光掩模的制造方法以及光掩模基板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通过对形成于透明基板上的光学膜进行图案形成而形成转印用图案的光掩模的制造方法、以及该制造方法所使用的光掩模基板。本发明特别是涉及一种有利于用于显示装置制造用光掩模的制造方法及其所使用的光掩模基板。另外，本发明涉及一种使用通过该光掩模的制造方法制造出的光掩模的显示装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着显不装置等电子设备广品的尚精细化等，对于具备用于上述广品的制造的光掩模的转印用图案，不断提高更加精确地控制尺寸的要求。
[0003]与此相关，在专利文献I中记载了对于遮光膜的图案进行更加准确的尺寸控制的方法。即，在专利文献I中记载了一种方法，在该方法中，将抗蚀剂图案作为掩模进行遮光膜的蚀刻，去除未被抗蚀剂图案所覆盖的遮光膜，停止蚀刻后，从基板的背面照射光，使未被遮光膜遮光的抗蚀剂感光、显影，由此掌握遮光膜的边缘位置，决定追加蚀刻时间。
[0004]专利文献1:日本特开2010-169750号公报
[0005]目前，显示装置(例如，智能手机，平板电脑等移动终端)所要求的画质(清晰、明亮)、动作速度、省电性能前所未有地不断提高。为了满足这种需求，强烈希望用于显示装置的制造的光掩模的转印用图案的微细化、高密度化。
[0006]在显示装置的制造中，利用光刻工序制造具备所希望的转印用图案的光掩模。即，在成膜于透明基板上的光学膜上形成抗蚀剂膜，对于该抗蚀剂膜利用能量线(激光等)进行描绘，将通过显影所得到的抗蚀剂图案作为掩模，对光学膜施加蚀刻。根据需要，进一步成膜其他光学膜，反复上述光刻工序，形成最终的转印用图案。此处的光学膜例如包括对向光掩模的曝光用光进行遮光的遮光膜、透射一部分曝光用光的半透光膜、或者相移膜、蚀刻阻挡膜等功能膜等。
[0007]显示装置制造用光掩模与半导体制造用光掩模(通常为5?6英寸)相比尺寸较大(例如一边为300mm以上)，并且存在多种尺寸。因此在制造显示装置制造用光掩模时的光学膜的蚀刻中，与需要真空室的干式蚀刻相比，应用湿式蚀刻的情况具有蚀刻装置、蚀刻工序的负担小且控制简单的优点。
[0008]但是，经由上述工序精密地控制最终所得到的转印用图案的尺寸精度并不容易。例如，对于相对于目标尺寸的允许范围而言，若相对于目标值具有± 10nm左右的允许范围，则通过描绘、显影、蚀刻等各工序的严格管理，能够将其实现而不会有很大的困难，但即使这样，对于相对于目标值形成为±50nm左右的允许范围内，进一步，相对于目标值形成为±20nm左右的允许范围内的情况，会产生新的技术课题。
[0009]例如，用图1(a)?图1(e)的流程说明制造具备具有透光部与遮光部的转印用图案的二元掩模的工序。
[0010]首先，如图1(a)所示，准备在透明基板上通过溅射法等成膜方法成膜光学膜，并在其表面涂敷光致抗蚀剂膜而成的带抗蚀剂光掩模坯料(带抗蚀剂光掩模基板)。应予说明，此处，光学膜为以铬为主要成分的遮光膜。
[0011]接下来，如图1(b)所示，使用激光描绘装置，在光致抗蚀剂膜描绘规定的图案。此处，作为描绘光，使用搭载于FPD (平板显示器:Flat Panel Display)用描绘装置的光源所产生的波长413nm的激光。
[0012]接下来，如图1(c)所示，给图案描绘后的抗蚀剂膜显影，形成抗蚀剂图案。
[0013]接下来，如图1(d)所示，将形成的抗蚀剂图案作为掩模，进行光学膜的湿式蚀刻，形成光学膜图案。以使成为透光部的部分的光学膜被充分去除蚀刻的方式设定蚀刻时间，而由此通过湿式蚀刻的性质来进行侧面蚀刻。因此，正如图1(d)所示，蚀刻后的光学膜图案的边缘(被蚀刻剖面)处于隐藏在抗蚀剂图案之下的状态。因此，在上述图1(b)所示的工序中进行描绘时的描绘数据中，需要将由侧蚀所引起的尺寸变化形成为预先采纳的尺寸(预先设定尺寸)。
[0014]接下来，如图1(e)所示，去除抗蚀剂图案，进行清洗，完成具备由光学膜图案所构成的转印用图案的二元掩模。
[0015]为了最终得到与目标尺寸一致的光学膜图案，需要精确地决定蚀刻时间。因此，为了达到所希望的图案尺寸，需要定量地掌握规定的光学膜的蚀刻率(单位时间的蚀刻量)。但是，即使能够掌握蚀刻率，也并不容易准确地决定蚀刻终点。
[0016]在图2中示出了成为蚀刻掩模的抗蚀剂图案的一个例子。图2表示对形成于光学膜(此处为遮光膜)上的抗蚀剂膜描绘图案并显影而形成的抗蚀剂图案剖面的SEM照片。这相当于上述图1(c)时的抗蚀剂图案的形状。
[0017]正如图2所示，所形成的抗蚀剂图案厚度为300?100nm左右，与光学膜相比相当厚。另外，抗蚀剂图案的侧面相对于基板不垂直，存在稍许的倾斜，并且在与光学膜的接触部分的边缘可以看到裙摆部。这种抗蚀剂图案的立体形状受到描绘时、显影时的各种条件变动的影响，因而不一定具有完整的再现性。因此，将该抗蚀剂图案作为掩模，进行预先设定的时间的蚀刻后，光学膜图案的尺寸并不一定准确地达到目标尺寸。
[0018]为此，考虑在对光学膜进开始行蚀刻前，首先测定抗蚀剂图案的尺寸，以此为基准，决定对光学膜的蚀刻时间。在抗蚀剂图案的尺寸测定过程中，理论上能够通过照射检查光，检测反射光或者透射光来判断抗蚀剂图案的边缘位置。然而，如上所述，从抗蚀剂图案的厚度、具有裙摆部的倾斜剖面形状等来看，很难测定抗蚀剂图案的光学尺寸，检测出的检查光表示光学膜上的哪个位置并不明确，测定精度的可靠性不足。
[0019]接下来，考虑将该抗蚀剂图案作为掩模进行光学膜的湿式蚀刻，途中为止掌握进行蚀刻时的光学膜图案的尺寸，根据掌握的尺寸与光学膜的蚀刻率决定对光学膜的追加蚀刻时间，对光学膜追加蚀刻。
[0020]通常情况下，干式蚀刻具有各向异性蚀刻的性质，与此相对，湿式蚀刻具有蚀刻各向同性地进行的性质。因此，如上所述，伴随着沿厚度方向对蚀刻对象的光学膜进行蚀刻，从光学膜的侧面沿与基板表面平行的方向也进行蚀刻。因此，在蚀刻将近结束时，光学膜图案的尺寸与成为蚀刻掩模的抗蚀剂图案的尺寸不一致，变得更小。即，光学膜图案的边缘与抗蚀剂图案的边缘相比，向抗蚀剂图案侧进入，成为隐藏于抗蚀剂图案之下的状态。在图3中示出了将抗蚀剂图案作为蚀刻掩模的湿式蚀刻后的光学膜图案(图3所示的遮光膜的图案)的剖面形状的SEM照片。应予说明，该SEM照片与图1(d)的剖面形状相对应。
[0021]此时，即使要在测定如图3所示的光学膜图案的尺寸的情况下，从基板的表面侧(将基板的主面中的进行图案形成的一侧称为表面或者第I主面。)照射检查光，并检测反射光或者透射光，抗蚀剂图案也会成为妨碍，从而无法针对光学膜图案的尺寸获得足够的读取精度。因此，即使在要从背面侧(与基板的表面侧相反的一侧的基板的主面)照射检查光，在表面侧检测透射光的情况下，抗蚀剂图案还会成为妨碍。另外，在从背面侧照射检查光，通过反射光的检测测定光学膜图案的尺寸的情况下，透明基板会成为妨碍。
[0022]然而，在专利文献I中记载了如下方法，即、在如图3所示的状态下，从基板的背面侧进行曝光，对从背面侧观察时从光学膜的端部露出的部分的抗蚀剂进行感光，通过显影使之溶出，使抗蚀剂图案与光学膜的边缘位置一致，在此基础上，进行线宽测定。
[0023]在该情况下，由于理论上来说形成为与抗蚀剂图案形状相同形状的光学膜图案形状，所以若从抗蚀剂图案侧测定尺寸，并基于其尺寸测定结果，计算追加蚀刻时间，则能够得到目标尺寸的光学膜图案。
[0024]然而，即使通过该方法也不易满足如今的显示装置所要求的极为严格的尺寸精度。这是因为:在利用专利文献I的方法的光学膜图案的尺寸测定中，并非直接测定光学膜的尺寸，而是根据抗蚀剂图案尺寸间接地得出光学膜的尺寸，因此并不一定具有足够的测定精度。应予说明，在通过从下方(基板背面侧)照射检查光并检测反射光的反射测定来进行该光学膜图案的尺寸测定时，透明基板的厚度还是会成为测定的妨碍。
[0025]由于抗蚀剂图案的形状会受抗蚀剂的显影温度、显影剂浓度等影响，所以难以始终将上述条件保持为一定。若考虑上述的现状，则为了进行尺寸精度高的图案形成，得到一种不易受到上述变动重要因素的影响，掌握直到蚀刻终点的正确的蚀刻时间(即，符合对于光学膜来说必要的蚀刻量的蚀刻时间)的方法是非常有用的。
[0026]正如上述所提及的，在以液晶、有机EL为代表的显示装置中，具有比以往还要精细的构造的装置有增加的趋势。虽然该趋势是薄膜晶体管(TFT)基板、滤色器(间隙控制材料、色版)等显示装置的部件所共同的趋势，然而在这些显示装置中，关系到图像的精细、动作的速度、亮度、省电等的需求。
[0027]伴随着上述情况，显示装置制造用光掩模所具有的转印用图案的⑶(CriticalDimens1n临界尺寸:以下，用于表示图案线宽的意思)的精度要求变得严格。不论是直线间隔图案还是孔型图案、或者是TFT基板用沟槽构造都相同。例如，要求将转印用图案的CD精度形成为目标值±50nm以下，更进一步根据规格形成为目标值±20nm以下，其结果是，图案尺寸的内表面分布形成为10nm以下，更加优选形成为40nm以下。
【发明内容】
[0028]为了满足这种要求，需要抑制在转印用图案形成中的、内表面的CD不匀的情况，并且其绝对值必须完全按照设计的尺寸进行加工。换言之，形成的转印用图案的CD的中心值需要高精度地符合目标值。因此，本发明的目的在于得到一种能够形成高尺寸精度的转印用图案的光掩模的制造方法。
[0029]为了解决上述课题，通过在各向同性蚀刻中，使被进行图案形成的光学膜尺寸的CD中心值达到目标值的同时停止蚀刻，由此能够实现。因此，准确地检测停止蚀刻的时机(终点检测)成为关键。
[0030]因此，为了解决上述课题，本发明具有以下的技术方案。本发明是以下述的技术方案I?5以及9?12为特征的光掩模的制造方法、以下述的技术方案7、8、13以及14为特征的光掩模基板、以及以下述的技术方案6、15为特征的显示装置的制造方法。
[0031](技术方案I)
[0032]本发明的技术方案I涉及一种光掩模的制造方法，其特征在于，具有:准备带抗蚀剂光掩模