JP2009042753A - Photomask, its manufacturing method, and pattern transfer method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと称する）製造等に用いられるフォトマスクに関するものであり、特に薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造に用いられる薄膜トランジスタ基板の製造に好適に使用される大型フォトマスク（例えば一辺が３００ｍｍ以上）及びその製造方法、並びに該フォトマスクを用いたパターン転写方法に関する。 The present invention relates to a photomask used for manufacturing a liquid crystal display device (hereinafter referred to as LCD), and is particularly suitable for manufacturing a thin film transistor substrate used for manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device. The present invention relates to a large-sized photomask (for example, one side of 300 mm or more), a manufacturing method thereof, and a pattern transfer method using the photomask.
現在、ＬＣＤの分野において、薄膜トランジスタ（ThinFilm Transistor：以下、ＴＦＴと称する）を備えた液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid CrystalDisplay：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。
このような状況の下、ＴＦＴ基板の製造を４枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案されている。
At present, in the field of LCD, a liquid crystal display device (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display: hereinafter referred to as TFT-LCD) having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is compared with a CRT (Cathode Ray Tube). Due to the advantage of being thin and easy to consume, the commercialization is progressing rapidly. A TFT-LCD includes a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged in pixels arranged in a matrix, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged corresponding to each pixel. It has a schematic structure superimposed under the intervention of. In TFT-LCD, the number of manufacturing processes is large, and the TFT substrate alone is manufactured using 5 to 6 photomasks.
Under such circumstances, a method of manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed.
この方法は、遮光部と透光部と半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（以下、グレートーンマスクという）を用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいい、そのような半透光部を、遮光部、透光部とともに備えているフォトマスクをグレートーンマスクという。 In this method, the number of masks to be used is reduced by using a photomask (hereinafter referred to as a gray tone mask) having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-light transmitting portion (gray tone portion). Here, the semi-transparent portion means that when a pattern is transferred to a transfer object using a mask, the amount of exposure light transmitted therethrough is reduced by a predetermined amount, and the photoresist film on the transfer object after development is developed. A part that controls the amount of remaining film is referred to as a gray-tone mask.
図３及び図４（図４は図３の製造工程の続き）に、グレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す。
ガラス基板１上に、ゲート電極用金属膜が形成され、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスによりゲート電極２が形成される。その後、ゲート絶縁膜３、第１半導体膜４（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜５（Ｎ＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜６、及びポジ型フォトレジスト膜７が形成される（図３（１））。次に、遮光部１１と透光部１２と半透光部１３を有するグレートーンマスク１０を用いて、ポジ型フォトレジスト膜７を露光し、現像することにより、ＴＦＴチャネル部及びソースドレイン形成領域と、データライン形成領域を覆い、かつチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなるように第１レジストパターン７ａが形成される（図３（２））。次に、第１レジストパターン７ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜６及び第２、第１半導体膜５，４をエッチングする（図３（３））。次に、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターン７ｂを形成する（図４（１））。しかる後、第２レジストパターン７ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜６がエッチングされ、ソース／ドレイン６ａ、６ｂが形成され、次いで第２半導体膜５をエッチングし（図４（２））、最後に残存した第２レジストパターン７ｂを剥離する（図４（３））。
3 and 4 (FIG. 4 is a continuation of the manufacturing process of FIG. 3) show an example of a manufacturing process of a TFT substrate using a gray-tone mask.
A metal film for a gate electrode is formed on the glass substrate 1, and the gate electrode 2 is formed by a photolithography process using a photomask. Thereafter, a gate insulating film 3, a first semiconductor film 4 (a-Si), a second semiconductor film 5 (N + a-Si), a source / drain metal film 6, and a positive photoresist film 7 are formed (FIG. 3). (1)). Next, the positive photoresist film 7 is exposed and developed using the gray tone mask 10 having the light shielding portion 11, the light transmitting portion 12, and the semi-light transmitting portion 13, thereby developing the TFT channel portion and the source / drain forming region. Then, the first resist pattern 7a is formed so as to cover the data line formation region and to make the channel portion formation region thinner than the source / drain formation region (FIG. 3B). Next, using the first resist pattern 7a as a mask, the source / drain metal film 6 and the second and first semiconductor films 5 and 4 are etched (FIG. 3C). Next, the thin resist film in the channel portion formation region is removed by ashing with oxygen to form a second resist pattern 7b (FIG. 4A). Thereafter, using the second resist pattern 7b as a mask, the source / drain metal film 6 is etched to form the source / drains 6a and 6b, and then the second semiconductor film 5 is etched (FIG. 4 (2)). The remaining second resist pattern 7b is peeled off (FIG. 4 (3)).
ここで用いられるグレートーンマスク１０としては、半透光部が微細パターンで形成されている構造のものが知られている。例えば図５に示されるように、ソース／ドレインに対応する遮光部１１ａ、１１ｂと、透光部１２と、ＴＦＴチャネル部に対応する半透光部（グレートーン部）１３とを有し、半透光部１３は、グレートーンマスク１０を使用するＬＣＤ用露光機の解像限界以下の微細パターンからなる遮光パターン１３ａを形成した領域である。遮光部１１ａ、１１ｂと遮光パターン１３ａはともにクロムやクロム化合物等の同じ材料からなる同じ厚さの膜から通常形成されている。グレートーンマスクを使用するＬＣＤ用露光機の解像限界は、多くの場合、ステッパ方式の露光機で約３μｍ、ミラープロジェクション方式の露光機で約４μｍである。このため、例えば、図５で半透光部１３における透過部１３ｂのスペース幅を３μｍ未満、遮光パターン１３ａのライン幅を露光機の解像限界以下の３μｍ未満とすることができる。 As the gray tone mask 10 used here, one having a structure in which a semi-translucent portion is formed in a fine pattern is known. For example, as shown in FIG. 5, the light-shielding portions 11a and 11b corresponding to the source / drain, the light-transmitting portion 12, and the semi-light-transmitting portion (gray tone portion) 13 corresponding to the TFT channel portion are included. The translucent part 13 is an area where a light shielding pattern 13a composed of a fine pattern below the resolution limit of an LCD exposure machine using the gray tone mask 10 is formed. Both the light shielding portions 11a and 11b and the light shielding pattern 13a are usually formed from films of the same thickness made of the same material such as chromium or a chromium compound. In many cases, the resolution limit of an exposure apparatus for LCD using a gray-tone mask is about 3 μm for a stepper type exposure machine and about 4 μm for a mirror projection type exposure machine. For this reason, for example, in FIG. 5, the space width of the transmission part 13b in the semi-transmission part 13 can be less than 3 μm, and the line width of the light shielding pattern 13a can be less than 3 μm, which is less than the resolution limit of the exposure machine.
上述の微細パターンタイプの半透光部は、グレートーン部分の設計、具体的には遮光部と透光部の中間的なハーフトーン効果を持たせるための微細パターンをライン・アンド・スペースタイプにするのかドット（網点）タイプにするのか、或いはその他のパターンにするのかの選択がある。さらに、例えばライン・アンド・スペースによって微細パターンを設計する場合には、その線幅や、光透光部分と遮光部分の面積比率などを適宜選択することによって、全体の透過率を制御することが可能である。 The above-described fine pattern type semi-transmission part is a line-and-space type of fine pattern for gray tone design, specifically, to provide a halftone effect intermediate between the light-shielding part and the light-transmission part. Or dot (halftone dot) type, or another pattern. Furthermore, for example, when designing a fine pattern by line and space, the overall transmittance can be controlled by appropriately selecting the line width, the area ratio of the light transmitting part and the light shielding part, and the like. Is possible.
一方、半透過性（例えば、露光光の透過率４０〜６０％など）の半透光膜を用いて上記半透光部を実現する方法が知られている（例えば下記特許文献１）。この半透光膜を用いることで、半透光部の露光量を少なくしてハーフトーン露光を実施することが出来る。半透光膜を用いる場合、設計においては全体の透過率がどのくらい必要かを検討するのみで足り、半透光膜の膜種（膜材質）や膜厚を選択するだけでグレートーンマスクの生産が可能であるという利点がある。従って、グレートーンマスクの製造では、半透光膜の膜厚制御を行うだけで足り、比較的管理が容易である。また、ＴＦＴチャネル部をグレートーンマスクの半透光部で形成する場合、半透光膜であればフォトリソグラフィー工程により容易にパターニングできるので、ＴＦＴチャネル部の形状が複雑なパターン形状であっても可能であるという利点がある。 On the other hand, a method of realizing the above-described semi-transparent portion using a semi-transparent film (for example, a transmittance of exposure light of 40 to 60%) is known (for example, Patent Document 1 below). By using this semi-transparent film, the half-tone exposure can be carried out with the exposure amount of the semi-transparent portion being reduced. When using a semi-transparent film, it is only necessary to consider how much the overall transmittance is necessary for the design, and it is possible to produce a gray-tone mask simply by selecting the film type (film material) and film thickness of the semi-transparent film. There is an advantage that is possible. Therefore, in the production of the gray tone mask, it is only necessary to control the film thickness of the semi-translucent film, and the management is relatively easy. In addition, when the TFT channel portion is formed of a semi-transparent portion of a gray tone mask, a semi-transparent film can be easily patterned by a photolithography process. Therefore, even if the TFT channel portion has a complicated pattern shape. There is an advantage that it is possible.
表示装置、特に液晶表示装置製造用のフォトマスクは、該液晶表示装置のパターンの寸法に応じた解像度の露光機において使用されることを前提とし、それに見合った寸法精度を達成し、欠陥検査などが行われる。ここで、前述の微細パターンを用いて半透光部を実現する方法においては、露光機の解像限界を利用して、半透光部の微細パターンを設計し、この部分の露光光の透過量に応じて、被転写体上のレジスト膜の残膜量を所望量だけ低減し、結果、使用するマスクの枚数を低減するものである。 A photomask for manufacturing a display device, particularly a liquid crystal display device, is assumed to be used in an exposure machine having a resolution corresponding to the size of the pattern of the liquid crystal display device, and achieves a dimensional accuracy commensurate with it, defect inspection, etc. Is done. Here, in the method of realizing the semi-transparent portion using the above-mentioned fine pattern, the fine pattern of the semi-transparent portion is designed by utilizing the resolution limit of the exposure device, and the exposure light of this portion is transmitted. In accordance with the amount, the remaining amount of the resist film on the transfer target is reduced by a desired amount, and as a result, the number of masks to be used is reduced.
即ち、通常用いられる露光機の露光条件においては、解像限界が３μｍ程度であることを前提としたものであり、必要に応じて、未解像の転写像を更に均一なグレートーン像とするために、露光条件を調節することも可能ではあるが、それにしてもこのような露光機の解像限界を利用したものである。従来この分野においては、フォトマスクを用いて所定パターンを転写して製造する表示デバイスとしても、この程度の解像度で充分であったという背景がある。 In other words, the exposure conditions of a commonly used exposure machine are based on the premise that the resolution limit is about 3 μm, and if necessary, the unresolved transfer image is made a more uniform gray tone image. Therefore, although it is possible to adjust the exposure conditions, anyway, the resolution limit of such an exposure machine is used. Conventionally, in this field, this level of resolution is sufficient for a display device that is manufactured by transferring a predetermined pattern using a photomask.
ところが、近年、より精細なパターンを転写することが求められるようになってきた。例えばチャネル部の寸法を従来以上に小さくすることで、薄膜トランジスタ速度を上げるなどの可能性が検討されるようになってきた。
しかしながら、露光条件による解像度を上げるために、露光機の光源を変更する（つまり光源の波長域を短波長側のものとする）とすれば、大きな設備上の変更であると同時に、フォトレジストの分光感度等の条件をも変更する必要が生じる。実際上、大面積の露光を実現するための大光量を得るために、通常３６５〜４３６ｎｍ程度の波長域の光源を用いる必要のある液晶表示装置製造用の露光機においては、上述のより短波長域の光源を使用することにより解像度を上げる方法は適用不可能であり、露光光源に依存するかぎり、露光機の解像度と大光量の両立は困難である。また、露光機の光学系の設計のみによって解像度を上げること（例えば高ＮＡの光学系を適用する）も、構造上、コスト上の障害がある。
However, in recent years, it has been required to transfer a finer pattern. For example, the possibility of increasing the speed of the thin film transistor has been studied by reducing the size of the channel portion more than before.
However, in order to increase the resolution according to the exposure conditions, if the light source of the exposure machine is changed (that is, the wavelength range of the light source is set to the short wavelength side), this is a major change in equipment, and at the same time, the photoresist It also becomes necessary to change conditions such as spectral sensitivity. In practice, in an exposure machine for manufacturing a liquid crystal display device that needs to use a light source of a wavelength range of about 365 to 436 nm in order to obtain a large amount of light for realizing exposure of a large area, the shorter wavelength than the above-mentioned The method of increasing the resolution by using the light source of the area is not applicable, and as long as it depends on the exposure light source, it is difficult to achieve both the resolution of the exposure machine and the large amount of light. Further, raising the resolution only by designing the optical system of the exposure machine (for example, applying an optical system with a high NA) also has a structural and cost obstacle.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、従来液晶表示装置製造に用いられている露光機の露光条件においては解像できなかった数μｍ以下、例えば３μｍ以下のパターンを解像し、より精細な転写像を得るためのフォトマスクを提供することを第１の目的とする。また、本発明は、このようなフォトマスクの好適な製造方法を提供することを第２の目的とする。さらには、上記フォトマスクを用いた精細なパターン転写方法を提供することを第３の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a pattern of several μm or less, for example, 3 μm or less, which could not be resolved under the exposure conditions of an exposure machine conventionally used for manufacturing liquid crystal display devices. It is a first object to provide a photomask for resolving and obtaining a finer transfer image. The second object of the present invention is to provide a suitable method for manufacturing such a photomask. A third object is to provide a fine pattern transfer method using the photomask.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを含むことを特徴とするフォトマスクである。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) A photomask having a translucent part and a semitranslucent part, which is formed by patterning a semitransparent film formed on a transparent substrate, and is exposed through the photomask. In the photomask for forming a transfer pattern having a line width of less than 3 μm on the transfer object by light, at least one of the light-transmitting part or the semi-light-transmitting part has a part having a line width of less than 3 μm. And a pattern comprising the semi-translucent portion.
（構成２）前記パターンは、前記透光部の線幅が３μｍ未満である部分を有することを特徴とする構成１に記載のフォトマスクである。
（構成３）前記透明基板の露光光透過率を１００％とするとき、前記半透光膜の露光光透過率は、２０％〜６０％の範囲であることを特徴とする構成１又は２に記載のフォトマスクである。
(Structure 2) The photomask according to Structure 1, wherein the pattern includes a portion in which a line width of the light transmitting portion is less than 3 μm.
(Structure 3) When the exposure light transmittance of the transparent substrate is 100%, the exposure light transmittance of the semi-transparent film is in the range of 20% to 60%. It is a photomask of description.
（構成４）前記露光光の波長域は、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの範囲内の波長域を含むことを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のフォトマスクである。
（構成５）前記半透光膜は、前記透明基板に対する、前記露光光の位相差が６０度以下であることを特徴とする構成１乃至４のいずれか一に記載のフォトマスクである。
（構成６）前記フォトマスクは、液晶表示装置製造用のフォトマスクであることを特徴とする構成１乃至５のいずれか一に記載のフォトマスクである。
(Configuration 4) The photomask according to any one of Configurations 1 to 3, wherein the wavelength range of the exposure light includes a wavelength range within a range of 365 nm to 436 nm.
(Configuration 5) The photomask according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the semi-transparent film has a phase difference of the exposure light of 60 degrees or less with respect to the transparent substrate.
(Structure 6) The photomask according to any one of structures 1 to 5, wherein the photomask is a photomask for manufacturing a liquid crystal display device.
（構成７）透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅の部分を含む、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
（構成８）所定の露光条件下における、フォトマスク上の３μｍ未満の線幅部分を有する透光部又は半透光部の線幅と、それに対応する被転写体上に形成されたレジストパターンの線幅との相関関係をあらかじめ求めておき、該相関関係に基づき、前記フォトマスクに形成する透光部又は半透光部の線幅を決定し、該決定された線幅寸法に基づき、フォトマスク上に前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することを特徴とする構成７記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 7) A photomask having a translucent portion and a semitranslucent portion, which is formed by patterning a semitransparent film formed on a transparent substrate, and is exposed through the photomask. A method for manufacturing a photomask for forming a transfer pattern having a line width of less than 3 μm on a transfer object by light, wherein at least one of the light-transmitting part or the semi-light-transmitting part includes a part having a line width of less than 3 μm A method for producing a photomask, comprising forming a pattern comprising the translucent part and the semi-translucent part.
(Configuration 8) A line width of a light-transmitting portion or a semi-light-transmitting portion having a line width portion of less than 3 μm on a photomask under a predetermined exposure condition, and a resist pattern formed on the transfer target corresponding thereto A correlation with the line width is obtained in advance, and based on the correlation, the line width of the translucent part or semi-translucent part to be formed on the photomask is determined, and based on the determined line width dimension, the photo width is determined. 8. The photomask manufacturing method according to Configuration 7, wherein a pattern including the translucent portion and the semi-translucent portion is formed on a mask.
（構成９）構成１乃至６のいずれか一に記載のフォトマスク、または、構成７又は８に記載の製造方法によるフォトマスクを使用し、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲の露光光によって、被転写体に露光し、線幅３μｍ未満のパターンを転写することを特徴とするパターン転写方法である。 (Structure 9) Using the photomask according to any one of Structures 1 to 6 or the photomask according to the manufacturing method according to Structure 7 or 8, and using exposure light in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, an object to be transferred And transferring a pattern having a line width of less than 3 μm.
本発明のフォトマスクによれば、例えば液晶製造装置製造の過程で該フォトマスクを用いて所定のパターンを被転写体に転写し、該パターンに基づくレジストパターンを形成するに際し、３μｍ未満の線幅の微細なパターンを形成することが可能となる。そして、本発明のフォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、被転写体上にこのような精細パターンを形成する際に、従来液晶表示装置製造に用いられている通常の露光機の光学系や光源波長域を変更することを必要とせずに本発明においてもそのまま使用して、実際上の解像度を上げることが可能となる。したがって、従来以上に精細なパターンを有する液晶表示装置の製造が簡易に行える。 According to the photomask of the present invention, for example, when a predetermined pattern is transferred to a transfer medium using the photomask in the course of manufacturing a liquid crystal manufacturing apparatus, and a resist pattern based on the pattern is formed, a line width of less than 3 μm It is possible to form a fine pattern. Then, according to the pattern transfer method using the photomask of the present invention, when forming such a fine pattern on the transfer object, an optical system of a normal exposure machine conventionally used for manufacturing a liquid crystal display device In the present invention, it is possible to increase the actual resolution without changing the wavelength range of the light source. Therefore, it is possible to easily manufacture a liquid crystal display device having a finer pattern than before.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、前記構成１にあるように、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクにおいて、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方が３μｍ未満の線幅の部分を有する、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを含むフォトマスクに関する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
The present invention is a photomask having a translucent portion and a semitranslucent portion, which is formed by patterning a semitranslucent film formed on a transparent substrate, as in configuration 1 above. In the photomask for forming a transfer pattern having a line width of less than 3 μm on the transfer object by the exposure light transmitted through the photomask, at least one of the light-transmitting portion or the semi-light-transmitting portion has a line width of less than 3 μm. The present invention relates to a photomask including a pattern having a portion and including the translucent portion and the semi-translucent portion.
すなわち、本発明は、実際に３μｍ未満の微細パターンを被転写体上に転写することを目的とするものであり、そのために使用するフォトマスクの構造を提供するものである。
本発明のフォトマスクにおいては、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅部分を有するが、透光部又は半透光部に２μｍ以下の線幅部分を有するときにあっても、被転写体上に微細パターンを転写することが可能であり、本発明の効果が顕著である。
That is, the present invention is intended to actually transfer a fine pattern of less than 3 μm onto a transfer target, and provides a photomask structure used for that purpose.
In the photomask of the present invention, when at least one of the light-transmitting part or the semi-light-transmitting part has a line width portion of less than 3 μm, the light-transmitting part or the semi-light-transmitting part has a line width portion of 2 μm or less. Even in this case, it is possible to transfer the fine pattern onto the transfer target, and the effect of the present invention is remarkable.
例えば、ライン部(半透光膜形成部分)線幅Aμm（例えば２μm）、スペース部（透明基板が露出）線幅Aμm（例えば２μm）のラインアンドスペースパターンをフォトマスク上に形成し、被転写体上のポジ型レジストに転写した場合、Aμm未満の線幅(たとえば1.8μm)をもつラインパターンを被転写体上にレジストパターンとして形成することができる。この場合、スペースの線幅はAμmを超えた値となる。
ライン部線幅Bμm（B≦A）、スペース部線幅Aμmの場合も、上記同様のパターンを被転写体上に形成できる。
更に、ライン部線幅Cμm（C＞A）、スペース部線幅Aμmのラインアンドスペースパターンをフォトマスク上に形成し、被転写体上のポジ型レジストに転写した場合、Aμm未満の線幅をもつスペースパターンを、被転写体上に形成できる。この場合、ライン部の線幅はCμmを超えたものとなる。
For example, a line and space pattern having a line part (semi-transparent film forming part) line width A μm (eg 2 μm) and a space part (transparent substrate is exposed) line width A μm (eg 2 μm) is formed on a photomask and transferred When transferred to a positive resist on the body, a line pattern having a line width of less than A μm (for example, 1.8 μm) can be formed as a resist pattern on the transferred body. In this case, the line width of the space exceeds A μm.
In the case of the line part line width B μm (B ≦ A) and the space part line width A μm, the same pattern as described above can be formed on the transfer target.
Furthermore, when a line and space pattern having a line width Cμm (C> A) and a space width Aμm is formed on a photomask and transferred to a positive resist on the transfer target, the line width less than Aμm A space pattern can be formed on the transfer object. In this case, the line width of the line portion exceeds C μm.
なお、上記において、ライン部又はスペース部のいずれかは、3μm未満とするときに本発明の顕著な効果が得られる。
なお、もちろん被転写体には、ポジ型レジストのみではなく、ネガ型レジストを用いることも可能であり、その場合には、上記フォトマスクにおいて透光部（透明基板が露出する部分）を、遮光部（実質的に透過率がゼロとなる膜を用いる）に置き換えたフォトマスクを用いることにより、上記同様、所望の転写パターンを、被転写体上に形成することができる。
更に、本発明によれば、上記のようにフォトマスクにおける透光部又は半透光部の線幅を適切に選択することにより、被転写体上で１．５μｍ以下の線幅をもつパターンを形成することができる。
In the above, the remarkable effect of the present invention can be obtained when either the line portion or the space portion is less than 3 μm.
Of course, it is possible to use not only a positive type resist but also a negative type resist for the transfer target. In this case, the light transmitting part (the part where the transparent substrate is exposed) in the photomask is shielded from light. By using a photomask replaced with a portion (using a film having substantially zero transmittance), a desired transfer pattern can be formed on the transfer target as described above.
Furthermore, according to the present invention, a pattern having a line width of 1.5 μm or less on the transfer object can be obtained by appropriately selecting the line width of the light-transmitting portion or the semi-light-transmitting portion in the photomask as described above. Can be formed.
本発明のフォトマスクにおいては、３μｍ未満の線幅部分は、透光部にあっても、半透光部にあってもよく、また透光部と半透光部の両方にあってもよい。本発明においては、透光部又は半透光部に３μｍ未満の線幅部分を有するパターンは、例えば後述の実施例において用いた、ライン部（半透光部）とスペース部（透光部）とよりなるライン・アンド・スペースのパターンとすることができるが、本発明では勿論、これには限定されず、例えば液晶表示装置のパターンに応じた任意のパターン形状とすることができる。 In the photomask of the present invention, the line width portion of less than 3 μm may be in the translucent part, in the semi-translucent part, or in both the translucent part and the semi-translucent part. . In the present invention, the pattern having a line width portion of less than 3 μm in the light-transmitting portion or the semi-light-transmitting portion is, for example, a line portion (semi-light-transmitting portion) and a space portion (light-transmitting portion) used in Examples described later. However, the present invention is of course not limited to this, and for example, an arbitrary pattern shape corresponding to the pattern of the liquid crystal display device can be used.
本発明においては、特に好ましくは、半透光部に挟まれた、線幅３μｍ未満の透光部が形成されているパターンを含む場合が好ましい。このようなパターンをフォトマスクは、例えば液晶表示装置におけるＴＦＴ基板のチャネル部形成用のフォトマスクとして好適に利用することができる。 In the present invention, it is particularly preferable to include a pattern in which a translucent part having a line width of less than 3 μm is formed, which is sandwiched between semi-translucent parts. A photomask having such a pattern can be suitably used as, for example, a photomask for forming a channel portion of a TFT substrate in a liquid crystal display device.
本発明のフォトマスクにおける上記半透光膜としては、透明基板（透光部）の露光光透過率を１００％とするとき、半透光膜の露光光に対する透過率は、たとえば２０〜６０％の範囲のものを適用することができる。より好ましくは４０〜６０％の範囲内のものである。半透光膜の素材としては、上記の露光光透過率が得られるもので公知のものを任意に用いることができるが、例えば、Ｃｒ化合物（クロム酸化物、窒化物、酸窒化物、フッ化物など）、モリブデンシリサイド化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどを用いることができる。特に、モリブデンシリサイド化合物が好ましい。これは、上記の透過率を得るための膜厚が小さくでき、パターンのアスペクト比を小さくでき、パターン精度を維持することが比較的容易だからである。また、上記半透光膜を、Ｃｒ又はＣｒ化合物による遮光膜とともに用いる場合、Ｃｒ又はＣｒ化合物とはエッチング選択性があるため、加工精度を高くできる。 As the semi-transparent film in the photomask of the present invention, when the exposure light transmittance of the transparent substrate (translucent portion) is 100%, the transmissivity of the semi-transparent film with respect to the exposure light is, for example, 20 to 60%. Those in the range of can be applied. More preferably, it is in the range of 40 to 60%. As the material of the semi-transparent film, any known material can be used as long as the above-described exposure light transmittance can be obtained. For example, a Cr compound (chromium oxide, nitride, oxynitride, fluoride) Etc.), molybdenum silicide compounds, Si, W, Al, and the like can be used. In particular, a molybdenum silicide compound is preferable. This is because the film thickness for obtaining the above-mentioned transmittance can be reduced, the aspect ratio of the pattern can be reduced, and it is relatively easy to maintain the pattern accuracy. Further, when the semi-transparent film is used together with a light-shielding film made of Cr or a Cr compound, the processing accuracy can be increased because of the etching selectivity with Cr or the Cr compound.
上記半透光膜の膜厚としては、上記透過率を得るためには、例えば、クロム酸化物（ＣｒＯ）の場合は、１００〜６００Å、ＭｏＳｉ化合物の場合は、３０Å〜１２０Åとすることができる。
なお、上記半透光膜は、前記半透光部を透過する露光光の、前記透光部を透過する露光光に対する位相差が６０度以下となるものであることが望ましい。より好ましくは５〜４０度である。
本発明のフォトマスクを用いることにより、後述の実施例で示したように、実際に３μｍ未満の寸法の微細なパターンを転写像パターンとして形成することが可能である。
本発明のフォトマスクを用いた露光工程においては、公知の大型マスク露光機（アライナ）を使用することができる。光源波長は、ｉ線〜ｇ線の波長域のものを使用することができる。また、本発明の微細パターンの線幅により、光源波長の波長域を選択したり、光学系（ＮＡなど）を調整することも可能である。すなわち、微細パターンの線幅が小さいときには、ｉ線側（短波長側）の強度が高い場合、光学系のＮＡが大きい場合に、より解像しやすい。
The film thickness of the semi-translucent film can be, for example, 100 to 600 mm in the case of chromium oxide (CrO) and 30 to 120 mm in the case of MoSi compound in order to obtain the transmittance. .
The semi-transparent film preferably has a phase difference of 60 degrees or less with respect to the exposure light transmitted through the translucent part with respect to the exposure light transmitted through the translucent part. More preferably, it is 5 to 40 degrees.
By using the photomask of the present invention, it is possible to actually form a fine pattern having a dimension of less than 3 μm as a transfer image pattern, as shown in Examples described later.
In the exposure process using the photomask of the present invention, a known large mask exposure machine (aligner) can be used. The light source wavelength can be in the wavelength range of i-line to g-line. In addition, the wavelength range of the light source wavelength can be selected and the optical system (such as NA) can be adjusted according to the line width of the fine pattern of the present invention. That is, when the line width of the fine pattern is small, resolution is easier when the intensity on the i-line side (short wavelength side) is high or when the NA of the optical system is large.
本発明のフォトマスクは、上記半透光膜による微細パターン以外のパターンあるいは領域を、同一の基板上に有することができる。例えば、微細パターンを有しない半透光膜部分を有してもよい。この微細パターンを有しない半透光膜部分は、露光光の透過量を、透明基板部分（透光部）に比べて所定量低減することにより、被転写体上に形成されるレジストパターンの現像後の残膜厚値を制御することができる。この場合に用いる半透光膜の素材は、上記微細パターンを有する半透光膜と同一にすることが製造上簡便であり、有利である。また更には、同一基板上に例えば線幅３μｍ未満の微細パターンを有する遮光膜パターンを有してもよい。このような微細パターンを有する遮光膜パターンは、通常の液晶表示装置用露光装置による露光条件下では、露光光の透過量を、透明基板部分に比べて所定量低減し、被転写体上に形成されるレジストパターンの現像後の残膜厚値を制御することができる。すなわち、上記半透光膜の微細パターンが解像する光学条件において、遮光膜による微細パターンを解像しないものとすることができる。更に、微細パターンを有しない遮光膜パターンを有してもよい。このように、半透光膜による微細パターンを含む複数種のパターンを有するフォトマスクを用いて、フォトレジスト膜を有する被転写体への露光を行うと、複数のレジスト残膜値によるレジスト段差を形成することができ、いわゆるマルチトーンマスクとして使用することができる。 The photomask of the present invention can have a pattern or region other than the fine pattern of the semi-transparent film on the same substrate. For example, you may have a semi-transparent film part which does not have a fine pattern. The semi-transparent film portion that does not have this fine pattern reduces the amount of exposure light transmitted by a predetermined amount compared to the transparent substrate portion (translucent portion), thereby developing the resist pattern formed on the transfer target. The subsequent residual film thickness value can be controlled. The material of the semi-transparent film used in this case is advantageously the same as that of the semi-transparent film having the fine pattern, which is advantageous for manufacturing. Furthermore, you may have the light shielding film pattern which has a fine pattern with a line width of less than 3 micrometers on the same board | substrate, for example. A light-shielding film pattern having such a fine pattern is formed on a transferred object by reducing the amount of exposure light transmitted by a predetermined amount compared to the transparent substrate portion under the exposure conditions of a normal liquid crystal display exposure apparatus. It is possible to control the remaining film thickness value after development of the resist pattern. That is, under the optical conditions where the fine pattern of the semi-translucent film is resolved, the fine pattern of the light shielding film can not be resolved. Furthermore, you may have a light shielding film pattern which does not have a fine pattern. As described above, when a photomask having a plurality of types of patterns including a fine pattern of a semi-transparent film is used to expose a transfer target having a photoresist film, a resist level difference due to a plurality of resist residual film values is obtained. It can be formed and used as a so-called multitone mask.
例えば図１の（ａ）に例示するように、本発明によるフォトマスク２０は、透明基板２１上に、微細パターンを有しない遮光膜２２による遮光部２４、微細パターンを有しない半透光膜２３による半透光部２５、半透光膜２３による微細パターン部２６（透光部と半透光膜２３による半透光部とによってなる）、透光部（透明基板２１が露出）２７、といった４つ又はそれ以上の領域を形成することができる。 For example, as illustrated in FIG. 1A, a photomask 20 according to the present invention includes a light-shielding portion 24 made of a light-shielding film 22 having no fine pattern and a semi-transparent film 23 having no fine pattern on a transparent substrate 21. A semi-transparent portion 25, a fine pattern portion 26 (consisting of a translucent portion and a semi-transparent portion by the semi-transparent film 23), a translucent portion (the transparent substrate 21 is exposed) 27, and the like. Four or more regions can be formed.
本発明は、上記フォトマスクの製造方法についても提供する。すなわち、本発明のフォトマスクは、透明基板上に形成した半透光膜をパターニングすることによって所定のパターンを形成した、透光部と半透光部とを有するフォトマスクであって、該フォトマスクを透過した露光光によって、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成するフォトマスクの製造方法であって、前記透光部又は前記半透光部の少なくとも一方に３μｍ未満の線幅の部分を含む、前記透光部と前記半透光部とからなるパターンを形成することにより得られる。
前述したように、上記製造方法により得られるフォトマスクによると、実際に３μｍ未満の寸法の微細パターンを被転写体上に転写することができ、更には、被転写体上に２μｍ以下の線幅を有するパターンの形成も可能である。
The present invention also provides a method for producing the photomask. That is, the photomask of the present invention is a photomask having a translucent part and a semitranslucent part, in which a predetermined pattern is formed by patterning a translucent film formed on a transparent substrate. A photomask manufacturing method for forming a transfer pattern having a line width of less than 3 μm on a transfer object by exposure light transmitted through a mask, wherein a line of less than 3 μm is formed on at least one of the light-transmitting part or the semi-light-transmitting part It is obtained by forming a pattern including the translucent part and the semi-translucent part including a width portion.
As described above, according to the photomask obtained by the above manufacturing method, it is possible to actually transfer a fine pattern having a dimension of less than 3 μm onto the transfer body, and further to a line width of 2 μm or less on the transfer body. It is also possible to form a pattern having
ここで例えば、半透光膜と、遮光膜を透明基板上に有する本発明のフォトマスクの場合、以下のような工程によって得ることができる。
（１）透明基板上に半透光膜、及び遮光膜をこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部と半透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングする。該レジストパターン若しくは遮光膜をマスクとして、露出している半透光膜をエッチングすることにより透光部を形成する。次に少なくとも遮光部としたい箇所を含む領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部及び遮光部を形成する。こうして、透明基板上に、微細パターンを含む半透光膜による半透光部、遮光膜と半透光膜の積層膜による遮光部、透光部を形成したフォトマスクを得ることができる。
なお、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、1度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。
Here, for example, in the case of the photomask of the present invention having a translucent film and a light shielding film on a transparent substrate, it can be obtained by the following steps.
(1) A photomask blank in which a translucent film and a light shielding film are laminated in this order on a transparent substrate is prepared, and a resist pattern in a region corresponding to the light shielding part and the semitransparent part is formed on the photomask blank. The exposed light shielding film is etched using the resist pattern as a mask. Using the resist pattern or the light shielding film as a mask, the exposed semi-transparent film is etched to form a light transmitting part. Next, a resist pattern is formed at least in a region including a portion to be a light shielding portion, and the exposed light shielding film is etched using the resist pattern as a mask, thereby forming a semi-translucent portion and a light shielding portion. Thus, a photomask in which a semi-transparent portion made of a semi-transparent film including a fine pattern, a light-shield portion made of a laminated film of a light-shielding film and a semi-transparent film, and a translucent portion can be obtained on a transparent substrate.
In order to form a fine pattern in the semi-translucent portion, a fine pattern of less than 3 μm is drawn in the semi-transparent portion in the first resist patterning process during the above process.
（２）透明基板上に遮光膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し、該フォトマスクブランク上に、遮光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより遮光膜パターンを形成する。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜する。そして、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして露出した半透光膜をエッチングすることにより、透光部及び半透光部を形成する。こうして、透明基板上に、微細パターンを含む半透光膜による半透光部、遮光膜と半透光膜の積層膜による遮光部、透光部を形成したフォトマスクを得ることができる。
なお、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、２度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。
(2) A photomask blank having a light shielding film formed on a transparent substrate is prepared, a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion is formed on the photomask blank, and the exposed light shielding is performed using the resist pattern as a mask. A light shielding film pattern is formed by etching the film. Next, after removing the resist pattern, a semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate. Then, a resist pattern is formed in a region corresponding to the light shielding portion and the semi-transparent portion, and the exposed semi-transparent film is etched using the resist pattern as a mask, thereby forming the translucent portion and the semi-transparent portion. Thus, a photomask in which a semi-transparent portion made of a semi-transmissive film including a fine pattern, a light-shielded portion made of a laminated film of a light-shielding film and a semi-transparent film, and a light-transmissive portion are formed on a transparent substrate can be obtained.
In order to form a fine pattern in the semi-translucent portion, a fine pattern of less than 3 μm is drawn in the semi-transparent portion in the second resist patterning process during the above process.
（３）また、上記（２）と同じフォトマスクブランク上に、遮光部および透光部に対応する領域のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜をエッチングすることにより、半透光部に対応する領域の透明基板を露出させる。次に、レジストパターンを除去後、基板の全面に半透光膜を成膜し、遮光部および半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜（並びに半透光膜及び遮光膜）をエッチングすることにより、透光部及び遮光部、並びに微細パターンを含む半透光部を形成することもできる。
この場合も、半透光部に微細パターンを形成するため、上記工程中、２度目のレジストパターニングプロセスにおいて、半透光部に３μｍ未満の微細パターンを描画する。
もちろん、本発明のフォトマスクの製造工程は、上述の（１）〜（３）に限られる必要はない。
(3) Further, by forming a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion and the light transmitting portion on the same photomask blank as in the above (2), and etching the exposed light shielding film using the resist pattern as a mask. Then, the transparent substrate in the region corresponding to the semi-translucent portion is exposed. Next, after removing the resist pattern, a semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate, and a resist pattern is formed in a region corresponding to the light-shielding portion and the semi-transparent portion. By etching the light-transmitting film (and the semi-light-transmitting film and the light-shielding film), a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-light-transmitting portion including a fine pattern can be formed.
Also in this case, in order to form a fine pattern in the semi-transparent portion, a fine pattern of less than 3 μm is drawn in the semi-transparent portion in the second resist patterning process during the above process.
Of course, the manufacturing process of the photomask of the present invention is not necessarily limited to the above (1) to (3).
なお、後述の実施例の結果を示す図２の（ａ）、（ｂ）の写真を参照するとわかるように、例えばフォトマスク上の半透光部の幅が２μｍまたは１０μｍ、透光部の幅が２μｍのラインアンドスペースを含むマスクパターンを用いた場合の転写像（レジストパターン）において、透光部と半透光部の転写像の線幅がマスクパターンとは同一ではない場合がある。このように、マスクパターン形状によっては、転写像の寸法が異なる場合がある。従って、マスクパターンの設計の際にはこの要素を予め考慮することが好ましい。 As can be seen by referring to the photographs in FIGS. 2A and 2B showing the results of the examples described later, for example, the width of the semi-translucent portion on the photomask is 2 μm or 10 μm, and the width of the translucent portion. In a transfer image (resist pattern) when a mask pattern including a line and space of 2 μm is used, the line width of the transfer image of the translucent part and the semi-transparent part may not be the same as the mask pattern. Thus, depending on the mask pattern shape, the size of the transferred image may be different. Therefore, it is preferable to consider this element in advance when designing the mask pattern.
例えば、所定の露光条件下における、フォトマスク上の３μｍ未満の線幅部分を有する透光部又は半透光部の線幅と、それに対応する被転写体上に形成されたレジストパターンの線幅との相関関係をあらかじめ求めておき、求めた相関関係に基づき、フォトマスクに形成する透光部又は半透光部の線幅を決定する。そして、決定された線幅寸法に基づき、フォトマスク上に透光部と半透光部とからなるマスクパターンを形成することが好ましい。 For example, under a predetermined exposure condition, the line width of a translucent part or a semi-translucent part having a line width portion of less than 3 μm on a photomask, and the line width of a resist pattern formed on the transfer target corresponding thereto Is determined in advance, and the line width of the translucent or semi-transparent portion formed on the photomask is determined based on the obtained correlation. And it is preferable to form the mask pattern which consists of a translucent part and a semi-translucent part on a photomask based on the determined line width dimension.
また、本発明は、上記フォトマスクを使用したパターン転写方法についても提供する。すなわち、上記フォトマスクを使用し、３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲の露光光によって、被転写体に対する露光を行うことができる。これにより、３μｍ未満の線幅を有するパターンを、現状の液晶表示装置用の露光条件のもとでも、十分な解像度をもって転写することが可能である。なお、上述のとおり、波長域内の強度分布や、光学系のＮＡなどを適宜調整してもよい。 The present invention also provides a pattern transfer method using the photomask. That is, using the photomask, the transfer target can be exposed to exposure light having a wavelength range of 365 nm to 436 nm. As a result, a pattern having a line width of less than 3 μm can be transferred with sufficient resolution even under the current exposure conditions for liquid crystal display devices. As described above, the intensity distribution in the wavelength region, the NA of the optical system, and the like may be adjusted as appropriate.
前述の図１の（ａ）に例示した、透明基板２１上に、遮光部２４、微細パターンを有しない半透光部２５、半透光膜２３による微細パターン部２６、及び透光部２７を形成した本発明によるフォトマスク２０を露光４０し、被転写体３０上のフォトレジスト膜（ポジ型）３３にパターンを転写すると、同図（ｂ）に示すように、被転写体３０上に、現像後の厚膜の残膜領域３３ａ、薄膜の残膜領域３３ｂ、上記フォトマスク上の微細パターン部２６に対応した微細パターン領域３３ｃ、及び実質的に残膜のない領域３３ｄからなる転写パターン（レジストパターン）が形成される。なお、図１中において、符号３２ａ，３２ｂは、被転写体３０において、基板３１上に積層された膜を示す。 On the transparent substrate 21 illustrated in FIG. 1A, the light shielding portion 24, the semi-transparent portion 25 having no fine pattern, the fine pattern portion 26 made of the semi-transparent film 23, and the translucent portion 27 are provided. When the formed photomask 20 according to the present invention is exposed to light 40 and a pattern is transferred to a photoresist film (positive type) 33 on the transfer target 30, as shown in FIG. A transfer pattern comprising a developed thick film remaining area 33a, a thin film remaining film area 33b, a fine pattern area 33c corresponding to the fine pattern portion 26 on the photomask, and an area 33d having substantially no remaining film after development. Resist pattern) is formed. In FIG. 1, reference numerals 32 a and 32 b indicate films stacked on the substrate 31 in the transfer target 30.
従来は、液晶表示装置製造用のフォトマスクとしては、露光によって解像し、転写するパターンとして通常３μｍを超える線幅を適用していた。これは、表示装置の画素数によって概ね決定されるパターンのピッチに対し、上記寸法精度で充足できたことによる。更に、フォトマスクを使用した露光過程では、大面積を露光する必要から、効率的な露光のためには大光量が必要とされ、通常i線からｇ線に亘る領域の波長を用いているが、半導体製造用のステッパ（レーザー単一波長を適用）などと異なり単一波長に比して解像度は低くなり、これも解像度の制約の一因となっていた。しかし、本発明によれば、このような現状の露光条件を適用しても、従来以上の実質的な解像度が得られ、より精細なパターンを転写することを可能にしている。 Conventionally, as a photomask for manufacturing a liquid crystal display device, a line width exceeding 3 μm is usually applied as a pattern to be resolved and transferred by exposure. This is because the above-described dimensional accuracy can be satisfied with respect to the pitch of the pattern that is roughly determined by the number of pixels of the display device. Furthermore, in the exposure process using a photomask, a large area needs to be exposed, so a large amount of light is required for efficient exposure, and the wavelength in the region from the i-line to the g-line is usually used. Unlike a stepper for semiconductor manufacturing (applying a laser single wavelength), the resolution is lower than that of a single wavelength, which also contributes to resolution limitations. However, according to the present invention, even when such current exposure conditions are applied, a substantial resolution higher than the conventional one can be obtained, and a finer pattern can be transferred.
ところで、本発明による半透光膜の微細パターンを露光により転写する際、露光光の透過量は、一般のバイナリマスクの遮光膜による遮光パターン部の露光光透過量より大きくなる。このため、半透光膜による微細パターン部を転写した場合の被転写体上のレジスト残膜値が、通常の遮光膜パターンを転写した場合のレジスト残膜値より小さくなる（ただしポジ型フォトレジストの場合。ネガ型フォトレジストの場合は逆となる。）場合がある。この場合、露光後のフォトレジストの現像プロセスにおいて、条件を適宜調整することにより、レジスト残膜値を好適に調節し、その後の被転写体のエッチングプロセスを適切に行うことは可能である。 By the way, when the fine pattern of the semi-transparent film according to the present invention is transferred by exposure, the transmission amount of the exposure light becomes larger than the exposure light transmission amount of the light shielding pattern portion by the light shielding film of a general binary mask. For this reason, the resist residual film value on the transferred material when the fine pattern portion by the semi-transparent film is transferred is smaller than the resist residual film value when the normal light shielding film pattern is transferred (however, a positive photoresist) In the case of negative type photoresist, the opposite is true.) In this case, in the development process of the photoresist after exposure, it is possible to appropriately adjust the conditions so as to suitably adjust the resist residual film value and appropriately perform the subsequent etching process of the transferred object.
なお、本発明によるフォトマスクを用いて、被転写体にパターンを転写した後、被転写体のエッチングプロセスに対してレジスト膜厚が不足する場合には、予め被転写体上にフォトレジスト膜を塗布する前に、被転写体を構成する膜とはエッチング選択性を有する材質（例えば金属、又はＳｉＯ２などを含有する）の極薄い膜を形成しておく。そして、上記パターン転写で形成されたレジストパターンをマスクとして、上記の極薄い膜をエッチングし、この膜をマスクとして更に下層側の膜をエッチングする方法を採ることも可能である。 If the resist film thickness is insufficient for the etching process of the transferred object after the pattern is transferred to the transferred object using the photomask according to the present invention, a photoresist film is previously formed on the transferred object. Before coating, an extremely thin film of a material (for example, containing metal or SiO 2 ) having an etching selectivity with respect to the film constituting the transfer object is formed. Then, it is possible to use a method of etching the ultrathin film using the resist pattern formed by the pattern transfer as a mask, and further etching the lower layer film using the film as a mask.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
透明基板として合成石英基板を使用し、該基板上に、スパッタ法により、ＭｏＳｉ化合物からなる半透光膜を所定の膜厚に成膜した。該半透光膜は、後述のパターン転写に使用する露光機の露光光（３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長範囲）の内のｇ線において透過率が５０％（透明基板の露光光の透過率を１００％としたとき）となるように膜厚を設定した。このとき、透明基板に対する露光光の位相差は６０度以下であった。そして、該半透光膜上にポシ型フォトレジストを塗布し、フォトマスクブランクを用意した。
このフォトマスクブランクに、ライン部とスペース部がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを描画し、現像してレジストパターンとし、該レジストパターンをマスクとして上記半透光膜をエッチングしてフォトマスクを得た。得られたフォトマスクにおいても、ライン部（半透光部）とスペース部（透光部）がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンが形成されていた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
A synthetic quartz substrate was used as the transparent substrate, and a translucent film made of a MoSi compound was formed on the substrate by a sputtering method to a predetermined thickness. The translucent film has a transmittance of 50% in the g-line of exposure light (wavelength range of 365 nm to 436 nm) of an exposure machine used for pattern transfer described later (the transmittance of the transparent substrate is 100%). The film thickness was set so that At this time, the phase difference of the exposure light with respect to the transparent substrate was 60 degrees or less. Then, a positive photoresist was applied on the semi-transparent film to prepare a photomask blank.
On this photomask blank, a line-and-space pattern having a line portion and a space portion both having a width of 2 μm is drawn, developed into a resist pattern, and the semitranslucent film is etched using the resist pattern as a mask to form a photomask. Obtained. Also in the obtained photomask, a line-and-space pattern having a width of 2 μm in both the line part (semi-transparent part) and the space part (translucent part) was formed.
こうして得られたフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジスト膜を形成した被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ａ）に示す。なお、このレジストパターンにおけるライン幅は1.84μｍ、スペース幅は2.30μｍであった。 Using the photomask obtained in this way, a photo of the resist pattern on the transferred material obtained by exposing and developing the transferred material on which the positive photoresist film is formed using the above exposure machine is shown in FIG. Of (a). The resist pattern had a line width of 1.84 μm and a space width of 2.30 μm.
また、上記透明基板上に、ライン部の幅１０μｍ、スペース部の幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを上記半透光膜にて同様に形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いて被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｂ）に示す。なお、このレジストパターンにおけるライン幅は10.38μｍ、スペース幅は1.56μｍであった。
図２の（ａ）と（ｂ）の写真を見ても明らかなように、本発明によれば、３μｍ未満の線幅の部分を有するパターンを解像し、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成することが可能である。
Further, a photomask in which a line-and-space pattern having a line portion width of 10 μm and a space portion width of 2 μm is formed in the same manner on the semi-transparent film on the transparent substrate, and the photomask is used to form a photomask. FIG. 2B shows a photograph of the resist pattern on the transfer medium obtained by exposing and developing the transfer body using the above exposure machine. The resist pattern had a line width of 10.38 μm and a space width of 1.56 μm.
As apparent from the photographs of FIGS. 2A and 2B, according to the present invention, a pattern having a line width of less than 3 μm is resolved, and a line width of 3 μm is formed on the transfer target. It is possible to form less than the transfer pattern.
以下、本発明の実施例に対する比較例を説明する。
上記実施例と同じ透明基板上に、スパッタ法により、Ｃｒからなる遮光膜を所定の膜厚に成膜し、該遮光膜上に上記実施例と同じポシ型フォトレジストを塗布し、フォトマスクブランクを用意した。
このフォトマスクブランクに、ライン部とスペース部がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを描画し、現像してレジストパターンとし、該レジストパターンをマスクとして上記遮光膜をエッチングしてフォトマスクを得た。得られたフォトマスクにおいても、ライン部（遮光部）とスペース部（透光部）がともに幅２μｍのラインアンドスペースのパターンが形成されていた。
Hereinafter, comparative examples for the examples of the present invention will be described.
A light shielding film made of Cr is formed in a predetermined film thickness on the same transparent substrate as in the above embodiment by sputtering, and the same photoresist as that in the above embodiment is applied onto the light shielding film, and a photomask is formed. A blank was prepared.
On this photomask blank, a line-and-space pattern in which both the line portion and the space portion have a width of 2 μm was drawn, developed to form a resist pattern, and the light shielding film was etched using the resist pattern as a mask to obtain a photomask. . Also in the obtained photomask, a line-and-space pattern in which the line part (light-shielding part) and the space part (translucent part) were both 2 μm wide was formed.
こうして得られたフォトマスクを用いて、ポジ型フォトレジスト膜を形成した被転写体上に、実施例に使用した露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｃ）に示す。 Using the photomask thus obtained, the resist pattern on the transferred object obtained by exposing and developing the transferred object formed with the positive photoresist film using the exposure machine used in the examples. (C) of FIG. 2 is shown.
また、上記透明基板上に、ライン部の幅１０μｍ、スペース部の幅２μｍのラインアンドスペースのパターンを上記遮光膜にて同様に形成したフォトマスクを作製し、このフォトマスクを用いて被転写体上に上記露光機を用いて露光し、現像して得られた被転写体上のレジストパターンの写真を図２の（ｄ）に示す。
図２の（ｃ）と（ｄ）の写真を見ても明らかなように、Ｃｒ遮光膜で微細パターンを形成したフォトマスクを用いた本比較例によれば、３μｍ未満の線幅の部分を有するパターンを解像できず、被転写体上に線幅３μｍ未満の転写パターンを形成することができない。
Further, a photomask in which a line-and-space pattern having a line portion width of 10 μm and a space portion width of 2 μm is similarly formed on the light-shielding film on the transparent substrate, and a transfer target is produced using the photomask. FIG. 2 (d) shows a photograph of the resist pattern on the transferred material obtained by exposing and developing using the above exposure machine.
As apparent from the photographs (c) and (d) of FIG. 2, according to this comparative example using a photomask in which a fine pattern is formed by a Cr light-shielding film, a line width portion of less than 3 μm is formed. Therefore, the transfer pattern having a line width of less than 3 μm cannot be formed on the transfer target.
２０ フォトマスク
２１ 透明基板
２２ 遮光膜
２３ 半透光膜
２４ 遮光部
２５ 半透光部
２６ 微細パターン部
２７ 透光部
３０ 被転写体
３３ フォトレジスト膜
20 Photomask 21 Transparent substrate 22 Light-shielding film 23 Semi-light-transmitting film 24 Light-shielding part 25 Semi-light-transmitting part 26 Fine pattern part 27 Light-transmitting part 30 Transfer object 33 Photoresist film
Claims (9)
The photomask according to any one of claims 1 to 6 or the photomask according to the manufacturing method according to claim 7 or 8 is used to expose a transfer object with exposure light in a wavelength range of 365 nm to 436 nm. And transferring a pattern having a line width of less than 3 μm.
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