JP2010038930A - フォトマスク、フォトマスク用ブランク、フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングが施されることにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスク。
【選択図】なし
Description
ここで、多階調フォトマスクは、図6(1)及び図7(1)に示すように、透明基板上に、露光光を遮光する遮光部1と、露光光を透過する透光部2と、露光光を一部透過する半透光部3とを有する。半透光部3は、遮光部と透光部の中間的な透過率を得るための領域であり、例えば、図6(1)に示すように遮光部と透光部の中間的な透過率を有する半透光膜3a’を形成した領域、あるいは、図7(1)に示すように多階調フォトマスクを使用(搭載)してパターン転写を行う大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン3a及び微細透過部3b(いわゆるグレートーンパターン)を形成した領域であって、これらの領域を透過する露光光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減して、係る領域に対応するフォトレジストの現像後の膜減りした膜厚を所望の値に制御することを目的として形成される。
大型多階調マスクを、ミラープロジェクション方式や、レンズを使ったレンズプロジェクション方式の大型露光装置に搭載して使用する場合、半透光部3を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、この半透光部3を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部1に対応する部分と半透光部3に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図6(2)及び図7(2)に示すように、通常の遮光部1に対応する部分1’が例えば約1μm、半透光部3に対応する部分3’が例えば約0.4〜0.5μm、透光部2に対応する部分はレジストのない部分2’となる。そして、レジストのない部分2’で被加工基板の第1のエッチングを行い、半透光部3に対応する薄い部分3’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第2のエッチングを行うことによって、1枚のマスクで従来のマスク2枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
月刊FPD Intelligence、p.31-35、1999年5月
また、LSI用マスクを製造するための小型マスクブランクにおいては、高いエッチング精度が必要であるため、ドライエッチングによってマスクブランク上に形成された薄膜のパターニングが施される。
これに対し、FPD用大型マスクは、例えば、330mm×450mmから1220mm×1400mmと相対的に大型であって、ミラープロジェクション方式やレンズを使ったレンズプロジェクション方式の露光装置に搭載されて使用されることが多い。また、FPD用大型マスクを、ミラープロジェクション(スキャニング露光方式による、等倍投影露光)方式の露光装置に搭載して使用する場合、(1)反射光学系だけでマスクを介した露光が行われるので、LSI用マスクの如きレンズ系の介在に基づき生じる色収差は問題とならないこと、及び、(2)現状では多色波露光の影響(透過光や反射光に基づく干渉や、色収差の影響など)を検討するよりも、単色波露光に比べ大きな露光光強度を確保した方が総合的な生産面から有利であることから、またレンズ方式の大型露光装置に搭載して使用する場合上記(2)に記載したことなどから、超高圧水銀灯のi〜g線の広い帯域を利用し多色波露光を実施している。
また、FPD用大型マスクの製造においては、大型のドライエッチング装置の作製が難しく、作製したとしても非常に高価で均一にエッチングすることは技術的に難しい。このようなことから、FPD用大型マスクを製造するための大型マスクブランクにおいては、コスト面及びスループットを重視してエッチング液を用いたウエットエッチングを採用し、マスクブランク上に形成された薄膜のパターニングが施されることが多い。
そこで、本発明者らは、FPD用大型多階調マスクブランク及びマスクに関し、半透光膜及び遮光膜のそれぞれにウエットエッチングによるパターニングが施される場合について、厳しくなる要求精度(規格値)を満たすための課題について検討した。
その結果、厳しくなる要求精度や細線化に対応して、面内CD(線幅)異常が生じ、エッチング不良(例えば、標準のエッチング時間に対し局所的にエッチング時間が極端に長くなる)が生じる課題があり、厳しくなる要求精度(規格値)を満たすための障害になることが判った。詳しくは、パターンの違いによって最適エッチング時間が数十秒単位で変化し、CDの中心値の制御が困難となり、厳しくなる要求精度(規格値)を満たすことが困難となる課題があることが判った。また、パターンによって(例えば線幅が極細いライン状の透光部において)エッチング不良(Crの抜け不良)が発生する課題があることが判った。
上記の結果に基づき、次のように考察した。半透光膜で半透光部を形成するタイプの多階調マスクでは、その製造工程の過程で、基板上に複数の層(半透光膜層と遮光膜層)が直接積層されている(つまり互いに接している)。ここで、透過率を制御する関係並びにスパッタ成膜で成膜する関係上、半透光膜や遮光膜は金属又は金属化合物の膜となる場合が多いが、これら半透光膜や遮光膜の各々にある程度の導電性があると、電解質溶液に接したときに、電池(局部電池、ガルバニ電池)を構成してしまい、一方から他方に向けて、(電解質溶液中を)電子が移動する。尚、典型的なクロムエッチャントは、硝酸第二セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えたもので、強酸性溶液である。このような関係にある積層膜にエッチングを施すと、面内で酸化反応が不均一に生じ、エッチング速度が相対的に速い部分と、エッチング速度が相対的に遅い部分が生じる。結果として、面内CD(線幅)異常が生じ、エッチング不良(例えば、標準のエッチング時間に対し局所的にエッチング時間が極端に長くなる)が生じるのではないかと考えられる。
例えば、半透光膜先付けタイプ(例えば、基板/MoSi半透光膜/Cr遮光膜のブランクを使用した場合)では、上層Cr遮光膜のウエットエッチング時に、面内のエッチング速度のばらつきによって、他よりも先にCr遮光膜のエッチングが終了しこれによって他よりも先にMoSi半透光膜が露出した箇所で電池が構成され、エッチング速度が相対的に速い部分と、エッチング速度が相対的に遅い部分が生じる。その結果、面内CD(線幅)異常が生じ、エッチング不良が生じ、厳しくなる要求精度(規格値)を満たすための障害になる。
(構成1)
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングが施されることにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスク。
(構成2)
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層、は電気抵抗がシート抵抗値50kΩ/□ 以上の非導電性材料からなることを特徴とする構成1に記載の多階調フォトマスク。
(構成3)
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層、は金属の酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物のいずれかからなる材料であり、該材料に含まれる酸素、窒素、又は炭素の含有量が、前記シート抵抗値50kΩ/□以上とするに足りるものであることを特徴とする構成1又は2に記載の多階調フォトマスク。
(構成4)
前記多階調フォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用の多階調フォトマスクであり、該半透光部は、該薄膜トランジスタのチャネル部に相当する部分のパターンを転写するものであることを特徴とする構成1〜3のいずれかに記載の多階調フォトマスク。
(構成5)
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で形成する工程と、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによってパターニングを行うことにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部を形成する工程を含む多階調フォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。
(構成6)
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜をこの順に有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングを施すことによって、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスク用ブランク。
(構成7)
構成1〜4のいずれかに記載のフォトマスク又は構成5に記載のフォトマスク製造方法によるフォトマスクを用い、i線〜g線の波長帯域に亘る露光光によって、フォトマスクに形成された多階調パターンを被転写体上に転写する工程を含む、パターン転写方法。
本発明の多階調フォトマスクは、
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングが施されることにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする(構成1)。
本発明の多階調フォトマスクの製造方法は、
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で形成する工程と、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによってパターニングを行うことにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部を形成する工程を含む多階調フォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする(構成5)。
本発明の多階調フォトマスク用ブランクは、
透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜をこの順に有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングを施すことによって、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする(構成6)。
上記構成1、5、6に係る発明によれば、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなることによって、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなることによって、前記遮光膜及び前記半透光膜が互いに接してエッチング液に晒された場合に生じることのある弊害、例えば、面内のエッチング速度の差異が生じることによる弊害、を回避しうる。
本発明においては、(1)半透光膜を非導電性とする態様、(2)遮光膜を非導電性とする態様、及び、(3)半透光膜と遮光膜の双方を非導電性とする態様、がある。
本発明においては、例えば、前記半透光膜は非導電性材料からなり(従って非導電性である)、かつ、前記遮光膜は導電性材料からなる態様とすることができる。
本発明において、非導電性材料は、上述した弊害を回避しうる程度に、導電性を小さくした材料が含まれる。
このための具体的手段としては、例えば、膜の深さ方向(厚さ方向)の組成を変化させて、接触面側の層の導電性を小さくする。
本発明においては、(1)半透光膜における遮光膜との接触面側の層の導電性を小さくする(非導電性とする)態様、(2)遮光膜における半透光膜との接触面側の層の導電性を小さくする(非導電性とする)態様、及び、(3)半透光膜と遮光膜の双方における互いの接触面側の層の導電性を小さくする(非導電性とする)態様、がある。
例えば、半透光膜上に形成される遮光膜の下層側の導電性を小さくする(例えばCr遮光膜の下層をNリッチのCrN層として導電性を小さくする)態様がある。また、例えば、遮光膜の下に形成される半透光膜の上層側の導電性を小さくする(例えばMoSi半透光膜の上層をNリッチのMoSiN層として導電性を小さくする)態様がある。
シート抵抗値50kΩ/□以上の非導電性材料とすることによって、前記遮光膜及び前記半透光膜が互いに接してエッチング液に晒された場合に生じることのある弊害、例えば、面内のエッチング速度の差異が生じることによる弊害、を実質的に回避しうるからである。
本発明は、シート抵抗値50kΩ/□以上の非導電性材料とすることによって、前記遮光膜及び前記半透光膜が互いに接してエッチング液に晒された場合に生じることのある弊害、例えば、面内のエッチング速度の差異が生じることによる弊害、を実質的に回避しうる程度に至るまで又はそのレベルを超えて導電性を小さくしたものであるといえる。
このような素材として好ましいものは、具体的には、例えば、上述した弊害を回避しうる程度の非導電性を有するMo化合物、SiやSiの化合物、Cr化合物、Al化合物等が挙げられる。このうち、Mo化合物としては、MoSixのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。Siの化合物、Cr化合物、Al化合物としては、Si、Cr、Alのそれぞれ窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。これらの化合物の組成を決定するに際しては、窒素、酸素、炭素量を調整することにより、非導電性をもつものとする。
このような素材として好ましいものは、具体的には、例えば、導電性を有するMo化合物、CrやCr化合物、WやW化合物、AlやAl化合物等が挙げられる。このうち、Mo化合物としては、MoSiXのほか、MoSiの窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。Crの化合物、W化合物、Al化合物としては、Cr、W、Alのそれぞれ窒化物、酸化物、酸化窒化物、炭化物などが含まれる。これらの化合物の組成を決定するに際しては、金属含有量を調整することにより、導電性をもつものとする。
ここで、半透光膜の材料としては、MoとSiで構成されるMoSi系材料に限らず、金属及びシリコン(MSi、M:Mo、Ni、W、Zr、Ti、Cr等の遷移金属)、酸化窒化された金属及びシリコン(MSiON)、酸化炭化された金属及びシリコン(MSiCO)、酸化窒化炭化された金属及びシリコン(MSiCON)、酸化された金属及びシリコン(MSiO)、窒化された金属及びシリコン(MSiN)、などが挙げられる。
遮光膜の材質としては、例えば、CrN、CrO、CrN、CrC、CrONなどCrを主成分とするものが挙げられる。遮光膜は、これらの単層でもこれらを積層したものであっても良い。遮光膜は、好ましくは、Crからなる遮光層にCr化合物(CrO、CrN、又はCrC)からなる反射防止層を積層したものが好ましい。
例えば、遮光膜をCr,半透光膜をMoSiで形成した場合、Cr遮光膜を硝酸第2セリウムアンモニウムと過酸素塩を混合させて希釈したエッチング液を用いてウェットエッチングすると、下地のMoSi半透光膜との間では高いエッチング選択比が得られるので、MoSi半透光膜に殆どダメージを与えずにCr遮光膜だけをエッチングにより除去することが可能である。
具体的には、例えば、図2(11)に示すように、透明基板21上に半透光膜22と遮光膜23とをこの順で形成し、これらの膜のパターニングを施して、半透光膜パターン22aと遮光膜パターン23aとを形成してなる多階調マスクや、図3(8)に示すように、透明基板21上に遮光膜23と半透光膜22とがこの順で積層され、且つ半透光膜22の形成は遮光膜23のパターニング後に行い、これらの膜のパターニングを施して、遮光膜パターン23aと半透光膜パターン22aとを形成してなる多階調マスク、などが挙げられる。
本発明において、透明基板の露出した透光部の露光光透過率を100%としたとき、半透光膜の露光光透過率は20〜60%が好ましく、40〜60%が更に好ましい。ここで透過率とは、多階調フォトマスクを使用する例えば大型LCD用露光機の露光光の波長に対する透過率のことである。
本発明において、形成されるマスクの遮光部は、半透光膜と遮光膜の積層となる場合は、遮光膜単独では遮光性が足りなくても半透光膜と合わせた場合に遮光性が得られれば良い。
本発明において、遮光膜と半透光膜は、基板上に成膜したときに密着性が良好であることが望ましい。
本発明では、Crを含む材料のエッチング液としては、硝酸第2セリウムアンモニウムを含むエッチング液を用いることができる。
TFT基板製造用のマスクパターンの一例を図4に示す。TFT基板製造用のパターン100は、TFT基板のソース及びドレインに対応するパターン101a、101bからなる遮光部101と、TFT基板のチャネル部に対応するパターンからなる半透光部103と、これらパターンの周囲に形成される透光部102とで構成される。
(実施例1)
(マスクブランクの作製)
大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、多階調フォトマスク用の半透光膜の成膜を行った。具体的には、Mo:Si=20:80(原子%比)のターゲットを用い、ArとN2をスパッタリングガス(流量比;Ar 1 :N2 9 )として、モリブデン及びシリコンの窒化膜からなる半透光膜(MoSiN)を、露光光源の波長に対する透過率が40%となる膜厚(約331Å)で形成した。この半透光膜(MoSiN)の電気抵抗はシート抵抗値50kΩ/□以上の非導電性であった。
上記半透光膜上に、遮光膜として、まずArガスをスパッタリングガスとしてCr膜(主遮光膜)を620オングストローム、次いでArとNOガスをスパッタリングガスとしてCrON膜(膜面反射防止膜)を250オングストローム、連続成膜した。尚、各膜はそれぞれ組成傾斜膜であった。
以上のようにして、FPD用大型マスクブランクを作製した。
上記のようにして、透明基板21(QZ)上に、半透光膜22(非導電性MoSiN)、及び遮光膜23(基板側からCr遮光膜23a/CrON反射防止膜23b)を順次成膜したマスクブランクを準備する(図2(1)参照)。
次に、このマスクブランク上に例えば電子線或いはレーザ描画用のポジ型レジストをCAPコータ装置を用いて塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜を形成する。次に、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画後、これを現像して、マスクブランク上に透光部を除く領域(即ち遮光部及び半透光部に対応する領域)にレジストパターン24aを形成する(図2(2)参照)。
次に、形成されたレジストパターン24aをマスクとして、遮光膜23をウエットエッチングする。使用するエッチング液は、硝酸第二セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えたもので、強酸性溶液である。図2(3)は、CrON反射防止膜23bがエッチングされ消失した時点での状態を示しており、Cr遮光膜23aの一部に局所的にエッチングが進んでしまった箇所が生じた状態を示している。一般にパターンの広い領域においては、狭い領域よりエッチングが速く進む(マイクロローディング効果)ため、Cr遮光膜上でのエッチング速度は、位置によって差異がある。図2(4)は、Cr遮光膜23aのエッチングが進行し、一部で半透光膜22が露出した状態を示している。本発明では半透光膜22は非導電性のMoSiN膜であるので、Cr膜とMoSiN膜との間で電位差が生じない。そのため、Cr膜とMoSiN膜が接触した部分付近でも特にCr膜の酸化反応が阻害されることはない。図2(5)は、Cr遮光膜23aのエッチングが終了した状態を示している。位置によるパターン形状や粗密のちがいはあるものの、導電膜との接触(電池の形成)などの加速によってCrパターンが残るようなことはない。
次に、形成されたレジストパターン24a等をマスクとして、半透光膜22をウエットエッチングする(図2(6)参照)。使用するエッチング液は、弗化水素アンモニウムに過酸化水素を加えたものである。
次に、残存するレジストパターン24aを、濃硫酸などを用いて、あるいは酸素によるアッシングにより、除去する(図2(7)参照)。
次に、形成されたレジストパターン24bをマスクとして、半透光部となる領域の遮光膜23をウエットエッチングにより除去する。これにより、半透光部上の遮光膜が除去されて半透光部が形成される(図2(9)の中程参照)。また、半透光部は遮光部と画されて半透光部及び遮光部が形成される(図2(9)の右側参照)。このとき、本発明では半透光膜22は非導電性のMoSiNであるので、側壁において薬液と接触するCrとMoSiNとの間で電位差が生じない。そのため、CrとMoSiNが接触した部分付近でも特にCrの酸化反応が阻害されることはない。
最後に、残存するレジストパターン24bを、濃硫酸などを用いて除去する(図2(10)参照)。
以上のようにして多階調フォトマスクが出来上がる。
また、図2(8)〜(9)に示すように、基板保護や描画効率を目的として、透光部の領域に、2回目の描画における位置ずれやアライメントずれを考慮して透光部の領域よりも小さめのレジストパターン24cが形成されるようにしてもよい。
なお、上記実施例では、図2(10)にTFTと表記した、透光部、遮光部、半透光部、遮光部が隣接した部分を前述の図4で説明したTFT基板製造用のマスクパターンの部分に適用できる。
(評価)
実施例に係る多階調フォトマスクは、ウエットエッチング工程中に電池が構成されることに基づくと考えられる、面内CD(線幅)異常や、エッチング不良(例えば、Crが標準以上の時間をかけないと抜けない)は生じることはないことが確認された。
(マスクブランクの作製)
大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、大型インラインスパッタリング装置を使用し、多階調フォトマスク用の半透光膜の成膜を行った。具体的には、Mo:Si=20:80(原子%比)のターゲットを用い、Arをスパッタリングガスとして、としてモリブデン及びシリコンからなる半透光膜(MoSi4)を、露光光源の波長に対する透過率が40%となる膜厚で形成した。この半透光膜(MoSi4)のシート抵抗値は1kΩ/□以下であり導電性であった。
上記半透光膜上に、遮光膜として、まずArガスをスパッタリングガスとしてCr膜(主遮光膜)を620オングストローム、次いでArとNOガスをスパッタリングガスとしてCrON膜(膜面反射防止膜)を250オングストローム、連続成膜した。尚、各膜はそれぞれ組成傾斜膜であった。
以上のようにして、FPD用大型マスクブランクを作製した。
上記のようにして、透明基板21(QZ)上に、半透光膜22(導電性MoSiN4)、及び遮光膜23(基板側からCr遮光膜23a/CrON反射防止膜23b)を順次成膜したマスクブランクを準備する(図5(1)参照)。
次に、このマスクブランク上に例えば電子線或いはレーザ描画用のポジ型レジストをCAPコータ装置を用いて塗布し、ベーキングを行って、レジスト膜を形成する。次に、電子線描画機或いはレーザ描画機などを用いて描画を行う。描画後、これを現像して、マスクブランク上に透光部を除く領域(即ち遮光部及び半透光部)に対応するレジストパターン24aを形成する(図5(2)参照)。
次に、形成されたレジストパターン24aをマスクとして、遮光膜23をウエットエッチングする。使用するエッチング液は、硝酸第二セリウムアンモニウムに過塩素酸を加えたもので、強酸性溶液である。図5(3)は、CrON反射防止膜23bがエッチングされ消失した状態を示しており、Cr遮光膜23aの一部に局所的にエッチングが進んでしまった箇所が生じた状態を示している。上述のとおり、パターンの広い領域においては狭い領域よりエッチングが速く進む(マイクロローディング効果)傾向があるため、面内でのエッチングの進行には不均一が生じる。図5(4)は、Cr遮光膜23aのエッチングが進行し、一部で半透光膜22が露出した状態を示している。比較例では半透光膜22は導電性のMoSi膜であるので、Cr膜とMoSi膜との間で電位差が生じる。そのため、Cr膜とMoSi膜が接触した部分付近ではCr膜の酸化反応が進む一方、Cr膜の残留している部分は、更に酸化反応が遅くなる。図5(5)は、Cr遮光膜23aのエッチングを終了した状態を示しているが、一部Cr膜が残留している。
次に、形成されたレジストパターン24a等をマスクとして、半透光膜22をウエットエッチングする(図5(6)参照)。使用するエッチング液は、弗化水素アンモニウムに過酸化水素を加えたものである。
次に、残存するレジストパターン24aを、濃硫酸などを用いて、あるいは酸素によるアッシングにより、除去する(図5(7)参照)。
次に、形成されたレジストパターン24bをマスクとして、半透光部となる領域の遮光膜23をウエットエッチングにより除去する。これにより、半透光部上の遮光膜が除去されて半透光部が形成される(図5(9)中程参照)。また、半透光部は遮光部と画されて半透光部及び遮光部が形成される(図5(9)右側参照)。このとき、比較例では半透光膜22は導電性のMoSiであるので、CrとMoSiとの間で電位差が生じる。すなわち、CrとMoSiが薬液に接触する側壁部分で、MoSiと薬液の間の電子のやりとりが生じ、Crのエッチング速度が阻害される(図5(9)中程参照)。一方、エッチングが比較的進んだ箇所においては、エッチング時間を長くすると、パターンのサイドエッチングが生じて、線幅精度を劣化する(図5(9)右側参照)。
最後に、残存するレジストパターン24bを、濃硫酸などを用いて除去する(図5(10)参照)。
以上のようにして多階調フォトマスクが出来上がる。
比較例に係る多階調フォトマスクは、ウエットエッチング工程中に電池が構成されることに基づくと考えられる、面内CD(線幅)異常が生じ、エッチング不良(例えば、Crが標準以上の時間をかけないと抜けない)が生じ、厳しくなる要求精度(規格値)を満たすための障害になることがわかった。
この多階調マスクは次のようにして製造することができる(図3参照)。
まず、ガラス基板等の透明基板21上に、遮光膜23を形成したマスクブランク20の上に、電子線用のポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン描画、現像を行って、レジストパターン24aを形成する(図3(1)(2)参照)。このレジストパターン24aは、半透光部を形成する領域(図3に図示するBの領域)ではレジストが除去され、遮光部を形成する領域(図3に図示するAの領域)及び透光部を形成する領域(図3に図示するCの領域)にはレジストが残存する。
次に、形成されたレジストパターン24aをマスクとして、遮光膜23をウエットエッチングして、遮光部及び透光部に対応する遮光膜パターン23aを形成する(図3(3)参照)。半透光部に対応する領域(B領域)では、上記遮光膜23のエッチングにより下地の透明基板21が露出した状態である。残存するレジストパターン24aは、濃硫酸などを用いて、或いは酸素によるアッシングによって、除去する(図3(4)参照)。
次に、再び全面に前記ポジ型レジスト膜を形成し、2回目の描画を行う。描画後、これを現像して、透光部(C領域)ではレジストが除去され、遮光部及び半透光部にはレジストが残存するレジストパターン24bを形成する(図3(6)参照)。
次に、形成されたレジストパターン24bをマスクとして、透光部となるC領域の半透光膜22及び遮光膜23aをウエットエッチングにより除去する。これにより、遮光部は透光部と画され、遮光部(A領域)及び透光部(C領域)が形成される(図3(7)参照)。残存するレジストパターン24bは、濃硫酸などを用いて、或いは酸素アッシング等を用いて除去する(図3(8)参照)。
以上のようにして、多階調マスク10が出来上がる。
遮光膜23として、シート抵抗値は1kΩ/□以上の非導電性であるMoSiN膜を用いた場合である。
この場合も、実施例1と同様の効果が得られる。
2 透光部
3 半透光部
3a 微細遮光パターン
3b 微細透過部
3a’ 半透光膜
10 多階調フォトマスク
20 多階調フォトマスク用ブランク
21 透明基板
22 半透光膜
23 遮光膜
24 レジスト膜
100 TFT基板用パターン
101 遮光部
102 透光部
103 半透光部
Claims (7)
- 透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングが施されることにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスク。 - 前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層、は電気抵抗がシート抵抗値50kΩ/□以上の非導電性材料からなることを特徴とする請求項1に記載の多階調フォトマスク。
- 前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層、は金属の酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物のいずれかからなる材料であり、該材料に含まれる酸素、窒素、又は炭素の含有量が、前記シート抵抗値50kΩ/□以上とするに足りるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の多階調フォトマスク。
- 前記多階調フォトマスクは、薄膜トランジスタ製造用の多階調フォトマスクであり、該半透光部は、該薄膜トランジスタのチャネル部に相当する部分のパターンを転写するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の多階調フォトマスク。
- 透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜を順不同で形成する工程と、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによってパターニングを行うことにより、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部を形成する工程を含む多階調フォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスクの製造方法。 - 透明基板上に、露光光の一部を透過する半透光膜と露光光を遮光する遮光膜をこの順に有し、前記半透光膜と前記遮光膜にそれぞれウエットエッチングによるパターニングを施すことによって、露光光を透過する透光部、露光光を一部透過する半透光部、露光光を遮光する遮光部が形成された多階調フォトマスクを製造するためのフォトマスクブランクにおいて、
前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜は非導電性材料からなる、又は、前記遮光膜及び前記半透光膜のうちの少なくとも一方の膜において少なくともこれらの膜が互いに接触する面を含む一定厚さの層は非導電性材料からなる、ことを特徴とする多階調フォトマスク用ブランク。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のフォトマスク又は請求項5に記載のフォトマスク製造方法によるフォトマスクを用い、i線〜g線の波長帯域に亘る露光光によって、フォトマスクに形成された多階調パターンを被転写体上に転写する工程を含む、パターン転写方法。
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