JP2008090254A - Photomask substrate, photomask and method for manufacturing the same - Google Patents

Photomask substrate, photomask and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photomask substrate, a photomask and a method for manufacturing a photomask in which a fine pattern can be formed with high accuracy by wet etching. <P>SOLUTION: The photomask substrate 2 comprises a transparent substrate 10, a semitransmissive layer 20 having semitransmissive property, and a light shielding layer 33 formed on the semitransmissive layer 20 and substantially shielding against irradiation light, wherein the semitransmissive layer 20 is made of titanium nitride (TiNx, 0<x<1.33) that is insoluble or hardly soluble with an etching liquid (A) and easily soluble with an etching liquid (B) compared with the light shielding layer 33. The light shielding layer 33 is made of metal chromium (Cr) that is easily soluble with the etching liquid (A) and insoluble or hardly soluble with the etching liquid (B) compared with the semitransmissive layer 20. Since etching durability of each layer against etching liquids differs from others, the semitransmissive layer 20 and the light shielding layer 33 can be selectively etched without damaging other layers. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半透過層を有するフォトマスク用基板及びフォトマスク並びにその製造方法に係り、特にLSI等の微細パターンニング、LCD、PDP、EL等の平板型表示用機器の表示用素子、微細散乱凹凸を利用した反射防止板、微粒子有無の拡散反射板、マイクロレンズアレイ、その他アレイ状凹凸形成等の表面改質等に用いられるパターン形成用のフォトマスク用基板及びフォトマスク並びにその製造方法に関する。   The present invention relates to a photomask substrate having a transflective layer, a photomask, and a method for manufacturing the same, and in particular, fine patterning such as LSI, display elements for flat panel display devices such as LCD, PDP, and EL, and fine scattering. The present invention relates to an antireflection plate using unevenness, a diffuse reflection plate with or without fine particles, a microlens array, a photomask substrate for forming a pattern used for surface modification such as forming an array of unevenness, a photomask, and a manufacturing method thereof.

液晶表示素子(反射型、透過型及び半透過型)、プラズマ表示素子、有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示素子、その他の平板型表示素子の発展に伴って、これらの表示素子の生産現場では、サイズ、パターン等の異なるさまざまな種類のフォトマスクが用いられている。
例えば、液晶表示素子の形成におけるTFT(Thin Film Transistor)製造工程では、製造方法にもよるが、一般的に3〜5枚程度の異なるパターンニング用フォトマスクが必要となる。また、液晶表示素子に対向して配置されるカラーフィルタ側でも、ブラックマトリックス形成用、着色層形成用と、それぞれ液晶表示素子に対応したフォトマスクが必要となる。
With the development of liquid crystal display elements (reflection type, transmission type and transflective type), plasma display elements, organic EL (electroluminescence) display elements, and other flat panel display elements, the size of these display elements in production sites Various types of photomasks having different patterns and the like are used.
For example, in a TFT (Thin Film Transistor) manufacturing process in the formation of a liquid crystal display element, depending on the manufacturing method, generally 3 to 5 different patterning photomasks are required. Further, on the color filter side arranged to face the liquid crystal display element, a photomask corresponding to the liquid crystal display element is required for forming the black matrix and for forming the colored layer.

LSI等の微細パターンを形成するために用いられるフォトマスクでは、パターン精度の向上を目的として、ハーフトーンマスクが使用されている(例えば、特許文献1〜9)。ハーフトーンマスクは、透過部と遮光部との間に半透過層(ハーフトーン)が形成されたフォトマスクである。この半透過層は、使用する露光波長に合わせて位相をλ/2反転させたり、±λ/4シフトさせたりするよう膜厚が設計されている。これにより、隣接するパターンとの間に生じる光の回折を防止し、マスクの遮光部のエッジ部分と透過部との間で光強度差が明確になる。また、モアレやハレーションが発生しにくくなるため、解像度を向上させることができる。その他、微細な連続したストライプパターンを形成することにより、ハーフトーンと同様の効果を得る方法(グレートーンマスク)もある。   In photomasks used for forming fine patterns such as LSIs, halftone masks are used for the purpose of improving pattern accuracy (for example, Patent Documents 1 to 9). The halftone mask is a photomask in which a semitransparent layer (halftone) is formed between a transmissive portion and a light shielding portion. The thickness of the semi-transmissive layer is designed so that the phase is inverted by λ / 2 or shifted by ± λ / 4 in accordance with the exposure wavelength to be used. Thereby, the diffraction of the light which arises between adjacent patterns is prevented, and a light intensity difference becomes clear between the edge part of the light-shielding part of a mask, and a permeation | transmission part. In addition, since it is difficult for moire and halation to occur, the resolution can be improved. In addition, there is a method (gray tone mask) that obtains the same effect as halftone by forming a fine continuous stripe pattern.

このようなハーフトーン付きのフォトマスクの製造方法として、はじめに第1の層(半透過層又は遮光層)を形成したフォトマスク用基板(フォトマスク用ブランクス)にレジストを被覆して露光することで一度パターンニングした後、レジストを除去、洗浄して、再び真空装置等を利用して第2の層(遮光層又は半透過層)を形成し、その後、フォトリソグラフィ工程で二回目に形成した第2の層をパターンニングする方法が知られている(例えば、特許文献3、9参照)。また、別の製造方法として、まず同質又は異質な多層構造を有する薄膜を形成し、続いてそれぞれのパターンをドライエッチングで形成する方法も知られている(例えば、特許文献2、5)。   As a method of manufacturing such a photomask with halftone, first, a photomask substrate (photomask blanks) on which a first layer (semi-transmissive layer or light shielding layer) is formed is covered with a resist and exposed. After patterning, the resist is removed and washed, and a second layer (light-shielding layer or semi-transmissive layer) is formed again using a vacuum apparatus or the like. A method of patterning two layers is known (see, for example, Patent Documents 3 and 9). As another manufacturing method, there is also known a method in which a thin film having a homogeneous or heterogeneous multilayer structure is first formed and then each pattern is formed by dry etching (for example, Patent Documents 2 and 5).

特開平7−209849号公報JP-A-7-209849 特開平9−127677号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-127777 特開2001−27801号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27801 特開2001−83687号公報JP 2001-83687 A 特開2001−312043号公報JP 2001-312043 A 特開2003−29393号公報JP 2003-29393 A 特開2003−322949号公報JP 2003-322949 A 特開2004−29746号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-29746 特開2006−18001号公報JP 2006-18001 A

この従来の方法では、真空装置等を用いて成膜した第1の層に対してパターンニングを行った後、再び真空装置等を用いて第2の層を成膜してパターンニングを行う必要があるため、真空装置等を用いた成膜工程を少なくとも2度行うことが必要となる。このため、フォトマスクを製造するのに必要なプロセスが多くなり、製造コストの上昇を招くという不都合があった。   In this conventional method, after patterning is performed on the first layer formed using a vacuum apparatus or the like, the second layer is formed again using the vacuum apparatus or the like to perform patterning. Therefore, it is necessary to perform a film forming process using a vacuum apparatus or the like at least twice. For this reason, there are inconveniences that the number of processes necessary for manufacturing a photomask increases and the manufacturing cost increases.

また、通常、フォトマスクのパターン形成には、反応性ガス等のプラズマやレーザ光によりフォトマスク用基板上の層にイオンを照射してエッチングを行うドライエッチングと、腐食性のエッチング液(薬液)で層を化学的に腐食するウェットエッチング(湿式エッチングともいう。)の2種類のエッチング法がある。このうち、一般に、フォトマスクのパターン形成には、ドライエッチング法が用いられている。   Usually, photomask patterns are formed by dry etching in which a layer on a photomask substrate is irradiated with ions by plasma such as reactive gas or laser light, and etching is performed using a corrosive etching solution (chemical solution). There are two types of etching methods: wet etching (also referred to as wet etching) that chemically corrodes the layer. Of these, the dry etching method is generally used for pattern formation of the photomask.

しかしながら、ドライエッチングでは、フォトマスクの大型化や大量製造に伴う種々の技術的課題がある。例えば、ドライエッチングでの直接描画プロセスでは、フォトマスクの大型化に伴って描画面積が増大するため、電子ビームやレーザ等による描画時間の増大が生じ、フォトマスク製造のタクトタイムを向上させることが困難であった。また、フォトマスクの大型化に伴って、真空タンクやガス種の切替え装置等の設備も大型化する必要があり、設備面での負担も増大し、フォトマスクの製造に要するコストが増加するといった不都合もあった。さらに、一度に処理できる基板の枚数が限られているため、大量生産にも不向きであった。   However, dry etching has various technical problems associated with the increase in size and mass production of photomasks. For example, in the direct drawing process by dry etching, the drawing area increases with the enlargement of the photomask, so that the drawing time by an electron beam, a laser, etc. increases, and the tact time of photomask manufacturing can be improved. It was difficult. In addition, as the size of the photomask increases, it is necessary to increase the size of facilities such as a vacuum tank and a gas type switching device, which increases the burden on the facility and increases the cost required for manufacturing the photomask. There was also inconvenience. Furthermore, since the number of substrates that can be processed at one time is limited, it is not suitable for mass production.

一方、湿式エッチングでは、一般に設備やエッチング液が安価なことや、ドライエッチングよりもエッチングによるパターン形成が短時間で可能であることから、ドライエッチングと比較して大型フォトマスクの製造、フォトマスクの大量生産や短時間での生産には都合がよい。
しかしながら、湿式エッチングでは、積層された層のいずれかの層をエッチングする際に他の層の一部を溶解したり、他の層とエッチング液との界面や粒界で他の層を構成する物質とエッチング液とが反応して化学的に異質な構造に変質させたりすることで、他の層に損傷を引き起こすことがあり、このため、精度の高い微細加工が困難であった。特に、位相シフト層及び遮光層を積層したハーフトーンマスクのように異なる種類の層を積層したマスクを製造する場合、他の層に損傷を与えず目的とする層のみを選択的にエッチングすることは、技術的に困難であった。
On the other hand, in wet etching, equipment and etching liquid are generally inexpensive, and pattern formation by etching is possible in a shorter time than dry etching. It is convenient for mass production and production in a short time.
However, in wet etching, when one of the stacked layers is etched, a part of the other layer is dissolved, or another layer is formed at the interface or grain boundary between the other layer and the etching solution. The reaction between the substance and the etching solution may cause a chemical heterogeneous structure, which may cause damage to other layers. For this reason, high-precision microfabrication is difficult. In particular, when manufacturing a mask in which different types of layers are laminated, such as a halftone mask in which a phase shift layer and a light shielding layer are laminated, only the target layer is selectively etched without damaging other layers. Was technically difficult.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、従来のフォトマスク製造技術では困難であった湿式エッチング法により、透明基板の表面に2種類の微細なパターンを短時間かつ低コストで形成可能なフォトマスク用基板を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フォトマスク用基板を湿式エッチングにより順次エッチングすることにより、短時間かつ低コストで形成した2種類の微細なパターンを有するフォトマスク及びその製造方法を提供することにある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a photomask capable of forming two kinds of fine patterns on the surface of a transparent substrate in a short time and at low cost by a wet etching method that has been difficult with conventional photomask manufacturing techniques. It is to provide a substrate.
Another object of the present invention is to provide a photomask having two kinds of fine patterns formed in a short time and at low cost by sequentially etching a photomask substrate by wet etching, and a method for manufacturing the photomask. It is in.

前記課題は、本発明のフォトマスク用基板によれば、透明基板と、該透明基板上に形成され照射光に対して半透過性を有する第1の層と、該第1の層上に形成され照射光を実質的に遮光する第2の層と、を備え、該第2の層により形成される遮光パターンが表面に露出する遮光部と、前記第1の層により形成される半透過パターンが表面に露出する半透過部と、前記透明基板が表面に露出する透明部とを形成可能なフォトマスク用基板であって、前記第1の層は、前記第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、前記第2の層は、前記第1の層よりも前記第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに前記第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であることにより解決される。   According to the photomask substrate of the present invention, the object is to form a transparent substrate, a first layer that is formed on the transparent substrate and is semi-transmissive to irradiation light, and is formed on the first layer. A second layer that substantially blocks the irradiation light, a light-shielding portion that exposes a light-shielding pattern formed by the second layer, and a semi-transmissive pattern formed by the first layer Is a photomask substrate capable of forming a translucent portion exposed on the surface and a transparent portion where the transparent substrate is exposed on the surface, wherein the first layer is more first than the second layer. It is insoluble or hardly soluble in the etching solution and easily soluble in the second etching solution, and the second layer is more soluble in the first etching solution than the first layer. And insoluble or hardly soluble in the second etching solution. It is resolved by the.

このように本発明のフォトマスク用基板によれば、第1の層は、第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、一方、第2の層は、第1の層よりも第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性である。このため、第1のエッチング液を用いて第2の層を選択的にエッチングし、第2のエッチング液を用いて第1の層を選択的にエッチングすることができる。
そして、第1の層と第2の層を異なるエッチング液で選択的にエッチングすることで、半透過パターンと遮光パターンの2種類のパターンを透明基板上に形成し、遮光パターンが露出した遮光部と、半透過パターンが表面に露出した半透過部と、透明基板が表面に露出した透明部の3つの領域を、エッチング液を用いた湿式エッチングにより形成することが可能となる。
このように、本発明のフォトマスク用基板では、第1の層と第2の層とがそれぞれ異なるエッチング液に対する耐性を有しており、この耐性の違いを利用することにより、第1の層を可溶化する第2のエッチング液により第2の層が改質や損傷を受けることがほとんどなく、逆に、第2の層を可溶化する第1のエッチング液により第1の層が改質や損傷を受けることがほとんどない。このため、精度が高く微細なパターンが形成されたフォトマスクを製造することが可能となる。
Thus, according to the photomask substrate of the present invention, the first layer is insoluble or hardly soluble in the first etching solution and easier in the second etching solution than the second layer. On the other hand, the second layer is more soluble in the first etching solution than the first layer and insoluble or hardly soluble in the second etching solution. Therefore, the second layer can be selectively etched using the first etching solution, and the first layer can be selectively etched using the second etching solution.
Then, by selectively etching the first layer and the second layer with different etching solutions, two types of patterns, a semi-transmissive pattern and a light shielding pattern, are formed on the transparent substrate, and the light shielding portion where the light shielding pattern is exposed. Then, it is possible to form the three regions of the semi-transmissive portion where the semi-transmissive pattern is exposed on the surface and the transparent portion where the transparent substrate is exposed on the surface by wet etching using an etching solution.
Thus, in the photomask substrate of the present invention, the first layer and the second layer have resistance to different etching solutions, and the first layer can be obtained by utilizing the difference in resistance. The second layer is hardly modified or damaged by the second etching solution that solubilizes, and conversely, the first layer is modified by the first etching solution that solubilizes the second layer. And is hardly damaged. For this reason, it becomes possible to manufacture a photomask on which a fine pattern is formed with high accuracy.

また、前記第1の層は、前記透明基板上に直接形成されていることが好ましい。
一般に、透明基板と第1の層との間には、両者の密着性を向上させるために金属化合物層などを介在させているが、第1の層を透明基板上に直接形成することで、金属化合物層を介在させる必要がなくなる。このため、透明基板の表面に金属化合物層を形成するための工数やそのための材料を減らすことが可能となり、フォトマスク用基板の生産効率を向上させることができる。
The first layer is preferably formed directly on the transparent substrate.
In general, a metal compound layer or the like is interposed between the transparent substrate and the first layer in order to improve the adhesion between the two, but by directly forming the first layer on the transparent substrate, There is no need to interpose a metal compound layer. For this reason, it becomes possible to reduce the man-hour for forming a metal compound layer on the surface of a transparent substrate, and the material for it, and can improve the production efficiency of the board | substrate for photomasks.

また、前記第1の層は、透過率70%以上100%未満の金属化合物層を介して前記透明基板上に形成されていることが好ましい。   The first layer is preferably formed on the transparent substrate through a metal compound layer having a transmittance of 70% or more and less than 100%.

このように、第1の層を透過率70%以上100%未満の金属化合物層を介して透明基板上に形成することで、透明基板を透過する光をほとんど反射することなく、透明基板と第1の層との密着性を向上させることができるとともに、フォトマスク製造時にエッチング液による損傷から透明基板の表面を保護することもできる。
このときの金属化合物層の屈折率は、基板の屈折率と同等であるか、又は基板の屈折率よりも低いと、より好ましい。
Thus, by forming the first layer on the transparent substrate through the metal compound layer having a transmittance of 70% or more and less than 100%, the light transmitted through the transparent substrate is hardly reflected and the first layer In addition to improving the adhesion to the first layer, it is possible to protect the surface of the transparent substrate from damage caused by the etchant during the production of the photomask.
At this time, the refractive index of the metal compound layer is more preferably equal to or lower than the refractive index of the substrate.

また、前記第1のエッチング液は、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液であることが好ましい。
さらに、前記第2のエッチング液は、水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液であることが好ましい。
また、前記第1の層は、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とすることが好ましい。
さらに、前記第2の層は、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とすると好適である。
The first etching solution is preferably a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water.
Further, the second etching solution is preferably a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water.
The first layer preferably contains as a main component one or more components selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, and titanium oxynitride.
Furthermore, the second layer is preferably composed mainly of one or more components selected from the group consisting of chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride.

このように、第1のエッチング液、第2のエッチング液、第1の層及び第2の層を適宜選択することで、各層に対するエッチング液の選択性が向上し、より高精度かつ微細なパターンを形成することができる。
特に、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分は、第1のエッチング液である硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液に対して不溶性又は難溶性であり、第2のエッチング液である水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液に対して易溶性である。一方、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上は、第1のエッチング液である硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液に対して易溶性であり、第2のエッチング液である水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液に対して不溶性又は難溶性である。
このため、第1の層としてチタン又はチタン化合物、第2の層としてクロム又はクロム化合物を採用することで、それぞれのエッチング液に対する選択性が向上し、より高精度かつ微細なパターンを形成することが可能となる。
特に、チタン窒化物は、酸やアルカリ等の薬品に対する耐性が高いため、レジスト除去液等のエッチング工程に用いられる薬剤によって損傷を受けにくい。このため、スムーズに選択エッチングを行うことが可能となるとともに、高精度かつ微細なパターンを形成することが可能となる。
Thus, by appropriately selecting the first etching solution, the second etching solution, the first layer, and the second layer, the selectivity of the etching solution with respect to each layer is improved, and a more accurate and fine pattern is obtained. Can be formed.
In particular, one or more components selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, and titanium oxynitride are insoluble in a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water as the first etching solution. Alternatively, it is hardly soluble and is easily soluble in a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water as the second etching solution. On the other hand, one or two or more selected from the group consisting of chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride is a mixture of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water as the first etching solution. It is easily soluble and insoluble or hardly soluble in a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water as the second etching solution.
Therefore, by adopting titanium or titanium compound as the first layer and chromium or chromium compound as the second layer, the selectivity to each etching solution is improved, and a more precise and fine pattern can be formed. Is possible.
In particular, titanium nitride is highly resistant to chemicals such as acid and alkali, and therefore is not easily damaged by chemicals used in the etching process such as a resist removing solution. For this reason, it is possible to perform selective etching smoothly and to form a highly accurate and fine pattern.

また、前記第2の層は、遮光層と、該遮光層よりも表面側に形成された反射防止層と、を備えることが好ましい。   The second layer preferably includes a light shielding layer and an antireflection layer formed on the surface side of the light shielding layer.

このように、第2の層が反射防止層を備えていることで、反射防止効果を得ることができ、マスク露光時に照射光が反射することによるハレーション等が防止されるため好ましい。
また、第2の層が遮光層と反射防止層とにより形成されているため、遮光層と反射防止層を一括してエッチングすることができ、表面に反射防止層パターンが形成された遮光パターンを容易に形成することができる。
Thus, it is preferable that the second layer includes the antireflection layer because an antireflection effect can be obtained and halation due to reflection of irradiation light during mask exposure is prevented.
In addition, since the second layer is formed of the light shielding layer and the antireflection layer, the light shielding layer and the antireflection layer can be etched together, and the light shielding pattern having the antireflection layer pattern formed on the surface can be obtained. It can be formed easily.

さらにこの場合、前記反射防止層は、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層であると好適である。   Furthermore, in this case, the antireflection layer is preferably a layer mainly composed of one or two or more components selected from the group consisting of chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride.

このように、反射防止層が反射率の低いクロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層で形成されているため、高い反射防止効果を得られ、マスク露光時に照射光が反射することによるハレーション等が防止されるため好ましい。   Thus, since the antireflection layer is formed of a layer mainly composed of one or two or more components selected from the group consisting of chromium oxide, chromium nitride, and chromic oxynitride having low reflectance, It is preferable because a high antireflection effect can be obtained and halation due to reflection of irradiation light during mask exposure is prevented.

さらに、前記第1の層は、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層であり、前記第2の層は、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層であり、前記第1のエッチング液は、水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液であり、前記第2のエッチング液は、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液であっても、上記と同様の作用によりそれぞれのエッチング液に対する選択性が向上し、より高精度かつ微細なパターンを形成することが可能となる。   Furthermore, the first layer is a layer mainly composed of one or two or more components selected from the group consisting of chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride, and the second layer Is a layer mainly composed of one or more components selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, and titanium oxynitride, and the first etching solution includes potassium hydroxide, hydrogen peroxide, and Even if the second etching solution is a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water, the selectivity to each etching solution is improved by the same action as described above. It becomes possible to form a highly accurate and fine pattern.

また、前記第1の層及び前記第2の層は、スパッタリング法、イオンプレーティング法又は蒸着法により形成されると好適である。   The first layer and the second layer are preferably formed by a sputtering method, an ion plating method, or an evaporation method.

このように、第1の層と第2の層がスパッタリング法などの成膜技術により製造することで、膜厚等を適宜調整して所望の光学特性を有するフォトマスク用基板とすることができるため、所望の光学特性を有するフォトマスクを形成することが可能となる。また、スパッタリング法などの成膜技術により製造することで、フォトマスク用基板の耐薬品性や堅牢性等の物理特性を適宜調整することが可能となる。   Thus, by manufacturing the first layer and the second layer by a film forming technique such as a sputtering method, a photomask substrate having desired optical characteristics can be obtained by appropriately adjusting the film thickness and the like. Thus, a photomask having desired optical characteristics can be formed. In addition, by manufacturing by a film forming technique such as sputtering, it is possible to appropriately adjust physical characteristics such as chemical resistance and fastness of the photomask substrate.

上記課題は、本発明のフォトマスクによれば、透明基板と、該透明基板上に形成され照射光に対して半透過性を有する第1の層と、該第1の層上に形成され照射光を実質的に遮光する第2の層と、を備えたフォトマスク用基板により形成されるフォトマスクであって、
前記第1の層は、前記第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、前記第2の層は、前記第1の層よりも前記第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに前記第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であり、前記フォトマスクには、前記第1のエッチング液により前記第2の層がエッチングされて形成された遮光パターンが表面に露出する遮光部と、前記第2のエッチング液により前記第1の層がエッチングされて形成された半透過パターンが表面に露出する半透過部と、前記第1のエッチング液及び前記第2のエッチング液により前記第2の層及び前記第1の層がそれぞれエッチングされて前記透明基板が表面に露出した透明部と、が形成されていることにより解決される。
According to the photomask of the present invention, the above-described problem is that a transparent substrate, a first layer that is formed on the transparent substrate and is semi-transmissive to irradiation light, and an irradiation formed on the first layer. A photomask formed by a photomask substrate comprising: a second layer that substantially blocks light;
The first layer is insoluble or hardly soluble in the first etching solution and more easily soluble in the second etching solution than the second layer, and the second layer is It is more soluble in the first etchant than the first layer and insoluble or hardly soluble in the second etchant, and the photomask is made of the first etchant by the first etchant. A light-shielding portion where a light-shielding pattern formed by etching the second layer is exposed on the surface, and a semi-transparent pattern formed by etching the first layer with the second etching solution is exposed on the surface. A transmissive part and a transparent part in which the second layer and the first layer are etched by the first etching liquid and the second etching liquid and the transparent substrate is exposed on the surface are formed. It is solved by.

このように、本発明のフォトマスクによれば、第1の層は、第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、一方、第2の層は、第1の層よりも第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性である。このため、第1のエッチング液を用いて第2の層を選択的にエッチングし、第2のエッチング液を用いて第1の層を選択的にエッチングすることができる。
そして、第1の層と第2の層を異なるエッチング液で選択的にエッチングすることで、遮光パターンと半透過パターンの2種類のパターンを透明基板上に形成し、遮光パターンが露出した遮光部と、半透過パターンが表面に露出した半透過部と、透明基板が表面に露出した透明部の3種類の領域を、エッチング液を用いた湿式エッチングにより透明基板の表面に形成している。
このように、本発明のフォトマスクによれば、第1の層と第2の層のエッチング液に対する耐性の違いを利用しているため、第1の層のエッチング液で第2の層が改質や損傷を受けることがほとんどなく、逆に、第2の層のエッチング液で第1の層が改質や損傷を受けることがほとんどなく、精度が高く微細なパターンが形成されたフォトマスクを提供することが可能となる。
As described above, according to the photomask of the present invention, the first layer is insoluble or hardly soluble in the first etching solution and more easily soluble in the second etching solution than the second layer. On the other hand, the second layer is more soluble in the first etching solution than the first layer, and is insoluble or hardly soluble in the second etching solution. Therefore, the second layer can be selectively etched using the first etching solution, and the first layer can be selectively etched using the second etching solution.
Then, by selectively etching the first layer and the second layer with different etching solutions, two types of patterns, a light shielding pattern and a semi-transmissive pattern, are formed on the transparent substrate, and the light shielding portion where the light shielding pattern is exposed. The three types of regions of the semi-transmissive portion where the semi-transmissive pattern is exposed on the surface and the transparent portion where the transparent substrate is exposed on the surface are formed on the surface of the transparent substrate by wet etching using an etchant.
Thus, according to the photomask of the present invention, since the difference in resistance between the first layer and the second layer with respect to the etching solution is used, the second layer is modified with the etching solution of the first layer. A photomask in which the first layer is hardly modified or damaged by the etching solution of the second layer, and has a high precision and a fine pattern is formed. It becomes possible to provide.

前記課題は、上述したフォトマスクの製造方法によれば、前記第2の層の表面にレジストを被覆する第1のレジスト被覆工程と、第1のマスクパターンが形成されたマスクを介して前記第1のレジスト被覆工程で被覆した前記レジストの露光を行う第1の露光工程と、前記第1の露光工程後に前記レジストのうち露光された部分を除去する第1のレジスト除去工程と、前記レジストが除去された領域に露出した前記第2の層を前記第1のエッチング液でエッチングして前記遮光パターンを形成する第1のエッチング工程と、前記第1のレジスト除去工程で残存した前記レジストを剥離する第1のレジスト剥離工程と、レジストを再度表面に被覆する第2のレジスト被覆工程と、第2のマスクパターンが形成されたマスクを介して前記第2のレジスト被覆工程で被覆した前記レジストの露光を行う第2の露光工程と、前記第2の露光工程後に前記レジストのうち露光された部分を除去する第2のレジスト除去工程と、前記レジストが除去された領域に露出した前記第1の層を前記第2のエッチング液でエッチングして前記半透過パターンを形成する第2のエッチング工程と、前記第2のレジスト除去工程で残存した前記レジストを剥離する第2のレジスト剥離工程と、を行うことにより解決される。   According to the photomask manufacturing method described above, the problem is that the first resist coating step of coating the surface of the second layer with the resist and the mask on which the first mask pattern is formed are provided through the first mask. A first exposure process for exposing the resist coated in one resist coating process; a first resist removing process for removing an exposed portion of the resist after the first exposure process; and Etching the second layer exposed in the removed region with the first etchant to form the light-shielding pattern, and stripping the resist remaining in the first resist removing step The second resist coating step, the second resist coating step of coating the resist again on the surface, and the second resist pattern through the mask on which the second mask pattern is formed. A second exposure step for exposing the resist coated in the strike coating step; a second resist removing step for removing an exposed portion of the resist after the second exposure step; and the resist is removed. The first layer exposed in the region is etched with the second etching solution to form the semi-transmissive pattern, and the resist remaining in the second resist removing step is removed. This is solved by performing the second resist stripping step.

このように、本発明のフォトマスクの製造方法によれば、第1のマスクパターンが形成されたマスクを用いてレジストを露光し、レジストのうち露光された部分を除去し、第1のエッチング液で第2の層をエッチングし、続いて第2のマスクパターンが形成されたマスクでレジストを露光し、レジストのうち露光された部分を除去し、第2のエッチング液で第1の層をエッチングすることで、複数のパターン形成領域を透明基板の表面に形成することができる。
すなわち、第1の層と第2の層のエッチング液に対する耐性の違いを利用することで、他の層のエッチングに用いられるエッチング液によって改質や損傷をほとんど受けることがなく、微細なパターンを高精度で形成することができる。
Thus, according to the photomask manufacturing method of the present invention, the resist is exposed using the mask on which the first mask pattern is formed, the exposed portion of the resist is removed, and the first etching solution The second layer is etched with, and then the resist is exposed with a mask on which the second mask pattern is formed, the exposed portion of the resist is removed, and the first layer is etched with the second etching solution. By doing so, a plurality of pattern formation regions can be formed on the surface of the transparent substrate.
That is, by utilizing the difference in resistance between the first layer and the second layer with respect to the etchant, a fine pattern can be obtained with little modification or damage by the etchant used for etching other layers. It can be formed with high accuracy.

本発明のフォトマスク用基板によれば、第2の層を第1のエッチング液、第1の層を第2のエッチング液により選択的にエッチングすることができるため、第1の層と第2の層が互いのエッチング液により改質や損傷をほとんど受けることがなく、従来では困難であった湿式エッチングにより精度が高く微細なパターンが形成されたフォトマスクを製造することが可能となる。
また、本発明のフォトマスク及びその製造方法によれば、第2の層を第1のエッチング液、第1の層を第2のエッチング液により選択的にエッチングすることができるため、第1の層と第2の層が互いのエッチング液により改質や損傷をほとんど受けることがなく、このため、従来では困難であった湿式エッチングによって精度が高く微細なパターンを有するフォトマスクを形成することが可能となる。
したがって、本発明によれば、大型フォトマスクの製造やフォトマスクの大量生産に適した湿式エッチングによりパターンニングを行うことができるため、従来のドライエッチングによるパターンニングと比較して短時間かつ低コストでフォトマスクの製造を行うことが可能となる。
According to the photomask substrate of the present invention, since the second layer can be selectively etched with the first etching solution and the first layer with the second etching solution, the first layer and the second layer can be etched. These layers are hardly modified or damaged by each other's etching solution, and it is possible to manufacture a photomask on which a fine pattern is formed with high accuracy by wet etching, which has been difficult in the past.
In addition, according to the photomask of the present invention and the manufacturing method thereof, the second layer can be selectively etched with the first etching solution and the first layer with the second etching solution. The layer and the second layer are hardly modified or damaged by each other's etching solution. Therefore, a photomask having a fine pattern with high accuracy can be formed by wet etching, which has been difficult in the past. It becomes possible.
Therefore, according to the present invention, patterning can be performed by wet etching suitable for manufacturing a large-scale photomask and mass production of photomasks. This makes it possible to manufacture a photomask.

以下、本発明の一実施形態について、図を参照して説明する。なお、以下に説明する部材、配置、手順等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
図1は本発明の一実施形態に係るフォトマスク用基板の縦断面図、図2は本発明の一実施形態に係るフォトマスクの縦断面図、図3はフォトマスク用基板からフォトマスクをパターンニングする工程を示す説明図、図4はフォトマスクをパターンニングする工程を示す説明図、図5は本発明の他の実施形態に係るフォトマスク用基板の縦断面図、図6は遮光パターン形成後のフォトマスクの縦断面と平面を撮影した電子顕微鏡写真、図7はクロスパターン形成後の平面を撮影した光学顕微鏡写真、図8は半透過パターン形成後のフォトマスクの縦断面と平面を撮影した電子顕微鏡写真である。なお、図1〜図5では、発明の理解を容易にするために、各層の膜厚を実際の厚さよりも厚く描くことでフォトマスク用基板、フォトマスク及びフォトマスクの製造工程を模式的に表している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the members, arrangement, procedures, and the like described below do not limit the present invention, and various modifications can be made according to the spirit of the present invention.
1 is a longitudinal sectional view of a photomask substrate according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a photomask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a pattern of a photomask from the photomask substrate. FIG. 4 is an explanatory view showing a step of patterning a photomask, FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a photomask substrate according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a light shielding pattern formation. An electron micrograph of the photomask taken after the cross-pattern formation, FIG. 7 is an optical micrograph taken of the cross-patterned plane, and FIG. 8 is a photomask vertical cross-section and plane after the semi-transmissive pattern is formed. It is the electron micrograph which carried out. In FIGS. 1 to 5, in order to facilitate understanding of the invention, the photomask substrate, the photomask, and the photomask manufacturing process are schematically illustrated by drawing the thickness of each layer thicker than the actual thickness. Represents.

図1に示すように、本例のフォトマスク用基板(フォトマスク用ブランクスともいう。)2は、透明基板10と、透明基板10の表面に形成される半透過層20と、半透過層20の表面に形成される遮光層33とにより構成されている。さらに、遮光層33の表面には、反射防止層35が形成されている。フォトマスク用基板2は、フォトマスク1を製造するための元となる基板であり、後述するエッチング工程及びフォトリソグラフィ工程において、異なるエッチング液を用いてフォトマスク用基板2を順次エッチングしパターンニングを行うことでフォトマスク1を製造することが可能となっている。半透過層20は本発明の第1の層に相当し、遮光層33及び反射防止層35からなる複合層30は本発明の第2の層に相当する。   As shown in FIG. 1, a photomask substrate (also referred to as a photomask blank) 2 in this example includes a transparent substrate 10, a semi-transmissive layer 20 formed on the surface of the transparent substrate 10, and a semi-transmissive layer 20. And a light shielding layer 33 formed on the surface of the substrate. Further, an antireflection layer 35 is formed on the surface of the light shielding layer 33. The photomask substrate 2 is a base substrate for manufacturing the photomask 1, and in the etching process and the photolithography process described later, the photomask substrate 2 is sequentially etched and patterned using different etching solutions. By doing so, the photomask 1 can be manufactured. The semi-transmissive layer 20 corresponds to the first layer of the present invention, and the composite layer 30 including the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 corresponds to the second layer of the present invention.

図2に示すように、本例のフォトマスク1は、透明基板10と、透明基板10の表面に形成される半透過パターン20aと、半透過パターン20aの表面に形成される遮光層パターン33aと、遮光層パターン33aの表面に形成される反射防止層パターン35aとにより形成されている。半透過パターン20aはフォトマスク用基板2の半透過層20をエッチングして形成したパターンであり、遮光層パターン33aは遮光層33をエッチングして形成したパターン、反射防止層パターン35aは反射防止層35をエッチングして形成したパターンである。遮光層パターン33a及び反射防止層パターン35aにより、本発明の遮光パターン30aが形成されている。
フォトマスク1には、上面から見たときに反射防止層パターン35a(すなわち、遮光パターン30a)の一部が表面に露出した遮光部1aと、半透過パターン20aの一部が表面に露出した半透過部1bと、透明基板10の一部が表面に露出した透明部1cが形成されている。
As shown in FIG. 2, the photomask 1 of this example includes a transparent substrate 10, a semi-transmissive pattern 20a formed on the surface of the transparent substrate 10, and a light shielding layer pattern 33a formed on the surface of the semi-transmissive pattern 20a. The antireflection layer pattern 35a is formed on the surface of the light shielding layer pattern 33a. The semi-transmissive pattern 20a is a pattern formed by etching the semi-transmissive layer 20 of the photomask substrate 2, the light shielding layer pattern 33a is a pattern formed by etching the light shielding layer 33, and the antireflection layer pattern 35a is an antireflection layer. This is a pattern formed by etching 35. The light shielding pattern 30a of the present invention is formed by the light shielding layer pattern 33a and the antireflection layer pattern 35a.
The photomask 1 includes a light-shielding portion 1a in which a part of the antireflection layer pattern 35a (that is, the light-shielding pattern 30a) is exposed on the surface and a half in which a part of the semi-transmissive pattern 20a is exposed on the surface when viewed from above. A transparent portion 1b is formed in which the transparent portion 1b and a part of the transparent substrate 10 are exposed on the surface.

(透明基板10)
以下に、フォトマスク用基板2を構成する各部材について説明する。
透明基板10は、フォトマスク用パターンを形成するための下地となる透明な基板である。本実施形態では、透明基板10は、十分に研磨されたクオーツ基板である。透明基板10としては、天然石英ガラス、合成石英ガラス、透明樹脂フィルム等の材料を使用することができる。なお、ここで言う透明とは、具体的には350〜500nmの波長領域帯での透過率(Air Reference)が80〜95%の範囲内に含まれることを意味するものとする。
(Transparent substrate 10)
Below, each member which comprises the board | substrate 2 for photomasks is demonstrated.
The transparent substrate 10 is a transparent substrate serving as a base for forming a photomask pattern. In the present embodiment, the transparent substrate 10 is a sufficiently polished quartz substrate. As the transparent substrate 10, materials such as natural quartz glass, synthetic quartz glass, and transparent resin film can be used. The term “transparent” as used herein specifically means that the transmittance (air reference) in the wavelength region of 350 to 500 nm is included in the range of 80 to 95%.

(半透過層20)
透明基板10の表面には、半透過層20が形成されている。本実施形態の半透過層20は、波長350〜500nmの波長領域帯での透過率が5〜70%の範囲内に含まれる位相シフト機能を有する層であり、チタン窒化物である窒化チタン(TiN:ここで、0<x<1.33)を主成分とする材料により形成されている。
このような光学特性を有する膜は、波動光学理論に基づいて誘電体物質を多層薄膜化することにより可能であるが、パターンニング性を考慮すると、エッチング液に対する選択性、レジスト材との密着性、タクトタイム、パターン精度等の観点から必ずしも好ましいとは言えない。したがって、半透過層20は、積層構造とせずに可能であれば単層で形成することが好ましい。また、パターンニングの容易な物質で光学特性を確保する必要もある。さらに、フォトリソグラフィという観点から、可能な限り反射率を低く抑える必要があり、この点から適度な光吸収性のある薄膜のほうが都合がよい。
(Semi-transmissive layer 20)
A semi-transmissive layer 20 is formed on the surface of the transparent substrate 10. The semi-transmissive layer 20 of the present embodiment is a layer having a phase shift function that has a transmittance within a range of 5 to 70% in a wavelength region of a wavelength of 350 to 500 nm, and is titanium nitride (titanium nitride ( TiN x : Here, it is formed of a material whose main component is 0 <x <1.33).
A film having such optical characteristics can be obtained by making the dielectric material into a multi-layer thin film based on wave optics theory. However, in consideration of patterning properties, selectivity to an etching solution and adhesion to a resist material From the viewpoint of tact time, pattern accuracy, etc., it is not necessarily preferable. Therefore, the semi-transmissive layer 20 is preferably formed as a single layer if possible without a laminated structure. It is also necessary to ensure optical characteristics with a material that can be easily patterned. Furthermore, from the viewpoint of photolithography, it is necessary to keep the reflectivity as low as possible. From this point of view, a thin film having moderate light absorption is more convenient.

このような特性を備えた物質として、金属の酸化物、窒化物、酸窒化物等が挙げられる。また、後述する遮光層33においても、その構成材料として金属酸化物、窒化物、酸窒化物等が挙げられる。半透過層20と遮光層33を構成する材料のうち基本となる元素は、同質であっても異質であってもよいが、従来のフォトマスクの製造工程や製造設備で使用可能な材料を適宜選択して使用するとよい。   Examples of substances having such characteristics include metal oxides, nitrides, and oxynitrides. Further, also in the light shielding layer 33 described later, metal oxide, nitride, oxynitride and the like can be cited as constituent materials. Of the materials constituting the semi-transmissive layer 20 and the light-shielding layer 33, the basic elements may be the same or different, but materials that can be used in conventional photomask manufacturing processes and manufacturing facilities are appropriately selected. Select and use.

本発明の半透過層20と遮光層33は、互いに異なるエッチング液に対して耐性(不溶性又は難溶性)を示すとともに、可溶性を示す点を特徴としている。
すなわち、半透過層20は、遮光層33よりもエッチング液A(第1のエッチング液)に対して不溶性又は難溶性であるとともに、エッチング液B(第2のエッチング液)に対して易溶性である。一方、遮光層33は、半透過層20よりもエッチング液Aに対して易溶性であるとともに、エッチング液Bに対して不溶性又は難溶性である。なお、本実施形態では、具体的には、エッチング液Aとして硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液を、エッチング液Bとして水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液を使用している。
The semi-transmissive layer 20 and the light shielding layer 33 of the present invention are characterized in that they are resistant (insoluble or hardly soluble) to different etching solutions and are soluble.
That is, the semi-transmissive layer 20 is insoluble or hardly soluble in the etching solution A (first etching solution) and more easily soluble in the etching solution B (second etching solution) than the light shielding layer 33. is there. On the other hand, the light shielding layer 33 is more soluble in the etching solution A than the semi-transmissive layer 20 and is insoluble or hardly soluble in the etching solution B. In this embodiment, specifically, a mixed liquid of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water is used as the etching liquid A, and a mixed liquid of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water is used as the etching liquid B. Yes.

このように、半透過層20と遮光層33とが、互いにエッチング液Aに対して不溶性又は難溶性が異なるとともに、エッチング液Bに対する易溶性が異なることから、半透過層20をエッチング液Bにより、遮光層33をエッチング液Aにより、選択的にエッチングすることができる。   As described above, the semi-transmissive layer 20 and the light-shielding layer 33 are different from each other in insolubility or poor solubility in the etching liquid A and easily soluble in the etching liquid B. The light shielding layer 33 can be selectively etched with the etching solution A.

この場合において、半透過層20が遮光層33よりもエッチング液Aに対して不溶性又は難溶性であるとは、エッチング液Aに対する半透過層20の溶解度が実質的にゼロであるか、又は遮光層33の溶解度よりも極端に低いことを意味する。
逆に、半透過層20が遮光層33よりもエッチング液Bに対して易溶性であるとは、エッチング液Bに対する半透過層20の溶解度が遮光層33のそれよりも極端に高いことを意味する。
また、遮光層33が半透過層20よりもエッチング液Bに対して不溶性又は難溶性である場合も、エッチング液Bに対する遮光層33の溶解度が実質的にゼロであるか、又は半透過層20の溶解度よりも極端に低いことを意味する。
逆に、遮光層33が半透過層20よりもエッチング液Aに対して易溶性であるとは、エッチング液Aに対する遮光層33の溶解度が半透過層20のそれよりも極端に高いことを意味する。
In this case, the semi-transmissive layer 20 being insoluble or hardly soluble in the etching solution A than the light-shielding layer 33 means that the solubility of the semi-transmissive layer 20 in the etching solution A is substantially zero or the light shielding. It means that it is extremely lower than the solubility of the layer 33.
Conversely, the semi-transmissive layer 20 being more soluble in the etching solution B than the light shielding layer 33 means that the solubility of the semi-transmissive layer 20 in the etching solution B is extremely higher than that of the light shielding layer 33. To do.
Further, even when the light shielding layer 33 is insoluble or hardly soluble in the etching solution B than the semi-transmissive layer 20, the solubility of the light shielding layer 33 in the etching solution B is substantially zero or the semi-transmissive layer 20. It is extremely lower than the solubility of.
On the contrary, that the light shielding layer 33 is more soluble in the etching solution A than the semi-transmissive layer 20 means that the solubility of the light shielding layer 33 in the etching solution A is extremely higher than that of the semi-transmissive layer 20. To do.

具体的には、本実施形態では、エッチング液Aに30℃、約70秒間浸漬したとき(すなわち、遮光層33を完全にエッチングできる時間)の半透過層20の436nmにおける透過率が、エッチング液Aに浸漬する前の透過率の±0.5%以下である。これは、遮光層33がエッチング液Aによって完全にエッチングできる条件であっても、半透過層20はエッチング液Aによりほとんど変化していない(エッチングされていない。)ことを示している。
また、エッチング液Bに30℃、120秒間浸漬したとき(すなわち、半透過層20を完全にエッチングできる時間)の遮光層33の光学濃度が−0.3以下である。これは、半透過層20がエッチング液Bによって完全にエッチングできる条件であっても、遮光層33はエッチング液Bによりほとんど変化していない(エッチングされていない。)ことを示している。
このように、半透過層20と遮光層33のエッチング液に対する溶解度が異なるため、その溶解度特性を利用して半透過層20と遮光層33を選択的にエッチングすることが可能となる。
Specifically, in this embodiment, the transmissivity at 436 nm of the semi-transmissive layer 20 when immersed in the etching solution A at 30 ° C. for about 70 seconds (that is, the time during which the light shielding layer 33 can be completely etched) is the etching solution. The transmittance before immersion in A is ± 0.5% or less. This indicates that the semi-transmissive layer 20 is hardly changed (not etched) by the etching solution A even under the condition that the light shielding layer 33 can be completely etched by the etching solution A.
Further, the optical density of the light shielding layer 33 when immersed in the etching solution B at 30 ° C. for 120 seconds (that is, the time during which the semi-transmissive layer 20 can be completely etched) is −0.3 or less. This indicates that the light-shielding layer 33 is hardly changed by the etching solution B (not etched) even under the condition that the semi-transmissive layer 20 can be completely etched by the etching solution B.
Thus, since the solubility with respect to the etching liquid of the semi-transmissive layer 20 and the light shielding layer 33 differs, it becomes possible to selectively etch the semi-transmissive layer 20 and the light shielding layer 33 using the solubility characteristic.

発明者らは、いくつかの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物について、エッチング液A(硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液)及びエッチング液B(水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液)に対する可溶性を調べた。用いた金属は、ニッケル、チタン、タンタル、アルミニウム、モリブデン及び銅である。
その結果、ニッケル、モリブデン、銅については、酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれについても、エッチング液Aに可溶性があり、エッチング液Bに対しては不溶性であった。このため、遮光層33との選択的エッチングに用いるには不向きであることがわかった。
また、アルミニウム、タンタル、チタンの酸化物、窒化物、酸窒化物について調べたところ、エッチング液Aに対してはいずれも不溶性であったが、エッチング液Bに対してはチタンの窒化物とチタンの酸窒化物は可溶性であることがわかった。
The inventors of the present invention have used an etching solution A (a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water) and an etching solution B (potassium hydroxide, hydrogen peroxide) for some metal oxides, nitrides, and oxynitrides. And water solubility). The metals used are nickel, titanium, tantalum, aluminum, molybdenum and copper.
As a result, for nickel, molybdenum, and copper, any of oxide, nitride, and oxynitride was soluble in the etching solution A and insoluble in the etching solution B. For this reason, it turned out that it is unsuitable for using for the selective etching with the light shielding layer 33.
Further, when the oxides, nitrides, and oxynitrides of aluminum, tantalum, and titanium were examined, all of them were insoluble in the etching solution A, but the titanium nitride and titanium were insoluble in the etching solution B. This oxynitride was found to be soluble.

さらに、これらの化合物について、エッチングによるパターン形成を行い、個別にパターン精度を調べた。その結果、タンタルの酸化物、窒化物、酸窒化物と、アルミの酸化物、チタンの酸化物は、パターン形成が不可能かパターン精度が低いため、湿式エッチングには不向きであることがわかった。   Furthermore, pattern formation by etching was performed on these compounds, and the pattern accuracy was individually examined. As a result, it was found that tantalum oxide, nitride, oxynitride, aluminum oxide, and titanium oxide are not suitable for wet etching because pattern formation is impossible or pattern accuracy is low. .

この調査結果から、エッチング液Aに対するエッチング耐性と光学特性を有する窒化チタン(TiN)膜について、エッチング液の選定とパターンニング性の可否を検討した。まず、種々の薬品に対する可溶性とエッチング性について検討を繰り返した結果、この窒化チタン(TiN)膜は、フォトリソグラフィ工程でのアルカリ(例えば、水酸化カリウム(KOH))耐性を有しながらも、過酸化水素(H)と水酸化カリウム(KOH)と水の混合液に可溶であり、さらには微細パターンが可能であることがわかった。つまり、窒化チタン(TiN)は、所望の光学特性とすることが可能な特性のほかに、遮光層33を可溶化するエッチング液Aに対して耐性を有するとともに、レジスト除去液に含まれるアルカリに対しても耐性を有していることがわかった。このため、遮光層33との選択性という点から、半透過層20の材料として窒化チタン(TiN)を選択することで、それ自身が良好なエッチング特性を有することがわかった。 From this investigation result, the selection of the etching solution and the feasibility of patterning were examined for a titanium nitride (TiN x ) film having etching resistance and optical characteristics against the etching solution A. First, as a result of repeated investigations on the solubility and etchability for various chemicals, this titanium nitride (TiN x ) film has alkali (eg, potassium hydroxide (KOH)) resistance in the photolithography process, It was found that it is soluble in a mixed solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), potassium hydroxide (KOH), and water, and a fine pattern is possible. That is, titanium nitride (TiN x ) has resistance to the etching solution A that solubilizes the light-shielding layer 33 in addition to the properties that can achieve desired optical properties, and alkali contained in the resist removal solution. It was found to be resistant to. For this reason, it was found that by selecting titanium nitride (TiN x ) as the material of the semi-transmissive layer 20, the film itself has good etching characteristics in terms of selectivity with the light shielding layer 33.

次に、半透過層20の透明基板10に対する密着性と遮光層33に対する密着性について検討した。半透過層20は、透明基板10に対する密着性を確保しつつ、パターンニング工程においては遮光層33との間で段差やオーバーハング等が発生せずにエッチングされる必要がある。半透過層20は、これらの光学特性と上述の耐薬品性(エッチング液耐性、アルカリ耐性など)とを兼ね備えた層であることが要求される。   Next, the adhesion of the semi-transmissive layer 20 to the transparent substrate 10 and the adhesion to the light shielding layer 33 were examined. The semi-transmissive layer 20 needs to be etched without causing a step or an overhang between the light-shielding layer 33 in the patterning process while ensuring adhesion to the transparent substrate 10. The semi-transmissive layer 20 is required to be a layer having both of these optical characteristics and the above-described chemical resistance (etching solution resistance, alkali resistance, etc.).

半透過層20の密着性について試験を行い、透明基板10に対する半透過層20の密着性について評価を行った。具体的には、透明基板10の表面に窒化チタン(TiN)膜を形成し、1mm間隔で格子状にカッターで切れ込みを入れて複数の升目を形成し、これに粘着テープを貼着して引き剥がす試験を行った。その結果、すべての升目で剥離が発生せず、透明基板10に対する密着性が良好であることがわかった。このことから、窒化チタン(TiN)膜は、透明基板10に対する密着性が高く、半透過層20の材料として好適であるといえる。さらに、透明基板10に対して直接成膜しても透明基板10との密着性が良好なことから、金属化合物層などの密着性を向上させる層を介さなくても、透明基板10の表面に直接成膜することができる。 A test was performed on the adhesion of the semi-transmissive layer 20, and the adhesion of the semi-transmissive layer 20 to the transparent substrate 10 was evaluated. Specifically, a titanium nitride (TiN x ) film is formed on the surface of the transparent substrate 10, a plurality of cells are formed by cutting with a cutter in a lattice shape at intervals of 1 mm, and an adhesive tape is attached thereto. A peel test was performed. As a result, it was found that no peeling occurred in all the cells and the adhesion to the transparent substrate 10 was good. From this, it can be said that the titanium nitride (TiN x ) film has high adhesion to the transparent substrate 10 and is suitable as a material for the semi-transmissive layer 20. Further, even if the film is formed directly on the transparent substrate 10, the adhesiveness with the transparent substrate 10 is good, so that even on the surface of the transparent substrate 10 without using a layer for improving the adhesiveness such as a metal compound layer. Direct film formation is possible.

このように、窒化チタン(TiN)は光学特性、エッチング液Aに対する耐性(不溶性又は難溶性)及びエッチング液Bに対する可溶性(易溶性)を備えおり、さらに、透明基板10に対する密着性も良好であることから、半透過層20の材料として最も好ましいものであるといえる。 As described above, titanium nitride (TiN x ) has optical properties, resistance to the etching solution A (insoluble or hardly soluble), and solubility (easily soluble) to the etching solution B, and also has good adhesion to the transparent substrate 10. Therefore, it can be said that it is the most preferable material for the semi-transmissive layer 20.

(遮光層33)
次に、遮光層33について説明する。遮光層33は、照射光に対してほぼ100%遮光する性質を有し、半透過層20の表面に形成される層である。本実施形態では、金属クロム(Cr)を透過率0.1%以下(光学濃度3.0以上)となるよう成膜している。遮光層33の材料としては、クロム以外に、チタン、モリブデン、アルミニウム、ニッケル、銅などの金属や、これらの金属の酸化物、窒化物、酸窒化物など、さらにはこれらの金属や金属化合物の2種類以上からなる合金などが挙げられる。
(Light shielding layer 33)
Next, the light shielding layer 33 will be described. The light shielding layer 33 is a layer formed on the surface of the semi-transmissive layer 20 and has a property of shielding almost 100% of irradiation light. In this embodiment, metal chromium (Cr) is formed to have a transmittance of 0.1% or less (optical density of 3.0 or more). As the material of the light shielding layer 33, in addition to chromium, metals such as titanium, molybdenum, aluminum, nickel, copper, oxides, nitrides, oxynitrides of these metals, and further these metals and metal compounds are used. Examples of the alloy include two or more types.

遮光層33は、半透過層20よりもエッチング液Aに対して易溶性であるとともに、エッチング液Bに対して不溶性又は難溶性である性質を有している。このため、エッチング液Aを用いることで半透過層20をエッチングせずに遮光層33のみを選択的にエッチングすることが可能となる。   The light shielding layer 33 is more soluble in the etching solution A than the semi-transmissive layer 20 and insoluble or hardly soluble in the etching solution B. Therefore, by using the etching solution A, it is possible to selectively etch only the light shielding layer 33 without etching the semi-transmissive layer 20.

(反射防止層35)
次に、反射防止層35について説明する。反射防止層35は、遮光層33の表面に形成され、その反射率を低減させるための層である。本実施形態では、反射防止層35の材料としてクロム酸化物である酸化クロム(CrO)を主成分として用いているが、反射防止層35の材料としてはこれに限定されない。
(Antireflection layer 35)
Next, the antireflection layer 35 will be described. The antireflection layer 35 is formed on the surface of the light shielding layer 33 and is a layer for reducing the reflectance. In this embodiment, chromium oxide (CrO x ), which is a chromium oxide, is used as a main component as the material of the antireflection layer 35, but the material of the antireflection layer 35 is not limited to this.

本発明では、反射防止層35は任意の構成であり、必ずしも反射防止層35を設ける必要はない。しかしながら、フォトマスク用基板2をパターンニングして得られたフォトマスク1を用いてLSI等の微細パターン形成を行う際に、照射光の反射を反射防止層35で防止することにより、反射光の干渉によるモアレやハレーションを低下させることが可能となる。   In the present invention, the antireflection layer 35 has an arbitrary configuration, and the antireflection layer 35 is not necessarily provided. However, when a fine pattern such as LSI is formed using the photomask 1 obtained by patterning the photomask substrate 2, the reflection of the reflected light is prevented by preventing the reflection of the irradiation light by the antireflection layer 35. Moire and halation due to interference can be reduced.

反射防止層35は、波動光学的に光の干渉を利用して反射防止効果を得る薄膜である。反射防止層35を形成する物質は、照射光に対する屈折率(n)と吸収(k)(ここで、屈折率と吸収とは、光の真空中での速さと物質中(薄膜中)の位相速度の比である複素屈折率で、一般的にN=n−ikで表される屈折率(n)と吸収係数(k)をいう。)の組合せにより、以下の表1に示す特性を有する。
この表の左欄(屈折率)は、反射防止層35の照射光に対する屈折率を、遮光層33と比較して相対的(「低い」、「同程度」、「高い」のいずれか。)に示している。また、中央欄(吸収)は、反射防止層35の照射光に対する吸収(遮光層33の吸収よりも少ない範囲において。)を、相対的(「少ない」、「中程度」、「多い」のいずれか。)に示している。
また、右欄(反射率)は、反射率の相対的特性を示し、「↓」は反射率が低いこと、「→」は反射率が中間であること、「↑」は反射率が高いことを示している。さらに、この欄には、反射防止効果の高さに応じた評価を、効果の低いほうから高い順に「×」、「△」、「○」の記号で示している。

Figure 2008090254
The antireflection layer 35 is a thin film that obtains an antireflection effect by utilizing wave interference in terms of wave optics. The material forming the antireflection layer 35 is a refractive index (n) and absorption (k) with respect to irradiation light (where refractive index and absorption are the speed of light in vacuum and the phase in the material (in the thin film)). The complex refractive index, which is the ratio of speeds, generally has the characteristics shown in Table 1 below, depending on the combination of the refractive index (n) and the absorption coefficient (k) represented by N = n-ik. .
The left column (refractive index) of this table shows the relative refractive index with respect to the irradiation light of the antireflection layer 35 as compared with the light shielding layer 33 (any one of “low”, “same”, “high”). It shows. In the middle column (absorption), the absorption (in a range smaller than the absorption of the light shielding layer 33) with respect to the irradiation light of the antireflection layer 35 is set to any of relative (“low”, “medium”, and “high”). ?)
The right column (Reflectance) indicates the relative characteristics of the reflectance. “↓” indicates that the reflectance is low, “→” indicates that the reflectance is intermediate, and “↑” indicates that the reflectance is high. Is shown. Furthermore, in this column, evaluations according to the height of the antireflection effect are indicated by symbols “x”, “Δ”, and “◯” in descending order of effectiveness.
Figure 2008090254

この表から、以下のことがいえる。
・遮光層33よりも照射光に対しての吸収が少なく、反射防止層35のなかでも吸収が少ない(例えば、kの値が0.2〜0.5)物質は、反射率が低く、反射防止効果が高い。
・遮光層33よりも照射光に対して吸収が少なく、反射防止層35のなかでも吸収が中程度の(例えば、kの値が0.5〜1.0)物質では、反射率が中程度で、反射防止効果は中程度である。
一方、以下の要件を満たす物質は、反射防止効果が低いか、又はほとんど反射防止効果が見られない。
・遮光層33よりも照射光に対して吸収が少なく、反射防止層35のなかでも吸収が多い(例えば、kの値が1.0〜2.0)物質は、反射率が高いため、反射防止効果が低い。
以上より、反射防止層35は、使用する波長に対して遮光層33よりも吸収の少ない物質であって、かつ、光学的膜厚nd=p×λ/4(ここで、λは設計波長、pは1、nは屈折率、dは実質膜厚である。)を満足するように形成される。
実際には、遮光層33及び反射防止層35のそれぞれに、屈折率の波長分散があるため、pは0.5〜1.0未満の範囲で形成される。
また、反射防止層35の吸収を更に少なくすると(例えば、kの値が0.01〜0.1)、例えばk=0.2〜0.5の時と比較して、反射率が上昇方向に移転して反射防止効果が低減するため、遮光層33の光学特性に合わせて適宜調整を必要とする。
From this table, the following can be said.
A substance that absorbs less irradiation light than the light shielding layer 33 and absorbs less in the antireflection layer 35 (for example, the value of k is 0.2 to 0.5) has a low reflectance and is reflected High prevention effect.
A substance that absorbs less light than the light shielding layer 33 and has a moderate absorption among the antireflection layers 35 (for example, a k value of 0.5 to 1.0) has a medium reflectance. Therefore, the antireflection effect is moderate.
On the other hand, a substance that satisfies the following requirements has a low antireflection effect or almost no antireflection effect.
A substance that absorbs less irradiation light than the light shielding layer 33 and absorbs much in the antireflection layer 35 (for example, the value of k is 1.0 to 2.0) has a high reflectance, and thus reflects. The prevention effect is low.
As described above, the antireflection layer 35 is a substance that absorbs less light than the light shielding layer 33 with respect to the wavelength used, and has an optical film thickness nd = p × λ / 4 (where λ is the design wavelength, p is 1, n is a refractive index, and d is a substantial film thickness).
Actually, since each of the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 has wavelength dispersion of the refractive index, p is formed in the range of 0.5 to less than 1.0.
Further, when the absorption of the antireflection layer 35 is further reduced (for example, the value of k is 0.01 to 0.1), for example, the reflectance increases in comparison with when k = 0.2 to 0.5. Accordingly, the antireflection effect is reduced, so that an appropriate adjustment is required according to the optical characteristics of the light shielding layer 33.

反射防止層35は、遮光層33と同様のエッチング特性を備えている。すなわち、反射防止層35は、半透過層20よりもエッチング液Aに対して易溶性であるとともに、エッチング液Bに対して不溶性又は難溶性である性質を有している。このため、エッチング液Aを用いることで半透過層20をエッチングせずに反射防止層35のみをエッチングすることが可能となる。また、反射防止層35と遮光層33は積層されているため、エッチング液Aを用いることで反射防止層35と遮光層33を一括してエッチングすることができる。   The antireflection layer 35 has the same etching characteristics as the light shielding layer 33. That is, the antireflection layer 35 is more soluble in the etching solution A than the semi-transmissive layer 20 and is insoluble or hardly soluble in the etching solution B. For this reason, by using the etching solution A, it is possible to etch only the antireflection layer 35 without etching the semi-transmissive layer 20. Further, since the antireflection layer 35 and the light shielding layer 33 are laminated, the antireflection layer 35 and the light shielding layer 33 can be etched together by using the etching solution A.

反射防止層35の材料としては、上述したエッチング特性や成膜の利便性を考慮すると、遮光層33と同質の材料で構成されることが好ましいが、エッチング液Aに対して易溶性であり、かつ、エッチング液Bに対して不溶性又は難溶性であれば、他の材料であってもよい。   The material of the antireflection layer 35 is preferably made of the same material as the light shielding layer 33 in consideration of the etching characteristics and the convenience of film formation described above, but is easily soluble in the etching solution A. Further, other materials may be used as long as they are insoluble or hardly soluble in the etching solution B.

次に、本発明のフォトマスク1の製造方法について説明する。
本発明のフォトマスク1は、半透過層20、遮光層33及び反射防止層35を透明基板10の表面に成膜によって順次積層したフォトマスク用基板2を用いて、各層に対して湿式エッチングにより所定のパターンを形成することで製造される。成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法等の真空を利用した物理蒸着(PVD)や、プラズマCVD、熱CVDなどの気相蒸着(CVD)が挙げられる。
Next, the manufacturing method of the photomask 1 of this invention is demonstrated.
The photomask 1 of the present invention uses a photomask substrate 2 in which a transflective layer 20, a light shielding layer 33, and an antireflection layer 35 are sequentially stacked on the surface of a transparent substrate 10, and wet etching is performed on each layer. It is manufactured by forming a predetermined pattern. Examples of the film forming method include physical vapor deposition (PVD) using vacuum such as sputtering, vapor deposition, and ion plating, and vapor deposition (CVD) such as plasma CVD and thermal CVD.

スパッタリングにより成膜する場合、通常のスパッタリングのほかに、反応性スパッタリングを利用することもできる。反応性スパッタリング装置の一つは、ターゲットをスパッタする成膜領域と、成膜後の薄膜を反応性ガスのプラズマによりプラズマ処理する反応領域を備えた装置である。二つ目は、通常のスパッタリング装置で、成膜中に反応性ガスを導入し、スパッタリングによるプラズマを利用して反応を促進させる装置である。以下、この二つ目の反応性スパッタリング装置により成膜を行い、半透過層20として窒化チタン(TiN)、遮光層33として金属クロム(Cr)、反射防止層35として酸化クロム(CrO)の薄膜を形成する例について説明する。 When forming a film by sputtering, reactive sputtering can be used in addition to normal sputtering. One reactive sputtering apparatus is an apparatus including a film formation region for sputtering a target and a reaction region for plasma processing a thin film after film formation using plasma of a reactive gas. The second is an ordinary sputtering apparatus in which a reactive gas is introduced during film formation and the reaction is promoted by utilizing plasma by sputtering. Thereafter, the second reactive sputtering apparatus is used to form a film. Titanium nitride (TiN x ) is used as the semi-transmissive layer 20, metallic chromium (Cr) is used as the light shielding layer 33, and chromium oxide (CrO x ) is used as the antireflection layer 35. An example of forming a thin film will be described.

(成膜工程)
まず、半透過層20の成膜を行う。半透過層20の成膜では、ターゲットとして金属チタンを用いる。成膜開始前に、透明基板10をスパッタリング装置の基板ホルダにセットする。スパッタリング装置の内部を高真空とし、ターゲットに不活性ガス(Ar)と反応性ガス(N)を導入してスパッタ電極に電圧を印加することで、ターゲットから飛び出したチタン(Ti)が反応性ガス(N)とプラズマ中で反応することにより、透明基板10の表面に窒化チタン(TiN)の薄膜が形成される。これにより、透明基板10の表面に半透過層20を形成する(半透過層成膜工程)。
(Film formation process)
First, the semi-transmissive layer 20 is formed. In forming the semi-transmissive layer 20, titanium metal is used as a target. Before starting the film formation, the transparent substrate 10 is set on the substrate holder of the sputtering apparatus. Titanium (Ti) jumping out of the target is reactive by applying a voltage to the sputtering electrode by introducing an inert gas (Ar) and a reactive gas (N 2 ) into the target and applying a voltage to the target. By reacting with gas (N 2 ) in plasma, a thin film of titanium nitride (TiN x ) is formed on the surface of the transparent substrate 10. Thereby, the semi-transmissive layer 20 is formed on the surface of the transparent substrate 10 (semi-transmissive layer film forming step).

次に、遮光層33の成膜を行う。遮光層33の成膜の前に、ターゲットを金属チタンから金属クロム(Cr)に交換する。この状態で、再びスパッタリング装置の内部を高真空状態とし、ターゲットをスパッタすることで、半透過層20の表面に金属クロム(Cr)からなる遮光層33を形成する(遮光層成膜工程)。   Next, the light shielding layer 33 is formed. Prior to the formation of the light shielding layer 33, the target is exchanged from metallic titanium to metallic chromium (Cr). In this state, the inside of the sputtering apparatus is again brought into a high vacuum state, and the target is sputtered to form the light shielding layer 33 made of metallic chromium (Cr) on the surface of the semi-transmissive layer 20 (light shielding layer forming step).

続いて、反射防止層35の成膜を行う。反射防止層35は遮光層33と同じくクロムを主成分としているため、ターゲットを交換することなく遮光層33の成膜に引き続いて成膜を行うことができる。   Subsequently, the antireflection layer 35 is formed. Since the antireflection layer 35 contains chromium as a main component like the light shielding layer 33, the film formation can be performed subsequent to the film formation of the light shielding layer 33 without changing the target.

窒化チタンを成膜するときと同様の考え方で、ターゲットとして金属クロムを用いる。遮光層33を形成した後に、ターゲットに不活性ガス(Ar)と反応性ガス(O)を導入してスパッタ電極に電圧を印加することで、ターゲットから飛び出したクロム(Cr)が反応性ガス(O)とプラズマ中で反応することにより、遮光層33の表面に酸化クロム(CrO)の薄膜が形成される。これにより、遮光層33の表面に反射防止層35を形成する(反射防止層成膜工程)。
なお、反射防止層35が遮光層33と異なる金属材料からなる場合は、遮光層33の成膜後にターゲットを交換して反射防止層35の成膜を行う。
次に、成膜後のフォトマスク用基板2に対し、超音波洗浄などにより洗浄を行い、表面の異物を取り除く。
Metal chromium is used as a target in the same way as when titanium nitride is deposited. After the light shielding layer 33 is formed, the inert gas (Ar) and the reactive gas (O 2 ) are introduced into the target and a voltage is applied to the sputter electrode, so that chromium (Cr) jumping out of the target is reacted with the reactive gas. By reacting with (O 2 ) in plasma, a thin film of chromium oxide (CrO x ) is formed on the surface of the light shielding layer 33. Thereby, the antireflection layer 35 is formed on the surface of the light shielding layer 33 (antireflection layer forming step).
When the antireflection layer 35 is made of a metal material different from that of the light shielding layer 33, the antireflection layer 35 is formed by replacing the target after the light shielding layer 33 is formed.
Next, the photomask substrate 2 after film formation is cleaned by ultrasonic cleaning or the like to remove foreign matter on the surface.

(パターンニング工程)
このようにして形成された積層構造を有するフォトマスク用基板2に対して、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて所定のパターンを形成する。このパターン形成工程(パターンニング工程)について、図3と図4を参照して説明する。
(Patterning process)
A predetermined pattern is formed on the photomask substrate 2 having the laminated structure formed as described above by using a photolithography technique and an etching technique. This pattern formation process (patterning process) will be described with reference to FIGS.

まず、パターンニング前のフォトマスク用基板2を用意する(図3(a))。フォトマスク用基板2は、上述したスパッタリング等の成膜技術を用いて製造することができる。次に、フォトマスク用基板2の表面に、スピンコーティングなどの方法を用いてレジスト50を塗布する(図3(b))。レジスト50は、紫外線等により硬化する感光性の高分子材料である。レジスト塗布方法としては、スピンコーティングに限定されず、例えばスプレーコーティング、ロールコーティングなど、公知の方法を用いることができる。次に、塗布されたレジスト50をヒータなどで高温にして、プリベーク(仮硬化)する。以上により、フォトマスク用基板2の表面にレジスト50を被覆する(第1のレジスト被覆工程)。   First, a photomask substrate 2 before patterning is prepared (FIG. 3A). The photomask substrate 2 can be manufactured by using the film formation technique such as sputtering described above. Next, a resist 50 is applied to the surface of the photomask substrate 2 by using a method such as spin coating (FIG. 3B). The resist 50 is a photosensitive polymer material that is cured by ultraviolet rays or the like. The resist coating method is not limited to spin coating, and known methods such as spray coating and roll coating can be used. Next, the applied resist 50 is preheated (temporarily cured) with a heater or the like at a high temperature. Thus, the resist 50 is coated on the surface of the photomask substrate 2 (first resist coating step).

次に、マスク原版60を用いてレジスト50にマスクパターンを形成する。マスク原版60は、予め所定のパターン(第1のマスクパターン)が書き込まれたものであり、そのパターンをレジスト50に転写するための部材である。マスク原版60を介してレジスト50に紫外線を照射して露光する(図3(c))。これにより、第1のマスクパターンどおりにレジスト50の表面を感光させる(第1の露光工程)。   Next, a mask pattern is formed on the resist 50 using the mask original plate 60. The mask original 60 is a member in which a predetermined pattern (first mask pattern) is written in advance, and the pattern is transferred to the resist 50. The resist 50 is exposed to ultraviolet rays through the mask original plate 60 to be exposed (FIG. 3C). Thereby, the surface of the resist 50 is exposed according to the first mask pattern (first exposure step).

続いて、露光後のレジスト50を現像液に浸漬する。これにより、レジスト50のうち紫外線に感光した領域が現像液により除去され、その領域の下の反射防止層35が表面に露出する(図3(d))。レジスト50を一部除去した後、ヒータなどを用いて残存するレジスト50を高温にしてポストベーク(本硬化)する。これにより、レジスト50の一部が除去され、第1のマスクパターンと同じパターンを残りのレジスト50で形成する(第1のレジスト除去工程)。   Subsequently, the exposed resist 50 is immersed in a developer. As a result, the region exposed to ultraviolet rays in the resist 50 is removed by the developer, and the antireflection layer 35 under the region is exposed on the surface (FIG. 3D). After the resist 50 is partially removed, the remaining resist 50 is post-baked (mainly cured) at a high temperature using a heater or the like. Thereby, a part of the resist 50 is removed, and the same pattern as the first mask pattern is formed with the remaining resist 50 (first resist removing step).

次に、エッチング液A(すなわち、第1のエッチング液)を用いて反射防止層35と遮光層33をエッチングする。エッチング液Aは、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸、水の混合液である。エッチング液Aを浴槽に満たし、レジスト除去後に露出する反射防止層35をエッチング液Aの中に完全に浸漬させる。この状態で所定のエッチング温度を維持してエッチングを進行させる。反射防止層35と遮光層33は、いずれもエッチング液Aに対して易溶性であるため、エッチング液Aにより一括してエッチングされてレジスト50の残存パターンと同じパターンが形成される。   Next, the antireflection layer 35 and the light shielding layer 33 are etched using the etching solution A (that is, the first etching solution). Etching solution A is a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water. The bath is filled with the etching solution A, and the antireflection layer 35 exposed after removing the resist is completely immersed in the etching solution A. In this state, the etching is advanced while maintaining a predetermined etching temperature. Since both the antireflection layer 35 and the light shielding layer 33 are easily soluble in the etching solution A, the same pattern as the remaining pattern of the resist 50 is formed by etching together with the etching solution A.

一方、半透過層20はエッチング液Aに対して不溶性又は難溶性であるため、エッチング停止層としての役割を有している。このため、エッチング液Aにより遮光層33がエッチングされても、半透過層20はエッチング液Aによりエッチングされずにそのままの状態で残存する(図3(e))。これにより、半透過層20の表面に遮光層パターン33aと反射防止層パターン35aとからなる遮光パターン30aを形成する(第1のエッチング工程)。   On the other hand, since the semi-transmissive layer 20 is insoluble or hardly soluble in the etching solution A, it has a role as an etching stop layer. For this reason, even if the light shielding layer 33 is etched by the etching solution A, the semi-transmissive layer 20 remains as it is without being etched by the etching solution A (FIG. 3E). Thereby, the light shielding pattern 30a composed of the light shielding layer pattern 33a and the antireflection layer pattern 35a is formed on the surface of the semi-transmissive layer 20 (first etching step).

続いて、表面に残存するレジスト50を剥離剤によって溶解し、純水等で表面を洗浄する(図3(f))。これにより、第1のマスクパターンと同じパターンを透明基板10の表面に残存させる(第1のレジスト剥離工程)。   Subsequently, the resist 50 remaining on the surface is dissolved with a release agent, and the surface is washed with pure water or the like (FIG. 3F). Thereby, the same pattern as the first mask pattern is left on the surface of the transparent substrate 10 (first resist stripping step).

次に、表面にレジスト70を塗布し、仮硬化させる(図4(b))。このレジスト70は、先のレジスト50と同じ材料を用いてもよいし、硬化性能等の異なる材料を用いてもよい。これにより、表面にレジスト70を被覆する(第2のレジスト被覆工程)。   Next, a resist 70 is applied to the surface and temporarily cured (FIG. 4B). The resist 70 may be made of the same material as that of the previous resist 50 or may be made of a material having a different curing performance. Thus, the surface is coated with the resist 70 (second resist coating step).

続いて、マスク原版80を用いてレジスト70にマスクパターンを形成する。マスク原版80は、マスク原版60と同様に予め所定のパターン(第2のマスクパターン)が書き込まれた部材である。マスク原版80を介してレジスト70に紫外線を照射して露光する(図4(c))。これにより、第2のマスクパターンどおりにレジスト70の表面を感光させる(第2の露光工程)。   Subsequently, a mask pattern is formed on the resist 70 using the mask original plate 80. The mask original plate 80 is a member in which a predetermined pattern (second mask pattern) is written in advance as in the mask original plate 60. The resist 70 is exposed to ultraviolet rays through the mask original plate 80 to be exposed (FIG. 4C). Thereby, the surface of the resist 70 is exposed in accordance with the second mask pattern (second exposure step).

次に、露光後のレジスト70を現像液に浸漬し、レジスト70のうち紫外線に感光した領域を除去する(図4(d))。これにより、レジスト70の一部が除去され、第2のマスクパターンと同じパターンを残りのレジスト70により形成する(第2のレジスト除去工程)。   Next, the exposed resist 70 is immersed in a developing solution, and the region exposed to ultraviolet rays in the resist 70 is removed (FIG. 4D). Thereby, a part of the resist 70 is removed, and the same pattern as the second mask pattern is formed by the remaining resist 70 (second resist removing step).

続いて、エッチング液B(すなわち、第2のエッチング液)を用いて半透過層20をエッチングする。エッチング液Bは、水酸化カリウム、過酸化水素、水の混合液である。エッチング液Bを浴槽に満たし、レジスト除去後に露出する半透過層20をエッチング液Bの中に完全に浸漬させる。この状態で所定のエッチング温度を維持してエッチングを進行させる。半透過層20は、エッチング液Bに対して易溶性であるため、エッチング液Bによりエッチングされてレジスト70の残存パターンに応じたパターンが形成される。   Subsequently, the semi-transmissive layer 20 is etched using the etching solution B (that is, the second etching solution). The etching solution B is a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide, and water. The bath is filled with the etching solution B, and the semi-transmissive layer 20 exposed after removing the resist is completely immersed in the etching solution B. In this state, the etching is advanced while maintaining a predetermined etching temperature. Since the semi-transmissive layer 20 is easily soluble in the etching solution B, a pattern corresponding to the remaining pattern of the resist 70 is formed by etching with the etching solution B.

一方、遮光層33と反射防止層35はいずれもエッチング液Bに対して不溶性又は難溶性であるため、これらの層から形成される遮光パターン30aはエッチング液Bによりエッチングされない(図4(e))。これにより、透明基板10の表面に半透過パターン20aを形成する(第2のエッチング工程)。   On the other hand, since both the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 are insoluble or hardly soluble in the etching solution B, the light shielding pattern 30a formed from these layers is not etched by the etching solution B (FIG. 4E). ). Thereby, the semi-transmissive pattern 20a is formed on the surface of the transparent substrate 10 (second etching step).

最後に、表面に残存するレジスト70を剥離剤によって溶解し、純水等で表面を洗浄する(図4(f))。これにより、第2のマスクパターンと同じパターンが透明基板10の表面に残る(第2のレジスト剥離工程)。   Finally, the resist 70 remaining on the surface is dissolved with a release agent, and the surface is washed with pure water or the like (FIG. 4F). Thereby, the same pattern as the second mask pattern remains on the surface of the transparent substrate 10 (second resist stripping step).

この方法でエッチングを行うと、図2に示すように、第1のマスクパターンで露光されない部分は半透過層20、遮光層33、反射防止層35のいずれもエッチングされず反射防止層35(反射防止層35を備えていない場合は遮光層33)が表面に露出した領域(遮光部1a)が形成される。また、第1のマスクパターンで露光され第2のマスクパターンで露光されない部分は、遮光層33と反射防止層35のみがエッチングされ半透過層20が表面に露出した領域(半透過部1b)が形成される。さらに、第1のマスクパターンと第2のマスクパターンの両方で露光された部分は、半透過層20、遮光層33及び反射防止層35のいずれもエッチングされて透明基板10が表面に露出した領域(透明部1c)が形成される。   When etching is performed by this method, as shown in FIG. 2, the non-transmissive layer 20, the light shielding layer 33, and the antireflection layer 35 are not etched in the portion not exposed by the first mask pattern, and the antireflection layer 35 (reflection) When the prevention layer 35 is not provided, a region (the light shielding portion 1a) where the light shielding layer 33) is exposed on the surface is formed. Further, in the portion exposed with the first mask pattern but not exposed with the second mask pattern, only the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 are etched and the semi-transmissive layer 20 is exposed on the surface (semi-transmissive portion 1b). It is formed. Further, in the portion exposed by both the first mask pattern and the second mask pattern, the transparent substrate 10 is exposed on the surface by etching all of the semi-transmissive layer 20, the light shielding layer 33, and the antireflection layer 35. (Transparent part 1c) is formed.

このようにして製造されたフォトマスク1は、TFTパネルなどを製造する際に用いられる多階調マスク等として利用できる。TFTパネルなどの製造工程では、多階調マスクの表面側(反射防止層35側)に対向するよう転写基板を設置し、透明基板10側から転写基板に向けて転写光を照射する。透明基板10側から反射防止層35側へ向けて光を照射すると、遮光部1aでは照射光が遮光され、半透過部1bでは中間光量(透過率5〜70%)の光が透過し、透明部1cではほぼ100%の透過率で光が透過する。このため、対向する転写基板では、遮光部1aによる未露光部分、半透過部1bによる半露光部分、透明部1cによる完全露光部分の、異なる3つの露光レベルで転写が行われる。   The photomask 1 manufactured in this way can be used as a multi-tone mask used when manufacturing a TFT panel or the like. In a manufacturing process of a TFT panel or the like, a transfer substrate is placed so as to face the surface side (antireflection layer 35 side) of the multi-tone mask, and transfer light is irradiated from the transparent substrate 10 side toward the transfer substrate. When light is irradiated from the transparent substrate 10 side toward the antireflection layer 35 side, the irradiation light is blocked by the light shielding portion 1a, and an intermediate amount of light (transmittance of 5 to 70%) is transmitted through the semi-transmissive portion 1b. The part 1c transmits light with a transmittance of almost 100%. For this reason, on the opposite transfer substrate, transfer is performed at three different exposure levels: an unexposed portion by the light shielding portion 1a, a semi-exposed portion by the semi-transmissive portion 1b, and a completely exposed portion by the transparent portion 1c.

このように、本発明のフォトマスク1をフォトリソグラフィ技術においてパターン転写用のマスクとして使用することで、露光強度の異なる複数の転写パターンを容易に形成することができる。また、照射する光の波長と強度を変更することで、露光のバリエーションを更に増すことができる。   Thus, by using the photomask 1 of the present invention as a pattern transfer mask in the photolithography technique, a plurality of transfer patterns having different exposure intensities can be easily formed. Moreover, the variation of exposure can further be increased by changing the wavelength and intensity of the irradiated light.

なお、本実施形態の半透過層20は、透明基板10に直接コーティングされている。このため、透明基板10の表面に半透過層20の密着性を増加させるための特別な層を事前に形成する必要が無く、成膜工程の短縮を図ることができる。また、半透過層20は、露光の際に遮光層33のガラス面側からの反射率を低減させる作用を併せ持っている。これにより、照射光に対するハレーションの低減や、連続する微細なストライプパターン部などでのモアレ現象の低減を図り、パターン精度を向上させることができる。   Note that the translucent layer 20 of the present embodiment is directly coated on the transparent substrate 10. For this reason, it is not necessary to previously form a special layer for increasing the adhesion of the semi-transmissive layer 20 on the surface of the transparent substrate 10, and the film forming process can be shortened. In addition, the semi-transmissive layer 20 has an effect of reducing the reflectance from the glass surface side of the light shielding layer 33 at the time of exposure. As a result, it is possible to reduce halation with respect to the irradiation light and to reduce the moire phenomenon in a continuous fine stripe pattern portion and improve the pattern accuracy.

一方で、図5に示すように、透明基板10の表面に半透過層20との密着性を向上させる金属化合物層90を形成してもよい。この場合、金属化合物層90は、照射光の透過率70%以上100%未満であることが好ましい。   On the other hand, as shown in FIG. 5, a metal compound layer 90 that improves the adhesion with the semi-transmissive layer 20 may be formed on the surface of the transparent substrate 10. In this case, the metal compound layer 90 preferably has a transmittance of irradiation light of 70% or more and less than 100%.

このような金属化合物層90は、エッチング液から透明基板10の表面を保護し、かつ、半透過層20との密着性の高い物質で形成される。このような物質の例として、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、その他の金属酸化物が挙げられる。
金属化合物層90は、半透過層20を成膜する前に、スパッタリング等の公知の成膜技術を用いて透明基板10の表面に形成する。
Such a metal compound layer 90 is formed of a substance that protects the surface of the transparent substrate 10 from the etching solution and has high adhesion to the semi-transmissive layer 20. Examples of such materials include silicon oxide, aluminum oxide, titanium oxide, and other metal oxides.
The metal compound layer 90 is formed on the surface of the transparent substrate 10 using a known film formation technique such as sputtering before forming the semi-transmissive layer 20.

なお、上記の実施形態の説明において、第1のエッチング液であるエッチング液A(硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液)、第2のエッチング液であるエッチング液B(水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液)、半透過性を有する第1の層(チタン窒化物を主成分とする層)、照射光を実質的に遮光する第2の層(クロム層)、反射防止層(クロム酸化物の層)の場合について記載してきたが、第1の層の材料と第2の層の材料とを置き換え、かつ、第1のエッチング液と第2のエッチング液を置き換えた場合についても同様の効果及び作用が得られる。
すなわち、第1の層として、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層とし、、第2の層として、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層とする。そして、第1のエッチング液として、水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液を用い、第2のエッチング液として、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液を用いる。この場合においても、上記の実施形態と同様の作用及び効果が得られる。
In the description of the above embodiment, the etching solution A (a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water) that is a first etching solution, and the etching solution B (potassium hydroxide, a second etching solution). A mixed solution of hydrogen peroxide and water), a semi-transparent first layer (a layer containing titanium nitride as a main component), a second layer (chromium layer) that substantially blocks irradiation light, and antireflection The case of the layer (chromium oxide layer) has been described, but the first layer material and the second layer material are replaced, and the first etching solution and the second etching solution are replaced. The same effect and action can be obtained for.
That is, the first layer is a layer mainly composed of one or more components selected from the group consisting of chromium, chromium oxide, chromium nitride and chromic oxynitride, and the second layer is The layer is composed mainly of one or more components selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, and titanium oxynitride. Then, a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water is used as the first etching solution, and a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid and water is used as the second etching solution. Even in this case, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.

以下に、本発明のフォトマスク用基板2及びフォトマスク用基板2を用いたフォトマスク1の製造方法について、具体的な実施例を挙げて説明する。
(実施例1)
本実施形態では、真空を利用した成膜方法により透明基板10の表面の各層を製造した。具体的には、窒素ガス、酸素ガス等の反応性ガスを用いた反応性スパッタリング装置((株)シンクロン製1900)を用いた。
Hereinafter, a photomask substrate 2 of the present invention and a method of manufacturing the photomask 1 using the photomask substrate 2 will be described with specific examples.
(Example 1)
In this embodiment, each layer on the surface of the transparent substrate 10 is manufactured by a film forming method using vacuum. Specifically, a reactive sputtering apparatus (1900 manufactured by SYNCHRON Co., Ltd.) using a reactive gas such as nitrogen gas or oxygen gas was used.

本例では、はじめにクオーツ基板(透明基板10)をスパッタリング装置にセットし、市販の金属チタンターゲット(純度99.99%以上)を使用して、反応性スパッタリングを行った。スパッタリング工程では、窒素ガスを導入しながらスパッタリングすることにより、チタンを窒化させて窒化チタン(TiNx:ここで0<x<1.33)の薄膜を形成することで、半透過層20を形成した。このとき半透過層20は、波長436nmで透過率が15%となるように成膜した。
なお、このときのターゲットは、本例のように金属チタンターゲットを用いたものに限定されず、窒化チタンの焼結体をボンディングしたものであってもよい。また、窒化度合いは装置により異なるため、成膜条件を適宜組み合わせて調整すればよい。
In this example, the quartz substrate (transparent substrate 10) was first set in a sputtering apparatus, and reactive sputtering was performed using a commercially available metal titanium target (purity 99.99% or more). In the sputtering step, the semi-transparent layer 20 was formed by nitriding titanium by sputtering while introducing nitrogen gas to form a thin film of titanium nitride (TiNx: 0 <x <1.33). . At this time, the semi-transmissive layer 20 was formed so as to have a transmittance of 15% at a wavelength of 436 nm.
The target at this time is not limited to the one using the metal titanium target as in this example, and may be one obtained by bonding a sintered body of titanium nitride. In addition, since the degree of nitridation varies depending on the apparatus, it may be adjusted by appropriately combining film forming conditions.

次に、金属チタンターゲットを金属クロムターゲットに換えて、膜厚が700Å(70.0nm)となるように、半透過層20の表面に遮光層33を成膜した。このとき、反応性ガスは導入せず、金属クロム(Cr)のみを半透過層20の表面に成膜した。遮光層として機能させるこの遮光層33は、光学濃度(OD)が3.0以上の光学特性とするために、可能な限り高真空の下で高速にスパッタすることが好ましい。しかし、高速でスパッタすることにより膜厚が急激に増加すると、遮光層33を形成するクロム膜の応力が増加することから、適度な範囲で高真空、高速スパッタを行うことが好ましい。   Next, the metal titanium target was changed to a metal chrome target, and the light shielding layer 33 was formed on the surface of the semi-transmissive layer 20 so that the film thickness was 700 mm (70.0 nm). At this time, no reactive gas was introduced, and only metallic chromium (Cr) was formed on the surface of the semi-transmissive layer 20. The light shielding layer 33 that functions as a light shielding layer is preferably sputtered at high speed under high vacuum as much as possible in order to obtain an optical property having an optical density (OD) of 3.0 or more. However, if the film thickness increases rapidly by sputtering at a high speed, the stress of the chromium film forming the light shielding layer 33 increases. Therefore, it is preferable to perform high vacuum and high speed sputtering in an appropriate range.

引き続き、ターゲットを別の新たな金属クロムターゲットに替えて、反射防止層35を、膜厚300Å(30.0nm)となるように成膜した。スパッタリング工程では、酸素ガスを導入しながらスパッタリングすることにより、金属クロムを酸化クロム(CrO:ここで0<x<1.5)に変換した。遮光層であるクロムの反射率は、通常60%前後であり、この反射率を低減させるために、装置にあわせて適度な屈折率と吸収を持たせて成膜する。
このときの一般的な反射率は、反射防止層35の成膜時に、波長650nmでは25〜30%、430nm近傍では最低でも6〜8%である。反射防止層35を2〜3層積層することで、反射率を平均数パーセントに抑えることが可能とである。
Subsequently, the target was changed to another new metal chromium target, and the antireflection layer 35 was formed to a film thickness of 300 mm (30.0 nm). In the sputtering step, metal chromium was converted to chromium oxide (CrO x : 0 <x <1.5) by sputtering while introducing oxygen gas. The reflectance of chromium, which is a light shielding layer, is usually around 60%, and in order to reduce this reflectance, the film is formed with an appropriate refractive index and absorption according to the apparatus.
The general reflectance at this time is 25 to 30% at a wavelength of 650 nm and at least 6 to 8% near 430 nm when the antireflection layer 35 is formed. It is possible to suppress the reflectance to an average of several percent by laminating two to three antireflection layers 35.

次に、上記スパッタリング工程で成膜したフォトマスク用基板2をスパッタリング装置から取り出し、保管庫にて1週間放置した。続いて、保管庫から取り出したフォトマスク用基板2に対し、複数槽からなるアルカリ洗剤、中性洗剤、純水の各槽で超音波洗浄を行った後、フォトマスク用基板2の表面の全面にレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ(株)製 AZ RFP−230K2)を塗布して仮硬化を行った。なお、このレジスト塗布工程では、薬品、プラズマ、紫外線等でフォトマスク用基板2の表面を表面処理していない。以下、同様の処理につき同じである。   Next, the photomask substrate 2 formed in the sputtering step was taken out of the sputtering apparatus and left in a storage for one week. Subsequently, the photomask substrate 2 taken out from the storage is subjected to ultrasonic cleaning in each of a plurality of baths of alkaline detergent, neutral detergent, and pure water, and then the entire surface of the photomask substrate 2. A resist (AZ RFP-230K2 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) was applied to the film and temporarily cured. In this resist coating process, the surface of the photomask substrate 2 is not surface-treated with chemicals, plasma, ultraviolet rays or the like. Hereinafter, the same applies to similar processing.

レジスト仮硬化後、第2のストライプパターンの露光(オーク製作所製 ジェットプリンタ:光源CHM−2000 超高圧水銀灯にて16秒間露光)、現像(東京応化(株)製 PMER現像液:温度30℃、1分間)、本硬化(ヤマト科学製 DX402ドライオーブン:120℃、10分間)を行った。ストライプパターンは、ライン幅5μmと2μmの2種類を用いた。続いて、第1のエッチング液である過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水の混合液(過塩素酸:硝酸セリウムアンモニウム:水=4:17:70、反応温度:30℃、エッチング時間:100秒間)に浸漬して遮光層33と反射防止層35を同時にエッチングすることで、遮光層パターン33aと反射防止層パターン35aが積層した遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。次に、所定の薬液等でレジストを除去した。   After preliminary curing of the resist, exposure of the second stripe pattern (Oak Manufacturing Jet Printer: light source CHM-2000, exposure for 16 seconds with an ultra-high pressure mercury lamp), development (Tokyo Ohka Co., Ltd. PMER developer: temperature 30 ° C., 1 Minute) and main curing (DX402 dry oven manufactured by Yamato Kagaku: 120 ° C., 10 minutes). Two kinds of stripe patterns having a line width of 5 μm and 2 μm were used. Subsequently, a mixed solution of perchloric acid, cerium ammonium nitrate and water (perchloric acid: cerium ammonium nitrate: water = 4: 17: 70, reaction temperature: 30 ° C., etching time: 100 seconds, which is the first etching solution. The light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 are etched simultaneously to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a in which the light shielding layer pattern 33a and the antireflection layer pattern 35a are stacked. Next, the resist was removed with a predetermined chemical solution or the like.

このときの遮光層パターン33aと反射防止層パターン35aを合わせた遮光パターン30aのオーバーエッチ寸法は、光学顕微鏡では測定不可能であったため、パターン形成後(レジスト除去後)のフォトマスク用基板2(以下単に「基板」という。)を縦方向に切断して電子顕微鏡にて断面と平面を観察した。撮影した電子顕微鏡写真を図6の(a)〜(c)に示す。図6の(a)は直線パターンの断面形状を示した断面写真であってレジスト除去前の状態で撮影した電子顕微鏡写真、(b)は直線パターンの断面形状を示した断面写真であってレジスト除去後の状態を撮影した電子顕微鏡写真、(c)は直線パターンのエッジ部を拡大して撮影した正面写真であってフォトレジスト除去後の状態を撮影した電子顕微鏡写真である。   Since the overetch dimension of the light shielding pattern 30a including the light shielding layer pattern 33a and the antireflection layer pattern 35a at this time was not measurable with an optical microscope, the photomask substrate 2 after pattern formation (after resist removal) ( Hereinafter, the substrate was simply cut in the vertical direction, and the cross section and plane were observed with an electron microscope. The photographed electron micrographs are shown in FIGS. 6A is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the linear pattern, and is an electron micrograph taken before the resist is removed. FIG. 6B is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the linear pattern. The electron micrograph which image | photographed the state after removal, (c) is the front photo which expanded and image | photographed the edge part of a linear pattern, Comprising: The electron micrograph which image | photographed the state after photoresist removal.

このうち、(a)と(b)の断面観察の結果から、透明基板10の表面に半透過層20と遮光パターン30aが積層されていることがわかる。また、(a)の断面観察の結果から、レジストの端部から内側に向けて遮光パターン30aがオーバーエッチされていることがわかる。このオーバーエッチ寸法は、(a)の写真から0.38μmであることがわかった。また、(c)の正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 Among these, it can be seen from the results of cross-sectional observations (a) and (b) that the semi-transmissive layer 20 and the light-shielding pattern 30a are laminated on the surface of the transparent substrate 10. In addition, the cross-sectional observation result of (a) shows that the light shielding pattern 30a is over-etched from the end of the resist toward the inside. The overetch dimension was found to be 0.38 μm from the photograph (a). Further, from the result of the front observation of (c), it was found that irregularities occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film as the semi-transmissive layer 20 and the film remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、レジスト除去後の基板を90度回転させて、再びレジストを全面に塗布して仮硬化させた。その後、第1のストライプパターンの露光(オーク製作所製 ジェットプリンタ:光源CHM−2000 超高圧水銀灯にて16秒間露光)、現像(東京応化(株)製 PMER現像液:温度30℃、1分間)、本硬化(ヤマト科学製 DX402ドライオーブン:120℃、10分間)を行った。続いて、第2のエッチング液である過酸化水素、水酸化カリウム、水の混合液(過酸化水素(35%水溶液):水酸化カリウム(30%水溶液):水=16:1:32、反応温度:30℃、エッチング時間:150秒間)に浸漬して半透過層20をエッチングすることで、半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。これにより、ひとつの透明基板10の表面に、半透過パターン20aと遮光パターン30aとが積層した遮光部1aと、半透過パターン20aのみからなる半透過部1bとがクロスしたパターンが得られた(図7参照)。   Next, the substrate after removing the resist was rotated 90 degrees, and the resist was again applied to the entire surface and temporarily cured. Then, exposure of the first stripe pattern (Oak Manufacturing Jet Printer: light source CHM-2000, exposure for 16 seconds with an ultra-high pressure mercury lamp), development (Tokyo Ohka Co., Ltd. PMER developer: temperature 30 ° C., 1 minute), Full curing (DX402 dry oven manufactured by Yamato Scientific: 120 ° C., 10 minutes) was performed. Subsequently, a mixed solution of hydrogen peroxide, potassium hydroxide, and water (hydrogen peroxide (35% aqueous solution): potassium hydroxide (30% aqueous solution): water = 16: 1: 32) as a second etching solution The stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a was formed by etching the semi-transmissive layer 20 by immersing in a temperature of 30 ° C. and an etching time of 150 seconds. As a result, a pattern was obtained in which the light-shielding portion 1a in which the semi-transmissive pattern 20a and the light-shielding pattern 30a were laminated and the semi-transmissive portion 1b composed only of the semi-transmissive pattern 20a crossed on the surface of one transparent substrate 10 ( (See FIG. 7).

図7の左側の写真はパターンのライン幅が5μmとなるようパターンニングを行った例、右側の写真はライン幅が2μmとなるようパターンニングを行った例を示している。各写真の手前側の直線パターン(縦方向の直線)が遮光パターン30a、遮光パターン30aの下に形成された直線パターン(横方向の直線)が半透過パターン20aである。半透過パターン20aの下に位置する升目状の領域が透明基板10の上面である。
図7の写真から、ライン幅が2μmと短い場合であっても各パターンは良好な線形性を備えていることがわかる。このため、本発明のフォトマスクの製造方法によれば、微細なパターンを高精度に形成することが可能であることがわかった。
The left photograph of FIG. 7 shows an example in which patterning is performed so that the line width of the pattern becomes 5 μm, and the right photograph shows an example in which patterning is performed so that the line width becomes 2 μm. The straight line pattern (vertical straight line) on the near side of each photograph is the light shielding pattern 30a, and the linear pattern (horizontal straight line) formed under the light shielding pattern 30a is the semi-transmissive pattern 20a. A grid-like region located under the semi-transmissive pattern 20 a is the upper surface of the transparent substrate 10.
From the photograph of FIG. 7, it can be seen that each pattern has good linearity even when the line width is as short as 2 μm. For this reason, according to the manufacturing method of the photomask of this invention, it turned out that a fine pattern can be formed with high precision.

次に、遮光パターン30aの形成後にオーバーエッチ寸法を測定したときと同様に、基板を縦方向に切断して電子顕微鏡にて断面と平面を観察した。撮影した電子顕微鏡写真を図8の(a)〜(c)に示す。図8の(a)は直線パターンの断面形状を示した断面写真であってレジスト除去前の状態で撮影した電子顕微鏡写真、(b)は直線パターンの断面形状を示した断面写真であってレジスト除去後の状態を撮影した電子顕微鏡写真、(c)は直線パターンのエッジ部を拡大して撮影した正面写真であってフォトレジスト除去後の状態を撮影した電子顕微鏡写真である。   Next, similarly to the case where the overetch dimension was measured after the formation of the light shielding pattern 30a, the substrate was cut in the vertical direction, and the cross section and the plane were observed with an electron microscope. The photographed electron micrographs are shown in FIGS. FIG. 8A is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the linear pattern, and is an electron micrograph taken before removing the resist, and FIG. 8B is a cross-sectional photo showing the cross-sectional shape of the linear pattern. The electron micrograph which image | photographed the state after removal, (c) is the front photo which expanded and image | photographed the edge part of a linear pattern, Comprising: The electron micrograph which image | photographed the state after photoresist removal.

このうち図8の(a)と(b)の断面観察の結果から、透明基板10の表面に半透過パターン20aが形成されていることがわかる。また、(a)の断面観察の結果から、レジストの端部から内側に向けて半透過パターン20aがオーバーエッチされていることがわかる。このオーバーエッチ寸法は、(a)の写真から0.37μmであることがわかった。また、(c)の正面観察の結果から、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と相対的に小さく、十分に線形性が保たれていることがわかった。このため、パターンの直線性については問題視するレベルではないと考えられる。   Among these, it can be seen from the results of cross-sectional observations in FIGS. 8A and 8B that the semi-transmissive pattern 20a is formed on the surface of the transparent substrate 10. FIG. Further, from the cross-sectional observation result of (a), it can be seen that the semi-transmissive pattern 20a is over-etched from the end of the resist toward the inside. This overetched dimension was found to be 0.37 μm from the photograph (a). Moreover, from the result of the front observation of (c), it was found that the unevenness dimension of the edge portion was relatively small as 0.05 μm or less with respect to the linear pattern, and the linearity was sufficiently maintained. For this reason, the linearity of the pattern is not considered a problem level.

パターンニングしない他の基板を利用して、光学濃度(OD)を小西六写真工業社製のマクベス濃度計にて測定し、過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水の混合液からなるエッチング液Aで遮光層33と反射防止層35とをエッチングした後よく洗浄して、日立ハイテクノロジーズ製の光学特性である分光透過率を自記分光光度計U−4000で測定した。その結果得られた光学濃度は3.38であり、透過率は350nmで6.91%、436nmで14.73%、500nmで18.29%であった。   Using another substrate that is not patterned, the optical density (OD) is measured with a Macbeth densitometer manufactured by Konishi Roku Photo Industry Co., Ltd., and an etching solution A comprising a mixture of perchloric acid, cerium ammonium nitrate, and water is used. The light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched and then washed well, and the spectral transmittance, which is an optical characteristic manufactured by Hitachi High-Technologies, was measured with a self-recording spectrophotometer U-4000. The resulting optical density was 3.38, and the transmittance was 6.91% at 350 nm, 14.73% at 436 nm, and 18.29% at 500 nm.

クロスパターンの一部を利用して、半透過パターン20aと遮光パターン30aをアルバック製の触針式表面形状測定器Dectakによって測定した。この結果、半透過パターン20aの膜厚は319Å(31.9nm)、遮光パターン30aの膜厚は1020Å(102.0nm)であった。遮光層パターン33aの膜厚設定が700Å、反射防止層パターン35aが300Å(30.0nm)であったことからすると、遮光パターン30aの膜厚の1020Å(102.0nm)は、測定器の誤差範囲内であり、目標値とほぼ一致することが確認できた。この結果を表2に示す。

Figure 2008090254
Using a part of the cross pattern, the semi-transmissive pattern 20a and the light shielding pattern 30a were measured by a stylus type surface shape measuring device Decak made by ULVAC. As a result, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 319 mm (31.9 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1020 mm (102.0 nm). Since the thickness setting of the light shielding layer pattern 33a is 700 mm and the antireflection layer pattern 35a is 300 mm (30.0 nm), 1020 mm (102.0 nm) of the thickness of the light shielding pattern 30a is an error range of the measuring instrument. It was confirmed that the target value was almost the same. The results are shown in Table 2.
Figure 2008090254

(実施例2)
実施例2は、実施例1と異なり、436nmの透過率が20%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約20%となるように設計している。それ以外の条件は、実施例1と同様である。
(Example 2)
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 20%. In this example, it is designed such that the transmittance of the irradiated light at 436 nm is about 20% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20. Other conditions are the same as in the first embodiment.

実施例1と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35をエッチングして遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.37μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 In the same procedure as in Example 1, the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.37 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film as the semi-transmissive layer 20 and the film remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で半透過層20をエッチングして、半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.39μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と、十分に小さいことがわかった。
また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.29、透過率は350nmで12.85%、436nmで21.14%、500nmで25.53%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は260Å(26.0nm)、遮光パターン30aの膜厚は1015Å(101.5nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Next, the semi-transmissive layer 20 was etched in the same procedure as in Example 1 to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.39 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is 0.05 micrometer or less with respect to a linear pattern, and is small enough.
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.29, the transmittance was 12.85% at 350 nm, 21.14% at 436 nm, and 25.53% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 260 mm (26.0 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1015 mm (101.5 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例3)
実施例3は、実施例1、2とは異なり、436nmの透過率が30%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約30%となるように設計しているが、それ以外の条件は、実施例1、2と同様である。
(Example 3)
In the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 30%. In this example, the transmittance of the irradiated light at 436 nm is designed to be about 30% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but the other conditions are the same as in Examples 1 and 2. It is the same.

実施例1と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35をエッチングして遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.39μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 In the same procedure as in Example 1, the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that of FIG. From the result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.39 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film that is the semi-transmissive layer 20 and it remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で、半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.35μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, in the same procedure as in Example 1, the semi-transmissive layer 20 was etched to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.35 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is as small as 0.05 micrometer or less with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.22、透過率は350nmで18.79%、436nmで29.67%、500nmで32.78%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は231Å(23.1nm)、遮光パターン30aの膜厚は1005Å(100.5nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.22, the transmittance was 18.79% at 350 nm, 29.67% at 436 nm, and 32.78% at 500 nm.
Furthermore, as a result of film thickness measurement, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 231 mm (23.1 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1005 mm (100.5 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例4)
実施例4は、実施例1〜3とは異なり、436nmの透過率が40%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約40%となるように設計しているが、それ以外の条件は実施例1〜3と同様である。
Example 4
In the fourth embodiment, unlike the first to third embodiments, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 40%. In this example, it is designed so that the transmittance at 436 nm of the irradiated light is about 40% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but other conditions are the same as in Examples 1 to 3. It is.

実施例1と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35をエッチングして遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.38μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 In the same procedure as in Example 1, the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.38 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film as the semi-transmissive layer 20 and the film remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で、半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.38μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, in the same procedure as in Example 1, the semi-transmissive layer 20 was etched to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.38 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is as small as 0.05 micrometer or less with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.17、透過率は350nmで28.05%、436nmで39.93%、500nmで48.18%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は209Å(20.9nm)、遮光パターン30aの膜厚は1000Å(100.0nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.17, the transmittance was 28.05% at 350 nm, 39.93% at 436 nm, and 48.18% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 209 mm (20.9 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1000 mm (100.0 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例5)
実施例5は、実施例1〜4とは異なり、436nmの透過率が50%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約50%となるように設計しているが、それ以外の条件は実施例1〜4と同様である。
(Example 5)
In the fifth embodiment, unlike the first to fourth embodiments, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 50%. In this example, it is designed so that the transmittance at 436 nm of irradiated light is about 50% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but the other conditions are the same as in Examples 1 to 4. It is.

実施例1と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35をエッチングして遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.35μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 In the same procedure as in Example 1, the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.35 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film as the semi-transmissive layer 20 and the film remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で、半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.40μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, in the same procedure as in Example 1, the semi-transmissive layer 20 was etched to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.40 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is as small as 0.05 micrometer or less with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.03、透過率は350nmで40.01%、436nmで52.03%、500nmで59.59%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は153Å(15.3nm)、遮光パターン30aの膜厚は980Å(98.0nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.03, the transmittance was 40.01% at 350 nm, 52.03% at 436 nm, and 59.59% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 153 mm (15.3 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 980 mm (98.0 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例6)
実施例6は、実施例1〜5とは異なり、436nmの透過率が60%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約60%となるように設計しているが、それ以外の条件は実施例1〜5と同様である。
(Example 6)
In the sixth embodiment, unlike the first to fifth embodiments, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 60%. In this example, it is designed so that the transmittance at 436 nm of irradiated light is about 60% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but the other conditions are the same as in Examples 1-5. It is.

実施例1と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35をエッチングして遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.40μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である窒化チタン(TiN)膜には特に変化が見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。 In the same procedure as in Example 1, the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were etched to form a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. From the result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.40 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that no particular change was observed in the titanium nitride (TiN x ) film as the semi-transmissive layer 20 and the film remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で、半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.39μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.05μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, in the same procedure as in Example 1, the semi-transmissive layer 20 was etched to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.39 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is as small as 0.05 micrometer or less with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.13、透過率は350nmで48.06%、436nmで60.52%、500nmで68.30%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は118Å(11.8nm)、遮光パターン30aの膜厚は1010Å(101.0nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.13, the transmittance was 48.06% at 350 nm, 60.52% at 436 nm, and 68.30% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 118 mm (11.8 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1010 mm (101.0 nm). These results are shown in Table 2.

実施例1〜6における遮光パターン30aのパターンニング性は、光学顕微鏡と電子顕微鏡の観察結果から、オーバーエッチ寸法が0.35〜0.40μmであり、直線パターンのエッジ部の凹凸寸法は0.1μm以下であった。また、半透過パターン20aでは、オーバーエッチ寸法が0.35〜0.40μmであり、パターンエッジの直線性については、直線パターンに対する凹凸寸法が0.05μm以下であった。この凹凸寸法は、2μmのパターン幅に対して1/40(0.05μm)と小さく、直線性に問題のないレベルであることが確認できた。
なお、パターンエッチの直線性を阻害しているのは、薄膜粒界でのエッチング液との反応や、表面処理をせずにパターンニングしたことによる薄膜とレジスト界面での密着性の不足によるものであると推測される。この密着不足は、薄膜形成後のフォトマスク用基板2を放置することによる薄膜表面の酸化や汚染、その他が原因であると考えられる。
The patterning property of the light-shielding pattern 30a in Examples 1 to 6 is that the overetch dimension is 0.35 to 0.40 [mu] m from the observation results of the optical microscope and the electron microscope, and the unevenness dimension of the edge portion of the linear pattern is 0.00. It was 1 μm or less. Further, in the semi-transmissive pattern 20a, the overetch dimension was 0.35 to 0.40 μm, and the pattern edge linearity was 0.05 μm or less with respect to the linear pattern. This unevenness dimension was as small as 1/40 (0.05 μm) with respect to the pattern width of 2 μm, and it was confirmed that it was a level with no problem in linearity.
In addition, the linearity of pattern etching is hindered by the reaction with the etchant at the thin film grain boundaries and the lack of adhesion between the thin film and the resist interface due to patterning without surface treatment. It is estimated that. This lack of adhesion is considered to be caused by oxidation or contamination of the surface of the thin film caused by leaving the photomask substrate 2 after the thin film is formed, and the like.

(実施例7)
本実施例では、実施例1〜6とは異なり、第1の層(半透過層)の材料と第2の層(遮光層)の材料とを置き換え、かつ、第1のエッチング液(エッチング液A)と第2のエッチング液(エッチング液B)とを置き換えた場合の例である。なお、成膜工程、パターンニング工程は実施例1〜6と基本的に同様の手順である。
(Example 7)
In this embodiment, unlike the first to sixth embodiments, the material of the first layer (semi-transmissive layer) and the material of the second layer (light-shielding layer) are replaced, and the first etching solution (etching solution) is used. This is an example in which A) and the second etching solution (etching solution B) are replaced. The film forming process and the patterning process are basically the same as those in Examples 1 to 6.

実施例1と同様、はじめにクオーツ基板(透明基板10)をスパッタリング装置にセットし、市販のクロム金属ターゲット(純度99.99%以上)を使用して反応性スパッタリングを行った。スパッタリング工程では、酸素ガスと窒素ガスを導入しながらスパッタリングすることにより、クロムと酸素と窒素からなる化合物(CrON)の薄膜を形成することで、半透過層20を形成した。このとき半透過層20は、波長436nmで透過率20%となるように成膜した。   As in Example 1, first, a quartz substrate (transparent substrate 10) was set in a sputtering apparatus, and reactive sputtering was performed using a commercially available chromium metal target (purity 99.99% or more). In the sputtering step, the semi-transmissive layer 20 was formed by forming a thin film of a compound (CrON) composed of chromium, oxygen and nitrogen by sputtering while introducing oxygen gas and nitrogen gas. At this time, the semi-transmissive layer 20 was formed to have a transmittance of 20% at a wavelength of 436 nm.

次に、金属クロムターゲットを金属チタンターゲットに替えて、膜厚700Å(70nm)となるように、半透過層20の表面に遮光層33を成膜した。このとき、反応性ガスは導入せず、金属チタン(Ti)のみを半透過層20の表面に成膜した。   Next, the metal chromium target was changed to the metal titanium target, and the light shielding layer 33 was formed on the surface of the semi-transmissive layer 20 so as to have a film thickness of 700 mm (70 nm). At this time, no reactive gas was introduced, and only metal titanium (Ti) was deposited on the surface of the semi-transmissive layer 20.

引き続き、ターゲットを新たなチタンターゲットに替えて、反射防止層35を、膜厚300Å(30nm)となるように成膜した。スパッタリング工程では、酸素ガスと窒素ガスを導入しながらスパッタリングすることにより、チタンと酸素と窒素の化合物(TiON)を形成した。
このときの反射率は、反射防止層35の成膜時に、波長650nmでは35〜38%、430nm近傍では9〜10%である。
Subsequently, the target was changed to a new titanium target, and the antireflection layer 35 was formed to a thickness of 300 mm (30 nm). In the sputtering step, a compound of titanium, oxygen, and nitrogen (TiON) was formed by sputtering while introducing oxygen gas and nitrogen gas.
The reflectance at this time is 35 to 38% at a wavelength of 650 nm and 9 to 10% at around 430 nm when the antireflection layer 35 is formed.

次に、上記スパッタリング工程で成膜したフォトマスク用基板2をスパッタリング装置から取り出し、保管庫にて1週間放置した後、エッチング液B(水酸化カリウム、過酸化水素、水の混合液)にて、実施例1と同様の手順で、遮光層33と反射防止層35が積層した遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。
形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.39μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である酸窒化クロム(CrON)膜には特に変化は見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。
Next, the photomask substrate 2 formed in the sputtering step is taken out of the sputtering apparatus, left in a storage for one week, and then etched with an etching solution B (mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide, and water). In the same procedure as in Example 1, a stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a in which the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were laminated was formed.
The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. From the result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.39 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that there was no particular change in the chromium oxynitride (CrON) film as the semi-transmissive layer 20 and it remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例1と同様の手順で半透過層20をエッチング液A(硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸、水の混合液)にてエッチングし、半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は、0.38μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.1μm以下と十分に小さいことがわかった。
また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.07、透過率は350nmで7.65%、436nmで18.97%、500nmで27.66%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は487Å(48.7nm)、遮光パターン30aの膜厚は1000Å(100nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Next, the semi-transmissive layer 20 was etched with an etching solution A (a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water) in the same procedure as in Example 1 to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.38 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is 0.1 micrometer or less sufficiently with respect to a linear pattern.
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.07, the transmittance was 7.65% at 350 nm, 18.97% at 436 nm, and 27.66% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 487 mm (48.7 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1000 mm (100 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例8)
実施例8は、実施例7とは異なり、436nmの透過率が40%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の436nmにおける透過率が約40%となるように設計しているが、それ以外の条件は実施例7と同様である。
(Example 8)
In the eighth embodiment, unlike the seventh embodiment, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at 436 nm is 40%. In this example, the transmissivity is designed so that the transmittance of irradiated light at 436 nm is about 40% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but other conditions are the same as in Example 7. .

実施例7と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35が積層した遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.39μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である酸窒化クロム(CrON)膜には特に変化は見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。   A stripe pattern composed of the light shielding pattern 30a in which the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 are laminated is formed by the same procedure as in Example 7. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. From the result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.39 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that there was no particular change in the chromium oxynitride (CrON) film as the semi-transmissive layer 20 and it remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例7と同様の手順で半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.37μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.1μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, the semi-transmissive layer 20 was etched in the same procedure as in Example 7 to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.37 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is 0.1 micrometer or less sufficiently with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.05、透過率は350nmで29.03%、436nmで37.66%、500nmで43.48%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は287Å(28.7nm)、遮光パターン30aの膜厚は1020Å(102nm)であった。これらの結果を表2に表す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.05, the transmittance was 29.03% at 350 nm, 37.66% at 436 nm, and 43.48% at 500 nm.
Furthermore, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 287 mm (28.7 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1020 mm (102 nm). These results are shown in Table 2.

(実施例9)
実施例9は、実施例7、8とは異なり、波長436nmの透過率が60%となるように半透過層20を設計した例である。本例では、半透過層20の膜厚を調整することで、照射光の波長436nmにおける透過率が約60%となるように設計しているが、それ以外の条件は実施例7、8と同様である。
Example 9
In the ninth embodiment, unlike the seventh and eighth embodiments, the transflective layer 20 is designed so that the transmittance at a wavelength of 436 nm is 60%. In this example, the transmittance of the irradiated light at a wavelength of 436 nm is designed to be about 60% by adjusting the film thickness of the semi-transmissive layer 20, but other conditions are the same as in Examples 7 and 8. It is the same.

実施例7、8と同様の手順により、遮光層33と反射防止層35が積層した遮光パターン30aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図6と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。断面観察の結果から、オーバーエッチ寸法は0.38μmであることがわかった。また、正面観察の結果から、直線パターンのエッジ部において凹凸が発生しており、その最大と最小の幅は0.1μm以下であることがわかった。この時点では、半透過層20である酸窒化クロム(CrON)膜には特に変化は見られず、透明基板10の表面に残存していることがわかった。   A stripe pattern composed of a light shielding pattern 30a in which the light shielding layer 33 and the antireflection layer 35 were laminated was formed by the same procedure as in Examples 7 and 8. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 6 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result of cross-sectional observation, it was found that the overetch dimension was 0.38 μm. Further, from the result of frontal observation, it was found that unevenness occurred at the edge portion of the linear pattern, and the maximum and minimum widths were 0.1 μm or less. At this time, it was found that there was no particular change in the chromium oxynitride (CrON) film as the semi-transmissive layer 20 and it remained on the surface of the transparent substrate 10.

次に、実施例7、8と同様の手順で半透過層20をエッチングして半透過パターン20aからなるストライプパターンを形成した。形成後の基板を縦方向に切断し、実施例1の図8と同様の電子顕微鏡写真を撮影し、断面及び平面を観察した。この結果、オーバーエッチ寸法は0.36μmであった。また、直線パターンに対してエッジ部の凹凸寸法が0.1μm以下と十分に小さいことがわかった。   Next, the semi-transmissive layer 20 was etched by the same procedure as in Examples 7 and 8 to form a stripe pattern composed of the semi-transmissive pattern 20a. The formed substrate was cut in the vertical direction, and an electron micrograph similar to that in FIG. 8 of Example 1 was taken, and the cross section and plane were observed. As a result, the overetch dimension was 0.36 μm. Moreover, it turned out that the uneven | corrugated dimension of an edge part is 0.1 micrometer or less sufficiently with respect to a linear pattern.

また、実施例1と同様に透過率等を測定したところ、光学濃度は3.03、透過率は350nmで48.21%、436nmで59.05%、500nmで64.98%であった。
さらに、膜厚測定の結果、半透過パターン20aの膜厚は124Å(12.4nm)、遮光パターン30aの膜厚は1010Å(101nm)であった。これらの結果を表2に示す。
Further, the transmittance and the like were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the optical density was 3.03, the transmittance was 48.21% at 350 nm, 59.05% at 436 nm, and 64.98% at 500 nm.
Further, as a result of measuring the film thickness, the film thickness of the semi-transmissive pattern 20a was 124 mm (12.4 nm), and the film thickness of the light shielding pattern 30a was 1010 mm (101 nm). These results are shown in Table 2.

これら実施例7〜9に示すように、第1の層である半透過層の材料と第2の層である遮光層の材料を置き換え、第1のエッチング液であるエッチング液Aと第2のエッチング液であるエッチング液Bを置き換えた場合においても、実施例1〜6と同様の結果が得られた。   As shown in these Examples 7 to 9, the material of the semi-transmissive layer that is the first layer and the material of the light shielding layer that is the second layer are replaced, and the etching liquid A that is the first etching liquid and the second Even when the etching solution B as the etching solution was replaced, the same results as in Examples 1 to 6 were obtained.

結果として、現状の液晶用表示素子やカラーフィルタ基板等に利用されているブラックマトリックスはもちろん、フォトマスクとしての利用が十分可能であることを確認した。実施例1〜9の評価結果を表2に示す。   As a result, it was confirmed that it can be used as a photomask as well as the black matrix currently used for liquid crystal display elements and color filter substrates. The evaluation results of Examples 1 to 9 are shown in Table 2.

以下に、比較例について説明する。
(比較例1)
比較例1は、実施例1〜9とは異なり、透明基板10の表面に酸化クロム(CrO)からなる第1の反射防止層と、金属クロム(Cr)からなる遮光層と、酸化クロム(CrO)からなる第2の反射防止層の3層を、この順で順次積層した例である。この例の積層構造は、一般的に利用されているフォトマスクの構成と同じである。すなわち、一般的なフォトマスクは、遮光層の吸収度合いにより、その上下に配置される層のうちいずれか一方や両方を酸化物、窒化物、酸窒化物等で形成したり、狭持させたりすることが多い。比較例1では、上記各実施例との比較対象として、そのような一般的なフォトマスクを形成するための基板を採用している。
A comparative example will be described below.
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is different from Examples 1 to 9, the first antireflection layer made of chromium oxide on the surface of the transparent substrate 10 (CrO x), a light-shielding layer of metal chromium (Cr), chromium oxide ( In this example, three layers of the second antireflection layer made of CrO x are sequentially laminated in this order. The laminated structure in this example is the same as the structure of a photomask that is generally used. That is, a general photomask may be formed by sandwiching or sandwiching one or both of the layers arranged above and below the light shielding layer depending on the degree of absorption of the light shielding layer. Often to do. In Comparative Example 1, a substrate for forming such a general photomask is employed as an object to be compared with the above embodiments.

比較例1では、実施例1と同様のスパッタリング装置を用い、実施例1の金属チタンターゲットに換えて金属クロムターゲット(純度99.99%以上)を使用し、反応性ガスとして酸素ガスを用いて、反応性スパッタリングにより第1の反射防止層としての酸化クロム(CrO)を透明基板10の表面に直接成膜した。なお、酸化度はスパッタリング装置により異なるため、成膜条件を組み合わせて適宜調整すればよい。 In Comparative Example 1, the same sputtering apparatus as in Example 1 was used, a metal chromium target (purity 99.99% or more) was used instead of the metal titanium target of Example 1, and oxygen gas was used as the reactive gas. Then, chromium oxide (CrO x ) as a first antireflection layer was directly formed on the surface of the transparent substrate 10 by reactive sputtering. Note that the degree of oxidation differs depending on the sputtering apparatus, and thus may be adjusted as appropriate by combining film formation conditions.

次に、金属クロムターゲットを新たな金属クロムターゲットに替えて、第1の反射防止層の表面に金属クロム(Cr)からなる遮光層をスパッタリングにより成膜した。この遮光層は、照射光に対してほぼ100%遮蔽(OD>3.0)可能な膜厚となっている。さらに、連続して遮光層の表面に、酸化クロム(CrO)からなる第2の反射防止層を形成した。 Next, the metal chromium target was changed to a new metal chromium target, and a light shielding layer made of metal chromium (Cr) was formed on the surface of the first antireflection layer by sputtering. This light-shielding layer has a film thickness capable of almost 100% shielding (OD> 3.0) against irradiation light. Further, a second antireflection layer made of chromium oxide (CrO x ) was continuously formed on the surface of the light shielding layer.

続いて、上記スパッタリング工程で成膜した積層基板をスパッタリング装置から取り出し、保管庫にて1週間放置した。続いて、保管庫から取り出した基板に対し、複数槽からなるアルカリ洗剤、中性洗剤、純水の各槽で超音波洗浄を行った後、基板表面の全面に実施例1と同様のレジストを塗布して仮硬化を行った。その後、実施例1で使用したパターンを用いて露光、現像、本硬化を行い、第1のエッチング液である過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水からなる混合液を用いて第1の反射防止層、遮光層及び第2の反射防止層を一括してエッチングし、ストライプパターンを形成した。   Subsequently, the laminated substrate formed in the sputtering process was taken out of the sputtering apparatus and left in a storage for one week. Subsequently, the substrate taken out from the storage was subjected to ultrasonic cleaning in each of a plurality of tanks of an alkaline detergent, a neutral detergent, and pure water, and then the same resist as in Example 1 was applied to the entire surface of the substrate. Application and temporary curing were performed. Thereafter, exposure, development, and main curing were performed using the pattern used in Example 1, and the first antireflection layer was formed using a mixed solution composed of perchloric acid, cerium ammonium nitrate, and water as the first etching solution. The light shielding layer and the second antireflection layer were etched together to form a stripe pattern.

実施例1と同様に電子顕微鏡を用いて断面及び平面を観察することにより、このときの3つの層からなるストライプパターンのオーバーエッチを評価した。その結果、断面観察からオーバーエッチ寸法は0.40μmであり、正面観察の結果から直線パターンのエッジ部における凹凸の幅は0.1μm以下であることがわかった。   By observing the cross section and the plane using an electron microscope in the same manner as in Example 1, the overetching of the stripe pattern composed of the three layers at this time was evaluated. As a result, it was found from the cross-sectional observation that the overetch dimension was 0.40 μm, and from the result of the front observation, the width of the unevenness at the edge portion of the linear pattern was 0.1 μm or less.

パターンニングしない他の基板を利用して、実施例1と同様に光学濃度(OD)と光学特性である分光反射率を日立ハイテクノロジーズ製の自記分光光度計U−4000で測定した。その結果得られた光学濃度は3.18であり、基板面側からの反射率は436nmで7.11%であった。
また、エッチングされたストライプパターンの一部を利用して、第1の反射防止層と遮光層と第2の反射防止層とからなるパターンの膜厚を測定した結果、これらの合計膜厚は1280Å(128.0nm)であった。この結果を表2に示す。
Using another substrate that was not patterned, the optical density (OD) and the spectral reflectance as optical characteristics were measured with a self-recording spectrophotometer U-4000 manufactured by Hitachi High-Technologies in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained optical density was 3.18, and the reflectance from the substrate surface side was 7.11% at 436 nm.
In addition, as a result of measuring the film thickness of the pattern composed of the first antireflection layer, the light shielding layer, and the second antireflection layer using a part of the etched stripe pattern, the total film thickness is 1280 mm. (128.0 nm). The results are shown in Table 2.

(比較例2)
比較例2は、実施例1〜9や比較例1とは異なり、透明基板10の表面に反射防止層としての酸化クロム(CrO)層と遮光層としての金属クロム(Cr)層の2層をこの順で順次積層した例である。この例は、液晶表示素子等の表示品位を向上させる目的で、各画の外周(例えば、カラーフィルタの赤、緑、青などの画素の外周)に設けられるブラックマトリクス用の薄膜や、数ミクロン〜数十ミクロンオーダーのフォトマスクに利用されている2層タイプのフォトマスクと同様の構成を備えたものである。ブラックマトリクスの場合は、マスクと反対の視認側からの反射率を低減するため、基板側に反射防止層としての酸化クロム(CrO)を配置した構造となっている。
(Comparative Example 2)
Unlike the examples 1 to 9 and the comparative example 1, the comparative example 2 has two layers of a chromium oxide (CrO x ) layer as an antireflection layer and a metallic chromium (Cr) layer as a light shielding layer on the surface of the transparent substrate 10. Is an example in which these are sequentially stacked in this order. In this example, for the purpose of improving the display quality of a liquid crystal display device, etc., a thin film for a black matrix provided on the outer periphery of each image (for example, the outer periphery of a pixel of red, green, blue, etc. of a color filter), several microns It has the same structure as a two-layer type photomask used for a photomask of ˜several tens of microns. The black matrix has a structure in which chromium oxide (CrO x ) as an antireflection layer is disposed on the substrate side in order to reduce the reflectance from the viewing side opposite to the mask.

本例では、実施例1と同様の手順で、酸化クロム(CrO)を膜厚300Å(30.0nm)となるように積層した。続いてその上に、金属クロム(Cr)を膜厚700Å(79.0nm)となるように積層した。
次に、実施例1と同様の手順で露光、現像、本硬化を行い、第1のエッチング液である過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水からなる混合液を用いて酸化クロム(CrO)層と金属クロム(Cr)層を一括してエッチングし、ストライプパターンを形成した。
In this example, chromium oxide (CrO x ) was laminated to a thickness of 300 mm (30.0 nm) in the same procedure as in Example 1. Subsequently, metal chromium (Cr) was laminated thereon so as to have a film thickness of 700 mm (79.0 nm).
Next, exposure, development, and main curing are performed in the same procedure as in Example 1, and a chromium oxide (CrO x ) layer is formed using a mixed solution of perchloric acid, cerium ammonium nitrate, and water as the first etching solution. And the metal chromium (Cr) layer were etched together to form a stripe pattern.

実施例1と同様に電子顕微鏡を用いて断面及び平面を観察することにより、このときの反射防止層である酸化クロム(CrO)層と遮光層としての金属クロム(Cr)層からなるストライプパターンのオーバーエッチを評価した。その結果、断面観察からオーバーエッチ寸法は0.38μmであり、正面観察の結果から直線パターンのエッジ部における凹凸の幅は0.1μm以下であることがわかった。 By observing the cross section and plane using an electron microscope in the same manner as in Example 1, a stripe pattern composed of a chromium oxide (CrO x ) layer as an antireflection layer and a metal chromium (Cr) layer as a light shielding layer at this time Of overetching was evaluated. As a result, it was found from the cross-sectional observation that the overetch dimension was 0.38 μm, and from the front observation result, the width of the unevenness at the edge portion of the linear pattern was 0.1 μm or less.

パターンニングしない他の基板を利用して、実施例1と同様に光学濃度(OD)と光学特性である分光反射率を日立ハイテクノロジーズ製の自記分光光度計U−4000で測定した。その結果得られた光学濃度は3.04であり、基板面側からの反射率は436nmで7.53%であった。
また、エッチングされたストライプパターンの一部を利用して、遮光層と反射防止層からなるパターンの膜厚を測定した結果、これらの合計膜厚は980Å(98.0nm)であった。この結果を表2に示す。
Using another substrate that was not patterned, the optical density (OD) and the spectral reflectance as optical characteristics were measured with a self-recording spectrophotometer U-4000 manufactured by Hitachi High-Technologies in the same manner as in Example 1. As a result, the obtained optical density was 3.04, and the reflectance from the substrate surface side was 7.53% at 436 nm.
Moreover, as a result of measuring the film thickness of the pattern composed of the light shielding layer and the antireflection layer using a part of the etched stripe pattern, the total film thickness was 980 mm (98.0 nm). The results are shown in Table 2.

(比較例3)
比較例3は、実施例1〜9や比較例1、2とは異なり、透明基板10の表面に酸化クロム(CrO)層のみを形成した例である。酸化クロム(CrO)層は金属クロム(Cr)層と同一のエッチング液にてエッチングされるため、従来の方法でハーフトーンマスクを作成する際には、遮光性の金属クロム(Cr)層と半透過性の酸化クロム(CrO)層は別々に(すなわち、2回にわけて)成膜していた。そこで比較例3では、半透過層としての機能のみを有する酸化クロム(CrO)層のみを形成した例を、上記各実施例との比較対象として採用している。
(Comparative Example 3)
Unlike Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 and 2, Comparative Example 3 is an example in which only a chromium oxide (CrO x ) layer is formed on the surface of the transparent substrate 10. Since the chromium oxide (CrO x ) layer is etched with the same etching solution as the metal chromium (Cr) layer, a light-shielding metal chromium (Cr) layer is used when a halftone mask is formed by a conventional method. Semi-permeable chromium oxide (CrO x ) layers were deposited separately (ie, in two portions). Therefore, in Comparative Example 3, an example in which only a chromium oxide (CrO x ) layer having only a function as a semi-transmissive layer is formed is adopted as a comparison object with each of the above examples.

本例では、実施例1と同様の手順で、酸化クロム(CrO)層を膜厚300Å(30.0nm)となるように形成した。
次に、実施例1と同様の手順で露光、現像、本硬化を行い、第1のエッチング液である過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水からなる混合液を用いて酸化クロム(CrO)層をエッチングし、ストライプパターンを形成した。
In this example, a chromium oxide (CrO x ) layer was formed to a thickness of 300 mm (30.0 nm) by the same procedure as in Example 1.
Next, exposure, development, and main curing are performed in the same procedure as in Example 1, and a chromium oxide (CrO x ) layer is formed using a mixed solution of perchloric acid, cerium ammonium nitrate, and water as the first etching solution. Was etched to form a stripe pattern.

実施例1と同様に電子顕微鏡を用いて断面及び平面を観察することにより、このときの酸化クロム(CrO)層からなるパターンのオーバーエッチを評価した。その結果、断面観察からオーバーエッチ寸法は0.38μmであり、正面観察の結果から直線パターンのエッジ部における凹凸の幅は0.1μm以下であることがわかった。 By observing the cross section and the plane using an electron microscope in the same manner as in Example 1, overetching of the pattern composed of the chromium oxide (CrO x ) layer at this time was evaluated. As a result, it was found from the cross-sectional observation that the overetch dimension was 0.38 μm, and from the front observation result, the width of the unevenness at the edge portion of the linear pattern was 0.1 μm or less.

パターンニングしない他の基板を利用して、実施例1と同様に光学濃度(OD)と光学特性である分光透過率を日立ハイテクノロジーズ製の自記分光光度計U−4000で測定した。その結果得られた光学濃度は0.39であり、透過率は436nmで40.64%であった。
また、エッチングされたストライプパターンの一部を利用して、パターンの膜厚を測定した結果、膜厚は290Å(29.0nm)であった。この結果を表2に示す。
Using another substrate that was not patterned, the optical density (OD) and the spectral transmittance as optical characteristics were measured with a self-recording spectrophotometer U-4000 manufactured by Hitachi High-Technologies in the same manner as in Example 1. The resulting optical density was 0.39 and the transmittance was 40.64% at 436 nm.
Moreover, as a result of measuring the film thickness of the pattern using a part of the etched stripe pattern, the film thickness was 290 mm (29.0 nm). The results are shown in Table 2.

(比較例4)
比較例4は、実施例1〜9や比較例1〜3とは異なり、透明基板10の表面に金属クロム(Cr)層のみを形成した例である。金属クロム(Cr)は反射率が高いため、配線を含む電極やミラー等で利用されるため、実施例とのパターンニング性を比較する上で参考となるものである。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 is an example in which only a metal chromium (Cr) layer is formed on the surface of the transparent substrate 10, unlike Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3. Since metallic chrome (Cr) has high reflectivity, it is used as an electrode including a wiring, a mirror, or the like, so that it can be used as a reference in comparing patterning properties with the examples.

本例では、実施例1と同様の手順で、金属クロム(Cr)層を膜厚700Å(70.0nm)となるように形成した。
次に、実施例1と同様の手順で露光、現像、本硬化を行い、第1のエッチング液である過塩素酸、硝酸セリウムアンモニウム、水からなる混合液を用いて金属クロム(Cr)層をエッチングし、ストライプパターンを形成した。
In this example, a metal chromium (Cr) layer was formed to a thickness of 700 mm (70.0 nm) by the same procedure as in Example 1.
Next, exposure, development, and main curing are performed in the same procedure as in Example 1, and a metal chromium (Cr) layer is formed using a mixed solution composed of perchloric acid, cerium ammonium nitrate, and water as the first etching solution. Etching was performed to form a stripe pattern.

実施例1と同様に電子顕微鏡を用いて断面及び平面を観察することにより、このとき金属クロム(Cr)層からなるパターンのオーバーエッチを評価した。その結果、断面観察からオーバーエッチ寸法は0.35μmであり、正面観察の結果から直線パターンのエッジ部における凹凸の幅は0.05μm以下であることがわかった。   By observing the cross section and plane using an electron microscope in the same manner as in Example 1, overetching of a pattern composed of a metal chromium (Cr) layer was evaluated at this time. As a result, it was found from the cross-sectional observation that the overetch dimension was 0.35 μm, and from the front observation result, the width of the unevenness at the edge portion of the linear pattern was 0.05 μm or less.

パターンニングしない他の基板を利用して、実施例1と同様に光学濃度(OD)と光学特性である分光反射率と透過率を日立ハイテクノロジーズ製の自記分光光度計U−4000で測定した。その結果得られた光学濃度は3.02であり、透過率は436nmで0.092%、反射率は59.71%であった。
また、エッチングされたストライプパターンの一部を利用して、パターンの膜厚を測定した結果、これらの合計膜厚は720Å(72.0nm)であった。この結果を表2に示す。
Using another substrate that was not patterned, the optical density (OD) and the spectral reflectance and transmittance as optical characteristics were measured with a self-recording spectrophotometer U-4000 manufactured by Hitachi High-Technologies in the same manner as in Example 1. The resulting optical density was 3.02, the transmittance was 0.092% at 436 nm, and the reflectance was 59.71%.
Moreover, as a result of measuring the film thickness of the pattern using a part of the etched stripe pattern, the total film thickness was 720 mm (72.0 nm). The results are shown in Table 2.

本発明の一実施形態に係るフォトマスク用基板の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a photomask substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るフォトマスクの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the photomask which concerns on one Embodiment of this invention. フォトマスク用基板からフォトマスクをパターンニングする工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of patterning a photomask from the substrate for photomasks. フォトマスクをパターンニングする工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of patterning a photomask. 本発明の他の実施形態に係るフォトマスク用基板の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the substrate for photomasks which concerns on other embodiment of this invention. 遮光パターン形成後のフォトマスクの縦断面と平面を撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the longitudinal cross-section and plane of the photomask after light-shielding pattern formation. クロスパターン形成後の平面を撮影した光学顕微鏡写真である。It is the optical microscope photograph which image | photographed the plane after cross pattern formation. 半透過パターン形成後のフォトマスクの縦断面と平面を撮影した電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph which image | photographed the longitudinal cross-section and plane of the photomask after semi-transmissive pattern formation.

符号の説明Explanation of symbols

1・・フォトマスク
2・・フォトマスク用基板
1a・・遮光部
1b・・半透過部
1c・・透明部
10・・透明基板
20・・半透過層(第1の層)
20a・・半透過パターン
30・・複合層(第2の層)
30a・・遮光パターン
33・・遮光層
33a・・遮光層パターン
35・・反射防止層
35a・・反射防止層パターン
50・・レジスト
60・・マスク原版
70・・レジスト
80・・マスク原版
90・・金属化合物層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photomask 2 ... Photomask substrate 1a ... Shading part 1b ... Semi-transmission part 1c ... Transparent part 10 ... Transparent substrate 20 ... Semi-transmission layer (first layer)
20a..Translucent pattern 30..Composite layer (second layer)
30a ·· Light-shielding pattern 33 · · Light-shielding layer 33a · · Light-shielding layer pattern 35 · · Anti-reflection layer 35a · · Anti-reflection layer pattern 50 · · Resist 60 · · Mask master 70 · · Resist 80 · · Mask master 90 · · Metal compound layer

Claims (13)

透明基板と、該透明基板上に形成され照射光に対して半透過性を有する第1の層と、該第1の層上に形成され照射光を実質的に遮光する第2の層と、を備え、該第2の層により形成される遮光パターンが表面に露出する遮光部と、前記第1の層により形成される半透過パターンが表面に露出する半透過部と、前記透明基板が表面に露出する透明部とを形成可能なフォトマスク用基板であって、
前記第1の層は、前記第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、
前記第2の層は、前記第1の層よりも前記第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに前記第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であることを特徴とするフォトマスク用基板。
A transparent substrate, a first layer formed on the transparent substrate and semi-transmissive to the irradiation light, a second layer formed on the first layer and substantially blocking the irradiation light, A light-shielding portion where the light-shielding pattern formed by the second layer is exposed on the surface, a semi-transmissive portion where the semi-transmissive pattern formed by the first layer is exposed on the surface, and the transparent substrate is the surface A photomask substrate capable of forming a transparent portion exposed to
The first layer is insoluble or hardly soluble in the first etching solution and more easily soluble in the second etching solution than the second layer,
The photomask, wherein the second layer is more soluble in the first etching solution than the first layer and is insoluble or hardly soluble in the second etching solution. Substrate.
前記第1の層は、前記透明基板上に直接形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク用基板。   The photomask substrate according to claim 1, wherein the first layer is directly formed on the transparent substrate. 前記第1の層は、透過率70%以上100%未満の金属化合物層を介して前記透明基板上に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のフォトマスク用基板。   2. The photomask substrate according to claim 1, wherein the first layer is formed on the transparent substrate through a metal compound layer having a transmittance of 70% or more and less than 100%. 前記第1のエッチング液は、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のフォトマスク用基板。   4. The photomask substrate according to claim 1, wherein the first etching solution is a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water. 5. 前記第2のエッチング液は、水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液である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用基板。   5. The photomask substrate according to claim 1, wherein the second etching solution is a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide, and water. 前記第1の層は、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする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用基板。   The said 1st layer has as a main component 1 or 2 or more components selected from the group which consists of titanium, a titanium nitride, and a titanium oxynitride, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. The substrate for photomasks described in 1. 前記第2の層は、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のフォトマスク用基板。   The said 2nd layer has as a main component 1 or 2 or more components selected from the group which consists of chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride of Claim 1-6 characterized by the above-mentioned. The photomask substrate according to any one of the above. 前記第2の層は、遮光層と、該遮光層よりも表面側に形成された反射防止層と、を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のフォトマスク用基板。   8. The photomask according to claim 1, wherein the second layer includes a light-shielding layer and an antireflection layer formed on a surface side of the light-shielding layer. substrate. 前記反射防止層は、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とすることを特徴とする請求項8に記載のフォトマスク用基板。   9. The photomask according to claim 8, wherein the antireflection layer contains, as a main component, one or more components selected from the group consisting of chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride. substrate. 前記第1の層は、クロム、クロム酸化物、クロム窒化物及びクロム酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層であり、
前記第2の層は、チタン、チタン窒化物及びチタン酸窒化物からなる群より選択される1又は2以上の成分を主成分とする層であり、
前記第1のエッチング液は、水酸化カリウム、過酸化水素及び水の混合液であり、
前記第2のエッチング液は、硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸及び水の混合液であることを特徴とする請求項1〜3、8、9のいずれか1項に記載のフォトマスク用基板。
The first layer is a layer mainly composed of one or more components selected from the group consisting of chromium, chromium oxide, chromium nitride, and chromium oxynitride,
The second layer is a layer mainly composed of one or more components selected from the group consisting of titanium, titanium nitride, and titanium oxynitride,
The first etching solution is a mixed solution of potassium hydroxide, hydrogen peroxide and water,
10. The photomask substrate according to claim 1, wherein the second etching solution is a mixed solution of cerium ammonium nitrate, perchloric acid, and water.
前記第1の層及び前記第2の層は、スパッタリング法、イオンプレーティング法又は蒸着法により形成されることを特徴とする請求項1〜10に記載のフォトマスク用基板。   The photomask substrate according to claim 1, wherein the first layer and the second layer are formed by a sputtering method, an ion plating method, or an evaporation method. 透明基板と、該透明基板上に形成され照射光に対して半透過性を有する第1の層と、該第1の層上に形成され照射光を実質的に遮光する第2の層と、を備えたフォトマスク用基板により形成されるフォトマスクであって、
前記第1の層は、前記第2の層よりも第1のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であるとともに第2のエッチング液に対して易溶性であり、
前記第2の層は、前記第1の層よりも前記第1のエッチング液に対して易溶性であるとともに前記第2のエッチング液に対して不溶性又は難溶性であり、
前記フォトマスクには、
前記第1のエッチング液により前記第2の層がエッチングされて形成された遮光パターンが表面に露出する遮光部と、
前記第2のエッチング液により前記第1の層がエッチングされて形成された半透過パターンが表面に露出する半透過部と、
前記第1のエッチング液及び前記第2のエッチング液により前記第2の層及び前記第1の層がそれぞれエッチングされて前記透明基板が表面に露出した透明部と、が形成されていることを特徴とするフォトマスク。
A transparent substrate, a first layer formed on the transparent substrate and semi-transmissive to the irradiation light, a second layer formed on the first layer and substantially blocking the irradiation light, A photomask formed of a photomask substrate comprising:
The first layer is insoluble or hardly soluble in the first etching solution and more easily soluble in the second etching solution than the second layer,
The second layer is more soluble in the first etching solution than the first layer and insoluble or hardly soluble in the second etching solution,
The photomask includes
A light shielding part in which a light shielding pattern formed by etching the second layer with the first etching solution is exposed on the surface;
A semi-transmissive part in which a semi-transmissive pattern formed by etching the first layer with the second etching solution is exposed on the surface;
The second layer and the first layer are etched by the first etching solution and the second etching solution, respectively, and a transparent portion where the transparent substrate is exposed on the surface is formed. A photomask.
請求項12に記載されたフォトマスクの製造方法であって、
前記第2の層の表面にレジストを被覆する第1のレジスト被覆工程と、
第1のマスクパターンが形成されたマスクを介して前記第1のレジスト被覆工程で被覆した前記レジストの露光を行う第1の露光工程と、
前記第1の露光工程後に前記レジストのうち露光された部分を除去する第1のレジスト除去工程と、
前記レジストが除去された領域に露出した前記第2の層を前記第1のエッチング液でエッチングして前記遮光パターンを形成する第1のエッチング工程と、
前記第1のレジスト除去工程で残存した前記レジストを剥離する第1のレジスト剥離工程と、
レジストを再度表面に被覆する第2のレジスト被覆工程と、
第2のマスクパターンが形成されたマスクを介して前記第2のレジスト被覆工程で被覆した前記レジストの露光を行う第2の露光工程と、
前記第2の露光工程後に前記レジストのうち露光された部分を除去する第2のレジスト除去工程と、
前記レジストが除去された領域に露出した前記第1の層を前記第2のエッチング液でエッチングして前記半透過パターンを形成する第2のエッチング工程と、
前記第2のレジスト除去工程で残存した前記レジストを剥離する第2のレジスト剥離工程と、を行うことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
A method of manufacturing a photomask according to claim 12,
A first resist coating step of coating a resist on the surface of the second layer;
A first exposure step of exposing the resist coated in the first resist coating step through a mask on which a first mask pattern is formed;
A first resist removal step of removing an exposed portion of the resist after the first exposure step;
A first etching step of etching the second layer exposed in the region where the resist is removed with the first etching solution to form the light-shielding pattern;
A first resist stripping step of stripping off the resist remaining in the first resist removal step;
A second resist coating step for coating the surface with the resist again;
A second exposure step of exposing the resist coated in the second resist coating step through a mask on which a second mask pattern is formed;
A second resist removal step of removing an exposed portion of the resist after the second exposure step;
A second etching step of etching the first layer exposed in the region where the resist has been removed with the second etching solution to form the semi-transmissive pattern;
And a second resist stripping step of stripping the resist remaining in the second resist removal step.
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