KR101916498B1 - Phase shift mask blank and manufacturing method therefor, method for manufacturing phase shift mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 웨트 에칭에 의해 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상에 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법과, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2) 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)이 형성되어 이루어진다. 위상 시프트막(3)에는, 그 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역 R1이 형성되어 있다. 조성 경사 영역 R1에서는, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값이 0.45 이하이다.The present invention relates to a phase shift mask blank capable of patterning a phase shift film in a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect by wet etching, a method of manufacturing the same, and a phase shift film having a phase shift film pattern capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect And a method of manufacturing a mask. The phase shift mask blank 1 is formed by forming a phase shift film 3 containing chromium, oxygen and nitrogen on a transparent substrate 2. In the phase shift film 3, a composition gradient region R1 is formed from the outermost surface 3a toward the film depth direction. In the composition gradient region R1, the maximum value of the ratio of oxygen (O / Cr) to chromium which decreases from the outermost surface 3a toward the film depth direction is 2 or more, The maximum value of the ratio (N / Cr) of nitrogen to decreasing chromium is 0.45 or less.
Description
본 발명은, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법과, 상기 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase shift mask blank for manufacturing a display device, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a phase shift mask for manufacturing a display device using the phase shift mask blank.
현재, 액정 표시 장치에 채용되고 있는 방식으로서, VA(Vertical Alig㎚ent) 방식이나 IPS(In Plane Switching) 방식이 있다. 이들 방식에 의해, 고정밀, 고속 표시 성능, 광시야각의 액정 표시 장치의 실현이 도모되고 있다. 이들 방식을 적용한 액정 표시 장치에서는, 투명 도전막에 의한 라인 앤 스페이스 패턴으로 화소 전극을 형성함으로써, 응답 속도, 시야각을 개선할 수 있다. 최근에는, 응답 속도 및 시야각의 한층 더한 향상이나, 액정 표시 장치의 광 이용 효율의 향상, 즉, 액정 표시 장치의 저소비 전력화나 콘트라스트 향상의 관점에서, 라인 앤 스페이스 패턴의 피치 폭의 미세화가 요구되고 있다. 예를 들어, 라인 앤 스페이스 패턴의 피치 폭(라인 폭 L과 스페이스 폭 S의 합계)을 6㎛에서 5㎛로, 또한 5㎛에서 4㎛로 좁게 하는 것이 요망되고 있다. 이 경우, 라인 폭 L, 스페이스 폭 S는, 적어도 어느 한쪽이 3㎛ 미만으로 되는 경우가 많다. 예를 들어, L<3㎛, 혹은 L≤2㎛, 또는 S<3㎛, 혹은 S≤2㎛로 되는 경우가 적지 않다.At present, VA (Vertical Alignment) method or IPS (In Plane Switching) method is used as a method adopted for a liquid crystal display device. By these methods, realization of a liquid crystal display device with high precision, high-speed display performance, and wide viewing angle is being realized. In the liquid crystal display device to which these methods are applied, the response speed and the viewing angle can be improved by forming the pixel electrode in a line-and-space pattern of the transparent conductive film. In recent years, from the viewpoints of further improving the response speed and the viewing angle, and improving the light utilization efficiency of the liquid crystal display device, that is, lowering power consumption and improving contrast of the liquid crystal display device, it is required to miniaturize the pitch width of the line- have. For example, it is desired to narrow the pitch width (sum of the line width L and the space width S) of the line-and-space pattern from 6 탆 to 5 탆 and from 5 탆 to 4 탆. In this case, at least one of the line width L and the space width S is often less than 3 mu m. For example, it is often the case that L < 3 mu m, or L &le; 2 mu m, or S <
또한, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치의 제조 시에는, 필요한 패터닝이 실시된, 복수의 도전막이나 절연막을 적층함으로써 트랜지스터 등의 소자를 형성한다. 그 때, 적층되는 개개의 막의 패터닝에, 포토리소그래피 공정을 이용하는 경우가 많다. 예를 들어, 이들 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 「TFT」)로 말하자면, TFT를 구성하는 복수의 패턴 중, 패시베이션(절연층)에 형성된 콘택트 홀이 절연층을 관통하고, 그 하층측에 있는 접속부에 도통하는 구성이 채용되어 있다. 이때, 상층측과 하층측의 패턴이 정확하게 위치 결정되면서, 콘택트 홀의 형상이 확실하게 형성되지 않으면, 표시 장치의 올바른 동작이 보증되지 않는다. 그리고, 여기에서도 표시 성능의 향상과 함께, 디바이스 패턴의 고집적화가 필요하게 되어, 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 즉, 홀 패턴의 직경도, 3㎛를 하회하는 것이 필요하게 되었다. 예를 들어, 직경이 2.5㎛ 이하, 나아가, 직경이 2.0㎛ 이하의 홀 패턴이 필요해지고, 가까운 장래에 이것을 하회하는 1.5㎛ 이하의 직경을 갖는 패턴의 형성도 요망된다고 생각된다.When a liquid crystal display device or an organic EL display device is manufactured, elements such as transistors are formed by laminating a plurality of conductive films and insulating films which are subjected to necessary patterning. At that time, a photolithography process is often used for patterning individual films to be laminated. For example, as a thin film transistor ("TFT") used in these display devices, among the plurality of patterns constituting the TFT, the contact hole formed in the passivation (insulating layer) penetrates the insulating layer, And a connection portion on the lower layer side is made conductive. At this time, if the pattern of the upper layer side and the pattern of the lower layer side are accurately positioned, and the shape of the contact hole can not be reliably formed, correct operation of the display device is not guaranteed. Also here, with the improvement of the display performance, the high integration of the device pattern is required, and the pattern is required to be miniaturized. That is, the diameter of the hole pattern also needs to be less than 3 탆. For example, a hole pattern having a diameter of 2.5 占 퐉 or less and a diameter of 2.0 占 퐉 or less is required, and it is considered that a pattern having a diameter of 1.5 占 퐉 or less which is lower than this is desired in the near future.
이와 같은 배경으로부터, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있는 표시 장치 제조용 포토마스크가 요망되고 있다.From such a background, there is a demand for a photomask for manufacturing a display device capable of coping with line-and-space patterns and miniaturization of contact holes.
라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화를 실현함에 있어서, 종래의 포토마스크에서는, 표시 장치 제조용 노광기의 해상(解像) 한계가 3㎛이기 때문에, 충분한 공정 우도(Process Margin) 없이, 해상 한계에 가까운 최소 선폭의 제품을 생산해야만 한다. 이로 인해, 표시 장치의 불량률이 높아지는 문제가 있었다.In realizing the line-and-space pattern and the contact hole miniaturization, since the resolving limit of the exposure apparatus for manufacturing a display device is 3 μm in the conventional photomask, the minimum value close to the marginal limit It must produce line width products. As a result, there has been a problem that the defective rate of the display device is increased.
예를 들어, 콘택트 홀을 형성하기 위한 홀 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하고, 이것을 피전사체에 전사하는 것을 고려한 경우, 직경이 3㎛를 초과하는 홀 패턴이면 종래의 포토마스크로 전사할 수 있었다. 그러나, 직경이 3㎛ 이하의 홀 패턴, 특히, 직경이 2.5㎛ 이하의 홀 패턴을 전사하는 것은 매우 곤란하였다. 직경이 2.5㎛ 이하의 홀 패턴을 전사하기 위해서는, 예를 들어 높은 NA를 갖는 노광기로 전환하는 것도 생각할 수 있지만, 큰 투자가 필요해진다.For example, in the case of using a photomask having a hole pattern for forming a contact hole and considering transferring the photomask to a subject, a hole pattern having a diameter exceeding 3 mu m can be transferred by a conventional photomask. However, it is very difficult to transfer a hole pattern having a diameter of 3 탆 or less, particularly, a hole pattern having a diameter of 2.5 탆 or less. In order to transfer a hole pattern having a diameter of 2.5 mu m or less, it is conceivable to switch to, for example, an exposure machine having a high NA, but a large investment is required.
따라서, 해상도를 향상시켜서 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응하기 위해서, 표시 장치 제조용 포토마스크로서 위상 시프트 마스크가 주목받고 있다.Therefore, a phase shift mask has attracted attention as a photomask for manufacturing a display device in order to cope with miniaturization of a line-and-space pattern and a contact hole by improving the resolution.
최근, 액정 표시 장치 제조용 포토마스크로서, 크롬계 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크가 개발되었다.In recent years, as a photomask for manufacturing a liquid crystal display device, a phase shift mask having a chromium phase shift film has been developed.
특허문헌 1에는, 투명 기판과, 투명 기판 위에 형성된 차광층과, 차광층의 주위에 형성되고, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 영역 중 어느 하나의 광에 대하여 180°의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 산화질화 크롬계 재료로 이루어지는 위상 시프트층을 구비한 하프톤형 위상 시프트 마스크가 기재되어 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 위의 차광층을 패터닝하고, 차광층을 피복하도록 위상 시프트층을 투명 기판 위에 형성하고, 위상 시프트층 위에 포토레지스트층을 형성하고, 포토레지스트층을 노광 및 현상함으로써 레지스트막 패턴을 형성하고, 레지스트막 패턴을 에칭 마스크로 하여 위상 시프트층을 패터닝함으로써 제조된다.
본 발명자들은 크롬계 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 크롬계 위상 시프트막을 패터닝한 경우, 레지스트막과 크롬계 위상 시프트막의 계면에 웨트 에칭액이 침입하고, 계면 부분의 에칭이 빠르게 진행되는 것을 알게 되었다. 이로 인해, 형성된 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상은, 에지 부분 전체에 걸쳐 경사지고, 투명 기판을 향해 늘어뜨려지는 테이퍼 형상으로 되었다.The inventors of the present invention have studied the phase shift mask with a chromium phase shift film. As a result, when the chromium-based phase shift film was patterned by wet etching using the resist film pattern as a mask, it was found that the wet etching solution penetrated the interface between the resist film and the chromium phase shift film and the etching of the interface portion progressed rapidly . As a result, the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium-based phase shift film pattern formed was inclined over the entire edge portion, and became tapered so as to be drawn toward the transparent substrate.
크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상이 테이퍼 형상인 경우, 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 막 두께가 감소함에 따라, 위상 시프트 효과가 감소한다. 이로 인해, 크롬계 위상 시프트막 패턴은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 레지스트막과 크롬계 위상 시프트막의 계면에의 웨트 에칭액의 침투는, 크롬계 위상 시프트막과 레지스트막의 밀착성이 좋지 않음에 기인한다. 이로 인해, 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 엄밀하게 제어하는 것이 어려워, 해상성이 충분히 얻어지지 않아, 선폭(CD)을 제어하는 것이 매우 곤란하였다.When the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium-based phase shift film pattern is tapered, the phase shift effect decreases as the film thickness of the edge portion of the chromium phase shift film pattern decreases. As a result, the chrome phase shift film pattern can not sufficiently exhibit the phase shift effect. The penetration of the wet etching solution into the interface between the resist film and the chromium phase shift film is caused by poor adhesion between the chromium phase shift film and the resist film. As a result, it is difficult to strictly control the cross-sectional shape of the edge portion of the chrome phase shift film pattern, so that resolution is not sufficiently obtained and it is very difficult to control the line width CD.
또한, 본 발명자들은 이들 문제점을 해결하기 위해 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 수직화하는 방법을 예의 검토하였다. 지금까지, 예를 들어 에칭 속도를 빠르게 하는 질소의 함유량이나 에칭 속도를 느리게 하는 탄소의 함유량을 조정함으로써, 크롬계 위상 시프트막의 막 조성에 경사를 갖게 하여 막 두께 방향의 에칭 속도에 변화를 갖게 하는 방법이 개발되었다. 그러나, 이 방법에서는, 대면적의 위상 시프트 마스크 전체에 있어서의 투과율의 균일성을 실현하는 것이 매우 곤란하였다.In order to solve these problems, the present inventors have extensively studied a method of vertically making the cross-sectional shape of the edge portion of the chromium phase shift film pattern. So far, for example, by adjusting the content of nitrogen which accelerates the etching rate or the content of carbon which slows down the etching rate, the film composition of the chromium phase shift film is inclined so as to change the etching rate in the film thickness direction Method was developed. However, in this method, it is very difficult to realize the uniformity of the transmittance throughout the large-area phase shift mask.
이를 위해, 본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상에 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법과, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a phase shift mask blank capable of patterning a phase shift film in a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect by wet etching, And a method of manufacturing a phase shift mask having a phase shift film pattern which can be sufficiently exposed.
전술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.In order to solve the above-described problems, the present invention has the following configuration.
(구성 1) 투명 기판 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크로서,(Structure 1) A phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen and nitrogen is formed on a transparent substrate,
상기 위상 시프트막에 그 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역이 형성되고, 그 조성 경사 영역에서는, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값이 0.45 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.A composition gradient region is formed in the phase shift film from the outermost surface thereof toward the film depth direction, and a ratio (O / Cr) of oxygen to chromium decreases from the outermost surface toward the film depth direction in the composition gradient region Wherein the maximum value is 2 or more and the maximum value of the ratio of nitrogen to chromium (N / Cr) decreasing from the outermost surface toward the film depth direction is 0.45 or less.
(구성 2) 상기 위상 시프트막의 상기 조성 경사 영역은, 상기 최표면에 대한 진공 자외선 조사 처리에 의해 형성된 것임을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.(Composition 2) The phase shift mask blank according to
(구성 3) 상기 위상 시프트막의 상기 최표면의 막 밀도는 2.0g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.(Composition 3) The phase shift mask blank according to
(구성 4) 상기 조성 경사 영역의 막 두께는, 0.1㎚ 이상 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.(Composition 4) The phase shift mask blank according to any one of
(구성 5) 상기 조성 경사 영역 및 상기 투명 기판의 근방 영역을 제외한 상기 위상 시프트막에 있어서의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비는 대략 균일한 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.(Constitution 5) The phase shift film according to any one of
(구성 6) 상기 위상 시프트막은, 탄소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.(Constitution 6) The phase shift mask blank according to any one of
(구성 7) 투명 기판 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,(Structure 7) A manufacturing method of a phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate by a sputtering method,
상기 투명 기판 위에 상기 위상 시프트막을 성막하는 성막 공정과,A film forming step of forming the phase shift film on the transparent substrate;
성막된 상기 위상 시프트막의 최표면에 대하여 진공 자외선 조사 처리를 행하는 진공 자외선 조사 처리 공정을 포함하고,And a vacuum ultraviolet ray irradiation processing step of performing vacuum ultraviolet ray irradiation processing on the outermost surface of the phase shift film that has been formed,
그 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 위상 시프트막의 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성되어 있는 조성 경사 영역에 있어서, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값을 0.45 이하로 바꾸는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.Wherein the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step includes a step of irradiating the surface of the phase shift film with a composition ratio of oxygen to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction in a composition gradient region formed from the outermost surface of the phase shift film toward the film depth direction, Cr) is changed to 2 or more, and the maximum value of the ratio of nitrogen (N / Cr) to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction is changed to 0.45 or less. Gt;
(구성 8) 상기 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 위상 시프트막의 상기 최표면의 막 밀도를 2.0g/㎤ 이상으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Constitution 8) The manufacturing method of the phase shift mask blank according to Structure 7, wherein the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step changes the film density of the outermost surface of the phase shift film to 2.0 g /
(구성 9) 상기 조성 경사 영역 및 상기 투명 기판의 근방 영역을 제외한 상기 위상 시프트막에 있어서의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비는 대략 균일한 것을 특징으로 하는 구성 7 또는 8에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Composition 9) The phase shift mask blank according to Structure 7 or 8, wherein the composition ratio of each element in the film depth direction in the phase shift film except for the composition gradient region and the vicinity of the transparent substrate is substantially uniform. ≪ / RTI >
(구성 10) 상기 성막 공정은, 동일 재료를 적층하여 상기 위상 시프트막을 성막하는 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 9 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Constitution 10) The manufacturing method of a phase shift mask blank according to any one of Structures 7 to 9, wherein the film forming step is a step of laminating the same material to form the phase shift film.
(구성 11) 상기 성막 공정은, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타깃을 사용하고, 불활성 가스와, 그 위상 시프트막을 산화 및 질화시키는 활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 의한 반응성 스퍼터링에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 10 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Constitution 11) The film formation step is carried out by reactive sputtering with a mixed gas containing an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film, using a sputtering target containing chromium. A method for manufacturing a phase shift mask blank according to any one of 7 to 10.
(구성 12) 상기 혼합 가스는, 상기 위상 시프트막을 탄화시키는 활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 11에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Composition 12) The method for producing a phase shift mask blank according to
(구성 13) 상기 성막 공정은, 인라인형 스퍼터링 장치에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 구성 11 또는 12에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Composition 13) The production method of a phase shift mask blank according to
(구성 14) 상기 혼합 가스를, 상기 스퍼터링 타깃의 근방에 있어서의 상기 투명 기판의 반송 방향의, 그 스퍼터링 타깃에 대하여 하류측으로부터 공급하는 것을 특징으로 하는 구성 13에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Configuration 14) A manufacturing method of a phase shift mask blank according to
(구성 15) 상기 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 조성 경사 영역에서의 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 감소율을 상기 진공 자외선 조사 처리 전보다 상기 진공 자외선 조사 처리 후에 있어서 크게 하고, 또한, 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 감소율을 상기 진공 자외선 조사 처리 전보다 상기 진공 자외선 조사 처리 후에 있어서 작게 하는 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 14 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.(Constitution 15) In the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step, the decreasing rate of the ratio of oxygen (O / Cr) to chromium in the composition gradient region is made larger after the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment than before the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment, The method of manufacturing a phase shift mask blank according to any one of structures 7 to 14, wherein the reduction ratio of nitrogen to chromium (N / Cr) is made smaller after the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment than before the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment.
(구성 16) 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크, 또는 구성 7 내지 15 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제작된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막 위에 레지스트막 패턴을 형성하고, 그 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여, 상기 투명 기판 위에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.(Constitution 16) A resist film is formed on the phase shift film of the phase shift mask blank produced by the phase shift mask blank according to any one of
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크에 의하면, 투명 기판 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막이 형성되어 있다. 이 위상 시프트막에는, 그 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역이 형성되고, 그 조성 경사 영역에서는, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값이 0.45 이하이다. 이로 인해, 이 위상 시프트 마스크 블랭크는, 그 위상 시프트막이, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 패터닝되는 것이 가능하다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크는, 그 위상 시프트막을 패터닝함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있는 것이므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조용 원판으로 할 수 있다.As described above, according to the phase shift mask blank of the present invention, a phase shift film containing chromium, oxygen and nitrogen is formed on a transparent substrate. In this phase shift film, a composition gradient region is formed from the outermost surface toward the film depth direction. In the composition gradient region, the ratio (O / Cr) of oxygen to chromium decreases from the outermost surface toward the film depth direction. And the maximum value of the ratio of nitrogen (N / Cr) to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction is 0.45 or less. Thus, this phase shift mask blank can be patterned into a cross-sectional shape such that the phase shift film can sufficiently exhibit a phase shift effect by wet etching. This phase shift mask blank has a sectional shape of an edge portion of the phase shift film pattern obtained by patterning the phase shift film so as to have a sectional shape capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect, The phase shift film having the phase shift film pattern having the phase shift film pattern having the phase shift film pattern.
또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 투명 기판 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막을 스퍼터링법에 의해 성막하는 성막 공정과, 성막된 상기 위상 시프트막의 최표면에 대하여 진공 자외선 조사 처리를 행하는 진공 자외선 조사 처리 공정을 포함한다. 이 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 위상 시프트막의 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성되어 있는 조성 경사 영역에 있어서, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값을 0.45 이하로 바꾸는 공정이다. 이로 인해, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상에 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 수 있다. 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴에의 패터닝이 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 수 있다.According to the method of manufacturing a phase shift mask blank according to the present invention, a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate by a sputtering method. The phase shift film is formed on the outermost surface of the phase shift film And a vacuum ultraviolet ray irradiation treatment process for performing vacuum ultraviolet ray irradiation treatment. In this vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step, the ratio of oxygen to chromium which decreases from the outermost surface toward the depth of the film in the composition gradient region (O / Cr) is changed to 2 or more and the maximum value of the ratio of nitrogen (N / Cr) to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction is changed to 0.45 or less. Thus, by the wet etching, a phase shift mask blank in which the phase shift film can be patterned in a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect can be manufactured. The cross sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern can be made to have a sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. Thus, the phase shift mask blank capable of patterning the phase shift film pattern having good CD characteristics, Can be produced.
또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 전술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 위상 시프트막 패턴이 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.Further, according to the method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention, a phase shift mask is manufactured using the above-mentioned phase shift mask blank. This makes it possible to manufacture a phase shift mask having a phase shift film pattern capable of sufficiently exhibiting a phase shift effect. Since the phase shift film pattern can sufficiently exhibit the phase shift effect, it is possible to manufacture a phase shift mask having a phase shift film pattern having good CD characteristics by improving the resolution. This phase shift mask can cope with the miniaturization of a line-and-space pattern or a contact hole.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 위상 시프트 마스크 블랭크의 성막에 사용 가능한 인라인형 스퍼터링 장치를 나타내는 모식도이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (g)는, 도 5에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이다.
도 7의 (a) 내지 (e)는, 본 발명의 실시 형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이다.
도 8은, 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는, 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은, 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크와 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여, 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)과 막 깊이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크와 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여, 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)과 막 깊이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시예 1의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 나타내는 단면 사진이다.
도 13은, 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 나타내는 단면 사진이다.
도 14는, 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면에 있어서의 단면 각도를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15는, 실시예 2의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 나타내는 단면 사진이다.
도 16은, 비교예 2의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 나타내는 단면 사진이다.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a phase shift mask blank according to
2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views showing respective steps of the method of manufacturing the phase shift mask blank shown in Fig.
3 is a schematic view showing an in-line sputtering apparatus usable for forming a phase shift mask blank.
4 (a) to 4 (e) are cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a phase shift mask according to
5 is a cross-sectional view showing a configuration of a phase shift mask blank according to
6 (a) to 6 (g) are cross-sectional views showing respective steps of the manufacturing method of the phase shift mask blank shown in Fig.
7A to 7E are cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a phase shift mask according to
Fig. 8 is a view showing a composition analysis result in the depth direction of the phase shift mask of the phase shift mask blank of Comparative Example 1. Fig.
9 is a view showing a result of composition analysis in the depth direction of the phase shift mask of the phase shift mask blank of Example 1. Fig.
10 is a diagram showing the relationship between the oxygen ratio (O / Cr) to the chromium and the film depth for the phase shift mask blank of the first embodiment and the phase shift mask blank of the first comparative example.
11 is a diagram showing the relationship between the ratio of nitrogen (N / Cr) to chromium and the film depth for the phase shift mask blank of Example 1 and the phase shift mask blank of Comparative Example 1. Fig.
12 is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern of Example 1. Fig.
13 is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 1. Fig.
14 is a cross-sectional view for explaining the cross-sectional angle in the cross section of the edge portion of the phase shift film pattern of the phase shift mask.
15 is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Example 2. Fig.
16 is a cross-sectional photograph showing the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 2. Fig.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법과, 상기 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a phase shift mask blank according to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank will be described in detail.
실시 형태 1
실시 형태 1에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(투명 기판/위상 시프트막) 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.In
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이며, 도 3은 위상 시프트 마스크 블랭크의 성막에 사용 가능한 인라인형 스퍼터링 장치를 나타내는 모식도이다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a phase shift mask blank according to
실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2) 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)이 형성된 구성을 갖는다.The phase
이와 같이 구성된, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 제조 방법은, 투명 기판(2)을 준비하는 준비 공정과, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 스퍼터링에 의해, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 성막하는 성막 공정(이하, '위상 시프트막 형성 공정'이라 하는 경우가 있음)과, 성막된 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 진공 자외선(이하, 'VUV'라 하는 경우가 있음) 조사 처리를 행하는 진공 자외선 조사 처리 공정을 포함한다.The method of manufacturing the phase shift mask blank 1 according to the first embodiment thus configured is a method of manufacturing a phase shift mask blank 1 comprising a preparation step of preparing a
이하, 각 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
1. 준비 공정1. Preparation process
우선, 투명 기판(2)을 준비한다.First, the
투명 기판(2)의 재료는, 사용하는 노광광에 대하여 투광성을 갖는 재료이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 합성 석영 유리, 소다 석회 유리, 무알칼리 유리를 들 수 있다.The material of the
2. 위상 시프트막 형성 공정2. Phase shift film forming process
다음으로, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 스퍼터링에 의해, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 2A, a
상세하게는, 이 위상 시프트막 형성 공정에서는, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타깃을 사용하여, 스퍼터 파워를 인가하고, 불활성 가스와, 위상 시프트막을 산화 및 질화시키는 활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 의한 반응성 스퍼터링에 의해, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 성막하는 성막 공정을 행한다.Specifically, in this phase shift film forming step, a sputtering target containing chromium is used to apply sputtering power, and reactive sputtering with a mixed gas containing an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film A film forming step of forming a
위상 시프트막(3)은, 노광광의 위상을 바꾸는 성질(위상 시프트 효과)을 갖는다. 이 성질에 의해, 위상 시프트막(3)을 투과한 노광광과 투명 기판(2)만을 투과한 노광광의 사이에 소정의 위상차가 발생한다. 노광광이 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(3)은 대표 파장의 광에 대하여 소정의 위상차를 발생하도록 형성한다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(3)은 i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여 180°의 위상차를 발생하도록 형성한다. 또한, 위상 시프트 효과를 발휘하기 위해서, 예를 들어 i선에 있어서의 위상 시프트막(3)의 위상차는, 180°±10°의 범위로 설정되고, 바람직하게는 대략 180°로 설정된다. 또한, 예를 들어 i선에 있어서의 위상 시프트막(3)의 투과율은, 1% 이상 20% 이하의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 특히, 후술하는 바와 같은 진공 자외선 조사 처리에 의해 위상 시프트막(3)의 최표면의 막질에 영향을 주고, 그 결과, 웨트 에칭에 의한 위상 시프트막의 패터닝에서 충분히 위상 효과를 발휘할 수 있는 단면 형상으로 하는 점에 있어서는, i선에 있어서의 위상 시프트막(3)의 투과율이, 3% 이상 15% 이하의 범위로 설정된 막 조성으로 하는 것이 바람직하다.The
위상 시프트막(3)은, 적어도 크롬(Cr)과 산소(O)와 질소(N)를 함유하는 크롬계 재료로 구성된다. 이 크롬계 재료에는, 상기 3가지 원소 외에, 필요에 따라서, 탄소(C)가 더 함유되어도 된다. 탄소를 포함하는 크롬계 재료로 한 경우, 위상 시프트막(3)의 내약성, 세정 내성을 향상시킬 수 있다.The
구체적으로는, 위상 시프트막(3)을 구성하는 크롬계 재료로서, 예를 들어, 크롬산화질화물(CrON), 크롬탄화산화질화물(CrCON)을 들 수 있다. 또한, 이 크롬계 재료는, 본 발명의 효과를 일탈하지 않는 범위에서, 수소(H), 불소(F)를 포함하고 있어도 된다.Concretely, as the chromium-based material constituting the
위상 시프트막(3)은, 예를 들어 이하와 같은 스퍼터링 타깃, 스퍼터 가스 분위기에 의해 성막할 수 있다.The
위상 시프트막(3)의 성막에 사용되는 스퍼터링 타깃으로서는, 크롬(Cr)을 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 크롬(Cr), 크롬의 질화물, 크롬의 산화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 탄화질화물, 크롬의 산화탄화물, 및 크롬의 산화탄화질화물을 들 수 있다.As the sputtering target used for forming the
위상 시프트막(3)의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 불활성 가스와, 위상 시프트막을 산화 및 질화시키는 활성 가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어진다. 불활성 가스로서는, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 들 수 있고, 이들 가스 중 적어도 1종 가스가 선택된다. 활성 가스로서는, 산소(O2) 가스, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO)가스, 이산화질소(NO2) 가스 및 아산화질소(N2O) 가스를 들 수 있으며, 이들 가스 중 적어도 1종의 가스가 선택된다. 또한, 상기 혼합 가스에는, 위상 시프트막을 탄화시키는 활성 가스를 포함할 수 있다. 탄화시키는 활성 가스로서는, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 및 탄화수소계 가스를 들 수 있으며, 이들 가스 중 적어도 1종 가스가 선택된다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스를 들 수 있다. 또한, 상기 혼합 가스에는, 본 발명의 효과를 일탈하지 않는 범위의 공급량으로, 활성 가스로서 불소계 가스를 포함하여도 된다. 불소계 가스로서는, 예를 들어 CF4 가스, CHF3 가스, SF6 가스나, 이들 가스에 O2 가스를 혼합한 것을 들 수 있다.The sputter gas atmosphere at the time of forming the
전술한 스퍼터링 타깃의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스 종류의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스의 혼합 비율은, 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 정해진다.The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the gas type of the sputter gas atmosphere or the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputter gas atmosphere is appropriately determined according to the type and composition of the material constituting the
위상 시프트막(3)의 막 두께는, 원하는 광학 특성(위상차)이 얻어지도록, 80㎚ 이상 180㎚ 이하의 범위에서 적절히 조정된다.The film thickness of the
위상 시프트막(3)은 단층막 및 적층막 중 어느 것이어도 된다. 위상 시프트막(3)이 적층막인 경우, 각 층의 계면 간에서 조성을 일치시키고, 예를 들어 웨트 에칭 시의 에칭 속도를 일정하게 하면서, 피에칭 단면에 있어서의, 소위 침식 현상의 발생을 방지하는 관점에서, 동일 재료를 적층하여 위상 시프트막(3)을 성막하는 것이 바람직하다. 또한, 적층막의 경우, 위상 시프트막(3)의 성막 공정은 동일한 성막 조건으로 복수회 행해지는 것이 바람직하다. 복수회의 성막 공정은, 동일한 스퍼터링 장치에 있어서 연속적으로 행해지는 것이 바람직하다. 복수회의 성막 공정을 연속적으로 행하는 경우, 후술과 같은 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 성막 공정이 복수회 행해지는 경우, 위상 시프트막(3)의 성막 시에 스퍼터링 타깃에 인가하는 스퍼터 파워를 작게 할 수 있다.The
이와 같은 위상 시프트막 형성 공정은, 예를 들어 도 3에 도시한 인라인형 스퍼터링 장치(11)를 사용하여 행할 수 있다.Such a phase shift film forming process can be performed using, for example, the in-
스퍼터링 장치(11)는 인라인형이며, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 5개의 챔버로 구성되어 있다. 이들 5개의 챔버가 차례대로 연속하여 배치되어 있다.The
트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)은, 소정의 반송 속도에 의해, 화살표 S의 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서로 반송될 수 있다. 또한, 트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)은, 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서로 되돌릴 수 있다.The
반입 챔버 LL과 제1 스퍼터 챔버 SP1, 제2 스퍼터 챔버 SP2와 반출 챔버 ULL은, 구획판에 의해 구획되어 있다. 또한, 반입 챔버 LL 및 반출 챔버 ULL은, 구획판에 의해 스퍼터링 장치(11)의 외부로부터 구획될 수 있다.The carry-in chamber LL and the first sputter chamber SP1, the second sputter chamber SP2 and the carry-out chamber ULL are partitioned by a partition plate. Further, the carry-in chamber LL and the carry-out chamber ULL can be partitioned from the outside of the
반입 챔버 LL, 버퍼 챔버 BU 및 반출 챔버 ULL은, 배기를 행하는 배기 장치(도시생략)에 접속되어 있다.The carry-in chamber LL, the buffer chamber BU and the carry-out chamber ULL are connected to an evacuating device (not shown) for evacuating.
제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 반입 챔버 LL측에, 위상 시프트막(3)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제1 스퍼터링 타깃(13)이 배치되고, 제1 스퍼터링 타깃(13) 근방에 있어서의 투명 기판(2)의 화살표 S로 나타내는 반송 방향의, 제1 스퍼터링 타깃(13)에 대하여 상류측의 위치에 제1 가스 도입구 GA11이 배치되고, 제1 스퍼터링 타깃(13)에 대하여 하류측의 위치에 제2 가스 도입구 GA12가 배치되어 있다. 또한, 제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 버퍼 챔버 BU측에, 위상 시프트막(3)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제2 스퍼터링 타깃(14)이 배치되고, 제2 스퍼터링 타깃(14) 근방에 있어서의 투명 기판(2)의 화살표 S로 나타내는 반송 방향의, 제2 스퍼터링 타깃(14)에 대하여 상류측의 위치에 제3 가스 도입구 GA21이 배치되고, 제2 스퍼터링 타깃(14)에 대하여 하류측의 위치에 제4 가스 도입구 GA22가 배치되어 있다.The first sputtering target SP1 is provided with a
여기서, 제1 스퍼터링 타깃(13)과 하류측의 제2 가스 도입구 GA12의 간격은, 제1 스퍼터링 타깃(13)과 상류측의 제1 가스 도입구 GA11의 간격보다도 넓게 설정되어 있다. 이와 마찬가지로, 제2 스퍼터링 타깃(14)과 하류측의 제4 가스 도입구 GA22의 간격은, 제2 스퍼터링 타깃(14)과 상류측의 제3 가스 도입구 GA21의 간격보다도 넓게 설정되어 있다.The gap between the
또한, 제1 스퍼터 챔버 SP1에 있어서, 스퍼터링 타깃과 하류측의 가스 도입구의 간격은, 예를 들어 15㎝ 이상 50㎝ 이하로 설정되고, 스퍼터링 타깃과 상류측의 가스 도입구의 간격은, 예를 들어 1㎝ 이상 5㎝ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.In the first sputtering chamber SP1, the gap between the sputtering target and the gas introduction port on the downstream side is set to, for example, 15 cm or more and 50 cm or less, and the gap between the sputtering target and the gas introduction port on the upstream side is, It is preferably set to be not less than 1 cm and not more than 5 cm.
제2 스퍼터 챔버 SP2에는, 버퍼 챔버 BU측에, 위상 시프트막(3)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제3 스퍼터링 타깃(15)이 배치되고, 제3 스퍼터링 타깃(15) 근방에 있어서의 투명 기판(2)의 화살표 S로 나타내는 반송 방향의, 제3 스퍼터링 타깃(15)에 대하여 상류측의 위치에 제5 가스 도입구 GA31이 배치되고, 제3 스퍼터링 타깃(15)에 대하여 하류측의 위치에 제6 가스 도입구 GA32가 배치되어 있다.A
여기서, 제1 스퍼터 챔버 SP1과 마찬가지로, 제3 스퍼터링 타깃(15)과 하류측의 제5 가스 도입구 GA31의 간격은, 제3 스퍼터링 타깃(15)과 상류측의 제6 가스 도입구 GA32의 간격보다도 넓게 설정되어 있다.Here, as in the case of the first sputter chamber SP1, the interval between the
또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2에 있어서도, 제1 스퍼터 챔버 SP1과 마찬가지로, 스퍼터링 타깃과 하류측의 가스 도입구의 간격은, 예를 들어 15㎝ 이상 50㎝ 이하로 설정되고, 스퍼터링 타깃과 상류측의 가스 도입구의 간격은, 예를 들어 1㎝ 이상 5㎝ 이하로 설정되는 것이 바람직하다.Also in the second sputter chamber SP2, as in the case of the first sputter chamber SP1, the gap between the sputtering target and the gas inlet at the downstream side is set to, for example, 15 cm or more and 50 cm or less, The interval between the introduction ports is preferably set to, for example, 1 cm or more and 5 cm or less.
도 3에서는, 제1 스퍼터링 타깃(13), 제2 스퍼터링 타깃(14) 및 제3 스퍼터링 타깃(15)에, 해칭을 넣어 나타내고 있다.In FIG. 3, hatching is shown for the
여기서, 단층막으로 이루어지는 위상 시프트막(3)을 성막하는 경우(1회 성막)를 설명한다.Here, the case where the
우선, 스퍼터링 장치(11)의 반입 챔버 LL에, 트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)을 반입한다.First, the
다음으로, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한 후, 예를 들어 제1 스퍼터링 타깃(13)의 하류측의 제2 가스 도입구 GA12로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 제1 스퍼터 챔버 SP1에 도입하고, 제1 스퍼터링 타깃(13)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터 가스의 도입은, 투명 기판(2)이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속한다.Next, after the inside of the
그 후, 트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)을 소정의 반송 속도로, 화살표 S의 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서로 반송한다. 투명 기판(2)이 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타깃(13) 부근을 통과할 때 반응성 스퍼터링에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는, 단층막을 포함하는 위상 시프트막(3)이 성막된다.Thereafter, the
또한, 상기의 제1 스퍼터링 타깃(13) 대신에, 제2 스퍼터링 타깃(14)을 사용하여 단층막을 포함하는 위상 시프트막(3)의 성막을 행하여도 된다. 이 경우, 제2 스퍼터링 타깃(14)의 하류측의 제4 가스 도입구 GA22로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 제1 스퍼터 챔버 SP1에 도입하고, 제2 스퍼터링 타깃(14)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 또한, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타깃(13) 또는 제2 스퍼터링 타깃(14) 대신에, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타깃(15)을 사용하여 단층막을 포함하는 위상 시프트막(3)의 성막을 행하여도 된다. 이 경우, 제3 스퍼터링 타깃(15)의 하류측의 제6 가스 도입구 GA32로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 제2 스퍼터 챔버 SP2에 도입하고, 제3 스퍼터링 타깃(15)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다.Instead of the
적층막으로 이루어지는 위상 시프트막(3)을 성막하는 경우(복수회 성막)를 설명한다.A description will be given of a case where a
이 경우에는, 투명 기판(2)의 화살표 S의 방향의 반송과 화살표 S와 반대 방향의 반송을 반복하고, 화살표 S의 방향의 반송 중마다, 위상 시프트막(3)의 일부를 구성하는 크롬계 재료층을 순차 적층함으로써, 위상 시프트막(3)을 성막하는 제1 성막 방법과, 투명 기판(2)의 화살표 S의 방향으로의 1회의 반송 중에, 제1 스퍼터링 타깃(13), 제2 스퍼터링 타깃(14) 및 제3 스퍼터링 타깃(15) 중 적어도 2개를 사용하여, 위상 시프트막(3)의 일부를 구성하는 크롬계 재료층을 순차 적층하여 위상 시프트막(3)을 성막하는 제2 성막 방법과, 제1 성막 방법과 제2 성막 방법을 조합한 제3 성막 방법이 있다. 이들 성막 방법은, 위상 시프트막(3)의 층수에 따라 적절히 선택된다.In this case, the transfer of the
제1 성막 방법에서는, 예를 들어 이하의 수순에 따른다.In the first film forming method, for example, the following procedure is followed.
전술한 바와 같이 성막된 단층막을, 위상 시프트막(3)의 일부를 구성하는 크롬계 재료층의 1층째로 하고, 그 후에, 투명 기판(2)을 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL로부터 반입 챔버 LL까지 차례대로 되돌리고, 다시, 전술한 1층째의 크롬계 재료층의 성막과 마찬가지로, 위상 시프트막(3)의 일부를 구성하는 크롬계 재료층의 2층째의 성막을 행한다.The single-layer film formed as described above is set as the first layer of the chromium-based material layer constituting a part of the
위상 시프트막(3)의 일부를 구성하는 크롬계 재료층의 3층째 이후의 성막을 행하는 경우에도, 마찬가지로 행한다.The same process is carried out in the case where the film formation of the third layer or later of the chromium-based material layer constituting part of the
이와 같은 제1 성막 방법을 이용한 성막 공정에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는, 2층 또는 3층 이상의 적층 구조의 적층막을 포함하는 위상 시프트막(3)이 성막된다.As shown in Fig. 2A, by the film forming process using the first film forming method, a two-layer or three-layer film composed of a chromium-based material having a predetermined film thickness on the main surface of the transparent substrate 2 A
제2 성막 방법에서는, 예를 들어 이하의 수순에 따른다.In the second film forming method, for example, the following procedure is followed.
우선, 스퍼터링 장치(11)의 반입 챔버 LL에, 투명 기판(2)을 반입한다.First, the
다음으로, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한 후, 제1 스퍼터링 타깃(13)의 하류측의 제2 가스 도입구 GA12로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 제1 스퍼터 챔버 SP1에 도입하고, 제3 스퍼터링 타깃(15)의 하류측의 제6 가스 도입구 GA32로부터, 제1 스퍼터 챔버 SP1에 도입된 스퍼터 가스와 동일 성분의 스퍼터 가스를 소정의 유량으로 제2 스퍼터 챔버 SP2에 도입하고, 제1 스퍼터링 타깃(13) 및 제3 스퍼터링 타깃(15)에 각각 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터 가스의 도입은, 투명 기판(2)이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속한다.Next, after the inside of the
그 후, 투명 기판(2)을 소정의 반송 속도로, 화살표 S의 방향으로, 반입 챔버 LL로부터 반출 챔버 ULL까지 차례대로 반송한다. 투명 기판(2)이 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타깃(13) 부근을 통과할 때, 반응성 스퍼터링에 의해 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료층의 1층째가 성막된다.Thereafter, the
그 후, 투명 기판(2)이 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타깃(15) 부근을 통과할 때 반응성 스퍼터링에 의해, 1층째의 크롬계 재료층 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료층의 2층째가 성막된다.Thereafter, when the
3층 구조의 적층막으로 이루어지는 위상 시프트막(3)의 성막을 행하는 경우, 상기의 스퍼터링 타깃 외에, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타깃(14)을 더 사용하고, 그 제2 스퍼터링 타깃(14)의 하류측의 제4 가스 도입구 GA22로부터 소정의 유량으로 스퍼터 가스를 공급하고, 제2 스퍼터링 타깃(14)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 이 경우, 제2 스퍼터링 타깃(14) 부근의 통과 시에 성막되는 크롬계 재료층은 위상 시프트막(3)의 2층째가 되고, 제3 스퍼터링 타깃(15) 부근의 통과 시에 성막되는 크롬계 재료층은 위상 시프트막(3)의 3층째로 된다.In the case of forming the
이와 같은 제2 성막 방법을 이용한 성막 공정에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는, 2층 또는 3층 이상의 적층 구조의 적층막을 포함하는 위상 시프트막(3)이 성막된다.As shown in Fig. 2A, by the film forming process using the second film forming method, a two-layer or three-layer film composed of a chromium-based material having a predetermined film thickness on the main surface of the transparent substrate 2 A
제3 성막 방법에서는, 전술한 제1 성막 방법 및 제2 성막 방법 중 어느 하나를 먼저 행하여도 된다.In the third film forming method, any one of the first film forming method and the second film forming method described above may be performed first.
예를 들어, 우선 제2 성막 방법을 행하여, 1회의 투명 기판(2)의 반송 중에 다층의 크롬계 재료층을 적층하고, 그 후에, 제1 성막 방법을 행하여, 더 필요한 층수의 크롬계 재료층을 적층함으로써, 적층 예정수의 층수를 갖는 적층막을 포함하는 위상 시프트막(3)의 성막을 행할 수 있다.For example, first, a second film-forming method is performed to laminate a plurality of chromium-based material layers during the transportation of the
이와 같은 제3 성막 방법을 이용한 성막 공정에 의해, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는, 3층 이상의 다수의 층을 갖는 적층막을 포함하는 위상 시프트막(3)이 성막된다.As shown in Fig. 2A, by the film forming process using the third film forming method, a plurality of three or more layers made of a chromium-based material having a predetermined film thickness on the main surface of the transparent substrate 2 A
이와 같이 하여 투명 기판(2)의 주 표면 위에 위상 시프트막(3)을 형성한 후, 스퍼터링 장치(11)의 외부에 투명 기판(2)을 취출한다.After the
3. VUV 조사 공정3. VUV irradiation process
다음으로, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행한다.Next, as shown in Fig. 2 (b), the VUV irradiation process is performed on the
여기서, VUV 조사 처리란, 피조사체로서의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a) 위를, 그 면 방향을 따라서, 소정의 간격을 갖고, VUV 조사 장치(도시생략)의 조사부(도시생략)을 주사시키면서, 그 조사부(도시생략)로부터 최표면(3a)에 대하여 VUV를 조사하여 행하는 개질 처리를 의미한다.Here, the VUV irradiation process is a process of irradiating an
VUV 조사 처리에 사용되는 VUV는, 자외선 중에서도 파장이 짧은 것을 의미한다. VUV는, 주로 대기 중에서는 흡수에 의해 감쇠하지만, 진공 중에서는 감쇠를 방지할 수 있는 것이 알려져 있다. 본 발명에서는, VUV는 파장이 10㎚ 내지 200㎚인 자외선을 의미하며, 파장 100㎚ 내지 200㎚의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, VUV로서는, 예를 들어 파장 126㎚(아르곤), 파장 146㎚(크립톤), 파장 172㎚(크세논)의 엑시머 광의 사용이 가능하지만, 본 발명에서는, 파장 172㎚의 크세논 엑시머 광을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 VUV 조사에 수반하거나, 혹은 VUV 조사 후에, 가열 처리를 행하여도 된다. 단, 특별히 고온(예를 들어, 200°이상)의 가열을 행하지 않아도, 개질 효과는 얻어진다.VUV used in the VUV irradiation treatment means that the wavelength is short in ultraviolet rays. It is known that VUV is mainly attenuated by absorption in the atmosphere, but can be prevented from being attenuated in vacuum. In the present invention, VUV means an ultraviolet ray having a wavelength of 10 nm to 200 nm, preferably a wavelength of 100 nm to 200 nm. Specifically, as the VUV, excimer light having a wavelength of 126 nm (argon), a wavelength of 146 nm (krypton) and a wavelength of 172 nm (xenon) can be used. In the present invention, a xenon excimer light having a wavelength of 172 nm Is preferably used. Further, the heat treatment may be carried out with or after the VUV irradiation. However, the reforming effect can be obtained even if the heating at a high temperature (for example, 200 DEG or more) is not performed.
VUV 조사 처리에 있어서의 VUV 조사 조건에 대해서는, 이하와 같이 하는 것이 바람직하다.The VUV irradiation conditions in the VUV irradiation process are preferably as follows.
조사 분위기에는 특별히 제약은 없으며, 질소 등의 불활성 가스나 진공으로 할 수 있지만, 대기 중에서도 개질 효과는 얻어진다. 단, 대기 중에서 VUV 조사 처리를 행하는 경우에는, VUV의 감쇠율을 고려하여, VUV 조사 장치의 조사부(도시생략)와 위상 시프트막의 최표면의 거리를 작게 하는 것이 바람직하다.The irradiation atmosphere is not particularly limited and can be an inert gas such as nitrogen or a vacuum, but a modification effect can be obtained even in the atmosphere. However, when the VUV irradiation process is performed in the atmosphere, it is preferable to reduce the distance between the irradiating portion (not shown) of the VUV irradiating device and the outermost surface of the phase shift film in consideration of the attenuation factor of VUV.
VUV 조사 에너지로서는, 위상 시프트막(3)의 개질 처리에 충분한 에너지로 하는 것이 매우 중요하다. 예를 들어, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 20J/㎠ 이상으로 하고, 바람직하게는 30J/㎠ 이상, 보다 바람직하게는 40J/㎠ 이상으로 한다. 또한, 조사 효율의 관점에서, 60J/㎠ 이하인 것이 바람직하다.As the VUV irradiation energy, it is very important to make sufficient energy for the modification treatment of the
VUV 조사는, 예를 들어 조도 30W/㎠ 내지 50W/㎠의 광원(도시생략)을 구비한 조사부(도시생략)를 사용하고, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 20분 이상의 조사(주사에 의해 최표면(3a)의 동일 개소에 대하여 복수회의 조사를 행하는 경우에는, 그 합계 시간에서의 조사)로 할 수 있다. 구체적으로는, 광원(도시생략)을 조도 40W/㎠로 하고, 조사 영역의 길이를 200㎜로 하고, 주사 속도를 10㎜/초로 하고, 감쇠율을 70%로 한 경우, 20분 정도의 VUV 조사에 의해, 최표면(3a)에 대하여 45J/㎠의 조사 에너지를 부여할 수 있다. 여기서, 감쇠율은, 조사부(도시생략)로부터의 조사량에 대한 감쇠후의 잔존량의 비율을 의미한다.The VUV irradiation is performed by irradiating the surface of the
또한, VUV 조사는, 투명 기판(2)의 감쇠율이나 조사 효율의 관점에서, 투명 기판(2)측으로부터가 아니라, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)측으로부터 행하는 것이 바람직하다.It is preferable that the VUV irradiation is performed from the side of the
이와 같이 하여 제조된 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 위상 시프트막(3)이 VUV 조사 공정에 의해 개질되어 있다. 위상 시프트막(3)에는, 그 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역 R1이 형성되고, 투명 기판(2)과의 계면의 근방에 투명 기판 근방 영역 R2가 형성되고, 조성 경사 영역 R1 및 투명 기판 근방 영역 R2를 제외한 중간 영역에 벌크부 B가 형성되어 있다.In the phase
조성 경사 영역 R1은, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(이하, 'O/Cr'이라 하는 경우가 있음)의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(이하, 'N/Cr'이라 하는 경우가 있음)의 최댓값이 0.45 이하라는 특성을 나타낸다. 또한, O/Cr은, 크롬 원자수에 대한 산소 원자수의 비이며, N/Cr은, 크롬 원자수에 대한 질소 원자수의 비이다.The compositional gradient region R1 has a maximum value of the ratio of oxygen to chromium (hereinafter sometimes referred to as'O / Cr ') decreasing from the
이와 같은 특성을 나타내는 조성 경사 영역 R1은, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)을 포함하기 때문에, 위상 시프트막(3)의 상측 표층 영역이며, 그 막 두께는, 예를 들어 0.1㎚ 이상 10㎚ 이하인 것이 바람직하지만, 이 범위에 한정되는 것은 아니다.The compositional gradient region R1 exhibiting such characteristics is an upper surface region of the
조성 경사 영역 R1의 최표면(3a)의 막 밀도는, 2.0g/㎤ 이상이다. 최표면(3a)의 막 밀도가 2.0g/㎤ 이상인 것은, 내약성 및 세정 내성의 향상의 관점에서 바람직하고, 2.2g/㎤ 이상인 것이 보다 바람직하다.The film density of the
투명 기판 근방 영역 R2는, 조성 경사 영역 R1과 같이, O/Cr이나 N/Cr이 막 깊이 방향으로 경사진다는 특성을 나타내는 위상 시프트막(3)의 하측 표층 영역이다.The region R2 near the transparent substrate is a lower surface layer region of the
벌크부 B는, 상기의 조성 경사 영역 R1 및 투명 기판 근방 영역 R2와는 달리, 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비가 대략 균일하다는 특성을 나타내는 위상 시프트막(3)의 내부 영역이다.The bulk portion B is an inner region of the
위상 시프트막(3)을 구성하는 각 원소의 함유량은, 원하는 광학 특성(노광광에 대한 투과율, 위상차)이 되도록 적절히 조정된다.The content of each element constituting the
또한, 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료를 CrON으로 한 경우, 벌크부 B의 각 원소의 함유량은, X선 광전자 분광 분석법(X-ray Photoelectron Spectroscopy: 이하, 'XPS'라 하는 경우가 있음)에 의해 분석한 결과로 나타내면, 크롬이 35원자% 이상 65원자% 이하이고, 산소가 16 원자% 이상 50원자% 이하이며, 질소가 6 원자% 이상 30원자% 이하의 범위로 조정된다. 바람직하게는, 크롬이 41원자% 이상 58원자% 이하이고, 산소가 21원자% 이상 43원자% 이하이며, 질소가 11원자% 이상 24원자% 이하이다.When the material constituting the
위상 시프트막(3)을 구성하는 재료를 CrCON으로 한 경우, 벌크부 B의 각 원소의 함유량은, XPS에 의해 분석한 결과로 나타내면, 크롬이 35원자% 이상 60원자% 이하이고, 산소가 15원자% 이상 45원자% 이하이고, 질소가 5원자% 이상 25원자% 이하이며, 탄소가 2원자% 이상 15원자% 이하의 범위로 조정된다. 바람직하게는, 크롬이 40원자% 이상 55원자% 이하이고, 산소가 20원자% 이상 40원자% 이하이고, 질소가 10원자% 이상 20원자% 이하이며, 탄소가 3원자% 이상 10원자% 이하이다.When the material constituting the
또한, 벌크부 B에서는, 전술한 바와 같이, 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비가 대략 균일하다. 여기서, 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비가 대략 균일하다고 함은, 상기의 성막 공정에서의 성막 조건으로 얻어지는 위상 시프트막(3)의 막 깊이 방향의 각 원소의 함유량의 중심적인 값을 기준으로 하고, 그 중심적인 함유량에 대한 소정의 변동폭의 범위 내에 벌크부 B의 각 원소의 함유량이 수용되어 있는 것을 의미한다. 예를 들어, 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료를 CrON으로 한 경우, 크롬의 변동폭이 크롬의 중심적인 함유량에 대하여 ±5.0원자%, 산소의 변동폭이 산소의 중심적인 함유량에 대하여 ±6.5원자%, 질소의 변동폭이 질소의 중심적인 함유량에 대하여 ±4.5원자%이다. 바람직하게는, 크롬의 변동폭이 ±3.5원자%, 산소의 변동폭이 ±5.5원자%, 질소의 변동폭이 ±3.5원자%이다. 또한, 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료를 CrCON으로 한 경우, 크롬의 변동폭이 크롬의 중심적인 함유량에 대하여 ±5.0원자%, 산소의 변동폭이 산소의 중심적인 함유량에 대하여 ±6.5원자%, 질소의 변동폭이 질소의 중심적인 함유량에 대하여 ±4.5원자%, 탄소의 변동폭이 탄소의 중심적인 함유량에 대하여 ±4.0원자%이다. 바람직하게는, 크롬의 변동폭이 ±3.5원자%, 산소의 변동폭이 ±5.5원자%, 질소의 변동폭이 ±3.5원자%, 탄소의 변동폭이 ±3.0원자%이다.In the bulk portion B, the composition ratio of each element in the film depth direction is substantially uniform as described above. Here, when the composition ratio of each element in the film depth direction is substantially uniform, the center value of the content of each element in the film depth direction of the
또한, 벌크부 B에 있어서의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비의 대략 균일은, 막 두께 방향의 단계적 또는 연속적인 조성 변화를 줄 것을 목적으로 하여, 성막 공정 중에, 스퍼터 원료나 스퍼터 가스의 공급 방법이나 공급량을 변화시키는 조작을 행하지 않고, 위상 시프트막(3)을 성막함으로써 달성된다.The substantially uniform compositional ratio of the elements in the film depth direction in the bulk portion B can be adjusted by changing the composition of the sputtering material or the sputtering gas during the film forming process And the
위상 시프트막(3)은 VUV 조사 공정에 의해, 이하와 같은 특성을 갖는다.The
(1) VUV 조사 공정은, 조성 경사 영역 R1에 있어서, O/Cr의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, N/Cr의 최댓값을 0.45 이하로 바꾼다는 개질을 행할 수 있다. 이러한 개질 처리에 의해, 위상 시프트막(3)을 패터닝하여 얻어지는 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상이, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면형 형상으로 된다.(1) In the VUV irradiation step, the maximum value of O / Cr is changed to 2 or more and the maximum value of N / Cr is changed to 0.45 or less in the composition gradient region R1. By such a modification process, the sectional shape of the etched section of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'obtained by patterning the
이에 반하여, 종래의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서도, 그 위상 시프트막의 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역이 형성되어 있으며, 이 조성 경사 영역도, 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 O/Cr이나 N/Cr의 감소 경향을 나타낸다. 그러나, 종래의 위상 시프트막은, VUV 조사 공정을 행하지 않기 때문에, VUV 조사 처리에 의한 개질을 받지 않는다. 이로 인해, 종래의 위상 시프트막의 조성 경사 영역은, 전술한 O/Cr의 최댓값이나 N/Cr의 최댓값의 조건을 만족하지 않기 때문에, 그 위상 시프트막을 패터닝하여 얻어지는 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상이, 그 에지 부분 전체에 걸쳐 경사지고, 투명 기판을 향해 늘어뜨려지는 테이퍼 형상으로 되어, 위상 시프트 효과를 충분히는 발휘할 수 없다.On the other hand, also in the conventional phase shift mask blank, a composition gradient region is formed from the outermost surface of the phase shift film toward the film depth direction, and this composition gradient region is also O / Cr N / Cr. ≪ / RTI > However, since the conventional phase shift film is not subjected to the VUV irradiation process, it is not subjected to modification by the VUV irradiation process. Therefore, the compositional gradient region of the conventional phase shift film does not satisfy the above-mentioned maximum value of O / Cr and the maximum value of N / Cr. Therefore, the edge of the phase shift film pattern obtained by patterning the phase shift film The cross sectional shape of the etching end face is inclined over the entire edge portion and tapered toward the transparent substrate so that the phase shift effect can not be sufficiently exhibited.
(2) VUV 조사 공정은, 최표면(3a)의 막 밀도를 높게 변화시킨다는 개질을 행할 수 있다. 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도가 상승하는 이유로서는, VUV 조사 처리에 의해, 최표면(3a)에 존재하는 크롬 원자의 주변의 공공에 다른 원자가 공급되어 공공이 매립되기 때문이라고 생각된다. 다른 원자로서는, 예를 들어 산소 원자를 들 수 있다. 이 경우, 공공이 산소 원자에 의해 매립됨으로써, 최표면(3a)에 있어서의 「CrO」의 밀도가 상승하는 결과, 최표면(3a)의 막 밀도가 상승하는 것이라 생각된다.(2) The VUV irradiation step can be modified to change the film density of the
구체적으로는, VUV 조사 공정에 의해, 최표면(3a)의 막 밀도를 2.0g/㎤ 이상으로 바꿀 수 있다. 또한, 최표면(3a)의 막 밀도의 상승은, 위상 시프트막(3)에 대한 패터닝 시에 사용할 수 있는 레지스트막(5)과의 밀착성을 향상시키는 하나의 요인이 될 가능성이 있다고 생각된다.Concretely, the film density of the
또한, 최표면(3a)의 막 밀도의 상승이 전술한 바와 같이 「CrO」의 밀도의 상승에 유래한다고 가정하면, 그 가정은, 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있다는 효과에 의해 뒷받침되는 것이라 생각된다. 즉, 최표면(3a)에 산소(O)가 공급되면, 에칭 속도를 빠르게 하는 질소(N)의 함유량이 상대적으로 감소하기 때문에, 위상 시프트막(3)에 대한 패터닝 시의 등방 에칭(웨트 에칭)에 있어서, 상기 에지 부분의 피에칭 단면 중, 레지스트막(5) 근방의 피에칭 단면(최표면(3a) 근방) 부분의 에칭 속도가 느리게 된다. 이로 인해, 그 레지스트막(5) 근방의 피에칭 단면 부분은, 에칭에 의해 투명 기판(2)의 주 표면이 노출된 후, 에지 부분의 하측 부분에 미칠 때까지 유지할 수 있으며, 레지스트막(5) 근방의 피에칭 단면 부분에는, 에칭액에 의한, 소위 침식 현상의 발생이 적어진다고 생각되기 때문이다.Assuming that the increase of the film density of the
또한, 최표면(3a)의 막 밀도는, 예를 들어 X선 반사율 분석법(XRR)에 의해 측정할 수 있다. 실시예, 비교예에 있어서의 최표면(3a)의 막 밀도의 값은, 위상 시프트막(3)의 막 두께 방향으로 복수 분할하여 시뮬레이션함으로써 피팅했을 때의 피팅의 타당성을 나타내는 수치 지표 Fit R이 0.025 이하로 되는 시뮬레이션 조건에 의해 얻었다.The film density of the
(3) VUV 조사 공정은, 벌크부 B의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비를 변화시키지 않는다. 이로 인해, 벌크부 B의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비는, VUV 조사 공정을 행하지 않은 경우와 마찬가지로, 대략 균일한 상태 그대로이다. 즉, VUV 조사 공정을 행하여도, VUV 조사 공정 전에 있어서의 위상 시프트막(3)의 벌크부 B의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비에 큰 변화를 부여하는 경우가 없기 때문에, 위상 시프트막(3)은, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)을 유지할 수 있다.(3) In the VUV irradiation step, the composition ratio of each element in the film depth direction of the bulk part B is not changed. As a result, the composition ratio of each element in the film depth direction of the bulk portion B remains substantially uniform as in the case where the VUV irradiation step is not performed. In other words, even when the VUV irradiation step is performed, there is no case where a large change is given to the composition ratio of each element in the film depth direction of the bulk portion B of the
(4) VUV 조사 공정은, 조성 경사 영역 R1에 있어서의 O/Cr의 감소율을 VUV 조사 처리 전보다 VUV 조사 처리 후에 있어서 크게 하고, 또한, N/Cr의 감소율을 VUV 조사 처리 전보다 VUV 조사 처리 후에 있어서 작게 한다는 개질을 행할 수 있다. 즉, 크롬계 재료로 이루어지는 위상 시프트막(3)에 대한 패터닝 시의 등방 에칭(웨트 에칭)에 있어서, 조성 경사 영역 R1에서는, 에칭 속도를 그다지 변화시키지 않는 산소의 함유량은, VUV 조사 처리 전과 비교하여, 큰 감소율로 변화한다. 한편, 에칭 속도를 빠르게 하는 질소의 함유량은, VUV 조사 처리 전과 비교하여, 작은 감소율로 변화한다. 이로 인해, 에칭이 막 깊이 방향으로 진행해 갈 때, VUV 조사 처리 후의 조성 경사 영역 R1에서는, VUV 조사 처리 전과 비교하여, 에칭 속도가 완만하게 빠르게 되어 간다. 이러한 조성 경사 영역 R1에 있어서의 에칭 속도의 증가 경향의 완화 특성에 의해, 에칭이 조성 경사 영역 R1로부터 벌크부 B로 이행하여 진행해 갈 때, 벌크부 B에 있어서의 에칭 속도와의 큰 갭이 해소되고, 에칭 속도가 연속적으로 변화되어, 에지 부분의 피에칭 단면을 연속면으로서 형성할 수 있다.(4) The VUV irradiation step increases the O / Cr reduction ratio in the composition gradient region R1 after the VUV irradiation treatment before the VUV irradiation treatment and increases the N / Cr reduction ratio after the VUV irradiation treatment before the VUV irradiation treatment It is possible to perform the modification. That is, in the isotropic etching (wet etching) at the time of patterning with respect to the
(5) 투명 기판 근방 영역 R2에서는, 전술한 바와 같이, 상기 벌크부 B와는 달리, O/Cr이나 N/Cr이 막 깊이 방향으로 경사져 있지만, 최표면(3a) 측으로부터 행해지는 VUV 조사 공정에서는, 투명 기판 근방 영역 R2에 있어서의 O/Cr이나 N/Cr의 경사 조성은, VUV 조사 처리의 영향을 받지 않는다고 생각된다.(5) In the region R2 near the transparent substrate, as described above, O / Cr or N / Cr is inclined in the film depth direction unlike the bulk portion B, but in the VUV irradiation process performed from the
(6) VUV 조사 공정은, 전술한 바와 같이, 성막 시의 위상 시프트막(3)의 투과율을 거의 바꿀 수 없어, 위상 시프트막(3)을 패터닝하여 얻어지는 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, VUV 조사 공정을 행하지 않은 경우와는 전혀 다르게, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있다. 또한, VUV 조사 공정은, 성막 시의 위상 시프트막(3)의 대부분이 반사율을 바꾸지 않는다. 이것은, 위상 시프트막 패턴(3')의 CD 편차를 매우 좁은 범위로 제어할 수 있는 가능성을 나타내는 것이며, 이 점에서도, VUV 조사 공정은 유효하다고 생각된다.(6) As described above, the VUV irradiation step can hardly change the transmittance of the
실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 이러한 준비 공정과, 위상 시프트막 형성 공정과, VUV 조사 공정에 의해 제조된다.The phase
이와 같이 하여 제조된 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)에 의하면, 투명 기판(2) 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)이 형성되어 있다. 이 위상 시프트막(3)에는, 그 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역 R1이 형성되고, 조성 경사 영역 R1에서는, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 O/Cr의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 N/Cr의 최댓값이 0.45 이하이다. 이로 인해, 이 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 위상 시프트막(3)이 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝하는 것이 가능하다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 위상 시프트막(3)을 패터닝함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있는 것이므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조용 원판으로 할 수 있다.According to the phase
또한, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 제조 방법에 의하면, 투명 기판(2) 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 스퍼터링법에 의해 성막하는 성막 공정과, 성막된 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행하는 VUV 조사 처리 공정을 포함한다. 이 VUV 조사 처리 공정은, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성되어 있는 조성 경사 영역 R1에 있어서, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 O/Cr의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 N/Cr의 최댓값을 0.45 이하로 바꾸는 공정이다. 이로 인해, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 위상 시프트막(3)을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 제조할 수 있다. 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴에의 패터닝이 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the phase
또한, 실시 형태 1에서는, 조성 경사 영역 R1은, 예를 들어 성막 후의 상태의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 처리에 의해 형성된 것으로서 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 조성 경사 영역 R1은, 상기와 같은 특성을 갖도록 개질할 수 있는 처리이면, VUV 조사 처리 이외의 어떠한 처리에 의해 형성된 것이어도 된다.In
또한, 실시 형태 1에 있어서의 위상 시프트막 형성 공정에 의해 성막된 투명 기판(2)의 위상 시프트막(3)에 대하여 그 성막 직후에, 후속 공정으로서의 VUV 조사 공정을 행하여도 되거나, 혹은, 성막 후의 소정의 기간, 소정의 케이스 내에 보관한 후에, VUV 조사 공정을 행하여도 된다. 보관은, 예를 들어 1개월 정도의 기간이어도 되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 보관 전에 VUV 처리 공정을 행하면, 예를 들어 1개월 정도의 보관 후에도, 세정의 유무(황산 세정을 제외함)에 관계없이, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 형성되는 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은, VUV 처리가 이루어지지 않은 단면 형상과 비교하여 양호해진다. 보관 후에 VUV 조사 공정을 행할 때에는, 소정의 막 세정을 행할 필요는 없다. 보관 중에 위상 시프트막(3)의 최표면(3a) 등의 노출 부분이 약간 오염될 가능성은 있지만, 가령 오염된 상태라도, VUV 조사 공정에 의한 개질 효과에 영향을 주지 않는다. 바람직하게는, 레지스트막 형성의 직전에 VUV 조사 공정을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 포토마스크 블랭크의 제조 과정에 있어서, 위상 시프트막(3)의 표면을 황산 세정하고, 그 후에 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막 패턴을 형성하면, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 테이퍼 형상으로 되지만, 위상 시프트막(3)의 황산 세정 후, 레지스트막 형성 전에 VUV 조사를 행함으로써, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 테이퍼 형상으로 되기 어려워, 수직화할 수 있는 가능성이 있다. 즉, 위상 시프트막(3)의 표면을 황산 세정하면, 레지스트막과 위상 시프트막(3)의 막 표면의 밀착성이 현저하게 저하되기 때문에, 레지스트막 패턴을 마스크로 한 웨트 에칭 프로세스 후의 단면 형상이 매우 큰 테이퍼 형상으로 되어버리기 때문에, 위상 시프트막의 해상도를 유효하게 활용할 수 없다. 위상 시프트막(3)의 황산 세정 후라도 VUV 조사 공정을 행함으로써, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상을 대폭 개선할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(3)에의 황산 세정 후의 린스를 강화하고, 황 성분을 최대한 저감한 후에 VUV 조사 공정을 행함으로써 위상 시프트막 패턴의 단면 형상을 수직화할 수 있는 가능성이 있다.The
VUV 조사 공정을 행한 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 VUV 조사 공정 직후에, 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서의 제조용 원판으로서 사용하여도 된다. 또한, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 소정의 기간, 소정의 케이스 내에 보관하여도, 위상 시프트막(3)에 대한 VUV 조사 처리에 의한 개질 효과가 유지된다. 이로 인해, 보관 후에, 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서의 제조용 원판으로서 사용할 수 있다. 이와 같이, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 보관할 수 있으므로, 일정량의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 비축해 놓고, 출하 시나 위상 시프트 마스크의 제조 시 등에 이용할 수 있어, 그 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보관은, 예를 들어 2주일 정도의 기간이어도 되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The phase
실시 형태 1에서는, 성막 공정에 전술한 구성의 인라인형 스퍼터링 장치(11)를 사용한 경우를 설명하였지만, 다른 구성의 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여도 된다. 다른 구성의 인라인형 스퍼터링 장치로서는, 예를 들어 제2 스퍼터 챔버 SP2에, 반출 챔버 ULL측에, 위상 시프트막(3)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제4 스퍼터링 타깃(도시생략)을 배치하고, 제4 스퍼터링 타깃 근방에 있어서의 투명 기판(2)의 화살표 S로 나타내는 반송 방향의, 제4 스퍼터링 타깃에 대하여 상류측의 위치에 제7 가스 도입구(도시생략)를 배치하고, 제4 스퍼터링 타깃에 대하여 하류측의 위치에 제8 가스 도입구(도시생략)를 배치한 구성을 들 수 있다. 이와 같이, 제4 스퍼터링 타깃(도시생략)을 배치하는 경우에 있어서도, 다른 스퍼터링 타깃과 그 반송 방향의 양측에 배치되는 가스 도입구의 배치 관계와 마찬가지로, 제4 스퍼터링 타깃(도시생략)과 하류측의 제8 가스 도입구(도시생략)의 간격은, 제4 스퍼터링 타깃(도시생략)과 상류측의 제7 가스 도입구(도시생략)의 간격보다도 넓게 설정되는 것이 바람직하다.In
전술한 위상 시프트막 형성 공정에서는, 스퍼터링 타깃의 하류측의 가스 도입구로부터 스퍼터 가스를 공급하여 성막을 행하는 경우를 설명하였지만, 다른 스퍼터 가스의 공급 방법으로서, 스퍼터링 타깃의 상류측의 가스 도입구로부터 스퍼터 가스를 공급하여 성막을 행하여도 된다. 어떤 경우에 있어서도, 성막된 위상 시프트막(3)은, 후에 상술하는 VUV 조사 공정을 행한 후에, 웨트 에칭에 의해 얻어지는 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상(후술하는 실시예 1, 2 참조)이 VUV 조사 공정을 행하지 않은 종래의 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상(후술하는 비교예 1, 2 참조)보다도, 테이퍼 형상으로 되기 어렵다. 특히, 전술한 성막 공정과 같이, 하류측의 가스 도입구로부터 스퍼터 가스를 공급한 경우, 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 가장 발휘할 수 있는 수직 단면 형상으로 하는 것도 가능하다.In the phase shift film forming step described above, the film formation is performed by supplying the sputter gas from the gas introduction port on the downstream side of the sputtering target. However, as another method of supplying the sputtering gas, The film formation may be performed by supplying a sputter gas. In any case, the phase-
실시 형태 2
실시 형태 2에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(투명 기판/위상 시프트막 패턴)의 제조 방법에 대하여 설명한다.In
도 4의 (a) 내지 도 4의 (e)는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이며, 도 1 내지 도 3과 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.4 (a) to 4 (e) are cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a phase shift mask according to
실시 형태 2의 위상 시프트 마스크(30)는, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 구성을 갖는다.The
이와 같이 구성된, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 우선, 실시 형태 1에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)(도 1 참조), 또는 실시 형태 1에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)(도 2의 (b) 참조)의 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막 패턴(5')을 형성하는 레지스트막 패턴 형성 공정을 행한다.In the method of manufacturing the phase shift mask according to the second embodiment, the phase shift mask blank 1 (see FIG. 1) described in the first embodiment or the manufacturing method of the phase shift mask blank described in the first embodiment A resist film pattern forming step for forming a resist film pattern 5 'on the
상세하게는, 이 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2) 위에 크롬계 재료로 이루어지는 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 준비한다. 그 후, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막(5)을 형성한다. 그 후, 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(5)에 대하여 소정의 사이즈의 패턴을 묘화한 후, 레지스트막(5)을 소정의 현상액으로 현상하고, 레지스트막 패턴(5')을 형성한다.Specifically, in this resist film pattern forming step, first, as shown in Fig. 4A, a phase shift mask blank (in which a
레지스트막(5)에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.As a pattern to be drawn on the resist
다음으로, 도 4의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 마스크로 하여 위상 시프트막(3)을 웨트 에칭하여, 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행한다.Next, as shown in FIG. 4D, the
위상 시프트막(3)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 크롬계 재료로 구성된 위상 시프트막(3)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.The etching solution for wet etching the
위상 시프트막 패턴(3')의 형성 후, 도 4의 (e)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 박리한다.After the formation of the phase shift film pattern 3 ', the resist film pattern 5' is peeled as shown in FIG. 4 (e).
실시 형태 2의 위상 시프트 마스크(30)는, 이러한 레지스트막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정에 의해 제조된다.The
위상 시프트막 패턴(3')은, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)과 마찬가지로, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는다. 이 성질에 의해, 위상 시프트막 패턴(3')을 투과한 노광광과 투명 기판(2)만을 투과한 노광광의 사이에 소정의 위상차가 발생한다. 노광광이 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막 패턴(3')은, 대표 파장의 광에 대하여 소정의 위상차를 발생하도록 형성한다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막 패턴(3')은, i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여 180°의 위상차를 발생하도록 형성한다. 또한, 위상 시프트 효과를 발휘하기 위해서, 예를 들어 i선에 있어서의 위상 시프트막 패턴(3')의 위상차는, 180°±10°의 범위로 설정되고, 바람직하게는 대략 180°로 설정된다. 또한, 예를 들어 i선에 있어서의 위상 시프트막 패턴(3')의 투과율은, 1% 이상 20% 이하, 특히 바람직하게는, 3% 이상 15% 이하의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.Like the
위상 시프트막 패턴(3')의 각 원소의 조성비는, 위상 시프트막 패턴(3')의 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성된 조성 경사 영역 및 위상 시프트막 패턴(3')과 투명 기판(2)의 계면 근방의 투명 기판 근방 영역을 제외한 벌크부에 있어서 대략 균일하다. 단, 위상 시프트막 패턴(3')의 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성된 조성 경사 영역 및 투명 기판 근방 영역에서는, 조성이 경사지는 영역이 형성되기 때문에, 그러한 부분의 조성은 균일하지 않다.The composition ratios of the respective elements of the phase shift film pattern 3 'are set such that the composition gradient region and phase shift film pattern 3' formed from the outermost surface of the phase shift film pattern 3 ' ) In the vicinity of the interface with the transparent substrate. However, in the composition gradient region and the vicinity of the transparent substrate formed from the outermost surface of the phase shift film pattern 3 'toward the film depth direction, a region having an inclined composition is formed, and the composition of such portions is not uniform.
이와 같은 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상은, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)이 전술한 VUV 조사 처리를 받아, 조성 경사 영역 R1이 개질되어 있기 때문에, 테이퍼 형상으로 되기 어렵다.The cross-sectional shape of the etched section of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'is such that the
여기서, 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 각도(θ)(후술하는 도 14 참조)는, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘시키면서, 가능한 한 90°또는 이 90°에 가까운 각도인 것이 바람직하다.Here, the cross-sectional angle? (Refer to FIG. 14 described later) of the etched section of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'is set to 90 degrees or as close as possible to 90 degrees Angle.
단, 단면 각도(θ)가 90°또는 이 90°에 가까운 각도가 아니어도, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면 중, 투명 기판(2)에 가까운 에지 부분의 피에칭 단면 부분에 약간, 늘어뜨려짐이 있었다고 해도, 레지스트막 패턴(5')에 가까운 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 많은 부분이 90°또는 이 90°에 가까운 각도이면, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘시키는 것이 가능하다.However, the phase shift effect can be sufficiently exerted even when the cross-sectional angle? Is not 90 ° or an angle close to 90 °. For example, even if the edge portion of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'is slightly etched away from the portion to be etched of the edge portion close to the
이와 같이 제조된 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(30)는, 등배 노광의 프로젝션 노광에 사용되어 위상 시프트 효과를 충분히 발휘한다. 특히, 그 노광 환경으로서는, 개구수(NA)는, 바람직하게는 0.06 내지 0.15, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.10이며, 코히렌스 팩터(σ)는 바람직하게는 0.5 내지 1.0이다.The thus manufactured
실시 형태 2의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 1에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크(1), 또는 실시 형태 1에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크(30)를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴(3')을 갖는 위상 시프트 마스크(30)를 제조할 수 있다. 위상 시프트막 패턴(3')이 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')을 갖는 위상 시프트 마스크(30)를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크(30)는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the method of manufacturing the phase shift mask of the second embodiment, the phase shift mask blank 1 described in the first embodiment or the phase shift mask blank 1 obtained by the method of manufacturing the phase shift mask blank described in the first embodiment The
또한, 실시 형태 2에서는, 위상 시프트 마스크(30)의 제조용 원판으로서, 투명 기판/위상 시프트막의 구성을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투명 기판/위상 시프트막/레지스트막의 구성(도 4의 (b) 참조)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 위상 시프트 마스크(30)의 제조용 원판으로 하여도 된다.In
또한, 실시 형태 2에서는, 레지스트막 패턴 형성 공정 전에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 필요에 따라 막 세정을 행하여도 된다. 막 세정에는, 공지된 세정 방법을 이용할 수 있다. 단, 황(S) 성분을 포함하는 세정액(예를 들어, 황산과수)을 사용하는 세정 방법 이외의 세정 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 황(S) 성분을 포함하는 세정액을 사용한 막 세정에서는, 그 황(S) 성분이 위상 시프트막(3) 위에 잔류한다. 이로 인해, 그 잔류한 황(S) 성분에 의해, 위상 시프트막(3)을 패터닝하여 위상 시프트막 패턴(3')을 얻을 때, 그 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상이 테이퍼 형상으로 되기 용이하기 때문이다.In the second embodiment, the
실시 형태 3
실시 형태 3에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(투명 기판/차광막 패턴/위상 시프트막) 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.In
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이며, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (g)는 도 5에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이며, 도 1 내지 도 4와 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a phase shift mask blank according to
실시 형태 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2)의 주 표면 위에 형성된 차광막 패턴(4')과, 이 차광막 패턴(4') 및 투명 기판(2)의 주 표면 위에 형성된 위상 시프트막(3)으로 구성되어 있다.5, the phase
이와 같이 구성된, 실시 형태 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조 방법은, 투명 기판(2)을 준비하는 준비 공정과, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 스퍼터링에 의해, 차광막(4)을 성막하는 성막 공정(이하, '차광막 형성 공정'이라 하는 경우가 있음)과, 차광막(4)을 패터닝하여 차광막 패턴(4')을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과, 차광막 패턴(4') 위에 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 성막하는 위상 시프트막 형성 공정과, 성막된 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행하는 VUV 조사 공정을 포함한다.The method of manufacturing the phase
이하, 각 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail.
1. 준비 공정1. Preparation process
우선, 투명 기판(2)을 준비한다.First, the
이 준비 공정은, 실시 형태 1에 있어서의 준비 공정과 마찬가지로 행한다.This preparation step is performed in the same manner as the preparation step in
2. 차광막 형성 공정2. Light-shielding film forming process
다음으로, 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 스퍼터링에 의해, 차광막(4)을 형성한다.Next, as shown in Fig. 6A, the light-shielding
상세하게는, 이 차광막 형성 공정에서는, 스퍼터 가스 분위기에서 스퍼터 파워를 인가하여 소정의 재료로 구성되는 차광막(4)을 성막하는 성막 공정을 행한다.Specifically, in this light-shielding film forming step, a film forming step for forming a light-shielding
차광막(4)은, 위상 시프트막(3)과의 합계로, 노광광에 대한 광학 농도가 2.8 이상, 바람직하게는 3.0 이상으로 되도록, 차광막(4)을 구성하는 재료나 막 두께가 조정된다.The material and film thickness of the light-shielding
차광막(4)을 구성하는 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 마스크 블랭크에 사용되고 있는 재료인 것이 바람직하다. 마스크 블랭크에 사용되고 있는 재료로서는, 예를 들어 크롬을 포함하는 재료, 탄탈륨을 포함하는 재료, 및 금속과 규소(Si)를 포함하는 재료(금속 실리사이드 재료)를 들 수 있다. 크롬을 포함하는 재료로서는, 크롬(Cr)을 포함하는 것이면, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 크롬(Cr), 크롬의 산화물, 크롬의 질화물, 크롬의 탄화물, 및 크롬의 불화물을 들 수 있다. 탄탈륨을 포함하는 재료로서는, 탄탈륨(Ta)을 포함하는 것이면, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 탄탈륨(Ta), 탄탈륨의 산화물, 및 탄탈륨의 질화물을 들 수 있다. 금속 실리사이드 재료로서, 예를 들어, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물, 및 금속 실리사이드의 산화탄화 질화물을 들 수 있다. 금속으로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 등의 전이 금속을 들 수 있다. 금속과 규소의 조성은, 차광막(4)의 광학 특성의 관점에서 조정된다. 금속과 규소의 비율은, 금속의 종류나 차광막에 요구되는 광학 특성에 따라, 적절히 선택되고, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하가 바람직하다.The material constituting the light-shielding
또한, 차광막(4)을 구성하는 재료는, 필요에 따라서 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 등의 다른 원소를 포함하고 있어도 된다.The material constituting the light-shielding
차광막(4)은, 1개의 층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성되는 경우 중 어느 것이어도 된다. 차광막(4)이 복수의 층으로 구성되는 경우, 예를 들어 위상 시프트막(3)측에 형성되는 차광층과 차광층 위에 형성되는 반사 방지층으로 구성되는 적층 구조의 경우가 있다. 차광층은 1개의 층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성되는 경우 중 어느 것이어도 된다. 차광층으로서, 예를 들어 크롬질화막(CrN), 크롬탄화막(CrC), 크롬탄화질화막(CrCN)을 들 수 있다. 반사 방지층은, 노광광의 반사율을 저감시킬 목적으로, 차광막의 표면에 설치되고, 반사 방지층은 1개의 층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성되는 경우 중 어느 것이어도 된다. 반사 방지층으로서, 예를 들어 크롬산화질화막(CrON)을 들 수 있다.The light-shielding
차광막(4)의 성막에는, 클러스터형 스퍼터링 장치, 인라인형 스퍼터링 장치 등의 스퍼터링 장치가 사용된다.For forming the light-shielding
차광막(4)은, 예를 들어 이하와 같은 스퍼터링 타깃, 스퍼터 가스 분위기에 의해 성막할 수 있다.The light-shielding
크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막에 사용되는 스퍼터링 타깃으로서는, 크롬(Cr) 또는 크롬 화합물을 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 크롬(Cr), 크롬의 질화물, 크롬의 산화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 탄화질화물, 크롬의 산화탄화물, 및 크롬의 산화탄화질화물을 들 수 있다.As the sputtering target used for forming the light-shielding
크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 산소(O2) 가스, 탄화수소계 가스 및 불소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와의 혼합 가스로 이루어진다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스를 들 수 있다.Sputter gas atmosphere at the time of film formation of the light-shielding
전술한 스퍼터링 타깃의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스 종류의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스의 혼합 비율은, 차광막(4)을 구성하는 크롬계 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 결정된다.The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the gas type of the sputter gas atmosphere and the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputter gas atmosphere are appropriately determined according to the type and composition of the chromium-based material constituting the light- do.
탄탈륨을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막에 사용되는 스퍼터링 타깃으로서는, 탄탈륨(Ta) 또는 탄탈륨 화합물을 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 탄탈륨(Ta), 탄탈륨의 산화물, 및 탄탈륨의 질화물을 들 수 있다.As the sputtering target used for forming the light-shielding
탄탈륨을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와의 혼합 가스로 이루어진다.Sputter gas atmosphere is nitrogen (N 2) gas, nitrogen monoxide (NO) gas and nitrogen dioxide (NO 2) gas, nitrous oxide (N 2 O) at the time of film formation of the light-shielding
전술한 스퍼터링 타깃의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스 종류의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스의 혼합 비율은, 차광막(4)을 구성하는 탄탈륨을 포함하는 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 결정된다.The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the gas type of the sputter gas atmosphere or the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputter gas atmosphere may be changed depending on the type and composition of the tantalum- Is determined appropriately.
금속 실리사이드 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막에 사용되는 스퍼터링 타깃으로서는, 금속과, 규소(Si)를 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물, 및 금속 실리사이드의 산화탄화질화물을 들 수 있다.As the sputtering target used for forming the light-shielding
금속 실리사이드 재료로 이루어지는 차광막(4)의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와의 혼합 가스로 이루어진다.The atmosphere of the sputter gas at the time of forming the light-shielding
전술한 스퍼터링 타깃의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스 종류의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스의 혼합 비율은, 차광막(4)을 구성하는 금속 실리사이드 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 결정된다.The combination of the above-described material for forming the sputtering target and the gas type of the sputter gas atmosphere and the mixing ratio of the active gas and the inert gas in the sputter gas atmosphere are appropriately determined according to the type and composition of the metal silicide material constituting the light- do.
차광막 형성 공정은, 예를 들어 도 3에 도시한 스퍼터링 장치(11)를 사용하여 행할 수 있다.The light-shielding film forming process can be performed, for example, by using the
여기에서는, 크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 차광막(4)을 형성하는 경우를 예로서 설명한다.Here, a case where the light-shielding
우선, 예를 들어 차광층과 반사 방지층으로 구성되는 적층 구조의 차광막(4)을 형성하는 경우, 제1 스퍼터 챔버 SP1에, 차광막(4)의 차광층을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제1 스퍼터링 타깃(13)을 배치하고, 제2 스퍼터 챔버 SP2에, 차광막(4)의 반사 방지층을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제3 스퍼터링 타깃(15)을 배치한다.First, for example, in the case of forming the light-shielding
그 후, 차광막(4)을 형성하기 위해서, 트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)을 반입 챔버 LL로 반입한다.Thereafter, in order to form the light-shielding
그 후, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한 상태에서, 제2 가스 도입구 GA12로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 도입하고, 제1 스퍼터링 타깃(13)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 또한, 제6 가스 도입구 GA32로부터 소정의 유량의 스퍼터 가스를 도입하고, 제3 스퍼터링 타깃(15)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터 가스의 도입은, 투명 기판(2)이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속한다.Thereafter, a predetermined flow rate of sputter gas is introduced from the second gas inlet port GA12 while the inside of the
그 후, 트레이(도시생략)에 탑재된 투명 기판(2)을 소정의 반송 속도로, 화살표 S의 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서로 반송한다. 투명 기판(2)이 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타깃(13) 부근을 통과할 때 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는 차광층이 성막된다. 또한, 투명 기판(2)이 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타깃(15) 부근을 통과할 때 반응성 스퍼터링에 의해, 차광층 위에 소정의 막 두께의 크롬계 재료로 구성되는 반사 방지층이 성막된다.Thereafter, the
투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광층과 반사 방지층으로 구성되는 적층 구조의 차광막(4)을 형성한 후, 투명 기판(2)을 스퍼터링 장치(11)의 외부로 취출한다.A
3. 차광막 패턴 형성 공정3. Light-shielding film pattern formation process
다음으로, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광막 패턴(4')을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정을 행한다.Next, the light-shielding film pattern forming step for forming the light-shielding film pattern 4 'on the main surface of the
상세하게는, 이 차광막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 차광막(4) 위에 레지스트막(5)을 형성한다. 그 후, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(5)에 대하여 소정의 사이즈의 패턴을 묘화한 후, 레지스트막(5)을 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트막 패턴(5')을 형성한다.Specifically, in this light-shielding film pattern forming step, first, a resist
레지스트막(5)에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.As a pattern to be drawn on the resist
다음으로, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 마스크로 하여 차광막(4)을 웨트 에칭하여, 차광막 패턴(4')을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정을 행한다.6 (d), the light-shielding film pattern forming process for forming the light-shielding film pattern 4 'is performed by wet-etching the light-shielding
차광막(4)이 크롬계 재료로 구성되는 경우, 그 차광막(4)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 차광막(4)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.When the light-shielding
차광막(4)이 금속 실리사이드 재료로 구성되는 경우, 그 차광막(4)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 차광막(4)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 불화수소산, 규불화수소산 및 불화수소암모늄으로부터 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산으로부터 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 구체적으로는, 불화수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 에칭액을 들 수 있다.When the light-shielding
차광막(4)이 탄탈륨계 재료로 구성되는 경우, 그 차광막(4)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 차광막(4)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 수산화나트륨과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.When the light-shielding
차광막 패턴(4')의 형성 후, 도 6의 (e)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 박리한다.After the light-shielding film pattern 4 'is formed, the resist film pattern 5' is peeled as shown in FIG. 6 (e).
4. 위상 시프트막 형성 공정4. Phase shift film forming process
다음으로, 도 6의 (f)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2) 위의 차광막 패턴(4') 위에 위상 시프트막(3)을 성막하는 위상 시프트막 형성 공정을 행한다.6 (f), a phase shift film forming step for forming the
이 위상 시프트막 형성 공정은, 실시 형태 1에 있어서의 위상 시프트막 형성 공정과 마찬가지로 행한다.This phase shift film forming step is performed in the same manner as the phase shift film forming step in the first embodiment.
5. VUV 조사 공정5. VUV irradiation process
다음으로, 도 6의 (g)에 도시한 바와 같이, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행한다.Next, as shown in FIG. 6 (g), the VUV irradiation process is performed on the
이 VUV 조사 공정은, 실시 형태 1에 있어서의 VUV 조사 공정과 마찬가지로 행한다.This VUV irradiation step is performed in the same manner as the VUV irradiation step in the first embodiment.
이와 같은 VUV 조사 공정을 거친 위상 시프트막(3)은, 그 VUV 조사 공정에 의해, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)에 있어서의 위상 시프트막(3)과 마찬가지의 특성을 갖도록 개질된다.The
실시 형태 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 이러한 준비 공정과, 차광막 형성 공정과, 차광막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 형성 공정과, VUV 조사 공정에 의해 제조된다.The phase
이와 같이 하여 제조된 실시 형태 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 의하면, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광막 패턴(4')을 개재하거나, 또는 투명 기판(2)의 주 표면 위에 직접, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)이 형성되어 있다. 위상 시프트막(3)의 조성 경사 영역 R1에서는, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 O/Cr의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 N/Cr의 최댓값이 0.45 이하이다. 이로 인해, 이 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 그 위상 시프트막(3)이 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 패터닝되는 것이 가능하다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 그 위상 시프트막(3)을 패터닝함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있는 것이므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조용 원판으로 할 수 있다.According to the phase
또한, 실시 형태 3의 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광막 패턴(4')을 개재하거나, 또는 투명 기판(2)의 주 표면 위에 직접, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)을 스퍼터링법에 의해 성막하는 성막 공정과, 성막된 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행하는 VUV 조사 처리 공정을 포함한다. 이 VUV 조사 처리 공정은, 조성 경사 영역 R1에 있어서, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 O/Cr의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 N/Cr의 최댓값을 0.45 이하로 바꾸는 공정이다. 이로 인해, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조할 수 있다. 또한, 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상을, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴에의 패터닝이 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the phase shift mask blank of
실시 형태 4
실시 형태 4에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(투명 기판/차광막 패턴/위상 시프트막 패턴)의 제조 방법에 대하여 설명한다.In
도 7의 (a) 내지 도 7의 (e)는, 도 5에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 본 발명의 실시 형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 각 공정을 나타내는 단면도이며, 도 1 내지 도 6과 동일 구성 요소에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.7A to 7E are cross-sectional views showing respective steps of a method of manufacturing a phase shift mask according to
실시 형태 4의 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조되는 위상 시프트 마스크(31)는, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광막 패턴(4')을 개재하거나, 또는 투명 기판(2)의 주 표면 위에 직접, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 구성을 갖는다.The
이와 같이 구성된, 실시 형태 4의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 우선, 실시 형태 3에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)(도 5 참조), 또는 실시 형태 3에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)(도 6의 (g) 참조)의 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막 패턴(5')을 형성하는 레지스트막 패턴 형성 공정을 행한다.In the method of manufacturing the phase shift mask of the fourth embodiment thus configured, first, the phase shift mask blank 10 (see FIG. 5) described in the third embodiment or the manufacturing method of the phase shift mask blank described in the third embodiment A resist film pattern forming step of forming a resist film pattern 5 'on the
상세하게는, 이 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 차광막 패턴(4')을 개재하거나, 또는 투명 기판(2)의 주 표면 위에 직접, 크롬과 산소와 질소를 함유하는 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 준비한다. 그 후, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막(5)을 형성한다. 그 후, 도 7의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트막(5)에 대하여 소정의 사이즈의 패턴을 묘화한 후, 레지스트막(5)을 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트막 패턴(5')을 형성한다.7A, a light-shielding film pattern 4 'is interposed on the main surface of the
레지스트막(5)에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.As a pattern to be drawn on the resist
다음으로, 도 7의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 마스크로 하여 위상 시프트막(3)을 웨트 에칭하고, 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행한다.7 (d), the
위상 시프트막(3)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 크롬계 재료로 구성된 위상 시프트막(3)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.The etching solution for wet etching the
얻어진 위상 시프트막 패턴(3')은, 실시 형태 2에 있어서의 위상 시프트막 패턴(3')과 마찬가지로, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖고, 그 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 형상은, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)이 전술한 VUV 조사 처리를 받고, 조성 경사 영역 R1이 개질되어 있기 때문에, 테이퍼 형상으로 되기 어렵다.The obtained phase shift film pattern 3 'has the property of changing the phase of the exposure light similarly to the phase shift film pattern 3' in
위상 시프트막 패턴(3')의 형성 후, 도 7의 (e)에 도시한 바와 같이, 레지스트막 패턴(5')을 박리한다.After forming the phase shift film pattern 3 ', the resist film pattern 5' is peeled off as shown in FIG. 7 (e).
실시 형태 4의 위상 시프트 마스크(31)는, 이러한 레지스트막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정에 의해 제조된다.The
이와 같이 제조된 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(31)는 등배 노광의 프로젝션 노광에 사용되어 위상 시프트 효과를 충분히 발휘한다. 특히, 그 노광 환경으로서는, 개구수(NA)는 바람직하게는 0.06 내지 0.15, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.10이며, 코히렌스 팩터(σ)는 바람직하게는 0.5 내지 1.0이다.The thus manufactured
실시 형태 4의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 3에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 또는 실시 형태 3에서 설명한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크(31)를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴(3')을 갖는 위상 시프트 마스크(31)를 제조할 수 있다. 위상 시프트막 패턴(3')이 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있으므로, 해상도를 향상시켜서, 양호한 CD 특성을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')을 갖는 위상 시프트 마스크(31)를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크(31)는 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the method of manufacturing the phase shift mask of the fourth embodiment, the phase shift mask blank 10 described in the third embodiment or the phase shift mask blank 10 obtained by the method of manufacturing the phase shift mask blank described in the third embodiment The
또한, 실시 형태 4에서는, 위상 시프트 마스크(31)의 제조용 원판으로서, 투명 기판/차광막 패턴/위상 시프트막의 구성을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투명 기판/차광막 패턴/위상 시프트막/레지스트막의 구성(도 7의 (b) 참조)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 위상 시프트 마스크(31)의 제조용 원판으로 하여도 된다.In the fourth embodiment, the phase shift mask blank 10 having the structure of the transparent substrate / the light-shielding film pattern / phase shift film is used as the original plate for manufacturing the
또한, 실시 형태 4에서는, 실시 형태 2와 마찬가지로, 상기 레지스트막 패턴 형성 공정 전에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 필요에 따라 막 세정을 행하여도 된다. 막 세정에는, 공지된 세정 방법을 이용할 수 있다. 단, 황(S) 성분을 포함하는 세정액(예를 들어, 황산과수)을 사용하는 세정 방법 이외의 세정 방법을 이용하는 것이 바람직하다.In the fourth embodiment, as in the second embodiment, the
[실시예][Example]
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.
실시예 1 및 비교예 1Example 1 and Comparative Example 1
실시예 1 및 비교예 1에서는, 위상 시프트막(재료: CrCON)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조되는 위상 시프트 마스크에 대하여 설명한다.In
또한, 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 공정을 행하여 제조되는 것에 비하여, 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 그 위상 시프트막의 최표면에 대한 VUV 조사 공정을 행하지 않고 제조되는 점에서, 양자는 상이하다.The phase
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof
전술한 구성의 실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 제조하기 위해서, 우선, 투명 기판(2)으로서, 3345사이즈(330mm×450mm×5mm)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.A synthetic quartz glass substrate of 3345 size (330 mm x 450 mm x 5 mm) was prepared as the
그 후, 투명 기판(2)을, 도 3에 도시한 크롬으로 이루어지는 스퍼터링 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(11)에 반입하고, 도 1 및 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화탄화질화물(CrOCN)을 포함하는 위상 시프트막(3)(막 두께 125㎚)을 성막하였다.Thereafter, the
또한, 위상 시프트막(3)은, 크롬으로 이루어지는 제1 스퍼터링 타깃(13)의 하류측에 배치된 제2 가스 도입구 GA12로부터, 아르곤(Ar) 가스와 이산화탄소(CO2) 가스와 질소(N2) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 46sc㎝, N2: 46sc㎝, CO2: 35sc㎝)를 도입하고, 스퍼터 파워 3.55㎾, 투명 기판(2)의 반송 속도를 200㎜/분으로 하여, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2) 위에 성막하였다. 1회 성막에 의해, 위상 시프트막(3)(막 두께 125㎚)을 형성하였다.The
그 후, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 VUV 조사 처리를 행하였다.Thereafter, the VUV irradiation process was performed on the
VUV 조사 처리에는, VUV(크세논 엑시머 광, 파장 172㎚)를 40㎽/㎠의 에너지로 조사하는 조사 장치(도시생략)를 사용하고, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대하여 조사 에너지 45J/㎠에 상당하는 조사를 행하였다.(Not shown) for irradiating VUV (xenon excimer light, wavelength 172 nm) at an energy of 40 mW /
이와 같이 하여, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 공정을 받은 위상 시프트막(3)이 형성된 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.Thus, the phase
한편, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 공정을 받지 않은 위상 시프트막(3)이 형성된 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.On the other hand, the phase shift mask blank of Comparative Example 1 in which the
실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, X선 반사율 분석법(XRR)에 의해 최표면(3a)의 막 밀도를 측정하였다.The film density of the
또한, 최표면(3a)의 막 밀도는, 표층으로부터 깊이 방향 2.2㎚에 있어서의 위상 시프트막(3)의 막 밀도를 측정하였다. 그 결과, 실시예 1의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는, 2.33g/㎤, 비교예 1의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는, 1.92g/㎤였다. 또한, 막 밀도를 산출했을 때의 피팅의 타당성을 나타내는 수치 지표 Fit R은, 실시예 1은 0.013, 비교예 1은 0.012였다.The film density of the
실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다.The composition of the
도 8은 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내고, 도 9는 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타낸다. 도 8 및 도 9의 횡축은 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)으로부터의 깊이(㎚)를 나타내고, 종축은 원자 조성 백분율(원자%)을 나타내고 있다.8 is a graph showing the results of the compositional analysis of the phase shift mask blank of Comparative Example 1 by XPS in the depth direction and FIG. 9 is a graph showing the results of analysis of composition in the depth direction by XPS for the phase
도 8을 참조하면, 비교예 1에 있어서의 위상 시프트막의 벌크부는, 각 원소의 함유량에 거의 변화가 없는 깊이 약 10.0㎚ 내지 약 115㎚의 영역이다. 조성 경사 영역은, 각 원소의 함유량이 크게 변화하고 있는, 최표면(약 0.1㎚)으로부터 벌크부의 가장 얕은 단부(약 10.0㎚)까지의 영역이다. 규소(Si)가 출현하고 있는 심부는, 합성 석영 유리 기판(투명 기판(2))이기 때문에, 규소(Si)가 출현하기 시작하는 깊이 약 127㎚ 부근이 위상 시프트막(3)과 투명 기판(2)의 계면이다. 투명 기판 근방 영역은, 상기 계면으로부터 최표면측으로의 약 10㎚의 영역이다.Referring to Fig. 8, the bulk portion of the phase shift film in Comparative Example 1 is a region having a depth of about 10.0 nm to about 115 nm which hardly changes the content of each element. The composition gradient region is a region from the outermost surface (about 0.1 nm) to the shallowest end (about 10.0 nm) of the bulk portion where the content of each element varies greatly. Since the deep portion where silicon (Si) appears is a synthetic quartz glass substrate (transparent substrate 2), the vicinity of about 127 nm in which silicon (Si) starts to appear starts from the
도 9를 참조하면, 실시예 1에 있어서의 위상 시프트막(3)의 벌크부 B는, 각 원소의 함유량에 거의 변화가 없는 깊이 약 10.0㎚ 내지 약 115㎚의 영역이다. 조성 경사 영역 R1은, 각 원소의 함유량이 크게 변화하고 있는, 최표면(3a)(약 0.1㎚)으로부터 벌크부 B의 가장 얕은 단부(약 10.0㎚)까지의 영역이다. 규소(Si)가 출현하고 있는 심부는, 합성 석영 유리 기판(투명 기판(2))이기 때문에, 규소(Si)가 출현하기 시작하는 깊이 약 125㎚ 부근이 위상 시프트막(3)과 투명 기판(2)의 계면이다. 투명 기판 근방 영역 R2는, 상기 계면으로부터 최표면측으로의 약 10㎚의 영역이다.Referring to Fig. 9, the bulk portion B of the
비교예 1 및 실시예 1 중 어느 경우에 있어서도, 벌크부에서는, 크롬(Cr), 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C)의 각 원소의 함유량 변동폭이 작아, 대략 균일하다. 비교예 1 및 실시예 1 중 어느 경우에 있어서도, 조성 경사 영역 및 투명 기판 근방 영역에서는, 크롬(Cr), 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C)의 각 원소의 함유량이 크게 변화하고 있다.In both cases of Comparative Example 1 and Example 1, the variation range of the content of each element of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N) and carbon (C) is small in the bulk portion and is substantially uniform. The content of each element of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) in the compositionally graded region and the vicinity of the transparent substrate varied greatly in both of Comparative Example 1 and Example 1 .
도 8 및 도 9의 수치 데이터로부터 산출한, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)과 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)에 대하여, 실시예 1과 비교예 1을 비교하였다.The ratio (O / Cr) of oxygen to chromium, which decreases from the
도 10은 XPS에 의한 깊이 방향의 O/Cr의 분석 결과를 나타내고, 도 11은 XPS에 의한 깊이 방향의 N/Cr의 분석 결과를 나타낸다. 도 10 및 도 11의 횡축은 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)으로부터의 깊이(㎚)를 나타내고, 도 10의 종축은 O/Cr을 나타내고, 도 11의 종축은 N/Cr을 나타내고 있다.FIG. 10 shows the results of analysis of O / Cr in the depth direction by XPS, and FIG. 11 shows the results of N / Cr analysis in the depth direction by XPS. 10 and 11 show the depth (nm) from the
우선, 도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 조성 경사 영역에서의 막 깊이 방향의 O/Cr의 변화에 대하여, 실시예 1과 비교예 1을 비교한다. 실시예 1의 O/Cr은, 최표면(3a)에 있어서 최댓값(2.20)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하고, 약 3㎚의 막 깊이까지 급격하게 감소하고 있다. 이에 반하여, 비교예 1의 O/Cr은, 최표면에 있어서 최댓값(1.96)을 나타내고, 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하고, 약 3㎚의 막 깊이까지 감소하고 있다. 즉, 비교예 1의 O/Cr의 최댓값(1.96)으로부터 실시예 1의 O/Cr의 최댓값(2.20)으로, 커지게 되어 있다. 또한, 실시예 1의 O/Cr의 감소율이 비교예 1의 O/Cr의 감소율보다도 크다. 이 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1의 상이는, VUV 조사 처리의 유무이기 때문에, VUV 조사 처리에 의해, O/Cr의 최댓값이 커지게 되어, O/Cr의 감소율도 커지게 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 10으로부터, 실시예 1의 O/Cr의 최댓값은 2 이상이라고 할 수 있다.First, as is clear from Fig. 10, Example 1 and Comparative Example 1 are compared with respect to the change of O / Cr in the film depth direction in the composition gradient region. The O / Cr of the first embodiment shows the maximum value (2.20) on the
다음으로, 도 11로부터 명백해진 바와 같이, 조성 경사 영역에서의 막 깊이 방향의 N/Cr의 변화에 대하여, 실시예 1과 비교예 1을 비교한다. 비교예 1의 N/Cr은, 최표면에 있어서 최댓값(0.49)을 나타내고, 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하고, 약 3㎚의 막 깊이까지 급격히 감소하고 있다. 이에 반하여, 실시예 1의 N/Cr은, 최표면(3a)에 있어서 최댓값(0.34)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하고, 약 3㎚의 막 깊이까지 감소하고 있다. 즉, 실시예 1의 N/Cr의 최댓값(0.34)으로부터 비교예 1의 N/Cr의 최댓값(0.49)으로, 작아지게 되어 있다. 또한, 실시예 1의 N/Cr의 감소율이 비교예 1의 N/Cr의 감소율보다도 작아지게 되어 있다. 이 결과로 명백해진 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1의 상이는, VUV 조사 처리의 유무이기 때문에, VUV 조사 처리에 의해, N/Cr의 최댓값이 작아져서, N/Cr의 감소율도 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 11로부터, 실시예 1의 N/Cr의 최댓값은 0.45 이하라고 할 수 있다.Next, as apparent from Fig. 11, the variation of N / Cr in the film depth direction in the composition gradient region is compared with Example 1 and Comparative Example 1. N / Cr of Comparative Example 1 represents the maximum value (0.49) on the outermost surface, decreases from the outermost surface toward the film depth direction, and rapidly decreases to a film depth of about 3 nm. On the contrary, the N / Cr of the first embodiment shows the maximum value (0.34) on the
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 각 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 히타치하이테크놀로지사 제조의 분광 광도계 U-4100에 의해 투과율을 측정하고, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 위상차를 측정하였다. 또한, 실시예 1 및 비교예 1에 있어서의 투과율의 값은, 모두 Air 기준의 값이다.The transmittance of the
위상 시프트막(3)의 투과율 및 위상차의 측정에는, 동일한 기판 홀더(도시생략)에 세트된 6025사이즈(152mm×152mm)의 투명 기판(2)의 주 표면 위에 위상 시프트막(3)(막 두께 125㎚)이 성막된 위상 시프트막이 부가된 기판(더미 기판)을 사용하였다.The transmittance and the phase difference of the
그 결과, 파장 200㎚ 내지 800㎚에 있어서의 실시예 1의 투과율 스펙트럼은, VUV 조사 처리를 행하지 않은 비교예 1의 투과율 스펙트럼과 대략 마찬가지였다. 이 결과로부터, VUV 조사 처리를 행하여도, VUV 조사 처리를 행하기 전의 투과율 스펙트럼에 변화를 주지 않고도, 원하는 투과율 스펙트럼을 유지할 수 있음을 알 수 있었다.As a result, the transmittance spectrum of Example 1 at a wavelength of 200 nm to 800 nm was substantially the same as that of Comparative Example 1 in which the VUV irradiation process was not performed. From this result, it was found that even if the VUV irradiation process is performed, the desired transmittance spectrum can be maintained without changing the transmittance spectrum before performing the VUV irradiation process.
파장 365㎚에 있어서의 실시예 1 및 비교예 1의 위상차는, 184.6°였다. 이 결과로부터, VUV 조사 처리를 행하여도, VUV 조사 처리를 행하기 전의 위상차에 변화를 주지 않고도, 원하는 위상차를 유지할 수 있음을 알 수 있었다.The retardation of Example 1 and Comparative Example 1 at a wavelength of 365 nm was 184.6 DEG. From this result, it was found that even when the VUV irradiation process is performed, the desired phase difference can be maintained without changing the phase difference before performing the VUV irradiation process.
또한, 실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 히타치하이테크놀로지사 제조의 분광 광도계 U-4100에 의해 반사율을 측정하였다.The reflectance of the
그 결과, 파장 200㎚ 내지 800㎚에 있어서의 실시예 1의 반사율 스펙트럼은, VUV 조사 처리를 행하지 않은 비교예 1의 반사율 스펙트럼과 대략 마찬가지였다. 이 결과로부터, VUV 조사 처리를 행하여도, VUV 조사 처리를 행하기 전의 반사율 스펙트럼에 변화를 주지 않고도, 원하는 반사율 스펙트럼을 유지할 수 있음을 알 수 있었다.As a result, the reflectance spectrum of Example 1 at a wavelength of 200 nm to 800 nm was substantially the same as the reflectance spectrum of Comparative Example 1 in which the VUV irradiation process was not performed. From these results, it was found that even when the VUV irradiation process is performed, the desired reflectance spectrum can be maintained without changing the reflectance spectrum before performing the VUV irradiation process.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift masks and methods for making them
전술한 바와 같이 하여 제조된 실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해서, 우선, 실시예 1 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막(3) 위에 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막(5)을 도포하였다.In order to produce the phase shift masks of Example 1 and Comparative Example 1 using the phase shift mask blank of Example 1 and Comparative Example 1 manufactured as described above, first, the phase of Example 1 and Comparative Example 1 The
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000㎚의 포토레지스트막(5)을 형성하였다.Thereafter, a
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막(5)을 묘화하고, 현상ㆍ린스 공정을 거쳐, 위상 시프트막(3) 위에 라인 패턴의 폭이 2.0㎛ 및 스페이스 패턴의 폭이 2.0㎛인 라인 앤 스페이스 패턴의 레지스트막 패턴(5')을 형성하였다.Thereafter, the
그 후, 레지스트막 패턴(5')을 마스크로 하여, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)을 웨트 에칭하여, 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하였다.Thereafter, using the resist film pattern 5 'as a mask, the
그 후, 레지스트막 패턴(5')을 박리하였다.Thereafter, the resist film pattern 5 'was peeled off.
이와 같이 하여, 투명 기판(2)의 위에 VUV 조사 공정을 받은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 실시예 1의 위상 시프트 마스크(30)(투명 기판/위상 시프트막 패턴)를 얻었다.In this manner, the phase shift mask 30 (transparent substrate / phase (phase)) of Example 1 in which the phase shift film pattern 3 'patterned with the
한편, 투명 기판(2)의 위에 VUV 조사 공정을 받지 않은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 비교예 1의 위상 시프트 마스크(투명 기판/위상 시프트막 패턴)를 얻었다.On the other hand, the phase shift mask (transparent substrate / phase shift film pattern) of Comparative Example 1 in which the phase shift film pattern 3 'formed by patterning the
실시예 1의 위상 시프트 마스크(30) 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 각 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면을, 레지스트막 패턴(5')의 박리 전에, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다.The etched end faces of the edge portions of the
도 12는 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 단면 사진이며, 도 13은 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 단면 사진이며, 도 14는 에지 부분의 단면 형상의 판단 지표로 되는 단면 각도(θ)를 설명하기 위한 단면도이다.12 is a cross-sectional photograph of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'of the phase shift mask of Example 1, and FIG. 13 is a cross-sectional photograph of the edge portion of the phase shift film pattern 3' of the phase shift mask of Comparative Example 1 And Fig. 14 is a cross-sectional view for explaining a cross-sectional angle (?) Serving as a judgment index of the cross-sectional shape of the edge portion.
도 14에 있어서, 위상 시프트막(3)의 막 두께를 T로 하고, 최표면(3a)으로부터 T/10의 깊이로 그은 보조선을 L1로 하고, 투명 기판(2)의 주 표면측으로부터 T/10의 높이로 그은 보조선을 L2로 하고, 위상 시프트막(3)의 피에칭 단면 F와 보조선 L1의 교점을 C1로 하고, 피에칭 단면 F와 보조선 L2의 교점을 C2로 한다. 여기서, 단면 각도(θ)는, 교점 C1과 교점 C2를 연결한 연락선과 투명 기판(2)의 주 표면이 이루는 각도이다.14, the film thickness of the
또한, 레지스트 계면 각도는, 레지스트 근방의 피에칭 단면 F와 최표면(3a)이 이루는 각도이며, 투명 기판 계면 각도는, 투명 기판 근방의 피에칭 단면 F와 투명 기판의 주 표면이 이루는 각도이다.The resist interfacial angle is an angle formed by the etched end face F near the resist and the
또한, 테이퍼 하면 길이는, 레지스트 근방의 피에칭 단면 F와 최표면(3a)의 교차부의 일점을 투명 기판의 주 표면 위에 그대로 수직 방향으로 투영한 지점과, 투명 기판 근방의 피에칭 단면 F의 늘어뜨려진 부분의 선단부의 일점의 길이이다.The length of the tapered surface is defined by a point at which one point of the intersection of the etched end face F and the
도 12에 도시한 실시예 1의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 90°이며, 투명 기판 계면 각도는 90°이며, 테이퍼 하면 길이는 0㎚이며, 단면 각도(θ)는 90°였다.The resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Example 1 shown in Fig. 12 was 90 deg., The interface angle of the transparent substrate was 90 deg., The tapered length was 0 nm, and the sectional angle [ .
한편, 도 13에 도시한 비교예 1의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 140°이며, 투명 기판 계면 각도는 38°이며, 테이퍼 하면 길이는 150㎚이며, 단면 각도(θ)는 38°였다. 또한, VUV 조사 공정을 행하지 않은 비교예 1의 피에칭 단면은, 늘어뜨려지는 테이퍼 형상으로 되었다.On the other hand, the resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Comparative Example 1 shown in Fig. 13 is 140 deg., The transparent substrate interfacial angle is 38 deg., The tapered length is 150 nm, °. In addition, the etched cross section of Comparative Example 1 in which the VUV irradiation step was not performed became a tapered shape to be sagged.
이들 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 피에칭 단면은, 비교예 1에 있어서의 피에칭 단면보다도 현저히 큰 단면 각도(θ)를 갖고, 보다 수직 단면 형상에 가깝다는 사실을 알 수 있게 되었다. 즉, VUV 조사 처리에 의해, 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 각도(θ)가 커진다.As is apparent from these results, it can be seen that the etched cross section in Example 1 has a significantly larger cross-sectional angle (?) Than that of the etched cross-section in Comparative Example 1 and is closer to a more vertical cross-sectional shape It was. That is, the VUV irradiation process increases the cross-sectional angle? Of the etched section of the edge portion.
다음으로, 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차를, 세이코인스트루먼트나노테크놀로지사 제조 SIR8000에 의해 측정하였다. CD 편차의 측정은, 기판의 주연 영역을 제외한 270㎜×390mm의 영역에 대하여, 5×5의 지점에서 측정하였다. CD 편차는, 목표로 하는 라인 앤 스페이스 패턴(라인 패턴의 폭: 2.0㎛, 스페이스 패턴의 폭: 2.0㎛)으로부터의 어긋남 폭이다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, CD 편차의 측정에는, 동일한 장치를 사용하였다.Next, CD deviation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Example 1 was measured by SIR8000 manufactured by Seiko Instrument Nanotechnology. The measurement of the CD deviation was performed at a position of 5 x 5 with respect to a region of 270 mm x 390 mm excluding the peripheral region of the substrate. The CD deviation is a shift width from the target line and space pattern (width of line pattern: 2.0 m, width of space pattern: 2.0 m). In the following Examples and Comparative Examples, the same apparatus was used for measurement of CD deviation.
CD 편차는 0.05㎛로 매우 양호하였다.The CD deviation was as very good as 0.05 탆.
비교예 1의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차는, 0.20㎛로 되고, 실시예 1보다도 크다는 사실을 알게 되었다.It was found that the CD deviation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 1 was 0.20 mu m and was larger than that of Example 1. [
실시예 2 및 비교예 2Example 2 and Comparative Example 2
실시예 2 및 비교예 2에서는, 실시예 1 및 비교예 1과는 다른 성막 조건으로 성막되는 위상 시프트막(재료: CrCON)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조되는 위상 시프트 마스크에 대하여 설명한다.In Example 2 and Comparative Example 2, a phase shift mask blank having a phase shift film (material: CrCON) deposited under film formation conditions different from those in Example 1 and Comparative Example 1, and a phase produced using this phase shift mask blank The shift mask will be described.
또한, 실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 그 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 공정을 행하여 제조되는 것에 비하여, 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 그 위상 시프트막의 최표면에 대한 VUV 조사 공정을 행하지 않고 제조되는 점에서, 양자는 상이하다.The phase
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof
투명 기판(2)으로서, 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 사이즈의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.As the
실시예 2 및 비교예 2에서는, 위상 시프트막 형성 공정에 있어서, 도 3에 도시한 스퍼터링 장치(11)의, 크롬으로 이루어지는 제1 스퍼터링 타깃(13)의 상류측에 배치된 제1 가스 도입구 GA11로부터, 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 성분의 혼합 가스를 도입하고, 또한, 스퍼터 파워를 3.40㎾로 하였다. 이외의 성막 조건은, 실시예 1 및 비교예 1과 마찬가지로 1회 성막에 의해, 위상 시프트막(3)(막 두께 125㎚)을 형성하였다.In the second embodiment and the second comparative example, in the phase shift film forming step, the first
그 후, 실시예 1과 마찬가지로, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 공정을 행하여 실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.Thereafter, similarly to Example 1, the VUV irradiation process with respect to the
한편, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 공정을 받지 않은 위상 시프트막(3)이 형성된 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.On the other hand, the phase shift mask blank of Comparative Example 2 in which the
실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 및 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대하여, XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다.The composition of the
그 결과, 실시예 2의 조성 경사 영역 R1에 있어서의 O/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 2 이상의 최댓값(2.19)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다. 이에 반하여, 비교예 2의 조성 경사 영역에서의 O/Cr에서는, 최표면에 있어서 2 미만의 최댓값(1.95)을 나타내고, 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다. 또한, 비교예 2의 조성 경사 영역에서의 N/Cr에서는, 최표면에 있어서 0.45를 초과하는 최댓값(0.49)을 나타내고, 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다. 이에 반하여, 실시예 2의 조성 경사 영역 R1에 있어서의 N/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 0.45 이하의 최댓값(0.32)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다.As a result, O / Cr in the composition gradient region R1 of Example 2 exhibited a maximum value of 2 or more (2.19) on the
실시예 2 및 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대하여, 실시예 1 및 비교예 1과 마찬가지로, X선 반사율 분석법(XRR)에 의해 최표면(3a)의 막 밀도를 측정하였다.The film thickness of the
그 결과, 실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는 2.28g/㎤, 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는 1.89g/㎤이었다.As a result, the film density of the
또한, 실시예 1과 비교예 1의 관계와 마찬가지로, 실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)은, VUV 조사 처리하지 않은 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막과 비교하여, 투과율, 반사율 및 위상차에 거의 변화가 없었다.The
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift masks and methods for making them
전술한 바와 같이 하여 제조된 실시예 2 및 비교예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2 및 비교예 2의 위상 시프트 마스크를 제조하였다.Using the phase shift mask blanks of Example 2 and Comparative Example 2 manufactured as described above, the phase shift masks of Example 2 and Comparative Example 2 were produced in the same manner as in Example 1.
이와 같이 하여, 투명 기판(2)의 위에 VUV 조사 공정을 받은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 실시예 2의 위상 시프트 마스크(30)(투명 기판/위상 시프트막 패턴)를 얻었다.In this manner, the phase shift mask 30 (transparent substrate / phase (phase)) of
한편, 투명 기판(2)의 위 에 VUV 조사 공정을 받지 않은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 비교예 2의 위상 시프트 마스크(투명 기판/위상 시프트막 패턴)를 얻었다.On the other hand, in the phase shift mask of Comparative Example 2 in which the phase shift film pattern 3 'on which the
실시예 2의 위상 시프트 마스크(30) 및 비교예 2의 위상 시프트 마스크의 각 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면을, 레지스트막 패턴(5')의 박리 전에, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다.The etched end faces of the edge portions of the
도 15에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 130°이며, 투명 기판 계면 각도는 50°이며, 테이퍼 하면 길이는 80㎚이며, 단면 각도(θ)는 50°였다.As shown in Fig. 15, the resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Example 2 is 130 deg., The interface angle of the transparent substrate is 50 deg., The length of the tapered portion is 80 nm, 50 °.
한편, 도 16에 도시한 바와 같이, 비교예 2의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 150°이며, 투명 기판 계면 각도는 28°이며, 테이퍼 하면 길이는 230㎚이며, 단면 각도(θ)는 30°였다. 즉, VUV 조사 공정을 행하지 않은 비교예 2의 피에칭 단면은, 실시예 2나 상기 비교예 1보다도 길게 늘어뜨려지는 테이퍼 형상으로 되었다.On the other hand, as shown in Fig. 16, the resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Comparative Example 2 is 150 deg., The transparent substrate interfacial angle is 28 deg., The tapered length is 230 nm, ) Was 30 [deg.]. That is, the etched cross section of Comparative Example 2 in which the VUV irradiation step was not performed became a tapered shape which was longer than Example 2 or Comparative Example 1.
이들 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 2에 있어서의 피에칭 단면은, 비교예 2에 있어서의 피에칭 단면보다도 현저히 큰 단면 각도(θ)를 갖고, 보다 수직 단면 형상에 가깝다는 사실을 알게 되었다. 즉, VUV 조사 처리에 의해, 에지 부분의 피에칭 단면의 단면 각도(θ)가 커지게 된다. 또한, CrCON을 구성 재료로 한 위상 시프트막(3)을 성막하는 경우에 있어서, 그 위상 시프트막 형성 공정에 있어서의 혼합 가스(스퍼터 가스)를 위상 시프트막의 성막에 관계되는 스퍼터링 타깃의 하류측에서 공급하는 경우(실시예 1)에는 그 스퍼터링 타깃의 상류측으로부터 공급하는 경우(실시예 2)보다도 단면 각도(θ)가 커지게 되는 것을 알 수 있었다.As apparent from these results, it was found that the etched cross section in Example 2 had a significantly larger cross sectional angle (?) Than that of the etched cross section in Comparative Example 2, and was closer to a more vertical cross sectional shape . That is, by the VUV irradiation process, the cross-section angle? Of the etched section of the edge portion becomes large. Further, in the case of forming the
다음으로, 실시예 2의 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차를, 실시예 1과 마찬가지로 측정하였다.Next, the CD deviation of the phase shift film pattern of the
CD 편차는 0.12㎛로 양호하였다.The CD deviation was 0.12 占 퐉.
비교예 2의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차는, 0.22㎛로 되고, 실시예 2보다도 크다는 사실을 알게 되었다.It was found that the CD deviation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Comparative Example 2 was 0.22 mu m and was larger than that of Example 2. [
실시예 3Example 3
실시예 3에서는, 위상 시프트막(3)의 재료가 CrON인 위상 시프트 마스크 블랭크 및 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조되는 위상 시프트 마스크에 대하여 설명한다.In
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.As the
그 후, 투명 기판(2)을 도 3의 인라인형 스퍼터링 장치(11)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬 산화질화물(CrON)을 포함하는 위상 시프트막(3)(막 두께 157㎚)을 1회 성막으로 형성하여 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.Thereafter, the
위상 시프트막(3)은 크롬으로 이루어지는 제1 스퍼터링 타깃(13)의 하류측의 제2 가스 도입구 GA12로부터, 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 46sc㎝, NO: 70sc㎝)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0㎾, 투명 기판(2)의 반송 속도를 약 400㎜/분으로 하여 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2) 위에 성막하였다.The
그 후, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 처리를, 실시예 1과 마찬가지의 조사 조건으로 행하였다.Thereafter, the VUV irradiation process with respect to the
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 공정을 받은 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.Thus, a phase shift mask blank 1 having a
실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다.The composition of the
그 결과, 조성 경사 영역 R1에 있어서의 O/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 2 이상의 최댓값(2.11)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다. 또한, 조성 경사 영역 R1에 있어서의 N/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 0.45 이하의 최댓값(0.32)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다.As a result, in O / Cr in the composition gradient region R1, the maximum value (2.11) of 2 or more on the
실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, X선 반사율 분석법(XRR)에 의해 막 밀도를 측정하였다.The film density of the
그 결과, 실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는, VUV 조사 처리 전의 1.85g/㎤로부터 2.21g/㎤까지 상승하였다.As a result, the film density of the
또한, 실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)은, VUV 조사 처리 전과 비교하여, 투과율, 반사율 및 위상차에 거의 변화가 없었다.In addition, the
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift masks and methods for making them
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 처리를 받은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.A
실시예 3의 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면을, 레지스트막 패턴(5')의 박리 전에, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다.The etched section of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'of the
그 결과, 실시예 3의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 90°이며, 투명 기판 계면 각도는 90°이며, 테이퍼 하면 길이는 0㎚이며, 단면 각도(θ)는 90°였다. 즉, CrON을 구성 재료로 한 실시예 3의 위상 시프트막 패턴(3')의 피에칭 단면은, CrCON을 구성 재료로 한 실시예 1의 위상 시프트막 패턴(3')의 피에칭 단면과 마찬가지로, 늘어뜨려짐이 전혀 없이 완전히 수직 단면 형상으로 되었다.As a result, the resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Example 3 was 90 °, the interface angle of the transparent substrate was 90 °, the tapered length was 0 nm, and the sectional angle θ was 90 °. That is, the etched cross section of the phase shift film pattern 3 'of Example 3 using CrON as a material is similar to the etched cross section of the phase shift film pattern 3' of Example 1 using CrCON as a constituent material , And it became a completely vertical cross-sectional shape without any hanging.
다음으로, 실시예 3의 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차를, 실시예 1과 마찬가지로, 측정하였다.Next, the CD deviation of the phase shift film pattern of the
CD 편차는 0.055㎛로 양호하였다.The CD deviation was 0.055 占 퐉.
실시예 4Example 4
실시예 4에서는, 실시예 3과는 다른 성막 조건에서 성막되는 위상 시프트막(재료: CrON)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조되는 위상 시프트 마스크에 대하여 설명한다.In
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase Shift Mask Blank and Manufacturing Method Thereof
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.As the
실시예 4에서는, 위상 시프트막 형성 공정에 있어서, 도 3에 도시한 스퍼터링 장치(11)의, 크롬으로 이루어지는 제1 스퍼터링 타깃(13)의 상류측에 배치된 제1 가스 도입구 GA11로부터, 실시예 3과 동일한 성분의 혼합 가스를 도입하였다. 이 이외의 성막 조건은, 실시예 3과 마찬가지로 1회 성막에 의해 위상 시프트막(3)(막 두께 157㎚)을 형성하였다. In the fourth embodiment, in the phase shift film forming step, the first gas introduction port GA11 arranged on the upstream side of the
그 후, 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)에 대한 VUV 조사 처리를, 실시예 1과 마찬가지의 조사 조건으로 행하였다.Thereafter, the VUV irradiation process with respect to the
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 VUV 조사 공정을 받은 위상 시프트막(3)을 패터닝한 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.Thus, the phase shift mask blank 1 having the
실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다.The composition of the
그 결과, 조성 경사 영역 R1에 있어서의 O/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 2 이상의 최댓값(2.10)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다. 또한, 조성 경사 영역 R1에 있어서의 N/Cr에서는, 최표면(3a)에 있어서 0.45 이하의 최댓값(0.31)을 나타내고, 최표면(3a)으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하였다.As a result, O / Cr in the composition gradient region R1 exhibited a maximum value of 2 or more (2.10) in the
실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로, X선 반사율 분석법(XRR)에 의해 막 밀도를 측정하였다.The film density of the
그 결과, 실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)의 최표면(3a)의 막 밀도는, VUV 조사 처리 전에 1.84g/㎤로부터 2.19g/㎤까지 상승하였다.As a result, the film density of the
또한, 실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)은 VUV 조사 처리 전과 비교하여, 투과율, 반사율 및 위상차에 거의 변화가 없었다.In addition, the
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift masks and methods for making them
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.A
실시예 4의 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트막 패턴(3')의 에지 부분의 피에칭 단면을, 레지스트막 패턴(5')의 박리 전에, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. The etched section of the edge portion of the phase shift film pattern 3 'of the
그 결과, 실시예 4의 에지 부분의 피에칭 단면의 레지스트 계면 각도는 122°이며, 투명 기판 계면 각도는 58°이며, 테이퍼 하면 길이는 70㎚이며, 단면 각도(θ)는 58°였다.As a result, the resist interfacial angle of the etched section of the edge portion of Example 4 was 122 deg., The transparent substrate interface angle was 58 deg., The tapered length was 70 nm, and the sectional angle [theta] was 58 deg.
이 결과로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 4에 있어서의 피에칭 단면은, 비교예 1 및 2에 있어서의 피에칭 단면보다도 현저히 큰 단면 각도(θ)를 갖고, 보다 수직 단면 형상에 가깝다는 사실을 알게 되었다. 또한, CrON을 구성 재료로 한 위상 시프트막(3)을 성막하는 경우(실시예 3, 4)에 있어서도, CrCON을 구성 재료로 한 위상 시프트막(3)을 성막하는 경우(실시예 1, 2)와 마찬가지로, 위상 시프트막 형성 공정에 있어서의 혼합 가스(스퍼터 가스)를 위상 시프트막의 성막에 관계되는 스퍼터링 타깃의 하류측에서 공급하는 경우(실시예 3)에는 그 스퍼터링 타깃의 상류측으로부터 공급하는 경우(실시예 4)보다도 단면 각도(θ)가 커지게 되는 것을 알게 되었다.As evident from the results, the etched cross section in Example 4 has a significantly larger cross-sectional angle (?) Than that of the etched cross-sections in Comparative Examples 1 and 2, and the fact that it is closer to a more vertical cross- I found out. Further, in the case of forming the
다음으로, 실시예 4의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 편차를, 실시예 1과 마찬가지로 측정하였다.Next, CD deviation of the phase shift film pattern of the phase shift mask of Example 4 was measured in the same manner as in Example 1.
CD 편차는 0.115㎛로 양호하였다.The CD deviation was 0.115 占 퐉.
또한, 전술한 실시예에서는, 투명 기판(2) 위에 형성하는 위상 시프트막(3)을 단층막으로 한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 위상 시프트막(3)을 동일 재료로 이루어지는 2층 구조, 3층 구조, 4층 구조 등의 적층막이라도, 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘한다.In the above-described embodiment, the phase shift mask blank 1 having the
또한, 전술한 실시예에서는, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)만을 형성한 위상 시프트 마스크 블랭크(1) 및 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막 패턴(3')만을 형성한 위상 시프트 마스크(30)의 예를 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 투명 기판(2) 위에 차광막 패턴(4') 및 위상 시프트막(3)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)(도 5 참조)의 경우에도, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3) 및 레지스트막(5)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(도 6의 (b) 참조)의 경우에도, 투명 기판(2) 위에 차광막 패턴(4') 및 위상 시프트막 패턴(3')을 갖는 위상 시프트 마스크(31)(도 7의 (e) 참조)에도, 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘한다.In the above-described embodiment, the phase shift mask blank 1 in which only the
또한, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)과 차광막(4)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(도시생략)에 있어서, 위상 시프트막(3) 위에 형성하는 차광막(4)을 차광층, 차광층 및 반사 방지층의 적층 구조로 하여도 된다.In the phase shift mask blank (not shown) having the
1, 10: 위상 시프트 마스크 블랭크
2: 투명 기판
3: 위상 시프트막
3a: 최표면
4: 차광막
5: 레지스트막
3': 위상 시프트막 패턴
4': 차광막 패턴
5': 레지스트막 패턴
R1: 조성 경사 영역
R2: 투명 기판 근방 영역
B: 벌크부
F: 피에칭 단면
C1, C2: 교점
T: 막 두께
θ: 단면 각도
11: 스퍼터링 장치
LL: 반입 챔버
SP1: 제1 스퍼터 챔버
BU: 버퍼 챔버
SP2: 제2 스퍼터 챔버
ULL: 반출 챔버
13: 제1 스퍼터링 타깃
GA11: 제1 가스 도입구
GA12: 제2 가스 도입구
14: 제2 스퍼터링 타깃
GA21: 제3 가스 도입구
GA22: 제4 가스 도입구
15: 제3 스퍼터링 타깃
GA31: 제5 가스 도입구
GA32: 제6 가스 도입구
30, 31: 위상 시프트 마스크1, 10: phase shift mask blank
2: transparent substrate
3: Phase shift film
3a: Top surface
4:
5: Resist film
3 ': phase shift film pattern
4 ': light-shielding film pattern
5 ': resist film pattern
R1: composition gradient region
R2: region near the transparent substrate
B: bulk part
F: etched cross section
C1, C2: intersection
T: film thickness
θ: section angle
11: Sputtering device
LL: Loading chamber
SP1: First sputter chamber
BU: buffer chamber
SP2: Second sputter chamber
ULL: Take-out chamber
13: First sputtering target
GA11: First gas inlet
GA12: The second gas inlet
14: Second sputtering target
GA21: Third gas inlet
GA22: Fourth gas inlet
15: Third sputtering target
GA31: fifth gas inlet
GA32: Sixth gas inlet
30, 31: phase shift mask
Claims (16)
상기 위상 시프트막에 그 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 조성 경사 영역이 형성되고, 그 조성 경사 영역에서는, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값이 2 이상이며, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값이 0.45 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.A phase shift mask blank in which a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen is formed on a transparent substrate,
A composition gradient region is formed in the phase shift film from the outermost surface thereof toward the film depth direction, and a ratio (O / Cr) of oxygen to chromium decreases from the outermost surface toward the film depth direction in the composition gradient region Wherein the maximum value is 2 or more and the maximum value of the ratio of nitrogen to chromium (N / Cr) decreasing from the outermost surface toward the film depth direction is 0.45 or less.
상기 위상 시프트막의 상기 조성 경사 영역은, 상기 최표면에 대한 진공 자외선 조사 처리에 의해 형성된 것인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.The method according to claim 1,
Wherein the composition gradient region of the phase shift film is formed by vacuum ultraviolet ray irradiation processing on the outermost surface.
상기 위상 시프트막의 상기 최표면의 막 밀도는 2.0g/㎤ 이상인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the film density of the outermost surface of the phase shift film is 2.0 g / cm 3 or more.
상기 조성 경사 영역의 막 두께는, 0.1㎚ 이상 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the film thickness of the composition gradient region is 0.1 nm or more and 10 nm or less.
상기 조성 경사 영역 및 상기 위상 시프트막과 상기 투명 기판의 계면으로부터 상기 최표면측으로의 10nm 영역을 제외한 상기 위상 시프트막에 있어서의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비는 균일한 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.3. The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the composition ratio of each element in the film depth direction in the phase shift film except the 10 nm region from the composition gradient region and the interface between the phase shift film and the transparent substrate to the outermost surface side is uniform. Blank.
상기 위상 시프트막은, 탄소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the phase shift film further contains carbon.
상기 투명 기판 위에 상기 위상 시프트막을 성막하는 성막 공정과,
성막된 상기 위상 시프트막의 최표면에 대하여 진공 자외선 조사 처리를 행하는 진공 자외선 조사 처리 공정을 포함하고,
그 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 위상 시프트막의 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 형성되어 있는 조성 경사 영역에 있어서, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 최댓값을 2 이상으로 바꾸고, 또한, 상기 최표면으로부터 막 깊이 방향을 향해 감소하는 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 최댓값을 0.45 이하로 바꾸는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.A phase shift mask blank manufacturing method for forming a phase shift film containing chromium, oxygen, and nitrogen on a transparent substrate by a sputtering method,
A film forming step of forming the phase shift film on the transparent substrate;
And a vacuum ultraviolet ray irradiation processing step of performing vacuum ultraviolet ray irradiation processing on the outermost surface of the phase shift film that has been formed,
Wherein the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step includes a step of irradiating the surface of the phase shift film with a composition ratio of oxygen to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction in a composition gradient region formed from the outermost surface of the phase shift film toward the film depth direction, Cr) is changed to 2 or more, and the maximum value of the ratio of nitrogen (N / Cr) to chromium which decreases from the outermost surface toward the film depth direction is changed to 0.45 or less. Gt;
상기 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 위상 시프트막의 상기 최표면의 막 밀도를 2.0g/㎤ 이상으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Wherein the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step changes the film density of the outermost surface of the phase shift film to 2.0 g / cm 3 or more.
상기 조성 경사 영역 및 상기 위상 시프트막과 상기 투명 기판의 계면으로부터 상기 최표면측으로의 10nm 영역을 제외한 상기 위상 시프트막에 있어서의 막 깊이 방향의 각 원소의 조성비는 균일한 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
Characterized in that the composition ratio of each element in the film depth direction in the phase shift film except the 10 nm region from the composition gradient region and the interface between the phase shift film and the transparent substrate to the outermost surface side is uniform. Lt; / RTI >
상기 성막 공정은, 동일 재료를 적층하여 상기 위상 시프트막을 성막하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the film forming step is a step of forming the phase shift film by laminating the same material.
상기 성막 공정은, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타깃을 사용하고, 불활성 가스와, 그 위상 시프트막을 산화 및 질화시키는 활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 의한 반응성 스퍼터링에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
Wherein the film forming step is performed by reactive sputtering using a sputtering target containing chromium and a mixed gas containing an inert gas and an active gas for oxidizing and nitriding the phase shift film. Gt;
상기 혼합 가스는, 상기 위상 시프트막을 탄화시키는 활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the mixed gas further comprises an active gas for carbonizing the phase shift film.
상기 성막 공정은, 인라인형 스퍼터링 장치에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the film forming step is performed by an in-line sputtering apparatus.
상기 혼합 가스를, 상기 투명 기판의 반송 방향의, 상기 스퍼터링 타깃에 대하여 하류측으로부터 공급하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.14. The method of claim 13,
Wherein the mixed gas is supplied from the downstream side to the sputtering target in the transport direction of the transparent substrate.
상기 진공 자외선 조사 처리 공정은, 상기 조성 경사 영역에서의 크롬에 대한 산소의 비율(O/Cr)의 감소율을 상기 진공 자외선 조사 처리 전보다 상기 진공 자외선 조사 처리 후에 있어서 크게 하고, 또한, 크롬에 대한 질소의 비율(N/Cr)의 감소율을 상기 진공 자외선 조사 처리 전보다 상기 진공 자외선 조사 처리 후에 있어서 작게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.9. The method according to claim 7 or 8,
The vacuum ultraviolet ray irradiation treatment step is a step of increasing the rate of decrease of the ratio of oxygen to chromium (O / Cr) in the composition gradient region to that after the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment before the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment, (N / Cr) is reduced after the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment before the vacuum ultraviolet ray irradiation treatment.
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