KR20170113184A - 패턴 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 수정막 형성 장치 - Google Patents

패턴 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 수정막 형성 장치 Download PDF

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Abstract

포토마스크의 전사용 패턴에 발생한 결함을 레이저 CVD법에 의해 수정하는 경우에, 종래보다도 투과율 분포의 변동을 억제한 수정막에 의해 전사용 패턴의 결함을 수정할 수 있는 기술을 제공한다. 기판의 주표면 상에 전사용 패턴이 형성된 포토마스크의 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 패턴 수정 방법으로서, 수정막을 형성하는 대상 영역(54)을 특정하는 영역 특정 공정과, 원료 가스의 분위기 중에서, 대상 영역(54) 내에 레이저광을 조사하여, 수정막을 형성하는 성막 공정을 갖고, 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을, 대상 영역(54) 내에 조사함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막(58)을 형성함과 함께, 대상 영역(54) 내에 있어서, 복수의 단위 수정막(58)의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성한다.

Description

패턴 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 수정막 형성 장치{A PATTERN MODIFICATION METHOD, A MANUFACTURING METHOD OF PHOTOMASK, PHOTOMASK AND MODIFIED FILM FORMATION DEVICE}
본 발명은 포토마스크의 전사용 패턴의 수정에 관한 것이며, 특히 액정 표시 장치나 유기 EL(일렉트로루미네센스) 표시 장치로 대표되는 표시 장치의 제조에 유용한 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 수정에 적용하기에 적합한 패턴 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 수정막 형성 장치에 관한 것이다.
반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크에 있어서, 전사용 패턴의 반투광부에 결함이 발생한 경우에, 이것을 수정(리페어)하는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 반투광막에 의해 형성된 반투광부에 결함이 발생한 경우에, 이것을 수정하기 위한 수정막으로서, 중심부보다 주연측의 부분에, 노광광의 투과량이 큰 영역을 갖는 수정막을 형성하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 포토마스크 상의 하프톤 영역의 백색 결함 부분의 수정에 적용되는 수정 장치 및 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2008-256759호 공보 일본 특허 공개 제2010-210919호 공보
표시 장치의 제조에 있어서는, 얻고자 하는 디바이스의 설계에 기초한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크가 많이 이용된다. 스마트폰이나 태블릿 단말기 등의 디바이스에 탑재되는 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에는, 밝고 전력 절약, 동작 속도가 빠를 뿐만 아니라, 고해상도, 광시야각 등의 높은 화질이 요구된다. 이 때문에, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴에 대하여, 점점 더 미세화, 고밀도화의 요구가 강해지는 경향이 있다.
포토마스크에 형성되는 전사용 패턴으로서, 노광광을 투과하는 투광부 및 노광광을 차폐하는 차광부 외에, 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 구비하는 것이 있다. 이와 같은 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서, 예를 들어 얻고자 하는 디바이스의 제조 과정에서, 복수회의 에칭 프로세스가 가능해지는 다계조 포토마스크가 알려져 있다.
또한, 액정 표시 장치에 적용되는 컬러 필터에 있어서는, 터치 패널의 조작성을 얻기 위한 포토스페이서로서, 메인 스페이서 외에 서브 스페이서를 설치하거나, 보다 밝은 표시 화면을 실현하기 위해, 블랙 매트릭스 상에 포토스페이서를 배치하거나 하여, 밝기의 향상이나 전력 절약화가 진행되고 있다. 이러한 제품을 제조하는 경우에서도, 다계조 포토마스크를 사용하여 감광성 수지의 입체 형상을 얻음으로써, 생산의 효율화나 저비용화를 도모할 수 있다.
다계조 포토마스크가 갖는 반투광부로서는, 투명 기판 상에, 노광광에 대하여 소정의 투과율을 갖는 반투광막을 형성하고, 이 반투광막의 부분을 반투광부로서 사용할 수 있다. 이와 같은 반투광부로서는, 투광부에 대하여 노광광의 위상 시프트량이 작다(예를 들어 제로보다 크고, 90도 이하)고 하는 광학 특성의 반투광막을 적용할 수 있다. 반투광부에 적용하는 반투광막에, 소정의 광투과율과 함께 위상 시프트 작용(예를 들어 위상 시프트량이 180도±30도)을 갖게 하고, 이것을 전사할 때의 투과광 강도 분포의 콘트라스트나, 초점 심도를 향상시키는 방법도, 고정밀의 패터닝에는 적합하다. 이와 같은 포토마스크에 사용되는 위상 시프트막도, 노광광에 대하여 소정의 투과율을 갖는 반투광막이다.
이러한 반투광막에 의해 형성된 전사용 패턴에 있어서, 반투광막의 부분에 흑색 결함 또는 백색 결함이 발생하였을 때는, 결함을 수정(리페어)할 필요가 있다. 그 경우, 예를 들어 반투광막의 일부에 백색 결함이 발생하였을 때는, 반투광막의 결락 부분에 수정막을 퇴적시킴으로써, 백색 결함을 수정한다. 또한, 반투광막의 일부에 흑색 결함이 발생하였을 때는, 반투광막 또는 부착물을 제거하고, 필요에 따라서 새로운 수정막을 퇴적시킴으로써, 흑색 결함을 수정한다. 단, 어느 경우도, 이미 형성된 정상적인 부분의 반투광막(이하, 「정상막」이라고도 함)의 광학 특성과, 수정 공정에서 국소적으로 형성되는 수정막의 광학 특성의 정합에 유의할 필요가 있다. 왜냐하면, 수정막의 광학적인 성질이나 작용이 정상 부분의 반투광막과 상이하면, 경우에 따라서는, 새로운 백색 결함 또는 흑색 결함을 발생시킬 리스크가 있기 때문이다. 특히, 정상막과 수정막의 광투과율의 정합은 중요하다.
특허문헌 1에는, 결함 영역을 포함하는 영역에, 수정막을 형성하는 공정에 있어서, 수정막의 중앙부보다 주연측의 부분에, 중앙부보다도 노광광의 투과량이 큰 영역을 갖도록 수정막을 형성함으로써, 결함을 수정하는 결함 수정 방법이 기재되어 있다. 즉 특허문헌 1에서는, 반투광막의 결함 부분의 형상과 수정막의 형상이 동일 치수이며 동일 형상이 아닌 경우에, 간극(백색 결함)이나 겹침(흑색 결함)이 발생해 버리는 것을 문제로 하고, 상기의 결함 수정 방법을 제안하고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법은, FIB(Focused Ion Beam)법을 사용한 결함 수정 방법이기 때문에, 고진공의 챔버를 사용할 필요가 있어, 결함의 수정에 시간이 걸리고, 또한 성막 재료의 공급과 주사 속도를 정밀하고 치밀하게 조정하여, 막 두께를 균일화하는 것은 용이하지 않다고 하는 난점이 있다.
특허문헌 2에는, 레이저 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 결함 수정 방법이 기재되어 있다. 즉 특허문헌 2에는, 레이저 발진기로부터 사출되는 레이저광을, 광축 전방에 정지하여 형성된 개구를 통과시킨 후, 대물 렌즈에 의해 집광함으로써, 반응 가스 분위기 중에 놓인 시료 표면에 조사함과 함께, 상기 개구에 입사되는 레이저광의 광축을 상기 개구에 대하여 요동시킴으로써, 시료 표면 상에 있어서의 조사광 강도를 시간 평균 작용에 의해 균일화하도록 한 CVD 박막의 형성 방법이 기재되어 있다. 또한, 이 방법에 의하면, 포토마스크의 하프톤 영역의 백색 결함 수정과 같이, 고도의 막 두께 균일화가 요구되는 용도에 적합한 CVD 박막을 형성할 수 있다고 기재되어 있다.
단, 본 발명자의 검토에 의하면, 레이저광의 요동에 의한 시간적 평균 작용에 의해 광 강도를 균일화해도, 그 후에 레이저광의 광속이 광학계를 통과할 때에, 광학계에 의한 수차 등의 왜곡의 영향에 의해, 조사 스폿 내의 레이저광의 강도에 불균일이 발생하여, 수정막에 막 두께 분포가 발생하는 경향이 생긴다. 따라서, 보다 투과율 분포의 변동을 억제한 수정막의 형성에 대하여, 한층 더한 개량의 여지가 있는 것이 발견되었다.
본 발명의 주된 목적은, 포토마스크의 전사용 패턴에 발생한 결함을 레이저 CVD법에 의해 수정하는 경우에, 종래보다도 투과율 분포의 변동을 억제한 수정막에 의해 전사용 패턴의 결함을 수정할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
(제1 형태)
본 발명의 제1 형태는,
기판의 주표면 상에 전사용 패턴이 형성된 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 패턴 수정 방법으로서,
상기 수정막을 형성하는 대상 영역을 특정하는 영역 특정 공정과,
원료 가스의 분위기 중에서, 상기 대상 영역 내에 레이저광을 조사하여, 상기 수정막을 형성하는 성막 공정을 갖고,
상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께,
상기 대상 영역 내에 있어서, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하는 것을 특징으로 하는, 패턴 수정 방법이다.
(제2 형태)
본 발명의 제2 형태는,
상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출되어, 소정 치수의 애퍼쳐를 통과한 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께,
상기 대상 영역 내에 있어서, 상기 조사 스폿을 이동시켜, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 형태에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제3 형태)
본 발명의 제3 형태는,
상기 조사 스폿의 중첩은, 서로 수직인 2방향의 중첩인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 형태에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제4 형태)
본 발명의 제4 형태는,
상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 치수 SX(㎛)는,
0.5≤SX<3.0
인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 또는 제3 형태에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제5 형태)
본 발명의 제5 형태는,
상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 중첩 피치 PX는, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 치수 SX에 대하여,
0.9SX≤PX≤0.5SX
인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제6 형태)
본 발명의 제6 형태는,
상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 중첩 폭 WX(㎛)는,
0.2≤WX≤1.5
인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 내지 제5 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제7 형태)
본 발명의 제7 형태는,
상기 전사용 패턴은, 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하고, 상기 대상 영역은, 상기 반투광부를 적어도 일부 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 제2 내지 제6 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제8 형태)
본 발명의 제8 형태는,
상기 조사 스폿은, 상기 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을 진동시킨 후, 상기 애퍼쳐를 통과시켜, 상기 포토마스크의 대상 영역에 조사하여 형성하는 것을 특징으로 하는, 상기 제2 내지 제7 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제9 형태)
본 발명의 제9 형태는,
상기 애퍼쳐의 형상은 정사각형인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 내지 제8 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법이다.
(제10 형태)
본 발명의 제10 형태는,
기판의 주표면 상에, 적어도 반투광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 반투광막을 패터닝하여, 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하는 공정과,
상기 전사용 패턴을 수정하는 수정 공정을 포함하는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 수정 공정에서는, 상기 제1 내지 제9 형태 중 어느 하나에 기재된 패턴 수정 방법을 적용하여 상기 전사용 패턴을 수정하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.
(제11 형태)
본 발명의 제11 형태는,
기판의 주표면 상에 형성된 전사용 패턴의 일부가 수정막에 의해 수정된 수정 전사용 패턴을 갖는 포토마스크에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 반투광막이 상기 기판 상에 형성되어 이루어지는 반투광부를 포함하고,
상기 수정 전사용 패턴은, 상기 포토마스크의 노광 조건에 있어서의 해상 한계 치수 미만의 치수를 갖는 CVD막을 포함하는 복수의 단위 수정막이, 서로 일부를 중첩한 상태에서 규칙적으로 배열되는 수정막 부분을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.
(제12 형태)
본 발명의 제12 형태는,
상기 단위 수정막은, 서로 수직인 2방향으로 중첩되어 배열되는 것을 특징으로 하는, 상기 제11 형태에 기재된 포토마스크이다.
(제13 형태)
본 발명의 제13 형태는,
기판의 주표면 상에 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 수정막 형성 장치로서,
레이저광을 사출하는 레이저 발진기와,
상기 레이저광의 광속 직경을 소정의 크기로 축소하기 위한, 소정 치수의 애퍼쳐와,
상기 애퍼쳐를 통과한 상기 레이저광을, 상기 기판 상에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성하기 위한 광학계와,
상기 기판 상에 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과,
상기 기판의 주표면과 평행인 면 내에서 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 이동 제어 수단을 갖고,
상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 기판 상에 소정 사이즈의 단위 수정막을 복수 형성함과 함께, 상기 복수의 단위 수정막이, 그 일부를 서로 중첩하여 배열되도록, 상기 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 수정막 형성 장치이다.
(제14 형태)
본 발명의 제14 형태는,
상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 복수의 단위 수정막이 2방향에서 서로 중첩하여 배열되도록, 상기 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 상기 제13 형태에 기재된 수정막 형성 장치이다.
(제15 형태)
본 발명의 제15 형태는,
상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판의 적어도 한쪽을, 다른 쪽에 대하여 상대적으로, 일정한 피치로, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시키는 것을 특징으로 하는, 상기 제13 또는 제14 형태에 기재된 수정막 형성 장치이다.
본 발명에 따르면, 종래보다도 투과율 분포의 변동을 억제한 수정막에 의해 전사용 패턴의 결함을 수정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 수정막 형성 장치의 개요를 예시하는 구성도.
도 2는 결함의 일례를 도시하는 평면도로서, (A)는 흑색 결함, (B)는 백색 결함, (C)는 전처리에 의한 백색 결함을 도시하고 있는 도면.
도 3의 (A)∼(E)는 애퍼쳐를 통과하는 레이저광의 모습과 그 조사 스폿의 부분에 형성되는 단위 수정막을 도시하는 도면.
도 4의 (A)는 수정 대상 영역에 단위 수정막을 형성하고 있는 도중의 상태를 도시하는 평면도이고, (B)는 단위 수정막의 형성을 종료한 상태를 도시하는 평면도.
도 5는 성막예 1에 있어서의 성막 개시 시의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
도 6은 성막예 1에 있어서의 성막 도중의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
도 7은 성막예 1에 있어서의 성막 종료 시의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
도 8은 성막예 2에 있어서의 성막 개시 시의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
도 9는 성막예 2에 있어서의 성막 도중의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
도 10은 성막예 2에 있어서의 성막 종료 시의 상태를 도시하는 것이며, (A)는 레이저광의 조사 상태를 도시하는 측면 개략도, (B)는 단위 수정막의 형성 상태를 도시하는 평면 개략도.
본 발명의 실시 형태에서는,
기판의 주표면 상에 전사용 패턴이 형성된 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 패턴 수정 방법으로서,
상기 수정막을 형성하는 대상 영역을 특정하는 영역 특정 공정과,
원료 가스의 분위기 중에서, 상기 대상 영역 내에 레이저광을 조사하여, 상기 수정막을 형성하는 성막 공정을 갖고,
상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께,
상기 대상 영역 내에 있어서, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하고, 이 수정막에 의해 전사용 패턴을 수정한다.
또한, 바람직하게는,
상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출되어, 소정 치수의 애퍼쳐를 통과한 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께,
상기 대상 영역 내에 있어서, 상기 조사 스폿을 이동시켜, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성한다.
이와 같은 패턴 수정 방법에 적용 가능한 수정막 형성 장치로서는, 하기의 구성을 구비하는 수정막 형성 장치를 사용할 수 있다.
즉,
기판의 주표면 상에 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 수정막 형성 장치로서,
레이저광을 사출하는 레이저 발진기와,
상기 레이저광의 광속 직경을 소정의 크기로 축소하기 위한, 소정 치수의 애퍼쳐와,
상기 애퍼쳐를 통과한 상기 레이저광을, 상기 기판 상에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성하기 위한 광학계와,
상기 기판 상에 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과,
상기 기판의 주표면과 평행인 면 내에서 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 이동 제어 수단을 갖고,
상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 기판 상에 소정 사이즈의 단위 수정막을 복수 형성함과 함께, 상기 복수의 단위 수정막이, 그 일부를 서로 중첩하여 배열되도록, 상기 이동을 제어한다.
(수정막 형성 장치)
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 수정막 형성 장치의 개요를 예시하는 구성도이다. 단, 본 발명에 따른 수정막 형성 장치는, 도시한 장치 구성에 한정되는 것은 아니다.
수정막 형성 장치(1)는 레이저 CVD법에 의해, 국소적인 수정막(CVD막이라고도 말해짐)을 형성할 수 있는 장치이다. 포토마스크의 전사용 패턴에 발생하는 결함에는, 투과율이 허용값보다도 낮아지는 흑색 결함과, 투과율이 허용값보다도 높아지는 백색 결함이 있다. 흑색 결함은, 막 패턴의 잉여나 이물의 부착 등이 원인으로 발생하는 결함으로서, 잉여 결함이라고도 말해진다. 백색 결함은, 막 패턴의 부족이나 결락 등이 원인으로 발생하는 결함으로서, 결락 결함이라고도 말해진다. 수정막 형성 장치(1)는 흑색 결함의 제거 및 백색 결함부에의 수정막의 퇴적을 각각 행할 수 있는 구성으로 되어 있다. 포토마스크는, 기판의 주표면 상에 전사용 패턴이 형성된 것이다. 이후의 설명에서는, 이 전사용 패턴이 형성된 기판을 포토마스크 기판이라고도 한다.
수정막 형성 장치(1)는, 주로, 막 형성을 위한 레이저 광학계(2)와, 막 제거를 위한 레이저 광학계(3)와, 각각의 레이저 광학계(2, 3)로부터 나온 레이저광(레이저 빔) LB를 포토마스크(포토마스크 기판)(4) 상으로 유도하는 광학계(5)와, 수정막의 원료로 되는 원료 가스를 공급하는 가스 공급계(6)와, 포토마스크(4)를 이동시킴과 함께, 그 이동을 제어하는 이동 제어부(7)를 구비하고 있다.
막 형성을 위한 레이저 광학계(2)는, 레이저 발진기(CVD Laser)(11)와, 빔 익스팬더(12)와, 콜리메이트 렌즈(13)와, 어테뉴에이터(14)와, 빔 스캔 유닛(15)을 구비하고 있다. 이 레이저 광학계(2)에 있어서는, 레이저 발진기(11)로부터 사출된 레이저광 LB의 광속 직경(이하, 「빔 직경」이라고도 함)이, 빔 익스팬더(12)에 의해 확대된다. 빔 익스팬더(12)를 통과한 레이저광 LB는, 콜리메이트 렌즈(13)에 의해 평행 상태로 된다. 또한, 콜리메이트 렌즈(13)를 투과한 레이저광 LB는, 어테뉴에이터(14)에 의해 적정한 출력으로 조정된 후, 빔 스캔 유닛(15)에 의해 진동된다. 빔 스캔 유닛(15)에 의한 레이저광 LB의 진동은, 소정의 진폭으로 레이저광 LB의 광축을 진동시킴으로써 행한다.
막 제거를 위한 레이저 광학계(3)는 레이저 발진기(Zap Laser)(16)와, 빔 익스팬더(17)와, 콜리메이트 렌즈(18)와, 어테뉴에이터(19)를 구비하고 있다. 이 레이저 광학계(3)에 있어서는, 레이저 발진기(16)로부터 사출된 레이저광 LB의 광속 직경이 빔 익스팬더(17)에 의해 확대된다. 빔 익스팬더(17)를 통과한 레이저광 LB는, 콜리메이트 렌즈(18)에 의해 평행 상태로 된다. 또한, 콜리메이트 렌즈(18)를 투과한 레이저광 LB는, 어테뉴에이터(19)에 의해 적정한 출력으로 조정된다.
광학계(5)는 4개의 프리즘(21∼24)과, 가변 애퍼쳐(25)와, 대물 렌즈(26)를 구비하고 있다. 프리즘(21∼24)은 각각 레이저광 LB를 수직으로 반사시키는 것이다. 즉, 프리즘(21)은 레이저 광학계(2)로부터 나온 레이저광 LB를 수직으로 반사시키고, 프리즘(22)은 프리즘(21)에 의해 반사된 레이저광 LB를 투과시킴과 함께, 레이저 광학계(3)로부터 나온 레이저광 LB를 수직으로 반사시킨다. 또한, 프리즘(23)은 가변 애퍼쳐(25)를 통과한 레이저광 LB를 수직으로 반사시키고, 프리즘(24)은 프리즘(23)에서 반사시킨 레이저광 LB를 수직으로 반사시킨다. 가변 애퍼쳐(25)는 프리즘(21) 또는 프리즘(22)에서 반사시킨 레이저광 LB의 광속 직경을 소정의 크기로 축소하기 위한 것이다. 가변 애퍼쳐(25)는 레이저광 LB의 통과를 제한하는 애퍼쳐의 치수(개구 치수)를 변경 가능하게 구성되어 있다.
또한, 광학계(5)에는, 반사 조명(27)과, 촬상 소자(CCD)(28)와, 투과 조명(29)이 부속되어 있다. 반사 조명(27)은 프리즘(23, 24) 및 대물 렌즈(26)를 통해 포토마스크(4)에 조명광을 조사하고, 포토마스크(4)로부터 되돌아온 반사광을 촬상 소자(28)에 촬상시키기 위한 것이다. 투과 조명(29)은 포토마스크(4)의 이면측(전사용 패턴의 형성면과 반대측)으로부터 포토마스크(4)에 조명광을 조사하고, 포토마스크(4)를 통과한 투과광을 촬상 소자(28)에 촬상시키기 위한 것이다.
가스 공급계(6)는 캐리어 가스 공급관(31)과, 원료 박스(32)와, 원료 가스 공급관(33)과, 가스 커튼 유닛(34)을 구비하고 있다. 캐리어 가스 공급관(31)은 불활성 가스를 포함하는 캐리어 가스(예를 들어, 아르곤 가스)를 원료 박스(32)를 향하여 공급하기 위한 것이다. 원료 박스(32)는 수정막의 형성에 사용하는 원료를 가열에 의해 승화시키고, 이에 의해 가스화된 원료를 캐리어 가스와 섞음으로써 원료 가스를 생성하기 위한 것이다. 원료 가스 공급관(33)은 원료 박스(32)로부터 가스 커튼 유닛(34)을 향하여 원료 가스를 공급하기 위한 것이다. 가스 커튼 유닛(34)은, 원료 가스를 상부로부터 포토마스크면을 향하여 분출시키고, 가스 커튼 유닛(34) 주변부의 배기 구멍으로부터 가스를 흡인함으로써, 원료 가스의 공급과 배기의 차압을 조정하면서 포토마스크(4)의 수정 대상 부분을 원료 가스 분위기(35)로 하는 것이다. 이 원료 가스 분위기(35) 하에서 레이저 광학계(2)에 의한 레이저광 LB를 포토마스크(4)의 주표면 상에 조사하면, 거기에 조사 스폿이 형성됨과 함께, 그 조사 스폿의 치수 및 형상에 따라서 수정막이 형성된다. 수정막의 원료로서는, 금속 카르보닐이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 크롬 카르보닐(Cr(CO)6), 몰리브덴 카르보닐(Mo(CO)6), 텅스텐 카르보닐(W(CO)6) 등이 예시된다. 포토마스크의 수정막으로서는, 내약성이 높은 크롬 카르보닐이 바람직하게 사용된다.
이동 제어부(7)는 포토마스크(포토마스크 기판)(4)를 도시하지 않은 스테이지 상에 수평으로 재치하여 지지한 상태에서, 그 스테이지와 일체로 포토마스크(4)를 수평면 내에서 X 방향 및 Y 방향(X 방향과 수직인 방향)으로 이동시키고, 또한, 그 이동을 제어할 수 있는 구성으로 되어 있다. 이 경우, 포토마스크(4)는 스테이지와 일체로 이동하기 때문에, 포토마스크(4)를 이동시키는 것과, 스테이지를 이동시키는 것은 실질적으로 동의로 된다.
이동 제어부(7)는 포토마스크(4)를 지지하는 스테이지를, X 방향 및 Y 방향으로, 각각 원하는 피치로 정밀하고 치밀하게 이동시킬 수 있다. 이에 의해, 포토마스크(4)의 주표면 상에 레이저광 LB의 조사 스폿을 형성하였을 때에, X 방향 또는 Y 방향으로의 스테이지의 이동(미동)에 의해 조사 스폿의 위치를 순차적으로 이동시켜, 결함 수정의 대상 영역 전체에 수정막을 형성할 수 있다. 그 경우, 이동 제어부(7)는 스테이지에 지지한 포토마스크(4)를, 예를 들어 X 방향으로는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시키고, 소정수의 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트마다, Y 방향으로 순차적으로 이동시키고, 이 조합을 반복하도록, 포토마스크(4)의 이동을 제어하는 것으로 할 수 있다.
단, 포토마스크(4)의 주표면 상에 형성되는 조사 스폿은, 포토마스크(포토마스크 기판)(4)와 광학계(5)의 상대적인 이동에 따라서 이동한다. 이 때문에, 이동 제어부(7)는 포토마스크(4)의 주표면과 평행인 면 내에서 광학계(5)와 포토마스크(4)를 상대적으로 이동시키는 것이면 된다. 따라서, 조사 스폿의 이동에 관해서는, 상술한 바와 같이 포토마스크(4)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 대신에, 레이저광 LB를 유도하는 광학계(5)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시켜도 된다. 또는, X 방향과 Y 방향 중 어느 일방향으로 포토마스크(4)를 이동시키고, 타방향으로 광학계(5)를 이동시키는 구성을 채용해도 된다.
(패턴 수정 방법)
본 발명의 실시 형태에 따른 패턴 수정 방법은, 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 수정하는 수정 공정에 적용되는 방법으로서, 하기의 영역 특정 공정과 성막 공정을 갖는다.
(영역 특정 공정)
영역 특정 공정에서는, 포토마스크 기판 상에 형성된 전사용 패턴에 있어서, 수정막의 형성에 의해 결함의 수정을 행하는 대상 영역(이하, 「수정 대상 영역」이라고도 함)을 특정한다. 이때, 필요에 따라서, 하기의 전처리를 행하는 것이 바람직하다.
(전처리)
여기에서는, 포토마스크의 전사용 패턴에 포함되는 반투광부에 결함이 발생한 경우에, 이 반투광부의 결함을 수정하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우, 필요에 따라서, 결함 부분을, 수정을 실시하기 쉬운 백색 결함으로 하는 전처리를 행한다. 본 형태에 있어서, 반투광부란, 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광의 일부를 투과하는 부분으로서, 하프톤부, 또는 그레이톤부로 불리는 경우도 있다. 예를 들어, 투명한 포토마스크 기판 상에 반투광막(노광광을 일부 투과하는, 소정의 투과율을 갖는 광학막)이 형성되어 이루어지는 영역이다. 이 반투광부에 발생한 결함의 구체예로서, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 반투광부(51)의 일부에 흑색 결함(52)이 발생한 경우, 또는, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 반투광부(51)의 일부에 백색 결함(53)이 발생한 경우를 생각한다. 흑색 결함(52)은 반투광부(51)를 형성하고 있는 반투광막 상에, 차광막이나, 그 밖의 이물이 부착되어 있기 때문에, 반투광부(51)에 설정되어 있는 투과율보다도 낮은 투과율을 나타내는 결함으로 되어 있다. 백색 결함(53)은 반투광부(51)를 형성하고 있는 반투광막이 일부 탈락하고 있기 때문에, 반투광부(51)에 설정되어 있는 투과율보다도 높은 투과율을 나타내는 결함으로 되어 있다. 흑색 결함(52)에 대한 전처리에서는, 부착되어 있는 이물을 제거하고, 필요에 따라서, 결함 부분의 주위에 있는 정상적인 반투광막(정상막)을 일부 제거하여, 수정 공정에 편리한 형상의 백색 결함을 형성해 둔다. 백색 결함(53)에 대한 전처리에서도, 결함 근방의 반투광막을 일부 제거하여, 결함의 형상을 정돈하는 것이 바람직하다.
막 제거에는 레이저 재핑을 적용한다. 구체적으로는, 레이저 발진기(16)로부터 사출된 레이저광 LB를, 빔 익스팬더(17)에 의해 소정의 빔 직경으로 확대하고, 또한 어테뉴에이터(19)에 의해 출력 조정한 후, 가변 애퍼쳐(25)에 의해 적절한 빔 직경으로 축소한 상태에서, 포토마스크(4) 상에 조사한다. 이에 의해, 레이저광 LB가 조사된 부분에서 반투광막이 제거된다. 따라서, 수정 공정에 편리한 형상으로서, 상기의 흑색 결함(52) 또는 백색 결함(53)의 실제 치수보다도 한층 더 큰 치수로, 예를 들어 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이 사각형(바람직하게는 정사각형 또는 직사각형)의 백색 결함을 형성하고, 이 백색 결함의 형성 영역을 수정 대상 영역(54)으로서 특정한다.
또한, 막 제거에 의한 전처리를 행하지 않는 경우에는, 결함 검사에 의해 발견된 결함 부분(흑색 결함 또는 백색 결함)을 그대로 수정 대상 영역으로서 특정해도 된다.
또한, 전처리를 행하는 경우에는, 하기의 성막 공정에서 수정막의 형성을 개시하는 개시 위치의 근방에, 수정막의 하지막을 예비적으로 형성해 두어도 된다. 하지막은, 성막 공정 개시 시의 레이저광 LB의 흡수를 재촉하여, 수정막을 성장시키는 기점으로 된다. 이 때문에, 효율적이며 안정된 수정막의 형성에 공헌하는 것을 기대할 수 있다.
(성막 공정)
성막 공정에서는, 상기의 영역 특정 공정에서 특정한 수정 대상 영역(54)에 대하여 수정막을 형성한다(도 1, 도 3∼도 10을 참조).
막 형성에는, 레이저 CVD법을 적용한다. 구체적으로는, 레이저 발진기(11)로부터 사출된 레이저광 LB를, 빔 익스팬더(12)에 의해 소정의 빔 직경으로 확대하고, 또한 어테뉴에이터(14)에 의해 출력 조정한 후, 가변 애퍼쳐(25)에 의해 적절한 빔 직경으로 축소한 상태에서, 포토마스크(4) 상에 조사한다. 그때, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하는 레이저광 LB의 광속 직경이 가변 애퍼쳐(25)의 애퍼쳐 치수보다도 충분히 커지도록, 레이저광 LB의 광속 직경을 빔 익스팬더(12)에 의해 확대해 두어도 된다. 또는, 레이저광 LB의 광속 직경이 애퍼쳐 치수보다 작아도 된다. 어느 경우도, 가변 애퍼쳐(25) 상에서 레이저광 LB가 소정의 진폭으로 진동하도록, 빔 스캔 유닛(15)에 의해 레이저광 LB를 진동시켜, 가변 애퍼쳐를 통과하는 광 강도를 균일화할 수 있다. 그 한편, 가스 공급계(6)에 의해 포토마스크(4) 상에 원료 가스를 공급함으로써, 포토마스크(4) 상을 원료 가스 분위기(35)로 한다. 이에 의해, 레이저광 LB가 조사된 부분에, CVD막을 포함하는 수정막이 형성된다.
이와 같이 수정막을 형성할 때에는, 형성해야 할 수정막의 광학 특성(광투과율 등)을 파악하고, 퇴적해야 할 소정 막 두께를 미리 검토한다. 본 실시 형태에 있어서, 소정 막 두께란, 수정 대상 영역에 형성된 수정막이, 위치에 따라서 상이한 막 두께를 갖는 경우, 그 막 두께의 범위를 의미한다. 이 막 두께는, 수정 대상의 포토마스크가 갖는 반투광막(정상막)의 광투과율을 기초로 결정하고, 이것에 따라서 수정막의 형성 조건을 설정한다.
수정막의 막 성장은, 레이저에 의한 광과 열의 에너지의 강도 분포에 의해 영향을 받는다. 이 때문에, 레이저광 LB를 적절한 출력으로 조정하는 것은 물론, 수정막을 형성하는 영역 전체에 걸쳐, 조사하는 레이저광 LB의 강도가 일정한 범위 내인 것이 긴요하다. 레이저 발진기(11)로부터 사출된 채로의 레이저광 LB는, 광속의 중심 부분이 주연 부분보다 강도가 큰 분포를 갖고 있다. 이 때문에, 단위 수정막의 막 두께는, 중심 부분에 있어서, 주연 부분보다 커지기 쉽다. 본 실시 형태에서는, 수정의 대상 영역에 대하여 상대적으로 사이즈가 작은 단위 수정막을 반복하여 복수 형성하고, 이들 복수의 단위 수정막을 대상 영역 전체에 배열하는 것으로 하여, 대상 영역의 막 두께 분포가 전사에 미치는 영향을 대폭 저감하였다. 이하, 성막 공정에 적용되는 구체적인 성막예에 대하여 설명한다.
(성막예 1)
먼저, 성막예의 일 형태에 대하여, 도 1, 도 3∼도 7을 사용하여 설명한다.
성막예 1에 적용하는 바람직한 구체적 방법으로서는, 레이저광 LB의 광속을, 소정의 애퍼쳐 치수(개구 치수)로 설정한 가변 애퍼쳐(25)에 입사시켜, 그 광속의 직경을 가변 애퍼쳐(25)의 치수에 의해 규제한다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하기 직전의 X 방향의 레이저광 LB의 광속 직경이 LX(㎛)인 것으로 하면, 가변 애퍼쳐(25)의 X 방향의 애퍼쳐 치수 AX를 상기 LX보다도 충분히 작게 설정해 둔다. 그리고, 가변 애퍼쳐(25)에 의한 광속 직경의 축소에 의해, 바람직하게는 레이저 광속의 중심 근방을 포함하는 광속의 일부분만을 통과시켜 작은 직경의 광속으로 한다. 보다 바람직하게는 레이저 광속의 중심을 포함하는 광속으로 한다. 그때, 레이저광 LB의 광속의 일부분을 통과시키는 가변 애퍼쳐(25)의 애퍼쳐 형상은, 사각형(정사각형, 직사각형), 또는, 슬릿 형상으로 할 수 있다. 본 형태에서는 정사각형의 애퍼쳐를 사용한 예로 설명한다.
가변 애퍼쳐(25)의 애퍼쳐 치수는, 그 애퍼쳐 형상을 규정하는 정사각형의 한 변(직사각형인 경우에는 짧은 변)이 50㎛ 이상 300㎛ 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상 250㎛ 미만이다. 본 형태에서는, 정사각형의 애퍼쳐의 한 변의 치수를 200㎛로 하였다. 여기서, 후술하는 중첩에 있어서, 중첩 방향이 X 방향이고, X 방향에 있어서의 애퍼쳐 치수를 AX(㎛)라 하면, 이 애퍼쳐 치수 AX(㎛)는 상술한 X 방향에 있어서의 레이저광의 광속 직경 LX(㎛)와의 관계에서는 하기의 (1)식, 바람직하게는 하기의 (2)식을 만족시킨다. 또한, 애퍼쳐 치수 AX(㎛)는 하기의 (3)식, 보다 바람직하게는 하기의 (4)식을 만족시킨다.
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이와 같이, 레이저광 LB의 광속 중, 일부만을 절취하여 상대적으로 작은 직경의 광속으로 함으로써, 이후 레이저광 LB가 통과하는 광학계의 수차 등에 의한 왜곡의 영향을 작게 억제할 수 있다. 또한, 바람직하게는 레이저광 LB의 광속 중심 근방만을 통과시킴으로써, 광 강도 분포가 비교적 평탄한 부분의 광속을, 선택적으로 사용할 수 있다.
또한, 바람직한 형태로서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 레이저 발진기(11)로부터 사출된 레이저광 LB를, 빔 익스팬더(12)에서 원하는 직경으로 확대하고, 어테뉴에이터(14)에서 출력 조정을 행한 후에, 가변 애퍼쳐(25)를 통과시킬 수 있다. 또한, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하는 레이저광 LB를, 가변 애퍼쳐(25)의 애퍼쳐 치수 이상의 폭으로 진동시킴으로써, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하는 레이저광 LB의 광속 직경을 확대함과 함께, 이 광속 중의 광 강도 분포를 보다 플랫에 가깝게 할 수 있다. 이 경우에는, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하기 직전의, X 방향에 있어서의 레이저광의 광속 직경(LX)은, 진동에 의한 레이저광의 직경 확장분을 포함시킨 치수로 되고, 그 경우에서도 「AX<LX」의 조건을 만족시키도록 한다. 이 모습을 도 3의 (A)∼(E)에 도시한다. 또한, 도 3의 (A)∼(D)는 측면에서 본 이미지로 표기하고, 도 3의 (E)는 평면에서 본 이미지로 표기하고 있다.
먼저, 가변 애퍼쳐(25)에 입사하는 레이저광 LB를 진동시키면, 그 진동 방향(X 방향)으로 레이저광 LB의 광속 직경이 실질적으로 확대된다(도 3의 (A)). 이 때문에, 소정 시간 내에 애퍼쳐 부분에 입사하는 레이저광 LB의 광량 분포(56)는 원래의 광 강도 분포(55)에 비해 균일화(평탄화)된다. 또한, 가변 애퍼쳐(25)에서는, 광량 분포가 균일화된 레이저광 LB의 일부가, 애퍼쳐 치수 AX와 실질적으로 동일한 크기의 광속 직경으로 통과한다(도 3의 (B)). 이에 의해, 레이저광 LB의 광량 분포(57)는 가변 애퍼쳐(25)에 의한 레이저 광속의 제한에 의해 더욱 균일화된다.
그 후, 가변 애퍼쳐(25)를 통과함으로써 광속 직경이 작아진 레이저광 LB는, 프리즘(23, 24)(도 1) 및 대물 렌즈(26) 등의 광학계를 통해(도 3의 (C)), 도시하지 않은 포토마스크 상의 수정 대상 영역(54)(도 4)에 조사된다. 이에 의해, 수정 대상 영역(54)에는, 레이저광 LB의 조사 스폿이 형성된다. 그리고, 이 조사 스폿의 형성 부위에 단위 수정막(58)이 형성된다. 조사 스폿의 형상은, 애퍼쳐 형상과 거의 상사형으로 된다. 또한, 조사 스폿의 치수는, 애퍼쳐 치수보다도 작아진다. 이것은, 가변 애퍼쳐(25)를 통과한 레이저광 LB가 대물 렌즈(26)에 의해 집광되어, 그 광속이 줄어들기 때문이다(도 3의 (D)). 단위 수정막(58)의 형상 및 치수는, 조사 스폿의 형상 및 치수와 거의 동일해진다(도 3의 (E)).
조사 스폿의 사이즈는, 수정 후의 포토마스크를 노광할 때에 사용하는 노광 장치의 해상 한계 치수보다 작은 것인 것이 바람직하다. FPD(플랫 패널 디스플레이)용의 노광 장치는, 해상 한계 치수가 3㎛ 정도이기 때문에, 이것보다도 작은 사이즈의 조사 스폿으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 조사 스폿의 사이즈(예를 들어, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수)는 애퍼쳐의 사이즈(예를 들어, X 방향에 있어서의 애퍼쳐의 치수)의 1/300∼1/10 정도, 보다 바람직하게는, 1/200∼1/100로 할 수 있다. 포토마스크(4)의 주표면에 도달하는 레이저광 LB의 광속은, 광학계가 갖는 수차 등의 영향을 받아 광 강도에 변동이 발생하기 쉽다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 빔 스캔 유닛(15)에 의해 진동시킨 레이저광 LB의 광속 직경을 가변 애퍼쳐(25)와 대물 렌즈(26)에 의해 충분히 작게 하고 있기 때문에, 광학계에 기인하는 왜곡을 아주 작은 것으로 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 조사 스폿이 형성되는 포토마스크(4)의 주표면에는, 수정막의 원료로 되는 원료 가스를 가스 공급계(6)가 공급함으로써, 원료 가스 분위기(35)가 형성되어 있다. 예를 들어, 수정막의 원료에 크롬 카르보닐을 사용한 경우에는, 원료 박스(32) 내에서 크롬 헥사카르보닐(Cr(CO)6)을 가열하여 승화시키고, 이것을 캐리어 가스(Ar 가스)와 함께 포토마스크(4)의 수정 대상 부분으로 유도한다. 그렇게 하면, 조사 스폿이 형성되는 포토마스크(4)의 수정 대상 부분에는, 크롬을 포함하는 원료 가스에 의해 원료 가스 분위기(35)가 형성된다. 이 원료 가스 분위기(35) 중에 레이저광 LB를 조사하여 조사 스폿을 형성하면, 레이저의 열/광 에너지 반응에 의해, 원료 가스가 분해되고, 조사 스폿의 부분에 크롬이 퇴적된다. 이에 의해, 수정 대상 부분 상의 조사 스폿의 부분에, 크롬을 주재료로 하는 수정막이 형성된다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서는, 포토마스크(4)의 주표면 상에서 특정한 수정 대상 영역(54) 전체에 1회의 레이저 조사에 의해 수정막을 형성하는 것은 아니고, 1회의 레이저 조사에 의해 형성하는 수정막의 사이즈를, 수정 대상 영역(54)의 사이즈보다도 작은 소정 사이즈로 하고, 이 소정 사이즈의 수정막을 하나의 단위로 하는 단위 수정막을 수정 대상 영역(54) 내에 소정의 배열로 복수 형성하는 것으로 하고 있다. 단위 수정막을 배열하는 방향은, X 방향 및 Y 방향 중, 어느 1방향(본 실시 형태에서는 X 방향)이어도 되고, 2방향이어도 된다. 본 실시 형태에서는, X 방향 및 Y 방향의 2방향으로 단위 수정막을 배열할 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 1개의 단위 수정막에 대하여, 제1 방향으로부터, 및 그 제1 방향과는 상이한 제2 방향으로부터, 각각 단위 수정막의 일부를, 중첩할 수 있다. 또한, 제1 방향(예를 들어 X 방향이라 함)과 제2 방향(예를 들어 Y 방향)은 서로 수직으로 할 수 있다.
그 경우, 성막예 1에 있어서는, 도 4의 (A)에 도시한 바와 같이, 포토마스크(4) 상에서 특정한 수정 대상 영역(54)의 1개의 코너부를 막 형성의 개시 위치로 하고, 그곳으로부터 X 방향으로 복수의 단위 수정막(58)을 순차적으로 중첩하여 형성함으로써, 1열째의 단위 수정막(58)을 형성한다. 다음에, 막 형성의 위치를 Y 방향으로 어긋나게 하여 2열째의 단위 수정막(58)을 1열째와 마찬가지로 형성한다. 이후, 최종열까지 마찬가지의 막 형성을 반복함으로써, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이, 수정 대상 영역(54) 전체에 복수의 단위 수정막(58)를 포함하는 수정막을 형성한다. 바람직하게는, 2열째의 단위 수정막은, 1열째의 단위 수정막(58)과 일부 중첩하면서, 성막한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이 수정 대상 영역(54) 내에 복수의 단위 수정막(58)을 형성하는 경우에, 복수의 단위 수정막(58)의 각각의 일부분을 순차적으로 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성한다. 그 경우, 단위 수정막(58)끼리의 중첩은, 어떤 타이밍에서 수정 대상 영역(54) 내에 형성한 조사 스폿의 위치와, 그것과는 상이한 타이밍에서 수정 대상 영역(54) 내에 형성한 조사 스폿의 위치가, X 방향 및 Y 방향 중 적어도 일방향에서 서로 중첩되도록, 이동 제어부(7)가 포토마스크(4)의 이동을 제어함으로써 실현된다. 예를 들어, 수정 대상 영역(54) 내에 있어서, 복수의 단위 수정막(58)을 X 방향으로 배열함과 함께, 각각의 단위 수정막(58)의 일부분을 순차적으로 서로 중첩하는 경우에는, 그 중첩 방향으로 되는 X 방향에 대하여, 포토마스크(4)를 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시킨다. 그때, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SX(㎛)보다도 작은 일정한 피치로 포토마스크(4)를 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 이동시키면, 그것에 맞추어 조사 스폿의 위치가 X 방향으로 이동(시프트)함과 함께, 1스텝의 이동의 전후에서, 조사 스폿의 위치가 서로 중첩되는 상태로 된다. 이 때문에, 복수의 단위 수정막(58)이 X 방향에서 부분적으로 중첩되도록 형성된다. 또한, 조사 스폿의 이동에 의한 단위 수정막(58)의 중첩은, X 방향뿐만 아니라 Y 방향에서도 행할 수 있다.
성막 공정에 있어서, 각각의 단위 수정막(58)을 순차적으로 형성하면서, 단위 수정막(58)의 형성 위치를 이동해 가는 처리는, 포토마스크(4)를 지지하는 스테이지의 간헐 이동, 또는, 광학계의 간헐 이동, 또는 그 양쪽을 적절하게 제어하면서 행할 수 있다. 예를 들어, 스테이지가 X 방향으로 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동하는 경우에는, 스테이지가 이동과 정지를 반복하기 때문에, 정지 기간 중에만 레이저광 LB의 조사를 행하고, 이동 기간 중에는 레이저 출력을 제로로 한다. 이에 의해, 스테이지의 정지 기간에 동기시켜 간헐적으로 단위 수정막(58)을 형성할 수 있다. 또한, 복수의 단위 수정막(58)이 X 방향으로 배열되도록, 각각의 단위 수정막(58)을 순차적으로 형성할 수 있다. 이와 같이 하여, X 방향으로 1열째의 단위 수정막(58)을 다 형성하였다면, 스테이지를 Y 방향으로 1스텝분 이동한 후, X 방향으로 2열째의 단위 수정막(58)을 형성한다. 그 경우, X 방향에 있어서, 2열째의 단위 수정막(58)의 형성을 개시하는 위치는, 1열째의 단위 수정막(58)의 형성을 개시한 위치에 대응하는 위치로 설정해도 되고, 1열째의 단위 수정막(58)의 형성을 종료한 위치에 대응하는 위치로 설정해도 된다. 상기 도 4의 (A)에 있어서는, 1열째의 단위 수정막(58)의 형성을 종료한 위치에 대응하는 위치로부터, 2열째의 단위 수정막(58)의 형성을 개시하는 예를 나타내고 있다. 이 경우, X 방향에 있어서의 포토마스크 기판의 이동 방향은, 1열째와 2열째에서 반대로 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 가변 애퍼쳐(25)에 있어서의 애퍼쳐 형상을 정사각형으로 하고, 이 애퍼쳐 형상에 따라서 정형된 레이저광 LB를 포토마스크(4)의 주표면에 조사한다. 이 때문에, 포토마스크(4) 상의 수정 대상 영역(54)에는, 거의 정사각형의 단위 수정막(58)이 형성된다(도 5의 (A), (B)). 또한, 본 실시 형태에서는, 단위 시간의 레이저광 LB의 조사에 의해 형성되는 단위 수정막(58)을 X 방향 및 Y 방향의 2방향으로, 순차적으로, 서로 일부를 중첩하면서 배열한다. 이에 의해, 포토마스크(4)의 수정 대상 영역(54) 전체에, 복수의 단위 수정막(58)을 포함하는 수정막이 형성된다(도 4의 (A), (B)).
이 경우, 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라고 하고, X 방향에 있어서의 애퍼쳐 치수를 AX(㎛), X 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수를 SX(㎛)라 하면, 이 SX가 하기의 (5)식, 보다 바람직하게는 하기의 (6)식을 만족시키도록, AX를 조정하는 것이 바람직하다.
Figure pat00002
또한, 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 하면, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PX는, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SX(㎛)에 대하여 하기의 (7)식을 만족시키고, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 폭 WX(㎛)는 하기의 (8)식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure pat00003
조사 스폿의 중첩 피치란, 조사 스폿의 위치에 형성되는 단위 수정막끼리를 중첩하기 위한, 조사 스폿의 중첩의 피치를 말한다. 또한, 조사 스폿의 중첩 폭이란, 조사 스폿의 위치에 형성되는 단위 수정막끼리를 중첩하기 위한, 조사 스폿의 중첩의 폭을 말한다.
성막예 1에서는, 포토마스크 기판을 X 방향으로 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시키는 경우에, 1스텝분의 이동 피치(이송 피치) MX(㎛)를 MX<SX의 조건에서 설정함으로써, X 방향에서 복수의 단위 수정막(58)을 순차적으로 중첩하는 형태를 채용하고 있다. 이 경우, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PX는, 이동 피치 MX와 동일한 값으로 되고, 상기 WX의 값은 SX로부터 MX를 차감한 값으로 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 바람직한 하나의 예로서, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PX와, X 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SX의 관계를, 하기의 (9)식과 같이 설정하였다.
Figure pat00004
이 경우에는, 상술한 이동 제어부(7)가 포토마스크(4)를 중첩 피치 PX와 동일한 일정한 이동 피치 MX로, X 방향으로 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시킴으로써, 도 6의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 수정 대상 영역(54) 내에서 조사 스폿(단위 수정막(58))을 1/2씩 X 방향으로 순차적으로 중첩하여 배열할 수 있다. 본 형태에서는, 조사 스폿의 치수 SX를 2㎛로 하고, 그 1/2씩을 X 방향으로 중첩함으로써, 조사 스폿의 중첩 폭 WX를 1㎛로 하였다. 구체적인 중첩 폭 WX(㎛)는 하기의 (10)식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure pat00005
또한, X 방향의 1열째의 배열이 완료되면, 포토마스크 기판과 광학계의 상대 위치를 Y 방향으로 어긋나게 하기 위해, 이동 제어부(7)가 포토마스크(4)를 Y 방향으로 1스텝분만큼 이동시킨다. 그 후, 1열째와 마찬가지로 하여, X 방향의 2열째에도 단위 수정막을 순차적으로 형성(배열)한다. 이때, Y 방향에 대해서도, 단위 수정막이 일부 서로 중첩되도록 한다. 즉 상기 X 방향의 중첩 성막과 마찬가지로, 조사 스폿의 중첩 방향을 Y 방향이라 하고, Y 방향에 있어서의 애퍼쳐 치수를 AY(㎛), 가변 애퍼쳐(25)에 입사하기 직전의 Y 방향의 레이저광 광속 직경을 LY(㎛)라 하면, 애퍼쳐 치수 AY(㎛)는 하기의 (11)식, 바람직하게는 하기의 (12)식을 만족시키고, 수치 범위에서는 하기의 (13)식, 보다 바람직하게는 하기의 (14)식을 만족시킨다.
Figure pat00006
또한, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수를 SY(㎛)라 하면, 이 SY가 하기의 (15)식, 보다 바람직하게는 하기의 (16)식을 만족시키도록, AY를 조정하는 것이 바람직하다.
Figure pat00007
또한, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PY는, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SY(㎛)에 대하여 하기의 (17)식을 만족시키고, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 폭 WY(㎛)는 하기의 (18)식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure pat00008
성막예 1에서는, 포토마스크 기판을 Y 방향으로 이동시킬 때에, 1스텝분의 이동 피치(이송 피치) MY(㎛)를 MY<SY의 조건에서 설정함으로써, Y 방향에서 복수의 단위 수정막(58)을 중첩하는 형태를 채용하고 있다. 이 경우, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PY는, 이동 피치 MY와 동일한 값으로 되고, 상기 WY의 값은 SY로부터 MY를 차감한 값으로 된다.
또한, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 중첩 피치 PY와, Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SY의 관계는, 하기의 (19)식과 같이 설정하는 것이 바람직하다.
Figure pat00009
이 경우에는, 상술한 이동 제어부(7)가 포토마스크(4)를 지지하는 스테이지를, 중첩 PY와 동일한 이동 피치 MY로 Y 방향으로 1스텝분만큼 이동시킴으로써, 수정 대상 영역 내에서 조사 스폿(단위 수정막)을 1/2씩 Y 방향으로 중첩하여 배열할 수 있다. 본 형태에서는, 조사 스폿의 치수 SY를 2㎛로 하고, 그 1/2씩을 Y 방향으로 중첩함으로써, 조사 스폿의 중첩 폭 WY를 1㎛로 하였다. 구체적인 중첩 폭 WY(㎛)는 하기의 (20)식을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure pat00010
이 결과, 포토마스크(4) 상의 수정 대상 영역(54)에는, 도 7의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, X 방향 및 Y 방향으로 규칙적으로 배열된 복수의 단위 수정막(58)을 포함하는 수정막이 형성된다. 이 수정막은, 외연부와 중앙부에서 단위 수정막(58)의 중첩의 층수가 상이하다. 즉, 수정막의 외연부에서는, 4코너의 부분이 단위 수정막(58)의 1중막(단층막)(58a)으로 되고, 4코너 이외의 부분이 단위 수정막(58)의 2중막(2층막)(58b)으로 된다. 한편, 수정막의 중앙부(외연부를 제외한, 외연부보다도 내측의 부분)는 단위 수정막(58)의 4중막(4층막)(58c)으로 된다. 이 경우, 노광광의 투과율에 관하여, 4중막(58c)으로 되는 부분이 정상적인 반투광막과 동등한 투과율로 되도록, 수정막(단위 수정막(58))의 성막 조건(예를 들어, 레이저광의 출력이나 원료 가스의 공급량 등)을 미리 조정해 두면 된다.
이와 같이, 수정 대상 영역(54)에 비해 충분히 작은 사이즈를 갖는 단위 수정막(58)을 복수 배열하여 수정막을 형성하면, 설령 광학계의 수차의 영향에 의해 레이저광의 조사 스폿에 광 강도의 왜곡이 발생한다고 해도, 그 영향이 소사이즈의 단위 수정막(58)의 채용에 의해 상대적으로 작아진다. 이 때문에, 조사 스폿 내에서의 광 강도 불균일에 기인한 수정막의 막 두께 분포의 변동을 작게 억제할 수 있다. 또한, 수정 대상 영역(54)에 복수의 단위 수정막(58)이 배열됨으로써, 수정막의 두께의 불균일함이 수정 대상 영역(54)의 전체에서 평균화된다. 또한, 단위 수정막(58)을 부분적으로 중첩함으로써, 평균화의 효과가 보다 한층 더 높아진다. 그 결과, 수정 대상 영역(54)에 있어서는, 수정막의 막 두께 변동에 의한 투과율 분포의 변동이 억제된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 포토마스크(4) 상에 형성되는 조사 스폿의 치수가, 포토마스크(4)의 노광에 사용하는 노광 장치의 노광 한계 치수(3㎛ 정도)보다도 작아지고, 또한, 조사 스폿에 있어서, 수정막의 퇴적에 필요한 레이저의 광 및/또는 열이 공급되도록, 가변 애퍼쳐(25)의 애퍼쳐 치수(AX, AY) 및 대물 렌즈(26)의 배율을 설정하고 있다. 이와 같이 함으로써, 효율적으로 단위 수정막을 형성할 수 있음과 동시에, 설령 개개의 단위 수정막 내에 막 두께 분포가 발생하고, 이에 의해 노광광의 투과율에 변동이 발생하는 경우에 있어도, 그 변동의 반복 단위가, 노광 장치의 해상 한계 치수보다 작으면, 노광 장치에 의해 전사되는 상에는 현재화되지 않는다고 하는 이점이 얻어진다. 바꾸어 말하면, 애퍼쳐 치수 등을 결정하는 경우, 또는, 적어도 중첩 폭 WY를 결정하는 경우에는, 노광 장치의 해상 한계 치수 이하, 보다 바람직하게는 그 2/3 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 수정 대상 영역(54)에 형성하는 수정막의 소정 막 두께는, 단위 수정막(58)의 1배∼9배의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1배∼4배의 범위이다. 수정 대상 영역(54)의 중앙부에 있어서의 수정막의 최고 막 두께는, 단위 수정막(58)의 2배∼9배의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2배∼4배의 범위이다.
덧붙여서 말하면, 본 실시 형태의 경우에는, 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 수정 대상 영역(54)에 복수의 단위 수정막(58)을 형성하여 수정막 전체를 완성하였을 때에, 수정막의 외연부는 1층(1중) 또는 2층(2중)의 단위 수정막(58a, 58b)으로 되고, 외연부를 제외한 중앙부는 모두 4층(4중)의 단위 수정막(58c)으로 된다. 이 때문에, 수정막의 중앙부가 원하는 광 투과율로 되도록, 막질 및 막 두께를 설정하여 성막 공정을 행함으로써, 수정 대상 영역(54)에 형성된 수정막의 중앙부(수정막의 거의 전체)가 원하는 광 투과율로 된다.
또한, 만약, 포토마스크(4)의 전사용 패턴에 있어서, 반투광부(51)의 수정 대상 영역(54)이 차광부에 인접하고 있었던 경우에는, 상기 외연부가 차광부 상에 겹치도록 수정막을 형성하면 된다. 또한, 반투광부(51)의 수정 대상 영역(54)이 투광부(투명 기판이 노출되어 있는 부분)에 인접하고 있었던 경우에는, 수정막의 중앙부에 단위 수정막(58) 상호의 중첩에 의해 4중의 적층막을 형성하고, 수정막의 외연부는 레이저 재핑에 의해 제거하면 된다. 한편, 도 4의 (A)에 예시한 바와 같이, 정상적인 반투광막에 의한 반투광부(51)에 수정 대상 영역(54)이 인접하고 있는 경우에는, 수정막의 외연부의 일부가 정상적인 반투광막과 중첩되거나, 양자의 사이에 간극이 발생하는 경우가 있다. 이 경우에는, 수정막의 외연부의 일부를 정상막과 중첩하고, 또한 그 중첩 폭이 충분히 작은(노광 장치의 해상 한계 치수와의 비교에서) 경우에는, 문제는 발생하지 않는다. 이것은, 단위 수정막의 막 두께가 정상막보다 작기 때문이다.
또한, 애퍼쳐의 형상을 정사각형 대신에 직사각형으로 한 경우에는, 애퍼쳐의 치수가 AX≠AY로 된다. 이 경우에는, 애퍼쳐의 긴 변과 짧은 변 중 적어도 어느 한쪽(조사 스폿의 치수가 3㎛ 미만으로 되도록 조정되는 쪽)의 방향으로 중첩을 하는 경우가 바람직하고, 또한, 긴 변과 짧은 변의 비(긴 변/짧은 변)가 3 이하인 것이 바람직하다. 또한, 애퍼쳐의 형상이 직사각형이어도, 상기 (1)식∼(20)식은 바람직한 조건에 해당한다.
상기의 성막 공정에서는, 예를 들어 펄스 폭이 40㎱ 이하, 1펄스당의 조사 에너지 밀도가 40mJ/㎠ 이상, 발진 파장이 제3 고조파(355㎚) 또는 제4 고조파(266㎚)를 갖는 레이저광 LB를 레이저 발진기(11)로부터 사출하여 사용하는 것이 적합하다. 또한, 이동 제어부(7)가 포토마스크(4)를 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시키는 경우, 정지 기간 중에 있어서의 레이저광 LB의 조사 시간은 0.1sec∼1.0sec로 하는 것이 적합하다.
이상의 성막 공정에 의해, 투과율 분포의 변동을 억제한 수정막을 형성할 수 있음과 함께, 그 수정막의 부분에 정상적인 반투광부와 동등한 기능을 갖게 할 수 있다.
(성막예 2)
다음에, 성막예의 다른 형태에 대하여, 도 8∼도 10을 사용하여 설명한다.
앞서 설명한 성막예 1과 상이한 점은, 수정 대상 영역(54)에 복수의 단위 수정막(58)을 포함하는 수정막을 형성하는 경우에, 이 수정막의 중앙부를 4중막으로 하는 대신에 2중막으로 하는 점이다. 성막예 2에 적용하는 애퍼쳐 형상은, 성막예 1과 마찬가지로, 한 변의 치수(이하, 「AP」라 함)가 200㎛인 정사각형으로 하였다. 따라서, 단위 수정막(58)의 형상은, 애퍼쳐 형상과 거의 상사형으로 된다. 또한, 조사 스폿의 치수가, 애퍼쳐 치수의 1/100로 되도록, 대물 렌즈(26)의 배율이 설정되어 있는 것으로 하면, 단위 수정막(58)의 치수는, X 방향 및 Y 방향 중 어느 방향에서도 2㎛로 된다.
실제로 상기의 애퍼쳐 형상 및 애퍼쳐 치수를 갖는 가변 애퍼쳐(25)를 사용하여, 수정 대상 영역(54)에 복수의 단위 수정막(58)을 형성하는 경우에는, 1층째의 단위 수정막(58)과 2층째의 단위 수정막(58)이 X 방향 및 Y 방향에서 각각 부분적으로 중첩되도록 한다. 구체적으로는 이하와 같이 형성한다.
(1층째)
먼저, 1층째의 단위 수정막(58)을 형성하는 경우에는, 수정 대상 영역(54)의 하나의 코너부를 막 형성의 개시 위치로 하고, 거기에 레이저광 LB를 조사하여 단위 수정막(58)을 형성한다(도 8의 (A), (B)). 이때, X 방향 및 Y 방향에 있어서의 단위 수정막(58)의 사이즈는, 조사 스폿의 치수 SX, SY와 동일해진다. 다음에, 포토마스크 기판을 X 방향 및 Y 방향으로 적절히 이동시킴으로써, 수정 대상 영역(54) 전체에 1층째의 단위 수정막(58)을 매트릭스 형상으로 배열하여 형성한다. 그때, 포토마스크 기판을 X 방향으로 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시킬 때의, 1스텝분의 이동 피치(이송 피치) MX(㎛)를 MX=SX의 조건에서 설정한다. 또한, 포토마스크 기판을 Y 방향으로 이동시킬 때의, 1스텝분의 이동 피치(이송 피치) MY(㎛)를 MY=SY의 조건에서 설정한다. 이에 의해, 1층째의 단위 수정막(58)은 X 방향 및 Y 방향에서, 서로 인접하여 형성된다. 또한, 수정 대상 영역(54) 전체에, 1층째의 단위 수정막(58)이 단층으로 규칙적으로 정렬되어 형성된다(도 9의 (A), (B)).
덧붙여서 말하면, X 방향 및 Y 방향에 있어서의 애퍼쳐의 치수 AP가 각각 200㎛이고, X 방향 및 Y 방향에 있어서의 조사 스폿의 치수 SX, SY가 각각 애퍼쳐 치수의 1/100로 되는 경우에는, X 방향의 1스텝분의 이동 피치를 MX=2㎛의 조건, Y 방향의 1스텝분의 이동 피치를 MY=2㎛의 조건에서 설정함으로써, 상기 도 9의 (B)에 도시한 배열로 복수의 단위 수정막(58)을 형성할 수 있다.
(2층째)
다음에, 2층째의 단위 수정막(58)을 형성하는 경우에는, 1층째의 막 형성 개시 위치에 대하여 2층째의 막 형성 개시 위치를 X 방향 및 Y 방향으로 소정량씩 어긋나게 하여 설정한다. 즉, X 방향에 대해서는, 상기 SX(㎛)의 1/2 상당분만큼 막 형성 개시 위치를 어긋나게 하여 설정하고, Y 방향에 대해서는, 상기 SY(㎛)의 1/2 상당분만큼 막 형성 개시 위치를 어긋나게 하여 설정한다. 그리고, 그 설정한 막 형성 개시 위치로부터, 1층째와 마찬가지의 조건(MX=SX, MY=SY)을 적용하여, 2층째의 단위 수정막(58)을 형성한다. 이에 의해, 1층째의 단위 수정막(58) 상에 2층째의 단위 수정막(58)이 중첩하여 형성된다(도 10의 (A), (B)).
이 경우, 조사 스폿의 중첩 피치(PX, PY)는 1층째와 2층째의 막 형성 개시 위치의 어긋남량에 대응한 값으로 된다. 또한, 단위 수정막(58)끼리의 중첩 폭(WX, WY)은 X 방향, Y 방향 중 어느 것에도 단위 수정막(58)의 사이즈의 1/2로 된다. 또한, 수정 대상 영역(54)에 복수의 단위 수정막(58)을 포함하는 수정막을 형성하는 경우, 이 수정막의 외연부는 단위 수정막(58)의 1중막(단층막)(58a)으로 되고, 외연부를 제외한 중앙부는 단위 수정막(58)의 2중막(2층막)(58b)으로 된다.
성막예 2에 있어서는, 애퍼쳐의 사이즈나 적용하는 레이저광의 성질 등, 상기에 특기한 것 이외는 상기 성막예 1과 동일한 것을 적용할 수 있다. 그리고, 성막예 2에 의해 얻어지는 수정막도, 상기 성막예 1의 수정막과 마찬가지로, 투과율의 분포가 균일화되어, 정상적인 반투광막과 동등한 기능을 발휘할 수 있다.
단, 본 발명은 상기 성막예 1 및 성막예 2에 한정되지 않고, 본 발명의 작용 효과를 손상시키지 않는 한, 다른 성막예를 적용 가능한 것은 물론이다.
또한, 상기 성막예 1 및 2에 있어서는, 소정 사이즈의 애퍼쳐를 사용하였지만, 레이저광의 광속을 원하는 형태로 규제하는 수단은, 반드시 애퍼쳐에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 레이저 발진기로부터 사출되어, 소정 치수의 슬릿을 통과한 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사함과 함께, 상기 슬릿을 이동시켜, 소정 사이즈의 수정막을 포함하는 단위 수정막을 형성하고, 상기 대상 영역 내에 있어서, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법으로 해도 된다.
본 발명을 적용 가능한 포토마스크의 종류, 용도에 특별히 제약은 없다. 또한, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치를 포함하는, 표시 장치(소위 플랫 패널 디스플레이) 제조용의 포토마스크에 있어서, 본 발명은 현저한 효과를 발휘한다. 예를 들어, 액정 또는 유기 EL을 구동시키는 박막 트랜지스터나, 액정용 컬러 필터 등이 예시된다.
본 발명은 하기의 구성을 갖는 포토마스크로서 실현해도 된다.
즉, 기판의 주표면 상에 형성된 전사용 패턴의 일부가 수정막에 의해 수정된 수정 전사용 패턴을 갖는 포토마스크에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 반투광막이 상기 기판 상에 형성되어 이루어지는 반투광부를 포함하고,
상기 수정 전사용 패턴은, 상기 포토마스크의 노광 조건에 있어서의 해상 한계 치수 미만의 치수를 갖는 CVD막을 포함하는 복수의 단위 수정막이, 서로 일부를 중첩한 상태에서 규칙적으로 배열되는 수정막 부분을 갖는다.
이 포토마스크는, 예를 들어 상술한 수정 공정을 거쳐 얻어지는 것이다.
또한, 본 발명의 포토마스크는, 전사용 패턴에 반투광부를 포함하는 것이 적합하다. 예를 들어, 투명 재료를 포함하는 기판 상에, 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성된 다계조 포토마스크에 있어서, 본 발명은 유리하게 사용된다.
그 경우, 반투광부는, 상기 기판 상에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 그 노광광 투과율은 15∼70％, 보다 바람직하게는 20∼60％이다.
또한, 반투광막이 갖는 위상 시프트량 φ(도)는 0<φ≤90으로 할 수 있다. 이 경우, 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의 프로파일을 우수한 것으로 하기 쉽다. 이와 같은 포토마스크에 대하여, 본 발명을 적용하는 경우에는, 수정막(특히 그 중앙부)의 투과율을 마찬가지의 범위 내로 한다. 수정 대상 영역 전체의 투과율의 평균값이 이 영역에 들어가는 것이 보다 바람직하다.
특히, 노광광 투과율에 대해서는, 수정막의 투과율 B(％)는 정상적인 반투광막의 투과율 A(％)에 대하여 "A-5≤B≤A+5"로 할 수 있다. 여기서, 수정막의 투과율 B는 중앙부의 투과율로 할 수 있다.
한편, 반투광막의 위상 시프트량 φ(도)를 150≤φ≤210으로 할 수도 있다. 이 경우에는, 수정막으로서 마찬가지의 것을 사용하는 것이 요망된다.
본 발명의 포토마스크에 적용되는 노광 조건은, i선∼g선을 포함하는 광원을 사용한 것으로 할 수 있다. 또는 이 중 i선, h선, g선 중 어느 하나를 단독으로 사용한 노광으로 할 수도 있다. 어느 것으로 해도 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 상기 투과율이나 위상 시프트량을 설정할 수 있다.
본 발명의 포토마스크를 노광하는 수단으로서의 노광 장치로서는, 소위 FPD(Flat Panel Display)용, 또는, LCD(액정 표시 장치)용으로서 알려진 것이며, 다양한 규격, 사이즈의 것을 탑재 가능한 것이 있다. 예를 들어, 이와 같은 노광 장치는, i선, h선, g선 중 적어도 어느 하나의 파장을 노광광으로 한 등배 노광을 행하는 것이 있고, 소정의 광학계(NA(Numerical Aperture) 0.08∼0.15 정도)를 구비한 프로젝션 노광 타입과, 근접 노광을 행하는 프록시미티 노광 타입이 있다.
본 발명의 포토마스크의 기판 사이즈에 특별히 제한은 없지만, 표시 장치 제조용의 포토마스크 기판으로서는, 바람직하게는 주표면의 한 변이 300∼1500㎜인 사각형으로 하고, 두께는 5∼13㎜ 정도이다.
본 발명의 포토마스크 기판에 사용되는 투명 재료는, 합성 석영 등, 포토마스크를 사용할 때에 노광광으로서 사용하는 광(예를 들어 파장 365∼436㎚)에 대하여 실질적으로 투명한 것을 적용한다. 실질적으로 투명이란, 광투과율 80％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상이다.
본 발명의 포토마스크에 있어서의 반투광막(정상막)의 재료로서는, 예를 들어 Cr, Ta, Zr, Si 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물 등)로부터 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, 바람직하게는 MoSi의 산화물, 질화물, 산화질화물, 산화질화탄화물 등이 예시된다. 반투광막을 Cr 함유막으로 하는 경우, Cr의 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물)을 적합하게 사용할 수 있다. 성막 방법으로서는, 스퍼터법 등을 적용할 수 있다.
본 발명은 포토마스크의 제조 방법을 포함한다. 즉,
기판의 주평면 상에, 적어도 반투광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 반투광막을 패터닝하여, 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하는 공정과,
상기 전사용 패턴을 수정하는 수정 공정을 포함하는 포토마스크 제조 방법에 있어서,
상기 수정 공정에서는, 상술한 패턴 수정 방법을 적용하여 상기 전사용 패턴을 수정한다.
예를 들어, 상기 포토마스크 블랭크를 사용하여, 패터닝하는 공정으로서는, 묘화 장치에 의해, 원하는 패턴 데이터에 기초하는 묘화를 행한다. 묘화 수단은 레이저를 사용해도, 전자 빔을 사용해도 된다. 현상을 행하여 형성된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 상기 광학막 등의 막에 에칭을 실시한다. 표시 장치 제조용의 포토마스크로서는, 웨트 에칭이 적합하게 사용되지만, 드라이 에칭을 적용해도 상관없다. 필요에 따라서, 성막 및 묘화, 에칭을 복수회 행하여, 원하는 전사용 패턴을 기판 주표면에 형성한다.
또한, 포토마스크는 제품으로서 출하하기 전에, 세정을 행하고, 검사에 의해 최종적인 품질을 확인한다. 그리고, 펠리클을 요하는 제품에는, 펠리클을 부착하여, 포장한다. 검사에 의해 결함이 발견된 경우에는, 본 발명에 의한 방법 또는 장치를 적용하여 결함의 수정을 행한다. 물론 수정 공정은, 포토마스크 제조 공정의 어떤 단계에서 행해도 상관없다.
1 : 수정막 형성 장치
4 : 포토마스크
7 : 이동 제어부
15 : 빔 스캔 유닛
25 : 가변 애퍼쳐
26 : 대물 렌즈
51 : 반투광부
52 : 흑색 결함
53 : 백색 결함
54 : 수정 대상 영역
58 : 단위 수정막
LB : 레이저광

Claims (15)

  1. 기판의 주표면 상에 전사용 패턴이 형성된 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 패턴 수정 방법으로서,
    상기 수정막을 형성하는 대상 영역을 특정하는 영역 특정 공정과,
    원료 가스의 분위기 중에서, 상기 대상 영역 내에 레이저광을 조사하여, 상기 수정막을 형성하는 성막 공정을 갖고,
    상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께,
    상기 대상 영역 내에 있어서, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성막 공정에서는, 레이저 발진기로부터 사출되어, 소정 치수의 애퍼쳐를 통과한 레이저광을, 상기 대상 영역 내에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성함으로써, 소정 사이즈의 단위 수정막을 형성함과 함께, 상기 대상 영역 내에 있어서, 상기 조사 스폿을 이동시켜, 복수의 상기 단위 수정막의 각각의 일부분을 서로 중첩함으로써, 소정 막 두께를 갖는 수정막을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조사 스폿의 중첩은, 서로 수직인 2방향의 중첩인 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 치수 SX(㎛)는,
    0.5≤SX<3.0
    인 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 중첩 피치 PX는, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 치수 SX에 대하여,
    0.9SX≤PX≤0.5SX
    인 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 조사 스폿의 중첩 방향을 X 방향이라 할 때, 상기 X 방향에 있어서의 상기 조사 스폿의 중첩 폭 WX(㎛)는,
    0.2≤WX≤1.5
    인 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전사용 패턴은, 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 포함하고, 상기 대상 영역은, 상기 반투광부를 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 조사 스폿은, 상기 레이저 발진기로부터 사출된 레이저광을 진동시킨 후, 상기 애퍼쳐를 통과시켜, 상기 포토마스크의 대상 영역에 조사하여 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 애퍼쳐의 형상은 정사각형인 것을 특징으로 하는 패턴 수정 방법.
  10. 기판의 주표면 상에, 적어도 반투광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 반투광막을 패터닝하여, 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하는 공정과,
    상기 전사용 패턴을 수정하는 수정 공정을 포함하는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
    상기 수정 공정에서는, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 수정 방법을 적용하여 상기 전사용 패턴을 수정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  11. 기판의 주표면 상에 형성된 전사용 패턴의 일부가 수정막에 의해 수정된 수정 전사용 패턴을 갖는 포토마스크에 있어서,
    상기 전사용 패턴은, 반투광막이 상기 기판 상에 형성되어 이루어지는 반투광부를 포함하고,
    상기 수정 전사용 패턴은, 상기 포토마스크의 노광 조건에 있어서의 해상 한계 치수 미만의 치수를 갖는 CVD막을 포함하는 복수의 단위 수정막이, 서로 일부를 중첩한 상태에서 규칙적으로 배열되는 수정막 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 단위 수정막은, 서로 수직인 2방향으로 중첩되어 배열되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  13. 기판의 주표면 상에 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 상기 전사용 패턴에 대하여, 수정막을 형성하는 수정막 형성 장치로서,
    레이저광을 사출하는 레이저 발진기와,
    상기 레이저광의 광속 직경을 소정의 크기로 축소하기 위한, 소정 치수의 애퍼쳐와,
    상기 애퍼쳐를 통과한 상기 레이저광을, 상기 기판 상에 조사하여, 상기 기판 상에 조사 스폿을 형성하기 위한 광학계와,
    상기 기판 상에 원료 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과,
    상기 기판의 주표면과 평행인 면 내에서 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시키는 이동 제어 수단을 갖고,
    상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 기판 상에 소정 사이즈의 단위 수정막을 복수 형성함과 함께, 상기 복수의 단위 수정막이, 그 일부를 서로 중첩하여 배열되도록, 상기 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 수정막 형성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킴으로써, 상기 복수의 단위 수정막이 2방향에서 서로 중첩하여 배열되도록, 상기 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 수정막 형성 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 이동 제어 수단은, 상기 광학계와 상기 기판의 적어도 한쪽을, 다른 쪽에 대하여 상대적으로, 일정한 피치로, 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 수정막 형성 장치.
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