JP7489821B2 - Photomask manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、フォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a photomask.
フラットパネルディスプレイ等の電子デバイスを製造する工程において、フォトマスクが使用されている。従来より、フォトマスクとして透過部と遮光部とを有するバイナリーマスクが用いられている。しかし、近年では、例えば微細なパターンを形成するため、遮光膜と位相シフト膜とを備えた位相シフトマスクや、電子デバイスの製造工程数の低減のため多階調フォトマスクが用いられることがある。このようなフォトマスクは、透明基板上に複数の光学的特性の異なるパターンを備えており、これらのパターンを形成するためには、複数回のパターン描画(露光)工程が必要である。 Photomasks are used in the process of manufacturing electronic devices such as flat panel displays. Traditionally, binary masks with transmissive and light-shielding areas have been used as photomasks. However, in recent years, for example, phase-shift masks equipped with a light-shielding film and a phase-shift film have been used to form fine patterns, and multi-tone photomasks have been used to reduce the number of manufacturing steps for electronic devices. Such photomasks have multiple patterns with different optical properties on a transparent substrate, and multiple pattern drawing (exposure) steps are required to form these patterns.
異なる光学特性を有する半透過領域と遮光領域とを形成する場合、それぞれのパターン形成に対して、フォトレジストの露光(描画)処理が必要となり、製造工数が増大する。さらに、それぞれのパターンを描画する毎に、フォトマスク基板を露光(描画)装置にセットして露光処理を行うため、重ね合わせ誤差(又はアライメントずれ)が発生することがある。そのため、重ね合わせ余裕を考慮したパターン配置とする必要があり、精細なパターンを得ることができなくなる。 When forming semi-transmitting and light-shielding regions with different optical properties, a photoresist exposure (drawing) process is required for each pattern formation, increasing the number of manufacturing steps. Furthermore, since the photomask substrate is set in an exposure (drawing) device and exposed each time a pattern is drawn, overlay errors (or alignment deviations) may occur. This requires pattern placement that takes the overlay margin into account, making it impossible to obtain fine patterns.
特許文献1は、異なる材料からなるパターンを形成する方法が開示されている。特許文献1には、異なる材料からなる下層膜と上層膜との積層上にレジストパターンを形成し、上記レジストパターンをマスクに上層膜及び下層膜をそれぞれ選択的にウェットエッチングした後、上記レジストパターンをマスクに上層膜をサイドエッチングする方法が開示されている。特許文献1は、1回の描画工程により形成されたレジストパターンを用い、重ね合わせ誤差の発生を防止できるものの、露光の際の不必要な光量を利用するため不安定であり、自ずとパターンサイズが限定される。
特許文献2は、予備現像によって形成された第1レジストパターンをマスクに第1のエッチングを行い、その後に追加現像を施すことで第1レジストパターンのエッジ部を後退させた後に第2のエッチングを行い、遮光部の両側に対称的に位相シフト膜を形成する方法が開示されている。特許文献2に開示された製造方法においても、露光装置での重ね合わせ誤差の発生を防止できるものの、形成できるパターンが限定されてしまう。
上記課題を鑑み、本発明は、異なる光学特性を有するパターンを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができるフォトマスクの製造方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a method for manufacturing a photomask that can form patterns having different optical characteristics while suppressing the occurrence of overlay errors during exposure.
本発明に係る第1のフォトマスクの製造方法は、
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第1の領域、第2の領域、第3の領域及び第4の領域を形成し、前記第3の領域の両側に対称的に前記第2の領域を有するように構成する露光工程と、
前記第1の領域を選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、
前記第2の領域を選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、
前記上層膜をエッチングし、前記上層膜と前記下層膜との積層パターンを形成し、前記積層パターンに前記下層膜のみからなるリム部を形成する第2のエッチング工程と、
前記第3の領域を除去する工程とを含み、
前記下層膜は、透過率が3~15%であり、位相シフト量が略180°であり、
前記積層パターンは遮光性を有する
ことを特徴とする。
また、本発明に係る第2のフォトマスクの製造方法は、
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、レーザーをスキャンすることで露光量の異なる第1の領域、第2の領域及び第3の領域を形成する露光工程と、
前記第1の領域を現像液により選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、
前記第2の領域を現像液により選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、
前記上層膜をエッチングする第2のエッチング工程と、
前記第3の領域を除去する工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る第3のフォトマスクの製造方法は、
透過性基板上に下層膜を有し、前記下層膜上に上層膜を有するフォトマスクブランクスを準備する工程と、
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第1の領域、第2の領域、第3の領域及び第4の領域を形成する露光工程と、
前記第1の領域を選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、
前記第2の領域、前記第3の領域及び前記第4の領域をマスクに前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、
前記第2の領域を選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、
前記第3の領域及び前記第4の領域をマスクに前記上層膜をエッチングし、さらに前記下層膜を部分的にエッチングして減膜する第2のエッチング工程と、
前記第3の領域を除去する第3のレジスト除去工程と、
前記第4の領域をマスクに前記上層膜をエッチングする第3のエッチング工程と、
前記第4の領域を除去する第4のレジスト除去工程と
を含むことを特徴とする。
The first method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
preparing a photomask blank having an underlayer film on a transparent substrate and an upper layer film on the underlayer film;
forming a resist film on the upper layer film;
an exposure step of exposing the resist film to light to form a first region, a second region , a third region , and a fourth region having different exposure amounts, and configuring the third region so as to have the second region symmetrically on both sides thereof;
a first resist removal step of selectively removing the first region;
a first etching step of etching the upper layer film and the lower layer film;
a second resist removal step of selectively removing the second region;
a second etching step of etching the upper layer film to form a laminated pattern of the upper layer film and the lower layer film, and forming a rim portion consisting of only the lower layer film in the laminated pattern ;
removing the third region;
The underlayer film has a transmittance of 3 to 15% and a phase shift of approximately 180° .
The laminated pattern has a light-shielding property.
It is characterized by:
A second method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
preparing a photomask blank having an underlayer film on a transparent substrate and an upper layer film on the underlayer film;
forming a resist film on the upper layer film;
an exposure step of exposing the resist film to light and scanning the resist film with a laser to form a first region, a second region, and a third region having different exposure doses;
a first resist removal step of selectively removing the first region with a developer ;
a first etching step of etching the upper layer film and the lower layer film;
a second resist removal step of selectively removing the second region with a developer ;
a second etching step of etching the upper layer film;
and removing the third region.
A third method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
preparing a photomask blank having an underlayer film on a transparent substrate and an upper layer film on the underlayer film;
forming a resist film on the upper layer film;
an exposure step of exposing the resist film to light to form a first region, a second region, a third region, and a fourth region having different exposure doses;
a first resist removal step of selectively removing the first region;
a first etching step of etching the upper film and the lower film using the second region, the third region, and the fourth region as a mask;
a second resist removal step of selectively removing the second region;
a second etching step of etching the upper layer film using the third region and the fourth region as a mask, and further etching the lower layer film partially to reduce the film thickness;
a third resist removal step of removing the third region;
a third etching step of etching the upper layer film using the fourth region as a mask;
a fourth resist removal step of removing the fourth region;
The present invention is characterized by comprising:
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜と前記上層膜とが異なる材料から構成されていることを特徴とする。
Further, a method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
The lower layer and the upper layer are made of different materials.
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記露光工程において、前記第1の領域の露光量は、前記第2の領域の露光量より多く、前記第3の領域の露光量が0であることを特徴とする。
Further, a method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
In the exposure step, the exposure amount of the first region is greater than the exposure amount of the second region, and the exposure amount of the third region is zero.
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、下層膜からなるパターンと、下層膜と上層膜からなるパターンとを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができる。重ね合わせ余裕を考慮することなくパターン設計が可能となり、精細なパターン形成が可能であり、また設計者の作業負担を低減できる。
また、製造工程でのコスト削減に寄与することができる。
By using this method for manufacturing a photomask, it is possible to form a pattern made of a lower layer film and a pattern made of a lower layer film and an upper layer film while suppressing the occurrence of overlay errors during exposure. This makes it possible to design a pattern without considering the overlay margin, enabling the formation of a fine pattern and reducing the workload of the designer.
It can also contribute to cost reduction in the manufacturing process.
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、前記下層膜がハーフトーン膜であることを特徴とする。また、前記第1のエッチング工程において、前記上層膜及び前記下層膜をウェットエッチングすることを特徴とする。 In addition, in the method for manufacturing a photomask according to the present invention , the lower layer film is a half-tone film , and in the first etching step, the upper layer film and the lower layer film are wet-etched.
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、多階調マスクであるハーフトーンマスクを製造することができる。 By using this method of manufacturing a photomask, it is possible to manufacture a half-tone mask, which is a multi-tone mask.
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、
前記下層膜が位相シフト膜であることを特徴とする。
Further, a method for producing a photomask according to the present invention includes the steps of:
The underlayer film is characterized in that it is a phase shift film.
このようなフォトマスクの製造方法とすることで、位相シフトマスクを製造することができる。 By using this method for manufacturing a photomask, a phase shift mask can be manufactured.
本発明によれば、異なる光学特性を有するパターンを、露光時の重ね合わせ誤差の発生を抑制して形成することができるフォトマスクの製造方法を提供することができる。 The present invention provides a method for manufacturing a photomask that can form patterns with different optical characteristics while suppressing the occurrence of overlay errors during exposure.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. However, none of the following embodiments should be interpreted in a restrictive manner in determining the gist of the present invention. In addition, the same reference symbols are used for identical or similar components, and descriptions may be omitted.
(実施形態1)
図1、2は、実施形態1によるフォトマスク100の主要製造工程を示す断面図である。以下、図面を参照して、フォトマスク100の製造方法を説明する。
(Embodiment 1)
1 and 2 are cross-sectional views showing main steps of manufacturing a
(成膜工程:フォトマスクブランクス準備工程)
図1(a)に示すように、合成石英ガラス等の透過性基板1を準備し、透過性基板1上に、例えばCr系金属化合物、Si系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料からなる半透過性の下層膜2をスパッタ法、蒸着法等により(例えば膜厚5[nm]~20[nm])成膜する。
(Deposition process: photomask blanks preparation process)
As shown in FIG. 1A, a
ここで、透過性基板1は、フォトマスク100を用いたリソグラフィー工程において使用される露光光に含まれる代表波長(例えばi線、h線、g線)に対して90~100%(90%≦透過率≦100%)の透過率を有する。
また、半透過性とは、露光光に含まれる代表波長に対して、透過率が、透過性基板1の透過率よりも低く、後述する積層構造膜の透過率よりも高いことを意味する。
なお、露光光は、例えばi線、h線若しくはg線であってもよく、又はこれらの少なくとも2つの光を含む混合光であってもよい。また、露光光は、これらに限定するものではない。
Here, the
Further, semi-transparent means that the transmittance for a representative wavelength contained in the exposure light is lower than that of the
The exposure light may be, for example, i-line, h-line, or g-line, or may be a mixed light containing at least two of these rays. The exposure light is not limited to these.
下層膜2は、ハーフトーン膜又は位相シフト膜として用いることができる。
例えば、下層膜2をハーフトーン膜として利用する場合、代表波長に対して、下層膜2の透過率が10~70%(10%≦透過率≦70%)になるよう設定する。また、位相シフト量は小さく(略0°、例えば0~20°)に設定すればよい。
また、例えば、下層膜2を位相シフト膜として利用する場合、露光光に含まれる代表波長に対して、下層膜2の透過率が3~15%(3%≦透過率≦15%)、位相シフト量が略180°(160°≦位相シフト量≦200°)、さらに好適には170°≦位相シフト量≦190°になるよう設定する。
下層膜2のハーフトーン膜及び位相シフト膜としての光学的性質は、例えば、組成及び膜厚を調整することにより、実現が可能である。
The
For example, when the
Furthermore, for example, when the
The optical properties of the
次に、下層膜2上に、例えばCr系金属化合物、Si系化合物、金属シリサイド化合物等の公知の材料からなる上層膜3をスパッタ法、蒸着法等により(例えば膜厚50[nm]~100[nm])成膜する。ただし、上層膜3は、下層膜2とエッチング特性が異なる材料から構成される。例えば下層膜2としてCr系化合物、上層膜3としてCr以外の金属系化合物、例えばTi系化合物やNi系化合物とする組合わせを選択する。なお、Cr系化合物等の金属系化合物は、金属のみから構成されてもよい。
上層膜3の代表波長に対する透過率は、上層膜3と下層膜2との積層膜が遮光性を有するように上層膜3の材料(組成)及び膜厚を調整すればよい。本積層膜の代表波長に対する透過率は、例えば1%以下(0%≦透過率≦1%)である。換言すれば、機能性膜2、エッチングストッパ膜3及び遮光膜4の積層領域において遮光膜4の材質(組成)及び膜厚を調整することで光学濃度(OD値)が3.0以上を満たせばよい。
Next, an
The transmittance of the
以下、透過性基板1上に下層膜2及び上層膜3が形成された積層構造体をフォトマスクブランクスと称する。
予め上記構成のフォトマスクブランクスを複数枚準備し、保管しておいてもよい。顧客等から発注された際に、予め準備されていた上記構成のフォトマスクブランクスを利用することで、工期の短縮に寄与することができる。
Hereinafter, the laminated structure in which the
A plurality of photomask blanks having the above-described configuration may be prepared and stored in advance. When an order is received from a customer or the like, the prepared photomask blanks having the above-described configuration can be used, which contributes to shortening the construction period.
(フォトレジスト形成工程)
次に、図1(b)に示すように、上層膜3上に(フォト)レジスト膜4を塗布法、スプレイ法等により形成する。
(Photoresist formation process)
Next, as shown in FIG. 1B, a (photo)resist
(露光工程)
次に、図1(c)に示すように、露光(描画)装置(例えばレーザー描画装置)に、フォトマスクブランクスをロード(露光装置内の露光用ステージ上に載置)し、レジスト膜4を露光する。
このとき、レジスト膜4には、露光量が異なる3つの領域、すなわち高ドーズ領域4c(第1の領域)、低ドーズ領域4b(第2の領域)、未露光領域4a(第3の領域)が形成される。
ここで、未露光領域4aとは露光しない領域即ち露光量が0の領域であり、低ドーズ領域4bとは相対的に低い露光量で露光された領域であり、高ドーズ領域4cとは相対的に高い露光量で露光された領域である。
露光装置による描画方法は、レーザー描画に限定されるものではない。例えば電子線を用いてもよい。
(Exposure process)
Next, as shown in FIG. 1C, the photomask blanks are loaded (placed on an exposure stage in the exposure device) into an exposure (drawing) device (for example, a laser drawing device), and the resist
At this time, three regions having different exposure doses are formed in the resist
Here, the
The method of drawing using the exposure apparatus is not limited to laser drawing, and for example, an electron beam may be used.
さらに具体的には、上記高ドーズ領域の高ドーズとは、後述する第1の現像工程でレジストが除去される際に、レジストを溶解させるために必要な露光量以上の露光量を意味する。対して、低ドーズ領域の低ドーズとは、後述する第1の現像工程によりレジストが除去されず残置され、第2の現像工程によって除去される程度の露光量という意味である。例えば、第1の現像工程に必要な高ドーズ量を基準とした場合、その高ドーズ量に対して、5%~90%の露光量の範囲の露光量を意味する。
低ドーズ量の設定は、上記範囲内で適宜設定が可能であるが、第2の現像工程のプロセス工程時間を考慮する必要があることは言うまでもない。
More specifically, the high dose in the high dose region means an exposure amount equal to or greater than the exposure amount required to dissolve the resist when the resist is removed in the first developing step described below. In contrast, the low dose in the low dose region means an exposure amount at which the resist is not removed but left behind in the first developing step described below and is removed in the second developing step. For example, when the high dose required for the first developing step is used as a standard, the low dose means an exposure amount in the range of 5% to 90% of the high dose.
The low dose can be appropriately set within the above range, but it goes without saying that the process time of the second development step must be taken into consideration.
なお、簡単のためレジスト膜4の高ドーズ領域4cを「高ドーズ領域4c」、レジスト膜4の低ドーズ領域4bを「低ドーズ領域4b」、レジスト膜4のレジスト膜4の未露光領域4aを「未露光領域4a」と称することがある。
For simplicity, the
低ドーズ領域4b及び高ドーズ領域4cは、露光装置から透明基板1をアンロードする(取り出す)ことなく形成することができる。例えば、低ドーズ領域4bに相当する領域及び高ドーズ領域4cに相当する領域を、それぞれ第1の露光量及び第2の露光量となるようレーザーをスキャンすることで露光し、これらの領域を形成できる。
The
また、低ドーズ領域4b及び高ドーズ領域4cに相当する領域を、第1の露光量となるようレーザーをスキャンして露光し、その後、高ドーズ領域4cが第2の露光量となるように、高ドーズ領域4cに相当する領域のみを追加的にレーザーをスキャンして露光してもよい。複数のレーザー照射により露光量が平均化され、高ドーズ領域4c露光量の均一性が向上する。また、低ドーズ領域4bと高ドーズ領域4cとが接する場合、境界領域での露光量の均一性も向上する。
Alternatively, the regions corresponding to the
上記のように、フォトマスクブランクスを露光装置からアンロードせずに、低ドーズ領域4b及び高ドーズ領域4cの露光処理を行うため、これらの領域(パターン)間で重ね合わせ誤差(ずれ)の発生は抑制される。
As described above, the exposure process of the
(第1の現像(レジスト除去)工程)
次に、図1(d)に示すように、第1の現像工程において、現像液により高ドーズ領域4cのレジスト膜4のみを選択的に除去し、レジスト膜4をパターニングする。
後述するように、レジスト膜4の現像液による溶解特性が、露光量(ドーズ)に依存するため、露光量に応じて露光されたレジスト膜4を選択的に順次除去することが可能となる。第1の現像工程においては、高ドーズ領域4cの溶解速度が、未露光領域4a及び低ドーズ領域4bの溶解速度に対して十分に(例えば、数倍から1桁)高くなる現像条件で現像(現像液による溶解)を行うことで、選択的に高ドーズ領域4cのみを除去できる。
なお、図1(d)に示すように、低ドーズ領域4bのレジスト膜厚は、未露光領域4aのレジスト膜厚と比較して薄くなる。
(First development (resist removal) process)
Next, as shown in FIG. 1D, in a first development step, only the resist
As described later, since the dissolution characteristics of the resist
As shown in FIG. 1D, the resist film thickness in the
(第1のエッチング工程)
次に、図2(a)に示すように、パターニングされたレジスト膜4、即ち未露光領域4a及び低ドーズ領域4bのレジスト膜4をエッチングマスクにして、上層膜3をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、その後下層膜2をウェットエッチング法又はドライエッチング法によりエッチングし、透過性基板1の表面を露出する。
上層膜3と下層膜2とは、互いに異なる材料を採用することにより、下層膜2がエッチングされないエッチャント(薬液又はガス)を用いて、上層膜3を選択的にエッチングすることができる。その後、上層膜3がエッチングされないエッチャント(薬液又はガス)を用いて、下層膜2を選択的にエッチングすることができる。
(First Etching Step)
Next, as shown in FIG. 2( a ), the patterned resist
By using different materials for the
(第2の現像(レジスト除去)工程)
次に、図2(b)に示すように、第2の現像工程において、現像液により低ドーズ領域4bのレジスト膜4のみを選択的に除去し、レジスト膜4をパターニングする。この工程において、未露光領域4aのみが上層膜3上に残置する。
第1の現像工程及び第2の現像工程に示すように露光量の異なるレジスト膜4を露光量に依存して順次除去できるのは、溶解速度が現像条件(時間等)に非線形に依存する現象があるためである。溶解速度が変化(増大)する変化点が露光量に依存して変化する特性を利用することで露光量の異なる領域を選択的に順次除去することができる。
第2の現像工程では、低ドーズ領域4bの溶解速度が、未露光領域4aの溶解速度に対して十分に高くなる現像条件で現像(溶解)を行い、選択的に低ドーズ領域4bのみを除去できる。
(Second Development (Resist Removal) Process)
2B, in a second development step, only the resist
The reason why the resist
In the second development step, development (dissolution) is performed under development conditions in which the dissolution rate of the
なお、この方法を用いることで、3種以上の異なるレジスト膜4のパターンを得ることも可能である。
In addition, by using this method, it is also possible to obtain three or more different resist
(第2のエッチング工程)
次に、図2(c)に示すように、未露光領域4aをエッチングマスクにして、下層膜2がエッチングされないエッチャント(薬液又はガス)を用いて、上層膜3をウェットエッチング法又はドライエッチング法により選択的にエッチングする。
図2(c)においては、下層膜2と上層膜3の積層から構成されているパターンの両側に下層膜2のみから構成されているパターンが形成されている。
下層膜2のみから構成されているパターンは、低ドーズ領域4bにより確定されるため、図1(c)に示す露光工程において光学的に設定できる。
(Second Etching Step)
Next, as shown in FIG. 2(c), the
In FIG. 2C, a pattern constituted by a laminate of a
The pattern formed only from the
(第3のレジスト除去工程)
次に、図2(d)に示すように、アッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより、未露光領域4aのレジスト膜4を除去する。
以上により、下層膜2及び上層膜3を含む積層から構成された遮光領域5と、下層膜2から構成された半透過領域6と、透過性基板1が露出した透過領域7を備えたフォトマスク100を得ることができる。
フォトマスク100は、下層膜2として上記ハーフトーン膜としての条件を採用することで多階調のハーフトーンマスクそして機能する。また、フォトマスク100は、下層膜2として上記位相シフト膜としての条件を採用することで、位相シフトマスクとしての機能させることができる。特にこの場合、露光工程での重ね合わせ誤差の発生が抑制されるため、遮光領域5の両側に対称的に半透過領域6のリム部を設けることができ、精細なパターン形成を可能にする位相シフトマスクを得ることができる。
(Third resist removal process)
Next, as shown in FIG. 2D, the resist
As a result of the above, a
The
図3は、フォトレジストの断面形状を示すSEM写真である。図3(a)は第1の現像工程後のレジスト膜4の断面形状を示し、図3(b)は第2の現像工程後のレジスト膜4の断面形状を示す。
Figure 3 is an SEM photograph showing the cross-sectional shape of the photoresist. Figure 3(a) shows the cross-sectional shape of the resist
図3(a)に示すように、未露光領域4a及び低ドーズ領域4bとが接する境界部分においては、レジスト膜4の断面は、なだらかなテーパー形状を有することがある。
しかし、図3(b)に示すように、第2の現像工程後においては、未露光領域4aのレジスト膜4の断面は急峻な形状を示す。すなわち、図1(c)に示す露光工程において確定された低ドーズ領域4bのレジスト膜4が、第2の現像工程において選択的に除去され、未露光領域4aは光学的に、正確に確定されることを示す。
As shown in FIG. 3A, at the boundary portion where the
However, as shown in Fig. 3(b), after the second development step, the cross section of the resist
また、図4(c)に示すように、半透過領域6と遮光領域5とを互いに離隔して形成することも可能である。図4(a)に示すように、露光(描画)装置によって、レジスト膜4に対して、未露光領域4a及び低ドーズ領域4bとを互いに離隔して露光し、その後図4(b)に示すように、第1の現像工程によって、互いに離隔した未露光領域4a及び低ドーズ領域4bを得ることができる。
その後、図2に示す工程によって、半透過領域6と遮光領域5とを互いに離隔して形成することができる。
従って、遮光領域5及び半透過領域6は、光学的に所望のパターンに設定でき、フォトマスク100のパターン設計の自由度が、特許文献1、2に開示された方法と比較して、大きく向上する。
なお、半透過領域6と遮光領域7とが互いに離隔したパターンと、半透過領域6と遮光領域7とが互いに隣接したパターンが混在するパターン配置とすることも可能である。
半透過領域6と遮光領域7とのパターン配置について、上記のとおり種々の配置が可能であることは、他の実施形態についても同様である。
Also, as shown in Fig. 4(c), it is possible to form the
Thereafter, the
Therefore, the light-shielding
It is also possible to adopt a pattern arrangement in which a pattern in which the
The pattern arrangement of the
(実施形態2)
実施形態1では、1回の露光処理によりレジスト膜4に、未露光領域4a低ドーズ領域4b及び高ドーズ領域4cの3種の領域を形成し、透過領域、半透過領域、遮光領域の3階調のフォトマスクを製造できることを示した。
実施形態2によれば、さらに多階調のフォトマスク100を提供することも可能となる。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, it has been shown that a single exposure process can form three types of regions in the resist
According to the second embodiment, it is also possible to provide a
図5(a)に示すように、1回の露光工程においてレジスト膜4を露光して、露光量が高い順に第1の領域4d、第2の領域4e、第3の領域4f、第4の領域4g(露光量0)を形成する。
As shown in FIG. 5(a), the resist
次に図5(b)に示すように、露光量の最も多い第1の領域4dを選択的に除去後、第2の領域4e、第3の領域4f、第4の領域4gのレジスト膜4をマスクに上層膜3と下層膜2とをエッチングし、透明基板1を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5(b), the
次に図5(c)に示すように、露光量が2番目に多い第2の領域4eを選択的に除去後、第3の領域4f、第4の領域4gのレジスト膜4をマスクに上層膜3をエッチングして除去し、さらに下層膜2を部分的にエッチングし、相対的に膜厚が薄い第1の下層膜2a(薄膜下層膜2a)と相対的に膜厚が厚い第2の下層膜2b(厚膜下層膜2b)を形成する。
Next, as shown in FIG. 5(c), the
次に図5(d)に示すように、露光量が3番目に多い第3の領域4fを選択的に除去後、第4の領域4gのレジスト膜4をマスクに上層膜3をエッチングして除去し、第2の下層膜2bの表面を露出させる。
Next, as shown in FIG. 5(d), the
次に図5(e)に示すように、第4の領域4gのレジスト膜4をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
下層膜2と上層膜3との積層である遮光領域5、透明基板1が露出した透過領域7、膜厚が相対的に薄い第1の下層膜2aから構成される第1の半透過領域61及び膜厚が相対的に厚い第2の下層膜2bから構成される第2の半透過領域62が形成される。
従って、透過領域7及び遮光領域5、並びに透過率の異なる第1の半透過領域61及び第2の半透過領域62の4階調のフォトマスク100を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 5(e), the resist
A light-shielding
Therefore, a
なお、上層膜3の一部の領域を部分的にエッチングして膜厚を減少させることで、半透過領域を形成してもよい。
図5(c)に示す工程において、露光量が2番目に多い第2の領域4eを選択的に除去後、第3の領域4f、第4の領域4gのレジスト膜4をマスクにして、図2(c)に示す工程と同様に、上層膜3のみを選択的にエッチングして除去し、下層膜2の表面を露出させる。(図6(a)参照。)
Alternatively, a semi-transparent region may be formed by partially etching a portion of the
In the step shown in Fig. 5(c), the
次に、図6(b)に示すように、露光量が3番目に多い第3の領域4fを選択的に除去後、第4の領域4gのレジスト膜4をマスクに上層膜3を部分的にエッチングして相対的に膜厚が薄い第1の上層膜3a(薄膜上層膜3a)と相対的に膜厚が厚い第2の上層膜3b(厚膜上層膜3b)を形成する。
上層膜3の膜厚を減少させることで得られた薄膜上層膜3aは、代表波長に対する透過率が増大し、半透過膜となる。
Next, as shown in FIG. 6(b), the
The thin
次に、図6(c)に示すように、第4の領域4gのレジスト膜4をアッシング法又はレジスト剥離液に浸漬することにより除去する。
透明基板1が露出した透過領域7、下層膜2から構成される第1の半透過領域61、下層膜2と相対的に膜厚が薄い第1の上層膜3aとの積層から構成される第2の半透過領域62及び下層膜2と相対的に膜厚が厚い第2の上層膜3bとの積層である遮光領域5が形成される。第2の半透過領域62は、下層膜2の上層に第1の上層膜3a(薄膜上層膜3a)を備えるため第1の半透過領域61と比較して、透過率が低くなる。また、第1の上層膜3aは上層膜3より膜厚が薄く透過率が増大するため、第2の半透過領域62は遮光領域5(下層膜2と厚膜上層膜3bとの積層)より透過率が高い半透過領域となる。
従って、それぞれ透過率の異なる透過領域7、第1の半透過領域61、第2の半透過領域62及び遮光領域5を備えた4階調のフォトマスク100を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 6C, the resist
The
Therefore, a four-
このように、下層膜2又は上層膜3の一部の領域において、膜厚を減少させることで透過率を変化させ、さらなる多階調のフォトマスク100を得ることができる。さらに、図5に示す製造工程と図6に示す製造工程とを組合わせ、下層膜2及び上層膜3の一部の領域において、膜厚を減少させることで透過率を変化させ、多階調フォトマスク100得ることもできる。
In this way, the transmittance can be changed by reducing the film thickness in some regions of the
なお、上記各実施形態は、レジスト膜4としてポジ型レジストを用いた場合を例にして説明したが、ネガ型レジストを用いた場合も同様である。ネガ型レジストの場合、露光量の関係がポジ型レジストと反対になる。例えば、ポジ型レジストの未露光領域がネガ型レジストの高ドーズ領域に、ポジ型レジストの高ドーズ領域がネガ型レジストの未露光領域に対応する。
In the above embodiments, a positive resist is used as the resist
本発明によれば、1回の露光処理工程により、異なる光学特性を有するパターンを備えたフォトマスクを得ることができる。その結果、フォトマスクの製造工数の増大を防止しながら、精細なパターンを実現することができる。
本フォトマスクを、表示装置等の製品の生産工程で用いることにより、製品の性能向上等に寄与することができ、産業上の利用可能性は大きい。
According to the present invention, a photomask having patterns with different optical characteristics can be obtained by a single exposure process, and as a result, a fine pattern can be realized while preventing an increase in the number of steps required for manufacturing the photomask.
Use of this photomask in the production process of products such as display devices can contribute to improving the performance of the products, and the industrial applicability is great.
1 透過性基板
2 下層膜
2a 第1の下層膜(薄膜下層膜)
2b 第2の下層膜(厚膜下層膜)
3 上層膜
3a 第1の上層膜(薄膜上層膜)
3b 第2の上層膜(厚膜上層膜)
4 (フォト)レジスト膜
4a 未露光領域(第3の領域)
4b 低ドーズ領域(第2の領域)
4c 高ドーズ領域(第1の領域)
4d 第1の領域
4e 第2の領域
4f 第3の領域
4g 第4の領域
5 遮光領域
6 半透過領域
61 第1の半透過領域
62 第2の半透過領域
7 透過領域
100 フォトマスク
1
2b Second underlayer film (thick underlayer film)
3
3b Second upper layer film (thick upper layer film)
4 (photo)resist
4b Low dose region (second region)
4c High dose region (first region)
4d
Claims (6)
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、レーザーをスキャンすることで露光量の異なる第1の領域、第2の領域及び第3の領域を形成し、前記第3の領域の両側に対称的に前記第2の領域を有するように構成する露光工程と、
前記第1の領域を現像液により選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、
前記第2の領域を現像液により選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、
前記上層膜をエッチングする第2のエッチング工程と、
前記第3の領域を除去する工程とを含み、
前記下層膜は、透過率が3~15%であり、位相シフト量が略180°である
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。 preparing a photomask blank having an underlayer film on a transparent substrate and an upper layer film on the underlayer film;
forming a resist film on the upper layer film;
an exposure step of exposing the resist film to light and scanning the resist film with a laser to form a first region, a second region, and a third region having different exposure amounts, so that the second region is symmetrically disposed on both sides of the third region;
a first resist removal step of selectively removing the first region with a developer ;
a first etching step of etching the upper layer film and the lower layer film;
a second resist removal step of selectively removing the second region with a developer ;
a second etching step of etching the upper layer film;
removing the third region;
The method for manufacturing a photomask is characterized in that the underlayer film has a transmittance of 3 to 15% and a phase shift amount of approximately 180°.
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、forming a resist film on the upper layer film;
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第1の領域、第2の領域及び第3の領域を形成し、前記第3の領域の両側に対称的に前記第2の領域を有するように構成する露光工程と、an exposure step of exposing the resist film to light to form a first region, a second region, and a third region having different exposure amounts, and configuring the second region to be symmetrically disposed on both sides of the third region;
前記第1の領域を選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、a first resist removal step of selectively removing the first region;
前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、a first etching step of etching the upper layer film and the lower layer film;
前記第2の領域を選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、a second resist removal step of selectively removing the second region;
前記上層膜をエッチングし、前記上層膜と前記下層膜との積層パターンを形成し、前記積層パターンに前記下層膜のみからなるリム部を形成する第2のエッチング工程と、a second etching step of etching the upper layer film to form a laminated pattern of the upper layer film and the lower layer film, and forming a rim portion of the laminated pattern consisting of only the lower layer film;
前記第3の領域を除去する工程とを含み、removing the third region;
前記下層膜は、透過率が3~15%であり、位相シフト量が略180°であり、The underlayer film has a transmittance of 3 to 15% and a phase shift of approximately 180°.
前記積層パターンは遮光性を有するThe laminated pattern has a light-shielding property.
ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。A method for manufacturing a photomask comprising the steps of:
前記上層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を露光し、露光量の異なる第1の領域、第2の領域、第3の領域及び第4の領域を形成する露光工程と、
前記第1の領域を選択的に除去する第1のレジスト除去工程と、
前記第2の領域、前記第3の領域及び前記第4の領域をマスクに前記上層膜及び前記下層膜をエッチングする第1のエッチング工程と、
前記第2の領域を選択的に除去する第2のレジスト除去工程と、
前記第3の領域及び前記第4の領域をマスクに前記上層膜をエッチングし、さらに前記下層膜を部分的にエッチングして減膜する第2のエッチング工程と、
前記第3の領域を除去する第3のレジスト除去工程と、
前記第4の領域をマスクに前記上層膜をエッチングする第3のエッチング工程と、
前記第4の領域を除去する第4のレジスト除去工程と
を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。 preparing a photomask blank having an underlayer film on a transparent substrate and an upper layer film on the underlayer film;
forming a resist film on the upper layer film;
an exposure step of exposing the resist film to light to form a first region, a second region , a third region , and a fourth region having different exposure doses;
a first resist removal step of selectively removing the first region;
a first etching step of etching the upper film and the lower film using the second region, the third region, and the fourth region as a mask ;
a second resist removal step of selectively removing the second region;
a second etching step of etching the upper layer film using the third region and the fourth region as a mask , and further etching the lower layer film partially to reduce the film thickness;
a third resist removal step of removing the third region ;
a third etching step of etching the upper layer film using the fourth region as a mask;
a fourth resist removal step of removing the fourth region;
A method for manufacturing a photomask, comprising:
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000267255A (en) | 1999-03-19 | 2000-09-29 | Sharp Corp | Phase shift mask and its production |
JP2002189280A (en) | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Hoya Corp | Gray tone mask and method for producing the same |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000267255A (en) | 1999-03-19 | 2000-09-29 | Sharp Corp | Phase shift mask and its production |
JP2002189280A (en) | 2000-12-19 | 2002-07-05 | Hoya Corp | Gray tone mask and method for producing the same |
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