KR102304206B1 - Photomask and method for manufacturing display device - Google Patents

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KR102304206B1
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유따까 요시까와
히로유끼 스가와라
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 표시 장치 제조용 마스크의 노광 환경에 유리하게 적합하고, 미세한 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는 우수한 포토마스크 및 그 제조 방법을 얻을 수 있다. 투명 기판 상에 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크로서, 상기 전사용 패턴은, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과, 상기 주 패턴의 근방에 배치된, 폭 d(㎛)의 보조 패턴과, 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 이외의 영역에 배치된 저투광부를 갖고, 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴을 투과하는 대표 파장의 위상차가 대략 180도이며, 직경 W1, 폭 d, 상기 보조 패턴의 투과율 T1(%), 상기 저투광부의 투과율 T3(%) 및 상기 주 패턴의 중심과 상기 보조 패턴의 폭 방향의 중심과의 거리 P(㎛)가 소정의 관계를 갖는 포토마스크이다. The present invention is advantageously suited to the exposure environment of a mask for manufacturing a display device and can provide an excellent photomask capable of stably transferring a fine pattern and a method for manufacturing the same. A photomask comprising a transfer pattern formed on a transparent substrate, the transfer pattern comprising: a main pattern having a diameter of W1 (µm); an auxiliary pattern having a width of d (µm) arranged in the vicinity of the main pattern; a low light-transmitting portion disposed in a region other than where the main pattern and the auxiliary pattern are formed, the phase difference between the representative wavelengths passing through the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees; The transmittance T1 (%) of , the transmittance T3 (%) of the low light-transmitting portion, and the distance P (µm) between the center of the main pattern and the center of the auxiliary pattern in the width direction are in a predetermined relationship.

Description

포토마스크 및 표시 장치의 제조 방법{PHOTOMASK AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}A method for manufacturing a photomask and a display device

본 발명은, 액정이나 유기 EL로 대표되는, 표시 장치의 제조에 유리하게 사용되는 포토마스크 및 그것을 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to a photomask advantageously used for production of a display device represented by liquid crystal or organic EL, and a method for manufacturing a display device using the same.

특허문헌 1에는, 반도체 장치의 제조에 사용되는 포토마스크로서, 주 투광부(홀 패턴)의 각 변에 평행하게, 4개의 보조 투광부가 배치되고, 주 투광부와 보조 투광부의 광 위상이 반전되도록 한 위상 시프트 마스크가 기재되어 있다. In Patent Document 1, as a photomask used for manufacturing a semiconductor device, four auxiliary light transmitting portions are arranged parallel to each side of the main light transmitting portion (hole pattern) so that the optical phases of the main light transmitting portion and the auxiliary light transmitting portion are reversed. One phase shift mask is described.

특허문헌 2에는, 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 반투명한 위상 시프트막을 갖는 대형 위상 시프트 마스크가 기재되어 있다.Patent Document 2 describes a large-scale phase shift mask having a transparent substrate and a semitransparent phase shift film formed on the transparent substrate.

일본 특허 공개 평3-15845호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 3-15845 일본 특허 공개 제2013-148892호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2013-148892

현재, 액정 표시 장치나 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치에 있어서는, 보다 밝고, 또한 전력 절약화임과 함께, 고정밀, 고속 표시, 광시야각 등의 표시 성능의 향상이 요망되고 있다. Currently, in a display device including a liquid crystal display device, an EL display device, or the like, improvement in display performance such as a high-definition, high-speed display and a wide viewing angle is desired while being brighter and more power-saving.

예를 들어, 상기 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 「TFT」)라고 하면, TFT를 구성하는 복수의 패턴 중, 층간 절연막에 형성된 콘택트 홀이, 확실하게 상층 및 하층의 패턴을 접속시키는 작용을 갖지 않으면 올바른 동작이 보증되지 않는다. 그 한편, 표시 장치의 개구율을 최대한 크게 하여, 밝고, 전력 절약화의 표시 장치로 하기 위해서는, 콘택트 홀의 직경이 충분히 작은 것이 요구된다. 이에 수반하여, 이와 같은 콘택트 홀을 형성하기 위한 포토마스크가 구비하는 홀 패턴의 직경도 미세화(예를 들어 3㎛ 미만)가 요망되고 있다. 예를 들어, 직경이 2.5㎛ 이하, 나아가서는, 직경이 2.0㎛ 이하인 홀 패턴이 필요해지고, 가까운 장래, 이를 하회하는 1.5㎛ 이하의 직경을 갖는 패턴의 형성도 요망된다고 생각된다. 이러한 배경에 의해, 미소한 콘택트 홀을 확실하게 전사 가능하게 하는, 표시 장치의 제조 기술이 필요해지고 있다. For example, in the case of a thin film transistor (“TFT”) used in the display device, a contact hole formed in an interlayer insulating film among a plurality of patterns constituting the TFT reliably connects the upper and lower layers of the pattern. Correct operation is not guaranteed if it does not have a triggering action. On the other hand, in order to maximize the aperture ratio of the display device to provide a bright and power-saving display device, it is required that the diameter of the contact hole is sufficiently small. In connection with this, the diameter of the hole pattern with which the photomask for forming such a contact hole is also miniaturized (for example, less than 3 micrometers) is desired. For example, it is considered that a hole pattern having a diameter of 2.5 µm or less, and further, a hole pattern having a diameter of 2.0 µm or less is required, and formation of a pattern having a diameter of 1.5 µm or less less than this is also desired in the near future. In view of such a background, there is a need for a manufacturing technology for a display device capable of reliably transferring minute contact holes.

그런데, 표시 장치에 비해, 집적도가 높고, 패턴의 미세화가 현저하게 진행된 반도체 장치(LSI) 제조용 포토마스크의 분야에서는, 높은 해상성을 얻기 위해, 노광 장치에는 고NA(Numerical Aperture)(예를 들어 0.2 이상)의 광학계를 적용하고, 노광광의 단파장화가 진행된 경위가 있고, KrF나 ArF의 엑시머 레이저(각각, 248㎚, 193㎚의 단일 파장)이 다용되도록 되었다. By the way, in the field of photomasks for semiconductor device (LSI) manufacturing, in which the degree of integration is high compared to the display device and the pattern miniaturization has progressed remarkably, in order to obtain high resolution, the exposure device has a high NA (Numerical Aperture) (for example, 0.2 or more) was applied, and the wavelength of exposure light was shortened, and KrF and ArF excimer lasers (single wavelengths of 248 nm and 193 nm, respectively) became widely used.

그 한편, 표시 장치 제조용의 리소그래피 분야에서는, 해상성 향상을 위해, 상기와 같은 방법이 적용되는 것은, 일반적이지 않았다. 오히려, LCD(liquid crystal display, 액정 표시 장치)용 등으로서 알려지는 노광 장치의 NA는, 0.08 내지 0.10 정도이고, 노광 광원도 i선, h선, g선을 포함하는, 브로드 파장 영역을 사용함으로써, 해상성이나 초점 심도보다는 오히려, 생산 효율, 비용을 중시해 온 경향이 있다. On the other hand, in the field of lithography for manufacturing a display device, it is not common for the above method to be applied to improve resolution. Rather, the NA of the exposure apparatus known as for liquid crystal display (LCD) or the like is about 0.08 to 0.10, and the exposure light source also uses a broad wavelength region including i-line, h-line, and g-line. , has tended to focus on production efficiency and cost rather than resolution or depth of focus.

그러나, 상기와 같이 표시 장치 제조에 있어서도, 패턴의 미세화 요청이 종래에 없이 높아지고 있다. 여기서, 반도체 장치 제조용의 기술을, 표시 장치 제조에 그대로 적용하는 것에는, 몇 가지의 문제가 있다. 예를 들어, 고NA(개구수)를 갖는 고해상도의 노광 장치에의 전환에는, 큰 투자가 필요하게 되고, 표시 장치의 가격과의 정합성이 얻어지지 않는다. 혹은, 노광 파장의 변경(ArF 엑시머 레이저와 같은 단파장을, 단일 파장으로 사용함)에 대해서는, 대면적을 갖는 표시 장치에의 적용 자체가 곤란한 데다가, 가령 적용하면, 생산 효율이 저하되는 것 외에, 역시 상당한 투자를 필요로 하는 점에서 부적합하다. However, as mentioned above, also in the manufacture of a display device, the request|requirement of the refinement|miniaturization of a pattern is increasing unprecedentedly. Here, there are several problems in applying the technology for manufacturing a semiconductor device as it is to manufacturing a display device. For example, switching to a high-resolution exposure apparatus having a high NA (numerical aperture) requires a large investment, and compatibility with the price of the display apparatus is not obtained. Alternatively, when the exposure wavelength is changed (a short wavelength such as an ArF excimer laser is used as a single wavelength), it is difficult to apply it to a display device having a large area. It is not suitable in that it requires a significant investment.

또한, 표시 장치용의 포토마스크에는, 후술하는 바와 같이, 반도체 장치 제조용의 포토마스크와 다른, 제조상의 제약이나 특유한 각종 과제가 있다. Moreover, as mentioned later, the photomask for display devices has manufacturing restrictions and specific various problems different from the photomask for semiconductor device manufacture.

상기 사정으로부터, 특허문헌 1의 포토마스크를 그대로 표시 장치 제조용에 전용하는 것에는 현실적으로는 곤란함이 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 바이너리 마스크에 비교하여 광강도 분포가 향상된다고 하는 기재가 있지만, 또한 성능 향상의 여지가 있다. From the above circumstances, it is practically difficult to divert the photomask of Patent Document 1 as it is for display device manufacture. Moreover, although the halftone type phase shift mask of patent document 2 has description that light intensity distribution improves compared with a binary mask, there exists room for performance improvement further.

따라서, 표시 장치 제조용 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 과제를 극복하고, 미세한 패턴으로서, 피전사체 상에의 전사를 안정적으로 행하는 것이 요망되고 있었다. 따라서 본 발명은, 표시 장치 제조용 마스크의 노광 환경에 유리하게 적합하고, 미세한 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는 우수한 포토마스크 및 그 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다. Therefore, in the manufacturing method of the display device using the mask for display device manufacturing, it was desired to overcome the said subject and to perform the transcription|transfer on a to-be-transferred object stably as a fine pattern. Accordingly, an object of the present invention is to obtain an excellent photomask that is advantageously suited to the exposure environment of a mask for manufacturing a display device and capable of stably transferring a fine pattern, and a method for manufacturing the same.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 구성을 갖는다. 본 발명은, 하기의 구성 1 내지 14인 것을 특징으로 하는 포토마스크, 다음의 구성 15인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법이다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, this invention has the following structures. The present invention is a photomask having the following configurations 1 to 14, and a method for manufacturing a display device characterized by the following configuration 15.

(구성 1) (Configuration 1)

본 발명의 구성 1은, 투명 기판 상에 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크로서, 상기 전사용 패턴은, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과, 상기 주 패턴의 근방에 배치된, 폭 d(㎛)의 보조 패턴과, 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 이외의 영역에 배치된 저투광부를 갖고, 상기 주 패턴을 투과하는 i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장과, 상기 보조 패턴을 투과하는 상기 대표 파장과의 위상차가 대략 180도이며, 상기 보조 패턴을 투과하는 상기 대표 파장의 광투과율을 T1(%)로 하고, 상기 저투광부를 투과하는 상기 대표 파장의 광투과율을 T3(%)으로 하고, 상기 주 패턴의 중심과, 상기 보조 패턴의 폭 방향의 중심과의 거리를 P(㎛)로 할 때, 하기의 수학식 1 내지 4를 충족하는 것을 특징으로 하는 포토마스크이다. Configuration 1 of the present invention is a photomask having a transfer pattern formed on a transparent substrate, wherein the transfer pattern has a main pattern having a diameter W1 (μm) and a width d ( μm), a representative wavelength in a wavelength range of i-line to g-line that passes through the main pattern and a low light-transmitting portion disposed in a region other than the main pattern and the auxiliary pattern, and the auxiliary pattern; The phase difference with the representative wavelength that transmits is approximately 180 degrees, the light transmittance of the representative wavelength that transmits the auxiliary pattern is T1 (%), and the light transmittance of the representative wavelength that transmits the low light transmittance portion is T3 ( %), and when the distance between the center of the main pattern and the center of the auxiliary pattern in the width direction is P (µm), the following Equations 1 to 4 are satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020123728829-pat00001
Figure 112020123728829-pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020123728829-pat00002
Figure 112020123728829-pat00002

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020123728829-pat00003
Figure 112020123728829-pat00003

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020123728829-pat00004
Figure 112020123728829-pat00004

(구성 2) (Configuration 2)

본 발명의 구성 2는, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에, 상기 대표 파장의 광에 대한 투과율이 T1(%)의 반투광막이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 포토마스크이다. Configuration 2 of the present invention is the photomask according to Configuration 1, wherein, in the auxiliary pattern, a semi-transmissive film having a transmittance of T1 (%) for light of the representative wavelength is formed on the transparent substrate. .

(구성 3) (Configuration 3)

본 발명의 구성 3은, 상기 반투광막의 상기 투과율 T1(%)이, 하기의 수학식 5를 충족하는 것을 특징으로 하는, 구성 2에 기재된 포토마스크이다. Configuration 3 of the present invention is the photomask according to Configuration 2, wherein the transmittance T1 (%) of the semitransmissive film satisfies the following formula (5).

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112020123728829-pat00005
Figure 112020123728829-pat00005

(구성 4) (Configuration 4)

본 발명의 구성 4는, 상기 보조 패턴의 폭 d가 1(㎛) 이상인 것을 특징으로 하는, 구성 2 또는 3에 기재된 포토마스크이다. Configuration 4 of the present invention is the photomask according to Configuration 2 or 3, wherein the width d of the auxiliary pattern is 1 (μm) or more.

(구성 5) (Configuration 5)

본 발명의 구성 5는, 상기 주 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면의 일부가 노출되어 이루어지고, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 저투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막과, 상기 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이, 이 순서대로, 또는, 이 반대의 순서로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 2 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다. In Configuration 5 of the present invention, the main pattern is formed by exposing a part of the main surface of the transparent substrate, the auxiliary pattern is formed by forming the semi-transmissive film on the transparent substrate, and the low light-transmitting portion , Configuration 2, characterized in that on the transparent substrate, the semi-transmissive film and the low-transmissive film having a light transmittance of T2 (%) of the representative wavelength are laminated in this order or in the reverse order, It is the photomask as described in any one of thru|or 4.

(구성 6) (Configuration 6)

본 발명의 구성 6은, 상기 주 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면에 패임부가 형성되어 이루어지고, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고, 상기 저투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 반투광막과, 상기 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이, 이 순서대로, 또는, 이 반대의 순서로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 2 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다. In configuration 6 of the present invention, the main pattern is formed by forming a recess in the main surface of the transparent substrate, the auxiliary pattern is formed by forming the semi-transmissive film on the transparent substrate, and the low light-transmitting portion , Configuration 2, characterized in that on the transparent substrate, the semi-transmissive film and the low-transmissive film having a light transmittance of T2 (%) of the representative wavelength are laminated in this order or in the reverse order, It is the photomask as described in any one of thru|or 4.

(구성 7) (Configuration 7)

본 발명의 구성 7은, 상기 반투광막은, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo 및 Ti 중 적어도 1개와, Si를 포함하는 재료, 또는, 이들 재료의 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 2 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다. In configuration 7 of the present invention, the semi-transmissive film is a material containing at least one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo and Ti and Si, or an oxide, nitride, oxynitride, carbide, or oxide of these materials The photomask according to any one of Configurations 2 to 6, characterized in that it is made of a material containing nitrided carbide.

(구성 8) (Configuration 8)

본 발명의 구성 8은, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 포토마스크이다. Configuration 8 of the present invention is the photomask according to Configuration 1, wherein the auxiliary pattern exposes the transparent substrate.

(구성 9) (Configuration 9)

본 발명의 구성 9는, 상기 주 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면에 패임부가 형성되어 이루어지고, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면의 일부가 노출되어 이루어지고, 상기 저투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 대표 파장의 광투과율이 T3(%)인 저투광막이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 8에 기재에 기재된 포토마스크이다. In configuration 9 of the present invention, the main pattern is formed by forming a recess in the main surface of the transparent substrate, the auxiliary pattern is formed by exposing a part of the main surface of the transparent substrate, and the low light-transmitting portion, It is the photomask as described in the description in Configuration 8, wherein a low-transmitting film having a light transmittance of T3 (%) of the representative wavelength is formed on the transparent substrate.

(구성 10) (Configuration 10)

본 발명의 구성 10은, 상기 주 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면의 일부가 노출되어 이루어지고, 상기 보조 패턴은, 상기 투명 기판의 주 표면에 패임부가 형성되어 이루어지고, 상기 저투광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 대표 파장의 광투과율이 T3(%)인 저투광막이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 8에 기재에 기재된 포토마스크이다. In configuration 10 of the present invention, the main pattern is formed by exposing a part of the main surface of the transparent substrate, the auxiliary pattern is formed by forming a depression in the main surface of the transparent substrate, and the low light-transmitting portion, It is the photomask as described in the description in Configuration 8, wherein a low-transmitting film having a light transmittance of T3 (%) of the representative wavelength is formed on the transparent substrate.

(구성 11) (Configuration 11)

본 발명의 구성 11은, 상기 주 패턴에 대응하여, 피전사체 상에, 전사 직경 W2가 3.0(㎛) 이하(단 W1>W2)인 홀 패턴을 형성하는 것인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 10 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다. Configuration 11 of the present invention is characterized in that a hole pattern having a transfer diameter W2 of 3.0 (μm) or less (provided that W1 > W2) is formed on an object to be transferred corresponding to the main pattern, Configurations 1 to It is the photomask in any one of 10.

(구성 12) (Configuration 12)

본 발명의 구성 12는, 상기 주 패턴의 상기 직경 W1과, 상기 피전사체 상의 상기 전사 직경 W2와의 차 W1-W2를 바이어스 β(㎛)로 할 때,According to configuration 12 of the present invention, when the difference W1-W2 between the diameter W1 of the main pattern and the transfer diameter W2 on the transfer object is a bias β (μm),

[수학식 6][Equation 6]

Figure 112020123728829-pat00006
Figure 112020123728829-pat00006

인 것을 특징으로 하는, 구성 11에 기재된 포토마스크이다. It is the photomask of Configuration 11, characterized in that it is.

(구성 13) (Configuration 13)

본 발명의 구성 13은, 상기 저투광부의, 상기 대표 파장의 광에 대한 상기 투과율 T3(%)이, In configuration 13 of the present invention, the transmittance T3 (%) of the low light-transmitting portion with respect to the light of the representative wavelength is;

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112020123728829-pat00007
Figure 112020123728829-pat00007

을 충족하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크이다. It is the photomask according to any one of Configurations 1 to 12, characterized in that it satisfies.

(구성 14) (Configuration 14)

본 발명의 구성 14는, 상기 저투광부는, 상기 대표 파장의 광을 실질적으로 투과하지 않는 것인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 12 중 어느 하나에 기재된 포토마스크이다. Configuration 14 of the present invention is the photomask according to any one of Configurations 1 to 12, wherein the low light-transmitting portion does not substantially transmit light of the representative wavelength.

(구성 15) (Configuration 15)

본 발명의 구성 15는, 구성 1 내지 14 중 어느 하나에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20이며, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 노광 광원을 갖는 노광 장치를 사용해서, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에, 직경 W2가 0.6 내지 3.0(㎛)인 홀 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법이다.Configuration 15 of the present invention comprises the steps of preparing the photomask according to any one of Configurations 1 to 14, and exposure comprising at least one of i-line, h-line, and g-line having a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20. A method of manufacturing a display device, comprising the steps of exposing the transfer pattern to light using an exposure apparatus having a light source, and forming a hole pattern having a diameter W2 of 0.6 to 3.0 (μm) on an object to be transferred.

본 발명에 따르면, 표시 장치 제조용 마스크의 노광 환경에 유리하게 적합하고, 미세한 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는 우수한 포토마스크 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다. Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide an excellent photomask which is advantageously suitable for the exposure environment of the mask for manufacturing a display device and capable of stably transferring a fine pattern, and a method for manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 포토마스크의 일례의, 평면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크의 다른 예의, 평면 모식도 (a) 내지 (f)이다.
도 3은 본 발명의 포토마스크의 층 구성의 예 (a) 내지 (f)이다.
도 4는 본 발명의 포토마스크의 제조 공정의 일례를 도시하는 단면 모식도 및 평면 모식도이다.
도 5는 비교예 1-1 및 1-2와 실시예 1의 포토마스크의 평면 모식도, 치수 및 광학 시뮬레이션에 의한 전사 성능을 도시하는 도면이다.
도 6은 비교예 1-1 및 1-2와 실시예 1의 포토마스크를 사용한 경우의 (a) 피전사체 상에 형성되는 광강도의 공간상 및 (b) 그에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
도 7은 비교예 2-1 및 2-2와 실시예 2의 포토마스크의 평면 모식도, 치수 및 광학 시뮬레이션에 의한 전사 성능을 도시하는 도면이다.
도 8은 비교예 2-1 및 2-2와 실시예 2의 포토마스크를 사용한 경우의 (a) 피전사체 상에 형성되는 광강도의 공간상 및 (b) 그에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 도시하는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a top schematic diagram of an example of the photomask of this invention.
2 is a schematic plan view (a) to (f) of another example of the photomask of the present invention.
3 is an example (a)-(f) of the layer structure of the photomask of this invention.
It is a cross-sectional schematic diagram and plan schematic diagram which show an example of the manufacturing process of the photomask of this invention.
Fig. 5 is a schematic plan view of the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1, dimensions, and diagrams showing transfer performance by optical simulation.
6 shows (a) a spatial image of light intensity formed on an object to be transferred, and (b) a cross-sectional shape of a resist pattern formed thereby in the case of using the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1; It is a drawing showing
Fig. 7 is a schematic plan view of the photomasks of Comparative Examples 2-1 and 2-2 and Example 2, dimensions, and diagrams showing transfer performance by optical simulation.
Fig. 8 shows (a) a spatial image of light intensity formed on an object to be transferred, and (b) a cross-sectional shape of a resist pattern formed thereby when the photomasks of Comparative Examples 2-1 and 2-2 and Example 2 were used; It is a drawing showing

포토마스크가 갖는 전사용 패턴의 CD(Critical Dimension, 이하 패턴 선폭의 의미로 사용함)가 미세화되면, 이를 정확하게 피전사체(에칭 가공하고자 하는 박막 등, 피가공체라고도 함)에 전사하는 공정의 실시는 보다 곤란해진다. 표시 장치용의 노광 장치에 사양으로서 나타난 해상 한계는, 대부분의 경우 2 내지 3㎛ 정도이다. 이에 대해, 형성하고자 하는 전사용 패턴 중에는, 이미 이에 근접하거나, 혹은 이를 하회하는 치수의 것이 출현하고 있다. 또한, 표시 장치 제조용 마스크는, 반도체 장치 제조용 마스크에 비교하여 면적이 크기 때문에, 실제 생산상, 3㎛ 미만의 CD를 갖는 전사용 패턴을 면 내 균일하게 전사하는 것에는 큰 곤란함이 있다. When the CD (Critical Dimension, hereinafter used as the meaning of the pattern line width) of the transfer pattern of the photomask is miniaturized, the process of accurately transferring it to the transfer object (the thin film to be etched, also called the object) is carried out. it gets more difficult The resolution limit shown as a specification for the exposure apparatus for display apparatuses is about 2-3 micrometers in most cases. On the other hand, among the transfer patterns to be formed, those having a size close to or smaller than this have already appeared. In addition, since the mask for manufacturing a display device has a larger area compared to a mask for manufacturing a semiconductor device, it is very difficult in actual production to uniformly transfer a transfer pattern having a CD of less than 3 µm in-plane.

따라서, 순수한 해상도(노광 파장, 노광 광학계의 개구수에 의한) 이외의 요소를 고안함으로써, 실효적인 전사 성능을 인출하는 것이 필요해진다. Therefore, it is necessary to derive effective transfer performance by devising factors other than pure resolution (by exposure wavelength and numerical aperture of the exposure optical system).

또한, 피전사체(플랫 패널 디스플레이 기판)의 면적이 크기 때문에, 노광에 의한 패턴 전사의 공정에서는, 피전사체의 표면 평탄도에 기인하는 디포커스가 발생하기 쉬운 환경이라고도 말할 수 있다. 이 환경 하에서, 노광 시의 초점의 여유도(DOF)를 충분히 확보하는 것은, 매우 의미가 있다.Moreover, since the area of the to-be-transferred body (flat panel display board|substrate) is large, it can be said that it is an environment where defocus resulting from the surface flatness of a to-be-transferred body is easy to generate|occur|produce in the process of pattern transfer by exposure. Under this environment, it is very meaningful to sufficiently secure the degree of focus (DOF) during exposure.

또한, 표시 장치 제조용의 포토마스크는, 주지한 바와 같이 사이즈가 크고, 포토마스크 제조 공정에 있어서의 웨트 처리(현상이나 웨트 에칭)에 있어서는, 면 내의 여러 위치에서, CD(선 폭)의 균일성을 확보하는 것은 용이하지는 않는다. 최종적인 CD 정밀도를, 규정된 허용 범위 내에 수용하기 위해서도, 노광 공정에서의 충분한 초점 심도(DOF)의 확보가 긴요하고, 또한 이에 수반해서 다른 성능이 열화되지 않는 것이 바람직하다. In addition, as is well known, the photomask for display device manufacturing has a large size, and in the wet processing (development or wet etching) in the photomask manufacturing process, the CD (line width) uniformity at various positions in the plane. It is not easy to obtain In order to accommodate the final CD precision within the prescribed tolerance range, it is essential to ensure a sufficient depth of focus (DOF) in the exposure process, and it is also desirable that other performances do not deteriorate with this.

본 발명은, 투명 기판 상에 성막된, 반투광막 및 저투광막을 각각 패터닝함으로써 형성된 전사용 패턴을 구비하는 포토마스크이다. 본 발명의 포토마스크가 갖는 전사용 패턴의 평면 모식도를, 도 1에 예시한다. The present invention is a photomask provided with a transfer pattern formed by patterning a semi-transmissive film and a low-transmissive film formed on a transparent substrate, respectively. The plan schematic diagram of the pattern for transcription|transfer which the photomask of this invention has is illustrated in FIG.

도 1에 도시하는 바와 같이, 투명 기판 상에 형성된 전사용 패턴은, 직경 W1(㎛)의 주 패턴과, 주 패턴의 근방에 배치된 폭 d(㎛)의 보조 패턴을 포함한다. 또한, 상기 주 패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 이외의 영역에는, 저투광부가 형성되어 있다. As shown in Fig. 1, the transfer pattern formed on the transparent substrate includes a main pattern having a diameter W1 (µm) and an auxiliary pattern having a width d (µm) arranged in the vicinity of the main pattern. Further, a low light-transmitting portion is formed in a region other than where the main pattern and the auxiliary pattern are formed.

여기서, 보조 패턴을 투과하는, i선 내지 g선의 파장 영역 내의 대표 파장의 광에 대한 투과율을 T1, 저투광부를 투과하는, 해당 대표 파장의 광에 대한 투과율을 T3으로 한다. 또한, 주 패턴의 중심과, 상기 보조 패턴의 폭 방향의 중심과의 거리를 P(㎛)로 한다. 이때, 본 발명의 포토마스크는, 이하의 관계를 충족한다. Here, the transmittance of light having a representative wavelength in the wavelength region of the i-line to g-line passing through the auxiliary pattern is T1, and the transmittance of light having the representative wavelength passing through the low-transmitting portion is T3. Further, the distance between the center of the main pattern and the center of the auxiliary pattern in the width direction is P (µm). At this time, the photomask of this invention satisfy|fills the following relationship.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020123728829-pat00008
Figure 112020123728829-pat00008

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020123728829-pat00009
Figure 112020123728829-pat00009

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112020123728829-pat00010
Figure 112020123728829-pat00010

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112020123728829-pat00011
Figure 112020123728829-pat00011

상기의 식 중, T1은, 바람직하게는 T1≥30이다. In the above formula, T1 is preferably T1≧30.

또한, 여기서 말하는 광투과율 T1 및 T3은, 투명 기판의 투과율을 기준으로 했을 때의 것이며, 해당하는 부분의 층 구성에 의해 결정되는 것이다. In addition, the light transmittances T1 and T3 here are based on the transmittance|permeability of a transparent substrate, and are determined by the layer structure of the applicable part.

이와 같은 전사용 패턴의 단면 모식도는, 예를 들어, 도 3의 (a)에 도시하는 것으로 할 수 있다. 이를, 본 발명의 포토마스크의 제1 형태로 하고, 도 3의 (a)를 참조하여 설명한다. A schematic cross-sectional view of such a transfer pattern can be shown in Fig. 3(a), for example. This is set as the 1st form of the photomask of this invention, and is demonstrated with reference to Fig.3 (a).

본 형태에서는, 주 패턴은, 투명 기판이 노출된 투광부를 포함한다. 또한, 주 패턴에, 투과율이 높은 막이 형성되어도 좋다. 그러나, 최대의 투과율을 얻을 수 있는 점에서, 주 패턴에는, 투과율이 높은 막을 형성하지 않고, 투명 기판이 노출된 구성으로 하는 것이 바람직하다. In this aspect, the main pattern includes the light-transmitting part to which the transparent substrate was exposed. Further, a film having a high transmittance may be formed on the main pattern. However, since the maximum transmittance can be obtained, it is preferable to set it as the structure in which the transparent substrate is exposed without forming a film|membrane with high transmittance|permeability in a main pattern.

또한, 본 형태의 보조 패턴은, 투명 기판 상에 반투광막이 형성된, 반투광부를 포함한다. 이 반투광막은, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광을 대략 180도 시프트하는 위상 시프트량을 갖고, 대표 파장에 대한 투과율 T1(%)을 갖는다. 또한, 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸는 부분은, 투명 기판 상에, 적어도 저투광막이 형성된, 저투광부로 되어 있다. 즉, 도 1에 도시하는 전사용 패턴에 있어서, 주 패턴 및 보조 패턴이 형성된 영역 이외의 영역이, 저투광부로 되어 있다. 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 형태에서는, 저투광부는 반투광막과 저투광막이, 투명 기판 상에 적층되어 있다. 또한, 저투광부는 투명 기판 상에, 반투광막과, 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이, 이 순서대로, 또는, 이 반대의 순서로 적층될 수 있다. In addition, the auxiliary pattern of this embodiment includes a semi-transmissive portion in which a semi-transmissive film is formed on a transparent substrate. This semitransmissive film has a phase shift amount that shifts light of a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line by approximately 180 degrees, and has transmittance T1 (%) with respect to the representative wavelength. In addition, a portion surrounding the main pattern and the auxiliary pattern is a low-transmitting portion in which at least a low-transmitting film is formed on the transparent substrate. That is, in the transfer pattern shown in Fig. 1, regions other than the region where the main pattern and the auxiliary pattern are formed are low-transmitting portions. As shown to Fig.3 (a), in this form, the semitransmissive film and the low transmissive film of the low transmissive part are laminated|stacked on the transparent substrate. Further, the low-transmitting portion may be laminated on a transparent substrate with a semi-transmissive film and a low-transmissive film having a light transmittance of T2 (%) of a representative wavelength in this order or in the reverse order.

본 발명의 포토마스크의 저투광부는 노광광의 대표 파장에 대해, 소정의 낮은 투과율을 갖는다. 즉, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광에 대해, 저투광부는 반투광부를 포함하는 보조 패턴의 투과율 T1(%)보다 낮은 투과율 T3(%)을 갖는다. 따라서, 반투광부와 저투광부의 적층에 의해, 저투광부를 형성하고 있는 본 형태[도 3의 (a)]에 있어서는, 해당 적층에 의해, The low light-transmitting portion of the photomask of the present invention has a predetermined low transmittance with respect to a representative wavelength of exposure light. That is, for light of a representative wavelength in the wavelength range of the i-line to the g-line, the low-transmitting portion has a transmittance T3 (%) lower than the transmittance T1 (%) of the auxiliary pattern including the semi-transmissive portion. Therefore, in this embodiment (Fig. 3(a)) in which the low-transmitting part is formed by lamination of the semi-transmissive part and the low-transmitting part, by the lamination,

T3<T1 T3<T1

이 되도록, 저투광막의 투과율 T2(%)를 선택함으로써, 저투광부의 투과율 T3(%)을 조절하면 된다. It is good to adjust the transmittance|permeability T3 (%) of the low light-transmitting part by selecting the transmittance|permeability T2 (%) of the low light-transmitting film so that it may become this.

여기서, 주 패턴의 직경(W1)을, 4㎛ 이하로 할 때, 이 주 패턴에 대응하여, 피전사체 상에, 직경 W2(㎛)(단 W1>W2)를 갖는 미세한 주 패턴(홀 패턴)을 형성할 수 있다. Here, when the diameter W1 of the main pattern is 4 µm or less, a fine main pattern (hole pattern) having a diameter W2 (µm) (where W1 > W2) on the transfer object corresponding to this main pattern can form.

구체적으로는, W1(㎛)을, 하기 수학식 1 Specifically, W1 (μm) is represented by the following formula (1)

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112020123728829-pat00012
Figure 112020123728829-pat00012

의 관계가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이때 피전사체 상에 형성되는 주 패턴(홀 패턴)의 직경 W2(㎛)는, 3.0(㎛) 이하, 구체적으로는, It is desirable to have a relationship of At this time, the diameter W2 (μm) of the main pattern (hole pattern) formed on the transfer object is 3.0 (μm) or less, specifically,

0.6≤W2≤3.0 0.6≤W2≤3.0

으로 할 수 있다.can be done with

또한, 본 발명의 포토마스크는, 표시 장치 제조에 유용한 미세 사이즈의 패턴을 형성하는 목적으로 사용할 수 있다. 예를 들어, 주 패턴의 직경 W1이, 3.0(㎛) 이하일 때, 본 발명의 효과가 보다 현저하게 얻어진다. 바람직하게는, 주 패턴의 직경 W1(㎛)을, In addition, the photomask of the present invention can be used for the purpose of forming a pattern having a fine size useful for manufacturing a display device. For example, when the diameter W1 of a main pattern is 3.0 (micrometer) or less, the effect of this invention is acquired more notably. Preferably, the diameter W1 (μm) of the main pattern,

1.0≤W1≤3.0 1.0≤W1≤3.0

으로 할 수 있다. 또한, 직경 W1과 직경 W2와의 관계를, W1=W2로 할 수도 있지만, 바람직하게는 W1>W2로 한다. 즉, β(㎛)를 바이어스값으로 할 때, can be done with In addition, although the relationship between the diameter W1 and the diameter W2 can also be made into W1=W2, Preferably it is made into W1>W2. That is, when β (μm) is the bias value,

β=W1-W2>0(㎛) β=W1-W2>0 (μm)

일 때, when,

0.2≤β≤1.00.2≤β≤1.0

보다 바람직하게는, More preferably,

0.2≤β≤0.8 0.2≤β≤0.8

로 할 수 있다. 이와 같이 할 때, 후술하는 바와 같이, 피전사체 상에 있어서의, 레지스트 패턴의 손실을 저감하는 등의, 유리한 효과가 얻어진다. can be done with In doing so, advantageous effects such as reducing the loss of the resist pattern on the transfer object can be obtained as will be described later.

상기에 있어서, 주 패턴의 직경 W1은, 원의 직경, 또는 그에 근사되는 수치를 의미한다. 예를 들어, 주 패턴의 형상이 정다각형일 때는, 주 패턴의 직경 W1은, 내접원의 직경으로 한다. 주 패턴의 형상이, 도 1에 도시하는 바와 같이 정사각형이면, 주 패턴의 직경 W1은 1변의 길이이다. 전사된 주 패턴의 직경 W2에 있어서도, 원의 직경 또는 그에 근사되는 수치로 하는 점에서 마찬가지이다. In the above, the diameter W1 of the main pattern means the diameter of a circle or a numerical value approximate thereto. For example, when the shape of the main pattern is a regular polygon, the diameter W1 of the main pattern is the diameter of the inscribed circle. If the shape of the main pattern is a square as shown in Fig. 1, the diameter W1 of the main pattern is the length of one side. The same applies to the diameter W2 of the transferred main pattern in that it is the diameter of a circle or a numerical value approximated thereto.

물론, 보다 미세화된 패턴을 형성하고자 할 때, W1이 2.5(㎛) 이하, 또는 2.0(㎛) 이하로 하는 것도 가능하고, 나아가서는, W1을 1.5(㎛) 이하로 하여 본 발명을 적용할 수도 있다. Of course, when forming a finer pattern, W1 can be 2.5 (㎛) or less, or 2.0 (㎛) or less, and furthermore, the present invention can be applied by setting W1 to 1.5 (㎛) or less have.

또한, 본 발명의 포토마스크에 있어서의 주 패턴의 직경 W1, 피전사체 상의 주 패턴의 직경 W2 및 바이어스의 설정에 관한 상기의 바람직한 범위는, 이하의 제2 내지 제6 형태에 관한 본 발명의 포토마스크에 있어서도, 마찬가지로 적용할 수 있다. Further, in the photomask of the present invention, the diameter W1 of the main pattern, the diameter W2 of the main pattern on the transfer object, and the above preferred ranges for the setting of the bias are the photomasks of the present invention according to the second to sixth aspects below. Also in a mask, it can apply similarly.

이와 같은 전사용 패턴을 갖는, 본 발명의 포토마스크 노광에 사용하는 노광광의 대표 파장에 대해, 주 패턴과 보조 패턴과의 위상차 φ가, 대략 180도이다. 즉, 주 패턴을 투과하는, 상기 대표 파장의 광과, 보조 패턴을 투과하는, 상기 대표 파장과의 위상차 φ1이 대략 180도가 된다. 대략 180도라고 함은, 120 내지 240도를 의미한다. 바람직하게는, 위상차 φ1은 150 내지 210도, 더욱 바람직하게는, 170 내지 190도이다. With respect to the representative wavelength of the exposure light used for exposure of the photomask of the present invention having such a transfer pattern, the phase difference phi between the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees. That is, the phase difference phi 1 between the light of the representative wavelength transmitted through the main pattern and the representative wavelength transmitted through the auxiliary pattern is approximately 180 degrees. By approximately 180 degrees, it means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference ?1 is 150 to 210 degrees, more preferably 170 to 190 degrees.

또한, 본 발명의 포토마스크는, i선, h선, 또는 g선을 포함하는 노광광을 사용할 때에 효과가 현저하므로, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 노광광을 사용할 수 있다. 특히 i선, h선 및 g선을 포함하는 브로드 파장광을 노광광으로서 적용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 대표 파장으로서는, i선, h선, g선 중 어느 하나로 할 수 있다. 예를 들어 h선을 대표 파장으로서, 본 발명의 포토마스크를 구성할 수 있다. In addition, since the photomask of the present invention has a remarkable effect when exposure light containing i-line, h-line, or g-line is used, exposure light containing at least one of i-line, h-line and g-line can be used. have. In particular, it is preferable to apply broad-wavelength light including i-line, h-line and g-line as the exposure light. In this case, the representative wavelength may be any of i-line, h-line, and g-line. For example, the photomask of the present invention can be configured by using the h-line as a representative wavelength.

이와 같은 위상차를 형성하기 위해서는, 주 패턴은, 투명 기판 주 표면이 노출되어 이루어지는 투광부로 하고, 보조 패턴은, 투명 기판 상에 반투광막을 형성하여 이루어지는 반투광부로 하고, 이 반투광막의, 상기 대표 파장에 대한 위상 시프트량을, 대략 180도로 하면 된다. In order to form such a phase difference, the main pattern is a light-transmitting portion with the main surface of the transparent substrate exposed, and the auxiliary pattern is a semi-transmissive portion formed by forming a semi-transmissive film on the transparent substrate. What is necessary is just to make the phase shift amount with respect to a wavelength about 180 degree|times.

또한, 주 패턴과 보조 패턴과의 위상차의 바람직한 범위 및 본 발명의 포토마스크에 적용하는 노광광의 파장에 대해서는, 이하의 제2 내지 제6 형태에 관한 본 발명의 포토마스크에 있어서도, 마찬가지이다. In addition, about the preferable range of the phase difference between a main pattern and an auxiliary pattern, and the wavelength of exposure light applied to the photomask of this invention, also in the photomask of this invention which concerns on the following 2nd - 6th aspect, it is the same.

제1 형태의 포토마스크, 즉, 도 3의 (a)에 도시하는 포토마스크에 있어서, 반투광부가 갖는 광투과율 T1은, 이하와 같이 할 수 있다. 즉, 반투광부에 형성된 반투광막의, 상기 대표 파장에 대한 투과율이, T1(%)일 때, In the photomask of the first aspect, that is, the photomask shown in Fig. 3A, the light transmittance T1 of the semi-transmissive portion can be set as follows. That is, when the transmittance of the semi-transmissive film formed on the semi-transmissive portion with respect to the representative wavelength is T1 (%),

30≤T1≤80 30≤T1≤80

으로 한다. 보다 바람직하게는,do it with More preferably,

40≤T1≤75 40≤T1≤75

이다. 또한, 투과율 T1(%)은, 투명 기판의 투과율을 기준으로 했을 때의, 상기 대표 파장의 투과율로 한다. am. In addition, let the transmittance|permeability T1 (%) be the transmittance|permeability of the said representative wavelength when the transmittance|permeability of a transparent substrate is used as a reference.

본 발명의 포토마스크에 있어서, 주 패턴 및 보조 패턴이 형성된 이외의 영역에 배치되고, 주 패턴 및 보조 패턴의 주위에 형성된 저투광부는, 이하와 같은 구성으로 할 수 있다. In the photomask of the present invention, the low light-transmitting portion disposed in a region other than where the main pattern and the auxiliary pattern are formed, and formed around the main pattern and the auxiliary pattern, can be configured as follows.

저투광부는 노광광(i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광)을 실질적으로 투과하지 않는 것이어도 좋다. 이 경우 저투광막 단체로, 상기 대표 파장을 실질적으로 투과하지 않는 것(즉 차광막)이며, T2≤0.01 즉 광학 농도 OD≥2인 저투광막을 적용해도 좋고, 또는, 저투광막과 반투광막의 적층막으로, 실질적인 차광막(광학 농도 OD≥2)으로 해도 좋다. The low light-transmitting portion may substantially not transmit exposure light (light having a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line). In this case, as a low-transmitting film alone, a low-transmitting film that does not substantially transmit the representative wavelength (that is, a light-shielding film), T2≤0.01, that is, a low-transmissive film having an optical density of OD≥2 may be applied, or a combination of a low-transmissive film and a semi-transmissive film As a laminated film, it is good also as a substantially light-shielding film (optical density OD≥2).

혹은, 저투광부는, 소정 범위에서 노광광을 투과하는 것으로 해도 좋다. 단, 소정 범위에서 노광광을 투과하는 경우이며, 저투광부의 투과율 T3(%)(여기서, 반투광막과 저투광막의 적층 경우에는, 그 적층막의 투과율)이,Alternatively, the low light-transmitting portion may transmit the exposure light within a predetermined range. However, in the case where exposure light is transmitted within a predetermined range, the transmittance T3 (%) of the low-transmitting portion (here, the transmittance of the laminated film in the case of lamination of the semi-transmissive film and the low-transmissive film) is,

T3<T1 T3<T1

을 충족하는 것이다. 바람직하게는,will satisfy Preferably,

0.01<T3<30 0.01<T3<30

보다 바람직하게는, More preferably,

0.01<T3≤20 0.01<T3≤20

을 충족한다. 투과율 T3(%)에 대해서도, 투명 기판의 투과율을 기준으로 했을 때의, 상기 대표 파장의 투과율로 한다. meet the Also about the transmittance|permeability T3 (%), let it be the transmittance|permeability of the said representative wavelength when the transmittance|permeability of a transparent substrate is used as a reference.

또한, 이와 같이 저투광부가 소정의 투과율로 노광광을 투과하는 경우에는, 저투광부의 투과광과, 투광부의 투과광과의 위상차 φ3은, 90도 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60도 이하이다. 「90도 이하」란, 라디안 표기하면, 상기 위상차가 「(2n-1/2)π 내지 (2n+1/2)π(여기서 n은 정수)」인 것을 의미한다. 상기와 마찬가지로, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대한 위상차로서 계산한다. In this way, when the low-transmission portion transmits exposure light with a predetermined transmittance, the phase difference phi 3 between the transmitted light of the low-transmission portion and the transmitted light of the light-transmitting portion is preferably 90 degrees or less, and more preferably 60 degrees or less. am. “90 degrees or less” means that the phase difference is “(2n-1/2)π to (2n+1/2)π (where n is an integer)” when expressed in radians. Similarly to the above, it is calculated as the phase difference with respect to the representative wavelength included in the exposure light.

따라서, 이 경우에는 본 형태의 포토마스크에 사용되는 저투광막의 단독의 성질로서는, 30(%) 미만의 투과율[T2(%)]을 갖고(즉, 0<T2<30), 위상 시프트량(φ2)이 대략 180도인 것이 바람직하다. 대략 180도라고 함은, 120 내지 240도를 의미한다. 바람직하게는, 위상차 φ1은 150 내지 210도, 보다 바람직하게는, 170 내지 190도이다. 이에 의해, 적층을 포함하는 저투광부의 위상 시프트 특성에 대해서는, φ3을 상술한 범위로 할 수 있다. Therefore, in this case, as a single property of the low light-transmitting film used for the photomask of this form, it has a transmittance|permeability [T2 (%)] of less than 30 (%) (that is, 0<T2<30), and a phase shift amount ( It is preferable that ?2) is approximately 180 degrees. By approximately 180 degrees, it means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference ?1 is 150 to 210 degrees, more preferably 170 to 190 degrees. Thereby, about the phase shift characteristic of the low light-transmitting part including lamination|stacking, phi 3 can be made into the above-mentioned range.

여기서의 투과율도, 상기와 마찬가지로, 투명 기판의 투과율을 기준으로 했을 때의, 상기 대표 파장의 투과율로 한다. Similarly to the above, the transmittance here is also the transmittance of the representative wavelength when the transmittance of the transparent substrate is taken as a reference.

상기 전사용 패턴에 있어서, 보조 패턴의 폭을 d(㎛)로 할 때,In the transfer pattern, when the width of the auxiliary pattern is d (㎛),

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020123728829-pat00013
Figure 112020123728829-pat00013

가 성립될 때에, 발명의 우수한 효과가 얻어진다. 즉,√(T1/100)×d가, 상기의 범위 내에 있을 때, 보조 패턴을 투과하는 광량이, 주 패턴의 그것과 밸런스 좋게 상호 작용하고, 주 패턴의 전사성을 향상시킨다. When is established, the excellent effect of the invention is obtained. That is, when √(T1/100) x d is within the above range, the amount of light transmitted through the auxiliary pattern interacts with that of the main pattern in a balanced way to improve the transferability of the main pattern.

이때, 주 패턴의 중심과, 보조 패턴의 폭 방향의 중심 거리를 피치 P(㎛)로 하고, 피치 P는, At this time, the distance between the center of the main pattern and the center of the auxiliary pattern in the width direction is the pitch P (μm), and the pitch P is,

1.0<P≤5.0 1.0<P≤5.0

의 관계가 성립되는 것이 바람직하다. It is desirable that the relationship of

보다 바람직하게는, 피치 P는,More preferably, the pitch P is,

1.5<P≤4.5 1.5<P≤4.5

로 할 수 있다. can be done with

본 발명에 있어서, 보조 패턴은, 설계상 고립된 주 패턴에 대해, 의사적으로 밀집 패턴(Dense Pattern)과 같은 광학적 작용을 미치는 효과가 있지만, 상기의 관계식이 충족될 때, 주 패턴과 보조 패턴을 투과한 노광광이, 서로 양호한 상호 작용을 발휘하고, 후술하는 실시예에 나타내는 바와 같이, 우수한 전사성을 나타낼 수 있다. In the present invention, the auxiliary pattern has the effect of exerting an optical action such as a pseudo dense pattern on the isolated main pattern by design, but when the above relational expression is satisfied, the main pattern and the auxiliary pattern The exposure light passing through exhibits good interaction with each other, and can exhibit excellent transferability, as shown in Examples to be described later.

보조 패턴의 폭 d(㎛)는, 본 발명의 포토마스크에 적용하는 노광 조건(사용하는 노광 장치)에 있어서, 해상 한계 이하의 치수이며, 구체적인 예로서는, The width d (µm) of the auxiliary pattern is a dimension below the resolution limit under the exposure conditions (exposure apparatus used) applied to the photomask of the present invention.

d≥0.7 d≥0.7

보다 바람직하게는, More preferably,

d≥0.8 d≥0.8

더욱 바람직하게는, 보조 패턴의 폭 d(㎛)는 1(㎛) 이상이다. More preferably, the width d (μm) of the auxiliary pattern is 1 (μm) or more.

또한, d≤W1인 것이 바람직하고, d<W1인 것이 보다 바람직하다. Moreover, it is preferable that it is d<=W1, and it is more preferable that it is d<W1.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 수학식 2의 관계식은, 다음의 수학식 2-1이며, 더욱 바람직하게는, 다음의 수학식 2-2이다. Further, more preferably, the relational expression of the above formula (2) is the following formula (2-1), and still more preferably, the following formula (2-2).

[수학식 2-1][Equation 2-1]

Figure 112020123728829-pat00014
Figure 112020123728829-pat00014

[수학식 2-2][Equation 2-2]

Figure 112020123728829-pat00015
Figure 112020123728829-pat00015

상술한 바와 같이, 도 1에 도시하는 포토마스크의 주 패턴은 정사각형이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 예시되는 바와 같이, 포토마스크의 주 패턴은, 팔각형이나 원을 포함하는, 회전 대칭인 형상일 수 있다. 그리고 회전 대칭의 중심을, 상기 P의 기준이 되는 중심으로 할 수 있다. As described above, the main pattern of the photomask shown in Fig. 1 is a square, but the present invention is not limited thereto. For example, as illustrated in FIG. 2 , the main pattern of the photomask may be a rotationally symmetric shape, including an octagon or a circle. And the center of rotational symmetry can be made into the center used as the reference|standard of the said P.

또한, 도 1에 도시하는 포토마스크의 보조 패턴의 형상은, 팔각형띠이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 보조 패턴의 형상은 홀 패턴의 중심에 대해, 3회 대칭 이상의 회전 대상의 형상으로 일정한 폭을 부여한 것인 것이 바람직하다. 바람직한 주 패턴 및 보조 패턴의 형상은, 도 2의 (a) 내지 (f)에 예시된 형상이며, 주 패턴의 디자인과 보조 패턴의 디자인은, 서로 도 2의 (a) 내지 (f)의 다른 것을 조합해도 좋다. In addition, although the shape of the auxiliary pattern of the photomask shown in FIG. 1 is an octagonal band, this invention is not limited to this. It is preferable that the shape of the auxiliary pattern is a shape of a rotation target that is symmetric or more symmetric with respect to the center of the hole pattern and has a certain width. Preferred shapes of the main pattern and auxiliary pattern are the shapes illustrated in FIGS. You may combine things.

예를 들어, 보조 패턴의 외주가, 정사각형, 정육각형, 정팔각형, 정십각형 등의 정다각형(바람직하게는 정2n각형, 여기서 n은 2 이상의 정수) 또는 원형인 경우가 예시된다. 그리고, 보조 패턴의 형상으로서는, 보조 패턴의 외주와 내주가 거의 평행한 형상, 즉, 거의 일정 폭을 갖는 정다각형 또는 원형의 띠와 같은 형상인 것이 바람직하다. 이 띠 형상의 형상을, 다각형띠 또는 원형띠라고도 부른다. 보조 패턴의 형상으로서는, 이와 같은 정다각형띠 또는 원형띠가, 주 패턴의 주위를 둘러싸는 형상인 것이 바람직하다. 이때, 주 패턴의 투과광과, 보조 패턴의 투과광과의 광량의 밸런스를 거의 동등하게 할 수 있으므로, 본 발명의 작용 효과를 얻기 위한, 광의 상호 작용을 얻기 쉽다. For example, a case in which the outer periphery of the auxiliary pattern is a regular polygon such as a square, a regular hexagon, a regular octagon, or a regular decagon (preferably a regular 2n polygon, where n is an integer of 2 or more) or a circle is exemplified. Further, as the shape of the auxiliary pattern, it is preferable that the outer periphery and the inner periphery of the auxiliary pattern are substantially parallel, that is, a shape such as a regular polygon or a circular band having a substantially constant width. This band-like shape is also called a polygonal band or a circular band. As the shape of the auxiliary pattern, it is preferable that such a regular polygonal band or a circular band surround the periphery of the main pattern. At this time, since the balance of the light amount of the transmitted light of the main pattern and the transmitted light of the auxiliary pattern can be made substantially equal, it is easy to obtain the interaction of light for obtaining the effect of this invention.

특히, 본 발명의 포토마스크를 표시 장치 제조용의 포토마스크로서 사용하는 경우, 즉, 본 발명의 포토마스크를 표시 장치 제조용의 포토 레지스트와 조합해서 사용하는 경우에는, 피전사체 상에 있어서 보조 패턴에 대응하는 부분의 레지스트 손실을 저감하는 것이 가능하다. In particular, when the photomask of the present invention is used as a photomask for manufacturing a display device, that is, when the photomask of the present invention is used in combination with a photoresist for manufacturing a display device, it corresponds to an auxiliary pattern on an object to be transferred. It is possible to reduce the resist loss of the portion to be used.

혹은, 보조 패턴의 형상은, 주 패턴의 주위를 완전히 둘러싸지 않고, 상기 다각형띠 또는 원형띠의 일부가 결락된 형상이어도 좋다. 보조 패턴의 형상은, 예를 들어, 도 2의 (f)와 같이, 사각형띠의 코너부가 결락된 형상이어도 좋다. Alternatively, the shape of the auxiliary pattern may be a shape in which a part of the polygonal or circular band is missing without completely enclosing the periphery of the main pattern. The shape of the auxiliary pattern may be, for example, a shape in which the corners of the rectangular bands are missing as shown in Fig. 2(f).

또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 한, 본 발명의 주 패턴, 보조 패턴 외에, 부가적으로 다른 패턴을 사용해도 상관없다. Moreover, as long as the effect of this invention is not impaired, you may use other patterns in addition to the main pattern of this invention and auxiliary|assistant pattern.

본 형태의 포토마스크의 제조 방법의 일례에 대해, 도 4를 참조하여 이하에 설명한다. An example of the manufacturing method of the photomask of this form is demonstrated below with reference to FIG.

도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 포토마스크 블랭크를 준비한다. As shown in Fig. 4A, a photomask blank is prepared.

이 포토마스크 블랭크는, 글래스 등을 포함하는 투명 기판 상에, 반투광막과 저투광막이 이 순서대로 형성되어 있고, 또한 제1 포토 레지스트막이 도포되어 있다. In this photomask blank, a semi-transmissive film and a low-transmissive film are formed in this order on a transparent substrate made of glass or the like, and a first photoresist film is applied thereto.

반투광막은, 투명 기판의 주 표면 상에, i선, h선, g선 중 어느 하나를 대표 파장으로 할 때, 그 투과율이 30 내지 80(%)[T1(%)을 투과율로 할 때, 30≤T1≤80], 보다 바람직하게는, 40 내지 75(%)이며, 또한, 이 대표 파장에 대한 위상 시프트량이, 대략 180도와 같은 막이다. 이와 같은 반투광막에 의해, 투광부를 포함하는 주 패턴과, 반투광부를 포함하는 보조 패턴 사이의 투과광 위상차를 대략 180도로 할 수 있다. 그와 같은 반투광막은, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광 위상을 대략 180도 시프트한다. 반투광막의 성막 방법으로서는, 스퍼터법 등 공지의 방법을 적용할 수 있다. The semi-transmissive film has a transmittance of 30 to 80 (%) on the main surface of the transparent substrate when any one of i-line, h-line, and g-line is the representative wavelength [when T1 (%) is the transmittance, 30≤T1≤80], more preferably 40 to 75 (%), and the amount of phase shift with respect to this representative wavelength is the same film as approximately 180 degrees. With such a semi-transmissive film, the phase difference of transmitted light between the main pattern including the light-transmitting portion and the auxiliary pattern including the semi-transmissive portion can be approximately 180 degrees. Such a semi-transmissive film shifts the optical phase of the representative wavelength in the wavelength range of the i-line to the g-line by approximately 180 degrees. As a film-forming method of a semitransmissive film, well-known methods, such as a sputtering method, are applicable.

반투광막은, 상기의 투과율과 위상차를 충족하고, 또한, 이하에 설명하는 바와 같이, 웨트 에칭 가능한 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 단, 웨트 에칭 시에 발생하는, 사이드 에칭의 양이 지나치게 커지면, CD 정밀도의 열화나, 언더 컷에 의한 상층막의 파괴 등 문제가 발생하므로, 막 두께의 범위는, 2000Å 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 300 내지 2000Å의 범위, 보다 바람직하게는, 300 내지 1800Å이다. 여기서 CD란, Critical Dimension이며, 본 명세서에서는 패턴 선폭의 의미로 사용한다. The semi-transmissive film is preferably made of a material that satisfies the transmittance and retardation described above and can be wet-etched as described below. However, if the amount of side etching generated during wet etching is excessively large, problems such as deterioration of CD accuracy and destruction of the upper layer film due to undercutting occur. Therefore, the range of the film thickness is preferably 2000 angstroms or less. For example, it is in the range of 300 to 2000 Angstroms, more preferably 300 to 1800 Angstroms. Here, CD is a Critical Dimension, and in this specification, it is used in the meaning of a pattern line width.

또한, 이들 조건을 충족하기 위해서는, 반투광막 재료는, 노광광에 포함되는 대표 파장(예를 들어 h선)의 굴절률이 1.5 내지 2.9인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1.8 내지 2.4이다. Further, in order to satisfy these conditions, the semitransmissive film material preferably has a refractive index of 1.5 to 2.9 at a representative wavelength (eg, h line) included in the exposure light. More preferably, it is 1.8-2.4.

또한, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, 웨트 에칭에 의한 패턴 단면(피에칭면)이, 투명 기판 주 표면에 대해 수직에 가까운 것이 바람직하다.Moreover, in order to fully exhibit a phase shift effect, it is preferable that the pattern cross section (etched surface) by wet etching is close|similar to perpendicular|vertical with respect to the transparent substrate main surface.

상기 성질을 고려할 때, 반투광막의 막 재료로서는, Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, Ti 중 적어도 1개와 Si를 포함하는 재료, 또는, 이들 재료의 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함하는 재료로 이루어지는 것으로 할 수 있다. In consideration of the above properties, as a film material of the semi-transmissive film, a material containing Si and at least one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, and Ti, or an oxide, nitride, oxynitride, carbide, or oxide of these materials It may be made of a material containing nitrided carbide.

포토마스크 블랭크의 반투광막 상에는, 저투광막이 형성된다. 성막 방법으로서는, 반투광막의 경우와 마찬가지로, 스퍼터법 등 공지의 수단을 적용할 수 있다. On the semi-transmissive film of the photomask blank, a low-transmissive film is formed. As a film-forming method, a well-known means, such as a sputtering method, can be applied similarly to the case of a semitransmissive film.

포토마스크 블랭크의 저투광막은, 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 차광막일 수 있다. 또는, 노광광의 대표 파장에 대해, 소정의 낮은 투과율을 갖는 것으로 할 수 있다. 본 발명의 포토마스크의 제조에 사용하는 저투광막은, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 광에 대해, 반투광막의 투과율 T1(%)보다 낮은 투과율 T2(%)를 갖는다. T2는 실질적으로 제로(0.01 이하)이어도 상관없다. The low light-transmitting film of the photomask blank may be a light-shielding film that does not substantially transmit exposure light. Alternatively, it may have a predetermined low transmittance with respect to the representative wavelength of the exposure light. The low transmissive film used for manufacturing the photomask of the present invention has a transmittance T2 (%) lower than the transmittance T1 (%) of the semitransmissive film with respect to light having a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line. T2 may be substantially zero (0.01 or less).

한편, 저투광막이 노광광을 투과할 수 있는 경우에는, 노광광에 대한 저투광막의 투과율 및 위상 시프트량은, 본 발명의 포토마스크의 저투광부의 투과율 및 위상 시프트량을 달성할 수 있는 것인 것이 요구된다. 바람직하게는, 저투광막과 상기 반투광막과의 적층 상태에서, 노광광 대표 파장의 광에 대한 투과율 T3(%)이, 0.01<T3<30, 바람직하게는 0.01<T3≤20이며, 또한, 위상 시프트량 φ3이, 90(도) 이하, 보다 바람직하게는 60(도) 이하로 한다. On the other hand, when the low transmissive film can transmit the exposure light, the transmittance and the phase shift amount of the low transmissive film with respect to the exposure light can achieve the transmittance and the phase shift amount of the low light transmitting portion of the photomask of the present invention. that is required Preferably, in the laminated state of the low-transmissive film and the semi-transmissive film, the transmittance T3 (%) with respect to the light of the representative wavelength of the exposure light is 0.01 < T3 < 30, preferably 0.01 < T3 ≤ 20, and , phase shift amount (phi)3 is 90 (degrees) or less, More preferably, it is made into 60 (degrees) or less.

저투광막의 단독의 성질로서는, 실질적으로 상기 대표 파장의 광을 투과하지 않는 것이거나, 또는, 30(%) 미만의 투과율[T2(%)]을 갖고(즉, 0<T2<30), 위상 시프트량(φ2)이 대략 180도인 것이 바람직하다. 대략 180도라고 함은, 120 내지 240도를 의미한다. 바람직하게는, 위상차 φ1은 150 내지 210(도), 보다 바람직하게는, 170 내지 190(도)이다. As a single property of the low-transmission film, it does not substantially transmit light of the above representative wavelength, or has a transmittance [T2(%)] of less than 30(%) (ie, 0<T2<30), and a phase It is preferable that the shift amount phi 2 is approximately 180 degrees. By approximately 180 degrees, it means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference ?1 is 150 to 210 (degrees), more preferably 170 to 190 (degrees).

포토마스크 블랭크의 저투광막의 재료는, Cr 또는 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)이어도 좋고, 또는, Mo, W, Ta, Ti를 포함하는 금속의 실리사이드, 또는, 그 실리사이드의 상기 화합물이어도 좋다. 단, 포토마스크 블랭크의 저투광막의 재료는 반투광막과 마찬가지로 웨트 에칭이 가능하고, 또한, 반투광막의 재료에 대해 에칭 선택성을 갖는 재료가 바람직하다. 즉, 반투광막의 에칭제에 대해 저투광막은 내성을 갖고, 또한, 저투광막의 에칭제에 대해, 반투광막은 내성을 갖는 것이 바람직하다. The material of the low light-transmitting film of the photomask blank may be Cr or a compound thereof (oxide, nitride, carbide, oxynitride, or oxynitride carbide), or a metal silicide containing Mo, W, Ta, Ti, or The compound of the silicide may be used. However, the material of the low-transmissive film of the photomask blank can be wet-etched like the semi-transmissive film, and a material having etching selectivity with respect to the material of the semi-transmissive film is preferable. That is, it is preferable that the low-transmissive film has resistance to the etchant of the semi-transmissive film, and the semi-transmissive film has resistance to the etchant of the low-transmissive film.

포토마스크 블랭크의 저투광막 상에는, 또한 제1 포토 레지스트막이 도포된다. 본 발명의 포토마스크는, 바람직하게는 레이저 묘화 장치에 의해 묘화되므로, 그에 적합한 포토 레지스트로 한다. 제1 포토 레지스트막은 포지티브형이어도 네가티브형이어도 좋지만, 이하에서는 포지티브형으로서 설명한다. On the low light-transmitting film of the photomask blank, a first photoresist film is further applied. The photomask of the present invention is preferably drawn with a laser drawing device, so a photoresist suitable therefor is used. A positive type or a negative type may be sufficient as a 1st photoresist film, However, Hereinafter, it demonstrates as a positive type.

다음에, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제1 포토 레지스트막에 대해, 묘화 장치를 사용하고, 전사용 패턴에 기초한 묘화 데이터에 의한 묘화를 행한다(제1 묘화). 그리고, 현상에 의해 얻어진 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 저투광막을 웨트 에칭한다. 이에 의해, 저투광부가 되는 영역이 획정되고, 또한 저투광부에 의해 둘러싸인 보조 패턴(저투광막 패턴)의 영역이 획정된다. 웨트 에칭하기 위한 에칭액(웨트 에천트)은, 사용하는 저투광막의 조성에 적합한 공지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, Cr을 함유하는 막이면, 웨트 에천트로서 질산 제2세륨암모늄 등을 사용할 수 있다. Next, as shown in FIG.4(b), with respect to the 1st photoresist film, a writing apparatus is used and writing is performed by writing data based on the pattern for transcription|transfer (1st writing). Then, using the first resist pattern obtained by development as a mask, the low-transmissive film is wet-etched. Thereby, a region to be the low-transmitting portion is defined, and a region of the auxiliary pattern (low-transmitting film pattern) surrounded by the low-transmitting portion is defined. As the etching liquid (wet etchant) for wet etching, a well-known thing suitable for the composition of the low light-transmitting film to be used can be used. For example, if it is a film containing Cr, cerium ammonium nitrate or the like can be used as the wet etchant.

다음에, 도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제1 레지스트 패턴을 박리한다. Next, as shown in Fig. 4C, the first resist pattern is peeled off.

다음에, 도 4의 (d)에 도시하는 바와 같이, 형성된 저투광막 패턴을 포함하는 전체면에, 제2 포토 레지스트막을 도포한다. Next, as shown in Fig. 4(d), a second photoresist film is applied over the entire surface including the formed low-transmission film pattern.

다음에, 도 4의 (e)에 도시하는 바와 같이, 제2 포토 레지스트막에 대해, 제2 묘화를 행하고, 현상에 의해 형성된 제2 레지스트 패턴을 형성한다. 이 제2 레지스트 패턴과, 상기 저투광막 패턴을 마스크로 하여, 반투광막의 웨트 에칭을 행한다. 이 에칭(현상)에 의해, 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는, 주 패턴의 영역이 형성된다. 또한, 제2 레지스트 패턴은, 보조 패턴이 되는 영역을 덮고, 투광부를 포함하는 주 패턴이 되는 영역에 개구를 갖는 것임과 함께, 상기 개구로부터, 저투광막의 엣지가 노출되도록, 제2 묘화의 묘화 데이터에 대해 사이징을 행해 두는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제1 묘화와 제2 묘화 사이에 서로 발생하는 얼라인먼트 어긋남을 흡수하고, 전사용 패턴의 CD 정밀도의 열화를 방지할 수 있다. 이것은, 저투광막과 반투광막의 소재가 갖는, 서로의 막에 대한 에칭 선택성을 이용한 효과이다. Next, as shown in FIG.4(e), with respect to the 2nd photoresist film, 2nd writing is performed, and the 2nd resist pattern formed by image development is formed. Using this second resist pattern and the low-transmissive film pattern as masks, the semi-transmissive film is wet-etched. By this etching (development), a region of the main pattern including the light-transmitting portion to which the transparent substrate is exposed is formed. In addition, the second resist pattern covers the region serving as the auxiliary pattern, and has an opening in the region serving as the main pattern including the light-transmitting portion, and the second drawing is performed so that the edge of the low-transmission film is exposed from the opening. It is preferable to perform sizing on the data. By doing in this way, it is possible to absorb the misalignment of alignment that occurs between the first drawing and the second drawing, and it is possible to prevent deterioration of the CD accuracy of the transfer pattern. This is the effect of utilizing the etching selectivity with respect to each other film|membrane which the material of a low transmissive film and a semitransmissive film has.

또한, 본 형태의 포토마스크에 있어서, 반투광막과 저투광막을 에칭 선택성이 없는, 공통의 에칭 특성을 갖는 소재에 의해 구성하고, 양쪽 막의 사이에, 에칭 스토퍼막을 형성해도 좋다. Further, in the photomask of this embodiment, the semi-transmissive film and the low-transmissive film may be made of a material having a common etching characteristic without etching selectivity, and an etching stopper film may be formed between the both films.

즉, 이와 같이 제2 묘화 시의 제2 레지스트 패턴의 사이징을 행함으로써, 피전사체 상에 고립 홀 패턴을 형성하고자 할 때, 차광막과 반투광막과의 패터닝에 위치 어긋남이 발생하지 않으므로, 도 1에 예시하는 바와 같은 전사용 패턴에 있어서, 주 패턴 및 보조 패턴의 무게 중심을 정교하고 치밀하게 일치시킬 수 있다. That is, by sizing the second resist pattern at the time of second drawing in this way, when an isolated hole pattern is formed on a transfer object, positional shift does not occur in the patterning between the light-shielding film and the semi-transmissive film. In the transfer pattern as exemplified in , the center of gravity of the main pattern and the auxiliary pattern can be precisely and precisely matched.

반투광막용의 웨트 에천트는, 반투광막의 조성에 따라서 적절히 선택한다. The wet etchant for the semi-transmissive film is appropriately selected according to the composition of the semi-transmissive film.

다음에, 도 4의 (f)에 도시하는 바와 같이, 제2 레지스트 패턴을 박리하여, 도 1에 도시하는 본 발명의 포토마스크가 완성된다. Next, as shown in Fig. 4(f), the second resist pattern is peeled off, and the photomask of the present invention shown in Fig. 1 is completed.

표시 장치용 포토마스크의 제조에 있어서, 투명 기판 상에 형성된 차광막 등의 광학막을 패터닝할 때, 적용되는 에칭으로서는, 드라이 에칭 및 웨트 에칭이 있다. 어느 것을 채용해도 좋지만, 본 발명에 있어서는 웨트 에칭이 특히 유리하다. 이것은, 표시 장치용의 포토마스크는, 사이즈가 비교적 크고, 또한 다종류의 사이즈가 존재하기 때문이다. 이와 같은 포토마스크의 제조 시에, 진공 챔버를 사용하는 드라이 에칭을 적용하면, 드라이 에칭 장치의 크기나 제조 공정에 비효율이 발생하게 된다. In the manufacture of a photomask for a display device, when patterning an optical film such as a light-shielding film formed on a transparent substrate, examples of the etching applied include dry etching and wet etching. Either may be employed, but wet etching is particularly advantageous in the present invention. This is because the size of the photomask for display devices is comparatively large, and there exist many types of sizes. When dry etching using a vacuum chamber is applied when manufacturing such a photomask, inefficiencies occur in the size of the dry etching apparatus or in the manufacturing process.

단, 이와 같은 포토마스크의 제조 시에 웨트 에칭을 적용하는 것에 수반하는 과제도 있다. 웨트 에칭은 등방 에칭의 성질을 가지므로, 소정의 막을 깊이 방향으로 에칭해서 용출시키고자 할 때에는, 깊이 방향에 대해 수직인 방향으로도 에칭이 진행된다. 예를 들어, 막 두께 F(㎚)의 반투광막을 에칭해서 슬릿을 형성할 때, 에칭 마스크가 되는 레지스트 패턴의 개구는, 원하는 슬릿 폭보다 2F(㎚)[즉, 편측 F(㎚)]만큼 작게 하지만, 미세 폭의 슬릿으로 될수록, 레지스트 패턴 개구의 치수 정밀도를 유지하기 어렵다. 이로 인해, 보조 패턴의 폭 d는 1(㎛) 이상, 바람직하게는 1.3(㎛) 이상으로 하는 것이 유용하다. However, there also exists a subject accompanying the application of wet etching at the time of manufacture of such a photomask. Since wet etching has isotropic etching properties, when a predetermined film is etched in the depth direction to elute it, the etching proceeds also in a direction perpendicular to the depth direction. For example, when a slit is formed by etching a semi-transmissive film having a film thickness of F (nm), the opening of the resist pattern serving as an etching mask is 2F (nm) (that is, one side F (nm)) than the desired slit width. Although it is made small, it is difficult to maintain the dimensional accuracy of a resist pattern opening, so that it becomes a slit with a fine width. For this reason, it is useful that the width d of the auxiliary pattern be 1 (μm) or more, preferably 1.3 (μm) or more.

또한, 상기 막 두께 F(㎚)가 큰 경우에는, 사이드 에칭량도 커지므로, 막 두께가 작아도 대략 180도의 위상 시프트량을 갖는 막 재료를 사용하는 것이 유리하고, 이 결과, 상기 파장에 대해 반투광막의 굴절률이 높은 것이 요망된다. 이로 인해, 상기 대표 파장에 대한 1.5 내지 2.9, 바람직하게는 1.8 내지 2.4와 같은 재료를 사용해서, 반투광막으로 하는 것이 바람직하다. Moreover, when the said film thickness F (nm) is large, since a side etching amount also becomes large, it is advantageous to use the film material which has a phase shift amount of about 180 degrees even if the film thickness is small, As a result, it is half with respect to the said wavelength. It is desired that the light transmitting film has a high refractive index. For this reason, it is preferable to use a material such as 1.5 to 2.9, preferably 1.8 to 2.4 for the above representative wavelength to form a semi-transmissive film.

그런데, 도 1에 도시하는 본 발명의 포토마스크로서, 상기 형태 외에도, 다른 층 구성에 의해 마찬가지의 광학적인 작용 효과를 발휘하는 것이 있다. By the way, as for the photomask of this invention shown in FIG. 1, other than the said aspect, there exist some which exhibit the similar optical effect by another layer structure.

본 발명의 제2 형태는, 도 3의 (b)에 단면을 도시하는 층 구성을 갖는다. 이 포토마스크의 평면 모식도는, 상기 제1 형태와 마찬가지로, 도 1에 도시하는 바와 같지만, 단면에서 보았을 때의 적층 구조가 다르다. 즉, 도 3의 (b)에 도시하는 저투광부에 있어서는, 저투광막과 반투광막의 적층순이 상하 역전되어 있고, 저투광막이 기판측에 배치되어 있다. A second aspect of the present invention has a layered structure in which a cross section is shown in Fig. 3B. Although the schematic plan view of this photomask is as shown in FIG. 1 similarly to the said 1st form, the laminated structure at the time of a cross-sectional view is different. That is, in the low-transmissive portion shown in FIG. 3B , the stacking order of the low-transmissive film and the semi-transmissive film is reversed, and the low-transmissive film is disposed on the substrate side.

이 경우, 본 발명의 포토마스크로서의, 패턴의 설계나 그 각 파라미터, 그들에 의한 광학적인 작용 효과는, 제1 형태의 포토마스크와 마찬가지이며, 설계 디자인으로서, 도 2에 도시된 변형예가 적용 가능한 것도 동일하다. 또한, 사용하는 막 소재의 물성도 동일하게 할 수 있다. In this case, as the photomask of the present invention, the design of the pattern, its parameters, and the optical action and effect thereof are the same as those of the photomask of the first form, and the modified example shown in FIG. 2 is applicable as the design design. also the same In addition, the physical properties of the membrane material to be used can be made the same.

단, 제2 형태의 포토마스크에 있어서는, 제조 방법상, 이하의 점에서 제1 형태와의 약간의 차이가 있고, 이로 인해, 사용하는 막 소재에 있어서도, 반드시 제1 형태와 마찬가지일 필요는 없다. However, in the photomask of the second aspect, there is a slight difference from the first aspect in the following points on the manufacturing method, and for this reason, also in the film material to be used, it is not necessarily the same as that of the first aspect. .

예를 들어, 제1 형태에 있어서는, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 반투광막과 저투광막을 적층한 포토마스크 블랭크를 준비하고, 이에 대해 포토리소그래피 공정을 2회 적용하고, 포토마스크를 제조했지만, 제2 형태에 있어서는, 투명 기판 상에 저투광막만이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비할 필요가 있다. For example, in the first aspect, as shown in Fig. 4(a), a photomask blank in which a semi-transmissive film and a low-transmissive film are laminated is prepared, and a photolithography process is applied thereto twice, and the photo Although the mask was manufactured, in a 2nd aspect, it is necessary to prepare the photomask blank in which only the low-transmission film was formed into a film on the transparent substrate.

그리고, 이 저투광막을 먼저 에칭하고, 저투광막 패턴을 형성한다. 계속해서, 이 저투광막 패턴이 형성된 기판 상의 전체면에, 반투광막을 성막하고, 이를 패터닝한다. 이 경우, 제1 형태와 마찬가지로 웨트 에칭으로 패터닝을 행할 수 있는 소재를 선택하는 것이 바람직하다. 단, 본 형태에서는, 저투광막과 반투광막이 서로의 에천트에 대한 내성을 갖는 것이 필수는 아니다. 즉, 양쪽 막에, 서로 에칭 선택성이 없어도 에칭이 가능하다. 따라서, 소재의 선택에 관해서는, 제1 형태보다 자유도가 높다. Then, the low transmissive film is first etched to form a low transmissive film pattern. Then, a semi-transmissive film is formed on the entire surface of the substrate on which the low-transmissive film pattern is formed, and this is patterned. In this case, as in the first aspect, it is preferable to select a material that can be patterned by wet etching. However, in this embodiment, it is not essential that the low-transmissive film and the semi-transmissive film have resistance to each other's etchants. That is, etching is possible even if both films have no etching selectivity to each other. Therefore, the degree of freedom is higher than that of the first aspect with respect to the selection of the material.

다음에, 본 발명의 포토마스크의 제3 형태에 대해, 도 3의 (c)를 참조하여 설명한다. 이 형태에 있어서도, 평면 모식도는, 도 1과 마찬가지이며, 또한, 패턴의 설계나 그 각 파라미터, 그들에 의한 광학적인 작용 효과는, 이하의 점을 제외하고 제1 형태의 포토마스크와 마찬가지이며, 설계 디자인으로서, 도 2에 도시된 변형예가 적용 가능한 것도 동일하다. Next, a 3rd aspect of the photomask of this invention is demonstrated with reference to FIG.3(c). Also in this form, the plan schematic diagram is the same as that of Fig. 1, and the design of the pattern, its respective parameters, and optical effects by them are the same as those of the photomask of the first form except for the following points, As a design design, it is also the same that the modification shown in FIG. 2 is applicable.

도 3의 (c)에 도시하는 제3 형태의 포토마스크가, 제1 및 제2 형태의 포토마스크와 다른 점은, 반투광막이 갖는, 상기 대표 파장의 광에 대한 위상 시프트량이, 대략 180도로 제약되지 않는 점이며, 이와 관련해서, 주 패턴 부분에 있어서, 투명 기판이 소정량 파들어가는 점이다. 즉, 이 형태의 주 패턴은, 재료가 된 투명 기판의 주 표면의 일부가 노출되는 대신에, 상기 주 표면에 대해 에칭에 의해 소정량의 패임부를 형성한 패임면이 노출되어 있다. 그리고, 상기 반투광막이 형성된 보조 패턴과, 패임부가 형성된 주 패턴 사이에서, 서로를 투과하는 i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장의 위상차가 대략 180도로 조정되어 있다. 제1 및 제2 형태의 포토마스크와 마찬가지로, 저투광부는 투명 기판 상에, 반투광막과, 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이, 이 순서대로, 또는, 이 반대의 순서로 적층되는 구조일 수 있다. The photomask of the third form shown in Fig. 3C is different from the photomasks of the first and second forms in that the amount of phase shift with respect to the light of the representative wavelength that the semi-transmissive film has is approximately 180 degrees. It is a point that is not restricted, and in this regard, in the main pattern portion, the transparent substrate is penetrated by a predetermined amount. That is, in the main pattern of this form, instead of exposing a part of the main surface of the transparent substrate used as the material, a dimpled surface in which a predetermined amount of dimples are formed by etching is exposed on the main surface. And, between the auxiliary pattern in which the semi-transmissive film is formed and the main pattern in which the recess is formed, the phase difference between the representative wavelengths in the wavelength range of the i-line to the g-line that passes through each other is adjusted by approximately 180 degrees. As with the photomasks of the first and second modes, the low-transmitting portion is formed on a transparent substrate by a semi-transmissive film and a low-transmissive film having a light transmittance of T2 (%) of a representative wavelength in this order or in the reverse order It may be a stacked structure.

제1 형태 또는 제2 형태에 있어서는, 반투광막의 소재와 막 두께에 의해, 투과율 T1의 조건과, 주 패턴과 보조 패턴을 투과하는 대표 파장의 위상차가 대략 180도라고 하는 조건을, 모두 충족할 필요가 있었지만, 제3 형태의 포토마스크에 있어서는, 투과율 T1의 조건을 우선적으로 반투광막의 조성이나 막 두께를 결정하고, 위상차의 조정은, 주 패턴의 패임량에 의해 행할 수 있는 이점이 있다. In the first or second aspect, depending on the material and film thickness of the semi-transmissive film, it is necessary to satisfy both the transmittance T1 condition and the condition that the phase difference between the representative wavelengths passing through the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees. However, in the photomask of the third aspect, there is an advantage that the composition and film thickness of the semi-transmissive film are preferentially determined based on the condition of the transmittance T1, and the phase difference can be adjusted by the amount of dents in the main pattern.

이 점으로부터, 본 형태의 포토마스크는, 반투광막이 갖는 상기 대표 파장의 광에 대한 위상 시프트량은, 90도 이하, 또는, 60도 이하이어도 좋다. 주 패턴의 패임량과, 반투광막이 갖는 위상 시프트량과의 합에 의해, 주 패턴과 보조 패턴을 투과하는 대표 파장의 위상차가 대략 180도가 되도록 조정되면 된다. From this point, the phase shift amount with respect to the light of the said representative wavelength which a semitransmissive film has in the photomask of this form may be 90 degrees or less, or 60 degrees or less may be sufficient as it. What is necessary is just to adjust so that the phase difference of the representative wavelength which transmits through a main pattern and an auxiliary pattern may be about 180 degrees by the sum of the amount of dents of a main pattern and the phase shift amount which a semitransmissive film has.

또한, 제3 형태의 포토마스크에 있어서, 투명 기판의 패임부 형성에는, 웨트 또는 드라이 에칭이 사용되지만, 보다 바람직하게는 드라이 에칭을 적용한다. 또한, 본 형태의 포토마스크에 있어서도, 반투광막과 저투광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 형성해도 좋다. Moreover, in the photomask of a 3rd aspect, although wet or dry etching is used for formation of the recessed part of a transparent substrate, More preferably, dry etching is applied. Also in the photomask of this embodiment, an etching stopper film may be formed between the semi-transmissive film and the low-transmissive film.

예를 들어, 투명 기판 상에 반투광막과 저투광막이 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하고, 먼저, 주 패턴 부분의 양쪽 막을 에칭 제거하고, 계속해서, 투명 기판을 패임부 에칭하는 공정을 적용할 수 있다. 다음에, 제2 포토리소그래피 공정에 의해, 보조 패턴 부분의 저투광막을 에칭 제거함으로써, 제3 형태의 포토마스크를 제조할 수 있다. 이 경우, 막 소재로서는, 제1 형태와 마찬가지로 할 수 있다. For example, a photomask blank in which a semi-transmissive film and a low light-transmitting film are laminated on a transparent substrate is prepared, first, both films of the main pattern portion are etched away, and then the transparent substrate is subjected to a process of etching the recesses. can Next, the photomask of the third form can be manufactured by etching and removing the low light-transmitting film in the auxiliary pattern portion by the second photolithography process. In this case, as a film material, it can carry out similarly to 1st aspect.

또한, 상기 제1 형태와 제2 형태와의 관계와 마찬가지로, 제3 형태의 포토마스크에 있어서도, 반투광막과 저투광막의 적층순을 상하 역전시켜도 좋다. In addition, similarly to the relationship between the first aspect and the second aspect, also in the photomask of the third aspect, the stacking order of the semitransmissive film and the low light transmittance film may be reversed vertically.

다음에, 도 3의 (d)를 참조하여, 본 발명의 포토마스크의 제4 형태에 대해서 설명한다. 이 형태에서도 평면 모식도는 도 1에 도시하는 바와 같다. 제4 형태는, 제3 형태와 마찬가지로, 주 패턴 부분의 투명 기판에 패임부를 형성하지만, 제3 형태와 달리, 반투광막을 사용하지 않고, 보조 패턴 부분의 투명 기판(주 표면의 일부)은 노출되어 있다. 그리고, 주 패턴 부분의 패임부 깊이의 선택에 의해, 제1 내지 제3 형태와 마찬가지로, 주 패턴과 보조 패턴을 각각 투과하는 대표 파장의 광 위상차가, 대략 180도로 되어 있다. Next, with reference to FIG.3(d), the 4th aspect of the photomask of this invention is demonstrated. Also in this form, a plan schematic diagram is as showing in FIG. In the fourth aspect, similarly to the third aspect, a recess is formed in the transparent substrate of the main pattern portion, but unlike the third aspect, a semi-transmissive film is not used, and the transparent substrate (part of the main surface) of the auxiliary pattern portion is is exposed Then, by selecting the depth of the dimples in the main pattern portion, similarly to the first to third aspects, the optical phase difference of the representative wavelengths passing through the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees.

이 제4 형태에 있어서는, 보조 패턴 부분에 반투광막이 존재하지 않으므로, 투과율(T1)은, 100(%)이 된다. 이 경우, 성막 횟수를 감소할 수 있고, 그에 의해, 제3 형태로부터 생산 효율의 향상 및 결함 발생 확률의 저하와 같은 장점이 얻어진다. In this fourth aspect, since the semitransmissive film does not exist in the auxiliary pattern portion, the transmittance T1 is 100 (%). In this case, the number of times of film formation can be reduced, whereby advantages such as improvement in production efficiency and reduction in the probability of occurrence of defects are obtained from the third aspect.

이 경우, T1=100(%)을, 수학식 2에 적용하고, In this case, T1 = 100 (%) is applied to Equation 2,

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112020123728829-pat00016
Figure 112020123728829-pat00016

즉, in other words,

0.5≤d≤1.5 0.5≤d≤1.5

가 된다. 바람직하게는, d<W1이다. becomes Preferably, d<W1.

또한, 제4 형태의 포토마스크에 사용하는 저투광막이 갖는, 상기 대표 파장의 광에 대한 위상 시프트량은 대략 180도일 필요는 없고, 90도 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 60도 이하이다. Moreover, the phase shift amount with respect to the light of the said representative wavelength which the low transmissive film used for the photomask of a 4th form has does not need to be about 180 degrees, and it is preferable that it is 90 degrees or less. More preferably, it is 60 degrees or less.

제4 형태의 포토마스크에 있어서도, 도 1에 도시하는 패턴의 설계나, 특기한 이외의 각 파라미터, 그들에 의한 광학적인 작용 효과는, 제1 형태의 포토마스크와 마찬가지이며, 설계 디자인으로서, 도 2에 도시된 변형예가 적용 가능한 것도 동일하다. 또한, 저투광막에 사용하는 막 소재나 그 물성도 제1 형태와 동일하게 할 수 있다. 즉, 저투광부는, 상기 대표 파장의 투과율이 T3(%)이지만, 이것은, 투명 기판 상에, 상기 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이, 형성되는 구조로 할 수 있다. 즉, T2=T3의 경우이다. Also in the photomask of the fourth aspect, the design of the pattern shown in Fig. 1, each parameter other than those described above, and the optical action effect by them are the same as those of the photomask of the first aspect, and as a design design, It is also the same that the modified example shown in 2 is applicable. In addition, the film material used for the low transmissive film and its physical properties can be made the same as that of the first aspect. That is, the low-transmitting portion has a transmittance of T3 (%) at the representative wavelength, but this can have a structure in which a low-transmittance film having a light transmittance of the representative wavelength of T2 (%) is formed on a transparent substrate. That is, in the case of T2 = T3.

그런데, 제4 형태에 있어서의, 주 패턴과 보조 패턴의 단면 구조를 반대로 한 것이, 제5 형태[도 3의 (e)]이다. 제5 형태의 주 패턴은, 투명 기판의 주 표면의 일부가 노출되어 있고, 보조 패턴은 투명 기판의 주 표면에 패임부가 형성되어 있다. 즉, 주 패턴 부분의 투명 기판 패임부 형성의 변화에, 보조 패턴 부분의 투명 기판을 파들어감으로써, 주 패턴과 보조 패턴을 투과하는, 상기 대표 파장의 광 위상차를 대략 180도로 하고 있다. 이 경우에서도, 평면에서 본 디자인이나 그 광학적인 작용 효과가 제4 형태와 동일한 것은 물론이다. 또한, 그 제조 방법이나 적용하는 막재 등에 대해서도, 특별히 차이는 없다. 따라서, 제5 형태의 저투광부는, 투명 기판 상에, 대표 파장의 광투과율이 T2(%)인 저투광막이 형성되어 있다.Incidentally, in the fourth aspect, in the fifth aspect (FIG. 3(e)), the cross-sectional structures of the main pattern and the auxiliary pattern are reversed. In the main pattern of the fifth aspect, a part of the main surface of the transparent substrate is exposed, and in the auxiliary pattern, a depression is formed in the main surface of the transparent substrate. That is, the optical retardation of the representative wavelength transmitted through the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees by digging into the transparent substrate of the auxiliary pattern portion in response to a change in the formation of the transparent substrate recess of the main pattern portion. Even in this case, it goes without saying that the planar design and its optical effects are the same as those of the fourth aspect. Moreover, there is no difference in particular also about the manufacturing method, the film material to be applied, etc. Accordingly, in the low transmissive portion of the fifth aspect, a low transmissive film having a light transmittance of a representative wavelength of T2 (%) is formed on a transparent substrate.

도 3의 (f)에 도시하는, 본 발명의 제6 형태는, 제1 내지 제5 형태에 있어서 채용한 구성에 대해[도 3의 (f)에서는 대표하여, 제1 형태의 포토마스크 단면 모식도를 사용], 차광막 패턴을 부가할 가능성을 나타내는 것이다. 이것은, 저투광막이 실질적인 투과율을 갖는 경우에, 고려할 가치가 있다. The sixth aspect of the present invention shown in Fig. 3(f) is a schematic cross-sectional view of the photomask of the first aspect (represented in Fig. 3(f) ) with respect to the structures employed in the first to fifth aspects. is used], indicating the possibility of adding a light-shielding film pattern. This is worth considering in the case where the low light-transmitting film has a substantial transmittance.

즉, 주 패턴 및 보조 패턴의 근방에 있어서는, 역위상의 광의 간섭 작용을 이용하지만, 상기로부터 이격된 저투광부의 영역에서는, 저투광막을 투과하는 광의 존재는 불필요하거나, 오히려, 피전사체 상에 형성하는 레지스트 패턴의 잔막량을 감소시키는 단점을 초래할 리스크가 있다. 이 리스크를 배제하고자 하는 경우에는, 주 패턴 및 보조 패턴으로부터 이격된 저투광부의 영역에서, 차광막 패턴을 부가하여 완전히 차광을 행하는 것도 유용하다. That is, in the vicinity of the main pattern and the auxiliary pattern, the interference action of out-of-phase light is used, but in the region of the low light-transmitting portion separated from the above, the existence of light passing through the low-transmitting film is unnecessary, rather, it is formed on the transfer object. There is a risk of causing a disadvantage of reducing the remaining film amount of the resist pattern. When this risk is to be eliminated, it is also useful to completely block light by adding a light-shielding film pattern in a region of the low light-transmitting portion spaced apart from the main pattern and the auxiliary pattern.

따라서, 본 발명에 있어서는, 그 작용 효과를 손상시키지 않는 한, 이와 같은 차광막 패턴의 사용을 방해하지 않는다. 또한, 차광막이란, 실질적으로 노광광(상기 i선 내지 g선 범위의 대표 파장의 광)을 투과하지 않는, OD(광학 농도) 2 이상의 막을 말한다. 그 소재는, 크롬(Cr)을 주성분으로 한 것을 들 수 있다. Therefore, in the present invention, use of such a light-shielding film pattern is not prevented as long as the effect is not impaired. In addition, the light-shielding film|membrane means the film|membrane of OD (optical density) 2 or more which does not substantially transmit exposure light (light of the representative wavelength of the said i-line to g-line range). Examples of the material include those containing chromium (Cr) as a main component.

본 발명은, 상기한 본 발명의 포토마스크에, 노광 장치에 의해 노광하여, 피전사체 상에, 상기 전사용 패턴을 전사하고, 홀 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다. The present invention includes a method for manufacturing a display device, comprising the steps of exposing the photomask of the present invention to light with an exposure apparatus, transferring the transfer pattern onto a transfer target, and forming a hole pattern. do.

본 발명의 표시 장치의 제조 방법은, 먼저, 상술한 본 발명의 포토마스크를 준비한다. 다음에, 개구수(NA)가 0.08 내지 0.20이며, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 노광 광원을 갖는 노광 장치를 사용해서, 상기 전사용 패턴을 노광하고, 피전사체 상에, 직경 W2가 3.0㎛ 이하, 바람직하게는 0.6 내지 3.0㎛인 홀 패턴을 형성한다. 또한, 노광 장치의 노광 광원은, i선, h선 및 g선을 포함하는 것이 바람직하다. 노광에는, 등배 노광을 적용하는 것이 일반적이며, 유리하다. In the method of manufacturing the display device of the present invention, first, the photomask of the present invention is prepared. Next, using an exposure apparatus having an exposure light source having a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20 and containing at least one of i-line, h-line, and g-line, the transfer pattern is exposed, and is , to form a hole pattern having a diameter W2 of 3.0 μm or less, preferably 0.6 to 3.0 μm. Moreover, it is preferable that the exposure light source of an exposure apparatus contains i line|wire, h line|wire, and g line|wire. For exposure, it is common and advantageous to apply equal magnification exposure.

본 발명의 포토마스크를 사용해서, 전사용 패턴을 전사할 때에 사용하는 노광기로서는, 등배의 프로젝션 노광을 행하는 방식이며, 이하의 것을 들 수 있다. 즉, LCD(액정 표시 장치)용(혹은 FPD용, 액정용)으로서 사용되는 노광기이며, 그 구성은, 광학계의 개구수(NA)가 0.08 내지 0.15[코히런스 팩터(σ)가 0.4 내지 0.9]이며, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 노광광에 포함하는 광원(브로드 파장광원이라고도 함)을 갖는 것이다. 단, 개구수 NA가 0.10 내지 0.20이 되는 노광 장치에 있어서도, 본 발명을 적용해서 발명의 효과를 얻는 것이 물론 가능하다. As an exposure machine used when transferring a transfer pattern using the photomask of this invention, it is a system which performs projection exposure of equal magnification, The following are mentioned. That is, it is an exposure machine used as an LCD (liquid crystal display device) (or FPD, liquid crystal), and its configuration has a numerical aperture (NA) of an optical system of 0.08 to 0.15 [a coherence factor (σ) of 0.4 to 0.9] and has a light source (also referred to as a broad-wavelength light source) including at least one of i-line, h-line, and g-line in the exposure light. However, it is of course possible to obtain the effect of the invention by applying the present invention also in an exposure apparatus having a numerical aperture NA of 0.10 to 0.20.

또한, 사용하는 노광 장치의 광원은, 변형 조명(윤대 조명 등)을 사용해도 좋지만, 비변형 조명이어도, 발명의 우수한 효과가 얻어진다. In addition, although deformed illumination (annular illumination etc.) may be used for the light source of the exposure apparatus to be used, even if it is non-deformation illumination, the outstanding effect of invention is acquired.

본 발명은, 제1 내지 제3 형태(및 이를 적용한 제6 형태)의 포토마스크의 원료로서, 투명 기판 상에 반투광막과 저투광막(및 필요에 따라서 또한 차광막)을 적층한 포토마스크 블랭크를 사용한다. 그리고, 또한 표면에 레지스트막을 도포 형성하여, 포토마스크의 제조를 행한다. The present invention provides a photomask blank in which a semi-transmissive film and a low-transmitting film (and, if necessary, a light-shielding film) are laminated on a transparent substrate as a raw material for the photomask of the first to third forms (and the sixth form to which it is applied). use Then, a resist film is further formed by coating on the surface to manufacture a photomask.

반투광막 및 저투광막의 물리적 성질, 막질 및 조성에 대해서는, 상기에 기재한 바와 같다. The physical properties, film quality, and composition of the semi-transmissive film and the low-transmissive film are as described above.

즉, 상기 포토마스크 블랭크의 반투광막은, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장에 대한 투과율 T1이 30 내지 80(%)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 반투광막은, 상기 대표 파장에 대해, 굴절률이 1.5 내지 2.9이며, 대략 180도의 위상 시프트량을 갖는 막 두께로 되어 있다. 이와 같은 굴절률을 갖는 반투광막의 막 두께는, 충분히 얇아도 원하는 위상 시프트량을 가지므로, 반투광막의 웨트 에칭 시간을 짧게 할 수 있다. 이 결과, 반투광막의 사이드 에칭을 억제할 수 있다.That is, the translucent film of the photomask blank preferably has a transmittance T1 of 30 to 80 (%) with respect to a representative wavelength in the wavelength range of the i-line to the g-line. In addition, the said semitransmissive film has a refractive index of 1.5-2.9 with respect to the said representative wavelength, and has become the film thickness which has a phase shift amount of about 180 degrees. Even if the film thickness of the semitransmissive film which has such a refractive index is thin enough, since it has a desired phase shift amount, the wet etching time of a semitransmissive film can be shortened. As a result, side etching of the semi-transmissive film can be suppressed.

또한, 본 발명의 포토마스크의 모든 형태에 있어서, 저투광막이 성막된 포토마스크 블랭크를 사용해서 제조할 수 있다. Moreover, in all the forms of the photomask of this invention, it can manufacture using the photomask blank in which the low light-transmitting film was formed into a film.

이 저투광막은, 실질적으로 상기 대표 파장의 광을 투과하지 않거나, 또는, 30% 미만의 투과율을 갖는 것을 사용할 수 있다. 또한, 저투광막이 갖는 i선 내지 g선 범위 내의 대표 파장에 대한 위상 시프트량은, 제1 및 제2 형태에 의한 포토마스크에서는 대략 180도로 하고, 제3, 제4 및 제5 형태에 의한 포토마스크에서는, 90도 이하, 보다 바람직하게는 60도 이하로 하면 된다. As the low-transmission film, substantially no light having the representative wavelength is transmitted, or a film having a transmittance of less than 30% can be used. In addition, the phase shift amount with respect to the representative wavelength within the range of the i line|wire - g line which the low light-transmitting film has is approximately 180 degrees in the photomask according to the first and second aspects, and the photomask according to the third, fourth and fifth aspects In a mask, it is 90 degrees or less, What is necessary is just to set it as 60 degrees or less more preferably.

[실시예][Example]

도 5에 도시하는, 3종류(비교예 1-1 및 1-2와 실시예 1)의 포토마스크에 대해서, 광학 시뮬레이션에 의해, 그 전사 성능을 비교하여 평가했다. 즉, 피전사체 상에, 직경이 2.0㎛인 홀 패턴을 형성하기 위한 전사용 패턴을 갖는 3개의 포토마스크에 대해서, 노광 조건을 공통으로 설정했을 때에, 어떤 전사 성능을 나타내는지에 대해, 광학 시뮬레이션을 행했다. The optical simulation compared and evaluated the transfer performance of 3 types (Comparative Examples 1-1 and 1-2, and Example 1) of the photomasks shown in FIG. 5 by optical simulation. In other words, optical simulation was performed for three photomasks having a transfer pattern for forming a hole pattern having a diameter of 2.0 μm on an object to be transferred, and what kind of transfer performance would be exhibited when the exposure conditions were set in common. did

(비교예 1-1) (Comparative Example 1-1)

도 5에 도시하는 바와 같이, 비교예 1-1의 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성한 차광막 패턴을 포함하는, 소위 바이너리 마스크의 패턴을 갖는다. 비교예 1-1의 포토마스크에서는, 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는 주 패턴이, 차광부에 둘러싸여져 있다. 주 패턴의 직경 W1(정사각형의 1변)은 2.0(㎛)이다. As shown in FIG. 5 , the photomask of Comparative Example 1-1 has a pattern of a so-called binary mask including a light-shielding film pattern formed on a transparent substrate. In the photomask of Comparative Example 1-1, the main pattern including the light-transmitting portion to which the transparent substrate is exposed is surrounded by the light-shielding portion. The diameter W1 (one side of a square) of the main pattern is 2.0 (micrometer).

(비교예 1-2) (Comparative Example 1-2)

도 5에 도시하는 바와 같이, 비교예 1-2의 포토마스크는, 노광광 투과율(쌍 h선)이 5%이며 위상 시프트량이 180도의 반투광막을 패터닝함으로써 형성된, 1변(직경)(즉 W1)이 2.0(㎛)인 사각형의 투광부를 포함하는 주 패턴을 갖는, 하프톤형 위상 시프트 마스크이다.As shown in FIG. 5 , the photomask of Comparative Example 1-2 has one side (diameter) (ie, W1) formed by patterning a semitransmissive film having an exposure light transmittance (pair h line) of 5% and a phase shift amount of 180 degrees. ) is a halftone phase shift mask having a main pattern including a rectangular light-transmitting portion of 2.0 (μm).

(실시예 1) (Example 1)

도 5에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 포토마스크는, 본 발명의 전사용 패턴을 갖는다. 여기서 주 패턴은, 1변(직경)(즉 W1)이 2.0(㎛)인 정사각형으로 하고, 보조 패턴은 폭 d가 1.3(㎛)인 팔각형띠로 하고, 주 패턴 중심과, 보조 패턴의 폭 중심과의 거리인 피치 P는, 4(㎛)로 했다. 5, the photomask of Example 1 has the pattern for transcription|transfer of this invention. Here, the main pattern is a square with one side (diameter) (ie, W1) of 2.0 (㎛), the auxiliary pattern is an octagonal band with a width d of 1.3 (㎛), the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern The pitch P which is the distance of was set to 4 (micrometer).

보조 패턴은, 투명 기판 상에 반투광막이 형성되어 이루어지는, 상기 제1 형태의 포토마스크를 상정한 것이다. 이 반투광막의 노광광(대 h선) 투과율 T1은, 70(%), 위상 시프트량은 180도이다. 또한, 주 패턴 및 보조 패턴을 둘러싸는 저투광부는, 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 차광막(OD>2)으로 이루어진다. The auxiliary pattern assumes the photomask of the first aspect in which a semi-transmissive film is formed on a transparent substrate. The exposure light (large h line) transmittance T1 of this semitransmissive film is 70 (%), and the phase shift amount is 180 degrees. In addition, the low light-transmitting portion surrounding the main pattern and the auxiliary pattern is formed of a light-shielding film (OD>2) that does not substantially transmit the exposure light.

비교예 1-1 및 1-2와 실시예 1의 포토마스크 중 어느 것에 대해서도, 피전사체 상에, 직경 W2가 2.0㎛(W1=W2이다. 즉, 피전사체 상에 형성되는 직경 W2는, 포토마스크의 전사용 패턴이 갖는 주 패턴의 직경 W1과 동일함)인 홀 패턴을 형성하는 것으로 한다. 시뮬레이션에 의해 적용한 노광 조건은, 이하와 같다. 즉, 노광광은 i선, h선, g선을 포함하는 브로드 파장으로 하고, 강도비는, g선:h선:i선=1:0.8:1로 했다. For any of the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1, the diameter W2 on the transfer object was 2.0 µm (W1 = W2. That is, the diameter W2 formed on the transfer object was It is assumed that a hole pattern having the same diameter W1 of the main pattern included in the transfer pattern of the mask is formed. The exposure conditions applied by simulation are as follows. That is, the exposure light had a broad wavelength including i-line, h-line, and g-line, and the intensity ratio was set to g-line:h-line:i-line=1:0.8:1.

노광 장치의 광학계는, NA가 0.1이며, 코히런스 팩터 σ가 0.5이다. 피전사체 상에 형성되는, 레지스트 패턴의 단면 형상을 얻기 위한, 포지티브형 포토 레지스트의 막 두께는, 1.5㎛로 했다. The optical system of the exposure apparatus has a NA of 0.1 and a coherence factor σ of 0.5. The film thickness of the positive photoresist for obtaining the cross-sectional shape of the resist pattern formed on the to-be-transferred body was 1.5 micrometers.

상기 조건 하에, 각 전사용 패턴의 성능 평가를 도 5에 도시한다. 또한, 피전사체 상에 형성되는, 광강도의 공간상 및 그에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 단면 형상을 도 6에 도시한다. The performance evaluation of each transfer pattern under the above conditions is shown in FIG. 5 . Fig. 6 shows the spatial image of the light intensity formed on the transfer object and the cross-sectional shape of the resist pattern formed thereby.

(포토마스크의 광학적 평가) (Optical evaluation of photomask)

예를 들어, 직경이 작은 미세한 투광 패턴을 전사하기 위해서는, 포토마스크 투과 후의 노광광이, 피전사체 상에 형성하는 공간상, 즉, 투과광 강도 곡선의 프로파일이 양호하지 않으면 안된다. 구체적으로는, 투과광 강도의 피크를 형성하는 경사가 날카롭고, 수직에 가까운 상승 방향을 하고 있는 것 및 피크의 광강도의 절대값이 높은 것(주위에 서브 피크가 형성되는 경우에는, 그 강도에 대해 상대적으로, 충분히 높은 것) 등이 긴요하다. For example, in order to transfer a fine transmissive pattern with a small diameter, the profile of the transmitted light intensity curve must be favorable in the spatial image that the exposure light after transmission through the photomask forms on the to-be-transferred object. Specifically, those that form a peak of transmitted light intensity have a sharp inclination and have a near-vertical rising direction, and those that have a high absolute value of the light intensity of the peak (if a sub-peak is formed around it, the intensity is relatively high enough), etc., are critical.

보다 정량적으로, 포토마스크를, 광학적인 성능으로부터 평가할 때, 이하와 같은 지표를 사용할 수 있다. More quantitatively, when evaluating a photomask from optical performance, the following index|index can be used.

(1) 초점 심도(DOF) (1) Depth of Focus (DOF)

목표 CD에 대해, ±10%의 범위 내가 되기 위한 초점 심도의 크기. DOF의 수치가 높으면, 피전사체(예를 들어 표시 장치용의 패널 기판)의 평탄도의 영향을 받기 어려워, 확실하게 미세한 패턴을 형성할 수 있어, 그 CD(선 폭) 편차가 억제된다. For the target CD, the magnitude of the depth of focus to be within the range of ±10%. When the numerical value of DOF is high, it is hard to be influenced by the flatness of the to-be-transferred object (for example, the panel board|substrate for display apparatuses), a fine pattern can be formed reliably, and the CD (line|wire width) deviation is suppressed.

(2) MEEF(Mask Error Enhancement Factor) (2) MEEF (Mask Error Enhancement Factor)

Mask CD 오차와 피전사체 상에 형성된 패턴의 CD 오차의 비율을 나타내는 수치이며, MEEF가 낮을수록 피전사체 상에 형성된 패턴의 CD 오차를 저감할 수 있다.It is a numerical value indicating the ratio of the mask CD error to the CD error of the pattern formed on the transfer object. The lower the MEEF, the lower the CD error of the pattern formed on the transfer object.

(3) Eop (3) Eop

표시 장치 제조용의 포토마스크에 있어서, 특히 중요한 평가 항목에, Eop가 있다. 이것은, 얻고자 하는 패턴 사이즈를 피전사체 상에 형성하기 위해 필요한 노광광량이다. 표시 장치 제조에 있어서는 포토마스크 사이즈가 크므로(예를 들어, 주 표면의 1변이 300 내지 1400㎜ 정도의 정사각형 또는 직사각형), Eop 수치가 낮은 포토마스크를 사용하면, 스캔 노광의 속도를 올리는 것이 가능하여, 생산 효율이 향상된다. In the photomask for display device manufacture, there exists Eop in a particularly important evaluation item. This is the amount of exposure light required to form the desired pattern size on the transfer object. In display device manufacturing, since the size of the photomask is large (for example, a square or rectangle with one side of the main surface of about 300 to 1400 mm), it is possible to increase the speed of scanning exposure by using a photomask with a low Eop value. Thus, the production efficiency is improved.

이상을 근거로 하여, 시뮬레이션 대상의 각 샘플의 성능을 평가하면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 포토마스크는 초점 심도(DOF)가, 55㎛ 이상으로 확대되는 등, 비교예에 비교하여 매우 우수한 점이며, 패턴의 안정된 전사성을 나타낸다. 이것은, MEEF의 값이 작은 것과 함께, 미세한 패턴의 CD 정밀도의 높이를 의미한다. Based on the above, when the performance of each sample to be simulated is evaluated, as shown in FIG. 5 , the photomask of Example 1 has a depth of focus (DOF) that is enlarged to 55 µm or more. It is a very good point by comparison, and shows stable transferability of the pattern. This means that the value of MEEF is small and the CD precision of a fine pattern is high.

또한, 실시예 1의 포토마스크 Eop의 값이 매우 작다. 이것은, 실시예 1의 포토마스크의 경우에는, 대면적의 표시 장치 제조에 있어서도, 노광 시간이 증대하지 않거나, 또는 단축할 수 있는 장점을 나타내고 있다. In addition, the value of the photomask Eop of Example 1 is very small. This shows that, in the case of the photomask of Example 1, the exposure time does not increase or can be shortened even in the manufacture of a large-area display device.

또한, 도 6에 도시하는 투과광 강도의 공간상을 참조하면, 실시예 1의 포토마스크의 경우에는, 레지스트가 감광하는 임계값이 되는 레벨(Eth)에 대해, 주 패턴부의 피크를 높게 하는 것이 가능하고, 그 피크의 경사도, 충분히 세울 수 있는(피전사체의 표면에 대해 수직에 근접함) 것이 가능한 것을 알 수 있다. 이 점은, 비교예 1-1 및 1-2와 비교해서 우위에 있다. 여기서는, 보조 패턴을 투과하는 광을, 주 패턴 위치의 광강도 증강에 이용하는 것을 통해서, Eop의 증가와 MEEF의 저감을 달성하고 있다. 또한, 실시예 1의 포토마스크에서는, 주 패턴의 전사상 위치의 양측에 사이드 피크가 발생하고 있지만, Eth 이하이므로, 주 패턴의 전사에는 영향이 없다. Further, referring to the spatial image of transmitted light intensity shown in Fig. 6, in the case of the photomask of Example 1, it is possible to increase the peak of the main pattern portion with respect to the level (Eth) which is the threshold value at which the resist is photosensitive. and it can be seen that the slope of the peak can be sufficiently raised (close to perpendicular to the surface of the transfer object). This point is superior compared with Comparative Examples 1-1 and 1-2. Here, an increase in Eop and a reduction in MEEF are achieved by using the light passing through the auxiliary pattern to enhance the light intensity at the position of the main pattern. Further, in the photomask of Example 1, side peaks are generated on both sides of the transfer image position of the main pattern, but since it is equal to or less than Eth, the transfer of the main pattern is not affected.

또한, 이 사이드 피크에서 유래하는 레지스트 잔막의 손실을 저감하는 방법에 대해서, 이하에 설명한다. In addition, the method of reducing the loss of the resist residual film originating in this side peak is demonstrated below.

포토마스크에 형성하는 전사용 패턴의 디자인을 변경하고, 도 7에 도시하는 비교예 2-1, 비교예 2-2와 실시예 2의 샘플을 사용해서, 시뮬레이션을 행했다. 여기서는, 각 샘플 모두, 주 패턴의 직경 W1을 2.5(㎛)로 하고 있는 점에서, 상기 샘플(비교예 1-1, 비교예 1-2와 실시예 1)과 다르다. The design of the transfer pattern formed in the photomask was changed, and simulation was performed using the sample of Comparative Example 2-1, Comparative Example 2-2, and Example 2 shown in FIG. Here, each sample is different from the above samples (Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2, and Example 1) in that the diameter W1 of the main pattern is 2.5 (µm).

(비교예 2-1) (Comparative Example 2-1)

도 7에 도시하는 바와 같이, 비교예 2-1의 포토마스크는, 투명 기판 상에 형성한 차광막 패턴을 포함하는, 소위 바이너리 마스크의 패턴이다. 비교예 2-1의 포토마스크에서는, 투명 기판이 노출되는 투광부를 포함하는 주 패턴이, 차광부에 둘러싸여져 있다. 이 주 패턴의 직경 W1(정사각형의 1변)은 2.5(㎛)이다. As shown in FIG. 7 , the photomask of Comparative Example 2-1 is a so-called binary mask pattern including a light-shielding film pattern formed on a transparent substrate. In the photomask of Comparative Example 2-1, the main pattern including the light-transmitting portion to which the transparent substrate is exposed is surrounded by the light-shielding portion. The diameter W1 (one side of a square) of this main pattern is 2.5 (micrometer).

(비교예 2-2) (Comparative Example 2-2)

도 7에 도시하는 바와 같이, 비교예 2-1의 포토마스크는, 노광광 투과율(대 h선)이 5%이며 위상 시프트량이 180도의 반투광막을 패터닝함으로써 형성된, 주 패턴의 직경 W1(정사각형의 1변)이 2.5(㎛)인 사각형의 투광부를 포함하는 주 패턴을 갖는, 하프톤형 위상 시프트 마스크이다. 7 , the photomask of Comparative Example 2-1 had a main pattern diameter W1 (square-shaped It is a halftone type phase shift mask which has a main pattern which includes the rectangular light-transmitting part of which one side) is 2.5 (micrometer).

(실시예 2) (Example 2)

도 7에 도시하는 바와 같이, 실시예 2의 포토마스크는, 본 발명의 전사용 패턴이다. 실시예 2의 포토마스크의 주 패턴은, 주 패턴의 직경 W1(정사각형의 1변)이 2.5(㎛)인 정사각형이며, 보조 패턴은 폭 d가 1.3(㎛)인 팔각형띠이며, 주 패턴 중심과, 보조 패턴의 폭 중심의 거리인 피치 P는, 4(㎛)로 했다. 여기서도, 실시예 2의 포토마스크는, 제1 형태의 포토마스크를 상정하고 있다. As shown in FIG. 7, the photomask of Example 2 is the transfer pattern of this invention. The main pattern of the photomask of Example 2 is a square with a diameter W1 (one side of a square) of the main pattern of 2.5 (μm), and the auxiliary pattern is an octagonal band with a width d of 1.3 (μm), the main pattern center and , the pitch P, which is the distance between the width centers of the auxiliary patterns, was set to 4 (μm). Here too, the photomask of Example 2 assumes the photomask of 1st form.

비교예 2-1, 비교예 2-2와 실시예 2의 포토마스크를 사용해서, 피전사체 상에, 직경이 2.0㎛인 홀 패턴을 형성하는 것으로 한다. 즉, 이들 포토마스크의 마스크 바이어스(β=W1-W2)를 0.5(㎛)로 했다. 시뮬레이션에 의해 적용한 노광 조건은, 상술한 비교예 1-1 및 1-2와 실시예 1의 포토마스크 경우와 동일하다. Using the photomasks of Comparative Example 2-1, Comparative Example 2-2, and Example 2, a hole pattern having a diameter of 2.0 µm is formed on the transfer target body. That is, the mask bias (β=W1-W2) of these photomasks was set to 0.5 (µm). The exposure conditions applied by the simulation were the same as in the case of the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1 described above.

도 7에 도시된 데이터로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 2의 포토마스크를 사용한 경우에는, 우수한 DOF, MEEF와 함께, 비교예 2-1 및 2-2에 대해 유리한 성능을 나타냈다. 실시예 2의 포토마스크에서는, 특히 DOF가, 35㎛를 초과하는 수치로 되어 있다. As is clear from the data shown in Fig. 7, when the photomask of Example 2 was used, advantageous performances were exhibited for Comparative Examples 2-1 and 2-2, together with excellent DOF and MEEF. In the photomask of Example 2, especially DOF is a numerical value exceeding 35 micrometers.

또한, 도 8에 도시하는 투과광 강도의 공간상과, 피전사체 상의 레지스트 패턴 단면 형상을 참조하면, 또한, 실시예 2의 샘플이 갖는 우수한 특성이 명백하게 된다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 실시예 2의 포토마스크를 사용한 경우에는, 주 패턴에 대응하는 피크가, 양쪽 사이드에 형성되는 사이드 피크보다 각별히 높아, 레지스트 데미지가 거의 발생하지 않는다. Further, by referring to the spatial image of transmitted light intensity and the cross-sectional shape of the resist pattern on the transfer object shown in Fig. 8, the excellent characteristics of the sample of Example 2 become apparent. As shown in Fig. 8, when the photomask of Example 2 is used, the peak corresponding to the main pattern is significantly higher than the side peak formed on both sides, and almost no resist damage occurs.

이상의 결과로부터, 본 발명의 포토마스크를 사용한 패턴 전사의 경우에는, 마스크 바이어스 β가 0.5(㎛) 정도, 구체적으로는, 0.2 내지 1.0(㎛)의 범위인 전사용 패턴에 있어서, 보다 실용에 이바지하기 쉬운, 우수한 전사상을 얻을 수 있는 것이 명백하게 되었다. From the above results, in the case of pattern transfer using the photomask of the present invention, the mask bias β is about 0.5 (μm), specifically, in the transfer pattern in the range of 0.2 to 1.0 (μm), it is more practical It has become clear that an excellent transfer image that is easy to perform can be obtained.

이상에 의해, 본 발명의 포토마스크의 우수한 성능이 확인되었다. 특히, 본 발명의 포토마스크를 사용하면, 2㎛ 이하의 미세한 패턴에 있어서, MEEF가 2.5 이하의 수치를 얻을 수 있는 것은, 장래의 표시 장치 제조에 있어서의 의의가 크다.As mentioned above, the outstanding performance of the photomask of this invention was confirmed. In particular, when the photomask of the present invention is used, in a fine pattern of 2 μm or less, the MEEF can obtain a numerical value of 2.5 or less, which is significant in manufacturing display devices in the future.

본 발명의 포토마스크의 용도에 특별히 제한은 없다. 본 발명의 포토마스크는, 액정 표시 장치나 EL 표시 장치 등을 포함하는 표시 장치의 제조 시에, 바람직하게 사용할 수 있다. There is no restriction|limiting in particular in the use of the photomask of this invention. The photomask of this invention can be used suitably at the time of manufacture of the display apparatus containing a liquid crystal display device, an EL display device, etc.

본 발명의 포토마스크에 의하면, 주 패턴과 보조 패턴의 양쪽을 투과하는 노광광의 상호 간섭을 제어하고, 노광 시에 제로 차광을 저감시켜, ±1차광의 비율을 상대적으로 증대시킬 수 있다. 이로 인해, 투과광의 공간상을 대폭으로 개선할 수 있다. According to the photomask of the present invention, it is possible to control the mutual interference of exposure light passing through both the main pattern and the auxiliary pattern, reduce the zero light blocking during exposure, and relatively increase the ratio of ±1st light. For this reason, the spatial image of transmitted light can be improved significantly.

이와 같은 작용 효과를 유리하게 얻을 수 있는 용도로서, 액정이나 EL 장치에 다용되는 콘택트 홀 등, 고립된 홀 패턴의 형성을 위해 본 발명의 포토마스크를 사용하는 것이 유리하다. 패턴의 종류로서는, 일정한 규칙성을 갖고 다수의 패턴이 배열됨으로써, 이들이 서로 광학적인 영향을 서로 미치는 밀집(Dense) 패턴과, 이러한 규칙적 배열의 패턴이 주위에 존재하지 않는 고립 패턴을 구별해서 호칭하는 경우가 많다. 본 발명의 포토마스크는 피전사체 상에 고립 패턴을 형성하고자 할 때 바람직하게 적용된다. As an application in which such operational effects can be advantageously obtained, it is advantageous to use the photomask of the present invention for formation of isolated hole patterns, such as contact holes commonly used in liquid crystals and EL devices. As the type of pattern, a dense pattern in which a plurality of patterns are arranged with a certain regularity and thereby optically affect each other, and an isolated pattern in which the pattern of such a regular arrangement does not exist in the vicinity are distinguished and called. Often times. The photomask of the present invention is preferably applied when an isolated pattern is to be formed on an object to be transferred.

본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 본 발명의 포토마스크에는 부가적인 광학막이나 기능막을 사용해도 좋다. 예를 들어, 저투광막이 갖는 광투과율이, 검사나 포토마스크의 위치 검지에 지장을 주는 문제를 방지하기 위해, 전사용 패턴 이외의 영역에 차광막이 형성되는 구성으로 해도 좋다. 또한, 반투광막에 있어서는, 그 표면에 묘화광이나 노광광의 반사를 저감시키기 위한 반사 방지층을 형성해도 좋다.As long as the effect of the present invention is not impaired, an additional optical film or functional film may be used for the photomask of the present invention. For example, in order to prevent a problem that the light transmittance of the low-transmitting film interferes with inspection or position detection of the photomask, the light-shielding film may be formed in a region other than the transfer pattern. Moreover, in a semitransmissive film, you may provide the antireflection layer for reducing reflection of drawing light and exposure light on the surface.

Claims (14)

투명 기판의 주표면 상에, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장에 대한 투과율 T1이 30~80(%)인 반투광막과, 상기 대표 파장에 대한 투과율이 상기 반투광막보다 작은 저투광막을 적층한 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크로서,
상기 반투광막은 웨트 에칭이 가능한 막이고, 상기 대표 파장에 대해 굴절률이 1.5~2.9이고, 150~210도의 위상 시프트량을 갖는 막 두께를 갖고,
상기 저투광막은 웨트 에칭이 가능하고, 광학 농도 OD는 2이상이고,
상기 반투광막과 상기 저투광막 사이에 에칭 스토퍼막이 설치되는 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.
On the main surface of the transparent substrate, a translucent film having a transmittance T1 of 30 to 80 (%) for a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line, and a low transmittance for the representative wavelength smaller than the semi-transmissive film A photomask blank for manufacturing a display device in which a light-transmitting film is laminated, comprising:
The semi-transmissive film is a film capable of wet etching, has a refractive index of 1.5 to 2.9 with respect to the representative wavelength, and has a film thickness having a phase shift amount of 150 to 210 degrees;
The low light-transmitting film can be wet-etched, and the optical density OD is 2 or more,
A photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that an etching stopper film is provided between the semi-transmissive film and the low-transmissive film.
투명 기판의 주표면 상에, i선 내지 g선의 파장 범위에 있는 대표 파장에 대한 투과율 T1이 30~80(%)인 반투광막과, 상기 대표 파장에 대한 투과율이 상기 반투광막보다 작은 저투광막을 적층한 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크로서,
상기 반투광막은 웨트 에칭이 가능한 막이고, 상기 대표 파장에 대해 굴절률이 1.5~2.9이고, 150~210도의 위상 시프트량을 갖는 막 두께를 갖고,
상기 저투광막은 웨트 에칭이 가능하고, 상기 저투광막과 상기 반투광막의 적층 상태로서, 상기 대표 파장의 광에 대한 투과율 T3(%)가 T3≤20이고, 위상 시프트량
Figure 112021028821794-pat00017
3가 90도 이하이고,
상기 반투광막과 상기 저투광막 사이에 에칭 스토퍼막이 설치되는 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.
On the main surface of the transparent substrate, a translucent film having a transmittance T1 of 30 to 80 (%) for a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line, and a low transmittance for the representative wavelength smaller than the semi-transmissive film A photomask blank for manufacturing a display device in which a light-transmitting film is laminated, comprising:
The semi-transmissive film is a film capable of wet etching, has a refractive index of 1.5 to 2.9 with respect to the representative wavelength, and has a film thickness having a phase shift amount of 150 to 210 degrees;
The low-transmitting film can be wet-etched, and in a laminated state of the low-transmitting film and the semi-transmissive film, the transmittance T3 (%) for light of the representative wavelength is T3≤20, and the amount of phase shift
Figure 112021028821794-pat00017
3 is less than or equal to 90 degrees,
A photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that an etching stopper film is provided between the semi-transmissive film and the low-transmissive film.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저투광막은, Cr 또는 Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물인 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.
3. The method of claim 1 or 2,
The low light-transmitting film is Cr or Cr oxide, nitride, carbide, oxynitride, or oxynitride carbide, a photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 반투광막은 Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, Ti 중 적어도 하나와 Si를 포함하는 재료, 또는 그 산화물, 질화물, 산화질화물, 탄화물, 또는 산화질화탄화물을 포함하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.
3. The method of claim 1 or 2,
The semi-transmissive film is made of a material containing at least one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, and Ti and Si, or a material containing an oxide, nitride, oxynitride, carbide, or oxynitride carbide thereof. , a photomask blank for manufacturing display devices.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 저투광막과 상기 반투광막은 공통의 에칭 특성을 갖는 재료에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.
3. The method of claim 1 or 2,
A photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that the low-transmissive film and the semi-transmissive film are made of a material having a common etching characteristic.
삭제delete 제1항 또는 제2항에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크에서의 상기 반투광막 및 상기 저투광막을 각각 패터닝하는 것에 의해 전사용 패턴을 구비하는 표시 장치 제조용 포토마스크로서,
상기 전사용 패턴은,
상기 투명 기판이 노출되는 투광부로 이루어지는 직경 W1(㎛)의 주패턴과,
상기 주패턴의 근방에 배치되고, 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성된 반투광부로 이루어지는 폭 d(㎛)의 보조 패턴과,
상기 전사용 패턴 중 상기 주패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 이외의 영역에 배치되고, 상기 투명 기판 상에 적어도 상기 저투광막이 형성된 저투광부를 갖고,
상기 투광부는 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
상기 반투광부는 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고,
상기 저투광부는 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막과 상기 저투광막이 적층되어 이루어지고,
다음의 식 (1) 및 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는,
Figure 112020123728829-pat00018
···(1)
Figure 112020123728829-pat00019
···(2)
표시 장치 제조용 포토마스크.
A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern by patterning the semi-transmissive film and the low-transmissive film in the photomask blank for manufacturing a display device according to claim 1 or 2, respectively, comprising:
The transcription pattern is
a main pattern having a diameter of W1 (μm) comprising a light-transmitting portion to which the transparent substrate is exposed;
an auxiliary pattern having a width of d (μm), which is disposed in the vicinity of the main pattern and is made of a semi-transmissive portion in which the semi-transmissive film is formed on the transparent substrate;
a low-transmitting portion disposed in a region other than where the main pattern and the auxiliary pattern are formed among the transfer patterns and having at least the low-transmitting film formed on the transparent substrate;
The light-transmitting part is made by exposing the transparent substrate,
The semi-transmissive part is made by forming the semi-transmissive film on the transparent substrate,
The low-transmitting part is made by laminating the semi-transmissive film and the low-transmitting film on the transparent substrate,
Characterized in that the following formulas (1) and (2) are satisfied,
Figure 112020123728829-pat00018
···(One)
Figure 112020123728829-pat00019
···(2)
Photomasks for manufacturing display devices.
제7항에 있어서,
상기 보조 패턴의 상기 폭 d가 d≤W1을 만족하는, 표시 장치 제조용 포토마스크.
8. The method of claim 7,
A photomask for manufacturing a display device, wherein the width d of the auxiliary pattern satisfies d≤W1.
제7항에 있어서,
상기 전사용 패턴에 있어서의 상기 주패턴의 상기 직경 W1이 4.0(㎛) 이하임과 함께, 상기 주패턴에 대응하여, 피전사체 상에 직경 W2(단, W1>W2)의 홀 패턴을 형성하는 것인, 표시 장치 제조용 포토마스크.
8. The method of claim 7,
In the transfer pattern, the diameter W1 of the main pattern is 4.0 (μm) or less, and a hole pattern having a diameter W2 (however, W1 > W2) is formed on the transfer object corresponding to the main pattern. which, a photomask for manufacturing a display device.
제9항에 있어서,
상기 직경 W2가 3.0(㎛) 이하인, 표시 장치 제조용 포토마스크.
10. The method of claim 9,
The said diameter W2 is 3.0 (micrometer) or less, the photomask for display apparatus manufacture.
제9항에 있어서,
상기 주패턴의 상기 직경 W1과, 상기 피전사체 상의 상기 직경 W2와의 차 W1-W2를 바이어스 β(㎛)라고 할 때, 0.2≤β≤1.0인, 표시 장치 제조용 포토마스크.
10. The method of claim 9,
A photomask for manufacturing a display device, wherein a difference W1-W2 between the diameter W1 of the main pattern and the diameter W2 on the transfer object is 0.2 ?
표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법으로서,
제1항 또는 제2항에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 저투광막 및 상기 반투광막을 각각 웨트 에칭하는 것에 의해 전사용 패턴을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 저투광막은 상기 대표 파장의 광에 대하여 상기 반투광막의 투과율 T1(%)보다 낮은 투과율 T2(%)를 갖고,
상기 전사용 패턴은,
상기 투명 기판이 노출되는 투광부로 이루어지는 직경 W1(㎛)의 주패턴과,
상기 주패턴의 근방에 배치되고, 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성된 반투광부로 이루어지는 폭 d(㎛)의 보조 패턴과,
상기 전사용 패턴 중 상기 주패턴 및 상기 보조 패턴이 형성되는 이외의 영역에 배치되고, 상기 투명 기판 상에 적어도 상기 저투광막이 형성된 저투광부를 갖고,
상기 투광부는 상기 투명 기판이 노출되어 이루어지고,
상기 반투광부는 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막이 형성되어 이루어지고,
상기 저투광부는 상기 투명 기판 상에 상기 반투광막과 상기 저투광막이 적층되어 이루어지고,
다음의 식 (1) 및 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는,
Figure 112020123728829-pat00020
···(1)
Figure 112020123728829-pat00021
···(2)
표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
A method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device, comprising:
A step of preparing a photomask blank for manufacturing a display device according to claim 1 or 2;
a step of forming a transfer pattern by wet etching the low-transmissive film and the semi-transmissive film, respectively;
The low transmissive film has a transmittance T2 (%) lower than the transmittance T1 (%) of the semi-transmissive film with respect to the light of the representative wavelength,
The transcription pattern is
a main pattern having a diameter of W1 (μm) comprising a light-transmitting portion to which the transparent substrate is exposed;
an auxiliary pattern having a width of d (μm), which is disposed in the vicinity of the main pattern and is made of a semi-transmissive portion in which the semi-transmissive film is formed on the transparent substrate;
a low-transmitting portion disposed in a region other than where the main pattern and the auxiliary pattern are formed among the transfer patterns and having at least the low-transmitting film formed on the transparent substrate;
The light-transmitting part is made by exposing the transparent substrate,
The semi-transmissive part is made by forming the semi-transmissive film on the transparent substrate,
The low-transmitting part is made by laminating the semi-transmissive film and the low-transmitting film on the transparent substrate,
Characterized in that the following formulas (1) and (2) are satisfied,
Figure 112020123728829-pat00020
···(One)
Figure 112020123728829-pat00021
···(2)
A method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device.
제7항에 기재된 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 상에 홀 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.A method of manufacturing a display device, comprising: preparing the photomask according to claim 7; and exposing the transfer pattern to light using an exposure apparatus to form a hole pattern on an object to be transferred. 제12항에 기재된 제조 방법에 의한 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여 상기 전사용 패턴을 노광하여, 피전사체 상에 홀 패턴을 형성하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.A display device comprising the steps of: preparing a photomask for manufacturing a display device according to the manufacturing method according to claim 12; and exposing the transfer pattern using an exposure device to form a hole pattern on a transfer target body manufacturing method.
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