KR20190078506A - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
에칭에 의해 포토마스크를 제작했을 때 고정밀도의 마스크 패턴이 얻어지며, 또한, 포토마스크를 사용하여 표시 장치를 제작할 때, 표시 불균일을 억제할 수 있는 광학 특성을 만족시키는 포토마스크 블랭크를 제공한다. 표시 장치 제조용 포토마스크를 제작할 때 사용되는 포토마스크 블랭크로서, 노광광에 대해서 실질적으로 투명한 재료로 이루어지는 투명 기판과, 투명 기판 위에 설치되고, 노광광에 대해서 실질적으로 불투명한 재료로 이루어지는 차광막을 가지며, 차광막은, 투명 기판측으로부터 제1 반사 억제층과 차광층과 제2 반사 억제층을 구비하고, 포토마스크 블랭크의 양면 중, 차광막측의 면을 표면, 투명 기판측의 면을 이면으로 했을 때, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율이 각각 10％ 이하이며, 또한 상기 파장 범위에 있어서의 상기 이면 반사율의 파장 의존성 5％ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
Description
본 발명은, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
LCD(Liquid Crystal Display)를 대표로 하는 FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 장치에서는, 대화면화, 광시야각화와 함께 고정밀화, 고속 표시화가 급속하게 진행되고 있다. 이 고정밀화, 고속 표시화를 위해서 필요한 요소의 하나가, 미세하고 치수 정밀도가 높은 소자나 배선 등의 전자 회로 패턴의 제작이다. 이 표시 장치용 전자 회로의 패터닝에는 포토리소그래피가 사용되는 경우가 많다. 이 때문에, 미세하고 고정밀도의 패턴이 형성된 표시 장치 제조용 포토마스크가 필요하게 되었다.
표시 장치 제조용 포토마스크는, 포토마스크 블랭크로 제작된다. 포토마스크 블랭크는, 합성 석영 유리 등으로 이루어지는 투명 기판 위에 노광광에 대해서 불투명한 재료로 이루어지는 차광막을 설치하여 구성된다. 포토마스크 블랭크나 포토마스크에서는, 노광했을 때의 광의 반사를 억제하기 위해서, 차광막의 표리 양면측에 반사 억제층이 설치되어 있으며, 포토마스크 블랭크는, 예를 들어 투명 기판측부터 순서대로 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층을 적층시킨 막 구성으로 되어 있다. 포토마스크는, 포토마스크 블랭크의 차광막을 습식 에칭 등에 의해 패터닝하여 소정의 마스크 패턴을 형성함으로써 제작된다.
이와 같은 표시 장치 제조용 포토마스크, 그 원판으로 되는 포토마스크 블랭크, 및 양자의 제조 방법에 관련된 기술은, 특허문헌 1에 개시되어 있다.
표시 장치(예를 들어 TV용 표시 패널)의 제조에서는, 예를 들어 포토마스크를 사용하여, 표시 장치용 기판에 대해서 소정 패턴을 전사한 후, 표시 장치용 기판을 슬라이드시켜 소정 패턴을 전사함으로써, 패턴 전사를 반복하여 행한다. 이 전사에 있어서는, 노광 장치의 광원으로부터 포토마스크에 노광광이 입사할 때의 포토마스크 이면측의 반사광이나, 노광광이 포토마스크를 통과해서 피전사체로부터의 반사광이 포토마스크 표면측으로 되돌아 온 반사광의 영향에 의해, 표시 장치의 중첩 근방에 있어서, 상정 이상의 노광광이 조사되는 경우가 있다. 이 결과, 인접하는 패턴끼리가 일부 겹치도록 노광되고, 제조되는 표시 장치에 있어서 표시 불균일이 발생하는 경우가 있다. 특히, 표시 장치의 제조에 있어서는 포토마스크의 대형화에 수반하여, 노광광으로서 폭넓은 파장 대역의 광(파장이 서로 다른 복수의 광을 포함하는 복합광)이 사용되는 경우가 있고, 표시 불균일이 보다 현저해지는 경향이 있다.
그래서, 포토마스크 블랭크에서는, 표시 불균일을 억제하기 위해서 차광막의 표리면의 반사율을 10％ 이하(예를 들어, 파장 365㎚ 내지 436㎚), 더욱 바람직하게는 5％ 이하(예를 들어, 400㎚ 내지 436㎚)로 하는 것이 요구되고 있다. 또한, 포토마스크의 CD 균일성(CD Uniformity)을 향상시키는 관점에서, 레이저 묘화광에 있어서의 차광막의 표면 반사를 고려하면, 차광막 표면의 반사율을, 5％ 이하(예를 들어, 파장 413㎚), 더욱 바람직하게는 3％ 이하(예를 들어, 파장 413㎚)로 하는 것이 요구되고 있다.
또한, 표시 장치 제조용 포토마스크는, 표시 장치의 고정밀화, 고속 표시화의 요구 외에, 기판 사이즈의 대형화가 진행되고 있으며, 근년에는, 짧은 변의 길이가 850㎜ 이상인 직사각형 기판을 사용한 초대형의 포토마스크가 표시 장치의 제조에 사용되고 있다. 또한, 상술한 짧은 변의 길이가 850㎜ 이상인 대형 포토마스크로서는, G7용의 850㎜×1200㎜ 사이즈, G8용의 1220㎜×1400㎜ 사이즈, G10용의 1620㎜×1780㎜ 사이즈가 있고, 특히 이러한 대형의 포토마스크에 있어서의 마스크 패턴의 CD 균일성으로서 100㎚ 이하의 고정밀도의 마스크 패턴이 요구되고 있다.
종래 제안된 특허문헌 1의 포토마스크 블랭크에서는, 기판의 짧은 변의 길이를 850㎜ 이상으로 한 경우, 차광막의 표리면의 반사율을 노광 파장에 대해서 10％ 이하로 하고, 또한, 포토마스크 블랭크를 사용해서 제작된 포토마스크에 있어서의 마스크 패턴의 CD 균일성을 100㎚ 이하로 하는 요구를 충족시킬 수는 없었다.
본 발명은, 에칭에 의해 포토마스크를 제작했을 때 고정밀도의 마스크 패턴이 얻어지며, 또한, 포토마스크를 사용해서 표시 장치를 제작할 때 표시 불균일을 억제할 수 있는 광학 특성을 충족시키는 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(구성 1)
표시 장치 제조용 포토마스크를 제작할 때 사용되는 포토마스크 블랭크로서,
노광광에 대해서 실질적으로 투명한 재료로 이루어지는 투명 기판과,
상기 투명 기판 위에 설치되고, 상기 노광광에 대해서 실질적으로 불투명한 재료로 이루어지는 차광막을 가지며,
상기 차광막은, 상기 투명 기판측으로부터 제1 반사 억제층과 차광층과 제2 반사 억제층을 구비하고,
상기 포토마스크 블랭크의 양면 중, 상기 차광막측의 면을 표면, 상기 투명 기판측의 면을 이면으로 했을 때, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율이 각각 10％ 이하이며, 또한 상기 파장 범위에 있어서의 상기 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
(구성 2)
노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내의 전역에 있어서, 상기 이면 반사율이 상기 표면 반사율보다도 작은 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 포토마스크 블랭크의 상기 표면 반사율 및 상기 이면 반사율을 종축으로 하고, 파장을 횡축으로 한 반사율 스펙트럼에 있어서, 파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 상기 표면 및 상기 이면의 상기 반사율 스펙트럼이 각각, 아래로 볼록한 곡선으로서, 상기 표면 반사율 및 상기 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장이 350㎚ 내지 450㎚에 위치하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 4)
노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 이면 반사율의 파장 의존성이 상기 표면 반사율의 파장 의존성보다도 작은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 5)
530㎚ 이상의 파장 범위에 있어서, 상기 표면 반사율이 10％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 제1 반사 억제층은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 25 내지 75원자％, 산소의 함유율이 15 내지 45원자％, 질소의 함유율이 10 내지 30원자％의 조성을 갖고,
상기 차광층은, 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 70 내지 95원자％, 질소의 함유율이 5 내지 30원자％의 조성을 갖고,
상기 제2 반사 억제층은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 30 내지 75원자％, 산소의 함유율이 20 내지 50원자％, 질소의 함유율이 5 내지 20원자％의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 제1 반사 억제층은, 크롬의 함유율이 50 내지 75원자％, 산소의 함유율이 15 내지 35원자％, 질소의 함유율이 10 내지 25원자％이며,
상기 제2 반사 억제층은, 크롬의 함유율이 50 내지 75원자％, 산소의 함유율이 20 내지 40원자％, 질소의 함유율이 5 내지 20원자％인 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 제2 반사 억제층은, 상기 제1 반사 억제층보다도 산소의 함유율이 높아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 6 또는 7에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 9)
상기 제1 반사 억제층은, 상기 제2 반사 억제층보다도 질소의 함유율이 높아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 6 또는 7에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 10)
상기 투명 기판은, 직사각형의 기판으로서, 해당 기판의 짧은 변 길이가 850㎜ 이상 1620㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 11)
상기 투명 기판과 상기 차광막의 사이에, 상기 차광막의 광학 농도보다도 낮은 광학 농도를 갖는 반투광막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 12)
상기 투명 기판과 상기 차광막의 사이에, 투과광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
(구성 13)
구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
(구성 14)
구성 11에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 반투광막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
(구성 15)
구성 12에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
(구성 16)
구성 13 내지 15 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 위에 형성된 상기 차광막 패턴, 상기 반투광막 패턴, 상기 위상 시프트막 패턴의 적어도 하나의 마스크 패턴을 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 패턴 정밀도가 우수하며, 표시 장치의 제조 시에 표시 불균일을 억제 가능한 광학 특성을 갖는 포토마스크를 제조할 수 있는 포토마스크 블랭크가 얻어진다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 있어서의 막 두께 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여 표리면의 반사율 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크를 사용해서 제작된 포토마스크의 차광막 패턴의 단면 형상의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 반응성 스퍼터링으로 차광막을 형성하는 경우에 있어서의 성막 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 있어서의 막 두께 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여 표리면의 반사율 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크를 사용해서 제작된 포토마스크의 차광막 패턴의 단면 형상의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 반응성 스퍼터링으로 차광막을 형성하는 경우에 있어서의 성막 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
본 발명자들은, 종래의 포토마스크를 사용해서 표시 장치를 제조했을 때의 표시 불균일을 억제하기 위해서, 포토마스크의 차광막측의 면(이하, '표면'이라고도 함)과 투명 기판측의 면(이하, '이면'이라고도 함)의 각각의 반사율 스펙트럼에 착안해 검토를 행하였다. 표리면의 각 반사율 스펙트럼은, 파장마다 반사율이 상이하고, 특정 파장 대역에서 반사율이 극소로 되는 아래로 볼록한 곡선이다. 이 반사율 스펙트럼과 표시 불균일의 상관을 검토한바, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서 표면 반사율 및 이면 반사율이 모두 작고, 또한, 이면 반사율의 파장 의존성이 작은 경우에, 표시 불균일을 보다 억제할 수 있음을 알아내었다.
반사율의 파장 의존성이란 반사율이 노광 파장에 의존하여 변화되는 것을 나타내고, 파장 의존성이 작다 함은, 반사율의 최댓값과 최솟값의 차가 작은 것, 즉, 반사율의 변화량(변동폭)이 작은 것을 나타낸다.
지금까지, 포토마스크를 사용해서 피전사 기판에 대해서 노광광을 조사하여 패턴 전사를 행할 때는, 차광막 표면에 의한 재반사 노광광이 피전사 기판에 전사됨에 따른 패턴 정밀도의 악화를 억제하는 것만이 고려되었다. 그 때문에, 표면 반사율이 고려되는 것만으로, 이면 반사율에 대해서는 고려되지 않았다.
그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 포토마스크를 사용한 프로젝션 노광에 있어서는, 포토레지스트가 형성된 피전사 기판으로부터의 반사광이 포토마스크의 차광막 패턴 표면과의 반사를 반복함으로써 발생하는 플레어의 영향보다도, 차광막 패턴의 이면으로부터의 반사광이 노광 장치(전사 장치)의 광학계에 반사되고, 포토마스크에 다시 입사되는 복귀광에 의한 전사 패턴 정밀도에 대한 영향이 커서, 표시 불균일이 발생하기 쉽다는 사실을 알 수 있다. 이것은, 포토마스크의 대형화나 패턴의 미세화, 고정밀화에 수반하여, 종래보다도 차광막 패턴의 이면으로부터의 반사가 커졌기 때문이라고 생각되고, 비로소 인식되게 되었다. 특히, 표시 패널 제작에 있어서 사용되는 차광막 패턴의 개구율이 50％ 미만으로 되는 포토마스크(예를 들어, ITO 패턴, 슬릿 형상 패턴)에 있어서는, 포토마스크에 있어서의 차광막 패턴의 이면으로부터의 반사광의 영향이 커지게 되어, 포토마스크를 사용해서 제작되는 표시 패널에 있어서 표시 불균일이 발생하기 쉬워진다.
이와 같이 이면 반사율이 표시 불균일에 큰 영향을 미치는 점에서, 본 발명자들은, 마스크 블랭크에 대하여, 표면 반사율 및 이면 반사율의 관점에서 검토를 행하였다. 그 과정에서, 표리면의 반사율뿐만 아니라, 이면 반사율의 파장 의존성도 전사 패턴의 정밀도 및 표시 불균일에 영향을 미친다는 사실을 알아내었다. 그리고, 더 한층의 검토 결과, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율을 각각 10％ 이하로 하며, 또한, 이면 반사율의 파장 의존성을 5％ 이하로 되도록 마스크 블랭크를 구성함으로써, 포토마스크를 제작했을 때, 그 차광막 패턴의 이면으로부터의 반사광이 노광 장치(전사 장치)의 광학계에 반사되고, 포토마스크에 다시 입사되는 복귀광을 효과적으로 저감할 수 있어, 종래의 포토마스크를 사용해서 표시 장치를 제작한 경우와 비교해서 표시 불균일을 억제할 수 있음을 알아내었다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일 형태로서, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
<포토마스크 블랭크>
본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크는, 예를 들어 365㎚ 내지 436㎚의 파장 대역으로부터 선택되는 단일 파장의 광, 또는 복수의 파장의 광(예를 들어, i선(파장 365㎚), h선(405㎚), g선(파장 436㎚))을 포함하는 복합광을 노광하는 표시 장치 제조용 포토마스크를 제작할 때 사용되는 것이다. 또한, 본 명세서에 있어서 「내지」를 사용해서 표현되는 수치 범위는, 「내지」의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 포토마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(11)과, 차광막(12)을 구비해서 구성된다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크로서, 포토마스크의 마스크 패턴(전사 패턴)이 차광막 패턴인 바이너리 타입의 포토마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
(투명 기판)
투명 기판(11)은, 노광광에 대해서 실질적으로 투명한 재료로 형성되고, 투광성을 갖는 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 노광 파장에 대한 투과율로서는 85％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상의 기판 재료가 사용된다. 투명 기판(11)을 형성하는 재료로서는, 예를 들어 합성 석영 유리, 소다석회 유리, 무알칼리 유리, 저 열팽창 유리를 들 수 있다.
투명 기판(11)의 크기는, 표시 장치 제조용 포토마스크에 요구되는 크기에 따라서 적절히 변경하면 된다. 예를 들어, 투명 기판(11)으로서는, 직사각형의 기판으로서, 그 짧은 변의 길이가 330㎜ 이상 1620㎜ 이하인 크기의 투명 기판(11)을 사용할 수 있다. 투명 기판(11)으로서는, 예를 들어 크기가 330㎜×450㎜, 390㎜×610㎜, 500㎜×750㎜, 520㎜×610㎜, 520㎜×800㎜, 800×920㎜, 850㎜×1200㎜, 850㎜×1400㎜, 1220㎜×1400㎜, 1620㎜×1780㎜ 등의 기판을 사용할 수 있다. 특히, 기판의 짧은 변 길이가 850㎜ 이상 1620㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이러한 투명 기판(11)을 사용함으로써 G7 내지 G10의 표시 장치 제조용 포토마스크가 얻어진다.
(차광막)
차광막(12)은, 투명 기판(11)측부터 순서대로 제1 반사 억제층(13), 차광층(14) 및 제2 반사 억제층(15)이 적층되어 구성되어 있다. 또한, 이하에서는, 포토마스크 블랭크(1)의 양면 중, 차광막(12)측의 면을 표면, 투명 기판(11)측의 면을 이면으로서 설명한다.
제1 반사 억제층(13)은, 차광막(12)에 있어서, 차광층(14)의 투명 기판(11)에 가까운 측의 면에 설치되고, 포토마스크 블랭크(1)를 사용해서 제작된 포토마스크를 사용해서 패턴 전사를 행하는 경우에, 노광 장치(노광 광원)에 가까운 측에 배치된다. 포토마스크를 사용해서 노광 처리를 행하는 경우, 포토마스크의 투명 기판(11)측(이면측)으로부터 노광광을 조사하고, 피전사체인 표시 장치용 기판 위에 형성된 레지스트막에 패턴 전사 상(像)을 전사하게 된다. 이때, 노광광이, 차광막 패턴의 이면측에서 반사된 반사광은, 노광 장치의 광학계에 입사되고, 다시 포토마스크의 투명 기판(11)측으로부터 입사됨으로써, 차광막 패턴인 마스크 패턴의 미광으로 되고, 고스트 상(像)의 형성이나 플레어양의 증가와 같은 전사 상의 열화가 발생하거나, 표시 장치용 기판의 중첩 근방에 있어서, 상정 이상의 노광광이 조사됨으로써, 표시 불균일이 발생하기도 하는 경우가 있다. 제1 반사 억제층(13)은, 포토마스크를 사용해서 패턴 전사를 행할 때, 차광막(12)의 이면측에서의 노광광의 반사를 억제할 수 있으므로, 전사 상의 열화를 억제하여 전사 특성의 향상에 기여함과 함께, 표시 장치용 기판의 중첩 근방에 있어서, 상정 이상의 노광광이 조사됨에 따른 표시 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
차광층(14)은, 차광막(12)에 있어서 제1 반사 억제층(13)과 제2 반사 억제층(15)의 사이에 설치된다. 차광층(14)은, 차광막(12)이 노광광에 대해서 실질적으로 불투명으로 되기 위한 광학 농도를 갖도록 조정하는 기능을 갖고 있다. 여기서 노광광에 대해서 실질적으로 불투명이란, 광학 농도 3.0 이상의 차광성을 말하며, 전사 특성의 관점에서, 바람직하게는 광학 농도는 4.0 이상, 더욱 바람직하게는 4.5 이상이 바람직하다.
제2 반사 억제층(15)은, 차광막(12)에 있어서, 차광층(14)의 투명 기판(11)으로부터 먼 측의 면에 설치된다. 제2 반사 억제층(15)은, 그 위에 레지스트막을 형성하여 이 레지스트막에 묘화 장치(예를 들어 레이저 묘화 장치)의 묘화광(레이저광)에 의해 소정의 패턴을 묘화할 때, 차광막(12)의 표면측에서의 반사를 억제할 수 있으므로, 레지스트 패턴, 그리고, 그것에 기초하여 형성되는 마스크 패턴의 CD 균일성(CD Uniformity)을 높일 수 있다. 또한, 제2 반사 억제층(15)은, 포토마스크로서 사용한 경우에, 피전사체인 표시 장치용 기판측에 배치되고, 피전사체에서 반사된 광이 포토마스크의 차광막(12)의 표면측에서 다시 반사되어 피전사체로 되돌아가는 것을 억제하고, 전사 상의 열화를 억제하여 전사 특성의 향상에 기여함과 함께, 표시 장치용 기판의 중첩 근방에 있어서, 상정 이상의 노광광이 조사됨에 따른 표시 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
(포토마스크 블랭크의 광학 특성)
상술한 바와 같이, 포토마스크 블랭크(1)는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율이 각각 10％ 이하이며, 또한 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 광학 특성을 갖는다. 여기서 이면 반사율의 파장 의존성은, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 이면 반사율의 최댓값과 최솟값과의 차를 의미한다. 구체적으로는, 포토마스크 블랭크(1)의 표면에 광을 조사하여 얻어지는 표면의 반사율 스펙트럼은, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 표면 반사율이 10％ 이하로 한다. 바람직하게는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 표면 반사율이 7.5％ 이하, 더욱 바람직하게는 5％ 이하인 것이 바람직하다. 또한 마찬가지로, 이면에 광을 조사하여 얻어지는 이면의 반사율 스펙트럼은, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 이면 반사율이 10％ 이하로 한다. 바람직하게는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 파장 범위에 있어서, 이면 반사율이 7.5％ 이하, 더욱 바람직하게는 5％ 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 이면 반사율의 파장 의존성은, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 5％ 이하로 한다. 특히, 포토마스크를 사용해서 표시 장치를 제작하는 경우에 있어서의 표시 불균일을 저감시키기 위해서는, 이면 반사율의 파장 의존성이 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 5％ 이하로 하는 것이 중요하다. 바람직하게는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 파장 범위에 있어서, 이면 반사율의 파장 의존성이 3％ 이하인 것이 바람직하다.
포토마스크 블랭크(1)는, 표리면의 반사율 스펙트럼을 비교했을 때, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내의 전역에 있어서, 이면 반사율이 표면 반사율보다도 작은 것이 바람직하다.
또한, 표시 불균일을 억제할 수 있는 포토마스크 블랭크를 복수 매 제조할 때, 안정적으로 고수율로 제조하기 위해서, 포토마스크 블랭크(1)는, 포토마스크 블랭크의 표면 반사율 및 이면 반사율을 종축으로 하고, 파장을 횡축으로 한 반사율 스펙트럼에 있어서, 파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 반사율 스펙트럼이 아래로 볼록한 곡선으로서, 표면 반사율 및 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장이 350㎚ 내지 450㎚에 위치하는 것이 바람직하다.
또한, 포토마스크 블랭크(1)는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 이면 반사율의 파장 의존성이 표면 반사율의 파장 의존성보다도 작게 하는 것이 바람직하다. 또한, 포토마스크 블랭크(1)를 사용해서 제작된 포토마스크에 있어서의 차광성막 패턴의 치수 측정에 있어서의 검출 정밀도의 관점에서, 포토마스크 블랭크(1)는, 530㎚ 이상의 파장 범위에 있어서, 차광막의 표면 반사율이 10％ 이상인 것이 바람직하다.
(차광막의 재료)
계속해서, 차광막(12)에 있어서의 각층의 재료에 대하여 설명한다.
각층의 재료는, 포토마스크 블랭크(1)에 있어서 상술한 광학 특성을 얻어지는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 상술한 광학 특성을 얻는 관점에서는, 각층에 이하의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
제1 반사 억제층(13)은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 제1 반사 억제층(13)에 있어서의 산소는, 이면측으로부터의 노광광의 반사율을 저감시키는 효과를 발휘한다. 또한, 제1 반사 억제층(13)에 있어서의 질소는, 이면측으로부터의 노광광의 반사율을 저감시키는 효과 외에, 포토마스크 블랭크를 사용해서 에칭(특히 습식 에칭)에 의해 형성되는 차광막 패턴의 단면을 수직으로 근접시킴과 함께, CD 균일성을 높이는 효과를 발휘한다. 또한, 에칭 특성을 제어하는 시점에서, 탄소나 불소를 더 함유시켜도 상관없다.
차광층(14)은, 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 차광층(14)에 있어서의 질소는, 제1 반사 억제층(13), 제2 반사 억제층(15)과의 에칭 레이트 차를 작게 하여 포토마스크 블랭크를 사용해서 에칭(특히 습식 에칭)에 의해 형성되는 차광막 패턴의 단면을 수직으로 근접시킴과 함께, 차광막(12)(전체)에 있어서의 에칭 시간을 단축시켜, CD 균일성을 높이는 효과를 발휘한다. 또한, 에칭 특성을 제어하는 시점에서, 산소, 탄소, 불소를 더 함유시켜도 상관없다.
제2 반사 억제층(15)은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 제2 반사 억제층(15)에 있어서의 산소는, 표면측으로부터의 묘화 장치의 묘화광의 반사율이나, 표측으로부터의 노광광의 반사율을 저감시키는 효과를 발휘한다. 또한, 레지스트막과의 밀착성을 향상시켜, 레지스트막과 차광막(12)의 계면으로부터의 에천트의 침투에 의한 사이드 에칭 억제의 효과를 발휘한다. 또한, 제2 반사 억제층(15)에 있어서의 질소는, 표면측으로부터의 묘화광의 반사율, 표면측으로부터의 노광광의 반사율을 저감시키는 효과 외에, 포토마스크 블랭크를 사용해서 에칭(특히 습식 에칭)에 의해 형성되는 차광막 패턴의 단면을 수직으로 근접시킴과 함께, CD 균일성을 높이는 효과를 발휘한다. 또한, 에칭 특성을 제어하는 시점에서, 탄소나 불소를 더 함유시켜도 상관없다.
(차광막의 조성)
계속해서, 차광막(12)에 있어서의 각층의 조성에 대하여 설명한다. 또한, 후술하는 각 원소의 함유율은, X선 광전 분광법(XPS)에 의해 측정된 값으로 한다.
차광막(12)은, 제1 반사 억제층(13)이 크롬(Cr)을 25 내지 75원자％, 산소(O)를 15 내지 45원자％, 질소(N)를 10 내지 30원자％의 함유율로 각각 포함하고, 차광층(14)이 크롬(Cr)을 70 내지 95원자％, 질소(N)를 5 내지 30원자％의 함유율로 각각 포함하고, 제2 반사 억제층(15)이 크롬(Cr)을 30 내지 75원자％, 산소(O)를 20 내지 50원자％, 질소(N)를 5 내지 20원자％의 함유율로 각각 포함하도록 구성되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 제1 반사 억제층(13)이 Cr을 50 내지 75원자％, O를 15 내지 35원자％, N를 5 내지 25원자％의 함유율로 각각 포함하고, 제2 반사 억제층(15)이 Cr을 50 내지 75원자％, O를 5 내지 40원자％, N를 5 내지 20원자％의 함유율로 각각 포함한다.
제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)은, 각각, O 및 N 중 적어도 어느 한쪽의 원소의 함유율이 막 두께 방향을 따라서 연속적 혹은 단계적으로 조성 변화하는 영역을 갖는 것이 바람직하다.
제2 반사 억제층(15)은, 막 두께 방향의 차광층(14)측을 향해서 O 함유율이 증가하는 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제2 반사 억제층(15)은, 막 두께 방향의 차광층(14)측을 향해서 N 함유율이 저하되는 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 제1 반사 억제층(13)은, 막 두께 방향의 투명 기판(11)을 향해서 O 함유율이 증가함과 함께 N 함유율이 저하되는 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 포토마스크 블랭크(1) 및 그것으로부터 제작되는 포토마스크에 있어서, 표리면의 반사율을 보다 저감시키고, 이들 반사율의 차를 작게 하는 관점에서는, 제2 반사 억제층(15)은, 제1 반사 억제층(13)보다도 O 함유율이 높아지도록 구성되는 것이 바람직하며, 제1 반사 억제층(13)은, 제2 반사 억제층(15)보다도 N 함유율이 높아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제2 반사 억제층(15)의 O 함유율을 제1 반사 억제층(13)보다도 5원자％ 내지 10원자％ 이상 크게 하는 것이 바람직하며, 제1 반사 억제층(13)의 N 함유율을 제2 반사 억제층(15)보다도 5원자％ 내지 10원자％ 이상 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 반사 억제층(13)이나 제2 반사 억제층(15)이 조성 경사 영역을 갖는 경우이면, 그 O 함유율이나 N 함유율은, 막 두께 방향에서의 평균적인 농도를 나타낸다.
또한, 제1 반사 억제층(13), 차광층(14) 및 제2 반사 억제층(15)에 있어서, 각 원소의 함유율의 변화는, 연속적 혹은 단계적 어느 것이어도 되지만, 연속적인 것이 바람직하다.
(결합 상태(화학 상태)에 대하여)
차광층(14)은, 크롬(Cr)과 질화2크롬(Cr2N)을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
제1 반사 억제층(13), 제2 반사 억제층(15)은, 1질화크롬(CrN)과 산화크롬(Ⅲ)(Cr2O3)과 산화크롬(Ⅵ)(CrO3)을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
(막 두께에 대하여)
차광막(12)에 있어서, 제1 반사 억제층(13), 차광층(14) 및 제2 반사 억제층(15)의 각각의 두께는 특별히 한정되지 않고, 차광막(12)에 요구되는 광학 농도나 반사율에 따라서 적절히 조정하면 된다. 제1 반사 억제층(13)의 두께는, 차광막(12)의 이면측으로부터의 광에 대해서, 제1 반사 억제층(13)의 표면에서의 반사와, 제1 반사 억제층(13) 및 차광층(14)의 계면에서의 반사에 의한 광 간섭 효과가 발휘되는 두께이면 된다. 한편, 제2 반사 억제층(15)의 두께는, 차광막(12)의 표면측으로부터 광에 대해서, 제2 반사 억제층(15)의 표면에서의 반사와, 제2 반사 억제층(15) 및 차광층(14)의 계면에서의 반사에 의한 광 간섭 효과가 발휘되는 두께이면 된다. 차광층(14)의 두께는, 차광막(12)의 광학 농도가 3 이상이 되는 두께이면 된다. 구체적으로는, 차광막(12)에 있어서 표리면의 반사율을 10％ 이하로 하면서, 광학 농도를 3.0 이상으로 하는 관점에서는, 예를 들어 제1 반사 억제층(13)의 막 두께를 15㎚ 내지 60㎚, 차광층(14)의 막 두께를 50㎚ 내지 120㎚, 제2 반사 억제층(15)의 막 두께를 10㎚ 내지 60㎚로 하면 된다.
<포토마스크 블랭크의 제조 방법>
계속해서, 상술한 포토마스크 블랭크(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(준비 공정)
노광광에 대해서 실질적으로 투명한 투명 기판(11)을 준비한다. 또한, 투명 기판(11)은, 평탄하고도 평활한 주 표면이 되도록, 연삭 공정, 연마 공정 등의 임의의 가공 공정을 필요에 따라서 행하면 된다. 연마 후에는, 세정을 행하여 투명 기판(11)의 표면 이물이나 오염을 제거하면 된다. 세정으로서는, 예를 들어 황산, 황산과수(SPM), 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수, 오존수, 온수 등을 사용할 수 있다.
(제1 반사 억제층의 형성 공정)
계속해서, 투명 기판(11) 위에 제1 반사 억제층(13)을 형성한다. 이 형성은, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃과, 산소계 가스, 질소계 가스를 함유하는 반응성 가스와 희가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용한 반응성 스퍼터링에 의한 성막을 행한다. 이때, 성막 조건으로서, 스퍼터링 가스에 포함되는 반응성 가스의 유량이 메탈 모드로 되는 유량을 선택한다.
여기서, 메탈 모드에 대하여 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는, 반응성 스퍼터링으로 박막을 형성하는 경우의 성막 모드를 설명하기 위한 모식도이며, 횡축은, 희가스와 반응성 가스의 혼합 가스 중의 반응성 가스의 분압(유량) 비율을, 종축은, 타깃에 인가하는 전압을 나타낸다. 반응성 스퍼터링에 있어서는, 산소계 가스나 질소계 가스 등의 반응성 가스를 도입하면서 타깃을 방전시켰을 때, 반응성 가스의 유량에 따라서 방전 플라스마의 상태가 변화되고, 그것에 수반하여 성막 속도가 변화된다. 이 성막 속도의 차이에 따라 3개의 모드가 있다. 구체적으로는, 도 5에 도시한 바와 같이, 반응성 가스의 공급량(비율)을 어떤 임계값보다도 크게 하는 반응 모드, 반응성 가스의 공급량(비율)을 반응 모드보다도 적게 하는 메탈 모드, 그리고, 반응성 가스의 공급량(비율)을 반응 모드와 메탈 모드의 사이로 설정하는 천이 모드가 있다. 메탈 모드에서는, 반응성 가스의 비율을 적게 함으로써, 타깃 표면으로의 반응성 가스의 부착을 적게 하고, 성막 속도를 빠르게 할 수 있다. 게다가, 메탈 모드에서는, 반응성 가스의 공급량이 적기 때문에, 예를 들어 화학양론적인 조성을 갖는 막보다도 O 농도 혹은 N 농도 중 적어도 어느 하나의 농도가 낮아지는 막을 형성할 수 있다. 즉, Cr의 함유율이 상대적으로 많아， O 함유율이나 N 함유율이 낮은 막을 형성할 수 있다.
제1 반사 억제층(13)을 성막하기 위한 메탈 모드의 조건으로서는, 예를 들어 산소계 가스의 유량을 5 내지 45sccm, 질소계 가스의 유량을 30 내지 60sccm, 희가스의 유량을 60 내지 150sccm으로 하면 된다. 또한, 타깃 인가 전력은 2.0 내지 6.0㎾, 타깃의 인가 전압은 360 내지 460V로 하면 된다.
스퍼터 타깃으로서는, Cr을 포함하는 것이면 되며, 예를 들어 크롬 금속 외에, 산화크롬, 질화크롬, 산화질화크롬 등의 크롬계 재료를 사용할 수 있다. 산소계 가스로서는, 예를 들어 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 질소산화물 가스(N2O, NO, NO2) 등을 사용할 수 있다. 이 중에서도, 산화력이 높은 점에서, 산소(O2) 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 질소계 가스로서는, 질소(N2) 등을 사용할 수 있다. 희가스로서는, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 반응성 가스 이외에, 탄화수소계 가스를 공급해도 되고, 예를 들어 메탄가스나 부탄가스 등을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 반응성 가스의 유량 및 스퍼터 타깃 인가 전력을 메탈 모드로 되는 조건으로 설정하고, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의한 성막 처리를 행함으로써, 투명 기판(11) 위에, Cr을 25 내지 75원자％, O를 15 내지 45원자％, N를 10 내지 30원자％의 함유율로 각각 포함하는 제1 반사 억제층(13)을 형성한다.
또한, 제1 반사 억제층(13)을 조성이 막 두께 방향에서 균일한 단일막으로서 형성하는 경우에는, 반응성 가스의 종류나 유량을 바꾸지 않고 성막하면 되지만, 막 두께 방향으로 O 함유율이나 N 함유율이 변화되도록 조성 경사지게 하는 경우에는, 반응성 가스의 종류나 유량, 반응성 가스에 있어서의 산소계 가스나 질소계 가스의 비율 등을 적절히 변경하면 된다. 또한, 가스 공급구의 배치나 가스 공급 방법 등을 변경시켜도 된다.
(차광층의 형성 공정)
계속해서, 제1 반사 억제층(13) 위에 차광층(14)을 형성한다. 이 형성은, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃과, 질소계 가스와 희가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용한 반응성 스퍼터링에 의한 성막을 행한다. 이때, 성막 조건으로서, 스퍼터링 가스에 포함되는 반응성 가스의 유량이 메탈 모드로 되는 유량을 선택한다.
타깃으로서는, Cr을 포함하는 것이면 되며, 예를 들어 크롬 금속 외에, 산화크롬, 질화크롬, 산화질화크롬 등의 크롬계 재료를 사용할 수 있다. 질소계 가스로서는, 질소(N2) 등을 사용할 수 있다. 희가스로서는, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 반응성 가스 이외에, 상술에서 설명한 산소계 가스, 탄화수소계 가스를 공급해도 된다.
본 실시 형태에서는, 반응성 가스의 유량 및 스퍼터 타깃 인가 전력을 메탈 모드로 되는 조건으로 설정하고, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용해서 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 제1 반사 억제층(13) 위에, Cr을 70 내지 95원자％, N를 5 내지 30원자％의 함유율로 각각 포함하는 차광층(14)을 형성한다.
또한, 차광층(14)의 성막 조건으로서는, 예를 들어 질소계 가스의 유량을 1 내지 60sccm, 희가스의 유량을 60 내지 200sccm으로 하면 된다. 또한, 타깃 인가 전력은 3.0 내지 7.0㎾, 타깃의 인가 전압은 370 내지 380V로 하면 된다.
(제2 반사 억제층의 형성 공정)
계속해서, 차광층(14) 위에 제 2 반사 억제층(15)을 형성한다. 이 형성은, 제1 반사 억제층(13)과 마찬가지로, 반응성 가스의 유량 및 타깃 인가 전력을 메탈 모드로 되는 조건으로 설정하고, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의한 성막을 행한다. 이에 의해, 차광층(14) 위에, Cr을 30 내지 75원자％, O를 20 내지 50원자％, N를 5 내지 20원자％의 함유율로 각각 포함하는 제2 반사 억제층(15)을 형성한다.
제2 반사 억제층(15)을 성막하기 위한 메탈 모드의 조건으로서는, 예를 들어 산소계 가스의 유량을 8 내지 45sccm, 질소계 가스의 유량을 30 내지 60sccm, 희가스의 유량을 60 내지 150sccm으로 하면 된다. 또한, 타깃 인가 전력은 2.0 내지 8.0㎾, 타깃의 인가 전압은 420 내지 460V로 하면 된다.
또한, 제2 반사 억제층을 조성 경사지게 하는 경우, 상술한 바와 같이, 반응성 가스의 종류나 유량, 반응성 가스에 있어서의 산소계 가스나 질소계 가스의 비율 등을 적절히 변경하면 된다.
이상에 의해, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(1)를 얻는다.
또한, 차광막(12)에 있어서의 각층의 성막은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용해서 in-situ로 행하면 된다. 인라인형이 아닌 경우, 각층의 성막 후, 투명 기판(11)을 장치 밖으로 취출할 필요가 있고, 투명 기판(11)이 대기에 노출되어, 각층이 표면 산화나 표면 탄화되는 경우가 있다. 그 결과, 차광막(12)의 노광광에 대한 반사율이나 에칭 레이트를 변화시켜버리는 경우가 있다. 이 점, 인라인형이면, 투명 기판(11)을 장치 밖으로 취출하여 대기에 노출시키지 않고, 각층을 연속해서 성막할 수 있으므로, 차광막(12)으로의 의도치 않은 원소의 도입을 억제할 수 있다.
또한, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 차광막(12)을 성막하는 경우, 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층의 사이가 연속적으로 조성 경사지는 조성 경사 영역(천이층)을 가지므로, 포토마스크 블랭크를 사용하여 에칭(특히 습식 에칭)에 의해 형성되는 차광막 패턴의 단면이 매끄럽거나, 또한 수직으로 근접할 수 있으므로 바람직하다.
<포토마스크의 제조 방법>
계속해서, 상술한 포토마스크 블랭크(1)를 사용하여, 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
(레지스트막의 형성 공정)
우선, 포토마스크 블랭크(1)의 차광막(12)에 있어서의 제2 반사 억제층(15)위에 레지스트를 도포하고, 건조하여 레지스트막을 형성한다. 레지스트로서는, 사용하는 묘화 장치에 따라서 적절한 것을 선택할 필요가 있지만, 포지티브형 또는 네가티브형의 레지스트를 사용할 수 있다.
(레지스트 패턴의 형성 공정)
계속해서, 묘화 장치를 사용해서 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화한다. 통상, 표시 장치 제조용 포토마스크를 제작할 때, 레이저 묘화 장치가 사용된다. 묘화 후, 레지스트막에 현상 및 린스를 실시함으로써, 소정의 레지스트 패턴을 형성한다.
본 실시 형태에서는, 제2 반사 억제층(15)의 반사율을 낮아지도록 구성하고 있으므로, 레지스트막에 패턴을 묘화할 때, 묘화광(레이저광)의 반사를 적게 할 수 있다. 이에 의해, 패턴 정밀도가 높은 레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 그것에 수반하여 치수 정밀도가 높은 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
(마스크 패턴의 형성 공정)
계속해서, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막(12)을 에칭함으로써, 마스크 패턴을 형성한다. 에칭은 습식 에칭이어도 건식 에칭이어도 상관없다. 통상, 표시 장치 제조용 포토마스크에서는, 습식 에칭이 행해지고, 습식 에칭에서 사용되는 에칭액(에천트)으로서는, 예를 들어 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액을 사용할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 차광막(12)의 두께 방향에 있어서, 제1 반사 억제층(13), 차광층(14) 및 제2 반사 억제층(15)의 에칭 레이트가 정렬되도록 각층의 조성을 조정하고 있으므로, 습식 에칭했을 때의 단면 형상을, 즉, 차광막 패턴(마스크 패턴)의 단면 형상을 투명 기판(11)에 대해서 수직으로 근접시킬 수 있어, 높은 CD 균일성(CD Uniformity)을 얻을 수 있다.
(박리 공정)
계속해서, 레지스트 패턴을 박리하고, 투명 기판(11) 위에 차광막 패턴(마스크 패턴)이 형성된 포토마스크를 얻는다.
이상에 의해, 본 실시 형태에 따른 포토마스크가 얻어진다.
<표시 장치의 제조 방법>
계속해서, 상술한 포토마스크를 사용하여, 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
(준비 공정)
우선, 표시 장치의 기판 위에 레지스트막이 형성된 레지스트막 부착 기판에 대해서, 상술한 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를, 노광 장치의 투영 광학계를 통하여(프로젝션 노광 방식에 의해) 기판 위에 형성된 레지스트막에 대향하는 배치로, 노광 장치의 마스크 스테이지 위에 적재한다.
(노광 공정(패턴 전사 공정))
다음으로, 노광광을 포토마스크에 조사하여, 표시 장치의 기판 위에 형성된 레지스트막에 패턴을 전사하는 레지스트 노광 공정을 행한다.
노광광은, 예를 들어 365㎚ 내지 436㎚의 파장 대역으로부터 선택되는 단일 파장의 광(i선(파장 365㎚), h선(파장 405㎚), g선(파장 436㎚) 등), 또는 복수의 파장의 광(예를 들어, i선(파장 365㎚), h선(405㎚), g선(파장 436㎚))을 포함하는 복합광을 사용한다. 대형의 포토마스크를 사용하는 경우이면, 노광광으로서는, 광량의 관점에서 복합광을 사용하면 된다.
본 실시 형태에서는, 차광막 패턴(마스크 패턴)의 표리면의 반사율이 저감되고, 또한, 이면 반사율의 반사율 의존성이 저감된 포토마스크를 사용해서 표시 장치(표시 패널)를 제조하므로, 표시 불균일이 없는 표시 장치(표시 패널)를 얻을 수 있다.
<본 실시 형태에 따른 효과>
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(1)는, 제1 반사 억제층(13), 차광층(14) 및 제2 반사 억제층(15)을 적층시켜 차광막(12)이 형성되어 있고, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위에서의 표리면의 반사율이 모두 10％ 이하이며, 상기 파장 범위에 있어서의 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 광학 특성을 갖고 있다. 이러한 포토마스크 블랭크(1)에 의하면, 포토마스크로서 노광광을 조사할 때, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 전파장 대역에 걸쳐, 표면 및 이면의 광의 반사를 억제할 수 있으므로, 표리면에서의 반사광의 합계 광량을 저감시킬 수 있다. 특히, 이면 반사율의 파장 의존성을 5％ 이하로 하고, 상기 파장 범위의 전역에서 이면 반사율을 평균적으로 낮게 할 수 있으므로, 표시 불균일에 큰 영향을 미치는 포토마스크 이면으로의 복귀광을 억제할 수 있다. 이 결과, 포토마스크를 사용해서 표시 장치를 제조할 때의, 포토마스크의 표리면에서의 광의 반사에 기인하는 표시 불균일을 억제할 수 있다.
(b) 포토마스크 블랭크(1)는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위의 전역에서, 이면 반사율이 표면 반사율보다도 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 폭넓은 파장 대역에 걸쳐 광의 반사를 억제하여, 광의 반사 합계 광량을 보다 저감할 수 있다.
(c) 포토마스크 블랭크(1)는, 포토마스크 블랭크(1)의 표면 반사율 및 이면 반사율을 종축으로 하고, 파장을 횡축으로 한 반사율 스펙트럼에 있어서, 파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 반사율 스펙트럼이 아래로 볼록한 곡선이며, 표면 반사율 및 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장이 350㎚ 내지 450㎚에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표시 불균일을 억제할 수 있는 포토마스크 블랭크를 복수 매 안정적으로, 고수율로 제조할 수 있다.
(d) 포토마스크 블랭크(1)는, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 이면 반사율의 파장 의존성이 표면 반사율의 파장 의존성보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 파장 범위에 있어서, 이면 반사율의 변화량이 표면 반사율의 변화량보다도 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 포토마스크의 이면에서의 복귀광을 더 억제할 수 있어, 표시 불균일을 보다 저감시킬 수 있다.
(e) 포토마스크 블랭크(1)는, 530㎚ 이상의 파장 범위에 있어서, 상기 표면 반사율이 10％ 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 포토마스크 블랭크(1)를 사용해서 제작된 포토마스크에 있어서의 차광성막 패턴의 치수 측정에 있어서의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(f) 포토마스크 블랭크(1)에 있어서, 제1 반사 억제층(13)은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, Cr 함유율이 25 내지 75원자％, O 함유율이 15 내지 45원자％, N 함유율이 10 내지 30원자％의 조성을 갖고, 차광층(14)은, 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, Cr 함유율이 70 내지 95원자％, N 함유율이 5 내지 30원자％의 조성을 갖고, 제2 반사 억제층(15)은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, Cr 함유율이 30 내지 75원자％, O 함유율이 20 내지 50원자％, N 함유율이 5 내지 20원자％의 조성을 갖도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 각층을 상기 조성으로 함으로써, 포토마스크 블랭크(1)의 표리면의 반사율을 저감하여, 각각을 용이하게 10％ 이하로 할 수 있다.
(g) 또한 본 실시 형태에서는, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층을 (d)에 나타내는 조성 범위로 함으로써, 에칭 레이트를 저하시키는 O나, 에칭 레이트를 증가시키는 N의 농도를 저감하여, 각층의 에칭 레이트의 차를 억제하여 정렬시킬 수 있다. 이에 의해, 포토마스크 블랭크(1)의 차광막(12)을 에칭했을 때의 단면 형상을, 즉 마스크 패턴의 단면 형상을 투명 기판(11)에 대해서 수직으로 근접시킬 수 있다. 구체적으로는, 마스크 패턴의 단면 형상에 있어서, 에칭에 의해 형성된 측면과 투명 기판(11)이 이루는 각을 θ로 했을 때, θ를 90°±30°의 범위 내로 할 수 있다. 또한, 단면 형상을 수직으로 근접시킴과 함께, 제1 반사 억제층(13)의 에칭 잔여물, 혹은, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)의 침식(소위 언더컷) 등을 억제할 수 있다. 이 결과, 마스크 패턴(차광막 패턴)에 있어서의 CD 균일성을 향상시킬 수 있어, 100㎚ 이하의 고정밀도의 마스크 패턴을 형성할 수 있다.
(h) 또한 본 실시 형태에서는, 차광막(12)은, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층의 에칭 레이트를 정렬시킴으로써, 에칭 시간의 장단이나, 에칭액의 농담, 에칭액의 온도에 구애되지 않고, 단면 형상의 수직성을 안정적으로 확보할 수 있다. 예를 들어, 차광막(12)의 저스트 에칭 시간을 T로 했을 때, 에칭 시간을 1.5×T로 하여 오버 에칭한 경우라도, 에칭 시간을 T로 한 경우와 동등한 수직성을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 에칭 시간을 T로 했을 때의 차광막 패턴의 단면이 이루는 각도 θ1과, 에칭 시간을 1.5×T로 하여 오버 에칭했을 때의 단면이 이루는 각 θ2의 차를 10° 이하로 할 수 있다. 또한 마찬가지로, 에칭액의 농도를 높게 한 경우와, 에칭액의 농도를 낮게 한 경우에서는, 차광막 패턴의 단면이 이루는 각의 차를 10° 이하로 할 수 있다. 또한 마찬가지로, 에칭액의 온도를 높게 한 경우(예를 들어 42℃)와, 에칭액의 온도를 낮게 한 경우(예를 들어 실온인 23℃)에서는, 에칭액의 온도가 높아질수록 에칭 레이트가 높아지지만, 차광막 패턴의 단면이 이루는 각의 차를 10° 이하로 할 수 있다. 또한, 저스트 에칭 시간은, 차광막(12)을 막 두께 방향으로 에칭하여 투명 기판(11)의 표면이 노출되기 시작할 때까지의 에칭 시간을 나타낸다.
(i) 차광막(12)에 있어서, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 제1 반사 억제층(13)은, Cr을 50 내지 75원자％, O를 15 내지 35원자％, N를 10 내지 25원자％의 함유율로 각각 포함하고, 제2 반사 억제층(15)은, Cr을 50 내지 75원자％, O를 20 내지 40원자％, N를 5 내지 20원자％의 함유율로 각각 포함하는 것이 바람직하다.
제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)에 있어서, O 함유율을 보다 저감함으로써, 이들 층에 있어서의 O를 함유함에 따른 에칭 레이트의 과잉 저하를 억제할 수 있다. 그 때문에, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층의 에칭 레이트를 정렬시킬 목적으로 차광층(14)에 배합하는 탄소(C)의 함유율을 저감하거나, 차광층(14)에 C를 함유하지 않고 탄소 비함유로 하기도 할 수 있다. 이 결과, 차광층(14)에 있어서의 Cr의 함유율을 높여, 광학 농도(OD)를 높게 유지할 수 있다.
한편, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)에 있어서, N 함유율을 보다 저감시킴으로써, 이들 층에서의 N가 함유함에 따른 에칭 레이트의 과잉 증가를 억제할 수 있다. 그 때문에, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층의 에칭 레이트를 정렬시킬 목적으로 차광층(14)에 함유하는 N의 함유율을 저감시킬 수 있다. 이 결과, 차광층(14)에 있어서의 Cr의 함유율을 높여, 광학 농도(OD)를 높게 유지할 수 있다.
(j) 제2 반사 억제층(15)은, 제1 반사 억제층(13)보다도 O 함유율이 높아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제2 반사 억제층(15)의 O 함유율이 제1 반사 억제층(13)보다도 5원자％ 내지 10원자％ 이상 큰 것이 바람직하다. 또한, 제1 반사 억제층(13)은, 제2 반사 억제층(15)보다도 N 함유율이 높아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 반사 억제층(13)의 N 함유율이 제2 반사 억제층(15)보다도 5원자％ 내지 10원자％ 이상 큰 것이 바람직하다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)을 동일 재료로 형성하는 경우, 조성이 동일한데도 불구하고, 표면측의 반사율이 이면측보다도 높아지는 경향이 있음을 알게 되었다. 그래서 제1 반사 억제층(13), 제2 반사 억제층(15)의 각층 조성비(O 함유율, N 함유율)에 대해서 더욱 검토한바, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)의 조성비(O 함유율, N 함유율)를 상기와 같이 함으로써, 이면측의 반사율을 표면측과 동일 정도, 혹은 표면측보다도 저감시킬 수 있다는 사실을 알아내었다. 이와 같이 각층의 조성비(O 함유율, N 함유율)를 변경 시킴으로써, 표리면의 반사율을 제어할 수 있다.
(k) 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)은, 각각, O 및 N 중 적어도 어느 한쪽의 원소의 함유율이 막 두께 방향을 따라서 연속적 혹은 단계적으로 조성 변화하는 영역을 갖는 것이 바람직하다. 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)의 각층을 조성 변화시킴으로써, 각층에 O 혹은 N가 높은 함유율로 되는 영역을 국소적으로 도입하면서도, 각층에 있어서의 O 혹은 N의 평균적인 함유율을 낮게 유지할 수 있다. 이에 의해, 포토마스크 블랭크(1)의 표면측 및 이면측의 반사율을 낮게 유지할 수 있다.
또한, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층에서는, O 함유율이 높아지면 에칭 레이트가 과잉으로 저하되거나, N 함유율이 높아지면 에칭 레이트가 과잉으로 증가하기도 하게 되지만, O나 N의 함유율을 낮게 함으로써, 이들 원소를 함유함에 따른 각층의 에칭 레이트의 차를 억제할 수 있다. 즉, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)과, 차광층(14) 사이에서의 에칭 레이트의 괴리를 억제할 수 있다. 이 결과, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층의 에칭 레이트를 정렬시킬 목적으로 차광층(14)에 함유하는 N나 탄소를 저감시키거나, 차광층(14)에 탄소를 함유하지 않고 탄소 비함유로 할 수 있다. 이 결과, 차광층(14)에 있어서의 Cr의 함유율을 높여, 광학 농도(OD)를 높게 유지할 수 있다.
(l) 제2 반사 억제층(15)은, 막 두께 방향의 차광층(14)측을 향해서 O 함유율이 증가하는 영역을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 반사 억제층(15)에 있어서, 차광층(14)과의 계면 부분의 O 함유율을 국소적으로 높게 하고, 막 두께 방향에서의 평균적인 O 함유율을 낮게 하고 있다. 이 결과, 차광막(12)의 표면측(제2 반사 억제층(15))에서 원하는 반사율을 얻음과 함께, 계면에서의 과도한 에칭에 의한 침식을 억제할 수 있다.
(m) 제2 반사 억제층(15)은, 막 두께 방향의 차광층(14)측을 향해서 N 함유율이 저하되는 영역을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 반사 억제층(15)에 있어서, 막 두께 방향에서의 평균적인 N 함유율을 어느 정도 유지하면서, 차광층(14)과의 계면 부분의 N 함유율을 국소적으로 낮게 하고 있다. 이 결과, 제2 반사 억제층(15)과 차광층(14)의 계면에서의 과도한 에칭에 의한 침식을 억제할 수 있다.
(n) 제1 반사 억제층(13)은, 막 두께 방향의 투명 기판(11)을 향해서 O 함유율이 증가함과 함께 N 함유율이 저하되는 영역을 갖는 것이 바람직하다. 제1 반사 억제층(13)에 있어서, 막 두께 방향의 투명 기판(11)을 향해서 O 함유율을 증가시킴과 함께 N 함유율을 저하시킴으로써, 에칭 레이트를 투명 기판(11)을 향해서 서서히 낮게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 반사 억제층(13)과 투명 기판(11)의 계면에서의 침식을 억제하여, 마스크 패턴의 CD 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
(o) 또한 본 실시 형태에 따르면, 차광층(14)은, 크롬(Cr)과 질화2크롬(Cr2N)을 포함하는 결합 상태(화학 상태)의 크롬계 재료로 하는 것이 바람직하다. 차광층(14)이, Cr과 Cr2N을 포함하는 결합 상태(화학 상태)의 크롬계 재료로 함으로써, 차광층(14)에 N이 소정량 함유한 경우의 에칭 레이트의 과잉 진행을 억제할 수 있어, 차광막 패턴의 단면 형상을 수직으로 근접시킬 수 있다.
(p) 또한 본 실시 형태에 따르면, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)은, 1질화크롬(CrN)과 산화크롬(Ⅲ)(Cr2O3)과 산화크롬(Ⅵ)(CrO3)을 포함하는 결합 상태(화학 상태)의 크롬계 재료로 하는 것이 바람직하다. 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)이, Cr2O3, CrO3의 복수의 산화크롬을 함유함으로써, 차광막(12)의 표리면의 반사율을 효과적으로 저감시킬 수 있다. 또한, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)이, CrN의 질화크롬을 함유함으로써, 상술한 산화크롬에 의한 에칭 레이트가 과잉으로 저하되는 것을 억제할 수 있으므로, 차광막 패턴의 단면 형상을 수직으로 근접시킬 수 있다.
(q) 또한 본 실시 형태에 따르면, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)을, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃과, 산소계 가스, 질소계 가스 및 희가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용한 반응성 스퍼터링에 의한 성막을 행하고, 차광층(14)을, Cr을 포함하는 스퍼터 타깃과, 질소계 가스 및 희가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용한 반응성 스퍼터링에 의한 성막을 행하고, 이들 반응성 스퍼터링 성막 조건으로 하여, 스퍼터링 가스에 포함되는 반응성 가스의 유량이 메탈 모드로 되는 유량을 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 차광막(12)을 구성하는 제1 반사 억제층(13), 차광층(14), 제2 반사 억제층(15)의 각층을 상기 조성 범위로 조정하기 쉽고, 또한, 차광막(12)의 표리면의 반사율을 효과적으로 저감하면서, 차광막(12)을 패터닝했을 때의 차광막 패턴의 단면 형상을 수직으로 근접시킬 수 있다.
(r) 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)의 각층을 반응성 스퍼터링에 의해 성막할 때, 산소계 가스로서 산소(O2 가스)를 사용하는 것이 바람직하다. O2 가스에 의하면, 다른 산소계 가스와 비교해서 산화력이 높으므로, 메탈 모드를 선택해서 성막하는 경우라도, 각층을 상기 조성 범위로 보다 확실하게 조정할 수 있다. 이에 의해, 차광막(12)의 표리면의 반사율을 효과적으로 저감하면서, 차광막(12)을 패터닝했을 때의 차광막 패턴의 단면 형상을 수직으로 근접시킬 수 있다.
(s) 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(1)에 의하면, 표면측의 반사율이 낮으므로, 차광막(12) 위에 레지스트막을 설치하고, 묘화·현상 공정에 의해 레지스트 패턴을 형성할 때, 묘화광의 차광막(12) 표면에서의 반사를 저감할 수 있다. 이에 의해, 레지스트 패턴의 치수 정밀도를 높여, 그것으로 형성되는 포토마스크의 차광막 패턴의 치수 정밀도를 높일 수 있다.
(t) 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(1)로부터 제조되는 포토마스크는, 차광막 패턴이 고정밀도이고, 또한 차광막 패턴의 표리면의 반사율이 저감되어 있으므로, 피전사체에의 패턴 전사 시에, 높은 전사 특성을 얻을 수 있다.
(u) 또한 본 실시 형태에서는, 투명 기판(11)으로서, 직사각형이며 짧은 변의 길이가 850㎜ 이상 1620㎜ 이하인 기판을 사용하여, 포토마스크 블랭크(1)를 대형화시킨 경우라도, 차광막(12)을 막 두께 방향에서의 에칭 레이트를 정렬시키도록 구성하고 있으므로, 차광막(12)을 에칭하여 얻어지는 마스크 패턴의 CD 균일성을 높게 유지할 수 있다.
<다른 실시 형태>
이상, 본 발명의 일 실시 형태를 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 투명 기판(11) 위에 차광막(12)을 직접 설치하는 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 차광막(12)보다도 광학 농도가 낮은 반투광막을 투명 기판(11)과 차광막(12)의 사이에 설치한 포토마스크 블랭크여도 된다. 이 투명 기판(11) 위에 반투광막과 차광막(12)이 형성된 포토마스크 블랭크에 있어서도, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 노광광에 대한 반투광막의 이면 반사율이 10％ 이하이고, 차광막의 표면 반사율이 10％ 이하이며, 또한 상기 파장 범위에 있어서의 상기 반투광막의 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 이 포토마스크 블랭크는, 표시 장치 제조 시에 사용하는 포토마스크의 매수를 삭감하는 효과가 있는 그레이톤 마스크 또는 계조 마스크의 포토마스크 블랭크로서 사용할 수 있다. 이 그레이톤 마스크 또는 계조 마스크에 있어서의 마스크 패턴은, 반투광막 패턴 및/또는 차광막 패턴으로 된다.
또한, 반투광막 대신에 투과광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 투명 기판(11)과 차광막(12)의 사이에 설치한 포토마스크 블랭크여도 된다. 이 투명 기판(11) 위에 위상 시프트막과 차광막(12)이 형성된 포토마스크 블랭크에 있어서도, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 노광광에 대한 위상 시프트막의 이면 반사율이 10％ 이하이고, 차광막의 표면 반사율이 10％ 이하이며, 또한 상기 파장 범위에 있어서의 상기 반투광막의 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 이 포토마스크 블랭크는, 위상 시프트 효과에 의한 높은 패턴 해상성의 효과를 갖는 위상 시프트 마스크로서 사용할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크에 있어서의 마스크 패턴은, 위상 시프트막 패턴이나, 위상 시프트막 패턴 및 차광막 패턴으로 된다.
상술한 반투광막 및 위상 시프트막은, 차광막(12)을 구성하는 재료인 크롬계 재료에 대해서 에칭 선택성이 있는 재료가 적합하다. 이와 같은 재료로서는, 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta)과 규소(Si)를 함유한 금속 실리사이드계 재료를 사용할 수 있고, 추가로 산소, 질소, 탄소, 또는 불소 중 적어도 어느 하나를 포함한 재료가 적합하다. 예를 들어, MoSi, ZrSi, TiSi, TaSi 등의 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산질화물, 금속 실리사이드의 탄화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물, 금속 실리사이드의 탄화산화질화물이 적합하다. 또한, 이들 반투광막이나 위상 시프트막은, 기능막으로서 예를 든 상기 막으로 구성된 적층막이어도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제1 반사 억제층(13) 및 제2 반사 억제층(15)이 모두 1층씩의 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 각층을 2층 이상의 복수층으로 해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 차광막(12) 위에 차광막(12)과 에칭 선택성이 있는 재료로 구성된 에칭 마스크막을 형성해도 상관없다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 투명 기판(11)과 차광막(12)의 사이에, 차광막과 에칭 선택성이 있는 재료로 구성된 에칭 스토퍼막을 형성해도 상관없다. 상기 에칭 마스크막, 에칭 스토퍼막은, 차광막(12)을 구성하는 재료인 크롬계 재료에 대해서 에칭 선택성이 있는 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는, 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta)과 규소(Si)를 함유한 금속 실리사이드계 재료나, Si, SiO, SiO2, SiON, Si3N4 등의 규소계 재료를 들 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명에 대하여 실시예에 기초하여, 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는다.
<실시예 1>
본 실시예에서는, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여, 상술한 실시 형태에 나타내는 수순에 의해, 도 1에 도시한 바와 같은, 기판 사이즈가 1220㎜×1400㎜인 투명 기판 위에 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층을 적층시켜 차광막을 구비하는 포토마스크 블랭크를 제조하였다.
제1 반사 억제층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은, 메탈 모드가 되도록, 산소(O2) 가스의 유량을 5 내지 45sccm, 질소(N2) 가스의 유량을 30 내지 60sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 60 내지 150sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 2.0 내지 6.0㎾, 타깃의 인가 전압을 420 내지 430V의 범위에서 설정하였다. 또한, 제1 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는 350㎜/min으로 하였다.
차광층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은 메탈 모드가 되도록, 질소(N2) 가스의 유량을 1 내지 60sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 60 내지 200sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 3.0 내지 7.0㎾, 인가 전압을 370 내지 380V의 범위에서 설정하였다. 또한, 차광층의 성막 시의 기판 반송 속도는 200㎜/min으로 하였다.
제2 반사 억제층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은, 메탈 모드가 되도록, 산소(O2) 가스의 유량을 8 내지 45sccm, 질소(N2) 가스의 유량을 30 내지 60sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 60 내지 150sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 2.0 내지 6.0㎾, 타깃 인가 전압을 420 내지 430V의 범위에서 설정하였다. 또한, 제2 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는 300㎜/min으로 하였다.
얻어진 포토마스크 블랭크의 차광막에 대하여, 막 두께 방향의 조성을 X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정한바, 차광막에 있어서의 각층은, 도 2에 도시한 조성 분포를 갖는 것이 확인되었다. 도 2는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 있어서의 막 두께 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이며, 횡축은 스퍼터 시간을, 종축은 원소의 함유량[원자％]을 나타낸다. 스퍼터 시간은, 차광막의 표면으로부터의 깊이를 나타낸다.
도 2에서는, 표면으로부터 깊이 약 5min까지의 영역은 표면 자연 산화층이며, 깊이 약 5min으로부터 깊이 약 16min까지의 영역은 제2 반사 억제층이며, 깊이 약 16min으로부터 깊이 약 40min까지의 영역은 천이층이며, 깊이 약 40min으로부터 깊이 약 97min까지의 영역은 차광층이며, 깊이 약 97min으로부터 깊이 약 124min까지의 영역은 천이층이며, 깊이 약 124min으로부터 깊이 약 132min까지의 영역은 제1 반사 억제층이며, 깊이 약 132min으로부터의 영역은 투명 기판이다.
또한, 막 두께 측정기에 의해 측정한 차광막의 막 두께는 198㎚이며, 상기 표면 자연 산화층, 제2 반사 억제층, 천이층, 차광층, 천이층, 제1 반사 억제층의 각 막 두께는, 표면 자연 산화층이 약 4㎚, 제2 반사 억제층이 약 21㎚, 천이층이 약 35㎚, 차광층이 약 88㎚, 천이층이 약 39㎚, 제1 반사 억제층이 약 11㎚였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 반사 억제층은, CrON막이며, Cr을 55.4 원자％, N를 20.8원자％, O를 23.8 원자％ 포함한다. 이들 원소의 함유율은, 제1 반사 억제층에 있어서 N이 피크로 되는 부분(스퍼터 시간이 123min인 영역)에서 측정된 것이다. 제1 반사 억제층은, 도 2에 도시한 바와 같은 경사 조성을 갖고 있으며, 막 두께 방향의 투명 기판을 향해서 O 함유율이 증가함과 함께 N 함유율이 저하되는 부분을 갖는다. 또한, 제1 반사 억제층에 있어서, 각 원소의 막 두께 방향에서의 평균한 함유율은, Cr이 57 원자％, N이 18 원자％, O가 25원자％였다.
차광층은, CrN막이며, Cr을 92.0원자％, N를 8.0원자％ 포함한다. 이들 원소의 함유율은, 차광층의 막 두께 방향에 있어서의 중심 부분(스퍼터 시간이 69min의 영역)에서 측정된 것이다. 또한, 차광층에 있어서, 각 원소의 막 두께 방향에서의 평균한 함유율은, Cr이 91 원자％, N이 9원자％였다.
제2 반사 억제층은, CrON막이며, Cr을 50.7 원자％, N를 12.2 원자％, O를 37.1 원자％ 포함한다. 이들 원소의 함유율은, 제2 반사 억제층에 있어서, O가 증가하고 있는 영역의 중심 부분(스퍼터 시간이 16min인 영역)에서 측정된 것이다. 제2 반사 억제층은, 도 2에 도시한 바와 같은 경사 조성을 갖고 있으며, 막 두께 방향의 차광층측을 향해서 O 함유율이 증가됨과 함께 N 함유율이 저하되는 부분을 갖는다. 또한, 제2 반사 억제층에 있어서, 각 원소의 막 두께 방향에서의 평균한 함유율은, Cr이 52원자％, N가 17원자％, O가 31원자％였다. 또한, 제2 반사 억제층의 표면에는, 대기에 노출됨으로써 표면 자연 산화층이 형성되고, 이 층은 산화되거나 탄화되기도 했기 때문에 O 함유율 및 C 함유율이 높게 검출되는 것이라 생각된다.
또한, 차광막을 구성하는 제1 반사 억제층, 차광층, 제2 반사 억제층의 각층 결합 상태(화학 상태)를 XPS 측정 결과에 기초하여 스펙트럼 해석을 행하였다. 그 결과, 제1 반사 억제층과 제2 반사 억제층은, 1질화크롬(CrN)과 산화크롬(Ⅲ) (Cr2O3)과 산화크롬(Ⅵ)(CrO3)을 포함하고, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료(크롬 화합물)였다. 또한, 차광층은, 크롬(Cr)과 질화2크롬(Cr2N)을 포함하고, 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료(크롬 화합물)였다.
(포토마스크 블랭크의 평가)
실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여, 차광막의 광학 농도, 차광막의 표리면의 반사율을 이하에 나타내는 방법에 의해 평가하였다.
실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여, 차광막의 광학 농도를 분광 광도계(가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼사제 「SolidSpec-3700」)에 의해 측정한바, 노광광의 파장 대역인 g선(파장 436㎚)에 있어서 5.0이었다. 또한, 차광막의 표리면의 반사율을, 분광 광도계(가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼제 「SolidSpec-3700」)에 의해 측정하였다. 구체적으로는, 차광막의 제2 반사 억제층측의 반사율(표면 반사율)과, 차광막의 투명 기판측의 반사율(이면 반사율)을 각각 분광 광도계에 의해 측정하였다. 그 결과, 도 3에 도시한 바와 같은 반사율 스펙트럼이 얻어졌다. 도 3은, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대한 표리면의 반사율 스펙트럼을 나타내고, 횡축은 파장[㎚]을, 종축은 반사율[％]을 각각 나타낸다.
도 3에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 포토마스크 블랭크는, 표리면의 반사율 스펙트럼의 보텀 피크 파장을 436㎚ 부근으로 할 수 있고, 또한 폭넓은 파장의 광에 대해서 반사율을 크게 저감할 수 있음이 확인되었다. 구체적으로는, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서, 차광막의 표면 반사율은, 10.0％ 이하(7.7％(파장 365㎚), 1.8％(파장 405㎚), 1.1％(파장 413㎚), 0.3％(파장 436㎚)), 차광막의 이면 반사율은 7.5％ 이하(6.2％(파장 365㎚), 4.7％(파장 405㎚), 4.8％(파장 436㎚))였다. 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서 차광막의 표리면의 반사율을 10％ 이하로 저감할 수 있고, 특히 파장 436㎚의 광에 대한 반사율에 대해서는, 표면 반사율을 0.3％, 이면 반사율을 4.8％로 할 수 있음이 확인되었다.
또한, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서의 차광막의 표면 반사율의 의존성은 7.4％이며, 이면 반사율의 의존성은 1.6％였다.
또한, 파장 530㎚에 있어서의 차광막의 표면 반사율은, 11.8％였다.
파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 표면 반사율 및 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장(보텀 피크 파장)은, 표면 반사율이 436㎚이고, 이면 반사율이 415.5㎚였다.
(차광막 패턴의 평가)
실시예 1의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하였다. 구체적으로는, 투명 기판 위의 차광막 위에 노볼락계의 포지티브형 레지스트막을 형성한 후, 레이저 묘화(파장 413㎚)·현상 처리하여 레지스트 패턴을 형성하였다. 그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 크롬 에칭액에 의해 습식 에칭하여, 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하였다. 차광막 패턴의 평가는, 1.9㎛의 라인 앤 스페이스 패턴을 형성하여 차광막 패턴의 단면 형상을 주사전자현미경(SEM)에 의해 관찰하여 행하였다. 그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 단면 형상을 수직으로 근접시키는 것이 확인되었다. 도 4는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여, 습식 에칭에 의한 차광막 패턴의 단면 형상의 수직성을 설명하기 위한 도면이며, 저스트 에칭 시간(JET)을 기준(100％)으로, 에칭 시간을 110％, 130％, 150％로 하여 오버 에칭했을 때의 단면 형상을 각각 나타낸다. 도 4에서는, 투명 기판 위에 차광막 패턴 및 레지스트막 패턴이 적층되어 있으며, 차광막 패턴의 측면은 JET 100％일 때, 투명 기판과 이루는 각이 70°인 것이 확인되었다. 이 이루는 각은, 에칭 시간을 JET의 110％, 130％ 및 150％로 했을 때라도, 60°내지 80°의 범위 내이며, 에칭 시간에 구애되지 않고, 차광막 패턴의 단면 형상을 안정적으로 수직으로 형성할 수 있음이 확인되었다.
이상의 실시예 1과 같이, 포토마스크 블랭크의 차광막에 대하여, 투명 기판측으로부터 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층을 적층시켜, 각층을 소정의 조성이 되도록 구성함으로써, 표리면의 반사율을 폭넓은 파장 범위에서 저감함과 함께, 습식 에칭에 의해 패터닝했을 때의 차광막 패턴의 단면 형상을 수직으로 형성할 수 있었다.
(포토마스크의 제작)
다음으로, 실시예 1의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 포토마스크를 제작하였다.
우선, 포토마스크 블랭크의 차광막 위에 노볼락계의 포지티브형 레지스트를 형성하였다. 그리고, 레이저 묘화 장치를 사용하여, 이 레지스트막에 TFT 패널용의 회로 패턴의 패턴을 묘화하고, 또한 현상·린스함으로써, 소정의 레지스트 패턴을 형성하였다(상술한 회로 패턴의 최소 선 폭은 0.75㎛).
그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 크롬 에칭액을 사용하여, 차광막을 습식 에칭으로 패터닝하고, 마지막으로 레지스트 박리액에 의해 레지스트 패턴을 박리하여, 투명 기판 위에 차광막 패턴(마스크 패턴)이 형성된 포토마스크를 얻었다. 이 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성된 차광막 패턴(마스크 패턴)의 개구율, 즉, 차광막 패턴이 형성된 포토마스크 전체면의 영역에 차지하는 차광막 패턴이 형성되지 않은 투명 기판의 노출 비율이 45％였다.
이 포토마스크의 차광막 패턴의 CD 균일성을, 세이코 인스트루먼츠 나노테크놀로지 가부시키가이샤제 「SIR8000」에 의해 측정하였다. CD 균일성의 측정은, 기판의 주연 영역을 제외한 1100㎜×1300㎜의 영역에 대하여, 11×11의 지점에서 측정하였다.
그 결과, CD 균일성은 100㎚이며, 얻어진 포토마스크의 CD 균일성은 양호하였다.
(LCD 패널의 제작)
이 실시예 1에서 제작한 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치(TFT)용 기판 위에 레지스트막이 형성된 피전사체에 대해서 패턴 노광을 행하여 TFT 어레이를 제작하였다. 노광광으로서는, 파장 365㎚의 i선, 파장 405㎚의 h선 및 파장 436㎚의 g선을 포함하는 복합광을 사용하였다.
제작한 TFT 어레이와, 컬러 필터, 편광판, 백라이트를 조합하여 TFT-LCD 패널을 제작하였다. 그 결과, 표시 불균일이 없는 TFT-LCD 패널이 얻어졌다. 이것은, 포토마스크를 사용해서 패턴 노광을 행할 때, 표리면에서의 광의 반사를 억제하여, 반사광의 합계 광량을 저감시킬 수 있었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 2)
본 실시예는, 실시예 1에 있어서의 제1 반사 억제층의 성막 조건, 제2 반사 억제층의 성막 조건을 이하와 같이 변경하고, 기판 사이즈가 1220㎜×1400㎜인 투명 기판 위에 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층을 적층시켜 차광막을 구비하는 포토마스크 블랭크를 제작하였다.
제1 반사 억제막의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은 메탈 모드가 되도록, 산소(O2) 가스의 유량을 25 내지 45sccm, 질소(N2) 가스의 유량을 40 내지 60sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 80 내지 120sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 1.5 내지 5.0㎾, 타깃의 인가 전압을 380 내지 400V의 범위에서 설정하였다. 또한, 제1 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는 300㎜/min으로 하였다.
또한, 제2 반사 억제 막의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은 메탈 모드가 되도록, 산소(O2) 가스의 유량을 8 내지 25sccm, 질소(N2) 가스의 유량을 30 내지 40sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 90 내지 120sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 3.5 내지 8.0㎾, 타깃 인가 전압을 435 내지 455V의 범위에서 설정하였다. 또한, 제2 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는 250㎜/min으로 하였다.
(포토마스크 블랭크의 평가)
실시예 2의 포토마스크 블랭크에 대하여, 차광막의 광학 농도, 차광막의 표리면의 반사율을 실시예 1과 마찬가지로 평가하였다.
실시예 2의 포토마스크 블랭크는, 차광막의 광학 농도는, 노광광의 파장 대역인 g선(파장 436㎚)에 있어서 5.1이었다. 또한, 표리면의 반사율 스펙트럼의 보텀 피크 파장을 400㎚ 부근으로 할 수 있고, 또한 폭넓은 파장의 광에 대해서 반사율을 크게 저감할 수 있음이 확인되었다. 구체적으로는, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서, 차광막의 표면 반사율은, 7.5％ 이하(7.5％(파장 365㎚), 4.9％(파장 405㎚), 4.9％(파장 413㎚), 6.3％(파장 436㎚)), 차광막의 이면 반사율은, 5％ 이하(2.8％(파장 365㎚), 1.6％(파장 405㎚), 3.9％(파장 436㎚))였다. 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서 차광막의 표리면의 반사율을 7.5％ 이하로 저감할 수 있고, 특히 파장 405㎚의 광에 대한 반사율에 대해서는, 표면 반사율을 4.9％, 이면 반사율을 1.6％로 할 수 있음이 확인되었다.
또한, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서의 차광막의 표면 반사율의 의존성은 2.6％이며, 이면 반사율의 의존성은 2.5％였다.
또한, 파장 530㎚에 있어서의 차광막의 표면 반사율은 22.8％였다.
파장 200㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 표면 반사율 및 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장(보텀 피크 파장)은, 표면 반사율이 404㎚이고, 이면 반사율이 394㎚였다.
(포토마스크의 제작)
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로 실시예 2의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 포토마스크를 제작한바, CD 균일성은 92㎚이며, 얻어진 포토마스크의 CD 균일성은 양호하였다.
(LCD 패널의 제작)
실시예 2에서 제작한 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치(TFT)용 기판 위에 레지스트막이 형성된 피전사체에 대해서 패턴 노광을 행하여 TFT 어레이를 제작하였다. 노광광으로서는, 파장 365㎚의 i선, 파장 405㎚의 h선 및 파장 436㎚의 g선을 포함하는 복합광을 사용하였다. 제작한 TFT 어레이와, 컬러 필터, 편광판, 백라이트를 조합해서 TFT-LCD 패널을 제작하였다. 그 결과, 표시 불균일이 없는 TFT-LCD 패널이 얻어졌다. 이것은, 포토마스크를 사용하여 패턴 노광을 행할 때, 표리면에서의 광의 반사를 억제하여, 반사광의 합계 광량을 저감시킬 수 있었기 때문이라 생각된다.
(실시예 3)
본 실시예는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 차광막 패턴의 선 폭이 1.2㎛인 슬릿 형상의 패턴을 갖는 포토마스크를 제작한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 포토마스크를 제작하였다. 또한, 제작한 포토마스크는, 투명 기판 위에 형성된 차광막 패턴의 개구율이 38％였다.
이 포토마스크의 차광막 패턴의 CD 균일성은 82㎚이며, 얻어진 포토마스크의 CD 균일성은 양호하였다.
실시예 3에서 제작한 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치(TFT)용 기판 위에 레지스트막이 형성된 피전사체에 대해서 패턴 노광을 행하여 TFT 어레이를 제작하였다. 노광광으로서는, 파장 365㎚의 i선, 파장 405㎚의 h선 및 파장 436㎚의 g선을 포함하는 복합광을 사용하였다. 제작한 TFT 어레이와, 컬러 필터, 편광판, 백라이트를 조합하여 TFT-LCD 패널을 제작하였다. 그 결과, 표시 불균일이 없는 TFT-LCD 패널이 얻어졌다. 이것은, 포토마스크를 사용하여 패턴 노광을 행할 때, 표리면에서의 광의 반사를 억제하여, 반사광의 합계 광량을 저감시킬 수 있었기 때문이라 생각된다.
(실시예 4)
본 실시예는, 실시예 1의 포토마스크 블랭크에 있어서, 투명 기판과 차광막의 사이에, 위상 시프트막을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크를 제작하였다.
위상 시프트막은, 이하와 같이 하여 성막하였다.
위상 시프트막의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 MoSi 스퍼터 타깃(Mo:Si=1:4)로 하고, 아르곤 가스, 질소 가스(N2), 일산화질소가스(NO)의 혼합 가스에 의한 반응성 스퍼터링에 의해, 막 두께가 183㎚의 MoSiON으로 이루어지는 위상 시프트막을 성막하였다. 또한, 혼합 가스의 가스 유량은, Ar 가스: 40sccm, N2 가스: 34sccm, NO 가스: 34.5sccm으로 하였다. 또한, 이 위상 시프트막은, 투과율은 27％(파장: 405㎚), 위상차는 173°(파장: 405㎚)였다.
다음으로, 위상 시프트막 위에 실시예 1과 마찬가지로 하여, 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층으로 이루어지는 차광막을 형성하여, 포토마스크 블랭크를 제작하였다.
(포토마스크 블랭크의 평가)
실시예 4의 포토마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막의 이면 반사율은, 10.0％ 이하(4.2％(파장 365㎚), 6.2％(파장 405㎚), 9.2％(파장 436㎚)였다. 또한, 차광막의 표면 반사율은, 10.0％ 이하(7.7％(파장 365㎚), 1.8％(파장 405㎚), 1.1％(파장 413㎚), 0.3％(파장 436㎚))였다. 실시예 4의 포토마스크 블랭크는, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서, 위상 시프트막의 이면 반사율을 10％ 이하, 차광막의 표면 반사율을 10％ 이하로 저감할 수 있고, 또한 위상 시프트막의 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하였다.
(포토마스크의 제작, 및 LCD 패널의 제작)
다음으로, 실시예 4의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 포토마스크를 제작하였다.
우선, 포토마스크 블랭크의 차광막 위에 노볼락계의 포지티브형 레지스트를 형성하였다. 그리고, 레이저 묘화 장치를 사용하여, 이 레지스트막에 홀 직경이 1.2㎛인 홀 형상의 패턴을 묘화하고, 추가로 현상·린스함으로써, 제1 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 크롬 에칭액을 사용하여, 차광막을 습식 에칭으로 패터닝하고, 위상 시프트막 위에 차광막 패턴을 형성하였다.
다음으로, 차광막 패턴을 마스크로 하여, 몰리브덴 실리사이드 에칭액을 사용하여, 위상 시프트막을 습식 에칭으로 패터닝하고, 위상 시프트막 패턴을 형성하였다. 그 후, 제1 레지스트 패턴을 박리하였다.
그 후, 차광막 패턴을 덮도록 레지스트막을 형성하고, 레이저 묘화 장치를 사용하여, 패턴을 묘화하고, 추가로 현상·린스함으로써, 위상 시프트막 패턴 위에 차광대를 형성하기 위한 제2 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 크롬 에칭액을 사용하여, 차광막을 습식 에칭으로 패터닝하고, 위상 시프트막 위에 차광대용의 차광막 패턴을 형성하고, 마지막으로, 제2 레지스트막 패턴을 박리하여 포토마스크를 제작하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판 위에, 홀 직경이 1.2㎛인 위상 시프트막 패턴과, 위상 시프트막 패턴과 차광막 패턴의 적층 구조로 이루어지는 차광대가 형성된 포토마스크를 얻었다.
이 포토마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 균일성은 90㎚이며, 얻어진 포토마스크의 CD 균일성은 양호하였다.
또한, 실시예 4에서 제작된 포토마스크를 사용하여, TFT-LCD 패널을 제작한 결과, 표시 불균일이 없는 TFT-LCD 패널이 얻어졌다. 이것은, 포토마스크를 사용해서 패턴 노광을 행할 때, 표리면에서의 광의 반사를 억제하여, 반사광의 합계 광량을 저감시킬 수 있었기 때문이라 생각된다.
(비교예 1)
비교예로서는, 기판 사이즈가 1220㎜×1400㎜인 투명 기판 위에, 제1 반사 억제층, 차광층 및 제2 반사 억제층을 적층시켜 차광막을 구비하는 포토마스크 블랭크를 제조하였다.
제1 반사 억제층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은, 반응 모드가 되도록, 탄산 가스(CO2)의 유량을 100 내지 250sccm, 질소(N2) 가스의 유량을 150 내지 350sccm, 메탄(CH4) 가스의 유량을 0 내지 15sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 150 내지 300sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 2.0 내지 7.0㎾의 범위에서 설정하였다. 또한, 제1 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는, 200㎜/min으로 하고, 3회 성막을 행하였다.
차광층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은, 메탈 모드가 되도록, 질소(N2) 가스의 유량을 1 내지 60sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 60 내지 200sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 5.0 내지 8.0㎾의 범위에서 설정하였다. 또한, 차광층의 성막 시의 기판 반송 속도는 200㎜/min으로 하였다.
제2 반사 억제층의 성막 조건은, 스퍼터 타깃을 Cr 스퍼터 타깃으로 하고, 반응성 가스의 유량은, 반응 모드가 되도록, 탄산 가스(CO2)의 유량을 100 내지 300, 질소(N2) 가스의 유량을 150 내지 350sccm, 메탄(CH4) 가스의 유량을 0 내지 15sccm, 아르곤(Ar) 가스의 유량을 150 내지 300sccm의 범위로부터 각각 선택함과 함께, 타깃 인가 전력을 2.0 내지 7.0㎾의 범위에서 설정하였다. 또한, 제2 반사 억제층의 성막 시의 기판 반송 속도는, 200㎜/min으로 하고, 3회 성막을 행하였다.
상술한 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 포토마스크 블랭크에 대하여, 차광막의 광학 농도, 차광막의 표리면의 반사율을 측정하였다. 그 결과, 차광막의 광학 농도는, 노광광의 파장 대역인 g선(파장 436㎚)에 있어서 5.1이었다. 또한, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서, 차광막의 표면 반사율은, 5.0％ 이하(2.8％(파장365㎚), 3.5％(파장 405㎚), 3.9％(파장 413㎚), 4.8％(파장 436㎚)), 차광막의 이면 반사율은, 12％ 이하(11.2％(파장365㎚), 7.1％(파장 405㎚), 4.9％(파장 436㎚))였다. 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서 차광막의 표면 반사율은 5％ 이하로 할 수 있었지만, 이면 반사율은 10％를 초과하고, 파장 365㎚에 있어서 11.2％로 되었다.
또한, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서의 차광막의 표면 반사율 의존성은 2.0％이며, 이면 반사율 의존성은 6.3％였다.
파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 표면 반사율 및 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대한 파장(보텀 피크 파장)은, 표면 반사율이 337㎚이며, 이면 반사율이 474㎚였다.
(포토마스크의 제작)
다음으로, 비교예 1의 포토마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 포토마스크를 제작하였다. 얻어진 포토마스크의 차광막 패턴의 CD 균일성을 측정한 결과, 155㎚로 되어 실시예 1, 2와 비교하여 악화되었다.
(LCD 패널의 제작)
비교예 1에서 제작한 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치(TFT)용 기판 위에 레지스트막이 형성된 피전사체에 대해서 패턴 노광을 행하여 TFT 어레이를 제작하였다. 노광광으로서는, 파장 365㎚의 i선, 파장 405㎚의 h선 및 파장 436㎚의 g선을 포함하는 복합광을 사용하였다. 제작한 TFT 어레이와, 컬러 필터, 편광판, 백라이트를 조합해서 TFT-LCD 패널을 제작하였다. 그 결과, 비교예 1의 포토마스크를 사용하여 제작된 TFT-LCD 패널에서는, 표시 불균일이 발생하는 것이 확인되었다. 이것은, 비교예 1의 포토마스크에서는, 패턴 노광을 행할 때, 노광 파장(365㎚ 내지 436㎚)에 있어서의 특히 차광막의 이면에서의 광의 반사를 충분히 억제할 수 없어, 그 결과로서, 반사광의 합계 광량이 증대해버렸기 때문이라 생각된다.
1: 포토마스크 블랭크
11: 투명 기판
12: 차광막
13: 제1 반사 억제층
14: 차광층
15: 제2 반사 억제층
11: 투명 기판
12: 차광막
13: 제1 반사 억제층
14: 차광층
15: 제2 반사 억제층
Claims (16)
- 표시 장치 제조용 포토마스크를 제작할 때 사용되는 포토마스크 블랭크로서,
노광광에 대해서 실질적으로 투명한 재료로 이루어지는 투명 기판과,
상기 투명 기판 위에 설치되고, 상기 노광광에 대해서 실질적으로 불투명한 재료로 이루어지는 차광막을 가지며,
상기 차광막은, 상기 투명 기판측으로부터 제1 반사 억제층과 차광층과 제2 반사 억제층을 구비하고,
상기 포토마스크 블랭크의 양면 중, 상기 차광막측의 면을 표면, 상기 투명 기판측의 면을 이면으로 했을 때, 노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율이 각각 10％ 이하이며, 또한 상기 파장 범위에 있어서의 상기 이면 반사율의 파장 의존성이 5％ 이하인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내의 전역에 있어서, 상기 이면 반사율이 상기 표면 반사율보다도 작은 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 포토마스크 블랭크의 상기 표면 반사율 및 상기 이면 반사율을 종축으로 하고, 파장을 횡축으로 한 반사율 스펙트럼에 있어서, 파장 300㎚ 내지 500㎚에 걸치는 파장 대역에 있어서, 상기 표면 및 상기 이면의 상기 반사율 스펙트럼이 각각, 아래로 볼록한 곡선으로서, 상기 표면 반사율 및 상기 이면 반사율의 최솟값(보텀 피크)에 대응하는 파장이 350㎚ 내지 450㎚에 위치하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
노광 파장 365㎚ 내지 436㎚의 범위 내에 있어서, 상기 이면 반사율의 파장 의존성이 상기 표면 반사율의 파장 의존성보다도 작은 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
530㎚ 이상의 파장 범위에 있어서, 상기 표면 반사율이 10％ 이상인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 반사 억제층은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 25 내지 75원자％, 산소의 함유율이 15 내지 45원자％, 질소의 함유율이 10 내지 30원자％의 조성을 갖고,
상기 차광층은, 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 70 내지 95원자％, 질소의 함유율이 5 내지 30원자％의 조성을 갖고,
상기 제2 반사 억제층은, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 크롬계 재료로서, 크롬의 함유율이 30 내지 75원자％, 산소의 함유율이 20 내지 50원자％, 질소의 함유율이 5 내지 20원자％의 조성을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제6항에 있어서,
상기 제1 반사 억제층은, 크롬의 함유율이 50 내지 75원자％, 산소의 함유율이 15 내지 35원자％, 질소의 함유율이 10 내지 25원자％이며,
상기 제2 반사 억제층은, 크롬의 함유율이 50 내지 75원자％, 산소의 함유율이 20 내지 40원자％, 질소의 함유율이 5 내지 20원자％인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제6항에 있어서,
상기 제2 반사 억제층은, 상기 제1 반사 억제층보다도 산소의 함유율이 높아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제6항에 있어서,
상기 제1 반사 억제층은, 상기 제2 반사 억제층보다도 질소의 함유율이 높아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 투명 기판은 직사각형의 기판이며, 해당 기판의 짧은 변 길이가 850㎜ 이상 1620㎜ 이하인 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 차광막의 사이에, 상기 차광막의 광학 농도보다도 낮은 광학 농도를 갖는 반투광막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 투명 기판과 상기 차광막의 사이에, 투과광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법. - 제11항에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 반투광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 반투광막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법. - 제12항에 기재된 상기 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 차광막 위에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 에칭하여 상기 투명 기판 위에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 포토마스크의 제조 방법. - 제13항에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 위에 형성된 상기 차광막 패턴, 상기 반투광막 패턴, 상기 위상 시프트막 패턴의 적어도 하나의 마스크 패턴을 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| JP2017249645 | 2017-12-26 | ||
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| JP2018211395A JP7113724B2 (ja) | 2017-12-26 | 2018-11-09 | フォトマスクブランクおよびフォトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法 |
| JPJP-P-2018-211395 | 2018-11-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101473163B1 (ko) | 2013-07-26 | 2014-12-16 | 주식회사 에스앤에스텍 | 플랫 패널 디스플레이용 블랭크 마스크 및 포토 마스크 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101473163B1 (ko) | 2013-07-26 | 2014-12-16 | 주식회사 에스앤에스텍 | 플랫 패널 디스플레이용 블랭크 마스크 및 포토 마스크 |
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