KR102638753B1 - Photomask for manufacturing display device and method for manufacturing display device - Google Patents

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Abstract

표시 장치의 제조에 적용되는 노광 조건에 있어서, 우수한 해상성과 생산 효율을 양립할 수 있는 포토마스크를 제공한다. 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴이, 피전사체 상에 홀을 형성하기 위한 홀 패턴으로서, 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와, 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와, 차광 림부를 둘러싸는 위상 시프트부를 갖는다. 위상 시프트부와 투광부의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차가 대략 180도이다. 투광부의 편측에 위치하는 위상 시프트부를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포에 있어서, 위상 시프트부와 차광 림부의 경계 위치로부터 차광 림부측을 향하여, 제1 골의 극소값점 B1까지의 거리를 d1(㎛)로 하고, 제2 골의 극소값점 B2까지의 거리를 d2(㎛)로 할 때, (d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1)의 조건을 만족한다.A photomask capable of achieving both excellent resolution and production efficiency under exposure conditions applied to the manufacture of display devices is provided. The transfer pattern provided by the photomask is a hole pattern for forming holes on the transfer object, and has a light transmitting portion with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate is exposed and a width R (μm) surrounding the light transmitting portion. It has a light-shielding rim portion and a phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion. The phase difference between the phase shift section and the light transmitting section with respect to light of a representative wavelength of exposure light is approximately 180 degrees. In the light intensity distribution formed on the transfer object by the exposure light passing through the phase shift section located on one side of the light transmitting section, from the boundary position between the phase shift section and the light-shielding rim portion toward the light-shielding rim side, to the minimum value point B1 of the first valley. When the distance to d1 (㎛) is set to d1 (㎛) and the distance to the minimum point B2 of the second valley is set to d2 (㎛), the condition of (d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1) is satisfied. do.

Description

표시 장치 제조용 포토마스크, 및 표시 장치의 제조 방법{PHOTOMASK FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}Photomask for manufacturing a display device, and method of manufacturing a display device {PHOTOMASK FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 전자 디바이스를 제조하기 위한 포토마스크로서, 특히 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용에 적합한 포토마스크와, 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask for manufacturing electronic devices, particularly a photomask suitable for manufacturing flat panel displays (FPD), and a method of manufacturing a display device using the same.

반도체 장치를 제조하기 위한 포토마스크로서, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 알려져 있다. 도 11은, 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 구성예를 나타내는 것으로, (a)는 평면 모식도, (b)는 (a)의 B-B 위치의 단면 모식도이다.As a photomask for manufacturing semiconductor devices, a halftone type phase shift mask is known. Fig. 11 shows a configuration example of a conventional halftone type phase shift mask, where (a) is a plan schematic diagram and (b) is a cross-sectional schematic diagram at the B-B position in (a).

도시한 하프톤형 위상 시프트 마스크에서는, 투명 기판(100) 상에 위상 시프트막(101)이 형성됨과 함께, 이 위상 시프트막(101)이 패터닝되어 홀 패턴이 형성되어 있다. 홀 패턴은, 투명 기판(100)이 노출된 투광부(103)를 포함한다. 홀 패턴의 주위는 위상 시프트부(104)가 둘러싸고 있다. 위상 시프트부(104)는, 투명 기판(100) 상에 형성된 위상 시프트막(101)을 포함한다.In the halftone type phase shift mask shown, a phase shift film 101 is formed on the transparent substrate 100 and the phase shift film 101 is patterned to form a hole pattern. The hole pattern includes a light-transmitting portion 103 through which the transparent substrate 100 is exposed. A phase shift unit 104 surrounds the hole pattern. The phase shift unit 104 includes a phase shift film 101 formed on the transparent substrate 100.

위상 시프트부(104)의 노광광의 투과율은, 예를 들어 6％ 정도로 하고, 위상 시프트량은, 180도 정도로 한다. 이때, 투광부(103)를 투과한 광과, 위상 시프트부(104)를 투과한 광이 서로 역위상으로 된다. 이들 역위상의 광은, 투광부(103)와 위상 시프트부(104)의 경계 부근에서 간섭하고, 해상 성능을 향상시키는 효과를 발휘한다. 이러한 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 소위 바이너리 마스크와 비교하여, 해상 성능뿐만 아니라 초점 심도(DOF)에 대해서도 개선 효과를 발휘하는 것이 알려져 있다.The transmittance of the exposure light of the phase shift unit 104 is, for example, about 6%, and the phase shift amount is about 180 degrees. At this time, the light passing through the light transmitting unit 103 and the light passing through the phase shift unit 104 are in opposite phases to each other. These anti-phase lights interfere near the boundary between the light transmitting section 103 and the phase shifting section 104, and have the effect of improving resolution performance. It is known that such a halftone type phase shift mask exhibits an improvement effect not only in resolution performance but also in depth of focus (DOF) compared to a so-called binary mask.

다나베 이사오, 호우간 모리히사, 다케하나 요이치, 「입문 포토마스크 기술」, 가부시키가이샤 코교 초사카이, 2006년 12월 15일, p.245Isao Tanabe, Morihisa Hougan, and Yoichi Takehana, “Introductory Photomask Technology,” Kogyo Chosakai Co., Ltd., December 15, 2006, p.245

액정 표시 장치(liquid crystal display)나 유기 EL(Organic Electro Luminescence) 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치에 있어서는, 더 밝으면서도 전력 절약임과 동시에, 고정밀, 고속 표시, 광시야각과 같은 표시 성능의 향상이 요망되고 있다.In display devices including liquid crystal displays and organic EL (Organic Electro Luminescence) displays, improvements in display performance such as higher precision, high-speed display, and wide viewing angles are achieved while being brighter and saving power. It is being demanded.

예를 들어, 상기 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 「TFT」)로 말하자면, TFT를 구성하는 복수의 패턴 중, 층간 절연막에 형성된 콘택트 홀이, 확실하게 상층의 패턴과 하층의 패턴을 접속시키는 작용을 갖지 않으면 올바른 동작이 보증되지 않는다. 그 한편, 예를 들어 액정 표시 장치의 개구율을 최대한 크게 하여, 밝고, 전력 절약의 표시 장치로 하기 위해서는, 콘택트 홀의 직경이 충분히 작은 것이 요구되는 등, 표시 장치의 고밀도화의 요구에 수반하여, 홀 패턴의 직경도 미세화(예를 들어 3㎛ 미만)가 요망되고 있다. 예를 들어, 직경이 0.8㎛ 이상 2.5㎛ 이하, 나아가, 직경이 2.0㎛ 이하의 홀 패턴이 필요해지고, 구체적으로는 0.8 내지 1.8㎛의 직경을 갖는 패턴의 형성도 요망된다고 생각된다.For example, speaking of a thin film transistor (“TFT”) used in the above display device, among the plurality of patterns constituting the TFT, the contact hole formed in the interlayer insulating film is clearly different from the upper layer pattern and the lower layer pattern. Correct operation is not guaranteed if there is no function to connect the . On the other hand, with the demand for higher density display devices, for example, in order to maximize the aperture ratio of the liquid crystal display device and create a bright, power-saving display device, the diameter of the contact hole is required to be sufficiently small, hole patterns There is a demand for a smaller diameter (e.g., less than 3 μm). For example, it is thought that a hole pattern with a diameter of 0.8 μm or more and 2.5 μm or less, and furthermore, a hole pattern with a diameter of 2.0 μm or less is required, and specifically, the formation of a pattern with a diameter of 0.8 to 1.8 μm is also desired.

그런데, 표시 장치에 비하여, 집적도가 높고, 패턴의 미세화가 현저하게 진행된 반도체 장치(LSI) 제조용 포토마스크의 분야에서는, 높은 해상성을 얻기 위해서, 노광 장치에는 높은 개구수 NA(예를 들어 0.2를 초과함)의 광학계를 적용하고, 노광광의 단파장화가 진행된 경위가 있다. 그 결과, 이 분야에서는, KrF나 ArF의 엑시머 레이저(각각, 248㎚, 193㎚의 단일 파장)가 다용되게 되었다.However, in the field of photomasks for semiconductor device (LSI) manufacturing, where the degree of integration is high and patterns have been significantly refined compared to display devices, in order to obtain high resolution, exposure devices must have a high numerical aperture NA (for example, 0.2). There is a case in which an optical system of greater than or equal to 100% is applied, and the exposure light has a shorter wavelength. As a result, in this field, KrF or ArF excimer lasers (single wavelengths of 248 nm and 193 nm, respectively) have come to be widely used.

그 한편, 표시 장치 제조용 리소그래피 분야에서는, 해상성 향상을 위해 상기와 같은 방법이 적용되는 것은, 일반적이지 않다. 예를 들어 이 분야에서 사용되는 노광 장치가 갖는 광학계의 NA(개구수)는, 0.08 내지 0.12 정도이고, 이후를 전망해도, 0.08 내지 0.20 정도가 적용되는 환경에 있다. 또한, 노광 광원으로서는 i선, h선, 또는 g선이 다용되고, 주로 이들을 포함한 브로드 파장 광원을 사용함으로써, 대면적을 조사하기 위한 광량을 얻어, 생산 효율이나 비용을 중시하는 경향이 강하다.Meanwhile, in the field of lithography for manufacturing display devices, it is not common for the above method to be applied to improve resolution. For example, the NA (numerical aperture) of the optical system of the exposure apparatus used in this field is about 0.08 to 0.12, and even in the future, about 0.08 to 0.20 will be applied in an environment. In addition, i-rays, h-rays, or g-rays are often used as exposure light sources, and by mainly using broad-wavelength light sources containing these, a light quantity for irradiating a large area is obtained, and there is a strong tendency to place emphasis on production efficiency and cost.

또한, 표시 장치의 제조에 있어서도, 상기와 같이 패턴의 미세화 요청이 높아져 있다. 여기서, 반도체 장치 제조용 기술을, 표시 장치의 제조에 그대로 적용하는 것에는, 몇 가지 문제가 있다. 예를 들어, 고 NA(개구수)를 갖는 고해상도의 노광 장치로의 전환에는, 큰 투자가 필요하게 되어, 표시 장치의 가격과의 정합성이 얻어지지 않는다. 또한, 노광 파장의 변경(ArF 엑시머 레이저와 같은 단파장을 사용함)에 대해서는, 역시 상당한 투자를 필요로 하는 점에서 적당하지 못하다. 즉, 종래에 없던 패턴의 미세화를 추구하는 한편, 기존의 장점인 비용이나 효율을 놓칠 수는 없다는 점이, 표시 장치 제조용 포토마스크의 문제점으로 되어 있다.In addition, in the manufacture of display devices, there is an increasing demand for finer patterns as described above. Here, there are several problems in directly applying the technology for manufacturing semiconductor devices to the manufacturing of display devices. For example, switching to a high-resolution exposure device with a high NA (numerical aperture) requires a large investment, making it impossible to achieve consistency with the price of the display device. Additionally, changing the exposure wavelength (using a short wavelength such as an ArF excimer laser) is not suitable as it also requires a significant investment. In other words, the problem with photomasks for manufacturing display devices is that while pursuing unprecedented miniaturization of patterns, the existing advantages of cost and efficiency cannot be overlooked.

본 발명자의 검토에 의하면, 상기 도 11에 도시한 하프톤형 위상 시프트 마스크를 표시 장치 제조용 포토마스크로서 사용할 때, 후술하는 과제가 있어, 더욱 개선의 여지가 있다는 점이 밝혀졌다.According to the present inventor's examination, it has been revealed that when using the halftone type phase shift mask shown in FIG. 11 as a photomask for manufacturing a display device, there are problems described later and there is room for further improvement.

포토마스크에 대해서 요망되는 성능에는, 이하의 (1) 내지 (3)의 요소가 있다.The performance required for a photomask includes the following elements (1) to (3).

(1) 초점 심도(DOF)(1) Depth of focus (DOF)

노광 시에 디포커스가 발생한 경우에, 목표 CD에 대해서, CD의 변동이 소정 범위 내(예를 들어 ±10％ 이내)가 되기 위한 초점 심도(DOF)의 수치는 높은 것이 바람직하다. DOF의 수치가 높으면, 피전사체의 평탄도의 영향을 받기 어려워, 안정적으로 패턴 전사를 행할 수 있다. 여기서 CD란, Critical Dimension의 약어이며, 패턴 폭의 의미로 사용한다. 표시 장치 제조용 포토마스크는, 반도체 장치 제조용 포토마스크와 비교하여, 사이즈가 크고, 또한, 피전사체(디스플레이 패널 기판 등)도 대 사이즈이며, 모두 평탄성을 완벽한 것으로 하는 것이 곤란하기 때문에, DOF의 수치를 높이는 포토마스크의 의의가 크다.When defocus occurs during exposure, it is desirable that the depth of focus (DOF) value for the target CD be high so that the variation of the CD is within a predetermined range (for example, within ±10%). If the DOF value is high, it is less likely to be affected by the flatness of the transfer object, and pattern transfer can be performed stably. Here, CD is an abbreviation for Critical Dimension and is used to mean pattern width. Photomasks for display device manufacturing are larger in size compared to photomasks for semiconductor device manufacturing, and the transfer object (display panel substrate, etc.) is also large in size, and it is difficult to achieve perfect flatness in both cases, so the DOF value is The height of the photomask has great significance.

(2) 마스크 오차 증대 계수(MEEF: Mask Error Enhancement Factor)(2) Mask Error Enhancement Factor (MEEF)

이것은, 포토마스크 상의 CD 오차와 피전사체 상에 형성되는 패턴의 CD 오차의 비율을 나타내는 수치이다. 일반적으로, 패턴이 미세화할수록 포토마스크 상의 CD 오차가 피전사체 상에서 확대되기 쉽지만, 최대한 이것을 억제하여 MEEF를 낮게 함으로써, 피전사체 상에 형성되는 패턴의 CD 정밀도를 높일 수 있다. 표시 장치의 사양이 진화되고, 패턴의 미세화가 요구됨과 함께, 노광 장치의 해상 한계에 가까운 치수의 패턴을 갖는 포토마스크가 필요한 점에서, 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서도, 이후 MEEF가 중요시될 가능성이 높다.This is a value representing the ratio of the CD error on the photomask and the CD error of the pattern formed on the transfer target. In general, as the pattern becomes finer, the CD error on the photomask is likely to expand on the transfer target, but by suppressing this as much as possible and lowering MEEF, the CD precision of the pattern formed on the transfer target can be increased. As the specifications of display devices evolve and finer patterns are required, as well as the need for photomasks with patterns with dimensions close to the resolution limit of exposure equipment, there is a possibility that MEEF will become important in the future even for photomasks for display device manufacturing. high.

(3) Eop(3)Eop

이것은, 목표 치수의 패턴을 피전사체 상에 형성하기 위해 필요한 노광 광량이다. 표시 장치의 제조에 있어서는, 포토마스크 기판의 사이즈가 크다(예를 들어 주 표면이 한 변 300 내지 2000㎜인 사각형). 이로 인해, Eop의 수치가 높은 포토마스크를 사용하면, 스캔 노광의 속도를 내릴 필요가 생겨, 생산 효율이 저해된다. 그러므로, 표시 장치를 제조할 때에는, Eop의 수치를 저감시킬 수 있는 포토마스크를 사용하는 것이 요망된다.This is the amount of exposure light required to form a pattern of the target size on the transfer object. In the manufacture of display devices, the size of the photomask substrate is large (for example, a square with a main surface of 300 to 2000 mm on one side). For this reason, when a photomask with a high Eop value is used, it becomes necessary to reduce the speed of scan exposure, which reduces production efficiency. Therefore, when manufacturing a display device, it is desired to use a photomask that can reduce the value of Eop.

본 발명자의 검토에 의하면, 상기 도 11에 도시한 하프톤형 위상 시프트 마스크에서는, DOF의 개선 효과가 얻어지는 한편, Eop나 MEEF의 점에서는, 개선이 더 요망된다는 사실을 알게 되었다. 구체적으로는, 상기 하프톤형 위상 시프트 마스크를 사용하면, 광 강도의 손실에 의해 필요 광량(Dose)이 증가하기 때문에, Eop가 대폭 증가하고, 이에 수반하여 MEEF도 커져 버리는 경향이 있어, 표시 장치 제조용 포토마스크로서는 과제가 남는다는 사실을 알게 되었다.According to the present inventor's examination, it was found that while an improvement effect in DOF is obtained with the halftone type phase shift mask shown in FIG. 11, further improvement is desired in terms of Eop and MEEF. Specifically, when the halftone type phase shift mask is used, the required amount of light (Dose) increases due to loss of light intensity, so Eop increases significantly, and MEEF tends to increase along with this, making it useful for display device manufacturing. I learned that photomasks still have challenges.

따라서 본 발명은, 표시 장치의 제조에 적용되는 노광 조건에 있어서, 우수한 해상성과 생산 효율을 양립할 수 있는 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose of the present invention is to provide a photomask that can achieve both excellent resolution and production efficiency under exposure conditions applied to the manufacture of display devices.

(제1 형태)(First form)

본 발명의 제1 형태는,The first form of the present invention is,

투명 기판 상에 전사용 패턴을 구비한, 표시 장치 제조용 포토마스크로서,A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern on a transparent substrate,

상기 전사용 패턴은, 피전사체 상에 홀을 형성하기 위한 홀 패턴이며,The transfer pattern is a hole pattern for forming holes on the transfer object,

상기 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와,A light transmitting portion with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate is exposed,

상기 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와,a light-shielding rim having a width R (μm) surrounding the light-transmitting portion;

상기 차광 림부를 둘러싸는, 위상 시프트부를 포함하고,A phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion,

상기 위상 시프트부와 상기 투광부의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차가 대략 180도이며,A phase difference between the phase shift unit and the light transmitting unit with respect to light of a representative wavelength of exposure light is approximately 180 degrees,

상기 투광부의 편측에 위치하는 상기 위상 시프트부를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포에 있어서, 상기 위상 시프트부와 상기 차광 림부의 경계 위치로부터 상기 차광 림부측을 향하여, 제1 골의 극소값점 B1까지의 거리를 d1(㎛)로 하고, 제2 골의 극소값점 B2까지의 거리를 d2(㎛)로 할 때,In the light intensity distribution formed on the transfer object by the exposure light passing through the phase shift section located on one side of the light transmitting section, a first valley is formed from the boundary position between the phase shift section and the light-shielding rim toward the light-shielding rim side. When the distance to the minimum value point B1 of is d1 (㎛) and the distance to the minimum value point B2 of the second trough is d2 (㎛),

(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1)(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1)

인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.It is a photomask characterized by:

(제2 형태)(second form)

본 발명의 제2 형태는,The second form of the present invention is,

투명 기판 상에 전사용 패턴을 구비한, 표시 장치 제조용 포토마스크로서,A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern on a transparent substrate,

상기 전사용 패턴은, 피전사체 상에 홀을 형성하기 위한 홀 패턴이며,The transfer pattern is a hole pattern for forming holes on the transfer object,

상기 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와,A light transmitting portion with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate is exposed,

상기 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와,a light-shielding rim having a width R (μm) surrounding the light-transmitting portion;

상기 차광 림부를 둘러싸는, 위상 시프트부를 포함하고,A phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion,

상기 위상 시프트부와 상기 투광부의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차가 대략 180도이며,A phase difference between the phase shift unit and the light transmitting unit with respect to light of a representative wavelength of exposure light is approximately 180 degrees,

상기 투광부의 편측에 위치하는 상기 위상 시프트부를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포에 있어서, 상기 위상 시프트부와 상기 차광 림부의 경계 위치로부터 상기 차광 림부측을 향하여, 제1 산의 극대값점 P에 있어서의 광 강도의 1/2을 나타내는 2개의 점 중, 상기 제1 산의 상기 차광 림부에 가까운 측의 경사부에 있는 점을 Q1, 상기 차광 림부로부터 먼 측의 경사부에 있는 점을 Q2로 하고, 상기 경계 위치로부터 Q1까지의 거리를 d3으로 하며, 상기 경계 위치로부터 Q2까지의 거리를 d4로 할 때,In the light intensity distribution formed on the transfer object by the exposure light passing through the phase shift unit located on one side of the light transmitting unit, a first peak is formed from a boundary position between the phase shift unit and the light-shielding rim portion toward the light-shielding rim side. Of the two points representing 1/2 of the light intensity at the local maximum point P, the point on the slope on the side closer to the light-shielding rim of the first mountain is Q1, and the point on the slope on the side farther from the light-shielding rim is Q1. When the point is Q2, the distance from the boundary position to Q1 is d3, and the distance from the boundary position to Q2 is d4,

(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1)(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1)

인 것을 특징으로 하는, 포토마스크이다.It is a photomask characterized by:

(제3 형태)(Third form)

본 발명의 제3 형태는,The third form of the present invention is,

상기 전사용 패턴은, 상기 피전사체 상에, 직경 W2(단 W2≤W1)의 홀을 형성하기 위한 홀 패턴인 것을 특징으로 하는, 상기 제1 형태 또는 제2 형태에 기재된 포토마스크이다.The transfer pattern is a photomask according to the first or second aspect, wherein the transfer pattern is a hole pattern for forming a hole with a diameter W2 (where W2≤W1) on the transfer object.

(제4 형태)(4th form)

본 발명의 제4 형태는,The fourth form of the present invention is,

상기 위상 시프트부는, 상기 대표 파장의 광에 대해서, 2 내지 10％의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 제1 내지 제3 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.The phase shift portion is the photomask according to any one of the first to third aspects, wherein the phase shift portion has a transmittance of 2 to 10% for light of the representative wavelength.

(제5 형태)(5th form)

본 발명의 제5 형태는,The fifth form of the present invention is:

개구수(NA)가 0.08 이상, 0.20 미만이고, i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광 광원을 갖는 등배의 투영 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에 직경 W2가 0.8 내지 3.0(㎛)의 홀을 형성하는 데 사용하는, 상기 제1 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다.Using a projection exposure apparatus of equal magnification having a numerical aperture (NA) of 0.08 or more but less than 0.20 and an exposure light source containing i-lines, h-lines, or g-lines, the transfer pattern is exposed and placed on the transfer object. The photomask according to any one of the first to fourth aspects described above is used to form a hole with a diameter W2 of 0.8 to 3.0 (μm).

(제6 형태)(6th form)

상기 제1 내지 제4 형태 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,A process of preparing a photomask according to any one of the first to fourth aspects,

개구수(NA)가 0.08 내지 0.20이며, i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광 광원을 갖는 등배의 투영 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에 직경 W2가 0.8 내지 3.0(㎛)의 홀을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법이다.Using a projection exposure apparatus of equal magnification having a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20 and an exposure light source including i-line, h-line, or g-line, the transfer pattern is exposed, and a diameter W2 is formed on the transfer object. A method of manufacturing a display device includes a step of forming a hole of 0.8 to 3.0 (μm).

본 발명에 의하면, 표시 장치의 제조에 적용되는 노광 조건에 있어서, 우수한 해상성과 생산 효율을 양립할 수 있는 포토마스크를 제공하는 것이 가능해진다.According to the present invention, it becomes possible to provide a photomask that can achieve both excellent resolution and production efficiency under exposure conditions applied to the manufacture of display devices.

도 1의 (a)는, 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 단면을 나타내는 도면이며, (b)는, (a)에 있어서 투광부의 좌측의 위상 시프트부를 투과한 광의 진폭을 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1의 (b)에 있어서, 광의 위상이 (+)측으로 바뀐 산의 부분을, 피전사체 상에 있어서의 투광부에 대응하는 위치에 위치시키기 위한 수단에 대한 고찰을 설명하는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성예를 나타내는 것으로, (a)는 평면 모식도, (b)는 (a)의 A-A 위치의 단면 모식도이다.
도 4의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 좁게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면(그의 1)이다.
도 5의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 넓게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면(그의 1)이다.
도 6의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 좁게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면(그의 2)이다.
도 7의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 넓게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면(그의 2)이다.
도 8은, MEEF에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, Eop에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태의 포토마스크(림 폭 R=1.0㎛)를, 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체 상에 형성되는 광학 상(즉, 투과광의 광 강도 분포)을, 동일한 직경의 홀 패턴을 갖는 바이너리 마스크(Binary)에 의한 광학 상, 및 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크(Att. PSM)에 의한 광학 상과 비교한 도면이다.
도 11은, 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 구성예를 나타내는 것으로, (a)는 평면 모식도, (b)는 (a)의 B-B 위치의 단면 모식도이다.FIG. 1 (a) is a diagram showing a cross section of a conventional halftone type phase shift mask, and (b) is a diagram showing the amplitude of light that passed through the phase shift section on the left of the light transmitting section in (a).
FIG. 2 is a diagram illustrating consideration of means for positioning the portion of the mountain where the phase of light has changed to the (+) side in FIG. 1(b) to a position corresponding to the light transmitting portion on the transfer object. am.
Figure 3 shows a structural example of a photomask according to an embodiment of the present invention, where (a) is a plan schematic diagram and (b) is a cross-sectional schematic diagram at the AA position in (a).
Figure 4 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern when the width of the light-shielding rim portion is set narrow in the photomask according to the embodiment of the present invention, and (b) is a plan view of the photomask in that case. This is a diagram (Part 1) showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the left phase shift unit.
Figure 5 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern when the width of the light-shielding rim portion is set wide in the photomask according to the embodiment of the present invention, and (b) is a plan view of the photomask in that case. This is a diagram (Part 1) showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the left phase shift unit.
Figure 6 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern when the width of the light-shielding rim portion is set to be narrow in the photomask according to the embodiment of the present invention, and (b) is a plan view of the photomask in that case. This is a diagram (Part 2) showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the left phase shift unit.
Figure 7 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern when the width of the light-shielding rim portion is set wide in the photomask according to the embodiment of the present invention, and (b) is a plan view of the photomask in that case. This is a diagram (Part 2) showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the left phase shift unit.
Figure 8 is a diagram showing simulation results for MEEF.
Figure 9 is a diagram showing simulation results for Eop.
Figure 10 shows the optical image (i.e., the light intensity distribution of transmitted light) formed on the transfer object when the photomask (rim width R = 1.0 μm) of the present embodiment is exposed by an exposure device through holes of the same diameter. This is a diagram comparing the optical image produced by a binary mask (Binary) with a pattern and the optical image produced by a conventional halftone type phase shift mask (Att. PSM).
Fig. 11 shows a configuration example of a conventional halftone type phase shift mask, where (a) is a plan schematic diagram and (b) is a cross-sectional schematic diagram at the BB position in (a).

도 1의 (a)는, 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크의 단면을 나타내는 도면이며, (b)는, (a)에 있어서 투광부의 편측 위상 시프트부를 투과한 광의 진폭을 나타내는 도면이다. 또한, 도 1의 (b)는 투광부(103)의 좌측에 위치하는 위상 시프트부(104)를 투과한 광의 진폭을 나타내고 있다. 투광부(103)의 우측에 위치하는 위상 시프트부(104)를 투과한 광은, 투광부(103)의 중심에 대해서 도 1의 (b)의 투과광 진폭과는 좌우 대칭인 투과광 진폭을 나타내지만, 여기에서는 도시를 생략하였다.FIG. 1 (a) is a diagram showing a cross section of a conventional halftone type phase shift mask, and (b) is a diagram showing the amplitude of light that passed through the phase shift portion on one side of the light transmitting portion in (a). Additionally, Figure 1(b) shows the amplitude of light transmitted through the phase shift unit 104 located to the left of the light transmitting unit 103. The light passing through the phase shift unit 104 located on the right side of the light transmitting unit 103 exhibits a transmitted light amplitude that is left and right symmetrical to the transmitted light amplitude in FIG. 1(b) with respect to the center of the light transmitting unit 103. , the city is omitted here.

여기서, 투광부(103)를 투과하는 광(도시생략)의 위상을 (+) 위상으로 할 때, 위상 시프트부(104)를 투과하고, 피전사체 상의, 투광부(103)의 좌측 경계로부터 중심 부근에 대응하는 영역에 도달하는 광은, (-) 위상으로 된다. 그리고 이 광은, 투광부(103)를 투과하는 (+) 위상의 광과 간섭한다. 이로 인해, 투광부(103)를 투과하는 광의 강도는 상대적으로 약해질 수 있다. 즉, (+) 위상의 광과 (-) 위상의 광 간섭에 의해, 투광부(103)를 투과해서 피전사체 상에 도달하는 광의 강도가 감소한다. 이 현상은, 투광부(103)의 치수가 미세화하면 현저해진다.Here, when the phase of the light (not shown) passing through the light transmitting portion 103 is a (+) phase, it passes through the phase shift portion 104 and is centered from the left border of the light transmitting portion 103 on the transfer target object. Light reaching the corresponding area in the vicinity is in (-) phase. And this light interferes with the (+) phase light passing through the light transmitting portion 103. Because of this, the intensity of light passing through the light transmitting portion 103 may be relatively weakened. That is, the intensity of light passing through the light transmitting portion 103 and reaching the transfer object decreases due to interference between (+) phase light and (-) phase light. This phenomenon becomes noticeable when the size of the light transmitting portion 103 becomes smaller.

단, 위상 시프트부(104)를 투과하는 광의 진폭 커브는, 상기 경계 위치로부터 더욱 투광부(103)측(도면 중, 우측)에 있어서, 그 위상이 (+)측으로 바뀌고, 광 진폭의 극대값점을 갖는 산을 형성한다. 그래서 본 발명자는, 이 산의 부분을 형성하는 (+) 위상의 투과광을 이용함으로써, 상기한 광 강도 감소의 작용을 억제하고, 오히려 광 강도를 증대시켜 Eop나 MEEF의 개선 효과를 얻는 가능성을 검토하였다.However, in the amplitude curve of the light passing through the phase shift unit 104, the phase changes to the (+) side further from the boundary position on the side of the light transmitting unit 103 (on the right side in the figure), and the maximum value of the optical amplitude is reached. Forms an acid with Therefore, the present inventor examined the possibility of suppressing the effect of reducing the light intensity described above and, on the contrary, increasing the light intensity to obtain an improvement effect in Eop and MEEF by using the transmitted light of the (+) phase that forms part of this acid. did.

도 2는, 상기 도 1의 (b)에 있어서, 광의 위상이 (+)측으로 바뀐 산의 부분을, 피전사체 상에 있어서의 투광부에 대응하는 위치에 위치시키기 위한 수단에 대하여 행한 고찰을 설명하는 도면이다. 여기에서는, 위상 시프트부(104)의 투광부(103)측의 에지 부근에, 차광막(106)에 의해 차광 림부(105)를 형성하고 있다. 이렇게 차광 림부(105)를 형성하면, 차광막(106)으로 덮인 위상 시프트막(101)의 부분은, 위상 시프트부(104)로서 기능하지 않는다. 이로 인해, 위상 시프트부(104)의 투광부(103)측의 에지는, 차광 림부(105)를 형성하지 않는 경우에 비하여, 보다 좌측으로 시프트한다. 이것은, 위상 시프트부(104)에 의한 광의 진폭 커브를, 좌측으로 시프트시키는 것을 의미한다.FIG. 2 illustrates considerations made regarding means for positioning the portion of the mountain where the phase of light has changed to the (+) side in FIG. 1(b) to a position corresponding to the light transmitting portion on the transfer object. This is a drawing. Here, a light-shielding rim portion 105 is formed with a light-shielding film 106 near the edge of the phase shift portion 104 on the light-transmitting portion 103 side. When the light-shielding rim portion 105 is formed in this way, the portion of the phase shift film 101 covered with the light-shielding film 106 does not function as the phase shift portion 104. For this reason, the edge of the phase shift portion 104 on the light transmitting portion 103 side is shifted further to the left compared to the case where the light blocking rim portion 105 is not formed. This means that the amplitude curve of light by the phase shift unit 104 is shifted to the left.

이에 의해, 위상 시프트부(104)를 투과한 광의 진폭 커브 중, 그 위상이 (+)측으로 바뀐 산의 부분이 좌측으로 시프트한다. 이로 인해, 그 산을 형성하는 진폭 커브의 극대값점 부근을, 투광부(103)의 폭 치수 내(바람직하게는, 투광부(103)의 중심 위치 또는 그 근방)에 위치시킬 수 있다. 이와 같이 하면, 노광광을 보다 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다. 본 발명은, 이러한 본 발명자의 지견에 기초하여 이루어진 것이다.As a result, in the amplitude curve of the light that has passed through the phase shift unit 104, the portion of the mountain whose phase has changed to the (+) side is shifted to the left. For this reason, the vicinity of the local maximum point of the amplitude curve forming the mountain can be located within the width dimension of the light transmitting portion 103 (preferably at or near the center position of the light transmitting portion 103). In this way, it becomes possible to use the exposure light more efficiently. The present invention was made based on the findings of the present inventor.

<실시 형태의 포토마스크의 구성><Configuration of photomask of embodiment>

도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크의 구성예를 나타내는 것으로, (a)는 평면 모식도, (b)는 (a)의 A-A 위치의 단면 모식도이다.Figure 3 shows a structural example of a photomask according to an embodiment of the present invention, where (a) is a plan schematic diagram and (b) is a cross-sectional schematic diagram at the position A-A in (a).

도시한 포토마스크는, 투명 기판(10) 상에 전사용 패턴을 구비한, 표시 장치 제조용 포토마스크이다. 이 전사용 패턴은, 피전사체 상에 홀을 형성하기 위한 홀 패턴으로서, 투명 기판(10)이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부(11)와, 투광부(11)를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부(12)와, 차광 림부(12)를 둘러싸는 위상 시프트부(13)를 갖는다. 투명 기판(10)은, 투명한 유리 등으로 구성되어 있다.The photomask shown is a photomask for manufacturing a display device provided with a transfer pattern on a transparent substrate 10. This transfer pattern is a hole pattern for forming holes on the transfer object, and includes a light-transmitting portion 11 with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate 10 is exposed, and surrounding the light-transmitting portion 11. It has a light-shielding rim portion 12 having a width R (μm) and a phase shift portion 13 surrounding the light-shielding rim portion 12. The transparent substrate 10 is made of transparent glass or the like.

차광 림부(12)에는, 투명 기판(10)(도 3에서는 위상 시프트막(14)) 상에 차광막(15)이 형성되어 있다. 차광막(15)의 광학 농도(OD)는, 바람직하게는 OD≥2이며, 보다 바람직하게는, OD≥3이다. 차광 림부(12)는, 차광막(15)의 단층이어도 되며, 위상 시프트막(14)과 차광막(15)의 적층막이어도 된다. 위상 시프트막(14)과 차광막(15)의 적층 순(투명 기판(10)의 두께 방향의 위치 관계)에 특별히 제한은 없다. 차광막(15)의 재료는, Cr 또는 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)이어도 되고, 또는, Mo, W, Ta, Ti를 포함하는 금속 화합물이어도 된다. 금속 화합물로서는, 금속 실리사이드, 또는 해당 실리사이드의 상기 화합물이어도 된다. 또한, 차광막(15)의 재료는, 습식 에칭이 가능하며, 또한, 위상 시프트막(14)의 재료(후술)에 대해서 에칭 선택성을 갖는 재료가 바람직하다. 또한, 차광막(15)이나 위상 시프트막(14)은, 그 표면측, 및/또는 이면측에, 광의 반사를 제어하는 반사 제어층을 형성한 것이어도 된다.In the light-shielding rim portion 12, a light-shielding film 15 is formed on a transparent substrate 10 (phase shift film 14 in FIG. 3). The optical density (OD) of the light-shielding film 15 is preferably OD≥2, and more preferably OD≥3. The light-shielding rim 12 may be a single layer of the light-shielding film 15 or may be a laminate of the phase shift film 14 and the light-shielding film 15. There is no particular limitation on the stacking order (positional relationship in the thickness direction of the transparent substrate 10) of the phase shift film 14 and the light-shielding film 15. The material of the light shielding film 15 may be Cr or a compound thereof (oxide, nitride, carbide, oxynitride, or oxynitride carbide), or may be a metal compound containing Mo, W, Ta, or Ti. The metal compound may be a metal silicide or the above-mentioned compound of the silicide. In addition, the material of the light shielding film 15 is preferably a material that can be wet etched and has etching selectivity with respect to the material of the phase shift film 14 (described later). Additionally, the light-shielding film 15 or the phase shift film 14 may have a reflection control layer formed on its front and/or back side to control reflection of light.

위상 시프트부(13)는, 투명 기판(10) 상에 위상 시프트막(14)을 형성하여 이루어지는 것이다. 위상 시프트막(14)은, Cr 또는 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)이어도 되고, 또는, Mo, W, Ta, Ti를 포함하는 금속 화합물이어도 된다. 금속 화합물로서는, 금속의 실리사이드, 또는 해당 실리사이드의 상기 화합물이어도 된다. 위상 시프트막(14)의 재료로서는, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, Ti 중 어느 하나와 Si를 포함하는 재료, 또는 이들 재료의 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함하는 재료를 포함하는 것으로 할 수 있으며, 나아가 Si의 상기 화합물이어도 된다. 또한, 위상 시프트막(14)의 재료는, 습식 에칭이 가능한 재료가 바람직하다. 또한, 도 3의 포토마스크에 있어서, 습식 에칭을 위해서 위상 시프트막(14)은, 투광부측의 단면이, 차광막(15)과의 계면 근방에서 깊은 사이드 에칭을 발생하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 사이드 에칭이 발생하여도, 그 폭이 위상 시프트막(14)의 막 두께를 초과하지 않도록, 위상 시프트막(14)의 재료나 막질을 선택하는 것이 바람직하다.The phase shift portion 13 is formed by forming a phase shift film 14 on a transparent substrate 10. The phase shift film 14 may be Cr or a compound thereof (oxide, nitride, carbide, oxynitride, or oxynitride carbide), or may be a metal compound containing Mo, W, Ta, or Ti. The metal compound may be a metal silicide or the above-described compound of the silicide. The material of the phase shift film 14 includes a material containing any one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, and Ti and Si, or an oxide, nitride, oxynitride, carbide, or oxynitride carbide of these materials. It can be made to contain the material mentioned above, and may also be the said compound of Si. Additionally, the material of the phase shift film 14 is preferably a material capable of wet etching. In addition, in the photomask of FIG. 3, for wet etching, it is preferable that the cross section of the phase shift film 14 on the light transmitting part side does not undergo deep side etching near the interface with the light shielding film 15. Specifically, it is desirable to select the material or film quality of the phase shift film 14 so that even if side etching occurs, the width does not exceed the film thickness of the phase shift film 14.

여기서, 위상 시프트부(13)와 투광부(11)의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차 φ1은, 대략 180도이다. 대략 180도는, 120 내지 240도를 의미한다. 상기 위상차 φ1은 , 바람직하게는 150 내지 210도이다. 또한, 위상 시프트막(14)이 갖는, 위상 시프트량의 파장 의존성은, i선, h선 및 g선에 대해서, 변동폭이 40도 이내인 것이 바람직하다.Here, the phase difference ϕ1 between the phase shift unit 13 and the light transmitting unit 11 with respect to light of a representative wavelength of the exposure light is approximately 180 degrees. Approximately 180 degrees means 120 to 240 degrees. The phase difference ϕ1 is preferably 150 to 210 degrees. In addition, the wavelength dependence of the phase shift amount of the phase shift film 14 preferably has a variation range of less than 40 degrees for the i-line, h-line, and g-line.

차광 림부(12)는, 노광광의 대표 파장의 광을 실질적으로 투과하지 않는 차광막(15)으로서, 광학 농도 OD≥2(바람직하게는 OD≥3)의 막을, 투명 기판(10)(도 3에서는 위상 시프트막(14)) 상에 형성하여 이루어지는 것이다. 또한, 위상 시프트부(13)는, 노광광의 대표 파장의 광에 대해서, 2 내지 10％의 투과율 T1(％)을 갖는 것이 바람직하다. 상기 투과율 T1은, 보다 바람직하게는 3 내지 8％, 더욱 바람직하게는, 3<T1<6이다. 상기 투과율 T1이 과도하게 높은 경우에는, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴에 있어서, 잔막 두께가 손상되는 문제가 발생하기 쉽고, 또한, 상기 투과율 T1이 너무 낮으면, 이하에 설명하는 반전 위상의 투과광 강도 커브의 기여가 얻기 어려워진다. 또한, 여기서의 투과율 T1은, 투명 기판(10)의 투과율을 기준(100％)으로 했을 때의, 상기 대표 파장의 광 투과율로 한다. 또한, 노광광에는, i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 광, 또는 i선, h선, g선의 전부를 포함하는 브로드 파장광을 사용할 수 있다. 대표 파장이란, 노광에 사용하는 광에 포함되는 파장 중, 어느 한쪽의 파장(예를 들어 i선)으로 한다.The light-shielding rim 12 is a light-shielding film 15 that does not substantially transmit light of a representative wavelength of exposure light, and is formed by forming a film with an optical density OD ≥ 2 (preferably OD ≥ 3) on the transparent substrate 10 (in FIG. 3 ). This is achieved by forming it on the phase shift film 14). Additionally, the phase shift section 13 preferably has a transmittance T1 (%) of 2 to 10% with respect to light of a representative wavelength of exposure light. The transmittance T1 is more preferably 3 to 8%, and even more preferably 3<T1<6. If the transmittance T1 is excessively high, the problem of damage to the remaining film thickness is likely to occur in the resist pattern formed on the transfer object, and if the transmittance T1 is too low, the transmitted light of the inverted phase described below is likely to occur. The contribution of the intensity curve becomes difficult to obtain. In addition, the transmittance T1 here is the light transmittance of the representative wavelength when the transmittance of the transparent substrate 10 is taken as a standard (100%). Additionally, as the exposure light, light containing any one of i-lines, h-lines, and g-lines, or broad wavelength light containing all of i-lines, h-lines, and g-lines can be used. The representative wavelength is one of the wavelengths included in the light used for exposure (for example, i-line).

본 실시 형태의 포토마스크에 있어서, 투광부(11)의 직경 W1(㎛)은, 바람직하게는 0.8≤W1≤4.0이다. 도 3에 예시하는 전사용 패턴에 있어서는, 투광부(11)의 평면에서 볼 때 형상이 정사각형이며, 이 경우의 직경 W1은, 정사각형의 한 변의 치수이다. 투광부(11)의 평면에서 볼 때 형상이 직사각형인 경우에는, 긴 변의 치수를 직경 W1로 한다. 투광부(11)의 형상은 사각형이 바람직하고, 특히 정사각형이 바람직하다.In the photomask of this embodiment, the diameter W1 (μm) of the light transmitting portion 11 is preferably 0.8≤W1≤4.0. In the transfer pattern illustrated in FIG. 3, the shape of the light transmitting portion 11 is square when viewed from the plane, and the diameter W1 in this case is the dimension of one side of the square. When the shape of the light transmitting portion 11 is rectangular in plan view, the dimension of the long side is set to the diameter W1. The shape of the light transmitting portion 11 is preferably rectangular, and especially square.

직경 W1이 너무 크면, 표시 장치용 노광 장치의 해상 한계 치수를 충분히 상회하기 때문에, 종래의 포토마스크에 의해 충분한 해상성이 얻어지고, 본 발명에 의한 향상 효과는 현저하게는 발생하지 않는다. 한편, 직경 W1이 너무 작으면, 포토마스크 제조 시에 안정적으로 정확한 CD를 얻기 어렵다. 보다 바람직하게는, 0.8≤W1≤3.5이다. 또한, 미세화가 더욱 요망되는 경우에는, 1.0<W1<3.0으로 해도 되고, 나아가, 1.2<W1<2.5로 해도 된다.If the diameter W1 is too large, it sufficiently exceeds the resolution limit of the exposure apparatus for a display device, and therefore sufficient resolution is obtained with a conventional photomask, and the improvement effect by the present invention does not occur significantly. On the other hand, if the diameter W1 is too small, it is difficult to obtain a stable and accurate CD when manufacturing a photomask. More preferably, 0.8≤W1≤3.5. Additionally, when further refinement is desired, 1.0<W1<3.0 may be used, and further, 1.2<W1<2.5 may be used.

본 실시 형태의 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴에 의해, 피전사체 상에 직경 W2(㎛)의 홀을 형성하는 경우 , 바람직하게는 0.8≤W2≤3.0이다. 피전사체 상에 형성되는 홀의 직경 W2는, 대향하는 2개의 변 사이의 거리의, 가장 큰 부분의 길이를 의미한다.When a hole with a diameter W2 (μm) is formed on a transfer target using the transfer pattern provided in the photomask of the present embodiment, the ratio is preferably 0.8≤W2≤3.0. The diameter W2 of the hole formed on the transfer object means the length of the largest portion of the distance between two opposing sides.

즉, 포토마스크의 투광부(11)의 직경 W1과 피전사체의 홀의 직경 W2의 관계는, 바람직하게는 W1≥W2이며, 보다 바람직하게는, W1>W2이다. 또한, β(㎛)를 마스크 바이어스값 (W1-W2)로 하고, β>0(㎛)로 하면, 마스크 바이어스값 β(㎛)는, 바람직하게는 0.2≤β≤1.0이며, 보다 바람직하게는, 0.2≤β≤0.8이다.That is, the relationship between the diameter W1 of the light transmitting portion 11 of the photomask and the diameter W2 of the hole in the transferred object is preferably W1 ≥ W2, and more preferably W1 > W2. Additionally, if β (μm) is the mask bias value (W1-W2) and β > 0 (μm), the mask bias value β (μm) is preferably 0.2≤β≤1.0, and more preferably , 0.2≤β≤0.8.

도 4의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 상대적으로 좁게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부(도 3의 점선으로 둘러싸인 부분)를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 도 5의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 상대적으로 넓게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부(도 3의 점선으로 둘러싸인 부분)를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.FIG. 4(a) is a plan view showing a portion of the transfer pattern (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 3) when the width of the light-shielding rim portion of the photomask according to the embodiment of the present invention is set to be relatively narrow, (b) is a diagram showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the phase shift portion on the left side of the photomask in that case. In addition, Figure 5 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern (the part surrounded by the dotted line in Figure 3) when the width of the light-shielding rim portion is set to be relatively wide in the photomask according to the embodiment of the present invention. , and (b) is a diagram showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the phase shift portion on the left side of the photomask in that case.

도 4의 (b) 및 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 투광부(11)의 편측(도면 중, 좌측)에 위치하는 위상 시프트부(13)를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 곡선으로 그리면, 위상 시프트부(13)와 차광 림부(12)의 경계 위치로부터 차광 림부(12)측(도면 중, 우측)을 향하여, 제1 골, 제1 산, 제2 골이 출현한다. 제1 산은, 상기 도 1에 도시한 광의 진폭 커브에 있어서, 그 위상이 (+)측으로 바뀐 부분의 산에 대응한다.As shown in Fig. 4(b) and Fig. 5(b), the exposure light passing through the phase shift section 13 located on one side (left side in the figure) of the light transmitting section 11 is transmitted onto the transfer object. When the light intensity distribution formed in A second goal appears. The first peak corresponds to the peak in the portion where the phase changes to the (+) side in the light amplitude curve shown in FIG. 1 above.

여기서, 상기 경계 위치로부터, 제1 골의 극소값점 B1(도 4)까지의 거리를 d1(㎛)로 하고, 제2 골의 극소값점 B2(도 5)까지의 거리를 d2(㎛)로 할 때, 차광 림부(12)의 폭 R(㎛)은, 하기의 (1) 식을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.Here, the distance from the boundary position to the minimum value point B1 (Figure 4) of the first valley is taken as d1 (μm), and the distance to the minimum value point B2 (Figure 5) of the second valley is taken as d2 (μm). At this time, the width R (μm) of the light-shielding rim 12 is preferably set to satisfy the following equation (1).

(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1) … (1)(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1) … (One)

또한, 도 4는 상기 (1)식에 있어서의 차광 림부(12)의 폭 R의 하한에 대하여 나타내고, 도 5는 폭 R의 상한에 대하여 나타내고 있다.Moreover, FIG. 4 shows the lower limit of the width R of the light-shielding rim portion 12 in the above equation (1), and FIG. 5 shows the upper limit of the width R.

상기 (1) 식을 만족하도록 차광 림부(12)의 폭 R을 설정하면, 위상 시프트부(13)의 투과광 중, (+) 위상의 투과광을, 투광부(11)의 중앙에 위치시킬 수 있다. 즉, 위상 시프트부(13)를 투과하는 투과광 중, (+) 위상의 부분의 적어도 일부에 의해, 투광부(11)를 투과하는 (+) 위상의 투과광과 함께, 피전사체 상에 도달시켜 그 광 강도의 피크를 높이는 작용을 얻는 것이 가능해진다.If the width R of the light-shielding rim portion 12 is set to satisfy the above equation (1), the transmitted light of the positive phase among the transmitted light of the phase shift portion 13 can be positioned at the center of the light transmitting portion 11. . That is, among the transmitted light that passes through the phase shift unit 13, at least a portion of the positive phase portion reaches the transfer object along with the (+) phase transmitted light that passes through the light transmitting unit 11. It becomes possible to achieve the effect of increasing the peak of light intensity.

다음으로, 위상 시프트부(13)를 투과하는 투과광 중, (+) 위상의 보다 많은 부분을, 피전사체 상에 도달시키기 위한 패턴 구성에 대하여, 도 6 및 도 7을 이용하여 고찰한다.Next, the pattern configuration for allowing a larger portion of the positive phase of the transmitted light passing through the phase shift unit 13 to reach the transfer target object will be studied using FIGS. 6 and 7.

도 6의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 상대적으로 좁게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부(도 3의 점선으로 둘러싸인 부분)를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 도 7의 (a)는, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크에 있어서 차광 림부의 폭을 상대적으로 넓게 설정한 경우의 전사용 패턴의 일부(도 3의 점선으로 둘러싸인 부분)를 나타내는 평면도이며, (b)는, 그 경우에 포토마스크의 좌측의 위상 시프트부를 투과하는 투과광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.FIG. 6(a) is a plan view showing a portion of the transfer pattern (the portion surrounded by the dotted line in FIG. 3) when the width of the light-shielding rim portion of the photomask according to the embodiment of the present invention is set to be relatively narrow, (b) is a diagram showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the phase shift portion on the left side of the photomask in that case. In addition, Figure 7 (a) is a plan view showing a part of the transfer pattern (the part surrounded by the dotted line in Figure 3) when the width of the light-shielding rim part is set to be relatively wide in the photomask according to the embodiment of the present invention. , and (b) is a diagram showing the light intensity distribution formed on the transfer object by the transmitted light passing through the phase shift portion on the left side of the photomask in that case.

도 6의 (b) 및 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 투광부(11)의 편측(도면 중, 좌측)에 위치하는 위상 시프트부(13)를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포를 곡선으로 그리면, 상기와 마찬가지로, 위상 시프트부(13)와 차광 림부(12)의 경계 위치로부터 차광 림부(12)측(도면 중, 우측)을 향하여, 제1 골, 제1 산, 제2 골이 출현한다.As shown in Fig. 6(b) and Fig. 7(b), the exposure light passing through the phase shift portion 13 located on one side (left side in the figure) of the light transmitting portion 11 is transmitted onto the transfer object. When the light intensity distribution formed in is drawn as a curve, in the same manner as above, from the boundary position between the phase shift portion 13 and the light-shielding rim portion 12 toward the light-shielding rim portion 12 side (right side in the drawing), there is a first valley, The first mountain and second valley appear.

이 경우, 제1 산의 극대값점 P에 있어서의 광 강도의 1/2을 나타내는 2개의 점 중, 제1 산의 차광 림부(12)에 가까운 측(도면 중, 좌측)의 경사부에 있는 점을 Q1, 차광 림부(12)로부터 먼 측(도면 중, 우측)의 경사부에 있는 점을 Q2로 하고, 상기 경계 위치로부터 Q1까지의 거리를 d3(도 6)으로 하며, 상기 경계 위치로부터 Q2까지의 거리를 d4(도 7)로 할 때, 차광 림부(12)의 폭 R(㎛)은, 하기의 (2)식을 만족하도록 설정하는 것이 바람직하다.In this case, among the two points representing 1/2 of the light intensity at the local maximum point P of the first mountain, the point is located on the slope on the side (left side in the drawing) closer to the light-shielding rim 12 of the first mountain. Let Q1, the point on the slope on the far side (right side in the drawing) from the light-shielding rim 12 be Q2, the distance from the boundary position to Q1 be d3 (FIG. 6), and Q2 from the border position. When the distance to is d4 (FIG. 7), the width R (μm) of the light-shielding rim 12 is preferably set to satisfy the equation (2) below.

(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1) … (2)(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1) … (2)

또한, 도 6은 상기 (2) 식에 있어서의 차광 림부(12)의 폭 R의 하한에 대하여 나타내고, 도 7은 상한에 대하여 나타내고 있다.Moreover, FIG. 6 shows the lower limit of the width R of the light-shielding rim portion 12 in the equation (2) above, and FIG. 7 shows the upper limit.

상기 (2) 식을 만족하도록 차광 림부(12)의 폭 R을 설정하면, 위상 시프트부(13)의 투과광 중, (+) 위상으로서, 그 광 강도가 큰 부분(상방의 약 절반)을, 투광부(11)의 중앙에 위치시킬 수 있다. 즉, 위상 시프트부(13)를 투과하는 투과광 중, (+) 위상의 산의 피크(극대값점 P)에 가까운 부분을 확실하게 투광부(11)의 치수 내 중앙 부근에 위치시키고, 피전사체 상에 도달시켜 그 광 강도의 피크를, 보다 효율적으로 높이는 작용을 얻을 수 있다.If the width R of the light-shielding rim 12 is set to satisfy the equation (2) above, the portion (about half of the upper side) with a large light intensity as the positive phase among the transmitted light of the phase shift portion 13 is, It can be located in the center of the light transmitting part 11. That is, among the transmitted light passing through the phase shift unit 13, the portion close to the peak of the positive phase peak (local maximum point P) is reliably positioned near the center within the dimensions of the light transmitting unit 11, and The effect of increasing the peak of the light intensity more efficiently can be obtained.

본 실시 형태의 포토마스크에 의하면, 위상 시프트부(13)를 투과한 광의 진폭 커브 중, (+) 위상으로 바뀐 산의 부분 위치를 시프트시키고, (+) 위상의 산 보다 많은 부분을, 투광부(11)의 치수 내에 위치시킬 수 있다. 이에 의해, 노광광을 보다 효율적으로 이용하는 것이 가능해진다. 그 결과, 표시 장치의 제조에 적용되는 노광 조건에 있어서, 우수한 해상성과 생산 효율을 양립할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 개구수(NA)가 0.08≤NA≤0.20, 코히렌스 팩터(σ)가 0.4≤σ≤0.9의 노광 조건에 있어서, MEEF 및 Eop가 우수한 포토마스크를 실현할 수 있다.According to the photomask of this embodiment, the position of the portion of the mountain that has changed to a positive phase is shifted among the amplitude curve of the light that has passed through the phase shift section 13, and a portion larger than the mountain of the positive phase is shifted to the light transmitting section. It can be placed within the dimensions of (11). This makes it possible to use the exposure light more efficiently. As a result, both excellent resolution and production efficiency can be achieved under exposure conditions applied to the manufacture of display devices. Specifically, for example, under exposure conditions where the numerical aperture (NA) is 0.08≤NA≤0.20 and the coherence factor (σ) is 0.4≤σ≤0.9, a photomask with excellent MEEF and Eop can be realized.

개구수(NA)는, 보다 바람직하게는 0.08<NA<0.20이며, 나아가, 0.10<NA<0.15인 것이 바람직하다. 한편, 코히렌스 팩터(σ)는, 보다 바람직하게는 0.4<σ<0.7이며, 더욱 바람직하게는 0.4<σ<0.6이다.The numerical aperture (NA) is more preferably 0.08<NA<0.20, and further preferably 0.10<NA<0.15. On the other hand, the coherence factor (σ) is more preferably 0.4<σ<0.7, and even more preferably 0.4<σ<0.6.

본 실시 형태의 포토마스크가 갖는 전사용 패턴은, 피전사체 상에 홀을 형성하기 위한 것이고, 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와, 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와, 차광 림부를 둘러싸는, 위상 시프트부를 포함한다. 바꾸어 말하면, 이 홀을 형성하기 위한 다른 구성(전사성을 보조하기 위한 보조 패턴 등)을 포함하지 않고, MEEF나 Eop의 개선 효과가 얻어진다.The transfer pattern of the photomask of this embodiment is for forming a hole on the transfer object, and includes a light transmitting portion with a diameter W1 (μm) exposed to the transparent substrate and a width R (μm) surrounding the light transmitting portion. It includes a light-shielding rim portion and a phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion. In other words, the effect of improving MEEF and Eop is obtained without including any other configuration for forming this hole (auxiliary pattern to assist transferability, etc.).

본 실시 형태의 포토마스크는, 피전사체 상에 고립 홀을 형성하기 위한 포토마스크로서 적합하게 사용되거나, 또는, 피전사체 상에 밀집 홀을 형성하기 위한 포토마스크로 할 수도 있다. 밀집 홀이란, 복수의 홀 패턴이 규칙적으로 배열되어, 서로 광학적인 작용을 미치는 것을 의미한다.The photomask of this embodiment can be suitably used as a photomask for forming isolated holes on a transfer target, or can also be used as a photomask for forming dense holes on a transfer target. Dense holes mean that a plurality of hole patterns are arranged regularly and exert an optical effect on each other.

본 발명은, 본 실시 형태의 포토마스크를 사용하여, 노광 장치에 의해 노광하고, 피전사체 상에 상기 전사용 패턴을 전사하는, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다.The present invention includes a method for manufacturing a display device, using the photomask of the present embodiment, exposing the photomask using an exposure device, and transferring the transfer pattern onto a transfer target.

본 발명에 의한 표시 장치의 제조 방법에서는, 우선, 본 실시 형태의 포토마스크를 준비한다. 이어서, 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에 직경 W2가 0.8 내지 3.0(㎛)의 홀을 형성한다. 노광에는, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20이며, i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광 광원을 갖는 노광 장치를 사용한다. 또한, 노광에는, 등배의 프로젝션 노광을 행하는 노광 장치로서, 광학계의 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20(코히렌스 팩터(σ)가 0.4 내지 0.9)이며, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 노광광에 포함하는 노광 광원을 갖는 노광 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 노광광으로서 단일 파장을 적용하는 경우에는, i선을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 노광광에는, i선, h선, g선의 전부를 포함하는 브로드 파장광을 사용해도 된다. 사용하는 노광 장치의 광원은, 수직 입사 성분을 제외한 사광 조명(윤대 조명 등)을 사용해도 되지만, 사광 조명을 적용하지 않고, 수직 입사 성분을 포함하는 통상 조명을 사용해도 본 발명의 우수한 효과가 충분히 얻어진다.In the method for manufacturing a display device according to the present invention, first, the photomask of this embodiment is prepared. Next, the transfer pattern is exposed using an exposure device, and a hole with a diameter W2 of 0.8 to 3.0 (μm) is formed on the transfer object. For exposure, an exposure apparatus having a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20 and an exposure light source containing i-line, h-line, or g-line is used. In addition, the exposure is an exposure apparatus that performs projection exposure of equal magnification, the optical system has a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20 (coherence factor (σ) is 0.4 to 0.9), and at least one of the i-line, h-line and g-line It is preferable to use an exposure apparatus having an exposure light source that includes one exposure light. When applying a single wavelength as exposure light, it is preferable to use i-line. Additionally, broad wavelength light including all of the i-line, h-line, and g-line may be used as the exposure light. The light source of the exposure device used may be oblique illumination (such as annular illumination) excluding the normally incident component. However, even if normal illumination including the perpendicular incident component is used without applying oblique illumination, the excellent effect of the present invention is sufficiently achieved. obtained.

본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크는, 예를 들어 투명 기판(10) 상에 위상 시프트막(14)과 차광막(15)을 순서대로 적층한 구성의 포토마스크 블랭크를 준비한 후, 양쪽 막을 각각 패터닝하여 제조할 수 있다. 위상 시프트막(14) 및 차광막(15)의 성막에는, 스퍼터법 등의 공지의 성막법을 적용하면 된다. 또한, 포토마스크의 제조 시에, 포토리소그래피 공정에 있어서는, 공지의 포토레지스트를 사용하고, 레이저 묘화 장치 등을 사용할 수 있다.The photomask according to an embodiment of the present invention is, for example, prepared by preparing a photomask blank composed of sequentially stacking a phase shift film 14 and a light-shielding film 15 on a transparent substrate 10, and then patterning both films respectively. It can be manufactured. For the formation of the phase shift film 14 and the light-shielding film 15, a known film formation method such as a sputtering method may be applied. In addition, when manufacturing a photomask, a known photoresist can be used in a photolithography process, and a laser drawing device or the like can be used.

도 3의 포토마스크를 제조할 때에는, 차광 림부(12)의 폭 R이 정교하고 치밀하게 제어되는 것이 요망된다. 이에 의해, 노광 시에 피전사체 상에 형성되는 공간 상의 프로파일이 영향을 받기 때문이다.When manufacturing the photomask of FIG. 3, it is desired that the width R of the light-shielding rim 12 is precisely and precisely controlled. This is because the spatial profile formed on the transfer object during exposure is affected.

바람직하게는, 도 3의 포토마스크를 제조할 때에는, 레지스트막을 형성한 상기 포토마스크 블랭크에 대해서 묘화를 행하고, 우선 차광막(15)을 에칭하여 차광 림부(12)를 형성하고(차광 림부가 획정됨), 이어서, 다시 레지스트막을 형성함과 함께, 묘화를 행하여 위상 시프트막(14)을 에칭하고, 투광부(11)를 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, when manufacturing the photomask of FIG. 3, the photomask blank on which a resist film is formed is drawn, and the light-shielding film 15 is first etched to form a light-shielding rim 12 (the light-shielding rim is defined). ), then, it is preferable to form a resist film again, perform drawing, etch the phase shift film 14, and form the light transmitting portion 11.

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 따른 포토마스크를 사용해서 실시한 광학 시뮬레이션에 대하여 설명한다.Next, an optical simulation performed using a photomask according to an embodiment of the present invention will be described.

광학 시뮬레이션에서는, 상기 도 3에 도시한 것과 마찬가지의 전사용 패턴(홀 패턴)을 갖는 포토마스크를 사용하였다. 이 경우, 투광부(11)의 직경 W1을 2㎛로 하고, 피전사체 상에 직경 W2가 1.5㎛의 홀을 전사(마스크 바이어스값 β=0.5㎛)할 때 차광 림부(12)의 폭 R의 치수에 의해, MEEF 및 Eop의 광학 성능이 어떻게 변화하는지를 검증하였다. 또한, 위상 시프트부(13)의 노광광 투과율은, i선에 대해 5.2％로 하였다.In the optical simulation, a photomask having a transfer pattern (hole pattern) similar to that shown in FIG. 3 was used. In this case, when the diameter W1 of the light transmitting portion 11 is set to 2 μm and a hole having a diameter W2 of 1.5 μm is transferred onto the transfer target (mask bias value β = 0.5 μm), the width R of the light-shielding rim portion 12 is We verified how the optical performance of MEEF and Eop changes depending on the dimensions. Additionally, the exposure light transmittance of the phase shift section 13 was set to 5.2% with respect to the i line.

시뮬레이션에 사용한 광학 조건은, 이하와 같다.The optical conditions used in the simulation are as follows.

노광 장치의 광학계는, 개구수 NA가 0.1이며, 코히렌스 팩터 σ가 0.5이다. 또한, 노광 광원에는, i선, h선, g선의 전부를 포함하는 광원(브로드 파장 광원)을 사용하고, 강도비는, g:h:i=1:1:1로 하였다.The optical system of the exposure apparatus has a numerical aperture NA of 0.1 and a coherence factor σ of 0.5. Additionally, as the exposure light source, a light source (broad wavelength light source) containing all of the i-line, h-line, and g-line was used, and the intensity ratio was set to g:h:i=1:1:1.

도 8은, 차광 림부의 폭의 변화에 의한 MEEF의 값에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이며, 도 9는, 차광 림부의 폭의 변화에 의한 Eop의 값에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 8 및 도 9에 있어서는, 횡축의 Rim Size(㎛)가, 차광 림부(12)의 폭 R을 나타낸다. 그리고, 차광 림부(12)의 폭 R이 0인 경우에는, 상기 도 11과 마찬가지의 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 사용한 경우에 상당한다.FIG. 8 is a diagram showing simulation results for the value of MEEF due to changes in the width of the light-shielding rim, and FIG. 9 is a diagram showing simulation results for the value of Eop due to changes in the width of the light-shielding rim. 8 and 9, Rim Size (μm) on the horizontal axis represents the width R of the light-shielding rim portion 12. In the case where the width R of the light-shielding rim 12 is 0, this corresponds to the case where a conventional halftone type phase shift mask similar to that in FIG. 11 is used.

도 8에 의하면, 차광 림부(12)의 폭 R의 변화에 의해, MEEF의 값이 변동되고, 특히, 폭 R이 0.5 내지 1.5㎛일 때, MEEF의 값은 6 미만으로 되고, 또한, 폭 R이 0.5 내지 1.0㎛일 때, MEEF의 값이 더 낮게 억제된다는 사실을 알게 되었다. 이때의 MEEF의 값은, 5.25를 하회하고, 동일한 직경 W1의 투광부(홀 패턴)를 갖는 종래 형태의 하프톤 위상 시프트 마스크에 비하여 절반 이하의 낮은 값으로 되어 있다.According to FIG. 8, the value of MEEF changes depending on the change in the width R of the light-shielding rim 12. In particular, when the width R is 0.5 to 1.5 μm, the value of MEEF becomes less than 6, and the width R It was found that when this range was 0.5 to 1.0 μm, the value of MEEF was suppressed to a lower level. The value of MEEF at this time is less than 5.25, and is less than half that of a conventional halftone phase shift mask with a light transmitting portion (hole pattern) of the same diameter W1.

또한, 도 9에 의하면, 본 실시 형태의 포토마스크는, 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크보다 Eop가 대폭 저감되고, 특히, 차광 림부(12)의 폭 R이 0.5 내지 2.0㎛의 범위에 걸쳐, 노광에 필요한 Dose량이 25％ 이상 삭감된다는 사실을 알게 되었다. 특히, 차광 림부(12)의 폭이 0.75 내지 1.5㎛일 때, 노광에 필요한 Dose량이 35％ 이상 삭감된다.Furthermore, according to FIG. 9, the photomask of the present embodiment has a significantly reduced Eop compared to the conventional halftone type phase shift mask, and in particular, the width R of the light-shielding rim portion 12 is in the range of 0.5 to 2.0 μm, It was found that the dose required for exposure was reduced by more than 25%. In particular, when the width of the light-shielding rim 12 is 0.75 to 1.5 μm, the dose required for exposure is reduced by more than 35%.

도 10은, 상기 시뮬레이션에 사용한 본 실시 형태의 포토마스크(림 폭 R=1.0㎛로 한 것)을, 노광 장치에 의해 노광했을 때, 피전사체 상에 형성되는 공간 상(즉, 투과광의 광 강도 분포)을, 동일한 직경의 홀 패턴을 갖는 바이너리 마스크(Binary)에 의한 공간 상, 및 종래 형태의 하프톤형 위상 시프트 마스크(Att. PSM)에 의한 공간 상과 비교한 도면이다.Figure 10 shows the spatial image (i.e., the light intensity of transmitted light) formed on the transfer object when the photomask of the present embodiment (with rim width R = 1.0 μm) used in the above simulation is exposed to light by an exposure device. This is a diagram comparing the spatial image using a binary mask (Binary) with a hole pattern of the same diameter and the spatial image using a conventional halftone phase shift mask (Att. PSM).

상기 도 10에 의하면, 본 실시 형태의 포토마스크가 형성하는 공간 상은, 다른 포토마스크가 형성하는 공간 상에 비해서 피크가 높고, 나아가 경사가 급준하며(수직에 가까우며), 미세한 홀을 형성하기 위해 유리한, 우수한 프로파일이라는 사실을 알게 되었다.According to FIG. 10, the spatial image formed by the photomask of this embodiment has a higher peak and a steeper slope (close to vertical) than the spatial image formed by other photomasks, which is advantageous for forming fine holes. , I found it to be an excellent profile.

10: 투명 기판
11: 투광부
12: 차광 림부
13: 위상 시프트부
14: 위상 시프트막
15: 차광막10: Transparent substrate
11: Light transmitting part
12: Shading limb
13: Phase shift unit
14: Phase shift film
15: shade curtain

Claims (7)

투명 기판 상에 전사용 패턴을 구비한, 표시 장치 제조용 포토마스크로서,
상기 전사용 패턴은, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20인, 등배의 투영 노광 장치를 사용한 노광에 의해, 피전사체 상에 고립 홀을 형성하기 위한 홀 패턴이며,
상기 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와,
상기 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와,
상기 차광 림부를 둘러싸는, 위상 시프트부를 갖고,
상기 위상 시프트부와 상기 투광부의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차가 120도 내지 240도이며,
상기 차광 림부는, 상기 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이고,
상기 노광광은 i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 광 또는 i선, h선, g선의 전부를 포함하는 브로드 파장광이며,
상기 대표 파장은 i선, h선, g선 중 어느 하나의 파장이고,
상기 투광부의 편측에 위치하는 상기 위상 시프트부를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포에 있어서, 상기 위상 시프트부와 상기 차광 림부의 경계 위치로부터 상기 차광 림부측을 향하고, 제1 골의 극소값점 B1까지의 거리를 d1(㎛)로 하고, 제2 골의 극소값점 B2까지의 거리를 d2(㎛)로 할 때,
(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1)
인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern on a transparent substrate,
The transfer pattern is a hole pattern for forming an isolated hole on a transfer object by exposure using an equal magnification projection exposure device with a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20,
A light transmitting portion with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate is exposed,
a light-shielding rim having a width R (μm) surrounding the light-transmitting portion;
It has a phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion,
A phase difference between the phase shift unit and the light transmitting unit with respect to light of a representative wavelength of exposure light is 120 degrees to 240 degrees,
The light blocking rim has an optical density of 3.0 or more with respect to the exposure light,
The exposure light is light containing any one of i-lines, h-lines, and g-lines, or broad wavelength light containing all of i-lines, h-lines, and g-lines,
The representative wavelength is any one of the i-line, h-line, and g-line,
In the light intensity distribution formed on the transfer object by the exposure light passing through the phase shift section located on one side of the light transmitting section, the light intensity distribution is directed from the boundary position between the phase shift section and the light-shielding rim toward the side of the light-shielding rim, and has a first valley. When the distance to the minimum value point B1 of is d1 (㎛) and the distance to the minimum value point B2 of the second trough is d2 (㎛),
(d1-0.5×W1)≤R≤(d2-0.5×W1)
A photomask characterized in that. 투명 기판 상에 전사용 패턴을 구비한, 표시 장치 제조용 포토마스크로서,
상기 전사용 패턴은, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20인, 등배의 투영 노광 장치를 사용한 노광에 의해, 피전사체 상에 고립 홀을 형성하기 위한 홀 패턴이며,
상기 투명 기판이 노출된, 직경 W1(㎛)의 투광부와,
상기 투광부를 둘러싸는, 폭 R(㎛)의 차광 림부와,
상기 차광 림부를 둘러싸는, 위상 시프트부를 갖고,
상기 위상 시프트부와 상기 투광부의, 노광광의 대표 파장의 광에 대한 위상차가 120도 내지 240도이며,
상기 차광 림부는, 상기 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이고,
상기 노광광은 i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 광 또는 i선, h선, g선의 전부를 포함하는 브로드 파장광이며,
상기 대표 파장은 i선, h선, g선 중 어느 하나의 파장이고,
상기 투광부의 편측에 위치하는 상기 위상 시프트부를 투과하는 노광광이 피전사체 상에 형성하는 광 강도 분포에 있어서, 상기 위상 시프트부와 상기 차광 림부의 경계 위치로부터 상기 차광 림부측을 향하여, 제1 산의 극대값점 P에 있어서의 광 강도의 1/2을 나타내는 2개의 점 중, 상기 제1 산의 상기 차광 림부에 가까운 측의 경사부에 있는 점을 Q1, 상기 차광 림부로부터 먼 측의 경사부에 있는 점을 Q2로 하고, 상기 경계 위치로부터 Q1까지의 거리를 d3으로 하며, 상기 경계 위치로부터 Q2까지의 거리를 d4로 할 때,
(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1)
인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern on a transparent substrate,
The transfer pattern is a hole pattern for forming an isolated hole on a transfer object by exposure using an equal magnification projection exposure device with a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20,
A light transmitting portion with a diameter W1 (μm) in which the transparent substrate is exposed,
a light-shielding rim having a width R (μm) surrounding the light-transmitting portion;
It has a phase shift portion surrounding the light-shielding rim portion,
A phase difference between the phase shift unit and the light transmitting unit with respect to light of a representative wavelength of exposure light is 120 degrees to 240 degrees,
The light blocking rim has an optical density of 3.0 or more with respect to the exposure light,
The exposure light is light containing any one of i-lines, h-lines, and g-lines, or broad wavelength light containing all of i-lines, h-lines, and g-lines,
The representative wavelength is any one of the i-line, h-line, and g-line,
In the light intensity distribution formed on the transfer object by the exposure light passing through the phase shift unit located on one side of the light transmitting unit, a first peak is formed from a boundary position between the phase shift unit and the light-shielding rim portion toward the light-shielding rim side. Of the two points representing 1/2 of the light intensity at the local maximum point P, the point on the slope on the side closer to the light-shielding rim of the first mountain is Q1, and the point on the slope on the side farther from the light-shielding rim is Q1. When the point is Q2, the distance from the boundary position to Q1 is d3, and the distance from the boundary position to Q2 is d4,
(d3-0.5×W1)≤R≤(d4-0.5×W1)
A photomask characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 상기 피전사체 상에 직경 W2(단 W2≤W1)의 홀을 형성하기 위한 홀 패턴인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.According to claim 1 or 2,
A photomask, wherein the transfer pattern is a hole pattern for forming a hole with a diameter W2 (where W2≤W1) on the transfer object. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위상 시프트부는, 상기 대표 파장의 광에 대해서, 2 내지 10％의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크.According to claim 1 or 2,
A photomask, characterized in that the phase shift unit has a transmittance of 2 to 10% with respect to light of the representative wavelength. 제1항 또는 제2항에 있어서,
i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광 광원을 갖는 등배(等倍)의 투영 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에 직경 W2가 0.8 내지 3.0(㎛)의 홀을 형성하는 데 사용하는, 포토마스크.According to claim 1 or 2,
Using a projection exposure apparatus of equal magnification having an exposure light source including i-line, h-line, or g-line, the transfer pattern is exposed, and the diameter W2 is 0.8 to 3.0 (μm) on the transfer object. A photomask, used to form holes in a photomask. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에 위상 시프트막이 형성되어 이루어지고,
상기 위상 시프트막이 갖는, 위상 시프트량의 파장 의존성은, i선, h선 및 g선에 대한 변동폭이 40도 이내인 것을 특징으로 하는, 포토마스크.According to claim 1 or 2,
The phase shift unit is formed by forming a phase shift film on the transparent substrate,
A photomask characterized in that the wavelength dependence of the phase shift amount of the phase shift film has a variation range of within 40 degrees for the i-line, h-line, and g-line. 표시 장치의 제조 방법으로서,
제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과,
i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광 광원을 갖는 등배(等倍)의 투영 노광 장치를 사용하여, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에 직경 W2가 0.8 내지 3.0(㎛)의 홀을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.A method of manufacturing a display device, comprising:
A process of preparing the photomask according to claim 1 or 2,
Using a projection exposure apparatus of equal magnification having an exposure light source including i-line, h-line, or g-line, the transfer pattern is exposed, and the diameter W2 is 0.8 to 3.0 (μm) on the transfer object. A method of manufacturing a display device, including a step of forming a hole.
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