KR20150144684A - Photomask for Proximity Exposure - Google Patents

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KR20150144684A
KR20150144684A KR1020150010706A KR20150010706A KR20150144684A KR 20150144684 A KR20150144684 A KR 20150144684A KR 1020150010706 A KR1020150010706 A KR 1020150010706A KR 20150010706 A KR20150010706 A KR 20150010706A KR 20150144684 A KR20150144684 A KR 20150144684A
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가부시키가이샤 에스케이 일렉트로닉스
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Abstract

Provided is a photomask for proximity exposure suitable for forming a large flat display panel. Like a figure 1(A), the photomask comprises a pattern (10a) of a light transmission part exposed to a transparent substrate by removing a part of a light shielding part on the transparent substrate on which the light shielding layer is formed; and a pattern (12a) of a semi-transmission layer which shifts a band-type phase formed at both edges of the pattern of the light transmission part. Also, in the pattern forming region, the light shielding part where the light shielding layer shields exposure light may be not in direct contact with the light transmission part which is exposed to the transparent substrate by removing the light shielding layer and the semi-transmission layer.

Description

근접 노광용 포토 마스크{Photomask for Proximity Exposure} Photomask for Proximity Exposure [0002]

본 발명은 평판 디스플레이 패널 등의 대형 패널의 제조 공정에 있어서, 근접 노광기에 의해 주로 라인 패턴을 형성하기 위한 근접 노광용 포토마스크에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask for close-up exposure for forming a line pattern mainly by a proximity exposure machine in a manufacturing process of a large panel such as a flat panel display panel.

근접 노광기에 의해 개구 패턴을 노광하는 경우, 개구폭이 해상 한계에 가까워지면 선폭을 형성하는 것이 어려워진다. 종래는 이러한 문제를 근접·갭(이하, 간단히 「갭」이라고 하는 경우가 있다.), 즉, 마스크와 피노광 대상과의 거리를 좁히는 것으로 대응하고 있었다.When the aperture pattern is exposed by the proximity exposure apparatus, it becomes difficult to form the line width when the aperture width approaches the resolution limit. Conventionally, such a problem has been addressed by narrowing the distance between the mask and the object to be imaged, that is, a proximity / gap (hereinafter, simply referred to as " gap "

근접 노광과 관련하여, 액정표시장치에 사용되는 칼라 필터의 제조에 있어서, 하프톤 노광에 적절하게 사용되는 근접 노광용 계조 마스크가 개시되어 있다(특허 문헌 1).Related to the close exposure, a gradation mask for close exposure is appropriately used for halftone exposure in manufacturing a color filter used in a liquid crystal display device (Patent Document 1).

특허문헌 1: 일본특허공개2008-122698호 공보Patent Document 1: JP-A-2008-122698

일반적으로, 개구폭을 좁게 하면 개구부를 통과하는 노광량이 감소하기 때문에, 개구 가장자리부 부근에서의 콘트라스트가 저하하여 해상하기 어려워진다. 때문에, 종래는 마스크와 피노광 대상과의 갭을 좁게 함으로써 노광량의 감소를 억제하고 있었다. 그러나, 평판 디스플레이 패널 등 대형 마스크에 대한 근접 노광의 경우, 마스크는 반드시 평탄하지 않기 때문에, 근접·갭을 좁게 하면 갭에 이물질이 혼입하거나 피노광 대상과 마스크가 부분적으로 접촉하는 문제도 한층 두드러지고 있다.In general, when the aperture width is narrowed, the amount of exposure passing through the aperture decreases, so the contrast in the vicinity of the aperture edge portion lowers and it becomes difficult to resolve. Therefore, conventionally, a reduction in exposure dose is suppressed by narrowing the gap between the mask and the object to be exposed. However, in the case of near-exposure to a large-sized mask such as a flat panel display panel, the mask is not necessarily flat, so that when the proximity / gap is narrowed, foreign substances are mixed in the gap or the object to be exposed and the mask partially come into contact have.

이러한 사정으로부터, 대형 평판 디스플레이 패널의 칼라 필터에 사용되는 블랙 매트릭스용 패턴 등을 종래의 근접 노광법으로 얻는 경우, 본 출원인의 실험에서는, 개구폭 6μm정도의 라인 패턴을 얻는 것이 한계였다.From such circumstances, when a pattern for a black matrix or the like used for a color filter of a large flat panel display panel is to be obtained by a conventional proximity exposure method, in the experiment of the present applicant, it was a limit to obtain a line pattern having an opening width of about 6 μm.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 대형 평판 디스플레이 패널의 형성에 매우 적합한 근접 노광용 포토마스크를 제공하는 것을 주된 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a photomask for close-up exposure which is very suitable for forming a large flat panel display panel.

본 발명에 따른 근접 노광용 포토마스크는, 표면에 차광막이 형성된 투명 기판 상에 상기 차광부의 일부가 제거되어 상기 투명 기판이 노출된 투광부의 패턴과, 상기 투광부의 패턴의 양측 가장자리에 띠 모양으로 형성된 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴을 구비하고 있고, 또, 패턴 형성 영역에서는 차광막에 의해 노광광을 차광하는 차광부와 차광막 및 반투과막이 제거되어 투명 기판이 노출된 투광부가 직접 접하는 부분이 없는 경우가 포함되는 것을 특징으로 한다.A photomask for close-up exposure according to the present invention is a photomask for close-up exposure, comprising a transparent substrate on which a light-shielding film is formed on a surface thereof, a part of the light-shielding portion is removed to form a pattern of a transparent portion in which the transparent substrate is exposed, In the pattern formation region, the light shielding portion shielding the exposure light by the light shielding film, and the light shielding film and the semitransmissive film are removed and there is no portion directly contacting the transparent portion where the transparent substrate is exposed Is included.

본 명세서에 있어서, 「위상을 시프트시키는 반투과막」이란, 통상의 위상 시프트막이 입사광의 위상을 반전시키는(즉 위상차가 180도이다) 반투과막인 것에 대해, 저위상 반투과막은 위상차가 그보다 작은, 예를 들면 90도 이하인 반투과막을 말한다.In the present specification, the term " transflective film for shifting the phase " means that the conventional phase shift film is a transflective film that inverts the phase of the incident light (i.e., the phase difference is 180 degrees) Quot; refers to a semi-transparent film that is small, for example, 90 degrees or less.

또한, 본 발명에 따른 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법은, 종래의 다계조 포토마스크의 형성 방법을 그대로 적용할 수 있기 때문에, 얻어진 포토마스크의 막 구성 등도 단면도로 보는 한, 기본적으로는 반투과막을 사용한 공지의 다계조 포토마스크와 동일하게 보인다. 그러나, 이 포토마스크는 근접 노광을 전제로 하고 있기 때문에, 패턴 이외가 차광부인 네가티브형 패턴이며, 노광 시에 사용하는 레지스터막은 네가티브형 레지스터막이 사용되며, 매트릭스 형상의 라인 패턴만을 고려하면 좋은 점에서 본질적으로 상위하다.Further, since the conventional method for forming a multi-gradation photomask can be applied as it is in the method for manufacturing a near-exposure photomask according to the present invention, as far as the sectional structure of the obtained photomask is concerned, It looks the same as the known multi-gradation photo mask. However, since this photomask is based on near-field exposure, a resist film other than the pattern is a negative pattern, which is a light-shielding portion, and a negative resist film is used for the resist film used in exposure. In consideration of only the matrix- Essentially, it is different.

또, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 근접 노광으로 형성되는 라인 패턴의 콘트라스트를 높이는 것에 있고, 다계조를 실현하기 위한 것이 아닌 점에 유의해야 한다. 다계조 포토마스크는 반투과부가 그 자체로 노광 패턴의 일부를 구성하기 때문에, 차광부와 투광부가 넓은 범위에서 인접하는 것 같은 패턴도 허용되지만 본 발명에서의 반투과막의 패턴은, 어디까지나 차광부와 투광부의 가장자리부에 배치함으로써 콘트라스트를 높이기 위한 것이며, 이 점, 미세한 패턴을 얻으려고 하는 경우에는, 원칙적으로서 차광부와 투광부의 경계부에 저위상 반투과막이 형성되어 있는 점에서 상위하다. 다만, 이 패턴의 배치로 한정하는 것이 아니라 각각의 패턴에 맞추어 변경 가능하고, 전사되는 패턴의 어느 부분의 콘트라스트를 높일지에 의해 배치를 규정하는 것이기 때문에, 콘트라스트를 높일 필요가 없는 사이즈의 패턴에 대해서는 차광부와 투광부가 인접하는 부분이 있어도 상관없다.It should be noted that the technical problem to be solved by the present invention is to enhance the contrast of a line pattern formed by near exposure, and not to realize multi-gradation. In the multi-gradation photo mask, a pattern in which the light-shielding portion and the light-transmitting portion are adjacent to each other in a wide range is also allowed because the semi-transparent portion itself forms a part of the exposure pattern. However, In order to enhance the contrast by arranging the light transmitting portion and the edge portion of the light transmitting portion. In this point, in order to obtain a fine pattern, in principle, a low phase transflective film is formed at the boundary portion between the light shielding portion and the light transmitting portion. However, the arrangement is not limited to the arrangement of the patterns, but the arrangement can be changed in accordance with each pattern, and the arrangement is defined by increasing the contrast of the portion of the transferred pattern. Therefore, The light shielding portion and the light transmitting portion may be adjacent to each other.

본 발명에 따른 근접 노광용 포토마스크는 위상각이나 투과율을 제어한 반투과막을 패턴의 경계부(양측 또는 주위)에 부여하는 것만으로 가장자리 부근의 노광량이 증가하고, 전사 이미지의 콘트라스트를 개선할 수 있다.In the photomask for close proximity exposure according to the present invention, the amount of exposure near the edge increases only by giving a semi-transparent film whose phase angle or transmittance is controlled to the boundary (both sides or periphery) of the pattern, and the contrast of the transferred image can be improved.

도 1(A)는 제1 실시형태에 따른 근접 노광용 포토마스크의 패턴을 나타내는 도이다. 도 1(B) 종래의 근접 노광용 포토마스크의 패턴을 나타내는 도이다.
도 2(A)~도 2(E)는, 도 1(A)에 나타내는 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 일련의 공정 단면도를 나타내고 있다.
도 3은 도 1(A)에 나타내는 포토마스크(1)에 대해서 근접 노광기로 노광했을 때의 노광광의 강도 분포를 나타내고 있다.
도 4(A)~도 4(E)는, 제2 실시형태의 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 일련의 공정 단면도를 나타내고 있다.
도 5는 본 실시형태에 따른 근접 노광용 포토마스크의 패턴의 다른 예, (A)는, 블랙 매트릭스의 화소 경계부 부근의 패턴을 나타내는 도, (B)는 홀 패턴에 본 발명을 적용한 도이다.
도 6(A)는, 상술한 본 실시형태의 근접 노광용 포토마스크의 효과를 검증하기 위해서, 작성한 근접 노광용 포토마스크(50)를 도시한 것이고, 도 6(B) 노광 영역과 비노광 영역의 경계부 부근을 촬영한 사진이다.
도 7(A)~(F)는, 패턴 형성 영역에 형성한 각종 패턴을 촬영한 사진이다.Fig. 1 (A) is a diagram showing a pattern of a near-exposure photomask according to the first embodiment. 1 (B) is a diagram showing a pattern of a conventional photomask for close-up exposure.
2 (A) to 2 (E) show a series of process sectional views showing a manufacturing process of the photomask shown in Fig. 1 (A).
Fig. 3 shows the intensity distribution of the exposure light when the photomask 1 shown in Fig. 1 (A) is exposed with a near-field exposure device.
4 (A) to 4 (E) show a series of process sectional views showing the manufacturing process of the photomask of the second embodiment.
5A and 5B show another example of a pattern of a near-field photomask according to the present embodiment, wherein FIG. 5A is a diagram showing a pattern in the vicinity of a pixel boundary of a black matrix, and FIG. 5B is a diagram applying the present invention to a hole pattern.
6A shows a prepared photomask 50 for near exposure in order to verify the effect of the proximity exposure photomask of the present embodiment described above. In FIG. 6B, the boundary between the exposed region and the non- It is the photograph which the neighborhood was photographed.
Figs. 7 (A) to 7 (F) are photographs of various patterns formed in the pattern formation region.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이것에 의해 한정적으로 해석되는 것은 아니다. 또한, 참조 부호에 소문자 a, b를 표기한 것은, 성막한 상태로부터 임의의 방법에 의해 패턴이 형성된 것을 가리키는 것으로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto. The lowercase letters a and b in the reference numerals indicate that a pattern is formed by an arbitrary method from the state in which the film is formed.

(제1 실시형태)(First Embodiment)

도 1(A)은, 제1 실시형태에 따른 근접 노광용 포토마스크의 패턴을 나타내는 도이며, 도 1(B)은, 종래의 근접 노광용 포토마스크의 패턴을 나타내는 도이다.Fig. 1 (A) is a diagram showing a pattern of a photomask for near-exposure according to the first embodiment, and Fig. 1 (B) is a diagram showing a pattern of a conventional photomask for near-exposure.

도 1(A) 및 도 1(B)에 나타내는 포토마스크는 모두 평판 디스플레이 패널의 칼라 필터를 형성하기 위해 설계된 것이며, 주로, 격자형상 또는 줄무늬 형상의 「네가티브형 패턴」을 형성하기 위한 포토마스크이다. 패턴은 기본적으로 라인 패턴이며, 패턴 영역 이외의 영역은 모두 차광부로 구성된다. 그리고, 네가티브형 포토레지스트(노광광이 조사된 영역이 경화하는 레지스터)를 사용해 근접 노광에 의해 패턴을 형성한다. 본 실시형태의 포토마스크의 대표적인 용도는 예를 들면 블랙 매트릭스 등 칼라 필터의 제조에 필요한 격자 형상의 패턴 등이 해당한다. 많은 경우, 상술한 바와 같은 네가티브형 포토레지스트를 사용해 패턴을 형성하는 근접 노광용 포토마스크가 해당하지만, 이러한 실시형태에 한정되지 않는다.The photomasks shown in FIGS. 1A and 1B are all designed to form a color filter of a flat panel display panel, and are mainly used as a photomask for forming a "negative pattern" in a lattice pattern or stripe pattern . The pattern is basically a line pattern, and all the regions other than the pattern region are formed of a light shielding portion. Then, a pattern is formed by near-exposure using a negative type photoresist (a register in which a region irradiated with exposure light is cured). Typical applications of the photomask of this embodiment correspond to, for example, a lattice pattern or the like necessary for manufacturing a color filter such as a black matrix. In many cases, a photomask for close-up exposure that forms a pattern using the negative photoresist as described above is applicable, but the present invention is not limited to this embodiment.

도 1(A)에 나타내는 포토마스크(1)는, 노광광을 투과하는 투광부의 패턴(10a)과, 노광광을 차단하는 차광막의 패턴(11a) 이외에, 노광광의 일부만을 투과하는 반투과막의 패턴(12a)이 설치되고, 노광광을 투과하는 투광부, 노광광을 차단하는 차광부, 및 노광광의 위상을 약간 시프트함과 함께 노광광의 일부를 투과하는 반투광부를 가진다.The photomask 1 shown in Fig. 1 (A) has a pattern 10a of a translucent portion that transmits exposure light and a pattern 11a of a light-shielding film that shields exposure light, as well as a pattern of a transflective film A light-shielding portion for shielding the exposure light, and a semi-light-projecting portion for slightly shifting the phase of the exposure light and transmitting a part of the exposure light.

이것에 대해서, 도 1(B)에 나타내는 포토마스크(100)는, 같은 용도의 종래의 포토마스크이며, 노광광을 투과하는 투광부의 패턴(110a)과, 노광광을 차단하는 차광막의 패턴(111a)으로 이루어진다.On the other hand, the photomask 100 shown in Fig. 1 (B) is a conventional photomask for the same purpose. The photomask 100 includes a pattern 110a of a light transmitting portion transmitting exposure light and a pattern 111a ).

반투과막의 패턴(12a)은 저위상 반투과막으로 구성되고, 그 조건은, 실험에 의하면, 위상차 10~90도, 보다 바람직한 범위는 20~80도이다. 한편, 투과율은 30~70%, 보다 바람직한 범위는 40~60%에서 효과가 있다.The pattern 12a of the semi-transmissive film is composed of a low-phase semitransparent film, and the condition is that the phase difference is 10 to 90 degrees, more preferably 20 to 80 degrees. On the other hand, the transmittance is effective at 30 to 70%, more preferably at 40 to 60%.

차광막에 인접하는 저위상 반투과막의 폭은, 근접 노광 장치의 광학 조건이나 라인 패턴의 설계값 즉 개구폭에 의해 최적값은 다르지만, 대체로 0.3μm~3μm, 보다 바람직하게는 0.5~1.5μm의 폭으로 형성하는 것에 의해 높은 효과가 얻어진다.The optimum width of the low-phase transflective film adjacent to the light-shielding film differs depending on the optical conditions of the near-field exposure apparatus and the design value of the line pattern, that is, the aperture width. However, the width is preferably 0.3 to 3 μm, more preferably 0.5 to 1.5 μm A high effect can be obtained.

여기서, 저위상 반투과막의 재질에 대해 설명한다. 이론적으로는, 반도체 집적회로 장치의 제조 프로세스에 있어서 위상 시프트 마스크의 이상기로서 널리 사용되고 있는 MoSi막의 조성을 조절하여 저위상으로 하면서 투과율을 제어하는 것도 가능하다. 그러나, MoSi막은 고가이며, 대형 평판 디스플레이 패널의 제조에 사용한 경우, 제조 비용을 높이는 요인이 된다.Here, the material of the low-phase transflective film will be described. In theory, it is also possible to control the transmittance while adjusting the composition of the MoSi film widely used as the phase shifter of the phase shift mask in the process of manufacturing the semiconductor integrated circuit device, thereby lowering the phase. However, the MoSi film is expensive and, when used in the manufacture of a large flat panel display panel, increases the manufacturing cost.

한편, 크롬계의 반투과막을 사용한 경우, 패턴의 가장자리부 부근에 마련한 저위상 반투과막과 투광부의 위상차를 90도 이하로 설정함으로써 투광부를 통과한 노광광과 저위상 반투과막을 통과한 노광광의 간섭이 억제되기 때문에, 개구부의 패턴의 노광량이 개선된다. 특히, 근접 노광용 포토마스크의 라인 패턴 형성용으로 사용한 경우에는, 종래보다 미세한 라인 패턴을 형성할 수 있는 것이 실험에 의해 명확해졌다.On the other hand, when a chromium-based semi-transmissive film is used, by setting the phase difference between the low-phase transflective film and the transmissive portion near the edge of the pattern to 90 degrees or less, the exposure light passing through the transmissive portion and the exposure light Since the interference is suppressed, the exposure amount of the pattern of the openings is improved. Particularly, in the case of using a photomask for forming a line pattern of a near-exposure photomask, it is clear from experiments that a finer line pattern can be formed.

도 2(A)~도 2(E)는, 도 1(A)에 나타내는 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 일련의 공정 단면도를 나타내고 있다. 도 2(A)는, 투명 기판(10)의 표면에 차광막(11)을 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의해 차광막의 패턴(11a)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 도 2(B)는, 도 2(A) 상태로부터 포토마스크 기판에 형성한 차광막의 패턴(11a)을 포함하는 표면 전체를 덮도록, 저위상 반투과막(12)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 도 2(C)는, 도 2(B) 상태로부터, 저위상 반투과막(12)의 표면에 도시하지 않는 포토레지스트막을 형성하고, 포토레지스트막을 패터닝하여, 포토레지스트막의 패턴(20a)을 형성한 상태를 나타내고 있다.2 (A) to 2 (E) show a series of process sectional views showing a manufacturing process of the photomask shown in Fig. 1 (A). 2A shows a state in which a light shielding film 11 is formed on a surface of a transparent substrate 10 and a pattern 11a of a light shielding film is formed by a photolithography process. 2B shows a state in which the low phase transflective film 12 is formed so as to cover the entire surface including the light shield film pattern 11a formed on the photomask substrate from the state shown in Fig. . 2C, a photoresist film (not shown) is formed on the surface of the low-phase semitransmissive film 12 from the state shown in FIG. 2B and the photoresist film is patterned to form a pattern 20a of the photoresist film Respectively.

또한, 저위상 반투과막(12)의 패터닝 시에는, 하층의 차광막의 패턴과의 관계를 정밀하게 위치 맞춤시킬 필요가 있다. 일예로서 첫번째 층 차광막의 패턴(11a) 형성 시, 포토마스크 기판 상의 패턴 형성 영역의 외측에 도시하지 않는 위치 맞춤용 차광막패턴을 「정렬 마크」로 형성해 둔다. 그리고, 두번째 층의 저위상 반투과막을 형성할 때에, 이 얼라이먼트 마크의 부분만큼 차광막 패턴의 표면에 두번째 층의 저위상 반투과막이 형성되지 않도록 차단한다. 이와 같이 얼라이먼트 마크의 최표면에 차광막의 패턴이 노출하도록 해 두는 것은, 기판의 표면측으로부터 조사한 얼라이먼트광의 반사광을 계측하는 타입의 묘화 장치에는 유효하다. 그 외, 화상 처리에 의해 위치 맞춤을 행해도 좋다. 어쨌든, 첫번째 층의 차광막의 패턴과 두번째 층의 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴이 정밀도가 양호하게 위치 맞춤되어 있는 것이 중요하다. 이 위치 맞춤 방법은 평판 디스플레이 패널용 다계조 포토마스크에서 사용되는 탑 하프형 포토마스크의 제조 방법을 그대로 적용할 수 있다.When patterning the low-phase semitransmissive film 12, it is necessary to precisely align the relationship with the pattern of the light-shielding film in the lower layer. For example, at the time of forming the pattern 11a of the first layer shielding film, a light shielding film pattern for alignment not shown on the outside of the pattern forming region on the photomask substrate is formed as an " alignment mark ". Then, when forming the low phase transflective film of the second layer, the low phase transflective film of the second layer is prevented from being formed on the surface of the light blocking film pattern by the portion of the alignment mark. The exposure of the pattern of the light-shielding film on the outermost surface of the alignment mark is effective for an imaging apparatus of the type that measures the reflected light of the alignment light irradiated from the surface side of the substrate. In addition, alignment may be performed by image processing. In any case, it is important that the pattern of the light-shielding film of the first layer and the pattern of the semi-transmissive film which shifts the phase of the second layer are well-aligned in accuracy. This alignment method can be applied to a manufacturing method of a top half type photomask used in a multi-level photomask for a flat panel display panel.

도 2(D)는, 포토레지스트막의 패턴(20a)에 의해, 습식식각법에 의해, 두번째 층의 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴(12a)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 저위상 반투과막(12)의 재질로서 크롬 산화막이나 크롬 질화막 등의 크롬계 재료를 사용하고 있기 때문에, 기존의 습식식각 프로세스를 적용할 수 있는 이점이 있다. 마지막으로, 포토레지스트막의 패턴(20a)을 제거하여 도 2(E)에 나타내는 포토마스크가 완성된다. 도 2(E)에 나타내는 포토마스크는, 도 1(A)의 포토마스크를 라인 패턴에 수직인 단면으로 절단한 단면도의 일부를 나타내고 있다.2D shows a state in which a pattern 12a of a transflective film for shifting the phase of the second layer is formed by wet etching using the pattern 20a of the photoresist film. In the present embodiment, as described above, since the chromium-based material such as the chromium oxide film and the chromium nitride film is used as the material of the low-phase semitransmissive film 12, there is an advantage that the conventional wet etching process can be applied . Finally, the photoresist film pattern 20a is removed to complete the photomask shown in Fig. 2 (E). The photomask shown in FIG. 2 (E) shows a part of a cross-sectional view of the photomask of FIG. 1 (A) taken along a section perpendicular to the line pattern.

또한, 완성한 패턴을 평면으로부터 본 경우, 단순한 라인 패턴 뿐만이 아니라, 패턴의 교차부나 절곡 부분 등을 조합하는 것에 의해, 격자 형상이나 줄무늬 형상 등의 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 패턴에 대해서도, 라인 패턴에 따라 띠 모양으로 형성된 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴을 차광막의 패턴에 인접하여 마련함으로써, 차광막에 의해 노광광을 차광하는 차광부와 차광막 및 반투과막이 제거되어 투명 기판이 노출된 투광부가 직접 접하는 부분이 없도록 한다.When the completed pattern is viewed from a plane, a pattern such as a lattice pattern or a stripe pattern can be formed by combining not only a simple line pattern but also crossing portions and bent portions of the pattern. Also in this pattern, by providing a pattern of a semi-transmissive film for shifting the phase formed in a band shape according to the line pattern adjacent to the pattern of the light shielding film, the light shielding portion shielding the exposure light by the light shielding film, the light shielding film and the semi- So that there is no portion directly contacting the transparent portion of the substrate exposed.

이렇게 함으로써, 상술한 대로, 이 부분에서는, 라인 패턴의 가장자리부(도 1(B))에 나타내는 종래의 패턴에 있어서의 투광부의 패턴(110a)과 차광부의 패턴(112a)과의 경계부(도면의 X부)에 있어, 패턴의 가장자리부 부근에 마련한 저위상 반투과막과 투광부의 위상차를 90도 이하로 설정함으로써 투광부를 통과한 노광광과 저위상 반투과막을 통과한 노광광의 간섭이 억제되기 때문에, 노광량이 감소하지 않고, 전사 이미지의 콘트라스트가 개선한다.By doing this, as described above, in this portion, the boundary portion between the pattern 110a of the light-transmitting portion and the pattern 112a of the light-shielding portion in the conventional pattern shown in the edge portion (Fig. 1B) By setting the phase difference between the low phase transflective film and the transparent portion provided in the vicinity of the edge of the pattern to 90 degrees or less in the X portion of the pattern, interference between the exposure light passing through the transparent portion and the exposure light passing through the low phase transflective film is suppressed Thus, the exposure amount is not reduced, and the contrast of the transferred image is improved.

도 3은, 도 1(A)에 나타내는 포토마스크(1)에 대해서, 근접 노광기로 노광했을 때의 노광광의 강도 분포를 나타내고 있다. 도면의 횡축은 라인 패턴의 중앙을 원점으로 한 경우의 좌표(단위는μm), 종축은 노광량(노광 강도)을 임의의 눈금으로 나타낸 것이다. 도면에 나타내는 (i)~(iv)의 그래프의 포토마스크의 특히 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴(12a)의 막 두께를 다르게 함으로써 위상차와 투과율을 3대로 바꾸어 노광 강도의 분포를 조사했다.Fig. 3 shows the intensity distribution of exposure light when the photomask 1 shown in Fig. 1 (A) is exposed with a near-field exposure apparatus. The abscissa of the drawing shows the coordinates (unit: μm) when the center of the line pattern is the origin, and the ordinate shows the exposure amount (exposure intensity) with arbitrary scale. The distribution of the exposure intensity was examined by changing the phase difference and the transmittance to three by changing the film thickness of the semi-transmissive film pattern 12a for shifting the phase particularly in the photomask of the graphs (i) to (iv) shown in the figure.

저위상 반투과막의 위상차와 투과율The retardation and transmittance of the low-phase semi-

(i)위상차 50도, 투과율 60.0%(i) a retardation of 50 degrees, a transmittance of 60.0%

(ii)위상차 72도, 투과율 40.0%(ii) retardation of 72 degrees, transmittance of 40.0%

(iii)위상차 90도, 투과율 31.7%(iii) a retardation of 90 degrees, a transmittance of 31.7%

(iv)반투과막 없음(종래)(iv) No semi-permeable membrane (conventional)

이 실험 결과, 막 두께를 가장 얇게 한 반투과막에 있어서 노광광의 강도 분포가 (i)대로, 위상차를 가장 작고, 투과율을 가장 높게 제어할 수 있고, 이 조건에서 노광하면 개구 가장자리 부근의 콘트라스트를 큰폭으로 개선할 수 있음을 알았다. 또한, 위상차나 투과율은 노광 파장에도 영향을 주기 때문에, 미리 노광 광원과 막 두께의 관계를 조사함으로써, 실현 가능한 위상차 및 투과율과 그때의 막 두께를 조사해 둘 필요가 있다.As a result of this experiment, it is possible to control the intensity distribution of the exposure light to be the smallest, the retardation to be the smallest, and the transmittance to be the highest, in the transflective film having the thinnest film thickness. It can be greatly improved. In addition, since the phase difference and the transmittance also affect the exposure wavelength, it is necessary to investigate the phase difference and transmittance that can be realized and the film thickness at that time by investigating the relationship between the exposure light source and the film thickness in advance.

또한, 투명 기판 상에 차광막과 반투과막을 마련한 포토마스크로서는, 반도체 장치의 제조 공정에서 사용되는 위상 시프트 마스크나, 평판 디스플레이 패널의 박막 트랜지스터의 제조 공정에서 사용되는 다계조 포토마스크 등이 알려져 있지만, 이것들과 본 발명은, 적어도 이하의 점에서 반투과막의 기능이 본질적으로 다르다.A phase shift mask used in a manufacturing process of a semiconductor device or a multi-gradation photomask used in a manufacturing process of a thin film transistor of a flat panel display panel is known as a photomask provided with a light shielding film and a semi-transparent film on a transparent substrate. These and the present invention are essentially different in function of the semi-permeable membrane from at least the following points.

첫째, 전자의 반투과막은 해상 한계를 넘는 미세 패턴을 형성하기 위해서 본래의 패턴에 부가되는 막이며, 위상을 반전(180도 시프트)시키기 위한 막(이상기)이다. 후자의 반투과막은 반투과막의 투과율에 착안하여, 노광을 투과부와 차광부의 중간조를 실현하기 위한 막이며, 반투과막이 패턴의 일부를 중간조로 노광하는 역할을 하는 막이다. 이것에 대해서, 본 발명에서는, 상기와 같이, 반투과막은 위상 시프트와 투과율 모두를 제어하고 있으면서, 위상 시프트량은 180도보다 훨씬 작은 90도 이하로 하는 것이 필요하다.First, the semi-transparent film of the former is a film added to the original pattern to form a fine pattern exceeding the resolution limit, and is a film (phase shifter) for reversing (180 degrees shift) the phase. The latter semi-permeable film is a film for realizing the half-permeation between the transmissive portion and the light-shielding portion in consideration of the transmissivity of the semi-permeable film, and the semi-transmissive film serves to expose a part of the pattern in the middle. In contrast to this, in the present invention, as described above, it is necessary to control the phase shift and the transmittance of the transflective film so that the phase shift amount is 90 degrees or less, much smaller than 180 degrees.

둘째, 평판 디스플레이 패널의 블랙 매트릭스 패턴 형성용 근접 노광용 포토마스크이기 때문에, 다계조 포토마스크와 같이 적어도 패턴 형성 영역에 있어서는 차광막에 의해 노광광을 차광하는 차광부와 차광막 및 반투과막이 제거되어 투명 기판이 노출된 투광부가 직접 접하는 부분이 없는 경우가 포함된다. 이것에 대해서, 위상 시프트 마스크나 다계조 포토마스크에서는, 필연적으로 차광부와 투광부가 직접 접하는 부분이 존재한다.Second, since the photomask is a near-field photomask for forming a black matrix pattern of a flat panel display panel, in a multi-gradation photomask, at least in a pattern formation region, a light shielding portion for shielding exposure light by a light shielding film, And the exposed portion of the translucent portion is not in direct contact. On the other hand, in the phase shift mask and the multi-gradation photomask, there is inevitably a portion in which the light-shielding portion and the light-transmitting portion are directly in contact with each other.

종래의 바이너리 마스크로 근접 노광을 실시한 경우, 노광광에 g선, h선, i선의 혼합광을 사용하여 근접·갭을 약 100μm로 하여 6μm의 개구폭을 얻는 것이 한계였지만, 본 실시형태의 포토마스크를 사용하면, 노광량이 대폭 개선되기 때문에, 같은 근접·갭으로 동일 조건으로 노광해도, 4μm의 개구폭을 실현할 수 있었다.In the case of performing proximity exposure using a conventional binary mask, it has been a limitation to obtain an aperture width of 6 mu m with the proximity / gap of approximately 100 mu m by using mixed light of g line, h line and i line for the exposure light. However, When the mask is used, the exposure amount is remarkably improved. Therefore, even when exposure is performed under the same conditions for the same proximity and gap, an aperture width of 4 mu m can be realized.

(제2 실시형태)(Second Embodiment)

본 실시형태에서는, 저위상 반투과막을 먼저 형성하는, 이른바 바텀 하프형 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다. 제조 방법이 바뀌어도 얻어진 포토마스크의 패턴을 평면에서 보았을 때의 투광부, 반투과부, 차광부의 배치나 크기는 제1 실시형태와 같다. 다만, 차광막과 저위상 반투과막의 적층 순서가 다르고, 저위상 반투과막 위에 차광막이 형성되어 있기 때문에, 저위상 반투과막 위에 차광막이 형성되고 있는 부분은 차광부가 된다.In the present embodiment, a method of manufacturing a so-called bottom half type photomask in which a low phase semitransmissive film is first formed will be described. Even when the manufacturing method is changed, the arrangement and size of the transparent portion, the transflective portion, and the light shielding portion when the pattern of the obtained photomask is viewed from a plane are the same as those of the first embodiment. However, since the lamination order of the light-shielding film and the low-phase semitransmissive film is different and the light-shielding film is formed on the low-phase semitransmissive film, the portion where the light-shielding film is formed on the low-

도 4(A)~도 4(E)는, 제2 실시형태의 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 일련의 공정 단면도를 나타내고 있다. 도 4(A)는, 투명 기판(10)의 표면에 저위상 반투과막(22)과 차광막(21)을 이 순서로 형성한 상태를 나타내고 있다. 도 4(B)는, 도 4(A) 상태로부터 공지의 포토리소그래피 공정에 의해, 상층의 차광막(21)의 표면에 포토레지스트막을 형성한 후 포토레지스트막의 패턴(30a)을 형성한 상태를 나타내고 있다.4 (A) to 4 (E) show a series of process sectional views showing the manufacturing process of the photomask of the second embodiment. 4 (A) shows a state in which a low-phase semitransmissive film 22 and a light-shielding film 21 are formed in this order on the surface of the transparent substrate 10. 4B shows a state in which a pattern 30a of a photoresist film is formed after a photoresist film is formed on the surface of the light-shielding film 21 in the upper layer by a known photolithography process from the state shown in Fig. 4A have.

도 4(C)는, 도 4(B) 상태로부터, 상층의 차광막(21)을 포토레지스트막의 패턴(30a)을 마스크로서 습식식각한 후, 포토레지스트막의 패턴(30a)을 제거한 상태를 나타내고 있다. 이것에 의해, 차광막의 패턴(21a)이 반투과막(22) 상에 형성된다. 도 4(D)는, 도 4(C)의 상태로부터, 공지의 포토리소그래피 공정에 의해, 상층의 차광막의 패턴(21a)을 포함하는 포토마스크 기판(10)의 표면 전체에 포토레지스트막을 형성한 후 포토레지스트막의 패턴(40a)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 4C shows a state in which the uppermost light-shielding film 21 is wet-etched using the pattern 30a of the photoresist film as a mask and then the pattern 30a of the photoresist film is removed from the state of Fig. 4 (B) . As a result, a pattern 21a of a light-shielding film is formed on the semi-transparent film 22. 4D shows a state in which a photoresist film is formed on the entire surface of the photomask substrate 10 including the uppermost light-shielding film pattern 21a by a known photolithography process And a pattern 40a of a photoresist film is formed thereafter.

다음에, 포토레지스트막의 패턴(40a)에 의해, 습식식각법에 의해, 첫번째 층의 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴(12a)을 형성한 후, 마지막으로, 포토레지스트막의 패턴(40a)을 제거하여 도 4(E)에 나타내는 포토마스크가 완성된다.Next, a pattern 12a of a semi-transparent film for shifting the phase of the first layer is formed by wet etching using the pattern 40a of the photoresist film, and finally, the pattern 40a of the photoresist film is removed Thereby completing the photomask shown in Fig. 4 (E).

이상과 같이 해도, 제1 실시형태에서 설명한 근접 노광용 포토마스크와 같은 기능을 갖춘 포토마스크가 완성된다.Even in the above-described manner, the photomask having the same function as the near-exposure photomask described in the first embodiment is completed.

또한, 상기 실시형태(제1 실시형태 및 제2 실시형태)에서는, 도 1(A)에 나타내는 바와 같은 절곡이 없는 직선 모양의 라인 패턴의 경우에 대해 설명했지만, 도 5(A)에 나타내는 바와 같은 절곡부를 갖는 블랙 매트릭스 패턴의 경계부의 라인 패턴이나, 도 5(B)에 나타내는 바와 같은 차광막의 패턴(11b) 상에 마련한 투광부의 패턴(10b)으로 이루어지는 홀 패턴에서도, 양자의 경계부에 위상 시프트시키는 반투과막의 패턴(12b)을 띠 모양으로 마련함으로써 가장자리 부근의 노광량이 증가하고, 전사 이미지의 콘트라스트를 개선할 수 있다.In the above-described embodiments (the first embodiment and the second embodiment), the case of the linear line pattern without bending as shown in Fig. 1 (A) has been described. However, as shown in Fig. 5 Even in the case of the line pattern of the boundary portion of the black matrix pattern having the same bent portion or the hole pattern of the pattern 10b of the light transmitting portion provided on the pattern 11b of the light shielding film as shown in Figure 5B, By providing the pattern 12b of the semi-transparent film in a band shape, the exposure amount near the edge increases, and the contrast of the transferred image can be improved.

－실험예-- Experimental Example -

도 6(A)은, 상술한 본 실시형태의 근접 노광용 포토마스크의 효과를 검증하기 위해 작성한, 근접 노광용 포토마스크(50)를 도시한 것이다. 포토마스크(50)의 중앙 부분이 노광 영역(51)이고, 그 외측이 비노광 영역(52)이다. 노광 영역(51)에는, 테스트용으로 작성한 각종 패턴(고립 라인 패턴, 라인·앤드·스페이스, 구형(정방형) 홀 패턴, 고립한 구형 패턴)이 설치된 패턴 형성 영역(53)이 복수 설치되어 있다. 한편, 비노광 영역(52)에는, 얼라이먼트 마크(54)나 도시하지 않는 포토마스크의 식별 기호 등이 설치되어 있다.Fig. 6A shows a photomask 50 for close-up exposure, which is prepared for verifying the effect of the near-field photomask of the present embodiment described above. The center portion of the photomask 50 is the exposure region 51, and the outside thereof is the non-exposure region 52. A plurality of pattern formation areas 53 provided with various patterns (isolated line patterns, line-and-space, spherical (square) hole patterns, isolated spherical patterns) prepared for testing are provided in the exposure area 51. On the other hand, in the non-exposed region 52, alignment marks 54 and a photomask identification symbol (not shown) are provided.

도 6(B)는, 노광 영역와 비노광 영역의 경계부 부근을 촬영한 사진이다. 이 사진의 점선으로 나타내는 부분은 노광 영역의 모서리부에 해당하는 부분이다. 2번째의 가장자리부 부근에 소량의 잔재가 있지만 거의 문제 없이 패턴이 형성되어 있는 것이 확인되었다.6B is a photograph of the vicinity of the boundary between the exposure area and the non-exposure area. The portion indicated by the dotted line in this photograph corresponds to the corner portion of the exposure area. It was confirmed that although a small amount of remnant was present in the vicinity of the second edge portion, a pattern was formed with almost no problem.

도 7(A)~(F)는, 패턴 형성 영역에 형성한 각종 패턴을 촬영한 사진이다. 도 7(A)~(C)는, 개구폭 3.0μm의 고립 라인 패턴에 각각 폭 1.0μm, 1.5μm 및 2.0μm의 폭의 반투과막의 패턴이 띠 모양으로 설치되어 있다. Figs. 7 (A) to 7 (F) are photographs of various patterns formed in the pattern formation region. 7A to 7C show patterns of transflective films having widths of 1.0 mu m, 1.5 mu m and 2.0 mu m width in a band-like shape in an isolated line pattern with an opening width of 3.0 mu m.

도 7(D)는, 개구폭 3μm의 라인·앤드·스페이스이다. 도 7(E)는, 폭 3μm의 구형(정방형)의 홀 패턴, 도 7(F)는, 같은 폭 3μm의 구형(정방형)의 아일랜드 패턴을 나타내고 있다. 도 7(F)의 아일랜드계 패턴에서는, 반투과막이 거의 시인되지 않고, 선폭의 측정도 할 수 없었지만, 도 7(A)~(C) 및 도 7(D)의 패턴은 모두 깨끗하게 위상을 시프트시키는 띠 모양의 반투과막의 패턴을 형성할 수 있었다.7D is a line-and-space with an opening width of 3 mu m. Fig. 7 (E) shows a spherical (square) hole pattern having a width of 3 m, and Fig. 7 (F) shows a spherical (island) square pattern having the same width of 3 m. 7 (F), the semi-transmissive film is hardly visible and the linewidth can not be measured. However, the patterns of Figs. 7 (A) to 7 (C) A pattern of a strip-shaped transflective film could be formed.

1 실시형태의 근접 노광용 포토마스크
10 투명기판
10a 투광부의 패턴
11a 차광막의 패턴
12 반투과막
12a 반투과막의 패턴
20a 두번째 층(반투과막)에 대한 레지스트 패턴
100 종래의 근접 노광용 포토마스크
110a 투광부의 패턴
111a 차광부의 패턴A photomask for close-up exposure of one embodiment
10 Transparent substrate
10a The pattern of the light-
11a The pattern of the light-
12 semi-permeable membrane
12a Pattern of semi-permeable membrane
20a Resist pattern for the second layer (semipermeable membrane)
100 Conventional close-up photomask
110a The pattern of the light-
The pattern of the light-

Claims (8)

표면에 차광막이 형성된 투명 기판 상에 상기 차광부의 일부가 제거되어 상기 투명 기판이 노출된 투광부의 패턴과, 상기 투광부의 패턴 양측의 가장자리에 띠 모양으로 형성된 위상을 시프트시키는 반투과막의 패턴을 구비하고 있고, 또, 패턴 형성 영역에 있어서는, 차광막에 의해 노광광을 차광하는 차광부와 차광막 및 반투과막이 제거되어 투명 기판이 노출된 투광부가 직접 접하는 부분이 없는 경우가 포함되는 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.A pattern of a translucent portion in which a part of the light-shielding portion is removed so that the transparent substrate is exposed, and a pattern of a semitransparent film that shifts a phase formed in stripes on both sides of the pattern of the translucent portion are provided on a transparent substrate having a light- Wherein the light shielding film shields the exposure light by the light shielding film and the light shielding film and the translucent film are removed so that the transparent substrate exposed to the transparent substrate does not directly contact the light shielding film. Close-up photomask for exposure. 제 1 항에 있어서,
상기 저위상 반투과막은, 위상차 10~90도이고, 투과율이 30~70%의 범위인 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.The method according to claim 1,
Wherein the low-phase semitransmissive film has a phase difference of 10 to 90 degrees and a transmittance in a range of 30 to 70%. 제 2 항에 있어서,
상기 저위상 반투과막은, 위상차 20~80도이고, 투과율이 40~60%의 범위인 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.3. The method of claim 2,
Wherein the low-phase semitransmissive film has a phase difference of 20 to 80 degrees and a transmittance in a range of 40 to 60%. 제 1 항에 있어서,
상기 저위상 반투과막의 재질은, 크롬 산화막, 크롬 질화막의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.The method according to claim 1,
Characterized in that the material of the low phase transflective film comprises any one of a chromium oxide film and a chromium nitride film. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 패턴의 폭은 6μm 이하인 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the width of the pattern is 6 占 퐉 or less. 제 5 항에 있어서,
상기 차광부에 인접하는 반투과막의 폭은 0.3~3.0μm인 것을 특징으로 하는, 근접 노광용 포토마스크.6. The method of claim 5,
And the width of the transflective film adjacent to the light-shielding portion is 0.3 to 3.0 占 퐉. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항 기재의 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
투명 기판의 표면에 차광막의 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막의 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상에 반투과막을 형성하는 공정과,
상기 반투과막을 패터닝하여 상기 차광막의 패턴에 인접하여 반투과막의 패턴을 형성함과 함께, 상기 차광막 및 상기 반투과막이 제거되어 상기 투명 기판이 노출된 투광부의 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a photomask for near-field exposure according to any one of claims 1 to 5,
A step of forming a pattern of a light-shielding film on the surface of the transparent substrate,
A step of forming a semi-transparent film on the transparent substrate including the pattern of the light-shielding film,
Forming a pattern of a semi-transmissive film adjacent to the pattern of the light-shielding film by patterning the semi-transparent film, and forming a pattern of the transparent portion in which the light-shielding film and the transflective film are removed to expose the transparent substrate; A method of manufacturing a photomask for exposure. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항 기재의 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법으로서,
투명 기판의 표면에 반투과막과 차광막을 이 순서로 형성하는 공정과,
상기 공정에 의해 얻어진 반투과막 및 차광막으로 이루어지는 적층막에 있어서의 상층의 차광막에 대해 선택적으로 패터닝을 하여, 차광막의 패턴을 형성하는 공정과,
상기 반투과막에 대해 패터닝을 하여, 상기 차광막에 인접하는 반투과막의 패턴을 형성함과 함께, 상기 차광막 및 상기 반투과막이 제거되어 상기 투명 기판이 노출된 투과부의 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 근접 노광용 포토마스크의 제조 방법.
A method of manufacturing a photomask for near-field exposure according to any one of claims 1 to 5,
A step of forming a transflective film and a light-shielding film in this order on the surface of the transparent substrate,
A step of forming a pattern of the light-shielding film by selectively patterning the upper light-shielding film in the laminated film composed of the transflective film and the light-shielding film obtained by the above-
Forming a pattern of a semi-transmissive film adjacent to the light-shielding film by patterning the semi-transmissive film, and forming a pattern of the transmissive portion in which the light-shielding film and the semi-transmissive film are removed to expose the transparent substrate , A method for manufacturing a photomask for close-up exposure.
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