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JP7355598B2 - Photomask, electronic device manufacturing method, and photomask manufacturing method - Google Patents
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Photomask, electronic device manufacturing method, and photomask manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、フォトマスク、電子デバイスの製造方法、および、フォトマスクの製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask, a method of manufacturing an electronic device, and a method of manufacturing a photomask.

フラットパネルディスプレイおよび半導体集積回路等の電子デバイスの製作には、透明基板の一主表面上に遮光膜等の光学膜をパターニングして形成された、転写用パターンを有するフォトマスクが使用される。 2. Description of the Related Art In the production of electronic devices such as flat panel displays and semiconductor integrated circuits, a photomask having a transfer pattern formed by patterning an optical film such as a light shielding film on one main surface of a transparent substrate is used.

特に、半導体集積回路(以下、LSI:Large-scale Integrated Circuit)製造用フォトマスクとして、ハーフトーン型位相シフトマスクが知られている。このフォトマスクは、バイナリマスクにおける遮光領域を、パターンが転写しない程度の透過率をもつものとし、透過する光の位相を180度シフトさせる構造として、解像性能を向上させるものである(非特許文献1)。 In particular, a halftone phase shift mask is known as a photomask for manufacturing semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as LSI: Large-scale Integrated Circuit). This photomask has a structure in which the light-shielding area in the binary mask has a transmittance that does not transfer the pattern, and the phase of the transmitted light is shifted by 180 degrees to improve resolution performance (non-patent technique). Reference 1).

一方、画像表示装置においても、画素数を増大させ、更に高い解像度を有するものへの要望が生じたことから、LSI製造に用いられた位相シフトマスクを、画像表示装置の製造に使用する試みがなされている(特許文献1)。 On the other hand, as there has been a demand for image display devices with an increased number of pixels and even higher resolution, attempts have been made to use phase shift masks used in LSI manufacturing in the manufacturing of image display devices. (Patent Document 1).

また、フラットパネルディスプレイの製造に使用される、多階調のハーフトーンマスクが知られている。例えば、透明基板上に、透過率が20~50%、位相差が60~90度の半透過膜パターンと遮光膜パターンを備える。このような多階調のハーフトーンマスクを使用することにより、1回の露光で、位置によって膜厚の異なるフォトレジストパターンを形成することができ、フラットパネルディスプレイの製造工程におけるリソグラフィーの工程数を削減し、製造コストを低減することができる。このような用途のハーフトーンマスクは、透明基板、半透過膜、遮光膜により、3階調を実現することができ、また、複数の透過率の半透過膜を用いた4階調以上のハーフトーンマスクを実現することもできる。(特許文献2)。 Additionally, multi-gradation halftone masks used in the manufacture of flat panel displays are known. For example, a semi-transparent film pattern and a light-shielding film pattern with a transmittance of 20 to 50% and a phase difference of 60 to 90 degrees are provided on a transparent substrate. By using such a multi-gradation halftone mask, it is possible to form a photoresist pattern with a film thickness that varies depending on the position in a single exposure, reducing the number of lithography steps in the manufacturing process of flat panel displays. and reduce manufacturing costs. Halftone masks for such applications can achieve three gradations using a transparent substrate, a semi-transmissive film, and a light-shielding film, and can also create half-tone masks of four or more gradations using semi-transmissive films with multiple transmittances. It is also possible to realize a tone mask. (Patent Document 2).

特開2014-092727号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-092727 特開2018-005072号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-005072

田邉功、竹花洋一、法元盛久著、「フォトマスク電子部品製造の基幹技術」、初版、東京電機大学出版局、2011年4月20日、p.245-246Isao Tanabe, Yoichi Takehana, and Morihisa Homoto, “Key Technologies for Manufacturing Photomask Electronic Components,” 1st edition, Tokyo Denki University Press, April 20, 2011, p. 245-246

フラットパネルディスプレイの製造工程においては、近接(プロキシミティ)露光方式が適用される場合がある。近接露光装置は、投影(プロジェクション)露光装置と比較すると、解像性能においては及ばない一方、フォトマスクと被転写体(ディスプレイ基板など)の間に結像光学系を設けないことにより装置構成がシンプルであり、装置導入が比較的容易であり、また製造上のコストメリットが高い。このような理由により、近接露光装置は、液晶表示装置のカラーフィルタ(CF:Color Filter)に用いるブラックマトリクス又はブラックストライプ、或いはフォトスペーサ(PS:Photo Spacer)の製造に主に適用される。また、有機EL表示装置のブラックマトリクスなどにも用いることができる。 In the manufacturing process of flat panel displays, a proximity exposure method is sometimes applied. Although close-range exposure equipment does not have the same resolution performance as projection exposure equipment, it has a simpler equipment configuration because it does not include an imaging optical system between the photomask and the object to be transferred (display substrate, etc.). It is simple, relatively easy to introduce, and has high manufacturing cost advantages. For these reasons, the proximity exposure apparatus is mainly applied to manufacturing a black matrix or black stripe used in a color filter (CF) of a liquid crystal display device, or a photo spacer (PS). It can also be used as a black matrix for organic EL display devices.

一方、フラットパネルディスプレイの画素密度増大や明るさの増大、省電力の要望により、製造工程に使用するフォトマスクにおいても転写用パターンの微細化傾向が顕著である。微細なパターンの転写に、投影露光方式を用いれば、解像力は有利であるが、近接露光による上記メリットが失われるため、近接露光方式を適用しつつ、微細なパターンを精緻に転写することが新たな課題である。 On the other hand, due to demands for increased pixel density, increased brightness, and reduced power consumption of flat panel displays, there is a noticeable trend toward finer transfer patterns in photomasks used in manufacturing processes. If the projection exposure method is used to transfer fine patterns, resolution is advantageous, but the above advantages of close-up exposure are lost, so a new approach is to use the close-up exposure method to precisely transfer fine patterns. This is a serious issue.

本発明の第1の態様は、
透明基板上に形成された透過制御膜がパターニングされてなる転写用パターンを備えた、近接露光用のフォトマスクであって、前記転写用パターンは、前記透明基板上に透過制御膜が形成されてなる透過制御部と、前記透明基板が露出する透光部とを有し、前記透過制御部は、前記フォトマスクを露光する露光光に対し、255度以上360度未満の位相シフト量を有する、フォトマスクである。
The first aspect of the present invention is
A photomask for close exposure comprising a transfer pattern formed by patterning a transmission control film formed on a transparent substrate, the transfer pattern comprising a transmission control film formed on the transparent substrate. and a light transmitting part through which the transparent substrate is exposed, and the transmission control part has a phase shift amount of 255 degrees or more and less than 360 degrees with respect to the exposure light that exposes the photomask. It's a photomask.

本発明の第2の態様は、
前記透過制御部は、露光光に対して、300度以上360度未満の位相シフト量を有する、第1の態様のフォトマスクである。
The second aspect of the invention is
The transmission control section is the photomask of the first aspect, having a phase shift amount of 300 degrees or more and less than 360 degrees with respect to the exposure light .

本発明の第3の態様は、
前記転写用パターンが転写される被転写体上の感光性材料がネガ型である場合、前記透過制御部は、前記フォトマスクを用いた露光、及び現像によって前記感光性材料が溶出する領域に対応するものであり、
前記透過制御部の透過率をT、前記被転写体上のレジスト膜が現像によって不溶となる光強度の閾値をIthとしたとき、(Ith-T)/(Ith+T)として定義されるコントラストは、0.667以上である、第1または第2の態様のフォトマスクである。
The third aspect of the present invention is
When the photosensitive material on the transfer target to which the transfer pattern is transferred is a negative type, the transmission control section corresponds to a region where the photosensitive material is eluted by exposure using the photomask and development. and
When the transmittance of the transmission control section is T, and the threshold of light intensity at which the resist film on the transfer target becomes insoluble by development is Ith, the contrast defined as (Ith-T)/(Ith+T) is: The photomask according to the first or second aspect has a particle diameter of 0.667 or more .

本発明の第4の態様は、
ネガ型感光性材料露光用である、第1または第2の態様のフォトマスクである。
The fourth aspect of the present invention is
This is a photomask according to the first or second aspect, which is for exposing a negative photosensitive material .

本発明の第5の態様は、
前記露光光は、波長313nm、334nm、365nm、405nmまたは436nmの少なくともいずれかの波長の光を含む、第1~第4の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The fifth aspect of the present invention is
The exposure light is a photomask according to any one of the first to fourth aspects, including light having a wavelength of at least one of 313 nm, 334 nm, 365 nm, 405 nm, and 436 nm .

本発明の第6の態様は、
前記透過制御部は、露光光に対する透過率が10%以下である、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The sixth aspect of the present invention is
The transmission control section is a photomask according to any one of the first to fifth aspects , which has a transmittance of 10% or less for exposure light .

本発明の第7の態様は、
前記転写用パターンは、幅3~10μmのライン状の透光部を有する、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The seventh aspect of the present invention is
The transfer pattern is a photomask according to any one of the first to fifth aspects , having a line-shaped light-transmitting part with a width of 3 to 10 μm.

本発明の第8の態様は、
前記転写用パターンは、被転写体上のネガ型感光性材料に、10μm以下の幅のライン状のパターンを形成するものである、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The eighth aspect of the present invention is
The transfer pattern is a photomask according to any one of the first to fifth aspects, which forms a line pattern with a width of 10 μm or less on a negative photosensitive material on a transfer target. .

本発明の第9の態様は、
前記転写用パターンは、前記透過制御部と前記透光部とが規則的に配列する繰返しパターンを有し、前記繰返しパターンの反復ピッチは10~35μmである、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The ninth aspect of the present invention is
Any of the first to fifth aspects, wherein the transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control portion and the transparent portion are regularly arranged, and a repeating pitch of the repeating pattern is 10 to 35 μm . It is one of the photo masks.

本発明の第10の態様は、
前記転写用パターンは、前記透過制御部と前記透光部とが規則的に配列する繰返しパターンを有し、かつ、前記透過制御部は、閉じた線に囲まれた形状を有する、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The tenth aspect of the present invention is
The transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control portion and the light transmission portion are regularly arranged, and the transmission control portion has a shape surrounded by a closed line. This is a photomask according to any one of the fifth aspects.

本発明の第11の態様は、
前記転写用パターンは、前記透過制御部が規則的に配列する繰返しパターンを有し、かつ、前記透過制御部は、四角形である、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The eleventh aspect of the present invention is
The transfer pattern is a photomask according to any one of the first to fifth aspects, wherein the transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control portions are regularly arranged, and the transmission control portions are square . .

本発明の第12の態様は、
前記透過制御部は、露光光に対し、330度以下の位相シフト量を有する、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The twelfth aspect of the present invention is
The transmission control section is a photomask according to any one of the first to fifth aspects, which has a phase shift amount of 330 degrees or less with respect to exposure light.

本発明の第13の態様は、
前記転写用パターンは、ブラックマトリクス又はブラックストライプ形成用パターンである、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The thirteenth aspect of the present invention is
The transfer pattern is a photomask according to any one of the first to fifth aspects, which is a pattern for forming a black matrix or a black stripe.

本発明の第14の態様は、
前記転写用パターンは、前記透明基板上において、前記透過制御膜のみがパターニングされてなることを特徴とする、第1~第5の態様のいずれか一つのフォトマスクである。
The fourteenth aspect of the present invention is
The photomask according to any one of the first to fifth aspects is characterized in that the transfer pattern is formed by patterning only the transmission control film on the transparent substrate.

本発明の第15の態様は、
第1~第5の態様のいずれか一つに記載のフォトマスクを用意する工程と、
近接露光装置によって前記フォトマスクを露光し、被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に、前記転写用パターンを転写する転写工程と、
を有し、
前記転写工程では、プロキシミティギャップを50~200μmの範囲に設定した近接露光を適用する、フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法である。
The fifteenth aspect of the present invention is
preparing the photomask according to any one of the first to fifth aspects;
a transfer step of exposing the photomask using a proximity exposure device and transferring the transfer pattern to a negative photosensitive material film formed on the transfer target;
has
In the transfer step, the present invention is a method for manufacturing an electronic device for a flat panel display, in which proximity exposure with a proximity gap set in a range of 50 to 200 μm is applied.

本発明の第16の態様は、
透明基板上に形成された透過制御膜がパターニングされてなる転写用パターンを備えた、近接露光用のフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に、前記透過制御膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記透過制御膜に対してパターニングを施し、前記転写用パターンを形成する、パターニング工程と、
を有し、
前記転写用パターンは、前記透明基板上に前記透過制御膜が形成されてなる透過制御部と、前記透明基板が露出する透光部とを有し、
前記透過制御部は、前記フォトマスクを露光する露光光に対し、10%以下の透過率および255度以上360度未満の位相シフト量を有する、
フォトマスクの製造方法である。
本発明の第17の態様は、
前記転写用パターンが転写される被転写体上の感光性材料がネガ型である場合、前記透過制御部は、前記フォトマスクを用いた露光、及び現像によって前記感光性材料が溶出する領域に対応するものであり、
前記透過制御部の透過率をT、前記被転写体上のレジスト膜が現像によって不溶となる光強度の閾値をIthとしたとき、(Ith-T)/(Ith+T)として定義されるコントラストは、0.667以上である、第16の態様のフォトマスクの製造方法である。
本発明の第18の態様は、
前記露光光は、波長313nm、334nm、365nm、405nmまたは436nmの少なくともいずれかの波長の光を含む、第16または第17の態様のフォトマスクである。
本発明の第19の態様は、
フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法であって、
第16~第18の態様のいずれか一つに記載の製造方法により、フォトマスクを用意する工程と、
近接露光装置によって前記フォトマスクを露光し、被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に、前記転写用パターンを転写する転写工程と、
を有し、
前記転写工程では、プロキシミティギャップを50~200μmの範囲に設定した近接露光を適用する、フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法である。
The sixteenth aspect of the present invention is
A method for manufacturing a photomask for close exposure, comprising a transfer pattern formed by patterning a transmission control film formed on a transparent substrate, the method comprising:
preparing a photomask blank on which the transmission control film is formed on the transparent substrate;
a patterning step of patterning the transmission control film to form the transfer pattern;
has
The transfer pattern has a transmission control part in which the transmission control film is formed on the transparent substrate, and a light transmission part in which the transparent substrate is exposed,
The transmission control unit has a transmittance of 10% or less and a phase shift amount of 255 degrees or more and less than 360 degrees with respect to the exposure light that exposes the photomask.
This is a method for manufacturing a photomask.
The seventeenth aspect of the present invention is
When the photosensitive material on the transfer target to which the transfer pattern is transferred is a negative type, the transmission control section corresponds to a region where the photosensitive material is eluted by exposure using the photomask and development. and
When the transmittance of the transmission control section is T, and the threshold of light intensity at which the resist film on the transfer target becomes insoluble by development is Ith, the contrast defined as (Ith-T)/(Ith+T) is: This is a method for manufacturing a photomask according to a sixteenth aspect, in which the photomask is 0.667 or more.
The eighteenth aspect of the present invention is
The photomask according to the 16th or 17th aspect, wherein the exposure light includes light with a wavelength of at least one of 313 nm, 334 nm, 365 nm, 405 nm, and 436 nm.
The nineteenth aspect of the present invention is
A method of manufacturing an electronic device for a flat panel display, the method comprising:
A step of preparing a photomask by the manufacturing method according to any one of the sixteenth to eighteenth aspects;
a transfer step of exposing the photomask using a proximity exposure device and transferring the transfer pattern to a negative photosensitive material film formed on the transfer target;
has
In the transfer step, the present invention is a method for manufacturing an electronic device for a flat panel display, in which proximity exposure with a proximity gap set in a range of 50 to 200 μm is applied.

本発明によると、近接露光装置を用いて、フォトマスクの転写用パターンをより正確に転写するためのフォトマスク等を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a photomask or the like for more accurately transferring a transfer pattern of a photomask using a proximity exposure device.

ブラックマトリクスを形成するための転写用パターンの一例を示す。An example of a transfer pattern for forming a black matrix is shown. 被転写体を構成するガラス基板上にブラックマトリクスが形成された状態の断面説明図を示す。An explanatory cross-sectional view showing a state in which a black matrix is formed on a glass substrate constituting a transfer target. 近接露光装置の構成を模式的に説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating the configuration of a proximity exposure apparatus. 図1に示す転写用パターンが、忠実に被転写体上に転写されたと仮定した場合に、被転写体上に形成されるブラックマトリクスの形状を例示する。An example of the shape of a black matrix formed on a transfer target when the transfer pattern shown in FIG. 1 is assumed to be faithfully transferred onto the transfer target is illustrated. 図1に示す転写用パターンをもつバイナリマスクを近接露光し、被転写体上に転写されるときに、光の回折、干渉の作用によって形状が劣化した場合の転写像を示す。This figure shows a transferred image in which the shape is deteriorated due to the effects of light diffraction and interference when the binary mask having the transfer pattern shown in FIG. 1 is subjected to close exposure and transferred onto an object to be transferred. フォトマスク10と、近接露光によって形成される転写像を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a photomask 10 and a transferred image formed by close exposure. 図1の形状、表1の寸法をもつ転写用パターンにつき、プロキシミティギャップGを100μmとし、透過制御部の位相シフト量を変化させたときの転写像への影響を、差分Sの数値と形状差異の分布により示したものである。For a transfer pattern with the shape shown in Figure 1 and the dimensions shown in Table 1, the influence on the transferred image when the proximity gap G is set to 100 μm and the amount of phase shift of the transmission control section is changed is calculated based on the numerical value of the difference S and the shape. This is shown by the distribution of differences. シミュレーションにおいて、プロキシミティギャップGが150μmとなった場合の、フィデリティについて、検討を行なった結果を示す。In the simulation, the results of examining fidelity when the proximity gap G is 150 μm are shown. シミュレーション結果の表示方法を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method of displaying simulation results. シミュレーション結果を説明する説明図である。It is an explanatory diagram explaining a simulation result. シミュレーション結果を説明する説明図である。It is an explanatory diagram explaining a simulation result. シミュレーション結果を説明する説明図である。It is an explanatory diagram explaining a simulation result. 被転写体上に形成される転写像のコントラストCoを算定した結果を示す。The results of calculating the contrast Co of a transferred image formed on a transfer target are shown. ブラックマトリクス形成用の転写用パターンの他の例を示す。Another example of a transfer pattern for forming a black matrix is shown. 図14に示す転写用パターンが、忠実に被転写体上に転写されたと仮定した場合に、被転写体上に形成されるブラックマトリクスの形状を示す。14 shows the shape of a black matrix formed on a transfer target, assuming that the transfer pattern shown in FIG. 14 is faithfully transferred onto the transfer target. 図14に示す転写用パターンを近接露光した場合について、図7、8において行なったのと同様の光学シミュレーションの結果を示す。The results of an optical simulation similar to that performed in FIGS. 7 and 8 are shown for the case where the transfer pattern shown in FIG. 14 is subjected to close exposure. 図14に示す転写用パターンを近接露光した場合について、図7、8において行なったのと同様の光学シミュレーションの結果を示す。The results of an optical simulation similar to that performed in FIGS. 7 and 8 are shown for the case where the transfer pattern shown in FIG. 14 is subjected to close exposure. 図9から図11におけると同様のシミュレーションによる結果を説明する説明図である。12 is an explanatory diagram illustrating results of simulations similar to those in FIGS. 9 to 11. FIG. 図9から図11におけると同様のシミュレーションによる結果を説明する説明図である。12 is an explanatory diagram illustrating results of simulations similar to those in FIGS. 9 to 11. FIG. 図9から図11におけると同様のシミュレーションによる結果を説明する説明図である。12 is an explanatory diagram illustrating results of simulations similar to those in FIGS. 9 to 11. FIG. 近接露光においてフォトマスクを透過した露光光が、被転写体上の任意の一点に到達する様子を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing how exposure light transmitted through a photomask during close exposure reaches an arbitrary point on a transfer target.

フラットパネルディスプレイなど、得ようとする電子デバイスの設計が高精細化し、密度が増大したとき、これを製造するために用いるフォトマスクの転写用パターンを、単純に微細化するのみでは、不都合が生じる。例えば、微細なパターン幅(CD:Critical Dimension)をもつブラックマトリクスの転写用パターンを、近接露光方式を用いて露光すると、四辺形のピクセルの角部が丸みを帯びるなど、転写像におけるパターン形状の劣化が生じやすい。 As the design of electronic devices such as flat panel displays becomes higher definition and density increases, it becomes inconvenient to simply miniaturize the transfer pattern of the photomask used to manufacture them. . For example, when a black matrix transfer pattern with a fine pattern width (CD: Critical Dimension) is exposed using the close exposure method, the pattern shape in the transferred image may become rounded, such as the corners of quadrilateral pixels becoming rounded. Deterioration is likely to occur.

図1は、ブラックマトリクスを形成するための転写用パターン35の一例を示す。この転写用パターン35は、透明基板21(図6参照)に形成され、透過制御部36と透光部37とを有する。透光部37は、透明基板21の表面が露出したライン状の部分であり、透過制御部36は、透明基板21上に透過制御膜が形成された四角形の形状であり、透光部37を介してマトリクス状に配置されている。すなわち、閉じた線に囲まれた形状(ここでは4つの角部をもつ四角形)の透過制御部36が透光部37を介して、X方向およびそれと垂直なY方向に規則的に所定のピッチで配列している。角部は、図1に示すように直角である場合のほか、後述の実施例に示すように、鋭角や鈍角が含まれていてもよい。 FIG. 1 shows an example of a transfer pattern 35 for forming a black matrix. This transfer pattern 35 is formed on the transparent substrate 21 (see FIG. 6), and includes a transmission control section 36 and a light transmission section 37. The transparent portion 37 is a line-shaped portion where the surface of the transparent substrate 21 is exposed, and the transmission control portion 36 has a rectangular shape in which a transmission control film is formed on the transparent substrate 21. They are arranged in a matrix. That is, the transmission control section 36 having a shape surrounded by closed lines (here, a rectangle with four corners) passes through the transparent section 37 at regular intervals in the X direction and the Y direction perpendicular thereto. It is arranged in In addition to the case where the corner is a right angle as shown in FIG. 1, the corner may include an acute angle or an obtuse angle as shown in the embodiments described below.

ところで、従来のフォトマスクにおいては、透過制御部36に相当する領域は、透明基板21上に遮光膜を形成した遮光部として形成され、フォトマスクを露光する際に、実質的に露光光を透過しない領域であった。この場合、パターンが微細化し、CDが小さくなるに従い、近接露光によって被転写体51(図3参照)上に転写して得られる転写像の形状が劣化し、転写用パターン35の形状を忠実に反映しないものとなる傾向がみられた。 By the way, in a conventional photomask, a region corresponding to the transmission control section 36 is formed as a light-shielding section in which a light-shielding film is formed on the transparent substrate 21, and when exposing the photomask, the region corresponding to the transmission control section 36 is formed as a light-shielding section, and substantially transmits exposure light when exposing the photomask. This was an area in which it was not possible to do so. In this case, as the pattern becomes finer and the CD becomes smaller, the shape of the transferred image obtained by transferring onto the transfer target 51 (see FIG. 3) by proximity exposure deteriorates, and the shape of the transfer pattern 35 is not faithfully reproduced. There was a tendency for it not to be reflected.

図5には、透光部と遮光部からなる従来のフォトマスクを、近接露光装置50(図3参照)によって、被転写体51の表面に設けられたネガ型感光性材料(以下、感光性材料を便宜的にレジストともいう)に転写したときに、得られるブラックマトリクス52の形状を例示する。これは、図1に示す転写用パターン35を露光した際、忠実なパターン転写が行われなかった場合の一例である。図1と比較すると、四角形の角部に丸みを生じ、ライン状の部分の形状にも変化が生じている。 In FIG. 5, a conventional photomask consisting of a light-transmitting part and a light-blocking part is applied to a negative photosensitive material (hereinafter referred to as photosensitive material) provided on the surface of a transfer target 51 using a proximity exposure device 50 (see FIG. 3). The shape of the black matrix 52 obtained when the material is transferred to a material (also referred to as a resist for convenience) will be illustrated. This is an example of a case where faithful pattern transfer is not performed when the transfer pattern 35 shown in FIG. 1 is exposed. When compared with FIG. 1, the corners of the square are rounded, and the shape of the line-shaped portions is also changed.

これは、近接露光の際に、転写用パターン35のエッジにおいて光の回折が生じ、更に、フォトマスクと被転写体51との間隙(すなわちプロキシミティギャップ)によって、被転写体51上において複雑な光の干渉が生じるためと考えられる。すなわち、被転写体51上に形成される透過光の光強度分布が、フォトマスクの転写用パターン35を忠実に反映しないという問題がある。特に高精細なパターンにおいてこの傾向が顕著にみられる。 This is because light diffraction occurs at the edge of the transfer pattern 35 during proximity exposure, and furthermore, due to the gap between the photomask and the transfer target 51 (i.e., the proximity gap), a complex image appears on the transfer target 51. This is thought to be due to light interference. That is, there is a problem that the light intensity distribution of transmitted light formed on the transfer target 51 does not faithfully reflect the transfer pattern 35 of the photomask. This tendency is particularly noticeable in high-definition patterns.

一方、遮光膜の代わりに、露光光に対して所定範囲の光透過率をもち、露光光の位相を180度シフトさせる、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスクは、主として投影露光を適用する、半導体装置製造用マスク(LSIマスク)の分野で適用されている。そこで、このハーフトーン型位相シフトマスクを、近接露光用のフォトマスクとして用いることにより、より転写用パターン35を正確に転写する可能性が考えられる。そこで、図1における透過制御部36に、透過光の位相を180度シフトする位相シフト膜を形成したときの、パターンの転写性の向上を検討した。しかしながら、後述の実施の形態に示すとおり、その効果は、必ずしも期待どおりではなかった。 On the other hand, a so-called halftone phase shift mask, which has a light transmittance within a predetermined range for exposure light and shifts the phase of the exposure light by 180 degrees, instead of a light-shielding film, is used mainly for semiconductor devices to which projection exposure is applied. It is applied in the field of manufacturing masks (LSI masks). Therefore, by using this halftone type phase shift mask as a photomask for close exposure, it is possible to transfer the transfer pattern 35 more accurately. Therefore, we investigated how to improve pattern transferability when a phase shift film that shifts the phase of transmitted light by 180 degrees is formed in the transmission control section 36 in FIG. 1. However, as shown in the embodiments described below, the effect was not necessarily as expected.

一般的に、近接露光によって転写像が形成される原理にはフレネル回折が作用することが知られている。図21は、近接露光においてフォトマスク10を透過した露光光が、被転写体51上の任意の一点に到達する様子を示す模式図である。図21において、光波は実線と破線の周期構造によって表されている。実線が波の山を、破線が波の谷を、それぞれ示す(山と谷を逆転して考えても良い)。スリットSL(Slit)を透過した光が、エッジにて回折(回り込み)を生じつつ進行し、様々な位相で被転写体51上の到達点に届くことがわかる。 Generally, it is known that Fresnel diffraction acts on the principle of forming a transferred image by proximity exposure. FIG. 21 is a schematic diagram showing how exposure light transmitted through the photomask 10 in close exposure reaches an arbitrary point on the transfer target 51. In FIG. 21, light waves are represented by periodic structures of solid lines and broken lines. The solid lines indicate the crests of the waves, and the dashed lines indicate the troughs of the waves (the crests and troughs may also be reversed). It can be seen that the light transmitted through the slit SL (Slit) travels while causing diffraction (turnaround) at the edges, and reaches the destination on the transfer target 51 at various phases.

到達点の任意の一点(x,y)における、光の振幅情報U(x,y)は、以下のフレネル回折式(1)で近似される(J.W.Goodman, Introduction to Fourier Optics (3rd Edition), Roberts & Company Publishers (2016), p. 66-67)。 The amplitude information U (x, y) of light at any one point (x, y) of the arrival point is approximated by the following Fresnel diffraction equation (1) (J.W. Goodman, Introduction to Fourier Optics (3rd Edition), Roberts & Company Publishers (2016), p. 66-67).

フレネル回折式(1)中、ξおよびηはそれぞれフォトマスク10上のX座標およびY座標を表す。すなわちU(ξ,η)は、フォトマスク10上の座標(ξ,η)における光の振幅情報である。また、zはプロキシミティギャップ、λは露光光の波長、kは波数、jは虚数単位を、それぞれ表す。 In Fresnel diffraction equation (1), ξ and η represent the X and Y coordinates on the photomask 10, respectively. That is, U (ξ, η) is the amplitude information of light at the coordinates (ξ, η) on the photomask 10. Further, z represents a proximity gap, λ represents a wavelength of exposure light, k represents a wave number, and j represents an imaginary number unit, respectively.

Figure 0007355598000001
Figure 0007355598000001

そして、被転写体51上の所定面内のすべての位置における上記振幅情報U(x,y)を統合したものが、転写像の光強度分布を決定し、被転写体51上に転写される。 Then, the integration of the amplitude information U(x, y) at all positions within a predetermined plane on the transfer object 51 determines the light intensity distribution of the transferred image, which is transferred onto the transfer object 51. .

一方、フォトマスク10の転写用パターン35を、近接露光するとき、形成される転写像の解像性、忠実性を向上するには、被転写体51上の光の位相、振幅を最適化することが有用であると考えられる。これによって、既存のバイナリマスクにおいて生じていたフレネル回折に対して、より有利な光強度分布を生じさせ得る可能性が考えられる。 On the other hand, in order to improve the resolution and fidelity of the transferred image formed when the transfer pattern 35 of the photomask 10 is subjected to close exposure, the phase and amplitude of the light on the transfer target 51 should be optimized. This is considered to be useful. This may potentially create a more advantageous light intensity distribution for Fresnel diffraction that occurs in existing binary masks.

本発明者の検討によると、上記を考察するとき、投影露光にて使用される、ハーフトーン型位相シフトマスクの位相シフト量(180度)が、必ずしも近接露光において最適ではないことが見出された。 According to the inventor's study, when considering the above, it was found that the phase shift amount (180 degrees) of the halftone phase shift mask used in projection exposure is not necessarily optimal for close exposure. Ta.

そして、検討の結果、近接露光用の転写用パターン35(例えば図1における透過制御部36)を、位相シフト作用のある透過制御膜によって形成し、かつ、その位相シフト量を、既存のハーフトーン型位相シフトマスクより大きいものとするとき、被転写体51上に得られる転写像の形状劣化を低減し、転写の忠実性を向上できることが明らかになった。 As a result of the study, we decided to form the transfer pattern 35 for close exposure (for example, the transmission control section 36 in FIG. 1) with a transmission control film that has a phase shift effect, and to change the amount of phase shift from that of the existing halftone. It has been found that when the size of the phase shift mask is larger than that of the phase shift mask, deterioration in the shape of the transferred image obtained on the transfer target 51 can be reduced and the fidelity of transfer can be improved.

[実施の形態1]
本実施の形態のフォトマスク10は、主面が長方形又は正方形の板状の透明基板21の一主面に、所定の転写用パターン35を設けて構成されている。透明基板21は、合成石英などの透明材料を加工し、主表面を平坦、平滑に研磨したものが用いられる。フラットパネルディスプレイ用のフォトマスクに用いる透明基板21としては、主面の短辺が300~2000mm、厚みが5~16mmのものが好適に使用される。
[Embodiment 1]
The photomask 10 of this embodiment is configured by providing a predetermined transfer pattern 35 on one main surface of a plate-shaped transparent substrate 21 whose main surface is rectangular or square. The transparent substrate 21 is made of a transparent material such as synthetic quartz, processed and polished to have a flat and smooth main surface. As the transparent substrate 21 used in a photomask for a flat panel display, one whose main surface has a short side of 300 to 2000 mm and a thickness of 5 to 16 mm is suitably used.

フォトマスク10がもつ転写用パターン35を図1に例示する。転写用パターン35は、透明基板21上に、透過制御膜が形成されてなる透過制御部36と、透明基板21が露出した透光部37とを含む。 The transfer pattern 35 of the photomask 10 is illustrated in FIG. The transfer pattern 35 includes a transmission control section 36 in which a transmission control film is formed on the transparent substrate 21, and a light transmission section 37 in which the transparent substrate 21 is exposed.

ここで、透過制御部36は、短辺の寸法がB、長辺の寸法がCの長方形であり、短辺方向にD、長辺方向にEの間隔を空けて、マトリクス状に配置されている。すなわち、それぞれの透過制御部36が、透光部37を介して、規則的に配列し、長辺方向のピッチPm1(長手ピッチともいう)がPm1(=C+E)、短辺方向のピッチPm2(短手ピッチともいう)がPm2(=B+D)の、繰返しパターンとなっている。本形態において、転写用パターン35は、フラットパネルディスプレイに使用されるブラックマトリクス52(図4参照)用のパターンであり、図1における縦横にのびる透光部37が、被転写体51上のネガ型感光性材料に転写され、得ようとするブラックマトリクス52となる。図2に、被転写体51を構成するガラス基板56上にブラックマトリクス52が形成された状態の断面説明図を示す。 Here, the transmission control section 36 is a rectangle with a short side dimension B and a long side dimension C, and is arranged in a matrix with an interval D in the short side direction and an interval E in the long side direction. There is. That is, the respective transmission control parts 36 are arranged regularly through the light transmission part 37, and the pitch Pm1 (also referred to as longitudinal pitch) in the long side direction is Pm1 (=C+E), and the pitch Pm2 ( The pattern is a repeating pattern in which the short pitch (also referred to as short pitch) is Pm2 (=B+D). In this embodiment, the transfer pattern 35 is a pattern for a black matrix 52 (see FIG. 4) used in a flat panel display, and the transparent portions 37 extending vertically and horizontally in FIG. The black matrix 52 is transferred to a mold photosensitive material and becomes the desired black matrix 52. FIG. 2 shows an explanatory cross-sectional view of a state in which a black matrix 52 is formed on a glass substrate 56 constituting a transfer target 51. As shown in FIG.

すなわち、フォトマスク10は、被転写体上に、感光材料が残存する部分としない部分とを形成する2階調のフォトマスクであり、透過制御部36は、従来のバイナリマスクの遮光部に対応する。 That is, the photomask 10 is a two-tone photomask that forms a portion where the photosensitive material remains and a portion where the photosensitive material does not remain on the transfer target, and the transmission control section 36 corresponds to the light blocking section of a conventional binary mask. do.

転写用パターン35の各部分の寸法(CD)は、例えば以下のようにすることが好ましい。図1において縦方向のライン状透光部37(長手スリットともいう)の幅Dは、
3≦D≦10(μm)
であることが好ましく、より好ましくは、
3≦D≦8(μm)
更に好ましくは
3≦D≦6(μm)
である。上記により、フラットパネルディスプレイにおいて開口率の高い良好なブラックマトリクス52が得られる。このような微細なCDをもつ高精細パターンであっても本発明を適用すると、形状劣化が低減され、効果が顕著である。
The dimensions (CD) of each portion of the transfer pattern 35 are preferably as follows, for example. In FIG. 1, the width D of the vertical linear transparent portion 37 (also referred to as a longitudinal slit) is
3≦D≦10 (μm)
It is preferable that it is, more preferably,
3≦D≦8 (μm)
More preferably 3≦D≦6 (μm)
It is. As a result of the above, a good black matrix 52 with a high aperture ratio can be obtained in a flat panel display. When the present invention is applied even to a high-definition pattern having such a fine CD, shape deterioration is reduced and the effect is significant.

また、図1において横方向にのびるライン状の透光部37(短手スリットともいう)の幅Eは、上記長手スリットの幅Dと同等でもよく、またそれより大きくても良い。
例えば、3≦E≦30 (μm)
であってもよい。
Further, in FIG. 1, the width E of the line-shaped transparent portion 37 (also referred to as a short slit) extending in the horizontal direction may be equal to or larger than the width D of the long slit.
For example, 3≦E≦30 (μm)
It may be.

また、図1の繰返しパターンの短手ピッチ(反復ピッチ)Pm2は、
10≦Pm2≦35 (μm)
とすることができる。
より好ましくは、
15≦Pm2≦35 (μm)
とすることができる。この程度であるとき、250ppiから、700ppi程度の、高精細なディスプレイに適切に利用できる。
In addition, the shorter pitch (repetition pitch) Pm2 of the repetition pattern in FIG.
10≦Pm2≦35 (μm)
It can be done.
More preferably,
15≦Pm2≦35 (μm)
It can be done. At this level, it can be appropriately used for high-definition displays of about 250 ppi to 700 ppi.

一方、長手ピッチPm1は、上記Pm2より大きいことが好ましい。例えば、
30≦Pm1≦105
On the other hand, the longitudinal pitch Pm1 is preferably larger than the above Pm2. for example,
30≦Pm1≦105

尚、近接露光では、投影倍率は設定されず(すなわち等倍)、被転写体51上での長手ピッチPp1、短手ピッチPp2は、上記Pm1、Pm2と同一になる。 In the close exposure, the projection magnification is not set (that is, the same magnification), and the longitudinal pitch Pp1 and the transverse pitch Pp2 on the transfer target 51 are the same as Pm1 and Pm2 described above.

また、このような転写用パターン35を用いて近接露光するとき、プロキシミティギャップGは、50~200μm程度が好適に用いられる。そして、本発明によれば、プロキシミティギャップGの面内不均一がある場合においても、それによって生じる転写像の面内不均一が低減される。近接露光のコリメーション角は1.5~2.5度程度が好ましい。 Further, when performing proximity exposure using such a transfer pattern 35, the proximity gap G is preferably about 50 to 200 μm. According to the present invention, even when there is in-plane non-uniformity of the proximity gap G, the in-plane non-uniformity of the transferred image caused thereby is reduced. The collimation angle for close exposure is preferably about 1.5 to 2.5 degrees.

上記のような転写用パターン35を用いて、被転写体51上に、上記幅Dのライン状透光部37に対応して、幅10μm以下のライン状パターンを形成することを考える。例えば、3~10μm幅、より微細なものとしては、3~8μm幅、更には3~6μm幅のパターンを形成し、微細幅のブラックマトリクス52とすることを考える。 Consider forming a linear pattern with a width of 10 μm or less on the transfer target 51 using the transfer pattern 35 as described above, corresponding to the linear transparent portion 37 with the width D. For example, consider forming a pattern with a width of 3 to 10 μm, more finely, 3 to 8 μm, or even 3 to 6 μm to form the black matrix 52 with a fine width.

本実施の形態のフォトマスク10において、透過制御部36を形成するための透過制御膜は、フォトマスク10を露光する露光光に対し、その位相をφ(度)シフトする作用をもつ。すなわち、透過制御膜の位相シフト量φは、
φ>180(度)
である。
In the photomask 10 of this embodiment, the transmission control film for forming the transmission control portion 36 has the effect of shifting the phase of the exposure light that exposes the photomask 10 by φ (degrees). In other words, the phase shift amount φ of the transmission control film is
φ>180 (degree)
It is.

尚、φ>180、すなわち、180度を超える位相シフト量とは、下記(2)式によって定義される位相シフト量φの範囲を表す。(2)式中のMは負でない整数を表す。
180+360M<φ<360+360M(度) ‥‥‥ (2)
Note that φ>180, that is, the phase shift amount exceeding 180 degrees represents the range of the phase shift amount φ defined by the following equation (2). (2) In the formula, M represents a non-negative integer.
180+360M<φ<360+360M (degrees) ‥‥‥ (2)

ここでフォトマスク10を露光する露光光とは、近接露光装置50によって、転写用パターン35を露光し、転写するために用いる光であり、313~365nmの範囲内の波長をもつ光が好ましく用いられる。複数波長を含む露光光においては、上記波長範囲に含まれるいずれかの波長(好ましくは強度ピークをもつ波長)を、代表波長として上記位相シフト量φの基準とすることができる。 Here, the exposure light for exposing the photomask 10 is light used to expose and transfer the transfer pattern 35 by the proximity exposure device 50, and light having a wavelength within the range of 313 to 365 nm is preferably used. It will be done. For exposure light including a plurality of wavelengths, any wavelength (preferably a wavelength having an intensity peak) included in the above wavelength range can be used as a reference wavelength for the phase shift amount φ.

例えば、313~365nmの範囲内の波長を含む露光光を用いる場合、短波長側の313nmを代表波長としてもよく、上記波長域の中央値に近い334nmを代表波長としてもよい。また、上記波長範囲の最長側にある365nmを代表波長とすることができる。 For example, when using exposure light including a wavelength within the range of 313 to 365 nm, 313 nm on the short wavelength side may be used as the representative wavelength, or 334 nm, which is close to the median of the wavelength range, may be used as the representative wavelength. Further, 365 nm, which is on the longest side of the wavelength range described above, can be set as the representative wavelength.

更に、露光光が、複数波長を含む場合に、上記波長範囲に含まれるすべての波長に対して、φ>180とすることができる。また、以下に記載された好ましい波長範囲についても同様である。 Furthermore, when the exposure light includes a plurality of wavelengths, φ>180 can be satisfied for all wavelengths included in the above wavelength range. The same also applies to the preferred wavelength ranges described below.

従って、例えば、フォトマスク10は、波長313~365nmの波長域内の波長を含む露光光によって近接露光するためのフォトマスク10にであって、上記透過制御部36は、もっとも長波長側の波長365nmの光に対し、180度を超える位相シフト量を有するフォトマスク10とすることができる。この場合、実質的に、露光光に含まれる上記波長範囲のすべての波長に対して、透過制御部36の位相シフト量は180度を超えたものとなる。 Therefore, for example, the photomask 10 is for close exposure using exposure light having a wavelength within the wavelength range of 313 to 365 nm, and the transmission control section 36 has a wavelength of 365 nm on the longest wavelength side. The photomask 10 can have a phase shift amount of more than 180 degrees with respect to the light. In this case, the amount of phase shift of the transmission control section 36 exceeds 180 degrees for substantially all wavelengths in the above wavelength range included in the exposure light.

或いは、露光光の波長が、365~436nm(i線、h線、g線)を含むものとする場合には、もっとも長波長側の436nmを代表波長とし、これに対する、透過制御膜の位相シフト量φを、φ>180としてもよい。更には、使用する露光光の波長域において、もっとも強度の大きい波長を代表波長としてもよい。 Alternatively, when the wavelength of the exposure light includes 365 to 436 nm (i-line, h-line, g-line), the longest wavelength of 436 nm is taken as the representative wavelength, and the phase shift amount φ of the transmission control film with respect to this is set as the representative wavelength. may be set to φ>180. Furthermore, the representative wavelength may be the wavelength with the highest intensity in the wavelength range of the exposure light used.

また、透過制御部36を形成するための透過制御膜は、露光光に対して、透過率Tを有する。この透過率Tは、透明基板21を1.0(100%)としたときの数値である。また、ここでいう透過率は、上記位相シフト量に関して述べたものと同様の代表波長に対するものとすることができる。 Further, the transmission control film for forming the transmission control section 36 has a transmittance T with respect to exposure light. This transmittance T is a value when the transparent substrate 21 is 1.0 (100%). Moreover, the transmittance here can be set to the same representative wavelength as that described regarding the amount of phase shift.

透過率Tは、0.1(10%)以下であることが好ましい。例えば、透過率Tは、
0.01≦T≦0.1
とすることができる。Tが小さすぎると、既存のバイナリマスクに対して、後述のフィデリティ向上効果が顕著に得られない。Tが大きすぎると、透過制御部36のうち、エッジから遠い領域において、遮光性が不十分になるリスクが生じる。
The transmittance T is preferably 0.1 (10%) or less. For example, the transmittance T is
0.01≦T≦0.1
It can be done. If T is too small, the effect of improving fidelity, which will be described later, cannot be achieved significantly with respect to existing binary masks. If T is too large, there is a risk that the light-shielding property will be insufficient in a region of the transmission control section 36 that is far from the edge.

透過制御膜の透過率Tおよび位相シフト量φの詳細については、後述する。 Details of the transmittance T and phase shift amount φ of the transmission control film will be described later.

フォトマスク10を用いて、フラットパネルディスプレイのブラックマトリクス52を形成するとき、図1において、2点鎖線によりこのフラットパネルディスプレイを構成する各ピクセル(画素)同士の境界線に対応する線を示す。この例では、一つのピクセルは、赤、緑、および、青の合計3個のサブピクセルを含み、一辺の長さがA(=Pm1)である正方形である。図1における透過制御部36に対応する部分に、それぞれ1個のサブピクセルが形成される。 When forming the black matrix 52 of a flat panel display using the photomask 10, in FIG. 1, two-dot chain lines indicate lines corresponding to boundaries between pixels constituting the flat panel display. In this example, one pixel is a square that includes a total of three sub-pixels of red, green, and blue, and has a side length of A (=Pm1). One sub-pixel is formed in each portion corresponding to the transmission control section 36 in FIG.

フラットパネルディスプレイが、液晶ディスプレイである場合、対向配置されたカラーフィルタ基板と、TFT(Thin-Film-Transistor)基板との間に、液晶を封止して製作される。ブラックマトリクス52は、カラーフィルタ基板の一面に形成される。例えば、図1における透過制御部36に対応する部分に、赤、緑および青のカラーフィルタを形成することができる。 When the flat panel display is a liquid crystal display, it is manufactured by sealing liquid crystal between a color filter substrate and a TFT (Thin-Film-Transistor) substrate, which are arranged to face each other. The black matrix 52 is formed on one surface of the color filter substrate. For example, red, green, and blue color filters can be formed in a portion corresponding to the transmission control section 36 in FIG. 1.

フラットパネルディスプレイが、有機EL(electro-luminescence)ディスプレイである場合、図1における透過制御部36が設けられた部分に、赤、緑および青の有機EL発光素子が形成される When the flat panel display is an organic EL (electro-luminescence) display, red, green, and blue organic EL light emitting elements are formed in the portion where the transmission control section 36 in FIG. 1 is provided.

いずれの場合であっても、ブラックマトリクス52は、サブピクセル間の混色や光もれを防ぎ、フラットパネルディスプレイに表示される画像・映像を鮮明にする。高精細、すなわち個々の画素が小さく画素密度が大きい上に、明るいフラットパネルディスプレイを実現するには、ブラックマトリクス52の幅を細く、(例えば、3~10μm、より好ましくは、3~8μm)、かつ、設計通りの形状に形成する必要がある。 In either case, the black matrix 52 prevents color mixing between subpixels and light leakage, and makes images and videos displayed on a flat panel display clear. In order to achieve high definition, that is, a bright flat panel display with small individual pixels and high pixel density, the width of the black matrix 52 is made thin (for example, 3 to 10 μm, more preferably 3 to 8 μm). In addition, it is necessary to form it into a designed shape.

従って、フォトマスク10の有する転写用パターン35の形状を、できる限り忠実に(フィデリティを高くして)、被転写体51上の転写像に反映することが望まれる。ここでフィデリティとは、フォトマスク10の転写用パターン35の形状が、被転写体51上に維持される度合いをいい、例えば、転写用パターン35の角部が、被転写体51上の転写像において丸まりを生じる程度が低減され、或いは、転写用パターン35のライン状の部分が、転写像において太くなり、又は細くなる程度が低減された場合などに、フィデリティが向上したということができる。 Therefore, it is desired that the shape of the transfer pattern 35 of the photomask 10 be reflected in the transferred image on the transfer target 51 as faithfully as possible (with high fidelity). Here, fidelity refers to the degree to which the shape of the transfer pattern 35 of the photomask 10 is maintained on the transfer target 51. For example, the corner of the transfer pattern 35 is the transferred image on the transfer target 51. Fidelity can be said to have improved when the extent to which rounding occurs in the transferred image is reduced, or the extent to which the line-shaped portion of the transfer pattern 35 becomes thicker or thinner in the transferred image is reduced.

上記のように、転写用パターン35は、閉じた線に囲まれた透過制御部36が、ライン状の透光部37を介して配置されている。この透過制御部36により、フォトマスク10を用いた露光、及び現像によって被転写体51上の感光性材料が溶出し、他方、これを囲む透光部37に対応する部分には感光性材料による立体構成物(たとえばブラックマトリクス)が形成される。そして、本発明のフォトマスク10は、この立体構造物の形状フィデリティの向上に優れた効果がある。 As described above, in the transfer pattern 35, the transmission control section 36 surrounded by a closed line is arranged through the linear light transmission section 37. Due to this transmission control section 36, the photosensitive material on the transfer target 51 is eluted by exposure using the photomask 10 and development, and on the other hand, the portion corresponding to the transparent section 37 surrounding this is covered with the photosensitive material. A three-dimensional construct (for example a black matrix) is formed. The photomask 10 of the present invention has an excellent effect on improving the shape fidelity of this three-dimensional structure.

以下においては、図1に示すAからEが表1に示す長さである場合を例にして、説明する。 In the following, a case where A to E shown in FIG. 1 have the lengths shown in Table 1 will be explained as an example.

Figure 0007355598000002
Figure 0007355598000002

本発明のフォトマスク10の露光には、近接露光装置50が好ましく用いられる。図3は、近接露光装置50の構成を模式的に説明する説明図である。近接露光装置50は、光源57から出射した光を、照明系58を介して、フォトマスク10の裏面12の側に照射する。照射された光は、転写用パターンが形成された表面11側に透過し、被転写体51に到達する。フォトマスク10と、被転写体51との間には、プロキシミティギャップGが設けられる。 The proximity exposure device 50 is preferably used for exposing the photomask 10 of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically illustrating the configuration of the proximity exposure apparatus 50. The proximity exposure device 50 irradiates light emitted from a light source 57 onto the back surface 12 of the photomask 10 via an illumination system 58 . The irradiated light is transmitted to the surface 11 side on which the transfer pattern is formed, and reaches the transfer target 51. A proximity gap G is provided between the photomask 10 and the transferred object 51.

光源57は高圧水銀ランプとすることができる。高圧水銀ランプは、i線、h線、g線に強いピークを有するが、本実施の形態のフォトマスク10の露光には、i線(波長λ=365nm)、および、それより短波長側のスペクトル群を利用することが好ましい。例えば、365nm、334nm、および313nmのピークをもつ露光光に対して、良好な感度域をもつネガ型レジストを用いることが有用である。 Light source 57 can be a high pressure mercury lamp. A high-pressure mercury lamp has strong peaks at the i-line, h-line, and g-line, but for exposure of the photomask 10 of this embodiment, the i-line (wavelength λ = 365 nm) and the shorter wavelength side are used. Preferably, spectral groups are used. For example, it is useful to use a negative resist that has a good sensitivity range for exposure light having peaks of 365 nm, 334 nm, and 313 nm.

図4は、図1に示す転写用パターン35が、忠実に被転写体51上に転写されたと仮定した場合に、被転写体51上に形成されるブラックマトリクス52の形状を例示する。ネガ型の感光性材料を使用した場合、図1に対して白黒が反転する。ここでは、図4の形状を、理想状態のブラックマトリクスとする。 FIG. 4 illustrates the shape of the black matrix 52 formed on the transfer target 51, assuming that the transfer pattern 35 shown in FIG. 1 is faithfully transferred onto the transfer target 51. When a negative photosensitive material is used, black and white are reversed with respect to FIG. Here, the shape shown in FIG. 4 is assumed to be a black matrix in an ideal state.

一方、図5は、図1に示す転写用パターン35をもつバイナリマスクを近接露光し、被転写体51上に転写されるときに、光の回折、干渉の作用によって形状が劣化した場合の転写像を示す。例えば、図1に示す透過制御部36を遮光部とした従来のフォトマスクにおいては、こうした形状劣化が生じやすい。この場合、サブピクセルに対応する部分の角部が丸みを帯びるなど、転写の忠実度(フィデリティ)が不十分である。 On the other hand, FIG. 5 shows a case where the binary mask having the transfer pattern 35 shown in FIG. Show the image. For example, in a conventional photomask in which the transmission control section 36 shown in FIG. 1 is a light shielding section, such shape deterioration is likely to occur. In this case, the fidelity of transfer is insufficient, such as the corners of portions corresponding to sub-pixels being rounded.

そこで、図1に示す転写用パターン35において、透過制御部36に用いた透過制御膜を、所定の透過率Tと位相シフト量φをもつものとしたとき、転写像のフィデリティがどのように変化するかを、フレネル回折を用いた光学シミュレーションにより検証した。 Therefore, in the transfer pattern 35 shown in FIG. 1, when the transmission control film used in the transmission control section 36 has a predetermined transmittance T and phase shift amount φ, how does the fidelity of the transferred image change? We verified this by optical simulation using Fresnel diffraction.

すなわち、上記転写用パターン35を、近接露光によって露光したとき、被転写体51上に形成される露光光の光強度分布を光学シミュレーションにより求め、よりよい転写条件を見出すとともに、透過制御膜の透過率Tおよび位相シフト量φによる、上記転写像への影響を検討した。 That is, when the transfer pattern 35 is exposed by close exposure, the light intensity distribution of the exposure light formed on the transfer target 51 is determined by optical simulation, and better transfer conditions are found and the transmission of the transmission control film is determined. The influence of the ratio T and the amount of phase shift φ on the transferred image was examined.

図6を用いて、フォトマスク10と、近接露光によって形成される転写像を説明する。図6(a)には、フォトマスク10を透過制御部36の短辺方向に沿って切断した模式断面図を示す。図1を使用して説明したように、透過制御部36の幅はB、透光部37の幅はDとする。ここでは、ブラックマトリクス52の幅に対応するDの寸法は、10μm以下の微細寸法である。 The photomask 10 and a transferred image formed by close exposure will be explained using FIG. 6. FIG. 6A shows a schematic cross-sectional view of the photomask 10 taken along the short side direction of the transmission control section 36. As explained using FIG. 1, the width of the transmission control section 36 is B, and the width of the light transmission section 37 is D. Here, the dimension D corresponding to the width of the black matrix 52 is a fine dimension of 10 μm or less.

図6(b)は、フォトマスク10の裏面側から近接露光装置50によって露光したときに、被転写体51上に形成される光強度分布を示す。横軸は、被転写体51上の位置を示し、縦軸は光強度を示す。 FIG. 6B shows the light intensity distribution formed on the transfer target 51 when the photomask 10 is exposed from the back surface side by the proximity exposure device 50. The horizontal axis indicates the position on the transfer target 51, and the vertical axis indicates the light intensity.

光強度Ithは、現像によって、被転写体51上のネガ型感光性材料に、幅Dのブラックマトリクス52を形成するときの、光強度の閾値に相当する。このとき、現像挙動が完全な可溶と完全な不溶に二値化できるような、理想的な現像モデルを考える場合、Ithはネガ型感光性材料が完全不溶となる光強度の閾値である。 The light intensity Ith corresponds to the threshold of light intensity when forming the black matrix 52 of width D on the negative photosensitive material on the transfer target 51 by development. At this time, when considering an ideal development model in which the development behavior can be binarized into completely soluble and completely insoluble, Ith is the threshold of light intensity at which the negative photosensitive material becomes completely insoluble.

ラインアンドスペースパターンなどの、明暗が交互に反復する繰返しパターンにおいては、一般に転写像の優劣をコントラストと呼ばれる指標によって評価する。コントラスト値が高いほど、明部と暗部との光強度差がはっきりする。フォトリソグラフィは、この明暗の差を用いて転写情報を被転写体51上に焼き付ける手法であるから、一定値以上のコントラストをもつことが好まれる。 In a repetitive pattern such as a line and space pattern in which brightness and darkness are repeated alternately, the quality of the transferred image is generally evaluated by an index called contrast. The higher the contrast value, the clearer the difference in light intensity between bright and dark areas. Since photolithography is a method of printing transfer information onto the transfer target 51 using this difference in brightness, it is preferable to have a contrast of a certain value or more.

コントラストの定量化にはいくつかの手法が存在するが、差に注目する手法としては、Michelson Contrastによる定量化が広く用いられる。Michelson Contrastは明部の光強度をI1、暗部の光強度をI2としたときに、{(I1-I2)/((I1+I2)}として定義される。本発明においては、明部の光強度を表す指標として既にIthを定義した。一方、暗部については、透過制御部36の性質によって大きく支配されることが、図6(b)からも明らかである。図6(b)では、暗部Bが十分に暗い場合を想定した、I2が0に近い場合を図示しているが、後述するように透過制御膜に有意な透過率Tを持たせた場合、この暗部は、フォトマスク上に配置される位置、あるいは被転写体上で作用する位置によっては、無視できない光強度としてふるまうことがある。 There are several methods for quantifying contrast, but quantification using Michelson Contrast is widely used as a method that focuses on differences. Michelson Contrast is defined as {(I1-I2)/((I1+I2)}, where the light intensity in the bright area is I1 and the light intensity in the dark area is I2.In the present invention, the light intensity in the bright area is Ith has already been defined as an index representing the dark area.On the other hand, it is clear from FIG. 6(b) that the dark area is largely controlled by the properties of the transmission control section 36.In FIG. The figure shows a case where I2 is close to 0, assuming a sufficiently dark case, but if the transmission control film has a significant transmittance T, as will be described later, this dark area will not be placed on the photomask. Depending on the position where the light is applied or the position where it acts on the transferred object, the light intensity may behave as non-negligible.

以上を踏まえ、ここでは、本実施の形態におけるコントラストCoを、(3)式により定義し、透過制御部36の透過率Tや、位相シフト量φが上記光強度分布に与える影響を調べる。 Based on the above, here, the contrast Co in this embodiment is defined by equation (3), and the influence of the transmittance T of the transmission control unit 36 and the amount of phase shift φ on the light intensity distribution is investigated.

Figure 0007355598000003
Figure 0007355598000003

ここで、Ithは、上記のとおり、被転写体51上のレジスト膜が現像によって不溶となる光強度の閾値に相当する。そして、被転写体51上に幅Dをもつ転写像を形成することを想定したものである。 Here, Ith corresponds to the threshold of light intensity at which the resist film on the transfer target 51 becomes insoluble by development, as described above. It is assumed that a transfer image having a width D is formed on the transfer target 51.

Tは、透過制御部36の露光光に対する、位相効果を考慮しない、透過制御膜固有の膜透過率であり、透過率が100%のときに、Tを1とする数値である。 T is a film transmittance specific to the transmission control film with respect to the exposure light of the transmission control section 36 without considering phase effects, and is a value where T is 1 when the transmittance is 100%.

(3)式においてコントラストCoは、IthとTとのMichelson Contrastを示す。すなわち、Tの値がIthに対して無視できない、十分な割合を持つと、分母に対して分子が相対的に小さくなり、コントラストCoも小さくなる。このとき、期待するフィデリティ改善効果とは別に、以下のような懸念が生じることが予想できる。 In equation (3), the contrast Co represents the Michelson contrast between Ith and T. That is, when the value of T has a sufficient proportion that cannot be ignored with respect to Ith, the numerator becomes relatively small with respect to the denominator, and the contrast Co also becomes small. At this time, in addition to the expected fidelity improvement effect, the following concerns can be expected to arise.

レジストはネガ型であるとき、露光光が照射されることにより架橋反応が進行し、現像によって溶出しない状態となる。 When the resist is of a negative type, a crosslinking reaction proceeds upon irradiation with exposure light, resulting in a state in which it does not dissolve out during development.

理想的なモデルを除いて、現実の感光性材料においては多かれ少なかれ中途半端な光反応や、それによる中途半端な現像挙動が存在する。結果として、被転写体51上において最終的にはレジストによる構造物が不要となる部分(例えばブラックマトリクス52を形成するべきでない部分)で部分的に架橋反応が進行し、現像後に残渣が滞留するリスクが考えられる。すなわち、透過率Tの値がIthに近いと、上記構造物が不要となる部分での架橋反応、ひいては残渣滞留のリスクが上昇することがあり得る。これを避けるため、透過制御部36の透過率Tが、露光による光強度閾値Ithの2割を越えない範囲であることが望ましい。透過率Tが、露光による光強度閾値Ithの2割である場合のコントラストC2は、(4)式により算出される。 Excluding ideal models, actual photosensitive materials have more or less unreliable photoreactions and, as a result, unreliable development behavior. As a result, the crosslinking reaction proceeds partially on the transfer target 51 in areas where a resist structure is ultimately unnecessary (for example, in areas where the black matrix 52 should not be formed), and residue remains after development. Possible risks. That is, if the value of the transmittance T is close to Ith, the risk of crosslinking reaction in areas where the above-mentioned structure is unnecessary and, ultimately, residue retention may increase. In order to avoid this, it is desirable that the transmittance T of the transmission control section 36 is within a range that does not exceed 20% of the light intensity threshold Ith due to exposure. The contrast C2 when the transmittance T is 20% of the light intensity threshold Ith due to exposure is calculated by equation (4).

Figure 0007355598000004
Figure 0007355598000004

すなわち、コントラストは、0.667以上とすることが好ましい。 That is, the contrast is preferably 0.667 or more.

また、露光工程やその後の現像工程で生じ得る変動(照射強度の変動、現像の面内不均一など)が生じる可能性を考慮すると、より優れた歩留を得るためには、透過制御部36の透過率Tが、露光量閾値Ithの1割以下であることがより望ましい。透過率Tが、露光量閾値Ithの1割である場合のコントラストC1は、(5)式により算出される。 Furthermore, considering the possibility of variations occurring in the exposure process and the subsequent development process (variations in irradiation intensity, in-plane non-uniformity of development, etc.), in order to obtain a better yield, it is necessary to It is more desirable that the transmittance T is 10% or less of the exposure threshold Ith. The contrast C1 when the transmittance T is 10% of the exposure amount threshold Ith is calculated by equation (5).

Figure 0007355598000005
Figure 0007355598000005

すなわち、コントラストは、0.818以上であることが更に望ましい。そして、上記(4)、(5)式から明らかなとおり、これらの好ましいコントラストの値は、Ithの値によらない。 That is, it is more desirable that the contrast is 0.818 or more. As is clear from the above equations (4) and (5), these preferable contrast values do not depend on the value of Ith.

更に、フォトマスク10に形成された転写用パターン35が、被転写体51に反映される程度(フィデリティ)を、より直接的に評価するため、シミュレーションにより、近接露光によって被転写体51上に形成される転写用パターン35の転写像を得て、得られた転写像と転写用パターン35との形状差異を定量化し、差分Sとして算出する。 Furthermore, in order to more directly evaluate the degree to which the transfer pattern 35 formed on the photomask 10 is reflected on the transfer target 51 (fidelity), a simulation was conducted to determine how the transfer pattern 35 formed on the photomask 10 is formed on the transfer target 51 by close exposure. A transferred image of the transferred pattern 35 is obtained, and the shape difference between the obtained transferred image and the transferred pattern 35 is quantified and calculated as a difference S.

差分Sは、フォトマスク10上の転写用パターン35の形状と、被転写体51上に形成された転写像の形状の相違する面積に対応する。差分Sは、(6)式により定義される。差分Sが0に近いほど、フォトマスク10上のパターンが、被転写体51に忠実に転写される、いわゆるフィデリティが良い状態である。 The difference S corresponds to the area where the shape of the transfer pattern 35 on the photomask 10 and the shape of the transferred image formed on the transfer target 51 differ. The difference S is defined by equation (6). The closer the difference S is to 0, the more faithfully the pattern on the photomask 10 is transferred to the transfer target 51, which is a state of good so-called fidelity.

S=S1+S2 ‥‥‥ (6)
ここで、S1は、フォトマスク10の転写用パターン35が忠実に転写されればブラックマトリクス52を構成する領域になるが、シミュレーションにより得られた転写像では、光強度が、露光量閾値Ithに満たないため、ブラックマトリクス52を構成しない領域となる面積を意味する。
S=S1+S2 (6)
Here, S1 becomes a region that constitutes the black matrix 52 if the transfer pattern 35 of the photomask 10 is faithfully transferred, but in the transferred image obtained by simulation, the light intensity reaches the exposure amount threshold Ith. This means the area that does not constitute the black matrix 52.

一方、S2は、フォトマスク10の転写用パターン35が忠実に転写されればブラックマトリクス52を構成しない領域であるが、シミュレーションにより得られた転写像では、光強度が閾値Ithを上回り、ブラックマトリクス52を構成する領域となる面積を意味する。 On the other hand, S2 is an area that does not constitute the black matrix 52 if the transfer pattern 35 of the photomask 10 is faithfully transferred, but in the transferred image obtained by simulation, the light intensity exceeds the threshold value Ith, and the black matrix 52.

すなわち、S1、S2はそれぞれ、忠実な転写からのマイナス側、プラス側の誤差(逸脱分)の絶対値と考えることができ、その合計をここでは評価する。尚、S1、S2の数値は、680ピクセル四方に出力したときの上記逸脱部分のピクセル数を算定し、これにピクセル単位面積のuを掛け合わせたものとして定量化した。 That is, S1 and S2 can be considered as the absolute values of errors (deviations) on the minus side and plus side, respectively, from faithful transcription, and their sum is evaluated here. Note that the numerical values of S1 and S2 were quantified by calculating the number of pixels in the deviation portion when outputting to 680 pixels square, and multiplying this by u, which is the pixel unit area.

図7は、図1の形状、表1の寸法をもつ転写用パターン35につき、プロキシミティギャップGを100μmとし、透過制御部36の位相シフト量を変化させたときの転写像への影響を、シミュレーションによって、差分Sの数値と形状差異の分布(図7(b)~(f))により示したものである。具体的には、透過率をゼロとしたバイナリマスクの比較例1とともに、透過制御部36の透過率を0.03(3%)とし、透過制御部36の位相シフト量を、0、90、180、270度のそれぞれの場合についての差分Sおよび差分Sに対応する形状差異の分布を求めている。尚、ここでのIthは被転写体51上で細幅のブラックマトリクス52に相当する部分(図1の透光部37の幅Dに対応する部分)が、6μmとなるように設定した。 FIG. 7 shows the influence on the transferred image when the proximity gap G is 100 μm and the phase shift amount of the transmission control unit 36 is changed for the transfer pattern 35 having the shape shown in FIG. 1 and the dimensions shown in Table 1. The numerical value of the difference S and the distribution of the shape difference (FIGS. 7(b) to (f)) are shown by simulation. Specifically, in addition to Comparative Example 1 of a binary mask with a transmittance of zero, the transmittance of the transmission control unit 36 is set to 0.03 (3%), and the phase shift amount of the transmission control unit 36 is set to 0, 90, The difference S for each case of 180 degrees and 270 degrees and the distribution of shape differences corresponding to the difference S are calculated. Note that Ith here was set so that a portion of the transfer target 51 corresponding to the narrow black matrix 52 (a portion corresponding to the width D of the light-transmitting portion 37 in FIG. 1) was 6 μm.

転写用パターン35の形状(a)に対して、上記Sを算出するための形状差異の分布、および、それを定量化したSの数値をみると以下のことがわかる。(b)の比較例1(バイナリマスク、以下単に「バイナリ」ともいう)や(c)の参考例1(位相シフトのないハーフトーンマスク、以下「位相差のないHTM」ともいう)に対して、位相シフト量を180度より大きくした(f)の実施例1は、差分Sの数値が最も低く、フィデリティが優れている。 Looking at the distribution of the shape difference for calculating the above-mentioned S and the numerical value of S obtained by quantifying it with respect to the shape (a) of the transfer pattern 35, the following can be seen. For Comparative Example 1 in (b) (binary mask, hereinafter also simply referred to as "binary") and Reference Example 1 in (c) (halftone mask without phase shift, hereinafter also referred to as "HTM without phase difference") , Example 1 (f) in which the phase shift amount is larger than 180 degrees has the lowest numerical value of the difference S and is excellent in fidelity.

(e)に示す、位相シフト量180度のいわゆるハーフトーン型位相シフトマスク(以下「180度PSM」ともいう)を用いて透過制御部36とした参考例3は、(b)に示す比較例1のバイナリマスクより、フィデリティが低かった。 Reference example 3 shown in (e) in which a so-called halftone type phase shift mask (hereinafter also referred to as "180 degree PSM") with a phase shift amount of 180 degrees is used as the transmission control section 36 is the comparative example shown in (b). The fidelity was lower than the binary mask of 1.

上記傾向は、図7の形状差異の分布から、視覚的にも把握することができる。すなわち、本形態のフォトマスク10は、透過制御部36の位相シフト量を、180度を超える数値とすることにより、従来のいずれのフォトマスクよりも、優れた転写像を得られるものであることが、明らかになった。 The above tendency can also be visually grasped from the distribution of shape differences in FIG. In other words, the photomask 10 of this embodiment is capable of obtaining a transferred image superior to any conventional photomask by setting the amount of phase shift of the transmission control section 36 to a value exceeding 180 degrees. But it became clear.

一般に、近接露光方式は、プロキシミティギャップを所定値(例えば100μm)に設定して行なうが、フォトマスク10の面内全域にわたって、被転写体51との距離をこの数値に設定することは現実的には不可能である。例えば、大サイズのフラットパネルディスプレイ用フォトマスク10においては、近接露光時に自重によるたわみが生じるために、フォトマスク10の中心付近と、外縁付近とでは、プロキシミティギャップが異なる場合が生じている。或いは、このたわみを低減する目的で、フォトマスク10に加重をかける保持機構などにより、より複雑なプロキシミティギャップの面内分布(ばらつき)が生じる場合もある。 Generally, the proximity exposure method is performed by setting the proximity gap to a predetermined value (for example, 100 μm), but it is not practical to set the distance to the transferred object 51 to this value over the entire surface of the photomask 10. It is impossible. For example, in the photomask 10 for a large-sized flat panel display, the proximity gap may be different between the center of the photomask 10 and the outer edge of the photomask 10 because it bends due to its own weight during close exposure. Alternatively, a more complicated in-plane distribution (dispersion) of the proximity gap may occur due to a holding mechanism that applies a load to the photomask 10 in order to reduce this deflection.

そこで、上記シミュレーションにおいて、プロキシミティギャップGが150μmとなった場合の、フィデリティについて、検討を行なった結果を、図8に示す。この場合、150μmというプロキシミティギャップは面内分布などにより意図せず生じたものであるから、露光量閾値には、意図して設定した所定プロキシミティギャップ値である、100μmにおいて導出したIthの値を用いる。 Therefore, in the above simulation, the fidelity was examined when the proximity gap G was 150 μm, and the results are shown in FIG. In this case, since the proximity gap of 150 μm is unintentionally caused due to in-plane distribution, etc., the exposure threshold value is the value of Ith derived at 100 μm, which is the predetermined proximity gap value intentionally set. Use.

図8によると、図7と同様、(b)に示すバイナリマスクや、(e)に示す180度PSMと比較して、(f)に示す実施例2のフォトマスク10においては形状差異が小さく、優れたフィデリティを示している。 According to FIG. 8, similar to FIG. 7, the difference in shape is smaller in the photomask 10 of Example 2 shown in (f) compared to the binary mask shown in (b) and the 180 degree PSM shown in (e). , showing excellent fidelity.

上記からは、近接露光用のフォトマスク10に、位相シフト膜を適用して、位相シフト効果による解像性の向上を得ようとした場合に、その位相シフト量は、投影露光方式において確立している180度の位相シフトが必ずしも最適ではないことが明らかになった。すなわち、近接露光方式で用いる位相シフト作用は、その位相シフト量が180度を超えたときに、より優れたフィデリティを示すことが判明した。特に、この場合、プロキシミティギャップGの変動に対して、転写像の形状安定性が、際立って優れていることがわかった。この点は、実施例1と実施例2の差異(つまり図7(f)と図8(f)との差分Sの差異)が小さいことからも理解できる。 From the above, when applying a phase shift film to the photomask 10 for close exposure to improve resolution due to the phase shift effect, the amount of phase shift is established in the projection exposure method. It has become clear that a 180 degree phase shift is not necessarily optimal. That is, it has been found that the phase shift effect used in the proximity exposure method exhibits better fidelity when the amount of phase shift exceeds 180 degrees. Particularly, in this case, it was found that the shape stability of the transferred image was outstandingly excellent against fluctuations in the proximity gap G. This point can also be understood from the fact that the difference between Example 1 and Example 2 (that is, the difference in the difference S between FIG. 7(f) and FIG. 8(f)) is small.

次に、得られる転写像のフィデリティについて、更に詳細な光学シミュレーションを示す。 Next, a more detailed optical simulation regarding the fidelity of the obtained transferred image will be shown.

以下の光学シミュレーションは、図1の転写用パターン35において、位相シフト量φと透過率Tとがそれぞれ変化したときに、透過制御部36の位相シフト量φ、透過率Tと、転写像のコントラストCo、差分Sの相関について調べたものである。 In the following optical simulation, when the phase shift amount φ and the transmittance T change in the transfer pattern 35 of FIG. The correlation between Co and the difference S was investigated.

図9は、シミュレーション結果の表示方法を説明する説明図である。シミュレーションは、透過制御部36の位相シフト量φと透過率Tとの組合せを種々に変更して実施する。図9において、横軸は位相シフト量φ(度)を示し、縦軸は透過率Tを示す。境界を破線で示す一つ一つの長方形枠が、それぞれのシミュレーション条件を示す。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a method of displaying simulation results. The simulation is performed by changing various combinations of the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 and the transmittance T. In FIG. 9, the horizontal axis shows the phase shift amount φ (degrees), and the vertical axis shows the transmittance T. Each rectangular frame whose boundary is indicated by a broken line indicates each simulation condition.

太枠で囲んだK部は、透過制御部36の透過率Tが0、すなわち透過制御部36が光を透過しない、バイナリマスクを示す。太枠で囲んだL部は、透過制御部36の位相シフト量φが360度、すなわち0度であり、位相差のないHTMを示す。太枠で囲んだM部は、180度PSMを示す。太枠で囲んだN部は、位相シフト量φが180度を越えて360度未満の透過制御部36を示す。以後の説明においてはN部に該当する透過制御部36を備えるフォトマスク10を、過シフト角位相シフトマスクともいう。 A section K surrounded by a thick frame indicates a binary mask in which the transmittance T of the transmission control section 36 is 0, that is, the transmission control section 36 does not transmit light. The L portion surrounded by a thick frame indicates an HTM in which the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 is 360 degrees, that is, 0 degrees, and there is no phase difference. The M section surrounded by a thick frame indicates 180 degree PSM. The N section surrounded by a thick frame indicates the transmission control section 36 in which the phase shift amount φ exceeds 180 degrees and is less than 360 degrees. In the following description, the photomask 10 including the transmission control section 36 corresponding to the N section will also be referred to as an overshift angle phase shift mask.

シミュレーションでは、露光光として、波長が313nm、334nmおよび365nmの光(強度比0.25:0.25:0.5)を含むブロード波長域に露光条件を適用した。これらは、高圧水銀ランプの放射スペクトルのうち、ブラックマトリクス52等の製造に適用される、ネガ型のレジストがもつ感光域に適合するi線以下の主要なピーク成分である。透過率Tおよび位相差φは、シミュレータ特性により、波長ごとに所定値に一致している。また、プロキシミティギャップGは100μmとした。 In the simulation, exposure conditions were applied to a broad wavelength range including light having wavelengths of 313 nm, 334 nm, and 365 nm (intensity ratio 0.25:0.25:0.5). These are main peak components of the i-line and below that are suitable for the photosensitive region of a negative resist, which is applied to the manufacture of the black matrix 52 and the like, in the radiation spectrum of the high-pressure mercury lamp. The transmittance T and the phase difference φ match predetermined values for each wavelength due to simulator characteristics. Further, the proximity gap G was set to 100 μm.

また、フォトマスク10の転写用パターン35は、図7について説明したものと同じである。 Further, the transfer pattern 35 of the photomask 10 is the same as that described with reference to FIG.

そして、本シミュレーションでは、上記の各シミュレーション条件におけるコントラストCoと差分Sの値を算出し、図9の破線で示す各長方形枠に対応づけた。 In this simulation, the values of the contrast Co and the difference S under each of the above simulation conditions were calculated and associated with each rectangular frame indicated by the broken line in FIG.

図10から図12は、シミュレーション結果を説明する説明図である。図10は、プロキシミティギャップGが100μmである場合を示し、太線で囲んだ部分は、過シフト角位相シフトマスクによる差分Sが、同じ透過率(0.03)をもつ位相差のないHTM、180度PSMと比較して小さく、かつ、バイナリより小さい領域を示す。 FIGS. 10 to 12 are explanatory diagrams illustrating simulation results. FIG. 10 shows the case where the proximity gap G is 100 μm, and the part surrounded by the thick line shows that the difference S due to the overshift angle phase shift mask is HTM with no phase difference having the same transmittance (0.03), It shows a region that is smaller compared to 180 degree PSM and smaller than binary.

すなわち、太線内の領域は、過シフト角位相シフトマスクにおける、転写のフィデリティがバイナリ、位相差のないHTM、180度PSMのいずれよりも優れた領域である。 That is, the region within the bold line is a region in which the transfer fidelity of the overshift angle phase shift mask is superior to that of binary, HTM without phase difference, and 180 degree PSM.

図11は、プロキシミティギャップGを150μmとしたこと以外は、図10と同じ条件で行なったシミュレーション結果を示す。太線で囲んだ部分は、上記と同じ基準で、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが、バイナリ、位相差のないHTM、180度PSMのいずれよりも優れた領域を示す。 FIG. 11 shows the results of a simulation conducted under the same conditions as FIG. 10, except that the proximity gap G was 150 μm. The part surrounded by a thick line indicates a region in which the fidelity of the overshift angle phase shift mask is superior to any of the binary, HTM without phase difference, and 180 degree PSM based on the same criteria as above.

一般にプロキシミティギャップGが設定値より大きくなると、転写像の劣化は顕著になる傾向がある。この点は、図7、8からも把握できる。しかしながら、本発明の過シフト角位相シフトマスクによれば、プロキシミティギャップGが面内で変化し、設定値より大きくなっても、既存のフォトマスクに比べて、安定したフィデリティをもった高い転写性を示すことがわかる。 Generally, when the proximity gap G becomes larger than a set value, the deterioration of the transferred image tends to become significant. This point can also be understood from FIGS. 7 and 8. However, according to the overshift angle phase shift mask of the present invention, even if the proximity gap G changes within the plane and becomes larger than the set value, compared to existing photomasks, it is possible to achieve high transfer with stable fidelity. It can be seen that it shows gender.

図12の一点鎖線で囲まれた領域は、図10および図11において、太線で囲まれた部分の和集合を示す。つまり、プロキシミティギャップGが、100μm又は150μmのいずれかの場合において、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが他のフォトマスク10より高い領域を示す。また、太線で囲んだ部分は、図10および図11のいずれにおいても太線で囲まれた部分、すなわち共通集合を示す。すなわち、プロキシミティギャップGが100μmと150μmとのいずれの場合においても、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが高い領域を示す。 The area surrounded by the dashed line in FIG. 12 represents the union of the parts surrounded by the bold lines in FIGS. 10 and 11. That is, when the proximity gap G is either 100 μm or 150 μm, this indicates a region where the fidelity of the overshift angle phase shift mask is higher than that of the other photomasks 10. Further, the portion surrounded by a thick line indicates the portion surrounded by a thick line in both FIGS. 10 and 11, that is, a common set. That is, both cases in which the proximity gap G is 100 μm and 150 μm indicate a region where the fidelity of the overshift angle phase shift mask is high.

図12より、透過制御部36の位相シフト量φが180度を越える、過シフト角位相シフトマスクが、既存のフォトマスクよりも有利なフィデリティを有するものであることがわかる。 From FIG. 12, it can be seen that the overshift angle phase shift mask in which the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 exceeds 180 degrees has more advantageous fidelity than the existing photomask.

また、図10によると、透過制御部36の位相シフト量φが255度以上のとき、このプロキシミティギャップGのときのフィデリティが有利であることがわかる。 Further, according to FIG. 10, it can be seen that when the phase shift amount φ of the transmission control section 36 is 255 degrees or more, the fidelity at this proximity gap G is advantageous.

更に、図10によると、透過制御部36の透過率Tが0.06以下であると、良好なフィデリティを得るための透過制御部36の位相シフト量φの選択範囲が広い。 Furthermore, according to FIG. 10, when the transmittance T of the transmission control section 36 is 0.06 or less, the selection range of the phase shift amount φ of the transmission control section 36 for obtaining good fidelity is wide.

更に、図11によると、プロキシミティギャップが、面内分布などにより意図せず広がった場合においても、透過制御部36の位相シフト量φが330度以下の広い過シフト角範囲で良好なフィデリティが得られる。 Furthermore, according to FIG. 11, even if the proximity gap unintentionally widens due to in-plane distribution, etc., good fidelity can be achieved in a wide overshift angle range in which the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 is 330 degrees or less. can get.

また、図10から図12によると、透過制御部36の位相シフト量φは255度以上330度以下であるとき、プロキシミティギャップGの変動によるフィデリティへ影響が小さい利点があり、270度以上のときには、その利点がより顕著である。 Further, according to FIGS. 10 to 12, when the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 is 255 degrees or more and 330 degrees or less, there is an advantage that the fidelity is less affected by fluctuations in the proximity gap G, and Sometimes the benefits are more pronounced.

また、透過率Tを0.06以下とすれば、プロキシミティギャップGの変動に関わらず、有利なフィデリティを得られるための位相シフト量φの選択範囲が広い。 Further, if the transmittance T is set to 0.06 or less, there is a wide selection range of the phase shift amount φ in order to obtain advantageous fidelity regardless of fluctuations in the proximity gap G.

更には、過シフト角位相シフトマスクの位相シフト量φを270度以上とすれば、有利なフィデリティを得られるための透過率Tの選択範囲が広い。 Furthermore, if the phase shift amount φ of the overshift angle phase shift mask is set to 270 degrees or more, the selection range of the transmittance T for obtaining advantageous fidelity is wide.

尚、図13には、被転写体51上に形成される転写像のコントラストCoを算定した結果を示す。太枠で囲んだW部は、コントラストCoが0.667以上となる領域(但し0.818未満)であり、更に、太枠で囲んだV部は、コントラストCoが0.818以上となる領域である。すなわち、領域Wは、前記(4)式による好ましい範囲であり、領域Vは、前記(5)式による、より好ましい範囲である。 Note that FIG. 13 shows the results of calculating the contrast Co of the transferred image formed on the transfer target 51. The W part surrounded by a thick frame is an area where the contrast Co is 0.667 or more (but less than 0.818), and the V part surrounded by a thick frame is an area where the contrast Co is 0.818 or more. It is. That is, the region W is a preferable range according to the above formula (4), and the region V is a more preferable range according to the above formula (5).

従って、上述した有利なフィデリティを得られる好ましい位相シフト量φや透過率Tの条件に加えて、更に、図13における、有利なコントラストCoの範囲をあわせて考慮することにより、より好ましい転写性が得られることがわかる。 Therefore, in addition to the preferable phase shift amount φ and transmittance T conditions for obtaining the above-mentioned advantageous fidelity, by also considering the advantageous range of contrast Co shown in FIG. 13, more preferable transferability can be obtained. You can see what you can get.

例えば、過シフト角位相シフトマスクにおいて透過制御部36の位相シフト量φが225度以上であるとき、コントラストの良好な転写像を得るための適用透過率Tの範囲が広がり、位相シフト量φを270以上とすると、更に広がる有利な効果が得られることがわかる。 For example, in an overshift angle phase shift mask, when the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 is 225 degrees or more, the range of applicable transmittance T for obtaining a transferred image with good contrast is expanded, and the phase shift amount φ is It can be seen that when the value is set to 270 or more, an even wider range of advantageous effects can be obtained.

また、透過率Tの値は、上記のとおり、0.1以下であることが好ましいが、特に、
0.01≦T≦0.09
であると、透過制御部36の位相シフト量φの広い範囲において、コントラストが良好な転写像が得られる。
0.01≦T≦0.08
であればその利点がより顕著である。
Further, as mentioned above, the value of the transmittance T is preferably 0.1 or less, but in particular,
0.01≦T≦0.09
With this, a transferred image with good contrast can be obtained over a wide range of the phase shift amount φ of the transmission control unit 36.
0.01≦T≦0.08
If so, the benefits are even more pronounced.

更に、
T≦0.05
であれば、更に好ましいコントラストCoが得られ、
T≦0.04
であれば、好ましいコントラストを得るための、透過制御部36の位相シフト量φの選択範囲が高い。
Furthermore,
T≦0.05
If so, a more preferable contrast Co can be obtained,
T≦0.04
If so, the selection range of the phase shift amount φ of the transmission control unit 36 is high in order to obtain a preferable contrast.

[実施の形態2]
図14は、フォトマスク10のもつ転写用パターン35の設計形状を実施の形態1から変更した場合を示す。すなわち、このフォトマスク10が有する転写用パターン35は、長方形のかわりに平行四辺形の繰返しパターンをもつ。例えば、フラットパネルディスプレイのサブピクセルの形状が平行四辺形である場合の設計とする。
[Embodiment 2]
FIG. 14 shows a case where the design shape of the transfer pattern 35 of the photomask 10 is changed from the first embodiment. That is, the transfer pattern 35 of this photomask 10 has a repeating parallelogram pattern instead of a rectangle. For example, a design is assumed in which the shape of a subpixel of a flat panel display is a parallelogram.

図14においては、透過制御部36は底辺の長さがC,高さがB、鋭角部分の角度が45度、鈍角部分の角度が135度の平行四辺形である。透過制御部36は、高さ方向にD、底辺に沿う方向にEの間隔を空けて、マトリクス状に配置されている。本形態の転写用パターン35は、これらのパターンのデザイン変更のほかは、特記する以外において実施の形態1と同様とし、また、ここでのAからEの寸法は、表1に示す寸法と同一とする。 In FIG. 14, the transmission control section 36 is a parallelogram with a base length of C, a height of B, an acute angle of 45 degrees, and an obtuse angle of 135 degrees. The transmission control units 36 are arranged in a matrix with an interval D in the height direction and an interval E in the direction along the bottom side. The transfer pattern 35 of this embodiment is the same as that of Embodiment 1 except for the design changes of these patterns unless otherwise specified, and the dimensions A to E here are the same as the dimensions shown in Table 1. shall be.

図15は、図14に示す転写用パターン35が、忠実に被転写体51上に転写されたと仮定した場合に、被転写体51上に形成されるブラックマトリクス52の形状を示す。これを、理想状態のブラックマトリクス52とする。但し、実際に図14の転写用パターン35を近接露光すると、被転写体51上の転写像には、光の回折、干渉による形状劣化が生じる。 FIG. 15 shows the shape of the black matrix 52 formed on the transfer target 51, assuming that the transfer pattern 35 shown in FIG. 14 is faithfully transferred onto the transfer target 51. This is assumed to be the black matrix 52 in an ideal state. However, when the transfer pattern 35 in FIG. 14 is actually subjected to close exposure, the transferred image on the transfer target 51 suffers shape deterioration due to light diffraction and interference.

ここで、図14に示す転写用パターン35を近接露光した場合について、上記図7、8において行なったのと同様の光学シミュレーションの結果を、図16、17に示す。 Here, the results of optical simulations similar to those performed in FIGS. 7 and 8 above are shown in FIGS. 16 and 17 when the transfer pattern 35 shown in FIG. 14 is subjected to close exposure.

すなわち、図14の転写用パターン35について、Dを6μm、プロキシミティギャップGを100μmとした、透過制御部36の位相シフト量を変化させたときの、転写像と差分Sを、図16(b)~(e)に示す。具体的には、透過率をゼロとしたバイナリマスクの比較例4とともに、透過制御部36の透過率を0.03(3%)とし、透過制御部36の位相シフト量を、0、90、180、270度のそれぞれの場合についての差分Sを求めている。尚、ここでも、Ithは、細幅のブラックマトリクス52(転写用パターン35のDに相当する部分)が、6μmとなるよう光強度を規格化した。近接露光のコリメーション角は2.0度とした。シミュレーション条件は、実施の形態1の場合と同様とした。 That is, regarding the transfer pattern 35 in FIG. 14, the transferred image and the difference S when changing the phase shift amount of the transmission control section 36 with D set to 6 μm and proximity gap G set to 100 μm are shown in FIG. 16(b). ) to (e). Specifically, in addition to Comparative Example 4 of a binary mask with a transmittance of zero, the transmittance of the transmission control unit 36 is set to 0.03 (3%), and the phase shift amount of the transmission control unit 36 is set to 0, 90, The difference S for each case of 180 degrees and 270 degrees is calculated. In this case as well, the light intensity was standardized so that the narrow black matrix 52 (the portion corresponding to D of the transfer pattern 35) was 6 μm. The collimation angle for close exposure was 2.0 degrees. The simulation conditions were the same as in the first embodiment.

更に、図17はプロキシミティギャップGが150μmである他は、図16と同一の条件でシミュレーションした結果を示す。 Furthermore, FIG. 17 shows the results of simulation under the same conditions as FIG. 16 except that the proximity gap G is 150 μm.

図16、17によると、バイナリマスクや、180度PSMと比較して、差分Sの値により、実施例3、および実施例4の過シフト角位相シフトマスクの転写フィデリティが優れていることがわかる。また、図16によるとプロキシミティギャップGが100μmの場合には、実施例3よりも位相差のないHTMのフィデリティがわずかに良いものの、図17によると、プロキシミティギャップGが150μmになると、実施例4の差分Sの数値がより優れたものとなる。更に、近接露光において、面内の位置によって異なるプロキシミティギャップGが形成されるとき、そのプロキシミティギャップGの変動によって、差分Sの変化量が小さい点も、実施例3、4から理解できる。この点は、特にフラットパネルディスプレイの製造において、転写されるパターンの面内均一性を維持する点で、非常に意義が大きい。 According to FIGS. 16 and 17, it can be seen that the transfer fidelity of the overshift angle phase shift masks of Example 3 and Example 4 is superior based on the value of the difference S compared to the binary mask and 180 degree PSM. . Furthermore, according to FIG. 16, when the proximity gap G is 100 μm, the fidelity of HTM without phase difference is slightly better than that in Example 3, but according to FIG. 17, when the proximity gap G is 150 μm, the The numerical value of the difference S in Example 4 is better. Furthermore, it can be understood from Examples 3 and 4 that when a proximity gap G that differs depending on the in-plane position is formed in proximity exposure, the amount of change in the difference S is small due to the variation in the proximity gap G. This point is extremely significant, especially in the manufacture of flat panel displays, in terms of maintaining the in-plane uniformity of the transferred pattern.

図18から図20は、上記図9から図11におけると同様のシミュレーションによる結果を説明する説明図である。 FIGS. 18 to 20 are explanatory diagrams illustrating the results of simulations similar to those shown in FIGS. 9 to 11 above.

図18は、プロキシミティギャップGが100μmである場合を示し、太線で囲んだ部分は、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが、バイナリ、位相差のないHTM、180度PSMのフィデリティよりも優位な領域を示す。
すなわち、太線内の領域は、過シフト角位相シフトマスクにおける、上記差分Sが、バイナリより小さく、更に同じ透過率をもつ位相差のないHTM、180度PSMのいずれよりも小さい領域である。
Figure 18 shows the case where the proximity gap G is 100 μm, and the part surrounded by a thick line shows that the fidelity of the overshift angle phase shift mask is superior to that of binary, HTM without phase difference, and 180 degree PSM. Indicates the area.
That is, the region within the bold line is a region in which the above-mentioned difference S in the overshift angle phase shift mask is smaller than the binary one, and further smaller than either the HTM without phase difference or the 180 degree PSM having the same transmittance.

図19は、プロキシミティギャップGを150μmとしたこと以外は、図18と同じ条件で行なったシミュレーション結果を示す。太線で囲んだ部分は、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが、バイナリ、位相差のないHTM、180度PSMのいずれよりも優れた領域を示す。 FIG. 19 shows the results of a simulation conducted under the same conditions as FIG. 18 except that the proximity gap G was 150 μm. The part surrounded by a thick line indicates a region in which the fidelity of the overshift angle phase shift mask is superior to any of binary, HTM without phase difference, and 180 degree PSM.

図20の、一点鎖線で囲まれた領域は、図18および図19において、太線で囲まれた部分の和集合を示す。つまり、プロキシミティギャップGが、100μm又は150μmのいずれかの場合において、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが高い領域を示す。また、太線で囲んだ部分は、図18および図19のいずれにおいても太線で囲まれた部分、すなわち共通集合を示す。すなわち、プロキシミティギャップGが100μmと150μmとのいずれの場合においても、過シフト角位相シフトマスクのフィデリティが高い領域を示す。 The area surrounded by a dashed line in FIG. 20 indicates the union of the parts surrounded by thick lines in FIGS. 18 and 19. That is, when the proximity gap G is either 100 μm or 150 μm, it indicates a region where the overshift angle phase shift mask has high fidelity. Further, the portion surrounded by a thick line indicates the portion surrounded by a thick line in both FIGS. 18 and 19, that is, a common set. That is, both cases in which the proximity gap G is 100 μm and 150 μm indicate a region where the fidelity of the overshift angle phase shift mask is high.

図20より、透過制御部36の位相シフト量φが180度を越える、過シフト角位相シフトマスクが、既存のフォトマスクよりも有利なフィデリティを有するものであることがわかる。また、位相シフト量φが300度以上であるとき、特に良好な結果が得られることがわかる。 From FIG. 20, it can be seen that the overshift angle phase shift mask in which the phase shift amount φ of the transmission control section 36 exceeds 180 degrees has more advantageous fidelity than the existing photomask. Furthermore, it can be seen that particularly good results are obtained when the phase shift amount φ is 300 degrees or more.

また、実施の形態1におけると同様、図13による、コントラストCoが良好な範囲を同時に考慮することにより、よりフィデリティの有利な条件を選択することができる。 Further, as in the first embodiment, by simultaneously considering the range in which the contrast Co is good as shown in FIG. 13, it is possible to select conditions that are more advantageous in terms of fidelity.

上記の実施の形態1および2に示すとおり、過シフト角位相シフトマスクによると、近接露光装置50を用いて、フィデリティの良好なフォトリソグラフィを行なえるフォトマスク10を提供できる。 As shown in Embodiments 1 and 2 above, with the overshift angle phase shift mask, it is possible to provide a photomask 10 that can perform photolithography with good fidelity using the proximity exposure apparatus 50.

また、上記実施の形態によると、フォトマスク10の面内位置によってプロキシミティギャップGが変動した場合であっても、それによる転写像の形状(CDを含む)の変化を低減することが可能なフォトマスク10を提供できる。特に、フラットパネルディスプレイに用いられる大型のフォトマスク10においては、自重によるたわみや露光装置の保持手段によるプロキシミティギャップGの変動が生じやすいため、本実施の形態のフォトマスク10の採用が有効である。 Furthermore, according to the embodiment described above, even if the proximity gap G changes depending on the in-plane position of the photomask 10, it is possible to reduce the change in the shape (including CD) of the transferred image due to the change. A photomask 10 can be provided. In particular, in the large photomask 10 used for flat panel displays, the proximity gap G tends to change due to deflection due to its own weight or due to the holding means of the exposure device, so it is effective to adopt the photomask 10 of this embodiment. be.

更に、上記実施の形態によると、ネガ型感光材料を用いたレジストと、高圧水銀ランプとを組み合わせて、フィデリティの高い露光を行なえるフォトマスク10を提供できる。 Further, according to the embodiment described above, it is possible to provide a photomask 10 that can perform exposure with high fidelity by combining a resist using a negative photosensitive material and a high-pressure mercury lamp.

透過制御部36を構成する透過制御膜は、所定の露光光透過率と位相シフト量を有するものとするために、その組成や膜厚が決定されたものであり、その組成は膜厚方向に均一でもよく、又は、異なる組成や異なる膜物性の膜が積層されてひとつの透過制御膜を構成するものでもよい。 The transmission control film constituting the transmission control section 36 has its composition and film thickness determined in order to have a predetermined exposure light transmittance and phase shift amount, and the composition changes in the film thickness direction. It may be uniform, or it may be a structure in which films having different compositions or different physical properties are stacked to form one permeation control film.

但し、本発明の作用効果を損なわない限りにおいて、付加的に、異なる膜(遮光膜、エッチングストッパ膜等)を有してもよく、付加的な膜による膜パターンを、透過制御膜のパターンの上面側又は下面側に有していてもよい。 However, as long as the effects of the present invention are not impaired, a different film (light-shielding film, etching stopper film, etc.) may be additionally provided, and the film pattern formed by the additional film may be different from that of the transmission control film. It may be provided on the upper surface side or the lower surface side.

また、転写用パターン35の外周側に、付加的な膜パターン(例えば、遮光膜パターン)を有していても良く、このような付加的な膜パターンに、フォトマスク10の露光時やハンドリング時に参照されるマークパターンを形成してもよい。 Further, an additional film pattern (for example, a light-shielding film pattern) may be provided on the outer circumferential side of the transfer pattern 35, and such an additional film pattern may be used during exposure and handling of the photomask 10. A reference mark pattern may also be formed.

上記2つの実施の形態に共通して、本発明のフォトマスク10は、例えば以下の製造方法によって製造することができる。 Common to the above two embodiments, the photomask 10 of the present invention can be manufactured, for example, by the following manufacturing method.

まず、透明基板21上に透過制御膜が成膜された、フォトマスクブランクを用意する。透過制御膜の成膜においては、露光光に対して所定の透過率、および位相シフト量を満足するように、その素材と膜厚を選択する。成膜方法はスパッタ法など、公知の成膜方法を適用することができる。 First, a photomask blank in which a transmission control film is formed on a transparent substrate 21 is prepared. In forming the transmission control film, its material and film thickness are selected so as to satisfy a predetermined transmittance and phase shift amount for exposure light. As a film forming method, a known film forming method such as a sputtering method can be applied.

次いで、透過制御膜上にレジスト膜が形成された、レジスト付フォトマスクブランクを用意する。レジストは、ポジ型でもネガ型でもよいが、ポジ型が好ましい。 Next, a resist-attached photomask blank in which a resist film is formed on a transmission control film is prepared. The resist may be of positive type or negative type, but positive type is preferred.

そして、上記レジスト付フォトマスクブランクに対して、パターニングを施す。具体的には、レーザ描画装置等の描画装置を用い、所定のパターンデータによる描画を行ない、現像を行なう。更に、現像により形成されたレジストパターンをマスクとして、透過制御膜にドライ又はウェットエッチングを施し、転写用パターン35を形成する。そして、レジストパターンを剥離する。 Then, patterning is performed on the photomask blank with resist. Specifically, using a drawing device such as a laser drawing device, drawing is performed based on predetermined pattern data, and development is performed. Furthermore, using the resist pattern formed by development as a mask, dry or wet etching is performed on the transmission control film to form a transfer pattern 35. Then, the resist pattern is peeled off.

以上の工程によれば、1回のみのパターニング(すなわち1回のみの描画)によってフォトマスク10を形成することができる。すなわち、透過制御膜のみをパターニングしてなるフォトマスク10であることが好ましい。必要に応じて、付加的な膜の形成、およびパターニングを行なってもよい。 According to the above steps, the photomask 10 can be formed by patterning only once (that is, drawing only once). That is, it is preferable that the photomask 10 be formed by patterning only the transmission control film. Additional film formation and patterning may be performed as necessary.

透過制御膜の材料は、例えば、Si、Cr、Ta、Zrなどを含有する膜とすることができ、これらの化合物から適切なものを選択することができる。 The material of the permeation control film can be, for example, a film containing Si, Cr, Ta, Zr, etc., and an appropriate material can be selected from these compounds.

Si含有膜としては、Siの化合物(SiONなど)、又は遷移金属シリサイド(MoSi、TaSi、ZrSiなど)や、その化合物(酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物など)を用いることができる。 As the Si-containing film, a Si compound (SiON, etc.), a transition metal silicide (MoSi, TaSi, ZrSi, etc.), or a compound thereof (oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxynitride carbide, etc.) is used. be able to.

Cr含有膜としては、Crの化合物(酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物、酸化窒化炭化物)を使用することができる。 As the Cr-containing film, a Cr compound (oxide, nitride, carbide, oxynitride, carbonitride, oxynitride carbide) can be used.

本発明は、フォトマスク10を用いた、フラットパネルディスプレイ用電子デバイスの製造方法を含む。 The present invention includes a method of manufacturing an electronic device for a flat panel display using a photomask 10.

すなわち、上記の過シフト角位相シフトマスクを用意する工程と、近接露光装置50によってこれを露光し、被転写体51上に前記転写用パターン35を転写する転写工程とを
有し、前記転写工程では、プロキシミティギャップが50~200μmの近接露光を適用する、フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法である。
That is, it includes a step of preparing the above-mentioned overshift angle phase shift mask, and a transfer step of exposing it with the proximity exposure device 50 and transferring the transfer pattern 35 onto the transfer target 51, and the transfer step This is a method for manufacturing an electronic device for a flat panel display, which applies proximity exposure with a proximity gap of 50 to 200 μm.

フォトマスク10の用途は、ブラックマトリクス52又はブラックストライプの製造に好適に使用することができるが、これらに限定しない。但し、本発明のフォトマスクは、被転写体上に、感光性材料による立体構造物を形成する目的に、特に好適に利用できる。これは、上述の閉じた線に囲まれた透過制御部と、これを囲む透光部とが形成する、立体構造物の形状において、優れたフィデリティを得られることが、極めて有意義であるためである。 The photomask 10 can be suitably used for producing a black matrix 52 or a black stripe, but is not limited thereto. However, the photomask of the present invention can be particularly suitably used for the purpose of forming a three-dimensional structure made of a photosensitive material on a transfer target. This is because it is extremely meaningful to be able to obtain excellent fidelity in the shape of the three-dimensional structure formed by the transmission control section surrounded by the closed line and the transparent section surrounding it. be.

また、本発明は、ラインアンドスペースパターンのように、光学的に互いに影響を及ぼす距離にある単位パターンが規則的に繰返される、いわゆる密集パターンを含む転写用パターンに、好適に適用することができる。 Further, the present invention can be suitably applied to a transfer pattern including a so-called dense pattern, such as a line-and-space pattern, in which unit patterns located at distances that optically influence each other are regularly repeated. .

各実施例で記載されている技術的特徴(構成要件)はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The technical features (constituent features) described in each example can be combined with each other, and new technical features can be formed by combining them.
The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above-mentioned meaning, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all changes within the scope.

10 フォトマスク
21 透明基板
35 転写用パターン
36 透過制御部
37 透光部
50 近接露光装置
51 被転写体
52 ブラックマトリクス
56 被転写体(ガラス基板)
57 光源
58 照明系
10 Photomask 21 Transparent substrate 35 Transfer pattern 36 Transmission control section 37 Light transmission section 50 Proximity exposure device 51 Transfer target 52 Black matrix 56 Transfer target (glass substrate)
57 Light source 58 Lighting system

Claims (19)

透明基板上に形成された透過制御膜がパターニングされてなる転写用パターンを備えた、近接露光用のフォトマスクであって、
前記転写用パターンは、前記透明基板上に透過制御膜が形成されてなる透過制御部と、前記透明基板が露出する透光部とを有し、
前記透過制御部は、前記フォトマスクを露光する露光光に対し、255度以上360度未満の位相シフト量を有する、フォトマスク。
A photomask for close exposure, comprising a transfer pattern formed by patterning a transmission control film formed on a transparent substrate,
The transfer pattern has a transmission control part in which a transmission control film is formed on the transparent substrate, and a light transmission part through which the transparent substrate is exposed,
A photomask, wherein the transmission control section has a phase shift amount of 255 degrees or more and less than 360 degrees with respect to exposure light that exposes the photomask.
前記透過制御部は、露光光に対して、300度以上360度未満の位相シフト量を有する、請求項1に記載のフォトマスク。 The photomask according to claim 1 , wherein the transmission control section has a phase shift amount of 300 degrees or more and less than 360 degrees with respect to the exposure light. 前記転写用パターンが転写される被転写体上の感光性材料がネガ型である場合、前記透過制御部は、前記フォトマスクを用いた露光、及び現像によって前記感光性材料が溶出する領域に対応するものであり、
前記透過制御部の透過率をT、前記被転写体上のレジスト膜が現像によって不溶となる光強度の閾値をIthとしたとき、(Ith-T)/(Ith+T)として定義されるコントラストは、0.667以上である、請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。
When the photosensitive material on the transfer target to which the transfer pattern is transferred is a negative type, the transmission control section corresponds to a region where the photosensitive material is eluted by exposure using the photomask and development. and
When the transmittance of the transmission control section is T, and the threshold of light intensity at which the resist film on the transfer target becomes insoluble by development is Ith, the contrast defined as (Ith-T)/(Ith+T) is: The photomask according to claim 1 or 2 , which has a molecular weight of 0.667 or more.
ネガ型感光性材料露光用である、請求項1または請求項2に記載のフォトマスク。 The photomask according to claim 1 or 2 , which is used for exposing a negative photosensitive material. 前記露光光は、波長313nm、334nm、365nm、405nmまたは436nmの少なくともいずれかの波長の光を含む、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 5. The photomask according to claim 1 , wherein the exposure light includes light having a wavelength of at least one of 313 nm, 334 nm, 365 nm, 405 nm, and 436 nm. 前記透過制御部は、露光光に対する透過率が10%以下である、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1, wherein the transmission control section has a transmittance of 10% or less for exposure light. 前記転写用パターンは、幅3~10μmのライン状の透光部を有する、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 The photomask according to any one of claims 1 to 5 , wherein the transfer pattern has a line-shaped light-transmitting part with a width of 3 to 10 μm. 前記転写用パターンは、被転写体上のネガ型感光性材料に、10μm以下の幅のライン状のパターンを形成するものである、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1, wherein the transfer pattern forms a line-shaped pattern with a width of 10 μm or less on a negative photosensitive material on a transfer target. 前記転写用パターンは、前記透過制御部と前記透光部とが規則的に配列する繰返しパターンを有し、前記繰返しパターンの反復ピッチは10~35μmである、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 Any one of claims 1 to 5 , wherein the transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control section and the transparent section are regularly arranged, and the repeating pitch of the repeating pattern is 10 to 35 μm. Photomask described in . 前記転写用パターンは、前記透過制御部と前記透光部とが規則的に配列する繰返しパターンを有し、かつ、前記透過制御部は、閉じた線に囲まれた形状を有する、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 1 . The transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control portion and the transparent portion are regularly arranged, and the transmission control portion has a shape surrounded by a closed line. ~ The photomask described in any one of 5 . 前記転写用パターンは、前記透過制御部が規則的に配列する繰返しパターンを有し、かつ、前記透過制御部は、四角形である、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1, wherein the transfer pattern has a repeating pattern in which the transmission control portions are regularly arranged, and the transmission control portions are square . 前記透過制御部は、露光光に対し、330度以下の位相シフト量を有する、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1, wherein the transmission control section has a phase shift amount of 330 degrees or less with respect to the exposure light. 前記転写用パターンは、ブラックマトリクス又はブラックストライプ形成用パターンである、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1 , wherein the transfer pattern is a black matrix or a black stripe forming pattern. 前記転写用パターンは、前記透明基板上において、前記透過制御膜のみがパターニングされてなることを特徴とする、請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスク。 6. The photomask according to claim 1, wherein the transfer pattern is formed by patterning only the transmission control film on the transparent substrate. 請求項1~のいずれか一つに記載のフォトマスクを用意する工程と、
近接露光装置によって前記フォトマスクを露光し、被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に、前記転写用パターンを転写する転写工程と、
を有し、
前記転写工程では、プロキシミティギャップを50~200μmの範囲に設定した近接露光を適用する、フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法。
A step of preparing a photomask according to any one of claims 1 to 5 ,
a transfer step of exposing the photomask using a proximity exposure device and transferring the transfer pattern to a negative photosensitive material film formed on the transfer target;
has
In the transfer step, a method for manufacturing an electronic device for a flat panel display applies proximity exposure with a proximity gap set in a range of 50 to 200 μm.
透明基板上に形成された透過制御膜がパターニングされてなる転写用パターンを備えた、近接露光用のフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に、前記透過制御膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記透過制御膜に対してパターニングを施し、前記転写用パターンを形成する、パターニング工程と、
を有し、
前記転写用パターンは、前記透明基板上に前記透過制御膜が形成されてなる透過制御部と、前記透明基板が露出する透光部とを有し、
前記透過制御部は、前記フォトマスクを露光する露光光に対し、10%以下の透過率および255度以上360度未満の位相シフト量を有する、
フォトマスクの製造方法。
A method for manufacturing a photomask for close exposure, comprising a transfer pattern formed by patterning a transmission control film formed on a transparent substrate, the method comprising:
preparing a photomask blank on which the transmission control film is formed on the transparent substrate;
a patterning step of patterning the transmission control film to form the transfer pattern;
has
The transfer pattern has a transmission control part in which the transmission control film is formed on the transparent substrate, and a light transmission part in which the transparent substrate is exposed,
The transmission control unit has a transmittance of 10% or less and a phase shift amount of 255 degrees or more and less than 360 degrees with respect to the exposure light that exposes the photomask.
Method of manufacturing a photomask.
前記転写用パターンが転写される被転写体上の感光性材料がネガ型である場合、前記透過制御部は、前記フォトマスクを用いた露光、及び現像によって前記感光性材料が溶出する領域に対応するものであり、
前記透過制御部の透過率をT、前記被転写体上のレジスト膜が現像によって不溶となる光強度の閾値をIthとしたとき、(Ith-T)/(Ith+T)として定義されるコントラストは、0.667以上である、請求項16に記載のフォトマスクの製造方法。
When the photosensitive material on the transfer target to which the transfer pattern is transferred is a negative type, the transmission control section corresponds to a region where the photosensitive material is eluted by exposure using the photomask and development. and
When the transmittance of the transmission control section is T, and the threshold of light intensity at which the resist film on the transfer target becomes insoluble by development is Ith, the contrast defined as (Ith-T)/(Ith+T) is: 17. The method for manufacturing a photomask according to claim 16 , wherein the photomask is 0.667 or more.
前記露光光は、波長313nm、334nm、365nm、405nmまたは436nmの少なくともいずれかの波長の光を含む、請求項16または17に記載のフォトマスクの製造方法。 18. The photomask manufacturing method according to claim 16 , wherein the exposure light includes light having a wavelength of at least one of 313 nm, 334 nm, 365 nm, 405 nm, and 436 nm. フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法であって、
請求項16~18のいずれか一つに記載の製造方法により、フォトマスクを用意する工程と、
近接露光装置によって前記フォトマスクを露光し、被転写体上に形成したネガ型感光性材料膜に、前記転写用パターンを転写する転写工程と、
を有し、
前記転写工程では、プロキシミティギャップを50~200μmの範囲に設定した近接露光を適用する、フラットパネルディスプレイ用の電子デバイスの製造方法。
A method of manufacturing an electronic device for a flat panel display, the method comprising:
A step of preparing a photomask by the manufacturing method according to any one of claims 16 to 18 ;
a transfer step of exposing the photomask using a proximity exposure device and transferring the transfer pattern to a negative photosensitive material film formed on the transfer target;
has
In the transfer step, a method for manufacturing an electronic device for a flat panel display applies proximity exposure with a proximity gap set in a range of 50 to 200 μm.
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