JP2015102608A - フォトマスクの製造方法、フォトマスク、パターン転写方法及び表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のフォトマスクの製造方法は、透明基板上に、下層膜、中間膜、上層膜、及びフォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第1レジストパターンを形成する工程と、第1レジストパターンをマスクとして上層膜をエッチングし、更に、第1レジストパターン又はエッチングされた上層膜をマスクとして、中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、第1レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第2レジストパターンを形成する工程と、第2レジストパターンをマスクとして、上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた中間膜をマスクとして、下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、を有する。
【選択図】図4
Description
但し、フォトマスクの転写用パターンを単純に微細化することによって、FPDの配線パターンを微細化し、その線幅(CD)精度を得ることは容易ではない。
続いて、フォトレジスト層12を露光(描画)及び現像することで、遮光層11の上にレジストパターン12P1が形成される(図1(C))。
レジストパターン12P1をエッチングマスクとして用い、遮光層11が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、透明基板10上に所定形状にパターニングされた遮光層パターン11P1が形成される(図1(D))。レジストパターン12P1を除去した後(図1(E))、位相シフト層13が形成される。位相シフト層13は、透明基板10の上に遮光層パターン11P1を被覆するように形成される(図1(F))。
特許文献2の方法によれば、複数回のフォトリソグラフィ工程によるずれ成分を、実質的にゼロとすることが可能である。しかし、上層膜と下層膜との間に、エッチング選択性が必要であるため、膜素材の選択には一定の制約がある。本発明者は、2つの膜パターンを形成するための膜材料に、エッチング選択性の制約がなく、より自由な膜材料の選択が行えることにより、更に、優れた転写特性のフォトマスクが得られることに注目し、鋭意検討を行った。
(構成1)
透明基板上に、転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が積層し、更に表面にフォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記上層膜をエッチングし、更に、前記第1レジストパターン又はエッチングされた前記上層膜をマスクとして、前記中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、
前記第1レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして、前記上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた前記中間膜をマスクとして、前記下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、
を有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなり、かつ、
前記後エッチング工程においては、前記上層膜の追加エッチングと前記下層膜のエッチングが同時に進行することを特徴とする、構成1に記載のフォトマスクの製造方法。
前記後エッチングのあと、表面が露出している部分の中間膜を、エッチング除去する工程を有することを特徴とする構成1又は2に記載のフォトマスクの製造方法。
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であることを特徴とする、構成1〜3のいずれか記載のフォトマスクの製造方法。
前記転写用パターンは、
透明基板の表面が露出した透光部と、
透明基板上に少なくとも遮光膜が形成された遮光部と、
前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜が形成されることにより露光光を一部透過し、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して所定幅に形成された半透光部と
を含むことを特徴とする、構成4に記載のフォトマスクの製造方法。
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜30%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、120〜240度であることを特徴とする、構成5に記載のフォトマスクの製造方法。
前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜60%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、90度以下であることを特徴とする、構成5記載のフォトマスクの製造方法。
透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写用パターンが形成された、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅D(μm)の部分を有し、D≦1.0であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜は、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなることを特徴とする、構成8に記載の表示装置製造用フォトマスク。
前記転写用パターンにおいて、任意の遮光部が有する2つの対向するエッジにそれぞれ隣接する2つの半透光部の幅を、それぞれD1(μm)及びD2(μm)とするとき、D1とD2の差が0.1以下であることを特徴とする、構成8又は9に記載の表示装置製造用フォトマスク。
前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなることを特徴とする、構成8〜10のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜30%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、150〜210度であることを特徴とする、構成8〜11のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、2〜60%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、90度以下であることを特徴とする構成8〜11のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
構成8〜13のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用い、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、パターン転写方法。
構成8〜13のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用い、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、表示装置の製造方法。
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅D(μm)の部分を有する
前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなる。
(図4のフォトマスクの製造方法)
図4(A)
まず、フォトマスクブランクを用意する。これは透明基板10上に下層膜20、中間膜30、上層膜40を積層させ、更に最表面にフォトレジスト膜50を形成したものである。
次に、上記フォトマスクブランクを描画装置にセットして、所定のパターンを描画する。描画装置は、FPDマスク用のものを用い、レーザー描画を適用する。その後、レジスト膜50を現像する。現像剤としては、公知のものが使用でき、例えば、KOH、NaOHといった無機のアルカリ性現像剤が好適に使用できる。尚、この現像によって形成される第1レジストパターン50P1は、後段で更に追加現像することで形状変化を施すものであるため、図4(B)の段階での現像を予備現像ともいう。
予備現像によって形成された第1レジストパターン50P1をマスクとして、上層膜用のエッチング剤を用い、上層膜40をエッチングする(予備エッチング1)。エッチングはドライエッチングでもウェットエッチングでも良いが、本態様ではウェットエッチングを適用する。この第1レジストパターン50P1は、後工程において、再度形状を変化させて第2レジストパターン50P2とした後に再度マスクとして使用するため、エッチングによるレジストパターンの損傷や膜減りが殆ど生じないウェットエッチングは有利に適用できる。
次いで、中間膜エッチング用のエッチング剤を使用して、中間膜30をエッチングする(予備エッチング2)。このエッチングもドライエッチングでもウェットエッチングでも良いが、ウェットエッチングがより好ましい。ドライエッチングを適用する場合には、第1レジストパターン50P1がマスクとなるが、ここではウェットエッチングを適用するので、エッチングされた上層膜40がマスクとなる。これによって、下層膜の一部が露出する。
次いで、第1レジストパターン50P1に対して、追加現像を施すことにより、第2レジストパターン50P2を形成する。予備現像の段階では、十分に感光したレジストが現像により溶出し、第1レジストパターン50P1が形成されたが、そのエッジ部分は、現像の閾値に達しない不十分な光量の露光を受けている。この不十分な露光は、第1レジストパターン50P1のエッジに沿って一定の幅で生じていることを利用し、追加現像を行うことによって、一定の寸法D(μm)分、第1レジストパターン50P1のエッジ部分を後退させることができる。後退させる幅(つまり第1レジストパターン50P1の消失する幅)D(μm)は、1(μm)以下、より好ましくは、0.1〜1(μm)である場合に、本発明の効果が顕著である。これにより、第1レジストパターン50P1に被覆されていた上層膜40のエッジ部分がD(μm)の幅で露出する。
形成された第2レジストパターン50P2をマスクとし、再度、上層膜用のエッチング剤を用いてエッチングを行う。これにより、上層膜40のエッジ部分のD(μm)相当の幅がエッチング除去され、この除去された部分に被覆されていた中間膜30のエッジ部分が露出する。
このように上層膜40を追加エッチングし、また下層膜20の露出部分をエッチングする工程を、上述の予備エッチングに対して、後エッチングという。
尚、後エッチングにおいても、ドライエッチング、ウェットエッチングのいずれを適用しても良いが、ウェットエッチングを適用することがより好ましい。これにより、上層膜40により被覆されていた中間膜30のエッジ部分が、D(μm)の幅で露出する。また、下層膜20に被覆されていた透明基板10の表面が、一部露出する。このように、透光部103、遮光部102、半透光部101a、101bが形成される。
次いで、第2レジストパターン50P2を剥離すれば、図11に示す、本発明のフォトマスク100が完成する。
このフォトマスク100は、透明基板10が露出して透光部103を成し、透明基板10上に下層膜20と中間膜30とが積層して半透光部101a、101bを成し、透明基板10上に下層膜20、中間膜30、及び上層膜40が積層して、遮光部102をなすものとなる。
尚、この後、中間膜用のエッチング剤を適用し、更に中間膜30の露出部分をエッチング除去することができる。これにより、図10に示す、本発明のフォトマスク100が完成する。
このフォトマスク100は、透明基板10が露出して透光部103を成し、透明基板10上に下層膜20が形成されて半透光部101a、101bを成し、透明基板10上に下層膜20、中間膜30、及び上層膜40が積層して、遮光部102をなすものとなる。
次に、本発明のフォトマスクの製造方法のうち、他の方法につき、図5を用いて説明する。
図5においては(A)〜(F)までが、図4と同様である。
但し、図4(G)では、第2レジストパターン50P2を剥離するのに対して、図5(G’)では、中間膜用のエッチング剤を用いて中間膜30のエッチングを行う。次いで、第2レジストパターン50P2の剥離を行う(図5(H’))。この方法によって、図10に示す、本発明のフォトマスク100が完成する。
下層膜は、本実施形態のフォトマスクを露光装置に搭載して露光する際に、その露光光を一部透過する半透光膜であることが好ましい。
下層膜単独で(図10のフォトマスク)、又は下層膜と中間膜との積層で(図11のフォトマスク)、所望の露光光の透過率と、位相シフト量とを有することが好ましい。
上記の材料を用いることにより、下層膜を半透光膜、上層膜を遮光膜とすることができる。
好ましくは、下層膜(半透光膜)と上層膜(遮光膜)が、いずれもCrを含有する材料で形成される。
前記金属の例として、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)などの遷移金属が挙げられる。また、金属シリサイドは、例えば、金属シリサイドの窒化物、金属シリサイドの酸化物、金属シリサイドの炭化物、金属シリサイドの酸化窒化物、金属シリサイドの炭化窒化物、金属シリサイドの酸化炭化物、または金属シリサイドの酸化炭化窒化物としてもよい。
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、半透光膜、エッチングストッパ膜、及び遮光膜が、透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなるか、又は、半透光膜とエッチングストッパ膜が積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された一定幅D(μm)の部分を有し、D≦1.0である。
例えば、図6のようなラインアンドスペースパターンや、図7のようなホールパターンを転写用パターンとして備えるフォトマスクを製造する際に、本実施形態は有利に適用できる。図6に示すように、ラインアンドスペースパターンの場合は、ラインパターンの中央に遮光部が配置され、ラインパターンのエッジ部分、つまりスペースパターンとの境界部分に、細い一定幅の半透光部が形成されている。図7に示すように、ホールパターンの場合には、遮光部に開口したホールのエッジに、一定幅の半透光部が形成されている。
ここで、半透光部の透過率は、露光光に含まれる代表波長に対して、透明基板の透過率を100%とするとき1〜60%とすることが好ましい。
ここで露光光は、一般にLCD露光装置に採用される光源であり、i線、h線、g線のいずれかを含む光を用いることができる。より好ましくは、露光光は、これらすべてを含むものを使用する。本発明では、上記のうちいずれかを代表波長として、露光光の透過率や位相差(又は位相シフト量)を定義する。
図10に示す第1のフォトマスクの構成について説明する。
下層膜20を位相シフト膜、上層膜40を遮光膜として構成した場合、本実施形態に係るフォトマスク100は位相シフトマスクとして用いることができる。このとき、下層膜20は、露光光に含まれる代表波長に対して2〜30%の透過率を有する。下層膜20によって、半透光部が構成される。より好ましくは、下層膜20の透過率は、2〜15%、更に好ましくは、3〜10%である。また、下層膜20は、前記代表波長に対する位相シフト量が略180°となるような膜とするのが好ましい。略180°とは、180±60°であることをいう。より好ましくは、略180°とは、180°±30°である。
更に、本実施形態のフォトマスクの別の態様として、下層膜は、露光光に含まれる代表波長に対し2〜60%、より好ましくは、3〜50%の透過率をもち、かつ、前記代表波長に対する位相シフト量が0°を越え90°以下であるような膜として構成されていてもよい。この場合の下層膜は、上記の位相シフト作用を発揮させてコントラストを向上させる機能というよりも、透光部の透過光量を補助する機能をもつ(以下、このような膜を透過補助膜ともいう)。
20 下層膜
30 中間膜
40 上層膜
50 フォトレジスト膜
100 フォトマスク
101a〜101d 半透光部
102 遮光部
103 透光部
Claims (15)
- 透明基板上に、転写用パターンを備えたフォトマスクの製造方法であって、
透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が積層し、更に表面にフォトレジスト膜が形成されたフォトマスクブランクを用意する工程と、
前記フォトレジスト膜に描画及び予備現像を施して、第1レジストパターンを形成する工程と、
前記第1レジストパターンをマスクとして前記上層膜をエッチングし、更に、前記第1レジストパターン又はエッチングされた前記上層膜をマスクとして、前記中間膜をエッチングする、予備エッチング工程と、
前記第1レジストパターンに対して、追加現像を施すことにより、第2レジストパターンを形成する工程と、
前記第2レジストパターンをマスクとして、前記上層膜に追加のエッチングを施し、かつ、エッチングされた前記中間膜をマスクとして、前記下層膜をエッチングする、後エッチング工程と、
を有することを特徴とする、フォトマスクの製造方法。 - 前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなり、かつ、
前記後エッチング工程においては、前記上層膜の追加エッチングと前記下層膜のエッチングが同時に進行することを特徴とする、請求項1に記載のフォトマスクの製造方法。 - 前記後エッチングのあと、表面が露出している部分の中間膜を、エッチング除去する工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、前記上層膜が、前記露光光を遮光する遮光膜であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記転写用パターンは、
透明基板の表面が露出した透光部と、
透明基板上に少なくとも遮光膜が形成された遮光部と、
前記透明基板上に少なくとも前記半透光膜が形成されることにより露光光を一部透過し、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して所定幅に形成された半透光部と
を含むことを特徴とする、請求項4に記載のフォトマスクの製造方法。 - 前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜30%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、120〜240度であることを特徴とする、請求項5に記載のフォトマスクの製造方法。
- 前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜60%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、90度以下であることを特徴とする、請求項5記載のフォトマスクの製造方法。
- 透明基板上に、遮光部、透光部、及び半透光部を含む転写用パターンが形成された、表示装置製造用フォトマスクであって、
前記透光部は、前記透明基板の表面が露出してなり、
前記遮光部は、前記透明基板上に、下層膜、中間膜、及び上層膜が、前記透明基板側からこの順に積層されてなり、
前記半透光部は、前記透明基板上に、下層膜が形成されてなるか、又は、下層膜と中間膜とが積層されてなり、かつ、前記遮光部のエッジに隣接して形成された所定幅D(μm)の部分を有し、D≦1.0であることを特徴とする、表示装置製造用フォトマスク。 - 前記下層膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光を一部透過する半透光膜であり、
前記上層膜は、前記露光光を遮光する遮光膜であり、
前記中間膜は、前記上層膜のエッチング剤に対し、エッチング耐性をもつ材料からなることを特徴とする、請求項8に記載の表示装置製造用フォトマスク。 - 前記転写用パターンにおいて、任意の遮光部が有する2つの対向するエッジにそれぞれ隣接する2つの半透光部の幅を、それぞれD1(μm)及びD2(μm)とするとき、D1とD2の差が0.1以下であることを特徴とする、請求項8又は9に記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記下層膜は、前記上層膜のエッチング剤によってエッチングされる材料からなることを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、1〜30%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、150〜210度であることを特徴とする、請求項8〜11のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 前記半透光部は、前記透明基板上に半透光膜が形成されてなり、前記半透光膜は、前記フォトマスクの露光に用いる露光光に含まれる代表波長に対する透過率が、2〜60%であり、かつ、前記代表波長の光に対する位相シフト量が、90度以下であることを特徴とする請求項8〜11のいずれかに記載の表示装置製造用フォトマスク。
- 請求項8〜13のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用い、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、パターン転写方法。 - 請求項8〜13のいずれかに記載のフォトマスクを用意する工程と、
露光装置を用い、被転写体上に前記転写用パターンを転写する工程を有する、表示装置の製造方法。
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