KR20210155361A - Photomask for proximity exposure - Google Patents

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타카시 사이토
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Abstract

The present invention provides a photomask capable of stably eliminating a fine hole pattern. According to the present invention, it is possible to provide the photomask capable of eliminating nonuniformity in a pattern generated by a difference in intensity of diffraction light when two types of space patterns having different line widths are simultaneously formed. The photomask is provided with a transmission unit exposing a transmissive substrate, and a first phase shift unit and a second phase shift unit reversing a phase of exposure light so that the transmission unit can be surrounded. The second phase shift unit is interposed between the first phase shift unit and the transmission unit, and transmittance of the second phase shift unit to exposure light is lower than that of the first phase shift unit. In addition, the second phase shift unit can be configured by a stacked structure of a phase shift film and a semi-transmissive film of the first phase shift unit.

Description

프록시미티 노광용 포토마스크{Photomask for proximity exposure}Photomask for proximity exposure

본 발명은 프록시미티 노광용 포토마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask for proximity exposure.

블랙 매트릭스용의 패턴을 제조하기 위한 포토마스크는, 패턴의 미세화에 따라, 선폭 및 피치폭이 좁은 패턴이 요구되어, 이것에 대응하는 여러가지 기술이 개발되고 있다. 예를 들면, 대형 플랫 패널 디스플레이의 컬러 필더 등의 용도에 이용되는 경우, 노광 파장으로서는 g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), i선(파장 365nm), 등의 이용이 전제로 되기 때문에, 해상 한계 이하의 선폭을 얼마나 정밀도 높게 형성하느냐가 중요하다.As for the photomask for manufacturing the pattern for black matrix, the pattern with narrow line|wire width and pitch width is calculated|required with the refinement|miniaturization of a pattern, and various techniques corresponding to this are developed. For example, when used for a color filter of a large flat panel display, etc., as the exposure wavelength, the use of g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), i-line (wavelength 365 nm), etc. is a prerequisite. Therefore, it is important how accurately the line width below the resolution limit is formed.

특허문헌 1에는, 네거티브형 포토 레지스트(노광광이 조사된 영역이 경화되는 레지스트)를 이용한 프록시미티 노광에 의해, 미세한 라인·앤드·스페이스의 패턴을 형성하는 포토마스크가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 선폭의 미세화에 대응하기 위하여, 차광막에 형성된 투과부의 패턴의 양 단부에 저위상차의, 해상되지 않는 보조 패턴이 형성된 포토 마스크가 개시되어 있다. 이렇게, 저위상인 반투과막을 보조 패턴으로 이용함으로써 라인 패턴부의 대조가 높아져, 선폭 및 피치폭이 좁은 패턴을 제조하는 것이 가능해진다.Patent Document 1 discloses a photomask that forms a fine line-and-space pattern by proximity exposure using a negative photoresist (resist in which a region irradiated with exposure light is cured). Patent Document 1 discloses a photomask in which a low-phase, non-resolvable auxiliary pattern is formed at both ends of a pattern of a transmission portion formed on a light-shielding film in order to cope with the miniaturization of the line width. In this way, by using the low-phase semi-transmissive film as the auxiliary pattern, the contrast of the line pattern portion is increased, and it becomes possible to manufacture a pattern having a narrow line width and a narrow pitch width.

특허문헌 2에는, 네거티브형 포토 레지스트를 이용한 프로젝션 노광에 의해, 미세한 라인·앤드·스페이스나 미세한 홀 패턴을 확실하게 전사하기 위하여, 차광부(31)의 패턴의 에지에 인접하여, 노광 장치에 의해 해상되지 않는 "일정한 폭의 반투광막(21)(제1 반투광부(21A) 및 제2 반투광부(21B))"을 형성하는 방법이 개시되어 있다.In Patent Document 2, in order to reliably transfer a fine line-and-space or a fine hole pattern by projection exposure using a negative photoresist, adjacent to the edge of the pattern of the light-shielding portion 31, the exposure apparatus A method for forming a non-resolved "translucent film 21 (first semi-transmissive portion 21A and second semi-transmissive portion 21B)" of a constant width is disclosed.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2016-004174호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2016-004174 특허문헌 2: 일본 특허공개 2013-235036호 공보Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 2013-235036 특허문헌 3: 일본 특허공개 2010-128440호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 2010-128440

네거티브형 포토 레지스트를 이용한 블랙 매트릭스 형성용의 프록시미티 노광용의 포토마스크에 있어서, 선폭이 가는 "가는 선 패턴"과, 가는 선 패턴보다도 선폭이 굵은 "굵은 선 패턴"이 혼재하는 경우, 굵은 선 패턴은 양호하게 해상되지만, 가는 선 패턴에 대해서는 해상 불량이 되는 경우가 있다. 특히, 가는 선 패턴이 노광 파장의 해상 한계 이하의 선폭인 경우에 현저하다.In a photomask for proximity exposure for black matrix formation using a negative photoresist, when a "thin line pattern" with a thin line width and a "thick line pattern" with a larger line width than the thin line pattern are mixed, a thick line pattern is resolved satisfactorily, but the resolution may be poor for a thin line pattern. In particular, it is remarkable when the thin line pattern has a line width equal to or less than the resolution limit of the exposure wavelength.

도 7은, 가는 선 패턴(1)과 굵은 선 패턴(2)이 혼재하는 네거티브형 패턴의 포토마스크(50)를 도시한 것이다. 포토마스크(50)는, 투명 기판 상에 차광막의 패턴(B)이 형성되어 이루어진다. 회절 효과를 무시하면, 노광광은 차광막의 패턴(B)을 통과할 수 없으며, 투광부(W)만을 통과한다. 선폭이 좁아질 수록 회절 효과가 커진다. 또한, 회절 효과는 프록시미티 갭이나 콜리메이션(collimation, 시준) 반각을 조정하는 것에 의해서도 증감한다.7 shows a photomask 50 of a negative pattern in which a thin line pattern 1 and a thick line pattern 2 are mixed. The photomask 50 is formed by forming a pattern B of a light-shielding film on a transparent substrate. If the diffraction effect is neglected, the exposure light cannot pass through the pattern B of the light-shielding film, but only passes through the light-transmitting portion W. The narrower the line width, the greater the diffraction effect. In addition, the diffraction effect is also increased or decreased by adjusting the proximity gap or the collimation (collimation) half angle.

도 6은, 가는 선 패턴(1)과 굵은 선 패턴(2)의 노광 강도를 도시한 그래프이다. 가는 선 패턴(1)이 도시된 바와 같이, 가는 선 패턴이 노광 파장의 해상 한계 이하의 선폭인 경우에서도, 미리 타겟으로 되는 선폭보다도 넓은 개구폭의 패턴을 이용하면서, 프록시미티 갭을 조정함에 의해, 회절 효과를 높임으로써, 설계치대로 가는 선 패턴을 해상시킬 수 있다.6 is a graph showing the exposure intensity of the thin line pattern 1 and the thick line pattern 2 . As shown in the thin line pattern 1, even when the thin line pattern has a line width below the resolution limit of the exposure wavelength, by adjusting the proximity gap while using a pattern with an opening width wider than the target line width in advance. , by increasing the diffraction effect, it is possible to resolve the thin line pattern according to the design value.

하지만, 같은 노광 조건에 있어서 굵은 선 패턴(2)에 주목하면, 굵은 선 패턴(2)의 양 단부(에지부)에서 노광 강도가 강해지는 한편, 패턴 중앙부 부근에서 노광 강도가 저하되고 만다는 것을 알 수 있다. 이것은, 굵은 선 패턴인 경우, 선폭의 중앙부까지 회절광이 닿지 않기 때문에 생긴 현상이라고 생각할 수 있다. 그 결과, 네거티브형 포토 레지스트막인 경우, 패턴 중앙부에서는 레지스트의 경화가 불충분하여, 조건에 따라서는 패턴이 형성될 수 없는 문제가 발생한다.However, when paying attention to the thick line pattern 2 under the same exposure conditions, the exposure intensity becomes strong at both ends (edge portions) of the thick line pattern 2, while the exposure intensity decreases near the pattern center portion. Able to know. This can be considered to be a phenomenon that occurs because, in the case of a thick line pattern, the diffracted light does not reach the center of the line width. As a result, in the case of a negative photoresist film, hardening of the resist is insufficient in the pattern center portion, and a problem arises that a pattern cannot be formed depending on conditions.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 선폭이 다른 2종류의 라인 패턴(스페이스 패턴)을 동시에 형성할 시에, 회절광의 강도차에 의해 생긴 패턴의 불균일함을 해소하는 것을 가능하게 하는 포토마스크를 제공하는 것을 기술적 과제로 하는 바이다.The present invention has been made in view of the above, and when two types of line patterns (space patterns) having different line widths are formed at the same time, there is provided a photomask that makes it possible to solve the pattern non-uniformity caused by the difference in intensity of diffracted light. It is a technical challenge to provide.

또한, "라인 패턴(스페이스 패턴)"으로 한 것은, 블랙 매트릭스를 형성하는 패턴을 마스크측에서 보면 "라인 패턴"이 아니라 "스페이스 패턴"이기 때문이다. 본 명세서에서는, 블랙 매트릭스를 형성하는 패턴임에 비추어, 이하, "스페이스 패턴"으로 표기한다.In addition, it is set as "line pattern (space pattern)" because the pattern forming the black matrix is not a "line pattern" but a "space pattern" when viewed from the mask side. In the present specification, in view of the pattern forming the black matrix, it is hereinafter referred to as "space pattern".

본 발명에 따른 포토마스크는, 블랙 매트릭스 형성용의 프록시미티 노광용 포토마스크이며, 차광막의 패턴으로 이루어진 차광부와 반투과막의 패턴으로 이루어진 반투과부 중 어느 하나만이 형성된 패턴 형성 영역을 포함하는 동시에, The photomask according to the present invention is a photomask for proximity exposure for forming a black matrix, and includes a pattern formation region in which only one of a light-shielding portion formed of a pattern of a light-shielding film and a semi-transmissive portion formed of a pattern of a semi-transmissive film is formed,

상기 패턴 형성 영역에 있어서의 상기 차광부와 상기 반투과부의 경계부에는, 노광광에 의해 해상되지 않는 크기의 제1 및 제2의 보조 패턴을 구비하고,First and second auxiliary patterns of a size not resolved by exposure light are provided at a boundary portion of the light-shielding portion and the transflective portion in the pattern formation region;

상기 차광막의 패턴은, 노광 후에 선폭이 다른 적어도 2종류의 스페이스 패턴을 규정하는 패턴 형상이며, The pattern of the light-shielding film has a pattern shape defining at least two types of space patterns having different line widths after exposure,

상기 2종류의 보조 패턴은 어느 것도, 노광 후에 상기 보조 패턴을 구비하지 않는 경우보다도 상기 경계부에 있어서의 노광 시의 노광 강도의 균일성을 상대적으로 높이기 위한 일정 선폭의 패턴 형상인 동시에,Both of the two types of auxiliary patterns have a pattern shape with a constant line width to relatively increase the uniformity of exposure intensity during exposure at the boundary portion compared to the case where the auxiliary pattern is not provided after exposure,

상기 제1 보조 패턴은, 제1 선폭의 스페이스 패턴의 단부에 형성되고, The first auxiliary pattern is formed at an end of the space pattern having a first line width,

상기 제2 보조 패턴은, 상기 제1 선폭보다도 굵은 제2 선폭의 스페이스 패턴의 단부에 형성되며,The second auxiliary pattern is formed at an end of the space pattern having a second line width thicker than the first line width,

상기 제2 보조 패턴은, 상기 제1 보조 패턴보다도 선폭이 굵음을 특징으로 한다.The second auxiliary pattern may have a line width wider than that of the first auxiliary pattern.

또한, "반투과막" 및 "차광막"은, 상대적으로 큰 투과율의 대소관계가 있다는 것을 의미하며, 노광광에 대해 꼭 차광막의 차광율이 100%여야 하는 것은 아니다. 또한, 반투과막과 차광막의 위치관계는, 반투과막이 차광막의 상층에 형성되는 "탑 하프(top half)형"이어도, 그 반대인 "보텀 하프(bottom half)형"이어도, 본 발명의 효과는 다르지 않다. 단, 제조방법의 차이로 인한 차이점, 예를 들면, 탑 하프형인 경우는 두 번째 노광 시에 위치 조정(얼라인먼트) 정밀도가 요구되는 등 일장일단은 생긴다고 생각된다. In addition, "semitransmissive film" and "light-shielding film" mean that there is a relatively large transmittance, and the light-shielding rate of the light-shielding film does not necessarily have to be 100% with respect to exposure light. In addition, the positional relationship between the semi-transmissive film and the light-shielding film is a "top half" in which the semi-transmissive film is formed on the upper layer of the light-shielding film. half) type or vice versa, the effect of the present invention is not different. However, due to differences in manufacturing methods, for example, in the case of a top half type, the second exposure It is thought that one step at a time, such as the position adjustment (alignment) precision is required at the time of one and one thing.

여기서, "제1 선폭"이란, 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과가 나타날 정도로 가는 선폭이며, "제2 선폭"이란, 그런 효과가 나타나지 않는, 즉, 제1 선폭보다도 굵은 선폭이라는 것을 의미한다. 즉, 본 발명의 기술적 의의는, 블랙 매트릭스층에서 상정되는 프록시미티 노광기용 포토마스크용의 격자상 패턴(네거티브형 패턴)의 형성 시에, 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과가 현저하게 나타나는 가는 선 패턴과 그렇지 않은 굵은 선 패턴이 혼재하고 있는 경우에 생기는 노광 강도의 차이를 평균화하는 점에 있다.Here, the "first line width" is a line width that is thin enough to exhibit the effect of improving the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength, and the "second line width" means that such an effect does not appear, that is, it is a line width thicker than the first line width. it means. That is, the technical significance of the present invention is that the effect of improving the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength at the time of formation of the grid-like pattern (negative pattern) for the photomask for proximity exposure machine assumed in the black matrix layer is remarkably The point is to average out the difference in exposure intensity that occurs when the thin line pattern that appears and the thick line pattern that does not appear are mixed.

상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2의 보조 패턴은, 투과율이 같아도 된다. 제1의 보조 패턴과 제2의 보조 패턴은, 차광막의 상층 또는 하층의 동일층에서 동시에 형성 가능하기 때문이다.In the above configuration, the first and second auxiliary patterns may have the same transmittance. This is because the first auxiliary pattern and the second auxiliary pattern can be formed simultaneously in the same layer as the upper or lower layer of the light shielding film.

상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2의 보조 패턴은, 투과율이 30% ~ 50%여도 된다. 보조 패턴의 투과율은, 차광막보다도 작아야 하지만, 시뮬레이션의 결과, 투과율이 이 정도의 범위이면, 노광 강도를 균일화할 수 있는 것으로 나타났기 때문이다.In the above configuration, the transmittance of the first and second auxiliary patterns may be 30% to 50%. This is because, although the transmittance of the auxiliary pattern should be smaller than that of the light-shielding film, the simulation results showed that the exposure intensity can be made uniform when the transmittance is within this range.

상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2의 보조 패턴은, 선폭이 1.0μm ~ 6.0μm여도 된다. 선폭 패턴은 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과가 현저하게 나타나는 선폭이며, 예를 들면 g선이면 선폭 5 ~ 15μm정도로 했을 경우, 제1 보조 패턴의 선폭은 1.0μm 전후가 된다. 투명기판이 노출된 부분에 형성된 스페이스 패턴이며, 차광막과의 경계부는 양쪽에 존재하기 때문에, 스페이스 패턴의 양 단부(양쪽)에 제1 보조 패턴이 형성된다. 제2 보조 패턴의 폭에 특히 제한은 없지만, 예를 들면 20μm ~ 60μm 정도일 경우, 제2 보조 패턴의 선폭은 양 단부 각각 3μm ~ 6μm 정도가 된다.In the above configuration, the first and second auxiliary patterns may have a line width of 1.0 µm to 6.0 µm. The line width pattern is a line width that significantly improves the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength. For example, in the case of a g-line, when the line width is set to about 5 to 15 µm, the line width of the first auxiliary pattern is around 1.0 µm. Since the space pattern is formed on the exposed portion of the transparent substrate and the boundary with the light-shielding film is present on both sides, the first auxiliary pattern is formed at both ends (both sides) of the space pattern. The width of the second auxiliary pattern is not particularly limited. For example, when the width of the second auxiliary pattern is about 20 μm to 60 μm, the line width of the second auxiliary pattern is about 3 μm to 6 μm at both ends, respectively.

상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 위상차가 5° 이하여도 된다. 상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 크롬의 산화물로 구성되어도 된다. 상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 투과율에 대한 노광 파장의 의존성이 비교적 작은 반투과막, 예를 들면, 적어도 g선, h선 및 i선 사이에 있어서 1% 미만인 반투과막으로 구성되어도 된다. 또한, 이러한 특징을 가진 반투과막을 언급한 문헌으로서, 특허문헌 3 등이 있다.In the above configuration, the phase difference between the first and second auxiliary patterns may be 5° or less. In the above configuration, the first and second auxiliary patterns may be formed of an oxide of chromium. In the above configuration, the first and second auxiliary patterns are a semi-transmissive film having a relatively small dependence of the exposure wavelength on the transmittance, for example, a semi-transmission of less than 1% at least between the g-line, h-line, and i-line. It may consist of a film|membrane. In addition, as a document mentioning a semipermeable membrane having such a characteristic, there is Patent Document 3 and the like.

본 발명에 의하면, 선폭이 다른 2종류의 스페이스 패턴을 동시에 형성할 시에, 회절광의 강도차에 의해 생기는 패턴의 불균일함을 해소하는 것이 가능한 포토마스크를 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when forming simultaneously two types of space patterns with different line|wire widths, the photomask which can eliminate the nonuniformity of the pattern which arises by the intensity|strength difference of diffracted light can be provided.

도 1은, 선폭 9μm인 가는 선 패턴과 선폭 40μm인 굵은 선 패턴을 포함하는 프록시미티 노광용의 네거티브형 포토마스크(40)의 패턴의 일부를 도시한 것이다.
도 2의 (A)는, 도1에 있어서의 영역 (i)의 확대도를, 도 2의 (B)는, 도 1에 있어서의 영역 (ii)의 확대도를 각각 도시한 것이다.
도 3은, 2종류의 보조 패턴을 마련한 포토마스크(40)에 g선을 조사한 노광 강도를 도시한 그래프이다.
도 4는, g선에 대한 투과율과 막두께의 관계를 조사한 결과를 도시한 것이다.
도 5의 (A)는, 보조 패턴을 전혀 사용하지 않은 바이너리 마스크(포토마스크(50))의 노광 강도를 색상으로 분석하여 나타낸 것이다. 도 5의 (B)는, 보조 패턴(10)과 보조 패턴(20)을 마련한 포토마스크(40)의 노광 강도를 색으로 나타낸 것이다.
도 6은, 가는 선 패턴(1)과 굵은 선 패턴(2)의 노광 강도를 도시한 그래프이다.
도 7은, 가는 선 패턴(1)과 굵은 선 패턴(2)이 혼재하는 네거티브형 패턴의 포토 마스크(50)를 도시한 것이다.Fig. 1 shows a part of a pattern of a negative photomask 40 for proximity exposure including a thin line pattern with a line width of 9 μm and a thick line pattern with a line width of 40 μm.
Fig. 2(A) shows an enlarged view of region (i) in Fig. 1, and Fig. 2(B) shows an enlarged view of region (ii) in Fig. 1, respectively.
Fig. 3 is a graph showing the exposure intensity when the photomask 40 provided with two types of auxiliary patterns is irradiated with g-line.
Fig. 4 shows the results of examining the relationship between the transmittance and the film thickness with respect to the g-line.
FIG. 5A shows the color analysis of the exposure intensity of the binary mask (photomask 50) that does not use the auxiliary pattern at all. FIG. 5B shows the exposure intensity of the photomask 40 provided with the auxiliary pattern 10 and the auxiliary pattern 20 by color.
6 is a graph showing the exposure intensity of the thin line pattern 1 and the thick line pattern 2 .
7 shows a photomask 50 of a negative pattern in which a thin line pattern 1 and a thick line pattern 2 are mixed.

(과제 해결의 원리)(Principle of problem solving)

본 발명의 기본적인 생각은, 노광기측에서 회절광의 증폭을 수행할 시에, 가는 선 패턴에 집중되는 노광광의 강도를 억제하는 한편, 굵은 선 패턴에 대해서는 양 단부와 중앙부에서 균일한 노광광을 얻을 수 있도록 하기 위해, 보조 패턴을 마련한다는 것에 있다. 이 보조 패턴은, 선폭에 따른 사이즈로 설정하며, 어느 것도 노광 장치에 대해 해상되지 않는 일정 폭의 반투과막에 의해 구성된다.The basic idea of the present invention is that, when amplifying the diffracted light on the exposure machine side, the intensity of exposure light concentrated on a thin line pattern is suppressed, while for a thick line pattern, uniform exposure light can be obtained at both ends and at the center. In order to do so, it is in providing an auxiliary pattern. This auxiliary pattern is set to a size according to the line width, and is constituted by a semi-transmissive film of a certain width which neither resolves to the exposure apparatus.

이하, 도면을 참조해 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 하지만, 이하의 실시형태는 어느 것도 본 발명의 요지의 인정에 있어서 한정적인 해석을 주는 것은 아니다. 또한, 동일 또는 동종의 부재에 대해서는 같은 참조 부호를 붙여, 설명을 생략하는 경우가 있다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described with reference to drawings. However, none of the following embodiments give a limiting interpretation in recognition of the gist of the present invention. In addition, about the same or the same type of member, the same reference code|symbol is attached|subjected and description is abbreviate|omitted in some cases.

(실시형태 1)(Embodiment 1)

도 1은, 일례로서, 선폭 9μm인 가는 선 패턴과 선폭 40μm인 굵은 선 패턴을 포함하는 프록시미티 노광용의 네거티브형 포토마스크(40)의 패턴의 일부를 도시한 것이다. 가는 선 패턴(1) 및 굵은 선 패턴(2)의 각자 단부에는, 선폭이 다른 보조 패턴(10, 20)이 각기 형성되어 있다. 가는 선 패턴(1)의 단부에 형성되는 보조 패턴(10)은, 굵은 선 패턴(20)의 단부에 형성되는 보조 패턴(20)보다도 선폭이 가늘게 구성되어 있다.FIG. 1 shows, as an example, a part of a pattern of a negative photomask 40 for proximity exposure including a thin line pattern with a line width of 9 μm and a thick line pattern with a line width of 40 μm. At each end of the thin line pattern 1 and the thick line pattern 2, auxiliary patterns 10 and 20 having different line widths are respectively formed. The auxiliary pattern 10 formed at the end of the thin line pattern 1 has a narrower line width than the auxiliary pattern 20 formed at the end of the thick line pattern 20 .

도 2의 (A)는, 도 1에 있어서의 영역 (i)의 확대도를, 도 2의 (B)는, 도 1에 있어서의 영역 (ii)의 확대도를 각각 도시한 것이다. 보조 패턴(10)의 선폭은 1.0μm, 보조 패턴(20)의 선폭은 4.0μm이 되도록 구성되어 있다. 이 수치 예는, g선의 노광기에 있어서, 가는 선 패턴의 최종 타겟 치수가 5.0μm 정도인 선폭의 패턴을 얻을 수 있도록 구성된 예이다. 보조 패턴은 g선에 대해 투과율 40% 정도인 반투과막이 이용된다.Fig. 2(A) is an enlarged view of the region (i) in Fig. 1 , and Fig. 2(B) shows an enlarged view of the region (ii) in Fig. 1 , respectively. The auxiliary pattern 10 has a line width of 1.0 μm, and the auxiliary pattern 20 has a line width of 4.0 μm. This numerical example is an example structured so that a pattern having a line width with a final target dimension of a thin line pattern of about 5.0 µm can be obtained in a g-line exposure machine. As the auxiliary pattern, a semi-transmissive film having a transmittance of about 40% with respect to the g-line is used.

도 3은, 2종류의 보조 패턴을 마련한 포토마스크(40)에 g선을 조사한 노광 강도를 도시한 그래프이다. 이 그래프로부터, 가는 선 패턴(1)의 중앙부 부근의 피크(peak)과 굵은 선 패턴(2)의 양 단부 부근의 피크를 억제할 수 있는 한편, 굵은 선 패턴의 중앙부 부근의 노광 강도가 강해져, 전체적으로, 거의 균일한 노광 강도를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 하지만, 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과는 유지할 수 있을 정도로 해야 한다. 강도 곡선이 가늘게 우뚝 솟아 있으면 "가는 선"을 형성할 수 있지만, 강도 곡선이 늘어져서 퍼져 있으면 가는 선을 형성할 수 없다.Fig. 3 is a graph showing the exposure intensity when the photomask 40 provided with two types of auxiliary patterns is irradiated with g-line. From this graph, the peak near the center of the thin line pattern 1 and the peak near both ends of the thick line pattern 2 can be suppressed, while the exposure intensity near the center of the thick line pattern becomes stronger, Overall, it can be seen that an almost uniform exposure intensity can be obtained. However, the effect of improving the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength must be maintained to a degree that can be maintained. If the intensity curve is slender, it can form a "fine line", but if the intensity curve is stretched and spread out, it cannot form a thin line.

상기와 같이, 본 실시형태에 따르면, 스페이스 패턴의 양 단부(에지부)에 선폭에 따른 소정의 폭인 반투과막을 마련함으로써, 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과를 유지하면서, 노광 강도를 균일화할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, by providing a transflective film having a predetermined width according to the line width at both ends (edge portions) of the space pattern, the exposure intensity can be increased while maintaining the effect of improving the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength. can be equalized.

<반투과막에 대해><About the semi-permeable membrane>

반투과막으로서는, 크롬 Cr의 산화물(Cr2O3)을 이용할 수 있다.As the semi-permeable film, an oxide of chromium Cr (Cr 2 O 3 ) can be used.

도 4는, g선에 대한 투과율과 막두께의 관계를 조사한 결과를 도시한 것이다. 막두께와 투과율의 관계를 로그 근사식으로 나타내면, g선에 대한 투과율 Tr은,Fig. 4 shows the results of examining the relationship between the transmittance and the film thickness with respect to the g-line. If the relationship between the film thickness and the transmittance is expressed by a log approximation equation, the transmittance Tr for the g-line is

Tr = -18.83ln + 78.966Tr = -18.83ln + 78.966

라는 결과가 된다.is the result.

반투과막은, 크롬 Cr의 산화물의 막(Cr2O3) 대신에, 크롬, 질화 크롬막, 몰리브덴 실리사이드, 탄탈, 알루미늄, 규소, 니켈 등의 금속, 또는, 크롬, 몰리브덴 실리사이드, 탄탈, 알루미늄, 규소, 니켈 등의 금속 질화물, 금속 탄화물 등이어도 된다. 특히, 크롬 및 질화 크롬은, 파장 300nm ~ 450nm의 범위 내에 있어서 투과율 분포가 평평한 플랫 반투과막을 형성하는 것이 가능하다는 점에서 바람직하다.Semi-permeable film, the chromium Cr oxide film (Cr 2 O 3) instead of the metallic chromium, chromium nitride film, a molybdenum silicide, tantalum, aluminum, silicon, nickel, or chromium, molybdenum silicide, tantalum, aluminum, A metal nitride, such as silicon and nickel, a metal carbide, etc. may be sufficient. In particular, chromium and chromium nitride are preferable in that it is possible to form a flat semitransmissive film having a flat transmittance distribution within a wavelength range of 300 nm to 450 nm.

<실시형태의 효과><Effect of embodiment>

도 5의 (A)는, 보조 패턴을 전혀 사용하지 않은 바이너리 마스크(포토마스크(50))의 노광 강도를 색상으로 분석해서 나타낸 것이다. 도 5의 (A)를 참조하면, 굵은 선 패턴의 노광 강도는 중앙부가 낮음을 나타내고 있고, 도 6에 도시한 그래프와 비교하여 참조하면, 그 모습을 이해할 수 있는 결과로 되어 있다.Fig. 5A shows the color analysis of the exposure intensity of the binary mask (photomask 50) that does not use the auxiliary pattern at all. Referring to FIG. 5A , the exposure intensity of the thick line pattern indicates that the central portion is low, and when compared with the graph shown in FIG. 6 , it is a result that can be understood.

한편, 도 5의 (B)는, 보조 패턴(10)과 보조 패턴(20)을 마련한 포토마스크(40)의 노광 강도를 색상으로 분석해서 나타낸 것이다. 가는 선 패턴(1)과 굵은 선 패턴(2) 중 어느 것에 있어서도 충분한 노광 강도로 노광되어 있다. 이것은 색상으로 분석하면 색상으로 갈라지지 않고, 균일한 노광 강도로 되어 있음을 알 수 있다. 도 3에 도시한 그래프와 비교하여 참조하면, 그 모습을 이해할 수 있는 결과로 되어 있다.On the other hand, FIG. 5B shows the exposure intensity of the photomask 40 provided with the auxiliary pattern 10 and the auxiliary pattern 20 analyzed by color. Both the thin line pattern 1 and the thick line pattern 2 are exposed with sufficient exposure intensity. If this is analyzed by color, it can be seen that it is not divided into color and has a uniform exposure intensity. When compared with the graph shown in FIG. 3 and referenced, it is a result which can understand the state.

<제조방법에 대해><About manufacturing method>

보조 패턴을 구성하는 반투과막은, 차광막의 상층에 형성되어 있어도, 차광막의 하층에 형성되어 있어도 되지만, 치수 정밀도를 확보하는 관점에서는, 차광막의 상층에 형성되어 있는 편이 좋다고 생각된다. 즉, 일반적인 바이너리 마스크의 제조방법에, 보조 패턴을 형성하는 공정을 추가함으로써, 상기와 같은 포토마스크(40)를 얻을 수 있다. 제조방법의 상세한 내용에 대해서는 실시형태 2에 있어서 설명한다. 이런 경우, 두 번의 노광이 필요하기 때문에, 두 번째 노광 시에 얼라인먼트가 필요하게 된다. 예를 들면, 차광막의 패턴 형성 시에, 패턴 영역 밖에 얼라인먼트 마크를 마련해 두고, 두 번째 패터닝 시에는 얼라인먼트 마크에 따라 위치 조정을 수행하여, 제1 및 제2 보조 패턴을 형성하면 된다. 이 공정은, 차광막의 패턴 상에 반투과막이 형성된 탑형 하프톤 다계조 마스크의 제조공정과 같은 것이다. 얼라인먼트의 방법에 대해서는 상기의 방법에 한정하지 않는다.The semi-transmissive film constituting the auxiliary pattern may be formed on the upper layer of the light-shielding film or may be formed under the light-shielding film. That is, by adding a step of forming an auxiliary pattern to the general method of manufacturing a binary mask, the photomask 40 as described above can be obtained. The detailed content of the manufacturing method is demonstrated in Embodiment 2. In this case, since two exposures are necessary, alignment is required in the second exposure. For example, when forming the pattern of the light-shielding film, alignment marks are provided outside the pattern area, and in the second patterning, position adjustment is performed according to the alignment marks to form the first and second auxiliary patterns. This process is the same as the manufacturing process of a top-type halftone multi-gradation mask in which a semi-transmissive film is formed on the pattern of the light-shielding film. The alignment method is not limited to the above method.

차광막의 하층에 반투과막이 형성된 막 구성을 채용하는 경우, 투명 기판 상에 하층의 반투과막을 형성하여, 패터닝을 수행한 후, 소정의 개소에 차광막의 패턴을 형성하거나, 차광막과 반투과막 사이에 에칭 스토퍼막을 형성하거나 또는 차광막과 반투과막에 에칭 선택성을 가진 재료를 채용하여 패턴을 형성한다.In the case of adopting a film configuration in which a semi-transmissive film is formed on the lower layer of the light-shielding film, the lower semi-transmissive film is formed on the transparent substrate, and after patterning is performed, a pattern of the light-shielding film is formed at a predetermined location, or between the light-shielding film and the semi-transmissive film A pattern is formed by forming an etching stopper film on the etchant layer or by employing a material having etching selectivity for the light-shielding film and the semi-transmissive film.

본 발명에 의하면, 네거티브형 포토 레지스트를 이용한 블랙 매트릭스 형성용의 프록시미티 노광용의 포토마스크에 있어서, 노광 파장에 대해 광 강도 분포를 향상시키는 효과를 현저하게 나타내는 선폭의 가는 선 패턴과 굵은 선 패턴이 혼재하는 경우에도, 균일한 결과물을 얻는 것이 가능해진다. 결과적으로, 강도차에 의해 발생하는 레지스트의 경화가 불충분하게 되는 것을 방지할 수 있고, 수율을 높일 수 있기 때문에, 산업상의 이용 가능성이 크다.According to the present invention, in the photomask for proximity exposure for forming a black matrix using a negative photoresist, a thin line pattern and a thick line pattern with a line width remarkably showing the effect of improving the light intensity distribution with respect to the exposure wavelength are provided. Even when they are mixed, it becomes possible to obtain a uniform result. As a result, it is possible to prevent insufficient curing of the resist caused by the strength difference, and it is possible to increase the yield, so that it has great industrial applicability.

1 가는 선 패턴
2 굵은 선 패턴
20 제1 보조 패턴
30 제2 보조 패턴
40, 50 포토마스크
B 차광막의 패턴
W 투광부
i, ii 영역1 fine line pattern
2 thick line pattern
20 first auxiliary pattern
30 Second auxiliary pattern
40, 50 photomask
B Light-shielding film pattern
W emitter
i, ii area

Claims (7)

블랙 매트릭스 형성용의 프록시미티 노광용 포토마스크로,
차광막의 패턴으로 이루어진 차광부와 반투과막의 패턴으로 이루어진 반투과부 중 어느 하나만이 형성된 패턴 형성 영역을 포함하는 동시에,
상기 패턴 형성 영역에 있어서의 상기 차광부와 상기 반투과부의 경계부에는, 노광광에 의해 해상되지 않는 크기의 제1 및 제2의 보조 패턴을 구비하고,
상기 차광막의 패턴은, 노광 후에 선폭이 다른 적어도 2종류의 스페이스 패턴을 규정하는 패턴 형상이며,
상기 2종류의 보조 패턴은 어느 것도, 노광 후에 상기 보조 패턴을 구비하지 않는 경우보다도 상기 경계부에 있어서의 노광 시의 노광 강도의 균일성을 상대적으로 높이기 위한 일정 선폭의 패턴 형상인 동시에,
상기 제1 보조 패턴은, 제1 선폭의 스페이스 패턴의 단부에 형성되고,
상기 제2 보조 패턴은, 상기 제1 선폭보다도 굵은 제2 선폭의 스페이스 패턴의 단부에 형성되며,
상기 제2 보조 패턴은, 상기 제1 보조 패턴보다도 선폭이 굵음을 특징으로 하는 포토마스크.As a photomask for proximity exposure for black matrix formation,
At the same time including a pattern forming region in which only one of a light-shielding portion made of a pattern of a light-shielding film and a semi-transmissive portion made of a pattern of a semi-transmissive film is formed,
first and second auxiliary patterns having a size not resolved by exposure light are provided at a boundary portion of the light-shielding portion and the transflective portion in the pattern formation region;
The pattern of the light-shielding film has a pattern shape defining at least two types of space patterns having different line widths after exposure,
Both of the two types of auxiliary patterns have a pattern shape with a constant line width to relatively increase the uniformity of exposure intensity during exposure at the boundary portion compared to the case where the auxiliary pattern is not provided after exposure,
The first auxiliary pattern is formed at an end of the space pattern having a first line width,
The second auxiliary pattern is formed at an end of the space pattern having a second line width thicker than the first line width,
The second auxiliary pattern is a photomask, characterized in that the line width is thicker than that of the first auxiliary pattern. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 투과율이 같음을 특징으로 하는 포토마스크.The method of claim 1,
The first and second auxiliary patterns have the same transmittance. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2의 보조 패턴은, 투과율이 30% ~ 50%임을 특징으로 하는 포토마스크.3. The method of claim 1 or 2,
The first and second auxiliary patterns have a transmittance of 30% to 50%. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2의 보조 패턴은, 선폭이 1.0μm ~ 6.0μm임을 특징으로 하는 포토마스크.3. The method of claim 1 or 2,
The first and second auxiliary patterns, a photomask, characterized in that the line width is 1.0μm ~ 6.0μm. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 위상차가 5° 이하임을 특징으로 하는 포토마스크.3. The method of claim 1 or 2,
The first and second auxiliary patterns have a phase difference of 5° or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 크롬의 산화물로 구성됨을 특징으로 하는 포토마스크.3. The method of claim 1 or 2,
The first and second auxiliary patterns are photomasks, characterized in that composed of an oxide of chromium. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 보조 패턴은, 투과율에 대한 노광 파장의 의존성이 적어도 g선, h선 및 i선 사이에 있어서는 작음을 특징으로 하는 포토마스크.3. The method of claim 1 or 2,
The photomask according to claim 1, wherein in the first and second auxiliary patterns, the dependence of the exposure wavelength on the transmittance is small at least between the g-line, the h-line and the i-line.
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