KR101173731B1 - Multi-gray scale photomask and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

다계조 포토마스크는, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한다. 상기 전사 패턴에서의 반투광 영역은, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 갖는다. 상기 전사 패턴은, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 대응하는 부분에, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 갖도록, 상기 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율이 설정되어 있다.The multi-gradation photomask includes a transfer pattern having a light transmitting region, a light blocking region, and a semi-transmissive region. The semi-transmissive region in the transfer pattern has a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance and a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance different from the first effective transmittance. The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion of the resist pattern formed by developing the resist film after transferring the transfer pattern by exposing to a resist film on a transfer object using the photomask. The first effective transmittance and the second effective transmittance are set so as to have substantially the same resist residual film values in the corresponding portions.

실효 투과율, 반투광부, 레지스트 잔막치, 전사 패턴, 레지스트 패턴 Effective transmittance, semi-transmissive portion, resist residual film value, transfer pattern, resist pattern

Description

다계조 포토마스크 및 그 제조 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Multi-gradation photomask and its manufacturing method {MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은, 포토리소그래피 공정에서 사용되는 다계조 포토마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-gradation photomask used in a photolithography step and a manufacturing method thereof.

종래, 액정 표시 장치 등의 전자 디바이스의 제조에서는, 포토리소그래피 공정을 이용하여, 에칭되는 피가공층 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 소정의 노광 조건 하에서 노광을 행하여 패턴을 전사하고, 그 레지스트막을 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피가공층을 에칭한다.Background Art Conventionally, in the manufacture of electronic devices such as liquid crystal displays, a photolithography step is used to expose a resist film formed on a layer to be etched using a photomask having a predetermined pattern under predetermined exposure conditions. The resist pattern is formed by transferring the pattern and developing the resist film. And a to-be-processed layer is etched using this resist pattern as a mask.

포토마스크에는, 노광광을 차광하는 차광 영역과, 노광광을 투과하는 투광 영역과, 노광광의 일부를 투과하는 반투광 영역을 갖는 다계조 포토마스크가 있다. 이와 같은 차광 영역, 반투광 영역 및 투광 영역을 포함하는 다계조 포토마스크를 이용하여 피전사체인 레지스트막(포지티브형 포토레지스트)에 원하는 패턴을 전사하는 경우, 다계조 포토마스크의 투광 영역 및 반투광 영역을 통하여 노광광이 조사된다. 이 때, 반투광 영역을 통하여 조사되는 광량은, 투광 영역을 통하여 조사 되는 광량보다도 적다. 이 때문에, 이와 같이 노광광이 조사된 레지스트막을 현상 하면, 조사된 광량에 따라서 레지스트막의 잔막치가 상이하다. 즉, 다계조 포토마스크의 반투광 영역을 통하여 노광광이 조사된 영역의 레지스트 잔막치는, 차광 영역에 대응하는 레지스트 잔막치보다도 적어진다. 이와 같이, 다계조 포토마스크를 이용하여 노광?현상을 행함으로써, 적어도 3개의 두께의 레지스트 잔막치(잔막치 제로를 포함함)를 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.The photomask includes a multi-gradation photomask having a light shielding region for shielding exposure light, a light transmission region for transmitting exposure light, and a semi-transmission region for transmitting a part of the exposure light. When a desired pattern is transferred to a resist film (positive photoresist), which is a transfer object, by using a multi-gradation photomask including such a light-shielding region, a semi-transmissive region, and a transmissive region, the transmissive region and the semi-transmissive region of the multi-gradation photomask are transferred. Exposure light is irradiated through the area. At this time, the amount of light irradiated through the translucent region is smaller than the amount of light irradiated through the translucent region. For this reason, when developing the resist film to which exposure light was irradiated in this way, the residual film value of a resist film differs according to the quantity of irradiated light. In other words, the resist residual film value of the region irradiated with the exposure light through the semi-transmissive region of the multi-gradation photomask is smaller than the resist residual film value corresponding to the light shielding region. As described above, by performing exposure and development using a multi-gradation photomask, a resist pattern having a resist residual film value (including zero residual film value) of at least three thicknesses can be formed.

이와 같이 레지스트 잔막치가 서로 다른 영역을 포함하는 레지스트막을 이용하여, 레지스트막이 형성된 피처리체를 에칭하는 경우에서는, 우선, 잔막치 제로의 영역(피처리체가 노출된 영역 : 다계조 포토마스크의 투광 영역에 대응하는 영역)을 에칭하고, 그 후, 애싱에 의해 레지스트막을 삭감한다. 이에 의해, 상대적으로 두께가 얇은 레지스트막의 영역(다계조 포토마스크의 반투광 영역에 대응하는 영역)이 제거되어, 그 부분의 피처리체가 노출된다. 그리고, 이 노출된 피처리체를 에칭한다. 따라서, 복수의 서로 다른 레지스트 잔막치를 갖는 레지스트 패턴을 실현하는 다계조 포토마스크는, 사용하는 포토마스크의 매수를 감소시킴으로써, 포토리소그래피 공정을 효율화시키는 것이 가능하게 되므로 대단히 유용하다.As described above, in the case of etching a target object on which a resist film is formed by using a resist film including regions having different resist residual film values, first, the area of the residual film value zero (area exposed to the target: light-transmitting area of the multi-gradation photomask) Region), and then the resist film is reduced by ashing. As a result, the region of the resist film having a relatively thin thickness (region corresponding to the semi-transmissive region of the multi-gradation photomask) is removed, and the object to be treated at that portion is exposed. Then, the exposed workpiece is etched. Therefore, a multi-gradation photomask that realizes a resist pattern having a plurality of different resist residual film values is extremely useful because it is possible to streamline the photolithography process by reducing the number of photomasks used.

이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여 패터닝을 행하는 예로서, 특허 문헌 1(일본 특허 공개 2000-111958호 공보)에 개시되어 있는 방법이 있다. 이 방법은, 종래 5매 또는 6매의 포토마스크를 이용한 에칭 공정에 의해 제조하였던 박막 트랜지스터를, 4매의 포토마스크를 이용한 에칭 공정에 의해 제조하는 것이다. 이 방법에서, 3개 이상의 투과율을 갖는 포토마스크를 사용하는 것이 기재되어 있다.As an example of patterning using such a multi-gradation photomask, there is a method disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-111958). This method manufactures the thin film transistor manufactured conventionally by the etching process using 5 or 6 photomasks by the etching process using 4 photomasks. In this method, the use of photomasks having three or more transmittances is described.

다계조 포토마스크를 이용한 피처리체의 가공에서는, 전술한 바와 같이 도 중에 레지스트막을 소정량 삭감하기 위해서, 레지스트 잔막치가 정교하게 치밀하게 제어되어 있는 것이 중요하다. 이와 같이 레지스트 잔막치가 정교하고 치밀하게 제어되어 있지 않으면, 가공 공정은 현저하게 번잡하게 되어, 생산 효율을 떨어뜨리게 된다.In the processing of the object to be processed using the multi-gradation photomask, it is important to precisely control the resist residual film value precisely in order to reduce the predetermined amount of the resist film in the figure as described above. In this way, if the resist residual film value is not precisely and precisely controlled, the processing step becomes remarkably complicated and the production efficiency is lowered.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 다계조 포토마스크를 이용한 피처리체의 가공에서, 레지스트 잔막치를 정교하고 치밀하게 제어하는 것이 가능하게 되는 다계조 포토마스크 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention is made | formed in view of such a point, Comprising: It aims at providing the multi-gradation photomask and its manufacturing method which become able to control resist residual film precisely and precisely in the process of the to-be-processed object using a multi-gradation photomask. It is done.

본 발명의 다계조 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투광막에 의해, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크로서, 상기 전사 패턴에서의 반투광 영역은, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 갖고, 상기 전사 패턴은, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 대응하는 부분이, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 갖도록, 상기 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율이 설정되어 있는 것인 것을 특징으로 한다.The multi-gradation photomask of the present invention comprises a transfer pattern having a light-transmitting region, a light-shielding region, and a semi-transmissive region by a light shielding film that shields exposure light and a semi-transmission film that partially transmits the exposure light. A multi-gradation photomask provided, wherein the semi-transmissive region in the transfer pattern includes a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance and a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance different from the first effective transmittance, The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion of the resist pattern formed by developing the resist film after transferring the transfer pattern by exposing to a resist film on a transfer object using the photomask. The first effective transmittance and the second effective transmittance are set so that the corresponding portion has substantially the same resist residual film value.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 실효 투과율 및 상기 제2 실효 투과율은, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부의 선폭, 형상, 및 반투광막의 막 투과율 중 적어도 하나를 이용하여 결정된 것인 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 각각 서로 다른 막 투과율의 반투광막으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 각각의 반투광막의 적층 구성의 상위에 의해 막 투과율이 상이한 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는, 각각의 반투광막의 막 두께의 상위에 의해 막 투과율이 서로 다른 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask of the present invention, the first effective transmittance and the second effective transmittance are determined using at least one of the line width, the shape of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion, and the film transmittance of the semi-transmissive membrane. It is preferable that it is determined. In this case, it is preferable that the said 1st semi-transmissive part and the said 2nd semi-transmissive part are comprised by the translucent membrane of a film transmittance respectively. In addition, it is preferable that the said 1st translucent part and the said 2nd translucent part differ in film transmittance by difference of the laminated structure of each transflective film. In addition, it is preferable that the said 1st translucent part and the said 2nd translucent part differ in film transmittance | permeability from each other by difference of the film thickness of each transflective film.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광부는, 단위 패턴이 반복하여 배열된 부분을 갖고, 상기 제2 반투광부는, 상기 제1 반투광부와는 상이한 단위 패턴이 반복하여 배열된 부분을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전자의 부분은, 액정 표시 장치의 화소 패턴에 대응하고, 후자의 부분은, 액정 표시 장치의 주변 회로 패턴에 대응하는 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask of the present invention, the first semi-transmissive portion has a portion in which unit patterns are repeatedly arranged, and the second semi-transmissive portion is a portion in which unit patterns different from the first semi-transmissive portion are repeatedly arranged. It is preferable to have. For example, it is preferable that the former part corresponds to the pixel pattern of a liquid crystal display device, and the latter part corresponds to the peripheral circuit pattern of a liquid crystal display device.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 반투광 영역은, 인접하는 복수의 차광막 사이에 끼워진 영역인 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask of the present invention, the semi-transmissive region is preferably a region sandwiched between a plurality of adjacent light shielding films.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 상기 다계조 포토마스크는, 상기 반투광 영역이 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.In the multi-gradation photomask of the present invention, it is preferable that, in the multi-gradation photomask, the semi-transmissive region is composed of a fine pattern having a resolution limit or less.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법은, 투명 기판 위에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투광막을 패터닝하여, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 형성하여 이루어지는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 상기 전사 패턴이, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부에 각각 대응하는 부분이, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 갖도록, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the multi-gradation photomask of this invention has a light-transmitting area | region, light-shielding area | region, and semi-transmissive area | region by patterning the light shielding film which shields exposure light, and the semi-transmission film which partially transmits the exposure light, formed on the transparent substrate. A method of manufacturing a multi-gradation photomask formed by forming a transfer pattern, wherein the transfer pattern is formed by exposing to a resist film on a transfer object using the photomask to transfer the transfer pattern, and then developing the resist film. The portions corresponding to the first semi-transmissive portion having the first effective transmittance and the second semi-transmissive portion having the second effective transmittance different from the first effective transmittance of the resist pattern each have substantially the same resist remaining film value. A first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion are formed.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는, 상기 제1 실효 투과율 및 상기 제2 실효 투과율은, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부의 선폭, 형상, 및 반투광막의 막 투과율 중 적어도 하나를 이용하여 결정하는 것이 바람직하다. 이 경우에서는, 각각 서로 다른 막 투과율의 반투광막을 이용하여 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 각각 서로 다른 적층 구성의 반투광막을 이용하여, 막 투과율이 서로 다른 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 각각 서로 다른 막 두께의 반투광막을 이용하여, 막 투과율이 서로 다른 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of the multi-gradation photomask of the present invention, the first effective transmittance and the second effective transmittance are at least one of a line width, a shape of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion, and a film transmittance of the semi-transmissive membrane. It is preferable to determine using. In this case, it is preferable to form the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion using semi-transmissive membranes having different film transmittances, respectively. Moreover, it is preferable to form the said 1st translucent part and the said 2nd translucent part from which film transmittance | permeability differs using the transflective film of the laminated structure which respectively differs. In addition, it is preferable to form the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion having different film transmittances by using semi-transmissive membranes having different film thicknesses, respectively.

본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서는, 상기 다계조 포토마스크는, 상기 반투광 영역이 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.In the manufacturing method of the multi-gradation photomask of this invention, it is preferable that the said semi-transmissive area | region is comprised by the fine pattern below the resolution limit in the said multi-gradation photomask.

본 발명의 패턴 전사 방법은, 상기 다계조 포토마스크 이용하여, 피처리체 위에 형성된 레지스트막에 상기 전사 패턴을 전사하는 것을 특징으로 한다.The pattern transfer method of the present invention is characterized in that the transfer pattern is transferred to a resist film formed on a target object using the multi-gradation photomask.

본 발명의 다계조 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투광막에 의해, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 구비한 포토마스크로서, 상기 전사 패턴에서의 반투광 영역은, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 갖고, 상기 전사 패턴은, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 대응하는 부분에, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 형성하도록, 상기 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율이 설정되어 있는 것이므로, 다계조 포토마스크를 이용한 피처리체의 가공에서, 레지스트 잔막치를 정교하고 치밀하게 제어하는 것이 가능하게 된다.The multi-gradation photomask of the present invention comprises a transfer pattern having a light-transmitting region, a light-shielding region, and a semi-transmissive region by a light shielding film that shields exposure light and a semi-transmission film that partially transmits the exposure light. A photomask provided, wherein the semi-transmissive region in the transfer pattern includes a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance and a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance different from the first effective transmittance. The pattern corresponds to the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion of the resist pattern formed by developing the resist film after transferring the transfer pattern by exposing the resist film on the transfer object using the photomask. The first effective transmittance and the second effective transmittance are set so as to form substantially the same resist residual film value at the portion to be formed. In the processing using the processing target, it is possible to make precise and tight control of the resist glass makchi.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described in detail with reference to an accompanying drawing.

본 발명자는, 이미, 피전사체 위에 원하는 레지스트 잔막치를 얻기 위해서는, 다계조 마스크의 반투광부에 이용하는, 반투광막의 막 투과율을 제어하는 것만으로는 불충분한 것에 주목하고, 피전사체 위에 원하는 레지스트 잔막치의 부분을 얻을 때에, 그 레지스트 잔막치를 결정하기 위해서는, 마스크에 이용하는 반투광막의 막으로서의 노광광 투과율뿐만 아니라, 마스크에 형성된 패턴의 형상이나, 노광에 이용하는 광원의 광학 특성 등에 의해, 생기는 광의 회절 현상을 고려해야만 하 는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자는, 반투광막의 막 투과율 Tf 대신에, 마스크를 투과하는 실효적인 광 투과율(실효 투과율) TA를 규정하고, 이 실효 투과율을 제어하는 것에 대하여 앞서 제안하였다.The present inventors have already noted that in order to obtain a desired resist residual film value on the transfer object, it is insufficient to merely control the film transmittance of the semi-transmissive film used in the semi-transmissive portion of the multi-tone mask. In order to determine the resist residual film value at the time of obtaining the portion of the film, not only the exposure light transmittance as a film of the semi-transmissive film used for the mask, but also the shape of the pattern formed in the mask, the optical characteristics of the light source used for exposure, etc. We found that the phenomenon must be considered. Therefore, the present inventors have previously proposed an effective light transmittance (effective transmittance) T A for transmitting a mask instead of the film transmittance T f of the semi-transmissive membrane and controlling this effective transmittance.

본 발명자는, 더욱 고도의 제어를 행함으로써, 보다 마스크 유저에게 있어서, 가공하기 쉬운 우수한 포토마스크를 제작할 수 있는 방법을 검토하였다. 이하에 설명한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor examined the method which can manufacture the outstanding photomask which is easy to process for a mask user more by performing a high degree of control. It demonstrates below.

상기한 바와 같이, 종래, 다계조 포토마스크를 이용하여, 피처리체의 가공을 행할 때, 피처리체 위의 레지스트막에, 원하는 잔막치를 갖는 레지스트 잔막을 형성할 목적으로, 특정한 노광광 투과율을 가진 반투광 영역을 갖는 포토마스크를 이용한다. 예를 들면, 투광 영역, 차광 영역 외에, 반투광 영역을 갖는 3계조의 포토마스크를 생각한다. 이 때, 반투광 영역에 의해 형성되는, 피처리체 위의 레지스트 잔막치는, 면내에서 균일한 것이 요망된다. 적어도, 이 레지스트 잔막치가 면 내의 어느 위치에서도 소정의 허용 범위 내에 없으면, 이 레지스트 잔막을 포토마스크로서 에칭 가공할 때에 부적합하다. 따라서, 포토마스크에 형성된 전사 패턴에서의 반투광 영역의 실효 투과율 TA를 관리하여, 모든 반투광 영역에서, 실효적으로 동일한 노광광 투과율이 얻어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한,이 실효 투과율 TA는, 실제로 이용하는 노광 조건 하에서, 그 포토마스크의, 예를 들면 반투광 영역이 노광광을 투과하는 투과율로 생각할 수 있다. 실제로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 반투광 영역의 광 투과 곡선의 피크치를 실효 투과율로 할 수 있다.As described above, conventionally, when processing a target object using a multi-gradation photomask, a resist exposure film having a desired residual film value is formed in a resist film on the target object, having a specific exposure light transmittance. A photomask having a translucent region is used. For example, a three-gradation photomask having a translucent region in addition to the transmissive region and the light shielding region is considered. At this time, it is desired that the resist residual film value on the processing target object formed by the semi-transmissive region be uniform in plane. At least, if the resist residual film value does not fall within a predetermined allowable range at any position in the surface, it is unsuitable when etching the resist residual film as a photomask. Therefore, it is preferable to manage the effective transmittance T A of the semi-transmissive region in the transfer pattern formed on the photomask so that the same exposure light transmittance is effectively obtained in all the semi-transmissive regions. In addition, this effective transmittance T A can be considered as the transmittance which the translucent area | region of the photomask, for example, transmits exposure light under the exposure conditions actually used. In fact, as shown in FIG. 1, the peak value of the light transmission curve of a semi-transmissive area can be made into effective transmittance.

그런데, 이와 같은 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체인 레지스트막을 노광하여, 피처리체 위에 레지스트 패턴을 형성하였을 때, 상기 반투광 영역에 대응하는 영역의 레지스트 잔막치가 반드시 일정하게 되는 것은 아니라고 하는 현상이 발견되었다.By the way, when the resist film which is a to-be-transferred body is exposed and a resist pattern is formed on a to-be-processed object using such a multi-gradation photomask, the resist residual film value of the area | region corresponding to the said semi-transmissive area is not necessarily made constant. The phenomenon was found.

예를 들면, 포토마스크가 액정 표시 장치 제조용의 포토마스크이고, 전사 패턴에는, 화소에 대응하는 화소 패턴과, 전사 패턴의 외주 부근의 회로에 대응하는, 주변 회로용 패턴이 공존하는 경우가 있다. 이 경우, 화소 패턴에도, 주변 회로용 패턴에도 반투광 영역이 포함된다. 각각의 실효 투과율이 동일하게 되도록 미리 포토마스크를 설계하여도, 그 포토마스크를 이용하여, 피처리체 위의 레지스트막을 노광하면, 화소 패턴에서의 반투광 영역과, 주변 회로 패턴에서의 반투광 영역에서, 각각에 대응하는 레지스트 잔막치가 상이한 경우가 있다.For example, a photomask is a photomask for manufacturing a liquid crystal display device, and in a transfer pattern, a pixel pattern corresponding to a pixel and a pattern for a peripheral circuit corresponding to a circuit near the outer circumference of the transfer pattern may coexist. In this case, the semi-transmissive area is included in the pixel pattern and the peripheral circuit pattern. Even if the photomask is designed in advance so that the respective effective transmittances are the same, when the resist film on the object to be processed is exposed using the photomask, the semi-transmissive region in the pixel pattern and the semi-transmissive region in the peripheral circuit pattern are exposed. And the resist residual film value corresponding to each may differ.

화소 패턴과 주변 회로 패턴의 패턴 형상은 서로 달라, 반투광 영역에 대응하는 부분의, 선폭(CD(Critical Dimension))이나, 주위 패턴을 포함시킨 투광 영역/차광 영역/반투광 영역의 면적비 등도 서로 다르다. 따라서, 포토마스크의 실효 투과율을 일정하게 하여도, 포토마스크 이외의 요인에 의해, 반투광 영역에 대응하는 레지스트 잔막치는 영향을 받게 된다. 한편, 이와 같은 포토마스크 이외의 요인에는, 어떤 종류의 규칙성, 재현성이 보이는 것이 발견되었다. 또한, 다른 요인으로서, 예를 들면, 노광기별 차이에 의해, 노광량에 면내 분포가 있다고 하는 등의 가능성도 생각된다.The pattern shape of the pixel pattern and the peripheral circuit pattern is different from each other, and the area ratio of the line width (CD) of the portion corresponding to the semi-transmissive region or the light-transmitting region / shielding region / semi-transmissive region including the surrounding pattern is also different from each other. different. Therefore, even if the effective transmittance of the photomask is made constant, the resist remaining film value corresponding to the semi-transmissive region is affected by factors other than the photomask. On the other hand, it was discovered that some kind of regularity and reproducibility are seen in factors other than such a photomask. In addition, as another factor, for example, the possibility that the exposure amount has an in-plane distribution due to the difference between exposure units is also considered.

마스크 유저에게 있어서는, 피전사체의 가공의 편의라고 하는 관점에서 보 면, 잔막치가 원하는 수치이며, 또한 잔막치에 변동이 작은 것이 가장 요망된다. 즉, 소정의 레지스트 잔막치(RT)를 얻기 위해서, 실제의 노광 조건, 현상 조건 등의 레지스트 가공 프로세스를 반영시킨 후에, 적절한 포토마스크가 설계되어 있으면 되는 것이다. 따라서, 임의의 포토마스크의 반투광 영역에 대한 TA가 일정한 것은 반드시 필요한 것은 아니고, RT를 일정하게 하기 위해서, TA가 제어되어 있으면 되는 것이다. 그 관점에서는, RT를 불균일하게 하는 원인을 반드시 분리하여 검토할 필요는 없고, 결과적으로 우수한 레지스트 패턴을 얻기 위해서, 포토마스크의 디자인이 이루어져 있으면 된다.For the mask user, from the standpoint of convenience of processing of the transfer object, it is most desired that the residual film value is a desired value and that the variation in the residual film value is small. In other words, in order to obtain a predetermined resist remaining film value R T , an appropriate photomask may be designed after reflecting a resist processing process such as actual exposure conditions and developing conditions. Therefore, it is not necessary that T A for the semi-transmissive region of any photomask is constant, and T A should be controlled to make R T constant. From that point of view, it is not necessary to separately examine the causes of non-uniformity of R T , and as a result, a photomask should be designed in order to obtain an excellent resist pattern.

또한, 여기서는, 투광 영역, 차광 영역, 반투광 영역을 구비한 3계조의 포토마스크를 예로서 설명을 행하지만, 투광 영역, 차광 영역 외에,2개 이상의 서로 다른 실효 투과율을 갖는 반투광 영역을 구비한 4계조 이상의 포토마스크에서도, 임의의 소정의 실효 투과율을 갖게 한 반투광 영역에서 마찬가지의 과제가 생길 수 있다. 따라서, 마찬가지로 과제를 해결하는 것이 요구된다.Here, a three-gradation photomask including a light transmitting area, a light blocking area, and a semi-transmissive area will be described as an example. The same problem may arise in the semi-transmissive area | region which made arbitrary predetermined | prescribed effective transmittance also in one or more gradation photomasks. Therefore, it is required to solve the problem similarly.

즉, 본 발명의 다계조 포토마스크는, 전사 패턴에서의 반투광 영역은, 레지스트 잔막치 RT를 일정하게 하도록 하는, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖고, 상기 제1 반투광부와 상이한 형상인 제2 반투광부를 갖고, 전사 패턴은, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 대응하는 부분에, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 형성하도록, 상기 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율이 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.That is, in the multi-gradation photomask of the present invention, the semi-transmissive region in the transfer pattern is different from the first semi-transmissive portion having the first effective transmittance such that the resist residual film value R T is constant. A second semi-transmissive portion having a second effective transmittance and having a shape different from that of the first semi-transmissive portion, and the transfer pattern is exposed to a resist film on the transfer object using the photomask to transfer the transfer pattern, The first effective transmittance and the second effective transmittance are set to form substantially the same resist residual film value in a portion corresponding to the first transflective portion and the second transflective portion of the resist pattern formed by developing the resist film. It is characterized by that.

이와 같은 구성에 의하면, 다계조 포토마스크를 이용한 피처리체의 가공에서, 레지스트 잔막치를 정교하고 치밀하게 제어할 수 있고, 그에 의해, 액정 표시 장치 등의 제조 프로세스의 생산성 및 수율을 높게 할 수 있다.According to such a structure, the resist residual film value can be precisely and precisely controlled in the process of the to-be-processed object using a multi-gradation photomask, and it can raise the productivity and yield of manufacturing processes, such as a liquid crystal display device, by this. .

본 발명에서의 다계조 포토마스크는, 차광 영역, 투광 영역, 반투광 영역을 포함하는 3계조 이상의 포토마스크를 말한다. 즉, 이 다계조 포토마스크에서는, 차광 영역, 투광 영역 이외에 반투광 영역을 가짐으로써, 피처리체 위에 형성되는 레지스트 패턴에, 복수의 막 두께를 갖는 영역을 형성하고 있다. 차광 영역은 실질적으로 노광광을 차광하고, 투광 영역은 투명 기판과 같은 투명 영역이 노출되어 이루어질 수 있다. 반투광 영역은, 투광 영역보다 투과율이 상대적으로 작은 부분이며, 피처리체 위에 원하는 레지스트 잔막을 형성하는 영역이다. 이 반투광 영역은, 예를 들면, 투명 기판 위에 소정의 막 투과율을 가진 반투광막을 성막하여 형성할 수 있다. 반투광막의 막 투과율은, 투광 영역을 100%로 할 때, 10%~70%, 보다 유용한 것으로서는 20%~60%이다. 또한, 투명 기판 위에 형성된 차광막에, 노광기의 해상 한계 이하의 선폭의 패턴을 형성함으로써, 반투광 영역으로 하여도 된다. 또한, 본 발명은, 3개 이상의 레지스트 잔막치를 갖는 레지스트 패턴을 갖는 4계조 이상의 포토마스크에도 마찬가지로 적용할 수 있다.The multi-gradation photomask in the present invention refers to a photomask of three or more gradations including a light shielding region, a light transmissive region, and a semi-transmissive region. That is, in this multi-gradation photomask, by having semi-transmissive regions other than the light shielding region and the transmissive region, regions having a plurality of film thicknesses are formed in the resist pattern formed on the object to be processed. The light blocking area may substantially shield exposure light, and the light transmitting area may be formed by exposing a transparent area such as a transparent substrate. The semi-transmissive region is a portion where the transmittance is relatively smaller than that of the transmissive region, and is a region for forming a desired resist residual film on the workpiece. This translucent region can be formed by, for example, forming a translucent film having a predetermined film transmittance on a transparent substrate. When the transmissive region is 100%, the film transmittance of the semi-translucent membrane is 10% to 70%, and more preferably 20% to 60%. Moreover, you may make it a semi-transmissive area | region by forming the pattern of the line width below the resolution limit of an exposure machine in the light shielding film formed on the transparent substrate. The present invention can also be similarly applied to four or more gradation photomasks having a resist pattern having three or more resist residual film values.

막 투과율 Tf란, 투명 기판 위에 반투광막을 형성하여 반투광 영역으로 하였을 때, 노광 조건에서의 해상 한계에 대하여 충분히 큰 면적에서의 그 반투광 영역의 투과율을 말한다. 한편, 실제의 투과율은, 패턴의 선폭 등의 영향을 받으므로, 실제의 패턴에서의 반투광 영역의 노광광 투과율은, 실효 투과율 TA에 의해 정의하는 것이 유용하게 된다.The film transmittance T f refers to the transmittance of the semi-transmissive region in an area sufficiently large with respect to the resolution limit under the exposure conditions when the semi-transmissive membrane is formed on the transparent substrate to form the semi-transmissive region. On the other hand, since the actual transmittance is affected by the line width of the pattern and the like, it is useful to define the exposure light transmittance of the semi-transmissive region in the actual pattern by the effective transmittance T A.

실효 투과율은, 막 고유의 투과율 외에 광학 조건이나 패턴 디자인을 고려한 지표이므로, 잔막치의 상황을 정확하게 반영한 지표이고, 잔막치의 관리를 위한 지표로서 적절한 것이다. 또한, 실효 투과율로서는, 투광 영역의 노광광 투과율을 100%로 하였을 때의, 반투광 영역을 투과하는 광 강도 분포에서 최대값을 갖는 부분의 투과율로 할 수 있다. 이것은, 예를 들면 이 포토마스크를 사용하여, 피전사체 위에 포지티브 레지스트의 레지스트 패턴을 형성하였을 때, 반투광 영역에 생기는 레지스트 잔막치의 최소값과 상관을 갖기 때문이다. 이와 같은 레인지 관리에 대해서는, 예를 들면, 박막 트랜지스터의 채널 영역의 폭이 5㎛ 이하일 때에 특히 유효하다.Since the effective transmittance is an index in consideration of optical conditions and pattern design in addition to the transmittance inherent to the film, it is an index that accurately reflects the situation of the residual film value, and is suitable as an index for management of the residual film value. In addition, as effective transmittance | permeability, it can be set as the transmittance | permeability of the part which has the maximum value in the light intensity distribution which permeate | transmits the semi-transmissive area, when the exposure light transmittance of the translucent area is 100%. This is because, for example, using this photomask, when a resist pattern of a positive resist is formed on a transfer object, it has a correlation with the minimum value of the resist residual film value which arises in a semi-transmissive area | region. Such range management is particularly effective when, for example, the width of the channel region of the thin film transistor is 5 µm or less.

상기한 바와 같이 실효 투과율을 측정하기 위한 장치로서는, 예를 들면 도 2에 도시하는 장치를 들 수 있다. 이 장치는, 광원(1)과, 광원(1)으로부터의 광을 포토마스크(3)에 조사하는 조사 광학계(2)와, 포토마스크(3)를 투과한 광을 결상 시키는 대물 렌즈계(4)와, 대물 렌즈계(4)를 거쳐 얻어진 상을 촬상하는 촬상 수단(5)으로 주로 구성되어 있다.As mentioned above, as an apparatus for measuring an effective transmittance, the apparatus shown in FIG. 2 is mentioned, for example. This apparatus comprises a light source 1, an irradiation optical system 2 for irradiating light from the light source 1 to the photomask 3, and an objective lens system 4 for forming an image transmitted through the photomask 3. And the imaging means 5 for imaging the image obtained through the objective lens system 4.

광원(1)은, 소정 파장의 광속을 발하는 것으로, 예를 들면, 할로겐 램프, 메탈할라이드 램프, UHP 램프(초고압 수은 램프) 등을 사용할 수 있다.The light source 1 emits a light beam having a predetermined wavelength, and for example, a halogen lamp, a metal halide lamp, a UHP lamp (ultra high pressure mercury lamp), or the like can be used.

조사 광학계(2)는, 광원(1)으로부터의 광을 유도하여 포토마스크(3)에 광을 조사한다. 이 조사 광학계(2)는, 개구수(NA)를 가변으로 하기 위해서, 조리개 기구(개구 조리개(7))를 구비하고 있다. 이 조사 광학계(2)는, 포토마스크(3)에서의 광의 조사 범위를 조정하기 위한 시야 조리개(6)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 조사 광학계(2)를 거친 광은, 마스크 유지구(3a)에 의해 유지된 포토마스크(3)에 조사된다. 이 조사 광학계(2)는 케이스(13) 내에 배설된다.The irradiation optical system 2 guides the light from the light source 1 to irradiate the photomask 3 with light. This irradiation optical system 2 is provided with an aperture mechanism (opening aperture 7) in order to make the numerical aperture NA variable. It is preferable that this irradiation optical system 2 is provided with the visual field stop 6 for adjusting the irradiation range of the light in the photomask 3. The light passing through this irradiation optical system 2 is irradiated to the photomask 3 held by the mask holder 3a. This irradiation optical system 2 is disposed in the case 13.

포토마스크(3)는 마스크 유지구(3a)에 의해 유지된다. 이 마스크 유지구(3a)는, 포토마스크(3)의 주평면을 대략 연직으로 한 상태에서, 이 포토마스크(3)의 하단부 및 측연부 근방을 지지하고, 이 포토마스크(3)를 경사시켜 고정하여 유지하도록 되어 있다. 이 마스크 유지구(3a)는, 포토마스크(3)로서, 대형(예를 들면, 주평면이 1220㎜×1400mm, 두께 13㎜의 것), 또한, 다양한 크기의 포토마스크(3)를 유지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 대략 연직이란, 도 2 중 θ로 나타내는 연직으로부터의 각도가 약 10도 이내를 의미한다. 포토마스크(3)에 조사된 광은, 이 포토마스크(3)를 투과하여, 대물 렌즈계(4)에 입사된다.The photomask 3 is held by the mask holder 3a. The mask holder 3a supports the lower end of the photomask 3 and the vicinity of the side edges of the photomask 3 while the main plane of the photomask 3 is substantially vertical, and tilts the photomask 3. It is fixed and kept. The mask holder 3a is a photomask 3 that can hold a large size (for example, 1220 mm x 1400 mm in a main plane and 13 mm in thickness) and a photomask 3 of various sizes. It is supposed to be. In addition, an approximately perpendicular means that the angle from the perpendicular | vertical represented by (theta) in FIG. 2 is within about 10 degrees. Light irradiated to the photomask 3 passes through the photomask 3 and enters the objective lens system 4.

대물 렌즈계(4)는, 예를 들면, 포토마스크(3)를 투과한 광이 입사되어, 이 광속에 무한원 보정을 가하여 평행광으로 하는 제1 군(시뮬레이터 렌즈)(4a)과, 이 제1 군을 거친 광속을 결상시키는 제2 군(결상 렌즈)(4b)으로 구성된다. 시뮬레이터 렌즈(4a)는, 조리개 기구(개구 조리개(7))가 구비되어 있고, 개구수(NA)가 가변 으로 되어 있다. 대물 렌즈계(4)를 거친 광속은, 촬상 수단(5)에 의해 수광된다. 이 대물 렌즈계(4)는 케이스(13) 내에 배설된다.The objective lens system 4 includes, for example, a first group (simulator lens) 4a in which light that has passed through the photomask 3 is incident to apply infinity correction to the light beam, thereby forming parallel light; It consists of the 2nd group (imaging lens) 4b which forms the light beam which passed through 1 group. The simulator lens 4a is provided with an aperture mechanism (opening aperture 7), and the numerical aperture NA is variable. The light beam passing through the objective lens system 4 is received by the imaging means 5. This objective lens system 4 is disposed in the case 13.

이 촬상 수단(5)은, 포토마스크(3)의 상을 촬상한다. 이 촬상 수단(5)으로서는, 예를 들면, CCD 등의 촬상 소자를 이용할 수 있다.The imaging means 5 captures an image of the photomask 3. As this imaging means 5, imaging elements, such as CCD, can be used, for example.

이 장치에서는, 조사 광학계(2)의 개구수와 대물 렌즈계(4)의 개구수가 각각 가변으로 되어 있으므로, 조사 광학계(2)의 개구수의 대물 렌즈계(4)의 개구수에 대한 비, 즉, 시그마값(σ:코히어런시)을 가변할 수 있다. 상기 조건을 적절히 선택함으로써, 노광 시의 광학 조건을 재현, 또는 근사할 수 있다.In this apparatus, since the numerical aperture of the irradiation optical system 2 and the numerical aperture of the objective lens system 4 are respectively variable, the ratio of the numerical aperture of the irradiation optical system 2 to the numerical aperture of the objective lens system 4, that is, The sigma value (σ: coherency) can be varied. By appropriately selecting the above conditions, the optical conditions at the time of exposure can be reproduced or approximated.

또한,이 장치에서는, 촬상 수단(5)에 의해 얻어진 촬상 화상에 대한 화상 처리, 연산, 소정의 임계값과의 비교 및 표시 등을 행하는 연산 수단(11), 표시 수단(12)을 갖는 제어 수단(14) 및 케이스(13)의 위치를 변화시키는 이동 조작 수단(15)이 설치되어 있다. 이 때문에, 얻어진 촬상 화상, 또는, 이것에 기초하여 얻어진 광 강도 분포를 이용하여, 제어 수단에 의해 소정의 연산을 행하여, 다른 노광광을 이용한 조건 하에서의 촬상 화상, 또는 광 강도 분포나 투과율을 구할 수 있다.Moreover, in this apparatus, the control means which has the calculation means 11 and the display means 12 which perform image processing, an operation, the comparison with a predetermined threshold value, and display with respect to the picked-up image obtained by the imaging means 5, etc. The movement operation means 15 which changes the position of 14 and the case 13 is provided. For this reason, a predetermined calculation is performed by a control means using the obtained captured image or the light intensity distribution obtained based on this, and the picked-up image under the conditions using other exposure light, or light intensity distribution and transmittance | permeability can be calculated | required. have.

이와 같은 구성을 갖는 도 2에 도시한 장치는, NA와 σ값이 가변으로 되어 있고, 광원의 선원도 변화시킬 수 있으므로, 다양한 노광기의 노광 조건을 재현할 수 있다.In the apparatus shown in Fig. 2 having such a configuration, since the NA and sigma values are variable and the source of the light source can be changed, the exposure conditions of various exposure apparatuses can be reproduced.

또한, 실효 투과율 TA로서, 여기서는, 반투광 영역에서의 광 강도 분포 곡선 의 최대값(이것이 레지스트 잔막의 보텀에 상당함)에서의 투과율로 한다. 즉, 실효 투과율 TA는, 인접하는 차광막 사이에 끼워진 반투광 영역의 경우에, 투과광의 광 강도 분포 곡선은, 조종형의 커브로 되며, 그 피크에 대응하는 투과율을 말하는 것으로 한다. 이 실효 투과율은, 실제의 노광 조건(광학적 파라미터, 조사광의 분광 특성)과, 현실의 포토마스크 패턴에 의해 정해지는 것이다. 단, 간편화하기 위해서, 노광 조건으로서는 모델 조건에 의해 대체시킬 수 있다. 이 조건은, 예를 들면, 개구수가 0.08이고, 코히어런시가 0.8인 광학계를 이용하여, g선, h선, i선의 각각의 강도가 1 : 1 : 1인 조사광을 이용한 노광 조건으로 할 수 있다.Further, as the effective transmittance T A, in this case, and a transmittance at a maximum value (this is equivalent to the resist film, glass bottom) of the light intensity distribution curve at half the transmissive area. In other words, the effective transmittance T A is a semi-transmissive region sandwiched between adjacent light shielding films, and the light intensity distribution curve of the transmitted light is a steering curve and refers to the transmittance corresponding to the peak. This effective transmittance is determined by the actual exposure conditions (optical parameters, spectral characteristics of the irradiated light) and the actual photomask pattern. However, in order to simplify, exposure conditions can be replaced by model conditions. This condition is, for example, using an optical system having a numerical aperture of 0.08 and a coherency of 0.8, and an exposure condition using irradiated light having an intensity of 1: 1, 1: 1 of g-line, h-line, and i-line. can do.

본 발명에 따른 다계조 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막과, 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투광막에 의해, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 구성하는 전사 패턴을 구비한다.The multi-gradation photomask according to the present invention comprises a light shielding film for shielding exposure light and a semi-transmission film for partially transmitting the exposure light, which is formed on a transparent substrate, to form a light transmission region, a light shielding region, and a semi-transmission region. It has a pattern.

투명 기판으로서는, 글래스 기판 등을 들 수 있다. 또한, 노광광을 차광하는 차광막으로서는, 크롬막 등의 금속막, 실리콘막, 금속 산화막, 몰리브덴 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막 등을 들 수 있다. 또한, 그 차광막은 표면에 반사 방지막을 갖는 것이 바람직하고, 그 반사 방지막의 재료로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 등을 들 수 있다. 노광광을 일부 투과시키는 반투광막으로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물, 또는, 금속 실리사이드 등을 이용할 수 있다. 특히, 산화크롬막, 질화크롬막, 몰리브덴 실리사이드막과 같은 금속 실리사이드막이나, 그 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 등 이 바람직하다.A glass substrate etc. are mentioned as a transparent substrate. Moreover, as a light shielding film which shields exposure light, metal silicide films, such as metal films, such as a chromium film, a silicon film, a metal oxide film, and a molybdenum silicide film, etc. are mentioned. In addition, the light shielding film preferably has an antireflection film on its surface, and examples of the material of the antireflection film include chromium oxide, nitride, carbide, fluoride and the like. As the semi-transmissive film which partially transmits the exposure light, an oxide of chromium, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, metal silicide or the like can be used. In particular, metal silicide films such as chromium oxide films, chromium nitride films, and molybdenum silicide films, and oxides, nitrides, oxynitrides, carbides, and the like are preferable.

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율은, 상기 포토마스크를 이용하여 피처리체 위의 레지스트막에 노광?현상을 행하였을 때에, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 갖도록 설정되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치란, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 피처리체(예를 들면 박막)를 에칭할 때에, 면내에 걸쳐, 일정한 조건에서, 가공 조건을 결정할 수 있는 정도의 것이다. 예를 들면, 포토마스크의, 인접하는 차광 영역 사이에 끼워진 반투광 영역에 의해, 소정의 레지스트 잔막을 형성하는 경우, 레지스트막 위에는, 그 반투광 영역의 광 투과 곡선(도 1에서의 사각 내와 같은 형상)과 상관을 갖는, 소위 도 1에서의 사각 내의 형상을 상하 반전한 바와 같은 레지스트 패턴이 형성된다. 예를 들면, 광 투과 곡선에서의 피크 부분(즉, 레지스트 잔막에서의 보텀 부분)의 막 두께가, 20㎚ 이내, 보다 바람직하게는 10㎚ 이내이면, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치로 하는 것이 가능하다.In the multi-gradation photomask of the present invention, the first effective transmittance and the second effective transmittance are set to have substantially the same resist residual film value when exposure and development are performed on the resist film on the target object using the photomask. It is preferable that it is done. Here, the substantially same resist residual film value is such that processing conditions can be determined under constant conditions over the surface when etching the target object (for example, a thin film) using the resist pattern as a mask. For example, when a predetermined resist residual film is formed by a semi-transmissive region sandwiched between adjacent light shielding regions of the photomask, a light transmission curve (inside the rectangle in FIG. 1) of the semi-transmissive region is formed on the resist film. The same resist pattern as above is formed by vertically inverting the shape in the rectangle in Fig. 1. For example, as long as the film thickness of the peak portion (that is, the bottom portion in the resist residual film) in the light transmission curve is within 20 nm, more preferably within 10 nm, it is possible to have substantially the same resist residual film value. .

본 발명의 다계조 포토마스크에서는, 전사 패턴에서의 반투광 영역은, 레지스트 잔막치 RT를 일정하게 하도록 하는, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖고, 상기 제1 반투광부와 상이한 형상(예를 들면, 패턴)인 제2 반투광부를 갖는다. 이 경우의 제1 반투광부와 제2 반투광부에 대하여 설명한다.In the multi-gradation photomask of the present invention, the semi-transmissive region in the transfer pattern includes a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance for making the resist residual film value R T constant, and a second different from the first effective transmittance. It has an effective transmittance and has a 2nd semi-transmissive part of a shape (for example, pattern) different from the said 1st translucent part. In this case, the first translucent portion and the second translucent portion will be described.

실제의 포토마스크(예를 들면, 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 제조용 마 스크)에는, 화소에 대응하는 반복 패턴이 배열되어 있다. 개개의 단위 패턴에는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은 TFT 패턴이 형성되어 있는 것이 많다. 따라서, 도 3의 (a)에 도시한 디자인의 패턴을 이용하여, 실효 투과율 TA를 고려한 마스크 설계에 대하여 설명한다. 도 3의 (a) 중의 Ab는 TFT의 소스/드레인 영역에 대응하고, 도 3의 (a) 중의 Aa는 채널 영역에 대응한다. 이와 같은 패턴을 전사 패턴 내에 포함하는 3계조의 포토마스크에서, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, Aa 영역은 차광막(23)으로 구성하고, Ab 영역은 반투광막(22)으로 구성한다. 또한, 도면 중의 참조 부호 21은 투명 기판을 나타낸다.In an actual photomask (for example, the mask for manufacturing a thin film transistor for a liquid crystal display device), a repeating pattern corresponding to a pixel is arranged. In many individual pattern, TFT pattern as shown to Fig.3 (a) is formed. Thus, by using the pattern of the design shown in Figure 3 (a), it will be described with respect to the mask design considering the effective transmittance T A. Ab in FIG. 3A corresponds to the source / drain region of the TFT, and Aa in FIG. 3A corresponds to the channel region. In the three-gradation photomask including such a pattern in the transfer pattern, as shown in Fig. 3B, the Aa region is composed of the light shielding film 23, and the Ab region is composed of the translucent film 22. do. In addition, the code | symbol 21 in a figure represents a transparent substrate.

단, 실제의 TFT 제조용 포토마스크에서는, 도 3의 (a)와 같은 단위 패턴을 다수 배열하여 구비한 화소 패턴 영역이 있음과 함께, 상기 화소 패턴 영역의 외주에, 도 3의 (a)와 마찬가지의 형상의 단위 패턴, 또는 상이한 형상의 단위 패턴이 다수 배열된 주변 회로 패턴 영역이 형성되어 있는 것이 많다. 즉, 단위 패턴이 반복하여 배열된 부분을 갖는 액정 표시 장치의 화소 패턴에 대응하는 패턴과, 이 패턴과는 상이한 단위 패턴이 반복하여 배열된 부분을 갖는 액정 표시 장치의 주변 회로 패턴에 대응하는 패턴을 갖는 패턴이다. 이 2개의 영역에서는, 패턴의 배열 밀도도 상이하고, 패턴의 치수도 상이한 경우가 많을 뿐만 아니라, 패턴의 배치에 의해, 차광 영역, 투광 영역, 반투광 영역의 면적비도 상이한 경우가 적지 않다. 또는, 화소 내에, 서로 다른 복수의 채널 패턴이 존재하거나, 외주부 등에 상이한 주변 회로 패턴이 존재하거나 하는 경우가 있다. 이 경우, 복수의 채널 패턴 사 이, 혹은 복수의 주변 회로 패턴의 치수나 형상, 배열 밀도 등이 상이한 경우가 있다.However, in the actual TFT manufacturing photomask, there is a pixel pattern region provided by arranging a plurality of unit patterns as shown in Fig. 3A, and the outer periphery of the pixel pattern region is the same as in Fig. 3A. The peripheral circuit pattern area | region in which many unit patterns of the shape of or the unit pattern of a different shape is arranged is formed in many cases. That is, a pattern corresponding to a pixel pattern of a liquid crystal display device having a portion in which unit patterns are repeatedly arranged, and a pattern corresponding to a peripheral circuit pattern of the liquid crystal display device in which a unit pattern different from this pattern is repeatedly arranged. It is a pattern having. In these two regions, the arrangement density of the patterns is also different, the dimensions of the patterns are often different, and the area ratios of the light shielding region, the light transmissive region, and the semi-transmissive region also differ depending on the arrangement of the patterns. Alternatively, a plurality of different channel patterns may exist in the pixel, or different peripheral circuit patterns may exist in the outer peripheral portion or the like. In this case, the dimensions, shapes, arrangement density, etc. of the plurality of channel patterns or the plurality of peripheral circuit patterns may be different.

그런데, 도 3의 (a)에 도시한 마스크 패턴을 실제의 노광기를 이용한 노광 조건에서 노광하였을 때, 피전사체 위에 생기는 전사상의 도 3의 (a)의 ⅢB-ⅢB선을 따르는 부분에 대응한 광 강도 분포는 도 1에 도시한 바와 같이 된다. 여기서, 노광 조건은 다음과 같다.By the way, when the mask pattern shown to Fig.3 (a) is exposed on exposure conditions using an actual exposure machine, the light corresponding to the part along the IIIB-IIIB line of Fig.3 (a) of the transfer image which arises on a to-be-transferred body is shown. The intensity distribution is as shown in FIG. Here, exposure conditions are as follows.

노광기의 NA(개구수) : 0.085NA (opening number) of the exposure machine: 0.085

σ(코히어런시) : 0.9σ (coherency): 0.9

노광 파장 : i선~g선 Exposure wavelength: i line-g line

강도비 : g/h/i=1.0/0.8/0.95Intensity ratio: g / h / i = 1.0 / 0.8 / 0.95

또한, 반투광 영역은, 투명 기판 위에 MoSi막을 성막하여 형성하고, 그 반투광 영역의 광 투과율이 g선에서 44%로 되도록, 조성과 막 두께가 조정되어 있다. 또한, 그 반투광 영역의 투과광과 투명 기판에서의 투광 영역의 투과광 사이의 위상차는 30도 미만으로 하고 있다. 상기 반투광 영역의 투과광과 상기 투명 기판에서의 투광 영역의 투과광 사이의 위상차가 30도 미만일 때, 상기 피전사체 위에 바람직한 레지스트 패턴을 형성하기 위한 광 강도 분포가 실현된다. 또한, 상기 패턴의 채널 폭(채널 길이라고도 함)(반투광 영역의 폭)의 표준 치수를 3.7㎛로 하였다. 이 채널 폭을 0.1㎛ 단위로 증가, 감소시켰을 때의 투과율 곡선이 도 1에 도시한 곡선이다. 또한, 도 4는 도 1에서 사각으로 둘러싼 부분의 확대도이다. 도 1, 도 4에서, 종축은 실효 투과율 TA이다.The semi-transmissive region is formed by forming a MoSi film on a transparent substrate, and the composition and the film thickness are adjusted so that the light transmittance of the semi-transmissive region is 44% at g line. In addition, the phase difference between the transmitted light of the transflective area and the transmitted light of the transmissive area in a transparent substrate is less than 30 degrees. When the phase difference between the transmitted light of the translucent region and the transmitted light of the transmissive region in the transparent substrate is less than 30 degrees, light intensity distribution for forming a desired resist pattern on the transfer object is realized. In addition, the standard dimension of the channel width (also called channel length) (width of the semi-transmissive area) of the pattern was set to 3.7 µm. The transmittance curve when the channel width is increased and decreased in units of 0.1 mu m is the curve shown in FIG. 4 is an enlarged view of a portion enclosed by a square in FIG. 1 and 4, the vertical axis is the effective transmittance T A.

도 1, 도 4로부터 명백해지는 바와 같이, 반투광 영역의 폭을 변화시킴으로써, 광 강도 분포 곡선의 극대값은 상하로 변화한다. 즉, 이 포토마스크에 의해 노광되어, 형성되는 레지스트 패턴의 극소값(잔막 형상의 보텀)도 변화한다. 노광광 투과율이 g선 44%라고 하는 동일한 반투광막을 이용하여도, 패턴 형상(선폭)에 의해 잔막치가 변화하는 것을 알 수 있다. 광 강도 분포의 극대값(피크)은 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.As apparent from Figs. 1 and 4, by changing the width of the semi-transmissive region, the maximum value of the light intensity distribution curve changes up and down. That is, the minimum value (bottom of a residual film shape) of the resist pattern exposed and formed by this photomask changes also. It is understood that the residual film value changes depending on the pattern shape (line width) even when the same translucent film having an exposure light transmittance of 44% g line is used. The maximum value (peak) of light intensity distribution is as showing in following Table 1.

Figure 112009059899711-pat00001
Figure 112009059899711-pat00001

상기 광 강도 분포 곡선은, 실제로 작성한 모델 마스크에, 실제로 사용하는 노광기를 이용하여 노광하고, 피전사체면에 촬상 수단을 배치하여 촬상함으로써 얻을 수도 있다(하드웨어 시뮬레이션). 혹은, 광학 조건을 지정하여, 소프트웨어에 의해 시뮤레이션할 수도 있다(소프트웨어 시뮬레이션).The said light intensity distribution curve can also be obtained by exposing to the model mask actually created using the exposure machine actually used, and imaging by arrange | positioning an imaging means in the to-be-transferred body surface (hardware simulation). Alternatively, optical conditions can be specified and simulated by software (software simulation).

상기 결과로부터 채널 폭과 실효 투과율 TA의 상관을 보면 도 5에 도시하는 바와 같다.From the above results, the correlation between the channel width and the effective transmittance T A is shown in FIG. 5.

이 곡선은, 채널 폭 3.0㎛~4.4㎛의 범위에서는, 대략 이하의 2차식(수학식 1)으로 근사할 수 있다.This curve can be approximated by the following quadratic formula (Equation 1) in the range of 3.0 micrometers-4.4 micrometers of channel widths.

Figure 112009059899711-pat00002
Figure 112009059899711-pat00002

이 수학식 1을 이용함으로써, 소정의 실효 투과율을 얻고자 하는 경우에, 상기의 반투광막을 이용하면, 어떠한 채널 폭(반투광 영역의 선폭)으로 하면 되는 것인지를 구할 수 있다. 예를 들면, 현행 설계(CD=3.7㎛)보다 실효 투과율 TA에서 2% 낮게 하고자 하는(즉 잔막을 두껍게 하고자 하는) 경우에는, 실효 투과율 TA를 37.2%로부터 35.2%로 하면 된다. 이에 의해, 도 5 및 수학식 1로부터, TA=35.2%에 가까운 CD로서, 3.4㎛를 두껍게 하고자 하는 잔막 부분의 설계치로 하면 된다. 반대로 현행 설계보다 실효 투과율 TA에서 2% 높게 하고자 하는(즉 잔막을 얇게 하고자 하는) 경우에는, TA=39.2%로 하면 되므로, 마찬가지로 생각하여, CD=4.1㎛를 설계치로 하면 된다. 이와 같이 생각함으로써, 막 투과율 Tf만으로 다계조 포토마스크의 투과율을 규정하는 것보다도, 실효 투과율 TA로 규정하는 것이, 얻어지는 레지스트 잔막치의 제어성을 생각하면 매우 유리하다. 실효 투과율 TA를 조정하기 위한 수단으로서는, CD 조정 외에 후술하는 다른 방법도 있다.By using this equation (1), in the case where the desired effective transmittance is to be obtained, the channel width (line width of the semi-transmissive region) can be determined by using the above-mentioned semi-transmissive film. For example, when it is intended to be 2% lower in the effective transmittance T A than the current design (CD = 3.7 µm) (that is, to thicken the residual film), the effective transmittance T A may be set from 37.2% to 35.2%. Thereby, if from Fig. 5 and Equation (1), as near to the CD T A = 35.2%, with the design value of janmak part to increase the 3.4㎛. On the contrary, in the case where the effective transmittance T A is to be 2% higher (that is, the remaining film is thinner) than the current design, T A = 39.2% may be used. Therefore, CD = 4.1 µm may be considered as the design value. By thinking in this way, it is very advantageous to define the effective transmittance T A in terms of controllability of the resulting resist remaining film value rather than defining the transmittance of the multi-gradation photomask only by the film transmittance T f . As a means for adjusting the effective transmittance T A , there are other methods described later besides CD adjustment.

그런데, 실제의 포토마스크에는, 상기에서 언급한 바와 같이, 상이한 패턴 영역이 존재한다. 패턴 영역이 상이하여도, 레지스트 잔막량은 일정한 것이 바람직하다. 따라서, 상기에서 얻어진 실효 투과율과 선폭 사이의 관계를 이용하여, 각 패턴 영역에서, 동일한 실효 투과율로 되도록 하는 패턴 선폭을 채용하여 노광하였다. 그런데, 상이한 패턴 영역 사이에서, 형성된 레지스트 잔막치는 일정하게 되지 않았다. 검토에 의하면, 마스크 이외의 요인에 의해, 피전사체 위에 형성되는 레지스트 잔막치에 영향을 준다고 하는 요인에는 이하의 것이 있다.By the way, in the actual photomask, as mentioned above, different pattern regions exist. Even if the pattern regions are different, the resist residual film amount is preferably constant. Therefore, using the relationship between the effective transmittance and the line width obtained above, the pattern line width was adopted in each pattern area so as to have the same effective transmittance and exposed. By the way, between the different pattern areas, the formed resist residual film value did not become constant. According to the examination, the factors which influence the resist residual film value formed on a to-be-transferred body by factors other than a mask include the following.

1) 노광기의 광학 특성, 및 조명의 광학 특성1) Optical characteristics of the exposure machine, and optical characteristics of the illumination

2) 노광광 조사량의 면내 불균일2) In-plane nonuniformity of exposure light exposure amount

3) 패턴의 상위에 의한, 레지스트 가공 특성(특히 현상 특성)의 상위3) The difference of resist processing characteristic (especially image development characteristic) by the difference of a pattern

이 중, 1)에 대해서는, 실효 투과율에 반영시킬 수 있다. 단,2), 3)에 대해서는, 실제로 포토마스크를 이용하여 레지스트 패턴을 형성한 후에 현재화하는 경우가 많기 때문에, 이들 인자를 마스크의 설계에 반영시킨 것은 종래에 없었다. 예를 들면, 화소 패턴 영역과 주변 회로 패턴 영역에서는, 패턴의 배열 밀도도 상이하고, 패턴의 치수도 상이한 경우가 많을 뿐만 아니라, 패턴의 배치에 의해, 차광 영역, 투광 영역, 반투광 영역의 면적비도 상이한 경우가 많이 보인다. 이 때문에, 양 영역에서는, 상기의 상위에 의존하여, 현상 거동, 현상 효율이 상이하여, 얻어지는 레지스트 패턴의 잔막치도 이 영향에 의해 서로 달라진 것으로 생각된다.Among these, about 1) can be reflected in an effective transmittance. However, about 2) and 3), since the resist pattern is actually made after forming a resist pattern in many cases, these factors were not conventionally reflected in the mask design. For example, in the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region, the arrangement density of the pattern is also different and the dimensions of the pattern are often different, and the area ratio of the light shielding region, the light transmissive region, and the semi-transmissive region is determined by the arrangement of the patterns. Many different cases are seen. For this reason, in both regions, depending on the above difference, development behavior and development efficiency are different, and it is considered that the residual film value of the resulting resist pattern is also different from each other by this effect.

만약, 도 3의 (a)에 도시한 패턴이, 포토마스크의 화소 패턴 영역과, 주변 회로 패턴 영역에 각각 배치되어 있었던 것으로 한다(채널 폭, 즉 반투광 영역의 기준 설계 선폭 3.7㎛). 단, 양 영역에서는, 패턴의 배열 밀도, 및 그에 의해, 차광 영역, 투광 영역, 반투광 영역의 면적비가 상이한 것으로 한다. 여기서, 이 조건 하에서 양 영역의 레지스트 잔막치가 동등하게 되기 위해서는, 어떻게 마스크 설계를 개량하면 좋은지를 검토한다. 즉, 양자의 영역에서는, 각각 어떠한 실효 투과율 TA를 가지면, 레지스트 잔막치 RT가 일정하게 되는지를 생각한다(여기서 레지스트 잔막치 RT는, 반투광 영역의 레지스트 패턴 형상 중, 극소값(보텀)의 두께를 말한다).It is assumed that the pattern shown in Fig. 3A is disposed in the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region of the photomask, respectively (the reference design line width of the semi-transmissive region is 3.7 mu m). However, in both regions, the array density of the patterns and the area ratios of the light shielding region, the light transmissive region, and the semi-transmissive region are different. Here, how the mask design may be improved in order for the resist residual film values of both regions to become equal under these conditions is examined. That is, in both regions, it is considered whether the resist residual film value R T becomes constant if each having an effective transmittance T A (wherein the resist residual film value R T is a minimum value (bottom) in the resist pattern shape of the semi-transmissive region). Refers to the thickness of).

본 발명자는, 실제로 소정의 노광 장치를 이용하여, 레지스트막을 도포한 피처리체 위에, 테스트 마스크를 이용하여 노광 시험을 행하였다. 이 레지스트막을 현상하여 형상을 측정한 바, 도 6 및 표 2에 나타내는 결과가 얻어졌다. 또한, 실험의 목적은 실효 투과율 TA와 레지스트 잔막치 RT 사이의 상관을 구하는 것이지만, 실효 투과율 TA를 변화시켰을 때의 레지스트 잔막치 RT를 구하기 위한 수단으로서, 노광기 광량(이하, 도우즈량이라고도 함)을 변화시키고, 그것에 수반되는 레지스트 잔막치 RT의 변화를 측정하였다. 이에 의해, 화소 패턴 영역과, 주변 회로 패턴 영역 사이의 잔막 거동이 명확하게 상위한 것을 알 수 있다.This inventor actually performed the exposure test using the test mask on the to-be-processed target object using the predetermined exposure apparatus. When this resist film was developed and the shape was measured, the result shown in FIG. 6 and Table 2 was obtained. It is also an object of the experiment is effective transmittance T A and the resist glass, but to obtain the correlation between makchi R T, as a means for obtaining a resist glass makchi R T of time is changed the effective transmittance T A, an aligner light amount (hereinafter referred to as dose changing also known) and to measure the change in the resist glass makchi R T associated to it. It can be seen that the residual film behavior between the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region is clearly different.

Figure 112009059899711-pat00003
Figure 112009059899711-pat00003

여기서, 레지스트가 실제로 받는 노광량 DA는, 도우즈량×실효 투과율(TA)이기 때문에, 횡축을 실효 노광량(DA)으로 변환한다. 그 결과를 도 7 및 표 3에 나타낸다. 여기서 선폭 3.7㎛이므로, 실효 투과율 TA는 37.2%(표 1 참조)로 된다.Here, since the exposure amount D A actually received by the resist is dose amount x effective transmittance T A , the horizontal axis is converted into the effective exposure amount D A. The results are shown in Figure 7 and Table 3. Since the line width is 3.7 µm, the effective transmittance T A is 37.2% (see Table 1).

Figure 112009059899711-pat00004
Figure 112009059899711-pat00004

도 7에 도시한 바와 같이, 화소 패턴 영역, 및 주변 회로 패턴 영역에서의 레지스트 잔막치 RT는, 이하의 수학식 2, 수학식 3으로 근사할 수 있다.As shown in FIG. 7, the resist residual film value R T in the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region can be approximated by the following equations (2) and (3).

Figure 112009059899711-pat00005
Figure 112009059899711-pat00005

Figure 112009059899711-pat00006
Figure 112009059899711-pat00006

이 근사식을 이용하여, 얻고자 하는 레지스트 잔막치에 대한 실효 노광량 DA는 표 4에 나타내는 바와 같다.Using this approximation formula, the effective exposure amount D A with respect to the resist residual film value to obtain is as showing in Table 4.

Figure 112009059899711-pat00007
Figure 112009059899711-pat00007

여기서, 도우즈량을 80mJ/㎠로 고정하면, 표 5에 나타내는 바와 같이, 레지스트 잔막치 RT와 실효 투과율 TA의 관계가 얻어진다. 즉, 얻고자 하는 레지스트 잔막치가 동일하여도, 상기한 예에서는, 화소 패턴 영역의 반투광 영역과, 주변 회로 패턴 영역의 반투광 영역에서는, 실효 투과율 TA에서 2% 전후의 차가 있는 마스크 설계를 해야만 한다. 물론, 이 조정량은, 얻고자 하는 레지스트 잔막치에 의해 변하고, 또한, 패턴의 디자인에 의해서도, 그 패턴의 배열에 의해서도 변화한다. 단, 임의의 노광 조건이나, 패턴 디자인이 결정되면, 재현성 좋게 출현하는 현상이기 때문에, 상기 방법의 적용은 확실하게 유리한 것이다. 즉, 피처리체의 가공 프로세스에서 생기는 로딩 효과 등, 패턴이나 그 배치의 상위에 기인하는 현상 속도의 변화나, 노광기에 기인하는 노광 광량의 면내 분포 등을 감안하여, 그들의 영향을 캔슬하여, 피처리체의 에칭 가공을 소정 조건에서 확실하게 행할 수 있도록 하는, 포토마스크의 설계를 행할 수 있다.Here, when the dose is fixed at 80 mJ / cm 2, as shown in Table 5, the relationship between the resist residual film value R T and the effective transmittance T A is obtained. That is, even if the resist residual film value to be obtained is the same, in the above example, in the semi-transmissive region of the pixel pattern region and the semi-transmissive region of the peripheral circuit pattern region, a mask design having a difference of about 2% around the effective transmittance T A is obtained . You must Of course, this adjustment amount changes depending on the resist residual film value to be obtained, and also changes depending on the design of the pattern and the arrangement of the pattern. However, since any exposure condition or pattern design is determined, it is a phenomenon that appears reproducibly, and therefore the application of the above method is certainly advantageous. That is, in consideration of the change of the developing speed resulting from the difference of a pattern or arrangement | positioning, such as the loading effect which arises in the processing process of a to-be-processed object, the in-plane distribution of the exposure light amount which originates in an exposure machine, etc., those effects are canceled, and a to-be-processed object The photomask can be designed to reliably perform the etching process under predetermined conditions.

Figure 112009059899711-pat00008
Figure 112009059899711-pat00008

또한, 본 발명에서는, 테스트 마스크를 이용한 포토리소그래피 프로세스와, 얻고자 하는 포토마스크를 이용한 포토리소그래피 프로세스에서, 노광 조건이나 프로세스 조건을 마찬가지로 하는 것이 전제이다.In the present invention, it is assumed that the exposure conditions and the process conditions are similarly applied in the photolithography process using the test mask and the photolithography process using the photomask to be obtained.

이상의 검토에 의해, 원하는 레지스트 잔막치를 얻기 위한 실효 투과율 TA의 조정이 가능한 것을 알 수 있다. 다음으로, 그 실효 투과율 TA를 갖는 마스크 패턴을 어떻게 작성할지에 대하여 설명한다. 예를 들면, 화소 패턴 영역과 주변 회로 패턴 영역에 각각 대응하는 제1 반투광부와 제2 반투광부는, 레지스트 잔막치를 동일하게 하고자 하는 것이며, 그를 위해서 실효 투과율 TA는 상이한 것으로 한다.According to the above study, it can be seen that the adjustment of the effective transmittance T A possible to obtain a desired resist glass makchi. Next, how to prepare a mask pattern having the effective transmittance T A will be described. For example, the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion respectively corresponding to the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region are intended to have the same resist residual film value, and for this reason, the effective transmittance T A is assumed to be different.

제1 반투광부와 제2 반투광부의 실효 투과율 TA를 서로 다른 것으로 하는 경우, 제1 반투광부와 제2 반투광부의 선폭, 패턴 형상, 및 반투광막의 막 투과율 중 적어도 하나를 이용하여 결정할 수 있다. 제1 반투광부와 제2 반투광부의 실효 투과율 TA의 차는, 레지스트막을 노광?현상하였을 때의 잔막 프로파일에서 보텀 부분이 동일하게 되는, 즉 제1 반투광부와 제2 반투광부의 잔막치가 동일하게 되도록 설정된다.When the effective transmittance T A of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is different from each other, it can be determined using at least one of the line width, the pattern shape, and the film transmittance of the translucent film. have. The difference between the effective transmittances T A of the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is that the bottom portion is the same in the residual film profile when the resist film is exposed and developed, that is, the residual film values of the first and second semi-transmissive portions are the same. Is set to.

우선, 도 8의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부와 제2 반투광부에서, 각각 서로 다른 반투광막의 적층 구성에 의해 막 투과율을 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 한쪽을 적층 구성으로 하고, 다른 쪽을 단층으로 한다. 도 8의 (a)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광부 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투광막(34) 및 제2 반투광막(35)을 이용하고, 제2 반투광부 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투광막(35)을 이용한다. 제2 반투광막(35)의 재료로서는, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는, MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등, 또는 크롬을 주성분으로 하는, 질화크롬, 산화크롬, 산질화크롬, 불화크롬 등을 들 수 있다.First, as shown in (a) and (b) of FIG. 8, the film transmittance can be made different in the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion by the laminated structure of different translucent films. For example, one side is made into laminated structure and the other side is made into single layer. In the structure shown to Fig.8 (a), the 1st semi-transmissive film 34 and the 2nd semi-transmissive film 35 are used for the 1st semi-transmissive part B (dark translucent area | region), and the 2nd semi-transmissive part C The second translucent film 35 is used for (bright translucent region). As the material of the second semi-transmissive film 35, chromium nitride, chromium oxide, oxynitride mainly containing MoSi (MoSi 2 ), MoSiN, MoSiON, MoSiCON, or chromium, which is composed mainly of molybdenum silicide (MoSi) Chromium, chromium fluoride, and the like.

도 8의 (b)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광부 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투광막(34) 및 제2 반투광막(35)을 이용하고, 제2 반투광부 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투광막(35)을 이용한다. 제2 반투광막(35)의 재료로서는, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는, MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등을 들 수 있다. 또한, 제1 반투광막(34)의 재료로서는, 질화크롬, 산화크롬, 산질화크롬, 불화크롬 등이 바람직하다.In the configuration shown in FIG. 8B, the first semi-transmissive membrane 34 and the second semi-transmissive membrane 35 are used for the first semi-transmissive portion B (dark translucent region), and the second semi-transmissive portion C is used. The second translucent film 35 is used for (bright translucent region). Examples of the material of the second semi-transmissive film 35 include MoSi (MoSi 2 ), MoSiN, MoSiON, MoSiCON, and the like having molybdenum silicide (MoSi) as a main component. As the material of the first translucent film 34, chromium nitride, chromium oxide, chromium oxynitride, chromium fluoride, or the like is preferable.

도 8의 (a), (b)에 도시한 구성에서, 제1 반투광막(34)의 재료로서는, 상기 제2 반투광막(35)과 마찬가지의 재료로부터 선택된 것을 사용할 수 있다. 제1 반투광부 B의 투과율은, 제1 반투광막(34) 및 제2 반투광막(35)의 각각의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정되고, 제2 반투광부 C의 투과율은, 제1 반투광막(34)의 막 재질과 막 두께의 선정에 의해 설정된다. 또한, 도 8의 (a)~(d)에서, 참조 부호 31은 투명 기판을 나타내고, 참조 부호 32는 차광막을 나타내고, 참조 부호 33은 반사 방지막을 나타낸다.In the structure shown to Fig.8 (a), (b), as a material of the 1st semi-transmissive film 34, the thing chosen from the same material as the said 2nd translucent film 35 can be used. The transmittance of the first translucent portion B is set by the selection of the film material and the film thickness of each of the first translucent membrane 34 and the second translucent membrane 35, and the transmittance of the second translucent portion C is It is set by selection of the film material and the film thickness of the first translucent film 34. 8A to 8D, reference numeral 31 denotes a transparent substrate, reference numeral 32 denotes a light shielding film, and reference numeral 33 denotes an antireflection film.

다음으로, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부 B와 제2 반투광부 C를, 각각 서로 다른 막 투과율의 반투광막으로 구성하여도 된다. 도 8의 (c)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광부 B(어두운 반투광 영역)에 제1 반투광막(34)을 이용하고, 제2 반투광부 C(밝은 반투광 영역)에 제2 반투광막(35)을 이용하여, 각각의 반투광 영역이 단층으로 구성되어 있다. 제1 반투광막(34)의 재료로서는, 예를 들면, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는, MoSi(MoSi2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON 등을 들 수 있다. 또한, 제2 반투광막(35)의 재료로서는, 질화크롬, 산화크롬, 산질화크롬, 불화크롬 등이 바람직하다.Next, as shown in FIG.8 (c), you may comprise the 1st semi-transmissive part B and the 2nd semi-transmissive part C with the semi-transmissive film of a film transmittance respectively. In the configuration shown in FIG. 8C, the first semi-transmissive membrane 34 is used for the first semi-transmissive portion B (dark translucent region), and the second semi-transmissive portion C (bright translucent region) is used for the second. By using the semi-transmissive film 35, each semi-transmissive area is composed of a single layer. As a material of the first half-transparent film 34, for example, can be cited as a main component of molybdenum silicide (MoSi), MoSi (MoSi 2), MoSiN, MoSiON, MoSiCON like. As the material of the second semitransmissive film 35, chromium nitride, chromium oxide, chromium oxynitride, chromium fluoride and the like are preferable.

다음으로, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부 B와 제2 반투광부 C에서, 각각 서로 다른 반투광막의 막 두께에 의해 막 투과율을 서로 다르게 하여도 된다. 도 8의 (d)에 도시한 구성에서는, 제1 반투광부 B 및 제2 반투광부 C 위에 반투광막(34)이 형성되고, 제1 반투광부 B의 반투광막(34)의 두께를 두껍게, 제2 반투광부 C의 반투광막(34)의 두께를 얇게 한다. 이와 같은 구성은, 예를 들면, 포토레지스트를 이용한 2회의 포토리소그래피 프로세스에 의해, 반투광막에 부분적인 약액에 의한 에칭을 행하여, 막 두께가 서로 다른 부분을 형성할 수 있다. 또한, 반투광막으로서는, 크롬의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화질화탄화물, 또는, 금속 실리사이드 등을 이용할 수 있다. 특히, 몰리브덴 실리사이드(MoSix)막과 같은 금속 실리사이드막 등이 바람직하다.Next, as shown in (d) of FIG. 8, in the first semi-transmissive portion B and the second semi-transmissive portion C, the film transmittances may be different from each other by the film thicknesses of the different semi-transmissive membranes. In the configuration shown in FIG. 8D, the semi-transmissive film 34 is formed on the first semi-transmissive portion B and the second semi-transmissive portion C, and the thickness of the semi-transmissive membrane 34 of the first semi-transmissive portion B is increased. The thickness of the transflective film 34 of the second translucent portion C is made thin. Such a configuration can, for example, perform etching with a partial chemical solution on the semitransmissive film by two photolithography processes using a photoresist to form portions having different film thicknesses. As the semi-transmissive film, an oxide of chromium, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, metal silicide or the like can be used. In particular, metal silicide films such as molybdenum silicide (MoSix) films and the like are preferable.

도 9의 (a)~(d)에 도시한 바와 같이, 제1 반투광부와 제2 반투광부에서, 각각 서로 다른 선폭(CD)에 의해 실효 투과율 TA를 서로 다르게 할 수 있다. 도 9의 (a)에 도시한 구성에서는, 차광막(32) 및 반사 방지막(33)의 패턴의 선폭을 서로 다르게 함으로써(선폭 소 : Wc, 선폭 대 : Wd), 반투광 영역의 실효 투과율 TA를 서로 다르게 하고 있다. 또한, 도 9의 (b)에 도시한 구성에서는, 반투광막(34)의 패턴을 변화시킴으로써(단층막 : Pc, 해상 한계 이하의 패턴 : Pd) 반투광 영역의 실효 투과율 TA를 서로 다르게 하고 있다.As shown in (a) ~ (d) of Figure 9, may be different from each other the effective transmittance T A by 1 from the semi-shielding portion and the second semi-shielding portion, each of different line width (CD). In the configuration shown in FIG. 9A, the line widths of the patterns of the light shielding film 32 and the anti-reflection film 33 are different from each other (line width: Wc, line width: Wd), and the effective transmittance T A of the semi-transmissive region. Are doing differently. In addition, in the configuration shown in FIG. 9B, the effective transmittance T A of the semi-transmissive region is different from each other by changing the pattern of the semi-transmissive film 34 (monolayer film: Pc, the pattern below the resolution limit: Pd). Doing.

또한, 도 9의 (c), (d)에 도시한 바와 같이, 반투광막(34)을 사용하지 않고, 차광막(32)(및 반사 방지막(33))에 의해, 실효 투과율 TA가 각각 서로 다른, 제1 반투광부 c와 제2 반투광부 d를 형성하여도 된다. 이 경우에, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 모든 패턴을 해상 한계 이하의 미세 패턴(예를 들면, 미세한 라인이나 도트)으로 하여도 되고, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 해상 한계 이하의 미세 패턴과, 해상 가능한 선폭의 패턴을 혼재시켜도 된다.In addition, (c) of Fig. 9, as shown in (d), without using the semi-transparent film 34, the light-shielding film 32 (and the anti-reflection film 33) by the effective transmittance T A, respectively The first semi-transmissive portion c and the second semi-transmissive portion d may be different from each other. In this case, as shown in Fig. 9C, all the patterns may be fine patterns (e.g., fine lines or dots) below the resolution limit, and as shown in Fig. 9D. Similarly, fine patterns below the resolution limit and patterns of resolvable line widths may be mixed.

따라서, 전술한 수단에 의해, 레지스트 잔막치의 변화를 파악하고, 이 결과를 근거로 하여, 제1 반투광부와 제2 반투광부(결과적으로 양자의 실효 투과율 TA는 서로 다른 것으로 됨)를 갖는 마스크 설계를 행할 수 있다.Therefore, by the above-described means, the change in the resist residual film value is grasped, and based on this result, the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion (as a result, the effective transmittances T A are different from each other) are obtained. Mask design can be performed.

이와 같은 다계조 포토마스크, 즉, 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 대응하는 부분에, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 형성하는 다계조 포토마스크를 제조하는 경우에서는, 반투광 영역을 갖는 테스트 전사 패턴을 형성한 테스트 마스크를 이용하여, 테스트용 피처리체 위에 형성된 레지스트막을 노광?현상하여 형성되는 테스트 레지스트 패턴의 레지스트 잔막치를 측정함으로써, 반투광 영역의 실효 투과율과, 잔막치 사이의 상관에 기초하여, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 갖는 전사 패턴을 형성하여도 된다.The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion of the resist pattern formed by developing the resist film after transferring the transfer pattern by exposing to such a multi-gradation photomask, that is, a resist film on a transfer object, are transferred. In the case of manufacturing a multi-gradation photomask which forms substantially the same resist residual film value at the portion to be exposed, the resist film formed on the test target object is exposed using a test mask in which a test transfer pattern having a semi-transmissive region is formed. By measuring the resist residual film value of the developed test resist pattern, the first semi-transmissive portion having the first effective transmittance and the first effective transmittance different from each other are determined based on the correlation between the effective transmittance of the semi-transmissive region and the remaining film value. A transfer pattern having a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance may be formed.

즉, 반투광부를 갖는 테스트 전사 패턴을 구비한 테스트 마스크를 이용하여, 테스트용 피전사체 위에 노광하여, 상기 테스트용 피전사체 위의 레지스트막에 상기 테스트 패턴을 전사한 후, 현상하여 형성되는 테스트 레지스트 패턴의 레지스트 잔막치를 측정함으로써, 반투광부의 선폭, 반투광부의 형상, 및 반투광부에 이용하는 반투광막의 막 투과율 중 적어도 어느 하나와, 형성되는 레지스트 잔막치와의 상관을 파악하고, 상기 상관에 기초하여, 각각 서로 다른 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율을 갖도록 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성한다. 이와 같이 하여, 별도로 취득한 파라미터를 이용하여 각각 서로 다른 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율을 갖도록 상기 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성할 수도 있다.That is, a test resist is formed by exposing the test pattern onto a test transfer member using a test mask having a test transfer pattern having a translucent portion, transferring the test pattern to a resist film on the test transfer member, and then developing the test resist. By measuring the resist residual film value of the pattern, the correlation between at least one of the line width of the semi-transmissive part, the shape of the semi-transmissive part, and the film transmittance of the semi-transmissive film used in the semi-transmissive part and the formed resist residual film value are determined. Based on this, the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion are formed to have different first effective transmittance and second effective transmittance, respectively. In this manner, the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion may be formed to have different first effective transmittance and second effective transmittance, respectively, using separately acquired parameters.

혹은, 반투광부를 갖는 테스트 전사 패턴을 형성한 테스트 마스크를 이용하여, 테스트용 피전사체 위에 노광하여, 상기 테스트용 피전사체 위의 레지스트막에 상기 테스트 패턴을 전사한 후, 현상하여 형성되는 테스트 레지스트 패턴의 레지스트 잔막치를 측정함으로써, 반투광부가 갖는 실효 투과율과, 그에 의해 형성되는 레지스트 잔막치와의 상관을 파악하고, 상기 상관에 기초하여, 각각 서로 다른 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성한다. 이와 같이, 실효 투과율을 통하여 상기 상관을 취득하여도 된다. 이 경우에서, 상기 상관에 기초하여, 제1 반투광부 및 제2 반투광부의 선폭, 반투광부의 패턴 형상, 및 반투광부에 이용하는 반투광막의 막 투과율 중 적어도 어느 하나를 결정함으로써, 제1 실효 투과율 및 제2 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부 및 제2 반투광부를 형성하는 것이 바람직하다.Alternatively, a test resist is formed by exposing the test pattern onto a test transfer member using a test mask having a test transfer pattern having a translucent portion, transferring the test pattern to a resist film on the test transfer member, and then developing the test resist. By measuring the resist residual film value of the pattern, the correlation between the effective transmittance of the semi-transmissive portion and the resist residual film value formed thereby is determined. Based on the correlation, the first effective transmittance and the second effective transmittance different from each other are determined. The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion are formed. In this manner, the correlation may be obtained through an effective transmittance. In this case, the first effective transmittance is determined by determining at least one of the line widths of the first and second semi-transmissive portions, the pattern shape of the semi-transmissive portion, and the film transmittance of the semi-transmissive membrane used in the translucent portion. And a first semi-transmissive portion and a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance.

이와 같은 기술 사항에 기초하여, 소정의 노광 조건에서의, 실효 투과율, 또는 실효 노광량과, 그에 의해 피전사체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 레지스트 잔막치의 상관을 파악하고, 상기 상관에 기초하여, 원하는 레지스트 잔막치를 얻기 위한, 실효 투과율 또는 실효 노광량을 구하고, 상기 실효 투과율, 또는 실효 노광량을 제공하기 위한, 포토마스크 패턴을 결정함으로써, 노광에 의해 피전사체 위의 레지스트막에, 레지스트 잔막치가 제어된 레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토마스크 패턴을 갖는 포토마스크를 설계할 수 있다. 이 경우에서는, 미리, 실효 투과율또는 실효 노광량과, 포토마스크 패턴의 소정 부분의 선폭, 막 투과율, 및 패턴 형상 중 적어도 하나와의 상관을 구해 두고, 상기 원하는 레지스트 잔막치를 얻기 위한, 실효 투과율 또는 실효 노광량을 구한 후, 상기 실효 투과율 또는 실효 노광량을 제공하는, 포토마스크 패턴의 소정 부분의 선폭, 막 투과율, 및 패턴 형상 중 적어도 하나를 결정하는 것이 바람직하다.Based on the technical matters described above, the correlation between the effective transmittance or the effective exposure amount under the predetermined exposure conditions and the resist remaining film value of the resist pattern formed on the transfer object is determined, and based on the correlation, a desired resist is obtained. By determining the photomask pattern for obtaining the effective transmittance or the effective exposure amount for obtaining the residual film value and for providing the effective transmittance or the effective exposure amount, the resist residual film value was controlled in the resist film on the transfer object by exposure. A photomask having a photomask pattern for forming a resist pattern can be designed. In this case, the correlation between the effective transmittance or the effective exposure amount and at least one of the line width, the film transmittance, and the pattern shape of the predetermined portion of the photomask pattern is obtained beforehand, and the effective transmittance or After obtaining the effective exposure amount, it is preferable to determine at least one of the line width, the film transmittance, and the pattern shape of the predetermined portion of the photomask pattern which provides the effective transmittance or the effective exposure amount.

여기서, 테스트 마스크란, 얻고자 하는 실제 마스크의 설계를 정교하고 치밀하게 행하기 위한 예비 마스크이다. 바람직하게는, 설계상의 미세 조정을 전제로 한, 실제 마스크 근사의 패턴(테스트 전사 패턴)을 형성한 것이다. 이것을, 실제 마스크에 적용하고자 하는 노광 조건에서 노광한다. 또한, 테스트 마스크를 이용하여, 피처리체 위에 형성하는 레지스트 패턴을 측정하는 경우, 실제 마스크를 사용하여, 피처리체 위에 형성하는 레지스트 패턴의 처리 공정과 마찬가지의 것을 적용한다.Here, the test mask is a preliminary mask for precisely and precisely designing the actual mask to be obtained. Preferably, an actual mask approximation pattern (test transfer pattern) is formed on the premise of design fine adjustment. This is exposed under the exposure conditions to be applied to the actual mask. In addition, when measuring the resist pattern formed on a to-be-processed object using a test mask, the thing similar to the process of processing the resist pattern formed on a to-be-processed object using an actual mask is applied.

다음으로, 본 발명의 효과를 명확하게 하기 위해서 행한 실시예에 대하여 설명한다.Next, the Example performed in order to clarify the effect of this invention is demonstrated.

우선, 도 10에 도시한 바와 같은 액정 표시 장치용 TFT 제조용 전사 패턴(42)을 형성한 다계조 포토마스크(41)를 준비하였다. 이 패턴은, 중앙에 화소 패턴 영역(42a), 그 외주에 주변 회로 패턴 영역(42b)을 갖는다.First, the multi-gradation photomask 41 in which the transfer pattern 42 for TFT manufacture for liquid crystal display devices as shown in FIG. 10 was formed was prepared. This pattern has a pixel pattern region 42a at the center and a peripheral circuit pattern region 42b at its outer periphery.

이 다계조 포토마스크(41)는, 도 11의 (a)~(e)에 도시한 공정에 의해 제조한다. 우선, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 글래스 기판(51) 위에, 반투광막(52) 및 차광막(53)이 순차적으로 형성되어 이루어지는 마스크 블랭크를 준비한다. 이 마스크 블랭크 위에, 레이저 묘화용의 포지티브형 레지스트를 도포하고, 베이킹을 행하여, 레지스트막(54)을 형성한다. 또한, 묘화 데이터는, 도 3의 (a)에 도시한 소스/드레인의 패턴에 대응하는 패턴 데이터이다.This multi-gradation photomask 41 is manufactured by the process shown to Fig.11 (a)-(e). First, as shown in FIG. 11A, a mask blank in which a semi-transmissive film 52 and a light shielding film 53 are sequentially formed on a glass substrate 51 is prepared. On this mask blank, the positive resist for laser drawing is apply | coated, baking is performed, and the resist film 54 is formed. In addition, drawing data is pattern data corresponding to the pattern of the source / drain shown to Fig.3 (a).

여기서, 차광막(53)의 재질로서는, 박막이며 높은 차광성이 얻어지는 것이 바람직하고, 예를 들면 Cr, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 여기서는, 크롬을 이용하였다. 또한, 반투광막(52)의 재질로서는, 투광 영역의 투과율을 100%로 한 경우에 투과율 20%~70% 정도의 반투광성이 얻어지는 것이 바람직하고, 예를 들면 Cr 화합물(Cr의 산화물, 질화물, 산질화물, 불화물 등), MoSi, Si, W, Al 등을 들 수 있다. 여기서는 몰리브덴 실리사이드를 이용하였다. 또한, 반투광막(52)의 막 두께는, 막 투과율 Tf가 g선에서 44%로 되도록 조정하였다.Here, as a material of the light shielding film 53, it is preferable that a thin light and high light shielding property are obtained, for example, Cr, Si, W, Al, etc. are mentioned. Here, chromium was used. In addition, as the material of the semi-transmissive membrane 52, when the transmittance of the transmissive region is 100%, it is preferable that semi-transmittance of about 20% to 70% of the transmittance is obtained. For example, Cr compound (oxide of Cr, nitride) , Oxynitride, fluoride and the like), MoSi, Si, W, Al, and the like. Molybdenum silicide was used here. In addition, the film thickness of the translucent film 52 was adjusted so that the film transmittance T f might be 44% at g line | wire.

다음으로, 레이저 묘화 후, 이것을 현상하여, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 마스크 블랭크 위에 차광 영역에 대응하는 레지스트 패턴(54a)을 형성한다. 다음으로, 형성된 레지스트 패턴(54a)을 마스크로 하여, 차광막(53)을 드라이 에칭 하여, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 차광 영역에 대응하는 패턴(53a)을 형성한다. 이 때, 차광 영역에 대응하는 영역 이외는, 차광막(53)의 에칭에 의해 기초의 반투광막(52)이 노출된 상태로 된다. 잔존하는 레지스트 패턴(54a)은, 산소에 의한 애싱 혹은 농황산 등을 이용하여 제거한다.Next, after laser drawing, it is developed and the resist pattern 54a corresponding to a light shielding area is formed on a mask blank as shown to FIG. 11 (b). Next, the light shielding film 53 is dry-etched using the formed resist pattern 54a as a mask to form a pattern 53a corresponding to the light shielding region as shown in Fig. 11C. At this time, except for the area | region corresponding to a light shielding area | region, the base semi-transmissive film 52 is exposed by the etching of the light shielding film 53. As shown in FIG. The remaining resist pattern 54a is removed using ashing with oxygen, concentrated sulfuric acid, or the like.

다음으로, 다시 전체면에 상기 레지스트를 도포하여 레지스트막(54)을 형성하고,2회째의 묘화를 행한다. 이 때의 묘화 데이터는, 도 3의 (a)에 도시한 소스와 드레인 사이의 채널부에 대응하는 반투광 영역을 적어도 포함하는 패턴 데이터이다. 묘화 후, 레지스트막(54)을 현상하여, 도 11의 (d)에 도시한 바와 같이, 적어도 반투광 영역에 대응하는 레지스트 패턴을 형성한다. 또한,이 전사 패턴에서는, 화소 패턴 및 주변 회로 패턴에서 채널 폭이 3.7㎛이었다.Next, the resist is applied to the entire surface again to form a resist film 54, and the second drawing is performed. The writing data at this time is pattern data including at least a translucent region corresponding to the channel portion between the source and the drain shown in Fig. 3A. After drawing, the resist film 54 is developed to form a resist pattern corresponding to at least the translucent region as shown in Fig. 11D. In this transfer pattern, the channel width was 3.7 µm in the pixel pattern and the peripheral circuit pattern.

다음으로, 형성된 레지스트 패턴(54)을 마스크로 하여, 투광 영역으로 되는 영역의 반투광막(52)을 웨트 에칭에 의해 제거한다. 이에 의해, 도 11의 (e)에 도시한 바와 같이, 반투광 영역은 투광 영역으로 구획되어, 반투광 영역 및 투광 영역이 형성된다. 여기서, 차광막의 패턴(53a) 위에는 레지스트 패턴을 형성하지 않고 있지만, 본 실시 형태에서는, 사용하는 마스크 블랭크의 차광막(53)과 반투광막(52)은 서로 에칭 특성이 다른 재질로 형성되어 있기 때문에, 반투광막(52)을 에칭하는 환경에서는 차광막(53)은 거의 에칭되지 않는다. 이 때, 차광막의 패턴(53a)이 에칭 마스크(레지스트)로 되어 반투광막(52)이 에칭되게 된다. 단, 차광막(53)의 데미지를 확실하게 방지하기 위해서, 상기 레지스트 패턴을 차광막(53)의 패턴(53a)을 포함하는 영역에 형성하여도 된다. 또한, 잔존하는 레지스트 패턴은 산소 애싱 등에 의해 제거한다.Next, using the formed resist pattern 54 as a mask, the semi-transmissive film 52 of the area | region used as a light transmission area | region is removed by wet etching. As a result, as shown in Fig. 11E, the semi-transmissive region is partitioned into a transmissive region, thereby forming a translucent region and a translucent region. Here, although no resist pattern is formed on the pattern 53a of the light shielding film, in the present embodiment, the light shielding film 53 and the semi-transmissive film 52 of the mask blank to be used are formed of materials having different etching characteristics. In the environment where the semitransmissive film 52 is etched, the light shielding film 53 is hardly etched. At this time, the pattern 53a of the light shielding film becomes an etching mask (resist) so that the translucent film 52 is etched. However, in order to reliably prevent damage of the light shielding film 53, the resist pattern may be formed in a region including the pattern 53a of the light shielding film 53. In addition, the remaining resist pattern is removed by oxygen ashing or the like.

이와 같이 하여 얻어진 다계조 포토마스크는, 도 3의 (a)에 도시한 TFT 기판용 패턴의 소스 및 드레인에 대응하는 차광막의 패턴과, 채널부에 대응하는 반투광막의 패턴을 구비하고, 그 주변은 투명 기판이 노출되어 투광 영역을 형성하고 있다.The multi-gradation photomask obtained in this manner is provided with a pattern of a light shielding film corresponding to the source and the drain of the pattern for the TFT substrate shown in Fig. 3A, and a pattern of a semi-transmissive film corresponding to the channel portion. The transparent substrate is exposed to form a transmissive region.

또한, 미리 화소 패턴 영역의 반투광 영역(제1 패턴부)과, 주변 회로 패턴 영역의 반투광 영역(제2 패턴부)은, 실효 투과율이 37.2%로서 동등하게 되도록 패턴 설계를 행하였다. 상기한 다계조 포토마스크를 이용하여, 실제로, 레지스트막을 도포한 피처리체를, 대형 마스크용 노광기를 이용하여 노광하고, 그 후, 레지스트막을 현상하여, 레지스트 패턴을 얻었다. 노광 조건은, 전술한 해석 설명에서 이용한 것과 마찬가지로, 노광기의 NA(개구수)를 0.085로 하고, σ(코히어런시)를 0.9로 하고, 노광 파장을 i~g선으로 하고, 그 강도비를 g/h/i=1.0/0.8/0.95로 하였다. 또한, 반투광 영역을 구성하는 반투광막으로서 MoSi막을 이용하고, 그 막의 광 투과율은, g선에서 44%로 되도록 조성과 막 두께를 조정하였다.In addition, the semi-transmissive region (first pattern portion) of the pixel pattern region and the semi-transmissive region (second pattern portion) of the peripheral circuit pattern region were previously patterned so that the effective transmittance was equal to 37.2%. Using the above-mentioned multi-gradation photomask, the to-be-processed object to which the resist film was apply | coated actually was exposed using the exposure machine for large masks, and the resist film was developed after that, and the resist pattern was obtained. As for the exposure conditions, the NA (the number of apertures) of the exposure machine is 0.085, the sigma (coherency) is 0.9, the exposure wavelength is i-g line, and the intensity ratio is the same as that used in the above-described analysis. Was set to g / h / i = 1.0 / 0.8 / 0.95. In addition, the MoSi film was used as a semi-transmissive film which comprises a semi-transmissive area | region, and the composition and the film thickness were adjusted so that the light transmittance of this film might be 44% in g line | wire.

이 레지스트 패턴의 채널부에 상당하는 부분의 레지스트 잔막치를, 화소 패턴 영역과, 주변 회로 패턴 영역의 각각에 대하여 측정한 바, 각각의 평균값의 사이에 70㎚ 이상의 차가 있었다. 따라서, 노광기의 노광 광량을 변화시켰을 때의, 레지스트 잔막치의 변화를 조사하여 플롯하여, 도 6에 도시한 상관을 얻었다. 이 후, 이것을 환산하여, 표 5에 나타내는 실효 투과율 TA와 레지스트 잔막치 사이의 상관 관계를 얻었다. 얻어진 상관 관계를 이용하여, 원하는 레지스트 잔막치 : 600㎚에 대응하는, 화소 패턴 및 주변 회로 패턴의 각각의 실효 투과율 TA 40.6%(화소 패턴), 38.6%(주변 회로 패턴)를 구하였다.When the resist residual film value of the portion corresponding to the channel portion of the resist pattern was measured for each of the pixel pattern region and the peripheral circuit pattern region, there was a difference of 70 nm or more between the respective average values. Therefore, the change of the resist residual film value at the time of changing the exposure light quantity of an exposure machine was investigated and plotted, and the correlation shown in FIG. 6 was obtained. Thereafter, this was converted to obtain a correlation between the effective transmittance T A shown in Table 5 and the resist residual film value. Using the obtained correlation, the effective transmittance T A 40.6% (pixel pattern) and 38.6% (peripheral circuit pattern) of each of the pixel pattern and the peripheral circuit pattern corresponding to the desired resist residual film value: 600 nm were obtained.

다음으로, 그와 같은 실효 투과율 TA를 달성하기 위해서, 화소 패턴과 주변 회로 패턴의 설계 조정을 행하였다. 구체적으로는, 각각의 선폭(채널 폭)을 변경하였다. 채널 폭과 실효 투과율 TA 사이의 상관은, 미리 표 1에서 파악되어 있었으므로, 이에 기초하여 마스크의 패턴 데이터를 변경하였다. 즉, 화소 패턴 영역의 채널부는, 주변 회로 패턴 영역의 채널부보다도 크게 하였다.Next, in order to achieve such effective transmittance T A , the design adjustment of the pixel pattern and the peripheral circuit pattern was performed. Specifically, each line width (channel width) was changed. Since the correlation between channel width and effective transmittance T A was grasped | ascertained in Table 1 previously, the pattern data of a mask was changed based on this. In other words, the channel portion of the pixel pattern region is larger than the channel portion of the peripheral circuit pattern region.

이와 같이 설계 변경한 후의 다계조 포토마스크를 사용하여, 상기와 동일한 노광기를 이용하여, 피처리체에 대해서는 동일한 현상 공정을 거친 바, 화소 패턴 영역, 주변 회로 패턴 영역 모두, 반투광 영역에 대응하는 부분의 레지스트 잔막치는, 거의 600㎚로 되어, 그 평균값의 차는 20㎚ 미만이었다.Thus, the same development process was performed on the to-be-processed object using the same exposure apparatus using the multi-gradation photomask after design change, and the part corresponding to the translucent area | region of all the pixel pattern area | region and the peripheral circuit pattern area | region The resist residual film value of was nearly 600 nm, and the difference of the average value was less than 20 nm.

이와 같이, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크는, 전사 패턴에서의 반투광 영역이, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 상기 제1 실효 투과율과 상이한 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 가짐으로써, 다계조 포토마스크를 이용한 피처리체의 가공에서, 레지스트 잔막치를 정교하고 치밀하게 제어하는 것이 가능하게 된다.As described above, in the multi-gradation photomask according to the present invention, the semi-transmissive region in the transfer pattern includes a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance, and a second half having a second effective transmittance different from the first effective transmittance. By having a light-transmitting part, it becomes possible to precisely and precisely control the resist residual film value in the process of the to-be-processed object using a multi-gradation photomask.

본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 적절히 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서의 재질, 막 구성, 패턴 구성, 부재의 개수, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.This invention is not limited to the said embodiment, It can change suitably and can implement. For example, the material, the film structure, the pattern structure, the number of members, the size, the treatment procedure, and the like in the above embodiments are examples, and various modifications can be made within the range in which the effects of the present invention are exhibited. In addition, as long as it does not deviate from the range of the objective of this invention, it is possible to change suitably and to implement.

도 1은 포토마스크에서의 반투광 영역의 광 투과 곡선을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the light transmission curve of the semi-transmissive area | region in a photomask.

도 2는 노광기의 노광 조건을 재현하는 장치의 일례를 도시하는 도면.2 is a diagram showing an example of an apparatus for reproducing exposure conditions of an exposure machine.

도 3의 (a)는 TFT 패턴을 도시하는 평면도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에서의 ⅢB-ⅢB선을 따른 단면도.(A) is a top view which shows a TFT pattern, (b) is sectional drawing along the IIIB-IIIB line | wire in (a) of FIG.

도 4는 도 1에 도시하는 광 투과 곡선의 확대도.4 is an enlarged view of a light transmission curve shown in FIG. 1;

도 5는 채널 폭과 실효 투과율 사이의 관계를 도시하는 도면.5 shows a relationship between channel width and effective transmittance.

도 6은 노광량과 레지스트 잔막치 사이의 관계를 도시하는 도면.6 is a diagram illustrating a relationship between an exposure amount and a resist residual film value.

도 7은 실효 노광량과 레지스트 잔막치 사이의 관계를 도시하는 도면.7 is a diagram showing a relationship between an effective exposure amount and a resist residual film value.

도 8의 (a)~(d)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 막 구성을 도시하는 도면.8A to 8D are diagrams showing the film configuration of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention.

도 9의 (a)~(d)는 본 발명의 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 패턴 구성을 도시하는 도면.9A to 9D are diagrams showing the pattern configuration of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention.

도 10은 액정 표시 장치용 TFT 제조용 전사 패턴을 도시하는 도면.Fig. 10 is a diagram showing a transfer pattern for manufacturing TFT for liquid crystal display device.

도 11의 (a)~(e)는 도 10에 도시하는 패턴을 형성할 때의 공정을 설명하기 위한 도면.11 (a) to 11 (e) are diagrams for explaining the steps when forming the pattern shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 광원1: light source

2 : 조사 광학계2: irradiation optical system

3 : 포토마스크3: photomask

3a : 마스크 유지구3a: mask holder

4 : 대물 렌즈계4: objective lens system

7 : 개구 조리개7: aperture aperture

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 투명 기판 위에 형성된, 노광광을 차광하는 차광막, 또는 상기 차광막 및 상기 노광광을 일부 투과시키는 반투광막을 패터닝하여, 투광 영역, 차광 영역, 및 반투광 영역을 갖는 전사 패턴을 형성하여 이루어지는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,A multi-gradation photo formed by patterning a light shielding film for shielding exposure light or a translucent film for partially transmitting the light shielding film and the exposure light formed on a transparent substrate, thereby forming a transfer pattern having a light transmission region, a light shielding region, and a semi-transmissive region As a manufacturing method of a mask, 상기 다계조 포토마스크의 노광에 이용하는 노광 조건 하에서, 상기 반투광영역이 갖는 노광광 투과율을 실효 투과율이라고 할 때,When the exposure light transmittance of the semi-transmissive region is referred to as an effective transmittance under exposure conditions used for exposure of the multi-gradation photomask, 상기 반투광 영역은, 제1 실효 투과율을 갖는 제1 반투광부와, 제2 실효 투과율을 갖는 제2 반투광부를 갖고,The semi-transmissive region has a first semi-transmissive portion having a first effective transmittance and a second semi-transmissive portion having a second effective transmittance, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부는 패턴선폭 또는 이용하는 반투광막의 막투과율 중 어느 하나가 서로 다른 것에 의해 상기 제1 실효 투과율 및 상기 제2 실효 투과율이 서로 다른 다계조 포토마스크의 제조방법에 있어서,The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion is a method of manufacturing a multi-gradation photomask different from the first effective transmittance and the second effective transmittance by any one of the pattern line width or the membrane transmittance of the semi-transmissive film to be used is different. To 테스트 마스크를 이용하여, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부 각각에서의 실효 투과율과 레지스트 잔막치의 상관관계를 구하고,Using a test mask, the correlation between the effective transmittance and the resist remaining film value in each of the first and second translucent parts is obtained. 상기 상관관계에 기초하여 목표로 하는 레지스트 잔막치에 대응하는 상기 제1 실효 투과율과 상기 제2 실효 투과율을 각각 구하고,The first effective transmittance and the second effective transmittance corresponding to the resist resist film value of interest based on the correlation, respectively; 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부가, 상기 제1 실효 투과율과 상기 제2 실효 투과율을 각각 가지도록 하기 위해, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 적용하는, 상기 패턴 선폭 또는 상기 반투광막의 막투과율을 결정하는 공정을 가지고,The pattern line width, which is applied to the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion, so that the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion have the first effective transmittance and the second effective transmittance, respectively. It has a process of determining the membrane transmittance of the translucent film, 상기 공정에 의해, 상기 포토마스크를 이용하여 피전사체 위의 레지스트막에 노광하여 상기 전사 패턴을 전사한 후, 상기 레지스트막을 현상하여 형성되는 레지스트 패턴의, 상기 제1 반투광부와 상기 제2 반투광부에 각각 대응하는 부분이, 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치를 갖도록, 상기 전사패턴을 형성하는 다계조 포토마스크를 이루며,The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion of the resist pattern formed by developing the resist film after transferring the transfer pattern by exposing to a resist film on a transfer object by using the photomask. And a portion corresponding to each other to form a multi-gradation photomask for forming the transfer pattern so as to have substantially the same resist remaining film value, 상기 실질적으로 동일한 레지스트 잔막치는, 평균값의 차이가 20nm 미만인 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The said substantially same resist residual film value is a manufacturing method of the multi-gradation photomask characterized by the difference of average value being less than 20 nm. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부는 선폭이 서로 다른 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion manufacturing method of a multi-gradation photomask, characterized in that the line width is different from each other. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 각각 서로 다른 막 투과율의 반투광막을 이용하여 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a multi-gradation photomask, wherein the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion are formed using semi-transmissive membranes having different film transmittances, respectively. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 각각 서로 다른 적층 구성의 반투광막을 이용하여, 막 투과율이 서로 다른 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a multi-gradation photomask, wherein the first semitransmissive portion and the second semitransmissive portion having different film transmittances are formed using semitransmissive films having different laminated structures. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 각각 서로 다른 막 두께의 반투광막을 이용하여, 막 투과율이 서로 다른 상기 제1 반투광부 및 상기 제2 반투광부를 형성하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a multi-gradation photomask, wherein the first translucent portion and the second translucent portion having different film transmittances are formed by using translucent films having different film thicknesses, respectively. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11, 상기 다계조 포토마스크는, 상기 반투광 영역이 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The said multi-gradation photomask is a manufacturing method of the multi-gradation photomask characterized by the said semi-transmissive area being comprised by the fine pattern below a resolution limit. 삭제delete 삭제delete
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