KR20090115682A - Multi-gray scale photomask and manufacturing method thereof, and pattern transfer method - Google Patents

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KR20090115682A
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Abstract

PURPOSE: A multi-gray photomask, a manufacturing method thereof, and a method for transferring the pattern are provided to design a gray tone part with plural transmissivity using a semi-transmissive layer with the required transmissivity. CONSTITUTION: A mask pattern is comprised of a shielding unit(11), a transmissive unit(12), and a semi-transmissive unit on a transparent substrate(14). The shielding unit is formed by a shielding layer(15) on the transparent substrate. The transmissive unit is formed by exposing the transparent substrate. A first semi-transmissive unit is comprised by forming a semi-transmissive layer on the transparent substrate. A second semi-transmissive unit has a minute pattern with a line width below the resolution limit under an exposure condition. The shielding layer is made of the material with chrome as a main component.

Description

다계조 포토마스크 및 그 제조 방법과 패턴 전사 방법{MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PATTERN TRANSFER METHOD}MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND PATTERN TRANSFER METHOD

본 발명은, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하, LCD라고 함) 제조 등에 바람직하게 이용되는 다계조 포토마스크 및 그 제조 방법과 그 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-gradation photomask preferably used for manufacturing a liquid crystal display (hereinafter referred to as LCD), a manufacturing method thereof, and a pattern transfer method using the photomask.

LCD의 분야에서, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD라고 부름)는, CRT(음극선관)에 비해, 박형으로 하기 쉬워 소비 전력이 낮다고 하는 이점으로부터, 현재 상품화가 급속하게 진행되고 있다. TFT-LCD는, 매트릭스 형상으로 배열된 각 화소에 TFT가 배열된 구조의 TFT 기판과, 각 화소에 대응하여, 레드, 그린, 및 블루의 화소 패턴이 배열된 컬러 필터가 액정층의 개재 하에 서로 겹쳐진 개략 구조를 갖는다. TFT-LCD에서는, 제조 공정수가 많고, TFT 기판만이라도 5∼6매의 포토마스크를 이용하여 제조되고 있었다. 이와 같은 상황 하에서, TFT 기판의 제조를 4매의 포토마스크를 이용하여 행하는 방법이 제안되어 있다.In the field of LCDs, thin film transistor liquid crystal displays (hereinafter referred to as TFT-LCDs) are now commercialized from the advantages of being thinner than CRTs (cathode ray tubes) and having low power consumption. Is progressing rapidly. In the TFT-LCD, a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged in each pixel arranged in a matrix shape, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged in correspondence with each pixel under the interposition of the liquid crystal layer. It has an overlapping schematic structure. In TFT-LCD, there are many manufacturing processes, and even a TFT substrate was manufactured using 5-6 photomasks. Under such a situation, a method of manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed.

이 방법은, 차광부와 투광부 외에 반투광부(그레이톤부)를 갖는 다계조 마스 크(또는 그레이톤 마스크)로 불리우는 포토마스크를 이용함으로써, 사용하는 마스크 매수를 저감한다고 하는 것이다. 여기서, 반투광부란, 마스크를 사용하여 패턴을 피전사체에 전사할 때, 투과하는 노광광의 투과량을 소정량 저감시켜, 피전사체 위의 포토레지스트막의 현상 후의 잔막량을 제어하는 부분을 말한다.This method reduces the number of masks used by using a photomask called a multi-tone mask (or gray tone mask) having a semi-transmissive portion (gray tone portion) in addition to the light shielding portion and the light transmitting portion. Here, the semi-transmissive portion refers to a portion that reduces the amount of transmission of the exposure light that passes through when the pattern is transferred to the transfer target by using a mask to control the amount of remaining film after development of the photoresist film on the transfer target.

여기서 이용되는 그레이톤 마스크로서는, 반투광부가, 그레이톤 마스크를 사용하는 LCD용 노광기의 해상 한계 이하의 미세 패턴으로 형성되어 있는 구조의 것이 JP-A-2002-196474(특허 문헌 1)에 의해 알려져 있다. 또한, 반투광부를 반투과성의 반투광막에 의해 형성하는 구조의 것도 종래 알려져 있다. 어떠한 구조의 것이라도, 이 반투광부에서의 노광량을 소정량 적게 하여 노광할 수 있어, 피전사체 위에, 레지스트 잔막값이 서로 다른 2개의 전사 패턴을 전사할 수 있기 때문에, 1매의 그레이톤 마스크를 이용하여 종래의 포토마스크 2매분의 공정이 실시됨으로써, TFT-LCD 등의 전자 디바이스를 제조할 때에, 필요한 마스크 매수가 삭감된다.As the gray tone mask used here, JP-A-2002-196474 (patent document 1) has a structure in which a semi-transmissive portion is formed in a fine pattern below the resolution limit of an LCD exposure machine using a gray tone mask. have. Moreover, the structure of forming a semi-transmissive part by the semi-transmissive semi-transmissive film is also known conventionally. In any structure, since the exposure amount in this semi-transmissive portion can be reduced by a predetermined amount, and two transfer patterns having different resist residual film values can be transferred onto the transfer object, one gray tone mask is applied. By performing the process of two conventional photomasks using this, the number of necessary masks is reduced when manufacturing electronic devices, such as TFT-LCD.

또한, 차광부와 투광부 외에 각각 서로 다른 광 투과율의 제1 반투광부와 제2 반투광부를 갖는 4계조 포토마스크를 리소그래피 공정에 의해 적은 묘화 횟수로 제조할 수 있는 4계조 포토마스크의 제조 방법이 JP-A-2007-249198(특허 문헌 2)에 개시되어 있다.In addition, a method of manufacturing a four-gradation photomask capable of manufacturing a four-gradation photomask having a first translucent portion and a second translucent portion having different light transmittances in addition to the light shielding portion and the transmissive portion with a small number of drawing times by a lithography process is also provided. It is disclosed in JP-A-2007-249198 (Patent Document 2).

특허 문헌 1에 개시된 그레이톤 마스크는, 차광부와 투광부와 반투광부를 갖고, 노광광 투과율을 3단계로 변화시키는 3계조의 포토마스크이다. 그러나, 반투 광부가, 차광막의 패턴에 의해 형성되어 있기 때문에, 그 그레이톤부의 노광광 투과율에 제약이 있다. 예를 들면, 균일하게 묘화, 패터닝할 수 있는 선폭에는 제한이 있어, 선폭이 작아짐에 따라서, 그 균일성은 열화되고, 최종적으로는 묘화 한계에 이른다. 따라서, 비교적 고투과율의 그레이톤부를 형성하고자 하여도, 원하는 묘화, 패터닝을 행할 수 없고, 결국, 노광 조건에 따라서, 소정 투과율 이하의 것밖에 설계할 수 없는 문제점이 있다.The gray tone mask disclosed in Patent Document 1 is a three-gradation photomask having a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion, and changing the exposure light transmittance in three steps. However, since the translucent light portion is formed by the pattern of the light shielding film, the exposure light transmittance of the gray tone portion is limited. For example, there is a limit to the line width that can be drawn and patterned uniformly, and as the line width becomes smaller, the uniformity deteriorates and finally reaches the drawing limit. Therefore, even if a gray tone portion having a relatively high transmittance is to be formed, desired drawing and patterning cannot be performed, and eventually, there is a problem that only a predetermined transmittance or less can be designed depending on the exposure conditions.

또한, 상기 특허 문헌 2에 개시된 4계조 포토마스크의 제조 방법에 따르면, 그레이톤부에 원하는 투과율을 갖는 반투광막을 사용하므로, 그 소재나 막 두께를 선택하면, 비교적 자유롭게, 원하는 복수의 투과율을 가진 그레이톤부를 설계할 수 있다. 단, 계조수가 증가함에 따라서, 새로운 막을 성막할 필요가 있기 때문에, 성막 공정을 증가시키고, 그에 수반하여 결함 발생의 확률이 올라간다고 하는 문제점이 있다. 또한, 반투광막을 이용한 경우라도, 고투과율의 것은 소재에 제약이 있고, 또한, 막 두께가 극단적으로 얇아지면, 막 두께의 면내 분포가 열화되고 그에 수반하여 투과율 분포도 열화된다.In addition, according to the manufacturing method of the four-gradation photomask disclosed in Patent Document 2, since a semi-transmissive film having a desired transmittance is used in the gray tone portion, when the material or the film thickness is selected, gray having a plurality of desired transmittances is relatively free. The tone part can be designed. However, as the number of gradations increases, it is necessary to form a new film, which increases the film forming process and increases the probability of defect occurrence. In addition, even when a semi-transmissive film is used, the material having a high transmittance is limited to the material, and when the film thickness becomes extremely thin, the in-plane distribution of the film thickness deteriorates and the transmittance distribution also deteriorates with it.

따라서, 3계조를 초과하는 다계조 마스크의 제작에서, 성막 공정 등을 증가시키지 않고, 투과율이 상이한 반투광부를 구별하여 만드는 것, 또한, 비교적 높은 투과율을 갖는 반투광부를 갖는 다계조 마스크를 제작하는 데 있어서는, 문제점이 있었다.Therefore, in the production of a multi-gradation mask of more than three gradations, it is possible to distinguish the semi-transmissive portions having different transmittances without increasing the film forming process or the like, and to manufacture the multi-gradation masks having the semi-transmissive portions having relatively high transmittances. There was a problem.

본 발명은, 상기 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 차광부, 투광부, 반투광부를 갖고, 종래의 3계조를 초과하는 포토마스크로서 이용하는 것이 가능한, 원하는 투과율을 갖는 다계조 포토마스크를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above conventional circumstances, and provides a multi-gradation photomask having a desired light transmittance having a light shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-transmissive portion, and which can be used as a photomask exceeding conventional three-tones. Let it be a 1st objective.

또한, 본 발명은, 이와 같은 다계조 포토마스크를, 효율적으로, 또한 결함 발생의 확률이 낮은 간편한 공정에 의해 제조할 수 있는 다계조 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.Moreover, a 2nd object of this invention is to provide the manufacturing method of the multi-gradation photomask which can manufacture such a multi-gradation photomask efficiently and by the simple process with low probability of a defect generation.

또한, 본 발명은, 상기 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 제공하는 것을 제3 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a pattern transfer method using the multi-gradation photomask.

본 발명의 일 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고, 상기 반투광부는, 적어도, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제2 반투광부를 갖고, 상기 제2 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴, 상기 차광막의 미세 패턴, 및 상기 반투광막 및 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 미세 간극을 포함하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크가 얻어진다.According to one aspect of the present invention, there is provided a mask pattern including a light blocking portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, wherein the light blocking portion is formed by a light shielding film formed on at least the transparent substrate. The translucent portion is formed by exposing the transparent substrate, and the translucent portion is at least a first translucent portion in which a translucent film is formed on the transparent substrate, and on the transparent substrate, below a resolution limit under exposure conditions. The second semi-transmissive portion having a fine pattern having a line width is formed, and the fine pattern of the second semi-transmissive portion includes a fine pattern of the semi-transparent film, a fine pattern of the light-shielding film, and the semi-transmissive film and the light-shielding film are not formed. A multi-gradation photomask is obtained, comprising a fine gap.

상기의 다계조 포토마스크는, 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부를 갖는다. 또한, 반투광막의 미세 패턴과 차광막의 미세 패턴과, 막이 형성되지 않아, 기판 표면이 노출된, 미세 간극을 포함하고, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제2 반투광부도 구비한다. 즉, 제1 반투광부가 미세 패턴을 갖지 않는 반투광막에 의해 이루어지는 것에 대해, 제2 반투광부는, 미세 패턴을 갖고 이루어진다. 여기서, 「노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴」이란, 반투광막 부분의 선폭, 또는 차광막 부분의 선폭, 혹은, 반투광막 또는 차광막 패턴 사이에 형성된 간극(스페이스) 부분의 선폭 중 어느 하나가, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 치수인 것을 말한다. 즉, 반투광막에 의해 형성된 패턴 또는 차광막에 의해 형성된 패턴이, 그 패턴 형상이 해상되지 않을 정도로, 미세한 선폭, 또는 스페이스 폭을 갖고 있다. 바람직하게는, 제2 반투광부에서, 반투광막의 미세 패턴, 차광막의 미세 패턴, 미세 간극의 선폭 중 어느 하나가, 노광 조건 하에서, 해상 한계 이하인 것이 바람직하다.Said multi-gradation photomask has the 1st semi-transmissive part by which the translucent film is formed on a transparent substrate. In addition, the second semi-transmissive portion including a fine pattern of the semi-transmissive film, a fine pattern of the light-shielding film, and a fine pattern having no lineage and exposing the substrate surface, and having a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions are also formed. Equipped. That is, the second semi-transmissive portion has a fine pattern while the first semi-transmissive portion is made of a semi-transmissive film having no fine pattern. Here, "a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions" means the line width of the semi-transmissive film portion, the line width of the light-shielding film portion, or the line width of the gap portion (space) formed between the semi-transmissive film or the light-shielding film pattern. One says that it is a dimension below the resolution limit under exposure conditions. That is, the pattern formed by the translucent film or the pattern formed by the light shielding film has a fine line width or space width so that the pattern shape is not resolved. Preferably, in the second semi-transmissive portion, it is preferable that any one of the fine pattern of the translucent film, the fine pattern of the light shielding film, and the line width of the fine gap is below the resolution limit under the exposure conditions.

상기의 다계조 포토마스크에서, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것이어도 된다.In the multi-gradation photomask, the light shielding film may be made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film may be made of a material mainly composed of metal silicide.

상기의 다계조 포토마스크에서, 상기 차광부는, 적어도 상기 반투광막과 상기 차광막이 적층되어 이루어지고, 상기 반투광막과 상기 차광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖고 있어도 된다.In the multi-gradation photomask, the light shielding portion is formed by stacking at least the semi-transmissive film and the light-shielding film, and may have an etching stopper film between the semi-transmissive film and the light-shielding film.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고, 상기 반투광부는, 적어도, 상기 투명 기 판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제3 반투광부를 갖고, 상기 제3 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴과 상기 차광막의 미세 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크가 얻어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a mask pattern comprising a light blocking portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, wherein the light blocking portion is formed by a light shielding film formed on at least the transparent substrate. The translucent portion is formed by exposing the transparent substrate, and the translucent portion is at least a first translucent portion formed with a translucent film formed on the transparent substrate and a resolution limit under exposure conditions on the transparent substrate. And a third semi-transmissive portion having a fine pattern having a line width, wherein the fine pattern of the third semi-transmissive portion comprises a fine pattern of the semi-transmissive membrane and a fine pattern of the light-shielding membrane. .

상기의 다계조 포토마스크에서는, 상기 제1 반투광부 외에, 또한, 반투광막의 미세 패턴과 차광막의 미세 패턴으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제3 반투광부도 구비한다. 이 제3 반투광부에서는, 「노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴」이란, 반투광막 부분의 선폭, 또는 차광막 부분의 선폭 중 어느 하나가, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 치수인 것을 말한다. 즉, 반투광막에 의해 형성된 패턴 또는 차광막에 의해 형성된 패턴이, 그 패턴 형상이 해상되지 않을 정도로 미세한 선폭을 갖고 있다. 또한, 제3 반투광부는, 투명 기판이 노출된 간극(스페이스 부분)은 갖고 있지 않다.In the multi-gradation photomask, in addition to the first semi-transmissive portion, a third semi-transmissive portion including a fine pattern of the translucent film and a fine pattern of the light-shielding film is formed, having a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions. do. In this third semi-transmissive portion, "fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions" means that either the line width of the semi-transmissive film portion or the line width of the light shielding film portion is a dimension below the resolution limit under the exposure conditions. Say. That is, the pattern formed by the semi-transmissive film or the pattern formed by the light shielding film has such a fine line width that the pattern shape is not resolved. In addition, the third semi-transmissive portion does not have a gap (space portion) in which the transparent substrate is exposed.

상기의 다계조 포토마스크에서, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것이어도 된다.In the multi-gradation photomask, the light shielding film may be made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film may be made of a material mainly composed of metal silicide.

상기의 다계조 포토마스크에서, 상기 차광부는, 적어도 상기 반투광막과 상기 차광막이 적층되어 이루어지고, 상기 반투광막과 상기 차광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖고 있어도 된다.In the multi-gradation photomask, the light shielding portion is formed by stacking at least the semi-transmissive film and the light-shielding film, and may have an etching stopper film between the semi-transmissive film and the light-shielding film.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 투명 기판 위에, 반투광막과 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 소정의 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴 또는 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 공정과, 패터닝된 상기 차광막 및 상기 반투광막을 포함하는 기판 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 차광막을 에칭하는 공정을 갖고, 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고, 상기 투명 기판 위에 반투광막 및 차광막이 형성된 차광부와, 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a multi-gradation photomask having a mask pattern including a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate. Preparing a photomask blank having the light-transmitting film and the light-shielding film in this order; drawing and developing a resist film formed on the light-shielding film of the photomask blank to form a predetermined first resist pattern; and the first resist Etching the light shielding film using a pattern as a mask to form a light shielding film pattern, etching the semi-transmissive film using the first resist pattern or the light shielding film pattern as a mask, and the patterned light shielding film and the semitransmissive film Drawing and developing a resist film formed on the substrate to form a second resist pattern; And etching the exposed light shielding film using a second resist pattern as a mask, wherein at least one of the first resist pattern and the second resist pattern includes a fine pattern, and a semi-transmissive film and a light shielding film are formed on the transparent substrate. The fine pattern of the formed light shielding part, the transmissive part formed by exposing the said transparent substrate, the semi-transmissive part in which the translucent film is formed on the said transparent substrate, and the semi-transmissive film which has a line width below the resolution limit under exposure conditions on the said transparent substrate. And a semi-transmissive portion in which a fine pattern of a light shielding film having a line width below the resolution limit under exposure conditions is formed, thereby obtaining a multi-gradation photomask.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막과 상기 반투광막은, 에칭 선택성이 있는 소재로 이루어지는 것이어도 된다.In the manufacturing method of the multi-gradation photomask, the light shielding film and the semi-transmissive film may be made of a material having etching selectivity.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막은 크롬을 주성분으 로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것이어도 된다.In the above method for producing a multi-gradation photomask, the light shielding film may be made of a material containing chromium as a main component, and the semi-transmissive film may be made of a material containing metal silicide as a main component.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막과 상기 반투광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖고 있어도 된다.In the manufacturing method of the said multi-gradation photomask, you may have the etching stopper film between the said light shielding film and the said translucent film.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 투명 기판 위에, 반투광막과 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여, 소정의 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과, 패터닝된 상기 차광막 및 상기 반투광막을 포함하는 기판 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 소정의 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 반투광막 또는 상기 차광막과 그 아래의 반투광막을 에칭하는 공정을 갖고, 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고, 상기 투명 기판 위에 반투광막 및 차광막이 형성된 차광부와, 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방 법이 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a multi-gradation photomask having a mask pattern including a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate. Preparing a photomask blank having the light-transmitting film and the light-shielding film in this order; drawing and developing a resist film formed on the light-shielding film of the photomask blank to form a predetermined first resist pattern; and the first Etching the light shielding film using a resist pattern as a mask to form a light shielding film pattern; and drawing and developing a resist film formed on a substrate including the patterned light shielding film and the translucent film to form a predetermined second resist pattern. And the semi-transmissive film or the light-shielding film exposed using the second resist pattern as a mask, and And a light shielding portion including a fine pattern in at least one of the first resist pattern and the second resist pattern, wherein the light-transmitting film and the light-shielding film are formed on the transparent substrate, A fine pattern of the transmissive portion formed through exposure, a semi-transmissive portion in which a translucent film is formed on the transparent substrate, and a line width below the resolution limit under exposure conditions and a fine pattern of the translucent film having a line width below the resolution limit under exposure conditions on the transparent substrate. The manufacturing method of the multi-gradation photomask which has the semi-transmissive part in which the fine pattern of the light shielding film is formed is obtained.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막과 상기 반투광막은, 에칭 선택성이 있는 소재에 의해 이루어지는 것이어도 된다.In the manufacturing method of the multi-gradation photomask, the light shielding film and the semitransmissive film may be made of a material having etching selectivity.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것이어도 된다.In the manufacturing method of the multi-gradation photomask, the light shielding film may be made of a material containing chromium as a main component, and the semi-transmissive film may be made of a material containing metal silicide as a main component.

상기의 다계조 포토마스크의 제조 방법에서, 상기 차광막과 상기 반투광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖고 있어도 된다.In the manufacturing method of the said multi-gradation photomask, you may have the etching stopper film between the said light shielding film and the said translucent film.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 투명 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 패터닝된 상기 차광막을 포함하는 기판 위에 반투광막을 형성하는 공정과, 상기 반투광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 반투광막, 또는 반투광막 및 상기 차광막을 에칭하는 공정을 갖고, 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고, 상기 투명 기판 위에 차광막 및 반투광막이 형성된 차광부와, 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법이 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a multi-gradation photomask having a mask pattern including a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, wherein a light shielding film is formed on the transparent substrate. Preparing a photomask blank to have, a process of drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank to form a first resist pattern, and etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask. Forming a light shielding film pattern, removing the first resist pattern, forming a semi-transmissive film on a substrate including the patterned light shielding film, and drawing and developing a resist film formed on the semi-transparent film to form a second resist. A step of forming a pattern, and the half exposed by using the second resist pattern as a mask A light shielding part including a light pattern or a semi-transmissive film and a step of etching the light shielding film, the light shielding part including a fine pattern on at least one of the first resist pattern and the second resist pattern, wherein the light shielding film and the semitransmissive film are formed on the transparent substrate; Fine pattern of the transmissive part formed by exposing the transparent substrate, the semi-transmissive part in which the translucent film is formed on the transparent substrate, and the semi-transmissive film having the line width below the resolution limit under the exposure condition on the transparent substrate and the resolution limit under the exposure condition The manufacturing method of the multi-gradation photomask which has the semi-transmissive part in which the fine pattern of the light shielding film which has the following line widths was formed is obtained.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고, 상기 반투광부는, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제2 반투광부 또는 제3 반투광부를 갖고, 상기 제2 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴, 상기 차광막의 미세 패턴, 및 상기 반투광막 및 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 미세 간극을 포함하고, 상기 제3 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴과 상기 차광막의 미세 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크가 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a mask pattern including a light blocking portion, a light transmitting portion, and a semi-transmissive portion for reducing a predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, wherein the light blocking portion is formed by at least a light shielding film formed on the transparent substrate. And the translucent portion is formed by exposing the transparent substrate, and the translucent portion has a first translucent portion in which a translucent film is formed on the transparent substrate, and a line width below the resolution limit under exposure conditions on the transparent substrate. It has a 2nd semi-transmissive part or 3rd semi-transmissive part in which the fine pattern which has was formed, The fine pattern of the said 2nd semi-transmissive part is a fine pattern of the said semi-transmissive film, the fine pattern of the said light shielding film, and the said semi-transmissive film and the said light shielding film are formed. The fine pattern of the said 3rd semi-transmissive part contains the fine gap which is not made, The fine pattern of the said semi-transmissive film, and the said light shielding Of all comprises a micro-pattern is a gradation photomask is obtained.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기의 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 노광광을 조사하는 노광 공정을 갖고, 피전사체 위에 다계조의 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법이 얻어진다.According to still another aspect of the present invention, there is provided an exposure step of irradiating exposure light to a transfer object using the multi-gradation photomask, and a pattern transfer method of forming a multi-gradation transfer pattern on a transfer object. Is obtained.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 3계조를 초과하는 포토마스크로서 이 용하는 것이 가능한 다계조 포토마스크가 얻어진다.As described above, according to the present invention, a multi-gradation photomask that can be used as a photomask exceeding three gradations is obtained.

또한, 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법에 따르면, 이와 같은 다계조 포토마스크를, 차광막과 반투광막의 조합을 이용하여, 포토리소그래피법에 의해, 효율적으로, 또한 결함 발생의 확률이 낮은 간편한 공정에 의해 제조할 수 있다. 본 발명의 다계조 포토마스크는, 투과율이 높은 반투광부를 포함하고, 원하는 투과율을 갖는 반투광부를 간편하게 제작할 수 있다.In addition, according to the manufacturing method of the multi-gradation photomask of the present invention, by using a combination of a light shielding film and a semi-transmissive film, such a multi-gradation photomask can be used easily and efficiently with a low probability of occurrence of defects. It can manufacture by a process. The multi-gradation photomask of the present invention includes a semi-transmissive portion having a high transmittance and can easily produce a semi-transmissive portion having a desired transmittance.

또한, 본 발명에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법에 따르면, 정밀도가 높은 다계조의 패턴 전사를 실시할 수 있고, 또한 그 결과, 예를 들면 TFT 기판의 제조 등에서 마스크 매수의 대폭적인 삭감이 가능하게 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 포토마스크 위의 소정의 반투광부에 대하여, 패턴의 선폭에 관계없이 피전사체에의 노광량을 일정하게 할(일치시킬) 수 있다.In addition, according to the pattern transfer method using the multi-gradation photomask according to the present invention, it is possible to perform high-definition multi-gradation pattern transfer, and as a result, a significant reduction in the number of masks, for example, in the manufacture of a TFT substrate. This becomes possible. In addition, as will be described later, the exposure amount to the transfer target can be made constant (matched) regardless of the line width of the pattern with respect to the predetermined translucent portion on the photomask.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 몇개의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, some form for implementing this invention is demonstrated based on drawing.

[제1 실시 형태][First Embodiment]

도 1은 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제1 실시 형태와, 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of a multi-gradation photomask according to the present invention and a pattern transfer method using the multi-gradation photomask.

도 1에 도시한 다계조 포토마스크(10)는, 예를 들면 액정 표시 장치(LCD)의 박막 트랜지스터(TFT)나 컬러 필터, 또는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등을 제조하기 위한 다계조 그레이톤 마스크로서 이용할 수 있는 것이며, 도 1에 도시한 피전사체(20) 위에, 막 두께가 단계적 또는 연속적으로 상이한 레지스트 패턴(23) 을 형성하는 것이다. 또한, 도 1 중에서 부호 22는, 피전사체(20)에서 기판(21) 위에 적층된 복수층의 적층막을 나타낸다.The multi-gradation photomask 10 shown in FIG. 1 is, for example, a multi-gradation gray tone mask for manufacturing a thin film transistor (TFT), a color filter, a plasma display panel (PDP), or the like of a liquid crystal display (LCD). It can be used as, and on the transfer object 20 shown in FIG. 1, the resist pattern 23 from which a film thickness differs in steps or continuously is formed. 1, the code | symbol 22 shows the laminated | multilayer laminated film laminated | stacked on the board | substrate 21 by the to-be-transferred body 20. In FIG.

상기 본 실시 형태의 포토마스크(10)는, 구체적으로는, 그 포토마스크(10)의 사용 시에 노광광을 차광(투과율이 대략 0%)시키는 차광부(11)와, 글래스 기판 등의 투명 기판(14)의 표면이 노출되어 노광광을 투과시키는 투광부(12)와, 투광부(12)의 노광광 투과율을 100%로 하였을 때 투과율을 10∼80% 정도, 바람직하게는, 20∼70% 정도의 범위 내로 저감시키고, 이 범위 내에서 노광광 투과율이 예를 들면 7단계로 상이한, 제1 반투광부(13A), 제2 반투광부(13B), 제3 반투광부(13C), 제4 반투광부(13E), 제5 반투광부(13F), 및 제6 반투광부(13D)를 갖고 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상기 차광부(11)는, 투명 기판(14) 위에, 광 반투과성의 반투광막(16), 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)이 순서대로 형성되어 형성되어 있다. 또한, 상기와 같이, 투광부(12)는, 투명 기판(14)의 표면이 노출되어 있는 영역이다. 또한, 상기 반투광부 중의 제1 반투광부(13A)는, 투명 기판(14) 위에 성막된 광 반투과성의 반투광막(16)에 의해 형성되어 있다. 제1 반투광부(13A)의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막(16)의 재질 및 막 두께가 설정되어 있다. 또한, 제2 반투광부(13B)는, 상기 반투광막(16)의 미세 패턴(17)과, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 막이 형성되어 있지 않은 간극 부분(스페이스 부분)으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성되어 구성되어 있다.Specifically, the photomask 10 of the present embodiment includes a light shielding portion 11 for shielding exposure light (transmittance of approximately 0%) when the photomask 10 is used, and a transparent substrate such as a glass substrate. When the surface of the substrate 14 is exposed to transmit the exposure light, and when the exposure light transmittance of the light transmission part 12 is 100%, the transmittance is about 10 to 80%, preferably 20 to The first semi-transmissive portion 13A, the second semi-transmissive portion 13B, the third semi-transmissive portion 13C, and the third reduced in the range of about 70%, and the exposure light transmittance is, for example, seven steps within this range. It is comprised with 4 semi-transmissive part 13E, 5th semi-transmissive part 13F, and 6th semi-transmissive part 13D. In the present embodiment, the light shielding portion 11 includes a light shielding film 15 formed of a light translucent semitransmissive film 16, a light shielding layer 15a, and an antireflection layer 15b stacked on a transparent substrate 14. It is formed in order and formed. As described above, the light transmitting portion 12 is a region where the surface of the transparent substrate 14 is exposed. In addition, 13A of 1st translucent parts in the said translucent part are formed of the light translucent semi-transmissive film 16 formed on the transparent substrate 14. The material and the film thickness of the transflective film 16 are set so that the exposure light transmittance of the first translucent portion 13A is a desired value. In addition, the second semi-transmissive portion 13B includes a fine pattern 17 of the translucent film 16, a fine pattern 18 of the laminated film of the translucent film 16 and the light shielding film 15, and a film formed thereon. The fine pattern which has a line width below the resolution limit under exposure conditions and which consists of the gap part (space part) which is not formed is formed and comprised.

반투광막 미세 패턴과 차광막 미세 패턴, 미세 간극의 각각의 선폭, 면적비는, 원하는 노광광 투과율에 기초하여 결정할 수 있다.The line width and area ratio of each of the semi-transmissive film fine pattern, the light-shielding film fine pattern, and the fine gap can be determined based on the desired exposure light transmittance.

제2 반투광부(13B)의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴(17)의 선폭 및/또는 상기 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭 및/또는 상기 미세 간극(스페이스 부분)의 선폭이 설정되어 있다. 또한, 제3 반투광부(13C)는, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성되어 구성되어 있다. 제3 반투광부(13C)의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴의 선폭 및 상기 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 설정되어 있다.The line width of the fine pattern 17 formed of the translucent film 16 and / or the line width of the fine pattern 18 formed of the light shielding film 15 so that the exposure light transmittance of the second translucent portion 13B is a desired value. And / or the line width of the fine gap (space portion) is set. The third semi-transmissive portion 13C is formed of the fine pattern 18 of the laminated film of the semi-transmissive film 16 and the light-shielding film 15 and the semi-transmissive film 16 formed between the fine pattern 18. The fine pattern which consists of a fine pattern and which has a line width below the resolution limit under exposure conditions is formed and comprised. The line width of the fine pattern formed from the translucent film 16 and the line width of the fine pattern 18 formed from the light shielding film 15 are set so that the exposure light transmittance of the third semi-transmissive portion 13C becomes a desired value.

또한, 제4 반투광부(13E)는, 상기 반투광막(16)으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(17)에 의해 구성되어 있다. 제4 반투광부(13E)의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴(17)의 선폭이 설정되어 있다. 또한 제5 반투광부(13F)는, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(18)에 의해 구성되어 있다. 제5 반투광부(13F)에 대해서도 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 설정되어 있다.The fourth semi-transmissive portion 13E is formed of a fine pattern 17 below the resolution limit under the exposure conditions formed of the semi-transmissive film 16. The line width of the fine pattern 17 formed of the transflective film 16 is set so that the exposure light transmittance of the fourth translucent portion 13E is a desired value. In addition, the fifth semi-transmissive portion 13F is constituted by a fine pattern 18 below the resolution limit under exposure conditions formed of a laminated film of the translucent film 16 and the light-shielding film 15. The line width of the fine pattern 18 formed of the laminated film of the transflective film 16 and the light shielding film 15 is set so that the exposure light transmittance may also be a desired value for the fifth translucent portion 13F.

또한, 제6 반투광부(13D)는, 상기 제3 반투광부(13C)에서의 반투광막(16)으 로 형성된 미세 패턴의 선폭과 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 동일 폭이 아니라 서로 다른 폭으로 설정되어 있다. 도 1에는, 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막에 의한 미세 패턴의 선폭이, 반투광막(16)의 미세 패턴의 선폭에 대하여 넓은 경우와 좁은 경우를 나타내고, 이 제6 반투광부(13D)의 영역에서 노광광 투과율이 2단계로 상이하다.In the sixth semi-transmissive portion 13D, the line width of the fine pattern formed by the translucent film 16 in the third translucent portion 13C and the fine pattern 18 formed by the light shielding film 15 are the same. It is set to different widths, not widths. In FIG. 1, the line width of the fine pattern by the laminated | multilayer film of the translucent film 16 and the light shielding film 15 is shown with the case where it is wide and narrow with respect to the line width of the fine pattern of the translucent film 16, and this 6th The exposure light transmittance in the region of the semi-transmissive portion 13D is different in two stages.

따라서, 본 실시 형태에 따른 상기 포토마스크(10)는, 노광광 투과율이 9단계로 상이한 9계조의 포토마스크로 되어 있다. 예를 들면, 제1∼제6 반투광부(13A 내지 13F)의 광 투과율은, 투광부를 100%로 하였을 때, 각각, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 정도로 할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 차광부(11), 투광부(12), 및 반투광부(13A∼13F)의 패턴 형상은 어디까지나 일례이다. 물론, 상기 양태를 참조하여, 제2∼제6 반투광부 중, 예를 들면 제2 반투광부(13B)만을 채용하면, 노광광 투과율이 4단계로 상이한 4계조의 포토마스크로서 사용할 수 있다. 또한, 제2∼제6 반투광부 중, 예를 들면 제2 반투광부(13B)와 제3 반투광부(13C)만을 채용하면, 노광광 투과율이 5단계로 상이한 5계조의 포토마스크로서 사용할 수 있다. 또한 여기서, 예를 들면 제2 반투광부(13B)∼제5 반투광부(13F)에서의, 미세 패턴의 선폭을, 영역에 따라 변경하면(예를 들면 제6 반투광부(13D)와 같이), 한층 더, 다계조의 포토마스크를 제조하는 것도 물론 가능하고, 또한, 선폭을 연속적으로 변화시켜, 광 투과율이 경사하는 반투광부를 형성할 수도 있다.Therefore, the photomask 10 according to the present embodiment has nine gradation photomasks in which exposure light transmittance is different in nine steps. For example, the light transmittances of the first to sixth translucent parts 13A to 13F are 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80 when the light transmitting part is 100%, respectively. You can do it in% or so. In addition, the pattern shape of the light shielding part 11, the light transmission part 12, and the semi-light transmission part 13A-13F shown in FIG. 1 is an example to the last. Of course, with reference to the above aspect, if only the second semi-transmissive portion 13B is employed among the second to sixth translucent portions, for example, the exposure light transmittance can be used as a four-gradation photomask having four different levels. In addition, if only the 2nd semi-transmissive part 13B and the 3rd semi-transmissive part 13C are employ | adopted among the 2nd-6th semi-transmissive parts, it can be used as a 5 tone photomask in which exposure light transmittance differs in 5 steps. . Here, for example, when the line width of the fine pattern in the second semi-transmissive portion 13B to the fifth semi-transmissive portion 13F is changed depending on the region (for example, as in the sixth semi-transmissive portion 13D), Furthermore, of course, it is also possible to manufacture a multi-gradation photomask, and also the semi-transmissive part in which light transmittance inclines can also be formed by changing line width continuously.

상술한 바와 같은 다계조 포토마스크(10)를 사용하여, 피전사체(20)에의 패턴 전사를 행하였을 때에, 차광부(11)에서는 노광광이 실질적으로 투과하지 않고, 투광부(12)에서는 노광광이 투과하며, 제1∼제6 반투광부(13A∼13F)에서는 각각의 광 투과율에 따라서 노광광이 저감된다. 그 때문에, 피전사체(20) 위에 도포한 레지스트막(여기서는 포지티브형 포토레지스트막)은, 패턴 전사 후, 현상을 거쳤을 때, 상기 차광부(11)에 대응하는 부분에서 막 두께가 가장 두꺼워진다. 또한, 상기 제1∼제6 반투광부(13A∼13F)에 대응하는 부분에서는 모두 차광부(11)에 대응하는 부분의 막 두께보다도 얇아지지만, 각 반투광부의 광 투과율에 따라서 단계적으로 막 두께가 얇아진다. 또한, 투광부(12)에 대응하는 부분에서는 막이 없다. 그 결과, 본 실시 형태의 포토마스크(10)에서는, 막 두께가 9단계로 상이한(그 중의 1단계는 막이 없음) 레지스트 패턴(23)을 형성한다. 즉, 1매의 다계조 포토마스크(10)를 이용하여, 피전사체(20) 위에, 레지스트 잔막값이 상이한 9개의 전사 패턴을 전사할 수 있다. 또한, 네가티브형 포토레지스트를 이용한 경우에는, 레지스트 막 두께가 상기와 역전되는 것을 고려한 설계를 행할 수 있다.When the pattern transfer to the transfer target object 20 is performed using the multi-gradation photomask 10 as described above, the light shielding portion 11 does not substantially transmit exposure light, and the light transmitting portion 12 does not apply the furnace. Light light transmits, and exposure light is reduced by the 1st-6th semi-transmissive parts 13A-13F according to each light transmittance. Therefore, when the resist film (here, a positive photoresist film) coated on the transfer member 20 undergoes development after pattern transfer, the film thickness becomes the thickest at the portion corresponding to the light shielding portion 11. . Further, in the portions corresponding to the first to sixth translucent portions 13A to 13F, all of them become thinner than the thickness of the portion corresponding to the light shielding portion 11, but the film thickness gradually increases in accordance with the light transmittance of each of the translucent portions. Thinner In addition, there is no film | membrane in the part corresponding to the light transmission part 12. FIG. As a result, in the photomask 10 of this embodiment, the resist pattern 23 in which the film thickness differs in nine steps (one of which has no film) is formed. That is, nine transfer patterns having different resist residual film values can be transferred onto the transfer object 20 by using one multi-gradation photomask 10. In the case of using a negative photoresist, the design can be performed in consideration of the inversion of the resist film thickness from the above.

그리고, 도 1에 도시한 막 두께가 9단계로 상이한 레지스트 패턴(23)을 이용하여, 피전사체(20)에서의 적층막(22)의 각 막에 순차적으로 에칭을 실시함으로써, 예를 들면 TFT 기판의 제조에서의 종래의 포토마스크 8매분의 공정이 실시되게 되어, 종래보다도 마스크 매수를 대폭 삭감하는 것이 가능하게 된다.Then, by sequentially etching each film of the laminated film 22 in the transfer object 20 by using the resist pattern 23 having the nine different film thicknesses, the TFT is, for example, a TFT. Since the process of eight conventional photomasks in manufacture of a board | substrate is performed, it becomes possible to reduce the number of masks significantly more conventionally.

이상은, 본 실시 형태의 다계조 포토마스크(10)를 예를 들면 순수하게 9계조의 포토마스크로서 사용한 경우를 설명하였지만, 이것에는 한정되지 않고, 포토마스크의 구성을 예를 들면 9계조로 하여도, 이하와 같이 실효적으로는 3계조를 초과하는 3∼8계조의 포토마스크로서도 사용하는 것이 가능하다고 하는 이점이 있다. 즉, 도 1에 도시한 반투광부 중, 원하는 구성의 것을 선택하고, 원하는 종류만 사용하여, 원하는 계조수를 갖는 다계조 포토마스크를 형성할 수 있다.As mentioned above, although the case where the multi-gradation photomask 10 of this embodiment was used purely as a 9-gradation photomask was described, it is not limited to this, The structure of a photomask is made into 9-gradation, for example. Also, as described below, there is an advantage that it can be effectively used as a photomask of 3 to 8 gradations exceeding 3 gradations. That is, a multi-gradation photomask having a desired gradation number can be formed by selecting one having a desired configuration among the semi-transmissive portions shown in FIG. 1.

일반적으로, 본 발명이 속하는 다계조 포토마스크(차광부, 투광부 외에 반투광부를 갖는 3계조 이상의 포토마스크)에서는, 피전사체 위에 원하는 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 얻기 위해서, 반투광부의 노광광 투과율을 선택하고, 결정한다. 이 투과율로서는, 투광부(즉 투명 기판이 노출되어 있는 부분)의 투과율을 100%로 하였을 때의, 반투과막의 투과율을 이용하여 규정한다. 이것은, 일정 이상의 넓은 영역의 패턴에 대하여, 그 투과율을 특정하는 경우에는 문제가 없지만, 어느 정도 이하의 치수의 패턴에 대해서는, 엄밀하게 말하면, 실제의 패턴 전사에 기여하는 노광광량을 정확하게 반영하고 있지 않은 것으로 된다. 이것은 노광광의 회절이 원인이기 때문에，이 경향은 미소한 패턴으로 될수록, 노광광 파장이 길수록 현저해진다. 그러나, 패턴의 치수나, 분광 특성이 상이한 광원에 대한 투과율의 변화에 대해서는 정확하게 고려되어 있지 않은 것이 현상이다.In general, in the multi-gradation photomask (three or more gradation photomasks having a semi-transmissive portion in addition to the light shielding portion and the transmissive portion), the exposure light transmittance of the semi-transmissive portion is obtained in order to obtain a resist pattern having a desired residual film value on the transfer object. Choose and decide. As this transmittance | permeability, it defines using the transmittance | permeability of a transflective film when the transmittance | permeability of a translucent part (namely, the part which a transparent substrate is exposed) is 100%. This is not a problem when specifying the transmittance with respect to a pattern of a certain area or more, but for a pattern having a certain dimension or less, strictly speaking, it does not accurately reflect the amount of exposure light that contributes to actual pattern transfer. It is not. Since this is caused by diffraction of exposure light, this tendency becomes more remarkable as the pattern becomes smaller and the exposure wavelength is longer. However, it is a phenomenon that the change of the transmittance | permeability with respect to the light source from which the pattern dimension and spectral characteristics differ is not considered correctly.

구체적으로는, 반투광부에, 매우 좁은 폭을 포함하는 패턴 형상과, 상대적으로 넓은 영역의 패턴 형상이 존재하면, 반투광부에는, 피전사체 위의 레지스트막에, 항상 일정한 잔막값을 부여하는 것이어야 하는 바, 패턴 형상에 기인하여 상이한 잔막값의 레지스트 패턴이 형성되게 된다. 그리고, 원하는 허용 범위를 초과한 잔막값의 변동이 생기면, 전자 디바이스 제조상의 불안정 요소로 된다고 하는 문제가 있다.Specifically, if a pattern shape including a very narrow width and a pattern shape of a relatively wide area exist in the semi-transmissive portion, the semi-transmissive portion should always be given a constant residual film value to the resist film on the transfer object. Therefore, resist patterns having different residual film values are formed due to the pattern shape. And if there exists a fluctuation | variation of the residual film value exceeding a desired permissible range, there exists a problem that it becomes an unstable element in electronic device manufacture.

예를 들면, 박막 트랜지스터용의 다계조 포토마스크로서는, 채널부에 상당하 는 영역을 반투광부로 하고, 이것을 사이에 두는 형태로 인접하는 소스 및 드레인에 상당하는 영역을 차광부로 구성한 것이 다용된다. 이 포토마스크는, 통상 i선∼g선의 파장대의 노광광을 이용하여 노광되지만, 채널부의 치수(폭)가 작아짐에 따라서, 인접하는 차광부와의 경계가, 실제의 노광 조건 하에서 애매하게 되어, 채널부의 노광광 투과율은 반투과막의 투과율보다도 낮아진다. 도 6은, 차광부A 사이에 끼워진 반투광부B의 패턴(도 6의 (1))과, 그 반투광부B의 투과광의 광 강도 분포(도 6의 (2))를 도시한 것으로, 도 6의 (a)는 일례로서 반투광 영역의 폭이 4㎛, 도 6의 (b)는 2㎛인 경우를 각각 도시하고 있다. 즉, 도 6의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 차광부A 사이에 끼워진 반투광부B의 투과광의 광 강도 분포는, 그 반투광부B의 선폭이 작아지면, 전체적으로 내려가, 피크가 낮아진다. 즉, 폭이 좁은 영역을 갖는 패턴에 대해서는, 실제로 노광에 기여하는 투과율이 상대적으로 낮은 한편, 상대적으로 선폭이 넓은 영역을 갖는 패턴에 대해서는, 실제의 노광에 기여하는 투과율이 상대적으로 높다. 예를 들면, 도 7에 도시한 바와 같이, 채널 폭이 5㎛ 이하에서는, 그 채널 폭에 대응한 폭의 반투광부에서의, 실제의 노광에 기여하는 광의 투과율이 저하된다.For example, as the multi-gradation photomask for thin film transistors, a region corresponding to the channel portion is used as a translucent portion, and a region formed between the source and drain adjacent to each other is formed as a light blocking portion. Although this photomask is exposed using exposure light of wavelength range of i line | wire to g line normally, as the dimension (width) of a channel part becomes small, the boundary with the adjacent light shielding part becomes obscure under actual exposure conditions, and a channel The negative exposure light transmittance is lower than the transmittance of the semitransmissive film. FIG. 6 shows the pattern (Fig. 6 (1)) of the semi-transmissive portion B sandwiched between the light shielding portions A and the light intensity distribution (Fig. 6 (2)) of the transmitted light of the semi-transmissive portion B. (A) shows the case where the width | variety of the translucent area | region is 4 micrometers, and FIG. 6 (b) is 2 micrometers, respectively. That is, as shown in Figs. 6A and 6B, the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transmissive portion B sandwiched between the light shielding portions A decreases as a whole when the line width of the semi-transparent portion B becomes small, so that the peak is reduced. Lowers. That is, the transmittance which actually contributes to exposure is relatively low with respect to the pattern which has a narrow area | region, while the transmittance which contributes to actual exposure is relatively high with respect to the pattern which has the area | region which has a relatively large line width. For example, as shown in FIG. 7, when a channel width is 5 micrometers or less, the transmittance | permeability of the light which contributes to actual exposure in the semi-transmissive part of the width corresponding to the channel width falls.

따라서, 일정한 치수를 갖는 반투광부의 투과율을, 그 막 고유의 투과율과 구별하고, 실제의 노광광의 투과량을, 투광부의 투과량과의 비에서, 실효 투과율로서 파악할 필요가 생긴다.Therefore, it is necessary to distinguish the transmittance of the semi-transmissive portion having a certain dimension from the transmittance inherent to the film, and to grasp the actual transmittance of the exposure light as the effective transmittance from the ratio with the transmittance of the transmissive portion.

한편, 막 고유의 투과율이란, 투명 기판 위의 그 막을 형성한, 충분히 넓은 영역에서, 그 막의 조성이나 막 두께에 의해 결정되는 것이다. 충분히 넓은 영역 이란, 그 영역의 넓이의 변화에 의해, 실효 투과율이 실질적으로 변화하지 않는 영역을 말한다. 또한, 도 7에서는, 반투광부B의 투과광의 광 강도 분포의 피크값에 의해, 그 영역의 투과율을 대표시키고 있다. 이 부분의 투과율은, 이 다계조 마스크를 사용하여 노광하였을 때의, 피전사체 위의 레지스트 잔막값과 상관을 갖는다.On the other hand, the film-specific transmittance is determined by the composition and film thickness of the film in a sufficiently wide region in which the film is formed on the transparent substrate. A sufficiently large area means an area in which the effective transmittance does not substantially change due to a change in the area of the area. In addition, in FIG. 7, the transmittance | permeability of the area is represented by the peak value of the light intensity distribution of the transmitted light of the translucent part B. In FIG. The transmittance of this portion has a correlation with the resist residual film value on the transfer object when exposed using this multi gradation mask.

따라서, 반투광부의 패턴 형상에 따라서, 그 부분의 막 구성이나 미세 패턴을 선택하고, 그에 의해 광 투과율을 변화시킴으로써, 패턴 형상에 관계없이, 반투광부의 실효 투과율을 거의 균일하게 하고, 결과적으로 그 마스크를 이용하여 패턴 전사를 행할 때의, 피전사체 위의 레지스트막의 잔막값을 거의 동일하게 할 수 있는 것으로 된다.Therefore, according to the pattern shape of the semi-transmissive portion, by selecting the film configuration or the fine pattern of the portion and thereby changing the light transmittance, the effective transmittance of the semi-transmissive portion is almost uniform regardless of the pattern shape, and as a result When performing pattern transfer using a mask, the remaining film value of the resist film on the transfer object can be made almost the same.

예를 들면, 본 실시 형태에 따르면, 마스크 구성으로서, 4개 내지 9개의 계조를 갖는 다계조 포토마스크를 얻을 수 있다. 즉, 투광부, 차광부 외에, 2개 내지 7개의 서로 다른 광 투과율을 갖는 반투광부를 얻을 수 있는 것이다. 이 예를 들면 7종류의 반투광부에 의해, 피전사체 위에, 각각 서로 다른 레지스트 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성하여도 된다. 그러나, 한편，이 예를 들면 7종류의 반투광부에 의해, 피전사체 위에, 패턴의 치수가 상이함(따라서, 동일한 광 투과율을 갖는 반투광부를 사용하면, 형성되는 레지스트 잔막값이 상이하게 됨)에도 불구하고, 실효 투과율을 거의 균일하게 하여, 피전사체 위에 일정한 레지스트 잔막값을 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 반투광부(13A 내지 13F)는 각각, 반투광막에 의해 형성된 부분, 반투광막의 미세 패턴과 차광막의 미세 패턴의 조합에 의해 형성된 부분, 반투광막의 미세 패턴에 의해 형성된 부분, 및 차광막의 미세 패턴에 의해 형성된 부분 중 어느 하나로 구성되고, 반투광부의 패턴 형상에 따라서 상이한 예를 들면 7종류의 광 투과율을 갖지만, 패턴 전사의 결과 거의 동일한 실효 투과율을 갖는 반투광부를 형성하여도 된다. 이 경우, 본 실시 형태의 포토마스크를 3계조의 포토마스크로서 이용하게 된다.For example, according to this embodiment, as a mask structure, the multi-gradation photomask which has 4-9 gradations can be obtained. That is, in addition to the light transmitting portion and the light blocking portion, a semi-transmissive portion having two to seven different light transmittances can be obtained. For example, seven kinds of semi-transmissive portions may form resist patterns having different resist residual film values on the transfer object. However, on the other hand, for example, the seven types of semi-transmissive portions have different dimensions of the pattern on the transfer object (therefore, when the semi-transmissive portions having the same light transmittance are used, the resist residual film value formed is different). Nevertheless, the effective transmittance can be made almost uniform to form a resist pattern having a constant resist residual film value on the transfer object. In other words, the translucent portions 13A to 13F are each formed by a semi-transmissive membrane, a portion formed by a combination of the fine pattern of the translucent membrane and the fine pattern of the light-shielding membrane, a portion formed by the fine pattern of the translucent membrane, and Although it is comprised by any one of the part formed by the fine pattern of the light shielding film, and it has 7 types of light transmittance which differs according to the pattern shape of the semi-transmissive part, for example, you may form the semi-transmissive part which has almost the same effective transmittance as a result of pattern transfer. . In this case, the photomask of this embodiment is used as a three-gradation photomask.

물론, 반투광부(13A 내지 13F) 중, 예를 들면 반투광부(13A와 13B), 혹은 이들을 포함하는 복수의 반투광부를, 동일한 실효 투과율을 갖는 상이한 형상의 패턴에 이용하고, 나머지 반투광부를, 상이한 실효 투과율을 갖는 패턴에 이용하여도 된다. 이 경우, 본 실시 형태의 포토마스크를 4계조∼8계조의 포토마스크로서 이용하게 된다.Of course, among the translucent portions 13A to 13F, for example, the translucent portions 13A and 13B, or a plurality of translucent portions containing them, are used in patterns of different shapes having the same effective transmittance, and the remaining translucent portions, You may use for the pattern which has a different effective transmittance. In this case, the photomask of this embodiment is used as a photomask of 4 to 8 gradations.

이상과 같이, 본 실시 형태의 다계조 포토마스크(10)는, 예를 들면 9개의 상이한 광 투과율을 갖게 할 수 있으므로, 순수하게 9계조 포토마스크로서 사용할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 반투광부의 패턴 형상에 관계없이, 거의 동일한 잔막값의 레지스트 패턴을 형성하는 경우에, 3계조 내지 8계조의 포토마스크로서 사용하는 것이 가능하다. 게다가, 본 실시 형태에서는, 반투광부(13A 내지 13F)는 각각, 반투광막에 의해 형성된 부분, 반투광막의 미세 패턴과 차광막의 미세 패턴의 조합에 의해 형성된 부분, 반투광막의 미세 패턴에 의해 형성된 부분, 및 차광막의 미세 패턴에 의해 형성된 부분 중 어느 하나로 구성되므로, 예를 들면 반투광부(13B)는, 반투광부(13A)와 동일한 반투광막을 이용한 미세 패턴과, 차광부(11)와 동일한 차광막을 이용한 미세 패턴을 투명 기판 위에 형성함으로써 간편하게 얻을 수 있다. 또한, 반투광부(13C)(반투광부(13D)도 마찬가지임)는, 투명 기판 위의 반투광막(16) 위에 차광부(11)와 동일한 차광막을 이용하여 미세 패턴을 형성함으로써 간편하게 얻을 수 있다. 또한, 반투광부(13E)는, 반투광부(13A)와 동일한 반투광막을 이용한 미세 패턴을 형성함으로써, 또한 반투광부(13F)는, 차광부(11)와 동일한 차광막을 이용하여 미세 패턴을 형성함으로써 간편하게 얻을 수 있다. 예를 들면 반투광막의 재질이나 막 두께의 변경에 의해 3종류 이상의 반투광부를 형성하는 경우와 비교하면, 본 발명에서는, 반투광부의 투과율을 조절할 수 있는 범위, 정밀도가 크고, 막 구성이 단순하며, 제조상의 메리트도 크다. 따라서, 본 실시 형태의 다계조 포토마스크는, 실효적으로 예를 들면 9계조의 포토마스크로서 사용하는 경우는 물론, 실효적으로 3계조 내지 8계조의 포토마스크로서 사용하는 경우에도 바람직하다.As described above, since the multi-gradation photomask 10 of the present embodiment can have nine different light transmittances, for example, it can be used purely as a nine-gradation photomask, but the present invention is not limited thereto. Regardless of the pattern shape of the semi-transmissive portion, when forming a resist pattern having almost the same residual film value, it can be used as a photomask of three to eight gradations. In addition, in this embodiment, the semi-transmissive portions 13A to 13F are each formed by portions formed by the semi-transmissive membrane, portions formed by the combination of the fine pattern of the semi-transmissive membrane and the fine pattern of the light-shielding membrane, and formed by the fine pattern of the semi-transmissive membrane, respectively. Since it consists of either the part and the part formed by the fine pattern of the light shielding film, the semi-transmissive part 13B is the fine pattern which used the same semi-transmissive film as the semi-transmissive part 13A, and the same light-shielding film as the light shielding part 11, for example. It can be obtained simply by forming the fine pattern using this on a transparent substrate. The semi-transmissive portion 13C (also for the semi-transmissive portion 13D) can be obtained simply by forming a fine pattern on the translucent film 16 on the transparent substrate using the same light-shielding film as the light-shielding portion 11. . The semi-transmissive portion 13E forms a fine pattern using the same translucent film as the translucent portion 13A, and the semi-transmissive portion 13F forms a fine pattern using the same light shielding film as the light-shielding portion 11. You can get it easily. For example, as compared with the case where three or more kinds of semi-transmissive portions are formed by changing the material or film thickness of the semi-transmissive membrane, the present invention has a high range, high precision, and a simple film configuration. , Manufacturing merit is big, too. Therefore, the multi-gradation photomask of this embodiment is preferable not only when it is effectively used as a 9 mask photomask, but also when it is effectively used as a photomask of 3 to 8 gradations.

또한, 상기에서는, 차광부(11)와 투광부(12) 외에, 반투광부(13A∼13F)를 갖는 포토마스크를 나타냈지만, 본 발명은 이것에는 한정되지 않고, 차광부(11)와 투광부(12) 외에, 반투광부(13A∼13F) 중으로부터 임의로 선택된 반투광부를 갖는 포토마스크, 예를 들면, 차광부(11)와 투광부(12) 외에, 반투광막(16)에 의해 이루어지는 반투광부(13A)와, 반투광막(16)의 미세 패턴, 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴 및 이들 미세 패턴간의 미세 간극(스페이스 부분)에 의해 이루어지는 반투광부(13B)를 갖는 포토마스크, 혹은, 차광부(11)와 투광부(12) 외에, 상기 반투광부(13A)와 반투광부(13B)와, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴에 의해 이루어지는 반투광부(13C)를 갖는 포토마스크로 하여도 된다. 이 경우, 실효적으로 5계조 내지 3계조의 포토마스크로서 이용할 수 있다.In addition, although the photomask which has semi-transmissive parts 13A-13F other than the light-shielding part 11 and the light-transmitting part 12 was shown above, this invention is not limited to this, The light-shielding part 11 and the light-emitting part are not limited to this. In addition to (12), a photomask having a semi-transmissive portion arbitrarily selected from the translucent portions 13A to 13F, for example, semi-transmissive formed by the semi-transmissive film 16 in addition to the light-shielding portion 11 and the light-transmitting portion 12. Semi-transmissive portion 13B formed by the light portion 13A, the fine pattern of semi-transmissive film 16, the fine pattern of the laminated film of semi-transmissive film 16 and light-shielding film 15, and the fine gap (space portion) between these fine patterns. Of the semi-transmissive portion 13A, the semi-transmissive portion 13B, and the semi-transmissive membrane 16 and the light-shielding membrane 15 in addition to the photomask having the photomask or the light-shielding portion 11 and the transparent portion 12 A photomask having a semi-transmissive portion 13C formed by a fine pattern 18 and a fine pattern of the translucent film 16 formed between the fine pattern 18. It may be made to be black. In this case, it can effectively use as a 5 to 3 photomask.

다음으로, 상기의 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 상기 제1 실시 형태의 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도이다.Next, the manufacturing method of the multi-gradation photomask 10 which concerns on said this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the multi-gradation photomask 10 of the first embodiment in the order of steps.

사용하는 포토마스크 블랭크는, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 글래스 기판 등의 투명 기판(14) 위에, 반투광막(16)과, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)이 순서대로 형성되어 있다. 단, 상기 반투광막(16)과 상기 차광막(15)은, 에칭 공정에 이용하는 에천트에 대한 에칭 선택성이 있는 재질의 조합이 선택된다. 따라서, 상기 차광층(15a)으로서는, 예를 들면 크롬 또는 그 화합물(예를 들면 CrN, CrO, CrC 등)을 바람직하게 들 수 있고, 상기 반사 방지층(15b)으로서는, 크롬계 화합물(예를 들면 CrN, CrO, CrC 등) 등을 들 수 있다. 여기서는, Cr의 차광층, CrO의 반사 방지층을 이용하였다. 또한 상기 반투광막(16)으로서는, 예를 들면 금속 실리사이드, 특히 몰리브덴 실리사이드 화합물(MoSix 외에, MoSi의 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등) 등을 바람직하게 들 수 있다. 상기 반투광막(16)은, 투명 기판(14)(투광부)의 노광광의 투과량에 대하여 10∼80% 정도, 바람직하게는 20∼70% 정도의 투과량을 갖는 것이 바람직하다. 여기서는, 막 투과율 40%(투광부를 100%로 하였을 때)의 MoSix막을 이용하였다.As shown in Fig. 2A, the photomask blank to be used is formed on a transparent substrate 14, such as a glass substrate, of the translucent film 16, the light shielding layer 15a, and the antireflection layer 15b. The light shielding film 15 which consists of lamination | stacking is formed in order. However, the semi-transmissive film 16 and the light shielding film 15 are selected from a combination of materials having etching selectivity with respect to the etchant used in the etching step. Therefore, as said light shielding layer 15a, chromium or its compound (for example, CrN, CrO, CrC, etc.) is mentioned preferably, As a said anti-reflection layer 15b, a chromium compound (for example) CrN, CrO, CrC etc.) etc. are mentioned. Here, a light shielding layer of Cr and an antireflection layer of CrO were used. As the semi-transmissive film 16, for example, metal silicides, in particular, molybdenum silicide compounds (in addition to MoSix, nitrides of MoSi, oxides, oxynitrides, carbides, etc.), and the like, are preferable. The translucent film 16 preferably has a transmissive amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% of the transmissive amount of the exposure light of the transparent substrate 14 (transmitting part). Here, a MoSix membrane having a membrane transmittance of 40% (when the light transmitting portion is 100%) was used.

우선, 상기 포토마스크 블랭크 위에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고，1번째의 묘화를 행한다. 본 실시 형태에서는 예를 들면 레이저광을 이용한 다. 또한, 상기 레지스트로서는 포지티브형 포토레지스트를 사용한다. 그리고, 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(30a∼30c)을 형성한다(도 2의 (b) 참조). 그 제1 레지스트 패턴(30a, 30c)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11), 제1 반투광부(13A), 제3 반투광부(13C) 및 제6 반투광부(13D)의 영역을 덮고, 제1 레지스트 패턴(30b)은, 제2 반투광부(13B), 및 제4, 제5 반투광부(13E, 13F)의 영역에 소정의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 포함한다.First, a resist is applied on the photomask blank to form a resist film, and the first drawing is performed. In this embodiment, a laser beam is used, for example. In addition, a positive photoresist is used as said resist. Then, a predetermined pattern is drawn on the resist film, and development is performed after drawing to form first resist patterns 30a to 30c (see FIG. 2B). The first resist patterns 30a and 30c cover regions of the light shielding portion 11, the first semi-transmissive portion 13A, the third semi-transmissive portion 13C and the sixth semi-transmissive portion 13D of the photomask to be manufactured. The first resist pattern 30b includes a second semi-transmissive portion 13B and a resist pattern for forming a predetermined fine pattern in regions of the fourth and fifth semi-transmissive portions 13E and 13F.

또한, 포토마스크의 제2 반투광부(13B)를 구성하는 상기 반투광막(16)의 미세 패턴 및 상기 반투광막(16)과 상기 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴, 제3 반투광부(13C) 및 제6 반투광부(13D)를 구성하는 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴, 제4 반투광부(13E)를 구성하는 상기 반투광막(16)의 미세 패턴, 및 제5 반투광부(13F)를 구성하는 상기 반투광막(16)과 상기 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴은 모두 포토마스크를 사용하는 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴이며, 또한 제1 반투광부(13A)의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록, 상기 반투광막의 막 투과율(막으로서의 고유의 투과율, 즉, 막 소재와 막 두께에 의함)을 설정함과 함께, 제2∼제6 반투광부(13B 내지 13F)의 각각의 노광광 투과율이 원하는 값으로 되도록 상기 미세 패턴의 각각의 선폭이 설정된다.In addition, the fine pattern of the semi-transmissive film 16 constituting the second semi-transmissive portion 13B of the photomask, the fine pattern of the laminated film of the translucent film 16 and the light-shielding film 15, and the third semi-transmissive portion ( 13C) and the semi-transmissive film 16 formed between the fine pattern 18 and the fine pattern 18 of the laminated film of the semi-transmissive film 16 and the light-shielding film 15 constituting the sixth translucent portion 13D. Of the semi-transmissive film 16 and the light-shielding film 15 that constitute the fine pattern of the semi-transparent film 13F and the fine pattern of the semi-transparent film 13F. The fine pattern of the laminated film is a fine pattern below the resolution limit under exposure conditions using a photomask, and the film transmittance (intrinsic as a film) of the translucent film is such that the exposure light transmittance of the first translucent portion 13A is a desired value. Of the second to sixth translucent portions 13B to 13F. Each line width of the fine pattern is set so that each exposure light transmittance becomes a desired value.

다음으로, 상기 제1 레지스트 패턴(30a∼30c)을 에칭 마스크로 하여 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)을 에칭하여 차광 막 패턴을 형성한다(도 2의 (c) 참조). 크롬을 주성분으로 하는 차광막(15)을 이용한 경우, 에칭 수단으로서는, 드라이 에칭 혹은 웨트 에칭 중 어느 쪽이라도 가능하지만, 예를 들면 대형 액정 표시 패널 제조에 사용하는 대형 사이즈의 포토마스크에서는, 웨트 에칭이 바람직하다. 웨트 에칭에서는, 에칭액으로서 예를 들면 질산제2세륨암모늄을 이용한다. 또한, 상기 차광막(15)과 그 아래의 반투광막(16)은, 서로 소정의 에천트에 대한 에칭 선택성을 갖는 재질로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 차광막(15)의 에칭 시에는 상기 반투광막(16)은 에칭되기 어렵다.Next, using the first resist patterns 30a to 30c as an etching mask, the light shielding film 15 formed by laminating the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b is etched to form a light shielding film pattern (FIG. 2). (c)). In the case where the light shielding film 15 containing chromium as a main component is used, either the etching means may be dry etching or wet etching. For example, in a large size photomask used for manufacturing a large liquid crystal display panel, wet etching may be performed. desirable. In wet etching, for example, cerium ammonium nitrate is used as the etching solution. The light shielding film 15 and the semi-transmissive film 16 below are preferably formed of a material having etching selectivity with respect to a predetermined etchant. In this case, the semi-transmissive film 16 is hard to be etched when the light shielding film 15 is etched.

잔존하는 제1 레지스트 패턴(30)을 제거한 후(도 2의 (d) 참조)(혹은 다음의 반투광막(16)의 에칭 공정 종료 후에 제거하여도 됨), 상기에서 형성된 차광막 패턴을 마스크로 하여, 하층의 반투광막(16)을 에칭한다(도 2의 (e) 참조). 예를 들면 몰리브덴 실리사이드 화합물을 주성분으로 하는 반투광막(16)을 이용한 경우, 에칭 수단으로서는, 드라이 에칭 혹은 웨트 에칭 중 어느 쪽이라도 가능하지만, 웨트 에칭에서는 에칭액으로서 예를 들면 불화수소암모늄을 주성분으로 하는 것을 이용한다.After removing the remaining first resist pattern 30 (see (d) of FIG. 2) (or after the end of the etching process of the next translucent film 16), the light shielding film pattern formed above is used as a mask. Then, the lower semi-transmissive film 16 is etched (see FIG. 2E). For example, when the semi-transmissive film 16 containing molybdenum silicide compounds as a main component is used, either etching or dry etching can be used as the etching means. In wet etching, for example, ammonium hydrogen fluoride is used as the etching solution as the main component. Use what you do.

다음으로, 다시 전체면에 상기와 동일한 레지스트막을 형성하고，2번째의 묘화를 행한다. 즉, 이 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(31a∼31d)을 형성한다(도 2의 (f) 참조). 그 제2 레지스트 패턴(31a와 31b)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11)의 영역을 덮음과 함께, 상기 반투광막(16)과 상기 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴이 형성 된 제5 반투광부(13F)의 영역을 덮도록 형성된다. 또한, 제2 레지스트 패턴(31c)은, 제조되는 포토마스크의 제2 반투광부(13B)의 영역에 형성된 미세 패턴 중 최종적으로 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴을 형성하는 미세 패턴과 그 양측의 미세 간극(스페이스 영역)을 덮도록 형성되고, 참조 부호 31d는, 제3 반투광부(13C)와 제6 반투광부(13D)의 영역에 소정의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴이다.Next, the same resist film is formed on the whole surface again, and a second drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn to this resist film and development is performed after drawing to form second resist patterns 31a to 31d (see FIG. 2 (f)). The second resist patterns 31a and 31b cover a region of the light shielding portion 11 of the photomask to be manufactured, and the fine patterns of the laminated film of the semitransmissive film 16 and the light shielding film 15 are formed. It is formed so as to cover the region of the fifth translucent portion 13F. Further, the second resist pattern 31c finally forms a fine pattern of the laminated film of the translucent film 16 and the light shielding film 15 among the fine patterns formed in the region of the second semi-transmissive portion 13B of the photomask to be manufactured. It is formed so as to cover the fine pattern to be made and the fine gaps (space regions) on both sides thereof, and reference numeral 31d is used to form a predetermined fine pattern in the regions of the third translucent portion 13C and the sixth translucent portion 13D. It is a resist pattern.

또한 여기서, 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴이 형성된 제5 반투광부(13F)의 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(31b)을 그 영역폭보다도 폭 넓게 형성하는 것이 바람직하다(도 2의 (f) 중의 부호 31e에 의해 나타내는 부분을 참조). 이에 의해, 제2 레지스트 패턴을 형성하기 위한 2번째의 묘화 시에 만약 1번째의 묘화 패턴에 대한 얼라인먼트 어긋남이 발생한 경우에, 그 얼라인먼트 어긋남의 영향을 방지할 수 있어, 미세 패턴의 CD 정밀도가 양호하게 유지된다. 따라서, 반투광부(13F)의 투과율이 허용 범위를 초과하여 어긋나게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 여기서, 제2 레지스트 패턴(31b)의 패턴 데이터를 가공함으로써, 상기한 폭이 넓은 레지스트 패턴을 형성하지만, 이 때에 사이즈 확대하는 마진 폭의 결정 시에는, 상정되는 얼라인먼트 어긋남량을 가산하였을 때에, 상기 적층막의 미세 패턴이, 정수개 확실하게 포함되도록 하는, 레지스트 패턴 폭으로 하는 것이 바람직하다. 마찬가지의 얼라인먼트 어긋남 대책은, 다른 양태에서도 이용할 수 있다.Here, the second resist pattern 31b covering the region of the fifth semitransmissive portion 13F in which the fine pattern of the laminated film of the semitransmissive film 16 and the light shielding film 15 is formed is preferably formed wider than the region width. (See the part shown by the code | symbol 31e in (f) of FIG. 2). Thereby, when alignment misalignment with respect to a 1st drawing pattern occurs at the time of the 2nd drawing for forming a 2nd resist pattern, the influence of the alignment misalignment can be prevented and the CD precision of a fine pattern is favorable. Is maintained. Therefore, the transmissivity of the transflective portion 13F can be prevented from shifting beyond the allowable range. In addition, although the above-mentioned wide resist pattern is formed by processing the pattern data of the 2nd resist pattern 31b, at the time of determining the margin width which enlarges in size, when the amount of alignment misalignment assumed is added up, It is preferable to set it as the resist pattern width | variety so that the integer number of the fine patterns of the said laminated film may be contained reliably. The same alignment misalignment measure can be used also in other aspects.

다음으로, 상기 제2 레지스트 패턴(31a∼31d)을 마스크로 하여, 노출된 영역 위의 차광막(15) 및 차광막(15)의 미세 패턴을 동시에 에칭한다(도 2의 (g) 참조). 이 경우의 에칭 조건은, 전술한 (c) 공정과 마찬가지이어도 된다. 이 차광막(15)의 에칭 조건에 대하여 그 아래의 반투광막(16)은 에칭 선택성을 갖기 때문에, 상기 반투광막(16)은 에칭되기 어렵다.Next, using the second resist patterns 31a to 31d as masks, the fine patterns of the light shielding film 15 and the light shielding film 15 on the exposed areas are simultaneously etched (see FIG. 2G). Etching conditions in this case may be the same as the above-mentioned step (c). Since the transflective film 16 underneath has the etching selectivity with respect to the etching conditions of this light shielding film 15, the said translucent film 16 is hard to be etched.

그리고, 잔존하는 제2 레지스트 패턴(31a∼31d)을 제거한다. 이렇게 하여, 투명 기판(14) 위에, 반투광막(16)과, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)으로 이루어지는 차광막(15)과의 적층에 의해 이루어지는 차광부(11), 투명 기판(14)이 노출되는 투광부(12), 및, 상기 반투광막(16)에 의해 이루어지는 제1 반투광부(13A)와, 상기와 동일한 반투광막(16)의 미세 패턴(17)과, 상기 차광부와 동일한 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 미세 간극(스페이스 부분)으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제2 반투광부(13B)와, 상기 반투광막(16)과 차광막(15)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제3 반투광부(13C)와, 상기와 동일한 반투광막(16)으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(17)에 의해 이루어지는 제4 반투광부(13E)와, 상기 차광부와 동일한 반투광막(16) 및 차광막(15)의 적층막으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(18)에 의해 이루어지는 제5 반투광부(13F)와, 상기 제3 반투광부(13C)에서의 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴의 선폭과 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 상이한 폭으로 형성된 제6 반투광부(13D)를 갖는 마스크 패턴이 형성된, 노광광 투과율이 예를 들면 9단계로 상이한 9계조의 포토마스크(10)가 완성된다(도 2의 (h) 참조). 여기서, 예를 들면 제2 반투광부(13B)∼제5 반투광부(13F)에서도, 미세 패턴의 선폭을 영역에 따라 변경하면, 한층 더, 다계조의 포토마스크를 제조하는 것도 가능하다. 그 경우, 제조 프로세스는 상기 그대로 행할 수 있다.Then, the remaining second resist patterns 31a to 31d are removed. In this way, the light shielding part 11 and the transparent substrate which are formed by laminating | stacking the transflective film 16 and the light shielding film 15 which consists of the light shielding layer 15a and the reflection prevention layer 15b on the transparent substrate 14 14, the first translucent portion 13A formed by the translucent film 16, the fine pattern 17 of the same translucent film 16, and the A fine pattern 18 of the laminated film of the semi-transmissive film 16 and the light shielding film 15, which is the same as the light shielding portion, and a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions, which is composed of a fine gap (space portion). 2 the semi-transmissive portion 13B, the fine pattern 18 of the laminated film of the semi-transmissive film 16 and the light-shielding film 15, and the fine pattern of the translucent film 16 formed between the fine pattern 18 3rd semi-transmissive part 13C which consists of a fine pattern which has a line | wire width below the resolution limit made under exposure conditions And the fourth semi-transmissive portion 13E formed of the fine pattern 17 below the resolution limit under the exposure conditions formed of the same translucent film 16 as described above, the same translucent film 16 and the light-shielding film as the light-shielding portion. The fifth semi-transmissive portion 13F formed by the fine pattern 18 below the resolution limit and formed of the laminated film of (15) and the semi-transmissive membrane 16 in the third semi-transmissive portion 13C. The exposure light transmittance of the mask pattern having the sixth translucent portion 13D formed at a different width between the line width of the formed fine pattern and the line width of the fine pattern 18 formed of the light shielding film 15 is formed, for example, different in nine steps. The photomask 10 of gradation is completed (see FIG. 2H). Here, for example, in the second semi-transmissive portion 13B to the fifth semi-transmissive portion 13F, it is also possible to manufacture a multi-gradation photomask by changing the line width of the fine pattern according to the region. In that case, a manufacturing process can be performed as it is.

이상과 같이 본 실시 형태의 다계조 포토마스크의 제조 방법에 따르면, 차광막과 반투광막의 조합을 이용하여, 포토리소그래피법에 의해, 반투광막에 의해 이루어지는 반투광부와, 반투광막의 미세 패턴 및/또는 차광막의 미세 패턴에 의해 각각 이루어지는 반투광부를 함께 정밀도 좋게 형성할 수 있어, 상기 다계조 포토마스크를 효율적으로, 또한 결함 발생의 확률이 낮은 간편한 공정에 의해 제조할 수 있으므로, 양산상의 메리트가 크다.As described above, according to the manufacturing method of the multi-gradation photomask of the present embodiment, by using a combination of a light shielding film and a translucent film, a semi-transmissive portion made of a semi-transmissive film and a fine pattern of a semi-transmissive film by photolithography and / or Alternatively, the semi-transmissive portions formed by the fine patterns of the light shielding film can be formed together with high precision, and the multi-gradation photomask can be manufactured efficiently by a simple process having a low probability of occurrence of defects. .

또한, 전술한 도 1에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사를 실시하면, 피전사체에는 원하는 레지스트 잔막값을 갖는, 정밀도가 높은 다계조의 전사 패턴을 형성할 수 있다.Further, when the pattern transfer using the multi-gradation photomask according to the present invention as shown in FIG. 1 is performed, a high-precision multi-gradation transfer pattern having a desired resist residual film value can be formed on the transfer object. .

또한, 상기에서, 차광막(15)과 반투광막(16)에는, 서로 에칭 선택성이 있는 막을 이용하였다. 한편, 차광막(15)과 반투광막(16)에 충분한 에칭 선택성이 없는 경우에는, 양자 사이에 에칭 스토퍼막을 도입하는 것도 가능하다. 이 경우, 차광막(15), 및 반투광막(16)을 모두, 크롬 또는 크롬 화합물로 이루어지는 막으로 하고, 에칭 스토퍼막에, 몰리브덴 실리사이드나 이산화규소 등을 이용하는 것이 가능하다.In the above, as the light shielding film 15 and the semi-transmissive film 16, films having etching selectivity with each other were used. On the other hand, when the light shielding film 15 and the translucent film 16 do not have sufficient etching selectivity, it is also possible to introduce an etching stopper film between them. In this case, the light shielding film 15 and the semi-transmissive film 16 are both made of chromium or a chromium compound, and molybdenum silicide, silicon dioxide, or the like can be used for the etching stopper film.

또한, 도 2에 도시한 본 발명의 다계조 마스크는, 그 제조 공정을 변경하여, 도 3과 같이 제조하는 것도 가능하다. 여기서는, 전술한 도 2에서, 제1 레지스트 패턴(또는 그것을 마스크로 하여 에칭한 차광막 패턴)을 마스크로 하여 반투광막을 에칭한 것에 대하여, 차광막만을 에칭한다. 또한, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막을 에칭하는 대신에, 반투광막을 에칭하는 점이 상위하다. 또한, 여기서, 제2 레지스트 패턴은, 적어도 차광부의 일부분을 포함하는 것이 바람직하지만, 보다 바람직하게는, 도 3과 같이, 투광부에 인접하는 차광부에는, 제2 레지스트 패턴에 포함되지 않는 부분이 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 미세 패턴에서의 얼라인먼트 어긋남이나, 차광막의 데미지의 영향이 억지된다.In addition, the multi-gradation mask of this invention shown in FIG. 2 can also be manufactured like FIG. 3, changing the manufacturing process. Here, in FIG. 2 mentioned above, only a light shielding film is etched about what etched the semi-transmissive film using the 1st resist pattern (or the light shielding film pattern etched using it as a mask) as a mask. The difference is that the semi-transmissive film is etched instead of etching the light shielding film using the second resist pattern as a mask. In this case, the second resist pattern preferably includes at least a part of the light shielding portion. More preferably, as shown in FIG. 3, the portion of the light shielding portion adjacent to the light transmitting portion is not included in the second resist pattern. It is desirable to have this. By doing in this way, the influence of the misalignment in a fine pattern, and the damage of a light shielding film is suppressed.

[제2 실시 형태]Second Embodiment

다음으로, 도 4에 따라서 본 발명의 제2 실시 형태를 설명한다. 도 4는 제2 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도이다. 또한, 전술한 제1 실시 형태를 나타내는 도 1 및 도 2와 동등한 개소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.Next, 2nd Embodiment of this invention is described according to FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the multi-gradation photomask 10 according to the second embodiment in the order of the steps. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to FIG. 1 and FIG. 2 which shows 1st Embodiment mentioned above.

사용하는 포토마스크 블랭크는, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 글래스 기판 등의 투명 기판(14) 위에, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)이 형성되어 있다. 상기 차광층(15a)으로서는, 예를 들면 크롬 또는 그 화합물(예를 들면 CrN, CrO, CrC 등)을 바람직하게 들 수 있고, 상기 반사 방지층(15b)으로서는, 크롬계 화합물(예를 들면 CrN, CrO, CrC 등) 등을 들 수 있다.As shown in Fig. 4A, the photomask blank to be used includes a light shielding film 15 made of a laminate of a light shielding layer 15a and an antireflection layer 15b on a transparent substrate 14 such as a glass substrate. Formed. As the light shielding layer 15a, for example, chromium or a compound thereof (for example, CrN, CrO, CrC, etc.) is preferably used. As the antireflection layer 15b, a chromium compound (for example, CrN, CrO, CrC etc.) etc. are mentioned.

우선, 상기 포토마스크 블랭크 위에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고，1번째의 묘화를 행한다. 상기 레지스트로서는 포지티브형 포토레지스트를 사용한다. 그리고, 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(32a∼32d)을 형성한다(도 4의 (b) 참조).First, a resist is applied on the photomask blank to form a resist film, and the first drawing is performed. As the resist, a positive photoresist is used. Then, a predetermined pattern is drawn to the resist film and development is performed after drawing to form first resist patterns 32a to 32d (see FIG. 4B).

그 제1 레지스트 패턴(32a)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11), 투광부(12), 및 제5 반투광부(13F)의 영역을 덮고, 제1 레지스트 패턴(32b)은, 제4 반투광부(13E)의 영역에 소정의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴이다. 또한, 제1 레지스트 패턴(32c)은, 제2 반투광부(13B)의 영역에 반투광막의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴이며, 또한 참조 부호 32d는, 제3, 제6 반투광부(13C, 13D)의 영역에 반투광막의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴이다.The first resist pattern 32a covers the regions of the light shielding portion 11, the light transmitting portion 12, and the fifth semi-transmissive portion 13F of the photomask to be manufactured, and the first resist pattern 32b is formed of the first resist pattern 32b. 4 is a resist pattern for forming a predetermined fine pattern in the region of the semi-transmissive portion 13E. The first resist pattern 32c is a resist pattern for forming a fine pattern of the translucent film in the region of the second translucent portion 13B, and reference numeral 32d denotes the third and sixth translucent portions 13C, respectively. It is a resist pattern for forming the fine pattern of a translucent film in the area | region of 13D).

다음으로, 상기 제1 레지스트 패턴(32a∼32d)을 에칭 마스크로 하여 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)을 에칭하여 차광막 패턴을 형성한다(도 4의 (c) 참조). 크롬을 주성분으로 하는 차광막(15)을 이용한 경우, 에칭 수단으로서는, 드라이 에칭 혹은 웨트 에칭 중 어느 쪽이라도 가능하지만, 예를 들면 대형 사이즈의 포토마스크 제조에 바람직한 웨트 에칭에서는, 에칭액으로서 예를 들면 질산제2세륨암모늄을 이용한다.Next, using the first resist patterns 32a to 32d as an etching mask, the light shielding film 15 formed by laminating the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b is etched to form a light shielding film pattern (FIG. 4 ( c)). In the case where the light shielding film 15 containing chromium as a main component is used, either the etching means may be dry etching or wet etching. For example, in wet etching, which is preferable for producing a large size photomask, for example, nitric acid is used as an etching solution. Second cerium ammonium is used.

잔존하는 제1 레지스트 패턴(32a∼32d)을 제거한 후(도 4의 (d) 참조), 패터닝된 차광막(15)을 포함하는 기판 전체면에, 반투광막(16)을 성막한다(도 4의 (e) 참조).After removing the remaining first resist patterns 32a to 32d (see FIG. 4 (d)), the semi-transmissive film 16 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light shielding film 15 (FIG. 4). (E) of).

상기 반투광막(16)으로서는, 예를 들면 전술한 실시 형태와 마찬가지로, 금 속 실리사이드 화합물, 특히 몰리브덴 실리사이드 화합물(MoSix 외에, MoSi의 질화물, 산화물, 산화 질화물, 탄화물 등)을 바람직하게 들 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 상기 반투광막(16)은, 차광막(15)과의 에칭 선택성은 특별히 요구되지 않기 때문에, 예를 들면 차광막과 마찬가지로, 크롬 또는 크롬계 화합물을 이용할 수도 있다. 크롬계 화합물에는, 산화 크롬(CrOx), 질화 크롬(CrNx), 탄화 크롬(CrCx), 산질화 크롬(CrOxN), 불화 크롬(CrFx)이나, 이들에 탄소나 수소를 포함하는 것이 있다. 상기 반투광막(16)은, 투명 기판(14)(투광부)의 노광광의 투과량에 대하여 10∼80% 정도, 바람직하게는 20∼70% 정도의 투과량을 갖는 것이 바람직하다.As the semi-transmissive film 16, for example, metal silicide compounds, particularly molybdenum silicide compounds (MoSi nitrides, oxides, oxynitrides, carbides, etc., in addition to MoSix) are preferably mentioned as in the above-described embodiments. . In addition, in this embodiment, since the etching selectivity with the light shielding film 15 is not specifically requested | required of the said translucent film 16, chromium or a chromium compound can also be used like a light shielding film, for example. The chromium compounds include chromium oxide (CrOx), chromium nitride (CrNx), chromium carbide (CrCx), chromium oxynitride (CrOxN), and chromium fluoride (CrFx), and those containing carbon or hydrogen. The translucent film 16 preferably has a transmissive amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% of the transmissive amount of the exposure light of the transparent substrate 14 (transmitting part).

다음으로, 다시 전체면에 상기와 동일한 레지스트막을 형성하고，2번째의 묘화를 행한다. 즉, 이 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(33a∼33d)을 형성한다(도 4의 (f) 참조). 그 제2 레지스트 패턴(33a)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11)와 제1 반투광부(13A)의 영역을 덮고, 참조 부호 33b는, 제4 반투광부(13E)의 영역에 형성된 미세 패턴 중 반투광막(16)의 미세 패턴을 덮고, 또한 제5 반투광부(13F)의 영역에 소정의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 포함한다. 또한, 제2 레지스트 패턴(33c)은, 제2 반투광부(13B)의 영역에 차광막의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 포함하고, 또한 참조 부호 33d는, 제3, 제6 반투광부(13C, 13D)의 영역을 덮는 레지스트 패턴이다.Next, the same resist film is formed on the whole surface again, and a second drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn to this resist film and development is performed after drawing to form second resist patterns 33a to 33d (see FIG. 4 (f)). The second resist pattern 33a covers the region of the light shielding portion 11 and the first semi-transmissive portion 13A of the photomask to be manufactured, and reference numeral 33b denotes the fine formed in the region of the fourth semi-transmissive portion 13E. The pattern includes a resist pattern for covering the fine pattern of the translucent film 16 and forming a predetermined fine pattern in the region of the fifth translucent portion 13F. In addition, the second resist pattern 33c includes a resist pattern for forming a fine pattern of the light shielding film in the region of the second translucent portion 13B, and reference numeral 33d denotes the third and sixth translucent portions 13C. , And a resist pattern covering the region of 13D).

여기서, 예를 들면 제4 반투광부(13E)의 영역에 형성된 미세 패턴 중 반투광 막(16)의 미세 패턴을 덮는 레지스트 패턴(33b)을 형성하기 위한 묘화 공정에서는, 상기 1번째의 묘화와의 위치 정렬이 중요하게 된다. 위치 어긋남이 발생하면, 패턴 가공된 반투광막(16)으로 형성되어야 하는 반투광부(13E)에, 차광막이 잔존하게 될 우려가 있다. 또한, 전술한 제1 실시 형태에서의 제조 방법은, 이 위치 정렬의 과제가 경감되는 점에서 우수하다고 할 수 있다.Here, for example, in the drawing process for forming the resist pattern 33b which covers the fine pattern of the semi-transmissive film 16 among the fine patterns formed in the area | region of the 4th translucent part 13E, it is compared with the said 1st drawing. Position alignment becomes important. If the position shift occurs, the light shielding film may remain in the semi-transmissive portion 13E which should be formed of the patterned semi-transmissive film 16. Moreover, it can be said that the manufacturing method in 1st Embodiment mentioned above is excellent in the point which the subject of this position alignment is reduced.

다음으로, 상기 제2 레지스트 패턴(33a∼33d)을 마스크로 하여, 노출된 영역 위의 반투광막(16)과 그 하층의 차광막(15)을 연속하여 에칭한다(도 4의 (g) 참조).Next, using the second resist patterns 33a to 33d as a mask, the semi-transmissive film 16 on the exposed area and the light shielding film 15 under the layer are successively etched (see FIG. 4 (g)). ).

그리고, 잔존하는 제2 레지스트 패턴(33a∼33d)을 제거한다. 이렇게 하여, 투명 기판(14) 위에, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)으로 이루어지는 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층에 의해 이루어지는 차광부(11), 투명 기판(14)이 노출되는 투광부(12), 및, 상기 반투광막(16)에 의해 이루어지는 제1 반투광부(13A)와, 상기와 동일한 반투광막(16)의 미세 패턴(17)과, 상기 차광부와 동일한 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 미세 간극(스페이스 부분)으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제2 반투광부(13B)와, 상기 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴에 의해 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제3 반투광부(13C)와, 상기와 동일한 반투광막(16)으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(17)에 의해 이루어지는 제4 반투광 부(13E)와, 상기 차광부와 동일한 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(18)에 의해 이루어지는 제5 반투광부(13F)와, 상기 제3 반투광부(13C)에서의 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴의 선폭과 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 상이한 폭으로 형성된 제6 반투광부(13D)를 갖는 마스크 패턴이 형성된, 노광광 투과율이 예를 들면 9단계로 상이한 9계조의 포토마스크(10)가 완성된다(도 4의 (h) 참조).Then, the remaining second resist patterns 33a to 33d are removed. In this way, the light shielding part 11 and the transparent substrate 14 which are formed by laminating | stacking the light shielding film 15 which consists of the light shielding layer 15a and the reflection prevention layer 15b, and the transflective film 16 on the transparent substrate 14 The exposed light-transmitting portion 12, the first semi-transmissive portion 13A formed by the semi-transmissive membrane 16, the same fine pattern 17 of the semi-transmissive membrane 16 as described above, and the light-shielding portion 2nd semi-permeable by the fine pattern 18 of the laminated film of the light shielding film 15 and the translucent film 16 which are the same as this, and the fine pattern which has the line width below the resolution limit under exposure conditions which consists of fine gaps (space part). A light pattern 13B, a fine pattern 18 of the laminated film of the light shielding film 15 and the translucent film 16, and a fine pattern of the semi-transmissive film 16 formed between the fine pattern 18. 3rd semi-translucent part 13C which consists of a fine pattern which has a line width below the resolution limit under exposure conditions. And the fourth semi-transmissive portion 13E formed by the fine pattern 17 below the resolution limit under the exposure conditions formed of the same translucent film 16 as described above, and the same light-shielding film 15 as the light-shielding portion and semi-translucent The semi-transmissive film 16 in the third semi-transmissive portion 13C and the fifth semi-transmissive portion 13C formed of the fine pattern 18 below the resolution limit under the exposure conditions formed of the laminated film of the film 16. The exposure light transmittance of the mask pattern having the sixth translucent portion 13D formed with a different width between the line width of the fine pattern formed by the thin pattern 18 and the line width of the fine pattern 18 formed by the light blocking film 15 is different, for example, in nine steps. A nine-gradation photomask 10 is completed (see Fig. 4H).

[제3 실시 형태][Third Embodiment]

다음으로, 도 5에 따라서 본 발명의 제3 실시 형태를 설명한다. 도 5는 제3 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도이다. 또한, 전술한 제1 실시 형태를 나타내는 도 1, 도 2와 동등한 개소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the multi-gradation photomask 10 according to the third embodiment in the order of steps. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to FIG. 1, FIG. 2 which shows 1st Embodiment mentioned above.

사용하는 포토마스크 블랭크(도 5의 (a))는, 도 4의 (a)와 마찬가지로, 글래스 기판 등의 투명 기판(14) 위에, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)이 형성되어 있다.The photomask blank (FIG. 5 (a)) used consists of lamination | stacking of the light shielding layer 15a and the reflection prevention layer 15b on transparent substrates 14, such as a glass substrate, similarly to FIG. The light shielding film 15 is formed.

우선, 상기 포토마스크 블랭크 위에 레지스트를 도포하여 레지스트막을 형성하고，1번째의 묘화를 행한다. 상기 레지스트로서는 포지티브형 포토레지스트를 사용한다. 그리고, 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(34)을 형성한다(도 5의 (b) 참조).First, a resist is applied on the photomask blank to form a resist film, and the first drawing is performed. As the resist, a positive photoresist is used. Then, a predetermined pattern is drawn on the resist film and development is performed after drawing to form the first resist pattern 34 (see FIG. 5B).

그 제1 레지스트 패턴(34)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11)의 영역을 덮음과 함께, 반투광부(13B∼13D, 13F)의 영역에 각각 소정의 미세 패턴을 형성하 기 위한 레지스트 패턴을 포함한다.The first resist pattern 34 covers a region of the light shielding portion 11 of the photomask to be manufactured and a resist for forming a predetermined fine pattern in the regions of the semi-transmissive portions 13B to 13D and 13F, respectively. Contains a pattern.

다음으로, 상기 제1 레지스트 패턴(34)을 에칭 마스크로 하여 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)의 적층으로 이루어지는 차광막(15)을 에칭하여 차광막 패턴을 형성한다(도 5의 (c) 참조). 크롬을 주성분으로 하는 차광막(15)을 이용한 경우,에칭 수단으로서는, 드라이 에칭 혹은 웨트 에칭 중 어느 쪽이라도 가능하지만, 예를 들면 대형 사이즈의 포토마스크 제조에 바람직한 웨트 에칭에서는, 에칭액으로서 예를 들면 질산제2세륨암모늄을 이용한다.Next, using the first resist pattern 34 as an etching mask, the light shielding film 15 formed by laminating the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b is etched to form a light shielding film pattern (FIG. 5C). Reference). In the case where the light shielding film 15 containing chromium as a main component is used, either etching or dry etching can be used as the etching means. For example, in wet etching, which is preferable for producing a large size photomask, for example, nitric acid is used as an etching solution. Second cerium ammonium is used.

잔존하는 제1 레지스트 패턴(34)을 제거한 후(도 5의 (d) 참조), 패터닝된 차광막(15)을 포함하는 기판 전체면에, 반투광막(16)을 성막한다(도 5의 (e) 참조).After removing the remaining first resist pattern 34 (see FIG. 5 (d)), the semi-transmissive film 16 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light shielding film 15 (FIG. 5 ( e).

상기 반투광막(16)으로서는, 예를 들면 전술한 제2 실시 양태와 마찬가지의 것이 이용된다. 상기 반투광막(16)은, 투명 기판(14)(투광부)의 노광광의 투과량에 대하여 10∼80% 정도, 바람직하게는 20∼70% 정도의 투과량을 갖는 것이 바람직하다.As the said semi-transmissive film 16, the thing similar to 2nd Embodiment mentioned above is used, for example. The translucent film 16 preferably has a transmissive amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% of the transmissive amount of the exposure light of the transparent substrate 14 (transmitting part).

다음으로, 다시 전체면에 상기와 동일한 레지스트막을 형성하고，2번째의 묘화를 행한다. 즉, 이 레지스트막에 대하여, 소정의 패턴을 묘화하고, 묘화 후에 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(35)을 형성한다(도 5의 (f) 참조). 그 제2 레지스트 패턴(35)은, 제조되는 포토마스크의 차광부(11) 및 반투광부(13A)의 영역을 덮음과 함께, 반투광부(13C, 13D)의 영역에 형성된 미세 패턴을 덮는 레지스트 패턴과, 반투광부(13B)의 영역에 형성된 차광막의 미세 패턴을 덮음과 동시에 이러 한 차광막의 미세 패턴 사이에 반투광막의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴과, 반투광부(13E)의 영역에 반투광막의 미세 패턴을 형성하기 위한 레지스트 패턴과, 반투광부(13F)의 영역에 형성된 차광막의 미세 패턴을 덮는 레지스트 패턴을 포함한다.Next, the same resist film is formed on the whole surface again, and a second drawing is performed. In other words, a predetermined pattern is drawn on this resist film and development is performed after drawing to form the second resist pattern 35 (see FIG. 5F). The second resist pattern 35 covers the regions of the light shielding portion 11 and the semi-transmissive portion 13A of the photomask to be manufactured, and also covers the fine patterns formed in the regions of the semi-transmissive portions 13C and 13D. And a resist pattern for covering the fine pattern of the light shielding film formed in the region of the translucent portion 13B, and forming a fine pattern of the translucent film between the fine patterns of the light shielding film, and semitransmitting the region of the translucent portion 13E. A resist pattern for forming a fine pattern of the film, and a resist pattern covering the fine pattern of the light shielding film formed in the region of the translucent portion 13F.

다음으로, 상기 제2 레지스트 패턴(35)을 마스크로 하여, 노출된 영역 위의 반투광막(16)을 에칭한다(도 5의 (g) 참조).Next, the semi-transmissive film 16 on the exposed area is etched using the second resist pattern 35 as a mask (see Fig. 5G).

그리고, 잔존하는 제2 레지스트 패턴(35)을 제거한다. 이렇게 하여, 투명 기판(14) 위에, 차광층(15a) 및 반사 방지층(15b)으로 이루어지는 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층에 의해 이루어지는 차광부(11), 투명 기판(14)이 노출되는 투광부(12), 및, 상기 반투광막(16)에 의해 이루어지는 제1 반투광부(13A)와, 상기와 동일한 반투광막(16)의 미세 패턴(17)과, 상기 차광부와 동일한 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 간극 부분(스페이스 부분)으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제2 반투광부(13B)와, 상기 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막의 미세 패턴(18)과, 그 미세 패턴(18) 사이에 형성된 상기 반투광막(16)의 미세 패턴으로 이루어지는, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴에 의해 이루어지는 제3 반투광부(13C)와, 상기와 동일한 반투광막(16)으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(17)에 의해 이루어지는 제4 반투광부(13E)와, 상기 차광부와 동일한 차광막(15)과 반투광막(16)의 적층막으로 형성된, 노광 조건 하에서 해상 한계 이하의 미세 패턴(18)에 의해 이루어지는 제5 반투광부(13F)와, 상기 제3 반투광부(13C)에서의 반투광막(16)으로 형성된 미세 패턴의 선폭과 차광막(15)으로 형성된 미세 패턴(18)의 선폭이 상이한 폭으로 형성된 제6 반투광부(13D)를 갖는 마스크 패턴이 형성된, 노광광 투과율이 예를 들면 9단계로 상이한 9계조의 포토마스크(10)가 완성된다(도 5의 (h) 참조).Then, the remaining second resist pattern 35 is removed. In this way, the light shielding part 11 and the transparent substrate 14 which are formed by laminating | stacking the light shielding film 15 which consists of the light shielding layer 15a and the reflection prevention layer 15b, and the transflective film 16 on the transparent substrate 14 The exposed light-transmitting portion 12, the first semi-transmissive portion 13A formed by the semi-transmissive membrane 16, the same fine pattern 17 of the semi-transmissive membrane 16 as described above, and the light-shielding portion 2nd semi-permeable by the fine pattern 18 of the laminated | multilayer film of the light shielding film 15 and the translucent film 16 similar to the above, and the fine pattern which has a line width below the resolution limit under exposure conditions which consists of a gap part (space part). Consisting of a light pattern 13B, a fine pattern 18 of the laminated film of the light shielding film 15 and the translucent film 16, and a fine pattern of the translucent film 16 formed between the fine pattern 18, The third semi-transmissive portion 13C made of a fine pattern having a line width below the resolution limit under the exposure conditions, The fourth semi-transmissive portion 13E formed of the fine pattern 17 below the resolution limit under the exposure conditions formed of the same translucent film 16 as described above, the same light-shielding film 15 and the semi-transmissive film ( A semi-transmissive portion 13F formed of a fine pattern 18 below the resolution limit and formed of a semi-transmissive membrane 16 in the third semi-transmissive portion 13C under the exposure conditions formed of the laminated film of 16). Nine gradations in which the exposure light transmittance differs, for example, in nine steps, in which a mask pattern having a sixth translucent portion 13D having a width different from the line width of the fine pattern and the line width of the fine pattern 18 formed of the light shielding film 15 is formed. The photomask 10 is completed (see FIG. 5H).

이상과 같이 본 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법에서도, 차광막과 반투광막의 조합을 이용하여, 포토리소그래피법에 의해, 반투광막에 의해 이루어지는 반투광부와, 반투광막의 미세 패턴 및 차광막의 미세 패턴에 의해 각각 이루어지는 반투광부를 함께 정밀도 좋게 형성할 수 있어, 상기 다계조 포토마스크를 효율적으로, 또한 결함 발생의 확률이 낮은 간편한 공정에 의해 제조할 수 있다.As mentioned above, also in the manufacturing method of the multi-gradation photomask which concerns on this embodiment, the semi-transmissive part which consists of a semi-transmissive film by the photolithographic method using the combination of a light-shielding film and a translucent film, the micropattern of a translucent film, and a light-shielding film The semi-transmissive portions formed by the fine patterns can be formed together with high precision, and the multi-gradation photomask can be manufactured efficiently by a simple process having a low probability of occurrence of defects.

또한, 상기 실시 형태 중 어느 것을 이용하여, 본 발명의 포토마스크를 제작하여도 된다. 또한 이들을 비교하면, 제2, 제3 실시 형태에서는，2번째의 묘화 시에, 반투광막 위의 레지스트에 미세 패턴을 묘화하게 되지만, 이 반투광막은, 제품에 따른 다양한 투과율의 반투광막이다. 따라서, 개개에, 반투광막의 막질, 막 두께가 상이하고，이 때문에 반사광의 강도도 상이한 바, 미세 패턴의 묘화 시에는, 선폭, 즉 노광광량의 제어가 매우 정밀하게 행해질 필요가 있다. 한편, 제1 실시 형태에서는, 미세 패턴 형성을 위한 묘화는, 차광막(반사 방지막 포함) 위에서 행해지므로, 일정한 묘화 조건에서 소정 선폭을 실현할 수 있다. 따라서, 보다 안정된 투과율의 다계조 포토마스크가 생산되기 쉬운 이점이 있다.In addition, you may produce the photomask of this invention using any of the said embodiment. In comparison with these, in the second and third embodiments, a fine pattern is drawn in the resist on the translucent film at the time of the second drawing, but the translucent film is a translucent film having various transmittances depending on the product. . Therefore, since the film quality and the film thickness of a semi-transmissive film differ individually, for this reason, since the intensity | strength of the reflected light also differs, when drawing a fine pattern, control of line width, ie, exposure light quantity, needs to be performed very precisely. On the other hand, in the first embodiment, the drawing for forming the fine pattern is performed on the light shielding film (including the antireflection film), so that a predetermined line width can be realized under constant drawing conditions. Therefore, there is an advantage that a multi-gradation photomask having a more stable transmittance can be easily produced.

또한, 제3 실시 형태(도 5)에 따르면, 차광막과 반투광막에 의한 미세 패턴 으로 이루어지는 반투광부에서, 1회째의 묘화에 의해, 미세 패턴을 포함하는 반투광부의 막 패턴의 선폭이 획정되고, 또한, 투과율이 제품에 따라 상이한 반투광막 위에의 묘화가 필요없기 때문에, 미세 패턴을 정밀도 좋게 형성할 수 있어, 투과율의 제어가 쉬운 이점이 있다.In addition, according to the third embodiment (Fig. 5), the line width of the film pattern of the semi-transmissive portion including the fine pattern is defined by the first drawing in the semi-transmissive portion composed of the fine pattern by the light shielding film and the semi-transmissive film. In addition, since it is not necessary to draw on the translucent film whose transmittance | permeability differs according to a product, there exists an advantage that a fine pattern can be formed with high precision and it is easy to control a transmittance | permeability.

또한, 상기 제1 실시 형태에서 이용한, 몰리브덴 실리사이드계의 반투광막은, 20∼70%의 투과율을 얻기 위한 막 두께가 얇아(10∼200Å 정도), 사이드 에칭에 의한 CD 열화의 걱정이 매우 작기 때문에, 본 발명의 효과가 특히 현저하다.In addition, since the molybdenum silicide-based semi-transmissive film used in the first embodiment has a thin film thickness (about 10 to 200 Pa) for obtaining a transmittance of 20 to 70%, the worry of CD deterioration due to side etching is very small. The effect of the present invention is particularly remarkable.

또한, 본 발명의 다계조 포토마스크의 제조 방법은, 상기에 예시한 것에 한정되지 않는다.In addition, the manufacturing method of the multi-gradation photomask of this invention is not limited to what was illustrated above.

도 1은 본 발명에 따른 다계조 포토마스크의 제1 실시 형태와, 그 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 설명하기 위한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing for demonstrating the 1st Embodiment of the multi-gradation photomask which concerns on this invention, and the pattern transfer method using the multi-gradation photomask.

도 2는 상기 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing a multi-gradation photomask according to the first embodiment in a process order. FIG.

도 3은 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 다른 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도.3 is a cross-sectional view showing another manufacturing step of the multi-gradation photomask according to the first embodiment in the order of steps.

도 4는 제2 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도.4 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of a multi-gradation photomask according to a second embodiment in a process order.

도 5는 제3 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정을 공정순으로 도시하는 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing step of a multi-gradation photomask according to a third embodiment in order of process. FIG.

도 6은 차광부A 사이에 끼워진 반투광부B의 패턴(도 6의 (1))과, 그 반투광부B의 투과광의 광 강도 분포(도 6의 (2))를 도시하는 것으로, 도 6의 (a)는 반투광 영역의 폭이 4㎛, 도 6의 (b)는 2㎛인 경우를 도시하는 도면.FIG. 6 shows the pattern (Fig. 6 (1)) of the translucent portion B sandwiched between the light shielding portions A, and the light intensity distribution (Fig. 6 (2)) of the transmitted light of the translucent portion B. (a) is a figure which shows the case where the width | variety of a translucent area | region is 4 micrometers, and FIG. 6 (b) is 2 micrometers.

도 7은 채널 폭과 그 채널 폭에 대응한 폭의 반투광부에서의 노광광의 투과율의 관계를 도시하는 도면.FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a channel width and a transmittance of exposure light in a translucent portion having a width corresponding to the channel width. FIG.

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

10 : 다계조 포토마스크10: Multi gradation photo mask

11 : 차광부11: shading part

12 : 투광부12: floodlight

14 : 투명 기판14: transparent substrate

15 : 차광막15: light shielding film

16 : 반투광막16: translucent film

17, 18 : 미세 패턴17, 18: fine pattern

20 : 피전사체20: subject

21 : 기판21: substrate

23 : 레지스트 패턴23: resist pattern

Claims (18)

투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고,On the transparent substrate, it has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고,The light shielding portion is formed by at least a light shielding film formed on the transparent substrate, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고,The light transmitting portion is formed by exposing the transparent substrate, 상기 반투광부는, 적어도, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와,The transflective portion may include at least a first translucent portion formed with a translucent film on the transparent substrate, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제2 반투광부를 갖고,On the transparent substrate, it has a 2nd translucent part in which the fine pattern which has the line | wire width below the resolution limit under exposure conditions was formed, 상기 제2 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴, 상기 차광막의 미세 패턴, 및 상기 반투광막 및 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 미세 간극을 포함하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The fine pattern of the second semi-transmissive portion includes a fine pattern of the semi-transparent film, a fine pattern of the light-shielding film, and a fine gap in which the semi-transmissive film and the light-shielding film are not formed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The light shielding film is made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film is made of a material mainly composed of metal silicide. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 차광부는, 적어도 상기 반투광막과 상기 차광막이 적층되어 이루어지고, 상기 반투광막과 상기 차광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The light shielding portion is formed by stacking at least the semi-transmissive film and the light-shielding film, and has an etching stopper film between the semi-transmissive film and the light-shielding film. 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고,On the transparent substrate, it has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고,The light shielding portion is formed by at least a light shielding film formed on the transparent substrate, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고,The light transmitting portion is formed by exposing the transparent substrate, 상기 반투광부는, 적어도, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제3 반투광부를 갖고,The semi-transmissive portion has at least a first semi-transmissive portion in which a semi-transmissive film is formed on the transparent substrate, and a third semi-translucent portion in which a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions is formed on the transparent substrate, 상기 제3 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴과 상기 차광막의 미세 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The fine pattern of the third semi-transmissive portion comprises a fine pattern of the translucent film and a fine pattern of the light-shielding film. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The light shielding film is made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film is made of a material mainly composed of metal silicide. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 차광부는, 적어도 상기 반투광막과 상기 차광막이 적층되어 이루어지고, 상기 반투광막과 상기 차광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The light shielding portion is formed by stacking at least the semi-transmissive film and the light-shielding film, and has an etching stopper film between the semi-transmissive film and the light-shielding film. 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,As a manufacturing method of the multi-gradation photomask which has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, 투명 기판 위에, 반투광막과 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,Preparing a photomask blank having a translucent film and a light shielding film in this order on the transparent substrate, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 소정의 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank to form a predetermined first resist pattern; 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과,Etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask to form a light shielding film pattern; 상기 제1 레지스트 패턴 또는 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하는 공정과,Etching the semi-transmissive film using the first resist pattern or the light shielding film pattern as a mask; 패터닝된 상기 차광막 및 상기 반투광막을 포함하는 기판 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on the substrate including the patterned light shielding film and the translucent film to form a second resist pattern; 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 차광막을 에칭하는 공정을 갖고,Etching the exposed light shielding film using the second resist pattern as a mask; 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고,At least one of the first resist pattern and the second resist pattern comprises a fine pattern, 상기 투명 기판 위에 반투광막 및 차광막이 형성된 차광부와,A light shielding part in which a transflective film and a light shielding film are formed on the transparent substrate; 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와,A transparent part formed by exposing the transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와,A semi-transmissive portion formed with a translucent film on the transparent substrate, 상기 투명 기판 위에, 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부The semi-transmissive part in which the fine pattern of the semi-transmissive film which has the line width below the resolution limit under exposure conditions, and the fine pattern of the light shielding film which has the line width below the resolution limit under exposure conditions was formed on the said transparent substrate. 를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.Method for producing a multi-gradation photomask having a. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 차광막과 상기 반투광막은, 에칭 선택성이 있는 소재에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The light shielding film and the semi-transmissive film are made of a material having an etching selectivity. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The light shielding film is made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film is made of a material mainly composed of metal silicide. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 차광막과 상기 반투광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.An etching stopper film is provided between the said light shielding film and the said translucent film, The manufacturing method of the multi-gradation photomask characterized by the above-mentioned. 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,As a manufacturing method of the multi-gradation photomask which has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, 투명 기판 위에, 반투광막과 차광막을 이 순서로 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,Preparing a photomask blank having a translucent film and a light shielding film in this order on the transparent substrate, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여, 소정의 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank to form a predetermined first resist pattern; 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과,Etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask to form a light shielding film pattern; 패터닝된 상기 차광막 및 상기 반투광막을 포함하는 기판 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 소정의 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on a substrate including the patterned light shielding film and the translucent film to form a predetermined second resist pattern; 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 반투광막 또는 상기 차광막과 그 아래의 반투광막을 에칭하는 공정을 갖고,Using the second resist pattern as a mask, and etching the exposed semi-transmissive film or the light-shielding film and the translucent film thereunder, 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고,At least one of the first resist pattern and the second resist pattern comprises a fine pattern, 상기 투명 기판 위에 반투광막 및 차광막이 형성된 차광부와,A light shielding part in which a transflective film and a light shielding film are formed on the transparent substrate; 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와,A transparent part formed by exposing the transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와,A semi-transmissive portion formed with a translucent film on the transparent substrate, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.Manufacturing a multi-gradation photomask on the transparent substrate having a semi-transmissive portion formed with a fine pattern of a semi-transmissive film having a line width below the resolution limit under exposure conditions and a fine pattern of a light shielding film having a line width below the resolution limit under exposure conditions. Way. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 차광막과 상기 반투광막은, 에칭 선택성이 있는 소재에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The light shielding film and the semi-transmissive film are made of a material having an etching selectivity. 제12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 차광막은 크롬을 주성분으로 한 재료로 이루어지고, 상기 반투광막은 금속 실리사이드를 주성분으로 한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The light shielding film is made of a material mainly composed of chromium, and the semi-transmissive film is made of a material mainly composed of metal silicide. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 차광막과 상기 반투광막 사이에, 에칭 스토퍼막을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.An etching stopper film is provided between the said light shielding film and the said translucent film, The manufacturing method of the multi-gradation photomask characterized by the above-mentioned. 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,As a manufacturing method of the multi-gradation photomask which has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance on a transparent substrate, 투명 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,Preparing a photomask blank having a light shielding film on the transparent substrate, 상기 포토마스크 블랭크의 상기 차광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank to form a first resist pattern; 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 공정과,Etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask to form a light shielding film pattern; 상기 제1 레지스트 패턴을 제거한 후, 패터닝된 상기 차광막을 포함하는 기판 위에 반투광막을 형성하는 공정과,Removing the first resist pattern and forming a translucent film on the substrate including the patterned light shielding film; 상기 반투광막 위에 형성한 레지스트막을 묘화, 현상하여 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,Drawing and developing a resist film formed on the translucent film to form a second resist pattern; 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노출된 상기 반투광막, 또는 반투광막 및 상기 차광막을 에칭하는 공정을 갖고,Using the second resist pattern as a mask, and etching the exposed translucent film, or the translucent film and the light shielding film, 상기 제1 레지스트 패턴 및 제2 레지스트 패턴 중 적어도 한쪽에 미세 패턴을 포함하고,At least one of the first resist pattern and the second resist pattern comprises a fine pattern, 상기 투명 기판 위에 차광막 및 반투광막이 형성된 차광부와,A light shielding part on which a light shielding film and a translucent film are formed on the transparent substrate; 상기 투명 기판이 노출되어 형성된 투광부와,A transparent part formed by exposing the transparent substrate; 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부와,A semi-transmissive portion formed with a translucent film on the transparent substrate, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 반투광막의 미세 패턴 및 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 차광막의 미세 패턴이 형성된 반투광부를 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.Manufacturing a multi-gradation photomask on the transparent substrate having a semi-transmissive portion formed with a fine pattern of a semi-transmissive film having a line width below the resolution limit under exposure conditions and a fine pattern of a light shielding film having a line width below the resolution limit under exposure conditions. Way. 투명 기판 위에, 차광부, 투광부, 및 노광광 투과율을 소정량 저감시키는 반투광부로 이루어지는 마스크 패턴을 갖고,On the transparent substrate, it has a mask pattern which consists of a light shielding part, a light transmitting part, and the semi-transmissive part which reduces predetermined amount of exposure light transmittance, 상기 차광부는, 적어도 상기 투명 기판 위에 형성된 차광막에 의해 형성되고,The light shielding portion is formed by at least a light shielding film formed on the transparent substrate, 상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출되어 형성되고,The light transmitting portion is formed by exposing the transparent substrate, 상기 반투광부는,The transflective portion, 상기 투명 기판 위에 반투광막이 형성되어 이루어지는 제1 반투광부와,A first translucent portion formed with a translucent film on the transparent substrate, 상기 투명 기판 위에 노광 조건 하에서의 해상 한계 이하의 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성된 제2 반투광부 또는 제3 반투광부를 갖고,A second semi-transmissive portion or a third semi-transmissive portion having a fine pattern having a line width below the resolution limit under exposure conditions on the transparent substrate, 상기 제2 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴, 상기 차광막의 미세 패턴, 및 상기 반투광막 및 상기 차광막이 형성되어 있지 않은 미세 간극을 포함하고,The fine pattern of the second semi-transmissive portion includes a fine pattern of the semi-transparent film, a fine pattern of the light-shielding film, and a fine gap in which the semi-transmissive film and the light-shielding film are not formed, 상기 제3 반투광부의 미세 패턴은, 상기 반투광막의 미세 패턴과 상기 차광막의 미세 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크.The fine pattern of the third semi-transmissive portion includes a fine pattern of the translucent film and a fine pattern of the light-shielding film. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항, 또는 제16항의 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 노광광을 조사하는 노광 공정을 갖고, 피전사체 위에 다계조의 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.The multi-gradation photomask of any one of Claims 1-6, or 16 has an exposure process which irradiates an exposure light to a to-be-transferred body, and forms a multi-gradation transfer pattern on a to-be-transferred body, It is characterized by the above-mentioned. Pattern transfer method. 제7항 내지 제15항 중 어느 한 항의 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 이용하여, 피전사체에 노광광을 조사하는 노광 공정을 갖고, 피전사체 위에 다계조의 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.The exposure method which irradiates an exposure light to a to-be-transferred body using the multi-gradation photomask by the manufacturing method of any one of Claims 7-15, The multi-gradation transfer pattern is formed on a to-be-transferred body, It is characterized by the above-mentioned. Pattern transfer method.
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