JP7166975B2 - Photomask blank, photomask manufacturing method, and display device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、マスクブランク及びフォトマスクに関し、特に、FPDデバイスを製造するためのマスクブランク(フォトマスク用のブランク)、係るマスクブランクを用いて製造されたフォトマスク(転写マスク)等に関する。 The present invention relates to mask blanks and photomasks, and more particularly to mask blanks (photomask blanks) for manufacturing FPD devices, photomasks (transfer masks) manufactured using such mask blanks, and the like.
FPD用マスクの分野において、半透光性膜(いわゆるグレートーンマスク用ハーフ透光性膜)を有するグレートーンマスク(多階調マスクとも言う。)を用いてマスク枚数を削減する試みがなされている(非特許文献1)。
ここで、グレートーンマスクは、図11(1)に示すように、透明基板(透光性基板)上に、遮光部1と、透過部2と、グレートーン部3とを有する。グレートーン部3は、透過量を調整する機能を有し、例えば、図11(1)に示すようにグレートーンマスク用半透光性膜(ハーフ透光性膜)3a’を形成した領域を形成した領域であって、これらの領域を透過する光の透過量を低減しこの領域による照射量を低減して、係る領域に対応するフォトレジストの現像後の膜減りした膜厚を所望の値に制御することを目的として形成される。
In the field of FPD masks, attempts have been made to reduce the number of masks by using a gray-tone mask (also referred to as a multi-tone mask) having a semi-transparent film (so-called half-transparent film for gray-tone mask). (Non-Patent Document 1).
Here, as shown in FIG. 11(1), the gray-tone mask has a light-
グレートーンマスクを、ミラープロジェクション方式やレンズを使ったレンズ方式の大型露光装置に搭載して使用する場合、グレートーン部3を通過した露光光は全体として露光量が足りなくなるため、このグレートーン部3を介して露光したポジ型フォトレジストは膜厚が薄くなるだけで基板上に残る。つまり、レジストは露光量の違いによって通常の遮光部1に対応する部分とグレートーン部3に対応する部分で現像液に対する溶解性に差ができるため、現像後のレジスト形状は、図11(2)に示すように、通常の遮光部1に対応する部分1’が例えば約1μm、グレートーン部3に対応する部分3’が例えば約0.4~0.5μm、透過部2に対応する部分はレジストのない部分2’となる。そして、レジストのない部分2’で被加工基板の第1のエッチングを行い、グレートーン部3に対応する薄い部分3’のレジストをアッシング等によって除去しこの部分で第2のエッチングを行うことによって、1枚のマスクで従来のマスク2枚分の工程を行い、マスク枚数を削減する。
また、最近では、上記のグレートーンマスクを、近接露光(プロジェクション露光)方式の大型露光装置に搭載し、カラーフィルター用のフォトスペーサー形成のために用いられている。
When a gray-tone mask is mounted on a large-scale exposure apparatus using a mirror projection method or a lens method, the amount of exposure light passing through the gray-
Recently, the above gray-tone mask is installed in a large-scale exposure apparatus of the proximity exposure (projection exposure) method and used for forming photospacers for color filters.
上記図11(1)に示すグレートーンマスクは、例えば、特許文献1に記載しているマスクブランクを用いて製造される。特許文献1に記載されているマスクブランクは、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有し、前記半透光性膜は、超高圧水銀灯から放射され、少なくともi線からg線に渡る波長帯域において、半透光性膜の透過率の変動幅が5%未満の範囲内となるように制御された膜であることを特徴としている。この半透光性膜としては、具体的に、CrN(膜厚20~250オングストローム(2~25nm)、MoSi4(膜厚15~200オングストローム(1.5~20nm)などの材料と膜厚が例示されている。
The gray-tone mask shown in FIG. 11(1) is manufactured using a mask blank described in
上記特許文献1に例示された材料を用いて、所望の透過率を有する半透光性膜を形成する場合、前記半透光性膜の膜厚を制御して行うことになるが、サイズの大きいグレートーンマスクを作製する場合には、基板面内での膜厚分布による透過率分布が発生し、面内透過率均一性が良好なグレートーンマスクの製造が難しくなってきている。
また、マスクブランクにおける半透光性膜の成膜プロセスにおいて、設計膜厚通りに成膜するが、半透光性膜の膜厚が1.5nm~30nm程度と薄いため、設計膜厚通りに成膜することは難しく、設計膜厚に対して10%程度の膜厚差が生じることがある。半透光性膜に関して膜厚による透過率の変動幅について考慮せずに膜設計を行った場合、上記のように、半透光性膜の膜厚が設計値からずれたときに、透過率が変化するという問題があった。
When forming a semi-translucent film having a desired transmittance using the materials exemplified in
In addition, in the film formation process of the semi-transparent film in the mask blank, the film is formed according to the designed film thickness. It is difficult to form a film, and a film thickness difference of about 10% may occur with respect to the designed film thickness. If the semi-translucent film is designed without considering the fluctuation range of the transmittance due to the thickness, as described above, when the thickness of the semi-translucent film deviates from the design value, the transmittance There was a problem of changing
また、特に、グレートーンマスクを近接露光方式の大型露光装置に搭載して、被転写体にパターン転写を行う場合、グレートーンマスクと被転写体との間隔が狭いために、グレートーンマスク表面に異物が付着するのを防止するペリクルを使用することができない。従って、通常、複数回グレートーンマスクを使用した後、グレートーンマスク表面に付着した異物を除去するために、アルカリや酸を用いた薬液洗浄が行なわれるが、上記薬液洗浄により半透光性膜の膜減りが発生し、半透光性膜の透過率が変化するという問題が発生している。 In particular, when a gray-tone mask is installed in a large proximity exposure type exposure apparatus and a pattern is transferred onto an object to be transferred, the distance between the gray-tone mask and the object to be transferred is small, so the surface of the gray-tone mask becomes A pellicle that prevents foreign matter from adhering cannot be used. Therefore, after using the gray-tone mask for a number of times, chemical cleaning using alkali or acid is usually performed to remove foreign matter adhering to the surface of the gray-tone mask. film reduction occurs, and the transmittance of the semitransparent film changes.
そこで本発明は、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するFPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランク及びフォトマスクに関し、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention relates to a photomask blank and a photomask for manufacturing an FPD device having at least a semi-transparent film having a function of adjusting the amount of transmission on a translucent substrate, and a film of the semi-translucent film An object of the present invention is to provide a photomask blank and a photomask having a semi-transparent film with a small change in transmittance with respect to a change in thickness.
本発明の様々な態様について以下に説明する。
(構成1)
透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を少なくとも有するFPDデバイスを製造するためのフォトマスクブランクであって、
前記半透光性膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、
前記半透光性膜は、露光光に対する透過率が10%以上60%以下、位相差が0度以上120度以下であり、かつ、前記半透光性膜の膜厚が、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±2%以内となるように制御できる特性を有し、
前記特性が得られるよう屈折率n及び消衰係数kを有する半透光性膜の材料を選定してなることを特徴とするフォトマスクブランク。
Various aspects of the invention are described below.
(Configuration 1)
A photomask blank for manufacturing an FPD device having at least a semitransparent film having a function of adjusting the amount of transmission on a translucent substrate,
the semitransparent film is made of a transition metal silicide-based material containing a transition metal, silicon, and any of oxygen and nitrogen, or a chromium-based material containing chromium and any of oxygen and nitrogen;
The semi-translucent film has a transmittance of 10% or more and 60% or less and a phase difference of 0 degree or more and 120 degrees or less with respect to exposure light, and the film thickness of the semi-translucent film is the transmittance and When the set film thickness for obtaining the phase difference fluctuates in the range of ±3 nm, the transmittance at the exposure wavelength can be controlled so that the fluctuation range is within ±2%,
A photomask blank characterized by selecting a material for a semitransparent film having a refractive index n and an extinction coefficient k so as to obtain the above characteristics.
(構成2)
前記半透光性膜の膜厚は、40nm以上120nm以下であることを特徴とする構成1記載のフォトマスクブランク。
(構成3)
前記半透光性膜は、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率は減少する傾向を有することを特徴とする構成1または2に記載のフォトマスクブランク。
(Configuration 2)
The photomask blank according to
(Composition 3)
When the semi-translucent film fluctuates within a range of ±3 nm with respect to the set film thickness for obtaining the transmittance and phase difference, the
(構成4)
前記半透光性膜上に遮光膜を有することを特徴とする構成1乃至3の何れに記載のフォトマスクブランク。
(構成5)
前記透光性基板と前記半透光性膜との間に遮光膜パターンを有することを特徴とする構成1乃至3の何れかに記載のフォトマスクブランク。
(Composition 4)
4. The photomask blank according to any one of
(Composition 5)
The photomask blank according to any one of
(構成6)
構成1乃至5のいずれかに記載のフォトマスクブランクを用いるフォトマスクの製造方法。
(構成7)
構成6に記載のフォトマスクのパターンを転写することにより、表示装置を製造する表示装置の製造方法。
(Composition 6)
A method for manufacturing a photomask using the photomask blank according to any one of
(Composition 7)
A display device manufacturing method for manufacturing a display device by transferring the pattern of the photomask according to Structure 6.
本発明のフォトマスクブランクによれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを提供できる。
また、本発明のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを提供できる。
また、本発明の表示装置の製造方法によれば、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じない表示装置を提供できる。
According to the photomask blank of the present invention, it is possible to provide a photomask blank having a semi-transparent film that can control the change in transmittance to be small with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film.
Further, according to the method of manufacturing a photomask of the present invention, it is possible to provide a photomask having a semi-transparent film pattern that can control the change in transmittance to be small with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film.
Further, according to the manufacturing method of the display device of the present invention, it is possible to provide a display device in which the CD error of pattern transfer due to the photomask does not occur.
実施の形態1(実施の形態1-1、1-2、1-3)
実施の形態1では、透光性基板上に、透過量を調整する機能を有する半透光性膜を備えたフォトマスクブランクについて説明する。
図1は実施の形態1-1にかかるフォトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図1に示すフォトマスクブランク10は、透光性基板20と、透光性基板20上に形成された半透光性膜30とを備える。
Embodiment 1 (Embodiments 1-1, 1-2, 1-3)
In
FIG. 1 is a schematic diagram showing the film structure of a photomask blank 10 according to Embodiment 1-1.
A
図2は実施の形態1-2にかかるフォトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図2に示すフォトマスクブランク10は、上述の実施の形態1-1のフォトマスクブランクにおいて、半透光性膜30上に、遮光膜40を備えたフォトマスクブランクである。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the film structure of the photomask blank 10 according to the embodiment 1-2.
The photomask blank 10 shown in FIG. 2 is a photomask blank provided with a light-shielding
図3は実施の形態1-3にかかるフォトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図3に示すフォトマスクブランク10は、上述の実施の形態1-1のフォトマスクブランクにおいて、透光性基板20と半透光性膜30の間に、遮光膜40をエッチングにより所定のパターンに形成された遮光膜パターン40aを備えたフォトマスクブランクである。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the film structure of the photomask blank 10 according to the embodiment 1-3.
The photomask blank 10 shown in FIG. 3 is the same as the photomask blank of the above-described embodiment 1-1, but a light-shielding
以下、実施の形態1-1から1-3のフォトマスクブランク10を構成する透光性基板20、半透光性膜30、遮光膜40及びエッチング阻止膜について説明する。
The
[透光性基板20]
透光性基板20は、露光光に対して透明である。透光性基板20は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して85%以上の透過率、好ましくは90%以上の透過率を有するものである。透光性基板20は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO2-TiO2ガラス等)などのガラス材料で構成することができる。透光性基板20が低熱膨張ガラスから構成される場合、透光性基板20の熱変形に起因する位相シフト膜パターンの位置変化を抑制することができる。また、表示装置用途で使用される透光性基板20は、一般に矩形状の基板であって、該透光性基板の短辺の長さは300mm以上であるものが使用される。本発明は、透光性基板の短辺の長さが300mm以上の大きなサイズであっても、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率変動を小さく制御できる半透光性膜が形成されたフォトマスクブランクである。
[Translucent substrate 20]
The
[半透光性膜30]
半透光性膜30は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料で構成される。遷移金属シリサイド系材料における遷移金属としては、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)などが好適である。
[Semi-translucent film 30]
The
また、半透光性膜30は、露光光における光学特性(透過率、膜厚変化に対する透過率特性、位相差)を調整するために、酸素及び窒素の何れかを含む。
半透光性膜30における窒素は、同じく軽元素成分である酸素と比べて、屈折率と消衰係数を下げない効果がある。従って、半透光性膜30の膜厚を薄くする効果が得られる。なお、半透光性膜30に含まれる窒素の含有率は、20原子%以上60原子%以下であることが好ましい。
半透光性膜30における酸素は、同じく軽元素成分である窒素比べて、屈折率と消衰係数を下げる効果がある。従って、半透光性膜30において、所望の透過率を得るための調整が可能となる。ただし、半透光性膜30に酸素を入れすぎると、パターンのエッチング特性として透光性基板との界面に喰われが発生しやすくなる。半透光性膜30に酸素が含まれる場合は、酸素の含有率は、0原子%超30原子%以下であることが好ましい。
また、半透光性膜30には、上述した酸素、窒素の他に、膜応力の低減やウェットエッチングレートを制御する目的で、炭素やヘリウム、クリプトン、キセノンなどの希ガスを含有してもよい。
In addition, the
Nitrogen in the
Oxygen in the
In addition to oxygen and nitrogen described above, the
遷移金属シリサイド系材料としては、例えば、遷移金属シリサイドの窒化物、遷移金属シリサイドの酸化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化炭化物などが挙げられる。また、遷移金属シリサイド系材料は、モリブデンシリサイド系材料(MoSi系材料)、ジルコニウムシリサイド系材料(ZrSi系材料)、モリブデンジルコニウムシリサイド系材料(MoZrSi系材料)であると、ウェットエッチングによる優れたパターン断面形状が得られやすいという点で好ましく、特にモリブデンシリサイド系材料(MoSi系材料)であると好ましい。 Examples of transition metal silicide-based materials include nitrides of transition metal silicides, oxides of transition metal silicides, oxynitrides of transition metal silicides, and oxynitride carbides of transition metal silicides. In addition, when the transition metal silicide-based material is a molybdenum silicide-based material (MoSi-based material), a zirconium silicide-based material (ZrSi-based material), or a molybdenum zirconium silicide-based material (MoZrSi-based material), an excellent pattern cross section can be obtained by wet etching. A molybdenum silicide-based material (MoSi-based material) is particularly preferable because it is easy to obtain a shape.
半透光性膜30に含まれる遷移金属とケイ素の原子比率は、遷移金属:ケイ素=1:3以上1:15以下であることが好ましい。この範囲であると、半透光性膜30の洗浄耐性(薬液耐性)を高めることができる。さらに洗浄耐性を高める視点からは、半透光性膜30に含まれる遷移金属とケイ素の原子比率は、遷移金属:ケイ素=1:4以上1:15以下、さらに好ましくは、遷移金属:ケイ素=1:5以上1:15以下が望ましい。
The atomic ratio of the transition metal and silicon contained in the
また、クロム系材料としては、例えば、クロムの窒化物、クロムの酸化物、クロムの酸化窒化物、クロムの酸化炭化物、クロムの窒化炭化物、クロムの酸化窒化炭化物などが挙げられる。 Examples of chromium-based materials include chromium nitrides, chromium oxides, chromium oxynitrides, chromium oxycarbides, chromium oxynitrides, and chromium oxynitride carbides.
露光光に対する半透光性膜30の透過率は、半透光性膜30として必要な値を満たす。半透光性膜30の透過率は、露光光に含まれる所定の波長の光(以下、代表波長という)に対して、10%以上60%以下であり、より好ましくは、20%以上60%以下であり、さらに好ましくは、30%以上50%以下である。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、半透光性膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した透過率を有する。例えば、露光光がi線、h線及びg線を含む複合光である場合、半透光性膜30は、i線(波長:365nm)、h線(波長:405nm)及びg線(波長:436nm)のいずれかに対して、上述した透過率を有する。
The transmittance of the
また、半透光性膜30の位相差は、露光光に含まれる所定の波長の光(以下、代表波長という)に対して、0度以上120度以下であり、より好ましくは、0度以上110度以下、さらに好ましくは0度以上100度以下、さらに好ましくは0度以上90度以下である。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、半透光性膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した位相差を有する。例えば、露光光がi線、h線及びg線を含む複合光である場合、半透光性膜30は、i線(波長:365nm)、h線(波長:405nm)及びg線(波長:436nm)のいずれかに対して、上述した位相差を有する。
In addition, the phase difference of the
さらに、本発明(本実施の形態1~3)における半透光性膜30の膜厚が、前記透過率(10%以上60%以下)及び位相差(0度以上120度以下)を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±2%以内となるように制御できる特性を有することにより、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜を有するフォトマスクブランク及びフォトマスクが得られる。
Furthermore, the thickness of the
半透光性膜30の材料としては、透過率(10%以上60%以下)及び位相差(0度以上120度以下)を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±2%以内となるように制御できる屈折率n、消衰係数kを有するものを選定する。
As for the material of the
上記のような屈折率n、消衰係数kの設計思想は、従来の所定の波長帯域(例えば、313nm以上436nm以下の波長範囲、この範囲を含むより広い波長範囲)における半透光性膜の透過率の変動幅を所定の範囲以内となることを重点におく材料設計、屈折率n、消衰係数kの設計思想とは異なる。
本発明は、上記所定の波長帯域の制約をなくす設計思想であり、例えば、複数の波長に対する材料設計、屈折率n、消衰係数kの設計思想でなくてよく、例えば、代表波長1つに対する材料設計、屈折率n、消衰係数kの設計思想でよい。
The design concept of the refractive index n and the extinction coefficient k as described above is based on the conventional semitransparent film in a predetermined wavelength band (for example, a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, a wider wavelength range including this range). This is different from the design concept of material design, refractive index n, and extinction coefficient k, in which emphasis is placed on keeping the fluctuation range of transmittance within a predetermined range.
The present invention is a design concept that eliminates the restrictions on the predetermined wavelength band. A design concept of material design, refractive index n, and extinction coefficient k may be used.
また、上記のような屈折率n、消衰係数kの設計思想は、従来の露光に寄与する主要波長(例えば、i線、h線、g線)に対する半透光性膜の透過率の変動幅を所定の範囲以内することに重点におく従来の材料設計、屈折率n、消衰係数kの設計思想とは異なる。
本発明は、露光に寄与する主要波長(例えば、i線、h線、g線)に対応する制約をなくす設計思想であり、例えば、代表波長1つに対する材料設計、屈折率n、消衰係数kの設計思想でよい。
In addition, the design concept of the refractive index n and the extinction coefficient k as described above is based on the fluctuation of the transmittance of the semi-transparent film with respect to the major wavelengths (for example, i-line, h-line, and g-line) that contribute to conventional exposure. It is different from the conventional material design, the refractive index n, and the extinction coefficient k design concept, which focuses on keeping the width within a predetermined range.
The present invention is a design concept that eliminates restrictions corresponding to major wavelengths (e.g., i-line, h-line, g-line) that contribute to exposure. For example, material design for one representative wavelength, refractive index n, extinction coefficient The design concept of k may be used.
基本的に、半透光性膜の膜厚と透過率は逆比例(反比例)の関係にあり、通常は、半透光性膜の膜厚が増えると透過率が下がる(右肩下がりグラフになる)関係にある。
本発明において、半透過膜の膜厚が増加しても透過率が変動しない現象は、狙いとする透過率(設定膜厚)の前後で、膜厚が増えると、透過率としては下がっていくはずだが、裏面反射率が低下することで、透過率の下がる分を補うようなことが起きている。このため、透過率と裏面反射率とのバランスが取れ、膜厚の変動に対して透過率の変動がゆるやかになる現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。本発明では、裏面反射率が下がる領域で、狙いとする透過率の近辺にとどまる現象が起きている。
これに対し、狙いとする透過率(設定膜厚)の前後で、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合には、膜厚が増えると単純に透過率が下がることと、裏面反射で損失する分も増えることで透過光がその分減る、というダブルの効果で、膜厚の変動に対して透過率が敏感に変動するという現象が起き、膜厚の変動に対する透過率変動が大きくなる。
本発明では、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が底を打っている態様(裏面反射率が低下から上昇に変化する際に裏面反射率が下がっていない態様)においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。同様に、狙いとする透過率の近辺で、裏面反射率が下がってはいない態様においても、膜厚が増えると裏面反射率が上昇する関係にある場合に比べ、膜厚の変動に対する透過率変動が小さくなる。
Basically, the film thickness and transmittance of the semi-transparent film are inversely proportional (inversely proportional). become) relationship.
In the present invention, the phenomenon that the transmittance does not change even if the thickness of the semi-transparent film increases is that before and after the target transmittance (set film thickness), as the film thickness increases, the transmittance decreases. Although it should be, the decrease in back surface reflectance compensates for the decrease in transmittance. Therefore, the transmittance and the rear surface reflectance are balanced, and a phenomenon occurs in which the change in transmittance becomes gentle with respect to the change in film thickness, and the change in transmittance with respect to the change in film thickness becomes small. In the present invention, a phenomenon occurs in which the transmittance stays close to the target in the region where the back surface reflectance decreases.
On the other hand, before and after the target transmittance (set film thickness), when there is a relationship in which the back surface reflectance increases as the film thickness increases, the transmittance simply decreases as the film thickness increases, Transmittance changes sensitively to changes in film thickness due to the double effect that the amount of loss due to back surface reflection increases and the amount of transmitted light decreases accordingly. becomes larger.
In the present invention, even in an aspect in which the back surface reflectance bottoms out in the vicinity of the target transmittance (an aspect in which the back surface reflectance does not decrease when the back surface reflectance changes from a decrease to an increase), the film thickness The change in transmittance with respect to the change in film thickness is smaller than in the case where the reflectance on the rear surface increases as . Similarly, even in the case where the back surface reflectance does not decrease in the vicinity of the target transmittance, compared to the case where the back surface reflectance increases as the film thickness increases, the change in transmittance with respect to the change in film thickness becomes smaller.
半透光性膜30の膜厚は、透過率(10%以上60%以下)及び位相差(0度以上120度以下)を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±2%以内となる任意の膜厚を設定することができる。
但し、例えば、30nm以下といった薄膜の場合、設計膜厚通りに成膜することが難しいので、半透光性膜30の膜厚は40nm以上が好ましい。
半透光性膜30をパターニングした際の断面形状や、半透光性膜30をパターニングする際のエッチング時間を考慮すると120nm以下が好ましい。
以上の点から、半透光性膜30の膜厚は、40nm以上120nm以下が好ましく、さらに好ましくは、45nm以上110nm以下、さらに好ましくは50nm以上100nm以下が望ましい。
When the film thickness of the
However, for example, in the case of a thin film of 30 nm or less, it is difficult to form a film according to the designed film thickness.
Considering the cross-sectional shape when patterning the
From the above points, the thickness of the
半透光性膜30の設定膜厚は、好ましくは、上記膜厚範囲内で任意に定めることができる。例えば、半透光性膜30の膜厚を中心値に定めたり、膜減りを考慮して上限値に定めたり、あるいは、成膜の誤差を考慮して上限値から成膜誤差の分だけ下限値側に定めたりすることができる。
Preferably, the set film thickness of the
半透光性膜30の膜厚と、透過率及び位相差との関係を表すグラフ(さらに、n、kを変化させて得られるグラフ群)において、半透光性膜30が所定の透過率(10%以上60%以下)、位相差(0度以上120度以下)となり、かつ、半透光性膜30の膜厚変動に対する透過率の変動が小さい箇所(膜厚範囲)、視覚的には上記グラフにおける設定透過率(横軸)において、膜厚―透過率曲線のなす角が小さな箇所(フラットな箇所)に対応する半透光性膜30の膜厚と、屈折率n、消衰係数kを設定し、使用する。
In the graphs showing the relationship between the thickness of the
例えば、半透光性膜30が、金属シリサイド系材料であって、露光光(h線:波長405nm)に対する透過率が30%以上50%以下、位相差が0度以上120度以下の場合においては、半透光性膜30の屈折率nは、2.35以上2.55以下、消衰係数は、0.2以上0.45以下となる材料を選定する。
また、半透光性膜30が、クロム系材料であって、露光光(h線:波長405nm)に対する透過率が30%以上50%以下、位相差が0度以上120度以下の場合においては、半透光性膜30の屈折率nは、2.20以上2.55以下、消衰係数は、0.45以上0.50以下となる材料を選定する。
半透光性膜30は、スパッタリング法により形成することができる。
For example, when the
When the
The
[遮光膜40]
実施の形態1-2のフォトマスクブランク10は、半透光性膜30上に、露光光の透過を遮る機能を有する遮光膜40を備えている。実施の形態1-2においては、遮光膜40は、半透光性膜30と遮光膜40とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは3以上であり、より好ましくは3.5以上であり、さらに好ましくは4以上である。
[Light shielding film 40]
The
遮光膜40の材料としては、露光光の透過を遮る機能を有する材料であれば、特に限定されない。例えば、遮光膜40の材料としては、クロム系材料や遷移金属シリサイド系材料を使用することができる。
The material of the
遮光膜40の材料がクロム系材料の場合、クロム(Cr)、または、クロム(Cr)と、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)のうちの少なくとも一種を含むクロム系材料が挙げられる。具体的には、Cr、CrN、CrO、CrC、CrON、CrCN、CrCO、CrCONの材料を使用することができる。
When the material of the
また、遮光膜40の材料が遷移金属シリサイド系材料の場合、遷移金属シリサイド、遷移金属シリサイドの窒化物、遷移金属シリサイドの酸化物、遷移金属シリサイドの炭化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化物、遷移金属シリサイドの酸化炭化物、遷移金属シリサイドの窒化炭化物、遷移金属シリサイドの酸化窒化炭化物の材料を使用することができる。遷移金属としては、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)などが好適である。
When the material of the
実施の形態1-2のフォトマスクブランク10が、透光性基板20上に、半透光性膜30と遮光膜40が順に接して形成する場合、半透光性膜30と遮光膜40は、エッチング選択性が異なる材料を選定することが望ましい。ここで、エッチング選択性が異なるとは、遮光膜40をパターニング可能なエッチャントでは半透光性膜30が実質的にエッチングされず、半透光性膜30をパターニング可能なエッチャントでは遮光膜40が実質的にエッチングされない関係をいう。
When the
例えば、半透光性膜30が、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料である場合には、遮光膜40はクロム系材料を選択する。また、半透光性膜30が、クロム系材料である場合には、遮光膜40は、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料を選択する。
For example, if the
また、実施の形態1-2のフォトマスクブランク10において、半透光性膜30と遮光膜40を、エッチング選択性が同じ材料を選定することもできる。例えば、半透光性膜30と遮光膜40が、クロムが含まれない遷移金属シリサイド系材料や、半透光性膜30と遮光膜40が、クロム系材料とすることができる。この場合、半透光性膜30と遮光膜40との間に、エッチング選択性が異なる材料からなるエッチング阻止膜を備えるのが良い。
この場合において、エッチング阻止膜を、エッチング阻止膜兼半透光性膜とすることで、2種類の半透光性膜を有する4階調(黒、グレー1、2、白の4階調)のフォトマスクブランクを製造することができる。例えば、基板上に、クロム系材料からなる半透光性膜、MoSi系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜、クロム遮光膜をこの順に有する4階調のフォトマスクブランクを製造することができる。この場合において、クロム系材料からなる半透光性膜として、後述する実施例3の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用い、MoSi系材料からなるエッチング阻止膜兼半透光性膜として、後述する実施例1の半透光性膜と同じ特性及び膜厚を有する半透光性膜を用いることにより、2種類の半透光性膜が、それぞれ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを製造することができる。
上記の場合において、遮光膜40は、半透光性膜30とエッチング阻止膜と遮光膜40とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは3以上であり、より好ましくは、3.5以上であり、さらに好ましくは4以上となるように選定される。
Further, in the
In this case, the etching stopper film is an etching stopper film and a semi-translucent film, so that there are four shades (black, gray 1, 2, and white) having two kinds of semi-translucent films. of photomask blanks can be manufactured. For example, a four-gradation photomask blank having, on a substrate, a semi-transparent film made of a chromium-based material, an etching-stopping film and semi-translucent film made of a MoSi-based material, and a chromium light-shielding film in this order is manufactured. can be done. In this case, as the semi-transparent film made of a chromium-based material, a semi-transparent film having the same characteristics and film thickness as the semi-transparent film of Example 3, which will be described later, is used. By using a semi-translucent film having the same characteristics and film thickness as the semi-translucent film of Example 1, which will be described later, as the film and semi-translucent film, the two types of semi-translucent films are It is possible to manufacture a photomask blank having a semi-transparent film that can control the change in transmittance with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film.
In the above case, the light-shielding
また、遮光膜40の透光性基板20とは反対側の表面には、露光光の波長帯域において反射率を低減させる機能を持たせてもよい。この場合、遮光膜40は、主に露光光を遮る機能を有する遮光層と、反射率を低減させる機能を有する表面反射防止層とを有する積層構造とすることができる。
遮光膜40は、スパッタリング法により形成することができる。
Further, the surface of the
The
[遮光膜パターン40a]
実施の形態1-3のフォトマスクブランク10は、透光性基板20と半透光性膜30との間に遮光膜パターン40aを備えている。実施の形態1-3においては、遮光膜パターン40aは、遮光膜パターン40aと半透光性膜30とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは3以上であり、より好ましくは3.5以上であり、さらに好ましくは4以上である。
[Light shielding film pattern 40a]
The
遮光膜パターン40aの材料としては、上記遮光膜40と同じ材料を使用することができる。例えば、遮光膜パターン40aと半透光性膜30が同じクロム系材料とすることもできるし、同じ遷移金属シリサイド系材料とすることもできる。また、遮光膜パターン40aがクロム系材料で、半透光性膜30がクロムを含まない遷移金属シリサイド系材料や、遮光膜パターン40aがクロムを含まない遷移金属シリサイド系材料で、半透光性膜30がクロム系材料とすることもできる。
なお、遮光膜パターン40aは、スパッタリング法により成膜した遮光膜40を、エッチングによりパターニングすることにより形成することができる。
As the material of the light shielding film pattern 40a, the same material as the
The light shielding film pattern 40a can be formed by patterning the
なお、実施の形態1-1、1-2、1-3のフォトマスクブランク10は、半透光性膜30や遮光膜40上にレジスト膜を備えるものであってもよい。また、実施の形態1-2、1-2、1-3のフォトマスクブランク10の最上層が半透光性膜30や遮光膜40において、これらをパターニングする際にマスク層として機能するエッチングマスク膜を形成しても構わない。この場合、エッチングマスク膜は、半透光性膜30や遮光膜40とエッチング選択性が異なる材料を使用する。
The
上述の実施の形態1-1、1-2、1-3のフォトマスクブランクによれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜を有するフォトマスクブランクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。 According to the photomask blanks of the above-described embodiments 1-1, 1-2, and 1-3, a photo mask having a semi-transparent film capable of controlling the transmittance fluctuation with respect to the film thickness fluctuation of the semi-translucent film to be small. A mask blank can be manufactured. In addition, it is possible to manufacture a photomask having a semi-transmissive film pattern with better transmittance uniformity in the substrate plane by controlling the transmittance variation with respect to the film thickness variation of the semi-transmissive film to be small. .
実施の形態2(実施の形態2-1、2-2)
実施の形態2では、フォトマスクの製造方法について説明する。実施の形態2-1は、実施の形態1-2のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。実施の形態2-2は、実施の形態1-3のフォトマスクブランクを使用したフォトマスクの製造方法である。
Embodiment 2 (Embodiments 2-1 and 2-2)
In
以下、実施の形態2-1、2-2のフォトマスクの製造方法についての各工程を説明する。 Each step of the photomask manufacturing method of Embodiments 2-1 and 2-2 will be described below.
実施の形態2-1
1.第1レジスト膜パターン形成工程
第1レジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態1-2のフォトマスクブランク10の遮光膜40上に、レジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク10が、遮光膜40上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、遮光膜40上に第1レジスト膜パターンを形成する。
Embodiment 2-1
1. First Resist Film Pattern Forming Step In the first resist film pattern forming step, first, a resist film is formed on the
After that, the resist film is developed with a predetermined developer to form a first resist film pattern on the
2.半透光性膜パターン形成用のマスクパターン形成工程(第1遮光膜パターン形成工程)
マスクパターン形成工程では、第1レジスト膜パターンをマスクにして遮光膜40をエッチングして、半透光性膜パターン形成用のマスクパターンを形成する。遮光膜40をエッチングするエッチング媒質(エッチング溶液、エッチングガス)は、遮光膜40をエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、遮光膜40の材料が、クロム系材料から構成される場合、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング溶液や、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスからなるエッチングガスが挙げられる。また、遮光膜40が遷移金属シリサイド系材料から構成される場合、フッ化水素酸、珪フッ化水素酸、及びフッ化水素アンモニウムから選ばれる少なくとも一つのフッ素化合物と、過酸化水素、硝酸、及び硫酸から選ばれる少なくとも一つの酸化剤とを含むエッチング溶液や、CF4ガス、CHF3ガス、SF6ガスなどのフッ素系ガスや、これらのガスにO2ガスを混合したエッチングガスが挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第1レジスト膜パターンを剥離する。なお、第1レジスト膜パターンの剥離は、後述する半透光性膜パターン形成工程の後に行っても構わない。
2. Mask pattern forming step for semi-translucent film pattern formation (first light shielding film pattern forming step)
In the mask pattern forming step, the
After that, the first resist film pattern is removed using a resist remover or by ashing. The first resist film pattern may be peeled off after the semi-translucent film pattern forming step, which will be described later.
3.半透光性膜パターン形成工程
半透光性膜パターン形成工程では、上述のマスクパターン(第1遮光膜パターン)をマスクにして半透光性膜30をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透性膜30をエッチングするエッチング媒質(エッチング溶液、エッチングガス)は、半透光性膜30をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、遮光膜40と同じであるので、説明は省略する。
3. Semi-Translucent Film Pattern Forming Step In the semi-translucent film pattern forming step, the
4.第2レジスト膜パターン形成工程
第2レジスト膜パターン形成工程は、半透光性膜パターン上に所定の遮光膜パターンを形成するための工程で、第1遮光膜パターン(上述のマスクパターン)上に第2レジスト膜パターンを形成する工程である。上述の工程で得られた半透光性膜パターン、第1遮光膜パターンを覆うようにレジスト膜を形成する。
その後、350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、第1遮光性膜パターン上に第2レジスト膜パターンを形成する。
4. Second resist film pattern forming process The second resist film pattern forming process is a process for forming a predetermined light shielding film pattern on the semi-transparent film pattern. This is the step of forming a second resist film pattern. A resist film is formed so as to cover the translucent film pattern and the first light shielding film pattern obtained in the above steps.
After that, a predetermined pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. Patterns drawn on the resist film include line-and-space patterns and hole patterns.
After that, the resist film is developed with a predetermined developer to form a second resist film pattern on the first light-shielding film pattern.
5.遮光膜パターン形成工程
第2レジスト膜パターンをマスクにして第1遮光膜パターンをエッチングして、半透光性膜パターン上に遮光膜パターンを形成する。第1遮光膜パターンをエッチングするエッチング媒質(エッチング溶液、エッチングガス)は、上述で説明した遮光膜40をエッチングするエッチング媒質と同じなので説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、第2レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態2-1のフォトマスクを得る。実施の形態2-1のフォトマスクは、透光性基板20上に半透光性膜パターン、及び遮光膜パターン40aが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、半透光性膜パターンと遮光膜パターン40aが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
5. Light-Shielding Film Pattern Forming Step Using the second resist film pattern as a mask, the first light-shielding film pattern is etched to form a light-shielding film pattern on the semi-transparent film pattern. The etching medium (etching solution, etching gas) for etching the first light shielding film pattern is the same as the etching medium for etching the
Thereafter, the second resist film pattern is removed using a resist remover or by ashing to obtain the photomask of Embodiment 2-1. In the photomask of the embodiment 2-1, the region where the semi-transparent film pattern and the light-shielding film pattern 40a are not formed on the
この実施の形態2-1のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。 According to the photomask manufacturing method of the embodiment 2-1, it is possible to manufacture a photomask having a semi-translucent film pattern that can control the transmittance fluctuation with respect to the film thickness variation of the semi-translucent film to be small. can. In addition, it is possible to manufacture a photomask having a semi-transmissive film pattern with better transmittance uniformity in the substrate plane by controlling the transmittance variation with respect to the film thickness variation of the semi-transmissive film to be small. .
実施の形態2-2
1.レジスト膜パターン形成工程
レジスト膜パターン形成工程では、先ず。実施の形態1-3のフォトマスクブランク10の半透光性膜30上にレジスト膜を形成する。ただし、フォトマスクブランク10が、半透光性膜30上にレジスト膜を備える場合、レジスト膜の形成は行わない。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。後述する350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、350nm~436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所定のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、半透光性膜30上にレジスト膜パターンを形成する。
Embodiment 2-2
1. Resist Film Pattern Forming Process In the resist film pattern forming process, first. A resist film is formed on the
After that, a predetermined pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. Patterns drawn on the resist film include line-and-space patterns and hole patterns.
After that, the resist film is developed with a predetermined developer to form a resist film pattern on the
2.半透光性膜パターン形成工程
半透光性膜パターン形成工程では、レジスト膜パターンをマスクにして半透光性膜30をエッチングして、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜パターンは、例えば、隣接する遮光膜パターン40aを跨ぐように、半透光性膜パターンを形成する。半透光性膜をエッチングするエッチング媒質(エッチング溶液、エッチングガス)は、半透光性膜30をエッチングできるものであれば、特に制限されない。エッチング媒質については、実施の形態2-1と同じであるので、説明は省略する。
その後、レジスト剥離液を用いて、または、アッシングによって、レジスト膜パターンを剥離して、実施の形態2-2のフォトマスクを得る。実施の形態2-2のフォトマスクは、透光性基板20上に遮光膜パターン40a、及び半透光性膜パターンが形成されていない領域が透光部、半透光性膜パターンのみが形成された領域が半透光部、遮光膜パターン40aと半透光性膜パターンが積層された領域が遮光部とするフォトマスクとなる。
2. Semi-Translucent Film Pattern Forming Step In the semi-translucent film pattern forming step, the
Thereafter, the resist film pattern is removed using a resist remover or by ashing to obtain the photomask of Embodiment 2-2. In the photomask of the embodiment 2-2, the region where the light shielding film pattern 40a and the semi-transparent film pattern are not formed on the
この実施の形態2-2のフォトマスクの製造方法によれば、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。また、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動を小さく制御できる分、基板面内の透過率均一性がより良好な半透光性膜パターンを有するフォトマスクを製造することができる。 According to the photomask manufacturing method of the embodiment 2-2, it is possible to manufacture a photomask having a semi-transparent film pattern that can control the change in transmittance with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film to be small. can. In addition, it is possible to manufacture a photomask having a semi-transmissive film pattern with better transmittance uniformity in the substrate plane by controlling the transmittance variation with respect to the film thickness variation of the semi-transmissive film to be small. .
実施の形態3
実施の形態3では、表示装置の製造方法について説明する。表示装置は、以下のマスク載置工程とパターン転写工程とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
1.載置工程
載置工程では、実施の形態2-1、2-2で製造されたフォトマスクを露光装置のマスクステージに載置する。ここで、フォトマスクは、露光装置の投影光学系を介して表示装置基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。
In
Each step will be described in detail below.
1. Mounting Step In the mounting step, the photomasks manufactured in Embodiments 2-1 and 2-2 are mounted on the mask stage of the exposure apparatus. Here, the photomask is arranged so as to face the resist film formed on the display device substrate via the projection optical system of the exposure device.
2.パターン転写工程
パターン転写工程では、実施の形態2-1、2-2で製造されたフォトマスクに露光光を照射して、表示装置基板上に形成されたレジスト膜に、遮光膜パターンが形成された遮光部と、半透光性膜パターンが形成された半透光部と、半透光性膜パターンが形成されていない透光部によりパターンを転写する。露光光は、313nm~436nmの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光や、313nm~436nmの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光である。例えば、露光光は、i線、h線及びg線を含む複合光や、j線、i線、h線及びg線を含む混合光や、i線の単色光である。露光光として複合光を用いると、露光光強度を高くしてスループットを上げることができるため、表示装置の製造コストを下げることができる。
2. Pattern transfer process In the pattern transfer process, the photomask manufactured in Embodiments 2-1 and 2-2 is irradiated with exposure light to form a light shielding film pattern on the resist film formed on the display device substrate. The pattern is transferred by the light shielding portion, the semi-transparent portion having the semi-transparent film pattern, and the transparent portion having no semi-transparent film pattern. The exposure light is compound light containing light of a plurality of wavelengths selected from a wavelength range of 313 nm to 436 nm, or monochromatic light selected by cutting a certain wavelength range from the wavelength range of 313 nm to 436 nm with a filter or the like. For example, the exposure light is compound light including i-line, h-line and g-line, mixed light including j-line, i-line, h-line and g-line, or i-line monochromatic light. When compound light is used as the exposure light, the intensity of the exposure light can be increased and the throughput can be increased, so that the manufacturing cost of the display device can be reduced.
この実施の形態3の表示装置の製造方法によれば、フォトマスクを使用してパターン転写を行った後、フォトマスクの洗浄を繰り返し行っても光学特性(露光光に対する透過率)の変動を小さくすることができる、つまり、半透光性膜パターンの膜厚変動に対する透過率の変動が小さいので、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じない表示装置を製造することができる。 According to the manufacturing method of the display device of the third embodiment, after the pattern transfer is performed using the photomask, even if the photomask is repeatedly washed, the fluctuation of the optical characteristics (transmittance with respect to the exposure light) can be reduced. In other words, a display device can be manufactured in which the CD error of pattern transfer caused by the photomask does not occur because the transmittance fluctuation with respect to the film thickness fluctuation of the semi-transparent film pattern is small.
尚、上述の実施の形態1-1、1-2、1-3のフォトマスクブランク、及び実施の形態2-1、2-2のフォトマスクの製造方法により製造されたフォトマスクは、等倍露光のプロジェクション露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクで使用することもできるし、また、近接露光のプロキシミティ露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクで使用することもできる。特に、本発明は、フォトマスクの繰り返し洗浄においても、光学特性(露光光に対する透過率)の変動が小さいことから、近接露光のプロキシミティ露光用のフォトマスクブランク、及びフォトマスクにおいて最大限の効果を発揮することができる。 Note that the photomask blanks of the above-described Embodiments 1-1, 1-2, and 1-3 and the photomasks manufactured by the photomask manufacturing methods of Embodiments 2-1 and 2-2 are the same size. It can be used in photomask blanks and photomasks for projection exposure of exposure, and can also be used in photomask blanks and photomasks for proximity exposure of proximity exposure. In particular, the present invention has the maximum effect in photomask blanks and photomasks for proximity exposure of proximity exposure because the variation in optical characteristics (transmittance to exposure light) is small even when the photomask is repeatedly washed. can be demonstrated.
以下、本発明の実施例、比較例を示す。なお、各実施例、比較例の半透光性膜や遮光膜の各膜は、スパッタリング法で行われ、成膜装置としてインライン型スパッタリング装置を用いて成膜した。但し、本発明を実施するにあたっては、特にこの成膜法や成膜装置に限定されるわけではない。
(実施例1)
(実験例1-1、1-2、1-3)
実験例1-1~1-3は、半透光性膜の材料がモリブデンシリサイド系材料であって、露光光の代表波長であるh線(波長405nm)において、透過率が40%となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率nと消衰係数kを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
Examples of the present invention and comparative examples are shown below. The semi-translucent film and the light-shielding film of each example and comparative example were formed by a sputtering method using an in-line sputtering apparatus as a film forming apparatus. However, in carrying out the present invention, the film forming method and film forming apparatus are not particularly limited.
(Example 1)
(Experimental Examples 1-1, 1-2, 1-3)
In Experimental Examples 1-1 to 1-3, the material of the semitransparent film is a molybdenum silicide-based material, and the transmittance is set to 40% at the h-line (wavelength 405 nm), which is the representative wavelength of the exposure light. This is an experimental example for selecting a semi-transparent film having a predetermined refractive index n and extinction coefficient k that reduces the change in transmittance with respect to the film thickness of the semi-transparent film.
(光学シミュレーション及び半透光性膜の選定)
先ず、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい、所定の屈折率nと消衰係数kを有する半透光性膜を選定するため、透光性基板上に、成膜条件を変えて成膜した屈折率nと消衰係数kが異なる複数種類の半透光性膜を成膜した。
半透光性膜の成膜は、FPD用フォトマスクブランクを製造する際に使用するインライン型スパッタリング装置を使用して行われ、成膜された半透光性膜の屈折率nと消衰係数kをn&kアナライザーで測定するために、152mm×152mmのサイズの合成石英ガラス材料からなる透光性基板(ダミー基板)に対して行った。
(Optical simulation and selection of semi-translucent film)
First, in order to select a semi-transparent film having a predetermined refractive index n and extinction coefficient k, which has a small change in transmittance with respect to a change in film thickness, a film is formed on a light-transmitting substrate under different film formation conditions. A plurality of types of semitransparent films having different refractive indices n and extinction coefficients k were formed.
The formation of the semi-transparent film is performed using an in-line sputtering apparatus used when manufacturing a photomask blank for FPD, and the refractive index n and the extinction coefficient of the formed semi-transparent film are In order to measure k with an n&k analyzer, a translucent substrate (dummy substrate) made of a synthetic quartz glass material with a size of 152 mm×152 mm was used.
実験例1-1~1-3における半透光性膜の成膜条件、及び半透光性膜の屈折率nと消衰係数kは、以下の通りである。尚、実験例1-1~1-3における半透光性膜の膜厚は、100nmとした。屈折率nと消衰係数kは、露光光の代表波長であるh線(波長405nm)の値である。
[実験例1-1]
スパッタリングターゲット:モリブデンシリサイドターゲット(Mo:Si=11:89)
成膜ガス:アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスの混合ガス(Ar:N2:He=18:12:50)
ガス圧力:1.6Pa
半透光性膜の屈折率n:2.431、消衰係数k:0.315
The conditions for forming the semi-transparent films, the refractive index n and the extinction coefficient k of the semi-transparent films in Experimental Examples 1-1 to 1-3 are as follows. The film thickness of the semitransparent film in Experimental Examples 1-1 to 1-3 was set to 100 nm. The refractive index n and the extinction coefficient k are values of h-line (wavelength 405 nm), which is a representative wavelength of exposure light.
[Experimental example 1-1]
Sputtering target: molybdenum silicide target (Mo:Si=11:89)
Deposition gas: mixed gas of argon gas, nitrogen gas and helium gas (Ar:N 2 :He=18:12:50)
Gas pressure: 1.6 Pa
Refractive index n of semitransparent film: 2.431, extinction coefficient k: 0.315
[実験例1-2]
スパッタリングターゲット:モリブデンシリサイドターゲット(Mo:Si=8:92)
成膜ガス:アルゴンガスと窒素ガスとヘリウムガスと一酸化窒素ガスの混合ガス(Ar:N2:He:NO=18:13:50:4)
ガス圧力:1.6Pa
半透光性膜の屈折率n:2.300、消衰係数k:0.157
[Experimental example 1-2]
Sputtering target: molybdenum silicide target (Mo:Si=8:92)
Film-forming gas: mixed gas of argon gas, nitrogen gas, helium gas and nitric oxide gas (Ar:N 2 :He:NO=18:13:50:4)
Gas pressure: 1.6 Pa
Refractive index of semitransparent film n: 2.300, extinction coefficient k: 0.157
[実験例1-3]
スパッタリングターゲット:モリブデンシリサイドターゲット(Mo:Si=20:80)
成膜ガス:アルゴンガスと窒素ガスの混合ガス(Ar:N2=18:11)
ガス圧力:0.6Pa
半透光性膜の屈折率n:2.650、消衰係数k:0.530
[Experimental example 1-3]
Sputtering target: molybdenum silicide target (Mo:Si=20:80)
Deposition gas: mixed gas of argon gas and nitrogen gas (Ar:N 2 =18:11)
Gas pressure: 0.6 Pa
Refractive index of semitransparent film n: 2.650, extinction coefficient k: 0.530
次に、上記実験例1-1~1-3の半透光性膜の屈折率nと消衰係数kをもとに、半透光性膜の透過率が40%となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。 Next, based on the refractive index n and the extinction coefficient k of the semi-transparent films in Experimental Examples 1-1 to 1-3, the film thickness was set so that the transmittance of the semi-transparent film was 40%. On the other hand, a simulation was performed for the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semi-transparent film when the film thickness of the semi-transparent film was changed.
実験例1-1における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表1及び図4に示す。 Table 1 and FIG. 4 show the simulation results of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 1-1.
以上の結果の通り、実験例1-1の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が40%(0.40)となる設定膜厚に対して、±3.5nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が40%となる設定膜厚に対して、±3.5nmの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えられた要因の一つと考える。
なお、図4において、膜厚85.5nmにおける透過率は38.0%(0.38)である。
As shown in the above results, the semi-transparent film of Experimental Example 1-1 has a transmittance of 40% (0.40) with respect to the set film thickness within a range of ±3.5 nm. , the change in transmittance at 405 nm, which is a representative wavelength of the exposure wavelength, was suppressed to ±2.0%. This is because the rear surface reflectance increases as the thickness of the semi-transparent film increases in the range of ±3.5 nm with respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-translucent film is 40%. The tendency to decrease is considered to be one of the reasons why the variation in transmittance at 405 nm, which is a typical exposure wavelength, is suppressed to ±2.0%.
In addition, in FIG. 4, the transmittance at the film thickness of 85.5 nm is 38.0% (0.38).
次に、実験例1-2における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表2及び図5に示す。 Next, Table 2 and FIG. 5 show simulation results of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 1-2.
以上の結果の通り、実験例1-2の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が40%(0.40)となる設定膜厚に対して、±20nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えることができたが、半透光性膜の位相差が120度を超える値となってしまった。 As the above results show, the semi-transparent film of Experimental Example 1-2 fluctuates within a range of ±20 nm with respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-transparent film is 40% (0.40). In this case, the transmittance fluctuation at 405 nm, which is the representative wavelength of the exposure wavelength, could be suppressed to ±2.0%, but the phase difference of the semitransparent film exceeded 120 degrees. .
次に、実験例1-3における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表3及び図6に示す。 Next, Table 3 and FIG. 6 show simulation results of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 1-3.
以上の結果の通り、実験例1-3の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が40%(0.40)となる設定膜厚に対して、±1.0nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えることができた。実験例1-1の半透光性膜と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となった。これは、半透光性膜の透過率が40%となる設定膜厚に対して、±3.5nmの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。 As the above results show, the semi-transparent film of Experimental Example 1-3 has a transmittance of 40% (0.40) with respect to the set film thickness within a range of ±1.0 nm. , the change in transmittance at 405 nm, which is a representative wavelength of the exposure wavelength, was suppressed to ±2.0%. As compared with the semi-transparent film of Experimental Example 1-1, the results showed that the change in transmittance with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film was large. With respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-translucent film is 40%, the rear surface reflectance increases as the thickness of the semi-translucent film increases within a range of ±3.5 nm. The tendency to increase is considered to be one of the reasons why the transmittance fluctuation with respect to the film thickness fluctuation of the semi-translucent film has increased.
(実施例1)
次に、実施例1のフォトマスクブランク10について説明する。実施例1のフォトマスクブランク10における半透光性膜30として、上記実験例1-1の半透光性膜を選定した。
実施例1のフォトマスクブランクは、透光性基板20と、透光性基板20上に配置された半透光性膜30と、遮光膜40とを備える。透光性基板20として、大きさが800mm×920mmであり、厚さが10mmである合成石英ガラス基板を用いた。
(Example 1)
Next, the
The photomask blank of Example 1 includes a
実施例1のフォトマスブランクは、以下の方法により製造した。
先ず、透光性基板20である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
次に、合成石英ガラス基板をインライン型スパッタリング装置に搬入し、上記実験例1-1の成膜条件により、合成石英ガラス基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜30を形成した。この半透光性膜30の膜厚は、露光光の代表波長である405nmにおいて、透過率が40%となるように、82nmとした。基板面内の11点×11点の測定点において、波長405nmの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±0.4%と非常に良好な値を示していた。この一因として、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が±2.0%以内と非常に小さい値であることが寄与していると考えられる。
A photomass blank of Example 1 was manufactured by the following method.
First, a synthetic quartz glass substrate, which is the
Next, the synthetic quartz glass substrate was carried into an in-line sputtering apparatus, and under the film forming conditions of Experimental Example 1-1, a semi-crystalline film made of molybdenum silicide nitride containing molybdenum, silicon, and nitrogen was formed on the synthetic quartz glass substrate. A
また、得られた半透光性膜30について、アルカリ洗浄(アンモニア過水(APM)、30℃、5分)を6回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜30の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜30の透過率の変動は、0.5%と非常に小さい値であった。尚、この評価は、同一の成膜条件により合成石英ガラス基板上に形成した半透光性膜30(ダミー基板)に対して行った。以上の結果から、実施例1の半透光性膜30は、膜厚変動に対する透過率の変動が極めて小さい半透光性膜であると言える。
Further, the resulting
次に、半透光性膜30上に以下の条件で遮光膜40を成膜した。先ず、アルゴンガスと窒素ガスとの混合ガスを用いて、反応性スパッタリングにより、半透光性膜30上に、クロムと窒素を含有するクロム窒化物層(CrN層)を形成した(膜厚15nm)。次に、アルゴンガスとメタンガスとの混合ガスによる反応性スパッタリングにより、クロム窒化物層上に、クロムと炭素を含有するクロム炭化物層(CrC層)を形成した(膜厚60nm)。次に、アルゴンガスと一酸化窒素ガスを用いて、反応性スパッタリングにより、クロム炭化物層上に、クロムと酸素と窒素を含有するクロム酸化窒化物層(CrON層)を形成した(膜厚25nm)。以上のように、半透光性膜30上に、CrN層とCrC層とCrON層の積層構造の遮光膜40を形成して、フォトマスクブランク10を得た。尚、上記CrON層は、露光波長及び、レーザー描画波長に対して反射率を低減する表面反射防止機能を有している。
Next, a
次に、上述のフォトマスクブランク10を用いて、上述の実施の形態2-1で説明した方法によりフォトマスクを作製した。これにより、モリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、半透光性膜パターンと、半透光性膜パターン上にクロム系材料からなる遮光膜パターン40aが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。 Next, using the photomask blank 10 described above, a photomask was produced by the method described in Embodiment 2-1. As a result, the semi-transparent portion in the region where only the semi-transparent film pattern made of molybdenum silicide nitride is formed, the semi-transparent film pattern, and the light-shielding film made of a chromium-based material on the semi-transparent film pattern. A photomask having a light-shielding portion in the region where the pattern 40a is laminated and a light-transmitting portion in the region where the semi-transparent film pattern and the light-shielding film pattern are not formed was obtained.
以上のようにして得られた実施例1のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜30が形成されたフォトマスクブランク10を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例1のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じることがない。
The photomask of Example 1 obtained as described above has good transmittance uniformity in the substrate surface and a
Therefore, even when the photomask of Example 1 is used to fabricate a display device, the pattern transfer CD error due to the photomask does not occur.
(比較例1)
比較例1のフォトマスクブランクにおける半透光性膜として、上記実験例1-3の半透光性膜を選定した。半透光性膜の成膜は、上記実験例1-3の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜を形成した。この半透光性膜の膜厚は、露光光の代表波長である405nmにおいて、透過率が40%となるように、29nmとした。
基板面内の11点×11点の測定点において、波長405nmの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±0.7%となり、実施例1と比べると大きな値となった。
また、得られた半透光性膜30について、アルカリ洗浄(アンモニア過水(APM)、30℃、5分)を6回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜30の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜30の透過率の変動は、1.6%となり大きな値であった。以上の結果から、比較例1の半透光性膜は、膜厚変動に対する透過率変動が大きい半透光性膜である。
(Comparative example 1)
As the semi-transparent film in the photomask blank of Comparative Example 1, the semi-transparent film of Experimental Example 1-3 was selected. The semi-transparent film was formed by forming a semi-transparent film made of molybdenum silicide nitride containing molybdenum, silicon and nitrogen on a synthetic quartz substrate under the film formation conditions of Experimental Example 1-3. . The film thickness of this semitransparent film was set to 29 nm so that the transmittance at 405 nm, which is the representative wavelength of the exposure light, would be 40%.
When the transmittance at a wavelength of 405 nm was measured at 11×11 measurement points within the substrate surface, the transmittance variation was ±0.7%, which was a large value compared to Example 1.
Further, the resulting
次に、実施例1と同様に半透光性膜上に遮光膜を形成してフォトマスクブランクを作製し、さらに、実施例1と同様にフォトマスクを作製した。
以上のようにして得られた比較例1のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が悪く、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きいフォトマスクブランクを用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合、半透光性膜パターンの透過率の変動が大きく、表示装置を作製した場合において、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じることになる。
Next, similarly to Example 1, a light-shielding film was formed on the semitransparent film to prepare a photomask blank.
The photomask of Comparative Example 1 obtained as described above was produced using a photomask blank having poor transmittance uniformity in the substrate surface and large transmittance fluctuations with respect to film thickness fluctuations of the semi-translucent film. Therefore, if the film thickness of the semi-translucent film pattern is reduced when the photomask is repeatedly washed, the transmittance of the semi-translucent film pattern varies greatly. A CD error in pattern transfer due to the photomask will occur.
(実施例2)
(実験例2-1、2-2)
上記実験例1-3及び実験例1-1の半透光性膜の屈折率nと消衰係数kをもとに、半透光性膜の透過率が30%(0.30)となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の屈折率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
(Example 2)
(Experimental Examples 2-1 and 2-2)
Based on the refractive index n and the extinction coefficient k of the semitransparent films of Experimental Examples 1-3 and 1-1, the transmittance of the semitransparent film is 30% (0.30). A simulation was performed for the refractive index, phase difference, and rear surface reflectance of the semi-transparent film when the film thickness of the semi-transparent film was changed with respect to the set film thickness.
実験例1-3における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果(実験例2-1)を表4及び図7に示す。 Table 4 and FIG. 7 show the simulation results (Experimental Example 2-1) of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 1-3.
以上の結果の通り、実験例1-3(実験例2-1)の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が30%となる設定膜厚に対して±6.5nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率変動幅が±2.0%に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が30%となる設定膜厚に対して、±6.5nmの膜厚の範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えられた要因の一つと考える。 As described above, the semi-transparent film of Experimental Example 1-3 (Experimental Example 2-1) had a transmittance of ±6.5 nm with respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-transparent film was 30%. When the transmittance fluctuated within the range, the transmittance fluctuation width at 405 nm, which is the representative wavelength of the exposure wavelength, was suppressed to ±2.0%. With respect to the set film thickness at which the transmissivity of the translucent film is 30%, the rear surface It is considered that the fact that the reflectance tends to decrease is one of the reasons why the fluctuation of the transmittance at 405 nm, which is the representative wavelength of the exposure wavelength, is suppressed to ±2.0%.
次に、実験例1-1における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果(実験例2-2)を表5及び図8に示す。 Next, Table 5 and FIG. 8 show simulation results (Experimental Example 2-2) of the transmissivity, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 1-1.
以上の結果の通り、実験例1-1(実験例2-2)の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が30%(0.30)となる設定膜厚に対して、±4.5nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率変動幅が±2.0%となり、また、半透光性膜の位相差が120度を超える値となってしまった。上記実験例1-3と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となってしまったのは、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。 As the above results show, the semi-transparent film of Experimental Example 1-1 (Experimental Example 2-2) has a transmittance of 30% (0.30) for the set film thickness. , when it fluctuates in the range of ±4.5 nm, the transmittance fluctuation range at 405 nm, which is the representative wavelength of the exposure wavelength, is ±2.0%, and the phase difference of the semi-translucent film exceeds 120 degrees. It has become Compared to Experimental Example 1-3 above, the reason why the change in transmittance with respect to the film thickness of the semi-translucent film was large was that as the film thickness of the semi-translucent film increased, the back surface The fact that the reflectance also tends to increase is considered to be one of the reasons why the change in the transmittance with respect to the change in the film thickness of the semi-transparent film has increased.
(実施例2)
次に、実施例2のフォトマスクブランク10について説明する。実施例2のフォトマスクブランク10における半透光性膜30として、上記実験例1-3の半透光性膜を選定した。
半透光性膜30の成膜は、実験例1-3の成膜条件により、合成石英基板上に、モリブデンとケイ素と窒素とを有するモリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜30を形成した。この半透光性膜30の膜厚は、露光光の代表波長である405nmにおいて、透過率が30%となるように、60nmとした。
基板面内の11点×11点の測定点において、波長405nmの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは±0.5%と非常に良好な値を示した。
また、得られた半透光性膜30について、アルカリ洗浄(アンモニア過水(APM)、30℃、5分)を6回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜30の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜30の透過率の変動は、0.5%と非常に小さい値であった。尚、この評価は、同一の成膜条件により合成石英ガラス基板上に形成した半透光性膜30(ダミー基板)に対して行った。以上の結果から、実施例1の半透光性膜30は、膜厚変動に対する透過率の変動が極めて小さい半透光性膜であると言える。
(Example 2)
Next, the
The
When the transmittance at a wavelength of 405 nm was measured at 11×11 measurement points in the plane of the substrate, the transmittance variation was ±0.5%, which was a very good value.
Further, the resulting
次に、実施例1と同様に半透光性膜上に遮光膜を形成してフォトマスクブランクを作製し、さらに実施例1と同様に実施例2のフォトマスクを作製した。これにより、モリブデンシリサイド窒化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、半透光性膜パターンと、半透光性膜パターン上にクロム系材料からなる遮光膜パターン40aが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。 Next, in the same manner as in Example 1, a light-shielding film was formed on the semitransparent film to prepare a photomask blank. As a result, the semi-transparent portion in the region where only the semi-transparent film pattern made of molybdenum silicide nitride is formed, the semi-transparent film pattern, and the light-shielding film made of a chromium-based material on the semi-transparent film pattern. A photomask having a light-shielding portion in the region where the pattern 40a is laminated and a light-transmitting portion in the region where the semi-transparent film pattern and the light-shielding film pattern are not formed was obtained.
以上のようにして得られた実施例2のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜30が形成されたフォトマスクブランク10を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例2のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じることがない。
The photomask of Example 2 obtained as described above has good transmittance uniformity in the substrate surface and a
Therefore, even when the photomask of Example 2 is used to manufacture a display device, the pattern transfer CD error caused by the photomask does not occur.
(実施例3)
(実験例3-1、3-2)
実験例3-1、3-2は、半透光性膜の材料がクロム系材料であって、露光光の代表波長であるh線(波長405nm)において、透過率が30%(0.30)となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が小さくなる所定の屈折率nと消衰係数kを有する半透光性膜を選定するための実験例である。
実験例3-1、3-2における半透光性膜の成膜条件、及び半透光性膜の屈折率nと消衰係数kは、以下の通りである。尚、実験例3-1、3-2における半透光性膜の膜厚は、100nmとした。屈折率nと消衰係数kは、露光光の代表波長であるh線(波長405nm)の値である。
(Example 3)
(Experimental Examples 3-1 and 3-2)
In Experimental Examples 3-1 and 3-2, the material of the semi-translucent film is a chromium-based material, and the transmittance is 30% (0.30 ), an experiment for selecting a semi-transparent film having a predetermined refractive index n and extinction coefficient k that reduces the change in transmittance with respect to the film thickness variation of the semi-transparent film For example.
The film formation conditions of the semi-translucent films, the refractive index n and the extinction coefficient k of the semi-translucent films in Experimental Examples 3-1 and 3-2 are as follows. The film thickness of the semitransparent film in Experimental Examples 3-1 and 3-2 was set to 100 nm. The refractive index n and the extinction coefficient k are values of h-line (wavelength 405 nm), which is a representative wavelength of exposure light.
[実験例3-1]
スパッタリングターゲット:クロム
成膜ガス:アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス(Ar:CO2=20:90)
ガス圧力:0.3Pa
半透光性膜の屈折率n:2.36、消衰係数k:0.49
[Experimental example 3-1]
Sputtering target: Chromium Film formation gas: Mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas (Ar:CO 2 =20:90)
Gas pressure: 0.3 Pa
Semitransparent film refractive index n: 2.36, extinction coefficient k: 0.49
[実験例3-2]
スパッタリングターゲット:クロム
成膜ガス:アルゴンガスと二酸化炭素ガスの混合ガス(Ar:CO2=20:30)
ガス圧力:0.3Pa
半透光性膜の屈折率n:2.64、消衰係数k:0.39
[Experimental example 3-2]
Sputtering target: Chromium Film forming gas: Mixed gas of argon gas and carbon dioxide gas (Ar:CO 2 =20:30)
Gas pressure: 0.3 Pa
Refractive index of semitransparent film n: 2.64, extinction coefficient k: 0.39
次に、上記実験例3-1、3-2の半透光性膜の屈折率nと消衰係数kをもとに、半透光性膜の透過率が30%(0.30)となる設定膜厚に対して、半透光性膜の膜厚を変化させたときの半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーションを行った。
実験例3-1における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表6及び図9に示す。
Next, based on the refractive index n and the extinction coefficient k of the semi-transparent films in Experimental Examples 3-1 and 3-2, the transmittance of the semi-transparent film is 30% (0.30). A simulation was performed for the transmittance, the phase difference, and the rear surface reflectance of the semi-transparent film when the film thickness of the semi-transparent film was changed with respect to the set film thickness.
Table 6 and FIG. 9 show the simulation results of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 3-1.
以上の結果の通り、実験例3-1の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が30%となる設定膜厚に対して、±4.0nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えることができた。これは、半透光性膜の透過率が30%となる設定膜厚に対して、±3.5nmの範囲において、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率が減少する傾向となっていることが、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率の変動が±2.0%に抑えられた要因の一つと考える。 As shown in the above results, the semi-transparent film of Experimental Example 3-1 was changed in the range of ±4.0 nm with respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-transparent film was 30%. , the change in transmittance at 405 nm, which is a representative wavelength of the exposure wavelength, was suppressed to ±2.0%. This is because the back surface reflectance increases as the film thickness of the semi-transparent film increases in the range of ±3.5 nm with respect to the set film thickness at which the transmittance of the semi-transparent film is 30%. The tendency to decrease is considered to be one of the reasons why the variation in transmittance at 405 nm, which is a typical exposure wavelength, is suppressed to ±2.0%.
次に、実験例3-2における、半透光性膜の透過率、位相差、裏面反射率のシミュレーション結果を表7及び図10に示す。 Next, Table 7 and FIG. 10 show simulation results of the transmittance, phase difference, and rear surface reflectance of the semitransparent film in Experimental Example 3-2.
以上の結果の通り、実験例3-2の半透光性膜は、半透光性膜の透過率が30%(0.30)となる設定膜厚に対して、±2.5nmの範囲で変動した場合において、露光波長の代表波長である405nmにおける透過率変動幅が±2.0%となり、また、半透光性膜の位相差が120度を超える値となってしまった。上記実験例3-1と比べ、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きい結果となってしまったのは、該半透光性膜の膜厚の増加に伴って、裏面反射率も増加する傾向となっていることが、半透光性膜の膜厚変動に対する透過率の変動が大きくなった要因の一つと考える。 As shown in the above results, the semi-transparent film of Experimental Example 3-2 has a transmittance of 30% (0.30) with respect to the set thickness of the semi-transparent film within a range of ±2.5 nm. , the transmittance fluctuation range at 405 nm, which is a typical exposure wavelength, was ±2.0%, and the phase difference of the semitransparent film exceeded 120 degrees. Compared to Experimental Example 3-1 above, the reason why the change in transmittance with respect to the film thickness of the semi-transparent film was large was that as the film thickness of the semi-transparent film increased, the back surface The fact that the reflectance also tends to increase is considered to be one of the reasons why the change in the transmittance with respect to the change in the film thickness of the semi-transparent film has increased.
(実施例3)
次に、実施例3のフォトマスクブランク10について説明する。実施例3のフォトマスクブランク10における半透光性膜30として、上記実験例3-1の半透光性膜を選定した。
実施例3のフォトマスクブランクは、以下の方法により製造した。
先ず、透光性基板20である合成石英ガラス基板を準備した。合成石英ガラス基板の両主表面は鏡面研磨されている。
(Example 3)
Next, the
A photomask blank of Example 3 was manufactured by the following method.
First, a synthetic quartz glass substrate, which is the
次に、合成石英ガラス基板をインライン型スパッタリング装置に搬入し、実施例1と同様の成膜条件により、合成石英ガラス基板上に、遮光膜40を形成した。次に、遮光膜40上にレジスト膜を形成し、遮光部となる遮光膜パターン40aを形成するために、レーザー描画機により描画、現像処理を行い、レジスト膜パターンを形成した。次に、レジスト膜パターンをマスクにしてエッチング溶液を用いて遮光膜をエッチングして遮光膜パターン40aを形成した。
Next, the synthetic quartz glass substrate was loaded into an in-line sputtering apparatus, and the
次に、レジスト膜パターンを剥離して、合成石英ガラス基板上に、遮光膜パターン40aを形成して、遮光膜パターン付き基板を得た。次に、上記実験例3-1の成膜条件により、遮光膜パターン付き基板上に、クロムと炭素と酸素とを有するクロム炭化酸化物からなる半透光性膜30を形成した。この半透光性膜30の膜厚は、露光光の代表波長である405nmにおいて、透過率が30%となるように、74nmとした。
基板面内の11点×11点の測定点において、波長405nmの透過率を測定したところ、透過率のばらつきは、±0.5%と非常に良好な値を示していた。また、得られた半透光性膜30について、アルカリ洗浄(アンモニア過水(APM)、30℃、5分)を6回繰り返して洗浄を行い、半透光性膜30の膜厚変動による透過率変化を評価した。その結果、アルカリ洗浄処理前に対して、半透光性膜30の透過率の変動は、0.1%と非常に小さい値であった。
Next, the resist film pattern was peeled off, and a light shielding film pattern 40a was formed on the synthetic quartz glass substrate to obtain a substrate with a light shielding film pattern. Next, under the film formation conditions of Experimental Example 3-1, a
When the transmittance at a wavelength of 405 nm was measured at 11×11 measurement points in the plane of the substrate, the transmittance variation was ±0.5%, which was a very good value. Further, the resulting
次に、上述の実施の形態2-2で説明した方法によりフォトマスクを作製した。これにより、クロム炭化酸化物からなる半透光性膜パターンのみが形成された領域の半透光部、クロム系材料からなる遮光膜パターン40aと半透光性膜パターンが積層された領域の遮光部と、半透光性膜パターン及び遮光膜パターンが形成されていない領域の透光部を有するフォトマスクを得た。 Next, a photomask was produced by the method described in the above embodiment 2-2. As a result, the semi-transparent portion in the region where only the semi-transparent film pattern made of chromium carbide oxide is formed, and the region where the light-shielding film pattern 40a made of the chromium-based material and the semi-transparent film pattern are laminated are shaded. A photomask having a light-transmitting portion in a region where the semi-light-transmitting film pattern and the light-shielding film pattern were not formed was obtained.
以上のようにして得られた実施例3のフォトマスクは、基板面内の透過率均一性が良好であり、かつ、膜厚変動に対する透過率の変動が小さい半透光性膜30が形成されたフォトマスクブランク10を用いて作製しているので、フォトマスクを繰り返し洗浄した場合に、半透光性膜パターンの膜厚が減少した場合においても、半透光性膜パターンの透過率の変動が小さくすることが可能となる。
したがって、実施例3のフォトマスクを使用して、表示装置を作製した場合においても、フォトマスク起因によるパターン転写のCDエラーが生じることがない。
The photomask of Example 3 obtained as described above has good transmittance uniformity in the substrate surface and a
Therefore, even when the photomask of Example 3 is used to fabricate a display device, the pattern transfer CD error due to the photomask does not occur.
以上のように、本発明を実施の形態及び実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されない。当該分野における通常の知識を有するものであれば、本発明の技術的思想内での変形や改良が可能であることは明白である。 As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments and examples, but the present invention is not limited thereto. It is obvious that those skilled in the art can make modifications and improvements within the technical spirit of the present invention.
10 フォトマスクブランク
20 透光性基板
30 半透光性膜
40 遮光膜
40a 遮光膜パターン
Claims (7)
前記半透光性膜は、遷移金属と、ケイ素と、酸素及び窒素の何れかを含む遷移金属シリサイド系材料、またはクロムと、酸素及び窒素の何れかを含むクロム系材料からなり、
前記半透光性膜は、露光光に対する透過率が10%以上60%以下、位相差が0度以上120度以下であり、かつ、前記半透過膜の膜厚が、前記透過率及び位相差を得るための設定膜厚に対して±3nmの範囲で変動した場合において、露光波長における透過率をその変動幅が±2%以内となるように制御できる特性を有し、
前記特性が得られるよう屈折率n及び消衰係数kを有する半透光性膜の材料を選定してなることを特徴とするフォトマスクブランク。 A photomask blank for manufacturing an FPD device having at least a semitransparent film having a function of adjusting the amount of transmission on a translucent substrate,
the semitransparent film is made of a transition metal silicide-based material containing a transition metal, silicon, and any of oxygen and nitrogen, or a chromium-based material containing chromium and any of oxygen and nitrogen;
The semi-transparent film has a transmittance of 10% or more and 60% or less and a phase difference of 0 degrees or more and 120 degrees or less with respect to exposure light, and the film thickness of the semi-transparent film is the transmittance and the phase difference. In the case where the set film thickness for obtaining
A photomask blank characterized by selecting a material for a semitransparent film having a refractive index n and an extinction coefficient k so as to obtain the above characteristics.
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