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JP5545994B2 - Multi-tone photomask manufacturing method and pattern transfer method for display device manufacturing - Google Patents
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Multi-tone photomask manufacturing method and pattern transfer method for display device manufacturing Download PDF

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Description

本発明は、フォトリソグラフィ工程において使用される多階調のフォトマスクの製造方法及びパターン転写方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a multi-tone photomask used in a photolithography process and a pattern transfer method.

従来から、液晶表示装置などの電子デバイスの製造においては、フォトリソグラフィ工程が利用されている。フォトリソグラフィ工程は、エッチングされる被転写体上に形成されたレジスト膜に対して、フォトマスクを用いて所定のパターンを転写し、該レジスト膜を現像してレジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマスクとして被転写体のエッチングを行うものである。   Conventionally, a photolithography process has been used in the manufacture of electronic devices such as liquid crystal display devices. In the photolithography process, a predetermined pattern is transferred using a photomask to a resist film formed on a transfer target to be etched, and the resist film is developed to form a resist pattern. The transferred object is etched using the pattern as a mask.

フォトマスクとして、多階調のフォトマスクを用いて、被転写体上のレジスト膜に露光し、段差のあるレジストパターンを形成することが知られている(例えば、特許文献1)。遮光部、透光部に加えて、露光光の一部を透過する半透光部を有する多階調フォトマスクは、これを透過する露光光の光量を部位によって変化させることにより、被転写体上に、残膜値が部位によって異なる第1のレジストパターンを形成することができる。その後、アッシングにより第1のレジストパターンを全体的に減少させることにより第2のレジストパターンを形成することができる。これにより、製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ工程の回数を低減すると共に、製造プロセスで使用するフォトマスクの枚数を低減できるため、大変有用である。一方で、このような多階調のフォトマスクの製造方法においては、所望形状のレジストパターンを形成するために、半透光部のパターン形状、半透光部に形成する膜質(膜の素材)、膜厚の決定などが重要となる。   As a photomask, it is known to use a multi-tone photomask to expose a resist film on a transfer target to form a resist pattern having a step (for example, Patent Document 1). A multi-tone photomask having a semi-transparent part that transmits part of the exposure light in addition to the light-shielding part and the translucent part can change the amount of the exposure light that passes through the mask by changing the part of the exposure light. On top of this, a first resist pattern having a remaining film value that differs depending on the part can be formed. Thereafter, the second resist pattern can be formed by reducing the entire first resist pattern by ashing. This is very useful because the number of photolithographic steps in the manufacturing process can be reduced and the number of photomasks used in the manufacturing process can be reduced. On the other hand, in such a multi-tone photomask manufacturing method, in order to form a resist pattern with a desired shape, the pattern shape of the semi-translucent portion, the film quality (film material) formed on the semi-transparent portion The determination of the film thickness is important.

特開2006−268035号公報JP 2006-268035 A

多階調のフォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程を行う場合、形成しようとする第1のレジストパターンの形状の制御は、次工程で用いる第2のレジストパターンをマスクとした薄膜エッチングの線幅制御に大きな影響があるにもかかわらず、該第1のレジストパターンの形状制御は、多くの場合経験則に基づいて行われていた。特に、レジストパターンの形状において薄膜エッチングに大きく影響する要素は、該レジストパターンの線幅と膜厚値である。そのため、露光後のレジスト膜を現像するにあたっては、所望の線幅が得られる時点で、所望のレジスト残膜が残っていること(所望範囲のレジスト残膜値が得られること)を目指して、繰り返しエッチングの条件出しが行われ、最適条件が決定されていた。   When a photolithography process is performed using a multi-tone photomask, the shape of the first resist pattern to be formed is controlled by controlling the line width of thin film etching using the second resist pattern used in the next process as a mask. In many cases, however, the shape control of the first resist pattern is performed based on empirical rules. In particular, the factors that greatly affect thin film etching in the shape of the resist pattern are the line width and film thickness value of the resist pattern. Therefore, in developing the resist film after exposure, aiming that a desired resist residual film remains at the time when a desired line width is obtained (to obtain a resist residual film value in a desired range) Etching conditions were repeatedly determined and the optimum conditions were determined.

しかし、各エッチング工程において繰り返し条件出しを行うことにより最適条件を決定する場合、再現性や安定性に乏しく、時間を要してしまう問題を抱えていた。また、このように、フォトリソグラフィ工程の再現性や安定性が損なわれることにより、液晶表示装置などの電子デバイスの性能安定性や製造コストにも悪影響を及ぼす問題がある。   However, when the optimum conditions are determined by repeatedly determining the conditions in each etching step, there is a problem that reproducibility and stability are poor and time is required. In addition, since the reproducibility and stability of the photolithography process are impaired as described above, there is a problem that adversely affects performance stability and manufacturing cost of an electronic device such as a liquid crystal display device.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィ工程において、レジストパターンの形状制御を正確に行い、再現性や安定性を向上させることができる多階調フォトマスクの製造方法及びパターン転写方法を提供することを目的の一とする。   The present invention has been made in view of the above points, and a method and a pattern for manufacturing a multi-tone photomask capable of accurately controlling the shape of a resist pattern and improving reproducibility and stability in a photolithography process. Another object is to provide a transfer method.

本発明の一態様は、透光部、遮光部及び露光光の一部を透過する半透光部を含む所定の転写パターンを有し、エッチング加工がなされる被転写体上に形成されたレジスト膜に対して所定のパターンを転写させ、レジスト膜をエッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなす多階調フォトマスクの製造方法であって、レジスト膜に使用するレジストの露光光に対するレジスト特性を把握する工程と、レジスト特性に基づいて半透光部の露光光に対する実効透過率を決定する工程と、実効透過率に基づいて少なくとも透明基板上に形成された遮光膜をパターニングすることにより半透光部を形成する工程とを有している。   One embodiment of the present invention has a predetermined transfer pattern including a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-light-transmitting portion that transmits part of exposure light, and a resist formed on a transfer target to be etched. This is a multi-tone photomask manufacturing method that transfers a predetermined pattern to a film and turns the resist film into a resist pattern that serves as a mask for etching, and grasps the resist characteristics of the resist used for the resist film with respect to the exposure light A step of determining an effective transmittance for the exposure light of the semi-transparent portion based on the resist characteristics, and a semi-transparent by patterning at least a light shielding film formed on the transparent substrate based on the effective transmittance Forming a portion.

この構成によれば、あらかじめフォトリソグラフィ工程に用いるレジスト膜の特性を把握し、現像後のレジストパターンの形状を考慮して決定された半透光部の実効透過率に基づいて多階調フォトマスクを作製するため、レジストパターンの形状を正確に制御できる多階調フォトマスクを製造することができる。これにより、フォトリソグラフィ工程の再現性や安定性を向上することができる。   According to this configuration, the characteristics of the resist film used in the photolithography process are grasped in advance, and the multi-tone photomask is based on the effective transmittance of the semi-translucent portion determined in consideration of the shape of the resist pattern after development. Therefore, a multi-tone photomask capable of accurately controlling the shape of the resist pattern can be manufactured. Thereby, the reproducibility and stability of a photolithography process can be improved.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、レジスト特性は、露光光の露光量と該露光量に対するレジストの減膜量との関係を示すレジスト特性曲線によって規定することができる。   In one aspect of the method for producing a multi-tone photomask of the present invention, the resist characteristic can be defined by a resist characteristic curve indicating a relationship between an exposure amount of exposure light and a film thickness of the resist with respect to the exposure amount.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、決定した実効透過率と、半透光部のパターン形状と、露光機の露光条件とに基づいて半透光部の膜透過率を決定し、半透光部の膜透過率に基づいて該半透光部を形成することができる。この構成によれば、実際の露光時において、半透光部のパターン形状や露光条件に起因して半透光部を実際に透過する光の透過率が実効透過率から変動することを抑制することが可能となる。   In one aspect of the method for producing a multi-tone photomask of the present invention, the film transmittance of the semi-transparent portion is determined based on the determined effective transmittance, the pattern shape of the semi-transparent portion, and the exposure conditions of the exposure machine. The semi-transparent portion can be formed based on the film transmittance of the semi-transparent portion. According to this configuration, during actual exposure, the transmittance of light that actually passes through the semi-transparent portion due to the pattern shape of the semi-transparent portion and the exposure conditions is suppressed from varying from the effective transmittance. It becomes possible.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、半透光部を、透明基板上に多階調マスクの露光に使用する露光機の解像限界以下の寸法を有する遮光膜パターンで形成することができる。   In one aspect of the method for producing a multi-tone photomask of the present invention, the semi-transparent portion is a light-shielding film pattern having a dimension not larger than the resolution limit of an exposure machine used for exposure of the multi-tone mask on a transparent substrate. Can be formed.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、半透光部を、透明基板上に形成された半透光膜を用いて形成することができる。   In one embodiment of the method for manufacturing a multi-tone photomask of the present invention, the semi-transparent portion can be formed using a semi-transparent film formed on a transparent substrate.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、半透光部の実効透過率の決定は、半透光部の透過光により被転写体上に形成するレジストパターンの、レジスト膜の初期膜厚に対する減膜量tに基づいて行うことができる。この構成によれば、ポジレジストを用いる場合であっても、減膜量と露光量に相関関係があるため、フォトレジストの設計をしやすくなる。   In one embodiment of the method for manufacturing a multi-tone photomask of the present invention, the effective transmittance of the semi-transparent portion is determined by the resist film of the resist pattern formed on the transferred body by the transmitted light of the semi-transparent portion. This can be done based on the film thickness reduction t with respect to the initial film thickness. According to this configuration, even when a positive resist is used, it is easy to design a photoresist because there is a correlation between the film reduction amount and the exposure amount.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、多階調マスクの半透光部が互いに実効透過率の異なる第1半透光部及び第2半透光部を有し、レジスト特性に基づいて第1半透光部の目標実効透過率と第2半透光部の目標実効透過率をそれぞれ決定する工程を有する構成とすることができる。   In one aspect of the method for producing a multi-tone photomask of the present invention, the semi-transparent portion of the multi-tone mask has a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different effective transmittances, and a resist. It can be set as the structure which has the process of determining the target effective transmittance | permeability of a 1st semi-transparent part and the target effective transmissivity of a 2nd semi-transparent part based on the characteristic, respectively.

本発明の多階調フォトマスクの製造方法の一態様において、第1半透光部の目標実効透過率の決定を、第1半透光部の透過光により被転写体上に形成するレジストパターンの、レジスト膜の初期膜厚に対する減膜量tに基づいて行い、第2半透光部の実効透過率の決定を、第2半透光部の透過光により被転写体上に形成するレジストパターンの、レジスト膜の初期膜厚に対する減膜量tに基づいて行うことができる。この構成によれば、段差を有する被転写体上に形成されたレジスト膜に多階調フォトマスクを介して露光する場合であっても、第1半透光部を介して露光されたレジストパターンと第2半透光部を介して露光されたレジストパターンの残膜値を概略同一とすることができる。 In one aspect of the method for producing a multi-tone photomask of the present invention, a resist pattern for forming a target effective transmittance of the first semi-translucent portion on a transfer target by using the transmitted light of the first semi-transparent portion. The effective transmittance of the second semi-translucent portion is determined on the transferred object by the transmitted light of the second semi-transparent portion, based on the film thickness t 1 with respect to the initial film thickness of the resist film. The resist pattern can be formed based on the film thickness t 2 with respect to the initial film thickness of the resist film. According to this configuration, even when the resist film formed on the transfer target having a step is exposed through the multi-tone photomask, the resist pattern exposed through the first semi-transparent portion. And the remaining film value of the resist pattern exposed through the second semi-transparent portion can be made substantially the same.

本発明のパターン転写方法の一態様は、上述したいずれかの製造方法で作製された多階調フォトマスクを用いて、被転写体上のレジスト膜に露光することにより、被転写体上にレジストパターンを形成するものである。   In one embodiment of the pattern transfer method of the present invention, a resist film on a transfer target is exposed to light using the multi-tone photomask manufactured by any of the manufacturing methods described above. A pattern is formed.

本発明のパターン転写方法の一態様は、段差を有する被転写体上にレジスト膜を形成する工程と、被転写体上のレジスト膜に多階調フォトマスクを用いて露光することにより、被転写体上にレジストパターンを形成する工程とを有し、多階調フォトマスクとして、上述した製造方法で作製された第1半透光部と第2半透光部を有する多階調フォトマスクを用い、各々の段差を有する被転写体上に形成されるレジストパターンのレジストの残膜値を概略等しく形成するものである。   In one embodiment of the pattern transfer method of the present invention, a resist film is formed on a transfer target having a step, and the resist film on the transfer target is exposed to light using a multi-tone photomask. A multi-tone photomask having a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion manufactured by the manufacturing method described above as a multi-tone photomask. The resist residual film value of the resist pattern formed on the transfer target having each step is formed to be approximately equal.

本発明の一態様によれば、あらかじめフォトリソグラフィ工程に用いるレジスト膜の特性を把握し、現像後のレジストパターンの形状を考慮して決定された半透光部の実効透過率に基づいて多階調フォトマスクを作製するため、レジストパターンの形状を正確に制御できる多階調フォトマスクを製造することができる。また、このような多階調フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程を行うことにより、再現性や安定性を向上させることができる。   According to one aspect of the present invention, characteristics of a resist film used in a photolithography process are grasped in advance, and the multi-level is based on the effective transmittance of a semi-translucent portion determined in consideration of the shape of a resist pattern after development. A multi-tone photomask that can accurately control the shape of the resist pattern can be manufactured in order to produce a toned photomask. In addition, by performing a photolithography process using such a multi-tone photomask, reproducibility and stability can be improved.

多階調フォトマスクの製造方法の順序の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the order of the manufacturing method of a multi-tone photomask. 多階調フォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ工程を行う場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a photolithography process is performed using a multi-tone photomask. 多階調フォトマスクを用いて、フォトリソグラフィ工程を行う場合を説明する図である。It is a figure explaining the case where a photolithography process is performed using a multi-tone photomask. 多階調フォトマスクを用いた電子デバイスの製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the electronic device using a multi-tone photomask. 多階調フォトマスクを用いた電子デバイスの製造方法を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the electronic device using a multi-tone photomask. 電子デバイスの製造方法に適用する多階調フォトマスクの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the multi-tone photomask applied to the manufacturing method of an electronic device. レジスト特性曲線を説明する図である。It is a figure explaining a resist characteristic curve. 半透光膜の配置と実効透過率を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning and an effective transmittance | permeability of a semi-transmissive film.

(実施の形態1)
図2は、透光部102、遮光部103及び露光光の一部を透過する半透光部104を含む所定の転写パターンを有する多階調フォトマスク100を用いてフォトリソグラフィ工程を行う場合を示している。レジスト膜105はエッチング加工がなされる被転写体106上に形成されており、該レジスト膜105に対して多階調フォトマスク100のパターンを転写させることによって、レジスト膜105を被転写体106の第1のエッチング加工におけるマスクとなる第1のレジストパターン107とすることができる(図2(A)、(B)参照)。続いて、アッシングにより第1のレジストパターン107を全体的に減少させ、被転写体106の第2のエッチング加工におけるマスクとなる第2のレジストパターン108とした後(図2(C)参照)、該第2のレジストパターン108を用いて被転写体106をエッチングすることにより、所望のパターニングを行うことができる(図2(D)参照)。
(Embodiment 1)
FIG. 2 shows a case where a photolithography process is performed using a multi-tone photomask 100 having a predetermined transfer pattern including a light transmitting portion 102, a light shielding portion 103, and a semi-light transmitting portion 104 that transmits a part of exposure light. Show. The resist film 105 is formed on the transferred object 106 to be etched, and the resist film 105 is transferred to the transferred object 106 by transferring the pattern of the multi-tone photomask 100 to the resist film 105. The first resist pattern 107 can be used as a mask in the first etching process (see FIGS. 2A and 2B). Subsequently, the first resist pattern 107 is entirely reduced by ashing to form a second resist pattern 108 that serves as a mask in the second etching process of the transfer target 106 (see FIG. 2C). Desired patterning can be performed by etching the transferred object 106 using the second resist pattern 108 (see FIG. 2D).

以下に、図2で示すフォトリソグラフィ工程に用いる多階調フォトマスク100の製造方法の一例について説明する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the multi-tone photomask 100 used in the photolithography process illustrated in FIG. 2 will be described.

まず、フォトリソグラフィ工程を行う前の段階(多階調フォトマスクを製造する前(図2(A)の前)の段階)で、被転写体106上に形成するレジスト膜105に使用するレジスト特性を把握する(図1(ステップ1)参照)。   First, resist characteristics used for the resist film 105 formed on the transfer target 106 in a stage before the photolithography process (a stage before manufacturing a multi-tone photomask (before FIG. 2A)). (See FIG. 1 (step 1)).

レジスト特性の把握は、レジスト膜105に照射する光(露光光)に対するレジストの減膜量を把握することにより行うことができる。具体的には、露光光の露光量と該露光量に対するレジストの減膜量との関係を示すレジスト特性曲線により、レジスト特性を規定することができる。   The resist characteristics can be grasped by grasping the film thickness of the resist with respect to the light (exposure light) applied to the resist film 105. Specifically, the resist characteristics can be defined by a resist characteristic curve showing the relationship between the exposure amount of exposure light and the resist film thickness with respect to the exposure amount.

レジスト特性曲線の作成方法の一例を簡単に説明する。まず、基板上に所定の膜厚を有するレジスト膜を形成する。次に、該レジスト膜に所定の露光量で露光光を照射して該レジスト膜を現像した後、現像後のレジスト膜の初期膜厚からの減膜量を求める。このように、所定の露光量に対してそれぞれレジストの減膜量を求めることにより、レジスト特性曲線を作成することができる。但し、レジスト特性曲線の作成方法はこれに限られず、レジストに照射する光の露光量と該露光量に対する該レジストの減膜量との関係を規定できるのであればどのような方法を用いてもよい。   An example of a method for creating a resist characteristic curve will be briefly described. First, a resist film having a predetermined film thickness is formed on a substrate. Next, after the resist film is developed by irradiating the resist film with exposure light at a predetermined exposure amount, the amount of film reduction from the initial film thickness of the resist film after development is obtained. In this way, a resist characteristic curve can be created by determining the film thickness of the resist for each predetermined exposure amount. However, the method of creating the resist characteristic curve is not limited to this, and any method can be used as long as it can define the relationship between the exposure amount of light irradiating the resist and the film thickness of the resist with respect to the exposure amount. Good.

なお、上記レジスト特性曲線の作成において、露光光としては、実際のフォトリソグラフィ工程における露光装置での露光条件を模した条件を設定することができる。ここで、露光条件を模したとは、露光波長が近似すること、例えば、露光光が波長域を有するものである場合には、最も光強度の大きい露光波長が同一であることをいう。又は、例えばi線、h線、g線を強度比1:1:1の割合で含む照射光を、実際の露光光と近似するものとして選択してもよい。また、露光条件を模したとは、光学系が近似すること、例えば、結像系のNA(開口数)が略同一、又はσ(コヒーレンス)が略同一であることをいう。ここで、NAが略同一とは、実際の露光装置のNAに対して、±0.005の範囲である場合が例示される。σが略同一であるとは、実際の露光装置のσに対して±0.005の範囲である場合が例示される。   In creating the resist characteristic curve, as exposure light, a condition imitating an exposure condition in an exposure apparatus in an actual photolithography process can be set. Here, imitating the exposure conditions means that the exposure wavelength is approximate, for example, when the exposure light has a wavelength range, the exposure wavelength with the highest light intensity is the same. Alternatively, for example, irradiation light including i-line, h-line, and g-line at a ratio of 1: 1: 1 may be selected as an approximation of actual exposure light. Simulating exposure conditions means that the optical system is approximate, for example, that the NA (numerical aperture) of the imaging system is substantially the same or σ (coherence) is substantially the same. Here, the case where the NAs are substantially the same is exemplified when the NA is within a range of ± 0.005 with respect to the NA of the actual exposure apparatus. The case where σ is substantially the same is exemplified when the σ is within a range of ± 0.005 with respect to σ of an actual exposure apparatus.

次に、実際に、フォトリソグラフィ工程においてレジスト膜105を現像して第1のレジストパターン107を形成する場合に、半透光部104領域(半透光部104を介して露光される領域)の目標とするレジスト膜105の減膜量tを定める(図1(ステップ2)参照)。目標とするレジスト膜105の減膜量tは、該レジスト膜105の初期膜厚値tより小さければよく、実施者が適宜設定することができる。なお、遮光部103領域のレジスト膜105の減膜量は0、透光部102領域のレジスト膜の減膜量はtとすることができる。 Next, when the resist film 105 is actually developed in the photolithography process to form the first resist pattern 107, the semi-transparent portion 104 region (the region exposed through the semi-transparent portion 104) is formed. A target film reduction amount t of the resist film 105 is determined (see FIG. 1 (step 2)). The target film reduction amount t of the resist film 105 only needs to be smaller than the initial film thickness value t 0 of the resist film 105 and can be set as appropriate by the practitioner. Note that the reduction amount of the resist film 105 in the light shielding portion 103 region can be 0, and the reduction amount of the resist film in the light transmission portion 102 region can be t 0 .

次に、多階調フォトマスク100の半透光部104の、露光光に対する実効透過率Tを決定する(図1(ステップ3)参照)。本明細書において、実効透過率とは、膜固有の透過率に加えて、パターンにおける形状(寸法又は線幅(CD(Critical Dimension))や露光機の光学条件(光学波長、開口数、σ値など)の要因が含まれた透過率であり、実際の露光環境を反映した透過率(フォトマスクを透過し、照射される光量を決定する実効的な透過率)をいう。例えば、半透光部の目標とする実効透過率が決定され、半透光部のパターン形状及び露光環境における光学条件が固定されると、この実効透過率に基づいてフォトマスクの半透光部を設計することが可能となる。 Next, the semi-light-transmitting portion 104 of the multi-tone photomask 100, determines the effective transmission rate T A with respect to the exposure light (see FIG. 1 (step 3)). In this specification, the effective transmittance means the pattern shape (dimension or line width (CD (Critical Dimension)) and the optical conditions (optical wavelength, numerical aperture, σ value) of the pattern in addition to the film-specific transmittance. And the like, and the transmittance that reflects the actual exposure environment (effective transmittance that determines the amount of light that passes through the photomask and is irradiated). When the target effective transmittance of the part is determined and the pattern shape of the semi-transparent part and the optical conditions in the exposure environment are fixed, the semi-transparent part of the photomask can be designed based on this effective transmittance. It becomes possible.

実効透過率Tは、上記ステップ2で求めたレジスト膜105の目標とする減膜量tに対応した露光量Eと、フォトリソグラフィ工程における露光光の露光量Eを用いて以下の式(1)より求めることができる。なお、レジスト膜105の減膜量tに対応する露光量Eは、上記ステップ1で作成したレジスト特性曲線から求めることができ、露光量Eはフォトリソグラフィ工程において実際に露光する露光量とすればよい。 The effective transmittance T A is expressed by the following equation using the exposure amount E L corresponding to the target reduction amount t of the resist film 105 obtained in step 2 above and the exposure amount E T of the exposure light in the photolithography process. It can be obtained from (1). The exposure amount E L corresponding to film reduction amount t of the resist film 105 can be obtained from the resist characteristic curve created in step 1, the exposure amount E T is the exposure amount necessary for actual exposure in the photolithography process do it.

=E/E ・・・(1) T A = E L / E T (1)

上記ステップ3において半透光部の実効透過率Tを決定することにより、多階調フォトマスク100の半透光部104の作製条件を定めることができる。多階調フォトマスク100に互いに実効透過率の異なる複数の半透光部を設ける場合には、それぞれの半透光領域のレジスト膜の減膜量に応じて、実効透過率Tをそれぞれ決定すればよい。 By determining the effective transmission rate T A of the semi-light-transmitting portion in the step 3, it is possible to determine the production conditions of the semi-light-transmitting portion 104 of the multi-tone photomask 100. When providing a plurality of semi-translucent portions having different effective transmission rate to each other in the multi-tone photomask 100, depending on the film reduction amount of each of the resist film of the semi-translucent regions, respectively determined effective transmission rate T A do it.

次に、得られた実効透過率Tに基づいて、多階調フォトマスクを作製する(図1(ステップ4)参照)。例えば、少なくとも透明基板上に形成された遮光膜をパターニングすることにより、透明基板101上に透光部102、遮光部103及び露光光の一部を透過する半透光部104を含む所定の転写パターンを有する多階調フォトマスク100を製造する。この際、半透光部104の透過率は、上記ステップ3で得られた実効透過率Tに基づいて決定される。 Then, based on the obtained effective transmission rate T A, to prepare a multi-tone photomask (see FIG. 1 (Step 4)). For example, by patterning at least a light-shielding film formed on a transparent substrate, a predetermined transfer including a translucent portion 102, a light-shielding portion 103, and a semi-transparent portion 104 that transmits a part of exposure light on the transparent substrate 101 A multi-tone photomask 100 having a pattern is manufactured. At this time, the transmittance of the semi-light-transmitting portion 104 is determined based on the effective transmission rate T A obtained in Step 3.

半透光部104の構成は、半透光膜をベタ膜とすることにより設けてもよいし、遮光膜又は半透光膜を露光条件下の解像限界以下にパターニングした微細パターンを形成することにより設けてもよい。半透光膜により半透光部104を形成する場合には、あらかじめ決定した実効透過率Tに基づいて、それを実現し得る膜透過率とパターン形状を決めればよい。遮光膜又は半透光膜の微細パターンで半透光部を形成する場合は、あらかじめ決定した実効透過率Tに基づいて、それを実現し得る膜透過率とパターン形状を決めればよい。なお、微細パターンとしては、半透光膜による半透光部の中に、微細な透光部及び/又は遮光部を配置することにより形成してもよい。 The configuration of the semi-transparent portion 104 may be provided by using a semi-transparent film as a solid film, or a fine pattern is formed by patterning the light-shielding film or the semi-transparent film below the resolution limit under exposure conditions. May be provided. When forming a semi-light-transmitting portion 104 by HanToruHikarimaku, based on the effective transmission rate T A was previously determined, it may be determined to be capable membrane permeability and the pattern shape realizing it. When forming a semi-light-transmitting portion in a fine pattern of the light-shielding film or HanToruHikarimaku, based on the effective transmission rate T A was previously determined, it may be determined to be capable membrane permeability and the pattern shape realizing it. Note that the fine pattern may be formed by disposing a fine light-transmitting part and / or a light-shielding part in a semi-light-transmitting part made of a semi-light-transmitting film.

以上の工程により、多階調フォトマスクを製造することができる。本実施の形態では、あらかじめフォトリソグラフィ工程に用いるレジスト膜の特性を把握し、現像後のレジストパターンの形状を考慮して決定された半透光部の実効透過率Tに基づいて多階調フォトマスクを作製するため、レジストパターンの形状を正確に制御できる多階調フォトマスクを製造することができる。また、本実施の形態では、現像後に被転写体上に得ようとするレジストパターンの膜厚(残膜値)があるとき、その残膜値によってではなく、現像によりレジスト膜の初期膜厚から減少する減膜値をもとに多階調フォトマスクの設計を行う。このように、減膜値をもとにフォトマスクを設計することにより、設計を容易に行うことが可能となる。これは、ポジレジストを用いる場合、減膜値と露光量との間に直接的な相関関係がある(残膜値と露光量との間には必ずしも直接的な相関はない)ためである。 Through the above steps, a multi-tone photomask can be manufactured. In the present embodiment, in advance to understand the characteristics of the resist film used in the photolithography process, on the basis of the effective transmission rate T A of the semi-light-transmitting portion, which is determined by considering the shape of the resist pattern after development multi-tone Since a photomask is manufactured, a multi-tone photomask capable of accurately controlling the shape of a resist pattern can be manufactured. Further, in this embodiment, when there is a film thickness (residual film value) of the resist pattern to be obtained on the transfer target after development, it is not based on the residual film value but from the initial film thickness of the resist film by development. A multi-tone photomask is designed based on the decreasing film thickness. In this way, designing a photomask based on the film thickness reduction makes it possible to design easily. This is because in the case of using a positive resist, there is a direct correlation between the film thickness reduction value and the exposure dose (there is no direct correlation between the remaining film value and the exposure dose).

(実施の形態2)
本実施の形態では、上記図1のステップ3で決定した実効透過率Tに基づいて多階調フォトマスクの半透光部を作製する場合について具体的に説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, specifically described for the case of producing a semi-light-transmitting portion of the multi-tone photomask based on the effective transmittance T A determined in Step 3 of FIG. 1.

半透光膜を用いて多階調フォトマスクの半透光部を形成する際、あらかじめ得られた実効透過率Tに基づいて半透光部の膜透過率を決定し、該膜透過率を実現するように半透光膜の膜質や膜厚を制御すればよい。なお、本明細書において、膜透過率は、透明基板上に半透光膜を形成して半透光領域となしたとき、露光条件における解像限界に対して十分に大きな面積(例えば、20μm□以上)における半透光領域の透過率をいう。したがって、多階調フォトマスクの半透光部のパターン形状が十分に大きい場合には、「実効透過率≒半透光部の膜透過率」として、半透光膜の膜質や膜厚を制御することによりフォトマスクを設計することができる。 When forming a semi-light-transmitting portion of the multi-tone photomasks using HanToruHikarimaku to determine the membrane permeability of the semi-light-transmitting portion on the basis of the previously obtained effective transmission rate T A, membrane permeability What is necessary is just to control the film quality and film thickness of a semi-transmissive film | membrane so that it may implement | achieve. In this specification, the film transmittance is a sufficiently large area (for example, 20 μm) with respect to the resolution limit under exposure conditions when a semi-transparent film is formed on a transparent substrate to form a semi-transparent region. □ or more) means the transmissivity of the semi-transparent region. Therefore, when the pattern shape of the semi-transparent part of the multi-tone photomask is sufficiently large, control the film quality and film thickness of the semi-transparent film as “effective transmittance ≒ film transmissivity of the semi-transparent part” By doing so, a photomask can be designed.

一方で、半透光部のパターン形状が小さい(面積や幅が微小である)場合には、半透光部のパターン形状や露光光の光学条件などを考慮して、実効透過率Tを半透光部の膜透過率に反映させることが好ましい。これは、半透光部のパターン形状が小さくなると、該半透光部のパターンの端部において生じる露光光の回折の影響により、実際の露光時において半透光部の透過率が変化するためである。つまり、半透光膜を用いてフォトマスクの半透光部を形成する際、膜質や膜厚を制御することにより半透光部の膜透過率を実効透過率Tと同じ値に設定すると、半透光部のパターン形状や露光光の波長などの光学条件によっては、実際の露光時において得ようとする実効透過率Tが得られない場合ある。この場合、第1のレジストパターンの減膜量があらかじめ定めた減膜量tと異なってしまう。 On the other hand, if a small pattern of the semi-light-transmitting portion (area and width is small), such as by considering the pattern shape and the optical conditions of the exposure light translucent portion, the effective transmission rate T A It is preferable to reflect the film transmittance of the semi-translucent portion. This is because when the pattern shape of the semi-translucent portion is reduced, the transmittance of the semi-transparent portion changes during actual exposure due to the influence of diffraction of the exposure light generated at the end of the pattern of the semi-translucent portion. It is. That is, when forming a semi-light-transmitting portion of the photomask using HanToruHikarimaku, setting film transmittance of semi-light-transmitting portion to the same value as the effective transmittance T A by controlling the film quality and film thickness , depending on the optical conditions such as the wavelength of the pattern shape and the exposure light semi-light-transmitting portion, it is if the effective transmission rate T a to be obtained at the time of actual exposure can not be obtained. In this case, the film thickness reduction amount of the first resist pattern is different from a predetermined film thickness reduction amount t.

したがって、上述したように、あらかじめ得られた実効透過率Tと、半透光部のパターン形状と、露光機の露光条件とに基づいて、半透光部の膜透過率を決定し、該膜透過率に基づいて半透光部を形成することにより、半透光部のパターン形状や露光条件に起因して半透光部を実際に透過する光の透過率が、得ようとする実効透過率Tから変動することを抑制する(実際に透過する透過光の透過率を得ようとする実効透過率Tと近似させる)ことが可能となる。半透光部の膜透過率を決定する工程は、上記図1において、実効透過率Tを決定した後(ステップ3の後)に行えばよい。 Therefore, as described above, the effective transmission rate T A obtained in advance, and the pattern shape of the semi-light-transmitting portion, based on the exposure conditions apparatus determines the membrane permeability of the semi-light-transmitting portion, the By forming the semi-transparent portion based on the film transmittance, the transmittance of light that actually passes through the semi-transparent portion due to the pattern shape of the semi-transparent portion and the exposure conditions is obtained. it is possible to suppress that variation in transmittance from T a (to approximate the actual transmission to be sought the transmittance of the transmitted light effective transmission rate T a). Determining the membrane permeability of the semi-light-transmitting portion, in FIG. 1, it may be performed after determining the effective transmission rate T A (after step 3).

通常、半透光部のパターンが微細になるほど、又は、露光光の波長が長くなるほど、半透光部の膜透過率と比較して実際に透過する透過光の光強度分布が低下する。そのため、製造しようとする多階調フォトマスクにおいて、半透光部のパターン形状が小さい場合には、半透光部に形成する半透光膜の膜透過率を、あらかじめ得られた実効透過率Tより高くなるように設定することが有効となる。 Usually, as the pattern of the semi-transparent portion becomes finer or the wavelength of the exposure light becomes longer, the light intensity distribution of the actually transmitted light is lower than the film transmittance of the semi-transparent portion. Therefore, in the multi-tone photomask to be manufactured, when the pattern shape of the semi-transparent portion is small, the film transmittance of the semi-transparent film formed in the semi-transparent portion is set to the effective transmittance obtained in advance. Setting to be higher than T A is effective.

なお、半透光部のパターン形状が小さい場合の該半透光部の膜透過率の決定は、半透光部の所定のパターン形状における、膜透過率と、該膜透過率に対応する実効透過率との相関関係を把握し、把握された相関関係に基づいて決定することができる。例えば、所定のテストパターンが形成されたテストマスクにテスト露光を行い、このテストマスクの透過光パターンを撮像手段により取得し、取得された透過光パターンに基づいて透過光パターンデータを得る工程と、該透過光パターンデータに基づいて露光条件下におけるテストパターンの実効透過率を得る工程とを行うことにより、半透光部のパターン形状における、膜透過率と実効透過率との相関関係を把握することができる。これにより、得られた実効透過率や半透光部のパターン形状に応じて、半透光部の膜透過率を決定し、該半透光部に形成する膜質、膜厚を決定することができる。また、透過光パターンデータを得る工程において、遮光部、透光部及び半透光部を有し半透光部のパターン形状、半透光部を形成する膜質又は膜厚のいずれかの半透光部特性が異なる複数のテストパターンを備えたテストマスクを用い、複数のテストマスクにより得られた複数の透過光パターンデータより半透光部の特性とこの半透光部の特性に対応する実効透過率との相関を把握することにより、半透光部のパターン形状と得られた実効透過率に基づいて、半透光部に形成する膜質又は膜厚の決定を的確に行うことができる。   Note that, when the pattern shape of the semi-translucent portion is small, the determination of the film transmittance of the semi-translucent portion is performed in the predetermined pattern shape of the semi-transparent portion, and the effective corresponding to the film transmittance. The correlation with the transmittance can be grasped and determined based on the grasped correlation. For example, performing a test exposure on a test mask on which a predetermined test pattern is formed, acquiring a transmitted light pattern of the test mask by an imaging unit, and obtaining transmitted light pattern data based on the acquired transmitted light pattern; The correlation between the film transmittance and the effective transmittance in the pattern shape of the semi-translucent portion is grasped by performing the step of obtaining the effective transmittance of the test pattern under the exposure condition based on the transmitted light pattern data. be able to. Thereby, according to the obtained effective transmittance and the pattern shape of the semi-transparent portion, the film transmittance of the semi-transparent portion can be determined, and the film quality and film thickness to be formed in the semi-transparent portion can be determined. it can. Further, in the step of obtaining transmitted light pattern data, the light transmitting portion has a light shielding portion, a light transmitting portion, and a semi-light transmitting portion, and the pattern shape of the semi-light transmitting portion, the film quality or the film thickness of the semi-light transmitting portion is formed. Using a test mask with multiple test patterns with different light section characteristics, and using the multiple transmitted light pattern data obtained from the multiple test masks, the semi-transparent section characteristics and the effective corresponding to the semi-transparent section characteristics By grasping the correlation with the transmittance, it is possible to accurately determine the quality or thickness of the film formed in the semi-transparent portion based on the pattern shape of the semi-translucent portion and the obtained effective transmittance.

また、半透光膜のパターン形状、膜質、膜厚などの半透光部特性と、この半透光部特性に対応する実効透過率との関係をデータベース化しておき、該データベースと、半透光部のパターン形状及びあらかじめ得られた実効透過率Tに基づいてシミュレーションを行うことによって、半透光部の膜透過率を決定することができる。例えば、遮光部、透光部及び半透光部を有し半透光部のパターン形状、該半透光部を形成する膜質又は膜厚のいずれかの半透光部特性が異なる複数のテストマスクに対して、テスト露光を行い、これらテストマスクの透過光パターンを撮像手段により取得し、取得された透過光パターンに基づいて透過光パターンデータを得て、この透過光パターンデータに基づいて露光条件下における実効透過率を得ることにより、半透光部の特性とこれに対応する実効透過率とを一定の規則にしたがってデータベース化することができる。これにより、半透光部のパターン形状や得られた実効透過率に基づいて、半透光部に形成する膜質や膜厚を迅速に決定できる。 In addition, a database of the relationship between the semi-transmission part characteristics such as the pattern shape, film quality, and film thickness of the semi-transmission film and the effective transmittance corresponding to the semi-transmission part characteristic is prepared as a database. by performing a simulation based on the pattern shape and previously obtained effective transmission rate T a of the optical unit, it is possible to determine the membrane permeability of the semi-light-transmitting portion. For example, a plurality of tests having a light-shielding portion, a light-transmitting portion, and a semi-light-transmitting portion and different semi-light-transmitting portion characteristics of the pattern shape of the semi-light-transmitting portion, the film quality or film thickness forming the semi-light-transmitting portion Test exposure is performed on the mask, the transmitted light patterns of these test masks are acquired by the imaging means, transmitted light pattern data is obtained based on the acquired transmitted light patterns, and exposure is performed based on the transmitted light pattern data. By obtaining the effective transmittance under the conditions, the characteristics of the semi-translucent portion and the effective transmittance corresponding thereto can be compiled into a database according to a certain rule. Thereby, based on the pattern shape of the semi-translucent portion and the obtained effective transmittance, the film quality and film thickness to be formed on the semi-translucent portion can be quickly determined.

(実施の形態3)
本実施の形態では、互いに実効透過率の異なる第1半透光部及び第2半透光部を有する多階調フォトマスクの製造方法と、該多階調フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程を行う場合について説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment mode, a method for manufacturing a multi-tone photomask having a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different effective transmittances, and a photolithography process using the multi-tone photomask are performed. The case where it performs is demonstrated.

図3は、透光部202、遮光部203、互いに実効透過率の異なる第1半透光部204a及び第2半透光部204bを有する多階調フォトマスク200を用いてフォトリソグラフィ工程を行う場合を示している。以下に、図3(A)〜(C)で示すフォトリソグラフィ工程に用いる多階調フォトマスク200の製造方法の一例について説明する。また、以下の説明においては、段差を有する被転写体206上にレジスト膜205を形成し、第1半透光部204aの透過光により被転写体206の段差上に形成する第1のレジストパターン207の膜厚と、第2半透光部204bの透過光により被転写体206上に形成する第1のレジストパターン207の膜厚を概略等しく形成する場合について説明する。   3A and 3B, a photolithography process is performed using a multi-tone photomask 200 having a light-transmitting portion 202, a light-shielding portion 203, and a first semi-transmissive portion 204a and a second semi-transmissive portion 204b having different effective transmittances. Shows the case. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the multi-tone photomask 200 used in the photolithography process illustrated in FIGS. 3A to 3C will be described. In the following description, a resist film 205 is formed on the transferred object 206 having a step, and a first resist pattern is formed on the transferred object 206 by the transmitted light of the first semi-translucent portion 204a. A case where the film thickness of 207 and the film thickness of the first resist pattern 207 formed on the transferred body 206 by the transmitted light of the second semi-translucent portion 204b are approximately equal will be described.

まず、上述した図1のステップ1〜ステップ3により、レジスト膜205のレジスト特性を把握した後(ステップ1)、レジスト膜205の減膜量を決定し(ステップ2)、露光光に対する第1半透光部204aと第2半透光部204bの実効透過率Tをそれぞれ決定する(ステップ3)。ここでは、現像後に、第1半透光部204a領域のレジストパターンと、第2半透光部204b領域のレジストパターンの膜厚が概略等しくなるように、第1半透光部の減膜値tと第2半透光部の減膜値tを定める。図3に示す場合には、段差を有する部分に第1半透光部204aを設けるため、t<tとなる。具体的には、第1半透光部の減膜値tと比較して、第2半透光部の減膜値tを被転写体206の段差部分の膜厚(高さ)だけ大きくすればよい。 First, after grasping the resist characteristics of the resist film 205 in steps 1 to 3 of FIG. 1 described above (step 1), the amount of reduction of the resist film 205 is determined (step 2), and the first half with respect to the exposure light. translucent portion 204a and the effective transmission rate T a of the second semi-light-transmitting portion 204b respectively determined (step 3). Here, after the development, the film thickness of the first semi-translucent portion 204a is approximately equal to the film thickness of the resist pattern in the second semi-transparent portion 204b region. t 1 and the film reduction value t 2 of the second semi-translucent portion are determined. In the case shown in FIG. 3, since the first semi-transparent portion 204a is provided in the stepped portion, t 1 <t 2 is satisfied. Specifically, as compared with the film reduction value t 1 of the first translucent portion, the film reduction value t 2 of the second semi-light-transmitting portion by the film thickness of the step portion of the transfer member 206 (height) Just make it bigger.

次に、第1半透光部204aの減膜値tと第2半透光部204bの減膜値tに基づいて、第1半透光部204aの実効透過率Tと第2半透光部204bの実効透過率Tをそれぞれ決定する。その後、得られた実効透過率Tに基づいて、多階調フォトマスク200を作製することができる(ステップ4)。多階調フォトマスク200の第1半透光部204aの膜透過率と第2半透光部204bの膜透過率は、それぞれ得られた実効透過率Tに基づいて決定される。なお、同一フォトマスクに膜透過率が異なる複数の半透光部を設ける場合には、各半透光部に形成する半透光膜の膜質や膜厚をそれぞれ制御すればよい。また、上記実施の形態2で示したように、第1半透光部204aの実効透過率Tと第2半透光部204bの実効透過率Tをそれぞれ決定した後、第1半透光部204aと第2半透光部204bのそれぞれのパターン形状と、露光機の露光条件とに基づいて、第1半透光部及び/又は第2半透光部の膜透過率を決定し、該膜透過率に基づいて第1半透光部及び/又は第2半透光部を形成することが好ましい。 Next, film reduction value of the first semi-light-transmitting portion 204a t 1 and on the basis of the film reduction value t 2 of the second semi-light-transmitting portion 204b, the effective transmittance of the first semi-light-transmitting portion 204a T A and the second the respectively determined effective transmission rate T a of the semi-light-transmitting portion 204b. Then, based on the obtained effective transmission rate T A, can be prepared a multi-tone photomask 200 (Step 4). Membrane permeability of the membrane permeability of the first semi-light-transmitting portion 204a and the second semi-light-transmitting portion 204b of the multi-tone photomask 200 is determined based on the effective transmission rate T A respectively obtained. Note that in the case where a plurality of semi-transparent portions having different film transmittances are provided in the same photomask, the film quality and film thickness of the semi-transparent film formed in each semi-transparent portion may be controlled. Further, as described in Embodiment 2, after the effective transmission rate T A of the first semi-light-transmitting portion 204a of the effective transmission rate T A of the second semi-light-transmitting portion 204b respectively determined, first semipermeable Based on the pattern shapes of the light part 204a and the second semi-transparent part 204b and the exposure conditions of the exposure machine, the film transmittance of the first semi-transparent part and / or the second semi-transparent part is determined. It is preferable to form the first semi-transmissive portion and / or the second semi-transmissive portion based on the film transmittance.

このように、互いに実効透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部を有する多階調フォトマスクを製造する場合であっても、現像によりレジスト膜の初期膜厚から減少する減膜値をもとに、多階調フォトマスクを設計することにより、段差を有する被転写体上に膜厚が概略等しいレジストパターンを形成することができる。   As described above, even when a multi-tone photomask having a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different effective transmittances is manufactured, the initial thickness of the resist film is reduced by development. By designing a multi-tone photomask based on the film reduction value, it is possible to form a resist pattern having substantially the same film thickness on a transfer target having a step.

なお、上記説明では、互いに実効透過率の異なる2種類の半透光部を有する多階調フォトマスクを製造する場合を示したが、これに限られず、互いに実効透過率の異なる3種類以上の半透光部を有する多階調フォトマスクを形成することも可能である。   In the above description, the case of manufacturing a multi-tone photomask having two types of semi-transparent portions having different effective transmittances is described. However, the present invention is not limited to this, and three or more types having different effective transmittances can be used. It is also possible to form a multi-tone photomask having a semi-translucent portion.

(実施の形態4)
本実施の形態では、多階調フォトマスクを用いて電子デバイスを製造する場合と該多階調フォトマスクの製造方法について図面を参照して説明する。ここでは、一例として、トランジスタを有する液晶表示装置の製造プロセスについて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment mode, a case where an electronic device is manufactured using a multi-tone photomask and a method for manufacturing the multi-tone photomask will be described with reference to the drawings. Here, as an example, a manufacturing process of a liquid crystal display device including a transistor will be described.

まず、絶縁表面300上に導電層を形成した後、該導電層上に第1のレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ工程を用いて該導電層をエッチングすることにより、ゲート電極301を形成する(図4(A)参照)。次に、ゲート電極301上に、ゲート絶縁層302と、非晶質シリコン層303と、不純物シリコン層304と、導電層305とを順に積層して形成する(図4(B)参照)。   First, after a conductive layer is formed over the insulating surface 300, a first resist film is formed over the conductive layer, and the conductive layer is etched using a photolithography process to form the gate electrode 301 ( (See FIG. 4A). Next, a gate insulating layer 302, an amorphous silicon layer 303, an impurity silicon layer 304, and a conductive layer 305 are sequentially stacked over the gate electrode 301 (see FIG. 4B).

次に、導電層305上に第2のレジスト膜306を形成した後(図4(C)参照)、第1の多階調フォトマスク307を用いて第2のレジスト膜306を現像することにより、第2のレジスト膜306の第1レジストパターン308を形成する(図4(D)参照)。第1の多階調フォトマスク307は、上記図2で示したように、透明基板上に透光部、遮光部及び半透光部を含む所定の転写パターンを有する構成のものを用いればよく、上記実施の形態1、2で示した方法を用いて製造することができる。つまり、第2のレジスト膜306に使用するレジストの特性を把握して、半透光部領域の第2のレジスト膜の減膜値を定めた後、該減膜値から半透光部の実効透過率Tを決定し、該実効透過率Tに基づいて第1の多階調フォトマスク307を製造する。なお、半透光部のパターン形状が小さい場合には、上記実施の形態2で示したように、半透光部のパターン形状や露光光の光学条件などを考慮して、得られた実効透過率を、半透光部の膜透過率を求める際に用いればよい。 Next, after a second resist film 306 is formed over the conductive layer 305 (see FIG. 4C), the second resist film 306 is developed using the first multi-tone photomask 307. Then, a first resist pattern 308 of the second resist film 306 is formed (see FIG. 4D). As the first multi-tone photomask 307, as shown in FIG. 2, a structure having a predetermined transfer pattern including a light transmitting portion, a light shielding portion, and a semi-light transmitting portion on a transparent substrate may be used. It can be manufactured using the method shown in the first and second embodiments. That is, after grasping the characteristics of the resist used for the second resist film 306 and determining the film thickness reduction value of the second resist film in the semi-translucent portion region, the effective of the semi-translucent portion is determined from the film thickness reduction value. The transmittance T A is determined, and the first multi-tone photomask 307 is manufactured based on the effective transmittance T A. When the pattern shape of the semi-translucent portion is small, the effective transmission obtained in consideration of the pattern shape of the semi-translucent portion, the optical conditions of the exposure light, etc., as described in the second embodiment. The ratio may be used when determining the film transmittance of the semi-translucent portion.

次に、第1のレジストパターン308をマスクとして、導電層305と、不純物シリコン層304と、非晶質シリコン層303とをエッチングする(図4(E)参照)。次に、第1のレジストパターン308をアッシングして全体的に減少させ、第2のレジスト膜306の第2のレジストパターン309を形成する(図4(F)参照)。次に、第2のレジストパターン309をマスクとして、導電層305と、不純物シリコン層304と、非晶質シリコン層303とをエッチングすることにより、チャネル形成領域、ソース領域、ドレイン領域、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタを形成する(図4(G)参照)。なお、ここでは、一例として、チャネル形成領域として機能する非晶質シリコン層の一部に凹部が形成されるチャネルエッチ型のトランジスタを形成する場合を示している。次に、パッシベーション膜310を形成した後、該パッシベーション膜310上に第3のレジスト膜311を形成する(図4(H)参照)。パッシベーション膜として、窒化シリコン膜等を用いることができる。また、第3のレジスト膜311は、塗布法(スピンコート法)により形成されるため、段差上に第3のレジスト膜311を形成する場合であっても、該第3のレジスト膜311の表面は概略平坦となる。   Next, the conductive layer 305, the impurity silicon layer 304, and the amorphous silicon layer 303 are etched using the first resist pattern 308 as a mask (see FIG. 4E). Next, the first resist pattern 308 is ashed and reduced as a whole, and a second resist pattern 309 of the second resist film 306 is formed (see FIG. 4F). Next, the conductive layer 305, the impurity silicon layer 304, and the amorphous silicon layer 303 are etched using the second resist pattern 309 as a mask, so that a channel formation region, a source region, a drain region, a source electrode, and A thin film transistor having a drain electrode is formed (see FIG. 4G). Note that here, as an example, a case where a channel etch transistor in which a recess is formed in part of an amorphous silicon layer functioning as a channel formation region is shown. Next, after the passivation film 310 is formed, a third resist film 311 is formed over the passivation film 310 (see FIG. 4H). As the passivation film, a silicon nitride film or the like can be used. In addition, since the third resist film 311 is formed by a coating method (spin coating method), the surface of the third resist film 311 is formed even when the third resist film 311 is formed on the step. Becomes substantially flat.

次に、少なくとも互いに実効透過率の異なる第1半透光部及び第2半透光部を有する第2の多階調フォトマスク312を用いて第3のレジスト膜311を現像することにより、第3のレジスト膜311の第1のレジストパターン313を形成する(図4(I)参照)。第2の多階調フォトマスク312は、透明基板上に透光部、遮光部、第1半透光部及び第2半透光部を含む所定の転写パターンを有する構成のものを用いればよく、上記実施の形態3で示した方法を用いて製造することができる。つまり、第3のレジスト膜311に使用するレジストの特性を把握して、第1半透光部領域の第2のレジスト膜311の減膜値t及び第2半透光部領域の第3のレジスト膜311の減膜値tをそれぞれ設定した後、該減膜値から第1半透光部の実効透過率T及び第2半透光部の実効透過率Tを決定し、該実効透過率Tに基づいて第2の多階調フォトマスク312を製造する。現像後において、第1半透光部領域の第1のレジストパターン313と、第2半透光部領域の第1のレジストパターン313の膜厚(残膜値)を概略等しくするためには、第1半透光部の減膜値tと第2半透光部の減膜値tをあらかじめ調整しておけばよい(図6参照)。なお、第1半透光部及び/又は第2半透光部のパターン形状が小さい場合には、上記実施の形態2で示したように、第1半透光部及び/又は第2半透光部のパターン形状や露光光の光学条件などを考慮して、得られた実効透過率Tを第1半透光部及び/又は第2半透光部の膜透過率に反映させればよい。 Next, the third resist film 311 is developed by using the second multi-tone photomask 312 having at least a first semi-transmission part and a second semi-transmission part having different effective transmittances from each other. The first resist pattern 313 of the third resist film 311 is formed (see FIG. 4I). The second multi-tone photomask 312 may be configured to have a predetermined transfer pattern including a translucent portion, a light-shielding portion, a first semi-transparent portion, and a second semi-transparent portion on a transparent substrate. It can be manufactured using the method shown in Embodiment Mode 3 above. That is, by grasping the characteristics of the resist used for the third resist film 311, the film thickness reduction value t 1 of the second resist film 311 in the first semi-translucent portion region and the third value in the second semi-transparent portion region. resist after the film reduction value t 2 of the film 311 were set respectively, to determine the effective transmission rate T a of effective transmission rate T a and the second semi-light-transmitting portion of the first semi-light-transmitting portion from the reduced film values, A second multi-tone photomask 312 is manufactured based on the effective transmittance TA. In order to make the film thickness (residual film value) of the first resist pattern 313 in the first semi-transparent part region and the first resist pattern 313 in the second semi-transparent part region approximately equal after development, the film reduction value t 1 of the first semi-light-transmitting portion of the film reduction value t 2 of the second semi-light-transmitting portion may be previously adjusted (see Figure 6). In addition, when the pattern shape of the first semi-transmissive part and / or the second semi-transmissive part is small, as shown in the second embodiment, the first semi-transmissive part and / or the second semi-transmissive part. by considering the pattern shape and the optical conditions of the exposure light of the light unit, if reflects the effective transmission rate T a obtained in the first semi-light-transmitting portion and / or membrane permeability of the second semi-light-transmitting portion Good.

次に、第1のレジストパターン313をマスクとして、パッシベーション膜310をエッチングしてソース電極又はドレイン電極として機能する導電層の一部を露出させる(図4(J)参照)。次に、第1のレジストパターン313をアッシングして全体的に厚さを縮小し、第3のレジスト膜の第2のレジストパターン314を形成する(図5(K)参照)。ここでは、第1半透光部領域の第1のレジストパターン313と、第2半透光部領域の第1のレジストパターン313の膜厚が概略等しくなるように形成しているため、アッシングにより双方の領域に形成された第1のレジストパターンを完全に除去することができる。次に、ソース電極又はドレイン電極として機能する導電層と電気的に接続するように、透明導電層315を形成する(図5(L)参照)。この際、透明導電層315は、第3のレジスト膜の第2のレジストパターン314上にも形成される。透明導電層315としては、透光性を有する導電層(例えば、ITO、IZO等)を用いることができる。次に、第3のレジスト膜の第2のレジストパターン314を除去(リフトオフ)することにより、画素電極316を形成する(図5(M)参照)。その後、対向基板との間に液晶材料を設けることにより、液晶表示装置を形成することができる。   Next, using the first resist pattern 313 as a mask, the passivation film 310 is etched to expose part of the conductive layer functioning as a source electrode or a drain electrode (see FIG. 4J). Next, the first resist pattern 313 is ashed to reduce the overall thickness, and a second resist pattern 314 of a third resist film is formed (see FIG. 5K). Here, since the film thickness of the first resist pattern 313 in the first semi-transparent part region and the first resist pattern 313 in the second semi-transparent part region are formed to be substantially equal, The first resist pattern formed in both regions can be completely removed. Next, the transparent conductive layer 315 is formed so as to be electrically connected to the conductive layer functioning as a source electrode or a drain electrode (see FIG. 5L). At this time, the transparent conductive layer 315 is also formed on the second resist pattern 314 of the third resist film. As the transparent conductive layer 315, a light-transmitting conductive layer (for example, ITO, IZO, or the like) can be used. Next, the second resist pattern 314 of the third resist film is removed (lifted off) to form the pixel electrode 316 (see FIG. 5M). After that, a liquid crystal display device can be formed by providing a liquid crystal material between the counter substrate and the counter substrate.

本実施の形態に示すように、多階調フォトマスクを用いることにより、電子デバイスの製造プロセスを簡略化すると共に、部材コストを削減することができる。また、あらかじめ得られた実効透過率Tに基づいて製造された多階調フォトマスクを用いることにより、フォトリソグラフィ工程においてレジストパターンの形状制御を正確に行い、再現性や安定性を向上させることができる。その結果、電子デバイスの性能安定性を向上し、製造コストを低減することが可能となる。 As shown in this embodiment mode, by using a multi-tone photomask, the manufacturing process of the electronic device can be simplified and the member cost can be reduced. Further, by using a multi-tone photomask fabricated based on the effective transmittance T A obtained previously, precisely performs shape control of the resist pattern in a photolithography process, to improve the reproducibility and stability Can do. As a result, the performance stability of the electronic device can be improved and the manufacturing cost can be reduced.

なお、本発明は、上記実施の形態1〜実施の形態4に限定されず、適宜変更して実施することができる。また、実施の形態1〜実施の形態4は適宜組み合わせて実施することができる。例えば、上記実施の形態における材質、パターン構成、部材の個数、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the said Embodiment 1-Embodiment 4, It can change and implement suitably. Further, Embodiments 1 to 4 can be implemented in appropriate combination. For example, the material, the pattern configuration, the number of members, the size, the processing procedure, and the like in the above embodiment are merely examples, and various modifications can be made within the scope of the effects of the present invention. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.

本実施例では、互いに実効透過率の異なる第1半透光部と第2半透光部を有する多階調フォトマスクを製造し、該多階調フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程を行った場合について示す。なお、本実施例では、段差を有する被転写体上にレジスト膜を形成し、被転写体の段差を有する部分に形成されたレジスト膜を第1半透光部を介して露光し、段差を有さない部分に形成されたレジスト膜を第2半透光部を介して露光する場合(図3参照)について実施した。なお、本実施例では、被転写体の段差の膜厚(高さ)、第1半透光部と第2半透光部のパターン形状を変えて、以下の4種類の多階調フォトマスク(多階調フォトマスク(a)〜多階調フォトマスク(d))を製造し、それぞれの多階調フォトマスクを用いてフォトリソグラフィ工程を行った。   In this example, a multi-tone photomask having a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different effective transmittances was manufactured, and a photolithography process was performed using the multi-tone photomask. Show the case. In this embodiment, a resist film is formed on the transfer target having a step, and the resist film formed on the transfer target portion having the step is exposed through the first semi-transparent portion. It implemented about the case (refer FIG. 3) which exposes the resist film formed in the part which does not have through a 2nd semi-translucent part. In the present embodiment, the following four types of multi-tone photomasks are obtained by changing the film thickness (height) of the step of the transferred body and the pattern shapes of the first and second semi-transparent portions. (Multi-tone photomask (a) to multi-tone photomask (d)) were manufactured, and a photolithography process was performed using each multi-tone photomask.

まず、設計しようとする多階調フォトマスク(a)〜(d)を示す。
多階調フォトマスク(a)
・第1半透光部領域における被転写体の段差:0.4μm
・第1半透光部のパターン形状:50μm□以上
・第2半透光部のパターン形状:50μm□以上
First, multi-tone photomasks (a) to (d) to be designed are shown.
Multi-tone photomask (a)
-Level difference of the transfer object in the first semi-translucent part region: 0.4 μm
・ Pattern shape of the first semi-translucent part: 50 μm □ or more ・ Pattern shape of the second semi-translucent part: 50 μm □ or more

多階調フォトマスク(b)
・第1半透光部領域における被転写体の段差:0.4μm
・第1半透光部のパターン形状:遮光部に囲まれた幅4.0μm
・第2半透光部のパターン形状:50μm□以上
Multi-tone photomask (b)
-Level difference of the transfer object in the first semi-translucent part region: 0.4 μm
-Pattern shape of the first semi-translucent portion: width 4.0 μm surrounded by the light shielding portion
・ Pattern shape of the second semi-translucent part: 50 μm □ or more

多階調フォトマスク(c)
・第1半透光部領域における被転写体の段差:0.2μm
・第1半透光部のパターン形状:50μm以上
・第2半透光部のパターン形状:遮光部に囲まれた幅4.0μm
Multi-tone photomask (c)
-Step difference of the transfer object in the first semi-transparent part region: 0.2 μm
・ Pattern shape of the first semi-transparent part: 50 μm or more ・ Pattern shape of the second semi-translucent part: width 4.0 μm surrounded by the light shielding part

多階調フォトマスク(d)
・第1半透光部領域における被転写体の段差:0.2μm
・第1半透光部のパターン形状:遮光部に囲まれた幅4.0μm
・第2半透光部のパターン形状:遮光部に囲まれた幅8.0μm
Multi-tone photomask (d)
-Step difference of the transfer object in the first semi-transparent part region: 0.2 μm
-Pattern shape of the first semi-translucent portion: width 4.0 μm surrounded by the light shielding portion
-Pattern shape of the second semi-translucent portion: width 8.0 μm surrounded by the light shielding portion

次に、上記多階調フォトマスク(a)〜(d)の第1半透光部の膜透過率及び第2半透光部の膜透過率を求め、該多階調フォトマスク(a)〜(d)を作製する方法について説明する。   Next, the film transmissivity of the first semi-transparent part and the film transmissivity of the second semi-transparent part of the multi-tone photomasks (a) to (d) are obtained, and the multi-tone photomask (a) A method for producing (d) will be described.

まず、それぞれの多階調フォトマスク(a)〜(d)を作製する前の段階で、実際に行うフォトリソグラフィ工程の条件を以下のように設定した。   First, in the stage before manufacturing each multi-tone photomask (a) to (d), the conditions of the actual photolithography process were set as follows.

露光機光学条件:NA=0.08、σ=0.8、露光波長(各波長の強度の比率が、g線/h線/i線=1.0/1.0/1.0)
フォトリソグラフィ工程における露光量:120mJ/cm
レジスト膜:ポジ型レジスト
レジスト膜の初期膜厚:2.4μm
Exposure machine optical conditions: NA = 0.08, σ = 0.8, exposure wavelength (the ratio of the intensity of each wavelength is g-line / h-line / i-line = 1.0 / 1.0 / 1.0)
Exposure amount in photolithography process: 120 mJ / cm 2
Resist film: positive resist Initial film thickness of resist film: 2.4 μm

なお、上記フォトリソグラフィ工程の条件は、それぞれの多階調フォトマスク(a)〜(d)において共通とした。   Note that the conditions of the photolithography process are common to the multi-tone photomasks (a) to (d).

続いて、フォトリソグラフィ工程に使用するレジストの特性を把握した。本実施例では、初期膜厚が2.4μmのポジ型のレジストに、上記露光機光学条件下で露光光を照射して、該露光光の露光量と現像によるレジストの減膜量の関係を求めることにより、レジスト特性曲線を作成した(図7参照)。図7において、横軸は上記露光機光学条件下における露光光の露光量を示し、縦軸は露光光の露光量に対するレジストの減膜量を示している。   Subsequently, the characteristics of the resist used in the photolithography process were grasped. In this example, a positive resist having an initial film thickness of 2.4 μm is irradiated with exposure light under the above exposure machine optical conditions, and the relationship between the exposure amount of the exposure light and the reduction amount of the resist due to development is shown. By obtaining this, a resist characteristic curve was created (see FIG. 7). In FIG. 7, the horizontal axis indicates the exposure amount of the exposure light under the above exposure machine optical conditions, and the vertical axis indicates the film thickness of the resist with respect to the exposure amount of the exposure light.

次に、現像後の第1半透光部領域のレジストパターンと第2半透光部領域のレジストパターンの残膜値が同じとなるように、第1半透光部領域のレジストの目標膜減量tと、第2半透光部領域のレジストの目標減膜量tを定めた。本実施例では、レジストパターンの残膜値が0.8μmとなるように、多階調フォトマスク(a)〜(d)の第1半透光部領域のレジストの目標膜減量と、第2半透光部領域のレジストの目標減膜量をそれぞれ定めた後、目標減膜量に対応する実効透過率Tをそれぞれ以下のように求めた。なお、それぞれの実効透過率Tは、それぞれの目標減膜量に対応する露光量をレジスト特性曲線から求めた後、上記式(1)を用いることにより決定することができる。 Next, the resist target film in the first semi-transparent part region is set so that the residual film values of the resist pattern in the first semi-transparent part region and the resist pattern in the second semi-transparent part region after development are the same. weight loss t 1, a targeted decrease film amount t 2 of the resist of the second translucent region. In this example, the target film loss of the resist in the first semi-transparent region of the multi-tone photomasks (a) to (d) is set so that the residual film value of the resist pattern is 0.8 μm, and the second after determining translucent region of the resist of the target decreased film weight, respectively, was determined effective transmission rate T a corresponding to the target decrease film weight as follows. Incidentally, each of the effective transmission rate T A is after obtaining the exposure amount corresponding to each of the target decrease film weight from the resist characteristic curve can be determined by using the above equation (1).

多階調フォトマスク(a)
・第1半透光膜の減膜量t:1.2μm(実効透過率T=42.2mJ/120mJ=35.2%)
・第2半透光膜の減膜量t:1.6μm(実効透過率T=52.1mJ/120mJ=43.4%)
Multi-tone photomask (a)
-Decrease amount t 1 of the first semi-transparent film: 1.2 μm (effective transmittance T A = 42.2 mJ / 120 mJ = 35.2%)
-Decrease amount t 2 of the second semi-transparent film: 1.6 μm (effective transmittance T A = 52.1 mJ / 120 mJ = 43.4%)

多階調フォトマスク(b)
・第1半透光膜の減膜量t:1.2μm(実効透過率T=42.2mJ/120mJ=35.2%)
・第2半透光膜の減膜量t:1.6μm(実効透過率T=52.1mJ/120mJ=43.4%)
Multi-tone photomask (b)
-Decrease amount t 1 of the first semi-transparent film: 1.2 μm (effective transmittance T A = 42.2 mJ / 120 mJ = 35.2%)
-Decrease amount t 2 of the second semi-transparent film: 1.6 μm (effective transmittance T A = 52.1 mJ / 120 mJ = 43.4%)

多階調フォトマスク(c)
・第1半透光膜の減膜量t:1.4μm(実効透過率T=47.2mJ/120mJ=39.3%)
・第2半透光膜の減膜量t:1.6μm(実効透過率T=52.1mJ/120mJ=43.4%)
Multi-tone photomask (c)
-Decrease amount t 1 of the first semi-transparent film: 1.4 μm (effective transmittance T A = 47.2 mJ / 120 mJ = 39.3%)
-Decrease amount t 2 of the second semi-transparent film: 1.6 μm (effective transmittance T A = 52.1 mJ / 120 mJ = 43.4%)

多階調フォトマスク(d)
・第1半透光膜の減膜量t:1.4μm(実効透過率T=47.2mJ/120mJ=39.3%)
・第2半透光膜の減膜量t:1.6μm(実効透過率T=52.1mJ/120mJ=43.4%)
Multi-tone photomask (d)
-Decrease amount t 1 of the first semi-transparent film: 1.4 μm (effective transmittance T A = 47.2 mJ / 120 mJ = 39.3%)
-Decrease amount t 2 of the second semi-transparent film: 1.6 μm (effective transmittance T A = 52.1 mJ / 120 mJ = 43.4%)

次に、多階調フォトマスク(a)〜(d)の第1半透光膜の膜透過率と、第2半透光膜の膜透過率をそれぞれ以下の通り求め、フォトマスクを製造した。   Next, the film transmittance of the first semi-transmissive film and the film transmittance of the second semi-transmissive film of the multi-tone photomasks (a) to (d) were respectively determined as follows, and the photomask was manufactured. .

多階調フォトマスク(a)においては、第1半透光部のパターン形状と第2半透光部のパターン形状が十分に大きいため、実効透過率と膜透過率を同等の値とすることができる。本実施例では、第1半透光部の膜透過率を35%(実効透過率T35.2%)、第2半透光部の膜透過率を43%(実効透過率T43.4%)として、多階調フォトマスク(a)を作製した。 In the multi-tone photomask (a), since the pattern shape of the first semi-transparent portion and the pattern shape of the second semi-transparent portion are sufficiently large, the effective transmittance and the film transmittance should be set to the same value. Can do. In this example, the film transmittance of the first semi-transparent portion is 35% (effective transmittance T A 35.2%), and the film transmittance of the second semi-transparent portion is 43% (effective transmittance T A 43). .4%), a multi-tone photomask (a) was produced.

多階調フォトマスク(b)においては、第1半透光部のパターン形状は小さいため、実効透過率Tに基づいてシミュレーションにより膜透過率を求めた。このときの、第1半透光部の空間像シミュレーション結果を図8(A)に示す。図8(A)において、横軸は半透光膜の配置を示し、縦軸はパターン形状の幅が4.0μm且つ膜透過率が40%における実効透過率を示している。一方で、第2半透光部のパターン形状は十分に大きいため、実効透過率Tと膜透過率を同等の値とすることができる。その結果、本実施例では、第1半透光部の膜透過率を40%(実効透過率T35.2%)、第2半透光部の膜透過率を43%(実効透過率T43.4%)として、多階調フォトマスク(b)を作製した。 In multi-tone photomask (b), since the pattern shape of the first semi-light-transmitting portion is small, it was determined membrane permeability by simulation based on the effective transmission rate T A. FIG. 8A shows the aerial image simulation result of the first semi-transparent portion at this time. In FIG. 8A, the horizontal axis indicates the arrangement of the semi-transparent film, and the vertical axis indicates the effective transmittance when the width of the pattern shape is 4.0 μm and the film transmittance is 40%. On the other hand, the pattern shape of the second semi-light-transmitting portion is sufficiently large, the effective transmission rate T A and membrane permeability can be made equal value. As a result, in this example, the film transmittance of the first semi-transparent portion is 40% (effective transmittance T A 35.2%), and the film transmittance of the second semi-transmissive portion is 43% (effective transmittance). A multi-tone photomask (b) was manufactured as TA 43.4%).

多階調フォトマスク(c)においては、第1半透光部のパターン形状は十分に大きいため、実効透過率と膜透過率を同等の値とすることができる。一方で、第2半透光部のパターン形状は小さいため、実効透過率に基づいてシミュレーションにより膜透過率を求めた。このときの、第2半透光部の空間像シミュレーション結果を図8(B)に示す。図8(B)において、横軸は半透光膜の配置を示し、縦軸はパターン形状の幅が4.0μm且つ膜透過率が49%における実効透過率を示している。その結果、本実施例では、第1半透光部の膜透過率を39%(実効透過率T39.3%)、第2半透光部の膜透過率を49%(実効透過率T43.4%)として、多階調フォトマスク(c)を作製した。 In the multi-tone photomask (c), since the pattern shape of the first semi-translucent portion is sufficiently large, the effective transmittance and the film transmittance can be set to the same value. On the other hand, since the pattern shape of the second semi-transparent portion is small, the membrane transmittance was obtained by simulation based on the effective transmittance. FIG. 8B shows the aerial image simulation result of the second semi-transparent portion at this time. In FIG. 8B, the horizontal axis indicates the arrangement of the semi-transparent film, and the vertical axis indicates the effective transmittance when the width of the pattern shape is 4.0 μm and the membrane transmittance is 49%. As a result, in this example, the film transmittance of the first semi-transparent portion was 39% (effective transmittance T A 39.3%), and the film transmittance of the second semi-transmissive portion was 49% (effective transmittance). A multi-tone photomask (c) was manufactured as TA 43.4%).

多階調フォトマスク(d)においては、第1半透光部のパターン形状と第2半透光膜のパターン形状が小さいため、実効透過率Tに基づいてシミュレーションにより膜透過率を求めた。このときの、第1の半透光部と第2半透光部の空間像シミュレーション結果を図8(C)に示す。図8(C)において、横軸は半透光膜の配置を示し、縦軸はパターン形状の幅が4.0μm且つ膜透過率が43%における実効透過率T、パターン形状の幅が8.0μm且つ膜透過率が44%における実効透過率を示している。その結果、本実施例では、多階調フォトマスク(d)の第1半透光部の膜透過率を43%(実効透過率T39.3%)、第2半透光部の膜透過率を44%(実効透過率T43.4%)として、多階調フォトマスク(d)を作製した。なお、多階調フォトマスク(d)では、第1半透光部の膜透過率と第2半透光膜の膜透過率の差が1%であるため、同一の膜透過率でフォトマスクを作製してもよい。 In multi-tone photomask (d), since the pattern shape and a pattern shape of the second HanToruHikarimaku the first semi-light-transmitting portion is small, was determined membrane permeability by simulation based on the effective transmission rate T A . FIG. 8C shows the aerial image simulation results of the first semi-transmissive part and the second semi-transmissive part at this time. In FIG. 8C, the horizontal axis represents the arrangement of the semi-transparent film, and the vertical axis represents the effective transmittance T A when the width of the pattern shape is 4.0 μm and the membrane transmittance is 43%, and the width of the pattern shape is 8 The effective transmittance is 0.0 μm and the membrane transmittance is 44%. As a result, in this example, the film transmissivity of the first semi-transmissive part of the multi-tone photomask (d) is 43% (effective transmissivity T A 39.3%), and the film of the second semi-transparent part. A multi-tone photomask (d) was manufactured with a transmittance of 44% (effective transmittance T A 43.4%). In the multi-tone photomask (d), the difference between the film transmittance of the first semi-transmissive portion and the film transmittance of the second semi-transmissive film is 1%. May be produced.

作製した多階調フォトマスク(a)〜(d)を用いて、フォトリソグラフィ工程を行った場合の結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of performing a photolithography process using the produced multi-tone photomasks (a) to (d).

Figure 0005545994
Figure 0005545994

表1の結果より、多階調フォトマスク(a)〜(d)の第1半透光部領域のレジストパターンの残膜値と第2半透光部領域のレジストパターンの残膜値を等しい値(0.8μm付近)とすることができた。   From the results of Table 1, the residual film value of the resist pattern in the first semi-transparent part region of the multi-tone photomasks (a) to (d) is equal to the residual film value of the resist pattern in the second semi-transparent part region. Value (near 0.8 μm).

100 多階調フォトマスク
101 透明基板
102 透光部
103 遮光部
104 半透光部
105 レジスト膜
106 被転写体
107 第1のレジストパターン
108 第2のレジストパターン
200 多階調フォトマスク
202 透光部
203 遮光部
204a 第1半透光部
204b 第2半透光部
205 レジスト膜
206 被転写体
207 第1のレジストパターン
208 第2のレジストパターン
300 絶縁表面
301 ゲート電極
302 ゲート絶縁層
303 非晶質シリコン層
304 不純物シリコン層
305 導電層
306 第2のレジスト膜
307 第1の多階調フォトマスク
308 第1のレジストパターン
309 第2のレジストパターン
310 パッシベーション膜
311 第3のレジスト膜
312 第2の多階調フォトマスク
313 第1のレジストパターン
314 第2のレジストパターン
315 透明導電層
316 画素電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Multi-tone photomask 101 Transparent substrate 102 Translucent part 103 Light-shielding part 104 Semi-transparent part 105 Resist film 106 Transfer object 107 1st resist pattern 108 2nd resist pattern 200 Multi-tone photomask 202 Translucent part 203 Light-shielding portion 204a First semi-transparent portion 204b Second semi-transparent portion 205 Resist film 206 Transfer object 207 First resist pattern 208 Second resist pattern 300 Insulating surface 301 Gate electrode 302 Gate insulating layer 303 Amorphous Silicon layer 304 Impurity silicon layer 305 Conductive layer 306 Second resist film 307 First multi-tone photomask 308 First resist pattern 309 Second resist pattern 310 Passivation film 311 Third resist film 312 Second multi-layer Gradation photomask 13 the first resist pattern 314 second resist pattern 315 transparent conductive layer 316 pixel electrode

Claims (7)

透光部、遮光部及び露光光の一部を透過する半透光部を含む所定の転写パターンを有し、エッチング加工がなされる被転写体であって、段差を有する被転写体上に形成されたレジスト膜に対して、前記所定の転写パターンを転写させ、前記レジスト膜を前記エッチング加工におけるマスクとなるレジストパターンとなす、表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法において、
前記半透光部は、互いに実効透過率の異なる第1半透光部及び第2半透光部を有し、
前記レジスト膜に使用するレジストの、前記露光光の光量に対する減膜量についてのレジスト特性を把握する工程と、
前記レジスト特性に基づいて、前記第1半透光部の実効透過率と前記第2半透光部の実効透過率とをそれぞれ決定する工程と、
前記決定した実効透過率に基づいて、少なくとも透明基板上に形成された遮光膜をパターニングすることにより、前記段差上に、それぞれ所定の膜厚を有するレジストパターンを形成するための、前記第1半透光部と第2半透光部を形成する工程と、を有する表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。
A transfer object having a predetermined transfer pattern including a translucent part, a light-shielding part, and a semi-transparent part that transmits a part of the exposure light, and is formed on the transferred object having a step. In the method of manufacturing a multi-tone photomask for manufacturing a display device, the predetermined transfer pattern is transferred to the resist film, and the resist film becomes a resist pattern that serves as a mask in the etching process.
The semi-translucent part has a first semi-translucent part and a second semi-translucent part having different effective transmittances from each other,
The step of grasping the resist characteristics of the resist used for the resist film with respect to the film thickness with respect to the light amount of the exposure light;
A step of the resist characteristics based, determines the effective transmission rate of the effective transmittance of the first semi-light-transmitting portion and the second semi-light-transmitting portion respectively,
The first half for forming a resist pattern having a predetermined film thickness on the step by patterning at least a light shielding film formed on the transparent substrate based on the determined effective transmittance. A method of manufacturing a multi-tone photomask for manufacturing a display device , comprising: forming a light- transmitting portion and a second semi-light- transmitting portion.
前記決定した実効透過率と、前記半透光部のパターン形状と、露光機の露光条件とに基づいて、前記半透光部に用いる半透光膜の膜透過率を決定し、前記半透光の膜透過率に基づいて前記半透光部を形成する、請求項に記載の表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。 Based on the determined effective transmittance, the pattern shape of the semi-translucent portion, and the exposure conditions of the exposure machine, the film transmissivity of the semi-transparent film used for the semi-transparent portion is determined, and the semi-transparent forming the semi-light transmitting portion based on the membrane permeability of light film, a method of manufacturing a display device for producing multi-tone photo mask according to claim 1. 前記半透光部は、透明基板上に、前記多階調フォトマスクの露光に使用する露光機の解像限界以下の寸法を有する遮光膜パターンが形成されてなる、請求項1に記載の表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。 2. The display according to claim 1, wherein the semi-transparent portion is formed by forming a light-shielding film pattern having a dimension not larger than a resolution limit of an exposure machine used for exposure of the multi-tone photomask on a transparent substrate. A method of manufacturing a multi-tone photomask for manufacturing an apparatus . 前記半透光部は、透明基板上に、半透光膜が形成されてなる、請求項1に記載の表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。 The method for manufacturing a multi-tone photomask for manufacturing a display device according to claim 1, wherein the semi-transparent portion is formed by forming a semi-transparent film on a transparent substrate. 前記第1半透光部の実効透過率の決定は、前記第1半透光部の透過光により前記被転写体上に形成するレジストパターンの、前記レジスト膜の初期膜厚に対する減膜量tに基づいて行い、
前記第2半透光部の実効透過率の決定は、前記第2半透光部の透過光により前記被転写体上に形成するレジストパターンの、前記レジスト膜の初期膜厚に対する減膜量tに基づいて行う、請求項に記載の表示装置製造用多階調フォトマスクの製造方法。
The effective transmittance of the first semi-transparent portion is determined by reducing the film thickness t with respect to the initial film thickness of the resist film of the resist pattern formed on the transferred body by the transmitted light of the first semi-transparent portion. 1 based on
The effective transmissivity of the second semi-transparent part is determined by reducing the film thickness t with respect to the initial film thickness of the resist film of the resist pattern formed on the transferred body by the transmitted light of the second semi-transparent part. performed based on the 2, a method of manufacturing a display device for producing multi-tone photo mask according to claim 1.
請求項1から請求項のいずれかに記載された製造方法で作製された表示装置製造用多階調フォトマスクを用いて、被転写体上のレジスト膜に露光することにより、前記被転写体上にレジストパターンを形成するパターン転写方法。 By using the display device for manufacturing multi-tone photomasks produced by the production method described in any one of claims 1 to 5, by exposing the resist film on the transfer member, the transferred object A pattern transfer method for forming a resist pattern thereon. 段差を有する被転写体上にレジスト膜を形成する工程と、
前記被転写体上の前記レジスト膜に多階調フォトマスクを用いて露光することにより、前記被転写体上にレジストパターンを形成する工程とを有し、
前記多階調フォトマスクとして、請求項1から請求項5のいずれかに記載された製造方法で作製された表示装置製造用多階調フォトマスクを用い、
前記レジストパターンの各々の段差上に形成されるレジストの残膜値を概略等しく形成するパターン転写方法。
Forming a resist film on the transfer target having a step;
Forming a resist pattern on the transferred body by exposing the resist film on the transferred body using a multi-tone photomask, and
As the multi-tone photomask, a multi-tone photomask for manufacturing a display device manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 5 ,
A pattern transfer method for forming substantially the same residual film value of a resist formed on each step of the resist pattern.
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