JP6872061B2 - Manufacturing method of photomask and display device - Google Patents
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Description
本発明は、液晶や有機ELに代表される、表示装置の製造に有利に用いられるフォトマスク及びそれを用いた表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask which is advantageously used for manufacturing a display device represented by a liquid crystal or an organic EL, and a method for manufacturing a display device using the photomask.
特許文献1には、半導体装置の製造に用いられるフォトマスクとして、主透光部(ホールパターン)の各辺に平行に、4つの補助透光部が配置され、主透光部と補助透光部の光の位相が反転するようにした位相シフトマスクが記載されている。
In
特許文献2には、透明基板と、前記透明基板上に形成された半透明な位相シフト膜を有する大型位相シフトマスクが記載されている。 Patent Document 2 describes a transparent substrate and a large-scale phase shift mask having a translucent phase shift film formed on the transparent substrate.
現在、液晶表示装置やEL表示装置などを含む表示装置においては、より明るく、かつ省電力であるとともに、高精細、高速表示、広視野角といった表示性能の向上が望まれている。 At present, display devices including liquid crystal display devices and EL display devices are desired to be brighter and save power, and to improve display performance such as high definition, high speed display, and wide viewing angle.
例えば、上記表示装置に用いられる薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、「TFT」)で言えば、TFTを構成する複数のパターンのうち、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールが、確実に上層及び下層のパターンを接続させる作用をもたなければ正しい動作が保証されない。その一方、表示装置の開口率を極力大きくして、明るく、省電力の表示装置とするためには、コンタクトホールの径が十分に小さいことが求められる。これに伴い、このようなコンタクトホールを形成するためのフォトマスクが備えるホールパターンの径も微細化(例えば3μm未満)が望まれている。例えば、径が2.5μm以下、更には、径が2.0μm以下のホールパターンが必要となり、近い将来、これを下回る1.5μm以下の径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。こうした背景により、微小なコンタクトホールを確実に転写可能とする、表示装置の製造技術が必要とされている。 For example, in the case of a thin film transistor (“TFT”) used in the display device, among a plurality of patterns constituting the TFT, the contact holes formed in the interlayer insulating film are surely the patterns of the upper layer and the lower layer. Correct operation cannot be guaranteed unless it has the effect of connecting. On the other hand, in order to make the opening ratio of the display device as large as possible to make the display device bright and power-saving, the diameter of the contact hole is required to be sufficiently small. Along with this, it is desired that the diameter of the hole pattern provided in the photomask for forming such a contact hole is also miniaturized (for example, less than 3 μm). For example, a hole pattern having a diameter of 2.5 μm or less and a diameter of 2.0 μm or less is required, and it is considered that it is desired to form a pattern having a diameter of 1.5 μm or less, which is smaller than this, in the near future. Against this background, there is a need for manufacturing technology for display devices that can reliably transfer minute contact holes.
ところで、表示装置に比べて、集積度が高く、パターンの微細化が顕著に進んだ半導体装置(LSI)製造用フォトマスクの分野では、高い解像性を得るために、露光装置には高NA(例えば0.2以上)の光学系を適用し、露光光の短波長化がすすめられた経緯があり、KrFやArFのエキシマレーザー(それぞれ、248nm、193nmの単一波長)が多用されるようになった。 By the way, in the field of photomasks for manufacturing semiconductor devices (LSIs), which have a higher degree of integration than display devices and the pattern miniaturization has been remarkably advanced, in order to obtain high resolution, the exposure device has a high NA. There is a history of shortening the wavelength of the exposure light by applying an optical system (for example, 0.2 or more), and KrF and ArF excimer lasers (single wavelengths of 248 nm and 193 nm, respectively) are often used. Became.
その一方、表示装置製造用のリソグラフィ分野では、解像性向上のために、上記のような手法が適用されることは、一般的では無かった。むしろ、LCD(liquid crystal display、液晶表示装置)用などとして知られる露光装置のNAは、0.08〜0.10程度であり、露光光源もi線、h線、g線を含む、ブロード波長域を用いることで、解像性や焦点深度よりはむしろ、生産効率、コストを重視してきた傾向がある。 On the other hand, in the field of lithography for manufacturing display devices, it has not been common to apply the above method in order to improve the resolution. Rather, the NA of an exposure apparatus known for LCDs (liquid crystal displays) is about 0.08 to 0.10, and the exposure light source also includes i-line, h-line, and g-line, and has a broad wavelength. By using the region, there is a tendency to emphasize production efficiency and cost rather than resolution and depth of focus.
しかし、上記のように表示装置製造においても、パターンの微細化要請が従来になく高くなっている。ここで、半導体装置製造用の技術を、表示装置製造にそのまま適用することには、いくつかの問題がある。例えば、高NA(開口数)をもつ高解像度の露光装置への転換には、大きな投資が必要になり、表示装置の価格との整合性が得られない。あるいは、露光波長の変更(ArFエキシマレーザーのような短波長を、単一波長で用いる)については、大面積をもつ表示装置への適用自体が困難である上、仮に適用すれば、生産効率が低下するほか、やはり相当の投資を必要とする点で不都合である。 However, as described above, even in the manufacture of display devices, the demand for miniaturization of patterns is higher than ever. Here, there are some problems in applying the technology for manufacturing a semiconductor device as it is to the manufacturing of a display device. For example, the conversion to a high-resolution exposure device having a high numerical aperture (NA) requires a large investment and is inconsistent with the price of the display device. Alternatively, changing the exposure wavelength (using a short wavelength such as an ArF excimer laser with a single wavelength) is difficult to apply to a display device having a large area, and if it is applied, the production efficiency will be improved. In addition to the decline, it is also inconvenient in that it requires a considerable investment.
更に、表示装置用のフォトマスクには、後述するように、半導体装置製造用のフォトマスクと異なる、製造上の制約や特有の各種課題がある。 Further, as will be described later, the photomask for the display device has various manufacturing restrictions and unique problems that are different from the photomask for manufacturing the semiconductor device.
上記事情から、特許文献1のフォトマスクをそのまま表示装置製造用に転用することには現実的には困難がある。また、特許文献2に記載のハーフトーン型位相シフトマスクは、バイナリマスクに比べて光強度分布が向上するとの記載があるが、更に性能向上の余地がある。
Due to the above circumstances, it is practically difficult to divert the photomask of
従って、表示装置製造用マスクを用いた表示装置の製造方法において、上記課題を克服し、微細なパターンであって、被転写体上への転写を安定して行うことが望まれていた。そこで本発明は、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なパターンが安定して転写できる優れたフォトマスク及びその製造方法を得ることを目的とする。 Therefore, in a method for manufacturing a display device using a mask for manufacturing a display device, it has been desired to overcome the above-mentioned problems and to stably transfer a fine pattern onto a transfer target. Therefore, an object of the present invention is to obtain an excellent photomask and a method for producing the same, which are advantageously adapted to the exposure environment of the mask for manufacturing a display device and can stably transfer a fine pattern.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の構成を有する。本発明は、下記の構成1〜14であることを特徴とするフォトマスク、下記の構成15であることを特徴とする表示装置の製造方法である。
The present invention has the following configurations in order to solve the above problems. The present invention is a method for manufacturing a photomask having the following
(構成1)
本発明の構成1は、透明基板上に形成された転写用パターンを備えるフォトマスクであって、前記転写用パターンは、径W1(μm)の主パターンと、前記主パターンの近傍に配置された、幅d(μm)の補助パターンと、前記主パターン及び前記補助パターンが形成される以外の領域に配置された低透光部と、を有し、前記主パターンを透過するi線〜g線の波長範囲にある代表波長と、前記補助パターンを透過する前記代表波長との位相差が略180度であって、前記補助パターンを透過する前記代表波長の光の透過率をT1(%)とし、前記低透光部を透過する前記代表波長の光の透過率をT3(%)とし、前記主パターンの中心と、前記補助パターンの幅方向の中心との距離をP(μm)とするとき、下記の式(1)〜(4)を満たすことを特徴とする、フォトマスクである。
0.8 ≦ W1 ≦ 4.0 ・・・・・・・・・・・・・・(1)
1.0 < P ≦ 5.0 ・・・・・・・・・・・・・・・(3)
T3 < T1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
(Structure 1)
The
0.8 ≤ W1 ≤ 4.0 ... (1)
1.0 <P ≤ 5.0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
T3 <T1 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4)
(構成2)
本発明の構成2は、前記補助パターンは、前記透明基板上に、前記代表波長の光に対する透過率がT1(%)の半透光膜が形成されてなることを特徴とする、構成1に記載のフォトマスクである。
(Structure 2)
The configuration 2 of the present invention is characterized in that the auxiliary pattern is formed on the transparent substrate by forming a semipermeable membrane having a transmittance of T1 (%) with respect to light of the representative wavelength. The photomask described.
(構成3)
本発明の構成3は、前記半透光膜の前記透過率T1(%)が、下記の式(5)を満たすことを特徴とする、構成2に記載のフォトマスクである。
30 ≦ T1 ≦ 80 ・・・(5)
(Structure 3)
30 ≤ T1 ≤ 80 ... (5)
(構成4)
本発明の構成4は、前記補助パターンの幅dが1(μm)以上であることを特徴とする、構成2又は3に記載のフォトマスクである。
(Structure 4)
Configuration 4 of the present invention is the photomask according to
(構成5)
本発明の構成5は、前記主パターンは、前記透明基板の主表面の一部が露出してなり、前記補助パターンは、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなり、前記低透光部は、前記透明基板上に、前記半透光膜と、前記代表波長の光の透過率がT2(%)である低透光膜とが、この順で、または、この逆の順で積層されてなることを特徴とする、構成2〜4のいずれかに記載のフォトマスクである。
(Structure 5)
In the configuration 5 of the present invention, the main pattern is formed by exposing a part of the main surface of the transparent substrate, and the auxiliary pattern is formed by forming the semitransparent film on the transparent substrate. In the low translucency portion, the semitransparent film and the low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T2 (%) are arranged on the transparent substrate in this order or vice versa. The photomask according to any one of configurations 2 to 4, wherein the photomasks are laminated in this order.
(構成6)
本発明の構成6は、前記主パターンは、前記透明基板の主表面に掘り込みが形成されてなり、前記補助パターンは、前記透明基板上に、前記半透光膜が形成されてなり、前記低透光部は、前記透明基板上に、前記半透光膜と、前記代表波長の光の透過率がT2(%)である低透光膜とが、この順で、または、この逆の順で積層されてなることを特徴とする、構成2〜4のいずれかに記載に記載のフォトマスクである。
(Structure 6)
In the configuration 6 of the present invention, the main pattern is formed by digging on the main surface of the transparent substrate, and the auxiliary pattern is formed by forming the semitransparent film on the transparent substrate. In the low translucency portion, the semitransparent film and the low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T2 (%) are arranged on the transparent substrate in this order or vice versa. The photomask according to any one of configurations 2 to 4, wherein the photomasks are laminated in this order.
(構成7)
本発明の構成7は、前記半透光膜は、Zr、Nb、Hf、Ta、Mo及びTiの少なくとも一つと、Siとを含む材料、又は、これらの材料の酸化物、窒化物、酸化窒化物、炭化物、又は酸化窒化炭化物を含む材料からなることを特徴とする、構成2〜6のいずれかに記載のフォトマスクである。
(Structure 7)
In the configuration 7 of the present invention, the translucent film is a material containing at least one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo and Ti and Si, or an oxide, a nitride or an oxide nitride of these materials. The photomask according to any one of configurations 2 to 6, characterized in that it is made of a substance, a carbide, or a material containing an oxide nitride carbide.
(構成8)
本発明の構成8は、前記補助パターンは、前記透明基板が露出してなることを特徴とする、構成1に記載のフォトマスクである。
(Structure 8)
The configuration 8 of the present invention is the photomask according to the
(構成9)
本発明の構成9は、前記主パターンは、前記透明基板の主表面に掘り込みが形成されてなり、前記補助パターンは、前記透明基板の主表面の一部が露出してなり、前記低透光部は、前記透明基板上に、前記代表波長の光の透過率がT3(%)である低透光膜が、形成されてなることを特徴とする、構成8に記載に記載のフォトマスクである。
(Structure 9)
In the configuration 9 of the present invention, the main pattern has a digging formed on the main surface of the transparent substrate, and the auxiliary pattern has a part of the main surface of the transparent substrate exposed, so that the low transparency is achieved. The photomask according to the configuration 8 is characterized in that a low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T3 (%) is formed on the transparent substrate. Is.
(構成10)
本発明の構成10は、前記主パターンは、前記透明基板の主表面の一部が露出してなり、前記補助パターンは、前記透明基板の主表面に掘り込みが形成されてなり、前記低透光部は、前記透明基板上に、前記代表波長の光の透過率がT3(%)である低透光膜が、形成されてなることを特徴とする、構成8に記載に記載のフォトマスクである。
(Structure 10)
In the configuration 10 of the present invention, the main pattern is formed by exposing a part of the main surface of the transparent substrate, and the auxiliary pattern is formed by digging in the main surface of the transparent substrate. The photomask according to the configuration 8 is characterized in that a low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T3 (%) is formed on the transparent substrate. Is.
(構成11)
本発明の構成11は、前記主パターンに対応して、被転写体上に、転写径W2が3.0(μm)以下(但しW1>W2)のホールパターンを形成するものであることを特徴とする、構成1〜10のいずれかに記載のフォトマスクである。
(Structure 11)
The configuration 11 of the present invention is characterized in that a hole pattern having a transfer diameter W2 of 3.0 (μm) or less (however, W1> W2) is formed on the transferred body in accordance with the main pattern. The photomask according to any one of
(構成12)
本発明の構成12は、前記主パターンの前記径W1と、前記被転写体上の前記転写径W2との差W1−W2をバイアスβ(μm)とするとき、
0.2≦β≦1.0・・・(6)
であることを特徴とする構成11に記載のフォトマスクである。
(Structure 12)
In the configuration 12 of the present invention, when the difference W1-W2 between the diameter W1 of the main pattern and the transfer diameter W2 on the transferred object is set as the bias β (μm),
0.2 ≤ β ≤ 1.0 ... (6)
The photomask according to the configuration 11, wherein the photomask is characterized by the above.
(構成13)
本発明の構成13は、前記低透光部の、前記代表波長の光に対する前記透過率T3(%)が、
T3<30・・・(7)
を満たすことを特徴とする、構成1〜12いずれかに記載のフォトマスクである。
(Structure 13)
In the configuration 13 of the present invention, the transmittance T3 (%) of the low translucency portion with respect to the light of the representative wavelength is determined.
T3 <30 ... (7)
The photomask according to any one of
(構成14)
本発明の構成14は、前記低透光部は、前記代表波長の光を実質的に透過しないものであることを特徴とする、構成1〜12いずれかに記載のフォトマスクである。
(Structure 14)
The configuration 14 of the present invention is the photomask according to any one of
(構成15)
本発明の構成15は、構成1〜14のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、開口数(NA)が0.08〜0.20であり、i線、h線及びg線の少なくとも一つを含む露光光源をもつ露光装置を用いて、前記転写用パターンを露光し、被転写体上に、径W2が0.6〜3.0(μm)のホールパターンを形成する工程とを含む、表示装置の製造方法である。
(Structure 15)
The configuration 15 of the present invention includes the step of preparing the photomask according to any one of
本発明によれば、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なパターンが安定して転写できる優れたフォトマスク及びその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an excellent photomask that is advantageously adapted to the exposure environment of a mask for manufacturing a display device and that can stably transfer fine patterns, and a method for manufacturing the same.
フォトマスクのもつ転写用パターンのCD(Critical Dimension、以下パターン線幅の意味で使う)が微細化すると、これを正確に被転写体(エッチング加工しようとする薄膜等、被加工体とも言う。)に転写する工程の実施はより困難になる。表示装置用の露光装置に仕様として示された解像限界は、多くの場合2〜3μm程度である。これに対し、形成しようとする転写用パターンの中には、既にこれに近づくか、あるいはこれを下回る寸法のものが出現している。更に、表示装置製造用マスクは、半導体装置製造用マスクに比べて面積が大きいため、実生産上、3μm未満のCDをもつ転写用パターンを面内均一に転写することには大きな困難がある。 When the CD of the transfer pattern of the photomask (Critical Dimension, hereinafter used to mean the pattern line width) is miniaturized, it is accurately referred to as the transferred object (also referred to as the processed object such as a thin film to be etched). It becomes more difficult to carry out the process of transferring to. The resolution limit specified as a specification for an exposure apparatus for a display device is often about 2 to 3 μm. On the other hand, among the transfer patterns to be formed, those having a size approaching or smaller than this have already appeared. Further, since the mask for manufacturing a display device has a larger area than the mask for manufacturing a semiconductor device, it is very difficult to uniformly transfer a transfer pattern having a CD of less than 3 μm in the plane in actual production.
従って、純粋な解像度(露光波長、露光光学系の開口数による)以外の要素を工夫することにより、実効的な転写性能を引き出すことが必要となる。 Therefore, it is necessary to bring out effective transfer performance by devising factors other than pure resolution (depending on the exposure wavelength and the numerical aperture of the exposure optical system).
更に、被転写体(フラットパネルディスプレイ基板)の面積が大きいため、露光によるパターン転写の工程では、被転写体の表面平坦度に起因するデフォーカスが生じやすい環境とも言える。この環境下で、露光時の焦点の裕度(DOF)を十分に確保することは、極めて有意義である。 Further, since the area of the transferred body (flat panel display substrate) is large, it can be said that defocusing due to the surface flatness of the transferred body is likely to occur in the pattern transfer process by exposure. In this environment, it is extremely meaningful to secure a sufficient depth of field (DOF) during exposure.
尚、表示装置製造用のフォトマスクは、周知のとおりサイズが大きく、フォトマスク製造工程におけるウェット処理(現像やウェットエッチング)においては、面内のあらゆる位置で、CD(線幅)の均一性を確保することは容易では無い。最終的なCD精度を、規定された許容範囲内に収めるためにも、露光工程における充分な焦点深度(DOF)の確保が肝要であり、またこれに伴って他の性能が劣化しないことが望ましい。 As is well known, photomasks for manufacturing display devices have a large size, and in the wet treatment (development and wet etching) in the photomask manufacturing process, the uniformity of CD (line width) is maintained at every position in the plane. It is not easy to secure. In order to keep the final CD accuracy within the specified allowable range, it is important to secure a sufficient depth of focus (DOF) in the exposure process, and it is desirable that other performance does not deteriorate accordingly. ..
本発明は、透明基板上に成膜された、半透光膜及び低透光膜をそれぞれパターニングすることによって形成された転写用パターンを備えるフォトマスクである。本発明のフォトマスクがもつ転写用パターンの平面模式図を、図1に例示する。 The present invention is a photomask having a transfer pattern formed by patterning a semipermeable membrane and a low permeable membrane formed on a transparent substrate, respectively. A schematic plan view of a transfer pattern included in the photomask of the present invention is illustrated in FIG.
図1に示すとおり、透明基板上に形成された転写用パターンは、径W1(μm)の主パターンと、主パターンの近傍に配置された幅d(μm)の補助パターンとを含む。また、前記主パターン及び前記補助パターンが形成される以外の領域には、低透光部が形成されている。 As shown in FIG. 1, the transfer pattern formed on the transparent substrate includes a main pattern having a diameter of W1 (μm) and an auxiliary pattern having a width d (μm) arranged in the vicinity of the main pattern. Further, a low light transmissive portion is formed in a region other than the main pattern and the auxiliary pattern.
ここで、補助パターンを透過する、i線〜g線の波長域内の代表波長の光に対する透過率をT1、低透光部を透過する、該代表波長の光に対する透過率をT3とする。また、主パターンの中心と、前記補助パターンの幅方向の中心との距離をP(μm)とする。このとき、本発明のフォトマスクは、以下の関係を満足する。
0.8 ≦ W1 ≦ 4.0 ・・・・・・・・・・・・・・(1)
1.0 < P ≦ 5.0 ・・・・・・・・・・・・・・・(3)
T3 < T1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
Here, the transmittance for light of a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line that transmits the auxiliary pattern is T1, and the transmittance for light of the representative wavelength that is transmitted through the low translucency portion is T3. Further, the distance between the center of the main pattern and the center of the auxiliary pattern in the width direction is P (μm). At this time, the photomask of the present invention satisfies the following relationship.
0.8 ≤ W1 ≤ 4.0 ... (1)
1.0 <P ≤ 5.0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
T3 <T1 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4)
上記の式中、T1は、好ましくは、T1≧30である。 In the above formula, T1 is preferably T1 ≧ 30.
尚、ここでいう光透過率T1及びT3は、透明基板の透過率を基準としたときのものであり、該当する部分の層構成によって決まるものである。 The light transmittances T1 and T3 referred to here are based on the transmittance of the transparent substrate, and are determined by the layer structure of the corresponding portion.
このような転写用パターンの断面模式図は、例えば、図3(a)に示すものとすることできる。これを、本発明のフォトマスクの第1の態様とし、図3(a)を参照して説明する。 A schematic cross-sectional view of such a transfer pattern can be shown in FIG. 3A, for example. This will be described as the first aspect of the photomask of the present invention with reference to FIG. 3 (a).
本態様では、主パターンは、透明基板が露出した透光部からなる。尚、主パターンに、透過率の高い膜が形成されても良い。しかしながら、最大の透過率を得られる点で、主パターンには、透過率の高い膜を形成せず、透明基板が露出した構成とすることが好ましい。 In this aspect, the main pattern consists of a translucent portion with an exposed transparent substrate. A film having a high transmittance may be formed in the main pattern. However, in terms of obtaining the maximum transmittance, it is preferable that the main pattern does not form a film having a high transmittance and the transparent substrate is exposed.
また、本態様の補助パターンは、透明基板上に半透光膜が形成された、半透光部からなる。この半透光膜は、i線〜g線の波長範囲にある代表波長の光を略180度シフトする位相シフト量を有し、代表波長に対する透過率T1(%)を有する。また、主パターン及び補助パターンを囲む部分は、透明基板上に、少なくとも低透光膜が形成された、低透光部となっている。すなわち、図1に示す転写用パターンにおいて、主パターン及び補助パターンが形成された領域以外の領域が、低透光部となっている。図3(a)に示すように、本態様では、低透光部は、半透光膜と低透光膜とが、透明基板上に積層している。なお、低透光部は、透明基板上に、半透光膜と、代表波長の光の透過率がT2(%)である低透光膜とが、この順で、または、この逆の順で積層されることができる。 Further, the auxiliary pattern of this embodiment comprises a semipermeable membrane in which a semipermeable membrane is formed on a transparent substrate. This semipermeable membrane has a phase shift amount that shifts light of a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line by approximately 180 degrees, and has a transmittance T1 (%) with respect to the representative wavelength. Further, the portion surrounding the main pattern and the auxiliary pattern is a low translucency portion in which at least a low translucency film is formed on the transparent substrate. That is, in the transfer pattern shown in FIG. 1, the region other than the region where the main pattern and the auxiliary pattern are formed is the low translucency portion. As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, the semipermeable membrane and the low permeable membrane are laminated on the transparent substrate in the low translucent portion. In the low transmissive portion, a semi-transmissive film and a low transmissive film having a light transmittance of a representative wavelength of T2 (%) are arranged on a transparent substrate in this order or vice versa. Can be laminated with.
本発明のフォトマスクの低透光部は、露光光の代表波長に対して、所定の低い透過率をもつ。すなわち、i線〜g線の波長範囲にある代表波長の光に対して、低透光部は、半透光部からなる補助パターンの透過率T1(%)より低い透過率T3(%)をもつ。従って、半透光部と低透光部の積層によって、低透光部を形成している本態様(図3(a))においては、該積層によって、
T3 < T1
となるように、低透光膜の透過率T2(%)を選択することによって、低透光部の透過率T3(%)を調節すればよい。
The low translucency portion of the photomask of the present invention has a predetermined low transmittance with respect to the representative wavelength of the exposure light. That is, with respect to light having a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line, the low-transmittance portion has a transmittance T3 (%) lower than the transmittance T1 (%) of the auxiliary pattern composed of the semi-transmissive portion. Have. Therefore, in the present embodiment (FIG. 3 (a)) in which the low light-transmitting portion is formed by laminating the semipermeable membrane and the low light-transmitting portion, the lamination is used.
T3 <T1
The transmittance T3 (%) of the low light-transmitting portion may be adjusted by selecting the transmittance T2 (%) of the low light-transmitting film so as to be.
ここで、主パターンの径(W1)を、4μm以下とするとき、この主パターンに対応して、被転写体上に、径W2(μm)(但しW1>W2)をもつ微細な主パターン(ホールパターン)を形成できる。 Here, when the diameter (W1) of the main pattern is 4 μm or less, a fine main pattern having a diameter W2 (μm) (however, W1> W2) is provided on the transferred object corresponding to this main pattern (however, W1> W2). Hole pattern) can be formed.
具体的には、W1(μm)を、下記式(1)
0.8 ≦ W1 ≦ 4.0 ・・・(1)
の関係となるようにすることが好ましい。このとき被転写体上に形成される主パターン(ホールパターン)の径W2(μm)は、3.0(μm)以下、具体的には、
0.6≦W2≦3.0
とすることができる。
Specifically, W1 (μm) is expressed by the following formula (1).
0.8 ≤ W1 ≤ 4.0 ... (1)
It is preferable that the relationship is as follows. At this time, the diameter W2 (μm) of the main pattern (hole pattern) formed on the transferred body is 3.0 (μm) or less, specifically,
0.6 ≤ W2 ≤ 3.0
Can be.
また、本発明のフォトマスクは、表示装置製造に有用な微細サイズのパターンを形成する目的で使用することができる。例えば、主パターンの径W1が、3.0(μm)以下であるとき、本発明の効果がより顕著に得られる。好ましくは、主パターンの径W1(μm)を、
1.0≦W1≦3.0
とすることができる。尚、径W1と径W2との関係を、W1=W2とすることもできるが、好ましくは、W1>W2とする。すなわち、β(μm)をバイアス値とするとき、
β=W1−W2>0(μm)
であるとき、
0.2≦β≦1.0、
より好ましくは、
0.2≦β≦0.8
とすることができる。このようにするとき、後述するように、被転写体上における、レジストパターンの損失を低減するなどの、有利な効果が得られる。
Further, the photomask of the present invention can be used for the purpose of forming a fine-sized pattern useful for manufacturing a display device. For example, when the diameter W1 of the main pattern is 3.0 (μm) or less, the effect of the present invention can be obtained more remarkably. Preferably, the diameter W1 (μm) of the main pattern is set.
1.0 ≤ W1 ≤ 3.0
Can be. The relationship between the diameter W1 and the diameter W2 can be set to W1 = W2, but preferably W1> W2. That is, when β (μm) is used as the bias value,
β = W1-W2> 0 (μm)
When
0.2 ≤ β ≤ 1.0,
More preferably
0.2 ≤ β ≤ 0.8
Can be. When doing so, as will be described later, advantageous effects such as reducing the loss of the resist pattern on the transferred body can be obtained.
上記において、主パターンの径W1は、円の直径、又はそれに近似される数値を意味する。例えば、主パターンの形状が正多角形であるときは、主パターンの径W1は、内接円の直径とする。主パターンの形状が、図1に示すように正方形であれば、主パターンの径W1は一辺の長さである。転写された主パターンの径W2においても、円の直径又はそれに近似される数値とする点で同様である。 In the above, the diameter W1 of the main pattern means the diameter of a circle or a numerical value close thereto. For example, when the shape of the main pattern is a regular polygon, the diameter W1 of the main pattern is the diameter of the inscribed circle. If the shape of the main pattern is square as shown in FIG. 1, the diameter W1 of the main pattern is the length of one side. The same applies to the diameter W2 of the transferred main pattern in that the diameter of the circle or a numerical value close thereto is used.
もちろん、より微細化したパターンを形成しようとするとき、W1が2.5(μm)以下、又は2.0(μm)以下とすることも可能であり、更には、W1を1.5(μm)以下として本発明を適用することもできる。 Of course, when trying to form a finer pattern, W1 can be 2.5 (μm) or less, or 2.0 (μm) or less, and W1 can be 1.5 (μm) or less. ) The present invention can also be applied as follows.
尚、本発明のフォトマスクにおける主パターンの径W1、被転写体上の主パターンの径W2、及びバイアスの設定に関する上記の好ましい範囲は、以下の第2から第6の態様にかかる本発明のフォトマスクにおいても、同様に適用できる。 The above-mentioned preferable ranges regarding the setting of the diameter W1 of the main pattern in the photomask of the present invention, the diameter W2 of the main pattern on the transferred object, and the bias are related to the following second to sixth aspects of the present invention. The same can be applied to a photomask.
このような転写用パターンをもつ、本発明のフォトマスクの露光に用いる露光光の代表波長に対して、主パターンと補助パターンとの位相差φが、略180度である。すなわち、主パターンを透過する、上記代表波長の光と、補助パターンを透過する、上記代表波長との位相差φ1が略180度となる。略180度とは、120〜240度を意味する。好ましくは、位相差φ1は150〜210度である。 The phase difference φ between the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees with respect to the representative wavelength of the exposure light used for exposure of the photomask of the present invention having such a transfer pattern. That is, the phase difference φ1 between the light having the representative wavelength transmitted through the main pattern and the representative wavelength transmitted through the auxiliary pattern is approximately 180 degrees. Approximately 180 degrees means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference φ1 is 150 to 210 degrees.
尚、本発明のフォトマスクは、i線、h線、又はg線を含む露光光を用いるときに効果が顕著であるので、i線、h線及びg線の少なくとも一つを含む露光光を用いることができる。特にi線、h線、及びg線を含むブロード波長光を露光光として適用することが好ましい。この場合、代表波長としては、i線、h線、g線のいずれかとすることができる。例えばh線を代表波長として、本発明のフォトマスクを構成することができる。 Since the photomask of the present invention has a remarkable effect when an exposure light containing i-line, h-line, or g-line is used, an exposure light containing at least one of i-line, h-line, and g-line is used. Can be used. In particular, it is preferable to apply broad wavelength light including i-line, h-line, and g-line as exposure light. In this case, the representative wavelength can be any of i-line, h-line, and g-line. For example, the photomask of the present invention can be constructed using h-line as a representative wavelength.
このような位相差を形成するためには、主パターンは、透明基板主表面が露出してなる透光部とし、補助パターンは、透明基板上に半透光膜を形成してなる半透光部とし、この半透光膜の、上記代表波長に対する位相シフト量を、略180度とすれば良い。 In order to form such a phase difference, the main pattern is a translucent portion in which the main surface of the transparent substrate is exposed, and the auxiliary pattern is a semitranslucent portion formed by forming a semitransparent film on the transparent substrate. The phase shift amount of this semitransparent film with respect to the representative wavelength may be approximately 180 degrees.
尚、主パターンと補助パターンとの位相差の好ましい範囲、及び、本発明のフォトマスクに適用する露光光の波長については、以下の第2から第6の態様にかかる本発明のフォトマスクにおいても、同様である。 Regarding the preferable range of the phase difference between the main pattern and the auxiliary pattern and the wavelength of the exposure light applied to the photomask of the present invention, the photomask of the present invention according to the second to sixth aspects below also has the same. , The same is true.
第1の態様のフォトマスク、すなわち、図3(a)に示すフォトマスクにおいて、半透光部のもつ光透過率T1は、以下のようにすることができる。すなわち、半透光部に形成された半透光膜の、上記代表波長に対する透過率が、T1(%)であるとき、
30 ≦ T1 ≦ 80
とする。より好ましくは、
40 ≦ T1 ≦ 75
である。尚、透過率T1(%)は、透明基板の透過率を基準としたときの、上記代表波長の透過率とする。
In the photomask of the first aspect, that is, the photomask shown in FIG. 3A, the light transmittance T1 of the semipermeable membrane can be as follows. That is, when the transmittance of the semipermeable membrane formed in the semipermeable membrane with respect to the above representative wavelength is T1 (%).
30 ≤ T1 ≤ 80
And. More preferably
40 ≤ T1 ≤ 75
Is. The transmittance T1 (%) is the transmittance of the representative wavelength based on the transmittance of the transparent substrate.
本発明のフォトマスクにおいて、主パターン及び補助パターンが形成された以外の領域に配置され、主パターン及び補助パターンの周囲に形成された低透光部は、以下のような構成とすることができる。 In the photomask of the present invention, the low light-transmitting portion arranged in the region other than the main pattern and the auxiliary pattern formed and formed around the main pattern and the auxiliary pattern can have the following configuration. ..
低透光部は、露光光(i線〜g線の波長範囲にある代表波長の光)を実質的に透過しないものであってもよい。この場合低透光膜単体で、上記代表波長を実質的に透過しないもの(すなわち遮光膜)であって、T3≦0.01すなわち光学濃度OD≧2である低透光膜を適用してもよく、又は、低透光膜と半透光膜の積層膜で、実質的な遮光膜としてもよい。 The low translucency portion may be one that does not substantially transmit exposure light (light having a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line). In this case, even if a low light-transmitting film that does not substantially transmit the above representative wavelength (that is, a light-shielding film) and has T3 ≦ 0.01, that is, an optical density OD ≧ 2, is applied. Well, or a laminated film of a low-transmissivity film and a semi-transmissive film may be used as a substantially light-shielding film.
或いは、低透光部は、所定範囲で露光光を透過するものとしても良い。但し、所定範囲で露光光を透過する場合であって、低透光部の透過率T3(%)(ここで、半透光膜と低透光膜の積層の場合には、その積層としての透過率)が、
T3 < T1
を満たすものである。好ましくは、
0 ≦ T3 < 30
より好ましくは、
0 < T3 ≦ 20
を満たす。透過率T3(%)についても、透明基板の透過率を基準としたときの、上記代表波長の透過率とする。
Alternatively, the low translucency portion may transmit the exposure light within a predetermined range. However, when the exposure light is transmitted within a predetermined range and the transmittance of the low transmissive portion is T3 (%) (here, in the case of laminating a semipermeable membrane and a low transmissive film, the laminate is used. Transmittance),
T3 <T1
It satisfies. Preferably,
0 ≤ T3 <30
More preferably
0 <T3 ≤ 20
Meet. The transmittance T3 (%) is also the transmittance of the above representative wavelength based on the transmittance of the transparent substrate.
また、このように低透光部が所定の透過率で露光光を透過する場合には、低透光部の透過光と、透光部の透過光との位相差φ3は、90度以下とすることが好ましく、より好ましくは60度以下である。「90度以下」とは、ラジアン表記すれば、上記位相差が「(2n−1/2)π〜(2n+1/2)π(ここでnは整数)」であることを意味する。上記と同様に、露光光に含まれる代表波長に対する位相差として計算する。 Further, when the low transmissive portion transmits the exposure light with a predetermined transmittance, the phase difference φ3 between the transmitted light of the low transmissive portion and the transmitted light of the transmissive portion is 90 degrees or less. It is preferably 60 degrees or less, more preferably 60 degrees or less. "90 degrees or less" means that the phase difference is "(2n-1 / 2) π to (2n + 1/2) π (where n is an integer)" in radian notation. Similar to the above, it is calculated as the phase difference with respect to the representative wavelength included in the exposure light.
従って、この場合には本態様のフォトマスクに用いられる低透光膜の単独の性質としては、30(%)未満の透過率(T2(%))をもち(すなわち、0<T2<30)、位相シフト量(φ2)が略180度であることが好ましい。略180度とは、120〜240度を意味する。好ましくは、位相差φ1は150〜210度である。これによって、積層からなる低透光部の位相シフト特性については、φ3を上述の範囲とすることができる。 Therefore, in this case, the low light-transmitting film used in the photomask of this embodiment has a transmittance (T2 (%)) of less than 30 (%) (that is, 0 <T2 <30). The phase shift amount (φ2) is preferably about 180 degrees. Approximately 180 degrees means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference φ1 is 150 to 210 degrees. As a result, φ3 can be set in the above range for the phase shift characteristic of the low light transmissive portion made of laminated light.
ここでの透過率も、上記と同様、透明基板の透過率を基準としたときの、上記代表波長の透過率とする。 Similarly to the above, the transmittance here is also the transmittance of the representative wavelength when the transmittance of the transparent substrate is used as a reference.
上記転写用パターンにおいて、補助パターンの幅をd(μm)とするとき、
が成り立つときに、発明の優れた効果が得られる。このとき、主パターンの中心と、補助パターンの幅方向の中心の距離をピッチP(μm)とし、ピッチPは、
1.0 < P ≦ 5.0
の関係が成り立つことが好ましい。
In the above transfer pattern, when the width of the auxiliary pattern is d (μm),
When is satisfied, the excellent effect of the invention is obtained. At this time, the distance between the center of the main pattern and the center in the width direction of the auxiliary pattern is set to pitch P (μm), and the pitch P is
1.0 <P ≤ 5.0
It is preferable that the relationship of
より好ましくは、ピッチPは、
1.5 < P ≦ 4.5
とすることができる。
More preferably, the pitch P is
1.5 <P ≤ 4.5
Can be.
本発明において、補助パターンは、設計上孤立した主パターンに対して、疑似的に密集パターン(Dense Pattern)のような光学的作用を及ぼす効果があるが、上記の関係式が充足するとき、主パターンと補助パターンとを透過した露光光が、互いに良好な相互作用を奏し、後述の実施例に示すとおりの、優れた転写性を示すことができる。 In the present invention, the auxiliary pattern has the effect of exerting an optical action such as a pseudo-Dense Pattern on the main pattern isolated by design, but when the above relational expression is satisfied, the main pattern is main. The exposure light transmitted through the pattern and the auxiliary pattern interacts well with each other, and can exhibit excellent transferability as shown in Examples described later.
補助パターンの幅d(μm)は、本発明のフォトマスクに適用する露光条件(使用する露光装置)において、解像限界以下の寸法であり、具体的な例としては、
d ≧ 0.7
より好ましくは、
d ≧ 0.8
さらに好ましくは、補助パターンの幅d(μm)は1(μm)以上である。
The width d (μm) of the auxiliary pattern is a dimension equal to or less than the resolution limit under the exposure conditions (exposure apparatus used) applied to the photomask of the present invention.
d ≧ 0.7
More preferably
d ≥ 0.8
More preferably, the width d (μm) of the auxiliary pattern is 1 (μm) or more.
また、d≦W1であることが好ましく、d<W1であることがより好ましい。 Further, d ≦ W1 is preferable, and d <W1 is more preferable.
また、より好ましくは、上記(2)の関係式は、下記の式(2)−1であり、更に好ましくは、下記の式(2)−2である。
上述のとおり、図1に示すフォトマスクの主パターンは正方形であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、図2に例示されるように、フォトマスクの主パターンは、八角形や円を含む、回転対称な形状であることができる。そして回転対称の中心を、上記Pの基準となる中心とすることができる。 As described above, the main pattern of the photomask shown in FIG. 1 is a square, but the present invention is not limited to this. For example, as illustrated in FIG. 2, the main pattern of the photomask can be a rotationally symmetric shape, including an octagon and a circle. Then, the center of rotational symmetry can be used as the reference center of P.
また、図1に示すフォトマスクの補助パターンの形状は、八角形帯であるが、本発明はこれに限定されない。補助パターンの形状は、ホールパターンの中心に対して、3回対称以上の回転対象の形状に一定の幅を与えたものであることが好ましい。好ましい主パターン及び補助パターンの形状は、図2(a)〜(f)に例示された形状であって、主パターンのデザインと補助パターンのデザインとは、互いに図2(a)〜(f)の異なるものを組み合わせても良い。 Further, the shape of the auxiliary pattern of the photomask shown in FIG. 1 is an octagonal band, but the present invention is not limited to this. The shape of the auxiliary pattern is preferably one in which a constant width is given to the shape of the rotation target having three-fold symmetry or more with respect to the center of the hole pattern. The preferred shapes of the main pattern and the auxiliary pattern are the shapes exemplified in FIGS. 2 (a) to 2 (f), and the design of the main pattern and the design of the auxiliary pattern are mutually shown in FIGS. 2 (a) to 2 (f). You may combine different ones.
例えば、補助パターンの外周が、正方形、正6角形、正8角形、正10角形等の正多角形(好ましくは正2n角形、ここでnは2以上の整数)又は円形である場合が例示される。そして、補助パターンの形状としては、補助パターンの外周と内周とがほぼ平行である形状、すなわち、ほぼ一定幅をもつ正多角形又は円形の帯のような形状であることが好ましい。この帯状の形状を、多角形帯又は円形帯ともよぶ。補助パターンの形状としては、このような正多角形帯又は円形帯が、主パターンの周囲を囲む形状であることが好ましい。このとき、主パターンの透過光と、補助パターンの透過光との光量のバランスをほぼ同等とすることができるので、本発明の作用効果を得るための、光の相互作用が得やすい。 For example, the case where the outer circumference of the auxiliary pattern is a regular polygon such as a square, a regular hexagon, a regular octagon, or a regular decagon (preferably a regular 2n polygon, where n is an integer of 2 or more) or a circle is exemplified. To. The shape of the auxiliary pattern is preferably such that the outer circumference and the inner circumference of the auxiliary pattern are substantially parallel, that is, a shape such as a regular polygon or a circular band having a substantially constant width. This band-shaped shape is also called a polygonal band or a circular band. As the shape of the auxiliary pattern, it is preferable that such a regular polygonal band or a circular band surrounds the circumference of the main pattern. At this time, since the balance of the amount of light between the transmitted light of the main pattern and the transmitted light of the auxiliary pattern can be made substantially the same, it is easy to obtain the interaction of light for obtaining the effect of the present invention.
特に、本発明のフォトマスクを表示装置製造用のフォトマスクとして用いる場合、すなわち、本発明のフォトマスクを表示装置製造用のフォトレジストと組み合わせて用いる場合には、被転写体上において補助パターンに対応する部分のレジスト損失を低減することが可能である。 In particular, when the photomask of the present invention is used as a photomask for manufacturing a display device, that is, when the photomask of the present invention is used in combination with a photoresist for manufacturing a display device, it becomes an auxiliary pattern on the transferred object. It is possible to reduce the resist loss of the corresponding portion.
あるいは、補助パターンの形状は、主パターンの周囲を完全に囲まずに、上記多角形帯又は円形帯の一部が欠落した形状であっても良い。補助パターンの形状は、例えば、図2(f)のように、四角形帯の角部が欠落した形状であっても良い。 Alternatively, the shape of the auxiliary pattern may be a shape in which a part of the polygonal band or the circular band is missing without completely surrounding the main pattern. The shape of the auxiliary pattern may be, for example, a shape in which the corners of the quadrangular band are missing, as shown in FIG. 2 (f).
尚、本発明の効果を妨げない限り、本発明の主パターン、補助パターンに加えて、付加的に他のパターンを用いてもかまわない。 In addition to the main pattern and the auxiliary pattern of the present invention, other patterns may be additionally used as long as the effects of the present invention are not impaired.
本態様のフォトマスクの製造方法の一例について、図4を参照して以下に説明する。 An example of the method for producing a photomask of this embodiment will be described below with reference to FIG.
図4(a)に示すように、フォトマスクブランクを用意する。 As shown in FIG. 4A, a photomask blank is prepared.
このフォトマスクブランクは、ガラス等からなる透明基板上に、半透光膜と低透光膜とがこの順に形成されており、更に第1フォトレジスト膜が塗布されている。 In this photomask blank, a semitransparent film and a low translucent film are formed in this order on a transparent substrate made of glass or the like, and a first photoresist film is further applied.
半透光膜は、透明基板の主表面上に、i線、h線、g線のいずれかを代表波長とするとき、その透過率が30〜80(%)(T1(%)を透過率とするとき、30≦T1≦80)、より好ましくは、40〜75(%)であり、かつ、この代表波長に対する位相シフト量が、略180度であるような膜である。このようは半透光膜により、透光部からなる主パターンと、半透光部からなる補助パターンとの間の透過光位相差を略180度とすることができる。そのような半透光膜は、i線〜g線の波長範囲にある代表波長の光の位相を略180度シフトする。半透光膜の成膜方法としては、スパッタ法等公知の方法を適用することができる。 The translucent film has a transmittance of 30 to 80 (%) (T1 (%)) on the main surface of the transparent substrate when any of i-line, h-line, and g-line is used as a representative wavelength. 30 ≦ T1 ≦ 80), more preferably 40 to 75 (%), and the amount of phase shift with respect to this representative wavelength is approximately 180 degrees. In this way, the semipermeable membrane makes it possible to set the transmitted light phase difference between the main pattern composed of the translucent portion and the auxiliary pattern composed of the semitransparent portion to be approximately 180 degrees. Such a semipermeable membrane shifts the phase of light of a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line by approximately 180 degrees. As a method for forming a semipermeable membrane, a known method such as a sputtering method can be applied.
半透光膜は、上記の透過率と位相差を充足し、かつ、以下に述べるとおり、ウェットエッチング可能な材料からなることが望ましい。但し、ウェットエッチングに際して生じる、サイドエッチングの量が大きくなりすぎると、CD精度の劣化や、アンダーカットによる上層膜の破壊など不都合が生じるため、膜厚の範囲は、2000Å以下であることが好ましい。例えば、300〜2000Åの範囲、より好ましくは、300〜1800Åである。ここでCDとは、Critical Dimensionであり、本明細書ではパターン線幅の意味で用いる。 It is desirable that the semipermeable membrane is made of a material that satisfies the above transmittance and phase difference and can be wet-etched as described below. However, if the amount of side etching generated during wet etching becomes too large, inconveniences such as deterioration of CD accuracy and destruction of the upper layer film due to undercut occur. Therefore, the film thickness range is preferably 2000 Å or less. For example, it is in the range of 300 to 2000 Å, more preferably 300 to 1800 Å. Here, CD is a Critical Dimension, and is used in the present specification to mean a pattern line width.
また、これらの条件を充足するためには、半透光膜材料は、露光光に含まれる代表波長(例えばh線)の屈折率が1.5〜2.9であることが好ましい。より好ましくは、1.8〜2.4である。 Further, in order to satisfy these conditions, the semipermeable membrane material preferably has a refractive index of 1.5 to 2.9 for a representative wavelength (for example, h-line) contained in the exposure light. More preferably, it is 1.8 to 2.4.
更に、位相シフト効果を十分に発揮するためには、ウェットエッチングによるパターン断面(被エッチング面)が、透明基板主表面に対して垂直に近いことが好ましい。 Further, in order to sufficiently exert the phase shift effect, it is preferable that the pattern cross section (surface to be etched) by wet etching is close to perpendicular to the main surface of the transparent substrate.
上記性質を考慮するとき、半透光膜の膜材料としては、Zr、Nb、Hf、Ta、Mo、Tiの少なくとも一つと、Siとを含む材料、又は、これらの材料の酸化物、窒化物、酸化窒化物、炭化物、又は酸化窒化炭化物を含む材料からなるとすることができる。 Considering the above properties, the film material of the translucent film includes at least one of Zr, Nb, Hf, Ta, Mo, and Ti and Si, or an oxide or nitride of these materials. , Oxidized nitrides, carbides, or materials containing carbided oxides.
フォトマスクブランクの半透光膜上には、低透光膜が形成される。成膜方法としては、半透光膜の場合と同様に、スパッタ法等公知の手段が適用できる。 A low permeable membrane is formed on the semipermeable membrane of the photomask blank. As a film forming method, a known means such as a sputtering method can be applied as in the case of a semipermeable membrane.
フォトマスクブランクの低透光膜は、実質的に露光光を透過しない遮光膜であることができる。又は、露光光の代表波長に対して、所定の低い透過率をもつものとすることができる。本発明のフォトマスクの製造に用いる低透光膜は、i線〜g線の波長範囲にある代表波長の光に対して、半透光膜の透過率T1(%)より低い透過率T2(%)をもつ。 The low light-transmitting film of the photomask blank can be a light-shielding film that does not substantially transmit the exposure light. Alternatively, it can have a predetermined low transmittance with respect to the representative wavelength of the exposure light. The low-transmissivity film used in the production of the photomask of the present invention has a transmittance T2 (%) lower than the transmittance T1 (%) of the semi-transmissive film with respect to light having a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line. %).
低透光膜が露光光を透過することができる場合には、露光光に対する低透光膜の透過率及び位相シフト量は、本発明のフォトマスクの低透光部の透過率及び位相シフト量を達成できるものであることが求められる。好ましくは、低透光膜と上記半透光膜との積層状態で、露光光代表波長の光に対する透過率T3(%)が、T3<30、好ましくはT3≦20であり、更に、位相シフト量φ3が、90(度)以下、より好ましくは60(度)以下とする。 When the low transmissive film can transmit the exposure light, the transmittance and the phase shift amount of the low transmissive film with respect to the exposure light are the transmittance and the phase shift amount of the low transmissive portion of the photomask of the present invention. Is required to be able to achieve. Preferably, in the laminated state of the low translucent film and the semitransparent film, the transmittance T3 (%) with respect to the light of the exposure light representative wavelength is T3 <30, preferably T3 ≦ 20, and further, the phase shift. The amount φ3 is 90 (degrees) or less, more preferably 60 (degrees) or less.
低透光膜の単独の性質としては、実質的に前記代表波長の光を透過しないものであるか、又は、30(%)未満の透過率(T2(%))をもち(すなわち、0<T2<30)、位相シフト量(φ2)が略180度であることが好ましい。略180度とは、120〜240度を意味する。好ましくは、位相差φ1は150〜210(度)である。 The sole property of the low translucency film is that it does not substantially transmit light of the representative wavelength, or has a transmittance (T2 (%)) of less than 30 (%) (that is, 0 <. It is preferable that T2 <30) and the phase shift amount (φ2) are approximately 180 degrees. Approximately 180 degrees means 120 to 240 degrees. Preferably, the phase difference φ1 is 150 to 210 (degrees).
フォトマスクブランクの低透光膜の材料は、Cr又はその化合物(酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、又は酸化窒化炭化物)であっても良く、又は、Mo、W、Ta、Tiを含む金属のシリサイド、又は、該シリサイドの上記化合物であっても良い。但し、フォトマスクブランクの低透光膜の材料は、半透光膜と同様にウェットエッチングが可能であり、かつ、半透光膜の材料に対してエッチング選択性をもつ材料が好ましい。すなわち、半透光膜のエッチング剤に対して低透光膜は耐性をもち、また、低透光膜のエッチング剤に対して、半透光膜は耐性をもつことが望ましい。 The material of the low translucency film of the photomask blank may be Cr or a compound thereof (oxide, nitride, carbide, carbide, or carbide oxide), or Mo, W, Ta, Ti. It may be a carboxyl of a metal containing the same, or the compound of the above. However, the material of the low-transmissive film of the photomask blank is preferably a material that can be wet-etched like the semipermeable membrane and has etching selectivity with respect to the material of the semipermeable membrane. That is, it is desirable that the low permeable membrane has resistance to the etching agent of the semipermeable membrane, and the semipermeable membrane has resistance to the etching agent of the low permeable membrane.
フォトマスクブランクの低透光膜上には、更に第1フォトレジスト膜が塗布される。本発明のフォトマスクは、好ましくはレーザー描画装置によって描画されるので、それに適したフォトレジストとする。第1フォトレジスト膜はポジ型でもネガ型でも良いが、以下ではポジ型として説明する。 A first photoresist film is further applied on the low light-transmitting film of the photomask blank. Since the photomask of the present invention is preferably drawn by a laser drawing apparatus, a photoresist suitable for it is used. The first photoresist film may be a positive type or a negative type, but will be described below as a positive type.
次に、図4(b)に示すように、第1フォトレジスト膜に対して、描画装置を用い、転写用パターンに基づいた描画データによる描画を行う(第1描画)。そして、現像によって得られた第1レジストパターンをマスクとして、低透光膜をウェットエッチングする。これによって、低透光部となる領域が画定し、また低透光部によって囲まれた補助パターン(低透光膜パターン)の領域が画定する。ウェットエッチングするためのエッチング液(ウェットエッチャント)は、使用する低透光膜の組成に適合した公知のものを使用できる。例えば、Crを含有する膜であれば、ウェットエッチャントとして硝酸第2セリウムアンモニウム等を使用できる。 Next, as shown in FIG. 4 (b), the first photoresist film is drawn with drawing data based on the transfer pattern using a drawing device (first drawing). Then, the low translucent film is wet-etched using the first resist pattern obtained by development as a mask. As a result, a region to be a low translucent portion is defined, and a region of an auxiliary pattern (low translucent film pattern) surrounded by the low translucent portion is defined. As the etching solution (wet etchant) for wet etching, a known one suitable for the composition of the low light-transmitting film to be used can be used. For example, in the case of a film containing Cr, dicerium ammonium nitrate or the like can be used as the wet etchant.
次に、図4(c)に示すように、第1レジストパターンを剥離する。 Next, as shown in FIG. 4C, the first resist pattern is peeled off.
次に、図4(d)に示すように、形成された低透光膜パターンを含む全面に、第2フォトレジスト膜を塗布する。 Next, as shown in FIG. 4D, the second photoresist film is applied to the entire surface including the formed low light-transmitting film pattern.
次に、図4(e)に示すように、第2フォトレジスト膜に対し、第2描画を行い、現像によって形成された第2レジストパターンを形成する。この第2レジストパターンと、上記低透光膜パターンとをマスクとして、半透光膜のウェットエッチングを行う。このエッチング(現像)によって、透明基板が露出する透光部からなる、主パターンの領域が形成される。尚、第2レジストパターンは、補助パターンとなる領域を覆い、透光部からなる主パターンとなる領域に開口をもつものであるともに、該開口から、低透光膜のエッジが露出するよう、第2描画の描画データに対してサイジングを行っておくことが好ましい。このようにすることで、第1描画と第2描画との間に相互に生じるアライメントずれを吸収し、転写用パターンのCD精度の劣化を防止できる。これは、低透光膜と半透光膜の素材がもつ、互いの膜に対するエッチング選択性を利用した効果である。 Next, as shown in FIG. 4 (e), a second drawing is performed on the second photoresist film to form a second resist pattern formed by development. Wet etching of the semipermeable membrane is performed using the second resist pattern and the low permeable membrane pattern as masks. By this etching (development), a region of the main pattern is formed, which is composed of a translucent portion that exposes the transparent substrate. The second resist pattern covers the region serving as the auxiliary pattern and has an opening in the region serving as the main pattern composed of the translucent portion, and the edge of the low translucent film is exposed from the opening. It is preferable to perform sizing on the drawing data of the second drawing. By doing so, it is possible to absorb the misalignment that occurs between the first drawing and the second drawing and prevent the CD accuracy of the transfer pattern from deteriorating. This is an effect of utilizing the etching selectivity of the materials of the low permeable membrane and the semipermeable membrane with respect to each other's films.
尚、本態様のフォトマスクにおいて、半透光膜と低透光膜とをエッチング選択性のない、共通のエッチング特性をもつ素材によって構成し、両膜の間に、エッチングストッパ膜を設けても良い。 In the photomask of this embodiment, the semipermeable membrane and the low permeable membrane may be made of a material having common etching characteristics without etching selectivity, and an etching stopper film may be provided between the two films. good.
すなわち、このように第2描画の際の第2レジストパターンのサイジングを行うことにより、被転写体上に孤立ホールパターンを形成しようとする際、遮光膜と半透光膜とのパターニングに位置ずれが生じないので、図1に例示するような転写用パターンにおいて、主パターン及び補助パターンの重心を精緻に一致させることができる。 That is, by performing the sizing of the second resist pattern at the time of the second drawing in this way, when an attempt is made to form an isolated hole pattern on the transferred object, the patterning of the light-shielding film and the semipermeable membrane is displaced. Therefore, in the transfer pattern as illustrated in FIG. 1, the centers of gravity of the main pattern and the auxiliary pattern can be precisely matched.
半透光膜用のウェットエッチャントは、半透光膜の組成に応じて適宜選択する。 The wet etchant for the semipermeable membrane is appropriately selected according to the composition of the semipermeable membrane.
次に、図4(f)に示すように、第2レジストパターンを剥離して、図1に示す本発明のフォトマスクが完成する。 Next, as shown in FIG. 4 (f), the second resist pattern is peeled off to complete the photomask of the present invention shown in FIG.
表示装置用フォトマスクの製造において、透明基板上に形成された遮光膜などの光学膜をパターニングする際、適用されるエッチングとしては、ドライエッチング、及びウェットエッチングがある。いずれを採用しても良いが、本発明においてはウェットエッチングが特に有利である。これは、表示装置用のフォトマスクは、サイズが比較的大きく、更に多種類のサイズが存在するからである。このようなフォトマスクの製造の際に、真空チャンバーを用いるドライエッチングを適用すると、ドライエッチング装置の大きさや製造工程に不効率が生じることになる。 In the production of a photomask for a display device, when patterning an optical film such as a light-shielding film formed on a transparent substrate, etchings applied include dry etching and wet etching. Either may be adopted, but wet etching is particularly advantageous in the present invention. This is because photomasks for display devices are relatively large in size, and there are many types of sizes. If dry etching using a vacuum chamber is applied in the production of such a photomask, inefficiency occurs in the size of the dry etching apparatus and the manufacturing process.
但し、このようなフォトマスクの製造の際にウェットエッチングを適用することに伴う課題もある。ウェットエッチングは等方エッチングの性質をもつため、所定の膜を深さ方向にエッチングして溶出させようとする際には、深さ方向に対して垂直な方向にもエッチングが進行する。例えば、膜厚F(nm)の半透光膜をエッチングしてスリットを形成するとき、エッチングマスクとなるレジストパターンの開口は、所望のスリット幅より2F(nm)(すなわち、片側F(nm))だけ小さくするが、微細幅のスリットになるほど、レジストパターン開口の寸法精度を維持しにくい。このため、補助パターンの幅dは1(μm)以上、好ましくは1.3(μm)以上とすることが有用である。 However, there is also a problem associated with applying wet etching in the production of such a photomask. Since wet etching has the property of isotropic etching, when a predetermined film is etched in the depth direction and attempted to be eluted, the etching proceeds in the direction perpendicular to the depth direction. For example, when a semitransmissive film having a film thickness of F (nm) is etched to form a slit, the opening of the resist pattern serving as an etching mask is 2F (nm) (that is, one side F (nm)) from the desired slit width. ), But the finer the width of the slit, the more difficult it is to maintain the dimensional accuracy of the resist pattern opening. Therefore, it is useful that the width d of the auxiliary pattern is 1 (μm) or more, preferably 1.3 (μm) or more.
また、上記膜厚F(nm)が大きい場合には、サイドエッチング量も大きくなるため、膜厚が小さくても略180度の位相シフト量をもつ膜材料を用いることが有利であり、この結果、該波長に対して半透光膜の屈折率が高いことが望まれる。このため、上記代表波長に対する1.5〜2.9、好ましくは、1.8〜2.4であるような材料を用いて、半透光膜とすることが好ましい。 Further, when the film thickness F (nm) is large, the side etching amount is also large. Therefore, it is advantageous to use a film material having a phase shift amount of about 180 degrees even if the film thickness is small. It is desired that the refractive index of the semipermeable membrane is high with respect to the wavelength. Therefore, it is preferable to use a material having a wavelength of 1.5 to 2.9, preferably 1.8 to 2.4 with respect to the representative wavelength to form a semipermeable membrane.
ところで、図1に示す本発明のフォトマスクとして、上記態様の他にも、異なる層構成によって同様の光学的な作用効果を奏するものがある。 By the way, as the photomask of the present invention shown in FIG. 1, in addition to the above aspects, there are those that exhibit the same optical action and effect by different layer configurations.
本発明の第2の態様は、図3(b)に断面を示す層構成を有する。このフォトマスクの平面模式図は、上記第1の態様と同様に、図1に示すとおりであるが、断面視したときの積層構造が異なる。すなわち、図3(b)に示す低透光部においては、低透光膜と半透光膜の積層順が上下逆転しており、低透光膜が基板側に配置されている。 A second aspect of the present invention has a layer structure whose cross section is shown in FIG. 3 (b). The schematic plan view of this photomask is as shown in FIG. 1 as in the first aspect, but the laminated structure when viewed in cross section is different. That is, in the low translucent portion shown in FIG. 3B, the stacking order of the low transmissive film and the semipermeable membrane is upside down, and the low transmissive film is arranged on the substrate side.
この場合、本発明のフォトマスクとしての、パターンの設計やその各パラメータ、それらによる光学的な作用効果は、第1の態様のフォトマスクと同様であり、設計デザインとして、図2に示された変形例が適用可能であることも同じである。また、用いる膜素材の物性も同じとすることができる。 In this case, the design of the pattern as the photomask of the present invention, its parameters, and the optical action and effect by them are the same as those of the photomask of the first aspect, and are shown in FIG. 2 as a design design. The same applies to the modification. Further, the physical characteristics of the film material used can be the same.
但し、第2の態様のフォトマスクにおいては、製造方法上、以下の点で第1の態様との若干の相違があり、このために、使用する膜素材においても、必ずしも第1の態様と同様である必要はない。 However, the photomask of the second aspect is slightly different from the first aspect in the manufacturing method in the following points, and therefore, the film material used is not necessarily the same as that of the first aspect. It doesn't have to be.
例えば、第1の態様においては、図4(a)に示すとおり、半透光膜と低透光膜を積層したフォトマスクブランクを用意し、これに対してフォトリソグラフィ工程を2回適用し、フォトマスクを製造したが、第2の態様においては、透明基板上に低透光膜のみが成膜されたフォトマスクブランクを用意する必要がある。 For example, in the first aspect, as shown in FIG. 4A, a photomask blank in which a semitransparent film and a low translucent film are laminated is prepared, and a photolithography step is applied to the photomask blank twice. Although a photomask has been manufactured, in the second aspect, it is necessary to prepare a photomask blank in which only a low light-transmitting film is formed on a transparent substrate.
そして、この低透光膜をまずエッチングし、低透光膜パターンを形成する。次いで、この低透光膜パターンが形成された基板上の全面に、半透光膜を成膜し、これをパターニングする。この場合、第1の態様と同様にウェットエッチングでパターニングが行える素材を選択することが好ましい。但し、本態様では、低透光膜と半透光膜とが互いのエッチャントに対する耐性をもつことが必須ではない。すなわち、両膜に、互いにエッチング選択性が無くてもエッチングが可能である。従って、素材の選択に関しては、第1の態様より自由度が高い。 Then, this low translucent film is first etched to form a low translucent film pattern. Next, a semipermeable membrane is formed on the entire surface of the substrate on which the low-permeable membrane pattern is formed, and the semipermeable membrane is patterned. In this case, it is preferable to select a material that can be patterned by wet etching as in the first aspect. However, in this embodiment, it is not essential that the low permeable membrane and the semipermeable membrane have resistance to each other's etchants. That is, both films can be etched even if they do not have etching selectivity. Therefore, there is a higher degree of freedom in selecting the material than in the first aspect.
次に、本発明のフォトマスクの第3の態様について、図3(c)を参照して説明する。この態様においても、平面模式図は、図1と同様であり、また、パターンの設計やその各パラメータ、それらによる光学的な作用効果は、以下の点を除いて第1の態様のフォトマスクと同様であり、設計デザインとして、図2に示された変形例が適用可能であることも同じである。 Next, a third aspect of the photomask of the present invention will be described with reference to FIG. 3 (c). Also in this aspect, the schematic plan view is the same as that in FIG. 1, and the pattern design, its parameters, and the optical action and effect by them are the same as those of the photomask of the first aspect except for the following points. The same applies, and the modification shown in FIG. 2 can be applied as a design design.
図3(c)に示す第3の態様のフォトマスクが、第1及び第2の態様のフォトマスクと異なる点は、半透光膜がもつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、略180度に制約されない点であり、これと関連して、主パターン部分において、透明基板が所定量掘り込まれている点である。すなわち、この態様の主パターンは、材料となった透明基板の主表面の一部が露出するかわりに、該主表面に対してエッチングにより所定量の掘り込みを形成した掘り込み面が露出している。そして、上記半透光膜が形成された補助パターンと、掘り込みが形成された主パターンとの間で、互いを透過するi線〜g線の波長範囲にある代表波長の位相差が略180度に調整されている。第1及び第2の態様のフォトマスクと同様に、低透光部は、透明基板上に、半透光膜と、代表波長の光の透過率がT2(%)である低透光膜とが、この順で、または、この逆の順で積層される構造であることができる。 The difference between the photomasks of the third aspect shown in FIG. 3C and the photomasks of the first and second aspects is that the amount of phase shift of the semipermeable membrane with respect to light of the representative wavelength is substantially the same. It is a point that is not restricted to 180 degrees, and in relation to this, a predetermined amount of transparent substrate is dug in the main pattern portion. That is, in the main pattern of this embodiment, instead of exposing a part of the main surface of the transparent substrate used as the material, the digging surface in which a predetermined amount of digging is formed by etching on the main surface is exposed. There is. Then, the phase difference of the representative wavelength in the wavelength range of the i-line to the g-line transmitted through each other between the auxiliary pattern in which the semipermeable membrane is formed and the main pattern in which the digging is formed is approximately 180. It is adjusted every time. Similar to the photomasks of the first and second aspects, the low transmissive portion includes a semi-transmissive film on a transparent substrate and a low transmissive film having a light transmittance of a representative wavelength of T2 (%). However, the structure can be laminated in this order or vice versa.
第1の態様又は第2の態様においては、半透光膜の素材と膜厚とによって、透過率T1の条件と、主パターンと補助パターンとを透過する代表波長の位相差が略180度という条件とを、共に充足する必要があったが、第3の態様のフォトマスクにおいては、透過率T1の条件を優先して半透光膜の組成や膜厚を決定し、位相差の調整は、主パターンの掘り込み量によって行える利点がある。 In the first aspect or the second aspect, the phase difference between the condition of the transmittance T1 and the representative wavelength transmitted between the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees depending on the material and the film thickness of the semitransparent film. It was necessary to satisfy both of the conditions, but in the photomask of the third aspect, the composition and film thickness of the semitransparent film were determined with priority given to the condition of transmittance T1, and the phase difference was adjusted. , There is an advantage that it can be done by the amount of digging of the main pattern.
この点から、本態様のフォトマスクは、半透光膜がもつ上記代表波長の光に対する位相シフト量は、90度以下、又は、60度以下でも良い。主パターンの掘り込み量と、半透光膜がもつ位相シフト量との和によって、主パターンと補助パターンとを透過する代表波長の位相差が略180度となるように調整されればよい。 From this point of view, in the photomask of this embodiment, the phase shift amount of the semipermeable membrane with respect to the light of the above representative wavelength may be 90 degrees or less, or 60 degrees or less. The phase difference of the representative wavelength transmitted through the main pattern and the auxiliary pattern may be adjusted to be approximately 180 degrees by the sum of the amount of digging of the main pattern and the amount of phase shift of the semipermeable membrane.
また、第3の態様のフォトマスクにおいて、透明基板の掘り込み形成には、ウェット又はドライエッチングが用いられるが、より好ましくはドライエッチングを適用する。また、本態様のフォトマスクにおいても、半透光膜と低透光膜の間に、エッチングストッパ膜を設けても良い。 Further, in the photomask of the third aspect, wet or dry etching is used for digging and forming the transparent substrate, but dry etching is more preferably applied. Further, also in the photomask of this embodiment, an etching stopper film may be provided between the semipermeable membrane and the low permeable membrane.
例えば、透明基板上に半透光膜と低透光膜が積層されたフォトマスクブランクを用意し、まず、主パターン部分の両膜をエッチング除去し、次いで、透明基板を掘り込みエッチングする工程が適用できる。次に、第2のフォトリソグラフィ工程によって、補助パターン部分の低透光膜をエッチング除去することによって、第3の態様のフォトマスクを製造できる。この場合、膜素材としては、第1の態様と同様とすることができる。 For example, a photomask blank in which a semipermeable membrane and a low permeable membrane are laminated on a transparent substrate is prepared, first, both films of the main pattern portion are etched and removed, and then the transparent substrate is dug and etched. Applicable. Next, the photomask of the third aspect can be manufactured by etching and removing the low light-transmitting film of the auxiliary pattern portion by the second photolithography step. In this case, the film material can be the same as in the first aspect.
尚、上記第1の態様と第2の態様との関係と同様に、第3の態様のフォトマスクにおいても、半透光膜と低透光膜の積層順を上下逆転させても良い。 Similar to the relationship between the first aspect and the second aspect, in the photomask of the third aspect, the stacking order of the semipermeable membrane and the low permeable membrane may be reversed upside down.
次に、図3(d)を参照して、本発明のフォトマスクの第4の態様について説明する。この態様でも平面模式図は図1に示すとおりである。第4の態様は、第3の態様と同様に、主パターン部分の透明基板に掘り込みを形成するが、第3の態様と異なり、半透光膜を使用せず、補助パターン部分の透明基板(主表面の一部)は露出している。そして、主パターン部分の掘り込み深さの選択によって、第1〜第3の態様と同様に、主パターンと補助パターンとをそれぞれ透過する代表波長の光の位相差が、略180度となっている。 Next, a fourth aspect of the photomask of the present invention will be described with reference to FIG. 3 (d). In this embodiment as well, the schematic plan view is as shown in FIG. In the fourth aspect, digging is formed in the transparent substrate of the main pattern portion as in the third aspect, but unlike the third aspect, the semipermeable membrane is not used and the transparent substrate of the auxiliary pattern portion is formed. (Part of the main surface) is exposed. Then, by selecting the digging depth of the main pattern portion, the phase difference of the light of the representative wavelength transmitted through the main pattern and the auxiliary pattern becomes approximately 180 degrees as in the first to third aspects. There is.
この第4の態様においては、補助パターン部分に半透光膜が存在しないので、透過率(T1)は、100(%)となる。この場合、成膜回数が減少でき、それによって、第3の態様より生産効率の向上、及び欠陥発生確率の低下といったメリットが得られる。 In this fourth aspect, since the semipermeable membrane is not present in the auxiliary pattern portion, the transmittance (T1) is 100 (%). In this case, the number of film formations can be reduced, and as a result, merits such as improvement of production efficiency and reduction of defect occurrence probability can be obtained from the third aspect.
この場合、T1=100(%)を、式(2)に適用し、
すなわち、
0.5 ≦ d ≦ 1.5 ・・・(2)
となる。好ましくは、d < W1 である。
In this case, T1 = 100 (%) is applied to the equation (2).
That is,
0.5 ≤ d ≤ 1.5 ... (2)
Will be. Preferably, d <W1.
また、第4の態様のフォトマスクに使用する低透光膜がもつ、上記代表波長の光に対する位相シフト量は略180度である必要はなく、90度以下であることが好ましい。より好ましくは60度以下である。 Further, the phase shift amount of the low translucent film used for the photomask of the fourth aspect with respect to the light of the representative wavelength does not have to be about 180 degrees, and is preferably 90 degrees or less. More preferably, it is 60 degrees or less.
第4の態様のフォトマスクにおいても、図1に示すパターンの設計や、特記した以外の各パラメータ、それらによる光学的な作用効果は、第1の態様のフォトマスクと同様であり、設計デザインとして、図2に示された変形例が適用可能であることも同じである。また、低透光膜に用いる膜素材やその物性も第1の態様と同じとすることができる。すなわち、低透光部は、透明基板上に、前記代表波長の光の透過率がT2(%)(=T3(%))である低透光膜が、形成される構造とすることができる。 Also in the photomask of the fourth aspect, the design of the pattern shown in FIG. 1, each parameter other than those specified, and the optical action effect by them are the same as those of the photomask of the first aspect, and as a design design. It is also the same that the modification shown in FIG. 2 is applicable. Further, the film material used for the low translucent film and its physical properties can be the same as those in the first aspect. That is, the low translucent portion can have a structure in which a low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T2 (%) (= T3 (%)) is formed on the transparent substrate. ..
ところで、第4の態様における、主パターンと補助パターンの断面構造を逆にしたものが、第5の態様(図3(e))である。第5の態様の主パターンは、透明基板の主表面の一部が露出しており、補助パターンは、透明基板の主表面に掘り込みが形成されている。すなわち、主パターン部分の透明基板掘り込み形成の変わりに、補助パターン部分の透明基板を掘り込むことによって、主パターンと補助パターンとを透過する、上記代表波長の光の位相差を略180度としている。この場合でも、平面視のデザインやその光学的な作用効果が第4の態様と同じであることは言うまでもない。また、その製造方法や適用する膜材などについても、特に相違はない。したがって、第5の態様の低透光部は、透明基板上に、代表波長の光の透過率がT2(%)(=T3(%))である低透光膜が、形成されている。 By the way, in the fourth aspect, the cross-sectional structures of the main pattern and the auxiliary pattern are reversed in the fifth aspect (FIG. 3 (e)). In the main pattern of the fifth aspect, a part of the main surface of the transparent substrate is exposed, and in the auxiliary pattern, a digging is formed on the main surface of the transparent substrate. That is, instead of digging the transparent substrate of the main pattern portion, by digging the transparent substrate of the auxiliary pattern portion, the phase difference of the light having the above representative wavelength transmitted through the main pattern and the auxiliary pattern is set to about 180 degrees. There is. Even in this case, it goes without saying that the design of the plan view and its optical action and effect are the same as those of the fourth aspect. In addition, there is no particular difference in the manufacturing method and the film material to be applied. Therefore, in the low translucency portion of the fifth aspect, a low translucency film having a light transmittance of a representative wavelength of T2 (%) (= T3 (%)) is formed on the transparent substrate.
図3(f)に示す、本発明の第6の態様は、第1〜第5の態様において採用した構成に対し(図3(f)では代表して、第1の態様のフォトマスク断面模式図を使用)、遮光膜パターンを付加する可能性を示すものである。これは、低透光膜が実質的な透過率をもつ場合に、考慮に値する。 The sixth aspect of the present invention shown in FIG. 3 (f) is a schematic cross-sectional view of the photomask of the first aspect as represented by the configuration adopted in the first to fifth aspects (in FIG. 3 (f)). (Use the figure), showing the possibility of adding a light-shielding film pattern. This is worth considering when the low translucency film has substantial transmittance.
すなわち、主パターン及び補助パターンの近傍においては、逆位相の光の干渉作用を利用するが、上記から離間した低透光部の領域においては、低透光膜を透過する光の存在は不要であったり、むしろ、被転写体上に形成するレジストパターンの残膜量を減少させるデメリットをもたらすリスクがある。このリスクを排除したい場合には、主パターン及び補助パターンから離間した低透光部の領域において、遮光膜パターンを付加し完全に遮光を行うことも有用である。 That is, in the vicinity of the main pattern and the auxiliary pattern, the interference action of light having opposite phases is used, but in the region of the low light-transmitting portion separated from the above, the presence of light transmitted through the low light-transmitting film is unnecessary. Or rather, there is a risk of bringing about the disadvantage of reducing the amount of residual film of the resist pattern formed on the transferred material. When it is desired to eliminate this risk, it is also useful to add a light-shielding film pattern to completely block light in the region of the low light-transmitting portion separated from the main pattern and the auxiliary pattern.
従って、本発明においては、その作用効果を損なわない限り、このような遮光膜パターンの使用を妨げない。尚、遮光膜とは、実質的に露光光(上記i線〜g線範囲の代表波長の光)を透過しない、OD(光学濃度)2以上の膜をいう。その素材は、クロム(Cr)を主成分としたものが挙げられる。 Therefore, in the present invention, the use of such a light-shielding film pattern is not hindered as long as its action and effect are not impaired. The light-shielding film refers to a film having an OD (optical density) of 2 or more that does not substantially transmit exposure light (light having a representative wavelength in the i-line to g-line range). Examples of the material include those containing chromium (Cr) as a main component.
本発明は、上記した本発明のフォトマスクに、露光装置により露光して、被転写体上に、上記転写用パターンを転写し、ホールパターンを形成する工程を含む、表示装置の製造方法を含む。 The present invention includes a method for manufacturing a display device, which comprises a step of exposing the photomask of the present invention to the above-mentioned photomask of the present invention with an exposure apparatus, transferring the transfer pattern onto a transfer target, and forming a hole pattern. ..
本発明の表示装置の製造方法は、まず、上述の本発明のフォトマスクを用意する。次に、開口数(NA)が0.08〜0.20であり、i線、h線及びg線の少なくとも一つを含む露光光源をもつ露光装置を用いて、前記転写用パターンを露光し、被転写体上に、径W2が3.0μm以下、好ましくは0.6〜3.0μmのホールパターンを形成する。なお、露光装置の露光光源は、i線、h線及びg線を含むことが好ましい。露光には、等倍露光を適用することが一般的であり、有利である。 In the method for manufacturing the display device of the present invention, first, the above-mentioned photomask of the present invention is prepared. Next, the transfer pattern is exposed using an exposure apparatus having a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.20 and having an exposure light source containing at least one of i-line, h-line, and g-line. A hole pattern having a diameter W2 of 3.0 μm or less, preferably 0.6 to 3.0 μm, is formed on the transferred body. The exposure light source of the exposure apparatus preferably includes i-line, h-line, and g-line. For the exposure, it is common and advantageous to apply the same magnification exposure.
本発明のフォトマスクを用いて、転写用パターンを転写する際に用いる露光機としては、等倍のプロジェクション露光を行う方式であって、以下のものが挙げられる。すなわち、LCD(液晶表示装置)用(或いはFPD用、液晶用)として使用される露光機であり、その構成は、光学系の開口数(NA)が0.08〜0.15(コヒレンスファクタ(σ)が0.4〜0.9)であり、i線、h線及びg線の少なくとも一つを露光光に含む光源(ブロード波長光源ともいう)をもつものである。但し、開口数NAが0.10〜0.20となるような露光装置においても、本発明を適用して発明の効果を得ることがもちろん可能である。 Examples of the exposure machine used when transferring the transfer pattern using the photomask of the present invention include the following methods, which perform projection exposure at the same magnification. That is, it is an exposure machine used for LCD (liquid crystal display) (or for FPD, liquid crystal), and its configuration has a numerical aperture (NA) of 0.08 to 0.15 (coherence factor (coherence factor (coherence factor)). σ) is 0.4 to 0.9), and it has a light source (also referred to as a broad wavelength light source) that includes at least one of i-line, h-line, and g-line in the exposure light. However, it is of course possible to obtain the effect of the present invention by applying the present invention even in an exposure apparatus in which the numerical aperture NA is 0.10 to 0.20.
また、使用する露光装置の光源は、変形照明(輪帯照明など)を使用しても良いが、非変形照明でも、発明の優れた効果が得られる。 Further, as the light source of the exposure apparatus to be used, deformed lighting (ring band lighting or the like) may be used, but the excellent effect of the invention can be obtained even with non-deformed lighting.
本発明は、第1〜3の態様(及びこれを適用した第6の態様)のフォトマスクの原料として、透明基板上に半透光膜と低透光膜(及び必要に応じて更に遮光膜)を積層したフォトマスクブランクを使用する。そして、更に表面にレジスト膜を塗布形成して、フォトマスクの製造を行う。 The present invention uses a semipermeable membrane and a low permeable membrane (and, if necessary, a light-shielding film) on a transparent substrate as raw materials for the photomask of the first to third aspects (and the sixth aspect to which the present invention is applied). ) Are laminated and a photomask blank is used. Then, a resist film is further applied and formed on the surface to manufacture a photomask.
半透光膜及び低透光膜の物理的性質、膜質、及び組成については、上記に記したとおりである。 The physical properties, film quality, and composition of the semipermeable membrane and the low permeable membrane are as described above.
すなわち、上記フォトマスクブランクの半透光膜は、i線〜g線の波長範囲にある代表波長に対する透過率T1が30〜80(%)であることが好ましい。また、前記半透光膜は、前記代表波長に対して、屈折率が1.5〜2.9であり、略180度の位相シフト量をもつような膜厚とされている。このような屈折率を有する半透光膜の膜厚は、十分に薄くても所望の位相シフト量を有するため、半透光膜のウェットエッチング時間を短くすることができる。この結果、半透光膜のサイドエッチングを抑制することができる。 That is, the semipermeable membrane of the photomask blank preferably has a transmittance T1 of 30 to 80 (%) with respect to a representative wavelength in the wavelength range of i-line to g-line. Further, the semipermeable membrane has a refractive index of 1.5 to 2.9 with respect to the representative wavelength, and has a film thickness having a phase shift amount of approximately 180 degrees. Even if the film thickness of the semipermeable membrane having such a refractive index is sufficiently thin, it has a desired phase shift amount, so that the wet etching time of the semipermeable membrane can be shortened. As a result, side etching of the semipermeable membrane can be suppressed.
また、本発明のフォトマスクのすべての態様において、低透光膜が成膜されたフォトマスクブランクを用いて製造できる。 Further, in all aspects of the photomask of the present invention, it can be produced by using a photomask blank on which a low light-transmitting film is formed.
この低透光膜は、実質的に前記代表波長の光を透過しないものであるか、又は、30%未満の透過率をもつものが使用できる。また、低透光膜のもつi線〜g線範囲内の代表波長に対する位相シフト量は、第1及び第2の態様によるフォトマスクでは略180度とし、第3、第4及び第5の態様によるフォトマスクでは、90度以下、より好ましくは60度以下とすればよい。 As the low translucency film, one that does not substantially transmit light of the representative wavelength or one having a transmittance of less than 30% can be used. Further, the phase shift amount of the low translucent film with respect to the representative wavelength in the i-line to g-line range is approximately 180 degrees in the photomasks according to the first and second aspects, and the third, fourth and fifth aspects. In the photomask according to the above, the temperature may be 90 degrees or less, more preferably 60 degrees or less.
図5に示す、3種類(比較例1−1及び1−2並びに実施例1)のフォトマスクについて、光学シミュレーションにより、その転写性能を比較し、評価した。すなわち、被転写体上に、径が2.0μmのホールパターンを形成するための転写用パターンを有する3つのフォトマスクについて、露光条件を共通に設定したときに、どのような転写性能を示すかについて、光学シミュレーションを行った。 The transfer performances of the three types of photomasks (Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1) shown in FIG. 5 were compared and evaluated by optical simulation. That is, what kind of transfer performance is exhibited when the exposure conditions are set in common for three photomasks having a transfer pattern for forming a hole pattern having a diameter of 2.0 μm on the transferred object. An optical simulation was performed.
(比較例1−1)
図5に示すように、比較例1−1のフォトマスクは、透明基板上に形成した遮光膜パターンからなる、いわゆるバイナリマスクのパターンを有する。比較例1−1のフォトマスクでは、透明基板が露出する透光部からなる主パターンが、遮光部に囲まれている。主パターンの径W1(正方形の一辺)は2.0(μm)である。
(Comparative Example 1-1)
As shown in FIG. 5, the photomask of Comparative Example 1-1 has a so-called binary mask pattern composed of a light-shielding film pattern formed on a transparent substrate. In the photomask of Comparative Example 1-1, the main pattern composed of the translucent portion where the transparent substrate is exposed is surrounded by the light-shielding portion. The diameter W1 (one side of the square) of the main pattern is 2.0 (μm).
(比較例1−2)
図5に示すように、比較例1−2のフォトマスクは、露光光透過率(対h線)が5%であって位相シフト量が180度の半透光膜をパターニングすることにより形成された、一辺(径)(すなわちW1)が2.0(μm)の四角形の透光部からなる主パターンをもつ、ハーフトーン型位相シフトマスクである。
(Comparative Example 1-2)
As shown in FIG. 5, the photomask of Comparative Example 1-2 is formed by patterning a semitransmissive film having an exposure light transmittance (against h line) of 5% and a phase shift amount of 180 degrees. Further, it is a halftone type phase shift mask having a main pattern composed of a rectangular translucent portion having a side (diameter) (that is, W1) of 2.0 (μm).
(実施例1)
図5に示すように、実施例1のフォトマスクは、本発明の転写用パターンを有す。ここで主パターンは、一辺(径)(すなわちW1)が2.0(μm)の正方形とし、補助パターンは幅dが1.3(μm)の八角形帯とし、主パターン中心と、補助パターンの幅中心との距離であるピッチPは、4(μm)とした。
(Example 1)
As shown in FIG. 5, the photomask of Example 1 has a transfer pattern of the present invention. Here, the main pattern is a square having a side (diameter) (that is, W1) of 2.0 (μm), and the auxiliary pattern is an octagonal band having a width d of 1.3 (μm). The pitch P, which is the distance from the center of the width of, was set to 4 (μm).
補助パターンは、透明基板上に半透光膜が形成されてなる、上記第1の態様のフォトマスクを想定したものである。この半透光膜の露光光(対h線)透過率T1は、70(%)、位相シフト量は180度である。また、主パターン及び補助パターンを囲む低透光部は、実質的に露光光を透過しない遮光膜(OD>2)よりなる。 The auxiliary pattern assumes the photomask of the first aspect described above, in which a semipermeable membrane is formed on a transparent substrate. The exposure light (against h line) transmittance T1 of this semipermeable membrane is 70 (%), and the phase shift amount is 180 degrees. Further, the low light-transmitting portion surrounding the main pattern and the auxiliary pattern is made of a light-shielding film (OD> 2) that does not substantially transmit the exposure light.
比較例1−1及び1−2並びに実施例1のフォトマスクのいずれについても、被転写体上に、径W2が2.0μm(W1=W2である。すなわち、被転写体上に形成される径W2は、フォトマスクの転写用パターンがもつ主パターンの径W1と同一である。)のホールパターンを形成するものとする。シミュレーションで適用した露光条件は、以下のとおりである。すなわち、露光光はi線、h線、g線を含むブロード波長とし、強度比は、g線:h線:i線=1:0.8:1とした。 In each of the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1, a diameter W2 of 2.0 μm (W1 = W2) is formed on the transferred body, that is, formed on the transferred body. The diameter W2 is the same as the diameter W1 of the main pattern of the transfer pattern of the photomask). The exposure conditions applied in the simulation are as follows. That is, the exposure light was a broad wavelength including i-line, h-line, and g-line, and the intensity ratio was g-line: h-line: i-line = 1: 0.8: 1.
露光装置の光学系は、NAが0.1であり、コヒレンスファクタσが0.5である。被転写体上に形成される、レジストパターンの断面形状を得るための、ポジ型フォトレジストの膜厚は、1.5μmとした。 The optical system of the exposure apparatus has an NA of 0.1 and a coherence factor σ of 0.5. The film thickness of the positive photoresist for obtaining the cross-sectional shape of the resist pattern formed on the transferred body was 1.5 μm.
上記条件下、各転写用パターンの性能評価を図5に示す。また、被転写体上に形成される、光強度の空間像と及びそれによって形成されるレジストパターンの断面形状を図6に示す。 The performance evaluation of each transfer pattern under the above conditions is shown in FIG. Further, FIG. 6 shows a spatial image of light intensity formed on the transferred body and a cross-sectional shape of a resist pattern formed thereby.
(フォトマスクの光学的評価)
例えば、径の小さい微細な透光パターンを転写するには、フォトマスク透過後の露光光が、被転写体上に形成する空間像、すなわち、透過光強度曲線のプロファイルが良くなければならない。具体的には、透過光強度のピークを形成する傾斜が鋭く、垂直に近い立ち上がり方をしていること、及び、ピークの光強度の絶対値が高いこと(周囲にサブピークが形成される場合には、その強度に対し相対的に、十分に高いこと)などが肝要である。
(Optical evaluation of photomask)
For example, in order to transfer a fine light-transmitting pattern having a small diameter, the exposure light after transmission through the photomask must have a good spatial image formed on the transferred object, that is, a profile of the transmitted light intensity curve. Specifically, the slope that forms the peak of transmitted light intensity is sharp and the rising direction is close to vertical, and the absolute value of the light intensity of the peak is high (when sub-peaks are formed in the surroundings). Is sufficiently high relative to its strength).
より定量的に、フォトマスクを、光学的な性能から評価するとき、以下のような指標を用いることができる。 More quantitatively, when evaluating a photomask from its optical performance, the following indicators can be used.
(1)焦点深度(DOF)
目標CDに対し、±10%以の範囲内となるための焦点深度の大きさ。DOFの数値が高ければ、被転写体(例えば表示装置用のパネル基板)の平坦度の影響を受けにくく、確実に微細なパターンが形成でき、そのCD(線幅)ばらつきが抑えられる。
(1) Depth of focus (DOF)
The magnitude of the depth of focus to be within the range of ± 10% or more with respect to the target CD. When the value of DOF is high, it is not easily affected by the flatness of the transferred body (for example, a panel substrate for a display device), a fine pattern can be surely formed, and the variation in CD (line width) is suppressed.
(2)MEEF(Mask Error Enhancement Factor)
Mask CD誤差と被転写体上に形成されたパターンのCD誤差の比率を示す数値であり、MEEFが低いほど被転写体上に形成されたパターンのCD誤差が低減できる。
(2) MEEF (Mask Error Enhancement Factor)
It is a numerical value indicating the ratio of the Mask CD error to the CD error of the pattern formed on the transferred body, and the lower the MEEF, the more the CD error of the pattern formed on the transferred body can be reduced.
(3)Eop
表示装置製造用のフォトマスクにおいて、特に重要な評価項目に、Eopがある。これは、得ようとするパターンサイズを被転写体上に形成するために必要な露光光量である。表示装置製造においてはフォトマスクサイズが大きい(例えば、主表面の一辺が300〜1400mm程度の正方形又は長方形)ため、Eop数値が低いフォトマスクを用いると、スキャン露光の速度を上げることが可能であり、生産効率が向上する。
(3) Eop
Eop is a particularly important evaluation item in photomasks for manufacturing display devices. This is the amount of exposure light required to form the pattern size to be obtained on the transferred object. Since the photomask size is large in the manufacture of display devices (for example, a square or rectangle having a side of about 300 to 1400 mm on the main surface), it is possible to increase the speed of scan exposure by using a photomask having a low Eop value. , Production efficiency is improved.
以上をふまえ、シミュレーション対象の各サンプルの性能を評価すると、図5に示すとおり、実施例1のフォトマスクは、焦点深度(DOF)が、55μm以上に拡大するなど、比較例に比べて非常に優れている点で、パターンの安定した転写性を示す。これは、MEEFの値が小さいこととともに、微細なパターンのCD精度の高さをも意味する。 Based on the above, when the performance of each sample to be simulated is evaluated, as shown in FIG. 5, the photomask of Example 1 has a depth of focus (DOF) of 55 μm or more, which is much larger than that of the comparative example. In that it is excellent, it shows stable transferability of the pattern. This means that the value of MEEF is small and the CD accuracy of a fine pattern is high.
更に、実施例1のフォトマスクのEopの値が非常に小さい。このことは、実施例1のフォトマスクの場合には、大面積の表示装置製造にあっても、露光時間が増大しない、又は短縮できるメリットを示している。 Further, the Eop value of the photomask of Example 1 is very small. This indicates that, in the case of the photomask of Example 1, even in the production of a large-area display device, the exposure time does not increase or can be shortened.
また、図6に示す透過光強度の空間像を参照すると、実施例1のフォトマスクの場合には、レジストが感光する閾値となるレベル(Eth)に対して、主パターン部のピークを高くすることが可能であり、そのピークの傾斜も、十分に立たせる(被転写体の表面に対して垂直に近づく)ことが可能であることがわかる。この点は、比較例1−1及び1−2と比較して優位である。ここでは、補助パターンを透過する光を、主パターン位置の光強度増強に利用することを通じて、Eopの増加とMEEFの低減を達成している。尚、実施例1のフォトマスクでは、主パターンの転写像位置の両側にサイドピークが生じているが、Eth以下であるため、主パターンの転写には影響が無い。 Further, referring to the spatial image of the transmitted light intensity shown in FIG. 6, in the case of the photomask of Example 1, the peak of the main pattern portion is raised with respect to the threshold level (Eth) to which the resist is exposed. It can be seen that the inclination of the peak can be sufficiently raised (approaching perpendicular to the surface of the transferred object). This point is superior to Comparative Examples 1-1 and 1-2. Here, the increase in Eop and the decrease in MEEF are achieved by using the light transmitted through the auxiliary pattern to enhance the light intensity at the position of the main pattern. In the photomask of Example 1, side peaks are generated on both sides of the transfer image position of the main pattern, but since it is Eth or less, there is no effect on the transfer of the main pattern.
尚、このサイドピークに由来するレジスト残膜の損失を低減する方法について、以下に説明する。 A method for reducing the loss of the resist residual film derived from this side peak will be described below.
フォトマスクに形成する転写用パターンのデザインを変更し、図7に示す(比較例2−1、比較例2−2及び実施例2のサンプルを用いて、シミュレーションを行った。ここでは、各サンプルともに、主パターンの径W1を2.5(μm)としている点で、上記サンプル(比較例1−1、比較例1−2及び実施例1)と異なる。 The design of the transfer pattern formed on the photomask was changed, and a simulation was performed using the samples shown in FIG. 7 (Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2 and Example 2). Here, each sample was used. Both are different from the above samples (Comparative Example 1-1, Comparative Example 1-2 and Example 1) in that the diameter W1 of the main pattern is 2.5 (μm).
(比較例2−1)
図7に示すように、比較例2−1のフォトマスクは、透明基板上に形成した遮光膜パターンからなる、いわゆるバイナリマスクのパターンである。比較例2−1のフォトマスクでは、透明基板が露出する透光部からなる主パターンが、遮光部に囲まれている。この主パターンの径W1(正方形の一辺)は2.5(μm)である。
(Comparative Example 2-1)
As shown in FIG. 7, the photomask of Comparative Example 2-1 is a so-called binary mask pattern composed of a light-shielding film pattern formed on a transparent substrate. In the photomask of Comparative Example 2-1 the main pattern composed of the translucent portion where the transparent substrate is exposed is surrounded by the light-shielding portion. The diameter W1 (one side of the square) of this main pattern is 2.5 (μm).
(比較例2−2)
図7に示すように、比較例2−1のフォトマスクは、露光光透過率(対h線)が5%であって位相シフト量が180度の半透光膜をパターニングすることにより形成された、主パターンの径W1(正方形の一辺)が2.5(μm)の四角形の透光部からなる主パターンをもつ、ハーフトーン型位相シフトマスクである。
(Comparative Example 2-2)
As shown in FIG. 7, the photomask of Comparative Example 2-1 is formed by patterning a semitransmissive film having an exposure light transmittance (against h line) of 5% and a phase shift amount of 180 degrees. Further, it is a halftone type phase shift mask having a main pattern composed of a quadrangular translucent portion having a diameter W1 (one side of a square) of the main pattern of 2.5 (μm).
(実施例2)
図7に示すように、実施例2のフォトマスクは、本発明の転写用パターンである。実施例2のフォトマスクの主パターンは、主パターンの径W1(正方形の一辺)が2.5(μm)の正方形であり、補助パターンは幅dが1.3(μm)の八角形帯であり、主パターン中心と、補助パターンの幅中心の距離であるピッチPは、4(μm)とした。ここでも、実施例2のフォトマスクは、第1の態様のフォトマスクを想定している。
(Example 2)
As shown in FIG. 7, the photomask of Example 2 is a transfer pattern of the present invention. The main pattern of the photomask of Example 2 is a square having a diameter W1 (one side of the square) of the main pattern of 2.5 (μm), and the auxiliary pattern is an octagonal band having a width d of 1.3 (μm). The pitch P, which is the distance between the center of the main pattern and the center of the width of the auxiliary pattern, is set to 4 (μm). Again, the photomask of Example 2 assumes the photomask of the first aspect.
比較例2−1、比較例2−2及び実施例2のフォトマスクを用いて、被転写体上に、径が2.0μmのホールパターンを形成するものとする。すなわち、これらのフォトマスクのマスクバイアス(β=W1−W2)を0.5(μm)とした。ミュレーションで適用した露光条件は、上述の比較例1−1及び1−2並びに実施例1のフォトマスクの場合と同じである。 Using the photomasks of Comparative Example 2-1 and Comparative Example 2-2 and Example 2, a hole pattern having a diameter of 2.0 μm is formed on the transferred object. That is, the mask bias (β = W1-W2) of these photomasks was set to 0.5 (μm). The exposure conditions applied in the simulation are the same as in the case of the photomasks of Comparative Examples 1-1 and 1-2 and Example 1 described above.
図7に示されたデータから明らかなとおり、実施例2のフォトマスクを用いた場合には、優れたDOF、MEEFとともに、比較例2−1及び2−2に対して有利な性能を示した。実施例2のフォトマスクでは、特にDOFが、35μmを超える数値となっている。 As is clear from the data shown in FIG. 7, when the photomask of Example 2 was used, it showed advantageous performance over Comparative Examples 2-1 and 2-2 together with excellent DOF and MEEF. .. In the photomask of Example 2, the DOF is particularly a value exceeding 35 μm.
また、図8に示す、透過光強度の空間像と、被転写体上のレジストパターン断面形状とを参照すると、更に、実施例2のサンプルのもつ優れた特性が明らかになる。図8に示すように、実施例2のフォトマスクを用いた場合には、主パターンに対応するピークが、両サイドに形成されるサイドピークより格段に高く、レジストダメージが殆ど生じない。 Further, by referring to the spatial image of the transmitted light intensity shown in FIG. 8 and the cross-sectional shape of the resist pattern on the transferred body, the excellent characteristics of the sample of Example 2 become clear. As shown in FIG. 8, when the photomask of Example 2 is used, the peak corresponding to the main pattern is much higher than the side peaks formed on both sides, and almost no resist damage occurs.
以上の結果から、本発明のフォトマスクを用いたパターン転写の場合には、マスクバイアスβが0.5(μm)程度、具体的には、0.2〜1.0(μm)の範囲である転写用パターンにおいて、より実用に供しやすい、優れた転写像を得られることが明らかになった。 From the above results, in the case of pattern transfer using the photomask of the present invention, the mask bias β is about 0.5 (μm), specifically, in the range of 0.2 to 1.0 (μm). It has been clarified that an excellent transfer image that is easier to use for practical use can be obtained in a certain transfer pattern.
以上により、本発明のフォトマスクの優れた性能が確認された。特に、本発明のフォトマスクを用いるならば、2μm以下の微細なパターンにおいて、MEEFが2.5以下の数値を得ることができることは、将来の表示装置製造における意義が大きい。 From the above, the excellent performance of the photomask of the present invention was confirmed. In particular, if the photomask of the present invention is used, it is of great significance in the future production of display devices that a numerical value of MEEF of 2.5 or less can be obtained in a fine pattern of 2 μm or less.
本発明のフォトマスクの用途に特に制限は無い。本発明のフォトマスクは、液晶表示装置やEL表示装置などを含む表示装置の製造の際に、好ましく用いることができる。 There is no particular limitation on the use of the photomask of the present invention. The photomask of the present invention can be preferably used in the manufacture of a display device including a liquid crystal display device, an EL display device, and the like.
本発明のフォトマスクによれば、主パターンと補助パターンの双方を透過する露光光の相互干渉を制御し、露光時にゼロ次光を低減させ、±1次光の割合を相対的に増大させることができる。このため、透過光の空間像を大幅に改善することができる。 According to the photomask of the present invention, mutual interference of exposure light transmitted through both the main pattern and the auxiliary pattern is controlled, the zero-order light is reduced during exposure, and the ratio of ± primary light is relatively increased. Can be done. Therefore, the spatial image of transmitted light can be significantly improved.
このような作用効果を有利に得られる用途として、液晶やEL装置に多用されるコンタクトホールなど、孤立したホールパターンの形成のために本発明のフォトマスクを用いることが有利である。パターンの種類としては、一定の規則性をもって多数のパターンが配列することにより、これらが相互に光学的な影響を及ぼしあう密集(Dense)パターンと、こうした規則的配列のパターンが周囲に存在しない孤立パターンとを区別して呼称することが多い。本発明のフォトマスクは、被転写体上に孤立パターンを形成しようとするとき好適に適用される。 It is advantageous to use the photomask of the present invention for forming an isolated hole pattern such as a contact hole often used in a liquid crystal display or an EL device as an application in which such an action and effect can be advantageously obtained. As for the types of patterns, a dense pattern in which a large number of patterns are arranged with a certain regularity and these have an optical influence on each other, and an isolation pattern in which such a regular arrangement pattern does not exist in the surroundings. Often referred to as a distinction from the pattern. The photomask of the present invention is suitably applied when an isolated pattern is to be formed on a transferred body.
本発明の効果を損ねない範囲で、本発明のフォトマスクには付加的な光学膜や機能膜を使用しても良い。例えば、低透光膜のもつ光透過率が、検査やフォトマスクの位置検知に支障を与える不都合を防ぐために、転写用パターン以外の領域に遮光膜が形成される構成としても良い。また、半透光膜においては、その表面に描画光や露光光の反射を低減させるための反射防止層を設けても良い。 An additional optical film or functional film may be used for the photomask of the present invention as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, in order to prevent the inconvenience that the light transmittance of the low light transmittance film interferes with the inspection and the position detection of the photomask, a light shielding film may be formed in a region other than the transfer pattern. Further, in the semipermeable membrane, an antireflection layer for reducing reflection of drawing light or exposure light may be provided on the surface thereof.
Claims (6)
前記転写用パターンは、
径W1(μm)の主パターンと、
前記主パターンの近傍に配置された、幅d(μm)の補助パターンと、
前記主パターン及び前記補助パターンが形成される以外の領域を構成する、低透光部と、を有し、
i線〜g線の波長域内の代表波長の光に対して、前記主パターンと、前記補助パターンとを透過する光の位相差が略180度であって、
前記補助パターンを透過する前記代表波長の光の透過率をT1(%)とするとき、下記の式(1)、(2)及び(5)を満たし、
前記補助パターンの形状は、前記主パターンの周囲を囲む正多角形帯若しくは円形帯であるか、又は、前記多角形帯若しくは前記円形帯の一部が欠落した形状であり、かつ、
前記転写用パターンは、前記主パターンと前記補助パターンを透過する光の干渉が制御されることによって、前記補助パターンを有しない場合と比較して、DOFが増大するものであることを特徴とする、フォトマスク。
0.8 ≦ W1 ≦ 4.0 ・・・・・・・・・・・・・・(1)
30 ≦ T1 ≦ 80 ・・・(5) A photomask for manufacturing a display device having a transfer pattern formed on a transparent substrate, for forming a hole pattern on a transfer target by exposure using an exposure device for the display device. In the photomask
The transfer pattern is
The main pattern with a diameter of W1 (μm) and
An auxiliary pattern having a width of d (μm) arranged in the vicinity of the main pattern and an auxiliary pattern having a width of d (μm).
It has a low light-transmitting portion that constitutes a region other than the main pattern and the auxiliary pattern being formed.
The phase difference of the light transmitted through the main pattern and the auxiliary pattern is approximately 180 degrees with respect to the light having a representative wavelength within the wavelength range of the i-line to the g-line.
When the transmittance of light of the representative wavelength transmitted through the auxiliary pattern is T1 (%), the following equations (1), (2) and (5) are satisfied.
The shape of the auxiliary pattern is a regular polygonal band or a circular band surrounding the main pattern, or a shape in which a part of the polygonal band or the circular band is missing and.
The transfer pattern is characterized in that the DOF is increased as compared with the case where the auxiliary pattern is not provided by controlling the interference between the main pattern and the light transmitted through the auxiliary pattern. , Photomask.
0.8 ≤ W1 ≤ 4.0 ... (1)
30 ≤ T1 ≤ 80 ... (5)
1.0 < P ≦ 5.0 ・・・・・・・・・・・・・・・(3) 1.0 <P ≤ 5.0 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3)
前記補助パターンは、前記透明基板上に、前記代表波長の光に対する透過率がT1(%)の半透光膜が形成されてなり、 The auxiliary pattern is formed by forming a semipermeable membrane having a transmittance of T1 (%) for light of the representative wavelength on the transparent substrate.
前記低透光部は、前記透明基板上に、前記半透光膜と、前記代表波長の光の透過率がT2(%)である低透光膜とが、この順で、または、この逆の順で積層されてなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のフォトマスク。 In the low translucency portion, the semitransparent film and the low translucent film having a light transmittance of the representative wavelength of T2 (%) are arranged on the transparent substrate in this order or vice versa. The photomask according to claim 1 or 2, wherein the photomasks are laminated in the order of.
d ≧ 0.7μm d ≧ 0.7 μm
であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 1 to 3, wherein the photomask is characterized by the above.
0.2 ≦ β ≦1.0 ・・・(6) 0.2 ≤ β ≤ 1.0 ... (6)
であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のフォトマスク。The photomask according to any one of claims 1 to 5, wherein the photomask is characterized by the above.
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