JP2009204934A - 5階調フォトマスクの製造方法及び5階調フォトマスク、並びにパターン転写方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上に、エッチング選択性のある第1半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、遮光膜上に第1レジストパターンを形成する工程と、第1レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、第1レジストパターンを除去し、第2レジストパターンを形成する工程と、第2レジストパターンをマスクとして第1半透光膜をエッチングして第2のパターニングを行う工程と、第2レジストパターンを除去し、基板全面に、第1半透光膜とエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、第2半透光膜上に第3レジストパターンを形成する工程と、第3レジストパターンをマスクとして第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程とを有する。
【選択図】図2
Description
(構成1)透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、エッチャントに対するエッチング選択性のある第1半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第1レジストパターンを形成する工程と、前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む面上に形成したレジスト膜を描画、現像して第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1半透光膜をエッチングして第2のパターニングを行う工程と、前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第3レジストパターンを形成する工程と、前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程とを有することを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。
(構成4)前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする構成1乃至3のいずれか一に記載の5階調フォトマスクの製造方法。
(構成6)前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする構成5に記載の5階調フォトマスク。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明に係る5階調フォトマスクの第1の実施の形態と、当該5階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。
図1に示す5階調フォトマスク10は、例えば液晶表示装置(LCD)の薄膜トランジスタ(TFT)やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル(PDP)などを製造するための多階調グレートーンマスクとして用いられるものであり、図1に示す被転写体20上に、膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン23を形成するものである。なお、図1中において符号22A、22B、22C、22Dは、被転写体20において基板21上に積層された膜を示す。
使用するフォトマスクブランクは、図2(a)に示すように、ガラス基板等の透明基板14上に、第1半透光膜16と、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15が順に形成されている。ただし、上記第1半透光膜16と上記遮光膜15は、エッチング工程に用いるエッチャントに対するエッチング選択性のある材質の組み合わせが選択される。したがって、上記遮光層15aとしては、例えばクロム又はその化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)が好ましく挙げられ、上記反射防止層15bとしては、クロム系化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)などが挙げられ、さらに上記第1半透光膜16としては、例えば金属シリサイド、特にモリブデンシリサイド化合物(MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など)等が好ましく挙げられる。上記第1半透光膜16は、透明基板14(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有するものが好ましい。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
次に、図3及び図4に従って本発明の第2の実施の形態を説明する。図3は、本発明に係る5階調フォトマスクの第2の実施の形態と、当該5階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図であり、図4は、上記第2の実施の形態の5階調フォトマスク10の製造工程を工程順に示す断面図である。なお、前述の第1の実施の形態を示す図1及び図2と同等の箇所には同一の符号を付している。
使用するフォトマスクブランクは、図4(a)に示すように、ガラス基板等の透明基板14上に、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15が形成されている。上記遮光層15aとしては、例えばクロム又はその化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)が好ましく挙げられ、上記反射防止層15bとしては、クロム系化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)などが挙げられる。
なお、製造されるフォトマスクにおける遮光部11の透過率は、主に上記遮光層15aと上記反射防止層15bの膜材質と膜厚との選定によって設定される。
上記第1半透光膜16としては、例えばMo化合物(MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など)が好ましく挙げられる。また、本実施の形態では、第1半透光膜16は、遮光膜15とのエッチング選択性はとくに要求されないため、例えば遮光膜と同様、クロム又はクロム系化合物を用いることもできる。クロム系化合物には、酸化クロム(CrOx)、窒化クロム(CrNx)、炭化クロム(CrCx)、酸窒化クロム(CrOxN)、フッ化クロム(CrFx)や、これらに炭素や水素を含むものがある。上記第1半透光膜16は、透明基板14(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有するものが好ましい。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
一般に、本発明の属する多階調フォトマスク(遮光部、透光部のほかに半透光部を有する3階調以上のフォトマスク)においては、被転写体上に所望の残膜値をもつレジストパターンを得るために、半透光部の露光光透過率を選択し、決定する。この透過率としては、透光部(すなわち透明基板が露出している部分)の透過率を100%としたときの、半透過膜の透過率を用いて規定する。これは、一定以上の広い領域のパターンについて、その透過率を特定する場合には問題がないが、ある程度以下の寸法のパターンに対しては、厳密にいうと、実際のパターン転写に寄与する露光光量を正確に反映していないこととなる。これは露光光の回折が原因であるため、この傾向は微小なパターンになるほど、露光光波長が長いほど顕著になる。しかし、パターンの寸法や、分光特性の異なる光源に対する透過率の変化については正確に考慮されていないのが現状である。
一方で、膜固有の透過率とは、透明基板上の該膜を形成した、十分に広い領域において、該膜の組成や膜厚によって決定されるものである。十分に広い領域とは、該領域の広さの変化によって、実効透過率が実質的に変化しないような領域をいう。なお、図6においては、半透光部Bの透過光の光強度分布のピーク値によって、該領域の透過率を代表させている。この部分の透過率は、この多階調マスクを使用して露光したときの、被転写体上のレジスト残膜値と相関をもつ。
例えば、本発明の方法によれば、5つの階調を有する多階調フォトマスクを得ることができる。すなわち、透光部、遮光部のほかに、3つの異なる膜透過率を有する半透光部を得ることができるのである。この3種類の半透光部によって、被転写体上に、それぞれ異なるレジスト残膜値をもつレジストパターンを形成してもよい。しかしながら、他方、この3種類の半透光部によって、被転写体上に、パターンの寸法が異なる(従って、同一の膜透過率を有する半透光部を使用すると、形成されるレジスト残膜値が異なってしまう)にもかかわらず、一定のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成してもよい。換言すれば、膜構成として3種類の膜透過率を有し、ほぼ同一の実効透過率を有する半透光部を形成しても良い。この場合、本発明のフォトマスクを3階調フォトマスクとして用いることになる。
本発明は、このような優れた効果をもたらす多階調フォトマスクを、効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い工程によって、作製することができる点で、量産上のメリットが大きい。
11 遮光部
12 透光部
13A 第1半透光部
13B 第2半透光部
13C 第3半透光部
14 透明基板
15 遮光膜
16 第1半透光膜
17 第2半透光膜
30〜32 第1〜第3レジストパターン
20 被転写体
23 レジストパターン
Claims (7)
- 透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、エッチャントに対するエッチング選択性のある第1半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、
前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む面上に形成したレジスト膜を描画、現像して第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1半透光膜をエッチングして第2のパターニングを行う工程と、
前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、
前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第3レジストパターンを形成する工程と、
前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程と、
を有することを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、
前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む基板全面に第1半透光膜を形成する工程と、
前記第1半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1半透光膜をエッチングして第2のパターニングを行う工程と、
前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、
前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第3レジストパターンを形成する工程と、
前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程と、
を有することを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。 - 前記第1半透光部、前記第2半透光部、及び前記第3半透光部は、前記第1半透光膜、前記第2半透光膜、前記第1半透光膜と前記第2半透光膜の積層膜のそれぞれいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の5階調フォトマスクの製造方法。
- 前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の5階調フォトマスクの製造方法。
- 透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有し、
前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、前記第1半透光部、前記第2半透光部、及び前記第3半透光部は、前記透明基板上に形成された、露光光透過率の異なる第1半透光膜と第2半透光膜、前記第1半透光膜と前記第2半透光膜の積層膜のうちのそれぞれいずれかにより形成されていることにより、露光光透過率を5段階に変化させることを特徴とする5階調フォトマスク。 - 前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項5に記載の5階調フォトマスク。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスク、あるいは、請求項5又は6に記載のフォトマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に5階調の転写パターンを形成することを特徴とするパターン転写方法。
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