JP2021149092A - Photomask blank, photomask production method, and display device production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法及び表示装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a photomask blank, a method for manufacturing a photomask, and a method for manufacturing a display device.
近年、LCD(Liquid Crystal Display)を代表とするFPD(Flat Panel Display)等の表示装置では、大画面化、広視野角化とともに、高精細化、高速表示化が急速に進んでいる。この高精細化、高速表示化のために必要な要素の1つが、微細で寸法精度の高い素子や配線等の電子回路パターンの作製である。この表示装置用電子回路のパターニングにはフォトリソグラフィが用いられることが多い。このため、微細で高精度なパターンが形成された表示装置製造用の位相シフトマスクやバイナリマスクといったフォトマスクが必要になっている。 In recent years, display devices such as FPDs (Flat Panel Display) represented by LCDs (Liquid Crystal Display) are rapidly increasing in definition and high speed as well as increasing the screen size and viewing angle. One of the elements necessary for high-definition and high-speed display is the production of electronic circuit patterns such as fine elements and wiring with high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning electronic circuits for display devices. Therefore, a photomask such as a phase shift mask or a binary mask for manufacturing a display device in which a fine and highly accurate pattern is formed is required.
例えば、特許文献1には、透明基板上に位相反転膜が備えられた位相反転マスクブランクが開示されている。このマスクブランクにおいて、位相反転膜は、i線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を含む複合波長の露光光に対して35%以下の反射率及び1%〜40%の透過率を有するようにするとともに、パターン形成時にパターン断面の傾斜が急激に形成されるように酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)の少なくとも1つの軽元素物質を含む金属シリサイド化合物からなる2層以上の多層膜で構成され、金属シリサイド化合物は、上記軽元素物質を含む反応性ガスと不活性ガスが0.5:9.5〜4:6の比率で注入して形成されている。
前記金属シリサイド化合物としては、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)、白金(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)中いずれか一つ以上の金属物質にシリコン(Si)が含まれて成り立つか、前記金属シリサイドに窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)、ホウ素(B)、水素(H)中の一つ以上の軽元素物質をさらに含む化合物からなることを特徴とする材料が記載されている。
For example, Patent Document 1 discloses a phase inversion mask blank provided with a phase inversion film on a transparent substrate. In this mask blank, the phase inversion film has a transmittance of 35% or less and 1% to 40% with respect to exposure light having a compound wavelength including i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm). A metal silicide compound containing at least one light element substance of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) so as to have a transmittance and to form a sharp inclination of the pattern cross section at the time of pattern formation. The metal silicide compound is formed by injecting a reactive gas containing the above-mentioned light element substance and an inert gas at a ratio of 0.5: 9.5 to 4: 6, which is composed of two or more multilayer films composed of the above. ing.
Examples of the metal silicide compound include aluminum (Al), cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), vanadium (V), palladium (Pd), titanium (Ti), platinum (Pt), and manganese (Mn). ), Iron (Fe), Nickel (Ni), Cadmium (Cd), Zirconium (Zr), Magnesium (Mg), Lithium (Li), Selenium (Se), Copper (Cu), Ittrium (Y), Sulfur (S) ), Indium (In), Tin (Sn), Boron (B), Berylium (Be), Sodium (Na), Tantal (Ta), Hafnium (Hf), Niob (Nb) Is composed of silicon (Si), or one or more light elemental substances in nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), boron (B), and hydrogen (H) are added to the metal VDD. Materials are described that are characterized by further containing compounds.
近年の高精細(1000ppi以上)のパネル作製に使用される位相シフトマスクとしては、高解像のパターン転写を可能にするために、位相シフトマスクであって、かつホール径で、6μm以下、ライン幅で4μm以下の微細な位相シフト膜パターンが形成された位相シフトマスクが要求されている。具体的には、ホール径で1.5μmの微細な位相シフト膜パターンが形成された位相シフトマスクが要求されている。
また、より高解像のパターン転写を実現するため、露光光に対する透過率が15%以上の位相シフト膜を有する位相シフトマスクブランクおよび、露光光に対する透過率が15%以上の位相シフト膜パターンが形成された位相シフトマスクが要求されている。
露光光に対する透過率の要求を満たすため、位相シフト膜を構成する金属シリサイド化合物(金属シリサイド系材料)における金属とケイ素の原子比率におけるケイ素の比率を高くすることが効果的であるが、ウェットエッチング速度が大幅に遅く(ウェットエッチング時間が長く)なるとともに、ウェットエッチング液による基板へのダメージが発生し、透明基板の透過率が低下する等の問題があった。
The phase shift mask used for manufacturing high-definition (1000 ppi or more) panels in recent years is a phase shift mask having a hole diameter of 6 μm or less and a line in order to enable high-resolution pattern transfer. There is a demand for a phase shift mask in which a fine phase shift film pattern having a width of 4 μm or less is formed. Specifically, there is a demand for a phase shift mask in which a fine phase shift film pattern having a hole diameter of 1.5 μm is formed.
Further, in order to realize a higher resolution pattern transfer, a phase shift mask blank having a phase shift film having a transmittance of 15% or more for the exposure light and a phase shift film pattern having a transmittance of 15% or more for the exposure light are used. The formed phase shift mask is required.
In order to satisfy the requirement of transmittance for exposure light, it is effective to increase the ratio of silicon to the atomic ratio of metal to silicon in the metal silicide compound (metal silicide-based material) constituting the phase shift film, but wet etching is performed. There are problems that the speed becomes significantly slower (wet etching time becomes longer), damage to the substrate occurs due to the wet etching solution, and the permeability of the transparent substrate decreases.
また、特許文献2には、透明基板上に、第1の金属成分としてモリブデンと、第2の金属成分としてタンタル、ジルコニウム、クロム及びタングステンから選ばれる1種以上の金属と、更に酸素、窒素及び炭素から選ばれる1種以上の元素とを含有する金属シリサイド化合物からなる位相シフター膜を有するハーフトーン位相シフトマスクブランクが開示されている。そして、位相シフター膜の耐薬性やエッチング時の加工性の観点から、前記金属シリサイド化合物中の、第1の金属成分と第2の金属成分との比が、第1の金属成分:第2の金属成分=100:1〜2:1(原子比)であることが好ましいことが開示されている。
この特許文献2に開示されている位相シフター膜は、位相シフトマスクを作製する際に、ドライエッチングにより位相シフター膜をパターニングすることを想定されたものであって、この位相シフター膜をウェットエッチングによりパターニングした場合、上述と同様に、位相シフター膜のウェットエッチング速度が遅く、ウェットエッチング液による基板へのダメージが発生し、透明基板の透過率が低下する等の問題があった。
Further, Patent Document 2 describes on a transparent substrate that molybdenum is used as a first metal component, one or more metals selected from tantalum, zirconium, chromium and tungsten are used as a second metal component, and oxygen, nitrogen and more. A halftone phase shift mask blank having a phase shifter film made of a metal VDD compound containing one or more elements selected from carbon is disclosed. Then, from the viewpoint of chemical resistance of the phase shifter film and processability at the time of etching, the ratio of the first metal component to the second metal component in the metal silicide compound is the first metal component: the second. It is disclosed that the metal component = 100: 1 to 2: 1 (atomic ratio) is preferable.
The phase shifter film disclosed in Patent Document 2 is intended to pattern the phase shifter film by dry etching when producing a phase shift mask, and the phase shifter film is wet-etched. In the case of patterning, there are problems that the wet etching rate of the phase shifter film is slow, damage to the substrate is generated by the wet etching solution, and the permeability of the transparent substrate is lowered, as described above.
そこで本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、位相シフト膜の露光光の代表波長に対する透過率が高い場合であっても、フォトマスクが有する転写パターンの形成において、金属とケイ素とを含有する該位相シフト膜のウェットエッチング時間を短縮して基板のダメージを抑制でき、良好な断面形状やラインエッジラフネス(LER:Line Edge Roughness)を有し、耐薬性も良好な転写パターンが形成できるフォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法および表示装置の製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is a transfer pattern possessed by a photomask even when the transmittance of the exposure light of the phase shift film with respect to a representative wavelength is high. In the formation of, the wet etching time of the phase shift film containing metal and silicon can be shortened to suppress damage to the substrate, and it has a good cross-sectional shape and line edge roughness (LER: Line Edge Roughness), and is resistant to chemicals. It is an object of the present invention to provide a photomask blank, a method for producing a photomask, and a method for producing a display device capable of forming a transfer pattern having good properties.
本発明者はこれらの問題を解決するための方策を鋭意検討した。まず、露光光(例えば、313nm〜436nm)の代表波長に対して高い透過率を有する位相シフト膜とするため、前記代表波長における消衰係数が、モリブデンよりも小さい特性を有するジルコニウムに着目し、位相シフト膜を構成する材料として、モリブデンとジルコニウムとケイ素と、窒素を含むMoZrSi系材料を選択した。 The present inventor has diligently studied measures for solving these problems. First, in order to obtain a phase shift film having a high transmittance with respect to a representative wavelength of exposure light (for example, 313 nm to 436 nm), attention was paid to zirconium having a characteristic that the extinction coefficient at the representative wavelength is smaller than that of molybdenum. As a material constituting the phase shift film, a MoZrSi-based material containing molybdenum, zirconium, silicon, and nitrogen was selected.
MoZrSi系材料を位相シフト膜として使用することは、半導体装置の製造などに使用されるLSI用のマスクブランクにおいては知られている。しかしながら、LSI用のマスクブランクに用いられるMoZrSi系材料を表示装置製造用の位相シフトマスクブランクにそのまま適用しようとすると、位相シフト膜をウェットエッチングする際の時間がかかりすぎてしまい、基板へのダメージの発生や透明基板の透過率低下を十分に抑制できないことがわかった。このように、LSI用のマスクブランクに用いられるMoZrSi系材料を単に表示装置製造用の位相シフトマスクブランクに適用しようとしても、所望の表示装置製造用の位相シフトマスクブランクを得ることはできなかった。
また、MoZrSi系材料の組成比によっては、位相シフト膜の耐薬性が悪く所望の洗浄耐性が得られず、また、反射率が高すぎて転写特性が低下してしまうこともわかった。
そこで、本発明者らはさらに鋭意検討を行い、MoZrSi系材料において、モリブデンとジルコニウムの原子比率と、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率とを指標として規定することが有効であることを見出した。すなわち、上記位相シフト膜をウェットエッチングによりパターニングする際に、位相シフト膜のウェットエッチング速度が高く、位相シフト膜をパターニングする際に、ウェットエッチング液による透明基板へのダメージが発生するのを抑制するために、MoZrSi系材料における、モリブデンとジルコニウムの原子比率、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率を調整することで、上記問題を解決できることが、本発明者による鋭意検討の結果わかった。本発明は、以上のような鋭意検討の結果なされたものであり、以下の構成を要する。
The use of a MoZrSi-based material as a phase shift film is known in mask blanks for LSIs used in the manufacture of semiconductor devices and the like. However, if the MoZrSi-based material used for the mask blank for LSI is applied to the phase shift mask blank for manufacturing the display device as it is, it takes too much time for wet etching the phase shift film, and the substrate is damaged. It was found that the occurrence of shavings and the decrease in transmittance of the transparent substrate could not be sufficiently suppressed. As described above, even if the MoZrSi-based material used for the mask blank for LSI is simply applied to the phase shift mask blank for manufacturing the display device, the desired phase shift mask blank for manufacturing the display device cannot be obtained. ..
It was also found that, depending on the composition ratio of the MoZrSi-based material, the chemical resistance of the phase shift film was poor and the desired cleaning resistance could not be obtained, and the reflectance was too high to deteriorate the transfer characteristics.
Therefore, it is effective for the present inventors to further study and define the atomic ratio of molybdenum and zirconium and the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium and silicon as indexes in the MoZrSi-based material. I found. That is, when the phase shift film is patterned by wet etching, the wet etching rate of the phase shift film is high, and when the phase shift film is patterned, damage to the transparent substrate due to the wet etching solution is suppressed. Therefore, it has been found as a result of diligent studies by the present inventor that the above problem can be solved by adjusting the atomic ratio of molybdenum and zirconium and the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium and silicon in the MoZrSi-based material. .. The present invention has been made as a result of the above diligent studies, and requires the following configuration.
(構成1)透明基板上に位相シフト膜を有するフォトマスクブランクであって、
前記フォトマスクブランクは、フォトマスクを形成するための原版であり、該フォトマスクは、前記位相シフト膜をウェットエッチングすることにより得られる位相シフト膜パターンを前記透明基板上に有するフォトマスクであって、
前記位相シフト膜は単層又は多層で構成され、かつ、該位相シフト膜の全体膜厚に対して50%以上100%以下が、モリブデン(Mo)とジルコニウム(Zr)とケイ素(Si)と窒素とを含む材料からなるMoZrSi系材料層を含み、
前記MoZrSi系材料層は、モリブデンとジルコニウムの原子比率が、Mo:Zr=1.5:1〜1:4(1:0.67〜1:4)であって、かつ、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率が70〜88原子%であることを特徴とするフォトマスクブランク。
(Structure 1) A photomask blank having a phase shift film on a transparent substrate.
The photomask blank is an original plate for forming a photomask, and the photomask is a photomask having a phase shift film pattern obtained by wet etching the phase shift film on the transparent substrate. ,
The phase shift film is composed of a single layer or multiple layers, and 50% or more and 100% or less of the total film thickness of the phase shift film is molybdenum (Mo), zirconium (Zr), silicon (Si), and nitrogen. Contains a MoZrSi-based material layer made of a material containing and
In the MoZrSi-based material layer, the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo: Zr = 1.5: 1 to 1: 4 (1: 0.67 to 1: 4), and molybdenum, zirconium and silicon. A photomask blank characterized in that the content ratio of silicon to the total of molybdenum is 70 to 88 atomic%.
(構成2)前記位相シフト膜は、露光光の代表波長に対して透過率が20%以上80%以下であり、位相差が160°以上200°以下の光学特性を備えていることを特徴とする構成1記載のフォトマスクブランク。 (Structure 2) The phase shift film is characterized by having a transmittance of 20% or more and 80% or less with respect to a representative wavelength of exposure light and having an optical characteristic of a phase difference of 160 ° or more and 200 ° or less. The photomask blank according to the configuration 1.
(構成3)前記位相シフト膜は、前記透明基板側の下層と前記下層の上に積層された上層とを含む積層膜であって、前記下層が前記MoZrSi系材料層であることを特徴とする構成1又は2記載のフォトマスクブランク。 (Structure 3) The phase shift film is a laminated film including a lower layer on the transparent substrate side and an upper layer laminated on the lower layer, and the lower layer is the MoZrSi-based material layer. The photomask blank according to configuration 1 or 2.
(構成4)前記上層は、露光光の代表波長において、前記下層における屈折率よりも小さく、かつ消衰係数よりも高い材料からなることを特徴とする構成3記載のフォトマスクブランク。
(Structure 4) The photomask blank according to the
(構成5)前記位相シフト膜は、露光光の代表波長に対する裏面反射率が、15%以下となるように、前記上層と前記下層それぞれの屈折率、消衰係数、および膜厚が設定されていることを特徴とする構成4記載のフォトマスクブランク。 (Structure 5) In the phase shift film, the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of each of the upper layer and the lower layer are set so that the back surface reflectance with respect to the representative wavelength of the exposure light is 15% or less. The photomask blank according to the configuration 4, wherein the photomask blank is provided.
(構成6)前記位相シフト膜上に、該位相シフト膜に対してエッチング選択性が異なるエッチングマスク膜を備えていることを特徴とする構成1乃至5の何れか一に記載のフォトマスクブランク。 (Structure 6) The photomask blank according to any one of configurations 1 to 5, wherein an etching mask film having different etching selectivity with respect to the phase shift film is provided on the phase shift film.
(構成7)構成1から5の何れかに記載のフォトマスクブランクを準備する工程と、
前記位相シフト膜上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜から形成したレジスト膜パターンをマスクにして前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
(Structure 7) The step of preparing the photomask blank according to any one of configurations 1 to 5 and
A step of forming a resist film on the phase shift film, wet-etching the phase shift film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a phase shift film pattern on the transparent substrate. A method for producing a photo mask, which comprises.
(構成8)構成6記載のフォトマスクブランクを準備する工程と、
前記エッチングマスク膜上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜から形成したレジスト膜パターンをマスクにして前記エッチングマスク膜をウェットエッチングして、前記位相シフト膜上にエッチングマスク膜パターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク膜パターンをマスクにして、前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。
(Structure 8) The step of preparing the photomask blank according to the configuration 6 and
A step of forming a resist film on the etching mask film, wet-etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the phase shift film. ,
A method for producing a photomask, which comprises a step of wet-etching the phase shift film using the etching mask film pattern as a mask to form a phase shift film pattern on the transparent substrate.
(構成9)構成7または8に記載のフォトマスクの製造方法により得られたフォトマスクを露光装置のマスクステージに載置し、前記フォトマスク上に形成された前記位相シフト膜パターンを含む転写パターンを、表示装置基板上に形成されたレジストに露光転写する露光工程を有することを特徴とする表示装置の製造方法。 (Structure 9) A transfer pattern including the phase shift film pattern formed on the photomask by placing the photomask obtained by the photomask manufacturing method according to the configuration 7 or 8 on a mask stage of an exposure apparatus. A method for manufacturing a display device, which comprises an exposure step of exposure transfer to a resist formed on a display device substrate.
本発明に係るフォトマスクブランクによれば、位相シフト膜の露光光の代表波長に対する透過率が高い場合であっても、フォトマスクが有する転写パターンの形成において、金属とケイ素とを含有する該位相シフト膜のウェットエッチング時間を短縮でき、良好な断面形状やラインエッジラフネス、耐薬性を有する転写パターンが形成できるフォトマスクブランクを得ることができる。 According to the photomask blank according to the present invention, even when the transmittance of the exposure light of the phase shift film with respect to the representative wavelength is high, the phase containing the metal and silicon is formed in the formation of the transfer pattern of the photomask. It is possible to obtain a photomask blank capable of shortening the wet etching time of the shift film and forming a transfer pattern having good cross-sectional shape, line edge roughness, and chemical resistance.
また、本発明に係るフォトマスクの製造方法によれば、上記のフォトマスクブランクを用いてフォトマスクを製造する。このため、位相シフト膜の露光光の代表波長に対する透過率が高い場合であっても、位相シフト膜のウェットエッチング速度が速く、ウェットエッチング液による透明基板へのダメージを起因した透明基板の透過率の低下がなく、転写精度やラインエッジラフネス、耐薬性の良好な転写パターン(位相シフト膜パターン)を有したフォトマスクを製造することができる。このフォトマスクは、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。 Further, according to the method for producing a photomask according to the present invention, a photomask is produced using the above-mentioned photomask blank. Therefore, even when the transmittance of the exposure light of the phase shift film with respect to the representative wavelength is high, the wet etching rate of the phase shift film is high, and the transmittance of the transparent substrate caused by the damage to the transparent substrate by the wet etching solution. It is possible to manufacture a photomask having a transfer pattern (phase shift film pattern) having good transfer accuracy, line edge roughness, and chemical resistance. This photomask can be used for line-and-space patterns and miniaturization of contact holes.
また、本発明に係る表示装置の製造方法によれば、上記のフォトマスクの製造方法によって得られたフォトマスクを用いて表示装置を製造する。このため、微細なラインアンドスペースパターンやコンタクトホールを有する表示装置を製造することができる。 Further, according to the method for manufacturing a display device according to the present invention, a display device is manufactured using the photomask obtained by the above method for manufacturing a photomask. Therefore, it is possible to manufacture a display device having a fine line-and-space pattern and contact holes.
実施の形態1.2.
実施の形態1、2では、位相シフトマスクブランク(フォトマスクブランク)について説明する。実施の形態1の位相シフトマスクブランクは、位相シフトマスク(フォトマスク)を形成するための原版であり、この位相シフトマスクは、エッチングマスク膜に所望のパターンが形成されたエッチングマスク膜パターンをマスクにして、位相シフト膜をウェットエッチングすることにより得られる位相シフト膜パターンを含む転写パターンを透明基板上に有する位相シフトマスクである。また、実施の形態2の位相シフトマスクブランクは、位相シフトマスクを形成するための原版であり、この位相シフトマスクは、レジスト膜に所望のパターンが形成されたレジスト膜パターンをマスクにして、位相シフト膜をウェットエッチングすることにより得られる位相シフト膜パターンを含む転写パターンを透明基板上に有する位相シフトマスクである。本明細書における転写パターンは、透明基板上に形成された少なくとも1つの光学膜をパターニングすることによって得られる。上記の光学膜は、位相シフト膜やエッチングマスク膜とすることができ、その他の膜(遮光性の膜、反射抑制のための膜、導電性の膜など)がさらに含まれてもよい。すなわち、転写パターンは、パターニングされた位相シフト膜やエッチングマスク膜を含むことができ、パターニングされたその他の膜がさらに含まれてもよい。
Embodiment 1.2.
In the first and second embodiments, a phase shift mask blank (photomask blank) will be described. The phase shift mask blank of the first embodiment is an original plate for forming a phase shift mask (photomask), and this phase shift mask masks an etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film. This is a phase shift mask having a transfer pattern including a phase shift film pattern obtained by wet etching the phase shift film on a transparent substrate. Further, the phase shift mask blank of the second embodiment is an original plate for forming a phase shift mask, and this phase shift mask uses a resist film pattern in which a desired pattern is formed on the resist film as a mask to form a phase. It is a phase shift mask having a transfer pattern including a phase shift film pattern obtained by wet etching a shift film on a transparent substrate. The transfer pattern in the present specification is obtained by patterning at least one optical film formed on a transparent substrate. The above optical film may be a phase shift film or an etching mask film, and may further include other films (light-shielding film, reflection-suppressing film, conductive film, etc.). That is, the transfer pattern can include a patterned phase shift film or an etching mask film, and may further include other patterned films.
図1は実施の形態1にかかる位相シフトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図1に示す位相シフトマスクブランク10は、透明基板20と、透明基板20上に形成された位相シフト膜30と、位相シフト膜30上に形成されたエッチングマスク膜40とを備える。
図2は実施の形態2にかかる位相シフトマスクブランク10の膜構成を示す模式図である。
図2に示す位相シフトマスクブランク10は、透明基板20と、透明基板20上に形成された位相シフト膜30とを備える。
以下、実施の形態1および実施の形態2の位相シフトマスクブランク10を構成する透明基板20、位相シフト膜30およびエッチングマスク膜40について説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing a film configuration of the phase shift mask blank 10 according to the first embodiment.
The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes a
FIG. 2 is a schematic view showing the film configuration of the phase shift mask blank 10 according to the second embodiment.
The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2 includes a
Hereinafter, the
透明基板20は、露光光に対して透明である。透明基板20は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して85%以上の透過率、好ましくは90%以上の透過率を有するものである。透明基板20は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO2−TiO2ガラス等)などのガラス材料で構成することができる。透明基板20が低熱膨張ガラスから構成される場合、透明基板20の熱変形に起因する位相シフト膜パターンの位置変化を抑制することができる。また、表示装置用途で使用される透明基板20は、一般に矩形状の基板であって、該透明基板の短辺の長さは300mm以上であるものが使用される。本発明の位相シフトマスクブランク10は、透明基板20の短辺の長さが300mm以上の大きなサイズであっても、透明基板20上に形成される、微細な(例えば幅や径の寸法が2.0μm未満の)位相シフト膜パターンを安定して転写することができる、位相シフトマスク100を提供可能な位相シフトマスクブランク10である。
The
位相シフト膜30は単層又は多層で構成され、該位相シフト膜30の全体膜厚に対して50%以上100%以下の部分が、モリブデン(Mo)とジルコニウム(Zr)とケイ素(Si)と、窒素を含む材料からなるMoZrSi系材料で構成される。MoZrSi系材料に、さらに、タンタル(Ta)、タングステン(W)、チタン(Ti)の遷移金属を含有しても構わない。
また、位相シフト膜30は、露光光の代表波長に対する透過率と位相差が、所定の値となるのであれば、該位相シフト膜30の全体膜厚に対して50%以下の部分を、MoZrSi系材料以外の材料で構成してもよい。この場合、MoZrSi系材料と同じウェットエッチング液でエッチングできる金属とケイ素を含有する金属シリサイド系材料が好ましい。例えば、MoZrSi系以外の金属シリサイド系材料としては、モリブデンシリサイド系材料(MoSi系材料)、ジルコニウムシリサイド系材料(ZrSi系材料)、タンタルシリサイド系材料(TaSi系材料)、タングステンシリサイド系材料(WSi系材料)、チタンシリサイド系材料(TiSi系材料)が挙げられる。上記MoSi系材料、ZrSi系材料、TaSi系材料、WSi系材料、TiSi系材料には、窒素、酸素、炭素等の元素を含んでも構わない。
上記MoZrSi系材料層において、モリブデンとジルコニウムの原子比率は、Mo:Zr=1.5:1〜1:4、即ち、Mo:Zr=1:0.67〜1:4とする。上記Mo:Zrの原子比率の範囲よりもZrの比率が小さいMoZrSi系材料層の場合、ウェットエッチング液に対するウェットエッチング速度が遅くなるので、透明基板に対してのダメージが発生しやすくなる。また、露光光の代表波長に対して高い透過率を有する位相シフト膜が得られにくくなる。また、上記Mo:Zrの原子比率の範囲よりもZrの比率が大きいMoZrSi系材料層の場合、露光光の代表波長に対して高い透過率(例えば、20%以上80%以下)を有する位相シフト膜30が得られやすくなるが、耐薬性(洗浄耐性)が十分ではなく、成膜時に発生する欠陥品質の観点からも好ましくない。モリブデンとジルコニウムの原子比率は、好ましくは、Mo:Zr=1:0.8〜1:3、さらに好ましくは、Mo:Zr=1:1〜1:2である。
The
Further, in the
In the MoZrSi-based material layer, the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo: Zr = 1.5: 1 to 1: 4, that is, Mo: Zr = 1: 0.67 to 1: 4. In the case of the MoZrSi-based material layer in which the ratio of Zr is smaller than the range of the atomic ratio of Mo: Zr, the wet etching rate with respect to the wet etching solution becomes slow, so that damage to the transparent substrate is likely to occur. In addition, it becomes difficult to obtain a phase shift film having a high transmittance with respect to the representative wavelength of the exposure light. Further, in the case of the MoZrSi-based material layer in which the ratio of Zr is larger than the range of the atomic ratio of Mo: Zr, the phase shift has a high transmittance (for example, 20% or more and 80% or less) with respect to the representative wavelength of the exposure light. Although the
また、上記MoZrSi系材料層において、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率(Si/[Mo+Zr+Si])は、Si/[Mo+Zr+Si]=70〜88原子%とすることが望ましい。Si/[Mo+Zr+Si]が70原子%未満の場合、露光光の代表波長に対する高い透過率(例えば、20%以上80%以下)および耐薬性を有する位相シフト膜30の実現が困難となる。また、Si/[Mo+Zr+Si]が88原子%超の場合、ウェットエッチング液に対するウェットエッチング速度が遅くなるので、透明基板20に対してのダメージが発生しやすくなり、透明基板20の荒れによる透過率の低下が生じやすくなる。モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率は、好ましくは、Si/[Mo+Zr+Si]=72〜86原子%、さらに好ましくは、Si/[Mo+Zr+Si]=75〜85原子%が望ましい。
この位相シフト膜30は、スパッタリング法により形成することができる。
本実施形態における位相シフト膜30のMoZrSi系材料層は、モリブデンとジルコニウムの原子比率と、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率とが、上述した範囲を満たすものであるため、0.5Pa以内の良好な真空度で成膜を行うことができ、オーバーエッチングタイムを短くして透明基板20のダメージを抑制でき、良好な断面形状やLERを有し、耐薬性も良好な位相シフト膜パターン30aが形成できる。
Further, in the MoZrSi-based material layer, it is desirable that the content ratio of silicon (Si / [Mo + Zr + Si]) to the total of molybdenum, zirconium and silicon is Si / [Mo + Zr + Si] = 70 to 88 atomic%. When Si / [Mo + Zr + Si] is less than 70 atomic%, it becomes difficult to realize a
The
In the MoZrSi-based material layer of the
なお、この位相シフト膜30は柱状構造を有するものであってもよい。この柱状構造は、位相シフト膜30を断面SEM観察することにより確認することができる。すなわち、本発明における柱状構造は、位相シフト膜30を構成するモリブデンとジルコニウムとケイ素とを含有する遷移金属シリサイド化合物の粒子が、位相シフト膜30の膜厚方向(上記粒子が堆積する方向)に向かって伸びる柱状の粒子構造を有する状態をいう。この柱状構造を有する位相シフト膜30であれば、高い透過率を得られやすくなる点で好ましい。
The
また、位相シフト膜30には、上述した窒素の他に、透過率を調整する目的で、酸素を含有してもよく、さらに、膜応力の低減やウェットエッチングレートを制御する目的で、ヘリウムや炭素等の他の元素を含有してもよい。
Further, in addition to the above-mentioned nitrogen, the
露光光に対する位相シフト膜30の透過率は、位相シフト膜30として必要な値を満たす。位相シフト膜30の透過率は、露光光に含まれる所定の波長の光(代表波長)に対して、好ましくは、20%以上80%以下であり、より好ましくは、25%以上75%以下であり、さらに好ましくは30%以上70%以下である。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した透過率を有する。例えば、露光光がi線、h線およびg線を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、i線、h線およびg線のいずれかに対して、上述した透過率を有する。
透過率は、位相シフト量測定装置などを用いて測定することができる。
The transmittance of the
The transmittance can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.
露光光に対する位相シフト膜30の位相差は、位相シフト膜30として必要な値を満たす。位相シフト膜30の位相差は、露光光に含まれる代表波長の光に対して、好ましくは、160°以上200°以下であり、より好ましくは、170°以上190°以下である。この性質により、露光光に含まれる代表波長の光の位相を160°以上200°以下に変える(シフトさせる)ことができる。このため、位相シフト膜30を透過した代表波長の光と透明基板20のみを透過した代表波長の光との間に、160°以上200°以下の位相差が生じる。すなわち、露光光が313nm以上436nm以下の波長範囲の光を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、その波長範囲に含まれる代表波長の光に対して、上述した位相差を有する。例えば、露光光がi線、h線およびg線を含む複合光である場合、位相シフト膜30は、i線、h線およびg線のいずれかに対して、上述した位相差を有する。
位相差は、位相シフト量測定装置などを用いて測定することができる。
The phase difference of the
The phase difference can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.
また、位相シフト膜30は、前記透明基板側の下層と下層の上に積層された上層とを含む積層膜であってもよい。位相シフト膜30が下層と上層とを含む積層膜の場合、位相シフト膜30の欠陥品質、ウェットエッチング液による透明基板20へのダメージの抑制、位相シフト膜30をウェットエッチングでパターニングした際のパターン断面形状を良好にする視点から、前記下層が前記MoZrSi系材料層であることが好ましい。位相シフト膜30における前記上層は、前記下層と同じMoZrSi系材料層であってもよく、また、異なっても構わない。前記上層が前記下層の材料と異なる場合、MoZrSi系材料と同じウェットエッチング液でエッチングできる金属シリサイド系材料、例えば、MoSi系材料、ZrSi系材料、TaSi系材料、WSi系材料、TiSi系材料を使用することができる。
Further, the
また、位相シフト膜30は、前記上層が、前記下層における露光光の代表波長(例えば、313nm〜436nm)における屈折率nよりも小さく、かつ消衰係数kよりも高い材料からなる材料を選定することにより、露光光が入射する側の位相シフト膜30の裏面反射率を低減することができる。
具体的には、露光光の代表波長に対する裏面反射率が、15%以下となるように、前記上層と前記下層の屈折率、消衰係数、および膜厚を設定するとよい。好ましくは、位相シフト膜30における、露光光の代表波長に対する裏面反射率が10%以下となるようにすることが望ましい。
Further, for the
Specifically, the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of the upper layer and the lower layer may be set so that the back surface reflectance with respect to the representative wavelength of the exposure light is 15% or less. Preferably, it is desirable that the back surface reflectance of the
エッチングマスク膜40は、位相シフト膜30の上側に配置され、位相シフト膜30をエッチングするエッチング液に対してエッチング耐性を有する(位相シフト膜30とエッチング選択性が異なる)材料からなる。また、エッチングマスク膜40は、露光光の透過を遮る機能を有してもよいし、位相シフト膜30側より入射される光に対する位相シフト膜30の膜面反射率が313nm〜436nmの波長域において15%以下となるように膜面反射率を低減する機能を有してもよい。エッチングマスク膜40は、クロム(Cr)を含有するクロム系材料から構成される。クロム系材料として、より具体的には、クロム(Cr)、又は、クロム(Cr)と、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)のうちの少なくともいずれか1つを含有する材料が挙げられる。又は、クロム(Cr)と、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)のうちの少なくともいずれか1つとを含み、さらに、フッ素(F)を含む材料が挙げられる。例えば、エッチングマスク膜40を構成する材料として、Cr、CrO、CrN、CrF、CrCO、CrCN、CrON、CrCON、CrCONFが挙げられる。
エッチングマスク膜40は、スパッタリング法により形成することができる。
The
The
エッチングマスク膜40が露光光の透過を遮る機能を有する場合、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは3以上であり、より好ましくは、3.5以上、さらに好ましくは4以上である。
光学濃度は、分光光度計またはODメーターなどを用いて測定することができる。
When the
The optical density can be measured using a spectrophotometer, an OD meter, or the like.
エッチングマスク膜40は、機能に応じて組成が均一な単一の膜からなる場合であってもよいし、組成が異なる複数の膜からなる場合であってもよいし、厚さ方向に組成が連続的に変化する単一の膜からなる場合であってもよい。
The
なお、図1に示す位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備えているが、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備え、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を備える位相シフトマスクブランクについても、本発明を適用することができる。
The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 has an
次に、この実施の形態1および2の位相シフトマスクブランク10の製造方法について説明する。図1に示す位相シフトマスクブランク10は、以下の位相シフト膜形成工程とエッチングマスク膜形成工程とを行うことによって製造される。図2に示す位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜形成工程によって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
Next, a method of manufacturing the phase
Hereinafter, each step will be described in detail.
1.位相シフト膜形成工程
先ず、透明基板20を準備する。透明基板20は、露光光に対して透明であれば、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、低熱膨張ガラス(SiO2−TiO2ガラス等)などのいずれのガラス材料で構成されるものであってもよい。
1. 1. Phase shift film forming step First, the
次に、透明基板20上に、スパッタリング法により、位相シフト膜30を形成する。
位相シフト膜30の成膜は、位相シフト膜30を構成する材料の主成分となるモリブデン(Mo)とジルコニウム(Zr)とケイ素(Si)を含むMoZrSi系ターゲット、又はモリブデン(Mo)とジルコニウム(Zr)とケイ素(Si)と酸素(O)及び/又は窒素(N)を含むMoZrSiO系ターゲット、MoZrSiN系ターゲット、MoZrSiON系ターゲットをスパッタターゲットに使用して、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスからなるスパッタガス雰囲気、又は、上記不活性ガスと、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガスからなる群より選ばれて窒素を少なくとも含む活性ガスとの混合ガスからなるスパッタガス雰囲気で行われる。前記MoZrSi系ターゲット、MoZrSiO系ターゲット、MoZrSiN系ターゲット、MoZrSiON系ターゲットにおけるMo、Zr、Siは、スパッタリングにより成膜されるMoZrSi系材料層におけるモリブデンとジルコニウムの原子比率が、Mo:Zr=1.5:1〜1:4(1:0.67〜1:4)であって、かつ、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率が70〜88原子%となるように調整される。また、位相シフト膜30は、上述したMo、Zr、Siの原子比率および含有比率を満たすように、Moターゲット、Zrターゲット、Siターゲットを用いて成膜するようにしてもよいし、MoSiターゲットとZrSiターゲットを用いて成膜するようにしてもよい。
Next, the
The
位相シフト膜30の組成及び厚さは、位相シフト膜30が上記の位相差及び透過率となるように調整される。位相シフト膜30の組成は、スパッタターゲットを構成する元素の含有比率(例えば、Mo、Zr、Siの含有率)、スパッタガスの組成及び流量などにより制御することができる。位相シフト膜30の厚さは、スパッタパワー、スパッタリング時間などにより制御することができる。また、位相シフト膜30は、インライン型スパッタリング装置を使用して形成することが好ましい。スパッタリング装置がインライン型スパッタリング装置の場合、透明基板20の搬送速度によっても、位相シフト膜30の厚さを制御することができる。
The composition and thickness of the
位相シフト膜30が、単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を成膜プロセスの経過時間と共に変化させながら1回だけ行う。位相シフト膜30が、組成の異なる複数の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、成膜プロセス毎にスパッタガスの組成及び流量を変えて複数回行う。スパッタターゲットを構成する元素の含有比率が異なるターゲットを使用して位相シフト膜30を成膜してもよい。成膜プロセスを複数回行う場合、スパッタターゲットに印加するスパッタパワーを小さくすることができる。
このようにして、実施の形態2の位相シフトマスクブランク10が得られる。実施の形態1の位相シフトマスクブランク10の製造には、以下のエッチングマスク膜形成工程をさらに行う。
When the
In this way, the phase
3.エッチングマスク膜形成工程
位相シフト膜30の表面の表面酸化の状態を調整する表面処理を必要に応じて行った後、スパッタリング法により、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を形成する。エッチングマスク膜40は、インライン型スパッタリング装置を使用して形成することが好ましい。スパッタリング装置がインライン型スパッタリング装置の場合、透明基板20の搬送速度によっても、エッチングマスク膜40の厚さを制御することができる。
エッチングマスク膜40の成膜は、クロム又はクロム化合物(酸化クロム、窒化クロム、炭化クロム、酸化窒化クロム、酸化窒化炭化クロム等)を含むスパッタターゲットを使用して、例えば、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスからなるスパッタガス雰囲気、又は、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス、クリプトンガス及びキセノンガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む不活性ガスと、酸素ガス、窒素ガス、一酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、二酸化炭素ガス、炭化水素系ガス、フッ素系ガスからなる群より選ばれる少なくとも一種を含む活性ガスとの混合ガスからなるスパッタガス雰囲気で行われる。炭化水素系ガスとしては、例えば、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、スチレンガス等が挙げられる。
3. 3. Etching Mask Film Forming Step After performing a surface treatment for adjusting the surface oxidation state of the surface of the
The
エッチングマスク膜40が、組成の均一な単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を変えずに1回だけ行う。エッチングマスク膜40が、組成の異なる複数の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、成膜プロセス毎にスパッタガスの組成及び流量を変えて複数回行う。エッチングマスク膜40が、厚さ方向に組成が連続的に変化する単一の膜からなる場合、上述した成膜プロセスを、スパッタガスの組成及び流量を成膜プロセスの経過時間と共に変化させながら1回だけ行う。
このようにして、実施の形態1の位相シフトマスクブランク10が得られる。
When the
In this way, the phase
なお、図1に示す位相シフトマスクブランク10は、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備えているため、位相シフトマスクブランク10を製造する際に、エッチングマスク膜形成工程を行う。また、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜40を備え、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を備える位相シフトマスクブランクを製造する際は、エッチングマスク膜形成工程後に、エッチングマスク膜40上にレジスト膜を形成する。また、図2に示す位相シフトマスクブランク10において、位相シフト膜30上にレジスト膜を備える位相シフトマスクブランクを製造する際は、位相シフト膜形成工程後に、レジスト膜を形成する。
Since the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes the
この実施の形態1および2の位相シフトマスクブランク10は、ウェットエッチングによる断面形状が良好であり、透過率の高い位相シフト膜パターン30aを、短いエッチング時間で形成することができる。従って、ウェットエッチング液による透明基板20へのダメージを起因とした透明基板20の透過率の低下がなく、高精細な位相シフト膜パターン30aを精度よく転写することができる位相シフトマスク100を製造することができる位相シフトマスクブランク10が得られる。
The phase
実施の形態3.4.
実施の形態3、4では、位相シフトマスク100の製造方法について説明する。
Embodiment 3.4.
In the third and fourth embodiments, a method of manufacturing the
図3は実施の形態3にかかる位相シフトマスク100の製造方法を示す模式図である。図4は実施の形態4にかかる位相シフトマスク100の製造方法を示す模式図である。
図3に示す位相シフトマスク100の製造方法は、図1に示す位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスク100を製造する方法であり、以下の位相シフトマスクブランク10のエッチングマスク膜40上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に所望のパターンを描画・現像を行うことにより、レジスト膜パターン50を形成し(第1のレジスト膜パターン形成工程)、該レジスト膜パターン50をマスクにしてエッチングマスク膜40をウェットエッチングして、位相シフト膜30上にエッチングマスク膜パターン40aを形成する工程(第1のエッチングマスク膜パターン形成工程)と、前記エッチングマスク膜パターン40aをマスクにして、位相シフト膜30をウェットエッチングして透明基板20上に位相シフト膜パターン30aを形成する工程(位相シフト膜パターン形成工程)と、を含む。そして、第2のレジスト膜パターン形成工程と、第2のエッチングマスク膜パターン形成工程とをさらに含む。
FIG. 3 is a schematic view showing a method of manufacturing the
The method for manufacturing the
図4に示す位相シフトマスク100の製造方法は、図2に示す位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスク100を製造する方法であり、以下の位相シフトマスクブランク10の上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に所望のパターンを描画・現像を行うことにより、レジスト膜パターン50を形成し(第1のレジスト膜パターン形成工程)、該レジスト膜パターン50をマスクにして位相シフト膜30をウェットエッチングして、透明基板20上に位相シフト膜パターン30aを形成する工程(位相シフト膜パターン形成工程)と、を含む。
以下、実施の形態3および4にかかる位相シフトマスク100の製造工程の各工程を詳細に説明する。
The method for manufacturing the
Hereinafter, each step of the manufacturing process of the
実施の形態3にかかる位相シフトマスク100の製造工程
1.第1のレジスト膜パターン形成工程
第1のレジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態1の位相シフトマスクブランク10のエッチングマスク膜40上に、レジスト膜を形成する。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。例えば、後述する350nm〜436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、350nm〜436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所望のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンは、位相シフト膜30に形成するパターンである。レジスト膜に描画するパターンとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、図3(a)に示されるように、エッチングマスク膜40上に第1のレジスト膜パターン50を形成する。
1. Manufacturing process of the
Then, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a pattern formed on the
Then, the resist film is developed with a predetermined developer to form a first resist
2.第1のエッチングマスク膜パターン形成工程
第1のエッチングマスク膜パターン形成工程では、先ず、第1のレジスト膜パターン50をマスクにしてエッチングマスク膜40をエッチングして、第1のエッチングマスク膜パターン40aを形成する。エッチングマスク膜40は、クロム(Cr)を含むクロム系材料から形成される。エッチングマスク膜40をエッチングするエッチング液は、エッチングマスク膜40を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。具体的には、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、又は、アッシングによって、図3(b)に示されるように、第1のレジスト膜パターン50を剥離する。場合によっては、第1のレジスト膜パターン50を剥離せずに、次の位相シフト膜パターン形成工程を行ってもよい。
2. First Etching Mask Film Pattern Forming Step In the first etching mask film pattern forming step, first, the
Then, as shown in FIG. 3B, the first resist
3.位相シフト膜パターン形成工程
第1の位相シフト膜パターン形成工程では、第1のエッチングマスク膜パターン40aをマスクにして位相シフト膜30をウェットエッチングして、図3(c)に示されるように、位相シフト膜パターン30aを形成する。位相シフト膜パターン30aとして、ラインアンドスペースパターンやホールパターンが挙げられる。位相シフト膜30をエッチングするエッチング液は、位相シフト膜30を選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、フッ化アンモニウムとリン酸と過酸化水素とを含むエッチング液、フッ化水素アンモニウムと過酸化水素とを含むエッチング液が挙げられる。
ウェットエッチングは、位相シフト膜パターン30aの断面形状を良好にするために、位相シフト膜パターン30aにおいて透明基板20が露出するまでの時間(ジャストエッチング時間)よりも長い時間(オーバーエッチング時間)で行うことが好ましい。オーバーエッチング時間としては、透明基板20への影響等を考慮すると、ジャストエッチング時間に、そのジャストエッチング時間の10〜20%の時間を加えた時間内とすることが好ましい。
3. 3. Phase shift film pattern forming step In the first phase shift film pattern forming step, the
Wet etching is performed in a time (over etching time) longer than the time until the
4.第2のレジスト膜パターン形成工程
第2のレジスト膜パターン形成工程では、先ず、第1のエッチングマスク膜パターン40aを覆うレジスト膜を形成する。使用するレジスト膜材料は、特に制限されない。例えば、後述する350nm〜436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光に対して感光するものであればよい。また、レジスト膜は、ポジ型、ネガ型のいずれであっても構わない。
その後、350nm〜436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所望のパターンを描画する。レジスト膜に描画するパターンは、位相シフト膜パターン30aが形成されている領域の外周領域を遮光する遮光帯パターンや、位相シフト膜パターン30aの中央部を遮光する遮光帯パターンなどである。なお、レジスト膜に描画するパターンは、露光光に対する位相シフト膜30の透過率によっては、位相シフト膜パターン30aの中央部を遮光する遮光帯パターンがないパターンの場合もある。
その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、図3(d)に示されるように、第1のエッチングマスク膜パターン40a上に第2のレジスト膜パターン60を形成する。
4. Second resist film pattern forming step In the second resist film pattern forming step, first, a resist film covering the first etching
Then, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a light-shielding band pattern that blocks the outer peripheral region of the region where the phase-
Then, the resist film is developed with a predetermined developer to form a second resist
5.第2のエッチングマスク膜パターン形成工程
第2のエッチングマスク膜パターン形成工程では、第2のレジスト膜パターン60をマスクにして第1のエッチングマスク膜パターン40aをエッチングして、図3(e)に示されるように、第2のエッチングマスク膜パターン40bを形成する。第1のエッチングマスク膜パターン40aは、クロム(Cr)を含むクロム系材料から形成される。第1のエッチングマスク膜パターン40aをエッチングするエッチング液は、第1のエッチングマスク膜パターン40aを選択的にエッチングできるものであれば、特に制限されない。例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むエッチング液が挙げられる。
その後、レジスト剥離液を用いて、又は、アッシングによって、第2のレジスト膜パターン60を剥離する。
このようにして、位相シフトマスク100が得られる。すなわち、実施の形態3にかかる位相シフトマスク100が有する転写パターンは、位相シフト膜パターン30aおよび第2のエッチングマスク膜パターン40bを含むことができる。
なお、上記説明ではエッチングマスク膜40が、露光光の透過を遮る機能を有する場合について説明したが、エッチングマスク膜40が単に、位相シフト膜30をエッチングする際のハードマスクの機能のみを有する場合においては、上記説明において、第2のレジスト膜パターン形成工程と、第2のエッチングマスク膜パターン形成工程は行われず、位相シフト膜パターン形成工程の後、第1のエッチングマスク膜パターンを剥離して、位相シフトマスク100を作製する。すなわち、実施の形態3にかかる位相シフトマスク100が有する転写パターンは、位相シフト膜パターン30aのみで構成されてもよい。該転写パターンは、他の膜パターンをさらに含むこともできる。他の膜としては、例えば、反射を抑制する膜、導電性の膜などが挙げられる。
5. Second Etching Mask Film Pattern Forming Step In the second etching mask film pattern forming step, the first etching
Then, the second resist
In this way, the
In the above description, the case where the
この実施の形態3の位相シフトマスク100の製造方法によれば、実施の形態1の位相シフトマスクブランク10を用いるため、ウェットエッチング液による透明基板20へのダメージを起因とした透明基板20の透過率の低下がなく、エッチング時間を短縮でき、断面形状やラインエッジラフネス、耐薬性が良好な位相シフト膜パターン30aを形成することができる。従って、高精細な位相シフト膜パターン30aを精度よく転写することができる位相シフトマスク100を製造することができる。このように製造された位相シフトマスク100は、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。
According to the method for manufacturing the
実施の形態4にかかる位相シフトマスク100の製造工程
1.レジスト膜パターン形成工程
レジスト膜パターン形成工程では、先ず、実施の形態2の位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30上に、レジスト膜を形成する。使用するレジスト膜材料は、実施の形態3で説明したのと同様である。なお、必要に応じてレジスト膜を形成する前に、位相シフト膜30と密着性を良好にするため、位相シフト膜30に表面改質処理を行なうようにしても構わない。上述と同様に、レジスト膜を形成した後、350nm〜436nmの波長域から選択されるいずれかの波長を有するレーザー光を用いて、レジスト膜に所望のパターンを描画する。その後、レジスト膜を所定の現像液で現像して、図4(a)に示されるように、位相シフト膜30上にレジスト膜パターン50を形成する。
2.位相シフト膜パターン形成工程
位相シフト膜パターン形成工程では、レジスト膜パターンをマスクにして位相シフト膜30をエッチングして、図4(b)に示されるように、位相シフト膜パターン30aを形成する。これにより、転写パターンが形成される。位相シフト膜パターン30aや位相シフト膜30をエッチングするエッチング液やオーバーエッチング時間は、実施の形態3で説明したものと同様である。
その後、レジスト剥離液を用いて、又は、アッシングによって、レジスト膜パターン50を剥離する(図4(c))。
このようにして、位相シフトマスク100が得られる。なお、本実施の形態にかかる位相シフトマスクが有する転写パターンは、位相シフト膜パターン30aのみで構成されているが、他の膜パターンをさらに含むこともできる。他の膜としては、例えば、反射を抑制する膜、導電性の膜などが挙げられる。
この実施の形態4の位相シフトマスク100の製造方法によれば、実施の形態2の位相シフトマスクブランク10を用いるため、ウェットエッチング液による透明基板20へのダメージを起因とした透明基板20の透過率の低下がなく、エッチング時間を短くでき、断面形状やラインエッジラフネス、耐薬性が良好な位相シフト膜パターン30aを形成することができる。従って、高精細な位相シフト膜パターン30aを精度よく転写することができる位相シフトマスク100を製造することができる。このように製造された位相シフトマスク100は、ラインアンドスペースパターンやコンタクトホールの微細化に対応することができる。
1. Manufacturing process of the
2. Phase shift film pattern forming step In the phase shift film pattern forming step, the
Then, the resist
In this way, the
According to the method for manufacturing the
実施の形態5.
実施の形態5では、表示装置の製造方法について説明する。表示装置は、上述した位相シフトマスクブランク10を用いて製造された位相シフトマスク100を用い、または上述した位相シフトマスク100の製造方法によって製造された位相シフトマスク100を用いる工程(マスク載置工程)と、表示装置用基板上のレジスト膜に、位相シフト膜パターン30aを含む転写パターンを露光転写する工程(露光工程)とを行うことによって製造される。
以下、各工程を詳細に説明する。
Embodiment 5.
In the fifth embodiment, a method of manufacturing the display device will be described. The display device uses a
Hereinafter, each step will be described in detail.
1.載置工程
載置工程では、実施の形態3または4で製造された位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージに載置する。ここで、位相シフトマスク100は、露光装置の投影光学系を介して表示装置基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。
1. 1. Mounting step In the mounting step, the
2.パターン転写工程
パターン転写工程では、位相シフトマスク100に露光光を照射して、表示装置用基板上に形成されたレジスト膜に、位相シフト膜パターン30aを含む転写パターンを転写する。露光光は、365nm〜436nmの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光や、365nm〜436nmの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光である。例えば、露光光は、i線、h線およびg線のうち少なくとも1つを含む複合光や、i線の単色光である。露光光として複合光を用いると、露光光強度を高くしてスループットを上げることができるため、表示装置の製造コストを下げることができる。
2. Pattern transfer step In the pattern transfer step, the
この実施の形態5の表示装置の製造方法によれば、高解像度、微細なラインアンドスペースパターンやコンタクトホールを有する、高精細の表示装置を製造することができる。 According to the method of manufacturing the display device of the fifth embodiment, it is possible to manufacture a high-definition display device having a high resolution, a fine line-and-space pattern, and a contact hole.
実施例1.A.位相シフトマスクブランク
実施例1の位相シフトマスクブランク10を製造するため、先ず、透明基板20として、1214サイズ(1220mm×1400mm)の合成石英ガラス基板を準備した。
Example 1. A. Phase shift mask blank In order to manufacture the phase
その後、合成石英ガラス基板を、一方の主表面を下側に向けてトレイ(図示せず)に搭載し、インライン型スパッタリング装置のチャンバー内に搬入した。
透明基板20の他方の主表面上に位相シフト膜30を形成するため、まず、スパッタリングガス圧力を0.5Paにした状態の第1チャンバー内に、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N2)ガスとで構成される混合ガスを導入した。そして、MoとZrとSiの原子比率が、Mo:Zr:Si=10:10:80からなるMoZrSiターゲットを使用して、反応性スパッタリングにより、透明基板20の主表面上にモリブデンとジルコニウムとケイ素と窒素を含有するMoZrSiN系の位相シフト膜30を膜厚143nm成膜した。なお、スパッタリングのための上記ターゲットにおける原子比率は、一例であり、所望の位相シフト膜30の組成に応じて、適宜選択することができる。
Then, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with one main surface facing downward, and carried into the chamber of the in-line sputtering apparatus.
In order to form the
次に、位相シフト膜30付きの透明基板20を第2チャンバー内に搬入し、第2チャンバー内にアルゴン(Ar)ガスと窒素(N2)ガスとの混合ガスを導入し、反応性スパッタリングにより、位相シフト膜30上にクロムと窒素を含有するクロム窒化物(CrN)を形成した(膜厚15nm)。次に、第3チャンバー内を所定の真空度にした状態で、アルゴン(Ar)ガスとメタンガスの混合ガスを導入し、反応性スパッタリングによりCrN上にクロムと炭素を含有するクロム炭化物(CrC)を形成した(膜厚60nm)。最後に、所定の真空度にした状態の第4チャンバー内に、アルゴン(Ar)ガスとメタンガスの混合ガスと窒素(N2)ガスと酸素(O2)ガスとの混合ガスを導入し、反応性スパッタリングによりCrC上にクロムと炭素と酸素と窒素を含有するクロム炭化酸化窒化物(CrCON)を形成した(膜厚30nm)。以上のように、位相シフト膜30上に、CrN層とCrC層とCrCON層の積層構造のエッチングマスク膜40を形成した。
このようにして、透明基板20上に、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが形成された位相シフトマスクブランク10を得た。
Next, the
In this way, a phase shift mask blank 10 in which the
得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30の屈折率と消衰係数について、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いて測定した。
その結果、MoZrSiN系の位相シフト膜の屈折率nは、2.45(波長405nm)、消衰係数kは、0.11(波長405nm)であった。
また、得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30の表面について、レーザーテック社製のMPM−100により透過率、位相差を測定した。位相シフト膜30の透過率、位相差の測定は、上述と同様に、同一のトレイにセットして作製された、合成石英ガラス基板の主表面上に位相シフト膜30が成膜された位相シフト膜付き基板(ダミー基板)を用いた。位相シフト膜30の透過率、位相差は、エッチングマスク膜40を形成する前に位相シフト膜付き基板(ダミー基板)をチャンバーから取り出し、測定した。その結果、透過率は50%(波長:405nm)、位相差は180°(波長:405nm)、裏面反射率は15.4%(波長:405nm)、表面反射率は21.3%(波長405nm)であった。
With respect to the refractive index and extinction coefficient of the
As a result, the refractive index n of the MoZrSiN-based phase shift film was 2.45 (wavelength 405 nm), and the extinction coefficient k was 0.11 (wavelength 405 nm).
Further, the transmittance and the phase difference of the surface of the
また、得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。
位相シフトマスクブランク10に対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、位相シフト膜30は、透明基板20と位相シフト膜30との界面の組成傾斜領域、および、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面の組成傾斜領域を除いて、深さ方向に向かって、各構成元素の含有率はほぼ一定であり、Moが3原子%、Zrが5原子%、Siが42原子%、Nが47原子%、Oが3原子%であった。また、モリブデンとジルコニウムの原子比率は、1:1であり、Mo:Zr=1:0.67〜1:4の範囲内であった。また、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率が、84原子%であり、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲内であった。なお、位相シフト膜30に酸素が含有されているのは、成膜時のチャンバー内に微量の酸素が存在していたことによるものと考えられる。
Further, the
In the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述のようにして製造された位相シフトマスクブランク10を用いて位相シフトマスク100を製造するため、先ず、位相シフトマスクブランク10のエッチングマスク膜40上に、レジスト塗布装置を用いてフォトレジスト膜を塗布した。
その後、加熱・冷却工程を経て、膜厚520nmのフォトレジスト膜を形成した。
その後、レーザー描画装置を用いてフォトレジスト膜を描画し、現像・リンス工程を経て、エッチングマスク膜上に、ホール径が1.5μmのホールパターンのレジスト膜パターンを形成した。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In order to manufacture the
Then, through the heating and cooling steps, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed.
Then, a photoresist film was drawn using a laser drawing apparatus, and a resist film pattern having a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film through development and rinsing steps.
その後、レジスト膜パターンをマスクにして、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むクロムエッチング液によりエッチングマスク膜をウェットエッチングして、第1のエッチングマスク膜パターン40aを形成した。
Then, using the resist film pattern as a mask, the etching mask film was wet-etched with a chromium etching solution containing dicerium ammonium nitrate and perchloric acid to form the first etching
その後、第1のエッチングマスク膜パターン40aをマスクにして、フッ化水素アンモニウムと過酸化水素との混合溶液を純水で希釈したモリブデンシリサイドエッチング液により位相シフト膜30をウェットエッチングして、位相シフト膜パターン30aを形成した。このウェットエッチングは、断面形状を垂直化するため、かつ、要求される微細なパターンを形成するために、10%のオーバーエッチング時間で行った。
その後、レジスト膜パターンを剥離した。
Then, using the first etching
Then, the resist film pattern was peeled off.
その後、レジスト塗布装置を用いて、第1のエッチングマスク膜パターン40aを覆うように、フォトレジスト膜を塗布した。
その後、加熱・冷却工程を経て、膜厚520nmのフォトレジスト膜を形成した。
その後、レーザー描画装置を用いてフォトレジスト膜を描画し、現像・リンス工程を経て、第1のエッチングマスク膜パターン40a上に、遮光帯を形成するための第2のレジスト膜パターン60を形成した。
Then, using a resist coating apparatus, a photoresist film was applied so as to cover the first etching
Then, through the heating and cooling steps, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed.
Then, a photoresist film was drawn using a laser drawing apparatus, and a second resist
その後、第2のレジスト膜パターン60をマスクにして、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含むクロムエッチング液により、転写パターン形成領域に形成された第1のエッチングマスク膜パターン40aをウェットエッチングした。
その後、第2のレジスト膜パターン60を剥離した。
Then, using the second resist
Then, the second resist
このようにして、透明基板20上の転写パターン形成領域に、ホール径が1.5μmの位相シフト膜パターン30aと、位相シフト膜パターン30aとエッチングマスク膜パターン40bの積層構造からなる遮光帯が形成された位相シフトマスク100を得た。
In this way, a light-shielding band formed of a laminated structure of the phase
得られた位相シフトマスクの断面を走査型電子顕微鏡により観察した。断面視において、位相シフトマスクの位相シフト膜パターン30aのエッジと透明基板20の主表面とがなす角度は76°であり、位相シフト膜パターン30aは垂直に近い断面形状を有していた。また、この位相シフト膜パターン30aを上から観察し、該位相シフト膜パターン30aのLERを観察したところ、位相シフト膜パターン(ホールパターン)30aのエッジは滑らかで略直線状であり、良好なものであった。すなわち、上面視した位相シフト膜パターン30aのエッジにおいては、目立った凹凸形状は確認されなかった。実施例1の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターン30aは、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状を有していた。また、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であった。また、得られた位相シフトマスク100を電子線回折で観察したところ、アモルファス構造となっていたことを確認できた。また、位相シフト膜パターン30aの、エッチングマスク膜パターン40bとの界面、および、透明基板20との界面のいずれにも、エッチング液などの浸み込みは見られず、耐薬性も良好であった。そのため、313nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線を少なくとも1つ以上含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスク100が得られた。
このため、実施例1の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。また、位相シフト膜30(位相シフト膜パターン30a)は、真空度が0.5Pa以下と低い状態で成膜された緻密な膜となっていることで、露光光における耐光性も良好となることが期待できる。
The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. In the cross-sectional view, the angle formed by the edge of the phase
Therefore, when the
実施例2〜4.
A.位相シフトマスクブランク
実施例2〜4では、位相シフト膜30以外は、実施例1と同様の構造と方法で、位相シフトマスクブランク10、位相シフトマスク100を製造した。実施例2〜4において、上述の実施例1において位相シフト膜30を成膜する際のスパッタターゲットのMo、Zr、Siの原子比率を適宜調整した。なお、位相シフト膜30は、波長405nmにおける透過率が20%以上80%以下、位相差が160°〜200°の範囲となるように、適宜、膜厚を調整した。
実施例1と同様に、得られたMoZrSiN系の位相シフト膜30の組成分析を行った結果、MoとZrとの原子比率は以下の通りとなった。
実施例2 Mo:Zr=1.5:1(1:0.67)、
実施例3 Mo:Zr=1:2、
実施例4 Mo:Zr=1:4、
Examples 2-4.
A. In Examples 2 to 4, the phase shift mask blank 10 and the
As a result of analyzing the composition of the obtained MoZrSiN-based
Example 2 Mo: Zr = 1.5: 1 (1: 0.67),
Example 3 Mo: Zr = 1: 2,
Example 4 Mo: Zr = 1: 4,
このように、実施例2〜4のいずれにおいても、Mo:Zr=1:0.67〜1:4の範囲内であった。また、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率は、実施例2〜4のいずれにおいても、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲内であった。 As described above, in all of Examples 2 to 4, it was within the range of Mo: Zr = 1: 0.67 to 1: 4. Further, the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium and silicon was in the range of [Si / (Mo + Zr + Si)] = 70 to 88 atomic% in any of Examples 2 to 4.
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例1と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターン30aの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。その結果、実施例2〜4のいずれにおいても、断面視したときの位相シフトマスク100の位相シフト膜パターン30aのエッジと透明基板20の主表面とがなす角度は70°を超えており、いずれの位相シフト膜パターン30aも垂直に近い断面形状を有していた。また、実施例1と同様に、これらの位相シフト膜パターン30aのLERを観察したところ、実施例2〜4のいずれにおいても、位相シフト膜パターン(ホールパターン)30aのエッジは滑らかで略直線状であり、良好なものであった。すなわち、上面視した位相シフト膜パターン30aのエッジにおいては、目立った凹凸形状は確認されなかった。実施例2〜4の位相シフトマスクに形成された位相シフト膜パターン30aは、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状を有していた。また、実施例2〜4のいずれにおいても、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であった。また、得られた位相シフトマスク100を電子線回折で観察したところ、実施例2〜4のいずれにおいても、アモルファス構造となっていたことを確認できた。また、実施例2〜4のいずれにおいても、位相シフト膜パターン30aの、エッチングマスク膜パターン40bとの界面、および、透明基板20との界面のいずれにもエッチング液などの浸み込みは見られず、耐薬性も良好であった。そのため、実施例2〜4のいずれにおいても、313nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線のうち少なくとも1つを含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスク100が得られた。
このため、実施例2〜4の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。また、位相シフト膜30(位相シフト膜パターン30a)は、真空度が0.5Pa以下と低い状態で成膜されて緻密な膜となっていることで、露光光における耐光性も良好となることが期待できる。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In the same manner as in Example 1 described above, the
Therefore, when the
実施例5.
A.位相シフトマスクブランク
実施例5の位相シフトマスクブランク10は、露光光における位相シフト膜30の裏面反射率を低減させた位相シフトマスクブランク10である。上述の実施例1における位相シフト膜30の成膜においては、まず、スパッタリングガス圧力を0.5Paにした状態の第1チャンバー内に、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N2)ガスとで構成される混合ガスを導入した。そして、MoとZrとSiの原子比率が、Mo:Zr:Si=10:10:80からなるMoZrSiターゲットを使用して、反応性スパッタリングにより、透明基板20の主表面上にモリブデンとジルコニウムとケイ素と窒素を含有するMoZrSiN系の下層膜を膜厚105nm成膜した。なお、スパッタリングのための上記ターゲットにおける原子比率は、一例であり、所望の位相シフト膜30の組成に応じて、適宜選択することができる。
その後、スパッタリングガス圧力を1.6Paにした状態の第2チャンバー内に、アルゴン(Ar)ガスと、窒素(N2)ガスと、一酸化窒素(NO)ガスとで構成される混合ガスを導入した。そして、MoとSiの原子比率が、Mo:Si=8:92からなるMoSiターゲットを使用して、反応性スパッタリングにより、MoZrSiN系の下層膜上に、モリブデンとケイ素と酸素と窒素を含有するMoSiON系の上層膜を44nm成膜し、MoZrSiN系の下層膜とMoSiON系の上層膜とを有する積層膜からなる位相シフト膜30を形成した。
次に、実施例1と同様にして、位相シフト膜30上に、CrN層とCrC層とCrCON層の積層構造のエッチングマスク膜40を形成し、透明基板20上に、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40とが形成された位相シフトマスクブランク10を得た。
Example 5.
A. Phase shift mask blank The phase
After that, a mixed gas composed of argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and nitric oxide (NO) gas was introduced into the second chamber in a state where the sputtering gas pressure was 1.6 Pa. bottom. Then, using a MoSi target having an atomic ratio of Mo and Si of Mo: Si = 8: 92, MoSiON containing molybdenum, silicon, oxygen, and nitrogen is applied on the lower film of the MoZrSiN system by reactive sputtering. A 44 nm film was formed on the upper layer film of the system to form a
Next, in the same manner as in Example 1, an
得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30を構成する下層膜と上層膜における屈折率と消衰係数について、同一のトレイにセットして作製されたダミー基板を用いて測定した。
その結果、MoZrSiN系の下層膜の屈折率nは、2.45(波長:405nm)、消衰係数kは、0.11(波長:405nm)であった。また、MoSiN系の上層膜の屈折率nは、2.24(波長:405nm)、消衰係数kは、0.14(波長:405nm)であった。
また、得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30について、実施例1と同様に透過率と位相差を測定した。その結果、透過率は51%(波長:405nm)、位相差は180°(波長:405nm)、裏面反射率は9.8%(波長:405nm)、表面反射率は14.9%(波長:405nm)であった。
The refractive index and extinction coefficient of the lower layer film and the upper layer film constituting the
As a result, the refractive index n of the lower layer film of the MoZrSiN system was 2.45 (wavelength: 405 nm), and the extinction coefficient k was 0.11 (wavelength: 405 nm). The refractive index n of the upper layer film of the MoSiN system was 2.24 (wavelength: 405 nm), and the extinction coefficient k was 0.14 (wavelength: 405 nm).
Further, with respect to the
また、実施例1と同様に、得られた位相シフトマスクブランク10の位相シフト膜30について、X線光電子分光法(XPS)による深さ方向の組成分析を行った。
位相シフトマスクブランク10に対するXPSによる深さ方向の組成分析結果において、位相シフト膜30は、透明基板20と位相シフト膜30との界面の組成傾斜領域、および、位相シフト膜30とエッチングマスク膜40との界面の組成傾斜領域を除いて、深さ方向に向かって、各構成元素の含有率はほぼ一定であり、下層膜は、Moが3原子%、Zrが5原子%、Siが42原子%、Nが47原子%、Oが3原子%であった。また、モリブデンとジルコニウムの原子比率は、Mo:Zr=1:1であり、Mo:Zr=1:0.67〜1:4の範囲内であった。また、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率が、84原子%であり、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲内であった。また、上層膜は、Moが6原子%、Siが41原子%、Nが47原子%、Oが6原子%であった。なお、下層膜に酸素が含有されているのは、成膜時のチャンバー内に微量の酸素が存在していたことによるものと考えられる。
Further, in the same manner as in Example 1, the
In the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターン30aの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。断面視において、位相シフトマスク100の位相シフト膜パターン30aのエッジと透明基板20の主表面とがなす角度は72°で70°を超えており、位相シフト膜パターン30aは垂直に近い断面形状を有していた。また、実施例1と同様に、この位相シフト膜パターン30aのLERを観察したところ、位相シフト膜パターン(ホールパターン)30aのエッジは滑らかで略直線状であり、良好なものであった。すなわち、上面視した位相シフト膜パターン30aのエッジにおいては、目立った凹凸形状は確認されなかった。実施例5の位相シフトマスク100に形成された位相シフト膜パターン30aは、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状を有していた。また、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であった。また、得られた位相シフトマスク100を電子線回折で観察したところ、アモルファス構造となっていたことを確認できた。また、位相シフト膜パターン30aの、エッチングマスク膜パターン40bとの界面、および、透明基板20との界面とのいずれにもエッチング液などの浸み込みは見られず、耐薬性も良好であった。そのため、313nm以上500nm以下の波長範囲の光を含む露光光、より具体的には、i線、h線およびg線のうち少なくとも1つを含む複合光の露光光において、優れた位相シフト効果を有する位相シフトマスク100が得られた。
このため、実施例5の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを高精度に転写することができるといえる。また、位相シフト膜30(位相シフト膜パターン30a)は、真空度が0.5Pa以下と低い状態で成膜された緻密な膜となっていることで、露光光における耐光性も良好となることが期待できる。
B. Phase shift mask and method for manufacturing the
Therefore, when the
比較例1.
A.位相シフトマスクブランク
比較例1では、位相シフト膜30以外は、実施例1と同様の構造と方法で、位相シフトマスクブランク10、位相シフトマスク100を製造した。比較例1において、上述の実施例1において位相シフト膜30を成膜する際のスパッタターゲットのMo、Zr、Siの原子比率を適宜調整した。なお、位相シフト膜は、波長405nmにおける透過率が20%以上80%以下、位相差が160°〜200°の範囲となるように、適宜、膜厚を調整した。
実施例1と同様に、得られたMoZrSiN系の位相シフト膜30の組成分析を行った結果、MoとZrとの原子比率は以下の通りとなった。
比較例1
Mo:Zr=1:1、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=90原子%
このように、比較例1においては、Mo:Zr=1:0.67〜1:4の範囲内であっったが、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲外であった。
Comparative example 1.
A. In Comparative Example 1, the phase shift mask blank 10 and the
As a result of analyzing the composition of the obtained MoZrSiN-based
Comparative Example 1
Mo: Zr = 1: 1, [Si / (Mo + Zr + Si)] = 90 atomic%
As described above, in Comparative Example 1, it was in the range of Mo: Zr = 1: 0.67 to 1: 4, but it was out of the range of [Si / (Mo + Zr + Si)] = 70 to 88 atomic%. rice field.
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例1と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターン30aの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。
その結果、比較例1においては、位相シフト膜パターン30aの断面形状は他の実施例と比べて大きな差はなく、良好であったが、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面は荒れており、目視においても白濁した状態であった。従って、透明基板20の表面荒れによる透過率の低下は著しかった。
このため、比較例1の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを転写することはできないことが予想される。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In the same manner as in Example 1 described above, the
As a result, in Comparative Example 1, the cross-sectional shape of the phase
Therefore, when the
比較例2.
A.位相シフトマスクブランク
比較例2では、位相シフト膜30以外は、実施例1と同様の構造と方法で、位相シフトマスクブランク10、位相シフトマスク100を製造した。比較例2において、上述の実施例1において位相シフト膜30を成膜する際のスパッタターゲットのMo、Zr、Siの原子比率を適宜調整した。なお、位相シフト膜30は、波長405nmにおける透過率が20%以上80%以下、位相差が160°〜200°の範囲となるように、適宜、膜厚を調整した。
実施例1と同様に、得られたMoZrSiN系の位相シフト膜30の組成分析を行った結果、MoとZrとの原子比率は以下の通りとなった。
比較例2
Mo:Zr=1:1、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=65原子%
このように、比較例2においては、Mo:Zr=1:0.67〜1:4の範囲内であっったが、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲外であった。
Comparative example 2.
A. In Comparative Example 2, the phase shift mask blank 10 and the
As a result of analyzing the composition of the obtained MoZrSiN-based
Comparative Example 2
Mo: Zr = 1: 1, [Si / (Mo + Zr + Si)] = 65 atomic%
As described above, in Comparative Example 2, it was in the range of Mo: Zr = 1: 0.67 to 1: 4, but it was out of the range of [Si / (Mo + Zr + Si)] = 70 to 88 atomic%. rice field.
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例1と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターン30aの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。
その結果、比較例2においては、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であったが、位相シフト膜パターン30aの断面形状は悪く、位相シフト効果を十分に発揮できる断面形状とはならなかった。
このため、比較例2の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを転写することはできないことが予想される。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In the same manner as in Example 1 described above, the
As a result, in Comparative Example 2, the surface of the exposed
Therefore, when the
比較例3.
A.位相シフトマスクブランク
比較例3では、位相シフト膜30以外は、実施例1と同様の構造と方法で、位相シフトマスクブランク10、位相シフトマスク100を製造した。比較例3において、上述の実施例1において位相シフト膜30を成膜する際のスパッタターゲットのMo、Zr、Siの原子比率を適宜調整した。
実施例1と同様に、得られたMoZrSiN系の位相シフト膜30の組成分析を行った結果、比較例3においては、原子比率はMo:Zr=2:1であり、1:0.67〜1:4の範囲外であった。一方、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率は、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲内であった。
Comparative example 3.
A. In Comparative Example 3, the phase shift mask blank 10 and the
As a result of analyzing the composition of the obtained MoZrSiN-based
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例1と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターン30aの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。
その結果、比較例3においては、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であった。また、位相シフト膜パターン30aの断面形状は他の実施例と比べて大きな差はなく、良好であった。一方、波長405nmにおける透過率が15%を下回っており、十分な透過率が得られなかった。他の実施例や比較例と同様に膜厚の調整を行ったが、依然として十分な透過率を得ることはできなかった。
このため、比較例3の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを転写することはできないことが予想される。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In the same manner as in Example 1 described above, the
As a result, in Comparative Example 3, the surface of the exposed
Therefore, when the
比較例4.
A.位相シフトマスクブランク
比較例4では、位相シフト膜30以外は、実施例1と同様の構造と方法で、位相シフトマスクブランク10、位相シフトマスク100を製造した。比較例4において、上述の実施例1において位相シフト膜を成膜する際のスパッタターゲットのMo、Zr、Siの原子比率を適宜調整した。なお、位相シフト膜30は、波長405nmにおける透過率が20%以上80%以下、位相差が160°〜200°の範囲となるように、適宜、膜厚を調整した。
実施例1と同様に、得られたMoZrSiN系の位相シフト膜30の組成分析を行った結果、比較例4においては、モリブデンとジルコニウムとの原子比率が、Mo:Zr=1:5であり、1:0.67〜1:4の範囲外であった。一方、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率は、〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70〜88原子%の範囲内であった。
Comparative example 4.
A. In Comparative Example 4, the phase shift mask blank 10 and the
As a result of analyzing the composition of the obtained MoZrSiN-based
B.位相シフトマスクおよびその製造方法
上述の実施例1と同様にして、位相シフトマスク100を作製し、位相シフト膜パターンの断面形状と、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面状態を確認した。
その結果、比較例4においては、位相シフト膜30を除去した後の露出した透明基板20の表面はスムースで、透明基板20の表面荒れによる透過率低下は無視できる状態であったが、十分な耐薬性が得られずに、位相シフト膜パターン30aの断面形状は他の実施例と比べて悪化していた。また、波長405nmにおける表面反射率および裏面反射率はいずれも高く、十分な転写精度が得られないものであった。
このため、比較例4の位相シフトマスク100を露光装置のマスクステージにセットし、表示装置用基板上のレジスト膜に露光転写した場合、2.0μm未満の微細パターンを転写することはできないことが予想される。
B. Phase shift mask and its manufacturing method In the same manner as in Example 1 described above, the
As a result, in Comparative Example 4, the surface of the exposed
Therefore, when the
10…位相シフトマスクブランク、20…透明基板、30…位相シフト膜、30a…位相シフト膜パターン、40…エッチングマスク膜、40a…第1のエッチングマスク膜パターン、40b…第2のエッチングマスク膜パターン、50…第1のレジスト膜パターン、60…第2のレジスト膜パターン、100…位相シフトマスク 10 ... Phase shift mask blank, 20 ... Transparent substrate, 30 ... Phase shift film, 30a ... Phase shift film pattern, 40 ... Etching mask film, 40a ... First etching mask film pattern, 40b ... Second etching mask film pattern , 50 ... 1st resist film pattern, 60 ... 2nd resist film pattern, 100 ... phase shift mask
Claims (9)
前記フォトマスクブランクは、フォトマスクを形成するための原版であり、該フォトマスクは、前記位相シフト膜をウェットエッチングすることにより得られる位相シフト膜パターンを前記透明基板上に有するフォトマスクであって、
前記位相シフト膜は単層又は多層で構成され、かつ、該位相シフト膜の全体膜厚に対して50%以上100%以下が、モリブデン(Mo)とジルコニウム(Zr)とケイ素(Si)と窒素とを含む材料からなるMoZrSi系材料層を含み、
前記MoZrSi系材料層は、モリブデンとジルコニウムの原子比率が、Mo:Zr=1.5:1〜1:4であって、かつ、モリブデンとジルコニウムとケイ素の合計に対するケイ素の含有比率が70〜88原子%であることを特徴とするフォトマスクブランク。 A photomask blank having a phase shift film on a transparent substrate.
The photomask blank is an original plate for forming a photomask, and the photomask is a photomask having a phase shift film pattern obtained by wet etching the phase shift film on the transparent substrate. ,
The phase shift film is composed of a single layer or multiple layers, and 50% or more and 100% or less of the total film thickness of the phase shift film is molybdenum (Mo), zirconium (Zr), silicon (Si), and nitrogen. Contains a MoZrSi-based material layer made of a material containing and
In the MoZrSi-based material layer, the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo: Zr = 1.5: 1 to 1: 4, and the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium and silicon is 70 to 88. A photomask blank characterized by being atomic%.
前記位相シフト膜上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜から形成したレジスト膜パターンをマスクにして前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 The step of preparing the photomask blank according to any one of claims 1 to 5,
A step of forming a resist film on the phase shift film, wet-etching the phase shift film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a phase shift film pattern on the transparent substrate. A method for producing a photo mask, which comprises.
前記エッチングマスク膜上にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜から形成したレジスト膜パターンをマスクにして前記エッチングマスク膜をウェットエッチングして、前記位相シフト膜上にエッチングマスク膜パターンを形成する工程と、
前記エッチングマスク膜パターンをマスクにして、前記位相シフト膜をウェットエッチングして、前記透明基板上に位相シフト膜パターンを形成する工程と、を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 The step of preparing the photomask blank according to claim 6 and
A step of forming a resist film on the etching mask film, wet-etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the phase shift film. ,
A method for producing a photomask, which comprises a step of wet-etching the phase shift film using the etching mask film pattern as a mask to form a phase shift film pattern on the transparent substrate.
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