JP5254581B2 - Photomask and photomask manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、種々の電子部品の製造に使用されるフォトマスク及びこのようなフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask used for manufacturing various electronic components and a photomask manufacturing method for manufacturing such a photomask.
なお、種々の電子部品としては、フラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）装置に代表される表示装置、とりわけ、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）等が挙げられ、本発明は、これらの製造において、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルター（ＣＦ）等の形成に有用なフォトマスク及びこのようなフォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法に関する。 Examples of various electronic components include display devices typified by flat panel display (FPD) devices, particularly liquid crystal display devices (LCD), etc. In the production of these, for example, thin film transistors The present invention relates to a photomask useful for forming (TFT), a color filter (CF), and the like, and a photomask manufacturing method for manufacturing such a photomask.
現在、液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）の分野において、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、ＴＦＴと称する）を備えた液晶表示装置（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと称する）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、急速に商品化が進んでいる。 Currently, in the field of liquid crystal display devices (LCD), a liquid crystal display device (thin film transistor liquid crystal display: hereinafter referred to as TFT-LCD) having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is a CRT (thin film transistor liquid crystal display). Compared to cathode ray tubes), commercialization is rapidly progressing because of the advantage that it is easy to make thin and low power consumption.
ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリクス状に配列された各画素に対応してＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターとが、液晶層を介在させて重ね合わされた概略構造を有する。このようなＴＦＴ−ＬＣＤの製造においては、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも、５枚乃至６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。 The TFT-LCD includes a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged corresponding to each pixel arranged in a matrix, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged corresponding to each pixel. Have a schematic structure in which the liquid crystal layers are interposed therebetween. In manufacturing such a TFT-LCD, the number of manufacturing processes is large, and only a TFT substrate is manufactured using five to six photomasks.
このような状況の下で、ＴＦＴ基板を４枚のフォトマスクを用いて製造する方法が提案されている。この製造方法は、遮光部、透光部及び露光光の一部を透過する半透光部（以下、グレートーン部ともいう。）を有する多階調のフォトマスク（以下、グレートーンマスクともいう。）を用いることにより、使用するフォトマスクの枚数を削減することを可能としたものである。グレートーンマスクには、遮光部、透光部とともに、１種類の半透光部を有する、三階調のもののほか、所定の複数の透過率をもつ、４階調以上のものとすることも可能である。 Under such circumstances, a method for manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed. This manufacturing method is a multi-tone photomask (hereinafter also referred to as a gray tone mask) having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transparent portion (hereinafter also referred to as a gray tone portion) that transmits a part of exposure light. )), It is possible to reduce the number of photomasks to be used. The gray-tone mask has a light-shielding part and a light-transmitting part and one kind of semi-light-transmitting part, in addition to a three-tone one, and may have a predetermined plural transmittance and a four-tone or more gradation. Is possible.
ここで、半透光部とは、フォトマスクを使用して被転写体にパターンを転写する際、露光光を所定量低減させてその一部を透過させることにより、露光、現像後に被転写体上のレジスト膜に形成されるレジストパターン上の残膜量（厚み）を、透光部又は遮光部に対応する部分と異ならせ、制御する部分をいう。この部分の露光光透過率は、透光部を１００％としたとき、例えば１０％乃至８０％とすることができる。これにより、このフォトマスクを使用して被転写体にパターン転写したときに形成される被転写体上のレジスト膜に対し、この部分のレジスト残膜量を、ポジレジストを用いた場合の遮光部、または、ネガレジストを用いた場合の透光部のレジスト膜厚に対して、例えば１０％乃至８０％とすることができる。このような半透光部は、透明基板上に半透光膜を成膜して形成することができる。ここで半透光膜とは、露光光の一部を透過する膜をいい、露光機の露光条件によって決定する露光波長や露光機の解像度に対して、十分に広い面積の膜に対する露光光の透過率によって、その透過特性を規定することができる。 Here, the semi-transparent part means that when a pattern is transferred to a transfer target using a photomask, the transfer target is transferred after exposure and development by reducing a predetermined amount of exposure light and transmitting a part thereof. This refers to a portion to be controlled by making the amount of remaining film (thickness) on the resist pattern formed on the upper resist film different from the portion corresponding to the light transmitting portion or the light shielding portion. The exposure light transmittance of this portion can be set to, for example, 10% to 80% when the light transmitting portion is 100%. As a result, the resist residual film amount of this part is reduced to the light shielding part when using a positive resist with respect to the resist film on the transferred object formed when the pattern is transferred to the transferred object using this photomask. Alternatively, for example, the thickness can be 10% to 80% with respect to the resist film thickness of the translucent portion when a negative resist is used. Such a semi-transparent portion can be formed by forming a semi-transparent film on a transparent substrate. Here, the semi-transparent film means a film that transmits a part of the exposure light, and the exposure light for the film having a sufficiently large area with respect to the exposure wavelength determined by the exposure condition of the exposure machine and the resolution of the exposure machine. The transmission characteristics can be defined by the transmittance.
このようなグレートーンマスクを用いたＴＦＴ基板の製造工程においては、まず、ガラス基板上にゲート電極用金属膜を形成し、フォトマスクを用いたフォトリソプロセスにより、ゲート電極を形成する。その後、ゲート絶縁膜、第１半導体膜（ａ−Ｓｉ）、第２半導体膜（Ｎ＋ａ−Ｓｉ）、ソースドレイン用金属膜及びポジ型フォトレジスト膜を形成する。次に、グレートーンマスクを用いて、ポジ型フォトレジスト膜を露光し現像することにより、ＴＦＴチャネル部形成領域、ソースドレイン形成領域及びデータライン形成領域を覆い、かつ、ＴＦＴチャネル部形成領域においてソースドレイン形成領域におけるよりもレジスト膜厚が薄くなるように、第１レジストパターンを形成する。 In the manufacturing process of a TFT substrate using such a gray tone mask, first, a metal film for a gate electrode is formed on a glass substrate, and a gate electrode is formed by a photolithography process using the photomask. Thereafter, a gate insulating film, a first semiconductor film (a-Si), a second semiconductor film (N + a-Si), a source / drain metal film, and a positive photoresist film are formed. Next, using a gray tone mask, the positive photoresist film is exposed and developed to cover the TFT channel portion formation region, the source / drain formation region, and the data line formation region, and the source in the TFT channel portion formation region The first resist pattern is formed so that the resist film thickness is thinner than that in the drain formation region.
次に、第１レジストパターンをマスクとして、ソースドレイン金属膜、第１半導体膜及び第２半導体膜をエッチングする。そして、ＴＦＴチャネル部形成領域における薄いレジスト膜を、酸素によるアッシングにより除去し、第２レジストパターンを形成する。そして、この第２レジストパターンをマスクとして、ソースドレイン用金属膜をエッチングし、ソース／ドレインを形成し、次いで、第２半導体膜をエッチングし、最後に残存した第２レジストパターンを剥離させる。このように、従来より少ないフォトマスクを用いてＴＦＴ基板等を製造する工程は、非特許文献１に開示されている。 Next, the source / drain metal film, the first semiconductor film, and the second semiconductor film are etched using the first resist pattern as a mask. Then, the thin resist film in the TFT channel portion formation region is removed by ashing with oxygen to form a second resist pattern. Then, using this second resist pattern as a mask, the source / drain metal film is etched to form the source / drain, then the second semiconductor film is etched, and the remaining second resist pattern is finally peeled off. As described above, Non-Patent Document 1 discloses a process of manufacturing a TFT substrate or the like using fewer photomasks than in the past.
ところで、前述のようなグレートーンマスクにおいて、遮光膜、半透光膜は、スパッタリング等の公知の成膜手段によって形成することができる。ここで適切な膜組成と膜厚を選択することにより、露光光に対する必要な遮光性、半透光性を得ることができる。遮光膜においては、一層で遮光部を形成する場合には一層で、半透光膜との積層で形成する場合、さらにエッチングストッパなどの機能性の膜を積層して形成する場合には、その合計で、光学濃度３．０以上にすることが好ましい。一方、半透光部においては、所定の露光光透過率を得るために選択した膜素材を成膜に用いる。しかしながら、液晶装置製造用の基板は、一辺３００ｍｍ以上の大型であり、さらに最近は大型化の傾向が著しい。一辺が１０００ｍｍを超えるものも少なくなく、さらに、近い将来実施が予定されている第１０世代にものでは、一辺が２０００ｍｍを超える。このような大型基板に対して、均一な膜厚の膜を形成することは容易ではない。例えば、スパッタターゲットと被成膜基板の相対位置によって形成された膜に膜厚傾斜が生じることは、完全には避けられない。スパッタターゲット、または、基板を回転させながら成膜する場合に、回転軸を中心に膜厚変動が生じる懸念もある。さらに、成膜素材によって、複数のスパッタターゲットを用いる場合には、それぞれのターゲットと被成膜基板との相対距離に応じて、膜組成に傾斜が生じることもある。 By the way, in the gray tone mask as described above, the light shielding film and the semi-transparent film can be formed by a known film forming means such as sputtering. Here, by selecting an appropriate film composition and film thickness, it is possible to obtain necessary light-shielding properties and semi-light-transmitting properties for exposure light. In the light-shielding film, when the light-shielding portion is formed in one layer, the light-shielding film is formed in one layer. When the layer is formed with a semi-transparent film, and when a functional film such as an etching stopper is further formed, In total, the optical density is preferably 3.0 or more. On the other hand, in the semi-translucent portion, a film material selected for obtaining a predetermined exposure light transmittance is used for film formation. However, a substrate for manufacturing a liquid crystal device is large in size with a side of 300 mm or more, and more recently, the tendency to increase in size is remarkable. There are many cases where one side exceeds 1000 mm, and in addition, in the 10th generation, which is scheduled to be implemented in the near future, one side exceeds 2000 mm. It is not easy to form a film having a uniform thickness on such a large substrate. For example, it is unavoidable that the film formed by the relative position between the sputtering target and the deposition target substrate has a film thickness gradient. When the film is formed while rotating the sputtering target or the substrate, there is a concern that the film thickness may vary around the rotation axis. Further, in the case where a plurality of sputtering targets are used depending on the film forming material, the film composition may be inclined according to the relative distance between each target and the deposition target substrate.
一方、液晶製造装置に代表される表示装置製造用フォトマスクにおいては、主としてｉ線乃至ｇ線の波長範囲内で所定波長域を露光波長を用いて露光する。ここでフォトマスクに形成されるパターン寸法は、近年微細化の傾向がある。例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）製造用のフォトマスクにおいては、チャネル部に相当する部分を半透光部で形成し、それを挟んで隣接するソース、ドレインに相当する部分を、遮光部として形成することが行われる。液晶の動作速度を上げるため、或いは明るさを向上させるために、チャネル部の寸法は、微細化（例えば、３μｍ未満、さらには、２μｍ未満など）に向かっている。遮光部に挟まれた微細な半透光部は、露光機の解像度下、遮光部との境界において遮光部の影響を受け、半透光膜の固有の透過率より低い透過率を示し、または、透光部との境界においては、半透光膜の固有の透過率より高い透過率を示す。このような影響は、チャネル部の寸法が小さくなるほど顕著である。換言すれば、昨今の微細化されたグレートーンマスクにおいては、半透光部に相当するパターンの面積又は幅を適切に調節すれば、相当の自由度をもって、この部分の露光光透過量を制御できることを、発明者らは見出した。 On the other hand, in a photomask for manufacturing a display device typified by a liquid crystal manufacturing apparatus, a predetermined wavelength region is exposed using an exposure wavelength mainly within a wavelength range of i-line to g-line. Here, the pattern dimension formed on the photomask tends to be miniaturized in recent years. For example, in a photomask for manufacturing a thin film transistor (TFT), a portion corresponding to a channel portion is formed by a semi-translucent portion, and portions corresponding to the source and drain adjacent to each other are formed as a light shielding portion. Is done. In order to increase the operation speed of the liquid crystal or to improve the brightness, the dimension of the channel portion is becoming finer (for example, less than 3 μm, further less than 2 μm, etc.). The fine semi-transparent part sandwiched between the light-shielding parts is affected by the light-shielding part at the boundary with the light-shielding part under the resolution of the exposure device, and shows a transmittance lower than the intrinsic transmittance of the semi-transparent film, or In the boundary with the translucent part, the transmissivity is higher than the intrinsic transmissivity of the semi-translucent film. Such an effect becomes more remarkable as the size of the channel portion becomes smaller. In other words, in the recent miniaturized gray-tone mask, if the pattern area or width corresponding to the semi-translucent portion is appropriately adjusted, the exposure light transmission amount of this portion can be controlled with a considerable degree of freedom. The inventors have found that this is possible.
以下、例示して説明する。 Hereinafter, an example will be described.
図８は、透明基板上に半透光膜１０２、及び遮光膜１０５をこの順に形成したフォトマスクブランクに対し、それぞれの膜にパターニングを施して、グレートーンマスクとしたものである。ここに示すように、半透光部１０１をなす半透光膜１０２は、スパッタリングによって透明基板１０３上に形成されるが、スパッタ時に生じる膜厚の不均一により、図８に示すように、いずれかの方向に膜厚の傾斜を有してしまうことがある。このような膜厚の傾斜は、スパッタターゲットと基板との間の相対位置によって生ずるものである。また、このような膜厚の傾斜は、図９に示すように、透明基板１０３の中央部と周辺部とで膜厚が異なる放射状の傾斜となる場合もある。 FIG. 8 shows a gray-tone mask in which a photomask blank in which a semi-transparent film 102 and a light-shielding film 105 are formed in this order on a transparent substrate is patterned on each film. As shown here, the semi-transparent film 102 forming the semi-transparent portion 101 is formed on the transparent substrate 103 by sputtering. However, as shown in FIG. In some cases, the film thickness may be inclined in such a direction. Such an inclination of the film thickness is caused by a relative position between the sputtering target and the substrate. In addition, as shown in FIG. 9, such an inclination of the film thickness may be a radial inclination in which the film thickness differs between the central portion and the peripheral portion of the transparent substrate 103.
なお、このフォトマスクにおいて、遮光部１０４は、透明基板上の半透光膜１０２の上に遮光膜１０５が形成されることにより構成され、透光部１０６は、透明基板上で遮光膜１０５及び半透光膜１０２が除去されることにより構成されている。 In this photomask, the light shielding portion 104 is configured by forming a light shielding film 105 on the semi-transparent film 102 on the transparent substrate, and the light transmitting portion 106 is formed on the transparent substrate with the light shielding film 105 and It is configured by removing the semi-transparent film 102.
これらのような半透光膜１０２が透明基板上に形成されたとき、膜厚の傾斜が生ずると、半透光部１０１における露光光の透過量が、グレートーンマスク上の位置に依って異なることとなる。すると、このグレートーンマスクを用いて形成される被転写体上のレジストパターンにおけるレジスト膜厚を、所定の膜厚に制御することができなくなってしまう。 When such a semi-transparent film 102 is formed on the transparent substrate, if the film thickness is inclined, the amount of exposure light transmitted through the semi-transparent portion 101 differs depending on the position on the gray tone mask. It will be. Then, it becomes impossible to control the resist film thickness in the resist pattern on the transfer target formed using this gray tone mask to a predetermined film thickness.
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、遮光部、透光部及び半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（グレートーンマスク）であって、半透光部をなす半透光膜の膜厚に傾斜等の不均一が生じている場合であっても、半透光部における露光光の透過量がフォトマスク上の位置に依って上記不均一に影響されることなく、このグレートーンマスクを用いて形成されるレジストパターンにおけるレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを提供することを目的とする。また、本発明は、このようなフォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above circumstances, and is a photomask (gray-tone mask) having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion (gray-tone portion), Even if the film thickness of the semi-transparent film forming the translucent part is uneven, such as an inclination, the amount of exposure light transmitted through the semi-transparent part depends on the position on the photomask. An object of the present invention is to provide a photomask that can satisfactorily control the resist film thickness in a resist pattern formed using this gray tone mask without being affected by the above. It is another object of the present invention to provide a photomask manufacturing method capable of manufacturing such a photomask.
さらには、本発明は、同一の単位パターンを複数有するフォトマスクにおいて、半透光膜に上記不均一が生じても、該複数の単位パターンにおいて、半透光部の露光光透過率を一定に制御したフォトマスク、その製造方法を提供することも目的とする。 Furthermore, according to the present invention, in the photomask having a plurality of the same unit patterns, even if the non-uniformity occurs in the semi-transparent film, the exposure light transmittance of the semi-transparent portion is made constant in the plurality of unit patterns. It is another object of the present invention to provide a controlled photomask and a manufacturing method thereof.
また、本発明は、グレートーンマスクにおいて、形成された半透光部の露光光透過率が所望値から外れていた場合であっても、このグレートーンマスクを用いて形成されるレジストパターンにおけるレジスト膜厚が所望値に制御できるフォトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。 Further, the present invention provides a resist in a resist pattern formed using a gray-tone mask, even when the exposure light transmittance of the formed semi-transparent portion deviates from a desired value. It is an object of the present invention to provide a photomask whose film thickness can be controlled to a desired value and a manufacturing method thereof.
前述の課題を解決し前記目的を達成するため、本発明は、以下の構成のいずれか一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, the present invention has any one of the following configurations.
〔構成１〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなす工程において用いる当該フォトマスクであって、透明基板上に遮光膜及び半透光膜が形成され該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングが施されることによって遮光部、透光部及び露光光を一部透過する半透光部が形成されたフォトマスクにおいて、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅が増減され、露光条件下で、複数の半透光部の実効透過率が略均一となる、パターニングが施されていることを特徴とするものである。
[Configuration 1]
The resist film formed on the layer to be etched is exposed under a predetermined exposure condition using a photomask, and the resist film is used as a resist pattern that serves as a mask in the etching process. A photomask, in which a light shielding film and a semi-transparent film are formed on a transparent substrate, and the light shielding film, the translucent part, and the exposure light are partially transmitted by patterning the light shielding film and the semi-transparent film, respectively. In the photomask in which the semi-transparent portion is formed, the translucent film has different exposure light transmittances depending on the position on the film surface, and in a direction to offset variations due to the transmissivity distribution of the semi- transparent film , depending on the position. the width of the semi-light-transmitting portion is increased or decreased, in the exposure conditions, that Do a substantially uniform plurality of semi-transparent portion effective transmission rate of, der those wherein the patterning is applied .
〔構成２〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなる複数の同一形状の単位パターンを含むレジストパターンとなす工程において用いる当該フォトマスクであって、透明基板上に遮光膜及び半透光膜が形成され該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングが施されることによって遮光部、透光部及び露光光を一部透過する半透光部が形成されたフォトマスクにおいて、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅が増減され、露光条件下で、複数の単位パターンにおける半透光部の実効透過率がそれぞれ略均一となる、パターニングが施されていることを特徴とするものである。
[Configuration 2]
A resist film formed on a layer to be etched is exposed under a predetermined exposure condition using a photomask, and a plurality of unit patterns having the same shape as masks in the etching process are formed on the resist film. The photomask used in the step of forming a resist pattern including a light-shielding portion and a light-transmitting film by forming a light-shielding film and a semi-transparent film on a transparent substrate, and patterning the light-shielding film and the semi-transparent film, respectively. In the photomask in which the light portion and the semi-transparent portion that partially transmits the exposure light are formed, the translucent film has different exposure light transmittances depending on the position on the film surface, and depends on the transmittance distribution of the semi- transparent film in a direction to cancel the deviations, position the width of the semi-light-transmitting portion is increased or decreased by, in the exposure conditions, substantially effective transmission rate of the semi-light-transmitting portion in a plurality of unit patterns each First and that Do, is characterized in that the patterning is applied.
〔構成３〕
構成２を有するフォトマスクにおいて、単位パターンにおける半透光部は、２つの遮光部の平行なエッジに挟まれた部分を有し、該２つのエッジの距離が、基板上の位置によって同一でないものとされていることを特徴とするものである。
[Configuration 3 ]
In the photomask having Configuration 2, the semi-transparent portion in the unit pattern has a portion sandwiched between the parallel edges of the two light shielding portions, and the distance between the two edges is not the same depending on the position on the substrate and it is characterized in that you have been with.
〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有するフォトマスクにおいて、フォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであり、半透光部は、薄膜トランジスタのチャネル部を形成するものであることを特徴とするものである。
[Configuration 4 ]
In the photomask having any one of Structures 1 to 3 , the photomask is a photomask for manufacturing a thin film transistor, and the semi-transparent portion forms a channel portion of the thin film transistor. It is.
〔構成５〕
エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対してフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行いこのレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなる複数の同一形状の単位パターンを含むレジストパターンとなす工程において用いる当該フォトマスクを製造するフォトマスクの製造方法であって、透明基板上に遮光膜及び半透光膜を形成し該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングを施すことによって遮光部、透光部及び露光光を一部透過する半透光部を形成する工程を有するフォトマスクの製造方法において、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、パターニングに先立ち、半透光膜の透過率分布を把握し、把握された透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅を増減させることによって、露光条件下で、複数の単位パターンの対応する半透光部の実効透過率が略同一となるように、パターニングの形状を決定することを特徴とするものである。
[Configuration 5 ]
A resist film formed on a layer to be etched is exposed under a predetermined exposure condition using a photomask, and a plurality of unit patterns having the same shape as masks in the etching process are formed on the resist film. A photomask manufacturing method for manufacturing the photomask used in the step of forming a resist pattern including a light shielding film and a semi-transparent film on a transparent substrate, and patterning the light shielding film and the semi-transparent film, respectively In the method of manufacturing a photomask having a step of forming a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-transparent portion that partially transmits exposure light, the transmittance of the exposure light varies depending on the position on the film surface. Unlike prior to patterning, to understand the transmittance distribution of the HanToruHikarimaku, in a direction to cancel the variation due to grasp by the transmittance distribution, depending on the position By increasing or decreasing the width of the semi-light-transmitting portion, with the exposure conditions, so that the effective transmittance of the corresponding semi-light-transmitting portion of the plurality of unit patterns are substantially the same, and characterized by determining a patterning shape To do.
〔構成６〕
構成５を有するフォトマスクの製造方法において、透明基板上に半透光膜を形成した後に、この半透光膜の透過率を測定することにより、透過率分布を把握することを特徴とするものである。
[Configuration 6 ]
A method for manufacturing a photomask having Structure 5 , wherein a transmittance distribution is grasped by measuring a transmittance of a semi-transparent film after forming the semi-transparent film on a transparent substrate. It is.
〔構成７〕
構成５を有するフォトマスクの製造方法において、パターニングに先立ち、テスト基板上に半透光膜を形成し、この半透光膜の透過率を測定することにより、透過率分布を把握することを特徴とするものである。
[Configuration 7 ]
In the method of manufacturing a photomask having Structure 5 , a translucent film is formed on a test substrate prior to patterning, and the transmissivity distribution is grasped by measuring the transmissivity of the semitranslucent film. It is what.
〔構成８〕
構成６又は構成７を有するフォトマスクの製造方法において、測定された前記半透光膜の前記透過率に基づいて、遮光膜に形成するパターンを決定することを特徴とするものである。
[Configuration 8 ]
The method of manufacturing a photomask having a structure 6 or structure 7, on the basis of the transmittance of said measured semi-transparent film, and is characterized in determining the pattern to be formed on the light shielding film.
〔構成９〕
構成５乃至構成８のいずれか一を有するフォトマスクの製造方法において、半透光部は、２つの遮光部の平行なエッジに挟まれた部分を有することを特徴とするものである。
[Configuration 9 ]
In the method of manufacturing a photomask having any one of Configurations 5 to 8 , the semi-translucent portion has a portion sandwiched between parallel edges of two light shielding portions.
〔構成１０〕
構成５乃至構成９のいずれか一を有するフォトマスクの製造方法において、製造されるフォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであって、半透光部は、薄膜トランジスタのチャネル部を形成するものであることを特徴とするものである。
[Configuration 10 ]
In the method for manufacturing a photomask having any one of Configurations 5 to 9 , the manufactured photomask is a photomask for manufacturing a thin film transistor, and the semi-transparent portion forms a channel portion of the thin film transistor. It is characterized by being.
〔構成１１〕
構成５乃至構成１０のいずれか一を有するフォトマスクの製造方法において、パターニングを施した後に、半透光部の実効透過率を検査する検査工程を有し、検査工程においては、露光条件に近似した露光条件下において、遮光部、透光部及び半透光部の透過光データを得て、半透光部の実効透過率を測定することを特徴とするものである。
[Configuration 11 ]
The method for manufacturing a photomask having any one of Structures 5 to 10 includes an inspection process for inspecting the effective transmittance of the semi-translucent portion after patterning, and the inspection process approximates exposure conditions. Under the above exposure conditions, transmitted light data of the light shielding part, the light transmitting part, and the semi-light transmitting part is obtained, and the effective transmittance of the semi-light transmitting part is measured.
本発明においては、上記のような膜厚の不均一による基板上の位置による露光量透過率の不均一、又は、膜質の不均一に起因した、基板上の位置による露光量透過率の不均一を、半透光膜の成膜後の検査により把握することができる。 In the present invention, the non-uniformity of the exposure amount transmittance due to the position on the substrate due to the non-uniformity of the film thickness as described above, or the non-uniformity of the exposure amount transmittance due to the position on the substrate due to the non-uniformity of the film quality. Can be grasped by inspection after the semi-translucent film is formed.
さらに、半透光膜の全体の透過率が所望値と異なるものであった場合でも、上記のようなグレートーンマスクにおいては、パターン形状によって、半透光部の実効透過率を所望値にすべく調整することも可能である。 Furthermore, even if the overall transmissivity of the semi-transparent film is different from the desired value, in the gray tone mask as described above, the effective transmissivity of the semi-translucent portion is set to a desired value depending on the pattern shape. It is also possible to adjust as necessary.
構成１を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅が増減され、露光条件下で、複数の半透光部の実効透過率が略均一となる、パターニングが施されているので、このフォトマスクを用いた所定の露光条件による被転写体に対する露光により、各半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができる。 In the photomask according to the present invention having Configuration 1, the translucent film has different exposure light transmittances depending on the position on the film surface, and in a direction to offset variations due to the transmittance distribution of the semi- transparent film , depending on the position. the width of the semi-light-transmitting portion is increased or decreased, in the exposure conditions, that Do a substantially uniform plurality of semi-transparent portion effective transmission rate of, since patterning is applied, a predetermined exposure conditions using the photomask The resist film thickness of the region corresponding to each semi-translucent portion can be favorably controlled by the exposure of the object to be transferred.
構成２を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅が増減され、露光条件下で、複数の単位パターンにおける半透光部の実効透過率がそれぞれ略均一となる、パターニングが施されているので、このフォトマスクを用いた所定の露光条件による被転写体に対する露光により、複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができる。 In the photomask according to the present invention having the configuration 2, the translucent film has different exposure light transmittances depending on the position on the film surface, and in a direction to offset variations due to the transmittance distribution of the semi- transparent film , depending on the position. the width of the semi-light-transmitting portion is increased or decreased, in the exposure conditions, the effective transmittance of the semi-light-transmitting portion in a plurality of unit patterns that Do substantially uniform respective since patterning is applied, using the photomask By exposing the transfer target under predetermined exposure conditions, it is possible to satisfactorily control the resist film thickness in the region corresponding to the corresponding semi-transparent portion in the plurality of unit patterns.
構成３を有する本発明に係るフォトマスクにおいては、単位パターンにおける半透光部は、２つの遮光部の平行なエッジに挟まれた部分を有し、該２つのエッジの距離が、基板上の位置によって同一でないものとされていることにより、このフォトマスクを用いた所定の露光条件による被転写体に対する露光により、複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができる。 In the photomask according to the present invention having the configuration 3 , the semi-transparent portion in the unit pattern has a portion sandwiched between the parallel edges of the two light shielding portions, and the distance between the two edges is on the substrate. by being assumed not identical by position, by exposure to the transfer object by predetermined exposure conditions using the photomask of this, the resist film thickness of the region corresponding to the semi-light-transmitting portion corresponding in a plurality of unit patterns Can be controlled well.
本発明に係るフォトマスクは、構成４のように、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであって、半透光部は、薄膜トランジスタのチャネル部を形成するものとすることができる。 The photomask according to the present invention is a photomask for manufacturing a thin film transistor as in the configuration 4 , and the semi-transparent portion can form a channel portion of the thin film transistor.
構成５を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、パターニングに先立ち、半透光膜の透過率分布を把握し、把握された透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって半透光部の幅を増減させることによって、露光条件下で、複数の単位パターンの対応する半透光部の実効透過率が略同一となるように、パターニングの形状を決定するので、所定の露光条件による被転写体に対する露光により複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを製造することができる。 In the photomask manufacturing method according to the present invention having the configuration 5 , the translucent film has different transmittances of exposure light depending on positions on the film surface, and prior to patterning, the transmissivity distribution of the translucent film is grasped. By increasing or decreasing the width of the semi-translucent portion depending on the position in a direction to offset the variation due to the grasped transmittance distribution , the effective transmissivity of the corresponding semi-transparent portion of the plurality of unit patterns is increased under the exposure conditions. Since the patterning shape is determined so as to be substantially the same, the resist film thickness in the regions corresponding to the corresponding semi-transparent portions in the plurality of unit patterns is well controlled by exposing the transferred object under predetermined exposure conditions. A photomask that can be manufactured can be manufactured.
構成６を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、透明基板上に半透光膜を形成した後に、この半透光膜の透過率を測定することにより、透過率分布を把握するので、所定の露光条件による被転写体に対する露光により複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを製造することができる。 In the method of manufacturing a photomask according to the present invention having the configuration 6 , the transmittance distribution is grasped by measuring the transmittance of the semi-transparent film after forming the semi-transparent film on the transparent substrate. A photomask that can satisfactorily control the resist film thickness in the region corresponding to the corresponding semi-transparent portion in the plurality of unit patterns can be manufactured by exposing the transfer target under predetermined exposure conditions.
構成７を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、パターニングに先立ち、テスト基板上に半透光膜を形成し、この半透光膜の透過率を測定することにより、透過率分布を把握するので、所定の露光条件による被転写体に対する露光により複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを製造することができる。 In the method of manufacturing a photomask according to the present invention having the structure 7 , a translucent film is formed on a test substrate prior to patterning, and the transmissivity distribution is obtained by measuring the transmissivity of the translucent film. since grasped, it is possible to manufacture a photomask capable of good control of the resist film thickness in the region corresponding to the corresponding semi-light-transmitting portion in a plurality of unit patterns by exposure to the transfer object with a predetermined exposure condition .
構成８を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、透過率の測定に基づいて、遮光膜に形成するパターンを決定するので、所定の露光条件による被転写体に対する露光により複数の単位パターンにおける対応する半透光部に対応した領域のレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを製造することができる。 In the photomask manufacturing method according to the present invention having configuration 8 , since the pattern to be formed on the light-shielding film is determined based on the measurement of the transmittance, a plurality of unit patterns are formed by exposing the transferred object under predetermined exposure conditions. It is possible to manufacture a photomask that can satisfactorily control the resist film thickness in the region corresponding to the corresponding semi-transparent portion.
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、構成９のように、半透光部は、２つの遮光部の平行なエッジに挟まれた部分を有するものとすることができる。 In the photomask manufacturing method according to the present invention, as in the configuration 9 , the semi-translucent portion may have a portion sandwiched between parallel edges of the two light shielding portions.
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、構成１０のように、製造されるフォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクであって、半透光部は、薄膜トランジスタのチャネル部を形成するものとすることができる。 In the photomask manufacturing method according to the present invention, as in Configuration 10 , the manufactured photomask is a photomask for manufacturing a thin film transistor, and the semi-transparent portion forms a channel portion of the thin film transistor. be able to.
構成１１を有する本発明に係るフォトマスクの製造方法においては、パターニングを施した後に半透光部の実効透過率を検査する検査工程を有し、この検査工程においては、露光条件に近似した露光条件下において、遮光部、透光部及び半透光部の透過光データを得て、半透光部の実効透過率を測定するので、所定の露光条件下における各半透光部の実効透過率を略均一とすることができる。 The method for manufacturing a photomask according to the present invention having the structure 11 includes an inspection step for inspecting the effective transmittance of the semi-translucent portion after patterning. In this inspection step, the exposure approximates the exposure condition. Under the conditions, the transmitted light data of the light-shielding part, the light-transmitting part and the semi-light-transmitting part are obtained, and the effective transmittance of the semi-light-transmitting part is measured. The rate can be made substantially uniform.
すなわち、本発明は、遮光部、透光部及び半透光部（グレートーン部）を有するフォトマスク（グレートーンマスク）であって、半透光部をなす半透光膜の膜厚に傾斜等の不均一が生じている場合であっても、半透光部における露光光の透過量がフォトマスク上の位置に依って上記不均一に影響されることなく、このグレートーンマスクを用いて形成されるレジストパターンにおけるレジスト膜厚を良好に制御することができるフォトマスクを提供することができるものである。また、本発明は、このようなフォトマスクを製造することができるフォトマスクの製造方法を提供することができるものである。 That is, the present invention is a photomask (gray tone mask) having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transparent portion (gray tone portion), and is inclined to the film thickness of the semi-transparent film forming the semi-transparent portion. Even if such non-uniformity occurs, the amount of exposure light transmitted through the semi-transparent portion is not affected by the non-uniformity depending on the position on the photomask. It is possible to provide a photomask capable of favorably controlling the resist film thickness in the formed resist pattern. Moreover, this invention can provide the manufacturing method of the photomask which can manufacture such a photomask.
さらに、本発明は、同一の単位パターンを複数有するフォトマスクにおいて、半透光膜に上記不均一が生じても、該複数の単位パターンにおいて、半透光部の露光光透過率を一定に制御したフォトマスク、その製造方法を提供することができるものである。 Furthermore, in the photomask having a plurality of the same unit patterns, even if the non-uniformity occurs in the semi-transparent film, the present invention controls the exposure light transmittance of the semi-transparent portion to be constant in the plurality of unit patterns. A photomask and a manufacturing method thereof can be provided.
また、本発明は、グレートーンマスクにおいて、形成された半透光部の露光光透過率が所望値から外れていた場合であっても、このグレートーンマスクを用いて形成されるレジストパターンにおけるレジスト膜厚が所望値に制御できるフォトマスク及びその製造方法を提供することができるものである。 Further, the present invention provides a resist in a resist pattern formed using a gray-tone mask, even when the exposure light transmittance of the formed semi-transparent portion deviates from a desired value. It is possible to provide a photomask whose film thickness can be controlled to a desired value and a manufacturing method thereof.
以下、本発明を実施するための最良の実施の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
〔本発明に係るフォトマスク〕
本発明に係るフォトマスクは、図１に示すように、透明基板１上に、遮光部２、透光部３及び半透光部（グレートーン部）４を有するグレートーンマスクである。このフォトマスクは、エッチング加工がなされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対して露光装置により露光を行ってレジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなす工程において用いられるものである。
[Photomask according to the present invention]
As shown in FIG. 1, the photomask according to the present invention is a gray tone mask having a light shielding portion 2, a light transmitting portion 3, and a semi-light transmitting portion (gray tone portion) 4 on a transparent substrate 1. This photomask is used in a process in which a resist film formed on a layer to be etched is exposed by an exposure apparatus to form a resist film that serves as a mask for etching. .
なお、このフォトマスクは、特に、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクとして使用するに好適であって、この場合には、半透光部４は、薄膜トランジスタのチャネル部を形成するものとなる。 This photomask is particularly suitable for use as a photomask for manufacturing a thin film transistor. In this case, the semi-transparent portion 4 forms a channel portion of the thin film transistor.
本発明に係るフォトマスクは、以下のように作製することができる。すなわち、まず、透明基板１上に半透光膜５及び遮光膜６をこの順に積層されたフォトマスクブランクを用意する。このフォトマスクブランク上に、遮光部２及び半透光部４に対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜６をエッチング（パターニング）する。次に、このレジストパターン、または、レジストパターンを除去し、遮光膜６をマスクとして、露出している半透光膜５をエッチング（パターニング）することにより、透光部３を形成する。次に、少なくとも遮光部２に対応する箇所を含む領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜６をエッチング（パターニング）することにより、半透光部４及び遮光部２を形成する。こうして、透明基板１上に、半透光膜５が形成された半透光部４と、遮光膜６及び半透光膜４の積層膜が形成された遮光部２と、透光部３とが形成されたフォトマスクを得ることができる。 The photomask according to the present invention can be manufactured as follows. That is, first, a photomask blank in which the semi-transparent film 5 and the light shielding film 6 are laminated in this order on the transparent substrate 1 is prepared. On this photomask blank, a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion 2 and the semi-transparent portion 4 is formed, and the exposed light shielding film 6 is etched (patterned) using this resist pattern as a mask. Next, the resist pattern or the resist pattern is removed, and the exposed semi-transparent film 5 is etched (patterned) using the light-shielding film 6 as a mask, thereby forming the translucent portion 3. Next, a resist pattern is formed in a region including at least a portion corresponding to the light shielding portion 2, and the exposed light shielding film 6 is etched (patterned) using the resist pattern as a mask. 2 is formed. Thus, on the transparent substrate 1, the semi-transparent portion 4 in which the semi-transparent film 5 is formed, the light-shielding portion 2 in which the light-shielding film 6 and the laminated film of the semi-transparent film 4 are formed, and the translucent portion 3 Can be obtained.
また、本発明に係るフォトマスクは、図２に示すように、以下のように作製することもできる。すなわち、まず、透明基板１上に遮光膜６が形成されたフォトマスクブランクを用意する。このフォトマスクブランク上に、遮光部２に対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜６をエッチング（パターニング）することにより、遮光膜パターンを形成する。次に、レジストパターンを除去し、透明基板１の全面に半透光膜５を成膜する。そして、半透光部４、または、半透光部４及び遮光部２に対応する領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして露出し、半透光膜５をエッチング（パターニング）することにより、透光部３及び半透光部４を形成する。こうして、透明基板１上に、半透光膜５が形成された半透光部４と、遮光膜６及び半透光膜５の積層膜が形成された遮光部２と、透光部３とが形成されたフォトマスクを得ることができる。 In addition, as shown in FIG. 2, the photomask according to the present invention can also be manufactured as follows. That is, first, a photomask blank in which the light shielding film 6 is formed on the transparent substrate 1 is prepared. A resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion 2 is formed on the photomask blank, and the exposed light shielding film 6 is etched (patterned) using the resist pattern as a mask, thereby forming a light shielding film pattern. Next, the resist pattern is removed, and a semi-transparent film 5 is formed on the entire surface of the transparent substrate 1. Then, a resist pattern is formed in the semi-transparent portion 4 or a region corresponding to the semi-transparent portion 4 and the light-shielding portion 2, and the resist pattern is exposed as a mask, and the semi-transparent film 5 is etched (patterned). Thereby, the translucent part 3 and the semi-translucent part 4 are formed. Thus, on the transparent substrate 1, the semi-transparent portion 4 in which the semi-transparent film 5 is formed, the light-shielding portion 2 in which the light-shielding film 6 and the laminated film of the semi-transparent film 5 are formed, and the translucent portion 3. Can be obtained.
さらに、本発明に係るフォトマスクは、以下のように作製することもできる。すなわち、まず、透明基板１上に遮光膜６が形成されたフォトマスクブランクを用意する。このフォトマスクブランク上に、遮光部２及び透光部３に対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜６をエッチング（パターニング）することにより、半透光部４に対応する領域の透明基板１を露出させる。次に、レジストパターンを除去し、透明基板の全面に半透光膜５を成膜し、遮光部２及び半透光部４に対応する領域にレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、露出した半透光膜５並びに半透光膜５及び遮光膜６をエッチング（パターニング）することにより、透光部３、遮光部２及び半透光部４を形成する。 Furthermore, the photomask according to the present invention can also be produced as follows. That is, first, a photomask blank in which the light shielding film 6 is formed on the transparent substrate 1 is prepared. A resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion 2 and the light transmitting portion 3 is formed on the photomask blank, and the exposed light shielding film 6 is etched (patterned) using this resist pattern as a mask, thereby making the semi-translucent light transmission. The transparent substrate 1 in the region corresponding to the portion 4 is exposed. Next, the resist pattern is removed, a semi-transmissive film 5 is formed on the entire surface of the transparent substrate, and a resist pattern is formed in regions corresponding to the light-shielding portion 2 and the semi-transmissive portion 4. Using this resist pattern as a mask, the exposed semi-transparent film 5 and the semi-transparent film 5 and the light-shielding film 6 are etched (patterned) to form the translucent part 3, the light-shielding part 2, and the semi-transparent part 4. .
そして、本発明に係るフォトマスクにおいては、図１及び図２に示すように、半透光膜の透過率が、面内で不均一な部分を有する。図1、及び図２においては、半透光膜の膜厚に傾斜が生じているため、膜の位置によって、露光光の透過率が一定ではない。このほか、膜厚が一定であっても、成膜時の条件によっては、面内の位置によって、膜組成が均一でない場合が生じえる。なお、成膜はスパッタ法など、公知の方法を適用できる。 And in the photomask which concerns on this invention, as shown in FIG.1 and FIG.2, the transmittance | permeability of a semi-transparent film has a nonuniform part in a surface. In FIG. 1 and FIG. 2, since the film thickness of the semi-transparent film is inclined, the transmittance of the exposure light is not constant depending on the position of the film. In addition, even if the film thickness is constant, depending on the conditions during film formation, the film composition may not be uniform depending on the position in the plane. Note that a known method such as a sputtering method can be applied to the film formation.
このようなとき、図1における半透光部４に隣接する遮光部２のパターンを調整することによって、露光条件下における半透光部の実効透過率を略均一とすることが可能である。以下、詳述する。 In such a case, by adjusting the pattern of the light-shielding part 2 adjacent to the semi-transparent part 4 in FIG. 1, it is possible to make the effective transmittance of the semi-transparent part under the exposure condition substantially uniform. Details will be described below.
ここで、略均一とする、とは、少なくとも、半透光膜の位置による露光光透過率の不均一を減少させ、均一化させるものである場合をいう。すなわち、半透光部の実効透過率が均一化するものである。例えば、薄膜トランジスタ製造用のフォトマスクである場合、半透光部の露光光透過率が、マスク有効面（パターン転写される領域）内で、２％以内であることが好ましい。さらには、１％以内であることが好ましい。 Here, “substantially uniform” means a case where at least unevenness of the exposure light transmittance due to the position of the semi-transparent film is reduced and uniformized. That is, the effective transmittance of the semi-translucent portion is made uniform. For example, in the case of a photomask for manufacturing a thin film transistor, it is preferable that the exposure light transmittance of the semi-translucent portion is within 2% within the mask effective surface (region where the pattern is transferred). Further, it is preferably within 1%.
このようにするためには、半透光膜の、露光光透過率が高い部分において、該半透光部の露光光透過量を減じる調整を行い、及び／又は、露光光透過率が低い部分においては、該半透光部の露光光透過量を増加させる調整を行う。この調整は、パターン形状の調整で行い、遮光膜によって形成する遮光パターンの形成によって調整する。 In order to do this, adjustment is made to reduce the amount of exposure light transmitted through the semi-translucent portion of the semi-transparent film and / or the portion where the exposure light transmittance is low. Is adjusted to increase the amount of exposure light transmitted through the semi-translucent portion. This adjustment is performed by adjusting the pattern shape, and is adjusted by forming a light shielding pattern formed by the light shielding film.
このように、半透光部４をなす半透光膜５の透過率に応じて遮光膜パターンが調整されていることによって、露光装置における露光条件下における各半透光部４の実効透過率が略均一となされている。 As described above, the light-shielding film pattern is adjusted in accordance with the transmittance of the semi-transparent film 5 forming the semi-transparent portion 4, so that the effective transmittance of each semi-transparent portion 4 under the exposure conditions in the exposure apparatus. Is substantially uniform.
すなわち、半透光部４をなす半透光膜５が、スパッタ等の成膜時に生じる膜厚の不均一により、いずれかの方向に膜厚の傾斜を有しており、透明基板１上の位置の違いに依り膜厚の違いによる透過率の差異を有していても、この透過率の差異に応じて遮光部２のパターンが調整されており、各半透光部４の実効透過率が略均一となされている。 That is, the semi-transparent film 5 forming the semi-transparent portion 4 has a thickness gradient in either direction due to the non-uniformity of the film thickness that occurs during film formation such as sputtering. Even if there is a difference in transmittance due to a difference in film thickness due to a difference in position, the pattern of the light shielding portion 2 is adjusted according to this difference in transmittance, and the effective transmittance of each semi-translucent portion 4 Is substantially uniform.
半透光部４の実効透過率とは、露光光の半透光部４における透過光強度をＩｇとし、十分に広い透光部３における透過光強度をＩｗ、十分に広い遮光部２における透過光強度をＩｂとした場合に、以下の式で示される値をいう。
Transmittance（実効透過率）＝｛Ｉｇ ／（Ｉｗ−Ｉｂ）｝×１００（％）
The effective transmissivity of the semi-transparent portion 4 is that the transmitted light intensity of the exposure light in the semi-transparent portion 4 is Ig, the transmitted light intensity in the sufficiently large translucent portion 3 is Iw, and the sufficiently wide light-shielding portion 2 is transmitted. When the light intensity is Ib, it is a value represented by the following formula.
Transmittance = {Ig / (Iw−Ib)} × 100 (%)
遮光部２のパターンの調整は、図１及び図２中に矢印Ａで示すように、半透光膜５の膜厚が薄く、半透光膜５そのものの透過率が高くなっている半透光部４において、この半透光部４の面積（幅）を狭くするように調整されている。 The adjustment of the pattern of the light-shielding part 2 is performed as shown by an arrow A in FIGS. 1 and 2 in which the semi-transparent film 5 is thin and the semi-transparent film 5 itself has high transmittance. The light portion 4 is adjusted so as to reduce the area (width) of the semi-translucent portion 4.
また、このフォトマスクにおける半透光膜５の膜厚の傾斜は、図３及び図４に示すように、透明基板１の中央部と周辺部とで膜厚が異なる放射状の傾斜となる場合もある。この場合においても、このフォトマスクにおいては、図３及び図４中に矢印Ａで示すように、半透光膜５の膜厚が薄く、半透光膜５そのものの透過率が高くなっている半透光部４において、この半透光部４の面積（幅）を狭くするように遮光部２のパターンが調整されており、各半透光部４の実効透過率が略均一となされている。 In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, the film thickness of the semi-transparent film 5 in this photomask may be a radial gradient in which the film thickness differs between the central portion and the peripheral portion of the transparent substrate 1. is there. Also in this case, in this photomask, as shown by an arrow A in FIGS. 3 and 4, the semi-transparent film 5 is thin and the translucent film 5 itself has high transmittance. In the semi-transparent part 4, the pattern of the light-shielding part 2 is adjusted so as to reduce the area (width) of the semi-translucent part 4, and the effective transmittance of each semi-transparent part 4 is made substantially uniform. Yes.
なお、半透光部４は、２つの遮光部２の平行なエッジに挟まれた部分を有しており、この部分においては、これらエッジ間の幅により、半透光部４の面積が調整される。 The semi-translucent portion 4 has a portion sandwiched between the parallel edges of the two light-shielding portions 2. In this portion, the area of the semi-transparent portion 4 is adjusted by the width between these edges. Is done.
また、本発明に係るフォトマスクは、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びカラーフィルター（ＣＦ）等の形成に使用するレジストパターンのように、複数の同一形状の単位パターンを含むレジストパターンを形成するためのフォトマスクとして構成されてもよい。この場合にも、半透光部４に隣接する遮光部２のパターンが、半透光部４をなす半透光膜５の透過率に応じて調整されていることにより、露光装置における露光条件下における複数の単位パターンにおける対応する半透光部４の実効透過率が略均一となされている。すなわち、この場合には、複数の単位パターンにおける各半透光部４のパターン形状は、非同一となっていることになる。 The photomask according to the present invention is for forming a resist pattern including a plurality of unit patterns having the same shape, such as a resist pattern used for forming a thin film transistor (TFT) and a color filter (CF). It may be configured as a photomask. In this case as well, the pattern of the light-shielding part 2 adjacent to the semi-transparent part 4 is adjusted according to the transmittance of the semi-transparent film 5 forming the semi-transparent part 4, so that the exposure conditions in the exposure apparatus The effective transmissivity of the corresponding semi-transparent portions 4 in the plurality of unit patterns below is substantially uniform. That is, in this case, the pattern shapes of the semi-transparent portions 4 in the plurality of unit patterns are not the same.
このフォトマスクにおいては、複数の単位パターンにおいて対応する半透光部４における半透光膜５の透過率の差異が、パターニングにより相殺され、複数の単位パターンにおける対応する半透光部４の実効透過率が略均一となされている。 In this photomask, the difference in the transmissivity of the semi-transparent film 5 in the corresponding semi-transparent portions 4 in the plurality of unit patterns is offset by patterning, and the effective of the corresponding semi-transparent portions 4 in the plurality of unit patterns. The transmittance is substantially uniform.
なお、本発明のフォトマスクにおいては、半透光部の実効透過率Ｉｇは、１０％乃至８０％とすることができ、さらに好ましくは、２０％乃至６０％である。このようなフォトマスクにおいて、本発明の効果が顕著である。 In the photomask of the present invention, the effective transmittance Ig of the semi-translucent portion can be 10% to 80%, and more preferably 20% to 60%. In such a photomask, the effect of the present invention is remarkable.
本発明で用いる半透光膜は、膜としての固有の露光光透過率も、１０％乃至８０％、好ましくは、２０％乃至６０％のものを用いることができる。上記半透光膜としては、クロム化合物、Ｍｏ化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌ等が挙げられる。これらのうち、クロム化合物には、酸化クロム（ＣｒＯｘ）、窒化クロム（ＣｒＮｘ）、酸窒化クロム（ＣｒＯｘＮ）、フッ化クロム（ＣｒＦｘ）や、これらに炭素や水素を含むものがある。Ｍｏ化合物としては、ＭｏＳｉｘのほか、ＭｏＳｉの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。また、形成されるマスク上の半透光部の透過率は、上記半透光膜５の膜材質と膜厚との選定によって設定される。 As the translucent film used in the present invention, a film having an intrinsic exposure light transmittance of 10% to 80%, preferably 20% to 60% can be used. Examples of the semi-transparent film include chromium compounds, Mo compounds, Si, W, and Al. Among these, chromium compounds include chromium oxide (CrOx), chromium nitride (CrNx), chromium oxynitride (CrOxN), chromium fluoride (CrFx), and those containing carbon and hydrogen. Examples of the Mo compound include MoSi nitride, oxides, oxynitrides, carbides, and the like in addition to MoSix. Further, the transmittance of the semi-transparent portion on the mask to be formed is set by selecting the film material and film thickness of the semi-transparent film 5.
遮光膜は、クロムを主成分とするものを使用することができる。または、遮光膜は、クロムを主成分とする膜と、クロム化合物（ＣｒＮ、ＣｒＣなど）による反射防止膜の積層膜としもよく、好ましく用いられる。 As the light shielding film, a film mainly composed of chromium can be used. Alternatively, the light-shielding film may be a laminated film of a film containing chromium as a main component and an antireflection film made of a chromium compound (CrN, CrC, etc.), and is preferably used.
ところで、前述のようなフォトマスクを用いたレジストパターンの形成においては、例えば、ｉ線乃至ｇ線に波長範囲を有する光源を備えた露光装置を用いて、被転写体上に設けられたレジスト膜に対し、フォトマスクを介しての露光を行う。このような露光によって得られる被転写体上のレジストパターンは、必ずしも、フォトマスクにおける遮光部２、透光部３及び半透光部４からなるパターンと常に同一のパターンにはならない。 By the way, in the formation of a resist pattern using a photomask as described above, for example, a resist film provided on a transfer target using an exposure apparatus provided with a light source having a wavelength range of i-line to g-line. In contrast, exposure through a photomask is performed. The resist pattern on the transferred material obtained by such exposure is not always the same pattern as the pattern composed of the light shielding portion 2, the light transmitting portion 3, and the semi-light transmitting portion 4 in the photomask.
例えば、露光装置ごとに光源の波長特性が異なり、また、露光装置の光源の経時変化もあるので、同一のフォトマスクを用いたとしても、これを透過した露光光の強度パターンが同一とは限らないのである。 For example, the wavelength characteristics of the light source are different for each exposure apparatus, and the light source of the exposure apparatus changes with time, so even if the same photomask is used, the intensity pattern of the exposure light transmitted therethrough is not always the same. There is no.
すなわち、グレートーンマスクを用いる場合には、露光装置の光源の分光特性により、半透光部４の透過率は異なったものとなる。これは、所定の半透光性の材料からなる半透光膜の透過率は、波長依存性を有するためである。したがって、本発明において透過率を測定する場合には、実際の転写工程に用いる露光装置の条件を反映した条件で行うことが好ましい。 That is, when a gray tone mask is used, the transmissivity of the semi-translucent portion 4 varies depending on the spectral characteristics of the light source of the exposure apparatus. This is because the transmissivity of the semi-transparent film made of a predetermined semi-translucent material has wavelength dependency. Therefore, when measuring the transmittance in the present invention, it is preferable to perform the measurement under conditions reflecting the conditions of the exposure apparatus used in the actual transfer process.
さらに、パターニングされたフォトマスクの半透光部について、その透過率を評価する場合には以下の点に留意が必要である。半透光部４を実際に透過する露光光の光量は、露光装置の光学系の特性のみでなく、グレートーンマスクにおけるパターンの形状にも影響されて変動する。例えば、露光装置の光源の分光特性によってパターンの解像度が変わるため、半透光部４を透過する露光光の光強度は変化する。 Furthermore, when evaluating the transmittance of the semi-transparent portion of the patterned photomask, attention should be paid to the following points. The amount of exposure light that actually passes through the semi-transparent portion 4 fluctuates due to not only the characteristics of the optical system of the exposure apparatus but also the shape of the pattern in the gray tone mask. For example, since the resolution of the pattern changes depending on the spectral characteristics of the light source of the exposure apparatus, the light intensity of the exposure light that passes through the semi-transparent portion 4 changes.
特に、チャネル部が微細化する傾向にあるＴＦＴの製造においては、露光装置の光学特性及びパターンの形状による露光光の透過特性の変動を看過することができないことが、本発明者によって見出された。 In particular, the present inventors have found that in the manufacture of TFTs whose channel portions tend to be miniaturized, fluctuations in the exposure light transmission characteristics due to the optical characteristics of the exposure apparatus and the pattern shape cannot be overlooked. It was.
上述のとおり、グレートーンマスクにおいては、半透光部における透過光強度をＩｇとし、十分に広い透光部における透過光強度をＩｗ、十分に広い遮光部における透過光強度をＩｂとした場合に、以下の式で示される値を、半透光部の実効透過率とすることができる。
Transmittance（実効透過率）＝｛Ｉｇ ／（Ｉｗ−Ｉｂ）｝×１００（％）
As described above, in the gray-tone mask, when the transmitted light intensity at the semi-transparent part is Ig, the transmitted light intensity at the sufficiently wide light-transmitting part is Iw, and the transmitted light intensity at the sufficiently wide light-shielding part is Ib. The value represented by the following equation can be the effective transmittance of the semi-translucent portion.
Transmittance = {Ig / (Iw−Ib)} × 100 (%)
このような半透光部の実効透過率は、半透光部の面積が露光装置の解像度に対して十分に大きい場合には、半透光部における半透光膜の固有の透過率に等しいと考えることができる。しかし、半透光部の面積が微小になった場合には、半透光部に隣接する遮光部、または、透光部の影響により、半透光部の実効透過率は、半透光膜の固有の透過率とは異なる値となる。すなわち、この場合には、半透光膜の固有の透過率を実効透過率として扱うことはできなくなる。 The effective transmittance of such a semi-transmissive part is equal to the intrinsic transmittance of the semi-transmissive film in the semi-transmissive part when the area of the semi-transmissive part is sufficiently large with respect to the resolution of the exposure apparatus. Can be considered. However, when the area of the semi-translucent portion becomes small, the effective transmittance of the semi-translucent portion due to the influence of the light-shielding portion adjacent to the semi-translucent portion or the translucent portion is This is a value different from the intrinsic transmittance. That is, in this case, the intrinsic transmittance of the translucent film cannot be treated as the effective transmittance.
例えば、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおいては、チャネル部に相当する領域を半透光部とし、これを挟む形で隣接するソース及びドレインに相当する領域を遮光部で構成したグレートーンマスクが利用されている。このグレートーンマスクにおいては、チャネル部の面積（幅）が小さくになるに従って、隣接する遮光部との境界が、実際の露光条件下においてぼかされ（解像されず）、チャネル部の露光光の透過率は、半透光膜の固有の透過率よりも低くなる。さらに、隣接する透光部との境界においては、透過率が高くなる。 For example, a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor uses a gray-tone mask in which a region corresponding to a channel portion is a semi-transparent portion, and regions corresponding to adjacent sources and drains sandwiching this region are configured by a light-shielding portion. Has been. In this gray-tone mask, as the area (width) of the channel portion becomes smaller, the boundary with the adjacent light shielding portion is blurred (not resolved) under actual exposure conditions, and the exposure light of the channel portion The transmittance of is lower than the intrinsic transmittance of the semi-translucent film. Furthermore, the transmittance is high at the boundary between the adjacent light transmitting parts.
したがって、上記事情を踏まえた、実効透過率の測定や評価にあたっては、露光条件を近似し、反映した透過率測定方法、及び装置を用いることが有効である。 Therefore, in measuring and evaluating the effective transmittance based on the above circumstances, it is effective to use a transmittance measuring method and apparatus that approximate and reflect the exposure conditions.
〔本発明に係るフォトマスクの製造方法〕
本発明に係るフォトマスクの製造方法は、本発明に係るフォトマスクを製造する方法であって、前述したように、透明基板１上に遮光膜６及び半透光膜５を形成し、これらにパターニングを施すことによって、遮光部２、透光部３及び半透光部４を形成する工程を有する。そして、半透光部４に隣接する遮光部２のパターンを、半透光部４をなす半透光膜５の透過率に応じて調整することにより、露光装置における露光条件下における各半透光部４の実効透過率を略均一とするものである。
[Method for Producing Photomask According to the Present Invention]
The method for manufacturing a photomask according to the present invention is a method for manufacturing a photomask according to the present invention. As described above, the light-shielding film 6 and the semi-transparent film 5 are formed on the transparent substrate 1, and It has the process of forming the light-shielding part 2, the translucent part 3, and the semi-transparent part 4 by patterning. Then, by adjusting the pattern of the light-shielding part 2 adjacent to the semi-transparent part 4 according to the transmittance of the semi-transparent film 5 constituting the semi-transparent part 4, each semi-transparent under the exposure condition in the exposure apparatus. The effective transmittance of the light part 4 is made substantially uniform.
また、前述したように、複数の同一形状の単位パターンを含むレジストパターンを形成するためのフォトマスクを製造する場合においても、半透光部４に隣接する遮光部２のパターンを、半透光部４をなす半透光膜５の透過率に応じて調整することにより、露光装置における露光条件下における複数の単位パターンにおける対応する半透光部４の実効透過率を略均一とするものである。 Further, as described above, even in the case of manufacturing a photomask for forming a resist pattern including a plurality of unit patterns having the same shape, the pattern of the light-shielding portion 2 adjacent to the semi-transparent portion 4 is changed to a semi-translucent portion. By adjusting according to the transmittance of the semi-transparent film 5 forming the portion 4, the effective transmittance of the corresponding semi-transparent portion 4 in a plurality of unit patterns under the exposure conditions in the exposure apparatus is made substantially uniform. is there.
このような遮光部２のパターンの調整は、図１及び図３に示すように、透明基板１上に半透光膜５が形成されこの半透光膜５上に遮光膜６が形成されたフォトマスクにおいては、まず、透明基板１上に半透光膜５を形成した後に、この半透光膜５の透過率を測定する。この透過率測定は、フォトマスクの有効エリア（転写が行われる領域）においての透過率の面内分布を測定することが好ましい。そして、パターニングを施すにあたっては、測定された半透光膜５の透過率（透過率分布）に基づいて、複数の単位パターンにおいて対応する半透光部４における半透光膜５の透過率が略均一となるように決定する。例えば、半透光膜の位置による透過率の差異を相殺するパターンを決定する。 As shown in FIGS. 1 and 3, the adjustment of the pattern of the light shielding portion 2 is performed by forming the semi-transparent film 5 on the transparent substrate 1 and forming the light-shielding film 6 on the semi-transparent film 5. In the photomask, first, the semi-transparent film 5 is formed on the transparent substrate 1, and then the transmittance of the semi-transparent film 5 is measured. In this transmittance measurement, it is preferable to measure the in-plane distribution of transmittance in the effective area of the photomask (region where transfer is performed). In performing patterning, based on the measured transmittance (transmittance distribution) of the semi-transmissive film 5, the transmittance of the semi-transmissive film 5 in the corresponding semi-transmissive portion 4 in the plurality of unit patterns is determined. Determine to be substantially uniform. For example, a pattern that cancels out the difference in transmittance depending on the position of the semi-transparent film is determined.
そして、このように決定されたパターンをパターニングすることによって、複数の単位パターンにおける対応する半透光部４の実効透過率を略均一とすることができる。 Then, by patterning the pattern thus determined, the effective transmissivity of the corresponding semi-transmissive portions 4 in the plurality of unit patterns can be made substantially uniform.
以上の工程は、例えば、以下のようになる。 The above process is as follows, for example.
(1)透明基板上に、半透光膜を成膜する。 (1) A semi-transparent film is formed on a transparent substrate.
(2)半透光膜上に、遮光膜を成膜する。 (2) A light shielding film is formed on the semi-translucent film.
(3)さらに最上層としてレジスト膜を塗布し、レジスト膜付フォトマスクブランクを作成する。 (3) Further, a resist film is applied as the uppermost layer to produce a photomask blank with a resist film.
(4)(3)のフォトマスクブランクに、レーザー光などによって第１パターン描画し、現像することによって、第1レジストパターンを形成する。 (4) A first resist pattern is formed on the photomask blank of (3) by drawing a first pattern with a laser beam or the like and developing it.
(5)(4)のレジストパターンをマスクとして、遮光膜をエッチングして遮光膜パターンを形成する。ここでドライエッチングを適用しても、ウエットエッチングを適用しても良い。 (5) Using the resist pattern of (4) as a mask, the light shielding film is etched to form a light shielding film pattern. Here, either dry etching or wet etching may be applied.
(6)さらに、上記レジストパターン又は、遮光膜パターンをマスクとして、半透光膜をエッチングし、半透光膜パターンを形成する。 (6) Further, the semi-transparent film is etched using the resist pattern or the light shielding film pattern as a mask to form a semi-transparent film pattern.
(7)レジストパターン除去後、新たに、レジスト膜を塗布し、レーザー光などにより、第２パターンを描画し、現像する。 (7) After removing the resist pattern, a new resist film is applied, and the second pattern is drawn and developed with a laser beam or the like.
(8)形成された第2レジストパターンをマスクに、遮光膜をエッチングする。 (8) The light shielding film is etched using the formed second resist pattern as a mask.
(9)レジストパターンを除去して、フォトマスクとなる。 (9) The resist pattern is removed to form a photomask.
ここで、(1)の工程後に透過率を測定し、有効エリア内の透過率分布を把握することができる。このときは、検査装置を用い、実際にフォトマスクを使用する際に適用する波長域の露光光を用いるとすることが好ましい。そして、有効エリア内に透過率の分布が存在した場合（例えば、目標透過率Ａ±α％に対して、面内の平均値がＡ±αの範囲に入っていたとしても、そのばらつきが２％を超える場合など）、その面内ばらつきを相殺するための遮光膜パターンを決定する。薄膜トランジスタ製造用フォトマスクであれば、チャネル部に相当する２つの遮光部エッジによって挟まれた半透光部の幅を、上記ばらつきを相殺する方向に、面内の位置によって増減させたパターンデータを作成する。上記例では、上記第２パターンの描画データ作成時にこれを行う。 Here, the transmittance can be measured after the step (1) to grasp the transmittance distribution in the effective area. In this case, it is preferable to use exposure light in a wavelength range that is used when an inspection apparatus is used and a photomask is actually used. When there is a transmittance distribution in the effective area (for example, even if the in-plane average value is within the range of A ± α with respect to the target transmittance A ± α%, the variation is 2). In the case of exceeding%), a light shielding film pattern for canceling the in-plane variation is determined. In the case of a photomask for manufacturing a thin film transistor, pattern data obtained by increasing / decreasing the width of a semi-translucent portion sandwiched between two light-shielding portion edges corresponding to a channel portion in accordance with the position in the plane in a direction to cancel the above-described variation. create. In the above example, this is performed when the drawing data of the second pattern is created.
なお、上記例では、第１パターンのパターニングで透光部を画定し、第２パターンのパターニングで半透光部と遮光部を画定したが、例えば、第１パターンのパターニングで半透光部をまず画定し、ついで、透光部と遮光部とを画定してもよい。この場合には、面内の透過率分布の測定結果は、第１パターンの描画データに利用される。 In the above example, the translucent part is defined by patterning the first pattern, and the semi-translucent part and the light shielding part are defined by patterning the second pattern. For example, the semi-translucent part is defined by patterning the first pattern. It may be defined first, and then the light transmitting part and the light shielding part may be defined. In this case, the measurement result of the in-plane transmittance distribution is used for the drawing data of the first pattern.
また、遮光部２のパターンの調整は、図２及び図４に示すように、透明基板１上に遮光膜６が形成されこの遮光膜６上に半透光膜５が形成されたフォトマスクにおいては、以下の工程によって作製することができる。 The pattern of the light shielding portion 2 is adjusted in a photomask in which the light shielding film 6 is formed on the transparent substrate 1 and the semi-transparent film 5 is formed on the light shielding film 6 as shown in FIGS. Can be produced by the following steps.
(1)透明基板上に、遮光膜を成膜する。 (1) A light shielding film is formed on a transparent substrate.
(2)遮光膜上にレジスト膜を塗布する。 (2) A resist film is applied on the light shielding film.
(3)(2)のレジスト膜上に、レーザー光などによって第１パターン描画し、現像することによって、第1レジストパターンを形成する。 (3) A first pattern is formed on the resist film of (2) by drawing and developing a first pattern with a laser beam or the like.
(4)上記レジストパターンをマスクとして、遮光膜をエッチングし、遮光膜パターンを形成する。 (4) Using the resist pattern as a mask, the light shielding film is etched to form a light shielding film pattern.
(5)レジストパターンを除去後、遮光膜パターン上を含む全面に、半透光膜を成膜する。 (5) After removing the resist pattern, a semi-transparent film is formed on the entire surface including the light shielding film pattern.
(6)レジスト膜を塗布する。 (6) Apply a resist film.
(7)(6)のレジスト膜上に、レーザー光などで第２パターンを描画し、現像することにより、第２レジストパターンを形成する。 (7) A second resist pattern is formed on the resist film of (6) by drawing and developing a second pattern with a laser beam or the like.
(8)第2レジストパターンをマスクに、半透光膜をエッチングする。 (8) The semi-transparent film is etched using the second resist pattern as a mask.
(9)レジストパターンを除去して、フォトマスクとする。 (9) The resist pattern is removed to form a photomask.
ここで、(5)の工程の後に半透光膜の透過率面内分布を測定しても、その結果を、遮光膜パターンに反映させることができない。遮光膜パターンは既に透明基板上に形成されているからである。しかしながら、上記半透光膜と同じ条件下で、予めテスト基板に同組成の半透光膜を成膜し、その透過率分布を測定することによって、上記成膜条件に起因する成膜上の透過率面内ばらつき要素を定量的に把握することができる。 Here, even if the transmittance in-plane distribution of the semi-transparent film is measured after the step (5), the result cannot be reflected in the light shielding film pattern. This is because the light shielding film pattern is already formed on the transparent substrate. However, under the same conditions as the above semi-transparent film, a semi-transparent film having the same composition is formed in advance on a test substrate, and the transmittance distribution is measured. It is possible to quantitatively grasp the transmittance in-plane variation factor.
この透過率分布データをもって、予め、上記第1パターンの描画に用いる描画データを作成しておけばよい。すなわち、有効エリア内において透過率のばらつきが存在する場合には、そのばらつきを相殺し、有効面内における半透光部の透過率が略均一となるように、補正データを作成しておくとよい。 Drawing data used for drawing the first pattern may be created in advance using the transmittance distribution data. In other words, if there is a variation in transmittance in the effective area, the correction data is created so that the variation is offset and the transmittance of the semi-transparent portion in the effective surface becomes substantially uniform. Good.
例えば、フォトマスクに、同一形状の単位パターンが含まれる場合には、それらの間で、対応する半透光部の実質透過率が略均一となるパターンデータを作成しておくことができる。このような、シミュレーションにも、後述する装置が有利に利用できる。 For example, when unit patterns having the same shape are included in the photomask, pattern data in which the substantial transmissivity of the corresponding semi-transparent portions is approximately uniform can be created between them. The apparatus described later can be advantageously used for such simulation.
なお、本発明のフォトマスクの製造方法においては、パターニングを施した後に、半透光部４の実効透過率を検査する検査工程を置いてもよい。この検査工程においては、露光装置における露光条件に近似した露光条件下において、遮光部２、透光部３及び半透光部４の透過光データを得て、半透光部４の実効透過率を測定することができる。 In the photomask manufacturing method of the present invention, an inspection step for inspecting the effective transmittance of the semi-translucent portion 4 may be placed after patterning. In this inspection step, transmitted light data of the light shielding unit 2, the light transmitting unit 3, and the semi-transparent unit 4 is obtained under exposure conditions that approximate the exposure conditions in the exposure apparatus, and the effective transmittance of the semi-transparent unit 4 is obtained. Can be measured.
〔本発明に係るフォトマスクの製造方法におけるパターニングの調整〕
このフォトマスクの製造方法において、遮光部２のパターンの調整は、具体的には、以下のようにして行う。すなわち、図５に示すように、透明基板１上、または、テスト基板上に半透光膜５を成膜し、この半透光膜５の透過率分布を測定する。この透過率分布の測定は、露光装置における露光条件に近似した露光条件を作り出し、この露光条件下において測定する。
[Adjustment of patterning in the photomask manufacturing method according to the present invention]
In this photomask manufacturing method, the adjustment of the pattern of the light shielding portion 2 is specifically performed as follows. That is, as shown in FIG. 5, the semi-transparent film 5 is formed on the transparent substrate 1 or the test substrate, and the transmittance distribution of the semi-transparent film 5 is measured. The transmittance distribution is measured by creating an exposure condition approximate to the exposure condition in the exposure apparatus, and measuring under the exposure condition.
さらに、本発明のフォトマスクを製造のち、検査によって、その透過特性を評価する場合にも、露光装置における露光条件に近似した露光条件下において、露光によって被転写体に転写されるパターンを撮像手段によって捉えて検査することができる。さらには、所定のパターンをもつグレートーンマスクを用いて、被転写体にレジストパターンを形成したときに、どのようなレジストパターンが形成されるかについての相関関係を、複数のグレートーンマスクについて予め把握し、データベースとしておくこともできる。これによって、半透光膜に生じ得る透過率分布を相殺して、略均一な透過率となすためのパターンデータの作成が容易に行える。 Further, even when the transmission characteristics are evaluated by inspection after manufacturing the photomask of the present invention, the pattern transferred to the transfer object by exposure under the exposure conditions approximate to the exposure conditions in the exposure apparatus is imaged. Can be captured and inspected. Further, when a resist pattern is formed on the transfer object using a gray tone mask having a predetermined pattern, a correlation regarding what resist pattern is formed in advance for a plurality of gray tone masks. It can also be grasped and stored as a database. Accordingly, it is possible to easily create pattern data for canceling out the transmittance distribution that may be generated in the semi-transparent film to obtain a substantially uniform transmittance.
露光装置における露光条件に近似した露光条件とは、露光波長が近似すること、例えば、露光光が波長域を有するものである場合には、もっとも光強度の大きい露光波長が同一であることをいう。また、このような露光条件とは、光学系が近似すること、例えば、結像系のＮＡ（開口数）が略同一、または、σ（コヒーレンス）が略同一であることをいう。ここでＮＡが略同一とは、実際の露光装置のＮＡに対して、±０．００５である場合が例示される。また、σが略同一であるとは、実施の露光装置のσに対して±０．０５の範囲であることが例示される。なお、結像光学系のみでなく、照明光学系のＮＡも略同一であることが好ましい。 The exposure condition approximated to the exposure condition in the exposure apparatus means that the exposure wavelength approximates, for example, when the exposure light has a wavelength range, the exposure wavelength having the highest light intensity is the same. . Such exposure conditions mean that the optical system is approximate, for example, that the NA (numerical aperture) of the imaging system is approximately the same, or σ (coherence) is approximately the same. Here, the case where the NAs are substantially the same is exemplified by ± 0.005 with respect to the NA of the actual exposure apparatus. Further, the fact that σ is substantially the same is exemplified as being within a range of ± 0.05 with respect to σ of the actual exposure apparatus. In addition, it is preferable that not only the imaging optical system but also the NA of the illumination optical system is substantially the same.
このような推測を行うことにより、図６に示すように、半透光部４の領域の大きさ（遮光部２によって挟まれた半透光部４の幅など）の変化に対する、この半透光部４の実効透過率の変化（露光光の透過量変化）に関するデータを得ることができる。 By making such an estimation, as shown in FIG. 6, this semi-transparent portion with respect to a change in the size of the region of the semi-transparent portion 4 (such as the width of the semi-transparent portion 4 sandwiched between the light-shielding portions 2). Data relating to the change in the effective transmittance of the light section 4 (change in the amount of exposure light transmitted) can be obtained.
本発明においては、このような半透光部４の実効透過率についてのデータと、半透光膜５の透過率分布のデータとに基づいて、例えば、一対の平行な遮光部２のエッジで挟まれた半透光部４の形状、該一対の平行な遮光部２のエッジ間の間隔を決定することができる。すなわち、半透光部４を挟む一対の平行な遮光部２のエッジ間の間隔を調整することにより、半透光膜５の透過率の差異を相殺することができる。 In the present invention, based on the data on the effective transmittance of the semi-translucent portion 4 and the transmittance distribution data of the semi-transmissive film 5, for example, at the edges of a pair of parallel light-shielding portions 2. The shape of the sandwiched translucent part 4 and the interval between the edges of the pair of parallel light shielding parts 2 can be determined. That is, by adjusting the distance between the edges of the pair of parallel light-shielding portions 2 sandwiching the semi-transparent portion 4, the difference in transmittance of the semi-transparent film 5 can be offset.
すなわち、図６に示すように、一対の平行な遮光部２のエッジで挟まれた半透光部４の幅を狭くすると、半透光部４の実効透過率は低くなる。逆に、一対の平行な遮光部２のエッジで挟まれた半透光部４の幅を広くすると、半透光部４の実効透過率は高くなる。したがって、半透光膜５の透過率が所望の透過率よりも高い（膜厚が薄い）場合には、半透光部４の幅（一対の平行な遮光部２間の距離）を狭くする補正を行う。逆に、半透光膜５の透過率が所望の透過率よりも低い（膜厚が厚い）場合には、半透光部４の幅（一対の平行な遮光部２間の距離）を広くする調整を行う。なお、半透光部４の幅と実効透過率との関係は、図６に示すように、露光条件によっても変化するので、所定の露光条件におけるデータを用いて、調整を行う。 That is, as shown in FIG. 6, when the width of the semi-translucent portion 4 sandwiched between the edges of the pair of parallel light-shielding portions 2 is reduced, the effective transmittance of the semi-transparent portion 4 is lowered. Conversely, when the width of the semi-transparent portion 4 sandwiched between the edges of the pair of parallel light-shielding portions 2 is increased, the effective transmittance of the semi-transparent portion 4 is increased. Therefore, when the transmissivity of the semi-transparent film 5 is higher than the desired transmissivity (thickness is thin), the width of the semi-transparent part 4 (distance between the pair of parallel light-shielding parts 2) is reduced. Make corrections. Conversely, when the transmissivity of the semi-transparent film 5 is lower than the desired transmissivity (thickness is thick), the width of the semi-transparent part 4 (distance between the pair of parallel light-shielding parts 2) is increased. Make adjustments. Since the relationship between the width of the semi-translucent portion 4 and the effective transmittance varies depending on the exposure conditions as shown in FIG. 6, adjustment is performed using data under predetermined exposure conditions.
また、上記のように半透光部の幅によって、フォトマスク有効エリア全域に渡って、半透光部の露光光透過率を調整することも可能である。すなわち、透明基板上に半透光膜を形成したのちに透過率を測定し、測定した透過率データに基づいて、所望の実効透過率をもつ半透光部を得るためのパターン形状を決定することも可能である。 Further, as described above, the exposure light transmittance of the semi-transparent portion can be adjusted over the entire photomask effective area by the width of the semi-transparent portion. That is, after forming a semi-transparent film on a transparent substrate, the transmittance is measured, and a pattern shape for obtaining a semi-transparent portion having a desired effective transmittance is determined based on the measured transmittance data. It is also possible.
〔検査装置について〕
本発明に係るフォトマスの製造方法において、前述のようなパターンの調整をするにあたっては、図７に示すように、検査装置を使用することができる。この検査装置においては、透明基板１、または、テスト基板は、保持手段１３によって保持される。この検査装置は、所定波長の光束を発する光源１１を有している。この光源１１としては、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）等を使用することができる。
[About inspection equipment]
In the photomass manufacturing method according to the present invention, an inspection apparatus can be used as shown in FIG. 7 to adjust the pattern as described above. In this inspection apparatus, the transparent substrate 1 or the test substrate is held by the holding means 13. This inspection apparatus has a light source 11 that emits a light beam having a predetermined wavelength. As the light source 11, for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a UHP lamp (ultra-high pressure mercury lamp) or the like can be used.
また、この検査装置は、光源１１からの検査光を導き、保持手段１３により保持された透明基板１、または、テスト基板に検査光を照射する照明光学系１２を有している。この照明光学系１２は、開口数（ＮＡ）を可変とするため、絞り機構を備えている。さらに、この照明光学系１２は、透明基板１、または、テスト基板における検査光の照射範囲を調整するための視野絞りを備えていることが好ましい。この照明光学系１２を経た検査光は、保持手段１３により保持された透明基板１、または、テスト基板に照射される。 The inspection apparatus also includes an illumination optical system 12 that guides the inspection light from the light source 11 and irradiates the transparent substrate 1 held by the holding unit 13 or the inspection light onto the test substrate. The illumination optical system 12 includes a diaphragm mechanism in order to make the numerical aperture (NA) variable. Furthermore, the illumination optical system 12 preferably includes a field stop for adjusting the irradiation range of the inspection light on the transparent substrate 1 or the test substrate. The inspection light that has passed through the illumination optical system 12 is applied to the transparent substrate 1 held by the holding means 13 or the test substrate.
透明基板１、または、テスト基板に照射された検査光は、この透明基板１、または、テスト基板を透過して、対物レンズ系１４に入射される。この対物レンズ系１４は、絞り機構を備えることにより、開口数（ＮＡ）が可変となされている。この対物レンズ系１４は、例えば、透明基板１、または、テスト基板を透過した検査光が入射されこの光束に無限遠補正を加えて平行光とする第１群（シミュレータレンズ）１４ａと、この第１群を経た光束を結像させる第２群（結像レンズ）１４ｂとを備えたものとすることができる。 The inspection light applied to the transparent substrate 1 or the test substrate passes through the transparent substrate 1 or the test substrate and is incident on the objective lens system 14. The objective lens system 14 includes a diaphragm mechanism so that the numerical aperture (NA) is variable. The objective lens system 14 includes, for example, a first group (simulator lens) 14a which receives the inspection light transmitted through the transparent substrate 1 or the test substrate and corrects the light beam to infinity to obtain parallel light, and the first lens 14a. And a second group (imaging lens) 14b that forms an image of the light flux that has passed through the first group.
この検査装置においては、照明光学系１２の開口数と対物レンズ系１４の開口数とがそれぞれ可変となっているので、照明光学系１２の開口数の対物レンズ系１４の開口数に対する比、すなわち、シグマ値（σ：コヒーレンス）を可変することができる。 In this inspection apparatus, since the numerical aperture of the illumination optical system 12 and the numerical aperture of the objective lens system 14 are variable, the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 12 to the numerical aperture of the objective lens system 14, that is, The sigma value (σ: coherence) can be varied.
対物レンズ系１４を経た光束は、撮像手段１５により受光される。この撮像手段１５は、透明基板１、または、テスト基板の像を撮像する。この撮像手段１５としては、例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を用いることができる。 The light beam that has passed through the objective lens system 14 is received by the imaging means 15. The imaging unit 15 captures an image of the transparent substrate 1 or the test substrate. As this imaging means 15, for example, an imaging element such as a CCD can be used.
そして、この検査装置においては、撮像手段１５によって得られた撮像画像についての画像処理、演算、所定の閾値との比較及び表示などを行う図示しない制御手段及び表示手段が設けられている。 In this inspection apparatus, there are provided control means and display means (not shown) for performing image processing, calculation, comparison with a predetermined threshold value, display, and the like for the captured image obtained by the imaging means 15.
また、この検査装置においては、所定の露光光を用いて得られた撮像画像、または、これに基づいて得られた光強度分布に対して、制御手段によって所定の演算を行い、他の露光光を用いた条件下での撮像画像、または、光強度分布を求めることができる。例えば、この検査装置においては、ｇ線、ｈ線及びｉ線が同一である強度比の露光条件において光強度分布を得たとき、ｇ線、ｈ線及びｉ線が１：２：１の強度比の露光条件において露光した場合の光強度分布を求めることができる。これにより、この検査装置においては、露光装置に使用する照明光源の種類、個体差や露光装置に用いられている照明の経時変化による波長毎の強度変動も含めて、実際に用いる露光装置における露光条件を再現した評価を行うことが可能であり、また、所望のフォトレジストの残膜量を想定した場合に、これを達成できる最適な露光条件を簡便に求めることが可能である。 Further, in this inspection apparatus, the control means performs a predetermined calculation on the captured image obtained using the predetermined exposure light or the light intensity distribution obtained based on the captured image to obtain another exposure light. The captured image or the light intensity distribution under the condition using can be obtained. For example, in this inspection apparatus, when the light intensity distribution is obtained under exposure conditions with the same intensity ratio of g-line, h-line and i-line, the intensity of g-line, h-line and i-line is 1: 2: 1. It is possible to obtain the light intensity distribution when the exposure is performed under the ratio exposure conditions. As a result, in this inspection apparatus, the exposure in the exposure apparatus that is actually used, including the type of illumination light source used in the exposure apparatus, individual differences, and fluctuations in intensity for each wavelength due to temporal changes in illumination used in the exposure apparatus. It is possible to perform an evaluation that reproduces the conditions, and it is possible to easily obtain an optimum exposure condition that can achieve this when a desired residual film amount of the photoresist is assumed.
この検査装置においては、照明光学系１２と、対物レンズ１４系及び撮像手段１５とは、主平面を略鉛直として保持された透明基板１、または、テスト基板を挟んで対峙する位置にそれぞれ配設され、両者の光軸を一致させた状態で、検査光の照射及び受光を行う。これら照明光学系１２、対物レンズ１４系及び撮像手段１５は、図示しない移動操作手段によって移動操作可能に支持されている。この移動手段は、照明光学系１２、対物レンズ系１４及び撮像手段１５を、それぞれの光軸を互いに一致させつつ、透明基板１、または、テスト基板の主平面に対して平行に移動させることができる。 In this inspection apparatus, the illumination optical system 12, the objective lens 14 system, and the imaging means 15 are respectively arranged at positions facing each other across the transparent substrate 1 held with the main plane being substantially vertical or the test substrate. Then, the inspection light is irradiated and received in a state where the optical axes of the two are aligned. The illumination optical system 12, the objective lens 14 system, and the image pickup means 15 are supported by a movement operation means (not shown) so as to be movable. The moving means can move the illumination optical system 12, the objective lens system 14, and the imaging means 15 in parallel to the main plane of the transparent substrate 1 or the test substrate while aligning the optical axes with each other. it can.
そして、この検査装置においては、制御手段により、対物レンズ系１４及び撮像手段１５がそれぞれ光軸方向に移動操作可能となっており、これら対物レンズ系１４及び撮像手段１５を、互いに独立的に、透明基板１、または、テスト基板に対する相対距離を変化させることができる。この検査装置においては、対物レンズ系１４及び撮像手段１５が独立的に光軸方向に移動可能であることにより、透明基板１、または、テスト基板を用いて露光を行う露光装置に近い状態での撮像を行うことができる。また、対物レンズ系１４のフォーカスをオフセットし、撮像手段１５により、透明基板１、または、テスト基板のぼかされた像を撮像することも可能である。このようにぼかされた像を評価することによって、グレートーンマスクの性能及び欠陥の有無を判断することもできる。 In this inspection apparatus, the objective lens system 14 and the image pickup means 15 can be moved in the optical axis direction by the control means, and the objective lens system 14 and the image pickup means 15 are independent of each other. The relative distance with respect to the transparent substrate 1 or the test substrate can be changed. In this inspection apparatus, the objective lens system 14 and the imaging means 15 are independently movable in the optical axis direction, so that the transparent substrate 1 or the exposure apparatus that performs exposure using the test substrate can be used. Imaging can be performed. Further, it is possible to offset the focus of the objective lens system 14 and to capture the blurred image of the transparent substrate 1 or the test substrate by the imaging means 15. By evaluating the blurred image, it is possible to determine the performance of the gray tone mask and the presence or absence of defects.
１ 透明基板
２ 遮光部
３ 透光部
４ 半透光部
５ 半透光膜
６ 遮光膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Light-shielding part 3 Translucent part 4 Semi-translucent part 5 Semi-transparent film 6 Light-shielding film
Claims (11)
透明基板上に遮光膜及び半透光膜が形成され、該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングが施されることによって、遮光部、透光部、及び露光光を一部透過する半透光部が形成されたフォトマスクにおいて、
前記半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、
前記半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって前記半透光部の幅が増減され、前記露光条件下で、複数の半透光部の実効透過率が略均一となる、前記パターニングが施されていることを特徴とするフォトマスク。 In a step of exposing a resist film formed on a layer to be processed to be etched under a predetermined exposure condition using a photomask and forming the resist film as a resist pattern serving as a mask in the etching process The photomask to be used,
A light shielding film and a semi-transparent film are formed on the transparent substrate, and patterning is performed on the light shielding film and the semi-transparent film, respectively, so that the light shielding part, the translucent part, and the semi-transparent part of the exposure light are partially transmitted. In the photomask in which the optical part is formed,
The translucent film has different exposure light transmittance depending on the position on the film surface,
The width of the semi-translucent portion is increased or decreased depending on the position in a direction to offset the variation due to the transmissivity distribution of the semi-transparent film, and the effective transmissivity of the plurality of semi-transparent portions is substantially uniform under the exposure conditions. Do that, a photomask in which said patterning is applied.
透明基板上に遮光膜及び半透光膜が形成され、該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングが施されることによって、遮光部、透光部、及び露光光を一部透過する半透光部が形成されたフォトマスクにおいて、
前記半透光膜は、膜面における位置によって露光光の透過率が異なり、
前記半透光膜の透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって前記半透光部の幅が増減され、前記露光条件下で、複数の単位パターンにおける半透光部の実効透過率がそれぞれ略均一となる、前記パターニングが施されていることを特徴とするフォトマスク。 A resist film formed on a layer to be etched is exposed under a predetermined exposure condition using a photomask, and the resist film is a plurality of units having the same shape that serve as a mask in the etching process. A photomask used in a step of forming a resist pattern including a pattern,
A light shielding film and a semi-transparent film are formed on the transparent substrate, and patterning is performed on the light shielding film and the semi-transparent film, respectively, so that the light shielding part, the translucent part, and the semi-transparent part of the exposure light are partially transmitted. In the photomask in which the optical part is formed,
The translucent film has different exposure light transmittance depending on the position on the film surface,
The width of the semi-translucent portion is increased or decreased depending on the position in a direction to cancel the variation due to the transmissivity distribution of the semi-transparent film, and the effective transmissivity of the semi -transparent portion in the plurality of unit patterns is increased under the exposure conditions. that Do substantially uniform respective photomask, characterized in that said patterning is applied.
透明基板上に遮光膜及び半透光膜を形成し、該遮光膜及び半透光膜にそれぞれパターニングを施すことによって、遮光部、透光部、及び露光光を一部透過する半透光部を形成する工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記半透光膜は、膜面における位置によって、露光光の透過率が異なり、
前記パターニングに先立ち、前記半透光膜の透過率分布を把握し、把握された前記透過率分布によるばらつきを相殺する方向に、位置によって前記半透光部の幅を増減させることによって、前記露光条件下で、複数の単位パターンの対応する半透光部の実効透過率が略同一となるように、前記パターニングの形状を決定することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 A resist film formed on a layer to be etched is exposed under a predetermined exposure condition using a photomask, and the resist film is a plurality of units having the same shape that serve as a mask in the etching process. A photomask manufacturing method for manufacturing the photomask used in a step of forming a resist pattern including a pattern,
Forming a light shielding film and a semi-transparent film on a transparent substrate, and patterning each of the light shielding film and the semi-transparent film, whereby the light shielding part, the translucent part, and the semi-transparent part partially transmitting the exposure light In the manufacturing method of the photomask which has the process of forming,
The translucent film has different exposure light transmittance depending on the position on the film surface,
Prior to the patterning, the transmittance distribution of the semi-transmissive film is grasped, and the exposure is performed by increasing or decreasing the width of the semi-transmissive portion according to the position in a direction to cancel the variation due to the grasped transmittance distribution. A method for producing a photomask, comprising: determining a shape of the patterning so that effective transmissivities of corresponding translucent portions of a plurality of unit patterns are substantially the same under conditions.
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