JP2014026281A - フラットパネルディスプレイ用の位相反転ブランクマスク及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

【課題】 フラットパネルディスプレイ用の位相反転ブランクマスク及びフォトマスクを提供する。
【解決手段】 大面積のＦＰＤ製造に使うために、金属及び窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のような軽元素を含み、これらの組成を変更して透明基板上にエッチング速度の相異なる２層以上の多層膜または連続膜形態の位相反転膜を形成した。これによって、位相反転膜の厚さを薄めることができ、位相反転膜のパターニング時に位相反転膜パターンの境界が鮮明になるようにエッジ部分の断面傾斜が険しく形成され、位相反転膜の均一性を確保可能になることで、さらに微細なパターンを持つ大面積ＦＰＤ製品を製造できる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の位相反転ブランクマスク及びフォトマスクに係り、さらに詳細には、位相反転膜パターンの断面傾斜を険しく形成できるＦＰＤ用ブランクマスク及びフォトマスクに関する。

ＦＰＤデバイスや半導体集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：以下、ＬＳＩと称する）デバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、共通的にブランクマスクから製造されたフォトマスクを用いたパターンの転写がなされつつある。

ブランクマスクは、合成石英ガラスなどからなる透光性基板の主表面上に金属材料を含む薄膜が形成され、その薄膜上にレジスト膜が形成されたものであり、フォトマスクは、このようなブランクマスクから薄膜がパターニングされた形態を持つ。ここで薄膜は、光学的特徴によって遮光膜、反射防止膜、位相反転膜、半透過膜、反射膜などに大別でき、これらの薄膜のうち２つ以上の薄膜が混用されて使われてもよい。

ＬＳＩデバイス製造用フォトマスクは、一般的に一辺が６インチ（１５２mm）であり、ＦＰＤデバイス製造用フォトマスクは、一辺が３００mm以上であり、ＬＳＩデバイス製造用フォトマスクに比べて相対的に大型である。

最近は、集積度の大きいＬＳＩデバイスと同様にＦＰＤデバイスも、高集積化による設計ルールが微細化するにつれて、微細パターンの形成に使われるフォトマスクのパターンも高精密度の微細化が要求された。ＦＰＤデバイスでさらに微細なパターンを形成するためには、高いパターンの解像度が必要であり、このために、パターン形成に使われる光源の波長を短くし、レンズの口径を大きくする方法が使われる。しかし、光源の波長を短くしてレンズの口径を大きくすれば、パターンの解像度は高めることができるが、レンズの焦点深度（ＤＯＦ）が低くて実用的なパターンの解像度を得るのに限界がある。このような限界を乗り越えるために開発された位相反転膜を用いた位相反転フォトマスクは、バイナリーフォトマスクよりパターンの解像度を高めることができた。

図１は、位相反転フォトマスクの光学的特性を示した図面であり、図２は、バイナリーフォトマスクと位相反転フォトマスクとの解像度を比べた図面である。図１を参照すれば、位相反転フォトマスクは、透明基板１上に透過率が約３％〜１０％の位相反転膜２が形成されて構成される。位相反転膜２を透過した露光光の位相は、位相反転膜２を透過していない露光光の位相と約１８０゜の位相差を示し、位相反転膜２の境界で相殺干渉によって解像度を高める。そして、図２を参照すれば、位相反転フォトマスクは、バイナリーフォトマスクに比べて微細パターンを高い解像度で露光させる。

前述したように、最近ＦＰＤデバイス製造用フォトマスクのパターンも微細化が要求されている。ＦＰＤデバイスは、さらに広い画面にさらに鮮明な画質が要求されているため、画素のサイズを縮めるしかなく、したがって、パターンの微細化は不可欠に要求される。しかし、ＦＰＤデバイスは、等倍露光装置を用いて製造されるため、ＬＳＩデバイスのパターン線幅ほど狭めるのは、ほとんど不可能である。ＦＰＤデバイス製造用フォトマスクは、一辺が３００mm以上で大型であり、そのサイズも多様なため、それに合わせる縮小露光装置を開発するとことも容易ではない。

最近には、等倍露光装置を用いてＦＰＤデバイスを製造するときに用いられるフォトマスクで解像度を高めるために、ＬＳＩデバイス製造用フォトマスクに使われるＭｏＳｉ化合物またはＣｒ化合物を用いて単一膜の形態で位相反転膜を形成し、大面積に好適なウェットエッチングを用いてパターニングを行った。しかし、ＭｏＳｉを含む位相反転膜は、ドライエッチングに好適な物質であり、ウェットエッチングが容易ではなくてパターニングに問題がある。また、Ｃｒを含む位相反転膜は、ウェットエッチング過程でエッチング面に緩やかな傾斜が生じるという問題がある。すなわち、従来Ｃｒを含む位相反転膜は単一膜に形成され、エッチング溶液を用いたパターニング時に等方性エッチングが生じ、これにより、パターンのエッジ部分のエッチング面に緩やかな傾斜が生じる。

このようなパターンのエッジ部分の傾斜は、パターンのエッジ部分とその他の部分との位相変化量差を発生させ、位相反転膜の均一性に影響を及ぼす。また、パターンのエッジで位相反転膜の傾斜によって位相反転膜の境界が不明なため、微細パターンを形成し難い。

本発明は、位相反転膜の厚さを薄めると共に、位相反転膜パターンの境界が鮮明になるようにエッジ部分の断面傾斜が険しく形成されたＦＰＤ用の位相反転ブランクマスク及びフォトマスクを提供する。

また、本発明は、位相反転膜の均一性を確保でき、さらに微細なパターンの大面積ＦＰＤ製品の製造の可能なＦＰＤ用の位相反転ブランクマスク及びフォトマスクを提供する。

本発明によるＦＰＤ用の位相反転フォトマスクは、透明基板上に位相反転膜パターンが備えられ、前記位相反転膜パターンは、２層以上の膜が積層された構造に形成される。

前記位相反転膜パターンは、エッジ部分の上部エッジと下部エッジとの水平距離が０ｎｍ〜１００ｎｍである。

前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の金属物質を含んでなるか、または前記金属物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含んでなる。

前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、同じエッチング溶液に対してエッチング可能な物質からなり、互いに異なる組成を持ち、前記異なる組成の膜が各１回以上積層して構成される。

前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯＮ, ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮ膜のうち一つの膜からなる。前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、前記透明基板から上部方向へ行くほど同じエッチング溶液に対してエッチング速度が遅くなる。前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、中央部分に配される膜のエッチング速度が、その上部及び下部に配される膜のエッチング速度に比べて、同じエッチング溶液に対して遅い。

前記位相反転膜パターンは、６００Å〜１，７００Åの厚さを持ち、前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、５０Å〜１，０００Åの厚さを持つ。前記位相反転膜パターンは、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対して１６０゜〜２００゜の位相差を持ち、透過率が１％〜３０％であり、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対する各透過率間の差（最大透過率％値−最小透過率％値）が０％〜１０％である。

前記位相反転膜パターンは、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する各位相角間の差（最大位相角゜値−最小位相角゜値）が０゜〜５０゜である。前記位相反転膜パターンは、連続膜または多層膜の形態に形成され、前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、単一膜または連続膜の形態を持つ。前記位相反転膜パターンの上部または下部に配される機能性膜パターンをさらに含む。

前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターン、半透過膜パターン、エッチング阻止膜パターン、ハードマスク膜パターンのうち一つ以上のパターンを含む。前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターンであり、前記遮光成膜パターンは、前記透明基板のエッジのブラインド領域に配されるか、またはメイン領域及びブラインド領域にいずれも配される。

前記遮光成膜パターンは、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の金属物質を含んでなるか、または前記金属物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含んでなる。

前記遮光成膜パターンは、前記位相反転膜パターンと同じエッチング特性を持つか、またはエッチング選択比を持つ。前記遮光成膜パターンは、１００Å〜１，５００Å厚さを持つ。

また、本発明によるＦＰＤ用の位相反転フォトマスクを製造するためのＦＰＤ用の位相反転ブランクマスクは、透明基板上に２層以上の膜が積層された構造に形成された位相反転膜が備えられる。

本発明の位相反転膜は、組成が相異なり、これによってエッチング速度の相異なる２層以上の多層膜または連続膜で形成する。

これによって、位相反転膜の厚さを薄められる。それだけではなく、位相反転膜のパターニング時に位相反転膜パターンの境界が鮮明になるように位相反転膜パターンのエッジ部分の断面傾斜を険しく形成できる。よって、フォトマスクの位相反転膜パターンの均一性を確保でき、さらに微細なパターンの大面積ＦＰＤ製品の製造が可能である。

位相反転フォトマスクの光学的特性を示す図面である。 バイナリーフォトマスクと位相反転フォトマスクとの解像度を比べた図面である。 本発明による位相反転ブランクマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転ブランクマスクの位相反転膜を示す断面図である。 本発明の実施形態による位相反転フォトマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転ブランクマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転ブランクマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転フォトマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転フォトマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転フォトマスクを示す断面図である。 本発明による位相反転フォトマスクを示す断面図である。 本発明の実施形態による位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンのエッジ部分を示す写真である。 本発明の実施形態による位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンのエッジ部分を示す写真である。 本発明の実施形態による位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンのエッジ部分を示す写真である。 本発明の比較例による位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンのエッジ部分を示す写真である。

以下では、図面を参照して本発明の実施形態を通じて本発明を具体的に説明するが、実施形態は単に本発明の例示及び説明を行うための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、実施形態から多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。よって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲の技術的事項によって定められねばならない。

図３は、本発明の実施形態による位相反転ブランクマスクを示す断面図である。図３を参照すれば、本発明の実施形態による位相反転ブランクマスク１００は、液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ＯＬＥＤなどを含むＦＰＤ用の位相反転ブランクマスク１００である。位相反転ブランクマスク１００は、透明基板１０２と、透明基板１０２上に位相反転膜１０４及びレジスト膜１０８が順次に積層された構造を持つ。

透明基板１０２は、一辺が３００mm以上の方形の透明な基板であり、合成石英ガラス、ソーダライムガラス基板、無アルカリガラス基板、低熱膨脹ガラス基板などである。

位相反転膜１０４は、図４を参照すれば、２層以上の薄膜１０４ａ、…１０４ｎが積層された構造を持ち、望ましくは、２層ないし６層の薄膜が積層されてなる。位相反転膜１０４を構成する２層以上の薄膜は、連続膜または多層膜の形態を持ち、ここで、連続膜は、プラズマがつけられた状態でスパッタリング工程中に反応性ガス、パワー、圧力などの工程変数を変更して形成する膜を称する。連続膜は、深さ方向に組成が変わる。多層膜は、深さ方向に組成が変わらない単一膜が複数枚積層されたことを意味する。位相反転膜１０４を構成する各薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、単一膜または連続膜の形態を持つ。

位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の金属物質を含む化合物で形成される。また位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、前記金属物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含む。位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、望ましくは、クロム（Ｃｒ）化合物で形成し、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯＮ,ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮ膜のうち一つからなる。位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、前記窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）を含むガスは、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、メタン（ＣＨ_４）、一酸化窒素（ＮＯ）、酸素（Ｏ_２）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）などの反応性ガスを用いたスパッタリング法により形成できる。

位相反転膜１０４を構成する各薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、互いに異なる組成を持つが、同じエッチング溶液に対して共にエッチング可能な物質からなり、組成が相異なることで異なるエッチング速度を持ち、位相反転膜１０４は、前記異なる組成の各薄膜１０４ａ、…１０４ｎが少なくとも１回以上積層して構成される。

位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、その厚さ、エッチング特性、エッチング物質及び組成などによってエッチング速度が異なるため、パターニング時に位相反転膜パターンのエッジ部分の断面傾斜が険しく形成されるように、前記変数を考慮して薄膜１０４ａ、…１０４ｎを配することで位相反転膜１０４を構成する。

位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、透明基板１０２方向の下部薄膜１０４ａから最上部１０４ｎ方向へ行くほどエッチング速度が遅くなるように構成されることが望ましい。しかし、透明基板１０２方向の下部薄膜１０４ａが、上部膜との接着力（Ａｄｈｅｓｉｏｎ）、エッチング特性などを考慮して薄膜１０４ａ、…１０４ｎのうち最も遅いエッチング速度を持つものではない。位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎのエッチング速度は、薄膜１０４ａ、…１０４ｎに含まれた金属物質、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）の含有量を変化させて調節する。例えば、薄膜１０４ａ、…１０４ｎに窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）の含有量を増加させる場合、薄膜１０４ａ、…１０４ｎのエッチング速度を速くでき、炭素（Ｃ）の含有量を増加させる場合、薄膜１０４ａ、…１０４ｎのエッチング速度を遅くできる。あわせて、位相反転膜１０４の薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、中央部分に配される薄膜のエッチング速度を、その上部及び下部に配される薄膜のエッチング速度より遅く構成できる。

位相反転膜１０４は、６００Å〜１，７００Åの厚さを持ち、位相反転膜１０４を構成する薄膜１０４ａ、…１０４ｎは、上下部に配される膜との接着力及びエッチング特性などを考慮して５０Å〜１，０００Åの厚さを持つ。本発明による位相反転膜１０４は、多層の薄膜１０４ａ、…１０４ｎが積層して構成されることで屈折率を調節でき、単一膜で形成される位相反転膜に比べて薄く形成できる。

このように、本発明の位相反転膜１０４は、その厚さを薄められるだけではなく、フォトマスクを形成するための位相反転膜１０４のパターニング時、位相反転膜１０４のパターンの境界が鮮明になるようにエッジ部分の断面傾斜が険しく形成され、さらに微細なパターンの形成を可能にする。この時、本発明によるフォトマスクの位相反転膜パターン104pを示した図５を参照すれば、位相反転膜パターン104pのエッジ部分で上部エッジと下部エッジとの水平距離（Ｔａｉｌ Ｓｉｚｅ：ｄ）は１００ｎｍ以下であり、望ましくは、６０ｎｍ以下である。

位相反転膜１０４は、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対して１６０゜ないし２００゜の位相差を持ち、これは、位相反転膜１０４を透過する露光光と、透明基板１０２を透過する露光光との位相差をいう。位相反転膜１０４は、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する位相差偏差が５０゜以下であることが望ましく、２０゜以下であることがさらに望ましく、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する透過率偏差が１０％以下であることが望ましい。また、位相反転膜１０４は、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対して１％ないし３０％の透過率を持ち、望ましくは、１％ないし１５％の透過率を持つ。

本発明による位相反転ブランクマスク２００は、位相反転膜１０４の上部または下部に備えられた機能性膜１０６をさらに備える。この時、機能性膜１０６は、遮光成膜、半透過膜、エッチング阻止膜、ハードマスク膜を始めとして転写用パターンに必要な膜のうち一つ以上の膜を含む。例えば、機能性膜１０６が遮光成膜を含む場合、遮光成膜１０６は、光を遮光する機能及び反射を防止する機能をいずれも持つ単一膜または同じ構成及び組成を持つか、または異なる構成を持つ遮光膜及び反射防止膜を含む。機能性膜１０６がエッチング阻止膜をさらに含む場合、前記エッチング阻止膜は、透明基板と位相反転膜、位相反転膜と遮光成膜、遮光成膜と透明基板との間にエッチング選択比を考慮して形成される。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明による位相反転ブランクマスクを示す断面図である。図６Ａ及び図６Ｂを参照すれば、本発明の位相反転ブランクマスク２００は、トップタイプ（Ｔｏｐ Ｔｙｐｅ）またはボトムタイプ（Ｂｏｔｔｏｍ Ｔｙｐｅ）で構成される。

以下の説明で、機能性膜１０６は遮光成膜１０６と称する。遮光成膜１０６は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の物質を含んで形成するか、または前記物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含んで形成する。

遮光成膜１０６は、位相反転膜１０４と同じエッチング溶液によってエッチングされる物質からなるか、または相互エッチング選択比を持つように形成できる。遮光成膜１０６及び位相反転膜１０４は、ドライエッチング及びウェットエッチング工程でパターニング及び除去でき、エッチング物質としては、既知のいろいろな材料を使える。

遮光成膜１０６の厚さは、１００Å〜１，５００Åであることが望ましく、８００Å以下であることがさらに望ましく、５００Å以下であることがさらに望ましい。このような厚さは、遮光成膜１０６と位相反転膜１０４とが重なる部分で要求される光学密度ＯＤを満たすと共にパターニングに問題のない厚さである。

透明基板１０２及び位相反転膜１０４は、前述した図３の位相反転ブランクマスクと同じ構成を持つ。遮光成膜１０６及び位相反転膜１０４は、化学的真空蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、物理的真空蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって成膜される。特に、本発明で遮光成膜１０６及び位相反転膜１０４は、不活性ガス及び反応性ガスを注入したチャンバ内で金属を含むターゲットに電圧を印加し、スパッタリングボブによって成膜されることが望ましい。

さらに、前述した本発明によるブランクマスクを用いて位相反転フォトマスクを形成できる。

図７Ａないし図７Ｄは、本発明による位相反転フォトマスクを示す断面図である。

図７Ａを参照すれば、本発明による位相反転フォトマスク３００は、透明基板１０２のメインパターンが備えられる領域であるメイン領域と、アラインキーなどを含む補助的なパターンが備えられる領域であるブラインド領域上に位相反転膜パターン104pのみ形成された構造を持つ。前記フォトマスク３００は、透明基板１０２上に位相反転膜及びレジスト膜を順次に形成した後、レジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして用いて位相反転膜をエッチングし、位相反転膜パターン104pを形成する方法を用いて製造する。

図７Ｂ及び図７Ｃを参照すれば、本発明による位相反転フォトマスク３００は、透明基板１０２のブラインド領域に遮光成膜パターン１０６Ｐが形成され、遮光成膜パターン１０６Ｐの境界部分及びメイン領域に位相反転膜パターン104pが備えられた構造を持つ。この時、遮光成膜パターン１０６Ｐの形成時、ブラインド領域の遮光成膜パターン１０６Ｐがアラインキーのような補助的なパターンを持つように形成でき、遮光成膜パターン１０６Ｐの境界部分に位相反転膜パターン104pが備えられることで解像度を高める。

図７Ｂを参照すれば、フォトマスク３００製造方法は、次の通りである。透明基板１０２上に遮光成膜及びレジスト膜を形成した後、レジスト膜をパターニングしてレジスト膜パターンを形成し、レジスト膜パターンをエッチングマスクとして用いて遮光成膜をエッチングし、遮光成膜パターン１０６Ｐを形成する。次いで、遮光成膜パターン１０６Pを含む透明基板１０２上に位相反転膜を形成し、位相反転膜上にレジスト膜パターンを形成した後、位相反転膜をエッチングして位相反転膜パターン104pを形成する。

また、図７Ｃを参照すれば、フォトマスク３００製造方法は、次の通りである。透明基板１０２上に遮光成膜、位相反転膜及びレジスト膜を順次に形成した後、レジスト膜をパターニングしてレジストパターンを形成し、レジストパターンをエッチングマスクとして用いて遮光成膜および位相反転膜をエッチングし、ブラインド領域に遮光成膜パターン１０６Ｐを形成する。次いで、位相反転膜を露出させるレジスト膜パターンを形成した後、露出部分の位相反転膜をエッチングして位相反転膜パターン104pを形成する。

図７Ｄを参照すれば、本発明による位相反転フォトマスク３００は、透明基板１０２のメイン領域及びブラインド領域に遮光成膜パターン１０６Ｐが形成され、遮光成膜パターン１０６Ｐの境界部分及びメイン領域に備えられた一部の遮光成膜パターン１０６Ｐを取り囲むように位相反転膜パターン104pが備えられたリームタイプの構造を持つ。

位相反転膜の形成
本発明による位相反転ブランクマスクを評価するために、透明基板上に多層の位相反転膜を形成した。

詳細には、位相反転膜は、スパッタリングターゲットとしてクロム（Ｃｒ）ターゲットを用いたスパッタリング法で形成し、この時、スパッタリング工程は、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、メタン（ＣＨ_４）、一酸化窒素（ＮＯ）のうち少なくとも一つ以上のガスを用いて行い、位相反転膜を約１，３５０Å厚さのＣｒＣＯＮ膜で形成した。

表１は、本発明の実施形態及び比較例による位相反転膜の構成を示している。

詳細には、本発明の実施例１ないし実施例３は、非活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を使い、活性ガスとして窒素（Ｎ_２）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、メタン（ＣＨ_４）、一酸化窒素（ＮＯ）のうち２種以上のガスを選択的に使って３層ないし６層の位相反転膜を形成した。この時、位相反転膜を構成する薄膜は、その組成が同一または異なって形成して配される。本発明の実施例１ないし実施例３及び比較例１は、透過率、位相角などでいずれも要求される条件を満たした。

実施例１、３は、位相反転膜を構成する薄膜が下部透明基板方向へ行くほど同じエッチング溶液に対してエッチング速度が速くなるように形成し、実施例２は、中間部分に配される薄膜のエッチング速度が上部及び下部に配される薄膜に比べてエッチング速度が遅くなるように構成した。

比較例１は、位相反転膜をＣｒＣＯＮ単一膜で形成した。

位相反転膜の評価
前記位相反転膜上にレジスト膜を形成し、露光及び現象工程を進めてレジスト膜パターンを形成した。

そして、レジスト膜パターンをエッチングマスクとして用い、一般的なクロムエッチング溶液を使って露出した下部の位相反転膜をエッチングした後、前記レジスト膜パターンを除去して位相反転膜についての評価を行った。

図８Ａないし図８Ｃは、本発明の実施形態による位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンのエッジ部分を示す写真である。

図８Ａは、本発明の実施例１の写真であり、位相反転膜、すなわち、下部透明基板方向へ行くほど同じエッチング溶液に対してエッチング速度が速くなるように形成された位相反転膜をパターニングした後の写真である。図８Ａを参照すれば、位相反転膜を構成する上部薄膜のエッチング速度を速くすることで、位相反転膜パターンのエッジ部分の断面傾斜が険しく形成されたことが分かる。この時、前記位相反転膜パターンの上部エッジと下部エッジとの水平距離（Ｔａｉｌ Ｓｉｚｅ）は約６０ｎｍであり、位相反転膜パターンのエッジ部分の傾斜が改善されたことが分かる。

図８Ｂは、本発明の実施例２の写真であり、中間部分に配される薄膜のエッチング速度が、上部及び下部に配される薄膜に比べてエッチング速度が遅くなるように形成された位相反転膜をパターニングした後の写真である。図８Ｂを参照すれば、最上端薄膜のエッチング速度を速くすることで、位相反転膜パターンのエッジ部分の断面傾斜が改善されたことが分かる。この時、前記位相反転膜パターンの上部エッジと下部エッジとの水平距離は約１００ｎｍであると分かった。

図８Ｃは、本発明の実施例３の写真であり、上部薄膜のエッチング速度が早いように形成された位相反転膜をパターニングした後の写真である。図８Ｃを参照すれば、位相反転膜パターンのエッジ部分の断面傾斜が改善されたことが分かる。この時、前記位相反転膜パターンの上部エッジと下部エッジとの水平距離は約９０ｎｍであると分かった。

比較例

位相反転膜の評価
図9は、比較例１の位相反転フォトマスクで位相反転膜パターンを示す。比較例１では、位相反転膜をＣｒＣＯＮ単一膜で形成した。図9を参照すれば、位相反転膜が等方性にエッチングされることで位相反転膜パターンのエッジ部分断面傾斜が緩く形成され、位相反転膜パターンの境界が不明に形成されたことが分かる。この時、前記位相反転膜パターンの上部エッジと下部エッジとの水平距離は約１５０ｎｍであると分かった。

以上のように、本発明は、大面積のＦＰＤを製造するために用いられる位相反転膜を、組成が相異なり、これによってエッチング速度の相異なる２層以上の多層膜または連続膜で形成する。

これによって、位相反転膜の厚さを薄めると共に位相反転膜のパターニング時に位相反転膜パターンの境界が鮮明になるように、エッジ部分の断面傾斜を険しく形成できる。よって、位相反転膜の均一性を確保でき、さらに微細なパターンの大面積ＦＰＤ製品の製造が可能である。

以上、本発明を最も望ましい実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、前記実施形態に記載の範囲に限定されるものではない。前記実施形態に多様な変更または改良を加えられるということは当業者に明らかである。かかる変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれるということは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、ＦＰＤ用ブランクマスク及びフォトマスク関連の技術分野に好適に用いられる。

１００ 位相反転ブランクマスク
１０２ 透明基板
１０４ 位相反転膜
１０４ａ、…１０４ｎ 薄膜
１０８ レジスト膜

Claims (18)

1. 透明基板上に位相反転膜パターンが備えられたＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の位相反転フォトマスクであり、
   前記位相反転膜パターンは、２層以上の膜が積層された構造に形成されたＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
2. 前記位相反転膜パターンは、エッジ部分の上部エッジと下部エッジとの水平距離が０ｎｍ〜１００ｎｍである請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
3. 前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の金属物質を含んでなるか、または前記金属物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含んでなることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
4. 前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、同じエッチング溶液に対してエッチング可能な物質からなり、互いに異なる組成を持ち、前記異なる組成の膜が各１回以上積層して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
5. 前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＯＮ,ＣｒＣＮ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＯＮ膜のうち一つの膜からなることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
6. 前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、前記透明基板から上部方向へ行くほど同じエッチング溶液に対してエッチング速度が遅くなることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
7. 前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、中央部分に配される膜のエッチング速度が、その上部及び下部に配される膜のエッチング速度に比べて、同じエッチング溶液に対して遅いことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
8. 前記位相反転膜パターンは、６００Å〜１，７００Åの厚さを持ち、前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、５０Å〜１，０００Åの厚さを持つことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
9. 前記位相反転膜パターンは、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対して１６０゜〜２００゜の位相差を持ち、透過率が１％〜３０％であり、２００ｎｍ〜６００ｎｍの露光光に対する各透過率間の差（最大透過率％値−最小透過率％値）が０％〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
10. 前記位相反転膜パターンは、ｉ線、ｈ線、ｇ線に対する各位相角間の差（最大位相角゜値−最小位相角゜値）が０゜〜５０゜であることを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
11. 前記位相反転膜パターンは、連続膜または多層膜の形態に形成され、前記位相反転膜パターンを構成する各膜は、単一膜または連続膜の形態を持つことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
12. 前記位相反転膜パターンの上部または下部に配される機能性膜パターンをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
13. 前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターン、半透過膜パターン、エッチング阻止膜パターン、ハードマスク膜パターンのうち一つ以上のパターンを含むことを特徴とする請求項１２に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
14. 前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターンであり、前記遮光成膜パターンは、前記透明基板のエッジのブラインド領域に配されるか、またはメイン領域及びブラインド領域にいずれも配されることを特徴とする請求項１２に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
15. 前記遮光成膜パターンは、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタン（Ｔｉ）、プラチナ（Ｐｔ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セレン（Ｓｅ）、銅（Ｃｕ）、イットリウム（Ｙ）、硫黄（Ｓ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ボロン（Ｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニオブ（Ｎｂ）、シリコン（Ｓｉ）のうちいずれか一つ以上の金属物質を含んでなるか、または前記金属物質に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）のうち一つ以上の物質をさらに含んでなることを特徴とする請求項１４に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
16. 前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターンであり、前記遮光成膜パターンは、前記位相反転膜パターンと同じエッチング特性を持つか、またはエッチング選択比を持つことを特徴とする請求項１２に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
17. 前記機能性膜パターンは、遮光膜及び反射防止膜を含む遮光成膜パターンであり、前記遮光成膜パターンは、１００Å〜１，５００Å厚さを持つことを特徴とする請求項１２に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスク。
18. 請求項１ないし１７のうちいずれか一項に記載のＦＰＤ用の位相反転フォトマスクを製造するためのＦＰＤ用の位相反転ブランクマスクであり、
    透明基板上に２層以上の膜が積層された構造に形成された位相反転膜が備えられたＦＰＤ用の位相反転ブランクマスク。