JPWO2007099910A1 - Photomask blank, photomask, and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

遮光膜のウェットエッチング特性を最適化させることで断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができ、更に、パターンのギザが極めて小さい遮光膜のパターンを形成することができるフォトマスクブランク及びフォトマスクを提供する。透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるマスクパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムを含む材料からなり、かつ、X線回折によるCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズが10nm以下である。また、前記遮光膜をウェットエッチング処理によりパターニングして前記基板上に遮光膜パターンが形成されたフォトマスクを得る。A photomask blank capable of forming a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape by optimizing the wet etching characteristics of the light-shielding film, and further capable of forming a light-shielding film pattern with extremely small pattern roughness Provide a photomask. A photomask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate, wherein the photomask blank is a photomask for patterning the light-shielding film by wet etching using the mask pattern formed on the light-shielding film as a mask A photomask blank for wet etching corresponding to a method, wherein the light-shielding film is made of a material containing chromium, and a crystallite size calculated from a diffraction peak of CrN (200) by X-ray diffraction is 10 nm. It is as follows. The light shielding film is patterned by wet etching to obtain a photomask having a light shielding film pattern formed on the substrate.

Description

本発明は、遮光膜パターン形成のためのウェットエッチング処理用に遮光膜のウェットエッチング特性を最適化させたフォトマスクブランク及びフォトマスク、並びにそれらの製造方法に関する。特に、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランク、係るフォトマスクブランクを用いて製造されたフォトマスクに関する。   The present invention relates to a photomask blank and a photomask in which wet etching characteristics of a light shielding film are optimized for wet etching processing for forming a light shielding film pattern, and methods for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a photomask blank for manufacturing an FPD device and a photomask manufactured using the photomask blank.

一般に、半導体装置や液晶表示装置の製造工程では、フォトリソグラフィー法を用いて微細パターンの形成が行われている。この微細パターンの形成には通常、フォトマスクと呼ばれている基板が使用される。このフォトマスクは、一般に透光性のガラス基板上に、金属薄膜等からなる遮光性の微細パターンを設けたものであり、このフォトマスクの製造においてもフォトリソグラフィー法が用いられている。   Generally, in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a fine pattern is formed using a photolithography method. A substrate called a photomask is usually used for forming this fine pattern. This photomask is generally provided with a light-shielding fine pattern made of a metal thin film or the like on a translucent glass substrate, and a photolithography method is also used in the production of this photomask.

フォトリソグラフィー法によるフォトマスクの製造には、ガラス基板等の透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクが用いられる。このフォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造は、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光を施す露光工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する現像工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングするエッチング工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有して行われている。上記現像工程では、フォトマスクブランク上に形成されたレジスト膜に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターンを形成する。また、上記エッチング工程では、このレジストパターンをマスクとして、たとえばウェットエッチングによって、レジストパターンの形成されていない遮光膜が露出した部位を溶解し、これにより所望のマスクパターンを透光性基板上に形成する。こうして、フォトマスクが出来上がる。   For manufacturing a photomask by photolithography, a photomask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate such as a glass substrate is used. The production of a photomask using this photomask blank consists of an exposure process in which a desired pattern exposure is performed on a resist film formed on the photomask blank, and the resist film is developed in accordance with the desired pattern exposure to develop a resist pattern. A developing step for forming the light shielding film, an etching step for etching the light-shielding film along the resist pattern, and a step for peeling and removing the remaining resist pattern. In the above development process, the resist film formed on the photomask blank is subjected to a desired pattern exposure, and then a developer is supplied to dissolve a portion of the resist film soluble in the developer to form a resist pattern. To do. In the etching process, using this resist pattern as a mask, the exposed portion of the light-shielding film on which the resist pattern is not formed is dissolved by wet etching, for example, thereby forming a desired mask pattern on the translucent substrate. To do. Thus, a photomask is completed.

特許文献1には、ウェットエッチングに適したマスクブランクとして、透明基板上に、クロム炭化物を含有するクロム膜を遮光膜として備えたフォトマスクブランクが記載されている。また、特許文献2には、同じくウェットエッチングに適したマスクブランクとして、透明基板上に、ハーフトーン材料膜と金属膜との積層膜を有し、この金属膜は、表面側から透明基板側に向かってエッチングレートが異なる材料で構成される領域が存在しており、例えばCrN/CrCの金属膜とCrONの反射防止膜からなるハーフトーン型位相シフトマスクブランクが記載されている。   Patent Document 1 describes a photomask blank provided with a chromium film containing chromium carbide as a light shielding film on a transparent substrate as a mask blank suitable for wet etching. Patent Document 2 also has a laminated film of a halftone material film and a metal film on a transparent substrate as a mask blank that is also suitable for wet etching, and this metal film is formed from the surface side to the transparent substrate side. On the other hand, there are regions composed of materials with different etching rates, and for example, a halftone phase shift mask blank made of a CrN / CrC metal film and a CrON antireflection film is described.

ところで、液晶表示装置における例えば、カラーフィルターやTFT(薄膜トランジスタ)アレイ、反射板等の部品を製造するに当たって使用されるフォトマスクは、LSI用のフォトマスクに比べて基板サイズが大きい。従って、基板サイズが大きい分、基板サイズが小さい場合に比べ、製造原理上の限界面(製造方法や製造装置に由来する限界面)の要因、並びに製造条件の変動(プロセス変動)の要因に基づき、面内及び基板間において諸特性(膜組成、膜質、透過率、反射率、光学濃度、エッチング特性、その他光学特性、膜厚など)のばらつきが生じやすく、このため面内及び基板間の諸特性が均一なものが得られずらいといった特色がある。このような特色は、FPD(フラットパネルディスプレイ)の更なる大型化・高精細化に伴い増長される傾向にある。   By the way, for example, a photomask used for manufacturing components such as a color filter, a TFT (thin film transistor) array, and a reflector in a liquid crystal display device has a larger substrate size than an LSI photomask. Therefore, based on the factor of the limit surface in the manufacturing principle (limit surface derived from the manufacturing method and the manufacturing equipment) and the factor of the fluctuation of the manufacturing condition (process variation) compared with the case where the substrate size is small due to the large substrate size. , Variations in characteristics (film composition, film quality, transmittance, reflectance, optical density, etching characteristics, other optical characteristics, film thickness, etc.) are likely to occur within the plane and between the substrates. There is a feature that it is difficult to obtain a uniform characteristic. Such a feature tends to be increased with further increase in size and definition of FPD (flat panel display).

近年の液晶表示装置の高精細化にともなって、フォトマスクに形成されるパターンの最小線幅は2〜3μm程度であったものが、1μm程度以下まで微細化されてきている。そのような状況下において、その他の寸法精度(線幅公差、トータルピッチ精度、重ね合わせ精度)もより厳しくなる傾向にある。
また、このように液晶表示装置のパターンを高精細化するには、微細化されたマスクパターンの精度の良好なパターン転写を行う必要がある。このためには、大型の基板全面に渡って形成されるマスクパターンにギザが生じず、断面形状が良好であることが望まれる。例えば、フォトマスクに形成されるマスクパターンの断面形状は、膜面に対して略垂直形状であることが望ましい。
With the recent increase in definition of liquid crystal display devices, the minimum line width of a pattern formed on a photomask has been reduced to about 1 μm or less, although it has been about 2 to 3 μm. Under such circumstances, other dimensional accuracy (line width tolerance, total pitch accuracy, overlay accuracy) tends to be stricter.
Further, in order to increase the definition of the pattern of the liquid crystal display device in this way, it is necessary to perform pattern transfer with good accuracy of the miniaturized mask pattern. For this purpose, it is desired that the mask pattern formed over the entire surface of the large-sized substrate is free from jaggedness and has a good cross-sectional shape. For example, the cross-sectional shape of the mask pattern formed on the photomask is preferably substantially perpendicular to the film surface.

特公昭62−32782号公報Japanese Patent Publication No.62-32382 特許第2983020号公報Japanese Patent No. 2983020

従来、液晶表示装置の製造に使われるフォトマスクの原版となるフォトマスクブランクとしては、ガラス基板上に酸化クロム(CrO)膜とクロム(Cr)膜を積層した遮光膜が形成されたものや、ガラス基板上に酸化クロム(CrO)膜とクロム(Cr)膜と酸化クロム(CrO)膜を積層した遮光膜が形成されたものを使用していた。尚、上述の酸化クロム(CrO)膜は、露光光に対する膜面の反射を低減させる反射防止機能を持った反射防止膜である。
そして、上述のフォトマスクブランクを、硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸と純水のエッチャントを用いて、遮光膜上に形成されたレジストパターンをマスクにしてウェットエッチングにより遮光膜パターンを形成して、フォトマスクを作製していた。
Conventionally, as a photomask blank to be an original photomask used for manufacturing a liquid crystal display device, a light shielding film in which a chromium oxide (CrO) film and a chromium (Cr) film are laminated on a glass substrate, A glass substrate in which a light shielding film in which a chromium oxide (CrO) film, a chromium (Cr) film, and a chromium oxide (CrO) film are stacked is used. The chromium oxide (CrO) film described above is an antireflection film having an antireflection function for reducing reflection of the film surface with respect to exposure light.
Then, the photomask blank is formed by wet etching using a resist pattern formed on the light shielding film as a mask, using an etchant of ceric ammonium nitrate, perchloric acid, and pure water. A photomask was produced.

しかしながら、近年のマスクパターンの微細化が進んでいる状況下においては、従来の遮光膜では、マスクパターンのギザ(マスクパターンを平面視したときのパターンエッジラフネス(パターンエッジの凹部と凸部の最大距離))が無視できない状況となり、また、断面形状が良好(垂直)なパターンが得られないという問題が生じた。このマスクパターンにおけるギザや、パターンの断面形状は、フォトマスクを使って液晶表示装置を作製した場合に、表示むらを引き起こす原因となる。   However, under the circumstances in which the miniaturization of the mask pattern is progressing in recent years, the conventional light shielding film has a mask pattern with a jaggedness (the pattern edge roughness when the mask pattern is viewed in plan (the maximum of the concave and convex portions of the pattern edge). The distance)) cannot be ignored, and there is a problem that a pattern having a good cross-sectional shape (vertical) cannot be obtained. The jaggedness in the mask pattern and the cross-sectional shape of the pattern cause display unevenness when a liquid crystal display device is manufactured using a photomask.

そこで本発明は、従来の問題点を解決するべくなされたものであり、その目的とするところは、遮光膜のウェットエッチング特性を最適化させることで断面形状の良好な遮光膜のパターンを形成することができ、更に、パターンのギザが極めて小さい遮光膜のパターンを形成することができるフォトマスクブランク及びフォトマスク、並びにそれらの製造方法を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to form a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape by optimizing the wet etching characteristics of the light-shielding film. Furthermore, it is to provide a photomask blank and a photomask that can form a light-shielding film pattern with extremely small pattern irregularities, and a method for manufacturing the same.

前述したように、従来は、遮光膜の膜厚や、遮光膜の深さ方向での組成傾斜などの制約から、ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状を良好に仕上げることが困難であるとの問題に鑑み、本発明者は鋭意研究した結果、クロム系遮光膜を構成するクロムの結晶性と遮光膜のウェットエッチング特性とは相関関係があることを突き止め、さらにこのクロムの結晶性を制御することにより、遮光膜のウェットエッチング特性を制御して、結果、遮光膜パターンの断面形状が良好な形状となるようにコントロールでき、またパターンギザが極めて小さくなることを見い出した。   As described above, conventionally, it is difficult to satisfactorily finish the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern formed by the wet etching process due to restrictions such as the thickness of the light-shielding film and the composition gradient in the depth direction of the light-shielding film. As a result of intensive studies, the present inventor has found that there is a correlation between the crystallinity of chromium constituting the chromium-based light-shielding film and the wet etching characteristics of the light-shielding film. By controlling the wettability, the wet etching characteristics of the light shielding film were controlled, and as a result, it was found that the cross-sectional shape of the light shielding film pattern could be a good shape, and the pattern roughness was extremely small.

すなわち、上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
(構成1)透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるマスクパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムを含む材料からなり、かつ、X線回折によるCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズが10nm以下であることを特徴とするフォトマスクブランクである。
(構成2)前記遮光膜は、X線回折法により得られる回折ピークがCrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークをもつ膜であることを特徴とする構成1記載のフォトマスクブランクである。
(構成3)前記遮光膜は、深さ方向の略全域において窒素(N)が含まれていることを特徴とする構成1又は2記載のフォトマスクブランクである。
That is, in order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(Configuration 1) In a photomask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate, the photomask blank patterns the light-shielding film by wet etching using a mask pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for wet etching processing corresponding to a photomask manufacturing method, wherein the light-shielding film is made of a material containing chromium, and is a crystal calculated from a diffraction peak of CrN (200) by X-ray diffraction A photomask blank having a child size of 10 nm or less.
(Structure 2) The photomask according to Structure 1, wherein the light shielding film is a film having a diffraction peak of CrN (200) and a diffraction peak of Cr (110) obtained by an X-ray diffraction method. It is blank.
(Structure 3) The photomask blank according to Structure 1 or 2, wherein the light shielding film contains nitrogen (N) in substantially the entire region in the depth direction.

(構成4)前記遮光膜の上層部に酸素を含む反射防止層を形成することを特徴とする構成1乃至3の何れか一に記載のフォトマスクブランクである。
(構成5)前記フォトマスクブランクは、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであることを特徴とする構成1乃至4の何れか一に記載のフォトマスクブランクである。
(構成6)構成1乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングして前記透光性基板上に遮光膜パターンが形成されたことを特徴とするフォトマスクである。
(Structure 4) The photomask blank according to any one of Structures 1 to 3, wherein an antireflection layer containing oxygen is formed on an upper layer portion of the light shielding film.
(Configuration 5) The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the photomask blank is a photomask blank for manufacturing an FPD device.
(Structure 6) The light-shielding film in the photomask blank according to any one of structures 1 to 5 is patterned by wet etching to form a light-shielding film pattern on the light-transmitting substrate. It is a photomask.

(構成7)透光性基板上に、クロムを含む材料からなるターゲットを用いたスパッタリング成膜により、クロムを含む遮光膜を形成する工程を有するフォトマスクブランクの製造方法において、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状が所定の形状となるように、前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法である。 (Structure 7) In the manufacturing method of the photomask blank which has the process of forming the light shielding film containing chromium on the translucent board | substrate by sputtering film-forming using the target which consists of a material containing chromium, The said photomask blank has A photomask blank for wet etching corresponding to a method for producing a photomask for patterning the light shielding film by wet etching using a resist pattern formed on the light shielding film as a mask, wherein the wet etching process The photomask blank manufacturing method is characterized in that the crystallinity of chromium constituting the light-shielding film is controlled so that the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern formed by the above is a predetermined shape.

(構成8)前記遮光膜を形成した後、該遮光膜に加わる熱処理条件を調整することにより前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御することを特徴とする構成7記載のフォトマスクブランクの製造方法である。
(構成9)前記熱処理は、前記遮光膜上に形成するレジスト膜形成前、又はレジスト膜形成後の加熱処理であることを特徴とする構成7又は8記載のフォトマスクブランクの製造方法である。
(構成10)前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状が膜面に対して略垂直となる形状であることを特徴とする構成7乃至9の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法である。
(Structure 8) The photomask blank according to Structure 7, wherein after the light shielding film is formed, the crystallinity of chromium constituting the light shielding film is controlled by adjusting a heat treatment condition applied to the light shielding film. It is a manufacturing method.
(Structure 9) The photomask blank manufacturing method according to Structure 7 or 8, wherein the heat treatment is a heat treatment before or after the formation of the resist film formed on the light shielding film.
(Structure 10) The photomask blank according to any one of Structures 7 to 9, wherein the light-shielding film pattern formed by the wet etching process has a cross-sectional shape that is substantially perpendicular to the film surface. It is a manufacturing method.

(構成11)前記フォトマスクブランクは、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであることを特徴とする構成7乃至10の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法である。
(構成12)構成7乃至11の何れか一に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法である。
(Configuration 11) The photomask blank manufacturing method according to any one of Configurations 7 to 10, wherein the photomask blank is a photomask blank for manufacturing an FPD device.
(Structure 12) A photomask manufacturing method comprising a step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to any one of structures 7 to 11 by a wet etching process. .

構成1にあるように、本発明のフォトマスクブランクは、透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるマスクパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記遮光膜は、クロムを含む材料からなり、かつ、X線回折によるCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズが10nm以下である膜とする。
このように、遮光膜の結晶性を、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズが10nm以下とすることによって、遮光膜をウェットエッチングによりパターニングした際に、遮光膜パターンのギザも極めて小さくすることが可能となり、更に遮光膜パターンの断面形状が良好な形状となる。上記遮光膜パターンのギザを小さくする点においては、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズがより小さい方が好ましいが、遮光膜パターンの断面形状や成膜速度などの生産性からは、結晶子サイズは小さすぎても好ましくない。上記の点を考慮するとCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズは、5nm以上10nm以下とすることが好ましい。
As in Configuration 1, the photomask blank of the present invention is a photomask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate, and the photomask blank uses a mask pattern formed on the light-shielding film as a mask. A photomask blank for wet etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light-shielding film by wet etching, wherein the light-shielding film is made of a material containing chromium and CrN by X-ray diffraction The film has a crystallite size calculated from the diffraction peak of (200) of 10 nm or less.
As described above, when the crystallinity of the light shielding film is set to a crystallite size calculated from a diffraction peak of CrN (200) of 10 nm or less, when the light shielding film is patterned by wet etching, the shading of the light shielding film pattern is also reduced. It becomes possible to make it extremely small, and the cross-sectional shape of the light shielding film pattern becomes a good shape. From the viewpoint of reducing the jaggedness of the light shielding film pattern, it is preferable that the crystallite size calculated from the diffraction peak of CrN (200) is smaller, but from the viewpoint of productivity such as the cross-sectional shape of the light shielding film pattern and the film formation speed. It is not preferable that the crystallite size is too small. Considering the above points, the crystallite size calculated from the diffraction peak of CrN (200) is preferably 5 nm or more and 10 nm or less.

また、構成2にあるように、さらに遮光膜の結晶性は、X線回折法により得られる回折ピークがCrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークをもつことで、遮光膜パターンの形状を制御しやすくなるので好ましい。
また、構成3にあるように、遮光膜は、深さ方向の全領域において窒素(N)を含む膜とすることで、ウェットエッチング速度を高めることができ、遮光膜上に形成するレジスト膜の薄膜化に対応することができるので、より微細かつ高精細な遮光膜パターンを形成することができる。
また、構成4にあるように、前記遮光膜はその上層部に酸素を含む反射防止層を形成することができる。このような反射防止層を形成することにより、露光波長における反射率を低反射率に抑えることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに投影露光面との間で多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。
Further, as in Configuration 2, the crystallinity of the light-shielding film is such that the diffraction peak obtained by the X-ray diffraction method has a diffraction peak of CrN (200) and a diffraction peak of Cr (110). This is preferable because the shape can be easily controlled.
Further, as in Configuration 3, the light shielding film is a film containing nitrogen (N) in the entire region in the depth direction, whereby the wet etching rate can be increased, and the resist film formed on the light shielding film can be increased. Since it can respond to thinning, a finer and higher-definition light-shielding film pattern can be formed.
Further, as in Configuration 4, the light shielding film can be formed with an antireflection layer containing oxygen in the upper layer portion thereof. By forming such an antireflection layer, the reflectance at the exposure wavelength can be suppressed to a low reflectance, so that multiple reflections with the projection exposure surface are suppressed when the mask pattern is transferred to the transfer target. In addition, it is possible to suppress a decrease in imaging characteristics.

また、構成5にあるように、前記フォトマスクブランクは、大型の基板であって、基板全面に渡って遮光膜パターンの寸法精度が求められるFPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクに適している。
また、構成6にあるように、構成1乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングして形成された遮光膜パターンは、断面形状が良好で、かつ遮光膜パターンのギザが極めて小さい良好なフォトマスクとなる。
Further, as described in Structure 5, the photomask blank is a large-sized substrate, and is suitable for a photomask blank for manufacturing an FPD device that requires dimensional accuracy of a light-shielding film pattern over the entire surface of the substrate. .
Further, as in Configuration 6, the light shielding film pattern formed by patterning the light shielding film in the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 5 by wet etching processing has a good cross-sectional shape, In addition, a good photomask with extremely small shading of the light shielding film pattern is obtained.

また、構成7にあるように、透光性基板上に、クロムを含む材料からなるターゲットを用いたスパッタリング成膜により、クロムを含む遮光膜を形成する工程を有するフォトマスクブランクの製造方法において、前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状が所定の形状となるように、前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御する。
このように、遮光膜の結晶性を制御することで、遮光膜のウェットエッチング特性を制御することができ、これによって、遮光膜パターンの断面形状が良好な形状となり、更に遮光膜パターンのギザが極めて小さくなるようにコントロールすることができる。
In addition, in the method for manufacturing a photomask blank, which includes a step of forming a light-shielding film containing chromium by sputtering film formation using a target made of a material containing chromium on the light-transmitting substrate as in Configuration 7. The photomask blank is a photomask blank for wet etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film by wet etching using a resist pattern formed on the light shielding film as a mask. The crystallinity of chromium constituting the light shielding film is controlled so that the cross-sectional shape of the light shielding film pattern formed by the wet etching process has a predetermined shape.
In this way, by controlling the crystallinity of the light shielding film, the wet etching characteristics of the light shielding film can be controlled, whereby the cross-sectional shape of the light shielding film pattern becomes a favorable shape, and further, the light shielding film pattern has a jagged surface. It can be controlled to be extremely small.

たとえば、構成8にあるように、前記遮光膜を形成した後、該遮光膜に加わる熱処理条件を調整することにより前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を好適に制御することができる。
ここで、クロムの結晶性は、例えばCrN(200)の結晶子サイズであり、構成8にあるように、前記遮光膜を形成した後、該遮光膜に加わる熱処理条件を調整することにより、前記遮光膜を構成するクロムの結晶子サイズを制御することが好適である。
For example, as in Configuration 8, after the light shielding film is formed, the crystallinity of chromium constituting the light shielding film can be suitably controlled by adjusting the heat treatment conditions applied to the light shielding film.
Here, the crystallinity of chromium is, for example, the crystallite size of CrN (200), and after the formation of the light shielding film as in Configuration 8, by adjusting the heat treatment conditions applied to the light shielding film, It is preferable to control the crystallite size of chromium constituting the light shielding film.

また、構成9にあるように、遮光膜に対する熱処理は、前記遮光膜上に形成するレジスト膜形成前、又はレジスト膜形成後の加熱処理である。一般に、フォトマスクブランクの製造工程において、遮光膜形成後に、レジスト膜形成前に行われる付着力向上を目的としたベーク処理、又はレジスト膜形成後のプリベーク処理が行われる。従って、これらの加熱処理条件を調整することにより、遮光膜を構成するクロムの結晶性(例えばクロムの結晶子サイズ)を制御することが好適である。
また、構成10にあるように、前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状は、膜面に対して略垂直となる形状であることが望ましく、本発明によれば、遮光膜パターンの断面形状を良好にコントロールすることができるため好適である。
Further, as in Configuration 9, the heat treatment for the light shielding film is a heat treatment before or after the formation of the resist film formed on the light shielding film. In general, in the photomask blank manufacturing process, after the light shielding film is formed, a baking process for the purpose of improving adhesion, which is performed before the resist film is formed, or a prebake process after the resist film is formed. Therefore, it is preferable to control the crystallinity of chromium (for example, the crystallite size of chromium) constituting the light-shielding film by adjusting these heat treatment conditions.
Further, as in Configuration 10, the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern formed by the wet etching process is preferably a shape that is substantially perpendicular to the film surface. According to the present invention, the light-shielding film pattern This is preferable because the cross-sectional shape of the film can be well controlled.

また、構成11にあるように、前記フォトマスクブランクは、大型の基板であって、基板全面に渡って遮光膜パターンの寸法精度が求められるFPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクに適している。
また、構成12にあるように、構成7乃至11の何れか一に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングする工程を有するフォトマスクの製造方法により、ウェットエッチング処理によりパターニングして形成された遮光膜パターンは、断面形状が良好で、かつ遮光膜パターンのギザが極めて小さい良好なフォトマスクが得られる。
Further, as described in Structure 11, the photomask blank is a large-sized substrate, and is suitable for a photomask blank for manufacturing an FPD device that requires dimensional accuracy of a light-shielding film pattern over the entire surface of the substrate. .
Further, as in Configuration 12, by the photomask manufacturing method including a step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the manufacturing method according to any one of Configurations 7 to 11 by wet etching, The light-shielding film pattern formed by patterning by the wet etching process has a good cross-sectional shape, and a good photomask with extremely small shading of the light-shielding film pattern can be obtained.

本発明によれば、遮光膜の結晶性をCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズを10nm以下とすることにより、遮光膜のウェットエッチング特性を最適化させ、遮光膜パターンの断面形状が良好な形状となり、更には遮光膜パターンのギザも極めて小さくすることができるフォトマスクブランクを提供することができる。
また、本発明により得られるフォトマスクブランクにおける遮光膜をウェットエッチング処理を用いてパターニングすることで、断面形状が良好で、かつパターンギザが極めて小さい良好な遮光膜パターンが形成されたフォトマスクを提供することができる。
According to the present invention, by setting the crystallinity of the light shielding film to a crystallite size calculated from the diffraction peak of CrN (200) of 10 nm or less, the wet etching characteristics of the light shielding film are optimized, and the cross section of the light shielding film pattern. It is possible to provide a photomask blank that has a good shape and can be extremely small in the shading of the light shielding film pattern.
Further, by providing a light-shielding film in the photomask blank obtained according to the present invention by patterning using a wet etching process, a photomask having a good light-shielding film pattern with a good cross-sectional shape and extremely small pattern roughness is provided. can do.

本発明により得られるフォトマスクブランクの一実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the photomask blank obtained by this invention. フォトマスクブランクを用いたフォトマスクの製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of the photomask using a photomask blank.

符号の説明Explanation of symbols

1 透光性基板
2 遮光膜
3 レジスト膜
2a 遮光膜のパターン
3a レジストパターン
10 フォトマスクブランク
20 フォトマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Translucent substrate 2 Light-shielding film 3 Resist film 2a Light-shielding film pattern 3a Resist pattern 10 Photomask blank 20 Photomask

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述する。
図1は本発明におけるフォトマスクブランクの第一の実施の形態を示す断面図である。
図1のフォトマスクブランク10は、透光性基板1上に遮光膜2を有するFPD作製用のフォトマスクブランクの形態のものである。
上記フォトマスクブランク10は、前記遮光膜2上に形成されるレジストパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜2をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のマスクブランクである。また、前記遮光膜2は、透光性基板1上に、クロムを含むターゲットを用いたスパッタリング成膜により形成される、クロムを含む遮光膜である。
ここで、透光性基板1としては、ガラス基板が一般的である。ガラス基板は、平坦度及び平滑度に優れるため、フォトマスクを使用して被転写基板上へのパターン転写を行う場合、転写パターンの歪み等が生じないで高精度のパターン転写が行える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a photomask blank according to the present invention.
A photomask blank 10 in FIG. 1 is in the form of a photomask blank for FPD production having a light-shielding film 2 on a translucent substrate 1.
The photomask blank 10 is a mask blank for wet etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film 2 by wet etching using a resist pattern formed on the light shielding film 2 as a mask. is there. The light-shielding film 2 is a light-shielding film containing chromium formed on the light-transmitting substrate 1 by sputtering film formation using a target containing chromium.
Here, as the translucent substrate 1, a glass substrate is generally used. Since a glass substrate is excellent in flatness and smoothness, when pattern transfer onto a transfer substrate using a photomask is performed, highly accurate pattern transfer can be performed without causing distortion of the transfer pattern.

本発明において、前記遮光膜2は、ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンのギザが極めて小さく、且つ断面形状が所定の形状となるように、前記遮光膜2を構成するクロムの結晶性を、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズを10nm以下となるようにしている。さらに、好ましくは、上記結晶子サイズに加え、遮光膜パターンの形状制御性を高めるために、遮光膜2を構成するクロムの結晶性をX線回折法により得られる回折ピークが、CrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークとなるようにしている。
このような、結晶性を有する遮光膜2とすることで、遮光膜2のウェットエッチング特性を制御することができ、これによって、遮光膜パターンの断面形状が良好で、かつ遮光膜パターンのギザが極めて小さくすることができる。
遮光膜2を構成するクロムの結晶性は、たとえば前記遮光膜2を形成した後、該遮光膜2に加わる熱処理条件を調整することにより制御することができる。
In the present invention, the light-shielding film 2 has the crystallinity of chromium constituting the light-shielding film 2 so that the shading of the light-shielding film pattern formed by wet etching is extremely small and the cross-sectional shape is a predetermined shape. The crystallite size calculated from the diffraction peak of CrN (200) is made to be 10 nm or less. Further, preferably, in addition to the crystallite size, in order to improve the shape controllability of the light-shielding film pattern, the diffraction peak obtained by X-ray diffraction of the crystallinity of chromium constituting the light-shielding film 2 is CrN (200). And a diffraction peak of Cr (110).
By using such a light-shielding film 2 having crystallinity, the wet etching characteristics of the light-shielding film 2 can be controlled, whereby the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern is good and the shading of the light-shielding film pattern is reduced. It can be made extremely small.
The crystallinity of chromium constituting the light shielding film 2 can be controlled, for example, by adjusting the heat treatment conditions applied to the light shielding film 2 after the light shielding film 2 is formed.

また、遮光膜2に対する熱処理は、たとえば遮光膜2上に形成するレジスト膜形成前、又はレジスト膜形成後の加熱処理である。一般に、フォトマスクブランクの製造工程において、遮光膜形成後に、レジスト膜形成前に行われる付着力向上を目的としたベーク処理、又はレジスト膜形成後のプリベーク処理が行われる。従って、これらの加熱処理条件を調整することにより、遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御することが好適である。
遮光膜2の結晶性をX線回折によるCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズを10nm以下とし、さらに、X線回折法により得られる回折ピークがCrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークをもつ膜とするには、少なくとも遮光膜2はクロムと窒素とを含む材料、更に好ましくは、クロムと窒素と炭素を含む材料、更に好ましくは、クロムと窒素と炭素と酸素を含む材料とし、加熱処理条件としては、80℃以上180℃以下、好ましくは100℃以上150℃以下の加熱温度で加熱処理することにより得られる。
The heat treatment for the light shielding film 2 is, for example, a heat treatment before or after the formation of the resist film formed on the light shielding film 2. In general, in the photomask blank manufacturing process, after the light shielding film is formed, a baking process for the purpose of improving adhesion, which is performed before the resist film is formed, or a prebake process after the resist film is formed. Therefore, it is preferable to control the crystallinity of chromium constituting the light-shielding film by adjusting these heat treatment conditions.
The crystallinity of the light-shielding film 2 is 10 nm or less calculated from the diffraction peak of CrN (200) by X-ray diffraction, and the diffraction peak obtained by the X-ray diffraction method is the diffraction peak of CrN (200). In order to obtain a film having a diffraction peak of Cr (110), at least the light-shielding film 2 is made of a material containing chromium and nitrogen, more preferably a material containing chromium, nitrogen and carbon, more preferably chromium, nitrogen and carbon. As a heat treatment condition, it is obtained by heat treatment at a heating temperature of 80 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or higher and 150 ° C. or lower.

前述したように、ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状は、膜面に対して略垂直となる形状であることが望ましい。本発明によれば、遮光膜2の結晶性を制御することで、遮光膜2のウェットエッチング特性を制御することができる。その結果、遮光膜パターンの断面形状が上記の良好な形状となり、遮光膜パターンのギザが極めて小さくなるようにコントロールすることができるので、本発明は好適である。   As described above, the cross-sectional shape of the light shielding film pattern formed by the wet etching process is desirably a shape that is substantially perpendicular to the film surface. According to the present invention, the wet etching characteristics of the light shielding film 2 can be controlled by controlling the crystallinity of the light shielding film 2. As a result, the cross-sectional shape of the light-shielding film pattern becomes the above-mentioned favorable shape, and the light-shielding film pattern can be controlled to be extremely small, so that the present invention is suitable.

具体的な遮光膜2の材料としては、クロムと窒素とを含む材料が挙げられ、遮光膜2中に含まれるクロム(Cr)の含有量を1としたときに、深さ方向において窒素(N)の含有量が0.5以上の領域と、窒素(N)の含有量が0.5未満の領域が存在するようにする。例えば、遮光膜としては、透光性基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5未満の層と、窒素(N)の含有量が0.5以上となる層の積層膜や、透光性基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5以上となる層と、窒素(N)の含有量が0.5未満となる層と、窒素(N)の含有量が0.5以上となる層の積層膜や、透光性基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5以上となる層と、窒素(N)の含有量が0.5未満となる層の積層膜が挙げられる。尚、遮光膜が積層膜である場合において、遮光膜中に含まれるクロム(Cr)や窒素(N)は、段階的に変化してもよいし、連続的に変化しても良い。
また、遮光膜2には、更に、酸素、炭素、弗素等の添加元素を含んでも良い。
Specific examples of the material of the light shielding film 2 include a material containing chromium and nitrogen. When the content of chromium (Cr) contained in the light shielding film 2 is 1, nitrogen (N ) Content of 0.5 or more and a region of nitrogen (N) content of less than 0.5. For example, the light-shielding film has a layer with a nitrogen (N) content of less than 0.5 when the chromium (Cr) content is 1 from the translucent substrate side, and a nitrogen (N) content. A laminated film having a layer of 0.5 or more, a layer having a nitrogen (N) content of 0.5 or more when the chromium (Cr) content is 1 from the translucent substrate side, and nitrogen ( The layer of N) content is less than 0.5 and the layer of nitrogen (N) content of 0.5 or more, and the chromium (Cr) content is 1 from the translucent substrate side. And a laminated film of a layer having a nitrogen (N) content of 0.5 or more and a layer having a nitrogen (N) content of less than 0.5. In the case where the light shielding film is a laminated film, chromium (Cr) and nitrogen (N) contained in the light shielding film may change stepwise or continuously.
Further, the light shielding film 2 may further contain an additive element such as oxygen, carbon, or fluorine.

上述の遮光膜における積層膜の中でも、FPDの製造用に使われる330mm×450mm以上の大型の基板全面に渡ってマスクパターンにギザが生じず、断面形状が良好となる遮光膜パターンをウェットエッチングにより形成するためには、遮光膜の材料は、クロムと窒素とを含む材料とし、透光性基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5未満の層と、窒素(N)の含有量が0.5以上となる層の積層膜とすることが好ましい。   Among the laminated films in the above-described light shielding film, the light shielding film pattern that has a good cross-sectional shape by wet etching is not generated on the entire surface of a large substrate of 330 mm × 450 mm or larger used for FPD manufacturing by wet etching. In order to form the light-shielding film, the material of the light-shielding film is a material containing chromium and nitrogen. When the content of chromium (Cr) is 1 from the light-transmitting substrate side, the content of nitrogen (N) is 0. It is preferable to form a laminated film having a layer of less than 5 and a layer having a nitrogen (N) content of 0.5 or more.

上記遮光膜2の形成方法は、特に制約する必要はないが、なかでもスパッタリング成膜法が好ましく挙げられる。スパッタリング成膜法によると、均一で膜厚の一定な膜を形成することが出来るので、本発明には好適である。透光性基板1上に、スパッタリング成膜法によって上記遮光膜2を成膜する場合、スパッタターゲットとしてクロム(Cr)ターゲットを用い、チャンバー内に導入するスパッタガスは、アルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスに酸素、窒素もしくは二酸化炭素、一酸化窒素等のガスを混合したものを用いる。アルゴンガス等の不活性ガスに酸素ガス或いは二酸化炭素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに酸素を含む遮光膜を形成することができ、アルゴンガス等の不活性ガスに窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素を含む遮光膜を形成することができ、またアルゴンガス等の不活性ガスに一酸化窒素ガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに窒素と酸素を含む遮光膜を形成することができる。また、アルゴンガス等の不活性ガスにメタンガスを混合したスパッタガスを用いると、クロムに炭素を含む遮光膜を形成することができる。   The method for forming the light-shielding film 2 is not particularly limited, but a sputtering film forming method is particularly preferable. The sputtering film formation method is suitable for the present invention because it can form a uniform film with a constant film thickness. When the light shielding film 2 is formed on the translucent substrate 1 by a sputtering film forming method, a chromium (Cr) target is used as a sputtering target, and sputtering gas introduced into the chamber is argon gas or helium gas. A mixture of an inert gas and a gas such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, or nitric oxide is used. When a sputtering gas in which oxygen gas or carbon dioxide gas is mixed with an inert gas such as argon gas can be used, a light shielding film containing oxygen in chromium can be formed, and nitrogen gas is mixed with an inert gas such as argon gas. When a sputtering gas is used, a light shielding film containing nitrogen in chromium can be formed. When a sputtering gas in which nitrogen monoxide gas is mixed with an inert gas such as argon gas is used, light shielding containing nitrogen and oxygen in chromium is used. A film can be formed. In addition, when a sputtering gas in which methane gas is mixed with an inert gas such as argon gas is used, a light shielding film containing carbon in chromium can be formed.

上記遮光膜2の膜厚は、露光光に対して光学濃度が例えば3.0以上となるように設定される。具体的には、FPDデバイスを製造する際に使用される超高圧水銀灯を露光光源としたときに、上記遮光膜2の膜厚は、200nm以下であることが好ましい。膜厚が200nmを超えると、遮光膜2の基板面内における膜厚ばらつきが大きくなる傾向となり、遮光膜パターンのパターン精度が悪化するので好ましくない。尚、遮光膜2の膜厚の下限については、所望の光学濃度が得られる限りにおいては薄くすることができる。   The film thickness of the light shielding film 2 is set so that the optical density becomes 3.0 or more with respect to the exposure light. Specifically, when the ultrahigh pressure mercury lamp used when manufacturing the FPD device is used as the exposure light source, the thickness of the light shielding film 2 is preferably 200 nm or less. If the film thickness exceeds 200 nm, the film thickness variation in the substrate surface of the light shielding film 2 tends to increase, which is not preferable because the pattern accuracy of the light shielding film pattern is deteriorated. The lower limit of the thickness of the light shielding film 2 can be reduced as long as a desired optical density is obtained.

また、上記遮光膜2は、上述の通り積層膜のような多層であることに限られず、単層でも良い。例えば、遮光膜2が積層膜である場合において、表層部(上層部)に反射防止機能を持たせても良い。その場合、反射防止機能を持った反射防止層としては、例えば、CrO、CrCO、CrNO、CrCON等の材料が好ましく挙げられる。反射防止層を設けることによって、露光波長における反射率を例えば、20%以下、好ましくは15%以下に抑えることができるので、マスクパターンを被転写体に転写するときに投影露光面との間で多重反射を抑制し、結像特性の低下を抑制することができる。   Further, the light shielding film 2 is not limited to a multilayer such as a laminated film as described above, and may be a single layer. For example, when the light shielding film 2 is a laminated film, the surface layer portion (upper layer portion) may have an antireflection function. In that case, as an antireflection layer having an antireflection function, for example, materials such as CrO, CrCO, CrNO, and CrCON are preferably mentioned. By providing the antireflection layer, the reflectance at the exposure wavelength can be suppressed to, for example, 20% or less, and preferably 15% or less. Therefore, when the mask pattern is transferred to the transfer object, it is between the projection exposure surface. Multiple reflections can be suppressed and deterioration of imaging characteristics can be suppressed.

なお、反射防止層は必要に応じて透光性基板側にも設けてもよい。
また、上記遮光膜2は、クロムと、例えば酸素、窒素、炭素等の元素の含有量が深さ方向で異なり、表層部の反射防止層と、それ以外の層(遮光層)で段階的、又は連続的に組成傾斜した組成傾斜膜としても良い。このような遮光膜を組成傾斜膜とするためには、例えば前述のスパッタリング成膜時のスパッタガスの種類(組成)を成膜中に適宜切替える方法が好適である。
In addition, you may provide an antireflection layer also in the translucent board | substrate side as needed.
Further, the light shielding film 2 is different in content of chromium and elements such as oxygen, nitrogen, and carbon in the depth direction, and is stepwise in the antireflection layer of the surface layer portion and the other layers (light shielding layers). Alternatively, a composition gradient film having a composition gradient continuously may be used. In order to use such a light-shielding film as a composition gradient film, for example, a method of appropriately switching the type (composition) of the sputtering gas during the above-described sputtering film formation during film formation is suitable.

また、フォトマスクブランクとしては、後述する図2(a)にあるように、上記遮光膜2の上に、レジスト膜3を形成した形態であっても構わない。レジスト膜3の膜厚は、遮光膜のパターン精度(CD精度)を良好にするためには、できるだけ薄い方が好ましい。レジスト膜の膜厚の下限は、レジストパターンをマスクにして遮光膜2をウェットエッチングしたときに、レジスト膜が残存するように設定される。   The photomask blank may have a form in which a resist film 3 is formed on the light shielding film 2 as shown in FIG. The film thickness of the resist film 3 is preferably as thin as possible in order to improve the pattern accuracy (CD accuracy) of the light shielding film. The lower limit of the thickness of the resist film is set so that the resist film remains when the light shielding film 2 is wet etched using the resist pattern as a mask.

次に、図1に示すフォトマスクブランク10を用いたフォトマスクの製造方法を説明する。
このフォトマスクブランク0を用いたフォトマスクの製造方法は、フォトマスクブランク10の遮光膜2を、ウェットエッチングを用いてパターニングする工程を有し、具体的には、フォトマスクブランンク10上に形成されたレジスト膜に対し、所望のパターン露光(パターン描画)を施す工程と、所望のパターン露光に従って前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに沿って前記遮光膜をエッチングする工程と、残存したレジストパターンを剥離除去する工程とを有する。
Next, a method for manufacturing a photomask using the photomask blank 10 shown in FIG. 1 will be described.
The photomask manufacturing method using the photomask blank 0 includes a step of patterning the light-shielding film 2 of the photomask blank 10 using wet etching. Specifically, the photomask blank 10 is formed on the photomask blank 10. Performing a desired pattern exposure (pattern drawing) on the resist film, a step of developing the resist film in accordance with the desired pattern exposure to form a resist pattern, and etching the light shielding film along the resist pattern And a step of peeling and removing the remaining resist pattern.

図2は、フォトマスクブランク10を用いたフォトマスクの製造工程を順に示す断面図である。
図2(a)は、図1のフォトマスクブランク10の遮光膜2上にレジスト膜3を形成した状態を示している。尚、レジスト材料としては、ポジ型レジスト材料でも、ネガ型レジスト材料でも用いることができる。
次に、図2(b)は、フォトマスクブランク10上に形成されたレジスト膜3に対し、所望のパターン露光(パターン描画)を施す工程を示す。パターン露光は、レーザー描画装置などを用いて行われる。上述のレジスト材料は、レーザーに対応する感光性を有するものが使用される。
次に、図2(c)は、所望のパターン露光に従ってレジスト膜3を現像してレジストパターン3aを形成する工程を示す。該工程では、フォトマスクブランク10上に形成したレジスト膜3に対し所望のパターン露光を施した後に現像液を供給して、現像液に可溶なレジスト膜の部位を溶解し、レジストパターン3aを形成する。
FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially illustrating a photomask manufacturing process using the photomask blank 10.
FIG. 2A shows a state in which a resist film 3 is formed on the light shielding film 2 of the photomask blank 10 of FIG. As the resist material, either a positive resist material or a negative resist material can be used.
Next, FIG. 2B shows a step of performing desired pattern exposure (pattern drawing) on the resist film 3 formed on the photomask blank 10. Pattern exposure is performed using a laser drawing apparatus or the like. As the above-described resist material, those having photosensitivity corresponding to a laser are used.
Next, FIG. 2C shows a process of developing the resist film 3 in accordance with desired pattern exposure to form a resist pattern 3a. In this step, the resist film 3 formed on the photomask blank 10 is subjected to a desired pattern exposure, and then a developing solution is supplied to dissolve a portion of the resist film that is soluble in the developing solution. Form.

ウェットエッチングの際使用するエッチング液としては、一般に硝酸第二セリウムアンモンに過塩素酸を加えた水溶液が使用される。エッチング液の濃度や温度、処理時間等のウェットエッチングの条件は、遮光膜のパターン断面特性などから適宜設定される。   As an etchant used in wet etching, an aqueous solution obtained by adding perchloric acid to ceric ammonium nitrate is generally used. The wet etching conditions such as the concentration, temperature, and processing time of the etching solution are appropriately set based on the pattern cross-sectional characteristics of the light shielding film.

図2(e)は、残存したレジストパターン3aを剥離除去することにより得られたフォトマスク20を示す。こうして、本発明により、断面形状の良好な遮光膜パターンが精度良く形成されたフォトマスクが出来上がる。
なお、本発明は以上説明した実施の形態には限定されない。即ち、透光性基板上に遮光膜を形成した、所謂バイナリマスク用フォトマスクブランクに限られず、透光性基板上に露光光を遮光する遮光部と、露光光を透過する透過部と、半透光性領域であるグレートーン部とを有するグレートーンマスク用フォトマスクブランクであっても良い。グレートーン部は、露光光に対し所望の透過率となるように材料選定された半透光性膜であってもよいし、或いは、遮光膜と同じ材料であって、露光光の解像限界以下の微細な遮光膜パターンであっても良い。半透光性膜パターンが形成されたグレートーンマスクは、半透光性膜パターンが遮光膜パターンの下に形成される半透光性膜下置きタイプのグレートーンマスクや、半透光性膜パターンが遮光膜パターンの上に形成される半透光性膜上置きタイプのグレートーンマスクであっても構わない。
FIG. 2E shows a photomask 20 obtained by peeling off and removing the remaining resist pattern 3a. Thus, according to the present invention, a photomask in which a light-shielding film pattern having a good cross-sectional shape is accurately formed is completed.
The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, the light-shielding film is not limited to a so-called binary mask photomask blank in which a light-shielding film is formed on a light-transmitting substrate. A light-shielding portion that shields exposure light, a light-transmitting portion that transmits exposure light, A gray-tone mask photomask blank having a gray-tone portion that is a light-transmitting region may be used. The gray tone portion may be a semi-transparent film whose material is selected so as to have a desired transmittance with respect to the exposure light, or the same material as the light shielding film, and the resolution limit of the exposure light. The following fine light-shielding film pattern may be used. The gray-tone mask on which the semi-transparent film pattern is formed is a semi-transparent film-type gray tone mask in which the semi-transparent film pattern is formed under the light-shielding film pattern, or a semi-transparent film. It may be a gray-tone mask of a semi-transparent film-mounted type in which the pattern is formed on the light shielding film pattern.

また、本発明において、透光性基板としては、一般にガラス基板が挙げられ、合成石英ガラス基板、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板などが挙げられる。
また、FPDデバイスを製造するための透光性基板としては、例えば、330mm×450mmから1400mm×1600mmの大型サイズの基板を言う。
また、本発明において、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランク及びフォトマスクとしては、LCD(液晶ディスプレイ)、プラズマディスプレイ、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイなどのFPDデバイスを製造するためのマスクブランク及びフォトマスクが挙げられる。
In the present invention, the translucent substrate generally includes a glass substrate, such as a synthetic quartz glass substrate, a soda lime glass substrate, and an alkali-free glass substrate.
Moreover, as a translucent board | substrate for manufacturing an FPD device, the large-sized board | substrate of 330 mm x 450 mm to 1400 mm x 1600 mm is said, for example.
In the present invention, as a photomask blank and a photomask for manufacturing an FPD device, a mask blank for manufacturing an FPD device such as an LCD (liquid crystal display), a plasma display, and an organic EL (electroluminescence) display, and A photomask is mentioned.

ここで、LCD製造用マスクには、LCDの製造に必要なすべてのフォトマスクが含まれ、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、カラーフィルター、反射板などを形成するためのフォトマスクが含まれる。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などの製造に必要なすべてのフォトマスクが含まれる。   Here, the LCD manufacturing mask includes all photomasks necessary for LCD manufacturing. For example, TFTs (thin film transistors), especially TFT channel portions and contact hole portions, low-temperature polysilicon TFTs, color filters, reflectors Etc. are included. Other display device manufacturing masks include all photomasks necessary for manufacturing organic EL (electroluminescence) displays, plasma displays, and the like.

以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。併せて、実施例に対する比較例についても説明する。
(実施例1)
大型ガラス基板(合成石英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、膜表面に反射防止膜が形成された遮光膜の成膜を行った。成膜は、大型インラインスパッタリング装置内に連続して配置された各スペース(スパッタ室)にCrターゲットを各々配置し、まず、ArガスとNガスをスパッタリングガスとしてCrN膜を、さらにArガスとCHガスをスパッタリングガスとしてCrC膜を、さらにArガスとNOガスをスパッタリングガスとしてCrON膜を連続成膜して、FPD用大型フォトマスクブランクを作製した。遮光膜は、超高圧水銀ランプの波長であるi線(365nm)からg線(436nm)において、光学濃度で3.5となるような膜厚とした。遮光膜が形成されたガラス基板をホットプレートに載置し、130℃、10分間加熱処理を行った。加熱処理を終えた遮光膜について、ラザフォード後方散乱分析(RBS)により深さ方向における窒素の割合を測定したところ、ガラス基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5未満の層と、窒素(N)の含有量が0.5以上となる層の積層膜であって、窒素が遮光膜の表面側からガラス基板側に従って、連続的に減少している膜であることが確認された。
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, a comparative example for the embodiment will be described.
Example 1
Using a large in-line sputtering apparatus on a large glass substrate (synthetic quartz 10 mm thick, size 850 mm × 1200 mm), a light shielding film having an antireflection film formed on the film surface was formed. In the film formation, Cr targets are respectively arranged in each space (sputtering chamber) continuously arranged in a large in-line sputtering apparatus. First, a CrN film is formed using Ar gas and N 2 gas as sputtering gases, and Ar gas and A CrC film was formed continuously using CH 4 gas as a sputtering gas, and a CrON film was continuously formed using Ar gas and NO gas as sputtering gases to prepare a large photomask blank for FPD. The light-shielding film was formed to have an optical density of 3.5 from the i-line (365 nm) to the g-line (436 nm), which is the wavelength of the ultra-high pressure mercury lamp. The glass substrate on which the light-shielding film was formed was placed on a hot plate and subjected to heat treatment at 130 ° C. for 10 minutes. About the light shielding film which finished heat processing, when the ratio of nitrogen in the depth direction was measured by Rutherford backscattering analysis (RBS), when content of chromium (Cr) was set to 1 from the glass substrate side, nitrogen (N) A layered film of a layer having a content of less than 0.5 and a layer having a nitrogen (N) content of 0.5 or more, wherein nitrogen is continuously from the surface side of the light shielding film to the glass substrate side. It was confirmed that the film was decreasing.

また、この遮光膜について、X線回折法により結晶性を測定した。その結果、得られた遮光膜は、CrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークが確認され、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズは、8nmであった。なお、結晶子サイズは、以下に示すシェラーの式を用いて算出した。
結晶子サイズ(nm)=0.9λ/βcosθ
β=(β −β 1/2
ここで、λ:0.15418nm
β:回折ピークの半値幅の補正値(rad)
β:回折ピークの半値幅の測定値
β:半値幅の装置定数(0.12°)
θ:ブラッグ角(回折角2θの1/2)とした。
Further, the crystallinity of this light shielding film was measured by an X-ray diffraction method. As a result, the obtained light-shielding film was confirmed to have a CrN (200) diffraction peak and a Cr (110) diffraction peak, and the crystallite size calculated from the CrN (200) diffraction peak was 8 nm. The crystallite size was calculated using the Scherrer equation shown below.
Crystallite size (nm) = 0.9λ / βcosθ
β = (β e 2 −β 0 2 ) 1/2
Where λ: 0.15418 nm
β: Correction value of half-width of diffraction peak (rad)
β e : Measured value of half width of diffraction peak
β 0 : Device constant of half width (0.12 °)
θ: Bragg angle (1/2 of the diffraction angle 2θ).

次に、上記で作製したFPD用大型フォトマスクブランクを用い、洗浄処理(純水、常温)後、上記遮光膜上にレーザー描画用フォトレジスト(膜厚1μm)を塗布した後、加熱処理した。次に、上記レーザー描画用フォトレジストに対して、所定のパターンをレーザー描画した後、現像処理によってレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして、遮光膜をウェットエッチングでパターニングして、5μm幅の通常パターンと、1μm幅のグレートーンパターン(大型FPD用露光機の解像限界以下の微細遮光パターン及び微細透過部からなるパターン)を有するFPD用大型フォトマスクを作製した。   Next, using the large-sized photomask blank for FPD produced above, after washing treatment (pure water, room temperature), a laser drawing photoresist (film thickness: 1 μm) was applied on the light shielding film, followed by heat treatment. Next, after a predetermined pattern is laser-drawn on the above-mentioned photoresist for laser drawing, a resist pattern is formed by development processing, and the light-shielding film is patterned by wet etching using this resist pattern as a mask. A large photomask for FPD having a normal width pattern and a gray tone pattern having a width of 1 μm (a pattern composed of a fine light-shielding pattern and a fine transmission portion below the resolution limit of a large FPD exposure machine) was produced.

このFPD用大型フォトマスクに形成された遮光膜のパターンを、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれの遮光膜パターンについても、パターンを平面視したときのパターンエッジの凹凸(ギザ)は0.1μm未満と良好であった。また、FPD用大型フォトマスクの面内のパターン線幅均一性も良好であった。さらに、遮光膜のパターンの断面形状を観察したところ、断面形状が垂直であり良好であった。   When the pattern of the light shielding film formed on the large photomask for FPD was observed with a scanning electron microscope (SEM), the unevenness of the pattern edge (gagged) when the pattern was viewed in plan for any light shielding film pattern. Was less than 0.1 μm. Further, the pattern line width uniformity within the surface of the large photomask for FPD was also good. Furthermore, when the cross-sectional shape of the pattern of the light shielding film was observed, the cross-sectional shape was vertical and good.

(実施例2)
上記実施例1において、遮光膜成膜後の加熱処理温度を170℃とした以外は実施例1と同様にしてFPD用大型フォトマスクブランク及び、FPD用大型フォトマスクを作製した。FPD用大型フォトマスクブランクにおける遮光膜の結晶性をX線回折法により測定したところ、CrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークが確認され、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズは、10nmであった。また、FPD用大型フォトマスクの遮光膜パターンについても、パターンを平面視したときのパターンエッジの凹凸(ギザ)は0.1μm未満と良好であった。また、FPD用大型フォトマスクの面内のパターン線幅均一性も良好であった。さらに、遮光膜のパターンの断面形状を観察したところ、断面形状が垂直であり良好であった。
(Example 2)
In Example 1 above, a large photomask blank for FPD and a large photomask for FPD were produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature after forming the light-shielding film was 170 ° C. When the crystallinity of the light-shielding film in the large photomask blank for FPD was measured by the X-ray diffraction method, the diffraction peak of CrN (200) and the diffraction peak of Cr (110) were confirmed and calculated from the diffraction peak of CrN (200). The crystallite size was 10 nm. In addition, as for the light shielding film pattern of the large photomask for FPD, the unevenness (jaggedness) of the pattern edge when the pattern was viewed in plan was as good as less than 0.1 μm. Further, the pattern line width uniformity within the surface of the large photomask for FPD was also good. Furthermore, when the cross-sectional shape of the pattern of the light shielding film was observed, the cross-sectional shape was vertical and good.

(比較例)
大型ガラス基板(合成石英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、膜表面に反射防止膜が形成された遮光膜の成膜を行った。成膜は、大型インラインスパッタリング装置内に連続して配置された各スペース(スパッタ室)にCrターゲットを各々配置し、まず、ArガスとCOガスをスパッタリングガスとしてCrO膜を、さらに、ArガスとOガスとNガスをスパッタリングガスとしてCrON膜を連続成膜して、FPD用大型フォトマスクブランクを作製した。遮光膜は、超高圧水銀ランプの波長であるi線(365nm)からg線(436nm)において、光学濃度で3.5となるような膜厚とした。遮光膜が形成されたガラス基板について、加熱処理を行わなかった。この遮光膜について、ラザフォード後方散乱分析(RBS)により深さ方向における窒素の割合を測定したところ、ガラス基板側からクロム(Cr)の含有量を1としたときに窒素(N)の含有量が0.5未満の層と、窒素(N)の含有量が0.5以上となる層の積層膜であって、窒素が遮光膜の表面側からガラス基板側に向かって段階的に減少している膜であることが確認された。
(Comparative example)
Using a large in-line sputtering apparatus on a large glass substrate (synthetic quartz 10 mm thick, size 850 mm × 1200 mm), a light shielding film having an antireflection film formed on the film surface was formed. For film formation, Cr targets are arranged in each space (sputtering chamber) continuously arranged in a large in-line sputtering apparatus. First, a CrO film is formed by using Ar gas and CO 2 gas as sputtering gases, and further Ar gas. Then, a CrON film was continuously formed by using, as a sputtering gas, O 2 gas and N 2 gas, to prepare a large photomask blank for FPD. The light-shielding film was formed to have an optical density of 3.5 from the i-line (365 nm) to the g-line (436 nm), which is the wavelength of the ultra-high pressure mercury lamp. The glass substrate on which the light shielding film was formed was not subjected to heat treatment. About this light shielding film, when the ratio of nitrogen in the depth direction was measured by Rutherford backscattering analysis (RBS), the content of nitrogen (N) was 1 when the chromium (Cr) content was 1 from the glass substrate side. It is a laminated film of a layer having a content of less than 0.5 and a nitrogen (N) content of 0.5 or more, and nitrogen gradually decreases from the surface side of the light shielding film toward the glass substrate side. It was confirmed that the film was.

また、この遮光膜について、X線回折法により結晶性を測定した。その結果、得られた遮光膜は、実質的にCrN(200)の回折ピークのみ確認され、CrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズは、11nmであった。
次に、上記実施例1と同様に、FPD用大型フォトマスクを作製した。
このFPD用大型フォトマスクに形成された遮光膜のパターンを、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれの遮光膜パターンについても、パターンを平面視したときのパターンエッジの凹凸(ギザ)は0.1μmをはるかに超えていた。また、FPD用大型フォトマスクの面内のパターン線幅均一性は悪化し、遮光膜のパターンの断面形状を観察したところ、基板側のパターン幅が小さく、表面側のパターン幅が大きいパターン形状となり、パターン形状も悪化する結果となった。
Further, the crystallinity of this light shielding film was measured by an X-ray diffraction method. As a result, in the obtained light-shielding film, substantially only the diffraction peak of CrN (200) was confirmed, and the crystallite size calculated from the diffraction peak of CrN (200) was 11 nm.
Next, similarly to Example 1 described above, a large photomask for FPD was produced.
When the pattern of the light shielding film formed on the large photomask for FPD was observed with a scanning electron microscope (SEM), the unevenness of the pattern edge (gagged) when the pattern was viewed in plan for any light shielding film pattern. Was far above 0.1 μm. In addition, the in-plane pattern line width uniformity of the large photomask for FPD deteriorates, and the cross-sectional shape of the pattern of the light shielding film is observed. As a result, the pattern width on the substrate side is small and the pattern width on the surface side is large. The pattern shape also deteriorated.

上記の実施例1、2、比較例のFPD用大型フォトマスクを用いて、FPDデバイスを作製し、表示むらを確認したところ、実施例1、2のFPD用大型フォトマスクを用いて作製したFPDデバイスには表示むらはなかったが、比較例1のFPD用大型フォトマスクを用いて作製したFPDデバイスには、フォトマスクのグレートーンパターン部でのギザが原因と思われる表示むらがあることが確認された。   An FPD device was fabricated using the large FPD photomasks of Examples 1 and 2 and the comparative example, and display unevenness was confirmed. As a result, an FPD fabricated using the FPD large photomask of Examples 1 and 2 was confirmed. Although there was no display unevenness in the device, the FPD device manufactured using the large photomask for FPD of Comparative Example 1 may have display unevenness that seems to be caused by jaggedness in the gray tone pattern portion of the photomask. confirmed.

Claims (12)

透光性基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランクにおいて、
前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるマスクパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、
前記遮光膜は、クロムを含む材料からなり、かつ、X線回折によるCrN(200)の回折ピークから算出される結晶子サイズが10nm以下であることを特徴とするフォトマスクブランク。
In a photomask blank having a light-shielding film on a translucent substrate,
The photomask blank is a photomask blank for wet etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film by wet etching using a mask pattern formed on the light shielding film as a mask. ,
The photomask blank is characterized in that the light shielding film is made of a material containing chromium, and a crystallite size calculated from a diffraction peak of CrN (200) by X-ray diffraction is 10 nm or less.
前記遮光膜は、X線回折法により得られる回折ピークがCrN(200)の回折ピークとCr(110)の回折ピークをもつ膜であることを特徴とする請求項1記載のフォトマスクブランク。   The photomask blank according to claim 1, wherein the light shielding film is a film having diffraction peaks obtained by an X-ray diffraction method having a diffraction peak of CrN (200) and a diffraction peak of Cr (110). 前記遮光膜は、深さ方向の略全域において窒素(N)が含まれていることを特徴とする請求項1又は2記載のフォトマスクブランク。   3. The photomask blank according to claim 1, wherein the light shielding film contains nitrogen (N) in substantially the entire region in the depth direction. 前記遮光膜の上層部に酸素を含む反射防止層を形成することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一に記載のフォトマスクブランク。   The photomask blank according to any one of claims 1 to 3, wherein an antireflection layer containing oxygen is formed on an upper layer portion of the light shielding film. 前記フォトマスクブランクは、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一に記載のフォトマスクブランク。   The photomask blank according to any one of claims 1 to 4, wherein the photomask blank is a photomask blank for manufacturing an FPD device. 請求項1乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングして前記透光性基板上に遮光膜パターンが形成されたことを特徴とするフォトマスク。   6. The photomask according to claim 1, wherein the light shielding film in the photomask blank according to claim 1 is patterned by wet etching to form a light shielding film pattern on the translucent substrate. 透光性基板上に、クロムを含む材料からなるターゲットを用いたスパッタリング成膜により、クロムを含む遮光膜を形成する工程を有するフォトマスクブランクの製造方法において、
前記フォトマスクブランクは、前記遮光膜上に形成されるレジストパターンをマスクにしてウェットエッチング処理により、前記遮光膜をパターニングするフォトマスクの作製方法に対応するウェットエッチング処理用のフォトマスクブランクであって、
前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状が所定の形状となるように、前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御することを特徴とするフォトマスクブランクの製造方法。
In the method of manufacturing a photomask blank, which includes a step of forming a light-shielding film containing chromium on a light-transmitting substrate by sputtering film formation using a target made of a material containing chromium.
The photomask blank is a photomask blank for wet etching corresponding to a photomask manufacturing method for patterning the light shielding film by wet etching using a resist pattern formed on the light shielding film as a mask. ,
A method for manufacturing a photomask blank, comprising controlling the crystallinity of chromium constituting the light shielding film so that a cross-sectional shape of the light shielding film pattern formed by the wet etching process has a predetermined shape.
前記遮光膜を形成した後、該遮光膜に加わる熱処理条件を調整することにより前記遮光膜を構成するクロムの結晶性を制御することを特徴とする請求項7記載のフォトマスクブランクの製造方法。   8. The method of manufacturing a photomask blank according to claim 7, wherein after forming the light shielding film, the crystallinity of chromium constituting the light shielding film is controlled by adjusting a heat treatment condition applied to the light shielding film. 前記熱処理は、前記遮光膜上に形成するレジスト膜形成前、又はレジスト膜形成後の加熱処理であることを特徴とする請求項7又は8記載のフォトマスクブランクの製造方法。   9. The method of manufacturing a photomask blank according to claim 7, wherein the heat treatment is a heat treatment before or after the resist film is formed on the light shielding film. 前記ウェットエッチング処理により形成される遮光膜パターンの断面形状が膜面に対して略垂直となる形状であることを特徴とする請求項7乃至9の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法。   10. The method of manufacturing a photomask blank according to claim 7, wherein a cross-sectional shape of the light shielding film pattern formed by the wet etching process is a shape that is substantially perpendicular to the film surface. . 前記フォトマスクブランクは、FPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一に記載のフォトマスクブランクの製造方法。   The photomask blank manufacturing method according to any one of claims 7 to 10, wherein the photomask blank is a photomask blank for manufacturing an FPD device. 請求項7乃至11の何れか一に記載の製造方法により得られるフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、ウェットエッチング処理によりパターニングする工程を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。   A method for producing a photomask, comprising a step of patterning the light-shielding film in the photomask blank obtained by the production method according to claim 7 by wet etching.
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