KR102653366B1 - 대형 포토마스크 - Google Patents

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KR102653366B1
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후유키 곤노
다츠야 미요시
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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴을 포함하는 대형 포토마스크이며, 상기 차광 패턴은, 제1 저반사막, 차광성 막, 및 제2 저반사막이, 상기 투광성 기판측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하인 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크를 제공한다.

Description

대형 포토마스크
본 개시는, 표시 장치에 사용되는 표시 장치용 기능 소자 등의 제조에 사용되는 대형 포토마스크에 관한 것이다.
액정 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 플랫 패널 디스플레이의 분야에 있어서는, 근년, 보다 고정밀의 표시가 요망되고 있으며, 고화소화가 진행되고 있다. 또한, 이에 수반하여, 예를 들어 TFT 기판, 컬러 필터 등의 표시 장치용 기능 소자에 대해서는, 미세 가공을 실시할 것이 요구되고 있다.
표시 장치용 기능 소자의 제조 시에 있어서의 미세 가공의 방법으로서, 종래부터, 포토마스크를 사용한 포토리소그래피법이 적절하게 이용되고 있다. 또한, 포토마스크로서는, 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴을 갖고, 광투과 영역 및 차광 영역을 구비하는 포토마스크가 일반적으로 사용되고 있다.
이와 같은 포토마스크를 노광 장치에 사용하여 피전사체에 대하여 패턴을 전사할 때 노광광에 대한 포토마스크의 반사율이 높은 경우에는, 포토마스크를 노광광이 반사하는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 영향에 의해 피전사체에 대한 패턴의 전사 정밀도가 저하되어버린다. 이와 같은 문제를 억제할 수 있도록, 노광광에 대한 포토마스크의 반사율을 저감시키는 기술이 채용되고 있다. 이와 같은 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1 등에는, 차광 패턴의 표면측에 반사 방지막을 마련한 포토마스크의 구성이 기재되어 있다.
한편, 플랫 패널 디스플레이의 제조 기술은, 해상도의 고정밀화에 따라서 해마다 진화되고 있다. 이에 수반하여 패널 메이커도, 보다 미세한 패턴을 고정밀도로 형성하는 기술을 개발하고 있지만, 근년, 피전사체에 패턴을 전사하는 노광 기술의 분야에 있어서는, 보다 미세한 패턴을 고정밀도로 형성하기 위해서, 고감도의 레지스트를 사용하는 경향이 있다. 도 11은, 노광량에 대한 전사 선폭 시프트의 변동을 기존의 저감도의 레지스트와 근년에 있어서 사용되고 있는 고감도의 레지스트를 비교한 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 고감도의 레지스트는, 저감도의 레지스트와 비교하여, 경화에 필요한 노광량이 적고, 노광량이 적은 단계에 있어서의 전사 선폭 시프트의 변동이 크다.
이 때문에, 고감도의 레지스트를 사용하는 경향에 수반하여, 종래라면 영향을 무시할 수 있는 미약한 미광이 노광 시에 레지스트층에 영향을 미침으로써, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 문제가 일어나고 있다.
또한, 근년에 있어서는, 대면적의 패턴을 고정밀도로 형성하는 경우에, g선, h선 또는 i선을 포함하는 노광광에서는, 레지스트층에 조사되는 노광광의 에너지가 부족하기 때문에, g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있으며, 특히, 이들 광 중에서도 에너지가 큰 j선을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있다. 한편, 이들 노광광을 사용하는 경우에는, 감광 시의 레지스트층의 변화가 커지기 때문에, 상술한 미약한 미광의 레지스트층에 대한 영향이 더욱 커지므로, 상술한 문제가 현저해진다.
이에 반하여, 상기 특허문헌1 등에 기재된 바와 같은 구성에서는, 노광 시에 있어서, 포토마스크를 노광광이 반사하는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 강도를 충분히 저감시킬 수 없었기 때문에, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 없었다.
일본 특허 제4451391호 공보
본 개시는, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있는 대형 포토마스크를 제공하는 것을 주 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시는, 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴을 포함하는 대형 포토마스크이며, 상기 차광 패턴은, 제1 저반사막, 차광성 막, 및 제2 저반사막이, 상기 투광성 기판측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하인 것을 특징으로 하는 대형 포토마스크를 제공한다.
본 개시에 의하면, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 차광성 막이 크롬을 포함하고, 상기 제1 저반사막 및 상기 제2 저반사막이 산화크롬을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 차광 패턴은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 투광성 기판에 대한 상기 차광성 막의 측면 경사 각도가 80도 이상 90도 이하인 것이 바람직하다. 상기 차광성 막의 측면에 조사되는 노광광의 반사광 영향을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
특히, 상기 제1 저반사막의 측면 및 상기 제2 저반사막의 측면의 양쪽이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되고, 또한, 상기 제1 저반사막의 측면의 쪽이, 상기 제2 저반사막의 측면보다 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 적어도 상기 제1 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되고, 또한, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 56° 이하인 것이 바람직하다. 세정에 의한 이물의 제거가 용이하여, 존재하는 이물의 양을 감소시킬 수 있기 때문이다.
또한, 상기 발명에 있어서는, 상기 차광성 막의 측면이 오목형인 것이 바람직하다.
상기 발명에 있어서는, 분할 노광에 사용되는 분할 패턴을 더 갖고, 상기 분할 패턴이 상기 차광 패턴인 것이 바람직하다.
본 개시에 있어서는, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 개시의 대형 포토마스크의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 대형 포토마스크를 사용한 노광에 의해 피전사체가 갖는 레지스트층에 패턴을 전사하는 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 파선 프레임 내의 영역을 도면의 상하를 반대로 하여 나타낸 확대도이다.
도 4는 종래 기술의 대형 포토마스크에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 대형 포토마스크를 사용하여 피전사체로 제조되는 패턴 전사체를 나타내는 개략 평면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 패턴 전사체의 제조 공정의 일부를 나타내는 개략 공정 단면도이다.
도 11은 노광량에 대한 전사 선폭 시프트의 변동을 기존의 저감도의 레지스트와 근년에 있어서 사용되고 있는 고감도의 레지스트를 비교한 그래프이다.
도 12는 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 본 개시의 대형 포토마스크에 대하여 상세히 설명한다.
본 개시의 대형 포토마스크는, 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴을 포함하는 대형 포토마스크이며, 상기 차광 패턴은, 제1 저반사막, 차광성 막 및 제2 저반사막이, 상기 투광성 기판측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 대형 포토마스크의 일례에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 개시의 대형 포토마스크의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 또한, 도 2는, 도 1에 도시된 대형 포토마스크를 사용한 노광에 의해 피전사체가 갖는 레지스트층에 패턴을 전사하는 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 대형 포토마스크(100)는, 투광성 기판(110)과, 투광성 기판(110)의 표면(110a)에 마련된 차광 패턴(120)을 구비하고 있다. 차광 패턴(120)은, 제1 저반사막(122), 차광성 막(124) 및 제2 저반사막(126)이, 투광성 기판(110)측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고 있다. 차광 패턴(120)의 투광성 기판(110)측 면(120a)의 반사율은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 8％ 이하로 되어 있다.
이 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 대형 포토마스크(100)를 사용하여, 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 광원(UV 램프)으로부터 방사하는 노광에 의해, 기체(210) 위에 레지스트층(220)이 형성된 피전사체(200)에 패턴을 전사하는 경우에는, 상기 노광광이, 차광 패턴(120)의 투광성 기판(110)측의 면(120a)과, 노광 차폐판(300)의 표면(300a)이나 투광성 기판(110) 및 공기(도시생략)의 계면(112) 등의 사이에서 교대로 반사되는 다중 반사 등에 의해 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 본래는 노광 차폐판(300)에 의해 노광광의 조사가 차단되는 차폐 영역의 레지스트층(220)에 조사될 미광 La의 강도를, 예를 들어 노광 조도의 0.3％ 미만으로까지 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 차폐 영역의 레지스트층(220)에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 본 개시에 의하면, 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면에서 노광광이 반사되는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 근년에 있어서는, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 있어서, 대면적의 패턴을 고정밀도로 형성하는 경우에는, g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚) 또는 i선(파장 365㎚)을 포함하는 노광광으로는, 레지스트층에 조사되는 노광광의 에너지가 부족한 경우가 있다. 이 때문에, g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있으며, 특히, 이들 광 중에서도 에너지가 큰 j선(파장 313㎚)을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있다.
한편, 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광에 의한 감광 시의 레지스트층의 변화는 단일의 파장의 노광광보다도 커지고, 특히, j선을 포함하는 노광광에 의한 감광 시의 레지스트층의 변화는 커지게 된다. 이 때문에, 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 경우에는, 미약한 미광의 레지스트에 대한 영향이 더욱 커지므로, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 문제가 현저해진다. 이에 반하여, 도 1에 도시된 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 상기 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 상술한 반사율이 8％ 이하이기 때문에, g선, h선, i선 및 j선 중 어느 것에 대해서도, 차광 패턴(120)의 투광성 기판(110)측 면(120a)의 반사율을 8％ 이하로까지 저감시킬 수 있다.
따라서, 본 개시에 의하면, 그 중에서도 g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 현저하게 억제할 수 있다.
1. 차광 패턴
상기 차광 패턴은, 상기 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴이며, 상기 제1 저반사막, 상기 차광성 막, 및 상기 제2 저반사막이, 상기 투광성 기판측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면이, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하이다.
(1) 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율
상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하이다. 즉, 상기 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 반사율이 8％ 이하이다.
상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면으로서는, 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하인 것이면 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 도 2에 도시된 미광 La의 강도를, 예를 들어 노광 조도의 0.2％ 미만으로까지 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 미광의 강도를, 피전사체의 레지스트층이 감광하는 경계선의 수준으로부터 완전히 영향을 미치지 않는 수준으로 저감시킬 수 있기 때문이다. 또한, 특히 313㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 광범위한 파장 영역의 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 마찬가지의 효과가 얻어지기 때문이다. 보다 구체적으로는, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 노광광이 사용되는 현행의 노광 장치 및 레지스트뿐만 아니라, 313㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 노광광이 사용되는 다른 노광 장치 및 레지스트에서도, 마찬가지의 효과가 얻어지기 때문이다.
여기서, 본 개시에 있어서, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 반사율의 측정 방법으로서는, 포토다이오드 어레이를 검출기로 하고 있는 장치(오츠카 덴시 MCPD)를 사용할 수 있다.
상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하인 것이 바람직하다. 즉, 상기 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 반사율이 10％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 상기 반사율의 측정 방법은, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 반사율과 마찬가지이다.
도 1에 도시된 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 차광 패턴(120)의 투광성 기판(110)과는 반대측 면(120b)의 반사율이, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 10％ 이하로 되어 있다. 이 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 대형 포토마스크(100)를 사용하여, 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광에 의해, 기체(210) 위에 레지스트층(220)이 형성된 피전사체(200)에 패턴을 전사하는 경우에는, 상기 노광광이, 차광 패턴(120)의 투광성 기판(110)과는 반대측의 면(120b)과, 공기(도시생략) 및 레지스트층(220)의 계면(212)이나 레지스트층(220) 및 기체(210)의 계면(214) 등의 사이에서 교대로 반사되는 다중 반사 등에 의해 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 본래는 차광 패턴(120)의 에지 부분에 의해 노광광의 조사가 차단되는 레지스트층(220)에 조사될 미광 Lb의 강도를, 예를 들어 노광 조도의 2.0％ 미만으로까지 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 에지 부분에 있어서의 레지스트층(220)에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하인 것이 바람직하다. 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면에서 노광광이 반사되는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다. 그 중에서도 g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 보다 현저하게 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면으로서는, 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하인 것이 바람직하지만, 그 중에서도 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 도 2에 도시된 미광 Lb의 강도를, 예를 들어 노광 조도의 1.0％ 미만으로까지 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 미광의 강도를, 상기 차광 패턴의 에지 부분에 있어서의 피전사체의 레지스트층에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생할 정도로 해당 레지스트층이 감광되는 경계선의 수준으로부터, 상기 치수의 변동 등이 완전히 발생하지 않는 수준으로 저감시킬 수 있기 때문이다. 또한, 특히 313㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 5％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 광범위한 파장 영역의 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 마찬가지의 효과가 얻어지기 때문이다. 보다 구체적으로는, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 노광광이 사용되는 현행의 노광 장치 및 레지스트뿐만 아니라, 313㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 노광광이 사용되는 다른 노광 장치 및 레지스트에서도, 마찬가지의 효과가 얻어지기 때문이다.
(2) 제1 저반사막
상기 제1 저반사막은, 상기 차광 패턴의 적층 구조에 있어서 상기 투광성 기판측에 마련되고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 막이다.
상기 차광 패턴이 상기 제1 저반사막을 가짐으로써, 상기 파장 영역의 광이 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면에 조사되는 경우에는, 상기 제1 저반사막의 상기 투광성 기판측의 면에서 반사되는 광과, 상기 제1 저반사막의 내부의 계면에서 반사되는 광과, 상기 제1 저반사막 및 상기 차광성 막의 경계에서 반사되는 광이, 간섭에 의해 서로 약화시키게 된다. 이에 의해, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 그 중에서도 g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 경우에는, 미약한 미광의 레지스트에 대한 영향이 더욱 커지므로, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 문제가 현저해진다. 한편, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 막은 형성이 곤란하다. 본 개시에 있어서는, 이와 같은 사정이 있음에도 불구하고, 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 막의 형성을 가능하게 하였다.
a. 제1 저반사막
상기 제1 저반사막의 막 두께로서는, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 내지 50㎚의 범위 내로 되는 막 두께가 바람직하다. 너무 얇으면 상기 반사율을 저감시키는 기능이 저하되기 때문이며, 너무 두꺼우면 상기 차광 패턴을 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지기 때문이다.
상기 제1 저반사막의 재료로서는, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시킬 수 있는 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 산화크롬(CrOX), 산화질화크롬(CrON), 질화크롬(CrN), 산화티타늄(TiO), 티타늄산화질화물(TiON), 산화탄탈(TaO), 탄탈실리사이드산화물(TaSiO), 산화니켈알루미늄(NiAlO), 몰리브덴실리사이드산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드산화질화물(MoSiON) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 산화크롬(CrOX), 산화질화크롬(CrON)이 바람직하고, 특히 산화크롬(CrOX)이 바람직하다.
b. 형성 방법
상기 제1 저반사막의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 스퍼터링법, 진공 증착법 및 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 진공 챔버 내에 Cr 타깃을 장착하고, O2, N2, CO2 가스를 도입하여, 진공 환경하에서의 반응성 스퍼터링에 의해 막을 성막하는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 이 방법에서는, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막을 성막할 때보다도 O2 가스의 비율을 증가시킴으로써, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 8％ 이하로까지 저감시킨다.
(3) 제2 저반사막
상기 제2 저반사막은, 상기 차광 패턴의 적층 구조에 있어서 상기 투광성 기판과는 반대측에 마련되고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 저감시키는 기능을 실현하는 막이다.
상기 차광 패턴이 상기 제2 저반사막을 가짐으로써, 상기 파장 영역의 광이 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면에 입사되는 경우에는, 상기 제2 저반사막의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면에서 반사되는 광과, 상기 제2 저반사막의 내부 계면에서 반사되는 광과, 상기 제2 저반사막 및 상기 차광성 막의 경계에서 반사되는 광이, 간섭에 의해 서로 약화시키게 된다. 이에 의해, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 저감시킬 수 있다.
a. 제2 저반사막
상기 제2 저반사막으로서는, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 저감시키는 기능을 실현하는 막이면 특별히 한정되지 않지만, 상기 반대측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 10％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 막이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 그 중에서도 g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 경우에는, 미약한 미광의 레지스트에 대한 영향이 더욱 커지므로, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 문제가 현저해진다. 한편, 이와 같은 문제를 효과적으로 해결하기 위해서, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 10％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 반사 방지막은 형성이 곤란하다. 본 개시에 있어서는, 이와 같은 사정이 있음에도 불구하고, 상기 반대측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 10％ 이하로까지 저감시키는 기능을 실현하는 막의 형성을 가능하게 하였다.
상기 제2 저반사막의 막 두께로서는, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율을 저감시키는 기능을 실현 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 내지 50㎚의 범위 내로 되는 막 두께가 바람직하다. 너무 얇으면 상기 반사율을 저감시키는 기능이 저하되기 때문이며, 너무 두꺼우면 상기 차광 패턴을 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지기 때문이다.
상기 제2 저반사막의 재료에 대해서는, 상기 제1 저반사막과 마찬가지이기 때문에, 여기서의 설명을 생략한다.
b. 형성 방법
상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측 면의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율을 10％ 이하로까지 저감시키는 상기 제2 저반사막의 형성 방법으로서는, 상기 제1 저반사막의 형성 방법과 마찬가지이기 때문에 여기서의 설명을 생략한다.
(4) 차광성 막
상기 차광성 막은, 상기 차광 패턴의 적층 구조에 있어서 상기 제1 저반사막 및 상기 제2 저반사막의 사이에 마련된 차광성을 갖는 막이다.
a. 차광성 막
상기 차광성 막의 막 두께로서는, 특별히 한정되지 않지만, 80㎚ 내지 180㎚의 범위 내로 되는 막 두께가 바람직하다. 너무 얇으면 원하는 차광성을 얻는 것이 곤란해지기 때문이며, 너무 두꺼우면 상기 차광 패턴을 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지기 때문이다.
상기 차광성 막의 재료로서는, 차광성을 갖는 재료이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 크롬(Cr), 산화질화크롬(CrON), 질화크롬(CrN), 몰리브덴실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드산화질화물(MoSiON), 산화탄탈(TaO), 탄탈실리사이드산화물(TaSiO) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 크롬(Cr)이 바람직하다.
b. 차광성 막의 형성 방법
상기 차광성 막의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 스퍼터링법, 진공 증착법 및 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다.
또한, 상기 파장 영역의 광에 대한 상기 차광 패턴의 광학 농도(OD)를 4.5 이상으로 하는 상기 차광성 막의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 통상보다도 차광성 막을 성막하는 시간을 늘리는 방법이나 성막 스캔 횟수를 증가시키는 방법 등을 들 수 있다.
(5) 차광 패턴
a. 광학 농도(OD)
상기 차광 패턴으로서는, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것이 바람직하다. 즉, 상기 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 본 개시에 있어서, 상기 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)의 측정 방법에는, 자외·가시 분광 광도계(히타치 U-4000)를 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 차광 패턴(120)의 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 즉, 해당 파장 영역 중 어느 광에 대해서도, 차광 패턴(120)의 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 대형 포토마스크(100)를 사용하여, 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광에 의해, 기체(210) 위에 레지스트층(220)이 형성된 피전사체(200)에 패턴을 전사하는 경우에는, 상기 노광광이 차광 패턴(120)을 투과하는 투과광 Lc의 강도를, 예를 들어 노광 조도의 0.001％ 이하로까지 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 레지스트층(220)에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 상기 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것이 바람직하다. 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 상기 노광광이 상기 차광 패턴을 투과하는 투과광의 강도를 저감시킴으로써, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다. 그 중에서도 g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광, 특히 j선을 포함하는 노광광을 사용하는 노광 시에 있어서, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 일반적으로, 차광 패턴이 두꺼워져, 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지는 점에서 보면, 포토마스크에 있어서의 차광 패턴의 광학 농도(OD)를 높게 하는 것은 바람직하지 않다. 이 경향은, 특히 반도체 집적 회로의 제조에 있어서 사용되는 포토마스크에 있어서 현저하다.
b. 사이즈
(a) 폭
상기 차광 패턴의 폭으로서는, 예를 들어 0.1㎛ 이상 10.0㎛ 미만의 폭을 들 수 있다. 상기 차광 패턴의 폭으로서는, 서브마이크론 오더로 치수가 제어된 폭이 바람직하다.
여기서, 상기 차광 패턴의 폭은, 평면으로 볼 때 형상의 짧은 방향의 치수로 규정되는 것이다. 또한, 상기 서브마이크론 오더로 치수가 제어된 폭은, 0.1㎛ 단위로 치수가 제어된 폭을 의미하며, 예를 들어 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 미만의 폭이다.
(b) 막 두께
상기 차광 패턴의 전체의 막 두께로서는, 특별히 한정되지 않지만, 100㎚ 내지 250㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 너무 얇으면 원하는 차광성을 얻는 것이 곤란해지기 때문이며, 너무 두꺼우면 상기 차광 패턴을 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지기 때문이다.
c. 단면 형상
상기 차광 패턴으로서는, 상기 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상이고, 또한 원하는 단면 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이하, 차광 패턴의 바람직한 단면 형상에 대하여 설명한다.
도 3은, 도 1에 도시된 파선 프레임 내의 영역을 도면의 상하를 반대로 하여 나타낸 확대도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 대형 포토마스크(100)에 있어서, 차광 패턴(120)의 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 차광 패턴(120)의 개구부(120c)에 있어서, 투광성 기판(110)에 대한 차광성 막(124)의 측면(124a)의 경사 각도 α가 80도 이상 90도 이하로 되어 있다. 한편, 도 4는, 종래 기술의 대형 포토마스크에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 투광성 기판(110)에 대한 차광성 막(124)의 측면(124a)의 경사 각도 α가 80도 미만으로 되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 투광성 기판(110)에 대한 차광성 막(124)의 측면(124a)의 경사 각도 α가 80도 이상 90도 이하인 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 경사 각도 α가 80도 미만인 경우와는 달리, 피전사체가 갖는 레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 시에, 광원측의 경사 방향으로부터 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사되는 노광광(미광)의 반사광이, 차광 패턴(120)의 개구부(120c)측으로 유도될 가능성이 높아진다. 따라서, 해당 반사광이, 차광 패턴(120)의 에지 부분에 의해 노광광의 조사가 차단되는 레지스트층에 조사되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 에지 부분에 있어서의 레지스트층에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 상기 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 상기 차광 패턴으로서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 투광성 기판에 대한 상기 차광성 막의 측면 경사 각도가 80도 이상 90도 이하인 것이 바람직하다. 상기 광학 농도(OD)를 4.5 이상으로 하기 위해서 상기 차광 패턴이 후막이 됨으로써, 광원측의 경사 방향으로부터 상기 차광성 막의 측면에 조사되는 노광광의 반사광의 광량이 많아짐에도 불구하고, 해당 반사광의 영향에 의해, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 투광성 기판에 대한 상기 차광성 막의 측면 경사 각도는, 도 3에 있어서 α로 나타낸 바와 같은, 상기 차광성 막의 측면에 있어서의 상기 투광성 기판측의 모서리의 접선의 경사 각도를 의미한다.
도 5 내지 도 7은, 각각 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예에 있어서의 도 3에 대응하는 영역을 나타내는 개략 단면도이다.
도 5에 도시된 대형 포토마스크(100)에 있어서, 차광 패턴(120)은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 차광 패턴(120)의 개구부(120c)에 있어서, 차광성 막(124)의 측면(124a)은 투광성 기판(110)에 수직인 평면으로 되어 있으며, 제1 저반사막(122)의 측면(122a) 및 제2 저반사막(126)의 측면(126a)은, 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여 투광성 기판(110)에 평행한 방향으로 길이 L1만큼 돌출되어 있다.
또한, 도 6에 도시한 대형 포토마스크(100)에 있어서, 차광 패턴(120)은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 차광 패턴(120)의 개구부(120c)에 있어서, 차광성 막(124)의 측면(124a)은 복수의 평면으로 구성되는 오목형의 면으로 되어 있으며, 제1 저반사막(122)의 측면(122a) 및 제2 저반사막(126)의 측면(126a)은, 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여 투광성 기판(110)에 평행한 방향으로 돌출되어 있으며, 개구부(120c)로부터 가장 떨어진 차광성 막(124)의 측면(124a)의 위치로부터 길이 L2만큼 돌출되어 있다. 차광성 막(124)의 측면(124a)은, 개구부(120c)에 가장 가까운 위치로부터 가장 떨어진 위치까지 투광성 기판(110)에 평행한 방향으로 폭 W1만큼 잘록해져 있다.
또한, 도 7에 도시한 대형 포토마스크(100)에 있어서, 차광 패턴(120)은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상으로 되어 있다. 차광 패턴(120)의 개구부(120c)에 있어서, 차광성 막(124)의 측면(124a)은 오목형의 곡면으로 되어 있다. 차광성 막(124)의 측면(124a)은, 개구부(120c)에 가장 가까운 위치로부터 가장 떨어진 위치까지 투광성 기판(110)에 평행한 방향으로 폭 W2만큼 잘록해져 있다.
도 5 및 도 6에 도시한 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 제1 저반사막(122)의 측면(122a) 및 제2 저반사막(126)의 측면(126a)이, 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여 투광성 기판(110)의 표면(110a)에 평행한 방향으로 돌출되어 있다. 이 때문에, 피전사체가 갖는 레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 시에, 광원측의 경사 방향으로부터 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사되는 노광광(미광)은, 제1 저반사막(122)에 의해 강도가 완화되고 나서 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사된다. 또한, 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사되는 노광광의 반사광은, 제2 저반사막(126)에 의해 강도가 완화되고 나서 레지스트층에 조사된다. 따라서, 광원측의 경사 방향으로부터 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사되는 노광광이 레지스트층에 조사될 때의 강도를, 제1 저반사막(122) 및 제2 저반사막(126)에 의해 억제할 수 있다.
따라서, 상기 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 상기 차광 패턴으로서는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다. 상기 광학 농도(OD)를 4.5 이상으로 하기 위해서 상기 차광 패턴이 후막으로 됨으로써, 광원측의 경사 방향으로부터 상기 차광성 막의 측면에 조사되는 노광광의 반사광의 광량이 많아짐에도 불구하고, 해당 반사광의 영향에 의해, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것으로서는, 이들 측면 중 어느 쪽이든 한쪽이 돌출되는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 이들 측면의 양쪽이 돌출되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것으로서는, 도 5 및 도 6에 있어서 L1 및 L2로 나타낸 바와 같은 돌출 길이가, 상기 차광성 막의 막 두께의 1/2 이상인 것이 바람직하다. 상기 반사광의 영향에 의해, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 돌출 길이는, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 오목형 측면에 있어서의 상기 차광 패턴의 개구부로부터 가장 떨어진 위치로부터 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 길이를 의미한다.
또한, 본 개시에 있어서는, 이하의 이유로부터 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것이 바람직하다.
즉, 일반적으로 크롬 등의 금속막은 예를 들어 크롬산화물 등의 산화 금속막보다 극성이 높기 때문에, 이물이 부착되기 쉬운 경향에 있다. 따라서, 상기 차광성 막이 크롬일 경우, 상기 차광성 막의 측면이, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되어 있으면, 상기 차광성 막에 대하여 이물이 부착될 가능성이 높아져, 그 후의 세정에 의해 이물의 제거가 어려워질 가능성이 있기 때문이다.
이와 같은 이물의 부착의 관점에서도, 상기 제1 저반사막의 측면 또는 상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것이면 바람직하고, 특히 이들 측면의 양쪽이 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
본 개시에 있어서, 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 측면의 순번으로서는, 상기 제1 저반사막의 측면이 가장 돌출되고, 이어서 제2 저반사막의 측면, 차광성 막의 측면의 순위인 것이 바람직하다. 이물이 이들 적층체의 측면 근방에 존재하는 경우, 상기 제1 저반사막의 측면이 가장 돌출되어 있음으로써, 이물이 산화 금속막과 접촉하는 면적이 크기 때문에, 접촉되기 쉽고, 그 결과, 이물의 박리도 용이하게 되기 때문이다.
한편, 본 개시에 있어서는, 적어도 상기 제1 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되고, 또한, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 56° 이하인 것이 바람직하다.
도 12는, 이와 같은 양태의 대형 포토마스크의 일례의 일부를 나타내는 것이다. 도 12에 도시한 대형 포토마스크(100)에 있어서, 제1 저반사막(122)의 측면(122a) 및 제2 저반사막(126)의 측면(126a)은, 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여, 투광성 기판(110)의 표면(110a)에 평행한 방향으로 돌출되어 있다. 그리고, 상기 제1 저반사막(122)의 측면(122a)과 상기 투광성 기판(110)의 표면(110a)이 이루는 각도 α가 56° 이하의 각도로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 56° 이하임으로써, 이물이 부착된 경우라도, 세정 시의 세정용 유체가 접촉하는 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 세정을 효율적으로 행할 수 있어, 세정 공정 후의 이물의 존재에 의한 결함을 방지하는 것이 가능해진다.
여기서, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도는, 상기 제1 저반사막(122)의 측면(122a)과 상기 투광성 기판(110)의 표면(110a)이 접하는 위치 A와, 상기 제1 저반사막(122)의 막 두께 감소가 개시되는 위치 B를 직선으로 긋고, 이 직선과 상기 표면(110a)의 각도를 측정함으로써 얻어지는 각도이다.
또한, 상기 제1 저반사막(122)의 측면(122a)이, 상기 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여 돌출되어 있다고 함은, 상기 제1 저반사막(122)의 막 두께의 감소가 개시되는 위치 B가, 상기 차광성 막(124)의 측면(124a)에 대하여, 투광성 기판(110)의 표면(110a)에 평행한 방향으로 돌출되어 있는 것을 의미하는 것이다.
본 개시에 있어서는, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 56° 이하인 것이 바람직하고, 그 중에서도 40° 이하인 것이 바람직하다. 세정을 보다 효율적으로 행할 수 있기 때문이다. 또한, 상기 각도는 작은 편이 바람직한 것이지만, 실제의 제조가 어렵다고 하는 제조상의 관점에서, 20° 이상인 것이 바람직하다.
본 개시에 있어서는, 상기 제2 저반사막의 측면도, 상기 차광성 막의 측면보다도 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 이물과의 접착성의 영향으로 세정에 의한 이물의 제거가 어려울 가능성이 있는 차광성 막의 측면에 대한 이물의 부착을 감소시킬 수 있기 때문이다.
도 6 및 도 7에 도시한 대형 포토마스크(100)에 있어서는, 차광성 막(124)의 측면(124a)이 오목형으로 되어 있다. 이 때문에, 피전사체가 갖는 레지스트층에 패턴을 전사하는 노광 시에, 광원측의 경사 방향으로부터 차광성 막(124)의 측면(124a)에 조사되는 노광광(미광)의 반사광은, 광원측 또는 차광 패턴(120)의 개구부(120c)측으로 유도될 가능성이 높아진다. 따라서, 해당 반사광이, 차광 패턴(120)의 에지 부분에 의해 노광광의 조사가 차단되는 레지스트층에 조사되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 에지 부분에 있어서의 레지스트층에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 상기 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 상기 차광 패턴으로서는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 차광성 막의 측면이 오목형인 것이 바람직하다. 상기 광학 농도(OD)를 4.5 이상으로 하기 위해서 상기 차광 패턴이 후막으로 됨으로써, 광원측의 경사 방향으로부터 상기 차광성 막의 측면에 조사되는 노광광의 반사광의 광량이 많아짐에도 불구하고, 해당 반사광의 영향에 의해, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 차광성 막의 측면이 오목형인 상기 차광 패턴으로서는, 도 6 및 도 7에 있어서 W1 및 W2로 나타낸 바와 같은 상기 차광성 막의 측면의 잘록부 폭이 상기 차광성 막의 막 두께의 1/2 이상인 것이 바람직하다. 상기 반사광의 영향에 의해, 피전사체에 전사되는 패턴에 치수의 변동 등이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 잘록부 폭은, 상기 차광성 막의 측면에 있어서의 상기 차광 패턴의 개구부에 가장 가까운 위치로부터 가장 떨어진 위치까지의 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향의 폭을 의미한다.
d. 저반사막 및 차광성 막의 경계 구조
상기 차광성 막과 상기 제1 저반사막 및 상기 제2 저반사막의 경계는, 명료한 경계여도 되고, 불명료한 경계여도 된다. 각 막의 특성을 개별로 제어하기 쉬운 점에서, 상기 명료한 경계를 갖는 차광 패턴이 바람직하다. 또한, 가공면이 매끄러워지는 점이나 용이하게 제작 가능한 점에서, 상기 불명료한 경계를 갖는 차광 패턴이 바람직하다.
상기 명료한 경계를 갖는 차광 패턴은, 상기 제1 저반사막, 상기 차광성 막 및 상기 제2 저반사막의 성막을, 각각, 가스를 교체한 스퍼터링 장치를 사용하여 개별로 행함으로써 제작 가능하다. 또한, 상기 불명료한 경계를 갖는 차광 패턴은, 상기 제1 저반사막, 상기 차광성 막 및 상기 제2 저반사막의 성막을, 스퍼터링 장치의 가스를 교체하지 않고 연속적으로 행함으로써 제작 가능하다.
e. 형성 방법
상기 차광 패턴의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 합성 석영 유리의 표면에, 제1 저반사막, 차광성 막, 및 제2 저반사막이 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광층을 형성한 다음에, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공하는 방법 등을 들 수 있다.
2. 투광성 기판
상기 투광성 기판의 크기로서는, 예를 들어 적어도 한 변이 350㎜ 이상의 크기를 갖는 포토마스크로 할 수 있으면 되며, 본 개시의 대형 포토마스크의 용도 등에 따라서 적절히 선택할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 330㎜×450㎜ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도 330㎜×450㎜ 내지 1700㎜×1800㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.
상기 투광성 기판의 막 두께로서는, 대형 포토마스크의 재료나 용도 등에 따라서 적절히 선택할 수 있다. 상기 투광성 기판의 막 두께로서는, 예를 들어 8㎜ 내지 17㎜ 정도이다.
상기 투광성 기판으로서는, 광투과성을 갖는 것이며, 일반적인 대형 포토마스크에 이용되는 투광성 기판을 사용할 수 있다. 상기 투광성 기판으로서는, 예를 들어 광학 연마된 저팽창 유리(알루미노 붕규산 유리, 붕규산 유리), 합성 석영 유리를 들 수 있다. 본 개시에 있어서는, 그 중에서도 합성 석영 유리가 적절하게 사용된다. 열팽창률이 작아, 대형 포토마스크를 제조하기 쉽기 때문이다. 또한, 본 개시에 있어서는 수지제 상기 투광성 기판을 사용할 수도 있다.
상기 투광성 기판의 광투과성으로서는, 일반적인 대형 포토마스크에 사용되는 투광성 기판과 동일 정도이면 특별히 한정되지 않지만, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 투과율이 80％ 이상인 것이 바람직하고, 그 중에서도 85％ 이상, 특히 90％ 이상인 것이 바람직하다. 순도가 높은 투광성 기판의 쪽이, 통과하는 광의 재료 내에서의 산란이 적고, 또한 굴절률도 낮기 때문에, 미광의 발생을 억제할 수 있기 때문이다.
3. 기타
본 개시의 대형 포토마스크로서는, 상기 투광성 기판과 상기 차광 패턴을 구비하고, 상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측 면의 상기 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하인 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 분할 노광에 사용되는 분할 패턴을 갖고, 상기 분할 패턴이 상기 차광 패턴인 것이 바람직하다.
분할 노광이란, 피전사체에 있어서 피전사 영역을 복수의 노광 영역으로 분할하여, 복수의 노광 영역의 각각을 대형 포토마스크를 사용하여 개별로 노광하고, 복수의 노광 영역의 각각에 포토마스크의 분할 패턴을 전사함으로써, 피전사체에 포토마스크의 분할 패턴보다도 큰 연속된 패턴을 형성하는 방법을 말한다.
이와 같은 바람직한 대형 포토마스크에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 본 개시의 대형 포토마스크의 다른 예를 나타내는 개략 평면도이다. 도 9는, 도 8에 도시한 대형 포토마스크를 사용하여 피전사체로 제조되는 패턴 전사체를 나타내는 개략 평면도이다. 또한, 도 10의 (a) 내지 도 10의 (b)는, 도 9에 도시한 패턴 전사체의 제조 공정의 일부를 나타내는 개략 공정 단면도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 대형 포토마스크(100)는, 투광성 기판(110)과, 투광성 기판(110)의 표면(110a)에 마련되고, 서로 다른 제1 분할 패턴(150a), 제2 분할 패턴(150b) 및 제3 분할 패턴(150c)을 구비한다. 제1 분할 패턴(150a), 제2 분할 패턴(150b) 및 제3 분할 패턴(150c)은, 각각, 도 1에 도시된 차광 패턴(120)과 마찬가지로, 제1 저반사막(122), 차광성 막(124) 및 제2 저반사막(126)이, 투광성 기판(110)측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광 패턴(120)이다. 이 때문에, 제1 분할 패턴(150a), 제2 분할 패턴(150b) 및 제3 분할 패턴(150c)의 투광성 기판(110)측의 면은, 도 1에 도시된 차광 패턴(120)과 마찬가지로, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 8％ 이하이다.
도 9에 도시한 패턴 전사체(200')는, 도 8에 도시된 대형 포토마스크(100)를 사용하여, 피전사체(200)가 갖는 레지스트층(220)에 대하여, 제1 분할 패턴(150a), 제2 분할 패턴(150b), 및 제3 분할 패턴(150c)의 각 패턴마다, 상기 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 노광광을 광원(UV 램프)으로부터 방사하는 노광에 의해 제조되는 것이다.
패턴 전사체(200')가 제조되는 경우에는, 우선, 1회째의 노광에 있어서, 제2 분할 패턴(150b) 및 제3 분할 패턴(150c)을 노광 차폐판(300)(도 10에 도시)으로 차폐함으로써, 레지스트층(220)에 대하여, 제1 내지 제3 분할 패턴 중 제1 분할 패턴(150a)만을 통해 상기 노광광을 조사한다. 다음으로, 2회째 내지 6회째의 노광에 있어서, 제3 분할 패턴(150c) 및 제1 분할 패턴(150a)을 노광 차폐판(300)으로 차폐함으로써, 레지스트층(220)에 대하여, 제1 내지 제3 분할 패턴 중 제2 분할 패턴(150b)만을 통해 상기 노광광을 조사한다. 다음으로, 7회째의 노광에 있어서, 제1 분할 패턴(150a) 및 제2 분할 패턴(150b)을 노광 차폐판(300)으로 차폐함으로써, 레지스트층(220)에 대하여, 제1 내지 제3 분할 패턴 중 제3 분할 패턴(150c)만을 통해 상기 노광광을 조사한다. 이에 의해, 제1 분할 패턴(150a)이 전사된 1개의 제1 레지스트 패턴(220a), 제2 분할 패턴(150b)이 각각 전사된 5개의 제2 레지스트 패턴(220b) 및 제3 분할 패턴(150c)이 전사된 1개의 제3 레지스트 패턴(220c)이, 단일 방향으로 연결되도록 형성된다. 이 결과, 연속한 단일의 레지스트 패턴이 형성된다.
상술한 2회째의 노광에 있어서는, 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 도 2에 도시된 공정과 마찬가지로, 상기 노광광이, 제2 분할 패턴(150b)(차광 패턴(120))의 투광성 기판(110)측의 면(120a)에서 반사되는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 본래는 노광 차폐판(300)에 의해 노광광의 조사가 차단되는 차폐 영역(3회째의 노광 영역)의 레지스트층(220)에 조사될 미광 La의 강도를 저감시킬 수 있다. 또한, 상기 노광광이, 제2 분할 패턴(150b)의 투광성 기판(110)과는 반대측의 면(120b)에서 반사되는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광의 강도를 저감시킴으로써, 본래는 제2 분할 패턴(150b)의 에지 부분에 의해 노광광의 조사가 차단되는 2회째의 노광 영역의 레지스트층(220)에 조사될 미광 Lb의 강도를 저감시킬 수 있다.
상술한 3회째의 노광에 있어서는, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 2회째의 노광과 마찬가지로 미광의 강도를 저감시킴으로써, 2회째의 노광에 있어서 미광 La가 조사 완료된 영역의 레지스트층(220)에 조사될 미광 Lb의 강도를 더욱 저감시킬 수 있고, 2회째의 노광에 있어서 미광 Lb가 조사 완료된 영역의 레지스트층(220)에 조사될 미광 La의 강도를 더욱 저감시킬 수 있다.
따라서, 상술한 바람직한 대형 포토마스크에 의하면, 분할 노광에 있어서, 피전사체의 복수의 노광 영역 각각을 대형 포토마스크 사용하여 개별로 노광할 때, 상기 차광 패턴의 각 면에서 노광광이 반사되는 것을 원인으로 하여 발생하는 미광이 다른 노광 영역에 조사됨으로써, 레지스트층에 상기 미광에 의한 다중 노광이 발생하는 경우에 있어서도, 상기 미광의 강도를 저감시킬 수 있다. 이 때문에, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 현저하게 억제할 수 있다.
또한, 분할 노광에 있어서, 인접하는 노광 영역이 연결되는 부분에 있어서는, 노광 장치의 얼라인먼트 정밀도의 영향에 의해 다중 노광이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 상기 미광에 의한 다중 노광이 더욱 발생하는 경우에는, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 문제가 커지기 쉽다. 이 때문에, 상술한 효과가 더욱 현저하게 얻어진다.
4. 대형 포토마스크의 제조 방법
본 개시의 대형 포토마스크의 제조 방법으로서는, 상술한 구성을 갖는 대형 포토마스크를 제조할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 일반적인 대형 포토마스크의 제조 방법과 마찬가지로 할 수 있다.
예를 들어, 투광성 기판으로서 합성 석영 유리를 준비하고, 합성 석영 유리의 표면에, 제1 저반사막, 차광성 막, 및 제2 저반사막이 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광층을 구비하는 마스크 블랭크스를 제작한다. 다음으로, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 차광 패턴을 형성한다. 이에 의해, 대형 포토마스크를 제작한다.
또한, 상기 습식 에칭에 사용되는 에칭액으로서는, 상기 차광층을 고정밀도로 가공 가능하며, 상기 투광성 기판에 대미지를 주지 않는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 질산 제2 세륨 암모늄 용액 등을 사용할 수 있다.
5. 용도
본 개시의 대형 포토마스크는, 예를 들어 표시 장치에 사용되는 표시 장치용 기능 소자 등의 패턴 전사체의 제조 시에 있어서의 포토리소그래피법에 적절하게 이용할 수 있다.
본 개시의 대형 포토마스크를 사용하여 제조될 표시 장치용 기능 소자로서는, 예를 들어 TFT 기판, TFT 기판 등에 사용되는 금속 배선 구비 기판 등, 컬러 필터, 컬러 필터에 사용되는 차광부 구비 기판 등을 들 수 있다.
본 개시의 대형 포토마스크를 사용한 표시 장치용 기능 소자 등의 패턴 전사체의 제조 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 대형 포토마스크의 제조 방법을 이용한 일반적인 제조 방법과 마찬가지로 할 수 있다. 예를 들어, 레지스트층을 갖는 피전사체를 준비하고, 대형 포토마스크를 통해 노광광을 조사하여 상기 레지스트층을 노광하는 노광 공정과, 노광 후의 상기 레지스트층을 현상하는 현상 공정을 갖는 제조 방법을 들 수 있다.
상기 레지스트층에 사용되는 레지스트로서는, 일반적인 레지스트와 마찬가지로 할 수 있으며, 포지티브형 레지스트여도 되고, 네가티브형 레지스트여도 된다. 포지티브형 레지스트로서는, 예를 들어 노볼락 수지, 페놀 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드, 시클로올레핀 등을 들 수 있다. 구체적으로는, IP3500(TOK사 제조), PFI27(스미토모 가가쿠사 제조), ZEP7000(제온사 제조), 포지티브형 레지스트(JSR사 제조) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 포지티브형 레지스트(JSR사 제조) 등이 바람직하다. 감도가 높아, 본 개시의 효과가 현저해지기 때문이다. 한편, 네가티브형 레지스트로서는, 예를 들어 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리글리시딜메타크릴레이트(PGMA), 화학 증폭형의 SAL601(시프레사 제조), 네가티브형 레지스트(JSR사 제조) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 네가티브형 레지스트(JSR사 제조) 등이 바람직하다. 감도가 높아, 본 개시의 효과가 현저해지기 때문이다. 또한, 본 개시의 대형 포토마스크를 사용하여 제조되는 표시 장치용 기능 소자가, 현상 후의 레지스트층을 구성 부재로서 사용하는 경우에는, 레지스트층에 안료 및 염료 등의 착색제, 무기 산화물 미립자 등의 기능성 재료를 함유시켜도 된다.
레지스트층의 막 두께로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 10㎚ 내지 10㎛의 범위 내이다. 레지스트층의 형성 방법에 대해서는, 공지된 방법으로 할 수 있기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.
피전사체는, 통상, 레지스트층을 형성하기 위한 기체를 갖는다. 또한, 금속층 등을 갖고 있어도 된다. 피전사체에 대해서는, 제조되는 표시 장치용 기능 소자의 종류에 따라 적절히 선택된다.
상기 노광 공정에 사용되는 노광광으로서는, 레지스트층 중의 레지스트를 반응시킬 수 있으며, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역 중 어느 광을 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 노광광으로서는, g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광이 바람직하고, 특히 j선을 함유하는 노광광이 바람직하다. 레지스트층에 조사되는 노광광의 에너지를 크게 할 수 있어, 더 짧은 노광 시간에 노광을 완료할 수 있음과 함께, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일 등이 발생하는 것을 현저하게 억제할 수 있기 때문이다. 상기 노광광의 광원으로서는, 예를 들어 초고압 수은등(초고압 UV 램프) 등을 사용할 수 있다.
상기 현상 공정에 사용되는 레지스트층의 현상 방법으로서는, 일반적인 방법을 이용할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 현상 방법으로서는, 예를 들어 현상액을 사용하는 방법 등을 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 본 개시는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는, 예시이며, 본 개시의 청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이어도 본 개시의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
A. 반사율 및 광학 농도
우선, 반사율 및 광학 농도에 대하여, 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다.
[실시예 A1]
우선, 세로×가로×막 두께가 700㎜×800㎜×8㎜인 정밀 연마된 합성 석영 유리(투광성 기판)와, 합성 석영 유리의 표면에, 막 두께 30㎚의 산화크롬막(CrOX)(제1 저반사막), 막 두께 85㎚의 크롬막(Cr)(차광성 막), 및 막 두께 30㎚의 산화크롬막(CrOX)(제2 저반사막)이 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광층을 구비하는 마스크 블랭크스를 제작하였다.
마스크 블랭크스의 제작에 있어서, 차광층은, 스퍼터링법을 이용하여, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 순번으로 합성 석영 유리의 표면에 성막함으로써 형성하였다. 이때, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막은, 각각 가스를 교체한 스퍼터링 장치를 사용하여 개별로 행하였다. 또한, 산화크롬막(제1 저반사막) 및 산화크롬막(제2 저반사막)은, 진공 챔버 내에 Cr 타깃을 장착하고, O2, N2, CO2 가스를 도입하여, 진공 환경하에서의 반응성 스퍼터링에 의해 성막하였다. 산화크롬막(제1 저반사막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막의 성막 조건보다도 O2 가스의 비율을 증가한 조건으로 하였다. 또한, 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막의 성막 조건과 동등 조건으로 하였다. 또한, 크롬막(차광성 막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 크롬막의 성막 조건과 동등 조건으로 하였다.
다음으로, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 3.0㎛ 폭의 차광 패턴을 포함하는 0.1㎛ 이상 10.0㎛ 미만의 폭을 갖는 차광 패턴을 형성하였다. 이에 의해, 대형 포토마스크를 제작하였다.
[실시예 A2]
우선, 세로×가로×막 두께가 700㎜×800㎜×8㎜인 정밀 연마된 합성 석영 유리(투광성 기판)와, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)이 이 순번으로 합성 석영 유리의 표면에 적층된 적층 구조를 갖는 막 두께 180㎚의 차광층을 구비하는 마스크 블랭크스를 제작하였다.
마스크 블랭크스의 제작에 있어서, 차광층은, 스퍼터링법을 이용하여, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 순번으로 합성 석영 유리의 표면에 성막함으로써 형성하였다. 이때, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막, 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막은, 스퍼터링 장치의 가스를 교체하지 않고 연속적으로 행하였다. 또한, 산화크롬막(제1 저반사막) 및 산화크롬막(제2 저반사막)은, 진공 챔버 내에 Cr 타깃을 장착하고, O2, N2, CO2 가스를 도입하여, 진공 환경하에서의 반응성 스퍼터링에 의해 성막하였다. 산화크롬막(제1 저반사막) 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막의 성막 조건보다도 O2 가스의 비율을 증가한 조건으로 하였다. 또한, 크롬막(차광성 막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 크롬막의 성막 조건과 동등 조건으로 하였다.
다음으로, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 3.0㎛ 폭의 차광 패턴을 포함하는 0.1㎛ 이상 10.0㎛ 미만의 폭을 갖는 차광 패턴을 형성하였다. 이에 의해, 대형 포토마스크를 제작하였다.
[실시예 A3]
우선, 세로×가로×막 두께가 700㎜×800㎜×8㎜인 정밀 연마된 합성 석영 유리(투광성 기판)와, 합성 석영 유리의 표면에, 막 두께 30㎚의 산화크롬막(제1 저반사막), 막 두께 110㎚의 크롬막(차광성 막), 및 막 두께 30㎚의 산화크롬막(제2 저반사막)이 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광층을 구비하는 마스크 블랭크스를 제작하였다.
마스크 블랭크스의 제작에 있어서, 차광층은, 스퍼터링법을 이용하여, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 순번으로 합성 석영 유리의 표면에 성막함으로써 형성하였다. 이때, 산화크롬막(제1 저반사막), 크롬막(차광성 막), 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막은, 각각, 가스를 교체한 스퍼터링 장치를 사용하여 개별로 행하였다. 또한, 산화크롬막(제1 저반사막) 및 산화크롬막(제2 저반사막)은, 진공 챔버 내에 Cr 타깃을 장착하고, O2, N2, CO2 가스를 도입하여, 진공 환경하에서의 반응성 스퍼터링에 의해 성막하였다. 산화크롬막(제1 저반사막) 및 산화크롬막(제2 저반사막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막의 성막 조건보다도 O2 가스의 비율을 증가한 조건으로 하였다. 또한, 크롬막(차광성 막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 크롬막의 성막 조건보다도 성막 시간을 늘린 조건으로 하였다.
다음으로, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 3.0㎛ 폭의 차광 패턴을 포함하는 0.1㎛ 이상 10.0㎛ 미만의 폭을 갖는 차광 패턴을 형성하였다. 이에 의해, 대형 포토마스크를 제작하였다.
[비교예 A]
우선, 세로×가로×막 두께가 700㎜×800㎜×8㎜인 정밀 연마된 합성 석영 유리(투광성 기판)와, 합성 석영 유리의 표면에, 막 두께 85㎚의 크롬막(차광성 막) 및 막 두께 30㎚의 산화크롬막(저반사막)이 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖는 차광층을 구비하는 마스크 블랭크스를 제작하였다.
마스크 블랭크스의 제작에 있어서, 차광층은, 스퍼터링법을 이용하여, 크롬막(차광성 막) 및 산화크롬막(저반사막)의 순번으로 합성 석영 유리의 표면에 성막함으로써 형성하였다. 이때, 크롬막(차광성 막) 및 산화크롬막(저반사막)의 성막은, 각각, 가스를 교체한 스퍼터링 장치를 사용하여 개별로 행하였다. 또한, 산화크롬막(저반사막)은, 진공 챔버 내에 Cr 타깃을 장착하고, O2, N2, CO2 가스를 도입하여, 진공 환경하에서의 반응성 스퍼터링에 의해 성막하였다. 산화크롬막(저반사막)의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 저반사막의 성막 조건과 동등 조건으로 하였다. 또한, 크롬막의 성막 조건은, 일반적인 바이너리 마스크의 차광 패턴에 있어서의 크롬막의 성막 조건과 동등 조건으로 하였다.
다음으로, 차광층의 표면에 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 3.0㎛ 폭의 차광 패턴을 포함하는 0.1㎛ 이상 10.0㎛ 미만의 폭을 갖는 차광 패턴을 형성하였다. 이에 의해, 대형 포토마스크를 제작하였다.
[평가 결과]
가. 저반사막 및 차광성 막의 경계 구조 관찰
실시예 A1 내지 A3 및 비교예 A에 있어서의 차광 패턴의 저반사막 및 차광성 막의 경계 구조를, SEM(주사형 전자 현미경)에 의해 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1 및 3에 있어서의 차광 패턴의 경계에 있어서는, Cr의 함유율이 불연속으로 변화하고, 산화크롬막(제1 저반사막)과 크롬막(차광성 막)의 경계 및 크롬막(차광성 막)과 산화크롬막(제2 저반사막)의 경계가 명료하게 되어 있었다. 또한, 실시예 2에 있어서의 차광 패턴의 경계에 있어서는, Cr의 함유율이 연속적으로 변화되고, 산화크롬막(제1 저반사막)과 크롬막(차광성 막)의 경계, 및 크롬막(차광성 막)과 산화크롬막(제2 저반사막)의 경계가 불명료하게 되어 있었다. 또한, 비교예에 있어서의 차광 패턴의 경계에 있어서는, Cr의 함유율이 불연속으로 변화되고, 크롬막(차광성 막)과 산화크롬막(저반사막)의 경계가 명료하게 되어 있었다.
나. 차광 패턴의 이면 반사율 및 표면 반사율 그리고 광학 농도(OD)
실시예 A1 내지 A3 및 비교예 A의 대형 포토마스크에 대하여, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 차광 패턴의 이면 반사율(합성 석영 유리측 면의 반사율) 및 상기 파장 영역의 광에 대한 차광 패턴의 표면 반사율(합성 석영 유리와는 반대측 면의 반사율), 그리고 상기 파장 영역의 광에 대한 차광 패턴의 광학 농도(OD)를 측정하였다.
상기 이면 반사율 및 상기 표면 반사율은, 분광 분석기(오츠카 덴시 MCPD3000)를 사용하여, 상기 파장 영역의 범위에서 1㎚마다 측정하였다. 또한, 상기 광학 농도(OD)는, 자외·가시 분광 광도계(히타치 U-4000)를 사용하여, 상기 파장 영역의 범위에서 1㎚마다 측정하였다. 그들의 측정 결과 중, g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚), i선(파장 365㎚), 및 j선(파장 313㎚)에서의 측정 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
상기 분광 분석기(오츠카 덴시 MCPD3000)의 측정 조건 등을 표 1에, 상기 자외·가시 분광 광도계(히타치 U-4000)의 측정 조건을 표 2에 기재한다.
Figure 112020107798480-pct00001
Figure 112020107798480-pct00002
다. 레지스트 패턴의 성상
실시예 A1 내지 A3 및 비교예 A의 대형 포토마스크를 사용하여, 원하는 형상의 레지스트 패턴을 형성하는 것을 목적으로 하여, 유리 기판 위에 형성된 막 두께가 2.5㎛의 레지스트층(JSR사 제조)에 대하여, 이하의 노광 조건에 의해, 노광 스테퍼식(축소 투영식)의 프록시 노광을 행하였다.
(노광 조건)
노광 갭: 150㎛
광원: 초고압 수은등
노광광: g선, h선, i선, 및 j선을 포함하는 노광광
노광량: 200mJ/㎠
실시예 A1 내지 A3 및 비교예 A의 대형 포토마스크를 사용하여 형성한 레지스트 패턴의 성상으로서, 레지스트 패턴의 불균일부의 정상부에 대한 막 두께 변동(이하, 「불균일부 막 두께 변동」이라고 하는 경우가 있음)을 평가하였다. 구체적으로는, 비교예 A의 불균일부 막 두께 변동을 100％로 했을 때의 실시예 A1 내지 A3의 불균일부 막 두께 변동의 비율[％]을 측정하였다. 그 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.
Figure 112020107798480-pct00003
실시예 A1 내지 A3에 있어서는, 상기 표 3에 나타낸 바와 같이, g선, h선, i선, 및 j선 중 어느 것에 대해서도, 이면 반사율은 8％ 이하로 되고, 상기 표 3에는 나타내지 않았지만, 상기 파장 영역의 다른 파장의 광에 대해서도 마찬가지의 결과로 되었다. 실시예 A2 및 A3에 있어서는, 또한, 상기 표 3에 나타낸 바와 같이, g선, h선, i선 및 j선 중 어느 것에 대해서도, 표면 반사율은 10％ 이하로 되고, 상기 표 3에는 나타내지 않았지만, 상기 파장 영역의 다른 파장의 광에 대해서도 마찬가지의 결과로 되었다. 실시예 A3에 있어서는, 또한, 상기 표 3에 나타낸 바와 같이, g선, h선, i선 및 j선 중 어느 것에 대해서도, 광학 농도(OD)는 4.5 이상으로 되고, 상기 표 3에는 나타내지 않았지만, 상기 파장 영역의 다른 파장의 광에 대해서도 마찬가지의 결과로 되었다. 이에 대해, 비교예 A에 있어서는, 상기 표 3에 나타낸 바와 같이, g선, h선, i선, 및 j선 중, h선, i선, 및 j선에 대해서는, 이면 반사율은 8％보다 커지게 되고, g선, h선, i선 및 j선 중 어느 것에 대해서도, 표면 반사율은 10％보다 커지게 되어, 광학 농도(OD)는 4.5 미만으로 되었다.
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 A1 내지 A3에 있어서는, 비교예보다도, 불균일부 막 두께 변동을 억제할 수 있었다. 또한, 실시예 A2 및 A3에 있어서는, 실시예 A1보다도, 불균일부 막 두께 변동을 효과적으로 억제할 수 있었다. 또한, 실시예 A3에 있어서는, 실시예 A2보다도, 불균일부 막 두께 변동을 현저하게 억제할 수 있었다.
B. 세정에 의한 이물의 저감
다음으로, 세정에 의한 이물의 저감 효과에 대하여, 실시예 및 비교예를 이용하여 설명한다.
[실시예 B1]
상기 실시예 A3과 마찬가지로 하여 대형 포토마스크를 제작하였다.
작성된 대형 포토마스크를, 20㎜(h)×30㎜(w)×8㎜(d) 이내에 유리 절단기를 사용하여 절단하였다. 절단면에, 백금으로 스퍼터 처리(20㎃×12초)를 실시하고, 전자 현미경으로 관찰하였다. 전자 현미경은, 주사형 전자 현미경(니혼덴시 가부시키가이샤 제조, JSM-6700F)을 사용하여, 가속 전압을 5.0㎸, 경사를 0°, 모드를 SEI(2차 전자 하방 검출)로 하고, 워킹 디스턴스를 3.2㎜ 내지 3.3㎜(샘플의 높이에 따라서 미세 조정)로 하고, 또한 적산 횟수는 1회(Fine View 모드), 관찰 배율은 ×100K로 하였다. 측정 개소는, 3.0㎛ 폭의 차광 패턴의 부분으로 하였다.
측정의 결과, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 80°인 것을 얻었다. 또한, 이 각도는, 상술한 바와 같이, 상기 제1 저반사막의 측면과 상기 투광성 기판의 표면이 접하는 위치와, 상기 제1 저반사막의 막 두께 감소가 개시되는 위치를 직선으로 긋고, 이 직선과 상기 표면의 각도를 측정함으로써 얻어지는 각도이다.
이와 같은 실시예 B1의 대형 포토마스크에 대하여, 순수 세정을 300초간, 실시 후에 건조하고, 세정한 후의 이물수를 외관 검사기의 반사 검사로 1㎛ 이상의 이물을 검출 가능한 감도에 의해 측정하였다. 이 측정값은, 유리 기판 4변의 단부 5㎜를 제외한 690㎜×790㎜의 영역을 측정한 값이다.
상기 측정값을, 후술하는 비교예 B에 의한 값을 100으로 했을 때의 비율로서 표 4에 나타낸다.
[실시예 B2 내지 B5]
상기 실시예 B1의 에칭 조건을, 에칭 시간을 연장하는 방향으로 변경하고, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도를 변경시켜, 하기의 표 4에 나타내는 각도의 대형 포토마스크를 제작하였다. 각도의 측정은, 상기 실시예 B1과 마찬가지의 방법으로 행하였다.
이들 대형 포토마스크를 실시예 B1과 마찬가지의 방법에 의해 세정하고, 마찬가지로 하여 이물수를 측정하였다. 상기 측정값을, 후술하는 비교예 B에 의한 값을 100으로 했을 때의 비율로서 표 4에 나타낸다.
[비교예 B]
상기 비교예 A와 마찬가지로 하여 대형 포토마스크를 제작하였다.
얻어진 대형 포토마스크를, 상기 실시예 B1과 마찬가지의 방법에 의해, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도를 측정하였다.
또한, 얻어진 대형 포토마스크를, 실시예 B1과 마찬가지의 방법에 의해 세정하고, 마찬가지로 하여 이물수를 측정하였다. 결과는, 100％로 하여 표 4에 나타낸다.
Figure 112020107798480-pct00004
표 4의 결과로부터, 명백해진 바와 같이, 비교예에 비하여, 실시예는 이물수가 적었다. 이것은 비교예에 있어서의 크롬막과 실시예에 있어서의 산화크롬막과 이물의 친화성의 차이에 의한 것이라고 추정된다.
또한, 각도를 변경시킨 경우에는, 각도가 낮을수록, 이물수가 감소하는 결과로 되고, 특히 실시예 B2와 실시예 B3의 사이에서, 대폭으로 값이 변화한다는 사실을 알게 되었다.
100: 대형 포토마스크
110: 투광성 기판
120: 차광 패턴
122: 제1 저반사막
124: 차광성 막
126: 제2 저반사막

Claims (14)

  1. 투광성 기판과, 상기 투광성 기판의 표면에 마련된 차광 패턴을 포함하는 대형 포토마스크이며,
    상기 차광 패턴은, 제1 저반사막, 차광성 막, 및 제2 저반사막이, 상기 투광성 기판측으로부터 이 순번으로 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 차광성 막이 크롬을 포함하고, 상기 제1 저반사막 및 상기 제2 저반사막이 산화크롬을 포함하며,
    상기 제1 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되고,
    또한, 상기 제1 저반사막의 측면의 상기 투광성 기판 표면에 대한 각도가 56°이하이며,
    상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판측의 면은, 313㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 2.3% 이상 5％ 이하인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차광 패턴은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차광 패턴의 상기 투광성 기판과는 반대측의 면은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 10％ 이하이고,
    상기 차광 패턴은, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 광학 농도(OD)가 4.5 이상인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 투광성 기판에 대한 상기 차광성 막의 측면의 경사 각도가 80도 이상 90도 이하인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 저반사막의 측면이, 상기 차광성 막의 측면에 대하여 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 저반사막의 측면의 쪽이, 상기 제2 저반사막의 측면보다 상기 투광성 기판의 표면에 평행한 방향으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 차광성 막의 측면이 오목형인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 대형 포토마스크이며, 분할 노광에 사용되는 분할 패턴을 갖고, 상기 분할 패턴이 상기 차광 패턴인 것을 특징으로 하는, 대형 포토마스크.

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