KR101343256B1 - Photomask manufacturing method, pattern transfer method, and display device manufacturing method - Google Patents

Photomask manufacturing method, pattern transfer method, and display device manufacturing method Download PDF

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Abstract

피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우라도, 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행한다. 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초하는 사이드 에칭 폭 α를 설정한다. 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 각각과, 사이드 에칭 폭 α에 기초하여, 레지스트 패턴의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 설정한다. 결정된 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴에 기초하여, 노광 시의 노광 조건, 및 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정한다. 또한, 전사용 패턴의 라인 폭 ML은 결정된 라인 폭 RL과 상이하고, 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS는 결정된 스페이스 폭 RS와 상이하다.Even when a fine pitch width line and space pattern is formed on the workpiece, patterning is performed with little additional investment. The side etching width α is set based on the etching conditions when the workpiece is etched. Based on each of the line width W L and the space width W S of the film pattern and the side etching width α, the line width R L and the space width R S of the resist pattern are set. Based on the determined resist pattern having the line width R L and the space width R S , the exposure conditions at the time of exposure and the line width M L and the space width M S of the transfer pattern are determined. The line width M L of the transfer pattern is different from the determined line width R L, and the space width M S of the transfer pattern is different from the determined space width R S.

Description

포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법{PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, PATTERN TRANSFER METHOD, AND DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD}Photomask manufacturing method, pattern transfer method and display device manufacturing method {PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD, PATTERN TRANSFER METHOD, AND DISPLAY DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : 이하 「FPD」라고 부름) 등의 제조에 이용되는 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing method of a photomask, a pattern transfer method, and a manufacturing method of a display device, for example, used in the manufacture of flat panel displays (hereinafter referred to as "FPD"), such as liquid crystal displays. will be.

현재, 액정 표시 장치에 채용되어 있는 방식으로서, VA(Vertical Alig㎚ent) 방식, IPS(In Plane Switching) 방식 등이 있다. 이들 방식을 적용함으로써, 액정의 반응이 빠르고, 충분한 시야각을 제공하는 우수한 동화상을 제공할 수 있다. 또한, 이들 방식을 적용한 액정 표시 장치의 화소 전극부에는, 투명 도전막에 의한 라인 앤드 스페이스의 패턴, 즉, 라인 앤드 스페이스 패턴(line and space pattern)을 이용함으로써, 응답 속도, 시야각의 개선을 도모할 수 있다.Currently, as a system employed in a liquid crystal display, there are a VA (Vertical Alignment) system, an IPS (In Plane Switching) system, and the like. By applying these methods, it is possible to provide an excellent moving image that responds quickly to liquid crystal and provides a sufficient viewing angle. In addition, the response speed and the viewing angle can be improved by using a line-and-space pattern, i.e., a line-and-space pattern by a transparent conductive film, in the pixel electrode portion of the liquid crystal display device to which these methods are applied. can do.

최근, 액정의 응답 속도 및 시야각을 더욱 향상시키기 위해서, 라인 앤드 스페이스 패턴의 선폭[CD(Critical Dimension)]을 미세화한 화소 전극의 요구(needs)가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).In recent years, in order to further improve the response speed and the viewing angle of liquid crystals, there has been a need for pixel electrodes in which the line width (CD (Critical Dimension)) of the line and space pattern is reduced (see Patent Document 1, for example).

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 제2007-206346호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-206346

일반적으로, 액정 표시 장치의 화소부 등의 패턴을 형성하기 위해서는, 포토리소그래피 공정이 실시되고 있다. 포토리소그래피 공정에서는, 에칭되는 피가공체 상에 형성된 레지스트막에 대하여, 포토마스크를 이용하여 소정의 패턴을 전사하고, 그 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한 후, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피가공체의 에칭을 행한다.Generally, in order to form patterns, such as a pixel part of a liquid crystal display device, the photolithography process is performed. In the photolithography step, a predetermined pattern is transferred to a resist film formed on the workpiece to be etched, the resist film is developed to form a resist pattern, and then the resist pattern is used as a mask. The workpiece is etched.

예를 들면, 상기의 액정 표시 장치에서는, 투명 도전막에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성한 것(빗형의 화소 전극 등)을 이용하는 경우가 있고, 이것을 형성하기 위한 포토마스크로서는, 소위 바이너리 마스크(binary mask)가 이용되고 있다. 바이너리 마스크는, 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝함으로써, 광을 차광하는 차광부(흑)와, 광을 투과하는 투광부(백)로 이루어지는 2계조의 포토마스크이다. 바이너리 마스크를 이용하여 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우에는, 투명 기판 상에 형성되는 라인 패턴(line pattern)을 차광부로 형성하고, 스페이스 패턴(space pattern)을 투광부로 형성한 바이너리 마스크를 이용한다.For example, in the above liquid crystal display device, a line-and-space pattern (comb-shaped pixel electrode or the like) may be used in a transparent conductive film, and as a photomask for forming this, a so-called binary mask ) Is used. The binary mask is a two-tone photomask comprising a light-shielding portion (black) for shielding light and a light-transmitting portion (back) for transmitting light by patterning a light-shielding film formed on the transparent substrate. When forming a line and space pattern using a binary mask, the binary mask which formed the line pattern formed on the transparent substrate as a light shielding part, and formed the space pattern as the light transmission part is used.

그런데, 이러한 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭을 종래 이상으로 미세하게 형성하고자 하는 요구가 있다. 예를 들면, VA 방식의 액정 표시 장치에서, 투명 도전막에 의한 화소 전극의 피치 폭을 미세화하면, 액정 표시 장치에서는 투과율이 향상되어, 백라이트의 조도를 삭감하면서 밝은 화상을 얻을 수 있는 메리트나, 화상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 메리트가 얻어진다. 또한, 피치 폭은 라인 폭과 스페이스 폭의 합계이기 때문에, 피치 폭을 미세화하면, 라인 및/또는 스페이스의 폭을 미세화하게 된다.By the way, there is a demand to finely form the pitch width of such a line and space pattern more than before. For example, in the VA type liquid crystal display device, when the pitch width of the pixel electrode by the transparent conductive film is made small, the transmittance is improved in the liquid crystal display device, and a merit that a bright image can be obtained while reducing the illuminance of the backlight, A merit that can improve the contrast of an image is obtained. In addition, since the pitch width is the sum of the line width and the space width, the finer the pitch width, the finer the width of the line and / or the space.

또한, VA 방식 이외에, 예를 들면 IPS 방식에서도, 미세화하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있는 것에의 기대는 크다. 또한, 상기 용도 이외에도, 표시 장치의 배선 패턴 등에, 종래 이상으로 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 이용하는 요구가 생기고 있다.In addition to the VA method, for example, the IPS method also has a high expectation that a fine line and space pattern can be formed. In addition to the above uses, there is a demand to use a fine line and space pattern in the wiring pattern of the display device or the like.

그런데, 포토마스크에 형성하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭을 작게 하는 것에는 이하의 과제가 있다. 포토마스크의 라인 앤드 스페이스 패턴을 통하여, 피가공체 상에 형성된 레지스트막에, 포토마스크의 투과광을 조사하는 경우, 피치 폭이 작으면, 이것에 따라서 광이 투과하는 스페이스 폭이 작은 것으로 되고, 또한, 광의 회절의 영향이 현저해지게 된다. 그 결과, 레지스트막에 조사되는 투과광의 광 강도의 명암의 진폭이 작아지고, 레지스트막에 조사되는 합계의 투과광량도 감소하게 된다. 레지스트막을 포지티브(positive)형 포토레지스트로 형성한 경우, 광이 닿음으로써 반응하고, 그 레지스트막의 용해성이 상승되어, 그 부분이 현상액에 의해 제거되는 것이지만, 제거하고자 하는 부분에 조사되는 광량이 감소하는 것은, 원하는 패턴 폭이 얻어지지 않는 것을 의미한다.However, there are the following problems in reducing the pitch width of the line and space pattern formed in the photomask. In the case where the transmitted light of the photomask is irradiated to the resist film formed on the workpiece through the line-and-space pattern of the photomask, if the pitch width is small, the space width through which light transmits is small accordingly. , The effect of light diffraction becomes remarkable. As a result, the amplitude of light and dark of the light intensity of the transmitted light irradiated to the resist film is reduced, and the total amount of transmitted light irradiated to the resist film is also reduced. In the case where the resist film is formed of a positive photoresist, the light reacts when the light hits, the solubility of the resist film is increased, and the part is removed by the developer, but the amount of light irradiated to the part to be removed is reduced. This means that the desired pattern width is not obtained.

또한, 포토마스크의 전사용 패턴으로서 형성하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 치수 설계에는, 후술하는 사이드 에칭(side etching) 폭을 고려할 필요가 있다. 즉, 피가공체를 에칭 가공할 때에, 사이드 에칭에 의해 발생하는 라인부의 치수 감소분을 고려하여, 이 감소분에 상당하는 치수를, 미리 포토마스크의 라인 패턴에 부가해 두는 것이 필요로 하게 된다(본원에서는, 이 부가분을 「사이드 에칭 폭」이라고 부르지만, 상세는 후술한다). 특히 웨트 에칭(wet etching)을 적용하는 경우에, 이 치수 변화분은 간과할 수 없다.In addition, it is necessary to consider the side etching width mentioned later in the dimension design of the line-and-space pattern formed as a transfer pattern of a photomask. In other words, when etching the workpiece, it is necessary to add a dimension corresponding to the reduction in advance to the line pattern of the photomask in consideration of the dimension reduction of the line portion generated by side etching. In the above, this addition is referred to as "side etching width," but details will be described later). Especially when wet etching is applied, this dimensional change cannot be overlooked.

또한, 이를 위해서 부가해야 할 치수는, 피치 폭이 작아져도 동등하기 때문에, 라인 앤드 스페이스 패턴이 미세화되어 피치 폭이 감소함에 따라서, 전사용 패턴의 개구 면적이 감소하게 된다. 즉, 후술하는 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한, 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아진다.In addition, since the dimensions to be added for this purpose are equal even if the pitch width is small, the opening area of the transfer pattern is reduced as the line and space pattern becomes finer and the pitch width decreases. That is, the ratio (M S / M L ) of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern described later becomes small.

이러한 이유 때문에, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 노광하면, 피가공체에 도달하는 투과광의 광량이 저하되어, 광 강도 분포가 평탄화되게 된다. 그리고, 레지스트막을 현상해도, 피가공체를 에칭하기 위한 마스크로 되는 레지스트 패턴을 형성할 수 없게 되게 된다. 바꾸어 말하면, 라인 앤드 스페이스의 피치 폭의 감소에 의해, 충분한 해상도가 얻어지지 않게 된다.For this reason, when exposure is performed using a photomask having a fine line and space pattern, the amount of light transmitted through the target object decreases, and the light intensity distribution becomes flat. And even if it develops a resist film, it becomes impossible to form the resist pattern used as the mask for etching a to-be-processed object. In other words, due to the decrease in the pitch width of the line and space, sufficient resolution cannot be obtained.

이 점을 도 1∼도 3을 이용하여 설명한다.This point is demonstrated using FIGS.

도 1은 포토마스크(100')가 구비하는 전사용 패턴(102p')을 예시하는 평면 확대도이다. 전사용 패턴(102p')은, 투명 기판(101') 상에 형성된 예를 들면 차광막이나 반투광막 등의 광학막을 패터닝함으로써 형성되어 있다. 도 2는 도 1에 예시하는 포토마스크(100')를 이용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시하는 개략도이다. 도 2에서, (a)는 포토마스크(100')를 통하여 레지스트막(203)에 노광광을 조사하는 모습을, (b)는 노광된 레지스트막(203)을 현상하여 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 모습을, (c)는 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 이용하여, 피가공체[기판(201) 상에 형성된 패터닝 대상의 박막](202)를 웨트 에칭하여 막 패턴(202p)을 형성하는 모습을, (d)는 레지스트 패턴(203p)을 박리한 모습을 각각 도시하고 있다. 또한, 도 3은 도 1에 예시하는 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P의 미세화에 수반하여, 레지스트 제거 불량이 발생하는 모습을 도시하는 개략도이다.1 is an enlarged plan view illustrating a transfer pattern 102p 'included in the photomask 100'. The transfer pattern 102p 'is formed by patterning an optical film, such as a light shielding film or a translucent film, formed on the transparent substrate 101'. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating one step of a manufacturing process of a display device using the photomask 100 ′ illustrated in FIG. 1. In FIG. 2, (a) shows the exposure light to the resist film 203 through the photomask 100 ', and (b) shows the exposed resist film 203 to develop the resist pattern 203p. (C) wet-etches the to-be-processed object (pattern to be patterned formed on the board | substrate 201) 202 using the resist pattern 203p as a mask, and forms the film pattern 202p. (D) shows the state which peeled the resist pattern 203p, respectively. 3 is a schematic diagram showing a state in which a resist removal failure occurs with miniaturization of the pitch width P of the transfer pattern 102p 'illustrated in FIG.

도 1에는, 전사용 패턴(102p')으로서 형성된 피치 폭 P가 8㎛인 라인 앤드 스페이스 패턴의 평면 확대도를 예시하고 있다. 여기서는, 사이드 에칭 폭 α를 0.8㎛로 하고 있다. 즉, 도 2의 (b)부터 도 2의 (c)에 걸쳐서 피가공체(202)를 웨트 에칭할 때, 피가공체(202)는, 에칭 마스크로 되는 레지스트 패턴(203p)의 측면측으로부터 에칭액과 접촉하여, 소위 사이드 에칭을 받지만, 이것에 의한 치수 변화분을 0.8㎛(편측 0.4㎛씩)로 하고 있다. 즉, 에칭 프로세스에서의 0.8㎛분의 라인 폭의 감소를 포함하여(상정하여), 미리, 레지스트 패턴의 라인 폭을 0.8㎛분 부가해 둔다(편측 0.4㎛씩). 사이드 에칭 폭 α의 양은, 적용하는 에칭 조건에 따라서 변동되지만, 에칭 조건을 고정하면, 사이드 에칭 폭 α는, 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P에는 대체로 영향을 받지 않는다.In FIG. 1, the enlarged plan view of the line-and-space pattern whose pitch width P formed as the transfer pattern 102p 'is 8 micrometers is illustrated. Here, side etching width (alpha) is set to 0.8 micrometer. That is, when wet-etching the workpiece 202 from FIGS. 2B to 2C, the workpiece 202 is removed from the side surface of the resist pattern 203p serving as an etching mask. Although it contacts with etching liquid and receives so-called side etching, the dimension change by this is set to 0.8 micrometer (each 0.4 micrometer each side). That is, the line width of a resist pattern is added 0.8 micrometer in advance (assuming 0.4 micrometers each side), including the reduction of the line width for 0.8 micrometer in an etching process (assuming). The amount of the side etching width α varies depending on the etching conditions to be applied, but when the etching conditions are fixed, the side etching width α is largely unaffected by the pitch width P of the transfer pattern 102p '.

도 1에 예시하는 전사용 패턴(102p')을 갖는 포토마스크(100')를 이용하여, 대형 포토마스크 노광 장치(도시 생략)에 의해, 피가공체(202) 상의 레지스트막(203)에 노광광을 조사하고[도 2의 (a)], 현상하였을 때에 얻어지는 레지스트 패턴(203p)[도 2의 (b)]의 단면 형상을 평가하였다. 도 3은 시뮬레이션(simulation)에 의해 형성한 레지스트 패턴(203p)의 단면 형상을 도시하고 있다. 시뮬레이션 조건으로서는, 전사용 패턴(102p')을 구성하는 차광막의 광학 농도를 3.0 이상으로 하고, 노광 장치의 광학계의 개구수 NA를 0.08로 하고, 광학계의 σ(조명 광학계의 NA와 투영 광학계의 NA의 비)를 0.8로 하고, g선/h선/i선의 노광 파장 강도비를 1 : 1 : 1로 하고, 기판(201)의 재료를 SiO2로 하고, 레지스트막(203)의 재료를 포지티브형 레지스트로 하고, 레지스트막(203)의 막 두께를 1.5㎛로 하였다. 또한, 전사용 패턴(102p')의 피치 폭 P를 8㎛로부터 4㎛까지 1㎛씩 점차로 감소시켜 시뮬레이션을 행하였다. 또한, 사이드 에칭 폭을 0.8㎛로 하였기 때문에, 전사용 패턴(102p')의 라인 폭 ML은 P/2+0.8㎛, 스페이스 폭 MS는 P/2-0.8㎛로 되어 있다.Using a photomask 100 'having a transfer pattern 102p' illustrated in FIG. 1, a large-scale photomask exposure apparatus (not shown) is applied to the resist film 203 on the workpiece 202. The cross-sectional shape of the resist pattern 203p (FIG. 2 (b)) obtained when irradiating light light [FIG. 2 (a)] and developing was evaluated. 3 shows the cross-sectional shape of the resist pattern 203p formed by simulation. As the simulation conditions, the optical density of the light shielding film constituting the transfer pattern 102p 'is 3.0 or more, the numerical aperture NA of the optical system of the exposure apparatus is 0.08, and the σ of the optical system (NA of the illumination optical system and NA of the projection optical system). Ratio) is 0.8, the exposure wavelength intensity ratio of g line / h line / i line is 1: 1: 1, the material of the substrate 201 is SiO 2 , and the material of the resist film 203 is positive. It was set as the type | mold resist and the film thickness of the resist film 203 was 1.5 micrometers. Further, the simulation was performed by gradually decreasing the pitch width P of the transfer pattern 102p 'from 8 mu m to 4 mu m. Moreover, since the side etching width was 0.8 micrometer, the line width M L of the transfer pattern 102p 'is P / 2 + 0.8 micrometer, and the space width M S is P / 2-0.8 micrometer.

상기 시뮬레이션의 조건은, 표준적인 LCD(Liquid Crystal Display)용 노광기가 구비하는 성능을 고려하여 설정된다. 예를 들면, 개구수 NA는 0.06∼0.10, σ는 0.5∼1.0의 범위로 할 수 있다. 이러한 노광기는, 일반적으로, 3㎛ 정도를 해상 한계로 하고 있다. 보다 넓게 노광기를 커버하기 위해서, 개구수 NA를 0.06∼0.14, 또는 0.06∼0.15의 범위로 할 수 있다.The conditions of the simulation are set in consideration of the performance of a standard LCD (Liquid Crystal Display) exposure machine. For example, the numerical aperture NA can be in the range of 0.06 to 0.10 and? Is in the range of 0.5 to 1.0. Such an exposure machine generally sets a resolution limit of about 3 micrometers. In order to cover an exposure machine more widely, numerical aperture NA can be made into the range of 0.06-0.14 or 0.06-0.15.

도 3에서는, 피치 폭 P를 점차로 작게 해 갔을 때(8㎛로부터 4㎛까지 1㎛씩 점차로 감소시켰을 때)의 레지스트 패턴(203p)의 형상의 변화를, 위로부터 아래로 순서대로 배열하고 있다. 피치 폭 P의 감소와 함께, 노광에 의한 광 반응으로 생긴 레지스트막(203)의 제거량이 감소하여, 레지스트 패턴(203p)의 기복이 완만해지는 모습을 알 수 있다. 그리고, 피치 폭 P가 6㎛ 이하로 되었을 때에, 레지스트 제거 불량이 현저해져, 레지스트 패턴(203p)의 인접하는 라인부가 서로 연결되게 되어 있는 것을 알 수 있다. 이 경우, 이러한 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 이용하여, 피가공체(202)를 웨트 에칭해도, 원하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 막 패턴(202p)을 형성하는 것은 곤란해진다. 이것은, 피치 폭 P를 작게 함으로써, 전사용 패턴(102p')의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아져, 포토마스크(100')를 투과하여 레지스트막(203)에 도달하는 노광광의 조사광량이 부족하게 되는 것이 큰 하나의 원인으로 생각된다.In FIG. 3, the change of the shape of the resist pattern 203p when the pitch width P is gradually reduced (by gradually decreasing by 1 micrometer from 8 micrometers to 4 micrometers) is arranged in order from top to bottom. With the decrease in the pitch width P, the removal amount of the resist film 203 caused by the photoreaction caused by exposure decreases, and the relief of the resist pattern 203p becomes smooth. And when pitch width P becomes 6 micrometers or less, the defect removal defect becomes remarkable and it turns out that the adjacent line part of the resist pattern 203p is connected to each other. In this case, even if the workpiece 202 is wet etched using such a resist pattern 203p as a mask, it is difficult to form the film pattern 202p having a desired line and space pattern. This decreases the ratio M S / M L of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern 102p 'by reducing the pitch width P, thereby allowing the resist to penetrate the photomask 100'. It is considered to be one cause that the amount of exposure light of exposure light reaching the film 203 is insufficient.

그런데, 노광 시의 해상도를 올려, 보다 미세한 패터닝을 행하기 위해서는, 종래의 LSI 제조용의 기술 등으로서 개발되어 온 다양한 수단을 적용하는 것이 생각된다. 예를 들면, 노광 장치가 구비하는 광학계의 개구수 확대, 노광광의 단파장화, 노광광의 단일 파장화, 포토마스크의 위상 시프트 마스크화 등의 수단을 채용하는 것이 생각된다. 그러나, 이들 방법을 채용하기 위해서는, 막대한 투자가 필요로 하게 되어, 시장에 요망되는 제품 가격과의 정합성이 취해지지 않게 될 뿐만 아니라, 표시 장치에서 이용하는 대면적의 피가공체에 그대로 적용하는 것은 기술적인 점에서도 문제점이나 불합리가 있다.By the way, in order to raise the resolution at the time of exposure and to perform finer patterning, it is conceivable to apply the various means which were developed as a technique for conventional LSI manufacture, etc. For example, it is conceivable to employ means such as enlargement of the numerical aperture of the optical system included in the exposure apparatus, shortening of the exposure light, single wavelength of the exposure light, and phase shift masking of the photomask. However, in order to adopt these methods, enormous investment is required, so that not only consistency with the product price desired in the market is taken, but also it is applied to the large-area workpiece to be used in the display device as it is. There are problems and irrationalities in this regard.

또한, 미세화한 라인 앤드 스페이스 패턴의 전사에서, 상기한 바와 같은 투과광량의 감소가 문제로 되는 것에 대하여, 예를 들면, 포토리소그래피 공정에서의 노광량을 종래 이상으로 더욱 증가시켜, 투과광의 강도를 증가시키는 것도 생각할 수 있을지도 모른다. 그러나, 노광량을 증가시키기 위해서는, 노광 장치의 광원의 출력을 올리거나, 또는 조사 시간을 늘리거나 할 필요가 있어, 한층 더한 설비 투자나 소비 에너지의 증대를 초래하게 되고, 또한, 생산 효율의 저하의 점에서도 불리하다.In addition, in the transfer of a finer line-and-space pattern, the decrease in the amount of transmitted light as described above becomes a problem, for example, the exposure amount in the photolithography step is further increased, and the intensity of the transmitted light is further increased. You may be able to think of it. However, in order to increase the exposure amount, it is necessary to increase the output of the light source of the exposure apparatus or to increase the irradiation time, which leads to further equipment investment and increase of the energy consumption, and also to the reduction of the production efficiency. It is also disadvantageous in that respect.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우라도, 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행할 수 있는 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a point, Even when forming a fine pitch width line-and-space pattern in a to-be-processed object, the manufacturing method of the photomask and pattern transfer which can be patterned with little additional investment are needed. It is an object to provide a method and a method of manufacturing a display device.

본 발명의 제1 양태는,According to a first aspect of the present invention,

투명 기판 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,A manufacturing method of a photomask having a transfer pattern comprising a line and space pattern having a pitch width P on a transparent substrate,

상기 포토마스크를 이용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 상기 전사용 패턴이 전사되어 레지스트 패턴이 형성되고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조 방법에서,By the exposure using the photomask, the transfer pattern is transferred to a positive resist film formed on the workpiece, and a resist pattern is formed, and the workpiece is subjected to etching by etching using the resist pattern as a mask. In the method for producing a photomask in which a film pattern of line and space having a line width W L and a space width W S is formed,

상기 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초하는 사이드 에칭 폭 α를 설정하고,The side etching width α is set based on the etching conditions when the workpiece is etched,

상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 각각과, 상기 사이드 에칭 폭 α에 기초하여, 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 설정하고,Based on each of the line width W L and the space width W S of the film pattern, and the side etching width α, the line width R L and the space width R S of the resist pattern are set.

상기 결정된 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴에 기초하여, 상기 노광 시의 노광 조건, 및 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하고,Based on the resist pattern having the determined line width R L and the space width R S , the exposure conditions at the time of exposure and the line width M L and the space width M S of the transfer pattern are determined,

또한, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML은 상기 결정된 라인 폭 RL과 상이하고, 상기 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS는 상기 결정된 스페이스 폭 RS와 상이한 포토마스크의 제조 방법이다.The line width M L of the transfer pattern is different from the determined line width R L, and the space width M S of the transfer pattern is a manufacturing method of a photomask different from the determined space width R S.

본 발명의 제2 양태는,According to a second aspect of the present invention,

상기 노광 조건의 결정에 기초하여, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하는 제1 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.It is a manufacturing method of the photomask as described in a 1st aspect which determines the line width M L and space width M S of the said transfer pattern based on the determination of the said exposure condition.

본 발명의 제3 양태는,In a third aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 결정에 기초하여, 상기 노광 조건을 결정하는 제1 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.It is a manufacturing method of the photomask as described in the 1st aspect which determines the said exposure condition based on the determination of the line width M L and space width M S of the said transfer pattern.

본 발명의 제4 양태는,In a fourth aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML이 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL보다 작고,The line width M L of the transfer pattern is smaller than the line width R L of the resist pattern,

상기 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS가 상기 레지스트 패턴의 스페이스 폭 RS보다 큰 제1∼제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.The space width M S of the said transfer pattern is a manufacturing method of the photomask in any one of the 1st-3rd larger than the space width R S of the said resist pattern.

본 발명의 제5 양태는,According to a fifth aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴의 피치 폭 P(㎛)는, 상기 노광에 이용하는 광의 파장의 중앙값을 λ(㎚), 상기 노광에 이용하는 노광 장치의 광학계의 개구수를 NA로 하였을 때, The pitch width P (µm) of the transfer pattern is a value of NA when the median value of the wavelength of light used for the exposure is lambda (nm) and the numerical aperture of the optical system of the exposure apparatus used for the exposure is NA.

P≤2RP≤2R

을 만족시키는[단, R=0.61(λ/NA)×1/1000] 제1∼제4 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.(Where R = 0.61 (λ / NA) × 1/1000), which is a method for producing the photomask according to any one of the first to fourth embodiments.

본 발명의 제6 양태는,In a sixth aspect of the present invention,

상기 피치 폭 P는 6㎛ 이하인 제1∼제5 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.The said pitch width P is a manufacturing method of the photomask in any one of the 1st-5th aspect which is 6 micrometers or less.

본 발명의 제7 양태는,According to a seventh aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴은 차광막을 패터닝하여 이루어지는 제1∼제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.The said transfer pattern is a manufacturing method of the photomask in any one of the 1st-6th aspect formed by patterning a light shielding film.

본 발명의 제8 양태는,According to an eighth aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴은 반투광막을 패터닝하여 이루어지는 제1∼제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.The said transfer pattern is a manufacturing method of the photomask in any one of the 1st-6th aspect formed by patterning a translucent film.

본 발명의 제9 양태는,According to a ninth aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴은 반투광막을 패터닝하여 이루어지고,The transfer pattern is made by patterning a translucent film,

상기 투명 기판을 투과하는 노광광과, 상기 투명 기판 및 상기 전사용 패턴을 투과하는 노광광의 위상차가 90도 이하인 제1∼제6 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.It is a manufacturing method of the photomask in any one of the 1st-6th aspect whose phase difference of the exposure light which permeate | transmits the said transparent substrate, and the exposure light which permeate | transmits the said transparent substrate and the said transfer pattern is 90 degrees or less.

본 발명의 제10 양태는,According to a tenth aspect of the present invention,

상기 투명 기판 상에 형성된 차광막 혹은 반투광막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 상기 결정된 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 제1∼제9 중 어느 하나의 양태에 기재된 포토마스크의 제조 방법이다.The light-shielding film or semi-transmissive film formed on the transparent substrate is patterned by photolithography to form the transfer pattern having the determined line width M L and space width M S. It is a manufacturing method of the photomask as described in an aspect.

본 발명의 제11 양태는,According to an eleventh aspect of the present invention,

제10 양태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 통하여, 상기 포지티브형의 레지스트막에 i선∼g선의 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하는 패턴 전사 방법이다.It is a pattern transfer method which irradiates the said positive resist film with exposure light which has a wavelength range of i line | wire-g line through the photomask by the manufacturing method of 10th aspect.

본 발명의 제12 양태는,In a twelfth aspect of the present invention,

제10 양태에 기재된 제조 방법에 의한 포토마스크를 통하여, 상기 포지티브형의 레지스트막에 i선∼g선의 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여 상기 전사용 패턴을 전사하고, 상기 피가공체 상에 상기 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Through the photomask by the manufacturing method as described in the tenth aspect, the positive resist film is irradiated with exposure light having a wavelength range of i line to g line to transfer the transfer pattern and onto the workpiece. Forming a resist pattern;

상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 상기 막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 표시 장치의 제조 방법이다.By etching using the resist pattern as a mask, a method for manufacturing a display device having a step of forming the pattern of the film to the work piece, a line width W L, a space width W S of line and space.

본 발명의 제13 양태는,According to a thirteenth aspect of the present invention,

라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여, 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS(여기서, RL>ML, RS<MS), 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행함으로써, 피가공체에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 표시 장치의 제조 방법이다.By using a photomask having a line width M L , a space width M S , and a pattern for transferring lines and spaces of the pitch width P, the line width R L and the space width R S (where R L > M L , R S < M S), by carrying out the etching of the pitch width P line and space resist pattern to form a resist pattern, and of a mask, a method for manufacturing a display device to form a line-and-space pattern on the work piece.

본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 피가공체에 미세한 피치 폭의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우라도, 추가 투자를 거의 필요로 하지 않고 패터닝을 행할 수 있다.According to the method of manufacturing the photomask, the pattern transfer method, and the display device according to the present invention, even when a line and space pattern having a fine pitch width is formed on the workpiece, patterning is performed with little additional investment. I can do it.

도 1은 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 예시하는 평면 확대도.
도 2는 도 1에 예시하는 포토마스크를 이용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 도시하는 개략도.
도 3은 도 1에 예시하는 전사용 패턴의 피치의 미세화에 수반하여, 레지스트 제거 불량이 발생하는 모습을 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크를 이용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 설명하는 플로우도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 포토마스크를 이용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 설명하는 플로우도.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하는 플로우도.
도 7은 본 발명의 실시예 1을 비교예와 함께 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예 2를 비교예와 함께 도시하는 도면.1 is an enlarged plan view illustrating a transfer pattern included in a photomask.
FIG. 2 is a schematic diagram showing one step of a manufacturing step of a display device using the photomask illustrated in FIG. 1.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which a resist removal failure occurs with miniaturization of the pitch of the transfer pattern illustrated in FIG. 1. FIG.
4 is a flowchart illustrating one step of a manufacturing step of a display device using a photomask according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining one step of a manufacturing step of a display device using a photomask according to another embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a flow chart illustrating a manufacturing process of a photomask according to one embodiment of the present invention. FIG.
Fig. 7 is a diagram showing Example 1 of the present invention together with a comparative example.
8 is a view showing Example 2 of the present invention together with a comparative example.

상기를 근거로 하여, 포토마스크를 이용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴을 형성하는 공정예에 대하여 설명한다.Based on the above, the transfer pattern is transferred to a positive resist film formed on the workpiece by exposure using a photomask to form a resist pattern, and the workpiece is processed by etching using the resist pattern as a mask. the body, will be described a process example of forming a film pattern of a line width W L, a space width W S of line and space.

도 4는, 본 실시 형태에 따른 포토마스크(100)를 이용한 표시 장치의 제조 공정의 일 공정을 설명하는 플로우도이다. 도 4에서, (a)는 포토마스크(100)를 통하여 레지스트막(203)에 노광광을 조사하는 모습을, (b)는 노광된 레지스트막(203)을 현상하여 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 모습을, (c)는 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 이용하여, 피가공체[기판(201) 상에 형성된 패터닝 대상의 박막](202)를 웨트 에칭하여 막 패턴(202p)을 형성하는 모습을, (d)는 레지스트 패턴(203p)을 박리한 모습을 각각 도시하고 있다.4 is a flowchart for explaining one step of a manufacturing step of the display device using the photomask 100 according to the present embodiment. In FIG. 4, (a) shows the irradiation of exposure light to the resist film 203 through the photomask 100, and (b) develops the exposed resist film 203 to form a resist pattern 203p. (C) wet-etches the workpiece (thin film to be patterned formed on the substrate 201) 202 using the resist pattern 203p as a mask to form a film pattern 202p. The state (d) shows the state which peeled the resist pattern 203p, respectively.

또한, 이때, 사용하는 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)의 라인 폭을 ML, 스페이스 폭을 MS로 하고, 또한, 그 포토마스크(100)를 사용하여 피가공체(202) 상에 형성하는 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭을 RL로 하고, 스페이스 폭을 RS로 한다. 이하의 공정에 의해, 어떠한 RL, RS를 이용하면, 피가공체(202)에 원하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 얻을 수 있는지, 그를 위해서는, 어떠한 ML, MS를 갖는 전사용 패턴(102p)을 준비하면 되는지를 결정하면 된다.At this time, the line width of the transfer pattern 102p of the photomask 100 to be used is M L and the space width is M S , and the workpiece 202 is formed using the photo mask 100. The line width of the resist pattern 203p formed on it is set to R L , and the space width is set to R S. By using the following steps, what kind of R L and R S can be used to obtain a desired line-and-space pattern for the workpiece 202. For that purpose, a transfer pattern 102p having any M L and M S is required. You decide if you want to prepare.

웨트 에칭을 사용하는 한, 피가공체(에칭 대상의 투명 도전막 등의 박막)(202)의 라인 폭은 사이드 에칭의 영향을 받기 때문에, 레지스트 패턴의 라인 폭 RL보다도 치수가 작아진다. 이 치수 감소분이 반드시 존재하므로, 피가공체(202)가 패터닝되어 이루어지는 막 패턴(202p)에서의 라인 폭 WL은, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL보다 작아진다. 또한, 막 패턴(202p)에서의 스페이스 폭 WS는, 레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS보다 커진다(도 4의 (c) 참조).As long as wet etching is used, the line width of the workpiece (thin film such as a transparent conductive film to be etched) 202 is affected by side etching, so that the dimension is smaller than the line width R L of the resist pattern. Since this dimension reduction necessarily exists, the line width W L in the film pattern 202p on which the workpiece 202 is patterned becomes smaller than the line width R L of the resist pattern 203p. In addition, the space width W S in the film pattern 202p becomes larger than the space width R S of the resist pattern 203p (see FIG. 4C).

여기서, 사이드 에칭에 의한 치수 변화분을 사이드 에칭 폭 α로 하면, 이하와 같이 된다.Here, when the dimension change by side etching is made into side etching width (alpha), it becomes as follows.

막 패턴(202p)의 라인 폭 WL<레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL(=WL+α),Line width W L of the film pattern 202p <line width R L (= W L + α) of the resist pattern 203p,

막 패턴(202p)의 스페이스 폭 WS>레지스트 패턴의 스페이스 폭 RS(=WS-α)Space width of the film pattern 202p W S > Space width of the resist pattern R S (= W S -α)

따라서, 포토마스크(100)는, 레지스트막(203)에, 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 갖는 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)을 형성해야만 한다. 이때, 종래의 포토마스크(100')와 마찬가지로, 전사용 패턴(102p)이 구비하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를, 각각, 레지스트 패턴(203p)이 구비하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS와 동일하게 설정하는 것도 생각된다.Therefore, the photomask 100 must form the resist pattern 203p of the line and space which has the line width R L and the space width R S in the resist film 203. In this case, as in the conventional photo-mask (100 '), a transfer pattern (102p) is provided with a line-and-space line width of patterns M L, the space width M S, respectively, the resist pattern (203p) is provided with a line and to which It is also conceivable to set the same as the line width R L and the space width R S of the space pattern.

즉,In other words,

전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML=레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 전사용 패턴(102p)의 스페이스 폭 MS=레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS로 하는 것도 생각된다. 또한, 피치 폭 P는, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p), 레지스트 패턴(203p), 피가공체(202)가 가공되어 이루어지는 막 패턴(202p) 중 어느 것에서도 일정하다.It is also considered that the line width M L of the transfer pattern 102p = the line width R L of the resist pattern 203p and the space width M S of the transfer pattern 102p = the space width R S of the resist pattern 203p. . In addition, the pitch width P is constant in any of the film pattern 202p in which the transfer pattern 102p of the photomask 100, the resist pattern 203p, and the to-be-processed object 202 are processed.

여기서, 얻고자 하는 막 패턴(202p)의 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭 P[즉, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)의 피치 폭 P, 레지스트 패턴(203p)의 피치 폭 P]를 미세화해 가는 것을 생각한다. 이때, 얻고자 하는 막 패턴(202p)의 라인 폭 WL이 작아져도, 에칭 조건이 일정하면, 사이드 에칭 폭 α의 치수는 변화되지 않는다. 따라서, 피치 폭 P를 미세화하고자 하면, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL의 치수 감소에 비해, 스페이스 폭 RS의 치수가 급속하게 작아진다. 결과로서, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)으로서, 매우 스페이스 폭 MS가 작은 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성해야만 한다.Here, the pitch width P (that is, the pitch width P of the transfer pattern 102p of the photomask 100 and the pitch width P of the resist pattern 203p) of the line and space pattern of the film pattern 202p to be obtained is determined. We think about miniaturization. At this time, even if the line width W L of the film pattern 202p desired is small, if the etching conditions are constant, the dimension of the side etching width α does not change. Therefore, when the pitch width P is intended to be finer, the dimension of the space width R S is rapidly smaller than the dimension reduction of the line width R L of the resist pattern 203p. As a result, as the transfer pattern 102p of the photomask 100, a line and space pattern having a very small space width M S must be formed.

그런데, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)은, 포토마스크(100)가 구비하는 투명 기판(101) 상에 형성된 차광막(예를 들면, 노광광의 i선∼g선에 대하여 광학 농도 OD가 3.0 이상을 갖는 막) 등을 패터닝하여 형성할 수 있지만, 미세한 스페이스 폭 MS를 형성하는 것은 반드시 용이하지는 않다. 묘화 장치의 해상 한계 치수(예를 들면, 0.5∼1.0㎛)에 근접하거나, 혹은 하회하게 되기 때문이다.By the way, the transfer pattern 102p of the photomask 100 is optical density OD with respect to the light shielding film (for example, i-g line | wire of exposure light) formed on the transparent substrate 101 with which the photomask 100 is equipped. Can be formed by patterning a film having a value of 3.0 or more), but it is not necessarily easy to form a fine space width M S. This is because the resolution limiter (for example, 0.5 to 1.0 µm) of the drawing device is closer to or less than.

또한, 만약 묘화 장치의 문제를 해결하고, 전사용 패턴(102p)으로서, 스페이스 폭 MS가 미세한(예를 들면 1㎛를 하회하는) 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있었다고 해도, 그 포토마스크(100)를 이용하여, 전사용 패턴(102p)과 동일한 치수의 레지스트 패턴(203p)을 형성하는 것은 매우 곤란하다. 왜냐하면, 포토마스크(100)가 갖는 스페이스 폭 MS의 치수가 작아, 노광 파장(일반적으로는 i선∼g선)에 스페이스 폭 MS가 근접하게 되기 때문에, 미세 슬릿에 의한 광의 회절의 영향이 현저해져, 레지스트막(203)을 감광시킬 만큼의 충분한 광량이 투과하지 않게 되기 때문이다.Further, if the problem of the drawing device is solved and the line-and-space pattern having a fine space width M S (for example, less than 1 μm) can be formed as the transfer pattern 102p, the photomask ( Using the 100, it is very difficult to form the resist pattern 203p having the same dimensions as the transfer pattern 102p. Because the size of the space width M S of the photomask 100 is small, and the space width M S is close to the exposure wavelength (usually i-g line), the influence of the diffraction of light due to the fine slit is reduced. This is because the amount of light enough to make the resist film 203 photosensitive is not transmitted.

결국, 막 패턴(202p)으로서 얻고자 하는 라인 앤드 스페이스가 미세화되어 가면, 포토마스크(100)에 형성하는 전사용 패턴(102p)도 미세화되기 때문에, 포토마스크(100)를 이용한 막 패턴(202p)의 형성을 할 수 없게 된다.As a result, when the line and space desired to be obtained as the film pattern 202p is miniaturized, the transfer pattern 102p formed in the photomask 100 is also miniaturized, so that the film pattern 202p using the photomask 100 is reduced. Can not be formed.

따라서, 본 발명자는, 그와 같은 미세한 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 피가공체(202)에 형성할 수 있도록 하는 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 대해서도, 예의 검토를 행하였다.Therefore, the inventors of the present invention also exemplify the manufacturing method of the photomask, the pattern transfer method, and the manufacturing method of the display device that enable the formation of such a fine line-and-space pattern having a fine pitch width P on the workpiece 202. A review was done.

그 결과, 사이드 에칭 폭 α의 존재를 피할 수 없는 상황 하에서, 포토마스크(100)의 전사용 패턴(102p)에서의 라인 앤드 스페이스 패턴(라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS)을 이용하여, 그것과는 상이한 치수의 레지스트 패턴(라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS)(203p)을 형성함으로써, 상술한 과제를 해결 가능하다는 지견을 얻었다.As a result, in the situation where the presence of the side etching width α cannot be avoided, the line and space pattern (line width M L , space width M S ) in the transfer pattern 102p of the photomask 100 is used. By forming a resist pattern (line width R L , space width R S ) 203p having a different dimension from the above, it was found that the above-described problems can be solved.

즉,In other words,

전사용 패턴의 라인 폭 ML=레지스트 패턴의 라인 폭 RL+마스크 바이어스 βLine width M L = line width of resist pattern R L + mask bias β

전사용 패턴의 스페이스 폭 MS=레지스트 패턴의 스페이스 폭 RS-마스크 바이어스 β로 하고, The space width M S of the transfer pattern M = the space width R S -mask bias β of the resist pattern,

이 마스크 바이어스 β를 예를 들면 마이너스의 값으로 하면,If this mask bias β is negative, for example,

설령 피치 폭 P가 작은 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우라도, 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴(102p)에서의 스페이스 폭 MS를 제어(예를 들면 확대)할 수 있어, 스페이스부를 투과하는 투과광량의 저하를 억제하는 것이 가능해지고, 이에 의해 상술한 과제를 해결 가능하다는 지견을 얻었다. 또한, 마스크 바이어스(mask bias) β란, 전사용 패턴(102p)과 레지스트 패턴(203p)의 치수차를 말하며, 플러스의 값이어도 마이너스의 값이어도 되지만, 본 발명에 따르면 제로가 아닌 값으로 한다. 마스크 바이어스 β의 값은, 예를 들면 노광 시의 조사광량(노광광의 조도와 조사 시간의 곱)을 조정함으로써 제어할 수 있다. 즉, 도 4에서는, 전사용 패턴(102p)에 차광막을 이용한 경우에서, β≠0으로 하여, 원하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 수 있는 것을 나타낸다.Even in the case of forming a line-and-space pattern having a small pitch width P, the space width M S in the transfer pattern 102p of the photomask 100 can be controlled (for example, enlarged), and the space portion is transmitted. It became possible to suppress the fall of the amount of transmitted light which was mentioned above, and obtained the knowledge that the problem mentioned above can be solved by this. The mask bias β refers to the difference between the transfer pattern 102p and the resist pattern 203p. The mask bias β may be a positive value or a negative value, but according to the present invention, the mask bias β is a non-zero value. The value of the mask bias β can be controlled by adjusting, for example, the amount of irradiation light (the product of illumination intensity and irradiation time) of exposure. That is, in FIG. 4, when the light shielding film is used for the transfer pattern 102p, it turns out that it can form desired line-and-space pattern as (beta) = 0.

이하에, 상술한 지견에 기초하여 이루어진 본원 발명의 다양한 양태를 설명한다.Below, various aspects of this invention made based on the above-mentioned knowledge are demonstrated.

(제1 양태)(1st aspect)

본 발명의 제1 양태는,According to a first aspect of the present invention,

투명 기판(101) 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)의 제조 방법으로서,As the manufacturing method of the photomask 100 which has the transfer pattern 102p which includes the line-and-space pattern of pitch width P on the transparent substrate 101,

포토마스크(100)를 이용한 노광에 의해, 피가공체(202) 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막(203)에 전사용 패턴(102p)이 전사되어 레지스트 패턴(203p)이 형성되고, 레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 피가공체(202)에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴(202p)이 형성되는 포토마스크(100)의 제조 방법에서,By exposure using the photomask 100, the transfer pattern 102p is transferred to the positive resist film 203 formed on the workpiece 202, so that the resist pattern 203p is formed, and the resist pattern ( In the manufacturing method of the photomask 100 in which the film pattern 202p of the line width W L and the space width W S is formed in the to-be-processed object 202 by the etching which used 203p) as a mask,

피가공체(202)를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초하는 사이드 에칭 폭 α를 설정하고,Set the side etching width α based on the etching conditions when etching the workpiece 202,

막 패턴(202p)의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 각각과, 사이드 에칭 폭 α에 기초하여, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 설정하고,Based on each of the line width W L and the space width W S of the film pattern 202p and the side etching width α, the line width R L and the space width R S of the resist pattern 203p are set.

결정된 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS을 갖는 레지스트 패턴(203p)에 기초하여, 노광 시의 노광 조건, 및 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하고,Based on the resist pattern 203p having the determined line width R L and the space width R S , the exposure conditions at the time of exposure and the line width M L and the space width M S of the transfer pattern 102 p are determined,

또한, 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML은 상기 결정된 라인 폭 RL과 상이하고, 상기 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS는 상기 결정된 스페이스 폭 RS와 상이한 포토마스크의 제조 방법이다.The line width M L of the transfer pattern 102p is different from the determined line width R L, and the space width M S of the transfer pattern is a manufacturing method of a photomask different from the determined space width R S.

상기에서, 에칭은 웨트 에칭을 적용하는 것이 바람직하다. 그리고, 이하에서 사이드 에칭 폭 α는 플러스의 값(α>0)으로 된다.In the above, the etching preferably applies wet etching. In the following, the side etching width α becomes a positive value α> 0.

또한, 피치 폭 P에 대해서는 이하로 된다.The pitch width P is as follows.

피치 폭 P=막 패턴의 라인 폭 WL+스페이스 폭 WS Pitch Width P = Line Width of Film Pattern W L + Space Width W S

=레지스트 패턴의 라인 폭 RL+스페이스 폭 RS = Line width R L + space width R S of resist pattern

=전사용 패턴의 라인 폭 ML+스페이스 폭 MS = Line Width M L + Space Width M S of Transfer Pattern

피치 폭 P가 예를 들면 6㎛ 이하로 되었을 때, 본 양태에 따른 효과가 현저해진다.When pitch width P becomes 6 micrometers or less, the effect which concerns on this aspect becomes remarkable.

(제2 양태)(2nd aspect)

사이드 에칭 폭 α가 결정되면, 이것에 기초하여, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS의 값을 어떻게 할 필요가 있는지가 결정된다. 그리고, 그 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴(203p)을 형성하기 위한 노광 조건, 및, 전사용 패턴(102p)의 치수가 결정된다.Once the side etching width α is determined, it is determined based on this how the values of the line width R L and the space width R S of the resist pattern 203p need to be determined. Then, the exposure conditions for forming the resist pattern 203p having the line width R L and the space width R S , and the size of the transfer pattern 102p are determined.

제2 양태에서는, 노광 조건의 결정에 기초하여, 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정한다. 즉, 우선은 원하는 노광 조건(조사광량 및 조사 시간)을 정하고, 그 조건 하에서 적절한 전사용 패턴을 결정한다.In the second aspect, the line width M L and the space width M S of the transfer pattern are determined based on the determination of the exposure conditions. That is, first, desired exposure conditions (amount of irradiation light and irradiation time) are determined, and an appropriate transfer pattern is determined under the conditions.

노광 조건이 결정되면, 이에 의해 마스크 바이어스 β(β≠0)가 결정되게 된다. 마스크 바이어스 β는, 노광 시뮬레이션에 의해 어림할 수 있다. 또는, 복수의 노광 조건을 적용하여, 전사용 패턴의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 갖는 복수의 포토마스크(100)에 의해 전사 테스트를 행하고, 얻어진 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS를 구함으로써, 상호의 상관을 해석해도 된다.When the exposure conditions are determined, the mask bias β (β ≠ 0) is thereby determined. The mask bias β can be approximated by exposure simulation. Alternatively, by applying a plurality of exposure conditions, a transfer test is performed by a plurality of photomasks 100 having a line width M L and a space width M S of the transfer pattern, and the line width R L of the obtained resist pattern 203p. You may analyze mutual correlation by obtaining the space width R S.

또한, 후술하는 바와 같이, 전사용 패턴(102p)은, 차광막에 의해 형성되어 있어도 되고, 반투광막에 의해 형성되어 있어도 된다. 어느 것을 이용할지에 대하여, 및 반투광막에 의해 형성하는 경우에는 그 투과율에 대하여, 미리 결정해 둘 수 있다. 그리고, 상기 노광 시뮬레이션에서는, 그 결정된 투과율을 사용할 수 있다.In addition, as described later, the transfer pattern 102p may be formed of a light shielding film or may be formed of a semi-transmissive film. Which one to use and when forming by a semi-transmissive film can be previously determined about the transmittance | permeability. In the exposure simulation, the determined transmittance can be used.

(제3 양태)(Third aspect)

제2 양태와는 반대로, 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 결정에 기초하여, 노광 조건을 결정할 수도 있다. 즉, 우선은 적절한 전사용 패턴을 결정하고, 그 조건 하에서 원하는 노광 조건(조사광량 또는 조사 시간)을 결정할 수도 있다. 또한, 이때, 전사용 패턴(102p)이 갖는 투과율에 대해서도 감안하는 것은, 상기 제2 양태와 마찬가지이다.Contrary to the second aspect, the exposure conditions may be determined based on the determination of the line width M L and the space width M S of the transfer pattern 102p. In other words, first, an appropriate transfer pattern may be determined, and desired exposure conditions (irradiation light amount or irradiation time) may be determined under the conditions. In this case, consideration is also given to the transmittance of the transfer pattern 102p as in the second embodiment.

여기서, 노광 조건이란 조사광량을 포함한다. 이 조사광량은, 노광 장치에 의한 광원의 조도와 조사 시간의 곱에 의한 것이다. 조사 시간은, 조사면 전체에 대한 주사 노광의 소요 시간과 상관된다. 노광 장치가 조사 가능한 조도를 결정하고, 이것에 기초하여, 조사 시간(그리고, 주사 노광의 소요 시간)을 결정할 수 있다. 또는, 원하는 조사 시간에 기초하여, 조도를 결정할 수도 있다.Here, exposure conditions include the irradiation light quantity. The amount of irradiation light is based on the product of illuminance of the light source by the exposure apparatus and irradiation time. The irradiation time correlates with the time required for scanning exposure to the entire irradiation surface. The illuminance which the exposure apparatus can irradiate is determined, and based on this, irradiation time (and the time required for scanning exposure) can be determined. Alternatively, the illuminance may be determined based on the desired irradiation time.

(제4 양태)(Fourth aspect)

마스크 바이어스 β를 결정하는 노광 조건으로서, 상술한 바와 같이 예를 들면 조사광량을 들 수 있다. 조사광량은, 조도와 조사 시간의 곱에 의한 것이다. 표시 장치와 같이, 피가공체(202)가 대면적을 갖고, 그 대면적에의 광 조사를 필요로 하는 공정에서는, 주로 주사 노광을 행하는 것이 유리하다. 이 경우, 조사 시간은, 광원과 피가공체(202)의 상대적인 이동 속도와 상관된다. 따라서, 마스크 바이어스 β의 값을 마이너스로 하여, 조사광량을 증대시키면, 주사 노광의 소요 시간을 감소할 수 있다. 이것은, 양산상 매우 유리한 것이다.As exposure conditions which determine mask bias (beta), the irradiation light quantity is mentioned as mentioned above, for example. The amount of irradiation light is based on the product of illuminance and irradiation time. Like the display device, it is advantageous to mainly perform scanning exposure in a step in which the workpiece 202 has a large area and requires light irradiation to the large area. In this case, the irradiation time is correlated with the relative moving speed of the light source and the workpiece 202. Therefore, if the value of the mask bias β is negative and the amount of irradiation light is increased, the time required for scanning exposure can be reduced. This is very advantageous in mass production.

따라서,therefore,

전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML은, 레지스트 패턴(103p)의 라인 폭 RL보다 작고(ML<RL),The line width M L of the transfer pattern 102p is smaller than the line width R L of the resist pattern 103p (M L <R L ),

전사용 패턴(102p)의 스페이스 폭 MS는, 레지스트 패턴(103p)의 스페이스 폭 RS보다 큰(MS>RS)The space width M S of the transfer pattern 102p is larger than the space width R S of the resist pattern 103p (M S > R S ).

것이 바람직하다. 즉, 마스크 바이어스 β를 마이너스의 값으로 하는 것이 바람직하다.. That is, it is preferable to make mask bias beta into a negative value.

여기서, 마스크 바이어스 β를 결정할 때에는 노광 조건을 결정할 필요가 있다. 이때는, 노광 장치가 조사 가능한 조도를 결정하고, 이것에 기초하여, 조사 시간(그리고, 주사 노광의 소요 시간)을 결정할 수 있다. 또는, 원하는 조사 시간에 기초하여, 조도를 결정할 수도 있다.Here, when determining the mask bias β, it is necessary to determine the exposure conditions. At this time, the illuminance which the exposure apparatus can irradiate is determined, and based on this, irradiation time (and the time required for scanning exposure) can be determined. Alternatively, the illuminance may be determined based on the desired irradiation time.

(제5 양태)(Fifth Aspect)

본 실시 형태에서는, 종래 방법에서 형성하는 것이 곤란한 정도의 미세한 피치 폭 P를 실현하고자 할 때에, 현저한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 미세 패턴의 해상 한계로 되는 치수는, Rayleigh의 식에 의해 얻어지기 때문에, 이하와 같이 생각할 수 있다.In this embodiment, when it is going to implement the fine pitch width P of the grade which is difficult to form by a conventional method, a remarkable effect can be acquired. That is, since the dimension used as the resolution limit of a fine pattern is obtained by Rayleigh's formula, it can think as follows.

전사용 패턴(102p)의 피치 폭 P(㎛)는, 노광에 이용하는 광의 파장의 중앙값을 λ(㎚), 노광에 이용하는 노광 장치의 광학계의 개구수를 NA로 하였을 때,When the pitch width P (µm) of the transfer pattern 102p is set to λ (nm) as the median value of the wavelength of light used for exposure and the numerical aperture of the optical system of the exposure apparatus used for exposure, NA

P≤2RP≤2R

[단, R=k×(λ/NA)×1/1000][Where R = k × (λ / NA) × 1/1000]

을 만족시킬 때에, 현저한 효과가 얻어진다. 또한, k는 0.61(Rayleigh의 해상 한계로부터)이며, 파장 λ는 노광광 파장(365∼436㎚)이다. 여기서는 노광광 파장의 중앙값을 이용하며, 예를 들면 400㎚로 할 수 있다. 개구수 NA는 0.06∼0.14의 범위이며 예를 들면 0.08로 할 수 있다. 여기서, 피치 폭을 R[=k×(λ/NA)×1/1000]의 「2배」 이하로 하는 것은, 피치 폭 P가 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 합계값인 것에 의한다.When satisfy | filling, remarkable effect is acquired. In addition, k is 0.61 (from Rayleigh's resolution limit), and wavelength (lambda) is exposure light wavelength (365-436 nm). Here, the median value of the exposure light wavelength is used, and can be 400 nm, for example. The numerical aperture NA is in the range of 0.06 to 0.14 and can be, for example, 0.08. Here, setting the pitch width to "2 times" or less of R [= k × (λ / NA) × 1/1000] means that the pitch width P is the total value of the line width M L and the space width M S. .

(제6 양태)(Sixth aspect)

일반적으로 이용되는 노광 장치의 파장 영역이 365∼436㎚(중앙값 400㎚)이며, 또한 광학계의 NA가 0.08인 것을 고려하면, 피치 폭 P≤6㎛의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에, 현저한 효과가 얻어진다. 또한, 피치 폭 P≤5㎛의 미세 패턴을 실현하고자 할 때에, 더욱 현저한 효과가 얻어진다.Considering that the wavelength range of the exposure apparatus generally used is 365 to 436 nm (median 400 nm), and the NA of the optical system is 0.08, a remarkable effect is achieved when trying to realize a fine pattern with a pitch width P ≦ 6 μm. Obtained. In addition, a more remarkable effect is obtained when a fine pattern having a pitch width P ≦ 5 μm is to be realized.

(제7 양태)(Seventh Embodiment)

포토마스크(100)에 형성하는 전사용 패턴(102p)의 광학 특성에는 자유도가 있지만, 예를 들면, 전사용 패턴(102p)은 차광성을 갖는 것으로 할 수 있다. 즉, 전사용 패턴(102p)은, 투명 기판(101) 상에 형성한 차광막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 형성할 수 있다.Although the optical characteristics of the transfer pattern 102p formed on the photomask 100 have a degree of freedom, for example, the transfer pattern 102p may be light-shielding. That is, the pattern 102p for transfer can be formed by patterning the light shielding film formed on the transparent substrate 101 by the photolithography method.

여기서, 차광성이란, 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 것을 의미하고, 예를 들면 노광광의 대표 파장 i선에 대하여, 광학 농도 OD가 3.0 이상인 것을 의미한다.Here, light shielding means that it does not substantially transmit exposure light, For example, it means that optical density OD is 3.0 or more with respect to the representative wavelength i line of exposure light.

또한, 차광막은, 예를 들면 실질적으로 크롬(Cr)으로 이루어지는 재료 등에 의해 형성할 수 있다. 이때, 차광막의 표면에 Cr 화합물(CrO, CrC, CrN 등)을 적층하면, 전사용 패턴(102p)의 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다.The light shielding film can be formed of, for example, a material substantially made of chromium (Cr). At this time, when a Cr compound (CrO, CrC, CrN, etc.) is laminated on the surface of the light shielding film, the surface of the transfer pattern 102p can have a reflection suppression function.

(제8 양태)(Eighth aspect)

전사용 패턴(102p)은, 상술한 바와 같이 차광성을 갖는 것인 경우에 한하지 않고, 반투광성을 갖는 것이어도 된다. 즉, 전사용 패턴(102p)은, 투명 기판(101) 상에 형성한 반투광성의 막(반투광막)을, 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 형성할 수도 있다.The transfer pattern 102p is not limited to the case of having light shielding as described above, and may have translucent property. In other words, the transfer pattern 102p may be formed by patterning a semi-transmissive film (translucent film) formed on the transparent substrate 101 by a photolithography method.

여기서, 반투광성이란, 노광광의 일부분이 투과하는 것을 의미한다. 예를 들면 노광광의 대표 파장 i선에 대하여 투과율을 1∼30％로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 1∼20％이며, 더욱 바람직하게는 2∼10％이다. 이와 같은 광 투과율 범위일 때, 피가공체(202)에 형성되는 레지스트 패턴(203p)의 측면 형상이 과도하게 경사하지 않아, 에칭 시의 선폭 제어를 행하기 쉬워진다.Here, semi-transmissive means that a part of exposure light transmits. For example, it is preferable to make the transmittance | permeability into 1 to 30% with respect to the representative wavelength i line of exposure light, More preferably, it is 1 to 20%, More preferably, it is 2 to 10%. In the light transmittance range as described above, the side shape of the resist pattern 203p formed on the workpiece 202 is not excessively inclined, so that line width control during etching can be easily performed.

또한, 반투광막은, 크롬(Cr)을 포함하는 재료, 예를 들면 질화 크롬(CrN), 산화 크롬(CrO), 산질화 크롬(CrON), 불화 크롬(CrF) 등의 크롬 화합물 등, 또는 금속 실리사이드(MoSix, MoSiO, MoSiN, MoSiON, TaSix 등)에 의해 형성할 수 있다.The semi-transmissive film is made of a material containing chromium (Cr), for example, a chromium compound such as chromium nitride (CrN), chromium oxide (CrO), chromium oxynitride (CrON), chromium fluoride (CrF), or the like. It can be formed by silicide (MoSix, MoSiO, MoSiN, MoSiON, TaSix, etc.).

(제9 양태)(Ninth aspect)

전사용 패턴(102p)을 반투광성을 갖는 것으로 하는 경우에는, 그 반투광막의, 노광광의 위상 시프트량이 90도 이하인 것이 바람직하다. 즉, 투명 기판(101)을 투과하는 노광광과, 투명 기판(101) 및 전사용 패턴(102p)을 투과하는 노광광의 위상차가, 90도 이하인 것이 바람직하다. 예를 들면, 노광광의 대표 파장을 i선으로 하였을 때, 상기 위상차가, 90도 이하인 것이 바람직하고, 60도 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.In the case where the transfer pattern 102p is semitransparent, it is preferable that the amount of phase shift of the exposure light of the semitransmissive film is 90 degrees or less. That is, it is preferable that the phase difference of the exposure light which permeate | transmits the transparent substrate 101, and the exposure light which permeate | transmits the transparent substrate 101 and the pattern 102p for transfer is 90 degrees or less. For example, when the representative wavelength of exposure light is i-line, it is preferable that the said phase difference is 90 degrees or less, and it is more preferable to set it as 60 degrees or less.

이것은, 전사용 패턴(102p)을 투과하는 노광광과, 투명 기판(101)을 투과하는 노광광의 위상차가 90도를 초과하여 예를 들면 180도에 근접할 때에, 피가공체(202) 상에 형성되는 레지스트 패턴(203p)의 형상은 양호화하지 않고, 오히려 패턴이 연결된 비해상의 상태에 가까운 경향이 있다고 하는 발명자의 검토 결과에 기초하는 것이다. 이것은, 반투광막의 위상 시프트 효과가, 레지스트막(203)에 도달하는 광을 증가시키는 메리트를 저감시키기 때문이라고 생각된다.This is because the phase difference between the exposure light that passes through the transfer pattern 102p and the exposure light that passes through the transparent substrate 101 exceeds 90 degrees, for example, close to 180 degrees. The shape of the resist pattern 203p formed is not based on the result of the inventor's examination that the shape of the resist pattern 203p does not improve but tends to be closer to the state of the comparative image to which the pattern is connected. This is considered to be because the phase shift effect of the semi-transmissive film reduces the merit of increasing the light reaching the resist film 203.

(제10 양태)(10th aspect)

전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS를 설정하는 설계 공정을 실시한 후에는, 포토리소그래피 공정을 실시함으로써, 상술한 포토마스크(100)를 제조할 수 있다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하는 플로우도이다.After performing the design process which sets the line width M L and the space width M S of the transfer pattern 102p, the photomask 100 can be manufactured by performing a photolithography process. 6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the photomask according to the present embodiment.

우선, 투명 기판(101) 상에, 광학막(상술한 차광막 혹은 반투광막)(102)과 레지스트막(103)이 순서대로 적층된 포토마스크용 블랭크(100b)를 준비한다. 그리고, 포토마스크용 블랭크(100b)에 대하여, 레이저 묘화기 등에 의해 묘화를 행하여, 레지스트막(103)을 부분적으로 감광시킨다[도 6의 (a)]. 그리고, 레지스트막(103)에 현상액을 공급하여 현상을 실시하여, 전사용 패턴(102p)의 라인부의 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(103p)을 형성한다[도 6의 (b)]. 그리고, 형성된 레지스트 패턴(103p)을 마스크로 하여, 광학막(102)을 에칭하여 전사용 패턴(102p)을 형성한다[도 6의 (c)]. 그리고, 레지스트 패턴(103p)을 제거하여, 본 실시 형태에 따른 포토마스크(100)의 제조를 완료한다[도 6의 (c)].First, a blank 100b for photomask in which an optical film (light shielding film or translucent film) 102 and a resist film 103 are stacked in this order is prepared on the transparent substrate 101. Then, the photomask blank 100b is drawn by a laser drawing machine or the like to partially expose the resist film 103 (Fig. 6 (a)). Then, the developer is supplied to the resist film 103 for development, thereby forming a resist pattern 103p covering the region where the line portion of the transfer pattern 102p is to be formed (FIG. 6B). Using the formed resist pattern 103p as a mask, the optical film 102 is etched to form a transfer pattern 102p (Fig. 6 (c)). And the resist pattern 103p is removed and manufacture of the photomask 100 which concerns on this embodiment is completed (FIG. 6C).

또한, 투명 기판(101)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R는 알칼리 토류 금속), R2O(R2는 알칼리 금속) 등을 포함하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(101)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되거나 하여 평탄하게 또한 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(101)은, 예를 들면 한 변이 500㎜∼1300㎜ 정도의 사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(101)의 두께는 예를 들면 3㎜∼13㎜ 정도로 할 수 있다.The transparent substrate 101 may be, for example, quartz (SiO 2 ) glass, SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , RO (R is an alkaline earth metal), and R 2 O (R 2 is alkali). It is comprised as a flat plate which consists of low expansion glass etc. containing metal). The main surfaces (surface and back surface) of the transparent substrate 101 are polished and are formed flat and smooth. The transparent substrate 101 can be formed into a quadrangle, for example, about 500 mm to 1300 mm on one side. The thickness of the transparent substrate 101 can be, for example, about 3 mm to 13 mm.

또한, 레지스트막(103)은, 포지티브형 포토레지스트에 의해 형성할 수 있다. 그때, 예를 들면 슬릿 코터(slit coater)나 스핀 코터(spin coater) 등의 방법을 이용할 수 있다.In addition, the resist film 103 can be formed with a positive photoresist. At this time, for example, a method such as a slit coater or a spin coater can be used.

(제11 양태)(11th aspect)

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 차광성 혹은 반투광성의 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 이용함으로써, 피가공체(202) 상의 레지스트막(203)에 전사용 패턴(102p)을 전사하고, 레지스트 패턴(203p)을 형성할 수 있다[도 4는 전사용 패턴(102p)이 차광성막인 경우, 도 5는 반투광막인 경우를 도시한다].As shown in Figs. 4 and 5, the transfer pattern is applied to the resist film 203 on the workpiece 202 by using the photomask 100 having the light-shielding or semi-transmissive transfer pattern 102p. 102p can be transferred to form a resist pattern 203p (FIG. 4 shows a case where the transfer pattern 102p is a light shielding film, and FIG. 5 shows a case of a translucent film).

이때, 상술한 차광성 혹은 반투광성의 전사용 패턴을 구비한 포토마스크(100)를 통하여, 포지티브형의 레지스트막(203)에 i선∼g선의 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여 전사용 패턴(102p)을 전사하고[도 4의 (a), 도 5의 (a)], 레지스트막(203)을 현상하여 피가공체(202) 상에 레지스트 패턴(203p)을 형성하는[도 4의 (b), 도 5의 (b)] 공정을 실시한다.At this time, through the photomask 100 provided with the light-shielding or semi-transmissive transfer pattern described above, the positive resist film 203 is irradiated with exposure light having a wavelength region of i-g line to transfer pattern. Transferring 102p (Fig. 4 (a) and Fig. 5 (a)) and developing resist film 203 to form resist pattern 203p on the workpiece 202 (Fig. 4). (b) and FIG. 5 (b)] are carried out.

또한, 레지스트막(203)에 노광할 때에는, 조도 혹은 조사 시간 중 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL이 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML보다 크고, 레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS가 전사용 패턴(102p)의 스페이스 폭 MS보다 작아지도록 한다.When exposing to the resist film 203, the line width R L of the resist pattern 203p is larger than the line width M L of the transfer pattern 102p by controlling at least one of illuminance and irradiation time. The space width R S of the pattern 203p is made smaller than the space width M S of the transfer pattern 102p.

(제12 양태)(12th aspect)

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 차광성 혹은 반투광성의 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 이용함으로써, 피가공체(202)를 원하는 형상의 막 패턴(202p)으로 가공할 수 있다.4 and 5, by using the photomask 100 having the light-shielding or semi-transmissive transfer pattern 102p, the workpiece 202 is formed into a film pattern 202p having a desired shape. It can be processed.

이때, 상술한 차광성 혹은 반투광성의 포토마스크(100)를 통하여, 포지티브형의 레지스트막(203)에 i선∼g선의 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하여 전사용 패턴(102p)을 전사하고[도 4의 (a), 도 5의 (a)], 레지스트막(203)을 현상하여 피가공체(202) 상에 레지스트 패턴(203p)을 형성하는[도 4의 (b), 도 5의 (b)] 공정과,At this time, through the light-shielding or semi-transmissive photomask 100 described above, the positive resist film 203 is irradiated with exposure light having a wavelength region of i-g line to transfer the transfer pattern 102p. 4 (a) and 5 (a), the resist film 203 is developed to form a resist pattern 203p on the workpiece 202 (Fig. 4 (b) and 5). (B)] process,

레지스트 패턴(203p)을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 피가공체(202)에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴(202p)을 형성하는 공정[도 4의 (c), 도 5의 (c)]과,A resist pattern (203p), the work piece 202 by the etching using as a mask, the line width W L, a space width W S of line and space layer pattern (202p) of the process [Figure 4 to form a (c ), FIG. 5 (c)],

레지스트 패턴(203p)을 박리하는 공정[도 4의 (d), 도 5의 (d)]을 실시한다.The process of peeling the resist pattern 203p (FIG. 4 (d), FIG. 5 (d)) is performed.

또한, 레지스트막(203)에 노광할 때에는, 조사광량을 제어함으로써, 레지스트 패턴(203p)의 라인 폭 RL이 전사용 패턴(102p)의 라인 폭 ML보다 크고, 레지스트 패턴(203p)의 스페이스 폭 RS가 전사용 패턴(102p)의 스페이스 폭 MS보다 작아지도록 한다. 조사광량의 조절은, 조도와 조사 시간의 선택에 의해 행할 수 있다.In addition, when exposing to the resist film 203, by controlling the amount of irradiation light, the line width R L of the resist pattern 203p is larger than the line width M L of the transfer pattern 102p, and the space of the resist pattern 203p is used. The width R S is made smaller than the space width M S of the transfer pattern 102p. The amount of irradiation light can be adjusted by selection of illuminance and irradiation time.

또한, 도 5에 도시한, 반투광막을 이용한 전사용 패턴을 적용하는 경우에는, 레지스트막(203)에 도달하는 광의 양을, 노광 장치의 조사광량, 전사용 패턴의 치수 외에, 반투광막의 투과율에 의해 제어를 할 수 있는 점에서, 포토마스크의 설계 자유도가 확대되어, 유리하다.In addition, when applying the transfer pattern using the translucent film shown in FIG. 5, the transmittance | permeability of a semi-transmissive film is changed to the quantity of the light which reaches the resist film 203 other than the irradiation light amount of an exposure apparatus, the dimension of a transfer pattern. In this regard, the degree of freedom in designing the photomask is increased, which is advantageous.

(제13 양태)(13th aspect)

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 전사용 패턴(102p)을 갖는 포토마스크(100)를 이용하여, 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS(여기서, RL>ML, RS<MS), 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴(203p)을 형성하고, 레지스트 패턴(203p)을 마스크로 한 에칭을 행함으로써, 피가공체(202)에 라인 앤드 스페이스 패턴[즉 막 패턴(202p)]을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the line width R L using the photomask 100 which has the line-and-space transfer pattern 102p of the line width M L , the space width M S , and the pitch width P is used. And the resist pattern 203p of the line-and-space of the space width R S (where R L > M L and R S <M S ) and the pitch width P are formed, and etching is performed using the resist pattern 203p as a mask. Thereby, a line and space pattern (namely, film pattern 202p) can be formed in the workpiece 202.

또한, 상술한 제1∼13 양태에 기재한 다양한 방법은, 바람직하게는, 표시 장치의 화소 전극을 제조하는 경우에 이용할 수 있다. 상기 화소 전극은, ITO나 IZO로 이루어지는 투명 도전막을 패터닝하여 이루어지는 것일 수 있다.In addition, the various methods described in the above-described first to thirteenth embodiments are preferably used when manufacturing the pixel electrode of the display device. The pixel electrode may be formed by patterning a transparent conductive film made of ITO or IZO.

[실시예][Example]

(실시예 1)(Example 1)

본 실시예에서는, 마스크 바이어스 β(β<0)가 설정되고, 광학 농도 3.0 이상의 차광막 패턴을 갖는 포토마스크(제7 양태의 포토마스크)를 이용하여, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 또한, 비교예로서, 마스크 바이어스 β가 설정되지 않고(β=0), 광학 농도 3.0 이상의 차광막 패턴을 갖는 종래의 포토마스크를 이용하여, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하였다.In the present embodiment, a mask resist β (β <0) is set and a positive resist film formed on the workpiece using a photomask (photomask of the seventh aspect) having a light shielding film pattern having an optical density of 3.0 or more. The transfer pattern was transferred to form a resist pattern. As a comparative example, the mask bias β is not set (β = 0), and the transfer pattern is applied to the positive resist film formed on the workpiece using a conventional photomask having a light shielding film pattern having an optical density of 3.0 or more. Was transferred to form a resist pattern.

도 7의 (a)∼(c)는 비교예에 따른 측정 결과이다. 도 7의 (a)∼(c)에서는, 피치 폭 P를 각각 10.0㎛, 8.0㎛, 5.0㎛로 하였다. 또한, 사이드 에칭 폭 α는 0.8㎛(일정)로 하고, 마스크 바이어스 β는 0㎛(설정 없음)로 하였다. 이때의 노광 장치에 의한 조사광량 Eop를 100.0mJ/㎠로 하였다. 도 7의 (a)∼(c)에 따르면, 피치 폭 P가 8.0㎛ 이상의 경우[도 7의 (a) 및 도 7의 (b)]에는, 레지스트 제거 불량은 발생하지 않고 충분한 해상도가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 피치 폭 P가 5.0㎛로 미세해지면[도 7의 (c)], 레지스트 제거 불량이 현저해져, 레지스트 패턴의 인접하는 라인부가 서로 연결되게 되는 것을 알 수 있다. 이것은, 마스크 바이어스 β를 설정하지 않는 비교예에서는, 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아져, 레지스트막에 도달하는 노광광의 조사광량이 부족하게 되기 때문이라고 생각된다.7 (a) to 7 (c) show measurement results according to a comparative example. In FIG.7 (a)-(c), pitch width P was 10.0 micrometers, 8.0 micrometers, and 5.0 micrometers, respectively. In addition, the side etching width (alpha) was 0.8 micrometer (constant), and the mask bias (beta) was 0 micrometer (no setting). The irradiation light quantity Eop by the exposure apparatus at this time was 100.0 mJ / cm <2>. According to Figs. 7A to 7C, when the pitch width P is 8.0 µm or more (Figs. 7A and 7B), a resist removal failure does not occur and sufficient resolution is obtained. I can see that there is. However, when the pitch width P becomes fine at 5.0 mu m (Fig. 7 (c)), it can be seen that the defect removal defect becomes remarkable, and the adjacent line portions of the resist pattern are connected to each other. This is because in the comparative example in which the mask bias β is not set, the ratio (M S / M L ) of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern becomes small, so that the amount of irradiation light of the exposure light reaching the resist film is reduced. It seems to be lacking.

도 7의 (d)∼(g)는 실시예 1에 따른 측정 결과이다. 도 7의 (d)∼(g)에서는, 피치 폭 P를 각각 5.0㎛(일정)로 하고, 사이드 에칭 폭 α는 0.8㎛(일정)로 하였다. 그리고, 마스크 바이어스 β는 -0.2㎛∼-0.8㎛의 범위 내에서 변화시켰다. 또한, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop도 126.55∼84.55mJ/㎠의 범위 내에서 변화시켰다. 도 7의 (d)∼(g)에 따르면, 피치 폭 P를 5.0㎛로 한 경우라도, 마스크 바이어스 β를 예를 들면 -0.2㎛∼-0.8㎛의 범위 내에서 설정함으로써, 레지스트 제거 불량이 발생하기 어려워져, 충분한 해상도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것은, 마이너스의 값을 갖는 마스크 바이어스 β를 설정한 실시예에서는, 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)을 크게 할 수 있어, 레지스트막에 도달하는 노광광의 조사광량이 충분히 확보되어 있기 때문이라고 생각된다.7 (d) to 7 (g) show measurement results according to Example 1. FIG. In FIG.7 (d)-(g), pitch width P was 5.0 micrometers (constant), respectively, and side etching width (alpha) was 0.8 micrometer (constant). And mask bias (beta) was changed within the range of -0.2 micrometer--0.8 micrometer. In addition, the irradiation light amount Eop by the exposure apparatus was also changed within the range of 126.55 to 84.55 mJ / cm 2. According to FIGS. 7D to 7G, even when the pitch width P is set to 5.0 μm, a resist removal failure occurs by setting the mask bias β within a range of, for example, −0.2 μm to −0.8 μm. It becomes difficult to follow, and it turns out that sufficient resolution is obtained. In the embodiment in which the mask bias β having a negative value is set, this can increase the ratio (M S / M L ) of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern to reach the resist film. It is considered that the irradiation light amount of exposure light to be mentioned is sufficiently secured.

또한, 마스크 바이어스 β를 작게(절대값을 크게) 설정함으로써, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop를 저하시켜도[예를 들면 도 7의 (g)의 경우에는 Eop를 15％ 저하시키고 있음], 충분한 해상도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 즉, 마스크 바이어스 β를 작게(절대값을 크게) 설정한 실시예에서는, 노광 장치의 광원의 출력을 저하시키거나, 조사 시간을 단축시키거나 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 대면적의 노광이 필요한 표시 장치 제조의 공정에서, 특히 큰 의의를 갖는다.Furthermore, by setting the mask bias β small (absolute value large), even if the irradiation light amount Eop by the exposure apparatus is reduced (for example, in the case of Fig. 7G, the Eop is reduced by 15%), sufficient resolution is achieved. It can be seen that is obtained. In other words, in the embodiment in which the mask bias β is set small (absolute value is large), it can be seen that the output of the light source of the exposure apparatus can be reduced or the irradiation time can be shortened. This is particularly important in the process of manufacturing a display device which requires a large area of exposure.

(실시예 2)(Example 2)

본 실시예에서는, 마스크 바이어스 β(β<0)가 설정되고, 투과율이 i선에 대하여 5％, 위상차가 40도인 반투광성을 갖는 포토마스크(제8 양태의 포토마스크)를 이용하여, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 또한, 비교예로서, 마스크 바이어스 β가 설정되지 않고(β=0), 투과율이 i선에 대하여 5％(위상차는 상기와 동일한 40도)인 반투광성을 갖는 종래의 포토마스크를 이용하여, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 전사용 패턴을 전사하여 레지스트 패턴을 형성하였다.In the present embodiment, the mask bias β (β <0) is set, and the to-be-processed photomask (photomask of the eighth aspect) having a translucency having a transmittance of 5% with respect to i-line and a phase difference of 40 degrees is used. The transfer pattern was transferred to a positive resist film formed on the sieve to form a resist pattern. In addition, as a comparative example, the mask bias β is not set (β = 0), and using a conventional photomask having a semi-transmissivity having a transmittance of 5% (phase difference is the same 40 degrees as above) with respect to i line, The transfer pattern was transferred to a positive resist film formed on the workpiece to form a resist pattern.

도 8의 (a)∼(c)는 비교예에 따른 측정 결과이다. 도 8의 (a)∼(c)에서는, 피치 폭 P를 각각 10.0㎛, 8.0㎛, 5.0㎛로 하였다. 또한, 사이드 에칭 폭 α는 0.8㎛(일정)로 하고, 마스크 바이어스 β는 0㎛(설정 없음)로 하고, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop를 100.0mJ/㎠로 하였다. 도 8의 (a)∼(c)에 따르면, 피치 폭 P가 8.0㎛ 이상의 경우[도 8의 (a) 및 (b)]에는 레지스트 제거 불량은 발생하지 않고 충분한 해상도가 얻어지고 있지만, 피치 폭 P가 5.0㎛로 되면[도 8의 (c)], 레지스트 제거 불량이 현저해져, 레지스트 패턴의 인접하는 라인부가 서로 연결되게 되는 것을 알 수 있다. 이것은, 마스크 바이어스 β를 설정하지 않는 비교예에서는, 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)이 작아져, 레지스트막에 도달하는 노광광의 조사광량이 부족하게 되기 때문이라고 생각된다.8A to 8C show measurement results according to a comparative example. In FIG.8 (a)-(c), pitch width P was set to 10.0 micrometers, 8.0 micrometers, and 5.0 micrometers, respectively. The side etching width α was 0.8 μm (constant), the mask bias β was 0 μm (no setting), and the irradiation light amount Eop by the exposure apparatus was 100.0 mJ / cm 2. According to Figs. 8A to 8C, when the pitch width P is 8.0 µm or more (Figs. 8A and 8B), the resist removal failure does not occur and sufficient resolution is obtained. It becomes clear that when P becomes 5.0 micrometer (FIG. 8 (c)), the resist removal defect will become remarkable and the adjacent line part of a resist pattern will connect with each other. This is because in the comparative example in which the mask bias β is not set, the ratio (M S / M L ) of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern becomes small, so that the amount of irradiation light of the exposure light reaching the resist film is reduced. It seems to be lacking.

도 8의 (d)∼(g)는 실시예 2에 따른 측정 결과이다. 도 8의 (d)∼(g)에서는, 피치 폭 P를 각각 5.0㎛(일정)로 하고, 사이드 에칭 폭 α는 0.8㎛(일정)로 하였다. 그리고, 마스크 바이어스 β는 -0.2㎛∼-0.8㎛의 범위 내에서 변화시켰다. 또한, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop도 102.0∼74.8mJ/㎠의 범위 내에서 변화시켰다. 도 8의 (d)∼(g)에 따르면, 피치 폭 P를 5.0㎛로 한 경우라도, 마스크 바이어스 β를 예를 들면 -0.2㎛∼-0.8㎛의 범위 내에서 설정함으로써, 레지스트 제거 불량이 발생하기 어려워져, 충분한 해상도가 얻어지는 것을 알 수 있다. 이것은, 마이너스의 값을 갖는 마스크 바이어스 β를 설정한 실시예에서는, 전사용 패턴의 라인 폭 ML에 대한 스페이스 폭 MS의 비율(MS/ML)을 크게 할 수 있어, 레지스트막에 도달하는 노광광의 조사광량이 충분히 확보되어 있기 때문이라고 생각된다.8D to 8G show measurement results according to Example 2. FIG. In FIGS. 8D to 8G, the pitch width P was 5.0 μm (constant), respectively, and the side etching width α was 0.8 μm (constant). And mask bias (beta) was changed within the range of -0.2 micrometer--0.8 micrometer. In addition, the irradiation light amount Eop by the exposure apparatus was also changed within the range of 102.0 to 74.8 mJ / cm 2. According to FIGS. 8D to 8G, even when the pitch width P is set to 5.0 μm, a resist removal failure occurs by setting the mask bias β within a range of, for example, −0.2 μm to −0.8 μm. It becomes difficult to follow, and it turns out that sufficient resolution is obtained. In the embodiment in which the mask bias β having a negative value is set, this can increase the ratio (M S / M L ) of the space width M S to the line width M L of the transfer pattern to reach the resist film. It is considered that the irradiation light amount of exposure light to be mentioned is sufficiently secured.

마스크 바이어스 β를 작게(절대값을 크게) 설정함으로써, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop를 저하시켜도[도 8의 (g)의 경우에는 25％ 저하시키고 있음], 조사광량 Eop를 저하시키지 않는 경우와 마찬가지로, 충분한 해상도가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 즉, 마스크 바이어스 β를 작게(절대값을 크게) 설정한 실시예에서는, 노광 장치의 광원의 출력을 저하시키거나, 조사 시간을 단축시키거나 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 대면적의 노광이 필요한 표시 장치 제조의 공정에서, 특히 큰 의의를 갖는다.When the mask bias β is set small (absolute value is large), even if the irradiation light amount Eop by the exposure apparatus is reduced (which is reduced by 25% in the case of Fig. 8G), the irradiation light amount Eop is not lowered. Similarly, it was found that sufficient resolution was obtained. In other words, in the embodiment in which the mask bias β is set small (absolute value is large), it can be seen that the output of the light source of the exposure apparatus can be reduced or the irradiation time can be shortened. This is particularly important in the process of manufacturing a display device which requires a large area of exposure.

또한, 도 8의 (d')에, 반투광막의 투과율은 그대로이며, 위상차를 40도로부터 180도로 변경한 경우의 레지스트 패턴 형상을 도시한다. 이 경우, 피치 5㎛의 패턴에 대한 양호한 해상을 얻을 수 있지만, 필요한 조사광량은 도 8의 (d)에 비해, 상당히 크다.In Fig. 8D, the transmissivity of the semi-transmissive film remains the same, and the resist pattern shape when the phase difference is changed from 40 degrees to 180 degrees is shown. In this case, a good resolution for a pattern having a pitch of 5 mu m can be obtained, but the required amount of irradiation light is considerably larger than in FIG. 8 (d).

마찬가지로 도 8의 (f')에는, 도 8의 (f)에 이용한 반투광막의 투과율은 그대로이며, 위상차를 180도로 한 경우의 레지스트 패턴 형상을 도시한다. 이 경우도, 역시 필요한 조사광량이 증가한다.Similarly, in FIG. 8 (f '), the transmittance of the semi-transmissive film used in FIG. 8 (f) remains the same, and the resist pattern shape when the phase difference is 180 degrees is shown. In this case, too, the required amount of irradiation light increases.

또한, 반투광성을 갖는 포토마스크를 이용한 실시예 2에서는, 실시예 1과 비교한 경우, 노광 장치에 의한 조사광량 Eop를 더욱 저하시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 반투광성을 갖는 포토마스크를 이용함으로써, 노광 장치의 광원의 출력을 더욱 저하시키거나, 조사 시간을 더욱 단축시키거나 할 수 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 포토마스크의 전사용 패턴에 반투광성을 부여함으로써, 레지스트막에 도달하는 노광광의 조사광량을 더욱 크게 할 수 있기 때문이라고 생각된다. 이것도, 대면적의 노광이 필요한 표시 장치 제조의 공정에서, 특히 큰 의의를 갖는다.Moreover, in Example 2 using the photomask which has semi-transmissivity, when compared with Example 1, it turns out that the irradiation light amount Eop by an exposure apparatus can be further reduced. In other words, it can be seen that by using a photomask having semi-transmissivity, the output of the light source of the exposure apparatus can be further reduced, or the irradiation time can be further shortened. This is considered to be because the amount of irradiation light of the exposure light that reaches the resist film can be further increased by providing semitransmittance to the transfer pattern of the photomask. This also has great significance especially in the process of manufacturing a display device which requires exposure of a large area.

<본 발명의 다른 실시 양태><Other embodiments of the present invention>

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can variously change in the range which does not deviate from the summary.

예를 들면, 본 발명은, 투명 기판 상에 형성한 반투광막을 패터닝함으로써 형성한 투광부와 반투광부로 이루어지는 전사용 패턴을 구비한 포토마스크의 제조 방법으로서, 피전사체 상의 레지스트막에, 레지스트 잔막이 있는 부분과 레지스트 잔막이 없는 부분을 형성하는 포토마스크의 제조 방법에 대하여 바람직하게 적용 가능하다. 구체적으로는, 피가공체 상에, 피치 폭 P가 6㎛ 이하의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 경우에 유리하게 적용할 수 있다. 이러한 경우, 투광부에 대응하여, 피전사체 상에, 레지스트 잔막이 없는 부분이 형성되고, 반투광부에 대응하여, 레지스트 잔막이 있는 부분이 형성된다.For example, this invention is a manufacturing method of the photomask provided with the transfer pattern which consists of the translucent part formed by patterning the semi-transmissive film formed on the transparent substrate, and the translucent part, The resist film on a to-be-transferred body It is preferably applicable to a method for producing a photomask that forms a portion with a film and a portion without a resist remaining film. Specifically, it can be advantageously applied when the pitch width P forms a line-and-space pattern of 6 µm or less on the workpiece. In this case, a portion without a resist remaining film is formed on the transfer member corresponding to the light transmitting portion, and a portion with a resist remaining film is formed corresponding to the translucent portion.

또한 예를 들면, 본 발명은, 피전사체 상의 레지스트막이 포지티브형 레지스트에 의해 형성되는 경우에 한하지 않고, 네가티브(negative)형 레지스트에 의해 형성되는 경우에도 바람직하게 적용 가능하다. 단, 레지스트막은 포지티브형 레지스트에 의해 형성하는 것이 바람직하다.For example, the present invention is not only limited to the case where the resist film on the transfer body is formed by the positive type resist, but also preferably applied to the case where the resist film is formed by the negative type resist. However, it is preferable to form a resist film with a positive resist.

또한 예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 마스크 바이어스 β를 마이너스의 값으로 하기로 하였지만, 마스크 바이어스 β의 값을 플러스의 값으로 해도 된다.For example, in the above-described embodiment, the mask bias β is assumed to be a negative value, but the mask bias β may be a positive value.

상술한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 예를 들면 i선∼g선의 파장 영역을 갖는 노광 장치에 의해 노광을 행할 때에 특히 바람직하게 적용 가능하다. 또한, 노광 장치로서는, 예를 들면 프로젝션 노광기를 바람직하게 이용할 수 있다. 단, 본 발명의 포토마스크는, 이들 형태에 한정되지 않고, 다른 파장 영역을 갖는 노광 장치에 의해 노광을 행할 때에도 바람직하게 적용 가능하다.As described above, the photomask of the present invention is particularly preferably applicable when exposing with an exposure apparatus having a wavelength region of i-g line. Moreover, as an exposure apparatus, a projection exposure machine can be used preferably, for example. However, the photomask of this invention is not limited to these forms, It is applicable suitably also when exposing by the exposure apparatus which has another wavelength range.

상술한 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 예를 들면, VA 방식, IPS 방식의 액정 표시 장치에 사용되는 화소 전극용의 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성할 때에 바람직하게 적용 가능하다. 단, 다른 방식의 액정 표시 장치나, 표시 장치 이외의 장치를 포토리소그래피 기술을 이용하여 제조할 때에도 바람직하게 적용 가능하다.As described above, the photomask of the present invention can be preferably applied, for example, when forming a line and space pattern for pixel electrodes used in a liquid crystal display device of a VA system or an IPS system. However, it can apply suitably also when manufacturing other types of liquid crystal display devices and apparatuses other than a display apparatus using photolithography technique.

상술한 실시 형태에서는, 얻고자 하는 라인 앤드 스페이스 패턴의 구체적인 라인 폭 WL과, 스페이스 폭 WS의 값에 제한은 없지만, 예를 들면 0.8WL≤WS≤1.2WL로 하는 것이 바람직하다. 묘화 시의 선폭 제어나, 사이드 에칭 폭 α, 마스크 바이어스 β의 설정 자유도의 관점에서, 라인 폭과 스페이스 폭의 치수가, 극단적으로 괴리하지 않는 쪽이 바람직하다.In the above embodiment, the value of the line-and-space pattern specific line width W L and a space width S of W to be obtained, but are not limited, it is preferable for example to a 0.8W L ≤W S ≤1.2W L . From the viewpoint of the line width control at the time of drawing and the degree of freedom of setting the side etching width α and the mask bias β, it is preferable that the dimensions of the line width and the space width are not extremely different from each other.

이상으로부터 명백해지는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 표준적은 LCD용 노광 장치에 탑재되는 광학계를 이용하고, i선∼g선의 노광광을 사용하여, 또한, 노광 조사량을 특별히 증대시킬 필요없이, 생산 효율을 저하시키지 않고, 종래 해상 할 수 없었던 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 피가공체 상에 형성할 수 있다.As will be apparent from the above, according to the present invention, production efficiency is achieved by using an optical system mounted on a standard LCD exposure apparatus, using exposure light of i-g line, and without increasing the exposure dose in particular. It is possible to form a fine line-and-space pattern that cannot be resolved conventionally on the workpiece without lowering.

100 : 포토마스크
102p : 전사용 패턴
202 : 피가공체
202p : 막 패턴
203 : 레지스트막
203p : 레지스트 패턴100: photomask
102p: Transfer pattern
202: workpiece
202p: film pattern
203: resist film
203p: resist pattern

Claims (14)

투명 기판 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 포토마스크를 이용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트막에 상기 전사용 패턴이 전사되어 레지스트 패턴이 형성되고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 이용한 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴이 형성되는 포토마스크의 제조 방법에서,
상기 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초하는 사이드 에칭 폭 α를 설정하고,
상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 각각과, 상기 사이드 에칭 폭 α에 기초하여, 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 설정하고,
상기 결정된 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴에 기초하여, 상기 노광 시의 노광 조건, 및 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하고,
또한, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML은 상기 결정된 라인 폭 RL과 상이하고, 상기 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS는 상기 결정된 스페이스 폭 RS와 상이한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.A manufacturing method of a photomask having a transfer pattern comprising a line and space pattern having a pitch width P on a transparent substrate,
By the exposure using the photomask, the transfer pattern is transferred to a positive resist film formed on the workpiece, and a resist pattern is formed, and the workpiece is subjected to etching by etching using the resist pattern as a mask. In the method for producing a photomask in which a film pattern of line and space having a line width W L and a space width W S is formed,
The side etching width α is set based on the etching conditions when the workpiece is etched,
Based on each of the line width W L and the space width W S of the film pattern, and the side etching width α, the line width R L and the space width R S of the resist pattern are set.
Based on the resist pattern having the determined line width R L and the space width R S , the exposure conditions at the time of exposure and the line width M L and the space width M S of the transfer pattern are determined,
The line width M L of the transfer pattern is different from the determined line width R L, and the space width M S of the transfer pattern is different from the determined space width R S. 제1항에 있어서,
상기 노광 조건의 결정에 기초하여, 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
A line width M L and a space width M S of the transfer pattern are determined based on the determination of the exposure conditions. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS의 결정에 기초하여, 상기 노광 조건을 결정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
And the exposure conditions are determined based on the determination of the line width M L and the space width M S of the transfer pattern. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML이 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL보다 작고,
상기 전사용 패턴의 스페이스 폭 MS가 상기 레지스트 패턴의 스페이스 폭 RS보다 큰 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
The line width M L of the transfer pattern is smaller than the line width R L of the resist pattern,
The space width M S of the said transfer pattern is larger than the space width R S of the said resist pattern, The manufacturing method of the photomask characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴의 피치 폭 P(㎛)는, 상기 노광에 이용하는 광의 파장의 중앙값을 λ(㎚), 상기 노광에 이용하는 노광 장치의 광학계의 개구수를 NA로 하였을 때,
P≤2R
을 만족시키는[단, R=0.61(λ/NA)×1/1000] 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
The pitch width P (µm) of the transfer pattern is a value of NA when the median value of the wavelength of light used for the exposure is lambda (nm) and the numerical aperture of the optical system of the exposure apparatus used for the exposure is NA.
P≤2R
(Wherein R = 0.61 (λ / NA) × 1/1000), wherein the photomask is manufactured. 제1항에 있어서,
상기 피치 폭 P는 6㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
The said pitch width P is 6 micrometers or less, The manufacturing method of the photomask characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 차광막을 패터닝하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
And the transfer pattern is formed by patterning a light shielding film. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 반투광막을 패터닝하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
The transfer pattern is a method of manufacturing a photomask, characterized in that by forming a semi-transmissive film. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 반투광막을 패터닝하여 이루어지고,
상기 투명 기판을 투과하는 노광광과, 상기 투명 기판 및 상기 전사용 패턴을 투과하는 노광광의 위상차가 90도 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
The transfer pattern is made by patterning a translucent film,
A phase difference between exposure light passing through the transparent substrate and exposure light passing through the transparent substrate and the transfer pattern is 90 degrees or less. 제1항에 있어서,
상기 투명 기판 상에 형성된 차광막 혹은 반투광막을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 상기 결정된 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS의 상기 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
And a step of forming the transfer pattern having the determined line width M L and space width M S by patterning a light shielding film or a semitransmissive film formed on the transparent substrate by a photolithography method. . 삭제delete 삭제delete 라인 폭 ML, 스페이스 폭 MS, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여, 라인 폭 RL, 스페이스 폭 RS(여기서, RL>ML, RS<MS), 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스의 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 한 에칭을 행함으로써, 피가공체에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.By using a photomask having a line width M L , a space width M S , and a pattern for transferring lines and spaces of the pitch width P, the line width R L and the space width R S (where R L > M L , R S < M S ) and a line and space resist pattern having a pitch width P, and etching using the resist pattern as a mask to form a line and space pattern on the workpiece. . 투명 기판 상에, 피치 폭 P의 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크를 이용한 표시 장치의 제조 방법으로서,
상기 포토마스크를 이용한 노광에 의해, 피가공체 상에 형성된 포지티브형의 레지스트 막에 상기 전사용 패턴이 전사된 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 행하는 에칭에 의해, 상기 피가공체에, 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS인 라인 앤드 스페이스의 막 패턴을 형성하는 표시 장치의 제조 방법에서,
상기 피가공체를 에칭할 때의 에칭 조건에 기초하는 사이드 에칭 폭 α를 설정하고,
상기 막 패턴의 라인 폭 WL, 스페이스 폭 WS의 각각과, 상기 사이드 에칭 폭 α에 기초하여, 상기 레지스트 패턴의 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 설정하고,
상기 결정된 라인 폭 RL과 스페이스 폭 RS를 갖는 레지스트 패턴에 기초하여, 상기 노광 시의 노광 조건, 및 상기 전사용 패턴의 라인 폭 ML과 스페이스 폭 MS를 결정하는 전사용 패턴의 설계 공정과,
상기 전사용 패턴에, i선~g선의 파장 영역을 갖는 노광광을 조사하는 패턴 전사 공정
을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.A manufacturing method of a display device using a photomask having a transfer pattern including a line and space pattern having a pitch width P on a transparent substrate,
By exposure using the photomask, a resist pattern in which the transfer pattern is transferred is formed on a positive resist film formed on the workpiece, and the etching is performed by etching the resist pattern as a mask. in, a line width W L, the manufacturing method of the display device to form a film pattern of the line-and-space space width S W,
The side etching width α is set based on the etching conditions when the workpiece is etched,
Based on each of the line width W L and the space width W S of the film pattern, and the side etching width α, the line width R L and the space width R S of the resist pattern are set.
Design process of the transfer pattern which determines the exposure conditions at the time of the said exposure, and the line width M L and the space width M S of the said transfer pattern based on the resist pattern which has the said determined line width R L and space width R S. and,
A pattern transfer step of irradiating exposure light having a wavelength region of i line to g line to the transfer pattern.
Method of manufacturing a display device comprising a.
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