JP2009086380A - Gray tone mask blank, method for manufacturing gray tone mask and gray tone mask, and pattern transfer method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マスクを用いて被転写体上のフォトレジストに、異なるレジスト膜厚部分を設けた転写パターンを形成するパターン転写方法、このパターン転写方法に使用するグレートーンマスク及びその製造方法、このグレートーンマスクの製造に用いるグレートーンマスクブランクに関するものである。 The present invention relates to a pattern transfer method for forming a transfer pattern in which different resist film thickness portions are provided on a photoresist on a transfer object using a mask, a gray-tone mask used in the pattern transfer method, a manufacturing method thereof, The present invention relates to a gray tone mask blank used for manufacturing a gray tone mask.
現在、液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと呼ぶ）の分野において、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display：以下、ＴＦＴ−ＬＣＤと呼ぶ）は、ＣＲＴ（陰極線管）に比較して、薄型にしやすく消費電力が低いという利点から、現在商品化が急速に進んでいる。ＴＦＴ−ＬＣＤは、マトリックス状に配列された各画素にＴＦＴが配列された構造のＴＦＴ基板と、各画素に対応して、レッド、グリーン、及びブルーの画素パターンが配列されたカラーフィルターが液晶相の介在の下に重ね合わされた概略構造を有する。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、製造工程数が多く、ＴＦＴ基板だけでも５〜６枚のフォトマスクを用いて製造されていた。このような状況の下、遮光部と透光部と半透光部を有するフォトマスク（グレートーンマスクと呼ぶ）を用いることにより、ＴＦＴ基板の製造に利用するマスク枚数を削減する方法が提案されている（例えば特許文献１）。ここで、半透光部とは、マスクを使用してパターンを被転写体に転写する際、透過する露光光の透過量を所定量低減させ、被転写体上のフォトレジスト膜の現像後の残膜量を制御する部分をいう。 Currently, in the field of liquid crystal display (Liquid Crystal Display: hereinafter referred to as LCD), thin film transistor liquid crystal display (hereinafter referred to as TFT-LCD) is compared with CRT (Cathode Ray Tube). Due to the advantage of being thin and easy to consume, the commercialization is progressing rapidly. A TFT-LCD includes a TFT substrate having a structure in which TFTs are arranged in pixels arranged in a matrix, and a color filter in which red, green, and blue pixel patterns are arranged corresponding to each pixel. It has a schematic structure superimposed under the intervention of. In TFT-LCD, the number of manufacturing processes is large, and the TFT substrate alone is manufactured using 5 to 6 photomasks. Under such circumstances, a method for reducing the number of masks used for manufacturing a TFT substrate by using a photomask having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion (referred to as a gray-tone mask) has been proposed. (For example, Patent Document 1). Here, the semi-transparent portion means that when a pattern is transferred to a transfer object using a mask, the amount of exposure light transmitted therethrough is reduced by a predetermined amount, and the photoresist film on the transfer object after development is developed. The part that controls the amount of remaining film.
ここで、グレートーンマスクとは、透明基板が露出した透光部、透明基板上に露光光を遮光する遮光膜が形成された遮光部、透明基板上に遮光膜、または、半透光膜が形成され透明基板の光透過率を１００％としたときにそれより透過光量を低減させて所定量の光を透過する半透光部（以下、グレートーン部ともいう）を有するものをいう。このようなグレートーンマスクとしては、半透光部として、所定の光透過率をもつ、半透光膜を形成したもの、或いは、遮光膜又は半透光膜に、露光条件下で解像限界以下の微細パターンを形成したものがある。 Here, the gray-tone mask includes a light-transmitting portion where the transparent substrate is exposed, a light-blocking portion where a light-blocking film that blocks exposure light is formed on the transparent substrate, a light-blocking film, or a semi-light-transmitting film on the transparent substrate. When the light transmittance of the formed transparent substrate is set to 100%, the transparent substrate has a semi-translucent portion (hereinafter also referred to as a gray tone portion) that transmits a predetermined amount of light by reducing the amount of transmitted light. As such a gray-tone mask, a semi-transparent portion having a predetermined light transmittance and a semi-transparent film formed thereon, or a light-shielding film or a semi-transparent film having a resolution limit under exposure conditions. Some have the following fine patterns formed.
図１は、グレートーンマスクを用いたパターン転写方法を説明するための断面図であるが、図１に示すグレートーンマスク２０は、被転写体３０上に、膜厚が段階的に異なるレジストパターン３３を形成するためものである。なお、図１中において符号３２Ａ、３２Ｂは、被転写体３０において基板３１上に積層された膜を示す。
図１に示すグレートーンマスク２０は、当該グレートーンマスク２０の使用時に露光光を遮光（透過率が略０％）させる遮光部２１と、透明基板２４の表面が露出した露光光を透過させる透光部２２と、透光部の露光光透過率を１００％としたとき透過率を１０〜８０％程度に低減させる半透光部２３とを有する。図１に示す半透光部２３は、透明基板２４上に形成された光半透過性の半透光膜で構成されているが、マスク使用時の露光条件下で解像限界を超える微細パターンが形成されて構成されてもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a pattern transfer method using a gray tone mask. The
The
上述のようなグレートーンマスク２０を使用したときに、遮光部２１では露光光が実質的に透過せず、半透光部２３では露光光が低減されるため、被転写体３０上に塗布したレジスト膜（ポジ型フォトレジスト膜）は、転写後、現像を経たとき遮光部２１に対応する部分で膜厚が厚くなり、半透光部２３に対応する部分で膜厚が薄くなり、透光部２２に対応する部分では膜がない（残膜が実質的に生じない）、膜厚が段階的に異なる（つまり段差のある）レジストパターン３３を形成することができる。
そして、図１に示すレジストパターン３３の膜のない部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ａ及び３２Ｂに第１エッチングを実施し、レジストパターン３３の膜厚の薄い部分をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体３０における例えば膜３２Ｂに第２エッチングを実施する。このようにして、１枚のグレートーンマスク２０を用いて被転写体３０上に膜厚の段階的に異なるレジストパターン３３を形成することにより、従来のフォトマスク２枚分の工程が実施されることになり、マスク枚数が削減される。
このようなフォトマスクは、表示装置、特に液晶表示装置の薄膜トランジスタの製造に、極めて有効に適用される。例えば、遮光部２１により、ソース、ドレイン部を形成し、半透光部２３によって、チャネル部を形成することができる。
When the
Then, first etching is performed on, for example, the
Such a photomask is very effectively applied to the manufacture of thin film transistors for display devices, particularly liquid crystal display devices. For example, the source and drain portions can be formed by the
ところで、一般に、フォトマスクを用いて、被転写体に露光する際には、露光光の反射による悪影響に配慮する必要がある。たとえば、露光光がマスク透過後に被転写体表面で反射し、マスク表面（パターン形成面）又は裏面で反射して再度被転写体に照射したり、あるいは露光光が露光機内のいずれかの部位において反射し、これがフォトマスク表面で反射して、被転写体上に照射されるなどの迷光が生じると、被転写体には、不本意な写りこみが生じ、正確なパターン転写を阻害する。このため、露光機の光学系には一般に、露光時の迷光対策が施されている。更に、露光機には、例えば、露光光に対するマスクの表面反射率が１０±５％であれば迷光の影響がなく、転写が行えるといった基準が設けられている。また、バイナリマスク等のフォトマスクにおいても、最上層となる遮光膜に反射防止膜を設けるなどの反射防止措置を施すことにより、上記反射率１５％以下といった基準を十分充足するようなマスクを使用することが可能である。 By the way, generally, when exposing a transfer object using a photomask, it is necessary to consider the adverse effect of exposure light reflection. For example, the exposure light is reflected on the surface of the transfer object after passing through the mask, reflected on the mask surface (pattern forming surface) or the back surface and irradiated again to the transfer object, or the exposure light is irradiated at any part in the exposure machine. When stray light is reflected such that the light is reflected on the surface of the photomask and irradiated on the transfer target, unintentional reflection occurs on the transfer target, thereby hindering accurate pattern transfer. For this reason, the optical system of an exposure machine is generally provided with a countermeasure against stray light during exposure. Furthermore, the exposure machine is provided with a reference that, for example, if the surface reflectance of the mask with respect to exposure light is 10 ± 5%, there is no influence of stray light and transfer can be performed. In addition, in a photomask such as a binary mask, a mask that sufficiently satisfies the above-described standard of reflectance of 15% or less by applying an antireflection measure such as providing an antireflection film on the uppermost light shielding film is used. Is possible.
一方、被転写体上に、膜厚が段階的に又は連続的に異なる部分をもつレジストパターンを形成する目的で、露光光の透過率をパターン上の特定の部位を選択的に低減し、露光光の透過を制御可能なフォトマスクであるグレートーンマスクが知られていることは上述のとおりであり、こうしたグレートーンマスクでは、露光光の一部を透過する半透光部に半透光膜を用いたものが知られている。この半透光部に半透光膜を用いたグレートーンマスクでは、マスクに形成されたパターン構成によりこの半透光膜がマスクの最上層に露出する。この半透光膜は、露光光を所望の透過率範囲で透過する必要性から、上記のバイナリマスクのような反射防止膜をそのまま積層して適用することはできない。また、半透光膜を用いたグレートーンマスクにおいては、半透光部の露光光に対する表面反射率は、その組成及び膜厚により、１０％を越える場合が避けられないこともある。 On the other hand, for the purpose of forming a resist pattern having portions where the film thicknesses differ stepwise or continuously on the transfer target, the exposure light transmittance is selectively reduced at a specific portion on the pattern, and exposure is performed. As described above, a gray tone mask that is a photomask capable of controlling the transmission of light is known. In such a gray tone mask, a semi-transparent film is formed on a semi-transparent portion that transmits part of exposure light. The one using is known. In a gray-tone mask using a semi-transparent film in the semi-transparent portion, the semi-transparent film is exposed on the uppermost layer of the mask due to the pattern configuration formed on the mask. Since this semi-transparent film needs to transmit exposure light in a desired transmittance range, it is impossible to apply an antireflection film such as the above binary mask as it is. In a gray tone mask using a semi-transparent film, the surface reflectance of the semi-transparent portion with respect to the exposure light may be unavoidable when it exceeds 10% depending on its composition and film thickness.
その一方で、このようなグレートーンマスクを用いて、被転写体にパターン転写を行う場合には、被転写体上のレジストとしては、通常のバイナリマスク（つまり半透光部の存在しない）等のフォトマスクよりも、感度の露光光量依存性が小さい、又は現像特性の露光光量依存性が低いものを用いることによって、レジストの残膜量を所望の範囲に制御することを容易としている。このようなレジストにおいては、その光量に対する光感度の変化が小さいため、露光時の迷光によるパターンへの写りこみの影響は比較的小さいと考えられる。このため、こうしたグレートーンマスクにおける反射特性は、上記バイナリマスクとは異なった観点で検討する必要があることが発明者により見出された。 On the other hand, when pattern transfer is performed on the transfer object using such a gray-tone mask, the resist on the transfer object is a normal binary mask (that is, no semi-translucent portion is present) or the like. By using a photomask whose sensitivity is less dependent on the exposure light amount or that the development characteristic is less dependent on the exposure light amount, it is easy to control the resist residual film amount within a desired range. In such a resist, since the change in photosensitivity with respect to the amount of light is small, it is considered that the influence of reflection on the pattern due to stray light during exposure is relatively small. For this reason, the inventor has found that the reflection characteristics of such a gray-tone mask need to be examined from a viewpoint different from that of the binary mask.
上記のように半透光膜の露光光反射率による迷光の影響は小さいが、グレートーンマスクを製造する段階において、パターニングに用いる描画光に対する表面反射率は、重要である。なぜならば、半透光膜上に形成したレジスト膜に、描画光によってパターンを描画する際、半透光膜表面における表面反射率が過度に高いと、パターンの寸法が正確に描画できない。 As described above, the influence of stray light due to the exposure light reflectance of the semi-transparent film is small, but the surface reflectance with respect to the drawing light used for patterning is important in the stage of manufacturing the gray tone mask. This is because, when a pattern is drawn on the resist film formed on the semi-transparent film with drawing light, if the surface reflectance on the surface of the semi-transparent film is excessively high, the pattern dimensions cannot be accurately drawn.
つまり、描画光に対する半透光膜の表面反射率が大きいと、半透光膜上に形成したレジスト膜に対するパターン描画時に、グレートーンマスクブランクのレジスト膜内で、描画光に起因する定在波が生じやすく、レジスト膜の厚み方向において露光量が不均一になることから、形成されるレジストパターンの断面形状が乱れ、線幅が不均一になり、更には、このレジストパターンをマスクとして形成する半透光膜のパターン、又は、更にその下の遮光膜のパターンの線幅精度が劣化しやすい。また、グレートーンマスクブランクへのパターン描画時に、レジスト膜とその下層（ここでは例えば半透光膜）の界面において描画光の反射光量が大きいと、その部位近傍のレジストの露光量が大きくなる。実際には、この効果の現われ方は、膜の屈折率と膜厚によって影響を受け、影響が大きく現れる場合、結果としてパターン線幅が変化してしまう。 In other words, if the surface reflectance of the semi-transparent film with respect to the drawing light is large, the standing wave caused by the drawing light in the resist film of the gray tone mask blank at the time of pattern drawing on the resist film formed on the semi-transparent film. Since the exposure amount becomes non-uniform in the thickness direction of the resist film, the cross-sectional shape of the formed resist pattern is disturbed, the line width becomes non-uniform, and further, this resist pattern is formed as a mask. The line width accuracy of the semi-transparent film pattern or the light shielding film pattern therebelow is likely to deteriorate. Further, when the pattern is drawn on the gray tone mask blank, if the amount of reflected light of the drawing light is large at the interface between the resist film and the lower layer (for example, a semi-transparent film here), the exposure amount of the resist in the vicinity of the part increases. Actually, the appearance of this effect is affected by the refractive index and the film thickness of the film, and when the influence appears greatly, the pattern line width changes as a result.
例えば、液晶表示装置製造用のグレートーンマスクにおいては、パターン線幅（以下、ＣＤと略称する）変動が±0.35μｍ以下であることが標準規格とされることが多かったが、この変動は現在±0.30μmほどになり、特に、薄膜トランジスタのチャネル部等の部位においては、そのパターンの微細化に応じて、ＣＤ変動は±0.20μｍ程度を達成していることが実質上求められる。特に、薄膜トランジスタ製造用のグレートーンマスクにおいて、チャネル部の線幅が３μm未満であるような場合には、このような厳しい仕様が求められる。例えば、チャネル幅が2μm未満であるような薄膜トランジスタには、±0.20μm程度以内のＣＤ分布が必要となる。このような範囲を超えてＣＤに変動が生じてしまった場合には、マスクを形成してから、そのパターンに生じたＣＤエラーを、欠陥修正の手法によって修正することも可能であるが、修正工程は付加的な工程として更なる欠陥の発生やコスト上昇の原因となるため、極力修正を必要としないマスクを生産することが望まれる。そのためには、上記ＣＤ変動を低減できるマスクブランクを用意することが肝要である。 For example, in a gray-tone mask for manufacturing a liquid crystal display device, the variation in pattern line width (hereinafter abbreviated as CD) is often ± 0.35 μm or less. In particular, in a portion such as a channel portion of a thin film transistor, it is substantially required that the CD variation is about ± 0.20 μm according to the miniaturization of the pattern. In particular, in a gray-tone mask for manufacturing a thin film transistor, such a strict specification is required when the line width of the channel portion is less than 3 μm. For example, a thin film transistor having a channel width of less than 2 μm needs a CD distribution within about ± 0.20 μm. If the CD has changed beyond such a range, it is possible to correct the CD error generated in the pattern after forming the mask by a defect correction method. Since the process is an additional process that causes further defects and increases costs, it is desired to produce a mask that does not require correction as much as possible. For this purpose, it is important to prepare a mask blank that can reduce the CD variation.
本発明は、上記従来の事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、第１に、グレートーンマスク作製時に上記ＣＤ変動を低減できるグレートーンマスクブランクを提供することであり、第２に、このようなグレートーンマスクブランクを用いて上記ＣＤを精度良く形成できるグレートーンマスクの製造方法及びグレートーンマスクを提供することであり、第３に、このようなグレートーンマスクを用いて、被転写体上に高精度の転写パターンを形成できるパターン転写方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances. The object of the present invention is to provide a gray-tone mask blank that can reduce the CD variation at the time of manufacturing a gray-tone mask. Second, to provide a gray-tone mask manufacturing method and a gray-tone mask capable of accurately forming the CD using such a gray-tone mask blank, and third, using such a gray-tone mask. Another object of the present invention is to provide a pattern transfer method capable of forming a highly accurate transfer pattern on a transfer object.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とをこの順に有し、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部、透光部、半透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、前記遮光膜は、膜厚方向に組成が変化しており、パターニングの際に該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が低減されており、前記半透光膜は、パターニングの際に該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクブランク。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) A gray-tone mask that selectively reduces the amount of exposure light applied to a transfer object depending on the site, and forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on a photoresist on the transfer object A gray-tone mask blank for use in manufacturing, the gray-tone mask blank having a semi-transparent film and a light-shielding film in this order on a transparent substrate, and each of the semi-transparent film and the light-shielding film. The light-shielding part, the light-transmitting part, and the semi-light-transmitting part are formed by performing a predetermined patterning to form a gray tone mask. The composition of the light-shielding film is changed in the film thickness direction. Further, the surface reflectance with respect to the drawing light used when pattern exposure is performed on the resist film formed on the light-shielding film is reduced, and the semi-transparent film is a resist formed on the semi-transparent film at the time of patterning. The film Gray-tone mask blank surface reflectance for drawing light to be used for over down exposure, characterized in that it is adjusted so as not to exceed 45% in the plane.
（構成２）前記半透光膜は、パターニングの際に該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において30％を越えないように調整されていることを特徴とする構成１に記載のグレートーンマスクブランク。
（構成３）前記半透光膜は、前記グレートーンマスクブランクにパターニングを施してなしたグレートーンマスクを使用する際に適用する露光光に対する表面反射率が10％以上であることを特徴とする構成１又は２に記載のグレートーンマスクブランク。
（構成４）前記半透光膜と前記遮光膜のそれぞれのパターニングの際に、レジスト膜に対して用いる描画光は、いずれも４００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内の所定波長の光であることを特徴とする構成１乃至３のいずれか一に記載のグレートーンマスクブランク。
(Configuration 2) In the semi-transparent film, the surface reflectance with respect to the drawing light used when pattern exposure is performed on the resist film formed on the semi-transparent film during patterning does not exceed 30% in the plane. The gray-tone mask blank according to Configuration 1, wherein the gray-tone mask blank is adjusted.
(Structure 3) The translucent film has a surface reflectance of 10% or more for exposure light applied when using a gray tone mask obtained by patterning the gray tone mask blank. The gray tone mask blank according to
(Structure 4) The drawing light used for the resist film when patterning each of the semi-transparent film and the light-shielding film is light having a predetermined wavelength within a range of 400 nm to 450 nm. The gray-tone mask blank as described in any one of the structures 1 to 3 to perform.
（構成５）前記遮光膜は、組成の異なる膜の積層によってなり、又は、膜厚方向に組成傾斜してなることによって、膜厚方向に組成が変化していることを特徴とする構成１乃至４のいずれか一に記載のグレートーンマスクブランク。
（構成６）前記グレートーンマスクブランクは、365nm〜436nmの範囲の所定域を含む露光光に対して用いるものであることを特徴とする構成１乃至５のいずれか一に記載のグレートーンマスクブランク。
(Structure 5) The light shielding film is formed by stacking films having different compositions, or the composition changes in the film thickness direction by being inclined in the film thickness direction. 4. The gray tone mask blank according to any one of 4 above.
(Structure 6) The gray tone mask blank according to any one of structures 1 to 5, wherein the gray tone mask blank is used for exposure light including a predetermined range of 365 nm to 436 nm. .
（構成７）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とをこの順に有するグレートーンマスクブランクを用意し、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、グレートーンマスクとし、前記遮光膜は、膜厚方向に組成が変化することにより、パターニングの際、該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する描画光に対する表面反射率が低減されており、前記半透光膜は、パターニングの際に該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 (Structure 7) A gray tone mask that selectively reduces the amount of exposure light applied to the transfer target depending on the part, and forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on the photoresist on the transfer target. In the method of manufacturing a gray-tone mask having a translucent part, a light-shielding part, and a semi-transparent part that transmits part of exposure light, the semi-transparent film and the light-shielding film are provided in this order on the transparent substrate. A gray-tone mask blank is prepared, and the semi-transparent film and the light-shielding film are respectively subjected to predetermined patterning to form a gray-tone mask. The light-shielding film changes its composition in the film thickness direction. The surface reflectivity for the drawing light pattern-exposed to the resist film formed on the light-shielding film is reduced, and the semi-transparent film is a resist formed on the semi-transparent film at the time of patterning Method for manufacturing a gray-tone mask surface reflectance for drawing light used upon pattern exposure, characterized in that it is adjusted so as not to exceed 45% in the plane to.
（構成８）前記遮光膜上に形成した第１レジスト膜に、描画光を用いて第１パターンを描画し、現像後に形成された第１レジストパターンをマスクとして、該遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行い、該第１レジストパターンを除去し、部分露出した半透光膜を含む基板上に、第２レジスト膜を形成し、該第２レジスト膜に、前記描画光を用いて第２パターンを描画し、現像後に形成された第２レジストパターンをマスクとして、該半透光膜をエッチングして第２のパターニングを行う工程を含み、前記遮光膜は、前記第１及び第２パターンを描画する際の描画光に対する表面反射率が低減されており、かつ前記半透光膜は、前記第２パターンをパターニングの際の描画光に対し、表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とする構成７に記載のグレートーンマスクの製造方法。 (Structure 8) A first pattern is drawn on the first resist film formed on the light shielding film using drawing light, and the light shielding film is etched using the first resist pattern formed after development as a mask. Patterning 1 is performed, the first resist pattern is removed, a second resist film is formed on the substrate including the partially exposed semi-transparent film, and the drawing light is used for the second resist film. And drawing a second pattern, and using the second resist pattern formed after development as a mask, etching the semi-transparent film to perform a second patterning, wherein the light-shielding film includes the first and second patterns And the semi-transparent film has a surface reflectance of 45% in the plane with respect to the drawing light when patterning the second pattern. Not to exceed Method for manufacturing a gray-tone mask according to Structure 7, characterized in that it is an integer.
（構成９）被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクであって、透光部、遮光部、および露光光の一部を透過する半透光部を有するグレートーンマスクの製造方法において、透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、前記遮光膜は、第１のパターニングの際、該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が低減されており、前記半透光膜は、第２のパターニングの際に、前記遮光膜の上に形成された該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 (Configuration 9) A gray-tone mask that selectively reduces the amount of exposure light applied to the transfer target depending on the site, and forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on the photoresist on the transfer target. In the method of manufacturing a gray-tone mask having a light-transmitting portion, a light-blocking portion, and a semi-light-transmitting portion that transmits part of exposure light, a first patterning is performed after forming a light-blocking film on a transparent substrate. Then, a semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light-shielding film, and a second patterning is performed after the semi-transparent film is formed, whereby predetermined patterning is performed on the semi-transparent film and the light-shielding film, respectively. A gray tone mask is applied, and the light-shielding film has a reduced surface reflectance with respect to the drawing light used when pattern exposure is performed on the resist film formed on the light-shielding film during the first patterning. In the second patterning, the semi-transparent film has a surface reflectance with respect to drawing light used when pattern exposure is performed on a resist film formed on the semi-transparent film formed on the light-shielding film. A method for producing a gray-tone mask, characterized by being adjusted so as not to exceed 45% in the plane.
（構成１０）前記半透光膜は、前記グレートーンマスクを使用する際に適用する露光光に対する表面反射率が10％以上となるように調整されていることを特徴とする構成７乃至９のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成１１）前記半透光膜の、前記描画光に対する表面反射率は、面内において３０％を越えないように調整されていることを特徴とする構成７乃至１０のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成１２）前記半透光膜と前記遮光膜のそれぞれのパターニングの際に、レジスト膜に対して用いる描画光は、いずれも４００ｎｍ〜４５０ｎｍの範囲内の所定波長の光であることを特徴とする構成７乃至１１のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法。
(Structure 10) The structures 7 to 9 are characterized in that the translucent film is adjusted so that a surface reflectance with respect to exposure light applied when the gray tone mask is used is 10% or more. The manufacturing method of the gray tone mask as described in any one.
(Structure 11) The surface reflectance of the semi-transparent film with respect to the drawing light is adjusted so as not to exceed 30% in a plane. A method for manufacturing a gray-tone mask.
(Structure 12) The drawing light used for the resist film when patterning each of the semi-transparent film and the light-shielding film is light having a predetermined wavelength within a range of 400 nm to 450 nm. The manufacturing method of the gray tone mask as described in any one of the structures 7 thru | or 11 to do.
（構成１３）前記遮光膜は、組成の異なる膜の積層によってなるもの、又は、膜厚方向に組成傾斜したものであることを特徴とする構成７乃至１２のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法。
（構成１４）前記グレートーンマスクは、365nm〜436nmの範囲の所定域を含む露光光に対して用いるものであることを特徴とする構成７乃至１３のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法。
(Structure 13) The gray-tone mask according to any one of Structures 7 to 12, wherein the light-shielding film is formed by stacking films having different compositions or is compositionally inclined in the film thickness direction. Manufacturing method.
(Configuration 14) The graytone mask according to any one of Configurations 7 to 13, wherein the graytone mask is used for exposure light including a predetermined range of 365 nm to 436 nm. Method.
（構成１５）構成７乃至１４のいずれか一に記載のグレートーンマスクの製造方法によって製造されたことを特徴とするグレートーンマスク。
（構成１６）所定線幅に対する線幅ばらつきが、±0.35μｍ以内であることを特徴とする構成１５に記載のグレートーンマスク。
（構成１７）構成７乃至１４のいずれかに記載の製造方法により得られるグレートーンマスク、または、構成１５又は１６に記載のグレートーンマスクを用いて、被転写体に露光光を照射する露光工程を有し、被転写体上に残膜値の異なる部分を含む所定の転写レジストパターンを形成することを特徴とするパターン転写方法。
(Structure 15) A gray-tone mask manufactured by the method for manufacturing a gray-tone mask according to any one of structures 7 to 14.
(Structure 16) The gray-tone mask according to Structure 15, wherein a variation in line width with respect to a predetermined line width is within ± 0.35 μm.
(Structure 17) An exposure step of irradiating the transfer target with exposure light using the gray tone mask obtained by the manufacturing method according to any one of Structures 7 to 14 or the gray tone mask according to
本発明によるグレートーンマスクブランクは、被転写体に対する露光光の照射量を部位によって選択的に低減し、被転写体上のフォトレジストに、残膜値の異なる部分を含む所望の転写パターンを形成するグレートーンマスクの製造に用いるためのグレートーンマスクブランクであって、透明基板上に形成した遮光膜は、膜厚方向に組成が変化している。これによって、描画光に対する表面反射率が低減されている。
また、半透光膜は、描画光に対する表面反射率が、45％以下となるように調整されている。更に、グレートーンマスクブランクの半透光膜は、描画の際に描画光に対する表面反射率が30％以下となるように調整されていることが望ましい。これにより、チャネル部のような精度を要する部分に対しても、マスクに形成されるパターンのＣＤが正確に再現でき、その変動が低減できる。そして、マスク上のパターンのＣＤ変動、例えばパターンの微細化の要求に応じた所定の標準規格を達成することが可能なグレートーンマスクが得られる。
また、得られたグレートーンマスクを用いて被転写体へのパターン転写をする際、露光光の反射による迷光の影響も無く、良好な転写特性が得られる。
The gray-tone mask blank according to the present invention selectively reduces the exposure light irradiation amount to the transfer object depending on the part, and forms a desired transfer pattern including a portion having different remaining film values on the photoresist on the transfer object. The light-shielding film formed on the transparent substrate has a composition that changes in the film thickness direction. Thereby, the surface reflectance with respect to drawing light is reduced.
The semi-transparent film is adjusted so that the surface reflectance with respect to the drawing light is 45% or less. Furthermore, it is desirable that the semi-transparent film of the gray tone mask blank is adjusted so that the surface reflectance with respect to the drawing light is 30% or less at the time of drawing. As a result, the CD of the pattern formed on the mask can be accurately reproduced even in a portion requiring accuracy, such as a channel portion, and the variation can be reduced. As a result, a gray-tone mask capable of achieving a predetermined standard according to the CD variation of the pattern on the mask, for example, the demand for pattern miniaturization can be obtained.
In addition, when transferring the pattern onto the transfer object using the obtained gray tone mask, there is no influence of stray light due to reflection of exposure light, and good transfer characteristics can be obtained.
また、パターンのＣＤが精度良く形成された上記グレートーンマスクを用いてパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度の転写パターンを形成できる。 Further, by performing pattern transfer using the gray tone mask in which the pattern CD is accurately formed, a highly accurate transfer pattern can be formed on the transfer target.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図２は、本実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。本実施の形態においては、遮光部、透光部、及び半透光部を備えた、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクを用いる。
本実施の形態に使用するグレートーンマスクブランクは、透明基板２４上に、例えばモリブデンシリサイドを含む半透光膜２６と、例えばクロムを主成分とする遮光膜２５がこの順に形成され、その上にレジストを塗布してレジスト膜２７が形成されている（図２（ａ）参照）。遮光膜２５の材質としては、上記Ｃｒを主成分とする材料の他、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどが挙げられる。本実施の形態においては、遮光部の透過率は、上記遮光膜２５と後述の半透光膜２６の積層によって決定され、それぞれの膜材質と膜厚との選定によって、総和として光学濃度３．０以上に設定される。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the gray tone mask according to the present embodiment. In this embodiment, a gray-tone mask for manufacturing a TFT substrate, which includes a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-light transmitting portion is used.
In the gray-tone mask blank used in the present embodiment, a
まず、１度目の描画を行う。描画には、通常電子線又は光（単一波長光）が用いられることが多いが、本実施の形態ではレーザー光（４００〜４５０nmの範囲内の所定波長光、例えば４１２nm）を用いる。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。遮光膜２５上のレジスト膜２７に対し、所定のデバイスパターン（遮光部に対応する領域にレジストパターンを形成するようなパターン）を描画し、描画後に現像を行うことにより、遮光部の領域に対応するレジストパターン２７を形成する（図２（ｂ）参照）。
First, drawing is performed for the first time. For drawing, an electron beam or light (single wavelength light) is usually used in many cases, but in this embodiment, laser light (predetermined wavelength light within a range of 400 to 450 nm, for example, 412 nm) is used. A positive photoresist is used as the resist. A predetermined device pattern (a pattern that forms a resist pattern in a region corresponding to the light shielding portion) is drawn on the resist
次に、上記レジストパターン２７をエッチングマスクとして遮光膜２５をエッチングして遮光部領域に対応する遮光膜パターンを形成し、半透光部を形成する半透光膜、及び透光部の領域に対応する半透光膜を露出させる。クロムを主成分とする遮光膜２５を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、本実施の形態ではドライエッチングを利用した。残存するレジストパターンは除去する（図２（ｃ）参照）。
Next, the light-shielding
次に、基板全面に前記と同じレジスト膜を形成し、２度目の描画を行う。２度目の描画では、遮光部及び半透光部上にレジストパターンが形成されるように所定のパターンを描画する。透光部形成領域においては、半透光膜２６上のレジスト膜に描画光が照射される。描画後、現像を行うことにより、遮光部及び半透光部に対応する領域上にレジストパターン２８を形成する（図２（ｄ）参照）。
Next, the same resist film as described above is formed on the entire surface of the substrate, and a second drawing is performed. In the second drawing, a predetermined pattern is drawn so that a resist pattern is formed on the light shielding part and the semi-translucent part. In the translucent portion forming region, the resist film on the
次いで、上記レジストパターン２８をエッチングマスクとして露出した透光部領域上の半透光膜２６をエッチングして、透光部を形成する（図２（ｅ）参照）。そして、残存するレジストパターンを除去して、透明基板２４上に、半透光膜２６と遮光膜２５の積層膜によりなる遮光部２１、透明基板２４が露出する透光部２２、及び半透光膜２６によりなる半透光部２３を有するグレートーンマスクが出来上がる（図２（ｆ）参照）。
Next, the
本発明は、透明基板２４上に、半透光膜２６と遮光膜２５をこの順に有するグレートーンマスクブランク（図２（ａ））を含む。上記グレートーンマスクブランク（図２（ａ））における半透光膜２６は、透明基板２４の露光光の透過量に対し１０〜８０％程度の透過量を有するものであり、好ましくは２０〜６０％の透過量とする。
上記半透光膜２６の材質としては、クロム化合物、Ｍｏ化合物、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌ等が挙げられ、クロム化合物としては、酸化クロム(ＣｒＯｘ)、窒化クロム(ＣｒＮｘ)、酸窒化クロム(ＣｒＯｘＮ)、フッ化クロム(ＣｒＦｘ)や、これらに炭素や水素を含むものがあり、Ｍｏ化合物としては、MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。また、形成されるマスク上の半透光部の透過率は、上記半透光膜２６の膜材質と膜厚との選定によって設定される。ここでは、図２（ｃ）において、半透光膜２６上の遮光膜２５をエッチングするため、好ましくは、半透光膜と遮光膜に、エッチャントに対するエッチング選択性があることが有利であるため、半透光膜の素材には、Mo化合物が好ましく、MoSix（透過率50％）を用いた。遮光膜素材は、Crを主成分とするものを採用した。
The present invention includes a gray tone mask blank (FIG. 2A) having a
Examples of the material of the
ここで、遮光膜２５は、膜厚方向に組成が異なるものとされている。例えば、金属クロムからなる層上に、酸化クロム（CrOx）を積層したもの、又は、金属クロムからなる層に酸窒化クロム（CrOxNy）を積層したもの、或いは窒化クロム（CrNx）からなる層に金属クロム、酸化クロム（CrOx）を積層したものなどが適用可能である。ここで、積層は、明確な境界をもつ積層でもよく、或いは、明確な境界をもたない組成傾斜によるものも含まれる。この組成及び膜厚を調整することによって、描画光に対する表面反射率を低減することができる。遮光膜の描画光に対する表面反射率は、10〜１５％程度とすることができる。したがって、前述の１度目の描画工程（図２（ｂ））において、遮光膜２５上のレジスト膜に描画する際のＣＤ変動を抑制できる。なお、このような遮光膜として、露光光に対する反射防止膜を施した公知の遮光膜を適用してもよい。
Here, the
本発明において、上記半透光膜２６は、描画光に対する表面反射率が、４５％以下となるように調整されていることを特徴とする。これにより、前述の２度目の描画工程（図２（ｄ））において、半透光膜２６上のレジスト膜に描画する際のＣＤ変動に対する半透光膜２６の表面反射率の影響を低減することができる。なお、ここで適用する描画光は、400〜450nmの所定波長を適用することができ、これに適したフォトレジストを使用することが好適である。
以上説明したように、このようなグレートーンマスクブランクを用いて上述の図２の工程にしたがってグレートーンマスクを製造することにより、マスク上のパターンのＣＤ及びその変動に対する半透光膜の表面反射率の影響を低減することが可能になるため、結果としてマスクパターンのＣＤを所望値に正確に再現でき、パターンの微細化の要求に応じた所定の標準規格を達成することが容易になる。また、得られたグレートーンマスクを用いて被転写体へのパターン転写をする際、露光光の反射による迷光の影響をも低減することが可能である。
In the present invention, the
As described above, by manufacturing a gray-tone mask using such a gray-tone mask blank according to the process of FIG. 2 described above, the CD of the pattern on the mask and the surface reflection of the semi-transparent film with respect to variations thereof Since the influence of the rate can be reduced, as a result, the CD of the mask pattern can be accurately reproduced to a desired value, and it becomes easy to achieve a predetermined standard according to the demand for pattern miniaturization. In addition, when pattern transfer to a transfer object is performed using the obtained gray tone mask, it is possible to reduce the influence of stray light due to reflection of exposure light.
以上の本実施の形態により得られる、マスクパターンのＣＤが精度良く形成され、またパターン転写時の迷光の影響を低減できる上記グレートーンマスクを用いて、図１のような被転写体３０へのパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度の転写パターン（レジストパターン３３）を形成できる。
なお、図１及び図２に示す遮光部２１、透光部２２、及び半透光部２３のパターン形状はあくまでも代表的な一例であって、本発明をこれに限定する趣旨ではないことは勿論である。
The above-described gray tone mask obtained by the present embodiment can accurately form a mask pattern CD and can reduce the influence of stray light during pattern transfer. By performing pattern transfer, a highly accurate transfer pattern (resist pattern 33) can be formed on the transfer target.
It should be noted that the pattern shapes of the
［第２の実施の形態］
図３は、本実施の形態によるグレートーンマスクの製造工程を示す断面図である。本実施の形態でも、遮光部、透光部、及び半透光部を備えた、ＴＦＴ基板製造用のグレートーンマスクを用いる。
使用するマスクブランクは、透明基板２４上に、例えばクロムを主成分とする遮光膜２５が形成され、その上にレジストを塗布してレジスト膜２７が形成されている（図３（ａ）参照）。遮光膜２５の材質としては、上記Ｃｒを主成分とする材料の他、Ｓｉ、Ｗ、Ａｌなどが挙げられる。本実施の形態においては、遮光部の透過率は、上記遮光膜２５と後述の半透光膜２６の積層によって決定され、それぞれの膜材質と膜厚との選定によって、総和として光学濃度３．０以上に設定される。
なお、本実施の形態においては、以下に説明するように、上記遮光膜２５のパターンを形成した後に、該遮光膜パターンを含む基板全面に半透光膜を形成する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the gray tone mask according to the present embodiment. Also in this embodiment, a gray-tone mask for manufacturing a TFT substrate, which includes a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-light transmitting portion is used.
In the mask blank to be used, a
In the present embodiment, as described below, after the pattern of the
まず、１度目の描画を行う。上記レジストとしてはポジ型フォトレジストを使用する。そして、遮光膜２５上のレジスト膜２７に対し、所定のデバイスパターン（遮光部及び透光部の領域に対応するレジストパターンを形成するようなパターン）を描画する。
描画後に現像を行うことにより、遮光部及び透光部に対応するレジストパターン２７を形成する（図３（ｂ）参照）。
First, drawing is performed for the first time. A positive photoresist is used as the resist. Then, a predetermined device pattern (a pattern that forms a resist pattern corresponding to the regions of the light shielding part and the light transmitting part) is drawn on the resist
By performing development after drawing, a resist
次に、上記レジストパターン２７をエッチングマスクとして遮光膜２５をエッチングして遮光膜パターンを形成する。クロムを主成分とする遮光膜２５を用いた場合、エッチング手段としては、ドライエッチングもしくはウェットエッチングのどちらでも可能であるが、本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。
Next, the
残存するレジストパターンを除去した後（図３（ｃ）参照）、基板２４上の遮光膜パターンを含む全面に半透光膜２６を成膜する（図３（ｄ）参照）。
半透光膜２６は、透明基板２４の露光光の透過量に対し10〜80％程度の透過量、より好ましくは20〜60％の透過率を有するものである。
本実施の形態ではスパッタ成膜による酸化クロムを含む半透光膜（露光光透過率４０％）を採用した。
After the remaining resist pattern is removed (see FIG. 3C), a
The
In this embodiment, a semi-transparent film containing chromium oxide (exposure light transmittance: 40%) formed by sputtering is employed.
ここで、遮光膜は実施態様１と同様、表面反射率を低減する措置を施したものを適用できる。また、上記半透光膜２６は、上記同様に描画光に対する表面反射率が、45％以下となるように調整されている。
Here, as in the first embodiment, the light shielding film can be applied with a measure for reducing the surface reflectance. Further, the
次に、上記グレートーンマスクブランクの半透光膜２６上に前記と同じレジスト膜を形成し、この半透光膜２６上のレジスト膜に２度目の描画を行う。２度目の描画では、遮光部及び半透光部上にレジストパターンが形成されるように所定のパターンを描画する。描画後、現像を行うことにより、遮光部及び半透光部に対応する領域にレジストパターン２８を形成する（図３（ｅ）参照）。上記半透光膜２６は、描画光に対する表面反射率が、45％以下となるように調整されているため、半透光膜２６上のレジスト膜に描画する際のＣＤ変動に対する半透光膜２６の表面反射率の影響を低減することができる。なお、ここで描画光としては、上記１度目の描画と同一のものを用いることができる。
Next, the same resist film as described above is formed on the
次いで、上記レジストパターン２８をエッチングマスクとして露出した半透光膜２６及び遮光膜２５の積層膜をエッチングして透光部を形成する。この場合のエッチング手段として、本実施の形態ではウェットエッチングを利用した。そして、残存するレジストパターンを除去して、透明基板２４上に、遮光膜２５と半透光膜２６の積層膜によりなる遮光部２１、透明基板２４が露出する透光部２２、及び半透光膜２６によりなる半透光部２３を有するグレートーンマスクが出来上がる（図３（ｆ）参照）。
Next, the laminated film of the
ところで、上記第１及び第２の実施の形態において、本発明者らの検討によると、通常用いられるフォトマスクにおいて、描画光に対する表面反射率が線幅CDに与える影響は、以下のとおりである。図４に、表面反射率に対する線幅CDの変動傾向を示す。上記パターニングに用いる描画光としては400〜450nmのレーザーを用い、例えば412nmの波長が適用される。図４ではこれを近似して436nmの波長を用いた。これを用いて、反射率の許容範囲につき、反射率と線幅の関係で検証した。 By the way, in the first and second embodiments, according to the study by the present inventors, the influence of the surface reflectance with respect to the drawing light on the line width CD is as follows in the photomask usually used. . FIG. 4 shows the variation tendency of the line width CD with respect to the surface reflectance. As drawing light used for the patterning, a laser of 400 to 450 nm is used, and for example, a wavelength of 412 nm is applied. In FIG. 4, this is approximated and a wavelength of 436 nm is used. Using this, the allowable range of reflectivity was verified by the relationship between reflectivity and line width.
図４は、描画の対象となるフォトマスクブランクの表面反射と、それに対するパターンのCDの関係を示したものである。ここでは、Cr遮光膜上にレジストを塗布し、レーザー描画によって実験を行ったが、他の材料の膜としてもよい。反射率が増加するとともに、形成されるパターンのCDが太くなる傾向がある。図４から換算すると、反射率１％の変動で、線幅は10nm変動することがわかる。
薄膜トランジスタ製造用のマスクでは、±0.35μmのCD精度が求められる。従って、露光光に対する反射率変動は±35％以内でなければならない。より厳しい微細パターンを有するTFT製造用のチャネル部（例えばチャネル部の幅が2μm未満のものなど）では、±0.20μmのCD精度が求められることから、反射率変動は±20％を越えないものとするべきである。
FIG. 4 shows the relationship between the surface reflection of the photomask blank to be drawn and the CD of the pattern. Here, a resist is applied on the Cr light-shielding film and an experiment is performed by laser drawing, but a film of another material may be used. As the reflectivity increases, the CD of the pattern formed tends to be thicker. When converted from FIG. 4, it can be seen that the line width fluctuates by 10 nm when the reflectance changes by 1%.
A mask for manufacturing a thin film transistor is required to have a CD accuracy of ± 0.35 μm. Therefore, the reflectance variation with respect to the exposure light must be within ± 35%. In TFT manufacturing channels with stricter fine patterns (for example, those with a channel width less than 2 μm), CD accuracy of ± 0.20 μm is required, so the reflectance fluctuation does not exceed ± 20% Should be.
また、既存のバイナリマスクでは、Cr遮光膜は多くの場合、反射防止膜が形成されており、その表面反射率は10〜12％程度であるため、上記変動によって許容される最大反射率は45％以内、より微細なパターンでは30％以内となる。
半透光膜を有するグレートーンマスクにおいては、遮光膜と異なり、反射防止機能を付すことができないことから、反射率が上昇する傾向にあり、これに応じて、描画光の照射条件（ドーズ量）を調整すれば、Cr遮光膜と同様のCD精度において描画できることになるが、グレートーンマスクには様々な透過率をもつ製品が並存しており、これらについて、それぞれの反射特性に応じた描画条件を適用することは、不効率であり煩雑である。そこで、描画条件を一定としても、上記のように表面反射率を45％以内、より微細パターンをもつものでは30％以内とすれば、必要とされるCD精度を充足し、かつ歩留まりを下げずに市場の要求を充足できることが見出された。
Further, in existing binary masks, the Cr light shielding film is often formed with an antireflection film, and its surface reflectance is about 10 to 12%, so the maximum reflectance allowed by the above fluctuation is 45. Within 30%, and within 30% for finer patterns.
Unlike a light-shielding film, a gray-tone mask having a semi-transparent film cannot be provided with an anti-reflection function, so that the reflectance tends to increase. According to this, the irradiation condition of the drawing light (dose amount) ) Can be drawn with the same CD accuracy as the Cr light-shielding film, but graytone masks have products with various transmittances, and these are drawn according to their reflection characteristics. Applying conditions is inefficient and cumbersome. Therefore, even if the drawing conditions are constant, if the surface reflectance is within 45% as described above, and within 30% with a finer pattern, the required CD accuracy is satisfied and the yield is not lowered. Has been found to meet market demands.
遮光膜、及び半透光膜は、スパッタ法など公知の手段により形成することができる。本発明のグレートーンマスクブランクにおいては、上記表面反射率を満足する膜を成膜し、更に成膜されたものを検査し、選択することによって、充分な転写精度をもつフォトマスクブランクのみを使用することができる。描画光に対する半透光膜の表面反射率は、45％を越えないように設計する。なお、表面反射率の下限は、好ましくは、露光光に対して10％以上である。これは、露光機(マスクアライナ)上にマスクを投入した際、その存在や、その位置を検知するために、主表面に照射した光の反射光を用いることがあるためである。このようにすれば、半透光膜が露出した部分を用いて、マスクの確認、位置確認を行うことが可能である。 The light shielding film and the semi-transparent film can be formed by a known means such as a sputtering method. In the gray-tone mask blank of the present invention, only a photomask blank having sufficient transfer accuracy is used by forming a film satisfying the above-mentioned surface reflectance and inspecting and selecting the formed film. can do. The surface reflectance of the semi-transparent film with respect to the drawing light is designed not to exceed 45%. The lower limit of the surface reflectance is preferably 10% or more with respect to the exposure light. This is because when the mask is put on the exposure machine (mask aligner), the reflected light of the light irradiated on the main surface may be used to detect the presence and position of the mask. In this way, it is possible to confirm the mask and confirm the position using the portion where the semi-translucent film is exposed.
表面反射率を上記範囲内とするためには、半透光膜の組成に起因する屈折率ｎと、膜厚によって設計することが可能である。更に、半透光部は露光光の透過率が10〜８０％、好ましくは20〜60％の範囲内とすることが必要であるので、これらパラメータを勘案し、公知の膜設計方法により、設計することが可能である。
半透光膜の成膜時に上記を調整するにあたっては、スパッタ法を用いる場合には、スパッタガスの流量の調整により行うことができる。CrOｘの半透光膜であれば酸素ガスの流量、CrOxNyにおいては、酸素及び/又は窒素ガスの流量で調整することが可能である。
In order to make the surface reflectance within the above range, it is possible to design by the refractive index n resulting from the composition of the semi-translucent film and the film thickness. Further, since the translucent portion needs to have a transmittance of exposure light of 10 to 80%, preferably 20 to 60%, it is designed by a known film design method in consideration of these parameters. Is possible.
When adjusting the above when forming the semi-translucent film, the sputtering method can be used by adjusting the flow rate of the sputtering gas. The CrOx translucent film can be adjusted by the flow rate of oxygen gas, and CrOxNy can be adjusted by the flow rate of oxygen and / or nitrogen gas.
更に、本発明の半透光膜は、その表面反射率に多少の変動（ただし上記変動範囲を越えない）があったとしても、45％を越えないものとするのが好ましい。このため、フォトマスクブランクの検査が必要である。表面反射率の検査には、反射率測定器を使用し、面内の複数箇所において、描画光に相当する光を照射したときの表面反射率を測定し、上記基準を充足することを確認したものを使用する。 Furthermore, it is preferable that the translucent film of the present invention does not exceed 45% even if there is a slight variation in the surface reflectance (however, it does not exceed the above-mentioned variation range). For this reason, inspection of a photomask blank is necessary. For inspection of surface reflectance, a reflectance measuring device was used, and surface reflectance when irradiated with light corresponding to drawing light was measured at a plurality of locations within the surface, and it was confirmed that the above criteria were satisfied. Use things.
図５に、上述の第２の実施の形態に記載した、半透光部の露光光透過率40％、描画光表面反射率21.4％（面内最大表面反射率45％未満）のフォトマスクブランクのプロフィールを示す。図５は、スパッタによる成膜時間と、オージェ電子分光法による断面組成（膜厚方向の組成）を示すものである。半透光膜としては、酸化クロムを用いた。 FIG. 5 shows a photomask blank described in the second embodiment, which has an exposure light transmittance of 40% and a drawing light surface reflectance of 21.4% (less than the maximum in-plane surface reflectance of 45%). Shows the profile. FIG. 5 shows the film formation time by sputtering and the cross-sectional composition (composition in the film thickness direction) by Auger electron spectroscopy. Chromium oxide was used as the semi-translucent film.
以上の本実施の形態により得られる、マスクパターンのＣＤが精度良く形成され、またパターン転写時の迷光の影響を低減できる上記グレートーンマスクを用いて、図１のような被転写体３０へのパターン転写を行うことにより、被転写体上に高精度の転写パターン（レジストパターン３３）を形成できる。
上述したとおり、本発明のグレートーンマスクは、薄膜トランジスタ（TFT）製造用のフォトマスクに、極めて有効に適用される。特にチャネル部の線幅は、TFTの動作高速化、小型化に伴い、益々小さくなる傾向があり、このような場合に、描画パターンの正確な転写が必須となるからである。従って、本発明の効果が顕著に発現する。
なお、本発明のグレートーンマスクは、一種類の半透光部を有するもののみでなく、複数の露光光透過率を有するマルチトーンマスクである場合も含み、更に、そのようなマスクを製造するために用いるグレートーンブランクをも含む。
The above-described gray tone mask obtained by the present embodiment can accurately form a mask pattern CD and can reduce the influence of stray light during pattern transfer. By performing pattern transfer, a highly accurate transfer pattern (resist pattern 33) can be formed on the transfer target.
As described above, the gray-tone mask of the present invention is very effectively applied to a photomask for manufacturing a thin film transistor (TFT). In particular, the line width of the channel portion tends to become smaller as the operation speed and size of the TFT increase, and in such a case, accurate transfer of the drawing pattern is essential. Therefore, the effect of the present invention is remarkably exhibited.
The gray-tone mask of the present invention includes not only one having a single type of translucent portion but also a multi-tone mask having a plurality of exposure light transmittances, and further manufacturing such a mask. It also includes a gray tone blank used for the purpose.
２０ グレートーンマスク
２１ 遮光部
２２ 透光部
２３ 半透光部
２４ 透明基板
２５ 遮光膜
２６ 半透光膜
２７，２８ レジストパターン
３０ 被転写体
３３ 被転写体上のレジストパターン
20
Claims (17)
該グレートーンマスクブランクは、透明基板上に、半透光膜と遮光膜とをこの順に有し、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、遮光部、透光部、半透光部を形成し、グレートーンマスクとするものであり、
前記遮光膜は、膜厚方向に組成が変化しており、パターニングの際に該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が低減されており、
前記半透光膜は、パターニングの際に該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクブランク。 In order to selectively reduce the amount of exposure light irradiated to the transfer object depending on the part, and to use for manufacturing a gray-tone mask that forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on the photoresist on the transfer object Gray tone mask blank
The gray-tone mask blank has a semi-transparent film and a light-shielding film in this order on a transparent substrate, and the semi-transparent film and the light-shielding film are respectively subjected to predetermined patterning to form a light-shielding part and a light-transmissive part. , To form a semi-translucent part and to be a gray tone mask,
The light-shielding film has a composition that changes in the film thickness direction, and has a reduced surface reflectance with respect to the drawing light used when pattern exposure is performed on a resist film formed on the light-shielding film during patterning.
The semi-transparent film is adjusted so that the surface reflectance for the drawing light used for pattern exposure on the resist film formed on the semi-transparent film during patterning does not exceed 45% in the plane. A gray-tone mask blank characterized by
透明基板上に、半透光膜と遮光膜とをこの順に有するグレートーンマスクブランクを用意し、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施して、グレートーンマスクとし、
前記遮光膜は、膜厚方向に組成が変化することにより、パターニングの際、該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する描画光に対する表面反射率が低減されており、
前記半透光膜は、パターニングの際に該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 A gray-tone mask that selectively reduces the amount of exposure light applied to a transfer object depending on the site, and forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on a photoresist on the transfer object. In the method of manufacturing a gray-tone mask having a light part, a light-shielding part, and a semi-transparent part that transmits part of the exposure light,
On the transparent substrate, a gray tone mask blank having a semi-transparent film and a light-shielding film in this order is prepared, and each semi-transparent film and the light-shield film are subjected to predetermined patterning to obtain a gray tone mask.
Since the composition of the light shielding film changes in the film thickness direction, the surface reflectance with respect to the drawing light for pattern exposure to the resist film formed on the light shielding film during patterning is reduced.
The semi-transparent film is adjusted so that the surface reflectance for the drawing light used for pattern exposure on the resist film formed on the semi-transparent film during patterning does not exceed 45% in the plane. A method for producing a gray-tone mask, comprising:
現像後に形成された第１レジストパターンをマスクとして、該遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行い、
該第１レジストパターンを除去し、
部分露出した半透光膜を含む基板上に、第２レジスト膜を形成し、該第２レジスト膜に、前記描画光を用いて第２パターンを描画し、
現像後に形成された第２レジストパターンをマスクとして、該半透光膜をエッチングして第２のパターニングを行う工程を含み、
前記遮光膜は、前記第１及び第２パターンを描画する際の描画光に対する表面反射率が低減されており、
かつ前記半透光膜は、前記第２パターンをパターニングの際の描画光に対し、表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とする請求項７に記載のグレートーンマスクの製造方法。 Drawing a first pattern using drawing light on the first resist film formed on the light shielding film,
Using the first resist pattern formed after development as a mask, the light shielding film is etched to perform the first patterning,
Removing the first resist pattern;
Forming a second resist film on the substrate including the partially exposed translucent film, and drawing the second pattern on the second resist film using the drawing light;
Using the second resist pattern formed after development as a mask, etching the semi-transparent film to perform second patterning,
The light-shielding film has a reduced surface reflectance with respect to drawing light when drawing the first and second patterns,
8. The semitranslucent film according to claim 7, wherein a surface reflectance is adjusted so as not to exceed 45% in a plane with respect to a drawing light when patterning the second pattern. The manufacturing method of the gray-tone mask of description.
透明基板上に、遮光膜を形成した後第1のパターニングを施し、パターニングされた遮光膜を含む基板全面に半透光膜を形成し、該半透光膜形成後に第２のパターニングを施すことによって、該半透光膜と該遮光膜にそれぞれ所定のパターニングを施してグレートーンマスクとし、
前記遮光膜は、第１のパターニングの際、該遮光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が低減されており、
前記半透光膜は、第２のパターニングの際に、前記遮光膜の上に形成された該半透光膜上に形成するレジスト膜にパターン露光する際に用いる描画光に対する表面反射率が、面内において45％を越えないように調整されていることを特徴とするグレートーンマスクの製造方法。 A gray-tone mask that selectively reduces the amount of exposure light applied to a transfer object depending on the site, and forms a desired transfer pattern including portions having different residual film values on a photoresist on the transfer object. In the method of manufacturing a gray-tone mask having a light part, a light-shielding part, and a semi-transparent part that transmits part of the exposure light,
A light shielding film is formed on a transparent substrate and then subjected to a first patterning, a semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light shielding film, and a second patterning is performed after the semi-transparent film is formed. The semi-transparent film and the light-shielding film are subjected to predetermined patterning to form a gray-tone mask,
The light-shielding film has a reduced surface reflectance with respect to the drawing light used when pattern exposure is performed on a resist film formed on the light-shielding film during the first patterning,
In the second patterning, the semi-transparent film has a surface reflectance with respect to drawing light used when pattern exposure is performed on a resist film formed on the semi-transparent film formed on the light-shielding film. A method for producing a gray-tone mask, characterized by being adjusted so as not to exceed 45% in the plane.
An exposure step of irradiating an object to be transferred with exposure light using the gray tone mask obtained by the manufacturing method according to claim 7 or the gray tone mask according to claim 15 or 16. And forming a predetermined transfer resist pattern including portions having different remaining film values on the transfer target.
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