本發明涉及相移掩模坯板、相移掩模及顯示裝置的制造方法。
背景技術:
目前,液晶顯示裝置采用va(verticalalignment)方式或ips(inplaneswitching)方式等。通過采用這些方式,期望明亮且省電,并且實現高精細、高速顯示、廣視角等的顯示性能的提高。
例如,在采用了這些方式的液晶顯示裝置中對像素電極應用形成線-間隔圖案(lineandspacepattern)狀的透明導電膜,為了提高顯示裝置的顯示性能,期望這樣的圖案越來越精細。例如,期望將線-間隔圖案的間距寬度p(線寬l和間隔寬度s的合計)從6μm向5μm縮小,進一步從5μm向4μm縮小。在該情況下,線寬l、間隔寬度s中的至少一項低于3μm的情況較多。例如,l<3μm、或l≦2μm、或s<3μm、或s≦2μm情況不少。
另一方面,就液晶顯示裝置或el(electroluminescence)顯示裝置所使用的薄膜晶體管(thinfilmtransistor:tft)而言,在構成tft的多個圖案中,形成于鈍化層(絕緣層)的接觸孔貫穿絕緣層,與處于絕緣層的下層側的連接部導通。此時,如果未能使上層側和下層側的圖案精確地定位且未能可靠地形成接觸孔的形狀,就不能保證顯示裝置的正確工作。
而且,在此,除了提高顯示性能,還需要使器件圖案高度集成,所以要求圖案的精細化。即,孔圖案的直徑也需要小于3μm。例如,需要直徑為2.5μm以下的孔圖案,進一步地,需要直徑為2.0μm以下的孔圖案,而且認為在不久的將來,還期望具有1.5μm以下直徑的圖案形成。
基于這種背景,能夠與線-間隔圖案或接觸孔的精細化對應的顯示裝置制造用光掩模的需求日益高漲。
但是,在半導體(lsi(large-scaleintegration)等)制造用光掩模的領域中,為了得到分辨率,以往開發過與高na(numericalaperture)(例如0.2以上)的光學系統一起利用相移作用的相移掩模。相移掩模與單一波長的、波長較短的光源(krf或arf的準分子激光等)一起使用。由此,應對各種元件等的高集成化及伴隨高集成化的光掩模圖案的精細化。
另一方面,在顯示裝置制造用光刻領域中,為了提高分辨率及增大焦點深度,通常不采用上述方法。原因是,對于顯示裝置,并不要求像半導體制造領域那樣高的圖案集成度及精細程度。實際上,搭載于顯示裝置制造用的曝光裝置(通常作為lcd(liquidcrystaldisplay)曝光裝置或液晶曝光裝置等而已知)的光學系統及光源也與半導體制造用的不同,與分辨率及焦點深度相比,更重視生產效率(例如,擴大光源的波長區域,從而得到較大的照射光量,縮短生產節拍時間等)。
當將光掩模的轉印用圖案精細化時,將該圖案精確地轉印至被轉印體(要蝕刻加工的薄膜等也稱為被加工體)的工序的實施變得困難。這是由于,顯示裝置的制造中實際用于轉印工序的上述曝光裝置的分辨率極限為3μm左右,但如上所述,在顯示裝置所需的轉印用圖案中,cd(criticaldimension:線寬)尺寸已經接近或小于該數值。
另外,與半導體制造用掩模相比,顯示裝置制造用掩模的面積大,因此,在實際生產中,將具有cd小于3μm的轉印用圖案在面內均勻地轉印存在較大的困難。
若是這樣使用顯示裝置制造用掩模,在轉印cd小于3μm的精細圖案時會有困難,因此,考慮將目前為止以半導體裝置制造為目的而開發的用于提高分辨率的各種方法也應用于顯示裝置制造的領域中。
但是,將上述方法直接用于顯示裝置制造時存在一些問題。例如,向具有高na(數值孔徑)的高分辨率曝光裝置轉換時,需要較大的投資,與顯示裝置的價格不匹配。或者,對于曝光波長的變更(以單一波長使用arf準分子激光這樣的短波長),難以向具有較大面積的顯示裝置應用,且制造節拍時間容易延長,除這些問題之外,同樣需要大量投資。
因此,通過研究顯示裝置制造用光掩模所具備的轉印用圖案,如果能夠提高精細圖案的轉印性,則意義極大。
作為與其相關的技術文獻,例如有日本特開2014-211501號公報(專利文獻1)。
上述專利文獻1中記載有一種相移掩模坯板,該相移掩模坯板用于制造俯視時形成于遮光層的遮光圖案的線寬被設定成小于形成于相移層的相移圖案的線寬的相移掩模,具備:透明基板;形成于該透明基板的表面的以cr為主成分的相移層;形成于遠離上述透明基板的一側的上述相移層表面的、以選自ni、co、fe、ti、si、al、nb、mo、w及hf中的至少1種金屬為主成分的蝕刻阻擋膜(蝕刻阻止膜);形成于遠離上述相移層的一側的上述蝕刻阻擋膜上的、以cr為主成分的遮光層,通過設定上述相移層的蝕刻速率在上述透明基板側和上述蝕刻阻擋膜側的比率,并通過控制蝕刻處理時間,將俯視時側面的寬度尺寸相對于上述相移層的厚度尺寸的比率設定在規定的范圍內。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特開2014-211501號公報
技術實現要素:
但是,上述專利文獻1所記載的技術中,存在以下的課題。
蝕刻阻擋膜(蝕刻阻止膜)的材料及組成、進而相移膜和遮光膜的蝕刻速率的調整不夠充分,且由于相移圖案和遮光圖案的疏密,圖案的面內均勻性不充分。即,在相移掩模上存在疏密圖案的情況下,依靠專利文獻1所記載的材料,按照設計進行構圖會受到限制。
另外,在蝕刻由金屬硅化物構成的蝕刻阻擋膜時,通常使用含有氟氫化銨的蝕刻液。但是,該蝕刻液對玻璃基板會造成不少損傷,在蝕刻時間較長的情況下,對玻璃基板的侵蝕將引起相位差的變化,在相移掩模的透光部存在裂紋的情況下,裂紋將會發展,從而在透光部產生凹缺陷。
另外,在相移掩模這樣的高精度掩模中,缺陷質量也有嚴格的要求,從缺陷質量方面考慮,蝕刻要求一次性地使用蝕刻液,但在該情況下,如果蝕刻時間較長,還存在蝕刻液的消耗量非常大的問題。
鑒于以上的點,本發明的第一目的在于,提供一種相移掩模坯板,其在抑制制作相移掩模時的蝕刻液消耗量的同時,還得到精細且高精度的圖案和沒有凹缺陷的相移掩模。
本發明的第二目的在于,提供一種相移掩模,其在抑制制作相移掩模時的蝕刻液消耗量的同時,具有精細且高精度的圖案,且沒有凹缺陷。
根據以上,為了達到上述目的,本發明具有以下方案。
(方案1)一種相移掩模坯板,相移掩模是在透明基板上將相移膜、蝕刻阻止膜、遮光膜分別通過濕法蝕刻進行構圖,形成包含遮光部、相移部、透光部的轉印圖案而制成的相移掩模,所述相移掩模坯板是使透過所述相移部的光的相位和透過所述透光部的光的相位不同,由此使通過所述相移部和所述透光部的邊界部附近的光相互抵消而提高邊界部的對比度的相移掩模的原版,
該相移掩模坯板的特征在于,
所述相移掩模坯板中,在所述透明基板上依次形成有相移膜、蝕刻阻止膜、遮光膜,
所述相移膜由含有鉻和選自氧、氮、碳、氟中的至少一種的鉻化合物構成,
所述蝕刻阻止膜由含有金屬和硅的金屬硅化物構成,
所述相移膜和所述遮光膜是能夠用同一蝕刻液a進行蝕刻的材料,且調整為所述蝕刻液a對所述遮光膜的濕法蝕刻速度比所述蝕刻液a對所述相移膜的濕法蝕刻速度更快,
所述蝕刻阻止膜是對于所述遮光膜的蝕刻液a具有耐蝕刻性的材料,且調整所述蝕刻阻止膜的膜厚、材料、組成比,以使所述蝕刻阻止膜被能夠蝕刻所述蝕刻阻止膜的蝕刻液b剝離為止所需的時間成為15分鐘以下。
(方案2)
如方案1所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜是對于所述遮光膜的蝕刻液a具有耐蝕刻性的材料,且調整所述蝕刻阻止膜的膜厚、材料、組成比,以使所述蝕刻阻止膜被能夠蝕刻所述蝕刻阻止膜的蝕刻液b剝離為止所需的時間成為10分鐘以下。
(方案3)
如方案1或2所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜的膜厚為5nm以上75nm以下。
(方案4)
如方案1~3中任一項所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜中的所述金屬和所述硅的比例為金屬:硅=1:2以上1:9以下。
(方案5)
如方案1~4中任一項所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜是金屬硅化物的氮化物、金屬硅化物的氧氮化物、金屬硅化物的碳氮化物或金屬硅化物的氧碳氮化物,所述氮的含量為20原子%以上50原子%以下。
(方案6)
如方案5所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜中的所述氮的含量為25原子%以上45原子%以下。
(方案7)
如方案1~6中任一項所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻液a對所述遮光膜的濕法蝕刻速度為所述蝕刻液a對所述相移膜的濕法蝕刻速度的1.5~5倍。
(方案8)
如方案1~7中任一項所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述蝕刻阻止膜被能夠蝕刻所述蝕刻阻止膜的蝕刻液b剝離為止所需的時間為10秒以上。
(方案9)
如方案1~8中任一項所記載的相移掩模坯板,其特征在于,所述相移掩模坯板的一邊的長度為300mm以上。
(方案10)
一種相移掩模的制造方法,其特征在于,包括:
在方案1~9中任一項所述的相移掩模坯板上形成抗蝕劑膜的工序;
對所述抗蝕劑膜進行規定圖案的描繪、顯影處理,形成抗蝕劑圖案的工序;
以所述抗蝕劑圖案為掩模將所述遮光膜利用所述蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成臨時遮光膜圖案的工序;
以所述臨時遮光膜圖案為掩模將所述蝕刻阻止膜利用所述蝕刻液b進行濕法蝕刻,形成臨時蝕刻阻止膜圖案的工序;
以所述臨時蝕刻阻止膜圖案為掩模將所述相移膜利用所述蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成由相移膜圖案構成的相移部,并對所述臨時遮光膜圖案進行側向蝕刻而形成遮光膜圖案的工序;
以所述遮光膜圖案為掩模,將所述蝕刻阻止膜利用所述蝕刻液b進行濕法蝕刻而形成蝕刻阻止膜圖案,在所述相移膜圖案上形成由所述蝕刻阻止膜圖案和所述遮光膜圖案構成的遮光部的工序;
除去所述抗蝕劑圖案的工序。
(方案11)
如方案10所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,所述蝕刻阻止膜圖案的形成時間為10秒以上15分鐘以下。
(方案12)
如方案11所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,形成所述蝕刻阻止膜圖案時使用的蝕刻液b是含有過氧化氫、氟化銨和選自磷酸、硫酸及硝酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液。
(方案13)
如方案10所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,所述蝕刻阻止膜圖案的形成時間為10秒以上10分鐘以下。
(方案14)
如方案13所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,形成所述蝕刻阻止膜圖案時使用的蝕刻液b是含有選自氫氟酸、氟硅酸及氟氫化銨中的至少一種氟化合物和選自過氧化氫、硝酸及硫酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液。
(方案15)
如方案10~14中任一項所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,所述相移掩模以所述遮光膜圖案和所述相移膜圖案的中心一致的方式制造。
(方案16)
如方案10~15中任一項所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,所述轉印圖案包含線-間隔圖案,所述線-間隔圖案的線圖案具有一定寬度的所述遮光部和與所述一定寬度的遮光部的邊緣鄰接的一定寬度的所述相移部。
(方案17)
如方案10~15中任一項所記載的相移掩模的制造方法,其特征在于,所述轉印圖案包含孔圖案,所述孔圖案具有:規定直徑的所述透光部、包圍所述透光部的一定寬度的所述相移部、包圍所述相移部的所述遮光部。
(方案18)
一種顯示裝置的制造方法,其特征在于,包括:
準備采用方案10~17中任一項所述的相移掩模的制造方法制造的相移掩模的工序;
使用照射曝光用光的顯示裝置制造用曝光裝置,對所述相移掩模的所述轉印圖案進行曝光,將所述轉印圖案轉印至被轉印體上的工序。
根據本發明,所獲得的相移掩模坯板在抑制制作相移掩模時的蝕刻液消耗量的同時,還能夠得到精細且高精度的圖案和沒有凹缺陷的相移掩模。
另外,根據本發明,所獲得的相移掩模在抑制制作相移掩模時的蝕刻液消耗量的同時,具有精細且高精度的圖案,且沒有凹缺陷。
附圖說明
圖1是本發明的相移掩模坯板的截面示意圖;
圖2是本發明的形成有線-間隔圖案的相移掩模的剖面圖(下側)及對應的俯視圖(上側);
圖3是本發明的形成有孔圖案的相移掩模的剖面圖(下側)及對應的俯視圖(上側);
圖4(a)~(h)是用于說明參考例中方式的相移掩模的制造方法的例子的圖;
圖5(a)~(e)是用于說明本發明一實施方式的相移掩模的制造方法的例子的圖;
圖6是本發明一實施例的相移掩模坯板的截面示意圖。
附圖標記說明
10相移掩模坯板
11透明基板
12相移膜
13蝕刻阻止膜
14遮光膜
15第一光致抗蝕劑膜
15a抗蝕劑圖案
16相移部
17透光部
18遮光部
10a相移掩模
10b相移掩模
12a相移膜圖案
13a蝕刻阻止膜圖案
14a遮光膜圖案
19第二光致抗蝕劑膜
19a第二抗蝕劑圖案
140遮光層
141下層部
142上層部
143反射降低層
具體實施方式
以下,參照附圖具體說明本發明的實施方式。此外,以下的實施方式僅是將本發明具體化時的一形式,并不將本發明限定于該范圍內。圖中,對相同或相等的部分標注相同的符號,有時將其說明進行簡化或省略。
(本發明的實施方式)
首先,說明本發明實施方式的相移掩模坯板。
<相移掩模坯板>
本發明實施方式的相移掩模坯板為,
相移掩模是在透明基板上將相移膜、蝕刻阻止膜、遮光膜分別通過濕法蝕刻進行構圖,形成包含遮光部、相移部、透光部的轉印圖案而制成的相移掩模,所述相移掩模坯板是使透過所述相移部的光的相位和透過所述透光部的光的相位不同,由此使通過所述相移部和所述透光部的邊界部附近的光相互抵消而提高邊界部的對比度的相移掩模的原版,
該相移掩模坯板的特征在于,
所述相移掩模坯板中,在所述透明基板上依次形成有相移膜、蝕刻阻止膜、遮光膜,
所述相移膜由含有鉻和選自氧、氮、碳、氟中的至少一種的鉻化合物構成,
所述蝕刻阻止膜由含有金屬和硅的金屬硅化物構成,
所述相移膜和所述遮光膜是能夠用同一蝕刻液a進行蝕刻的材料,且調整為所述蝕刻液a對所述遮光膜的濕法蝕刻速度比所述蝕刻液a對所述相移膜的濕法蝕刻速度更快,
所述蝕刻阻止膜是對于所述遮光膜的蝕刻液a具有耐蝕刻性的材料,且調整所述蝕刻阻止膜的膜厚、材料、組成比,以使所述蝕刻阻止膜被能夠蝕刻所述蝕刻阻止膜的蝕刻液b剝離為止所需的時間成為15分鐘以下。
參照圖1,對本發明實施方式的相移掩模坯板的具體結構進行說明。
如圖1所示,本發明實施方式的相移掩模坯板10通過在透明基板11上依次形成相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14而制成。
而且,準備以上述方式制成的相移掩模坯板10,通過構圖相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14來制造出相移掩模。
接著,說明本發明實施方式的相移掩模。
<相移掩模>
使透過相移部的光的相位和透過透光部的光的相位不同,使通過上述相移部和上述透光部的邊界部附近的光相互抵消,以提高邊界部的對比度的相移掩模主要在半導體制造領域中廣泛使用。就這些相移掩模而言,已知使用對曝光用光(例如,krf或arf的準分子激光)的透過率為5~10%左右,且使該曝光用光的相位轉變大致180度的相移膜。
但是,該領域中使用的相移掩模一般采用干法蝕刻進行制造,因此,通過采用上述濕法蝕刻而產生的問題不會顯現。但是,顯示裝置制造用的相移掩模中,如上所述,透明基板的尺寸較大(使用一邊為300mm以上的矩形基板),且其尺寸種類有多種,因此,與使用干法蝕刻相比,采用濕法蝕刻是有利的。顯示裝置制造用的相移掩模所使用的矩形形狀的透明基板的尺寸可以使用例如330mm×450mm~1620mm×1780mm。
本發明的相移掩模(光掩模)為,
在透明基板上將相移膜、蝕刻阻止膜、遮光膜分別通過濕法蝕刻進行構圖,形成包含遮光部、相移部、透光部的轉印圖案而制成的相移掩模,所述相移掩模坯板是使透過所述相移部的光的相位和透過所述透光部的光的相位不同,由此使通過所述相移部和所述透光部的邊界部附近的光相互抵消而提高邊界部的對比度的相移掩模。
在此,參照圖2說明本發明的一實施方式的相移掩模。在此,圖2是形成有線-間隔圖案的、第一實施方式的相移掩模的剖面圖(下側)及對應的俯視圖(上側)。
準備在圖1所示的透明基板11上將相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14依次形成而制成的相移掩模坯板10,并構圖出相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14,由此,可以制造出相移掩模10a。
但是,也可以在不妨礙本發明效果的范圍內,在這些膜之間或任一膜和透明基板11之間設置其它膜。
圖2上側的圖是相移掩模10a的俯視圖,在從上方觀察相移掩模10a的情況下,能夠看到經過構圖的遮光膜14(即遮光膜圖案14a)的部分構成遮光部18,能夠看到經過構圖的相移膜12(即相移膜圖案12a)的部分構成相移部16,露出透明基板11且未被相移膜12、蝕刻阻止膜13及遮光膜14覆蓋的部分構成透光部17。該透光部17和上述相移部16具有邊界部(鄰接部分)。
在使用本發明的相移掩模進行顯示裝置的圖案形成的情況下,作為轉印特性良好的線-間隔圖案,例如優選設為4μm≦間距寬度p<6μm,且線寬l≧1.5μm,間隔寬度s≦3.5μm。在重視圖案轉印時的對比度大小的情況下,在間距寬度p<6μm的精細的線-間隔圖案中,優選為線寬l≧間隔寬度s,優選由與遮光部的邊緣鄰接的一定寬度的相移部構成的邊寬度(リム幅)r被設為r≧0.8μm。此外,線-間隔圖案中,通常與遮光部的兩側鄰接地設置由一定寬度的相移部構成的邊寬度。此時的上述邊寬度r也優選設為上述的范圍即r≧0.8μm。
在此,遮光部18是透明基板11上的、至少形成遮光膜圖案14a而成的部分,該曝光用光的透過率實際上為零。相移部16是在透明基板11上形成具有規定的透過率(例如,6%(i線:波長365nm))的相移膜圖案12a而成的部分,與透光部17的相位差是規定的相位差(例如,180度(i線:波長365nm))。
這樣,本發明的相移掩模10a在透明基板11上具有將相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14分別基于規定的圖案設計通過濕法蝕刻進行構圖而形成的轉印用圖案。
在這種結構下,透過相移部16的曝光用光的相位相對于透過透光部17的曝光用光轉變了大致180度,與透過了透光部17的曝光用光在鄰接部分相互干涉。由此,該部分的光的對比度變高,曝光用光的強度曲線的邊緣的形狀更加尖銳。因此,本發明的相移掩模10a也可以應對近年來要求的顯示裝置制造中的精細圖案。
在此,相移掩模坯板10及相移掩模10a的結構可以如以下。
(透明基板11)
透明基板11的材料只要是對于使用的曝光用光具有透光性的材料,就沒有特別限制。例如可例舉出合成石英玻璃、鈉鈣玻璃(soda-limeglass)、無堿玻璃。
(相移膜12)
本發明中的相移膜12使曝光用光的一部分透過,因此,可以說是半透光性膜。另外,具有使曝光用光的相位轉變規定量的作用。
該相移膜12由含有鉻和選自氧、氮、碳、氟中的至少一種的鉻化合物構成。
本發明中的相移膜12由含有鉻的材料構成。例如優選含有:鉻氧化物(crox)、鉻氮化物(crnx)、鉻碳化物(crcx)、鉻氧氮化物(croxny)、鉻氮碳化物(crcxny)、鉻氧碳化物(croxcy)、鉻氧氮碳化物(croxnycz)、鉻氟化物(crfx)中的任意種。相移膜12的膜厚優選為80~180nm。
上述相移膜12的濕法蝕刻中,可以使用公知的蝕刻液。例如,可以使用硝酸鈰銨和高氯酸的混合水溶液。
相移掩模10a中,相移膜12對于曝光用光的透過率可以是1~50%,1.5~30%,2~15%,更優選為3~8%。在此,曝光用光通常是用于lcd曝光裝置的光源,可以使用包含i線、h線、g線中的任意種的光,更優選使用包含這些全部的光。作為曝光用光的透過率,以上述的任一種為代表波長來定義透過率和相位差(或相移量)。
另外,相移掩模10a中,將相移膜12具有的曝光用光(作為代表波長,例如i線)的相移量設為大致180度。在此,大致180度可以是160度~200度,優選為170~190度。
另外,上述相移膜12中,對于波長365nm(i線)~436nm(g線)的光中的相移量的變動寬度(波長365nm~436nm中,相移膜12中的最大相移量和最小相移量的差)優選為40度以內,更優選為30度以內。上述變動寬度處于這種范圍,能夠充分得到使代表波長的相移量成為大致180度的效果。
(蝕刻阻止膜13)
蝕刻阻止膜13是由含有金屬和硅的金屬硅化物構成,且對于后述的遮光膜的蝕刻液a(在遮光膜含有cr的cr化合物的情況下,例如,硝酸鈰銨和高氯酸的混合水溶液)具有耐蝕刻性的材料,且選定膜厚、材料、組成比,以使蝕刻阻止膜被能夠進行蝕刻的蝕刻液b(例如,氟氫化銨和過氧化氫的混合水溶液,或過氧化氫、氟化銨及磷酸的混合水溶液)剝離為止所需的時間成為15分鐘以下、優選成為10分鐘以下。以下,說明蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比。
蝕刻阻止膜13的膜厚優選為5nm以上75nm以下。
為了發揮作為蝕刻阻止膜13的功能,其膜厚優選為5nm以上。如果蝕刻阻止膜13的膜厚過厚,在利用蝕刻液b剝離蝕刻阻止膜13時,利用蝕刻液b向透明基板(玻璃基板)11接觸的時間長,產生玻璃基板被侵蝕所引起的透過率降低或裂紋導致的凹缺陷。另外,從缺陷質量的方面考慮,在一次性地使用蝕刻液進行蝕刻工藝的情況下,若膜厚變厚,蝕刻液b的消耗量將變得非常多。從這些方面考慮,蝕刻阻止膜13的膜厚優選為75nm以下。
在此,蝕刻阻止膜13是含有金屬和硅的金屬硅化物(金屬硅化物類材料),其中,優選為金屬硅化物氮化物、金屬硅化物的氧氮化物、金屬硅化物的碳氮化物或金屬硅化物的氧碳氮化物,氮的含量為20原子%以上50原子%以下。更優選地,蝕刻阻止膜13中的氮的含量為25原子%以上45原子%以下。
構成蝕刻阻止膜13的金屬硅化物類材料只要含有金屬和硅,就沒有特別限制。為了使經過濕法蝕刻的蝕刻阻止膜圖案的截面形狀良好,進而為了以蝕刻阻止膜圖案為掩模通過濕法蝕刻使相移膜圖案的截面形狀變得良好,金屬和硅的比例優選為金屬:硅=1:2以上1:9以下。
就金屬和硅的比例而言,如果金屬的含量比1:2多(金屬:硅的比例低于1:2),在形成具有粗的圖案和密的圖案的圖案時,難以高精度地形成圖案。另外,如果硅的含量比1:9多(金屬:硅的比例超過1:9),蝕刻速度會變慢,因此,產生與上述相同的不良情況。
特別優選地,構成蝕刻阻止膜13的金屬硅化物類材料中的金屬和硅的比例優選為金屬:硅=1:2以上1:8以下。作為金屬,可例舉出鉬(mo)、鉭(ta)、鎢(w)、鈦(ti)、鋯(zr)等過渡金屬。
作為構成蝕刻阻止膜13的金屬硅化物類材料,例如可舉出金屬硅化物、金屬硅化物的氮化物、金屬硅化物的氧化物、金屬硅化物的碳化物、金屬硅化物的氧氮化物、金屬硅化物的碳氮化物、金屬硅化物的氧碳化物、或金屬硅化物的氧碳氮化物。具體而言,可例舉出鉬硅化物(mosi)、其氮化物、氧化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、氧碳化物、及氧碳氮化物、鉭硅化物(tasi)、其氮化物、氧化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、氧碳化物、及氧碳氮化物、鎢硅化物(wsi)、其氮化物、氧化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、氧碳化物、及氧碳氮化物、鈦硅化物(tisi)、其氮化物、氧化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、氧碳化物、及氧碳氮化物、以及鋯硅化物(zrsi)、其氮化物、氧化物、碳化物、氧氮化物、碳氮化物、氧碳化物、及氧碳氮化物。
其中,從提高與相移膜12的密接性、以及相移膜12與蝕刻阻止膜13的截面控制性的方面考慮,金屬硅化物類材料優選為金屬硅化物的氮化物、金屬硅化物的氧氮化物、金屬硅化物的碳氮化物。在該情況下,氮的含量優選為25原子%以上45原子%以下。另外,為了使蝕刻阻止膜13具有降低反射率的功能,還優選含有氧。
對于上述蝕刻阻止膜13,調整、選定蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比,以使該蝕刻阻止膜13被能夠進行蝕刻的蝕刻液b(例如,氟氫化銨和過氧化氫的混合水溶液,或者過氧化氫、氟化銨及磷酸的混合水溶液)剝離為止所需的時間成為10分鐘以下。本發明中使用的顯示裝置制造用的相移掩模坯板通常是一邊的長度為300mm以上的大尺寸,因此,在向基板面內供給蝕刻液時容易產生蝕刻不均。如果考慮到蝕刻不均,優選地,使上述蝕刻阻止膜13被能夠進行蝕刻的蝕刻液b剝離為止所需的時間成為10秒以上。進一步優選上述時間為10秒以上15分鐘以下,優選10秒以上10分鐘以下。
考慮到蝕刻液b對玻璃基板的損傷,在形成上述蝕刻阻止膜圖案時使用的蝕刻液b為含有過氧化氫、氟化銨、以及選自磷酸、硫酸及硝酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液的情況下,優選將上述蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比調整為利用蝕刻液b進行剝離所需的時間成為10秒以上20分鐘以下。另外,從同樣的方面考慮,在形成上述蝕刻阻止膜圖案時使用的蝕刻液b為含有選自氫氟酸、氟硅酸及氟氫化銨中的至少一種氟化合物、及選自過氧化氫、硝酸及硫酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液的情況下,優選將上述蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比調整為利用蝕刻液b進行剝離所需的時間成為10秒以上10分鐘以下。
(遮光膜14)
優選地,遮光膜14在與相移膜12、蝕刻阻止膜13的層疊狀態下,具有充分的遮光性(光學密度(od)為3以上)。更優選地,只靠遮光膜14就具有充分的遮光性(光學密度(od)為3以上)。另外,優選地,遮光膜14與蝕刻阻止膜13具有蝕刻選擇性。即,優選地,對于能夠蝕刻遮光膜14的蝕刻液,蝕刻阻止膜13具有耐性。
作為遮光膜14的材料,優選使用含有cr的材料。例如,除了鉻以外,優選含有鉻氧化物(crox)、鉻氮化物(crnx)、鉻碳化物(crcx)、鉻氧氮化物(croxny)、鉻氮碳化物(crcxny)、鉻氧碳化物(croxcy)、鉻氧氮碳化物(croxnycz)中的任意種。
遮光膜14也可以在其表面上設置反射防止層。在該情況下,反射防止層可以是鉻氧化物、鉻氮化物及鉻酸氮化物中的任意種。
另外,上述相移膜12和上述遮光膜14是能夠利用同一蝕刻液(a)(例如,硝酸鈰銨和高氯酸的混合水溶液)蝕刻的材料,為了使上述蝕刻液(a)對上述遮光膜的濕法蝕刻速度比蝕刻液(a)對上述相移膜的濕法蝕刻速度更快,對向上述相移膜12及上述遮光膜14添加的氧、氮、碳、氟的含量進行調整。
遮光膜14的膜厚可以為50~200nm,更優選為80~150nm,進一步優選為90~130nm。
作為遮光膜14的蝕刻液,可以沒有特別限制地使用目前公知的蝕刻液,但在遮光膜14由含有鉻的材料形成的情況下,用于遮光膜14的蝕刻液與對上述相移膜12的說明中的蝕刻液相同。
相移掩模10a能夠將露出于表面的面全部設為鉻類的膜,因此,耐藥性高,是有利的。作為成膜方法,相移掩模10a中的各結構膜可采用濺射法、離子鍍法或蒸鍍法等,但從提高兩個膜的界面密合性的方面考慮,優選為濺射法。
這樣,本發明的相移掩模10a可適用于例如包含形成顯示裝置的像素電極等的線-間隔圖案的作為轉印圖案的光掩模。
另外,如圖3所示,轉印圖案也可應用于包含形成接觸孔的孔圖案的圖案。作為孔圖案,包含具有按一定的規則性(間距)排列多個接觸孔的圖案。
在此,圖3是本發明的孔圖案用的相移掩模10b的剖面圖(下側)及對應的俯視圖(上側)。
如圖3所示,孔圖案具有規定孔徑的透光部17、包圍透光部17的一定寬度的相移部16、以及包圍上述相移部16的遮光部18。
在此,透光部17的孔徑(在正方形的情況下為1邊的長度,在長方形的情況下為短邊的長度,在圓的情況下為直徑)設為1.5~5μm,相移部16的寬度(邊寬度r)可以為0.3μm≦r≦1.5μm。
<相移掩模的制造方法>
本發明的相移掩模的制造方法具有:
在上述說明的本發明實施方式的上述相移掩模坯板上形成抗蝕劑膜的工序;
對上述抗蝕劑膜進行規定圖案的描繪/顯影處理,形成抗蝕劑圖案的工序;
以上述抗蝕劑圖案為掩模將上述遮光膜利用上述蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成臨時遮光膜圖案的工序;
以上述臨時遮光膜圖案為掩模將上述蝕刻阻止膜利用上述蝕刻液b進行濕法蝕刻,形成臨時蝕刻阻止膜圖案的工序;
以上述臨時蝕刻阻止膜圖案為掩模將上述相移膜利用上述蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成由相移膜圖案構成的相移部,并對上述臨時遮光膜圖案進行側向蝕刻而形成遮光膜圖案的工序;
以上述遮光膜圖案為掩模,將上述蝕刻阻止膜利用上述蝕刻液b進行濕法蝕刻,形成蝕刻阻止膜圖案,并在上述相移膜圖案上形成由上述蝕刻阻止膜圖案和上述遮光膜圖案構成的遮光部的工序;
除去上述抗蝕劑圖案的工序。
這樣,可制造在透明基板上具有轉印圖案的相移掩模,該轉印圖案具有相移部、遮光部、透光部。
而且,相移膜12、蝕刻阻止膜13及遮光膜14的構圖,可以包含以下工序。
在此,最開始,參照圖4說明成為參考例的相移掩模10c的制造方法,以使本發明的相移掩模10a、10b的制造方法的特征更加明確。
<參考例的相移掩模10c的制造方法>
參考例的相移掩模10c的制造方法是在制作該相移掩模10c時形成二次抗蝕劑膜的相移掩模制造方法。
圖4是表示參考例方式的相移掩模10c的制造方法的例圖。
首先,準備圖1所示的相移掩模坯板10,在相移掩模坯板10的遮光膜14上形成第一光致抗蝕劑膜15。(圖4(a))。
然后,通過對第一光致抗蝕劑膜15進行描繪及顯影,形成第一抗蝕劑圖案15a,以第一抗蝕劑圖案15a為掩模利用蝕刻液a對遮光膜14進行濕法蝕刻,形成遮光膜圖案14a(圖4(b))。
接著,剝離第一抗蝕劑圖案15a(圖4(c))。
接著,在形成有遮光膜圖案14a的透明基板11整個面上形成第二光致抗蝕劑膜19(圖4(d)),通過對第二光致抗蝕劑膜19進行描繪及顯影,形成第二抗蝕劑圖案19a(圖4(e))。
接著,以第二抗蝕劑圖案19a為掩模,利用蝕刻液b對蝕刻阻止膜13進行濕法蝕刻,形成蝕刻阻止膜圖案13a(圖4(f))。
接著,以得到的蝕刻阻止膜圖案13a為掩模,利用蝕刻液a對相移膜12進行濕法蝕刻,形成相移膜圖案12a,然后,剝離第二抗蝕劑圖案19a(圖4(g))。
最后,以遮光膜圖案14a為掩模,將蝕刻阻止膜圖案13a利用蝕刻液b進行濕法蝕刻,相移掩模10c制作完成((圖4(h))。
但是,上述相移掩模10c的參考制法中,如圖4所示,形成兩次光致抗蝕劑膜(第一光致抗蝕劑膜15,第二光致抗蝕劑膜19),對第一光致抗蝕劑膜15及第二光致抗蝕劑膜19分別進行描繪及顯影,由此,形成二次抗蝕劑圖案(第一抗蝕劑圖案15a,第二抗蝕劑圖案19a)進行濕法蝕刻。
這種成為參考例的相移掩模的制造方法中,形成二次光致抗蝕劑膜(第一抗蝕劑膜15,第二抗蝕劑膜19),對這些光致抗蝕劑膜兩次進行描繪及顯影,形成光致抗蝕劑圖案(第一抗蝕劑圖案15a,第二抗蝕劑圖案19a),因此,在最終得到的相移掩模10c中,難以使遮光膜圖案14a和相移膜圖案12a的中心一致。
本發明的相移掩模10a的制造方法是在上述成為參考例的相移掩模的制造方法中解決使遮光膜圖案14a和相移膜圖案12a的中心一致的難題的方法。即,本發明的相移掩模10a的制造方法中,使用一次抗蝕劑膜且僅進行一次描繪及顯影,因此,能夠以遮光膜圖案14a和相移膜圖案12a的中心一致的方式制造相移掩模10a。
以下,參照圖5詳細地說明本發明的相移掩模10a的制造方法(本發明的相移掩模10b的制造方法也一樣)。
<本發明的相移掩模的制造方法>
如圖5所示,首先,準備圖1所示的相移掩模坯板10,在相移掩模坯板10的遮光膜14上形成第一光致抗蝕劑膜15。(圖5(a))。
接著,對第一光致抗蝕劑膜15進行規定圖案的描繪/顯影處理,形成抗蝕劑圖案15a,以抗蝕劑圖案15a為掩模,將遮光膜14利用蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成臨時遮光膜圖案14a(圖5(b))。
接著,以臨時遮光膜圖案14a為掩模,將蝕刻阻止膜13利用蝕刻液b進行濕法蝕刻,形成臨時蝕刻阻止膜圖案13a(圖5(c))。
接著,以臨時蝕刻阻止膜圖案13a為掩模,將相移膜12利用蝕刻液a進行濕法蝕刻,形成由相移膜圖案12a構成的相移部,并且對臨時遮光膜圖案14a進行側向蝕刻,形成遮光膜圖案14b(圖5(d))。
最后,除去抗蝕劑圖案15a,以遮光膜圖案14b為掩模,將臨時蝕刻阻止膜圖案13a利用蝕刻液b進行濕法蝕刻,形成蝕刻阻止膜圖案13b,在相移膜圖案12a上形成由蝕刻阻止膜圖案13b和遮光膜圖案14b構成的遮光部(圖5(e))。
這樣,如圖5(e)所示,在透明基板11上具備轉印圖案的相移掩模10a完成,而該轉印圖案具有相移部、遮光部、透光部。
在此,調整選定蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比,蝕刻阻止膜圖案的形成時間成為10秒以上15分鐘以下,或者10秒以上10分鐘以下。因此,能夠抑制制作相移掩模時(特別是蝕刻阻止膜圖案形成時)的蝕刻液b的消耗量,且蝕刻液b接觸透明基板11的時間短,所以能夠減少透明基板的損傷,抑制凹缺陷的產生。
此外,說明對蝕刻阻止膜13進行濕法蝕刻時使用的蝕刻液b。
(蝕刻液b)
實際上,只要是不蝕刻遮光膜14及相移膜12而能夠選擇性地蝕刻蝕刻阻止膜13,對蝕刻阻止膜13進行濕法蝕刻的蝕刻液b就沒有特別限制。就蝕刻液b而言,例如可舉出含有選自氫氟酸、氟硅酸及氟氫化銨中的至少一種氟化合物和選自過氧化氫、硝酸及硫酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液。具體而言,可例舉出將氟氫化銨和過氧化氫的混合溶液用純水進行了稀釋的蝕刻液。還可例舉出含有過氧化氫、氟化銨和選自磷酸、硫酸及硝酸中的至少一種氧化劑的蝕刻液。具體而言,可例舉出將過氧化氫、氟化銨和磷酸的混合溶液用純水進行了稀釋的蝕刻液。
另外,根據本發明的相移掩模的制造方法,在不僅將描繪和顯影一次實施,而且能夠將多次描繪工序所引起的彼此的對齊偏離的影響完全消除,在這點上是有利的。特別是在能夠精確地形成精細寬度的相移部16這一方面上優異。
另外,根據本發明的相移掩模的制造方法,使用一個抗蝕劑圖案僅進行一次描繪及顯影,因此,如圖5(e)的中心線x所示,能夠以遮光膜圖案14b和相移膜圖案12a的中心一致的方式制造相移掩模10a。
接著,說明本發明的顯示裝置的制造方法。
<顯示裝置的制造方法>
本發明的顯示裝置的制造方法包括:
準備上述說明的本發明實施方式的上述相移掩模的工序;
使用照射曝光用光的顯示裝置制造用曝光裝置,將相移掩模的轉印圖案進行曝光,將轉印圖案轉印至被轉印體上的工序。
使用的曝光裝置可以是lcd用的標準的等倍曝光的曝光裝置。即,作為光源,通過使用包含i線、h線、g線的波長區域的光源(也稱為寬波長光源),能夠得到充分的照射光量。但是,也可以使用光學濾波器,從而僅使用特定波長的光(例如i線)。
曝光裝置的光學系統中,可以將數值孔徑na設為0.06~0.10,將相干因子σ設為0.5~1.0的范圍。這樣的曝光裝置通常以3μm左右作為分辨極限。
當然,本發明也可以在采用了更廣范圍的曝光裝置的轉印時應用。例如,可以將na設為0.06~0.14或0.06~0.15的范圍。na超過0.08的高分辨率的曝光裝置中也有需求,也可應用于這些裝置。
(蝕刻阻止膜(蝕刻阻擋膜)中的氮添加與蝕刻速度之間的關系)
首先,調查了由金屬硅化物構成的蝕刻阻止膜中的氮添加與蝕刻速度之間的關系。
在合成石英玻璃基板(qz基板)上形成組成比不同的蝕刻阻止膜13(蝕刻阻擋膜),調查了氮添加引起的與蝕刻速度的關系。將調查結果在表1中表示。
作為蝕刻液,使用了氟氫化銨和過氧化氫的水溶液(22℃),使用mosi靶材(mo:si=1:4),以ar氣和n2氣作為濺射氣體,在合成石英玻璃基板上形成了蝕刻阻止膜(蝕刻阻擋膜)。
[表1]
※xps:x射線光電子分光法
根據上述表1的結果可知,隨著成膜中所含的氮(n2)含量變多,蝕刻阻止膜所含的氮(n)含量變多。
還可知隨著蝕刻阻止膜所含的氮(n)含量變多,在由于蝕刻蝕刻阻止膜時使用的蝕刻液b(氟氫化銨和過氧化氫的水溶液)產生的合成石英玻璃基板(qz基板)的刻入量相當于5度的相移量的蝕刻時間內可蝕刻的蝕刻阻止膜的膜厚變薄。
根據以上可知,隨著蝕刻阻止膜所含的氮(n)含量變多,蝕刻阻止膜的蝕刻速度變慢。
雖然未詳細敘述,但在蝕刻液b為過氧化氫、氟化銨和磷酸的水溶液的情況下,也有與上述一樣的傾向。
(蝕刻阻止膜13的膜厚、材料、組成比的確定)
(1)在制作本發明的相移掩模時,如圖5(d)所示,將遮光膜14和相移膜12同時使用蝕刻液a進行蝕刻,因此,蝕刻阻止膜13殘留在相移膜圖案12a上。為了形成最終的相移掩模形態,即圖5(e),需要除去蝕刻阻止膜13,但為了除去蝕刻阻止膜13而使用的蝕刻液b(例如,氟氫化銨和過氧化氫的水溶液)通常在合成石英玻璃基板上產生損傷,因此,希望蝕刻阻止膜13的蝕刻時間盡可能短。此外,蝕刻阻止膜13的蝕刻時間根據蝕刻阻止膜13的蝕刻速度×蝕刻阻止膜的膜厚來決定。
(2)就lcd曝光裝置中使用的曝光用光(例如,i線(波長:365nm))下的qz基板的相位差而言,相對于qz基板的刻入量2.1nm,產生1度的相位差(對空氣(air基準))。在顯示裝置制造用的相移掩模中,通常要求將期望的相移量(相位差)抑制在±5度以內(例如,180度±5度)。
(3)為了將qz基板的刻入量抑制在相移量5度以內,必須抑制成2.1nm×5=10.5nm的蝕刻量,在蝕刻液b對qz基板的蝕刻速度為1.2nm/分鐘的情況下,需要將蝕刻時間抑制成10.5nm÷1.2nm/分鐘=9分鐘左右。
(4)為了避免對合成石英玻璃基板的損傷,由金屬硅化物構成的蝕刻阻止膜13需要以盡可能短的時間進行蝕刻。另外,作為蝕刻相移膜12時的蝕刻阻止膜13,需要有可保護的膜厚。從保護相移膜12的方面考慮,蝕刻阻止膜13的膜厚的下限值優選為7.5nm以上,就蝕刻阻止膜13的膜厚的上限值而言,雖然蝕刻時間根據蝕刻阻止膜13所含的氮含量不同而各異,但根據蝕刻時間確定蝕刻阻止膜13的膜厚和氮含量。
(5)在蝕刻阻止膜13的膜厚10nm、成膜中的氣體組成(混合氣體中所含的氮氣組成)為39.0%的成膜條件下進行成膜,結果確認到,在使用了蝕刻液b的情況下,能夠在2分鐘內除去蝕刻阻止膜13。即使蝕刻液b與qz基板接觸2分鐘,也僅產生2.4nm左右的損傷,因此,該損傷引起的相移量小于1度左右。
以下,作為實施例的蝕刻阻止膜13,選定在膜厚10nm、成膜中的氣體組成(混合氣體中所含的氮氣組成)為39.0%的成膜條件下成膜的mosin膜(mo:16.7原子%,si:41.1原子%,n:42.2原子%)。
以下,基于實施例更具體地說明本發明的相移掩模坯板及相移掩模。
實施例
(實施例1)
參照圖6,首先,制作相移掩模坯板時,使用大型玻璃基板(合成石英玻璃,10mm厚,尺寸850mm×1200mm)作為透明基板11。使用大型在線(inline)式濺射裝置,在該透明基板11上成膜相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14。
各相移膜12、蝕刻阻止膜13、遮光膜14的成膜以下述方式進行。
(相移膜12)
相移膜12的成膜使用大型在線式濺射裝置進行。向配置有cr靶材的濺射室內導入由ar氣、n2氣和co2氣構成的濺射氣體,通過反應性濺射將crcon層成膜122nm。
對于成膜的相移膜12,通過lasertec公司制作的mpm-100測定透過率、相位差。相移膜12的透過率、相位差的測定使用放置于同一托盤而制作的、在合成石英玻璃基板的主表面上成膜有crcon膜(膜厚122nm)的帶相移膜的基板(模擬基板)進行。
在形成蝕刻阻止膜之前,將帶相移膜的基板(模擬基板)從輸出腔室取出并測定相移膜12的透過率、相位差。其結果,透過率為5.0%(波長:365nm),相位差為180度(波長:365nm)。另外,波長365nm~436nm下的相位差(相移量)的變動寬度為25度。
(蝕刻阻止膜13)
接著,向配置有mosi靶材(mo:si=1:4)的濺射室中導入由ar氣和n2氣構成的濺射氣體,通過反應性濺射將mosin層成膜10nm。成膜中的氣體組成(n2/ar+n2)設為39%。
(遮光膜14)
實施例1中,如圖6所示,遮光膜14為遮光層140和反射降低層143的層疊結構。而且,遮光層140由下層部141和上層部142構成。
就遮光膜14的成膜而言,在配置于大型在線式濺射裝置內的各空間(濺射室)內分別配置cr靶材,首先,以ar氣、ch4氣和n2氣作為濺射氣體,通過反應性濺射將crcn層(遮光層140的下層部141)成膜為50nm,接著,同樣以ar氣、ch4氣和n2氣作為濺射氣體,通過反應性濺射將crcn層(遮光層140的上層部142)成膜為55nm,接著,以ar氣和no氣作為濺射氣體,通過反應性濺射將cron層(反射降低層143)成膜為25nm,上述成膜連續進行。實施例1的反射降低層143為單層膜。成膜后,用純水進行刷子洗凈,制作相移掩模坯板10。
此外,上述遮光層140為了加快膜深度方向的蝕刻速度,適宜調整ch4氣和n2氣的流量進行成膜。
具體而言,使成膜遮光層140的下層部141時的濺射氣體中所含的n2氣的含量比成膜遮光層140的上層部142時的濺射氣體中所含的n2氣的含量多,進而,使成膜遮光層140的下層部141時的濺射氣體中所含的ch4氣的含量比成膜遮光層140的上層部142時的濺射氣體中所含的ch4氣的含量少,以上述方式成膜。此外,遮光層140(上層部141,下層部142)及遮光膜14為了得到期望的光學密度(od),也適宜調整對各cr靶材施加的功率進行成膜。
將遮光膜14的各層特性如下表示。光學密度利用透過濃度計進行測定,反射率利用反射率計進行測定。在此,遮光層140的下層部141及上層部142的光學密度是測定在與上述相同的成膜條件下在合成石英玻璃基板上成膜各層(單層)后的試樣的值。
遮光層140:
下層部141:crcn(膜厚50nm),光學密度:2.3(波長:436nm),2.5(波長:365nm)
上層部142:crcn(膜厚55nm),光學密度:2.1(波長:436nm),2.3(波長:365nm)
反射降低層143:cron(膜厚25nm)
遮光膜14的總膜厚:130nm
遮光膜14整體的光學密度:4.6(波長:436nm),5.0(波長:365nm),表面反射率:10%(波長:436nm),背面反射率:55%(波長:436nm)
此外,上述的相移掩模坯板10的制造方法中,構成遮光膜14的各層膜并沒有在中途返回至大氣中,而是在減壓真空狀態下連續形成。通過這樣在減壓真空狀態下連續形成,可以減小從遮光膜14的最表面(由cron構成的反射降低層143的表面)到達透明基板11為止的組成變動。
使用以上述方式制作的相移掩模坯板10來制造實施例1的相移掩模。
參照圖5,首先,使用狹縫涂布機在遮光膜14上涂布酚醛清漆類激光描繪用光致抗蝕劑,進行加熱/冷卻,形成膜厚1000nm的抗蝕劑膜15(圖5(a))。
接著,在抗蝕劑膜15上,通過激光描繪描繪線-間隔(l/s)圖案,并進行顯影,形成抗蝕劑圖案15a。假定相移膜圖案形成時產生的縮小量(以蝕刻阻止膜圖案的線寬為基準時的與相移膜圖案的線寬的差),將該l/s圖案設為單側加粗0.12μm(兩側0.24μm)的線寬的抗蝕劑圖案,以使由最終得到的相移掩模的相移膜圖案構成的l/s圖案成為寬度3μm。
接著,以抗蝕劑圖案15a為掩模,將遮光膜14利用濕法蝕刻液a(硝酸鈰銨和過氧化氫的水溶液)進行蝕刻,形成臨時遮光膜圖案14a(圖5(b))。
接著,以抗蝕劑圖案15a及臨時遮光膜圖案14a為掩模,利用濕法蝕刻液b(氟氫化銨和高氯酸的水溶液)進行蝕刻,形成臨時蝕刻阻止膜圖案13a。(圖5(c))
接著,以臨時蝕刻阻止膜圖案13a為掩模,將相移膜12利用濕法蝕刻液a(硝酸鈰銨和過氧化氫的水溶液)進行蝕刻,形成相移膜圖案12a,進一步對上述臨時遮光膜圖案14a進行側向蝕刻,形成遮光膜圖案14b(圖5(d))。
接著,以遮光膜圖案14b為掩模,將臨時蝕刻阻止膜圖案13a利用濕法蝕刻液b(包含氟氫化銨和過氧化氫的混合水溶液)進行蝕刻,在相移膜圖案12a上形成由蝕刻阻止膜圖案13b和遮光膜圖案14b構成的遮光部。
最后,將抗蝕劑圖案15a利用抗蝕劑剝離液進行剝離,得到本發明的相移掩模(圖5(e))。
上述實施例1的遮光膜14的適合蝕刻時間為45秒,遮光膜14的膜厚為130nm,因此,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對遮光膜14的濕法蝕刻速度為2.9nm/秒。
另外,在形成相移膜圖案12a的同時,調整通過對臨時遮光膜圖案14a的側向蝕刻而形成的遮光膜圖案14b的邊寬度(相移部的寬度0.5μm),因此,對相移膜12的適合蝕刻時間94秒追加71秒蝕刻,以合計165秒制作相移掩模。此外,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對于相移膜12的濕法蝕刻速度為1.3nm/秒。(蝕刻液a對遮光膜的濕法蝕刻速度為相移膜的濕法蝕刻速度的約2.2倍。)
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:0.503μm))的相移掩模。另外,得到的相移掩模的透光部即透明基板的露出部的刻入量可以抑制成2nm左右,因此,滿足相移掩模的要求規格即180度±5度,且未發現凹缺陷。
(實施例2)
除了減少實施例1中的成膜遮光膜14時的ch4氣的含量,以調整遮光膜14的蝕刻速率以外,以與實施例1相同的方式制作相移掩模坯板及相移掩模。
上述實施例2的遮光膜14的適合蝕刻時間為30秒,遮光膜14的膜厚為130nm,因此,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對遮光膜14的濕法蝕刻速度為4.3nm/秒。
另外,在形成相移膜圖案12a的同時,調整通過對臨時遮光膜圖案14a的側向蝕刻而形成的遮光膜圖案14b的邊寬度(相移部的寬度0.8μm),因此,對相移膜12的適合蝕刻時間94秒追加69秒蝕刻,以合計163秒制作相移掩模。此外,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對相移膜12的濕法蝕刻速度為1.3nm/秒。(蝕刻液a對遮光膜的濕法蝕刻速度為相移膜的濕法蝕刻速度的約3.3倍。)
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:0.801μm))的相移掩模。另外,得到的相移掩模的透光部即透明基板的露出部的刻入量可以抑制成2nm左右,因此,滿足相移掩模的要求規格即180度±5度,且未發現凹缺陷。
(實施例3)
除了在實施例2中的成膜相移膜12時添加ch4氣而調整相移膜12的蝕刻速率以外,以與實施例2相同的方式制作相移掩模坯板及相移掩模。此外,相移膜12的膜厚設為125nm。另外,假定相移膜圖案形成時產生的縮小量,將由抗蝕劑膜構成的l/s圖案設為單側加粗0.16μm(兩側0.32μm)的線寬的抗蝕劑圖案,以使由最終得到的相移掩模的相移膜圖案構成的l/s圖案成為3μm。
上述實施例3的遮光膜14的適合蝕刻時間為30秒,遮光膜14的膜厚為130nm,因此,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對遮光膜14的濕法蝕刻速度為4.3nm/秒。
另外,在形成相移膜圖案12a的同時,調整通過臨時遮光膜圖案14a的側向蝕刻而形成的遮光膜圖案14b的邊寬度(相移部的寬度1.0μm),因此,對相移膜12的適合蝕刻時間120秒追加76秒蝕刻,以合計196秒制作相移掩模。此外,蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對相移膜12的濕法蝕刻速度為1.0nm/秒。(蝕刻液a對遮光膜的濕法蝕刻速度為相移膜的濕法蝕刻速度的約4.3倍。)
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:1.0μm))的相移掩模。另外,得到的相移掩模的透光部即透明基板的露出部的刻入量能夠抑制成2nm左右,因此,滿足相移掩模的要求規格即180度±5度,且未發現凹缺陷。
(實施例4)
除了將實施例1中使用的蝕刻液b配制為包含過氧化氫、氟化銨和磷酸的混合水溶液以外,以與實施例1相同的方式制作相移掩模坯板及相移掩模。
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:0.801μm))的相移掩模。另外,得到的相移掩模的透光部即透明基板的露出部的刻入量能夠抑制成1nm左右,因此,滿足相移掩模的要求規格即180度±5度,且未發現凹缺陷。
(比較例1)
除了增加實施例1中的成膜遮光膜14時的ch4氣的含量,調整遮光膜14的蝕刻速率以外,以與實施例1相同的方式制作相移掩模坯板及相移掩模。比較例1中,以使蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對遮光膜14的濕法蝕刻速度比相移膜12的濕法蝕刻速度慢的方式進行調整。
上述比較例1的遮光膜14的膜厚為120nm,適合蝕刻時間為94秒,相移膜12的膜厚為122nm,適合蝕刻時間為94秒。蝕刻液a(硝酸鈰銨和高氯酸的水溶液)對遮光膜14的濕法蝕刻速度為1.3nm/秒,相移膜12的濕法蝕刻速度為1.3nm/秒。
相移膜圖案12a的形成中,適合蝕刻時間設為94秒,制作相移掩模。
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:0.153μm))的相移掩模。這樣,僅僅產生0.15μm的邊寬度。由得到的相移掩模的相移部構成的邊寬度小至0.15μm,因此,不能充分發揮相移效果產生的圖案轉印的對比度提高效果。
(比較例2)
除了將實施例1中的蝕刻阻止膜的成膜中的氣體組成(n2/ar+n2)設為46.1%,且將膜厚設為30nm以外,以與實施例1相同的方式制作相移掩模坯板及相移掩模。
其結果,得到在3μm的l/s(線&間隔)的相移膜圖案上形成有遮光膜圖案(邊寬度(單側:0.5μm))的相移掩模。但是,將膜厚30nm的蝕刻阻止膜利用蝕刻液b除去所需的時間為18分鐘,結果與實施例1相比,蝕刻液的消耗量增加至1.8倍,并且在形成于玻璃基板上的相移膜圖案周圍的透光部(透明基板露出的區域)中,在有些位置,除去蝕刻阻止膜時使用的蝕刻液b在透明基板造成了21.6nm的刻入量,與預想的相位差相比產生10.3度的偏離。另外,在得到的相移掩模的透光部即透明基板的露出部的若干位置發現了凹缺陷。
以上,說明了本發明的實施方式及實施例,但它們只不過是示例,不限定本發明的保護范圍。本發明的保護范圍所記載的技術方案,還包含將以上示例的具體例進行各種變形、變更的內容。