JP5410839B2 - Multi-tone photomask manufacturing method, multi-tone photomask, and pattern transfer method - Google Patents

Multi-tone photomask manufacturing method, multi-tone photomask, and pattern transfer method Download PDF

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本発明は、LSIなどの半導体装置又は液晶表示装置(LiquidCrystal Display:以下、LCDと呼ぶ)の製造に用いられる多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関するものであり、特に薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造に用いられる薄膜トランジスタの製造に好適に使用される多階調フォトマスク、多階調フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関する。    The present invention relates to a multi-tone photomask used for manufacturing a semiconductor device such as an LSI or a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD), a method for manufacturing a multi-tone photomask, and a pattern transfer method. In particular, the present invention relates to a multi-tone photomask suitably used for manufacturing a thin-film transistor used for manufacturing a thin-film transistor liquid crystal display device, a multi-tone photomask manufacturing method, and a pattern transfer method.

現在、たとえばLCDの分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置(Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display:以下、TFT−LCDと呼ぶ)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、現在商品化が急速に進んでいる。TFT−LCDは、マトリックス状に配列された各画素に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が液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。TFT−LCDでは、製造工程数が多く、従来はTFT基板だけでも5〜6枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタ(TFT)の製造においては、マスクの使用枚数を減少させて、効率良く製造するために、いわゆる多階調フォトマスク(マルチトーンマスク)を使用することが知られている。   At present, for example, in the field of LCD, a thin film transistor liquid crystal display (hereinafter referred to as TFT-LCD) is easy to be thin and has low power consumption compared to a CRT (cathode ray tube). Commercialization is progressing rapidly. A TFT-LCD includes a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged in pixels arranged in a matrix, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged corresponding to each pixel. It has a schematic structure superimposed under the intervention of. A TFT-LCD has a large number of manufacturing steps, and conventionally, only a TFT substrate has been manufactured using 5 to 6 photomasks. Under such circumstances, in the manufacture of thin film transistors (TFTs) used in liquid crystal display devices, so-called multi-tone photomasks (multitone masks) are used in order to efficiently manufacture by reducing the number of masks used. It is known to use.

この多階調フォトマスクとは、透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを有し、該フォトマスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、該転写パターンによって透過する露光光量を制御することにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成するためのものである。   This multi-tone photomask has a transfer pattern including a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion on a transparent substrate, and when the pattern is transferred to a transfer object using the photomask. By controlling the amount of exposure light transmitted by the transfer pattern, a resist pattern having two or more different resist residual film values is formed on the resist film on the transfer target.

特許文献1には、たとえば、透明基板上に、互いのエッチングに対し耐性を有する、金属及びシリコンを含む薄膜(半透光膜)とクロム等の無機系エッチングマスク層(遮光膜)を順次形成し、夫々の膜をパターニングすることにより、透光部、遮光部、及び半透光部を形成したグレートーンマスクの製造方法が記載されている。
また、特許文献2には、たとえば、透明基板上に、遮光膜パターンを形成し、該遮光膜パターンを含む基板全面に半透光膜を形成してから、該半透光膜をパターニングすることにより、透光部、遮光部、及び半透光部を形成したグレートーンマスクの製造方法が記載されている。
In Patent Document 1, for example, a thin film (semi-transparent film) containing metal and silicon and an inorganic etching mask layer (light-shielding film) such as chromium, which are resistant to mutual etching, are sequentially formed on a transparent substrate. In addition, a method for manufacturing a gray-tone mask in which a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-light-transmitting portion are formed by patterning each film is described.
In Patent Document 2, for example, a light-shielding film pattern is formed on a transparent substrate, a semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate including the light-shielding film pattern, and then the semi-transparent film is patterned. Describes a method of manufacturing a gray-tone mask in which a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-light-transmitting portion are formed.

特開2007−256922号公報JP 2007-256922 A 特開2006−268035号公報JP 2006-268035 A

上記特許文献1に記載されたようなグレートーンマスクの製造方法の不都合な点は、このグレートーンマスクを使用するユーザーが希望する様々な透過率の半透光部をもつ多種類のマスクを用意することが困難であるということである。つまり、通常は、迅速に製造を開始できるように、あらかじめ透明基板上に半透光膜と遮光膜を形成したフォトマスクブランクを在庫として用意しておくため、半透光膜はあらかじめ決定した所定の膜厚に形成されており、所定の膜透過率をもっている。そのため、マスクユーザーが希望する様々な透過率の半透光部をもつフォトマスクのニーズに迅速に応じるためには、あらかじめ多種類の膜厚や組成の異なる半透光膜を備えたフォトマスクブランクを用意して在庫しておかなければならず、生産上は非常に不効率である。   The disadvantage of the graytone mask manufacturing method described in Patent Document 1 is that various types of masks having semi-transparent portions with various transmittances desired by users using this graytone mask are prepared. It is difficult to do. That is, normally, since a photomask blank in which a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in advance on a transparent substrate is prepared as a stock so that the production can be started quickly, the semi-transparent film is determined in advance. The film has a predetermined film permeability. Therefore, in order to respond quickly to the needs of photomasks having semi-transparent portions with various transmittances desired by mask users, photomask blanks equipped with various types of semi-transparent films with different film thicknesses and compositions in advance. Must be prepared and in stock, which is very inefficient in production.

一方、上記特許文献2に記載されたようなグレートーンマスクの製造方法においては、半透光部の透過率の異なる品種によらず、透明基板上に遮光膜を成膜した状態のフォトマスクブランクを用意しておき、ユーザーの希望する特定の透過率が決定した時点で、半透光膜の膜厚や組成を決定し、成膜することができる点で、特許文献1の製造方法に比べて好都合である。その一方、製造プロセスにおいて、成膜工程とパターニング工程が交互に行われるため、その途中で、製造中間段階でのマスクの搬送や装置への着脱が煩雑であるうえに、搬送や着脱の際に異物等の付着する機会が多くなるという不都合がある。   On the other hand, in the gray-tone mask manufacturing method as described in Patent Document 2, a photomask blank in a state where a light-shielding film is formed on a transparent substrate, regardless of the types having different transmissivities of the semi-transparent portions. Is prepared, and when the specific transmittance desired by the user is determined, the film thickness and composition of the semi-translucent film can be determined and formed, compared with the manufacturing method of Patent Document 1. Is convenient. On the other hand, in the manufacturing process, the film forming process and the patterning process are alternately performed, and in the middle of the process, it is complicated to transport the mask and attach / detach the apparatus at the intermediate stage of manufacturing. There is an inconvenience that there are many opportunities for foreign matters to adhere.

そこで、たとえば、上記特許文献1の製造方法において、あらかじめ大きめの膜厚の半透光膜を成膜したフォトマスクブランクを用意しておき、フォトリソグラフィ工程で何らかの手段によって、半透光膜を減膜し、所望の透過率に調整することが考えられる。しかしこの場合、半透光膜の組成はあらかじめ決定されているため、膜厚の変化に応じて、透過率だけではなく、半透光膜の露光光に対する位相差も変化してしまう。例えば、線幅が比較的大きい(例えば3〜10μm程度)パターン部分の半透光部を有する転写パターンを被転写体上に転写しようとする場合、フォトマスク上の半透光膜により形成された半透光部と透光部の間の位相差が大きすぎると、位相反転により、暗線があるように作用してしまう。従って、このようなフォトマスクを使用して被転写体上のレジスト膜に露光を行うと、その部分で設計とは異なったレジスト膜への露光量不足が生じ、意図しないレジストパターン形状不良が生じる。例えば、TFTのチャネル部においては、上記暗線の部分は、ソースとドレインを短絡させてしまう不都合も生じ得る。そこで、半透光部と透光部の間の位相差を減少させるために半透光膜の膜厚を減少させると、透過率が大きくなってしまうため、これもまたマスクユーザーが希望するレジスト残膜値が得られない。   Therefore, for example, in the manufacturing method of Patent Document 1, a photomask blank in which a semi-transparent film having a larger film thickness is prepared in advance and the semi-transparent film is reduced by some means in the photolithography process. It is conceivable to form a film and adjust it to a desired transmittance. However, in this case, since the composition of the semi-transparent film is determined in advance, not only the transmittance but also the phase difference with respect to the exposure light of the semi-transparent film changes according to the change in the film thickness. For example, when a transfer pattern having a semi-transparent portion of a pattern portion having a relatively large line width (for example, about 3 to 10 μm) is to be transferred onto a transfer target, it is formed by a semi-transparent film on a photomask. If the phase difference between the semi-translucent part and the translucent part is too large, it will act as if there is a dark line due to phase inversion. Therefore, when the resist film on the transfer object is exposed using such a photomask, the exposure amount of the resist film different from the design at that portion is insufficient, and an unintended resist pattern shape defect occurs. . For example, in the TFT channel portion, the dark line portion may cause a disadvantage that the source and the drain are short-circuited. Therefore, if the thickness of the semi-translucent film is reduced in order to reduce the phase difference between the semi-translucent portion and the translucent portion, the transmittance increases. The remaining film value cannot be obtained.

一方、線幅が比較的小さい(例えば1〜3μm程度)パターン部分の半透光部を有する転写パターンを被転写体上に転写しようとする場合、使用する露光機の解像限界に近い領域の露光となるため、半透光部と透光部との位相差を積極的に利用し、位相反転によるコントラスト向上により、レジストパターンの断面形状を出来るだけ垂直にしたいというニーズもある。
要するに、従来のグレートーンマスク(多階調フォトマスク)は、半透光部の透過率と位相の選択に制限があり、両者をそれぞれ所望の値に調整することが困難であり、マスクユーザーの希望するレジストパターン形状を得ることが困難であった。
On the other hand, when a transfer pattern having a semi-transparent portion of a pattern portion having a relatively small line width (for example, about 1 to 3 μm) is to be transferred onto a transfer target, an area close to the resolution limit of the exposure machine used Since exposure is performed, there is a need to make the cross-sectional shape of the resist pattern as vertical as possible by positively utilizing the phase difference between the semi-translucent portion and the translucent portion and improving the contrast by phase inversion.
In short, the conventional gray-tone mask (multi-tone photomask) has limitations in the selection of the transmissivity and phase of the semi-translucent portion, and it is difficult to adjust both to the desired values. It was difficult to obtain a desired resist pattern shape.

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、第1に、マスクユーザーの希望に応じた所望の半透光部の透過率分布を持つ多階調フォトマスクを提供することを目的とする。なおこの透過率は、半透光部と透光部の間の位相差により生じる光の回折現象をも考慮した実効的な透過率を用いることが好ましい。また、本発明は、第2に、このような多階調フォトマスクを、製造工程が効率的であって異物等の付着の可能性を低減し、もってマスクユーザーのニーズに迅速に応じて提供することが可能な多階調フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。さらに第3には、上記多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and firstly, it is to provide a multi-tone photomask having a transmittance distribution of a desired semi-translucent portion according to a mask user's request. Objective. In addition, it is preferable to use the effective transmittance which considered also the diffraction phenomenon of the light which arises by the phase difference between a semi-translucent part and a translucent part for this transmittance | permeability. In addition, the present invention secondly provides such a multi-tone photomask with an efficient manufacturing process, reducing the possibility of adhesion of foreign substances, etc., and promptly responding to the needs of mask users. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multi-tone photomask that can be used. A third object of the present invention is to provide a pattern transfer method using the multi-tone photomask.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に形成された半透光膜の膜厚の一部が除去された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と、前記透光部の透明基板表面又は掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1)
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion and the translucent portion are mutually In the method of manufacturing a multi-tone photomask having a predetermined phase difference, a step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate, and at least by a photolithography method, By patterning each of the semi-transparent film and the light-shielding film, the transparent substrate surface or the translucent portion where the digging surface of the transparent substrate is exposed, the film of the semi-transparent film formed on the transparent substrate A patterning step of forming a semi-transparent portion from which a part of the semi-transparent portion is removed and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent portion The predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent portion and the transparent substrate surface or the digging surface position of the translucent portion are A method for producing a multi-tone photomask, wherein a phase difference is obtained.

(構成2)
前記パターニング工程では、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントによる同時エッチングが施されることにより、少なくとも前記半透光膜がエッチングされ、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、構成1に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
(構成3)
前記パターニング工程は、前記透光部以外の部分にレジストパターンを形成して行う第1フォトリソグラフィ工程と、前記半透光部以外の部分のレジストパターンを形成して行う第2フォトリソグラフィ工程を含み、前記第1フォトリソグラフィ工程においては露出した遮光膜を除去するとともに、半透光膜の膜厚の一部を除去することを特徴とする、構成1又は2に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
(Configuration 2)
In the patterning step, at the portion corresponding to the light transmitting portion and the semi-light transmitting portion, simultaneous etching with the same etchant is performed, so that at least the semi-light transmitting film is etched, and the light transmitting portion and the light transmitting portion The method for manufacturing a multi-tone photomask according to Configuration 1, wherein a semi-translucent portion is formed.
(Configuration 3)
The patterning step includes a first photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the light-transmitting portion and a second photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the semi-transparent portion. In the first photolithography process, the exposed light shielding film is removed and a part of the thickness of the semi-transparent film is removed. Production method.

(構成4)
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜が少なくとも一部残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
(Configuration 4)
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion and the translucent portion are mutually In the method of manufacturing a multi-tone photomask having a predetermined phase difference, a step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate, and at least by a photolithography method, By patterning the semi-transparent film and the light-shielding film, respectively, the translucent part where the digging surface of the transparent substrate is exposed, and the semi-transparent film at least partially remaining on the transparent substrate A patterning step of forming a light portion and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are stacked, and the remaining transmittance of the semi-transparent film in the semi-transparent portion is obtained by the predetermined transmittance. And the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent part and the transparent substrate digging surface position of the translucent part are such that the predetermined phase difference is obtained. A method for manufacturing a multi-tone photomask.

(構成5)
前記パターニング工程では、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントにより前記半透光膜と前記透明基板に対して同時エッチングが施されることにより、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、構成4に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
(構成6)
前記パターニング工程は、前記透光部以外の部分のレジストパターンを形成して行う第1フォトリソグラフィ工程と、前記半透光部以外の部分のレジストパターンを形成して行う第2フォトリソグラフィ工程を含み、第1フォトリソグラフィ工程においては露出した遮光膜と半透光膜を除去し、第2フォトリソグラフィ工程においては、露出した遮光膜を除去し、次いで、前記同時エッチングを施すことにより、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、構成4又は5に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
(Configuration 5)
In the patterning step, the semi-transparent film and the transparent substrate are simultaneously etched by the same etchant in the portions corresponding to the translucent part and the semi-translucent part, thereby the translucent part. The method for manufacturing a multi-tone photomask according to Configuration 4, wherein the semi-translucent portion is formed.
(Configuration 6)
The patterning step includes a first photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the light-transmitting portion and a second photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the semi-transparent portion. In the first photolithography process, the exposed light-shielding film and the semi-transparent film are removed. In the second photolithography process, the exposed light-shielding film is removed, and then the simultaneous etching is performed, whereby the light-transmitting film is removed. A method for manufacturing a multi-tone photomask according to Configuration 4 or 5, wherein a portion and the semi-translucent portion are formed.

(構成7)
前記第1フォトリソグラフィ工程において、露出した遮光膜と、半透光膜と、透明基板の板厚の一部を除去し、前記除去する板厚は、前記所定の位相差に基づいて決定されることを特徴とする、構成4乃至6のいずれか一項に記載の多階調フォトマスクの製造方法。
(Configuration 7)
In the first photolithography process, a part of the plate thickness of the exposed light shielding film, the semi-transparent film, and the transparent substrate is removed, and the plate thickness to be removed is determined based on the predetermined phase difference. The method for manufacturing a multi-tone photomask according to any one of Structures 4 to 6, wherein

(構成8)
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜の少なくとも一部の膜厚が残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記パターニング工程では、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントによる同時エッチングが施されることにより、少なくとも半透光膜がエッチングされ、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
(Configuration 8)
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion and the translucent portion are mutually In the method of manufacturing a multi-tone photomask having a predetermined phase difference, a step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate, and at least by a photolithography method, By patterning the semi-transparent film and the light-shielding film, respectively, at least the translucent film on the transparent substrate surface or transparent substrate where the digging surface of the transparent substrate is exposed A patterning step of forming a semi-transparent portion having a part of the remaining film thickness, and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, and in the patterning step, the translucent portion and the semi-transparent portion are formed. In the part corresponding to the light part, by performing simultaneous etching with the same etchant, at least the semi-transparent film is etched, and the translucent part and the semi-translucent part are formed, A method for manufacturing a multi-tone photomask.

(構成9)
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクにおいて、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に所定膜厚の前記半透光膜が形成された半透光部、及び前記半透光膜と遮光部が積層した遮光部とを有し、前記半透光部における半透光膜の膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の膜厚と、前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるように形成されたことを特徴とする、多階調フォトマスク。
(Configuration 9)
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion and the translucent portion are mutually In a multi-tone photomask having a predetermined phase difference, a translucent part in which a digging surface of a transparent substrate is exposed, a semi-transparent part in which the semi-transparent film having a predetermined thickness is formed on the transparent substrate, and A semi-transparent film and a light-shielding part in which the light-shielding part is laminated, and the film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent part is such that the predetermined transmittance is obtained, and the semi-translucent film The film thickness of the semi-translucent film in the part and the transparent substrate digging surface position of the translucent part are Wherein the serial predetermined phase difference is formed so as to obtain, multi-tone photomasks.

(構成10)
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクにおいて、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に所定膜厚の前記半透光膜が形成された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを有し、かつ、前記透光部と前記半透光部は、同一のエッチャントによる同時エッチングが施された被エッチング面を備えることを特徴とする、多階調フォトマスク。
(Configuration 10)
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion and the translucent portion are mutually In a multi-tone photomask having a predetermined phase difference, a translucent part where a transparent substrate surface or a digging surface of the transparent substrate is exposed, and a semi-translucent film in which the semi-transparent film having a predetermined thickness is formed on the transparent substrate And a light-shielding portion in which the semi-light-transmitting film and the light-shielding film are laminated, and the light-transmitting portion and the semi-light-transmitting portion have a surface to be etched that is simultaneously etched by the same etchant. A multi-tone photomask characterized by the above.

(構成11)
i線(波長365nm)からg線(波長436nm)にわたる波長域を含む露光光に用いるものであることを特徴とする構成9又は10に記載の多階調フォトマスク。
(構成12)
前記多階調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、前記遮光部は、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインに対応する部分を含み、前記半透光部は、前記薄膜トランジスタのチャネルに対応する部分を含むことを特徴とする構成9乃至11のいずれか一項に記載の多階調フォトマスク。
(構成13)
構成9乃至12のいずれか一項に記載の多階調フォトマスクを用い、露光機によって前記転写パターンを被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。
(Configuration 11)
The multi-tone photomask according to Configuration 9 or 10, which is used for exposure light including a wavelength range from i-line (wavelength 365 nm) to g-line (wavelength 436 nm).
(Configuration 12)
The multi-tone photomask is a photomask for manufacturing a thin film transistor, the light shielding portion includes a portion corresponding to a source and a drain of the thin film transistor, and the translucent portion includes a portion corresponding to a channel of the thin film transistor. The multi-tone photomask according to any one of Configurations 9 to 11, wherein the multi-tone photomask is included.
(Configuration 13)
13. A pattern transfer method, wherein the multi-tone photomask according to any one of Structures 9 to 12 is used, and the transfer pattern is transferred onto a transfer target by an exposure machine.

本発明によれば、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に形成された半透光膜の膜厚の一部が除去された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と、前記透光部の透明基板表面又は掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法を提供することにより、マスクユーザーの希望に応じた所望の透過率、かつ所望の位相差を備えた半透光部を持つ多階調フォトマスクが得られる。   According to the present invention, the semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the translucent part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on the resist film, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and A step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate in the method of manufacturing a multi-tone photomask in which the translucent part has a predetermined phase difference; By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by a photolithography method, the transparent substrate surface or the transparent substrate is formed on the transparent substrate where the digging surface of the transparent substrate is exposed. A patterning step of forming a semi-transparent part from which a part of the film thickness of the semi-translucent film is removed, and a light-shielding part in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, The remaining film thickness of the semi-transparent film is such that the predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent part and the surface of the transparent substrate or the digging of the translucent part By providing a manufacturing method of a multi-tone photomask, wherein a predetermined phase difference can be obtained, the insertion surface position has a desired transmittance according to the mask user's desire, and a desired A multi-tone photomask having a semi-transparent portion having a phase difference is obtained.

また、本発明によれば、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜が少なくとも一部残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法を提供することにより、マスクユーザーの希望に応じた所望の透過率、かつ所望の位相差を備えた半透光部を持つ多階調フォトマスクが得られる。   Further, according to the present invention, the semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the translucent part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on a resist film on a body, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-translucent portion And a step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate in a method for manufacturing a multi-tone photomask in which the part and the translucent part have a predetermined phase difference from each other Then, by patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by photolithography, the translucent part where the digging surface of the transparent substrate is exposed and the semi-transparent film on the transparent substrate are reduced. A patterning step of forming a semi-transparent portion that remains at least partially and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent portion is The predetermined transmittance can be obtained, and the remaining film thickness of the semi-translucent film in the semi-translucent portion and the transparent substrate digging surface position of the translucent portion have the predetermined phase difference. By providing a method for manufacturing a multi-tone photomask characterized in that a semi-transparent portion having a desired transmittance according to a mask user's request and a desired phase difference is provided. A gradation photomask is obtained.

更に、本発明によれば、上記製造方法、及びそれによって得られる多階調フォトマスクによって、所望の透過率、および位相差を精緻に制御できるとともに、製造工程が効率的であって異物等の付着の可能性を低減し、もってマスクユーザーのニーズに迅速に応じて提供することが可能となる。
さらに、上記の多階調フォトマスクを用いて、被転写体へのパターン転写を行うことにより、マスクユーザーの希望する所望の転写パターン形状を良好に得ることができる。
Furthermore, according to the present invention, the above-described manufacturing method and the multi-tone photomask obtained thereby can precisely control the desired transmittance and phase difference, and the manufacturing process is efficient, and foreign matter and the like can be controlled. It is possible to reduce the possibility of adhesion and thus provide the mask user quickly according to the needs.
Furthermore, a desired transfer pattern shape desired by the mask user can be obtained satisfactorily by performing pattern transfer onto the transfer object using the multi-tone photomask.

本発明の多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the pattern transfer method using the multi-tone photomask of this invention. 本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第1の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the multi-tone photomask by this invention. 本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第2の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the manufacturing method of the multi-tone photomask by this invention. 本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第3の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the manufacturing method of the multi-tone photomask by this invention. 線幅2μm、露光光透過率30%の半透光部における、露光光に対する透光部との位相差と実効透過率分布との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the phase difference with the translucent part with respect to exposure light, and the effective transmittance | permeability distribution in the semi-transparent part of line | wire width of 2 micrometers and exposure light transmittance of 30%.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図である。図1に示す本発明の多階調フォトマスク20は、例えば液晶表示装置(LCD)の薄膜トランジスタ(TFT)等の電子デバイスを製造するために用いられるものであり、図1に示す被転写体30上に、2つ以上の膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン33を形成するものである。なお、図1中において符号32A、32Bは、被転写体30において基板31上に積層された膜を示す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a pattern transfer method using the multi-tone photomask of the present invention. A multi-tone photomask 20 of the present invention shown in FIG. 1 is used for manufacturing an electronic device such as a thin film transistor (TFT) of a liquid crystal display device (LCD), for example, and a transferred object 30 shown in FIG. On top, two or more resist patterns 33 having different film thicknesses are formed stepwise or continuously. In FIG. 1, reference numerals 32 </ b> A and 32 </ b> B denote films stacked on the substrate 31 in the transfer target 30.

上記多階調フォトマスク20は、遮光部、透光部のほかに、1種類の半透光部を有する3階調マスクの例を示しており、具体的には、当該フォトマスク20の使用時に露光光を遮光(透過率が略0%)させる遮光部11と、透明基板1の表面が露出した露光光を透過させる透光部12と、透光部の露光光透過率を100%としたとき透過率を20〜80%、好ましくは、20〜60%程度に低減させる半透光部13とを含む転写パターンを有して構成される。遮光部11は、ガラス基板等の透明基板1上に、光半透過性の半透光膜2と遮光性の遮光膜3がこの順に設けられて構成されている。また、半透光部13は、透明基板1上に上記半透光膜2が形成されて構成されている。なお、図1に示す多階調フォトマスク20においては、半透光部13を構成する半透光膜2の膜厚は、フォトマスクブランク製造時の成膜膜厚の一部が除去されることにより減膜されており、露光光(例えば、i線〜g線)に対する所定の透過率と、透光部に対する所定の位相差を有している。   The multi-tone photomask 20 shows an example of a three-tone mask having one kind of semi-light-transmitting portion in addition to the light-shielding portion and the light-transmitting portion. Specifically, the use of the photomask 20 is shown. Occasionally shielding the exposure light (transmittance is approximately 0%), a light shielding part 11, a translucent part 12 transmitting the exposure light with the surface of the transparent substrate 1 exposed, and an exposure light transmittance of the translucent part of 100% Then, it is configured to have a transfer pattern including the semi-transparent portion 13 that reduces the transmittance to 20 to 80%, preferably about 20 to 60%. The light shielding part 11 is configured by providing a light semi-transmissive semi-transparent film 2 and a light-shielding light-shielding film 3 in this order on a transparent substrate 1 such as a glass substrate. The semi-transparent portion 13 is configured by forming the semi-transparent film 2 on the transparent substrate 1. In the multi-tone photomask 20 shown in FIG. 1, a part of the film thickness at the time of manufacturing the photomask blank is removed from the film thickness of the semitransparent film 2 constituting the semitransparent part 13. Therefore, the film has a predetermined transmittance with respect to exposure light (for example, i-line to g-line) and a predetermined phase difference with respect to the light-transmitting portion.

上記半透光膜2としては、クロム化合物、モリブデンシリサイド化合物、Si、W、Al等が挙げられる。このうち、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。また、モリブデンシリサイド化合物としては、MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが使用できる。本発明において、特に好ましくは、モリブデンシリサイド化合物を含む膜素材である。モリブデンシリサイド化合物を含む膜素材は、遮光膜に有利に用いられるクロム系材料との間にエッチング選択性があり、後述の製造方法において、一方の膜をエッチングするエッチング媒体に対して、他方の膜に耐性があるため、エッチング加工上、極めて優れた素材である。なお、半透光膜は積層してもよい。
更に、本発明においては、半透光膜の材料として、透明基板と同じエッチャントによってエッチングされうる材料が好ましく、このため、モリブデンシリサイド又はその化合物が特に好ましい。これにより、後述するように、半透光部と透光部に対応する部分において、同時エッチングを行うことができる。
Examples of the semi-transmissive film 2 include a chromium compound, a molybdenum silicide compound, 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. In addition to MoSix, MoSi nitride, oxide, oxynitride, carbide, etc. can be used as the molybdenum silicide compound. In the present invention, a film material containing a molybdenum silicide compound is particularly preferable. A film material containing a molybdenum silicide compound has an etching selectivity with a chromium-based material that is advantageously used for a light-shielding film, and in the manufacturing method described later, the other film with respect to an etching medium for etching one film. It is a material that is extremely superior in terms of etching. Note that the semi-transparent film may be stacked.
Furthermore, in the present invention, a material that can be etched by the same etchant as that of the transparent substrate is preferable as the material of the semi-translucent film. Therefore, molybdenum silicide or a compound thereof is particularly preferable. Thus, as will be described later, simultaneous etching can be performed in the semi-translucent portion and the portion corresponding to the translucent portion.

また、上記遮光膜3の素材としては、Cr、Si、W、Al、Taなど、またはその化合物が挙げられる。好ましくは、Crを主成分とする材料である。より好ましくは、表面に反射防止層として、Crの酸化物や窒化物といった、Cr系化合物の層を有することによって、転写パターンの描画時の精度を向上させ、マスク使用時の不要な反射迷光の発生を抑止することができる。遮光膜は、単独で、または半透光膜との積層により光学濃度3.0以上の遮光性をもつことが好ましい。
遮光膜、半透光膜を透明基板に成膜する際には、真空蒸着、スパッタ法など公知の成膜法を用いることができる。
Examples of the material for the light shielding film 3 include Cr, Si, W, Al, Ta, and the like, or compounds thereof. A material mainly containing Cr is preferable. More preferably, by having a Cr-based compound layer such as Cr oxide or nitride as an antireflection layer on the surface, the accuracy of drawing a transfer pattern can be improved, and unnecessary reflection stray light when using a mask can be improved. Occurrence can be suppressed. The light shielding film preferably has a light shielding property with an optical density of 3.0 or more by itself or by lamination with a semi-transparent film.
When forming the light shielding film and the semi-transparent film on the transparent substrate, a known film forming method such as vacuum deposition or sputtering can be used.

上述のような多階調フォトマスク20を使用したときに、遮光部11では露光光が実質的に透過せず、透光部12では露光光が透過され、半透光部13では露光光が低減されるため、被転写体30上に形成したレジスト膜(ポジ型フォトレジスト膜)は、転写後、現像を経たとき遮光部11に対応する部分で膜厚が厚くなり、半透光部13に対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部12に対応する部分では残膜が実質的に生じないレジストパターン33を形成する(図1を参照)。なお、ネガ型フォトレジストを用いた場合には、遮光部と透光部に対応するレジスト膜厚が逆転することを考慮した設計を行う必要があるが、このような場合にも、本発明の効果は充分に得られる。   When the multi-tone photomask 20 as described above is used, the exposure light is not substantially transmitted through the light shielding unit 11, the exposure light is transmitted through the translucent unit 12, and the exposure light is transmitted through the semi-transparent unit 13. Therefore, the resist film (positive type photoresist film) formed on the transfer body 30 is thickened at a portion corresponding to the light shielding portion 11 when developed after transfer, and the semi-transparent portion 13 is formed. A resist pattern 33 is formed in which the film thickness is reduced at a portion corresponding to, and a remaining film is not substantially formed at a portion corresponding to the light transmitting portion 12 (see FIG. 1). In the case of using a negative photoresist, it is necessary to design in consideration that the resist film thickness corresponding to the light shielding portion and the light transmitting portion is reversed. The effect is sufficiently obtained.

そして、図1に示すレジストパターン33の膜のない部分で、被転写体30における例えば膜32A及び32Bに第1エッチングを実施し、レジストパターン33の膜の薄い部分をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体30における例えば膜32Bに第2エッチングを実施する。このようにして、1枚の多階調フォトマスク20(3階調マスク)を用いて従来のフォトマスク2枚分の工程が実施されることになり、必要なマスク枚数が削減される。   Then, first etching is performed on, for example, the films 32A and 32B of the transfer target 30 in the portion where the resist pattern 33 shown in FIG. 1 is not formed, and the thin portion of the resist pattern 33 is removed by ashing or the like. Then, the second etching is performed on, for example, the film 32 </ b> B in the transfer target 30. In this way, a process for two conventional photomasks is performed using one multi-tone photomask 20 (three-tone mask), and the number of necessary masks is reduced.

本発明に係る多階調フォトマスクの一実施の形態は、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクにおいて、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に所定膜厚の前記半透光膜が形成された半透光部、及び前記半透光膜と遮光部が積層した遮光部とを有し、前記半透光部における半透光膜の膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の膜厚と、前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるように形成されたことを特徴とする多階調フォトマスクである。すなわち、前記透光部は、前記透明基板が所定量掘り込まれて形成され、前記半透光部は、前記透明基板上に前記半透光膜を有して形成され、前記遮光部は、前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜を有して形成され、前記所定の位相差は、前記半透光部に形成された前記半透光膜の膜厚と、前記透光部における前記透明基板の掘り込みとによって形成されることを特徴とする多階調フォトマスクである。   In one embodiment of a multi-tone photomask according to the present invention, a translucent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate are respectively patterned, and a transfer including the light-shielding part, the translucent part, and the semi-translucent part By providing a pattern, a multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on a resist film on a transfer object, wherein the translucent portion has a predetermined transmittance In the multi-tone photomask in which the translucent part and the translucent part have a predetermined phase difference from each other, the translucent part in which the digging surface of the transparent substrate is exposed, the transparent substrate having a predetermined film thickness A semi-transparent portion in which the semi-transparent film is formed, and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding portion are laminated, and the film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent portion is the predetermined thickness A translucent film in the translucent part And the film thickness, surface position digging transparent substrate of the transparent portion is a multi-tone photomask, wherein said predetermined phase difference is formed so as to obtain. That is, the translucent part is formed by digging a predetermined amount of the transparent substrate, the semi-translucent part is formed having the semi-transparent film on the transparent substrate, and the light shielding part is The semi-transparent film and the light-shielding film are formed on the transparent substrate, and the predetermined phase difference is determined based on the film thickness of the semi-translucent film formed on the semi-translucent portion and the translucent film. The multi-tone photomask is formed by digging the transparent substrate in an optical part.

前述の図1に示す多階調フォトマスクにおいては、透光部12における透明基板1の掘り込みは無く、そのため、半透光部13と透光部12との間の所定波長光に対する位相差は、半透光部13に形成された半透光膜2の膜厚によって形成されている。一方、本実施の形態の多階調フォトマスクにおいては、透光部は、透明基板が所定量掘り込まれて形成されており、そのため、半透光部と透光部との間の所定波長光に対する位相差は、半透光部に形成された半透光膜の膜厚と、透光部における透明基板の掘り込みとによって形成される。いずれの形態を選択するのかは、マスク製造に用いるフォトマスクブランクにおける半透光膜の素材と膜厚、最終的に得ようとする半透光部の透過率及び透光部との位相差によって決定することができる。   In the multi-tone photomask shown in FIG. 1 described above, there is no digging of the transparent substrate 1 in the translucent part 12, and therefore, the phase difference with respect to the predetermined wavelength light between the semi-transparent part 13 and the translucent part 12 Is formed by the film thickness of the semi-transmissive film 2 formed in the semi-transmissive part 13. On the other hand, in the multi-tone photomask of the present embodiment, the translucent part is formed by digging a predetermined amount of a transparent substrate, and therefore, a predetermined wavelength between the semi-transparent part and the translucent part. The phase difference with respect to light is formed by the film thickness of the semi-transparent film formed in the semi-transparent part and the digging of the transparent substrate in the translucent part. Which form is selected depends on the material and film thickness of the semi-transparent film in the photomask blank used for manufacturing the mask, the transmittance of the semi-translucent part to be finally obtained, and the phase difference between the translucent part. Can be determined.

ここでいう半透光部の透過率とは、フォトマスクを使用する際の露光光に対するものであり、透光部を100%としたときのものとすることができる。露光光の代表波長として所定波長光を用いることができる。たとえば、フォトマスクを評価するための代表波長としてi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、又はg線(波長436nm)のいずれかとすることもできる。あるいは、露光機の分光特性は、多くの場合、個々の装置において必ずしも一定ではなく、例えばi線〜g線にわたる波長域の露光光を有しているため、i線からg線にわたる波長域を含む波長光を所定波長光とすることもできる。   The transmissivity of the semi-transparent part here refers to the exposure light when using the photomask, and can be the one when the translucent part is 100%. A predetermined wavelength light can be used as a representative wavelength of the exposure light. For example, the representative wavelength for evaluating the photomask may be i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), or g-line (wavelength 436 nm). Alternatively, in many cases, the spectral characteristics of the exposure apparatus are not necessarily constant in each apparatus. For example, the exposure apparatus has exposure light in a wavelength range from i-line to g-line, and therefore has a wavelength range from i-line to g-line. The included wavelength light can also be set as the predetermined wavelength light.

また、上記半透光部は、前記所定波長光に対する所定の透過率を有する。この透過率としては、半透光部に形成された半透光膜の膜厚による膜透過率と、前記所定の位相差によって半透光部に生じる光干渉とが合成された結果としての実効透過率とすることができる。
位相差についても、フォトマスクを評価するための代表波長として所定波長を用いることができる。例えばi線(波長365nm)、h線(波長405nm)、又はg線(波長436nm)のいずれかとする。好ましくは、例えばi線〜g線にわたる波長域に対して、上記所定の位相差とすることができる。
The semi-transparent part has a predetermined transmittance with respect to the predetermined wavelength light. As this transmittance, the film transmittance due to the film thickness of the semi-transparent film formed in the semi-transparent part and the optical interference generated as a result of the light interference generated in the semi-transparent part due to the predetermined phase difference are combined. It can be a transmittance.
Also for the phase difference, a predetermined wavelength can be used as a representative wavelength for evaluating the photomask. For example, any of i-line (wavelength 365 nm), h-line (wavelength 405 nm), or g-line (wavelength 436 nm) is used. Preferably, for example, the predetermined phase difference can be set for a wavelength range extending from the i-line to the g-line.

ここで半透光膜の膜透過率とは、露光機の解像度に対して十分に広い面積において、前記所定波長光を照射したときの透過率であり、なお且つ成膜前の透明基板の前記所定波長光に対する透過率を100%としたときの透過率である。半透光膜の膜透過率は、該半透光膜の素材において、所定の膜厚を選択することによって得られる膜透過率である。   Here, the film transmittance of the semi-transparent film is a transmittance when the predetermined wavelength light is irradiated in a sufficiently large area with respect to the resolution of the exposure machine, and the transparent substrate before film formation This is the transmittance when the transmittance for light of a predetermined wavelength is 100%. The film transmittance of the semi-transparent film is a film transmittance obtained by selecting a predetermined film thickness in the material of the semi-transparent film.

本発明の多階調フォトマスクはまた、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクにおいて、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に所定膜厚の前記半透光膜が形成された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを有し、かつ、前記透光部と前記半透光部は、同一のエッチャントによる同時エッチングが施された被エッチング面を備えることを特徴とする多階調フォトマスクを含む。
このようなフォトマスクは、後述する製造方法により、効率よく、異物や欠陥の発生確率が低く有利に製造される、優れた多階調フォトマスクである。
In the multi-tone photomask of the present invention, the semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned, and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the translucent part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on a resist film on a transfer target, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, In the multi-tone photomask having a predetermined phase difference between the semi-transparent part and the translucent part, the transparent substrate surface or the transparent substrate surface where the digging surface of the transparent substrate is exposed, the transparent film having the predetermined thickness on the transparent substrate. A semi-transparent portion having a semi-transparent film, and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are stacked, and the translucent portion and the semi-transparent portion are formed of the same etchant. Provide a surface to be etched with simultaneous etching Including multi-tone photomask characterized.
Such a photomask is an excellent multi-tone photomask that is efficiently manufactured with a low probability of occurrence of foreign matter and defects by a manufacturing method described later.

また、上述の図1に示すような、透光部、遮光部の他に、1種類の半透光部を有する3階調マスクのみならず、異なる露光光透過率をもつ2つの半透光部を有する4階調のマスク、あるいはそれ以上の階調数をもつマスクにも、本発明は好適に適用される。   In addition to the light-transmitting part and the light-shielding part as shown in FIG. 1 described above, not only a three-tone mask having one kind of semi-light-transmitting part, but also two semi-light-transmitting elements having different exposure light transmittances. The present invention is also suitably applied to a mask having four gradations having a portion or a mask having more gradations.

本発明が好適に適用されるフォトマスクはTFT製造用の多階調フォトマスクであり、遮光部は、TFTのソース及びドレインに対応する部分を含み、半透光部は、TFTのチャネルに対応する部分を含む。
この場合、半透光部は、線幅1〜3μmのパターン部分を有することができる。TFTのチャネル部のように、パターン幅が狭くなると、露光機の解像限界に近く、解像しにくくなるため、位相差による反転を積極的に利用する利点がある。転写パターンの半透光部における所望の透過率と、所望のパターン形状に応じて、透光部との位相差が自由度をもって選択できる本発明の多階調フォトマスクはまさに好適である。
The photomask to which the present invention is preferably applied is a multi-tone photomask for manufacturing a TFT, the light shielding portion includes portions corresponding to the source and drain of the TFT, and the semi-transparent portion corresponds to the channel of the TFT. Part to be included.
In this case, the semi-translucent portion can have a pattern portion having a line width of 1 to 3 μm. When the pattern width is narrow, as in the channel portion of the TFT, it is close to the resolution limit of the exposure machine and is difficult to resolve, so there is an advantage of positively utilizing inversion due to the phase difference. The multi-tone photomask of the present invention, which can select the desired transmittance in the translucent part of the transfer pattern and the phase difference from the translucent part with a degree of freedom according to the desired pattern shape, is exactly suitable.

なお、半透光部と透光部の、所定波長光、例えば露光光に対する位相差は、半透光膜の透過率やパターンの線幅によっても最適量が変化する。例えば、透過率が比較的低い領域(透過率20〜40%程度)の場合、線幅1〜3μm付近では、40〜100度、線幅3〜10μmでは20〜80度が好ましい。また、透過率が比較的高い領域(透過率40〜60%)の場合、線幅1〜3μm付近では、40〜80度、線幅3〜10μmでは20〜60度とすることが好ましい。   Note that the optimum amount of the phase difference between the semi-transparent portion and the translucent portion with respect to light of a predetermined wavelength, for example, exposure light, varies depending on the transmissivity of the semi-transparent film and the line width of the pattern. For example, in the region where the transmittance is relatively low (transmittance of about 20 to 40%), 40 to 100 degrees is preferable in the vicinity of the line width of 1 to 3 μm, and 20 to 80 degrees is preferable in the case of the line width of 3 to 10 μm. In the case of a relatively high transmittance region (transmittance of 40 to 60%), it is preferable to set the angle to 40 to 80 degrees in the vicinity of the line width of 1 to 3 μm and 20 to 60 degrees in the case of the line width of 3 to 10 μm.

以上説明したような本発明に係る多階調フォトマスクは、本発明の多階調フォトマスクの製造方法によって好適に製造することができる。
すなわち、本発明は、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に形成された半透光膜の膜厚の一部が除去された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と、前記透光部の透明基板表面又は掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法を提供するものである。
また、本発明は、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜が少なくとも一部残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとすることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法をも提供する。
The multi-tone photomask according to the present invention as described above can be suitably manufactured by the multi-tone photomask manufacturing method of the present invention.
That is, according to the present invention, a semi-transparent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including a light-shielding part, a translucent part, and a semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on the resist film, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and A step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate in the method of manufacturing a multi-tone photomask in which the translucent part has a predetermined phase difference; By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by photolithography, the transparent substrate surface or the transparent substrate is exposed on the transparent substrate, and the transparent substrate is exposed on the transparent substrate. A patterning step of forming a semi-transparent part from which a part of the film thickness of the semi-translucent film is removed, and a light-shielding part in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, and the semi-transparent part The remaining film thickness of the semi-transparent film is such that the predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-translucent film in the semi-translucent part and the transparent substrate surface of the translucent part or The digging surface position provides the method for manufacturing a multi-tone photomask, wherein the predetermined phase difference is obtained.
In addition, the present invention provides a translucent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate, respectively, and includes a light-shielding part, a light-transmitting part, and a transfer pattern including the semi-light-transmitting part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on the resist film, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and A step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate in the method of manufacturing a multi-tone photomask in which the translucent part has a predetermined phase difference; By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by photolithography, the translucent part where the digging surface of the transparent substrate is exposed, and the semi-transparent film on the transparent substrate are at least A patterning step of forming a partially remaining semi-transparent portion and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent portion is A predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent portion and the transparent substrate digging surface position of the translucent portion can obtain the predetermined phase difference. A method for manufacturing a multi-tone photomask is also provided.

更に、本発明は、透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜の少なくとも一部の膜厚が残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、前記パターニング工程では、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントによる同時エッチングが施されることにより、少なくとも半透光膜がエッチングされ、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法をも含む。   Furthermore, the present invention provides a translucent film and a light-shielding film formed on a transparent substrate, respectively, and includes a light-shielding part, a light-transmitting part, and a transfer pattern including the semi-light-transmitting part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values on the resist film, wherein the semi-translucent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and A step of preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate in the method of manufacturing a multi-tone photomask in which the translucent part has a predetermined phase difference; By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by photolithography, the transparent substrate surface or the transparent substrate is exposed on the transparent substrate, and the semi-transparent film is exposed on the transparent substrate. A patterning step of forming a semi-transparent portion in which at least a part of the film thickness of the optical film remains, and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are stacked. And a portion corresponding to the semi-translucent portion are subjected to simultaneous etching with the same etchant, so that at least the semi-transparent film is etched, and the translucent portion and the semi-transparent portion are formed. Also included is a method for manufacturing a featured multi-tone photomask.

以下、本発明の多階調フォトマスクの製造方法をいくつかの実施の形態に分けて具体的に説明する。
[第1の実施の形態]
図2は、本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第1の実施の形態を示す製造工程順の断面図である。
本実施の形態に使用するフォトマスクブランク10は、透明基板1上に、例えばMoSixからなる半透光膜2と遮光膜3がこの順に形成されている。なお、遮光膜3は、例えばCrを主成分とする遮光層と、Crの酸化物等を含む反射防止層の積層構成である。半透光膜2と遮光膜3とはこの順で形成されるが、他の層が介在してもかまわない。たとえば半透光膜2と遮光膜3との間にエッチングストッパー機能を有する層を介在させてもよい。また、半透光膜2についても単層でも複数層の積層構成でもかまわない。遮光膜3は、遮光膜単独で、あるいは半透光膜2との積層構造によって、光学濃度が3.0以上となるような遮光性を備えることが好ましい。
そして、このフォトマスクブランク10は、遮光膜3の上に、レジストを塗布してレジスト膜4が形成されている(図3(a)参照)。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。
Hereinafter, the manufacturing method of the multi-tone photomask of the present invention will be specifically described by dividing it into several embodiments.
[First Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view in the order of manufacturing steps showing a first embodiment of a method for manufacturing a multi-tone photomask according to the present invention.
In a photomask blank 10 used in the present embodiment, a translucent film 2 and a light shielding film 3 made of, for example, MoSix are formed on a transparent substrate 1 in this order. The light shielding film 3 has a laminated structure of a light shielding layer containing, for example, Cr as a main component and an antireflection layer containing Cr oxide or the like. The semi-transparent film 2 and the light-shielding film 3 are formed in this order, but other layers may be interposed. For example, a layer having an etching stopper function may be interposed between the semi-transparent film 2 and the light shielding film 3. Further, the semi-transparent film 2 may be a single layer or a laminated structure of a plurality of layers. The light-shielding film 3 preferably has a light-shielding property such that the optical density is 3.0 or more due to the light-shielding film alone or a laminated structure with the semi-transparent film 2.
In the photomask blank 10, a resist film 4 is formed on the light shielding film 3 by applying a resist (see FIG. 3A). A positive photoresist is used as the resist.

次に、1度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。まず、1度目の描画を行う。描画にはレーザー光、または電子線を用いることができる。レジスト膜4に対し、所定のデバイスパターン(例えば透光部以外、すなわち遮光部と半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成する描画パターン)を描画し、描画後に現像を行うことにより、透光部に対応する領域を画定するレジストパターン4aを形成する(同図(b)参照)。
次に、上記レジストパターン4aをマスクとして露出した透光部領域上の遮光膜3を公知のエッチャントを用いてドライ又はウエットエッチングする(同図(c)参照)。なお、Cr系遮光膜のエッチングに対してMoSi半透光膜は耐性を有する。
引き続き、上記レジストパターン4a及び遮光膜パターンをマスクとして、露出した透光部領域上の半透光膜2を公知のエッチャントを用いて途中までドライ又はウエットエッチングする(同図(d)参照)。つまり、半透光膜を完全に除去できるジャストエッチングよりも短い時間のエッチングを行い、透光部領域の半透光膜の膜厚の一部を減膜させる。このとき遮光膜パターンのみをマスクとしても良い。こうして透光部領域に残存する半透光膜の膜厚は、最終的に半透光部領域の半透光膜を減膜させると同時に、透光部領域の半透光膜が除去されるような膜厚とする。仮に、このときに、透光部の半透光膜を完全に除去してしまうと、最終的に半透光部をエッチングする際に、透光部のガラスが掘りこまれ、位相差が変化してしまう。このため、半透光部に求められる所望の透過率、および、透光部との位相差を予め考慮し、この段階での、透光部に残存する半透光膜の膜厚を決定しておくことが好ましい。
ここで残存するレジストパターンは除去する(同図(e)参照)。
Next, a first photolithography process is performed. First, drawing is performed for the first time. Laser light or an electron beam can be used for drawing. By drawing a predetermined device pattern (for example, a drawing pattern for forming a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion and the semi-transparent portion) on the resist film 4, and performing development after drawing, A resist pattern 4a that defines a region corresponding to the light transmitting portion is formed (see FIG. 4B).
Next, dry or wet etching is performed on the light shielding film 3 on the transparent region exposed using the resist pattern 4a as a mask using a known etchant (see FIG. 4C). The MoSi semi-transparent film is resistant to the etching of the Cr-based light shielding film.
Subsequently, using the resist pattern 4a and the light-shielding film pattern as a mask, the semi-transparent film 2 on the exposed translucent region is dry or wet etched halfway using a known etchant (see FIG. 4D). That is, etching is performed for a time shorter than just etching that can completely remove the semi-transparent film, and a part of the film thickness of the semi-transparent film in the translucent part region is reduced. At this time, only the light shielding film pattern may be used as a mask. Thus, the film thickness of the semi-transparent film remaining in the translucent part region is finally reduced, and at the same time, the semi-transparent film in the translucent part region is removed. The film thickness is as follows. If the translucent film of the translucent part is completely removed at this time, the glass of the translucent part is dug when the semitranslucent part is finally etched, and the phase difference changes. Resulting in. For this reason, the film thickness of the semi-transparent film remaining in the translucent part at this stage is determined in consideration of the desired transmittance required for the translucent part and the phase difference with the translucent part in advance. It is preferable to keep it.
Here, the remaining resist pattern is removed (see FIG. 5E).

次に、2度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。基板全面に前記と同じレジスト膜5を形成し(同図(f)参照)、2度目の描画を行う。2度目の描画では、半透光部領域の描画パターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、半透光部以外の遮光部及び透光部に対応する領域上にレジストパターン5aを形成する(同図(g)参照)。これで、遮光部領域と半透光部領域の境界が画定される。   Next, a second photolithography process is performed. The same resist film 5 as described above is formed on the entire surface of the substrate (see FIG. 5F), and a second drawing is performed. In the second drawing, a drawing pattern of the semi-translucent portion area is drawn. After drawing, development is performed to form a resist pattern 5a on the light-shielding portion other than the semi-light-transmissive portion and the region corresponding to the light-transmissive portion (see FIG. 5G). Thus, the boundary between the light shielding part region and the semi-transparent part region is defined.

次いで、上記レジストパターン5aをマスクとして、露出した半透光部領域上の遮光膜3をエッチングし、半透光部領域の半透光膜は露出する(同図(h)参照)。そして、残存するレジストパターンを除去する(同図(i)参照)。
次に、半透光膜のエッチャントを用いて、半透光部領域の半透光膜を減膜させるとともに、透光部領域に残存している半透光膜を除去する(同図(j)参照)。すなわち、半透光膜と透明基板は、エッチング特性が類似しているため、例えば、フッ素系の同一エッチャントを使用して、半透光部と透光部に対応する位置の半透光膜を同時にエッチングする。
Next, using the resist pattern 5a as a mask, the light shielding film 3 on the exposed semi-transparent part region is etched, and the semi-transparent film in the semi-transparent part region is exposed (see FIG. 11H). Then, the remaining resist pattern is removed (see (i) in the figure).
Next, using the etchant of the semi-transparent film, the semi-transparent film in the semi-transparent part region is reduced and the semi-transparent film remaining in the translucent part region is removed (FIG. (J )reference). That is, since the semi-transparent film and the transparent substrate have similar etching characteristics, for example, using the same fluorine-based etchant, the semi-transparent film and the translucent film at a position corresponding to the translucent part are used. Etch simultaneously.

こうして、透明基板1上に、半透光膜2と遮光膜3の積層膜によりなる遮光部11、透明基板1が露出する透光部12、及び残存膜厚の半透光膜2によりなる半透光部13を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク(3階調マスク)20(図1の多階調フォトマスク20と同じ)が出来上がる(同図(j)参照)。   Thus, on the transparent substrate 1, the light-shielding part 11 made of a laminated film of the semi-transparent film 2 and the light-shielding film 3, the light-transmitting part 12 from which the transparent substrate 1 is exposed, and the semi-transparent film 2 made of the remaining film thickness. A multi-tone photomask (three-tone mask) 20 (same as the multi-tone photomask 20 in FIG. 1) on which a transfer pattern including the light transmitting portion 13 is formed is completed (see FIG. 1J).

多階調フォトマスク20においては、半透光部13を構成する半透光膜2の膜厚(t)は、フォトマスクブランク製造時の成膜膜厚よりも減膜されており、これによって露光光に対する所定の透過率と所定の位相を有するものとなっている。
また、得られた多階調フォトマスクは、上記の透過率と位相差調整の結果、透光部と半透光部に、同一のエッチャントによる同時エッチングが施された被エッチング面を備える。
In the multi-tone photomask 20, the film thickness (t 0 ) of the semi-transparent film 2 constituting the semi-transparent portion 13 is smaller than the film thickness at the time of manufacturing the photomask blank. Therefore, the exposure light has a predetermined transmittance and a predetermined phase.
In addition, the obtained multi-tone photomask is provided with a surface to be etched, which is subjected to simultaneous etching with the same etchant, in the light-transmitting portion and the semi-light-transmitting portion as a result of adjusting the transmittance and the phase difference.

[第2の実施の形態]
図3は、本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第2の実施の形態を示す製造工程順の断面図である。
本実施の形態においても、前述の第1の実施の形態と同じフォトマスクブランク10を使用する(図3(a)参照)。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view in the order of manufacturing steps showing a second embodiment of the method for manufacturing a multi-tone photomask according to the present invention.
Also in this embodiment, the same photomask blank 10 as that in the first embodiment is used (see FIG. 3A).

次に、1度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。まず、1度目の描画を行う。レジスト膜4に対し、所定のデバイスパターン(例えば遮光部と半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成する描画パターン)を描画し、描画後に現像を行うことにより、透光部に対応する領域を画定するレジストパターン4aを形成する(同図(b)参照)。   Next, a first photolithography process is performed. First, drawing is performed for the first time. A predetermined device pattern (for example, a drawing pattern for forming a resist pattern in a region corresponding to the light-shielding portion and the semi-translucent portion) is drawn on the resist film 4, and development is performed after the drawing, thereby corresponding to the light-transmitting portion. A resist pattern 4a that defines a region is formed (see FIG. 4B).

次に、上記レジストパターン4aをマスクとして露出した透光部領域上の遮光膜3をエッチングする(同図(c)参照)。
引き続き、上記レジストパターン4a及び遮光膜パターンをマスクとして、露出した透光部領域上の半透光膜2をエッチングする(同図(d)参照)。本実施の形態では、ここでジャストエッチングを行い、透光部領域の半透光膜を除去する。このとき遮光膜パターンのみをマスクとしてもよい。
ここで残存するレジストパターンは除去する(同図(e)参照)。
Next, the light shielding film 3 on the light-transmitting region exposed using the resist pattern 4a as a mask is etched (see FIG. 5C).
Subsequently, using the resist pattern 4a and the light shielding film pattern as a mask, the semi-transparent film 2 on the exposed translucent region is etched (see FIG. 4D). In this embodiment mode, just etching is performed here to remove the semi-transparent film in the translucent region. At this time, only the light shielding film pattern may be used as a mask.
Here, the remaining resist pattern is removed (see FIG. 5E).

次に、2度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。基板全面に前記と同じレジスト膜5を形成し(同図(f)参照)、2度目の描画を行う。2度目の描画では、半透光部領域の描画パターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、半透光部以外の遮光部及び透光部に対応する領域上にレジストパターン5aを形成する(同図(g)参照)。これで、遮光部領域と半透光部領域の境界が画定される。   Next, a second photolithography process is performed. The same resist film 5 as described above is formed on the entire surface of the substrate (see FIG. 5F), and a second drawing is performed. In the second drawing, a drawing pattern of the semi-translucent portion area is drawn. After drawing, development is performed to form a resist pattern 5a on the light-shielding portion other than the semi-light-transmissive portion and the region corresponding to the light-transmissive portion (see FIG. 5G). Thus, the boundary between the light shielding part region and the semi-transparent part region is defined.

次いで、上記レジストパターン5aをマスクとして、露出した半透光部領域上の遮光膜3をエッチングし、半透光部領域の半透光膜は露出する(同図(h)参照)。そして、残存するレジストパターンを除去する(同図(i)参照)。
次に、半透光膜のエッチャントを用いて、半透光部領域の半透光膜を減膜させるとともに、透光部領域に露出している透明基板1を掘り込みエッチングして板厚を所定量減少させる(同図(j)参照)。
Next, using the resist pattern 5a as a mask, the light shielding film 3 on the exposed semi-transparent part region is etched, and the semi-transparent film in the semi-transparent part region is exposed (see FIG. 11H). Then, the remaining resist pattern is removed (see (i) in the figure).
Next, using the etchant of the semi-transparent film, the semi-transparent film in the semi-transparent part region is reduced, and the transparent substrate 1 exposed in the translucent part region is etched and etched to increase the plate thickness. Decrease by a predetermined amount (see (j) in the figure).

こうして、透明基板1上に、半透光膜2と遮光膜3の積層膜によりなる遮光部11、透明基板1の掘り込み面が露出する透光部12、及び半透光膜2によりなる半透光部13を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク(3階調マスク)21が出来上がる(同図(j)参照)。   Thus, on the transparent substrate 1, the light-shielding portion 11 made of a laminated film of the semi-light-transmissive film 2 and the light-shielding film 3, the light-transmissive portion 12 where the digging surface of the transparent substrate 1 is exposed, and the semi-light-transmissive film 2. A multi-tone photomask (three-tone mask) 21 on which a transfer pattern including the light transmitting portion 13 is formed is completed (see (j) in the figure).

多階調フォトマスク21においては、半透光部13を構成する半透光膜2の膜厚(t)は、フォトマスクブランク製造時の成膜膜厚よりも減膜されており、また透光部12領域の透明基板1の板厚は掘り込みにより初めの板厚よりもdだけ減少している。これによって、半透光部13領域は、残存する半透光膜の膜厚(t)による露光光に対する所定の透過率と、透光部領域の透明基板の掘り込み(d)と半透光部領域の半透光膜膜厚(t)による所定の位相差を有するものとなっている。
この形態による多階調フォトマスクは、第1の実施の態様におけるものより、半透光部と透光部の位相差が大きい。したがって、半透光部の線幅が小さく、位相差によって露光光のコントラストを上げる必要がある場合に、適用することができる。
In the multi-tone photomask 21, the film thickness (t 1 ) of the semi-transparent film 2 constituting the semi-transparent part 13 is smaller than the film thickness at the time of manufacturing the photomask blank. The plate thickness of the transparent substrate 1 in the translucent portion 12 region is reduced by d 1 from the initial plate thickness by digging. As a result, the semi-transparent portion 13 region has a predetermined transmittance for the exposure light due to the film thickness (t 1 ) of the remaining semi-transparent film, and digging (d 1 ) and half of the transparent substrate in the translucent region. It has a predetermined phase difference depending on the thickness of the translucent film (t 1 ) in the translucent part region.
The multi-tone photomask according to this embodiment has a larger phase difference between the semi-translucent portion and the translucent portion than in the first embodiment. Therefore, it can be applied when the line width of the semi-translucent portion is small and the contrast of the exposure light needs to be increased by the phase difference.

[第3の実施の形態]
図4は、本発明による多階調フォトマスクの製造方法の第3の実施の形態を示す製造工程順の断面図である。
本実施の形態においても、前述の第1の実施の形態と同じフォトマスクブランク10を使用する(図4(a)参照)。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a sectional view in the order of manufacturing steps showing a third embodiment of the method for manufacturing a multi-tone photomask according to the present invention.
Also in the present embodiment, the same photomask blank 10 as that in the first embodiment is used (see FIG. 4A).

次に、1度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。まず、1度目の描画を行う。レジスト膜4に対し、所定のデバイスパターン(例えば透光部以外、すなわち遮光部と半透光部に対応する領域にレジストパターンを形成する描画パターン)を描画し、描画後に現像を行うことにより、透光部に対応する領域を画定するレジストパターン4aを形成する(同図(b)参照)。   Next, a first photolithography process is performed. First, drawing is performed for the first time. By drawing a predetermined device pattern (for example, a drawing pattern for forming a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion and the semi-transparent portion) on the resist film 4, and performing development after drawing, A resist pattern 4a that defines a region corresponding to the light transmitting portion is formed (see FIG. 4B).

次に、上記レジストパターン4aをマスクとして露出した透光部領域上の遮光膜3をエッチングする(同図(c)参照)。
引き続き、上記レジストパターン4a及び遮光膜パターンをマスクとして、露出した透光部領域上の半透光膜2をエッチングする(同図(d)参照)。遮光膜パターンのみをマスクとしてもよい。本実施の形態では、ここでジャストエッチングよりも長い時間のオーバーエッチングを行い、透光部領域の半透光膜を除去するとともに、その下の透明基板を掘り込みエッチングして板厚を所定に減少させる。
ここで残存するレジストパターンは除去する(同図(e)参照)。
Next, the light shielding film 3 on the light-transmitting region exposed using the resist pattern 4a as a mask is etched (see FIG. 5C).
Subsequently, using the resist pattern 4a and the light shielding film pattern as a mask, the semi-transparent film 2 on the exposed translucent region is etched (see FIG. 4D). Only the light shielding film pattern may be used as a mask. In this embodiment, overetching for a longer time than just etching is performed here to remove the semi-transparent film in the translucent part region, and the transparent substrate underneath is etched and etched to set the plate thickness to a predetermined value. Decrease.
Here, the remaining resist pattern is removed (see FIG. 5E).

次に、2度目のフォトリソグラフィ工程を実施する。基板全面に前記と同じレジスト膜5を形成し(同図(f)参照)、2度目の描画を行う。2度目の描画では、半透光部領域の描画パターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、半透光部以外の遮光部及び透光部に対応する領域上にレジストパターン5aを形成する(同図(g)参照)。これで、遮光部領域と半透光部領域の境界が画定される。   Next, a second photolithography process is performed. The same resist film 5 as described above is formed on the entire surface of the substrate (see FIG. 5F), and a second drawing is performed. In the second drawing, a drawing pattern of the semi-translucent portion area is drawn. After drawing, development is performed to form a resist pattern 5a on the light-shielding portion other than the semi-light-transmissive portion and the region corresponding to the light-transmissive portion (see FIG. 5G). Thus, the boundary between the light shielding part region and the semi-transparent part region is defined.

次いで、上記レジストパターン5aをマスクとして、露出した半透光部領域上の遮光膜3をエッチングし、半透光部領域の半透光膜は露出する(同図(h)参照)。そして、残存するレジストパターンを除去する(同図(i)参照)。
次に、半透光膜のエッチャントを用いて、半透光部領域の半透光膜を減膜させるとともに、透光部領域に露出している透明基板1を掘り込みエッチングして板厚を上記(d)工程よりも更に減少させる(同図(j)参照)。
Next, using the resist pattern 5a as a mask, the light shielding film 3 on the exposed semi-transparent part region is etched, and the semi-transparent film in the semi-transparent part region is exposed (see FIG. 11H). Then, the remaining resist pattern is removed (see (i) in the figure).
Next, using the etchant of the semi-transparent film, the semi-transparent film in the semi-transparent part region is reduced, and the transparent substrate 1 exposed in the translucent part region is etched and etched to increase the plate thickness. It is further reduced from the step (d) (see (j) in the figure).

こうして、透明基板1上に、半透光膜2と遮光膜3の積層膜によりなる遮光部11、透明基板1の掘り込み面が露出する透光部12、及び残存膜厚の半透光膜2によりなる半透光部13を含む転写パターンが形成された多階調フォトマスク(3階調マスク)22が出来上がる(同図(j)参照)。   Thus, on the transparent substrate 1, the light-shielding portion 11 made of a laminated film of the semi-transparent film 2 and the light-shielding film 3, the light-transmitting portion 12 from which the digging surface of the transparent substrate 1 is exposed, and the semi-transparent film having the remaining film thickness A multi-tone photomask (three-tone mask) 22 on which a transfer pattern including the semi-transparent portion 13 made of 2 is formed is completed (see (j) in the figure).

多階調フォトマスク22においては、半透光部13を構成する半透光膜2の残存膜厚(t)は、フォトマスクブランク製造時の成膜膜厚よりも所定に減膜されており、また透光部12領域の透明基板1の板厚は掘り込みにより初めの板厚よりもd(>d)だけ減少している。これによって、半透光部13領域は、残存する半透光膜の膜厚(t)による露光光に対する所定の透過率と、透光部領域の透明基板の掘り込み(d)と半透光部領域の半透光膜膜厚(t)による所定の位相差を有するものとなっている。 In the multi-tone photomask 22, the remaining film thickness (t 2 ) of the semi-transparent film 2 constituting the semi-transparent portion 13 is reduced by a predetermined amount from the film thickness at the time of manufacturing the photomask blank. In addition, the thickness of the transparent substrate 1 in the region of the light transmitting portion 12 is reduced by d 2 (> d 1 ) from the initial thickness due to digging. Thus, the semi-transparent portion 13 region has a predetermined transmittance with respect to the exposure light by the film thickness (t 2 ) of the remaining semi-transparent film, the dug (d 2 ) of the transparent substrate in the translucent region, and the semi-transparent portion. It has a predetermined phase difference depending on the thickness of the translucent film (t 2 ) in the translucent part region.

上述の第1〜第3の実施の形態によりそれぞれ得られる多階調フォトマスク20,21,22において、半透光部領域に形成された半透光膜の膜厚t,t,tがほぼ同じであれば結果的に露光光に対する半透光部の透過率もほぼ同じになるが、半透光部と透光部の間の位相差はそれぞれ異なるものとなっている。つまり、透光部領域の透明基板の掘り込み量の違いによって、多階調フォトマスク22の半透光部の位相差が一番大きく、多階調フォトマスク20の半透光部の位相差が一番小さい。 In the multi-tone photomasks 20, 21, and 22 obtained by the first to third embodiments described above, the thicknesses t 0 , t 1 , and t of the semi-transparent film formed in the semi-transparent part region, respectively. If 2 is substantially the same, as a result, the transmissivity of the semi-transparent portion with respect to the exposure light is also substantially the same, but the phase difference between the semi-transparent portion and the translucent portion is different. That is, the phase difference of the semi-transparent portion of the multi-tone photomask 22 is the largest due to the difference in the digging amount of the transparent substrate in the translucent portion region, and the phase difference of the semi-transparent portion of the multi-tone photomask 20 Is the smallest.

このように、本発明によれば、予め大きめの膜厚の半透光膜を成膜した1種類のフォトマスクブランクを用意しておき、フォトリソグラフィ工程で、半透光部領域の半透光膜を減膜し、所望の透過率を調整するとともに、透光部領域の透明基板の板厚変化量によって半透光部の位相差を自由度をもって調整した多階調フォトマスクを得ることが出来る。   As described above, according to the present invention, one type of photomask blank in which a semi-transparent film having a larger film thickness is formed in advance is prepared, and the semi-transparent portion of the semi-transparent portion region is prepared in the photolithography process. It is possible to obtain a multi-tone photomask in which the film thickness is reduced, the desired transmittance is adjusted, and the phase difference of the semi-transparent portion is adjusted with a degree of freedom according to the change in the thickness of the transparent substrate in the transparent region. I can do it.

図5は、線幅2μm、露光光透過率30%のMoSi半透光膜によりなる半透光部における、露光光に対する透光部との位相差と実効透過率分布との関係を示す図である。この図5からは、線幅2μmの半透光部において、半透光部に平坦部が形成され、半透光部のパターンの断面形状が垂直である方が好ましいという観点でいうと、位相差が60度である場合が最も望ましい。位相差が20度であると、解像不十分で平坦部がほとんどなく、このフォトマスクを使用して形成されるレジストパターンを用いて加工する条件選択が困難である。また、位相差が100度であると、この場合の透過率分布に対応してレジストパターンに不要な凹凸が形成されてしまう。また、露光光透過率が大きくなると、位相差による凹凸が形成される度合いも異なり、またパターン幅が狭くなると解像し難くなるので、位相差を大きくして位相反転を利用することが有利である。つまり、得ようとする半透光部のパターン幅、透過率によって、どのような位相差をもたせてマスクを作製すればよいかが異なる。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the phase difference of the light-transmitting portion with respect to the exposure light and the effective transmittance distribution in a semi-transparent portion made of a MoSi semi-transparent film having a line width of 2 μm and an exposure light transmittance of 30%. is there. From FIG. 5, in terms of the fact that in a semi-transparent portion having a line width of 2 μm, it is preferable that a flat portion is formed in the semi-transparent portion and the cross-sectional shape of the pattern of the semi-transparent portion is vertical. Most preferably, the phase difference is 60 degrees. When the phase difference is 20 degrees, the resolution is insufficient and there are almost no flat portions, and it is difficult to select conditions for processing using a resist pattern formed using this photomask. If the phase difference is 100 degrees, unnecessary irregularities are formed in the resist pattern corresponding to the transmittance distribution in this case. In addition, as the exposure light transmittance is increased, the degree of unevenness due to the phase difference is also different, and when the pattern width is narrowed, it becomes difficult to resolve, so it is advantageous to use phase inversion by increasing the phase difference. is there. In other words, the phase difference of the semitranslucent portion to be obtained and the transmittance differ depending on what phase difference should be produced.

本発明によれば、所望の透過率と、所望のパターン形状に応じて、位相差を自由度をもって制御できるという利点があり、もって、マスクユーザーが得ようとするレジストパターン形状を形成するための所望の透過率(位相差の影響を考慮した実効透過率)分布をもつ好適な多階調フォトマスクを提供することができる。   According to the present invention, there is an advantage that the phase difference can be controlled with a degree of freedom in accordance with a desired transmittance and a desired pattern shape, and therefore, a resist pattern shape to be obtained by a mask user can be formed. A suitable multi-tone photomask having a desired transmittance (effective transmittance considering the influence of phase difference) distribution can be provided.

しかも、本発明によれば、予め大きめの膜厚の半透光膜を成膜したフォトマスクブランクを基本的には1種類用意しておけばよいので好都合である。また、予め半透光膜と遮光膜を成膜して作製したフォトマスクブランクを用いて、あとはフォトリソグラフィによるパターニング工程を施すことによりマスク製造を行うため、異物付着の機会は少なくなる。したがって、本発明による好適な多階調フォトマスクを、製造工程が効率的であって異物等の付着の可能性を低減し、もってマスクユーザーのニーズに迅速に応じて提供することが可能となる。   In addition, according to the present invention, it is convenient to basically prepare one type of photomask blank on which a semi-transparent film having a larger film thickness is formed in advance. In addition, since a mask is manufactured by using a photomask blank prepared by forming a semi-transparent film and a light-shielding film in advance and then performing a patterning process by photolithography, the chance of adhesion of foreign matter is reduced. Therefore, a suitable multi-tone photomask according to the present invention can be provided according to the needs of the mask user promptly because the manufacturing process is efficient and the possibility of adhesion of foreign substances and the like is reduced. .

さらに、本発明の多階調フォトマスクを用いて、被転写体へのパターン転写を行うことにより、マスクユーザーの希望する所望の転写パターン形状を良好に得ることができる。   Furthermore, by using the multi-tone photomask of the present invention to perform pattern transfer to a transfer target, a desired transfer pattern shape desired by the mask user can be obtained satisfactorily.

1 透明基板
2 半透光膜
3 遮光膜
4,5 レジスト膜
10 フォトマスクブランク
11 遮光部
12 透光部
13 半透光部
20,21,22 多階調フォトマスク
30 被転写体
33 レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Semi-transparent film 3 Light-shielding film 4, 5 Resist film 10 Photomask blank 11 Light-shielding part 12 Light-transmitting part 13 Semi-transparent part 20, 21, 22 Multi-tone photomask 30 Transfer object 33 Resist pattern

Claims (7)

透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、
前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に形成された半透光膜の膜厚の一部が除去された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、
前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と、前記透光部の透明基板表面又は掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとされ、かつ、
前記パターニング工程は、前記透光部以外の部分にレジストパターンを形成して行う第1フォトリソグラフィ工程と、前記半透光部以外の部分のレジストパターンを形成して行う第2フォトリソグラフィ工程を含み、前記第1フォトリソグラフィ工程においては露出した遮光膜を除去するとともに、半透光膜の膜厚の一部を除去することを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values,
In the method of manufacturing a multi-tone photomask, the semi-transparent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and the translucent portion have a predetermined phase difference from each other.
Preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate;
By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by a photolithography method, the transparent substrate surface or the translucent portion where the digging surface of the transparent substrate is exposed, and the semi-transparent layer formed on the transparent substrate A patterning step of forming a semi-transparent portion from which a part of the film thickness is removed, and a light-shielding portion in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated,
The remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent part is such that the predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent part and the translucent part The transparent substrate surface or the digging surface position is such that the predetermined phase difference is obtained , and
The patterning step includes a first photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the light-transmitting portion and a second photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the semi-transparent portion. In the first photolithography process, the exposed light shielding film is removed, and a part of the film thickness of the semi-transparent film is removed .
前記パターニング工程では、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントによる同時エッチングが施されることにより、少なくとも前記半透光膜がエッチングされ、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、請求項1に記載の多階調フォトマスクの製造方法。   In the patterning step, at the portion corresponding to the light transmitting portion and the semi-light transmitting portion, simultaneous etching with the same etchant is performed, so that at least the semi-light transmitting film is etched, and the light transmitting portion and the light transmitting portion The method for manufacturing a multi-tone photomask according to claim 1, wherein a semi-translucent portion is formed. 透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、
前記半透光部は所定の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は互いに所定の位相差を有する多階調フォトマスクの製造方法において、
前記透明基板上に少なくとも半透光膜と遮光膜がこの順に形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
フォトリソグラフィ法により、少なくとも前記半透光膜と前記遮光膜とをそれぞれパターニングすることによって、透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に前記半透光膜が少なくとも一部残存した半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを形成するパターニング工程を有し、
前記半透光部における半透光膜の残存膜厚は、前記所定の透過率が得られるものとされ、かつ、前記半透光部における半透光膜の残存膜厚と前記透光部の透明基板掘り込み面位置は、前記所定の位相差が得られるものとされ、かつ、
前記パターニング工程は、前記透光部以外の部分にレジストパターンを形成して行う第1フォトリソグラフィ工程と、前記半透光部以外の部分のレジストパターンを形成して行う第2フォトリソグラフィ工程を含み、
前記第1フォトリソグラフィ工程においては露出した遮光膜と半透光膜を除去し、前記第2フォトリソグラフィ工程においては、露出した遮光膜を除去し、次いで、前記透光部と前記半透光部に対応する部分において、同一のエッチャントにより前記半透光膜と前記透明基板に対して同時エッチングを施すことにより、前記透光部と前記半透光部が形成されることを特徴とする、多階調フォトマスクの製造方法。
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values,
In the method of manufacturing a multi-tone photomask, the semi-transparent portion has a predetermined transmittance, and the semi-transparent portion and the translucent portion have a predetermined phase difference from each other.
Preparing a photomask blank in which at least a semi-transparent film and a light-shielding film are formed in this order on the transparent substrate;
By patterning at least the semi-transparent film and the light-shielding film by photolithography, at least a part of the semi-transparent film remains on the translucent part where the digging surface of the transparent substrate is exposed. And a patterning step of forming a semi-transparent part and a light-shielding part in which the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated,
The remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent part is such that the predetermined transmittance is obtained, and the remaining film thickness of the semi-transparent film in the semi-translucent part and the translucent part The transparent substrate digging surface position is such that the predetermined phase difference is obtained , and
The patterning step includes a first photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the light-transmitting portion and a second photolithography step performed by forming a resist pattern in a portion other than the semi-transparent portion. ,
In the first photolithography process, the exposed light-shielding film and the semi-transparent film are removed, and in the second photolithography process, the exposed light-shielding film is removed, and then the light-transmitting part and the semi-light-transmitting part The translucent part and the translucent part are formed by performing simultaneous etching on the translucent film and the transparent substrate with the same etchant in a portion corresponding to A method of manufacturing a gradation photomask.
透明基板上に形成された半透光膜と遮光膜がそれぞれパターニングされ、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写パターンを備えることにより、被転写体上のレジスト膜に、2つ以上の異なるレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成する多階調フォトマスクであって、
前記半透光部は露光光に対して20〜60%の透過率を有し、前記半透光部と前記透光部は露光光に対して100度以下の位相差を有する多階調フォトマスクにおいて、
透明基板表面又は透明基板の掘り込み面が露出した透光部、透明基板上に所定膜厚の前記半透光膜が形成された半透光部、及び前記半透光膜と遮光膜が積層した遮光部とを有し、
前記半透光部における半透光膜の膜厚は、前記遮光部における半透光膜の膜厚より小さく、
かつ、前記透光部と前記半透光部は、同一のエッチャントによる同時エッチングが施された被エッチング面を備えることを特徴とする、多階調フォトマスク。
The semi-transparent film and the light-shielding film formed on the transparent substrate are respectively patterned and provided with a transfer pattern including the light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-translucent part. A multi-tone photomask for forming a resist pattern having two or more different resist residual film values,
The semi-transparent part has a transmittance of 20 to 60% with respect to exposure light, and the semi-transparent part and the translucent part have a phase difference of 100 degrees or less with respect to the exposure light. In the mask
A transparent substrate surface or a transparent substrate where the digging surface of the transparent substrate is exposed, a semi-transparent portion in which the semi-transparent film having a predetermined thickness is formed on the transparent substrate, and the semi-transparent film and the light-shielding film are laminated. A light shielding portion,
The film thickness of the semi-transparent film in the semi-transparent part is smaller than the film thickness of the semi-transparent film in the light shielding part,
In addition, the multi-tone photomask is characterized in that the light-transmitting portion and the semi-light-transmitting portion include a surface to be etched that has been simultaneously etched by the same etchant.
i線(波長365nm)からg線(波長436nm)にわたる波長域を含む露光光に用いるものであることを特徴とする請求項に記載の多階調フォトマスク。 5. The multi-tone photomask according to claim 4 , wherein the multi-tone photomask is used for exposure light including a wavelength range from i-line (wavelength 365 nm) to g-line (wavelength 436 nm). 前記多階調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、前記遮光部は、前記薄膜トランジスタのソース及びドレインに対応する部分を含み、前記半透光部は、前記薄膜トランジスタのチャネルに対応する部分を含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の多階調フォトマスク。 The multi-tone photomask is a photomask for manufacturing a thin film transistor, the light shielding portion includes a portion corresponding to a source and a drain of the thin film transistor, and the translucent portion includes a portion corresponding to a channel of the thin film transistor. The multi-tone photomask according to claim 4 , wherein the multi-tone photomask is included. 請求項乃至のいずれか一項に記載の多階調フォトマスクを用い、露光機によって前記転写パターンを被転写体上に転写することを特徴とするパターン転写方法。 Using a multi-tone photo mask according to any one of claims 4 to 6, a pattern transfer method characterized by transferring the transfer pattern onto a transfer medium by the exposure apparatus.
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