WO2010150355A1 - 多階調フォトマスク - Google Patents

多階調フォトマスク Download PDF

Info

Publication number
WO2010150355A1
WO2010150355A1 PCT/JP2009/061399 JP2009061399W WO2010150355A1 WO 2010150355 A1 WO2010150355 A1 WO 2010150355A1 JP 2009061399 W JP2009061399 W JP 2009061399W WO 2010150355 A1 WO2010150355 A1 WO 2010150355A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
region
semi
exposure
film
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/061399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
吉田　光一郎
友 木村
Original Assignee
Hoya株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hoya株式会社 filed Critical Hoya株式会社
Priority to PCT/JP2009/061399 priority Critical patent/WO2010150355A1/ja
Publication of WO2010150355A1 publication Critical patent/WO2010150355A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof

Definitions

  • the present invention relates to a multi-tone photomask used in a photolithography process.
  • a resist film formed on a layer to be etched is exposed and developed under a predetermined exposure condition using a photomask having a predetermined pattern.
  • a resist pattern is formed.
  • the layer to be processed is etched using this resist pattern as a mask.
  • the photomask there is a multi-tone photomask having a light-blocking region that blocks exposure light, a light-transmitting region that transmits exposure light, and a semi-light-transmitting region that transmits part of the exposure light.
  • the amount of exposure light varies depending on each region. Therefore, by performing exposure and development using this multi-tone photomask, the remaining film value of at least three thicknesses (residual film value zero) Can be formed.
  • a multi-tone photomask that realizes a resist pattern having a plurality of different remaining film values is very useful because it can reduce the number of photolithography processes.
  • the semi-transparent region in the multi-tone photomask can be provided, for example, by forming a semi-transmissive film having a desired transmittance that transmits part of the exposure light (Patent Document 1).
  • the transmissivity of the semi-transparent film constituting the semi-transparent area is usually the transmissivity when the film is formed on the entire surface of a wide area. Strictly speaking, the transmissivity of the exposure light at the time of actual pattern transfer Is different. In particular, the transmittance of exposure light in a very narrow pattern and the transmittance with respect to light sources having different wavelengths are not considered accurately. In the future, if the accuracy in pattern design is further improved, a desired resist pattern cannot be formed unless these factors (difference in pattern shape and wavelength of the light source) are taken into account accurately. There is a problem that a pattern cannot be formed on the processed layer.
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is easy to use a photomask in an optimum state regardless of the exposure wavelength characteristics of an exposure machine, and can be stably and accurately placed on a work layer.
  • An object of the present invention is to provide a multi-tone photomask which can be patterned.
  • the multi-tone photomask according to the first configuration of the present invention is configured by a light-shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, provided on a transparent substrate.
  • a multi-tone photomask having a transfer pattern having a light-transmitting region, a light-shielding region, and a semi-transparent region, wherein the semi-transmissive film has a transmittance having a wavelength dependency in a wavelength region of exposure light.
  • the semi-transparent region includes a region having a dimension showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependency under an exposure optical condition of an exposure machine used for transferring the transfer pattern. It is characterized by.
  • the exposure optical conditions include at least a wavelength of a light source of the exposure machine, a numerical aperture, and coherency.
  • coherency means the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system to the numerical aperture of the projection optical system of the exposure machine.
  • the transmissivity of the semi-transmissive film is preferably 20% to 80% in the wavelength range from i-line to g-line included in the exposure light. According to this configuration, processing control in an electronic device manufacturing process using this mask is facilitated.
  • the wavelength dependency is a dependency that the transmittance increases as the wavelength becomes longer, and is 1% in the wavelength range from i-line to g-line included in the exposure light. It is preferable that the characteristic line has the above transmittance difference.
  • the transmittance of the light-transmitting region of the photomask is 100%.
  • the semi-transmissive film is preferably a chromium oxide film, a chromium nitride film, or a metal silicide film.
  • the multi-tone photomask of the present invention is for manufacturing a thin film transistor, and it is preferable that the region having a dimension showing a transmittance with which the wavelength dependency does not substantially occur corresponds to a channel region of the thin film transistor.
  • the width of the channel region is preferably 1.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
  • the multi-tone photomask according to the second configuration of the present invention is configured by a light-shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, which are provided on a transparent substrate.
  • a multi-tone photomask having a transfer pattern having a light-transmitting region, a light-blocking region, and a semi-transparent region, wherein the semi-transmissive film has a wavelength-dependent transmittance in a wavelength range of i-line to g-line
  • the semi-transparent region is an exposure having a numerical aperture within a range of 0.075 to 0.085, a coherency of 0.5 to 1.0, and a wavelength region of i-line to g-line.
  • the wavelength range of the i-line to g-line includes a region having a dimension showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependency.
  • the pattern transfer method includes patterning a light-shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, which are provided on a transparent substrate. Using a multi-tone photomask on which a transfer pattern having a light-transmitting region, a light-shielding region, and a semi-light-transmitting region is formed, the transfer pattern is transferred to a processing layer by irradiating exposure light from an exposure machine.
  • the semi-transmissive film has a transmittance having a wavelength dependency in the wavelength range of the exposure light
  • the exposure optical condition of the exposure machine has the semi-transmissive film having a predetermined dimension. In the light-transmitting region, conditions are set such that the wavelength dependence of the transmittance does not substantially occur.
  • the thin film transistor manufacturing method according to the fourth configuration of the present invention is characterized in that the thin film transistor is patterned by the pattern transfer method.
  • the multi-tone photomask of the present invention includes at least a light-transmitting region, a light shielding layer, which is formed on a transparent substrate and includes a light shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light.
  • the semi-transparent region includes a region having a dimension showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependency under the exposure optical conditions of an exposure machine used for transferring the transfer pattern.
  • the resist pattern becomes finer or the required accuracy of the resist pattern obtained by the mask becomes higher, it is easy to use the mask under the conditions optimized for the exposure machine.
  • a stable resist pattern can be always formed, and accurate patterning can be performed.
  • FIG. 1 It is a figure which shows an example of the apparatus which reproduces the exposure conditions of an exposure machine. It is a figure which shows the pattern of a narrow area
  • (A), (b) is a figure which shows the channel profile about effective transmittance
  • (A), (b) is a figure which shows the structure of a multi-tone photomask.
  • A)-(f) is a figure for demonstrating the mask exposure of TFT.
  • the transmittance of the semi-transmissive film constituting the semi-transmissive region has been defined by the film-specific transmittance determined by the film and the exposure light regardless of the pattern shape.
  • the area of the semi-transmissive area is sufficiently large with respect to the resolution of the exposure machine, and the wavelength of the exposure light is constant. If this is the case, there will be no problem.
  • the transmissivity of the semi-transparent region is semi-transparent during actual exposure due to the influence of the light-shielding part and the translucent part adjacent to the semi-transparent area. It may have a value different from the intrinsic transmittance of the membrane.
  • a region corresponding to a channel portion is a semi-translucent region, and a region corresponding to a source and a drain adjacent to each other is formed by a light shielding portion.
  • the transmissivity of the translucent film is defined by the ratio of the exposure light irradiation amount and the permeation amount in a sufficiently wide area where the film is formed on the transparent substrate. It is determined by the composition and film thickness.
  • a sufficiently wide region refers to a region where the transmittance does not change substantially due to a change in the width of the region.
  • the wavelength of exposure light of a general exposure machine is assumed to range from i-line to g-line, the actual exposure conditions are not uniform, and each exposure machine or the same exposure machine.
  • the spectral characteristics change with time. If the spectral characteristics are different, that is, if the wavelength contained in the exposure light is different, the resolution is different, so that the transmissivity of the semi-transparent region under the actual exposure conditions differs even with the same pattern shape.
  • TFTs thin film transistors
  • the operation speed of the liquid crystal is increased with respect to driving the liquid crystal, or the size of the channel portion is reduced to reduce the brightness of the liquid crystal.
  • Techniques such as increasing the thickness have been proposed, and it is expected that the pattern will become finer and the required accuracy for the resist pattern to be obtained will be further increased.
  • the inventors of the present invention have a transmittance including factors such as a difference in pattern shape and wavelength of the light source, not a transmissivity specific to the semi-transmissive film, in a region having a small area or width of the photomask. It was considered that a desired resist pattern could not be formed without consideration.
  • the present inventors imaged the pattern when the exposure light is actually irradiated to the photomask under the exposure condition of the exposure machine by the imaging means, thereby transferring the pattern including factors such as the difference in the pattern shape and the wavelength of the light source. Focusing on the fact that a pattern image can be obtained, it has been found that the film material and thickness of the semi-transmissive film in the semi-transmissive region can be determined based on the transferred pattern image.
  • an apparatus shown in FIG. This apparatus is obtained through a light source 1, an irradiation optical system 2 that irradiates the photomask 3 with light from the light source 1, an objective lens system 4 that forms an image of light transmitted through the photomask 3, and the objective lens system 4. It is mainly comprised from the imaging means 5 which images the obtained image.
  • the light source 1 emits a light beam having a predetermined wavelength.
  • a halogen lamp for example, a metal halide lamp, a UHP lamp (ultra-high pressure mercury lamp), or the like can be used.
  • the irradiation optical system 2 guides light from the light source 1 and irradiates the photomask 3 with light.
  • the illumination optical system 2 includes an aperture mechanism (aperture stop 7) in order to make the numerical aperture (NA) variable.
  • the illumination optical system 2 preferably includes a field stop 8 for adjusting the light irradiation range in the photomask 3. The light that has passed through the illumination optical system 2 is applied to the photomask 3 held by the mask holder 3a.
  • the irradiation optical system 2 is disposed in the housing 13a.
  • the photomask 3 is held by a mask holder 3a.
  • the mask holder 3a supports the vicinity of the lower end portion and the side edge portion of the photomask 3 with the main plane of the photomask 3 being substantially vertical, and holds the photomask 3 in a tilted manner. It is like that.
  • the mask holder 3a is large (for example, the main plane is 1220 mm ⁇ 1400 mm and has a thickness of 13 mm) and can hold the photomask 3 of various sizes. Note that “substantially vertical” means that the angle from the vertical indicated by ⁇ in FIG. 1 is within about 10 degrees.
  • the light irradiated to the photomask 3 passes through the photomask 3 and enters the objective lens system 4.
  • the objective lens system 4 has, for example, a first lens group (simulator lens) 4a that receives light that has passed through the photomask 3 and applies infinity correction to the light beam to obtain parallel light, and the first lens group. It is composed of a second lens group (imaging lens) 4b that forms an image of the light beam.
  • the simulator lens 4a is provided with a diaphragm mechanism (aperture diaphragm 7), and its numerical aperture (NA) is variable.
  • the light beam that has passed through the objective lens system 4 is received by the imaging means 5.
  • the objective lens system 4 is disposed in the housing 13b.
  • This imaging means 5 captures an image of the photomask 3.
  • an imaging element such as a CCD can be used.
  • the ratio of the numerical aperture of the illumination optical system 2 to the numerical aperture of the objective lens system 4 that is, The sigma value ( ⁇ : coherency) can be varied.
  • calculation means 11 for performing image processing, calculation, comparison with a predetermined threshold value, display, and the like for the captured image obtained by the imaging means 5, a control means 14 having a display means 12, and a housing 13a.
  • a moving operation means 15 for changing the position of is provided. For this reason, using the obtained captured image or the light intensity distribution obtained based on the obtained captured image, the control means 14 performs a predetermined calculation, or the captured image under conditions using other exposure light, or Light intensity distribution and transmittance can be obtained.
  • the NA and ⁇ values are variable, and the radiation source of the light source can be changed, so that the exposure conditions of various exposure machines can be reproduced.
  • the inventors of the present invention obtained the following knowledge by examining the transmittance by reproducing while changing various exposure conditions of the exposure machine using the apparatus shown in FIG.
  • a MoSi film film having a transmittance of 52% by g-line
  • the channel pattern shown in FIG. 2 is used as the narrow area.
  • the pattern shown in FIG. 2 is a pattern in which the semi-transmissive region 21 is located in the center and the light-shielding regions 22 made of a chromium film are located on both sides of the semi-transmissive region 21.
  • the transflective region 21 corresponds to the channel region (width of about 5 ⁇ m) of the TFT
  • the light shielding region 22 corresponds to the source and drain regions.
  • g line, h line, and i line were used as a radiation source.
  • the solid line indicates the transmittance specific to the film
  • the broken line indicates the transmittance in the channel region.
  • the transmittance in the channel region is the transmittance when reproducing the exposure conditions of the exposure apparatus with NA of 0.080 and ⁇ value of 0.9 in the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a tendency of the wavelength dependency of the transmittance.
  • the numerical values in FIG. 3 are examples, and the present invention is not limited to this.
  • the transmissivity inherent to the film has a wavelength dependency (about 4% from g-line to i-line). That is, the transmittance increases as the wavelength increases.
  • the transmittance in the channel region (transmittance obtained under exposure conditions in an actual exposure machine: effective transmittance) is substantially flat with no wavelength dependence and is flat. The reason why the transmittance in the channel region is not wavelength-dependent can be considered as follows.
  • the channel profile (high resolution) is shown.
  • the effective transmittance is about the same (about 0.45) for the g-line, h-line, and i-line.
  • the effective transmittance of g-line is the highest (about 0.53), then the effective transmittance of h-line is high (about 0.50), and then the effective transmittance of i-line is High (about 0.48).
  • the actual transmittance in the channel region is the transmittance (effective transmittance) obtained based on the image captured by the apparatus shown in FIG. 1, and the transmittance considering the width and optical conditions (NA, ⁇ value). It is.
  • the effective transmittance in the channel region (semi-transmissive region) varies depending on the size and optical conditions such as NA and ⁇ . As described above, the effective transmittance tends to decrease in the narrow region. The amount of decrease in the effective transmittance is larger on the longer wavelength side.
  • the effective transmittance can be the transmittance of the portion having the maximum value in the light intensity distribution transmitted through the semi-translucent region. This has a correlation with the minimum value of the residual resist film value generated in the semi-transparent region when, for example, a positive resist resist pattern is formed on the transfer target using this photomask.
  • the amount of decrease in effective transmittance tends to increase as the wavelength increases as shown by the broken line in FIG.
  • the transmittance is almost flat over the exposure wavelength as a result.
  • the present inventors have found that in a semi-transmission region having a specific dimension under a specific optical condition, the effective transmittance is constant for a radiation source having a certain range of wavelengths. I came to do. Accordingly, it becomes easy to use the photomask in an optimum state regardless of the exposure wavelength characteristics of the exposure machine, and a pattern can be formed on the processing layer stably and accurately.
  • a multi-tone photomask for pattern transfer of a flat panel display using a plurality of radiation sources as an exposure light source it is very effective that the radiation source having a wavelength within a certain range has a constant effective transmittance.
  • the essence of the present invention comprises at least a light-transmitting region, a light-blocking region, and a light-blocking film that blocks exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light, provided on a transparent substrate.
  • a transfer pattern having a semi-transmission region the semi-transmission film has a transmittance having a wavelength dependency in a wavelength region of the exposure light
  • the semi-transmission region has the transfer pattern
  • a multi-tone photomask that includes a region with a width showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependence under the exposure optical conditions of the exposure machine used when transferring the light, regardless of the exposure wavelength characteristics of the exposure machine. It is easy to use the photomask in an optimum state, and to form a pattern on the layer to be processed stably and accurately.
  • the multi-tone photomask according to the present invention includes a light-transmitting region, a light-shielding layer, which is provided on a transparent substrate and includes a light-shielding film that shields exposure light and a semi-transmissive film that partially transmits the exposure light.
  • a transfer pattern having a region and a semi-transparent region is provided.
  • Examples of the transparent substrate include a glass substrate.
  • Examples of the light shielding film that shields the exposure light include a metal film such as a chromium film, a silicon silicide film such as a silicon film, a metal oxide film, and a molybdenum silicide film.
  • a metal film such as a chromium film, a silicon silicide film such as a silicon film, a metal oxide film, and a molybdenum silicide film.
  • chromium oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, metal silicide, or the like can be used.
  • a metal silicide film such as a chromium oxide film, a chromium nitride film, or a molybdenum silicide film is preferable.
  • the semi-transmissive film has a transmittance having wavelength dependency in the wavelength range of exposure light.
  • This wavelength dependency is a dependency that the transmittance increases as the wavelength becomes longer, and the transmittance difference is 1% or more, more preferably 3% or more in the wavelength range of i-line to g-line included in the exposure light. It is preferably indicated by a characteristic line.
  • a preferable transmittance difference (gradient) is 1% to 15%, more preferably 1% to 10%, and still more preferably 3 to 7%.
  • the transmissivity of the semi-transmissive film is preferably 20% to 80% in the wavelength range from i-line to g-line included in the exposure light. More preferably, the transmittance of the semipermeable membrane is 20% to 60%. This is because, when a translucent film having a transmittance in such a range is used, the remaining value of the resist pattern obtained in the processed layer becomes more appropriate for the processing process of the processed layer.
  • the semi-transparent area composed of the semi-transmissive film is an area having a dimension showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependence of the semi-transmissive film under the exposure optical conditions of the exposure machine used for transferring the transfer pattern.
  • the exposure optical conditions are at least the wavelength of the light source of the exposure machine and the numerical aperture (NA), preferably the coherency of the exposure machine ( ⁇ : the numerical aperture of the projection optical system, which is the numerical aperture of the illumination optical system of the exposure machine). Ratio).
  • the transmissivity in which the wavelength dependence of the semi-transmissive film does not substantially occur means an effective transmissivity in which the wavelength dependence of the transmissivity inherent to the film does not substantially occur at the time of actual exposure.
  • the transmittance change range is preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less. This means that the effective transmittance described above is substantially flat as shown in FIG.
  • the dimension showing the transmittance at which the wavelength dependence of the semi-transmissive film does not substantially occur is the effective value obtained when the exposure is performed by the exposure apparatus or the apparatus shown in FIG. 1 in which the exposure conditions are set based on the dimension.
  • the transmittance is a pattern dimension that is substantially flat. In such a case, the resist pattern formed on the processing layer is formed in a fixed shape without being affected by individual differences in the light source of the exposure machine or changes over time. Contributes to stabilization.
  • the semi-transmissive film has a transmittance having wavelength dependency in the wavelength range of i-line to g-line
  • the semi-transmissive area has a numerical aperture in the range of 0.075 to 0.085.
  • the wavelength dependence is not substantially generated in the i-line to g-line wavelength range. It includes an area with dimensions indicating transmittance.
  • a channel region of a transistor can be given as a region having a width showing a transmittance that does not substantially cause the wavelength dependency of the semi-transmissive film.
  • the width of the channel region is preferably 1.0 ⁇ m to 5.0 ⁇ m.
  • the width of the channel region is preferably 2.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m.
  • the channel width is in the direction of miniaturization in order to further improve the speed and brightness of the liquid crystal, and the present invention is applied to a multi-tone photomask for manufacturing such a fine channel. It is particularly useful.
  • the effective transmittance in the present invention includes factors such as pattern dimensions, line width (CD (Critical Dimension)), and optical conditions (light source wavelength, aperture, ⁇ value, etc.) in addition to the intrinsic transmittance of the film.
  • the transmittance reflects the actual exposure environment even in a narrow area. For this reason, when the width in the pattern is specified and the effective transmittance of the width is obtained, the thickness of the semi-transmissive film can be determined based on the effective transmittance. Further, when the effective transmittance of a certain region is specified, the film material and the transmittance of the semipermeable membrane can be determined so as to achieve the effective transmittance.
  • the semi-transmissive film 32 is formed on the light-shielding region A and the semi-transmissive region B of the transparent substrate 31, and the light-shielding region A of the semi-transmissive film 32 is formed.
  • the light shielding film 33 and the semi-transmissive film 32 are laminated on the light shielding region A of the transparent substrate 31, and the semi-transmissive film of the transparent substrate 31 is formed.
  • the structure shown in FIG. 5A can be manufactured as follows, for example. That is, a photomask blank in which a semi-transmissive film 32 and a light-shielding film 33 are laminated in this order on a transparent substrate 31 is prepared, and regions corresponding to the light-shielding area A and the semi-transmissive area B are prepared on the photomask blank. A resist pattern is formed, and the exposed light shielding film 33 is etched using the resist pattern as a mask. Next, the exposed semi-transmissive film 32 is etched using the resist pattern or the light shielding film 33 as a mask to form a light-transmitting region. Next, a resist pattern is formed in a region including at least the light shielding region A, and the exposed light shielding film 33 is etched using the resist pattern as a mask.
  • the structure shown in FIG. 5B can be manufactured as follows, for example. That is, a photomask blank having a light shielding film 33 formed on a transparent substrate 31 is prepared, a resist pattern corresponding to the light shielding region A is formed on the photomask blank, and the resist pattern is used as a mask for exposure. The light shielding film 33 is etched. Next, after removing the resist pattern, a semi-transmissive film 32 is formed on the entire surface of the transparent substrate 31. Then, a resist pattern is formed in a region corresponding to the semi-transmissive region B (or the semi-transmissive region B and the light-shielding region A), and the exposed semi-transmissive film 32 is etched using the resist pattern as a mask.
  • a multi-tone photomask in which a transfer pattern having a semi-transparent region is formed is obtained.
  • the transflective film has a wavelength range of exposure light.
  • the wavelength dependency of the transmittance substantially occurs in the exposure optical conditions of the exposure machine under the condition that the transmittance has a wavelength dependency in FIG. Conditions that do not exist.
  • a photomask blank is prepared by laminating a MoSi film, which is a semi-transmissive film having a transmittance of 50% with respect to the source g line, and a chromium film, which is a light-shielding film, in this order on a glass substrate.
  • the resist pattern of the region corresponding to the region and the semi-transparent region is formed, and the exposed chromium film is wet etched using the resist pattern as a mask and using an etchant mainly composed of ceric ammonium nitrate as an etchant. did.
  • the etching solution includes at least one fluorine compound selected from hydrofluoric acid, hydrosilicofluoric acid, and ammonium hydrogen fluoride, and at least one oxidizing agent selected from hydrogen peroxide, nitric acid, and sulfuric acid. Any etching solution may be used.
  • a resist pattern was formed in a region including at least a light shielding region, and the exposed chromium film was wet-etched using this resist pattern as a mask and using an etchant mainly composed of ceric ammonium nitrate as an etchant.
  • the multi-tone photomask 100 of the example having the light transmitting region 102, the light shielding region 101, and the semi-light transmitting region 103 as shown in FIG. 6B was manufactured.
  • This multi-tone photomask includes a TFT pattern having a channel width of 5.0 ⁇ m. Further, the thickness of the semipermeable membrane was obtained based on the effective transmittance obtained by mounting the test mask produced as described above on the apparatus shown in FIG. 1 and obtaining the effective transmittance.
  • the resist pattern was exposed using the produced multi-tone photomask.
  • the laminate shown in FIG. That is, the stacked body is formed on a glass substrate 201 having a gate electrode 202, a gate insulating film 203, a first semiconductor film (a-Si) 204, a second semiconductor film (N + a-Si) 205, a source / drain metal.
  • a film 206 and a positive photoresist film 207 are sequentially formed.
  • the first resist pattern 207A was formed by exposing and developing the positive photoresist film 207.
  • the first resist pattern 207A covers the channel portion, the source / drain formation region, and the data line formation region of the TFT, and the TFT channel portion formation region is thinner than the source / drain formation region.
  • the source / drain metal film 206 and the second and first semiconductor films 205 and 204 were etched using the first resist pattern 207A as a mask.
  • the resist film 207 was entirely reduced by ashing with oxygen to remove the thin resist film in the channel portion formation region, thereby forming a second resist pattern 207B.
  • the source / drain metal film 206 is etched to form the source / drains 206A and 206B, and then the second semiconductor film 205 is etched. .
  • the remaining second resist pattern 207B was peeled off.
  • the pattern of the obtained TFT channel part was observed with an AFM (atomic force microscope), it was a pattern as designed. Further, since this pattern shape can be stably formed regardless of the light source characteristics of the exposure machine, it can always be used stably as an optimum mask for the exposure machine. This is because an effective transmittance is obtained using the apparatus shown in FIG. 1, and a multi-tone photomask is manufactured based on the effective transmittance. Therefore, a desired resist pattern can be obtained even in a narrow region such as a TFT channel portion. This is probably because of the formation of
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with appropriate modifications.
  • the number, size, processing procedure, and the like of the members in the above embodiment are merely examples, and various changes can be made within the range where the effects of the present invention are exhibited. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

　多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備える。前記半透過膜は、前記露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、前記転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域を含む。

Description

多階調フォトマスク
　本発明は、フォトリソグラフィー工程において使用される多階調フォトマスクに関する。
　従来より、フォトリソグラフィー工程においては、エッチングされる被加工層上に形成されたレジスト膜に対して、所定のパターンを有するフォトマスクを用いて所定の露光条件下で露光を行って現像することによりレジストパターンを形成する。そして、このレジストパターンをマスクとして被加工層をエッチングする。
　フォトマスクにおいては、露光光を遮光する遮光領域と、露光光を透過する透光領域と、露光光の一部を透過する半透光領域とを持つ多階調フォトマスクがある。この多階調フォトマスクは、露光光の光量が各領域により異なるので、この多階調フォトマスクを用いて露光・現像を行うことにより、少なくとも３つの厚さの残膜値(残膜値ゼロを含む)を有するレジストパターンを形成することができる。このように複数の異なる残膜値を有するレジストパターンを実現する多階調フォトマスクは、フォトリソグラフィー工程を減少させることが可能となるので大変有用である。
　多階調フォトマスクにおける半透光領域は、例えば、露光光の一部を透過するような所望の透過率を有する半透過膜を形成することにより設けることができる（特許文献１）。
特開２００６－２６８０３５号公報
　しかしながら、半透光領域を構成する半透過膜の透過率は、通常広い領域全面に膜を形成した場合の透過率であり、厳密にいうと、実際のパターン転写の際の露光光の透過率とは異なる。特に、非常に狭いパターンにおける露光光の透過率や、波長の異なる光源に対する透過率については正確に考慮されていないのが現状である。今後、パターン設計における精度がさらに向上した場合、これらの要因（パターン形状や光源の波長の違い）を正確に考慮しないと、所望のレジストパターンを形成することができず、その結果、正確に被加工層上にパターン形成することができなくなるという問題がある。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、露光機の露光波長特性によらず、フォトマスクを最適な状態で使用することが容易になり、安定して、正確に被加工層上にパターン形成することができる多階調フォトマスクを提供することを目的とする。
　本発明の第１の構成にかかる多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透過膜は、露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、前記転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域を含むことを特徴とする。
　この構成によれば、非常に狭いパターンにおける半透光領域の露光光の透過率や、波長の異なる光源に対する透過率について正確に考慮した多階調フォトマスクを実現できるので、パターン設計における精度がさらに向上し、又はパターンが更に微細化しても所望の残膜値をもつパターンを正確に被加工層上に形成することができる。
　本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記露光光学条件は、少なくとも前記露光機の光源の波長、開口数、及びコヒレンシを含むことが好ましい。ここで、コヒレンシとは、露光機の、照明光学系の開口数の投影光学系の開口数に対する比、を意味する。
　本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透過膜の透過率は、前記露光光に含まれるi線からg線の波長域において２０％～８０％であることが好ましい。この構成によれば、本マスクを使用した電子デバイス製造工程における加工制御が容易になる。
　本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記波長依存性は、波長が長くなるにしたがって透過率が上昇する依存性であり、前記露光光に含まれるi線からg線の波長域において１％以上の透過率差のある特性線で示されることが好ましい。なお、ここでは、フォトマスクの透光領域の透過率を１００％とする。
　本発明の多階調フォトマスクにおいては、前記半透過膜は、酸化クロム膜、窒化クロム膜、又は金属シリサイド膜であることが好ましい。
　本発明の多階調フォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用であり、前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域が、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応するものであることが好ましい。この場合において、前記チャネル領域の幅が１．０μｍ～５．０μｍであることが好ましい。
　本発明の第２の構成に係る多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透過膜は、i線～g線の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、０．０７５～０．０８５の範囲内の開口数、０．５～１．０のコヒレンシ及びi線～g線の波長域をもつ露光光学系により露光したとき、該i線～g線の波長域において、前記波長依存性を実質的に生じない透過率を示す寸法の領域を含むことを特徴とする。
　本発明の第３の構成に係るパターン転写方法は、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とを、それぞれパターニングすることにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンが形成された多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって、該転写パターンを被加工層に転写する、パターン転写方法において、前記半透過膜は、前記露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記露光機の露光光学条件は、所定の寸法を有する前記半透光領域において、前記透過率の波長依存性が実質的に生じないような条件とすることを特徴とする。
　本発明の第４の構成に係る薄膜トランジスタの製造方法は、上記パターン転写方法により薄膜トランジスタのパターニングを行うことを特徴とする。
　本発明の多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、少なくとも透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透過膜は、露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、前記転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域を含むので、パターン設計がより微細になり、又は、該マスクによって得られるレジストパターンの要求精度がさらに高くなっても露光機に対して最適化された条件下でマスクを使用することを容易にする。また、本発明の多階調フォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、常に安定したレジストパターン形成をすることができ、正確なパターニングを行うことができる。
露光機の露光条件を再現する装置の一例を示す図である。 幅の狭い領域のパターンを示す図である。 透過率の波長依存性を示す特性図である。 （ａ），（ｂ）は、実効透過率についてのチャネルプロファイルを示す図である。 （ａ），（ｂ）は、多階調フォトマスクの構造を示す図である。 （ａ）～（ｆ）は、ＴＦＴのマスク露光を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
　今までは、半透光領域を構成する半透過膜の透過率は、パターン形状によらず、その膜と露光光によって決定する膜固有の透過率で規定していた。このように規定された透過率に基づいて半透過膜の膜材や厚さを設定する場合において、半透光領域の面積が露光機の解像度に対して十分に大きく、露光光の波長が一定であるときには特に問題は生じない。しかしながら、半透光領域の面積や幅が微小になった場合には、半透光領域に隣接する遮光部や透光部の影響により、実際の露光時には半透光領域の透過率は半透過膜固有の透過率とは異なる値となることがある。
　例えば、薄膜トランジスタ用の多階調フォトマスクにおいては、チャネル部に相当する領域を半透光領域とし、これを挟む形で隣接するソース及びドレインに相当する領域を遮光部で構成している。このフォトマスクにおいては、チャネル部の寸法（幅）が小さくなるにしたがい、隣接する遮光部との境界が、実際の露光条件下においてぼかされ、チャネル部の露光光透過率は半透過膜の膜透過率よりも低くなる。ここで、半透過膜の膜透過率とは、透明基板上の該膜を形成した、十分に広い領域において、露光光の照射量と透過量の比によって規定されるものであり、該膜の組成や膜厚によって決定されるものである。十分に広い領域とは、該領域の広さの変化によって、透過率が実質的に変化しないような領域をいう。
　また、一般の露光機の露光光の波長はi線～g線にわたるものとされているが、実際の露光条件も画一的なものではなく、露光機ごとに、又は同一露光機であっても経時によって、その分光特性には変化がある。分光特性が異なる、すなわち、露光光に含まれる波長が異なれば、解像度が異なるため、同一のパターン形状であっても、実際の露光条件下での半透光領域の透過率が異なってくる。
　最近の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）においては、従来に比してチャネル部の幅を小さくすることによって、例えば液晶駆動に関して液晶の動作速度を上げ、又は、チャネル部の大きさを小さくすることによって液晶の明るさを増すなどの技術が提案されており、パターンが微細化したり、得ようとするレジストパターンへの要求精度がさらに高くなることが予想される。本発明者らは、このような状況においては、フォトマスクの面積や幅の小さい領域について、半透過膜固有の透過率ではなく、パターン形状や光源の波長の違いなどの要因を含む透過率を考慮しなければ、所望のレジストパターンを形成することができないと考えた。
　そこで本発明者らは、露光機の露光条件下で実際にフォトマスクに露光光を照射した際のパターンを撮像手段によって撮像することにより、パターン形状や光源の波長の違いなどの要因を含む転写パターン像が得られることに着目し、この転写パターン像に基づいて半透光領域における半透過膜の膜材や厚さなどを決めることができることを見出した。
　上記のように露光機の露光条件を再現する装置としては、例えば図１に示す装置が挙げられる。この装置は、光源１と、光源１からの光をフォトマスク３に照射する照射光学系２と、フォトマスク３を透過した光を結像させる対物レンズ系４と、対物レンズ系４を経て得られた像を撮像する撮像手段５とから主に構成されている。
　光源１は、所定波長の光束を発するものであり、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ＵＨＰランプ（超高圧水銀ランプ）などを使用することができる。
　照射光学系２は、光源１からの光を導きフォトマスク３に光を照射する。この照明光学系２は、開口数（ＮＡ）を可変とするため、絞り機構（開口絞り７）を備えている。この照明光学系２は、フォトマスク３における光の照射範囲を調整するための視野絞り８を備えていることが好ましい。この照明光学系２を経た光は、マスク保持具３ａにより保持されたフォトマスク３に照射される。この照射光学系２は筐体１３ａ内に配設される。
　フォトマスク３はマスク保持具３ａによって保持される。このマスク保持具３ａは、フォトマスク３の主平面を略鉛直とした状態で、このフォトマスク３の下端部及び側縁部近傍を支持し、このフォトマスク３を傾斜させて固定して保持するようになっている。このマスク保持具３ａは、大型（例えば、主平面が１２２０ｍｍ×１４００ｍｍ、厚さ１３ｍｍのもの）、かつ、種々の大きさのフォトマスク３を保持できるようになっている。なお、略鉛直とは、図１中θで示す鉛直からの角度が約１０度以内を意味する。フォトマスク３に照射された光は、このフォトマスク３を透過して、対物レンズ系４に入射される。
　対物レンズ系４は、例えば、フォトマスク３を透過した光が入射され、この光束に無限遠補正を加えて平行光とする第１レンズ群（シミュレータレンズ）４ａと、この第１レンズ群を経た光束を結像させる第２レンズ群（結像レンズ）４ｂとから構成される。シュミレータレンズ４ａは、絞り機構（開口絞り７）が備えられており、開口数（ＮＡ）が可変となっている。対物レンズ系４を経た光束は、撮像手段５により受光される。この対物レンズ系４は筐体１３ｂ内に配設される。
　この撮像手段５は、フォトマスク３の像を撮像する。この撮像手段５としては、例えば、ＣＣＤなどの撮像素子を用いることができる。
　この装置においては、照明光学系２の開口数と対物レンズ系４の開口数とがそれぞれ可変となっているので、照明光学系２の開口数の対物レンズ系４の開口数に対する比、すなわち、シグマ値（σ：コヒレンシ）を可変することができる。
　また、この装置においては、撮像手段５によって得られた撮像画像についての画像処理、演算、所定の閾値との比較及び表示などを行う演算手段１１、表示手段１２を有する制御手段１４及び筐体１３ａの位置を変える移動操作手段１５が設けられている。このため、得られた撮像画像、又は、これに基づいて得られた光強度分布を用いて、制御手段１４によって所定の演算を行い、他の露光光を用いた条件下での撮像画像、又は光強度分布や透過率を求めることができる。
　このような構成を有する図１に示す装置は、ＮＡとσ値が可変となっており、光源の線源も変えることができるので、種々の露光機の露光条件を再現することができる。
　本発明者らは、図１に示す装置を用いて露光機の露光条件を種々変更しながら再現して透過率を検討したところ次の知見を得た。なお、ここでは、半透過膜としてＭｏＳi膜（g線による透過率５２％の膜）を用い、幅の狭い領域として図２に示すチャネルパターンを用いた。図２に示すパターンは、中央の部分に半透過領域２１が位置し、半透過領域２１の両側にクロム膜で構成された遮光領域２２が位置するパターンである。即ち、半透過領域２１がＴＦＴのチャネル領域（幅が約５μｍ）に相当し、遮光領域２２がソース及びドレイン領域に相当する。また、線源としてg線、ｈ線、i線を用いた。その結果を図３に示す。図３において、実線は膜固有の透過率を示し、破線はチャネル領域における透過率を示す。なお、チャネル領域における透過率は、図１に示す装置において、ＮＡを０．０８０とし、σ値を０．９として露光機の露光条件を再現した際の透過率である。なお、図３は透過率の波長依存性の傾向を示す図であり、図３における数値は一例であり、これに限定されるものではない。
　図３から分かるように、膜固有の透過率には、波長依存性（g線からi線で約４％）がある。すなわち、波長が長くなるにしたがって透過率が高くなる。一方、また、チャネル領域における透過率（実際の露光機における露光条件下において得られる透過率：実効透過率）については、ほぼ波長依存性がなく、フラットになっている。このようにチャネル領域における透過率に波長依存性がないのは、次のように考えることができる。
　レイリーの式ｄ＝ｋ・（λ／ＮＡ）（ｄ：解像線幅、ｋ：係数、λ：波長、ＮＡ：開口度）によれば、波長が短いほど解像線幅が小さくなる（解像度が高くなる）。図４（ａ），（ｂ）は、図２に示すパターンのチャネルプロファイルを示す図である。図４（ａ）は、ＮＡ＝０．０８でσ＝０．９のときのチャネルプロファイル（低解像度）を示し、図４（ｂ）は、ＮＡ＝０．１５でσ＝１．０のときのチャネルプロファイル（高解像度）を示す。ここでは、図４（ａ）から分かるように、低解像度においては、g線、ｈ線、i線について実効透過率がほぼ同じ（約０．４５）である。一方、高解像度においては、g線の実効透過率が最も高く（約０．５３）、次にｈ線の実効透過率が高く（約０．５０）、その次にi線の実効透過率が高い（約０．４８）。図４（ａ），（ｂ）から分るように、解像度の違いによる実効透過率の低下量は、g線が最も大きく（０．５３－０．４５＝０．０８）、次にｈ線が大きく（０．５０－０．４５＝０．０５）、その次にi線が大きい（０．４８－０．４５＝０．０３）。
　チャネル領域における実際の透過率は、図１に示す装置で撮像した画像に基づいて求められた透過率（実効透過率）であり、幅及び光学条件（ＮＡ、σ値）が考慮された透過率である。チャネル領域（半透光領域）における実効透過率は、その寸法、及びＮＡ、σといった光学条件により変化する。上述したように、幅が狭い領域においては、実効透過率は低下する傾向にある。この実効透過率の低下量は、長波長側ほど大きい。なお、実効透過率としては、半透光領域を透過する光強度分布において最大値をもつ部分の透過率とすることができる。これは、例えばこのフォトマスクを使用して、被転写体上にポジレジストのレジストパターンを形成したとき、半透光領域に生じるレジスト残膜値の最小値と相関をもつ。
　このように、実効透過率の低下量は図３の破線に示すように波長が長くなるにしたがって大きくなる傾向がある。パターン寸法と光学条件が考慮された実効透過率については、結果的に、露光波長にわたって透過率はほぼフラットになる。
　本発明者らは、上述したような知見に基づいて、特定の光学条件において特定の寸法の半透光領域において、実効透過率がある範囲の波長の線源で一定となることを見出し本発明をするに至った。これにより、露光機の露光波長特性によらず、フォトマスクを最適な状態で使用することが容易になり、安定して、正確に被加工層上にパターン形成することができる。特に、複数の線源を露光光源として用いるフラットパネルディスプレイのパターン転写用の多階調フォトマスクにおいては、実効透過率がある範囲の波長の線源で一定となることが非常に有効である。
　すなわち、本発明の骨子は、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、少なくとも透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備え、前記半透過膜は、前記露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、前記転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す幅を持つ領域を含む多階調フォトマスクにより、露光機の露光波長特性によらず、フォトマスクを最適な状態で使用することが容易になり、安定して、正確に被加工層上にパターン形成することである。
　本発明に係る多階調フォトマスクは、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備える。
　透明基板としては、ガラス基板などを挙げることができる。また、露光光を遮光する遮光膜としては、クロム膜などの金属膜、シリコン膜、金属酸化膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜などを挙げることができる。また、露光光を一部透過させる半透過膜としては、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物、又は、金属シリサイドなどを用いることができる。特に、酸化クロム膜、窒化クロム膜、モリブデンシリサイド膜のような金属シリサイド膜などが好ましい。これは、上述した、半透過膜の透過率の適切な波長依存性（特性の傾き）が、その組成や膜厚の調整によって得易いからである。透明基板上に遮光膜及び半透過膜を形成することにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを設けることができる。
　半透過膜は、露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有する。この波長依存性は、波長が長くなるにしたがって透過率が上昇する依存性であり、露光光に含まれるi線からg線の波長域において１％以上、より好ましくは３％以上の透過率差のある特性線で示されることが好ましい。好ましい透過率差（傾き）の範囲としては１％～１５％であり、より好ましくは１％～１０％、さらに好ましくは３～７％である。半透過膜の透過率がこのような透過率差（傾き）にあるとき、本発明の「波長依存性が実質的に生じない透過率を持つ」パターン領域が、より容易に得られる。また、半透過膜の透過率は、露光光に含まれるi線からg線の波長域において２０％～８０％であることが好ましい。より好ましくは、半透過膜の透過率は２０％～６０％である。これは、このような範囲の透過率を有する半透光膜を用いると、被加工層に得られるレジストパターンの残膜値が、被加工層の加工プロセスにより適切なものとなるからである。
　半透過膜で構成される半透光領域は、転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において半透過膜の波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域を含む。ここで、露光光学条件は、少なくとも露光機の光源の波長、開口数（ＮＡ）、好ましくは、さらに露光機のコヒレンシ（σ：露光機の照明光学系の開口数の、投影光学系の開口数に対する比）を含む。
　また、半透過膜の波長依存性が実質的に生じない透過率とは、膜固有の透過率の波長依存性が実際の露光時には実質的に生じないような実効透過率をいい、例えば、i線～g線の波長域において、透過率の変化レンジが１％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５％以下である。これは、上述した実効透過率が図２に示すように実質的にフラットとなることを意味する。半透過膜の波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法とは、露光機により、又はそれをもとに露光条件を設定した図１に示す装置により、露光した際に求められる実効透過率が図３に示すように実質的にフラットとなるパターン寸法をいう。このようなとき、被加工層上に形成されるレジストパターンは、露光機の光源の個体差や経時変化による影響を受けずに、一定の形状に形成されるため、被加工層の加工プロセスの安定化に寄与する。
　また、半透過膜は、i線～g線の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、半透光領域は、０．０７５～０．０８５の範囲内の開口数、０．５～１．０のコヒレンシ及びi線～g線の波長域をもつ露光光学系により露光したとき、該i線～g線の波長域において、前記波長依存性を実質的に生じない透過率を示す寸法の領域を含む。例えば、半透過膜の波長依存性が実質的に生じない透過率を示す幅を持つ領域として、トランジスタのチャネル領域を挙げることができる。このチャネル領域の幅が１．０μｍ～５．０μｍであることが好ましい。特に、チャネル領域の幅が２．０μｍ～４．０μｍであることが好ましい。液晶駆動に用いられるＴＦＴにおいては、液晶の速度や明るさをより向上するため、チャネル幅は微細化の方向にあり、このような微細なチャネルを製造する多階調フォトマスクにおいて、本発明が特に有用である。
　本発明における実効透過率は、膜固有の透過率に加えて、パターンにおける寸法、又は線幅（ＣＤ（Critical Dimension））や光学条件（光源波長、開口度、σ値など）の要因が含まれた透過率であり、狭い領域においても実際の露光環境を反映した透過率である。このため、パターンにおける幅が特定されており、その幅の実効透過率が求められると、その実効透過率に基づいて半透過膜の厚さを決定することが可能となる。また、ある領域の実効透過率が特定されると、その実効透過率を達成するように、半透過膜の膜材や透過率を決定することができる。
　上述した多階調フォトマスクは、図５（ａ）に示すように、透明基板３１の遮光領域Ａ及び半透光領域Ｂ上に半透過膜３２を形成し、半透過膜３２の遮光領域Ａ上に遮光膜３３を形成してなる構造と、図５（ｂ）に示すように、透明基板３１の遮光領域Ａ上に遮光膜３３及び半透過膜３２が積層され、透明基板３１の半透光領域Ｂ上に半透過膜３２を形成してなる構造とがある。
　図５（ａ）に示す構造は、例えば、次のように作製することができる。すなわち、透明基板３１上に半透過膜３２及び遮光膜３３をこの順に積層してなるフォトマスクブランクを用意し、このフォトマスクブランク上に、遮光領域Ａ及び半透光領域Ｂに対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜３３をエッチングする。次いで、レジストパターン若しくは遮光膜３３をマスクとして、露出している半透過膜３２をエッチングして透光領域を形成する。次いで、少なくとも遮光領域Ａを含む領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜３３をエッチングする。
　図５（ｂ）に示す構造は、例えば、次のように作製することができる。すなわち、透明基板３１上に遮光膜３３が形成されたフォトマスクブランクを用意し、このフォトマスクブランク上に、遮光領域Ａに対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、露出した遮光膜３３をエッチングする。次いで、レジストパターンを除去した後、透明基板３１の全面に半透過膜３２を成膜する。そして、半透光領域Ｂ（又は半透光領域Ｂ及び遮光領域Ａ）に対応する領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして露出した半透過膜３２をエッチングする。
　以上のように、透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とを、それぞれパターニングすることにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンが形成された多階調フォトマスクが得られる。このような多階調フォトマスクを用いたパターン転写においては、露光機による露光光を照射することによって、該転写パターンを被加工層に転写する際に、半透過膜が、露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しているという条件下で、露光機の露光光学条件を、所定の寸法を有する前記半透光領域において、前記透過率の波長依存性が実質的に生じないような条件とする。
　以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
　（実施例）
　ガラス基板上に線源g線に対する透過率５０％の半透過膜であるＭｏＳi膜及び遮光膜であるクロム膜をこの順に積層してなるフォトマスクブランクを用意し、このフォトマスクブランク上に、遮光領域及び半透光領域に対応する領域のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、硝酸第二セリウムアンモニウムを主成分とするエッチング液をエッチャンントとして用いて、露出したクロム膜をウェットエッチングした。次いで、クロム膜をマスクとし、弗化水素酸と酸化剤エッチング液をエッチャンントとして用いて、露出しているＭｏＳi膜をウェットエッチングして透光領域を形成した。なお、該エッチング液は、弗化水素酸、珪弗化水素酸、弗化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つの弗素化合物と、過酸化水素、硝酸、硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤とを含むエッチング液のいずれを用いても構わない。次いで、少なくとも遮光領域を含む領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとし、硝酸第二セリウムアンモニウムを主成分とするエッチング液をエッチャントとして用いて、露出したクロム膜をウェットエッチングした。
　このようにして、図６（ｂ）に示すような透光領域１０２、遮光領域１０１及び半透光領域１０３を有する実施例の多階調フォトマスク１００を作製した。なお、この多階調フォトマスクは、チャネル幅が５．０μｍであるＴＦＴのパターンを含むものである。また、半透過膜の厚さは、図１に示す装置に前記のようにして作製したテストマスクを装着して実効透過率を求め、この実効透過率に基づいて求めた。
　次いで、図６（ｂ）に示すように、作製された多階調フォトマスクを用いてレジストパターンを露光した。被露光物としては、図６（ａ）に示す積層体を用いた。すなわち、積層体は、ゲート電極２０２を有するガラス基板２０１上に、ゲート絶縁膜２０３、第１半導体膜（ａ－Ｓi）２０４、第２半導体膜（Ｎ+ａ－Ｓi）２０５、ソースドレイン用金属膜２０６及びポジ型フォトレジスト膜２０７が順次形成されてなるものである。
　ポジ型フォトレジスト膜２０７を露光し、現像することにより、第１レジストパターン２０７Ａが形成された。この第１レジストパターン２０７Ａは、ＴＦＴのチャネル部、ソースドレイン形成領域及びデータライン形成領域を覆い、かつ、ＴＦＴチャネル部形成領域がソースドレイン形成領域よりも薄くなっていた。
　次いで、図６（ｃ）に示すように、第１レジストパターン２０７Ａをマスクとして、ソースドレイン金属膜２０６、第２及び第１半導体膜２０５、２０４をエッチングした。次いで、図６（ｄ）に示すように、酸素によるアッシングによってレジスト膜２０７を全体的に減少させて、チャネル部形成領域の薄いレジスト膜を除去し、第２レジストパターン２０７Ｂを形成した。その後、図６（ｅ）に示すように、第２レジストパターン２０７Ｂをマスクとして、ソースドレイン用金属膜２０６をエッチングしてソース／ドレイン２０６Ａ、２０６Ｂを形成し、次いで第２半導体膜２０５をエッチングした。その後、図６（ｆ）に示すように、残存した第２レジストパターン２０７Ｂを剥離した。
　得られたＴＦＴチャネル部のパターンをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により観察したところ、設計通りのパターンになっていた。また、このパターン形状は、露光機の光源特性によらず、安定して形成できるため、露光機に対して、常に最適のマスクとして安定して使用できた。これは、図１に示す装置を用いて実効透過率を求め、その実効透過率に基づいて多階調フォトマスクが作製されているので、ＴＦＴチャネル部のような狭い領域においても所望のレジストパターンが形成されたためであると考えられる。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。上記実施の形態における部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
　１　光源
　２　照明光学系
　３　フォトマスク
　４　対物レンズ系
　４ａ　シミュレータレンズ
　４ｂ　結像レンズ
　５　撮像手段
　６　波長選択フィルタ
　７，７ａ　開口絞り
　８　視野絞り
　１１　演算手段
　１２　表示手段
　１３ａ，１３ｂ　筐体
　１４　制御手段
　１５　移動操作手段
　３１　透明基板
　３２　半透過膜
　３３　遮光膜

Claims (10)

  1. 　透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透過膜は、前記露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、前記転写パターンの転写の際に用いる露光機の露光光学条件下において前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域を含むことを特徴とする多階調フォトマスク。
  2. 　前記露光光学条件は、少なくとも前記露光機の光源の波長、開口数、及びコヒレンシを含むことを特徴とする請求項１記載の多階調フォトマスク。
  3. 　前記半透過膜の透過率は、前記露光光に含まれるi線からg線の波長域において２０％～８０％であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多階調フォトマスク。
  4. 　前記波長依存性は、波長が長くなるにしたがって透過率が上昇する依存性であり、前記露光光に含まれるi線からg線の波長域において１％以上の透過率差のある特性線で示されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
  5. 　前記半透過膜は、酸化クロム膜、窒化クロム膜、又は金属シリサイド膜であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
  6. 　前記多階調フォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用であり、前記波長依存性が実質的に生じない透過率を示す寸法を持つ領域が、該トランジスタのチャネル領域に対応するものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
  7. 　前記チャネル領域の幅が１．０μｍ～５．０μｍであることを特徴とする請求項６記載の多階調フォトマスク。
  8. 　透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とにより構成された、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンを備えた多階調フォトマスクであって、前記半透過膜は、i線～g線の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記半透光領域は、０．０７５～０．０８５の範囲内の開口数、０．５～１．０のコヒレンシ及びi線～g線の波長域をもつ露光光学系により露光したとき、該i線～g線の波長域において、前記波長依存性を実質的に生じない透過率を示す寸法の領域を含むことを特徴とする多階調フォトマスク。
  9. 　透明基板上に設けられた、露光光を遮光する遮光膜と、前記露光光を一部透過させる半透過膜とを、それぞれパターニングすることにより、透光領域、遮光領域、及び半透光領域を持つ転写パターンが形成された多階調フォトマスクを用い、露光機による露光光を照射することによって、該転写パターンを被加工層に転写する、パターン転写方法において、前記半透過膜は、前記露光光の波長域において波長依存性を持つ透過率を有しており、かつ、前記露光機の露光光学条件は、所定の寸法を有する前記半透光領域において、前記透過率の波長依存性が実質的に生じないような条件とすることを特徴とするパターン転写方法。
  10. 　請求項９記載のパターン転写方法により薄膜トランジスタのパターニングを行うことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
PCT/JP2009/061399 2009-06-23 2009-06-23 多階調フォトマスク WO2010150355A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/061399 WO2010150355A1 (ja) 2009-06-23 2009-06-23 多階調フォトマスク

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/061399 WO2010150355A1 (ja) 2009-06-23 2009-06-23 多階調フォトマスク

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010150355A1 true WO2010150355A1 (ja) 2010-12-29

Family

ID=43386150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/061399 WO2010150355A1 (ja) 2009-06-23 2009-06-23 多階調フォトマスク

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2010150355A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017016164A (ja) * 2016-10-26 2017-01-19 Hoya株式会社 パターン転写方法、及び、表示装置の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007199700A (ja) * 2005-12-26 2007-08-09 Hoya Corp マスクブランク及びフォトマスク
JP2008180897A (ja) * 2007-01-24 2008-08-07 Hoya Corp グレートーンマスク及びパターン転写方法
JP2009042753A (ja) * 2007-07-19 2009-02-26 Hoya Corp フォトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法
JP2009048185A (ja) * 2007-07-23 2009-03-05 Hoya Corp フォトマスク情報の取得方法、フォトマスクの品質表示方法、電子デバイスの製造支援方法、電子デバイスの製造方法及びフォトマスク製品

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007199700A (ja) * 2005-12-26 2007-08-09 Hoya Corp マスクブランク及びフォトマスク
JP2008180897A (ja) * 2007-01-24 2008-08-07 Hoya Corp グレートーンマスク及びパターン転写方法
JP2009042753A (ja) * 2007-07-19 2009-02-26 Hoya Corp フォトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法
JP2009048185A (ja) * 2007-07-23 2009-03-05 Hoya Corp フォトマスク情報の取得方法、フォトマスクの品質表示方法、電子デバイスの製造支援方法、電子デバイスの製造方法及びフォトマスク製品

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017016164A (ja) * 2016-10-26 2017-01-19 Hoya株式会社 パターン転写方法、及び、表示装置の製造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5555789B2 (ja) フォトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法
JP5160286B2 (ja) 多階調フォトマスク、パターン転写方法、及び薄膜トランジスタの製造方法
KR102367141B1 (ko) 포토마스크, 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법
JP2009048121A (ja) フォトマスク及びフォトマスクの製造方法
US11022874B2 (en) Chromeless phase shift mask structure and process
JP5108551B2 (ja) 多階調フォトマスク及びそれを用いたパターン転写方法
JP5538513B2 (ja) 多階調フォトマスク、パターン転写方法及び薄膜トランジスタの製造方法
KR101176262B1 (ko) 다계조 포토마스크 및 패턴 전사 방법
WO2010150355A1 (ja) 多階調フォトマスク
KR101171432B1 (ko) 다계조 포토마스크, 다계조 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법, 및 박막 트랜지스터의 제조 방법
JP5097528B2 (ja) 多階調フォトマスク
TWI422964B (zh) 多階調光罩
KR101071452B1 (ko) 다계조 포토마스크 및 그것을 이용한 패턴 전사 방법
KR101194151B1 (ko) 다계조 포토마스크, 패턴 전사 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법
KR101061274B1 (ko) 다계조 포토마스크 및 그것을 이용한 패턴 전사 방법
KR101045135B1 (ko) 다계조 포토마스크, 그 제조 방법 및 패턴 전사 방법

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020097015136

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09846488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09846488

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP