KR101333899B1 - Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, pattern transfer method, and manufacturing method of thin film transistor - Google Patents

Multi-gray scale photomask, manufacturing method of multi-gray scale photomask, pattern transfer method, and manufacturing method of thin film transistor Download PDF

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Abstract

위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제한다.
투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크에 있어서, 광학막은, 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 위상을 대략 18O도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 대표 파장의 광에 대하여 3% ∼ 50%의 투과율을 갖고, 투광부와 반투광부에 있어서는, 투명 기판 표면의 일부가 노출되고, 차광부는 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성된 광학막을 갖는다.In a multi-gradation photomask having a predetermined light transmittance in the light shielding portion for generating a phase shift effect, the photosensitive of the resist film on the workpiece is suppressed in a region away from the boundary of the light transmitting portion or the semi-transmissive portion in the light blocking portion. do.
A multi-tone photo having a transfer pattern comprising a light transmitting portion, a light blocking portion, and a semi-transmissive portion formed by patterning an optical film formed on a transparent substrate, and forming a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece. In the mask, the optical film has a function of shifting the phase of the representative wavelength included in the exposure light of the multi-gradation photomask by approximately 18 degrees, and has a transmittance of 3% to 50% with respect to the light of the representative wavelength. In the light portion and the semi-transmissive portion, a part of the surface of the transparent substrate is exposed, and the light shielding portion has an optical film having a fine transmission pattern having a line width not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask.

Description

다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD OF MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD, AND MANUFACTURING METHOD OF THIN FILM TRANSISTOR}MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, MANUFACTURING METHOD OF MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD, AND MANUFACTURING METHOD OF THIN FILM TRANSISTOR}

본 발명은, 전자 디바이스용 회로 패턴 등을 피전사체에 전사하기 위한 전사용 포토마스크에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치나 유기 EL(일렉트로루미네센스; electroluminescence) 등의 표시 디바이스를 효율적으로 제조하기 위한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transfer photomask for transferring a circuit pattern for an electronic device or the like to a transfer target, and in particular, for efficiently manufacturing a display device such as a liquid crystal display device or an organic EL (electroluminescence). A multi-gradation photomask, a manufacturing method thereof, and a pattern transfer method using the multi-gradation photomask, and a manufacturing method of a thin film transistor.

특허 문헌 1에는, 차광막을 투과하는 광의 위상과, 반투명막을 투과하는 광의 위상을 150도 ∼ 210도의 범위 내에서 서로 다르게 하도록 구성된 계조 마스크가 개시되어 있다.Patent Document 1 discloses a gradation mask configured so that the phase of light passing through the light shielding film and the phase of light passing through the translucent film are different from each other within a range of 150 to 210 degrees.

특허 문헌 1에 기재된 계조 포토마스크에서는, 차광막을 투과하는 노광광의 위상과, 반투명막을 투과하는 노광광의 위상을 상기 범위 내에서 서로 다르게 함으로써, 차광부와 반투광부의 경계 영역에 있어서의 노광광(회절광)을 상쇄하는 효과(위상의 반전 효과. 이하, 위상 시프트 효과라고도 함)를 발생시키고, 차광부와 반투광부의 경계 부분에 있어서, 투과광 강도를 급격하게 변화시킬 수 있다. 그 때문에, 이러한 계조 포토마스크를 사용해서 레지스트막을 노광하면, 차광부와 반투광부의 경계 부분에 대응하는 영역에서 광 해상성을 향상시켜, 피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 단부를 깍아지른듯한 형상으로 할 수 있다.In the gradation photomask described in Patent Literature 1, the exposure light (diffraction) in the boundary region of the light shielding portion and the semi-transmissive portion is different by varying the phase of the exposure light passing through the light shielding film and the phase of the exposure light passing through the translucent film within the above range. The effect of canceling light) (phase reversal effect, hereinafter also referred to as a phase shift effect) is generated, and the transmitted light intensity can be changed rapidly at the boundary between the light shielding portion and the semi-transmissive portion. Therefore, when the resist film is exposed using such a gradation photomask, the light resolution is improved in a region corresponding to the boundary between the light shielding portion and the semi-transmissive portion, and the shape of the end portion of the resist pattern formed on the workpiece is shaved. You can do

피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴의 단부를 깍아지른듯한 형상으로 함으로써, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 사용해서 피가공체에 회로 패턴 등을 형성할 때에, 그 패턴의 선폭이나 형상의 제어를 용이하게 행할 수 있게 된다. 특히, 피가공체 위에 형성한 레지스트 패턴을 애싱(ashing) 등을 하여 감막함으로써, 피가공체에 대하여 2단계의 에칭을 행할 때, 특히 유리한 효과가 얻어진다. 즉, 레지스트 패턴의 단부를 피가공체의 표면에 대하여 수직에 가까운(구배(句配)가 큰) 형상으로 하면, 이 레지스트 패턴을 사용해서 첫번째의 에칭을 행한 후, 이 레지스트 패턴을 감막함으로써 새로운 레지스트 패턴을 형성할 때에, 감막량의 차이에 의한 레지스트 패턴의 선폭 변동을 억제할 수 있다. 그 결과, 새로운 레지스트 패턴을 사용해서 두번째의 에칭을 행할 때에, 피가공체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 반해, 레지스트 패턴의 단부가 피가공체의 표면에 대하여 수평에 가까운(구배가 작은) 형상으로 된 경우에는, 감막량의 근소한 차이에 의해 레지스트 패턴의 선폭이 크게 변화하여, 피가공체의 가공 정밀도가 저하된다. 바꾸어 말하면, 원하는 선폭을 얻기 위한 레지스트 패턴의 감막량의 마진(margin)이 매우 좁아져서 조정이 곤란한, 바람직하지 못한 조건으로 된다.By forming the end portion of the resist pattern formed on the workpiece into a shaved shape, when forming a circuit pattern or the like on the workpiece using the resist pattern as an etching mask, it is easy to control the line width and the shape of the pattern. It becomes possible to do it. In particular, by resisting the resist pattern formed on the workpiece by ashing or the like, a particularly advantageous effect is obtained when the two-step etching is performed on the workpiece. That is, when the end portion of the resist pattern has a shape perpendicular to the surface of the workpiece (large gradient), after the first etching is performed using this resist pattern, the resist pattern is reduced to form a new film. When forming a resist pattern, the fluctuation | variation of the line width of a resist pattern by the difference of the film reduction amount can be suppressed. As a result, when performing a second etching using a new resist pattern, the processing precision of a to-be-processed object can be improved. On the other hand, when the end portion of the resist pattern has a shape that is horizontal (small gradient) with respect to the surface of the workpiece, the line width of the resist pattern is greatly changed due to the slight difference in the amount of film reduction, thereby processing the workpiece. Accuracy is reduced. In other words, the margin of the film amount of the resist pattern for obtaining the desired line width becomes very narrow, which is an unfavorable condition in which adjustment is difficult.

일본 특허 출원 공개 제2008-65138호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2008-65138

상기를 고려하면, 다계조 포토마스크에 위상 시프트 효과를 사용하는 것에는 일정한 이점이 있다.In view of the above, there is a certain advantage in using the phase shift effect in a multi-gradation photomask.

그러나, 위상 시프트 효과를 갖는 다계조 포토마스크에는, 이하의 과제가 있다. 즉, 다계조 포토마스크가 전술한 위상 시프트 효과를 얻기 위해서는, 차광부에 사용하는 광학막에 어느 정도의 투과율을 부여할 필요가 있다. 이것은, 차광부가 노광광을 완전하게 차광해 버리면, 차광부와, 이에 인접하는 투광부나 반투광부의 경계 부분에 있어서, 위상 반전에 의한 투과광의 상쇄 효과가 얻어지지 못하게 되어버리기 때문이다. 이 때문에, 차광부는, 레지스트를 감광시키지 않는 범위 내에서, 소정의 투과율(예를 들면 특허 문헌 1의 기재에 따르면, 0.1% ∼ 10%의 투과율)을 가질 필요가 있다. 차광부에 소정의 투과율을 부여함으로써, 차광부와, 이에 인접하는 투광부나 반투광부의 경계 부분에 있어서, 위상 반전에 의한 노광광의 상쇄 효과를 얻을 수 있어, 상기 경계 부근에 있어서 노광광의 강도를 급격하게 변화시킬 수 있게 된다. 그러나, 차광부에 투과율을 갖게 한 경우에는, 차광부 내에 있어서의 상기 경계 부근 이외의 영역(즉, 인접하는 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역)에 있어서, 차광성이 불충분해져 버리는 경우가 있는 것이, 발명자의 예의 연구에 의해 발견되었다. 즉, 차광부 내에 있어서의 상기 경계로부터 떨어진 영역에 있어서는, 인접하는 투광부나 반투광부를 투과한 광이 닿지 않기 때문에, 위상 반전에 의한 투과광의 상쇄 효과는 얻을 수 없고, 나아가서는 차광부를 투과한 투과광이 오히려 피가공체의 레지스트막을 감광시켜 버리는 경우가 있다.However, the multi-gradation photomask which has a phase shift effect has the following subjects. That is, in order for a multi-gradation photomask to acquire the above-mentioned phase shift effect, it is necessary to give a certain transmittance | permeability to the optical film used for a light shielding part. This is because when the light shielding part completely shields the exposure light, the canceling effect of the transmitted light due to phase inversion cannot be obtained at the boundary between the light shielding part and the light transmitting part and the semi-transmissive part adjacent thereto. For this reason, the light shielding portion needs to have a predetermined transmittance (for example, 0.1% to 10% transmittance according to the description of Patent Document 1) within a range in which the resist is not exposed to photoresist. By providing a predetermined transmittance to the light shielding portion, a canceling effect of the exposure light due to phase inversion can be obtained at the boundary between the light shielding portion and the light transmitting portion and the semi-transmissive portion adjacent thereto, and the intensity of the exposure light is rapidly increased in the vicinity of the boundary. Can be changed. However, in the case where the light shielding portion has a transmittance, the light shielding property may be insufficient in regions other than the border vicinity in the light shielding portion (that is, a region away from the boundary between the adjacent light transmitting portion and the semi-transmissive portion). Has been found by the research of the inventors. That is, in the area away from the boundary in the light shielding portion, since the light transmitted through the adjacent light transmitting portion or the semi-transmissive portion does not touch, the canceling effect of the transmitted light due to phase inversion cannot be obtained. Rather, the resist film of a to-be-processed object may be exposed.

따라서 본 발명은, 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제시키는 것이 가능한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention provides a multi-gradation photomask in which a light shielding portion has a predetermined light transmittance in order to generate a phase shift effect. An object of the present invention is to provide a multi-gradation photomask capable of suppressing photosensitivity of a resist film, a manufacturing method thereof, a pattern transfer method using the multi-gradation photomask, and a manufacturing method of a thin film transistor.

본 발명의 제1 양태에 따르면,According to the first aspect of the present invention,

투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝(patterning)함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크에 있어서, A transfer pattern comprising a light transmitting portion, a light blocking portion, and a semi-transmissive portion formed by patterning an optical film formed on a transparent substrate, wherein a resist pattern having a plurality of different residual film values is formed on the workpiece. In the multi-gradation photomask,

상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ∼ 50%의 투과율을 갖고,The optical film has a function of shifting a phase of light of a representative wavelength included in exposure light of the multi-gradation photomask by approximately 180 degrees, and has a transmittance of 3% to 50% with respect to light of the representative wavelength,

상기 투광부와 상기 반투광부에 있어서는, 상기 투명 기판 표면의 일부가 노출되고,In the light transmitting portion and the transflective portion, a part of the surface of the transparent substrate is exposed,

상기 차광부는, 상기 광학막에, 상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성되어 이루어지는 다계조 포토마스크가 제공된다.The light shielding portion is provided with a multi-gradation photomask in which the optical film is formed with a fine transmission pattern having a line width that is not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask.

본 발명의 제2 양태에 따르면,According to a second aspect of the present invention,

상기 미세 투과 패턴은, 상기 차광부에 있어서의 노광광의 투과 강도 분포를 평탄화하는 것인 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크가 제공된다.The multi-gradation photomask according to the first aspect of the present invention wherein the fine transmission pattern flattens the transmission intensity distribution of the exposure light in the light shielding portion.

본 발명의 제3 양태에 따르면,According to the third aspect of the present invention,

상기 전사용 패턴은, 박막 트랜지스터 제조용 패턴이며, 상기 반투광부는 채널(channel)을 형성하는 것인 제1 또는 제2 양태에 기재된 다계조 포토마스크가 제공된다.The transfer pattern is a pattern for manufacturing a thin film transistor, and the multi-gradation photomask according to the first or second aspect, wherein the semi-transmissive portion forms a channel.

본 발명의 제4 양태에 따르면,According to the fourth aspect of the present invention,

투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법에 있어서,A multi-tone photo having a transfer pattern comprising a light transmitting portion, a light blocking portion, and a semi-transmissive portion formed by patterning an optical film formed on a transparent substrate, and forming a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece. In the manufacturing method of the mask,

상기 투명 기판 위에 상기 광학막이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, Preparing a photomask blank on which the optical film is formed on the transparent substrate;

상기 포토마스크 블랭크에 대하여 포토리소그래피(photolithography) 공정을 실시함으로써, 상기 광학막을 패터닝해서 상기 전사용 패턴을 형성하는 패터닝 공정을 갖고,A photolithography process is performed on the photomask blank, thereby patterning the optical film to form the transfer pattern,

상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ∼ 50%의 투과율을 갖고,The optical film has a function of shifting a phase of light of a representative wavelength included in exposure light of the multi-gradation photomask by approximately 180 degrees, and has a transmittance of 3% to 50% with respect to light of the representative wavelength,

상기 패터닝 공정에 있어서는,In the patterning process,

상기 투명 기판 표면의 일부를 노출시킴으로써 상기 투광부와 상기 반투광부를 형성하고,Exposing a portion of the transparent substrate surface to form the light transmitting portion and the translucent portion,

상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴을 상기 광학막에 형성함으로써, 상기 차광부를 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이 제공된다.There is provided a method for producing a multi-gradation photomask in which the light shielding portion is formed by forming in the optical film a fine transmission pattern having a line width not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask.

본 발명의 제5 양태에 따르면,According to the fifth aspect of the present invention,

제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제4 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조되는 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을, LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는 패턴 전사 방법이 제공된다.Among the i-line, h-line, and g-line through the multi-gradation photomask manufactured by the multi-gradation photomask according to any one of the first to third embodiments or the method for producing the multi-gradation photomask according to the fourth embodiment. The pattern transfer method which irradiates the resist film on a to-be-processed object with the exposure light containing any one light on the to-be-processed object, and forms the said resist pattern which has several different residual film values on the to-be-processed object. This is provided.

본 발명의 제6 양태에 따르면,According to the sixth aspect of the present invention,

제1 내지 제3 중 어느 하나의 양태에 기재된 다계조 포토마스크, 또는 제4 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법에 의해 제조되는 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을 LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는 박막 트랜지스터의 제조 방법이 제공된다.Among the i-line, h-line, and g-line through the multi-gradation photomask manufactured by the multi-gradation photomask according to any one of the first to third embodiments or the method for producing the multi-gradation photomask according to the fourth embodiment. Manufacturing a thin film transistor which irradiates the resist film on a to-be-processed object with the exposure light containing any one light on a to-be-processed object, and forms the said resist pattern which has a several different residual film value on the to-be-processed object. A method is provided.

본 발명에 따르면, 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서 차광부에 소정의 광 투과성을 갖게 한 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부 내에서의 투광부나 반투광부의 경계로부터 떨어진 영역에서, 피가공체 위의 레지스트막의 감광을 억제시키는 것이 가능한 다계조 포토마스크, 그 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, in a multi-gradation photomask having a predetermined light transmittance in a light shielding portion in order to generate a phase shift effect, in a region away from the boundary of the light transmitting portion or the semi-transmissive portion within the light shielding portion, A multi-gradation photomask capable of suppressing photosensitivity of a resist film, a manufacturing method thereof, a pattern transfer method using the multi-gradation photomask, and a manufacturing method of a thin film transistor can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 플로우차트.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 상면 구성도.
도 3은 종래의 다계조 포토마스크의 상면 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예 및 참고예를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 또 다른 참고예를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 사용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정의 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 사용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 도시하는 도면으로, 도 6의 계속을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The flowchart which shows the manufacturing process of the multi-gradation photomask which concerns on one Embodiment of this invention.
2 is a top configuration diagram of a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention.
3 is a top configuration diagram of a conventional multi-gradation photomask.
4 is a diagram showing an embodiment of the present invention and a reference example.
5 is a diagram showing another reference example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a step of manufacturing a thin film transistor substrate using a multi-gradation photomask according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a step of manufacturing a thin film transistor substrate using the multi-gradation photomask according to the embodiment of the present invention, showing the continuation of FIG. 6.

액정 표시 장치에 대표되는 표시 디바이스에는, 종래 이상으로 미세한 구조를 갖는 것이 증가하는 경향이 있다. 이것은, 박막 트랜지스터(TFT) 기판, 컬러 필터(color filter)(포토 스페이서(photo spacer), 색판) 등에 공통되는 경향이지만, 이들 표시 디바이스에 있어서, 동작의 속도, 밝기, 그리고 소비 전력이 작은 것 등이, 점점 중시되는 성능으로서 주목받고 있는 것과 깊은 관계가 있다.In the display device represented by a liquid crystal display device, what has a fine structure more than before tends to increase. This tends to be common to thin film transistor (TFT) substrates, color filters (photo spacers, color plates) and the like, but in these display devices, the operation speed, brightness, power consumption, etc. are small. This has a deep relationship with what is getting attention as an increasingly important performance.

반투광부는 투광부보다 선폭이 작음으로써, 반투광부가 된다.The transflective portion is smaller in line width than the transmissive portion, thereby becoming a translucent portion.

예를 들면, 액정의 동작을 담당하는 박막 트랜지스터(TFT)에 있어서는, 종래 이상으로 패턴을 미세화하고, 이에 의해 동작 속도를 높이거나, 소비 전력을 억제하거나 하는 것이 가능하다. 특히, TFT의 채널 부분의 폭(Channel Length)의 치수를 미세화함으로써, 상기 성능의 향상을 기대할 수 있다. 그런데, 포토마스크에 형성하는 전사용 패턴의 선폭이나 피치(pitch)가 미세화하는 데 연동해서, 전사에 사용하는 노광 조건을 대폭 변경하는 것은, 현실적으로 많은 투자와 개발이 필요하다. 예를 들면, 현재, 노광광으로서는 i선, h선, g선의 파장 영역 포함하는 광원(수은 램프 등)이 사용되는 경우가 많지만, 미세 패턴의 해상성을 높이기 위해서, 보다 단파장의 광원을 사용하는 경우에는, 사용하는 레지스트의 소재의 선택을 포함하는, 패터닝 조건의 구축을 행할 필요가 생긴다. 혹은, 단일 파장에 의해 해상성을 높이려고 하는 경우에는, 조도의 저하에 의해, 노광 시간의 증대, 생산 효율의 저하를 초래한다.For example, in the thin film transistor (TFT) which is responsible for the operation of the liquid crystal, it is possible to make the pattern finer than before, thereby increasing the operation speed or reducing the power consumption. In particular, by miniaturizing the dimension of the channel length of the TFT portion of the TFT, the improvement of the performance can be expected. By the way, the line width and pitch of the transfer pattern formed in the photomask are miniaturized, and the drastic change of the exposure conditions used for transfer requires a lot of investment and development in reality. For example, light sources (mercury lamps, etc.) including wavelength ranges of i-line, h-line, and g-line are often used as the exposure light, but in order to increase the resolution of the fine pattern, a light source having a shorter wavelength is used. In this case, it is necessary to establish the patterning conditions including the selection of the material of the resist to be used. Or when it is going to raise the resolution by a single wavelength, the fall of illumination intensity will raise an exposure time and a fall of productive efficiency.

그러나, 상기의 수단 대신에, 혹은 상기 수단과 함께 사용하여, 포토마스크의 구성 상의 고안에 의해, 종래 이상으로 미세한 패턴을 피가공체 위에 안정되게 형성할 수 있으면, 매우 유리하다. 본 발명은 이러한 과제를 해결한다.However, it is very advantageous if a fine pattern can be stably formed on the workpiece to be processed more than conventionally by using the construction of the photomask instead of or in combination with the above means. The present invention solves this problem.

<본 발명의 일 실시 형태＞<One Embodiment of the Present Invention>

이하에, 본 발명의 일 실시 형태를 도 1 및 도 2을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 제조 공정을 나타내는 플로우차트이며, 도 2는 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)의 상면 구성도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of this invention is described, referring FIG. 1 and FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of the multi-gradation photomask 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is a top configuration diagram of the multi-gradation photomask 100 according to the present embodiment.

(1) 다계조 포토마스크의 구성(1) Composition of multi-gradation photomask

도 1의 (d)나 도 2에 도시한 바와 같이, 다계조 포토마스크(100)는, 투명 기판(10)과, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)(본 실시 형태에서는 소정의 투과율을 갖는 차광성이 강한 막)을 패터닝함으로써 형성된 차광부(101), 반투광부(103), 및 투광부(102)를 포함하는 소정의 전사용 패턴을 구비하고 있다.As shown in FIG. 1D and FIG. 2, the multi-gradation photomask 100 includes a transparent substrate 10 and an optical film 30 formed on the transparent substrate 10 (predetermined in this embodiment). And a predetermined transfer pattern including the light shielding portion 101, the semi-transmissive portion 103, and the light transmitting portion 102 formed by patterning a film having a high light shielding property having a transmittance.

투명 기판(10)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 알칼리토류 금속), R2O(R2는 알칼리 금속) 등을 포함하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(10)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되어 평탄하면서 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(10)은, 예를 들면 한변이 300㎜ ∼ 1800㎜ 정도인 사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(10)의 두께는 예를 들면 5㎜ ∼ 20㎜ 정도로 할 수 있다.The transparent substrate 10 may be, for example, quartz (SiO 2 ) glass, SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , RO (R is an alkaline earth metal), and R 2 O (R 2 is an alkali metal). It is comprised as a flat plate which consists of low expansion glass etc. which contain etc. The main surfaces (surface and back surface) of the transparent substrate 10 are polished and are formed flat and smooth. The transparent substrate 10 can be formed into a rectangle having, for example, about 300 mm to 1800 mm on one side. The thickness of the transparent substrate 10 can be, for example, about 5 mm to 20 mm.

전사용 패턴은, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하도록 구성되어 있다. 또한, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴이란, 제1 잔막값을 갖는 레지스트 잔막의 부분과, 제1 잔막값보다 작은 제2 잔막값을 갖는 레지스트 잔막의 부분을 갖는 레지스트 패턴을 말한다. 여기서, 잔막값이란, 노광, 현상 후에 형성되는 레지스트 패턴의 높이(두께)를 말한다. 피가공체 위에 형성된 레지스트막이 포지티브 레지스트(positive resist)로 이루어지는 경우에는, 후술하는 차광부(101)에 의해, 피가공체 위에 제1 잔막값을 갖는 레지스트 잔막을 형성하고, 후술하는 반투광부(103)에 의해, 제2 잔막값을 갖는 레지스트 잔막을 형성하고(제1 잔막값＞제2 잔막값), 후술하는 투광부(102)에 의해, 레지스트 잔막이 없는 부분을 형성한다. 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴의 사용 방법에 대해서는, 후술하는 박막 트랜지스터의 제조 방법과 함께 설명한다.The transfer pattern is configured to form a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece. The resist pattern having a plurality of different residual film values means a resist pattern having a portion of a resist residual film having a first residual film value and a portion of a resist residual film having a second residual film value smaller than the first residual film value. Here, a residual film value means the height (thickness) of the resist pattern formed after exposure and image development. In the case where the resist film formed on the workpiece is made of a positive resist, the resist remaining film having the first residual film value is formed on the workpiece by the light shielding portion 101 described later, and the semi-translucent portion 103 described later. ), A resist residual film having a second residual film value is formed (first residual film value> second residual film value), and a portion without a resist residual film is formed by the light-transmitting unit 102 described later. A method of using a resist pattern having a plurality of different residual film values will be described together with a method of manufacturing a thin film transistor described later.

전사용 패턴은, 광학막(30)을 일회의 포토리소그래피 공정에 의해 가공해서 형성된 것이 바람직하다. 또한, 전사용 패턴은, 도 2에 도시한 바와 같이, 차광부(101), 투광부(102) 및 반투광부(103)를 구비한다. 반투광부는, 1.5㎛ ∼ 3.0㎛(바람직하게는 1.8㎛ ∼ 2.5㎛)의 선폭(Critical Dimension)으로 투명 기판(10)을 노출시킨 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 피가공체(박막) 위에는, 이에 대응하여, 상기 반투광부(103)의 선폭보다 큰 선폭(예를 들면, 2㎛ ∼ 4㎛)의 패턴(제외 패턴)을 형성할 수 있다. 이 경우에 생기는 바이어스(bias)값(예를 들면 다계조 포토마스크(100) 위의 반투광부(103)의 선폭과, 피가공체 위에 형성되는 채널의 선폭의 차)은, 예를 들면 0.2㎛ ∼ 1.5㎛(편측 0.1 ∼ 0.75㎛)로 할 수 있다.The transfer pattern is preferably formed by processing the optical film 30 by one photolithography step. In addition, the transfer pattern includes a light shielding portion 101, a light transmitting portion 102, and a semi-light transmitting portion 103 as shown in FIG. 2. It is preferable to make the semi-transmissive part expose the transparent substrate 10 by the critical dimension of 1.5 micrometers-3.0 micrometers (preferably 1.8 micrometers-2.5 micrometers). In addition, on the workpiece (thin film), a pattern (excluded pattern) having a line width (for example, 2 µm to 4 µm) larger than the line width of the semi-transmissive portion 103 can be formed correspondingly. A bias value generated in this case (for example, the difference between the line width of the semi-transmissive portion 103 on the multi-gradation photomask 100 and the line width of the channel formed on the workpiece) is, for example, 0.2 μm. It can be -1.5 micrometers (0.1-0.75 micrometers on one side).

다계조 포토마스크(100)의 노광광으로서는, i선(365㎚), h선(405㎚) 또는 g선(436㎚)을 포함하는 광을 사용할 수 있다. 노광광으로서는, i선, h선, g선을 각각 단독으로 사용해도 되고, 또는 이들을 조합해서 사용해도 된다. i선, h선, g선을 포함하는 브로드밴드광을 사용하여, 충분한 조사 에너지를 얻는 것이, 생산 효율 상 바람직하다. 또한, 상기 파장의 노광광을 사용할 때는, 노광 장치의 광학계로서는, 예를 들면 NA(개구수)가 0.07 ∼ 0.1, 코히어런스(coherence)(σ)가 0.4 ∼ 1.0인 것과 같은 광학계를 사용하는 것이 바람직하고, 노광 시의 조도는 30 ∼ 100mJ/㎠로 할 수 있다.As exposure light of the multi-gradation photomask 100, light containing i line (365 nm), h line (405 nm), or g line (436 nm) can be used. As exposure light, i line | wire, h line | wire, and g line | wire may respectively be used independently, or you may use it in combination. It is preferable from a production efficiency that sufficient irradiation energy is obtained using broadband light including i-line, h-line, and g-line. In addition, when using the exposure light of the said wavelength, as an optical system of an exposure apparatus, for example, using an optical system such as NA (opening number) of 0.07 to 0.1 and coherence (σ) of 0.4 to 1.0, for example. It is preferable that the illuminance at the time of exposure can be 30-100mJ / cm <2>.

광학막(30)은 전술한 노광광에 대하여 완전한 차광성을 갖는 막은 아니고, 소정의 광 투과성을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 즉, 광학막(30)은 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 대표 파장의 광에 대하여, 예를 들면 3% ∼ 50%, 바람직하게는 3% ∼ 30%, 보다 바람직하게는 4% ∼ 15%의 투과율을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 예를 들면, 노광광의 대표 파장을 i선(365㎚)으로 했을 때에, 광학막(30)은 i선에 대하여 4% ∼ 15%의 투과율을 갖는 막으로서 구성되어 있다.The optical film 30 is not a film having complete light shielding properties with respect to the above-described exposure light, but is configured as a film having a predetermined light transmittance. That is, the optical film 30 is, for example, 3% to 50%, preferably 3% to 30%, more preferably 4 with respect to light of the representative wavelength of the exposure light of the multi-gradation photomask 100 described above. It is comprised as a film | membrane which has the transmittance | permeability of% -15%. For example, when the representative wavelength of exposure light is i line (365 nm), the optical film 30 is comprised as a film which has a 4%-15% transmittance | permeability with respect to i line.

또한, 광학막(30)은, 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 위상을, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 즉, 광학막(30)은, 광학막(30)을 투과하는 노광광(후술하는 차광부(101)를 투과하는 노광광)과, 광학막(30)을 투과하지 않는 노광광(후술하는 투광부(102), 반투광부(103), 차광부(101) 내에 형성된 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광)의 위상차를, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 또한, 여기서 「대략 180도」란, 180±30도이다. 예를 들면, 노광광의 대표 파장을 i선(365㎚)으로 했을 때에, i선에 대한 위상 시프트양이 180±30도로 할 수 있다.In addition, the optical film 30 is comprised as a film | membrane which has the effect | action which shifts the phase of the exposure light of the multi-gradation photomask 100 mentioned above about 180 degree | times. That is, the optical film 30 includes exposure light that passes through the optical film 30 (exposure light passing through the light shielding unit 101 to be described later), and exposure light that does not pass through the optical film 30 (to be described later). It is comprised as a film | membrane which has an effect which shifts the phase difference of the light part 102, the semi-transmissive part 103, and the exposure light which permeate | transmits the micro-transmissive pattern 30a formed in the light shielding part 101 by approximately 180 degrees. In addition, "about 180 degree" is 180 +/- 30 degree here. For example, when the representative wavelength of exposure light is i line (365 nm), the amount of phase shift with respect to i line can be 180 +/- 30 degree.

광학막(30)이, 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 가짐으로써, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 회절광을 상쇄하고, 투과광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 또한, 후술하는 미세 투과 패턴(30a)이 형성된 영역에 있어서, 마찬가지의 노광광의 상쇄 효과를 발생시키고, 노광광의 투과를 억제하고, 투과 강도 분포를 평탄화시키는 효과를 발생시킬 수 있다. 이들 효과에 대해서는 후술한다.The optical film 30 has the above-described transmittance and the above-described phase shift action, so that the diffracted light is prevented in the boundary region between the light shielding portion 101 and the light transmitting portion 102 and the semi-light transmitting portion 103 adjacent thereto. It can cancel and generate the phase shift effect which changes the transmitted light intensity abruptly. Moreover, in the area | region in which the micro-transmission pattern 30a mentioned later is formed, the effect of canceling similar exposure light, suppressing transmission of exposure light, and flattening transmission intensity distribution can be produced. These effects are mentioned later.

광학막(30)은, 예를 들면 크롬(Cr) 또는 Cr 화합물로 이루어지는 막으로서 구성할 수 있다. 바람직하게는, CrO, CrC, CrN, CrON 등을 사용할 수 있다. 또한, 광학막(30)의 표면에 더욱 Cr 화합물(Cr0, CrC, CrN, CrON 등)을 적층하면(도시 생략), 광학막(30)의 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 이들과 같은 Cr을 포함하는 재료로 형성한 경우, 광학막(30)은, 예를 들면 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HCl04)을 포함하는 수용액으로 이루어지는 크롬용 에칭액을 사용해서 에칭할 수 있다. 또는, 금속 실리사이드(silicide)를 사용할 수 있다. 예를 들면, MoSi 화합물(MoSiN, MoSiON, MoSiOCN 등)을 사용해도 된다. 이 경우는 불산(hydrofluoric acid) 등, 불소계의 에천트(fluorine-based etchant)를 사용할 수 있다. 또한, 광학막(30)은, 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 구비하는 것이면, 단층이나 적층이어도 되지만, 어떠한 경우에도 한번의 포토리소그래피 공정으로 가공할 수 있는 막으로서 구성되어 있는 것이 바람직하다. 광학막(30)이 복수의 층이 적층됨으로써 형성되어 있는 경우에는, 각각의 층이, 동일한 에천트(에칭액 또는 에칭 가스)에 의해 에칭 가능한 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.The optical film 30 can be configured as a film made of, for example, chromium (Cr) or a Cr compound. Preferably, CrO, CrC, CrN, CrON, etc. can be used. Further, by further stacking Cr compounds (Cr0, CrC, CrN, CrON, etc.) on the surface of the optical film 30 (not shown), the surface of the optical film 30 can have a reflection suppression function. When formed of a material containing Cr such as these, the optical film 30 includes, for example, dicerium ammonium nitrate ((NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 ) and perchloric acid (HCl 0 4 ). It can etch using the etching liquid for chromium which consists of aqueous solutions. Alternatively, metal silicides can be used. For example, you may use MoSi compounds (MoSiN, MoSiON, MoSiOCN, etc.). In this case, fluorine-based etchants such as hydrofluoric acid may be used. The optical film 30 may be a single layer or a laminate as long as the optical film 30 has the above-described transmittance and the above-described phase shift action. However, the optical film 30 is preferably configured as a film which can be processed in one photolithography step. . When the optical film 30 is formed by laminating a plurality of layers, it is preferable that each layer is made of a material which can be etched by the same etchant (etching liquid or etching gas).

차광부(101)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 잔막값이 가장 크게 형성되는 부분, 즉 후술하는 반투광부(103)에 의한 잔막값(제2 잔막값)보다도 큰 잔막값(제1 잔막값)을 형성하는 부분을 말한다.The light shielding portion 101 is a portion where the residual film value is formed to be greatest when the resist pattern is formed from the positive resist film formed on the workpiece by exposing using the multi-gradation photomask 100, that is, the semi-transmissive portion described later. The part which forms a residual film value (1st residual film value) larger than the residual film value (2nd residual film value) by (103) is said.

차광부(101)는 전술한 광학막(30)이 소정의 형상의 광학막 패턴(30p)으로 형성되어 이루어진다. 즉, 투명 기판(10) 위에 광학막 패턴(30p)이 형성되어 이루어진다. 따라서, 차광부(101)는 광학막(30)이 갖는 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 구비하게 된다. 즉, 차광부(101)는 전술한 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 대표 파장의 광에 대하여, 예를 들면 3% ∼ 50%, 바람직하게는 3% ∼ 30%, 보다 바람직하게는 4% ∼ 15%의 투과율을 가짐과 함께, 차광부(101)를 투과하는 다계조 포토마스크(100)의 노광광의 위상을, 대략 180도 시프트시키는 작용을 갖는다. 이와 같이, 차광부(101)는 반드시 완전한 차광성을 갖는 부분이라고 하는 의미는 아니다. 단, 차광부(101)가 갖는 투과율은, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 실질적으로 감광시키지 않는 투과율로 하는 것이 바람직하다.The light shielding portion 101 is formed by forming the above-described optical film 30 in an optical film pattern 30p having a predetermined shape. That is, the optical film pattern 30p is formed on the transparent substrate 10. Therefore, the light shielding part 101 is provided with the above-mentioned transmittance | permeability and the above-mentioned phase shift action which the optical film 30 has. That is, the light shielding portion 101 is, for example, 3% to 50%, preferably 3% to 30%, more preferably 4 with respect to light having a representative wavelength of the exposure light of the multi-gradation photomask 100 described above. It has a transmittance of% to 15% and has a function of shifting the phase of the exposure light of the multi-gradation photomask 100 passing through the light shielding portion 101 by approximately 180 degrees. As such, the light shielding portion 101 is not necessarily referred to as a portion having complete light shielding properties. However, it is preferable to make the transmittance | permeability which the light shielding part 101 has have the transmittance which does not substantially reduce the positive resist film formed on the to-be-processed object.

차광부(101)가 전술한 투과율 및 전술한 위상 시프트 작용을 가짐으로써, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 노광광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 피가공체 위에 형성된 레지스트막을 노광했을 때에, 레지스트 패턴의 단부의 상승 형상을, 보다 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있게 된다.Since the light shielding portion 101 has the above-described transmittance and the above-described phase shift action, the exposure light intensity is reduced in the boundary region between the light shielding portion 101 and the light transmitting portion 102 and the semi-transmissive portion 103 adjacent thereto. It is possible to generate a phase shift effect that changes rapidly. As a result, when exposing the resist film formed on the to-be-processed object, the rising shape of the edge part of a resist pattern can become a more vertical shape (large gradient) shape.

또한, 차광부(101)에는, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 소정 거리 떨어진 영역(여기서는 차광부(101)의 선폭의 거의1/2의 위치)에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은, 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭을 갖고 있다. 또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 차광부(101)를 구성하는 광학막 패턴(30p)이 부분적으로 에칭되어 제거됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광은, 광학막 패턴(30p)(광학막(30)) 자체를 투과하지 않기 때문에, 위상 시프트는 생기지 않는다. 이에 반해, 차광부(101) 내에 있어서의 미세 투과 패턴(30a) 이외의 부분을 투과하는 노광광은, 광학막 패턴(30p)(광학막(30)) 자체를 투과하기 때문에, 위상이 대략 180도 시프트하게 된다. 이 위상차에 의해, 차광부(101) 내로서, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 소정 거리 떨어진 영역(즉 미세 투과 패턴(30a)이 설치된 영역)에 있어서, 차광부(101) 내에 있어서의 노광광의 투과 강도에 변화가 생기고, 노광광의 투과 강도 분포가 평탄화되게 된다. 즉, 차광부(101) 내에 있어서는, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광과, 미세 투과 패턴(30a) 이외의 부분을 투과하는 노광광이 서로 서로 상쇄하게 되어, 노광광의 투과 강도가, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 감광시키지 않는 레벨로까지 저하하게 된다.In the light shielding portion 101, a region separated by a predetermined distance from the boundary between the light transmitting portion 102 and the semi-transmissive portion 103 adjacent to the light blocking portion 101 (in this case, almost 1/2 of the line width of the light blocking portion 101). Position), a fine transmission pattern 30a is formed. The fine transmission pattern 30a has a line width which is not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask 100. The fine transmission pattern 30a is formed by partially etching and removing the optical film pattern 30p constituting the light shielding portion 101. Therefore, since the exposure light which permeate | transmits the fine permeation pattern 30a does not permeate the optical film pattern 30p (optical film 30) itself, a phase shift does not arise. On the contrary, since the exposure light that passes through portions other than the fine transmission pattern 30a in the light shielding portion 101 passes through the optical film pattern 30p (the optical film 30) itself, the phase is approximately 180. Will also shift. Due to this phase difference, the area of the light shielding portion 101 which is spaced apart from the boundary between the light transmitting portion 102 and the transflective portion 103 adjacent to the light blocking portion 101 (that is, the area where the fine transmission pattern 30a is provided) is provided. ), A change occurs in the transmission intensity of the exposure light in the light shielding portion 101, and the transmission intensity distribution of the exposure light becomes flat. That is, in the light shielding part 101, the exposure light which permeate | transmits the micro-transmission pattern 30a, and the exposure light which permeate | transmits parts other than the micro-transmission pattern 30a mutually cancel each other, and the transmission intensity of exposure light is It will fall to the level which does not expose the positive resist film formed on the to-be-processed object.

또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 피가공체 위에 해상하지 않은 선폭(크기)이면, 라인(line) 형상(직선, 곡선)의 스페이스 패턴(이하, 라인 형상 패턴)이어도 되고, 또는 도트(dot) 형상의 홀 패턴(hole pattern)이어도 되고, 그 형상이나 개수에 제약은 없다. 도 2의 (a)에는, 차광부(101) 내에, 그 폭의 대략 1/2의 위치에 라인 형상의 미세 투과 패턴(30a)이 1개 설치된 구성예를, 도 2의 (b)에는, 차광부(101) 내에 라인 형상의 미세 투과 패턴(30a)이, 차광부(101)의 폭의 대략 1/3의 간격으로 2개 설치된 구성예를 각각 나타내고 있다. 또한, 일반 LCD 노광 장치에 있어서는, 해상 한계의 선폭이 3㎛ 정도이기 때문에, 미세 투과 패턴(30a)의 선폭은, 예를 들면 0.2㎛ ∼ 1.0㎛로 하는 것이 바람직하고, 0.3㎛ ∼ 0.7㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 미세 투과 패턴은, 차광부(101)와 반투광부(103)의 경계로부터 예를 들면 2 ∼ 8㎛의 위치에 설치하는 것이 바람직하고, 차광부(101)의 폭이 보다 큰 경우에는, 도 2의 (b)와 같이, 복수 설치할 수 있다. 도 2의 (a)의 예에서는, 광학막 패턴(30p)의 폭을 3㎛ ∼ 8㎛로 할 때에, 미세 투과 패턴(30a)을 1개 설치하고 있다.The fine transmission pattern 30a may be a line pattern (linear, curved) space pattern (hereinafter, referred to as a line-shaped pattern) as long as it is a line width (size) not resolved on the workpiece. Hole pattern may be used, and the shape and the number thereof are not limited. In (a) of FIG. 2, a configuration example in which one line-shaped fine transmission pattern 30a is provided in the light shielding portion 101 at a position approximately 1/2 of the width thereof is shown in FIG. The structure example in which two line-shaped fine permeation patterns 30a were provided in the light shielding part 101 at intervals of about 1/3 of the width of the light shielding part 101 is shown, respectively. In the general LCD exposure apparatus, since the line width of the resolution limit is about 3 μm, the line width of the fine transmission pattern 30a is preferably set to 0.2 μm to 1.0 μm, for example, to 0.3 μm to 0.7 μm. It is more preferable to do. In addition, it is preferable to provide the said micro-transmission pattern in the position of 2-8 micrometers from the boundary of the light shielding part 101 and the semi-transmissive part 103, and when the width of the light shielding part 101 is larger, , As shown in FIG. 2 (b), a plurality can be provided. In the example of FIG. 2A, when the width of the optical film pattern 30p is 3 μm to 8 μm, one fine transmission pattern 30a is provided.

반투광부(103)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 차광부(101)에 의한 잔막값(제1 잔막값)보다도 작은 잔막값(제2 잔막값)을 형성하는 부분을 말한다.The semi-transmissive part 103 is a residual film value (first residual film value) by the light shielding part 101 when the resist pattern is formed from the positive resist film formed on the workpiece by exposing using the multi-gradation photomask 100. The part which forms residual film value (2nd residual film value) smaller than ().

반투광부(103)는, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되고, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출되어 있다. 이와 같이 구성하면, 투광부(102)를 투과한 노광광과 반투광부(103)를 투과한 노광광 사이에서 위상차가 없기 때문에, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 노광할 때, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 대응하는 위치에서 암부가 형성되지 않는다. 이 점에서, 반투광부(103)에 반투광성의 막을 설치하는 다계조 포토마스크에 대하여 유리하다.As for the semi-transmissive part 103, the optical film 30 formed on the transparent substrate 10 is removed by the etching, and the surface of the transparent substrate 10 is partially exposed. With this arrangement, since there is no phase difference between the exposure light transmitted through the light transmitting portion 102 and the exposure light transmitted through the translucent portion 103, the semi-transmissive portion 103 is exposed when exposing the positive resist film formed on the workpiece. And the dark portion is not formed at a position corresponding to the boundary portion of the light transmitting portion 102. In this respect, it is advantageous to the multi-gradation photomask in which the semi-transmissive film 103 is provided.

또한, 반투광부(103)는, 그 폭의 설정에 의해, 광의 간섭의 영향을 받아, 반투광부(103)를 투과하는 노광광의 강도(광량)를, 투광부(102)에 비해서 소정량 감소시킬 수 있어, 반투광성(반차광성)의 영역으로서 기능하게 된다. 반투광부(103)의 투과율(전사 시의 실효적인 투과율)은, 예를 들면 10% ∼ 80%(투광부(102)의 투과율을 100%로 했을 때. 이하 마찬가지임), 보다 바람직하게는 20 ∼ 60%로 구성되어 있다. 또한, 반투광부(103)를 복수 설치하는 경우에는, 그 폭은 서로 달라도 되고, 그 폭의 상이에 의해, 투과율이 서로 다른 복수의 반투광성의 영역(제1, 제2)을 포함하고 있어도 된다. 그 경우에는, 각각의 반투광성의 영역이, 투과율에 따라서 서로 다른 레지스트 잔막값을 형성하는 부분으로 된다.In addition, the semi-transmissive portion 103 is affected by the interference of the light by setting the width thereof, and reduces the intensity (light quantity) of the exposure light passing through the semi-transmissive portion 103 by a predetermined amount compared to the transmissive portion 102. It can function as a semi-transmissive (semi-shielding) area. The transmissivity (effective transmittance at the time of transfer) of the semi-transmissive portion 103 is, for example, 10% to 80% (when the transmittance of the transmissive portion 102 is 100%. The same applies below), more preferably 20 It consists of-60%. In the case where a plurality of semi-transmissive portions 103 are provided, their widths may be different from each other, and may include a plurality of semi-transmissive regions (first and second) having different transmittances by different widths. . In that case, each semi-transmissive region becomes a portion which forms different resist residual film values in accordance with the transmittance.

투광부(102)란, 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광하고, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성할 때, 레지스트 잔막을 발생시키지 않는 부분을 말한다. 투광부(102)는, 후술하는 바와 같이 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되고, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 구성되어 있다.The light transmitting portion 102 refers to a portion that is exposed using the multi-gradation photomask 100 and does not generate a resist residual film when a resist pattern is formed from a positive resist film formed on a workpiece. The transmissive part 102 is comprised by the optical film 30 formed on the transparent substrate 10 remove | eliminating by etching, and the surface of the transparent substrate 10 partially exposed as mentioned later.

(2) 다계조 포토마스크의 제조 방법(2) Manufacturing method of multi-gradation photomask

다음으로, 전술한 다계조 포토마스크(100)의 제조 방법에 대해서, 도 1을 사용해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the multi-gradation photomask 100 mentioned above is demonstrated using FIG.

(마스크 블랭크의 준비)(Preparation of mask blank)

우선, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(10) 위에 광학막(30)이 형성되고, 광학막(30) 위에 레지스트막(40)이 형성된 포토마스크 블랭크(100b)를 준비한다. 투명 기판(10)이나 광학막(30)의 구성은 전술한 바와 같다. 레지스트막(40)은, 포지티브형(positive) 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형(negative) 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 레지스트막(40)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 레지스트막(40)은, 예를 들면 슬릿 코터(slit coater)나 스핀 코터(spin coater) 등을 사용해서 형성할 수 있다.First, as shown in FIG. 1A, an optical film 30 is formed on a transparent substrate 10, and a photomask blank 100b having a resist film 40 formed on the optical film 30 is prepared. do. The structure of the transparent substrate 10 and the optical film 30 is as above-mentioned. The resist film 40 can be made of a positive photoresist material or a negative photoresist material. In the following description, it is assumed that the resist film 40 is formed of a positive photoresist material. The resist film 40 can be formed using, for example, a slit coater, a spin coater, or the like.

(레지스트 패턴의 형성)(Formation of resist pattern)

계속해서, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 전자선 혹은 레이저 묘화 장치를 사용해서 레지스트막(40)에 묘화 노광을 행하고, 레지스트막(40)을 감광시켜, 레지스트막(40)에 현상액을 공급해서 현상을 실시하고, 차광부(101)의 형성 예정 영역을 덮는(즉, 투광부(102) 및 반투광부(103)의 형성 예정 영역이 개구한) 레지스트 패턴(40p)을 형성한다. 또한, 레지스트 패턴(40p)을 형성할 때는, 미세 투과 패턴(30a)의 형성 예정 영역도 함께 개구시키도록 한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, a drawing exposure is performed on the resist film 40 using an electron beam or a laser drawing device, the resist film 40 is exposed to light, and the developer film 40 is developed. And developing to form the resist pattern 40p covering the region to be formed of the light shielding portion 101 (that is, the regions to be formed of the light transmitting portion 102 and the semi-transmissive portion 103 are opened). In addition, when forming the resist pattern 40p, the region to be formed of the fine transmission pattern 30a is also opened.

(광학막의 에칭)(Etching of optical film)

계속해서, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(40p)을 마스크로 하여 광학막(30)을 에칭하고, 광학막 패턴(30p)을 형성한다. 광학막(30)의 에칭은, 예를 들면 웨트 에칭(wet etching)에 의해 행한다. 에천트로서는, 전술한 크롬용 에칭액을 사용할 수 있다. 그 결과, 투광부(102), 반투광부(103), 미세 투과 패턴(30a)의 형성 예정 영역을 덮고 있었던 광학막(30)이 에칭에 의해 각각 제거되고, 기초의 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출되게 된다.Subsequently, as shown in Fig. 1C, the optical film 30 is etched using the resist pattern 40p as a mask to form the optical film pattern 30p. The etching of the optical film 30 is performed by wet etching, for example. As the etchant, the etching solution for chromium described above can be used. As a result, the optical film 30 which covered the light transmissive part 102, the transflective part 103, and the area | region where the microtransmission pattern 30a is to be formed is removed by etching, respectively, and the surface of the base transparent substrate 10 is removed. This is partially exposed.

(레지스트 패턴의 박리)(Peeling of resist pattern)

광학막(30)의 에칭이 완료되면, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, 광학막 패턴(30p) 위에 형성되어 있는 레지스트 패턴(40p)을 박리한다. 이상의 공정을 실시함으로써, 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(100)가 제조된다.When the etching of the optical film 30 is completed, as shown in FIG. 1D, the resist pattern 40p formed on the optical film pattern 30p is peeled off. By performing the above process, the multi-gradation photomask 100 which concerns on this embodiment is manufactured.

(3) 박막 트랜지스터의 제조 방법(3) Method of manufacturing thin film transistor

다음으로, 전술한 다계조 포토마스크(100)를 개재하여, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을 LCD용 노광기에 의해 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 피가공체 위에 형성하고, 글래스 기판(71) 위에 TFT부(78)와 배선부(79)를 형성하는 박막 트랜지스터 기판(이후, TFT 기판이라 함)의 제조 공정의 일 공정에 대해서, 도 6, 도 7을 사용해서 설명한다.Next, the exposure light containing any one of i-line, h-line, and g-line is irradiated to the resist film on the workpiece through an LCD exposure machine via the above-described multi-gradation photomask 100. A thin film transistor substrate (hereinafter referred to as a TFT substrate) which forms a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece, and forms the TFT portion 78 and the wiring portion 79 on the glass substrate 71. One process of the manufacturing process of is demonstrated using FIG. 6, FIG.

우선, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 글래스 기판(71) 위에, 패터닝된 게이트(gate) 전극(72)이 형성되고, 그 후에, 게이트 절연막(73), 제1 반도체막(a-Si막)(74), 제2 반도체막(n+a-Si막)(75), 소스(source)/드레인(drain)용 금속막(76), 및 포지티브형 포토레지스트막(77)이 순차적으로 적층된 피가공체를 준비한다.First, as shown in FIG. 6A, a patterned gate electrode 72 is formed on the glass substrate 71, and thereafter, the gate insulating film 73 and the first semiconductor film a -Si film 74, second semiconductor film (n + a-Si film) 75, source / drain metal film 76, and positive type photoresist film 77 The workpieces laminated sequentially are prepared.

다음으로, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 차광부(101), 투광부(102) 및 반투광부(103)를 갖는 전술한 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 포지티브형 포토레지스트막(77)을 노광하고, 그 후 현상한다. TFT의 소스/드레인 형성 예정 영역에는, 다계조 포토마스크(100)의 차광부(101)가 대응하고, TFT의 채널 형성 예정 영역에는, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(103)가 대응한다. 노광광으로서는 i선, h선, g선을 포함하는 광을 사용한다. 또한, 노광 장치의 광학계로서는, 예를 들면 NA(개구수)가 0.07 ∼ 0.1, 코히어런스(σ)가 0.7 ∼ 1.0인 것과 같은 광학계를 사용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6B, the positive photoresist is formed by using the aforementioned multi-gradation photomask 100 having the light shielding portion 101, the light transmitting portion 102, and the semi-transmissive portion 103. The film 77 is exposed and then developed. The light blocking portion 101 of the multi-gradation photomask 100 corresponds to the source / drain formation scheduled region of the TFT, and the translucent portion 103 of the multi-gradation photomask 100 corresponds to the channel formation scheduled region of the TFT. do. As exposure light, the light containing i line | wire, h line | wire, and g line | wire is used. As the optical system of the exposure apparatus, an optical system such as NA (opening number) of 0.07 to 0.1 and coherence (σ) of 0.7 to 1.0 can be used, for example.

이에 의해, TFT부(78)에 있어서는, 채널 형성 예정 영역 및 소스/드레인 형성 예정 영역을 각각 덮는 레지스트 패턴(77a)이 형성된다. 또한, 배선부(79)에 있어서는, 배선 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(77b)이 형성된다. 또한, 다계조 포토마스크(100)의 반투광부(103)는 TFT부(78)의 채널 형성 예정 영역에 대응하는 부분에 형성되어 있기 때문에, TFT부(78)에 있어서는, 채널 형성 예정 영역에 있어서의 레지스트 패턴(77a)의 두께가, 소스/드레인 형성 예정 영역에 있어서의 레지스트 패턴(77a)보다도 얇아지고 있다. 즉, 전술한 다계조 포토마스크(100)를 사용해서 노광을 행함으로써, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴이 형성된다.As a result, in the TFT portion 78, a resist pattern 77a is formed to cover the channel formation region and the source / drain formation region, respectively. In the wiring portion 79, a resist pattern 77b covering the wiring formation region is formed. In addition, since the transflective part 103 of the multi-gradation photomask 100 is formed in the part corresponding to the channel formation plan area | region of the TFT part 78, in the TFT part 78, in the channel formation plan area, The thickness of the resist pattern 77a is thinner than the resist pattern 77a in the source / drain formation region. That is, by performing exposure using the above-described multi-gradation photomask 100, a resist pattern having a plurality of different residual film values is formed.

또한, 차광부(101)는 전술한 바와 같이 소정의 투과율 및 소정의 위상 시프트 작용을 갖기 때문에, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계 영역에 있어서, 포지티브형 포토레지스트막(77)에 조사되는 노광광 강도를 급격하게 변화시키는 위상 시프트 효과를 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 단부의 상승 형상을, 각각 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있다.In addition, since the light shielding portion 101 has a predetermined transmittance and a predetermined phase shift action as described above, the light shielding portion 101 is formed at the boundary region between the light shielding portion 101 and the light transmitting portion 102 and the semi-light transmitting portion 103 adjacent thereto. In this case, a phase shift effect of rapidly changing the exposure light intensity irradiated to the positive photoresist film 77 can be generated. Thereby, the rising shape of the edge part of the resist patterns 77a and 77b can be made into the shape near each perpendicular (large gradient), respectively.

또한, 차광부(101)에는, 전술한 바와 같이, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 떨어진 영역에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭을 갖고 있어, 광학막 패턴(30p)의 기초인 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는, 노광광이, 포지티브형 포토레지스트막(77) 위에 해상하지 않고, 그 한편으로, 차광부(101)에 생기는, 위상이 반전한 투과광을 상쇄하는 작용을 갖는다. 그 결과, 차광부(101)에 대응하는 영역에서, 포지티브형 포토레지스트막(77)에 조사되는 노광광 강도를 약하게 할 수 있으며, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 잔막 형상을 양호하게 하고, 두께를 확실하게 확보할 수 있게 된다.In addition, as described above, the light shielding portion 101 is provided with a fine transmission pattern 30a in a region away from the boundary between the light transmitting portion 102 and the semi-transmissive portion 103 adjacent to the light blocking portion 101. . The fine transmission pattern 30a has a line width that is not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask 100, and is formed by partially exposing the surface of the transparent substrate 10 that is the basis of the optical film pattern 30p. have. Therefore, the exposure light that passes through the fine transmission pattern 30a does not resolve on the positive photoresist film 77, and on the other hand, the phase light in the light shielding portion 101 cancels out the transmitted light whose phase is reversed. Has As a result, in the region corresponding to the light shielding portion 101, the exposure light intensity irradiated to the positive photoresist film 77 can be weakened, and the remaining film shape of the resist patterns 77a and 77b can be made favorable and the thickness thereof is reduced. Can be secured.

다음으로, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 마스크로 하여, 소스/드레인용 금속막(76), 제2 반도체막(75) 및 제1 반도체막(74)을 에칭한다.Next, as shown in Fig. 6C, using the resist patterns 77a and 77b as a mask, the source / drain metal film 76, the second semiconductor film 75 and the first semiconductor film ( Etch 74).

다음으로, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 채널 형성 예정 영역을 덮는 얇은 레지스트막이 완전하게 제거될 때까지 산소 애싱 등을 실시하고, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 각각 감막한다. 그 결과, TFT부(78)에 있어서는 소스/드레인 형성 예정 영역을 덮고, 채널 형성 예정 영역이 개구된 레지스트 패턴(77c)이 형성되고, 배선부(79)에 있어서는, 배선 형성 예정 영역을 덮는 레지스트 패턴(77b)이 잔존한다. 이 단계에 있어서의 레지스트 패턴(77c, 77b)은, 각각 산소 애싱되어 있으므로, 상기 도 6의 (b)에 도시하는 공정에서 형성된 레지스트 패턴(77a, 77b)보다도 전체적으로 막 두께가 얇아지고 있다.Next, as shown in Fig. 7A, oxygen ashing or the like is performed until the thin resist film covering the channel formation region is completely removed, and the resist patterns 77a and 77b are respectively reduced. As a result, a resist pattern 77c is formed in the TFT portion 78 to cover the source / drain formation region, and a channel formation region is opened. In the wiring portion 79, a resist is formed to cover the wiring formation region. The pattern 77b remains. Since the resist patterns 77c and 77b in this step are oxygen ashed, respectively, the film thickness becomes thinner than the resist patterns 77a and 77b formed in the process shown in Fig. 6B.

그 후, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(77b)을 마스크로 하여, TFT부(78)에 있어서의 소스/드레인용 금속막(76) 및 제2 반도체막(75)을 에칭하고, 계속해서 제2 반도체막(75)을 에칭한다.Subsequently, as shown in FIG. 7B, the source / drain metal film 76 and the second semiconductor film 75 in the TFT portion 78 using the resist pattern 77b as a mask. Is etched, and the second semiconductor film 75 is subsequently etched.

마지막으로, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 잔존한 레지스트 패턴(77b, 77c)을 각각 제거한다. 이 공정에 의해, TFT부(78)에는 소스 전극/드레인 전극(76a, 76b)이 형성되고, 그 사이에 채널부가 형성된다.Finally, as shown in Fig. 7C, the remaining resist patterns 77b and 77c are removed, respectively. By this step, the source electrode / drain electrodes 76a and 76b are formed in the TFT portion 78, and a channel portion is formed therebetween.

(4) 본 실시 형태에 따른 효과(4) Effects according to the present embodiment

본 실시 형태에 따르면, 이하에 기재한 하나 또는 복수의 효과를 발휘한다.According to this embodiment, one or more effects described below are exhibited.

(a) 본 실시 형태에 따른 차광부(101)는, 전술한 바와 같이 소정의 투과율 및 소정의 위상 시프트 작용을 갖는 막으로서 구성되어 있다. 이에 의해, 차광부(101)와, 그에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계에 있어서, 각각을 투과한 노광광을 상쇄시키는 위상 시프트 효과를 생기게 할 수 있어, 전술한 경계 영역에 있어서의 노광광 강도를 급격하게 변화시킬 수 있게 된다. 이에 의해, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 단부의 상승 형상을, 보다 수직에 가까운(구배가 큰) 형상으로 할 수 있다. 그 결과, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 각각 감막해서 새로운 레지스트 패턴을 형성할 때의 치수 변동을 억제할 수 있고, 동시에, 감막량의 마진을 늘릴 수 있다. 즉, 피가공체의 가공 정밀도를 용이하게 향상시킬 수 있게 된다.(a) The light shielding portion 101 according to the present embodiment is configured as a film having a predetermined transmittance and a predetermined phase shift action as described above. As a result, at the boundary between the light shielding portion 101 and the light transmitting portion 102 and the semi-transmissive portion 103 adjacent thereto, the phase shift effect of canceling the exposure light transmitted through each can be generated, and the above-described boundary The exposure light intensity in the area can be changed drastically. Thereby, the rising shape of the edge part of the resist patterns 77a and 77b can be made into the shape which is closer to a perpendicular (large gradient). As a result, the dimensional fluctuation at the time of forming a new resist pattern by reducing the resist patterns 77a and 77b, respectively, can be suppressed, and the margin of a film amount can be increased at the same time. That is, the processing precision of a to-be-processed object can be improved easily.

(b) 본 실시 형태에 따른 차광부(101)에는, 차광부(101)에 인접하는 투광부(102)나 반투광부(103)의 경계로부터 떨어진 영역에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성되어 있다. 미세 투과 패턴(30a)은, 다계조 포토마스크(100)의 노광 조건에 있어서 해상하지 않은 선폭을 갖고 있다. 또한, 미세 투과 패턴(30a)은, 광학막 패턴(30p)의 기초인 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 형성되어 있다. 따라서, 미세 투과 패턴(30a)을 투과하는 노광광은, 피가공체의 레지스트막 위에는 해상하지 않고, 그 한편으로, 차광부(101)에 생기는, 위상이 반전한 투과광을 상쇄하는 작용을 갖는다. 그 결과, 포지티브형 포토레지스트막(77)의 불필요한 감광을 회피할 수 있어, 레지스트 패턴(77a, 77b)의 입체 형상과 잔막 두께를 확실하게 확보할 수 있게 된다. 그리고, 레지스트 패턴(77a, 77b)을 감막했을 때에, 목표 선폭이 얻기 쉽고, 또한 기초가 불필요하게 노출되어 버리는 것 등을 확실하게 회피할 수 있게 된다.(b) In the light shielding portion 101 according to the present embodiment, a fine transmission pattern 30a is formed in a region away from the boundary between the light transmitting portion 102 and the translucent portion 103 adjacent to the light blocking portion 101. have. The microtransmissive pattern 30a has a line width which is not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask 100. In addition, the fine transmission pattern 30a is formed by partially exposing the surface of the transparent substrate 10 which is the base of the optical film pattern 30p. Therefore, the exposure light which permeate | transmits the fine permeation | transmission pattern 30a does not resolve on the resist film of a to-be-processed object, On the other hand, it has a function which cancels the transmitted light which the phase reversed to the light shielding part 101 produced. As a result, unnecessary photosensitive of the positive photoresist film 77 can be avoided, and the three-dimensional shape and the remaining film thickness of the resist patterns 77a and 77b can be securely ensured. When the resist patterns 77a and 77b are reduced, the target line width can be easily obtained and the foundation can be reliably avoided.

(c) 본 실시 형태에 따른 반투광부(103)는, 투명 기판(10) 위에 형성된 광학막(30)이 에칭에 의해 제거되어, 투명 기판(10)의 표면이 부분적으로 노출됨으로써 구성되어 있다. 그 때문에, 투광부(102)를 투과한 노광광과 반투광부(103)를 투과한 노광광 사이에서 위상차를 없게 할 수 있어, 포지티브형 포토레지스트막(77)을 노광할 때에, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 대응하는 위치에서의 암부가 형성되지 않는다. 이에 의해, 반투광부(103)와 투광부(102)의 경계 부분에 있어서의 레지스트 잔여를 회피할 수 있어, 피가공체의 가공 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.(c) The semi-transmissive portion 103 according to the present embodiment is configured by removing the optical film 30 formed on the transparent substrate 10 by etching to partially expose the surface of the transparent substrate 10. Therefore, there can be no phase difference between the exposure light which permeate | transmitted the light transmissive part 102 and the exposure light which permeate | transmitted the semi-transmissive part 103, and when it exposes the positive photoresist film 77, the semi-transmissive part 103 ) And a dark portion at a position corresponding to the boundary portion of the light transmitting portion 102 are not formed. As a result, the remaining of the resist at the boundary between the semi-transmissive portion 103 and the transmissive portion 102 can be avoided, and the processing accuracy of the workpiece can be improved.

(d) 광학막(30)을 단층 또는 마찬가지의 에칭 특성을 갖는 소재에 의한 적층으로 하면, 포토리소그래피 공정을 1회로 해서 제조할 수 있다. 또한, 단층이면 성막 공정 1회로 할 수 있다. 또한, 그 경우, 포토리소그래피 공정을 반복해서 제조하는 다계조 포토마스크에 비해, 패턴의 얼라인먼트(alig㎚ent) 어긋남에 의한 전사성의 열화가 생기지 않는다.(d) When the optical film 30 is laminated by a single layer or a material having the same etching characteristics, the photolithography step can be performed once. Moreover, if it is a single layer, it can carry out in one film-forming process. In addition, in that case, compared with the multi-gradation photomask which manufactures a photolithography process repeatedly, deterioration of the transfer property by alignment misalignment of a pattern does not occur.

<본 발명의 또 다른 실시 형태＞<Other embodiment of this invention>

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed without departing from the gist of the present invention.

[실시예][Example]

본 발명의 실시예로서, 도 2의 (a)에 예시하는 전사 패턴을 구비한 다계조 포토마스크(100), 즉 차광부(101) 내의 폭의 대략 중앙에, 미세 투과 패턴(30a)이 형성된 다계조 포토마스크(100)를 사용해서, 피가공체 위에 형성된 포지티브 레지스트막을 감광시키고, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성한 경우의 형상을, 광학 시뮬레이션(simulation)에 의해 구하였다.As an embodiment of the present invention, the micro-transmissive pattern 30a is formed at approximately the center of the width within the multi-gradation photomask 100 having the transfer pattern illustrated in FIG. 2A, that is, the light shielding portion 101. Using the multi-gradation photomask 100, the shape when the resist pattern was formed by photosensitive and developing the positive resist film formed on the to-be-processed object was calculated | required by optical simulation.

여기에서 사용한 다계조 포토마스크(100)는, 광학막(30)의 투과율이 5%(대표 파장 i선에 대하여)인 것을 사용했다. 또한, 위상 시프트양은, i선에 대하여 180도(g선 157.3도, h선 167.4도)의 막을 사용했다. 적용한 노광 조건으로서는, LCD용 노광기의 조건을 적용하고, i선, h선, g선을 포함하는 브로드밴드(broadband) 광을 노광광으로서 사용했다. 노광기의 광학계는, NA(개구수 0.085),σ(코히어런스)0.9, 광원의 광 강도는 g:h:i=1:0.8:0.95이다.As the multi-gradation photomask 100 used here, the optical film 30 had a transmittance of 5% (relative to the representative wavelength i line). In addition, the phase shift amount used the film | membrane of 180 degrees (g line 157.3 degree, h line 167.4 degree) with respect to i line | wire. As applied exposure conditions, the conditions of the LCD exposure machine were applied, and broadband light containing i line | wire, h line | wire, and g line | wire was used as exposure light. The optical system of the exposure machine has NA (aperture number 0.085), sigma (coherence) 0.9, and the light intensity of the light source is g: h: i = 1: 0.8: 0.95.

상기 조건 하에서, 도 2의 (a)에 도시하는 전사 패턴의, A선의 위치에 대응하는 레지스트 패턴의 단면 형상(현상 후, 감막 전)을, 도 4의 (a)에 도시한다. 여기에서는, 채널 부분의 레지스트 잔막값을 7000Å로 하고, 레지스트 패턴의 감막 시의 변동 마진(이하, 감막 마진)을 14400±3600Å로 하고, 이 부분에서의 레지스트 단면의 경사에 기인하는 선폭 변동을 평가한다.Under the above conditions, the cross-sectional shape (after development, before film reduction) of the resist pattern corresponding to the position of the A line of the transfer pattern shown in Fig. 2A is shown in Fig. 4A. Here, the resist residual film value of the channel portion is set to 7000 kPa, the variation margin at the time of resist film reduction (hereinafter, referred to as the film margin) is set to 14400 ± 3600 kPa, and the line width variation caused by the inclination of the resist cross section in this portion is evaluated. do.

본 실시예에서는, 다계조 포토마스크(100) 위의 반투광부(103)(채널 부분에 대응)의 선폭을 2.35㎛로 했다. 이때, 상기 감막 마진에 의해, 레지스트 패턴 단면의 기울기에 기인하는, 선폭 변동량이 1.1㎛이었다. 또한, 상기 반투광부(103)에 대응하는, 감막 마진의 중앙값(14400Å)에 있어서의 폭은, 2.4㎛였다. 또한, 소스, 드레인에 대응하는 레지스트 패턴의 꼭대기부가, 후술하는 도 4의 (b)에 비해서 평탄화되어 있고, 피가공체를 에칭할 때의 에칭 마스크로서의, 입체 형상이 양호한 것을 알 수 있다.In this embodiment, the line width of the translucent portion 103 (corresponding to the channel portion) on the multi-gradation photomask 100 is set to 2.35 占 퐉. At this time, the line width fluctuation resulting from the inclination of the resist pattern cross section was 1.1 micrometers by the said film thickness margin. In addition, the width | variety in the median value (14400 micrometers) of the photoresist margin corresponding to the said translucent part 103 was 2.4 micrometers. Moreover, it turns out that the top part of the resist pattern corresponding to a source and a drain is planarized compared with FIG.4 (b) mentioned later, and the three-dimensional shape as an etching mask at the time of etching a to-be-processed object is favorable.

도 4의 (b)에 참고예를 나타낸다. 여기에서는, 도 3에 도시하는 전사 패턴, 즉 미세 투과 패턴을 갖지 않는 차광부(101')를 사용하고, 마찬가지로 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 나타내고 있다.A reference example is shown in FIG.4 (b). Here, the cross-sectional shape of the resist pattern formed when it exposes similarly using the light shielding part 101 'which does not have the transfer pattern shown in FIG. 3, ie, a micro-transmissive pattern, is shown.

여기에서는, 소스, 드레인에 대응하는 레지스트 패턴의 꼭대기부에 오목부가 있다. 이 오목부는, 포토마스크 위의 차광부에 사용한 광학막이 갖는 투과율에 기인하는 것이다. 물론, 레지스트 패턴의 형상으로서는, 꼭대기점이 플랫(flat)인 것이 바람직하다. 특히, 투과율이 서로 다른 복수의 반투광부를 갖는 다계조 포토마스크를 설계할 때는, 레지스트 잔막값은 더욱 엄밀하게 설계값 그대로의 값을 안정되게 가질 필요가 있다.Here, a recess is formed in the top portion of the resist pattern corresponding to the source and the drain. This recessed portion is due to the transmittance of the optical film used in the light shielding portion on the photomask. Of course, as the shape of the resist pattern, the top point is preferably flat. In particular, when designing a multi-gradation photomask having a plurality of semi-transmissive portions having different transmittances, the resist residual film value needs to have a more precisely stable value as it is.

또한, 도 4의 (b)와 도 4의 (a)를 비교하면, 상기 레지스트 패턴의 선폭 변동에 있어서도, 전자가 1.2㎛이며, 후자가 1.1㎛이기 때문에, 도 4의 (a)에 도시하는 본 발명의 포토마스크가 유리한 것을 알 수 있다.In addition, when comparing (b) of FIG. 4 and (a) of FIG. 4, also in the line width variation of the said resist pattern, since the former is 1.2 micrometers and the latter is 1.1 micrometers, it shows in FIG. It can be seen that the photomask of the present invention is advantageous.

다음으로, 또 다른 참고예로서, 광학막으로서 노광광을 투과하지 않는(OD3 이상) 막을 사용하여, 도 3에 도시하는 패턴을 사용하여, 마찬가지로 노광한 경우에 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 도 5의 (a)에 도시한다.Next, as another reference example, the cross-sectional shape of the resist pattern formed when it is similarly exposed using the pattern shown in FIG. 3 using the film | membrane which does not permeate exposure light (OD3 or more) is used as an optical film. It shows in 5 (a).

여기에서는, 소스, 드레인에 상당하는, 포토마스크의 차광부에 있어서, 노광광이 투과하지 않으므로, 레지스트 패턴의 꼭대기부에 오목부는 없다. 그러나, 현상 후, 감막 전의 레지스트 패턴에 있어서 채널부에 대응하는 부분의 레지스트 잔막값을, 도 4와 마찬가지로 7000Å로 하고, 감막 마진을 상기 실시예와 마찬가지로 14400±3600Å로 했을 때, 상기 감막 마진에 의해, 레지스트 패턴 단면의 기울기에 기인하는 선폭 변동량은, 1.2㎛였다.Here, since the exposure light does not transmit in the light shielding portion of the photomask, which corresponds to the source and drain, there is no concave portion at the top of the resist pattern. However, after development, when the resist residual film value of the portion corresponding to the channel portion in the resist pattern before the film is set to 7000 kPa as in FIG. 4, and the film film margin is 14400 ± 3600 kPa in the same manner as in the above example, As a result, the line width variation amount due to the inclination of the resist pattern cross section was 1.2 µm.

또한, 반투광부(103')에 대응하는, 감막 마진의 중앙값(14400Å)에 있어서의 폭은 2.6㎛로 되고, 상기 실시예에 대하여 커져 버렸다. 따라서, 채널부에 대응하는 부분을 보다 미세화할 목적으로, 실시예와 마찬가지로 2.4㎛로 하기 위해서, 감막 마진을 13200±3600Å로 내린 바, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 감막 마진 중앙값(13200Å)에 있어서의 선폭 변동량이, 1.3㎛로 증가해 버렸다.In addition, the width | variety in the median value (14400 micrometers) of the photoresist margin corresponding to the translucent part 103 'became 2.6 micrometers, and became large about the said Example. Therefore, for the purpose of further miniaturizing the portion corresponding to the channel portion, in order to make it 2.4 占 퐉 in the same manner as in the example, the photoresist margin was lowered to 13200 ± 3600 kPa, as shown in FIG. The line width fluctuation in (13200 Pa) increased to 1.3 mu m.

이상에 의해, 본 발명의 다계조 포토마스크에 따르면, 투과광의 프로파일(profile)이 개선되어, 피가공체 위에 형성되는 레지스트 패턴이 매우 양호해지는 것이 명백해진다.By the above, according to the multi-gradation photomask of this invention, it becomes clear that the profile of transmitted light improves and the resist pattern formed on a to-be-processed object becomes very favorable.

Claims (6)

투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크로서,
상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ∼ 50%의 투과율을 갖고,
상기 투광부와 상기 반투광부에 있어서는, 상기 투명 기판 표면의 일부가 노출되고,
상기 차광부는, 상기 광학막에, 상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴이 형성되어 이루어지는
것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.A multi-tone photo having a transfer pattern comprising a light transmitting portion, a light blocking portion, and a semi-transmissive portion formed by patterning an optical film formed on a transparent substrate, and forming a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece. As a mask,
The optical film has a function of shifting the phase of the representative wavelength included in the exposure light of the multi-gradation photomask by approximately 180 degrees, and has a transmittance of 3% to 50% with respect to the light of the representative wavelength,
In the light transmitting portion and the transflective portion, a part of the surface of the transparent substrate is exposed,
The light shielding portion is formed with a fine transmission pattern having a line width that is not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask in the optical film.
Multi-gradation photomask, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 미세 투과 패턴은, 상기 차광부에 있어서의 노광광의 투과 강도 분포를 평탄화하는
것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The method of claim 1,
The fine transmission pattern flattens the transmission intensity distribution of the exposure light in the light shielding portion.
Multi-gradation photomask, characterized in that. 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 박막 트랜지스터 제조용 패턴이며, 상기 반투광부는 채널을 형성하는
것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The method of claim 1,
The transfer pattern is a pattern for manufacturing a thin film transistor, and the transflective portion forms a channel.
Multi-gradation photomask, characterized in that. 투명 기판 위에 성막된 광학막을 패터닝함으로써 형성된 투광부, 차광부, 및 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비하고, 피가공체 위에, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 투명 기판 위에 상기 광학막이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 포토마스크 블랭크에 대하여 포토리소그래피 공정을 실시함으로써, 상기 광학막을 패터닝해서 상기 전사용 패턴을 형성하는 패터닝 공정을 갖고,
상기 광학막은, 상기 다계조 포토마스크의 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 작용을 가짐과 함께, 상기 대표 파장의 광에 대하여 3% ∼ 50%의 투과율을 갖고,
상기 패터닝 공정에 있어서는,
상기 투명 기판 표면의 일부를 노출시킴으로써 상기 투광부와 상기 반투광부를 형성하고,
상기 다계조 포토마스크의 노광 조건에 있어서 해상(解像)하지 않은 선폭의 미세 투과 패턴을 상기 광학막에 형성함으로써, 상기 차광부를 형성하는
것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.A multi-tone photo having a transfer pattern comprising a light transmitting portion, a light blocking portion, and a semi-transmissive portion formed by patterning an optical film formed on a transparent substrate, and forming a resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece. As a manufacturing method of a mask,
Preparing a photomask blank on which the optical film is formed on the transparent substrate;
By performing a photolithography process with respect to the said photomask blank, it has a patterning process which patterns the said optical film and forms the said transfer pattern,
The optical film has a function of shifting a phase of light of a representative wavelength included in exposure light of the multi-gradation photomask by approximately 180 degrees, and has a transmittance of 3% to 50% with respect to light of the representative wavelength,
In the patterning process,
Exposing a portion of the transparent substrate surface to form the light transmitting portion and the translucent portion,
The light shielding portion is formed by forming a fine transmission pattern having a line width not resolved under the exposure conditions of the multi-gradation photomask on the optical film.
A method of manufacturing a multi-gradation photomask, characterized in that. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 다계조 포토마스크를 통해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 광을 포함하는 노광광을, LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는
것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.The exposure light containing any one of i line | wire, h line | wire, and g line | wire is carried out on the said to-be-processed object through the multi-gradation photomask in any one of Claims 1-3. Irradiating a resist film to form the resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece.
Pattern transfer method, characterized in that. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 다계조 포토마스크를 사용해서, i선, h선, g선 중 어느 하나의 노광광을 LCD용 노광기에 의해 상기 피가공체 위의 레지스트막에 조사하여, 복수의 서로 다른 잔막값을 갖는 상기 레지스트 패턴을 상기 피가공체 위에 형성하는
것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.Using the multi-gradation photomask according to any one of claims 1 to 3, exposure light of any one of i-line, h-line, and g-line is applied to the resist film on the workpiece by using an LCD exposure machine. Irradiating to form the resist pattern having a plurality of different residual film values on the workpiece
A method of manufacturing a thin film transistor, characterized in that.
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