JP2013235036A - フォトマスク、パターン転写方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板10上に、透光部と、露光光の一部を透過する半透光膜20が形成された半透光部21と、遮光性の膜が形成された遮光部31とを有する転写用パターンを備えたフォトマスク1であって、半透光膜20は、転写用パターンの転写に用いる露光光の代表波長に対して、2〜60%の透過率と、90°以下の位相シフト作用をもち、半透光部21は、遮光部31のエッジに隣接して、露光装置により解像されない幅21A、21Bに形成されたものであることを特徴とするフォトマスク。
【選択図】図3
Description
図3(a)及び(b)は、本発明の第1実施形態に係るラインアンドスペースパターン形成用のフォトマスク1が有する転写用パターンにつき、断面模式図及び部分拡大図を示す。また、図4(a)及び(b)は、本発明の第2実施形態に係るラインアンドスペースパターン形成用のフォトマスク2が有する転写用パターンにつき、断面模式図及び部分拡大図である。これらフォトマスク1、2を平面視したマスクイメージを図10(a)に示す。更に、本発明の第3実施形態に係るホールパターン形成用のフォトマスク3を平面視したマスクイメージを図11(c)に示す。
透明基板10上に積層された半透光膜20と遮光膜30がそれぞれパターニングされて形成された、透光部(図中の符号Sを参照)、半透光部20、遮光部30を含む転写用パターンを備えており、
透光部は、透明基板10が露出し、
遮光部31は、透明基板10上において、半透光膜20上に遮光膜30が積層して形成され、
半透光部21は、透明基板10上に、半透光膜20が形成され、
半透光部21は、遮光部31の第1のエッジに隣接して形成された第1半透光部21Aと、遮光部31の第1のエッジに対向する第2のエッジに隣接して形成された第2半透光部21Bとを含み、
第1及び第2半透光部21A、21Bはそれぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅をもっている。
透明基板10上の半透光膜20及び遮光膜30がそれぞれパターニングされて形成された、透光部、半透光部20、遮光部30を含む転写用パターンを備えたフォトマスク1であって、
透光部は、透明基板10が露出し、
遮光部31は、透明基板10上において、半透光膜20上に遮光膜30が積層して形成され、
半透光部21は、透明基板10上に、半透光膜20が形成され、
半透光部21は、透光部の第1のエッジに隣接して形成された第1半透光部21Aと、透光部の第1のエッジに対向する第2のエッジに隣接して形成された第2半透光部21Bとを含み、
第1及び第2半透光部21A、21Bはそれぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅をもっている。
後述の実施例に示すとおり、本発明の半透光部は、該半透光部が遮光部の一部であった場合(バイナリマスクであった場合)に比較して、透光部を透過する光強度曲線のピークを上昇させる機能をもつ。このため、本発明のフォトマスクは、被転写体上に3μm未満のスペースパターンを形成するときに、特に有利である。
尚、本発明のフォトマスクは、被転写体上に形成される転写像が2階調となる用途に有利に用いられる。すなわち、いわゆる多段階のレジスト残膜値を得ようとする、3階調以上の多階調フォトマスクとは異なる機能をもつ。
次に、本発明のフォトマスクの製造方法の実施形態について、図5、図6及び図7を参照しつつ説明する。
図5(a)〜(g)に沿って、上述した図3に示すフォトマスク1の製造工程(製造方法1)を説明する。
上述した製造方法1において、下記i)〜vi)のように変更してもよい。
図6(a)〜(g)に沿って、上述した図4に示すフォトマスク2の製造工程(製造方法2)を説明する。
図7(a)〜(f)に沿って、図3に示すフォトマスク1の他の製造工程3を説明する。
本発明は更に、上述した本発明のフォトマスクを用いたパターン転写方法を含む。すなわち、上述のとおり本発明のフォトマスクは、透過光量の補助効果を有する。従って、本発明のフォトマスクを用いて転写用パターンを被転写体上に転写すれば、露光装置の照射光量を増加させずに(或いは減少させつつ)微細パターンを転写することが可能であり、省エネルギー、或いは露光時間の短縮、生産効率の向上に著しいメリットをもたらす。
図8は、遮光膜(OD3以上)をパターニングして形成したラインアンドスペースパターンを転写パターンとしたフォトマスク(バイナリマスク)の比較例1を示すものである。ここで、図8(a)は、本比較例1に用いた転写用パターンを示す。図8(b)は、この転写用パターンに露光した際、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示す。図8(c)は、本シミュレーションにより得られた、各評価項目値を示す。図8(d)は、比較例1のバイナリマスクにより形成されるレジストパターン形状を示す。
Contrast=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)
とした。
またレジスト膜減りの項目については、被転写体上に形成したレジスト膜厚(初期膜厚1.5μm)に対しての減膜量を意味し、上記同様に比較例1を基準として、参考例1、実施例1を評価している。
図9は、半透光膜をパターニングして形成した、ラインアンドスペースパターンを転写用パターンとしたフォトマスクの参考例1(透過補助マスク1)を示すものである。上記比較例1と同様、図9(a)は、転写用パターンを示し、図9(b)は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示し、図9(c)は、本シミュレーションによる、各評価項目値を示す。図9(d)は、参考例1の透過補助マスク1により形成されるレジストパターン形状を示す。
図10は、本発明による転写用パターンを有するフォトマスクの実施例1(透過補助マスク2)を示すものである。上記比較例1と同様に、図10(a)は、転写用パターンを示し、図10(b)は、被転写体上に形成したレジスト膜上に照射される透過光の光強度分布を示し、図10(c)は、本シミュレーションによる、各評価項目を示す。図10(d)は、実施例1の透過補助マスク2により形成されるレジストパターン形状を示す。
まず、比較例2、参考例2、実施例2の各フォトマスクの構成について、図11(a)〜(c)を参照しつつ説明する。図11(a)〜(c)は、それぞれ転写用パターンをホールパターンとしたフォトマスクの比較例2(バイナリマスク)、参考例2(透過補助マスク3)、実施例2(透過補助マスク4)のマスクイメージを示すものである。
比較例2、参考例2、実施例2のホールパターンをもつフォトマスクをそれぞれ、露光装置により露光したときの光学シミュレーションを行った。光学シミュレーション条件は、露光装置のNAを0.085、σを0.9とし、照射光源の強度はi線、h線、g線を含むブロード光とし、その強度比がg線:h線:i線=1:1:1とした。本光学シミュレーションでは、図11(d)に示す評価項目A〜Cを評価した。以下、評価項目A〜Cについて説明する。
図11(d)の説明図は、ホールパターンをもつフォトマスクによって形成されるレジストパターンの断面形状を示すものである。図中の黒塗りの部分がエッチングマスクとなるレジストパターンであり、その間の白抜きの部分がホールHに対応するレジストパターン上の抜きパターンである。
本光学シミュレーションにおけるレジスト傾斜角は、図11(d)の説明図に示す黒塗りのレジストパターンの、ホール部分(抜きパターン)との境界部の傾斜角である。このレジスト傾斜角は、被転写体を水平に載置したとき、被転写体の面に対して垂直である場合の傾斜角(90°)を最大として表現する。レジスト傾斜角は大きいほど好ましい。レジスト傾斜角が大きいほど、このレジストパターンをエッチングマスクとして使用する場合の径や幅の変動を小さく抑えられる。
レジスト膜の初期膜厚(1.5μm)に対する減膜量を示す。図11(d)の説明図に示す黒塗りのレジストパターンのレジスト膜減りは、小さいほど好ましい。レジスト膜減りは、特にドライエッチングにおいて深刻となりうる。
比較例2、参考例2、実施例2の各フォトマスクについて、上記評価項目A〜Cのシミュレーション結果を図12に示す。図12(a)は照射光量、図12(b)はレジスト傾斜角、図12(c)はレジスト膜減りを示す。
3、4、5 フォトマスク(ホールパターン)
10 透明基板
20 半透光膜
21 半透光部
21A 第1半透光部
21B 第2半透光部
30 遮光膜
31 遮光部
40、50、60 レジスト膜
41、51、61 レジストパターン
L ライン
S スペース(透光部)
H ホール(透光部)
Claims (7)
- 透明基板上に、透光部と、露光光の一部を透過する半透光膜が形成された半透光部と、遮光性の膜が形成された遮光部とを有する転写用パターンを備えたフォトマスクであって、
前記半透光膜は、前記転写用パターンの転写に用いる露光光の代表波長に対して、2〜60%の透過率と、90°以下の位相シフト作用をもち、
前記半透光部は、前記遮光部のエッジに隣接して、露光装置により解像されない幅に形成されたものであることを特徴とする、フォトマスク。 - 前記半透光部は、前記遮光部の対向するエッジにそれぞれ隣接して設けられた第1半透光部、第2半透光部を有し、前記第1半透光部と第2半透光部の幅は、それぞれ露光装置によって解像されない一定幅であって、互いに等しい幅であることを特徴とする、請求項1に記載のフォトマスク。
- 前記転写用パターンは、ラインアンドスペースパターンであり、被転写体上に、ライン幅又はスペース幅が3μm未満のラインアンドスペースを形成することを特徴とする、請求項1又は2に記載のフォトマスク。
- 前記半透光部は、連続する前記遮光部によって囲まれた領域において、前記遮光部のエッジに隣接して、露光装置によって解像されない一定幅に形成されたものであることを特徴とする、請求項1に記載のフォトマスク。
- 前記転写用パターンは、ホールパターンであり、被転写体上に、3μm未満の径を有するホールを形成するものであることを特徴とする、請求項1又は4に記載のフォトマスク。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載したフォトマスクを用い、露光装置を用いて前記転写用パターンを被転写体上に転写することを特徴とする、パターン転写方法。
- 請求項6のパターン転写方法を用いることを特徴とする、フラットパネルディスプレイの製造方法。
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