JP6154132B2 - 位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク - Google Patents

Description

本発明は、微細かつ高精度な露光パターンを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法、及び位相シフトマスクに関する。

フラットパネルディスプレイでは、昨今、パターニングの精度を向上させることで線幅サイズをより微細にし、画像の品質を大幅に向上させるに至っている。フォトマスクの線幅精度、転写側の基板の線幅精度がより微細になると、露光時におけるフォトマスクと基板のギャップがより小さくなる。フラットパネルに使用されるガラス基板は３００ｍｍを越える大きなサイズとなることから、ガラス基板のうねり、もしくは表面粗さが大きな値となり、焦点深度の影響を受け易い状況にある。

フラットパネルディスプレイの露光は、ガラス基板が大型サイズであることから、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）の複合波長を用いて、等倍プロキシミリティ露光法が用いられている（例えば特許文献１参照）。

一方、半導体では、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）の単一波長によるパターニングが行われており、より微細化を達成するための手法としてハーフトーン型位相シフトマスクが用いられている（例えば特許文献２参照）。この方法によれば、１９３ｎｍにて位相が１８０°となることで、光強度がゼロとなる箇所を設定してパターニング精度を向上させることが可能となる。また、光強度がゼロになる箇所があることで、焦点深度を大きく設定することが可能となり、露光条件の緩和もしくはパターニングの歩留まり向上が図れる。

特開２００７−２７１７２０号公報 特開２００６−７８９５３号公報

近年におけるフラットパネルディスプレイの配線パターンの微細化に伴って、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるフォトマスクにも微細な線幅精度の要求が高まっている。しかし、フォトマスクの微細化に対する露光条件、現像条件等の検討だけでは対応が非常に難しくなってきており、さらなる微細化を達成するための新しい技術が求められるようになってきている。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、微細かつ高精度な露光パターンを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスクを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板のうち、少なくとも位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域に、遮光層を形成する遮光層形成工程と、クロム系材料を主成分とする位相シフト層を、前記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに形成する位相シフト層形成工程と、前記周縁領域の前記遮光層をパターニングして、光透過部となるアライメントマークを形成する第一パターニング工程と、前記位相シフト層をパターニングする第二パターニング工程と、を備え、前記第一パターニング工程は、前記第二パターニング工程の後に行われることを特徴とする。

前記メインパターン領域のうち、前記周縁領域に接する部分は、前記遮光層に重ねて前記位相シフト層が配されることを特徴とする。

前記位相シフト層形成工程は、ｉ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする。

前記位相シフト層形成工程は、ｈ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする。

前記位相シフト層形成工程は、ｇ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする。

前記位相シフト層形成工程は、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする。

本発明の一形態に係る位相シフトマスクは、透明基板と、前記透明基板のうち、位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域だけに形成された遮光層と、クロム系材料を主成分とし、前記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに形成される位相シフト層と、を具備することを特徴とする。

前記位相シフト層は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差を持たせる膜厚であり、前記波長領域にあるｇ線、ｈ線及びｉ線の複合光に用いられることを特徴とする。

前記位相シフト層は、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような膜厚を有することを特徴とする。

本発明の位相シフトマスクによれば、アライメントマークが周縁領域における遮光層に形成され、しかもこの周縁領域には位相シフト層は形成されない。よって、周縁領域は遮光層だけから構成され、段差等は生じないため、エッジを強調されてアライメントマークを光学的に認識し易くなり、高精度な位置合わせを行うことが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法、および位相シフトマスクを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法、および位相シフトマスクを示す断面図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

本発明の一実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板のうち、少なくとも位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域に、遮光層をパターニングする工程を含む。そして、上記透明基板のうち、上記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに位相シフト層が形成される。上記位相シフト層は、４０％以上９０％以下の窒化性ガス及び１０％以上３５％以下の酸化性ガスを含む混合ガスの雰囲気下、クロム系材料のターゲットをスパッタすることで形成される。上記位相シフト層は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な厚みで形成される。形成された上記位相シフト層は、上記メインパターン領域において所定形状にパターニングされる。

上記方法によって製造された位相シフトマスクは、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層を有する。したがって、当該位相シフトマスクによれば、上記波長領域の光を露光光として用いることで、位相の反転作用により光強度が最小となる領域を形成して、露光パターンをより鮮明にすることができる。このような位相シフト効果により、パターン精度が大幅に向上し、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。上記効果は、上記波長範囲において異なる波長の光（例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））を複合化させた露光技術を用いることで、より顕著となる。

上記位相シフト層を酸化窒化クロム系材料で構成することにより、所望の屈折率を有するスパッタ膜を安定して形成することができる。窒化性ガスが４０％未満の場合、ターゲットの酸化を抑制することができず、安定したスパッタが困難となる。また、窒化性ガスが９０％を越えると、膜中の酸素濃度が低すぎて所望とする屈折率が得られ難くなる。

一方、酸化性ガスが１０％未満の場合、膜中の酸素濃度が低すぎて所望とする屈折率が得られなくなる。また、酸化性ガスが３５％を超えると、ターゲットの酸化を抑制することができず、安定したスパッタが困難となる。上記条件の混合ガス雰囲気で成膜することにより、例えばｉ線に関しての透過率が１〜２０％である位相シフト層を得ることができる。

上記位相シフト層の厚みは、ｉ線に対して略１８０°の位相差をもたせる厚みとすることができる。
これに限らず、ｈ線またはｇ線に対して略１８０°の位相差をもたせることが可能な厚みで上記位相シフト層を形成してもよい。
ここで「略１８０°」とは、１８０°又は１８０°近傍を意味し、例えば、１８０°±１０°以下である。

上記位相シフト層の厚みは、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような厚みとすることができる。
これにより、各波長光に対して一定の位相シフト効果が得られることで、微細かつ高精度なパターン形成を確保することができる。

上記混合ガスは、不活性ガスをさらに含んでいてもよい。
これにより、プラズマの安定した形成が可能となる。また、窒化性ガス及び酸化性ガスの濃度を容易に調整することができる。

上記位相シフトマスクは、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層を有する。したがって、上記製造方法によれば、上記波長領域の光を用いることで位相シフト効果に基づくパターン精度の向上を図ることができ、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。これにより、高画質のフラットパネルディスプレイを製造することができる。

上記複合波長の光としては、例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。

本発明の一実施形態に係る位相シフトマスクは、透明基板と、遮光層と、位相シフト層とを具備する。上記遮光層は、上記透明基板のうち、少なくとも位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域に形成される。上記位相シフト層は、上記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに形成され、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の複合波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な酸化窒化クロム系材料からなる。

上記位相シフトマスクによれば、上記波長領域の光を用いることで位相シフト効果に基づくパターン精度の向上を図ることができ、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。上記効果は、上記波長範囲において異なる波長の光（例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））を複合化させた露光技術を用いることで、より顕著となる。

上記位相シフト層の厚みは、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が３０°以下となるような厚みとすることができる。
これにより、各波長光に対して一定の位相シフト効果が得られことで、微細かつ高精度なパターン形成を確保することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１、図２は、本発明の第１実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を段階的に示した要部拡大断面図である。なお、図１、図２において、図中左側は位相シフトマスクの厚み方向に沿った断面図、図中右側は、それぞれの断面図に対応し、位相シフトマスクを上から俯瞰した平面図を示している。
本実施形態の位相シフトマスクは、例えばフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に対するパターニング用マスクとして用いられる。このマスクを用いたガラス基板のパターニングには、露光光として、例えば、ｉ線、ｈ線及びｇ線の複合波長が用いられる。

本実施形態の位相シフトマスクは、パターニング対象物、例えばフラットパネルディスプレイ用ガラス基板に所定のパターンを形成するためのメインパターン領域Ｅｍと、このメインパターン領域Ｅｍの周りに広がる額縁状のエリアである周縁領域Ｅｅとが設定される。そして、この周縁領域Ｅｅには、位相シフトマスク取付時の位置合わせを行うためのアライメントマークが形成される。

まず、透明基板１０上に遮光層１１が形成される（遮光層形成工程：図１（Ａ））。透明基板１０としては、透明性及び光学的等方性に優れた材料が用いられ、例えば、石英ガラス基板が好ましく用いられる。透明基板１０の大きさは特に制限されず、当該マスクを用いて露光する基板（例えばフラットパネルディスプレイ用基板、半導体基板）に応じて適宜選定される。本実施形態では、一辺３００ｍｍ以上の矩形基板が用いられ、更に詳しくは縦４５０ｍｍ、横５５０ｍｍ、厚み８ｍｍの石英基板が用いられる。さらに最大寸法１０００ｍｍ以上で、厚み１０ｍｍ以上の石英基板も使用することができる。

また、透明基板１０の表面を研磨することで、透明基板１０のフラットネスを低減するようにしてもよい。透明基板１０の表面粗さは、例えば、２０μｍ以下とすることができる。これにより、マスクの焦点深度が深くなり、微細かつ高精度なパターン形成に大きく貢献することが可能となる。

遮光層１１は金属クロム又はクロム化合物（以下、クロム系材料ともいう。）で構成されるが、これに限られず、金属シリサイド系材料（例えば、ＭｏＳｉ、ＴａＳｉ、ＴｉＳｉ、ＷＳｉ）又はこれらの酸化物、窒化物、酸窒化物が適用可能である。遮光層１１の厚みは特に制限されず、所定以上の光学濃度が得られる厚み（例えば、８００〜２０００オングストローム）であればよい。成膜方法は、電子ビーム蒸着法、レーザー蒸着法、原子層成膜法（ＡＬＤ法）、イオンアシストスパッタリング法等が適用可能であり、特に大型基板の場合には、ＤＣスパッタリング法によって膜厚均一性に優れた成膜が可能である。

次に、遮光層１１の上にフォトレジスト層１２が形成される（図１（Ｂ））。フォトレジスト層１２は、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。フォトレジスト層１２としては、液状レジストが用いられるが、ドライフィルムレジストが用いられてもよい。

続いて、フォトレジスト層１２を露光する（図１（Ｃ））。次に露光したフォトレジスト層１２現像することで、遮光層１１の上にレジストパターン１２Ｐ１が形成される（図１（Ｄ））。レジストパターン１２Ｐ１は、遮光層１１のエッチングマスクとして機能し、遮光層１１のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。

続いて、遮光層１１が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、透明基板１０上に所定形状にパターニングされた遮光層１１Ｐ１が形成される（第一パターニング工程：図１（Ｅ））。遮光層１１Ｐ１は、周縁領域Ｅｅにおいては、遮光層１１が除去されて光透過部となるアライメントマーク１９が形成される。また、遮光層１１Ｐ１は、メインパターン領域Ｅｍにおいては、所定の形状、例えば被処理基板のパターン形状に形成される。

遮光層１１のエッチング工程は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法が適用可能であり、特に基板１０が大型である場合、ウェットエッチング法を採用することによって面内均一性の高いエッチング処理が実現可能となる。

遮光層１１のエッチング液は適宜選択可能であり、遮光層１１がクロム系材料である場合、例えば、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液を用いることができる。このエッチング液は、ガラス基板との選択比が高いため、遮光層１１のパターニング時に基板１０を保護することができる。一方、遮光層１１が金属シリサイド系材料で構成される場合、エッチング液としては、例えば、フッ化水素アンモニウムを用いることができる。

遮光層１１Ｐ１のパターニング後、レジストパターン１２Ｐ１は除去される（図１（Ｆ））。レジストパターン１２Ｐ１の除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。

次に、位相シフト層１３が形成される（位相シフト層形成工程）。位相シフト層１３は、周縁領域Ｅｅよりも中心側を成すメインパターン領域Ｅｍだけに選択的に形成される。（図２（Ａ））。従って、アライメントマーク１９が形成された周縁領域Ｅｅには、位相シフト層１３は形成しない。

位相シフト層１３の成膜方法としては、例えば、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法、レーザー蒸着法、原子層成膜（ＡＬＤ）法、イオンアシストスパッタリング法等が適用可能であり、特に大型基板の場合には、ＤＣスパッタリング法を採用することによって、膜厚均一性に優れた成膜が可能である。なお、ＤＣスパッタリング法に限られず、ＡＣスパッタリング法やＲＦスパッタリング法が適用されてもよい。

位相シフト層１３は、クロム系材料で構成される。特に本実施形態では、位相シフト層１３は、窒化酸化クロムで構成される。クロム系材料によれば、特に大型の基板上において良好なパターニング性を得ることができる。なお、クロム系材料に限られず、例えば、ＭｏＳｉ、ＴａＳｉ、ＷＳｉ、ＣｒＳｉ、ＮｉＳｉ、ＣｏＳｉ、ＺｒＳｉ、ＮｂＳｉ、ＴｉＳｉ又はこれらの化合物等の金属シリサイド系材料が用いられてもよい。さらに、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ又はこれらの化合物などが用いられてもよい。

酸化窒化クロムからなる位相シフト層１３をスパッタリング法で形成する場合、プロセスガスとして、窒化性ガス及び酸化性ガスの混合ガス、又は、不活性ガス、窒化性ガス及び酸化性ガスの混合ガスを用いることができる。成膜圧力は、例えば、０．１Ｐａ〜０．５Ｐａとすることができる。

酸化性ガスには、ＣＯ、ＣＯ_２、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｏ_２等が含まれる。窒化性ガスには、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、Ｎ_２等が含まれる。不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等が用いられるが、典型的には、Ａｒが用いられる。なお、上記混合ガスに、ＣＨ_４等の炭化性ガスがさらに含まれてもよい。

混合ガス中の窒化性ガス及び酸化性ガスの流量（濃度）は、位相シフト層１３の光学的性質（透過率、屈折率など）を決定する上で重要なパラメータである。本実施形態では、窒化性ガス濃度が４０％以上９０％以下、酸化性ガスの濃度が１０％以上３５％以下の条件で、混合ガスが調整される。ガス条件を調整することで、位相シフト層１３の屈折率、透過率、反射率、厚み等を最適化することが可能である。

窒化性ガスが４０％未満の場合、ターゲットの酸化を抑制することができず、安定したスパッタが困難となる。また、窒化性ガスが９０％を越えると、膜中の酸素濃度が低すぎて所望とする屈折率が得られ難くなる。一方、酸化性ガスが１０％未満の場合、膜中の酸素濃度が低すぎて所望とする屈折率が得られなくなる。また、酸化性ガスが３５％を超えると、ターゲットの酸化を抑制することができず、安定したスパッタが困難となる。

位相シフト層１３の厚みは、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な厚みとされる。１８０°の位相差が付与された光は、位相が反転することで、位相シフト層１３を透過しない光との間の干渉作用によって、当該光の強度が打ち消される。このような位相シフト効果により、光強度が最小（例えばゼロ）となる領域が形成されるため露光パターンが鮮明となり、微細パターンを高精度に形成することが可能となる。

本実施形態では、上記波長領域の光は、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｇ線（波長４３６ｎｍ）の複合光（多色光）であり、目的とする波長の光に対して１８０°の位相差を付与し得る厚みで位相シフト層１３が形成される。上記目的とする波長の光はｉ線、ｈ線及びｇ線のうち何れでもよいし、これら以外の波長領域の光でもよい。位相を反転するべき光が短波長であるほど微細なパターンを形成することができる。

本実施形態では、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような厚みで位相シフト層１３を形成することができる。これにより、各波長の光に対して一定の位相シフト効果を得ることができる。

例えば、上記複合波長のうち中間の波長領域であるｈ線に対して略１８０°（１８０°±１０°）の位相差を付与し得る膜厚に位相シフト層を形成することができる。これにより、ｉ線及びｇ線の何れの光に対しても１８０°に近い位相差を付与することができるため、各々の光について同様な位相シフト効果を得ることが可能となる。

位相シフト層１３の膜厚は、メインパターン領域Ｅｍ内において均一であることが好ましい。本実施形態では、ｇ線、ｈ線及びｉ線の各々の単一波長光について、メインパターン領域Ｅｍ内における位相差の差分が２０°以下となる膜厚差で、位相シフト層１３が形成されている。当該位相差の差分が２０°を越えると、複合波長における光強度の重ね合わせ効果により光強度の強弱が小さくなり、パターニング精度が低下してしまう。上記位相差の差分は、１５°以下、更には１０°以下とすることで、パターニング精度のより一層の向上を図ることができる。

位相シフト層１３の透過率は、例えばｉ線について１％以上２０％以下の範囲とすることができる。透過率が１％未満の場合、十分な位相シフト効果が得られにくくなるため、微細なパターンを高精度に露光することが困難となる。また、透過率が２０％を越える場合、成膜速度が低下し、生産性が悪化する。上記の範囲において更に、透過率は、２％以上１５％以下の範囲とすることができる。さらに、上記の範囲において透過率は、３％以上１０％以下とすることができる。

位相シフト層１３の反射率は、例えば、４０％以下とする。これにより、当該位相シフトマスクを用いた被処理基板（フラットパネル基板や半導体基板）のパターニング時にゴーストパターンを形成し難くして良好なパターン精度を確保することができる。

位相シフト層１３の透過率及び反射率は、成膜時のガス条件によって任意に調整することができる。上述した混合ガス条件によれば、ｉ線に関して１％以上２０％以下の透過率、及び４０％以下の反射率を得ることができる。

位相シフト層１３の厚みは、上述した光学特性が得られる範囲で適宜設定することができる。言い換えれば、位相シフト層１３の厚みを最適化することにより、上述した光学的特性を得ることができる。例えば、上記ガス条件によって上記光学的特性を得ることができる位相シフト層１３の膜厚は、例えば、１００ｎｍ以上１３０ｎｍ以下である。この範囲においては更に、位相シフト層１３の膜厚は、１１０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下の範囲とすることができる。

一例を挙げると、スパッタ成膜時の混合ガスの流量比をＡｒ：Ｎ_２：ＣＯ_２＝２．５：６：１．５とし、膜厚を１１４ｎｍとした場合、ｉ線における透過率を５．５％、ｉ線における位相差を１７３°、ｇ線における位相差を１４６°とすることができる。また、混合ガスの流量比をＡｒ：Ｎ_２：ＣＯ_２＝２：７：１とし、膜厚を１２０ｎｍとした場合、ｉ線における透過率を４．８％、ｉ線における位相差を１８５°、ｇ線における位相差を１５３°とすることができる。

表１は、位相シフト層１３の成膜時の成膜条件と、各波長成分の位相差及びｉ線の透過率との関係を示す実験結果を示している。本例では、窒化性ガスとしてＮ_２、酸化性ガスとしてＣＯ_２、不活性ガスとしてＡｒを用いた。成膜圧力は、０．２Ｐａとした。

表１に示すように、４０％以上９０％以下の窒化性ガス及び１０％以上３５％以下の酸化性ガスを含む混合ガスの条件（サンプルＮｏ．１〜５）においては、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域において１８０°の位相差をもたせることができる。また、ｉ線に対して１８０°±１０°の位相差を付与できる厚みに位相シフト層を形成することで、ｉ線とｇ線との間の位相差の差を４０°（３０°）以下に抑えることができる。さらに、ｉ線の透過率を１％以上１０％以下に抑えることができる。

これに対して、窒化性ガスが９０％を越え、酸化性ガスが１０％未満である条件（サンプルＮｏ．６）においては、膜の酸過度が小さく、膜厚を大きくしても必要な位相差及び透過率が得られなかった。また、酸化性ガスが３５％を超える条件（サンプルＮｏ．７）及び酸化性ガスのみの雰囲気条件（サンプルＮｏ．８）においては、膜の酸化度が大きくなりすぎて、必要な位相差が得られず、透過率の上昇を抑えることができなかった。さらにこれらの条件下では、ターゲット表面の酸化が進むことで、成膜レートが低くなり、十分な膜厚が得られなかった。

続いて、位相シフト層１３の上にフォトレジスト層１４が形成される（図２（Ｂ））。フォトレジスト層１４は、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。フォトレジスト層１４としては、例えば、液状レジストが用いられる。

次に、フォトレジスト層１４を露光させる（図２（Ｃ））。フォトレジスト層１４の露光パターンは、この位相シフトマスクを用いる被処理基板のパターン形状に倣った形状であればよい。メインパターン領域Ｅｍ内には、被処理基板のパターン形状に倣った露光パターンが形成される。

メインパターン領域Ｅｍ内におけるフォトレジスト層１４の露光パターンの開口形成部分は、遮光層１１Ｐ１の開口よりも幅が狭くなるようにすることが好ましい。これにより、位相シフト層１３のエッチング後のパターン開口幅は、遮光層のパターン開口幅よりも広くすることができる。

次に、このフォトレジスト層１４の露光パターンを現像する（図２（Ｄ））。これにより、メインパターン領域Ｅｍ内において、位相シフト層１３の上にレジストパターン１４Ｐ１が形成される。レジストパターン１４Ｐ１は、位相シフト層１３のエッチングマスクとして機能し、位相シフト層１３のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。

続いて、位相シフト層１３が所定のパターン形状にエッチングされる（第二パターニング工程）。これにより、透明基板１０上のメインパターン領域Ｅｍ内において所定形状にパターニングされた位相シフト層１３Ｐ１が形成される（図２（Ｅ））。こうした位相シフト層１３Ｐ１は、この位相シフトマスクを用いて形成される被処理基板のパターン形状に倣った形状となっている。

位相シフト層１３のエッチング工程は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法が適用可能であり、特に基板１０が大型である場合、ウェットエッチング法を採用することによって面内均一性の高いエッチング処理が実現可能となる。

位相シフト層１３のエッチング液は、適宜選択可能であり、本実施形態では、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸の水溶液を用いることができる。このエッチング液は、ガラス基板との選択比が高いため、位相シフト層１３のパターニング時に基板１０を保護することができる。

位相シフト層１３Ｐ１のパターニング後、レジストパターン１４Ｐ１は除去される（図２（Ｆ））。レジストパターン１４Ｐ１の除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。

このようにして形成された位相シフト層１３Ｐ１は、位相シフト層１３のエッチング後のパターン開口幅が、遮光層１１Ｐ１のパターン開口幅よりも広くなっている。即ち、遮光層１１Ｐ１の開口部分は、遮光層１１Ｐ１の厚み方向の側面を覆うように位相シフト層１３Ｐ１の一部が残されている。これによって、メインパターン領域Ｅｍ内に形成された遮光層１１Ｐ１と位相シフト層１３Ｐ１とからなる露光パターンの開口形状は、厚み方向に段差が生じる。一方、周縁領域Ｅｅに形成されたアライメントマーク１９を成す開口形状は、エッジを強調する必要のあるため、位相シフト層１３Ｐ１を形成せずに遮光層１１Ｐ１だけから構成され、段差等は形成されない。

以上のような工程を経て形成された本発明の位相シフトマスク１によれば、アライメントマーク１９が周縁領域Ｅｅにおける遮光層１１Ｐ１に形成され、この周縁領域Ｅｅには位相シフト層１３は形成されない。よって、周縁領域Ｅｅは遮光層１１Ｐ１だけから構成され、段差等は生じないため、エッジを強調されてアライメントマークを光学的に認識し易くなり、高精度な位置合わせが可能となる。

また、位相シフトマスク１は、遮光層パターン１１Ｐ１の周囲に、上述した構成の位相シフト層１３Ｐ１が形成されている。これにより、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域の光を用いた被露光基板に対する露光パターンの形成時において、位相シフト効果に基づくパターン精度の向上を図ることができ、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。特に本実施形態によれば、上記波長範囲において異なる波長の光（ｇ線、ｈ線及びｉ線）を複合化させた露光技術を用いることで、より顕著となる。

なお、メインパターン領域Ｅｍ内に形成した遮光層１１Ｐ１と位相シフト層１３Ｐ１とからなる露光パターンは、図２においては、１つの突起（とその両側にあるくぼみ）だけが表現されている。しかし実際には、メインパターン領域Ｅｍ内には、この位相シフトマスク１を適用する被処理基板の回路パターンに倣った形状に遮光層１１Ｐ１や位相シフト層１３Ｐ１は形成される。

また、上述した第１実施形態では、遮光層１１のパターニング後に位相シフト層１３の成膜及びパターニングを行うようにしたが、これに限られず、位相シフト層１３の成膜及びパターニングの後、遮光層１１の成膜及びパターニングを行ってもよい。すなわち、遮光層１１と位相シフト層１３との積層順を変更することが可能である。この場合、ます、位相シフト層１３をメインパターン領域Ｅｍだけに積層し、この後、遮光層１１を周縁領域Ｅｅおよびメインパターン領域Ｅｍに積層すればよい。

また、上述した第１実施形態では、遮光層１１を基板１０の全面に成膜した後、必要部位をエッチングすることで遮光層１１Ｐ１を形成したが、これに代えて、遮光層１１Ｐ１の形成領域が開口するレジストパターンを形成した後、遮光層１１を形成してもよい。遮光層１１の形成後、上記レジストパターンを除去することにより、必要領域に遮光層１１Ｐ１を形成することが可能となる（リフトオフ法）。

また、遮蔽領域を有した成膜治具を用いて必要な領域への成膜を行ってもよい。遮蔽領域を有した成膜治具では、中心領域に遮蔽領域があり、周辺が開口領域の場合、梁持ちタイプとなるが、その梁の面積を５ｍｍ以下とすることで周り込み成膜が可能となり、十分な遮光性能を得ることも可能である。

以下、上述したような位相シフトマスク１を用いたフラットパネルディスプレイの製造方法の一例について説明する。
まず、絶縁層及び配線層が形成されたガラス基板の表面に、フォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層の形成には、例えばスピンコータが用いられる。フォトレジスト層は加熱（ベーキング）処理を施された後、位相シフトマスク１を用いた露光処理が施される。露光工程では、フォトレジスト層に近接して位相シフトマスク１が配置される。

そして、位相シフトマスク１を介して３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の複合波長をガラス基板の表面に照射する。本実施形態では、上記複合波長の光に、ｇ線、ｈ線及びｉ線の複合光が用いられる。これにより、位相シフトマスク１のマスクパターンに対応した露光パターンがフォトレジスト層に転写される。

位相シフトマスク１は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層１３Ｐ１を有する。したがって、上記製造方法によれば、上記波長領域の光を用いることで位相シフト効果に基づくパターン精度の向上を図ることができ、さらに焦点深度を深くすることができるため、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。これにより、高画質のフラットパネルディスプレイを製造することができる。

本発明者らの実験によれば、当該位相シフト層を有しないマスクを用いて露光した場合、目標とする線幅（２μｍ）に対して３０％以上のパターン幅のずれが生じていたが、本実施形態の位相シフトマスク１を用いて露光した場合、７％程度のずれに抑えられることが確認された。

（第２実施形態）
図３、図４は、本発明の第２実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を段階的に示した要部拡大断面図である。なお、図３、図４において、図中左側は位相シフトマスクの厚み方向に沿った断面図、図中右側は、それぞれの断面図に対応し、位相シフトマスクを上から俯瞰した平面図を示している。

まず、透明基板２０上の周縁領域Ｅｅよりも中心側のメインパターン領域Ｅｍだけに選択的に位相シフト層２３を形成する（位相シフト層形成工程：図３（Ａ））。従って、後工程でアライメントマークが形成される周縁領域Ｅｅには、この位相シフト層２３を形成しない。位相シフト層２３は、クロム系材料で構成される。特に本実施形態では、位相シフト層２３は、窒化酸化クロムで構成される。

次に、メインパターン領域Ｅｍの周囲の額縁状領域である周縁領域Ｅｅに遮光層２１を形成する（遮光層形成工程：図３（Ｂ））。遮光層２１は金属クロム又はクロム化合物（以下、クロム系材料ともいう。）で構成されるが、これに限られず、金属シリサイド系材料（例えば、ＭｏＳｉ、ＴａＳｉ、ＴｉＳｉ、ＷＳｉ）又はこれらの酸化物、窒化物、酸窒化物が適用可能である。この周縁領域Ｅｅの遮光層２１には、後工程でアライメントマークが形成される。

周辺領域Ｅｅへの遮光膜成膜としては、中心部に遮蔽領域を有した成膜治具を用い、梁持ちの面積が５ｍｍ以下とした成膜治具を用いることにより回り込み成膜により、遮光性能を十分にもたせることが可能となる。梁持ちの構造についてはアスペクト比を１：２以上とすることで十分な強度を得ることが可能である。

次に、周縁領域Ｅｅおよびメインパターン領域Ｅｍの全体を覆うように、フォトレジスト層２２が形成される（図３（Ｃ））。フォトレジスト層２２は、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。フォトレジスト層２２としては、液状レジストが用いられるが、ドライフィルムレジストが用いられてもよい。

続いて、フォトレジスト層２２を露光する（図３（Ｄ））。フォトレジスト層２２の露光パターンは、この位相シフトマスクを用いる被処理基板のパターン形状に倣った形状であればよい。メインパターン領域Ｅｍ内には、被処理基板のパターン形状に倣った露光パターンが形成される。

次に、このフォトレジスト層２２の露光パターンを現像する（図３（Ｅ））。これにより、メインパターン領域Ｅｍ内において、位相シフト層２３の上にレジストパターン２２Ｐ１が形成される。レジストパターン２２Ｐ１は、位相シフト層２３のエッチングマスクとして機能し、位相シフト層２３のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。

続いて、位相シフト層２３が所定のパターン形状にエッチングされる（第二パターニング工程）。これにより、透明基板２０上のメインパターン領域Ｅｍ内において、所定形状にパターニングされた位相シフト層２３Ｐ１が形成される（図３（Ｆ））。こうした位相シフト層２３Ｐ１は、この位相シフトマスクを用いて形成される被処理基板のパターン形状に倣った形状となっている。

位相シフト層２３のエッチング工程は、ウェットエッチング法又はドライエッチング法が適用可能であり、特に基板２０が大型である場合、ウェットエッチング法を採用することによって面内均一性の高いエッチング処理が実現可能となる。

位相シフト層２３Ｐ１のパターニング後、レジストパターン２２Ｐ１は除去される（図４（Ａ））。レジストパターン２２Ｐ１の除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。

続いて、周縁領域Ｅｅおよびメインパターン領域Ｅｍの全体を覆うように、フォトレジスト層２４が形成される（図４（Ｂ））。フォトレジスト層２４は、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。フォトレジスト層２４としては、例えば、液状レジストが用いられる。

次に、フォトレジスト層２４を露光させる（図４（Ｃ））。フォトレジスト層２４の露光パターンは、周縁領域Ｅｅの遮光層２１に形成されるアライメントマークを成す開口部を象ったものであればよい。次に露光したフォトレジスト層２４現像することで、遮光層２１の上にレジストパターン２４Ｐ１が形成される（図４（Ｄ））。レジストパターン２４Ｐ１は、遮光層２１のエッチングマスクとして機能する。

続いて、遮光層２１が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、周縁領域Ｅｅにおいて、遮光層２１が除去された光透過部となるアライメントマーク２９を備えた遮光層２１Ｐ１が形成される（第一パターニング工程：図４（Ｅ））。

遮光層２１Ｐ１のパターニング後、レジストパターン２４Ｐ１は除去される（図４（Ｆ））。レジストパターン２４Ｐ１の除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。以上の工程を経て、位相シフトマスク２が得られる。

本実施形態の製造方法によって得られる位相シフトマスク２によれば、アライメントマーク２９が周縁領域Ｅｅにおける遮光層２１Ｐ１に形成され、周縁領域Ｅｅには位相シフト層２３は形成しないので、アライメントマーク２９を光学的に認識し易くなり、高精度な位置合わせが可能となる。

なお、メインパターン領域Ｅｍ内に形成した位相シフト層２３Ｐ１からなる露光パターンは、図４においては、１つの突起（とその両側にあるくぼみ）だけが表現されている。しかし実際には、メインパターン領域Ｅｍ内には、この位相シフトマスク２を適用する被処理基板の回路パターンに倣った形状に位相シフト層１３Ｐ１は形成される。

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

１…位相シフトマスク、１０…透明基板、１１…遮光層、１３…位相シフト層、１９…アライメントマーク、Ｅｍ…メインパターン領域、Ｅｅ…周縁領域。

Claims (9)

1. 透明基板のうち、少なくとも位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域に、遮光層を形成する遮光層形成工程と、
   クロム系材料を主成分とする位相シフト層を、前記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに形成する位相シフト層形成工程と、
   前記周縁領域の前記遮光層をパターニングして、光透過部となるアライメントマークを形成する第一パターニング工程と、
   前記位相シフト層をパターニングする第二パターニング工程と、
   を備え、
   前記第一パターニング工程は、前記第二パターニング工程の後に行われることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
2. 前記メインパターン領域のうち、前記周縁領域に接する部分は、前記遮光層に重ねて前記位相シフト層が配されることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスクの製造方法。
3. 前記位相シフト層形成工程は、ｉ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする請求項１または２記載の位相シフトマスクの製造方法。
4. 前記位相シフト層形成工程は、ｈ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載の位相シフトマスクの製造方法。
5. 前記位相シフト層形成工程は、ｇ線に対して略１８０°の位相差をもたせる膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の位相シフトマスクの製造方法。
6. 前記位相シフト層形成工程は、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような膜厚で前記位相シフト層を形成することを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の位相シフトマスクの製造方法。
7. 透明基板と、
   前記透明基板のうち、位置合わせ用のアライメントマークが形成される周縁領域だけに形成された遮光層と、
   クロム系材料を主成分とし、前記周縁領域よりも中心側のメインパターン領域だけに形成される位相シフト層と、
   を具備することを特徴とする位相シフトマスク。
8. 前記位相シフト層は、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差を持たせる膜厚であり、前記波長領域にあるｇ線、ｈ線及びｉ線の複合光に用いられることを特徴とする請求項７記載の位相シフトマスク。
9. 前記位相シフト層は、ｉ線に付与する位相差とｇ線に付与する位相差との差が４０°以下となるような膜厚を有することを特徴とする請求項７または８記載の位相シフトマスク。

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