KR20110128752A - Method of manufacturing multi-gray scale photomask and pattern transfer method - Google Patents

Method of manufacturing multi-gray scale photomask and pattern transfer method Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing multi gray scale photomask and a pattern transfer method are provided to improve the uniformity etching film speed of a resist pattern by reducing the times of development and exposure by etching the resist pattern. CONSTITUTION: The formation area of a light shielding part and the formation area of a half light transmitting part are covered. A first resist pattern(103p), in which a resist film in the formation area of the half light-transmitting part is thicker than the resist film in the formation area of the light shielding part, is formed. Ozone is supplied to the first resist pattern and the first resist pattern is coated. The ozone is provided so that the active oxygen per unit supplied to the first resist pattern becomes greater than the consumption amount of the active oxygen per unit which is consumed by etching the first resist pattern.

Description

다계조 포토마스크의 제조 방법 및 패턴 전사 방법{METHOD OF MANUFACTURING MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND PATTERN TRANSFER METHOD}METHOD OF MANUFACTURING MULTI-GRAY SCALE PHOTOMASK AND PATTERN TRANSFER METHOD}

본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display:이하 FPD라고 칭함) 등의 제조에 이용되는 다계조 포토마스크의 제조 방법, 및 상기 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법에 관한 것이다.The present invention is, for example, a method for producing a multi-gradation photomask used in the manufacture of a flat panel display (hereinafter referred to as FPD) such as a liquid crystal display device, and a pattern transfer method using the multi-gradation photomask. It is about.

예를 들면 FPD용의 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor:이하 TFT라고 칭함) 기판은, 차광부 및 투광부로 이루어지는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 포토마스크를 이용하고, 예를 들면 5회∼6회의 포토리소그래피 공정을 거쳐서 제조되고 있다. 최근, 포토리소그래피 공정수를 삭감하기 위해, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 전사 패턴이 투명 기판 상에 형성된 다계조 포토마스크가 이용되도록 되고 있다.For example, a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) substrate for an FPD uses a photomask in which a transfer pattern composed of a light shielding portion and a light transmitting portion is formed on a transparent substrate. It is manufactured via a lithography process. In recent years, in order to reduce the number of photolithography processes, a multi-gradation photomask in which a transfer pattern including a light shielding portion, a semi-transmissive portion, and a light transmitting portion is formed on a transparent substrate has been used.

상술한 다계조 포토마스크에 있어서, 예를 들면 차광부는, 투명 기판 상에 반투광막과 차광막이 이 순서대로 형성되어 이루어지고, 반투광부는, 반투광막이 투명 기판 상에 형성되어 이루어지고, 투광부는, 투명 기판이 노출되어 이루어지는 것으로 할 수 있다. 또한, 여기서 「이 순서대로」란, 에칭을 방해하지 않는 것이면, 막간에 다른 막이 개재되어 있어도 된다. 이와 같은 다계조 포토마스크는, 반투광막과 차광막에 각각 소정의 패터닝을 실시할 필요가 있으므로, 묘화 및 현상을 적어도 2회씩 행함으로써 제조되었다. 구체적으로는, 예를 들면, 우선, 반투광막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 그리고, 1회째의 묘화 및 현상을 제1 레지스트막에 실시하고, 차광부의 형성 영역 및 반투광부의 형성 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴을 형성하고, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막 및 반투광막을 에칭한다. 다음에, 제1 레지스트 패턴을 제거하고 제2 레지스트막을 형성하고, 2회째의 묘화 및 현상을 제2 레지스트막에 실시하여 차광부의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭하고, 제2 레지스트 패턴을 제거한다.In the above-described multi-gradation photomask, for example, the light shielding portion is formed by forming a semi-transmissive film and a light shielding film on a transparent substrate in this order, and the semi-transmissive portion is formed by forming a semi-transmissive film on a transparent substrate. The part can be made of the transparent substrate exposed. In addition, as long as it does not prevent an etching here "in this order", the other film | membrane may be interposed between films. Since such a multi-gradation photomask needs to perform predetermined patterning on a translucent film and a light shielding film, respectively, it was manufactured by drawing and developing at least twice. Specifically, for example, first, a photomask blank in which a translucent film, a light shielding film, and a first resist film are laminated in this order on a transparent substrate is prepared. Then, the first drawing and development are performed on the first resist film to form a first resist pattern covering the formation region of the light shielding portion and the formation region of the semitransmissive portion, and the light shielding film and the semitransmissive light as a mask. The film is etched. Next, the first resist pattern is removed to form a second resist film, and second drawing and development are performed on the second resist film to form a second resist pattern covering the formation region of the light shielding portion. Further, the light shielding film is etched using the second resist pattern as a mask to remove the second resist pattern.

그러나, 예를 들면 FPD용의 TFT 기판의 제조 등에 이용되는 포토마스크는, 반도체 제조용의 포토마스크에 비해 대형이며, 예를 들면 1변이 500㎜ 이상의 사각형, 또는 1변이 1000㎜를 초과하는 사각형의 것도 최근 적지 않으므로, 묘화에 장시간을 요한다. 한편, 이러한 FPD 제품의 생산 효율을 향상시켜, 가격을 낮추고자 하는 요청도 강하다.However, for example, the photomask used for the manufacture of a TFT substrate for FPD, etc. is larger than the photomask for semiconductor manufacturing, for example, one square of 500 mm or more, or one square of 1000 mm or more. As there are not many recently, it takes a long time for drawing. On the other hand, there is a strong request to improve the production efficiency of such FPD products, thereby lowering the price.

이 때문에, 묘화 및 현상을 적어도 2회씩 행하는 상술한 방법에 대하여, 생산성을 향상시키는 요망이 있는 것에 발명자는 착안하였다. 또한, 상술한 방법에서는, 1회째의 묘화와 2회째의 묘화와의 사이에서, 현상, 패터닝(에칭) 공정이 행해지기 때문에, 묘화기로부터 떼어내고, 상기 공정에서 처리된 포토마스크 중간체를, 다시 묘화기에 세트할 필요가 있다. 이와 같은 경우, 1회째와 2회째에 묘화된 패턴간의 어긋남을 없애고 묘화하기 위해서는, 묘화기에서 마스크 상에 형성된 얼라인먼트 마크를 읽어들이고, 그 얼라인먼트 마크 위치를 기준으로 하여 묘화기에 의한 적절한 보정을 실시하여 묘화를 행하지만(이것을 얼라인먼트 묘화라고 함), 그렇다고 해도 위치 어긋남을 완전하게 방지하는 것은 곤란하다. 이러한 얼라인먼트 묘화 시에 생기는 위치 어긋남은, 예를 들면, 본 발명자의 검토에 의하면 0.1㎛∼0.5㎛ 정도 생기는 경우가 있어, 이 경우, 전사 패턴의 형성 정밀도가 저하한다. 예를 들면, 이러한 다계조 포토마스크에서 액정 표시 장치용의 TFT를 제작하고자 할 때, 설계값으로서는 원래 동일한 선폭을 갖는 차광 패턴이, 상기 위치 어긋남에 기인하여 다른 선폭으로 되고, 면내에서는, 상기 위치 어긋남량이 생긴 만큼, 선폭에 분포가 생기게 된다.For this reason, the inventors have focused on the desire to improve productivity with respect to the above-described method of drawing and developing at least twice. In the above-described method, since the development and patterning (etching) processes are performed between the first drawing and the second drawing, the photomask intermediates separated from the drawing machine and treated in the above steps are again removed. You need to set it on the writer. In such a case, in order to eliminate the misalignment between the patterns drawn in the first and second times, the alignment mark formed on the mask is read by the writer, and appropriate correction by the writer is performed based on the alignment mark position. Although drawing is performed (this is called alignment drawing), however, it is difficult to completely prevent displacement. As for the position shift which arises at the time of such alignment drawing, about 0.1 micrometer-about 0.5 micrometer may arise according to examination of this inventor, for example, In this case, the formation precision of a transfer pattern falls. For example, when a TFT for a liquid crystal display device is to be manufactured in such a multi-gradation photomask, as a design value, a light shielding pattern having the same line width originally becomes a different line width due to the position shift, and in-plane, the position As the amount of misalignment occurs, distribution occurs in the line width.

또한, 본 발명자의 지견에 따르면, 위치에 의해서 레지스트 잔막값이 다른 레지스트 패턴을 형성하고, 또한, 이 레지스트 패턴의 감막을 이용함으로써 묘화 및 현상의 횟수를 삭감하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 우선, 반투광막, 차광막, 및 제1 레지스트막이 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 그리고, 제1 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하고, 차광부의 형성 영역 및 반투광부의 형성 영역을 덮고, 반투광부의 형성 영역에 있어서의 레지스트막의 두께가 차광부의 형성 영역에 있어서의 레지스트막의 두께보다도 얇은 제1 레지스트 패턴을 형성한다. 이 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막 및 반투광막을 에칭한다. 다음으로, 제1 레지스트 패턴을 감막하여 반투광부의 형성 영역에 있어서의 제1 레지스트 패턴을 제거함으로써 차광막을 노출시키고, 차광부의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭하고, 그 후, 제2 레지스트 패턴을 제거한다. 이와 같은 방법을 이용하면, 투광부, 반투광부, 차광부를 갖는(즉 3계조의) 다계조 포토마스크를 제조할 때에, 묘화 공정을 1회만으로 할 수 있다.In addition, according to the findings of the inventors, it is possible to reduce the number of times of drawing and developing by forming a resist pattern having a different resist residual film value depending on the position, and using a resist film of the resist pattern. Specifically, first, a photomask blank in which a translucent film, a light shielding film, and a first resist film are laminated in this order on a transparent substrate is prepared. Then, the first resist film is drawn and developed to cover the formation region of the light shielding portion and the formation region of the semitransmissive portion, and the thickness of the resist film in the formation region of the semitransmissive portion of the resist film in the formation region of the light shielding portion. A first resist pattern thinner than the thickness is formed. The light shielding film and the semi-transmissive film are etched using this first resist pattern as a mask. Next, the light shielding film is exposed by removing the first resist pattern in the formation region of the semi-transmissive portion by reducing the first resist pattern to form a second resist pattern covering the formation region of the light shielding portion. In addition, the light shielding film is etched using the second resist pattern as a mask, and then the second resist pattern is removed. By using such a method, when producing a multi-gradation photomask having a light transmitting portion, a semi-light transmitting portion, and a light shielding portion (that is, three gradations), the drawing step can be performed only once.

그러나, 이것을 현실의 생산 공정에 적용하기 위해서는, 몇 가지의 곤란성이 존재한다. 그 중 하나는, 대형 포토마스크 블랭크에의 묘화 공정에 있어서, 위치에 의해서 노광량을 변화시키는 기술에 관한 것이다. 포토마스크용의 묘화 노광 장치는, 일반적으로는 중간조를 포함한 패턴을 묘화할 필요가 없기 때문에, 묘화를 위한 빔 주사를 행하면서 노광량을 변화시키는 것은 용이하지 않다.However, there are some difficulties in applying this to the actual production process. One of them relates to a technique for changing the exposure amount by position in the drawing process on a large-scale photomask blank. Since the writing exposure apparatus for photomask generally does not need to draw the pattern containing a halftone, it is not easy to change an exposure amount, performing the beam scan for drawing.

상기에 대한 해결 방법으로서는, 이하의 것이 있다. 일본 특허 공개 제2002-189280호 공보(특허 문헌 1)에는, 포토마스크 블랭크에 대해, 투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전하게 감광되는 노광량이며, 또한 반투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전하게 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로 레지스트막을 노광하는 공정이 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2005-024730호 공보(특허 문헌 2)에는, 반투광부를 형성하는 부분에 대해서는, 전자선 묘화기 또는 레이저 묘화기를 이용하여, 상기 묘화기의 해상 한계 이하의 패턴의 묘화 데이터를 이용하여 묘화하는 것을 포함하는 레지스트막 노광 공정이 기재되어 있다.As a solution to the above, there are the followings. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-189280 (Patent Document 1) discloses an exposure dose in which a resist is completely exposed to a portion forming a light transmitting portion with respect to a photomask blank, and a resist is completely contained in a portion forming a translucent portion. The process of exposing a resist film by exposure amount less than the exposure amount easily photosensitive is described. In Japanese Patent Laid-Open No. 2005-024730 (Patent Document 2), for the part forming the semi-transmissive portion, drawing data of a pattern below the resolution limit of the drawing machine is used by using an electron beam drawing machine or a laser drawing machine. The resist film exposure process including drawing by using is described.

그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 묘화 공정뿐만 아니라, 묘화, 현상에 의해서 형성되는 레지스트 패턴의 감막을 행하는 공정에도 곤란성이 있어, 기술 과제가 존재하는 것이 발견되었다. 예를 들면, 레지스트막을 감막하는 공정에서는, 포토마스크 블랭크의 레지스트막이 형성된 면내 전체에 균일한 감막이 행해지지 않으면 안된다. 면내 위치에 의해서 불균일한 감막이 생기면, 레지스트의 잔막량이 불균일하게 되고, 다음 공정의 에칭에 의해서 형성되는 차광부, 또는 반투광부의 선폭이, 설계값에 대하여 변동하게 된다. 첫째로, 대형 마스크는 대면적이므로, 면내에 있어서의 감막의 균일성을 유지하는 것은 용이하지는 않다. 즉 감막에 관여하는 반응 물질이 면내 균일하게 공급되는 것이 중요하다. 감막의 면내 균일성을 저해하는 요인의 다른 하나로서는, 감막의 면내 균일성에 영향을 주는, 레지스트의 감막량이 전사용 패턴의 형상에 의존한다고 하는 것을 예로 들 수 있다. 구체적으로는, 얻고자 하는 전사용 패턴에는, 최종 제품인 디바이스에 응하여, 차광부와 반투광부의 소밀의 분포가 있고, 또는, 차광부와 반투광부의 면적 비율에 분포가 있는 경우가 많다. 이러한 경우, 예를 들면 제1 레지스트 패턴의 성긴 영역(단위 면적당의 개구 면적의 비율이 큰 영역)에서는 감막 속도가 비교적 증대하고, 제1 레지스트 패턴의 밀한 영역(단위 면적당의 개구 면적의 비율이 작은 영역)에서는 감막 속도가 비교적 감소하는 경우가 있다. 그 결과, 감막에 의한 형상 제어를 정확하게 행하는 것이 곤란하게 되어, 전사 패턴의 형성 정밀도가 저하하게 되는 경우가 있다. 특히, FPD용 포토마스크에서는 레지스트 패턴의 소밀차가 비교적 크므로, 감막 속도의 불균일성이 나타나기 쉬운 경향이 있다.However, according to the examination by the present inventor, not only the drawing process but also the process of carrying out the film | membrane of the resist pattern formed by drawing and image development, there existed a difficulty, and it discovered that a technical subject exists. For example, in the process of reducing a resist film, a uniform film formation must be performed on the entire in-plane on which the resist film of the photomask blank is formed. When a non-uniform film forming occurs due to the in-plane position, the remaining film amount of the resist becomes non-uniform, and the line width of the light shielding portion or the semi-transmissive portion formed by etching in the next step changes with respect to the design value. First, since the large-sized mask has a large area, it is not easy to maintain uniformity of the photoresist in the plane. In other words, it is important that the reactants involved in the film are uniformly supplied in-plane. As another factor which inhibits the in-plane uniformity of a film, the amount of resist film which affects the in-plane uniformity of a film is dependent on the shape of a transfer pattern. Specifically, the transfer pattern to be obtained has a distribution of roughness of the light shielding portion and the semi-transmissive portion, or a distribution in the area ratio of the light shielding portion and the semi-transmissive portion, depending on the device as the final product. In this case, for example, the film-reducing speed is relatively increased in the coarse region of the first resist pattern (the region having a large ratio of the opening area per unit area), and the dense region of the first resist pattern (the ratio of the opening area per unit area is small). Region) may reduce the film velocity relatively. As a result, it is difficult to perform shape control by a film reduction correctly, and the formation precision of a transfer pattern may fall. In particular, in the FPD photomask, since the small difference of resist patterns is relatively large, there exists a tendency for the nonuniformity of a film-forming speed to appear easily.

따라서 본 발명은, 레지스트 패턴의 감막을 이용함으로써 묘화 및 현상의 횟수를 삭감시키면서, 레지스트 패턴의 감막 속도의 면내 균일성을 향상시켜, 전사 패턴의 형성 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of this invention is to improve the in-plane uniformity of the film-reduction speed | rate of a resist pattern, and to improve the formation precision of a transfer pattern, reducing the frequency | count of drawing and image development by using the resist film of a resist pattern.

본 발명의 제1 양태는, 차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 전사 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서, 반투광막, 차광막, 및 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하고, 상기 차광부의 형성 영역 및 상기 반투광부의 형성 영역을 덮고, 상기 반투광부의 형성 영역에 있어서의 상기 레지스트막의 두께가 상기 차광부의 형성 영역에 있어서의 상기 레지스트막의 두께보다도 얇은 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막 및 상기 반투광막을 에칭하여 상기 투명 기판을 일부 노출시키는 제1 에칭 공정과, 상기 제1 레지스트 패턴에 오존을 공급하여 상기 제1 레지스트 패턴을 감막하고, 상기 반투광부의 형성 영역에 있어서의 상기 차광막을 노출시키고, 상기 차광부의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 반투광막을 일부 노출시키는 제2 에칭 공정과, 상기 제2 레지스트 패턴을 제거하는 공정을 갖는 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a multi-gradation photomask in which a transfer pattern including a light shielding portion, a semi-transmissive portion, and a light transmitting portion is formed on a transparent substrate, wherein a translucent film, a light shielding film, and a resist film are formed on the transparent substrate. In the step of preparing a photomask blank laminated in this order, drawing and developing on the resist film, covering the forming region of the light shielding portion and the forming region of the semi-transmissive portion, Forming a first resist pattern having a thickness of the resist film that is thinner than a thickness of the resist film in the formation region of the light shielding portion, etching the light shielding film and the semitransmissive film using the first resist pattern as a mask, and A first etching process of partially exposing the transparent substrate, and supplying ozone to the first resist pattern to Forming a second resist pattern covering the light shielding film in the formation region of the semi-transmissive portion and covering the formation region of the light shielding portion; and using the second resist pattern as a mask. It is a manufacturing method of the multi-gradation photomask which has a 2nd etching process of etching and exposing a part of the said translucent film, and the process of removing the said 2nd resist pattern.

본 발명의 제2 양태는, 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 오존수를 상기 제1 레지스트 패턴에 공급하는 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.2nd aspect of this invention is a manufacturing method of the multi-gradation photomask as described in the 1st aspect which supplies ozone water to a said 1st resist pattern in the process of forming a said 2nd resist pattern.

본 발명의 제3 양태는, 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 오존 가스를 상기 제1 레지스트 패턴에 공급하는 제1 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.A third aspect of the present invention is a method for producing a multi-gradation photomask according to the first aspect, wherein the ozone gas is supplied to the first resist pattern in the step of forming the second resist pattern.

본 발명의 제4 양태는, 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 레지스트 패턴의 표면 근방에 있어서, 상기 오존을 발생시키는 제1 양태 또는 제3 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.According to a fourth aspect of the present invention, in the step of forming the second resist pattern, the multi-gradation photomask according to the first aspect or the third aspect, wherein the ozone is generated in the vicinity of the surface of the first resist pattern, is produced. It is a way.

본 발명의 제5 양태는, 상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 산소 또는 오존이 존재하는 분위기에서, 상기 제1 레지스트 패턴에 광조사하는 제1 양태, 또는 제3 양태 또는 제4 양태에 기재된 다계조 포토마스크의 제조 방법이다.In the fifth aspect of the present invention, in the step of forming the second resist pattern, in the atmosphere in which oxygen or ozone is present, the first aspect, or the third or fourth aspect, which is irradiated with light to the first resist pattern It is a manufacturing method of the multi-gradation photomask described.

본 발명의 제6 양태는, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 하나에 기재된 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 개재하여, 피전사체 상에 형성되어 있는 피전사 레지스트막에 상기 노광광을 조사함으로써, 상기 피전사 레지스트막에 상기 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 패턴 전사 방법이다.The 6th aspect of this invention is irradiated with the said exposure light to the to-be-transferred resist film formed on the to-be-transferred body through the multi-gradation photomask by the manufacturing method in any one of 1st aspect-5th aspect. It is a pattern transfer method which has a process of transferring the said transfer pattern to the said transfer resist film.

본 발명에 따르면, 레지스트 패턴의 감막을 이용함으로써 묘화 및 현상의 횟수를 삭감시키면서, 레지스트 패턴의 감막 속도의 면내 균일성을 향상시켜, 전사 패턴의 형성 정밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다.According to the present invention, it is possible to improve the in-plane uniformity of the film-reducing speed of the resist pattern and improve the formation accuracy of the transfer pattern while reducing the number of times of drawing and developing by using the resist film of the resist pattern.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크의 제조 공정의 플로우도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크를 이용한 패턴 전사 방법을 도시하는 단면도.
도 3은 활성 산소 과잉 공급 시의 레지스트 패턴 감막 공정에 있어서의 메커니즘을 도시하는 단면도.
도 4는 참고예에 따른 레지스트 패턴 감막 공정에 있어서의 메커니즘을 도시하는 단면도.
도 5는 참고예에 따른 다계조 포토마스크의 제조 방법을 도시하는 설명도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크에의 하나의 묘화 방법을 도시하는 도면으로서, (a)는, 차광부 데이터, 투광부 데이터, 및 반투광부 데이터로 구성되는 합성 데이터를 도시하는 평면도이며, (b)는, (a)에 도시한 합성 데이터로부터 분리된 차광부 데이터 및 투광부 데이터를 도시하는 평면도이며, (c)는, (a)에 도시한 합성 데이터로부터 분리된 반투광부 데이터를 도시하는 평면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 레지스트막 상에 도 6의 (a)의 묘화 패턴을 묘화할 때의 노광량의 분포를 도시하는 평면도.
도 8은 도 7의 I-I 단면도로서, (a)는, 묘화 패턴을 레지스트막 상에 묘화한 포토마스크 블랭크의 단면도이며, (b)는, 레지스트막이 현상된 포토마스크 블랭크의 단면도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크에의 다른 묘화 방법을 나타내는 플로우도.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크에의 다른 묘화 방법에 이용하는 묘화 패턴을 도시하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The flowchart of the manufacturing process of the multi-gradation photomask which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
2 is a cross-sectional view showing a pattern transfer method using a multi-gradation photomask according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mechanism in a resist pattern film forming step at the time of excessive supply of active oxygen. FIG.
4 is a cross-sectional view showing a mechanism in a resist pattern film forming process according to a reference example.
5 is an explanatory diagram showing a manufacturing method of a multi-gradation photomask according to a reference example.
Fig. 6 is a diagram showing one drawing method on the photomask blank according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows composite data composed of light shielding data, light transmitting data, and semi-light transmitting data. It is a top view shown, (b) is a top view which shows the light shielding part data and the light transmission part data isolate | separated from the composite data shown to (a), (c) is separated from the composite data shown to (a) The top view which shows translucent part data.
FIG. 7 is a plan view showing a distribution of exposure dose when writing the drawing pattern of FIG. 6A on the resist film of the photomask blank according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line II of FIG. 7, wherein (a) is a cross-sectional view of the photomask blank in which the drawing pattern is drawn on the resist film, and (b) is a cross-sectional view of the photomask blank on which the resist film is developed.
9 is a flow chart showing another drawing method of the photomask blank according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the drawing pattern used for the other drawing method to the photomask blank which concerns on 1st Embodiment of this invention.

전술한 바와 같이, 다계조 포토마스크의 제법 방법에 있어서는, 예를 들면, 3계조(투광부, 차광부, 반투광부)를 실현하기 위해, 투명 기판 상에 형성한 2개의 막에 패터닝을 실시할 필요가 있고, 종래의 제조 방법에서는 적어도 2회의 묘화 및 현상 공정이 필요하다. 또한, 4계조 이상의 다계조 포토마스크에 있어서는, 적어도 2회, 혹은 그것보다 많은 횟수의 묘화ㆍ현상 공정이 필요하게 된다. 따라서, 생산 효율, 제조 코스트의 개량이 요망되고 있다. 또한, 복수회의 묘화에 의한 패턴의 상호의 위치 어긋남에 의해서 전사 패턴의 형성 정밀도의 저하를 초래하고 있었다. 따라서 본 발명자는, 상술한 과제를 해결하기 위해 묘화 및 현상 공정의 횟수의 삭감에 몰두(주목)하였다.As described above, in the method of manufacturing a multi-gradation photomask, for example, two layers formed on a transparent substrate are patterned in order to realize three gradations (transmission portion, light shielding portion, semi-transmission portion). There is a need, and the conventional manufacturing method requires at least two drawing and developing steps. In addition, in the multi-gradation photomask having four or more gradations, a drawing and developing process of at least two times or more times is required. Therefore, improvement of production efficiency and manufacturing cost is desired. Moreover, the positional shift of the pattern by multiple times of drawing caused the fall of the formation precision of a transfer pattern. Therefore, the inventor focused on reducing the number of times of drawing and developing steps in order to solve the above problems.

우선, 도 5의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(100') 상에 반투광막(101'), 차광막(102')이 이 순서대로 형성되고, 최상층에 레지스트막(103')이 형성된 포토마스크 블랭크(10b')를 준비한다. 그리고, 도 5의 (b)의 참조 부호 103p'에 실선으로 예시한 바와 같이, 포토마스크 블랭크(10b')가 갖는 레지스트막(103')에 대하여 노광ㆍ현상을 실시하고, 예를 들면 2단계의 두께를 갖는 제1 레지스트 패턴(103p')을 형성한다. 이것은, 투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전하게 감광되는 노광량으로, 또한 반투광부를 형성하는 부분에 대하여 레지스트가 완전하게 감광되는 노광량보다 적은 노광량으로 레지스트막을 노광함으로써 행할 수 있다. 이 결과, 도 5의 (b)에 도시되는, 제1 레지스트 패턴(103p')은, 차광부(110')의 형성 영역 및 반투광부(115')의 형성 영역을 덮고, 반투광부(115')의 형성 영역에 있어서의 레지스트막(103')의 두께가, 차광부(110')의 형성 영역에 있어서의 레지스트막(103')의 두께보다도 얇아지도록 형성되어 있다. 또한, 차광부(110')나 반투광부(115')의 형성 영역이란, 얻고자 하는 다계조 포토마스크에 있어서, 차광부(110')나 반투광부(115')를 형성하고자 하는 영역을 말한다.First, as illustrated in FIG. 5A, a translucent film 101 'and a light shielding film 102' are formed in this order on the transparent substrate 100 ', and a resist film 103' is formed on the uppermost layer. The formed photomask blank 10b 'is prepared. As shown by solid lines at 103p 'in Fig. 5B, the resist film 103' included in the photomask blank 10b 'is exposed and developed, for example, in two steps. A first resist pattern 103p 'having a thickness of is formed. This can be done by exposing the resist film to an exposure amount at which the resist is completely exposed to the portion forming the light transmissive portion, and at an exposure amount less than the exposure amount at which the resist is completely exposed to the portion forming the translucent portion. As a result, the first resist pattern 103p 'shown in FIG. 5B covers the formation region of the light shielding portion 110' and the formation region of the translucent portion 115 ', and thus the semi-transmissive portion 115'. Is formed so that the thickness of the resist film 103 'in the formation region of the () is thinner than the thickness of the resist film 103' in the formation region of the light shielding portion 110 '. In addition, the formation area of the light shielding part 110 'or the semi-transmissive part 115' means the area | region in which the light shielding part 110 'or the semi-transmissive part 115' is to be formed in the multi-gradation photomask to obtain. .

그리고, 제1 레지스트 패턴(103p')을 마스크로 하여 차광막(102') 및 반투광막(101')을 에칭한다. 다음으로, 도 5의 (b)의 참조 부호 104p'에 점선과 일부 실선으로 예시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(103p')을 감막하고, 차광부(110')의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(104p')을 형성한다. 그리고, 도 5의 (c)에는, 제2 레지스트 패턴(104p')을 마스크로 하여 반투광막(101')을 에칭한 후, 제2 레지스트 패턴(104p')을 다 제거하였을 때의 양태를 예시한다. 이 방법에 따르면, 묘화 및 현상 공정의 횟수를 각각 1회로 삭감할 수 있어, 상술한 과제를 해결할 수 있다. 여기서 감막이란, 예를 들면 레지스트 패턴(103p')이 노출되어 있는 상부(표면)로부터 수직 방향으로 소망량의 레지스트 패턴(103p')을 소실시켜, 막 두께를 감소시키는 것을 말한다.Then, the light shielding film 102 'and the semi-transmissive film 101' are etched using the first resist pattern 103p 'as a mask. Next, as illustrated by a dotted line and a partial solid line at 104p 'in FIG. 5B, the first resist pattern 103p' is covered with a second film covering the formation area of the light shielding portion 110 '. The resist pattern 104p 'is formed. 5C shows an embodiment in which the semi-transmissive film 101 'is etched using the second resist pattern 104p' as a mask and then the second resist pattern 104p 'is removed. To illustrate. According to this method, the number of drawing and developing steps can be reduced once, respectively, and the above-described problems can be solved. Here, the film-reduction means that the desired amount of resist pattern 103p 'is lost in the vertical direction from the upper portion (surface) where the resist pattern 103p' is exposed, for example, to reduce the film thickness.

상기에 있어서, 제1 레지스트 패턴(103p')의 감막은, 예를 들면 플라즈마 애싱법을 이용하여, 플라즈마에 의해서 발생시킨 활성 물질, 예를 들면 활성 산소를 제1 레지스트 패턴(103p')에 공급하고, 레지스트막(103')을 구성하는 유기물을 분해하여 탄화(애싱)함으로써 행할 수 있다. 그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 이러한 방법은 불충분한 점이 있었다. 예를 들면, 탄화에 의해서 생긴 이물이 계(系) 내에 잔류하여, 마스크 패턴의 결함을 발생시키는 리스크가 있었다. 또한, 제1 레지스트 패턴(103p')의 감막 속도의 면내 균일성이 충분하지 않은 것을 알았다. 그 결과, 감막에 의한 레지스트 패턴의 형상 제어를 정확하게 행하는 것이 곤란해져, 예를 들면 도 5의 (c)의 참조 부호 125에 도시한 바와 같이, 일부의 전사 패턴의 치수가 예정 영역보다 작게 형성되는 경우가 있는 것을 알았다.In the above, the photoresist of the first resist pattern 103p 'is supplied with an active material generated by plasma, for example, active oxygen, to the first resist pattern 103p' using, for example, a plasma ashing method. The organic matter constituting the resist film 103 'can be decomposed and carbonized (ashing). However, according to the inventor's examination, such a method was insufficient. For example, foreign matters generated by carbonization remain in the system and there is a risk of causing defects in the mask pattern. Moreover, it turned out that in-plane uniformity of the film-reduction rate of the 1st resist pattern 103p 'is not enough. As a result, it is difficult to precisely control the shape of the resist pattern by the reduction film, and for example, as shown by reference numeral 125 in FIG. 5C, the dimensions of some of the transfer patterns are formed smaller than the predetermined area. We knew there was a case.

따라서 본 발명자는, 감막 속도의 면내 균일성을 저하시키는 이유에 대해서 예의 검토를 행하였다.Therefore, this inventor earnestly examined about the reason which reduces in-plane uniformity of a film reduction speed.

이하에, 도면을 참조하여 그 이유를 설명한다.Hereinafter, the reason will be described with reference to the drawings.

우선 첫째로, 포토마스크에 요구되는 패턴 선폭의 균일성(예를 들면 면내 변동의 허용값이 0.2㎛ 이하인 사양)을 만족시키기 위해서는, 감막을 위한 반응 물질을 면내에 부족하지 않게 공급할 필요가 있다. 또한, 패턴의 면내 불균일하게 의존하여 생기는 소비의 불균일이 생겨도, 이것이 감막량의 불균일의 원인으로 되지 않는 공급이 필요하다고 생각된다.First, in order to satisfy the uniformity of the pattern line width required for the photomask (for example, a specification in which the allowable value of in-plane variation is 0.2 µm or less), it is necessary to supply the reactant for the film film so as not to be insufficient in plane. Moreover, even if the consumption nonuniformity which arises depending on the in-plane nonuniformity of a pattern arises, it is thought that supply which does not become a cause of the nonuniformity of a film amount is necessary.

도 4는, 제1 레지스트 패턴(103p')의 감막 메커니즘을 예시하는 단면도이다. 도 4에 있어서, (b1)은 감막 전의 제1 레지스트 패턴(103p')의 구성을 도시하고, (b2)는 활성 산소에 의해 제1 레지스트 패턴(103p')이 감막되는 모습을 도시하고, (b3)은 감막에 의해 얻어진 제2 레지스트 패턴(104p')을 마스크로 하여 차광막을 에칭하고, 전사 패턴을 형성한 모습을 도시하고 있다.4 is a cross-sectional view illustrating the film-mechanism mechanism of the first resist pattern 103p '. In FIG. 4, (b1) shows the structure of the first resist pattern 103p 'before the film reduction, (b2) shows the state where the first resist pattern 103p' is reduced by active oxygen, and ( b3) shows a state in which the light shielding film is etched using the second resist pattern 104p 'obtained by the photoresist as a mask to form a transfer pattern.

도 4의 (b1)에 도시한 바와 같이, 제1 레지스트 패턴(103p')은, 성긴 영역(예를 들면, 단위 면적당의 개구 면적의 비율이 큰 영역)과 밀한 영역(예를 들면, 단위 면적당의 개구 면적의 비율이 작은 영역)을 갖고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 투광부(120')(도 5의 (c) 참조)의 형성 영역은 성긴 영역에 상당하고, 차광부(110')(도 5의 (c) 참조)나 반투광부(115')(도 5의 (c) 참조)의 형성 영역이 밀한 영역에 상당한다.As shown in Fig. 4B1, the first resist pattern 103p 'has a coarse region (for example, a region having a large ratio of opening area per unit area) and a dense region (for example, per unit area). Has a small area ratio). Specifically, for example, the formation region of the light transmitting portion 120 '(see FIG. 5C) corresponds to the coarse region, and the light blocking portion 110' (see FIG. 5C) or semi-transparent The formation region of the light portion 115 '(refer to FIG. 5C) corresponds to a dense region.

여기서, 성긴 영역에서는, 감막 대상으로 되는 레지스트 재료(제1 레지스트 패턴(103p'))가 비교적 적기 때문에, 활성 산소의 소비는 그다지 많지 않다. 따라서, 성긴 영역에 있어서는, 제1 레지스트 패턴(103p')에 공급되는 단위 면적당의 활성 산소의 공급량이, 제1 레지스트 패턴(103p')을 감막함으로써 소비되는 단위 면적당의 활성 산소의 소비량보다도 많은 상태로 되기 쉽다. 즉, 활성 산소의 부족이 생기기 어려워, 활성 산소의 양에 의해서 감막 속도의 제한을 받기 어렵다.Here, in the sparse region, since the resist material (first resist pattern 103p ') to be subjected to the film reduction is relatively small, the consumption of active oxygen is not very high. Therefore, in the sparse region, the supply amount of the active oxygen per unit area supplied to the first resist pattern 103p 'is larger than the consumption amount of the active oxygen per unit area consumed by reducing the first resist pattern 103p'. It is easy to become. That is, the lack of active oxygen is unlikely to occur, and the film reduction rate is hardly limited by the amount of active oxygen.

이에 대해, 밀한 영역에 있어서는, 감막 대상으로 되는 레지스트 재료(제1 레지스트 패턴(103p'))가 비교적 풍부하게 존재하기 때문에, 활성 산소의 소비량은 많아진다. 따라서, 밀한 영역에서는, 제1 레지스트 패턴(103p')에 공급되는 단위 면적당의 활성 산소의 공급량이, 제1 레지스트 패턴(103p')을 감막함으로써 소비되는 단위 면적당의 활성 산소의 소비량보다도 불충분한 상태로 되기 쉽다. 즉, 활성 산소의 부족이 생기기 쉬워, 활성 산소의 양에 의해서 분해 반응이 좌우되고, 감막 속도가 국소적으로 저하하기 쉽다. 감막 시간을 증가시키면, 상기 성긴 영역에서는 레지스트의 선폭이 감소하게 된다.On the other hand, in the dense region, since the resist material (the first resist pattern 103p ') to be subjected to the film formation is relatively abundant, the consumption of active oxygen increases. Therefore, in the dense region, the supply amount of the active oxygen per unit area supplied to the first resist pattern 103p 'is less than the consumption amount of the active oxygen per unit area consumed by reducing the first resist pattern 103p'. It is easy to become. That is, the lack of active oxygen tends to occur, the decomposition reaction depends on the amount of active oxygen, and the film-reducing rate tends to be locally lowered. Increasing the film formation time reduces the line width of the resist in the sparse region.

이와 같이, 감막 대상으로 되는 제1 레지스트 패턴(103p')의 형상에 영향을 받아, 감막 속도의 면내 균일성이 저하하는 경우가 있는 것을 알았다. 이 경우, 감막 속도의 면내 균일성이 저하함으로써, 감막에 의한 형상 제어를 정확하게 행하는 것이 곤란해져, 도 4의 (b3)에 예시한 바와 같이 전사 패턴의 형성 정밀도가 저하하게 된다. 특히, FPD용 포토마스크에서는 레지스트 패턴의 소밀차가 비교적 크므로, 감막 속도의 불균일성이 현저하게 나타나기 쉬운 경향이 있다. 또한, 감막 속도의 면내 균일성의 저하는, 레지스트 패턴의 소밀차가 큰 경우뿐만 아니라, 레지스트 패턴의 개구 면적 자체의 차가 큰 경우에도 현저하게 나타난다.As described above, it was found that the in-plane uniformity of the film-reducing speed may be lowered depending on the shape of the first resist pattern 103p 'serving as the film-reducing object. In this case, when the in-plane uniformity of the film-reducing speed falls, it becomes difficult to perform shape control by a film-reduction correctly, and the formation precision of a transfer pattern falls as illustrated in FIG.4 (b3). In particular, in the photomask for FPD, since the small difference of resist pattern is comparatively large, there exists a tendency for the nonuniformity of a film filming speed to show remarkably. In addition, the decrease in in-plane uniformity of the film-reducing speed is remarkable not only when the dense difference of the resist pattern is large but also when the difference of the opening area itself of the resist pattern is large.

플라즈마 애싱법을 사용한 방법에서는, 감압 하에서 플라즈마를 발생시키기 때문에, 레지스트를 감막시키기 위한 반응종(활성 산소를 포함함)의 양을 자유자재로 증가시킬 수는 없다. 그 때문에, 레지스트 패턴의 조밀이나 개구율의 차에 의해서 상기 반응 물질의 공급 부족으로 되는 경우를 피할 수 없다고 생각된다. 특히, 포토마스크에 허용되는 면내의 선폭 분포 사양을 만족하는 것은 곤란하였다.In the method using the plasma ashing method, since plasma is generated under reduced pressure, the amount of reactive species (including active oxygen) for reducing the resist cannot be freely increased. Therefore, it is thought that the case where supply of the said reaction substance becomes insufficient by the density of a resist pattern and the difference of aperture ratio is inevitable. In particular, it was difficult to satisfy the in-plane line width distribution specification allowed for the photomask.

따라서 본 발명자는, 감막 속도의 면내 균일성을 향상시키는 방법에 대해서, 더욱 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 감막 처리 공정 중에 있어서, 제1 레지스트 패턴(103p')에 공급되는 단위 면적당의 활성 산소의 공급량이, 제1 레지스트 패턴(103p')을 감막함으로써 소비되는 단위 면적당의 활성 산소의 소비량보다도 많아지도록 하는 것, 즉, 오존의 공급에 의해, 활성 산소를 과잉으로 생성시킴으로써 감막 속도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다고 하는 지견을 얻기에 이르렀다.Therefore, the present inventors earnestly studied about the method of improving the in-plane uniformity of a film reduction speed | rate. As a result, the supply amount of the active oxygen per unit area supplied to the first resist pattern 103p 'is lower than the consumption amount of the active oxygen per unit area consumed by reducing the first resist pattern 103p' in the film forming process. It has come to the knowledge that the in-plane uniformity of a film-reduction rate | capacitance can be improved by making it become large, ie, supplying ozone excessively.

레지스트 패턴의 감막을, 이와 같은 활성 산소(오존을 포함함)의 과잉 공급에 의해서 행하는 경우, 예를 들면 활성 산소 발생 장치 등에서 생성시켜 일정 농도로 관리된 활성 산소(예를 들면 용액이나 가스로서)를 이송하고, 소정량을 연속적으로 레지스트 패턴에 공급할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 일정 농도의 활성 산소를 활성 산소의 소비 개소에 계속해서 공급할 수 있기 때문에, 활성 산소를 과잉 공급으로 할 수 있어, 레지스트 패턴의 조밀의 차이에 의해서, 활성 산소의 소비량에 대하여 공급량이 부족한 부분이 생기는 것을 방해한다.When the film of the resist pattern is formed by such an excessive supply of active oxygen (including ozone), for example, active oxygen (for example, as a solution or a gas) generated in an active oxygen generator or the like and managed at a constant concentration Can be transferred and a predetermined amount can be continuously supplied to the resist pattern. By doing in this way, since active oxygen of a constant concentration can be continuously supplied to the consumption point of active oxygen, active oxygen can be oversupplied, and supply amount with respect to consumption amount of active oxygen by the difference of the density of a resist pattern Interfere with lack of parts.

또한, 산소 또는 오존 가스의 적어도 하나가 포함되는 분위기 속에서 레지스트 패턴에 광조사를 행함으로써, 활성 산소를 발생시키는 경우에 있어서도, 상기 분위기를 연속적으로 광조사 부분에 공급하고, 마찬가지의 작용을 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 분위기 대신에 산소 또는 오존의 적어도 하나가 포함된 액체(예를 들면 순수) 등을 공급할 수도 있다.Further, even when active oxygen is generated by performing light irradiation on the resist pattern in an atmosphere containing at least one of oxygen or ozone gas, the atmosphere is continuously supplied to the light irradiation portion to generate the same effect. You can. In addition, a liquid (for example, pure water) or the like containing at least one of oxygen or ozone may be supplied instead of the atmosphere.

또한, 전술한 플라즈마 애싱과 달리, 오존을 이용한 애싱은, 농도와 공급량을 독립적으로 조정할 수 있으므로 레지스트 패턴의 감막 방법으로서 유리하며, 공급량을 유량의 조정 등으로 가감하여 활성 산소의 과잉 상태를 만들기 쉽다. 더욱이, 활성 산소 농도를 낮춰, 레지스트의 감막 속도를 저하시키는 것도 가능하다. 이 경우, 레지스트의 감막량을 정밀하게 조정하는 것이 가능하게 된다.In addition, unlike the above-mentioned plasma ashing, ashing using ozone is advantageous as a method of reducing the resist pattern because the concentration and the supply amount can be adjusted independently, and the supply amount is easily added or subtracted by adjusting the flow rate to create an excess state of active oxygen. . Moreover, it is also possible to lower the active oxygen concentration and to lower the film-reducing rate of the resist. In this case, it is possible to precisely adjust the film reduction amount of the resist.

예를 들면 활성 산소 농도를 낮춰, 레지스트 패턴의 감막 속도를 낮게 함으로써, 감막량을 정밀하게 조정하고자 하는 경우에도, 공급량을 조정함으로써 항상 일정한 농도의 오존을 공급할 수 있기 때문에, 활성 산소의 과잉 공급이 가능하게 된다. 즉, 공급되는 활성 산소가 소비되는 활성 산소보다 적어지는 일이 없으므로, 패턴의 조밀차에 의한 감막량의 면내 불균일이 생기지 않는다.For example, even when it is desired to precisely adjust the amount of film reduction by lowering the active oxygen concentration and lowering the film-reduction rate of the resist pattern, by adjusting the supply amount, ozone at a constant concentration can always be supplied. It becomes possible. That is, since the active oxygen supplied does not become less than the active oxygen consumed, in-plane nonuniformity of the film-reduction amount by the density difference of a pattern does not arise.

예를 들면, 오존수 농도는 2ppm∼150ppm의 범위로 조정할 수 있어, 감막량의 조정이 가능하게 된다. 보다, 감막량을 정밀하게 제어하기 위해서는 2ppm∼50ppm의 범위로 하는 것이 바람직하고, 2ppm∼30ppm인 것이 더 바람직하다. 이 때의 오존수 공급량을, 포토마스크의 단위 면적당으로 환산하면, 20.0ml/cm2ㆍmin∼0.10ml/cm2ㆍmin 정도로 된다. 보다 바람직하게는, 20.0ml/cm2ㆍmin∼0.50ml/cm2ㆍmin으로 할 수 있다. 이들의 범위의 공급량이면, 오존 농도가 낮은 경우에서도, 활성 산소의 공급량을 과잉 상태로 할 수 있어 바람직하다. 또한 이 공급량은, 예를 들면 공급되는 오존수량을, 처리를 행하는 포토마스크 블랭크 기판의 면적으로 나누어 구할 수 있다. 또한, 오존 농도는 오존 흡광도 등을 이용한 공지의 측정 장치에 의해 측정할 수 있어, 레지스트 패턴에 공급되기 직전의 농도를 측정할 수 있다. 이와 같은 오존을 사용한 애싱 방법에서는, 단위 시간당에 원하는 양이며, 또한 원하는 농도의 오존을 공급할 수 있어 유리하다. 한편, 플라즈마 애싱에서는, 반응종인 활성 산소 등의 농도와 그 공급량을 독립적으로 제어하는 것이 어려워, 레지스트 패턴의 조밀차에 의한 레지스트 감막량의 면내 균일성을 해소하는 것이 어렵다.For example, the ozone water concentration can be adjusted in the range of 2 ppm to 150 ppm, so that the amount of film reduction can be adjusted. In order to precisely control the film-reduction amount, it is preferable to set it as the range of 2 ppm-50 ppm, and it is more preferable that it is 2 ppm-30 ppm. An ozone water supply amount in this case, when converted into per unit surface area of the photomask, is set to about 20.0ml / cm 2 and min~0.10ml / cm 2 and min. More preferably, it can be in 20.0ml / cm 2 and min~0.50ml / cm 2 and min. A supply amount in these ranges is preferable because the supply amount of active oxygen can be made excessive even when the ozone concentration is low. In addition, this supply amount can be calculated | required by dividing the amount of ozone water supplied, for example by the area of the photomask blank substrate to process. In addition, ozone concentration can be measured by a well-known measuring apparatus using ozone absorbance, etc., and the density | concentration just before supplying to a resist pattern can be measured. In the ashing method using such ozone, it is advantageous because it can supply ozone at a desired amount per unit time and at a desired concentration. On the other hand, in plasma ashing, it is difficult to independently control the concentration of reactive oxygen, which is a reactive species, and the supply amount thereof, and it is difficult to solve the in-plane uniformity of the resist film amount due to the difference in resist pattern density.

오존의 공급은, 오존 발생 장치에 의해서 생성된 오존 가스를, 액체나 기체를 매질로 하여, 레지스트 패턴에 공급할 수 있다. 또는, 산소 또는 오존 중 적어도 하나를 포함한, 매질 중 또는 매질을 레지스트 패턴에 공급하면서, 공급 부분에 자외선을 조사함으로써, 레지스트 패턴의 표면 근방에서 활성 산소를 발생시킬 수 있다. 이 때, 레지스트 패턴 표면 근방에서 발생된 활성 산소는, 수명으로 실활하기 전에 레지스트의 감막에 소비되므로 바람직하다. 이 때, 활성 산소의 생성이 부족하지 않도록, 산소 또는 오존 중 적어도 하나를 포함한, 매질을 상기 광조사 부분에 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다.The supply of ozone can supply the ozone gas generated by the ozone generator to a resist pattern using a liquid or a gas as a medium. Alternatively, active oxygen can be generated in the vicinity of the surface of the resist pattern by irradiating ultraviolet rays to the supply portion while supplying the medium or the medium including at least one of oxygen or ozone to the resist pattern. At this time, the active oxygen generated in the vicinity of the resist pattern surface is preferable because it is consumed in the resist film of the resist before deactivation with a lifetime. At this time, it is preferable to continuously supply a medium containing at least one of oxygen or ozone to the light irradiation part so that generation of active oxygen is not insufficient.

본 발명자의 검토에 의하면, 이와 같은 방법을 채용함으로써, 다계조 포토마스크에 형성되는, 반투광부와 차광부의 패턴 선폭(즉, 반투광막 패턴과 차광막 패턴의 선폭)을, 마스크의 설계 데이터로 부여되는 설계값에 근접시킬 수 있다. 또한, 설계값과 실제의 선폭에 소정의 차이가 생겨도, 그 생긴 차이를 면내에서 균일하게 할 수 있다.According to the examination of the present inventors, by adopting such a method, the pattern line width (that is, the line width of the semi-transmissive film pattern and the light-shielding film pattern) formed in the multi-gradation photomask is used as the mask design data. The design value can be approached. In addition, even if a predetermined difference occurs between the design value and the actual line width, the difference can be made uniform in the plane.

본 발명은, 본 발명자가 발견한 상기 지견에 기초하는 것이다.This invention is based on the said knowledge discovered by this inventor.

<본 발명의 제1 실시 형태><1st embodiment of this invention>

이하에, 본 발명의 제1 실시 형태를, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정의 플로우도이다. 도 2는, 다계조 포토마스크(10)를 이용한 패턴 전사 방법을 도시하는 단면도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, 1st Embodiment of this invention is described, referring FIG. 1 and FIG. 1 is a flowchart of a manufacturing process of the multi-gradation photomask 10 according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view showing a pattern transfer method using the multi-gradation photomask 10.

(1) 다계조 포토마스크의 제조 방법(1) Manufacturing method of multi-gradation photomask

(포토마스크 블랭크 준비 공정)(Photomask Blank Preparation Process)

우선, 도 1의 (a)에 예시한 바와 같이, 투명 기판(100) 상에 반투광막(101), 차광막(102)이 이 순서대로 형성되고, 최상층에 레지스트막(103)이 형성된 포토마스크 블랭크(10b)를 준비한다.First, as illustrated in FIG. 1A, a photomask on which a translucent film 101 and a light shielding film 102 are formed in this order on the transparent substrate 100, and a resist film 103 is formed on the uppermost layer. The blank 10b is prepared.

투명 기판(100)은, 예를 들면 석영(SiO2) 글래스나, SiO2, Al2O3, B2O3, RO(R은 알칼리 토류 금속), R2O(R2는 알카리 금속) 등을 포함하는 저팽창 글래스 등으로 이루어지는 평판으로서 구성되어 있다. 투명 기판(100)의 주면(표면 및 이면)은, 연마되는 등으로 평탄 또한 평활하게 구성되어 있다. 투명 기판(100)은, 예를 들면 1변이 2000㎜∼2400㎜ 정도의 사각형으로 할 수 있다. 투명 기판(100)의 두께는 예를 들면 3㎜∼20㎜ 정도로 할 수 있다. The transparent substrate 100 may be, for example, quartz (SiO 2 ) glass, SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , RO (R is an alkaline earth metal), and R 2 O (R 2 is an alkali metal). It is comprised as a flat plate which consists of low expansion glass etc. which contain etc. The main surfaces (surface and back surface) of the transparent substrate 100 are flat and smooth by being polished or the like. The transparent substrate 100 can be, for example, a square having a side of about 2000 mm to about 2400 mm. The thickness of the transparent substrate 100 can be, for example, about 3 mm to 20 mm.

반투광막(101)은, 몰리브덴(Mo)이나 탄탈(Ta) 등의 금속 재료와 실리콘(Si)을 포함하는 재료로 이루어지고, 예를 들면 MoSi, MoSi2, MoSiN, MoSiON, MoSiCON, TaSix 등으로 이루어진다. 반투광막(101)은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 반투광막(101)은, 질산 제2 세륨 암모늄((NH4)2Ce(NO3)6) 및 과염소산(HClO4)을 포함하는 순수로 이루어지는 크롬용 에칭액에 대한 에칭 내성을 갖고, 후술하는 바와 같이 크롬용 에칭액을 이용하여 차광막(102)을 에칭할 때의 에칭 스토퍼층으로서 기능한다.The translucent film 101 is made of a metal material such as molybdenum (Mo) or tantalum (Ta) and a material containing silicon (Si). For example, MoSi, MoSi 2 , MoSiN, MoSiON, MoSiCON, TaSix, and the like. Is done. The semi-transmissive film 101 is comprised so that etching is possible using the fluorine (F) type etching liquid (or etching gas). In addition, the semi-translucent film 101 has an etching resistance to the etching solution for chromium consisting of pure water containing ferric ammonium nitrate ((NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 ) and perchloric acid (HClO 4 ), As mentioned later, it functions as an etching stopper layer at the time of etching the light shielding film 102 using the etching liquid for chromium.

차광막(102)은, 실질적으로 크롬(Cr)으로 이루어진다. 또한, 차광막(102)의 표면에 Cr 화합물(CrO, CrC, CrN 등)을 적층하면(도시 생략), 차광막(102)의 표면에 반사 억제 기능을 갖게 할 수 있다. 차광막(102)은, 상술한 크롬용 에칭액을 이용하여 에칭 가능하도록 구성되어 있다.The light shielding film 102 consists substantially of chromium (Cr). If a Cr compound (CrO, CrC, CrN, etc.) is laminated on the surface of the light shielding film 102 (not shown), the surface of the light shielding film 102 can have a reflection suppression function. The light shielding film 102 is comprised so that etching is possible using the above-mentioned chromium etching liquid.

레지스트막(103)은, 포지티브형 포토레지스트 재료 혹은 네가티브형 포토레지스트 재료에 의해 구성하는 것이 가능하다. 이하의 설명에서는, 레지스트막(103)이 포지티브형 포토레지스트 재료로 형성되어 있는 것으로 한다. 레지스트막(103)은, 예를 들면 슬릿 코터나 스핀 코터 등을 이용하여 형성할 수 있다.The resist film 103 can be made of a positive photoresist material or a negative photoresist material. In the following description, it is assumed that the resist film 103 is formed of a positive photoresist material. The resist film 103 can be formed using, for example, a slit coater, a spin coater, or the like.

(제1 레지스트 패턴 형성 공정)(1st resist pattern formation process)

다음으로, 포토마스크 블랭크(10b)에 대하여 레이저 묘화기 등에 의해 묘화 노광을 행하고, 레지스트막(103)을 감광시켜, 레지스트막(103)에 현상액을 공급하여 현상을 실시하고, 차광부(110)의 형성 영역 및 반투광부(115)의 형성 영역을 덮는 제1 레지스트 패턴(103p)을 형성한다. 제1 레지스트 패턴(103p)이 형성된 상태를, 도 1의 (b)에 예시한다. 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 레지스트 패턴(103p)은, 반투광부(115)의 형성 영역에 있어서의 레지스트막(103)의 두께가 차광부(110)의 형성 영역에 있어서의 레지스트막(103)의 두께보다도 얇아지도록 형성되어 있다. 또한, 차광부(110)나 반투광부(115)의 형성 영역이란, 얻고자 하는 다계조 포토마스크(10)에서, 차광부(110)나 반투광부(115)를 형성하고자 하는 영역을 말한다.Next, drawing exposure is performed on the photomask blank 10b with a laser drawing machine or the like, the photoresist film 103 is exposed to light, a developer is supplied to the resist film 103, and the light shielding portion 110 is developed. The first resist pattern 103p is formed to cover the formation region and the region of the translucent portion 115. A state in which the first resist pattern 103p is formed is illustrated in FIG. 1B. As shown in FIG. 1B, the thickness of the resist film 103 in the formation region of the translucent portion 115 is the same as that in the formation region of the light blocking portion 110 in the first resist pattern 103p. It is formed to become thinner than the thickness of the resist film 103. In addition, the formation area of the light shielding part 110 or the transflective part 115 means the area | region in which the light shielding part 110 or the transflective part 115 is to be formed in the multi-gradation photomask 10 to obtain.

이와 같이 두께가 다른 제1 레지스트 패턴(103p)을 형성하기 위해서는, 예를 들면 이하의 방법을 이용할 수 있다. 이하의 방법에 따르면, 2개 이상의 잔막량을 갖는 제1 레지스트 패턴(103p)을, 1회의 묘화와 1회의 현상 처리에 의해서 형성할 수 있다. 구체적으로는, 상기의 포토마스크 블랭크(10b)를 준비하고, 묘화를 행할 때, 투광부(120)를 형성하는 영역에는, 레지스트막(103)을 완전하게 감광시키는 노광량을 적용하고, 또한 반투광부(115)를 형성하는 영역에는, 레지스트막(103)을 완전하게 감광시키기 보다는 적은 노광량을 적용한다. 이러한 묘화 방법의 상세에 대해서, 이하에 2개의 예로 들어 상술한다.In order to form the first resist pattern 103p having a different thickness as described above, for example, the following method can be used. According to the following method, the 1st resist pattern 103p which has two or more residual film amounts can be formed by one drawing and one developing process. Specifically, when preparing the above-described photomask blank 10b and performing drawing, an exposure dose for completely reducing the resist film 103 is applied to the region where the light-transmitting portion 120 is formed. In the region forming 115, a small exposure amount is applied rather than completely reducing the resist film 103. The detail of this drawing method is explained in full detail, following two examples.

(a) 하프 도즈 묘화에 의한 방법(a) Method by half dose drawing

차광부(110), 투광부(120) 및 반투광부(115)의 모든 패턴 데이터를 짜넣은, 마스크 패턴의 합성 데이터가, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 차광부 데이터(110d), 투광부 데이터(120d), 및 반투광부 데이터(115d)로 구성된 경우를 예로 든다. 이 경우, 마스크 패턴의 합성 데이터를, 도 6의 (b)에 도시한 차광부 데이터(110d) 및 투광부 데이터(120d)와, 도 6의 (c)에 도시한 반투광부 데이터(115d)로 분리한다. 여기서, 상기 데이터의 분리 시에 차광부 데이터(110d)는 도 6의 (c)의 반투광부 데이터측에 포함할 수도 있다. 포지티브형 레지스트를 사용하는 경우, 차광부 데이터(110d)는 묘화가 행해지지 않는 부분이므로, 어느 쪽의 데이터 분리 방법에 의해서도 이후의 묘화 공정에서는 동일한 결과를 나타내기 때문에 문제는 생기지 않는다. 그리고, 투광부(120)의 형성 영역을 레지스트막(103)을 완전하게 제거할 수 있는 노광량(100％)으로 묘화한 후, 반투광부(115)의 형성 영역을 레지스트막(103)이 완전하게 감광되는 노광량의 약 절반의 노광량으로 묘화함으로써, 도 6의 (a)에 도시한 패턴의 묘화를 행할 수 있다. 또한, 투광부(120)의 형성 영역과 반투광부(115)의 형성 영역과의 묘화의 순서에 대해서는 순부동(順不同) 이며, 어느 쪽이 먼저이어도 상관없다. 상기 도 6의 (a)에 도시한 묘화 패턴을, 레지스트막(103) 상(포지티브 레지스트에서의 묘화예)에 묘화하였을 때의 노광량의 분포는, 도 7에 도시된 바와 같이 된다. 즉, 에리어 C(투광부(120)의 형성 영역)의 노광량은 100％, 에리어 A(반투광부(115)의 형성 영역)의 노광량은 50％, 에리어 B(차광부(110)의 형성 영역)의 노광량은 0％(노광되지 않음)로 된다. 반투광부의 노광량은, 상기의 값으로 한정되지 않고, 예를 들면 30％ 이상 70％ 이하로 할 수 있다. 이 범위이면, 레지스트 잔막량이 에칭 시의 마스크로서 문제가 생기지 않고, 레지스트막의 두꺼운 부분과 얇은 부분의 경계를 명확하게 유지한 채로 정밀도가 높은 감막을 행할 수 있다.As shown in FIG. 6A, the composition data of the mask pattern in which all the pattern data of the light shielding unit 110, the light transmitting unit 120, and the semi-transmissive unit 115 is incorporated is the light blocking unit data 110d. For example, the case includes the light transmitting unit data 120d and the semi-light transmitting unit data 115d. In this case, the composition data of the mask pattern is divided into the light shielding portion data 110d and the light transmitting portion data 120d shown in FIG. 6B and the semi-transmissive portion data 115d shown in FIG. 6C. Separate. Here, the light blocking unit data 110d may be included in the semi-transmitting unit data side of FIG. 6C when the data is separated. In the case of using a positive resist, since the light shielding portion data 110d is a portion in which no drawing is performed, no problem occurs because either of the data separation methods shows the same result in the subsequent drawing process. Then, after the formation region of the translucent portion 120 is drawn at an exposure amount (100%) capable of completely removing the resist film 103, the resist film 103 is completely formed in the formation region of the translucent portion 115. By drawing with the exposure amount of about half of the exposure amount to be exposed, the pattern shown to Fig.6 (a) can be drawn. In addition, about the order of drawing of the formation area | region of the translucent part 120, and the formation area of the semi-transmissive part 115, it is a net float, and whichever may be earlier. Distribution of the exposure amount when the drawing pattern shown in FIG. 6A is drawn on the resist film 103 (an example of drawing in the positive resist) is as shown in FIG. That is, the exposure amount of the area C (the formation region of the light transmitting portion 120) is 100%, the exposure amount of the area A (the formation region of the translucent portion 115) is 50%, and the area B (the formation region of the light blocking portion 110). The exposure amount of is 0% (not exposed). The exposure amount of a semi-transmissive part is not limited to said value, For example, it can be 30% or more and 70% or less. If it is this range, a resist residual film amount will not produce a problem as a mask at the time of an etching, and a highly precise film reduction can be performed, maintaining the boundary of the thick part and thin part of a resist film clearly.

계속해서, 도 7의 I-I 단면도인 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 도 7에 도시한 노광 분포로 묘화를 행한 경우, 에리어 B는 미노광으로 되고, 에리어 A는 노광ㆍ현상 후의 막 두께가 에리어 B의 잔막값의 약 절반으로 되도록 묘화 시의 노광량을 조절한다. 에리어 C에는 레지스트 패터닝하였을 때, 레지스트가 완전하게 제거되는 데에 부족하지 않을 만큼의 노광량을 부여한다. 예를 들면, 이 때의 묘화 방법으로서는, 레이저 묘화기에서, 노광량 100％의 광량으로 에리어 C의 묘화를 행한 후, 노광량 50％ 정도의 광량으로 에리어 A의 묘화를 행한다. 에리어 A, C의 묘화 순서에 대해서는 어느 쪽이 먼저이어도 상관없다.Subsequently, as illustrated in FIG. 8A, which is a II sectional view of FIG. 7, when drawing is performed by the exposure distribution shown in FIG. 7, the area B becomes unexposed and the area A is a film after exposure and development. The exposure amount at the time of drawing is adjusted so that thickness may be about half of the residual film value of area B. FIG. The area C is provided with an exposure amount that is not sufficient to completely remove the resist when resist patterning. For example, as a drawing method at this time, after drawing the area C with the light amount of 100% of exposure amount in a laser drawing machine, the area A is drawn with the light amount of about 50% of exposure amount. The order in which the areas A and C are drawn may be the first one.

다음으로, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 막 두께차를 갖도록 레지스트막(103)을 현상한다. 이 때, 레지스트막(103)의 막 두께는, 에리어 A에서 에리어 B의 약 절반 정도로 되고, 에리어 C에서는 완전하게 제거된 상태로 된다. 또한, 여기서는 반투광부(115)의 형성 영역(에리어 A)의 노광량을 50％로 하였지만, 원하는 잔막값에 기초하여, 예를 들면 20％∼80％ 정도의 범위로 변경하는 것이 가능하다. 이와 같이 노광량을 변경함으로써, 에리어 A를 현상 후에 원하는 잔막값으로 되도록 형성할 수 있다. 본 제1 실시 형태에서는, 이와 같이 일 공정에서 연속적으로 묘화를 행할 수 있다.Next, as shown in Fig. 8B, the resist film 103 is developed to have a film thickness difference. At this time, the film thickness of the resist film 103 is about half of the area B in the area A, and is completely removed in the area C. As shown in FIG. In addition, although the exposure amount of the formation area (area A) of the translucent part 115 was 50% here, based on a desired residual film value, for example, it can change into about 20%-about 80% of range. By changing the exposure amount in this manner, the area A can be formed so as to have a desired residual film value after development. In this 1st Embodiment, drawing can be performed continuously in one process in this way.

(b) 미해상 패턴 묘화에 의한 방법(b) Method by drawing unresolution pattern

다음으로, 다른 레지스트 패턴 형성 방법을 설명한다. 이 방법에 있어서도, 상기의 포토마스크 블랭크(10b)를 이용하고, 레이저 묘화기 등을 이용하여 묘화를 행한다. 묘화 패턴은, 일례로서는 도 10에 도시된 바와 같이, 차광부 패턴(110a, 110b)과, 투광부 패턴(120p)과, 반투광부 패턴(115p)을 갖는다. 여기서, 반투광부 패턴(115p)은, 사용하는 묘화기의 해상 한계 이하의 미세 패턴(라인ㆍ앤드ㆍ스페이스)으로 이루어지는 차광 패턴(115a), 및 투과 패턴(115b)을 형성한 영역이다. 예를 들면 사용하는 레이저 묘화기의 해상 한계가, 2.0㎛이면, 도 10에서 반투광부 패턴(115p)에 있어서의 투과 패턴(115b)의 스페이스 폭을 2.0㎛ 미만, 차광 패턴(115a)의 라인 폭을 묘화기의 해상 한계 이하의 2.0㎛ 미만으로 할 수 있다. 또한, 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스 패턴의 경우, 라인 폭을 어느 정도로 할지에 따라서, 이 패턴을 개재하여 노광하였을 때의 노광량을 조절할 수 있고, 최종적으로는 반투광부(115)를 형성하는 부분에서의 레지스트막(103)의 잔막값을 제어할 수 있다. 예를 들면, 라인 폭은, 묘화기의 해상 최소 선폭의 1/2 미만, 예를 들면 1/8∼1/3로 할 수 있다.Next, another resist pattern formation method is demonstrated. Also in this method, drawing is performed using a laser drawing machine etc. using said photomask blank 10b. The drawing pattern has light blocking part patterns 110a and 110b, the light transmitting part pattern 120p, and the semi-light transmitting part pattern 115p as shown in FIG. 10 as an example. Here, the semi-transmissive part pattern 115p is a region in which the light shielding pattern 115a and the transmission pattern 115b formed of a fine pattern (line and space) below the resolution limit of the writer used are formed. For example, if the resolution limit of the laser drawing machine to be used is 2.0 µm, the space width of the transmissive pattern 115b in the translucent portion pattern 115p is less than 2.0 µm and the line width of the light shielding pattern 115a is shown in FIG. 10. It can be made into less than 2.0 micrometers below the resolution limit of a drawing machine. In the case of the line-and-space pattern, the exposure amount when the light is exposed through this pattern can be adjusted according to the extent of the line width, and finally, the resist in the portion forming the semi-transmissive portion 115. The remaining value of the film 103 can be controlled. For example, the line width can be less than 1/2 of the resolution minimum line width of the drawing machine, for example, 1/8 to 1/3.

이와 같은 차광부 패턴(110a, 110b)과, 투광부 패턴(120p)과, 반투광부 패턴(115p)을 갖는 패턴의 묘화 데이터(도 10의 패턴의 경우, 예를 들면 투광부 패턴(120p)의 데이터와 반투광부 패턴(115p)의 데이터를 합성한 1종류의 데이터를 이용하는 것이 바람직함)를 이용하여 한 번에 묘화를 행한다. 이 때의 노광량은, 투광부(120)를 형성하는 영역의 레지스트막(103)이 충분히 감광되는 노광량으로 한다. 그러면, 투광부(120)를 형성하는 영역(도 9에 도시한 C의 영역)에서는, 레지스트막(103)이 충분히 감광되고, 차광부(110)를 형성하는 영역(도 9에 도시한 B의 영역)에서는, 레지스트막(103)은 미노광(노광되지 않음) 상태이다. 또한, 반투광부(115)를 형성하는 영역(도 9에 도시한 A의 영역)에서는, 상기 차광 패턴(115a)을 묘화기에서는 해상할 수 없기 때문에, 그 선폭을 묘화할 수 없지만, 전체적으로 노광량이 부족하게 된다. 즉, 반투광부(115)의 형성 영역에서는 이 형성 영역 전체의 노광량을 줄여서 레지스트막(103)을 노광한 것과 동일한 효과가 얻어진다. 묘화 후, 이것을 소정의 현상액으로 현상하면, 마스크 블랭크(10b) 상에, 차광부(110)(B 영역)와 반투광부(115)(A 영역)에서 레지스트막(103)의 잔막값이 다른 제1 레지스트 패턴(103p)이 형성된다(도 9의 (b) 참조). 반투광부(115)의 형성 영역에서는 레지스트막(103)이 완전하게 감광되는 노광량보다도 실제의 노광량이 적으므로, 레지스트막(103)을 현상하면 완전하게는 용해하지 않고, 미노광의 차광부(110)의 레지스트막(103)보다도 얇은 막 두께로 잔존한다. 또한, 투광부(120)에서는 레지스트막(103)은 완전하게 제거된 상태로 된다.Writing data of the pattern having such light blocking part patterns 110a and 110b, the light transmitting part pattern 120p, and the semi-transmissive part pattern 115p (in the case of the pattern of FIG. 10, for example, of the light transmitting part pattern 120p). Drawing is performed at a time using one kind of data obtained by combining data and data of the semi-transmissive part pattern 115p). The exposure amount at this time is made into the exposure amount by which the resist film 103 of the area | region which forms the light transmission part 120 is fully exposed. Then, in the region where the light-transmitting portion 120 is formed (region C in FIG. 9), the resist film 103 is sufficiently exposed, and the region where the light-shielding portion 110 is formed (the portion B in FIG. 9). In the region), the resist film 103 is in an unexposed (not exposed) state. In addition, in the area | region (A area | region of A shown in FIG. 9) which forms the translucent part 115, since the said light shielding pattern 115a cannot be resolved with a drawing machine, the line width cannot be drawn, but the exposure amount as a whole Shortage. That is, in the formation area of the translucent part 115, the same effect as having exposed the resist film 103 by reducing the exposure amount of the whole formation area is acquired. After drawing, if this is developed with a predetermined developer, the remaining film value of the resist film 103 in the light shielding portion 110 (region B) and the semi-transmissive portion 115 (region A) is different on the mask blank 10b. One resist pattern 103p is formed (see Fig. 9B). In the region where the semi-transmissive portion 115 is formed, the actual exposure amount is smaller than the exposure amount at which the resist film 103 is completely exposed. Therefore, when the resist film 103 is developed, it is not completely dissolved and the unexposed light shielding portion 110 is formed. The film thickness is thinner than that of the resist film 103. In the light transmitting part 120, the resist film 103 is completely removed.

또한, 2개 이상의 잔막량을 갖는 레지스트 패턴의 형성 방법은, 상기에 한정되지 않는다. 묘화기 빔 주사를 행하면서, 주사 영역에 의해서 그 강도를 변경하는 방법 등, 상기 이외의 수법에 의해, 레지스트막(103)의 위치에 따라서 다른 노광량의 묘화를 실시하여도 된다.In addition, the formation method of the resist pattern which has two or more residual film amounts is not limited to the above. While performing a drawer beam scan, you may draw a different exposure amount according to the position of the resist film 103 by methods other than the above, such as the method of changing the intensity with a scanning area | region.

(제1 에칭 공정)(First Etching Step)

다음으로, 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이, 형성한 제1 레지스트 패턴(103p)을 마스크로 하여, 차광막(102)을 에칭하여 차광막 패턴(102p)을 형성한다. 차광막(102)의 에칭은, 상술한 크롬용 에칭액을, 스프레이 방식 등의 수법에 의해 차광막(102)에 공급하여 웨트 에칭하는 것이 가능하다. Next, as shown in Fig. 1C, the light shielding film 102 is etched using the formed first resist pattern 103p as a mask to form the light shielding film pattern 102p. In the etching of the light shielding film 102, the etching solution for chromium described above can be supplied to the light shielding film 102 by a method such as a spray method, and wet etching can be performed.

계속해서, 제1 레지스트 패턴(103p)을 마스크로 하여, 반투광막(101)을 에칭하여 반투광막 패턴(101p)을 형성하고, 투명 기판(100)을 부분적으로 노출시킨다. 반투광막(101)의 에칭은, 불소(F)계의 에칭액(또는 에칭 가스)을 반투광막(101)에 공급하여 행하는 것이 가능하다. 이와 같이, 차광막 패턴(102p) 및 반투광막 패턴(101p)이 형성된 상태를, 도 1의 (c)에 예시한다.Subsequently, using the first resist pattern 103p as a mask, the semitransmissive film 101 is etched to form the semitransmissive film pattern 101p, and the transparent substrate 100 is partially exposed. The semitransmissive film 101 can be etched by supplying a fluorine (F) -based etching solution (or etching gas) to the semitransmissive film 101. Thus, the state in which the light shielding film pattern 102p and the translucent film pattern 101p were formed is illustrated in FIG. 1C.

(제2 레지스트 패턴 형성 공정)(2nd resist pattern formation process)

다음으로, 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막하고, 반투광부(115)의 형성 영역에 있어서의 차광막(102)을 노출시킨다. 이 때, 레지스트막(103)의 두꺼운 차광부(110)의 형성 영역에서는 레지스트막(103)이 남는다. 이에 의해, 차광부(110)의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴(104p)이 형성된다. 그 상태를 도 1의 (d)에 예시한다.Next, the first resist pattern 103p is reduced to expose the light shielding film 102 in the region where the translucent portion 115 is formed. At this time, the resist film 103 remains in the formation region of the thick light shielding portion 110 of the resist film 103. As a result, a second resist pattern 104p is formed to cover the formation region of the light blocking portion 110. The state is illustrated in FIG. 1D.

제1 레지스트 패턴(103p)의 감막은, 제1 레지스트 패턴(103p)에 오존(O3)수를 공급하여 행할 수 있다. 제1 레지스트 패턴(103p)에 오존수를 공급하면, 오존수로부터 발생하는 활성 산소가 레지스트막(103)과 반응하고, 레지스트막(103)을 구성하는 재료가 분해되어, 제1 레지스트 패턴(103p)이 감막된다. 여기서 활성 산소란, 오존 자신 외에, 오존수 속에서 오존의 일부가 분해되어 생기는 히드록시래디컬(HOㆍ)을 포함하고, 또한 오존수 속에 존재하는, 레지스트막(103)과 반응하는 데에 충분한 활성을 가진 산소 원자(O) 등의 활성종을 가리키는 것으로 한다. 이 감막 공정에는, 진공 장치를 이용할 필요는 없으며, 대기 중 또한 대기압 중에서 행할 수 있다.The film formation of the first resist pattern 103p can be performed by supplying ozone (O 3 ) water to the first resist pattern 103p. When ozone water is supplied to the first resist pattern 103p, active oxygen generated from the ozone water reacts with the resist film 103, and the material constituting the resist film 103 is decomposed, so that the first resist pattern 103p is decomposed. It is closed. Here, the active oxygen includes hydroxy radicals (HO ·) generated by decomposition of a part of ozone in ozone water, in addition to ozone itself, and has sufficient activity to react with the resist film 103 present in ozone water. Active species, such as an oxygen atom (O), shall be referred to. It is not necessary to use a vacuum apparatus for this film forming process, and it can carry out in air | atmosphere and atmospheric pressure.

또한, 이 감막 공정에 있어서, 오존수에 의한 애싱을 행할 때, 레지스트 패턴 표면에 균일하게 오존수의 공급을 충분히 행하는 것이 필요하다. 예를 들면, 오존수의 공급 전에, 자외광(파장 200㎚∼380㎚)이나 진공 자외광(파장 10㎚∼200㎚)을 레지스트 패턴에 조사하여 표면의 개질을 할 수 있다. 예를 들면 상기 조사의 광원으로서 저압 수은 등, 엑시머 UV 램프 등을 사용할 수 있다. 이 점에 의해서, 레지스트 패턴 표면을 개질할 수 있어, 습윤성을 균일하게 하여 결함의 발생을 방지하고, 또한 개질에 의해 레지스트 패턴의 표면 물성을 일치시킴으로써 감막의 개시 반응의 상태를 균일하게 할 수 있으므로, 면내의 감막량의 균일성을 보다 높일 수 있어 바람직하다.In addition, in this film-reduction process, when ashing with ozone water, it is necessary to fully supply ozone water uniformly to the resist pattern surface. For example, before supplying ozone water, ultraviolet light (wavelengths 200 nm to 380 nm) and vacuum ultraviolet light (wavelengths 10 nm to 200 nm) can be irradiated to the resist pattern to modify the surface. For example, a low pressure mercury lamp, an excimer UV lamp, etc. can be used as a light source of the said irradiation. This makes it possible to modify the surface of the resist pattern, to make the wettability uniform, to prevent the occurrence of defects, and to modify the surface properties of the resist pattern by the modification, thereby making it possible to make the state of the starting reaction of the photoresist uniform. Since the uniformity of the amount of in-plane film reduction can be improved more, it is preferable.

특히, 본 발명과 같이 미세한 요철을 갖는 레지스트 패턴 표면을, 오존수로 애싱하는 경우, 상기 자외광(진공 자외 포함함)의 조사에 의해서, 오존수를 미세한 오목 부분까지 공급하는 것이 용이해져 보다 균일한 감막을 행할 수 있어 바람직하다.In particular, when the resist pattern surface having fine unevenness is ashed with ozone water as in the present invention, it is easier to supply ozone water to a fine concave portion by irradiation of the ultraviolet light (including vacuum ultraviolet light), resulting in a more uniform feeling. A film | membrane can be performed and it is preferable.

단, 상술한 바와 같이, 일반적으로 플라즈마 애싱에 의해 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막하는 경우, 제1 레지스트 패턴(103p)의 형상에 따라서는, 국소적으로 활성 산소의 부족이 생기게 되어, 감막 속도의 면내 균일성이 저하하게 될 우려가 있다. 즉, 밀한 영역에 있어서 활성 산소의 부족이 생겨, 활성 산소의 양에 의해서 분해 반응이 지배되어, 감막 속도가 국소적으로 저하하게 될 경우가 있다.However, as described above, in general, when the first resist pattern 103p is reduced by plasma ashing, there is a shortage of active oxygen locally depending on the shape of the first resist pattern 103p. There exists a possibility that the in-plane uniformity of speed may fall. That is, the lack of active oxygen occurs in a dense region, the decomposition reaction is dominated by the amount of active oxygen, and the film-reduction rate may be locally lowered.

이에 대해, 본 제1 실시 형태에서는 오존수를 공급함으로써 감막을 행하도록 하고 있다. 여기서, 「오존수의 공급」이란, 레지스트 패턴의 감막에 대하여 필요한 활성 산소의 양을 초과하여, 과잉 활성 산소를 발생시키는 오존을 공급하는 것이다. 예를 들면, 기판을 회전시키면서 오존수를 공급할 수 있다. 이에 의해 활성 산소의 국소적인 부족을 방지할 수 있다. 도 3은, 본 제1 실시 형태에 따른 제1 레지스트 패턴(103p)의 감막 메커니즘을 도시하는 단면도이다. 도 3에 있어서, (b1)은 감막 전의 제1 레지스트 패턴(103p)의 구성을 도시하고, (b2)는 활성 산소에 의해 제1 레지스트 패턴(103p)이 감막되는 모습을 도시하고, (b3)은 감막에 의해 얻어진 제2 레지스트 패턴(104p)을 마스크로 하여 전사 패턴을 형성한 모습을 도시하고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 제1 실시 형태에 따르면, 성긴 영역 및 밀한 영역의 각각에 대해, 제1 레지스트 패턴(103p)에 공급되는 단위 면적당의 활성 산소의 공급량을, 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막함으로써 소비되는 단위 면적당의 활성 산소의 소비량보다도 많게 할 수 있다. 즉, 활성 산소의 과잉 공급 상태를 만들어 낼 수 있다. 그 결과, 감막 속도의 면내 균일성을 향상시켜, 감막에 의해서 형성되는 제2 레지스트 패턴(104p)의 형상 제어를 정확하게 행할 수 있다. 또한, 오존수 농도는, 예를 들면 20ppm∼100ppm 정도로 할 수 있다. 또한 오존수의 온도를 상온∼50도 정도로 변화시켜도 된다. 이들은 레지스트의 종류에 의한 감막 속도의 상위에 대하여, 최적의 조건을 수시로 얻기 때문에 유용하다.In contrast, in the first embodiment, the film is formed by supplying ozone water. Here, "supply of ozone water" supplies ozone which generate | occur | produces excess active oxygen in excess of the quantity of active oxygen required with respect to the film formation of a resist pattern. For example, ozone water can be supplied while rotating the substrate. Thereby, local shortage of active oxygen can be prevented. 3 is a cross-sectional view showing a film-mechanism mechanism of the first resist pattern 103p according to the first embodiment. In FIG. 3, (b1) shows the configuration of the first resist pattern 103p before the film reduction, (b2) shows how the first resist pattern 103p is reduced by active oxygen, and (b3) The transfer pattern is formed using the second resist pattern 104p obtained by the silver film as a mask. As shown in Fig. 3, according to the first embodiment, the supply amount of the active oxygen per unit area supplied to the first resist pattern 103p for each of the coarse and dense regions is determined by the first resist pattern ( The film can be made larger than the consumption amount of active oxygen per unit area consumed by reducing 103p). In other words, it is possible to produce an excessive supply state of active oxygen. As a result, the in-plane uniformity of the film reduction speed can be improved, and the shape control of the second resist pattern 104p formed by the film reduction can be performed accurately. In addition, ozone water concentration can be made into about 20 ppm-about 100 ppm, for example. Moreover, you may change the temperature of ozone water about normal temperature-about 50 degrees. These are useful because optimum conditions are often obtained with respect to the difference in the film reduction rate depending on the type of resist.

(제2 에칭 공정)(Second etching step)

계속해서 제2 레지스트 패턴(104p)을 마스크로 하여, 차광막(102)을 더 에칭하여 반투광막(101)을 노출시킨다. 차광막(102)의 에칭은, 전술한 크롬용 에칭액을, 차광막(102)에 공급하여 행하는 것이 가능하다. 이 때, 기초의 반투광막(101)이 에칭 스토퍼층으로서 기능한다. 제2 에칭 공정이 실시된 상태를 도 1의 (e)에 예시한다.Subsequently, using the second resist pattern 104p as a mask, the light shielding film 102 is further etched to expose the translucent film 101. The etching of the light shielding film 102 can be performed by supplying the above-mentioned chromium etching liquid to the light shielding film 102. At this time, the base translucent film 101 functions as an etching stopper layer. The state in which the second etching step was performed is illustrated in FIG. 1E.

(제2 레지스트 패턴 제거 공정)(2nd resist pattern removal process)

그리고, 제2 레지스트 패턴(104p)을 제거하고, 본 제1 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조를 완료한다. 제2 레지스트 패턴(104p)은, 제2 레지스트 패턴(104p)에 박리액 등을 접촉시킴으로써 제거할 수 있다. 제2 레지스트 패턴을 제거한 상태를 도 1의 (f)에 예시한다.Then, the second resist pattern 104p is removed, and the manufacture of the multi-gradation photomask 10 according to the first embodiment is completed. The second resist pattern 104p can be removed by bringing a peeling liquid or the like into contact with the second resist pattern 104p. A state in which the second resist pattern is removed is illustrated in FIG. 1F.

이상에 의해, 도 1의 (f)에 예시한 바와 같은 다계조 포토마스크(10)의 제조 공정을 종료한다. 도 1의 (f)에 도시한 다계조 포토마스크(10)는, 예를 들면 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 박막 트랜지스터(TFT) 기판의 제조 등에 이용된다. 단, 도 1의 (f)는 다계조 포토마스크의 적층 구조를 예시하는 것이며, 실제의 패턴은 이것과 동일하다고는 할 수 없다.By the above, the manufacturing process of the multi-gradation photomask 10 as illustrated in FIG.1 (f) is complete | finished. The multi-gradation photomask 10 shown in FIG. 1F is used, for example, in the manufacture of a thin film transistor (TFT) substrate for flat panel display (FPD). However, FIG. 1 (f) illustrates the laminated structure of the multi-gradation photomask, and the actual pattern is not necessarily the same as this.

다계조 포토마스크(10)가 구비하는 차광부(110), 반투광부(115), 및 투광부(120)는, 예를 들면 i선∼g선의 범위 내의 대표 파장을 갖는 노광광에 대해, 각각 소정의 범위 내의 투과율을 갖도록 구성되어 있다. 즉, 차광부(110)는 노광광을 차광(광 투과율이 대략 0％)시키고, 투광부(120)는 노광광을 대략 100％ 투과시키도록 구성되어 있다. 그리고, 반투광부(115)는, 예를 들면 노광광의 투과율을 20％∼80％(충분히 넓은 투광부(120)의 투과율을 100％로 하였을 때. 이하와 마찬가지임), 바람직하게는 30％∼60％ 정도로 저감시키도록 구성되어 있다. 또한, i선(365nm), h선(405nm), g선(486nm)은, 수은(Hg)의 주된 발광 스펙트럼이며, 여기서 말하는 대표 파장이란, i선, h선, g선 중 어느 하나의 임의의 파장을 말한다. 또한, i선∼g선의 어느 것의 파장에 대해서도 상기 투과율인 것이 보다 바람직하다.The light shielding portion 110, the semi-transmissive portion 115, and the light-transmitting portion 120 included in the multi-gradation photomask 10 are each exposed to exposure light having a representative wavelength within a range of, for example, i-g lines. It is comprised so that it may have a transmittance within a predetermined range. That is, the light shielding unit 110 is configured to shield the exposure light (the light transmittance is approximately 0%), and the light transmission unit 120 is configured to transmit the exposure light approximately 100%. The semi-transmissive portion 115 is, for example, 20% to 80% of the transmittance of the exposure light (when the transmittance of the sufficiently wide light transmitting portion 120 is 100%. The same as below), preferably 30% to It is comprised so that it may reduce to about 60%. In addition, i line | wire (365 nm), h line | wire (405 nm), and g line | wire (486 nm) are the main emission spectrum of mercury (Hg), and the representative wavelength here is arbitrary in any of i line | wire, h line | wire, and g line | wire. Refers to the wavelength of. Moreover, it is more preferable that it is the said transmittance also about the wavelength of any of i line | wire-g line | wire.

(2) 피전사체에의 패턴 전사 방법(2) Pattern transfer method to transfer object

도 2에, 다계조 포토마스크(10)를 이용한 패턴 전사 공정에 의해서 피전사체(30)에 형성되는 레지스트 패턴(302p)(실선부)의 부분 단면도를 예시한다. 레지스트 패턴(302p)은, 피전사체(30)에 형성된 피전사 레지스트막으로서의 포지티브형 레지스트막(302)(점선부와 일부 실선부)에 다계조 포토마스크(10)를 개재하여 노광광을 조사하고, 현상함으로써 형성된다. 피전사체(30)는, 기판(300)과, 기판(300) 상에 순서대로 적층된 금속 박막이나 절연층, 반도체층 등의 임의의 피가공층(301)을 구비하고 있고, 포지티브형 레지스트막(302)은 피가공층(301) 상에 균일한 두께로 미리 형성되어 있는 것으로 한다. 또한, 피가공층(301)을 구성하는 각 층은, 각 층의 상층의 에칭액(또는 에칭 가스)에 대하여 내성을 갖도록 구성되어 있어도 된다.2, the partial cross section of the resist pattern 302p (solid line part) formed in the to-be-transferred body 30 by the pattern transfer process using the multi-gradation photomask 10 is illustrated. The resist pattern 302p irradiates the exposure light through the multi-gradation photomask 10 to the positive resist film 302 (dotted line and some solid line) as the transfer resist film formed on the transfer member 30, It is formed by developing. The transfer member 30 is provided with the substrate 300 and arbitrary processing layers 301, such as a metal thin film, an insulating layer, and a semiconductor layer laminated | stacked in order on the board | substrate 300, and a positive resist film It is assumed that 302 is previously formed with a uniform thickness on the layer to be processed 301. In addition, each layer which comprises the to-be-processed layer 301 may be comprised so that it may be resistant to the etching liquid (or etching gas) of the upper layer of each layer.

다계조 포토마스크(10)를 개재하여 포지티브형 레지스트막(302)에 노광광을 조사하면, 차광부(110)에서는 노광광이 투과하지 않고, 또한 반투광부(115), 투광부(120)의 순서대로 노광광의 광량이 단계적으로 증가한다. 그리고 포지티브형 레지스트막(302)은, 차광부(110), 반투광부(115)의 각각에 대응하는 영역에서 막 두께가 순서대로 얇아져, 투광부(120)에 대응하는 영역에서 제거된다. 이와 같이 하여, 피전사체(30) 상에 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(302p)이 형성된다.When the positive light is irradiated to the positive resist film 302 through the multi-gradation photomask 10, the light is not transmitted through the light blocking part 110, and the semi-transmissive part 115 and the light transmitting part 120 are exposed. The amount of light of exposure light increases in steps in order. The positive resist film 302 becomes thinner in order in the regions corresponding to each of the light blocking portion 110 and the semi-transmissive portion 115, and is removed in the region corresponding to the light transmitting portion 120. In this manner, a resist pattern 302p having a different film thickness in steps is formed on the transfer member 30.

레지스트 패턴(302p)이 형성되면, 레지스트 패턴(302p)에 덮여져 있지 않은 영역(투광부(120)에 대응하는 영역)에 노출되어 있는 피가공층(301)을 표면측으로부터 순차적으로 에칭하여 제거한다. 그리고, 레지스트 패턴(302p)을 애싱(감막)하여 막 두께가 얇은 영역(반투광부(115)에 대응하는 영역)을 제거하고, 새롭게 노출한 피가공층(301)을 순차적으로 에칭하여 제거한다. 이와 같이, 막 두께가 단계적으로 다른 레지스트 패턴(302p)을 이용함으로써, 종래의 포토마스크 2매분의 공정을 실시한 것으로 되어, 마스크 매수를 삭감할 수 있어, 포토리소그래피 공정을 간략화할 수 있다.When the resist pattern 302p is formed, the processed layer 301 exposed to the region not covered by the resist pattern 302p (the region corresponding to the light transmitting portion 120) is sequentially etched and removed from the surface side. do. Then, the resist pattern 302p is ashed (reduced) to remove the thin film region (region corresponding to the semi-transmissive portion 115), and the newly exposed workpiece layer 301 is sequentially etched and removed. In this manner, by using the resist pattern 302p having different film thicknesses in steps, the conventional process for two photomasks is performed, and the number of masks can be reduced, and the photolithography process can be simplified.

(3) 본 제1 실시 형태에 따른 효과(3) Effect according to the first embodiment

본 제1 실시 형태에 따르면, 이하에 기재하는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.According to the first embodiment, one or more effects described below are exhibited.

(a) 본 제1 실시 형태에 따르면, 제1 레지스트 패턴(103p)의 감막을 이용함으로써, 묘화 및 현상 공정의 횟수를 삭감할 수 있다. 이에 의해, 다계조 포토마스크(10)의 생산성을 향상시켜, 제조 코스트를 저감시킬 수 있다. 또한, 3계조의 전사 패턴을 형성할 때에, 2종류(차광막 패터닝과 반투광막 패터닝)의 패턴간의 위치 어긋남을 방지할 수 있으므로, 전사 패턴의 형성 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.(a) According to the first embodiment, the number of drawing and developing steps can be reduced by using the reduction film of the first resist pattern 103p. Thereby, productivity of the multi-gradation photomask 10 can be improved and manufacturing cost can be reduced. In addition, when forming the three-gradation transfer pattern, the positional shift between two kinds of patterns (shielding film patterning and semi-transmissive film patterning) can be prevented, so that a decrease in the accuracy of formation of the transfer pattern can be suppressed.

(b) 또한 본 제1 실시 형태에 따르면, 오존수를 공급함으로써 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막하고 있다. 오존수를 이용함으로써, 제1 레지스트 패턴(103p)에 공급되는 단위 면적당의 활성 산소의 공급량을, 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막함으로써 소비되는 단위 면적당의 활성 산소의 소비량보다도 많게 할 수 있다. 즉, 활성 산소의 과잉 공급 상태를 만들어 내도록 하고 있다. 이에 의해, 감막 속도의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 패턴의 소밀차 요인이나, 레지스트 개구율 분포 요인에 의한, 감막량의 면내 불균일을 방지하여, 제2 레지스트 패턴(104p)의 형성 정밀도를 향상시켜, 전사 패턴의 형성 정밀도를 향상시킬 수 있다.(b) Further, according to the first embodiment, the first resist pattern 103p is reduced by supplying ozone water. By using ozone water, the supply amount of the active oxygen per unit area supplied to the first resist pattern 103p can be made larger than the consumption amount of the active oxygen per unit area consumed by reducing the first resist pattern 103p. That is, the excessive supply state of active oxygen is produced | generated. Thereby, in-plane uniformity of a film reduction speed can be improved. For this reason, the in-plane nonuniformity of the film-reduction amount by the pattern difference density factor and the resist opening ratio distribution factor can be prevented, the formation precision of the 2nd resist pattern 104p can be improved, and the formation precision of a transfer pattern can be improved. .

(c) 본 제1 실시예의 방법에 따르면, 패턴 형상(소밀차, 주변 개구율에 의하지 않고)의 면내 균일성이 얻어져, 상기 (a)의 효과와 아울러 패턴의 선폭 제어를 더 유효하게 행할 수 있다. 구체적으로는, 패턴 선폭이 설계값으로부터 벗어나지 않음과 함께, 설계값과 실제의 선폭의 차이(제로가 아닌 경우)의 면내 편차가 생기지 않는다. 바꿔 말하면, 설계값에 대하여, 플러스측으로 어긋나거나 마이너스측으로 어긋나거나 하지 않고, 차이의 경향이 면내에서 일정하다. 이 때문에, TFT 기판의 패턴 등, 대칭성이 있는 패턴(예를 들면, 투광부, 차광부, 반투광부, 차광부, 투광부가 이 순서대로 한 방향으로 배열되고, 반투광부에 대하여, 양측에 있는 차광부의 선폭이 동일한 경우 등)에 있어서, 종래의 방법에서는 2회의 묘화에 의한 위치 어긋남에 의해서 이 대칭성을 유지할 수 없었다고 하는 문제를 해소하였다. 또한, 패턴 소밀차 기인이나 개구율 기인에 의한 면내의 선폭 변동의 편차도 억제할 수 있다.(c) According to the method of the first embodiment, in-plane uniformity of the pattern shape (no difference in density and peripheral aperture ratio) is obtained, and the line width control of the pattern can be performed more effectively in addition to the effect of the above (a). have. Specifically, while the pattern line width does not deviate from the design value, there is no in-plane variation of the difference (if not zero) between the design value and the actual line width. In other words, the tendency of the difference is constant in plane without shifting to the plus side or minus to the design value. Therefore, symmetrical patterns such as patterns of the TFT substrate (for example, the light transmitting portion, the light blocking portion, the semi-transmissive portion, the light-shielding portion, and the light-transmitting portions are arranged in one direction in this order, and the difference between the semi-transmissive portions on both sides). In the case where the line widths of the miners are the same, etc.), the problem that this symmetry cannot be maintained by the positional shift by two drawing in the conventional method was solved. Further, variations in in-plane line width variations due to pattern roughness differences and aperture ratios can also be suppressed.

(d) 또한, 본 제1 실시 형태의 방법에 있어서는, 예를 들면 레지스트 현상과, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 한, 차광막 및 반투과막의 각각의 에칭과, 제1 레지스트 패턴을 감막하여 제2 레지스트 패턴으로 하는 오존수에 의한 애싱과, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 한 차광막의 에칭과, 박리액에 의한 제2 레지스트 패턴의 제거와 같이, 이들 공정 모두에 대하여, 액체를 이용한 웨트 처리를 행할 수 있다. 따라서, 이들의 처리를 1장치 내에서 연속적으로 행할 수 있기 때문에, 처리 도중의 포토마스크 중간체를 처리 도중에 장치간에서 이동시킬 필요도 없어져, 파티클 부착 등에 의한 결함 발생의 리스크가 감소한다. 또한, 이들의 처리를 연속적으로 행할 수 있음으로써, 공정간에 생기는 불필요한 대기 시간이나 이동 시간을 삭감할 수 있어, 총처리 시간의 대폭적인 단축화가 가능하게 된다.(d) In addition, in the method of the first embodiment, for example, resist development, etching of each of the light shielding film and the semitransmissive film using the first resist pattern as a mask, and the first resist pattern are reduced to a second thickness Wet processing using liquids can be performed for all of these processes, such as ashing with ozone water as the resist pattern, etching of the light shielding film using the second resist pattern as a mask, and removal of the second resist pattern with the stripping solution. have. Therefore, since these processes can be performed continuously in one apparatus, it is not necessary to move the photomask intermediate in the process between apparatuses during a process, and the risk of defect generation by particle adhesion etc. reduces. In addition, by being able to perform these processes continuously, unnecessary waiting time and movement time which occur between processes can be reduced, and the total processing time can be shortened drastically.

<본 발명의 제2 실시 형태><2nd embodiment of this invention>

계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 제2 실시 형태에서는, 오존수 대신에, 산소 또는 오존 가스를 이용하여, 그 존재 분위기 하에서 광조사하고, 기체의 오존 또는 오존을 포함하는 활성 산소의 과잉 공급의 상태를 만들 수 있다. 이와 같이, 활성 산소의 생성을 촉진하고, 이것에 의해서 제1 레지스트 패턴(103p)을 감막하는 점이, 상기의 제1 실시 형태와는 다르다. 이하, 도 1을 참조하여 상기의 제1 실시 형태와 다른 점에 대해서 상술한다.Then, 2nd Embodiment of this invention is described. In the second embodiment, instead of ozone water, oxygen or ozone gas is used to irradiate light in the presence atmosphere, thereby creating a state of excessive supply of active oxygen including ozone or ozone of the gas. Thus, the point which accelerate | stimulates production | generation of active oxygen, and thereby reduces the 1st resist pattern 103p is different from said 1st Embodiment. Hereinafter, with reference to FIG. 1, the point different from the said 1st Embodiment is explained in full detail.

본 제2 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법도 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 도 1에 예시한 제조 공정을 거치지만, 본 제2 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법에서는, 도 1의 (d)에 예시한 제1 레지스트 패턴(103p)의 감막을, 오존 가스의 공급과 함께 광조사에 의해 행한다. 여기서 광조사에 사용되는 광은, 산소(O2), 또는 오존(O3)이 존재하는 분위기에서, 레지스트막(103)을 감막시키기 위한 활성 산소의 발생을 촉진하기 위한 에너지 광이며, 예를 들면 자외광(파장 200㎚∼380㎚)이나 진공 자외광(파장 10㎚∼200㎚)을 이용할 수 있다. 또한, 산소가 존재하는 분위기 속이란, 대기 중이어도 된다. 즉, 자외광(UV) 또는 진공 자외광(VUV)을 조사함으로써, 분위기 속에 있는 산소, 또는 오존을 여기하고, 분해나 결합 등을 거쳐 활성 산소를 발생시킨다. 또한, 이 광조사는, 분위기의 산소로부터 오존, 최종적으로는 활성 산소를 생성하는 것뿐만 아니라, 레지스트막(103)을 형성하는 유기물의 결합을 중단시키는 작용도 있기 때문에, 레지스트막(103)의 애싱이 효율적으로 진행된다. 이 과정에서, 제1 레지스트 패턴(103p)의 표면 근방에 있어서, 효율적으로 오존을 발생시킬 수 있어, 활성 산소가 제1 레지스트 패턴(103p)에 과잉으로 공급된다. 이에 의해, 제1 레지스트 패턴(103p)의 감막에 의한 제2 레지스트 패턴(104p)의 형상 제어를 정확하게 행할 수 있다. 이 감막 공정도, 진공 장치를 이용할 필요는 없고, 대기압과 동일한 혹은 거의 대기압 중에서 행할 수 있다. 또한, UV나 VUV는 공지의 조사 장치, 예를 들면 저압 수은 등이나 엑시머 UV 램프 등에 의해, 조사할 수 있다. 또한, 산소의 광반응에 의해 오존이 생성되는 데에 효율이 좋은 파장과, 오존이 더 광반응에 의해 다른 활성 산소가 생성되는 데에 효율이 좋은 파장은 다르다. 따라서, 예를 들면 저압 수은 등과 엑시머 UV 램프의 2종류의 광원에 의한 광조사를 행함으로써 오존과 그 밖의 활성 산소의 각 생성 효율을 향상시킬 수 있다.Although the manufacturing method of the multi-gradation photomask 10 which concerns on this 2nd Embodiment goes through the manufacturing process illustrated in FIG. 1 similarly to 1st Embodiment mentioned above, the multi-gradation photomask which concerns on this 2nd Embodiment ( In the manufacturing method of 10), the film forming of the 1st resist pattern 103p illustrated in FIG.1 (d) is performed by light irradiation with the supply of ozone gas. The light used for light irradiation is energy light for promoting the generation of active oxygen for reducing the resist film 103 in an atmosphere in which oxygen (O 2 ) or ozone (O 3 ) is present. For example, ultraviolet light (wavelengths 200 nm to 380 nm) or vacuum ultraviolet light (wavelengths 10 nm to 200 nm) can be used. In addition, the atmosphere may be in the atmosphere in which oxygen is present. That is, by irradiating ultraviolet light (UV) or vacuum ultraviolet light (VUV), oxygen or ozone in the atmosphere is excited, and active oxygen is generated through decomposition or bonding. In addition, the light irradiation not only generates ozone from the oxygen in the atmosphere, and finally active oxygen, but also stops bonding of the organic materials forming the resist film 103. Ashing proceeds efficiently. In this process, ozone can be generated efficiently in the vicinity of the surface of the first resist pattern 103p, and active oxygen is excessively supplied to the first resist pattern 103p. Thereby, shape control of the 2nd resist pattern 104p by the film-reduction of the 1st resist pattern 103p can be performed correctly. It is not necessary to use a vacuum apparatus also for this film-reduction process, and can be performed in the same or almost atmospheric pressure as atmospheric pressure. In addition, UV and VUV can be irradiated with a well-known irradiation apparatus, for example, a low pressure mercury lamp, an excimer UV lamp, etc. Moreover, the wavelength which is efficient in producing ozone by the photoreaction of oxygen differs from the wavelength which is efficient in generating other active oxygen by ozone further photoreaction. Therefore, for example, by irradiating light with two kinds of light sources such as low pressure mercury and excimer UV lamps, the respective generation efficiency of ozone and other active oxygen can be improved.

본 제2 실시 형태에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법에 있어서도, 상술한 제1 실시예에 따른 다계조 포토마스크(10)의 제조 방법과 마찬가지의 효과를 발휘한다. 즉, 본 제2 실시 형태에 있어서도, 패턴 형상(소밀차, 주변 개구율)에 의하지 않고, 극히 면내 균일성이 높은 감막 거동이 얻어졌다.Also in the manufacturing method of the multi-gradation photomask 10 which concerns on this 2nd Embodiment, there exists an effect similar to the manufacturing method of the multi-gradation photomask 10 which concerns on 1st Example mentioned above. That is, also in this 2nd Embodiment, the film film behavior with extremely high in-plane uniformity was obtained irrespective of a pattern shape (smallness difference, peripheral aperture ratio).

상기 제1, 제2 실시 양태로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다계조 포토마스크를 제조하는 공정의 대폭적인 효율화가 실현 가능함과 동시에 대형 포토마스크 기판의, 묘화기에의 세트가 한 번이라고 하는 이점을 누릴 수 있다. 동일한 기판을, 위치 어긋남 없이, 묘화기의 동일 위치에 재재치하는 것에 요하는, 시간과 부하를 경감할 수 있다. 또한, 이 재재치에 의해 발생하는 위치 어긋남의 리스크를 회피할 수 있는 것이다.As apparent from the first and second embodiments, according to the present invention, it is possible to realize significant efficiency in the process of manufacturing a multi-gradation photomask, and at the same time, a set of a large-scale photomask substrate to a drawing machine is once. You can enjoy this. Time and load required for repositioning the same board | substrate in the same position of a drawing machine can be reduced without a position shift. Moreover, the risk of position shift which arises by this repositioning can be avoided.

또한, 본 제1, 제2 실시 형태에서는, 오존의 공급에 의한 레지스트 패턴의 감막을 이용하고 있다. 이 방법에 따르면, 대기 중, 또는, 대기에 산소나 오존을 첨가한 분위기에서 감막 처리가 가능하기 때문에, 매우 유리하다. 한편, 레지스트의 애싱 방법으로서는, 플라즈마를 이용한 애싱을 적용하는 것도 가능하지만, 이 경우에는, 액정 표시용의 대형 마스크이므로, 대형의 진공 장치를 준비할 필요가 있는 데다가, 계(系) 내의 압이나 플라즈마 농도의 균일성을 유지하는 것이 어려워, 면내의 감막량 균일화는 용이하지 않다. 이것은, 활성 산소의 부족을 보충하기 위해, 과잉의 산소를 진공 장치에 도입하면, 플라즈마 생성 영향이 미칠 염려가 있기 때문이다.In the first and second embodiments, the resist film of the resist pattern by supplying ozone is used. According to this method, since the film-reduction treatment is possible in air | atmosphere or in the atmosphere which added oxygen and ozone to the air | atmosphere, it is very advantageous. On the other hand, as the ashing method of the resist, it is also possible to apply ashing using plasma, but in this case, since it is a large mask for liquid crystal display, it is necessary to prepare a large vacuum apparatus, It is difficult to maintain the uniformity of the plasma concentration, and uniformity of the amount of film in-plane is not easy. This is because, in order to make up for the lack of active oxygen, when excess oxygen is introduced into the vacuum apparatus, there is a concern that the plasma generation effect may occur.

또한, 예를 들면 플라즈마 애싱법에 있어서는, 플라즈마 방전에 의해서, 포토마스크 상에 전하의 분포가 생겨, 방전에 의한 패턴의 파괴 플라즈마 애싱 중에 생기는 이물에 의한 포토마스크의 결함 등의 리스크가 있었지만 본 발명의 방법은, 이들의 문제점을 발생시키지 않는다. 본 발명에 있어서는, 이와 같은 문제점이 없고, 또한, 패턴의 형상에 의하지 않고, 면내의 감막 속도의 균일성도 높일 수 있는 점에서 유리하다.For example, in the plasma ashing method, the electric discharge is generated on the photomask due to the plasma discharge, and there is a risk of the defect of the photomask due to the foreign matter generated during the plasma ashing of the pattern due to the discharge. The method of does not cause these problems. In the present invention, there is no such problem and it is advantageous in that the uniformity of the in-plane film-reducing speed can also be increased regardless of the shape of the pattern.

<본 발명의 다른 실시 형태><Other embodiments of the present invention>

또한, 다계조 포토마스크의 제법에는, 투명 기판(100) 상에, 반투광막(101) 및 차광막(102)을 이 순서대로 적층한 포토마스크 블랭크(10b)를 이용하여 행하는 상술한 방법 외에, 다른 방법을 이용할 수도 있다. 즉, 투명 기판 상에 형성한 차광막을 패터닝한 후에, 반투광막을 성막하고, 패터닝한다고 하는 공정을 거쳐, 투광부, 반투광부, 차광부를 형성하는 방법이다. 단, 전자의 제조법, 즉 상술한 제1, 제2 실시 형태 등에 따른 방법은, 본 발명을 적용하는 데에 적합하며, 바꿔 말하면, 전자의 방법은, 본 발명을 유효하게 적용할 수 있는 점에서, 생산 효율상, 특히 우수하다고 말할 수 있다.In addition, in the manufacturing method of a multi-gradation photomask, in addition to the above-mentioned method performed using the photomask blank 10b which laminated | stacked the translucent film 101 and the light shielding film 102 on this in this order, Other methods may be used. That is, after patterning the light shielding film formed on a transparent substrate, it is a method of forming a light transmission part, a semi-transmission part, and a light shielding part through the process of forming a semi-transmissive film and patterning. However, the former manufacturing method, ie, the method according to the first and second embodiments described above, is suitable for applying the present invention. In other words, the former method can effectively apply the present invention. In terms of production efficiency, it can be said to be particularly excellent.

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다. 또한, 상기에 있어서, 투광부, 차광부, 반투광부를 갖는 3계조의 다계조 포토마스크에 대해서 설명하였지만, 투과율이 다른 반투광부를 복수 갖는, 4계조 이상의 다계조 포토마스크에 있어서도, 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can variously change in the range which does not deviate from the summary. In addition, although the three-tone multi-gradation photomask which has the light transmission part, the light shielding part, and the semi-transmissive part was demonstrated in the above, in the multi-gradation photomask of four or more gradations which has a plurality of semi-transmissive parts from which a transmittance | permeability differs, this invention is Of course, it is applicable.

10 : 다계조 포토마스크
10b : 포토마스크 블랭크
100 : 투명 기판
101 : 반투광막
102 : 차광막
103 : 레지스트막
103p : 제1 레지스트 패턴
104p : 제2 레지스트 패턴
110 : 차광부
115 : 반투광부
120 : 투광부10: Multi gradation photo mask
10b: photomask blank
100: transparent substrate
101: translucent film
102: light shielding film
103: resist film
103p: first resist pattern
104p: second resist pattern
110: light shield
115: translucent part
120: floodlight

Claims (6)

차광부, 반투광부, 및 투광부를 포함하는 전사 패턴을 투명 기판 상에 형성하는 다계조 포토마스크의 제조 방법으로서,
반투광막, 차광막, 및 레지스트막이 상기 투명 기판 상에 이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 레지스트막에 묘화 및 현상을 실시하고, 상기 차광부의 형성 영역 및 상기 반투광부의 형성 영역을 덮고, 상기 반투광부의 형성 영역에 있어서의 상기 레지스트막의 두께가 상기 차광부의 형성 영역에 있어서의 상기 레지스트막의 두께보다도 얇은 제1 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막 및 상기 반투광막을 에칭하여 상기 투명 기판을 일부 노출시키는 제1 에칭 공정과,
상기 제1 레지스트 패턴에 오존을 공급하여 상기 제1 레지스트 패턴을 감막하고, 상기 반투광부의 형성 영역에 있어서의 상기 차광막을 노출시키고, 상기 차광부의 형성 영역을 덮는 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 반투광막을 일부 노출시키는 제2 에칭 공정과,
상기 제2 레지스트 패턴을 제거하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.A manufacturing method of a multi-gradation photomask which forms a transfer pattern including a light shielding portion, a semi-transmissive portion, and a light transmitting portion on a transparent substrate,
Preparing a photomask blank in which a translucent film, a light shielding film, and a resist film are laminated on the transparent substrate in this order;
The resist film is drawn and developed to cover the formation region of the light shielding portion and the formation region of the translucent portion, and the thickness of the resist film in the formation region of the semitransmissive portion is equal to that of the formation region of the light shielding portion. Forming a first resist pattern thinner than the thickness of the resist film;
A first etching process of partially exposing the transparent substrate by etching the light shielding film and the semi-transmissive film using the first resist pattern as a mask;
Supplying ozone to the first resist pattern to reduce the first resist pattern, exposing the light shielding film in the formation region of the translucent portion, and forming a second resist pattern covering the formation region of the light shielding portion; and,
A second etching step of partially exposing the semi-transmissive film by etching the light shielding film using the second resist pattern as a mask;
Removing the second resist pattern
Method for producing a multi-gradation photomask having a. 제1항에 있어서,
상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 오존수를 상기 제1 레지스트 패턴에 공급하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
In the step of forming the second resist pattern, ozone water is supplied to the first resist pattern. 제1항에 있어서,
상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 오존 가스를 상기 제1 레지스트 패턴에 공급하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The method of claim 1,
In the step of forming the second resist pattern, ozone gas is supplied to the first resist pattern. 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 상기 제1 레지스트 패턴의 표면 근방에 있어서, 상기 오존을 발생시키는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The method according to claim 1 or 3,
In the step of forming the second resist pattern, the ozone is generated in the vicinity of the surface of the first resist pattern. 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 레지스트 패턴을 형성하는 공정에서는, 산소 또는 오존이 존재하는 분위기 속에서, 상기 제1 레지스트 패턴에 광조사하는 것을 특징으로 하는 다계조 포토마스크의 제조 방법.The method according to claim 1 or 3,
In the step of forming the second resist pattern, light is irradiated to the first resist pattern in an atmosphere in which oxygen or ozone are present. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 다계조 포토마스크를 개재하여, 피전사체 상에 형성되어 있는 피전사 레지스트막에 노광광을 조사함으로써, 상기 피전사 레지스트막에 상기 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는
것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.The said transfer resist film | membrane is irradiated by exposing exposure light to the to-be-transferred resist film formed on the to-be-transferred body through the multi-gradation photomask by the manufacturing method in any one of Claims 1-3. Having a process of transferring a transfer pattern
Pattern transfer method, characterized in that.
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