JP4974363B2 - マスクブランクの製造方法及びフォトマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
また、FPD用のフォトマスクなどにおいては、近年において、形成されるパターンが高精度化しているため、大型の基板の全面に亘って均一な厚さのレジスト膜を形成できる技術が望まれていた。
そこで、本願出願人は、 クリーンルーム内のダウンフローの気流による乾燥ムラによるレジスト膜の膜厚ムラを防止するために、基板の被塗布面を下向き保持した状態で、基板を一定速度で移動させながら乾燥するレジスト塗布方法(特許文献1)や、被塗布面の下方からレジスト膜に向かって清浄気体を供給することにより、ダウンフローが被塗布面に回りこむのを抑制するレジスト塗布方法(特許文献2)を開発し、先に出願を行っている。
詳しくは、図7に示す塗布装置は、装置前面(ローダー)側で吸着板3に対する基板10の吸着及び離脱を行うタイプの装置であり、装置前面側(図中Cの位置)で吸着板3に基板10を吸着し、図中右方向に吸着板3及び基板10を移動させながら、塗布ノズル22によって基板10の被塗布面にレジスト剤の塗布を行ってレジスト剤の塗布膜21aを形成し(詳細については後述する)、塗布の終了後、図中右方向に吸着板3及び基板10を少し移動させた位置(塗布終了位置という)で吸着板3及び基板10の移動を停止させ、次に、図中左方向に吸着板3及び基板10を移動させ、装置前面側(図中Cの位置)で吸着板3から基板10の離脱を行う機構を有する。
上記図7に示す塗布装置では、塗布が終了した基板10は図中Aの位置(塗布終了位置)で一旦停止する。その後ローダー側に移動するが、図中Bの位置の下方に設置されたクリーンエアーユニット31にて、レジスト表面が乾燥されながらローダー側への移動が行われる。
この乾燥方法の問題点は、塗布方向と乾燥方向が逆向きであることと、均一な乾燥時間が、十分に取れないことである。実際に図中Bの位置で下方のエアーユニット31からの風を受けるのは、塗布終了側が先であり、塗布開始側は最後になってしまう。
このため、塗布後A→B→Cへと移動する吸着板3の送り速度(塗布戻り速度)が大きすぎると、位置Bでの乾燥が十分でなく、図8に示すような縦方向のモヤムラ(靄(もや)状のムラ)が発生してしまう。逆に塗布戻り速度を小さくすると、縦方向のモヤムラが低減されるものの、塗り始めエリアが、図中Bの位置に到達する前に自然乾燥されてしまうため、図9に示すようなランダムなモヤムラ(靄状のムラ)が、塗り始めエリアを中心に発生してしまう。塗布戻り速度、エアーユニットの数、高さ、風量を変えて数々のテストを行ったが、縦方向のモヤムラとランダムなモヤムラを同時に許容レベルに抑え込む事はできなかった。
尚、図中Cの位置においてもその下方に設けられたエアーユニット32での乾燥が行われるが、ここではローダーに基板を置いて、次の工程に繋げられるレベルにレジストが乾燥されるのを促進するためであり、後述する「十分な乾燥状態」に至った後の乾燥であるので、上述した乾燥ムラには影響を与えないことを解明している。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、上述のような乾燥ムラが発生しないように、塗布されたレジスト剤を乾燥させることのできる工程を有するマスクブランクの製造方法等を提供することを目的とする。
(構成1)一方向に伸びるレジスト液供給口を有する塗布ノズルからレジスト液を吐出させつつ、前記一方向に交差する方向へ前記塗布ノズル及び基板の被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有するレジスト膜付マスクブランクの製造方法であって、
塗布されたレジスト剤の乾燥は、塗布されたレジスト剤の塗布面に対して平行な方向から清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有することを特徴とするマスクブランクの製造方法。
(構成2)塗布されたレジスト剤の乾燥は、
塗布されたレジスト剤の塗布面に対向して設置された整流板を設け、
前記塗布面と前記整流板との間に清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有することを特徴とする構成1に記載のマスクブランクの製造方法。
(構成3)塗布開始側から塗布終了側に向けて清浄気体を供給することを特徴とする構成1又は2に記載のマスクブランクの製造方法。
(構成4)液槽に溜められた液体状のレジスト剤を塗布ノズルにおける毛細管現象により上昇させ、基板の被塗布面を下方に向けて前記塗布ノズルの上端部に近接させ、前記塗布ノズルにより上昇されたレジスト剤を該塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に接液させ、レジスト剤が基板の被塗布面に接液された状態で、液槽及び塗布ノズルを所定の「塗布高さ」の位置まで下降させ、この状態で前記塗布ノズル及び前記被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有することを特徴とする構成1〜3のいずれか1に記載のマスクブランクの製造方法。
(構成5)構成1から4のいずれか一に記載のマスクブランクの製造方法によって得られたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
本発明のマスクブランクの製造方法は、一方向に伸びるレジスト液供給口を有する塗布ノズルからレジスト液を吐出させつつ、前記一方向に交差する方向へ前記塗布ノズル及び基板の被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有するレジスト膜付マスクブランクの製造方法であって、
塗布されたレジスト剤の乾燥は、塗布されたレジスト剤の塗布面に対して平行な方向から清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有することを特徴とする(構成1)。
上記構成1に係る発明よれば、塗布されたレジスト剤の乾燥は、塗布されたレジスト剤の塗布面(即ち塗布されたレジスト剤によって形成された塗布膜の表面、つまりレジスト膜の表面、以下同様)に対して平行な方向から清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有することによって、レジスト剤の塗布面に対して垂直な方向等から清浄気体を供給する等の場合に比べ、乾燥気流の流れが一方向であり、乾燥ムラが防止される。
尚、上記構成1に係る発明では、塗布されたレジスト剤の塗布面に沿って、前記塗布面と平行に清浄気体を流すことによって、塗布されたレジスト剤の塗布面から揮発し塗布面付近に滞留する溶媒蒸気を塗布面から強制的に遠ざけることが可能となる。
本発明において、清浄気体の供給による強制乾燥は、強制乾燥不足のために強制乾燥後に自然乾燥が起こりこれに起因した乾燥ムラが発生することを防止できる状態(以下、十分な乾燥状態という)まで乾燥させることが好ましい。
本発明においては、後述するように、清浄気体の供給による強制乾燥は、強制乾燥前に自然乾燥に起因した乾燥ムラが発生することを防止でき、しかも十分な乾燥状態に至るまで乾燥させる工程であることが好ましい。
ここで、塗布されたレジスト剤の塗布面に対向して整流板を設けないと、レジスト剤の塗布面に対して平行な方向から供給された清浄気体は、前記塗布面から遠ざかる方向に発散してしまう。
上記構成2に係る発明よれば、塗布されたレジスト剤の塗布面に対向して整流板を設けているので、レジスト剤の塗布面に対して平行な方向から供給された清浄気体が、前記塗布面から遠ざかる方向に発散してしまうことがない。このため、レジスト剤の塗布面に対する均一な送風が可能となる。
また、上記構成2に係る発明よれば、レジスト剤の塗布面に対して垂直な方向等から清浄気体を供給する等の場合に比べ、乾燥効率が高い。したがって、十分な乾燥状態に至るまでに要する時間が短くできる。これに対し、他の乾燥方法のように、乾燥効率が低く、したがって、十分な乾燥状態に至るまでに要する時間が長いと、送風による強制乾燥によって十分な乾燥状態に至るまでの間に、自然乾燥に起因した乾燥ムラが発生することがある。また、十分な乾燥状態に至るまでに要する時間が長いと、スループットの面で不利である。スループットを優先し送風による強制乾燥時間を短くすると強制乾燥不足のために強制乾燥後に自然乾燥が起こり、乾燥ムラが発生する。
本発明において、レジスト剤の塗布面と整流板表面との間隔は、1〜2cmとすることが、上述した作用の十分な発揮の観点から、好ましい。また、この間隔に適切な形状のエアーノズル等により、均一に清浄気体を送ることが更に好ましい。
本発明において、前記塗布面と整流板との間に供給され通過する清浄気体の流速は、0.2〜1m/secとすることが、上述した作用の十分な発揮の観点から、好ましい。
清浄気体の流速(エアー強度)が高すぎると、図5に示すような、あばら骨状の乾燥ムラが発生する。
清浄気体の流速(エアー強度)が低すぎると、図6に示すように、塗り終わりエリアが十分な乾燥状態に至る前に自然乾燥しこれに起因したランダムなモヤムラ(靄状のムラ)が発生する。
本発明において、前記整流板は、レジスト剤の塗布面(従って基板表面や吸着板表面)に対し、平行に配設することが好ましい。つまり、レジスト剤の塗布面と整流板表面との間隔は、レジスト剤の塗布面の面内の何れの箇所においても一定間隔とすることが好ましい。
本発明において、前記整流板の面積は、レジスト剤の塗布面の面積よりも大きいことが好ましく、基板の面積と同じかそれよりも大きい(即ち基板を覆うサイズである)ことが更に好ましく、吸着板表面の面積と同じかそれよりも大きい(即ち吸着板を覆うサイズである)ことが更に好ましい。
上記構成3に係る発明よれば、塗布開始側からから塗布終了側に向けて清浄気体を供給することによって、塗り始めエリア側から乾燥を行うことができるので、塗り始めエリアが、清浄気体の供給による強制乾燥前に自然乾燥に起因した乾燥ムラが発生することはない。これは、清浄気体を供給する側に近いエリア(即ち風上側)の方が他のエリア(即ち風下側)よりも早く(先に)乾燥されるからである。
本発明においては、レジスト剤の塗布面における塗布開始側の辺から塗布終了側の辺に向けて均一に清浄気体を供給することが好ましい。
また、本発明においては、基板を一定速度で移動させ塗布を行いつつ、上記本発明に係る乾燥工程を実施することができる(方法2)。例えば、塗布開始前又は塗布開始直後から清浄気体を供給し上記本発明に係る乾燥工程を実施することができる。また、塗布開始から一定面積を塗布した段階から清浄気体を供給し上記本発明に係る乾燥工程を実施することができる。また、塗布終了直後から清浄気体を供給し上記本発明に係る乾燥工程を実施することができる。
尚、塗布開始側は塗布終了側に比べ、塗布されてからの経過時間が長く、清浄気体の供給による強制乾燥前に自然乾燥に起因した乾燥ムラが発生するおそれがあるが、上記方法1又は方法2によれば、清浄気体の供給による強制乾燥開始までの時間を短くできるので、このようなおそれを防止できる。
本発明において、マスクブランクには、フォトマスクブランク、位相シフトマスクブランク、反射型マスクブランク、インプリント用転写プレート基板も含まれる。また、マスクブランクには、レジスト膜付きマスクブランクが含まれる。位相シフトマスクブランクには、ハーフトーン膜と、遮光性膜とを有する場合を含む。尚、この場合、マスクパターンを形成するための薄膜は、ハーフトーン膜や遮光性膜を指す。また、反射型マスクブランクの場合は、多層反射膜上、又は多層反射膜上に設けられたバッファ層上に、転写パターンとなるタンタル系材料やクロム系材料の吸収体膜が形成される構成、インプリント用転写プレートの場合には、転写プレートとなる基材上にクロム系材料等の転写パターン形成用薄膜が形成される構成を含む。マスクには、フォトマスク、位相シフトマスク、反射型マスク、インプリント用転写プレートが含まれる。マスクにはレチクルが含まれる。
本発明において、マスクパターンを形成するための薄膜としては、露光光等を遮断する遮光膜、露光光等の透過量を調整・制御する半透光性膜、露光光等の反射率を調整・制御する反射率制御膜(反射防止膜を含む)、露光光等に対する位相を変化させる位相シフト膜、遮光機能と位相シフト機能を有するハーフトーン膜等が含まれる。
本発明のマスクブランクにおいて、前記マスクパターンを形成するための薄膜としては、金属膜が挙げられる。金属膜としては、クロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンや、これらの元素を含む合金、又は上記元素や上記合金を含む材料からなる膜が挙げられる。
また、本発明のマスクブランクにおいて、前記マスクパターンを形成するための薄膜としては、珪素を含む珪素含有膜が挙げられる。珪素含有膜としては、珪素膜や、珪素とクロム、タンタル、モリブデン、チタン、ハフニウム、タングステンの金属を含む金属シリサイド膜、さらに、珪素膜や金属シリサイド膜に、酸素、窒素、炭素の少なくとも一つを含む膜とすることができる。
LCD用マスクには、LCDの製造に必要なすべてのマスクが含まれ、例えば、TFT(薄膜トランジスタ)、特にTFTチャンネル部やコンタクトホール部、低温ポリシリコンTFT、カラーフィルタ、反射板(ブラックマトリクス)等を形成するためのマスクが含まれる。他の表示デバイス製造用マスクには、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の製造に必要なすべてのマスクが含まれる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る「CAPコータ」と通称される塗布装置及び本発明における乾燥工程の一態様を説明するための模式的側面図、図2は図1の要部の平面図である。
図1及び図2に示す塗布装置は、装置前面(ローダー)側で吸着板3に対する基板10の吸着及び離脱を行うタイプの装置であり、装置前面側(図中Cの位置)で吸着板3に基板10を吸着し、図中右方向に吸着板3及び基板10を移動させながら、塗布ノズル22によって基板10の被塗布面にレジスト剤の塗布を行ってレジスト剤の塗布膜21aを形成し(詳細については後述する)、塗布の終了後、図中右方向に吸着板3及び基板10を少し移動させた位置(塗布終了位置という)で吸着板3及び基板10の移動を停止させ、次に、図中左方向に吸着板3及び基板10を移動させ、装置前面側(図中Cの位置)で吸着板3から基板10の離脱を行う機構を有する。
図1及び図2に示す塗布装置では、塗布されたレジスト剤の塗布面(即ちレジスト剤の塗布膜21aの表面)に対向して整流板50を設けている。整流板50は、塗布されたレジスト剤の塗布面(即ちレジスト剤の塗布膜21aの表面)に対して一定間隔で水平に設けている。また、整流板50は、図2に示すように、基板10及び吸着板3を覆うサイズにしてある。整流板50は、塗布ノズル22と隣接(近接)して設けられている。
図1に示す塗布装置では、塗布開始側から塗布終了側に向けて清浄気体を供給するように、装置背面側(塗布の際の基板の移動方向側)に清浄気体の供給手段であるエアーユニット60が設置されている。
エアーユニット60は、塗布されたレジスト剤の塗布面(即ちレジスト剤の塗布膜21aの表面)に対して平行な方向から清浄気体を供給する(塗布膜の表面と平行に吹き出す)ように設置され、前記塗布面と整流板との間に、塗布されたレジスト剤の塗布面に沿って、前記塗布面と平行に清浄気体を流す。
エアーユニット60は、図2に示すように、レジスト剤の塗布面における塗布開始側の辺に沿って複数設置され、これによって、レジスト剤の塗布面における塗布開始側の辺から塗布終了側の辺に向けて均一に清浄気体を供給する。
エアーユニット60は、例えば、気流を発生させるファンと、このファンの前方に配置されたエアフィルタとを備え、エアフィルタを介して清浄気体を供給するものである。ここで、エアフィルタとしては、HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air filter)を用いるのが好ましい。
「CAPコータ」装置では、まず、基板10におけるレジスト剤の塗布開始箇所と、塗布手段2の塗布ノズル22の上端部と、の位置合わせを行う(図示せず)。基板10におけるレジスト剤の塗布開始箇所は、この基板10の一側縁部である。
上記の状態において、制御部は、図4に示すように、所定の液面位置までレジスト剤21が溜められている液槽20と、このレジスト剤21中に完全に沈んだ状態の塗布ノズル22とを、ともに上昇させ、基板10の被塗布面10aに下方側より接近させる。
尚、この「CAPコータ」装置は、液槽及び塗布ノズルの高さ位置を調整する制御部を有している。
また、塗布ノズル22は、支持杆28に支持されて、液槽20内に収納されている。この塗布ノズル22及び液槽20は、基板10の横方向(図3中において紙面に直交する方向)の一辺の長さに相当する長さを有して構成され、この長手方向に沿って、スリット状の毛管状隙間23を有している。この塗布ノズル22は、この毛管状隙間23を挟んで、上端側の幅が狭くなされて嘴のように尖った断面形状を有して構成されている。毛管状隙間23の上端部は、塗布ノズル22の上端部において、この塗布ノズル22の略全長に亘るスリット状に開口している。また、この毛管状隙間23は、塗布ノズル22の下方側に向けても開口されている(図3,4参照)。
さらに、制御部は、塗布ノズル22を上昇させ、この塗布ノズル22の上端部のレジスト剤21を基板10の被塗布面10aに接液させる(図3参照)。
この接液の際、前記塗布ノズルの先端部と前記被塗布面との間隔を、相対的に小さい状態で接液を開始させ、次に、前記塗布ノズルの先端部と前記被塗布面との間隔を、相対的に大きい状態に広げて接液を完了させることが好ましい。具体的には、例えば、接液ギャップgを小さい状態で一瞬保持して接液を開始させ、直ちに泡噛みの起こらない接液速度になるように接液ギャップgを広げて接液を完了させることが好ましい。
ここで、塗布ギャップGは、一旦接液したレジスト剤21が被塗布面10aから離液する離液間隔G´よりも小さい範囲で、なるべく大きくなされる。すなわち、塗布ギャップGは、離液間隔G´の少なくとも50%以上となされ、望ましくは、離液間隔G´の70%乃至95%となされる。
(実施例1)
上述した発明の実施の形態で記載した図1〜図4に示す構成を有する塗布装置を使用し、実施の形態で記載した方法によって、マスクブランクの薄膜上にレジストを塗布し、乾燥して、レジスト膜付マスクブランクを形成した。
その際、塗布の条件は、1μmのレジスト膜を形成するための、液面高さ、塗布ギャップ、搬送速度等を設定した。
また、乾燥の条件は、図1及び図2に示す塗布終了位置(図中Aの位置)で基板の移動を停止させ、この基板の移動を停止させた状態で、エアーユニット60によって塗布されたレジスト剤の塗布面と平行に清浄気体を流した。このときレジスト剤の塗布面と整流板表面との間隔は、1〜2cmとした。また、前記塗布面と整流板との間に供給され通過する清浄気体の流速は、0.5m/secとした。清浄気体の供給時間(乾燥時間)10分とした。
尚、マスクブランクとしては、大型ガラス基板(合成石英(QZ)10mm厚、サイズ850mm×1200mm)上に、マスクパターンを形成するための薄膜を有する基板を使用した。
上記で得られたレジスト膜付マスクブランクについて、塗布・乾燥されたレジスト膜を一定時間経過後検査したところ、図8に示すような縦方向のモヤムラ(靄(もや)状のムラ)や、図9に示すようなランダムなモヤムラ(靄状のムラ)はいずれも見られなかった。
また、上記で得られたレジスト膜付マスクブランクを用いてフォトマスクを作製し、さらにこのフォトマスクを用いてFPDをを作製したが、フォトマスク及びFPDの双方についてレジスト膜の上記の乾燥ムラに起因すると思われる異常は見られなかった。
図7に示す塗布装置を使用して、レジスト膜付マスクブランクを形成した。尚、塗布の条件等は、実施例1と同様とした。
塗布後A→B→Cへと移動する吸着板の送り速度(塗布戻り速度)が大きすぎると、位置Bでの乾燥が十分でなく、図8に示すような縦方向のモヤムラ(靄(もや)状のムラ)が発生した。
逆に塗布戻り速度を小さくすると、縦方向のモヤムラが低減されるものの、塗り始めエリアが、図中Bの位置に到達する前に自然乾燥されてしまうため、図9のに示すようなランダムなモヤムラ(靄状のムラ)が、塗り始めエリアを中心に発生してた。
塗布戻り速度、エアーユニット31の数、高さ、風量を変えて数々のテストを行ったが、縦方向のモヤムラとランダムなモヤムラを同時に許容レベルに抑え込む事はできなかった。
図7に示す塗布装置において、図中Bの位置の下方に設置されたクリーンエアーユニット31と同様に、図中Aの位置の下方にクリーンエアーユニット(図示せず)を設置し、塗布が終了した基板を図中Aの位置(塗布終了位置)で停止させた状態で、下方に設置されたクリーンエアーユニットから、塗布されたレジスト剤の塗布面に向けて清浄気体を供給して乾燥を行った。その結果、図8に示す乾燥ムラが発生した。
3 吸着手段
10 基板
10a 被塗布面
20 液槽
21 レジスト剤
21a 塗布膜
22 塗布ノズル
23 毛管状隙間
50整流板
60クリーンエアユニット
Claims (4)
- 一方向に伸びるレジスト液供給口を有する塗布ノズルからレジスト液を吐出させつつ、前記一方向に交差する方向へ前記塗布ノズル及び基板の被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有するレジスト膜付マスクブランクの製造方法であって、
塗布されたレジスト剤の乾燥は、塗布されたレジスト剤の塗布面に対して平行な方向から清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有し、
塗布開始側から塗布終了側に向けて清浄気体を供給することを特徴とするマスクブランクの製造方法。 - 塗布されたレジスト剤の乾燥は、
塗布されたレジスト剤の塗布面に対向して設置された整流板を設け、
前記塗布面と前記整流板との間に清浄気体を供給し、乾燥させる工程を有することを特徴とする請求項1に記載のマスクブランクの製造方法。 - 液槽に溜められた液体状のレジスト剤を塗布ノズルにおける毛細管現象により上昇させ、基板の被塗布面を下方に向けて前記塗布ノズルの上端部に近接させ、前記塗布ノズルにより上昇されたレジスト剤を該塗布ノズルの上端部を介して前記被塗布面に接液させ、レジスト剤が基板の被塗布面に接液された状態で、液槽及び塗布ノズルを所定の「塗布高さ」の位置まで下降させ、この状態で前記塗布ノズル及び前記被塗布面を相対的に走査させて、前記被塗布面に前記レジスト剤を塗布するレジスト剤塗布工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のマスクブランクの製造方法。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載のマスクブランクの製造方法によって得られたマスクブランクを用いてフォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
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