KR102743876B1 - Etching solution and photomask deformed by etching solution - Google Patents
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Abstract
[과제] 리소그래피용 포토마스크의 제조에 있어서, 포토 마스크의 반투광부의 광투과율을 정밀하게 제어할 수 있는 에칭액, 해당 에칭액을 사용한 계조 마스크를 제조하는 방법, 및 해당 방법에 의해 제조된 계조 마스크를 제공한다.
[해결수단] 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)을 포함하는 에칭액.[Problem] In the manufacture of a photomask for lithography, an etching solution capable of precisely controlling the light transmittance of a semi-transparent portion of a photomask, a method for manufacturing a gradation mask using the etching solution, and a gradation mask manufactured by the method are provided.
[Solution] An etching solution containing ammonium cerium (IV) nitrate or ammonium cerium (IV) sulfate.
Description
본 발명은, 포토 마스크의 광학 막의 패턴 가공에 이용하는 에칭액 및 해당 에칭액에 의해 가공된 포토 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to an etching solution used for pattern processing of an optical film of a photomask and a photomask processed by the etching solution.
최근 TFT 액정 표시 장치의 제조에 있어서, 제조 공정을 간소화하기 위해서 계조 마스크가 이용되고 있다. 통상의 포토 마스크는 투광부와 차광부로 구성되어, 마스크를 투광하는 노광 광의 강도는 실질적으로 차광 및 투광의 2 값이나, 계조 마스크는 투광부와 반투광부와 차광부로 되어 있어, 각각의 부분으로 투광하는 노광 광의 강도를 바꾸고 차광, 반투광 및 투광의 3 값으로 되어 있다. 하프톤을 이용한 노광은 통상의 포토 마스크 여러장 분의 공정을 계조 마스크를 사용하여 1장의 포토 마스크에서 실시하는 것이다.Recently, in the manufacture of TFT liquid crystal displays, a gradation mask is used to simplify the manufacturing process. A typical photomask is composed of a light-transmitting portion and a light-shielding portion, and the intensity of the exposure light projecting through the mask is essentially two values: light-shielding and light-transmitting, but a gradation mask is composed of a light-transmitting portion, a semi-transmitting portion, and a light-shielding portion, and the intensity of the exposure light projected through each portion is changed to three values: light-shielding, semi-transmitting, and light-transmitting. Exposure using halftones is a process that uses a gradation mask to perform a process that requires several normal photomasks on a single photomask.
이러한 계조 마스크 제조 방법의 하나로, 차광막으로서 크롬 화합물을 사용하고, 반투광부는 차광막을 부분적으로 에칭하여 두께를 저감하고, 소정의 투과율을 얻을 수 있도록 한 것이 제안되고 있다(특허문헌 1). 반면, 이렇게 부분적으로 에칭하는 방법으로는 반투광부를 포토 마스크 전면적에 균일하게 에칭하기가 어렵기 때문에 차광막과 반 투광막과의 2층 구조로 하여 각각 성막한 포토 마스크 블랭크스를 사용하는 방법이 제안되고 있다.As one of such methods for manufacturing a gradation mask, a method has been proposed in which a chromium compound is used as a light-shielding film, and the semitransparent portion is partially etched to reduce the thickness of the light-shielding film and obtain a predetermined transmittance (Patent Document 1). On the other hand, since it is difficult to uniformly etch the semitransparent portion over the entire surface of the photomask with this partial etching method, a method has been proposed in which a photomask blank is used in which a two-layer structure of a light-shielding film and a semitransparent film are each formed into a film.
3 계조 이상의 계조 마스크를 형성하기 위해서, 각각 미리 결정한 광투과율을 가진 반투광막을 복수 준비해서, 순차적으로 에칭하면, 소망의 광투과율의 조합에 따라서, 복수의 반투광막의 조성이나 두께를 설정하여, 복잡한 성막 공정을 실시할 필요가 있을 뿐만 아니라, 성막 전에 미리 설정한 광투과율의 것 밖에 형성할 수 없는 제약이 있다.In order to form a gradation mask of three or more gradations, a plurality of semitransparent films, each having a predetermined light transmittance, are prepared and etched sequentially. Not only is it necessary to perform a complicated film formation process by setting the composition or thickness of a plurality of semitransparent films according to the desired combination of light transmittances, but there is also a restriction that only films having a predetermined light transmittance can be formed before film formation.
또한, 형성되는 적층의 광투과율은, 이를 구성하는 각각의 단일막으로 실질적으로 결정되기 때문에, 광투과율의 미세 조정은 할 수 없다. 또한, 적층하는 반 투광막 동일의 계면에 의해 광의 작용이 발생되기 때문에, 결과로서 얻어지는 광 투과율 계산은 미리 예비 실험을 하는 등을 해서 검증하는 부담이 생긴다.In addition, since the light transmittance of the formed laminate is substantially determined by each single film that constitutes it, fine adjustment of the light transmittance is not possible. In addition, since the light is affected by the same interface of the laminated semi-transparent films, the burden of verifying the resulting light transmittance calculation by conducting preliminary experiments in advance arises.
여기서, 투과율이 상이한 계조 마스크를 제조하는 방법으로서, 몰리브덴 실릴사이드(MoSix)막의 두께 차를 갖추는 방법이 개시되어 있다(특허 문헌 2). 본 방법은 MoSix에 의해 형성되는 반 투광막의 감막에 의해 소망의 광투과율이 되도록 두께 조정을 실시하고, 이에 따라 광투과율 차가 작은, 제1, 제2 반투광부에 대하여, 소망의 광투과율 차를 형성하려는 것이다. 특허문헌 2에서는, MoSix는, MoSiON과 MoSiN 등과 비교하여, 알칼리 등의 약액으로 두께를 제조하는 경우에는, 미세 조정이 실시하기 용이하여, 보다 효과적인 것으로 기재되어 있다. 한편, 차광막 및 반투광막으로 범용된 크롬계 화합물 막은 얇고, 특허문헌 2에 개시되어 있는 산 또는 알칼리성 약액을 이용한 표면 처리 방법에는, 두께의 미세 조정이 어렵고, 에칭 후의 두께의 균일성이 불충분하다고 하는 문제를 가지고 있다. 이를 위해, 감막 공정의 종점을 어떻게 결정할 지에 의해, 소망의 광투과율과의 일치가 용이하지 않다.Here, as a method for manufacturing a gradation mask with different transmittance, a method of providing a difference in the thickness of a molybdenum silylside (MoSix) film is disclosed (Patent Document 2). The method is to adjust the thickness so that a desired light transmittance is achieved by reducing the thickness of a semi-transparent film formed by MoSix, thereby forming a desired difference in light transmittance for the first and second semi-transparent portions having a small difference in light transmittance. In Patent Document 2, it is described that MoSix is more effective than MoSiON and MoSiN, because fine adjustment is easy when the thickness is manufactured using a chemical solution such as an alkaline solution. On the other hand, a chromium compound film that is generally used as a light-shielding film and a semi-transparent film is thin, and the surface treatment method using an acid or alkaline chemical solution disclosed in Patent Document 2 has the problem that fine adjustment of the thickness is difficult and the uniformity of the thickness after etching is insufficient. For this reason, it is not easy to achieve a match with the desired light transmittance depending on how the end point of the film-cutting process is determined.
이처럼 포토 마스크의 반 투광부의 빛 투과율 조정에서는, 감막 공정 중에서도 정확한 광투과율 측정을 실시하여, 목표치에 이르기까지의 감막 시간을 정확히 파악할 수 있는 것이 이상적이며 특히, 액정 표시 장치와 유기 EL 표시 장치로 대표되는 표시 장치에서는, 밝기, 동작의 속도, 생전력, 해상성 등에 대해서 보다 높은 품질을 가진 것이 요구된다.In this way, in adjusting the light transmittance of the semi-transparent portion of the photomask, it is ideal to accurately measure the light transmittance during the film-detection process so that the film-detection time until the target value can be accurately determined. In particular, in display devices such as liquid crystal displays and organic EL display devices, higher quality is required in terms of brightness, operation speed, power consumption, resolution, etc.
이러한 디바이스는 예를 들면, 유기 절연막 등의 감광성 수지를 이용한 콘택트 홀 등 입체 구조를 형성하기 위하여, 포토 마스크를 이용하는 리소그래피가 유용하게 적용된다. 특히, 부분적으로 높이가 상이한 부분을 가진 절연막이나 서로 높이가 상이한 복수의 포토 스페이서 등, 형성하려는 입체 구조가 복잡하게 되는 것과 함께 3 계조 이상의 포토 마스크의 요구가 일어나고, 그 입체 구조를 정밀하게 형성하기 위해서는 사용하는 포토 마스크의 광 투과율 관리가 중요하다.For these devices, lithography using a photomask is usefully applied to form three-dimensional structures such as contact holes using a photosensitive resin such as an organic insulating film, for example. In particular, as the three-dimensional structure to be formed becomes complex, such as an insulating film having a portion with a different height or a plurality of photo spacers having different heights, a demand arises for a photomask with three or more gradations, and in order to precisely form the three-dimensional structure, it is important to manage the light transmittance of the photomask used.
특히 4 계조 이상의 것들, 예를 들면, 투광부, 차광부 외에 서로 노광 광투과율이 상이한, 복수의 반 투광부를 갖춘 계조 마스크가 유리하게 이용할 수 있는 것으로 추정된다. 이러한 복수의 서로 다른 투과율을 가진 투광부를 각각 정밀하게 형성하는 데는 광투과율 제어가 중요하다. 즉, 복수의 투광부의 각각의 광 투과율이 정확히 설계치대로 형성되지 않으면, 표시 장치 등 최종적인 디바이스에서 만족스러운 기능을 발휘할 수 없다.In particular, it is estimated that a gradation mask having a plurality of semi-transparent parts with different exposure light transmittances in addition to a light-transmitting part and a light-shielding part, for example, those with four or more gradations, can be advantageously utilized. Control of light transmittance is important for precisely forming each of these light-transmitting parts with different light transmittances. In other words, if the light transmittance of each of the plurality of light-transmitting parts is not formed exactly according to the design value, satisfactory function cannot be exhibited in the final device, such as a display device.
그러므로, 본 발명의 과제는 이러한 문제점을 해소하고, 두께의 미세 조정이 가능하며, 균일한 두께를 실현하기 위한 낮은 에칭 레이트를 가지는 에칭액 및 해당 에칭액을 이용한 계조 마스크 제조 방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the object of the present invention is to solve these problems, provide an etching solution having a low etching rate for finely adjusting the thickness and realizing a uniform thickness, and a method for manufacturing a gradation mask using the etching solution.
본 발명자들은 이러한 과제를 해결하려고 열심히 검토를 거듭하던 중, 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 에칭액이 포토 마스크의 광학 막의 패턴 가공 공정에서 광학막의 두께의 미세 조정 및 균일한 두께를 실현할 수 있음을 발견하고, 또한, 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)과 산성을 조합한 결과, 보다 고도의 광학막의 두께의 미세 조정 및 균일한 두께를 실현할 수 있음을 찾아 연구를 진행한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors, while diligently examining to solve these problems, discovered that an etching solution of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) tetrasulfate can realize fine adjustment of the thickness of an optical film and uniform thickness in a pattern processing process of an optical film of a photomask, and furthermore, discovered that a combination of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) tetrasulfate and an acid can realize even more advanced fine adjustment of the thickness of an optical film and uniform thickness, and as a result of conducting research, they completed the present invention.
즉, 본 발명은 이하에 관한다.That is, the present invention relates to the following.
[1] 포토 마스크의 광학막 패턴 가공에 이용하는 에칭액에 있어서, 상기 포토 마스크가 3 계조 이상을 가진 포토리소그래피용이며, 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)을 포함하는 에칭액.[1] An etching solution used for processing an optical film pattern of a photomask, wherein the photomask is for photolithography with three or more gradations, and contains ammonium cerium (IV) nitrate or ammonium cerium (IV) sulfate.
[2] [1]에 있어서, 상기 포토 마스크는 노광 광 투과율이 상이한 제1 반투광부와 제2 반투광부를 가지는 것을 특징으로 하는 에칭액.[2] [1] An etching solution characterized in that the photomask has a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different exposure light transmittances.
[3] [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 에칭액은 산을 더 포함하는 에칭액.[3] In [1] or [2], the etching solution further contains an acid.
[4] [3]에 있어서, 상기 상은 황산, 메탄 설폰산, 질산, 아세트산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 에칭액.[4] [3], the etching solution is one or more selected from the group consisting of sulfuric acid, methane sulfonic acid, nitric acid, acetic acid, and perchloric acid.
[5] [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학막은 크롬 및/또는 크롬 화합물을 포함하는 막인 에칭액.[5] An etching solution according to any one of [1] to [4], wherein the optical film is a film containing chromium and/or a chromium compound.
[6] [5]에 있어서, 상기 크롬 화합물은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산화질화물 또는 크롬 산화질화탄화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 에칭액.[6] [5] An etching solution in which the chromium compound is one or more selected from the group consisting of chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, or chromium oxynitride carbide.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 있어서, 에칭 레이트는 0.1 nm/min. 이상 100.0nm/min. 이하인 에칭액.[7] An etching solution having an etching rate of 0.1 nm/min. or more and 100.0 nm/min. or less in any one of [1] to [6].
[8] [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 있어서, 에칭 레이트는 0.1 nm/min. 이상 5.0nm/min. 이하인 에칭액.[8] An etching solution having an etching rate of 0.1 nm/min. or more and 5.0 nm/min. or less in any one of [1] to [6].
[9] 노광 광투과율이 상이한 복수의 영역을 가진 전사 패턴을 갖춘 계조 마스크를 제조하는 방법에 있어서, [1] 내지 [8] 중 어느 한 항의 에칭액을 이용하여 광학막을 패턴 가공하는 상기 방법.[9] A method for manufacturing a gradation mask having a transfer pattern having a plurality of areas with different exposure light transmittance, wherein the method comprises pattern processing an optical film using an etching solution according to any one of [1] to [8].
[10] [9]에 있어서, 상기 패턴 가공 전의 광학막은 차광막 및/또는 반투광막인 방법.[10] [9], the optical film before the pattern processing is a light-blocking film and/or a semi-transparent film.
[11] [9] 또는 [10]에 있어서, 상기 반투광 영역의 노광 광투과율이 10~70%로 서로 상이한 복수의 반투광부를 가지며, 적어도 3계조를 가지는 방법.[11] [9] or [10], a method having a plurality of semi-transparent parts with different exposure light transmittances of 10 to 70% in the semi-transparent area and having at least three gradations.
[12] [9] 내지 [11] 중 어느 한 항의 제조 방법에 의해 제조된 계조 마스크.[12] A tone mask manufactured by any one of the manufacturing methods of [9] to [11].
본 발명에 관한 에칭액에 따르면 종래, 얇은 두께의 미세 조정이 곤란한 광학막, 특히 차광막 및 반 투광막으로 범용된 크롬 계열 화합물막을 가지는 포토 마스크 제조에서 소망의 디바이스의 복잡한 설계에 따라서 포토 마스크가 가진 반 투광부의 광투과율을 정밀하게 제어할 수 있다. 특히 반투광부의 형성 과정에서, 투과율 측정하고 필요한 추가 에칭 시간을 정확히 파악할 수 있다.According to the etching solution of the present invention, in the manufacture of a photomask having a chromium series compound film, which is generally used as an optical film, particularly a light-shielding film and a semi-transparent film, which has been difficult to finely adjust in thickness in the past, the light transmittance of the semi-transparent part of the photomask can be precisely controlled according to the complex design of a desired device. In particular, in the process of forming the semi-transparent part, the transmittance can be measured and the required additional etching time can be accurately determined.
또한, 이러한 미세 조정이 가능하므로, 마련해야 할 포토 마스크 블랭크스의 종류를 한정할 수 있다. 소망의 복수의 디바이스가 각각 상이한 계조 수나 상이한 투과율 값을 요구하는 상황에서, 마련해야 할 포토 마스크 블랭크스가 다품종이 되어 버리면, 납기에도 비용에도 불편이 생기는데, 본 발명에 의해 제조된 포토 마스크를 사용한다면 포토 마스크 여러장 분의 공정을 1장의 포토 마스크에서 할 수 있게 된다. 한편, 본 발명을 적용하면 미리 준비해야 할 포토 마스크 블랭크스의 종류를 한정할 수 있는 데 공정 중에 소망의 투과율로 조정할 수 있어 다품종의 표시 장치를 높은 생산 효율로 제공한다.In addition, since such fine adjustment is possible, the type of photomask blank to be prepared can be limited. In a situation where a plurality of desired devices each require different gradation numbers or different transmittance values, if the photomask blanks to be prepared are of various kinds, there will be inconveniences in terms of lead time and cost, but if the photomask manufactured by the present invention is used, the process for several photomasks can be performed with one photomask. Meanwhile, if the present invention is applied, the type of photomask blank to be prepared in advance can be limited, and the transmittance can be adjusted to a desired value during the process, thereby providing a variety of display devices with high production efficiency.
[도 1] 도 1은 본 발명의 포토 마스크 제조 방법에 관한 제1실시 형태를 설명하는 설명도이다.
[도 2] 도 2는 투명 기판상에 형성하는 광학막으로서, 반투광막, 에칭 스토퍼막, 차광막으로 구성된 적층을 적용한 계조 마스크 제조 방법을 예시하는 설명도이다.
[도 3] 도 3은 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 황산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 도이다.
[도 4] 도 4는 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 질산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 도이다.
[도 5] 도 5는 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 메탄 설폰산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 도이다.
[도 6] 도 6은 질산이암모늄세륨(IV)의 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 도이다.
[도 7] 도 7은 황산 40 질량%인 경우에서, 질산이암모늄세륨(IV) 및 황산사암모늄세륨(IV)의 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타내는 도이다.
[도 8] 도 8은 유리 기판의 표면에 산화 크롬을 각각 성막 평가 기판 c를 질산이암모늄세륨(IV) 2.0 질량%와 황산 40 질량%을 포함하는 에칭액을 이용하여 에칭한 경우의 처리 시간과 감막량과의 관계를 나타내는 도이다.[Figure 1] Figure 1 is an explanatory drawing explaining a first embodiment of a photomask manufacturing method of the present invention.
[Figure 2] Figure 2 is an explanatory diagram illustrating a method for manufacturing a gradation mask by applying a laminate composed of a semitransparent film, an etching stopper film, and a light-shielding film as an optical film formed on a transparent substrate.
[Figure 3] Figure 3 is a diagram showing the relationship between the etching solution and the etching rate with varying sulfuric acid concentration in the case of 2.0 mass% of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) sulfate.
[Figure 4] Figure 4 is a diagram showing the relationship between the etching rate and the nitric acid concentration of 2.0 mass% of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) sulfate.
[Figure 5] Figure 5 is a diagram showing the relationship between the etching rate and the concentration of methane sulfonic acid in an etching solution containing 2.0 mass% of ammonium cerium (IV) nitrate or ammonium cerium (IV) sulfate.
[Figure 6] Figure 6 is a diagram showing the relationship between the etching solution with changed concentration of ammonium cerium (IV) nitrate and the etching rate.
[Figure 7] Figure 7 is a diagram showing the relationship between the etching solution and the etching rate in which the concentrations of diammonium cerium (IV) nitrate and diammonium cerium (IV) sulfate are changed in the case of 40 mass% sulfuric acid.
[Figure 8] Figure 8 is a diagram showing the relationship between the processing time and the film reduction amount when etching the surface of a glass substrate, each of which is a film formation evaluation substrate c, using an etching solution containing 2.0 mass% of ammonium cerium (IV) nitrate and 40 mass% of sulfuric acid.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세히 기술한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 포토 마스크 제조 방법에 관한 제1실시 형태를 설명하는 설명도이다.FIG. 1 is an explanatory drawing illustrating a first embodiment of a photomask manufacturing method of the present invention.
공정 1: 도 1(a)에 표시된 바와 같이, 투명 기판상에 광학막을 형성하고, 제1레지스트막을 표면에 더 형성한 포토 마스크 기판을 준비한다. 여기에서는, 포토 마스크 기판은 포토 마스크 블랭크스이나, 포토 마스크 기판은 이미 패터닝이 일부 수행된 것이라도 상관 없다.Process 1: As shown in Fig. 1(a), an optical film is formed on a transparent substrate, and a photomask substrate is prepared by further forming a first resist film on the surface. Here, the photomask substrate is a photomask blank, but the photomask substrate may already be partially patterned.
또한, 포토 마스크 기판의 제1레지스트막은, 광학막의 표면에 직접 형성되어도 좋고, 본 발명의 작용 효과를 방해하지 않는 한에서, 제1레지스트막과 광학막과 사이에 다른 막이 개재하여도 좋다. 광학막은 차광막도 좋고, 반 투광막이라도 좋다, 노광 광의 위상을 소정량 시프트 시키는(위상 시프트 막) 등의 기능을 가지고 있어도 좋다. 또한, 막 표면 부분에는 빛의 반사를 막는 반사 방지층을 가지고 있어도 좋다. 나아가, 광학막은 복수의 막이 적층되어 있어도 좋다. 예를 들면, 도 1에서는 광학막이 차광막인 경우를 예시한다.In addition, the first resist film of the photomask substrate may be formed directly on the surface of the optical film, and another film may be interposed between the first resist film and the optical film as long as it does not interfere with the effect of the present invention. The optical film may be a light-shielding film or a semi-transparent film, and may have a function such as shifting the phase of exposure light by a predetermined amount (phase shift film). In addition, the film surface portion may have an antireflection layer that prevents reflection of light. Furthermore, the optical film may be a plurality of films laminated together. For example, FIG. 1 exemplifies a case where the optical film is a light-shielding film.
광학막의 성막 방법은 스패터 법 등, 공지의 성막 수단을 이용하여 수행할 수 있다.The method for forming an optical film can be performed using a known film forming method, such as a sputtering method.
광학막 소재에 특히 제약은 없다. 여기에서는 차광막을 예시하고 있으나, 차광막 소재로서, 예를 들면 Cr을 주성분으로 하는 차광막을 들 수 있다. 표면 부분에는 Cr산화물 등의 반사 방지층을 갖는 것이 바람직하다.There are no particular restrictions on the material of the optical film. Here, a light-shielding film is exemplified, but as a light-shielding film material, a light-shielding film containing Cr as its main component can be exemplified. It is preferable to have an antireflection layer such as Cr oxide on the surface.
공정 2: 묘화 장치를 이용하여 투광부를 형성하기 위한 묘화 패턴(제1묘화 패턴)을 묘화한다. 묘화 후, 제1현상하여 제1레지스트 패턴을 형성한다(도 1(b)). 여기에서는 레지스트로서 포지티브형 포토 레지스트를 사용하고 있기 때문에, 묘화 부분의 레지스트가 제거된다.Process 2: A drawing pattern (first drawing pattern) for forming a light-transmitting portion is drawn using a drawing device. After drawing, a first development is performed to form a first resist pattern (Fig. 1(b)). Since a positive photoresist is used as the resist here, the resist in the drawing portion is removed.
공정 3: 공정 1로 형성한 제1레지스트 패턴을 에칭 마스크로서, 광학막(차광 막)을 에칭 제거한다(도 1(c)). 여기에서는 공지의 에칭액을 이용하여, 웨트 에칭 한다. 이로 인하여 투광부가 확정된다(제1정형화 공정).Process 3: Using the first resist pattern formed in Process 1 as an etching mask, the optical film (shielding film) is etched away (Fig. 1(c)). Here, wet etching is performed using a known etching solution. As a result, the light-transmitting portion is determined (first forming process).
공정 4: 제1레지스트 패턴(레지스트 막)을 박리 제거한다(도 1(d)).Process 4: The first resist pattern (resist film) is peeled off (Fig. 1(d)).
공정 5: 새롭게 제2레지스트막을 표면에 도포 형성한다(도 1(e)).Process 5: A new second resist film is formed by applying it to the surface (Fig. 1(e)).
공정 6: 재도 묘화 장치를 이용하여 제2묘화 패턴을 묘화하고 제2현상한다. 이로써 투광부에 대응하는 부분과 반 투광부에 대응하는 부분의 제2레지스트 막이 제거되고, 투명 기판과 광학막 표면의 일부가 각각 노광하는 제2레지스트 패턴이 형성된다(도 1(f)).Process 6: A second drawing pattern is drawn using a re-drawing device and a second development is performed. As a result, the second resist film of the portion corresponding to the light-transmitting portion and the portion corresponding to the semi-light-transmitting portion is removed, and a second resist pattern is formed in which a portion of the transparent substrate and the optical film surface are each exposed to light (Fig. 1(f)).
공정 7: 상기 제2레지스트 패턴을 마스크로서, 노광하고 있는 부분의 광학막을 본 발명에 따른 에칭액을 이용하여 에칭 감막한다( 제2패터닝 공정). 이로써 소망의 노광 광투과율을 가진 투광부가 형성된다(도 1(g)).Process 7: Using the second resist pattern as a mask, the optical film of the exposed portion is etched using an etching solution according to the present invention (second patterning process). As a result, a transparent portion having a desired exposure light transmittance is formed (Fig. 1(g)).
본 발명은 포토 마스크의 광학막의 패턴 가공에 이용하는 에칭액에 있어서, 상기 포토 마스크가 3 계조 이상을 가진 포토리소그래피이며, 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)을 포함하는 에칭액 조성물이다.The present invention relates to an etching solution used for pattern processing of an optical film of a photomask, wherein the photomask is a photolithography having three or more gradations, and an etching solution composition containing ammonium cerium (IV) nitrate or ammonium cerium (IV) sulfate.
여기에서, 에칭액으로는, 계조 마스크를 구성하는 광학막, 예를 들면, 크롬 막 또는 크롬 화합물을 에칭하기 위한 에칭 조성물에 있어서, 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)을 포함하는 에칭액 조성물이다.Here, the etching solution is an etching composition containing ammonium cerium (IV) nitrate or ammonium cerium (IV) sulfate for etching an optical film forming a gradation mask, for example, a chromium film or a chromium compound.
상기 에칭액은 산을 포함하고 있어도 좋다. 산은 특히 한정되지 않으나, 예를 들면, 황산, 메탄 설폰산, 질산, 아세트산, 과염소산 등을 들 수 있고, 크롬막 또는 크롬 화합물막에 대한 에칭 레이트, 약액의 안정성의 관점으로부터, 황산, 메탄 설폰산, 아세트산 및 질산이 바람직하고, 황산, 메탄 설폰산 및 아세트산이 더 바람직하며, 황산 및 메탄 설폰산이 특히 바람직하다.The above etching solution may contain an acid. The acid is not particularly limited, and examples thereof include sulfuric acid, methane sulfonic acid, nitric acid, acetic acid, perchloric acid, etc. From the viewpoints of the etching rate for a chromium film or a chromium compound film and the stability of the chemical solution, sulfuric acid, methane sulfonic acid, acetic acid, and nitric acid are preferable, sulfuric acid, methane sulfonic acid, and acetic acid are more preferable, and sulfuric acid and methane sulfonic acid are particularly preferable.
본 발명에 이용되는 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV)의 함유량은 산의 종류와 크롬막 또는 크롬 화합물막에 의해서 변화하므로 특히 한정되는 것은 아니나, 에칭액 조성물을 100 질량%로 할 경우, 0.1 질량%~10 질량%가 바람직하고, 0.5 질량%~8.0 질량%가 보다 바람직하고, 1.0 질량%~6.0 질량%가 가장 바람직하다.The content of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) sulfate used in the present invention varies depending on the type of acid and the chromium film or chromium compound film, and is not particularly limited. However, when the etching solution composition is 100 mass%, it is preferably 0.1 mass% to 10 mass%, more preferably 0.5 mass% to 8.0 mass%, and most preferably 1.0 mass% to 6.0 mass%.
상기 에칭 레이트에 대해서는, 크롬 또는 크롬 화합물로 이루어진 층(또는 막)을 그 표면에 가진 기판에 대하여, 해당 층(또는 그 막)의 두께 방향으로 0.1 nm/min. 이상 100.0 nm/min. 이하가 바람직하고, 0.1 nm/min. 이상 10.0 nm/min. 이하가 보다 바람직하고, 0.1 nm/min. 이상 5.0 nm/min. 이하가 보다 바람직하고 0.3 nm/min. 이상 1.0 nm/min. 이하가 가장 바람직하다.For the above etching rate, for a substrate having a layer (or film) made of chromium or a chromium compound on its surface, the etching rate is preferably 0.1 nm/min. or more and 100.0 nm/min. or less in the thickness direction of the layer (or film), more preferably 0.1 nm/min. or more and 10.0 nm/min. or less, more preferably 0.1 nm/min. or more and 5.0 nm/min. or less, and most preferably 0.3 nm/min. or more and 1.0 nm/min. or less.
에칭할 때의 온도, 시간, 침지 시의 에칭액의 유동 조건 및 기판의 요동 조건(에칭액 조성물을 샤워로 하여, 기판에 분무하는 조건도 포함)의 최적화는 당업자라면 적절히 할 수 있으나, 특히 온도에 대해서는 20.0~25.0℃이 바람직하다. 온도가 상기 범위 내에 있으면, CR실온에서 사용 가능하며 온도가 안정적이기 때문에 바람직하다. 또한, 침지 시간은 30.0초~180.0초가 바람직하다. 침지 시간이 상기 범위 내에 있으면, 장치 처리에서 면내 균일성이 얻기 쉬운 것 및 처리에 필요한 에칭액량의 관점에서 바람직하다.Those skilled in the art can appropriately optimize the temperature, time, flow conditions of the etchant during etching, and swing conditions of the substrate (including conditions for spraying the etchant composition as a shower onto the substrate), but in particular, the temperature is preferably 20.0 to 25.0°C. If the temperature is within the above range, it is preferable because it can be used at room temperature and the temperature is stable. In addition, the immersion time is preferably 30.0 to 180.0 seconds. If the immersion time is within the above range, it is preferable from the viewpoint of easy acquisition of on-surface uniformity in device processing and the amount of etchant required for processing.
광학막은 반 투광막, 에칭 스토퍼막, 차광막을 의미하며, 패턴 가공은 포토 마스크 제조 공정에서의 패턴 가공을 의미한다.The optical film refers to a semi-transparent film, an etching stopper film, and a light-shielding film, and pattern processing refers to pattern processing in the photomask manufacturing process.
공정 8: 제2레지스트 패턴을 박리하여, 투광부, 차광부, 반투광부를 가지는 3 계조 포토 마스크를 완성한다(도 1(h)).Process 8: The second resist pattern is peeled off to complete a three-level photomask having a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-transmitting portion (Fig. 1(h)).
도 2에 나타낸 포토 마스크 제조 방법에서는 투명 기판상에 형성하는 광학 막으로 반 투광막, 에칭 스토퍼막, 차광막으로 구성된 적층을 적용한 계조 마스크 제조 방법을 예시하는 것이다.The photomask manufacturing method shown in Fig. 2 exemplifies a method for manufacturing a gradation mask by applying a laminate composed of a semi-transparent film, an etching stopper film, and a light-shielding film as optical films formed on a transparent substrate.
공정 1: 반투광막, 에칭 스토퍼막, 차광막의 적층으로 된 광학막을 투명 기판상에 갖추고, 표면에 제1레지스트 막이 형성된 포토 마스크 기판을 준비한다(도 2(a)). 상기 반투광막은 노광 광의 일부를 투과하는 소정의 노광 광투과율을 가진 막이므로 본 실시 형태에서는 예를 들면, 노광 광투과율이 50~60%인 것으로 한다.Process 1: A photomask substrate having an optical film formed by laminating a semitransparent film, an etching stopper film, and a light-shielding film on a transparent substrate and having a first resist film formed on the surface is prepared (Fig. 2(a)). Since the semitransparent film is a film having a predetermined exposure light transmittance that transmits a portion of exposure light, in this embodiment, for example, the exposure light transmittance is set to be 50 to 60%.
또한, 차광막과 에칭 스토퍼막은 에칭 선택성이 있어, 서로의 에천트(etchant)(여기에서는 웨트 에칭을 적용하므로 에칭액)에 대해서 서로 에칭 내성이 있는 소재로부터 된다. 나아가, 반 투광막과 에칭 스토퍼 막에 대해서도 서로의 에천트에 대해서 서로에 내성이 있는 소재로 이루어진다. 차광막과 반 투광막은 서로 에칭 선택성이 있어도 좋고 없어도 좋다. 따라서, 여기에서는 차광막과 반투광막의 소재는 모두 Cr을 포함하는 에칭 특성이 공통된 것으로 한다.In addition, the light-shielding film and the etching stopper film have etching selectivity, and are made of materials that are etching resistant to each other's etchant (an etchant here since wet etching is applied). Furthermore, the semi-transparent film and the etching stopper film are also made of materials that are resistant to each other's etchants. The light-shielding film and the semi-transparent film may or may not have etching selectivity to each other. Therefore, here, the materials of the light-shielding film and the semi-transparent film are assumed to have in common an etching characteristic that includes Cr.
공정 2: 묘화 장치를 이용하여 투광부를 형성하기 위한 묘화 패턴(제1묘화 패턴)을 묘화한다. 묘화 후 제1현상하여 제1레지스트 패턴을 형성한다(도 2(b)).Process 2: A drawing pattern (first drawing pattern) for forming a light-transmitting portion is drawn using a drawing device. After drawing, a first development is performed to form a first resist pattern (Fig. 2(b)).
공정 3: 공정 2로 형성한 제1레지스트 패턴을 에칭 마스크로 차광막을 에칭 제거한다(도 2(c)).Process 3: The first resist pattern formed in Process 2 is etched to remove the light-shielding film using an etching mask (Figure 2(c)).
공정 4: 에칭 스토퍼 막용 에천트로 변경하고, 에칭 스토퍼막을 에칭 제거한다(도 2(d)).Process 4: Change to an etchant for the etching stopper film, and etch away the etching stopper film (Fig. 2(d)).
공정 5: 다시 에천트를 변경하고 반 투광막용 에천트에 의해서 반 투광막을 에칭 제거한다. 그 후 제1레지스트 패턴(제1레지스트 막)을 박리한다(도 2(e)).Process 5: The etchant is changed again, and the semi-transparent film is etched away by the etchant for the semi-transparent film. Then, the first resist pattern (first resist film) is peeled off (Fig. 2(e)).
공정 6: 새롭게 제2레지스트막을 표면에 형성한다(도 2(f)).Process 6: A new second resist film is formed on the surface (Fig. 2(f)).
공정 7: 재도 묘화 장치를 이용하여 제2묘화 패턴을 묘화하고 제2현상한다. 이로써 투광부에 대응하는 부분과 반투광부(제1반투광부)에 대응하는 부분의 제2레지스트 막이 제거되고 투명 기판과 차광막 표면의 일부가 각각 노출하는 제2레지스트 패턴이 형성된다(도 2(g)).Process 7: Using a re-drawing device, a second drawing pattern is drawn and a second development is performed. As a result, the second resist film of the portion corresponding to the transparent portion and the portion corresponding to the semi-transparent portion (the first semi-transparent portion) is removed, and a second resist pattern is formed in which a portion of the transparent substrate and the light-shielding film surface are each exposed (Fig. 2(g)).
공정 8: 제2의 레지스트 패턴을 마스크로서 노출하고 있는 부분의 차광막을 에칭 제거한다. 또한, 에천트를 변경하고 에칭 스토퍼막을 에칭 제거한다(도 2(h)).Process 8: The light-shielding film of the portion that exposes the second resist pattern as a mask is etched away. In addition, the etchant is changed and the etching stopper film is etched away (Fig. 2(h)).
공정 9: 다음으로, 에천트를 변경하여, 노출한 반 투광막을 본 발명에 따른 에칭액을 이용하고, 에칭 감막한다(제2패터닝 공정). 이로써 소망의 노광 광투과율을 가지는 반투광부(제1반투광부)가 형성된다(도 2(i)).Process 9: Next, by changing the etchant, the exposed semi-transparent film is etched using an etchant according to the present invention (second patterning process). As a result, a semi-transparent portion (first semi-transparent portion) having a desired exposure light transmittance is formed (Fig. 2(i)).
공정 10: 제2레지스트 패턴(제2레지스트막)을 박리하여, 투광부, 차광부, 반 투광부를 가지는 3 계조 포토 마스크를 완성한다(도 2(j)).Process 10: The second resist pattern (second resist film) is peeled off to complete a three-level photomask having a light-transmitting portion, a light-shielding portion, and a semi-light-transmitting portion (Fig. 2(j)).
또한, 투광부, 차광부 외에 노광 광투과율이 서로 다른 2종류의 반투광부( 제1, 제2반투광부)를 가진 전사용 패턴을 갖춘, 4 계조 포토 마스크를 제조하는 경우에는, 도 2(j)의 포토 마스크에 대하여, 이하의 공정을 더 실시할 수 있다.In addition, in the case of manufacturing a 4-level photomask having a transfer pattern having two types of semi-transparent parts (first and second semi-transparent parts) with different exposure light transmittances in addition to a light-transmitting part and a light-shielding part, the following process can be further performed on the photomask of Fig. 2(j).
공정 11: 새롭게 제3레지스트막을 표면에 형성한다(도 2(k)).Process 11: A new third resist film is formed on the surface (Fig. 2(k)).
공정 12: 묘화 장치를 이용하여 추가하는 반투광부(제2반투광부)를 형성하기 위한 묘화 패턴(제3묘화 패턴)을 묘화하고 제3현상함으로써 제3레지스트 패턴을 형성한다(도 2(l)).Process 12: A drawing pattern (third drawing pattern) for forming an additional semi-transparent portion (second semi-transparent portion) using a drawing device is drawn and developed a third time to form a third resist pattern (Fig. 2(l)).
공정 13: 제3레지스트 패턴을 마스크로 차광막과 에칭 스토퍼막을 에칭 제거하고 제2반투광부를 형성한다(도 2(m)).Process 13: Using the third resist pattern as a mask, the light-shielding film and the etching stopper film are etched away to form a second semi-transparent portion (Fig. 2(m)).
공정 14: 제3레지스트 패턴(제3레지스트막)을 박리하고, 투광부, 차광부, 제1반투광부 및 제2반투광부를 갖춘 4계조 포토 마스크를 완성한다(도 2(n)).Process 14: The third resist pattern (third resist film) is peeled off, and a four-level photomask having a light-transmitting portion, a light-shielding portion, a first semi-transmitting portion, and a second semi-transmitting portion is completed (Fig. 2(n)).
이상의 공정으로 단일 반 투광막에 의해서, 여러 개의 다른 노광 광투과율을 가지는 제1, 제2반투광부를 형성할 수 있다.Through the above process, first and second semi-transparent sections having different exposure light transmittances can be formed by a single semi-transparent film.
이상, 본 발명의 양태로서 도 1~2를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 이들의 양태에 한정되지 않고 발명의 효과를 해치지 않는 한, 다양한 양태가 포함된다. 또한, 본 발명의 작용 효과를 해치지 않는 한, 상술한 각 실시 형태에 있어서의 공정을 변경하거나, 다른 공정을 부가할 수도 있다.Above, the embodiments of the present invention have been described using FIGS. 1 and 2, but the present invention is not limited to these embodiments and includes various embodiments as long as the effects of the invention are not impaired. In addition, the process in each embodiment described above may be changed or another process may be added as long as the operational effects of the present invention are not impaired.
또한, 이들 실시 형태의 설명에 있어서,「제1」, 「제2」이란 표현은, 공정의 순서를 편의적으로 나타내는 것이며, 이들의 전후나 이들 사이에 다른 공정이 실시되는 경우에는 적절하게 이해할 수 있다.In addition, in the description of these embodiments, the expressions “first” and “second” conveniently indicate the order of the processes, and can be appropriately understood when other processes are performed before, after, or between them.
이들 모든 형태에 있어서, 에칭에는, 웨트 에칭을 적용하는 것이 보다 바람직하다. 특히, 장치 제조용의 포토 마스크에서는, 하나의 변이 300 mm 이상의 대형이며, 다양한 종횡비나 면적을 가지는 여러 종류의 포토 마스크 기판을 생산하는 것이 필요하기 때문에, 웨트 에칭을 적용하는 것의 효과가 크다.In all of these forms, it is more preferable to apply wet etching for etching. In particular, in the case of photomasks for device manufacturing, since it is necessary to produce a variety of photomask substrates having a large size of 300 mm or more on one side and having various aspect ratios and areas, the effect of applying wet etching is significant.
또한, 투명 기판 상에 광학막 및 레지스트막이 형성된 포토 마스크 블랭크스를 출발 재료로 하여도 좋고, 이미 어떠한 패터닝이나 기타 가공된 포토 마스크 중간체를 출발 재료로서 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.In addition, it is also possible to use a photomask blank on which an optical film and a resist film are formed on a transparent substrate as a starting material, and it goes without saying that any patterned or otherwise processed photomask intermediate can be applied as a starting material.
본 발명의 포토 마스크의 용도로는 특히 제한은 없다.There is no particular limitation on the use of the photomask of the present invention.
예를 들면, 계조 마스크로서 유용한, 이른바 성PEP(표시 장치 패널을 제조할 때, 사용하는 포토 마스크의 수를 저감한다)에도 적합하다.For example, it is also suitable for so-called photo-PEP (reducing the number of photomasks used when manufacturing display device panels), which is useful as a tone mask.
또한, 표시 장치 중의 구조재(감광성 수지 등으로부터 된다)의 입체 형상을 형성하기 위한 포토 마스크로서 사용할 수 있다. 예를 들면, 액정 표시 장치의 포토 스페이서와 표시 장치의 절연층을 형성하면, 복수의 상이한 높이를 가진 구조재의 높이 제어가 각각 정밀하게 이루어지기 때문에 발명의 효과가 현저하다. 4 계조 이상의 포토 마스크에서 특히 유리하다.In addition, it can be used as a photomask for forming a three-dimensional shape of a structural material (made of photosensitive resin, etc.) in a display device. For example, when forming a photo spacer of a liquid crystal display device and an insulating layer of a display device, the effect of the invention is remarkable because the height control of structural materials having a plurality of different heights is each precisely performed. It is particularly advantageous in a photomask with 4 or more gradations.
나아가, 본 발명은 실시 형태의 하나에 의해 제조한 포토 마스크를 사용하여 노광 장치에 의해서 전사용 패턴을 피전사체에 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다.Furthermore, the present invention includes a method for manufacturing a display device, which includes a process of transferring a transfer pattern onto a transfer target by an exposure device using a photomask manufactured by one of the embodiments.
본 발명의 포토 마스크에 이용하는 광학막의 소재로는 이하의 것이 예시된다.The following are examples of materials for the optical film used in the photomask of the present invention.
여기서, 사용되는 광학막의 소재에 특히 제한은 없으나, 바람직하게는 Cr을 주성분으로 하는 화합물이 사용할 수 있다. 예를 들면, Cr의 산화물, 질화합물, 탄화물, 산화질화물 또는 산화질화탄화물 등을 사용할 수 있어, 바람직하게는 Cr의 산화물 또는 산화질화탄화물을 사용할 수 있다. 이들 재료는 1종 단독으로 사용해도 좋고 2종 이상을 조합해서 사용해도 좋다. 차광부로 이용되는 부분의 두께는 충분한 차광성(광학 농도 OD≥3, 바람직하게는 OD≥4)를 얻는 것이 바람직하다.Here, there is no particular limitation on the material of the optical film used, but preferably, a compound containing Cr as a main component can be used. For example, an oxide, a nitride compound, a carbide, an oxynitride, or an oxynitride carbide of Cr can be used, and preferably, an oxide or an oxynitride carbide of Cr can be used. These materials may be used alone or in combination of two or more. It is preferable that the thickness of the portion used as the light-shielding portion obtains sufficient light-shielding properties (optical density OD≥3, preferably OD≥4).
반투광막은 차광막 사이에 에칭 선택성이 있어도 없어도 좋다. 단, 에칭 선택성이 없는(즉, 에칭 특성이 공통이다) 경우에는, 공통의 에천트를 사용할 수 있어 생산 기술 효율이 좋다.The semi-transparent film may or may not have etching selectivity between the light-shielding films. However, in the case where there is no etching selectivity (i.e., the etching characteristics are common), a common etchant can be used, which improves the production technology efficiency.
이에 따라, 상기에 예시한 차광막 소재로부터 선택할 수 있다. 또한, 에칭 감막의 경우에, 목표의 광투과율까지의 에칭 시간 제어를 용이하게 하기 위해서는 두께가 50~2000Å인 것이 보다 바람직하다.Accordingly, it is possible to select from the shade film materials exemplified above. In addition, in the case of etching film, it is more preferable that the thickness is 50 to 2000 Å in order to facilitate control of the etching time up to the target light transmittance.
에칭 스토퍼막은 차광막, 반투광막에 대해서 에칭 선택성이 있는 것이 바람직하기 때문에, Ta, Mo, W 및 그 화합물(예를 들면, 산화물, 질화물, 산화질화물, 또는 TaSi, MoSi, WSi(금속 실릴 사이드류) 또는 이들의 질화물, 산화질화물 등)중으로부터 선택한 소재를 사용할 수 있다.Since it is desirable for the etching stopper film to have etching selectivity with respect to the light-shielding film and the semi-transparent film, a material selected from among Ta, Mo, W and compounds thereof (e.g., oxides, nitrides, oxynitrides, or TaSi, MoSi, WSi (metal silyl sides) or nitrides, oxynitrides, etc. of these) can be used.
[실시예][Example]
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이러한 실시예에 의해서 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples, and various modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention.
유리 기판의 표면에 산화 크롬을 19 nm(투과율 17%) 및 15 nm(투과율 35.5%)을 각각 성막 평가 기판 a를 제작하고, 또한, 표 1, 표 2에 나타낸 에칭액 조성물을 각각 제조하였다. 그 때, 각 에칭 조성물의 결정 석출의 유무의 관찰을 수행하였다.On the surface of a glass substrate, a film evaluation substrate a was produced in which chromium oxide was deposited at a thickness of 19 nm (transmittance of 17%) and 15 nm (transmittance of 35.5%), respectively, and also, the etching compositions shown in Table 1 and Table 2 were produced, respectively. At that time, the presence or absence of crystal precipitation of each etching composition was observed.
각 평가 기판 a을 2.0 X 2.0 cm로 할단하고, 에칭액 숙성 전에 형광 X선 분석 장치(ZSX100e)을 이용하여 산화 크롬막의 두께를 측정하였다.Each evaluation substrate a was cut to 2.0 X 2.0 cm, and the thickness of the chromium oxide film was measured using a fluorescence X-ray analyzer (ZSX100e) before etching solution maturation.
각 에칭액 조성물 80 ml가 들어있는 유리 용기 내에 25℃, 15~1800초간 교반 숙성하고 초순수 린스를 1분간 진행, 질소 블러에 의해 건조시켜, 각 평가 기판 b가 얻어졌다.Each evaluation substrate b was obtained by stirring and maturing at 25°C for 15 to 1800 seconds in a glass container containing 80 ml of each etching composition, rinsing with ultrapure water for 1 minute, and drying by nitrogen blur.
각 평가 기판 b에 대해서, 형광 X선 분석 장치를 이용하여 산화 크롬막의 에칭 양을 측정하고, 침지 시간과 에칭 양으로 에칭 레이트(E.R.; Etching Rate)를 산출하였다. 결정 석출의 유무와 에칭 레이트의 결과를 에칭액 조성물의 성분 및 그 성분의 농도와 함께 표 1과 표 2에 나타낸다.For each evaluation substrate b, the etching amount of the chromium oxide film was measured using a fluorescence X-ray analyzer, and the etching rate (E.R.) was calculated from the immersion time and the etching amount. The results of the presence or absence of crystal precipitation and the etching rate are shown in Tables 1 and 2, along with the components of the etching solution composition and the concentrations of the components.
[표 1][Table 1]
질산이암모늄세륨(IV)과 과염소산, 질산, 황산, 아세트산, 메탄 설폰산의 하나의 산을 이용한 경우에, 목적으로 하는 에칭 레이트가 얻어졌다. 한편, 산으로 인산을 이용한 경우에는 농도에 관계없이 결정이 석출되어 에칭 레이트를 측정하지 못하였다.When using ammonium cerium (IV) nitrate and one of perchloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, and methane sulfonic acid, the target etching rate was obtained. On the other hand, when phosphoric acid was used as the acid, crystals were precipitated regardless of the concentration, and the etching rate could not be measured.
[표 2][Table 2]
황산사암모늄세륨(IV)과 질산, 황산, 아세트산, 메탄 설폰산의 하나의 산을 이용한 경우에, 목적으로 하는 에칭 레이트가 얻어졌다. 한편, 산으로 과염소산, 인산을 이용한 경우에는 농도에 관계 없이 결정이 석출되어, 에칭 레이트를 측정하지 못하였다.When ammonium cerium(IV) sulfate and one of nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, and methane sulfonic acid were used, the target etching rate was obtained. On the other hand, when perchloric acid or phosphoric acid was used as the acid, crystals were precipitated regardless of the concentration, and the etching rate could not be measured.
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도 3은 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 황산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타낸다. 황산 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 낮아지는 추세에 있음을 확인하였다.Figure 3 shows the relationship between the etching rate and the sulfuric acid concentration of the etching solution, in the case of 2.0 mass% of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) sulfate. It was confirmed that the etching rate tends to decrease as the sulfuric acid concentration increases.
도 4는 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 질산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타낸다. 질산이암모늄세륨(IV)의 경우는 질산 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 낮아지는 추세에 있음을 확인하였다. 한편 황산사암모늄세륨(IV)의 경우는 질산 농도가 약 40% 이내의 범위에서는 질산 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 증가 경향에 있으며, 질산 농도가 40%이상의 범위에서는 질산 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 낮아지는 추세에 있음을 확인하였다.Figure 4 shows the relationship between the etching rate and the nitric acid concentration of the etching solution when the nitric acid concentration is 2.0 mass% of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) tetrasulfate. In the case of ammonium cerium(IV) nitrate, it was confirmed that the etching rate tends to decrease as the nitric acid concentration increases. On the other hand, in the case of ammonium cerium(IV) sulfate, it was confirmed that the etching rate tends to increase as the nitric acid concentration increases in the range of about 40%, and that the etching rate tends to decrease as the nitric acid concentration increases in the range of 40% or more.
도 5는 질산이암모늄세륨(IV) 또는 황산사암모늄세륨(IV) 2.0 질량%인 경우의 메탄설폰산 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타낸다. 메탄 설폰산의 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 낮아지는 추세에 있음을 확인하였다.Figure 5 shows the relationship between the etching rate and the concentration of methanesulfonic acid in the etching solution when the concentration of ammonium cerium(IV) nitrate or ammonium cerium(IV) sulfate is 2.0 mass%. It was confirmed that the etching rate tends to decrease as the concentration of methanesulfonic acid increases.
도 6은 질산이암모늄세륨(IV)의 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타낸다. 질산이암모늄세륨(IV)의 농도가 작아질수록, 에칭 레이트가 낮아지는 추세에 있음을 확인하였다.Figure 6 shows the relationship between the etching solution and the etching rate with varying concentrations of diammonium cerium (IV) nitrate. It was confirmed that the etching rate tends to decrease as the concentration of diammonium cerium (IV) nitrate decreases.
도 7은 황산 40 질량%인 경우의 질산이암모늄세륨(IV) 및 황산사암모늄세륨(IV)의 농도를 변화시킨 에칭액과 에칭 레이트와의 관계를 나타낸다. 질산이암모늄세륨(IV) 및 황산사암모늄세륨(IV)의 농도가 커질수록, 에칭 레이트가 증가하는 경향에 있음을 확인하였다.Figure 7 shows the relationship between the etching solution and the etching rate in which the concentrations of diammonium cerium(IV) nitrate and diammonium cerium(IV) sulfate were changed in the case of 40 mass% sulfuric acid. It was confirmed that the etching rate tended to increase as the concentrations of diammonium cerium(IV) nitrate and diammonium cerium(IV) sulfate increased.
도 8은 유리 기판의 표면에 산화 크롬을 각각 성막 평가 기판 c을 질산이암모늄세륨(IV) 2.0 질량%, 황산 40 질량%를 포함하는 에칭액을 이용하여 에칭한 경우의 처리 시간과 감막량과의 관계를 나타낸다. 처리 시간에 대해서 선형적으로 막 감소가 생기므로 처리 시간에 의해서 산화 크롬의 투과율을 제어할 수 있는 것을 확인하였다.Figure 8 shows the relationship between the processing time and the film reduction amount when etching the surface of a glass substrate, each of which is a film-forming evaluation substrate c, with an etching solution containing 2.0 mass% of ammonium cerium (IV) nitrate and 40 mass% of sulfuric acid. Since the film reduction occurs linearly with respect to the processing time, it was confirmed that the transmittance of chromium oxide can be controlled by the processing time.
Claims (12)
상기 포토 마스크는 3계조 이상을 가진 포토리소그래피용이며,
질산이암모늄세륨(IV)에 황산, 메탄설폰산, 아세트산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산을 더 포함하거나,
황산사암모늄세륨(IV)에 메탄설폰산 및 질산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 산을 더 포함하는, 애칭액.
In the etching solution used for processing the optical film pattern of the photomask,
The above photomask is for photolithography with three or more tones.
Ammonium cerium (IV) nitrate further comprising one or more acids selected from the group consisting of sulfuric acid, methanesulfonic acid, acetic acid and nitric acid, or
An etching solution further comprising at least one acid selected from the group consisting of ammonium cerium(IV) sulfate and methanesulfonic acid and nitric acid.
상기 포토마스크는 3계조 이상을 가진 포토리소그래피용이며,
0.1질량%∼4.0질량%의 황산사암모늄세륨(IV) 및 황산을 포함하는 에칭액.
In an etching solution used for processing the optical film pattern of a photomask,
The above photomask is for photolithography with three or more tones.
An etching solution containing 0.1 mass% to 4.0 mass% of ammonium cerium (IV) sulfate and sulfuric acid.
상기 포토 마스크는 노광 광 투과율이 상이한 제1 반투광부와 제2 반투광부를 가지는 것을 특징으로 하는 에칭액.
In paragraph 1 or 2,
An etching solution, characterized in that the above photomask has a first semi-transparent portion and a second semi-transparent portion having different exposure light transmittances.
상기 광학막은 크롬 및/또는 크롬 화합물을 포함하는 막인 에칭액.
In paragraph 1 or 2,
The above optical film is an etching solution containing chromium and/or a chromium compound.
상기 크롬 화합물은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 크롬 산화질화물 또는 크롬 산화질화탄화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 에칭액.
In paragraph 5,
An etching solution wherein the above chromium compound is one or more selected from the group consisting of chromium oxide, chromium nitride, chromium oxynitride, or chromium oxynitride carbide.
에칭 레이트는 0.1 nm/min. 이상 100.0nm/min. 이하인 에칭액.
In paragraph 1 or 2,
An etching solution having an etching rate of 0.1 nm/min. or more and 100.0 nm/min. or less.
에칭 레이트는 0.1 nm/min. 이상 5.0nm/min. 이하인 에칭액.
In paragraph 1 or 2,
An etching solution having an etching rate of 0.1 nm/min. or more and 5.0 nm/min. or less.
A method for manufacturing a gradation mask having a transfer pattern having a plurality of semi-transparent areas having different exposure light transmittances, wherein an optical film is pattern-processed using the etching solution of claim 1 or 2.
상기 패턴 가공 전의 광학막은 차광막 및/또는 반투광막인 방법.
In Article 9,
A method in which the optical film before the above pattern processing is a light-blocking film and/or a semi-transparent film.
상기 반투광 영역이 노광 광투과율이 10~70%로 서로 상이한 복수의 반투광부를 가지며, 계조마스크는 적어도 3계조를 가지는 방법.
In Article 9,
A method in which the above semi-transparent area has a plurality of semi-transparent portions having different exposure light transmittances of 10 to 70%, and the gradation mask has at least three gradations.
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