JP2007271891A - マスクブランク及びフォトマスク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜、及び遮光性膜、のうちの少なくとも一方を有するFPDデバイスを製造するためのマスクブランクであって、
前記半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む金属シリサイド系材料からなり、かつ、前記金属シリサイド系材料からなる半透光性膜、又は前記金属シリサイド系材料からなる遮光性膜は、
前記半透光性膜又は前記遮光性膜の膜の深さ方向において、ウェットエッチングによるエッチングレートが速くなるように構成された膜であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
ここで、グレートーンマスクは、図6(1)及び図7(1)に示すように、透明基板上に、遮光部1と、透過部2と、半透光性領域であるグレートーン部3とを有する。グレートーン部3は、透過量を調整する機能を有し、例えば、図6(1)に示すようにグレートーンマスク用半透光性膜(ハーフ透光性膜)3a’を形成した領域、あるいは、図7(1)に示すようにグレートーンパターン(グレートーンマスクを使用する大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン3a及び微細透過部3b)を形成した領域であって、これらの領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減して、係る領域に対応するフォトレジストの現像後の膜減りした膜厚を所望の値に制御することを目的として形成される。
大型グレートーンマスクを、ミラープロジェクション方式や、レンズを使ったレンズプロジェクション方式の大型露光装置に搭載して使用する場合、グレートーン部3を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部3を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部1に対応する部分とグレートーン部3に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図6(2)及び図7(2)に示すように、通常の遮光部1に対応する部分1’が例えば約1μm、グレートーン部3に対応する部分3’が例えば約0.4〜0.5μm、透過部2に対応する部分はレジストのない部分2’となる。そして、レジストのない部分2’で被加工基板の第1のエッチングを行い、グレートーン部3に対応する薄い部分3’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第2のエッチングを行うことによって、1枚のマスクで従来のマスク2枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
月刊FPD Intelligence、p.31-35、1999年5月
また、LSI用マスクを製造するための小型マスクブランクにおいては、高いエッチング精度が必要であるため、ドライエッチングによってマスクブランク上に形成された薄膜のパターニングが施される。
当初、LSIマスクではドライエッチングでパターニングが可能な遮光性膜材料として、例えば、MoとSiとで構成される膜(以下、MoSi膜と記す)が提案された(特許文献1)。更に、LSIマスクではドライエッチングでパターニングが可能な反射防止機能付きの遮光性膜材料として、例えば、基板/MoSi膜/MoとSiとOとで構成される膜(以下、MoSiO膜と記す)が提案された(特許文献2)。このように、LSIマスクでは、MoとSiとを含む材料(以下、MoSi系材料と称す)からなる膜(以下、MoSi系膜と称す)はドライエッチング専用の膜として開発が進められていた一方で、MoSi系材料からなる遮光性膜をウエットエッチングによってパターニングする提案もなされている(特許文献3)。
また、FPD用大型マスクを製造するための大型マスクブランクにおいては、LSI用マスクと同程度の非常に高いエッチング精度を重視するよりも、むしろコスト面及びスループットを重視してエッチング液を用いたウエットエッチングによってマスクブランク上に形成された薄膜のパターニングが施される。
ここで、現在のFPD用大型マスクブランク及びマスクとして、図4に示すように、透光性基板10上に透光性膜12を形成し、これにウエットエッチングによるパターニングを施して、遮光性膜パターン12を形成するタイプのFPD用大型マスクブランク及びマスク(以下、遮光性膜タイプと称す)では、遮光材料としてCr系材料が現在最適と考えられており現在使用されている。
また、FPD用大型マスクブランク及びマスクとして、図5(1)に示すように、透光性基板10上にグレートーンマスク用半透光性膜11と遮光性膜12とをこの順で形成し、これらの膜のウエットエッチングによるパターニングを施して、グレートーンマスク用半透光性膜パターンと遮光性膜パターンとを形成してなる半透光性膜下置き(先付け)タイプ(半透光性膜が遮光性膜の下に先に形成されたタイプ)のグレートーンマスクブランク及びマスクが提案されている。この下置きタイプのグレートーンマスクブランク及びマスクでは、半透光性膜としてMoSi系材料、遮光性膜としてCr系材料が最適と考えられており現在使用されている。その際、MoSi系材料のウエットエッチング液としては本発明者らが特許文献1で先に提案した「弗化水素アンモニウムと過酸化水素の水溶液」等を適用している。また、この下置きタイプのグレートーンマスクブランク及びマスクでは、現在、MoSi系材料として従来LSIでハーフトーン型位相シフター材料として開発され使用されている膜(例えばMoSiO膜、MoSiON膜など)は、Cr系材料のエッチャントに対するエッチング選択比が高く、耐酸性も優れ、最適と考えられることから、そのまま使用している。
(1)上述したように、近年では、MoSi系材料はドライエッチング専用の膜として開発が進められており、このようなドライエッチング専用の膜として開発されたMoSi系膜、例えば、特許文献1記載の基板/MoSi膜や特許文献2記載の基板/MoSi膜/MoSiO膜)や、上述したドライエッチング専用のハーフトーン型位相シフター膜として開発された膜(例えばMoSiO膜、MoSiON膜)を、そのまま大型マスクブランクの半透光性膜や遮光性膜の材料として使用し、弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)によるウエットエッチングを適用した場合、ガラス基板表面にダメージが発生し、表面粗さが荒れたり、透過率が低下する問題があり、このような問題は今後のFPD用大型マスクブランク及びマスクの高品質化の障害となることが判った。また、ガラス基板がソーダライムガラスなどの場合には、ガラス基板表面にダメージが発生し表面粗さが荒れたり透過率が低下する問題に加え、更にガラス基板表面に白濁が生じて透過率が更に低下する問題があることが判った。これらの理由は、MoSi系材料をパターニングする際に使われる弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)は、ガラス基板に対してエッチング作用を持っているので、比較的長い時間、エッチャントがガラス基板表面に接触すると、これらの問題が顕在化するためであると考えられる。ちなみにCr系材料をパターニングする際に使われる硝酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液(エッチャント)は、ガラス基板に対してエッチング作用を持っていないので、このような問題は生じない。
(2)また、上述したようなドライエッチング専用の膜として開発されたMoSi系膜、例えば、特許文献1記載の基板/MoSi膜や特許文献2記載の基板/MoSi膜/MoSiO膜)や、上述したドライエッチング専用のハーフトーン型位相シフター膜として開発された膜(例えばMoSiO膜、MoSiON膜)を、そのまま大型マスクブランクの半透光性膜や遮光性膜の材料として使用し、弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)によるウエットエッチングを適用した場合、断面形状が悪く、ウエットエッチングによるパターン精度はCr系材料と比べて悪くなる問題があることが判った。このようなパターン断面形状の悪化や、パターン精度の悪化は、大型マスクを使ってFPDデバイス(液晶表示装置)を作製したときに、表示むらが発生する原因となる。従って、今後のFPD用大型マスクブランク及びマスクの高品質化を図るためには、下置タイプのグレートーンマスクブランク及びマスクでは、MoSi系材料からなる半透光性膜の改良が必要である。また、遮光性膜タイプのグレートーンマスクブランク及びマスクでは、遮光性膜の材料をCr系材料からMoSi系材料に代替することは困難な状況にある。
詳しくは、図2の如く、上述したドライエッチング専用の膜として開発された膜30だと、いずれの場合も、裾引きが生じ断面形状が悪い。図2の点線で示す如くオーバーエッチングしても断面形状は同じである。ちなみにCrの場合はウエットエッチングによりオーバーエッチングすると裾引きが少なくなり断面形状が立ってくる。この傾向はエッチングレートの速いCrの場合顕著である。
その結果、透光性基板上に直接形成されたMoSi系材料からなる半透光性膜又は遮光性膜を、弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)でウエットエッチングする際に、これらの半透光性膜又は遮光性膜において、(i)基板間際でパターンの断面形状が裾引き無く断面形状良好でエッチングされる層であって且つ(ii)基板間際でのエッチング時間を上層に対し(同時に従来の基板間際材料に対し)相対的に短くできる層、を基板間際に設けることによって、言い換えると、前記(i)と(ii)の双方の特性を実現するのに適するように膜の深さ方向においてウエットエッチングレートが速くなるような膜構造を有する半透光性膜又は遮光性膜とすることによって、上述した本発明の(1)、(2)の課題の改善を図れることを見い出し、本発明に至った。
詳しくは、上記本発明の膜構成とすることで、図1の如くパターンの断面形状が良好となる(パターンの断面が基板10表面に対し垂直に立ちやすくなる)。この理由は、図1の如く、例えば、膜の表面側から基板間際の層21に到達するまでの膜の主要部(上層22)をMoSi膜等とし、断面形状が良好となるウエットエッチング特性を利用すると共に、基板間際までのウエットエッチングレートを遅くして大面積の面内で均一にウエットエッチングされるようにし、更に上記(i)の「基板間際で裾引き無く断面形状良好でウエットエッチングされる層21」を基板間際に設ける(上層22に対しウエットエッチングレートが所定の範囲で速い層21を所定の厚さで基板間際に設ける)ことによって、図1の如くパターン全体として断面形状が良く、パターン精度もCr系材料と比べて遜色がなくなる。これによって、大型マスクを使ってFPDデバイス(液晶表示装置)を作製したときに、表示むらの発生を回避できる。つまり、上記(2)の課題を解消できる。
また、上記(ii)の「基板間際でのエッチング時間を上層22に対し(同時に従来の基板間際材料に対し)相対的に短くできる層21、を基板間際に設けることによって、基板間際でのエッチング時間を従来に比べ短くでき、しかも上記の如く断面形状が良好となることによってオーバーエッチング時間も短くできるので、基板表面がエッチング液に晒されている時間が短くできる。これにより、上記(1)の課題を解消できる。
更に、上記構造の膜は、主要部がMoSi膜等なので、ある程度薄い膜厚で遮光性膜又は半透光性膜として必要となる光学濃度又は半透過率を実現できる。また、上記構造の膜は、膜の最表層の耐薬品性が高く、したがって洗浄等による光学特性の変化が少ない。
また、前述したように、膜の深さ方向においてウエットエッチングレートが遅くなるような構造の膜(例えば特許文献2記載の基板/MoSi膜/MoSiO膜)の場合、本発明の上記(1)、(2)の課題を解決できない(図2参照)。
更に、透光性基板上に直接形成されたMoSi系材料からなる半透光性膜又は遮光性膜を、弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)によるウエットエッチングする際に、これらの半透光性膜又は遮光性膜が、MoとSiとOとで構成される膜(以下、MoSiO膜と記す)単層だと、全体のエッチングレート速いが、図2に示すように裾引きが生じ断面形状が悪い問題は変わらない(オーバーエッチングしても同様である)ので本発明の上記(2)の課題を解決できない。また、このように、単純に膜全体のエッチングレートを速くし、その分(従来の基板間際材料に対しても基板間際でエッチングレートが速くなる分)基板表面がエッチング液に晒されている時間を短くしようとしても、裾引きを考慮し寸法精度調整のためのオーバーエッチングが必要となるので、本発明の課題(1)解決できない。更に、MoSiO単層だと、半透過膜や遮光性膜として要求される光学特性(透過率や光学濃度等)を得るためには、膜厚を厚くする必要があり、これに伴ってエッチング時間も長くなるので、その分基板表面がエッチング液に晒されている時間が長くなる。
(構成1)
透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜、及び遮光性膜、のうちの少なくとも一方を有するFPDデバイスを製造するためのマスクブランクであって、
前記半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む金属シリサイド系材料からなり、かつ、前記金属シリサイド系材料からなる半透光性膜、又は前記金属シリサイド系材料からなる遮光性膜は、
前記半透光性膜又は前記遮光性膜の膜の深さ方向において、ウェットエッチングによるエッチングレートが速くなるように構成された膜であることを特徴とする、FPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成2)
前記半透光性膜又は遮光性膜は、基板側をウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に速い金属シリサイド系材料で構成し、その上側を、前記基板側の材料に比べウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅い金属シリサイド系材料で構成した膜であることを特徴とする、構成1に記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成3)
前記半透光性膜又は遮光性膜における基板側の材料は、その上側の材料と比べ酸素の含有量が多く含まれている材料とすることを特徴とする構成2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成4)
前記半透光性膜又は遮光性膜は、モリブデンと珪素とで構成される材料に、ウェットエッチングによるエッチングレートを速める添加元素である、アルミニウム、チタン、銀、燐、タングステン、タンタル、硼素、ガリウム、インジウムのうちから選ばれる一又は二以上の添加元素を加えた材料で基板側を構成し、その上側を、前記基板側の材料に比べウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅いモリブデンと珪素とを含むモリブデンシリサイド系材料で構成した膜であることを特徴とする、構成2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成5)
前記半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む材料で構成される金属と珪素との含有比率を、前記半透光性膜又は遮光性膜の膜の深さ方向に向かって変えることで、ウェットエッチングによるエッチングレートを制御した膜であり、
基板側を金属の含有量を30原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成し、その上側を、珪素の含有量を80原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成した膜であることを特徴とする構成2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成6)
前記半透光性膜又は遮光性膜における組成は、膜の深さ方向に向かって段階的又は連続的に変化することを特徴とする、構成1乃至5のいずれか1項に記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
(構成7)
構成1乃至6記載のマスクブランクを用い、前記半透光性膜又は前記遮光性膜を、ウェットエッチングによってパターニングして製造されたことを特徴とするFPDデバイスを製造するためのフォトマスク。
上述したように、本発明においては、透光性基板上に形成された金属シリサイド系材料からなる半透光性膜又は遮光性膜を、弗化水素アンモニウム等の水溶液(エッチャント)でウエットエッチングする際に、これらの半透光性膜又は遮光性膜において、(i)基板間際でパターンの断面形状が裾引き無く断面形状良好でエッチングされる層であって且つ(ii)基板間際でのエッチング時間を上層に対し(同時に従来の基板間際材料に対し)相対的に短くできる層、を基板間際に設けることによって上述した本発明の課題(1)、(2)の双方の改善が図られる。
言い換えると、前記(i)と(ii)の双方の特性を実現するのに適するように膜の深さ方向においてウエットエッチングレートが速くなるような膜構造を有する半透光性膜又は遮光性膜とすることによって(構成1)、上述した本発明の課題(1)、(2)の双方の改善が図られる。
更に言い換えると、前記半透光性膜又は遮光性膜は、前記(i)と(ii)の双方の特性を実現するのに適するように、基板側(基板間際)をウエットエッチングによるエッチングレートが相対的に速い材料で構成し、その上側を、前記基板側の材料に比べウエットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅い材料で構成した膜とすることによって(構成2)、上述した本発明の課題(1)、(2)の双方の改善が図られる。
また、半透光性膜としては、上記要件1に加え、i線〜g線にわたる範囲における透過率が例えば、10〜60%となるように各層の膜厚や各層の組成を調整する必要がある。
また、遮光性膜としては、上記要件1に加え、i線〜g線にわたる範囲における光学濃度が3以上となるように各層の膜厚や各層の組成を調整する必要がある。
(態様1)
態様1に係る半透光性膜又は遮光性膜における基板側の材料は、その上側の材料と比べ酸素の含有量が多く含まれている材料とする(構成3)。
詳しくは、金属シリサイド(例えば、モリブデンシリサイド(MoSi))に酸素を加えるとエッチングレートが速くなるので、基板側(基板間際)を金属シリサイドの酸化物(例えば、MoSiO)や金属シリサイドの酸化窒化物(例えば、MoSiON(ただし、酸素の含有量>窒素の含有量、即ち酸素リッチ)の材料で形成して、基板側から金属シリサイドの酸化膜と金属シリサイドの積層膜(例えば、基板/MoSiO/MoSi)、基板側から金属シリサイドの酸化窒化膜(但し、酸素の含有量>窒素の含有量、即ち酸素リッチ)と金属シリサイドの積層膜(例えば、基板/MoSiON/MoSi)、基板側から金属シリサイドの酸化膜と金属シリサイド膜と金属シリサイドの酸化窒化膜(但し、窒素の含有量>酸素の含有量、即ち窒素リッチ)の積層膜(例えば、基板/MoSiO/MoSi/MoSiON)とする。基板/MoSiO/MoSi/MoSiONの膜は、反射防止機能を持たせたタイプである。
あるいは、金属シリサイドに窒素を加えるとエッチングレートが遅くなるので、基板側から金属シリサイド膜と金属シリサイドの窒化膜の積層膜(例えば、基板/MoSi/MoSiN)、基板側から金属シリサイド膜と金属シリサイドの酸化窒化膜(但し、窒素の含有量>酸素の含有量、即ち窒素リッチ)の積層膜(例えば、基板/MoSi/MoSiON(但し、窒素の含有量>酸素の含有量、即ち窒素リッチ)とする。この構成の膜は、反射防止機能を持たせたタイプである。
態様1に係る膜は、金属と珪素とを含むスパッタターゲットを用い、スパッタリングガスのガス系を制御することによって得ることができる。
上記膜構成において、組成は段階的に変化させてもよく、または連続的に変化させてもよい(構成6)。
上記膜構成において、半透光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.2〜0.5とすることがよく、また遮光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.05〜0.3が好ましい。
態様2に係る半透光性膜又は遮光性膜は、モリブデンと珪素とで構成される材料(モリブデンシリサイド)に、ウェットエッチングによるエッチングレートを速める添加元素である、アルミニウム、チタン、銀、燐、タングステン、タンタル、硼素、ガリウム、インジウムのうちから選ばれる一又は二以上の添加元素を加えた材料で基板側を構成(形成)し、その上側を、前記基板側の材料に比べウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅いモリブデンと珪素とを含むモリブデンシリサイド系材料で構成(形成)した膜である(構成4)。
態様2では、モリブデンシリサイド(MoSi)にウェットエッチングレートを速める添加元素(合金を形成する元素やその他の元素など)、例えば、アルミニウム、チタン、銀、燐、タングステン、タンタル、硼素、ガリウム、インジウムなどのうちから選ばれる一又は二以上の添加元素を加えた材料を基板側(基板間際)に形成する。より具体的には、例えば、基板/MoSiAl/MoSi、基板/MoSiAl/MoSi/MoSiON(但し、窒素の含有量>酸素の含有量、即ち窒素リッチ)とする。この基板/MoSiAl/MoSi/MoSiON(但し、窒素の含有量>酸素の含有量、即ち窒素リッチ)の構成の膜は、反射防止機能を持たせたタイプである。
態様2に係る膜は、モリブデンと珪素と添加元素とを含むスパッタリングターゲット、及びモリブデンと珪素とを含む(上記添加元素を含まない)を用い、スパッタリングガスにおけるガス系を制御することによって得ることができる。
上記膜構成において、組成は段階的に変化させてもよく、または連続的に変化させてもよい(構成6)。
上述と同様に、上記膜構成において、半透光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.2〜0.5とすることがよく、また遮光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.05〜0.3が好ましい。
態様3に係る半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む材料で構成される金属と珪素との含有比率を、前記半透光性膜又は遮光性膜の膜の深さ方向に向かって変えることで、ウェットエッチングによるエッチングレートを制御した膜であり、
基板側を金属の含有量を30原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成し、その上側を、珪素の含有量を80原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成した膜である(構成5)。
態様3に係る膜は、金属と珪素とを含む金属シリサイドターゲットにおける金属と珪素との含有比率を変えた複数の金属シリサイドターゲットを用いることによって得ることができる。
上述と同様に、上記膜構成において、半透光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.2〜0.5とすることがよく、また遮光性膜全体の厚さに占める基板側(基板間際)のウェットエッチングレートが相対的に速い材料からなる領域の割合は、0.05〜0.3が好ましい。
なお、上記本発明の膜構成を有する半透光性膜は、半透光性膜上置き(後付け)タイプのグレートーンマスクにおける半透光性膜としても使用可能である。
本発明に係るFPDデバイスを製造するためのマスクブランク及びマスクにおいては、少なくとも、本発明に係るグレートーンマスク用半透光性膜と遮光性膜とを透光性基板上に順不同で有する態様が含まれる。つまり、半透光性膜とは別個に、露光波長を遮断する目的で、遮光性膜を形成する態様が含まれる。具体的には、例えば、図5(1)に示すように、透光性基板10上にグレートーンマスク用半透光性膜11と遮光性膜12とをこの順で形成し、これらの膜のパターニングを施して、グレートーンマスク用半透光性膜パターンと遮光性膜パターンとを形成してなる半透光性膜下置きタイプや、図5(2)に示すように、透光性基板上に遮光性膜とグレートーンマスク用半透光性膜とをこの順で形成し、これらの膜のパターニングを施して、遮光性膜パターンとグレートーンマスク用半透光性膜パターンとを形成してなる半透光性膜上置きタイプ、などが挙げられる。
これらのマスクブランク及びマスクにおける遮光性膜の材料としては、例えば、クロムや、クロムの窒化物、クロムの炭化物、クロムのフッ化物、それらを少なくとも1つ含む材料が好ましい。
本発明に係るFPDデバイスを製造するためのマスクブランク及びマスクにおいては、透光性基板上に、少なくとも本発明に係る遮光性膜を有する態様が含まれる。具体的には、例えば、図4に示すように、透光性基板10上に透光性膜12を形成し、これにパターニングを施して、グレートーンパターン12aと通常の遮光性膜パターン12bとを形成してなる態様が含まれる。
ここで、LCD製造用マスクには、LCDの製造に必要なすべてのマスクが含まれ、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)、特にTFTチャンネル部やコンタクトホール部、低温ポリシリコンTFT、カラーフィルタ、反射板(ブラックマトリクス)、などを形成するためのマスクが含まれる。他の表示ディバイス製造用マスクには、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの製造に必要なすべてのマスクが含まれる。
(実施例1)
大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、遮光性膜の成膜を行った。具体的には、Mo:Si=1:2(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、酸素からなる膜(MoSiO)を100オングストロームの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、Arをスパッタリングガスとして、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi)を1000オングストロームの膜厚で形成し、透明基板上に遮光性膜を有するマスクブランクを作製した。このとき、各層の厚さや各層のエッチングレート比は、上述した(i)と(ii)の双方の特性を実現するのに適するように所定の範囲に調整した。これに加え、露光光源の波長であるi線〜g線にわたる範囲における光学濃度が3以上となるように各層の膜厚や各層の組成を調整した。
上記で作製したマスクブランクを用い、洗浄処理(純水、常温)後、スリットコータ装置を用いてレジストを塗布し、現像によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、遮光性膜を弗化水素アンモニウムと過酸化水素の水溶液(エッチャント)によりウエットエッチングでパターニングして、5μm幅の通常パターン12b及び1μm幅のグレートーンパターン(大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン及び微細透過部からなるパターン)12aを有するFPD用大型マスクを作製した(図4参照)。
上記FPD用大型マスクを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれのマスクパターンについても、図1の如く全体として断面形状が良く、パターン精度もCr系材料と比べて遜色がないことを確認した。
また、上記FPD用大型マスクを用いてFPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、作製したFPDデバイスには表示むらはないことを確認した。
更に、上記FPD用大型マスクについて走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及び透過率の測定を行ったところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れの発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
なお、ガラス基板をソーダライムガラスに替えたこと以外は上記実施例1と同様にして調べたところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れ、ガラス基板表面の白濁の発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、遮光性膜の成膜を行った。具体的には、Mo:Si=1:2(原子%比)のターゲットを用い、Arをスパッタリングガスとして、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi)を1000オングストロームの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、ArとO2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、酸素からなる膜(MoSiO)を400オングストロームの膜厚で形成し、透明基板上に遮光性膜を有するマスクブランクを作製した。このとき、露光光源の波長であるi線〜g線にわたる範囲における光学濃度が3以上となるように各層の膜厚や各層の組成を調整した。
上記で作製したマスクブランクを用い、洗浄処理(純水、常温)後、スリットコータ装置を用いてレジストを塗布し、現像によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、遮光性膜を弗化水素アンモニウムと過酸化水素の水溶液(エッチャント)によりウエットエッチングでパターニングして、5μm幅の通常パターン12b及び1μm幅のグレートーンパターン(大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン及び微細透過部からなるパターン)12aを有するFPD用大型マスクを作製した(図4参照)。
上記FPD用大型マスクを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれのマスクパターンについても、図2の如く裾引きが生じ断面形状が悪く、ウエットエッチングによるパターン精度はCr系材料と比べて悪くなることを確認した。
また、上記FPD用大型マスクを用いてFPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、作製したFPDデバイスには、パターン断面形状やパターン精度が悪いことが原因と思われる表示むらがあることが確認された。また、表示むらは、1μm幅のグレートーンパターン(大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン及び微細透過部からなるパターン)12aで出やすいことを確認した。
更に、上記FPD用大型マスクについて走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及び透過率の測定を行ったところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れの発生が確認され、透過率の低下も確認された。
なお、ガラス基板をソーダライムガラスに替えたこと以外は上記比較例1と同様にして調べたところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れ、ガラス基板表面の白濁の発生が確認され、透過率の低下も確認された。
大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、グレートーンマスク用半透光性膜の成膜を行った。具体的には、Mo:Si=1:2(原子%比)のターゲットを用い、ArとO2をスパッタリングガスとして、モリブデン、シリコン、酸素からなる膜(MoSi2O)を40オングストロームの膜厚で形成し、次いで、同じターゲットを用い、Arをスパッタリングガスとして、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi2)を60オングストロームの膜厚で形成し、透明基板上にグレートーンマスク用半透光性膜を有するマスクブランクを作製した。このとき、各層の厚さや各層のエッチングレート比は、上述した(i)と(ii)の双方の特性を実現するのに適するように所定の範囲に調整した。これに加え、露光光源の波長であるi線〜g線にわたる範囲における透過率が40%となるように各層の膜厚や各層の組成を調整した。
次に、上記グレートーンマスク用半透光性膜の上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、Cr遮光性膜の成膜を行った。成膜は、Crターゲットを用い、まずArとN2ガスをスパッタリングガスとしてCrN膜を150オングストローム、次いでArとCH4ガスをスパッタリングガスとしてCrC膜(遮光性膜)を620オングストローム、次いでArとNOガスをスパッタリングガスとしてCrON膜(膜面反射防止膜)を250オングストローム、連続成膜して、FPD用大型マスクブランクを作製した。
上記で作製したマスクブランクを用い、洗浄処理(純水、常温)後、スリットコータ装置を用いてレジストを塗布し、現像によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、Cr遮光性膜を硝酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液(エッチャント)によりウエットエッチングでパターニングした後、MoSi系半透光性膜を弗化水素アンモニウムと過酸化水素の水溶液(エッチャント)によりウエットエッチングでパターニングして、図5(1)に示すような半透光性膜下置きタイプの、Cr遮光性膜パターン及びMoSi系半透光性膜パターンを有するFPD用大型マスクを作製した。
上記FPD用大型マスクを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれのマスクパターンについても、図1の如く全体として断面形状が良く、MoSi系半透光性膜パターンの精度もCr系材料と比べて遜色がないことを確認した。
また、上記FPD用大型マスクを用いてFPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、作製したFPDデバイスには表示むらはないことを確認した。
更に、上記FPD用大型マスクについて走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及び透過率の測定を行ったところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れの発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
なお、ガラス基板をソーダライムガラスに替えたこと以外は上記実施例2と同様にして調べたところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れ、ガラス基板表面の白濁の発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
上述の実施例1において、遮光性膜として、基板側からモリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi2膜、Mo:33原子%、Si:67原子%)と、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi4膜、Mo:20原子%、Si:80原子%)の積層膜とした以外は、実施例1と同様にしてFPD用大型マスクブランク、FPD用大型マスクを作製した。
上記FPD用大型マスクを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれのマスクパターンについても、図1の全体として断面形状がよく、パターン精度もCr系材料と比べて遜色がないことを確認した。
また、上記FPD用大型マスクを用いてFPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、作製したFPDデバイスには表示むらはないことを確認した。
更に、上記FPD用大型マスクについて走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及び透過率の測定を行ったところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れの発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
なお、ガラス基板をソーダライムガラスに替えたこと意外は上記実施例1と同様にして調べたところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れ、ガラス基板表面の白濁の発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
上述の実施例1において、遮光性膜として、基板側からモリブデン、アルミニウム及びシリコンからなる膜(MoSiAl膜)と、モリブデン及びシリコンからなる膜(MoSi膜)の積層膜とした以外は、実施例1と同様にしてFPD用大型マスクブランク、FPD用大型マスクを作製した。
上記FPD用大型マスクを走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれのマスクパターンについても、図1の全体として断面形状がよく、パターン精度もCr系材料と比べて遜色がないことを確認した。
また、上記FPD用大型マスクを用いてFPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、作製したFPDデバイスには表示むらはないことを確認した。
更に、上記FPD用大型マスクについて走査型電子顕微鏡(SEM)による観察及び透過率の測定を行ったところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れの発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
なお、ガラス基板をソーダライムガラスに替えたこと意外は上記実施例1と同様にして調べたところ、上記エッチャントによるガラス基板表面のエッチング作用に基づくと思われる、ガラス基板表面のダメージ、表面粗さの荒れ、ガラス基板表面の白濁の発生はいずれもなく、透過率の低下も確認されなかった。
2 透過部
3 グレートーン部
3a 微細遮光パターン
3b 微細透過部
3a’ 半透光性膜
10 透光性基板
11 半透光性膜
12 遮光性膜
Claims (7)
- 透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜、及び遮光性膜、のうちの少なくとも一方を有するFPDデバイスを製造するためのマスクブランクであって、
前記半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む金属シリサイド系材料からなり、かつ、前記金属シリサイド系材料からなる半透光性膜、又は前記金属シリサイド系材料からなる遮光性膜は、
前記半透光性膜又は前記遮光性膜の膜の深さ方向において、ウェットエッチングによるエッチングレートが速くなるように構成された膜であることを特徴とする、FPDデバイスを製造するためのマスクブランク。 - 前記半透光性膜又は遮光性膜は、基板側をウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に速い金属シリサイド系材料で構成し、その上側を、前記基板側の材料に比べウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅い金属シリサイド系材料で構成した膜であることを特徴とする、請求項1に記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
- 前記半透光性膜又は遮光性膜における基板側の材料は、その上側の材料と比べ酸素の含有量が多く含まれている材料とすることを特徴とする請求項2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
- 前記半透光性膜又は遮光性膜は、モリブデンと珪素とで構成される材料に、ウェットエッチングによるエッチングレートを速める添加元素である、アルミニウム、チタン、銀、燐、タングステン、タンタル、硼素、ガリウム、インジウムのうちから選ばれる一又は二以上の添加元素を加えた材料で基板側を構成し、その上側を、前記基板側の材料に比べウェットエッチングによるエッチングレートが相対的に遅いモリブデンと珪素とを含むモリブデンシリサイド系材料で構成した膜であることを特徴とする、請求項2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
- 前記半透光性膜又は遮光性膜は、金属と珪素とを含む材料で構成される金属と珪素との含有比率を、前記半透光性膜又は遮光性膜の膜の深さ方向に向かって変えることで、ウェットエッチングによるエッチングレートを制御した膜であり、
基板側を金属の含有量を30原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成し、その上側を、珪素の含有量を80原子%以上と多くした金属と珪素とを含む材料で構成した膜であることを特徴とする請求項2記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。 - 前記半透光性膜又は遮光性膜における組成は、膜の深さ方向に向かって段階的又は連続的に変化することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のFPDデバイスを製造するためのマスクブランク。
- 請求項1乃至6記載のマスクブランクを用い、前記半透光性膜又は前記遮光性膜を、ウェットエッチングによってパターニングして製造されたことを特徴とするFPDデバイスを製造するためのフォトマスク。
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