(57)【要約】【課題】互いに異なる光透過率を有する半透過部が少なくとも二つ以上備わることで、一つのマスクで複数層をパターニングできる複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法を提供する。【解決手段】透明基板１１０と、透明基板１１０上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部１２１と、透明基板１１０上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部１２５と、透明基板１１０上に半透過物質が積層されて形成され、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部１３０とを含んで、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを構成する。【選択図】図２
2010527029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、
前記透明基板上に半透過物質が積層されて形成され、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部と、を含むことを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項２】
前記少なくとも二つ以上の半透過部の光透過率は、半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする請求項１に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項３】
前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする請求項２に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項４】
前記光遮断部は、遮光物質膜が積層されるか、半透過物質膜及び遮光物質膜が順次、積層されることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項５】
透明基板上に光遮断層及び第１フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程及びエッチング工程によって前記光遮断層に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記第１フォトレジストを除去し、前記光遮断部及び前記光透過部上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層するステップと、
前記半透過物質上に第２フォトレジストを形成し、前記半透過物質のうち必要部位が外部に露出されるように前記第２フォトレジストを露光及び現像するステップと、
前記露出された半透過物質をエッチングした後、前記第２フォトレジストを除去し、基本半透過部を形成するステップと、
前記基本半透過部が形成されていない前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップと、を含むことを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項６】
透明基板上に光遮断層及び第１フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程、エッチング工程によって前記光遮断層に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記第１フォトレジストを除去し、第２フォトレジストを前記光透過部及び及び前記光遮断部上に形成した後、前記光透過部のうち半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第２フォトレジストを露光及び現像するステップと、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び前記第２フォトレジストの上部に半透過物質を積層するステップと、
前記第２フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させ、基本半透過部を形成するステップと、
前記基本半透過部が形成されていない前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップと、を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項７】
前記付加半透過部を形成するステップは、
前記基本半透過部、前記光透過部及び前記光遮断部上に第３フォトレジストを形成し、前記光透過部のうち前記付加半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第３フォトレジストを露光及び現像する工程と、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び前記第３フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、
前記第３フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させる工程と、を含んで構成されることを特徴とする請求項５または６に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項８】
前記付加半透過部をさらに形成するために、前記付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項９】
透明基板上に半透過物質膜、遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成し、前記第１フォトレジストに対してフル露光及びハーフ露光を行った後、前記露光された第１フォトレジストの部分を現像することで、フル露光領域及びハーフ露光領域を形成するステップと、
前記フル露光領域に露出された前記遮光物質膜及び半透過物質膜を順次、エッチングして光透過部を形成するステップと、
前記第１フォトレジストに対してアッシング処理を行うことで、前記ハーフ露光領域に位置した前記遮光物質膜を外部に露出させるステップと、
前記外部に露出された前記遮光物質膜を部分的にエッチングし、前記半透過物質膜を外部に露出させることで、基本半透過部を形成し、前記第１フォトレジストを除去して光遮断部を形成するステップと、
前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部をさらに形成するステップと、を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項１０】
前記付加半透過部を形成するステップは、
前記基本半透過部、前記光透過部及び前記光遮断部上に第２フォトレジストを形成し、前記光透過部のうち前記付加半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように前記第２フォトレジストを露光及び現像する工程と、
前記外部に露出された前記光透過部の上部及び第２フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、
前記第２フォトレジスト及びその上部に積層された前記半透過物質をリフトオフ法で除去し、前記外部に露出された前記光透過部の上部のみに前記半透過物質を残存させる工程と、を含んで構成されることを特徴とする請求項９に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記付加半透過部をさらに形成するために、前記付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項１２】
透明基板と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、
前記透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、
前記透明基板上に、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部と、を含んで構成され、
前記半透過部は、スリット型半透過部、積層型半透過部またはこれらの組み合わせによって構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１３】
前記積層型半透過部は、半透過物質膜を積層することで形成されることを特徴とする請求項１２に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１４】
前記スリット型半透過部は、前記光遮断部または前記積層型半透過部の所定部分に形成されることを特徴とする請求項１２に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１５】
前記積層型半透過部の光透過率は、前記半透過物質膜の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする請求項１３に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１６】
前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする請求項１５に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１７】
前記スリット型半透過部の光透過率は、スリットの幅及び高さの変更によって調整されることを特徴とする請求項１４に記載の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク。
【請求項１８】
透明基板上に遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成した後、露光及び現像工程によって前記第１フォトレジストに少なくとも一つのスリット空間部を形成するステップと、
前記現像工程によって露出された前記遮光物質膜をエッチングした後、前記第１フォトレジストを除去し、光遮断部、光透過部及びスリット型半透過部を形成するステップと、
前記光透過部上に半透過物質を積層し、前記スリット型半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項１９】
透明基板上に遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって前記遮光物質膜に、光が透過する光透過部と、光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、
前記光透過部上に所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、
前記積層型半透過部及び前記光遮断部のうち少なくとも一つに前記積層型半透過部と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成するステップと、を含んで構成されることを特徴とする複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過部、半透過部及び遮光部を有するハーフトーンマスク及びその製造方法に関するもので、特に、互いに異なる光透過率を有する半透過部が少なくとも二つ以上備わることで、一つのマスクで複数層をパターニングできる、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程でパターニングするときに使用される一般的なフォトマスクは、図１に示すように、透明基板１１と、透明基板１１上に形成され、光を完全に透過させる光透過部１３と、光を完全に遮断する光遮断部１５とを備えている。
上記のような従来のマスクは、一つの層のパターンを具現するしかないので、露光→現像→エッチングからなる一つのサイクルのフォトリソグラフィ工程のみに使用することができる。詳細に説明すると、液晶ディスプレイのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びＣＦ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ）には、多くの層が蒸着／塗布されており、蒸着／塗布された各層は、それぞれフォトリソグラフィ工程でパターニングされる。このとき、一つのサイクルのフォトリソグラフィ工程を減少可能であれば、多くの経済的な効果を得られるが、従来のマスクは、ただ一つの層のパターンを具現する構造となっており、非経済的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、その目的は、互いに異なる光透過率を有する半透過部が少なくとも二つ以上備わることで、一つのマスクで複数層をパターニングできる、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような技術的課題を解決するために提案された本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法に関する構成手段は、下記の通りである。
すなわち、本発明の第１実施例及び第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、透明基板と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、透明基板上に半透過物質が積層されて形成され、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部とを含むことを特徴とする。
少なくとも二つ以上の半透過部の光透過率は、半透過物質の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする。
半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする。
【０００５】
光遮断部は、遮光物質膜が積層されるか、半透過物質膜及び遮光物質膜が順次、積層されることで形成されることを特徴とする。ここで、第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、光遮断部を遮光物質膜のみで形成し、第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、光遮断部を半透過物質膜及び遮光物質膜で形成する。
【０００６】
本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスは、下記のような構成からなる。
すなわち、透明基板上に光遮断層及び第１フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって光遮断層に、光が透過する光透過部と光を遮断する光遮断部とをを形成するステップと、第１フォトレジストを除去し、光遮断部及び光透過部上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層するステップと、半透過物質上に第２フォトレジストを形成し、半透過物質のうち必要部位が外部に露出されるように第２フォトレジストを露光及び現像するステップと、露出された半透過物質をエッチングした後、第２フォトレジストを除去し、基本半透過部を形成するステップと、基本半透過部が形成されていない光透過部上に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスは、下記のような構成からなる。
すなわち、透明基板上に光遮断層及び第１フォトレジストを順次形成し、露光工程、現像工程、及びエッチング工程によって光遮断層に、光が透過する光透過部と光を遮断する光遮断部とを形成するステップと、第１フォトレジストを除去し、第２フォトレジストを光透過部及び及び光遮断部上に形成した後、光透過部のうち半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように第２フォトレジストを露光及び現像するステップと、外部に露出された光透過部の上部及び第２フォトレジストの上部に半透過物質を積層するステップと、第２フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、外部に露出された光透過部の上部のみに半透過物質を残存させ、基本半透過部を形成するステップと、基本半透過部が形成されていない光透過部上に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
上述した第１のプロセス及び第２のプロセスにおいて、付加半透過部を形成するステップは、基本半透過部、光透過部及び光遮断部上に第３フォトレジストを形成し、光透過部のうち付加半透過部が形成される部分のみが外部に露出されるように第３フォトレジストを露光及び現像する工程と、外部に露出された光透過部の上部及び第３フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、第３フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、外部に露出された光透過部の上部のみに半透過物質を残存させる工程とを含んで構成されることを特徴とする。また、付加半透過部をさらに形成するために、付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程は、下記のような構成からなる。
すなわち、透明基板上に半透過物質膜、遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成し、第１フォトレジストに対してフル露光及びハーフ露光を行った後、露光された第１フォトレジストの部分を現像することで、フル露光領域及びハーフ露光領域を形成するステップと、フル露光領域に露出された遮光物質膜及び半透過物質膜を順次エッチングして光透過部を形成するステップと、第１フォトレジストに対してアッシング処理を行うことで、ハーフ露光領域に位置した遮光物質膜を外部に露出させるステップと、外部に露出された遮光物質膜を部分的にエッチングし、半透過物質膜を外部に露出させることで、基本半透過部を形成し、第１フォトレジストを除去して光遮断部を形成するステップと、光透過部上に半透過物質を積層し、基本半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部をさらに形成するステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
付加半透過部を形成するステップは、基本半透過部、光透過部及び光遮断部上に第２フォトレジストを形成し、付加半透過部が形成される光透過部の部分のみが外部に露出されるように第２フォトレジストを露光及び現像する工程と、外部に露出された光透過部の上部及び第２フォトレジストの上部に半透過物質を積層する工程と、第２フォトレジスト及びその上部に積層された半透過物質をリフトオフ法で除去し、外部に露出された光透過部の上部のみに半透過物質を残存させる工程とを含んで構成されることを特徴とする。また、付加半透過部をさらに形成するために、付加半透過部を形成するステップを繰り返すことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクをなす構成は、透明基板と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部と、透明基板上に形成され、照射される所定波長帯の光を遮断する光遮断部と、透明基板上に、照射される所定波長帯の光を互いに異なる光透過率で透過させる少なくとも二つ以上の半透過部とを含み、半透過部は、スリット型半透過部、積層型半透過部またはこれらの組み合わせによって構成されることを特徴とする。
【００１２】
積層型半透過部は、半透過物質膜を積層することで形成されることを特徴とする。
スリット型半透過部は、光遮断部の所定部分に形成されることを特徴とする。
スリット型半透過部は、積層型半透過部の所定部分に形成されることを特徴とする。
積層型半透過部の光透過率は、半透過物質膜の組成または厚さを異ならせることで調整されることを特徴とする。
半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることを特徴とする。
スリット型半透過部の光透過率は、スリットの幅及び高さの変更によって調整されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスは、下記のような構成からなる。
すなわち、透明基板上に遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成した後、露光及び現像工程によって第１フォトレジストに少なくとも一つのスリット空間部を形成するステップと、現像工程によって露出された遮光物質膜をエッチングした後、第１フォトレジストを除去し、光遮断部、光透過部及びスリット型半透過部を形成するステップと、光透過部上に半透過物質を積層し、スリット型半透過部と異なる光透過率を有する少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスは、下記のような構成からなる。
すなわち、透明基板上に遮光物質膜及び第１フォトレジストを順次形成し、露光→現像→エッチング工程によって遮光物質膜に光が透過する光透過部及び光を遮断する光遮断部を形成するステップと、光透過部上に所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成するステップと、積層型半透過部及び光遮断部のうち少なくとも一つに積層型半透過部と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成するステップとを含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して、上記のような構成からなる本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法に関する好適な実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図２は、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの断面図である。
図２に示すように、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク１００は、透明基板１１０、光遮断部１２５、光透過部１２１及び複数個の半透過部１３０を有している。
【００１７】
照射される所定波長帯の光を完全に透過させる透明基板１１０は、一般的に石英（Ｑｚ）からなるが、光を透過可能な透明性物質であってもよい。
光遮断部１２５及び光透過部１２１は、透明基板１１０上に積層される遮光物質膜をパターニングすることで形成され、最も好ましくは、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙまたはＣｒとＣｒｘＯｙが一緒に存在する物質をパターニングすることで形成される。ここで、上述した遮光物質膜は、光を遮断可能な物質であればよい。
すなわち、パターニングされて透明基板１１０を露出させる部分は、光を透過させる光透過部１２１で、パターニングされずに膜が残存する部分は、光を遮断する光遮断部１２５である。つまり、光遮断部１２５は、遮光物質膜で形成される。
【００１８】
一方、光透過部１２１のうち透明基板１１０上の必要な部位には、多様な組成物からなる半透過物質が積層されることで、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過部１３０が形成される。
本発明の第１実施例における最も大きな特徴は、半透過部１３０が複数備わり、複数の半透過部１３０が互いに異なる光透過率を有する点にある。図２には、互いに異なる光透過率を有する三つの半透過部１３１，１３３，１３５が例示されているが、半透過部の個数は必要に応じて変更可能である。
【００１９】
少なくとも二つ以上の半透過部１３０の光透過率は、積層される半透過物質の組成を異ならせたり、厚さを異ならせることで調整される。すなわち、半透過物質をなす組成物の特性によって光透過率を互いに異ならせることができ、同一の組成物を用いる場合にも、厚さを異ならせることで光透過率を調整することができる。
また、半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、半透過部１３０の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、本発明では、ＣｒｘＯｙ、ＣｒｘＣＯｙ、ＣｒｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＯｙ、ＳｉｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＣＯｙ、ＳｉｘＣＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙ、ＭｏｘＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＣＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚ、ＴａｘＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＴａｘＣＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＯｙ、ＡｌｘＣＯｙ、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＣＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＣＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部１３０を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム（ＣｒｘＯｙ）で半透過部１３０を形成することが最も好ましい。なお、添字ｘ、ｙ及びｚは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
【００２０】
照射される光の波長帯は露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には３００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯が使用される。半透過部１３０は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の１０％〜９０％の光を透過可能であることが好ましい。
【００２１】
以下、上記のように構成された本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスを図３〜図６に基づいて説明する。
図３〜図６は、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスを示した図である。
図示したように、ステップＳ１０では、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に遮光物質膜１２０及びポジティブ型の第１フォトレジスト１４１を順次形成し、第１フォトレジスト１４１の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１４１上に所望のパターンをドローイングする。遮光物質膜１２０は、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙまたはＣｒとＣｒｘＯｙが共存する物質をパターニングすることで形成されるが、光を遮断可能な物質であればこれら以外であってもよい。
【００２２】
ステップＳ２０では、レーザービームが照射された第１フォトレジスト１４１の部位を現像して除去し、ステップＳ３０では、第１フォトレジスト１４１の除去によって外部に露出された遮光物質膜１２０の部位をエッチングして除去する。
そして、ステップＳ４０では、第１フォトレジスト１４１を完全に除去する。そうすると、遮光物質膜１２０のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を完全に透過させる光透過部１２１になり、残存する部位は、光を完全に遮断する光遮断部１２５になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、光遮断層（遮光物質膜）１２０には、光が透過する光透過部１２１及び光を遮断する光遮断部１２５を形成する。
【００２３】
次に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過部１３０を形成するが、これについて詳細に説明する。
ステップＳ５０では、光透過部１２１及び光遮断部１２５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１６０を積層して形成する。半透過物質膜１６０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１６０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
上記のようなステップＳ５０で半透過物質膜１６０を形成した後、ポジティブ性の第２フォトレジスト１６５を半透過物質膜１６０上にコーティングして形成する（ステップＳ６０を参照）。ステップＳ６０では、レーザービームを照射し、半透過物質膜１６０のうち所定の必要な部位が外部に露出されるように第２フォトレジスト１６５を露光させてドローイングし、ステップＳ７０では、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１６５の部位を現像して除去する。半透過物質膜１６０のうち外部に露出される部分は、半透過部１３１が形成される部分を除いた部分のうち、半透過物質膜１６０が積層された透明基板１１０の上部面である。
【００２４】
次くステップＳ８０では、外部に露出された半透過物質膜１６０を湿式エッチングすることで透明基板１１０の所定部分を外部に露出させ、その後、ステップＳ９０で残っている半透過物質膜１６０上に存在する第２フォトレジスト１６５を除去する。すると、半透過物質膜１６０は、光遮断部１２５及び透明基板１１０の上面一部のみに残るようになり、透明基板１１０の上面一部に残っている光透過物質膜１６０は、第一の半透過部１３１に該当する。以下、このように形成された第一の半透過部１３１を基本半透過部１３１という。
すなわち、光透過部１２１のうち一部のみに、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物がコーティングされるが、これは、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる基本半透過部１３１である。基本半透過部１３１の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
【００２５】
また、半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、半透過部１３０の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、本発明では、ＣｒｘＯｙ、ＣｒｘＣＯｙ、ＣｒｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＯｙ、ＳｉｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＣＯｙ、ＳｉｘＣＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙ、ＭｏｘＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＣＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚ、ＴａｘＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＴａｘＣＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＯｙ、ＡｌｘＣＯｙ、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＣＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＣＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部１３０を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム（ＣｒｘＯｙ）で半透過部１３０を形成することが最も好ましい。なお、添字ｘ、ｙ及びｚは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
以下で形成される半透過部の組成は、上記で説明した組成と同一である。ただし、組成物の種類及び厚さの変更によって光透過率が変わる。
【００２６】
一方、照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には３００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯が使用される。基本半透過部１３１は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の１０％〜９０％の光を透過可能であることが好ましい。
上記のように基本半透過部１３１を形成した後、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する別途の半透過部を所望の程度に形成することができる。すなわち、ステップＳ９０に示すように、透明基板１１０が露出される部分である光透過部１２１上に所定の化学組成物からなる半透過物質を積層し、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成する。以下、基本半透過部１３１と互いに異なる光透過率を有し、以後に形成される半透過部を付加半透過部という。
【００２７】
第二の半透過部、すなわち、付加半透過部（ステップＳ１３０で符号１３３として表記される）を形成するために、ステップＳ１００に示すように、光透過部、半透過部１３１及び光遮断部上に第３フォトレジスト１７５をコーティングして形成する。
次いで、第３フォトレジスト１７５の上側にレーザービームを照射し、第３フォトレジスト１７５上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ１１０のように、レーザービームが照射された第３フォトレジスト１７５の部位を現像して除去する。それにより、ステップＳ１１０のように、付加半透過部１３３が形成される空間部１７０を形成する。
【００２８】
すなわち、光透過部１２１のうち、付加半透過部１３３が形成される部分に該当する部分のみが外部に露出されるように、第３フォトレジスト１７５を露光及び現像する。
上記のように第３フォトレジスト１７５が露光及び現像された後、ステップＳ１２０のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３３が形成される空間部１７０及び第３フォトレジスト１７５の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ１２０では、半透過部が形成される空間部１７０及び第３フォトレジスト１７５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１８０を積層して形成する。半透過物質膜１８０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１８０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００２９】
次に、ステップＳ１３０のように、第３フォトレジスト１７５及びその上部に積層された半透過物質膜１８０をリフトオフ法で除去する。すると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３３が形成される空間部１７０のみに半透過物質膜１８０が残存するが、この残存する半透過物質膜１８０は、第二の半透過部１３０に該当する付加半透過部１３３になる。
付加半透過部１３３の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップＳ１００〜Ｓ１３０を経ることで第二の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部１３１と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第一の付加半透過部１３３が形成される。なお、基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
【００３０】
更に他の付加半透過部を形成しようとする場合、ステップＳ１００〜Ｓ１３０と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の付加半透過部は、透明基板１１０が露出される光透過部１２１上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、付加半透過部をさらに形成するためには、付加半透過部を形成するステップを繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
【００３１】
以下、発明の理解を助けるために、第三の半透過部１３５に該当する付加半透過部を形成する工程を簡単に説明する。
ステップＳ１４０のように、二つの半透過部１３１，１３３が形成された状態で、半透過部１３１，１３３、光遮断部１２５及び光透過部上に第４フォトレジスト１８５をコーティングによって形成する。次に、ステップＳ１５０のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、第三の半透過部１３５、すなわち、第二の付加半透過部１３５が形成される空間部１５０を形成する。
上記のように空間部１５０が形成された後、空間部１５０及び第４フォトレジスト１８５の上部に半透過物質膜１９０を積層して形成する。
すなわち、ステップＳ１６０では、付加半透過部１３５が形成される空間部１５０及び第４フォトレジスト１８５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１９０を積層して形成する。半透過物質膜１９０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１９０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００３２】
次に、ステップＳ１７０のように、第４フォトレジスト１８５及びその上部に積層された半透過物質膜１９０をリフトオフ法で除去する。すると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３５が形成される空間部１５０のみに半透過物質膜１９０が残存するが、この残存する半透過物質膜１９０は、第三の半透過部１３５に該当する付加半透過部１３５になる。
付加半透過部１３５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップＳ１４０〜Ｓ１７０を経ることで第三の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部１３１及び第一の付加半透過部１３３と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第二の付加半透過部１３５が形成される。なお、基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
上記のような工程を繰り返すことで、所望の半透過部を形成することができ、このように完成されたマスクを用いると、複数層をパターニングできるようになる。このような工程によって形成される複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、各種の平板パネルディスプレイ素子を製造するのに用いることができる。
【００３３】
以下、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスを説明する。
図７〜図１０は、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスを示した図である。第２のプロセスは、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造するプロセスであるが、上述した第１のプロセスと異なるプロセスとして進行するものである。
【００３４】
図示したように、ステップＳ１０では、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に遮光物質膜１２０及びポジティブ型の第１フォトレジスト１４１を順次形成し、第１フォトレジスト１４１の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１４１上に所望のパターンをドローイングする。遮光物質膜１２０は、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙまたはＣｒとＣｒｘＯｙが一緒に存在する物質をパターニングすることで形成されるが、光を遮断可能な物質であればよい。
ステップＳ２０では、レーザービームが照射された第１フォトレジスト１４１の部位を現像して除去し、ステップＳ３０では、第１フォトレジスト１４１の除去によって外部に露出された遮光物質膜１２０の部位をエッチングして除去する。
そして、ステップＳ４０では、第１フォトレジスト１４１を完全に除去する。すると、遮光物質膜１２０のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を完全に透過させる光透過部１２１になり、残存する部位は、光を完全に遮断する光遮断部１２５になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、光遮断層１２０には、光が透過する光透過部１２１及び光を遮断する光遮断部１２５を形成される。
【００３５】
次に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過部１３０を形成するが、これについて詳細に説明する。
ステップＳ５０では、別途の第２フォトレジスト１６５を光透過部１２１及び光遮断部１２５上に形成する。このような工程が、光透過部１２１及び光遮断部１２５上にスパッタリング法によって半透過物質膜を直ぐ蒸着する第１実施例と異なる。
次に、第２フォトレジスト１６５の上側にレーザービームを照射し、第２フォトレジスト１６５上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ６０のように、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１６５の部位を現像して除去する。その結果、ステップＳ６０のように、半透過部１３１が形成される空間部１６１を形成する。
すなわち、半透過部１３１が形成される部分に該当する光透過部１２１の部分のみが外部に露出されるように、第２フォトレジスト１６５を露光及び現像する。
上記のように第２フォトレジスト１６５が露光及び現像された後、ステップＳ７０のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、半透過部１３１が形成される空間部１６１及び第２フォトレジスト１６５の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ７０では、半透過部が形成される空間部１６１及び第２フォトレジスト１６５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１６０を積層して形成する。半透過物質膜１６０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１６０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００３６】
次に、ステップＳ８０のように、第２フォトレジスト１６５及びその上部に積層された半透過物質膜１６０をリフトオフ法で除去する。すると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、半透過部１３１が形成される空間部１６１のみに半透過物質膜１６０が残存するが、この残存する半透過物質膜１６０が半透過部１３１になる。以下、このように形成された第一の半透過部１３１を基本半透過部１３１という。
基本半透過部１３１の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように基本半透過部１３１を形成した後、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する別途の半透過部を所望の程度に形成することができる。すなわち、基本半透過部１３１が形成されていない部分（透明基板１１０が露出される部分）である光透過部１２１上に所定の化学組成物からなる半透過物質を積層し、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成することができる。以下、基本半透過部１３１と互いに異なる光透過率を有し、以後に形成される半透過部を付加半透過部という。
基本半透過部１３１以後に形成される第一の付加半透過部は、図９に示したステップＳ９０〜Ｓ１２０を経ることで形成される。このような第一の付加半透過部は、図５に示した第１のプロセスによる第一の付加半透過部の形成工程と同一であるので、それに対する説明は省略する。
第一の付加半透過部が形成された後、図９に示した工程を繰り返すことで、複数個の付加半透過部を連続して形成することができる。すなわち、図１０に示した工程によって、第二の付加半透過部を形成することができる。第二の付加半透過部を形成する工程は、図６に示した第１のプロセスによる第二の付加半透過部の形成工程と同一であるので、それに対する説明は省略する。
【００３７】
以下、本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法に関する好適な実施例を説明する。
図１１に示すように、本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク１００は、本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク（図２を参照）と同様に、透明基板１１０、光遮断部１２５、光透過部１２１及び複数個の半透過部１３０を有している。
照射される所定波長帯の光を完全に透過させる透明基板１１０は、一般的に石英（Ｑｚ）からなるが、光を透過可能な透明性物質であればそれ以外の物質でもよい。光遮断部１２５及び光透過部１２１は、透明基板１１０上に積層される半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５をパターニングすることで形成される。
すなわち、パターニングされて透明基板１１０を露出させる部分は、光を透過させる光透過部１２１で、パターニングされずに膜（半透過物質膜１１３＋遮光物質膜１１５）が残存する部分は、光を遮断する光遮断部１２５である。すなわち、本発明の第２実施例における光遮断部１２５は、本発明の第１実施例における光遮断部（図２を参照）と異なり、半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５を順次積層することで形成される。
【００３８】
半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
遮光物質膜１１５は、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙまたはＣｒとＣｒｘＯｙが共存する物質を半透過物質膜１１３上に積層することで形成される。なお、遮光物質膜１１５は、光を遮断可能な物質であれば、上述した物質以外のものでもよい。
【００３９】
一方、光透過部１２１のうち必要な部位の透明基板１１０上には、多様な組成物からなる半透過物質が積層されることで、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過部１３０が形成される。
本発明の最大の特徴は、半透過部１３０が複数備わり、このように複数の半透過部１３０それぞれが互いに異なる光透過率を有する点にある。図１１には、互いに異なる光透過率を有する三つの半透過部１３１，１３３，１３５を例示しているが、半透過部の個数は必要に応じて変更可能である。
少なくとも二つ以上の半透過部１３０の光透過率は、積層される半透過物質の組成を異ならせたり、厚さを異ならせることで調整される。すなわち、半透過物質をなす組成物の特性によって光透過率を互いに異ならせることができ、同一の組成物を用いる場合にも、厚さを異ならせることで光透過率を調整することができる。
【００４０】
また、半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、半透過部１３０の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、本発明では、ＣｒｘＯｙ、ＣｒｘＣＯｙ、ＣｒｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＯｙ、ＳｉｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＣＯｙ、ＳｉｘＣＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙ、ＭｏｘＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＣＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚ、ＴａｘＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＴａｘＣＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＯｙ、ＡｌｘＣＯｙ、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＣＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＣＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部１３０を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム（ＣｒｘＯｙ）で半透過部１３０を形成することが最も好ましい。なお、添字ｘ、ｙ及びｚは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には３００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯が使用される。半透過部１３０は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の１０％〜９０％の光を透過可能であることが好ましい。
【００４１】
以下、上記のように構成された本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程を図１２〜図１４に基づいて説明する。
図１２〜図１４は、本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程を示した図である。
図示したように、ステップＳ１０では、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５を順次形成する。半透過物質膜１１３は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
【００４２】
次に、ステップＳ２０に示すように、遮光物質膜１１５上にポジティブ型の第１フォトレジスト１４１を形成する。その後、第１フォトレジスト１４１の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１４１上に所望のパターンをドローイングする。
第１フォトレジスト１４１上に形成されるパターンは、フル（ｆｕｌｌ）露光及びハーフ（ｈａｌｆ）露光を行うことで形成される。すなわち、フル露光が行われる第１フォトレジスト１４１の部分は、照射される光を全て受けて、全ての厚さに対して反応する一方、ハーフ露光が行われる第１フォトレジスト１４１の部分は、照射される光の一部のみを受けて、一定の厚さのみに対して反応する。
【００４３】
上記のようにフル露光及びハーフ露光を行った後、露光された第１フォトレジスト１４１の部分を現像すると、ステップＳ３０に示すように、フル露光領域１４５及びハーフ露光領域１４３が形成される。
上記のようにフル露光領域１４５及びハーフ露光領域１４３が形成された後、フル露光領域１４５に露出された遮光物質膜１１５と、遮光物質膜１１５の下部に存在する半透過物質膜１１３を順次エッチングする。そうすると、ステップＳ４０に示すように、透明基板１１０が外部に露出される部分に該当する光透過部１２１が形成される。
ステップＳ４０で光透過部１２１を形成した後、第１フォトレジスト１４１に対してアッシング処理を行う。すると、ステップＳ５０に示すように、ハーフ露光領域１４３に残存する第１フォトレジスト１４１が除去されることで、遮光物質膜１１５が外部に露出され、第１フォトレジスト１４１の高さが全体的に低くなる。
上記のように、第１フォトレジスト１４１に対してアッシング処理を行い、ハーフ露光領域１４３に位置した遮光物質膜１１５が外部に露出されると、ステップＳ６０に示すように、外部に露出された遮光物質膜１１５を部分的にエッチングすることで、遮光物質膜１１５の下部に位置する半透過物質膜１１３を外部に露出させる。
上記のように、外部に露出された半透過物質膜１１３は、本発明の実施例に係る第一の半透過部１３１に該当する。以下、このように形成された第一の半透過部１３１を基本半透過部１３１という。基本半透過部１３１が形成された後、遮光物質膜１１５上に残存する第１フォトレジスト１４１を除去する。そうすると、ステップＳ７０に示すように、半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５が積層されることで光遮断部１２５が形成される。
基本半透過部１３１の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
【００４４】
また、半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、半透過部１３１の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、本発明では、ＣｒｘＯｙ、ＣｒｘＣＯｙ、ＣｒｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＯｙ、ＳｉｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＣＯｙ、ＳｉｘＣＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙ、ＭｏｘＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＣＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚ、ＴａｘＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＴａｘＣＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＯｙ、ＡｌｘＣＯｙ、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＣＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＣＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで半透過部１３１を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム（ＣｒｘＯｙ）で半透過部１３１を形成することが最も好ましい。なお、添字ｘ、ｙ及びｚは、自然数として各化学元素の個数を意味する。以下で形成される半透過部の組成は、上記で説明した組成と同一である。ただし、組成物の種類及び厚さの変更によって光透過率が変わる。
一方、照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には３００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯が使用される。基本半透過部１３１は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の１０％〜９０％の光を透過可能であることが好ましい。
【００４５】
上記のように基本半透過部１３１を形成した後、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する別途の半透過部を所望の程度に形成することができる。すなわち、ステップＳ８０に示すように、透明基板１１０が露出される部分である光透過部１２１上に所定の化学組成物からなる半透過物質を積層し、基本半透過部１３１と異なる光透過率を有する少なくとも一つの付加半透過部を形成する。以下、基本半透過部１３１と互いに異なる光透過率を有し、以後に形成される半透過部を付加半透過部という。
第二の半透過部、すなわち、付加半透過部（ステップＳ１１０で１３３として表記される）を形成するために、ステップＳ８０に示すように、光透過部、基本半透過部１３１及び光遮断部上に第２フォトレジスト１６５をコーティングして形成する。
【００４６】
次に、第２フォトレジスト１６５の上側にレーザービームを照射し、第２フォトレジスト１６５上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ９０のように、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１６５の部位を現像して除去する。その結果、ステップＳ９０のように、付加半透過部１３３が形成される空間部１６１を形成する。
すなわち、付加半透過部１３３が形成される部分に該当する光透過部１２１の部分のみが外部に露出されるように、第２フォトレジスト１６５を露光及び現像する。
上記のように第２フォトレジスト１６５が露光及び現像された後、ステップＳ１００のように、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３３が形成される空間部１６１及び第２フォトレジスト１６５の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ１００では、付加半透過部１３３が形成される空間部１６１及び第２フォトレジスト１６５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質１６０を積層して形成する。半透過物質膜１６０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１６０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００４７】
次に、ステップＳ１１０のように、第２フォトレジスト１６５及びその上部に積層された半透過物質膜１６０をリフトオフ法で除去する。すると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３３が形成される空間部１６１のみに半透過物質膜１６０が残存するが、この残存する半透過物質膜１６０が第二の半透過部１３３に該当する付加半透過部１３３になる。
付加半透過部１３３の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のように、ステップＳ８０〜Ｓ１１０を経ることで、第二の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部１３１と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第一の付加半透過部１３３が形成される。基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
更に他の付加半透過部を形成しようとする場合、ステップＳ８０〜Ｓ１１０と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の付加半透過部は、透明基板１１０が露出される光透過部１２１上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、付加半透過部をさらに形成するためには、付加半透過部を形成するステップを繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
【００４８】
以下、発明の理解を助けるために、第三の半透過部１３５に該当する付加半透過部を形成する工程について簡単に説明する。
ステップＳ１２０のように、二つの半透過部１３１，１３３が形成された状態で、半透過部１３１，１３３、光遮断部１２５及び光透過部上に第３フォトレジスト１７５をコーティングによって形成する。その次に、ステップＳ１３０のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、第三の半透過部１３５、すなわち、第二の付加半透過部１３５が形成される空間部１７１を形成する。
上記のように空間部１７１が形成された後、空間部１７１及び第３フォトレジスト１７５の上部に半透過物質膜１７０を積層して形成する。
すなわち、ステップＳ１４０では、付加半透過部１３５が形成される空間部１７１及び第３フォトレジスト１７５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１７０を積層して形成する。半透過物質膜１７０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１７０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
次に、ステップＳ１５０のように、第３フォトレジスト１７５及びその上部に積層された半透過物質膜１７０をリフトオフ法で除去する。そうすると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加半透過部１３５が形成される空間部１７１のみに半透過物質膜１７０が残存するが、この残存する半透過物質膜１７０が第三の半透過部１３５に該当する付加半透過部１３５になる。
付加半透過部１３５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップＳ１２０〜Ｓ１５０を経ることで、第三の半透過部が形成される。すなわち、基本半透過部１３１及び第一の付加半透過部１３３と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部、すなわち、第二の付加半透過部１３５が形成される。基本半透過部及び付加半透過部の光透過率は、積層される半透過物質の組成または厚さによって調整される。
このような工程を繰り返すことで、所望の半透過部を形成することができ、このように完成されたマスクを用いると、複数層をパターニングできるようになる。このような工程によって形成される複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、各種の平板パネルディスプレイ素子を製造するのに用いることができる。
【００４９】
以下、本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法に関する好適な実施例を説明する。
図１５〜図１７は、本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの断面図である。
図１５〜図１７に示すように、本発明に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、透明基板１１０、光遮断部１３０、光透過部１２０及び複数個の半透過部１４０を有している。
照射される所定波長帯の光を透過させる透明基板１１０は、石英（Ｑｚ）からなる。そして、光遮断部１３０及び光透過部１２０は、透明基板１１０上に積層される遮光物質膜をパターニングすることで形成される。すなわち、パターニングされて透明基板１１０を露出させる部分は、光を透過させる光透過部１２０で、パターニングされずに膜が残存する部分は、光を遮断する光遮断部１３０である。
【００５０】
遮光物質膜は、照射される光を遮断する物質であれば、如何なる物質も可能であるが、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせによる物質で形成される。添字ｘ、ｙは、各元素の結合によって変わる自然数である。遮光物質膜は、光を遮断可能な物質であれば、上述した物質以外でもよい。
一方、透明基板１１０上には、照射される所定波長帯の光を互いに異なる透過率で透過させる半透過部１４０が少なくとも二つ以上形成される。半透過部１４０は、レーザービーム照射によって形成されるスリット型半透過部及び半透過物質が積層されて形成される積層型半透過部で構成される。したがって、半透過部１４０は、積層型半透過部またはスリット型半透過部のみで形成されるか、積層型半透過部とスリット型半透過部が組み合わされて一緒に形成される。
【００５１】
図１５の図面符号１４１は、スリット型半透過部で、１４３は、積層型半透過部である。また、図１６の図面符号１４３、１４７及び１４９は、スリット型半透過部で、１４１及び１４５は、積層型半透過部である。そして、図１７の図面符号１４１及び１４３は、スリット型半透過部で、１４５は、積層型半透過部である。
本発明の第３実施例における最大の特徴は、半透過部１４０が複数備わり、複数の半透過部１４０が互いに異なる光透過率を有する点にある。
少なくとも二つ以上の半透過部１４０のうち積層型半透過部の光透過率は、積層される半透過物質膜の組成を異ならせたり、厚さを異ならせることで調整される。すなわち、半透過物質をなす組成物の特性によって光透過率を互いに異ならせることができ、同一の組成物を用いる場合にも、厚さを異ならせることで光透過率を調整することができる。
【００５２】
一方、半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
すなわち、積層型半透過部の組成物は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能であれば、多様に形成することができる。例えば、本発明では、ＣｒｘＯｙ、ＣｒｘＣＯｙ、ＣｒｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＯｙ、ＳｉｘＯｙＮｚ、ＳｉｘＣＯｙ、ＳｉｘＣＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙ、ＭｏｘＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＣＯｙ、ＭｏｘＯｙＮｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚ、ＭｏｘＳｉｙＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚＮ、ＭｏｘＳｉｙＣＯｚ、ＴａｘＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＴａｘＣＯｙ、ＴａｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＯｙ、ＡｌｘＣＯｙ、ＡｌｘＯｙＮｚ、ＡｌｘＣＯｙＮｚ、ＴｉｘＯｙ、ＴｉｘＯｙＮｚ、ＴｉｘＣＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせで積層型半透過部を形成することができる。ここでは、酸素が含まれたクロム（ＣｒｘＯｙ）で半透過部１４０を形成することが最も好ましい。なお、添字ｘ、ｙ及びｚは、自然数として各化学元素の個数を意味する。
【００５３】
一方、半透過部１４０のうちスリット型半透過部は、光遮断部１３０の所定部分に形成されるか、積層型半透過部の所定部分に形成される。すなわち、スリット型半透過部は、光遮断部１３０または積層型半透過部上にレーザービームを照射することで形成される。このように形成されるスリット型半透過部の光透過率は、スリットの幅及び高さの変更によって調整される。
このように形成されるスリット型半透過部及び積層型半透過部は、照射される光の一部のみを透過させ、互いに異なる光透過率で照射される光を透過させる。
照射される光の波長帯は、露光器によって変わり得るので、別段制限されることはないが、一般的には３００ｎｍ〜４４０ｎｍの波長帯が使用される。半透過部１３０は、照射される光の一部のみを透過可能であればよく、光透過量に制限がないが、照射される光の１０％〜９０％の光を透過可能であることが好ましい。
【００５４】
以下、上記のように構成された本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの製造工程を添付された図面に基づいて説明する。
図１８〜図２０は、本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスを示した図である。
まず、ステップＳ１０に示すように、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に遮光物質膜１１１及びポジティブ型の第１フォトレジスト１１３を順次形成する。その後、第１フォトレジスト１１３の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１１３上に所望のパターンをドローイングする。
遮光物質膜は、照射される光を遮断する物質であれば、如何なる物質も可能であるが、Ｃｒ、ＣｒｘＯｙのうち何れか一つまたはこれらの組み合わせによる物質で形成される。なお、添字ｘ、ｙは、各元素の結合によって変わる自然数である。遮光物質膜は、光を遮断可能な物質であれば、上述した物質以外でもよい。
【００５５】
ステップＳ２０では、レーザービームが照射された第１フォトレジスト１１３の部位を現像して除去する。レーザービームを照射するときは、第１フォトレジスト１１３に少なくとも一つのスリット形状が形成されるようにする。したがって、レーザービームが照射された第１フォトレジスト１１３を現像すると、少なくとも一つのスリット空間部が形成される。
ステップＳ３０では、現像工程によって外部に露出された遮光物質膜１１１の部位をエッチングして除去する。その後、ステップＳ４０で第１フォトレジスト１１３を除去する。
すると、遮光物質膜１１１のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部１２０になり、残存する部位は、光を遮断する光遮断部１３０になる。そして、遮光物質膜１１１のうちスリット形状でパターニングされた部分は、照射される光の一部のみを透過させるスリット型半透過部１４１になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、遮光物質膜１１１には、光が透過する光透過部１２０、光を遮断する光遮断部１３０及び光の一部のみを透過させるスリット型半透過部１４１が形成される。
上記のようにスリット型半透過部１４１が形成された後、光透過部１２０上に半透過物質を積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成する。形成される積層型半透過部は、スリット型半透過部１４１と異なる光透過率を有し、照射される光の一部のみを透過させる。
【００５６】
スリット型半透過部１４１と異なる光透過率を有する積層型半透過部を形成するために、まず、ステップＳ５０では、光透過部１２０、スリット型半透過部１４１及び光遮断部１３０上に第２フォトレジスト１１５をコーティングして形成する。
次に、第２フォトレジスト１１５の上側にレーザービームを照射し、第２フォトレジスト１１５上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ６０のように、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１１５の部位を現像して除去する。その結果、ステップＳ６０のように、積層型半透過部（ステップＳ８０で符号１４３として表記される）が形成される空間部１５０を形成する。
すなわち、光透過部１２０のうち、積層型半透過部１４３が形成される部分に該当する部分のみが外部に露出されるように、第２フォトレジスト１１５を露光及び現像する。
上記のように第２フォトレジスト１１５が露光及び現像された後、ステップＳ７０のように、外部に露出された光透過部１２０の上部、すなわち、積層型半透過部１４３が形成される空間部１５０及び第２フォトレジスト１１５の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ７０では、積層型半透過部１４３が形成される空間部１５０及び第２フォトレジスト１１５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質１６０を積層して形成する。半透過物質膜（半透過物質）１６０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１６０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００５７】
次に、ステップＳ８０のように、第２フォトレジスト１１５及びその上部に積層された半透過物質膜１６０をリフトオフ法で除去する。すると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、積層型半透過部１４３が形成される空間部１５０のみに半透過物質膜１６０が残存するが、この残存する半透過物質膜１６０が積層型半透過部１４３になる。
積層型半透過部１４３の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップＳ５０〜Ｓ８０を経ることで、積層型半透過部１４３が形成される。すなわち、スリット型半透過部１４１と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部が形成される。
更に他の積層型半透過部を形成しようとする場合、ステップＳ５０〜Ｓ８０と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の積層型半透過部は、透明基板１１０が露出される光透過部１２０上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、積層型半透過部をさらに形成するためには、ステップＳ５０〜Ｓ８０を繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
【００５８】
続いて、発明の理解を助けるために、更に他の積層型半透過部（ステップＳ１２０で符号１４５として表記される）を形成する工程について簡単に説明する。
ステップＳ９０のように、スリット型半透過部１４１及び積層型半透過部１４３が形成された状態で、二つの半透過部１４１，１４３、光遮断部１３０及び光透過部１２０上に第３フォトレジスト１１７をコーティングによって形成する。次に、ステップＳ１００のように、レーザービームを照射して所望の部分のみを露光させ、露光された部分のみを現像する。その結果、更に他の積層型半透過部１４５が形成される空間部１７０を形成する。
上記のように空間部１７０が形成された後、空間部１７０及び第３フォトレジスト１１７の上部に半透過物質膜１６０を積層して形成する。
すなわち、ステップＳ１１０では、更に他の積層型半透過部１４５が形成される空間部１７０及び第３フォトレジスト１１７上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１６０を積層して形成する。半透過物質膜１６０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１６０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００５９】
次に、ステップＳ１２０のように、第３フォトレジスト１１７及びその上部に積層された半透過物質膜１６０をリフトオフ法で除去する。そうすると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、更に他の積層型半透過部１４５が形成される空間部１７０のみに半透過物質膜１６０が残存するが、この残存する半透過物質膜１６０が更に他の積層型半透過部１４５になる。
更に他の積層型半透過部１４５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップＳ９０〜Ｓ１２０を経ることで、更に他の積層型半透過部１４５が形成される。すなわち、スリット型半透過部１４１及び最初に形成された積層型半透過部１４３と互いに異なる光透過率を有する別途の積層型半透過部１４５が形成される。
【００６０】
以下、添付された図２１〜図２６に基づいて、本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの第２のプロセスについて詳細に説明する。第３実施例に係る第２のプロセスは、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造するプロセスであるが、上述した第３実施例に係る第１のプロセスと異なるプロセスとして進行する。
図示したように、ステップＳ１０では、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に、照射される光を遮断可能な物質からなる遮光物質膜１１１及びポジティブ型の第１フォトレジスト１１３を順次、形成し、第１フォトレジスト１１３の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１１３上に所望のパターンをドローイングする。
ステップＳ２０では、レーザービームが照射された第１フォトレジスト１１３の部位を現像して除去し、ステップＳ３０では、第１フォトレジスト１１３の除去によって外部に露出された遮光物質膜１１１の部位をエッチングして除去する。
ステップＳ４０では、第１フォトレジスト１１３を完全に除去する。すると、遮光物質膜１１１のうち除去された部位は、照射される所定波長帯の光を透過させる光透過部１２０になり、残存する部位は、光を遮断する光遮断部１３０になる。すなわち、フォトリソグラフィ工程によって、遮光物質膜１１１には、光が透過する光透過部１２０及び光を遮断する光遮断部１３０を形成する。
【００６１】
次に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質を光透過部１２０上に積層し、少なくとも一つの積層型半透過部を形成するが、これについて詳細に説明する。
ステップＳ５０では、光透過部１２０及び光遮断部１３０上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１５０を積層して形成する。半透過物質膜１５０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１５０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
上記のようなステップＳ５０で半透過物質膜１５０を形成した後、ポジティブ型の第２フォトレジスト１５５を半透過物質膜１５０上にコーティングして形成する（ステップＳ６０を参照）。ステップＳ６０では、レーザービームを照射し、半透過物質膜１５０のうち所定の必要な部位が外部に露出されるように第２フォトレジスト１５５を露光させてドローイングし、ステップＳ７０では、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１５５の部位を現像して除去する。
半透過物質膜１５０のうち外部に露出される部分は、積層型半透過部（ステップＳ８０で符号１４５として表記される）が形成される部分を除いた部分のうち、半透過物質膜１５０が積層された透明基板１１０の上部面である。
【００６２】
次に、ステップＳ８０では、外部に露出された半透過物質膜１５０を湿式エッチングすることで透明基板１１０の所定部分を外部に露出させ、その後に残っている半透過物質膜１５０上に存在する第２フォトレジスト１５５を除去する。すると、半透過物質膜１５０は、光遮断部１３０及び透明基板１１０の上面一部のみに残るようになり、透明基板１１０の上面一部に残っている光透過物質膜１５０が積層型半透過部１４５に該当する。
すなわち、光透過部１２０のうち一部のみに、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物がコーティングされるが、これは、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる積層型半透過部１４５である。積層型半透過部１４５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップＳ１０〜Ｓ８０を経ることで積層型半透過部１４５を形成すると、光遮断部１３０は半透過物質膜１５０を含むようになる。
【００６３】
以下、積層型半透過部１４５を形成するとき、光遮断部１３０が半透過物質膜１５０を含まない場合に対して添付された図２５及び図２６に基づいて説明する。
図２５に示したステップＳ１０〜Ｓ４０は、図２１に示したステップＳ１０〜Ｓ４０と同一であるので、それに対する説明を省略し、積層型半透過膜１４５を形成する図２６に示した工程のみを説明する。
図２５に示したステップＳ４０のように、第１フォトレジスト１１３を完全に除去した後、積層型半透過部を形成するために、まず、ステップＳ５０では、光透過部１２０及び光遮断部１３０上に第２フォトレジスト１５５をコーティングして形成する。
次に、第２フォトレジスト１５５の上側にレーザービームを照射し、第２フォトレジスト１５５上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ６０のように、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１５５の部位を現像して除去する。その結果、ステップＳ６０のように、積層型半透過部（ステップＳ８０で符号１４５として表記される）が形成される空間部を形成する。
すなわち、積層型半透過部１４５が形成される部分に該当する光透過部１２０部分のみが外部に露出されるように、第２フォトレジスト１５５を露光及び現像する。
上記のように第２フォトレジスト１５５が露光及び現像された後、ステップＳ７０のように、外部に露出された光透過部１２０の上部、すなわち、積層型半透過部１４５が形成される空間部及び第２フォトレジスト１５５の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ７０では、積層型半透過部１４５が形成される空間部及び第２フォトレジスト１５５上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１５０を積層して形成する。半透過物質膜１５０は、スパッタリングコーティングによって形成する。半透過物質膜１５０は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００６４】
次に、ステップＳ８０のように、第２フォトレジスト１５５及びその上部に積層された半透過物質膜１５０をリフトオフ法で除去する。そうすると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、積層型半透過部１４５が形成される空間部のみに半透過物質膜１５０が残存するが、この残存する半透過物質膜１５０が積層型半透過部１４５になる。
積層型半透過部１４５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のような図２１〜図２２及び図２５〜図２６を通して積層型半透過部１４５が形成されると、積層型半透過部１４５と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成する。スリット型半透過部は、上述した工程によって形成された積層型半透過部１４５にレーザービームを照射するか、光遮断部１３０にレーザービームを照射することで形成される。
【００６５】
続いて、図２３及び図２４を参照してスリット型半透過部を形成する工程に対して説明する。以下で説明する工程は、図２２のステップＳ８０以後に進行する工程であるが、図２６のステップＳ８０以後に進行することもある。
まず、ステップＳ９０に示すように、既に形成された積層型半透過部１４５、光遮断部１３０及び光透過部１２０上にポジティブ型の第３フォトレジスト１６５を形成する。
その後、第３フォトレジスト１６５の上側にレーザービームを照射し、第３フォトレジスト１６５上に所望のパターンをドローイングする。
ステップＳ１００では、レーザービームが照射された第３フォトレジスト１６５の部位を現像して除去する。レーザービームを照射するときは、第３フォトレジスト１６５に少なくとも一つのスリット形状が形成されるようにする。したがって、レーザービームが照射された第３フォトレジスト１６５を現像すると、少なくとも一つのスリット空間部が形成される。
【００６６】
ステップＳ１１０では、現像工程によって外部に露出された光遮断部１３０及び積層型半透過部１４５の部位をエッチングして除去する。その後、ステップＳ１２０で第３フォトレジスト１６５を除去する。
すると、光遮断部１３０及び積層型半透過部１４５のうち少なくとも一つにスリット型半透過部が形成される。図２３に示した工程では、光遮断部１３０及び積層型半透過部１４５の全てにスリット型半透過部１４３，１４７，１４９が形成された場合を例示する。
上記のように形成されたスリット型半透過部１４３，１４７，１４９は、予め形成された積層型半透過部１４５と異なる光透過率を有し、各スリット型半透過部においても互いに異なる光透過率を有する。スリット型半透過部１４３，１４７，１４９は、スリット幅を変更したり、スリット個数を異ならせたり、スリットの形成空間（積層型半透過部または光遮断部）を異ならせることで、相互間の光透過率を異ならせることができる。
【００６７】
一方、上記のようにスリット型半透過部１４３，１４７，１４９が形成された後、光透過部１２０上に半透過物質を積層し、少なくとも一つの付加的な積層型半透過部をさらに形成することができる。付加的な積層型半透過部は、既に形成されたスリット型半透過部１４３，１４７，１４９及び積層型半透過部１４５と異なる光透過率を有し、照射される光の一部のみを透過させる。
付加的な積層型半透過部を形成するために、まず、図２４に示したステップＳ１３０のように、光透過部１２０、スリット型半透過部１４３，１４７，１４９、積層型半透過部１４５及び光遮断部１３０上に第４フォトレジスト１７０をコーティングして形成する。
次に、第４フォトレジスト１７０の上側にレーザービームを照射し、第４フォトレジスト１７０上に所望のパターンをドローイングする。そして、ステップＳ１４０のように、レーザービームが照射された第４フォトレジスト１７０の部位を現像して除去する。その結果、ステップＳ１４０のように、付加的な積層型半透過部（ステップＳ１６０で符号１４１として表記される）が形成される空間部１７１を形成する。
すなわち、付加的な積層型半透過部１４１が形成される部分に該当する光透過部１２０の部分のみが外部に露出されるように、第４フォトレジスト１７０を露光及び現像する。
上記のように第４フォトレジスト１７０が露光及び現像された後、ステップＳ１５０のように、外部に露出された光透過部１２０の上部、すなわち、付加的な積層型半透過部１４１が形成される空間部１７１及び第４フォトレジスト１７０の上部に半透過物質を形成する。
すなわち、ステップＳ１５０では、付加的な積層型半透過部１４１が形成される空間部１７１及び第４フォトレジスト１７０上に、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過させる半透過物質膜１７５を積層して形成する。半透過物質膜１７５は、スパッタリングコーティングによって形成する。なお、半透過物質膜１７５は、照射される所定の波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物からなる。
【００６８】
次に、ステップＳ１６０のように、第４フォトレジスト１７０及びその上部に積層された半透過物質膜１７５をリフトオフ法で除去する。そうすると、外部に露出された光透過部の上部、すなわち、付加的な積層型半透過部１４１が形成される空間部１７１のみに半透過物質膜１７５が残存するが、この残存する半透過物質膜１７５が付加的な積層型半透過部１４１になる。
付加的な積層型半透過部１４１の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
上記のようなステップＳ１３０〜Ｓ１６０を経ることで、付加的な積層型半透過部１４１が形成される。すなわち、スリット型半透過部１４３，１４７，１４９及び既に形成された積層型半透過部１４５と互いに異なる光透過率を有する別途の半透過部が形成される。
更に他の付加的な積層型半透過部を形成しようとする場合、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０と同一の工程を行えばよい。ただし、更に他の付加的な積層型半透過部は、透明基板１１０が露出される光透過部１２０上に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。すなわち、付加的な積層型半透過部をさらに形成するためには、ステップＳ１３０〜Ｓ１６０を繰り返せばよい。それにより、必要に応じて、多数の半透過部を形成することができる。
【００６９】
以下、本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第３のプロセスを図２７〜図２９に基づいて詳細に説明する。
本発明の第３実施例に係る第３のプロセスは、複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造するプロセスであるが、上述した第１及び第２のプロセスと異なるプロセスとして進行する。
図示したように、ステップＳ１０では、石英（Ｑｚ）材の透明基板１１０上に半透過物質膜１１３及び照射される光を遮断可能な物質からなる遮光物質膜１１５を順次形成する。そして、遮光物質膜１１５の上部にポジティブ型の第１フォトレジスト１６０を形成する。
半透過物質膜１１３は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質である。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
【００７０】
次に、ステップＳ２０に示すように、第１フォトレジスト１６０の上側にレーザービームを照射し、第１フォトレジスト１６０上に所望のパターンをドローイングする。
第１フォトレジスト１６０上に形成されるパターンは、フル露光及びハーフ露光を行うことで形成される。すなわち、フル露光が行われる第１フォトレジスト１６０の部分は、照射される光を全て受けて、全ての厚さに対して反応する一方、ハーフ露光が行われる第１フォトレジスト１６０部分は、照射される光の一部のみを受けて、一定の厚さに対してのみ反応する。
上記のようにフル露光及びハーフ露光を行った後、露光された第１フォトレジスト１６０の部分を現像すると、ステップＳ２０に示すように、フル露光領域１６１及びハーフ露光領域１６３が形成される。
上記のようにフル露光領域１６１及びハーフ露光領域１６３が形成された後、フル露光領域１６１に露出された遮光物質膜１１５と、遮光物質膜１１５の下部に存在する半透過物質膜１１３を順次、エッチングする。その結果、ステップＳ３０に示すように、透明基板１１０が外部に露出される部分に該当する光透過部１２０を形成する。
【００７１】
ステップＳ３０で光透過部１２０を形成した後、第１フォトレジスト１６０に対してアッシング処理を行う。すると、ステップＳ４０に示すように、ハーフ露光領域１６３に残存する第１フォトレジスト１６０が除去されることで、遮光物質膜１１５が外部に露出され、第１フォトレジスト１６０の高さが全体的に低くなる。
上記のように、第１フォトレジスト１６０に対してアッシング処理を行い、ハーフ露光領域１６３に位置した遮光物質膜１１５が外部に露出されると、ステップＳ５０に示すように、外部に露出された遮光物質膜１１５を部分的にエッチングすることで、遮光物質膜１１５の下部に位置する半透過物質膜１１３を外部に露出させる。
上記のように、外部に露出された半透過物質膜１１３は、本発明の第３実施例の第３のプロセスに係る積層型半透過部１４５に該当する。積層型半透過部１４５が形成された後、遮光物質膜１１５上に残存する第１フォトレジスト１６０を除去する。そうすると、ステップＳ６０に示すように、半透過物質膜１１３と遮光物質膜１１５が積層されることで光遮断部１３０が形成される。
【００７２】
積層型半透過部１４５の光透過率は、照射される所定波長帯の光の一部のみを透過可能な化学組成物の組成比及び厚さによって所望の程度に調節することができる。
積層型半透過部１４５は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれかを主元素とする主元素物質であるか、前記主元素のうち少なくとも二つ以上が混合された複合物質であるか、前記主元素物質または前記複合物質にＣＯｘ、Ｏｘ、Ｎｘのうち少なくとも一つが添加された物質であることが好ましい。なお、添字ｘは、結合される主元素によって変わる自然数である。
上記のように、積層型半透過部１４５を形成した後、積層型半透過部１４５と異なる光透過率を有するスリット型半透過部を少なくとも一つ形成することができる。スリット型半透過部は、積層型半透過部１４５、半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５が積層された光遮断部１３０にレーザービームを照射することで形成される。
【００７３】
続いて、ステップＳ７０以後の工程を参照して、積層型半透過部１４５にスリット型半透過部を形成する工程を説明する。
まず、ステップＳ７０に示すように、既に形成された積層型半透過部１４５、半透過物質膜１１３及び遮光物質膜１１５が積層された光遮断部１３０及び光透過部１２０上にポジティブ型の第２フォトレジスト１７０を形成する。
その後、第２フォトレジスト１７０の上側にレーザービームを照射し、第２フォトレジスト１７０上に所望のパターンをドローイングする。
ステップＳ８０では、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１７０の部位を現像して除去する。レーザービームを照射するときは、第２フォトレジスト１７０に少なくとも一つのスリット形状が形成されるようにする。したがって、レーザービームが照射された第２フォトレジスト１７０を現像すると、少なくとも一つのスリット空間部が形成される。
【００７４】
ステップＳ９０では、現像工程によって外部に露出された光遮断部１３０または積層型半透過部１４５部位をエッチングして除去する。その後、ステップＳ１００で第２フォトレジスト１７０を除去する。
すると、光遮断部１３０及び積層型半透過部１４５のうち少なくとも一つにスリット型半透過部１４１が形成される。ステップＳ１００に示した工程は、積層型半透過部１４５のみにスリット型半透過部１４１が形成された場合を例示する。
上記のように形成されたスリット型半透過部１４１は、予め形成された積層型半透過部１４５と異なる光透過率を有する。
上記のような工程によって形成されたスリット型半透過部１４１と異なる光透過率を有する付加的なスリット型半透過部を形成するために、ステップＳ６０〜Ｓ１００が繰り返し行われる。
すなわち、図２９に示したステップＳ１１０〜Ｓ１４０を行うことで、積層型半透過部１４５及びスリット型半透過部１４１と異なる光透過率を有する付加的なスリット型半透過部１４３を形成することができる。更に他の付加半透過部を形成しようとする場合、ステップＳ８０〜Ｓ１１０と同一の工程を行えばよい。
ただし、付加的なスリット型半透過部１４３は、スリット型半透過部１４１が形成されていない積層型半透過部１４５または光遮断部１３０に形成されるので、フォトレジストの露光及び現像部分が変わる。付加的なスリット型半透過部１４３は、スリット幅を変更したり、スリットの個数を変更することで、スリット型半透過部１４１と異なる光透過率を有するようになる。
【００７５】
以上、本発明の一実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で変更及び変形したものも、当然に本発明に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の実施例によると、所望の半透過部を形成することができ、このように完成されたマスクを用いると、複数層をパターニングすることができる。このような工程によって形成される複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクは、各種の平板パネルディスプレイ素子を製造するのに用いることができる。
上記のような構成、作用及び好適な実施例を有する本発明の複数の半透過部を備えたハーフトーンマスク及びその製造方法によると、一つのマスクで多数のサイクルのフォトリソグラフィ工程に適用することができ、製造工程が短縮されるとともに、原価が削減されるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来のフォトマスクの概略図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの概略図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図４】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図６】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図７】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図８】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図９】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図１０】本発明の第１実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの概略図である。
【図１２】本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程順序図である。
【図１３】本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程順序図である。
【図１４】本発明の第２実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する工程順序図である。
【図１５】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの概略図である。
【図１６】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの概略図である。
【図１７】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクの概略図である。
【図１８】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図１９】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図２０】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第１のプロセスの工程順序図である。
【図２１】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２２】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２３】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２４】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２５】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２６】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第２のプロセスの工程順序図である。
【図２７】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第３のプロセスの工程順序図である。
【図２８】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第３のプロセスの工程順序図である。
【図２９】本発明の第３実施例に係る複数の半透過部を備えたハーフトーンマスクを製造する第３のプロセスの工程順序図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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