JP2013235037A - Photomask, pattern transfer method and method for manufacturing flat panel display - Google Patents

Photomask, pattern transfer method and method for manufacturing flat panel display Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomask capable of forming a fine and highly accurate hole pattern, a pattern transfer method and a method for manufacturing a flat panel display.SOLUTION: A photomask 1 has a patter for transfer including a translucent part 11 and a semi-translucent part 21, which is formed on a transparent substrate 10 and formed by patterning of at least the semi-translucent film 21. The translucent part 11 is formed by exposing the transparent substrate 10 by a width of 5 μm or less. The semi-translucent part 21 surrounds the translucent part 11 and comprises a semi-translucent film 20 formed on the transparent substrate 10. The semi-translucent film 20 has a permeability of 2 to 60% with respect to the representative wavelength of exposure light and a phase shift amount of 90° or less.

Description

本発明は、高精度に転写用パターンを転写するためのフォトマスク、それを用いたパターン転写方法、フラットパネルディスプレイの製造方法に関する。   The present invention relates to a photomask for transferring a transfer pattern with high accuracy, a pattern transfer method using the photomask, and a flat panel display manufacturing method.

液晶表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイの製造においては、より微細なパターンを形成することで、画質の向上を図るニーズがある。   In the manufacture of a flat panel display typified by a liquid crystal display device, there is a need to improve image quality by forming a finer pattern.

例えば、特許文献１には、液晶表示装置製造に用いられている露光条件において、従来解像できなかった微細なパターンを解像し、より精細な転写像を得るためのフォトマスクが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a photomask for resolving a fine pattern that could not be resolved conventionally under the exposure conditions used for manufacturing a liquid crystal display device and obtaining a finer transfer image. Yes.

特開２００９−４２７５３号公報JP 2009-42753 A

近年、フラットパネルディスプレイの配線パターンの微細化が望まれている。そしてこうした微細化は、フラットパネルディスプレイの明るさの向上、反応速度の向上といった画像品質の高度化のみならず、省エネルギーの観点からも、有利な点があることに関係する。これに伴い、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるフォトマスクにも微細な線幅精度の要求が高まることとなる。しかし、フォトマスクの転写用パターンを単純に微細化することによって、フラットパネルディスプレイの配線パターンを微細化しようとすることは容易ではない。   In recent years, miniaturization of wiring patterns of flat panel displays has been desired. Such miniaturization relates to not only the enhancement of image quality such as the improvement of the brightness and the reaction speed of the flat panel display but also the advantage from the viewpoint of energy saving. Along with this, there is a growing demand for fine line width accuracy for photomasks used in the manufacture of flat panel displays. However, it is not easy to miniaturize the wiring pattern of a flat panel display by simply miniaturizing the photomask transfer pattern.

フォトマスクに形成される転写パターンを微細化していくと、以下の問題があることが本発明者らにより見出された。例えば、透光部と遮光部を備えた、いわゆるバイナリマスクのパターンを微細化するとともに、遮光部、透光部の寸法（線幅）が小さくなると、透光部を介して被転写体上に形成されたレジスト膜に照射される透過光の光量が低下してしまう。この状態を、図１に示す。   The present inventors have found that there are the following problems when the transfer pattern formed on the photomask is miniaturized. For example, when a so-called binary mask pattern provided with a light-transmitting part and a light-shielding part is miniaturized, and the dimensions (line width) of the light-shielding part and the light-transmitting part are reduced, the light-transmitting part is interposed on the transferred object. The amount of transmitted light applied to the formed resist film is reduced. This state is shown in FIG.

ここでは図１（ａ）に示す、パターニングされた遮光膜によってなるラインアンドスペースパターンを例とし、ピッチ幅Ｐを次第に小さく（これに応じて、ライン幅ＭＬとスペース幅ＭＳが次第に小さく）していく際に、被転写体上に形成したレジスト膜上に生じる、透過光の光強度カーブを示す（図１（ｂ））。ピッチ幅Ｐが８μｍ（ライン幅ＭＬ＝４．８μｍ、スペース幅ＭＳ＝３．２μｍ）から、ピッチ幅Ｐが４μｍ（ライン幅ＭＬ＝２．８μｍ、スペース幅ＭＳ＝１．２μｍ）まで次第に微細化したときは、光強度の波型曲線のピーク位置が、著しく低下していることがわかる。尚、ここでは、ライン幅ＭＬとスペース幅ＭＳを、それぞれピッチ幅Ｐに対して、Ｐ／２＋０．８μｍ、Ｐ／２−０．８μｍに設定した。   Here, the line and space pattern formed by the patterned light-shielding film shown in FIG. 1A is taken as an example, and the pitch width P is gradually reduced (the line width ML and the space width MS are gradually reduced accordingly). FIG. 1B shows a light intensity curve of transmitted light that occurs on the resist film formed on the transferred object when going (FIG. 1B). The pitch width P is gradually reduced from 8 μm (line width ML = 4.8 μm, space width MS = 3.2 μm) to pitch width P of 4 μm (line width ML = 2.8 μm, space width MS = 1.2 μm). When it does, it turns out that the peak position of the waveform curve of light intensity has fallen remarkably. Here, the line width ML and the space width MS are set to P / 2 + 0.8 μm and P / 2−0.8 μm with respect to the pitch width P, respectively.

このとき、被転写体上のレジスト膜が形成するレジストパターンの側面形状を、図２（ａ）〜（ｄ）に示す。この場合、図２（ｄ）に示すように、ピッチＰが５μｍ（ライン幅ＭＬ＝３．３μｍ、スペース幅ＭＳ＝１．７μｍ）に達した時点で、レジストパターンにラインアンドスペース形状を形成するための光量が不足し、後工程におけるエッチングマスクとするためのレジストパターンが形成できなくなったことが理解できる。尚、図１、及び図２は、図１に記したシミュレーション条件を用いて得たものである。「g/h/i＝1/1/1」は、露光光に含まれるｇ線、ｈ線、i線の各波長の強度比が１：１：１であることを表わす。また、これらの照射光量（Ｅｏｐ）は、１００ｍＪに規格化した。   At this time, the side shape of the resist pattern formed by the resist film on the transfer target is shown in FIGS. In this case, as shown in FIG. 2D, when the pitch P reaches 5 μm (line width ML = 3.3 μm, space width MS = 1.7 μm), a line and space shape is formed in the resist pattern. Therefore, it can be understood that a resist pattern for forming an etching mask in a later process cannot be formed due to a lack of light quantity. 1 and 2 are obtained using the simulation conditions shown in FIG. “G / h / i = 1/1/1” represents that the intensity ratio of each wavelength of g-line, h-line, and i-line included in exposure light is 1: 1: 1. Moreover, these irradiation light quantities (Eop) were normalized to 100 mJ.

そこで、転写時の解像度を上げ、より微細なパターニングを行う方法としては、従来ＬＳＩ製造用の技術として開発されてきた、露光機の開口数拡大、単一波長、かつ短波長を使用した露光が考えられる。しかし、これらの技術を適用する場合には、莫大な投資と技術開発を必要とし、市場に提供される液晶表示装置の価格との整合性が取れなくなる。   Therefore, as a method for increasing the resolution at the time of transfer and performing finer patterning, exposure using an exposure apparatus with a large numerical aperture, a single wavelength, and a short wavelength, which has been conventionally developed as a technique for LSI manufacturing, is performed. Conceivable. However, when these technologies are applied, enormous investment and technological development are required, and it becomes impossible to achieve consistency with the price of the liquid crystal display device provided on the market.

ところで、図１（ｂ）に示されるように、光強度の波型曲線のピーク位置が、著しく低下している現象に対して、この光量不足を補うための方法として、露光装置の照射光量を増加させることが考えられる。照射光量が増加すれば、スペース部を透過する光量が増大するため、レジストパターンの形状を良化する、すなわち、ラインアンドスペースパターンの形状に分離させることができると考えられる。但し、このために、露光装置の光源を大光量に変更することは現実的でなく、露光時の走査露光時間を大幅に増加させなければならない。実際、図２（ｅ）には、照射光量を増加させることによって、レジストパターンを良好に分離させた場合を示す。ここでは、図２（ａ）〜（ｄ）に用いた照射量に対し、１．５倍の照射光量が必要であった。   By the way, as shown in FIG. 1B, as a method for compensating for the shortage of the light amount with respect to a phenomenon in which the peak position of the wave curve of the light intensity is remarkably lowered, the irradiation light amount of the exposure apparatus is changed. It is possible to increase it. If the amount of irradiation light increases, the amount of light transmitted through the space portion increases, so that the shape of the resist pattern can be improved, that is, it can be separated into the shape of a line and space pattern. However, for this reason, it is not realistic to change the light source of the exposure apparatus to a large amount of light, and the scanning exposure time during exposure must be significantly increased. Actually, FIG. 2E shows a case where the resist pattern is favorably separated by increasing the irradiation light quantity. Here, the irradiation light amount 1.5 times as large as the irradiation amount used in FIGS.

ところで上記特許文献１には、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを含むフォトマスクが記載されている。   By the way, the above-mentioned patent document 1 is a photomask having a translucent part and a semitranslucent part, in which a predetermined pattern is formed by patterning a translucent film formed on a transparent substrate. In the photomask for forming a transfer pattern having a line width of less than 3 μm on the transfer object by the exposure light transmitted through the at least one of the light-transmitting portion and the semi-light-transmitting portion has a portion having a line width of less than 3 μm. A photomask including a pattern composed of the translucent part and the semi-translucent part is described.

上記フォトマスクによれば、図１（ｂ）において顕著に生じていた透光部のピーク位置の低下が抑止され、ラインアンドスペースパターン形状のレジストパターンが形成できる。これは、透明基板上に形成した半透光膜のパターンが、透光部を含む、転写用パターン全体の透過光量を補助し、レジスト（ここではポジレジスト）がパターニングされうる必要光量に到達させることができたことを意味する。   According to the photomask, the peak position of the light transmitting portion, which has been noticeably generated in FIG. 1B, is suppressed, and a resist pattern having a line and space pattern shape can be formed. This is because the pattern of the semi-transparent film formed on the transparent substrate assists the transmitted light amount of the entire transfer pattern including the light transmitting portion, and reaches the necessary light amount that can be patterned by the resist (here, positive resist). It means that it was possible.

このように、上記特許文献１のフォトマスクによると、従来のＬＣＤ用露光機において解像できなかった３μｍ未満のパターンが形成できるようになったが、更に異なるパターンへの適用性、及び、パターニング安定性や精度を高めるニーズが生じた。   As described above, according to the photomask of Patent Document 1, a pattern of less than 3 μm that could not be resolved by a conventional LCD exposure machine can be formed. However, applicability to different patterns and patterning are possible. The need to increase stability and accuracy has arisen.

例えば、コンタクトホールを形成するためのホールパターンをもつフォトマスクにおいては、更に厳しいニーズがある。フラットパネルディスプレイ分野においては、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のパッシベーション層に形成するコンタクトホールなど、様々な電子デバイスに必要なホールパターンなどに、微細なホールを確実に形成することが望まれる場面が多い。こうしたホールの形成においては、確実にホールが形成されることが、最終製品の動作不良防止のためには必須である。しかしながら、径が微細化される動向とともに、フォトマスクによる転写時に、被転写体上に到達する光量不足が生じて、不完全なホールの形成が生じやすい。   For example, a photomask having a hole pattern for forming a contact hole has a more severe need. In the flat panel display field, for example, there are many cases where it is desired to reliably form fine holes in hole patterns necessary for various electronic devices such as contact holes formed in a passivation layer of a thin film transistor (TFT). . In the formation of such holes, it is essential to prevent the malfunction of the final product to be surely formed. However, along with the trend toward finer diameters, the amount of light reaching the transfer medium is insufficient during transfer using a photomask, and incomplete hole formation is likely to occur.

ところで、上記用途におけるホールの形成は、フォトマスクを用いて、露光装置により、被転写体上に形成したレジスト膜にフォトマスクのもつ転写用パターンを転写し、該レジスト膜を現像することによって得たレジストパターンをマスクとしてエッチング加工を行う。このエッチングにおいては、ウェットエッチングによるほか、パターンの微細化とエッチング精度へのニーズに応じて、ドライエッチングを用いることも多い。   By the way, the formation of holes in the above applications is obtained by transferring a transfer pattern of a photomask onto a resist film formed on a transfer object using an exposure apparatus using a photomask, and developing the resist film. Etching is performed using the resist pattern as a mask. In this etching, in addition to wet etching, dry etching is often used according to needs for pattern miniaturization and etching accuracy.

しかしながら、ドライエッチングを適用する際には、レジストパターン自体もエッチングされるため、減膜し、かつ、線幅精度に狂いが生じにくいように、レジストパターンの断面の傾斜角を大きくしたい場合がある（傾斜角については図９（ｄ）を参照）。更に、ホールパターンにおいては、線幅のわずかなずれが、ホール面積に対して二乗の差異となって影響するため、線幅精度に対する制御の要求は高い。   However, when applying dry etching, the resist pattern itself is also etched, so there is a case where it is desired to increase the inclination angle of the cross section of the resist pattern so that the film thickness is reduced and the line width accuracy is less likely to be distorted. (See FIG. 9D for the tilt angle). Furthermore, in the hole pattern, a slight shift in the line width affects the hole area as a square difference, so that there is a high demand for control over the line width accuracy.

また、ホールパターンの形成にあたっては、その断面の傾斜角を所望値に制御したいとのニーズもある。例えば、層間絶縁膜中に配線形状の溝を形成し、金属を埋め込むことを想定したとき、埋め込みの容易さを考慮すると、溝には所定の傾斜角（例えば２０°〜６０°）を精度高く形成したい場合などが考えられる。このような場合には、ホールを形成するためのレジストパターンの傾斜角を上記にように制御することが有用であり、また、所定の形状に形成されたレジストパターンをそのまま最終製品の一部とすることも可能である。   In forming the hole pattern, there is a need to control the inclination angle of the cross section to a desired value. For example, when it is assumed that a wiring-shaped groove is formed in the interlayer insulating film and the metal is embedded, considering the ease of embedding, the groove has a predetermined inclination angle (for example, 20 ° to 60 °) with high accuracy. The case where it wants to form can be considered. In such a case, it is useful to control the inclination angle of the resist pattern for forming holes as described above, and the resist pattern formed in a predetermined shape is used as a part of the final product as it is. It is also possible to do.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、微細かつ高精度なホールパターンの形成が可能なフォトマスク、パターン転写方法、及びフラットパネルディスプレイの製造方法を提案しようとするものである。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to propose a photomask, a pattern transfer method, and a flat panel display manufacturing method capable of forming a fine and highly accurate hole pattern.

本発明の形態１によれば、
透明基板上に形成された、少なくとも半透光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部を含む転写用パターンをもつフォトマスクであって、前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする、フォトマスクが提供される。 According to Embodiment 1 of the present invention,
A photomask having a transfer pattern including a translucent part and a semitranslucent part formed by patterning at least a semitransparent film formed on a transparent substrate, wherein the translucent part is The transparent substrate is exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light, and a phase shift amount of 90 ° or less. A photomask is provided.

本発明の形態２によれば、
透明基板上に形成した半透光膜と遮光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部と遮光部を含む転写パターンをもつフォトマスクであって、
前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記遮光部は、前記半透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された少なくとも遮光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする、フォトマスクが提供される。 According to Embodiment 2 of the present invention,
A photomask having a transfer pattern including a translucent part, a semi-translucent part and a light-shielding part, formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate,
The translucent part has a transparent substrate exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The light shielding portion is formed of at least a light shielding film formed on the transparent substrate so as to surround the semi-transparent portion.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light, and a phase shift amount of 90 ° or less. A photomask is provided.

本発明の形態３によれば、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで前記透光部のエッジに沿って一定幅に形成され、かつ、前記幅は、露光装置の解像限界以下であることを特徴とする、形態２に記載のフォトマスクが提供される。 According to Embodiment 3 of the present invention,
The semi-translucent portion is formed to have a constant width along the edge of the translucent portion so as to surround the translucent portion, and the width is equal to or less than a resolution limit of an exposure apparatus, A photomask according to aspect 2 is provided.

本発明の形態４によれば、
前記転写用パターンは、被転写体上に３μｍ未満の径をもつホールを形成するためのホールパターンであることを特徴とする、形態１〜３のいずれかに記載のフォトマスクが提供される。 According to Embodiment 4 of the present invention,
The photomask according to any one of Embodiments 1 to 3, wherein the transfer pattern is a hole pattern for forming a hole having a diameter of less than 3 μm on a transfer target.

本発明の形態５によれば、
形態１〜４のいずれかに記載のフォトマスクを用い、露光装置によって、前記転写用パターンを被転写体上に転写することを特徴とする、パターン転写方法が提供される。 According to Embodiment 5 of the present invention,
A pattern transfer method is provided, wherein the photomask according to any one of Embodiments 1 to 4 is used, and the transfer pattern is transferred onto a transfer medium by an exposure apparatus.

本発明の形態６によれば、
形態１〜４のいずれかに記載のフォトマスクを用い、露光装置によって、前記転写用パターンを被転写体上のレジスト膜に転写する、パターン転写方法であって、
前記レジスト膜が現像後に形成するレジストパターンの側面形状を、傾斜角４０°以上とすることを特徴とする、パターン転写方法が提供される。 According to Embodiment 6 of the present invention,
A pattern transfer method, wherein the photomask according to any one of Forms 1 to 4 is used, and the transfer pattern is transferred to a resist film on a transfer target by an exposure apparatus.
A pattern transfer method is provided, wherein a side surface shape of a resist pattern formed after development by the resist film is set to an inclination angle of 40 ° or more.

本発明の形態７によれば、
形態５又は６に記載のパターン転写方法を用いることを特徴とする、フラットパネルディスプレイの製造方法が提供される。 According to Embodiment 7 of the present invention,
A method for producing a flat panel display is provided, wherein the pattern transfer method according to the fifth or sixth aspect is used.

本発明のフォトマスク、パターン転写方法によれば、露光に必要な照射光量を節減し、しかも、エッチングマスクとして優れた形状のレジストパターンを形成することができる。   According to the photomask and pattern transfer method of the present invention, it is possible to reduce the amount of irradiation light necessary for exposure and to form a resist pattern having an excellent shape as an etching mask.

また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法によれば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造等において、微細なホールを確実に形成し、歩留や最終製品の精度を向上することができる。   In addition, according to the flat panel display manufacturing method of the present invention, fine holes can be reliably formed in the manufacturing of thin film transistors (TFTs) and the yield and accuracy of the final product can be improved.

（ａ）はバイナリマスクのラインアンドスペースパターンを示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のピッチＰを８μｍから４μｍまで次第に小さくした場合に、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度カーブを示すグラフである。(A) is a schematic diagram showing a line-and-space pattern of a binary mask, and (b) shows a resist film formed on a transfer target when the pitch P in (a) is gradually reduced from 8 μm to 4 μm. It is a graph which shows the light intensity curve of the transmitted light irradiated to. （ａ）〜（ｄ）は、図１（ｂ）の光強度カーブのうち、ピッチ幅Ｐ＝８〜５μｍのラインアンドスペースパターンの透過光によって形成されるレジストパターンの断面形状を示すものである。（ｅ）は、（ｄ）と同じピッチ幅Ｐ＝５μｍで、露光装置の照射光量を１．５倍に増加させたときのレジストパターンの断面形状を示すものである。(A)-(d) shows the cross-sectional shape of the resist pattern formed by the transmitted light of the line and space pattern of pitch width P = 8-5 micrometers among the light intensity curves of FIG.1 (b). . (E) shows the cross-sectional shape of the resist pattern when the exposure apparatus is increased by 1.5 times with the same pitch width P = 5 μm as in (d). （ａ）は、本発明の実施の形態１に係るホールパターンのフォトマスクの模式図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。(A) is a schematic diagram of the photomask of the hole pattern which concerns on Embodiment 1 of this invention, (b) is the sectional view on the AA line of (a). （ａ）は、本発明の実施の形態２に係るホールパターンのフォトマスクの模式図、（ｂ）、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。(A) is the schematic diagram of the photomask of the hole pattern which concerns on Embodiment 2 of this invention, (b), (c) is the BB sectional drawing of (a). （ａ）〜（ｄ）は、図３（ｂ）に示すフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。(A)-(d) is a flowchart which shows the manufacturing process of the photomask shown in FIG.3 (b). （ａ）〜（ｇ）は、図４（ｂ）に示すフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。(A)-(g) is a flowchart which shows the manufacturing process of the photomask shown in FIG.4 (b). （ａ）〜（ｇ）は、図４（ｃ）に示すフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。(A)-(g) is a flowchart which shows the manufacturing process of the photomask shown in FIG.4 (c). （ａ）〜（ｆ）は、図４（ｂ）に示すフォトマスクの他の製造工程を示すフロー図である。(A)-(f) is a flowchart which shows the other manufacturing process of the photomask shown in FIG.4 (b). （ａ）〜（ｃ）は、ホールパターンのフォトマスクの比較例、実施例１、実施例２のマスクイメージを示すものである。（ｄ）は、シミュレーション評価項目とその説明図である。(A)-(c) shows the mask image of the comparative example, Example 1, and Example 2 of a photomask of a hole pattern. (D) is a simulation evaluation item and its explanatory drawing. 図９の比較例、実施例１、実施例２のシミュレーション結果を比較するものであり、（ａ）は照射光量、（ｂ）はレジスト傾斜角、（ｃ）はレジスト膜減りを示すグラフである。9 compares the simulation results of the comparative example of FIG. 9, Example 1, and Example 2. FIG. 9A is a graph showing the amount of irradiation light, FIG. 9B is a resist inclination angle, and FIG. 9C is a graph showing resist film reduction. .

本発明のフォトマスクは、
透明基板上に形成された、少なくとも半透光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部を含む転写用パターンをもつフォトマスクであって、
前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする（形態１）。 The photomask of the present invention is
A photomask having a transfer pattern including a translucent part and a semitranslucent part, formed by patterning at least a semitranslucent film formed on a transparent substrate,
The translucent part has a transparent substrate exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light, and a phase shift amount of 90 ° or less (Mode 1).

更に本発明の他のフォトマスクは、
透明基板上に形成した半透光膜と遮光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部と遮光部を含む転写パターンをもつフォトマスクであって、
前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記遮光部は、前記半透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された少なくとも遮光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする（形態２）。 Furthermore, another photomask of the present invention is
A photomask having a transfer pattern including a translucent part, a semi-translucent part and a light-shielding part, formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate,
The translucent part has a transparent substrate exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The light shielding portion is formed of at least a light shielding film formed on the transparent substrate so as to surround the semi-transparent portion.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light and a phase shift amount of 90 ° or less (mode 2).

上記構成からなる本発明はいずれも、ホールパターン等の、囲まれた（閉じた）形状のパターンを転写し、被転写体にコンタクトホールなどを形成するために用いるフォトマスクであり、その実施の形態１に係る構成を図３、及びその実施の形態２に係る構成を図４に例示する。   The present invention having the above-described configuration is a photomask used for transferring a surrounded (closed) shape pattern such as a hole pattern and forming a contact hole or the like in a transfer object. FIG. 3 illustrates the configuration according to the first embodiment, and FIG. 4 illustrates the configuration according to the second embodiment.

本発明のフォトマスクにおける前記転写用パターンは、被転写体上に３μｍ以下の径をもつホールを形成するためのホールパターンであるときに特に有用である。ここでホールの径とは、円形であればその直径、矩形であればその最短の一辺の長さをいう。また、本発明のフォトマスクにおける「透明基板上に形成された」とは、透明基板上に直接又は間接に形成されたことを意味する。   The transfer pattern in the photomask of the present invention is particularly useful when it is a hole pattern for forming a hole having a diameter of 3 μm or less on a transfer target. Here, the diameter of the hole means the diameter if it is circular, and the shortest side if it is rectangular. Further, “formed on a transparent substrate” in the photomask of the present invention means formed directly or indirectly on the transparent substrate.

＜形態１について＞
図３（ａ）、（ｂ）において、本形態１のフォトマスク１の透明基板１０としては、表面を研磨した石英ガラス基板などが用いられる。大きさは特に制限されず、当該マスク１を用いて露光する基板（例えばフラットパネルディスプレイ用基板など）に応じて適宜選定される。例えば一辺３００ｍｍ以上の矩形基板が用いられる。 <About Form 1>
3A and 3B, a quartz glass substrate whose surface is polished is used as the transparent substrate 10 of the photomask 1 of the first embodiment. The size is not particularly limited, and is appropriately selected according to a substrate to be exposed using the mask 1 (for example, a flat panel display substrate). For example, a rectangular substrate having a side of 300 mm or more is used.

本形態１のフォトマスクは、透光部１１と半透光部２１を有する。露光光を透過する透光部１１においては、透明基板１０が露出している。半透光部２１は、透明基板１０上に半透光膜２０が形成されてなり、この半透光膜２０は単層でもよく、複数層の積層により成るものであっても良い。この半透光膜２０は、露光光に含まれる代表波長の光に対して、２〜６０％の透過率をもち、かつ、前記代表波長に対して、９０°以下の位相シフト作用を有する。   The photomask of the present embodiment 1 has a translucent part 11 and a semi-translucent part 21. The transparent substrate 10 is exposed in the light transmitting portion 11 that transmits the exposure light. The semi-transparent portion 21 is formed by forming a semi-transparent film 20 on the transparent substrate 10, and the semi-transparent film 20 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers. This semi-transparent film 20 has a transmittance of 2 to 60% with respect to light having a representative wavelength included in exposure light, and has a phase shift action of 90 ° or less with respect to the representative wavelength.

この９０°以下の位相シフト作用とは、好ましくは、前記露光光の代表波長に対する位相シフト量が、０°を越え９０°以下である。この場合の半透光部２１は、いわゆる位相シフト作用を発揮させてコントラストを向上する機能を発揮するよりも、むしろ透光部１１の透過光量を補助する機能をもつ。従って、半透光膜２０は、透過補助膜と考えることができ、半透光部２１は、透過補助部と考えることができる。   The phase shift action of 90 ° or less is preferably such that the phase shift amount with respect to the representative wavelength of the exposure light exceeds 0 ° and is 90 ° or less. In this case, the semi-translucent portion 21 has a function of assisting the amount of light transmitted through the translucent portion 11 rather than exhibiting a function of improving the contrast by exhibiting a so-called phase shift action. Therefore, the semi-transparent film 20 can be considered as a transmission auxiliary film, and the semi-transparent part 21 can be considered as a transmission auxiliary part.

尚、仮に半透光膜２０の位相シフト量が１８０°に近いものであると、透光部１１と半透光部２１の境界において位相反転した回折光が互いに干渉し、本発明でいう透過補助の機能がむしろ阻害されることが、発明者らの検討により見出されている。   If the phase shift amount of the semi-transparent film 20 is close to 180 °, diffracted lights whose phases are inverted at the boundary between the translucent part 11 and the semi-transparent part 21 interfere with each other, and the transmission referred to in the present invention. The inventors have found that the auxiliary function is rather inhibited.

また、位相シフト量が過度に小さい場合には、半透光膜２０を構成する素材の選択が容易でないこと、位相シフト量が過度に大きい場合には、逆位相の光の干渉が生じて透過光量の補助効果が損なわれることを考慮して、該膜２０の素材と膜厚とを選択することが望ましい。半透光膜２０の位相シフト量の範囲は、０°を超え、９０°以下（これは、ラジアン表記すると、（２ｎ−１/２）π〜（２ｎ＋１/２）π（ｎは整数）との意味である）とし、好ましくは５〜６０°、更に好ましくは５〜４５°である。   In addition, when the phase shift amount is excessively small, it is not easy to select a material constituting the semi-translucent film 20, and when the phase shift amount is excessively large, light having an opposite phase is interfered and transmitted. It is desirable to select the material and film thickness of the film 20 in consideration of the loss of the auxiliary effect of the light amount. The range of the phase shift amount of the translucent film 20 is more than 0 ° and not more than 90 ° (this is expressed as (2n-1 / 2) π to (2n + 1/2) π (n is an integer) when expressed in radians). And preferably 5 to 60 °, more preferably 5 to 45 °.

半透光膜２０の透過率とは、透明基板１０の、前記代表波長による透過率を１００％とした場合の、半透光膜２０の透過率である。   The transmissivity of the translucent film 20 is the transmissivity of the translucent film 20 when the transmissivity of the transparent substrate 10 based on the representative wavelength is 100%.

半透光膜２０の透過率があまりにも小さいと、本発明の透過補助の機能を十分に発揮できず、透過率が大きすぎると、半透光膜の膜厚制御等、マスク製造の難度が高くなるため、半透光膜２０の透過率は上記の２〜６０％の範囲とする。なお、半透光膜２０の好ましい透過率範囲は３〜４５％、より好ましくは３〜３０％、更に好ましくは５〜２０％である。   If the transmissivity of the semi-transparent film 20 is too small, the function of assisting the transmission of the present invention cannot be sufficiently exhibited, and if the transmissivity is too large, the difficulty of mask manufacturing, such as control of the film thickness of the semi-transparent film, etc. Therefore, the transmittance of the semi-transparent film 20 is in the range of 2 to 60%. In addition, the preferable transmittance | permeability range of the semi-transparent film | membrane 20 is 3-45%, More preferably, it is 3-30%, More preferably, it is 5-20%.

ここで、代表波長としては、露光光が複数波長を含む場合（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光源を使用する場合）には、これらの波長のいずれかとすることができる。例えば、ｉ線を代表波長とすることができる。これら波長のいずれに対しても、上記数値範囲を充足することがより好ましい。   Here, when the exposure light includes a plurality of wavelengths (for example, when a light source including i-line, h-line, and g-line is used), the representative wavelength can be any of these wavelengths. For example, i-line can be a representative wavelength. It is more preferable to satisfy the above numerical range for any of these wavelengths.

本発明において被転写体とは、本発明のフォトマスクを使用して得ようとするデバイス、又はその中間体であって、例えばＴＦＴ基板、又はその中の特定レイヤ（層）などであることができる。一般に、被転写体は薄膜、又はその積層構造を有し、これをエッチングにより加工するために、レジスト膜が塗布される。   In the present invention, the object to be transferred is a device to be obtained using the photomask of the present invention, or an intermediate thereof, such as a TFT substrate or a specific layer (layer) therein. it can. In general, the transfer object has a thin film or a laminated structure thereof, and a resist film is applied to process this by etching.

このようなフォトマスクを利用し、レジスト膜を塗布した被転写体上に露光する結果、被転写体上には、図９（ｄ）に示すレジストパターンとして形成される。   By using such a photomask and exposing the transfer target coated with a resist film, a resist pattern shown in FIG. 9D is formed on the transfer target.

ここでは透光部１１によるレジストの抜きパターンと、半透光部２１によるレジスト残膜がなだらかに連結している。そして、ここでの半透光部２１の機能は、透光部１１による光の透過量を補助する役割を果たしており、いわば透過補助パターンとして機能している。   Here, the resist extraction pattern by the translucent portion 11 and the resist residual film by the semi-transparent portion 21 are smoothly connected. The function of the semi-translucent portion 21 here plays a role of assisting the amount of light transmitted by the translucent portion 11 and functions as a transmission assist pattern.

半透光部２１に用いる半透光膜２０の透過率により、上記レジストパターンの形状を制御することが可能である。例えば、レジストパターンの側面の傾斜角を２０〜６０°、より好ましくは４０〜６０°、或いは、より倒れの顕著なパターンを得ようとする場合は、２０〜４０°とすることができる。   The shape of the resist pattern can be controlled by the transmittance of the semi-transmissive film 20 used for the semi-transmissive portion 21. For example, the inclination angle of the side surface of the resist pattern may be 20 to 60 °, more preferably 40 to 60 °, or 20 to 40 ° in order to obtain a pattern with a more significant tilt.

＜形態２について＞
図４（ａ）〜（ｃ）において、本形態２のフォトマスク２の透明基板１０については形態１と同様である。本形態２のフォトマスク２は、透光部１１と半透光部２１に加えて遮光部３１を有する。露光光を透過する透光部１１においては、透明基板１０が露出している。半透光部２１は、透明基板１０上に半透光膜２０が形成されてなり、この半透光膜２０は単層でもよく、複数層の積層により成るものであっても良い。この半透光膜２０は、露光光に含まれる代表波長の光に対して、２〜６０％の透過率をもち、かつ、前記代表波長に対して、９０°以下の位相シフト作用を有する点は上記と同じである。 <About Form 2>
4A to 4C, the transparent substrate 10 of the photomask 2 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. The photomask 2 according to the second embodiment includes a light shielding portion 31 in addition to the light transmitting portion 11 and the semi-light transmitting portion 21. The transparent substrate 10 is exposed in the light transmitting portion 11 that transmits the exposure light. The semi-transparent portion 21 is formed by forming a semi-transparent film 20 on the transparent substrate 10, and the semi-transparent film 20 may be a single layer or a laminate of a plurality of layers. The semi-transparent film 20 has a transmittance of 2 to 60% with respect to light having a representative wavelength included in exposure light, and has a phase shift action of 90 ° or less with respect to the representative wavelength. Is the same as above.

上記形態１と同様に、この９０°以下の位相シフト作用とは、好ましくは、前記露光光の代表波長に対する位相シフト量が、０°を越え９０°以下である。ここでも半透光部２１は、いわゆる位相シフト作用を発揮させてコントラストを向上する機能を発揮するよりも、透光部１１の透過光量を補助する透過補助部と考えることができる。   As in the first embodiment, the phase shift action of 90 ° or less is preferably such that the phase shift amount with respect to the representative wavelength of the exposure light exceeds 0 ° and is 90 ° or less. Here, the semi-translucent portion 21 can be considered as a transmission assisting portion that assists the transmitted light amount of the translucent portion 11 rather than exhibiting the function of improving the contrast by exhibiting a so-called phase shift action.

また、仮に半透光膜２０の位相シフト量が１８０°に近いものであると、透光部１１と半透光部２１の境界において位相反転した回折光が互いに干渉し、本発明でいう透過補助の機能がむしろ阻害されることも、上記形態１と同様に確認されている。   Further, if the phase shift amount of the semi-transparent film 20 is close to 180 °, the diffracted lights whose phases are inverted at the boundary between the translucent part 11 and the semi-transparent part 21 interfere with each other, and the transmission referred to in the present invention. It has also been confirmed that the auxiliary function is rather inhibited as in the first embodiment.

ここでも、半透光膜２０の位相シフト量の範囲は、０°を超え、９０°以下（これは、ラジアン表記すると、（２ｎ−１/２）π〜（２ｎ＋１/２）π（ｎは整数）との意味である）とし、好ましくは５〜６０°、更に好ましくは５〜４５°である。
尚、半透光膜２０の透過率とは、透明基板１０の、前記代表波長による透過率を１００％とした場合の、半透光膜２０の透過率である。 Also in this case, the range of the phase shift amount of the semi-transparent film 20 exceeds 0 ° and is 90 ° or less (this is expressed in radians from (2n−1 / 2) π to (2n + 1/2) π (n is (Integer)), preferably 5 to 60 °, more preferably 5 to 45 °.
The transmissivity of the semi-transparent film 20 is the transmissivity of the semi-transparent film 20 when the transmissivity of the transparent substrate 10 based on the representative wavelength is 100%.

本形態２の半透光膜２０の露光光透過率は、上記形態１と同様２〜６０％の範囲とする。尚、半透光膜２０の好ましい透過率範囲は１０〜６０％、より好ましくは２０〜６０％、更に好ましくは３０〜５０％である。   The exposure light transmittance of the semi-transparent film 20 of the second embodiment is in the range of 2 to 60% as in the first embodiment. In addition, the preferable transmittance | permeability range of the translucent film | membrane 20 is 10-60%, More preferably, it is 20-60%, More preferably, it is 30-50%.

本形態２においても、代表波長とは、上記形態１と同様である。すなわち、露光光が複数波長を含む場合（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む光源を使用する場合）には、これらの波長のいずれかとすることができ、例えば、ｉ線を代表波長とすることができる。これら波長のいずれに対しても、上記数値範囲を充足することがより好ましい。   Also in the second embodiment, the representative wavelength is the same as that in the first embodiment. That is, when the exposure light includes a plurality of wavelengths (for example, when a light source including i-line, h-line, and g-line is used), any one of these wavelengths can be used. It can be. It is more preferable to satisfy the above numerical range for any of these wavelengths.

本形態２において、遮光膜３０は、必ずしも露光光に対する完全な遮光性を持たなくても良い。遮光部３１を（単層で又は半透光膜２０との積層で）形成したときに、この部分の露光光透過率が、半透光部２１より小さければよい。積層とする場合の遮光部３１の好ましい露光光透過率についていえば、半透光膜２０と積層したときに、露光光に対する光学濃度ＯＤが３以上であることが好ましく、より好ましくは、遮光膜単独でＯＤが３以上である。   In the second embodiment, the light shielding film 30 does not necessarily have a complete light shielding property against exposure light. When the light shielding portion 31 is formed (single layer or laminated with the semi-transparent film 20), the exposure light transmittance of this portion only needs to be smaller than that of the semi-transparent portion 21. Speaking of the preferable exposure light transmittance of the light-shielding portion 31 in the case of lamination, the optical density OD with respect to the exposure light is preferably 3 or more when laminated with the semi-transparent film 20, and more preferably the light-shielding film. A single OD is 3 or more.

また、遮光部３１は、遮光膜３０単独で形成されることもできるが、図４（ｂ）、（ｃ）に示されるように、半透光膜２０と遮光膜３０の積層で構成されることが好ましい。この場合、積層順には制約は無い。   In addition, the light shielding part 31 can be formed by the light shielding film 30 alone, but as shown in FIGS. 4B and 4C, the light shielding part 31 is composed of a laminate of the semi-transparent film 20 and the light shielding film 30. It is preferable. In this case, there is no restriction in the stacking order.

本形態２によると、半透光部２１は、透光部１１を囲み、かつ、透光部１１のエッジに沿って所定幅で形成されている。その幅は、露光装置に解像されない幅に形成されている。この様子は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すとおりである。ここで、半透光部２１は遮光部３１のエッジに隣接しており、かつ、透光部１１にも隣接している。すなわち、半透光部は、遮光部３１と透光部１１の間に位置している。そして好ましくは一定幅に形成されている。   According to the second embodiment, the semi-translucent portion 21 surrounds the translucent portion 11 and is formed with a predetermined width along the edge of the translucent portion 11. The width is formed so as not to be resolved by the exposure apparatus. This is as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c). Here, the semi-transmissive part 21 is adjacent to the edge of the light-shielding part 31 and is also adjacent to the transparent part 11. That is, the semi-translucent part is located between the light shielding part 31 and the translucent part 11. And preferably, it is formed in a constant width.

半透光部２１の幅は、露光装置によって解像されない。一般にＬＣＤ用露光装置(後述)においては、解像限界が３μｍとしている。本形態２の半透光部２１の幅は、この寸法以下である。また、本形態２の半透光部２１は、露光時に被転写体上に解像しない程度の微細な幅である。すなわち、露光条件によって、転写用パターンに露光光を照射したとき、被転写体が受ける透過光の光強度曲線には、半透光部２１に相当する部分において、独立のパターン形状が観測されず、透光部１１による光強度のピークと、遮光部３１による光強度のボトムをなだらかに連続するカーブを描く。   The width of the semi-translucent portion 21 is not resolved by the exposure apparatus. Generally, in an LCD exposure apparatus (described later), the resolution limit is 3 μm. The width | variety of the semi-translucent part 21 of this form 2 is below this dimension. In addition, the semi-translucent portion 21 of the second embodiment has a fine width so that it does not resolve on the transfer target during exposure. That is, depending on the exposure conditions, when the transfer pattern is irradiated with the exposure light, an independent pattern shape is not observed in the portion corresponding to the semi-transparent portion 21 in the light intensity curve of the transmitted light received by the transferred object. The light intensity peak by the translucent part 11 and the bottom of the light intensity by the light shielding part 31 are drawn smoothly.

この結果、被転写体上のレジスト膜は、図９（ｄ）に示すレジストパターンとして形成される。   As a result, the resist film on the transfer target is formed as a resist pattern shown in FIG.

ここで、図９（ｄ）に示すレジストパターンの側面形状には、一定幅の半透光部２１による独立した転写形状としては現われず、ここでは透光部１１によるレジストの抜きパターンと、遮光部３１によるレジスト残膜をなだらかに連結させている。ここでは、レジストパターンの一側面において、残膜量は単調増加、または単調減少している。そして、ここでの半透光部２１の機能は、透光部１１の周囲において、透光部１１による光の透過量を補助する役割を果たしており、いわば透過補助パターンとして機能している。   Here, the side shape of the resist pattern shown in FIG. 9D does not appear as an independent transfer shape by the semi-translucent portion 21 having a constant width. The resist residual film by the part 31 is gently connected. Here, on one side of the resist pattern, the remaining film amount monotonously increases or monotonously decreases. The function of the semi-translucent portion 21 here plays a role of assisting the amount of light transmitted by the translucent portion 11 around the translucent portion 11 and functions as a transmission assist pattern.

また、本形態２のフォトマスク２の断面は図４（ｂ）、（ｃ）のような構成とすることができる。これらの相違は、遮光膜３０と半透光膜２０の積層順が逆であることである。   In addition, the cross section of the photomask 2 of the second embodiment can be configured as shown in FIGS. The difference is that the order of stacking the light shielding film 30 and the semi-transparent film 20 is reversed.

半透光部２１の幅が大きすぎると、形成されるレジストパターンの側面形状の倒れが顕著になりやすい（傾斜角が小さくなりやすい）。従って、側面形状の倒れを防ぎたい場合には、この幅を、１μｍ以下とすることが好ましい。好ましい範囲としては、０．１〜１μｍである。遮光部３１の対向するエッジに隣接して、それぞれ第１半透光部２１Ａ、第２半透光部２１Ｂが形成される場合には、第１半透光部２１Ａと第２半透光部２１Ｂの幅が、いずれも１μｍ以下（０．１〜１μｍ）であることが好ましい。   If the width of the semi-translucent portion 21 is too large, the side surface shape of the formed resist pattern is likely to fall down significantly (the inclination angle tends to be small). Therefore, when it is desired to prevent the side surface shape from falling, the width is preferably set to 1 μm or less. A preferable range is 0.1 to 1 μm. When the first semi-transmissive portion 21A and the second semi-transmissive portion 21B are respectively formed adjacent to the opposing edges of the light shielding portion 31, the first semi-transmissive portion 21A and the second semi-transmissive portion 21B are formed. The width of 21B is preferably 1 μm or less (0.1 to 1 μm).

ここで、半透光部２１の幅が一定とは、例えば、図４（ｂ）、（ｃ）において、透光部１１を囲む半透光部２１（第１半透光部２１Ａと第２半透光部２１Ｂ）の幅の相違（角部を除く）が０．１μｍ以内であることが好ましい。より好ましくは、０．０５μｍ以内である。また、当該フォトマスク２が備える転写用パターンの全体において、半透光部２１の線幅精度を、上記範囲内とすることが好ましい。このようにすることにより、透光部１１に与える透過光量の補助作用が対称になり、被転写体上に形成されるパターンの線幅精度を精緻に制御することができる。   Here, the width of the semi-transparent portion 21 is constant, for example, in FIGS. 4B and 4C, the semi-transparent portion 21 (the first semi-transparent portion 21A and the second semi-transparent portion 21A) that surrounds the translucent portion 11. The difference in the width of the semi-translucent portion 21B) (excluding the corner portion) is preferably within 0.1 μm. More preferably, it is within 0.05 μm. In addition, it is preferable that the line width accuracy of the semi-translucent portion 21 is within the above range in the entire transfer pattern provided in the photomask 2. By doing so, the auxiliary action of the transmitted light amount given to the light transmitting portion 11 becomes symmetric, and the line width accuracy of the pattern formed on the transfer target can be precisely controlled.

半透光部２１に用いる半透光膜２０の透過率や、半透光部２１の幅の調整により、被転写体上に形成されるレジストパターンの形状を制御することが可能である。例えば、レジストパターンの側面の傾斜角を２０〜６０°としたり、より好ましくは、４０〜６０°とすることができる。   The shape of the resist pattern formed on the transfer target can be controlled by adjusting the transmittance of the semi-transparent film 20 used for the semi-transparent portion 21 and the width of the semi-transparent portion 21. For example, the inclination angle of the side surface of the resist pattern can be set to 20 to 60 °, or more preferably 40 to 60 °.

本形態２においても、被転写体とは、上記形態１におけるものと同様である。   In the second embodiment, the transfer target is the same as that in the first embodiment.

上記形態１、２のいずれにおいても、フォトマスク１、２は、５μｍ以下の幅をもつ透光部１１を有する。例えば、正方形のパターンであれば１辺が５μｍ以下、長方形であれば短辺が５μｍ以下、円であれば直径５μｍ以下である。従来はこのような微細寸法のホールパターンを転写しようとすると、透光部１１を透過する光に生じる回折の影響が無視できないほどに大きくなり、被転写体上のレジスト膜を感光させる光量に至らない場合や、形成されるレジストパターン形状にばらつきが生じるなどの不都合があった。しかしながら、本発明によれば、このような微細幅のホールパターンも、確実に転写し、被転写体の加工が行いやすい、優れた形状のレジストパターンを形成できる。透光部１１の寸法は、３μｍ以下のときに本発明の効果が顕著であり、２．５μｍ以下である場合に更に顕著である。   In any of the first and second embodiments, the photomasks 1 and 2 have the light transmitting portions 11 having a width of 5 μm or less. For example, one side is 5 μm or less for a square pattern, a short side is 5 μm or less for a rectangle, and a diameter is 5 μm or less for a circle. Conventionally, when trying to transfer such a fine hole pattern, the influence of diffraction generated on the light transmitted through the light transmitting portion 11 becomes so large that it cannot be ignored, and the amount of light that sensitizes the resist film on the transfer target is reached. There are inconveniences such as variations in the shape of the resist pattern formed in the absence of the resist pattern. However, according to the present invention, it is possible to form a resist pattern having an excellent shape that can transfer such a fine-width hole pattern reliably and easily process the transfer target. When the dimension of the light transmission part 11 is 3 micrometers or less, the effect of this invention is remarkable, and when it is 2.5 micrometers or less, it is further remarkable.

そして、このような転写パターンをもつフォトマスク１、２によって、被転写体上に、径３μｍ以下のホールＨを形成する際に、本発明は有利である。ホールＨの寸法は、径２μｍ以下のときに、本発明の効果はより顕著である。   The present invention is advantageous when a hole H having a diameter of 3 μm or less is formed on the transfer target by the photomasks 1 and 2 having such a transfer pattern. When the dimension of the hole H is 2 μm or less, the effect of the present invention is more remarkable.

上記形態１、２のいずれにおいても、フォトマスク１、２は、被転写体の受ける光強度分布、及びそれによって形成されるレジストパターン形状を、光学シミュレーションによって得ている。シミュレーション条件としては、転写に用いる露光装置の光学条件を考慮して設定する。ここで、転写に用いる露光装置は、標準的なＬＣＤ（LCD：Liquid Crystal Display）用露光装置とすることができる。この場合、例えば、開口数ＮＡを０．０６〜０．１０、コヒーレンスファクターσを０．５〜１．０の範囲とすることができる。こうした露光装置は、一般に、３μｍ程度を解像限界としている。   In any of the first and second embodiments, the photomasks 1 and 2 obtain the light intensity distribution received by the transfer object and the resist pattern shape formed thereby by optical simulation. The simulation conditions are set in consideration of the optical conditions of the exposure apparatus used for transfer. Here, the exposure apparatus used for the transfer can be a standard LCD (Liquid Crystal Display) exposure apparatus. In this case, for example, the numerical aperture NA can be in the range of 0.06 to 0.10, and the coherence factor σ can be in the range of 0.5 to 1.0. Such an exposure apparatus generally has a resolution limit of about 3 μm.

もちろん、本発明は、より広い範囲の露光機を用いた転写に際して適用することも可能である。例えば、ＮＡが０．０６〜０．１４、又は０.０６〜０．１５の範囲とすることができる。ＮＡが０．０８を超える、高解像度の露光機にもニーズが生じており、これらにも適用できる。   Of course, the present invention can also be applied during transfer using a wider range of exposure machines. For example, the NA can be in the range of 0.06 to 0.14 or 0.06 to 0.15. There is also a need for a high-resolution exposure machine with an NA exceeding 0.08, which can also be applied to these.

こうした露光装置は、光源としてｉ線、ｈ線、ｇ線を含み、これらをすべて含んだ照射光（単一光源に対し、ブロードな光源であるため、以下ブロード光ともいう）を用いることができる。この場合、代表波長とは、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれとしても良いことは、前述のとおりである。シミュレーションにおいては、単純化のためにこれらの強度比を１：１：１としても良く、または実際の露光装置の強度比を考慮した比率にしても良い。
尚、本発明のフォトマスクは、被転写体上に形成される転写像が２階調となる用途に有利に用いられる。すなわち、いわゆる多段階のレジスト残膜値を得ようとする、３階調以上の多階調フォトマスクとは異なる機能をもつ。
また、本発明のフォトマスクにおいては、半透光部は、該半透光部が遮光部であった場合（形態２においては、遮光部の一部であった場合）に比較して、透光部を透過する光強度曲線のピークを上昇させる機能をもつ。このため、本発明のフォトマスクは、被転写体上に３μｍ未満のホールパターンを形成するときに、特に有利である。 Such an exposure apparatus includes i-line, h-line, and g-line as a light source, and irradiation light including all of them (hereinafter also referred to as broad light because it is a broad light source with respect to a single light source) can be used. . In this case, as described above, the representative wavelength may be any of i-line, h-line, and g-line. In the simulation, the intensity ratio may be 1: 1: 1 for simplification, or may be a ratio that takes into account the intensity ratio of the actual exposure apparatus.
The photomask of the present invention is advantageously used for applications in which a transfer image formed on a transfer target has two gradations. That is, it has a function different from that of a multi-gradation photomask having three or more gradations, which tries to obtain a so-called multistage resist residual film value.
Further, in the photomask of the present invention, the semi-translucent portion is transparent as compared to the case where the semi-translucent portion is a light shielding portion (in the case of Form 2, it is a part of the light shielding portion). It has the function of increasing the peak of the light intensity curve transmitted through the light part. For this reason, the photomask of the present invention is particularly advantageous when a hole pattern of less than 3 μm is formed on the transfer target.

＜フォトマスクの製造方法の実施形態＞
次に、本発明のフォトマスクの製造方法の実施形態について、図５〜図８を参照しつつ説明する。 <Embodiment of Photomask Manufacturing Method>
Next, an embodiment of a photomask manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIGS.

［製造方法１］
図３（ｂ）に示すフォトマスク１の製造方法１について、図５（ａ）〜（ｄ）を参照しつつ説明する。 [Production Method 1]
The manufacturing method 1 of the photomask 1 shown in FIG.3 (b) is demonstrated referring FIG.5 (a)-(d).

まず、図５（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。図３（ｂ）に示すフォトマスク１を製造するためのフォトマスクブランクは、透明基板１０上に半透光膜２０を形成し、この半透光膜２０上にフォトレジスト膜４０を形成する。   First, a photomask blank shown in FIG. In the photomask blank for manufacturing the photomask 1 shown in FIG. 3B, the semi-transparent film 20 is formed on the transparent substrate 10, and the photoresist film 40 is formed on the semi-transparent film 20.

次に、図５（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図３（ｂ）に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜４０に描画する。   Next, as shown in FIG. 5A, a pattern for forming the semi-translucent portion 21 shown in FIG. 3B is drawn on the photoresist film 40 using a drawing machine (not shown).

そして、図５（ｂ）に示すように、上記の描画工程を経たフォトレジスト膜４０を現像し、レジストパターン４１を形成する。   Then, as shown in FIG. 5B, the photoresist film 40 that has undergone the above drawing process is developed to form a resist pattern 41.

次いで、図５（ｃ）に示すように、上記の現像工程を経て形成されたレジストパターン４１をマスクにして、半透光膜用エッチャントで半透光膜２０をエッチングする。これにより、所定幅の半透光部２１及び透光部１１が形成される。尚、遮光膜のエッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。エッチャントは公知のものを使用できる。   Next, as shown in FIG. 5C, the semi-transparent film 20 is etched with the semi-transparent film etchant using the resist pattern 41 formed through the above development process as a mask. Thereby, the semi-light-transmitting part 21 and the light-transmitting part 11 having a predetermined width are formed. The light shielding film may be etched by dry etching or wet etching. A well-known thing can be used for an etchant.

その後、図５（ｃ）に示すレジストパターン４１を剥離することにより、図５（ｄ）に示す構成のフォトマスク１が完成する。   Thereafter, the resist pattern 41 shown in FIG. 5C is peeled off to complete the photomask 1 having the configuration shown in FIG.

［製造方法２］
次に、図４（ｂ）に示すフォトマスク２の製造方法２について、図６（ａ）〜（ｇ）を参照しつつ説明する。 [Production Method 2]
Next, the manufacturing method 2 of the photomask 2 shown in FIG.4 (b) is demonstrated, referring FIG.6 (a)-(g).

まず、図６（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。図４（ｂ）に示すフォトマスク２を製造するためのフォトマスクブランクは、透明基板１０上に半透光膜２０と遮光膜３０とをこの順に形成し、更に遮光膜３０上にフォトレジスト膜５０を形成する。   First, a photomask blank shown in FIG. 6A is prepared. In the photomask blank for manufacturing the photomask 2 shown in FIG. 4B, the semi-transparent film 20 and the light shielding film 30 are formed in this order on the transparent substrate 10, and the photoresist film is further formed on the light shielding film 30. 50 is formed.

そして、図６（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図４（ｂ）に示す遮光部３１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜５０に描画する。   Then, as shown in FIG. 6A, a pattern for forming the light shielding portion 31 shown in FIG. 4B is drawn on the photoresist film 50 using a drawing machine (not shown).

更に、図６（ｂ）に示すように、上記の１回目の描画工程を経たフォトレジスト膜５０を現像し、レジストパターン５１を形成する。   Further, as shown in FIG. 6B, the photoresist film 50 that has undergone the first drawing step is developed to form a resist pattern 51.

次に、図６（ｃ）に示すように、上記の１回目の現像工程を経て形成されたレジストパターン５１をマスクにして、遮光膜３０をエッチングする。これにより、半透光膜２０上に遮光部３１が形成される。尚、遮光膜３０のエッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでもよい。エッチャントは公知のものを使用できる。   Next, as shown in FIG. 6C, the light shielding film 30 is etched using the resist pattern 51 formed through the first development step as a mask. Thereby, the light shielding part 31 is formed on the semi-transparent film 20. The light shielding film 30 may be etched by dry etching or wet etching. A well-known thing can be used for an etchant.

図６（ｃ）に示すレジストパターン５１を剥離した後、図６（ｄ）に示すように、遮光部３１が形成された半透光膜２０の全面に、再度、フォトレジスト膜６０を形成する。その後、図示しない描画機を用い、図４（ｂ）に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜６０に描画する。   After the resist pattern 51 shown in FIG. 6C is peeled off, as shown in FIG. 6D, a photoresist film 60 is formed again on the entire surface of the semi-transparent film 20 on which the light shielding portion 31 is formed. . Thereafter, a pattern for forming the semi-translucent portion 21 shown in FIG. 4B is drawn on the photoresist film 60 using a drawing machine (not shown).

そして、図６（ｅ）に示すように、上記の２回目の描画工程を経たフォトレジスト膜６０を現像し、レジストパターン６１を形成する。   Then, as shown in FIG. 6E, the photoresist film 60 that has undergone the second drawing process is developed to form a resist pattern 61.

次いで、図６（ｆ）に示すように、上記の２回目の現像工程を経て形成されたレジストパターン６１をマスクにして、半透光膜２０をエッチングする。これにより、半透光部２１が形成される。上記の遮光膜３０のエッチング工程と同様に、半透光膜２０のエッチングも、ドライ又はウェットエッチングを、公知のエッチャントを用いて行うことができる。   Next, as shown in FIG. 6F, the semi-transparent film 20 is etched using the resist pattern 61 formed through the second development step as a mask. Thereby, the semi-translucent part 21 is formed. Similar to the etching process of the light shielding film 30 described above, the semi-transparent film 20 can be etched by dry or wet etching using a known etchant.

その後、図６（ｆ）に示すレジストパターン６１を剥離することにより、図６（ｇ）に示す構成のフォトマスク２が完成する。   Thereafter, the resist pattern 61 shown in FIG. 6F is peeled off to complete the photomask 2 having the configuration shown in FIG.

上述した製造方法２において、図６（ａ）〜（ｆ）の工程を、下記ｉ）〜vi）のように変更してもよい。   In the manufacturing method 2 mentioned above, you may change the process of Fig.6 (a)-(f) as follows i)-vi).

ｉ）上記製造方法２と同様のフォトマスクブランクを用意する。そして、描画機を用い、半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜に描画する。 i) A photomask blank similar to that in Production Method 2 is prepared. Then, using a drawing machine, a pattern for forming the semi-translucent portion 21 is drawn on the photoresist film.

ii）そして、上記ｉ）のフォトレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。 ii) Then, the photoresist film of i) is developed to form a resist pattern.

iii）上記ii）のレジストパターンをマスクにして、遮光膜をエッチングし、続けて半透光膜をエッチングする。 iii) Using the resist pattern of ii) as a mask, the light shielding film is etched, and then the semi-transparent film is etched.

iv）上記iii）を経たレジストパターンを剥離した後、再度、全面にフォトレジスト膜を形成して、遮光部３１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜に描画する。 iv) After the resist pattern having undergone the above iii) is peeled off, a photoresist film is again formed on the entire surface, and a pattern for forming the light shielding portion 31 is drawn on the photoresist film.

ｖ）上記iv）のフォトレジスト膜を現像し、レジストパターンを形成する。 v) The photoresist film of iv) is developed to form a resist pattern.

vi）上記ｖ）のレジストパターンをマスクにして、遮光膜をエッチングする。これにより、所定の幅の遮光部３１が形成され、図６（ｇ）に示す構成のフォトマスク２が完成する。 vi) The light shielding film is etched using the resist pattern of v) as a mask. As a result, a light shielding portion 31 having a predetermined width is formed, and the photomask 2 having the configuration shown in FIG. 6G is completed.

尚、本発明のフォトマスクの機能を失わない限りにおいて、半透光膜、遮光膜の他に他の膜が形成される場合を排除しない。例えば、半透光膜と遮光膜のエッチング選択性が十分でない場合、すなわち、上層膜のエッチャントに対して、下層膜が十分な耐性をもたない場合には、下層膜と上層膜の間にエッチングストッパ層を設けてもかまわない。好ましくは、遮光膜と半透光膜はそれぞれのエッチング選択性をもつ膜材料からなることが好ましい。   As long as the function of the photomask of the present invention is not lost, the case where other films are formed in addition to the semi-transparent film and the light-shielding film is not excluded. For example, when the etching selectivity between the semi-transparent film and the light-shielding film is not sufficient, that is, when the lower layer film does not have sufficient resistance to the etchant of the upper layer film, it is between the lower layer film and the upper layer film. An etching stopper layer may be provided. Preferably, the light shielding film and the semi-transparent film are made of film materials having respective etching selectivity.

［製造方法３］
次に、図４（ｃ）に示すフォトマスク２の製造方法３について、図７（ａ）〜（ｇ）を参照しつつ説明する。 [Production Method 3]
Next, the manufacturing method 3 of the photomask 2 shown in FIG.4 (c) is demonstrated, referring FIG.7 (a)-(g).

まず、図７（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。これは、透明基板１０上に遮光膜３０を成膜し、更に遮光膜３０上にフォトレジスト膜５０を形成する。   First, a photomask blank shown in FIG. 7A is prepared. In this process, a light shielding film 30 is formed on the transparent substrate 10, and a photoresist film 50 is further formed on the light shielding film 30.

次に、図７（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図４（ｃ）に示す遮光部３１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜５０に描画する。   Next, as shown in FIG. 7A, a pattern for forming the light shielding portion 31 shown in FIG. 4C is drawn on the photoresist film 50 using a drawing machine (not shown).

そして、図７（ｂ）に示すように、上記の１回目の描画工程を経たフォトレジスト膜５０を現像し、レジストパターン５１を形成する。   Then, as shown in FIG. 7B, the photoresist film 50 that has undergone the first drawing process is developed to form a resist pattern 51.

次いで、図７（ｃ）に示すように、上記の１回目の現像工程を経て形成されたレジストパターン５１をマスクにして、遮光膜３０をエッチングする。これにより、透明基板１０上に遮光部３１が形成される。   Next, as shown in FIG. 7C, the light shielding film 30 is etched using the resist pattern 51 formed through the first development process as a mask. Thereby, the light shielding part 31 is formed on the transparent substrate 10.

更に、図７（ｃ）に示すレジストパターン５１を剥離した後、図７（ｄ）に示すように、上記の遮光膜のエッチング工程を経て形成された遮光部３１を含む透明基板１０の全面に、半透光膜２０を成膜する。   Further, after the resist pattern 51 shown in FIG. 7C is peeled off, as shown in FIG. 7D, the entire surface of the transparent substrate 10 including the light shielding portion 31 formed through the above-described light shielding film etching process is formed. Then, a semi-transparent film 20 is formed.

そして、図７（ｅ）に示すように、半透光膜２０上に再度フォトレジスト膜６０を形成した後、図示しない描画機を用い、図４（ｃ）に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜６０に描画する。   Then, as shown in FIG. 7E, after forming the photoresist film 60 on the semi-transparent film 20 again, the semi-transparent portion 21 shown in FIG. 4C is formed using a drawing machine (not shown). A pattern for this purpose is drawn on the photoresist film 60.

次いで、図７（ｆ）に示すように、上記の２回目の描画工程を経たフォトレジスト膜４０を現像し、レジストパターン６１を形成する。その後、このレジストパターン６１をマスクにして、半透光膜２０をエッチングする。これにより、半透光部２１が形成される（図７（ｇ）を参照）。   Next, as illustrated in FIG. 7F, the photoresist film 40 that has undergone the second drawing process is developed to form a resist pattern 61. Thereafter, the semi-transparent film 20 is etched using the resist pattern 61 as a mask. Thereby, the semi-translucent part 21 is formed (refer FIG.7 (g)).

その後、図７（ｆ）に示すレジストパターン６１を剥離することにより、図７（ｇ）に示す構成のフォトマスク２が完成する。   Thereafter, the resist pattern 61 shown in FIG. 7F is peeled off to complete the photomask 2 having the configuration shown in FIG.

上述した製造方法３の場合には、半透光膜２０と遮光膜３０の間に、特にエッチング選択性は必要ないため、材料選択の自由度が広いという利点がある。   In the case of the manufacturing method 3 described above, etching selectivity is not particularly required between the semi-transparent film 20 and the light-shielding film 30, and thus there is an advantage that the degree of freedom of material selection is wide.

［製造方法４］
次に、図４（ｂ）に示すフォトマスク２の製造方法４について、図８（ａ）〜（ｆ）を参照しつつ説明する。 [Production Method 4]
Next, the manufacturing method 4 of the photomask 2 shown in FIG.4 (b) is demonstrated, referring FIG.8 (a)-(f).

まず、図８（ａ）に示すフォトマスクブランクを準備する。これは、透明基板１０上に半透光膜２０と遮光膜３０とをこの順に形成し、更に遮光膜３０上にフォトレジスト膜７０を形成する。   First, a photomask blank shown in FIG. 8A is prepared. In this process, a semi-transparent film 20 and a light shielding film 30 are formed in this order on the transparent substrate 10, and a photoresist film 70 is further formed on the light shielding film 30.

そして、図８（ａ）に示すように、図示しない描画機を用い、図４（ｂ）に示す半透光部２１を形成するためのパターンをフォトレジスト膜７０に描画する。   Then, as shown in FIG. 8A, a pattern for forming the semi-translucent portion 21 shown in FIG. 4B is drawn on the photoresist film 70 using a drawing machine (not shown).

次に、図８（ｂ）に示すように、上記の描画工程を経たフォトレジスト膜７０を現像し、レジストパターン７１を形成する。   Next, as illustrated in FIG. 8B, the photoresist film 70 that has undergone the above drawing process is developed to form a resist pattern 71.

そして、図８（ｃ）に示すように、上記の現像工程を経て形成されたレジストパターン７１をマスクにして、遮光膜用エッチャントで遮光膜３０をエッチングする。   Then, as shown in FIG. 8C, the light shielding film 30 is etched with a light shielding film etchant using the resist pattern 71 formed through the above development process as a mask.

更に、図８（ｄ）に示すように、引き続き、半透光膜用エッチャントで半透光膜２０をエッチングする。これにより、所定幅の半透光部２１及び透光部１１が形成される。   Further, as shown in FIG. 8D, the semi-transparent film 20 is continuously etched with an etchant for the semi-transparent film. Thereby, the semi-light-transmitting part 21 and the light-transmitting part 11 having a predetermined width are formed.

次いで、図８（ｅ）に示すように、レジストパターン７１をマスクにして、遮光膜用ウェットエッチャントで遮光膜３０をサイドエッチングする。これにより、所定幅の遮光部３１が形成される。   Next, as shown in FIG. 8E, the light shielding film 30 is side-etched with a light shielding film wet etchant using the resist pattern 71 as a mask. Thereby, the light shielding part 31 having a predetermined width is formed.

その後、図８（ｅ）に示すレジストパターン７１を剥離することにより、図８（ｆ）に示す構成のフォトマスク２が完成する。   Thereafter, the resist pattern 71 shown in FIG. 8E is peeled off to complete the photomask 2 having the configuration shown in FIG.

上述した製造方法４の場合には、半透光膜２０と遮光膜３０とは、互いにエッチング選択性のある材料を用いる。また、図８（ｅ）に示す２回目の遮光膜のエッチング工程においては、等方性エッチングによるサイドエッチングを利用するため、ウェットエッチングを適用することが適切である。   In the case of the manufacturing method 4 described above, the semi-transparent film 20 and the light shielding film 30 are made of materials having etching selectivity with each other. Further, in the second light-shielding film etching step shown in FIG. 8E, it is appropriate to apply wet etching because side etching by isotropic etching is used.

この製造方法４によると、描画工程が１回で良いため、２回の描画を必要とする製造方法１及び２に比べて、アライメントによるパターン精度の劣化を避けることができる。   According to this manufacturing method 4, since only one drawing process is required, it is possible to avoid deterioration in pattern accuracy due to alignment, compared to manufacturing methods 1 and 2 that require two writing.

＜フォトマスクを用いた転写方法＞
本発明は更に、当該フォトマスクを用いた転写方法を含む。本発明のフォトマスクを用いた転写は、露光装置の照射光量を増加させずに（或いは減少させつつ）、微細パターンの転写が可能となる作用効果をもち、省エネルギー、或いは露光時間の短縮、生産効率の向上に著しいメリットをもたらす。 <Transfer method using photomask>
The present invention further includes a transfer method using the photomask. The transfer using the photomask of the present invention has the effect of enabling transfer of a fine pattern without increasing (or decreasing) the amount of irradiation light of the exposure apparatus, saving energy, shortening the exposure time, and producing. Significant benefits to increase efficiency.

本発明のフォトマスクにおいて、半透光膜の材料としては、Ｃｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸窒化物など）等を挙げることができる。 In the photomask of the present invention, as a material of the semi-transparent film, Cr compound (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.), Si compound (SiO 2 , SOG), metal silicide Examples thereof include compounds (TaSi, MoSi, WSi or their nitrides, oxynitrides, etc.).

遮光膜の材料としては、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｗ又はそれらの化合物（上記金属シリサイドを含む）等を挙げることができる。   As a material of the light shielding film, Cr, Cr compound (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.), Ta, W, or a compound thereof (including the above metal silicide), etc. Can be mentioned.

遮光膜と半透光膜の間にエッチング選択性が必要な場合には、遮光膜にＣｒ又はＣｒ化合物を用い、半透光膜にＳｉ化合物又は金属シリサイド化合物を用いれば良い。或いは、逆に半透光膜にＣｒ化合物を用い、遮光膜に金属シリサイド化合物を用いても良い。   When etching selectivity is required between the light shielding film and the semi-transparent film, Cr or a Cr compound may be used for the light shielding film and an Si compound or a metal silicide compound may be used for the semi-transparent film. Alternatively, a Cr compound may be used for the semi-transparent film and a metal silicide compound may be used for the light shielding film.

尚、本発明は、転写時に使用するレジストの種類による制限は特に無いが、本実施の形態においては、すべてポジ型のフォトレジスト（Ｐ／Ｒ）を用いて説明している。   The present invention is not particularly limited by the type of resist used at the time of transfer, but in the present embodiment, the description is made using all positive photoresist (P / R).

以下、転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例、実施例１、実施例２について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a comparative example, Example 1 and Example 2 of a photomask using a transfer pattern as a hole pattern will be described with reference to FIGS.

ホールパターンを転写用パターンとしてもつ、本発明の実施例１、実施例２に係るフォトマスクについて光学シミュレーションを行い、そのシミュレーション結果を比較例と比較した。   An optical simulation was performed on the photomasks according to Example 1 and Example 2 of the present invention having a hole pattern as a transfer pattern, and the simulation result was compared with a comparative example.

＜比較例、実施例１、実施例２の各フォトマスクの構成＞
まず、比較例、実施例１、実施例２の各フォトマスクの構成について、図９（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例（バイナリマスク３）、実施例１（透過補助マスク１）、実施例２（透過補助マスク２）のマスクイメージを示すものである。 <Configuration of Photomasks of Comparative Example, Example 1, and Example 2>
First, the configuration of each photomask of the comparative example, example 1, and example 2 will be described with reference to FIGS. FIGS. 9A to 9C show comparative examples (binary mask 3), example 1 (transmission auxiliary mask 1), and example 2 (transmission auxiliary mask 2) of photomasks each having a transfer pattern as a hole pattern. The mask image is shown.

図９（ａ）において、比較例のフォトマスク３は、図示しない透明基板上に遮光膜（ＯＤ３以上）からなる遮光部３１を形成し、この遮光部３１の中央に、透光部１１である正方形のホールＨを形成したバイナリマスクである。   In FIG. 9A, the photomask 3 of the comparative example is formed with a light shielding part 31 made of a light shielding film (OD3 or more) on a transparent substrate (not shown), and the light transmitting part 11 is in the center of the light shielding part 31. This is a binary mask in which a square hole H is formed.

図９（ｂ）において、本発明の実施例１のフォトマスク１は、上記比較例と同一デザインの転写用パターンであって、上記比較例の遮光部３１を、半透光膜からなる半透光部２１に置き換えた透過補助マスク１である。この透過補助マスク１の半透光膜は、代表波長ｉ線に対する露光光透過率が７％、位相シフト量が４５°となっている。   In FIG. 9B, a photomask 1 of Example 1 of the present invention is a transfer pattern having the same design as that of the comparative example, and the light shielding portion 31 of the comparative example is a semi-transmissive film made of a semi-transmissive film. This is a transmission auxiliary mask 1 replaced with a light part 21. The semi-transparent film of the auxiliary transmission mask 1 has an exposure light transmittance of 7% with respect to the representative wavelength i-line and a phase shift amount of 45 °.

図９（ｃ）において、本発明の実施例２に係るフォトマスク２は、遮光膜パターンの中央に、一定幅の半透光膜パターンを有し、この半透光膜パターンによって、透光部１１である正方形のホールＨが囲まれている。すなわち、連続する遮光部３１によって囲まれた領域において、当該遮光部３１のエッジに隣接して一定幅の半透光部２１を形成した透過補助マスク２である。実施例２における半透光部２１の露光光透過率については、次に述べる。   In FIG. 9C, the photomask 2 according to the second embodiment of the present invention has a semi-transparent film pattern having a constant width at the center of the light-shielding film pattern. 11 is surrounded by a square hole H. In other words, in the region surrounded by the continuous light-shielding portion 31, the auxiliary transmission mask 2 is formed with the semi-transparent portion 21 having a certain width adjacent to the edge of the light-shielding portion 31. The exposure light transmittance of the semi-transmissive portion 21 in the second embodiment will be described next.

上述した比較例、実施例１、実施例２の各フォトマスクの構成で、ホールＨの寸法を一辺４．０μｍ、２．５μｍ、２．０μｍの正方形として製作した、３種類のサンプルを用意した。また、本発明の実施例２においては、３種類のサンプルの半透光部２１の幅をいずれも０．５μｍとした。更に、実施例２において、ホールＨの寸法が一辺４．０μｍ及び２．５μｍのサンプルについては、その半透光部２１の代表波長ｉ線に対する露光光透過率を３０％とし、ホールＨの寸法が一辺２．０μｍのサンプルについては、用いた半透光膜の代表波長ｉ線に対する露光光透過率を３５％とした。この条件のとき、後述する図１０に示されるように実施例１と実施例２の照射光量Ｅｏｐがほぼ一致する。   Three types of samples were prepared with the photomask configurations of the comparative example, example 1, and example 2 described above, and the holes H were made as squares with sides of 4.0 μm, 2.5 μm, and 2.0 μm. . In Example 2 of the present invention, the widths of the semi-translucent portions 21 of the three types of samples were all set to 0.5 μm. Furthermore, in Example 2, for the samples with the hole H dimensions of 4.0 μm and 2.5 μm on one side, the exposure light transmittance for the representative wavelength i-line of the semi-translucent portion 21 is 30%, and the dimension of the hole H However, for the sample having a side of 2.0 μm, the exposure light transmittance for the representative wavelength i-line of the semi-translucent film used was set to 35%. Under this condition, as shown in FIG. 10 described later, the irradiation light amounts Eop of the first embodiment and the second embodiment substantially coincide.

ここで、実施例１、実施例２の各フォトマスクに用いた半透光膜は、いずれも、代表波長i線に対する位相シフト量が４５°である。   Here, the translucent films used in the photomasks of Example 1 and Example 2 both have a phase shift amount of 45 ° with respect to the representative wavelength i-line.

尚、本光学シミュレーション結果を示す図１０のグラフ中には、比較例、実施例１、実施例２のそれぞれの評価に３つのプロットが示されているが、この３つのプロットは、上記３種類のサンプルにそれぞれ対応するものである。   In the graph of FIG. 10 showing the optical simulation result, three plots are shown for each evaluation of the comparative example, the example 1, and the example 2. The three plots are the above three types. Corresponds to each of the samples.

＜シミュレーション条件、評価項目＞
比較例、実施例１、実施例２のホールパターンをもつフォトマスクをそれぞれ、露光装置により露光したときの光学シミュレーションを行った。光学シミュレーション条件は、露光装置のＮＡを０．０８５、σを０．９、照射光源の強度がｉ線、ｈ線、ｇ線を含むブロード光であり、強度比をｇ線：ｈ線：ｉ線＝1：０．８：０．９５とした。本光学シミュレーションでは、図９（ｄ）に示す評価項目Ａ〜Ｃを評価した。以下、評価項目Ａ〜Ｃについて説明する。 <Simulation conditions, evaluation items>
Optical simulations were performed when the photomasks having the hole patterns of Comparative Example, Example 1, and Example 2 were each exposed by the exposure apparatus. Optical simulation conditions are: NA of the exposure apparatus is 0.085, σ is 0.9, the intensity of the irradiation light source is broad light including i-line, h-line, and g-line, and the intensity ratio is g-line: h-line: i. Line = 1: 0.8: 0.95. In this optical simulation, the evaluation items A to C shown in FIG. Hereinafter, the evaluation items A to C will be described.

＜＜Ａ：照射光量（ＤＯＳＥ量（Ｅｏｐ））＞＞
図９（ｄ）の説明図は、ホールパターンをもつフォトマスクによって形成されるレジストパターンの断面形状を示すものである。図中の黒塗りの部分がエッチングマスクとなるレジストパターンであり、その間の白抜きの部分がホールＨに対応するレジストパターン上の抜きパターンである。 << A: Amount of irradiation light (DOSE amount (Eop)) >>
The explanatory diagram of FIG. 9D shows a cross-sectional shape of a resist pattern formed by a photomask having a hole pattern. The black portions in the figure are resist patterns that serve as etching masks, and the white portions between them are blank patterns on the resist pattern corresponding to the holes H.

本光学シミュレーションにおける照射光量（ＤＯＳＥ量（Ｅｏｐ））は、フォトマスクのホールＨの透光部幅（ＣＤ）と、ホールＨを透過した露光光によって形成されるレジストパターン上の抜きパターン幅とが等しくなるために必要な照射光量である。   The amount of irradiation light (DOSE amount (Eop)) in this optical simulation is determined by the light-transmitting portion width (CD) of the photomask hole H and the extraction pattern width on the resist pattern formed by the exposure light transmitted through the hole H. This is the amount of irradiation light necessary to be equal.

照射光量Ｅｏｐの数値が小さいほど、生産効率が高い、又は省エネルギーとなる。   The smaller the numerical value of the irradiation light amount Eop, the higher the production efficiency or the energy saving.

＜＜Ｂ：レジスト傾斜角＞＞
本光学シミュレーションにおけるレジスト傾斜角は、図９（ｄ）の説明図に示す黒塗りのレジストパターンのうち、白抜きの部分（抜きパターン）との境界部の傾斜角である。このレジスト傾斜角は、被転写体を水平に載置したとき、被転写体の面に対して垂直である場合の傾斜角（９０°）を最大として表現する。製造工程における安定性を重視すれば、レジスト傾斜角は大きいほど好ましい。レジスト傾斜角が大きいほど、このレジストパターンをエッチングマスクとして使用する場合の径や幅の変動を小さく抑えられるからである。また、用途に応じた所望の傾斜角を形成したい場合には、目標傾斜角が正確に得られることが望ましい。 << B: resist inclination angle >>
The resist inclination angle in this optical simulation is an inclination angle of a boundary portion with a white portion (extracted pattern) in the black resist pattern shown in the explanatory diagram of FIG. The resist inclination angle is expressed by maximizing the inclination angle (90 °) when it is perpendicular to the surface of the transfer object when the transfer object is placed horizontally. If the stability in the manufacturing process is emphasized, the resist inclination angle is preferably as large as possible. This is because the larger the resist inclination angle, the smaller the variation in diameter and width when this resist pattern is used as an etching mask. In addition, when it is desired to form a desired inclination angle according to the application, it is desirable that the target inclination angle is obtained accurately.

＜＜Ｃ：レジスト膜減り＞＞
レジスト膜の初期膜厚（１．５μｍ）に対する減膜量を示す。図９（ｄ）の説明図に示す黒塗りのレジストパターンのレジスト膜減りは、小さいほど好ましい。レジスト膜減りが大きい場合は、このレジストパターンを用いてドライエッチングを行うときに、特に深刻となりうる。 << C: Resist film reduction >>
The amount of film reduction with respect to the initial film thickness (1.5 μm) of the resist film is shown. The smaller the resist film reduction of the black resist pattern shown in the explanatory diagram of FIG. When the resist film is greatly reduced, it can be particularly serious when dry etching is performed using this resist pattern.

＜シミュレーション結果＞
比較例、実施例１、実施例２の各フォトマスクについて、上記評価項目Ａ〜Ｃのシミュレーション結果を図１０に示す。図１０は、比較例、実施例１、実施例２のシミュレーション結果を比較するものであり、図１０（ａ）は照射光量、図１０（ｂ）はレジスト傾斜角、図１０（ｃ）はレジスト膜減りを示すグラフである。 <Simulation results>
FIG. 10 shows the simulation results of the evaluation items A to C for the photomasks of the comparative example, example 1, and example 2. 10 compares the simulation results of the comparative example, Example 1, and Example 2. FIG. 10A shows the amount of irradiation light, FIG. 10B shows the resist inclination angle, and FIG. 10C shows the resist. It is a graph which shows film reduction.

図１０（ａ）に示すように、実施例１及び２は、比較例に比べて、必要な照射光量を大幅に少なくすることができる。すなわち、走査露光に必要な時間が短縮でき、生産効率の向上に寄与することが明らかである。   As shown in FIG. 10A, Examples 1 and 2 can significantly reduce the amount of irradiation light required as compared with the comparative example. That is, it is clear that the time required for scanning exposure can be shortened and contributes to the improvement of production efficiency.

図１０（ｂ）に示すように、レジスト傾斜角は、実施例１において、比較例より小さくなっているが、実施例２においては、比較例とほぼ同等の大きさを示す。実施例１においては、３５°以上、実施例２においては４５°以上を示している。また、透光部の幅を２．５μｍ以上とすれば、５０°以上の傾斜角を得られる。   As shown in FIG. 10B, the resist inclination angle is smaller in Example 1 than in the comparative example, but in Example 2, the resist inclination angle is almost the same as that in the comparative example. In Example 1, it is 35 ° or more, and in Example 2, it is 45 ° or more. Further, if the width of the translucent part is 2.5 μm or more, an inclination angle of 50 ° or more can be obtained.

図１０（ｃ）に示すように、レジスト膜減りについては、実施例１において生じているが、実施例２においては生じていない。このため、実施例２のフォトマスクによって形成したレジストパターンは、ドライエッチングプロセスにも非常に適していることがわかる。   As shown in FIG. 10C, the resist film decrease occurs in the first embodiment, but does not occur in the second embodiment. For this reason, it can be seen that the resist pattern formed by the photomask of Example 2 is also very suitable for the dry etching process.

以上の評価項目Ａ〜Ｃを総合評価として、本発明のフォトマスクは、露光に必要な照射光量を節減し、しかも、エッチングマスクとして優れた形状のレジストパターンを形成することができる。このようなレジストパターンを、従来パターニングが困難であった微細パターンにおいて実現する意義は大きい。更に、上記形態１及び２の適切な選択により、上記傾斜角を所望値に調整できる自由度があるため、得ようとする電子デバイスの特性、或いはその製造上の便宜に応じて、ホールパターンのテーパ角を自由に選択できる点において、優位性がある。   With the above evaluation items A to C as a comprehensive evaluation, the photomask of the present invention can reduce the amount of irradiation light necessary for exposure, and can form a resist pattern having an excellent shape as an etching mask. It is significant to realize such a resist pattern in a fine pattern that has been difficult to pattern in the past. Further, since there is a degree of freedom that the inclination angle can be adjusted to a desired value by appropriate selection of the first and second embodiments, the hole pattern can be adjusted according to the characteristics of the electronic device to be obtained or the manufacturing convenience thereof. There is an advantage in that the taper angle can be freely selected.

１、２、３ フォトマスク
１０ 透明基板
１１ 透光部
２０ 半透光膜
２１ 半透光部
２１Ａ 第１半透光部
２１Ｂ 第２半透光部
３０ 遮光膜
３１ 遮光部
４０、５０、６０、７０ レジスト膜
４１、５１、６１、７１ レジストパターン
Ｈ ホール（透光部） 1, 2, 3 Photomask 10 Transparent substrate 11 Translucent portion 20 Semi-transparent film 21 Semi-transparent portion 21A First semi-transparent portion 21B Second semi-transparent portion 30 Light-shielding film 31 Light-shielding portions 40, 50, 60, 70 resist film 41, 51, 61, 71 resist pattern H hole (translucent portion)

Claims (7)

透明基板上に形成された、少なくとも半透光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部を含む転写用パターンをもつフォトマスクであって、
前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする、フォトマスク。 A photomask having a transfer pattern including a translucent part and a semitranslucent part, formed by patterning at least a semitranslucent film formed on a transparent substrate,
The translucent part has a transparent substrate exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light, and a phase shift amount of 90 ° or less. 透明基板上に形成した半透光膜と遮光膜がパターニングされることにより形成された、透光部と半透光部と遮光部を含む転写パターンをもつフォトマスクであって、
前記透光部は、５μｍ以下の幅で透明基板が露出してなり、
前記半透光部は、前記透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された半透光膜によってなり、
前記遮光部は、前記半透光部を囲んで、前記透明基板上に形成された少なくとも遮光膜によってなり、
前記半透光膜は、露光光の代表波長に対する透過率が２〜６０％、位相シフト量が９０°以下であることを特徴とする、フォトマスク。 A photomask having a transfer pattern including a translucent part, a semi-translucent part and a light-shielding part, formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate,
The translucent part has a transparent substrate exposed with a width of 5 μm or less,
The semi-translucent part is formed of a semi-transparent film formed on the transparent substrate so as to surround the translucent part.
The light shielding portion is formed of at least a light shielding film formed on the transparent substrate so as to surround the semi-transparent portion.
The semi-transparent film has a transmittance of 2 to 60% with respect to a representative wavelength of exposure light, and a phase shift amount of 90 ° or less. 前記半透光部は、前記透光部を囲んで前記透光部のエッジに沿って一定幅に形成され、かつ、前記幅は、露光装置の解像限界以下であることを特徴とする、請求項２に記載のフォトマスク。   The semi-translucent portion is formed to have a constant width along the edge of the translucent portion so as to surround the translucent portion, and the width is equal to or less than a resolution limit of an exposure apparatus, The photomask according to claim 2. 前記転写用パターンは、被転写体上に３μｍ未満の径をもつホールを形成するためのホールパターンであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフォトマスク。   The photomask according to claim 1, wherein the transfer pattern is a hole pattern for forming a hole having a diameter of less than 3 μm on a transfer target. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用い、露光装置によって、前記転写用パターンを被転写体上に転写することを特徴とする、パターン転写方法。   A pattern transfer method using the photomask according to claim 1, wherein the transfer pattern is transferred onto a transfer target by an exposure apparatus. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトマスクを用い、露光装置によって、前記転写用パターンを被転写体上のレジスト膜に転写する、パターン転写方法であって、
前記レジスト膜が現像後に形成するレジストパターンの側面形状を、傾斜角４０°以上とすることを特徴とする、パターン転写方法。 A pattern transfer method, wherein the photomask according to any one of claims 1 to 4 is used, and the transfer pattern is transferred to a resist film on a transfer target by an exposure apparatus.
A pattern transfer method, wherein a side surface shape of a resist pattern formed by the resist film after development is set to an inclination angle of 40 ° or more. 請求項５又は６のパターン転写方法を用いることを特徴とする、フラットパネルディスプレイの製造方法。   A method for producing a flat panel display, wherein the pattern transfer method according to claim 5 or 6 is used.
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