KR20190049477A

KR20190049477A - 패턴 묘화 방법, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치용 디바이스의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190049477A
Application number: KR1020180126638A
Authority: KR
Inventors: 미찌히꼬 하야세
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109725487A; KR102225409B1; JP2019082520A; TW201932977A; TWI698703B; CN109725487B; JP6963967B2

Abstract

본 발명은, 피전사체 상에 설계대로의 CD 정밀도를 갖는 패턴을 전사하는 방법을 제공한다. 본 발명은, 소정의 설계 패턴 데이터에 기초하여, 포토마스크 기판 상에 묘화를 행함으로써, 표시 장치용 디바이스를 제조하기 위한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크로 하기 위한, 패턴 묘화 방법이며, 포토마스크 기판 상에서, 에너지 빔에 의해 묘화를 행하는 묘화 장치를 사용하고, 표시 장치용 디바이스의 제조 공정에 기인하여, 설계값에 대한 CD 에러가 발생할 때, 미리 파악한 CD 에러의 위치와 에러량을 포함하는 CD 에러의 발생 경향의 정보에 기초하여, CD 에러를 보정하기 위한 빔 강도 보정 맵을 형성하는, 빔 강도 보정 맵 형성 공정과, 설계 패턴 데이터와 함께 빔 강도 보정 맵을 사용하여, 묘화 장치에 의해 묘화를 행하는 묘화 공정을 포함하는, 패턴 묘화 방법 및 그 관련 기술을 제공한다.

Description

패턴 묘화 방법, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치용 디바이스의 제조 방법{PATTERN LITHOGRAPHY METHOD, PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, AND DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크이며, 특히 표시 장치(FPD)용 디바이스의 제조에 적합한 포토마스크를 얻기 위한 패턴 묘화 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1(이후, 문헌 1이라고 칭함)에는, 컬러 필터용 포토마스크의 보정 방법이 기재되어 있다. 이 문헌 1에 의하면, 컬러 필터의 프로세스 특성에 기인하는 설계값에 대한 변화량을 선폭 및 좌표로 나타낸 변화 영역 맵을 취득하여, 초기 설계값에 대하여 변화량을 보정할 때, 단치수 보정 영역의 변화가 큰 영역부터 작은 영역까지 보정을 행하는 포토마스크의 보정 방법에 있어서, 보정 대상이 되는 보정 영역과 인접 영역의 경계부 근방에서, 상기 보정 영역부터 인접 영역까지 단계적이면서 또한 랜덤하게 보정값을 분산 배치해서 보정한다.

일본 특허 제5254068호 공보

최근 몇년간, 액정 표시 장치나 유기 EL 디스플레이를 포함하는 표시 장치의 업계에 있어서, 화소의 미세화, 고집적화의 요망이 강하고, 또한 보다 밝으면서 또한 전력 절약임과 함께, 고속 표시, 광시야각과 같은 표시 성능의 향상이 요망되고 있다. 이러한 고정밀화의 요구에 수반하여, 표시 장치용 디바이스(표시 장치, 또는 그 부분을 구성하는 디바이스를 말한다. 이하, 이들을 간단히 표시 장치라고도 함)를 제조할 때 사용하는 포토마스크 패턴에 있어서도, 패턴의 미세화 경향이 현저하다. 예를 들어, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에 사용되는 TFT(박막 트랜지스터)의 레이어, 또는 컬러 필터의 블랙 매트릭스(BM)나, 포토스페이서(PS) 등을 형성하기 위한 레이어에 있어서도, 미세한 패턴을, 설계대로의 정확한 CD(Critical Dimension, 이하, 패턴 폭의 의미로서도 사용함)를 확보하면서, 전사하는 방법이 요구되고 있다.

예를 들어, 상기 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터에서는, 층간 절연막에 형성된 콘택트 홀의 직경은, 3㎛ 이하(예를 들어 1.5 내지 3㎛ 등), 또는 컬러 필터의 BM은, 폭 8㎛ 이하(예를 들어, 3 내지 8㎛ 등)와 같은 미세한 패턴이 요망되고 있다. 이 레벨의 미세한 홀 패턴, 도트 패턴이나, 라인 패턴, 스페이스 패턴의 형성이 정교하고 치밀하게 행하여질 것이 요망된다.

또한, 표시 장치의 제조에 있어서는, 포토마스크의 전사용 패턴을 전사하는 피전사체(표시 패널 기판 등)에는, 에칭 마스크가 되는 레지스트막이 형성되어 있는 경우 외에, 구조물로서 디바이스의 일부가 되는 감광성 수지막이 형성되어 있는 경우도 적지 않다. 이 경우, 설계값으로부터의 CD의 어긋남(CD 에러)은, 단순히 패턴 폭의 오차가 될 뿐만 아니라, 패턴의 전사에 의해 형성되는 입체적인 구조물의 높이 등, 형상의 오차를 초래하므로, 최종 제품의 동작, 성능에 영향을 미칠 가능성이 있다. 이 점에서도, CD의 설계값으로부터의 어긋남은, 최대한 저감하는 것이 중요하다.

그런데, 표시 장치에 비해서, 집적도가 높고, 패턴의 미세화가 현저하게 진행된 반도체 장치(LSI) 제조용 포토마스크의 분야에서는, 높은 해상성을 얻기 위해서, 노광 장치에는 높은 개구수(NA)(예를 들어 0.2초)의 광학계를 적용하여, 노광광의 단파장화가 권장된 경위가 있다. 그 결과, 이 분야에서는, KrF나 ArF의 엑시머 레이저(각각, 248nm, 193nm의 단일 파장)가 다용되게 되었다. 포토마스크 제조를 위한 묘화 장치에도, EB(전자 빔) 묘화 장치가 채용되게 되었다.

그 한편, 표시 장치 제조용 리소그래피 분야에서는, 해상성 향상을 위해서 상기와 같은 방법이 적용되는 것은 일반적이지 않았다. 예를 들어 이 분야에서 사용되는 노광 장치가 갖는 광학계의 NA(개구수)는 0.08 내지 0.2 정도이다. 또한, 노광 광원도 i선, h선, 또는 g선이 다용되고, 주로 이들을 포함한 브로드 파장 광원을 사용함으로써, 대면적(예를 들어, 주표면의 한 변이 300 내지 2000mm인 사각형)을 조사하기 위한 광량을 얻어, 생산 효율이나 비용을 중시하는 경향이 강하다.

이 상황 하에서, 요즘은, 표시 장치의 제조에 있어서도, 상기와 같이 패턴의 미세화 요청이 높아지고 있으므로, 표시 장치의 제조에 있어서, 상기한 바와 같은 노광 장치의 사양에 따른 노광 조건을 적용하면서, 대면적이어도 설계대로의 패턴을 전사하는 기술이 요구되고 있다.

문헌 1은, 최근 몇년간, 액정 디스플레이 등의 고화질화와 휘도 향상이 요망되게 되고, 거기에 수반하는 화소수 증대와 광투과율 향상에 대응하여, 컬러 필터의 블랙 매트릭스의 세선화가 도모되게 되어 온 것을 배경으로서 들고 있다. 문헌 1은 또한, 포토마스크를 사용한 리소그래피 프로세스에 있어서, 패턴의 묘화 장치나, 에칭 장치의 고유한 특성 등에 의해, 묘화, 현상 후의 패턴이 설계 데이터와 비교해서 오차를 발생하는 경우가 있다는 문제를 제기하고 있다. 이러한 문제에 대하여, 문헌 1에서는, 컬러 필터의 마스크 프로세스에서의 국소적인 치수 오차를 개선하는 방법을 제안하고 있다.

단, 본 발명자의 검토에 의하면, 표시 장치의 제조 공정에서 발생하는 CD 에러의 보정에 관하여, 문헌 1에 기재된 방법만으로는 불충분한 점이 있는 것이 밝혀졌다.

그래서, 본 발명자는, 상기 문제를 피하면서, 피전사체 상에 설계대로의 CD 정밀도를 갖는 패턴을 전사하는 방법을 제공하기 위해 예의 검토하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

(제1 양태)

소정의 설계 패턴 데이터에 기초하여, 묘화 장치를 사용해서 포토마스크 기판 상에 묘화를 행함으로써, 표시 장치용 디바이스를 제조하기 위한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크로 하기 위한, 패턴 묘화 방법에 있어서,

상기 표시 장치용 디바이스의 제조 공정에 기인하여, 설계값에 대한 CD 에러가 발생할 때,

미리 파악한, 상기 CD 에러의 위치와 에러량을 포함하는, 상기 CD 에러의 발생 경향의 정보에 기초하여, 상기 CD 에러를 보정하기 위한, 빔 강도 보정 맵을 형성하는, 빔 강도 보정 맵 형성 공정과,

상기 설계 패턴 데이터와 함께, 상기 빔 강도 보정 맵을 사용하여, 상기 묘화 장치에 의해 묘화를 행하는 묘화 공정,

을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법이다.

(제2 양태)

본 발명의 제2 양태는,

상기 표시 장치용 디바이스의 제조 공정은, 상기 포토마스크를 노광 장치에 의해 노광하는 노광 공정을 포함하고,

상기 CD 에러는, 상기 노광 장치에 의한 노광 조건에 기인하는 에러인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 양태에 기재된 패턴 묘화 방법이다.

(제3 양태)

본 발명의 제3 양태는,

상기 노광 장치는, 복수의 렌즈를 스캔함으로써 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는, 프로젝션 노광 방식을 적용하는 것인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 양태에 기재된 패턴 묘화 방법이다.

(제4 양태)

본 발명의 제4 양태는,

상기 노광 장치는, 프록시미티 노광 방식을 적용하는 것인 것을 특징으로 하는, 상기 제2 양태에 기재된 패턴 묘화 방법이다.

(제5 양태)

본 발명의 제5 양태는,

상기 전사용 패턴은, 복수의 단위 패턴이 규칙적으로 배열되는 반복 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제4 중 어느 하나의 양태에 기재된 패턴 묘화 방법이다.

(제6 양태)

본 발명의 제6 양태는,

상기 묘화 공정에서는, 다중 묘화를 행하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제5 중 어느 하나의 양태에 기재된 패턴 묘화 방법이다.

(제7 양태)

본 발명의 제7 양태는, 상기 제1 내지 제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 묘화 공정을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제8 양태)

본 발명의 제8 양태는,

상기 제7 양태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,

복수의 렌즈를 스캔함으로써 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는, 프로젝션 노광 방식을 적용하는 노광 장치에 의해, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치용 디바이스의 제조 방법이다.

(제9 양태)

본 발명의 제9 양태는,

프록시미티 노광 방식을 적용하는 노광 장치에 의해, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치용 디바이스의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 표시 장치의 제조 공정에서 발생하는, 패턴의 CD 에러를, 확실하면서도 또한 효율적으로 보정하는 것이 가능하게 된다.

도 1의 (a)는 렌즈 스캔 방식의 표시 장치 제조용 프로젝션 노광 장치에서의 렌즈의 구성을 도시하는 개략도이고, (b)는 렌즈 상호의 연결 부분에 형성되는, 조사의 겹침에 의해, 피전사체가 받는 조사광의 강도가, 다른 부분보다 큰 경우(상측), 및 작은 경우(하측)의 광 강도 분포를 도시하는 개략도이다.
도 2의 (a)는 노광 장치에 의해 피전사체 상에 발생하는 CD 에러의 발생 위치를 도시하는 개략도(상측 도는 노광 장치에 의한 광 강도의 변동을 나타내고, 하측 도는 그것에 의해서 발생한 피전사체 상의 CD 에러가 얼룩으로서 관측되는 상태를 나타내는 평면 개략도)이고, (b)는 상기 CD 에러의 발생을 저감하기 위한 빔 강도 보정 맵의 개략도(상측 도는 빔 강도의 보정량을 CD 변화량으로 나타낸 개략도, 하측 도는 빔 강도 보정 맵에 의한 CD 변화의 평면 개략도)이고, (c)는 보정된 포토마스크를 사용해서 노광했을 때 CD 에러에 의한 직선상의 얼룩이 소실된 모습을 나타내는 평면 개략도이다.
도 3의 (a)는 설계 패턴 데이터의 조정에 의해 CD 보정을 행하는 경우에 발생하는, CD의 보정 단차의 개념도이고, (b)는 본 발명에 의한 빔 강도 보정을 행한 경우에 얻어지는, 거의 연속적인 CD 보정을 나타내는 개념도이다.
도 4의 (a)는 노광 장치의 렌즈 연결 부분에 발생한, 조사 강도의 변동에 의해, 피전사체 상에 형성된 CD 분포 맵을 나타내고, (b)는 본 발명의 묘화 방법에 의해 형성된 포토마스크의 CD 분포 맵을 나타내고, (c)는 (b)의 CD 분포를 갖는 포토마스크를 노광해서 피전사체 상에 얻어지는 전사상의 CD 분포 맵을 나타낸다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

표시 장치를 제조하는 데 있어서, CD의 작은 패턴이 포함되는 난이도가 높은 전사용 패턴이어도 설계값대로 안정되게 형성하는, 정밀도가 높은 포토마스크 제조 기술이 요구된다. 한편, 이러한 포토마스크 제조 기술에 의해, CD 정밀도가 사양을 충족하고, 문제가 없는 포토마스크를 사용해도, 그것을 노광함으로써, 피전사체(표시 패널 기판 등) 상에 형성되는 전사상의 치수가, 목표대로 되지 않고 변동하여, CD 에러를 발생하는 요인이 몇 가지 존재한다.

예를 들어, 노광 전에, 피전사체 상에 형성하는 레지스트막의 막 두께에 면내 분포(불균일성)가 발생하고 있는 경우나, 현상의 과정에서 현상액의 공급에 면내 불균일이 발생하는 경우 등에는, 피전사체 상의 면내에서, 균일해야 하는 CD에 불균일이 발생하는 경우가 있다. 특히, 표시 장치용 피전사체는, 사이즈가 크고(한 변이 1000mm 내지 3400mm 정도 등), 레지스트 도포 장치나 현상·에칭 장치의 구조나 웨트 처리의 액류 등에 따라, 면내의 처리 조건이 불균일해지는 것을, 완전하게는 피할 수 없다.

또한, 포토마스크를 노광할 때 사용하는 노광 장치에도, 장치 구성 상의 원인에 의해, 면내의 광량 분포가 발생하는 경우가 있다.

상기와 같은 처리 조건, 노광 조건의 면내 불균일은, 동일한 장치를 사용하는 한, 재현성을 갖고 나타나는 경우가 많아, 이 경향을 파악하고, 이것을 저감하기 위한 방책을 취함으로써, 영향을 저감하는 것이 가능하다고 생각된다. 구체적으로는, 상기와 같은 처리 조건, 노광 조건의 면내 불균일 요인에 의해 발생해버리는, 전사상의 CD 불균일화를, 미리 포토마스크의 설계 패턴 데이터에 반영시켜, 이러한 불균일에 의해 발생하는 CD 목표값으로부터의 증가, 감소의 경향을 상쇄하는 보정을 행하는 것이 유효한 것을 추측할 수 있다.

그런데, 포토마스크의 제조에 있어서는, 먼저, 얻고자 하는 디바이스(표시 장치 등)의 설계에 기초하여, 패턴 데이터를 작성한다(설계 패턴 데이터). 그리고, 이 패턴 데이터를 사용하여, 묘화 장치에 의해 포토마스크 기판 상에 묘화를 행한다. 묘화 장치는, 에너지 빔의 조사에 의해 묘화를 행하는데, 특히, 레이저 빔을 사용하는 레이저 묘화 장치가 다용된다.

포토마스크 기판으로서는, 투명 기판 상에, 포토마스크 패턴으로 하기 위한 광학막(차광막 등) 및 레지스트막을 형성한, 포토마스크 블랭크 등을 들 수 있다. 포토마스크 기판의 레지스트막에 대하여 묘화를 행한 후, 현상에 의해 형성된 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서, 광학막의 패터닝을 행함으로써, 전사용 패턴을 구비한 포토마스크가 얻어진다.

그런데, 이와 같이 하여 제작된 포토마스크를, 노광 장치에 의해 노광하고, 피전사체 상에 형성된 패턴의 CD를 측정하면, 피전사체 상의 면내 위치에 따라, CD가 변동하는 경우가 있다. 즉, 피전사체 상에 형성된 패턴의 CD와, 설계값에 의한 목표 CD의 차이(CD 에러)가 발생하고, 또한 이 CD 에러의 양은, 피전사체 상의 면내의 위치에 따라 상이한 경우가 있다. 이 주된 원인은, 상기한 바와 같다.

이러한 CD 에러의 면내 변동에 대하여, 미리 그 위치와 에러량을 포함하는, 에러 발생 경향을 파악하고, 파악한 경향을, 포토마스크의 설계 패턴 데이터에 반영시켜서 데이터 보정하여, CD 에러를 저감하는 것을 생각할 수 있다. 적절하게 보정한 보정 패턴 데이터를 사용하면, 면내 전역에 걸쳐서, CD 에러량을 허용 범위 이하로 억제할 수 있다고 생각된다.

그런데, 문헌 1에는, 이하와 같이 기재되어 있다. 즉, 초기 설계값으로 제조된 포토마스크를 사용해서 감광성 수지의 코팅이 실시된 유리 기판 상에 패턴을 전사하고, 현재, 에칭의 각 프로세스를 거쳐서 얻어지는 컬러 필터 패턴의 단치수 보정 영역을 매핑한다. 그 결과, 「마스크의 하단측의 패턴 치수가 전체적으로 설계값보다도 작게 형성된다」와 같은 단치수 보정 영역의 광범위한 경향이 보여지고 있다. 이것은, 에칭 등의 프로세스에 의존해서 발생한 것으로 생각된다. 그래서, 매핑된 각 구분에 기초하여, 이것에 대응하는 포토마스크의 설계값을 조정한다. 수정해야 할 영역에 대응하는 포토마스크의 설계값을 초기 설정값보다도 크게 조정하여, 상기 프로세스 후의 치수가 적정 범위로 되도록 설정한다.

또한, 문헌 1은, 상술한 매핑에 따라서 일률적으로 수정해버리면 보정 영역과 인접 영역의 경계부에 큰 치수 변화인 「단차」가 나타나는 것을 문제로 하고 있다. 경계부 근방에서의 치수 변화는 최대한 완만한 것으로 될 것이 요망되기 때문에, 문헌 1의 방법에서는, 경계부에서의 수정량은 인접 영역의 보정값 중 어느 한쪽을 연속 배치하는 것이 아니라, 랜덤하게 분산 배치한다. 이렇게 하면, 컬러 필터의 치수가, 어떤 영역을 경계로 급격하게 변화하는 것이 없어지고, 평균적인 단치수 보정 영역으로 된다고 되어 있다.

그런데, 본 발명자의 검토에 의하면, 상기 방법에도 과제가 있다. 즉, 매핑된 구분에 대하여, 포토마스크의 패턴 데이터에 대하여 설계값의 조정을 실시하는 경우, 포토마스크의 설계 패턴은, 얻고자 하는 제품마다 상이하기 때문에, 가령 CD 에러가 발생하는 경향에 재현성이 있는 경우에도, 설계 패턴마다 그 설계값의 조정 공정이 필요해진다. 구체적으로는, 노광 장치의 노광 기구에 기인하는 CD 에러라면, 해당 노광 장치를 사용하는 한, 동일한 보정을 실시하는 것이 유익하지만, 설계 패턴이 상이한 새로운 포토마스크의 제조 시에, 하나하나 그때마다 설계값의 조정을 행할 필요가 발생하므로, 비효율적이다.

예를 들어, 표시 장치 제조용 전사용 패턴은, 단위 패턴이 규칙적으로 배열되는 반복 패턴을 포함하는 것이 적지 않다. 이러한 경우의 설계 패턴 데이터는, 반복의 최소 단위(예를 들어 1 화소)만을 패턴으로서 보유하고, 이것을 X 방향, Y 방향 각각에 행수, 열수를 부여하여, 몇백만, 몇천만과 같은 화소 배열을 표현할(이하, Array 배치라고도 함) 수 있다. 이것은, 데이터 용량을 억제할 수 있는 장점이 크고, 또한 설계에 요하는 공정수도 대폭 삭감되는 이점이 있다.

그런데, 이 Array 배치를 적용하면, 설계 패턴 데이터 중, 소정의 구분에 대해서만 포토마스크의 설계값을 조정하는 것은 현저하게 곤란해진다.

또한, 문헌 1에서는, 상기한 바와 같이, 수정해야 할 영역의 경계부 근방에서, 치수 변화를 최대한 완만하게 하기 위해서, 경계부에서의 수정량은 인접 영역의 보정값을 랜덤하게 분산 배치하는 방법을 채용하고 있다. 이 경우, Array 배치의 적용은 더욱 곤란해지는 문제가 있다.

그래서, 본 발명의 묘화 방법은,

소정의 설계 패턴 데이터에 기초하여, 포토마스크 기판 상에 묘화를 행함으로써, 표시 장치용 디바이스를 제조하기 위한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크로 하기 위한, 패턴 묘화 방법에 있어서,

상기 포토마스크 기판 상에서, 에너지 빔에 의해 묘화를 행하는 묘화 장치를 사용하고,

상기 설계 패턴 데이터와 함께, 상기 빔 강도 보정 맵을 사용하여, 상기 묘화 장치에 의해 묘화를 행하는 묘화 공정을 포함한다.

여기서, 설계 패턴 데이터란, 얻고자 하는 디바이스(여기서는 표시 장치용 디바이스)의 설계에 기초하여, 특정한 레이어용으로 디자인된 패턴 데이터이다. 이 설계 패턴 데이터를, 에너지 빔을 스캔하는 묘화 장치(여기서는 레이저 묘화 장치로 함)에 의해, 포토마스크 기판에 묘화할 경우를 생각한다. 또한, 레이저 묘화 장치로서는, 포토마스크 기판 상에서 레이저 빔을 스캔하는 방식, 또는, 레이저 빔을 미러 등에 의해 투사하는 방식 등, 그 방식은 특별히 제한되지 않는다.

포토마스크 기판이란, 투명 기판 상에, 포토마스크 패턴으로 하기 위한 광학막이 형성되고, 또한 레지스트막을 형성한, 포토마스크 블랭크, 또는 투명 기판 상에 형성된 소정의 광학막에 대하여 패터닝을 행한 후, 또한 동일한 기판 상에서, 다른 광학막의 패터닝을 행하기 위해 레지스트막을 형성한, 포토마스크 중간체이어도 된다. 레지스트막은, 포지티브형이어도 네가티브형이어도 되지만, 이 분야의 포토마스크에는 일반적으로 포지티브형이 사용된다.

광학막으로서는, 차광막 이외에, 소정의 광투과율을 갖는 반투광막이 예시된다. 반투광막으로서는, 노광광에 포함되는 파장 중, 대표 파장의 광(예를 들어, i선 내지 g선의 범위 중 어느 하나의 파장)을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트막일 수도 있고, 또는 위상 시프트량이 90도 이하(바람직하게는 60도 이하)인 막으로 할 수도 있다. 대략 180도란, 180±30도를 말한다. 반투광막의 광투과율은, 예를 들어 상기 대표 파장에 대하여 5 내지 60％ 정도로 할 수 있다.

이하, 피전사체 상에 얻어지는 패턴의 CD 정밀도의 열화가, 포토마스크의 노광에 사용하는, 노광 장치에 의해 발생하는 경우를 예로서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 구체예로서는, 노광 장치의 구조에 유래하여, 포토마스크가 받는 노광광의 조사광량이 면내에서 불균일을 발생하고, 이에 의해, 피전사체 상에 형성되는 전사상의 특정 위치의 CD가, 설계에 의한 목표값에서 어긋날 경우 등을 들 수 있다.

표시 장치 제조용 프로젝션 노광 장치로서, 앞서 설명한 대로 렌즈 스캔 방식을 채용하는 것이 있다. 이것은, 복수의 병렬의 투영 렌즈를 동시 이동하여, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴의 전역을 스캔함으로써, 피전사체 상에 해당 전사용 패턴을 전사한다. 복수의 렌즈의 상호간에 간극이 발생하지 않도록, 인접하는 렌즈끼리의 연결 부분에는 약간의 조사의 겹침을 부여함과 함께, 해당 겹침 부분에서는, 조사의 강도가 다른 영역과 동일해지도록 조정되어 있다(도 1(a)).

그러나 상기 연결 부분의 조사 강도의 정교하고 치밀한 조정에도 불구하고, 피전사체 상에는, 이 연결 부분과 대응하는 위치에서, 다른 부분보다 약간 CD가 커지거나, 또는 작아지는 현상이 관찰된다. 이러한 CD 변동은 약간이긴 하지만, 표시 장치로 되었을 때, 상기 연결 부분의 궤적의 CD가 다른 영역과 상이하기 때문에, 사람의 시각으로, 직선상의 얼룩으로서 인식되는 경우가 있다. 이 원인으로서는, 상기 연결 부분에서의, 광 강도의 약간의 증대, 또는 감소가 있을 수 있는 것 외에, 겹침 노광에 기인하는, 다른 영역과의 조건의 차이가 발생하는 경우도 있을 수 있다. 도 1(b)에는, 연결 부분의 광 강도가 다른 부분보다 큰 경우(상측), 및 작은 경우의 광 강도 분포(하측)를 예시한다.

예를 들어, 피전사체 상에 네가티브형 레지스트(감광성 수지)막이 형성되어 있는 경우에는, 광 강도가 다른 부분보다 크면, 현상 후의 레지스트 패턴에 있어서, 그 영역 내에서 CD가 목표값보다 커지고, 광 강도가 다른 부분보다 작으면, CD가 목표값보다 작아진다. 따라서, 노광 후에 현상을 행하여, 형성된 레지스트 패턴을 사용해서 가공 대상의 박막을 에칭하면, 상기 광 강도의 불균일에 기인하여, 직선상의 얼룩이 시인된다. 도 2의 (a)는 이 모습을 나타낸다.

그래서, 이러한 CD 변동을 저감하기 위해서, 문헌 1의 방법과 같이, 포토마스크의 전사용 패턴에서의, 해당 부분의 CD를, 미리 조정해 두는 것을 생각할 수 있다. 즉, 상기 노광 장치에 기인하는 CD 변동은 재현성이 있기 때문에, 그 경향을 정량적으로 파악해 두면, 이 CD 변동을 상쇄하도록, 포토마스크의 설계 패턴 데이터를 형성해 두는 것이 유용하다고 생각된다. 그러나, 이 방법에는, 상술한 바와 같이 문제가 있다.

이에 반해, 본 발명에서는, CD 에러를 저감하기 위한 보정은, 설계 패턴 데이터의 조정에 의해 행하는 것이 아니라, 미리 파악한, 상기 CD 에러의 위치와 에러량을 포함하는, 상기 CD 에러의 발생 경향의 정보에 기초하여, 상기 CD 에러를 보정하기 위한 빔 강도 보정 맵을 형성한다. 그리고, 포토마스크의 묘화 공정에 있어서, 설계 패턴 데이터와 함께, 이 빔 강도 보정 맵을 사용한다.

본 실시 형태에서는, 묘화 장치로서 레이저 묘화 장치를 사용한다. 레이저 묘화 장치는, 레이저광원이 발하는 레이저 빔의 조사 강도(파워)를 유저가 정한 수치로 해서 묘화를 행한다. 단, 이 레이저 빔의 조사 강도를, 묘화 영역 내의 특정한 부분에서, 다른 부분(설계대로의 값으로 하는 부분)보다 높거나, 또는 낮게 설정하고, 이것을 빔 강도 보정 맵으로서 기억 장치에 보존해 둔다. 즉, 미리, 상기 노광 장치가 발생하는 CD 에러의 경향을, 그 위치와 에러량에 대해서 파악하고, 이 CD 에러 경향의 정보를 반영하여 CD 에러를 상쇄하도록, 좌표 기준에서, 묘화 장치의 빔 강도를 설정한 빔 강도 보정 맵을 취득해 두면 된다.

이때, 빔 강도 보정 맵은, 특정한 포토마스크의 설계 패턴 데이터와는 독립된 것이다. 따라서, 동일한 노광 장치를 사용해서 표시 장치를 제조하고자 하는 경우에는, 사용하는 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 설계가 개별적으로 상이한 경우에도, 공통으로 반복해서 사용할 수 있는 맵이다.

설계 패턴 데이터에 대하여 변경을 부여하는 것은 불필요하므로, 설계 패턴 데이터가 Array 배치에 의해 형성되는 것에의 일체의 영향은 없다.

도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 노광 장치에 의해 발생하는 CD 에러의 발생 위치(도 2의 (a))에, CD 에러를 상쇄하도록 빔 강도를 보정한 빔 강도 보정 맵을 준비하면 된다.

도 2의 (a)는 노광 장치에 의해 피전사체 상에 발생하는 CD 에러의 발생 위치를 도시하는 개략도이다. 도 2의 (a)의 상측의 도는 노광 중에 발생하는 광 강도의 분포(횡축: 위치, 종축: 광 강도(Intensity)), 하측의 도는 이 CD 에러에 의해 관찰되는 직선상의 얼룩이 발생한 모습을 나타내는 평면 개략도이다. 노광 장치의 복수의 렌즈의 연결 부분에 대응하여, 얼룩이 발생하고 있다.

도 2의 (b)은 노광 장치에 의해 발생하는 상기 CD 에러의 발생 위치에, CD 에러를 상쇄하도록 빔 강도를 보정한 빔 강도 보정 맵을 사용한 묘화에 의한 포토마스크 패턴의 개략도이다. 도 2의 (b)의 상측의 도는, 빔 강도의 보정량을 CD 변화량으로 나타낸 개략도(횡축: 위치, 종축: CD(단위는 예를 들어 nm))이며, 하측의 도는, 빔 강도 보정 맵을 CD 변화로 나타낸 평면 개략도이다.

도 2의 (c)는 도 2의 (b)에 도시하는 포토마스크를 사용하여, 노광 장치에 의해 패턴 전사를 행해서 얻어지는 피전사체를 도시한다. 상기 CD 에러에 의한 직선상의 얼룩은 소실된다. 도 2의 (c)에는, 소실된 직선상의 얼룩에 대응하는 부분을, 이해하기 쉽게 하기 위해서 파선으로 나타내고 있다.

빔 강도 보정에 의해, CD 에러를 보정할 때의 가일층의 이점은, 빔 강도의 보정이, 설계 패턴 데이터의 조정에 의한 CD 보정과는 달리, 실질적으로 거의 무단계(연속적)로 행할 수 있는 점이다. 즉, 빔 강도의 보정량 조정이, 상기 CD 에러에 따라서 매우 미세하게 설정할 수 있다. 이 때문에, 보정이 있는 영역과 보정이 없는 영역의 경계, 또는 보정량이 상이한 영역끼리의 경계에, 광 강도의 단차가 현재화하지 않아, 상기 경계를 인식할 수 없을 정도로 원활하게 보정 가능하다. 이 모습을, 도 3에 모식적으로 도시한다. 도 3에서, 횡축은 위치를 나타내고, 종축은 보정량을 나타낸다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 설계 패턴 데이터의 조정에 의해 CD 보정을 행한 경우에는, CD의 보정 단차가 발생한다. 이에 반해, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 빔 강도 보정을 행한 경우에는, 거의 연속적인 CD 보정을 실현할 수 있다.

도 4는, 본 발명에 의한 CD 보정의 실시예를 나타낸다.

도 4의 (a)는 노광 장치를 사용하여, 포토마스크의 전사용 패턴을 노광했을 때, 피전사체 상에 형성되는 패턴(전사상)의 CD 분포 맵(버블 차트)을 도시한다. 노광 장치의 렌즈 연결 부분에 발생한 조사 강도의 변동에 의해, 특정 영역(상하 방향의 직선상)에 CD 에러가 발생하고 있다. 여기에서는, 피전사체에 형성된 패턴의 CD를, 설계값에 의한 목표 CD를 기준으로 한 대소 관계로 나타내고 있다. 짙은 회색 ●은 CD가 목표 CD보다 큰 것을 나타내고, 백색 ○은 CD가 목표 CD보다 작은 것을 나타낸다. 버블의 크기는 목표 CD와의 차를 나타낸다.

도 4의 (a)에서는, 렌즈 스캔 방식의 노광 장치의 렌즈 연결 부분의 위치와 대응하는 위치에, 일정한 간격으로 직선상으로 발생한 CD 에러가 보였다. 도 4의 (a)에 의하면, 렌즈 연결 부분에 대응하는 위치에서 CD가 목표 CD보다 컸던 것을 알 수 있다. 이러한 CD 에러의 위치나 크기에 관한 경향의 정보는, 미리 소정의 전사용 패턴을 형성한 테스트 마스크 등을 사용해서 노광함으로써 얻을 수 있다.

이어서, 상기에서 얻어진 CD 에러의 발생 경향의 정보에 기초하여, 빔 강도 보정 맵을 형성한다(빔 강도 보정 맵 형성 공정). 빔 강도 보정 맵은, 상기 CD 에러의 발생을 상쇄하도록, 좌표 상의 각 위치에서의 묘화용 레이저의 조사 강도를, 기준값보다 크거나, 또는 작게 보정하기 위해 형성한 이차원의 맵이다. 즉, 묘화하려고 하는 면내의 레이저 파워 분포를, 좌표 기준으로 매핑한 것이라고 할 수 있다.

도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 의해 파악된, CD 에러의 위치와 에러량의 경향을 바탕으로 CD 에러를 상쇄하도록, 포토마스크 묘화 시에 적용하는 빔 강도 보정 맵을 형성하고, 이것을 사용해서 얻어진, 본 발명에 의한 포토마스크의 CD 분포 맵이다. 즉, 도 4의 (b)는, 원하는 설계에 기초한 설계 패턴 데이터를, 상기 빔 강도 보정 맵과 함께 사용함으로써, 레이저 빔 강도의 보정을 반영한 묘화를 행하고(묘화 공정), 그 결과 얻어진 포토마스크의 CD 분포 맵을 도시한다.

도 4의 (c)는 도 4의 (b)의 포토마스크를 사용하여, 동일한 노광 장치를 사용해서 노광했을 때(노광 공정), 피전사체 상에 얻어지는 패턴(전사상)의 CD 분포 맵이다. 렌즈 연결 부분의 CD 에러가 거의 소실되어, 면내의 CD 변동이 저감되어 있다.

본 실시 형태에서는, 빔 강도 보정 맵이란, 특정한 포토마스크의 설계 패턴 데이터와는 독립된 것으로, 피전사체 상에 발생하는 CD 에러의 경향을 반영하여, CD 에러를 상쇄하도록 강도 보정을 행한 빔 강도의 맵이다. 노광 장치가 등배 노광일 경우 외에, 배율이 있을 경우에는, 포토마스크의 전사용 패턴의 형성과 마찬가지로, 배율을 고려해서 형성할 수 있다.

본 발명의 패턴 묘화 방법에 의해, 예를 들어 포토마스크 상의 CD에 대하여, ±0.20㎛ 정도의 보정을 행하는 것을 용이하게 실현할 수 있다. 발생하는 CD 에러량에 대하여, 이 보정 레인지가 부족한 경우에는, 포토마스크 기판 상에 도포하는 레지스트의 특성의 변경이나, 묘화 시의 레이저 조사 기준량의 변경에 의해 조정할 수 있다.

또한 보정 레인지를 확대하기 위해서는, 다중 묘화를 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 2회의 겹침 묘화를 행하면, 빔 강도 보정 가능한 레인지를 확대할 수 있기 때문에 유용하다. 다중 묘화를 적합하게 사용함으로써, 예를 들어 ±0.70 내지 ±1.5㎛ 정도의 보정을 행하는 것도 가능하게 된다.

상기 실시 형태에서는, 렌즈 스캔을 적용하는 프로젝션 노광 방식의 노광 장치를 사용한 경우에 관해서, 보정 대상이 되는 CD 에러에 대해서, 노광 장치의 렌즈 연결 부분에 의해 발생하는 것을 예로서 설명했지만, 본 발명은 이 CD 에러에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명은 다른 방식의 프로젝션 노광 장치를 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.

프로젝션 노광 장치로서는, 광학계의 NA(개구수)가 0.08 내지 0.2, 코히렌스 팩터(σ)가 0.4 내지 0.9 정도의 것을 바람직하게 적용할 수 있다. 또한, 노광광으로서는, 파장 영역 300 내지 800nm 정도, 구체적으로는 i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 광원이 유용하다. i선, h선, g선을 모두 포함하는 램프를 사용해도 된다.

또한, 본 발명은, 프록시미티 노광 방식의 노광 장치를 사용하는 경우에 있어서, 면내에서 CD가 불균일해지는 문제가 발생하는 경우에도 적용할 수 있다. 프록시미티 노광에서는, 수평하게 적재한 피전사체 상에, 약간의 Gap을 통해서 포토마스크를 지지하여, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을 전사하는 것이다. 그런데, 포토마스크가 자중에 의해 휘고, 또한, 포토마스크의 지지 부재로부터 소정의 힘을 받으므로, Gap의 크기가 면내에서 불균일해지고, 이것에 따라서, 전사상의 CD도 불균일해진다. 이러한 노광 방식에서 발생하는 CD 에러에 대해서도, 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다.

즉, 미리 CD 에러의 위치와 에러량을 포함하는, 에러의 발생 경향을 파악하고, 이것에 기초하여 빔 강도 보정 맵을 형성하고, 이것을 사용해서 포토마스크의 묘화를 행하면 된다.

프록시미티 노광에 있어서도, 적용하는 노광광의 파장 영역으로서는 상기와 마찬가지이다.

물론, 상기 이외의 경우에도, 표시 장치의 제조 공정에 있어서, 재현성이 있는 CD 에러가 발생하는 경우에는, 본 발명을 적용할 수 있음은 말할 필요도 없다.

본 발명을 적용하는 포토마스크의 전사용 패턴에는, 그 디자인이나 용도에 특별히 제약은 없다.

예를 들어, 화소에 대응하는, 단위 패턴이 규칙적으로 다수 반복 배열된 반복 패턴을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이 경우, CD 에러가 발생하면, 그것이 직선 형상으로 배열되거나, 특정한 부분에 집중되거나 하는 등의 이유에 의해, 그 에러량이 약간이어도, 최종적인 표시 장치에서 사람의 눈에 시인되기 쉽다. 그러나, 본 발명에 의한 CD 에러의 보정은, 보정을 실시한 부분과 그 인접 부분의 경계를 인식할 수 없을 정도로 정교하고 치밀한 보정을 실시할 수 있기 때문에, 유리하다.

피전사체 상의 레지스트(감광성 수지)는, 포지티브형이어도 네가티브형이어도 된다.

본 발명에 따르면, 패턴의 미세화의 동향에도 대응할 수 있다. 즉, 패턴 CD의 미세화에 수반하여, 허용되는 CD 변동의 레인지도 매우 좁아지는데, 본 발명의 적용은 이것에 대해서 유리하게 이용할 수 있다.

Claims

소정의 설계 패턴 데이터에 기초하여, 포토마스크 기판 상에 묘화를 행함으로써, 표시 장치용 디바이스를 제조하기 위한 전사용 패턴을 구비한 포토마스크로 하기 위한, 패턴 묘화 방법에 있어서,
상기 포토마스크 기판 상에서, 에너지 빔에 의해 묘화를 행하는 묘화 장치를 사용하고,
상기 표시 장치용 디바이스의 제조 공정에 기인하여, 설계값에 대한 CD 에러가 발생할 때,
미리 파악한, 상기 CD 에러의 위치와 에러량을 포함하는 상기 CD 에러의 발생 경향의 정보에 기초하여, 상기 CD 에러를 보정하기 위한 빔 강도 보정 맵을 형성하는, 빔 강도 보정 맵 형성 공정과,
상기 설계 패턴 데이터와 함께, 상기 빔 강도 보정 맵을 사용하여, 상기 묘화 장치에 의해 묘화를 행하는 묘화 공정,
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
제1항에 있어서,
상기 표시 장치용 디바이스의 제조 공정은, 상기 포토마스크를 노광 장치에 의해 노광하는 노광 공정을 포함하고,
상기 CD 에러는, 상기 노광 장치에 의한 노광 조건에 기인하는 에러인 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
제2항에 있어서,
상기 노광 장치는, 복수의 렌즈를 스캔함으로써 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는, 프로젝션 노광 방식을 적용하는 것인 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
제2항에 있어서,
상기 노광 장치는, 프록시미티 노광 방식을 적용하는 것인 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 복수의 단위 패턴이 규칙적으로 배열되는 반복 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 묘화 공정에서는, 다중 묘화를 행하는 것을 특징으로 하는, 패턴 묘화 방법.
포토마스크의 제조 방법이며, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 묘화 공정을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법.
표시 장치용 디바이스의 제조 방법이며,
제7항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,
복수의 렌즈를 스캔함으로써 포토마스크의 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는, 프로젝션 노광 방식을 적용하는 노광 장치에 의해, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치용 디바이스의 제조 방법.
표시 장치용 디바이스의 제조 방법이며,
제7항에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 준비하는 공정과,
프록시미티 노광 방식을 적용하는 노광 장치에 의해, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치용 디바이스의 제조 방법.