KR20210010610A

KR20210010610A - 포토마스크의 수정 방법, 포토마스크의 제조 방법, 포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210010610A
Application number: KR1020210008114A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 미요시; 타카시 이치노세
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: TW201910910A; KR102384667B1; KR20190015997A; JP2019032520A; CN109388018B; KR102207837B1; JP7123679B2; TWI659262B; CN109388018A

Abstract

[과제] 안정된 조건에서, 효율적으로 위상 시프트막을 수정하는 방법 및 그 관련 기술을 제공한다.
[해결 수단] 투명 기판 위에, 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어 형성된, 투광부, 차광부 및 폭 d1(㎛)의 반투광부를 갖는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 수정 방법이며, 반투광부에 발생한 결함을 특정하는 공정과, 특정된 결함의 위치에 수정막을 형성하고, 폭 d2(㎛)를 갖는 수정 반투광부를 형성하는, 수정막 형성 공정을 갖는 수정 방법에 있어서, d1<3.0이며, 반투광막은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 투과율 T1(％)을 가짐과 함께, 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고, 수정막은, 대표 파장에 대하여, 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고, T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는 T2<T1 또한 d2>d1이다.

Description

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

본 발명은 액정 디스플레이나 유기 EL(Electro Luminescence) 디스플레이로 대표되는, 표시 장치의 제조에 유리하게 사용되는 포토마스크의 수정(리페어) 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 다계조 포토마스크의 반투광부에 결락 결함(백색 결함)이나, 잉여 결함(흑색 결함)이 발생했을 때, 이것을 수정하는 방법이 기재되어 있다. 여기에서는, 투명 기판이 노출된 투광부와, 수정막이 형성된 수정부의 i선 내지 g선의 파장광에 대한 위상차가 80도 이하로 되도록, 수정막을 형성하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 투명 기판 위에 성막된, 반투광막 및 차광막을 각각 패터닝함으로써 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크이며, 상기 반투광막은, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트함과 함께, 상기 대표 파장에 대한 투과율 T1(％)을 갖고, 상기 차광막은, 상기 대표 파장의 광에 대하여, 상기 반투광막의 투과율 T1(％)보다 낮은 투과율 T2(％)를 갖고, 상기 전사용 패턴은, 상기 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는 직경 W1(㎛)의 주 패턴과, 상기 주 패턴의 근방에 배치되고, 상기 투명 기판 위에 상기 반투광막이 형성된 반투광부를 포함하는 폭 d(㎛)의 보조 패턴과, 상기 전사용 패턴 중 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 영역 이외의 영역에 배치되고, 상기 투명 기판 위에 적어도 상기 차광막이 형성된 차광부를 갖고, W1, T1 및 d가 소정의 관계를 갖는 포토마스크가 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2010-198006호 공보 일본 특허 공개 제2016-024264호 공보

현재, 액정 표시 장치나 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치에 있어서는, 더 밝으며, 또한 전력 절약됨과 함께, 고정밀, 고속 표시, 광시야각과 같은 표시 성능의 향상이 요망되고 있다.

예를 들어, 상기 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film transistor : TFT)로 말하면, TFT를 구성하는 복수의 패턴 중, 층간 절연막에 형성된 콘택트 홀이, 확실하게 상층 및 하층의 패턴을 접속시키는 작용을 갖지 않으면 정확한 동작이 보증되지 않는다. 그 한편, 예를 들어 액정 표시 장치의 개구율을 최대한 크게 하여, 밝고, 전력 절약되는 표시 장치로 하기 위해서는, 콘택트 홀의 직경이 충분히 작은 것이 요구되는 등, 표시 장치의 고밀도화의 요구에 수반하여, 홀 패턴의 직경도 미세화(예를 들어 3㎛ 미만)가 요망되고 있다. 예를 들어, 직경이 0.8㎛ 이상 2.5㎛ 이하인 홀 패턴, 또한 직경이 2.0㎛ 이하인 홀 패턴이 필요한데, 구체적으로는 0.8 내지 1.8㎛의 직경을 갖는 패턴의 형성도 과제이다.

그런데, 표시 장치에 비하여, 집적도가 높고, 패턴의 미세화가 현저하게 진행된 반도체 장치(LSI) 제조용 포토마스크의 분야에서는, 높은 해상성을 얻기 위하여, 노광 장치에는 높은 개구수(NA)(예를 들어 0.2 이상)의 광학계를 적용하여, 노광광의 단파장화가 진행된 경위가 있다. 그 결과, 이 분야에서는, KrF나 ArF의 엑시머 레이저(각각, 248㎚, 193㎚의 단일 파장)가 다용되게 되었다.

그 한편, 표시 장치 제조용의 리소그래피 분야에서는, 해상성 향상을 위해 상기와 같은 방법이 적용되는 것은, 일반적이지 않았다. 예를 들어 이 분야에서 사용되는 노광 장치가 갖는 광학계의 개구수(NA)는, 0.08 내지 0.15 정도이다. 또한, 노광 광원도 i선, h선, 또는 g선이 다용되며, 주로 이들을 포함한 브로드 파장광원을 사용함으로써, 대면적(예를 들어, 1변이 300 내지 2000㎜인 사각형)을 조사하기 위한 광량을 얻고 있으며, 생산 효율이나 비용을 중시하는 경향이 강하다.

그런데, 표시 장치의 제조에 있어서도, 상기한 바와 같이 패턴의 미세화 요청이 높아지고 있다. 여기서, 반도체 장치 제조용의 기술을, 표시 장치의 제조에 그대로 적용하는 데에는, 몇 가지의 문제가 있다. 예를 들어, 고NA(개구수)를 갖는 고해상도의 노광 장치로의 전환에는, 큰 투자가 필요해져, 표시 장치의 가격과의 정합성을 얻지 못한다. 또한, 노광 파장의 변경(ArF 엑시머 레이저와 같은 단파장을, 단일 파장에서 사용한다)에 대해서는, 대면적을 갖는 표시 장치에 적용하면, 생산 효율이 저하되는 것 이외에도, 역시 상당한 투자를 필요로 하는 점에서 사정이 좋지 못하다. 즉, 종래에 없는 패턴의 미세화를 추구하는 한편, 기존의 장점인 비용이나 효율을 상실시킬 수는 없다는 점이, 표시 장치 제조용 포토마스크의 문제점이다.

그런데, 특허문헌 1에 기재된 다계조 포토마스크는, 주로 표시 장치 제조의 분야에서, 생산 효율을 향상시키는 포토마스크로서, 알려져 있다. 예를 들어, 전사용 패턴으로서, 차광부와 투광부를 갖는 기존의 바이너리 마스크에 대하여, 하프톤부(반투광부)를 가한, 다계조(예를 들어 3계조)의 패턴을 사용함으로써, 표시 장치의 제조 공정에 있어서, 포토리소그래피 공정의 반복 횟수를 저감시킬 수 있다. 이 마스크를 사용하면, 1회의 노광에 의해, 피전사체 위에 레지스트 잔막 두께가 영역에 따라 상이한, 입체 구조를 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이 레지스트 패턴은, 하층막의 에칭 시에, 에칭 마스크로서 사용된 후, 애싱 등에 의해 막 감소되어, 새로운 형상의 에칭 마스크로서 기능하는 점에서, 1회의 노광 공정에 의해, 2층분의 패터닝을 실시할 수 있다.

특허문헌 1에 기재된, 포토마스크의 결함 수정 방법은, 다계조 포토마스크의 반투광부에 발생한 결함에 적용하는 것이다. 이 특허문헌 1에서는, 투명 기판 상에 수정막이 형성된 수정부는, 투광부에 대한 위상차가 80도 이하이다. 또한, 이 수정부의, 정상적인 반투광부에 대한 위상차도 80도 이하로 하는 것이 기재되어 있다.

한편, 특허문헌 2에는, 투광부를 포함하는 주 패턴과, 그 근방에 배치된, 반투광부를 포함하는 보조 패턴과, 그들 이외의 영역에 형성된 차광부를 갖는 포토마스크가 기재되어 있다. 이 포토마스크는, 주 패턴과 보조 패턴의 양쪽을 투과하는 노광광의 상호 간섭을 제어하여, 투과광의 공간상을 대폭 개선할 수 있다고 기재되어 있다. 이 포토마스크의 보조 패턴에는, 상기 특허문헌 1과 달리, 노광광의 위상을 대략 180도 시프트하는 반투광막이 사용되고 있다. 그리고, 이 포토마스크는, 표시 패널 기판 등의 피전사체 위에 안정되게 미세한 고립 홀을 형성할 때에 유리하게 사용할 수 있다.

이와 같이, 주 패턴에 대하여, 피전사체 위에 직접 해상하지 않는, 적절한 설계의 보조 패턴을 배치하는 것은, 주 패턴의 전사성을 향상시킬 때 유효하다. 단, 이러한 보조 패턴은, 정교하고 치밀하게 설계된 미세 패턴이며, 그 위치에 결함이 발생한 경우의 조치가 과제이다.

일반적으로, 포토마스크의 제조 과정에 있어서, 패턴 결함의 발생을 제로로 하는 것은 매우 곤란하다. 예를 들어, 막에 발생하는 핀 홀이나 이물(파티클)의 혼입 등의 이유에 의해, 막의 결락 결함(이하, 백색 결함이라고도 한다), 또는 잉여 결함(이하 흑색 결함이라고도 한다)이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우를 상정하여, 결함을 검사로 검출하고, 수정 장치에 의해, 결함을 수정(리페어)하는 공정이 마련된다. 수정의 방법으로서는, 백색 결함에 대해서는, 수정막을 퇴적시키고, 흑색 결함에 대해서는, 잉여 부분을 에너지선의 조사에 의해 제거하여, 필요에 따라 수정막을 퇴적시키는 것이 일반적이다. 주로, FIB(Focused Ion Beam) 장치, 또는 레이저 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치에 의해, 백색 결함 및 흑색 결함을 수정하는 것이 가능하다.

그런데, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 방법을 사용했다고 해도, 반투광막의 종류에 따라서는, 수정이 곤란하다는 과제가 발생했다. 예를 들어, 노광광의 위상을 시프트하는 기능을 갖는 반투광막(즉 위상 시프트막)에 발생한 결함을 수정하기 위해서는, 마찬가지의 광학 특성을 갖는 수정막의 개발이 요망된다. 여기서, 포토마스크에 사용되는 위상 시프트막이란, 노광광의 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 반전시키는 위상 시프트 작용을 갖는 것인 데다가, 해당 대표 파장의 광에 대하여, 특정한 투과율을 갖는 것이다.

따라서, 수정막에 있어서도, 상기 위상 시프트막의 광학 특성을 참조하고, 이것과 거의 동등한 것으로 하는 것이 요망된다.

예를 들어 레이저 CVD 장치에 있어서 수정막의 형성을 행하는 경우를 예로서 설명한다. 먼저, 검출된 결함에 대하여, 수정을 행하는 수정 대상 영역을 결정한다. 수정 대상 영역은, 반투광막(이하, 정상막이라고도 한다)에 발생한 백색 결함, 또는 흑색 결함을 제거함으로써 형성된 백색 결함으로 할 수 있다. 이 수정 대상 영역에 대하여, 레이저 CVD법에 의해, 국소적인 수정막(CVD막이라고도 한다)을 형성한다.

이때, 포토마스크 표면에는, 수정막의 원료가 되는 원료 가스를 공급하여, 원료 가스 분위기를 형성한다. 수정막의 원료로서는, 금속 카르보닐이 바람직하게 사용된다. 구체적으로는, 크롬카르보닐(Cr(CO)6), 몰리브덴카르보닐(Mo(CO)6), 텅스텐카르보닐(W(CO)6) 등이 예시된다. 포토마스크의 수정막으로서는, 내약성이 높은 크롬카르보닐이 바람직하게 사용된다.

예를 들어, 수정막의 원료에 크롬카르보닐을 사용한 경우는, 크롬헥사카르보닐(Cr(CO)6)을 가열하여 승화시켜, 이것을 캐리어 가스(Ar 가스 등)와 함께 포토마스크의 수정 대상 부분으로 유도한다. 이 원료 가스 분위기 중에 레이저 광을 조사하면, 레이저의 열/광 에너지 반응에 의해, 원료 가스가 분해되어, 기판 위에 생성물이 퇴적되는 점에서, 크롬을 주재료로 하는 수정막이 형성된다.

단, 위상 시프트막의 수정에 있어서는, 수정 대상 영역에 퇴적되는 수정막의 투과율을 원하는 범위 내로 할 뿐만 아니라, 위상 시프트 특성(대략 180도)을, 동시에 충족시킬 필요가 있어, 조건이 좁다.

또한, 투과율이 비교적 높은(예를 들어 20％ 이상) 위상 시프트막의 수정은, 보다 곤란하다. 그 이유는, 투과율이 높아짐과 함께, 수정막의 막 두께가 작아져, 약간의 두께 변동에 의해, 투과율의 변동 비율이 커져, 소정의 사양을 만족시키는 것이 어려워지기 때문이다.

이상과 같이, 위상 시프트막의 수정에 있어서는, 과제가 많아，안정된 조건에서, 효율적으로 수정이 행하여지는 방법을 제안할 필요가 있다고 본 발명자들은 생각했다.

그래서 본 발명은 안정된 조건에서, 효율적으로 위상 시프트막을 수정하는 방법 및 그 관련 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(제1 양태)

본 발명의 제1 양태는,

투명 기판 위에, 차광막 및 반투광막이 각각 패터닝되어 형성된, 투광부, 차광부 및 폭 d1(㎛)의 반투광부를 갖는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 수정 방법이며,

상기 반투광부에 발생한 결함을 특정하는 공정과,

특정된 상기 결함의 위치에 수정막을 형성하고, 폭 d2(㎛)를 갖는 수정 반투광부를 형성하는, 수정막 형성 공정을 갖는 수정 방법에 있어서,

d1<3.0이며,

상기 반투광막은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 투과율 T1(％)을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,

상기 수정막은, 상기 대표 파장에 대하여, 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 수정 방법이다.

(제2 양태)

본 발명의 제2 양태는,

폭 d1 및 d2는, 상기 포토마스크를 노광하는 노광 장치가 해상하지 않는 치수인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 양태에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제3 양태)

본 발명의 제3 양태는,

상기 반투광부는, 상기 투광부의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된 것인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 또는 제2 양태에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제4 양태)

본 발명의 제4 양태는,

T2>T1이며, T1과 T2의 차는, 2 내지 45의 범위인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제3 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제5 양태)

본 발명의 제5 양태는,

d2<d1이며, d1과 d2의 차는, 0.05 내지 2.0인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제4 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제6 양태)

본 발명의 제6 양태는,

상기 수정막 형성 공정 전 또는 후에, 상기 수정 반투광부에 인접하는 위치에, 차광성의 보충막을 형성하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제5 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제7 양태)

본 발명의 제7 양태는,

상기 반투광부는, 상기 투광부의 근방에 상기 차광부를 개재시켜 배치되고, 상기 투광부를 투과하는 상기 노광광이 피전사체 위에 형성하는 광 강도 분포를 변화시킴으로써, 초점 심도를 증가시키기 위한 보조 패턴을 구성하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제6 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제8 양태)

본 발명의 제8 양태는,

상기 수정 방법을 적용하는 상기 전사용 패턴은, 피전사체 위에 홀 패턴을 형성하기 위한 것이고,

상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,

상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 상기 반투광부를 포함하는, 폭 d1(㎛)의 보조 패턴과,

상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴을 제외한 영역에 있고, 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴을 둘러싸는 차광부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제7 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제9 양태)

본 발명의 제9 양태는,

상기 보조 패턴은, 상기 차광부를 개재시켜 상기 주 패턴의 주위를 둘러싸는, 다각형대 또는 원형대의 영역인 것을 특징으로 하는, 상기 제8 양태에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제10 양태)

본 발명의 제10 양태는,

상기 주 패턴의 폭 중심과 상기 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 거리 P1로 하고, 상기 주 패턴의 폭 중심과, 상기 수정 반투광부를 포함하는 수정 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 P2로 할 때, P1=P2인 것을 특징으로 하는, 상기 제8 또는 제9 양태에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제11 양태)

본 발명의 제11 양태는,

상기 전사용 패턴은, 표시 장치 제조용의 패턴인, 상기 제1 내지 제10 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법이다.

(제12 양태)

본 발명의 제12 양태는,

상기 제1 내지 제11 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크의 수정 방법을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법이다.

(제13 양태)

본 발명의 제13 양태는,

투명 기판 위에 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크에 있어서,

상기 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 상기 투광부와,

상기 투명 기판 위에, 폭 d1(㎛)의 반투광막이 형성되어 이루어지는 상기 반투광부와,

상기 투광부와 상기 반투광부를 제외한 영역에 있는 상기 차광부를 포함함과 함께,

상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는, 폭 d2(㎛)의 수정막이 형성되어 이루어지는, 수정 반투광부를 포함하고,

d1<3.0이며,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제14 양태)

본 발명의 제14 양태는,

투명 기판 위에 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크이며,

상기 전사용 패턴은, 정상적인 전사용 패턴과, 수정된 전사용 패턴을 갖고,

상기 정상적인 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 상기 투광부와,

상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 투광부의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 폭 d1(㎛)을 갖는 상기 반투광부와,

상기 투광부와 상기 반투광부를 제외한 영역에 있는 상기 차광부를 포함하고,

상기 수정된 전사용 패턴은,

상기 투명 기판이 노출되는 상기 투광부와,

상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막이 형성되어 이루어지고, 상기 투광부의 근방에, 상기 차광부 또는 보충 차광부를 개재시켜 배치된, 폭 d2(㎛)를 갖는 수정 반투광부와,

상기 투광부와 상기 수정 반투광부를 제외한 영역에 있는 상기 차광부를 포함하고,

d1<3.0이며,

상기 수정막은, 상기 대표 파장에 대하여, 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제15 양태)

본 발명의 제15 양태는,

상기 전사용 패턴은,

상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,

상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 상기 반투광부를 포함하는, 폭 d1(㎛)의 보조 패턴과,

상기 주 패턴과 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함함과 함께,

상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막이 형성되어 이루어지고, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 수정 반투광부를 포함하는 폭 d2(㎛)의 수정 보조 패턴을 포함하고,

d1<3.0이며,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제16 양태)

본 발명의 제16 양태는,

상기 정상적인 전사용 패턴은,

상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,

상기 주 패턴과 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함하고,

상기 수정된 전사용 패턴은,

상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,

상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막이 형성되어 이루어지고, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부 또는 보충 차광부를 개재시켜 배치된, 수정 반투광부를 포함하는, 폭 d2(㎛)의 수정 보조 패턴과,

상기 주 패턴과 상기 수정 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함하고,

d1<3.0이며,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.

(제17 양태)

본 발명의 제17 양태는,

상기 주 패턴의 폭 중심과 상기 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 거리 P1로 하고, 상기 주 패턴의 폭 중심과, 상기 수정 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 P2로 할 때, P1=P2인 것을 특징으로 하는, 상기 제15 또는 제16 양태에 기재된 포토마스크이다.

(제18 양태)

본 발명의 제18 양태는,

상기 보조 패턴은, 상기 차광부를 개재시켜 주 패턴의 주위를 둘러싸는, 다각형대 또는 원형대의 영역에 포함되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 5 내지 제17 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제19 양태)

본 발명의 제19 양태는,

상기 폭 d1(㎛)의 보조 패턴은, 상기 차광부를 개재시켜 주 패턴의 주위를 둘러싸는, 팔각형대의 영역의 일부를 구성하고, 상기 수정 보조 패턴은, 상기 팔각형대의 영역에 포함되는 형상을 갖는, 상기 제15 양태에 기재된 포토마스크이다.

(제20 양태)

본 발명의 제20 양태는,

상기 반투광부는, 상기 투광부의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치되고, 상기 투광부를 투과하는 상기 노광광이 피전사체 위에 형성하는 전사상에 대하여, 초점 심도를 증가시키기 위한 보조 패턴인 것을 특징으로 하는, 상기 제13 내지 제19 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제21 양태)

본 발명의 제21 양태는,

폭 d1 및 d2는, 상기 포토마스크를 노광하는 노광 장치가 해상하지 않는 치수인 것을 특징으로 하는, 상기 제13 내지 제20 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제22 양태)

본 발명의 제22 양태는,

상기 전사용 패턴은, 상기 수정 반투광부에 인접하는 위치에, 차광성의 보충막을 포함하는 보충 차광부를 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제13 내지 제21 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제23 양태)

본 발명의 제23 양태는,

T2>T1이며, T1과 T2의 차는, 2 내지 45의 범위인 것을 특징으로 하는, 상기 제13 내지 제22 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제24 양태)

본 발명의 제24 양태는,

d2<d1이며, d1과 d2의 차는, 0.05 내지 2.0인 것을 특징으로 하는, 상기 제13 내지 제23 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제25 양태)

본 발명의 제25 양태는,

상기 전사용 패턴은, 피전사체 위에 홀 패턴을 형성하기 위한 것인, 상기 제13 내지 제24 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.

(제26 양태)

본 발명의 제26 양태는,

상기 제13 내지 제25 양태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 사용하여, i선, h선, g선의 어느 것을 포함하는 노광광을 상기 전사 패턴에 조사하여, 피전사체 위에 패턴 전사를 행하는 것을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 안정된 조건에서, 효율적으로 위상 시프트막을 수정하는 방법 및 그 관련 기술을 제공할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 수정 방법을 적용하는 일 형태로서의 포토마스크(참고예 1)이며, 주 패턴과, 주 패턴의 근방에 배치된 보조 패턴을 포함하는 포토마스크(포토마스크 I)의 평면 모식도이며, (b)는 (a)의 A-A 위치의 단면 모식도이다.
도 2는 참고예 2의 포토마스크의 패턴을 도시하는 평면 모식도이다.
도 3은 참고예 1 및 2에 관한 각 전사용 패턴의 성능 평가를 도시하는 도면이다.
도 4는 포토마스크 I의 반투광부에 사용하는 반투광막의 투과율과, 포토마스크 I이 나타내는 전사 성능(DOF, EL) 사이의 관계를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면이다.
도 5a는 포토마스크 I의 반투광부의 투과율을 50％로 했을 때, 반투광부의 폭 d1의 변화에 의해, DOF나 EL이 어떻게 변화할지를 도시하는 도면이다.
도 5b는 포토마스크 I의 반투광부의 투과율을 60％로 했을 때, 반투광부의 폭 d1의 변화에 의해, DOF나 EL이 어떻게 변화할지를 도시하는 도면이다.
도 5c는 포토마스크 I의 반투광부의 투과율을 70％로 했을 때, 반투광부의 폭 d1의 변화에 의해, DOF나 EL이 어떻게 변화할지를 도시하는 도면이다.
도 5d는 반투광부의 투과율과 폭의 조합의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 포토마스크 I이 갖는 팔각형대의 반투광부를 구획 A 내지 H로 구분한 모습을 도시하는 평면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 관한 흑색 결함의 수정 방법의 예를 도시하는 평면 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 관한 백색 결함의 수정 방법의 예를 도시하는 평면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 3에 관한 하나의 주 패턴에 대한 보조 패턴이 완전히 결락된 흑색 결함의 수정 방법의 예를 도시하는 평면 모식도이다.
도 10은 보조 패턴과 주 패턴의 조합을 예시하는 평면 모식도이다.
도 11은 포토마스크 I의 제조 방법의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.

[수정을 실시하는 포토마스크]

도 1의 (a), (b)에는, 본 발명의 수정 방법을 적용하는 일 형태로서의 포토마스크(이하, 포토마스크 I)를 예시한다. 또한, 부호는 처음 나오는 것에만 부여하고, 이후는 생략한다.

이 포토마스크는, 투명 기판(10) 위에 차광막(12) 및 반투광막(11)이 각각 패터닝되어 형성된, 투광부(4), 차광부(3), 반투광부(5)를 갖는 전사용 패턴을 구비하고 있다.

또한, 본원에 말하는 「전사용 패턴」이란, 포토마스크를 사용하여 얻고자 하는 디바이스에 기초하여 설계된 패턴이며, 후술하는 수정을 실시하는 대상으로 하는 것, 혹은, 수정을 실시한 수정 완료 전사용 패턴을, 모두, 그 문맥에 따라 칭하는 것으로 한다.

도 1의 (a)에 도시하는 포토마스크 I는, 주 패턴(1)과, 주 패턴의 근방에 배치된 보조 패턴(2)을 포함한다.

포토마스크 I에 있어서, 주 패턴은, 투명 기판이 노출된 투광부를 포함하고, 보조 패턴은, 투명 기판 위에 반투광막이 형성된, 폭 d1을 갖는 반투광부를 포함한다. 또한, 주 패턴 및 보조 패턴 이외의 영역이며, 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸는 영역은, 투명 기판 위에, 적어도 차광막이 형성된, 차광부로 되어 있다.

여기서, 상기 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸는 차광부란, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 주 패턴에 인접하여 그것을 둘러싸는 영역 및 상기 보조 패턴에 인접하여 그것을 둘러싸는 영역을 포함하는 차광부이다. 즉, 포토마스크Ⅰ에서는, 주 패턴 및 보조 패턴이 형성된 영역 이외의 영역을 포함하는 차광부가 형성되어 있다.

또한, 여기서 말하는, 전사용 패턴은, 설계 상 상기 형상을 갖는 전사용 패턴을 의미하고, 결함이 발생함으로써, 상기 형상이 일부 변화된 것(예를 들어, 주 패턴을 둘러싸는 차광부가 일부 도중에 끊어진 경우 등)을 제외하는 것은 아니다.

도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 포토마스크 I에서는, 차광부는, 반투광막과 차광막이, 투명 기판 위에 적층되어 있지만, 차광막뿐인 차광부여도 상관없다. 반투광막은, 해당 포토마스크를 노광할 때에 사용하는 노광광, 바람직하게는 i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고, 상기 대표 파장에 대한 투과율 T1(％)을 갖는다.

포토마스크 I의 차광막은, 상기 대표 파장에 대하여, 그 광학 농도 OD(Optical Density)는 OD≥2이며, 바람직하게는 OD≥3이다.

포토마스크 I의 주 패턴은, 피전사체(표시 장치의 패널 등)에 홀 패턴을 형성하는 것일 수 있고, 그 직경 W1은, 4㎛ 이하인 것이 바람직하다. 고화질의 표시 장치를 실현하기 위하여 필요한, 이러한 사이즈의 미세한 홀 패턴의 전사는, 기존의 바이너리 마스크로는 곤란했다. 그러나, 포토마스크 I는, 광의 간섭 작용을 제어하여, 이용하는 설계에 의해, 우수한 전사 성능을 실현하는 것이다.

여기서, 반투광부를 포함하는 보조 패턴은, 투광부의 근방이며, 투광부와의 사이에 차광부를 개재한 위치에 배치됨으로써, 상기 투광부를 투과하는 상기 노광광이 피전사체 위에 형성하는 광 강도 분포를, 전사에 유리한 방향으로 변화시키는 것이다. 이 광 강도 분포의 변화는, 예를 들어 투광부를 투과하는 광에 의해 피전사체 위에 형성되는 광 강도 분포의 피크를 보다 높여, 전사상의 초점 심도DOF(Depth of Focus)를 증가시키는 효용이 있다. 또한, 노광 여유도 EL(Exposure Latitude)에 있어서도 유리하고, 또한, 마스크 오차 증대 계수 MEEF(Mask Error Enhancement Factor)를 증가시킨다는 효과를 초래할 수 있다.

많은 위상 시프트 마스크에 있어서는, 반투광부와 투광부가 인접하는 경계에 있어서, 역위상의 투과광을 간섭시켜 콘트라스트의 향상 등의 효과를 얻는다. 이에 반하여, 포토마스크 I는, 반투광부와 투광부 사이에 차광부를 개재시켜 이격시키고, 양쪽의 투과광의 광 강도 분포에 있어서의 외연측(진폭의 정부가 반전한다)의 간섭을 사용하여, 상기한 장점을 얻는 것이다.

포토마스크 I를 노광함으로써, 상기 주 패턴에 대응하여, 피전사체 위에 직경 W2(㎛)(단 W1≥W2)를 갖는 미세한 주 패턴(홀 패턴)을 형성할 수 있다.

구체적으로는, 포토마스크 I의 주 패턴(홀 패턴)의 직경 W1(㎛)을, 하기 식 (1)

의 관계가 되도록 하면, 본 발명의 효과가 보다 유리하게 얻어진다. 이것은, 직경 W1이 0.8㎛ 미만이 되면, 피전사체 위에서의 해상이 곤란해지는 것 및 직경 W1이 4.0㎛를 초과하면, 기존의 포토마스크에 의해 비교적 해상성이 얻기 쉬운 것에 관계한다.

이때 피전사체 위에 형성되는 주 패턴(홀 패턴)의 직경 W2(㎛)는, 바람직하게는

0.6≤W2≤3.0

으로 할 수 있다.

또한, 포토마스크 I의 주 패턴의 직경 W1이, 3.0(㎛) 이하일 때, 본 발명의 효과가 보다 현저하게 얻어진다. 바람직하게는, 주 패턴의 직경 W1(㎛)을,

1.0≤W1≤3.0

으로 할 수 있고, 또한,

1.0≤W1<2.5

로 할 수 있다.

그리고, 보다 미세한 표시 장치용 전사용 패턴을 얻기 위하여, 피전사체 위에 형성되는 주 패턴의 직경 W2(㎛)는,

0.6≤W2<2.5

나아가, 0.6≤W2<2.0

으로 하는 것도, 가능하다.

또한, 직경 W1과 직경 W2의 관계를, W1=W2로 할 수도 있지만, 바람직하게는W1>W2로 한다. 즉, β(㎛)를 바이어스값으로 하면,

β=W1-W2>0(㎛)

일 때, 0.2≤β≤1.0

보다 바람직하게는,

0.2≤β≤0.8

로 할 수 있다. 포토마스크 I를 이렇게 설계할 때, 피전사체 위에 있어서의, 레지스트 패턴 잔막 두께의 손실을 저감시키거나 하는, 유리한 효과가 얻어진다.

상기에 있어서, 포토마스크 I의 주 패턴의 직경 W1은, 원의 직경, 또는 그것에 근사되는 수치를 의미한다. 예를 들어, 주 패턴의 형상이 정다각형일 때는, 주 패턴의 직경 W1은, 정다각형의 내접원의 직경으로 한다. 주 패턴의 형상이, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이 정사각형이면, 주 패턴의 직경 W1은 정사각형의 1변의 길이이다. 전사된 주 패턴의 직경 W2에 있어서도, 원의 직경 또는 거기에 근사되는 수치로 하는 점에서 마찬가지이다.

물론, 보다 미세화한 패턴을 형성하고자 할 때, 직경 W1이 2.5(㎛) 이하, 또는 2.0(㎛) 이하로 하는 것도 가능하고, 또한 직경 W1을 1.5(㎛) 이하로 하여 본 발명을 적용할 수도 있다.

이러한 전사용 패턴을 갖는 포토마스크의 노광에 사용하는 노광광의 대표 파장에 대하여, 주 패턴과 보조 패턴의 위상차 φ1이, 대략 180도이다. 이로 인해, 보조 패턴에 사용하는 반투광막은, 상기 광의 위상을 φ1도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고, φ1은 대략 180도로 한다.

여기서, 대략 180도란, 180도±15도의 범위 내를 의미한다. 반투광막의 위상 시프트 특성으로서는, 바람직하게는 180±10도의 범위 내이며, 보다 바람직하게는 180±5도의 범위 내이다.

또한, 포토마스크 I의 노광에는, i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광광을 사용할 때에 효과가 현저하고, 특히 i선, h선 및 g선을 포함하는 브로드 파장광을 노광광으로서 적용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 대표 파장으로서는, i선, h선, g선의 어느 것으로 할 수 있다. 예를 들어 g선을 대표 파장으로 하여, 본 형태의 포토마스크를 구성할 수 있다.

반투광부가 갖는 광 투과율 T1은, 이하와 같이 할 수 있다. 즉, 반투광부에 형성된 반투광막의, 상기 대표 파장에 대한 투과율이 T1(％)일 때,

2≤T1≤95

이러한 반투광부 투과율은, 후술하는, 전사용 패턴의 광학상의 제어를 가능하게 한다.

바람직하게는, 투과율 T1은,

20≤T1≤80

으로 한다. 보다 바람직하게는, 투과율 T1은,

30≤T1≤70

이며, 더욱 바람직하게는,

35≤T1≤65

이다. 또한, 투과율 T1(％)은, 투명 기판의 투과율을 기준으로 했을 때의, 반투광막에 있어서의 상기 대표 파장의 투과율로 한다. 이 투과율은, 후술하는 보조 패턴의 폭 d1(㎛)의 설정과 협조하여, 보조 패턴을 투과한, 주 패턴의 투과광과는 반전 위상의 광의 광량을 제어하여, 주 패턴의 투과광과의 간섭에 의해, 전사성을 향상시키는(예를 들어 DOF를 높이는) 작용에 기여하기 때문에, 양호한 범위이다.

본 형태의 포토마스크에 있어서, 주 패턴 및 보조 패턴이 형성된 영역 이외의 영역에 배치되고, 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸도록 형성된 차광부는, 이하와 같은 구성으로 할 수 있다.

차광부는, 노광광(i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광)을 실질적으로 투과하지 않는 것이며, 광학 농도 OD≥2(바람직하게는 OD≥3)의 차광막을, 투명 기판 위에 형성하여 이루어지는 것으로 할 수 있다.

상기 전사용 패턴에 있어서, 보조 패턴의 폭을 d1(㎛)로 할 때,

가 성립될 때에, 포토마스크 I의 전사성이 우수한 효과가 얻어진다. 이때, 주 패턴의 폭의 중심과, 보조 패턴의 폭 방향의 중심의 거리를 P1(㎛)로 하면, 거리 P1은,

1.0<P1≤5.0

의 관계가 성립되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 거리 P1은,

1.5<P1≤4.5

더욱 바람직하게는,

2.5<P1≤4.5

로 할 수 있다. 이러한 거리 P1을 선택함으로써, 보조 패턴의 투과광과, 주 패턴의 투과광의 간섭이 양호하게 상호 작용을 미치고, 이에 의해 DOF 등의 우수한 작용이 얻어진다.

보조 패턴의 폭 d1(㎛)은, 포토마스크에 적용하는 노광 조건(사용하는 노광 장치)에 있어서, 해상 한계 이하의 치수이다. 일반적으로, 표시 장치 제조용의 노광 장치에 있어서의 해상 한계는, 3.0㎛ 내지 2.5㎛ 정도(i선 내지 g선)임을 고려하여, 폭 d1(㎛)은, 포토마스크를 노광하는 노광 장치가 해상하지 않는 치수로 한다. 구체적으로는,

d1<3.0

인데, 바람직하게는

d1<2.5

보다 바람직하게는,

d1<2.0

더욱 바람직하게는

d1<1.5

이다.

또한, 보조 패턴의 투과광을 양호하게 주 패턴의 투과광과 간섭시키기 위하여,

d1≥0.7

보다 바람직하게는,

d1≥0.8

로 하는 것이 바람직하다.

또한, d1<W1인 것이 바람직하고, d1<W2인 것이 보다 바람직하다.

그리고, 이러한 경우에, 포토마스크 I의 전사성이 양호함과 함께, 후술하는 수정 공정이 적합하게 사용된다.

또한, 상기 관계식 (2)는, 보다 바람직하게는, 하기의 식 (2)-1이며, 더욱 바람직하게는, 하기의 식 (2)-2이다.

즉, 보조 패턴을 투과하는 반전 위상의 광량은, 투과율 T1(％)과 폭 d1(㎛)의 밸런스가 상기를 충족할 때에, 우수한 효과를 발휘한다.

상술한 바와 같이, 도 1의 (a)에 도시하는 포토마스크 I의 주 패턴은 정사각형이지만, 본 발명을 적용하는 포토마스크는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 10에 예시되는 바와 같이, 포토마스크의 주 패턴은, 팔각형이나 원을 포함하는, 회전 대칭인 형상일 수 있다. 그리고 회전 대칭의 중심을, 상기 거리 P1의 기준이 되는 중심으로 할 수 있다.

또한, 도 1에 도시하는 포토마스크의 보조 패턴의 형상은, 팔각형대이며, 이 형상은, 주 패턴(홀 패턴)을 형성하기 위한 보조 패턴으로서, 안정되게 제조 가능한 데다가 광학적 효과도 높다. 그러나, 본 발명을 적용하는 포토마스크는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어 보조 패턴의 형상은, 주 패턴의 중심에 대하여, 3회 대칭 이상의 회전 대칭의 형상에 일정한 폭을 부여한 형상인 것이 바람직하고, 도 10의 (a) 내지 (f)에 몇 가지의 예를 도시한다. 주 패턴의 디자인과 보조 패턴의 디자인으로서는, 서로 도 10의 (a) 내지 (f)의 상이한 것을 조합해도 된다.

예를 들어, 보조 패턴의 외주가, 정사각형, 정육각형, 정팔각형, 정십각형, 정십이각형, 정십육각형 등의 정다각형(바람직하게는 정 2ⁿ각형, 여기에서 n은 2 이상의 정수) 또는 원형인 경우가 예시된다. 그리고, 보조 패턴의 형상으로서는, 보조 패턴의 외주와 내주가 거의 평행한 형상, 즉, 거의 일정폭을 갖는 정다각형 또는 원형의 띠와 같은 형상인 것이 바람직하다. 이 띠 형상의 형상을, 다각형대 또는 원형대라고도 부른다. 보조 패턴의 형상으로서는, 이러한 정다각형대 또는 원형대가, 주 패턴의 주위를 둘러싸는 형상인 것이 바람직하다. 이때, 주 패턴의 투과광과, 보조 패턴의 투과광의 광량의 밸런스를 양호하게 할 수 있다.

혹은, 보조 패턴의 형상은, 차광부를 개재시켜 주 패턴의 주위를 완전히 둘러싸는 것이 바람직하지만, 상기 다각형대 또는 원형대의 일부가 결락된 형상이어도 된다. 보조 패턴의 형상은, 예를 들어 도 10의 (f)와 같이, 사각형대의 코너부가 결락된 형상이어도 된다.

또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 한, 주 패턴, 보조 패턴 외에도, 부가적으로 다른 패턴을 사용해도 상관없다.

다음에 포토마스크 I의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 11을 참조하여 이하에 설명한다. 도 1과 마찬가지로, 부호는 처음 나오는 것에만 부여하고, 이후는 생략한다.

도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포토마스크 블랭크를 준비한다.

이 포토마스크 블랭크는, 유리 등을 포함하는 투명 기판(10) 위에 반투광막(11)과 차광막(12)이 이 순서대로 형성되어 있고, 또한 제1 포토레지스트막(13)이 도포되어 있다.

반투광막은, 상기한 투과율 T1과 위상차 φ1을 충족하며, 또한, 습식 에칭 가능한 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 단, 습식 에칭 시에 발생하는, 사이드 에칭의 양이 너무 커지면, CD 정밀도의 열화나, 언더컷에 의한 상층막의 파괴 등의 문제가 발생하기 때문에, 막 두께의 범위는, 2000Å 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 300 내지 2000Å의 범위, 보다 바람직하게는, 300 내지 1800Å이다. 여기서 CD란, Critical Dimension이며, 본 명세서에서는 패턴 폭의 의미로 사용한다.

또한, 이들 조건을 충족시키기 위해서는, 반투광막 재료는, 노광광에 포함되는 대표 파장(예를 들어 h선)의 굴절률이 1.5 내지 2.9인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 1.8 내지 2.4이다.

또한, 반투광막은, 습식 에칭에 의해 형성되는 패턴 단면(피에칭면)이, 투명 기판의 주표면에 대하여 수직에 가까운 것이 바람직하다.

상기 성질을 고려할 때, 반투광막의 막 재료로서는, 금속과 Si를 포함하는 재료, 보다 구체적으로는, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, Ti의 어느 것과 Si를 포함하는 재료, 또는 이들 재료의 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함하는 재료를 포함할 수 있다. 반투광막의 성막 방법으로서는, 스퍼터법 등의 공지된 방법을 적용할 수 있다.

포토마스크 블랭크의 반투광막 위에는, 차광막이 형성된다. 차광막의 성막 방법으로서는, 반투광막의 경우와 마찬가지로, 스퍼터법 등의 공지된 수단을 적용할 수 있다.

차광막의 재료는, Cr 또는 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)이어도 되고, 또는 Mo, W, Ta, Ti를 포함하는 금속의 실리사이드, 또는 해당 실리사이드의 상기 화합물이어도 된다. 단, 포토마스크 블랭크의 차광막의 재료는, 반투광막과 마찬가지로 습식 에칭이 가능하며, 또한, 반투광막의 재료에 대하여 에칭 선택성을 갖는 재료가 바람직하다. 즉, 차광막은 반투광막의 에칭제에 대하여 내성을 갖고, 또한, 반투광막은 차광막의 에칭제에 대하여 내성을 갖는 것이 바람직하다.

포토마스크 블랭크의 차광막 위에는, 또한 제1 포토레지스트막이 도포된다. 본 형태의 포토마스크는, 바람직하게는 레이저 묘화 장치에 의해 묘화되므로, 거기에 적합한 포토레지스트로 한다. 제1 포토레지스트막은 포지티브형이어도 네거티브형이어도 되지만, 이하에서는 포지티브형으로서 설명한다.

이어서, 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 포토레지스트막에 대하여, 묘화 장치를 사용하여, 전사용 패턴에 기초한 묘화 데이터에 의한 묘화를 행한다(제1 묘화). 그리고, 현상에 의해 얻어진 제1 레지스트 패턴(13p)을 마스크로 하여, 차광막을 습식 에칭한다. 이에 의해, 차광부가 되는 영역이 획정되고, 또한 차광부(차광막 패턴(12p))에 의해 둘러싸인 보조 패턴의 영역이 획정된다.

이어서, 도 11의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴을 박리한다.

이어서, 도 11의 (d)에 도시하는 바와 같이, 형성된 차광막 패턴을 포함하는 전체면에, 제2 포토레지스트막(14)을 도포한다.

이어서, 도 11의 (e)에 도시하는 바와 같이, 제2 포토레지스트막에 대하여, 제2 묘화를 행하여, 현상에 의해 형성된 제2 레지스트 패턴(14p)을 형성한다. 이 제2 레지스트 패턴과, 상기 차광막 패턴을 마스크로 하여, 반투광막의 습식 에칭을 행한다. 이 에칭(현상)이 의해, 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는, 주 패턴의 영역이 형성된다. 또한, 제2 레지스트 패턴은, 보조 패턴이 되는 영역을 덮고, 투광부를 포함하는 주 패턴이 되는 영역에 개구를 갖는 것임과 함께, 해당 개구로부터, 차광막의 에지가 노출되도록, 제2 묘화의 묘화 데이터에 대하여 사이징을 행해 두는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 제1 묘화와 제2 묘화 사이에 서로 발생하는 얼라인먼트 어긋남을 흡수하여, 전사용 패턴의 CD 정밀도의 열화를 방지할 수 있기 때문에, 주 패턴 및 보조 패턴의 무게 중심을 정교하고 치밀하게 일치시킬 수 있다.

이어서, 도 11의 (f)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴을 박리하여, 도 1에 도시하는 본 형태의 포토마스크 I이 완성된다.

단, 이러한 포토마스크의 제조 시에 습식 에칭을 적용할 수 있다. 습식 에칭은 등방 에칭의 성질을 갖기 때문에, 반투광막의 막 두께를 고려하면, 가공의 용이성의 관점에서는, 보조 패턴의 폭 d1은 1㎛ 이상, 바람직하게는 1.2㎛ 이상으로 하는 것이 유용하다.

도 1에 도시하는, 본 형태의 포토마스크 I에 대하여, 광학 시뮬레이션에 의해, 그 전사 성능을 비교하여, 평가했다.

여기에서는, 피전사체 위에 홀 패턴을 형성하기 위한 전사용 패턴으로서, 참고예 1 및 참고예 2를 준비하고, 노광 조건을 공통으로 설정했을 때에, 어느 전사 성능을 나타낼지에 대하여, 광학 시뮬레이션을 행했다.

(참고예 1)

참고예 1의 포토마스크는, 상기 포토마스크 I과 마찬가지의 구성을 갖는 포토마스크이다. 여기서 투광부를 포함하는 주 패턴은, 1변(직경)(즉 W1)이 2.0(㎛)인 정사각형으로 하고, 반투광부를 포함하는 보조 패턴의 폭 d1이 1.3(㎛)인 팔각형대로 하고, 주 패턴 중심과, 보조 패턴의 폭 중심의 거리인 거리 P1은, 3.25(㎛)로 했다.

보조 패턴은, 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어진다. 이 반투광막에 대한 g선 투과율 T1은, 45(％), 위상 시프트양은 180도이다. 또한, 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸는 차광부는, 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 차광막(OD>2)을 포함한다.

(참고예 2)

도 2에 도시하는 바와 같이, 참고예 2의 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성한 차광막 패턴을 포함하는, 소위 바이너리 마스크의 패턴을 갖는다. 이 포토마스크는, 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는 정사각형의 주 패턴이, 차광부에 둘러싸여 있다. 주 패턴의 직경 W1(정사각형의 1변)은 2.0(㎛)이다.

참고예 1 및 2의 포토마스크의 어느 것에 대해서도, 피전사체 위에 직경 W2가 1.5㎛인 홀 패턴을 형성하는 것으로 하고, 시뮬레이션에서 적용한 노광 조건은, 이하와 같다. 즉, 노광광은 i선, h선, g선을 포함하는 브로드 파장으로 하고, 강도비는, g:h:i=1:1:1로 했다.

노광 장치의 광학계는, 개구수 NA가 0.1이며, 코히런스 팩터 σ가 0.5이다. 피전사체 위에 형성되는, 레지스트 패턴의 단면 형상을 파악하기 위한, 포지티브형 포토레지스트의 막 두께는 1.5㎛로 했다.

상기 조건 하, 각 전사용 패턴의 성능 평가를 도 3에 도시한다.

[전사성의 광학적 평가]

예를 들어, 직경이 작은 미세한 투광 패턴을 전사하기 위해서는, 포토마스크 투과 후의 노광광이 피전사체 위에 형성하는 공간상에 의한, 투과광 강도 곡선의 프로파일이 좋아야 한다. 구체적으로는, 투과광 강도의 피크를 형성하는 경사가 예리하여, 수직에 가까운 입상 형태를 하고 있는 것 및 피크의 투과광 강도의 절댓값이 높은 것(주위에 서브 피크가 형성되는 경우에는, 그 강도에 대하여 상대적으로, 충분히 높은 것) 등이 중요하다.

보다 정량적으로, 포토마스크를, 광학적인 성능으로부터 평가할 때, 이하와 같은 지표를 사용할 수 있다.

(1) 초점 심도(Depth of Focus: DOF)

목표 CD에 대하여, 변동폭이 소정 범위 내(여기서는±15％의 범위 내)가 되기 위한 초점 심도의 크기. DOF의 수치가 높으면, 피전사체(예를 들어 표시 장치용의 패널 기판)의 평탄도의 영향을 받기 어려워, 확실하게 미세한 패턴을 형성할 수 있어, 그 CD 변동이 억제된다.

(2) 노광 여유도(EL: Exposure Latitude)

목표 CD에 대하여, 변동폭이 소정 범위 내(여기서는 ±15％의 범위 내)가 되기 위한, 노광광 강도의 여유도.

이상을 근거로 하여, 시뮬레이션 대상의 각 샘플의 성능을 평가하면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 참고예 1의 포토마스크는, 초점 심도(DOF)가, 참고예 2에 비하여 매우 우수한 점에서, 패턴의 안정된 전사성을 나타낸다.

또한, 참고예 1의 포토마스크는, EL에 있어서도 10.0(％) 이상의 우수한 수치를 나타내는데, 즉, 노광광량의 변동에 대하여, 안정된 전사 조건을 가능하게 한다.

또한, 참고예 1의 포토마스크 Dose값(노광량)이 참고예 2에 대하여 상당히 작다. 이것은, 실시예 1의 포토마스크의 경우에는, 대면적의 표시 장치 제조에 있어서도, 노광 시간이 증대되지 않거나, 또는 노광 시간을 단축할 수 있는 장점을 나타내고 있다.

[결함 수정 방법]

이하, 본 발명의 수정 방법에 대하여, 상기 포토마스크 I의 보조 패턴(반투광부)에 발생한 결함이 검출된 경우에, 이것을 수정(리페어)하는 공정을 예로서 설명한다.

또한, 반투광부의 수정 시에는, 정상막과 동등한 광학 특성을 가진 수정막을 사용하면 된다. 단, 정상막이 스퍼터법 등을 적용하여 성막되는 것에 대하여, 국소적인 막재의 퇴적을 필요로 하는 수정막의 성막은, 상이한 방법을 사용함으로써, 정상막과 상이한 재료를 포함하는 막이다. 국소적인 막재의 퇴적은, 안정된 성막 조건 범위가 좁기 때문에, 투과율, 위상 특성을 동시에 만족시키는 성막을 행하는 것은 현실적으로는 상당히 곤란하다. 그래서, 정상막에 의한 반투광부와, 그 형상이나 물성이 동일하지 않아도, 포토마스크 I이 갖는 상기한 광학적인 작용을, 거의 마찬가지로 발휘할 수 있는 수정을 검토했다.

도 4에는 포토마스크 I의 팔각형대의 반투광부에 사용하는 반투광막의 투과율이 변동된 경우에, 이 포토마스크가 나타내는 거동의 변화를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 1에서 도시한 포토마스크 I(참고예 1)의 기본 설계에서는, 반투광부의 투과율 T1은 상기한 바와 같이 45％이며, 이때의 DOF는 33.5(㎛), EL은 10.4(％)를 나타낸다(도 3, 도 4).

여기서, 반투광부의 폭을 상기한 값으로 고정하고, 위상 시프트양을 180도로 한 채, 반투광부의 투과율이 증가되면, DOF의 수치는 증가하는 한편, EL은 증가로부터 감소로 바뀌어, 투과율 60％에 도달한 시점에서, 거의 제로가 된다.

이어서, 도 5a 내지 도 5c에는, 반투광부를 포함하는 보조 패턴의 투과율을 50 내지 70％의 범위의 값으로 각각 설정했을 때, 반투광부의 폭(CD)의 변화에 의해, DOF나 EL이 어떻게 변화할지를 시뮬레이션에 의해 검증한 결과를 나타낸다. 이 검증에 의하면, 어느 투과율의 경우에 있어서든, EL은, 그 피크 부근에서 10％를 초과하는 부분이 존재하고, 그 영역에서 DOF를 허용 범위(예를 들어, 25㎛ 이상, 바람직하게는 30㎛ 이상)로 하는 것이 가능함을 알 수 있다. 또한, DOF, EL 모두 적합한 조건은, 도 5a 내지 도 5c에 있어서의 점선으로 둘러싼 영역에서 얻어진다. 이들 결과로부터, 바람직한 반투광부의 투과율과 폭의 조합의 예를 도 5d에 도시한다.

즉, 도 4에는 반투광부를 포함하는 보조 패턴의 투과율의 변동이 EL을 열화시키는 것이 도시되었지만, 이 EL의 열화 경향은, 보조 패턴의 폭의 변화에 의해, 거의 회복되는 것이 도 5a 내지 도 5c에 의해 밝혀졌다. 또한, 상기한 예에서는, 반투광부의 투과율보다 높은 투과율을 갖는 수정막에 의해 수정한 경우에 대하여 설명했지만, 반투광부의 투과율보다 낮은 투과율을 갖는 수정막에 의해 수정하는 경우에는, 보조 패턴의 폭을, 보다 넓게 하는 수정을 적용하면 된다.

따라서, 반투광부(투과율 T1)를 포함하는 보조 패턴(폭 d1)에 결함이 발생하고, 이것을 수정막에 의해 수정하고자 할 때, 정상막과 상이한 투과율(T2)을 갖는 수정막을 사용했다고 해도, 정상막과 상이한 보조 패턴의 폭(d2)을 적절하게 사용함으로써, 정상적인 보조 패턴을 대체할 수 있다. 그리고, 이 수정막에 의해 형성되는 수정 반투광부를 포함하는 수정 보조 패턴은, 정상적인 보조 패턴과 거의 마찬가지로, 투광부와는 반전 위상의 투과광을, 적절한 광량으로 조정하여, 주 패턴에 의한 투과광과 간섭시킬 수 있음을 이해할 수 있다.

환언하면, 위상 시프트 특성을 갖는 소정폭의 반투광부에 있어서는, 투과율 T1의 값과 폭 d1의 값의 조합에 의해, 반전 위상의 투과광에 의한 광학상을 형성하는바, 한쪽의 과부족을 다른 쪽에 의해 보충하는 것이 가능하다. 반투광막의 투과율이 T1, 수정막의 투과율이 T2이며, 반투광부의 폭(즉 보조 패턴의 폭, 이후, 「정상적인 보조 패턴의 폭」이라고도 칭한다)이 d1, 수정 반투광부의 폭(즉 수정 보조 패턴의 폭)이 d2이면,

T2>T1 또한 d2<d1

또는

T2<T1 또한 d2>d1

로 할 수 있다.

단, d2>d1의 경우에 있어서도, 폭 d2는 폭 d1과 마찬가지로, 포토마스크를 노광하는 노광 장치의 해상 한계보다 작은 치수인 것이 바람직하다. 구체적인 치수는, 상기 폭 d1에 대하여 설명한 것과 마찬가지이다.

상기한 바와 같이, 포토마스크의 결함 수정에 있어서는, 수정막의 안정된 퇴적 조건이 얻어지는 조건 범위가 좁아, 정상막과 동일한 광학 특성(투과율, 위상 시프트양)을 얻는 것이 곤란한 경우에 있어서도, 정상적인 보조 패턴과 마찬가지의 기능을 발휘하는, 수정 보조 패턴을 얻어지는 것은, 매우 의미가 있다.

[결함 수정예]

이상의 검증 결과를 바탕으로, 포토마스크의 수정 방법을 행하는 공정의 구체예를 설명한다.

<실시예 1(흑색 결함의 경우 그 1)>

상기 참고예 1의 포토마스크 반투광부를 포함하는 보조 패턴에 흑색 결함이 발생한 경우에 대하여 설명한다. 예를 들어, 포토마스크 I이 갖는 팔각형대의 반투광부를, 도 6에 도시하는 바와 같이 구획 A 내지 H로 구분했을 때, 구획 A에 흑색 결함이 발생한 것을 검출한 경우를 상정한다. 즉, 결함의 종류와 위치를 여기에서 특정한다.

이 경우, 필요에 따라, 수정 장치를 사용하여, 차광막과 동등한 광학 농도(OD≥2)를 갖는 차광성의 수정막(이하, 보충막이라고 칭하는 경우가 있다)을, 결함 위치를 포함하는 원하는 영역에 형성하고, 흑색 결함의 형상을 조정하는 전처리를 행해도 된다(도 7의 (a)). 흑색 결함의 형상을 보충막으로 조정한 부분, 즉 보충막의 영역의 부호는 17로 한다. 보충막의 영역(17)은, 사각형(정사각형 또는 직사각형)으로 하는 것이 바람직하다. 도 7의 (a)에 도시하는 보충막의 영역(17)은, 정상적인 보조 패턴과 동일한 폭을 갖고 있지만, 정상적인 보조 패턴보다 큰 폭으로 해도, 또는 작은 폭으로 해도 상관없다. 발생된 흑색 결함의 형상이, 상기 사각형으로 조정하면 된다.

계속하여, 상기 검증 결과에 기초하여, 정상적인 보조 패턴과 거의 동등한 광학 작용을, 수정막에 의해 얻을 수 있도록, 수정 반투광부의 폭(CD)과 투과율을 선택한다. 예를 들어, 수정막의 투과율 T2가 투과율 T1(여기에서는 45％)보다 큰 경우에, 수정 보조 패턴의 폭 d2를 정상적인 보조 패턴의 폭 d1보다 작게 하는 것으로 하고, 적절한 투과율 T2 및 폭 d2의 조합을 선택한다. 미리 도 5d에 예시된 상관을 참조하여, 양자의 적절한 조합을 파악해 두는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투과율 T2를 50％로 하고, 폭 d2를 1.20㎛로 할 수 있다. 또한, 수정막의 위상 시프트양은, 정상막과 마찬가지로, 대략 180도로 한다.

이렇게 하여 결정한 폭의 보충막 부분을 제거하여, 투명 기판을 노출시켜, 수정막의 형성 영역을 획정한다(도 7의 (b)). 보충막의 제거 수단으로서, 레이저·재핑 또는 FIB(집속 이온 빔)법 등을 적용할 수 있다. 보충막 제거를 행한 부분, 즉 수정막의 형성 영역의 부호는 18로 한다. 그리고, 이 수정막의 형성 영역 즉 수정 대상 영역에, 수정막(15)을 형성하는 수정막 형성 공정을 행한다(도 7의 (c)). 수정막의 형성 영역(18)도 또한, 사각형(직사각형 또는 정사각형)이면, 수정막의 균일한 퇴적을 행하기 쉬워, 적합하다.

또한, 보충막 및 수정막의 형성에는, 예를 들어 레이저 CVD 장치를 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 막 소재에 대해서도, 수정막과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 보충막의 형성 시에는 수정막과 상이한 성막 조건(레이저 파워, 가스 유량 또는 성막 시간)을 적용하여, 막 물성(막 밀도 등)이 상이한, 높은 차광성을 갖는 막으로 할 수 있다.

결과적으로, 결함을 포함하는 반투광부가 수정되어, 보다 폭이 좁은, 수정막을 포함하는 수정 반투광부가 형성되고, 이 수정 반투광부가, 차광막을 포함하는 차광부 또는 차광성의 보충막에 의해 형성된 차광부(보충 차광부라고도 한다)에 둘러싸인 형상으로 된다.

또한, 흑색 결함의 형상 조정이나, 막 제거, 수정막의 형성에 있어서는, 반드시 상기 순서로 행할 필요는 없어, 최종적으로, 선택한 투과율 및 위상 특성을 갖는 수정막이, 결정된 바와 같은 폭으로 형성되고, 그 주위를, 차광성의 막에 의해 둘러싸여 있는 상태(본 형태에서는 도 7의 (c)의 상태)로 하면 된다. 예를 들어, 발생한 흑색 결함을 포함하는 소정의 영역으로부터, 반투광막(정상막)을 제거하여 막 제거를 행한 부분(18)으로 하고(도 7의 (d)), 막 제거를 행한 부분에 수정막(15)을 소정의 폭으로 형성한 후에(도 7의 (e)), 그 양 외측에 보충막(16)을 형성해도 된다(도 7의 (f)).

이 결과, 수정이 실시된 전사용 패턴은, 투명 기판이 노출되는 투광부(주 패턴)와, 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막에 의한 수정 반투광부를 갖는 것이 되고, 이 수정 반투광부는, 투광부의 근방에, 차광부 또는 보충 차광부를 개재시켜 배치된, 폭 d2(㎛)를 갖는 것이다. 그리고, 투광부와 수정 반투광부를 제외한 영역이, 차광부에 의해, 혹은 차광부와 보충 차광부에 의해 구성된다.

잔존하는 정상적인 반투광부가 있으면, 이것이 팔각형대의 일부를 구성하고 있다. 또한, 여기서는 d2<d1이므로, 수정 반투광부는, 상기 팔각형대의 영역 내에 포함되어 배치된다. 예를 들어, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 수정 반투광부의 에지를 이루는 2변이, 정상적인 반투광부의 에지를 이루고 있던 2변과 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.

단, 수정막의 형성 위치에 대해서는, 상기 팔각형대(즉, 정상적인 반투광부의 영역)의 폭 방향의 중앙에 있는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 수정 후에 주 패턴의 중심과 수정 보조 패턴의 폭 중심의 거리(거리 P2)의 값이 수정 전의 수치(P1)와 비교하여 변화하지 않도록(즉 P1=P2가 되도록), 수정막의 형성 위치를 설정하는 것이 바람직하다(도 7의 (c) 참조). 즉, 여기에서는, 수정막의 폭 d2는, 수정 전의 정상막의 폭 d1에 대하여, d2<d1이지만, 수정막의 폭 중심 위치는, 결함이 발생하지 않는 경우의(즉, 설계값대로의) 보조 패턴의 폭 중심 위치와 변함없는 것으로 한다. 이것은, 수정 보조 패턴이 형성하는, 투과광의 광 강도 분포의 피크 위치가, 정상막에 의한 그것과 변함없도록 하기 위해서이다.

이에 의해, 수정 후의 포토마스크를 전사할 때, 결함 수정 부분을 포함하는 보조 패턴을 투과하는 노광광이 형성하는 광학상은, 결함이 없는 경우의 그것과 거의 동등해져, 이 광학상이, 주 패턴을 투과하는 광의 광학상과 간섭하여, 우수한 전사 특성(예를 들어 DOF, EL)을 나타낸다.

<실시예 2(백색 결함의 경우)>

포토마스크 I의 보조 패턴에, 백색 결함이 발생한 경우를, 도 8의 (a)에 예시한다. 예를 들어, 포토마스크 I이 갖는 팔각형대의 반투광부를, 도 6에 도시하는 바와 같이 구획 A 내지 H로 구분했을 때, 구획 A에 백색 결함이 발생한 것을 검출한 경우를 상정한다. 즉, 결함의 위치와 종류가 여기에서 특정된다.

처음에, 도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 필요에 따라, 백색 결함의 근방의 막을 제거함으로써 백색 결함의 형상을 조정해도 된다. 백색 결함의 근방의 막 제거를 행한 부분의 부호는 19로 한다. 또한, 발생한 흑색 결함의 잉여물을 제거하여 형성된 백색 결함을, 본 형태의 수정 대상으로 할 수도 있다.

그리고, 결함을 포함하는 영역에, 보충막(16)을 형성하여, 인공적으로 흑색 결함을 형성한다(도 8의 (b)). 이 후는 상기 흑색 결함의 수정 방법(도 7의 (a), (b), (c))과 마찬가지로 수정을 행한다.

<실시예 3(흑색 결함의 경우 그 2)>

도 9의 (a)에는, 도 1의 (a)의 패턴이 동일 면 형상으로 복수 배치된 전사용 패턴에 있어서, 하나의 주 패턴에 대한 보조 패턴이 완전히 결락된 흑색 결함을 나타낸다. 또한, 이 흑색 결함은, 발생한 흑색 결함의 형상을 조정하여 보충막에 의해 형성한 흑색 결함이어도 되고, 또한, 발생한 백색 결함을 포함하는 영역에 보충막을 형성하여 얻은 흑색 결함이어도 된다.

이 경우, 구획 A 내지 H(도 6) 모두에 대응하는 보조 패턴을 형성하는 것이 유효하다. 단, 수정 공정에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지이다. 즉, 수정막의 형성에 앞서, 여기에서도, 실시예 1에서 행한 것과 마찬가지로, 형성하는 수정막의 투과율 T2와 폭 d2의 조합을 선택한다. 즉, 수정막의 투과율 T2를 반투광막(정상막)의 투과율 T1(예를 들어 45％)보다 크게 하고, 수정 보조 패턴 폭 d2를 정상적인 보조 패턴 폭 d1보다 작게 하는 것으로 한다. 예를 들어, 투과율 T2를 50％, 폭 d2를 1.20㎛로 할 수 있다. 또한, 수정막의 위상 시프트양은, 여기에서도 대략 180도로 한다.

이어서, 도 7의 (b)와 마찬가지로, 결정된 폭에 기초하여 막 제거를 행하여, 수정막을 형성하는 영역의 투명 기판을 노출시킨다. 그리고, 이 영역에, 결정된 투과율을 갖는 수정막(15)을 형성한다(도 9의 (b)). 물론, 도 7의 (d)(e)(f)의 순서에 따라도 된다.

또한, 본 형태에 있어서는 d2<d1의 경우에 대하여 설명했다. 그 한편, d2>d1의 경우는, 결함 수정 시에, 정상막인 반투광막 및 그것에 인접하는 차광막을 필요한 폭으로 제거하여 투명 기판을 노출시켜, 이 영역에 수정막을 형성한다. 이 경우, 수정막의 투과율 T2는, 정상막의 투과율 T1보다도 작다. 또한, 폭 d2는, 포토마스크를 노광하는 노광 장치가 해상하지 않는 치수(예를 들어 d2<3.0㎛)로 한다.

또한, 본 발명의 수정 방법은, 포토마스크 I의 디자인의 포토마스크에 한정되지는 않는다. 본 발명의 수정 방법에 의해, 소정폭의 위상 시프트 특성을 갖는 반투광부에 발생한 결함이 수정이 실시되어, 그 투과광이 형성하는 광학상이, 정상적인 반투광부와 거의 마찬가지의 기능을 발휘하는 작용 효과가 발생하는 데 있어서, 다른 디자인의 포토마스크에 있어서도 마찬가지로 적용 가능한 것은 물론이다. 전사용 패턴의 디자인에 따라, 최적의 투과율이나 CD의 수치는, 광학 시뮬레이션에 의해 얻을 수 있다.

[본 발명의 포토마스크]

본 발명은 상기한 수정을 실시한 포토마스크(포토마스크 Ⅱ로 한다)를 포함한다.

본 발명의 포토마스크는, 도 7의 (c), 도 9의 (b)에 예시한 바와 같이, 투명 기판 위에 전사용 패턴이 형성되어 있다.

이 전사용 패턴은,

투명 기판이 노출된 투광부와,

투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 폭 d1(㎛)을 갖는 반투광부와,

투광부와 반투광부를 제외한 영역에 있는 차광부를 포함한다.

반투광부는, 투광부의 근방에, 차광부를 개재시켜 배치되어 있다. 즉, 반투광부와 투광부 사이에는, 차광부가 끼워져 있다. 여기서, 근방이란, 반투광부와 투광부가, 그들 투과광이 서로 상호 작용을 발생시켜, 광학상의 프로파일을 변화시킬 수 있는 거리에 있음을 의미한다.

도 7의 (c), 도 9의 (b)에 도시하는 전사용 패턴에서는, 투광부가 주 패턴, 반투광부가 보조 패턴을 구성하고 있다.

또한, 본 발명의 포토마스크(포토마스크 Ⅱ)는, 상기 포토마스크 I의 반투광부에 발생한 결함을 수정한 것이다. 구체적으로는, 포토마스크 Ⅱ는, 투명 기판 상에 수정막이 형성되어 이루어지는, 폭 d2(㎛)의 수정 반투광부를 포함하고, 이것은, 정상적인 반투광부의 영역(여기서는, 정팔각형대의 영역)에 배치되어 있다. 즉, 수정 반투광부는, 정상적인 반투광부의 영역에 포함되는 형상을 갖는다.

또한, 포토마스크 Ⅱ에 포함되는 정상적인 반투광부는, 상기 정팔각형대의 영역의 일부를 형성하고 있다(도 7의 (c) 참조).

정상적인 반투광부의 형상은, 동일한 전사용 패턴에 포함된, 다른 패턴을 참조하여 파악할 수 있다(도 9의 (b) 참조).

주 패턴의 직경 W1, 반투광부의 투과율 T1 및 보조 패턴의 폭 d1의 범위는, 상기에서 설명한 바와 같다.

또한, 반투광막은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 투과율 T1(％)을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, φ1(도) 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고, 수정막은, 상기 대표 파장에 대하여 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을 φ2(도) 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖는다.

위상 φ1 및 φ2는, 대략 180도이다. 상기한 바와 같이, 대략 180도란, 180±15도의 범위이다.

바람직하게는, 위상 φ2는, φ1±10, 보다 바람직하게는 φ1±5의 범위 내로 할 수 있다.

또한,

T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는

T2<T1 또한 d2>d1

이지만, T2>T1 또한 d2<d1이 바람직하다. 이 경우에, 막 두께가 안정된 CVD막이 얻어지기 쉽다.

투과율 T2의 범위는, 40≤T2≤80인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40 내지 75이다.

또한, 투과율 T1과 T2의 차는, 2 내지 45인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 2 내지 35이다. 이 경우에, 수정 반투광부의 폭의 조정에 의해, 정상적인 반투광부와 거의 마찬가지의 광학 작용을 발생시킬 수 있다.

또한, 폭 d1과 d2의 관계는 d2<d1이 바람직하고, 폭 d1과 d2의 차는 0.05 내지 2.0이다.

또한, 폭 d1이 2㎛ 이하인 경우는, 폭 d1과 d2의 차는, 0.05 내지 1.5의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 1.0, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5이다.

이러한 범위일 때에, 수정 보조 패턴의 투과율 T2는, 그 폭 d2와의 협동에 의해, 정상 패턴의 기능과 거의 동등한 광학상의 형성에 기여할 수 있고, 또한 CVD 레이저막으로서, 안정된 성막 조건을 선택할 수 있다. 그리고, 포토마스크 Ⅱ의 전사성(DOF, EL)이 양호한 범위를 채택할 수 있다.

또한, 앞서 설명한 실시예 3(흑색 결함의 경우 그 2)에서, 도 1의 (a)의 패턴이 동일 면 형상으로 복수 배치된 전사용 패턴에 있어서, 하나의 주 패턴에 대한 보조 패턴이 완전히 결락된 흑색 결함을 수정하는 예를 나타냈다. 이렇게 수정된 후의 포토마스크 Ⅱ의 전사용 패턴은, 정상적인 전사용 패턴과, 수정된 전사용 패턴을 갖도록 해도 된다.

여기에서 말하는 「정상적인 전사용 패턴」이란, 하나의 포토마스크 내에 있어서 복수 존재하는 도 1의 (a)의 패턴 중 흑색 결함이나 백색 결함이 존재하지 않아 수정이 행하여지지 않은 것(예를 들어 도 9의 (b) 하측 도면)을 가리킨다. 그리고 「수정된 전사용 패턴」이란, 예를 들어 도 9의 (b) 상측 도면과 같이 하나의 주 패턴에 대한 보조 패턴이 완전히 결락된 상태인 것에 대한 수정이 행하여진 패턴을 가리킨다.

즉, 포토마스크 Ⅱ에는, 정상적인 전사용 패턴과, 상기한 바와 같이 보조 패턴이 완전히 결락된 상태의 것이 수정된 전사용 패턴이 공존하도록 해도 된다.

또한, 본 발명은 상술한 수정 방법을 포함하는, 포토마스크의 제조 방법을 포함한다. 본 발명은 예를 들어 포토마스크 Ⅱ의 제조 방법으로 할 수 있다.

상술한 포토마스크 I의 제조 방법에 있어서, 형성된 반투광부에 결함이 발생했을 때에, 본 발명의 수정 방법을 적용할 수 있다. 그 경우, 예를 들어 도 11의 (f)에 도시하는, 제2 레지스트 박리 공정 후, 결함 검사 공정 및 수정 공정을 마련하고, 해당 수정 공정에 있어서, 본 발명의 수정 방법을 적용하면 된다.

본 발명은 상기한 본 발명의 포토마스크에, 노광 장치에 의해 노광하여, 피전사체 위에 상기 전사용 패턴을 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다. 여기서 표시 장치란, 표시 장치를 구성하기 위한 디바이스를 포함한다.

본 발명의 표시 장치 제조 방법은, 먼저, 상술한 본 형태의 포토마스크를 준비한다. 이어서, 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 위에 직경 W2가 0.6 내지 3.0㎛인 홀 패턴을 형성한다.

사용하는 노광 장치로서는, 등배의 프로젝션 노광을 행하는 방식이며, 이하의 것이 바람직하다. 즉, FPD(Flat Panel Display)용으로서 사용되는 노광 장치이며, 그 구성은, 광학계의 개구수(NA)가 0.08 내지 0.15(코히런스 팩터(σ)가 0.4 내지 0.9)이며, i선, h선 및 g선의 적어도 하나를 노광광에 포함하는 광원을 갖는 것이다. 단, 개구수 NA가 0.10 내지 0.20이 되는 노광 장치에 있어서도, 본 발명을 적용하여 발명의 효과를 얻는 것이 물론 가능하다.

또한, 사용하는 노광 장치의 광원은, 변형 조명(윤대 조명 등의 사광 조명)을 사용해도 되지만, 비변형 조명에서도, 본 발명의 우수한 효과가 얻어진다.

본 발명을 적용하는 포토마스크의 용도에 특별히 제한은 없다. 본 발명의 포토마스크는, 액정 표시 장치나 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치의 제조 시에, 바람직하게 사용할 수 있는, 투과형의 포토마스크로 할 수 있다.

투과광의 위상이 반전하는 반투광부를 사용한 본 발명의 포토마스크에 의하면, 주 패턴과 보조 패턴 양쪽을 투과하는 노광광의 상호 간섭을 제어하여, 노광 시에 제로차 광을 저감시켜, ±1차 광의 비율을 상대적으로 증대시킬 수 있다. 이로 인해, 투과광의 공간상을 대폭 개선할 수 있다.

이러한 작용 효과가 유리하게 얻어지는 용도로서, 액정 표시 장치나 EL 표시 장치에 다용되는 콘택트 홀 등, 고립된 홀 패턴의 형성을 위하여 본 발명의 포토마스크를 사용하는 것이 유리하다. 패턴의 종류로서는, 일정한 규칙성을 갖고 다수의 패턴이 배열됨으로써, 이들이 서로 광학적인 영향을 서로 미치는 밀집(Dense) 패턴과, 이러한 규칙적 배열의 패턴이 주위에 존재하지 않는 고립 패턴을 구별하여 호칭하는 경우가 많다. 본 발명의 포토마스크는, 피전사체 위에 고립 패턴을 형성하고자 할 때 특히 적합하게 적용된다.

본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 본 발명을 적용하는 포토마스크에는 부가적인 광학막이나 기능막을 사용해도 된다. 예를 들어, 차광막이 갖는 광 투과율이, 검사나 포토마스크의 위치 검지에 지장을 주는 문제를 방지하기 위하여, 전사용 패턴 이외의 영역에 차광막이 형성되는 구성으로 해도 된다. 또한, 반투광막이나, 차광막의 표면에 묘화광이나 노광광의 반사를 저감시키기 위한 반사 방지층을 형성해도 된다. 또한, 반투광막의 이면에 반사 방지층을 형성해도 된다.

1: 주 패턴
2: 보조 패턴
3: 차광부
4: 투광부
5: 반투광부
10: 투명 기판
11: 반투광막
12: 차광막
12p: 차광막 패턴
13: 제1 포토레지스트막
13p: 제1 레지스트 패턴
14: 제2 포토레지스트막
14p: 제2 레지스트 패턴
15: 수정막
16: 보충막
17: 흑색 결함의 형상을 보충막으로 조정한 부분
18: 막 제거를 행한 부분
19: 백색 결함의 근방의 막 제거를 행한 부분

Claims

투명 기판 위에 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크이며,
상기 전사용 패턴은,
상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,
상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 상기 반투광부를 포함하는, 폭 d1(㎛)의 보조 패턴과,
상기 주 패턴과 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함함과 함께,
상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막이 형성되어 이루어지고, 상기 차광부에 인접하며, 또한, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 폭 d2(㎛)의 수정 보조 패턴을 포함하고,
상기 반투광막은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 투과율 T1(％)을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,
상기 수정막은, 상기 대표 파장에 대하여, 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,
T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는
T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
투명 기판 위에 투광부, 차광부 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크이며,
상기 전사용 패턴은, 정상적인 전사용 패턴과, 수정된 전사용 패턴을 갖고,
상기 정상적인 전사용 패턴은,
상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,
상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치된, 상기 반투광부를 포함하는, 폭 d1(㎛)의 보조 패턴과,
상기 주 패턴과 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함하고,
상기 수정된 전사용 패턴은,
상기 투광부를 포함하는, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과,
상기 투명 기판 위에, 상기 반투광막과 상이한 재료를 포함하는 수정막이 형성되어 이루어진, 폭 d2(㎛)의 수정 보조 패턴과,
상기 주 패턴과 상기 수정 보조 패턴을 제외한 영역에 있는, 상기 차광부를 포함하고,
상기 수정 보조 패턴은 상기 차광부에 인접하며, 상기 주 패턴의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치되고,
상기 반투광막은, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대하여 투과율 T1(％)을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,
상기 수정막은, 상기 대표 파장에 대하여, 투과율 T2(％)를 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광의 위상을, 대략 180도 시프트하는 위상 시프트 특성을 갖고,
T2>T1 또한 d2<d1이거나, 또는
T2<T1 또한 d2>d1인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주 패턴의 폭 중심과 상기 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 거리 P1로 하고, 상기 주 패턴의 폭 중심과, 상기 수정 보조 패턴의 폭 중심의 거리를 P2로 할 때, P1=P2인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 패턴은, 상기 차광부를 개재시켜 주 패턴의 주위를 둘러싸는, 다각형대 또는 원형대의 영역에 포함되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폭 d1(㎛)의 보조 패턴은, 상기 차광부를 개재시켜 주 패턴의 주위를 둘러싸는, 팔각형대의 영역의 일부를 구성하고, 상기 수정 보조 패턴은, 상기 팔각형대의 영역에 포함되는 형상을 갖는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반투광부는, 상기 투광부의 근방에, 상기 차광부를 개재시켜 배치되고, 상기 투광부를 투과하는 상기 노광광이 피전사체 위에 형성하는 전사상에 대하여, 초점 심도를 증가시키기 위한 보조 패턴인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폭 d1 및 d2는, 상기 포토마스크를 노광하는 노광 장치가 해상하지 않는 치수인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차광부는, 차광성의 보충막을 포함하는 보충 차광부를 포함하고,
상기 보충 차광부는, 상기 수정 보조 패턴에 인접하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, T2>T1이며, T1과 T2의 차는, 2 내지 45의 범위인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제9항에 있어서, d2<d1이며, d1과 d2의 차는 0.05 내지 2.0인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, d1<3.0인, 포토마스크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차광부는 적어도 광학밀도 OD≥2인 차광막을 투명 기판 상에 형성하거나, 또는, OD≥2를 가진 차광성 보충막을 투명 기판 상에 형성하는 포도 마스크.
표시 장치의 제조 방법이며, 제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크에, 노광 장치에 의해 노광하고, 상기 전사용 패턴을 피전사체 위에 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.