JP2014102496A - Photomask for manufacturing display device and pattern transfer method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表示装置の製造に特に適したフォトマスクに関する。また、これを用いたパターン転写方法に関する。 The present invention relates to a photomask particularly suitable for manufacturing a display device. The present invention also relates to a pattern transfer method using the same.
特許文献１には、透明基板と、この透明基板上に設けられ透光性のメインパターンとこの周囲に形成された透光性の補助パターンを有する遮光膜と、この遮光膜の上記補助パターン形成部位に設けられ補助パターンを通過する露光光の位相を変位させる位相シフト層を備える補助パターン付き位相シフトマスクが記載されている。この位相シフトマスクは、半導体装置を製造するに際し、半導体基板上に成膜された被膜に対してコンタクトホール等繰り返し性のない孤立パターンを形成するような場合に使用され、通過した露光光が急峻な光強度分布を示すことが記載されている。 In Patent Document 1, a transparent substrate, a light-shielding film provided on the transparent substrate and having a light-transmissive main pattern and a light-transmissive auxiliary pattern formed around the transparent substrate, and formation of the auxiliary pattern of the light-shielding film are disclosed. There is described a phase shift mask with an auxiliary pattern provided with a phase shift layer that is provided at a site and shifts the phase of exposure light passing through the auxiliary pattern. This phase shift mask is used when an isolated pattern having no repeatability such as a contact hole is formed on a film formed on a semiconductor substrate when manufacturing a semiconductor device. The light intensity distribution is described.
特許文献２には、ホールパターンと補助パターンとハーフトーン領域と遮光領域とを備えた、ハーフトーン位相シフトマスクが記載されている。これは、半導体ウエハ上にパターンを形成する露光マスクであり、これによって孤立パターンの焦点深度を十分に得られることが記載されている。 Patent Document 2 describes a halftone phase shift mask provided with a hole pattern, an auxiliary pattern, a halftone region, and a light shielding region. This is an exposure mask for forming a pattern on a semiconductor wafer, and it is described that a focal depth of an isolated pattern can be sufficiently obtained.
特許文献１及び２に記載の発明が属する、半導体装置製造用フォトマスクの分野では、解像性を得るために、高ＮＡ（例えば０．２以上）の光学系とともに、位相シフト作用を利用した位相シフトマスクを開発してきた経緯がある。位相シフトマスクは、単一波長であって、かつ比較的、波長の短い光源（ＫｒＦやＡｒＦのエキシマレーザーなど）とともに用いられている。これによって、高集積化及びそれに伴うパターンの微細化に対応してきたのである。 In the field of semiconductor device manufacturing photomasks to which the inventions described in Patent Documents 1 and 2 belong, in order to obtain resolution, a phase shift action is used together with a high NA (for example, 0.2 or more) optical system. There is a history of developing phase shift masks. The phase shift mask is used with a light source having a single wavelength and a relatively short wavelength (such as an excimer laser of KrF or ArF). As a result, the high integration and the accompanying pattern miniaturization have been dealt with.
その一方、表示装置製造用のリソグラフィ分野では、解像性向上や焦点深度拡大のために、上記のような手法が適用されることは、一般的ではなかった。この理由としては、表示装置における、パターンの集積度や、微細さが半導体製造分野ほどではなかったことが挙げられる。 On the other hand, in the field of lithography for manufacturing a display device, it has not been common to apply the above-described method for improving the resolution and expanding the depth of focus. This is because the degree of pattern integration and the fineness of the display device are not as good as those in the semiconductor manufacturing field.
実際、表示装置製造用の露光機（一般にはＬＣＤ露光装置、或いは液晶露光装置などとして知られる）に搭載される光学系や光源も、半導体装置製造用のものとは大幅に異なり、解像性や焦点深度より、生産効率（例えば、光源の波長域を広げて光量を大きくし、生産タクトを短縮するなど）が重視されてきた。 Actually, the optical system and the light source mounted on the exposure device for manufacturing the display device (generally known as an LCD exposure device or a liquid crystal exposure device) are also significantly different from those for manufacturing the semiconductor device, and the resolution is high. Production efficiency (for example, widening the wavelength range of the light source to increase the amount of light and shortening the production tact) has been emphasized over the focus depth.
ところで、液晶、有機ＥＬ等を用いた表示装置の製造の際には、必要なパターニングが施された、複数の導電膜や絶縁膜を積層することによってトランジスタなどの素子を形成している。これらの積層構造において、成膜及びパターニングを適宜繰り返し、積層される膜の個々に対して、フォトマスクを用い、フォトリソグラフィ工程を適用してパターニングする工程を利用することが多い。 By the way, when manufacturing a display device using liquid crystal, organic EL, or the like, elements such as transistors are formed by stacking a plurality of conductive films and insulating films that have been subjected to necessary patterning. In these stacked structures, film formation and patterning are repeated as appropriate, and a patterning process is often used by applying a photolithography process to each of the stacked films using a photomask.
例えば、アクティブマトリクス方式の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、「ＴＦＴ」と略記する）でいえば、ＴＦＴを構成する複数のパターンのうち、パッシベーション層（絶縁層）に形成されたコンタクトホールが、絶縁層を貫き、その下層側にある接続部に導通する構成を有するものがある。この際、上層側と下層側のパターンが正確に位置決めされ、かつ、コンタクトホールの形状が確実に形成されていなければ、表示装置の正しい動作が保証されない。 For example, a thin film transistor (hereinafter abbreviated as “TFT”) used in an active matrix liquid crystal display device is formed on a passivation layer (insulating layer) among a plurality of patterns constituting a TFT. In some cases, the contact hole penetrates the insulating layer and is electrically connected to the connecting portion on the lower layer side. At this time, if the patterns on the upper layer side and the lower layer side are accurately positioned and the shape of the contact hole is not reliably formed, correct operation of the display device cannot be guaranteed.
こうした表示装置の最近の動向としては、明るく、精細な画像を、十分な動作速度をもって表示し、かつ、消費電力を低減させるニーズが高まっている。こうした要求を満たすため、表示装置の構成部品や素子は、益々微細化し、高集積化することが求められる。これに伴い、これらの製造に用いられるフォトマスクが備える転写用パターンのデザインも微細化している。 As a recent trend of such display devices, there is an increasing need to display bright and fine images with a sufficient operation speed and to reduce power consumption. In order to satisfy these requirements, it is required that the components and elements of the display device are increasingly miniaturized and highly integrated. In connection with this, the design of the pattern for transfer with which the photomask used for these manufacture is also refined | miniaturized.
フォトマスクの転写用パターンが微細化すると、これを正確に被転写体（エッチング加工しようとする薄膜等）に転写する工程は困難になる。転写の工程に現実に使用されている露光機の解像限界は３μｍ程度とされているが、表示デバイスに必要な転写用パターンの中には、ＣＤ（線幅）が、既にこれに近づくか、或いはこれを下回る寸法のものが必要となっている。 When the transfer pattern of the photomask is miniaturized, it becomes difficult to accurately transfer the pattern to a transfer target (a thin film to be etched). The resolution limit of the exposure machine that is actually used in the transfer process is about 3 μm, but in the transfer pattern necessary for the display device, is the CD (line width) already approaching this? Alternatively, a size smaller than this is required.
例えば、コンタクトホールなどに適用される、ホールパターンをもつフォトマスクを使用し、これを被転写体上に転写することを考える。径が３μｍを超えるホールパターンであれば、従来より、それほど困難なく転写することが可能であった。しかしながら、３μｍ以下のホールパターンを転写しようとすると、被転写体上で面内均一に、確実にホールを形成できるような、精度の高い転写は容易ではなかった。まして、２．５μｍ以下の径をもつホールの形成には、大きな困難があった。 For example, consider using a photomask having a hole pattern, which is applied to contact holes and the like, and transferring the photomask onto a transfer target. If the hole pattern has a diameter exceeding 3 μm, it has been possible to transfer the hole pattern without much difficulty. However, when trying to transfer a hole pattern of 3 μm or less, it is not easy to transfer with a high degree of accuracy so that holes can be reliably formed uniformly in the surface on the transfer target. Furthermore, there is a great difficulty in forming a hole having a diameter of 2.5 μm or less.
この主な理由は、転写に用いる露光機の性能上の制約である。上記のとおり、現行の多くのＬＣＤ露光機は、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域（以下、ブロード波長とも言う）を用いており、上述のとおり解像限界としては、３μｍ程度である。この状況下で、例えば、フォトマスクの転写用パターンにおいて、径が２．５μｍ以下、更には、径が２．０μｍ以下のホールパターンを形成するには、当然困難がある。しかし、近い将来、これを下回る１．５μｍ以下の径をもつパターンの転写も望まれると考えられる。 The main reason for this is the limitation on the performance of the exposure machine used for transfer. As described above, many current LCD exposure machines use a wavelength range including i-line, h-line, and g-line (hereinafter also referred to as broad wavelength), and the resolution limit is about 3 μm as described above. is there. Under these circumstances, for example, it is naturally difficult to form a hole pattern having a diameter of 2.5 μm or less and further a diameter of 2.0 μm or less in a photomask transfer pattern. However, in the near future, it is considered that transfer of a pattern having a diameter of 1.5 μm or less, which is smaller than this, is desired.
ところで、これまで半導体装置製造の目的で開発されてきた、解像性向上のための手法を、表示デバイス製造にそのまま適用することには、いくつかの問題があり、少なくとも近い将来にこれを行う現実性はあまり大きくない。例えば、半導体製造用のような高ＮＡ（開口数）をもつ露光機への転換には、大きな投資が必要になり、表示装置の価格との整合性に齟齬が生じる。或いは、露光波長の変更（ＡｒＦエキシマレーザーのような短波長を、単一波長で用いる）については、比較的大面積をもつ表示装置への適用が困難であったり、製造タクトが延長しやすい問題の他、やはり相当の投資を必要とする点で不都合である。 By the way, there are some problems in applying the technique for improving resolution, which has been developed for the purpose of manufacturing semiconductor devices, to display device manufacturing as it is, and this will be done at least in the near future. Reality is not so great. For example, switching to an exposure apparatus having a high NA (numerical aperture) such as that used for semiconductor manufacturing requires a large investment, and the consistency with the price of the display device arises. Or, it is difficult to change the exposure wavelength (using a short wavelength such as an ArF excimer laser with a single wavelength) for a display device having a relatively large area, or the manufacturing tact is likely to be extended. In addition, it is disadvantageous in that it requires considerable investment.
そこで、本発明者は、露光機の性能のみに依存するのではなく、フォトマスクの転写用パターンに工夫を加えることにより、３μｍ未満のパターンであっても、精度高く、確実に転写できる方法を検討した。 Therefore, the present inventor does not depend only on the performance of the exposure machine, but by adding a device to the transfer pattern of the photomask, a method that can accurately and reliably transfer even a pattern of less than 3 μm. investigated.
発明者らの検討によると、微細径のパターンが、確実に転写できないことの要因のひとつとして、以下の点が考えられる。 According to the study by the inventors, the following points can be considered as one of the factors that the fine-diameter pattern cannot be reliably transferred.
フォトマスク基板の転写用パターン面が、理想的な平面でなく、また、被転写体も理想的な平面ではない。更に、露光機の光学系のフォーカスエラー成分があるため、必ずしもジャストフォーカス状態で転写が行われる訳ではない。表示装置製造用のフォトマスクの面積は様々であるが、一般的に半導体用より大きく（例えば一辺が３００ｍｍ以上の方形）、更に、被転写体（表示パネル生産用ガラスなど）は更に大面積（例えば一辺が１０００ｍｍ以上の方形）であるから、これら表面の凹凸がたとえあっても、デフォーカスによる転写性への影響が小さいことが肝要である。すなわち、露光時のフォーカスマージン（フォーカスずれに対する裕度）が大きくなるようなフォトマスクが求められる。 The transfer pattern surface of the photomask substrate is not an ideal plane, and the transfer target is not an ideal plane. Furthermore, since there is a focus error component of the optical system of the exposure machine, transfer is not necessarily performed in the just focus state. The area of a photomask for manufacturing a display device is various, but is generally larger than that for a semiconductor (for example, a rectangle having a side of 300 mm or more), and a transfer object (such as glass for display panel production) has a larger area ( For example, it is important that the influence of defocusing on transferability is small even if there are irregularities on the surface. That is, a photomask that increases the focus margin (tolerance for focus shift) during exposure is required.
本発明はこのような課題を解決するべくなされた。 The present invention has been made to solve such problems.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。本発明は、下記の構成１〜１５であることを特徴とする表示装置製造用フォトマスク、及び下記の構成１６であることを特徴とするパターン転写方法である。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. The present invention provides a photomask for manufacturing a display device having the following configurations 1 to 15 and a pattern transfer method having the following configuration 16.
（構成１）
本発明の構成１は、透明基板上に成膜した、少なくとも遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ、透光部又は半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は０度以上９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 1)
Configuration 1 of the present invention is a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and is formed by patterning at least a light shielding film, and has a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent part or a semi-translucent part, having a width smaller than the diameter of the main pattern, arranged around the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 0 degree or more and 90 degrees or less,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
（構成２）
本発明の構成２は、透明基板上に成膜した遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、露光により解像しない幅をもつ透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光には、互いに実質的に位相差がなく、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 2)
Configuration 2 of the present invention is a photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion, which is formed by patterning a light shielding film formed on a transparent substrate.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent portion disposed around the main pattern and having a width not resolved by exposure;
There is substantially no phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
（構成３）
本発明の構成３は、前記補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ／２、かつＡ≦Ｃ／２を満たすことを特徴とする、構成２の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 3)
In the configuration 3 of the present invention, the width A (μm) of the auxiliary pattern is such that when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm), A ≦ A photomask for manufacturing a display device according to Configuration 2, wherein B / 2 and A ≦ C / 2 are satisfied.
（構成４）
本発明の構成４は、透明基板上に成膜した半透光膜と遮光膜とをパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部と、半透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 4)
Configuration 4 of the present invention is a transfer pattern that includes a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion, which are formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate. In a photomask for manufacturing a display device having
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a semi-translucent portion disposed around the main pattern and having a width smaller than the diameter of the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 90 degrees or less,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
（構成５）
本発明の構成５は、前記補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ、かつＡ≦Ｃを満たすことを特徴とする、構成４の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 5)
According to Structure 5 of the present invention, the width A (μm) of the auxiliary pattern is such that A ≦ μ when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm). A photomask for manufacturing a display device according to Configuration 4, wherein B and A ≦ C are satisfied.
（構成６）
本発明の構成６は、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±２次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射しないように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、構成１〜５のいずれかの表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 6)
Configuration 6 of the present invention is that an optical system of an exposure machine used for exposure by ± 2nd-order diffracted light generated by light interference between exposure light transmitted through the main pattern and exposure light transmitted through the auxiliary pattern The display device manufacturing photomask according to any one of Configurations 1 to 5, wherein the pitch P is set so as not to be incident on the display device.
（構成７）
本発明の構成７は、前記補助パターンは、前記主パターンを囲んで形成されていることを特徴とする、構成１〜６のいずれかの表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 7)
The structure 7 of the present invention is the photomask for manufacturing a display device according to any one of the structures 1 to 6, wherein the auxiliary pattern is formed so as to surround the main pattern.
（構成８）
本発明の構成８は、前記ピッチＰは、前記露光機の解像限界がＢ（μｍ）であるとき、０．７Ｂ≦Ｐ≦１．３Ｂであることを特徴とする、構成１〜７のいずれかの表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 8)
Configuration 8 of the present invention is characterized in that the pitch P is 0.7B ≦ P ≦ 1.3B when the resolution limit of the exposure apparatus is B (μm). It is a photomask for manufacturing any display device.
（構成９）
本発明の構成９は、透明基板上に成膜した、少なくとも遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ、透光部又は半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は０度以上９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とし、前記主パターンの透過光が、被転写体上に形成する光強度分布を示す光強度分布曲線において、主ピークと、前記主ピークに最も近い、第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＱ（μｍ）とし、前記主ピークから２番目に近い第２サブピークと前記第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＲ（μｍ）とするとき、
Ｑ ≦ Ｐ ≦ Ｒ ・・・ （１）
であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 9)
Configuration 9 of the present invention is a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and is formed by patterning at least a light shielding film, and includes a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent part or a semi-translucent part, having a width smaller than the diameter of the main pattern, arranged around the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 0 degree or more and 90 degrees or less,
The distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm), and the light intensity distribution indicates the light intensity distribution formed on the transfer target by the transmitted light of the main pattern. In the curve, the distance from the main peak center position of the minimum point between the main peak and the first sub peak closest to the main peak is Q (μm), and the second sub peak closest to the main peak is the second sub peak. When the distance from the main peak center position of the minimum point between the first sub-peak and the first sub-peak is R (μm),
Q ≦ P ≦ R (1)
A photomask for manufacturing a display device.
（構成１０）
本発明の構成１０は、透明基板上に成膜した、遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さく、かつ、露光により解像しない幅をもつ透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光には、互いに実質的に位相差がないことを特徴とする、
構成９の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 10)
Configuration 10 of the present invention is a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and formed by patterning a light shielding film, and includes a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a light-transmitting portion disposed around the main pattern and having a width smaller than the diameter of the main pattern and not resolved by exposure;
The exposure light transmitted through the main pattern and the exposure light transmitted through the auxiliary pattern have substantially no phase difference from each other,
10 is a photomask for manufacturing a display device according to Configuration 9.
（構成１１）
本発明の構成１１は、前記補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ／２、かつＡ≦Ｃ／２を満たすことを特徴とする、構成１０の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 11)
In the structure 11 of the present invention, the width A (μm) of the auxiliary pattern is such that when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm), A ≦ The photomask for manufacturing a display device according to the structure 10 is characterized in that B / 2 and A ≦ C / 2 are satisfied.
（構成１２）
本発明の構成１２は、透明基板上に成膜した、半透光膜と遮光膜とをパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部と、半透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ半透光部からなる補助パターンとを有することを特徴とする、
構成９の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 12)
Configuration 12 of the present invention is for transfer including a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate. In a photomask for manufacturing a display device having a pattern,
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern made of a semi-translucent portion disposed around the main pattern and having a width smaller than the diameter of the main pattern,
10 is a photomask for manufacturing a display device according to Configuration 9.
（構成１３）
本発明の構成１３は、前記補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ、かつＡ≦Ｃを満たすことを特徴とする、構成１２の表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 13)
According to Configuration 13 of the present invention, the width A (μm) of the auxiliary pattern is such that A ≦ μ when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm). The photomask for manufacturing a display device according to the structure 12 is characterized in that B and A ≦ C are satisfied.
（構成１４）
本発明の構成１４は、前記補助パターンの幅をＡ（μｍ）とするとき、
Ｑ ≦ Ｐ±（Ａ／２） ≦ Ｒ ・・・ （２）
であることを特徴とする、構成９〜１３のいずれかの表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 14)
In Configuration 14 of the present invention, when the width of the auxiliary pattern is A (μm),
Q ≦ P ± (A / 2) ≦ R (2)
The photomask for manufacturing a display device according to any one of configurations 9 to 13, wherein the photomask is for manufacturing a display device.
（構成１５）
本発明の構成１５は、前記補助パターンは、前記主パターンを囲んで形成されていることを特徴とする、構成９〜１４のいずれかの表示装置製造用フォトマスクである。
(Configuration 15)
Configuration 15 of the present invention is the photomask for manufacturing a display device according to any one of Configurations 9 to 14, wherein the auxiliary pattern is formed so as to surround the main pattern.
（構成１６）
本発明の構成１６は、パターン転写方法であって、
構成１〜１５のいずれかの表示装置製造用フォトマスクを用い、表示装置用露光機によって被転写体上にパターン転写することを特徴とする、パターン転写方法である。
(Configuration 16)
Configuration 16 of the present invention is a pattern transfer method,
A pattern transfer method, wherein a photomask for manufacturing a display device according to any one of configurations 1 to 15 is used, and a pattern is transferred onto a transfer target by an exposure device for display device.
本発明のフォトマスクによれば、表示装置を製造するために、フォトマスクのもつ転写用パターンを転写する際、フォーカスマージン（フォーカスずれに対する裕度）を拡大した条件で転写が行える。従って、フォトマスクや被転写体の平坦度や露光光学系のフォーカシング状態の影響を受けにくく、安定して、所望寸法のパターンが転写できる。 According to the photomask of the present invention, when a transfer pattern of the photomask is transferred in order to manufacture a display device, the transfer can be performed under the condition that the focus margin (tolerance for focus deviation) is enlarged. Therefore, a pattern having a desired dimension can be transferred stably without being affected by the flatness of the photomask or the transfer object or the focusing state of the exposure optical system.
。
本発明のフォトマスクは、表示装置製造用のフォトマスクとして、既存の露光機を使用しつつ、従来不可能であった微細なパターンを転写可能なフォトマスクであり、具体的には、露光時のフォーカスずれに対する裕度（マージン）が大きい。 The photomask of the present invention is a photomask that can transfer a fine pattern that has been impossible in the past while using an existing exposure machine as a photomask for manufacturing a display device. The tolerance (margin) for defocusing is large.
本発明によるフォトマスクは、透明基板上に成膜した、少なくとも遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ、透光部又は半透光部からなる補助パターンとを有し、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は０度以上９０度以下であり、前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されている。 A photomask according to the present invention is a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and is formed by patterning at least a light shielding film, and has a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion. The transfer pattern includes a light-transmitting part or a semi-light-transmitting part having a light-transmitting part, a main pattern having a diameter of 4 μm or less, and a width smaller than the diameter of the main pattern arranged around the main pattern. The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is not less than 0 degrees and not more than 90 degrees, the center of the main pattern, and the auxiliary pattern When the distance from the center of the width is a pitch P (μm), it is caused by the interference of light by the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern, The pitch P is set so that ± first-order diffracted light is incident on an optical system of an exposure machine used for the exposure.
本発明による第１のフォトマスクは、補助パターンが透光部からなることができる。すなわち、本発明による第１のフォトマスクは、透明基板上に成膜した遮光膜をパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、前記主パターンの周辺に配置された、露光により解像しない幅をもつ透光部からなる補助パターンとを有し、前記主パターンを透過した露光光と、前記補助パターンを透過した露光光には、互いに実質的に位相差がなく、前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによって生じる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする。 In the first photomask according to the present invention, the auxiliary pattern may be formed of a light transmitting part. That is, the first photomask according to the present invention is a photo for manufacturing a display device having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion, which is formed by patterning a light shielding film formed on a transparent substrate. In the mask, the transfer pattern includes a light transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less, and an auxiliary pattern including a light transmitting portion disposed around the main pattern and having a width that is not resolved by exposure. The exposure light transmitted through the main pattern and the exposure light transmitted through the auxiliary pattern have substantially no phase difference from each other, and the center of the main pattern and the width center of the auxiliary pattern When the distance between them is a pitch P (μm), ± 1st order rotation caused by light interference caused by exposure light passing through the main pattern and exposure light passing through the auxiliary pattern Light, to be incident on the optical system of an exposure apparatus used in the exposure, wherein the pitch P is set.
本発明による第１のフォトマスクでは、主パターン及び補助パターンが、いずれも透光部からなる。従って、主パターン及び補助パターンのいずれも、透明基板表面が露出したものとすることができ、両者相互に位相差が実質的に存在しない。 In the first photomask according to the present invention, each of the main pattern and the auxiliary pattern is formed of a light transmitting part. Therefore, both the main pattern and the auxiliary pattern can have the transparent substrate surface exposed, and there is substantially no phase difference between them.
但し、主パターン及び補助パターンのいずれかに、何らかの機能を有する膜を設けた場合にあっても、両者の位相差が実質的にない。実質的に位相差がないとは、位相差が３０度以下であることをいう。本明細書で「位相差」とは、両者の位相の差の絶対値をいう。すなわち、「位相差が３０度以下」とは、両者の位相の差が±３０度の範囲である。 However, even when a film having some function is provided in either the main pattern or the auxiliary pattern, there is substantially no phase difference between the two. “There is substantially no phase difference” means that the phase difference is 30 degrees or less. In this specification, “phase difference” refers to the absolute value of the difference between the two phases. That is, “the phase difference is 30 degrees or less” means that the phase difference between the two is within ± 30 degrees.
この第１のフォトマスクは、例えば図１に例示するような構成とすることができる。 This first photomask can be configured, for example, as illustrated in FIG.
本発明は、径が４μｍ以下のホールパターンを、被転写体上に形成するためのフォトマスクとして有用なものである。特に、径が、使用される露光機の解像限界以下、具体的には３μｍ以下の主パターンを被転写体上に形成することに有利である。更には、２．５μｍ以下、或いは、２．０μｍ以下の主パターンを形成する場合に、特に発明の効果が顕著である。被転写体上の主パターンの径は１μｍ以上であることが好ましい。 The present invention is useful as a photomask for forming a hole pattern having a diameter of 4 μm or less on a transfer target. In particular, it is advantageous to form a main pattern having a diameter on the transferred body that is less than the resolution limit of the exposure machine used, specifically, 3 μm or less. Furthermore, the effect of the invention is particularly remarkable when a main pattern of 2.5 μm or less or 2.0 μm or less is formed. The diameter of the main pattern on the transfer medium is preferably 1 μm or more.
このため、フォトマスクの有する転写用パターンも、上記のような微細径の主パターンを有する。つまり、転写用パターンの主パターンの径は、４μｍ以下であり、好ましくは、３μｍ以下、更には２．５μｍ以下、更に好ましくは２．０μｍ以下である。転写用パターンの主パターンの径は、１μｍ以上であることが好ましい。 For this reason, the transfer pattern of the photomask also has a main pattern with the fine diameter as described above. That is, the diameter of the main pattern of the transfer pattern is 4 μm or less, preferably 3 μm or less, further 2.5 μm or less, and more preferably 2.0 μm or less. The diameter of the main pattern of the transfer pattern is preferably 1 μm or more.
本発明により、被転写体上のフォトレジスト膜に対し、フォトマスクの有する転写用パターンがもつ主パターンの径とは異なる径の主パターンを形成しても良い。例えば、フォトマスクの有する転写用パターンの主パターン径よりも、小さな径をもつ主パターンを、被転写体上のフォトレジスト膜に形成することができる。 According to the present invention, a main pattern having a diameter different from the diameter of the main pattern of the transfer pattern of the photomask may be formed on the photoresist film on the transfer target. For example, a main pattern having a smaller diameter than the main pattern diameter of the transfer pattern of the photomask can be formed on the photoresist film on the transfer target.
尚、図１に示すフォトマスクでは、主パターンが正方形である。但し、主パターンの形状はこれに限定されず、円や多角形、例えば正２ｎ角形（ｎは２以上の整数）であることができる（図３参照）。ここで、主パターンの径とは、主パターンが円径のときはその直径、正方形のときはその一辺の長さ、その他の多角形のときは、内接円の直径とする。 In the photomask shown in FIG. 1, the main pattern is square. However, the shape of the main pattern is not limited to this, and may be a circle or a polygon, for example, a regular 2n square (n is an integer of 2 or more) (see FIG. 3). Here, the diameter of the main pattern is the diameter when the main pattern is a circle diameter, the length of one side when it is a square, and the diameter of an inscribed circle when it is another polygon.
転写用パターンの補助パターンは、主パターンの周辺に配置される。好ましくは、主パターンの周囲を囲んで形成される。補助パターンの好ましい形状については後述する。 The auxiliary pattern of the transfer pattern is arranged around the main pattern. Preferably, it is formed so as to surround the main pattern. A preferred shape of the auxiliary pattern will be described later.
一方、転写用パターンの補助パターンの幅は、主パターンの径よりも小さく、かつ、露光機によって解像されない幅である。従って、補助パターンの幅は、３μｍ以下であることが好ましい。また、補助パターンの幅は、０．５μｍ以上であることが好ましい。補助パターンの幅の決定は、例えば以下のように行える。 On the other hand, the width of the auxiliary pattern of the transfer pattern is smaller than the diameter of the main pattern and is not resolved by the exposure machine. Therefore, the width of the auxiliary pattern is preferably 3 μm or less. The width of the auxiliary pattern is preferably 0.5 μm or more. The width of the auxiliary pattern can be determined as follows, for example.
まず、転写用パターンの補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ／２、かつＡ≦Ｃ／２を満たすことが好ましい。 First, the auxiliary pattern width A (μm) of the transfer pattern is such that A ≦ B / when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm). 2 and A ≦ C / 2 are preferably satisfied.
具体的には、転写用パターンの主パターンの径Ｃ（μｍ）が露光機の解像限界Ｂ（μｍ）以上の寸法である場合には、転写用パターンの補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、露光機の解像限界Ｂ（μｍ）の１／２以下であることが好ましい。補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、より好ましくは露光機の解像限界Ｂ（μｍ）の１／３以下であり、更に好ましくはＢ／５≦Ａ≦Ｂ／３である。 Specifically, when the diameter C (μm) of the main pattern of the transfer pattern is not less than the resolution limit B (μm) of the exposure machine, the width A (μm) of the auxiliary pattern of the transfer pattern is The resolution limit B (μm) of the exposure machine is preferably ½ or less. The width A (μm) of the auxiliary pattern is more preferably 1/3 or less of the resolution limit B (μm) of the exposure device, and more preferably B / 5 ≦ A ≦ B / 3.
他方、転写用パターンの主パターンの径Ｃ（μｍ）が露光機の解像限界Ｂ（μｍ）未満の寸法である場合には、補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、主パターン径Ｃ（μｍ）の１／２以下であることが好ましい。補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、より好ましくは主パターン径Ｃ（μｍ）の１／３以下であり、更に好ましくはＣ／５≦Ａ≦Ｃ／３である。 On the other hand, when the diameter C (μm) of the main pattern of the transfer pattern is less than the resolution limit B (μm) of the exposure machine, the width A (μm) of the auxiliary pattern is the main pattern diameter C (μm). ) Or less. The width A (μm) of the auxiliary pattern is more preferably 1/3 or less of the main pattern diameter C (μm), and further preferably C / 5 ≦ A ≦ C / 3.
補助パターンの幅が大きすぎると、補助パターンが解像し、被転写体上に転写されてしまうリスクがあり、後述するレジストロスの原因となりやすい。また、補助パターンの幅が小さすぎると、後述する効果が不十分になると共に、寸法精度が得にくい。 If the width of the auxiliary pattern is too large, there is a risk that the auxiliary pattern will be resolved and transferred onto the transfer medium, which is likely to cause a resist loss described later. On the other hand, if the width of the auxiliary pattern is too small, the effects described later are insufficient and it is difficult to obtain dimensional accuracy.
補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、０．５μｍ以上であることが好ましい。これは、０．５μｍ以下の線幅（ＣＤ）をもつパターンは、フォトマスク製造時の描画やフォトレジストの現像（以下、フォトレジストを、単にレジストともいう）、及びエッチングプロセスにおいて、均一に形成することが容易でないからである。 The width A (μm) of the auxiliary pattern is preferably 0.5 μm or more. This is because a pattern having a line width (CD) of 0.5 μm or less is uniformly formed by drawing at the time of manufacturing a photomask, developing a photoresist (hereinafter, the photoresist is also simply referred to as a resist), and an etching process. Because it is not easy to do.
具体的なパラメータの例としては、径が２〜４μｍの孤立したホールを、被転写体上に形成しようとする場合、転写用パターンの主パターンの径Ｃ（μｍ）を２〜４μｍとし、補助パターン幅は０．５〜１．５μｍ、ピッチＰを３〜５μｍの範囲とすることができる。このとき使用する露光機は、ＬＣＤ用の露光機である。従って、補助パターンの幅は、露光機の解像限界以下の寸法となる。 As an example of specific parameters, when an isolated hole having a diameter of 2 to 4 μm is to be formed on the transfer target, the diameter C (μm) of the main pattern of the transfer pattern is set to 2 to 4 μm. The pattern width can be in the range of 0.5 to 1.5 μm and the pitch P in the range of 3 to 5 μm. The exposure machine used at this time is an LCD exposure machine. Therefore, the width of the auxiliary pattern is a dimension that is less than the resolution limit of the exposure machine.
本発明のフォトマスクを用いて、転写用パターンを転写する際に用いる露光機としては以下のものが挙げられる。すなわち、表示装置製造用（ＬＣＤ用或いはＦＰＤ用など）として使用される等倍露光用の露光機であり、その構成は、光学系の開口数（ＮＡ）が０．０８〜０．１０、コヒーレンスファクター（σ）が０．７〜０．９、ｉ線、ｈ線、ｇ線を露光光に含む光源（ブロード波長光源ともいう）をもつものである。特に光学系の開口数ＮＡが０．０８〜０．０９、又は０．０８〜０．０９５であるときに、発明の効果が顕著である。 Examples of the exposure machine used when transferring the transfer pattern using the photomask of the present invention include the following. That is, it is an exposure device for the same magnification exposure used for manufacturing display devices (for LCD or FPD, etc.), and its configuration is such that the numerical aperture (NA) of the optical system is 0.08 to 0.10 and coherence. It has a light source (also referred to as a broad wavelength light source) having a factor (σ) of 0.7 to 0.9, i-line, h-line, and g-line in exposure light. In particular, when the numerical aperture NA of the optical system is 0.08 to 0.09 or 0.08 to 0.095, the effect of the invention is remarkable.
また、本発明のフォトマスクは、補助パターンによって生じる回折光を効果的に利用するため、コヒーレンスファクターが比較的大きい（例えば、０．８５〜０．９）場合に、特に効果が顕著である。 In addition, since the photomask of the present invention effectively uses the diffracted light generated by the auxiliary pattern, the effect is particularly remarkable when the coherence factor is relatively large (for example, 0.85 to 0.9).
但し、本発明のフォトマスクの露光には、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれかの単一波長を用いてもよい。尚、本発明はブロード波長光源を用いても、微細径のホールパターンが確実に転写可能である点において意義が大きい。これにより、被転写体の面積が大きく（例えば、一辺が３００ｍｍ以上の方形など）なっても、生産効率を下げずに露光が行える。 However, a single wavelength of i-line, h-line, or g-line may be used for exposure of the photomask of the present invention. The present invention is significant in that a fine hole pattern can be reliably transferred even when a broad wavelength light source is used. As a result, even if the area of the transfer object is large (for example, a square having a side of 300 mm or more), the exposure can be performed without reducing the production efficiency.
適用する露光機の光源形状に特に制約はない。例えば、光源から出射される照明光のうち、フォトマスクに対する垂直成分をカットする目的の変形照明（輪帯照明を含む斜入射照明）を適用することにより、良好な転写性が得られる。但し、本発明は、特定の出射光成分を制限しない一般的な形状（非変形）の照明（水銀ランプなど）でも、本発明の効果が得られ、この点で本発明の意義が大きい。 There is no restriction | limiting in particular in the light source shape of the exposure machine to apply. For example, good transferability can be obtained by applying modified illumination (oblique incident illumination including annular illumination) for cutting a vertical component of the illumination light emitted from the light source. However, the present invention can obtain the effects of the present invention even with a general shape (non-deformed) illumination (such as a mercury lamp) that does not limit a specific emitted light component, and the present invention is significant in this respect.
露光機の解像限界とは、露光機が有する光学系の仕様、及び用いる所定の光源を含む露光条件のもとで、該露光機が解像できる最小の幅をいう。露光機の解像限界は、個々の露光機の製品の仕様とひとつとして、公表されている場合が多い。例えば、一般に、表示装置製造用（ＬＣＤ用或いはＦＰＤ用など）としての露光機において、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む露光光源を用いたときの解像限界は、３μｍ程度である。 The resolution limit of an exposure machine refers to the minimum width that the exposure machine can resolve under the specifications of the optical system of the exposure machine and the exposure conditions including a predetermined light source to be used. The resolution limit of the exposure machine is often published as one of the product specifications of each exposure machine. For example, in general, in an exposure apparatus for manufacturing a display device (for LCD or FPD), the resolution limit when using an exposure light source including i-line, h-line, and g-line is about 3 μm.
図１に示す第１のフォトマスクは、透明基板上に形成した遮光膜を、フォトリソグラフィ工程によってパターニングし、形成したものである。中央に、主パターンとして正方形のホールパターンが配置されている。主パターンの部分は、透明基板が露出した透光部として形成されている。また、この主パターンの周辺に、細幅の補助パターンが設けられ、この補助パターンが主パターンを取り囲んで配置されている。補助パターンも、透明基板が露出した透光部として形成されている。従って、主パターン及び補助パターンを透過する露光光は、互いに位相差がない。 The first photomask shown in FIG. 1 is formed by patterning a light shielding film formed on a transparent substrate by a photolithography process. In the center, a square hole pattern is arranged as a main pattern. The main pattern portion is formed as a light-transmitting portion where the transparent substrate is exposed. In addition, a narrow auxiliary pattern is provided around the main pattern, and the auxiliary pattern is arranged so as to surround the main pattern. The auxiliary pattern is also formed as a translucent part where the transparent substrate is exposed. Therefore, the exposure light passing through the main pattern and the auxiliary pattern has no phase difference.
主パターンの中心と、補助パターンの幅の中心との距離を、ピッチＰ（μｍ）とする。このピッチＰは、以下のように設計される。すなわち、このフォトマスクを上記露光機にセットし、露光したとき、主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによって生じる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されている。 A distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is defined as a pitch P (μm). This pitch P is designed as follows. That is, when this photomask is set in the exposure machine and exposed, ± 1st-order diffracted light generated by the interference of light generated by the exposure light transmitted through the main pattern and the exposure light transmitted through the auxiliary pattern is generated. The pitch P is set so as to enter the optical system of the exposure machine used for the exposure.
±１次の回折光が入射するとは、＋１次と−１の両方が入射することを意味する。±１次より次数の大きい回折光（例えば±２次回折光）が、露光機の光学系に入射するようなピッチＰの設定でも構わない。但し±１次の回折光は、後述するフォーカスマージンを拡大する効果が最も高いため、実質的に±２次又はそれより次数の大きな回折光が入射しない条件でピッチＰを設計することが好ましい。すなわち±１次回折光が、露光機の光学系に入射し、かつ、この±１次光の回折角が十分に大きく、その干渉効果が大きく活かせるようなピッチＰの設計が好ましい。±２次回折光が入射する場合、主パターンと補助パターンとが離れすぎて、干渉の力が弱まる傾向がある。 The incidence of ± 1st order diffracted light means that both the + 1st order and −1 are incident. The pitch P may be set so that diffracted light having a higher order than ± 1st order (for example, ± 2nd order diffracted light) enters the optical system of the exposure machine. However, since ± first-order diffracted light has the highest effect of expanding a focus margin, which will be described later, it is preferable to design the pitch P under conditions where substantially ± 2nd-order or higher-order diffracted light is not incident. That is, it is preferable to design the pitch P so that ± 1st-order diffracted light is incident on the optical system of the exposure machine, the diffraction angle of this ± 1st-order light is sufficiently large, and the interference effect can be utilized to a great extent. When ± second-order diffracted light is incident, the main pattern and the auxiliary pattern are too far apart, and the interference force tends to be weakened.
尚、ゼロ次光が露光機の光学系に入射してもよい。但し、フォーカスマージンの拡大（焦点面の変動に対して、像の劣化が小さい）という効果に寄与するのは±１次光以上であるから、この回折光に対して、光学系に入射するゼロ次光が有る場合にはその強度は、±１次回折光に対して、相対的に小さいことが好ましい。 Note that zero-order light may be incident on the optical system of the exposure machine. However, since it is ± 1st order light or more that contributes to the effect of widening the focus margin (the image degradation is small with respect to the focal plane variation), the diffracted light is incident on the optical system. In the case where there is next light, its intensity is preferably relatively small with respect to ± first-order diffracted light.
更に、ピッチＰの決定は、以下に従って行うことが好ましい。すなわち、主パターンの透過光が、被転写体上に形成する光強度分布を示す光強度分布曲線において、主ピークと、前記主ピークに最も近い、第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＱ（μｍ）とし、前記主ピークから２番目に近い第２サブピークと前記第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＲ（μｍ）とするとき、Ｑ≦Ｐ≦Ｒとすることが好ましい。 Furthermore, the pitch P is preferably determined according to the following. That is, in the light intensity distribution curve indicating the light intensity distribution formed on the transferred body, the transmitted light of the main pattern is the main point of the minimum point between the main peak and the first sub-peak closest to the main peak. Let Q (μm) be the distance from the peak center position, and R (μm) be the distance from the main peak center position of the minimum point between the second sub peak that is second closest to the main peak and the first sub peak. When doing so, it is preferable to satisfy Q ≦ P ≦ R.
図９は、主パターンを透過する露光光が被転写体上に形成する光強度分布の断面を示す、光強度分布曲線である。図９の横軸は被転写体上の位置であり、縦軸は、光強度Ｉである。ここで、中央の最も高いピークを主ピーク、その両側に対称に生じているサブピークを、主ピークに近い側から、第１サブピーク、第２サブピーク、（以下同様）とする。 FIG. 9 is a light intensity distribution curve showing a cross section of the light intensity distribution formed on the transfer medium by the exposure light that passes through the main pattern. In FIG. 9, the horizontal axis is the position on the transfer target, and the vertical axis is the light intensity I. Here, the highest peak in the center is the main peak, and the sub-peaks symmetrically generated on both sides thereof are defined as the first sub-peak, the second sub-peak, and so on from the side close to the main peak.
主ピークと第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＱ（μｍ）とし、第２サブピークと第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＲ（μｍ）とする。このとき、ピッチＰ（μｍ）は、
Ｑ ≦ Ｐ ≦ Ｒ ・・・ （１）
を満たすことが好ましい。
The distance from the main peak center position of the minimum point between the main peak and the first sub peak is Q (μm), and the distance from the main peak center position of the minimum point between the second sub peak and the first sub peak is Is R (μm). At this time, the pitch P (μm) is
Q ≦ P ≦ R (1)
It is preferable to satisfy.
すなわち、（１）式を満たす場合、補助パターンの中心位置が、第１サブピークを形成する山型のカーブと重なるいずれかの位置にある。また、より好ましくは、補助パターンの幅全体が、第１サブピークを形成する山型のカーブの少なくとも一部と重なる位置にあることができる。すなわち、
Ｑ ≦ Ｐ±（Ａ／２） ≦ Ｒ ・・・ （２）
である。Ａ（μｍ）は、補助パターンの幅である。
That is, when the expression (1) is satisfied, the center position of the auxiliary pattern is at any position overlapping the mountain-shaped curve forming the first sub peak. More preferably, the entire width of the auxiliary pattern may be at a position overlapping at least a part of the mountain-shaped curve forming the first sub peak. That is,
Q ≦ P ± (A / 2) ≦ R (2)
It is. A (μm) is the width of the auxiliary pattern.
更に、ピッチＰは、前記露光機の解像限界がＢ（μｍ）であるとき、０．７Ｂ≦Ｐ≦１．３Ｂであることが好ましい。より好ましくは、ピッチＰは、０．８Ｂ≦Ｐ≦１．２Ｂである。また、加工性の点から、主パターンとホールパターンとの間には、０．５μｍ以上の遮光部があることが好ましい。 Further, the pitch P is preferably 0.7B ≦ P ≦ 1.3B when the resolution limit of the exposure apparatus is B (μm). More preferably, the pitch P is 0.8B ≦ P ≦ 1.2B. Further, from the viewpoint of workability, it is preferable that a light shielding portion of 0.5 μm or more is provided between the main pattern and the hole pattern.
図１に示す第１のフォトマスクは、石英などの透明基板上に、遮光膜を成膜し、パターニングし、遮光部と透光部とを含む転写用パターンを形成したものである。製造方法は、公知のバイナリマスクの製造方法を適用できる。 The first photomask shown in FIG. 1 is obtained by forming a light-shielding film on a transparent substrate such as quartz and patterning it to form a transfer pattern including a light-shielding part and a light-transmitting part. As a manufacturing method, a known binary mask manufacturing method can be applied.
ここで遮光膜は、露光光を実質的に遮光する（光学濃度ＯＤが３以上）の膜である場合の他、露光光の透過率が２０％以下の膜であってもよい。遮光膜として、好ましくはＯＤ３程度以上の遮光性があるものを使用する。尚、遮光膜が露光光を一部透過する場合には、該遮光膜のもつ、露光光の位相シフト量は、９０度以下とし、より好ましくは６０度以下とする。 Here, the light shielding film may be a film having exposure light transmittance of 20% or less in addition to a film that substantially shields the exposure light (optical density OD is 3 or more). As the light shielding film, a film having a light shielding property of preferably about OD3 or more is used. When the light shielding film partially transmits the exposure light, the exposure light has a phase shift amount of 90 degrees or less, more preferably 60 degrees or less.
遮光膜の素材は、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物又は酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ又はそれらの化合物（上記金属シリサイドを含む）などを使用することができる。 The material of the light-shielding film includes Cr, Cr compounds (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.), Ta, Mo, W, or compounds thereof (including the above metal silicide), etc. Can be used.
ここで、露光光とは、本発明のフォトマスクを使用してパターン転写を行う際に用いる露光機の露光光である。具体的には、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域を含むものであることが好ましい。これにより、被転写体の面積が大きく（例えば、一辺が３００ｍｍ以上の方形など）なっても、生産効率を下げずに露光が行える。尚、既述のように、露光光としてｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれかを単独で使用しても良い。 Here, the exposure light is exposure light of an exposure machine used when pattern transfer is performed using the photomask of the present invention. Specifically, it is preferable to include a wavelength region including i-line, h-line, and g-line. As a result, even if the area of the transfer object is large (for example, a square having a side of 300 mm or more), the exposure can be performed without reducing the production efficiency. As described above, any of i-line, h-line, and g-line may be used alone as the exposure light.
遮光膜の露光光透過率とは、透明基板の透過率を１００％とした場合の、遮光膜が形成された透明基板の透過率であって、露光に用いる光の代表波長に対するものであることができる。上記露光光の代表波長は、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれでも良いが、例えばｇ線とすることができる。 The exposure light transmittance of the light shielding film is the transmittance of the transparent substrate on which the light shielding film is formed when the transmittance of the transparent substrate is 100%, and is relative to the representative wavelength of light used for exposure. Can do. The representative wavelength of the exposure light may be any of i-line, h-line, and g-line, but may be g-line, for example.
遮光膜の位相シフト量とは、透明基板を透過する光と、上記遮光膜が形成された透明基板を透過する光との相互の位相差である。位相シフト量が「９０度以下」とは、ラジアン表記すれば、上記位相差が「（２ｎ−１／２）π〜（２ｎ＋１／２）π （ここでｎは整数）」であることを意味する。上記と同様に、露光光に含まれる代表波長に対する位相シフト量として計算することができる。 The phase shift amount of the light shielding film is a mutual phase difference between the light transmitted through the transparent substrate and the light transmitted through the transparent substrate on which the light shielding film is formed. The phase shift amount “90 degrees or less” means that the phase difference is “(2n−1 / 2) π to (2n + 1/2) π (where n is an integer)” in radians. To do. Similarly to the above, it can be calculated as the phase shift amount with respect to the representative wavelength included in the exposure light.
本発明の第１のフォトマスクは、遮光膜が成膜された透明基板からなるフォトマスクブランクを用いて製造することができる。すなわち、該第１のフォトマスクは、パターニングされた所定の遮光膜をもつ透明基板からなるフォトマスクとすることができる。従って、このフォトマスクのもつ転写用パターンにおいて、主パターン、及び、補助パターン以外の領域は、遮光部からなる。いわゆる位相反転効果のある、位相シフト膜（露光光に対する位相シフト量が実質的に１８０度であるもの）を不要としつつ、転写時のフォーカスマージンの増加を達成することができるものである。 The 1st photomask of this invention can be manufactured using the photomask blank which consists of a transparent substrate in which the light shielding film was formed into a film. That is, the first photomask can be a photomask made of a transparent substrate having a predetermined light shielding film patterned. Therefore, in the transfer pattern of the photomask, the areas other than the main pattern and the auxiliary pattern are light shielding portions. It is possible to achieve an increase in the focus margin during transfer while eliminating the need for a phase shift film having a so-called phase inversion effect (a phase shift amount with respect to exposure light that is substantially 180 degrees).
本発明のフォトマスクは、表示装置製造用として有用である。具体的には、ＬＣＤ（液晶表示）装置、有機ＥＬ表示装置、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）などを製造するためのフォトマスクである。 The photomask of the present invention is useful for manufacturing display devices. Specifically, it is a photomask for manufacturing an LCD (liquid crystal display) device, an organic EL display device, a PDP (plasma display panel), or the like.
こうした用途の転写用パターンには、孤立したホールパターンが必要な場面が多い。本発明のフォトマスクにおける主パターンは、孤立したホールパターンであるときに本発明の効果が顕著である。孤立したパターンとは、同形状のパターンが規則的に配列し、互いの透過光が干渉しあう状態にある転写用パターン（密集パターンともいう）とは異なり、そのような同形状のパターンの配列を形成しないものをいう。 In many cases, such a transfer pattern requires an isolated hole pattern. The effect of the present invention is remarkable when the main pattern in the photomask of the present invention is an isolated hole pattern. An isolated pattern is different from a transfer pattern (also called a dense pattern) in which patterns of the same shape are regularly arranged and the transmitted lights interfere with each other. That does not form
図１に示す補助パターンの形状は、８角形帯であるが、本発明はこれに限定されない。補助パターンの形状は、主パターンであるホールパターンの周辺にあって、ホールパターンの周囲を囲むものであることが好ましい。具体的には、ホールパターンの中心に対して、３回対称以上の回転対象の形状に一定の幅を与えたものであることが好ましい。好ましい主パターン及び補助パターンの形状を、図３に例示する。主パターンのデザインと補助パターンのデザインとの組み合わせは、図３（ａ）〜（ｆ）の異なるものを互いに組み合わせても良い。 The shape of the auxiliary pattern shown in FIG. 1 is an octagonal band, but the present invention is not limited to this. The shape of the auxiliary pattern is preferably around the hole pattern as the main pattern and surrounding the hole pattern. Specifically, it is preferable that a certain width is given to the shape of the rotation target that is three or more times symmetrical with respect to the center of the hole pattern. The preferred main pattern and auxiliary pattern shapes are illustrated in FIG. As the combination of the main pattern design and the auxiliary pattern design, different ones of FIGS. 3A to 3F may be combined with each other.
例えば、補助パターンの外周が、正方形、正６角形、正８角形、正１０角形等、正２ｎ角形（ｎは２以上の整数）又は円形である場合は好ましい態様である。そして、補助パターンの外周と内周とが、ほぼ平行である形状、すなわち、ほぼ一定幅をもつ多角形又は円形の帯のような形状が好ましい。この形状を、多角形帯又は円形帯ともよぶ。 For example, when the outer periphery of the auxiliary pattern is a square, a regular hexagon, a regular octagon, a regular decagon, or the like, a positive 2n square (n is an integer of 2 or more) or a circle is a preferable mode. A shape in which the outer periphery and the inner periphery of the auxiliary pattern are substantially parallel, that is, a shape such as a polygon or a circular band having a substantially constant width is preferable. This shape is also called a polygonal band or a circular band.
又は、ホールパターンの周辺にあって、その周囲の大部分を囲むものであっても良い。例えば、補助パターンの形状は、上記多角形帯又は円形帯の一部が欠落した形状であっても良い。例えば、図３（ｆ）のように、四角形帯の角部が欠落した形状であっても良い。 Alternatively, it may be around the hole pattern and surround most of the periphery. For example, the shape of the auxiliary pattern may be a shape in which a part of the polygonal band or the circular band is missing. For example, as shown in FIG. 3 (f), a shape in which the corners of the quadrangular band are missing may be used.
尚、発明者の検討によると、図３に例示される形状において、パターン形成精度（ＣＤ等）が有利な点で、（ｂ）、（ｆ）が好ましく、このうち、フォーカスマージン向上効果としては（ｂ）が有利であった。 According to the inventor's study, (b) and (f) are preferable because the pattern formation accuracy (CD and the like) is advantageous in the shape illustrated in FIG. (B) was advantageous.
次に、本発明による第２のフォトマスクについて説明する。本発明による第２のフォトマスクは、以下のような特徴を有する。 Next, the second photomask according to the present invention will be described. The second photomask according to the present invention has the following characteristics.
すなわち、本発明による第２のフォトマスクは、透明基板上に成膜した半透光膜と遮光膜とをパターニングすることによって形成された、遮光部と、透光部と、半透光部とを含む転写用パターンを有する表示装置製造用フォトマスクにおいて、前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ半透光部からなる補助パターンとを有し、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は９０度以下であり、前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによって生じる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスクである。 That is, the second photomask according to the present invention includes a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate. In the photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern including the transfer pattern, the transfer pattern includes a main pattern having a diameter of 4 μm or less and a diameter of the main pattern arranged around the main pattern. A phase difference between the exposure light transmitted through the main pattern and the exposure light transmitted through the auxiliary pattern is 90 degrees or less, and the main pattern Interference between the exposure light passing through the main pattern and the exposure light passing through the auxiliary pattern when the distance between the center of the auxiliary pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is the pitch P (μm). The display device manufacturing photomask is characterized in that the pitch P is set so that ± 1st-order diffracted light generated by the incident light enters an optical system of an exposure machine used for the exposure.
この第２のフォトマスクは、例えば図２に示すような構成とすることができる。 The second photomask can be configured as shown in FIG. 2, for example.
第２のフォトマスクは、第１のフォトマスクに対して、以下の点で相違する。すなわち、第１のフォトマスクにおいては補助パターンが、透明基板が露出した透光部として形成されていたのに対して、第２のフォトマスクでは、露光光を一部透過する半透光部として形成されている点である。この半透光部は、透明基板上に半透光膜が形成されてなる。 The second photomask differs from the first photomask in the following points. That is, in the first photomask, the auxiliary pattern is formed as a translucent portion where the transparent substrate is exposed, whereas in the second photomask, the auxiliary pattern is formed as a semitransparent portion that partially transmits the exposure light. It is a point that is formed. This semi-translucent portion is formed by forming a semi-transparent film on a transparent substrate.
ここで、半透光部からなる補助パターンの露光光透過率は、透光部からなるものに比べて、それを取り囲む遮光部の露光光透過率と近いため、被転写体上に解像されにくい。従って、第２のフォトマスクの場合、第１のフォトマスクよりも、補助パターンの幅の設計自由度が広い。つまり、第１のフォトマスクにおけるより、補助パターンの幅が大きくすることができる点に相違がある。これは、微細な補助パターンを、ＣＤ精度高く形成する際のパターニング難度を考慮すると、大きな意義がある。すなわち、第２のフォトマスクにおける補助パターンの幅は、必ずしもいわゆる露光機の解像限界として公表されている数値以下である必要はない。 Here, the exposure light transmittance of the auxiliary pattern consisting of the semi-transparent portion is closer to the exposure light transmittance of the light-shielding portion surrounding the auxiliary pattern than that consisting of the translucent portion. Hateful. Therefore, in the case of the second photomask, the degree of freedom in designing the width of the auxiliary pattern is wider than that of the first photomask. That is, there is a difference in that the width of the auxiliary pattern can be made larger than that in the first photomask. This is significant in view of the difficulty of patterning when forming a fine auxiliary pattern with high CD accuracy. In other words, the width of the auxiliary pattern in the second photomask does not necessarily need to be less than or equal to the numerical value published as the so-called exposure apparatus resolution limit.
第２のフォトマスクの補助パターンの幅は、以下のように決定することができる。 The width of the auxiliary pattern of the second photomask can be determined as follows.
まず、補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、前記露光に用いる露光機の解像限界がＢ（μｍ）、前記主パターンの径がＣ（μｍ）であるとき、Ａ≦Ｂ、かつＡ≦Ｃを満たすことが好ましい。 First, the width A (μm) of the auxiliary pattern is such that A ≦ B and A ≦ C when the resolution limit of the exposure apparatus used for the exposure is B (μm) and the diameter of the main pattern is C (μm). It is preferable to satisfy.
具体的には、第２のフォトマスクにおいて、主パターンの径Ｃ（μｍ）が露光機の解像限界Ｂ（μｍ）以上の寸法である場合には、補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、露光機の解像限界Ｂ（μｍ）以下であることが好ましい。補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、より好ましくは露光機の解像限界Ｂ（μｍ）の１／２以下であり、更に好ましくはＢ／５≦Ａ≦Ｂ／２である。 Specifically, in the second photomask, when the diameter C (μm) of the main pattern is not less than the resolution limit B (μm) of the exposure machine, the width A (μm) of the auxiliary pattern is It is preferable that it is below the resolution limit B (μm) of the exposure machine. The width A (μm) of the auxiliary pattern is more preferably ½ or less of the resolution limit B (μm) of the exposure machine, and more preferably B / 5 ≦ A ≦ B / 2.
他方、第２のフォトマスクにおいて、主パターンの径が露光機の解像限界Ｂ（μｍ）未満の寸法である場合には、補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、該主パターン径Ｃ（μｍ）以下であることが好ましい。補助パターンの幅Ａ（μｍ）は、より好ましくは主パターン径Ｃ（μｍ）の１／２以下であり、更に好ましくはＣ／５≦Ａ≦Ｃ／２である。この補助パターン幅Ａ（μｍ）は０．５μｍ以上であることが好ましい。 On the other hand, in the second photomask, when the diameter of the main pattern is smaller than the resolution limit B (μm) of the exposure apparatus, the width A (μm) of the auxiliary pattern is the main pattern diameter C (μm). It is preferable that The width A (μm) of the auxiliary pattern is more preferably ½ or less of the main pattern diameter C (μm), and further preferably C / 5 ≦ A ≦ C / 2. The auxiliary pattern width A (μm) is preferably 0.5 μm or more.
第２のフォトマスクは、透光部、遮光部の他に半透光部が存在することから、その製法が第１のフォトマスクより少し複雑になる。この様子を図４に示す。 Since the second photomask has a semi-translucent part in addition to the translucent part and the light-shielding part, its manufacturing method is slightly more complicated than that of the first photomask. This is shown in FIG.
すなわち、透明基板上に半透光膜、及び遮光膜が形成され、更にレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意し（図４（ａ））、このレジスト膜（第１レジスト）に第１の描画を施す。これを現像し、形成された第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することにより、遮光部が画定される（図４（ｂ））。 That is, a photomask blank in which a translucent film and a light-shielding film are formed on a transparent substrate and a resist film is formed is prepared (FIG. 4A), and the first resist film is formed on the first resist film. Apply the drawing. The light shielding part is demarcated by developing this and etching the light shielding film using the formed first resist pattern as a mask (FIG. 4B).
第１レジスト膜を剥離（図４（ｃ））した後、再度レジスト膜（第２レジスト膜）を表面に塗布形成し（図４（ｄ））、第２描画を行う。これは、半透光膜をエッチングし、透光部を形成するための描画データを用いて行う。このとき、上記描画データは、主パターンの周囲において、第２レジストパターンのエッジを若干後退させ、遮光膜のエッジが露出するように加工しておく。そして、現像後、形成された第２レジストパターンと遮光部のエッジをマスクとして、半透光膜をエッチング（図４（ｅ））し、透光部を形成する。これにより、形成される透光部は、先に画定された遮光部の位置に対して、正しい位置にセルフアライメントされる。以下、図４の方法のように、透明基板上に直接半透光膜を形成する方法を、先付法ともいう。 After the first resist film is peeled off (FIG. 4C), a resist film (second resist film) is applied again on the surface (FIG. 4D), and second drawing is performed. This is performed using drawing data for etching the semi-transparent film and forming the translucent portion. At this time, the drawing data is processed so that the edge of the second resist pattern is slightly retreated around the main pattern and the edge of the light shielding film is exposed. Then, after the development, the semi-transparent film is etched (FIG. 4E) using the formed second resist pattern and the edge of the light shielding part as a mask to form a light transmissive part. Thereby, the formed translucent part is self-aligned at a correct position with respect to the position of the light shielding part previously defined. Hereinafter, a method of directly forming a semi-translucent film on a transparent substrate as in the method of FIG. 4 is also referred to as a leading method.
第２レジストパターンを剥離すると、本発明の第２のフォトマスクが完成する（図４（ｆ））。 When the second resist pattern is peeled off, the second photomask of the present invention is completed (FIG. 4 (f)).
このように、本発明の第２のフォトマスクは、好ましくは、転写用パターンにおいて、主パターン及び補助パターンを除いた領域は遮光部からなる。 As described above, in the second photomask of the present invention, preferably, in the transfer pattern, the region excluding the main pattern and the auxiliary pattern is composed of a light shielding portion.
尚、上記製法以外の製法として、透明基板上に遮光膜を形成してこれをパターニングし、次いで全面に半透光膜を形成してパターニングする方法も適用可能である（これを後付法ともいう）。但し、２回の描画のアライメントずれを防止する観点から、先付法を適用することが好ましい。 As a manufacturing method other than the above-described manufacturing method, a method of forming a light-shielding film on a transparent substrate and patterning it, and then forming a semi-transparent film on the entire surface and patterning it can be applied (this is also referred to as a retrofitting method). Say). However, it is preferable to apply the front-end method from the viewpoint of preventing misalignment between two drawing operations.
第２のフォトマスクに用いる遮光膜の素材は、第１のフォトマスクと同様に、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）の他、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ又はそれらの化合物（上記金属シリサイドを含む）などを使用することができる。 The material of the light shielding film used for the second photomask is similar to the first photomask, in addition to Cr or Cr compounds (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.), Ta , Mo, W, or a compound thereof (including the above-described metal silicide) can be used.
また、第２のフォトマスクに用いる半透光膜の素材は、Ｃｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物又は酸化窒化炭化物など）、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸化窒化物など）の他、ＴｉＯＮなどのＴｉ化合物を使用することができる。 The material of the semi-transparent film used for the second photomask is Cr compound (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.), Si compound (SiO 2 , SOG), metal In addition to silicide compounds (TaSi, MoSi, WSi or their nitrides, oxynitrides, etc.), Ti compounds such as TiON can be used.
但し、先付法を適用することを考慮すれば、半透光膜と遮光膜とは、相互にエッチング選択性のある素材を選択することが好ましい。つまり、半透光膜のエッチャントに対して遮光膜が耐性を有し、遮光膜のエッチャントに対して半透光膜が耐性を有することが望まれる。 However, in consideration of applying the leading method, it is preferable to select materials having etching selectivity for the semi-transparent film and the light-shielding film. In other words, it is desirable that the light shielding film is resistant to the etchant of the semi-transparent film, and the semi-transparent film is resistant to the etchant of the light shielding film.
この観点からは、遮光膜の素材に、Ｃｒ又はＣｒ化合物（Ｃｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など）を選択した場合には、半透光膜の素材としては、Ｓｉ化合物（ＳｉＯ２、ＳＯＧ）、金属シリサイド化合物（ＴａＳｉ、ＭｏＳｉ、ＷＳｉ又はそれらの窒化物、酸化窒化物など）を使用することが好適である。またこの逆でも良い。 From this point of view, when Cr or Cr compound (Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.) is selected as the material of the light-shielding film, It is preferable to use a Si compound (SiO 2 , SOG) or a metal silicide compound (TaSi, MoSi, WSi or a nitride or oxynitride thereof). The reverse is also possible.
第２のフォトマスクに使用する半透光膜は、露光光に対する透過率が２０〜８０％であることが好ましい。この透過率は、透明基板の透過光に対して、半透光膜を形成した透明基板の透過率であり、第１のフォトマスクにおいて説明したと同様、露光光の代表波長に対するものとすることができる。第２のフォトマスクに使用する半透光膜は、より好ましくは露光光に対する透過率が３０〜６０％である。 The translucent film used for the second photomask preferably has a transmittance for exposure light of 20 to 80%. This transmittance is the transmittance of the transparent substrate on which the semi-transparent film is formed with respect to the transmitted light of the transparent substrate, and is the same as the representative wavelength of the exposure light as described in the first photomask. Can do. More preferably, the translucent film used for the second photomask has a transmittance of 30 to 60% for exposure light.
尚、補助パターンは、微細線幅なので、パターンを形成した状態でこの部分の透過率を測定することが難しい（光の回折の影響を受けるため、線幅によって、周囲パターンからの影響を受け、実際に透過する光量が大きく変動する）。従って、補助パターンの透過率としては、この補助パターンの幅を十分大きくした場合を仮定し、周囲パターンの影響を受けない状態を想定した場合の透過率をいうものとし、透明基板の透過率を１００％とした場合の相対値である。半透光膜の透過率という場合も同義である。 In addition, since the auxiliary pattern is a fine line width, it is difficult to measure the transmittance of this portion in a state where the pattern is formed (because it is affected by light diffraction, the line width is affected by the surrounding pattern, The amount of light actually transmitted varies greatly). Therefore, as the transmittance of the auxiliary pattern, it is assumed that the width of the auxiliary pattern is sufficiently large, the transmittance when the state is not affected by the surrounding pattern, and the transmittance of the transparent substrate is Relative value with 100%. The same applies to the transmissivity of the semi-translucent film.
また、第２のフォトマスクに使用する半透光膜の、露光光に対する位相シフト量は、９０度以下であり、好ましくは６０度以下である。位相シフト量についての定義は、第１のフォトマスクにおいて行った説明と同様である。 Further, the phase shift amount with respect to the exposure light of the semi-transmissive film used for the second photomask is 90 degrees or less, preferably 60 degrees or less. The definition of the phase shift amount is the same as that described in the first photomask.
本発明の第２のフォトマスクは、パターンの境界において、反転する位相（位相差１８０度）の光による干渉（相殺）作用を用いた、いわゆる位相シフトマスクとは異なり、反転位相の光を実質的に用いることを必要としない。尚、本発明において、補助パターン部分の半透光膜に位相シフト量１８０度のものを用いると、±１次回折光の回折角が狭くなる。従って、±１次回折光の回折角を十分に大きくし、その上で、露光機の光学系に入射させ、被転写面の所定位置に照射することによって得られる本発明の効果が、位相シフト量１８０度の位相シフトマスクにおいては十分に得られない傾向がある。 Unlike the so-called phase shift mask, in which the second photomask of the present invention uses the interference (cancellation) action by the light of the phase to be reversed (phase difference of 180 degrees) at the boundary of the pattern, the light of the reversed phase is practically used. It is not necessary to use it automatically. In the present invention, when a semi-transparent film of the auxiliary pattern portion having a phase shift amount of 180 degrees is used, the diffraction angle of ± first-order diffracted light becomes narrow. Accordingly, the effect of the present invention obtained by sufficiently increasing the diffraction angle of the ± first-order diffracted light, then entering the exposure system optical system, and irradiating a predetermined position on the transferred surface is the phase shift amount. There is a tendency that the phase shift mask of 180 degrees cannot be obtained sufficiently.
尚、反転位相の光による干渉作用を用いることを必要としない点については、本発明の第１のフォトマスクも同様である。 The same applies to the first photomask of the present invention in that it is not necessary to use the interference action by the light of the inverted phase.
第２のフォトマスクのその他の特徴については、第１のフォトマスクと共通するため、重複説明を省略する。例えば、露光に使用する好ましい露光機の光学特性（ＮＡ、σを含む）、露光光の波長、補助パターンのピッチの決定に関する好ましい条件（（１）式、（２）式を含む）、主パターン、補助パターンの好ましい形状等については、第１及び第２のフォトマスクのいずれにも適合する。 The other features of the second photomask are the same as those of the first photomask, and a duplicate description is omitted. For example, preferable optical conditions (including NA and σ) of an exposure machine used for exposure, preferable conditions (including formulas (1) and (2)) for determining the wavelength of exposure light and the pitch of the auxiliary pattern, main pattern The preferred shape of the auxiliary pattern is compatible with both the first and second photomasks.
尚、本発明は、第１のフォトマスク、又は第２のフォトマスクを用い、表示装置製造用露光機によって、被転写体上に転写用パターンを転写する方法をも含む。 The present invention also includes a method of transferring a transfer pattern onto a transfer target using a first photomask or a second photomask by an exposure device for manufacturing a display device.
本発明の第１及び第２のフォトマスクは、上述のように、主パターンと補助パターンとの協働により形成される±１次回折光を、露光機の光学系に入射させ、被転写面の所定位置に照射する特徴をもつ。±１次光は、被転写面の所定位置において（たとえ被転写体のＸＹ面上に凹凸があり、被転写面がＺ方向に位置変位していたとしても）、常に位相が等しく、干渉面が良好なフォーカス裕度をもつ。このため、この２光束を有効に利用してレジストを感光させる。 As described above, in the first and second photomasks of the present invention, ± first-order diffracted light formed by the cooperation of the main pattern and the auxiliary pattern is made incident on the optical system of the exposure machine, and the transfer surface It has the feature of irradiating a predetermined position. The ± primary light always has the same phase at a predetermined position on the transfer surface (even if there is unevenness on the XY surface of the transfer object and the transfer surface is displaced in the Z direction), and the phase is always the same. Has a good focus margin. For this reason, the resist is exposed by effectively using these two light beams.
また、本発明の第１及び第２のフォトマスクには、フォーカスマージンを拡大する効果の他、露光機に生じやすい、露光量の変動に対するマージンを拡大し、また、必要な照射光量を低減させる効果もあることが、発明者の検討により明らかになった。 The first and second photomasks of the present invention have the effect of expanding the focus margin, as well as increasing the margin for exposure amount fluctuations, which are likely to occur in the exposure apparatus, and reducing the necessary amount of irradiation light. It has been clarified by the inventor's investigation that there is an effect.
補助パターンの透過率が高い第１のフォトマスクでは、フォーカスマージンが高くなる利点が特に顕著であり、補助パターンの透過率が相対的に低い第２のフォトマスクでは、被転写体上に形成されるレジストのロスが生じにくいメリットの他、精緻な加工が容易である点において意義が大きい。 The first photomask having a high auxiliary pattern transmittance is particularly advantageous in that the focus margin is increased. The second photomask having a relatively low auxiliary pattern transmittance is formed on the transfer target. In addition to the advantage that resist loss is less likely to occur, this method is significant in that precise processing is easy.
また、本発明の第１及び第２のフォトマスクにおいて、位相反転効果のある位相シフト膜を不要としつつ、上記フォーカスマージン増加の効果を得ることができる。 In the first and second photomasks of the present invention, the effect of increasing the focus margin can be obtained while eliminating the need for a phase shift film having a phase inversion effect.
一方、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の、本発明の第１及び第２のフォトマスクの構成に対し、付加的な光学膜や機能性膜が存在しても良い。また、遮光膜の表面に、反射防止機能を有する反射防止層を備えるなど、所望の層構成をもつ膜を用いても良い。 On the other hand, an additional optical film or functional film may be present in addition to the above-described configurations of the first and second photomasks of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, a film having a desired layer structure such as an antireflection layer having an antireflection function may be used on the surface of the light shielding film.
（実施例１及び比較例１）
実施例１として、図１に示す転写用パターンをもつフォトマスク（本発明の第１のフォトマスク）を用い、露光を行った際の転写性につき、光学シミュレーションを行い、評価した。
(Example 1 and Comparative Example 1)
As Example 1, a photomask having a transfer pattern shown in FIG. 1 (first photomask of the present invention) was used, and the transferability upon exposure was evaluated by optical simulation.
シミュレーションにおいて適用した条件は、以下のとおりである。
露光機の光学系： 開口数（ＮＡ）：０．０８５
コヒーレンスファクター（σ）：０．９
露光光の波長（各波長の相対強度） ｇ：ｈ：ｉ＝１：０．８：０．９５
主パターン（透光部）： 正方形のホールパターン。一辺の長さ（径Ｃ）＝２μｍ
補助パターン（透光部）：主パターンを取り囲む、８角形帯。幅（Ａ）＝１μｍ
遮光部は、ＯＤ３以上の遮光性をもつ遮光膜によって形成。
ピッチＰは、３．０〜５．０μｍ（図５（ｄ））。
The conditions applied in the simulation are as follows.
Optical system of exposure machine: Numerical aperture (NA): 0.085
Coherence factor (σ): 0.9
Wavelength of exposure light (relative intensity of each wavelength) g: h: i = 1: 0.8: 0.95
Main pattern (translucent part): Square hole pattern. Length of one side (diameter C) = 2μm
Auxiliary pattern (translucent part): An octagonal band surrounding the main pattern. Width (A) = 1μm
The light shielding part is formed by a light shielding film having a light shielding property of OD3 or more.
The pitch P is 3.0 to 5.0 μm (FIG. 5D).
比較例１のフォトマスク（図５（ｆ））における転写用パターンは、補助パターンがないことを除いて、実施例１のフォトマスクと同じである。また参考例１のフォトマスク（図５（ｅ））における転写用パターンは、比較例１のフォトマスクの主パターンの径を２．５μｍにしたものである。 The transfer pattern in the photomask of Comparative Example 1 (FIG. 5F) is the same as that of Example 1 except that there is no auxiliary pattern. Further, the transfer pattern in the photomask of Reference Example 1 (FIG. 5E) is obtained by setting the main pattern diameter of the photomask of Comparative Example 1 to 2.5 μm.
＜１−１ フォーカスマージン＞
焦点深度（ＤＯＦ）等、リソグラフィのパフォーマンスを評価する手法として、プロセスウィンドウを用いることが知られている。ここでは、横軸を焦点位置（μｍ）、縦軸を露光量（ｍＪ／ｃｍ２など）とし、露光及びプロセスを行った結果、許容する線幅変動（目標線幅の±１０％以内）となる領域をプロセス許容範囲とする。また、プロセス許容範囲内にて、基準焦点位置（０μｍ）において目標線幅どおりに転写されるための露光量をＥｏｐ（基準露光量）とする。プロセス許容範囲内にて基準焦点位置かつ基準露光量を中心として、面積が最大となる長方形で焦点誤差許容量（フォーカスマージン）、及び露光量誤差許容量（露光量マージン）を表すことができる。このとき、長方形の幅はフォーカスマージン、高さは許容される露光量マージンとなる。
<1-1 Focus margin>
It is known to use a process window as a technique for evaluating lithography performance, such as depth of focus (DOF). Here, the horizontal axis is the focal position (μm), the vertical axis is the exposure amount (mJ / cm 2, etc.), and as a result of exposure and process, the allowable line width variation (within ± 10% of the target line width) This area is set as the process allowable range. In addition, an exposure amount for transferring in accordance with the target line width at the reference focal position (0 μm) within the process allowable range is defined as Eop (reference exposure amount). The focus error tolerance (focus margin) and the exposure error tolerance (exposure margin) can be represented by a rectangle having the maximum area centered on the reference focus position and the reference exposure amount within the process tolerance. At this time, the width of the rectangle is a focus margin, and the height is an allowable exposure amount margin.
そこで、あるピッチＰに対する、フォーカスマージンの値を、ピッチＰの値ごとにプロットしたものが図５（ａ）である。尚、後述する図６（ａ）も同様の図である。 FIG. 5A shows a focus margin value plotted with respect to a certain pitch P for each pitch P value. Note that FIG. 6A to be described later is similar.
図５（ａ）に示されるとおり、本発明の第１のフォトマスクによると、ピッチＰが３〜５μｍのいずれの場合にも、比較例１に示す補助パターンのないフォトマスクよりも、フォーカスマージンが大きいことがわかる。特にピッチＰが３〜４μｍのときに、フォーカスマージンが２０μｍを超え、非常に有利であることがわかる。また、ピッチＰが３〜４μｍの領域では、主パターンの径が大きい参考例１と比較しても、フォーカスマージンが有利であることがわかる。 As shown in FIG. 5A, according to the first photomask of the present invention, the focus margin is higher than that of the photomask having no auxiliary pattern shown in Comparative Example 1 in any case where the pitch P is 3 to 5 μm. It can be seen that is large. In particular, when the pitch P is 3 to 4 μm, the focus margin exceeds 20 μm, which is very advantageous. Further, it can be seen that the focus margin is advantageous in the region where the pitch P is 3 to 4 μm as compared with the reference example 1 in which the diameter of the main pattern is large.
＜１−２ 露光量マージン＞
上記同様、プロセスウィンドウを用い、あるピッチＰに対する、露光量マージンの（ＥＬマージン）値を、ピッチＰの値ごとにプロットしたものが図５（ｂ）である。尚、後述する図６（ｂ）も同様の図である。
<1-2 Exposure margin>
Similarly to the above, FIG. 5B shows a plot of the exposure margin (EL margin) value for each pitch P using a process window. Note that FIG. 6B to be described later is similar.
図５（ｂ）に示すとおり、実施例１の結果は、ピッチが４〜５μｍの領域において、比較例１よりも有利であることがわかる。従って、この領域では、フォーカス変動に対する裕度が大きいのみでなく、露光機による照射光量の変動に対しても、殆ど影響を受けずに、所望のパターンが転写できることがわかる。 As shown in FIG. 5B, it can be seen that the result of Example 1 is more advantageous than Comparative Example 1 in the region where the pitch is 4 to 5 μm. Therefore, in this region, it can be seen that the desired pattern can be transferred not only with a large tolerance to the focus fluctuation but also with little influence on the fluctuation of the irradiation light quantity by the exposure device.
＜１−３ 基準露光量（Ｅｏｐ）＞
プロセスウィンドウにおいて、基準焦点位置（０μｍ）で目標線幅にパターンが転写されるための露光量をＥｏｐとし、あるピッチＰに対する、Ｅｏｐの値をピッチＰの値ごとにプロットしたものが図５（ｃ）である。後述の図６（ｃ）もグラフの構成は同じである。
<1-3 Reference Exposure (Eop)>
In the process window, the exposure amount for transferring the pattern to the target line width at the reference focal position (0 μm) is Eop, and the value of Eop with respect to a certain pitch P is plotted for each value of pitch P in FIG. c). The configuration of the graph is the same in FIG.
図５（ｃ）に示すとおり、実施例１のフォトマスクは、比較例１のフォトマスクに比較して、約１０〜２０％少ない照射光量で転写できることがわかる。この点も、本発明の優れた作用効果である。尚、ＬＣＤ用露光機においては、フォトマスクの有する面積に一定の照射光量を与える露光を行う際に、全面一括照射ではなく、走査露光を採用することから、必要な照射光量の減少は、生産タクトの減少を意味し、生産性の上では大きな意義がある。 As shown in FIG. 5C, it can be seen that the photomask of Example 1 can be transferred with an irradiation light amount of about 10 to 20% less than the photomask of Comparative Example 1. This point is also an excellent effect of the present invention. Note that the LCD exposure machine employs scanning exposure instead of batch exposure when performing exposure that gives a constant amount of light to the area of the photomask. This means a reduction in tact, and is significant for productivity.
＜１−４ レジストパターン断面形状＞
図７には、本発明の第１のフォトマスクを用いて、被転写体上のレジスト膜（ポジ型フォトレジスト）を露光したときに、得られるレジストパターンの断面形状を示す。これは、プロセスウィンドウにおける、基準焦点位置かつ基準露光量（Ｅｏｐ）でのレジストパターン断面形状をピッチＰごとに示したものである。尚、後述の図８も同じ指標でレジストパターン断面形状を示す。
<1-4 resist pattern cross-sectional shape>
FIG. 7 shows a cross-sectional shape of a resist pattern obtained when a resist film (positive photoresist) on a transfer object is exposed using the first photomask of the present invention. This shows, for each pitch P, the resist pattern cross-sectional shape at the reference focal position and the reference exposure amount (Eop) in the process window. Note that FIG. 8 described later also shows the resist pattern cross-sectional shape with the same index.
図７から明らかなとおり、主パターンに対応する位置に、所定どおりの（径２．０μｍ）のホールパターンが形成されている。尚、ホールパターンの外側に、補助パターンに起因する凹部（レジストロス）が生じており、ピッチＰが微小になるに従ってこの凹部の位置も主パターンに近づく。但し、被転写体の加工（すなわち、このレジストパターンの下層側にある薄膜のエッチング加工）を行う際には、一般に利用されるウェットエッチングによって、必要なパターン形成が可能である。 As is apparent from FIG. 7, a predetermined hole pattern (diameter 2.0 μm) is formed at a position corresponding to the main pattern. A recess (resist loss) due to the auxiliary pattern is generated outside the hole pattern, and the position of the recess approaches the main pattern as the pitch P becomes smaller. However, when processing the transfer target (that is, etching a thin film on the lower layer side of the resist pattern), a necessary pattern can be formed by generally used wet etching.
（実施例２）
図２に示す転写用パターンをもつフォトマスク（本発明の第２のフォトマスク）を用い、露光を行った際の転写性につき、光学シミュレーションを行い、評価した。
(Example 2)
Using a photomask having the transfer pattern shown in FIG. 2 (the second photomask of the present invention), the transferability upon exposure was evaluated by optical simulation.
シミュレーションにおいて適用した条件は、以下のとおりである。
露光機の光学系： 開口数（ＮＡ）：０．０８５
コヒーレンスファクター（σ）：０．９
露光光の波長（各波長の相対強度） ｇ：ｈ：ｉ＝１：０．８：０．９５
主パターン（透光部）： 正方形のホールパターン。一辺の長さ（径Ｃ）＝２μｍ
補助パターン（半透光部）：主パターンを取り囲む、８角形帯。幅（Ａ）＝１μｍ
遮光部は、ＯＤ３以上の遮光性をもつ遮光膜によって形成。
半透光部に用いた半透光膜の露光光透過率は５０％。
ピッチＰは、３．０〜５．０μｍ（図６（ｄ））。
The conditions applied in the simulation are as follows.
Optical system of exposure machine: Numerical aperture (NA): 0.085
Coherence factor (σ): 0.9
Wavelength of exposure light (relative intensity of each wavelength) g: h: i = 1: 0.8: 0.95
Main pattern (translucent part): Square hole pattern. Length of one side (diameter C) = 2μm
Auxiliary pattern (semi-transparent part): An octagonal band surrounding the main pattern. Width (A) = 1μm
The light shielding part is formed by a light shielding film having a light shielding property of OD3 or more.
The exposure light transmittance of the semi-transparent film used for the semi-transparent part is 50%.
The pitch P is 3.0 to 5.0 μm (FIG. 6D).
＜２−１ フォーカスマージン＞
図６（ａ）に示されるとおり、本発明の第２のフォトマスク（図６（ｄ））によると、ピッチＰが３〜５μｍのいずれの場合にも、比較例１に示す補助パターンのないフォトマスク（図５（ｅ））よりも、フォーカスマージンが大きいことがわかる。特にピッチＰが３．５〜４．５μｍのときに、フォーカスマージンが２０μｍを超え、非常に有利であることがわかる。
<2-1 Focus margin>
As shown in FIG. 6A, according to the second photomask of the present invention (FIG. 6D), there is no auxiliary pattern shown in Comparative Example 1 in any case where the pitch P is 3 to 5 μm. It can be seen that the focus margin is larger than that of the photomask (FIG. 5E). In particular, when the pitch P is 3.5 to 4.5 μm, the focus margin exceeds 20 μm, which is very advantageous.
＜２−２ 露光量マージン＞
図６（ｂ）に示すとおり、実施例２のフォトマスクの結果は、ピッチが４．０μｍ程度のとき、比較例１のフォトマスクよりも有利であることがわかる。
<2-2 Exposure margin>
As shown in FIG. 6B, it can be seen that the result of the photomask of Example 2 is more advantageous than the photomask of Comparative Example 1 when the pitch is about 4.0 μm.
＜２−３ 照射光量（Ｅｏｐ）＞
被転写体上に目標径（２μｍ）のパターンを形成するために必要な、露光機の照射光量は、図６（ｃ）に示すとおり、実施例２のフォトマスクは、比較例１のフォトマスクに比較して１０％以上少ない照射光量で転写できることがわかる。
<2-3 Irradiation light quantity (Eop)>
As shown in FIG. 6 (c), the exposure light amount necessary for forming a pattern having a target diameter (2 μm) on the transfer member is the same as that of the photomask of Comparative Example 1. It can be seen that transfer can be performed with an amount of irradiation light which is 10% or less smaller than that of the above.
＜２−４ レジストパターン断面形状＞
図８には、本発明の第２のフォトマスクを用いて、被転写体上のレジスト膜（ポジ型フォトレジスト）を露光したときに、得られるレジストパターンの断面形状を示す。これによると、主パターンに対応する位置に、所定どおりの（径２．０μｍ）のホールパターンが形成されている。更に、補助パターンに起因する、主パターン周辺のレジストロスが実質的に生じていない。このため、被転写体の加工においては、極めて安定なエッチングが行える。
<2-4 Resist pattern cross-sectional shape>
FIG. 8 shows a cross-sectional shape of a resist pattern obtained when a resist film (positive photoresist) on a transfer object is exposed using the second photomask of the present invention. According to this, a predetermined hole pattern (diameter 2.0 μm) is formed at a position corresponding to the main pattern. Further, there is substantially no resist loss around the main pattern due to the auxiliary pattern. For this reason, extremely stable etching can be performed in the processing of the transfer object.
（実験例１）
主パターンが被転写体上に形成する、露光光の光強度分布と、ピッチＰの関係を調べるため、以下のシミュレーションを行った。尚、実験例１の目的は、主パターンの光強度分布に対する影響を明らかにすることなので、補助パターンを使用せずにシミュレーションを行った。
(Experimental example 1)
In order to investigate the relationship between the light intensity distribution of exposure light and the pitch P formed on the transferred material by the main pattern, the following simulation was performed. Since the purpose of Experimental Example 1 is to clarify the influence of the main pattern on the light intensity distribution, the simulation was performed without using the auxiliary pattern.
図９に示す、光強度分布と、そのサブピークの位置を把握するにあたり、シミュレーションにおいて適用した条件は、以下のとおりである。
露光機の光学系： 開口数（ＮＡ）：０．０８５
コヒーレンスファクター（σ）：０．９
露光光の波長（各波長の相対強度） ｇ：ｈ：ｉ＝１：０．８：０．９５
主パターン形状は、一辺の長さ（径Ｃ）２μｍの正方形（上記比較例１と同じ）とした。尚、ここでは補助パターンは使用しなかった。
The conditions applied in the simulation in grasping the light intensity distribution and the position of the sub-peak shown in FIG. 9 are as follows.
Optical system of exposure machine: Numerical aperture (NA): 0.085
Coherence factor (σ): 0.9
Wavelength of exposure light (relative intensity of each wavelength) g: h: i = 1: 0.8: 0.95
The main pattern shape was a square with the length of one side (diameter C) of 2 μm (same as in Comparative Example 1). Here, no auxiliary pattern was used.
図１０に、実験例１の主パターン（ホールパターン）による、被転写体上の光強度分布曲線の詳細を示す。ここで、主ピークと、主ピークに最も近い、第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＱ（μｍ）とし、主ピークから２番目に近い第２サブピークと第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＲ（μｍ）とするとき、Ｑは、３．１μｍ、Ｒは、５．５μｍであった。また、第１サブピークの極大点の、主ピーク中心位置からの距離は、３．９μｍであった。 FIG. 10 shows the details of the light intensity distribution curve on the transferred material according to the main pattern (hole pattern) of Experimental Example 1. Here, the distance from the main peak center position of the minimum point between the main peak and the first sub peak closest to the main peak is Q (μm), and the second sub peak closest to the main peak and the second sub peak When R (μm) is the distance from the center of the main peak to the minimum point between one sub-peak, Q was 3.1 μm and R was 5.5 μm. Further, the distance from the main peak center position of the maximum point of the first sub-peak was 3.9 μm.
上記は、図５に示すように、主パターンの中心と、補助パターンの幅の中心との間の距離であるピッチＰを所定の距離とすることによって、優れた転写性が得られたという結果と良い一致性を示す。すなわち、ピッチＰの寸法を、
Ｑ ≦ Ｐ ≦ Ｒ ・・・ （１）
とすることで、転写に有利な優れた条件を得ることができることが明確になった。また、発明者の検討によると、補助パターンの幅全体が、第１サブピークの幅に重なるとき、すなわち、
Ｑ ≦ Ｐ±（Ａ／２） ≦ Ｒ ・・・ （２）
のとき、より優れたフォーカスマージンを得ることがわかった。従って、上記式（１）又は（２）を満たすように転写用パターンの設計をすることが好ましいことがわかった。
As described above, as shown in FIG. 5, the result that excellent transferability was obtained by setting the pitch P, which is the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern, to a predetermined distance. And good agreement. That is, the dimension of the pitch P is
Q ≦ P ≦ R (1)
As a result, it became clear that excellent conditions advantageous for transfer can be obtained. Further, according to the inventor's study, when the entire width of the auxiliary pattern overlaps the width of the first sub-peak, that is,
Q ≦ P ± (A / 2) ≦ R (2)
It was found that a better focus margin was obtained. Therefore, it has been found that it is preferable to design the transfer pattern so as to satisfy the above formula (1) or (2).
（実験例２）
実験例１において、主パターンの形状を、一辺の長さ（径Ｃ）３．５μｍの正方形としたものにつき、実験例１と同様の方法で、光強度分布曲線の詳細を得た（図１１）。この場合、実験例１に比べ、第１サブピークの位置が、主ピーク位置より若干遠い側に移動した。具体的には、Ｑが３．８μｍ、Ｒが６．２μｍ、第１サブピークの極大点は、４．４μｍであった。
(Experimental example 2)
In Experimental Example 1, the details of the light intensity distribution curve were obtained in the same manner as in Experimental Example 1 for a main pattern whose shape was a square having a side length (diameter C) of 3.5 μm (FIG. 11). ). In this case, as compared with Experimental Example 1, the position of the first sub-peak moved slightly far from the main peak position. Specifically, Q was 3.8 μm, R was 6.2 μm, and the maximum point of the first sub-peak was 4.4 μm.
しかし、この場合においても、上記式（１）又は（２）が充足する場合に、フォーカスマージンが高く得られることがわかった。また、露光量マージン、Ｅｏｐにおいても、好ましい結果が得られた。 However, even in this case, it was found that a high focus margin can be obtained when the above formula (1) or (2) is satisfied. In addition, preferable results were obtained in the exposure amount margin and Eop.
また、ピッチＰを、上記範囲とすることによる上述の優れた効果は、図１に示すような第１のフォトマスクのみならず、図２に示すような第２のフォトマスクにおいても得られた。 Further, the above-described excellent effect by setting the pitch P in the above range was obtained not only in the first photomask as shown in FIG. 1 but also in the second photomask as shown in FIG. .
Claims (16)
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ、透光部又は半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は０度以上９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 In a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and is formed by patterning at least a light shielding film, and having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent part or a semi-translucent part, having a width smaller than the diameter of the main pattern, arranged around the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 0 degree or more and 90 degrees or less,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、露光により解像しない幅をもつ透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光には、互いに実質的に位相差がなく、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 In a display device manufacturing photomask having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion, which is formed by patterning a light shielding film formed on a transparent substrate.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent portion disposed around the main pattern and having a width not resolved by exposure;
There is substantially no phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とするとき、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光とによる光の干渉によって生じる、±１次の回折光が、前記露光に用いる露光機の光学系に入射するように、前記ピッチＰが設定されていることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 Photo for manufacturing a display device having a transfer pattern formed by patterning a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate and including a light-shielding part, a translucent part, and a semi-translucent part In the mask
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a semi-translucent portion disposed around the main pattern and having a width smaller than the diameter of the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 90 degrees or less,
When the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm),
The ± first-order diffracted light generated by light interference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is incident on the optical system of the exposure machine used for the exposure. A photomask for manufacturing a display device, wherein a pitch P is set.
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ、透光部又は半透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光との位相差は０度以上９０度以下であり、
前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅の中心との間の距離をピッチＰ（μｍ）とし、前記主パターンの透過光が、被転写体上に形成する光強度分布を示す光強度分布曲線において、主ピークと、前記主ピークに最も近い、第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＱ（μｍ)とし、前記主ピークから２番目に近い第２サブピークと前記第１サブピークとの間の極小点の、主ピーク中心位置からの距離をＲ（μｍ）とするとき、
Ｑ ≦ Ｐ ≦ Ｒ ・・・ （１）
であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 In a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and is formed by patterning at least a light shielding film, and having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a translucent part or a semi-translucent part, having a width smaller than the diameter of the main pattern, arranged around the main pattern;
The phase difference between the exposure light that passes through the main pattern and the exposure light that passes through the auxiliary pattern is 0 degree or more and 90 degrees or less,
The distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern is a pitch P (μm), and the light intensity distribution indicates the light intensity distribution formed on the transfer target by the transmitted light of the main pattern. In the curve, the distance from the main peak center position of the minimum point between the main peak and the first sub peak closest to the main peak is Q (μm), and the second sub peak closest to the main peak is the second sub peak. When the distance from the main peak center position of the minimum point between the first sub-peak and the first sub-peak is R (μm),
Q ≦ P ≦ R (1)
A photomask for manufacturing a display device.
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さく、かつ、露光により解像しない幅をもつ透光部からなる補助パターンとを有し、
前記主パターンを透過する露光光と、前記補助パターンを透過する露光光には、互いに実質的に位相差がないことを特徴とする、請求項９に記載の表示装置製造用フォトマスク。 In a photomask for manufacturing a display device, which is formed on a transparent substrate and formed by patterning a light shielding film, and having a transfer pattern including a light shielding portion and a light transmitting portion.
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
An auxiliary pattern composed of a light-transmitting portion disposed around the main pattern and having a width smaller than the diameter of the main pattern and not resolved by exposure;
10. The photomask for manufacturing a display device according to claim 9, wherein the exposure light transmitting through the main pattern and the exposure light transmitting through the auxiliary pattern have substantially no phase difference from each other.
前記転写用パターンは、透光部からなる、径が４μｍ以下の主パターンと、
前記主パターンの周辺に配置された、主パターンの径より小さな幅をもつ半透光部からなる補助パターンとを有することを特徴とする、請求項９に記載の表示装置製造用フォトマスク。 For producing a display device having a transfer pattern, which is formed by patterning a semi-translucent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate, and includes a light-shielding part, a translucent part, and a semi-translucent part In photomask,
The transfer pattern is composed of a light-transmitting portion, a main pattern having a diameter of 4 μm or less,
10. The photomask for manufacturing a display device according to claim 9, further comprising: an auxiliary pattern formed of a semi-transparent portion having a width smaller than a diameter of the main pattern, which is disposed around the main pattern.
Ｑ ≦ Ｐ±（Ａ／２） ≦ Ｒ ・・・ （２）
であることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか記載の表示装置製造用フォトマスク。 When the width of the auxiliary pattern is A (μm),
Q ≦ P ± (A / 2) ≦ R (2)
The photomask for manufacturing a display device according to claim 9, wherein the photomask is for manufacturing a display device.
請求項１〜１５のいずれか記載の表示装置製造用フォトマスクを用い、表示装置用露光機によって被転写体上にパターン転写することを特徴とする、パターン転写方法。 A pattern transfer method,
A pattern transfer method using the photomask for manufacturing a display device according to claim 1, wherein the pattern is transferred onto a transfer target by an exposure device for display device.
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