JP2012527639A - Halftone mask and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof

Abstract

【課題】半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて微細パターンのパターン密度を調節して透過率調節の効率性を図ることができるハーフトーンマスクを提供する。
【解決手段】本発明は、多数の半透過領域を備えたハーフトーンマスクに関するもので、少なくとも１つ以上の半透過領域を備えたハーフトーンマスクにおいて、半透過領域を形成する微細パターンのパターン密度を調節して透過率を調節することを特徴とする。本発明によれば、スリット型または積層型半透過部やこれらの組み合わせにより半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて微細パターンのパターン密度を調節して透過率調節の効率性を図ることができる。特に、別の製造工程を追加することなくパターン密度の調節を通じて半透過領域の透過率を精密に制御でき、製造工程の簡素化を図ることができる。
【選択図】図５The present invention provides a halftone mask capable of adjusting the pattern density of a fine pattern and improving the efficiency of transmittance adjustment in a halftone mask for forming a semi-transmissive region.
The present invention relates to a halftone mask having a large number of semi-transmissive areas, and in the half-tone mask having at least one or more semi-transmissive areas, the pattern density of fine patterns forming the semi-transmissive areas is provided. And adjusting the transmittance. According to the present invention, the efficiency of transmittance adjustment can be achieved by adjusting the pattern density of a fine pattern in a halftone mask in which a semi-transmissive region is formed by a slit-type or stacked-type semi-transmissive portion or a combination thereof. In particular, the transmittance of the semi-transmissive region can be precisely controlled through the adjustment of the pattern density without adding another manufacturing process, and the manufacturing process can be simplified.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、スリット型または積層型半透過部やそれらの組み合わせを通じて半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて微細パターンのパターン密度を調節して透過率調節の効率性を図ることができるハーフトーンマスクに関するものである。   The present invention relates to a halftone mask that can improve the efficiency of transmittance adjustment by adjusting the pattern density of a fine pattern in a halftone mask that forms a semi-transmissive region through a slit-type or laminated-type semi-transmissive portion or a combination thereof. It is about.

フォトリソグラフィ（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程でパターニングをする時に用いられる一般のフォトマスクは、図１に示すように、透明基板１を有し、この透明基板１上に、光が完全に透過する光透過部３、光が完全に遮断される光遮断部２、及び光が一部のみ透過するハーフトーン層を備える半透過部４を有する。   A general photomask used for patterning in a photolithography process has a transparent substrate 1 as shown in FIG. 1, and a light transmitting portion 3 through which light is completely transmitted on the transparent substrate 1. , A light blocking unit 2 that completely blocks light, and a semi-transmitting unit 4 including a halftone layer through which only part of the light is transmitted.

かかる従来のマスクは、１層のパターンしか具現できず、露光→現像→エッチングからなる１サイクルのフォトリソグラフィ工程にしか使用できない。詳細に説明すると、液晶ディスプレイのＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びＣＦ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ）は、多数の層が蒸着／塗布されており、蒸着／塗布された各層は、フォトリソグラフィ工程でそれぞれパターニングされる。しかるに、１サイクルのフォトリソグラフィ工程が省けさえすれば、大きい経済的な効果が得られるものの、従来のマスクは１層のパターンしか具現できない構造となっているため、不経済的であった。また、多重半透過部を具現する場合は、複数のトーン（ｔｏｎｅ）を具現して製作しなければならず、工程が長引き、納期が長くなるという問題につながる。   Such a conventional mask can implement only a single layer pattern and can be used only in one cycle of photolithography process including exposure → development → etching. More specifically, a TFT (Thin Film Transistor) and a CF (Color Filter) of a liquid crystal display have a large number of layers deposited / coated, and each deposited / coated layer is patterned in a photolithography process. However, if a single photolithography step is omitted, a great economic effect can be obtained. However, the conventional mask has a structure that can implement only one layer pattern, which is uneconomical. In addition, when implementing a multiple transflective portion, it is necessary to produce a plurality of tones, which leads to problems such as a prolonged process and a longer delivery time.

これとは異なる形態のフォトマスクに、図２に示すように、透明基板１１上に、光が完全に透過する透過部１３、光が完全に遮断される遮光層１２、及び照射される光の量を減らして透過させるスリットパターン（ｓｌｉｔ ｐａｔｔｅｒｎ）１４を備えるグレートンマスク（Ｇｒａｙ Ｔｏｎｅ Ｍａｓｋ）が開発された。しかし、グレートンマスクは、微細パターンを通過する光の回折現象を用いて、透過する光の量を調節するもので、スリットパターン具現の限界により調節可能な光透過量に制限があるし、グレートンマスクが所定大きさ以上であると、均一なパターニングを具現し難いという欠点があった。なお、多重半透過部を、上記のスリット形態にする場合は、回折効果を用いるため、露光時にこれをコントロールし難いという不具合もあった。   As shown in FIG. 2, a photomask having a different form, a transparent portion 11 through which light is completely transmitted, a light-shielding layer 12 from which light is completely blocked, and an irradiation light, as shown in FIG. A Gray Tone Mask having a slit pattern 14 with a reduced amount to transmit has been developed. However, the Grayton mask adjusts the amount of transmitted light using the diffraction phenomenon of light passing through a fine pattern, and there is a limit to the amount of light that can be adjusted due to the limitations of the slit pattern implementation. If the mask is larger than a predetermined size, there is a drawback that it is difficult to implement uniform patterning. In addition, when the multiple semi-transmissive portion is formed in the above-described slit shape, since the diffraction effect is used, there is a problem that it is difficult to control this during exposure.

本発明は、上記課題を解決するために案出されたもので、その目的は、スリット型または積層型半透過部やこれらの組み合わせによって半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて微細パターンのパターン密度を調節して透過率調節の効率性を図ることができるハーフトーンマスクを提供することにある。   The present invention has been devised in order to solve the above-described problems, and its purpose is to provide a pattern density of a fine pattern in a halftone mask in which a semi-transmissive region is formed by a slit-type or laminated-type semi-transmissive portion or a combination thereof. It is an object of the present invention to provide a halftone mask capable of adjusting the transmittance to improve the efficiency of transmittance adjustment.

本発明の他の目的は、スリット型半透過部の離隔空間に半透過物質が充填された構造の多重ハーフトーンマスクを提供することによって、３個以上の異なる透過率制御が可能な構造を具現できるハーフトーンマスクを提供することにある。   Another object of the present invention is to realize a structure capable of controlling three or more different transmittances by providing a multi-halftone mask having a structure in which a separation space of a slit-type semi-transmissive portion is filled with a semi-transmissive material. It is to provide a halftone mask that can be used.

上記の課題を解決するために、本発明は、少なくとも１つの半透過領域を備え、該半透過領域を形成する微細パターンのパターン密度を調節して透過率を調節することを特徴とするハーフトーンマスクを提供する。   In order to solve the above problems, the present invention provides a halftone comprising at least one semi-transmissive region, and adjusting the transmittance by adjusting the pattern density of a fine pattern forming the semi-transmissive region. Provide a mask.

特に、上記ハーフトーンマスクにおける半透過領域は、半透過膜に微細パターンを形成した構造、遮光層に微細パターンを形成し、その上に半透過膜を形成した構造、または、これらの構造を組み合わせた構造で形成されることを特徴とする。   In particular, the semi-transmission region in the halftone mask has a structure in which a fine pattern is formed on a semi-transmissive film, a structure in which a fine pattern is formed on a light-shielding layer, and a semi-transmissive film is formed thereon, or a combination of these structures. It is formed with a different structure.

特に、上記ハーフトーンマスクにおける半透過領域に形成される前記半透過膜は、透過率が４〜７５％である半透過物質を用いることを特徴とする。   In particular, the semi-transmissive film formed in the semi-transmissive region in the half-tone mask uses a semi-transmissive material having a transmittance of 4 to 75%.

上記の透過率の調節のために、前記微細パターンの線幅は、０．１〜１．３μｍの範囲で調節されることを特徴とする。   In order to adjust the transmittance, the line width of the fine pattern is adjusted in a range of 0.1 to 1.3 μm.

また、前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれか１つの主元素、これら主元素のうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記主元素または複合物質にＣＯx、Ｏx、Ｎｘの少なくとも１つが添加された物質であればよい。 The translucent material may be any one of the main elements of Cr, Si, Mo, Ta, Ti, and Al, a composite material in which at least two of these main elements are mixed, or the main element or the composite material. Any substance to which at least one of CO x , O x , and Nx is added may be used.

このような本発明に係るハーフトーンマスクの製造工程は、光透過率を調節する微細パターンを含むハーフトーンマスクの製造工程であって、前記微細パターンのパターン密度を調節し、該微細パターンの線幅を０．１〜１．３μｍの範囲に調節して光透過率を調節することを特徴とする。   The manufacturing process of the halftone mask according to the present invention is a manufacturing process of a halftone mask including a fine pattern for adjusting light transmittance, and the pattern density of the fine pattern is adjusted, and the line of the fine pattern is adjusted. The light transmittance is adjusted by adjusting the width to a range of 0.1 to 1.3 μm.

上記の他の課題を解決するために、本発明は、透明基板上に形成される光透過部、光遮断部、半透過部を備えるハーフトーンマスクにおいて、前記半透過部は、スリットの間にハーフトーン物質が充填された構造の多重ハーフトーン部を備えることを特徴とする。   In order to solve the above other problems, the present invention provides a halftone mask including a light transmission part, a light blocking part, and a semi-transmission part formed on a transparent substrate, wherein the semi-transmission part is provided between the slits. A multiple halftone portion having a structure filled with a halftone material is provided.

特に、前記半透過部は、少なくとも１つの多重ハーフトーン部を備え、半透過物質層で形成される単一ハーフトーン部、またはスリットのみで形成されたスリット型ハーフトーン部を少なくとも１つさらに備えることができる。   In particular, the semi-transmissive portion includes at least one multiple half-tone portion, and further includes at least one single half-tone portion formed of a semi-transmissive material layer or a slit-type half-tone portion formed of only a slit. be able to.

特に、前記多重ハーフトーン部は、一定の離隔間隔を有するスリット型遮光壁を備え、これらスリット型遮光壁の間及び前記光遮断部との間の離隔空間に半透過物質層が形成された構造を有することを特徴とする。   In particular, the multiple halftone part includes a slit-type light shielding wall having a fixed separation interval, and a semi-transparent material layer is formed in a separation space between the slit-type light shielding walls and the light shielding part. It is characterized by having.

特に、本発明に係る多重ハーフトーンマスクは、前記スリット型遮光壁及び光遮断部上には半透過物質層が形成されてもよい。この場合、前記半透過物質層は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｅ、Ｖ、Ｎi、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｔｉを主元素とし、この主元素物質、またはこれら主元素の少なくとも２つ以上が混合された複合物質、または、前記主元素または複合物質にＣＯx、Ｏx、Ｎx（ただし、ｘは自然数である）の少なくとも１つが添加された物質で形成されればよい。 In particular, in the multiple halftone mask according to the present invention, a semi-transmissive material layer may be formed on the slit type light shielding wall and the light shielding part. In this case, the translucent material layer has Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, and Ti as the main elements, and the main element material or these main elements. A composite material in which at least two elements are mixed, or a material in which at least one of CO x , O x , and N x (x is a natural number) is added to the main element or composite material. Just do it.

このような本発明に係るハーフトーンマスクの製造方法は、遮光層の積層された透明基板上にフォトレジストを塗布する第１段階と、前記フォトレジストを露光現像してパターニングする第２段階と、前記遮光層をエッチングしてスリット型遮光壁と光透過部を形成する第３段階と、前記スリット型遮光壁の間に半透過物質層を積層して多重ハーフトーン部を形成する第４段階と、を含むことを特徴とする。   The method of manufacturing a halftone mask according to the present invention includes a first step of applying a photoresist on a transparent substrate on which a light shielding layer is laminated, a second step of exposing and developing the photoresist, and patterning. A third stage in which the light shielding layer is etched to form a slit type light shielding wall and a light transmission part; and a fourth stage in which a semi-transparent material layer is laminated between the slit type light shielding wall to form a multiple halftone part; , Including.

また、前記第４段階は、ａ１）前記遮光層の上面に半透過物質層を積層する段階と、ａ２）前記半透過物質層上にフォトレジストを塗布してパターニングする段階と、ａ３）前記パターニングされた部位を介して前記光透過部またはスリット型遮光壁の間に充填された半透過物質層を選択的に除去する段階と、を含むことができる。さらに、前記第３段階または第４段階の後に、遮光層または半透過物質層をエッチングしてからフォトレジストを除去する工程を含むと好ましい。   The fourth step includes a1) a step of laminating a semi-transmissive material layer on the light shielding layer, a2) a step of applying and patterning a photoresist on the semi-transmissive material layer, and a3) the patterning. And selectively removing the semi-transparent material layer filled between the light transmission part or the slit-type light shielding wall through the formed part. Furthermore, it is preferable that after the third step or the fourth step, a step of etching the light shielding layer or the semi-transparent material layer and then removing the photoresist is included.

本発明によれば、スリット型または積層型半透過部やこれらの組み合わせにより半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて微細パターンのパターン密度を調節して透過率調節の効率性を図ることができる。   According to the present invention, the efficiency of transmittance adjustment can be achieved by adjusting the pattern density of a fine pattern in a halftone mask in which a semi-transmissive region is formed by a slit-type or stacked-type semi-transmissive portion or a combination thereof.

特に、別の製造工程を追加することなくパターン密度の調節を通じて半透過領域の透過率を精密に制御でき、製造工程の簡素化を図ることができる。   In particular, the transmittance of the semi-transmissive region can be precisely controlled through the adjustment of the pattern density without adding another manufacturing process, and the manufacturing process can be simplified.

また、スリット型半透過部の離隔空間に半透過物質が充填された構造の多重ハーフトーンマスクを提供することで、３個以上の互いに異なる透過率制御が可能な構造とすることができる。   In addition, by providing a multiple halftone mask having a structure in which the separation space of the slit-type semi-transmissive portion is filled with a semi-transmissive material, it is possible to achieve a structure in which three or more different transmittance controls are possible.

特に、スリットの回折現象を用いた透過率の制御及び半透過物質層を用いた透過率の制御を可能にし、設計自由度及び欠陥に対する透過率の修正の自由度を大きく向上させることで、工程の収率を高め、かつ工程期間を短縮させると同時に露光後の製品の品質を向上させることができ、結果として高品質の多重ハーフトーンマスクを提供することが可能になる。   In particular, the transmittance can be controlled using the diffraction phenomenon of the slit and the transmittance can be controlled using the semi-transmissive material layer, and the degree of freedom of design and the correction of the transmittance with respect to defects can be greatly improved. As a result, it is possible to improve the quality of the product after the exposure and to improve the quality of the product after the exposure. As a result, it is possible to provide a high-quality multiple halftone mask.

従来技術に係るハーフトーンマスク及びグレートンマスクを概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows schematically the halftone mask and Grayton mask which concern on a prior art. 従来技術に係るハーフトーンマスク及びグレートンマスクを概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows schematically the halftone mask and Grayton mask which concern on a prior art. 微細パターンによる光透過率調節の原理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the principle of the light transmittance adjustment by a fine pattern. 微細パターンによる光透過率調節の原理を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the principle of the light transmittance adjustment by a fine pattern. 本発明の一実施例に係るハーフトーンマスクを製造する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of manufacturing the halftone mask which concerns on one Example of this invention. 図３で製造されたハーフトーンマスクにおいてパターン密度調節による透過率の変化を定量的に示すグラフである。FIG. 4 is a graph quantitatively showing a change in transmittance by adjusting a pattern density in the halftone mask manufactured in FIG. 3. 図３で製造されたハーフトーンマスクにおいてパターン密度調節による透過率の変化を定量的に示すグラフである。FIG. 4 is a graph quantitatively showing a change in transmittance by adjusting a pattern density in the halftone mask manufactured in FIG. 3. それぞれ、本発明の他の実施例に係るハーフトーンマスクの製造工程を示すフローチャート及び工程図である。FIG. 10 is a flowchart and process diagrams respectively showing a manufacturing process of a halftone mask according to another embodiment of the present invention. それぞれ、本発明の他の実施例に係るハーフトーンマスクの製造工程を示すフローチャート及び工程図である。FIG. 10 is a flowchart and process diagrams respectively showing a manufacturing process of a halftone mask according to another embodiment of the present invention. 本発明の他の実施例に係る多重ハーフトーンマスクの概略を示す要部概念図である。It is a principal part conceptual diagram which shows the outline of the multi-halftone mask which concerns on the other Example of this invention.

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の具体的な構成及び作用について説明する。
（実施例１） The specific configuration and operation of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Example 1

本発明の要旨は、微細パターンを備えて半透過領域を形成するハーフトーンマスクにおいて、微細パターンのパターン密度を調節して精密に光透過率を調節できるハーフトーンマスクを提供することである。   The gist of the present invention is to provide a halftone mask which can adjust the light transmittance precisely by adjusting the pattern density of a fine pattern in a halftone mask which has a fine pattern and forms a semi-transmissive region.

図３を参照して、ハーフトーンマスクの透過率調節の基本原理について説明すると、ハーフトーンマスクは、基板２００上に、半透過層２１０、及び光を完全に遮断する遮光層２２０を備える。半透過層２１０は、遮光層を形成して微細パターンを形成してもよく、半透過膜を形成して微細パターンを形成してもよい。同図で、半透過層には、光の透過率が調節された半透過領域Ａ，Ｂが示されている。   Referring to FIG. 3, the basic principle of adjusting the transmittance of the halftone mask will be described. The halftone mask includes a semi-transmissive layer 210 and a light shielding layer 220 that completely blocks light on a substrate 200. The semi-transmissive layer 210 may form a light-shielding layer to form a fine pattern, or may form a semi-transmissive film to form a fine pattern. In the figure, the semi-transmissive layer shows semi-transmissive areas A and B in which the light transmittance is adjusted.

半透過領域Ａを拡大した図４を参照すると、基板上に、遮断層または半透過層２１０に一定の線幅Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，…，Ｘnを有する微細パターンが、スペースＳ1，Ｓ2，Ｓ3，…，Ｓnを有して形成される。このようなハーフトーンマスクを用いて露光を行う場合、感光物質ＰＲは、光の透過率の変動により、同図に示すように、現像後に形状が変動することとなる。特に、このような微細パターンの幅の調節は、透過率調節の重要要素となる。微細パターン密度（ｐａｔｔｅｒｎ ｄｅｎｓｉｔｙ）は、単位面積当たり微細パターンが占める割合で、同図では、多数の線幅Ｘ1，Ｘ2，Ｘ3，…，Ｘnの和が全体単位面積に占める割合で算出した値であり、パターン密度と光透過率とは反比例する関係にある。 Referring to Figure 4 an enlarged view of the semi-transmissive region A, on the substrate, a constant line width to the blocking layer or semi-transmissive layer 210 X 1, X 2, X 3, ..., a fine pattern having a X n, the space S 1, S 2, S 3, ..., it is formed with a S n. When exposure is performed using such a halftone mask, the shape of the photosensitive material PR changes after development as shown in the figure due to a change in light transmittance. In particular, the adjustment of the width of such a fine pattern is an important factor for adjusting the transmittance. The fine pattern density is the ratio of the fine pattern per unit area. In the figure, the sum of the multiple line widths X 1 , X 2 , X 3 ,..., X n is the ratio of the total unit area. It is a calculated value, and the pattern density and the light transmittance are in an inversely proportional relationship.

図５は、本発明の一実施例に係るハーフトーンマスクの製造工程を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a halftone mask manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

まず、基本的な工程として、図３に示す構造のハーフトーンマスクを形成するために、基板２００上に、遮光物質２２０を成膜し、この上にフォトレジスト２３０をコーティングし、以降、露光工程（Ｐ３）、現像・エッチング工程（Ｐ４）、剥離・洗浄工程（Ｐ５）を行う。これで、微細パターンの形成された既存のハーフトーンマスクが製造される。   First, as a basic process, in order to form a halftone mask having the structure shown in FIG. 3, a light shielding material 220 is formed on the substrate 200, and a photoresist 230 is coated thereon. Thereafter, an exposure process is performed. (P3), development / etching step (P4), peeling / cleaning step (P5) are performed. Thus, an existing halftone mask having a fine pattern is manufactured.

特に、本発明では、このような微細パターンを形成するに当たり、微細パターンの線幅の変化範囲を０．１μｍ〜１．３μｍとして調節することが好ましい。   In particular, in the present invention, in forming such a fine pattern, it is preferable to adjust the change range of the line width of the fine pattern as 0.1 μm to 1.3 μm.

より好ましくは、上記微細パターンの形成された半透過領域に、半透過膜２４０を塗布する。半透過膜には酸化クロム膜を用いることができ、その他、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌを主元素とするいずれか１つ、これら主元素の少なくとも２つ以上が混合された複合物質、または、これらの主元素または複合物質にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが添加された物質が適用されてもよい。具体的には、上記積層型半透過領域の組成物は、照射される所定波長帯の光を一部のみを通過さえさせられれば、種々に形成できる。例えば、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮz、ＳｉxＯy、ＳｉxＯyＮz、ＳｉxＣＯy、ＳｉxＣＯyＮz、ＭｏxＳｉy、ＭｏxＯy、ＭｏxＯyＮz、ＭｏxＣＯy、ＭｏxＯyＮz、ＭｏxＳｉyＯz、ＭｏxＳｉyＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯz、ＴａxＯy、ＴａxＯyＮz、ＴａxＣＯy、ＴａxＯyＮz、ＡｌxＯy、ＡｌxＣＯy、ＡｌxＯyＮz、ＡｌxＣＯyＮz、ＴｉxＯy、ＴｉxＯyＮz、ＴｉxＣＯyのいずれか１つ、またはこれらの組み合わせで上記の積層型半透過部を形成できる。ここで、下付き文字ｘ、ｙ及びｚは自然数で、各化学元素の個数を意味する。 More preferably, the semi-transmissive film 240 is applied to the semi-transmissive region where the fine pattern is formed. A chromium oxide film can be used as the semi-permeable film. In addition, any one of Cr, Si, Mo, Ta, Ti, and Al as main elements, and a composite in which at least two of these main elements are mixed are used. A substance, or a substance in which at least one of CO x , O x , and N x is added to these main elements or composite substances may be applied. Specifically, the composition of the laminated transflective region can be variously formed as long as only a part of the irradiated light in a predetermined wavelength band can pass therethrough. For example, Cr x O y , Cr x CO y , Cr x O y N z , Si x O y , Si x O y N z , Si x CO y , Si x CO y N z , Mo x Si y , Mo x O y , Mo x O y N z , Mo x CO y , Mo x O y N z , Mo x Si y O z , Mo x Si y O z N, Mo x Si y CO z N, Mo x Si y CO z, Ta x O y, Ta x O y N z, Ta x CO y, Ta x O y N z, Al x O y, Al x CO y, Al x O y N z, Al x CO y N z, The laminated transflective portion can be formed of any one of Ti x O y , Ti x O y N z , and Ti x CO y , or a combination thereof. Here, the subscripts x, y, and z are natural numbers, meaning the number of each chemical element.

続いて、半透過膜２４０上に、再びフォトレジスト２５０を塗布し、パターン形成後に、露光／現像／エッチング工程を行い（Ｑ１〜Ｑ３）、フォトレジストを剥離・洗浄することで、本発明に係るハーフトーンマスクを形成できる（Ｑ４）。   Subsequently, a photoresist 250 is applied again on the semi-transmissive film 240, and after pattern formation, an exposure / development / etching process is performed (Q1 to Q3), and the photoresist is peeled off and washed, whereby the present invention is applied A halftone mask can be formed (Q4).

図６を参照して、図５で得られた本発明に係るハーフトーンマスクの透過率調節特性を説明すると、次の通りである。図６は、微細パターン上に塗布される半透過膜は透過率５０％とし、遮光層を構成する遮光物質はＣｒとした場合において、パターン密度別透過率の変化を示すグラフである。同図に示すように、定型的な割合でパターン密度が高まるにつれて光透過率が低くなることが確認できる。   With reference to FIG. 6, the transmittance adjustment characteristics of the halftone mask according to the present invention obtained in FIG. 5 will be described as follows. FIG. 6 is a graph showing changes in transmittance by pattern density when the transflective film applied on the fine pattern has a transmittance of 50% and the light shielding material constituting the light shielding layer is Cr. As shown in the figure, it can be confirmed that the light transmittance decreases as the pattern density increases at a standard rate.

上記パターン密度を調節するために、本発明では、パターンの線幅の変化を０．１〜１．３μｍと調節することを特徴とし、０．１μｍの線幅の変化につき、光透過率は１４％ずつ定量的に変化させることができる。このような透過率の変化は、図７のように定量的変化と示すことができる。   In order to adjust the pattern density, the present invention is characterized in that the change in the line width of the pattern is adjusted to 0.1 to 1.3 μm, and the light transmittance is 14 for each change in the line width of 0.1 μm. % Can be changed quantitatively. Such a change in transmittance can be shown as a quantitative change as shown in FIG.

上述した微細パターンの定量的なパターンの線幅変化から、本発明では、透過率をより容易に調節でき、かつパターン線幅の変化を定量的に導出できる他、製造工程を顕著に減らし、不良率を下げ、生産効率を増大させることができる。
（実施例２） From the quantitative pattern line width change of the fine pattern described above, in the present invention, the transmittance can be adjusted more easily and the change in the pattern line width can be quantitatively derived, and the manufacturing process can be significantly reduced, resulting in a defect. The rate can be lowered and the production efficiency can be increased.
(Example 2)

本発明は、多重半透過部を備えたフォトマスクを製造するに当たり、スリット型半透過部の離隔空間に半透過物質が充填された構造の多重ハーフトーン部を備える構造のフォトマスクを提供することを要旨とする。   The present invention provides a photomask having a structure including a multiple halftone portion having a structure in which a separation space of a slit-type semi-transmissive portion is filled with a semi-transmissive material in manufacturing a photomask having a multiple semi-transmissive portion. Is the gist.

図８及び図９はそれぞれ、本発明に係るフォトマスクを製造するフローチャート及び工程図である。同図を参照して、本発明に係るフォトマスクの製造工程及びそのフォトマスクの構造の一実施例を説明する。   8 and 9 are a flowchart and a process diagram, respectively, for manufacturing the photomask according to the present invention. With reference to the figure, an embodiment of a photomask manufacturing process and a structure of the photomask according to the present invention will be described.

図８及び図９を参照すると、本発明に係るフォトマスクの製造工程は、大きく、遮光層の積層されている透明基板上にフォトレジストを塗布する第１段階と、フォトレジストを露光現像してパターニングする第２段階と、該遮光層をエッチングしてスリット型遮光壁と光透過部を形成する第３段階と、該スリット型遮光壁の間に半透過物質層を積層して多重ハーフトーン部を形成する第４段階と、を含んでなる。   Referring to FIGS. 8 and 9, the photomask manufacturing process according to the present invention is largely divided into a first step of applying a photoresist on a transparent substrate on which a light shielding layer is laminated, and exposing and developing the photoresist. A second step of patterning, a third step of etching the light-shielding layer to form a slit-type light-shielding wall and a light-transmitting portion, and a semi-transparent material layer laminated between the slit-type light-shielding walls to form a multiple halftone portion Forming a fourth stage.

具体的には、本発明に係る製造段階は、まず、Ｓ１段階として、透明基板１１０上に、遮光層１２０の成膜された構造のブランクマスクを形成する。この遮光層の組成物質は、光を遮断する物質であればよく、Ｃｒ、ＣｒxＯyのいずれか１つまたはこれらを組み合わせてなる物質とすることができる。ここで、下付き文字は、元素の結合によって変わる自然数である。 Specifically, in the manufacturing stage according to the present invention, first, as a step S1, a blank mask having a structure in which the light shielding layer 120 is formed is formed on the transparent substrate 110. The composition material of the light shielding layer may be a material that blocks light, and may be any one of Cr, Cr x O y , or a combination thereof. Here, the subscript is a natural number that varies depending on the combination of elements.

その後、Ｓ２段階として、フォトレジスト１３０を塗布し、このフォトレジストを露光、現像して、一定のパターン１３１を有するようにパターニングする。   Thereafter, in step S2, a photoresist 130 is applied, the photoresist is exposed and developed, and patterned to have a certain pattern 131.

そして、このパターニングされたパターン１３１を介して遮光層１２０をエッチングして、光透過部１２２と、スリット型遮光壁１２１を有する半透過部１２３と、を形成する。   Then, the light shielding layer 120 is etched through the patterned pattern 131 to form a light transmission part 122 and a semi-transmission part 123 having a slit-type light shielding wall 121.

そして、スリット型遮光壁１２１の間に半透過物質１４１を充填して、多重ハーフトーン部Ｈを形成すればよい（Ｓ４１）。すなわち、本発明に係る多重ハーフトーン部Ｈは、スリット型遮光壁の間に半透過物質が充填された構造とすることを特徴とする。半透過物質は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｅ、Ｖ、Ｎi、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｔｉを主元素とし、これら主元素物質のいずれか１つ（主元素のみからなる物質）、これら主元素の少なくとも２つ以上が混合された複合物質、または、主元素のいずれか１つまたは複合物質に、ＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが添加されてなる物質であればよい。ここで、下付き文字は、結合する主元素によって変わる自然数である。例えば、ＣｒxＯy、ＣｒxＣＯy、ＣｒxＯyＮz、ＳｉxＯy、ＳｉxＯyＮz、ＳｉxＣＯy、ＳｉxＣＯyＮz、ＭｏxＳｉy、ＭｏxＯy、ＭｏxＯyＮz、ＭｏxＣＯy、ＭｏxＯyＮz、ＭｏxＳｉyＯz、ＭｏxＳｉyＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯzＮ、ＭｏxＳｉyＣＯz、ＴａxＯy、ＴａxＯyＮz、ＴａxＣＯy、ＴａxＯyＮz、ＡｌxＯy、ＡｌxＣＯy、ＡｌxＯyＮz、ＡｌxＣＯyＮz、ＴｉxＯy、ＴｉxＯyＮz、ＴｉxＣＯyのいずれか１つまたはこれらを組み合わせた物質を用いることができる。ここで、下付き文字ｘ、ｙ及びｚは、自然数で、各化学元素の個数を意味する。 Then, the half-transparent material 141 is filled between the slit-type light shielding walls 121 to form the multiple halftone portion H (S41). That is, the multiple halftone portion H according to the present invention has a structure in which a translucent material is filled between slit-type light shielding walls. The semi-permeable material has Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, and Ti as main elements, and any one of these main element substances (only main elements) Material), a composite material in which at least two of these main elements are mixed, or at least one of CO x , O x , and N x is added to any one of the main elements or the composite material Any substance can be used. Here, the subscript is a natural number that varies depending on the main element to be combined. For example, Cr x O y , Cr x CO y , Cr x O y N z , Si x O y , Si x O y N z , Si x CO y , Si x CO y N z , Mo x Si y , Mo x O y , Mo x O y N z , Mo x CO y , Mo x O y N z , Mo x Si y O z , Mo x Si y O z N, Mo x Si y CO z N, Mo x Si y CO z, Ta x O y, Ta x O y N z, Ta x CO y, Ta x O y N z, Al x O y, Al x CO y, Al x O y N z, Al x CO y N z, Any one of Ti x O y , Ti x O y N z , and Ti x CO y or a combination of these can be used. Here, the subscripts x, y, and z are natural numbers, meaning the number of each chemical element.

以下では、Ｓ４段階として、本発明に係る多重ハーフトーン部Ｈを含めて３個以上の半透過部を形成する工程を説明する。   Hereinafter, as step S4, a process of forming three or more transflective portions including the multiple halftone portion H according to the present invention will be described.

具体的には、Ｓ３段階におけるスリット型遮光壁１２１の間の空間に半透過物質を充填して多重ハーフトーン部Ｈを形成する方式には、様々なものを適用することができるが、本実施例では、フォトレジストを用いて一回の工程で互いに異なる透過率を有する多重半透過部を形成する工程を取り上げる。   Specifically, various methods can be applied to the method of forming the multi-halftone portion H by filling the space between the slit-type light shielding walls 121 in the step S3 with a semi-transmissive material. In the example, a step of forming multiple semi-transmissive portions having different transmittances in one step using a photoresist will be taken up.

まず、Ｓ３段階で形成された遮光層の上面に半透過物質層１４０を塗布し（Ｓ４１段階）、この半透過物質層１４０の上部にフォトレジスト１５０を塗布する（Ｓ４２段階）。その後、互いに異なる透過率を有するように形成する領域に対して選択的にパターニングをし（Ｓ４３段階）、このパターニングされたパターンを介して半透過物質層を選択的にエッチングし、フォトレジストを除去することで、透明基板が露出される領域に形成される光透過部Ｗ、スリット型遮光壁のみで形成されたスリット型ハーフトーン部Ｚ、ハーフトーン物質膜で形成された単一ハーフトーン部Ｙ、及びスリット型遮光壁と半透過物質とで形成された多重ハーフトーン部Ｘを含むフォトマスクを製造できる（Ｓ４４段階）。   First, the semi-transmissive material layer 140 is applied on the upper surface of the light shielding layer formed in step S3 (step S41), and the photoresist 150 is applied on the semi-transmissive material layer 140 (step S42). Thereafter, the regions to be formed to have different transmittances are selectively patterned (step S43), and the semi-transmissive material layer is selectively etched through the patterned patterns to remove the photoresist. Thus, the light transmitting portion W formed in the region where the transparent substrate is exposed, the slit type halftone portion Z formed only by the slit type light shielding wall, and the single halftone portion Y formed by the halftone material film In addition, a photomask including the multiple halftone portion X formed of the slit type light shielding wall and the semi-transmissive material can be manufactured (step S44).

図１０は、この製造工程によって製造された本発明に係る多重ハーフトーン部を備えたフォトマスクの要部を示す概念図である。   FIG. 10 is a conceptual diagram showing a main part of a photomask provided with a multiple halftone part according to the present invention manufactured by this manufacturing process.

すなわち、図示のように、本発明に係るハーフトーンマスクは、透明基板１１０に、該透明基板が露出される領域に光透過部Ｗを形成し、スリット型遮光壁のみで形成されたスリット型ハーフトーン部Ｚ、ハーフトーン物質膜１４３で形成された単一ハーフトーン部Ｙ、及びスリット型遮光壁及び半透過物質で形成された多重ハーフトーン部Ｘを含む、３個以上の互いに異なる透過率制御が可能な構造を備えることができる。   That is, as shown in the drawing, the halftone mask according to the present invention is a slit-type half formed by forming a light transmitting portion W in a transparent substrate 110 in a region where the transparent substrate is exposed and only a slit-type light shielding wall. Three or more different transmittance controls including a tone portion Z, a single halftone portion Y formed of a halftone material film 143, and a multiple halftone portion X formed of a slit-type light shielding wall and a semi-transmissive material Can be provided.

すなわち、本実施例に示すように、光透過部Ｗを光透過率１００％とする場合、多重ハーフトーン部Ｘ、単一ハーフトーン部Ｙ、スリット型ハーフトーン部Ｚは、それぞれ異なる透過率を有するようになる。また、照射される光は、露光器によってその波長帯が変わることがあるから、別に制限されることはないが、一般に、３００ｎｍ〜４４０ｎｍ波長帯が用いられる。それぞれの半透過部は、照射される光の一部のみを透過させればよく、高投光量に特に制限はなく、照射される光の１０％〜９９％を透過させるように調節可能であると好ましい。   That is, as shown in the present embodiment, when the light transmission portion W has a light transmittance of 100%, the multiple halftone portion X, the single halftone portion Y, and the slit type halftone portion Z have different transmittances. To have. In addition, since the wavelength band of the irradiated light may vary depending on the exposure device, the wavelength band is not limited, but generally the wavelength band of 300 nm to 440 nm is used. Each semi-transmissive portion only needs to transmit a part of the irradiated light, and there is no particular limitation on the high light projection amount, and it can be adjusted so as to transmit 10% to 99% of the irradiated light. And preferred.

勿論、上述した構造の様々なハーフトーン部は、多重ハーフトーン部を少なくとも１つ含む、種々の個数と設計構造のものに変形可能である。   Of course, the various halftone portions having the above-described structure can be modified into various numbers and designs having at least one multiple halftone portion.

また、本発明の好適な一実施例に係るフォトマスクの構造では、遮光層１２０は、それ自体としても光を完全に遮断するものを用いてもよく、特に、本発明の一実施例に係る製造工程によれば、遮光層１２０は、上部に半透過物質１４０層が形成される構造としてもよく、さらにはスリット型遮光壁１２１の上部にも同じ半透過物質層１４２が形成される構造にしてもよい。これは、本発明の一実施例が、半透過物質層をスリット型遮光壁の間の離隔空間に充填するために行う積層工程により形成されるからである。   Further, in the photomask structure according to a preferred embodiment of the present invention, the light shielding layer 120 may itself be a material that completely blocks light, and particularly according to an embodiment of the present invention. According to the manufacturing process, the light-shielding layer 120 may have a structure in which the semi-transparent material 140 layer is formed on the upper portion, and further, the same semi-transmissive material layer 142 is formed on the slit-type light shielding wall 121. May be. This is because an embodiment of the present invention is formed by a laminating process that is performed to fill the space between the slit type light shielding walls with the semi-transmissive material layer.

特に、本発明に係る多重ハーフトーン部Ｘは、単一ハーフトーン部の構成にスリット型遮光壁が挿入された構造とし、異なる透過率を有する複合的な半透過部の構成とすることができ、このような製造方式により、単一ハーフトーン部、スリット型ハーフトーン部以外の構造として、透過率を調節できる領域をさらに増加させてもよい。これは、工程に当たって設計自由度及び欠陥に対する修正自由度を上げて、工程収率を増大できる他、納期を短縮させ、かつ露光後の製品の品質を向上させることができる。   In particular, the multiple halftone portion X according to the present invention can have a structure in which a slit type light-shielding wall is inserted in the configuration of a single halftone portion, and can have a configuration of a composite semi-transmissive portion having different transmittances. By such a manufacturing method, the region where the transmittance can be adjusted may be further increased as a structure other than the single halftone portion and the slit type halftone portion. This increases the degree of freedom of design and the degree of freedom of correction for defects in the process, thereby increasing the process yield, shortening the delivery time, and improving the quality of the product after exposure.

以上、本発明の詳細な説明では具体的な実施例について説明した。しかし、本発明の範囲を逸脱しない限度内では種々の変形が可能である。本発明の技術的思想は、具体的な実施例に限定して定められてはならず、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきであろう。   The detailed description of the invention has been given of the specific embodiments. However, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. The technical idea of the present invention should not be limited to specific embodiments, but should be defined by the appended claims and equivalents thereof.

Claims (14)

少なくとも１つの半透過領域を備えたハーフトーンマスクであって、
半透過領域を形成する微細パターンのパターン密度を調節して透過率を調節することを特徴とするハーフトーンマスク。 A halftone mask with at least one semi-transmissive region,
A halftone mask characterized by adjusting a transmittance by adjusting a pattern density of a fine pattern forming a semi-transmissive region. 前記半透過領域は、半透過膜に微細パターンを形成した構造、遮光層に微細パターンを形成し、その上に半透過膜を形成した構造、または、これらの構造を組み合わせた構造で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のハーフトーンマスク。   The semi-transmissive region is formed with a structure in which a fine pattern is formed in a semi-transmissive film, a structure in which a fine pattern is formed in a light shielding layer, and a semi-transmissive film is formed thereon, or a structure in which these structures are combined. The halftone mask according to claim 1, wherein: 前記半透過膜は、透過率が４〜７５％である半透過物質を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載のハーフトーンマスク。   3. The halftone mask according to claim 1, wherein the transflective film uses a translucent material having a transmittance of 4 to 75%. 4. 前記微細パターンの線幅は、０．１μｍ〜１．３μｍの範囲で調節されることを特徴とする、請求項３に記載のハーフトーンマスク。   The halftone mask according to claim 3, wherein a line width of the fine pattern is adjusted in a range of 0.1 μm to 1.3 μm. 前記半透過物質は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌのいずれか１つの主元素、これら主元素のうち少なくとも２つが混合された複合物質、または、前記主元素または複合物質にＣＯx、Ｏx、Ｎxの少なくとも１つが添加された物質であることを特徴とする、請求項４に記載のハーフトーンマスク。 The translucent material is a main material of any one of Cr, Si, Mo, Ta, Ti, and Al, a composite material in which at least two of these main elements are mixed, or CO x on the main element or the composite material. The halftone mask according to claim 4, wherein the halftone mask is a material to which at least one of O, O x and N x is added. 光透過率を調節する微細パターンを含むハーフトーンマスクの製造工程であって、
前記微細パターンのパターン密度を調節し、前記微細パターンの線幅を０．１〜１．３μｍの範囲で調節して光透過率を調節するハーフトーンマスクの製造方法。 A halftone mask manufacturing process including a fine pattern for adjusting light transmittance,
A method for manufacturing a halftone mask, wherein the light transmittance is adjusted by adjusting a pattern density of the fine pattern and adjusting a line width of the fine pattern in a range of 0.1 to 1.3 μm. 透明基板上に形成される光透過部、光遮断部、半透過部を備えるハーフトーンマスクであって、
前記半透過部は、スリットの間にハーフトーン物質が充填された構造の多重ハーフトーン部を備えることを特徴とするハーフトーンマスク。 A halftone mask comprising a light transmission part, a light blocking part, and a semi-transmission part formed on a transparent substrate,
The half-tone mask according to claim 1, wherein the semi-transmissive portion includes a multiple half-tone portion having a structure in which a half-tone material is filled between slits. 前記半透過部は、少なくとも１つの多重ハーフトーン部を備え、
半透過物質層で形成される単一ハーフトーン部、またはスリットのみで形成されたスリット型ハーフトーン部を少なくとも１つさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のハーフトーンマスク。 The semi-transmissive portion includes at least one multiple halftone portion,
The halftone mask according to claim 7, further comprising at least one single halftone portion formed of a semi-transmissive material layer or a slit type halftone portion formed of only a slit. 前記多重ハーフトーン部は、
一定の離隔間隔を有するスリット型遮光壁を備え、
スリット型遮光壁の間及び前記光遮断部との間の離隔空間に半透過物質層が形成された構造を有することを特徴とする、請求項７に記載のハーフトーンマスク。 The multiple halftone part is
A slit type light-shielding wall having a constant separation interval is provided,
The halftone mask according to claim 7, wherein the halftone mask has a structure in which a semi-transparent material layer is formed in a space between the slit type light shielding walls and the light shielding part. 前記スリット型遮光壁及び光遮断部上には半透過物質層が形成されたことを特徴とする、請求項９に記載のハーフトーンマスク。   The halftone mask according to claim 9, wherein a semi-transmissive material layer is formed on the slit-type light blocking wall and the light blocking portion. 前記半透過物質層は、Ｍｏ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｅ、Ｖ、Ｎi、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｔｉを主元素とし、この主元素物質、またはこれら主元素の少なくとも２つ以上が混合された複合物質、または、前記主元素または複合物質にＣＯx、Ｏx、Ｎx（ただし、ｘは自然数である）の少なくとも１つが添加された物質で形成されることを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のハーフトーンマスク。 The translucent material layer has Mo, Si, Ta, W, Al, Cr, Hf, Zr, Me, V, Ni, Nb, Co, and Ti as main elements, and the main element material, or at least of these main elements A composite material in which two or more are mixed, or a material in which at least one of CO x , O x , and N x (where x is a natural number) is added to the main element or the composite material. The halftone mask according to claim 7, wherein the halftone mask is characterized. 遮光層の積層された透明基板上にフォトレジストを塗布する第１段階と、
前記フォトレジストを露光現像してパターニングする第２段階と、
前記遮光層をエッチングしてスリット型遮光壁と光透過部を形成する第３段階と、
前記スリット型遮光壁の間に半透過物質層を積層して多重ハーフトーン部を形成する第４段階と、
を含むハーフトーンマスクの製造方法。 A first step of applying a photoresist on a transparent substrate on which a light shielding layer is laminated;
A second step of exposing and patterning the photoresist and patterning;
Etching the light shielding layer to form a slit type light shielding wall and a light transmitting portion;
A fourth step of forming a multi-halftone part by laminating a semi-transmissive material layer between the slit type light shielding walls;
A method of manufacturing a halftone mask including 前記第４段階は、
ａ１）前記遮光層の上面に半透過物質層を積層する段階と、
ａ２）前記半透過物質層上にフォトレジストを塗布してパターニングする段階と、
ａ３）前記パターニングされた部位を介して前記光透過部またはスリット型遮光壁の間に充填された半透過物質層を選択的に除去する段階と、
を含んでなることを特徴とする、請求項１２に記載のハーフトーンマスクの製造方法。 The fourth stage includes
a1) laminating a translucent material layer on the upper surface of the light shielding layer;
a2) applying and patterning a photoresist on the translucent material layer;
a3) selectively removing the translucent material layer filled between the light transmission part or the slit type light shielding wall through the patterned part;
The method for producing a halftone mask according to claim 12, comprising: 前記第３段階または第４段階の後に、遮光層または半透過物質層をエッチングしてからフォトレジストを除去する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１２または１３に記載のハーフトーンマスクの製造方法。   14. The halftone mask according to claim 12, further comprising a step of removing the photoresist after etching the light shielding layer or the semi-transparent material layer after the third step or the fourth step. Production method.
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