JP5937409B2 - フォトマスク用基板、フォトマスク、フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法 - Google Patents

Description

本発明は、フォトマスク用基板、フォトマスク、フォトマスクの製造方法、及びパターン転写方法に関する。

コンピュータや携帯端末等が備える液晶表示装置は、透光性基材上にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイを形成したＴＦＴ基板（以下、ＴＦＴともいう）と、透光性基材上にＲＧＢパターンを形成したカラーフィルタ（以下、ＣＦともいう）とが貼り合わせられ、その間に液晶が封入された構造を備えている。カラーフィルタは、透光性基材の一主表面上に、色の境界部を構成するブラックマトリックス層を形成する工程と、ブラックマトリックス層に区切られた透光性基材の一主表面上へ赤フィルタ層、緑フィルタ層、青フィルタ層等のカラーフィルタ層（以下、色層或いは色版ともいう）を形成する工程とを、順次実施することで製造される。上記ＴＦＴも、カラーフィルタも、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィを適用して製造することができる。

一方、フォトマスクを露光機にセットし、パターン転写を行う際に、フォトマスクが自重により若干撓むことから、この撓みを軽減するための露光機の支持機構が、特許文献１に記載されている。

特開平９−３０６８３２号公報

液晶表示装置に求められる性能向上の期待は益々大きくなっている。特に、携帯端末など、寸法が小さく、高精細画像を必要とする表示装置は、いくつかの点で従来品を超えた性能を求められる。色彩の鮮鋭性（色濁りが無いこと）、反応速度、解像性などである。こうした要請のため、ＴＦＴやＣＦを製造するフォトマスクには、パターン形成の精度が従来に増して求められる。

例えば、ＴＦＴ形成用のフォトマスクにおいては、液晶表示装置の反応速度を上げるために、ＴＦＴパターンそのものが微細になったり、主ＴＦＴとともにより微細なＴＦＴを組み合わせて用いたりするなど、フォトマスクへのパターン形成に際しては、微細寸法の線幅を精緻に形成しなければならない。また、ＴＦＴとＣＦとは、重ね合わせて使用されるものであるところ、フォトマスク上のそれぞれのパターンの座標精度とともに、転写時の位置決めが極めて精緻に制御されなければ、両者の間に位置ずれが生じ、液晶の動作不良が生じるリスクがある。

他方、ＣＦ形成用のフォトマスクにおいても、以下の点でやはり難題がある。上記のとおり、ブラックマトリックス層と色層とは重ね合わせて使用されるものであるところ、マスク上のパターン形成が精緻になされるとともに、転写時のパターン面形状の変動やばらつきなどにより座標ずれが生じると、色濁り等の不都合が生じる。

フォトマスクを用いて、透光性基材上にブラックマトリックス層やカラーフィルタ層を形成するには、近接（プロキシミティ）露光を適用することが最も有利である。これは、投影（プロジェクション）露光に比べて露光機の構造に複雑な光学系を必要とせず、装置コストも低いことから、生産効率が高いためである。しかしながら、近接露光を適用すると、転写の際に歪みの補正を施すことが困難であるため、投影露光に比べて転写精度が劣化しやすい。

近接露光では、レジスト膜が形成された被転写体とフォトマスクのパターン面とを対向させて保持し、パターン面を下方に向け、フォトマスクの裏面（パターン面とは反対側の面）側から光を照射することで、レジスト膜にパターンを転写する。このとき、フォトマスクと被転写体との間には所定の微小間隔（プロキシミティギャップ）を設ける。なお、フォトマスクは、透明基板の主表面に形成された遮光膜に所定のパターニングがなされてなる転写用パターンを備えている。

一般に、フォトマスクを近接露光用露光機にセットする場合、転写用パターンが形成された主表面上であって、転写用パターンが形成された領域（パターン形成領域ともいう）の外側を、露光機の保持部材によって保持する。

ここで、露光機に搭載されたフォトマスクは自身の重量によって撓むことから、これを露光機の保持機構によってある程度補正することができる。例えば、特許文献１の方法では、フォトマスクを下方から支える保持部材と、該保持部材の支持点の外側において、マスクの上方から所定圧の力を加えることが記載されている。

しかしながら、フォトマスクの撓みによる、パターン転写上の影響を軽減することが有用であっても、それだけでは、上記用途の精密な表示装置の製造には十分でないことが本発明者等によって見出された。

例えば、上述の近接露光を行うと、フォトマスクが備える転写用パターンの形成精度は充分に高く基準範囲内であるにも関わらず、被転写体上に形成される、転写用パターンの重ね合わせ精度が不十分となり、液晶表示装置の動作上の不都合や、色濁りなどが生じる可能性があることが判明した。液晶表示装置の高精細化が進むにつれ、こうした転写用パターンの重ね合わせ精度の劣化が許容できなくなりつつある。

本願発明は、フォトマスク上に形成された転写用パターンを被転写体に転写する際の転写精度を向上させ、転写用パターン全面にわたる座標精度を高めることが可能なフォトマスク用基板、フォトマスク、該フォトマスクの製造方法およびパターン転写方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、
第１主表面に転写用パターンを形成してフォトマスクとなすための、厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板であって、
前記第１主表面の裏面にある第２主表面において、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０を満たすフォトマスク用基板が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
第１主表面に転写用パターンが形成された、厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスクであって、
前記第１主表面の裏面にある第２主表面において、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０を満たすフォトマスクが提供される。

本発明の第３の態様によれば、
近接露光用である第２の態様に記載のフォトマスクが提供される。

本発明の第４の態様によれば、
カラーフィルタ製造用である第２又は第３の態様に記載のフォトマスクが提供される。

本発明の第５の態様によれば、
第１主表面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、
厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板であって、前記第１主表面の裏面にある第２主表面上の、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０
を満たすフォトマスク用基板を用意し、
前記フォトマスクの前記第１主表面に光学膜を形成し、
前記光学膜にパターニングを施すことにより、前記転写用パターンを形成することを含むフォトマスクの製造方法が提供される。

本発明の第６の態様によれば、
第１主表面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、
厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板の、前記第１主表面の裏面にある第２主表面上に所定の離間距離Ｐ（ｍｍ）をおいて等間隔に複数の測定点を設定し、
該複数の測定点における、前記第２主表面の基準面に対する高さＺをそれぞれ求め、
前記複数の測定点における高さＺの最大値と最小値の差を高さ変動の最大値ΔＺｂｍａｘとするとき、
ΔＺｂｍａｘ≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
を満たす前記フォトマスク用基板を用意し、
前記用意したフォトマスク用基板の前記第１主表面に、光学膜を形成し、
前記光学膜上にレジスト膜を形成し、
前記フォトマスク用基板を、描画装置のステージ上に載置して、所定の転写用パターンを描画し、
描画後の前記フォトマスク用基板に対し、レジスト現像と光学膜のパターニングを施して、前記転写用パターンを形成することを含むフォトマスクの製造方法が提供される。

本発明の第７の態様によれば、
前記離間距離Ｐを５≦Ｐ≦１５（ｍｍ）とする
第６の態様に記載のフォトマスクの製造方法が提供される。

本発明の第８の態様によれば、
前記フォトマスクは、近接露光用である
第５又は第６の態様に記載のフォトマスクの製造方法が提供される。

本発明の第９の態様によれば、
前記転写用パターンは、カラーフィルタ製造用である
第５〜第８のいずれかの態様に記載のフォトマスクの製造方法が提供される。

本発明の第１０の態様によれば、
フォトマスクの有する転写用パターンを、プロキシミティ露光機を用いて、被転写体に転写するパターン転写方法において、
第２〜第４のいずれかの態様に記載のフォトマスク又は第５〜第９のいずれかの態様に記載の製造方法にかかるフォトマスクを、前記プロキシミティ露光機により露光する
パターン転写方法が提供される。

本発明によれば、フォトマスク上に形成された転写用パターンを被転写体に転写する際の転写精度を向上させ、転写用パターン全面にわたる座標精度を高めることが可能となる。

本実施形態に係るカラーフィルタの製造工程の概略を例示するフロー図である。 （ａ）は本実施形態に係るカラーフィルタの製造工程において近接露光を行う様子を例示する側面図であり、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）は本実施形態に係るフォトマスクの平面構成を例示する平面図であり、（ｂ）はその変形例を例示する平面図である。 描画時と露光時とに変形を伴う透明基板を用いた場合のフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。 描画時と露光時との透明基板の形状変化を示す図である。 レーザ光を入射することで平坦度を測定する様子を例示する模式図である。 フォトマスクの重ね合わせと座標ずれとの関係を示す図である。 本実施形態に係る透明基板を用いた場合のフォトマスクの製造工程を示すフロー図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）カラーフィルタの製造工程
まず、液晶表示装置等に用いられるカラーフィルタの製造工程について、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るカラーフィルタの製造工程の概略を例示するフロー図である。図２（ａ）は、本実施形態に係るカラーフィルタの製造工程において近接露光を行う様子を例示する側面図であり、図２（ｂ）はその平面図である。図３（ａ）は、本実施形態に係るフォトマスクの平面構成を例示する平面図であり、図３（ｂ）は、その変形例を例示する平面図である。

図１に示すように、液晶表示装置用のカラーフィルタ１０は、透光性基材１１の一主表面上へ色の境界部を構成するブラックマトリックス層１２ｐを形成する工程（図１（ａ）〜（ｅ））と、ブラックマトリックス層１２ｐに区切られた透光性基材１１の一主表面上へ赤フィルタ層１４ｐ、緑フィルタ層１５ｐ、青フィルタ層１６ｐ等のカラーフィルタ層を形成する工程（図１（ｆ）〜（ｊ））とを、順次実施することで製造される。以下に、各工程ついて説明する。

（ブラックマトリックス層の形成）
まず、透光性樹脂やガラス等からなる透光性基材１１を用意し、透光性基材１１の一主表面上に遮光材膜１２を形成し、遮光材膜１２上にレジスト膜１３を形成する（図１（ａ））。

そして、ブラックマトリックス形成用の第１フォトマスク１００と、被転写体としての遮光材膜１２及びレジスト膜１３が形成された透光性基材１１とを、近接露光用の露光機５００内に配置する（図１（ｂ）、図２）。

なお、図３（ａ）に平面構成を例示するように、第１フォトマスク１００は、透明基板１０１の第１主表面（図１（ｂ）では下側の面）に形成された遮光膜が所定のパターニングをなされて形成された転写用パターン１１２ｐをもつパターン形成領域１３３を備えている（以下、転写用パターン１１２ｐが形成された領域のほか、形成される予定領域もパターン形成領域１３３とすることがある）。転写用パターン１１２ｐの形状は、後述のブラックマトリックス層１２ｐを形成するように例えば格子状とされる。また、第１フォトマスク１００の透明基板１０１の第１主表面には、パターン形成領域１３３の外側であって、透明基板１０１の第１主表面外周を構成する対向する二辺のそれぞれの近傍に露光機５００の保持（支持）部材５０３と当接する保持部（支持領域）１０３が設けられている。保持部１０３には、遮光膜が形成されていてもよく、透明基板１０１の第１主表面が露出していてもよい。

図２（ａ）に示すように、保持部１０３が、露光機５００の保持部材５０３によってそれぞれ下方から支持されることで、第１フォトマスク１００は水平姿勢で露光機５００内に配置される。そして、第１フォトマスク１００が備える転写用パターン１１２ｐと、透光性基材１１上に形成されたレジスト膜１３とが対向し、例えば１０μｍ以上３００μｍ以内のプロミキシミティギャップ距離に近接して配置される。

第１フォトマスク１００と、遮光材膜１２及びレジスト膜１３が形成された透光性基材１１とが近接露光用の露光機５００内に配置され、それぞれ位置合わせが完了したら、光源５０１及び照射系５０２を用い、第１フォトマスク１００の裏面側（すなわち透明基板１０１の第２主表面側）から紫外線などの光を照射し、転写用パターン１１２ｐを介してレジスト膜１３を露光して、レジスト膜１３の一部を感光させる（図１（ｃ）、図２（ａ））。露光にはｉ線、ｈ線、ｇ線を含む波長域の光源を用いることができる。

そして、第１フォトマスク１００と、遮光材膜１２及びレジスト膜１３が形成された露光後の透光性基材１１と、を露光機５００から取り外す。そして、レジスト膜１３を現像し、遮光材膜１２を部分的に覆うレジストパターン１３ｐを形成する（図１（ｄ））。

そして、形成したレジストパターン１３ｐをマスクとして遮光材膜１２をエッチングし、透光性基材１１の一主表面上にブラックマトリックス層１２ｐを形成する。ブラックマトリックス層１２ｐが形成されたら、レジストパターン１３ｐを除去する（図１（ｅ））。

（赤フィルタ層の形成）
続いて、ブラックマトリックス層１２ｐが形成された透光性基材１１の一主表面上に、例えば感光性樹脂材料からなる赤レジスト膜１４を形成する（図１（ｆ））。

そして、赤フィルタ層形成用の第２フォトマスク２００と、ブラックマトリックス層１２ｐ及び赤レジスト膜１４が形成された被転写体としての透光性基材１１とを、近接露光用の上述の露光機５００内に配置する（図１（ｇ））。

なお、図３（ａ）に平面構成を例示するように、第２フォトマスク２００は、透明基板２０１の第１主表面（図１（ｇ）では下側の面）に、遮光膜が加工されてなる転写用パターン２１２ｐを備えている。転写用パターン２１２ｐの形状は、赤フィルタ層１４ｐを形成するための形状とされ、第１フォトマスク１００の転写用パターン１１２ｐとは異なる形状となる。また、第２フォトマスク２００の透明基板２０１の第１主表面には、パターン形成領域１３３外側であって、透明基板２０１の外周を構成する対向する二辺のそれぞれの近傍に、露光機５００の保持部材が当接する保持部（支持領域）２０３が設けられている。保持部２０３には、遮光膜が形成されていてもよく、透明基板２０１の主表面が露出していてもよい。

図２（ａ）に示すように、保持部２０３が、露光機５００の保持部材５０３によってそれぞれ下方から支持されることで、第２フォトマスク２００は水平姿勢で露光機５００内に配置される。そして、第２フォトマスク２００が備える転写用パターン２１２ｐと、透光性基材１１上に形成された赤レジスト膜１４とが対向し、上述のプロキシミティギャップ距離に近接して配置される。

第２フォトマスク２００と、ブラックマトリックス層１２ｐ及び赤レジスト膜１４が形成された透光性基材１１とが近接露光用の露光機５００内に配置され（図２（ａ））、それぞれ位置合わせが完了したら、光源５０１及び照射系５０２を用い、第２フォトマスク２００の裏面側（すなわち透明基板２０１の第２主表面側）から紫外線などの光を照射し、転写用パターン２１２ｐを介して赤レジスト膜１４を露光して、赤レジスト膜１４の一部を感光させる（図１（ｈ））。

そして、第２フォトマスク２００と、赤レジスト膜１４が露光された透光性基材１１と、を露光機５００から取り外す。そして、赤レジスト膜１４を現像して余分な赤レジスト膜１４を除去し、残留している赤レジスト膜１４をベークして硬化させることで赤フィルタ層１４ｐを形成する（図１（ｉ））。

（緑フィルタ層及び青フィルタ層の形成）
続いて、緑フィルタ層１５ｐ及び青フィルタ層１６ｐの形成を赤フィルタ層１４ｐの形成と同様に行い、ブラックマトリックス層１２ｐに区切られた透光性基材１１の一主表面上へ赤フィルタ層１４ｐ、緑フィルタ層１５ｐ、青フィルタ層１６ｐ等のカラーフィルタ層を形成する工程を終了する（図１（ｊ））。

（ＩＴＯ電極の形成）
その後、図示しないがブラックマトリックス層１２ｐ、赤フィルタ層１４ｐ、緑フィルタ層１５ｐ、青フィルタ層１６ｐ等のカラーフィルタ層の上面を覆うようにＩＴＯ膜を形成して透明電極とし、カラーフィルタ１０の製造を終了する。

（２）パターンの転写精度について
上述の第１、第２フォトマスク１００，２００の転写用パターンは、後述するように、遮光膜上に形成されたレジスト膜に対し、所定のパターンデータを描画する描画工程を経ることにより形成される。すなわち、該描画工程後、現像によりレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして遮光膜をエッチングすることで形成される。しかしばがら、描画装置の精度は充分に高いにも関わらず、最終製品において転写時のパターンの座標精度が不十分であり、結果としてブラックマトリックス層やカラーフィルタ層の位置ずれが生じる（転写精度が劣化する）懸念が見出された。

発明者等の鋭意研究によれば、係る転写精度の劣化は、フォトマスクが備える透明基板の第２主表面（転写用パターンが形成された第１主表面に対する裏面）の平坦度に関係していることが判明した。以下に、透明基板の裏面の平坦度が転写精度の劣化に影響を与えるメカニズムについて、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、第２主表面の平坦度が不十分な透明基板１０１’を用いた場合の描画時と露光時とに変形を伴うフォトマスク１００’の製造工程を示すフロー図である。図５は、描画時と露光時との透明基板１０１’の形状変化を示す図である。

まず、透明基板１０１’を用意する（図４（ａ））。透明基板１０１’の第１主表面（図４（ａ）では上側の面）には、後述の転写用パターン１１２ｐ’が形成される。透明基板１０１’の第１主表面及び第２主表面（図４（ｂ）では下側の面）は、それぞれ研磨されて平坦且つ平滑に加工されているものの、少なくとも第２主表面が上向きに凸形状をもっている（中央部周辺が凹形状となっている）。尚、図４（ａ）の第２主表面の形状は、透明基板１０１’の変形を説明するための形状の１例である。

続いて、透明基板１０１’の第１主表面上に、例えばＣｒを主成分とする遮光膜１１２’を形成し、さらに、遮光膜１１２’上にレジスト膜１１３’を形成する（図４（ｂ））。遮光膜１１２’及びレジスト膜１１３’が形成された透明基板１０１’を、以下ではフォトマスクブランクス１００ｂ’とも呼ぶ。

続いて、製造したフォトマスクブランクス１００ｂ’を描画装置（レーザ描画機又は電子線描画機）のステージ６０３上に配置する。この際、透明基板１０１’の裏面（第２主表面）を、描画装置のステージ６０３の載置面上に載置する。このためフォトマスクブランクス１００ｂ’は自重によりステージ６０３の載置面に沿って水平になる（図４（ｃ））。これにより、フォトマスクブランクス１００ｂ’の第１主表面側にも変形が生じる。この状態で、レジスト膜１１３’に対して描画を行い、レジスト膜１１３’の一部を感光させる（図４（ｄ））。

続いて、描画が完了したフォトマスクブランクス１００ｂ’を描画装置から取り外す。そして、レジスト膜１１３’を現像し、レジストパターン１１３ｐ’を形成する（図４（ｅ））。そして、レジストパターン１１３ｐ’をマスクとして遮光膜１１２’の一部をエッチングすることで転写用パターン１１２ｐ’を形成し、その後、レジストパターン１１３ｐ’を除去することでフォトマスク１００’が完成する（図４（ｆ））。

上述した描画は、透明基板１０１’の第２主表面を描画装置のステージ６０３によって下方から支持した状態、すなわち、透明基板１０１’が変形した状態で行われることとなる。一方、描画が完了したフォトマスクブランクス１００ｂ’は、描画装置から取り外されるが、この際、上述の透明基板１０１’の変形は解消することとなる。

その結果、レジスト膜１１３’に対する上述の描画の精度が充分に高い場合であっても、転写用パターンが描画されるときと、転写用パターン形成後のフォトマスク１００’が露光機５００のステージ６０３上に配置されるときとでは、透明基板１０１’の第１主表面の形状が異なり、この形状変化によって、第１主表面上の座標が相互にずれることとなる。この座標のずれは、転写用パターンが形成されていない、第２主表面の平坦度に起因するのである。

発明者等は、上述の考察に基づき鋭意研究を行った。その結果、転写用パターンの転写精度を向上させるには、描画装置のステージ６０３上に載置されたときの透明基板の上記変形が、パターン転写時の座標ずれを許容範囲内に制御できる範囲内のものとする、透明基板を用意することが必要と判明した。

透明基板１０１’の上記変形による座標ずれのずれ量ｄは、図５に示すとおりである。すなわち、厚さがＴ（ｍｍ）の透明基板１０１’が角度θで屈曲したとき、第１主表面上の座標に生じる水平方向のズレ量ｄは、ｄ＝（Ｔ×１０^３）／２×ｓｉｎθ（μｍ）となる。このｄの数値が最終製品に許容される座標ずれの許容範囲内となるように、制御すればよい。

ところで、液晶表示装置のデバイスパターンは、微細化が進んでいる。カラーフィルタに使用されるブラックマトリックス（ＢＭ）にも、細線化の要望が特に強い。従来、１０μｍ程度で十分と見なされていたＢＭ幅が、最近では８μｍ、或いは６μｍ程度を期待されるようになり、製造技術の難度は一層大きくなっている。

例えば、６μｍ又はそれ以下のＢＭ幅を有するＢＭを形成しようとする場合を考える（図７（ａ））。ＢＭに色版を重ね合わせたときに、一方に（たとえばＢＭに。以下同様）許容される座標ずれの最大値は３μｍである（図７（ｂ））。これは、色版同士（たとえばレッドとブルー）の境界がＢＭの幅をはみ出すと、色濁り等の不都合が生じるからである。更に、色版自身の線幅誤差があること、およびＢＭ自身の線幅誤差があることを考慮すると、一方の座標ずれは（３μｍ×１／２×１／２＝）０．７５μｍ以内としなければならない（図７（ｃ））。

ところで、描画装置のもつ描画再現性は０．１５μｍ程度であるから、フォトマスク用基板側のマージンは（０．７５−０．１５＝）０．６０μｍである。これが、フォトマスク起因の座標ずれの許容値である（図７（ｄ））。

但し、フォトマスク用基板に起因する座標ずれの要因は、フォトマスクの第２主表面の平坦度によるものだけではない。発明者等の検討によると複数の因子があり、有意なもの（因子として無視できないもの）として、他に、露光機の保持部材とフォトマスクとの当接による転写用パターンの歪みや、第１主表面の平坦度といった要素がある。

従って、許容できる座標ずれ量を、上記した主要３因子に分配し（図７（ｅ））、かつ、Ｃｐｋ（工程能力指数）１．３を満たすためには、パターン形成領域の高さ変動に起因する許容ずれ量は、単品のフォトマスクにおいて０．１５μｍ以内（従って、２枚のフォトマスクの組み合わせによって生じるずれ量は０．３μｍ以内）としなければならない（図７（ｆ））。

ここで、厚さＴ（ｍｍ）の透明基板の第２主表面において、Ｐ（ｍｍ）離間した、任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、上記したように、ずれ量ｄ（μｍ）は
ｄ＝（Ｔ×１０^３）／２×ｓｉｎθ（μｍ）
である（θは、図５に示す透明基板の屈曲角度）。

更に、
ｓｉｎθ＝ΔＺｂ／（Ｐ×１０^３）
と近似することができるので、
０．１５（μｍ）≧ｄ＝（Ｔ×１０^３）／２×（ΔＺｂ／（Ｐ×１０^３））
が成り立つ。

従って、
ΔＺｂ≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
である。

Ｐ＝１０ｍｍとすると、
ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０
である。

すなわち、透明基板の第２主表面であって、第１主表面のパターン形成領域に対応する領域においては、ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０を満たす透明基板であれば、描画時と露光時との間で基板変形に起因する座標ずれが生じたとしても、最終製品の性能に影響を与えないものとすることができる。

尚、上記で２点の離間距離Ｐを１０ｍｍとしたが、離間距離Ｐの値については、後述の方法で、第２主表面上の点の高さ測定を行うときの、測定点の離間距離とすることができる。

測定点は、少なくとも第１主表面のパターン転写領域に対応する第２主表面上の領域内の任意の位置に設定することができる。

更に、測定点は、パターン転写領域に対応する領域を含み、より広い領域（以下、測定領域ともよぶ）に設定し、該領域内において
ΔＺｂ≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
を満たすものとすることが好ましい。

測定領域は、四角形の透明基板の第２主表面において、少なくともパターン転写領域を含むことができる。好ましくは、該透明基板の外縁となる４辺の近傍であって外縁から２０ｍｍの領域を除いた領域とすることができる。該領域内において、離間距離Ｐだけ離間した任意の２点を設定したときに、
ΔＺｂ≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
であることができる。

尚、露光時に、露光機５００の保持部材５０３が当接する保持部１０３が第２主表面側に設けられる場合には、上記測定領域は、該保持部１０３を含む領域とすることが好ましい。この場合、例えば、測定領域は、第２主表面の外縁となる４辺の近傍であって外縁から１０ｍｍの領域を除いた領域において、上記ΔＺｂの不等式が充足されるようにすることがより好ましい。

すなわち、透明基板の裏面（第２主表面）の平坦度を上述の範囲内とすることで、フォトマスクブランクスを描画装置に設置した時の透明基板の変形を抑制することができ、これにより、露光機５００に設置されるフォトマスクの転写用パターンの変形を抑制でき、パターンの転写精度を向上できるとの知見を得た。

（３）フォトマスクの製造方法
以下、上述の知見が適用された本実施形態に係るフォトマスクの製造方法について、図８、図６を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る透明基板１０１を用いた場合のフォトマスク１００の製造工程を示すフロー図である。図６は、レーザ光を入射することで透明基板１０１の主表面の平坦度を測定する様子を例示する模式図である。なお、以下の説明では、ブラックマトリックス形成用の第１フォトマスク１００を製造する場合を例に挙げて説明するが、カラーフィルタ層形成用の第２〜第４フォトマスクの製造も、第１フォトマスク１００の製造と同様に行うことができる。

（透明基板の用意及び平坦度の検査）
まず、フォトマスク用基板としての透明基板１０１を用意する（図８（ａ））。なお、図３（ａ）にも例示したように、透明基板１０１は、平面視が長方形の板状であり、その寸法は、例えば長辺Ｌ１が６００〜１４００ｍｍ、短辺Ｌ２が５００〜１３００ｍｍ、厚さＴが５〜１３ｍｍ程度とすることができる。透明基板１０１は、例えば石英（ＳｉＯ_２）ガラスや、ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｂ_２Ｏ_３，ＲＯ，Ｒ_２Ｏ等を含む低膨張ガラス等から構成することができる。透明基板１０１の主表面のうち、転写用パターン１１２ｐを形成する側の主表面（図８（ａ）では上側の面）を第１主表面とする。第１主表面には、転写用パターン１１２ｐの形成予定領域が設定される。また、転写用パターン１１２ｐの形成予定領域の外側であって、透明基板１０１の外周を構成する対向する二辺（本実施形態では長辺Ｌ１）のそれぞれの近傍の領域内には、長辺Ｌ１にそれぞれ平行な一対の帯状の保持部１０３が設けられている。例えば、保持部１０３は、第１フォトマスク１００の外周を構成する対向する長辺（Ｌ１）のそれぞれから１０ｍｍ離間した直線と、長辺（Ｌ１）のそれぞれから５０ｍｍ離間した直線とに挟まれた、長辺（Ｌ１）にそれぞれ平行な一対の帯状の領域として構成することができる。

また、透明基板１０１の主表面のうち、第１主表面と反対側の主表面（図８（ａ）では下側の面）を第２主表面とする。ここで、第２主表面における高低差（μｍ）は、後述するように、平面度測定機を用いて測定することができ、本実施形態の平坦度を求める場合には、装置の規定する基準面を用いて求めることができる。尚、高低差を測定する際には、透明基板１０１を鉛直にし、自重による撓みの影響を実質的に排除した状況で行うことが好ましい。

高低差を求める２点の位置の設定は、上記したとおりである。

２点の離間距離Ｐが小さければ、第２主表面の微細な領域内の形状変化を捉えることが可能であるが、透明基板１０１の面積が大きくなるほど、測定点が膨大になり、透明基板１０１の良否判断に至る効率が下がる。Ｐが大きすぎれば、第２主表面の平坦度の基準が緩くなり、座標ずれの生じやすい透明基板を許容してしまう。

好ましくは、離間距離Ｐを５≦Ｐ≦１５（ｍｍ）とするのが好ましい。より好ましくはＰ＝１０ｍｍとすることができる。

たとえば、測定領域全体を離間距離Ｐ（ｍｍ）（例えば１０ｍｍ）幅の格子で分割したときの各格子点を測定点とし、隣接する測定点の高低差を用いて、平坦度を求めることができる。すなわち、本発明における任意の２点は、パターン形成領域に対応する第２主表面上の領域（又は測定領域）を離間距離Ｐ（ｍｍ）幅の格子で分割したときの、各格子点を母集団としたときの、互いに離間距離Ｐ（ｍｍ）離間した任意の２点とすることができる。

透明基板１０１の第１及び第２主表面は、研磨によりそれぞれ平坦且つ平滑に構成されている。また、透明基板１０１の第２主表面の平坦度は、上記方法により定めた任意の２点について、基準を満たすものとする。すなわち、少なくともパターン形成領域に対応する第２主表面において、
ΔＺｂｍａｘ（μｍ）≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
である。更には、上述の測定領域内において、この関係が充足することが好ましい。

Ｐ＝１０ｍｍとすると、
ΔＺｂｍａｘ（μｍ）≦（１／Ｔ）×３．０
である。

第２主表面の平坦度が上述の要件を満たしているか否かは、例えば、図６に示すように、透明基板１０１の第２主表面にレーザ光を入射する方法等を用いて検査することができる。例えば黒田精工株式会社製の平面度測定機ＦＦＴ−１５００（登録商標）や、特開２００７−４６９４６号公報記載のものを用いて行うことができる。

（遮光膜及びレジスト膜の形成）
続いて、透明基板１０１の第１主表面上に、例えばＣｒを主成分とする光学膜としての遮光膜１１２を形成する（図８（ｂ））。遮光膜１１２は、例えばスパッタリングや真空蒸着等の手法により形成することができる。遮光膜１１２の厚さは、露光機５００の照射光を遮るのに十分な厚さであって、例えば１００〜１２０（ｎｍ）程度とすることができる。なお、遮光膜１１２の上面には、例えばＣｒＯ等を主成分とする反射防止層を形成することができる。また、保持部１０３を第１主表面側に設定する場合、遮光膜１１２は、保持部１０３上には形成しなくてもよい。尚、本態様では、第１フォトマスク１００に形成される転写用パターン１１２として、遮光膜によるものを用いて説明しているが、遮光膜以外の光学膜（所定の光透過率を有する半透光膜など）を用いても構わない。

そして、遮光膜１１２上にレジスト膜１１３を形成する（図８（ｂ））。レジスト膜１１３は、ポジ型フォトレジスト材料或いはネガ型フォトレジスト材料により構成することが可能である。以下の説明では、レジスト膜１１３がポジ型フォトレジスト材料より形成されているものとする。レジスト膜１１３は、例えばスピンコートやスリットコート等の手法により形成することができる。遮光膜１１２及びレジスト膜１１３が形成された透明基板１０１を、以下ではフォトマスクブランクス１００ｂとも呼ぶ。

（描画工程）
続いて、製造したフォトマスクブランクス１００ｂを描画装置に配置する。この際、透明基板１０１の第２主表面を、描画装置が備えるステージ６０３の上面によって下方から支持し、フォトマスクブランクス１００ｂが水平になるようにする（図８（ｃ））。続いて、レジスト膜１１３に対して描画を行い、レジスト膜１１３の一部を感光させる（図８（ｄ））。なお、ステージ６０３の上面は平坦に構成されているが、透明基板１０１の第２主表面の平坦度が上述の範囲内とされていることから、透明基板１０１は、上述の場合と異なりその自重により殆ど変形しない。

（現像、エッチング工程）
続いて、描画が完了したフォトマスクブランクス１００ｂを描画装置から取り外す。そして、現像液をレジスト膜１１３に供給して現像し、遮光膜１１２の一部を覆うレジストパターン１１３ｐを形成する（図８（ｅ））。なお、保持部１０３上に遮光膜１１２を形成した場合には、保持部１０３上に形成された遮光膜１１２をエッチングにより除去してもよい。

そして、形成したレジストパターン１１３ｐをマスクとして、遮光膜１１２の一部をエッチングする。遮光膜１１２のエッチングは、エッチング液を遮光膜１１２上に供給することで行うことが可能である。その結果、透明基板１０１の表面上に、遮光膜１１２がパターニングされてなる転写用パターン１１２ｐが形成される。そして、レジストパターン１１３ｐを除去して第１フォトマスク１００の製造を終了する（図８（ｆ））。

尚、本発明の透明基板１０１を用いて作製したフォトマスクブランクス１００ｂ及びフォトマスク１００は、その形状が実質的に維持されるため、やはりΔＺｂの数値は本発明の透明基板１０１と同様の範囲内となることができる。

上述した描画では、透明基板１０１の第２主表面をステージ６０３によって下方から支持した状態で行うが、透明基板１０１の第２主表面の平坦度が上述の範囲内とされていることから、透明基板１０１が、描画中に自重により変形することに起因する、第１主表面の形状変化が抑止される。従って、透明基板１０１の表面上に形成された転写用パターン１１２ｐは、第１フォトマスク１００が上述の露光機５００に設置されている時にも、上記変形に由来する座標ずれが抑止される。そして、上述のパターンの転写精度を向上させることができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、保持部１０３，２０３は、上述の実施形態のように一対設けられる場合に限らず、フォトマスクの周囲に沿ってより多数設けられていてもよい。すなわち、図３（ｂ）に示すように、平面視が長方形である透明基板１０１，２０１の一主表面に、パターン形成領域１３３の外側であって、透明基板１０１，２０１の外周を構成する４辺（Ｌ１，Ｌ２）のそれぞれの近傍の領域内に、４つの帯状の保持部１０３，２０３が設けられていてもよい。例えば、４つの保持部１０３，２０３は、パターン形成領域１３３の外側であって、フォトマスク１００，２００の外周を構成する４辺のそれぞれから１０ｍｍ離間した直線と、４辺のそれぞれから５０ｍｍ離間した直線とに挟まれた、４辺にそれぞれ平行な４つの帯状の領域として構成することができる。更に、保持部１０３，２０３は、透明基板１０１，２０１の第２主表面側に設けることもできる。

また、ブラックマトリックス層１２ｐは、Ｃｒ等の金属材料を主成分とする場合に限らず、遮光性を有する感光性樹脂等により形成してもよい。感光性樹脂を用いる場合、ブラックマトリックス層１２ｐは、カラーフィルタ層のように、露光、現像、ベークを順次実施することにより形成可能である。

１００ 第１フォトマスク
１０１ 透明基板
１１２ｐ 転写用パターン
２００ 第２フォトマスク
２０１ 透明基板
２１２ｐ 転写用パターン
６０３ ステージ

Claims (10)

1. 一辺が５００ｍｍ以上の第１主表面に表示装置製造用の転写用パターンを形成して、プロキシミティ露光用フォトマスクとなすための、厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板であって、
   前記フォトマスク用基板の主表面を鉛直にすることにより、自重による撓みの影響を排除した状態で、
   前記第１主表面の裏面にある第２主表面において、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
   ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０
   を満たすことを特徴とするフォトマスク用基板。
2. 一辺が５００ｍｍ以上の第１主表面に表示装置製造用の転写用パターンが形成された、厚さＴ（ｍｍ）の、プロキシミティ露光用フォトマスクであって、
   前記フォトマスクの主表面を鉛直にすることにより、自重による撓みの影響を排除した状態で、
   前記第１主表面の裏面にある第２主表面において、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
   ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０
   を満たすことを特徴とするフォトマスク。
3. ｉ線、ｈ線、及びｇ線を含む波長域の光源を用いたプロキシミティ露光用であることを特徴とする、請求項２に記載のフォトマスク。
4. カラーフィルタ製造用であることを特徴とする請求項２又は３に記載のフォトマスク。
5. 一辺が５００ｍｍ以上の第１主表面に表示装置製造用の転写用パターンを備えた、プロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法であって、
   厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板の主表面を鉛直にすることにより、自重による撓みの影響を排除した状態で、前記第１主表面の裏面にある第２主表面上の、１０（ｍｍ）離間した任意の２点の高低差がΔＺｂ（μｍ）であるとき、前記第１主表面のパターン形成領域に対応する前記第２主表面の領域内のΔＺｂが、
   ΔＺｂ≦（１／Ｔ）×３．０
   を満たすフォトマスク用基板を用意し、
   前記フォトマスクの前記第１主表面に光学膜を形成し、
   前記光学膜にパターニングを施すことにより、前記転写用パターンを形成する
   ことを含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
6. 一辺が５００ｍｍ以上の第１主表面に表示装置製造用の転写用パターンを備えた、プロキシミティ露光用フォトマスクの製造方法であって、
   厚さＴ（ｍｍ）のフォトマスク用基板の、前記第１主表面の裏面にある第２主表面上に所定の離間距離Ｐ（ｍｍ）をおいて等間隔に複数の測定点を設定し、
   前記フォトマスク用基板の主表面を鉛直にすることにより、自重による撓みの影響を排除した状態で、該複数の測定点における、前記第２主表面の基準面に対する高さＺをそれぞれ求め、
   前記複数の測定点における高さＺの最大値と最小値の差を高さ変動の最大値ΔＺｂｍａｘとするとき、
   ΔＺｂｍａｘ≦（Ｐ／Ｔ）×０．３
   を満たす前記フォトマスク用基板を用意し、
   前記用意したフォトマスク用基板の前記第１主表面に、光学膜を形成し、
   前記光学膜上にレジスト膜を形成し、
   前記フォトマスク用基板を、描画装置のステージ上に載置して、所定の転写用パターンを描画し、
   描画後の前記フォトマスク用基板に対し、レジスト現像と光学膜のパターニングを施して、前記転写用パターンを形成する
   ことを含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
7. 前記離間距離Ｐを５≦Ｐ≦１５（ｍｍ）とすることを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクの製造方法。
8. ｉ線、ｈ線、及びｇ線を含む波長域の光源を用いたプロキシミティ露光用であることを特徴とする、請求項５、又は６に記載のフォトマスクの製造方法。
9. 前記転写用パターンは、カラーフィルタ製造用であることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のフォトマスクの製造方法。
10. フォトマスクの有する転写用パターンを、プロキシミティ露光機を用いて、被転写体に転写するパターン転写方法において、
    請求項２〜４のいずれかに記載のフォトマスク又は請求項５〜９のいずれかに記載の製造方法にかかるフォトマスクを、前記プロキシミティ露光機により露光することを特徴とするパターン転写方法。