은 어렵다. 이상으로부터, 고정밀도품을 제조하기 위한 포토마스크로서는, 개량의 여지가 있었다.

따라서, 상기 문제를 해결하고, 보다 CD 정밀도가 높은 전사 패턴의 형성 방법을 포함하는 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여, 본 발명자들은 예의 검토했다.

본 발명의 요지는, 이하와 같다.

<1> 투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

상기 투명 기판 상에, 적어도 차광막이 형성되어 이루어지는 차광부,

상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부, 및

상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부를 포함하고,

상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막은 서로 다른 광투과율을 갖는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막과 차광막이 이 순서대로 적층되고, 표면에 제1 레지스트막이 형성된, 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 제1 레지스트막에 대해, 제1 묘화 및 현상을 행하여 형성한, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하는, 제1 에칭 공정과,

에칭된 상기 차광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,

상기 제2 레지스트막에 대해, 제2 묘화 및 현상을 행하여 형성한 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 반투광막을 에칭하는, 제2 에칭 공정과,

에칭된 상기 차광막 및 상기 제1 반투광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막을 성막하는 성막 공정과,

상기 제2 반투광막 상에, 제3 레지스트막을 형성하는 공정과,

상기 제3 레지스트막에 대해, 제3 묘화 및 현상을 행하여 형성한, 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는, 제3 에칭 공정을 갖고,

상기 제1 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 차광막만을 에칭하고,

상기 제2 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제1 반투광막만을 에칭하고,

상기 제3 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제2 반투광막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는,

포토마스크의 제조 방법.

<2> 투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

상기 제1 레지스트막에 대해, 상기 차광부를 형성하기 위한 제1 묘화 및 현상을 행하여, 제1 레지스트 패턴을 형성하는, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하는, 제1 에칭 공정과,

상기 제2 레지스트막에 대해, 제2 묘화 및 현상을 행하여, 제2 레지스트 패턴을 형성하는 제2 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 반투광막을 에칭함으로써, 상기 투광부 및 상기 제2 반투광부에 대응하는 영역의 상기 제1 반투광막을 제거하는, 제2 에칭 공정과,

상기 제3 레지스트막에 대해, 제3 묘화 및 현상을 행하여, 제3 레지스트 패턴을 형성하는, 제3 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하고, 상기 투광부와 상기 제1 반투광부에 대응하는 영역의 상기 제2 반투광막을 제거하는, 제3 에칭 공정

을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.

<3> 상기 제3 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 투광부 또는 제1 반투광부가 되는 영역의 치수에, 얼라인먼트 마진을 부가한 치수의 개구를 갖는 제3 레지스트 패턴을 형성하고,

상기 제3 에칭 공정에서는, 상기 제3 레지스트 패턴의 개구 내에서, 상기 제2 반투광막이 제거되고, 또한, 상기 개구 내에 노출되는 상기 차광막의 엣지 부분이, 두께 방향으로 일부만 에칭되는 것을 특징으로 하는, 상기 <2>에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

<4> 상기 엣지 부분의 폭은, 0.25 내지 0.75㎛이며, 그 부분의 상기 차광막의 막 두께는, 노광광에 대한 광학 농도가, 2.0 이상으로 되는 것인 것을 특징으로 하는, 상기 <3>에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

<5> 상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,

상기 차광막은, 상기 제1 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 상기 <2>에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

<6> 상기 차광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대한 에칭 레이트가, 상기 제2 반투광막의 에칭 레이트의 1/5 내지 1/50인 것을 특징으로 하는, 상기 <2>에 기재된 포토마스크의 제조 방법.

<7> 투명 기판 상에,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서,

상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막과 다른 광투과율을 갖고,

상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,

상기 차광막은, 상기 제1 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,

상기 차광부의 일부는, 상기 차광막이 노출되고, 상기 차광부의 다른 일부는, 상기 차광막 상에 상기 제2 반투광막이 형성되어 있는

것을 특징으로 하는, 포토마스크.

<8> 상기 차광부의 상기 일부에는, 상기 차광막의 엣지 부분이 두께 방향으로 일부 에칭되어 피에칭면을 형성하고, 상기 엣지 부분의 폭은, 0.25 내지 0.75㎛인 것을 특징으로 하는, 상기 <7>에 기재된 포토마스크.

<9> 표시 장치 제조용인 것을 특징으로 하는, 상기 <8>에 기재된 포토마스크.

<10> 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,

노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,

표시 장치의 제조 방법.

<11> 상기 <7> 내지 <9> 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,

표시 장치의 제조 방법.

본 발명에 따르면, CD 정밀도가 높은 전사 패턴의 형성 방법을 포함하는 포토마스크의 제조 방법이 제공되고, 그리고 이 제조 방법에 의해 제조한 포토마스크를 이용함으로써, 고품질의 표시 장치를 제조할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 있어서의 차광막 패턴을 형성할 때까지의 각 공정을 도시하는 모식도이다.
도 1b는 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 있어서의, 제1 반투광막 패턴을 형성하고, 또한 제2 반투광막을 형성할 때까지의 각 공정을 도시하는 모식도이다.
도 1c는 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 있어서의, 제2 반투광막 패턴을 형성하고, 포토마스크를 완성할 때까지의 각 공정을 도시하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크 상면 모식도이다.
도 3은 제1 반투광부와 투광부가 인접하는 경우의 본 발명의 포토마스크 및 그 제조 방법의 각 공정을 도시하는 모식도이다.
도 4는 특허문헌 1에 기재된 제1 방법을 도시하는 모식도이다.
도 5는 특허문헌 1에 기재된 제2 방법을 도시하는 모식도이다.

이하, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법, 본 발명의 포토마스크 및 본 발명의 표시 장치의 제조 방법에 대해, 순서대로 설명한다.

[포토마스크의 제조 방법]

본 발명의 포토마스크의 제조 방법은,

투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

상기 제3 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제2 반투광막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

더욱 구체적으로는, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법은,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하고, 상기 투광부와 상기 제1 반투광부에 대응하는 영역의 상기 제2 반투광막을 제거하는, 제3 에칭 공정을 갖는다.

여기서, 「상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부」란, 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되고, 제1 반투광막의 상하에는 차광막이나 제2 반투광막이 형성되어 있지 않은 것으로 한다.

또한, 「상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부」란, 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되고, 제2 반투광막의 상하에는 차광막이나 제1 반투광막이 형성되어 있지 않은 것으로 한다.

이하, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 본 발명에 의한 포토마스크의 제조 방법의 실시 형태의 예에 있어서의 각 공정을 설명한다.

<도 1a의 (a):레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크의 준비>

투명 기판(12) 상에, 제1 반투광막(14)과 차광막(16)을 이 순서대로 적층하고, 차광막(16)의 표면에 제1 레지스트막(20)이 형성된 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크(30)를 준비한다.

투명 기판(12) 상에의 제1 반투광막(14) 및 그 위에의 차광막(16)의 성막 방법은, 스퍼터법 등의 공지의 수단을 사용할 수 있다. 또한, 제1 레지스트막(20)의 성막에는, 스핀 코터, 슬릿 코터 등 공지의 코터를 사용하면 좋다. 제1 레지스트막(20)의 두께는, 3000 내지 10000Å 정도로 할 수 있다. 제1 반투광막(14)의 두께는, 목적으로 하는 광투과율에 의해 적절히 결정하고, 예를 들어, 20 내지 400Å 정도로 할 수 있다. 차광막(16)의 두께에 대해서는, 후술한다.

투명 기판(12)으로서는, 석영 유리 등의 투명 재료를 평탄, 평활하게 연마한 것을 사용할 수 있다. 표시 장치 제조용의 포토마스크에 사용하는 투명 기판으로서는, 주표면이 1변 300 내지 1500㎜, 두께 5 내지 13㎜의 사각형의 것이 바람직하다.

제1 반투광막(14)으로서는, 예를 들어, 노광광의 투과율이 20 내지 80％의 것을 사용할 수 있다. 더 바람직한 투과율은, 30 내지 70％이다. 더욱 바람직한 투과율은, 40 내지 60％이다.

제1 반투광막(14)은 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가, 3≤φ≤90의 저위상 시프트막으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 위상 시프트량은, 3≤φ≤60이다.

또는, 제1 반투광막(14)은 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가, 90<φ≤270인, 위상 시프트막으로 할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 반투광막(14)은 저위상 시프트막인 것으로서 설명한다.

여기서 노광광이란, 본 발명의 포토마스크(10)(도 1c)를 사용해서 노광할 때에 사용하는 노광 장치의 조사광이며, i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하고, 이 중 복수의 파장, 바람직하게는, i선, h선, g선의 모두를 포함하는 파장 영역의 광원을 사용함으로써, 충분한 조사량을 얻을 수 있다. 그 경우는, 파장 영역에 포함되는 대표 파장(예를 들어, i선)을 기준으로 하고, 이에 대한 투과율 및 위상 시프트량을, 상기 범위 내로 하여, 포토마스크(10)의 설계를 할 수 있다.

제1 반투광막(14)의 재료는, 예를 들어, Si, Cr, Ta, Zr 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들의 산화물, 질화물, 탄화물 등으로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. Si 함유막으로서는, Si의 화합물(SiON 등), 또는 전이 금속 실리사이드(MoSi 등)나, 그 화합물을 사용할 수 있다. 전이 금속 실리사이드의 화합물로서는, 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등을 들 수 있고, 특히 바람직하게는, MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다.

제1 반투광막(14)을 Cr 함유막으로 하는 경우, Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물)을 사용할 수 있다.

차광막(16)의 재료도, 제1 반투광막(14)과 마찬가지의 재료로부터 선택한 것으로 구성할 수 있다. 여기서, 제1 반투광막(14)과 차광막(16)은, 서로의 에천트에 대해 내성을 갖는, 에칭 선택성을 갖는 재료로 하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 반투광막(14)은 차광막(16)을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성이 있고, 차광막(16)은, 제1 반투광막(14)을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성이 있는 것이 바람직하다. 에천트로서는, 에칭 가스, 에칭액을 들 수 있지만, 본 실시 형태에서는 에칭액으로서 설명한다.

또한, 「차광막의 에천트에 대해 내성이 있다」란, 예를 들어, 차광막의 에천트에 대해, 에칭 레이트가 차광막의 에칭 레이트의 1/100 이하, 바람직하게는, 1/200 이하인 경우이다. 이하, 다른 막이 소정의 막의 에천트에 대해 내성이 있다고 하는 경우에도 마찬가지이다.

따라서, 예를 들어, 제1 반투광막(14)을 MoSi 함유막으로서, 그 에칭액으로서 불산을 포함하는 것을 사용하고, 한편, 차광막(16)으로서 Cr 함유막으로 하고, 그 에칭액으로서 질산 제2 세륨 암모늄을 포함하는 것 등의 조합이 가능하다.

또한, 차광막(16)은, 그 표면측[투명 기판(12)과 반대측]의 표층에, 반사 방지층, 에칭 감속층 등의 기능층을 가질 수 있다. 상기 반사 방지층은, 레지스트막 묘화광의 반사를 억제함으로써 묘화 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 상기 에칭 감속층은, 후술하는 반투광막을 에칭하는 공정(제2 및 제3 에칭 공정) 시에, 차광부의 엣지 부분[도 1b의 (f) 및 도 1c의 (k) 참조]이 에칭을 받는 속도를 저하시키고, 그 부분에 있어서의 차광막(16)의 손상을 억제하는 효과가 있다.

상기 반사 방지층은, 예를 들어, 차광막(16)이 Cr을 포함할 때는, Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물 중 어느 하나 적어도 1종을 포함하는 층으로서 형성할 수 있다.

또한, 상기 에칭 감속층은, 차광막(16)의 에칭액에 의해 에칭 가능한 재료이며, 또한, 차광막(16)의 두께 방향 내부의 조성(또는 막질)보다도, 에칭이 느려지는 조성(또는 막질)을 포함하는 것이면 된다. 예를 들어, 차광막(16)이 Cr을 함유하는 소재로 형성되어 있는 경우에는, 에칭 감속층의 소재로서는, Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등으로부터 선택되는 적어도 1종을 채용할 수 있다. 또한, 반사 방지층이 에칭 감속층을 겸해도 좋다.

반사 방지층 및／또는 에칭 감속층은, 차광막(16)의 깊이 방향에 있어서, 표층 부분의 조성이 내측 부분과 다르게 형성된 것으로 할 수 있다. 이 경우, 차광막(16)의 표층 부분과 내측 부분 사이에 명확한 경계가 있어도 좋고, 차광막(16)의 깊이 방향으로 연속적 또는 단계적으로 조성이 변화되어 가는 것이어도 좋다.

또한, 이상 설명한 차광막(16)에 대해서는, 노광광의 광학 농도 OD(Optical Density)가, 후술하는 값을 만족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 반사 방지층 또는 에칭 감속층이 제거된 상태에 있어도, 제조되는 포토마스크에 대해 사용되는 노광광의 광학 농도(OD)가, 후술하는 값을 만족한다.

본 공정에서는, 투명 기판(12) 상에, 제1 반투광막(14)과 차광막(16)을 이 순서대로 적층하여 이루어지는 포토마스크 블랭크의 표면에, 제1 레지스트막(20)을 도포 형성하여, 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크(30)로 할 수 있다. 여기서 사용하는 레지스트는, 포토레지스트로 하고, 포지티브형, 네가티브형 중 어느 하나로 할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 포지티브형의 포토레지스트로서 설명한다. 후술하는 제2 및 제3 레지스트막에 대해서도 마찬가지이다.

<도 1a의 (b):제1 레지스트 패턴의 형성>

상기 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크(30)의 제1 레지스트막(20)에 대해, 묘화 장치를 사용해서 원하는 패턴을 묘화(제1 묘화)하고, 현상한다(제1 레지스트 패턴 형성 공정). 묘화 장치로서는, 전자 빔을 사용하는 것, 레이저를 사용하는 것의 어느 것이어도 좋지만, 본 실시 형태에서는 레이저 묘화 장치를 적용한다. 후술하는 제2, 제3 묘화에 있어서도 마찬가지로 한다.

제1 묘화에 있어서 묘화하는 패턴은, 차광부를 형성하기 위한 것이다. 즉, 최종적인 포토마스크(10)에 있어서(도 1c 참조), 차광부(C의 영역)와, 그 밖의 영역을 나누기 위한 묘화 데이터를 사용해서 묘화한다. 그 후, 현상함으로써, 제1 레지스트 패턴(20a)을 얻는다.

<도 1a의 (c):차광막 패턴의 형성>

제1 레지스트 패턴(20a)을 마스크로 하여, 차광막(16)을 에칭한다(제1 에칭 공정). 본 실시 형태에서는, 웨트 에칭을 적용한다. 이에 의해 차광막 패턴(16a)이 형성된다. 에칭 시간은, 미리, 차광막의 에칭 레이트와 막 두께에 기초해서 구해진 시간으로 한다.

그리고, 제1 에칭 공정에서는, 실질적으로 차광막(16)만이 에칭된다.

<도 1a의 (d):제1 레지스트 패턴의 제거>

본 공정에서는, 제1 레지스트 패턴(20a)을 제거한다.

<도 1b의 (e):제2 레지스트막의 형성>

상기 공정 후의, 에칭된 차광막(16)을 포함하는 투명 기판(12)에 제2 레지스트막(22)을 도포 형성한다. 제2 레지스트막(22)의 도포막 두께나 도포 방법은 제1 레지스트막(20)과 마찬가지이다.

<도 1b의 (f):제2 레지스트 패턴의 형성>

제2 레지스트막(22)에 대해 묘화 장치를 사용해서 제2 묘화를 행하고, 현상 함으로써, 제2 레지스트 패턴(22a)을 얻는다. 제2 묘화는, 투광부(도 1c의 A의 영역) 및 제2 반투광부(도 1c의 B2의 영역)가 되는 영역의 투명 기판(12)을 노출시키기 위한 묘화 데이터를 사용한다. 단, 제1 묘화와 제2 묘화의 상호의 위치가 어긋나는 리스크가 존재하므로, 이에 의한 중첩(Overlay) 어긋남을 방지하기 위해, 제2 묘화의 묘화 데이터로는, 예측되는 위치 어긋남량을 기초로 결정한, 얼라인먼트 마진분만큼, 묘화 치수를 부가한(사이징을 실시한) 것으로 한다. 이에 의해, 도 1b의 (f)에 예시되는 바와 같이, 차광막 패턴(16a)의 단부(엣지)는, 제2 레지스트 패턴(22a)으로 피복되지 않고, 차광막 패턴(16a)의 엣지가 노출된 형태가 된다. 사이징의 폭은, 0.25 내지 0.75㎛로 할 수 있다. 또는, 얼라인먼트가 우수한 묘화 장치에 있어서는, 사이징의 폭을 0.2 내지 0.5㎛로 할 수도 있다.

<도 1b의 (g):제1 반투광막 패턴의 형성>

상기 제2 레지스트 패턴(22a)과, 노출된 차광막 패턴(16a)의 엣지 부분을 마스크로 하여, 제1 반투광막(14)을 웨트 에칭(제2 에칭 공정)한다. 제2 에칭 공정에 있어서는, 상기 제2 레지스트 패턴(22a)과 함께, 에칭된 상기 차광막 패턴(16a)을 마스크로 하여, 상기 제1 반투광막(14)을 에칭할 수 있다. 이 공정에 의해, 투광부 및 제2 반투광부에 대응하는 영역(도 1c의 A 및 B2의 영역)의 제1 반투광막(14)을 제거하여 제1 반투광막 패턴(14a)이 형성된다.

이때, 사용하는 에칭액에 대해, 차광막(16)은 내성을 가지므로, 제1 반투광막(14)이 에칭되어, 그 영역의 투명 기판(12)이 노출될 때까지의 시간(저스트 에칭 시간이라고도 함)에는, 차광막(16)은 데미지를 입지 않는다. 즉, 본 공정에서는 실질적으로 제1 반투광막(14)만이 에칭된다.

<도 1b의 (h):제2 레지스트 패턴의 제거>

본 공정에서는, 제2 레지스트 패턴(22a)을 제거한다.

<도 1b의 (i):제2 반투광막의 형성>

상기 제1 반투광막과 차광막의 패턴이 형성된 투명 기판(12)(즉 에칭된 차광막 및 제1 반투광막을 포함하는 투명 기판)의 표면에, 제2 반투광막(18)을 성막한다. 제2 반투광막(18)의 성막 방법은, 스퍼터법 등의 공지의 수단을 사용할 수 있다. 또한, 제2 반투광막(18)의 두께는, 20 내지 700Å 정도로 할 수 있다.

제2 반투광막(18)으로서, 제1 반투광막(14)과 마찬가지로, 노광광의 투과율이 20 내지 80％의 재료를 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 30 내지 70％, 더욱 바람직하게는, 40 내지 60％의 재료를 사용한다. 단 본 발명에 있어서는, 제1 반투광막(14)과 제2 반투광막(18)의 광투과율은 다르며, 구체적으로는, 노광광의 대표 파장에 대한 광투과율이 3 내지 15％ 정도 다르다. 제1 반투광막(14)의 노광광 투과율은, 제2 반투광막(18)의 노광광 투과율보다 높은 것으로 할 수 있지만, 그 반대이어도 좋다.

또한, 제2 반투광막(18)도, 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가, 3≤φ≤90의 저위상 시프트막으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가 3≤φ≤60이다.

또는, 제2 반투광막(18)은 노광광에 대한 위상 시프트량 φ(도)가, 90<φ≤270인, 위상 시프트막으로 할 수도 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제2 반투광막(18)은 저위상 시프트막인 것으로서 설명한다.

제2 반투광막(18)의 재료는, 상기 제1 반투광막(14)에 사용 가능한 재료 중에서 선택할 수 있다. 단, 제2 반투광막(18)은, 제1 반투광막(14)과의 사이에서, 상호 에천트에 대한 내성을 갖는(에칭 선택성을 갖는) 것으로 한다. 따라서, 예를 들어, 제1 반투광막(14)을 Si 함유막(예를 들어, MoSi를 포함하는 것)으로 하고, 차광막(16)을 Cr 함유막으로 하고, 제2 반투광막(18)을 Cr 함유막으로 할 수 있다.

제2 반투광막(18)은, 또한 차광막(16)에 대해서도 에칭 선택성을 갖는 재료로 할 수 있다. 단, 반드시 차광막(16)과의 에칭 특성이 다른 재료를 선택할 필요는 없다. 예를 들어, 차광막(16)과 제2 반투광막(18)은 동일한 에천트에서의 에칭이 가능한, Cr 함유막으로 하는 것도 가능하다.

<도 1c의 (j):제3 레지스트막의 형성>

제2 반투광막(18)을 형성한 투명 기판 상에, 제3 레지스트막(24)을 도포 형성한다. 제3 레지스트막(24)의 도포막 두께나 도포 방법은 제1 레지스트막(20)과 마찬가지이다.

<도 1c의 (k):제3 레지스트 패턴의 형성>

제3 레지스트막(24)에 대해 묘화 장치를 사용해서 제3 묘화를 행하고, 현상함으로써, 제3 레지스트 패턴(24a)을 얻는다. 이 제3 레지스트 패턴 형성 공정에서 사용하는 묘화 데이터는, 불필요한 제2 반투광막(18)을 제거하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 제2 반투광부가 되는 영역(B2의 영역)을 커버하는 한편, 제1 반투광부가 되는 영역(B1의 영역) 및 투광부가 되는 영역(A의 영역)에는, 개구를 갖는 제3 레지스트 패턴(24a)을 형성한다.

또한, 이때의 묘화 데이터에 있어서도, 제1, 제2 묘화와의 위치 어긋남의 영향이, 형성하고자 하는 전사용 패턴의 정밀도에 미치지 않도록, 얼라인먼트 마진을 부가하는 사이징을 실시한다. 구체적으로는, 제3 묘화에서 사용하는 묘화 데이터에 있어서, 투광부에 대응하는 영역에 대해서는, 이 보다 약간 큰 치수의 개구를 형성하는 것이 바람직하다. 이 사이징의 폭은 0.25 내지 0.75㎛로 할 수 있다. 또한, 제1 반투광부에 대응하는 영역에 대해서도 마찬가지로 사이징을 실시한다. 또한, 얼라인먼트가 우수한 묘화 장치에 있어서는, 사이징의 폭은 0.2 내지 0.5㎛로 할 수도 있다.

<도 1c의 (l):제2 반투광막 패턴의 형성>

제3 레지스트 패턴(24a)을 마스크로 하여, 제2 반투광막(18)을 웨트 에칭한다(제3 에칭 공정). 이에 의해 제3 레지스트 패턴(24a)으로 덮여져 있지 않은 영역, 구체적으로는 투광부 및 제1 반투광부에 대응하는, 상기 제3 레지스트 패턴의 개구부의 영역의 제2 반투광막(18)이 제거되어 제2 반투광막 패턴(18a)이 형성된다. 이때, 투명 기판(12) 상에 형성된 제2 반투광막이 제거됨과 함께, 차광막 상의 제2 반투광막이 일부 제거되고, 차광막 패턴(16a)의 엣지 부분이 노출된다. 이것은, 얼라인먼트 마진으로서, 제3 레지스트 패턴(24a)의 치수를 약간 작게 하고 있는(개구 치수가 크게 되어 있음) 것에 의한다.

이 제3 에칭 공정의 결과, 제1, 제2 반투광부가 모두 단층 구성이 된다. 이때, 실질적으로 제2 반투광막(18)만이 에칭되고, 그 이외의 막은, 막 두께 방향 또는 그것과 수직 방향으로 약간 막이 감소되는 일이 있었다고 해도, 광학적인 영향은 생기지 않는다.

상기 차광막(16)은, 상기 제2 반투광막(18)의 에천트에 대한 에칭 레이트가, 상기 제2 반투광막(18)의 에칭 레이트의 1/5 내지 1/50인 것이 바람직하다. 또한, 상기 차광막(16)의 막 두께는, 상기 제2 반투광막(18)의 막 두께의, 5배 내지 50배로 할 수 있다.

또한, 차광막(16)과 제2 반투광막(18)의 재료가, 동일한 에칭액에 의해, 에칭되는 경우, 이 제3 에칭 공정에서, 제2 반투광막(18)이 에칭되었을 때, 그 아래에 위치하는 차광막 패턴(16a)에는, 실질적으로 에칭의 영향이 미치지 않는 것이 바람직하다. 즉, 이 제3 에칭 공정에 있어서는, 실질적으로 제2 반투광막(18)만이 에칭된다. 여기서, 실질적으로 제2 반투광막(18)만이 에칭된다고 하는 것은, 제2 반투광막(18)이 에칭되지 않는 경우 및 약간 에칭되는 경우를 포함한다. 약간 에칭된다고 하는 것은, 이하와 같은 경우이다. 상술한 바와 같이, 얼라인먼트 마진으로서, 제3 레지스트 패턴(24a)의 치수를 약간 작게 하는 것에 의해(개구 치수가 크게 되어 있음), 묘화의 위치 어긋남이 전혀 생기지 않았던 경우에서도, 투광부나 제1 반투광부가 되는 영역의 외측 테두리(엣지 부분)에 위치하는 차광막 패턴(16a)의 부분은, 0.25 내지 0.75㎛의 폭으로 레지스트 패턴의 개구 내에 노출되어 있다. 제3 에칭 공정에서, 이 엣지 부분이 두께 방향으로 일부 에칭되고, 피에칭면을 형성하는 경우가 있다.

그러나, 발명자들의 검토에 의하면, 이와 같은 차광막의 약간의 에칭은, 실질적인 영향을 갖지 않는 것이 확인되었다. 즉, 제3 에칭 공정의 목적은, 불필요한 부분의 제2 반투광막(18)을 제거하는 것이며, 그 에칭 시간은, 그 목적을 위해 적절한 값으로 된다. 그것은 제2 반투광막(18)만의 에칭 레이트에 의존하는 것이다. 여기서, 특허문헌 1에 채용된 바와 같은, 2막 연속의 에칭 공정은, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 적용하지 않는다. 따라서, 제3 에칭 공정의 종점은, 제2 반투광막(18)에 대한 저스트 에칭 시간과 거의 동등하다. 즉, 제2 반투광막(18)의 에칭 시, 차광막 패턴(16a)의 엣지 부분은, 가령 에칭되는 것으로 해도, 표면으로부터, 막 두께 방향으로 일부만이다. 이 경우, 차광막 표면의 광 반사율이, 약간 변화되는 일은 있어도, 차광성에 변화가 미치는 일이 없어, 하기에 기재한 광학 농도를 나타내는 만큼의 막 두께가 유지된다. 따라서, 본 발명에서는, 이와 같은 경우, 「실질적으로 제2 반투광막만이 에칭된다」고 한다.

여기서, 일부 에칭된다고 하는 것은, 그 에칭량이, 차광막의 막 두께의 1/5 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 에칭량이, 차광막의 막 두께의 1/1000 내지 1/10, 더욱 바람직하게는, 1/100 내지 1/10로 할 수 있다.

또한, 차광성에 대해서는, 차광막 패턴(16a)의 광학 농도(OD)는, 엣지 부분에 있어서도 2.0 이상이며, 보다 바람직하게는 3.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.0 이상이다. 또한, 상기 엣지 부분의, 차광막 패턴(16a)과 제1 반투광막 패턴(14a)의 적층에 의한 차광성은, 광학 농도(OD)가 3.0 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4.0 이상으로 할 수 있다.

또한, 보다 바람직하게는, 제2 반투광막(18)의 에칭 레이트가, 차광막 패턴(16a)의 에칭 레이트에 대해 충분히 큰 것으로 하면, 상기 제3 에칭 공정에 있어서, 차광막 패턴(16a)이 받는 데미지는 얼마 안된다.

또한, 제3 에칭 공정에서의 차광막에의 에칭의 영향은, 막 두께 방향뿐만 아니라, 폭 방향(표면에 평행한 방향)에도 생기는 경우가 있다. 단, 이에 의한 패턴 치수에의 영향은 약간이며, 또한, 필요에 따라서, 제1 레지스트 패턴 형성 공정에 있어서, 묘화 데이터에 사이징을 실시해도 좋다.

일반적으로, 반투광막은 차광막과 동일 소재를 포함하고 있어도, 성막 시에 첨가하는 가스 성분에 의해, 투과율과 함께, 에칭 레이트를 높이는 것이 가능하다.

상기로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 있어서는, 모든 에칭 공정에 있어서, 단일의 막의 에칭 제거를 대상으로 하고, 그 막의 저스트 에칭 시간에 맞춰서, 에칭 종점을 결정할 수 있다. 즉, 종래 기술에서 보이는, 에칭 종료 후에도 에칭액에 노출되어, 사이드 에칭에 의한 CD 열화를 발생하는 문제가 해소되는 점에서, 고정밀도품의 포토마스크에 있어서, 본 발명은 매우 유리하다.

<도 1c의 (m):제3 레지스트 패턴의 제거>

이상의 공정을 거쳐, 제3 레지스트 패턴(24a)을 제거하면, 제2 반투광부(B2의 영역)에 대응하는 제2 반투광막 패턴(18a)의 부분이 노출되고, 본 발명의 포토마스크(10)가 완성된다.

[포토마스크]

본 발명의 포토마스크의 일 실시 형태의 상면도를, 도 2에 예시한다. 도 2는, 도 1c의 (m)에 나타내어진 포토마스크(10)의 상면도이다.

본 발명의 포토마스크는,

투명 기판 상에,

상기 투명 기판이 노출되는 투광부,

것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

여기서도, 「상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부」란, 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되고, 제1 반투광막의 상하에는 차광막이나 제2 반투광막이 형성되어 있지 않은 것이다.

또한, 「상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부」란, 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되고, 제2 반투광막의 상하에는 차광막이나 제1 반투광막이 형성되어 있지 않은 것이다.

도 2에 도시되는 본 발명의 포토마스크(10)는, 도 1c도 참조하여, 차광부(C의 영역)(10-1)에는, 투명 기판(12) 상에, 제1 반투광막(14), 차광막(16) 및 제2 반투광막(18)이 이 순서대로 적층되어 이루어지는 한편, 제1 반투광부(B1의 영역)(10-2), 제2 반투광부(B2의 영역)(10-3)는, 각각 단층 구조이며, 상기 3종류의 막 중 어느 하나가 다른 어느 하나와 적층하는 부분을 갖지 않는다. 제1 반투광부(10-2)와 제2 반투광부(10-3)는, 서로 다른 반투광막으로 구성되고, 다른 광투과율을 갖는다. 그리고 포토마스크(10)는 투명 기판(12) 상에 상기 3종류의 막 모두 형성되지 않고, 투명 기판(12)이 노출된 투광부(A의 영역)(10-4)를 갖는다.

따라서, 도 2에 예시하는 본 발명의 포토마스크(10)는 4계조 포토마스크이다. 여기서, 제1 반투광부, 제2 반투광부는, 투과율이 다른 것임과 함께, 위상 시프트량이 다른 것이어도 좋다.

본 발명의 포토마스크(10)는, 상기한 바와 같이 2개의 반투광막의 적층 구조를 사용하지 않는다. 이로 인해, 원하는 전자 디바이스를 제조하기 위한, 포토마스크의 설계에 있어서, 제1 반투광부, 제2 반투광부의 투과율을, 자유롭게 설정할 수 있는 데다가, 그 목표값에 대해 정확하게 실현할 수 있다.

또한, 이 포토마스크(10)는, 상술한 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조하는 것이 가능하므로, 막의 사이드 에칭에 의한 치수 정밀도의 열화를 억제하고, 매우 정교하고 치밀하게 패턴 치수를 형성할 수 있다. 이것은, 에칭 공정에서의 에칭 시간은, 각각의 막의 저스트 에칭 시간을 기초로 하여, 최적의 에칭 종점을 적용할 수 있기 때문이다. 또한, 제1, 제2 반투광막의 에칭 시간은, 각각 짧으므로, 면내의 CD 편차가 억제된다.

또한, 포토마스크(10)를 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조한 경우에는, 레지스트 패턴의 형성에 있어서 사이징을 실시하는 경우가 있다. 그 경우에는, 차광부를 구성하는 차광막의 적어도 일부는, 0.25 내지 0.75㎛의 폭으로 레지스트 패턴의 개구 내에 노출되어 있고, 그 엣지 부분에 있어서는, 적층된 반투광막이 에칭 제거된다. 또한, 이 엣지 부분의 차광막이 두께 방향으로 일부 에칭되고, 피에칭면을 형성하는 경우가 있다. 그러나, 이 경우, 상기 엣지 부분은, 차광부로서 충분한 차광성을 갖고 있다.

이상 설명한 실시 형태의 포토마스크는, 원하는 전자 디바이스(예를 들어, 액정, 유기 EL 등의 표시 장치)의, 패턴 고집적화, 정세화에 유리하게 적용할 수 있다.

도 2에 도시하는 포토마스크(10)가 갖는 전사용 패턴은, 바람직하게는, 차광부(10-1)와 투광부(10-4)가 인접하는 부분을 갖고, 또한, 차광부(10-1)와 제1 반투광부(10-2)가 인접하는 부분을 갖고, 또한, 차광부(10-1)와 제2 반투광부(10-3)가 인접하는 부분을 갖는다.

또한, 상기 전사용 패턴은, 상기 제1 반투광부(10-2)와 제2 반투광부(10-3)가 서로 직접 인접하지 않고, 양자간에 상기 차광부(10-1)가 개재되어 있다. 또한, 투광부(10-4)와 제1 반투광부(10-2)가 서로 직접 인접하지 않고, 양자간에 상기 차광부(10-1)가 개재되어 있다. 이와 같은 전사용 패턴에 있어서는, 본 발명의 포토마스크의 제조 방법에 의해 포토마스크를 제조하는 경우, 제1 묘화에 의해, 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부의 영역이 확정되고, 제2, 제3 묘화에 의한 상대적인 위치 어긋남의 영향을 받지 않는 것으로 할 수 있는 점에서 바람직하다.

또한, 투광부와 제1 반투광부, 또는 투광부와 제2 반투광부의 인접 부분은, CD 정밀도를 제어하기 어렵지만, 이들 인접 부분이 포함되지 않는 본 실시 형태의 포토마스크에 있어서의 전사용 패턴은, CD 정밀도를 유리하게 유지할 수 있다.

본 발명의 포토마스크의 다른 실시 형태로서, 도 3의 (A)에 도시하는 것을 들 수 있다.

본 실시 형태는, 전사용 패턴에, 제1 반투광부와 투광부가 인접하는 부분을 포함한다. 본 실시 형태의 포토마스크(10')의 제조 방법은, 이하와 같이 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 포토마스크(10')의 제조 방법에 있어서의, 제3 레지스트 패턴 형성 이후의 각 공정을, 도 3에 도시한다. 그 이전의 제2 반투광막 형성까지는 상기한 포토마스크(10)의 제조 방법의 공정[도 1a의 (a) 내지 도 1b의 (i)]을 참조하여 실시할 수 있다. 즉 투명 기판(12) 상에, 제1 반투광막(14) 및 차광막(16)을 형성하고, 이들을 패터닝하여 차광부(C의 영역) 및 제1 반투광부(B1의 영역)를 이 순서대로 형성하고, 그리고 제2 반투광막(18)을 형성한다. 계속해서, 제3 레지스트 패턴(24a)을 형성할 때에는, 제1 반투광부(B1의 영역) 및 투광부(A 및 이를 둘러싸는 B1의 영역)에 대응하는 부분이 하나의 개구가 된다. 이 제3 레지스트 패턴에 있어서, 개구[도 3의 (k)에 나타낸 W]의 치수를, 대응하는 제1 반투광부 및 투광부의 치수에 대해, 상기와 마찬가지의 얼라인먼트 마진을 부가한 치수로 하는 것이 바람직하다.

이하에, 전술한 도 1b의 (i)에 이어지는, 다른 실시 형태에 의한 포토마스크의 제조 공정을, 순서대로 간단하게 설명한다. 도 3에 있어서, 도 1a 내지 도 1c에 도시한 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 있다. 여기서는, 도 3의 (A)에 도시하는 다른 실시 형태가, 도 2에 도시하는 실시 형태와 다른 것은, 제3 레지스트 패턴(24a)을 형성할 때에, 투광부 및 제1 반투광부(A 및 이를 둘러싸는 B1의 영역)에 대응하는 부분이 하나의 개구로 되어 있는 점인 것에 의한다. 그로 인해, 이하에서는, 주로 이 상위점에 관련된 공정을 설명하고, 상위점에 관련된 공정 이외에 대해서는 도 2에 도시하는 실시 형태와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

<도 3의 (j):제3 레지스트막의 형성>

제2 반투광막(18)을 형성한 투명 기판(12) 상에, 제3 레지스트막(24)을 도포 형성한다.

<도 3의 (k):제3 레지스트 패턴의 형성>

제3 레지스트막(24)에 대해 묘화 장치를 사용해서 제3 묘화를 행하고, 현상함으로써, 제3 레지스트 패턴(24a)을 얻는다. 이 제3 레지스트 패턴 형성 공정에서 사용하는 묘화 데이터는, 불필요한 제2 반투광막(18)을 제거하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 것이다.

<도 3의 (l):제2 반투광막 패턴의 형성>

제3 레지스트 패턴(24a)을 마스크로 하여, 제2 반투광막(18)을 웨트 에칭한다(제3 에칭 공정). 이때, 투명 기판(12) 상에 형성된 제2 반투광막이 제거됨과 함께, 차광막 상의 제2 반투광막이 일부 제거되어, 차광막 패턴(16a)의 엣지 부분이 노출된다.

<도 3의 (m):제3 레지스트 패턴의 제거>

이상의 공정을 거쳐서, 제3 레지스트 패턴(24a)을 제거하면, 제2 반투광부(B2의 영역)에 대응하는 제2 반투광막 패턴(18a)의 부분이 노출되고, 다른 실시 형태에 의한 포토마스크(10')가 완성된다.

이상 설명한 다른 실시 형태의 포토마스크도, 원하는 전자 디바이스(예를 들어, 액정, 유기 EL 등의 표시 장치)의, 패턴 고집적화, 정세화에 유리하게 적용할 수 있다.

도 3의 (A)에 도시하는 실시 형태의 포토마스크(10')가 갖는 전사용 패턴은, 차광부(10-1)와 제1 반투광부(10-2)가 인접하는 부분을 갖고, 또한, 차광부(10-1)와 제2 반투광부(10-3)가 인접하는 부분을 갖는다.

이상 설명해 온 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 차광막, 제1 반투광막, 제2 반투광막을 갖는, 소위 4계조의 포토마스크이다. 물론, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 한, 또 다른 계조나, 위상 시프터 등을 구비한, 포토마스크이어도 좋다. 또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 차광막, 제1 반투광막, 제2 반투광막 이외의, 광학막(반사 방지막이나 위상 시프트막 등)이나 기능막(에칭 마스크막, 에칭 스토퍼막 등)을 가져도 좋다.

본 발명의 포토마스크 용도에는 특별히 제한은 없다. 단, 전사용 패턴으로서, 미세한 치수를 갖는 것에 있어서, 특히 유리하다.

패턴의 디자인에 특별히 제한은 없다. 패턴의 예로서, 홀 패턴, 도트 패턴, 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스ㆍ패턴 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 포토마스크는 CD 정밀도가 매우 좋으므로, 예를 들어, 전사용 패턴에 포함되는 최소 패턴의 폭(CD)이, 3㎛ 이하의 것의 제조에 유리하고, 나아가서는, 2.5㎛ 미만, 보다 선단품(先端品)으로서는, 2㎛ 미만의 것에도 적용할 수 있다. 또한, 최소 패턴의 폭은 통상 0.5㎛ 이상이다.

[표시 장치의 제조 방법]

본 발명의 포토마스크 용도에는 상기한 바와 같이 제한은 없다. 특히, 복수의 레이어를 적층해서 구성되는 표시 장치용 기판에 있어서, 1매의 마스크로 복수의 레이어의 패터닝을 가능하게 하는, 다계조의 포토마스크에 본 발명의 포토마스크는 유리하게 적용할 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정, 또한 그 밖의 필요한 여러가지의 공정을 거침으로써, 표시 장치를 제조할 수 있다.

본 발명의 포토마스크는 다계조 포토마스크이므로, 예를 들어, 이 1매의 사용에 의해, 블랙 매트릭스 형성용의 패턴과, 메인 포토 스페이서 및 서브 포토 스페이서용의 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명의 포토마스크 이용은, 표시 장치의 생산 효율이나 비용의 점에서 장점이 크다.

본 발명의 포토마스크는, LCD(Liquid Crystal Display)용, 혹은 FPD(Flat Panel Display)용 등으로서 알려지는 노광 장치를 사용해서 노광할 수 있다. 예를 들어, i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 사용하고, 개구수(NA:Numerical Aperture)가 0.08 내지 0.10, 코히런트 팩터(σ)가 0.7 내지 0.9 정도의 등배 광학계를 갖는, 프로젝션 노광 장치가 사용된다. 물론 상기 포토마스크는 프록시미티 노광용의 포토마스크로 해도 좋다.

10 : 포토마스크
12 : 투명 기판
14 : 제1 반투광막
14a : 제1 반투광막 패턴
16 : 차광막
16a : 차광막 패턴
18 : 제2 반투광막
18a : 제2 반투광막 패턴
20 : 제1 레지스트막
20a : 제1 레지스트 패턴
22 : 제2 레지스트막
22a : 제2 레지스트 패턴
24 : 제3 레지스트막
24a : 제3 레지스트 패턴
30 : 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크
100 : 포토마스크
130 : 차광부
140 : 투광부
150A : 제1 반투광부
150B : 제2 반투광부
160 : 투광성 기판
170A : 제1 반투광막
170B : 제2 반투광막
180 : 차광막
200 : 포토마스크 블랭크
210 : 제1 레지스트 패턴
250 : 제2 레지스트 패턴
300 : 포토마스크
330 : 차광부
340 : 투광부
350A : 제1 반투광부
350B : 제2 반투광부
370A : 제1 반투광막
370B : 제2 반투광막
380 : 차광막
400 : 포토마스크 블랭크
410 : 제1 레지스트 패턴
440 : 제2 레지스트 패턴

Claims

투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 전사용 패턴은,
상기 투명 기판이 노출되는 투광부,
상기 투명 기판 상에, 적어도 차광막이 형성되어 이루어지는 차광부,
상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부, 및
상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부를 포함하고,
상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막은 서로 다른 광투과율을 갖는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막과 차광막이 이 순서대로 적층되고, 표면에 제1 레지스트막이 형성된, 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 제1 레지스트막에 대해, 제1 묘화 및 현상을 행하여 형성한, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하는, 제1 에칭 공정과,
에칭된 상기 차광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트막에 대해, 제2 묘화 및 현상을 행하여 형성한 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 반투광막을 에칭하는, 제2 에칭 공정과,
에칭된 상기 차광막 및 상기 제1 반투광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막을 성막하는 성막 공정과,
상기 제2 반투광막 상에, 제3 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제3 레지스트막에 대해, 제3 묘화 및 현상을 행하여 형성한, 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하는, 제3 에칭 공정을 갖고,
상기 제1 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 차광막만을 에칭하고,
상기 제2 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제1 반투광막만을 에칭하고,
상기 제3 에칭 공정에서는, 실질적으로 상기 제2 반투광막만을 에칭하는 것을 특징으로 하는,
포토마스크의 제조 방법.
투명 기판 상에, 제1 반투광막, 제2 반투광막 및 차광막이 각각 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 전사용 패턴은,
상기 투명 기판이 노출되는 투광부,
상기 투명 기판 상에, 적어도 차광막이 형성되어 이루어지는 차광부,
상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부, 및
상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부를 포함하고,
상기 제1 반투광막과 상기 제2 반투광막은 서로 다른 광투과율을 갖는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막과 차광막이 이 순서대로 적층되고, 표면에 제1 레지스트막이 형성된, 레지스트를 구비한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 제1 레지스트막에 대해, 상기 차광부를 형성하기 위한 제1 묘화 및 현상을 행하여, 제1 레지스트 패턴을 형성하는, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하는, 제1 에칭 공정과,
에칭된 상기 차광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에 제2 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트막에 대해, 제2 묘화 및 현상을 행하여, 제2 레지스트 패턴을 형성하는 제2 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제1 반투광막을 에칭함으로써, 상기 투광부 및 상기 제2 반투광부에 대응하는 영역의 상기 제1 반투광막을 제거하는, 제2 에칭 공정과,
에칭된 상기 차광막 및 상기 제1 반투광막을 포함하는 상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막을 성막하는 성막 공정과,
상기 제2 반투광막 상에, 제3 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 제3 레지스트막에 대해, 제3 묘화 및 현상을 행하여, 제3 레지스트 패턴을 형성하는, 제3 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 제3 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 제2 반투광막을 에칭하고, 상기 투광부와 상기 제1 반투광부에 대응하는 영역의 상기 제2 반투광막을 제거하는, 제3 에칭 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 제3 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 투광부 또는 제1 반투광부가 되는 영역의 치수에, 얼라인먼트 마진을 부가한 치수의 개구를 갖는 제3 레지스트 패턴을 형성하고,
상기 제3 에칭 공정에서는, 상기 제3 레지스트 패턴의 개구 내에서, 상기 제2 반투광막이 제거되고, 또한, 상기 개구 내에 노출되는 상기 차광막의 엣지 부분이, 두께 방향으로 일부만 에칭되는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 엣지 부분의 폭은, 0.25 내지 0.75㎛이며, 그 부분의 상기 차광막의 막 두께는, 노광광에 대한 광학 농도가, 2.0 이상으로 되는 것인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,
상기 차광막은, 상기 제1 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 차광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대한 에칭 레이트가, 상기 제2 반투광막의 에칭 레이트의 1/5 내지 1/50인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법.
투명 기판 상에,
상기 투명 기판이 노출되는 투광부,
상기 투명 기판 상에, 적어도 차광막이 형성되어 이루어지는 차광부,
상기 투명 기판 상에, 제1 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부, 및
상기 투명 기판 상에, 제2 반투광막이 형성되어 이루어지는 제2 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서,
상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막과 다른 광투과율을 갖고,
상기 제1 반투광막은, 상기 제2 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,
상기 차광막은, 상기 제1 반투광막의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고,
상기 차광부의 일 부분은, 상기 차광막이 노출되고, 상기 차광부의 다른 일 부분은, 상기 차광막 상에 상기 제2 반투광막이 형성되어 있는
것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제7항에 있어서,
상기 차광부의 상기 일부에는, 상기 차광막의 엣지 부분이 두께 방향으로 일부 에칭되어 피에칭면을 형성하고, 상기 엣지 부분의 폭은, 0.25 내지 0.75㎛인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제8항에 있어서,
표시 장치 제조용인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
표시 장치의 제조 방법으로서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
표시 장치의 제조 방법.
표시 장치의 제조 방법으로서,
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
표시 장치의 제조 방법.