KR20190047032A - Halftone mask, photomask blank, and manufacturing method of halftone mask - Google Patents

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Abstract

[과제] 미세한 포토레지스트 패턴을 노광하는 것이 가능한 다계조 하프톤 마스크를 제공한다.
[해결수단] 투명 기판 상에 반투과막 패턴으로 이루어지는 반투과부와 위상 시프트 막의 패턴으로 이루어지는 위상 시프트부가 형성되어 있으며, 위상 시프트 막은, 노광광의 위상을 반전하여, 위상 시프트 막의 투과율은, 반투과막의 투과율보다 낮다. 또한, 반투과부와 위상 시프트부가 인접하는 경계부에 있어서, 반투과막과 위상 시프트 막과 에칭 스토퍼 막과의 적층막이 형성되고, 에칭 스토퍼 막은, 반투과막과 위상 시프트 막과의 에칭액에 의하여 에칭되지 않는 재질로 이루어진다. 그 결과, 하프톤 효과와 위상 시프트 효과 모두를 가지는 포토마스크를 실현한다.
[PROBLEMS] To provide a multi-gradation halftone mask capable of exposing a fine photoresist pattern.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] A phase shifting portion is formed on a transparent substrate, the phase shifting portion including a transflective portion and a phase shifting film, the phase shift film inverting the phase of the exposure light, Is lower than the transmittance. Further, a laminated film of the semi-transparent film, the phase shift film and the etching stopper film is formed at the boundary where the semitransmissive portion and the phase shift portion are adjacent to each other, and the etching stopper film is not etched by the etching solution of the semitransmissive film and the phase shift film . As a result, a photomask having both a halftone effect and a phase shift effect is realized.

Description

하프톤 마스크, 포토마스크 블랭크스 및 하프톤 마스크의 제조방법Halftone mask, photomask blank, and manufacturing method of halftone mask

본 발명은 플랫 패널 디스플레이 등에 사용되는 다계조의 포토마스크인 하프톤 마스크, 포토마스크 블랭크스 및 하프톤 마스크의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a halftone mask, a photomask blank, and a method of manufacturing a halftone mask, which are multi-gradation photomasks used in flat panel displays and the like.

플랫 패널 디스플레이 등의 기술분야에서는, 반투과막의 투과율로 노광량을 제한하는 기능을 갖춘, 하프톤 마스크로 불리는 다계조의 포토마스크가 사용되고 있다.In a technical field such as a flat panel display, a multi-gradation photomask called a halftone mask, which has a function of limiting the amount of exposure with the transmittance of a semi-transmissive film, is used.

하프톤 마스크는, 투명 기판과 차광막과의 중간 투과율을 가지는 반투과막을 사용하여, 투명 기판, 반투과막, 차광막에 의하여, 3계조 또는 그 이상인 다계조의 포토마스크를 실현할 수 있다.The halftone mask can realize a multi-gradation photomask having three gradations or more by using a transparent substrate, a semi-transparent film, and a light-shielding film by using a semi-transparent film having an intermediate transmittance between the transparent substrate and the light-shielding film.

특허문헌 1에 개시된 하프톤 마스크를 사용함으로써, 1 회의 노광으로 막두께 가 다른 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 플랫 패널 디스플레이의 제조 공정에 있어서 리소그래피(lithography)의 공정수를 삭감하여, 제조비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.By using the halftone mask disclosed in Patent Document 1, a photoresist pattern having a different film thickness can be formed by one exposure, and the number of lithography processes in the manufacturing process of a flat panel display can be reduced, Can be reduced.

예를 들면, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용한 액정 표시 장치에 있어서는, TFT의 채널 영역 및 소스/드레인 전극 형성 영역에서, 각각 막두께가 다른 포토레지스트 패턴을 1회의 노광 공정으로 형성함으로써, 리소그래피의 공정을 삭감하고, 그에 따라 제조비용을 삭감하는 기술로서 사용되고 있다.For example, in a liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT), a photoresist pattern having a different film thickness is formed by one exposure process in the channel region and the source / drain electrode formation region of the TFT, And is used as a technique for reducing the manufacturing cost accordingly.

한편, 플랫 패널 디스플레이의 고화질화 때문에 배선 패턴의 미세화가 점점 더 강하게 요구되고 있다. 프로젝션 노광기로 해상(解像) 한계에 가까운 패턴을 노광하려고 하는 경우, 노광 마진을 확보하기 위해, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 차광 영역의 에지부(edge part)에 위상을 반전시키는 위상 시프터를 구비한 위상 시프트 마스크가 제안되고 있다.On the other hand, miniaturization of the wiring pattern is increasingly demanded because of the high quality of the flat panel display. When a projection exposure apparatus tries to expose a pattern close to the resolution limit, in order to secure an exposure margin, a phase shifter for inverting the phase to the edge part of the light shielding area, as disclosed in Patent Document 2, A phase shift mask is proposed.

일본국 공개특허공보 특개 2011-227391호Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-227391 일본국 공개특허공보 특개 2011-13283호Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2011-13283

하프톤 마스크는, 리소그래피 공정의 삭감에 기여할 수는 있으나, 반투과막과 차광막과의 경계에서 노광광 강도 분포의 변화가 비교적 완만하여, 그 때문에 하프톤 마스크를 사용해서 노광한 포토레지스트 막은, 경계에 해당되는 부분에서 단면 형상이 완만한 경사를 나타내고, 프로세스 마진이 저하되고, 미세한 패턴을 형성하는 것이 곤란하다는 문제가 있다.The halftone mask can contribute to the reduction of the lithography process, but the change in the exposure light intensity distribution at the boundary between the semitransparent film and the light shielding film is comparatively gentle, and therefore, the photoresist film exposed using the halftone mask has a boundary And the process margin is lowered, and it is difficult to form a fine pattern.

위상 시프트 마스크를 사용함으로써 해상도가 향상되고, 패턴을 한층 더 미세화할 수 있게 된다. 그러나, 위상 시프트 마스크는 바이너리 마스크(Binary Mask)를 대상으로 한 기술이므로, 하프톤 마스크와 같은 리소그래피 공정의 삭감은 불가능하다. 그러므로, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 사용했을 경우, 리소그래피 공정의 삭감에 기여할 수 없다. By using the phase shift mask, the resolution is improved and the pattern can be further miniaturized. However, since the phase shift mask is a technique for a binary mask, it is impossible to reduce the lithography process such as a halftone mask. Therefore, when used in the manufacture of a flat panel display, it can not contribute to the reduction of the lithography process.

이와 같이 종래의 포토마스크로는, 플랫 패널 디스플레이 제조비용의 저감과 해상도의 문제를 양립시키는 것이 불가능했다.As described above, with the conventional photomask, it has been impossible to combine the problem of reduction in manufacturing cost and resolution of a flat panel display.

상기 과제를 감안하여, 본 발명은, 리소그래피 공정의 삭감과 패턴을 한층 더 미세화하는 것을 양립시킬 수 있는 포토마스크 및 그 제조에 사용되는 포토마스크 블랭크스, 및 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a photomask capable of both reducing the lithography process and further finishing the pattern, a photomask blanks used in the production, and a method of manufacturing the photomask do.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,In the photomask according to the embodiment of the present invention,

투명 기판 상에 반투과부, 위상 시프트부, 경계부 및 투광부를 구비하여,A transflective portion, a phase shift portion, a boundary portion, and a transparent portion on a transparent substrate,

상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출된 부분으로 이루어지고,Wherein the transparent portion comprises a portion where the transparent substrate is exposed,

상기 반투과부는, 상기 투명 기판 상에 구비된 반투과막으로 형성되고,Wherein the transflective portion is formed of a transflective film provided on the transparent substrate,

상기 위상 시프트부는 상기 투명 기판 상에 구비된 위상 시프트 막으로 형성되고,Wherein the phase shift portion is formed of a phase shift film provided on the transparent substrate,

상기 경계부는, 상기 반투과부와 상기 위상 시프트부가 인접하는 영역에 형성되고,Wherein the boundary portion is formed in a region where the semitransmissive portion and the phase shift portion are adjacent to each other,

상기 경계부의 폭이 일정 폭 이하이며,Wherein a width of the boundary portion is equal to or less than a predetermined width,

상기 경계부는, 상기 위상 시프트 막, 에칭 스토퍼 막, 상기 반투과막이 이 순서대로 형성된 적층 구조막으로 형성되는 한편, 상기 경계부를 제외한 상기 반투과부, 상기 위상 시프트부 및 상기 투광부의 상기 에칭 스토퍼 막은 제거되고,Wherein the boundary portion is formed of a laminated structure film in which the phase shift film, the etching stopper film, and the semitransmissive film are formed in this order, while the etching stopper film of the semitransmissive portion, the phase shifting portion, And,

상기 경계부의 폭은, 상기 포토마스크가 사용되는 투명 노광 장치의 해상 한계 이하인 것The width of the boundary portion is not more than the resolution limit of the transparent exposure apparatus in which the photomask is used

을 특징으로 한다..

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,Further, in the photomask according to the embodiment of the present invention,

투명 기판에 반투과부, 위상 시프트부, 경계부 및 투광부를 구비하여,A transparent substrate is provided with a transflective portion, a phase shift portion, a boundary portion, and a transparent portion,

상기 투광부는 상기 투명 기판이 노출된 부분으로 이루어지고,Wherein the transparent portion comprises a portion where the transparent substrate is exposed,

상기 반투과부는 상기 투명 기판 상에 구비된 반투과막으로 형성되고,Wherein the transflective portion is formed of a semi-transparent film provided on the transparent substrate,

상기 위상 시프트부는 상기 투명 기판 상에 구비된 위상 시프트 막으로 형성되고,Wherein the phase shift portion is formed of a phase shift film provided on the transparent substrate,

상기 경계부는, 상기 반투과부와 상기 위상 시프트부가 인접하는 영역에 형성되고,Wherein the boundary portion is formed in a region where the semitransmissive portion and the phase shift portion are adjacent to each other,

상기 경계부의 폭이 일정 폭 이하이며,Wherein a width of the boundary portion is equal to or less than a predetermined width,

상기 경계부는, 상기 반투과막, 에칭 스토퍼 막, 상기 위상 시프트 막이 이 순서대로 형성되는 한편, 상기 경계부를 제외한 상기 반투과부, 상기 위상 시프트부 및 상기 투광부의 상기 에칭 스토퍼 막은 제거되고,Wherein the boundary portion is formed with the semitransmissive film, the etching stopper film, and the phase shift film in this order, while the etching stopper film of the semitransmissive portion, the phase shifting portion, and the transmissive portion except for the boundary portion is removed,

상기 경계부의 폭은, 상기 포토마스크가 사용되는 투영 노광 장치의 해상 한계 이하인 것The width of the boundary portion is not more than the resolution limit of the projection exposure apparatus in which the photomask is used

을 특징으로 한다..

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,In the photomask according to the embodiment of the present invention,

상기 위상 시프트 막은, 노광광에 대한 투과율이 1 ~ 10[%]이며, 또한 노광광의 위상이 번전되는 것을 특징으로 하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 포토마스크.The photomask according to claim 1 or 2, wherein the phase shift film has a transmittance of 1 to 10% with respect to the exposure light, and the phase of the exposure light is changed.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,In the photomask according to the embodiment of the present invention,

상기 반투과막의 노광광에 대한 투과율은 10 ~ 60[%]인 것을 특징으로 한다.And the transmissivity of the transflective film to the exposure light is 10 to 60%.

이러한 구성으로 함으로써, 반투과부는, 위상 시프트부 및 투광부의 중간 광투과율을 가지며, 반투과부, 위상 시프트부 및 투광부에 의하여 다계조의 포토마스크를 얻을 수 있다. 게다가 반투과부와 위상 시프트부를 인접시킴으로써, 반투과부와 위상 시프트부와의 경계부에서 노광광의 프로파일을 급격히 변화시킬 수 있으며, 노광된 포토레지스트의 형상을 개선하여, 패턴의 미세화를 실현할 수 있다. 그 결과, 하프톤 효과와 위상 시프트 효과 모두를 가지는 포토마스크를 얻을 수 있다.With this configuration, the semi-transmissive portion has intermediate light transmittance of the phase shifting portion and the transmissive portion, and a photomask having multiple gradations can be obtained by the transflective portion, the phase shifting portion, and the transparent portion. In addition, by adjoining the transflective portion and the phase shift portion, the profile of the exposure light at the boundary portion between the transflective portion and the phase shifting portion can be abruptly changed, the shape of the exposed photoresist can be improved, and the pattern can be miniaturized. As a result, a photomask having both a halftone effect and a phase shift effect can be obtained.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,In the photomask according to the embodiment of the present invention,

상기 위상 시프트 막과 상기 반투과막은, 같은 에칭액에 의하여 에칭이 가능하며, 상기 에칭 스토퍼 막은, 상기 에칭액에 대한 에칭 선택성을 가지는 것을 특징으로 한다.The phase shift film and the semi-permeable film can be etched by the same etching liquid, and the etching stopper film has etching selectivity to the etching liquid.

구체적으로는, 예를 들면, 상기 에칭 스토퍼 막은 Ti계 막으로 구성되어, 상기 위상 시프트 막은 Cr 산화막으로 구성된다.Specifically, for example, the etching stopper film is made of a Ti-based film, and the phase shift film is made of a Cr oxide film.

이러한 구성으로 함으로써, 포토마스크의 제조 공정에 있어서, 습식 에칭을 사용하여, 포토마스크의 제조가 용이하게 된다.With such a configuration, in the process of manufacturing the photomask, the photomask can be easily manufactured by using the wet etching.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크는,In the photomask according to the embodiment of the present invention,

상기 경계부의 ?은, 포토마스크 묘화 장치의 위치 맞춤 오차로 설정되고, 상기 포토마스크가 사용되는 투영 노광 장치의 해상 한계 이하인 것을 특징으로 한다.The? Of the boundary portion is set to an alignment error of the photomask drawing apparatus and is characterized by being below the resolution limit of the projection exposure apparatus in which the photomask is used.

이러한 구성으로 함으로써, 경계 부분의 에칭 스토퍼 막이 포토레지스트의 노광에 대하여 악영향을 주는 일이 없이, 반투과부와 위상 시프트부를 인접시키는 것이 가능하게 된다.With this configuration, it is possible to make the transflective portion and the phase shift portion adjacent to each other without adversely affecting exposure of the photoresist by the etching stopper film at the boundary portion.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크 블랭크스는, In the photomask blank according to the embodiment of the present invention,

상기 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크스이며,A photomask blanks for manufacturing the photomask,

상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트 막 및 상기 에칭 스토퍼 막이, 이 순서대로 적층된 것을 특징으로 한다.And the phase shift film and the etching stopper film are stacked in this order on the transparent substrate.

이러한 구성인 포토마스크 블랭크스로 함으로써, 포토마스크 블랭크스 상에 고객의 사양이나 용도에 맞춘 반투과막을 성막하여, 다계조 마스크를 형성할 수 있다. 그 결과, 하프톤 효과와 위상 시프트 효과 모두를 갖춘, 소망의 특성을 가지는 포토마스크의 제조 기간을 단축할 수 있다.By using the photomask blanks having such a constitution, a multi-tone mask can be formed by forming a transflective film on the photomask blanks in accordance with the specification or use of the customer. As a result, the manufacturing time of the photomask having both the halftone effect and the phase shift effect and the desired characteristics can be shortened.

본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크의 제조방법은,In the method of manufacturing a photomask according to the embodiment of the present invention,

투명 기판 상에 위상 시프트 막 및 에칭 스토퍼 막을 이 순서대로 적층하는 공정과,A step of laminating a phase shift film and an etching stopper film on a transparent substrate in this order;

제 1의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,A step of forming a first photoresist film,

상기 제 1의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,A step of patterning the first photoresist film;

상기 제 1의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하는 공정과,Etching the etching stopper film using the first photoresist film as a mask,

상기 에칭 스토퍼 막을 마스크로 상기 위상 시프트 막을 에칭하는 공정과,Etching the phase shift film using the etching stopper film as a mask,

상기 제 1의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과, Removing the first photoresist film;

반투과막을 형성하는 공정과,A step of forming a transflective film,

제 2의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,A step of forming a second photoresist film,

에칭된 상기 에칭 스토퍼 막과 상기 투영 노광 장치의 해상 한계 이하의 폭이 겹치도록 상기 제 2의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,Patterning the second photoresist film so that the etch stopper film and the projection exposure apparatus have a width less than a resolution limit,

상기 제 2의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 반투과막을 에칭하는 공정과,Etching the semi-transparent film with the second photoresist film as a mask,

상기 제 2의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,Removing the second photoresist film;

상기 반투과막을 마스크로 상기 위상 시프트 막 상의 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하여, 상기 경계부를 제외한 상기 에칭 스토퍼 막을 제거하는 공정Etching the etching stopper film on the phase shift film using the transflective film as a mask to remove the etching stopper film except for the boundary portion

을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 포토마스크의 제조방법은,Further, in the method of manufacturing a photomask according to the embodiment of the present invention,

투명 기판 상에 반투과막 및 에칭 스토퍼 막을 이 순서대로 적층하는 공정과,A step of laminating a semi-transparent film and an etching stopper film on a transparent substrate in this order;

제 3의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,A step of forming a third photoresist film,

상기 제 3의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,A step of patterning the third photoresist film;

상기 제 3의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하는 공정과,Etching the etching stopper film using the third photoresist film as a mask,

상기 에칭 스토퍼 막을 마스크로 상기 반투과막을 에칭하는 공정과,Etching the transflective film using the etching stopper film as a mask,

상기 제 3의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,Removing the third photoresist film;

위상 시프트 막을 형성하는 공정과,A step of forming a phase shift film,

제 4의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,A step of forming a fourth photoresist film,

에칭된 상기 에칭 스토퍼 막과 상기 투영 노광 장치의 해상 한계 이하의 폭이 겹치도록 상기 제 4의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,Patterning the fourth photoresist film so that a width less than a resolution limit of the etch stopper film and the projection exposure apparatus overlap;

상기 제 4의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 위상 시프트 막을 에칭하는 공정과,Etching the phase shift film using the fourth photoresist film as a mask,

상기 제 4의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,Removing the fourth photoresist film,

상기 위상 시프트 막을 마스크로 상기 반투과막 상의 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하여, 상기 경계부를 제외한 상기 에칭 스토퍼 막을 제거하는 공정Etching the etching stopper film on the transflective film with the phase shift film as a mask to remove the etching stopper film except for the boundary portion

을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a control unit.

이러한 포토마스크의 제조방법에 의하여, 반투과막과 위상 시프트 막의 패터닝이 가능하게 된다. 게다가 반투과막의 패턴과 위상 시프트 막의 패턴을 인접하여 배치하는 것도 가능하게 된다. 그 결과, 하프톤 효과와 위상 시프트 효과 모두를 가기는 포토마스크를 제조할 수 있다.By such a manufacturing method of the photomask, patterning of the semi-transmissive film and the phase shift film becomes possible. In addition, it becomes possible to arrange the pattern of the transflective film and the pattern of the phase shift film adjacent to each other. As a result, it is possible to manufacture a photomask that goes both the halftone effect and the phase shift effect.

본 발명에 의하면, 패턴을 한층 더 미세화시키고 리소그래피 공정의 삭감이 가능한 다계조 하프톤 마스크를 실현할 수 있다. 그 결과, 예를 들면, 고화질 플랫 패널 디스플레이의 제조비용 저감에 기여할 수 있다.According to the present invention, it is possible to realize a multi-gradation halftone mask which can further reduce the pattern and reduce the lithography process. As a result, for example, it can contribute to a reduction in the manufacturing cost of a high-definition flat panel display.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시형태에 따른 포토마스크와 종전 포토마스크에 의하여 노광된 포토레지스트 막의 경계부에 있어서의 경사각도의 비교도이다.
도 5는 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2의 실시형태에 따른 포토마스크의 주요 공정을 나타낸 단면도이다.
1 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to the first embodiment of the present invention.
4 is a comparative view of the inclination angle at the boundary between the photomask according to the first embodiment of the present invention and the photoresist film exposed by the conventional photomask.
5 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to a second embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to a second embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing main steps of a photomask according to a second embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 다만, 이하의 실시형태는, 모두 본 발명의 요지 인정에 있어서 한정적인 해석을 주는 것은 아니다. 또한, 동일 또는 동종의 부재에 대해서는 같은 참조 부호를 부여하고, 설명을 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted, however, that the following embodiments are not intended to be construed as limiting the present invention. The same or similar members are denoted by the same reference numerals, and a description thereof may be omitted.

(실시형태 1)(Embodiment 1)

이하, 본 발명의 하프톤 마스크의 실시형태 1의 제조 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of Embodiment 1 of the halftone mask of the present invention will be described in detail.

도 1(A)에 나타내듯이, 합성 석영 유리 등의 투명 기판(11) 상에 위상 시프트 막(12)을 스패터 법 등에 의하여 성막하고, 그 위에 에칭 스토퍼 막(13)을 스패터 법 등에 의하여 성막함으로써 포토마스크 블랭크스(10)를 마련한다.1 (A), a phase shift film 12 is formed on a transparent substrate 11 such as synthetic quartz glass by sputtering or the like, and an etching stopper film 13 is formed thereon by a sputtering method or the like A photomask blank 10 is provided.

위상 시프트 막(12)은, 그 위상 시프트 각이 대략 180[도]이며, 노광광의 위상을 반전하고, 노광광에 대한 위상 시프트 막(12)의 광투과율은 1% ~ 10%이다.The phase shift film 12 has a phase shift angle of about 180 degrees and the phase of the exposure light is reversed and the light transmittance of the phase shift film 12 with respect to the exposure light is 1% to 10%.

위상 시프트 막(12)의 광투과율이 과도하게 낮으면 위상 시프트 효과가 줄기 때문에, 전형적인 광투과율은 5 ~ 7[%]이다. 구체적으로는, 예를 들면, 막두께 80 ~ 200[㎚]인 Cr(크롬) 산화막, Cr 산질화막 등을 사용하여, 필요한 특성에 맞추어서 막두께나 조성을 조정한다. 또한, 반드시 단층막이어야 할 필요는 없고, 예를 들면, 막두께 방향에 대하여 조성이 변화하는 막이나, 조성이 다른 막을 적층한 막이어도 좋다.When the light transmittance of the phase shift film 12 is excessively low, the phase shift effect is reduced, so that the typical light transmittance is 5 to 7 [%]. Specifically, for example, a Cr (chromium) oxide film or a Cr oxynitride film having a film thickness of 80 to 200 [nm] is used to adjust the film thickness and composition in accordance with required characteristics. It is not always necessary to be a single-layer film. For example, the film may be a film whose composition varies with respect to the film thickness direction or a film in which films having different compositions are laminated.

또한, 노광광으로서, g 선, h 선, i 선이나 이들 2개 이상의 혼합광을 사용할 수 있다.As the exposure light, g line, h line, i line, or a mixture of two or more of these lights can be used.

여기서 대략 180[도]란, 구체적으로는, 180±10[도]의 범위이며, 이 범위이면 위상 반전 효과를 충분히 얻을 수 있다.Here, approximately 180 [degrees] is specifically in the range of 180 10 [degrees], and if the range is within this range, the phase reversing effect can be sufficiently obtained.

에칭 스토퍼 막(13)은, 위상 시프트 막(12)과는 재질이 다르며, 에칭 특성이 다른 막을 사용한다. 구체적으로는, 에칭 스토퍼 막(13)으로서, 예를 들면, 막두께 4 ~ 30[㎚]인 Ti(티타늄)계 막(Ti, Ti 산화막, Ti 산질화막, 혹은 이들의 적층막), Ni(니켈)계 막(Ni, Ni 산화막, Ni 산질화막, 혹은 이들의 적층막), MoSi(몰리브덴 실리사이드)막 등을 사용한다.The etching stopper film 13 is made of a material different from that of the phase shift film 12 and having a different etching characteristic. Specifically, as the etching stopper film 13, for example, a Ti (titanium) film (Ti, Ti oxide film, Ti oxynitride film or laminated film thereof) having a film thickness of 4 to 30 [ (Ni, Ni oxide film, Ni oxynitride film, or laminated film thereof), MoSi (molybdenum silicide) film, or the like is used.

다음으로, 에칭 스토퍼 막(13) 상에 제 1의 포토레지스트 막(14)을 도포법에 의하여 형성한다.Next, a first photoresist film 14 is formed on the etching stopper film 13 by a coating method.

다음으로 도 1(B)에 나타내듯이, 제 1의 포토레지스트 막(14)을, 예를 들면, 포토마스크 묘화 장치에 의하여 노광하고, 그 후 현상함으로써, 제 1의 포토레지스트 패턴(14a, 14b, 14c)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 1 (B), the first photoresist film 14 is exposed by, for example, a photomask drawing apparatus and then developed so that the first photoresist patterns 14a and 14b And 14c.

다음으로 도 1(C)에 나타내듯이, 제 1의 포토레지스트 패턴(14a, 14b, 14c)을 마스크로 에칭 스토퍼 막(13)을 에칭하여, 에칭 스토퍼 막의 패턴(13a, 13b, 13c)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 1 (C), the etching stopper film 13 is etched using the first photoresist patterns 14a, 14b and 14c as a mask to form patterns 13a, 13b and 13c of the etching stopper film do.

에칭은 습식 에칭법 또는 드라이 에칭법에 의하여 실시할 수 있다. 위상 시프트 막(12)에 대하여 선택적으로 에칭 스토퍼 막(13)을 에칭하는 경우, 바람직하게는 높은 선택 비율을 가지는 습직 에칭을 사용할 수 있다. 에칭액은, 위상 시프트 막(12)에 대한 선택성을 가지며(에칭 내성이 있어), 에칭 스토퍼 막(13)의 재질에 맞추어서, 에칭 스토퍼 막(13)을 에칭할 수 있는 약액을 선택하면 된다. 예를 들면, Ti계 막을 사용하는 경우, 수산화 칼륨(KOH)과 과산화수소수의 혼합액을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The etching can be performed by a wet etching method or a dry etching method. When the etching stopper film 13 is selectively etched with respect to the phase shift film 12, it is preferable to use a wet etching having a high selection ratio. The etching liquid may have a selectivity to the phase shift film 12 (having etching resistance), and a chemical solution capable of etching the etching stopper film 13 in accordance with the material of the etching stopper film 13 may be selected. For example, when a Ti-based film is used, a mixed solution of potassium hydroxide (KOH) and hydrogen peroxide water can be preferably used, but is not limited thereto.

다음으로 도 2(A)에 나타내듯이, 제 1의 포토레지스트 패턴(14a, 14b, 14c)을 애싱(ashing) 등에 의하여 제거하고, 그 후, 에칭 스토퍼 막의 패턴(13a, 13b, 13c)을 마스크로 위상 시프트 막(12)을 에칭하여, 위상 시프트 막의 패턴(12a, 12b, 12c)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 2A, the first photoresist patterns 14a, 14b, and 14c are removed by ashing or the like, and then the patterns 13a, 13b, and 13c of the etching stopper film are masked The phase shift film 12 is etched to form the patterns 12a, 12b, and 12c of the phase shift film.

위상 시프트 막(12)의 에칭법으로써, 습식 에칭법 또는 드라이 에칭법이 사용된다. 다만, 에칭 스토퍼 막에 대하여 위상 시프트 막(12)을 선택적으로 에칭하기 때문에, 높은 에칭 선택 비율이 얻어지는 습식 에칭법을 바람직하게 사용할 수 있다.As the etching of the phase shift film 12, a wet etching method or a dry etching method is used. However, a wet etching method in which a high etching selectivity ratio can be obtained can be preferably used because the phase shift film 12 is selectively etched with respect to the etching stopper film.

예를 들면, 상기와 같이 에칭 스토퍼 막(13)을 Ti계 막, 위상 시프트 막(12)을 Cr 산화막, Cr 산질화막으로 하면, 위상 시프트 막(12)의 에칭액으로서, 세륨(Cerium)계 에칭액인 예를 들면, 질산 제2 세륨 암모늄 수용액을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, when the etching stopper film 13 is a Ti-based film, the phase shift film 12 is a Cr oxide film, and a Cr oxynitride film, a cerium-based etching solution For example, a cerous ammonium nitrate aqueous solution can be preferably used, but is not limited thereto.

또한, 위상 시프트 막(12)을 에칭하고, 위상 시프트 막의 패턴(12a, 12b, 12c)을 형성한 후에, 애싱법 등에 의하여 제 1의 포토레지스트 패턴(14a)을 제거해도 좋다.The first photoresist pattern 14a may be removed by an ashing method or the like after the phase shift film 12 is etched to form the patterns 12a, 12b, and 12c of the phase shift film.

이 경우, 에칭 스토퍼 막(13)의 에칭 공정과 위상 시프트 막(12)의 에칭 공정을 연속하여 실시할 수도 있다.In this case, the etching process of the etching stopper film 13 and the etching process of the phase shift film 12 may be performed continuously.

다음으로, 도 2(B)에 나타내듯이, 하프톤 막으로서, 예를 들면, 막두께 1 ~ 40[㎚]의 Cr, Cr 산화막, Cr 산질화막 등 반투과막(15)을 스패터 법 등에 의하여 형성하고, 그 후, 반투과막(15) 상에 제 2의 포토레지스트 막(16)을 도포법에 의하여 형성한다.2 (B), a semi-permeable film 15 such as a Cr, Cr oxide film, or Cr oxynitride film with a film thickness of 1 to 40 [nm], for example, is formed as a halftone film by a sputtering method Thereafter, a second photoresist film 16 is formed on the transflective film 15 by a coating method.

여기서, 상기 반투과막(15)의 광투과율은, 10 ~ 60%, 전형적으로는 20% ~ 55%로 설정한다. 반투과막(15)은 노광광의 위상을 반전하지 않고, 위상 시프트 각은, 예를 들면, 0.4 ~ 15도이다. 반투과막의 상기 광학적 특성은, 막두께나 조성에 의해서 조정할 수 있다.Here, the light transmittance of the transflective film 15 is set to 10 to 60%, typically 20% to 55%. The transflective film 15 does not invert the phase of the exposure light and the phase shift angle is, for example, 0.4 to 15 degrees. The optical characteristics of the transflective film can be adjusted by the film thickness and the composition.

여기서 하프톤 막인 반투과막의 광투과율은, 사용 목적이나 고객의 사양 등에 따라 결정되는 것이다. 따라서, 위상 시프트 막과 에칭 스토퍼 막을 적층한 포토마스크 블랭크스를 미리 마련해 두고, 고객 등의 사양에 맞추어서 하프톤 막을 형성함으로써, 포토마스크의 사양 확정부터 포토마스크 완성까지의 제조기간을 단축할 수 있다.Here, the light transmittance of the transflective film, which is a halftone film, is determined depending on the purpose of use, the specification of the customer, and the like. Therefore, by providing the photomask blanks in which the phase shift film and the etching stopper film are laminated in advance, and forming the halftone film in accordance with the specification of the customer or the like, the manufacturing period from the specification of the photomask to the completion of the photomask can be shortened.

다음으로, 도 2(C)에 나타내듯이, 제 2의 포토레지스트 막(16)을 노광 및 현상함으로써, 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 2 (C), the second photoresist film 16 is exposed and developed to form a second photoresist pattern 16a.

다음으로, 도 2(D)에 나타내듯이, 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 마스크로, 반투과막(15)을 에칭하여, 반투과막의 패턴(15a)을 형성하고, 그 후, 애싱 등에 의하여 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 제거한다.2 (D), the semi-transparent film 15 is etched using the second photoresist pattern 16a as a mask to form a semi-transparent film pattern 15a, The second photoresist pattern 16a is removed.

반투과막(15)의 에칭법으로서, 습식 에칭법 또는 드라이 에칭법을 사용할 수 있으나, 높은 에칭 선택 비율이 얻어지는 습식 에칭법을 바람직하게 사용할 수 있다.As the etching method of the semi-permeable film 15, a wet etching method or a dry etching method can be used, but a wet etching method capable of obtaining a high etching selection ratio can be preferably used.

위상 시프트 막(12)과 마찬가지로 반투과막(15)으로서 Cr계인 막을 사용하는 경우, 에칭액으로, 예를 들면, 질산 제2 세륨 암모늄 수용액을 사용할 수 있다.When a Cr-based film is used as the semi-transmissive film 15 in the same manner as the phase shift film 12, for example, a ceric ammonium nitrate aqueous solution can be used as an etching solution.

다음으로, 도 3에 나타내듯이, 반투과막의 패턴(15a)을 마스크로, 위상 시프트 막의 패턴(12a, 12b, 12c) 상의 에칭 스토퍼 막의 패턴(13a, 13b, 13c)을 에칭한다. 반투과막의 패턴(15a)의 하부에는, 일부 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)이 잔존하다.Next, as shown in Fig. 3, the patterns 13a, 13b, and 13c of the etching stopper film on the patterns 12a, 12b, and 12c of the phase shift film are etched by using the pattern 15a of the transflective film as a mask. At the bottom of the pattern 15a of the semi-permeable membrane, patterns 13d and 13e of some etching stopper films remain.

에칭법으로서, 습식 에칭법 또는 드라이 에칭법을 사용할 수 있으나, 높은 에칭 선택 비율이 얻어지는 습식 에칭법을 바람직하게 사용할 수 있다. 에칭액으로서, 상기와 같이 KOH와 과산화수소수의 혼합액을 바람직하게 사용할 수 있다.As the etching method, a wet etching method or a dry etching method can be used, but a wet etching method in which a high etching selection ratio can be obtained can be preferably used. As the etching solution, a mixed solution of KOH and hydrogen peroxide water may be preferably used as described above.

한편, 도 2(C)의 공정 후, 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 마스크로, 반투과막(15)을 에칭하여, 반투과막의 패턴(15a)을 형성하여, 위상 시프트 막의 패턴(12a) 상의 에칭 스토퍼 막의 패턴(13a)을 에칭한 후에, 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 애싱 등으로 제거해도 좋다.On the other hand, after the process of FIG. 2 (C), the semi-transparent film 15 is etched using the second photoresist pattern 16a as a mask to form a pattern 15a of the semi-transparent film, The second photoresist pattern 16a may be removed by ashing or the like after the pattern 13a of the etching stopper film on the first photoresist pattern 12a is etched.

도 3에 나타내듯이, 포토마스크 상에는, 위상 시프트 막의 패턴(12a, 12b, 12c)과 반투과막의 패턴(15a)이 형성되고, 그 외의 영역에서는 투명한 기판(11)이 노출되어 있다.As shown in Fig. 3, patterns 12a, 12b and 12c of a phase shift film and a pattern 15a of a transflective film are formed on the photomask, and the transparent substrate 11 is exposed in the other regions.

도 3에 있어서, 위상 시프트 막의 패턴(12b, 12c)으로 형성되는 위상 시프트부와 반투과막의 패턴(15a)으로 형성되는 반투과부와의 위상차는 대략 180[도]가 되기 때문에, 이들 경계부분에서의 위상 시프트부와 반투과부의 패턴(15a)으로 형성되는 반투과부와의 위상차는, 반투과막의 위상 시프트 각을 α[도]로 하면 180-α이지만, 반투과막의 투과율이 높은 경우, 예를 들면, 투과율 54%이면 α=1.1[도]로 극히 낮으며, 위상차는 대략 180[도]로 간주할 수 있다. 혹은, 필요하다면 위상 시프트 막(12)의 막두께 등을 미세 조정함으로써 위상차를 180±10[도] 범위에 용이하게 머물게 할 수 있다. 이 때문에 이들 경계부분에서도 노광광 분포는 급격히 변화하고, 그 결과, 본 포토마스크를 사용하여 예를 들면, 플랫 패널 기판 상에 형성되는 포토레지스트의 프로파일은, 이 경계부분에서 급격히 변화한다.In Fig. 3, the phase difference between the phase shift portion formed by the patterns 12b and 12c of the phase shift film and the semi-transparent portion formed by the pattern 15a of the semi-transparent film is approximately 180 degrees, The phase shift between the phase shifting portion of the semi-transmissive portion and the semi-transmissive portion formed by the pattern 15a of the semi-transmissive portion is 180-α when the phase shift angle of the semi-transmissive film is α [degrees], but when the transmissivity of the semi- For a transmittance of 54%, α = 1.1 [degrees], which is extremely low, and the phase difference can be regarded as approximately 180 degrees. If necessary, the thickness of the phase shift film 12 and the like can be finely adjusted to easily keep the retardation within a range of 180 +/- 10 degrees. Therefore, the exposure light distribution rapidly changes even at these boundary portions. As a result, the profile of the photoresist formed on the flat panel substrate using the present photomask, for example, changes abruptly at the boundary portion.

또한, 기판이 노출된 투명부와 위상 시프트 막으로 형성되는 위상 시프트부와의 위상 시프트 각도 대략 180도이므로, 이들 경계에 있어서도, 노광에 의하여 형성된 포토레지스트의 프로파일도 급격하게 된다.Further, since the phase shift angle between the transparent portion where the substrate is exposed and the phase shift portion formed by the phase shift film is approximately 180 degrees, the profile of the photoresist formed by the exposure also becomes abrupt at these boundaries.

그 결과, 하프톤 효과와 위상 시프트 효과를 양립시킬 수 있는 포토마스크를 실현할 수 있다.As a result, it is possible to realize a photomask capable of both halftone effect and phase shift effect.

한편 상술한 바와 같이, 위상 시프트부와 반투과부가 인접하는 경계부에는, 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)이 잔존한다. 경계부분에 잔존하는 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭은, 제 2의 포토레지스트 패턴(16a)을 노광하기 위한 포토마스크 묘화 장치(레이저 묘화 장치)의 위치 맞춤 오차(얼라인먼트(alignment) 어긋남)에 상당되는 양이다. 그 결과, 반투과부와 위상 시프트부가 중첩 맞춤 어긋남으로, 간극이 발생하는 일이 없이 인접시키는 것이 가능하게 된다.On the other hand, as described above, the patterns 13d and 13e of the etching stopper film remain in the boundary portion between the phase shifting portion and the semi-transmitting portion. The widths of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film remaining in the boundary portion are different from each other in the case where the alignment error of the photomask drawing apparatus (laser drawing apparatus) for exposing the second photoresist pattern 16a ). As a result, it becomes possible to adjoin the semi-transmissive portion and the phase shift portion without overlapping due to overlapping misalignment.

또한, 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭은, 포토마스크 패턴에 의하여 포토레지스트를 노광하는 경우, 노광 결과에 영향을 주지 않는 범위의 치수로 설정한다. 즉, 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭은, 포토마스크를 사용하여 포토레지스트를 노광하는 투영(프로젝션(projection)) 노광 장치의 해상 한계 이하로 설정한다.The width of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film is set to a dimension within a range that does not affect the exposure results when the photoresist is exposed by the photomask pattern. That is, the widths of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film are set to be below the resolution limit of the projection (projection) exposure apparatus that exposes the photoresist using a photomask.

상기 투영 노광 장치의 해상 한계 값에 대해서는, 경험칙으로서 이하의 수식With respect to the resolution limit of the projection exposure apparatus, as an empirical rule,

λ/(2NA)를 이용할 수 있다. 여기서, λ는 투영 노광 장치의 파장(대표 파장)이며, NA는 투영 노광 장치의 개구수이다. 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭을, 이 해상 한계 이하로 함으로써, 포토레지스트의 노광 결과에 영향을 주는 일은 없다.lambda / (2NA) can be used. Here,? Is the wavelength (representative wavelength) of the projection exposure apparatus, and NA is the numerical aperture of the projection exposure apparatus. By setting the widths of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film to be below the resolution limit, the exposure result of the photoresist is not affected.

구체적으로는, 경계부분인 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭(설정치)을 포토마스크 묘화 장치의 위치 맞춤 오차 d[㎛]으로 설정함으로써, 제작되는 포토마스크에서의 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 실제 폭(실측치)은 0부터 2d의 범위에 들어간다. 레이저 묘화 장치의 d의 전형적인 값은, 예를 들면, 0.5[㎛]이며, 포토마스크에서의 경계부의 실제 폭은 0 ~ 1[㎛]이 된다.Specifically, by setting the width (set value) of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film as boundary portions to the alignment error d [mu m] of the photomask drawing apparatus, the pattern of the etching stopper film 13d , And 13e) falls within the range of 0 to 2d. A typical value of d of the laser imaging apparatus is, for example, 0.5 [mu m], and the actual width of the boundary portion in the photomask is 0 to 1 [mu m].

또한, 현재, 널리 사용되고 있는 플랫 패널 디스플레이 용도의 투영 노광 장치에서는, NA는 0.09 정도, 대표 파장 λ는 365[㎚]이다. 이들 값을 상기 수식에 적용시키면 해상 한계 값은 2.0[㎛]이 된다. 이 해상 한계 값과 비교하여, 상기 레이저 묘화 장칭의 위치 맞춤 오차는 충분히 작다. 따라서, 상기 에칭 스토퍼 막의 패턴(13d, 13e)의 폭을 포토마스크 묘화 장치의 위치 맞춤 오차로 설정함으로써, 실제 사용상, 포토레지스트의 투영 노광 장치의 해상 한계 이하가 되고, 상기 2개의 조건은 양립시키는 것이 가능하다.In addition, in a projection exposure apparatus for a flat panel display widely used at present, NA is about 0.09, and the representative wavelength? Is 365 [nm]. When these values are applied to the above equations, the resolution limit becomes 2.0 [mu m]. Compared with this resolution limit, the alignment error of the laser imaging device is sufficiently small. Therefore, by setting the widths of the patterns 13d and 13e of the etching stopper film to the alignment errors of the photomask drawing apparatus, it becomes equal to or less than the resolution limit of the projection exposure apparatus of the photoresist in practical use, It is possible.

본 실시형태의 포토마스크는, 예를 들면, 위상 시프트 막의 패턴(12b, 12c)을 TFT의 소스 드레인(Source Drain) 전극에, 반투과막의 패턴(15a)을 TFT의 채널 영역의 패턴 형성에 사용할 수 있다. 소스 드레인 영역과 채널 영역의 경계부분의 포토레지스트 막의 프로파일이 급격하게 되고, 또한 소스 드레인 전극의 에지(edge) 부분도 급격하게 되기 때문에, TFT의 미세화를 실현 할 수 있다.In the photomask of this embodiment, for example, the patterns 12b and 12c of the phase shift film are used for the source drain electrode of the TFT, and the pattern 15a of the semitransparent film is used for forming the pattern of the channel region of the TFT . The profile of the photoresist film at the boundary portion between the source drain region and the channel region becomes abrupt, and the edge portion of the source / drain electrode also becomes abrupt. Thus, miniaturization of the TFT can be realized.

도 4는, 하프톤 막과 위상 시프트 막을 조합한 본 실시형태에 따라 노광된 포토레지스트 형상과, 하프톤 막과 노광광을 투과하지 않는 차광막을 조합한 종래의 포토마스크에 의하여 노광된 포토레지스트 형상을 비고하여 나타낸다.FIG. 4 is a diagram showing a photoresist pattern exposed by a conventional photomask in which a photoresist pattern exposed according to the present embodiment in which a halftone film and a phase shift film are combined and a shielding film that does not transmit a halftone film and exposure light are combined .

도 4(a)는, 본 실시형태의 포토마스크의 단면이며, 도 4(a)는 도 3의 일부를 확대한 도면이다. 도 4(b)는, 특허문헌 1에 개시된 종래의 포토마스크의 단면 일부이며, 투명 기판(42) 상에 하프톤 막의 패턴(43)이 형성되고, 하프톤 막의 패턴(43) 상에 베리어막(에칭 스토퍼 막)의 패턴(44) 및 차광막의 패턴(45)이 형성되어 있다.Fig. 4 (a) is a cross section of the photomask of this embodiment, and Fig. 4 (a) is an enlarged view of a part of Fig. 4B is a cross-sectional view of a conventional photomask disclosed in Patent Document 1. A pattern 43 of a halftone film is formed on a transparent substrate 42 and a pattern 43 of a halftone film is formed on a pattern 43 of a halftone film. (Etching stopper film) pattern 44 and a light-shielding film pattern 45 are formed.

도 4(c)는, 도 4(a)에 나타낸 포토마스크에 의하여 노광된 포토레지스트(30)의 단면 형상을 모식적으로 나타낸다. 하프톤 막인 반투과막에 상당되는 위치의 포토레지스트 막두께는, 위상 시프트 막에 상당되는 위치의 포토레지스트 막두께보다 얇고, 1 개의 포토마스크에 의하여, 1 회의 노광으로 다른 포토레지스트 막두께를 가지는 영역을 형성할 수 있다.Fig. 4 (c) schematically shows the cross-sectional shape of the photoresist 30 exposed by the photomask shown in Fig. 4 (a). The thickness of the photoresist film at the position corresponding to the half-transparent film which is the halftone film is thinner than the thickness of the photoresist film at the position corresponding to the phase shift film, and by one photomask, Regions can be formed.

도 4(c)에 있어서, 검은 점으로 표시한 점(P)은, 하프톤 막인 반투과막과 위상 시프트 막의 경계에 상당되는 위치를 나타낸다.In Fig. 4 (c), a point P indicated by black dots represents a position corresponding to the boundary between the semitransparent film, which is a halftone film, and the phase shift film.

마찬가지로, 종래의 포토마스크를 사용하여, 다른 막두께를 가지는 포토레지스트(40)를 1 회의 노광으로 형성할 수 있으며, 도 4(d)는, 도 4(b)에 나타낸 포토마스크에 의하여 노광된 포토레지스트(40)의 단면 형상을 모식적으로 나타낸다. 도 4(d) 중 검은 점으로 나타낸 점(Q)은, 하프톤 막과 차광막과의 경계에 상당되는 위치를 나타낸다.Similarly, a photoresist 40 having a different film thickness can be formed by a single exposure using a conventional photomask, and FIG. 4 (d) shows a state in which the photoresist 40 exposed by the photomask shown in FIG. 4 (b) Sectional shape of the photoresist 40 is schematically shown. A point Q indicated by black dots in Fig. 4 (d) represents a position corresponding to the boundary between the halftone film and the light-shielding film.

도 4(e)는 각 포토레지스트(30, 40)의 점(P) 및 (Q)에서의 경사각을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 4(e)에서 분명하듯이, 종래의 포토마스크의 점(Q)의 경사각과 비교하여, 본 실시형태에 따른 포토마스크의 점(P)의 경사각은 크고, 포토레지스트(30)의 경계부분의 단면 형상이 급격하게 되는 것을 알 수 있다.Fig. 4 (e) is a graph showing the inclination angles at the points P and Q of the photoresists 30 and 40, respectively. 4E, the inclination angle of the point P of the photomask according to the present embodiment is larger than the inclination angle of the point Q of the conventional photomask, The cross-sectional shape of the cross-section is sharply increased.

즉, 종래의 포토마스크에 의하여 포토레지스트를 노광한 경우와 비교하여, 본 실시형태에 따른 포토마스크에 의하여 포토레지스트를 노광함으로써, 포토레지스트 막의 형상이 개선되고, 리지스트 막두께가 변화하는 경계 영역에 있어서, 급격한 단면 형상을 얻을 수 있다.That is, as compared with the case where the photoresist is exposed by the conventional photomask, by exposing the photoresist by the photomask according to the present embodiment, the shape of the photoresist film is improved, and the boundary region An abrupt cross-sectional shape can be obtained.

(실시형태 2)(Embodiment 2)

상기 실시형태 1에 있어서는, 투명 기판 상에 위상 시프트 막을 형성 후에 반투과막을 형성하였으나, 투명 기판 상에 반투과막을 형성하고, 그 후 위상 시프트 막을 형성함으로써 포토마스크를 제조해도 좋다.In Embodiment 1, although the transflective film is formed after the phase shift film is formed on the transparent substrate, the photomask may be produced by forming a transflective film on the transparent substrate and then forming a phase shift film thereon.

이하, 도면을 참조하여, 포토마스크의 제조 항법에 대하여 설명을 하나, 투명 기판, 위상 시프트 막, 반투과막, 에칭 스토퍼 막으로서는, 실시형태 1과 동일한 막을 사용할 수 있다.Hereinafter, the manufacturing method of the photomask will be described with reference to the drawings. As the transparent substrate, the phase shift film, the semitransparent film, and the etching stopper film, the same film as in Embodiment 1 can be used.

도 5(A)에 나타내듯이, 합성 석영 유리 등의 투명 기판(21) 상에, 하프톤 막으로서, 반투과막(22)을 스패터 법 등에 의하여 형성하고, 그 위에, 에칭 스토퍼 막(23)을 스패터 법 등에 의하여 성막함으로써, 포토마스크 블랭크스(20)를 마련한다.A semi-permeable film 22 is formed as a halftone film on a transparent substrate 21 such as synthetic quartz glass by a sputtering method or the like and an etching stopper film 23 ) Is formed by a sputtering method or the like to provide a photomask blank 20.

다음으로, 에칭 스토퍼 막(23) 상에 제 3의 포토레지스트막(24)을 도포법에 의하여 형성한다.Next, a third photoresist film 24 is formed on the etching stopper film 23 by a coating method.

다음으로 도 5(B)에 나타내듯이, 제 3의 포토레지스트 막(24)을 노광 및 현상함으로써, 제 3의 포토레지스트 패턴(24a)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5 (B), the third photoresist film 24 is exposed and developed to form a third photoresist pattern 24a.

다음으로 도 5(C)에 나타내듯이, 제 3의 포토레지스트 패턴(24a)을 마스크로 에칭 스토퍼 막(23)을 에칭하여, 에칭 스토퍼 막의 패턴(23a)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 5C, the etching stopper film 23 is etched using the third photoresist pattern 24a as a mask to form an etching stopper film pattern 23a.

다음으로 도 6(A)에 나타내듯이, 제 3의 포토레지스트 패턴(24a)을 애싱 등에 의하여 제거하고, 그 후에 에칭 스토퍼 막의 패턴(23a)을 마스크로 반투과막(22)을 에칭하여, 반투과막의 패턴(22a)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 6 (A), the third photoresist pattern 24a is removed by ashing or the like, and then the transflective film 22 is etched using the pattern 23a of the etching stopper film as a mask, Thereby forming a pattern 22a of the transmissive film.

또한, 도 5(C)의 공정 후, 반투과막(22)을 에칭하여, 반투과막의 패턴(22a)을 형성한 후에, 애싱법 등에 의하여 제 3의 포토레지스트 패턴(24a)를 제거해도 좋다. 이 경우, 에칭 스토퍼 막(23)의 에칭 공정과 반투과막(22)의 에칭 공정을 연속해서 실시할 수도 있고, 에칭 스토퍼 막(23)의 에칭 공정에 있어서 반투과막(22)에 대하여 높은 에칭 선택 비율을 반드시 확보할 필요가 없다.After the step of FIG. 5C, the third photoresist pattern 24a may be removed by ashing or the like after the semi-permeable film 22 is etched to form the pattern 22a of the semi-permeable film . In this case, the etching process of the etching stopper film 23 and the etching process of the semi-permeable film 22 can be performed continuously. In the etching process of the etching stopper film 23, It is not necessary to secure the etch selectivity.

다만, 도 2(A)의 공정과 마찬가지로, 에칭 스토퍼 막의 패턴(23a)을 마스크로 반투과막(22)을 에칭함으로써, 두 막의 사이드 에칭 억제에 효과적이다.2 (A), etching of the transflective film 22 with the pattern 23a of the etching stopper film as a mask is effective in suppressing side etching of the two films.

다음으로, 도 6(B)에 나타내듯이, 위상 시프트 막(25)을 스패터 법 등에 의하여 형성하고, 그 후, 위상 시프트 막(25) 상에 제 4의 포토레지스트 막(26)을 도포법에 의하여 형성한다.6 (B), the phase shift film 25 is formed by a sputtering method or the like, and then a fourth photoresist film 26 is formed on the phase shift film 25 by a coating method .

다음으로, 도 6(C)에 나타내듯이, 제 4의 포토레지스트 막(26)을 노광 및 현상함으로써, 제 4의 포토레지스트 패턴(26a, 26b, 26c)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 6 (C), the fourth photoresist film 26 is exposed and developed to form the fourth photoresist patterns 26a, 26b, and 26c.

다음으로, 도 6(D)에 나타내듯이, 제 4의 포토레지스트 패턴(26a, 26b, 26c)을 마스크로, 위상 시프트 막(25)을 에칭하고, 위상 시프트 막의 패턴(25a, 25b, 25c)을 형성하고, 그 후 애싱 등에 의하여 제 4의 포토레지스트 패턴(26a, 26b, 26c)을 제거한다.Next, as shown in Fig. 6D, the phase shift film 25 is etched using the fourth photoresist patterns 26a, 26b, and 26c as masks, and the patterns 25a, 25b, and 25c of the phase shift film are etched, And then the fourth photoresist patterns 26a, 26b, 26c are removed by ashing or the like.

다음으로, 도 7에 나타내듯이, 위상 시프트 막의 패턴(25a, 25b)을 마스크로, 반투과막의 패턴(22a) 상의 에칭 스토퍼 막의 패턴(23a)을 에칭한다.7, the pattern 23a of the etching stopper film on the pattern 22a of the semi-transparent film is etched by using the patterns 25a and 25b of the phase shift film as a mask.

또한, 도 6(C)의 공정 후, 제 4의 포토레지스트 패턴(26a)을 마스크로, 위상 시프트 막(25)을 에칭하여, 위상 시프트 막의 패턴(25a, 25b, 25c)을 형성하고, 반투과막의 패턴(22a) 상의 에칭 스토퍼 막의 패턴(23a)을 에칭한 후에, 제 4의 포토레지스트 패턴(26a)을 애싱 등에 의하여 제거해도 좋다.After the step of FIG. 6C, the phase shift film 25 is etched using the fourth photoresist pattern 26a as a mask to form the patterns 25a, 25b, and 25c of the phase shift film, The fourth photoresist pattern 26a may be removed by ashing or the like after the pattern 23a of the etching stopper film on the pattern 22a of the transmissive film is etched.

도 7에 있어서, 위상 시프트 막의 패턴(25a, 25b)에 의하여 형성되는 위상 시프트부와 반투과막의 패턴(22a)의 반투과부의 위상차는 반투과막의 위상 시프트 각을 α[도]로 하면 180-α이지만, 반투과막의 투과율이 높은 경우, 예를 들면, 투과율 54%이면 α=1.1도로 극히 작고, 위상차는 대략 180[도]로 간주될 수 있다. 혹은, 필요하다면 위상 시프트 막(12)의 막두께 등을 미세 조정함으로써 위상차는, 180±10[도]의 범위에 용이하게 머물게 할 수 있다. 이 때문에 이 경계부분에서도 노광광 분포는 급격히 변화하고, 그 결과, 본 포토마스크를 사용하여 예를 들면, 플랫 패널 기판 상에 형성되는 포토레지스트의 프로파일은, 대응되는 경계부분에서 급격히 변화한다.7, the phase difference between the phase shift portion formed by the patterns 25a and 25b of the phase shift film and the semi-transparent portion of the pattern 22a of the semi-transparent film is 180- alpha, but when the transmittance of the transflective film is high, for example, when the transmittance is 54%, it is extremely small at alpha = 1.1 and the phase difference can be regarded as approximately 180 [deg.]. Alternatively, if necessary, the phase difference can be easily kept within a range of 180 +/- 10 [degrees] by finely adjusting the film thickness of the phase shift film 12 or the like. For this reason, the exposure light distribution also changes abruptly at the boundary portion. As a result, for example, the profile of the photoresist formed on the flat panel substrate using the present photomask changes abruptly at the corresponding boundary portion.

또한, 위상 시프트부와 기판이 노출된 투광부와의 위상차도 대략 180도이므로, 그 경계부분에서의 노광광 분포는 급격히 변화하고, 본 포토마스크를 사용하여 형성되는 포토레지스트의 프로파일은, 대응되는 경계부분에서 급격한 형상으로 할 수 있다.Further, since the phase difference between the phase shifting portion and the transparent portion exposed to the substrate is also about 180 degrees, the exposure light distribution at the boundary portion is abruptly changed, and the profile of the photoresist formed by using the present photomask is corresponding It can be formed into a sharp shape at the boundary portion.

본 발명은, 포토리소그래피 공정의 삭감과, 패턴의 미세화를 실현할 수 있는 포토마스크를 제공할 수 있으며, 산업상의 이용 가능성은 매우 크다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a photomask capable of reducing the photolithography process and realizing the miniaturization of the pattern, and its industrial applicability is very high.

10 포토마스크 블랭크스
11 투명 기판
12 위상 시프트 막
12a, 12b, 12c 위상 시프트 막의 패턴
13 에칭 스토퍼 막
13a, 13b, 13c, 13d, 13e 에칭 스토퍼 막의 패턴
14 제 1의 포토레지스트 막
14a, 14b, 14c 제 1의 포토레지스트 패턴
15 반투과막
15a 반투과막의 패턴
16 제 2의 포토레지스트 막
16a 제 2의 포토레지스트 패턴
20 포토마스크 블랭크스
21 투명 기판
22 반투과막
22a 반투과막의 패턴
23 에칭 스토퍼 막
23a 에칭 스토퍼 막의 패턴
24 제 3의 포토레지스트 막
25 위상 시프트 막
25a, 25b, 25c 위상 시프트 막의 패턴
26 제 4의 포토레지스트 막
26a, 26b, 26c 제 4의 포토레지스트 패턴
30 포토레지스트
40 포토레지스트
42 투명 기판
43 하프톤 막의 패턴
44 베리어막의 패턴
45 차광막의 패턴
10 Photomask Blanks
11 transparent substrate
12 phase shift film
12a, 12b, 12c The pattern of the phase shift film
13 Etch stopper film
13a, 13b, 13c, 13d, 13e Patterns of etching stopper films
14 A first photoresist film
14a, 14b, 14c First photoresist pattern
15 semi-permeable membrane
15a Pattern of semi-permeable membrane
16 A second photoresist film
16a Second photoresist pattern
20 Photomask Blanks
21 Transparent substrate
22 semi-permeable membrane
22a Pattern of the semi-permeable membrane
23 Etching stopper film
23a Pattern of etching stopper film
24 Third photoresist film
25 phase shift film
25a, 25b, 25c The pattern of the phase shift film
26 A fourth photoresist film
26a, 26b and 26c The fourth photoresist pattern
30 photoresist
40 photoresist
42 transparent substrate
43 Pattern of halftone film
44 Pattern of barrier film
45 Pattern of light-shielding film

Claims (9)

투명 기판 상에 반투과부, 위상 시프트부, 경계부 및 투광부를 구비하여,
상기 투광부는, 상기 투명 기판이 노출된 부분으로 이루어지고,
상기 반투과부는, 상기 투명 기판 상에 구비된 반투과막으로 형성되고,
상기 위상 시프트부는 상기 투명 기판 상에 구비된 위상 시프트 막으로 형성되고,
상기 경계부는, 상기 반투과부와 상기 위상 시프트부가 인접하는 영역에 형성되고,
상기 경계부의 폭이 일정 폭 이하이며,
상기 경계부는, 상기 위상 시프트 막, 에칭 스토퍼 막, 상기 반투과막이 이 순서대로 형성된 적층 구조막으로 형성되는 한편, 상기 경계부를 제외한 상기 반투과부, 상기 위상 시프트부 및 상기 투광부의 상기 에칭 스토퍼 막은 제거되고,
상기 경계부의 폭은, 상기 포토마스크가 사용되는 투명 노광 장치의 해상(解像) 한계 이하인 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
A transflective portion, a phase shift portion, a boundary portion, and a transparent portion on a transparent substrate,
Wherein the transparent portion comprises a portion where the transparent substrate is exposed,
Wherein the transflective portion is formed of a transflective film provided on the transparent substrate,
Wherein the phase shift portion is formed of a phase shift film provided on the transparent substrate,
Wherein the boundary portion is formed in a region where the semitransmissive portion and the phase shift portion are adjacent to each other,
Wherein a width of the boundary portion is equal to or less than a predetermined width,
Wherein the boundary portion is formed of a laminated structure film in which the phase shift film, the etching stopper film, and the semitransmissive film are formed in this order, while the etching stopper film of the semitransmissive portion, the phase shifting portion, And,
The width of the boundary portion is not more than the resolution limit of the transparent exposure apparatus in which the photomask is used
And a photomask.
투명 기판에 반투과부, 위상 시프트부, 경계부 및 투광부를 구비하여,
상기 투광부는 상기 투명 기판이 노출된 부분으로 이루어지며,
상기 반투과부는 상기 투명 기판 상에 구비된 반투과막으로 형성되고,
상기 위상 시프트부는 상기 투명 기판 상에 구비된 위상 시프트 막으로 형성되고,
상기 경계부는, 상기 반투과부와 상기 위상 시프트부가 인접하는 영역에 형성되고,
상기 경계부의 폭이 일정 폭 이하이며,
상기 경계부는, 상기 반투과막, 에칭 스토퍼 막, 상기 위상 시프트 막이 이 순서대로 형성되는 한편, 상기 경계부를 제외한 상기 반투과부, 상기 위상 시프트부 및 상기 투광부의 상기 에칭 스토퍼 막은 제거되고,
상기 경계부의 폭은, 상기 포토마스크가 사용되는 투영 노광 장치의 해상 한계 이하인 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
A transparent substrate is provided with a transflective portion, a phase shift portion, a boundary portion, and a transparent portion,
Wherein the transparent portion comprises a portion where the transparent substrate is exposed,
Wherein the transflective portion is formed of a semi-transparent film provided on the transparent substrate,
Wherein the phase shift portion is formed of a phase shift film provided on the transparent substrate,
Wherein the boundary portion is formed in a region where the semitransmissive portion and the phase shift portion are adjacent to each other,
Wherein a width of the boundary portion is equal to or less than a predetermined width,
Wherein the boundary portion is formed with the semitransmissive film, the etching stopper film, and the phase shift film in this order, while the etching stopper film of the semitransmissive portion, the phase shifting portion, and the transmissive portion except for the boundary portion is removed,
The width of the boundary portion is not more than the resolution limit of the projection exposure apparatus in which the photomask is used
And a photomask.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 위상 시프트 막은, 노광광에 대한 투과율이 1 ~ 10[%]이며, 또한 노광광의 위상이 반전되는 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
3. The method according to claim 1 or 2,
The phase shift film preferably has a transmittance of 1 to 10 [%] with respect to the exposure light and a phase of the exposure light reversed
And a photomask.
제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 반투과막의 노광광에 대한 투과율은 10 ~ 60[%]인 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The transmittance of the semi-transmissive film to the exposure light is 10 to 60%
And a photomask.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트 막과 상기 반투과막은, 같은 에칭액에 의하여 에칭이 가능하며,
상기 에칭 스토퍼 막은, 상기 에칭액에 대한 에칭 선택성을 가지는 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The phase shift film and the semitransparent film can be etched by the same etching liquid,
The etching stopper film may have an etching selectivity to the etching solution
And a photomask.
제 5 항에 있어서,
상기 에칭 스토퍼 막은 Ti계 막으로 구정되고, 상기 위상 시프트 막은 Cr 산화막으로 구정되는 것
을 특징으로 하는 포토마스크.
6. The method of claim 5,
The etching stopper film is formed of a Ti-based film, and the phase shift film is formed of a Cr oxide film
And a photomask.
제 1 항에 기재된 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크스로서,
상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트 막 및 상기 에칭 스토퍼 막이, 이 순서대로 적층된 것
을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크스.
A photomask blank for producing the photomask according to claim 1,
The phase shift film and the etching stopper film stacked in this order on the transparent substrate
/ RTI >
투명 기판 상에 위상 시프트 막 및 에칭 스토퍼 막을 이 순서대로 적층하는 공정과,
제 1의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,
상기 제 1의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,
상기 제 1의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하는 공정과,
상기 에칭 스토퍼 막을 마스크로 상기 위상 시프트 막을 에칭하는 공정과,
상기 제 1의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,
반투과막을 형성하는 공정과,
제 2의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,
에칭된 상기 에칭 스토퍼 막과 상기 투영 노광 장치의 해상 한계 이하의 폭이 겹치도록 상기 제 2의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,
상기 제 2의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 반투과막을 에칭하는 공정과,
상기 제 2의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,
상기 반투과막을 마스크로 상기 위상 시프트 막 상의 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하여, 상기 경계부를 제외한 상기 에칭 스토퍼 막을 제거하는 공정,
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 기재된 포토마스크의 제조방법.
A step of laminating a phase shift film and an etching stopper film on a transparent substrate in this order;
A step of forming a first photoresist film,
A step of patterning the first photoresist film;
Etching the etching stopper film using the first photoresist film as a mask,
Etching the phase shift film using the etching stopper film as a mask,
Removing the first photoresist film;
A step of forming a transflective film,
A step of forming a second photoresist film,
Patterning the second photoresist film so that the etch stopper film and the projection exposure apparatus have a width less than a resolution limit,
Etching the semi-transparent film with the second photoresist film as a mask,
Removing the second photoresist film;
Etching the etching stopper film on the phase shift film using the transflective film as a mask to remove the etching stopper film except for the boundary portion,
2. The method of manufacturing a photomask according to claim 1,
투명 기판 상에 반투과막 및 에칭 스토퍼 막을 이 순서대로 적층하는 공정과,
제 3의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,
상기 제 3의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,
상기 제 3의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하는 공정과,
상기 에칭 스토퍼 막을 마스크로 상기 반투과막을 에칭하는 공정과,
상기 제 3의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,
위상 시프트 막을 형성하는 공정과,
제 4의 포토레지스트 막을 형성하는 공정과,
에칭된 상기 에칭 스토퍼 막과 상기 투영 노광 장치의 해상 한계 이하의 폭이 겹치도록 상기 제 4의 포토레지스트 막을 패터닝하는 공정과,
상기 제 4의 포토레지스트 막을 마스크로 상기 위상 시프트 막을 에칭하는 공정과,
상기 제 4의 포토레지스트 막을 제거하는 공정과,
상기 위상 시프트 막을 마스크로 상기 반투과막 상의 상기 에칭 스토퍼 막을 에칭하여, 상기 경계부를 제외한 상기 에칭 스토퍼 막을 제거하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 2 항에 기재된 포토마스크의 제조방법.
A step of laminating a semi-transparent film and an etching stopper film on a transparent substrate in this order;
A step of forming a third photoresist film,
A step of patterning the third photoresist film;
Etching the etching stopper film using the third photoresist film as a mask,
Etching the transflective film using the etching stopper film as a mask,
Removing the third photoresist film;
A step of forming a phase shift film,
A step of forming a fourth photoresist film,
Patterning the fourth photoresist film so that a width less than a resolution limit of the etch stopper film and the projection exposure apparatus overlap;
Etching the phase shift film using the fourth photoresist film as a mask,
Removing the fourth photoresist film,
Etching the etching stopper film on the transflective film with the phase shift film as a mask to remove the etching stopper film except for the boundary portion
3. The method of manufacturing a photomask according to claim 2,
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