JP6189242B2 - Photomask manufacturing method, photomask and display device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、転写用パターンを備えるフォトマスク及びそのフォトマスクの製造方法に関し、特に、表示装置製造用に有用なフォトマスクに関する。また、本発明は、そのフォトマスクを用いる表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask having a transfer pattern and a method for manufacturing the photomask, and more particularly to a photomask useful for manufacturing a display device. The present invention also relates to a method for manufacturing a display device using the photomask.
表示装置等、電子デバイス製品の高精細化等に伴い、それらの製造に用いるフォトマスクが備える膜パターンに対して、より良い寸法制御に対する要求が高まっている。 With the increase in definition of electronic device products such as display devices, there is an increasing demand for better dimensional control of film patterns included in photomasks used for manufacturing them.
これに関連し、特許文献1には、遮光膜の寸法制御をより正確に行う方法が記載されている。すなわち、レジストパターンをマスクとして遮光膜のエッチングを行い、レジストパターンに覆われていない遮光膜が除去されてエッチングを停止したのち、基板の裏面から光を照射し、遮光膜によって遮光されないレジストを感光させ、現像することによって、遮光膜のエッジ位置を把握し、追加エッチング時間を決定する方法が記載されている。 In relation to this, Patent Document 1 describes a method for more accurately controlling the size of the light shielding film. That is, the light shielding film is etched using the resist pattern as a mask. After the light shielding film not covered with the resist pattern is removed and the etching is stopped, light is irradiated from the back surface of the substrate to expose the resist not shielded by the light shielding film. In addition, a method is described in which the edge position of the light shielding film is grasped by developing and the additional etching time is determined.
また、繰り返しパターン領域における形状等の均一性が高く、むらの少ないグレートーンマスクを得るためのフォトマスクの製造方法として、例えば、特許文献2には、描画装置のヘッドのスキャン方向(Y方向)への所定のスキャン単位、及びスキャン方向と垂直方向(X方向)への所定の送り単位にて描画を行う描画工程を含むフォトマスクの製造方法において、前記フォトマスクのパターンは、繰り返しパターンを含み、前記描画工程は、同一の繰り返しパターンを含むパターン単位に対し、各パターン単位をそれぞれ同一の送り条件にて描画する工程を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法が記載されている。 Further, as a photomask manufacturing method for obtaining a gray-tone mask having high uniformity in shape and the like in a repeated pattern region and less unevenness, for example, Patent Document 2 discloses a scanning direction (Y direction) of a head of a drawing apparatus. In a photomask manufacturing method including a drawing step of drawing in a predetermined scan unit to and a predetermined feed unit in a direction perpendicular to the scan direction (X direction), the photomask pattern includes a repetitive pattern. The photomask manufacturing method is characterized in that the drawing step includes a step of drawing each pattern unit under the same feeding condition with respect to a pattern unit including the same repetitive pattern.
表示装置(液晶表示装置、有機EL表示装置など)に要求される画質や明るさ、動作速度の速さ、更には省電力性能のレベルは、従来になく高まっている。こうした状況をふまえ、これらの製造に用いられるフォトマスクの転写用パターンの、微細化、高密度化が必要とされている。 The image quality and brightness required for display devices (liquid crystal display devices, organic EL display devices, and the like), the speed of operation speed, and the level of power saving performance are higher than ever. In view of this situation, it is necessary to miniaturize and increase the density of photomask transfer patterns used in these productions.
表示装置の製造にあたっては、所望の転写用パターンを備えるフォトマスクを、フォトリソグラフィ工程を利用して製造することが行われる。すなわち、透明基板上に成膜した光学膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜に、エネルギー線(レーザー光など)で描画し、現像することによって得たレジストパターンをマスクとして、光学膜にエッチングを施す。必要に応じて、更に他の光学膜を成膜して、上記フォトリソグラフィ工程を繰り返し、最終的な転写用パターンを形成する。ここでの光学膜とは、例えば、フォトマスクへの露光光を遮光する遮光膜、一部透過する半透光膜、或いは、位相シフト膜やエッチングストッパ膜などの機能膜などが含まれる。 In manufacturing a display device, a photomask having a desired transfer pattern is manufactured using a photolithography process. That is, a resist film is formed on an optical film formed on a transparent substrate, drawn on the resist film with energy rays (laser light, etc.) and developed, and the resist pattern obtained as a mask is used as an optical film. Etch. If necessary, another optical film is formed, and the photolithography process is repeated to form a final transfer pattern. The optical film here includes, for example, a light-shielding film that shields exposure light to the photomask, a semi-transparent film that partially transmits, or a functional film such as a phase shift film and an etching stopper film.
表示装置製造用フォトマスクは、半導体製造用フォトマスク(一般に一辺5〜6インチ)に比べてサイズが大きい(例えば一辺300mm以上)うえに、多種のサイズが存在することから、光学膜のエッチングにおいては、真空チャンバーを必須とするドライエッチングよりも、ウェットエッチングを適用した場合に、装置や工程の負担が小さく、また、制御がしやすいという利点がある。 The photomask for manufacturing a display device has a larger size (for example, 300 mm or more per side) than a photomask for semiconductor manufacturing (generally, 5 to 6 inches per side). Has advantages in that the load on the apparatus and process is small and control is easy when wet etching is applied, rather than dry etching which requires a vacuum chamber.
その反面、ウェットエッチングに由来する困難もある。一般に、ドライエッチングが異方性エッチングの性質をもつのに対して、ウェットエッチングはエッチングが等方的に進行する、等方性エッチングの性格が強く、そのため、エッチング対象の光学膜の側面からもエッチング(サイドエッチング)が進む。図11は、光学膜である遮光膜の側面が、ウェットエッチングによってエッチングされた状態を示すSEM写真である。このため、エッチングされてなる光学膜パターンの寸法は、エッチングマスクとなっているレジストパターンの寸法とは必ずしも一致しない。所定時間のエッチングを施した時点で、光学膜パターンのエッジは、レジストパターンのエッジ位置の内側まで進み、レジストパターンに覆われた状態となるため、その寸法を直接計測することができない。従って、エッチングの終点を決定することが難しい(図11参照)。 On the other hand, there is a difficulty derived from wet etching. In general, dry etching has the property of anisotropic etching, whereas wet etching has a strong characteristic of isotropic etching, in which etching proceeds isotropically. Therefore, also from the side of the optical film to be etched. Etching (side etching) proceeds. FIG. 11 is an SEM photograph showing a state in which the side surface of the light shielding film, which is an optical film, is etched by wet etching. For this reason, the dimension of the etched optical film pattern does not necessarily match the dimension of the resist pattern serving as an etching mask. When etching is performed for a predetermined time, the edge of the optical film pattern advances to the inside of the edge position of the resist pattern and is covered with the resist pattern, so that the dimension cannot be directly measured. Therefore, it is difficult to determine the end point of etching (see FIG. 11).
所望のパターン寸法に到達するために、エッチングレート(単位時間あたりのエッチング量)が把握できたとしても、これのみに依存して、エッチングの必要時間を決めることは、必ずしも有効でない。例えば、ウェットエッチング時にエッチングマスクとなるレジストパターンは、レジストの現像温度や現像剤濃度の変動や不均一に影響されるものであり、これらを常に一定とすることは困難である。 Even if the etching rate (the amount of etching per unit time) can be grasped in order to reach a desired pattern dimension, it is not always effective to determine the time required for etching depending only on this. For example, a resist pattern that serves as an etching mask during wet etching is affected by variations and nonuniformity in the resist development temperature and developer concentration, and it is difficult to keep them constant.
更に、レジストパターンのエッジ形状は、描画によって形成されるものであるが、レジストパターンの膜厚や、光学膜の表面反射率が描画条件に影響を与えることがわかっている。ところが、レジストパターンの膜厚や光学膜の表面性もまた、常に一定値とすることは容易でない。 Further, although the edge shape of the resist pattern is formed by drawing, it has been found that the film thickness of the resist pattern and the surface reflectance of the optical film affect the drawing conditions. However, it is not easy to always make the resist pattern film thickness and the optical film surface property constant values.
つまり、光学膜をウェットエッチングする際の、現実のエッチングの進行には、光学膜とエッチング剤に由来する純粋なエッチングレート以外の要因、特に、レジスト起因の変動要因が避けられない。 In other words, factors other than the pure etching rate derived from the optical film and the etchant, in particular, fluctuation factors due to the resist, are unavoidable in the actual progress of etching when the optical film is wet etched.
上記の現状を考慮すると、寸法精度の高いパターニングを行うためには、上記変動要因の影響にかかわらず、エッチング終点までの、正確なエッチング時間(すなわち、必要な残余エッチング量に必要なエッチング時間)を把握することが、有用である。 Considering the above situation, in order to perform patterning with high dimensional accuracy, an accurate etching time (that is, an etching time required for a necessary residual etching amount) until the etching end point is obtained regardless of the influence of the above fluctuation factors. It is useful to know.
特許文献1の方法では、遮光膜のエッチング開始後、レジストパターンに覆われていない遮光膜が除去された後にエッチングを停止し、裏面からの光照射によってレジストパターンと遮光膜のエッジを一致させ、このエッジ位置を把握することにより、追加エッチング時間を決定している。この方法によれば、レジストパターンに覆われた遮光膜のエッジの位置が把握できるため、必要な追加エッチング量、すなわち追加エッチング時間が得られるという効果がある。但し、レジストパターンと積層した状態での遮光膜エッジの位置把握には、十分な精度が得にくいという不都合があった。 In the method of Patent Document 1, the etching is stopped after the light shielding film that is not covered with the resist pattern is removed after the start of etching of the light shielding film, and the edges of the resist pattern and the light shielding film are matched by light irradiation from the back surface, By grasping the edge position, the additional etching time is determined. According to this method, since the position of the edge of the light shielding film covered with the resist pattern can be grasped, there is an effect that a necessary additional etching amount, that is, an additional etching time can be obtained. However, there is an inconvenience that it is difficult to obtain sufficient accuracy for grasping the position of the light shielding film edge in a state where it is laminated with the resist pattern.
ところで、液晶表示装置に代表される表示装置には、従来以上に微細な構造をもつものが増加する傾向にある。これは、薄膜トランジスタ(TFT)基板、カラーフィルタ(ブラックマトリックス、フォトスペーサ、色版)などに共通する傾向であるが、これら表示装置における、画像の精細さ、動作の速さ、明るさ、省電力等のニーズと関係している。 By the way, display devices typified by liquid crystal display devices tend to increase those having a finer structure than before. This is a tendency common to thin film transistor (TFT) substrates, color filters (black matrix, photo spacers, color plates), etc., but in these display devices, image definition, speed of operation, brightness, power saving It is related to needs such as.
上記に伴い、表示装置製造用フォトマスクのもつ転写用パターンのCD(Critical Dimension: 以下、パターン線幅の意味で使う。以下、「CD値)ともいう。)の精度要求も厳しくなっている。これまで、CD精度を向上するため、フォトマスク製造に必要な、各工程(描画、レジスト現像、エッチングなど)における、CD値のばらつきを抑える努力を行ってきた。 As a result, the CD (Critical Dimension: hereinafter used in the meaning of pattern line width; hereinafter also referred to as “CD value”) of a transfer pattern of a photomask for manufacturing a display device has become more demanding. Until now, in order to improve the CD accuracy, efforts have been made to suppress variations in CD values in each process (drawing, resist development, etching, etc.) necessary for photomask manufacturing.
しかしながら、最近の表示装置においては、例えば、2μm以下の線幅部分を含むラインアンドスペースパターンなどが要望されており、被転写体(液晶パネル基板など)に転写するための転写性の裕度も極めて小さくなっている。 However, in recent display devices, for example, a line and space pattern including a line width portion of 2 μm or less is required, and the transferability margin for transferring to a transfer target (liquid crystal panel substrate, etc.) is also required. It is extremely small.
例えば、転写用パターンのCD精度を目標値±50nm以下、更には、目標値±20nm以下とすること等が望まれるようになっている。 For example, it is desired that the CD accuracy of the transfer pattern is set to a target value ± 50 nm or less, and further to a target value ± 20 nm or less.
こうした要求を満足するためには、転写用パターン形成における、面内のCD値のばらつきが抑制されるとともに、その絶対値が、限りなく設計どおりの寸法に仕上がっていなければいけない。換言すれば、形成された転写用パターンのCD値の中心値が、精度よく目標値に一致する必要がある。そこで、本発明は、寸法精度の高い転写用パターンが形成できるフォトマスクの製造方法を得ることを目的とする。 In order to satisfy these requirements, in-plane CD value variations in the formation of a transfer pattern must be suppressed, and the absolute value must be finished to the limit as designed. In other words, the center value of the CD value of the formed transfer pattern needs to match the target value with high accuracy. Therefore, an object of the present invention is to obtain a photomask manufacturing method capable of forming a transfer pattern with high dimensional accuracy.
上記課題を解決するためには、フォトマスクの製造方法おける等方性エッチングにおいて、パターニングされる光学膜寸法のCD中心値が目標値に達すると同時に、エッチングを停止することによって達成できる。従って、エッチングを停止するタイミングの検出(終点検出)を、正確に行うことが肝要となる。 In order to solve the above-described problem, in the isotropic etching in the photomask manufacturing method, the CD center value of the dimension of the optical film to be patterned reaches the target value, and at the same time, the etching is stopped. Therefore, it is important to accurately detect the timing for stopping etching (end point detection).
そこで、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。本発明は、下記の構成1〜11であることを特徴とするフォトマスクの製造方法、下記の構成12であることを特徴とするフォトマスク、及び下記の構成13であることを特徴とする表示装置の製造方法である。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. The present invention is a photomask manufacturing method characterized by the following configurations 1 to 11, a photomask characterized by the following configuration 12, and a display characterized by the following configuration 13 It is a manufacturing method of an apparatus.
(構成1)
本発明の構成1は、
透明基板上に、光学膜をパターニングして得られた転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板上に、前記光学膜とレジスト膜とを有するフォトマスク基板を用意する工程と、
描画装置を用いて、前記レジスト膜に対し、所定のパターンデータに基づいて描画する描画工程と、
前記レジスト膜を現像することによって、レジストパターンを形成する、レジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記光学膜をエッチングすることにより、光学膜パターンを形成して前記転写用パターンを得る、光学膜パターニング工程とを有し、
前記描画工程においては、得ようとする前記転写用パターンを形成するための転写用パターンデータとともに、寸法測定用のモニターパターンを形成するためのモニターパターンデータを含む前記パターンデータを用いて描画を行い、
前記光学膜パターニング工程は、
前記光学膜に対して、所定時間のエッチングを施す、第1エッチングと、
前記モニターパターンの寸法測定と、
前記寸法測定によって得られた前記モニターパターンの寸法に基づき、前記光学膜に追加のエッチングを施す、第2エッチングと、
を含み、
前記モニターパターンは、前記転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、前記CD保証部と同じ寸法であり、かつ、前記CD保証部と同じ描画条件で描画されたCD測定部を含み、
前記描画条件は、描画に用いるエネルギービームの、X方向のビーム配列及びY方向のスキャン位置から選択される少なくともひとつを含み、
前記寸法測定は、前記CD測定部に対して行うことを特徴とする、フォトマスクの製造方法である。
(Configuration 1)
Configuration 1 of the present invention includes
A method for producing a photomask comprising a transfer pattern obtained by patterning an optical film on a transparent substrate,
Preparing a photomask substrate having the optical film and a resist film on the transparent substrate;
A drawing process for drawing on the resist film based on predetermined pattern data using a drawing apparatus;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern by developing the resist film;
An optical film patterning step of obtaining the transfer pattern by forming an optical film pattern by etching the optical film using the resist pattern as a mask;
In the drawing step, drawing is performed using the pattern data including the monitor pattern data for forming the monitor pattern for dimension measurement together with the transfer pattern data for forming the transfer pattern to be obtained. ,
The optical film patterning step includes
A first etching that etches the optical film for a predetermined time; and
Measuring the dimensions of the monitor pattern;
A second etching that performs additional etching on the optical film based on the dimensions of the monitor pattern obtained by the dimension measurement;
Including
The monitor pattern includes a CD measurement unit having the same dimensions as the CD guarantee unit and drawn under the same drawing conditions as the CD guarantee unit when at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee unit,
The drawing conditions include at least one selected from an X-direction beam array and a Y-direction scan position of an energy beam used for drawing,
In the photomask manufacturing method, the dimension measurement is performed on the CD measurement unit.
(構成2)
本発明の構成2は、前記第1エッチング、及び前記第2エッチングは、ウェットエッチングであることを特徴とする、構成1に記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 2)
Configuration 2 of the present invention is the photomask manufacturing method according to Configuration 1, wherein the first etching and the second etching are wet etching.
(構成3)
本発明の構成3は、前記寸法測定に際し、前記モニターパターンが形成された部分の前記レジスト膜を、部分的に除去することを特徴とする、構成1又は2に記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 3)
The third aspect of the present invention is the photomask manufacturing method according to the first or second aspect, wherein, in the dimension measurement, the resist film in a portion where the monitor pattern is formed is partially removed. is there.
(構成4)
本発明の構成4は、前記モニターパターンが、前記透明基板上において、前記転写用パターンの領域外に複数配置され、該複数の前記モニターパターンがそれぞれ前記CD測定部を有することを特徴とする、構成1〜3のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 4)
Configuration 4 of the present invention is characterized in that a plurality of the monitor patterns are arranged outside the region of the transfer pattern on the transparent substrate, and each of the plurality of monitor patterns has the CD measurement unit. It is the manufacturing method of the photomask in any one of the structures 1-3.
(構成5)
本発明の構成5は、前記転写用パターンが、単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含み、前記モニターパターンは、前記転写用パターンに含まれる前記単位パターンと、前記X方向又は前記Y方向の寸法とが等しい部分をもつ単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことを特徴とする、構成1〜4のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 5)
According to the fifth aspect of the present invention, the transfer pattern includes a repetitive portion where a unit pattern is repeated, and the monitor pattern includes the unit pattern included in the transfer pattern, the dimension in the X direction or the Y direction. 5. The photomask manufacturing method according to any one of Structures 1 to 4, further comprising a repeating portion in which unit patterns having equal portions are repeated.
(構成6)
本発明の構成6は、前記転写用パターンが、前記単位パターンが繰り返される前記繰り返し部分を含み、前記モニターパターンは、前記転写用パターンに含まれものと同一の前記単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことを特徴とする、構成1〜5のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 6)
According to Structure 6 of the present invention, the transfer pattern includes the repeated portion where the unit pattern is repeated, and the monitor pattern includes a repeated portion where the same unit pattern as that included in the transfer pattern is repeated. It is a manufacturing method of the photomask in any one of the structures 1-5 characterized by including.
(構成7)
本発明の構成7は、前記描画工程が、前記X方向に、所定の前記描画条件が繰り返される、X方向の描画繰り返し周期をもち、前記ビーム配列は、前記X方向の描画繰り返し周期ごとに繰り返されることを特徴とする、構成1〜6のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 7)
In the configuration 7 of the present invention, the drawing step has a drawing repetition period in the X direction in which the predetermined drawing conditions are repeated in the X direction, and the beam arrangement is repeated every drawing repetition period in the X direction. A method for producing a photomask according to any one of configurations 1 to 6, wherein:
(構成8)
本発明の構成8は、前記描画工程が、前記Y方向に、所定の前記描画条件が繰り返される、Y方向の描画繰り返し周期をもち、前記スキャン位置は、前記Y方向の描画繰り返し周期ごとに繰り返されることを特徴とする、構成1〜7のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 8)
In the configuration 8 of the present invention, the drawing step has a Y-direction drawing repetition cycle in which a predetermined drawing condition is repeated in the Y direction, and the scan position is repeated every Y-direction drawing repetition cycle. A method for producing a photomask according to any one of Structures 1 to 7, wherein:
(構成9)
本発明の構成9は、前記描画工程における前記X方向の描画繰り返し周期と、前記単位パターンの前記X方向のピッチとの最小公倍数が、20以下の整数となることを特徴とする、構成7に記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 9)
According to the ninth aspect of the present invention, the least common multiple of the drawing repetition period in the X direction in the drawing step and the pitch in the X direction of the unit pattern is an integer of 20 or less. It is a manufacturing method of the described photomask.
(構成10)
本発明の構成10は、前記描画工程における前記Y方向の描画繰り返し周期と、前記単位パターンの前記Y方向のピッチとの最小公倍数が、20以下の整数となることを特徴とする、構成8に記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 10)
The configuration 10 of the present invention is characterized in that the least common multiple of the drawing repetition period in the Y direction in the drawing step and the pitch in the Y direction of the unit pattern is an integer of 20 or less. It is a manufacturing method of the described photomask.
(構成11)
本発明の構成11は、前記転写用パターンが、表示装置製造用のパターンであることを特徴とする、構成1〜10のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 11)
Configuration 11 of the present invention is the photomask manufacturing method according to any one of Configurations 1 to 10, wherein the transfer pattern is a pattern for manufacturing a display device.
(構成12)
本発明の構成12は、透明基板上に、光学膜をパターニングして得られた転写用パターンと複数のモニターパターンとを備える、フォトマスクであって、
前記モニターパターンは、前記転写用パターンの領域外に設けられ、
前記転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、前記モニターパターンは、前記CD保証部と同じ寸法であり、かつ、前記CD保証部と同じ描画条件で形成されたCD測定部を有し、
前記描画条件は、前記転写用パターンの描画に用いたエネルギービームの、X方向のビーム配列、又は、Y方向のスキャン位置の少なくともひとつであることを特徴とする、フォトマスクである。
(Configuration 12)
Configuration 12 of the present invention is a photomask including a transfer pattern obtained by patterning an optical film and a plurality of monitor patterns on a transparent substrate,
The monitor pattern is provided outside the transfer pattern area,
When at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee part, the monitor pattern has a CD measurement part having the same dimensions as the CD guarantee part and formed under the same drawing conditions as the CD guarantee part. ,
The photomask is characterized in that the drawing condition is at least one of an X-direction beam arrangement or a Y-direction scan position of an energy beam used for drawing the transfer pattern.
(構成13)
本発明の構成13は、構成1〜11のいずれかに記載の製造方法によるフォトマスクを用意する工程と、露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを被転写体上に転写する工程と、を有する、表示装置の製造方法である。
(Configuration 13)
According to the thirteenth aspect of the present invention, the transfer pattern of the photomask is transferred onto the transfer object using the step of preparing the photomask by the manufacturing method according to any one of the first to eleventh aspects and the exposure apparatus. A method for manufacturing a display device.
本発明のフォトマスクの製造方法によれば、寸法精度の高い転写用パターンが形成できる。 According to the photomask manufacturing method of the present invention, a transfer pattern with high dimensional accuracy can be formed.
本発明は、透明基板上に、光学膜をパターニングして得られた転写用パターンを備えるフォトマスクの製造方法である。本発明のフォトマスクの製造方法は、前記透明基板上に、前記光学膜とレジスト膜とを有するフォトマスク基板を用意する工程と、描画装置を用いて、前記レジスト膜に対し、所定のパターンデータに基づく描画する描画工程と、前記レジスト膜を現像することによって、レジストパターンを形成する、レジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクとして、前記光学膜をエッチングすることにより、光学膜パターンを形成して前記転写用パターンを得る、光学膜パターニング工程とを有する。前記描画工程においては、得ようとする前記転写用パターンを形成するための転写用パターンデータとともに、寸法測定用のモニターパターンを形成するためのモニターパターンデータを含む前記パターンデータを用いて描画を行う。前記光学膜パターニング工程は、前記光学膜に対して、所定時間のエッチングを施す、第1エッチングと、前記モニターパターンの寸法測定と、前記寸法測定によって得られた前記モニターパターンの寸法に基づき、前記光学膜に追加のエッチングを施す、第2エッチングと、を含む。前記モニターパターンは、前記転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、前記CD保証部と同じ寸法であり、かつ、前記CD保証部と同じ描画条件で描画されたCD測定部を含む。前記描画条件は、描画に用いるエネルギービームの、X方向のビーム配列及びY方向のスキャン位置から選択される少なくともひとつを含む。前記寸法測定は、前記CD測定部に対して行う。 The present invention is a photomask manufacturing method comprising a transfer pattern obtained by patterning an optical film on a transparent substrate. The method for producing a photomask of the present invention comprises a step of preparing a photomask substrate having the optical film and a resist film on the transparent substrate, and a predetermined pattern data for the resist film using a drawing apparatus. An optical film pattern is formed by etching the optical film using the resist pattern as a mask, and a resist pattern forming process that forms a resist pattern by developing the resist film and developing the resist film And an optical film patterning step for obtaining the transfer pattern. In the drawing step, drawing is performed using the pattern data including monitor pattern data for forming a monitor pattern for dimension measurement together with transfer pattern data for forming the transfer pattern to be obtained. . In the optical film patterning step, the optical film is etched for a predetermined time, based on the first etching, the dimension measurement of the monitor pattern, and the dimension of the monitor pattern obtained by the dimension measurement, And a second etching for performing additional etching on the optical film. The monitor pattern includes a CD measurement unit having the same dimensions as the CD guarantee unit and drawn under the same drawing conditions as the CD guarantee unit when at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee unit. The drawing condition includes at least one selected from an X-direction beam array and a Y-direction scan position of an energy beam used for drawing. The dimension measurement is performed on the CD measurement unit.
本発明のフォトマスクの製造方法の一態様として、図1に示す製造方法フローを用いて説明する。図1に示すフローの右側には、各工程における透明基板上の光学膜の状態を断面模式図として例示している。図中、符号1は透明基板、符号2は光学膜、符号2a及び符号2bは光学膜パターン、符号3はレジスト膜、符号3a及び符号3bはレジストパターン、並びに符号6はレーザー描画の際のレーザービームを示す。尚、符号2aの光学膜パターンは転写用パターンに相当するものを示し、符号2bの光学膜パターンはモニターパターンに相当するものを示す。同様に、符号3aのレジストパターンは転写用パターンが形成される部分のものを示し、符号3bのレジストパターン(モニターパターンが形成される部分のものを示す。 An embodiment of the photomask manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing method flow shown in FIG. On the right side of the flow shown in FIG. 1, the state of the optical film on the transparent substrate in each step is illustrated as a schematic cross-sectional view. In the figure, reference numeral 1 is a transparent substrate, reference numeral 2 is an optical film, reference numerals 2a and 2b are optical film patterns, reference numeral 3 is a resist film, reference numerals 3a and 3b are resist patterns, and reference numeral 6 is a laser for laser drawing. Showing beam. The optical film pattern 2a indicates a pattern corresponding to a transfer pattern, and the optical film pattern 2b indicates a pattern corresponding to a monitor pattern. Similarly, the resist pattern denoted by reference numeral 3a indicates a portion where a transfer pattern is formed, and indicates a resist pattern denoted by reference numeral 3b (a portion where a monitor pattern is formed).
(a)フォトマスク基板を用意する工程
本発明のフォトマスクの製造方法に用いることのできるフォトマスク基板は、透明基板上に、光学膜が成膜され、更に、その表面にフォトレジスト膜(以下、フォトレジスト膜を単にレジスト膜ともいう。)が形成された、フォトマスクブランクとすることができる。光学膜は、単層でもよく、又は複数膜が積層されていても良い。
(A) Step of Preparing Photomask Substrate The photomask substrate that can be used in the photomask manufacturing method of the present invention has an optical film formed on a transparent substrate, and a photoresist film (hereinafter referred to as a “photoresist film” on the surface). A photomask blank in which a photoresist film is also simply referred to as a resist film) can be obtained. The optical film may be a single layer or a plurality of films may be laminated.
また、本発明のフォトマスク基板としては、積層構造の膜パターンをもつフォトマスクを製造する目的で、既に一部の光学膜がパターニングされたフォトマスク中間体であって、更に、パターン未形成の光学膜にパターニングを施すために、レジスト膜が形成されたものであってもよい。 The photomask substrate of the present invention is a photomask intermediate in which a part of the optical film is already patterned for the purpose of manufacturing a photomask having a film pattern of a laminated structure, and further, the pattern is not formed. In order to perform patterning on the optical film, a resist film may be formed.
(光学膜)
フォトマスク基板を用意する工程では、スパッタ法など、公知の成膜法により、透明基板の第1主面上に光学膜を形成する。
(Optical film)
In the step of preparing the photomask substrate, an optical film is formed on the first main surface of the transparent substrate by a known film formation method such as sputtering.
光学膜としては、例えば、遮光膜(フォトマスクを使用する際の露光光に対する光学濃度ODが3以上)とすることができる。また、光学膜は、一部露光光を透過する、半透光膜、又は透明膜としても良い。半透光膜の露光光透過率は、透明基板の透過率を基準(100%)として、3〜60%のものが例示される。 As the optical film, for example, a light shielding film (optical density OD with respect to exposure light when using a photomask is 3 or more) can be used. The optical film may be a semi-transparent film or a transparent film that partially transmits exposure light. The exposure light transmittance of the semi-transparent film is 3 to 60% based on the transmittance of the transparent substrate (100%).
光学膜は、例えば、露光光に対する透過率が3〜30%であるとともに、露光光に含まれる代表波長の位相を反転(略180度シフト)する、位相シフト膜であることができる。略180度とは、150〜210度の範囲内の角度を意味する。 The optical film can be, for example, a phase shift film that has a transmittance of 3 to 30% for exposure light and inverts (shifts approximately 180 degrees) the phase of the representative wavelength contained in the exposure light. About 180 degrees means an angle in the range of 150 to 210 degrees.
更には、光学膜は、露光光に対する光透過率が3〜60%であるとともに、露光光に含まれる代表波長の位相を、5〜90度の範囲でシフトさせる、半透光膜であることができる。このような半透光膜は、微細なスペースパターンやホールパターンを形成する場合、遮光膜の代わりに、又は遮光膜とともに用いて、フォトマスクを透過する光量を補助し、被転写体上のレジストの感光閾値に到達させる目的に使用される、光量補助パターンとなることができる。 Furthermore, the optical film is a semi-transparent film that has a light transmittance of 3 to 60% with respect to the exposure light and shifts the phase of the representative wavelength contained in the exposure light within a range of 5 to 90 degrees. Can do. Such a semi-transparent film is used instead of the light shielding film or together with the light shielding film when forming a fine space pattern or hole pattern, to assist the amount of light transmitted through the photomask, and to form a resist on the transferred object. The light quantity auxiliary pattern used for the purpose of reaching the photosensitive threshold value can be obtained.
光学膜の膜厚は、その機能によって決定されるが、5〜250nmであることが好ましい。例えば、バイナリマスクにおける遮光膜であれば、遮光膜の膜厚は50〜200nmとすることができる。 The film thickness of the optical film is determined by its function, but is preferably 5 to 250 nm. For example, in the case of a light shielding film in a binary mask, the thickness of the light shielding film can be set to 50 to 200 nm.
光学膜は、ウェットエッチングが可能なものとする。光学膜の材料は、例えば、クロム(Cr)を含むことができる。又は、クロム化合物からなる、半透光膜であることができる。上記のような透過率や位相シフト量を備えた、半透光膜である場合、クロムの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、及び酸化窒化炭化物のいずれかを含む膜であることができる。 The optical film can be wet-etched. The material of the optical film can include, for example, chromium (Cr). Alternatively, it can be a translucent film made of a chromium compound. In the case of a semi-transparent film having the transmittance and the phase shift amount as described above, it may be a film containing any of chromium oxide, nitride, carbide, oxynitride, and oxynitride carbide. it can.
更に、クロム以外の金属、例えば、Mo、Ta、W、Zr、Nb、Ti、又はそれらの化合物からなる光学膜も適用できる。光学膜の材料は、例えば、金属シリサイドやその酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化窒化炭化物を含む材料とすることもできる。光学膜の材料として用いることのできる金属シリサイドの例としては、モリブデンシリサイド、及びタンタルシリサイドなどがある。 Furthermore, an optical film made of a metal other than chromium, for example, Mo, Ta, W, Zr, Nb, Ti, or a compound thereof can also be applied. The material of the optical film can be, for example, a material containing metal silicide or its oxide, nitride, carbide, oxynitride, or oxynitride carbide. Examples of the metal silicide that can be used as the material of the optical film include molybdenum silicide and tantalum silicide.
前記光学膜は、表面に、光反射率を抑制するための、反射防止層を備えるものであることが好ましい。その場合、例えば、クロムを主成分とする光学膜の表面に配置する反射防止層は、クロム化合物(酸化物、窒化物、炭化物など)の、表面層が、光学膜の厚さ方向において、組成変化してなることが好ましい。尚、組成変化は、段階的な変化でも、緩慢な変化でも良い。この反射防止層は、フォトマスクを使用する際に用いる露光光に対して、反射を抑える機能をもつが、後述の寸法測定においても、表面反射を抑える作用をもつ。 The optical film preferably has an antireflection layer on the surface for suppressing light reflectance. In that case, for example, the antireflection layer disposed on the surface of the optical film mainly composed of chromium is composed of a chromium compound (oxide, nitride, carbide, etc.), the surface layer being composed in the thickness direction of the optical film. It is preferable to change. The composition change may be a step change or a slow change. This antireflection layer has a function of suppressing reflection with respect to exposure light used when using a photomask, but also has an action of suppressing surface reflection in dimension measurement described later.
(レジスト膜)
本発明のフォトマスクの製造方法に用いるフォトマスク基板としては、光学膜上にレジスト膜を形成したものを用いることができる。スリットコータやスピンコータなどの公知の塗布装置によって、レジスト膜の原料となるレジストを、透明基板上に塗布することができる。レジスト膜の膜厚は、300〜1000nmであることが好ましい。
(Resist film)
As a photomask substrate used in the method for producing a photomask of the present invention, a substrate in which a resist film is formed on an optical film can be used. A resist serving as a raw material for the resist film can be applied onto the transparent substrate by a known coating apparatus such as a slit coater or a spin coater. The film thickness of the resist film is preferably 300 to 1000 nm.
尚、レジスト膜とは、ここでは、レーザー描画用のポジ型フォトレジストとして説明する。但し、ネガ型を用いてもよく、更に、描画を電子線で行う場合には、電子線用レジストを用いることも可能である。 Here, the resist film will be described as a positive photoresist for laser drawing. However, a negative type may be used. Further, when drawing is performed with an electron beam, an electron beam resist may be used.
更に、本発明のフォトマスクの製造方法では、レジスト膜に対する描画用のパターンデータを用意する。描画用パターンデータは、得ようとするデバイスに基づいて設計された転写用パターンデータを含み、更に、後述のCD測定用のモニターパターンを形成するための、モニターパターンデータを含む。 Furthermore, in the photomask manufacturing method of the present invention, pattern data for drawing on the resist film is prepared. The drawing pattern data includes transfer pattern data designed based on the device to be obtained, and further includes monitor pattern data for forming a monitor pattern for CD measurement described later.
尚、本発明に用いる描画用パターンデータに含まれる、転写用パターンデータ及びモニターパターンデータは、形成する光学膜パターンの目標CDに対して、所定量のサイズ加工(いわゆるサイジング)を行っておくことが好ましい。これによって、後述の追加エッチング(第2エッチング)の前には、確実にエッチングがアンダーとなる(光学膜の除去寸法が小さい)状態にし、裕度を得る。このサイズ加工は、通常のレジストパターンに与える裕度(例えば、50〜300nm)に対して、更に30〜100nm程度、アンダー側とすることが好ましい。この転写用パターン及びモニターパターンの詳細は、後述する。 The transfer pattern data and the monitor pattern data included in the drawing pattern data used in the present invention are subjected to a predetermined amount of sizing (so-called sizing) on the target CD of the optical film pattern to be formed. Is preferred. Thus, before additional etching (second etching), which will be described later, the etching is surely undertaken (the removal dimension of the optical film is small), and a tolerance is obtained. This size processing is preferably performed on the under side by about 30 to 100 nm with respect to the tolerance (for example, 50 to 300 nm) given to a normal resist pattern. Details of the transfer pattern and the monitor pattern will be described later.
(b)描画工程
本発明のフォトマスクの製造方法では、フォトマスク基板のレジスト膜に対して、描画を行う。レジスト膜に対する描画のときに、上記描画用パターンデータを用いる。描画のための描画装置としては、レーザー光(波長413nm程度)を光源とするFPD用レーザー描画機を使用することができる。
(B) Drawing process In the manufacturing method of the photomask of this invention, it draws with respect to the resist film of a photomask substrate. The drawing pattern data is used when drawing on the resist film. As a drawing apparatus for drawing, an FPD laser drawing machine using laser light (wavelength of about 413 nm) as a light source can be used.
本発明のフォトマスクの製造方法では、上記のとおり、描画用の所定のパターンデータは、得ようとする転写用パターンを形成するための転写用パターンデータとともに、寸法測定用のモニターパターンを形成するためのモニターパターンデータを含む。従って、転写用パターンと、モニターパターンとは、同一の描画工程で描画される。 In the photomask manufacturing method of the present invention, as described above, the predetermined pattern data for drawing forms a monitor pattern for dimension measurement together with transfer pattern data for forming a transfer pattern to be obtained. Monitor pattern data. Therefore, the transfer pattern and the monitor pattern are drawn in the same drawing process.
(c)レジストパターン形成工程
本発明のフォトマスクの製造方法では、光学膜の表面のレジスト膜の現像を行うことによって、レジストパターンを形成する。このレジストパターンが、光学膜をエッチングするときのエッチングマスクとして機能する。
(C) Resist pattern formation process In the photomask manufacturing method of the present invention, a resist pattern is formed by developing the resist film on the surface of the optical film. This resist pattern functions as an etching mask when the optical film is etched.
(d)光学膜パターニング工程
(d−1)第1エッチング
本発明のフォトマスクの製造方法では、レジストパターンをマスクとした光学膜に対する第1エッチングを所定時間行う。第1エッチングはウェットエッチングとし、エッチング剤(エッチング液)は、光学膜の組成にあわせて適切なものを選択することができる。尚、第1エッチング及び後述する第2エッチングは、ともにウェットエッチングであることが好ましい。例えば、光学膜がクロム系の遮光膜である場合、硝酸第2セリウムアンモニウムを含むエッチング液を使用できる。エッチング液は、まずレジストパターンに覆われていない部分の光学膜表面に作用することにより、その部分の光学膜の溶出が開始する。但し、レジストパターンに覆われていない部分の光学膜が溶出し終わった後は、等方性エッチングにより、光学膜の側面からのエッチングが進行する。第1エッチングでは、レジストパターンに覆われていない部分の光学膜が実質的に消失するまでの時間、光学膜のエッチングを行い、いったん停止する。例えば、第1エッチングの時間は、50〜120秒程度であることができる。
(D) Optical Film Patterning Step (d-1) First Etching In the photomask manufacturing method of the present invention, the first etching is performed for a predetermined time on the optical film using the resist pattern as a mask. The first etching is wet etching, and an appropriate etching agent (etching solution) can be selected according to the composition of the optical film. Both the first etching and the second etching described later are preferably wet etching. For example, when the optical film is a chromium-based light shielding film, an etching solution containing ceric ammonium nitrate can be used. The etching solution first acts on the surface of the optical film that is not covered with the resist pattern, thereby starting the elution of the optical film in that portion. However, after the portion of the optical film not covered with the resist pattern has been eluted, etching from the side surface of the optical film proceeds by isotropic etching. In the first etching, the optical film is etched for a period of time until the portion of the optical film not covered with the resist pattern substantially disappears, and is temporarily stopped. For example, the first etching time may be about 50 to 120 seconds.
(d−2)モニターパターンの寸法測定
光学膜に対する第1エッチングを停止したとき、パターニングされている光学膜のエッジは、レジストパターンのエッジと同一の位置にあるか、又は、レジストパターンのエッジより内側に入った位置(すなわち、光学膜のエッジ位置がレジストパターンの下に入った状態)となる場合があるが、以下の方法によって、第1エッチング後の光学膜パターンの寸法測定が可能となる。
(D-2) Dimensional measurement of monitor pattern When the first etching on the optical film is stopped, the edge of the patterned optical film is at the same position as the edge of the resist pattern, or from the edge of the resist pattern Although there may be a position inside (that is, a state where the edge position of the optical film is under the resist pattern), the dimension of the optical film pattern after the first etching can be measured by the following method. .
尚、光学膜のウェットエッチング中にあっては、光学膜のサイドエッチングが進行するが、このときの光学膜のエッチングレートは実質的に一定である。従って、エッチング時間に比例して、光学膜のエッジ位置が後退し、光学膜パターンのCDが変化(減少)する。CDの変化量とエッチング時間との相関関係は、予め実験的に求めておくことができる。例えば、図2に示すように、同条件で、同一膜厚及び同一組成の光学膜をサイドエッチングする場合の、エッチング時間に対するCDの変化量を、予め測定して把握しておく。図2に示す例では、所定の条件による光学膜のエッチングレートは、8nm/秒である。 Note that, during the wet etching of the optical film, side etching of the optical film proceeds, but the etching rate of the optical film at this time is substantially constant. Accordingly, the edge position of the optical film recedes in proportion to the etching time, and the CD of the optical film pattern changes (decreases). The correlation between the CD change amount and the etching time can be experimentally obtained in advance. For example, as shown in FIG. 2, the change amount of CD with respect to the etching time when optical films having the same film thickness and the same composition are side-etched under the same conditions is measured and grasped in advance. In the example shown in FIG. 2, the etching rate of the optical film under a predetermined condition is 8 nm / second.
本発明のフォトマスクの製造方法では、第1エッチングを停止したフォトマスク基板上の、モニターパターンの寸法、すなわちCDを測定する。このため、モニターパターン上にあるレジストパターンを剥離して、モニターパターンの測定対象部分を露出させる。具体的には、例えば、レジストパターンのうち、モニターパターン上にある部分に、スポット露光を行い、現像液を接触させて、この部分のレジストを除去する。これによって、光学膜からなるモニターパターンが露出する。 In the photomask manufacturing method of the present invention, the dimension of the monitor pattern, that is, the CD, is measured on the photomask substrate where the first etching is stopped. For this reason, the resist pattern on the monitor pattern is peeled off to expose the measurement target portion of the monitor pattern. Specifically, for example, spot exposure is performed on a portion of the resist pattern on the monitor pattern, and a developer is brought into contact therewith to remove the resist in this portion. As a result, the monitor pattern made of the optical film is exposed.
寸法測定に際し、モニターパターンが形成された部分のレジスト膜を、部分的に除去することにより、表面側から直接、モニターパターンの寸法測定が可能なため、精度よく光学的な測定が行える。モニターパターンの寸法測定は、線幅測定装置により、波長400〜600nmの光を用いて透過測定することができる。 In the dimension measurement, by partially removing the resist film in the part where the monitor pattern is formed, the dimension of the monitor pattern can be measured directly from the surface side, so that optical measurement can be performed with high accuracy. The dimension of the monitor pattern can be measured by transmission using light having a wavelength of 400 to 600 nm with a line width measuring device.
モニターパターンの寸法として測定する部分は、モニターパターンの中でも、転写用パターンにおいてCD値を保証する部分(以下、保証部という。)に対応する部分(測定部という。)、すなわち、CD保証部と同じ寸法の部分を含むことが好ましい。このため、上記モニターパターンの寸法の測定結果は、測定部に対応する転写用パターンの保証部のCD値を反映したものとなる。 The portion to be measured as the dimension of the monitor pattern is a portion (referred to as a measurement portion) corresponding to a portion (hereinafter referred to as a guarantee portion) that guarantees the CD value in the transfer pattern, that is, a CD guarantee portion. It is preferable to include portions of the same dimensions. For this reason, the measurement result of the dimension of the monitor pattern reflects the CD value of the guarantee part of the transfer pattern corresponding to the measurement part.
そして、測定したCD値と、目標とするCD値との差を把握して、その差と、予め把握されている(図2参照)、この光学膜のエッチングレートの値とから、必要な追加エッチング時間を算定することができる。 Then, the difference between the measured CD value and the target CD value is grasped, and necessary addition is made from the difference and the value of the etching rate of the optical film that is grasped in advance (see FIG. 2). Etching time can be calculated.
尚、上記測定後のモニターパターンは、この後に追加エッチングを行う場合には、露出した表面のエッチングとサイドエッチングとがともに進行する。このため、光学膜の表面反射率が変化したり、光学膜が損傷を受けることがある。但し、モニターパターンは、最終製品に使用するパターンではないので、何ら問題はない。 When the monitor pattern after the measurement is subjected to additional etching thereafter, both the etching of the exposed surface and the side etching proceed. For this reason, the surface reflectance of the optical film may change or the optical film may be damaged. However, since the monitor pattern is not a pattern used for the final product, there is no problem.
また、モニターパターンの損傷を避けるために、寸法測定後にマスキング材を貼付又は塗布するなどして、追加エッチングの際に、光学膜がエッチング液と接触しないような被覆をしてもよい。 In addition, in order to avoid damage to the monitor pattern, a masking material may be applied or applied after the dimension measurement so that the optical film does not come into contact with the etching solution during the additional etching.
(d−3)第2エッチング
目標とするCD値の転写用パターンを得るために、上述のようにして得られた追加エッチング時間だけ、追加エッチング(すなわち第2エッチング)を行う。第2エッチングは、ウェットエッチングであることが好ましい。尚、既に光学膜の被エッチングエッジは、目標寸法の位置に近づいているため、追加エッチングが必要な場合であっても、その追加エッチング時間は短くて良い。好ましくは、追加エッチング時間は、0〜10秒のエッチング時間とすることができる。
(D-3) Second etching In order to obtain a pattern for transferring a target CD value, additional etching (that is, second etching) is performed for the additional etching time obtained as described above. The second etching is preferably wet etching. Note that since the edge to be etched of the optical film has already approached the position of the target dimension, even if additional etching is required, the additional etching time may be short. Preferably, the additional etching time can be an etching time of 0 to 10 seconds.
(e)洗浄工程
追加エッチング時間分の第2エッチングが終了後、再びエッチングを停止し、レジストパターンを剥離するとともに、洗浄する。
(E) Cleaning process After the second etching for the additional etching time is completed, the etching is stopped again, and the resist pattern is peeled off and cleaned.
上述の方法によって、エッチングマスクとなるレジストパターンの形成に、様々な不安定要素があったとしても、最終的に形成される光学膜パターン(転写用パターン)の寸法を、確実に所定の仕様と一致させることが可能になる。 Even if there are various unstable elements in the formation of the resist pattern serving as an etching mask by the above method, the dimensions of the optical film pattern (transfer pattern) to be finally formed are surely set to the predetermined specifications. It becomes possible to match.
(f)検査工程
形成された転写用パターンに対して、CD値等の検査を行う。また、転写用パターンのできばえを確認するための、その他の検査を行う。
(F) Inspection process The formed transfer pattern is inspected for the CD value and the like. In addition, other inspections are performed to confirm the quality of the transfer pattern.
尚、上記の態様では、モニターパターンの寸法測定は1回のみ行っている。但し、必要に応じて、モニターパターンの寸法測定及び第2エッチングを、繰り返して行っても良く、そのような態様も本発明に含まれる。 In the above aspect, the measurement of the monitor pattern dimension is performed only once. However, if necessary, the measurement of the dimension of the monitor pattern and the second etching may be repeated, and such an embodiment is also included in the present invention.
フォトマスクに形成される転写用パターン及びモニターパターンについて、更に詳細に説明する。表示装置製造用のフォトマスクにおいては、薄膜トランジスタやカラーフィルタなどの構造に必要な、繰り返しパターンを含む転写用パターンを形成する。図3にその一例を示す。図3(a)は、本発明のフォトマスクの主表面の模式図の例である。実際のパターン形状はこれと同じとは限らない。 The transfer pattern and monitor pattern formed on the photomask will be described in more detail. In a photomask for manufacturing a display device, a transfer pattern including a repetitive pattern necessary for a structure such as a thin film transistor or a color filter is formed. An example is shown in FIG. FIG. 3A is an example of a schematic view of the main surface of the photomask of the present invention. The actual pattern shape is not always the same.
図3(a)に示すように、本態様のフォトマスクでは、透明基板主表面の中央に、表示装置製造用の転写用パターンが2面、配置され、転写用パターンの領域外に、モニターパターンが8個設けられている。本発明のフォトマスクの製造方法では、モニターパターンは、透明基板上において、転写用パターンの領域外に複数配置され、該複数のモニターパターンがそれぞれCD測定部を有することが好ましい。この8か所のモニターパターンは、例えば、X方向、Y方向のいずれにも0.2〜10mm程度の大きさをもつことが好ましく、より好ましくは、0.5〜10mmである。本発明のフォトマスクに形成されるモニターパターンの個数に制限はない。モニターパターンの個数は、好ましくは2〜12個とすることができる。複数のモニターパターンによって、エッチング挙動が面内で均一でなかった場合にその傾向を把握したり、或いは、複数のモニターパターンの測定結果を加工(例えば、平均値を計算する)などして、より精度の高い追加エッチング(第2エッチング)を行うことで、より信頼性の高い転写用パターンを得ることが可能である。 As shown in FIG. 3A, in the photomask of this aspect, two transfer patterns for manufacturing the display device are arranged in the center of the main surface of the transparent substrate, and the monitor pattern is outside the transfer pattern area. Are provided. In the photomask manufacturing method of the present invention, it is preferable that a plurality of monitor patterns are disposed outside the transfer pattern region on the transparent substrate, and each of the plurality of monitor patterns has a CD measurement unit. These eight monitor patterns preferably have a size of about 0.2 to 10 mm in both the X direction and the Y direction, and more preferably 0.5 to 10 mm. There is no limitation on the number of monitor patterns formed on the photomask of the present invention. The number of monitor patterns is preferably 2 to 12. If the etching behavior is not uniform in the plane with multiple monitor patterns, grasp the tendency, or process the measurement results of multiple monitor patterns (for example, calculate the average value), etc. By performing highly accurate additional etching (second etching), it is possible to obtain a transfer pattern with higher reliability.
複数のモニターパターンの各々の位置は、転写用パターンの領域外であって、透明基板のもつ角や辺の近傍位置に、互いに離間して、各々配置されたものであることが好ましい。例えば、透明基板の4隅の近傍にそれぞれ配置されたり、或いは、4辺の近傍にそれぞれ配置することができる。モニターパターン同士が、離間すること(例えば、透明基板の短辺の1/4以上の離間距離をもって配置されること)によって、基板上で光学膜のパターニングにわずかな面内不均一が生じた場合にも、これを把握することができる。 The positions of the plurality of monitor patterns are preferably arranged apart from each other at positions near the corners and sides of the transparent substrate outside the transfer pattern area. For example, it can be arranged near each of the four corners of the transparent substrate, or can be arranged near each of the four sides. When the monitor patterns are separated (for example, arranged with a separation distance of 1/4 or more of the short side of the transparent substrate), slight in-plane non-uniformity occurs in the patterning of the optical film on the substrate. You can even figure this out.
本態様では、転写用パターンとして、液晶表示装置に用いる画素パターンを有する画素パターン部を含むものとする。画素パターン部には、例えば、一画素の画素パターンを単位とした、同一形状の単位パターンが複数個、規則的に配列した繰り返し部分が含まれている(図3(b))参照)。 In this aspect, the transfer pattern includes a pixel pattern portion having a pixel pattern used for a liquid crystal display device. The pixel pattern portion includes, for example, a repetitive portion in which a plurality of unit patterns having the same shape with a pixel pattern of one pixel as a unit are regularly arranged (see FIG. 3B).
本明細書において、単位パターンとは、これを単位として同一の繰り返しがなされるものをいう。単位パターンとしては、最小単位パターン(例えば表示装置用のパターンにおいて、1画素分の画素パターン)でもよく、又は、最小単位パターンが複数(例えばX及び/又はY方向に各2〜5個)配列したものであってもよい In the present specification, the unit pattern refers to a unit pattern that is repeatedly repeated. The unit pattern may be a minimum unit pattern (for example, a pixel pattern for one pixel in a pattern for a display device), or a plurality of (for example, 2 to 5 units each in the X and / or Y direction) array. It may be
また、モニターパターンにも、転写用パターンに含まれる単位パターンと同じ単位パターンが、転写用パターンにおける単位パターンの配置と同じように規則性をもって、複数個配列している(図3(c)参照)。尚、モニターパターンにおける単位パターンは、転写用パターンにおける単位パターンと必ずしも同じ形状でなくてもよい(図4(b)参照)。 In the monitor pattern, a plurality of unit patterns that are the same as the unit patterns included in the transfer pattern are arranged with regularity in the same manner as the arrangement of the unit patterns in the transfer pattern (see FIG. 3C). ). The unit pattern in the monitor pattern does not necessarily have the same shape as the unit pattern in the transfer pattern (see FIG. 4B).
このように、本発明のフォトマスクの製造方法では、転写用パターンは、単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含み、モニターパターンは、転写用パターンに含まれる単位パターンと、X方向又はY方向の寸法とが等しい部分をもつ単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことが好ましい。また、本発明のフォトマスクの製造方法は、転写用パターンは、単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含み、モニターパターンは、転写用パターンに含まれものと同一の単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことが好ましい。 Thus, in the photomask manufacturing method of the present invention, the transfer pattern includes a repetitive portion where the unit pattern is repeated, and the monitor pattern includes the unit pattern included in the transfer pattern and the dimension in the X direction or the Y direction. It is preferable to include a repeating portion in which a unit pattern having a portion equal to is repeated. In the photomask manufacturing method of the present invention, the transfer pattern includes a repeated portion where the unit pattern is repeated, and the monitor pattern includes a repeated portion where the same unit pattern as that included in the transfer pattern is repeated. It is preferable.
但し、転写用パターンとモニターパターンとは、エッチング環境が近似することが好ましい。従って、転写用パターン及びモニターパターンは、それぞれ、1mm四方の正方形領域内でのパターン開口率をA(%)及びB(%)とするとき、その差(A−B(%))が、20(%)以下であることが望ましく、より好ましくは10(%)以下である。ここで、開口率とは、パターン単位面積中の、光学膜が除去される面積の割合である。 However, it is preferable that the etching environment approximates the transfer pattern and the monitor pattern. Therefore, the transfer pattern and the monitor pattern have a difference (A−B (%)) of 20 when the pattern aperture ratio in a square area of 1 mm square is A (%) and B (%), respectively. (%) Or less is desirable, more preferably 10 (%) or less. Here, the aperture ratio is the ratio of the area from which the optical film is removed in the pattern unit area.
モニターパターンに含まれる単位パターンの繰り返しの数は、モニターパターンが形成される部分の面積に配列できる範囲であれば、特に限られない。好ましくは、1か所のモニターパターンの中には、単位パターンが、X、Y方向に各3〜1000個程度、より好ましくは10〜500個配列している。モニターパターンが形成される部分の面積は、後述の寸法測定に適切な精度と便宜を与えるものであれば良い。このモニターパターンは、得ようとする表示装置の駆動には使用されない。 The number of repeating unit patterns included in the monitor pattern is not particularly limited as long as it can be arranged in the area of the portion where the monitor pattern is formed. Preferably, in one monitor pattern, about 3 to 1000 unit patterns, more preferably 10 to 500 units are arranged in the X and Y directions. The area of the portion where the monitor pattern is formed may be any as long as it provides appropriate accuracy and convenience for dimensional measurement described later. This monitor pattern is not used for driving the display device to be obtained.
図3(b)は、本態様で例示する、転写用パターンの拡大模式図である。図3(b)では、同一形状の画素パターンP11、P12・・・等が、X方向及びY方向に規則的に配列する。図3(b)の例において、例えば、ひとつの画素パターンP11を、単位パターンとして、P11、P12等を単位パターンの繰り返しパターンであるすることができる。尚、例えば、X方向及びY方向にそれぞれ二つの画素パターン(P11、P12、P21及びP21)を含む繰り返しパターンを単位パターンとすることもできる。単位パターンの寸法(すなわちパターンの繰り返し周期)は、X方向及びY方向にそれぞれ、10〜300μm程度であって、X、Y方向に多数配列している。以下、ひとつの画素パターン(P11、P12等)が単位パターンであるとして、本態様を説明する。 FIG. 3B is an enlarged schematic view of the transfer pattern exemplified in this embodiment. In FIG. 3B, pixel patterns P11, P12,... Having the same shape are regularly arranged in the X direction and the Y direction. In the example of FIG. 3B, for example, one pixel pattern P11 can be a unit pattern, and P11, P12, and the like can be unit pattern repeat patterns. For example, a repetitive pattern including two pixel patterns (P11, P12, P21, and P21) in the X direction and the Y direction can be used as the unit pattern. The dimensions of the unit patterns (that is, the pattern repetition period) are about 10 to 300 μm in the X and Y directions, respectively, and a large number are arranged in the X and Y directions. Hereinafter, this aspect will be described on the assumption that one pixel pattern (P11, P12, etc.) is a unit pattern.
転写用パターンには、保証部が設けられている。これは、転写用パターンに含まれる任意の部分であって、高いCD精度を求められる部分とすることができる。図3(b)では、単位パターンであるP22のX方向の幅として、X−CD保証部が定められ、Y方向の幅としてY−CD保証部が定められている。 The transfer pattern is provided with a guarantee unit. This is an arbitrary part included in the transfer pattern and can be a part for which high CD accuracy is required. In FIG. 3B, the X-CD guarantee unit is defined as the width in the X direction of the unit pattern P22, and the Y-CD guarantee unit is defined as the width in the Y direction.
図3(c)に、上記転写用パターンを用いたときに使用する、モニターパターンMの拡大模式図を示す。この中に、転写用パターンに含まれる単位パターン(P11、P12・・・)と同じ形状の、単位パターン(M11、M12・・・)が、上記転写用パターンに含まれる単位パターンと同じピッチで配列している。そして、単位パターンM22のX方向の幅として、X−CD測定部、Y方向の幅としてY−CD測定部が設けられている。また、P22の、X−CD保証部及びY−CD保証部の寸法は、それぞれ、M22の、X−CD測定部及びY−CD測定部の寸法と同一である。 FIG. 3C shows an enlarged schematic view of the monitor pattern M used when the transfer pattern is used. Among these, the unit patterns (M11, M12...) Having the same shape as the unit patterns (P11, P12...) Included in the transfer pattern have the same pitch as the unit patterns included in the transfer pattern. Arranged. An X-CD measurement unit is provided as a width in the X direction of the unit pattern M22, and a Y-CD measurement unit is provided as a width in the Y direction. Further, the dimensions of the X-CD guarantee section and the Y-CD guarantee section of P22 are the same as the dimensions of the X-CD measurement section and the Y-CD measurement section of M22, respectively.
本態様では、光学膜に対する第1エッチング後に、M22のX−CD測定部の測定、及びY−CD測定部の測定を行うことによって、P22の部分の光学膜のエッチング進行度合いを正確に把握し、この後の第2エッチングに適用するエッチング時間を決定することができる。 In this embodiment, after the first etching of the optical film, the measurement of the X-CD measurement unit of M22 and the measurement of the Y-CD measurement unit are performed to accurately grasp the degree of etching progress of the optical film in the P22 part. The etching time applied to the subsequent second etching can be determined.
ところで、上記の例では、P22と、M22は同じ描画条件で描画されており、従って、CD測定部と、CD保証部とは、同じ描画条件下のCDとなっている。この点について、以下に説明する。 By the way, in the above example, P22 and M22 are drawn under the same drawing conditions, and therefore the CD measurement unit and the CD guarantee unit are CDs under the same drawing conditions. This point will be described below.
図7に、本態様で用いるレーザー描画装置における、描画ヘッドから照射されるレーザービームの動きを示す。この描画装置においては、レーザービームをY方向に所定のスキャン長分スキャンした後に、所定の送り長分X方向に送るという動作を繰り返す。この動作の繰り返しにより、所定面積(1ストライプ)の描画が終わると、描画ヘッド又はステージが移動することによって、となりのストライプの描画を行う。もちろん、これらの動きは、レーザービームの所定の振り幅の動きとともに、描画ヘッド又はステージの相対的な動きの組み合わせとして行うことができる。 FIG. 7 shows the movement of the laser beam emitted from the drawing head in the laser drawing apparatus used in this embodiment. This drawing apparatus repeats the operation of scanning the laser beam in the Y direction for a predetermined scan length and then sending the laser beam in the X direction for a predetermined feed length. When the drawing of a predetermined area (one stripe) is completed by repeating this operation, the drawing head or stage moves to draw the next stripe. Of course, these movements can be performed as a combination of relative movements of the drawing head or stage, along with movements of a predetermined amplitude of the laser beam.
図7における継ぎ目部分(隣のストライプとの境界の部分)については、スキャン(レーザービームの照射)が重ってももよく、接していてもよい。 The seam portion (the boundary portion with the adjacent stripe) in FIG. 7 may be overlapped or touched by scanning (laser beam irradiation).
例えば、ビーム径がA(μm)のシングルビーム方式の描画であれば、X方向のレーザー送り長もA(μm)となる。一方、複数のビームを同時にスキャンする、マルチビーム方式であれば、X方向のビーム送り長は、ビーム径の整数倍になる。 For example, in the case of single-beam drawing with a beam diameter of A (μm), the laser feed length in the X direction is also A (μm). On the other hand, in the multi-beam method in which a plurality of beams are scanned simultaneously, the beam feed length in the X direction is an integral multiple of the beam diameter.
尚、シングルビーム方式、マルチビーム方式のいずれにおいても本発明が適用可能であるが、特にマルチビーム方式の場合に、発明の効果が顕著である。 Note that the present invention can be applied to both the single beam system and the multi-beam system, but the effect of the invention is remarkable particularly in the case of the multi-beam system.
図8には、レーザー描画装置の描画ヘッドから照射されるレーザービームの動きを示す。 FIG. 8 shows the movement of the laser beam emitted from the drawing head of the laser drawing apparatus.
図9には、レーザー描画装置の描画ヘッドから照射されるレーザービームによるY方向における線幅(CD)制御の方法について示す。Y方向の1スキャンの間に、レーザービームをON/OFFするタイミングによってCDを制御する。すなわち、描画装置に定められた最小単位であるグリッドG(例えば、G=0.005μm)の単位でレーザービームのON/OFFがなされ、パターンのエッジが画定する。但し、レーザービームから照射されるエネルギーは、1スキャンの間、一定であるとは限らない。むしろ、Y方向の1スキャン、つまりレーザービームの振り幅(ビームスキャン長)の中でも、装置に固有の乱れがあり、光量が均一でない場合も少なくない。 FIG. 9 shows a method of controlling the line width (CD) in the Y direction by the laser beam emitted from the drawing head of the laser drawing apparatus. During one scan in the Y direction, the CD is controlled by the timing of turning on / off the laser beam. That is, the laser beam is turned on / off in units of a grid G (for example, G = 0.005 μm), which is the minimum unit defined in the drawing apparatus, and the edge of the pattern is defined. However, the energy irradiated from the laser beam is not always constant during one scan. Rather, even within one scan in the Y direction, that is, the laser beam swing width (beam scan length), there are many cases in which there is a disturbance inherent in the apparatus and the amount of light is not uniform.
一方、図10に示されるとおり、X方向におけるパターンのCD(線幅)は、レーザー描画装置の描画ヘッドから照射されるレーザービーム(ビーム径Aμm)による光の照射強度によって決まる。ここで、個々のビームの光が合成された複数のビームによる光量の光が照射される。但し、複数のビームは一定距離で(X方向に)配列しており、この相対位置は動かせないため、パターンのエッジを描画する際には、必要な線幅となるように、ビームのパワーを調整する。例えば、図10(b)において、Aμmのビームによって、Aμmの幅を描画するのであれば、このビームに100%のビーム強度を設定すれば良い。図10(c)に示すように、1.3Aμmの線幅を描画する際には、100%(白丸で示す)のパワー(レーザービーム強度)と、30%のパワー(灰色の丸で示す)とを合成して描画する。このようにすることで、ビーム径の整数倍以外の線幅をもつパターンが、描画できる。こうして、X方向のCD制御は、ビームのパワー制御によって行われる。ビームのパワー制御は、段階的に調整することが可能であり、例えば、0.25μmのビーム径をもつビームにおいて、50段階(0.005μmきざみ)で、ビーム強度を変化させることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 10, the CD (line width) of the pattern in the X direction is determined by the irradiation intensity of the laser beam (beam diameter A μm) emitted from the drawing head of the laser drawing apparatus. Here, light of a light amount by a plurality of beams obtained by combining the light of the individual beams is irradiated. However, since the plurality of beams are arranged at a constant distance (in the X direction) and the relative position cannot be moved, when drawing the edge of the pattern, the beam power is set so that the required line width is obtained. adjust. For example, in FIG. 10B, if a width of A μm is drawn by an A μm beam, a beam intensity of 100% may be set for this beam. As shown in FIG. 10C, when drawing a line width of 1.3 A μm, the power (laser beam intensity) of 100% (indicated by a white circle) and the power of 30% (indicated by a gray circle) And draw. By doing so, a pattern having a line width other than an integral multiple of the beam diameter can be drawn. Thus, CD control in the X direction is performed by beam power control. The beam power control can be adjusted in stages. For example, in the case of a beam having a beam diameter of 0.25 μm, the beam intensity can be changed in 50 steps (in increments of 0.005 μm).
以上のように、一般的に、描画装置においては、X方向のCD画定と、Y方向のCD画定とが、それぞれ上記のメカニズムによって行われる。X方向の送りにおいて、ビーム強度の不均一や、ビームの個体差(マルチビーム方式の場合)がく、Y方向の各スキャンにおいてビーム強度の変動がなければ、理論的には、上記ON/OFFの制御(Y方向)と、ビーム強度の配列組み合わせ(X方向)とによって、どの位置においても、設計通りのCDが再現されることになる。但し、現実には、1スキャンの間に照射されるエネルギーにも、装置固有の変動がある。従って、これらのばらつき要因によって、形成されるレジストパターンの形状に変化が生じることが避けられない。更に、複数のビームによって、同時にスキャンを行うマルチビーム方式においては、描画効率が高くなる半面、個々のビームの個体差による照射量のばらつきが生じる。 As described above, generally, in a drawing apparatus, CD definition in the X direction and CD definition in the Y direction are performed by the above-described mechanisms. If there is no non-uniformity in beam intensity in X direction feeding, individual beam differences (in the case of the multi-beam method), and there is no fluctuation in beam intensity in each scan in the Y direction, theoretically the ON / OFF of the above The designed CD is reproduced at any position by the control (Y direction) and the beam intensity arrangement combination (X direction). However, in reality, the energy irradiated during one scan also has variations inherent to the apparatus. Therefore, it is inevitable that the shape of the resist pattern to be formed changes due to these variation factors. Furthermore, in the multi-beam method in which scanning is performed simultaneously with a plurality of beams, the drawing efficiency is increased, but the irradiation amount varies due to individual differences among the individual beams.
上記を考慮するとき、本発明のモニターパターンの寸法測定を行う際には、該モニターパターンのエッチングマスクとなるレジストパターンの形成において適用された描画条件を、転写用パターンと一致させるようにすれば、真に信頼性の高い寸法測定となりえる。つまり、転写用パターンにおいて適用されたものと同一の描画条件を、モニターパターンのX方向及びY方向の少なくとも一方、好ましくは両方に適用することが有効である。そして、この描画条件は、X方向においては、描画に使用するレーザービーム等のエネルギービームのビーム配列、Y方向においては、該エネルギービームのスキャン位置とすることが好ましい。ここでスキャン位置とは、1スキャンの周期の中で、描画に充てられた部分(位置)をいう。 In consideration of the above, when measuring the dimensions of the monitor pattern of the present invention, the drawing conditions applied in the formation of the resist pattern serving as an etching mask for the monitor pattern should be matched with the transfer pattern. It can be a truly reliable dimension measurement. That is, it is effective to apply the same drawing conditions as those applied to the transfer pattern to at least one of the monitor pattern in the X direction and the Y direction, preferably both. The drawing conditions are preferably the beam arrangement of an energy beam such as a laser beam used for drawing in the X direction and the scan position of the energy beam in the Y direction. Here, the scan position refers to a portion (position) devoted to drawing within one scan cycle.
ビーム配列とは、レーザービーム強度の配列である。また、マルチビーム方式を適用する場合には、これに加えて、個々のビームを識別した上で、各ビームの組み合わせとそのそれぞれのビーム強度の配列である。 The beam arrangement is an arrangement of laser beam intensities. In addition, in the case of applying the multi-beam method, in addition to this, after identifying individual beams, the combination of each beam and the arrangement of the respective beam intensities are provided.
例として、図3(b)に示す転写用パターンでは、X方向に一定の送り長(シングルビーム描画であれば、送り長はレーザービーム径に等しく、マルチビーム描画であればビーム径の整数倍。)でレーザービームが送られつつ、Y方向へ一定のスキャン長(2画素分)のスキャンが行われ、これが繰り返される。白丸は、100%のレーザービーム強度、黒丸は0%(OFF)、灰色の丸は、その中間強度を示す。 As an example, in the transfer pattern shown in FIG. 3B, a constant feed length in the X direction (for single beam drawing, the feed length is equal to the laser beam diameter, and for multi-beam drawing, an integral multiple of the beam diameter). .)), While a laser beam is being sent, a scan with a constant scan length (for two pixels) is performed in the Y direction, and this is repeated. The white circle indicates 100% laser beam intensity, the black circle indicates 0% (OFF), and the gray circle indicates the intermediate intensity.
ここでX方向においては、レーザービーム径の配列21個分(図3(b)では下から白丸、黒丸、黒丸・・に対応する、ビーム配列としての100%、0%、0%・・・の配列)が、描画繰り返し周期となり、これがP11及びP21の2画素分(X方向に単位パターン2つ分)にあたる。P31以降の描画においても、この21個のレーザービームのビーム配列によって、X方向2画素分が描画されることとなる。 Here, in the X direction, there are 21 laser beam diameter arrays (in FIG. 3B, 100%, 0%, 0%, etc. as beam arrays corresponding to white circles, black circles, black circles... From the bottom). Is the drawing repetition cycle, which corresponds to two pixels P11 and P21 (two unit patterns in the X direction). Also in drawing after P31, two pixels in the X direction are drawn by the beam arrangement of the 21 laser beams.
ここで、保証部が設けられている単位パターンP22は、上記21個のレーザービームのビーム配列のうち、上側の半分のビーム配列によって描画されている。 Here, the unit pattern P22 provided with the guarantee unit is drawn by the upper half of the beam arrangement of the 21 laser beams.
一方、Y方向においては、描画装置のスキャン長が2画素分であり、この描画スキャンが繰り返される。従って、図3に示す例では、Y方向の描画繰り返し周期はスキャン長となる。ここで、P22は、この1スキャン長の後半(右側)のスキャン位置によって描画されている。 On the other hand, in the Y direction, the drawing length of the drawing apparatus is two pixels, and this drawing scan is repeated. Therefore, in the example shown in FIG. 3, the drawing repetition cycle in the Y direction is the scan length. Here, P22 is drawn by the second half (right side) scan position of this one scan length.
ところで、図3(c)に示すモニターパターンにおいても、図3(b)の転写用パターンと同様に、P11及びP21等と同じサイズの単位パターンM11及びM21等が配列している。そして、モニターパターンにおいても、上記と同じX方向のビーム配列(すなわち、上記と同様に、下から白丸、黒丸、黒丸・・・灰色丸の21個の組み合わせ)として描画する。 In the monitor pattern shown in FIG. 3C, unit patterns M11 and M21 having the same size as P11 and P21 are arranged in the same manner as the transfer pattern shown in FIG. The monitor pattern is also drawn as the same X-direction beam array as described above (that is, from the bottom, a combination of 21 white circles, black circles, black circles... Gray circles from the bottom).
ゆえに、寸法測定工程において測定する、測定部(X−CD測定部、Y−CD測定部)については、図3(b)に示す転写用パターンの場合と同様に、21個のレーザービームの描画繰り返し単位の上半分によるX−CD測定部、及び、Y方向の1スキャン長の後半のスキャン位置によるY−CD測定部とすれば良いことがわかる。図3(c)から理解されるとおり、測定部が設けられたM22は、上記X方向の21個のビームの配列のうち、上側の半分によって描画され、かつ、Y方向の1スキャン長の後半(右側)のスキャン位置によって描画されている。このように、転写用パターンにおいて適用されたものと同一の描画条件を、モニターパターンのX方向及びY方向の少なくとも一方、好ましくは両方に適用することが精緻なCD管理のために有効である。また、描画条件は、描画に用いるエネルギービームの、X方向のビーム配列及びY方向のスキャン位置から選択される少なくともひとつを含むことが、精緻なCD管理のために有効である。 Therefore, for the measurement parts (X-CD measurement part, Y-CD measurement part) to be measured in the dimension measurement process, drawing of 21 laser beams is performed as in the case of the transfer pattern shown in FIG. It can be seen that an X-CD measurement unit with the upper half of the repeat unit and a Y-CD measurement unit with the second half scan position in the Y direction may be used. As understood from FIG. 3C, M22 provided with the measurement unit is drawn by the upper half of the array of 21 beams in the X direction and is the latter half of one scan length in the Y direction. Drawing is based on the scan position on the right side. Thus, it is effective for precise CD management to apply the same drawing conditions as those applied to the transfer pattern to at least one of the X direction and Y direction of the monitor pattern, preferably both. In addition, it is effective for precise CD management that the drawing conditions include at least one selected from the X-direction beam arrangement and the Y-direction scan position of the energy beam used for drawing.
描画メカニズムを考慮した上で、寸法測定の対象を決定することにより、極めて精緻なCD管理が可能となった。すなわち、上述のように、転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、モニターパターンのCD測定部が、転写用パターンのCD保証部と同じ寸法であり、かつ、転写用パターンのCD保証部と同じ描画条件で描画されるように、寸法測定の対象であるCD測定部を決定することにより、極めて精緻なCD管理が可能となった。 By taking into account the drawing mechanism and determining the object of dimension measurement, very precise CD management becomes possible. That is, as described above, when at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee part, the CD measurement part of the monitor pattern has the same dimensions as the CD guarantee part of the transfer pattern and the CD guarantee of the transfer pattern. By determining the CD measurement unit that is the object of dimension measurement so that the drawing is performed under the same drawing conditions as those of the unit, extremely precise CD management can be performed.
尚、マルチビーム方式を適用した場合には、X方向のビーム配列として、ビーム強度の配列のみではなく、個々のビームを識別(例えば、ビームNo.1、No.2・・・)し、その配列とその個々の強度を、同時に考慮することが好ましい。すなわち、転写用パターンの保証部と、モニターパターンにおける測定部とにおいて、使用されるビームの配列、及びビーム強度の組み合わせを完全に同一にする。これにより、個々のレーザービームのわずかな個体差を含め、転写用パターンにおける描画の状態(描画条件)を、モニターパターンにおいて反映させ、後工程の寸法測定の信頼性を高めることができる。 When the multi-beam method is applied, not only the beam intensity array but also the individual beams are identified (for example, beam No. 1, No. 2...) It is preferred to consider the sequence and its individual strength simultaneously. In other words, the arrangement of the used beams and the combination of the beam intensities are made completely the same in the transfer pattern guarantee section and the measurement section in the monitor pattern. As a result, the drawing state (drawing condition) in the transfer pattern, including slight individual differences of individual laser beams, is reflected in the monitor pattern, and the reliability of dimension measurement in the subsequent process can be improved.
上述のように、本発明のフォトマスクの製造方法では、描画工程において、X方向に、所定の描画条件が繰り返される、X方向の描画繰り返し周期(ビーム配列)がある場合に、本発明の効果が顕著である。ビーム配列は、X方向の描画繰り返し周期ごとに繰り返される。 As described above, in the photomask manufacturing method of the present invention, the effect of the present invention is obtained when there is a drawing repetition period (beam arrangement) in the X direction in which a predetermined drawing condition is repeated in the X direction in the drawing process. Is remarkable. The beam arrangement is repeated every drawing repetition period in the X direction.
上記の図3を用いて説明した例では、描画工程におけるX方向の描画繰り返し周期(ビーム配列)と、単位パターンのX方向のピッチ(繰り返し周期)は、2:1であった。すなわち、図3に示す例では、X方向の描画繰り返し周期(ビーム21個分)はP11及びP21(モニターパターンの場合はM11及びM21)という、2つのX方向の単位パターンの長さ(単位パターンのX方向のピッチ)に相当した。しかしながら、これには限定されず、X方向の描画繰り返し周期と、単位パターンのX方向のピッチとの最小公倍数が、20以下の整数、より好ましくは15以下、更に好ましくは10以下の整数であるとき、複数のCD保証部(又はCD測定部)の選定が容易となり、有利である。 In the example described with reference to FIG. 3 described above, the drawing repetition period (beam array) in the X direction in the drawing process and the pitch (repetition period) in the X direction of the unit pattern were 2: 1. In other words, in the example shown in FIG. 3, the drawing repetition period in the X direction (for 21 beams) is the length of two unit patterns in the X direction (unit patterns in the case of the monitor pattern: P11 and P21 (M11 and M21 in the case of the monitor pattern)). In the X direction). However, the present invention is not limited to this, and the least common multiple of the drawing repetition period in the X direction and the pitch in the X direction of the unit pattern is an integer of 20 or less, more preferably 15 or less, and even more preferably 10 or less. In some cases, selection of a plurality of CD assurance units (or CD measurement units) is easy and advantageous.
また、上記の例では、描画工程におけるY方向の描画繰り返し周期(スキャン長)と、単位パターンのY方向のピッチ(繰り返し周期)は、2:1であった。すなわち、図3に示す例では、Y方向の描画繰り返し周期(スキャン長)の長さは、P11及びP12(モニターパターンの場合はM11及びM12)という、2つのY方向の単位パターンの長さ(単位パターンのY方向のピッチ)に相当した。しかしながら、これには限定されず、Y方向の描画繰り返し周期と、単位パターンのY方向のピッチとの最小公倍数が20以下の整数、より好ましくは15以下、更に好ましくは10以下の整数であるとき、複数のCD保証部(又はCD測定部)の選定が容易となり、有利である。 In the above example, the drawing repetition period (scan length) in the Y direction in the drawing process and the pitch (repetition period) in the Y direction of the unit pattern were 2: 1. That is, in the example shown in FIG. 3, the length of the Y-direction drawing repetition period (scan length) is the length of two unit patterns in the Y direction (P11 and P12 (M11 and M12 in the case of a monitor pattern)). This corresponds to the pitch of the unit pattern in the Y direction). However, the present invention is not limited to this. When the least common multiple of the Y-direction drawing repetition period and the unit pattern Y-direction pitch is an integer of 20 or less, more preferably 15 or less, and even more preferably 10 or less. This makes it easy to select a plurality of CD assurance units (or CD measurement units), which is advantageous.
このように最小公倍数の範囲を設定するために、パターンデータを加工することも可能である。例えば、パターンデータを、X又はY方向に予め拡大、又は縮小して、単位パターンの寸法が、X又はY方向の描画繰り返し周期と20以下の整数である最小公倍数をもつように調整し、描画の際には、もとのスケールに戻す縮小又は拡大の補正を行うことができる。 In this way, the pattern data can be processed in order to set the range of the least common multiple. For example, the pattern data is enlarged or reduced in advance in the X or Y direction, and the unit pattern dimension is adjusted so as to have the drawing repetition period in the X or Y direction and the least common multiple that is an integer of 20 or less. In this case, it is possible to correct the reduction or enlargement to return to the original scale.
また、本発明において、Y方向のスキャン長は、描画装置のもつ最大スキャン長よりも小さい幅に設定することも可能である。そのようにすることによって、上記範囲の最小公倍数とすることができる場合がある。 In the present invention, the Y-direction scan length can be set to a width smaller than the maximum scan length of the drawing apparatus. By doing so, the least common multiple of the above range may be obtained.
転写用パターン(及び、それに対応するモニターパターンの形状)については、図3に示す形状に限られるものではなく、製造されるフォトマスクの用途に応じて、設計される。 The transfer pattern (and the shape of the monitor pattern corresponding thereto) is not limited to the shape shown in FIG. 3, but is designed according to the use of the photomask to be manufactured.
図4に示す転写用パターンは、基本的には図3と同様だが、転写用パターンのCD保証部がY−CD保証部のみであるため、モニターパターンにおいてX−CD測定部の測定が必要ない。これに応じて、図4に示すモニターパターンの形状がライン&スペースパターンとなっている。但し、図4に図示するとおり、測定対象となる光学膜パターンのエッジが対応しており、Y−CD保証部と、Y−CD測定部との設計寸法は等しい。 The transfer pattern shown in FIG. 4 is basically the same as that shown in FIG. 3, but since the CD guarantee part of the transfer pattern is only the Y-CD guarantee part, the monitor pattern does not require measurement by the X-CD measurement part. . Accordingly, the shape of the monitor pattern shown in FIG. 4 is a line & space pattern. However, as shown in FIG. 4, the edges of the optical film pattern to be measured correspond to each other, and the design dimensions of the Y-CD assurance unit and the Y-CD measurement unit are equal.
図5においては、TFTトランジスタのS/Dレイヤのように、複雑な形状のパターンを例示している。図5に示す例では、転写用パターンのY−CD保証部が2か所(うち1か所チャネル部分)設定されているため、モニターパターンのY−CD測定部もこれらに対応する2か所が設けられている。この例では、X方向及びY方向の描画繰り返し周期が、単位パターンのX方向及びY方向のピッチと一致(1:1)している。また、モニターパターンの単位パターンは、転写用パターンの単位パターンと同一形状である。 FIG. 5 illustrates a pattern having a complicated shape such as an S / D layer of a TFT transistor. In the example shown in FIG. 5, since there are two Y-CD guarantee portions (one of which is the channel portion) of the transfer pattern, the monitor pattern Y-CD measurement portion also has two locations corresponding thereto. Is provided. In this example, the drawing repetition period in the X direction and the Y direction coincides with the pitch of the unit pattern in the X direction and the Y direction (1: 1). The unit pattern of the monitor pattern has the same shape as the unit pattern of the transfer pattern.
また、図5に示す例では、転写用パターンのX−CD保証部は、スペース部(透光部)となっており、Y−CD保証部はライン部(遮光部)及びスペース部(透光部)になっているのに応じて、モニターパターンにおいても、対応する、同一幅の部分をX−CD測定部及びY−CD測定部として、寸法測定の測定対象としている。 In the example shown in FIG. 5, the X-CD guarantee part of the transfer pattern is a space part (translucent part), and the Y-CD guarantee part is a line part (light-shielding part) and a space part (translucent part). In the monitor pattern, corresponding portions having the same width are used as X-CD measurement units and Y-CD measurement units as measurement objects for dimension measurement.
図6は、四角形のパターンの角部に、それぞれOPC(光学近接補正)を配したものであるが、描画レーザービーム配置、及び保証部、測定部の関係は、図3における例と同様である。 FIG. 6 is a diagram in which OPC (optical proximity correction) is arranged at each corner of a square pattern, but the relationship between the drawing laser beam arrangement, the guarantee unit, and the measurement unit is the same as the example in FIG. .
尚、保証部と測定部におけるパターンデザインは必ずしも完全に一致している必要がなく、CD測定に用いる光学膜エッジの位置が両者において対応していれば良いことを示す。すなわち、保証部に所定デザインの遮光パターンがあり、測定部では該パターン形状に対して、一部、欠落部分や付加部分がある場合(図6はこの一例である)や、測定部では該遮光パターンが複数に分離しているような場合にあっても、CD測定に用いるための光学膜エッジの位置において、対応するものがあれば、「CD保証部と同じ寸法のCD測定部がある」ものとする。 It is shown that the pattern design in the guarantee part and the measurement part does not necessarily match completely, and the position of the optical film edge used for the CD measurement only needs to correspond in both. That is, there is a light-shielding pattern of a predetermined design in the guarantee part, and the measurement part has a missing part or an additional part with respect to the pattern shape (FIG. 6 is an example of this), or the light-shielding pattern in the measurement part. Even if the pattern is separated into a plurality of parts, if there is a corresponding one at the position of the edge of the optical film used for CD measurement, “there is a CD measurement part having the same dimensions as the CD guarantee part” Shall.
以上の説明は、描画用にレーザービームを用いた場合について説明したが、電子線ビーム等の他のエネルギービームを用いる場合にも、同様に適用できる。 Although the above description has been given of the case where a laser beam is used for drawing, the present invention can be similarly applied to the case where another energy beam such as an electron beam is used.
尚、上記において、透明基板上に1つの転写用パターンを形成する場合について述べたが、これは、いわゆるバイナリマスクに好適に適用される。但し、本発明はこれに限定されない。例えば、透明基板上に複数層のパターンが、それぞれ描画、エッチングを経て形成される場合、そのいずれかの層に、本発明を適用することもでき、またすべての層に本発明を適用することもできる。 In the above description, the case where one transfer pattern is formed on the transparent substrate has been described, but this is preferably applied to a so-called binary mask. However, the present invention is not limited to this. For example, when multiple layers of patterns are formed on a transparent substrate by drawing and etching, the present invention can be applied to any one of the layers, and the present invention can be applied to all layers. You can also.
例えば、透明基板上に、遮光膜、露光光の一部を透過する半透光膜を形成し、それぞれをパターニングすることによって、遮光部、透光部、半透光部を含む転写用パターンとした、多階調フォトマスクを製造する際に、本発明の製造方法を適用することが可能である。 For example, by forming a light shielding film and a semi-transparent film that transmits a part of the exposure light on a transparent substrate, and patterning each, a transfer pattern including the light shielding part, the translucent part, and the semi-transparent part Thus, when manufacturing a multi-tone photomask, the manufacturing method of the present invention can be applied.
又は、透明基板上に、露光光の位相を反転させる位相シフト膜や、これに加えて遮光膜を形成し、それぞれをパターニングすることによって転写用パターンを形成した、位相シフトマスクを製造する際に、本発明の製造方法を適用することも可能である。 Alternatively, when manufacturing a phase shift mask that forms a transfer pattern by forming a phase shift film that inverts the phase of exposure light on the transparent substrate and a light shielding film in addition to this, and patterning each of them. It is also possible to apply the manufacturing method of the present invention.
本発明の製造方法によるフォトマスクの用途には、特に制限がない。例えば、本発明のフォトマスクの製造方法で製造されるフォトマスクの転写用パターンは、液晶表示装置(LCD)及びEL表示装置等の表示装置製造用のパターンであることができる。 The use of the photomask by the manufacturing method of the present invention is not particularly limited. For example, the photomask transfer pattern manufactured by the photomask manufacturing method of the present invention can be a pattern for manufacturing a display device such as a liquid crystal display device (LCD) and an EL display device.
本発明は、上記製造方法によるフォトマスクを用い、露光装置によって、転写用パターンを被転写体上に転写することによる、表示装置の製造方法を含む。すなわち、本発明の表示装置の製造方法は、上記製造方法によるフォトマスクを用意する工程と、露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを被転写体上に転写する工程と、を有する。本発明の表示装置の製造方法によれば、寸法精度の高い転写用パターンを被転写体に転写した表示装置を製造することができる。 The present invention includes a method for manufacturing a display device by using a photomask according to the above manufacturing method and transferring a transfer pattern onto a transfer target by an exposure apparatus. That is, the manufacturing method of the display device of the present invention includes a step of preparing a photomask according to the above manufacturing method, and a step of transferring a transfer pattern of the photomask onto a transfer target using an exposure device. Have. According to the method for manufacturing a display device of the present invention, it is possible to manufacture a display device in which a transfer pattern with high dimensional accuracy is transferred to a transfer target.
ここで、用いる露光装置は、LCD用或いはFPD用として公知である、等倍露光のプロジェクション露光装置(例えば光学系の開口数NAが0.08〜0.9)とすることが好適である。露光光源としては、i線、h線、g線を含む、ブロード波長の光を用いることができる。尚、同様の光源を用いる、プロキシミティシ露光装置を用いることも、もちろん可能である。 Here, it is preferable that the exposure apparatus used is a projection exposure apparatus (for example, the numerical aperture NA of the optical system is 0.08 to 0.9) that is known for LCD or FPD. As the exposure light source, light having a broad wavelength including i-line, h-line, and g-line can be used. It is of course possible to use a proximity exposure apparatus that uses the same light source.
また、本発明は、透明基板上に、光学膜をパターニングして得られた転写用パターンと複数のモニターパターンとを備える、フォトマスクである。複数のモニターパターンは、転写用パターンの領域外に形成されている。本発明のフォトマスクにおいて、転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、モニターパターンは、CD保証部と同じ寸法であり、かつ、CD保証部と同じ描画条件で形成されたCD測定部を有する。尚、描画条件は、転写用パターンの描画に用いたエネルギービームの、X方向のビーム配列、又は、Y方向のスキャン位置の少なくともひとつである。X方向のビーム配列及びY方向のスキャン位置については、上述のとおりである。本発明のフォトマスクは、寸法精度の高い転写用パターンを有する。 Moreover, this invention is a photomask provided with the pattern for transcription | transfer obtained by patterning an optical film on a transparent substrate, and several monitor patterns. The plurality of monitor patterns are formed outside the transfer pattern area. In the photomask of the present invention, when at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee part, the monitor pattern has the same dimensions as the CD guarantee part and is formed under the same drawing conditions as the CD guarantee part. Have The drawing condition is at least one of the X-direction beam arrangement or the Y-direction scan position of the energy beam used for drawing the transfer pattern. The beam arrangement in the X direction and the scan position in the Y direction are as described above. The photomask of the present invention has a transfer pattern with high dimensional accuracy.
1 透明基板
2 光学膜
2a 光学膜パターン(転写用パターン)
2b 光学膜パターン(モニターパターン)
3 レジスト膜
3a レジストパターン(転写用パターンが形成される部分のレジストパターン)
3b レジストパターン(モニターパターンが形成される部分のレジストパターン)
6 レーザービーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent substrate 2 Optical film 2a Optical film pattern (transfer pattern)
2b Optical film pattern (monitor pattern)
3 Resist film 3a Resist pattern (resist pattern of the portion where the transfer pattern is formed)
3b Resist pattern (resist pattern where the monitor pattern is formed)
6 Laser beam
Claims (12)
前記透明基板上に、前記光学膜とレジスト膜とを有するフォトマスク基板を用意する工程と、
描画装置を用いて、前記レジスト膜に対し、所定のパターンデータに基づいて描画する描画工程と、
前記レジスト膜を現像することによって、レジストパターンを形成する、レジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記光学膜をエッチングすることにより、光学膜パターンを形成する、光学膜パターニング工程とを有し、
前記描画工程においては、得ようとする前記転写用パターンを形成するための転写用パターンデータとともに、寸法測定用のモニターパターンを前記転写用パターンの領域外に形成するためのモニターパターンデータを含む前記パターンデータを用いて描画を行い、
前記光学膜パターニング工程は、
前記光学膜に対して、所定時間のエッチングを施す、第1エッチングと、
前記モニターパターンの寸法測定と、
前記寸法測定によって得られた前記モニターパターンの寸法に基づき、前記光学膜に追加のエッチングを施す、第2エッチングと、
を含み、
前記モニターパターンは、前記転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、前記CD保証部と同じ寸法であり、かつ、前記CD保証部と同じ描画条件で描画されたCD測定部を含み、
前記同じ描画条件とは、描画に用いるエネルギービームの、X方向のビーム配列が同一であること、及び、前記エネルギービームのY方向のスキャン位置が同一であること、から選択される少なくともひとつを含み、
前記寸法測定は、前記CD測定部に対して行うことを特徴とする、フォトマスクの製造方法。 A method for producing a photomask comprising a transfer pattern obtained by patterning an optical film on a transparent substrate,
Preparing a photomask substrate having the optical film and a resist film on the transparent substrate;
A drawing process for drawing on the resist film based on predetermined pattern data using a drawing apparatus;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern by developing the resist film;
An optical film patterning step of forming an optical film pattern by etching the optical film using the resist pattern as a mask,
The drawing step includes the transfer pattern data for forming the transfer pattern to be obtained and the monitor pattern data for forming a monitor pattern for measuring dimensions outside the transfer pattern area. Draw using pattern data,
The optical film patterning step includes
A first etching that etches the optical film for a predetermined time; and
Measuring the dimensions of the monitor pattern;
A second etching that performs additional etching on the optical film based on the dimensions of the monitor pattern obtained by the dimension measurement;
Including
The monitor pattern includes a CD measurement unit having the same dimensions as the CD guarantee unit and drawn under the same drawing conditions as the CD guarantee unit when at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee unit,
The same drawing conditions, the energy beam used for drawing, wherein it X direction of the beam array are identical, and it Y direction scan position of the energy beam is the same, at least one selected from ,
The method for manufacturing a photomask, wherein the dimension measurement is performed on the CD measurement unit.
前記モニターパターンは、前記転写用パターンに含まれる前記単位パターンと、前記X方向又は前記Y方向の寸法とが等しい部分をもつ単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のフォトマスクの製造方法。 The transfer pattern includes a repeating portion where a unit pattern is repeated,
2. The monitor pattern according to claim 1, wherein the monitor pattern includes a repeated portion in which the unit pattern included in the transfer pattern and a unit pattern having a portion having the same dimension in the X direction or the Y direction are repeated. The manufacturing method of the photomask of any one of -4.
前記モニターパターンは、前記転写用パターンに含まれる前記単位パターンと同一の単位パターンが繰り返される繰り返し部分を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のフォトマスクの製造方法。 The transfer pattern includes a repeating portion where a unit pattern is repeated,
6. The photomask manufacturing method according to claim 1, wherein the monitor pattern includes a repeated portion in which the same unit pattern as the unit pattern included in the transfer pattern is repeated. Method.
前記モニターパターンは、前記転写用パターンの領域外に設けられ、
前記転写用パターンの少なくとも一部分をCD保証部とするとき、前記モニターパターンは、前記CD保証部と同じ寸法であり、かつ、前記CD保証部と同じ描画条件で形成されたCD測定部を有し、
前記同じ描画条件とは、前記転写用パターンの描画に用いたエネルギービームの、X方向のビーム配列が同一であること、又は、前記エネルギービームのY方向のスキャン位置が同一であること、の少なくともひとつであることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 A display device manufacturing photomask comprising a transfer pattern obtained by patterning an optical film on a transparent substrate and a plurality of monitor patterns,
The monitor pattern is provided outside the transfer pattern area,
When at least a part of the transfer pattern is a CD guarantee part, the monitor pattern has a CD measurement part having the same dimensions as the CD guarantee part and formed under the same drawing conditions as the CD guarantee part. ,
Wherein the same drawing conditions, the energy beam used for drawing of the transfer pattern, X direction of the beam array is the same, or that the Y-direction scanning position of said energy beam is the same, of at least A photomask for manufacturing a display device , characterized by being one.
露光装置を用いて、前記フォトマスクのもつ転写用パターンを被転写体上に転写する工程と、を有する、表示装置の製造方法。 A step of preparing a photomask by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 10,
And a step of transferring the transfer pattern of the photomask onto a transfer target using an exposure apparatus.
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