JP2011209759A - Method of manufacturing five-tone photomask and method of transferring pattern - Google Patents

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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a five-tone photomask, wherein five tones can be obtained by etching three times.SOLUTION: The method of obtaining five tones by etching three times includes steps of: preparing a photomask blank having a first translucent film having etching selectivity and a light-shielding film in this order on a transparent substrate; forming a first resist pattern on the light-shielding film; etching the light-shielding film by using the first resist pattern as a mask to carry out first patterning; removing the first resist pattern and forming a second resist pattern; etching the first translucent film by using the second resist pattern as a mask to carry out second patterning; removing the second resist pattern and forming a second translucent film having etching selectivity with respect to the first translucent film, over the whole substrate surface; forming a third resist pattern on the second translucent film; and etching the second translucent film by using the third resist pattern as a mask to carry out third patterning.

Description

本発明は、液晶表示装置(Liquid CrystalDisplay:以下、LCDと称する)製造等に好適に用いられる5階調フォトマスクの製造方法及び5階調フォトマスク、並びに当該フォトマスクを用いたパターン転写方法に関するものである。   The present invention relates to a five-tone photomask manufacturing method, a five-tone photomask, and a pattern transfer method using the photomask, which are suitably used for manufacturing a liquid crystal display (LCD). Is.

現在、LCD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、TFT基板の製造を4枚のフォトマスクを用いて行う方法が提案されている。   Currently, in the field of LCDs, thin film transistor liquid crystal displays (hereinafter referred to as TFT-LCDs) are easy to make thinner and have lower power consumption than CRTs (cathode ray tubes). 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 of manufacturing a TFT substrate using four photomasks has been proposed.

この方法は、遮光部と透光部の他に半透光部(グレートーン部)を有するグレートーンマスクと称されるフォトマスクを用いることにより、使用するマスク枚数を低減するというものである。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。   In this method, the number of masks to be used is reduced by using a photomask called a gray tone mask having a semi-transparent portion (gray tone portion) in addition to the light shielding portion and the translucent portion. 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.

ここで用いられるグレートーンマスクとしては、半透光部が、グレートーンマスクを使用するLCD用露光機の解像限界以下の微細パターンで形成されている構造のものが知られている。また、半透光部を半透過性の半透光膜とする構造のものも従来知られている。何れの構造のものであっても、この半透光部での露光量を所定量少なくして露光することが出来、被転写体上に、レジスト残膜値の異なる2つの転写パターンを転写することができることから、1枚のグレートーンマスクを用いて従来のフォトマスク2枚分の工程が実施されることにより、マスク枚数が削減される。   As the gray tone mask used here, one having a structure in which the semi-transparent portion is formed with a fine pattern below the resolution limit of an LCD exposure machine using the gray tone mask is known. A structure having a semi-transparent portion as a semi-transparent semi-transparent film is also known. Regardless of the structure, it is possible to expose the semi-translucent portion with a predetermined amount of light exposure, and transfer two transfer patterns having different resist residual film values onto the transfer target. Therefore, the number of masks can be reduced by performing a process for two conventional photomasks using one gray tone mask.

上記グレートーンマスクは、遮光部と透光部と半透光部とを有し、露光光透過率を3段階に変化させる3階調のフォトマスクである。したがって、1枚のさらに多階調のフォトマスクを用いれば、さらにマスク枚数を削減することが可能になる。   The gray tone mask is a three-tone photomask having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion, and changing the exposure light transmittance in three stages. Therefore, if one more multi-tone photomask is used, the number of masks can be further reduced.

従来、レジストパターンの形成と金属化合物等の膜のエッチングとを所望回数繰り返すことにより得られる、光透過率が3段階以上の多段階に変化する多階調フォトマスクが下記特許文献1に開示されている。また、遮光部と透光部の他にそれぞれ異なる光透過率の第1半透光部と第2半透光部を有する4階調フォトマスクをリソグラフィ工程により少ない描画回数で製造できる4階調フォトマスクの製造方法が下記特許文献2に開示されている。   Conventionally, a multi-tone photomask whose light transmittance changes in three or more stages and obtained by repeating resist pattern formation and etching of a film such as a metal compound a desired number of times is disclosed in Patent Document 1 below. ing. In addition to the light-shielding portion and the light-transmitting portion, a 4-tone photomask having a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different light transmittances can be manufactured by a lithography process with a small number of times of drawing. A photomask manufacturing method is disclosed in Patent Document 2 below.

特開平9−146259号公報JP 9-146259 A 特開2007−249198号公報JP 2007-249198 A

しかしながら、上記特許文献1に開示された多階調フォトマスクの製造方法の場合、金属化合物等の膜をエッチングする回数と、そのエッチングマスク用のレジストパターンを形成するための描画回数とが同一回数となるため、所望の多階調とするためには描画回数が増大してしまう。例えば、露光光透過率を5段階以上に変化させる多階調フォトマスクを製造するためには、少なくとも4回以上の描画を行わなければならず、描画回数が増えれば、その位置合わせを高精度に行うことが困難になり、形成されるマスクパターン精度に影響する。近年、TFT基板の製造等においても、より微細なパターンを形成することが要求されてきており、フォトマスク上のパターン精度は非常に重要である。フォトリソグラフィ工程の回数が増えることは、欠陥などの不都合が生じる確率が増大することでもあり、単純に階調を増加させることには懸念がある。   However, in the method of manufacturing a multi-tone photomask disclosed in Patent Document 1, the number of times of etching a film of a metal compound or the like is equal to the number of times of drawing for forming a resist pattern for the etching mask. Therefore, the number of times of drawing increases in order to obtain a desired multi-gradation. For example, in order to manufacture a multi-tone photomask in which the exposure light transmittance is changed in five steps or more, drawing must be performed at least four times, and if the number of drawing increases, the alignment is highly accurate. However, it is difficult to carry out the process, which affects the accuracy of the mask pattern to be formed. In recent years, it has been required to form a finer pattern also in the manufacture of a TFT substrate, and the pattern accuracy on a photomask is very important. Increasing the number of photolithography processes also increases the probability of inconveniences such as defects, and there is concern about simply increasing the gradation.

また、上記特許文献2に開示された4階調フォトマスクの製造方法によれば、フォトリソグラフィ工程によって描画回数を2回に低減して、4階調のフォトマスクを製造することができるが、さらに多階調、例えば5階調のフォトマスクを製造する場合、上記の4階調フォトマスクに限定された製造方法をそのまま適用することは勿論できない。   In addition, according to the method for manufacturing a four-tone photomask disclosed in Patent Document 2, a four-tone photomask can be manufactured by reducing the number of times of drawing to two by a photolithography process. Further, when manufacturing a multi-tone photomask, for example, a 5-tone photomask, it is of course impossible to apply the manufacturing method limited to the 4-tone photomask as it is.

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、5階調のフォトマスクを少ない半透光膜の膜数と少ない描画回数で製造できる5階調フォトマスクの製造方法を提供することを第1の目的とする。また、本発明は、微細パターンが高精度に形成された5階調フォトマスクを提供することを第2の目的とする。さらに、上記5階調フォトマスクを用いたパターン転写方法を提供することを第3の目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a five-tone photomask manufacturing method capable of manufacturing a five-tone photomask with a small number of semi-transparent films and a small number of writings. This is the first purpose. A second object of the present invention is to provide a five-tone photomask in which a fine pattern is formed with high accuracy. It is a third object of the present invention to provide a pattern transfer method using the five-tone photomask.

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)透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、透明基板上に、エッチャントに対するエッチング選択性のある第1半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第1レジストパターンを形成する工程と、前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む面上に形成したレジスト膜を描画、現像して第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1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と、前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第3レジストパターンを形成する工程と、前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程とを有することを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) On the transparent substrate, there is a light shielding portion, a light transmitting portion, and a mask pattern composed of a first semi-transmissive portion, a second semi-transmissive portion, and a third semi-transmissive portion having different exposure light transmittances. A method for manufacturing a five-tone photomask, comprising: preparing a photomask blank having a first semi-transparent film and a light-shielding film having etching selectivity with respect to an etchant in this order on a transparent substrate; A step of drawing and developing a resist film formed on the blank light shielding film to form a first resist pattern; a step of etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask and performing a first patterning; , After removing the first resist pattern, drawing and developing a resist film formed on the patterned surface including the light shielding film to form a second resist pattern; Etching the first semi-transparent film using the second resist pattern as a mask and performing second patterning; and removing the second resist pattern and then patterning the light-shielding film and the first semi-transparent film Forming a second semi-transparent film having etching selectivity with respect to an etchant with the first semi-transparent film on the entire surface of the substrate including the translucent film; and a resist film formed on the second semi-transparent film Drawing and developing to form a third resist pattern, and etching the second semi-transparent film using the third resist pattern as a mask to perform a third patterning. A method for manufacturing a five-tone photomask.

(構成2)透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、透明基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクを準備する工程と、前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第1レジストパターンを形成する工程と、前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をエッチングして第1のパターニングを行う工程と、前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む基板全面に第1半透光膜を形成する工程と、前記第1半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第2レジストパターンを形成する工程と、前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1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と、前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して第3レジストパターンを形成する工程と、前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をエッチングして第3のパターニングを行う工程とを有することを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。 (Configuration 2) On a transparent substrate, a light shielding portion, a light transmitting portion, and a mask pattern made up of a first semi-transmissive portion, a second semi-transmissive portion, and a third semi-transmissive portion having different exposure light transmittances are provided. A method for manufacturing a five-tone photomask, comprising: preparing a photomask blank having a light shielding film on a transparent substrate; and drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank. Forming a resist pattern, etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask, performing a first patterning, removing the first resist pattern, and then patterning the light shielding film A step of forming a first semi-transparent film on the entire surface of the substrate, a step of drawing and developing a resist film formed on the first semi-transparent film to form a second resist pattern, and the second resist Etching the first semi-transparent film using a strike pattern as a mask to perform second patterning, and removing the second resist pattern, and then patterning the light-shielding film and the first semi-transparent film Forming a second semi-transparent film having etching selectivity with respect to an etchant with the first semi-transparent film, and drawing and developing a resist film formed on the second translucent film And forming a third resist pattern, and etching the second semi-transparent film using the third resist pattern as a mask to perform a third patterning. Mask manufacturing method.

(構成3)前記第1半透光部、前記第2半透光部、及び前記第3半透光部は、前記第1半透光膜、前記第2半透光膜、前記第1半透光膜と前記第2半透光膜の積層膜のそれぞれいずれかにより形成されていることを特徴とする構成1又は2に記載の5階調フォトマスクの製造方法。
(構成4)前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からな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5階調フォトマスクの製造方法。
(Structure 3) The first semi-transparent part, the second semi-transparent part, and the third semi-transparent part are the first semi-transparent film, the second semi-transparent film, and the first semi-transparent film. 3. The method for manufacturing a five-tone photomask according to Configuration 1 or 2, wherein the method is formed by any one of a transparent film and a laminated film of the second semi-transparent film.
(Structure 4) The light shielding film and the second semi-transparent film are both made of a material containing chromium as a main component, and the first semi-transparent film is made of a material containing molybdenum silicide as a main component. A manufacturing method of a five-tone photomask according to any one of configurations 1 to 3.

(構成5)透明基板上に、遮光部、透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有し、前記遮光部は、少なくとも前記透明基板上に形成された遮光膜により形成され、前記透光部は、露出した前記透明基板により形成され、前記第1半透光部、前記第2半透光部、及び前記第3半透光部は、前記透明基板上に形成された、露光光透過率の異なる第1半透光膜と第2半透光膜、前記第1半透光膜と前記第2半透光膜の積層膜のうちのそれぞれいずれかにより形成されていることにより、露光光透過率を5段階に変化させることを特徴とする5階調フォトマスク。
(構成6)前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする構成5に記載の5階調フォトマスク。
(Configuration 5) On the transparent substrate, there is a light shielding portion, a light transmitting portion, and a mask pattern including a first semi-transmissive portion, a second semi-transmissive portion, and a third semi-transmissive portion having different exposure light transmittances. The light-shielding portion is formed of at least a light-shielding film formed on the transparent substrate, and the light-transmitting portion is formed of the exposed transparent substrate, and the first semi-transmissive portion and the second semi-transmissive portion are formed. The light part and the third semi-transparent part are formed on the transparent substrate, the first semi-transparent film and the second semi-transparent film having different exposure light transmittances, and the first semi-transparent film, A five-tone photomask, wherein the exposure light transmittance is changed in five stages by being formed by any one of the laminated films of the second semi-transparent films.
(Structure 6) The light shielding film and the second semi-transparent film are both made of a material containing chromium as a main component, and the first semi-transparent film is made of a material containing molybdenum silicide as a main component. 5. The five-tone photomask according to Configuration 5.

(構成7)構成1乃至4のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスク、あるいは、構成5又は6に記載のフォトマスクを用いて、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5階調の転写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。 (Configuration 7) An exposure step of irradiating a transfer target with exposure light using the photomask according to any one of Configurations 1 to 4 or the photomask according to Configuration 5 or 6, A pattern transfer method, wherein a transfer pattern having 5 gradations is formed on a transfer object.

本発明の5階調フォトマスクの製造方法によれば、遮光膜の他に、互いに露光光透過率の異なる第1半透光膜と第2半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって描画回数を3回に低減して、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスクを製造することができる。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
また、本発明に係る5階調フォトマスクを用いたパターン転写方法によれば、精度の高い多階調のパターン転写を実施することができ、またその結果、例えばTFT基板の製造等においてマスク枚数の大幅な削減が可能になる。
According to the five-tone photomask manufacturing method of the present invention, in addition to the light-shielding film, a combination of a first semi-transmissive film and a second semi-transmissive film having different exposure light transmittances is used, and a photolithography method is used. Thus, the number of drawing can be reduced to 3 times, and a photomask having five gradations with different exposure light transmittances in five stages can be manufactured.
Further, as described above, since the number of times of drawing can be reduced to three, it is possible to obtain a five-tone photomask in which a fine pattern is formed with high accuracy.
Further, according to the pattern transfer method using the five-tone photomask according to the present invention, highly accurate multi-tone pattern transfer can be performed, and as a result, for example, in the manufacture of a TFT substrate, the number of masks is increased. Can be significantly reduced.

本発明に係る5階調フォトマスクの第1の実施の形態と、当該5階調フォト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。It is sectional drawing for demonstrating 1st Embodiment of the 5 gradation photomask which concerns on this invention, and the pattern transfer method using the said 5 gradation photomask. 上記第1の実施の形態に係る5階調フォトマスクの製造工程を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the 5-tone photomask which concerns on the said 1st Embodiment in order of a process. 本発明に係る5階調フォトマスクの第2の実施の形態と、当該5階調フォト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。It is sectional drawing for demonstrating 2nd Embodiment of the 5 gradation photomask which concerns on this invention, and the pattern transfer method using the said 5 gradation photomask. 上記第2の実施の形態に係る5階調フォトマスクの製造工程を工程順に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the 5-tone photomask which concerns on the said 2nd Embodiment in order of a process. 遮光部Aに挟まれた半透光部Bのパターン(同図(1))と、該半透光部Bの透過光の光強度分布(同図(2))を示し、同図(a)は半透光領域の幅が4μm、同図(b)は2μmの場合を示す。The pattern of the semi-translucent part B sandwiched between the light-shielding parts A (FIG. 1A) and the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transparent part B (FIG. 2B) are shown. ) Shows a case where the width of the semi-translucent region is 4 μm, and FIG. チャネル幅と該チャネル幅に対応した幅の半透光部における露光光の透過率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the transmittance | permeability of exposure light in the semi-transmission part of the width | variety corresponding to the channel width and this channel width.

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1は、本発明に係る5階調フォトマスクの第1の実施の形態と、当該5階調フォト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。
図1に示す5階調フォトマスク10は、例えば液晶表示装置(LCD)の薄膜トランジスタ(TFT)やカラーフィルタ、またはプラズマディスプレイパネル(PDP)などを製造するための多階調グレートーンマスクとして用いられるものであり、図1に示す被転写体20上に、膜厚が段階的または連続的に異なるレジストパターン23を形成するものである。なお、図1中において符号22A、22B、22C、22Dは、被転写体20において基板21上に積層された膜を示す。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of a five-tone photomask according to the present invention and a pattern transfer method using the five-tone photomask.
A five-tone photomask 10 shown in FIG. 1 is used as, for example, a multi-tone graytone mask for manufacturing a thin film transistor (TFT), a color filter, a plasma display panel (PDP), or the like of a liquid crystal display device (LCD). Thus, resist patterns 23 having different thicknesses are formed stepwise or continuously on the transfer target 20 shown in FIG. In FIG. 1, reference numerals 22 </ b> A, 22 </ b> B, 22 </ b> C, and 22 </ b> D denote films stacked on the substrate 21 in the transfer target 20.

上記本実施の形態のフォトマスク10は、具体的には、当該フォトマスク10の使用時に露光光を遮光(透過率が略0%)させる遮光部11と、ガラス基板等の透明基板14の表面が露出して露光光を透過させる透光部12と、透光部12の露光光透過率を100%としたとき透過率を10〜80%程度、好ましくは、20〜70%程度の範囲内に低減させ、この範囲内において露光光透過率が3段階に異なる第1半透光部13Aと第2半透光部13Bと第3半透光部13Cとを有して構成されている。上記半透光部は、透明基板14上に光半透過性の半透光膜が形成されて構成され、本実施の形態では、そのうちの第1半透光部13Aは、露光光波長に対する透過率のそれぞれ異なる第1半透光膜16と第2半透光膜17の積層膜により形成され、第2半透光部13Bは上記第1半透光膜16により形成され、また第3半透光部13Cは上記第2半透光膜17により形成されている。また、上記遮光部11は、透明基板14上に、上記第1半透光膜16、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15、及び上記第2半透光膜17が順に設けられて形成されている。したがって、上記フォトマスク10は、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスクとなっている。なお、図1に示す遮光部11、透光部12、及び半透光部13A〜13Cのパターン形状はあくまでも一例である。   Specifically, the photomask 10 of the present embodiment includes a light shielding portion 11 that shields exposure light (transmittance is approximately 0%) when the photomask 10 is used, and a surface of a transparent substrate 14 such as a glass substrate. Is exposed and transmits the exposure light, and the exposure light transmittance of the light transmitting portion 12 is 100%, the transmittance is about 10 to 80%, preferably about 20 to 70%. In this range, the first semi-transparent part 13A, the second semi-transparent part 13B, and the third semi-transparent part 13C having different exposure light transmittances in three stages are configured. The semi-translucent portion is configured by forming a semi-translucent film that is semi-transparent on the transparent substrate 14, and in the present embodiment, the first semi-transparent portion 13A of the semi-transparent portion is transmissive to the exposure light wavelength. The first semi-transparent film 16 and the second semi-transparent film 17 having different rates are formed, and the second semi-transparent portion 13B is formed by the first semi-transparent film 16 and the third semi-transparent film. The translucent part 13 </ b> C is formed by the second semi-transparent film 17. In addition, the light shielding unit 11 includes the first semi-transparent film 16, the light shielding film 15 formed by stacking the light shielding layer 15 a and the antireflection layer 15 b, and the second semi-transparent film 17 in this order on the transparent substrate 14. It is provided and formed. Therefore, the photomask 10 is a five-gradation photomask having different exposure light transmittances in five stages. In addition, the pattern shape of the light-shielding part 11, the translucent part 12, and the semi-transparent parts 13A-13C shown in FIG. 1 is an example to the last.

上述のような5階調フォトマスク10を使用して、被転写体20へのパターン転写を行ったときに、遮光部11では露光光が実質的に透過せず、透光部12では露光光が透過し、第1〜第3半透光部13A〜13Cでは各々の光透過率に応じて露光光が低減される。そのため、被転写体20上に塗布したレジスト膜(ここではポジ型フォトレジスト膜)は、パターン転写後、現像を経たとき、上記遮光部11に対応する部分で膜厚が最も厚くなる。また、上記第1〜第3半透光部13A〜13Cに対応する部分ではいずれも遮光部11に対応する部分の膜厚よりも薄くなるが、例えば上記第1半透光膜16の露光光透過率が上記第2半透光膜17の露光光透過率よりも低く設定されている場合は、上記半透光部に対応する部分において段階的に膜厚が薄くなる。また、透光部12に対応する部分では膜がない。その結果、膜厚が5段階に異なる(そのうちの1段階は膜がない)レジストパターン23を形成する。例えば、第1〜第3半透光部の透過率は、透光部を100%としたとき、それぞれ、20%、40%、60%程度とすることができる。なお、ネガ型フォトレジストを用いた場合には、レジスト膜厚が上記と逆転することを考慮した設計を行う必要がある。   When the pattern transfer to the transfer target 20 is performed using the five-tone photomask 10 as described above, the exposure light is not substantially transmitted through the light shielding unit 11 and the exposure light is transmitted through the light transmitting unit 12. And the exposure light is reduced in the first to third semi-transparent portions 13A to 13C according to the respective light transmittances. Therefore, the resist film (here, positive photoresist film) applied on the transfer target 20 has the largest thickness in the portion corresponding to the light-shielding portion 11 when developed after pattern transfer. In addition, the portions corresponding to the first to third semi-transparent portions 13A to 13C are all thinner than the portion corresponding to the light-shielding portion 11, but for example, the exposure light of the first semi-transparent film 16 When the transmittance is set to be lower than the exposure light transmittance of the second semi-transparent film 17, the film thickness gradually decreases in the portion corresponding to the semi-transparent portion. Further, there is no film in the portion corresponding to the light transmitting portion 12. As a result, resist patterns 23 having different film thicknesses in five stages (one of which has no film) are formed. For example, the transmittance of the first to third semi-transparent parts can be about 20%, 40%, and 60%, respectively, when the translucent part is 100%. In the case of using a negative photoresist, it is necessary to design in consideration of the reverse of the resist film thickness.

そして、図1に示すレジストパターン23の膜のない部分(上記透光部12に対応する部分)で、被転写体20における例えば膜22A〜22Dに第1エッチングを実施する。続いて、レジストパターン23の膜のうち膜厚が最も薄い部分(上記第3半透光部13Cに対応する部分)をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体20における例えば膜22B〜22Dに第2エッチングを実施する。続いて、レジストパターン23のうち次に膜厚が薄い部分(上記第2半透光部13Bに対応する部分)をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体20における例えば膜22C及び22Dに第3エッチングを実施する。続いて更に、レジストパターン23のうち次に膜厚が薄い部分(上記第1半透光部13Aに対応する部分)をアッシング等によって除去しこの部分で、被転写体20における例えば膜22Dに第4エッチングを実施する。このようにして、1枚の5階調フォトマスク10を用いて、例えばTFT基板の製造における従来のフォトマスク4枚分の工程が実施されることになり、従来よりもマスク枚数を大幅に削減することが可能になる。   Then, first etching is performed on, for example, the films 22 </ b> A to 22 </ b> D in the transferred body 20 in a portion where the film of the resist pattern 23 shown in FIG. Subsequently, the thinnest part (the part corresponding to the third semi-transparent part 13C) of the film of the resist pattern 23 is removed by ashing or the like, and, for example, the films 22B to 22D in the transferred body 20 are removed. A second etching is performed. Subsequently, the next thinnest part of the resist pattern 23 (the part corresponding to the second semi-translucent portion 13B) is removed by ashing or the like, and this part is formed on, for example, the films 22C and 22D in the transferred body 20. A third etching is performed. Subsequently, the next thinnest portion of the resist pattern 23 (the portion corresponding to the first semi-translucent portion 13A) is removed by ashing or the like, and this portion is transferred to, for example, the film 22D in the transferred body 20. 4 Etching is performed. In this way, the process for four conventional photomasks in the manufacture of a TFT substrate, for example, is carried out using a single five-tone photomask 10, and the number of masks is greatly reduced compared to the prior art. It becomes possible to do.

次に、上記5階調フォトマスクの製造方法について説明する。図2は、上記第1の実施の形態の5階調フォトマスク10の製造工程を工程順に示す断面図である。
使用するフォトマスクブランクは、図2(a)に示すように、ガラス基板等の透明基板14上に、第1半透光膜16と、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15が順に形成されている。ただし、上記第1半透光膜16と上記遮光膜15は、エッチング工程に用いるエッチャントに対するエッチング選択性のある材質の組み合わせが選択される。したがって、上記遮光層15aとしては、例えばクロム又はその化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)が好ましく挙げられ、上記反射防止層15bとしては、クロム系化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)などが挙げられ、さらに上記第1半透光膜16としては、例えば金属シリサイド、特にモリブデンシリサイド化合物(MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など)等が好ましく挙げられる。上記第1半透光膜16は、透明基板14(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有するものが好ましい。
Next, a method for manufacturing the above-described five-tone photomask will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing steps of the five-tone photomask 10 of the first embodiment in the order of steps.
As shown in FIG. 2A, the photomask blank used is a light-shielding film comprising a first semi-transparent film 16, a light-shielding layer 15a and an antireflection layer 15b on a transparent substrate 14 such as a glass substrate. 15 are formed in order. However, the first semi-transparent film 16 and the light shielding film 15 are selected from a combination of materials having etching selectivity with respect to the etchant used in the etching process. Therefore, as the light shielding layer 15a, for example, chromium or a compound thereof (for example, CrN, CrO, CrC, etc.) is preferably cited. Further, as the first semi-transparent film 16, for example, metal silicide, particularly molybdenum silicide compound (MoSix, MoSi nitride, oxide, oxynitride, carbide, etc.) and the like are preferably mentioned. The first semi-transparent film 16 preferably has a transmission amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% with respect to the transmission amount of the exposure light of the transparent substrate 14 (translucent portion).

なお、上記第1半透光膜16と後述の第2半透光膜17とは露光光透過率が異なるようにするため、第1半透光膜16の膜材質と膜厚は、後述の第2半透光膜17の膜材質と膜厚との兼ね合いも考慮して設定される。   The first semi-transparent film 16 and the second semi-transparent film 17 which will be described later have different exposure light transmittances. The second semi-transparent film 17 is set in consideration of the balance between the film material and the film thickness.

まず、上記フォトマスクブランク上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、1度目の描画を行う。本実施の形態では例えばレーザー光を用いる。また、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、レジスト膜に対し、所定のデバイスパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11に対応する領域に第1レジストパターン30を形成する(図2(b)参照)。   First, a resist is applied on the photomask blank to form a resist film, and a first drawing is performed. In this embodiment, for example, laser light is used. A positive photoresist is used as the resist. Then, by drawing a predetermined device pattern on the resist film and performing development after the drawing, for example, a first resist pattern 30 is formed in a region corresponding to the light shielding portion 11 of the manufactured photomask (FIG. 2 ( b)).

次に、上記第1レジストパターン30をエッチングマスクとして遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15をエッチングして遮光膜パターンを形成する(図2(c)参照)。クロムを主成分とする遮光膜15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、たとえば大型液晶表示パネル製造に使用する大型サイズのフォトマスクでは、ウェットエッチングが好適である。ウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸セリウム第二アンモニウムを用いる。なお、上記遮光膜15とその下の第1半透光膜16は、エッチャントに対するエッチング選択性を有する材質で形成されているため、上記遮光膜15のエッチング時には第1半透光膜16はエッチングされにくい。   Next, by using the first resist pattern 30 as an etching mask, the light shielding film 15 formed by stacking the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b is etched to form a light shielding film pattern (see FIG. 2C). When the light shielding film 15 mainly composed of chromium is used, the etching means can be either dry etching or wet etching. For example, in the case of a large-sized photomask used for manufacturing a large liquid crystal display panel, wet etching is used. Is preferred. In the wet etching, for example, cerium diammonium nitrate is used as an etchant. Since the light shielding film 15 and the first semi-transparent film 16 therebelow are formed of a material having etching selectivity with respect to the etchant, the first semi-transparent film 16 is etched when the light shielding film 15 is etched. It is hard to be done.

残存する第1レジストパターン30を除去した後(図2(d)参照)、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、2度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11と第1半透光部13A及び第2半透光部13Bに対応する領域に第2レジストパターン31を形成する(図2(e)参照)。   After the remaining first resist pattern 30 is removed (see FIG. 2D), the same resist film as described above is formed again on the entire surface, and a second drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn on the resist film, and development is performed after the drawing. For example, the light shielding part 11 and the first semi-transparent part 13A and the second semi-transparent part 13B of the manufactured photomask A second resist pattern 31 is formed in the corresponding region (see FIG. 2E).

次に、上記第2レジストパターン31をエッチングマスクとして、露出した第3半透光部13C及び透光部12領域上の第1半透光膜16をエッチングする(図2(f)参照)。Mo化合物を主成分とする第1半透光膜16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、ウェットエッチングではエッチング液として例えばフッ化水素アンモニウムを主成分とするものを用いる。   Next, using the second resist pattern 31 as an etching mask, the exposed third semi-transparent portion 13C and the first semi-transparent film 16 on the translucent portion 12 region are etched (see FIG. 2F). When the first semi-transparent film 16 containing Mo compound as a main component is used, either dry etching or wet etching can be used as an etching means. In wet etching, for example, ammonium hydrogen fluoride is mainly used as an etching solution. Use ingredients.

残存する第2レジストパターン31を除去した後(図2(g)参照)、パターニングされた遮光膜15及び第1半透光膜16を含む基板全面に、第2半透光膜17を成膜する(図2(h)参照)。ただし、第2半透光膜17は、前記第1半透光膜16とのエッチャントに対するエッチング選択性のある材質が選択される。従って、第1半透光膜16に例えば前述のMo化合物を用いる場合、上記第2半透光膜17としては、例えばクロム化合物などが好ましく挙げられる。クロム化合物には、酸化クロム(CrOx)、窒化クロム(CrNx)、炭化クロム(CrCx)、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る。また、上記第2半透光膜17についても、透明基板24(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有することが望ましいが、同時に第1半透光膜16とは露光光透過率が異なるように、第2半透光膜17の膜材質と膜厚の選定によって設定される。   After the remaining second resist pattern 31 is removed (see FIG. 2G), the second semi-transmissive film 17 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light-shielding film 15 and the first semi-transmissive film 16. (See FIG. 2 (h)). However, the second semi-transparent film 17 is made of a material having etching selectivity with respect to the etchant with the first semi-transparent film 16. Therefore, when using, for example, the aforementioned Mo compound for the first semi-transparent film 16, the second semi-transparent film 17 is preferably a chromium compound, for example. The chromium compounds include chromium oxide (CrOx), chromium nitride (CrNx), chromium carbide (CrCx), chromium oxynitride (CrOxN), chromium fluoride (CrFx), and those containing carbon and hydrogen. The second semi-transparent film 17 also has a transmission amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% with respect to the transmission amount of the exposure light of the transparent substrate 24 (translucent portion). However, it is set by selecting the film material and film thickness of the second semi-transparent film 17 so that the exposure light transmittance is different from that of the first semi-transparent film 16 at the same time.

次に、上記第1半透光膜17上の全面に再度前記と同じレジスト膜を形成し、3度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後、現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11と第1半透光部13A及び第3半透光部13Cに対応する領域に第3レジストパターン32を形成する(図2(i)参照)。   Next, the same resist film as described above is formed again on the entire surface of the first semi-transparent film 17, and a third drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn on the resist film, and development is performed after the drawing. For example, the light shielding portion 11 of the manufactured photomask, the first semi-transmissive portion 13A, and the third semi-transmissive portion 13C. A third resist pattern 32 is formed in a region corresponding to (see FIG. 2I).

次いで、上記第3レジストパターン32をエッチングマスクとして、露出した第2半透光部13B及び透光部12領域上の第2半透光膜17を同時にエッチングする(図2(j)参照)。クロム化合物を主成分とする第2半透光膜17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、ウェットエッチングではエッチング液として例えば硝酸セリウム第二アンモニウムを用いる。なお、第2半透光膜17と第1半透光膜16は、エッチャントに対するエッチング選択性を有する材質で形成されているため、例えば上記第2半透光部13B領域上では、上記第2半透光膜17のエッチング時にはその下の第1半透光膜16はエッチングされにくい。エッチング選択性が十分でない場合には、エッチングストッパ膜を介在させることも可能であるが、フォトリソグラフィ工程をより効率化し、欠陥発生の確率を減少させるために、上記の手法はより有利である。   Next, using the third resist pattern 32 as an etching mask, the exposed second semi-transparent portion 13B and the second semi-transparent film 17 on the translucent portion 12 region are simultaneously etched (see FIG. 2J). When the second semi-transparent film 17 containing a chromium compound as a main component is used, the etching means can be either dry etching or wet etching. In wet etching, for example, cerium nitrate ammonium nitrate is used as an etching solution. Use. Note that the second semi-transparent film 17 and the first semi-transparent film 16 are formed of a material having etching selectivity with respect to the etchant, and thus, for example, in the region of the second semi-transparent portion 13B, At the time of etching the semi-transparent film 17, the first semi-transparent film 16 therebelow is hardly etched. If the etching selectivity is not sufficient, an etching stopper film can be interposed, but the above method is more advantageous in order to make the photolithography process more efficient and reduce the probability of defect occurrence.

そして、残存する第3レジストパターン32を除去する。こうして、透明基板14上に、第1半透光膜16と、遮光層15a及び反射防止層15bからなる遮光膜15と、第2半透光膜17との積層によりなる遮光部11、透明基板14が露出する透光部12、及び、第1半透光膜16と第2半透光膜17の積層によりなる第1半透光部13Aと、第1半透光膜16によりなる第2半透光部13Bと、第2半透光膜17によりなる第3半透光部13Cを有するマスクパターンが形成された、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスク10が出来上がる(図2(k)参照)。   Then, the remaining third resist pattern 32 is removed. Thus, on the transparent substrate 14, the light-shielding portion 11 formed by stacking the first semi-transmissive film 16, the light-shielding film 15 including the light-shielding layer 15 a and the antireflection layer 15 b, and the second semi-transmissive film 17, the transparent substrate 14 is exposed, the first semi-transparent part 13A formed by stacking the first semi-transparent film 16 and the second semi-transparent film 17, and the second semi-transparent film 16 is formed. A photomask 10 having five gradations with different exposure light transmittances in five stages is formed, in which a mask pattern having a semi-transparent portion 13B and a third semi-transparent portion 13C made of the second semi-transparent film 17 is formed. (See FIG. 2 (k)).

以上のように本実施の形態によれば、遮光膜の他に、互いに露光光透過率の異なる第1半透光膜と第2半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって描画回数を3回に低減して、少ない膜数と少ない描画回数で、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスクを製造することができる。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the light-shielding film, a combination of the first semi-transmissive film and the second semi-transmissive film having different exposure light transmittances is used, and the number of times of drawing is performed by photolithography. Can be reduced to three times, and a five-gradation photomask with different exposure light transmittances in five stages can be manufactured with a small number of films and a small number of writings.
Further, as described above, since the number of times of drawing can be reduced to three, it is possible to obtain a five-tone photomask in which a fine pattern is formed with high accuracy.

また、前述の図1に示すような本発明に係る5階調フォトマスクを用いたパターン転写を実施すると、被転写体には精度の高い多階調の転写パターンを形成することができる。またその結果、例えばTFT基板の製造等においてマスク枚数の大幅な削減が可能になる。   In addition, when pattern transfer using the five-tone photomask according to the present invention as shown in FIG. 1 is performed, a highly accurate multi-tone transfer pattern can be formed on the transfer target. As a result, for example, the number of masks can be greatly reduced in the manufacture of TFT substrates.

[第2の実施の形態]
次に、図3及び図4に従って本発明の第2の実施の形態を説明する。図3は、本発明に係る5階調フォトマスクの第2の実施の形態と、当該5階調フォト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り、図4は、上記第2の実施の形態の5階調フォトマスク10の製造工程を工程順に示す断面図である。なお、前述の第1の実施の形態を示す図1及び図2と同等の箇所には同一の符号を付している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of a five-tone photomask according to the present invention and a pattern transfer method using the five-tone photomask, and FIG. It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the 5-tone photomask 10 of 2nd Embodiment in process order. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location equivalent to FIG.1 and FIG.2 which shows the above-mentioned 1st Embodiment.

図3に示す本実施の形態のフォトマスク10は、前述の第1の実施の形態と同様、具体的には、当該フォトマスク10の使用時に露光光を遮光(透過率が略0%)させる遮光部11と、ガラス基板等の透明基板14の表面が露出して露光光を透過させる透光部12と、透光部12の露光光透過率を100%としたとき透過率を10〜80%程度、好ましくは、20〜70%程度の範囲内に低減させ、この範囲内において露光光透過率が3段階に異なる第1半透光部13Aと第2半透光部13Bと第3半透光部13Cとを有して構成されている。そして、上記第1半透光部13Aは、露光光波長に対する透過率のそれぞれ異なる第1半透光膜16と第2半透光膜17の積層膜により形成され、第2半透光部13Bは上記第1半透光膜16により形成され、また第3半透光部13Cは上記第2半透光膜17により形成されている。また、本実施の形態では、上記遮光部11は、透明基板14上に、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15、上記第1半透光膜16、及び上記第2半透光膜17が順に設けられて形成されている点が、第1の実施の形態とは異なっている。したがって、上記フォトマスク10は、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスクとなっている。   The photomask 10 of this embodiment shown in FIG. 3 specifically blocks exposure light (transmittance is approximately 0%) when the photomask 10 is used, as in the first embodiment. The light-shielding part 11, the light-transmitting part 12 through which the surface of the transparent substrate 14 such as a glass substrate is exposed to transmit the exposure light, and the light-transmitting part 12 exposure light transmittance of 100%, the transmittance is 10 to 80 %, Preferably within the range of about 20 to 70%, and within this range, the first semi-translucent portion 13A, the second semi-transparent portion 13B, and the third semi-transmission portion having different exposure light transmittances in three stages. The light transmitting portion 13C is included. The first semi-transparent portion 13A is formed of a laminated film of a first semi-transparent film 16 and a second semi-transparent film 17 having different transmittances with respect to the exposure light wavelength, and the second semi-transparent portion 13B. Is formed by the first semi-transparent film 16, and the third semi-transparent portion 13 C is formed by the second semi-transparent film 17. In the present embodiment, the light-shielding portion 11 is formed on the transparent substrate 14 with the light-shielding film 15 including the light-shielding layer 15 a and the antireflection layer 15 b, the first semi-transparent film 16, and the second semi-transparent film. The point from which the translucent film | membrane 17 is provided and formed in order differs from 1st Embodiment. Therefore, the photomask 10 is a five-gradation photomask having different exposure light transmittances in five stages.

本実施の形態に係る5階調フォトマスク10を使用して、被転写体20へのパターン転写を行ったときに、遮光部11では露光光が実質的に透過せず、透光部12では露光光が透過し、第1〜第3半透光部13A〜13Cでは各々の光透過率に応じて露光光が低減される。そのため、被転写体20上に塗布したレジスト膜(ここではポジ型フォトレジスト膜)は、パターン転写後、現像を経たとき、上記遮光部11に対応する部分で膜厚が最も厚くなり、また上記第1〜第3半透光部13A〜13Cに対応する部分ではいずれも遮光部11に対応する部分の膜厚よりも薄くなるが、例えば上記第1半透光膜16の露光光透過率が上記第2半透光膜17の露光光透過率よりも低く設定されている場合は、上記半透光部に対応する部分において段階的に膜厚が薄くなり、また透光部12に対応する部分では膜のない、膜厚が5段階に異なる(そのうちの1段階は膜がない)レジストパターン23を形成する。   When pattern transfer to the transfer target 20 is performed using the five-tone photomask 10 according to the present embodiment, the light shielding portion 11 does not substantially transmit the exposure light, and the light transmitting portion 12 The exposure light is transmitted, and the exposure light is reduced according to the respective light transmittances in the first to third semi-transparent portions 13A to 13C. Therefore, the resist film (here, positive photoresist film) applied on the transfer target 20 has the largest thickness in the portion corresponding to the light shielding portion 11 when the development is performed after pattern transfer. Although the portions corresponding to the first to third semi-transparent portions 13A to 13C are all thinner than the portion corresponding to the light-shielding portion 11, the exposure light transmittance of the first semi-transparent film 16 is, for example, When the exposure light transmittance of the second semi-transparent film 17 is set lower than that of the second semi-transparent film 17, the film thickness gradually decreases in the portion corresponding to the semi-transparent portion and also corresponds to the translucent portion 12. A resist pattern 23 having no film and having different film thicknesses in five stages (one of which has no film) is formed.

そして、前述したように、図3に示す膜厚が5段階に異なるレジストパターン23を用いて、被転写体20における例えば膜22A〜22Dのエッチングを実施することにより、例えばTFT基板の製造における従来のフォトマスク4枚分の工程が実施されることになり、従来よりもマスク枚数を大幅に削減することが可能になる。   Then, as described above, for example, in the manufacture of a TFT substrate, for example, by etching the films 22A to 22D in the transfer target 20 using the resist patterns 23 having different film thicknesses in five stages as shown in FIG. Thus, the process for four photomasks is carried out, and the number of masks can be greatly reduced as compared with the prior art.

次に、図4を用いて、上記本実施の形態に係る5階調フォトマスクの製造方法を説明する。
使用するフォトマスクブランクは、図4(a)に示すように、ガラス基板等の透明基板14上に、遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15が形成されている。上記遮光層15aとしては、例えばクロム又はその化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)が好ましく挙げられ、上記反射防止層15bとしては、クロム系化合物(例えばCrN,CrO,CrC等)などが挙げられる。
なお、製造されるフォトマスクにおける遮光部11の透過率は、主に上記遮光層15aと上記反射防止層15bの膜材質と膜厚との選定によって設定される。
Next, a manufacturing method of the five-tone photomask according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, the photomask blank to be used has a light shielding film 15 formed of a laminate of a light shielding layer 15a and an antireflection layer 15b on a transparent substrate 14 such as a glass substrate. As the light shielding layer 15a, for example, chromium or a compound thereof (for example, CrN, CrO, CrC, and the like) is preferably exemplified. .
The transmittance of the light shielding part 11 in the photomask to be manufactured is set mainly by selecting the film material and film thickness of the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b.

まず、上記フォトマスクブランク上にレジストを塗布してレジスト膜を形成し、1度目の描画を行う。描画には、本実施の形態では例えばレーザー光を用いる。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。そして、レジスト膜に対し、所定のデバイスパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11に対応する領域に第1レジストパターン30を形成する(図4(b)参照)。   First, a resist is applied on the photomask blank to form a resist film, and a first drawing is performed. In the present embodiment, for example, laser light is used for drawing. A positive photoresist is used as the resist. Then, a predetermined device pattern is drawn on the resist film, and development is performed after the drawing, thereby forming a first resist pattern 30 in a region corresponding to the light shielding portion 11 of the manufactured photomask, for example (FIG. 4 ( b)).

次に、上記第1レジストパターン30をエッチングマスクとして遮光層15a及び反射防止層15bの積層からなる遮光膜15をエッチングして遮光膜パターンを形成する(図4(c)参照)。クロムを主成分とする遮光膜15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、たとえば大型サイズのフォトマスク製造に好適なウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸セリウム第二アンモニウムを用いる。   Next, by using the first resist pattern 30 as an etching mask, the light shielding film 15 formed by laminating the light shielding layer 15a and the antireflection layer 15b is etched to form a light shielding film pattern (see FIG. 4C). When the light shielding film 15 mainly composed of chromium is used, the etching means can be either dry etching or wet etching. For example, in wet etching suitable for manufacturing a large size photomask, Cerium diammonium nitrate is used.

残存する第1レジストパターン30を除去した後、パターニングされた遮光膜15を含む基板全面に、第1半透光膜16を成膜する(図4(d)参照)。
上記第1半透光膜16としては、例えばMo化合物(MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物など)が好ましく挙げられる。また、本実施の形態では、第1半透光膜16は、遮光膜15とのエッチング選択性はとくに要求されないため、例えば遮光膜と同様、クロム又はクロム系化合物を用いることもできる。クロム系化合物には、酸化クロム(CrOx)、窒化クロム(CrNx)、炭化クロム(CrCx)、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る。上記第1半透光膜16は、透明基板14(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有するものが好ましい。
After removing the remaining first resist pattern 30, the first semi-transparent film 16 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light shielding film 15 (see FIG. 4D).
Preferred examples of the first semi-transparent film 16 include Mo compounds (MoSix, MoSi nitride, oxide, oxynitride, carbide, etc.). In the present embodiment, the first semi-transparent film 16 is not particularly required to have etching selectivity with respect to the light shielding film 15, and therefore, for example, chromium or a chromium-based compound can be used as in the case of the light shielding film. The chromium-based compounds include chromium oxide (CrOx), chromium nitride (CrNx), chromium carbide (CrCx), chromium oxynitride (CrOxN), chromium fluoride (CrFx), and those containing carbon and hydrogen. The first semi-transparent film 16 preferably has a transmission amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% with respect to the transmission amount of the exposure light of the transparent substrate 14 (translucent portion).

また、上記第1半透光膜16は、後述の第2半透光膜17との関係では、エッチング選択性が要求されると同時に、両者の露光光透過率が異なるようにするため、第1半透光膜16の膜材質と膜厚は、後述の第2半透光膜17の膜材質と膜厚との兼ね合いも考慮して設定される。   In addition, the first semi-transparent film 16 is required to have etching selectivity at the same time as the second semi-transparent film 17 to be described later, and at the same time, the exposure light transmittance of the two is different. The film material and film thickness of the first semi-transparent film 16 are set in consideration of the balance between the film material and film thickness of the second semi-transparent film 17 described later.

次に、再び全面に上記と同じレジスト膜を形成し、2度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後に現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11と第1半透光部13A及び第2半透光部13Bに対応する領域に第2レジストパターン31を形成する(図4(e)参照)。   Next, the same resist film as described above is formed again on the entire surface, and a second drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn on the resist film, and development is performed after the drawing. For example, the light shielding part 11 and the first semi-transparent part 13A and the second semi-transparent part 13B of the manufactured photomask A second resist pattern 31 is formed in the corresponding region (see FIG. 4E).

次に、上記第2レジストパターン31をエッチングマスクとして、露出した第3半透光部13C及び透光部12領域上の第1半透光膜16をエッチングする(図4(f)参照)。Mo化合物を主成分とする第1半透光膜16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、ウェットエッチングではエッチング液として例えばフッ化水素アンモニウムを主成分とするものを用いる。また、クロム系化合物を主成分とする第1半透光膜16を用いた場合、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、ウェットエッチングでは、エッチング液として例えば硝酸セリウム第二アンモニウムを用いる。   Next, using the second resist pattern 31 as an etching mask, the exposed third semi-transparent portion 13C and the first semi-transparent film 16 on the translucent portion 12 region are etched (see FIG. 4F). When the first semi-transparent film 16 containing Mo compound as a main component is used, either dry etching or wet etching can be used as an etching means. In wet etching, for example, ammonium hydrogen fluoride is mainly used as an etching solution. Use ingredients. In addition, when the first semi-transparent film 16 containing a chromium-based compound as a main component is used, either dry etching or wet etching is possible. In wet etching, for example, cerium nitrate ammonium nitrate is used as an etchant. .

残存する第2レジストパターン31を除去した後(図4(g)参照)、パターニングされた遮光膜15及び第1半透光膜16を含む基板全面に、第2半透光膜17を成膜する(図4(h)参照)。ただし、第2半透光膜17は、前記第1半透光膜16とのエッチャントに対するエッチング選択性のある材質が選択される。従って、第1半透光膜16に例えば前述のMo化合物を用いる場合、上記第2半透光膜17としては、例えばクロム系化合物などが好ましく挙げられる。また反対に、第1半透光膜16に例えばクロム系化合物を用いる場合、上記第2半透光膜17としては、例えばMo化合物などが好ましく挙げられる。また、上記第2半透光膜17についても、透明基板24(透光部)の露光光の透過量に対し10〜80%程度、好ましくは20〜70%程度の透過量を有することが望ましいが、同時に第1半透光膜16とは露光光透過率が異なるように、第2半透光膜17の膜材質と膜厚の選定によって設定される。   After removing the remaining second resist pattern 31 (see FIG. 4G), the second semi-transmissive film 17 is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light-shielding film 15 and the first semi-transmissive film 16. (See FIG. 4 (h)). However, the second semi-transparent film 17 is made of a material having etching selectivity with respect to the etchant with the first semi-transparent film 16. Therefore, for example, when the Mo compound described above is used for the first semi-transparent film 16, the second semi-transparent film 17 is preferably a chromium compound, for example. On the other hand, when a chromium-based compound is used for the first semi-transparent film 16, for example, a Mo compound is preferably used as the second semi-transparent film 17, for example. The second semi-transparent film 17 also has a transmission amount of about 10 to 80%, preferably about 20 to 70% with respect to the transmission amount of the exposure light of the transparent substrate 24 (translucent portion). However, it is set by selecting the film material and film thickness of the second semi-transparent film 17 so that the exposure light transmittance is different from that of the first semi-transparent film 16 at the same time.

次に、上記第1半透光膜17上の全面に再度前記と同じレジスト膜を形成し、3度目の描画を行う。すなわち、このレジスト膜に対し、所定のパターンを描画し、描画後、現像を行うことにより、例えば製造されるフォトマスクの遮光部11と第1半透光部13A及び第3半透光部13Cに対応する領域に第3レジストパターン32を形成する(図4(i)参照)。   Next, the same resist film as described above is formed again on the entire surface of the first semi-transparent film 17, and a third drawing is performed. That is, a predetermined pattern is drawn on the resist film, and development is performed after the drawing. For example, the light shielding portion 11 of the manufactured photomask, the first semi-transmissive portion 13A, and the third semi-transmissive portion 13C. A third resist pattern 32 is formed in a region corresponding to (see FIG. 4I).

次いで、上記第3レジストパターン32をエッチングマスクとして、露出した第2半透光部13B及び透光部12領域上の第2半透光膜17をエッチングする(図4(j)参照)。第2半透光膜17の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。なお、第2半透光膜17と第1半透光膜16は、エッチャントに対するエッチング選択性を有する材質で形成されているため、例えば上記第2半透光部13B領域上では、上記第2半透光膜17のエッチング時にはその下の第1半透光膜16はエッチングされにくい。   Next, using the third resist pattern 32 as an etching mask, the exposed second semi-transparent portion 13B and the second semi-transparent film 17 on the translucent portion 12 region are etched (see FIG. 4J). As an etching means for the second semi-transparent film 17, either dry etching or wet etching can be used. Note that the second semi-transparent film 17 and the first semi-transparent film 16 are formed of a material having etching selectivity with respect to the etchant, and thus, for example, in the region of the second semi-transparent portion 13B, At the time of etching the semi-transparent film 17, the first semi-transparent film 16 therebelow is hardly etched.

そして、残存する第3レジストパターン32を除去する。こうして、透明基板14上に、遮光層15a及び反射防止層15bからなる遮光膜15と、第1半透光膜16と第2半透光膜17との積層によりなる遮光部11、透明基板14が露出する透光部12、及び、第1半透光膜16と第2半透光膜17の積層によりなる第1半透光部13Aと、第1半透光膜16によりなる第2半透光部13Bと、第2半透光膜17によりなる第3半透光部13Cを有するマスクパターンが形成された、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスク10が出来上がる(図4(k)参照)。   Then, the remaining third resist pattern 32 is removed. In this way, on the transparent substrate 14, the light-shielding part 11 formed by the lamination of the light-shielding film 15 including the light-shielding layer 15 a and the antireflection layer 15 b, the first semi-transparent film 16 and the second semi-transparent film 17, and the transparent substrate 14. Is exposed, the first semi-transparent portion 13A formed by stacking the first semi-transparent film 16 and the second semi-transparent film 17, and the second semi-transparent film 16. A photomask 10 having five gradations with different exposure light transmittances in five stages is formed, in which a mask pattern having a light transmissive part 13B and a third semi-light transmissive part 13C made of the second semi-light transmissive film 17 is formed ( (Refer FIG.4 (k)).

以上説明した本実施の形態においても、遮光膜の他に、互いに露光光透過率の異なる第1半透光膜と第2半透光膜との組み合わせを用い、フォトリソグラフィ法によって描画回数を3回に低減して、少ない膜数と少ない描画回数で、露光光透過率が5段階に異なる5階調のフォトマスクを製造することができる。
また、上述のように描画回数を3回に低減して製造できることにより、微細パターンが高精度に形成された5階調のフォトマスクが得られる。
Also in the present embodiment described above, in addition to the light-shielding film, a combination of the first semi-transmissive film and the second semi-transmissive film having different exposure light transmittances is used, and the number of times of drawing is 3 by photolithography. Thus, a five-tone photomask having different exposure light transmittances in five stages can be manufactured with a small number of films and a small number of writings.
Further, as described above, since the number of times of drawing can be reduced to three, it is possible to obtain a five-tone photomask in which a fine pattern is formed with high accuracy.

また、前述の図3に示すような本実施の形態に係る5階調フォトマスクを用いたパターン転写を実施すると、被転写体には精度の高い多階調の転写パターンを形成することができる。またその結果、例えばTFT基板の製造等においてマスク枚数の大幅な削減が可能になる。   In addition, when pattern transfer using the five-tone photomask according to the present embodiment as shown in FIG. 3 is performed, a highly accurate multi-tone transfer pattern can be formed on the transfer target. . As a result, for example, the number of masks can be greatly reduced in the manufacture of TFT substrates.

なお、本発明による5階調のフォトマスクには、上記のほか以下に述べる利点がある。
一般に、本発明の属する多階調フォトマスク(遮光部、透光部のほかに半透光部を有する3階調以上のフォトマスク)においては、被転写体上に所望の残膜値をもつレジストパターンを得るために、半透光部の露光光透過率を選択し、決定する。この透過率としては、透光部(すなわち透明基板が露出している部分)の透過率を100%としたときの、半透過膜の透過率を用いて規定する。これは、一定以上の広い領域のパターンについて、その透過率を特定する場合には問題がないが、ある程度以下の寸法のパターンに対しては、厳密にいうと、実際のパターン転写に寄与する露光光量を正確に反映していないこととなる。これは露光光の回折が原因であるため、この傾向は微小なパターンになるほど、露光光波長が長いほど顕著になる。しかし、パターンの寸法や、分光特性の異なる光源に対する透過率の変化については正確に考慮されていないのが現状である。
In addition to the above, the five-tone photomask according to the present invention has the following advantages.
In general, a multi-tone photomask to which the present invention belongs (a photomask having three or more tones having a semi-transparent portion in addition to a light-shielding portion and a light-transmitting portion) has a desired remaining film value on a transfer target. In order to obtain a resist pattern, the exposure light transmittance of the semi-translucent portion is selected and determined. The transmittance is defined using the transmittance of the semi-transmissive film when the transmittance of the light transmitting portion (that is, the portion where the transparent substrate is exposed) is 100%. This is not a problem when specifying the transmittance of a pattern of a wide area above a certain level, but strictly speaking, for a pattern with a size of a certain degree or less, exposure that contributes to actual pattern transfer. The amount of light is not accurately reflected. Since this is due to diffraction of exposure light, this tendency becomes more prominent as the exposure light wavelength becomes longer as the pattern becomes smaller. However, the present situation is that the change in transmittance with respect to light sources having different pattern dimensions and spectral characteristics is not accurately taken into consideration.

具体的には、半透光部に、非常に狭い幅を含むパターン形状と、相対的に広い領域のパターン形状とが存在すると、半透光部には、被転写体上のレジスト膜に、常に一定の残膜値を与えるものであるべきところ、パターン形状に起因して異なる残膜値のレジストパターンが形成されてしまい、所望の許容範囲を越えた残膜値のばらつきを生じると、電子デバイス製造上の不安定要素となるという問題がある。   Specifically, when a pattern shape including a very narrow width and a pattern shape of a relatively wide region are present in the semi-transparent portion, the semi-transparent portion has a resist film on the transfer target, Where a constant residual film value should always be given, a resist pattern with a different residual film value is formed due to the pattern shape, and if the residual film value varies beyond the desired tolerance, There is a problem that it becomes an unstable factor in device manufacturing.

例えば、薄膜トランジスタ用の多階調フォトマスクとしては、チャネル部に相当する領域を半透光部とし、これを挟む形で隣接するソース及びドレインに相当する領域を遮光部で構成したものが多用される。このフォトマスクは、通常i線〜g線の波長帯の露光光を用いて露光されるが、チャネル部の寸法(幅)が小さくなるにしたがい、隣接する遮光部との境界が、実際の露光条件下においてぼかされ、チャネル部の露光光透過率は半透過膜の透過率よりも低くなる。図5は、遮光部Aに挟まれた半透光部Bのパターン(同図(1))と、該半透光部Bの透過光の光強度分布(同図(2))を示したもので、同図(a)は一例として半透光領域の幅が4μm、同図(b)は2μmの場合をそれぞれ示している。すなわち、図5(a),(b)に示すように、遮光部Aに挟まれた半透光部Bの透過光の光強度分布は、その半透光部Bの線幅が小さくなると、全体に下がり、ピークが低くなる。つまり、幅が狭い領域を有するパターンについては、実際に露光に寄与する透過率が相対的に低い一方、相対的に線幅が広い領域を有するパターンについては、実際の露光に寄与する透過率が相対的に高い。例えば、図6に示すように、チャネル幅が5μm以下では、該チャネル幅に対応した幅の半透光部における、実際の露光に寄与する光の透過率が顕著に低下する。   For example, a multi-tone photomask for a thin film transistor is often used in which a region corresponding to a channel portion is a semi-translucent portion and a region corresponding to a source and a drain adjacent to each other is formed by a light shielding portion. The This photomask is normally exposed using exposure light in the wavelength band of i-line to g-line, but as the size (width) of the channel portion becomes smaller, the boundary with the adjacent light-shielding portion is the actual exposure. The exposure light transmittance of the channel portion is lower than the transmittance of the semi-transmissive film. FIG. 5 shows a pattern of the semi-transparent portion B sandwiched between the light-shielding portions A (FIG. 1 (1)) and the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transparent portion B (FIG. 2). FIG. 6A shows the case where the width of the semi-translucent region is 4 μm as an example, and FIG. That is, as shown in FIGS. 5A and 5B, the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-transparent part B sandwiched between the light-shielding parts A is as follows. The whole is lowered and the peak is lowered. In other words, the transmittance that actually contributes to the exposure is relatively low for the pattern having the narrow width region, while the transmittance that contributes to the actual exposure is the pattern that has the relatively wide line width. Relatively high. For example, as shown in FIG. 6, when the channel width is 5 μm or less, the transmissivity of light contributing to actual exposure in the semi-transparent portion having a width corresponding to the channel width is significantly reduced.

そこで、一定の寸法をもつ半透光部の透過率を、その膜固有の透過率と区別し、実際の露光光の透過量を、透光部の透過量との比において、実効透過率として把握する必要が生じる。
一方で、膜固有の透過率とは、透明基板上の該膜を形成した、十分に広い領域において、該膜の組成や膜厚によって決定されるものである。十分に広い領域とは、該領域の広さの変化によって、実効透過率が実質的に変化しないような領域をいう。なお、図6においては、半透光部Bの透過光の光強度分布のピーク値によって、該領域の透過率を代表させている。この部分の透過率は、この多階調マスクを使用して露光したときの、被転写体上のレジスト残膜値と相関をもつ。
Therefore, the transmissivity of the semi-transparent part having a certain size is distinguished from the transmissivity inherent to the film, and the actual amount of exposure light transmission is determined as the effective transmissivity in the ratio of the transmissivity of the translucent part. It is necessary to grasp.
On the other hand, the transmittance specific to the film is determined by the composition and film thickness of the film in a sufficiently wide region where the film is formed on the transparent substrate. A sufficiently wide region refers to a region where the effective transmittance does not substantially change due to a change in the size of the region. In FIG. 6, the transmittance of the region is represented by the peak value of the light intensity distribution of the transmitted light of the semi-translucent portion B. The transmittance of this portion has a correlation with the resist residual film value on the transfer target when the multi-tone mask is used for exposure.

そこで、半透光部のパターン形状に応じて、その部分の膜透過膜を変えることにより、パターン形状に拘わらず、半透光部のレジスト膜の残膜値をほぼ同一にできることとなる。
例えば、本発明の方法によれば、5つの階調を有する多階調フォトマスクを得ることができる。すなわち、透光部、遮光部のほかに、3つの異なる膜透過率を有する半透光部を得ることができるのである。この3種類の半透光部によって、被転写体上に、それぞれ異なるレジスト残膜値をもつレジストパターンを形成してもよい。しかしながら、他方、この3種類の半透光部によって、被転写体上に、パターンの寸法が異なる(従って、同一の膜透過率を有する半透光部を使用すると、形成されるレジスト残膜値が異なってしまう)にもかかわらず、一定のレジスト残膜値を有するレジストパターンを形成してもよい。換言すれば、膜構成として3種類の膜透過率を有し、ほぼ同一の実効透過率を有する半透光部を形成しても良い。この場合、本発明のフォトマスクを3階調フォトマスクとして用いることになる。
Therefore, by changing the film-transmitting film in that portion according to the pattern shape of the semi-transparent portion, the remaining film value of the resist film in the semi-transparent portion can be made almost the same regardless of the pattern shape.
For example, according to the method of the present invention, a multi-gradation photomask having five gradations can be obtained. That is, in addition to the light transmitting portion and the light shielding portion, a semi-light transmitting portion having three different film transmittances can be obtained. With these three types of semi-transparent portions, resist patterns having different resist residual film values may be formed on the transfer target. However, on the other hand, the three types of semi-transparent portions have different pattern dimensions on the transfer target (thus, if semi-transparent portions having the same film transmittance are used, the resist residual film value formed However, a resist pattern having a certain resist residual film value may be formed. In other words, a semi-transparent portion having three types of film transmittances as the film configuration and having substantially the same effective transmittance may be formed. In this case, the photomask of the present invention is used as a three-tone photomask.

もちろん、3種類の半透光部のうち、2種類を、同一の実効透過率を有する異なる形状のパターンに用い、残りの1種類を、異なる実効透過率を有するパターンに供しても良い。この場合、本発明のフォトマスクを4階調のフォトマスクとして用いることになる。
本発明は、このような優れた効果をもたらす多階調フォトマスクを、効率的で、かつ欠陥発生の確率の低い工程によって、作製することができる点で、量産上のメリットが大きい。
Of course, of the three types of semi-transparent portions, two types may be used for patterns with different shapes having the same effective transmittance, and the remaining one type may be used for patterns having different effective transmittances. In this case, the photomask of the present invention is used as a four-tone photomask.
The present invention has a great advantage in mass production in that a multi-tone photomask that provides such an excellent effect can be manufactured by a process that is efficient and has a low probability of occurrence of defects.

なお、上述の第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、いずれも上記第1半透光膜16の露光光透過率が上記第2半透光膜17の露光光透過率よりも低く設定されている場合を説明したが、両者の露光光透過率が異なればよいので、これとは逆に、例えば上記第1半透光膜16の露光光透過率が上記第2半透光膜17の露光光透過率よりも高く設定されてもよい。   In both the first embodiment and the second embodiment described above, the exposure light transmittance of the first semi-transmissive film 16 is higher than the exposure light transmittance of the second semi-transmissive film 17. However, the exposure light transmittance of the first semi-transparent film 16 is opposite to that of the second semi-transparent film 16 because the exposure light transmittance of the two is different. The exposure light transmittance of the optical film 17 may be set higher.

10 5階調フォトマスク
11 遮光部
12 透光部
13A 第1半透光部
13B 第2半透光部
13C 第3半透光部
14 透明基板
15 遮光膜
16 第1半透光膜
17 第2半透光膜
30〜32 第1〜第3レジストパターン
20 被転写体
23 レジストパターン
10 5 gradation photomask 11 light-shielding part 12 light-transmitting part 13A first semi-light-transmitting part 13B second semi-light-transmitting part 13C third semi-light-transmitting part 14 transparent substrate 15 light-shielding film 16 first semi-light-transmitting film 17 second Semi-transparent films 30 to 32 First to third resist patterns 20 Transfer object 23 Resist pattern

Claims (6)

透明基板上に、遮光部、前記透明基板が露出した透光部、及びそれぞれ露光光透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部と第3半透光部からなるマスクパターンを有する5階調フォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、エッチャントに対するエッチング選択性のある第1半透光膜と遮光膜とをこの順に有するフォトマスクブランクを準備する工程と、
前記フォトマスクブランクの前記遮光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して、前記遮光部に対応する領域に第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をウェットエッチングして第1のパターニングを行う工程と、
前記第1レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜を含む面上に形成したレジスト膜を描画、現像して、前記遮光部、前記第1半透光部及び前記第2半透光部に対応する領域に第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして前記第1半透光膜をウェットエッチングして第2のパターニングを行う工程と、
前記第2レジストパターンを除去した後、パターニングされた前記遮光膜及び前記第1半透光膜を含む基板全面に、前記第1半透光膜とのエッチャントに対するエッチング選択性のある第2半透光膜を形成する工程と、
前記第2半透光膜上に形成したレジスト膜を描画、現像して、前記遮光部、前記第1半透光部及び前記第3半透光部に対応する領域に第3レジストパターンを形成する工程と、
前記第3レジストパターンをマスクとして前記第2半透光膜をウェットエッチングして第3のパターニングを行う工程と、
を有することにより、エッチング回数を3回として5階調を得ることを特徴とする5階調フォトマスクの製造方法。
A mask pattern comprising a light-shielding portion, a light-transmitting portion where the transparent substrate is exposed, and a first semi-transmissive portion, a second semi-transmissive portion, and a third semi-transmissive portion having different exposure light transmittances on the transparent substrate. A method of manufacturing a five-tone photomask having
Preparing a photomask blank having, in this order, a first semi-transparent film and a light-shielding film having etching selectivity with respect to an etchant on a transparent substrate;
Drawing and developing a resist film formed on the light shielding film of the photomask blank, and forming a first resist pattern in a region corresponding to the light shielding part;
Performing the first patterning by wet-etching the light shielding film using the first resist pattern as a mask;
After removing the first resist pattern, a resist film formed on the patterned surface including the light shielding film is drawn and developed, and the light shielding portion, the first semi-transparent portion, and the second semi-transparent portion are drawn. Forming a second resist pattern in a region corresponding to the portion;
Performing the second patterning by wet-etching the first semi-transparent film using the second resist pattern as a mask;
After removing the second resist pattern, a second semi-transparent film having etching selectivity with respect to the etchant with the first semi-transparent film is formed on the entire surface of the substrate including the patterned light-shielding film and the first semi-transparent film. Forming a photo film;
A resist film formed on the second semi-transparent film is drawn and developed to form a third resist pattern in regions corresponding to the light-shielding portion, the first semi-transparent portion, and the third semi-transparent portion. And a process of
Performing a third patterning by wet-etching the second semi-transparent film using the third resist pattern as a mask;
A method for manufacturing a five-tone photomask, characterized in that five gradations are obtained with three etchings.
成膜工程としては、前記遮光膜、前記第1半透光膜及び前記第2半透光膜の成膜からなる3回の成膜工程のみを有することを特徴とする請求項1に記載の5階調フォトマスクの製造方法。   2. The film forming process according to claim 1, wherein the film forming process includes only three film forming processes including the light shielding film, the first semi-transmissive film, and the second semi-transmissive film. A method for manufacturing a five-tone photomask. 前記遮光膜は、遮光層と反射防止層の積層からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の5階調フォトマスクの製造方法。   The method for manufacturing a five-tone photomask according to claim 1, wherein the light shielding film is formed by stacking a light shielding layer and an antireflection layer. 前記第1半透光部、前記第2半透光部、及び前記第3半透光部は、前記第1半透光膜、前記第2半透光膜、前記第1半透光膜と前記第2半透光膜の積層膜のそれぞれいずれかにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の5階調フォトマスクの製造方法。   The first semi-transparent part, the second semi-transparent part, and the third semi-transparent part are the first semi-transparent film, the second semi-transparent film, and the first semi-transparent film. 4. The method of manufacturing a five-tone photomask according to claim 1, wherein each of the second semi-transparent films is formed of any one of the laminated films. 前記遮光膜及び前記第2半透光膜はいずれもクロムを主成分とした材料からなり、前記第1半透光膜はモリブデンシリサイドを主成分とした材料からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の5階調フォトマスクの製造方法。   2. The light shielding film and the second semi-transparent film are both made of a material containing chromium as a main component, and the first semi-transparent film is made of a material containing molybdenum silicide as a main component. 5. A method for producing a five-tone photomask according to any one of items 1 to 4. 請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスクを用いて、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5階調の転写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。
6. An exposure process for irradiating an object to be transferred with exposure light using the photomask produced by the manufacturing method according to claim 1 to form a five-tone transfer pattern on the object to be transferred. A pattern transfer method characterized by the above.
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