KR20200133321A

KR20200133321A - 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200133321A
Application number: KR1020200155777A
Authority: KR
Inventors: 노보루 야마구치
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2020-11-19
Publication date: 2020-11-27
Also published as: CN107402496B; KR102204793B1; KR102204799B1; JP2017207628A; CN113009777A; TW201805718A; TWI663468B; CN107402496A; JP6514143B2; KR20170130289A

Abstract

패턴의 CD 정밀도 및 좌표 정밀도가 우수한 포토마스크를 실현한다. 차광부, 반투광부 및 투광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 시에, 투명 기판(1) 상에 반투광막(2), 중간막(3) 및 차광막(4)을 적층한 포토마스크 블랭크를 준비하고, 차광부로 되는 영역 이외의 영역의 차광막(4)을 에칭에 의해 제거한 후, 레지스트막(6)을 형성한다. 다음에, 레지스트막(6)에 묘화ㆍ현상을 행하여 레지스트 패턴(6a)을 형성한 후, 반투광막(2)을 에칭으로 제거한다. 반투광막(2)과 차광막(4)은, 모두 Cr계 재료를 포함하고, 투광부 및 반투광부의 각각과 인접하는 차광부를 중간 차광부로 할 때, 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 중간 차광부와 인접하는, 투광부의 설계 치수 A(㎛)에 대해, 중간 차광부와 인접하는 에지측에, 편측당 마진 α(㎛)를 더한 치수의 개구를 갖는 레지스트 패턴(6a)을 형성한다.

Description

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

본 발명은 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크로서, 특히 액정이나 유기 EL(일렉트로루미네센스)로 대표되는 표시 장치(플랫 패널 디스플레이)의 제조용으로 적합한 포토마스크와 그 제조 방법, 및, 그 포토마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 반투광층, 에칭 스토퍼층 및 차광층을 구비하는 마스크 블랭크를 사용하여, 차광층의 사이드 에칭을 억제함으로써, 패터닝 정밀도가 높은 하프톤 마스크를 제작하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2011-164200호 공보

투명 기판 상에, 차광막에 더하여 반투광막을 형성하고, 각각의 막에 원하는 패터닝을 실시함으로써 전사용 패턴을 형성하여 이루어지는 포토마스크가 알려져 있다. 이 포토마스크는, 소위 바이너리 마스크와 비교하여, 패턴의 전사 시에 부가적인 기능을 발휘하기 때문에, 많이 이용되고 있다. 예를 들어, 소위 다계조 포토마스크(그레이톤 마스크 또는 하프톤 마스크라고도 불리는 경우가 있음)는 표시 장치 등의 제조에 있어서, 복수회의 에칭 프로세스에 사용할 수 있는 레지스트 패턴을 형성할 수 있기 때문에, 필요한 포토마스크의 매수를 저감하고, 생산 효율의 향상에 유용하다.

한편, 표시 장치의 제조에 있어서는, 최종적으로 얻고자 하는 전자 디바이스의 설계에 기초하여, 다양한 광학막(차광막, 반투광막 등)을 적용하여 형성한 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크가 사용된다. 또한, 전자 디바이스로서, 스마트폰이나 태블릿 단말기 등에 탑재되는 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치에는, 화면이 밝고, 전력 절약 성능이 우수하고, 동작 속도가 빠르다는 것뿐만 아니라, 고해상도, 광시야각 등의 높은 화질이 요구된다. 이 때문에, 상술한 용도에 사용되는 포토마스크의 전사용 패턴에 대하여 점점 더한 미세화, 고밀도화의 요구가 발생하는 경향이 있다.

표시 장치 등의 전자 디바이스는 일반적으로, 패턴이 형성된 복수의 박막(레이어 : Layer)의 적층에 의해 입체적으로 형성된다. 따라서, 이들 복수의 레이어의 각각에 있어서의 좌표 정밀도의 향상 및 패턴 치수(CD; Critical Dimension)의 정밀도 향상이 요구된다. 이들 정밀도가, 포토마스크 면내에 걸쳐 높게 유지되어 있지 않으면, 완성된 전자 디바이스에 있어서 올바른 동작이 보증되지 않는다는 문제가 발생한다. 한편, 각 레이어에 있어서의 패턴의 구조는 점점 더 미세화, 고밀도화되는 경향이 있다. 따라서, 각 레이어에 있어서의 CD 정밀도 및 좌표 정밀도의 요구는 점점 더 엄격해지는 경향이 있다.

또한, 액정 표시 장치에 적용되는 컬러 필터에 있어서는, 보다 밝은 표시 화면을 실현하기 위해, 블랙 매트릭스(BM)나, 포토스페이서(PS)의 배치 면적을 보다 좁게 하는 방향에 있다. 또한, 메인 스페이서와 서브 스페이서라는, 높이가 상이한 포토스페이서를, 동시에 형성하는 등, 보다 효율적으로, 복잡한 구조를 갖는 표시 장치를 형성하는 요구도 있다. 이러한 사정도, 포토마스크의 전사용 패턴에 있어서, CD 정밀도 및 좌표 정밀도(위치 정밀도)의 향상이 강하게 요구되는 배경이 되고 있다.

특허문헌 1에 기재된 포토마스크는, 투광층, 반투광층 및 차광층이 적층된 마스크 블랭크스에 대하여 포토리소그래피를 사용하여 패터닝함으로써 제조된다. 이 경우, 반투광층과 차광층이 에칭 선택성이 낮은 재료로 형성되어 있으면, 차광층을 에칭할 때에 반투광층도 에칭되어 버린다. 따라서, 이것을 방지하기 위해서는, 반투광층과 차광층 사이에 에칭 스토퍼층을 적층할 필요가 있다. 그러나, 그 경우라도, 반투광층을 에칭할 때에는, 그 상층에 위치하는 차광층이 사이드 에칭되기 때문에, 차광층의 치수가 작아져 버린다. 그 결과, 최종적으로 얻어진 포토마스크를 노광 장치에 세트하여 노광할 때에, 포토마스크에 입사한 노광광이, 원래 차폐되어야 할 영역을 투과해 버려, 패터닝 정밀도가 저하되는 것이 과제로 되고 있다.

이와 같은 과제에 대하여, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 반투광층, 에칭 스토퍼층 및 차광층의 광학 농도의 합을 3.0 이상으로 하고, 차광층의 층 두께를 소정 범위로 하여, 반투광층의 광학 농도를 차광부에 필요한 광학 농도의 일부로서 이용하고 있다.

그런데, 포토마스크에 필요로 되는 성능으로서, 차광부에 요구되는 차광성이 확보되는 것은 중요하지만, 한편, 전사용 패턴에 포함되는 차광부나 반투광부의 치수(CD : Critical Dimension) 정밀도, 나아가 좌표 정밀도에 있어서도, 사양을 만족시키는 것이 긴요하며, 그 사양도 점점 더 엄격해지는 방향에 있는 것은 상술한 대로이다. 이 점, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 차광층의 에칭이 2번 필요로 된다. 또한, 2번째의 에칭에 있어서는, 하층에 있는 반투광층의 측면이 노출된 상태로 되기 때문에, 그 부분으로부터 사이드 에칭이 진행되어, 반투광층의 패턴 치수가 작아져 버릴 리스크가 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명자는, 높은 CD 정밀도 및 좌표 정밀도를 얻기 위한, 우수한 포토마스크 및 그 제조 방법을 예의 검토하고, 본 발명에 이르렀다.

본 발명의 주된 목적은, 패턴의 CD 정밀도 및 좌표 정밀도를 열화시키는 요인을 억제하여, 우수한 패턴 정밀도를 갖는 포토마스크와 그 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

(제1 형태)

본 발명의 제1 형태는,

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 차광부, 반투광부 및 투광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 전사용 패턴은, 상기 투광부 및 상기 반투광부의 각각과 인접하는 상기 차광부를 포함하고,

상기 투명 기판 상에, 반투광막, 중간막 및 차광막을 적층한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 차광부로 되는 영역 이외의 영역의 차광막을 에칭에 의해 제거하여 상기 차광부를 형성하는 차광부 형성 공정과,

상기 차광부가 형성된 상기 투명 기판 상에, 레지스트막을 형성하는 공정과,

상기 레지스트막에 묘화 및 현상을 행하여, 적어도 상기 투광부의 영역에 개구를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,

상기 레지스트 패턴으로부터 노출되는 반투광막을 에칭에 의해 제거하여, 투광부를 형성하는 반투광막 에칭 공정을 갖고,

상기 반투광막과 차광막은, 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료를 포함하고,

상기 투광부 및 상기 반투광부의 각각과 인접하는 상기 차광부를, 중간 차광부로 할 때,

상기 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 상기 중간 차광부와 인접하는, 상기 투광부의 설계 치수 A(㎛)에 대해, 상기 중간 차광부와 인접하는 에지측에, 편측당 마진 α(㎛)를 더한 치수의 개구를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제2 형태)

본 발명의 제2 형태는,

상기 차광부 형성 공정에서 상기 차광막의 에칭을 행한 후, 상기 중간막의 에칭을 행하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제3 형태)

본 발명의 제3 형태는,

상기 반투광막과 상기 차광막은, 동일한 에칭제에 대한 에칭 소요 시간의 비가 1 : 3∼1 : 20인, 상기 제1 또는 제2 형태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제4 형태)

본 발명의 제4 형태는,

상기 전사용 패턴에 있어서, 상기 중간 차광부의, 상기 투광부와 인접하는 에지측에는, 상기 반투광부와 인접하는 에지측보다도, 상기 차광막의 막 두께가 작은 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제3 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제5 형태)

본 발명의 제5 형태는,

상기 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 반투광막과 상기 차광막의 막 두께비는 1 : 2.5∼1 : 20인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제6 형태)

본 발명의 제6 형태는,

상기 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 반투광막, 상기 중간막 및 상기 차광막을 적층한 상태에서의 광학 농도(OD)는 2.5∼7.5인, 상기 제1 내지 제5 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제7 형태)

본 발명의 제7 형태는,

상기 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 차광막의 표층에는 반사 제어층을 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제6 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제8 형태)

본 발명의 제8 형태는,

상기 전사용 패턴은, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제9 형태)

본 발명의 제9 형태는,

상기 전사용 패턴은, 상기 반투광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제8 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.

(제10 형태)

본 발명의 제10 형태는,

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 차광부, 반투광부 및 투광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서,

상기 차광부에는, 상기 투명 기판 상에, 반투광막, 중간막 및 차광막이 형성되고,

상기 반투광부에는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막, 또는 상기 반투광막과 중간막이 형성되고,

상기 투광부는, 상기 투명 기판의 표면이 노출되고,

상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료를 포함하고,

상기 투광부 및 상기 반투광부의 각각과 인접하는 상기 차광부를 중간 차광부로 할 때,

상기 중간 차광부에 있어서, 상기 투광부와 인접하는 에지측에는, 상기 반투광부와 인접하는 에지측보다도, 상기 차광막의 막 두께가 작은 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제11 형태)

본 발명의 제11 형태는,

상기 오목부의 깊이는 50∼200Å인 것을 특징으로 하는, 상기 제10 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제12 형태)

본 발명의 제12 형태는,

상기 중간 차광부의 상기 오목부의 노광광 대표 파장에 대한 반사율은, 상기 포토마스크 블랭크에 있어서의 상기 차광막 표면의 반사율보다도 큰 것을 특징으로 하는, 상기 제10 또는 제11 형태에 기재된 포토마스크이다.

(제13 형태)

본 발명의 제13 형태는,

상기 전사용 패턴은, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는, 상기 제10 내지 제12 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제14 형태)

본 발명의 제14 형태는,

상기 전사용 패턴은, 상기 반투광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는, 상기 제10 내지 제13 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제15 형태)

본 발명의 제15 형태는,

상기 제10 내지 제14 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,

노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 갖는, 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 패턴의 CD 정밀도 및 좌표 정밀도를 열화시키는 요인을 억제하여, 우수한 패턴 정밀도를 갖는 포토마스크를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 것이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 X1-X1 단면도.
도 2의 (a)∼(e)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면(그 1).
도 3의 (a)∼(d)는 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법의 일례를 설명하는 도면(그 2).
도 4는 참고예의 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 것이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 X2-X2 단면도.
도 5의 (a)∼(f)는 참고예에 따른 포토마스크의 제조 방법을 설명하는 도면(그 1).
도 6의 (a)∼(e)는 참고예에 따른 포토마스크의 제조 방법을 설명하는 도면(그 2).

<포토마스크의 개략 구성>

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 것이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 X1-X1 단면도이다.

도시한 포토마스크는, 투명 기판(1) 상에 형성된 반투광막(2) 및 차광막(4)이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부(11), 반투광부(12) 및 차광부(14)를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크이다. 이 포토마스크가 갖는 전사용 패턴은, 투광부(11)와 차광부(14)가 인접하는 부분과, 투광부(11)와 반투광부(12)가 인접하는 부분과, 반투광부(12)와 차광부(14)가 인접하는 부분을 갖는다. 구체적으로는, 이 전사용 패턴은, 차광부(14)에 인접하여 사이에 끼워지거나, 또는, 둘러싸이는 투광부(11)를 갖고, 또한, 반투광부(12)에 인접하여 사이에 끼워지거나, 또는 둘러싸이는 투광부(11)를 갖는다. 이 전사용 패턴은, 차광부(14)에 인접하여 사이에 끼워지거나, 또는, 둘러싸이는 반투광부(12)를 더 갖고 있다. 또한, 이 전사용 패턴은, 투광부(11) 및 반투광부(12)의 양쪽과 각각 인접하는 차광부(14)를 포함하고, 이 차광부(14)를 여기에서는 중간 차광부(14)라 한다.

또한, 도시한 포토마스크는 어디까지나 예시이며, 실제의 설계에 기초하는 포토마스크 디자인이 이것과 동일하다고는 할 수 없는 것은 물론이다.

하기에서 설명하는 바와 같이, 전사용 패턴의 형성에, 웨트 에칭이 적용되는 경우, 반투광부, 차광부의 에지는, 각각, 반투광막, 차광막의 피웨트 에칭 측면을 갖게 된다. 또한, 드라이 에칭이 적용되면, 이들 에지는 피드라이 에칭 측면을 갖는 것으로 된다.

<포토마스크의 제조 방법>

본 발명의 포토마스크의 제조 방법은,

상기 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 상기 중간 차광부와 인접하는, 상기 투광부의 설계 치수 A(㎛)에 대해, 상기 중간 차광부와 인접하는 에지측에, 편측당 마진 α(㎛)를 더한 치수의 개구를 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하에 이와 같은 포토마스크의 제조 방법에 대하여 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다.

(포토마스크 블랭크를 준비하는 공정)

먼저, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 상에 반투광막(2), 중간막(3) 및 차광막(4)을 적층한 포토마스크 블랭크를 준비한다.

투명 기판(1)으로서는, 석영 유리 등, 포토마스크를 사용하여 노광할 때에 포토마스크에 조사되는 노광광(주로 i선, h선, g선을 포함하는 노광광)에 대해, 실질적으로 투명한 기판이다. 표시 장치 제조용의 포토마스크에 사용하는 투명 기판으로서는, 주 표면이, 한 변 300∼1500㎜ 정도의 사각형이며, 두께가 5∼13㎜ 정도인 것이 바람직하다.

투명 기판(1)의 일 주표면에는 반투광막(2)이 성막되어 있다. 반투광막(2)은, 상기 노광광에 대하여, 바람직하게는 5∼60％의 광투과율을 갖도록, 막질 및 막 두께가 조정된 광학막이다. 반투광막(2)의 막 두께는, 원하는 광 투과율에 따라서 변화되고, 대략 10∼400Å의 범위로 할 수 있다. 상기 노광광에 대하여, 반투광막(2)의 보다 바람직한 광투과율은 10∼50％이다.

반투광막(2)의 재료는 예를 들어, Cr(크롬), Ta(탄탈륨), Zr(지르코늄), Si(실리콘), Mo(몰리브덴) 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 반투광막(2)의 재료는 특히, Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

그 밖의 반투광막 재료로서는, 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.

반투광막(2)의 성막 방법으로서는, 공지의 방법, 예를 들어 스퍼터법 등을 사용할 수 있다.

본 실시 형태의 포토마스크 블랭크에서는, 반투광막(2) 상에 중간막(3)이 성막되어 있다. 중간막(3)은 에칭 스토퍼막으로 할 수 있다. 즉, 반투광막(2)과 차광막(4)이 동일한 에칭제(예를 들어 에칭액)에 의해 에칭 가능한 막인 경우에, 그들 막의 사이에 중간막(3)을 개재시켜, 에칭을 정지시키는 기능을 갖게 할 수 있다. 또한, 중간막(3)이 다른 기능을 발휘하는 막인 경우에도, 에칭 스토퍼막의 기능을 동시에 발휘하는 것이 바람직하다. 즉, 반투광막(2)이나 차광막(4)의 에칭제에 대하여, 중간막(3)이 내성을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 상기 다른 기능이란, 도전성이나 절연성과 같은 전기적 작용을 발휘하는 것, 광의 투과성이나 반사성과 같은 광학적 작용을 조정하는 것 등을 들 수 있다.

중간막(3)의 막 두께는, 예를 들어 100∼200Å으로 할 수 있다. 이 범위의 막 두께이면, 에칭 스토퍼 작용에 대하여 충분하다. 중간막(3)의 막 두께는, 중간막(3)을 제거하는 공정의 시간이 생산 효율을 떨어뜨리지 않을 정도로 설정하는 것이 요망된다.

또한, 중간막(3) 상에는, 차광막(4)이 형성되어 있다. 차광막(4)의 재료는, Cr, Ta, Zr, Si, Mo 등을 함유하는 막으로 할 수 있고, 이들의 단체 또는 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화 질화물, 산화질화탄화물 등)로부터 적절한 것을 선택할 수 있다. 차광막(4)의 재료는 특히, Cr 또는 Cr의 화합물을 적합하게 사용할 수 있다.

차광막(4)의 재료로서는, 또한, 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.

이 차광막(4)도, 상기 반투광막(2)과 마찬가지로, 스퍼터법 등 공지의 방법으로 성막할 수 있다.

또한, 차광막(4)은 그 표층[투명 기판(1)측과 반대측의 표층]에 반사 제어층을 갖는 것이 바람직하다. 반사 제어층은, 바람직하게는 광의 반사를 방지하는 반사 방지막으로 할 수 있다. 또한, 반사 제어층의 두께에 관하여, 예를 들어 차광막(4) 전체의 두께를 1000∼2000Å, 보다 바람직하게는 1100∼1800Å으로 하면, 반사 제어층은, 차광막(4)의 표층 부분의 100∼400Å, 보다 바람직하게는 120∼300Å을 차지하는 것으로 할 수 있다. 반사 제어층은, 차광막(4)과 공통의 막 성분을 포함하고, 차광막을 성막할 때에, 그 막 성분의 일부(예를 들어, 산소, 질소, 탄소 등의 첨가 성분)를 표층 부분에서 변화시키는 것 등에 의해 형성하는 것이 가능하다.

또한, 반투광막(2)과 차광막(4)은 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료를 포함한다. 반투광막(2)과 차광막(4)은 모두, 동일한 재료를 함유하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 반투광막(2)과 차광막(4)이 동일한 금속을 함유하거나, 또는, 모두 Si를 함유하는 경우 등이다. 예를 들어, 반투광막(2)과 차광막(4)이 모두, Cr을 함유하는 막인 경우, 또는, 모두 동일 금속 M을 포함하는 금속 실리사이드 MxSi 또는 그 화합물인 경우 등이 바람직하다.

한편, 중간막(3)은 반투광막(2) 및 차광막(4)의 에칭제에 대하여 내성을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 반투광막(2) 및 차광막(4)이 모두 Cr을 함유하는 막인 경우, 중간막(3)은 Ta, Si, Mo 등을 포함하는 막으로 할 수 있다. 또한, 반투광막(2) 및 차광막(4)이 모두 Si를 포함하는 막인 경우, 중간막(3)은 Cr을 함유하는 막으로 할 수 있다.

이후는, 반투광막(2)과 차광막(4)이 모두 Cr을 포함하는 막이고, 중간막(3)이 MoSi를 포함하는 막인 경우를 예로 들어 설명한다.

반투광막(2)과 차광막(4)은 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능하지만, 동일한 에칭제에 대한 에칭 소요 시간은 서로 다르다. 그 경우, 차광막(4)에 비해 반투광막(2)의 에칭 소요 시간이 보다 짧은 것이 바람직하다. 예를 들어, 반투광막(2)의 에칭 소요 시간 HT와 차광막(4)의 에칭 소요 시간 OT의 비로 규정하면, HT : OT는 바람직하게는 1 : 3∼1 : 20, 보다 바람직하게는 1 : 5∼1 : 10으로 하는 것이 좋다.

막의 에칭 소요 시간이란, 대상 영역의 막의 에칭을 개시하고 나서, 그 막이 소실될 때까지 요하는 시간을 말한다. 막의 에칭 소요 시간은, 에칭 레이트 및 막 두께에 의해 조정할 수 있다. 에칭 레이트란, 에칭제에 의해 에칭이 진행될 때의, 단위 시간당의 에칭량을 말한다. 에칭 레이트는 각각의 막을 구성하는 소재의 조성이나 막질에 의해 결정된다.

본 실시 형태에서는, 막의 에칭에 웨트 에칭을 채용한다. 그 경우에는, 웨트 에칭에서 사용하는 에칭액이 에칭제로 된다. 동일한 에칭액에 대하여 반투광막(2)과 차광막(4)의 에칭 레이트는 동일해도 되고, 상이해도 된다. 예를 들어, 반투광막(2)과 차광막(4)이 공통의 금속을 함유하는 막이라도, 그 밖의 성분(예를 들어, 산소, 질소, 탄소 등의 성분)이 상이함으로써, 공통의 에칭액에 대한 에칭 레이트에 차를 발생시킬 수 있다. 반투광막(2)의 에칭 레이트 HR이 차광막(4)의 에칭 레이트 OR과 동일하거나, 그것보다 크면, 상기 에칭 소요 시간의 비를 조정하기 쉬워지기 때문에, 보다 바람직하다. 예를 들어, OR : HR은 1 : 1∼1 : 5로 할 수 있다. 한편, 막 재료의 선택에 따라서는, 에칭 레이트의 비(에칭 선택비)에 있어서, 반드시 OR≤HR로 되지는 않는 경우에 있어서도, 막 두께의 조정에 의해 상기 소요 시간의 비를 충족시킬 수 있기 때문에, 본 발명은 유효하게 적용할 수 있다. 예를 들어, OR : HR이 1 : 0.7∼1 : 1.4일 수 있고, 또한 1 : 0.7∼1 : 0.9일 수 있다.

또한, 차광막(4)은 확실한 차광성을 갖는 것이며, 그 막 두께는, 반투광막(2)의 막 두께보다 큰 것이 바람직하다. 반투광막(2)의 막 두께 HA와 차광막(4)의 막 두께 OA의 비로 규정하면, HA : OA는 바람직하게는 1 : 2.5∼1 : 20, 보다 바람직하게는 1 : 10∼1 : 20으로 할 수 있다. 이 범위에서, 반투광막(2)의 투과율을 원하는 값으로 조정할 수 있다.

또한, 상술한 반투광막(2), 중간막(3) 및 차광막(4)의 3개의 막을 적층한 상태에서의 OD(광학 농도)는, 바람직하게는 2.5∼7.5로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 3.5∼5로 할 수 있다. 차광막(4)은 단막에서 3.5∼5의 OD를 갖는 것이 보다 바람직하다.

이상과 같이 막 소재와 막 두께를 선택함으로써, 반투광막(2)과 차광막(4)의 에칭 소요 시간을 적절한 범위로 할 수 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이, CD 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

본 형태의 포토마스크 블랭크는, 상기 외에, 다른 막이 형성되거나, 마크 패턴 등의 패턴이 미리 형성된, 포토마스크용 기판이나, 포토마스크 중간체이어도 된다.

또한, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크는, 상기 3개의 막을 적층하고, 또한, 최표면에 차광막(4)을 덮는 상태에서 레지스트를 도포함으로써, 레지스트막(제1 레지스트막)(5)을 형성한 것으로 할 수 있다(도 2의 (a)). 레지스트막(5)은, 예를 들어 포토레지스트인 것이 바람직하다. 레지스트막(5)은 포지티브형의 포토레지스트이어도, 네가티브형의 포토레지스트이어도 된다. 이후는, 레지스트막(5)이 포지티브형의 포토레지스트인 경우를 예로 들어 설명한다.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)

이 공정에서는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(5)을 패터닝함으로써, 제1 레지스트 패턴(5a)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(5a)을 형성할 때는, 먼저, 상기의 레지스트막이 구비된 포토마스크 블랭크에 대하여 묘화 장치를 사용하여 제1 묘화를 행한다. 그를 위한 묘화 장치로서는, 예를 들어 전자 묘화 장치나 레이저 묘화 장치를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는 레이저 묘화 장치를 사용하는 것으로 한다.

제1 묘화에서는, 레지스트막(5)에 대하여, 소정의 패턴 데이터를 사용하여 차광부 형성용의 패턴 묘화를 행한다. 계속해서, 레지스트막(5)을 현상함으로써, 제1 레지스트 패턴(5a)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(5a)은 차광부(14)로 되는 영역의 차광막(4)을 덮고, 투광부(11) 및 반투광부(12)로 되는 영역의 차광막(4)을 노출하는 것이다. 즉, 이 공정에서는, 차광부(14)로 되는 영역을 제외하고 레지스트막(5)을 제거함으로써, 제1 레지스트 패턴(5a)을 형성한다.

(차광막 에칭 공정)

다음에, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여, 차광막(4)을 에칭함으로써, 차광막(4)의 패턴(이하, 「차광막 패턴(4)」이라고도 함)을 형성한다. 여기서, 제1 레지스트 패턴(5a)은 차광부(14)로 되는 영역을 덮는 것이기 때문에, 이것을 마스크로서 사용함으로써, 차광부(14)로 되는 영역 이외의 영역의 차광막(4)을 에칭에 의해 제거할 수 있다. 이 단계에서, 차광부(14)로 되는 영역이 실질적으로 획정된다. 즉, 에칭에 의해 형성되는 차광막 패턴(4)이 실질적으로 차광부(14)로서 형성된다. 따라서, 이 공정은 차광부 형성 공정에 상당한다. 차광막(4)의 에칭은, 에칭 스토퍼막으로서 기능하는 중간막(3)의 부분에서 정지한다. 따라서, 이 공정에서 에칭되는 것은 차광막(4)만이다. 또한, 이 공정에는 드라이 에칭을 적용해도 상관없지만, 여기에서는 웨트 에칭을 사용하는 것으로 한다. 그 경우에는, 공지의 Cr용 에칭제를 사용할 수 있다.

덧붙여서 말하면, 웨트 에칭은 등방성 에칭의 성질을 갖기 때문에, 웨트 에칭에 의해 형성되는 차광막 패턴(4)의 측면이 약간 사이드 에칭되어, 패턴 치수(CD)가 변화되어 버리는 경우가 있다. 이 때문에, 미리 사이드 에칭에 의한 패턴 치수(CD)의 변화를 보상하기 위한, 패턴 데이터 가공을 행해 두는 것이 바람직하다. 즉, 목표로 하는 차광부(14)의 치수 B(㎛)에 대해, 편측 에지당 β(㎛)분만큼 커지도록, 묘화용의 패턴 데이터를 가공해 두고, 이 가공된 패턴 데이터에 따라서 레지스트막(5)을 묘화하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 차광부(14)에 인접하는 투광부(11) 또는 반투광부(12)와의 에지 부분에서, 차광막 패턴(4)의 측면이 사이드 에칭에 의해 β(㎛)분만큼 후퇴해도, 목표로 하는 차광부(14)의 치수 B에 맞추어 차광막 패턴(4)을 형성할 수 있다. 또한, 가공 마진 폭으로 되는 β(㎛)는, 예를 들어 0.01≤β≤0.05로 얼마 되지 않고, 또한 미리 실험 등에 의해 파악하는 것이 가능하기 때문에, 포토마스크의 CD 정밀도를 열화시키는 일은 없다. 덧붙여서 말하면, 편측 에지당 β(㎛)란, 하나의 인접부에 대하여, β(㎛)분의 치수를 조정하는 것을 의미한다. 이 때문에, 소정 폭의 차광부(14)의 양측의 에지에서 상기 사이드 에칭이 발생하는 경우에는, 그 차광부(14)의 치수를 B+2β로 함으로써, 묘화용의 패턴 데이터를 가공하면 된다.

(제1 레지스트 패턴 제거 공정)

다음에, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 상기 차광막(4)의 에칭을 완료한 후, 제1 레지스트 패턴(5a)을 레지스트 박리 등에 의해 제거한다. 또한, 제1 레지스트 패턴(5a)의 제거는, 이 단계에서 행하지 않고, 도 2의 (e)에 도시한 공정 후에 행해도 된다.

(중간막 에칭 공정)

다음에, 도 2의 (e)에 도시한 바와 같이, 상기 차광막 에칭 공정에서 에칭 스토퍼막으로 한 중간막(3)을 에칭함으로써, 중간막(3)의 패턴을 형성한다. 그 경우에는, 에칭액을 중간막(3)에 적합한 것으로 교환한다. 그리고, 적어도 차광막 패턴(4)을 마스크로 하여 중간막(3)을 에칭한다. 본 실시 형태에서는, 공지의 불산 함유 에천트를 사용할 수 있다.

또한, 중간막(3)의 에칭은, 이 단계에서 행하지 않고, 도 3의 (b)에 도시하는 공정 후에 행해도 된다. 그 경우, 최종적으로 형성되는 반투광부(12)의 노광광의 광투과율은, 반투광막(2)과 중간막(3)의 적층막에 의해 결정되는 것으로 된다. 이 때문에, 미리 반투광막(2)과 중간막(3)의 광투과율을 조정하고, 그들의 적층막에서 노광광의 광투과율이 5∼60％로 되도록 해 두는 것이 바람직하다.

(제2 레지스트막 형성 공정)

다음에, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 상의 전체면에 레지스트막(제2 레지스트막)(6)을 형성한다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 패터닝된 차광막(4)이나, 중간막(3)의 에칭에 의해 노출된 반투광막(2)이 레지스트막(6)에 의해 덮인다. 레지스트막(6)은 상기 레지스트막(5)과 마찬가지로, 포지티브형의 포토레지스트에 의해 형성할 수 있다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

다음에, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(6)을 패터닝함으로써, 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 구체적으로는, 레지스트막(6)에 대하여, 상기 레지스트막(5)의 경우와 마찬가지의 묘화 장치를 사용하여 제2 묘화를 행한 후, 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(6a)을 형성한다. 이 제2 레지스트 패턴(6a)은 투광부(11)로 되는 영역에 개구를 갖는 한편, 적어도 반투광부(12)로 되는 영역을 덮는 것이다.

그때, 제2 묘화에 적용하는 패턴 데이터에는, 제1 묘화와의 얼라인먼트 어긋남을 보상하기 위한 마진을 도입해 두는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 중간 차광부(14)로 되는 영역에 인접하는 투광부(11)의 목표 치수(설계 치수)가 A(㎛)일 때, 그 투광부(11)의 차광부(14)측의 에지에, 편측당 마진 α(㎛)분만큼 더한 치수의 개구를 갖는 레지스트 패턴(6a)을 형성하도록, 제2 묘화에 적용하는 패턴 데이터를 가공해 두는 것이 바람직하다. 그 경우, 마진 α의 값은, 묘화 공정(특히 2회의 묘화)에 기인하는 얼라인먼트 어긋남의 상한값을 기초로 결정할 수 있다. 구체적으로는, 마진 α의 값은, 0.5≤α의 조건에서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 마진 α의 상한값은, 인접하는 중간 차광부(14)의 목표 치수 B(㎛)에 대해, α≤(B-0.5)의 조건에서 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중간 차광부(14)와 인접하는 반투광부(12)의 목표 치수가 C(㎛)일 때, 그 반투광부(12)의 차광부(14)측의 에지에, 편측당 마진 γ(㎛)만큼 더한 치수의 레지스트 패턴(6a)을 형성하도록, 제2 묘화에 적용하는 패턴 데이터를 가공해 두는 것이 바람직하다. 그 경우, 마진 γ의 값은, 0.5≤γ의 조건에서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 마진 γ의 값은, 인접하는 중간 차광부(14)의 목표 치수 B(㎛)에 대해, γ≤(B-0.5)의 조건에서 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 마진 α, γ의 각 값에 대해서는, 상기의 조건 이외에도, 예를 들어 보다 간편하게, 0.5≤α≤1.0, 또는, 0.5≤γ≤1.0의 조건에서 설정해도 된다.

(반투광막 에칭 공정)

다음에, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 반투광막(2)을 에칭한다. 구체적으로는, 다시 Cr용의 에칭제를 사용하여, 반투광막(2)을 웨트 에칭한다. 이때, 상기 차광막(4)의 에칭제와 동일한 Cr계 막용의 에칭제를 사용할 수 있다. 이에 의해, 제2 레지스트 패턴(6a)으로부터 노출되는 반투광막(2)이 에칭에 의해 제거된다. 즉, 투명 기판(1) 상의 반투광막(2)이 에칭에 의해 제거됨으로써, 투명 기판(1)의 일부가 노출되고, 그 노출 부분이 투광부(11)로서 형성된다. 또한, 상기 중간막 에칭 공정에서 중간막(3)의 에칭을 행하지 않은 경우에는, 본 공정에서 반투광막(2)의 에칭을 행하기 전에, 노출되어 있는 중간막(3)을 에칭에 의해 제거한다.

여기서, 반투광막(2)과 차광막(4)은 동일한 에칭제에 대한 에칭 소요 시간이 다음과 같이 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 반투광막(2)의 에칭 소요 시간 HT(sec)는 차광막(4)의 에칭 소요 시간 OT(sec)에 비해 충분히 짧아지도록 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반투광막(2)의 에칭 소요 시간 HT와 차광막(4)의 에칭 소요 시간 OT의 비로 규정하면, HT : OT는 바람직하게는 1 : 3∼1 : 20, 보다 바람직하게는 1 : 5∼1 : 10으로 되도록, 각각의 에칭 소요 시간을 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 반투광막(2)의 에칭 소요 시간 HT와 차광막(4)의 에칭 소요 시간 OT의 관계를 설정함으로써, 반투광막(2)의 에칭 공정에 있어서는, 차광막(4)의 노출 부분에 있어서의 차광막(4)의 손상을 억제할 수 있다. 단, 차광막(4)의 상면의 표층은, 일부가 레지스트 패턴(6a)으로 덮이지 않고 노출되어 있기 때문에, 그 부분이 에칭에 의해 손상을 받아, 성막 시보다도 약간 막 두께가 감소하는 경우가 있다. 따라서, 에칭에 의해 손상을 받은 차광막(4)의 부분에서도, 차광부(14)로서 충분한 차광성을 유지할 수 있도록, 차광막(4)의 차광성(광학 농도 : OD)을 조정해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 차광막(4)의 성막 시(포토마스크 블랭크의 단계)의 광학 농도(OD)를 바람직하게는 2.5∼7.5, 보다 바람직하게는 3.5∼5로 하고, 더욱 바람직하게는, 차광막(4) 단독으로 3.5∼5로 하는 것이 좋다.

또한, 차광막(4)의 표층에 반사 제어층이 있는 경우에는, 이 반사 제어층이 일부 손상을 받는 경우가 있다. 이 때문에, 당초(포토마스크 블랭크의 단계)의 표면 반사율과는 상이한 경우가 발생할 수 있다. 예를 들어, 성막 시의 차광막(4)의 표면 반사율(묘화광에 대하여)이 10∼15％인 것으로 하면, 에칭의 대미지를 받은 부분의 반사율이 15∼20％ 정도 상승할 가능성이 있다. 이 때문에, 에칭의 대미지에 의한 반사율의 상승을 억제하는 데 있어서는, 반사 제어층의 층 두께를 100∼400Å으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 반사 제어층의 기능은 일반적으로, 묘화 시의 묘화광에 대한 반사 제어 기능과, 포토마스크 사용 시의 노광광에 대한 반사 제어 기능을 갖는 것으로 되어 있다. 단, 발명자의 검토에서는, 패턴의 CD 정밀도를 높게 유지하는 의미에서, 전자의 기능에 의한 효과가 보다 커서, 상기 손상에 의한 노광 시의 폐해는 실질적으로 발생하지 않는 것이 확인되었다.

또한, 상기와 같이 반투광막(2)과 차광막(4)의 에칭 시간비를 고려함으로써, 차광막(4)의 측면에 발생하는 사이드 에칭은 아주 적게 할 수 있다. 이 때문에, 차광부의 치수는 실질적으로 변화되지 않는다. 이 점에 대해서는, 상기 도 2의 (c)의 공정에 있어서 언급한 대로이다. 실질적으로 변화되지 않는다란, 변화가 발생하는 경우에 있어서도, 0.1㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이하인 것을 말한다. 그 경우, 차광막(4)의 측면의 약간의 손상에 의한 치수 변화를 더욱 저감하기 위해, 상기의 마진 β에 한층 더 마진을 가하는 등, 미리 패턴 데이터의 가공에 의해 보상해도 된다. 치수 변화량은, 미리 산정 가능하기 때문에, 패턴 데이터의 가공을 행하였다고 해도, 최종적인 패턴의 치수 정밀도는 확보된다. 또한, 차광막(4)의 조성을 막 두께 방향으로 변화시킴으로써, 측면으로부터의 에칭의 영향을, 표면으로부터의 그것보다 작게 할 수도 있다.

(제2 레지스트 패턴 제거 공정)

다음에, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 상기 반투광막(2)의 에칭을 완료한 후, 제2 레지스트 패턴(6a)을 레지스트 박리 등에 의해 제거한다.

이상의 공정에 의해, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크(도 1)가 완성된다. 이 포토마스크의 제조 방법에 있어서는, 하나의 에칭 공정에서 에칭에 의해 제거하는 대상으로 되는 막은 모두 1개이며, 하나의 에칭 공정 내에서 2개 이상의 막을 연속적으로 동일한 에칭액에 의해 에칭 제거하는 일이 없다.

<포토마스크의 상세 구성>

본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴은, 도 1에 도시한 바와 같이, 차광부(14), 반투광부(12) 및 투광부(11)를 구비하고 있고, 또한, 투광부(11) 및 반투광부(12)의 각각과 인접하는 차광부(14)를 포함하고 있다.

차광부(14)는 투명 기판(1) 상에 형성된 반투광막(2), 중간막(3) 및 차광막(4)을 포함하고 있다. 반투광부(12)는 투명 기판(1) 상에 형성된 반투광막(2)을 포함하고 있다. 단, 반투광부(12)는, 상기 제조 방법 중에서 설명한 대로, 투명 기판(1) 상에 형성된 반투광막(2)과 중간막(3)의 적층막을 포함하는 경우도 있을 수 있다. 투광부(11)는 투명 기판(1)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 구성되어 있다.

단, 투광부(11) 및 반투광부(12)의 각각과 인접하는 차광부(14)를 중간 차광부(14)로 할 때, 이 중간 차광부(14)에 있어서, 투광부(11)와 인접하는 에지측에는, 반투광부(12)와 인접하는 에지측보다도, 차광막(4)의 막 두께가 작은 영역(이하, 「오목부」라 함)(4a)이 형성되어 있다. 이 오목부(4a)는 상기 반투광막 에칭 공정에서 형성된다. 즉, 오목부(4a)는 중간 차광부(14)를 구성하는 차광막(4)의 표면이 에칭제에 의해 일부 손상되어, 막 두께가 감소한 부분이다. 따라서, 차광막(4)의 표면에는, 상대적인 막 두께차에 의한 단차(4b)가 형성되고, 이 단차(4b)를 경계로 하여, 투광부(11)와 인접하는 에지측에 오목부(4a)가 형성된다. 오목부(4a)는 차광부(14)의, 투광부(11)측의 에지를 따라서, 일정 폭 α1(㎛)로 형성되어 있다. 여기서 기술하는 α1은, 상기 얼라인먼트 어긋남 대책을 위해 도입한 마진 α에 대응하여, 최종적으로 포토마스크에 형성되는 오목부(4a)의 폭(실제 치수)이다. 이 α1은 0.2≤α1인 것이 바람직하다. 또한, 차광막(4)의 최표면을 기준으로 하는 오목부(4a)의 깊이 E는, 바람직하게는 50∼200Å, 보다 바람직하게는 70∼150Å으로 할 수 있다. 또한, 오목부(4a)의 존재에 의해 막 두께가 감소되어 있는 차광막(4)의 광학 농도(OD)는 단독으로 3 이상의 차광성을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 사이드 에칭에 의한 치수 변화 대책으로서 도입한 마진 β에 대응하여, 최종적으로 포토마스크에 형성되는 중간 차광부(14)의 치수를 B1(㎛)이라 하면, 이 치수 B1은 α1≤(B1-0.2)로 하는 것이 바람직하다.

또한, 포토마스크 블랭크에 있어서, 차광막(4)의 표층에 반사 제어층이 형성되어 있는 경우에는, 오목부(4a)에 의한 차광막(4)의 막 두께 감소에 의해, 반사 제어층의 광학적인 기능이 저하된다. 이 때문에, 중간 차광부(14)의 오목부(4a)의 노광광 대표 파장에 대한 반사율은, 포토마스크 블랭크에 있어서의 차광막(4) 표면의 반사율보다도 커진다.

반투광부(12)의 노광광 투과율은 5∼60％ 정도인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10∼50％이다. 여기서 기술하는 노광광이란, i선, h선, g선을 포함하는 브로드 파장 광원에 의한 것, 또는, 그 중 어느 하나를 선택적으로 사용한 것으로 할 수 있다. 상기의 노광광 투과율은, i선, h선, g선 중 어느 하나의 대표 파장에 대한 투과율로 한다. 또한, 반투광막(2)은, i선∼g선의 파장 영역에서의 광투과율의 편차(i선에 대한 투과율을 Ti, g선에 대한 투과율을 Tg로 할 때, Ti와 Tg의 차의 절댓값)는 1∼8％인 것이 바람직하다.

또한, 반투광부(12)이 갖는 노광광의 위상 시프트량은 90도 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5∼60도이다. 이 경우의 위상 시프트량도, 상기 선택 파장에 대한 것으로 한다.

또한, 반투광부(12)가 갖는 노광광의 위상 시프트량으로서는, 150∼210도로 해도 된다. 이 경우, 반투광부(12)는 노광광의 위상을 반전함으로써, 광의 간섭을 이용한 해상성 향상이나 초점 심도의 증대에 기여하는 것으로 된다.

본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서, 반투광막(2) 상에 중간막(에칭 스토퍼막)(3)이 형성되어 이루어지는 반투광부(12)를 갖는 경우에는, 그들의 적층막에서 상기 광학 특성을 갖게 된다. 단, 반투광막(2) 상의 중간막(3)은 제거되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 반투광막(2) 단독으로, 상기 광학 특성을 만족시키는 것이 바람직하다.

<표시 장치의 제조 방법>

본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크는, 표시 장치를 제조할 때에 사용된다. 그 경우, 표시 장치의 제조 방법은, 상기의 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여, 상기의 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 갖는 것으로 된다.

<참고예>

도 4는 참고예의 포토마스크의 일 구성예를 도시하는 것이며, (a)는 상면도, (b)는 (a)의 X2-X2 단면도이다.

도시한 포토마스크는, 투명 기판(51) 상에 형성된 반투광막(52) 및 차광막(54)이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 투광부(61), 반투광부(62) 및 차광부(64)를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크이다. 이 포토마스크가 갖는 전사용 패턴은, 투광부(61)와 차광부(64)가 인접하는 부분과, 투광부(61)와 반투광부(62)가 인접하는 부분과, 반투광부(62)와 차광부(64)가 인접하는 부분을 갖는다.

이하, 참고예의 포토마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(포토마스크 블랭크를 준비하는 공정)

먼저, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(51) 상에 반투광막(52), 중간막(53) 및 차광막(54)을 적층한 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크에는, 차광막(54)을 덮도록 레지스트막(제1 레지스트막)(55)을 형성해 둔다.

(레지스트 패턴 형성 공정)

다음에, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(55)을 패터닝함으로써, 제1 레지스트 패턴(55a)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(55a)을 형성할 때에는, 먼저, 상기의 레지스트막이 구비된 포토마스크 블랭크에 대해, 묘화 장치를 사용하여 제1 묘화를 행하고, 이어서 현상함으로써, 제1 레지스트 패턴(55a)을 형성한다.

(차광막의 제1 에칭 공정)

다음에, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(55a)을 마스크로 하여, 차광막(54)을 에칭함으로써, 차광막(54)의 패턴(제1 차광막 패턴)을 형성한다. 차광막(54)의 에칭에는 Cr용의 에칭제를 사용한다.

(중간막의 제1 에칭 공정)

다음에, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 에칭제를 바꾸어, 중간막(53)을 에칭한다.

(반투광막 에칭 공정)

다음에, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이, 에칭제를 다시 Cr용의 것으로 바꾸어, 반투광막(52)을 에칭함으로써, 투광부(61)(도 4)로 되는 부분(개구)을 형성한다.

(제1 레지스트 패턴 제거 공정)

다음에, 도 5의 (f)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(55a)을 레지스트 박리 등에 의해 제거한다.

(제2 레지스트막 형성 공정)

다음에, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(51) 상의 전체면에 레지스트막(제2 레지스트막)(56)을 형성한다. 이에 의해, 상술한 바와 같이 패터닝된 차광막(54)이 레지스트막(56)에 의해 덮인다.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)

다음에, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(56)을 패터닝함으로써, 제2 레지스트 패턴(56a)을 형성한다. 구체적으로는, 레지스트막(56)에 대하여, 상기 레지스트막(55)의 경우와 마찬가지의 묘화 장치를 사용하여 제2 묘화를 행한 후, 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(56a)을 형성한다. 제2 레지스트 패턴(56a)은, 다음 공정에서 제2 레지스트 패턴(56a)을 마스크로 하여 차광막(54)을 더 패터닝함으로써, 차광부(61)와 반투광부(62)의 영역을 나누는 것으로 된다.

(차광막의 제2 에칭 공정)

다음에, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(56a)을 마스크로 하여, 노출되어 있는 부분의 차광막(54)을 에칭함으로써, 차광막(54)의 패턴(제2 차광막 패턴)을 형성한다. 차광막(54)의 에칭에는, Cr용의 에칭제를 사용한다. 이 에칭 공정에서 마스크로 사용하는 제2 레지스트 패턴(56a)은 상기 도 5의 (b)∼(f)의 과정에서 형성된 패턴과의 사이에서 서로 얼라인먼트 어긋남이 발생하게 되지만, 이 얼라인먼트 어긋남은 완전히는 방지할 수 없다. 따라서, 반투광부(62)와 차광부(64)의 CD 정밀도나 좌표 정밀도를 열화시키는 요인으로 된다.

또한, 차광막(54)의 에칭 중에 있어서는, 반투광막(52)의 측면이 노출된 상태로 되기 때문에, 거기로부터 사이드 에칭이 진행된다. 따라서, 반투광부(62)의 에지를 규정하는 반투광막(52)의 측면이 치수 δ만큼 후퇴해 버린다. 따라서, 이 치수 변화를 보상하기 위해서는, 상기 도 5의 (b)의 제1 묘화의 단계에서, 제1 레지스트 패턴(55a)의 개구 치수를, 투광부(61)의 목표 치수 D(도 4 참조)보다도 후퇴분만큼 차감한 것으로 할 필요가 있다. 즉, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 목표 치수 D의 개구에 대해서는, (D-2δ)의 치수로 제1 레지스트 패턴(55a)을 형성하도록, 묘화용의 패턴 데이터를 가공할 필요가 있다.

(중간막의 제2 에칭 공정)

다음에, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(56a)의 개구 부분에서 노출되어 있는 중간막(53)을 에칭에 의해 제거한다.

(제2 레지스트 패턴 제거 공정)

다음에, 도 6의 (e)에 도시한 바와 같이, 제2 레지스트 패턴(56a)을 레지스트 박리 등에 의해 제거한다. 이에 의해, 상기 도 4에 도시한 포토마스크가 완성된다.

이상의 제조 방법에 의한 포토마스크는, 상기한 바와 같이, 2회의 묘화의 상호간에 발생하는 얼라인먼트 어긋남에 기인하여, 반투광부(62)와 차광부(64)의 CD 정밀도 및 좌표 정밀도가 열화되는 경향이 있다. 또한, 상기 도 6의 (c)의 공정에서 반투광막(52)의 측면에 발생하는 사이드 에칭의 영향도 커진다. 대부분의 경우, 차광막(54)의 막 두께가 상대적으로 큰 것 등의 이유로, 차광막(54)의 에칭 소요 시간은 반투광막(52)의 그것보다도 상당히 길어진다. 그렇게 되면, 상기 도 6의 (c)의 공정에서 차광막(54)을 에칭하고 있는 동안에, 반투광막(52)의 측면이 크게 사이드 에칭되어 버린다. 따라서, 반투광부(62)의 에지를 규정하는 반투광막(52)의 사이드 에칭 폭(후퇴 폭)이 커짐과 함께, 면내의 CD 변동이 확대되어 버리는 문제가 우려된다. 즉, 상기한 묘화용의 패턴 데이터의 가공만으로는, 사이드 에칭에 기인하는 CD 정밀도의 열화를 보상할 수 없는 것이다.

한편, 액정이나 유기 EL을 사용한 표시 장치의 제조에 있어서는, 미세화되는 패턴과 함께, 레이어간의 중첩에 큰 영향을 주는 CD 정밀도와 좌표 정밀도의 요구가 매우 높은 것으로 되어 있다. 이러한 요구에 대하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 방법, 및 그것에 의해 얻어지는 포토마스크의 의의는 매우 크다고 할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 제조 방법에 의해 제조된 다계조의 포토마스크는, 차광부(14)(도 1)의 치수 정밀도가 매우 높은 것이 확인되었다. 이것은, 상기 실시 형태의 제조 방법에 있어서는, 참고예와 같은, 차광막의 제2 에칭 공정(반투광막의 사이드 에칭을 수반하는 차광막의 장시간의 에칭)이 불필요한 것 외에, 차광부의 치수가 제1 묘화에 의해 실질적으로 획정되는 것에 유래한다. 이 제1 묘화 시에는, 바람직하게는 반사 제어층을 표층에 갖는 차광막을 사용하여 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 반투광막(2)이나 차광막(4) 외에, 또 다른 광학막이나 기능막(에칭 스토퍼막 등)을 형성해도 상관없다.

또한, 본 발명의 포토마스크는 특별히 용도의 제한은 없다. 또한, 본 발명의 포토마스크는, 이 포토마스크를 사용하여 최종적으로 얻고자 하는 전자 디바이스의 제조 과정에서, 복수회의 에칭 프로세스가 가능해지는, 소위 다계조 포토마스크이어도 되고, 또한, 해상도나 초점 심도를 유리하게 하는, 하프톤형 위상 시프트 마스크이어도 된다.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 상기한 바와 같이 투광부(11), 반투광부(12) 및 차광부(14)를 포함하는 전사용 패턴을 구비한다. 이 포토마스크를 다계조 포토마스크로서 사용하는 경우에는, 이 포토마스크를 통해, 피전사체 상의 포토레지스트막을 노광함으로써, 포토마스크의 전사용 패턴이 피전사체에 전사된다. 그 결과, 패턴 전사된 포토레지스트막을 현상함으로써, 소정의 입체 형상을 갖는 레지스트 패턴을 1회의 노광으로 형성할 수 있다. 즉, 전사용 패턴을 구성하는 투광부(11) 및 반투광부(12)를 투과하는 노광량이 서로 다르게 됨으로써, 피전사체 상에 있어서, 레지스트 잔막량이 서로 다른 부분을 형성하고, 이에 의해 단차를 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 다계조 포토마스크는, 주로 표시 장치의 제조에 유리하게 이용된다. 다계조 포토마스크는 포토마스크 2매분의 기능을 갖는 점에서, 표시 장치의 생산 효율이나 비용의 점에서 장점이 크기 때문이다.

이와 같이, 본 발명의 포토마스크는, LCD(Liquid Crystal Display)용, 또는 FPD(Flat Panel Display)용으로서 알려진 노광 장치를 사용한 노광에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 종류의 노광 장치로서는, 예를 들어 i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 사용하고, 개구수(NA : Numerical Aperture)가 0.08∼0.15, 코히어런트 팩터(σ)가 0.7∼0.9 정도인 등배 광학계를 갖는, 프로젝션 노광 장치가 사용된다. 물론, 본 발명의 포토마스크(다계조 포토마스크)는 프록시미티 노광용의 포토마스크로서도 사용 가능하다.

본 발명의 포토마스크는 특히, 액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치의 제조용으로서 적합하다. 또한, 본 발명의 포토마스크는, 이들 표시 장치의 다양한 부위(콘택트 홀, 박막 트랜지스터의 S(Source)/D(Drain) 레이어, 컬러 필터의 포토스페이서용 레이어 등)의 형성에 사용 가능하다. 또한, 본 발명의 포토마스크는 특히, 차광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것, 또는, 반투광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것에, 적합하게 적용 가능하다. 나아가, 차광부에 인접하여 둘러싸이는 반투광부를 갖는 전사용 패턴을 갖는 것에도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 포토마스크는, 본 발명의 작용 효과를 발휘하는 범위에서, 추가의 막이나 막 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 투명 기판의 표면(전사용 패턴면)측, 또는 이면측에, 광학 필터막이나, 도전막, 절연막이나, 반사 방지막 등을 배치해도 된다.

1 : 투명 기판
2 : 반투광막
3 : 중간막
4 : 차광막
4a : 오목부
5 : 레지스트막(제1 레지스트막)
6 : 레지스트막(제2 레지스트막)
11 : 투광부
12 : 반투광부
14 : 차광부

Claims

투명 기판 상에 형성된 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝됨으로써 형성된, 차광부, 반투광부 및 투광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서,
상기 전사용 패턴은, 상기 투광부 및 상기 반투광부의 각각과 인접하는 상기 차광부를 포함하고,
상기 차광부에는, 상기 투명 기판 상에, 반투광막, 중간막 및 차광막이 형성되고,
상기 반투광부에는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막, 또는 상기 반투광막과 중간막이 형성되고,
상기 투명 기판의 적어도 상기 반투광막이 형성되는 면을 주표면으로 할 때, 상기 투광부는, 상기 주표면이 노출되어 있고,
상기 차광막과 상기 반투광막은, 동일한 에칭제에 의해 에칭 가능한 재료를 포함하고,
상기 투광부 및 상기 반투광부의 각각과 인접하는 상기 차광부를 중간 차광부로 할 때,
상기 중간 차광부에 있어서, 상기 투광부와 인접하는 에지측에는, 상기 반투광부와 인접하는 에지측보다도, 상기 차광막의 막 두께가 작은 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,
상기 오목부의 깊이는 50∼200Å인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 차광막의 표층에는 반사 제어층이 형성되어 있으며,
노광광에 포함되는, i선, h선 또는 g선 중 어느 하나를 대표 파장으로 할 때, 상기 중간 차광부의 상기 오목부의 상기 대표 파장에 대한 반사율이, 포토마스크 블랭크에 있어서의 상기 차광막 표면의 반사율보다도 큰 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 상기 차광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 상기 반투광부에 인접하여 둘러싸이는 투광부를 갖는 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반투광막이 갖는 노광광의 위상 시프트량은 90도 이하인 포토마스크.
제3항에 있어서,
상기 포토 마스크 블랭크에 있어서, 상기 반투광막과 상기 차광막의 막 두께비는, 1:2.5~1:20인 포토 마스크.
제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치를 사용하여, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 갖는 표시 장치의 제조 방법.