JP2009258504A - Multi-gradation mask blank, method of manufacturing multi-gradation photomask, and multi-gradation photomask - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トップハーフ型の多階調フォトマスク等に関し、特に、遮光膜の材質及び構造に特徴を有する多階調フォトマスク、及び多階調マスクブランクス等に関するものである。 The present invention relates to a top-half type multi-tone photomask and the like, and more particularly to a multi-tone photomask and multi-tone mask blanks that are characterized by the material and structure of a light shielding film.
「多階調フォトマスク」は、一般に、半透光膜の透過率に応じた量の光を透過させる半透光部Aと、遮光膜によって光を全く透過させない遮光部Bと、透明基板が露出した透光部Cとで構成される。 The “multi-tone photomask” generally includes a semi-transparent portion A that transmits an amount of light corresponding to the transmittance of the semi-transparent film, a light-shielding portion B that does not transmit light at all by the light-shielding film, and a transparent substrate. It is composed of an exposed translucent part C.
多階調フォトマスク及びこれを製造するための多階調マスクブランクスは、透明基板上に形成される遮光膜と半透光膜の積層構成によって、「ボトムハーフ型」と「トップハーフ型」とに大別される。このうち、トップハーフ型とは、半透光膜が遮光膜の上側に設けられる構造であり、透明基板上に、「遮光膜」が堆積された構造を有するマスクブランクスを出発材料として、2度のフォトリソグラフィ工程により、製造される。その製造工程においては、感光性樹脂膜をエッチングパターンとして、遮光膜及び半透光膜の層をそれぞれ所望のパターンにエッチングし、遮光部、半透光部及び透光部を順次形成する。 A multi-tone photomask and a multi-tone mask blank for manufacturing the multi-tone photomask are classified into a “bottom half type” and a “top half type” depending on a laminated structure of a light shielding film and a semi-transparent film formed on a transparent substrate. It is divided roughly into. Among them, the top half type is a structure in which a semi-transparent film is provided on the upper side of the light shielding film, and a mask blank having a structure in which a “light shielding film” is deposited on a transparent substrate is used as a starting material twice. It is manufactured by the photolithography process. In the manufacturing process, using the photosensitive resin film as an etching pattern, the light-shielding film and the semi-transparent film are etched into desired patterns, respectively, so that the light-shielding part, the semi-transparent part and the translucent part are sequentially formed.
従来のトップハーフ型の多階調マスクブランクスを用いた多階調フォトマスクの製造方法は、フォトリソグラフィ工程によってパターニングされた感光性樹脂膜をエッチングマスクとして、まず遮光膜をエッチングし、次いで、感光性樹脂膜を除去した後、半透光膜を堆積し、再びフォトリソグラフィ工程によって半透光膜をパターニングすることによって形成されていた(特許文献1、2等参照)。 A conventional multi-tone photomask manufacturing method using a top half-type multi-tone mask blank is a method in which a light-shielding film is first etched using a photosensitive resin film patterned by a photolithography process as an etching mask, and then photosensitive. After removing the conductive resin film, a semi-transparent film is deposited, and the semi-transparent film is patterned again by a photolithography process (see Patent Documents 1 and 2, etc.).
図5は、従来のトップハーフ型の多階調フォトマスクの構造及び使用態様を示す図である。(従来の)多階調フォトマスク127は、半透光部Aと、遮光部Bと、透光部Cと、を含み、透明基板121上に、半透光膜のパターン122aと、遮光膜のパターン123aが設けられている。
FIG. 5 is a diagram showing the structure and usage of a conventional top half type multi-tone photomask. The (conventional)
このように、従来のトップハーフ型の多階調フォトマスク127は、遮光膜のパターンを形成した後で半透光膜を形成するため、遮光膜のパターン123aの上部には、半透光膜のパターン122aが残置する構造であった。また、遮光膜と半透光膜の代表的な組み合わせは、例えばクロム膜と酸化クロム膜のように、同一金属元素を含むものが用いられることが一般的であった。
As described above, the conventional top half type
ところで、遮光膜と半透光膜にクロム膜と酸化クロム膜が用いられた場合、クロム膜は相対的に高い反射率を有する一方、酸化クロム膜は相対的に低い反射率を有するという特徴を備えている。 By the way, when a chromium film and a chromium oxide film are used for the light-shielding film and the semi-transparent film, the chromium film has a relatively high reflectance while the chromium oxide film has a relatively low reflectance. I have.
そのため、従来の多階調フォトマスク127に強度I1の露光光を入射した時、多階調フォトマスク127は、被露光対象となる基板128側の表面から強度I2の反射光を受ける。その場合、多階調フォトマスク127の表面で再度反射が起こり、強度I3の再反射光が基板128側に戻ることになる。
Therefore, when exposure light with intensity I 1 is incident on the conventional
もし、再反射光の強度I3が大きいと、被露光対象となる基板128側の表面には感光性樹脂膜が塗布されているため、露光不良が起こることになる。しかし、図5に示すように、反射率の高い遮光膜のパターン123aの表面に反射率の低い半透光膜122aが設けられていると、最表面の半透光膜のパターン122aによって再反射光の強度I3を小さくすることができ、すなわち、式(1)により表される関係が成立する。
If the intensity I 3 of the re-reflected light is large, the surface of the
I1>I2 ≫I3 ・・・(1) I 1 > I 2 >> I 3 (1)
このように、トップハーフ型の多階調フォトマスクでは、最表面の半透光膜の作用により、再反射光の強度I3が小さく抑えられることによって、本来的に多階調フォトマスク表面での再反射に起因する露光不良を大幅に軽減することができる。 Thus, in the top half type multi-tone photomask, the intensity of the re-reflected light I 3 is suppressed by the action of the semi-transparent film on the outermost surface. It is possible to significantly reduce the exposure failure caused by re-reflection of the light.
従来のトップハーフ型の多階調フォトマスクの製造方法には、以下に示す2つの問題があった。1つは、各層をエッチングする際に、感光性樹脂膜をエッチングマスクとして用いるため、エッチング中に感光性樹脂膜のパターンエッジが変形して、遮光膜のパターンや半透光膜のパターンに、本来望まれるパターン形状とは異なる「パターン不良」が発生しやすく、所望の形状精度が得られにくいという問題である。 The conventional top half type multi-tone photomask manufacturing method has the following two problems. One is to use the photosensitive resin film as an etching mask when etching each layer, so that the pattern edge of the photosensitive resin film is deformed during the etching, and the pattern of the light shielding film or the semi-transparent film is This is a problem that a “pattern defect” that is different from the originally desired pattern shape is likely to occur, and it is difficult to obtain a desired shape accuracy.
他の1つは、トップハーフ型の多階調フォトマスクでは、遮光膜の上層に半透光膜が形成され、この膜が反射防止膜としての機能を有しているが、従来以上に低反射率の多階調フォトマスクが必要とされ、従来の半透光膜では反射防止効果が十分でないという問題である。 The other is a half-transparent film formed on the light shielding film in the top half type multi-tone photomask, and this film functions as an antireflection film. A multi-tone photomask with reflectivity is required, and the conventional semi-transparent film has a problem that the antireflection effect is not sufficient.
すなわち、従来のトップハーフ型の多階調マスクブランクスでは、パターンエッジ形状不良が起こりやすいという基本的な問題に加えて、遮光膜の上層に残置される低反射率の半透光膜が十分に反射防止機能を有していないという問題が起こりつつある。 That is, in the conventional top half type multi-tone mask blanks, in addition to the basic problem that pattern edge shape defects are likely to occur, a low-reflectance semi-transparent film remaining on the upper layer of the light shielding film is sufficient. The problem of not having an antireflection function is occurring.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、半透光膜の透過率に応じた量の光を透過させる半透光部と、遮光膜によって光を全く透過させない遮光部と、透明基板が露出した透光部とで構成される多階調フォトマスクにおいて、遮光膜及び半透光膜のパターン鮮鋭化を図り、さらに、従来よりも低反射率の多階調フォトマスクとその製造方法及びマスクブランクスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, a semi-transparent portion that transmits an amount of light corresponding to the transmittance of the semi-transparent film, a light-shielding portion that does not transmit light at all by the light-shielding film, and a transparent substrate In a multi-tone photomask composed of a light-transmitting portion where light is exposed, the pattern of the light-shielding film and the semi-light-transmitting film is sharpened, and the multi-tone photomask having a lower reflectance than the conventional one and a manufacturing method thereof And it aims at providing mask blanks.
本発明に係る多階調マスクブランクス20は、透明基板21と、前記透明基板上に形成され、露光光に対して遮光性を具備する遮光膜23、24とを含み、
前記遮光膜は、2層の遮光膜が上下に積層された積層構造を有し、
上層遮光膜24の材質が、チタン又はチタンを含む金属で構成されると共に、
下層遮光膜23の材質が、鉄又は鉄を含む金属で構成されることを特徴とする。
A multi-tone mask blank 20 according to the present invention includes a
The light shielding film has a laminated structure in which two layers of light shielding films are laminated vertically.
The material of the upper
The material of the lower
上記構成では、チタンと鉄の積層膜は、露光光に対して高い遮光性を有すると共に、チタンと鉄とは異なるエッチング特性を有するため、高いエッチング選択性を有する。さらに、上層遮光膜であるチタンの反射率は、銀、アルミニウム、クロムなど他の金属と比較して低いため、それ自体が反射防止膜としての機能を有する。このため、チタン又はチタンを含む金属を上層遮光膜とすることにより、上層遮光膜の更に上層に設けられる半透光膜の表面の、反射防止効果がより高められる。 In the above configuration, the laminated film of titanium and iron has a high light-shielding property against exposure light, and has an etching property different from that of titanium and iron, and thus has a high etching selectivity. Furthermore, since the reflectance of titanium, which is the upper light-shielding film, is lower than that of other metals such as silver, aluminum, and chromium, it itself functions as an antireflection film. For this reason, by using titanium or a metal containing titanium as the upper light-shielding film, the antireflection effect on the surface of the semi-transparent film provided on the upper layer of the upper light-shielding film is further enhanced.
なお、上層遮光膜の表面に酸化皮膜が形成されていてもよい。酸化皮膜は自然酸化により形成されるものであるが、チタンの自然酸化膜は露光光に対し十分な透過性があり、しかも極めて膜厚も薄いため、遮光性に悪影響を与えないだけでなく、表面に親水性を付与するという好ましい作用をもたらす。したがって、成膜後の洗浄工程やフォトレジスト塗布工程において、表面濡れ性が向上し、表面欠陥の発生を低減することができる。 An oxide film may be formed on the surface of the upper light shielding film. Although the oxide film is formed by natural oxidation, the natural oxide film of titanium is sufficiently transmissive to exposure light, and because it is extremely thin, it not only has an adverse effect on light shielding properties, This provides a preferable effect of imparting hydrophilicity to the surface. Therefore, surface wettability is improved in the cleaning process and the photoresist coating process after film formation, and the occurrence of surface defects can be reduced.
本発明に係る多階調フォトマスクの製造方法は、
上記の多階調マスクブランクスの表面に第1の感光性樹脂膜25を塗布する工程と、前記第1の感光性樹脂膜に対して第1のパターンを露光する工程と、前記第1の感光性樹脂膜を現像して第1の感光性樹脂膜のパターン25aを形成する工程と、前記第1の感光性樹脂膜のパターンをエッチングマスクとして前記上層遮光膜をエッチングして上層遮光膜のパターン24aを形成する工程と、前記上層遮光膜のパターンをエッチングマスクとして前記下層遮光膜をエッチングして下層遮光膜のパターン23aを形成する工程と、前記第1の感光性樹脂膜のパターンを除去する工程とを含む遮光膜のパターニング工程と、
前記遮光膜のパターニング工程の後、遮光膜のパターン24a、23aを含む前記透明基板の表面全体に半透光膜22を堆積する工程と、
前記透明基板の表面に第2の感光性樹脂膜26を塗布する工程と、前記第2の感光性樹脂膜に対して第2のパターンを露光する工程と、前記第2の感光性樹脂膜を現像して第2の感光性樹脂膜のパターン26aを形成する工程と、前記第2の感光性樹脂膜のパターンをエッチングマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜のパターン22aを形成する工程と、前記第2の感光性樹脂膜のパターンを除去する工程とを含む半透光膜のパターニング工程と、
を含むことを特徴とする。
A manufacturing method of a multi-tone photomask according to the present invention includes:
A step of applying a first
A step of depositing a
Applying a second
It is characterized by including.
上記の製造方法によると、下層遮光膜のパターンを形成する場合には、所要のフォトレジストパターンに加えて上層遮光膜が対エッチングパターンとして作用して下層遮光膜がエッチングされるため、下層遮光膜のパターンのエッジがくっきりと形成され、パターン不良が発生しにくくなる。また、この構造では、上層遮光膜のパターンが、それ自体で反射防止膜としての機能を有している。これは、上層遮光膜であるチタンの反射率が、銀、アルミニウム、クロムなど他の金属と比較して低いためである。このため、チタン又はチタンを含む金属を、上層遮光膜とすることにより、上層遮光膜の表面に設けられる低反射率の半透光膜による反射防止効果がより高められる。 According to the above manufacturing method, when forming the pattern of the lower light-shielding film, the lower light-shielding film is etched by the upper light-shielding film acting as an etching pattern in addition to the required photoresist pattern. The pattern edge is clearly formed, and pattern defects are less likely to occur. In this structure, the pattern of the upper light shielding film itself has a function as an antireflection film. This is because the reflectance of titanium, which is the upper light shielding film, is lower than that of other metals such as silver, aluminum, and chromium. For this reason, by using titanium or a metal containing titanium as the upper light-shielding film, the antireflection effect of the low-reflectance semi-transparent film provided on the surface of the upper light-shielding film is further enhanced.
本発明に係る多階調フォトマスク27は、
透明基板21上に、露光光の一部を透過させる半透光部A、露光光の全部を遮光する遮光部Bと、露光光の全部を透過させる透光部Cとを含み、
前記遮光部は、少なくとも2層の遮光膜のパターン23a,24aが上下に積層された積層構造による遮光膜のパターンを有し、
上層遮光膜のパターン24aの材質は、チタン又はチタンを含む金属で構成されると共に、
下層遮光膜のパターン23aの材質は、鉄又は鉄を含む金属で構成され、
前記透明基板の一部及び前記上層遮光膜のパターンの表面に、半透光膜のパターン22aが設けられていることを特徴とする。
The
The
The light-shielding portion has a light-shielding film pattern having a laminated structure in which at least two layers of light-
The material of the
The material of the
A
前記半透光膜のパターン22aの材質は、例えば、クロム又は、酸化クロム、窒化クロム、酸窒化クロムその他のクロムを含む金属化合物など上層遮光膜との間にエッチング選択比を大きくとることができるもので構成されることが好ましい。
For example, the material of the
前記遮光膜の膜厚は、上層遮光膜と下層遮光膜の単独では十分な遮光性を有しない膜厚であっても、上下層を重ねることによって露光光に対する遮光率が必要な値を示すものであればよい。 The film thickness of the light-shielding film is such that the upper and lower light-shielding films alone do not have sufficient light-shielding properties, but the upper and lower layers are stacked to show a value that requires a light-shielding rate for exposure light. If it is.
本発明に係る多階調マスクブランクスにより得られる多階調フォトマスクは、下層遮光膜のパターンのエッジがくっきりと形成され、パターン不良が発生しにくい。また、反射防止膜としての機能を有する半透光膜の下層に、低反射率の遮光膜が設けられているため、多階調フォトマスク全体として、反射率を十分に小さくすることができる。 In the multi-tone photomask obtained by the multi-tone mask blank according to the present invention, the pattern edge of the lower light-shielding film is clearly formed, and pattern defects are unlikely to occur. In addition, since the low-reflectance light-shielding film is provided below the semi-transparent film having a function as an antireflection film, the reflectance of the multi-tone photomask as a whole can be sufficiently reduced.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る多階調マスクブランクスの概略断面図である。多階調マスクブランクス20は、透明基板21上に、露光光に対して遮光性を具備する上下2層の遮光膜を順次堆積した積層構造を有する。図1に示すように、遮光膜は、下層遮光膜23と、上層遮光膜24とからなる積層構造を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-tone mask blank according to the first embodiment of the present invention. The multi-tone mask blank 20 has a laminated structure in which two upper and lower light shielding films having light shielding properties against exposure light are sequentially deposited on a
遮光膜を構成する下層遮光膜23の材質は、例えば、厚さ40nmの鉄(Fe)であり、上層遮光膜24は、例えば、厚さ40nmのチタン(Ti)である。チタン及び鉄は、いずれもスパッタリング法等の既知の方法により形成することができるが、成膜方法は特に限定されない。
The material of the lower
また、上層遮光膜24の材質は、チタンに代えてチタンを主成分とする合金等(以下、チタンを含めて「チタン系金属」という。)であってもよい。また、下層遮光膜22の材質は、鉄に代えて鉄を主成分とする合金等(以下、鉄を含めて「鉄系金属」という。)であってもよい。
Further, the material of the upper
第1の実施形態に係る多階調マスクブランクス20は、上層遮光膜24に反射率の低いチタン系金属膜が用いられているので、上層遮光膜自体が反射を防止することができる。
Since the multi-tone mask blank 20 according to the first embodiment uses a titanium-based metal film having a low reflectance for the upper
多階調マスクブランクス20を出発材料として最終的に製造される多階調フォトマスクの構造は、上層遮光膜24の更に上層に半透光膜が設けられた状態となり、最上層の半透光膜の表面が反射防止効果を有するが、上層遮光膜24と半透光膜の積層構造によって、反射防止効果が高められ、多階調フォトマスク全体として従来よりも低反射率を実現することができる。
The structure of the multi-tone photomask that is finally manufactured using the
なお、上層遮光膜24の材質は、チタン系金属であればチタンに限らない。また、下層遮光膜22の材質は、鉄系金属であれば鉄に限らない。
The material of the upper
(第2の実施形態)
図2(a)〜(d)、図3(e)〜(h)は、第1の実施形態に係る多階調マスクブランクス(図1)を用いた多階調フォトマスクの製造方法を示す各工程の概略断面図である。このうち、図2に示す各工程は、多階調フォトマスクにおける遮光膜のパターン形成工程(これを「遮光膜のパターニング工程」という。)を示し、図3に示す各工程は、多階調フォトマスクにおける半透光膜のパターン形成工程(これを「半透光膜のパターニング工程」という。)を示している。
(Second Embodiment)
2A to 2D and FIGS. 3E to 3H show a method for manufacturing a multi-tone photomask using the multi-tone mask blanks (FIG. 1) according to the first embodiment. It is a schematic sectional drawing of each process. Of these steps, each step shown in FIG. 2 represents a light shielding film pattern forming step in a multi-tone photomask (this is referred to as a “light shielding film patterning step”), and each step shown in FIG. This shows a pattern forming step of a semi-transparent film in a photomask (this is referred to as “semi-transparent film patterning step”).
図2(a)は、図1に示す多階調マスクブランクス20と同一構造の多階調マスクブランクスを示している。 FIG. 2A shows a multi-tone mask blank having the same structure as the multi-tone mask blank 20 shown in FIG.
図2(b)は、多階調マスクブランクス20の表面に感光性樹脂膜25を塗布膜形成装置により塗布し、遮光膜のパターンを露光した状態を示している。
FIG. 2B shows a state in which a
図2(c)は、遮光膜のパターンを露光した後で現像を行うことによって遮光膜形成用のフォトジスト膜のパターン25aを形成し、更に、感光性樹脂膜のパターン25aをエッチングマスクとして上層遮光膜24をエッチングすることにより、上層遮光膜のパターン24aを形成した状態を示している。上層遮光膜24の材質は、チタン系の金属膜であることから、上層遮光膜24は、例えば、過硫酸塩とフッ化物を混合したエッチング液により、ウエットエッチングされる。このエッチング液は、下層遮光膜23である鉄系金属膜に対して高いエッチング選択性を有する。また、感光性樹脂膜のパターン25aは、少なくとも上層遮光膜24をエッチングできる程度の膜厚でよく、しかも、ウエットエッチングは感光性樹脂膜に対して高いエッチング選択性を有するので、極めて高い形状精度で上層遮光膜のパターン24aが形成される。
In FIG. 2C, a light-shielding
図2(d)は、上層遮光膜のパターン24aをエッチングマスクとして下層遮光膜23をエッチングし、その後感光性樹脂膜のパターン25aを除去した状態を示している。なお、感光性樹脂膜のパターン25aを除去するタイミングは、下層遮光膜23のエッチング前後を問わない。感光性樹脂膜のパターン25aを、下層遮光膜23のエッチング後に除去する場合は、上層遮光膜のパターン24aの上部に感光性樹脂膜のパターン25aが残っているので、感光性樹脂膜のパターン25aと上層遮光膜のパターン24aの両方を下層遮光膜23をエッチングするためのエッチングマスクとする。
FIG. 2D shows a state in which the lower light-shielding
下層遮光膜23の材質は、鉄系金属膜であることから、下層遮光膜23は、所定の濃度、例えば、比重38〜42ボーメ度の塩化第二鉄エッチング液により、ウエットエッチングされ、下層遮光膜のパターン23aが形成される。このエッチング液は、上層遮光膜に対して高いエッチング選択性を有する。したがって、上層遮光膜のパターン24aを、極めてエッチング耐性に優れた対エッチングパターンとして使用して、下層遮光膜23がエッチングされる。したがって、くっきりとしたエッジを有する下層遮光膜のパターン23aが形成される。すなわち、極めて高い形状精度で遮光膜のパターン(24a、23a)が透明基板21上に形成される。以上の工程により、遮光膜のパターニング工程が終了する。
Since the material of the lower light-shielding
なお、上述の通り感光性樹脂膜の負荷は小さくエッチングパターンの形状精度は従来よりも高い。 As described above, the load of the photosensitive resin film is small, and the shape accuracy of the etching pattern is higher than the conventional one.
図3(e)は、遮光膜のパターン(24a、23a)を含む透明基板の表面に半透光膜22を堆積した状態を示している。半透光膜22の材質は、透過率が透明基板と遮光膜の中間の値を示す既知の膜、例えば、厚さ約20nmの酸化クロム(CrOx)であり、露光光の一部を通過することができる。半透光膜22の材質は、酸化クロムに代えて、他の材料であってもよい。例えば、膜厚の薄いクロムや、窒化クロム、酸窒化クロムその他のクロムを含む金属化合物等が考えられる。
FIG. 3E shows a state in which the
図3(f)は、半透光膜22を形成した透明基板21の表面に、感光性樹脂膜26を塗布膜形成装置により塗布し、半透光膜のパターンを露光した状態を示している。ここでは、透明基板を露出させる部分に露光光を照射している。
FIG. 3F shows a state in which a
図3(g)は、感光性樹脂膜26に半透光膜のパターンを露光した後で現像を行って半透過膜のパターン形成用の感光性樹脂膜のパターン26aを形成した状態を示している。
FIG. 3G shows a state in which the
半透光膜22の材質は、酸化クロム(CrOx)等であることから、半透光膜22は、例えば、硝酸第二セリウムアンモニア水溶液により、ウエットエッチングされる。半透光膜22の膜厚は非常に薄いため、感光性樹脂膜26をマスクとして容易に半透光膜がエッチングされ、透明基板を選択的に露出させることによって、半透光膜のパターン22aが形成される。
Since the material of the
図3(h)は、最終的に得られる多階調フォトマスク27の構造断面図であり、半透光膜のパターン形成後、感光性樹脂膜のパターン26aを除去した状態を示している。なお、半透光膜が残っていてもその下層に遮光膜がある部分は、遮光部となる。以上の工程により、半透光膜のパターニング工程が終了する。
FIG. 3H is a structural cross-sectional view of the finally obtained
従来は遮光膜のエッチングに際して感光性樹脂膜をエッチングマスクとしていたため、必要な厚みの遮光膜をエッチングしていく過程でレジストパターンエッジの変形が問題となっていた。しかし、本発明に係る多階調マスクブランクスを用いると、所要のフォトレジストパターンに加えて上層遮光膜のパターン24aが、対エッチングパターンとしての役割を果たすと共に、下層遮光膜のパターン23aと併せて「遮光膜パターン」を構成し、かつ両者が異なるエッチング特性を有するため、それぞれの膜厚を薄くすることが可能となる。すなわち、上層遮光膜と下層遮光膜の両方を重ねた遮光膜の遮光率が必要な値を示すものであればよい。
Conventionally, the photosensitive resin film is used as an etching mask when etching the light shielding film, and therefore, deformation of the resist pattern edge has been a problem in the process of etching the light shielding film having a required thickness. However, when the multi-tone mask blank according to the present invention is used, in addition to the required photoresist pattern, the upper layer light
さらに、上層遮光膜24の材質が低反射率のチタンであるため、反射防止膜としての機能を有する半透光膜と、もともと低反射率である上層遮光膜とが相俟って、全体としての反射率も小さく抑えることができる。
Further, since the material of the upper
図4は、本発明に係る多階調フォトマスクの構造及び使用態様を示す図である。多階調フォトマスク27は、半透光部Aと、遮光部Bと、半透光部Cとを含み、透明基板21上に、遮光膜のパターン23a、24aと半透光膜のパターン22aとが設けられている。
FIG. 4 is a diagram showing the structure and usage of the multi-tone photomask according to the present invention. The
そして、多階調フォトマスク27に強度I1の露光光を入射した時、多階調フォトマスク27は、被露光対象となる基板28側の表面から強度I2の反射光を受ける。その場合、フォトマスク27の表面で再度反射が起こり、強度I3の再反射光が基板28側に戻ることになる。
When the incident exposure light intensity I 1 in a
被露光対象となる基板28側の表面には、感光性樹脂膜が塗布されているが、多階調フォトマスク27の表面には反射率の低い金属膜であるチタン系金属で構成される上層遮光膜のパターン24aと、反射防止膜としての機能を有する半透光膜のパターン22aとが設けられているため、再反射光の強度I3を十分に抑えることができ、露光不良を防止することができる。すなわち、上述した式(1)により表される関係(すなわち、I1>I2 ≫I3)が成立する。
A photosensitive resin film is applied to the surface of the
このように、再反射光の強度I3が小さく抑えられることによって、多階調フォトマスクによる再反射に起因する露光不良を大幅に軽減することができる。 Thus, by the intensity I 3 of the re-reflected light is suppressed, the exposure defect due to re-reflected by the multi-tone photomask can be significantly reduced.
なお、上層遮光膜が単体のチタンである場合、単体のチタンは、常温においては表面が自然酸化による極めて薄い透明な酸化皮膜で覆われて不動態を形成する。このため、結果的に、微視的には上層遮光膜の表面に酸化皮膜が形成されているとしても、遮光性には一切影響がない。 When the upper light-shielding film is a single titanium, the single titanium is covered with a very thin transparent oxide film due to natural oxidation at room temperature to form a passive state. Therefore, as a result, microscopically, even if an oxide film is formed on the surface of the upper light-shielding film, the light-shielding property is not affected at all.
さらに好ましいことに、酸化皮膜は多階調フォトマスク27の表面に親水性を付与する。したがって、成膜後の洗浄工程やフォトレジスト塗布工程において、表面濡れ性が向上し、洗浄やフォトレジスト塗布工程に起こりやすい表面欠陥の発生を低減することができる。
More preferably, the oxide film imparts hydrophilicity to the surface of the
本発明は、トップハーフ型の多階調フォトマスクの製造に関して、遮光膜のパターニング工程における形状精度を向上させ、また従来よりも低反射率の多階調フォトマスクを提供することができる点で、産業上の利用可能性は極めて大きい。 The present invention can improve the shape accuracy in the patterning process of the light-shielding film and can provide a multi-tone photomask having a lower reflectivity than that of the related art in the manufacture of a top half type multi-tone photomask. Industrial applicability is extremely large.
20 多階調マスクブランクス(トップハーフ型)
21 透明基板
22 半透光膜
22a 半透光膜のパターン
23 下層遮光膜(鉄)
23a 下層遮光膜のパターン
24 上層遮光膜(チタン)
24a 上層遮光膜のパターン
25 第1の感光性樹脂膜
25a 第1の感光性樹脂膜のパターン
26 第2の感光性樹脂膜
26a 第2の感光性樹脂膜のパターン
27 多階調フォトマスク
28 被露光対象となる基板
121 透明基板
122a 半透光膜のパターン
123a 遮光膜のパターン
127 (従来の)多階調フォトマスク
128 被露光対象となる基板
120a エッチングストッパー膜のパターン
121a 反射防止膜のパターン
A 半透光部
B 遮光部
C 透光部
I1〜I3 光の強度
20 Multi-tone mask blanks (top half type)
21
23a Pattern of lower layer
24a Pattern of upper
Claims (4)
前記遮光膜は、2層の遮光膜が上下に積層された積層構造を有し、
上層遮光膜(24)の材質が、チタン又はチタンを含む金属で構成されると共に、
下層遮光膜(23)の材質が、鉄又は鉄を含む金属で構成されることを特徴とする多階調マスクブランクス(20)。 A transparent substrate (21) and a light shielding film (23, 24) formed on the transparent substrate and having a light shielding property against exposure light,
The light shielding film has a laminated structure in which two layers of light shielding films are laminated vertically.
The upper light shielding film (24) is made of titanium or a metal containing titanium,
The multi-tone mask blank (20), wherein the material of the lower light shielding film (23) is made of iron or a metal containing iron.
前記遮光膜のパターニング工程の後、遮光膜のパターン(24a、23a)を含む前記透明基板の表面全体に半透光膜(22)を堆積する工程と、
前記透明基板の表面に第2の感光性樹脂膜(26)を塗布する工程と、前記第2の感光性樹脂膜に対して第2のパターンを露光する工程と、前記第2の感光性樹脂膜を現像して第2の感光性樹脂膜のパターン(26a)を形成する工程と、前記第2の感光性樹脂膜のパターンをエッチングマスクとして前記半透光膜をエッチングして半透光膜のパターン(22a)を形成する工程と、前記第2の感光性樹脂膜のパターンを除去する工程とを含む半透光膜のパターニング工程と、
を含むことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。 Applying the first photosensitive resin film (25) to the surface of the multi-tone mask blank according to claim 1, and exposing the first pattern to the first photosensitive resin film; Developing the first photosensitive resin film to form a pattern (25a) of the first photosensitive resin film; and etching the upper light shielding film using the pattern of the first photosensitive resin film as an etching mask Forming the upper light shielding film pattern (24a), etching the lower light shielding film using the upper light shielding film pattern as an etching mask to form the lower light shielding film pattern (23a), A step of removing the pattern of the photosensitive resin film of 1 and a patterning step of the light shielding film,
A step of depositing a semi-transparent film (22) on the entire surface of the transparent substrate including the pattern (24a, 23a) of the light shielding film after the patterning process of the light shielding film;
A step of applying a second photosensitive resin film (26) to the surface of the transparent substrate, a step of exposing a second pattern to the second photosensitive resin film, and the second photosensitive resin. A step of developing the film to form a pattern (26a) of the second photosensitive resin film, and etching the semi-transparent film using the pattern of the second photosensitive resin film as an etching mask. A step of forming a pattern (22a) and a step of removing the pattern of the second photosensitive resin film;
A method of manufacturing a multi-tone photomask, comprising:
前記遮光部は、少なくとも2層の遮光膜のパターン(23a,24a)が上下に積層された積層構造による遮光膜のパターンを有し、
上層遮光膜のパターン(24a)の材質は、チタン又はチタンを含む金属で構成されると共に、
下層遮光膜のパターン(23a)の材質は、鉄又は鉄を含む金属で構成され、
前記透明基板の一部及び前記上層遮光膜のパターンの表面に、半透光膜のパターン22aが設けられていることを特徴とする多階調フォトマスク(27)。 On the transparent substrate (21), a semi-translucent portion (A) that transmits part of the exposure light, a light-shielding portion (B) that blocks all of the exposure light, and a translucent portion (C) that transmits all of the exposure light. ) And
The light-shielding portion has a light-shielding film pattern having a laminated structure in which at least two layers of light-shielding film patterns (23a, 24a) are vertically laminated,
The material of the pattern (24a) of the upper light shielding film is composed of titanium or a metal containing titanium,
The material of the pattern (23a) of the lower light shielding film is composed of iron or a metal containing iron,
A multi-tone photomask (27), wherein a semi-transparent film pattern 22a is provided on a part of the transparent substrate and the surface of the upper light shielding film pattern.
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JP2020154338A (en) * | 2015-09-26 | 2020-09-24 | Hoya株式会社 | Method of manufacturing photomask, photomask, and method of manufacturing display device |
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- 2008-04-18 JP JP2008109316A patent/JP2009258504A/en active Pending
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