TWI424261B - 光罩基底及光罩 - Google Patents

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Description

光罩基底及光罩
本發明是關於一種光罩基底及光罩，特別是關於一種用來製造平面顯示器裝置之光罩基底及使用此光罩基底製造出來之光罩等。
近年來，在用來製造平面顯示器(以下簡稱為FPD)裝置之大型FPD用光罩的領域中，嘗試使用具有半透光性區域(所謂灰階部)之灰階光罩來減少光罩數目(可參照月刊FPD Intelligence,P.31－35,1999年5月(非專利文獻1))。
在此，灰階光罩如第1(A)圖所示，在透明基板上，具有遮光部1、透光部2及作為半透光性區域之灰階部3。灰階部3可為形成灰階光罩用半透光性膜(半透光性膜)3a之區域，具有調整曝光光線之透過量的功能。灰階部3形成之目的在於，藉由減少透過該區域之曝光光線透過量來降低曝光光線之照射量，將與相關區域對應之光阻在顯像後所減少之膜厚控制為所要的值。
當將大型灰階光罩裝載於鏡像投影式或使用鏡片之鏡片投影式之大型曝光裝置上來使用時，通過灰階部3之曝光光線整體而言曝光量顯得不足，所以，透過此灰階部3曝光之正性光阻僅僅因為膜厚變薄而殘留在基板上。亦即，如第1(B)圖所示，光阻隨著曝光量之不同，造成與平常之遮光部1對應的部分1’和與灰階部3對應的部分3’對顯像液 之溶解性的差異。因此，顯像後之光阻形狀在與平常之遮光部1對應的部分1’約為1 μm，在與灰階部3對應的部分3’約為0.4~0.5 μm，在與透光部2對應的部分則為沒有光阻的部分2’。之後，在沒有光阻的部分2’上進行被加工基板的第一蝕刻步驟，接著藉由灰化處理等去除與灰階部3對應的部分3’上較薄的光阻，並在此部分進行第二蝕刻步驟。藉此，可以一片光罩進行過去需要兩片光罩的製程，減少光罩數目。
關於FPD用之大型光罩基底及大型光罩，有人提出在遮光性膜下方形成半透光性膜之半透光性膜下置型(半透光性膜預先附加型)之灰階光罩基底及光罩。
在此半透光性膜下置型之灰階光罩基底及光罩中，在半透光性膜之材料方面，有人提出矽化鉭、氧化鉭、氮化鉭或從這些材料之混合物中所選取出之材料，在遮光性膜之材料方面，有人提出鉻(Cr)薄膜(可參照特開2002－196473號公報(專利文獻1))。
不過，當使用乾蝕刻步驟從由上述透光性基板、半透光性膜(TaSi,TaO,TaN)、遮光性膜(Cr)之薄膜構造所組成的光罩基底製作光罩時，如專利文獻1之實施例所記載，需要在鉭系半透光性膜和鉻薄膜之間有SiO2 之類的蝕刻抑制層，於是出現了薄膜構造變複雜的第1課題。
又，若欲製造的是FPD用大型光罩，當形成光罩圖樣後 將要進行乾蝕刻步驟時，乾蝕刻裝置的規模非常大，出現了必須引進非常高價位裝置的第2課題。
因此，本發明團隊嘗試使用溼蝕刻步驟從由透光性基板、半透光性膜(TaSi,TaO,TaN)、遮光性膜(Cr)之薄膜構造所組成的光罩基底來製作光罩。最後，當使用鉻蝕刻液對鉻薄膜進行溼蝕刻步驟時，會對鉭系半透光性膜之表面造成損害，此時發現有難以控制半透光性膜之透過率的第1’課題。於是，若要使用溼蝕刻步驟從由透光性基板、半透光性膜(TaSi,TaO,TaN)、遮光性膜(Cr)之薄膜構造所組成的光罩基底製作光罩，在實用上，需要在鉭系半透光性膜和鉻薄膜之間有SiO2 之類的蝕刻抑制層，於是發現有薄膜構造變複雜的第1’課題。
另一方面，若不使用鉭系半透光性膜而使用矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物之半透光性膜，矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物之半透光性膜對鉻蝕刻液的耐性高，所以，上述第1’課題及第2課題雖然消除了，但發現產生了第3課題。例如，若使用灰階光罩用之半透光性膜，雖可求得在橫跨i線至g線之波長頻寬中透過率變化對比於波長變化小(亦即，在橫跨i線至g線之波長頻寬中具有平面分光特性)，但發現在這一點上矽化鉬之氧化物、矽化鉬之氮氧化物的半透光性膜有改善的餘地。
本發明之目的在提供一種可解決上述課題之光罩基底及光罩。
在專心進行達成上述目的之研究之後，發現基板、由 含有鉭之材料所構成的半透光性膜、由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的薄膜構造。根據此薄膜構造，遮光性膜在鉻中含有氮，所以，鉻遮光性膜對鉻蝕刻液的溼蝕刻速率快速。因此，當使用鉻蝕刻液對由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對下層之鉭系半透光性膜的損傷，並且，可在不需要蝕刻抑制層的情況下製造出薄膜構造單純的FPD裝置。
另外發現，當使用鉻蝕刻液對由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對下層之鉭系半透光性膜的損傷，因此可極力抑制半透光性膜之透過率之變化，於是，易於控制半透光性膜之透過率。
本發明具有以下之構造。
(第1構造) 一種光罩基底，其為用來製造FPD裝置之光罩基底，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，由含有在上述基板上所形成之鉭的材料所構成；及遮光性膜，由含有在上述半透光性膜上所形成之鉻和氮的材料所構成。
(第2構造) 如第1構造之光罩基底，其中，由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜具有複數層構造，各層中含有鉻和氮。
(第3構造) 如第1或第2構造之光罩基底，其中，當使用鉻蝕刻液對由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜進行溼蝕刻時，為抑制對由在下層含有鉭之材料所構成的半透光性膜的損傷，由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜為鉻中含有氮的薄膜。
(第4構造) 如第1至第3構造中任一構造之光罩基底，其中，由含有上述鉭之材料所構成的半透光性膜由鉭所構成之材料、含鉭之材料、含鉭和氮之材料、含氮和氧之材料、含鉭和矽之材料中任一種材料所構成。
(第5構造) 一種用來製造FPD裝置之光罩，其特徵在於：使用如申請專利第1至第4構造中任一構造之光罩基底來製造。
本發明可提供一種光罩基底，當使用鉻蝕刻液對由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對由在下層含有鉭之材料所構成的半透光性膜的損傷，並且，可在不需要蝕刻抑制層的情況下製造出薄膜構造單純的FPD裝置。
又，本發明可提供一種光罩，其可用來製造極力抑制對鉭系半透光性膜圖樣之損害的FPD裝置。
以下詳細說明本發明。
本發明之用來製造FPD裝置之光罩基底及光罩為用來製造FPD裝置之光罩基底，其特徵在於包括：基板；半透光性膜，由含有在上述基板上所形成之鉭的材料所構成；及遮光性膜，由含有在上述半透光性膜上所形成之鉻和氮的材料所構成(第1構造)。
根據上述第1構造之本發明，遮光性膜的鉻中含有氮，遮光性膜被鉻蝕刻液的溼蝕刻速率相當快。因此，當使用鉻蝕刻液對由含有鉻和氮所構成之材料的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對下層之鉭系半透明性膜之損害，並且，可在不需要蝕刻抑制層的情況下製造出薄膜構造單純的FPD裝置。
又，當使用鉻蝕刻液對由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對下層之鉭系半透明性膜之損害，因此可極力抑制半透光性膜之透過率之變化，於是，易於控制半透光性膜之透過率。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜除了可為在鉻(Cr)中單獨含有氮(N)的型態(CrN)之外，也可為對鉻(Cr)和氮(N)加入氧(O)、碳(C)、氫(H)等元素中一種以上之元素的型態(例如CrNO、CrNC、CrNCH、CrNCHO、CrCON等)。
又，藉由由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜(如CrN、CrCN、CrON)，可使溼蝕刻速率比鉻還大，所以效果 較好。又，相較於CrON，CrN薄膜中不含氧，所以，溼蝕刻速率變大，於是效果更好。
在本發明中，上述遮光性膜宜為藉由溼蝕刻步驟製作圖樣的薄膜。
在本發明中，由含鉭之材料所構成的半透光性膜的圖樣化可使用溼蝕刻或乾蝕刻來進行，不過，如上所述，從重視成本面及產能的觀點來看，最好藉由溼蝕刻來進行。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的薄膜構造可為由含有鉻和氮之材料所構成的單層構造或各層為含有鉻和氮之材料所構成的複數層構造(第2構造)。當其為複數層構造時，可為各層之組成皆不同的積層薄膜構造或組成沿著膜厚方向連續變化的薄膜構造。
當其為複數層構造時，由於各層由含有鉻和氮之材料所構成，或者，由於遮光性膜之膜厚方向之全部區域或約略全部區域含有鉻及氮，當使用鉻蝕刻液對複數層構造之遮光性膜進行溼蝕刻步驟時，可極力抑制對下層之鉭系半透光性膜的損害。
又，當遮光性膜本身或構成遮光性膜之一部分的那層為鉻氧化膜系薄膜(如CrO薄膜)時，薄膜中含有氧(薄膜中的氧很多)，使得溼蝕刻速率會比鉻小，所以不宜。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜(單層或複數層構造)宜為在鉻中含有氮的薄膜(單層或複數層構造)(第3構造)，如此，當使用鉻蝕刻液對由含有鉻和氮所構成之材料的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制 對下層之鉭系半透光性膜之損害(第3構造)。
在此，當使用鉻蝕刻液對由含有鉻和氮所構成之材料的遮光性膜進行溼蝕刻時，若對下層之鉭系半透光性膜造成損害，下層之鉭系半透光性膜的透過率上升。在本發明中，由鉭系材料所構成的半透光性膜於光罩製作的前後(光罩基底製作後和光罩製作後)，「從超高壓水銀燈放射出來至少橫跨i線至g線之波長頻寬中之透過率之上升量」(以下稱為「上述既定之透過率之上升量」)宜在5%以下，為了控制在這樣上述既定之透過率之上升量之範圍內，在鉻中含有氮之遮光性膜(單層或複數層構造)是適宜的選擇。同樣地，在本發明中，使上述半透光性膜和在對上述遮光性膜進行圖樣製作時所使用的鉻系材料的蝕刻液接觸2分鐘的前後，從超高壓水銀燈放射出來至少橫跨i線至g線之波長頻寬中之透過率之變化量宜在5%以下。
又，當上述既定之透過率之上升量超過5%時，若應用在實際之光罩製程，將透過率控制在其設定值之±1%內(亦即符合設定值)這點顯得過於嚴格，又，進行滿足透過率之設定值之±1%的產品製造相當困難。
相對於此，當上述既定之透過率之上升量在5%以下時，若應用在實際之光罩製程，將透過率控制在其設定值之±1%內很容易，又，進行滿足透過率之設定值之±1%的產品製造是實際上辦得到的。
氮的含量宜為使上述既定之透過率之變化量為3%以下的含量，理想上最好為使其為1.5%以下，甚至為1.0%以下 的含量。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜(單層或複數層構造)為對鉻蝕刻液之溼蝕刻速率快速的薄膜，不過，當使用鉻蝕刻液對由含有鉻和氮所構成之材料的遮光性膜進行溼蝕刻時，可極力抑制對下層之鉭系半透明性膜之損害，所以為適宜的選擇。又，宜添加用來提高遮光性膜之膜厚方向之整個區域或約略整個區域之溼蝕刻速率的添加元素。提高溼蝕刻速率的添加元素可為氮氣等。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜宜為在鉻中含有氮的薄膜，以使其對鉻蝕刻液之溼蝕刻速率比鉻單體(Cr)之溼蝕刻速率快1.3倍至2倍。
又，在本發明中，其宜為在鉻中含有氮的薄膜，以使其對鉻蝕刻液之溼蝕刻速率在2~3.5nm/秒之範圍內。
由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜中的氮的含量最好在15~60原子百分比的範圍內。當氮的含量不滿15原子百分比時，難以得到提高溼蝕刻速率的效果。又，使上述既定之透過率之變化量在5%以下將很困難。另一方面，當氮的含量超過60原子百分比時，從超高壓水銀燈放射出來橫跨i線至g線之波長頻寬中之吸收係數變小。於是，為得到所要之光學濃度，產生了使膜厚變厚的需要，又由於蝕刻速率變快，圖樣之剖面形狀惡化，無法使圖樣精度提高，所以不宜。
又，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜可進一步含有氧。在此情況下之氧的含量宜比氮的含量少。
在本發明中，由含鉭之材料所構成的半透光性膜宜由鉭所構成之材料、含鉭之材料、含鉭和氮之材料、含氮和氧之材料、含鉭和矽之材料中任一種材料所構成(第4構造)。
具體而言，由含鉭之材料所構成的半透光性膜可為鉭單體(Ta)、氮化鉭(TaN)、氧化鉭(TaO)、氮氧化鉭(TaNO)、含有鉭和矽之材料(TaSi,TaSiN,TaSiO,TaSiON等)、含有鉭、矽、硼之材料(TaSiB,TaSiBN,TaSiBO,TaSiBON等)、含有鉭和硼之材料(TaB,TaBN,TaBO,TaBON等)、含有鉭和鍺之材料(TaGe,TaGeN,TaGeO,TaGeON等)、含有鉭、鍺、矽之材料(TaGeSiB,TaGeSiBN,TaGeSiBO,TaGeSiBON等)等。
又，當使用FPD用大型光罩基底時，若半透光性膜之蝕刻時間變長，半透光性膜圖樣之剖面形狀會惡化，亦即，形狀控制性會惡化，結果其成為CD精度惡化的原因。從加快半透光性膜之溼蝕刻速率的觀點來看，宜在含有上述鉭之材料中選擇Ta,TaN的材料，又，從加快半透光性膜之乾蝕刻速率的觀點來看，宜在含有上述鉭之材料中選擇Ta,TaSiN,TaN的材料。半透光性膜之膜厚最好為2~20nm，甚至3~12nm。
在本發明中，由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的蝕刻液可為含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液等。
在本發明中，由含鉭之材料所構成的半透光性膜的蝕刻液可為氫氧化鈉等。
在本發明中，由含鉭之材料所構成的半透光性膜的乾蝕刻氣體可為氯系氣體或氟系氣體等。
在本發明中，所謂「與蝕刻液接觸」是指吹氣、噴霧、浸漬等使其和各種蝕刻液接觸。
在本發明中，將「從超高壓水銀燈放射出來至少橫跨i線至g線之波長頻寬中之透過率」特別視為問題的理由為，當使用FPD用大型光罩時，利用超高壓水銀燈之i線至g線的廣大波長頻寬，進行多色波曝光，同時，從作為曝光光源之超高壓水銀燈放射出的i線、h線、g線的曝光光線強度(相對強度)幾乎相等，從相對強度來看，i線、h線、g線必須看成是同等重要(參照第3圖)。
在本發明中，例示出超高壓水銀燈可為具有第3圖所示之特性的水銀燈，不過本發明本身不受此限定。
在本發明中，基板可為合成石英、鈉鈣玻璃、無鹼玻璃等對曝光光線具有透光性的基板等。
在本發明中，用來製造FPD裝置之光罩基底及光罩可為用來製造LCD(液晶顯示器)、電漿顯示器、有機EL(electroluminescence)顯示器等FPD裝置的光罩基底及光罩等。
在此，LCD製造用光罩包含製造LCD時所需要之所有光罩，例如，TFT(薄膜電晶體)，其尤其包含用來形成TFT通道部或接觸洞部位、低溫多晶矽TFT、彩色濾光片、反射板(超黑矩陣)等的光罩。其他的顯示裝置製造用光罩包含製造有機EL(electroluminescence)顯示器、電漿顯示器等時 所需要的所有光罩。
本發明之用來製造FPD裝置之光罩的特徵為，使用製造上述本發明之FPD裝置的光罩基底來製造(第5構造)。
關於本發明之用來製造FPD裝置之光罩的製造為，在光罩基底上形成之遮光性膜上藉由溼蝕刻進行圖樣製作，在半透光性膜上藉由溼蝕刻或乾蝕刻進行圖樣製作，形成遮光性膜圖樣及半透光性膜圖樣。
以下使用第2圖來說明使用半透光性膜下置型之FPD用大型光罩基底製造半透光性下置型之灰階光罩的製程的其中一例。
首先，進行依次在透光性基板16表面形成半透光性膜17、遮光性膜18的製程，形成光罩基底20，作為準備(第2(A)圖)。
在此，半透光性膜17可藉由使用金屬Ta、由含有Ta、Si之材料等所構成之濺鍍靶材的濺鍍成膜來形成。其膜厚根據所需要之半透光性膜之透過率(例如20~60%)作適當選定。
又，遮光性膜18可藉由使用氮、氧、甲烷、二氧化碳、一氧化氮、碳酸氣體、碳化氫系氣體或這些混合氣體等之反應性氣體的反應性濺鍍技術，使用由金屬Cr所構成之濺鍍靶材形成一層或多層構造的薄膜(例如附有反射防止薄膜之遮光性膜)。
在形成多層構造之遮光性膜18的情況下，可從透明基板那側依序由氮化鉻薄膜、碳氮化鉻薄膜、氮氧化鉻薄膜 之材料構成。此時，遮光性膜之膜厚方向之約略整體區域含鉻及氮，或者，進一步在各層中含有更多氮，藉此，可提高進行溼蝕刻時之溼蝕刻速率。又，氮化鉻膜由以氮化鉻(CrN)為主成份的一層，可具有例如10~20nm的膜厚。碳氮化鉻膜為以碳氮化鉻(CrCN)為主成份的一層，可具有例如25~60nm的膜厚。氮氧化鉻膜為以氮氧化鉻(CrNO)為主成份的一層，在功能上作為反射防止層，可具有例如15~30nm的膜厚。
又，遮光性膜18在灰階光罩30的製程中，對由含鉭之材料所構成的半透光性膜的蝕刻液或蝕刻氣體具有耐性。
接著，在上述光罩基底20的遮光性膜18上，形成光阻薄膜(正性光阻薄膜、負性光阻薄膜等)，使用電子線或雷射掃描裝置曝光此光阻薄膜，藉由光阻之顯像液使之顯像，形成第一光阻圖樣21(第2(B)圖)。此第一光阻圖樣21形成將所製造之灰階光罩30之透光部14(第2(H)圖)作為開口區域的形狀。又，形成第一光阻圖樣21的光阻可使用酚醛系光阻。
將已形成第一光阻圖樣21的光罩基底20浸漬於鉻蝕刻液中，使用此鉻蝕刻液體並將第一光阻圖樣21作為光罩，對光罩基底20之遮光性膜18進行溼蝕刻步驟(第2(C)圖)。藉由此溼蝕刻步驟，在遮光性膜18上形成遮光性膜圖樣22。
形成上述遮光性膜圖樣22之後，使用光阻剝離液剝離在此遮光性膜圖樣22上所殘留的第一光阻圖樣21(第2(D)圖)。
接著，將遮光性膜圖樣22作為光罩，對半透光性膜17進行溼蝕刻步驟或乾蝕刻步驟，形成半透光性膜圖樣23(第2(E)圖)。藉由這些遮光性膜圖樣22及半透光性膜圖樣23，形成透光部14。
如上所述，形成半透光性膜圖樣23之後，針對構成遮光性膜圖樣22的遮光性膜18，進行去除所要部分以外的製程。亦即，在遮光性膜圖樣22及透光性基板16上形成光阻薄膜，以和前述相同的方式曝光、顯像此光阻薄膜，形成第二光阻圖樣24(第2(F)圖)。此第二光阻圖樣24形成將灰階部15作為開口區域的形狀。接著，將第二光阻圖樣24作為光罩，使用上述鉻蝕刻液對構成遮光性膜圖樣22的遮光性膜18進一步進行溼蝕刻步驟(第2(G)圖)。
之後，使用光阻剝離液剝離殘留的第二光阻圖樣24。最後，得到灰階光罩30，其具有遮光部13，該遮光部13為由半透光性膜17所構成的灰階部15、遮光性膜18及半透光性膜17的積層(第2(H)圖)。
又，在第2圖所示之半透光性膜下置型(先裝載)之灰階光罩的製程中，半透光性膜17包含遮光性膜18的重疊蝕刻時間，和鉻蝕刻液接觸的時間最長合計約為2分鐘。
以下將根據實施例進一步詳細說明本發明。
(第1實施例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜的薄膜形成。具體來說，使用鉭靶材，將氬氣作為濺鍍氣體，為使此半透光性膜在i線(365nm)的波長中有40%的透過率，形成膜厚4nm的鉭(Ta)薄膜。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，先將氬氣和氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度15nm的CrN薄膜(N：40原子百分比)，接著將氬氣、甲烷、氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度65nm的CrCN薄膜(N：10原子百分比，C：10原子百分比)，然後，將氬氣和一氧化氮氣體作為濺鍍氣體，形成厚度25nm的CrON薄膜(N：30原子百分比，0：30原子百分比)，如此連續形成薄膜而成為遮光性膜。又，各層薄膜分別為組成傾斜膜。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光 度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量減少為3%以下。此外，所謂光罩製作前後的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量，是指使用形成半透光性膜17之後所測定之分光透過率和在製作光罩之後於灰階部15所測定之分光透過率所算出的值。此點亦在之後所說明的所有範例中適用。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的損害。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的粗糙表面。
(第2實施例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜的薄膜形成。具體來說，使用鉭靶材，將氬氣及氮氣的混合氣體作為濺鍍氣體，藉由DC磁控反應性濺鍍技術，形成厚度6nm的氮化鉭(TaN)薄膜，以使此半透光性膜在i線(365nm)之波長中的透過率為40%。此薄膜組成為70原子百分比的Ta和30原子百分比的N。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由含有鉻和氮之 材料所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，先將氬氣和氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度15nm的CrN薄膜(N：40原子百分比)，接著將氬氣、甲烷、氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度65nm的CrCN薄膜(N：10原子百分比，C：10原子百分比)，然後，將氬氣和一氧化氮氣體作為濺鍍氣體，形成厚度25nm的CrON薄膜(N：30原子百分比，0：30原子百分比)，如此連續形成薄膜而成為遮光性膜。又，各層薄膜分別為組成傾斜膜。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量減少為3%以下。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的 損害。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的粗糙表面。
(第3實施例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜的薄膜形成。具體來說，使用鉭靶材，將氬氣及氧氣的混合氣體作為濺鍍氣體，藉由DC磁控反應性濺鍍技術，形成厚度12nm的氧化鉭(TaO)薄膜，以使此半透光性膜在i線(365nm)之波長中的透過率為40%。此薄膜組成為38原子百分比的Ta和62原子百分比的O。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，先將氬氣和氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度15nm的CrN薄膜(N：40原子百分比)，接著將氬氣、甲烷、氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度65nm的CrCN薄膜(N：10原子百分比，C：10原子百分比)，然後，將氬氣和一氧化氮氣體作為濺鍍氣體，形成厚度25nm的CrON薄膜(N：30原子百分比，0：30原子百分比)，如此連續形成薄膜而成為遮光性膜。又，各層薄膜分別為組成傾斜膜。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量減少為3%以下。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的損害。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的粗糙表面。
(第4實施例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜 的薄膜形成。具體來說，使用矽化鉭靶材，將氬氣作為濺鍍氣體，藉由DC磁控反應性濺鍍技術，形成厚度6nm的矽化鉭(TaSi)薄膜，作為半透光性膜。此薄膜組成為Ta：Si＝1：4(原子百分比)。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，先將氬氣和氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度15nm的CrN薄膜(N：40原子百分比)，接著將氬氣、甲烷、氮氣作為濺鍍氣體，形成厚度65nm的CrCN薄膜(N：10原子百分比，C：10原子百分比)，然後，將氬氣和一氧化氮氣體作為濺鍍氣體，形成厚度25nm的CrON薄膜(N：30原子百分比，0：30原子百分比)，如此連續形成薄膜而成為遮光性膜。又，各層薄膜分別為組成傾斜膜。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於由含有鉻和氮之材料所構成的遮光性膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光 度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量減少為3%以下。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的損害。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看不出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的粗糙表面。
(第1比較例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜的薄膜形成。具體來說，使用鉭靶材，將氬氣作為濺鍍氣體，為使此半透光性膜在i線(365nm)的波長中有40%的透過率，形成膜厚4nm的鉭(Ta)薄膜。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由鉻所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，將氬氣作為濺鍍氣體，形成厚度60nm的鉻薄膜而成為遮光性膜。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於鉻膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量增加至7%以上。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看得出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的損害。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看得出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的粗糙表面。
(第2比較例)
(光罩基底之製作) 基板使用了大型玻璃基板(合成石英(QZ)，厚度10mm，大小850mm×1200mm)。
在上述基板上，使用大型濺鍍裝置，進行半透光性膜的薄膜形成。具體來說，使用鉭靶材，將氬氣作為濺鍍氣體，形成膜厚4nm的鉭(Ta)薄膜作為半透光性膜。
接著，在上述半透光性膜之上，形成由含有鉻和氧之 材料所構成的遮光性膜。具體來說，使用鉻靶材，將氬氣和氧氣的混合氣體作為濺鍍氣體，形成厚度30nm的CrO薄膜，接著，將氬氣作為濺鍍氣體，形成厚度60nm的Cr薄膜，然後，將氬氣和氧氣的混合氣體作為濺鍍氣體，形成厚度30nm的CrO薄膜，如此連續形成薄膜而成為遮光性膜。此薄膜組成為Cr：O＝2：3(原子百分比)。
藉由以上的製程，製作FPD用大型光罩基底。
又，測定在基板上形成半透光性膜的階段中橫跨i線至g線的波長頻寬的分光透過率。
(光罩之製作) 接著，根據上述第2圖所示之半透光性膜下置型之灰階光罩製程製造光罩。此時，關於由氧化鉻膜的蝕刻液，在常溫下使用含有硝酸銨鈰和過氯酸的蝕刻液，接觸時間(蝕刻時間)合計在2分鐘以內。
(評估) 製作光罩之後的灰階部15中的分光透過率藉由分光光度計(日立製作所社製U－4100)來測定。最後，光罩製作前後(光罩基底製作後和光罩製作後)的灰階部15中橫跨i線至g線的波長頻寬的透過率變化量增加至10%以上。
又，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的表面(上面)的表面狀態之後，看得出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致的損害比第1比較例嚴重。
再者，在使用電子顯微鏡觀察灰階部15的剖面(側面)的表面狀態之後，看得出鉻系薄膜之蝕刻液之侵蝕所導致 的粗糙表面比第1比較例嚴重。
以上揭示了最佳實施例子來說明本發明，然而本發明不受上述實施例所限定。
1‧‧‧遮光部
1’‧‧‧和遮光部1對應的部分
2‧‧‧透光部
2’‧‧‧和透光部2對應的部分
3‧‧‧灰階部
3’‧‧‧和灰階部3對應的部分
3a‧‧‧半透光性膜
13‧‧‧遮光部
14‧‧‧透光部
15‧‧‧灰階部
16‧‧‧透光性基板
17‧‧‧半透光性膜
18‧‧‧透光性膜
20‧‧‧光罩基底
21‧‧‧第一光阻圖樣
22‧‧‧遮光性膜圖樣
23‧‧‧半透光性膜圖樣
24‧‧‧第二光阻圖樣
30‧‧‧灰階光罩
第1圖為用來說明具有半透光性膜之灰階光罩的圖，第1(A)圖為部分平面圖，第1(B)圖為部分剖面圖。
第2(A)~(H)圖為用來說明半透光性膜下置型之灰階光罩及其製程的圖。
第3圖為表示作為曝光光源之超高壓水銀燈之分光分佈的圖。
13‧‧‧遮光部
14‧‧‧透光部
15‧‧‧灰階部
16‧‧‧透光性基板
17‧‧‧半透光性膜
18‧‧‧透光性膜
20‧‧‧光罩基底
21‧‧‧第一光阻圖樣
22‧‧‧遮光性膜圖樣
23‧‧‧半透光性膜圖樣
24‧‧‧第二光阻圖樣
30‧‧‧灰階光罩

Claims (16)

  1. 一種光罩基底，用來製作用於製造平板顯示器裝置的光罩，其特徵在於包括：半透光性膜，由含有在上述基板上所形成之鉭的材料所構成；及基板；遮光性膜，由含有在上述半透光性膜上所形成之鉻和氮的材料所構成；其中上述遮光性膜是藉由溼蝕刻而被圖樣化的膜；以及上述半透光性膜在對上述遮光性膜的溼蝕刻的前後，橫跨i線至g線之波長頻寬中之透過率之變化量在5%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之光罩基底，其中，上述遮光性膜的膜中氮含量為15~60原子%。
  3. 如申請專利範圍第1項之光罩基底，其中，由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜具有複數層構造，各層中含有鉻和氮。
  4. 如申請專利範圍第3項之光罩基底，其中，上述遮光性膜各層的氮含量為15~60原子%。
  5. 如申請專利範圍第3項之光罩基底，其中，上述遮光性膜之接觸上述半透光性膜那一側的層是由不含氧的氮化鉻構成。
  6. 如申請專利範圍第1項之光罩基底，其中，當使用鉻蝕刻液對由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性 膜進行溼蝕刻時，為抑制對由在下層含有鉭之材料所構成的半透光性膜的損傷，由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜為鉻中含有氮的薄膜。
  7. 如申請專利範圍第1項之光罩基底，其中，上述半透光性膜由選自TaN、TaO、TaNO、TaB、TaBN、TaBO、TaBON、TaSi、TaSiN、TaSiO、TaSiON、TaSiB、TaSiBN、TaSiBO、TaSiBON、TaGe、TaGeN、TaGeO、TaGeON、TaGeSiB、TaGeSiBN、TaGeSiBO以及TaGeSiBON的材料所構成。
  8. 一種光罩，用來製造平板顯示器裝置，其特徵在於：使用如申請專利範圍第1至7項中任一項之光罩基底來製造。
  9. 一種光罩的製造方法，上述光罩用來製造平板顯示器裝置，其特徵在於包括：使用一光罩基底，上述光罩基底由基板、半透光性膜、遮光性膜構成，上述半透光性膜由形成於上述基板上的含鉭材料構成，上述遮光性膜由連接上述半透光性膜而形成的含鉻與氮的材料構成；以及對上述遮光性膜進行藉由溼蝕刻的圖樣化；其中在對上述遮光性膜的溼蝕刻的前後，上述半透光性膜之橫跨i線至g線之波長頻寬中之透過率之變化量在5%以下。
  10. 如申請專利範圍第9項之光罩的製造方法，其中， 對上述遮光性膜的溼蝕刻，是使用含硝酸銨鈰的蝕刻液。
  11. 如申請專利範圍第9項之光罩的製造方法，其中，藉由使用含氫氧化鈉的蝕刻液的溼蝕刻，對上述半透光性膜進行圖樣化。
  12. 如申請專利範圍第9項之光罩的製造方法，其中，上述遮光性膜的膜中氮含量為15~60原子%。
  13. 如申請專利範圍第9項之光罩的製造方法，其中，由含有上述鉻和氮之材料的材料所構成的遮光性膜具有複數層構造，各層中含有鉻和氮。
  14. 如申請專利範圍第13項之光罩的製造方法，其中，上述遮光性膜各層的氮含量為15~60原子%。
  15. 如申請專利範圍第12項之光罩的製造方法，其中，上述遮光性膜之接觸上述半透光性膜那一側的層是由不含氧的氮化鉻構成。
  16. 如申請專利範圍第9項之光罩的製造方法，其中，上述半透光性膜由選自TaN、TaO、TaNO、TaB、TaBN、TaBO、TaBON、TaSi、TaSiN、TaSiO、TaSiON、TaSiB、TaSiBN、TaSiBO、TaSiBON、TaGe、TaGeN、TaGeO、TaGeON、TaGeSiB、TaGeSiBN、TaGeSiBO以及TaGeSiBON的材料所構成。
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