KR101022582B1 - Multi-gray scale photomask and patterning method using the same - Google Patents
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Abstract
다계조 포토마스크는 투명 기판(21) 상에 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역), 제2 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역) 및 투광 영역 D를 형성하여 이루어진다. 제1 반투광 영역 B는 넓은 영역의 패턴이며, 제2 반투광 영역 C는 좁은 폭을 포함하는 패턴이다. 제1 반투광 영역 B 및 제2 반투광 영역 C는, 노광광에 대한 실효 투과율이 거의 동등하다.The multi-gradation photomask is formed by forming a light shielding region A, a first semi-transmissive region B (dark translucent region), a second semi-transmissive region C (bright translucent region) and a translucent region D on the transparent substrate 21. The first translucent region B is a pattern of a wide region, and the second translucent region C is a pattern including a narrow width. The first semi-transmissive region B and the second semi-transmissive region C have substantially equal transmittances to the exposure light.
투명 기판, 이동 조작부, 제어부, 표시부, 연산부 Transparent board, moving operation part, control part, display part, calculation part
Description
본 발명은, 포토리소그래피 공정에서 사용되는 다계조의 포토마스크 및 그것을 이용한 패턴 전사 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a multi-gradation photomask used in a photolithography step and a pattern transfer method using the same.
종래, 액정 장치 등의 전자 디바이스의 제조에서는, 포토리소그래피 공정이 이용된다. 포토리소그래피 공정에서는, 에칭되는 피가공층 상에 형성된 레지스트막에 대해, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 소정의 노광 조건 아래에서 노광을 행하여 패턴을 전사하고, 레지스트막을 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한다. 계속해서, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피가공층을 에칭한다.Conventionally, the photolithography process is used in manufacture of electronic devices, such as a liquid crystal device. In the photolithography step, the resist film formed on the layer to be etched is exposed to light under a predetermined exposure condition using a photomask having a predetermined pattern to transfer the pattern, and the resist film is developed to form a resist pattern. do. Subsequently, the processing layer is etched using this resist pattern as a mask.
포토마스크로서는 노광광을 차광하는 차광 영역과, 노광광을 투과하는 투광 영역과, 노광광의 일부를 투과하는 반투광 영역을 갖는 다계조 포토마스크가 알려져 있다. 이 다계조 포토마스크는 노광광의 광량을, 차광 영역, 투광 영역, 반투광 영역에 의해 서로 다르게 할 수 있으므로, 이 다계조 포토마스크를 이용하여 노광ㆍ현상을 행함으로써, 적어도 3개의 두께의 잔막값(잔막값 제로를 포함함)을 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같이 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 실현하는 다계조 포토마스크는, 사용하는 포토마스크의 매수를 감소시킴으로써, 포토리소그래피 공정을 효율화시키는 것이 가능하게 되므로 매우 유용하다.As a photomask, the multi-gradation photomask which has the light shielding area which shields exposure light, the light transmission area which transmits exposure light, and the transflective area which transmits a part of exposure light is known. The multi-gradation photomask can vary the amount of exposure light by the light-shielding region, the light-transmitting region, and the semi-transmissive region. Therefore, by using the multi-gradation photomask, exposure and development are carried out to obtain a residual film value of at least three thicknesses. A resist pattern having a residual film value of zero can be formed. Thus, a multi-gradation photomask which realizes a resist pattern having a plurality of different residual film values is very useful because the number of photomasks used can be reduced, thereby making the photolithography process more efficient.
다계조 포토마스크에서의 반투광 영역은, 예를 들면 노광광의 일부를 투과하도록 하는 원하는 투과율을 갖는 반투과막을 형성함으로써 형성할 수 있다(예를 들면 특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-257712호 공보 참조).The semi-transmissive region in the multi-gradation photomask can be formed, for example, by forming a semi-transmissive film having a desired transmittance for transmitting a part of the exposure light (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-257712). Publication).
그러나, 반투광 영역을 구성하는 반투과막의 투과율은, 그 반투과막 고유의 투과율을 이용하여 규정되어 있다. 즉, 반투과막의 투과율은, 대부분의 경우, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광에 대해, 투광부(즉 투명 기판만)의 투과율을 100％로 하였을 때의, 반투과막의 투과율이 이용되고 있다. 이것은, 일정 이상 넓은 영역의 패턴에 대해, 그 투과율을 특정하는 경우에는 문제가 없지만, 어느 정도 이하의 치수의 패턴에 대해서는, 엄밀히 말하면, 실제의 패턴 전사 시의 노광광의 투과율을 정확하게 반영하고 있지 않게 된다. 이것은 노광광의 회절이 원인이기 때문에, 이 경향은 패턴이 미소하게 될수록, 또한 노광광의 파장이 길수록 현저하게 된다. 그러나, 패턴의 치수나, 분광 특성이 서로 다른 광원에 대한 투과율의 변화에 대해서는 정확하게 고려되어 있지 않은 것이 현상이다. 이 때문에, 원하는 수, 예를 들면 잔막이 없는 영역 외에 2개의 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 작성하기 위한 3계조 포토마스크(차광 영역, 반투광 영역, 투광 영역을 가짐)를 형성하고자 하면, 이하와 같은 문제점이 생긴다. 반투광 영역에, 매우 좁은 폭을 포함하는 패턴 형상과, 상대적으로 넓은 영역의 패턴 형상이 존재하는 포토마스크의 경우, 반투광 영역은 피전사체 상의 레지스트막에, 항상 일정한 잔막값의 레지스트 패턴을 형성해야 할 것이어야 하는 바, 패턴 형상에 기인하여 서로 다른 잔막값의 레지스트 패턴을 형성하게 된다. 그 때문에 반투광 영역에 대응하는 레지스트 패턴에서는 원하는 허용 범위를 초과한 잔막값의 변동이 생기기 쉬워져, 전자 디바이스 제조상의 불안정 요소로 되는 문제가 있다.However, the transmittance of the semi-permeable membrane constituting the semi-transmissive region is defined using the transmittance inherent in the semi-transmissive membrane. That is, in most cases, the transmittance of the semi-transmissive membrane is used when the transmittance of the transmissive portion (that is, only the transparent substrate) is 100% with respect to the light having a representative wavelength included in the exposure light. . This is not a problem when specifying the transmittance with respect to a pattern of a large area over a certain range, but for a pattern having a dimension of a certain extent, it is strictly speaking that it does not accurately reflect the transmittance of exposure light during actual pattern transfer. do. Since this is caused by diffraction of exposure light, this tendency becomes more remarkable as the pattern becomes smaller and the wavelength of exposure light becomes longer. However, it is a phenomenon that the change of the transmittance | permeability with respect to the light source from which the pattern dimension and spectral characteristics differ from each other is not considered correctly. Therefore, to form a three-gradation photomask (having a light shielding region, a semi-transmissive region, and a light-transmitting region) for producing a resist pattern having a desired number, for example, two residual film values in addition to the region without a residual film, The same problem occurs. In the case of the photomask in which the pattern shape including the very narrow width and the pattern shape of the relatively wide area exist in the semi-transmissive area, the semi-transmissive area always forms a resist pattern having a constant residual film value in the resist film on the transfer object. What should be done is that due to the pattern shape, resist patterns having different residual film values are formed. Therefore, in the resist pattern corresponding to the semi-transmissive region, the residual film value exceeding a desired permissible range easily occurs, and there is a problem that it becomes an unstable element in electronic device manufacturing.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 반투광 영역에서 패턴 형상에 관계 없이, 원하는 두께의 잔막값의 레지스트 패턴을 얻을 수 있는 다계조 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of this point, Comprising: It aims at providing the multi-gradation photomask which can obtain the resist pattern of the residual film value of desired thickness, regardless of a pattern shape in a semi-transmissive area | region.
또한, 본 발명은, 상기 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the pattern transfer method using the said photomask.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성 중 어느 하나를 갖는다.In order to achieve the above object, the present invention has any of the following configurations.
<구성 1><Configuration 1>
투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막에 각각 소정의 패턴 가공을 실시함으로써, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 형성한 다계조 포토마스크로서, 상기 반투광 영역은, 특정의 패턴 형상에 대한 제1 반투광부와, 상기 특정의 패턴 형상과 서로 다른 패턴 형상에 대한 제2 반투광부를 갖고, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 상기 노광광에 대한 실효 투과율이 거의 동등한 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.By performing predetermined pattern processing on the light shielding film which shields exposure light and the transflective film which partially transmits the exposure light formed on the transparent substrate, the transfer pattern which has a light transmission area | region, a light shielding area | region, and a semi-transmissive area | region was formed. A multi-gradation photomask, wherein the semi-transmissive region has a first semi-transmissive portion for a specific pattern shape and a second semi-transmissive portion for a pattern shape different from the specific pattern shape, wherein the first semi-transmissive portion and the The second semi-transmissive portion is a multi-gradation photomask, characterized in that the effective transmittance with respect to the exposure light is almost equal.
이 구성 1의 다계조 포토마스크에 의하면, 형상이 서로 다른 패턴에서의 반투광 영역의 노광광의 투과율이나, 파장이 서로 다른 광원에 대한 투과율에 대해 정확하게 고려한 다계조 포토마스크를 실현할 수 있으므로, 그 다계조 포토마스크를 이용한 노광에 의해, 피전사체 상의 레지스트막에는, 반투광 영역에 대응하는 부위에서 패턴 형상에 의하지 않고, 원하는 두께의 잔막값의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.According to the multi-gradation photomask of the configuration 1, since the multi-gradation photomask can be realized by accurately considering the transmittance of the exposure light of the semi-transmissive region in the pattern having the different shapes and the transmittance with respect to the light sources having the different wavelengths. By exposure using a gradation photomask, a resist pattern having a desired thickness of a residual film can be obtained in the resist film on the transfer object regardless of the pattern shape at a portion corresponding to the translucent region.
<구성 2><
상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는, 막 구성이 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask, it is preferable that the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion have different film configurations.
<구성 3><
상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 반투과막은, 각각 서로 다른 투과율을 갖는 제1 반투과막 및 제2 반투과막을 갖고 구성되고, 상기 제1 반투광부는 상기 제1 반투과막을 갖고 구성되고, 상기 제2 반투광부는 상기 제2 반투과막을 갖고 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 여기서, 「상기 제1 반투광부는 상기 제1 반투과막을 갖고 구성되고」란, 상기 투명 기판 상에 적어도 제1 반투과막이 형성되어 제1 반투광부가 구성되는 것을 의미한다. 또한, 여기서 말하는 「각각 서로 다른 투과율」이란, 막 고유의 투과율이 각각 서로 다른 것을 의미하고, 또한 이 투과율은 그 다계조 포토마스크 사용 시에 이용하는 노광광에 대한 투과율을 의미 한다.In the multi-gradation photomask, the transflective film has a first transflective film and a second transflective film having different transmittances, respectively, and the first transflective portion is configured with the first transflective film, It is preferable that the said 2nd semi-transmissive part is comprised with the said 2nd semi-transmissive film. In addition, here, "the said 1st translucent part is comprised with the said 1st transflective film" means that at least a 1st transflective film is formed on the said transparent substrate, and a 1st semi-transmissive part is comprised. In addition, the "transmittance different from each other" here means that the transmittance | permeability inherent in a film | membrane differs, and this transmittance | permeability also means the transmittance | permeability with respect to the exposure light used when using the multi-gradation photomask.
<구성 4><Configuration 4>
상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 반투과막은, 각각 소정의 투과율을 갖는 제1 반투과막 및 제2 반투과막을 갖고 구성되고, 상기 제1 반투광부는 상기 제1 반투과막을 갖고 구성되고, 상기 제2 반투광부는 상기 제1 반투과막 및 제2 반투과막을 갖고 구성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 반투과막과 제2 반투과막의 투과율은 동등하여도 서로 달라도 무방하다.In the multi-gradation photomask, the semi-transmissive film has a first transflective film and a second transflective film each having a predetermined transmittance, and the first semi-transmissive portion is configured with the first semi-transmissive film, It is preferable that the said 2nd semi-transmissive part is comprised with the said 1st semi-permeable membrane and a 2nd semi-transmissive membrane. Here, the transmittances of the first semi-permeable membrane and the second semi-permeable membrane may be equal or different.
<구성 5><
상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부에서의 실효 투과율이 15％∼70％인 것이 바람직하다.In said multi-gradation photomask, it is preferable that the effective transmittance | permeability in the said 1st semi-transmissive part and the said 2nd semi-transmissive part is 15%-70%.
<구성 6><Configuration 6>
상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는, 상기 차광 영역에 인접하여 끼워진 반투광부 패턴을 각각 갖고, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부 중, 상기 반투광부 패턴의 폭이 상대적으로 작은 반투광부는, 투과율이 상대적으로 높은 반투과막의 막 구성을 갖고, 상기 반투광부 패턴의 폭이 상대적으로 큰 반투광부는, 투과율이 상대적으로 낮은 반투과막의 막 구성을 갖는 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask, the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion each have a semi-transmissive portion pattern sandwiched adjacent to the light-shielding region, and among the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion, The semi-transmissive portion having a relatively small width of the miner pattern has a film structure of a semi-transmissive film having a relatively high transmittance, and the semi-transmissive portion having a relatively wide transmissive portion pattern has a film structure of a semi-transmissive film having a relatively low transmittance. It is desirable to have.
<구성 7><Configuration 7>
상기 다계조 포토마스크를 이용하여, 노광기에 의한 노광광을 조사함으로써 상기 다계조 포토마스크의 전사 패턴을 피가공층에 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.The transfer pattern of the multi-gradation photomask is transferred to the layer to be processed by irradiating exposure light by an exposure machine using the multi-gradation photomask.
상기의 구성에 의한 다계조 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막에 각각 소정의 패터닝을 실시함으로써, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 형성한 다계조 포토마스크로서, 상기 반투광 영역은, 특정의 패턴 형상에 대한 제1 반투광부와, 상기 패턴 형상과 서로 다른 패턴 형상에 대한 제2 반투광부를 갖고, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 상기 노광광에 대한 실효 투과율이 거의 동등하므로, 반투광 영역에서 패턴 형상에 의하지 않고, 원하는 두께의 잔막값의 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.The multi-gradation photomask according to the above-described configuration is provided with a light-transmitting region, a light-shielding region, and the like by applying predetermined patterning to a light shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, formed on a transparent substrate. A multi-gradation photomask in which a transfer pattern having a translucent region is formed, wherein the translucent region has a first translucent portion for a specific pattern shape and a second translucent portion for a pattern shape different from the pattern shape. Since the effective transmissivity with respect to the said exposure light is substantially equal, the said 1st translucent part and the said 2nd translucent part can obtain the resist pattern of the residual film value of desired thickness, regardless of a pattern shape in a semi-transmissive area.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail with reference to an accompanying drawing.
지금까지는, 반투광 영역을 구성하는 반투과막의 투과율은 패턴 형상에 의하지 않고, 그 막과 노광광에 의해 결정하는 막 고유의 투과율로 규정하고 있었다. 이와 같이 규정된 투과율에 기초하여 반투과막의 막재나 두께를 설정하는 경우에, 반투광 영역의 면적이 노광기의 해상도에 대해 충분히 클 때에는 특별히 문제는 생기지 않는다. 그러나, 반투광 영역의 면적이나 폭이 미소하게 된 경우에는, 패턴의 단부에서 생기는 노광광의 회절을 무시할 수 없다. 이 때문에, 반투광 영역에 인접하는 차광부나 투광부의 영향에 의해, 반투과막의 투과율이, 실제의 노광 시에는 반투과막 고유의 투과율과는 서로 다른 값으로 되게 되는 경우가 있다.Up to now, the transmittance of the semi-transmissive film constituting the semi-transmissive region has been defined by the film-specific transmittance determined by the film and the exposure light, regardless of the? -Turn shape. In the case of setting the film material and thickness of the transflective film on the basis of the prescribed transmittance in this way, there is no particular problem when the area of the transflective area is sufficiently large with respect to the resolution of the exposure machine. However, when the area and the width of the semi-transmissive region become minute, diffraction of the exposure light generated at the end of the pattern cannot be ignored. For this reason, the transmissivity of a transflective film may become a value different from the transmittance | permeability inherent in a transflective film at the time of an actual exposure by the influence of the light shielding part and the light transmissive part adjacent to a semi-transmissive area.
예를 들면, 박막 트랜지스터용의 다계조 포토마스크로서는, 채널부에 상당하는 영역을 반투광 영역으로 하고, 이것을 사이에 두는 형태로 인접하는 소스 및 드레인에 상당하는 영역을 차광부로 구성한 것이 있다. 이 다계조 포토마스크는, 통상 i선∼g선의 파장대의 노광광을 이용하여 노광되지만, 채널부의 치수(폭)가 작아짐에 따라서, 인접하는 차광부와의 경계가, 실제의 노광 조건 아래에서 바래지고, 채널부의 노광광에 대한 실효적인 투과율(노광에 실제로 기여하는 투과율. 이하, 실효 투과율이라고도 함)은 반투과막의 막 투과율보다도 낮아진다. 즉, 도 1의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 차광부 A 사이에 끼워진 반투광 영역 B의 투과광의 광 강도 분포는, 그 반투광 영역 B의 선폭이 작아지면, 전체적으로 내려가, 피크가 낮아진다. 예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이, 5㎛ 이하의 채널 폭에 대응하는 반투광 영역에서는, 채널 폭의 감소와 함께, 실효 투과율이 현저하게 저하한다. 여기서, 반투과막의 막 투과율(또는 막 고유의 투과율)이란, 투명 기판 상의 그 막을 형성한, 충분히 넓은 영역에서, 노광광의 조사량과 투과량의 비에 의해 규정되는 것이며, 그 막의 조성이나 막 두께에 의해 결정되는 것이다. 충분히 넓은 영역이란, 노광기의 해상도에 대해 충분히 넓다고 하는 의미이며, 그 영역의 넓이의 변화에 의해, 투과율이 실질적으로 변화하지 않는 영역을 말한다. 또한, 도 2에서는 반투광 영역 B의 투과광의 광 강도 분포의 피크값에 의해, 그 영역의 투과율을 대표시켰다. 이 부분의 투과율은, 이 다계조 마스크를 사용하여 노광하였을 때의, 피전사체 상의 레지스트 잔막값과 상관을 갖는다.For example, as a multi-gradation photomask for thin film transistors, a region corresponding to the channel portion is a semi-transmissive region, and a region corresponding to the adjacent source and drain is formed as the light shielding portion so as to sandwich it. Although this multi-gradation photomask is normally exposed using exposure light in the wavelength range of i-g line, as the dimension (width) of a channel part becomes small, the boundary with an adjacent light shield part fades under actual exposure conditions. The effective transmittance (transmittance actually contributing to exposure, hereinafter also referred to as effective transmittance) to the exposure light of the channel portion is lower than that of the semi-transmissive film. That is, as shown to Fig.1 (a), (b), the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transmissive area | region B sandwiched between the light shielding parts A will fall as a whole when the line width of the semi-transmissive area | region B becomes small, The peak is lowered. For example, as shown in FIG. 2, in the translucent region corresponding to the channel width of 5 μm or less, the effective transmittance significantly decreases with the decrease in the channel width. Here, the film transmittance (or film intrinsic transmittance) of the semi-permeable membrane is defined by the ratio of the irradiation amount of the exposure light and the transmission amount in a sufficiently wide region in which the film is formed on the transparent substrate, and is determined by the composition and the film thickness of the film. It is decided. A sufficiently large area means that it is sufficiently wide with respect to the resolution of an exposure machine, and it means the area | region which transmittance does not change substantially by the change of the area of the area | region. 2, the transmittance | permeability of the area | region was represented by the peak value of the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transmissive area B. In FIG. The transmittance of this portion has a correlation with the resist residual film value on the transfer object when exposed using this multi gradation mask.
최근의 박막 트랜지스터(TFT)에서는, 종래에 비해 채널부의 폭을 작게 함으 로써 액정의 동작 속도를 올리거나, 또는 채널부의 크기를 작게 함으로써 액정의 밝기를 증가시키는 등의 기술이 제안되어 있다. 이 점으로부터, 패턴은 미세화하는 경향이 있는 한편, 얻고자 하는 레지스트 패턴 형상에의 요구 정밀도가 더 높아지는 것이 예상된다. 본 발명자들은, 이와 같은 상황에서는, 포토마스크의 면적이나 폭이 작은 영역에 대해서, 반투과막 고유의 투과율이 아니라, 패턴 형상의 차이 등의 요인을 포함하는 투과율을 고려하지 않으면, 원하는 레지스트 패턴을 형성할 수 없다고 생각하였다.In recent thin film transistors (TFTs), techniques such as increasing the operating speed of the liquid crystal by reducing the width of the channel portion or increasing the brightness of the liquid crystal by reducing the size of the channel portion are proposed. From this point of view, it is expected that the pattern tends to be miniaturized while the required precision of the desired resist pattern shape is increased. In such a situation, the inventors of the present invention provide a desired resist pattern for a region having a small area or a width of the photomask without considering the transmittance including factors such as the difference in pattern shape and not the transmittance inherent in the semi-permeable membrane. I thought it could not be formed.
따라서 본 발명자들은, 노광기의 노광 조건 아래에서 실제로 포토마스크에 노광광을 조사하였을 때의 피전사체가 받는 광 강도 분포를 촬상 수단에 의해 촬상함으로써, 패턴 형상의 차이 등의 요인을 포함하는 전사 패턴상을 해석할 수 있는 것에 주목하고, 이 광 강도 데이터에 의해 얻어진 전사 패턴상에 기초하여 반투광 영역에서의 반투과막의 막재나 두께 등을 결정할 수 있는 것을 발견하였다. 그리고, 이 지견에 기초하여, 반투광 영역에서, 패턴 형상에 따라서 반투과막의 구성을 바꿈으로써, 패턴 형상에 상관없이, 반투광 영역의 레지스트막의 잔막값을 동일하게 할 수 있는 것을 발견하였다.Therefore, the present inventors image, by imaging means, the light intensity distribution received by a transfer object when actually exposing exposure light to a photomask under the exposure conditions of an exposure machine, thereby including a transfer pattern image including factors such as a difference in pattern shape. It was found that the film material and thickness of the semi-transmissive film in the semi-transmissive region can be determined based on the transfer pattern image obtained by the light intensity data. Based on this knowledge, it was found that by changing the configuration of the semi-transmissive film in the translucent region according to the pattern shape, the remaining film value of the resist film in the translucent region can be made the same regardless of the pattern shape.
따라서, 본 발명에서는, 반투광 영역이, 특정의 패턴 형상에 대한 제1 반투광부와, 상기 패턴 형상과 서로 다른 패턴 형상에 대한 제2 반투광부를 갖도록 막 구성한다. 이 경우에, 예를 들면 폭이 좁은 영역을 갖는 패턴에 대해서는, 도 2에 도시한 바와 같이 실제로 노광에 기여하는 실효 투과율이 상대적으로 낮은 한편, 상대적으로 폭이 넓은 영역을 갖는 패턴에 대해서는, 도 2에 도시한 바와 같이 실 제로 노광에 기여하는 투과율이 상대적으로 높다. 이들을 고려하여, 폭이 좁은 영역을 갖는 패턴과 상대적으로 폭이 넓은 영역을 갖는 패턴의 쌍방이 원하는 투과율(실제로 노광에 기여하는 투과율)로 되도록, 전자와 후자의 막 구성을 각각 설계한다. 구체적으로는, 전자의 막 투과율이 후자의 막 투과율보다 커지도록 한 막 구성을 채용함으로써, 제1 반투광부 및 제2 반투광부에서의 노광광에 대한 실효 투과율이 거의 동등하게 된다. 즉, 패턴 형상에 기인하는 제1 반투광부와 제2 반투광부 사이의 실효 투과율의 차이를 막 구성에 의해 해소하고, 이에 의해 제1 반투광부와 제2 반투광부 사이의 실효 투과율을 거의 동일하게 한다. 이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 패턴 전사를 행함으로써, 반투광 영역에서의 레지스트막의 잔막값을 패턴 형상에 관계없이 소정 범위 내로 할 수 있다. 또한, 여기서 실효 투과율은 노광광 투광부의 투과율을 100％로 하였을 때의, 도 1의 (a), (b)에 도시한 광 강도 분포 곡선의 피크에서의 투과율로 할 수 있다. 도 1의 (a), (b)에 도시한 광 강도 분포는, 예를 들면 후술하는 방법에 의해 얻을 수 있다.Therefore, in this invention, a semi-transmissive area | region is comprised so that a 1st semi-transmissive part with respect to a specific pattern shape and a 2nd semi-transmissive part with respect to a pattern shape different from the said pattern shape may be comprised. In this case, for example, for a pattern having a narrow area, as shown in FIG. 2, the effective transmittance actually contributing to exposure is relatively low, while for a pattern having a relatively wide area, FIG. As shown in Fig. 2, the transmittance actually contributing to the exposure is relatively high. In consideration of these, the former and latter film configurations are designed so that both of the pattern having a narrow region and the pattern having a relatively large region have a desired transmittance (actually, a transmittance contributing to exposure). Specifically, by adopting a film structure in which the former film transmittance is larger than the latter film transmittance, the effective transmittance with respect to the exposure light in the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion becomes almost equal. That is, the difference in the effective transmittance between the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion due to the pattern shape is solved by the film structure, thereby making the effective transmittance between the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion almost the same. . By performing pattern transfer using such a multi-gradation photomask, the residual film value of the resist film in a semi-transmissive area can be made into a predetermined range irrespective of a pattern shape. In addition, an effective transmittance can be made into the transmittance at the peak of the light intensity distribution curve shown to Fig.1 (a), (b) when the transmittance | permeability of an exposure light transmission part is 100% here. The light intensity distribution shown to Fig.1 (a), (b) can be obtained by the method mentioned later, for example.
제1 반투광부 및 제2 반투광부를 구성하기 위한 제1 반투과막과 제2 반투과막의 막 투과율은, 각각 15％∼70％ 정도인 것이 바람직하다. 제1 반투과막과 제2 반투과막의 막 투과율은, 각각, 보다 바람직하게는 20％∼60％이다. 또한, 제1 반투과막과 제2 반투과막의 막 투과율차는, 용도에 따라 적절하게 설정할 수 있고, 예를 들면 1％∼10％로 할 수 있다. 제1 반투과막과 제2 반투과막의 막 투과율차는, 보다 바람직하게는 1％∼5％이다.It is preferable that the film transmittance | permeability of the 1st semi-transmissive film and the 2nd semi-transmissive film which comprise a 1st semi-transmissive part and a 2nd semi-transmissive part is about 15%-about 70%, respectively. The membrane transmittances of the first semipermeable membrane and the second semipermeable membrane are each more preferably 20% to 60%. In addition, the film transmittance difference of a 1st semi-permeable membrane and a 2nd semi-permeable membrane can be suitably set according to a use, and can be 1%-10%, for example. The film transmittance difference between the first semipermeable membrane and the second semipermeable membrane is more preferably 1% to 5%.
반투광 영역에서의 제1 반투광부 및 제2 반투광부는, 예를 들면 패턴에서의 형상이나 치수에 따라서 막 구성을 설계하여도 되고, 소정의 막을 형성하여 패터닝한 테스트 마스크의 실효 투과율을 측정하고, 막 고유의 투과율과 실효 투과율 사이의 차에 따라서 막 구성을 설계하여도 된다. 예를 들면, 패턴에서의 폭으로 분류하는 경우에는, 예를 들면 폭이 5㎛ 이하인 패턴을 갖는 영역에 대해 상대적으로 밝은 반투광부로 되는 막 구성으로 하고, 5㎛를 초과하는 패턴을 갖는 영역에 대해 상대적으로 어두운 반투광부로 되는 막 구성으로 한다. 이에 의해, 각각의 반투광부에서의 실효 투과율을 일치시킨다.The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion in the semi-transmissive region may be designed, for example, in accordance with the shape or dimensions of the pattern, and measure the effective transmittance of the test mask formed by forming a predetermined film and patterning the same. The membrane structure may be designed according to the difference between the inherent permeability and the effective permeability of the membrane. For example, when classifying by the width in a pattern, it is set as the film structure which becomes a translucent part relatively bright with respect to the area | region which has a pattern whose width is 5 micrometers or less, for example, in the area | region which has a pattern exceeding 5 micrometers. It is set as a film | membrane structure used as a comparatively dark semi-transmissive part with respect to it. This makes the effective transmittance | permeability in each semi-transmissive part correspond.
여기서, 실효 투과율은 막 고유의 투과율 외에, 패턴에서의 형상{치수, 또는 선폭 CD(Critical Dimension)}이나 노광기의 광학 조건(광원 파장, 개구수, σ값 등)의 요인이 포함된 투과율이며, 실제의 노광 환경을 반영한 투과율이다. 이 때문에, 패턴에서의 폭이 특정되어 있고, 그 폭의 실효 투과율이 지정되어, 광학 조건이 고정되면, 그 실효 투과율에 기초하여 반투과막의 설계(조성, 두께의 적어도 한쪽)를 결정하는 것이 가능하게 된다. Here, the effective transmittance is a transmittance that includes factors such as the shape {dimension or line width CD (Critical Dimension)} of the pattern and the optical conditions (light source wavelength, numerical aperture, sigma value, etc.) of the pattern, in addition to the inherent transmittance of the film, It is the transmittance reflecting the actual exposure environment. For this reason, when the width in a pattern is specified, the effective transmittance of the width is specified, and optical conditions are fixed, it is possible to determine the design (composition, at least one of the thickness) of the semi-permeable film based on the effective transmittance. Done.
상기한 바와 같이 노광기의 노광 조건을 재현하는 장치로서는, 예를 들면 도 3에 도시한 장치를 들 수 있다. 이 장치는, 광원(1)과, 광원(1)으로부터의 광을 포토마스크(3)에 조사하는 조사 광학계(2)와, 포토마스크(3)를 투과한 광을 결상시키는 대물 렌즈계(4)와, 대물 렌즈계(4)를 거쳐 얻어진 상을 촬상하는 촬상부(5)로 주로 구성되어 있다.As mentioned above, the apparatus shown in FIG. 3 is mentioned as an apparatus which reproduces the exposure conditions of an exposure machine. This apparatus comprises a light source 1, an irradiation
광원(1)은, 소정 파장의 광속을 발하는 것이며, 예를 들면 할로겐 램프, 메탈 할로겐 램프, UHP 램프(초고압 수은 램프) 등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 마스크를 사용하는 노광기를 근사하는 분광 특성을 갖는 광원을 사용할 수 있다.The light source 1 emits a light beam having a predetermined wavelength, and for example, a halogen lamp, a metal halogen lamp, a UHP lamp (ultra high pressure mercury lamp), or the like can be used. For example, a light source having a spectral characteristic that approximates an exposure machine using a mask can be used.
조사 광학계(2)는 광원(1)으로부터의 광을 유도하여 포토마스크(3)에 광을 조사한다. 이 조사 광학계(2)는 개구수(NA)를 가변으로 하므로, 조리개 기구(개구 조리개(7-1))를 구비하고 있다. 이 조사 광학계(2)는 포토마스크(3)에서의 광의 조사 범위를 조정하기 위한 시야 조리개(6-1)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 조사 광학계(2)를 거친 광은, 마스크 유지구(3a)에 의해 유지된 포토마스크(3)에 조사된다. 이 조사 광학계(2)는 케이스(13) 내에 배설된다.The irradiation
포토마스크(3)는 마스크 유지구(3a)에 의해 유지된다. 이 마스크 유지구(3a)는 포토마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서, 포토마스크(3)의 하단부 및 측연부 근방을 지지하고, 이 포토마스크(3)를 경사시켜 고정하여 유지하게 되어 있다. 이 마스크 유지구(3a)는 포토마스크(3)로서, 대형(예를 들면, 주평면이 1220㎜×1400㎜, 두께 13㎜의 것이나 그 이상인 것), 또한 다양한 크기의 포토마스크(3)를 유지할 수 있게 되어 있다. 또한, 대략 연직이란, 도 3 중에 도시한, 연직으로부터의 각도 θ가 약 10도 이내를 의미한다. 포토마스크(3)에 조사된 광은, 이 포토마스크(3)를 투과하여, 대물 렌즈계(4)에 입사한다.The
대물 렌즈계(4)는, 예를 들면 포토마스크(3)를 투과한 광이 입사하고, 이 광속에 무한원 보정을 가하여 평행광으로 하는 제1군 렌즈(시뮬레이터 렌즈)(4a)와, 이 제1군 렌즈(4a)를 거친 광속을 결상시키는 제2군 렌즈(결상 렌즈)(4b)로 구성된다. 시뮬레이터 렌즈(4a)는 조리개 기구(개구 조리개(7-2))가 구비되어 있고, 개구수(NA)가 가변으로 되어 있다. 이 대물 렌즈계(4)도, 시야 조리개(6-2)를 구비 하는 것이 바람직하다. 대물 렌즈계(4)를 거친 광속은, 촬상부(5)에 의해 수광된다. 이 대물 렌즈계(4)는 케이스(13) 내에 배설된다.The objective lens system 4 includes, for example, a first group lens (simulator lens) 4a which receives light passing through the
이 촬상부(5)는 포토마스크(3)의 상을 촬상한다. 이 촬상부(5)로서는, 예를 들면 CCD 등의 촬상 소자를 이용할 수 있다.This
이 장치에서는, 조사 광학계(2)의 개구수와 대물 렌즈계(4)의 개구수가 각각 가변으로 되어 있으므로, 조사 광학계(2)의 개구수의 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비, 즉 시그마값(σ:코히어런시)을 가변할 수 있다.In this apparatus, since the numerical aperture of the irradiation
또한, 이 장치는 촬상부(5)에 의해 얻어진 촬상 화상에 대한 화상 처리, 연산, 소정의 임계값과의 비교 및 표시 등을 행하는 연산부(11), 표시부(12)를 갖는 제어부(14) 및 케이스(13)의 위치를 바꾸는 이동 조작부(15)를 구비하고 있다. 이 때문에, 얻어진 촬상 화상, 또는 이에 기초하여 얻어진 광 강도 분포를 이용하여, 제어부(14)에 의해 소정의 연산을 행하고, 다른 노광광을 이용한 조건 아래에서의 촬상 화상, 또는 광 강도 분포나 투과율을 구할 수 있다.In addition, the apparatus includes a calculation unit 11 for performing image processing, calculation, comparison with a predetermined threshold value and display of a captured image obtained by the
이와 같은 구성을 갖는 도 3에 도시한 장치는, 개구수 NA와 σ값이 가변으로 되어 있고, 광원의 선원도 바꿀 수 있으므로, 다양한 노광기의 노광 조건을 재현할 수 있다.In the apparatus shown in Fig. 3 having such a configuration, the numerical aperture NA and the sigma value are variable, and the source of the light source can also be changed, so that the exposure conditions of various exposure machines can be reproduced.
본 발명에 따른 다계조 포토마스크는 투명 기판 상에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투과막에 의해, 투광 영역, 차광 영역 및 반투광 영역을 구성하는 전사 패턴을 구비한다. 그리고, 반투광 영역은 특정의 패턴 형상을 갖는 제1 반투광부와, 이 패턴 형상과 서로 다른 패턴 형상을 갖는 제2 반투광부를 갖는다. 각각의 반투광부에 대해서는, 막 구성을 바꾸어 실효 투과율을 맞추고 있다.In the multi-gradation photomask according to the present invention, a transfer pattern constituting a light transmitting region, a light blocking region, and a semi-transmissive region is formed by a light shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, formed on a transparent substrate. It is provided. The semi-transmissive region has a first translucent portion having a specific pattern shape and a second translucent portion having a pattern shape different from the pattern shape. For each translucent portion, the film structure is changed to match the effective transmittance.
반투과막은, 예를 들면, 각각 서로 다른 막 투과율을 갖는 제1 반투과막 및 제2 반투과막으로 구성되어 있고, 제1 반투과막에 의해ㅔ 제1 반투광부가 구성되고, 제2 반투과막에 의해 제2 반투광부가 구성된다. 혹은, 반투과막은, 각각 소정의 막 투과율을 갖는 제1 반투과막 및 제2 반투과막으로 구성되고, 제1 반투과막에 의해 제1 반투광부가 구성되고, 제1 반투과막 및 제2 반투과막에 의해 제2 반투광부가 구성되어도 된다. 후자의 경우, 제1, 제2 반투과막의 각각의 막 투과율은 동일하거나 서로 달라도 된다.The semi-permeable membrane is composed of, for example, a first semi-permeable membrane and a second semi-permeable membrane each having a different film transmittance, and the first semi-transmissive portion constitutes the first semi-transmissive portion, and the second half The second translucent portion is formed by the transmission membrane. Alternatively, the semi-permeable membrane is composed of a first semi-permeable membrane and a second semi-permeable membrane each having a predetermined membrane transmittance, and the first semi-transmissive portion is constituted by the first semi-permeable membrane, and the first semi-permeable membrane and the first semi-permeable membrane The second semi-transmissive portion may be configured by the second semi-transmissive membrane. In the latter case, the membrane permeability of each of the first and second semipermeable membranes may be the same or different.
투명 기판으로서는, 글래스 기판 등을 예로 들 수 있다. 또한, 노광광을 차광하는 차광막으로서는, 크롬막 등의 금속막, 실리콘막, 금속 산화막, 몰리브덴 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막 등을 예로 들 수 있다. 또한, 그 차광막은 표면에 반사 방지막을 갖는 것이 바람직하다. 그 반사 방지막의 재료로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 등을 예로 들 수 있다. 노광광을 일부 투과시키는 반투과막으로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화 질화탄화물, 또는 금속 실리사이드 등을 이용할 수 있다. 반투과막은, 특히 산화 크롬막, 질화 크롬막, 몰리브덴 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막이나, 그 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 등이 바람직하다. 또한, 반투과막에서, 제1 반투과막 및 제2 반투과막에 어느 재료를 이용하는지에 대해서는 후술하는 막 구성에 의해 적절하게 선택할 수 있다.A glass substrate etc. are mentioned as a transparent substrate. Moreover, as a light shielding film which shields exposure light, metal silicide films, such as metal films, such as a chromium film, a silicon film, a metal oxide film, and a molybdenum silicide film, etc. are mentioned. In addition, the light shielding film preferably has an antireflection film on its surface. Examples of the material of the antireflection film include chromium oxide, nitride, carbide, fluoride and the like. As the semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, an oxide of chromium, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, metal silicide or the like can be used. The semipermeable membrane is particularly preferably a metal silicide film such as a chromium oxide film, a chromium nitride film, a molybdenum silicide film, or an oxide, nitride, oxynitride, carbide or the like. In addition, about which material is used for a 1st semi-permeable membrane and a 2nd semi-permeable membrane in a semi-permeable membrane, it can select suitably by the membrane structure mentioned later.
전술한 다계조 포토마스크는, 도 4의 (a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역), 제2 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역) 및 투광 영역 D를 형성하여 이루어진다. 또한, 도 4의 (a)∼(c)는 막 구성을 모식적으로 도시한 것이며, 실제의 패턴과는 서로 다르다. 여기서, 제1 반투광 영역 B는 넓은 영역의 패턴에 상당하고, 제2 반투광 영역 C는 좁은 폭을 포함하는 패턴에 상당하는 것으로 한다. 이와 같은 다계조 포토마스크는, 4개의 영역 A∼영역 D에서 실제의 노광에 이용하였을 때에 3계조를 나타내는 것이다.As described above with reference to FIGS. 4A to 4C, the above-described multi-gradation photomask includes a light blocking region A, a first semi-transmissive region B (dark translucent region), and a second on the
도 4의 (a)에 도시한 구성은, 예를 들면 도 5의 (a)∼(j), 도 6의 (a)∼(j), 도 7의 (a)∼(j)에 도시한 제1∼제3 방법에 의해 제작할 수 있다. 또한, 도 4의 (a)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭 막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.The configuration shown in Fig. 4A is, for example, shown in Figs. 5A to 5J, Figs. 6A to 6J, and Figs. 7A to 7J. It can manufacture by a 1st-3rd method. In addition, the manufacturing method of the structure shown to Fig.4 (a) is not limited to these methods. In addition, in the following description, the resist material which comprises a resist layer, the etchant used at the time of an etching, the developing solution used at the time of image development, etc. select suitably what can be used by a conventional photolithography process and an etching process. For example, an etchant is appropriately selected depending on the material constituting the etching target film, and a developer is appropriately selected depending on the resist material to be used.
도 4의 (a)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투과막(24) 및 제2 반투과막(25)을 이용하고, 제2 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투과막(25)을 이용한다. 제2 반투과막(25)의 재료로서는, 몰리 브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는, MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등 또는 크롬을 주성분으로 하는 질화 크롬, 산화 크롬, 산질화 크롬, 불화 크롬 등을 예로 들 수 있다. 또한, 제1 반투과막(24)의 재료로서는, 상기 제2 반투과막(25)과 마찬가지의 재료로부터 선택된 것을 사용할 수 있다. 제1 반투광 영역 B의 투과율은, 제1 반투과막(24) 및 제2 반투과막(25)의 각각의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정되고, 제2 반투광 영역 C의 투과율은, 제1 반투과막(24)의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정된다. 또한, 후술하는 도 7에 도시한 방법을 이용하면, 제1 반투과막(24)과 제2 반투과막(25) 사이에는 에칭 선택성이 특히 필요 없기 때문에, 제1 반투과막과 제2 반투과막의 소재는 동일하거나 서로 달라도 된다. 동일한 것으로 하면, 투과율의 파장 의존성이 동일하기 때문에, 투과율의 제어가 용이한 이점이 있다.In the structure shown to Fig.4 (a), the 1st
제1 방법에서는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 차광막(22) 및 반사 방지막(23)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 형성하고, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광 영역 B만이 노출되도록 레지스트층(26)을 노광ㆍ현상하여 개구부(26a)를 갖는 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스터로 하여, 노출된 반사 방지막(23) 및 차광막(22)을 에칭한다. 그 후, 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.In the first method, as shown in FIG. 5A, a photomask blank in which a
다음으로, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제1 반투과막(24)을 성막한다. 그리고, 도 5의 (f)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A 및 제1 반투광 영역 B 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 차광막(22), 반사 방지막(23) 및 제1 반투과막(24)을 에칭한다. 그 후, 도 5의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 5E, the first
다음으로, 도 5의 (h)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제2 반투과막(25)을 성막한다. 그리고, 도 5의 (i)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B 및 제2 반투광 영역 C 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 제2 반투과막(25)을 에칭한다. 그 후, 도 5의 (j)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다. 이와 같이 하여 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.Next, as shown in FIG. 5H, the second
제2 방법에서는, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 차광막(22) 및 반사 방지막(23)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 형성하고, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광 영역 B, 제2 반투광 영역 C 및 투광 영역 D가 노출되도록 이 레지스트층(26)을 노광ㆍ현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반사 방지막(23) 및 차광막(22)을 에칭한다. 그 후, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.In the second method, as shown in FIG. 6A, a photomask blank in which the
다음으로, 도 6의 (e)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제1 반투과막(24)을 성막한다. 그리고, 도 6의 (f)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A 및 제1 반투광 영역 B 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 제1 반투과막(24)을 에칭한다. 그 후, 도 6의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 6E, the first
다음으로, 도 6의 (h)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제2 반투과막(25)을 성막한다. 그리고, 도 6의 (i)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B 및 제2 반투광 영역 C 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 제2 반투과막(25)을 에칭한다. 그 후, 도 6의 (j)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다. 이와 같이 하여 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6H, the second
제3 방법에서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 차광막(22) 및 반사 방지막(23)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 형성하고, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광 영역 B만이 노출되도록 레지스트층(26)을 노광ㆍ현상하여 개구부(26a)를 갖는 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반사 방지막(23) 및 차광막(22)을 에칭한다. 그 후, 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.In the third method, as shown in FIG. 7A, a photomask blank in which the
다음으로, 도 7의 (e)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제1 반투과막(24)을 성막한다. 그리고, 도 7의 (f)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B 및 투광 영역 D 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 차광막(22), 반사 방지막(23) 및 제1 반투과막(24)을 에칭한다. 그 후, 도 7의 (g)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 7E, the first
다음으로, 도 7의 (h)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제2 반투과막(25)을 성막한다. 그리고, 도 7의 (i)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A, 제1 반투광 영역 B 및 제2 반투광 영역 C 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 제2 반투과막(25)을 에칭한다. 그 후, 도 7의 (j)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다. 이와 같이 하여 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7H, the second
도 4의 (b)에 도시한 구성은, 예를 들면 도 8의 (a)∼(i)에 도시한 공정에 의해 제작할 수 있다. 또한, 도 4의 (b)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.The structure shown in FIG.4 (b) can be manufactured by the process shown to FIG.8 (a)-(i), for example. In addition, the manufacturing method of the structure shown in FIG.4 (b) is not limited to these methods. In addition, in the following description, the resist material which comprises a resist layer, the etchant used at the time of an etching, the developing solution used at the time of image development, etc. select suitably what can be used by a conventional photolithography process and an etching process. For example, an etchant is appropriately selected depending on the material constituting the etching target film, and a developer is appropriately selected depending on the resist material to be used.
도 4의 (b)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투과막(27)을 이용하고, 제2 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투과막(28)을 이용하고, 각각의 반투광 영역이 단층으로 구성되어 있다. 제1 반투과막(27)의 재료로서는, 예를 들면 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는 것 이 바람직하고, MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등을 예로 들 수 있다. 또한, 제2 반투과막(28)의 재료로서는 질화 크롬, 산화 크롬, 산질화 크롬, 불화 크롬 등이 바람직하다.In the configuration shown in FIG. 4B, the first
도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 제1 반투과막(27), 차광막(22) 및 반사 방지막(23)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 이 제1 반투과막(27) 및 차광막(22)은, 서로의 에칭에 대해 내성을 갖는 막이다. 예를 들면, 제1 반투과막(27)은 크롬용 에칭 가스 또는 에칭액에 대해 내성을 갖고, 차광막(22)은 MoSi용 에칭 가스 또는 에칭액에 대해 내성을 갖는다.As shown in FIG. 8A, a photomask blank on which the first
이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 반투광 영역 C 및 투광 영역 D가 노출되도록 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 노광ㆍ현상하여 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반사 방지막(23) 및 차광막(22)을 크롬용 에칭액 등으로 에칭한다. 그 후, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다.A resist
다음으로, 도 8의 (e)에 도시한 바와 같이, 적어도 차광막(22)을 마스크로 하여, 제1 반투과막(27)을 에칭한다. 혹은, 도 8의 (c)에 도시한 상태에서 레지스트층(26) 및 차광막(22)을 마스크로 하여 제1 반투과막(27)을 에칭한 후에 레지스트층(26)을 박리하여도 된다. 이들 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에서, 차광막(22)은 MoSi용 에천트에 대해 내성을 갖기 때문에, 이 제1 반투과막(27)의 에칭 시에 에칭되는 일이 없다. 또한, 상기 MoSi용 에칭액으로서는, 예를 들면 불화 수소산, 규불화 수소산, 불화 수소 암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산, 황산으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제를 포함하는 것이 사용된다.Next, as shown in FIG. 8E, the
다음으로, 도 8의 (f)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21)의 전체면에 제2 반투과막(28)을 형성한다. 또한, 제2 반투과막(28)과 차광막(22)은, 서로의 에칭에 대해 내성이 작은 막이다. 즉, 제2 반투과막(28)과 차광막(22)은, 동종의 에천트에 의해 에칭이 가능한 재료로 구성된다. 다음으로, 도 8의 (g)에 도시한 바와 같이, 차광 영역 A 및 제2 반투광 영역 C 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 차광막(22), 반사 방지막(23) 및 제2 반투과막(28)을, 크롬용 에천트를 이용하여 에칭한다. 그 후, 도 8의 (i)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 제거한다. 이와 같이 하여 도 4의 (b)에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.Next, as shown in FIG. 8F, the second
도 4의 (c)에 도시한 구성은, 예를 들면 도 9의 (a)∼(g)에 도시한 공정에 의해 제작할 수 있다. 또한, 도 4의 (c)에 도시한 구조의 제조 방법은, 이들 방법에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명에서, 레지스트층을 구성하는 레지스트 재료, 에칭 시에 이용하는 에천트, 현상 시에 이용하는 현상액 등은, 종래의 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정에서 사용할 수 있는 것을 적절하게 선택한다. 예를 들면, 에천트에 관해서는, 피에칭막을 구성하는 재료에 따라서 적절하게 선택하고, 현상액에 관해서는, 사용하는 레지스트 재료에 따라서 적절하게 선택한다.The structure shown in FIG.4 (c) can be manufactured by the process shown to FIG.9 (a)-(g), for example. In addition, the manufacturing method of the structure shown to Fig.4 (c) is not limited to these methods. In addition, in the following description, the resist material which comprises a resist layer, the etchant used at the time of an etching, the developing solution used at the time of image development, etc. select suitably what can be used by a conventional photolithography process and an etching process. For example, an etchant is appropriately selected depending on the material constituting the etching target film, and a developer is appropriately selected depending on the resist material to be used.
도 4의 (c)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광 영역 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투과막(24) 및 제2 반투과막(25)을 이용하고, 제2 반투광 영역 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투과막(25)을 이용한다. 제2 반투과막(25)의 재료로서는, 금속과 실리콘을 함유하는 재료, 예를 들면 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 예를 들면 MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등을 예로 들 수 있다. 또한, 제1 반투과막(24)의 재료로서는 질화 크롬, 산화 크롬, 산질화 크롬, 불화 크롬 등이 바람직하다. 제1 반투광 영역 B의 투과율은 제1 반투과막(24) 및 제2 반투과막(25)의 각각의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정되고, 제2 반투광 영역 C의 투과율은 제1 반투과막(24)의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정된다.In the configuration shown in FIG. 4C, the first
도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(21) 상에 제2 반투과막(25), 제1 반투과막(24), 차광막(22) 및 반사 방지막(23)이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 여기서, 제1 반투과막(24)과 차광막(22)은, 서로의 에칭에 대해 내성을 갖는 막으로 되어 있다. 예를 들면, 제1 반투과막(24)은 크롬용 에천트에 대해 내성을 갖고, 차광막(22)은 MoSi용 에천트에 대해 내성을 갖는다. 또한, 제2 반투과막(25)은 차광막(22)과 마찬가지의 에칭이 가능한 재료로 구성되어 있고, 제2 반투과막(25)과 차광막(22)은, 서로의 에칭에 대해 내성이 작은 막이다. 즉, 제2 반투과막(25)과 차광막(22)은, 동종의 에칭 가스 또는 에칭액에 의해 에칭이 가능하다.As shown in FIG. 9A, a photo on which the
다음으로, 이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 반투광 영역 C 및 투광 영역 D가 노출되도록 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 노광ㆍ현상하여 개구부를 갖는 레지스트 패턴을 형성한다. 다음으로, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 반사 방지막(23) 및 차광막(22)을 크롬용 에칭액 등으로 에칭한다. 그 후, 레지스트층(26)을 제거하고, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 적어도 차광막(22)을 마스크로 하여, 제1 반투과막(24)을 에칭한다. 혹은, 도 9의 (c)에 도시한 상태에서 레지스트층(26) 및 차광막(22)을 마스크로 하여 제1 반투과막(24)을 에칭한 후에 레지스트층(26)을 박리하여도 된다. 이들 에칭에서, 차광막(22) 및 제2 반투과막(25)은 MoSi용 에천트에 대해 내성을 갖기 때문에, 이 제1 반투과막(24)의 에칭 시에는 에칭되기 어렵다.Next, a resist
이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트층(26)을 형성하고, 도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광 영역 B 및 투광 영역 D가 노출되도록 레지스트층(포지티브형 포토레지스트막)(26)을 노광ㆍ현상하여 개구부를 형성한다. 다음으로, 도 9의 (f)에 도시한 바와 같이, 레지스트층(26)을 마스크로 하여, 크롬용 에천트를 이용하여, 반사 방지막(23), 차광막(22) 및 제2 반투과막(25)을 에칭한다. 그 후, 도 9의 (g)에 도시한 바와 같이, 잔존하는 레지스트층(26)을 제거한다. 이와 같이 하여 도 4의 (c)에 도시한 바와 같은 구성을 제작할 수 있다.A resist
다음으로, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 구체예에 대해서 설명한다. 도 10의 (a)는, 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 TFT(Thin Film Transistor) 패널용의 다계조 포토마스크의 일부를 도시하는 도면이며, 도 10의 (b)는, TFT 패 널 상의 TFT부를 도시하는 도면이다. Next, the specific example of the multi-gradation photomask which concerns on this invention is demonstrated. FIG. 10A shows a part of a multi-gradation photomask for a TFT (Thin Film Transistor) panel of an active matrix liquid crystal display device, and FIG. 10B shows a TFT portion on a TFT panel. It is a figure which shows.
도 10의 (a)에 도시한 다계조 포토마스크에서는, 도 10의 (b)에 도시한 TFT의 채널 영역(41) 상의 제1 포토 스페이서 영역(31)(대)과, 도 10의 (b)에 도시한 배선부(42) 상의 제2 포토 스페이서 영역(32)(중)과, 도 10의 (b)에 도시한 화소 전극(43) 상의 제3 포토 스페이서 영역(33)(소)을 갖는다. 제1∼제3 포토 스페이서 영역(31∼33)은, 각각 레지스트막의 잔막값을 동일하게 하기 위해, 패턴 형상(포토 스페이서의 크기)의 차이에 따라서 막 고유의 투과율을 바꾸고 있다. 즉, 제1 포토 스페이서 영역(31)에서 투과율이 가장 낮고, 제2 포토 스페이서 영역(32)에서 투과율이 다음으로 높고, 제3 포토 스페이서 영역(33)에서 투과율이 가장 높아진다. 이 때문에, 제1 포토 스페이서 영역(31)을 도 4의 (a), (b)에 도시한 제1 반투광 영역 B로 하고, 제2 포토 스페이서 영역(32)을 도 4의 (a), (b)에 도시한 제2 반투광 영역 C로 하고, 제3 포토 스페이서 영역(33)을 도 4의 (a), (b)에 도시한 투광 영역 D로 하도록 막 구성을 행한다. 이에 의해, 제1∼제3 포토 스페이서 영역(31∼33)에서, 노광광에 대한 실효 투과율이 거의 동등하게 되고, 레지스트막의 잔막값을 동일하게 할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 반투광 영역 B, C에서의 제1 및 제2 반투과막의 두께나 재료는, 도 2에 도시한 장치에 상기한 바와 같이 막 구성한 테스트 마스크를 장착하여 실효 투과율을 구하고, 이 실효 투과율에 기초하여 설계할 수 있다.In the multi-gradation photomask shown in FIG. 10A, the first photo spacer region 31 (large) on the
또한, 여기서는 1개의 화소 내에서의 포토 스페이서의 크기(패턴 형상)의 차이에 따라서 반투광 영역의 막 구성을 바꾼 경우에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 패턴의 조밀도, 예를 들면 화소 내와 표시 영역 주변 사이의 패턴의 조밀도에 따라서 반투광 영역의 막 구성을 바꾸는 경우나, 가공 프로세스에 따라서 반투광 영역의 막 구성을 바꾸는 경우에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.In addition, although the case where the film | membrane structure of the semi-transmissive area | region was changed according to the difference of the magnitude | size (pattern shape) of the photo spacer in one pixel here, this invention is not limited to this, The density of a pattern, Example For example, the same applies to the case where the film structure of the semi-transmissive region is changed in accordance with the density of the pattern between the pixel and the periphery of the display region, or when the film structure of the semi-transmissive region is changed in accordance with the processing process.
또한, 상기 설명에서는 차광부에 인접하여 끼워진 반투광 영역의 투과율에 대해서, 본 발명을 적용하는 것의 이점을 설명하였다. 그러나, 투광부 사이에 끼워진 반투광 영역에서도, 마찬가지의 고찰을 행함으로써, 본 발명의 마스크를 이용하여 전자 디바이스를 제조할 때, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 잔막값을 제어할 수 있다. 이 경우에는, 반투광 영역의 실효 투과율은 반투광 영역에 이용한 반투과막의 고유의 투과율보다 높아지는 경향이 있다. 이와 같은 경우라도, 형상이 서로 다른, 제1, 제2 반투광부에 대해, 그 실효 투과율이 거의 동등하게 되도록, 상기에서 설명한 방법에 의해, 실제로 노광에 기여하는 투과율을 조정할 수 있다.In addition, in the above description, the advantages of applying the present invention to the transmittance of the semi-transmissive region fitted adjacent to the light shielding portion have been described. However, in the semi-transmissive region sandwiched between the light-transmitting sections, the same considerations can be used to control the residual film value of the resist pattern formed on the transfer object when the electronic device is manufactured using the mask of the present invention. In this case, the effective transmittance of the semi-transmissive region tends to be higher than the inherent transmittance of the semi-transmissive membrane used for the semi-transmissive region. Even in such a case, the transmittance which actually contributes to the exposure can be adjusted by the above-described method so that the effective transmittances are substantially equal for the first and second semi-transmissive portions having different shapes.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 반투과막에서 실효 투과율을 일치시키는 반투광 영역이 2개인 경우에 대해서 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 반투과막에서 실효 투과율을 일치시키는 반투광 영역이 3개 이상인 경우라도 마찬가지의 기술적 사상에 의해 막 구성을 바꿈으로써 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서의 부재의 개수, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖의, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적절하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.This invention is not limited to the said embodiment, It can change suitably and can implement. For example, in the above embodiment, the case where there are two semi-transmissive regions which match the effective transmittance in the semi-transmissive film is described. Even when there are three or more areas, it can apply similarly by changing a film structure by the same technical idea. In addition, the number, size, processing procedure, etc. of the member in the said embodiment are an example, It can change and implement in various ranges within the range which exhibits the effect of this invention. In addition, as long as it does not deviate from the range of the objective of this invention, it is possible to change suitably and to implement.
도 1의 (a), (b)는 차광막과 반투과막의 패턴 및 그것에 대응하는 광 강도 분포를 나타내는 도면. 1 (a) and 1 (b) are diagrams showing patterns of light shielding films and transflective films and light intensity distributions corresponding thereto.
도 2는 채널 폭과 투과율 사이의 관계를 나타내는 특성도.2 is a characteristic diagram showing a relationship between channel width and transmittance.
도 3은 노광기의 노광 조건을 재현하는 장치의 일례를 나타내는 도면.3 shows an example of an apparatus for reproducing exposure conditions of an exposure machine.
도 4의 (a)∼(c)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 구조를 도시하는 도면이다. 4A to 4C are diagrams showing the structure of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (a)∼(j)는 도 4의 (a)에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.5 (a) to 5 (j) are views for explaining a method of manufacturing the structure of the multi-gradation photomask shown in FIG. 4 (a).
도 6의 (a)∼(j)는 도 4의 (a)에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면.6 (a) to 6 (j) are views for explaining another example of the method for manufacturing the structure of the multi-gradation photomask shown in FIG. 4 (a).
도 7의 (a)∼(j)는 도 4의 (a)에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면.7 (a) to 7 (j) are diagrams for explaining another example of the manufacturing method of the structure of the multi-gradation photomask shown in FIG. 4 (a).
도 8의 (a)∼(i)는 도 4의 (b)에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.8 (a) to 8 (i) are views for explaining a method of manufacturing the structure of the multi-gradation photomask shown in FIG. 4 (b).
도 9의 (a)∼(g)는 도 4의 (c)에 도시한 다계조 포토마스크의 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.9 (a) to 9 (g) are views for explaining a method of manufacturing the structure of the multi-gradation photomask shown in FIG. 4 (c).
도 10의 (a)는 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치의 TFT 패널용의 다계조 포토마스크의 일부를 도시하는 도면이며, 도 10의 (b)는 TFT 패널 상의 TFT부를 도시하는 도면.FIG. 10A is a diagram showing a part of a multi-gradation photomask for a TFT panel of an active matrix liquid crystal display device, and FIG. 10B is a diagram showing a TFT portion on a TFT panel.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 광원1: light source
2 : 조사 광학계 2: irradiation optical system
3 : 포토마스크3: photomask
4 : 대물 렌즈계4: objective lens system
5 : 촬상부5: imaging unit
11 : 연산부11: operation unit
12 : 표시부12: display unit
14 : 제어부14: control unit
13 : 케이스13: case
15 : 이동 조작부15: moving control panel
21 : 투명 기판21: transparent substrate
22 : 차광막22: light shielding film
23 : 반사 방지막23: antireflection film
24 : 제1 반투과막24: first semi-permeable membrane
25 : 제2 반투과막25: second semi-permeable membrane
26 : 레지스트층26: resist layer
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