(57)【要約】【課題】透過領域、半透過領域及び遮光領域を有するハーフトーンマスクにおいて半透過膜を形成することなく製造する方法を提供する。【解決手段】本発明のハーフトーンマスク製造方法によれば、異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により遮光膜を任意の膜厚に減膜し、任意の透過率を有する半透過領域を形成することができる。また、遮光膜より半透過領域を形成する事ができるので、フォトマスクの製造途中で半透過膜を形成することなく、透過領域、半透過領域及び遮光領域を有するハーフトーンマスクを製造することができる。【選択図】図１
2019211611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に所定の波長帯の光を完全に遮光する遮光膜と第１フォトレジストを形成し、描画、現像、エッチング工程を順に行って光が完全に透過する透過領域と光を遮光する遮光領域とを形成する段階と、
前記第１フォトレジストを除去する段階と、
前記透過領域と遮光領域を有する遮光膜上に第２フォトレジストを形成し、将来半透過領域となる部位が外部に露出されるように前記第２フォトレジストを描画、現像する段階と、
前記外部に露出した将来半透過領域となる部位をハーフエッチングする段階と、
前記第２フォトレジストを除去する段階と、
により構成されるハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項２】
透明基板上に所定の波長帯の光を完全に遮光する遮光膜と第１フォトレジストを形成し、将来半透過領域となる部位が外部に露出されるように前記第１フォトレジストを描画、現像する段階と、
前記外部に露出した将来半透過領域となる部位をハーフエッチングする段階と、
前記第１フォトレジストを除去する段階と、
前記半透過領域を有する遮光膜上に第２フォトレジストを形成し、描画、現像、エッチング工程を順に行って光が完全に透過する領域と光を遮光する領域とを形成する段階と、
前記第２フォトレジストを除去する段階と、
により構成されるハーフトーンマスクの製造方法。
【請求項３】
前記ハーフエッチング処理は異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により前記遮光膜を任意の膜厚まで減膜させ、任意の半透過領域を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハーフトーンマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶ディスプレイ及び有機ELディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイの製造に用いるフォトマスクの製造方法に関する。
【０００２】
本発明は特にフラットパネルディスプレイの製造に用いるフォトマスクの内、透過領域、遮光領域及び半透過領域を有するハーフトーンマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶ディスプレイ及び有機ELディスプレイに代表されるフラットパネルディスプレイの製造においては、フォトマスク上に形成されたパターンを露光装置を用いてフラットパネルディスプレイ上に複写するフォトリソグラフィ技術が採用されている。特許文献１には、透過領域、遮光領域及び半透過領域を有するハーフトーンマスクの製造方法が記載されており、ハーフトーンマスクを使用することでフォトリソグラフィ技術の使用回数を削減する事が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３３７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示されるハーフトーンマスクは図３（Ｌ）に示すように透過領域と遮光領域を有する第１追加形成パターン２２と半透過領域を有する第２パターン４１より形成されるが、第１追加形成パターン２２と第２パターン４１の形成は光学特性の異なる材料を用いて行われる事が知られている。以下に具体的に説明する。
【０００６】
図３（Ａ）に示すように、透明基板１０の一方の面に遮光膜２０を形成する。次に図３（Ｂ）に示すように遮光膜２０の上に第１フォトレジスト３０を連続で形成する。
【０００７】
次に形成した第１フォトレジスト３０に対して、図３（Ｃ）に示すように描画機にてレーザー光を照射し、第１フォトレジスト３０が感光した領域と感光していない領域を有する描画後第１フォトレジスト３１を形成する。更に図３（Ｄ）に示すように現像処理を行うことで第１フォトレジストパターン３２を形成する。このとき使用したフォトレジストの種類によって、描画機のレーザー光で感光した領域が溶けてなくなるか（ポジ型フォトレジスト）、感光していない領域が溶けてなくなるか（ネガ型フォトレジスト）を決定する事ができる。
【０００８】
次に図３（Ｅ）に示すように第１フォトレジストパターン３２を遮蔽材としてエッチング処理を行い、続けて図３（Ｆ）に示すように第１フォトレジストパターン３２を除去する事で第１パターン２１を形成する。このとき第１パターン２１は光を１００％透過する透過領域と１００％遮光する遮光領域を備える。
【０００９】
次に図３（Ｇ）に示すように、図３（Ｆ）で形成した第１パターン２１の上に任意の透過率で光を透過する半透過膜４０を形成する。次に図３（Ｈ）に示すように半透過膜４０の上に第２フォトレジスト５０を連続で形成する。
【００１０】
図３（Ｉ）に示すレーザー光による描画処理、（Ｊ）に示す現像処理、（Ｋ）に示すエッチング処理を連続で行うことで第２パターン４１と第１パターン２１に追加工した第１追加形成パターン２２が形成される。このとき、第１追加形成パターン２２は透過領域と遮光領域を備えており、第２パターン４１は半透過領域と透過領域を備えている。最後に、図３（Ｌ）に示すように第２フォトレジストパターン５２を除去することで、ハーフトーンマスクが完成する。
【００１１】
ここで説明したハーフトーンマスクは、後付けタイプもしくはトップコートタイプと呼ばれ、フラットパネルディスプレイの製造に用いるハーフトーンマスクの代表的な製造方法として知られている。
【００１２】
しかしながら、上記で説明した方法では、半透過膜の形成をフォトマスク製造の途中で行う必要があり、特に自社内で半透過膜を形成できなければ外部に依頼する工程が生じ、長納期化及び高コスト化の課題が生じる事が確認されている。
【００１３】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、最初に形成した遮光膜２０より透過領域、半透過領域及び遮光領域を形成することを特徴とするハーフトーンマスクの製造方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための請求項１に係る発明は、透明基板上に所定の波長帯の光を完全に遮光する遮光膜と第１フォトレジストを形成し、描画、現像、エッチング工程を順に行って光が完全に透過する透過領域と光を遮光する遮光領域とを形成する段階と、前記第１フォトレジストを除去する段階と、前記透過領域と遮光領域を有する遮光膜上に第２フォトレジストを形成し、将来半透過領域となる部位が外部に露出されるように前記第２フォトレジストを描画、現像する段階と、前記外部に露出した将来半透過領域となる部位をハーフエッチングする段階と、前記第２フォトレジストを除去する段階と、により構成されるハーフトーンマスクの製造方法である。
【００１５】
上記課題を解決するための請求項２に係る発明は、透明基板上に所定の波長帯の光を完全に遮光する遮光膜と第１フォトレジストを形成し、将来半透過領域となる部位が外部に露出されるように前記第１フォトレジストを描画、現像する段階と、前記外部に露出した将来半透過領域となる部位をハーフエッチングする段階と、前記第１フォトレジストを除去する段階と、前記半透過領域を有する遮光膜上に第２フォトレジストを形成し、描画、現像、エッチング工程を順に行って光が完全に透過する領域と光を遮光する領域とを形成する段階と、前記第２フォトレジストを除去する段階と、により構成されるハーフトーンマスクの製造方法である。
【００１６】
請求項３に係る発明は、前記ハーフエッチング処理が異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により前記遮光膜を任意の膜厚まで減膜させ、任意の半透過領域を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハーフトーンマスク製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１または請求項２の発明によれば、フォトマスクの製造途中で半透過膜を形成する事なく、最初に形成した遮光膜から前記の透過領域、半透過領域及び遮光領域を有するハーフトーンマスクを製造することができる。また、半透過膜を形成する工程を削減することで納期の短縮及び製造コストを削減することができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によれば、異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により、最初に形成した遮光膜を任意の膜厚までエッチング処理することで透過率を選択し、半透過領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態によるハーフトーンマスク製造方法
【図２】本発明の第２実施形態によるハーフトーンマスク製造方法
【図３】先行技術のハーフトーンマスク製造方法
【図４】本発明に適したフォトレジストの断面角度
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１に基づいて本発明の第１実施形態を具体的に説明する。
【００２１】
本第１実施形態では図１（L）に示すように、透明基板１０の一方の面に第１パターン２１及び第１追加形成パターン２２が順次形成されてなるハーフトーンマスクであって、フォトマスクの製造途中で半透過膜４０を形成することなく、最初に形成した遮光膜２０より異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により、透過領域、半透過領域及び遮光領域を形成することを特徴としている。以下に本発明の第１実施形態のハーフトーンマスクの製造方法について詳細に説明する。
【００２２】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、合成石英に代表される透明基板１０の一方の面に、クロムまたは酸化クロム、窒化クロムで構成される遮光膜２０をスパッタ法により形成し、その上に第１フォトレジスト３０を連続で形成する。このとき、遮光膜２０の膜厚は一般に１０００オングストロームから１５００オングストロームである。
【００２３】
次に図１（Ｃ）に示すように、形成した第１フォトレジスト３０に対して最終的に透過領域となる箇所に描画機でレーザー光を照射し、第１フォトレジスト３０が感光した領域と感光していない領域を有する描画後第１フォトレジスト３１を形成する。このとき照射されるレーザー光は描画機によってその波長帯が異なるので特に制限されるものではなく、一般に３６５ｎｍ〜４３６ｎｍ波長帯が使用される。
【００２４】
次に図１（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように現像処理及びエッチング処理を連続して行うことで第１パターン２１を形成する。続けて図１（Ｆ）に示すように第１フォトレジストパターン３２を除去する。
【００２５】
図１（Ｈ）に示すように第１パターン２１上に第２フォトレジスト５０を形成する。続けて図１（Ｉ）に示すように最終的に半透過領域となる箇所に描画機でレーザー光を照射し、第２フォトレジスト５０が感光した領域と感光していない領域を有する描画後第２フォトレジスト５１を形成する。
【００２６】
次に図１（Ｊ）に示すように現像処理を行い、第２フォトレジストパターン５２を形成する。このとき、図４に示すようにフォトレジストの断面角度θが８５度〜９０度を維持していることが好ましく、前記レーザー光にて感光していないフォトレジストの領域が現像処理にて減膜しないことが好ましい。
【００２７】
続けて図１（Ｋ）に示すように異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理を用いて遮光膜のハーフエッチング処理を行い、第１追加形成パターン２２を形成する。一般に、遮光膜のジャストエッチング時間は５０sec〜２００secであり、エッチング処理の処理条件及び遮光膜の膜厚及び組成によって異なる。このため、実施するハーフエッチング処理は、エッチング処理の処理条件と遮光膜の膜厚及び組成を鑑みて、エッチング処理時間により制御する必要があり、予めデータベース化する事が好ましい。
【００２８】
最後に、図１（Ｌ）に示すように第２フォトレジストパターン５２を除去し、透過領域、半透過領域及び遮光領域を有するハーフトーンマスクが完成する。
【００２９】
以下、図２に基づいて本発明の第２実施形態を具体的に説明する。
【００３０】
本第２実施形態では図２（L）に示すように、透明基板１０の一方の面に第１パターン２１及び第１追加形成パターン２２が順次形成されてなるハーフトーンマスクであって、フォトマスクの製造途中で半透過膜４０を形成することなく、最初に形成した遮光膜２０より異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理により、透過領域、半透過領域及び遮光領域を形成することを特徴としている。以下に本発明の第２実施形態のハーフトーンマスクの製造方法について詳細に説明する。
【００３１】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、合成石英に代表される透明基板１０の一方の面に、クロムまたは酸化クロム、窒化クロムで構成される遮光膜２０をスパッタ法により形成し、その上に第１フォトレジスト３０を連続で形成する。このとき、遮光膜２０の膜厚は一般に１０００オングストロームから１５００オングストロームである。
【００３２】
次に図２（Ｃ）に示すように、形成した第１フォトレジスト３０に対して最終的に半透過領域となる箇所に描画機でレーザー光を照射し、第１フォトレジスト３０が感光した領域と感光していない領域を有する描画後第１フォトレジスト３１を形成する。このとき照射されるレーザー光は描画機によってその波長帯が異なるので特に制限されるものではなく、一般に３６５ｎｍ〜４３６ｎｍ波長帯が使用される。
【００３３】
次に図２（Ｄ）に示すように現像処理を行うことで第１フォトレジストパターン３２を形成する。このとき、前記レーザー光にて感光していないフォトレジストの領域が現像処理にて減膜しないことが好ましく、図４に示すようにフォトレジストの断面角度θが８５度〜９０度を維持していることが好ましい。
【００３４】
続けて図２（Ｅ）に示すように異方性エッチング特性を持たせたドライエッチング処理を用いて遮光膜のハーフエッチング処理を行い、第１パターン２１を形成する。一般に、遮光膜のジャストエッチング時間は５０sec〜２００secであり、エッチング処理の処理条件及び遮光膜の膜厚及び組成によって異なる。このため、実施するハーフエッチング処理は、エッチング処理の処理条件と遮光膜の膜厚及び組成を鑑みて、エッチング処理時間により制御する必要があり、予めデータベース化する事が好ましい。続けて図２（Ｆ）に示すように第１フォトレジストパターン３２を除去する。
【００３５】
図２（Ｈ）に示すように第１パターン２１上に第２フォトレジスト５０を形成する。続けて図２（Ｉ）に示すように最終的に透過領域となる箇所に描画機でレーザー光を照射し、第２フォトレジスト５０が感光した領域と感光していない領域を有する描画後第２フォトレジスト５１を形成する。
【００３６】
次に図２（Ｊ）及び（Ｋ）に示すように現像処理及びエッチング処理を連続して行うことで第１追加形成パターン２２を形成する。
【００３７】
最後に、図２（Ｌ）に示すように第２フォトレジストパターン５２を除去し、透過領域、半透過領域及び遮光領域を有するハーフトーンマスクが完成する。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係るハーフトーンマスクは、スマートフォンやタブレット等の携帯情報端末、バーチャルリアリティやインターネットオブシングス等の次世代技術を始め、様々な形態のディスプレイ製造に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０        透明基板
２０        遮光膜
２１        第１パターン
２２       第１追加形成パターン
３０        第１フォトレジスト
３１        描画後第１フォトレジスト
３２        第１フォトレジストパターン
４０        半透過膜
４１        第２パターン
５０        第２フォトレジスト
５１       描画後第２フォトレジスト
５２       第２フォトレジストパターン
【図１】
2019211611.tif 000003
【図２】
2019211611.tif 000004
【図３】
2019211611.tif 000005
【図４】
2019211611.tif 000006