KR20220135170A - Photomask blank, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크, 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask blank for manufacturing a display device, a method for manufacturing a photomask for manufacturing a display device, and a method for manufacturing a display device.
근년, 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 위해 필요한 요소의 하나가, 미세하고 치수 정밀도가 높은 소자 및 배선 등의 전자 회로 패턴을 제작하는 것이다. 이 표시 장치용 전자 회로의 패터닝에는 포토리소그래피가 사용되는 경우가 많다. 이 때문에, 미세하고 고정밀도의 패턴이 형성된 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 바이너리 마스크와 같은 포토마스크가 필요하다.DESCRIPTION OF RELATED ART In recent years, display apparatuses, such as an FPD (Flat Panel Display) which are representative of LCD (Liquid Crystal Display), high-definition and high-speed display are progressing rapidly along with the enlargement of a screen and a wide viewing angle. One of the elements necessary for this high-definition and high-speed display is to produce an electronic circuit pattern such as an element and wiring with a fine and high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning this electronic circuit for a display device. For this reason, the photomask like a phase shift mask for display apparatus manufacture in which a fine and high-precision pattern was formed and a binary mask is needed.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 미세 패턴을 노광하기 위한 포토마스크가 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 포토마스크의 투명 기판 상에 형성하는 마스크 패턴을, 실질적으로 노광에 기여하는 강도의 광을 투과시키는 광투과부와, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광을 투과시키는 광반투과부로 구성하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 위상 시프트 효과를 이용하여, 상기 광반투과부와 광투과부의 경계부 근방을 통과한 광이 서로 상쇄되도록 하여 경계부의 콘트라스트를 향상시키는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 포토마스크가, 상기 광반투과부를, 질소, 금속 및 실리콘을 주된 구성 요소로 하는 물질로 이루어지는 박막으로 구성함과 함께, 해당 박막을 구성하는 물질의 구성 요소인 실리콘을 34 내지 60원자% 포함하는 것이 기재되어 있다.For example, Patent Document 1 describes a photomask for exposing a fine pattern. In Patent Document 1, a mask pattern formed on a transparent substrate of a photomask is composed of a light-transmitting portion that transmits light with an intensity that substantially contributes to exposure, and a light-semi-transmissive portion that transmits light with an intensity that does not substantially contribute to exposure. composition is described. Moreover, patent document 1 describes improving the contrast of a boundary part by making the light which passed through the boundary part vicinity of the said light semitransmissive part and a light transmissive part cancel each other using a phase shift effect. Further, in Patent Document 1, in the photomask, the light-semitransmissive portion is composed of a thin film composed of a material mainly composed of nitrogen, metal and silicon, and silicon, which is a component of the material constituting the thin film, is 34 It is described that it contains from 60 atomic% to 60 atomic%.
특허문헌 2에는, 리소그래피에 사용하는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 마스크 블랭크가, 기판과, 상기 기판에 퇴적시킨 에치 스톱층과, 상기 에치 스톱층에 퇴적시킨 위상 시프트층을 구비하는 것이 기재되어 있다. 또한 특허문헌 2에는, 이 마스크 블랭크를 사용하여, 500nm 미만의 선택된 파장에서 거의 180°의 위상 시프트, 및 적어도 0.001%의 광투과율을 갖는 포토마스크를 제조 가능한 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크가 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 포토마스크 블랭크가, 패턴 형성용 박막을 습식 에칭에 의해 투명 기판 상에 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하기 위한 원판인 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 포토마스크 블랭크의 패턴 형성용 박막이 전이 금속과 규소를 함유하고, 주상 구조를 갖고 있는 것이 기재되어 있다.Patent Document 3 describes a photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate. Patent Document 3 describes that the photomask blank is an original plate for forming a photomask having a transfer pattern on a transparent substrate by wet etching the thin film for pattern formation. Moreover, it is described in patent document 3 that the thin film for pattern formation of a photomask blank contains a transition metal and a silicon, and has a columnar structure.
근년의 고정밀(1000ppi 이상)의 패널 제작에 사용되는 포토마스크로서는, 고해상의 패턴 전사를 가능하게 하기 위해, 포토마스크이며, 또한 홀 직경으로 6㎛ 이하, 라인 폭으로 4㎛ 이하의 미세한 패턴 형성용 박막 패턴을 포함하는 전사용 패턴이 형성된 포토마스크가 요구되고 있다. 구체적으로는, 직경 또는 폭 치수가 1.5㎛의 미세한 패턴을 포함하는 전사용 패턴이 형성된 포토마스크가 요구되고 있다.In recent years, as a photomask used for manufacturing high-precision (1000 ppi or more) panels, it is a photomask to enable high-resolution pattern transfer, and for forming fine patterns of 6 µm or less in hole diameter and 4 µm or less in line width There is a demand for a photomask in which a transfer pattern including a thin film pattern is formed. Specifically, there is a demand for a photomask in which a transfer pattern including a fine pattern having a diameter or width of 1.5 μm is formed.
또한, 보다 고해상의 패턴 전사를 실현하기 위해, 노광광에 대한 투과율이 20% 이상인 패턴 형성용 박막(위상 시프트막)을 갖는 포토마스크 블랭크(위상 시프트 포토마스크 블랭크), 및 노광광에 대한 투과율이 20% 이상인 패턴 형성용 박막 패턴(위상 시프트막 패턴)이 형성된 포토마스크(위상 시프트 마스크)가 요구되고 있다. 또한, 포토마스크 블랭크의 패턴 형성용 박막을 패터닝함으로써 얻어지는 포토마스크는, 피전사체로의 패턴 전사에 반복하여 사용되기 때문에, 실제의 패턴 전사를 상정한 자외선에 대한 내광성(자외 내광성)도 높은 것이 요망된다. 또한, 포토마스크 블랭크 및 포토마스크는, 그 제조 시 및 사용 시에 있어서, 반복 세정되기 때문에, 세정 내성(내약성)이 높은 것도 요망된다.In addition, in order to realize higher-resolution pattern transfer, a photomask blank (phase shift photomask blank) having a thin film for pattern formation (phase shift film) having a transmittance of 20% or more with respect to exposure light, and transmittance with respect to exposure light The photomask (phase shift mask) in which the thin film pattern (phase shift film pattern) for
노광광에 대한 투과율의 요구와 자외 내광성(이하, 간단히 내광성) 및 내약성의 요구를 충족시키기 위해, 패턴 형성용 박막을 구성하는 금속 실리사이드 화합물(금속 실리사이드계 재료)에 있어서의 금속과 규소의 원자 비율에 있어서의 규소의 비율을 높게 하는 것이 효과적인 방법의 하나로서 생각된다. 그러나, 규소의 비율이 높은 금속 실리사이드 화합물 박막의 경우에는, 습식 에칭 레이트가 대폭 느려(습식 에칭 시간이 길어)진다. 그 때문에, 금속 실리사이드 화합물 박막의 패턴 형성용 박막과, 투명 기판과의 에칭 선택비가 저하됨과 함께, 습식 에칭액에 의한 투명 기판에 대한 손상이 발생하여, 투명 기판의 투과율이 저하되는 등의 문제가 있다. 따라서, 패턴 형성용 박막의 습식 에칭 레이트를 빠르게 함으로써, 투명 기판과의 충분한 에칭 선택비를 확보하여, 투명 기판의 손상을 저감 혹은 억제하는 것이 요망된다. 그러나, 에칭 레이트를 증대시키면서, 높은 내약성 및 내광성을 충족하는 것은 용이하지 않다.The atomic ratio of metal and silicon in the metal silicide compound (metal silicide-based material) constituting the thin film for pattern formation in order to satisfy the requirements for transmittance to exposure light, UV light resistance (hereinafter simply light resistance) and chemical resistance. It is considered as one of the effective methods to make the ratio of silicon in a high. However, in the case of a metal silicide compound thin film having a high silicon ratio, the wet etching rate is significantly slow (wet etching time is long). Therefore, while the etching selectivity between the thin film for pattern formation of the metal silicide compound thin film and the transparent substrate decreases, damage to the transparent substrate by the wet etching solution occurs, and there are problems such as a decrease in transmittance of the transparent substrate. . Therefore, it is desired to secure a sufficient etching selectivity with the transparent substrate by increasing the wet etching rate of the thin film for pattern formation, and to reduce or suppress damage to the transparent substrate. However, it is not easy to satisfy high chemical resistance and light resistance while increasing the etching rate.
전이 금속과 규소를 함유하는 차광막을 구비한 바이너리 포토마스크 블랭크에 있어서, 습식 에칭에 의해 차광막에 차광 패턴을 형성할 때에도, 내광성 및 내약성에 대한 요구가 있다.In the binary photomask blank provided with a light-shielding film containing a transition metal and silicon, even when a light-shielding pattern is formed on the light-shielding film by wet etching, there are demands for light resistance and chemical resistance.
또한, 고정밀도의 패턴 전사를 행하기 위해서는, 포토마스크의 패턴 형성용 박막에 형성된 미세 패턴(패턴 형성용 박막 패턴)의 에지의 단면 형상이, 수직에 가까운 형상인 것이 바람직하다. 미세 패턴의 단면 형상이, 수직에 가까운 형상인 포토마스크를 사용함으로써, 고해상의 패턴 전사를 하는 것이 가능하게 된다.Moreover, in order to perform pattern transfer with high precision, it is preferable that the cross-sectional shape of the edge of the fine pattern (thin film pattern for pattern formation) formed in the thin film for pattern formation of a photomask is a shape close|similar to a perpendicular|vertical shape. By using a photomask in which the cross-sectional shape of the fine pattern is close to vertical, it becomes possible to perform high-resolution pattern transfer.
또한, 포토마스크가 갖는 미세 패턴의 LER(line edge roughness)은 중요한 지표이다. LER이란, 포토마스크의 미세 패턴을 상면으로 보았을 때의, 해당 미세 패턴의 에지가 이루는 형상의 요철의 크기를 나타내는 지표이다. 고해상의 패턴 전사를 가능하게 하기 위해, 포토마스크의 LER은 양호한 것이 바람직하다. 그러나, 높은 에칭 레이트, 높은 내광성 및 내약성, 양호한 에지의 단면 형상 및 양호한 LER과 같은 특성을 전부 충족하는 패턴 형성용 박막을 얻는 것은 용이하지 않다.In addition, the line edge roughness (LER) of the fine pattern of the photomask is an important index. LER is an index indicating the size of the unevenness of the shape formed by the edge of the fine pattern when the fine pattern of the photomask is viewed from the top. In order to enable high-resolution pattern transfer, it is preferable that the LER of the photomask is good. However, it is not easy to obtain a thin film for pattern formation that satisfies all characteristics such as high etching rate, high light resistance and chemical resistance, good edge cross-sectional shape, and good LER.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 본 발명은 패턴 형성용 박막에 미세 패턴(패턴 형성용 박막 패턴)을 습식 에칭할 때의 에칭 시간을 단축할 수 있고, 높은 내광성 및 내약성을 가짐과 함께, 수직에 가까운 에지의 단면 형상 및 양호한 LER을 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있는 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, the present invention can shorten the etching time when wet etching a fine pattern (thin film pattern for pattern formation) on a thin film for pattern formation, has high light resistance and chemical resistance, and has a cross-sectional shape of an edge close to vertical and An object of the present invention is to provide a photomask blank for manufacturing a display device capable of forming a fine pattern having a good LER.
또한, 본 발명은 높은 내광성 및 내약성을 가짐과 함께, 수직에 가까운 에지의 단면 형상 및 양호한 LER을 갖는 미세 패턴(패턴 형성용 박막 패턴)을 구비하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a photomask for manufacturing a display device having a fine pattern (a thin film pattern for pattern formation) having a cross-sectional shape of a near-vertical edge and a good LER while having high light resistance and tolerance, and a display device An object of the present invention is to provide a manufacturing method of
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.In order to solve the said subject, this invention has the following structures.
(구성 1)(Configuration 1)
본 발명의 구성 1은, 투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크로서,Configuration 1 of the present invention is a photomask blank for manufacturing a display device having a thin film for pattern formation on a transparent substrate,
상기 패턴 형성용 박막은, 티타늄(Ti)과, 규소(Si)와, 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지고,The thin film for pattern formation is made of a material containing titanium (Ti), silicon (Si), and nitrogen (N),
상기 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 갖고,The thin film for pattern formation has a columnar structure,
상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 산소의 함유율은 7원자% 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.A photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that the oxygen content contained in the pattern forming thin film is 7 atomic% or less.
(구성 2)(Configuration 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 패턴 형성용 박막은, 상기 포토마스크 블랭크의 단면을 80000배의 배율로 주사형 전자 현미경 관찰에 의해 얻어진 화상에 대하여, 상기 패턴 형성용 박막의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대하여, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하고, 상기 화상 데이터를 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대하여 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.In
(구성 3)(Configuration 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 패턴 형성용 박막은, 상기 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 신호가 최대 공간 주파수를 100%라고 하였을 때에 공간 주파수의 원점으로부터 6.7% 이상 떨어진 공간 주파수에 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.Configuration 3 of the present invention is characterized in that the thin film for pattern formation is at a spatial frequency that is 6.7% or more away from the origin of the spatial frequency when a signal having a signal strength of 0.8% or more has a maximum spatial frequency of 100%. It is a photomask blank for display device manufacture of the
(구성 4)(Configuration 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 패턴 형성용 박막은, 노광광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 및 위상차가 160°이상 200°이하의 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.
(구성 5)(Configuration 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 패턴 형성용 박막 상에, 해당 패턴 형성용 박막에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.Configuration 5 of the present invention is a photomask blank for manufacturing a display device according to any one of Configurations 1 to 4, wherein an etching mask film having different etching selectivity with respect to the thin film for pattern formation is provided on the thin film for pattern formation.
(구성 6)(Configuration 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 에칭 마스크막은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 5의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크이다.
(구성 7)(Configuration 7)
본 발명의 구성 7은, 구성 1 내지 4 중 어느 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,Configuration 7 of the present invention comprises the steps of preparing a photomask blank for manufacturing a display device according to any one of Configurations 1 to 4;
상기 패턴 형성용 박막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법이다.forming a resist film on the thin film for pattern formation, and wet etching the thin film for pattern formation using the resist film pattern formed with the resist film as a mask to form a transfer pattern on the transparent substrate; A method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device, characterized in that
(구성 8)(Configuration 8)
본 발명의 구성 8은, 구성 5 또는 6의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하여, 상기 패턴 형성용 박막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,forming a resist film on the etching mask film, wet etching the etching mask film using the resist film pattern formed with the resist film as a mask to form an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법이다.A method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device, comprising a step of forming a transfer pattern on the transparent substrate by wet-etching the pattern-forming thin film using the etching mask film pattern as a mask.
(구성 9)(Configuration 9)
본 발명의 구성 9는, 구성 7 또는 8의 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 표시 장치 제조용 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 표시 장치 제조용 포토마스크 상에 형성된 상기 전사용 패턴을, 표시 장치용의 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법이다.In configuration 9 of the present invention, the display device manufacturing photomask obtained by the method for manufacturing the display device manufacturing photomask of the
본 발명에 따르면, 패턴 형성용 박막에 미세 패턴(패턴 형성용 박막 패턴)을 습식 에칭할 때의 에칭 시간을 단축할 수 있고, 높은 내광성 및 내약성을 가짐과 함께, 이방성의 습식 에칭 특성을 가짐으로써 수직에 가까운 에지의 단면 형상 및 양호한 LER을 갖는 미세 패턴을 형성할 수 있는 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to shorten the etching time at the time of wet etching a fine pattern (thin film pattern for pattern formation) on a thin film for pattern formation, and to have high light resistance and chemical resistance and anisotropic wet etching characteristics. It is possible to provide a photomask blank for manufacturing a display device capable of forming a fine pattern having a cross-sectional shape of a near-vertical edge and a good LER.
또한, 본 발명에 따르면, 높은 내광성 및 내약성을 가짐과 함께, 이방성의 습식 에칭 특성을 가짐으로써 수직에 가까운 에지의 단면 형상 및 양호한 LER을 갖는 미세 패턴을 구비하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, a method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device having a fine pattern having a cross-sectional shape of a near-vertical edge and a good LER by having high light resistance and chemical resistance, and anisotropic wet etching properties; and a method of manufacturing a display device.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 포토마스크 블랭크의 막 구성을 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 포토마스크 블랭크의 다른 막 구성을 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 포토마스크의 다른 제조 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 5a는 실시예 1의 포토마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다.
도 5b는 도 5a의 화상 데이터를 푸리에 변환한 결과를 도시하는 도면이다.
도 5c는 도 5a의 단면 SEM상에, x 방향 및 y 방향을 나타내는 기호를 첨부한 도면이다.
도 5d는 도 5b의 푸리에 변환한 결과를 도시하는 도면에, X 방향 및 Y 방향을 나타내는 기호를 첨부한 도면이다.
도 5e는 도 5b의 푸리에 변환의 화상으로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5f는 도 5e의 공간 주파수의 횡축 및 종축을 확대한 확대도이다.
도 6a는 비교예 4의 포토마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다.
도 6b는 도 6a의 화상 데이터를 푸리에 변환한 결과를 도시하는 도면이다.
도 6c는 도 6b의 푸리에 변환의 화상으로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6d는 도 6c의 공간 주파수의 횡축 및 종축을 확대한 확대도이다.
도 7은 실시예 2의 포토마스크 블랭크의 단면 SEM상으로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계를 나타내는 확대도이다.
도 8은 실시예 3의 포토마스크 블랭크의 단면 SEM상으로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계를 나타내는 확대도이다.
도 9는 실시예 1의 포토마스크의 단면 SEM 사진(배율: 8만배)이다.
도 10은 비교예 1의 포토마스크의 단면 SEM 사진(배율: 8만배)이다.
도 11은 비교예 4의 포토마스크의 단면 SEM 사진(배율: 8만배)이다.
도 12는 비교예 5의 포토마스크의 단면 SEM 사진(배율: 8만배)이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a cross-sectional schematic diagram which shows the film|membrane structure of the photomask blank of embodiment of this invention.
It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other film|membrane structure of the photomask blank of embodiment of this invention.
It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing process of the photomask of embodiment of this invention.
It is a cross-sectional schematic diagram which shows the other manufacturing process of the photomask of embodiment of this invention.
It is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of a phase shift film in the cross-sectional SEM image of the photomask blank of Example 1. FIG.
Fig. 5B is a diagram showing a result of Fourier transforming the image data of Fig. 5A;
FIG. 5C is a diagram with symbols indicating the x-direction and the y-direction on the cross-sectional SEM of FIG. 5A.
FIG. 5D is a diagram showing the result of the Fourier transform of FIG. 5B with symbols indicating the X direction and the Y direction.
Fig. 5E is a diagram showing the relationship between the spatial frequency and signal strength derived from the Fourier transform image of Fig. 5B.
FIG. 5F is an enlarged view of the horizontal and vertical axes of the spatial frequency of FIG. 5E.
It is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of a phase shift film in the cross-sectional SEM image of the photomask blank of the comparative example 4. FIG.
Fig. 6B is a diagram showing a result of Fourier transforming the image data of Fig. 6A;
Fig. 6C is a diagram showing the relationship between the spatial frequency and signal strength derived from the Fourier transform image of Fig. 6B;
FIG. 6D is an enlarged view showing the horizontal and vertical axes of the spatial frequency of FIG. 6C enlarged.
Fig. 7 is an enlarged view showing the relationship between the spatial frequency and signal intensity derived from a cross-sectional SEM image of the photomask blank of Example 2;
Fig. 8 is an enlarged view showing the relationship between the spatial frequency and signal intensity derived from a cross-sectional SEM image of the photomask blank of Example 3;
9 is a cross-sectional SEM photograph (magnification: 80,000 times) of the photomask of Example 1. FIG.
10 is a cross-sectional SEM photograph of the photomask of Comparative Example 1 (magnification: 80,000 times).
11 is a cross-sectional SEM photograph of the photomask of Comparative Example 4 (magnification: 80,000 times).
12 is a cross-sectional SEM photograph (magnification: 80,000 times) of the photomask of Comparative Example 5;
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화할 때의 형태로서, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described concretely, referring drawings. In addition, the following embodiment is a form at the time of realizing this invention, and does not limit this invention within the range.
도 1은, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)의 막 구성을 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 패턴 형성용 박막(30)(예를 들어 위상 시프트막)과, 패턴 형성용 박막(30) 상에 형성된 에칭 마스크막(40)을 구비한다.1 : is a schematic diagram which shows the film|membrane structure of the
도 2는, 다른 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)의 막 구성을 도시하는 모식도이다. 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 패턴 형성용 박막(30)(예를 들어 위상 시프트막)을 구비한다.2 : is a schematic diagram which shows the film|membrane structure of the
본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 표시 장치를 제조하기 위해 사용되는 포토마스크(100)를 제조하기 위해, 바람직하게 사용할 수 있다.The
본 명세서에 있어서, 「패턴 형성용 박막(30)」이란, 차광막 및 위상 시프트막 등의, 포토마스크(100)에 있어서 소정의 미세 패턴이 형성되는 박막을 말한다. 또한, 본 실시 형태의 설명에서는, 패턴 형성용 박막(30)의 구체예로서 위상 시프트막을 예로, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 구체예로서 위상 시프트막 패턴을 예로 들어 설명하는 경우가 있다. 차광막 및 차광막 패턴 등, 다른 패턴 형성용 박막(30) 및 패턴 형성용 박막 패턴(30a)에 있어서도, 위상 시프트막 및 위상 시프트막 패턴과 마찬가지이다.In this specification, "the
본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30)은, 티타늄(Ti)과, 규소(Si)와, 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어진다. 패턴 형성용 박막(30)은, 주상 구조를 갖는다. 패턴 형성용 박막(30)에 포함되는 산소의 함유율은 7원자% 이하이다. 본 발명자들은, 이러한 패턴 형성용 박막(30)에 미세 패턴을 형성한 경우에는, 예를 들어 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은 위상 시프트막의 경우에 비하여, 습식 에칭 레이트가 크고(투과율이 동일 정도인 경우를 비교), 미세 패턴(패턴 형성용 박막 패턴)의 단면 형상이 보다 수직에 가까운 단면 형상이 되고, 미세 패턴이 높은 내광성 및 내약성을 가져, 양호한 LER의 미세 패턴을 얻는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다.The
이하, 본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)를 구성하는 투명 기판(20), 패턴 형성용 박막(30)(예를 들어 위상 시프트막) 및 에칭 마스크막(40)에 대하여, 구체적으로 설명한다.Hereinafter, about the
<투명 기판(20)><
투명 기판(20)은, 노광광에 대하여 투명하다. 투명 기판(20)은, 표면 반사 손실이 없다고 하였을 때, 노광광에 대하여 85% 이상의 투과율, 바람직하게는 90% 이상의 투과율을 갖는 것이다. 투명 기판(20)은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 이루어진다. 투명 기판(20)은, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리 및 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 유리 재료로 구성할 수 있다. 투명 기판(20)이 저열팽창 유리로 구성되는 경우, 투명 기판(20)의 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 표시 장치 용도로 사용되는 투명 기판(20)은, 일반적으로 직사각 형상의 기판이다. 구체적으로는, 투명 기판(20)의 주표면(패턴 형성용 박막(30)이 형성되는 면)의 짧은 변의 길이가 300mm 이상인 것을 사용할 수 있다. 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)에서는, 주표면의 짧은 변의 길이가 300mm 이상의 큰 사이즈인 투명 기판(20)을 사용할 수 있다. 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)를 사용하여, 투명 기판(20) 상에 예를 들어 폭 치수 및/또는 직경 치수가 2.0㎛ 미만인 미세한 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 포함하는 전사용 패턴을 갖는 포토마스크(100)를 제조할 수 있다. 이러한 본 실시 형태의 포토마스크(100)를 사용함으로써, 피전사체에 소정의 미세 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 안정되게 전사하는 것이 가능하다.The
<패턴 형성용 박막(30)><
본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)(이하, 간단히 「본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)」라고 하는 경우가 있음)의 패턴 형성용 박막(30)(이하, 간단히 「본 실시 형태의 패턴 형성용 박막(30)」이라고 하는 경우가 있음)은, 티타늄(Ti)과, 규소(Si)와, 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어진다. 이 패턴 형성용 박막(30)은, 위상 시프트 기능을 갖는 위상 시프트막일 수 있다.A
패턴 형성용 박막(30)은, 티타늄과 규소를 함유하는 티타늄실리사이드계 재료로 구성되며, 질소를 더 포함할 수 있다.The
본 실시 형태의 패턴 형성용 박막(30)에 포함되는 산소의 함유율은 7원자% 이하이다.The content rate of oxygen contained in the
패턴 형성용 박막(30)의 성능이 열화되지 않는 범위에서, 패턴 형성용 박막(30)은 산소를 포함할 수 있다. 경원소 성분인 산소는, 동일하게 경원소 성분인 질소와 비교하여, 소쇠 계수를 낮추는 효과가 있다. 단, 패턴 형성용 박막(30)의 산소 함유량이 많은 경우에는, 수직에 가까운 미세 패턴의 단면, LER 및 높은 세정 내성을 얻는 것에 대하여 악영향을 미칠 가능성이 있다. 그 때문에, 패턴 형성용 박막(30)의 산소 함유율은 7원자% 이하인 것이 바람직하고, 5원자% 이하인 것이 보다 바람직하다. 패턴 형성용 박막(30)은, 산소를 포함하지 않을 수 있다.To the extent that the performance of the
패턴 형성용 박막(30)은, 질소를 함유한다. 상기 티타늄실리사이드에 있어서, 경원소 성분인 질소는, 동일하게 경원소 성분인 산소와 비교하여, 굴절률을 낮추지 않는 효과가 있다. 그 때문에, 패턴 형성용 박막(30)이 질소를 함유함으로써, 원하는 위상차(위상 시프트양이라고도 함)를 얻기 위한 막 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)에 포함되는 질소의 함유율은 40원자% 이상인 것이 바람직하다. 질소의 함유율은 40원자% 이상 70원자% 이하인 것이 보다 바람직하고, 45원자% 이상 60원자% 이하인 것이 더욱 바람직하다.The
또한, 패턴 형성용 박막(30)에는, 상술한 산소, 질소 외에, 막 응력의 저감 및/또는 습식 에칭 레이트를 제어할 목적으로, 탄소 및 헬륨 등의 다른 경원소 성분을 함유해도 된다.In addition to the oxygen and nitrogen described above, the
패턴 형성용 박막(30)에 포함되는 티타늄과 규소의 원자 비율은, 티타늄:규소=1:1 내지 1:10의 범위인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 패턴 형성용 박막(30)의 패턴 형성 시에 있어서의 습식 에칭 레이트 저하를, 주상 구조에 의해 억제하는 효과를 크게 할 수 있다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)의 세정 내성을 높일 수 있고, 투과율을 높이는 것도 용이하게 된다. 패턴 형성용 박막(30)의 세정 내성을 높이는 시점에서는, 패턴 형성용 박막(30)에 포함되는 티타늄과 규소의 원자 비율(티타늄:규소)은 1:1 내지 1:10의 범위인 것이 바람직하고, 1:1 내지 1:8의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1:1 내지 1:6의 범위인 것이 더욱 바람직하다.The atomic ratio of titanium and silicon contained in the
이 패턴 형성용 박막(30)은 복수의 층으로 구성되어 있어도 되고, 단일 층으로 구성되어 있어도 된다. 단일 층으로 구성된 패턴 형성용 박막(30)은, 패턴 형성용 박막(30) 중에 계면이 형성되기 어려워, 단면 형상을 제어하기 쉬운 점에서 바람직하다. 한편, 복수의 층으로 구성된 패턴 형성용 박막(30)은, 성막의 용이성 등의 점에서 바람직하다.This
<<주상 구조>><<Columnar structure>>
본 실시 형태의 패턴 형성용 박막(30)은, 주상 구조를 갖는다.The
패턴 형성용 박막(30)의 주상 구조는, 패턴 형성용 박막(30)을 단면 SEM 관찰에 의해 확인할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 주상 구조는, 패턴 형성용 박막(30)을 구성하는 티타늄과 규소를 함유하는 티타늄실리사이드 화합물의 입자가, 패턴 형성용 박막(30)의 막 두께 방향(상기 입자가 퇴적되는 방향)을 향하여 자라는 주상의 입자 구조를 갖는 상태를 말한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 막 두께 방향의 길이가 그 수직 방향의 길이보다 긴 것을 주상의 입자로 할 수 있다. 즉, 패턴 형성용 박막(30)은, 막 두께 방향을 향하여 자라는 주상의 입자가, 투명 기판(20)의 면 내에 걸쳐 형성되어 있다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)은, 성막 조건(스퍼터링 압력 등) 및 막 조성을 조정함으로써, 주상의 입자보다 상대적으로 밀도가 낮은 소(疎)한 부분(이하, 간단히 「소한 부분」 이라고 하는 경우도 있음)도 형성되어 있다. 또한, 습식 에칭 시의 사이드 에칭을 효과적으로 억제하고, 패턴 단면 형상을 더 양호화하기 위해, 패턴 형성용 박막(30)의 주상 구조의 바람직한 형태로서는, 막 두께 방향으로 자라는 주상의 입자가, 막 두께 방향으로 불규칙하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 패턴 형성용 박막(30)의 주상의 입자는, 막 두께 방향의 길이가 가지런하지 않은 상태인 것이 더욱 바람직하다. 패턴 형성용 박막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 수직인 방향에 있어서 단속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.The columnar structure of the
패턴 형성용 박막(30)의 주상 구조의 바람직한 형태로서는, 상기 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대하여, 푸리에 변환한 지표를 사용하여, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 포토마스크 블랭크(10)의 단면을 80000배의 배율로 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상 중, 패턴 형성용 박막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대하여, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하고, 이 화상 데이터를 푸리에 변환에 의해 공간 주파수 스펙트럼을 얻는다. 이와 같이 하여 얻어진 패턴 형성용 박막(30)의 주상 구조의 공간 주파수 스펙트럼은, 공간 주파수의 원점(즉, 공간 주파수가 제로)에 대응한 최대 신호 강도에 대하여 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 상태인 것이 바람직하다. 이러한 신호 강도를 갖는 상태는, 주상 구조에 명확한 주기성이 있는 것에 대응한다. 화상 데이터를 푸리에 변환한 공간 주파수 스펙트럼의 화상은, 화상의 중심이 원점에 대응한다. 또한, 공간 주파수 스펙트럼은, 그 원점(공간 주파수가 제로)에서 최대 신호 강도가 된다. 패턴 형성용 박막(30)을 상기에 설명한 주상 구조로 함으로써, 습식 에칭액을 사용한 습식 에칭 시, 패턴 형성용 박막(30)의 막 두께 방향으로 습식 에칭액이 침투하기 쉬워진다. 그 때문에, 패턴 형성용 박막(30)의 습식 에칭 레이트가 빨라져, 습식 에칭 시간을 대폭 단축할 수 있다. 따라서, 패턴 형성용 박막(30)이 규소가 풍부한 티타늄실리사이드 화합물이라도, 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 손상을 기인으로 한, 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 생기지 않는다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)이 막 두께 방향으로 자라는 주상 구조를 갖고 있으므로, 습식 에칭 시의 사이드 에칭이 억제된다. 그 때문에, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 패턴 단면 형상은 양호하게 된다. 또한, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 LER이 양호하게 된다.As a preferable form of the columnar structure of the
또한, 패턴 형성용 박막(30)은, 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포의 최대 신호 강도에 대한 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 신호가, 최대 공간 주파수를 100%라고 하였을 때, 공간 주파수의 원점으로부터 6.7% 이상 떨어진 공간 주파수에 있는 것이 바람직하다. 공간 주파수 스펙트럼의 화상의 중심(원점)을 통과하는 횡방향(예를 들어, 도 5d의 일점쇄선 X의 방향)의 좌표는, 푸리에 변환원의 화상 데이터의 횡방향(예를 들어, 도 5c의 x 방향이며, 투명 기판(20) 상에 형성된 패턴 형성용 박막(30)의 단면도에 있어서, 투명 기판(20)과 패턴 형성용 박막(30)의 경계선과 평행인 방향)의 공간 주파수 성분에 대응한다. 공간 주파수 스펙트럼의 화상의 중심(원점)을 통과하는 종방향(예를 들어, 도 5d의 일점쇄선 Y의 방향)의 좌표는, 푸리에 변환원의 화상 데이터의 종방향(예를 들어, 도 5c의 y 방향이며, 패턴 형성용 박막(30)의 막 두께 방향)의 공간 주파수 성분에 대응한다. 어느 방향에 있어서도, 공간 주파수 스펙트럼의 화상의 중심으로부터 외주를 향하여, 대응하는 공간 주파수는 커진다. 패턴 형성용 박막(30)의 주상 구조의 주기성은, 횡방향(예를 들어, 도 5c의 x 방향)에 대응하는 공간 주파수의 신호 강도(예를 들어, 도 5d의 일점쇄선 X의 방향의 공간 주파수의 신호 강도)를 지표로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 최대 공간 주파수는, 공간 주파수 스펙트럼의 화상의 중심을 통과하는 횡방향의 좌표에서의 최댓값(화상에서 말하는 횡방향의 외연이며, 도 5d의 예에서는, 화상의 중심을 통과하는 일점쇄선 X의 ±100%의 위치의 신호 강도)이 된다. 또한, 최대 신호 강도에 대한 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 신호가 6.7% 이상 떨어져 있다고 하는 것은, 예를 들어 도 5a에 도시하는 바와 같은 푸리에 변환원의 화상 데이터에 일정 이상 높은 공간 주파수 성분이 포함되어 있는 것을 나타내고 있다. 즉, 이러한 상태는, 패턴 형성용 박막(30)이 미세한 주상 구조인 상태를 나타내고 있다. 이와 같이, 공간 주파수가 원점으로부터 떨어진 위치에 있을수록, 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭에 의해 형성하여 얻어지는 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 라인 에지 러프니스(LER)가 작아져, 보다 양호한 값이 된다.In the
<<에칭 레이트>><<Etch rate>>
본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30)은, 티타늄(Ti)과, 규소(Si)와, 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지고, 주상 구조를 가지므로, 높은 에칭 레이트를 갖는다. 구체적으로는, 포토마스크(100)의 에칭에서 사용되는 하기의 에칭액 A 및 B에 대하여, 높은 에칭 레이트를 갖는다.The
에칭액 A로서는, 불화수소산, 규불화수소산 및 불화수소암모늄으로부터 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산으로부터 선택된 적어도 하나의 산화제와, 물을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.As etching liquid A, the etching liquid containing at least 1 fluorine compound selected from hydrofluoric acid, hydrosilicic acid, and ammonium hydrofluoride, at least 1 oxidizing agent selected from hydrogen peroxide, nitric acid, and sulfuric acid, and water is mentioned.
에칭액 B로서는, 불화수소암모늄과, 과산화수소와, 인산, 황산 및 질산으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제와, 물을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.As etching liquid B, the etching liquid containing ammonium hydrogen fluoride, hydrogen peroxide, at least 1 oxidizing agent chosen from phosphoric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and water is mentioned.
본 실시 형태의 패턴 형성용 박막(30)은, 불화수소암모늄과, 과산화수소와, 물을 포함하는 에칭액(에칭액 A)을 사용하여 에칭하였을 때의 에칭 레이트가 2.5nm/분 이상 또한 12.0nm/분 이하인 것이 바람직하고, 4.0nm/분 이상 또한 8.0nm/분 이하인 것이 보다 바람직하다. 에칭액 A로서, 불화수소암모늄을 0.1 내지 0.8중량%, 과산화수소를 0.5 내지 4.0중량%, 물을 포함하는 에칭액을 사용할 수 있다.The
<<패턴 형성용 박막(30)의 투과율 및 위상차>><<Transmittance and phase difference of
본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30)은, 노광광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 및 위상차가 160°이상 200°이하의 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서의 투과율은, 특기하지 않는 한, 투명 기판의 투과율을 기준(100%)으로 하여 환산한 것을 가리킨다.In the
패턴 형성용 박막(30)이 위상 시프트막인 경우에는, 패턴 형성용 박막(30)은, 투명 기판(20)측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율이라고 기재하는 경우가 있음)을 조정하는 기능과, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는다.When the
노광광에 대한 패턴 형성용 박막(30)의 투과율은, 패턴 형성용 박막(30)으로서 필요한 값을 충족한다. 패턴 형성용 박막(30)의 투과율은, 노광광에 포함되는 소정의 파장의 광(이하, 대표 파장이라고 함)에 대하여, 바람직하게는 1% 이상 80% 이하이고, 보다 바람직하게는 15% 이상 65% 이하이고, 더욱 바람직하게는 20% 이상 60% 이하이다. 즉, 노광광이 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 패턴 형성용 박막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 상술한 투과율을 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 패턴 형성용 박막(30)은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대하여, 상술한 투과율을 가질 수 있다. 대표 파장은, 예를 들어 파장 405nm의 h선으로 할 수 있다. h선에 대하여 이러한 특성을 가짐으로써, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광을 노광광으로서 사용한 경우에, i선 및 g선의 파장에서의 투과율에 대해서도 유사한 효과를 기대할 수 있다.The transmittance of the
또한, 노광광이 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위로부터 어떤 파장 영역을 필터 등으로 커트하여 선택된 단색광, 및 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위로부터 선택된 단색광인 경우, 패턴 형성용 박막(30)은, 그 단일 파장의 단색광에 대하여, 상술한 투과율을 갖는다.In addition, when the exposure light is monochromatic light selected from a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less by cutting a certain wavelength region with a filter or the like, and monochromatic light selected from a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, the
투과율은, 위상 시프트양 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.The transmittance can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.
노광광에 대한 패턴 형성용 박막(30)의 위상차는, 패턴 형성용 박막(30)으로서 필요한 값을 충족한다. 패턴 형성용 박막(30)의 위상차는, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 바람직하게는 160°이상 200°이하이고, 보다 바람직하게는 170°이상 190°이하이다. 이 성질에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 160°이상 200°이하로 바꿀 수 있다. 이 때문에, 패턴 형성용 박막(30)을 투과한 대표 파장의 광과 투명 기판(20)만을 투과한 대표 파장의 광 사이에 160°이상 200°이하의 위상차가 생긴다. 즉, 노광광이 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 패턴 형성용 박막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 상술한 위상차를 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 패턴 형성용 박막(30)은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대하여, 상술한 위상차를 가질 수 있다. 대표 파장은, 예를 들어 파장 405nm의 h선으로 할 수 있다. h선에 대하여 이러한 특성을 가짐으로써, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광을 노광광으로서 사용한 경우에, i선 및 g선의 파장에서의 위상차에 대해서도 유사한 효과를 기대할 수 있다.The phase difference of the
위상차는, 위상 시프트양 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.A phase difference can be measured using a phase shift amount measuring apparatus etc.
패턴 형성용 박막(30)의 이면 반사율은, 365nm 내지 436nm의 파장 영역에 있어서 15% 이하이고, 10% 이하이면 바람직하다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)의 이면 반사율은, 노광광에 j선(파장 313nm)이 포함되는 경우, 313nm 내지 436nm의 파장 영역의 광에 대하여 20% 이하이면 바람직하고, 17% 이하이면 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 15% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)의 이면 반사율은, 365nm 내지 436nm의 파장 영역에 있어서 0.2% 이상이며, 313nm 내지 436nm의 파장 영역의 광에 대하여 0.2% 이상이면 바람직하다.The back reflectance of the
이면 반사율은, 분광 광도계 등을 사용하여 측정할 수 있다.The back reflectance can be measured using a spectrophotometer or the like.
패턴 형성용 박막(30)은, 스퍼터링법 등의 공지된 성막 방법에 의해 형성할 수 있다.The
<에칭 마스크막(40)><
본 실시 형태의 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30) 상에, 패턴 형성용 박막(30)에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크막(40)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the
에칭 마스크막(40)은, 패턴 형성용 박막(30)의 상측에 배치되며, 패턴 형성용 박막(30)을 에칭하는 에칭액에 대하여 에칭 내성을 갖는(패턴 형성용 박막(30)과는 에칭 선택성이 다른) 재료로 이루어진다. 또한, 에칭 마스크막(40)은, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 가질 수 있다. 또한 에칭 마스크막(40)은, 패턴 형성용 박막(30)측으로부터 입사되는 광에 대한 패턴 형성용 박막(30)의 막면 반사율이 350nm 내지 436nm의 파장 영역에 있어서 15% 이하가 되도록, 막면 반사율을 저감하는 기능을 가져도 된다.The
에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 함유하는 크롬계 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 구성되는 것이 보다 바람직하다. 실질적으로 규소를 포함하지 않는다는 것은, 규소의 함유량이 2% 미만인 것을 의미한다(단, 패턴 형성용 박막(30)과 에칭 마스크막(40)의 계면의 조성 경사 영역을 제외함). 크롬계 재료로서, 보다 구체적으로는, 크롬(Cr), 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또한, 크롬계 재료로서, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 또한 불소(F)를 포함하는 재료를 들 수 있다. 예를 들어, 에칭 마스크막(40)을 구성하는 재료로서, Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON 및 CrCONF를 들 수 있다.The
에칭 마스크막(40)은, 스퍼터링법 등의 공지된 성막 방법에 의해 형성할 수 있다.The
에칭 마스크막(40)이 노광광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우, 패턴 형성용 박막(30)과 에칭 마스크막(40)이 적층되는 부분에 있어서, 노광광에 대한 광학 농도는, 바람직하게는 3 이상이고, 보다 바람직하게는 3.5 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상이다. 광학 농도는, 분광 광도계 또는 OD 미터 등을 사용하여 측정할 수 있다.When the
에칭 마스크막(40)은, 기능에 따라 조성이 균일한 단일의 막으로 이루어질 수 있다. 또한, 에칭 마스크막(40)은, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어질 수 있다. 또한, 에칭 마스크막(40)은, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일의 막으로 이루어질 수 있다. The
또한, 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 있다. 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고, 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 구조의 포토마스크 블랭크(10)를 포함한다.Moreover, the
<포토마스크 블랭크(10)의 제조 방법><Method for manufacturing the photomask blank 10>
다음에, 도 1에 도시하는 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)는, 이하의 패턴 형성용 박막 형성 공정과, 에칭 마스크막 형성 공정을 행함으로써 제조된다. 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막 형성 공정에 의해 제조된다.Next, the manufacturing method of the
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated in detail.
<<패턴 형성용 박막 형성 공정>><<Thin film formation process for pattern formation>>
우선, 투명 기판(20)을 준비한다. 투명 기판(20)의 재료는, 노광광에 대하여 투명하면 된다. 구체적으로는, 투명 기판(20)은, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리 및 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등으로부터 선택되는 유리 재료로 구성될 수 있다.First, the
다음에, 투명 기판(20) 상에, 스퍼터링법에 의해 패턴 형성용 박막(30)을 형성한다.Next, a
패턴 형성용 박막(30)의 성막은, 소정의 스퍼터 타깃을 사용하여, 소정의 스퍼터링 가스 분위기에서 행할 수 있다. 소정의 스퍼터 타깃이란, 예를 들어 패턴 형성용 박막(30)을 구성하는 재료의 주성분이 되는 티타늄과 규소를 포함하는 티타늄실리사이드 타깃, 또는 티타늄과 규소와 질소를 포함하는 티타늄실리사이드 타깃 등이다. 소정의 스퍼터링 가스 분위기란, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스로 이루어지는 스퍼터링 가스 분위기, 또는 상기 불활성 가스와, 질소 가스와, 경우에 따라 산소 가스, 이산화탄소 가스, 일산화질소 가스 및 이산화질소 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어지는 스퍼터링 가스 분위기이다. 패턴 형성용 박막(30)의 형성은, 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력이 0.4Pa 이상 3.0Pa 이하, 바람직하게는 0.43Pa 이상 3.0Pa 이하가 되는 상태에서 행할 수 있다. 티타늄은 다른 전이 원소인 몰리브덴 및 지르코늄과 비교하여 대폭 가벼운 원소이기 때문에, 가스 압력의 범위를 이와 같이 설정함으로써, 패턴 형성용 박막(30)에 주상 구조를 형성할 수 있다. 이 주상 구조에 의해, 후술하는 패턴 형성 시에 있어서의 사이드 에칭을 억제할 수 있음과 함께, 고 에칭 레이트를 달성할 수 있다. 티타늄실리사이드 타깃의 티타늄과 규소의 원자 비율은, 티타늄:규소=1:3에서 1:7까지의 범위인 것이 바람직하다. 이러한 원자 비율의 티타늄실리사이드 타깃를 사용함으로써, 습식 에칭 레이트의 저하를 주상 구조에 의해 억제하는 효과가 커서, 패턴 형성용 박막(30)의 내광성 및 내약성을 높일 수 있고, 투과율을 높이는 것도 용이하게 된다.The film formation of the
패턴 형성용 박막(30)의 조성 및 두께는, 패턴 형성용 박막(30)이 상술한 위상차 및 투과율이 되도록 조정된다. 패턴 형성용 박막(30)의 조성은, 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율(예를 들어, 티타늄의 함유율과 규소의 함유율의 비), 스퍼터링 가스의 조성 및 유량 등에 의해 제어할 수 있다. 패턴 형성용 박막(30)의 두께는, 스퍼터링 파워 및 스퍼터링 시간 등에 의해 제어할 수 있다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 기판의 반송 속도에 의해서도, 패턴 형성용 박막(30)의 두께를 제어할 수 있다. 이와 같이, 패턴 형성용 박막(30)의 질소의 함유율이 40원자% 이상 70원자% 이하가 되도록 제어를 행한다.The composition and thickness of the
패턴 형성용 박막(30)이 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 적절하게 조정하여 1회만 행한다. 패턴 형성용 박막(30)이, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 적절하게 조정하여 복수회 행한다. 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율이 다른 타깃을 사용하여 패턴 형성용 박막(30)을 성막해도 된다. 성막 프로세스를 복수회 행하는 경우, 스퍼터 타깃에 인가하는 스퍼터링 파워를 성막 프로세스마다 변경해도 된다.When the
<<표면 처리 공정>><<Surface treatment process>>
패턴 형성용 박막(30)은, 티타늄, 규소 및 질소 이외에 산소를 함유하는 티타늄실리사이드 재료(티타늄실리사이드 산화질화물)로 이루어질 수 있다. 단, 산소의 함유량은 0원자% 초과 7원자% 이하이다. 이와 같이 패턴 형성용 박막(30)이 산소를 포함하는 경우, 패턴 형성용 박막(30)의 표면에 대하여, 티타늄의 산화물의 존재에 의한 에칭액에 의한 스며들기를 억제하기 위해, 패턴 형성용 박막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정을 행하도록 해도 된다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)이 티타늄과 규소와 질소를 함유하는 티타늄실리사이드 질화물로 이루어지는 경우, 상술한 산소를 함유하는 티타늄실리사이드 재료와 비교하여, 티타늄의 산화물의 함유율이 작다. 그 때문에, 패턴 형성용 박막(30)의 재료가 티타늄실리사이드 질화물인 경우에는, 상기 표면 처리 공정을 행하도록 해도 되고, 행하지 않아도 된다.The
패턴 형성용 박막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정으로서는, 산성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 알칼리성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 애싱 등의 드라이 처리로 표면 처리하는 방법 등을 들 수 있다.As a surface treatment step for adjusting the surface oxidation state of the
이와 같이 하여, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)를 얻을 수 있다.In this way, the
<<에칭 마스크막 형성 공정>><<Etching mask film forming process>>
본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 또한 에칭 마스크막(40)을 가질 수 있다. 이하의 에칭 마스크막 형성 공정을 더 행한다. 또한, 에칭 마스크막(40)은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 구성되는 것이 바람직하다.The
패턴 형성용 박막 형성 공정 후, 패턴 형성용 박막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리를 필요에 따라 행하고, 그 후 스퍼터링법에 의해, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 투명 기판(20)의 반송 속도에 의해서도, 에칭 마스크막(40)의 두께를 제어할 수 있다.After the thin film formation step for pattern formation, a surface treatment for adjusting the surface oxidation state of the surface of the pattern formation
에칭 마스크막(40)의 성막은, 크롬 또는 크롬 화합물(산화크롬, 질화크롬, 탄화크롬, 산화질화크롬, 질화탄화크롬 및 산화질화탄화크롬 등)을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 불활성 가스로 이루어지는 스퍼터링 가스 분위기, 또는 불활성 가스와 활성 가스의 혼합 가스로 이루어지는 스퍼터링 가스 분위기에서 행할 수 있다. 불활성 가스는, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 활성 가스는, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스 및 불소계 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스 및 스티렌 가스 등을 들 수 있다. 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력을 조정함으로써, 패턴 형성용 박막(30)과 마찬가지로 에칭 마스크막(40)을 주상 구조로 할 수 있다. 이에 의해, 후술하는 패턴 형성 시에 있어서의 사이드 에칭을 억제할 수 있음과 함께, 고 에칭 레이트를 달성할 수 있다. The
에칭 마스크막(40)이, 조성이 균일한 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸지 않고 1회만 행한다. 에칭 마스크막(40)이, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스마다 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸어 복수회 행한다. 에칭 마스크막(40)이, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다. When the
이와 같이 하여, 에칭 마스크막(40)을 갖는 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)를 얻을 수 있다.In this way, the
또한, 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 있기 때문에, 포토마스크 블랭크(10)를 제조할 때, 에칭 마스크막 형성 공정을 행한다. 또한, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고, 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 포토마스크 블랭크(10)를 제조할 때에는, 에칭 마스크막 형성 공정 후에, 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 또한, 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)에 있어서, 패턴 형성용 박막(30) 상에 레지스트막을 구비하는 포토마스크 블랭크(10)를 제조할 때에는, 패턴 형성용 박막 형성 공정 후에, 레지스트막을 형성한다.In addition, since the photomask blank 10 shown in FIG. 1 is equipped with the
도 1에 도시하는 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막(40)이 형성되어 있다. 적어도 이 패턴 형성용 박막(30)은 주상 구조를 갖고 있다. 또한, 도 2에 도시하는 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 패턴 형성용 박막(30)이 형성되어 있다. 이 패턴 형성용 박막(30)은 주상 구조를 갖고 있다.As for the
도 1 및 도 2에 도시하는 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 습식 에칭에 의해 패턴 형성용 박막(30)을 패터닝할 때, 막 두께 방향의 에칭이 촉진되는 한편으로 사이드 에칭이 억제된다. 그 때문에, 패터닝에 의해 얻어지는 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 단면 형상은 양호하고, 원하는 투과율을 갖는다(예를 들어, 투과율이 높음). 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)를 사용함으로써, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 짧은 에칭 시간에 형성할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)를 사용함으로써, 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 손상을 기인으로 한 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 없고, 고정밀의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 고정밀도로 전사할 수 있는 포토마스크(100)를 제조할 수 있다.In the
<포토마스크(100)의 제조 방법><Method for manufacturing the
다음에, 본 실시 형태의 포토마스크(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.Next, the manufacturing method of the
도 3은, 본 실시 형태의 포토마스크(100)의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 4는, 본 실시 형태의 포토마스크(100)의 다른 제조 방법을 도시하는 모식도이다.3 : is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the
<<도 3에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법>><<The manufacturing method of the
도 3에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법은, 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)를 사용하여 포토마스크(100)를 제조하는 방법이다. 도 3에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법은, 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성하고, 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 습식 에칭하여, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막 패턴(제1 에칭 마스크막 패턴(40a))을 형성하는 공정과, 에칭 마스크막 패턴(제1 에칭 마스크막 패턴(40a))을 마스크로 하여, 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여, 투명 기판(20) 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는다. 또한, 본 명세서에 있어서의 전사용 패턴이란, 투명 기판(20) 상에 형성된 적어도 하나의 광학막을 패터닝함으로써 얻어지는 것이다. 상기 광학막은, 패턴 형성용 박막(30) 및/또는 에칭 마스크막(40)으로 할 수 있고, 그 밖의 막(차광성의 막, 반사 억제를 위한 막, 도전성의 막 등)이 더 포함되어도 된다. 즉, 전사용 패턴은, 패터닝된 패턴 형성용 박막 및/또는 에칭 마스크막을 포함할 수 있고, 패터닝된 그 밖의 막이 더 포함되어도 된다.The manufacturing method of the
도 3에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법은, 구체적으로는 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 다음에, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화ㆍ현상을 행함으로써, 레지스트막 패턴(50)을 형성한다(도 3의 (a) 참조, 제1 레지스트막 패턴(50)의 형성 공정). 다음에, 해당 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 습식 에칭하여, 패턴 형성용 박막(30) 상에 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성한다(도 3의 (b) 참조, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)의 형성 공정). 다음에, 상기 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여 투명 기판(20) 상에 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성한다(도 3의 (c) 참조, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정). 그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)의 형성 공정과, 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)의 형성 공정을 더 포함할 수 있다(도 3의 (d) 및 (e) 참조).In the manufacturing method of the
더 구체적으로는, 제1 레지스트막 패턴(50)의 형성 공정에서는, 우선, 도 1에 도시하는 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 레지스트막은, 예를 들어 후술하는 350nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형의 어느 것이라도 상관없다.More specifically, in the step of forming the first resist
그 후, 350nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 패턴 형성용 박막(30)에 형성하는 패턴이다. 레지스트막에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴 및 홀 패턴을 들 수 있다.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a pattern formed on the
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3의 (a)에 도시되는 바와 같이, 에칭 마스크막(40) 상에 제1 레지스트막 패턴(50)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer to form a first resist
<<<제1 에칭 마스크막 패턴(40a)의 형성 공정>>><<<Step of forming the first etching
제1 에칭 마스크막 패턴(40a)의 형성 공정에서는, 우선, 제1 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 에칭하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성할 수 있다. 에칭 마스크막(40)이 주상 구조를 갖고 있는 경우, 에칭 레이트가 빠르고, 사이드 에칭을 억제할 수 있는 점에서 바람직하다. 에칭 마스크막(40)을 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the step of forming the first etching
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 도 3의 (b)에 도시되는 바와 같이, 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리한다. 경우에 따라서는, 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리하지 않고, 다음 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정을 행해도 된다.Thereafter, the first resist
<<<패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정>>><<< Formation process of
제1 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정에서는, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여, 도 3의 (c)에 도시되는 바와 같이, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성한다. 패턴 형성용 박막 패턴(30a)으로서, 라인 앤 스페이스 패턴 및 홀 패턴을 들 수 있다. 패턴 형성용 박막(30)을 에칭하는 에칭액은, 패턴 형성용 박막(30)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상술한 에칭액 A(불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액 등) 및 에칭액 B(불화암모늄과 인산과 과산화수소를 포함하는 에칭액 등)를 들 수 있다.In the formation process of the
패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 단면 형상을 양호하게 하기 위해, 습식 에칭은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)에 있어서 투명 기판(20)이 노출될 때까지의 시간(저스트 에칭 시간)보다 긴 시간(오버 에칭 시간)으로 행하는 것이 바람직하다. 오버 에칭 시간으로서는, 투명 기판(20)에 대한 영향 등을 고려하면, 저스트 에칭 시간에, 그 저스트 에칭 시간의 20%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 바람직하고, 저스트 에칭 시간의 10%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to make the cross-sectional shape of the
<<<제2 레지스트막 패턴(60)의 형성 공정>>><<< Formation process of the second resist
제2 레지스트막 패턴(60)의 형성 공정에서는, 우선, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮는 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 350nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형의 어느 것이라도 상관없다.In the process of forming the second resist
그 후, 350nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)이 형성되어 있는 영역의 외주 영역을 차광하는 차광대 패턴, 및 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴 등이다. 또한, 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 노광광에 대한 패턴 형성용 박막(30)의 투과율에 따라서는, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴이 없는 패턴인 경우도 있다.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a light-shielding band pattern that shields the outer periphery of the region where the pattern-forming
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3의 (d)에 도시되는 바와 같이, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 상에 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer, and as shown in FIG. 3D , a second resist
<<<제2 에칭 마스크막 패턴(40b)의 형성 공정>>><<< Formation process of second etching
제2 에칭 마스크막 패턴(40b)의 형성 공정에서는, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하여, 도 3의 (e)에 도시되는 바와 같이, 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)을 형성한다. 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성될 수 있다. 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하는 에칭액은, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the step of forming the second etching
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리한다.Thereafter, the second resist
이와 같이 하여, 포토마스크(100)를 얻을 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a) 및 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)을 포함할 수 있다.In this way, the
또한, 상기 설명에서는 에칭 마스크막(40)이, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우에 대하여 설명하였다. 에칭 마스크막(40)이 단순히, 패턴 형성용 박막(30)을 에칭할 때의 하드마스크의 기능만을 갖는 경우에 있어서는, 상기 설명에 있어서, 제2 레지스트막 패턴(60)의 형성 공정과, 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)의 형성 공정은 행해지지 않는다. 이 경우, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정 후, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 박리하여 포토마스크(100)를 제작한다. 즉, 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)만으로 구성되어도 된다.In addition, in the above description, the case where the
본 실시 형태의 포토마스크(100)의 제조 방법에 따르면, 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)를 사용하기 때문에, 에칭 시간을 단축할 수 있고, 단면 형상이 양호한 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 포함하는 전사용 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 포토마스크(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 포토마스크(100)는, 라인 앤 스페이스 패턴 및/또는 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the
<<도 4에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법>><<The manufacturing method of the
도 4에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법은, 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)를 사용하여 포토마스크(100)를 제조하는 방법이다. 도 4에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법은, 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)를 준비하는 공정과, 패턴 형성용 박막(30) 상에 레지스트막을 형성하고, 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여, 투명 기판(20) 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는다.The manufacturing method of the
구체적으로는, 도 4에 도시하는 포토마스크(100)의 제조 방법에서는, 포토마스크 블랭크(10) 상에 레지스트막을 형성한다. 다음에, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화ㆍ현상을 행함으로써, 레지스트막 패턴(50)을 형성한다(도 4의 (a), 제1 레지스트막 패턴(50)의 형성 공정). 다음에, 해당 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여, 투명 기판(20) 상에 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성한다(도 4의 (b) 및 (c), 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정).Specifically, in the method for manufacturing the
더 구체적으로는, 레지스트막 패턴의 형성 공정에서는, 우선, 도 2에 도시하는 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30) 상에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 상기에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한, 필요에 따라 레지스트막을 형성하기 전에, 패턴 형성용 박막(30)과 레지스트막의 밀착성을 양호하게 하기 위해, 패턴 형성용 박막(30)에 표면 개질 처리를 행할 수 있다. 상술과 마찬가지로, 레지스트막을 형성한 후, 350nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 패턴 형성용 박막(30) 상에 레지스트막 패턴(50)을 형성한다.More specifically, in the resist film pattern forming step, first, a resist film is formed on the pattern forming
<<<패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정>>><<< Formation process of
패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 형성 공정에서는, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 패턴 형성용 박막(30)을 에칭하여, 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성한다. 패턴 형성용 박막 패턴(30a) 및 패턴 형성용 박막(30)을 에칭하는 에칭액 및 오버 에칭 시간은, 상술한 도 3에 도시하는 실시 형태에서의 설명과 마찬가지이다.In the formation process of the
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 레지스트막 패턴(50)을 박리한다(도 4의 (c)).Thereafter, the resist
이와 같이 하여, 포토마스크(100)를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 포토마스크(100)가 갖는 전사용 패턴은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)만으로 구성되어 있지만, 다른 막 패턴을 더 포함할 수도 있다. 다른 막으로서는, 예를 들어 반사를 억제하는 막, 도전성의 막 등을 들 수 있다.In this way, the
이 실시 형태의 포토마스크(100)의 제조 방법에 따르면, 도 2에 도시하는 포토마스크 블랭크(10)를 사용하기 때문에, 습식 에칭액에 의한 투명 기판에 대한 손상을 기인으로 한 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 없고, 에칭 시간을 짧게 할 수 있고, 단면 형상이 양호한 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 포함하는 전사용 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 포토마스크(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 포토마스크(100)는, 라인 앤 스페이스 패턴 및/또는 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the
<표시 장치의 제조 방법><Method for manufacturing display device>
본 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 본 실시 형태의 포토마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 표시 장치 제조용 포토마스크(100) 상에 형성된 전사용 패턴을, 표시 장치용의 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는다.The manufacturing method of the display device of this embodiment is demonstrated. In the manufacturing method of the display device of this embodiment, the
구체적으로는, 본 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법은, 상술한 포토마스크 블랭크(10)를 사용하여 제조된 포토마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하는 공정(마스크 적재 공정)과, 표시 장치용의 기판 상의 레지스트막에 전사용 패턴을 노광 전사하는 공정(노광 공정)을 포함한다. 이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Specifically, the manufacturing method of the display device of the present embodiment includes a step of loading a
<<적재 공정>><<Loading process>>
적재 공정에서는, 본 실시 형태의 포토마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재한다. 여기서, 포토마스크(100)는, 노광 장치의 투영 광학계를 개재시켜 표시 장치용의 기판 상에 형성된 레지스트막에 대향하도록 배치된다.In a loading process, the
<<패턴 전사 공정>><<Pattern transfer process>>
패턴 전사 공정에서는, 포토마스크(100)에 노광광을 조사하여, 표시 장치용의 기판 상에 형성된 레지스트막에 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 포함하는 전사용 패턴을 전사한다. 노광광은, 313nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광, 또는 313nm 내지 436nm의 파장 영역으로부터 어떤 파장 영역을 필터 등으로 커트하여 선택된 단색광, 또는 313nm 내지 436nm의 파장 영역을 갖는 광원으로부터 발한 단색광이다. 예를 들어, 노광광은 i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 복합광, 또는 i선의 단색광이다. 노광광으로서 복합광을 사용함으로써, 노광광 강도를 높게 하여 스루풋을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다.In the pattern transfer step, the
본 실시 형태의 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 고해상도, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴 및/또는 콘택트 홀을 갖는, 고정밀의 표시 장치를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the display device of the present embodiment, it is possible to manufacture a high-definition display device having a high resolution and a fine line and space pattern and/or a contact hole.
또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 패턴 형성용 박막(30)을 갖는 포토마스크 블랭크(10) 및 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 갖는 포토마스크(100)를 사용하는 경우를 설명하였다. 패턴 형성용 박막(30)은, 예를 들어 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트막, 또는 차광막일 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 포토마스크(100)는, 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크 및 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크를 포함한다. 또한, 본 실시 형태의 포토마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트 마스크 및 바이너리 마스크의 원료가 되는 위상 시프트 포토마스크 블랭크 및 바이너리 포토마스크 블랭크를 포함한다.In addition, in the above embodiment, the case of using the photomask blank 10 which has the
<실시예><Example>
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these.
(실시예 1)(Example 1)
실시예 1의 포토마스크 블랭크(10)를 제조하기 위해, 우선, 투명 기판(20)으로서, 1214사이즈(1220mm×1400mm)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to produce the
그 후, 합성 석영 유리 기판을, 주표면을 하측을 향하여 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에 반입하였다.Then, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with the main surface facing downward, and was carried in into the chamber of an in-line sputtering apparatus.
투명 기판(20)의 주표면 상에 패턴 형성용 박막(30)을 형성하기 위해, 우선, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스의 압력을 0.45Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 질소(N2) 가스로 구성되는 혼합 가스를 도입하였다. 그리고, 티타늄과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(티타늄:규소=1:6.7)을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(20)의 주표면 상에 티타늄과 규소와 질소를 함유하는 티타늄실리사이드의 질화물을 퇴적시켰다. 이와 같이 하여, 티타늄실리사이드의 질화물을 재료로 하는 막 두께 171nm의 패턴 형성용 박막(30)을 성막하였다. 또한, 이 패턴 형성용 박막(30)은, 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트막이다.In order to form the
다음에, 패턴 형성용 박막(30) 부착의 투명 기판(20)을 제2 챔버 내에 반입하고, 제2 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 도입하였다. 그리고, 크롬으로 이루어지는 제2 스퍼터 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의해, 패턴 형성용 박막(30) 상에 크롬과 질소를 함유하는 크롬 질화물(CrN층)을 형성하였다. 다음에, 제3 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제3 스퍼터 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의해 CrN 상에 크롬과 탄소를 함유하는 크롬 탄화물(CrC층)을 형성하였다. 마지막으로, 제4 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4) 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제4 스퍼터 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의해 CrC 상에 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬 탄화 산화질화물(CrCON층)을 형성하였다. 이상과 같이, 패턴 형성용 박막(30) 상에, CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성하였다.Next, the
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상에, 패턴 형성용 박막(30)과 에칭 마스크막(40)이 형성된 포토마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, the photomask blank 10 in which the
(실시예 2 및 3, 그리고 비교예 1 내지 5)(Examples 2 and 3, and Comparative Examples 1 to 5)
표 1에, 실시예 2 및 3, 그리고 비교예 1 내지 5의 패턴 형성용 박막(30)의 제조 조건을 나타낸다. 패턴 형성용 박막(30)의 제조 조건 이외는, 실시예 1과 마찬가지로, 투명 기판(20) 상에, 패턴 형성용 박막(30)과 에칭 마스크막(40)을 형성하여, 실시예 2 및 3, 그리고 비교예 1 내지 5의 포토마스크 블랭크(10)를 얻었다. 단, 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 2 및 3, 그리고 비교예 1 내지 5의 패턴 형성용 박막(30)의 제조 조건은, 실시예 1의 패턴 형성용 박막(30)의 제조 조건과는 다르다. 따라서, 실시예 2 및 3, 그리고 비교예 1 내지 5의 패턴 형성용 박막(30)은, 실시예 1의 패턴 형성용 박막(30)과는 다르다. 표 1에 있어서, 혼합 가스가 Ar+N2라고 기재되어 있는 것은, 스퍼터링 시에, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스를 사용한 것을 나타내고, 혼합 가스가 Ar+N2+He로 기재되어 있는 것은, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스를 사용한 것을 나타내고, 혼합 가스가 Ar+N2+He+NO로 기재되어 있는 것은, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스를 사용한 것을 나타낸다. 또한, 각 실시예 및 비교예의 각각의 패턴 형성용 박막의 막 두께는, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)이 되도록 적절하게 조정하였다. 또한, 실시예 1의 투과율은 50%이고, 비교예 1(몰리브덴실리사이드계)의 투과율은, 비교를 위해 50% 정도의 것으로 하는 것을 검토하였다. 그러나, 몰리브덴실리사이드계의 막 재료로는, 투과율 50%의 패턴 형성용 박막을 형성하는 것이 곤란하였다. 그 때문에, 비교예 1의 투과율은 40%로 하였다.In Table 1, the manufacturing conditions of the
(포토마스크 블랭크(10)의 평가)(Evaluation of the photomask blank 10)
상술한 실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30)을 하기의 항목에 의해 평가하였다.The
<투과율 및 위상차의 측정><Measurement of transmittance and phase difference>
실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30)(패턴 형성용 박막(30))의 표면에 대하여, 레이저텍사제의 MPM-100에 의해 투과율(파장: 365nm, 436nm), 위상차(파장: 365nm, 436nm)를 측정하고, 가중 평균에서 파장 405nm의 값으로 환산하였다. 패턴 형성용 박막(30)의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 패턴 형성용 박막(30)이 성막된 패턴 형성용 박막(30) 부착 기판(더미 기판)을 사용하였다. 패턴 형성용 박막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막(40)을 형성하기 전에 패턴 형성용 박막(30) 부착 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여 측정하였다. 표 2에 측정 결과를 나타낸다.Transmittance (wavelength: 365 nm, 436 nm) with respect to the surface of the
<패턴 형성용 박막(30)의 조성의 측정><Measurement of composition of
실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)의 패턴 형성용 박막(30)에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다. 실제의 측정에는, 투과율의 측정과 마찬가지로 더미 기판을 사용하였다.For the
포토마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에 있어서, 패턴 형성용 박막(30)은, 투명 기판(20)과 패턴 형성용 박막(30)의 계면의 조성 경사 영역, 및 패턴 형성용 박막(30)과 에칭 마스크막(40)의 계면의 조성 경사 영역을 제외하고, 깊이 방향을 향하여, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하였다. 표 2에 막 조성(원자%)의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)에 산소가 함유되어 있는 이유는, 성막 시의 챔버 내에 미량의 산소가 존재하고 있었기 때문이라고 생각된다.In the composition analysis result in the depth direction by XPS for the
<막 구조의 측정><Measurement of membrane structure>
실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙의 위치에 있어서, 80000배의 배율로 단면 SEM(주사형 전자 현미경) 관찰을 행하였다. 실제의 관찰에는, 투과율의 측정과 마찬가지로 더미 기판을 사용하였다. 표 2에 관찰 결과를 나타낸다. 표 2의 「막 구조」란에, 「주상」으로 기재되어 있는 것은, 패턴 형성용 박막(30)의 단면 SEM 관찰에 의해, 패턴 형성용 박막(30)이 주상 구조를 갖고 있는 것을 나타낸다. 즉, 「주상」으로 기재되어 있는 실시예 및 비교예에서는, 패턴 형성용 박막(30)을 구성하는 화합물의 입자가, 패턴 형성용 박막(30)의 막 두께 방향을 향하여 자라는 주상의 입자 구조를 갖고 있는 것이 확인된 것을 의미한다. 특히, 실시예 1, 2 및 3에서는, 패턴 형성용 박막(30)의 주상의 입자 구조는, 막 두께 방향의 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있으며, 또한 주상의 입자의 막 두께 방향의 길이도 가지런하지 않은 상태인 것이 확인되었다. 또한, 이들 실시예에서는, 패턴 형성용 박막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있는 것도 확인되었다.In the position of the center of the transfer pattern formation area of the
<공간 주파수 스펙트럼의 측정><Measurement of spatial frequency spectrum>
상술한 바와 같은 80000배의 배율로의 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 실시예 및 비교예의 화상에 대하여, 패턴 형성용 박막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대하여, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하였다. 예를 들어, 실시예 1의 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터를 도 5a에 도시한다. 도 5a에 x 방향 및 y 방향을 나타내는 기호를 첨부한 도면을 도 5c로서 도시한다. 도 5c에 「y」로서 나타낸 상하 방향은, 패턴 형성용 박막(30)의 단면의 두께 방향이고, 「x」로서 나타낸 횡방향은, 투명 기판(20) 상에 형성된 패턴 형성용 박막(30)의 단면도에 있어서, 투명 기판(20)과 패턴 형성용 박막(30)의 경계선과 평행인 방향이다. 도 5a 및 도 5c의 이미지에 있어서, 화상 데이터의 값이 클수록 희게, 화상 데이터의 값이 작을수록 검게 표시되어 있다. 또한, 도 5a에 도시하는 화상 데이터에 대하여 푸리에 변환을 행하였다. 예를 들어, 실시예 1의 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터에 대하여 푸리에 변환을 행한 결과를 도 5b에 도시한다. 도 5b에 X 방향 및 Y 방향을 나타내는 기호를 첨부한 도면을 도 5d로서 도시한다. 또한, 도 5d의 푸리에 변환의 화상에 있어서, 「X」로서 나타낸 일점쇄선은, 그 화상의 중심을 원점으로 하여, 그 원점을 통과하는 횡방향의 선이다. 일점쇄선 상의 도 5d의 화상의 화소는, 횡방향의 공간 주파수 성분이며, 도 5c에 「x」로서 나타내는 횡방향의 공간 주파수 성분에 대응한다. 도 5b 및 도 5d에서는, 푸리에 변환한 공간 주파수 성분의 신호 강도를 각 화소의 명암으로 나타내고 있다. 도 5b 및 도 5d의 화상에 있어서, 신호 강도의 값이 클수록 희게, 신호 강도의 값이 작을수록 검게 표시되어 있다. 도 5b 및 도 5d의 횡축은, 이차원 화상 데이터의 푸리에 변환의 통상의 방법에 따라, 화상의 중심의 공간 주파수가 가장 낮고, 화상의 양단의 공간 주파수가 가장 높아지도록 도시되어 있다. 도 5b 및 도 5d의 횡방향은, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터를 푸리에 변환하였을 때의 가장 높은 공간 주파수(양단의 공간 주파수)를 ±100%로 하여, 공간 주파수의 비율로 도시하고 있다. 도 5b 및 도 5d의 종방향에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 도 5e에, 도 5b 및 도 5d의 푸리에 변환의 화상에 있어서, 그 화상의 중심을 원점으로 하고, 그 원점을 통과하는 횡방향의 선(도 5d의 「X」로서 나타낸 일점쇄선) 상의 공간 주파수의 비율과, 그 공간 주파수에 대응하는 신호 강도의 관계를 나타낸다. 즉, 도 5e의 횡축은, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 패턴 형성용 박막(30)의 단면 「x」로서 나타내는 횡방향에 대응하는 공간 주파수의 비율이며, 도 5e의 종축은 그 공간 주파수에 대응하는 신호 강도이다. 또한, 도 5e의 원점을 중심으로 하여 횡축 및 종축을 확대한 그래프를 도 5f에 도시한다.With respect to the images of Examples and Comparative Examples obtained by cross-sectional SEM observation at a magnification of 80000 as described above, the region including the central portion in the thickness direction of the
예를 들어, 실시예 1에서는, 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점의 신호 강도(최대 신호 강도)는 3100000이고, 상기 최대 신호 강도와는 별도로, 45746의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있는 것을 확인하였다. 실시예 1에서는, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대하여, 45746/3100000=0.015(즉 1.5%)가 되고, 패턴 형성용 박막(30)은 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 주상 구조였다. 이와 같이, 실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)의 단면을 80000배의 배율로 주사형 전자 현미경 관찰에 의해 얻어진 화상에 대하여, 패턴 형성용 박막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대하여, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하고, 화상 데이터를 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대하여 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있는 경우에는, 표 2의 「소정의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼의 유무」란에 「있음」으로 기재하였다.For example, in Example 1, in the spatial frequency spectrum distribution obtained by the Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) at the origin of the spatial frequency is 3100000, and apart from the maximum signal intensity, the signal intensity of 45746 is It was confirmed that the spatial frequency spectrum with In Example 1, 45746/3100000 = 0.015 (that is, 1.5%) with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the
또한, 표 2에, 상술한 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대하여 0.8% 이상의 신호 강도를 갖는 신호가, 공간 주파수의 원점으로부터 어느 정도 떨어진 공간 주파수에 있는지를 나타낸다. 표 2의 「소정의 신호의 공간 주파수의 원점으로부터 거리」란에 나타내는 값은, 최대 공간 주파수(즉, 횡축 256픽셀의 양단에 대응하는 최대 공간 주파수)를 100%로 하여, 어느 정도 떨어진 공간 주파수에 있는지를 퍼센트로 나타내고 있다. 예를 들어, 도 5b에 도시하는 바와 같은 실시예 1의 푸리에 변환의 화상에 대하여, 공간 주파수의 원점, 즉 도 5b의 화상의 중심을 원점(0)으로 하여, 횡축 256픽셀의 양단에 대응하는 최대 공간 주파수를 1(100%)이라고 하였을 때, 상기 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대하여 1.5%의 신호 강도의 신호(상술한 45746의 신호 강도를 갖는 공간 주파수의 신호)는, 원점으로부터 0.086, 즉 8.6% 떨어진 위치에 신호를 갖는 주상 구조를 가진 패턴 형성용 박막(30)이었다.In addition, Table 2 shows to what extent a signal having a signal strength of 0.8% or more with respect to the maximum signal strength corresponding to the origin of the spatial frequency is located at a spatial frequency away from the origin of the spatial frequency. The value shown in the "distance from the origin of the spatial frequency of a given signal" column of Table 2 is 100% of the maximum spatial frequency (that is, the maximum spatial frequency corresponding to both ends of 256 pixels on the horizontal axis), and a spatial frequency separated to a certain extent. is expressed as a percentage. For example, with respect to the Fourier transform image of Example 1 as shown in Fig. 5B, the spatial frequency origin, that is, the center of the image in Fig. 5B as the origin (0), corresponds to both ends of 256 pixels on the horizontal axis. Assuming that the maximum spatial frequency is 1 (100%), a signal having a signal strength of 1.5% (a spatial frequency signal having a signal strength of 45746 described above) with respect to the maximum signal strength corresponding to the origin of the spatial frequency is the origin It was a
비교예 4의 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터를 도 6a에 도시한다. 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 도 6a에 도시하는 화상 데이터에 대하여 푸리에 변환을 행한 결과인 화상 데이터를 도 6b에 도시한다. 실시예 1의 경우와 마찬가지의 수순으로, 도 6b의 푸리에 변환의 화상으로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계의 그래프를 도 6c에 도시한다. 도 6c의 원점을 중심으로 하여 횡축 및 종축을 확대한 그래프를 도 6d에 도시한다. 또한, 실시예 1의 경우와 마찬가지의 수순으로, 실시예 2와 실시예 3의 각 단면 SEM으로부터 절취된 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 각 화상 데이터로부터 도출한 공간 주파수와 신호 강도의 관계의 그래프의 확대도를 도 7 및 도 8에 도시한다. 또한, 여기에 게재하고 있지 않은 다른 실시예 및 비교예의 푸리에 변환 등의 각 화상에 있어서도, 마찬가지의 수순으로 작성하였다. 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 실시예 2 및 3과 비교예 1 내지 비교예 5의 각각에 대하여, 「소정의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼의 유무」와 「소정의 신호의 공간 주파수의 원점으로부터의 거리」를 표 2에 나타낸다.Fig. 6A shows image data of 64 pixels in length x 256 pixels in width of Comparative Example 4. As shown in Figs. As in the case of Example 1, image data that is a result of Fourier transform on the image data shown in Fig. 6A is shown in Fig. 6B. Fig. 6C shows a graph of the relationship between the spatial frequency and the signal strength derived from the Fourier transform image of Fig. 6B in the same procedure as in the case of the first embodiment. FIG. 6D shows graphs in which the horizontal and vertical axes are enlarged with the origin of FIG. 6C as the center. In addition, in the same procedure as in the case of Example 1, a graph of the relationship between spatial frequency and signal strength derived from each image data of 64 pixels in length x 256 pixels in width cut out from each cross-sectional SEM of Examples 2 and 3 7 and 8 are enlarged views of . In addition, also in each image, such as a Fourier transform of another Example and a comparative example which are not shown here, it created by the same procedure. In the same procedure as in Example 1, for each of Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 5, "the presence or absence of a spatial frequency spectrum having a predetermined signal intensity" and "the origin of the spatial frequency of the predetermined signal" Distance from" is shown in Table 2.
<포토마스크(100) 및 그의 제조 방법><
상술한 바와 같이 하여 제조된 실시예 및 비교예의 포토마스크 블랭크(10)를 사용하여 포토마스크(100)를 제조하였다. 실제로는, 상술한 더미 기판에 에칭 마스크막(40)을 형성한 것을 포토마스크 블랭크(10)로 하였다. 이 포토마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에, 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.A
그 후, 가열ㆍ냉각 공정을 거쳐, 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film was formed through a heating/cooling process.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상ㆍ린스 공정을 거쳐, 에칭 마스크막(40) 상에 홀 직경이 1.5㎛의 홀 패턴인 레지스트막 패턴을 형성하였다.Then, the photoresist film was drawn using the laser drawing apparatus, and the resist film pattern which is a hole pattern with a hole diameter of 1.5 micrometers was formed on the
그 후, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 에칭 마스크막(40)을 습식 에칭하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성하였다.Thereafter, using the resist film pattern as a mask, the
그 후, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭하여, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)을 형성하였다. 이 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해, 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해, 110%의 오버 에칭 시간으로 행하였다.Then, using the first etching
예를 들어 405nm의 파장광에 대한 투과율이 50%인 실시예 1은, 투과율 40%의 비교예 1과 규소의 함유량에 큰 차이는 없다. 그러나, 실시예 1에 있어서의 에칭 레이트는, 후술하는 비교예 1에 있어서의 에칭 레이트가 대하여 122%가 되어, 에칭 시간을 단축할 수 있었다.For example, Example 1 having a transmittance of 50% with respect to light having a wavelength of 405 nm has no significant difference in silicon content from Comparative Example 1 having a transmittance of 40%. However, the etching rate in Example 1 became 122% with respect to the etching rate in Comparative Example 1 mentioned later, and was able to shorten etching time.
그 후, 레지스트막 패턴을 박리하였다.Thereafter, the resist film pattern was peeled off.
그 후, 레지스트 도포 장치를 사용하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮도록, 포토레지스트막을 도포하였다.Thereafter, using a resist coating device, a photoresist film was applied so as to cover the first etching
그 후, 가열ㆍ냉각 공정을 거쳐, 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film was formed through a heating/cooling process.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상ㆍ린스 공정을 거쳐, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 상에, 차광대를 형성하기 위한 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film is drawn using a laser drawing apparatus, and a second resist
그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해, 전사용 패턴 형성 영역에 형성된 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 습식 에칭하였다.Thereafter, using the second resist
그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.Thereafter, the second resist
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상에, 전사용 패턴 형성 영역에 홀 직경이 1.5㎛인 패턴 형성용 박막 패턴(30a)과, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)과 에칭 마스크막 패턴(40b)의 적층 구조로 이루어지는 차광대가 형성된 실시예 및 비교예의 포토마스크(100)를 얻었다.In this way, on the
<포토마스크(100)의 단면 형상><Cross-sectional shape of the
얻어진 포토마스크(100)의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도 9 내지 도 12에, 실시예 1, 그리고 비교예 1, 4 및 5의 단면 형상을 도시한다. 또한, 실시예 2 및 3은 실시예 1과 동등한 결과이며, 도시는 생략하고 있다. 또한, 비교예 2 및 3은 비교예 1과 동등한 결과였기 때문에, 이것들도 도시를 생략하고 있다. 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 단면은, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 상면(투명 기판에 접하는 면과 대향하는 면), 하면(투명 기판에 접하는 면) 및 측면(상면과 하면을 연결하는 면)으로 구성된다. 이 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 단면의 각도는, 단면으로 보아, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 상면과 측면의 접점을 접점 A라고 하고, 측면과 하면의 접점을 접점 B라고 하였을 때, 접점 A와 접점 B를 연결하는 직선과, 투명 기판의 주표면이 이루는 각도를 말한다. 표 2의 「단면 형상(각도)」란에, 실시예 및 비교예의 포토마스크(100)의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 단면의 각도를 나타낸다. 단면의 각도가 90도에 가까울수록, 단면 형상은 양호하다고 할 수 있다.The cross section of the obtained
실시예 1 내지 3의 포토마스크(100)의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)은, 수직에 가까운 단면 형상을 갖고 있었다. 따라서, 실시예 1 내지 3의 포토마스크(100)에 형성된 패턴 형성용 박막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖고 있었다. 한편, 비교예 1 내지 4는, 실시예 1 내지 3보다 단면의 각도가 작아, 단면 형상이 떨어져 있었다. 또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, 산소(O)를 8% 함유하는 비교예 5는, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 측면과 투명 기판의 주표면의 경계 근방에 있어서, 필요한 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 절결이 습식 에칭 시에 생겼기 때문에, 실시예 및 다른 비교예와 비교할 수 있는 단면의 각도는 측정할 수 없었다.The
실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막(30)은 주상 구조를 갖는다. 구체적으로는, 단면 SEM 사진의 관찰 결과로부터, 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막(30)은, 주상의 입자 구조(주상 구조)를 갖고 있고, 막 두께 방향으로 자라는 주상 입자가 불규칙하게 형성되어 있다. 또한, 단면 SEM 사진의 관찰 결과(예를 들어, 실시예 1의 도 5a)로부터, 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막(30)은, 상대적으로 밀도가 높은 각 주상의 입자 부분과, 상대적으로 밀도가 낮은 소한 부분으로 형성되어 있다. 이러한 주상의 입자 구조를 갖는 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)이, 습식 에칭에 의해 양호한 단면 형상으로 된 것은, 이하의 메커니즘에 따른 것이라고 생각된다.The
즉, 패턴 형성용 박막(30)을 습식 에칭에 의해 패터닝할 때에, 패턴 형성용 박막(30)에 있어서의 소한 부분에 에칭액이 침투함으로써, 막 두께 방향으로 에칭이 진행되기 쉬워진다. 한편, 막 두께 방향에 대하여 수직인 방향(투명 기판의 주표면에 평행인 방향)으로는 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있고, 이 방향의 소한 부분이 단속적으로 형성되어 있다. 그 때문에, 막 두께 방향에 대하여 수직인 방향으로의 에칭이 진행되기 어려워 사이드 에칭이 억제되게 된다. 이상과 같은 메커니즘에 의해 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막(30)이 주상의 입자 구조(주상 구조)를 갖는 경우에는, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)에 있어서, 수직에 가까운 양호한 단면 형상이 얻어졌다고 생각된다. 주상 구조를 갖지 않는 비교예 4(실시예 1 내지 3과 마찬가지로 티타늄실리사이드계의 패턴 형성용 박막)의 단면 각도가, 실시예 1 내지 3의 것과 비교하여 크게 저하되어 있는 점에서도, 주상 구조가 양호한 단면 형상의 형성에 기여하는 것은 명확하다.That is, when the
또한, 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막 패턴(30a)에는, 에칭 마스크막 패턴과의 계면과, 투명 기판과의 계면의 어느 것에도 스며들기는 보이지 않고, 투명 기판 표면의 손상도 보이지 않았다. 그 때문에, 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광광, 보다 구체적으로는 i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 복합광의 노광광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 포토마스크(100)가 얻어졌다.In addition, in the
이상의 점에서, 실시예 1 내지 3의 포토마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치용의 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 포함하는 전사용 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.In view of the above, when the
<내광성ㆍ내약성><Light resistance and chemical resistance>
투명 기판(20) 상에, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 포토마스크 블랭크(10)에서 사용한 패턴 형성용 박막(30)을 형성한 시료를 준비하였다. 이 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 시료의 패턴 형성용 박막(30)에 대하여, 파장 300nm 이상의 자외선을 포함하는 메탈 할라이드 광원에 의해 합계 조사량 10kJ/㎠가 되도록 자외선을 조사하였다. 소정의 자외선의 조사 전후에 투과율을 측정하고, 투과율의 변화[(자외선의 조사 전의 투과율)-(자외선의 조사 후의 투과율)]를 산출함으로써, 패턴 형성용 박막(30)의 내광성을 평가하였다. 투과율은, 분광 광도계를 사용하여 측정하였다.A sample in which the
실시예 1에 있어서는, 자외선 조사 전후의 투과율의 변화는 0.3%(0.3포인트)로 양호하고, 실시예 2 및 3도 동등한 결과였다. 또한, 실시예 1 내지 3과 마찬가지로 티타늄실리사이드계의 패턴 형성용 박막을 갖는 비교예 4 및 5도 비교적 양호하였다. 한편, 몰리브덴실리사이드계의 패턴 형성용 박막을 갖는 비교예 1에 있어서는, 자외선 조사 전후의 투과율의 변화는 0.9%(0.9포인트)이며, 비교예 1은 실시예 1 내지 3보다 떨어지는 결과가 되었다. 또한, 비교예 2 및 3도 마찬가지로, 실시예 1 내지 3보다 떨어지는 결과가 되었다. 이상으로부터, 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막은, 내광성이 높은 우수한 막인 것을 알 수 있었다.In Example 1, the change of the transmittance|permeability before and behind ultraviolet irradiation was favorable at 0.3 % (0.3 point), and Examples 2 and 3 were also the same result. In addition, as in Examples 1 to 3, Comparative Examples 4 and 5 having a titanium silicide-based thin film for pattern formation were also relatively good. On the other hand, in Comparative Example 1 having a molybdenum silicide-based thin film for pattern formation, the change in transmittance before and after ultraviolet irradiation was 0.9% (0.9 points), and Comparative Example 1 was inferior to Examples 1 to 3. In addition, Comparative Examples 2 and 3 were similarly inferior to Examples 1-3. From the above, it turned out that the thin film for pattern formation of Examples 1-3 is an excellent film|membrane with high light resistance.
투명 기판(20) 상에, 실시예 1 및 비교예 1의 포토마스크 블랭크(10)에서 사용한 패턴 형성용 박막(30)을 형성한 시료를 준비하였다. 이 실시예 1 및 비교예 1의 시료의 패턴 형성용 박막(30)에 대하여, 황산과 과산화수소수의 혼합액에 의한 SPM 세정(세정 시간: 5분)과, 암모니아와 과산화수소와 물의 혼합액에 의한 SC-1 세정(세정 시간: 5분)을 1사이클로 하여, 5사이클의 세정 시험을 행하여, 패턴 형성용 박막(30)의 내약성을 평가하였다.The sample in which the
패턴 형성용 박막(30)의 내약성은, 세정 시험을 행하기 전과 행한 후의 파장 200nm 내지 500nm의 범위에서의 반사율 스펙트럼을 측정하고, 반사율이 아래로 볼록해지는 최저 반사율에 대응하는 파장(보텀 피크 파장)의 변화량에 의해 평가하였다.The tolerance of the
내약성 평가의 결과, 티타늄실리사이드계의 패턴 형성용 박막을 갖는 실시예 1에 있어서는, 세정 1사이클당 보텀 피크 파장의 변화량은 0.4nm로 작고, 내약성은 양호하였다. 한편, 몰리브덴실리사이드계의 패턴 형성용 박막을 갖는 비교예 1에 있어서는, 세정 1사이클당 보텀 피크 파장의 변화량은 1.0nm로 크고, 내약성은 실시예 1보다 떨어지는 결과가 되었다.As a result of the chemical resistance evaluation, in Example 1 having the titanium silicide-based thin film for pattern formation, the amount of change in the bottom peak wavelength per cleaning cycle was as small as 0.4 nm, and the chemical resistance was good. On the other hand, in Comparative Example 1 having a molybdenum silicide-based thin film for pattern formation, the amount of change in the bottom peak wavelength per cleaning cycle was as large as 1.0 nm, and the chemical resistance was inferior to that of Example 1.
이상과 같이, 내광성이 높은 실시예 1의 패턴 형성용 박막(30)은 내약성도 높으며, 따라서 실시예 2 내지 3 및 비교예 4 내지 5의 티타늄실리사이드계의 패턴 형성용 박막도, 내약성이 높은 박막이라고 생각된다. 한편, 내광성이 낮은 비교예 1의 패턴 형성용 박막(30)은 내약성도 낮다. 따라서, 비교예 2 내지 3의 몰리브덴실리사이드계의 패턴 형성용 박막도, 비교예 1과 마찬가지로 내약성이 낮은 박막이라고 생각된다.As described above, the
<LER(line edge roughness)><LER (line edge roughness)>
LER은 값이 작을수록, 패턴 형성용 박막을 상면으로 보았을 때의 에지의 형상이 보다 매끄럽고 직선 형상에 가까운 것을 의미한다. 즉, LER은 작을수록 바람직하다. LER은, 다음과 같이 하여 평가하였다.The smaller the value of LER, the smoother the shape of the edge when the thin film for pattern formation is viewed from the top is closer to a linear shape. That is, it is so preferable that LER is small. LER was evaluated as follows.
우선, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 포토마스크(100)의 각각을, 패턴 형성용 박막의 상면(투명 기판(20)과 접하는 면과 대향하는 면)측으로부터, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰을 행하여, 12000배의 배율로 패턴 형성용 박막의 에지를 포함하는 화상을 취득하였다. 이 화상으로부터, 어드밴테스트사의 MASK MVM-SEM E3620(등록 상표)용의 측장 소프트웨어 PMSite를 사용하여, LER을 측정하였다.First, each of the
비교예 1 내지 3의 LER에 관해서는, 비교예 1(투과율 40%)이 67.9nm, 비교예 2(투과율 29%)가 36.0nm, 비교예 3(투과율 21%)이 31.6nm이며, 투과율이 높을수록(규소 함유량이 많을수록), LER이 악화되는 것을 알 수 있었다. 이에 비해, 실시예 1(투과율 50%)의 LER은 29.0nm, 실시예 2(투과율 33%)의 LER은 17.7nm, 실시예 3(투과율 23%)의 LER은 30.1nm이며, 투과율이 높아도 LER이 악화되는 일은 없었다. 또한, 실시예 1과 비교예 1의 비교, 실시예 2와 비교예 2의 비교, 및 실시예 3과 비교예 3의 비교에 있어서도, 실시예 1 내지 3은 비교예 1 내지 3보다 우수한 LER을 갖고, 에지의 형상이 보다 매끄럽고 직선 형상에 가까운 것을 알 수 있었다.Regarding the LERs of Comparative Examples 1 to 3, Comparative Example 1 (
비교예 1 내지 3(몰리브덴실리사이드계)은, 비교적 높은 투과율로 하기 위해 규소의 함유량을 많게 한 것이며, 높은 규소 함유량에 기인하는 에칭 레이트의 저하를 억제하기 위해, 주상 구조로 한 것이다. 본 발명자들의 검토에 따르면, 실시예 1 내지 3(티타늄실리사이드계)은 주상 구조를 형성하기 쉽고, 성막 시의 진공도가 높아도 양호한 주상 구조로 할 수 있었다. 한편, 비교예 1 내지 3은, 실시예 1 내지 3보다 스퍼터링 가스압을 높게(0.8Pa 이상) 한 경우에, 주상 구조로 되는 것이었다. 이 때문에, 비교예 1 내지 3에 있어서는, 성막 시의 스퍼터링의 챔버 내의 산소량이 실시예보다 많아져, 이에 의해, 비교예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막이 실시예 1 내지 3보다 많은 산소를 함유하여, 결과적으로 비교예 1 내지 3의 LER이 열화되었다고 생각된다. 또한, 비교예 4는, 실시예와 마찬가지로 양호한 LER을 갖고 있었지만, 상술한 바와 같이, 단면 형상이 실시예보다 열화되어 있었기 때문에, 고정밀도의 패턴 전사에 사용하는 포토마스크로서는 불충분하였다. 또한, 비교예 5는, 실시예 1 내지 3과 비교하여, LER이 떨어져 있는 데다가, 단면 형상이 열화되어 있었기 때문에, 고정밀도의 패턴 전사에 사용하는 포토마스크로서는 불충분하였다.Comparative Examples 1 to 3 (molybdenum silicide-based) had an increased silicon content in order to obtain a relatively high transmittance, and had a columnar structure in order to suppress a decrease in the etching rate due to the high silicon content. According to the studies of the present inventors, Examples 1 to 3 (titanium silicide type) easily form a columnar structure, and even if the vacuum degree at the time of film formation was high, it was able to be set as a favorable columnar structure. On the other hand, Comparative Examples 1-3 had a columnar structure when sputtering gas pressure was made higher (0.8 Pa or more) than Examples 1-3. For this reason, in Comparative Examples 1-3, the amount of oxygen in the sputtering chamber at the time of film-forming becomes larger than an Example, and, thereby, the thin film for pattern formation of Comparative Examples 1-3 contains more oxygen than Examples 1-3. Therefore, it is considered that the LER of Comparative Examples 1 to 3 deteriorated as a result. Moreover, Comparative Example 4 had a good LER as in the Example, but as described above, since the cross-sectional shape was inferior to that of the Example, it was insufficient as a photomask used for high-precision pattern transfer. In Comparative Example 5, compared with Examples 1 to 3, the LER was inferior and the cross-sectional shape was deteriorated, so that it was insufficient as a photomask used for high-precision pattern transfer.
<에칭 레이트의 측정 A><Measurement A of etching rate>
에칭액 A로서, 불화수소암모늄과 과산화수소와 물을 포함하는 에칭액을 준비하였다. 구체적으로는, 에칭액 A는, 불화수소암모늄을 0.1 내지 0.8중량%, 과산화수소를 0.5 내지 4.0중량% 및 물을 포함하는 에칭액이다. 에칭액 A를 사용하여, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 패턴 형성용 박막(30)의 에칭을 행하여, 에칭 레이트를 측정하였다. 표 2의 「에칭 레이트 A」란에, 에칭액 A에 의한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5의 패턴 형성용 박막(30)의 에칭 레이트(단위: nm/분)를 나타낸다.As the etching solution A, an etching solution containing ammonium hydrogen fluoride, hydrogen peroxide, and water was prepared. Specifically, etching liquid A is an etching liquid containing 0.1 to 0.8 weight% of ammonium hydrogenfluoride, 0.5 to 4.0 weight% of hydrogen peroxide, and water. Using the etching liquid A, the
표 2에 나타내는 결과로부터, 실시예 1(투과율 50%)의 에칭액 A에 의한 에칭 레이트는, 비교예 1(투과율 40%) 및 비교예 4(투과율 42%)의 에칭 레이트보다 큰 것을 이해할 수 있다. 실시예 2(투과율 33%)의 에칭액 A에 의한 에칭 레이트는, 비교예 2(투과율 29%)의 에칭 레이트보다 작았지만, 포토마스크의 제조에 있어서는 충분한 값이었다. 또한, 실시예 3(투과율 23%)의 에칭액 A에 의한 에칭 레이트는, 비교예 3(투과율 21%)의 에칭 레이트보다 큰 것을 이해할 수 있다. 또한, 비교예 5에서는, 에칭 레이트는 큰 결과가 얻어졌지만, 도 12에 도시하는 바와 같이, 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 측면과 투명 기판의 주표면의 경계 근방에 있어서, 필요한 패턴 형성용 박막 패턴(30a)의 절결이 생겨, 위상 시프트 효과를 충분히는 발휘할 수 없는 것이었다. 따라서, 실시예 1 내지 3의 포토마스크(100)는, 양호한 단면 형상을 가짐과 함께, 비교예 1 내지 5의 포토마스크(100)와 비교하여, 에칭 레이트가 대략 향상되어 있다고 할 수 있다.From the results shown in Table 2, it can be understood that the etching rate by the etching solution A in Example 1 (
이상에 의해, 실시예 1 내지 3의 패턴 형성용 박막은, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)을 충족하면서, 높은 내광성(내약성), 높은 에칭 레이트, 양호한 단면 형상 및 LER을 전부 겸비한, 지금까지는 없는 우수한 것임이 명확하게 되었다.As described above, the thin films for pattern formation of Examples 1 to 3 have all of high light resistance (chemical resistance), high etching rate, good cross-sectional shape, and LER while satisfying desired optical properties (transmittance, phase difference). It became clear that it was excellent.
또한, 상술한 실시예에서는, 표시 장치 제조용의 포토마스크(100), 및 표시 장치 제조용의 포토마스크(100)를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크(10)의 예를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 포토마스크 블랭크(10) 및/또는 포토마스크(100)는, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용 및 프린트 기판 제조용 등에도 적용할 수 있다. 또한, 패턴 형성용 박막(30)으로서 차광막을 갖는 바이너리 포토마스크 블랭크 및 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크에 있어서도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the example of the
또한, 상술한 실시예에서는, 투명 기판(20)의 사이즈가 1214사이즈(1220mm×1400mm×13mm)인 예를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 표시 장치 제조용의 포토마스크 블랭크(10)의 경우, 대형(Large Size)의 투명 기판(20)이 사용되며, 해당 투명 기판(20)의 사이즈는, 주표면의 한 변의 길이가 300mm 이상이다. 표시 장치 제조용의 포토마스크 블랭크(10)에 사용하는 투명 기판(20)의 사이즈는, 예를 들어 330mm×450mm 이상 2280mm×3130mm 이하이다.In addition, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example in which the size of the
또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판 제조용의 포토마스크 블랭크(10)의 경우, 소형(Small Size)의 투명 기판(20)이 사용되며, 해당 투명 기판(20)의 사이즈는, 한 변의 길이가 9인치 이하이다. 상기 용도의 포토마스크 블랭크(10)에 사용하는 투명 기판(20)의 사이즈는, 예를 들어 63.1mm×63.1mm 이상 228.6mm×228.6mm 이하이다. 통상, 반도체 장치 제조용 및 MEMS 제조용의 포토마스크(100)를 위한 투명 기판(20)으로서는, 6025사이즈(152mm×152mm) 또는 5009사이즈(126.6mm×126.6mm)가 사용된다. 또한, 통상, 프린트 기판 제조용의 포토마스크(100)를 위한 투명 기판(20)으로서는, 7012사이즈(177.4mm×177.4mm) 또는 9012사이즈(228.6mm×228.6mm)가 사용된다.In addition, in the case of the
10: 포토마스크 블랭크
20: 투명 기판
30: 패턴 형성용 박막
30a: 패턴 형성용 박막 패턴
40: 에칭 마스크막
40a: 제1 에칭 마스크막 패턴
40b: 제2 에칭 마스크막 패턴
50: 제1 레지스트막 패턴
60: 제2 레지스트막 패턴
100: 포토마스크10: photomask blank
20: transparent substrate
30: thin film for pattern formation
30a: thin film pattern for pattern formation
40: etching mask film
40a: first etching mask film pattern
40b: second etching mask film pattern
50: first resist film pattern
60: second resist film pattern
100: photo mask
Claims (10)
상기 패턴 형성용 박막은, 티타늄(Ti)과, 규소(Si)와, 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지고,
상기 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 갖고,
상기 패턴 형성용에 포함되는 산소의 함유율은 7원자% 이하인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크 블랭크.A photomask blank for manufacturing a display device having a thin film for pattern formation on a transparent substrate, comprising:
The thin film for pattern formation is made of a material containing titanium (Ti), silicon (Si), and nitrogen (N),
The thin film for pattern formation has a columnar structure,
A photomask blank for manufacturing a display device, characterized in that the content of oxygen included in the pattern formation is 7 atomic% or less.
상기 패턴 형성용 박막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.A step of preparing a photomask blank for manufacturing a display device according to claim 1 or 2;
forming a resist film on the thin film for pattern formation, and wet etching the thin film for pattern formation using the resist film pattern formed with the resist film as a mask to form a transfer pattern on the transparent substrate; A method of manufacturing a photomask for manufacturing a display device, characterized in that.
상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하여, 상기 패턴 형성용 박막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.A step of preparing a photomask blank for manufacturing a display device according to claim 5;
forming a resist film on the etching mask film, wet etching the etching mask film using the resist film pattern formed with the resist film as a mask to form an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
and forming a transfer pattern on the transparent substrate by wet-etching the pattern-forming thin film using the etching mask film pattern as a mask.
The photomask for display device manufacture obtained by the manufacturing method of the photomask for display device manufacture of Claim 8 is mounted on the mask stage of an exposure apparatus, and the said transfer pattern formed on the said photomask for display device manufacture is applied to the display apparatus. A method of manufacturing a display device, comprising an exposure step of exposing and transferring a resist formed on a substrate.
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