KR20140114797A - 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20140114797A
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 웨트 에칭에 의해 위상 효과를 유효하게 발현하는 단면 형상으로 형성 가능한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크를 제공하기 위한 것으로, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)과, 이 광 반투과막(22) 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)을 구비한다.

Description

위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법{PHASE-SHIFT MASK BLANK AND ITS MANUFACTURING METHOD, METHOD FOR MANUFACTURING PHASE-SHIFT MASK, AND METHOD　FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 웨트 에칭에 의해 형성되는 위상 시프트막 패턴의 단면 형상이 양호해지는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 액정 표시 장치에 채용되어 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 폭을 6㎛에서 5㎛로, 또한 5㎛에서 4㎛로 좁게 하는 것이 요망되고 있다.
또한, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치의 제조 시에는, 필요한 패터닝이 실시된, 복수의 도전막이나 절연막을 적층함으로써 트랜지스터 등의 소자를 형성한다. 그때, 적층되는 개개의 막의 패터닝에, 포토리소그래피 공정을 이용하는 경우가 많다. 예를 들어, 이들 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터에는, 포토리소그래피 공정에 의해, 절연층에 콘택트 홀을 형성하고, 상층의 패턴과 하층의 패턴을 접속하는 구성을 갖는 것이 있다. 최근에는, 이러한 표시 장치에 있어서, 밝고, 세밀한 상을, 충분한 동작 속도로 표시하고, 또한, 소비 전력을 저감시키는 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서, 표시 장치의 구성 소자를, 미세화하고, 고집적화하는 것이 요구되고 있다. 예를 들어, 콘택트 홀의 직경을 2㎛에서 1.5㎛로 작게 하는 것이 요망되고 있다.
이러한 배경으로부터, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있는 표시 장치 제조용 포토마스크가 요망되고 있다.
라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화를 실현함에 있어서, 종래의 포토마스크에서는, 표시 장치 제조용 노광기의 해도 한계(解度限界)가 3㎛이기 때문에, 충분한 공정 우도(Process Margin) 없이, 해상 한계(解像限界)에 가까운 최소 선 폭의 제품을 생산해야 한다. 이로 인해, 표시 장치의 불량률이 높아지는 문제가 있었다.
예를 들어, 콘택트 홀을 형성하기 위한 홀 패턴을 갖는 포토마스크를 사용하여, 이것을 피전사체에 전사하는 것을 고려한 경우, 직경이 3㎛를 초과하는 홀 패턴이면 종래의 포토마스크에서 전사할 수 있었다. 그러나 직경이 3㎛ 이하의 홀 패턴, 특히, 직경이 2.5㎛ 이하인 홀 패턴을 전사하는 것은 매우 곤란하였다. 직경이 2.5㎛ 이하인 홀 패턴을 전사하기 위해서는, 예를 들어 고NA를 갖는 노광기에 전환하는 것도 생각할 수 있지만, 큰 투자가 필요해진다.
그래서, 해상도를 향상시켜서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응하기 위해서, 표시 장치 제조용 포토마스크로서, 위상 시프트 마스크가 주목받고 있다.
최근 들어, 액정 표시 장치 제조용 포토마스크로서, 크롬계 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크가 개발되었다.
특허문헌 1에는, 투명 기판과, 투명 기판 상에 형성된 차광층과, 차광층의 주위에 형성되고, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 영역 중 어느 하나의 광에 대하여, 180도의 위상차를 가지게 하는 것이 가능한 산화질화 크롬계 재료를 포함하는 위상 시프트층을 구비한 하프톤형 위상 시프트 마스크가 기재되어 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 상의 차광층을 패터닝하고, 차광층을 피복하도록 위상 시프트층을 투명 기판 상에 형성하고, 위상 시프트층 상에 포토레지스트층을 형성하고, 포토레지스트층을 노광 및 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 위상 시프트층을 패터닝함으로써 제조된다.
일본 특허 공개 제2011-13283호 공보
본 발명자들은 크롬계 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크에 대하여 예의 검토하였다. 그 결과, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 크롬계 위상 시프트막을 패터닝한 경우, 레지스트막과 크롬계 위상 시프트막의 계면에 웨트 에칭액이 침입하고, 계면 부분의 에칭이 빨리 진행되는 것을 알 수 있었다. 형성된 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상은, 경사를 발생하고, 밑단을 빼는 테이퍼 형상으로 되었다.
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, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 레지스트막과 크롬계 위상 시프트막의 계면에의 웨트 에칭액의 스며들기는, 크롬계 위상 시프트막과 레지스트막의 밀착성이 좋지 않은 것에 기인한다. 이로 인해, 크롬계 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 엄밀하게 제어하는 것이 어려워, 선 폭(CD)을 제어하는 것이 매우 곤란하였다.
또한, 본 발명자들은 이들 문제점을 해결하기 위하여 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 수직화하는 방법을 예의 검토하였다. 지금까지, 위상 시프트막의 막 조성(예를 들어, 질소 함유량)에 경사를 갖게 하여 막 두께 방향의 에칭 속도에 변화를 가지게 하는 방법이나, 위상 시프트막에 첨가물을 첨가하여 에칭 시간을 제어하는 방법이 개발되었다. 그러나 이들 방법에서는, 대면적의 위상 시프트 마스크 전체에 있어서의 투과율의 균일성을 실현하는 것이 매우 곤란하였다.
이로 인해, 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 특히, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝 가능한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 위상 시프트막 패턴을 갖는 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 웨트 에칭에 의해, CD 편차가 작은 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, CD 편차가 작은 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 특히, CD 편차가 작은 단면 형상으로 위상 시프트막을 패터닝 가능한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, CD 편차가 작은 위상 시프트막 패턴을 갖는 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 광학 특성이 균일한 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 광학 특성이 균일한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 특히, 광학 특성이 균일한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 광학 특성이 균일한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성1) 투명 기판과,
상기 투명 기판의 주표면 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과,
그 광 반투과막 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성2) 상기 에칭 마스크막은, 차광성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성3) 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서,
투명 기판과,
상기 투명 기판의 주표면 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제1 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과,
그 광 반투과막 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제2 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 구비하고,
상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 대략 180도인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성4) 상기 광 반투과막과 상기 에칭 마스크막의 계면에 조성 경사 영역이 형성되고, 상기 조성 경사 영역에서는, 상기 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분의 비율이, 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성5) 상기 광 반투과막은, 상기 광 반투과막과 상기 에칭 마스크막의 계면 및 상기 광 반투과막과 상기 투명 기판의 계면을 제외한 부분의 조성이, 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성6) 상기 광 반투과막은, 복수의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성7) 상기 크롬계 재료는, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화 탄화물 또는 크롬의 산화질화 탄화물인 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성8) 상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속과 규소를 포함하고, 금속과 규소의 비율은, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하인 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성9) 상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물, 금속 실리사이드의 산화 탄화물 또는 금속 실리사이드의 산화 탄화 질화물인 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성10) 상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물 또는 금속 실리사이드의 산화 탄화 질화물이며, 질소의 함유량은, 25 원자％ 이상 55 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 구성9에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성11) 상기 에칭 마스크막 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 레지스트 밀착성 향상막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성12) 상기 위상 시프트 마스크 블랭크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 구성1 또는 2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성13)
투명 기판을 준비하는 준비 공정과,
상기 투명 기판의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 형성하는 반투과막 형성 공정과,
상기 광 반투과막 상에, 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 형성하는 에칭 마스크막 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성14) 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서,
투명 기판을 준비하는 준비 공정과,
상기 투명 기판의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제1 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 형성하는 반투과막 형성 공정과,
상기 광 반투과막 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제2 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 형성하는 에칭 마스크막 형성 공정을 구비하고,
상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 대략 180도인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성15) 상기 반투과막 형성 공정은, 스퍼터 가스 분위기에서 스퍼터 파워를 인가하여 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 성막하는 성막 공정과, 상기 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 가스 분위기에 상기 광 반투과막을 노출시키는 폭로(暴露) 공정을 포함하고, 이 폭로 공정은, 상기 광 반투과막을 대기에 노출시키지 않고 상기 성막 공정 후에 연속하여 행해지는 것을 특징으로 하는 구성13 또는 14에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성16) 상기 성막 공정은, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 이산화탄소 가스 또는 탄화수소계 가스를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 구성15에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성17) 상기 폭로 공정은, 탄소를 포함하는 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 구성15에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성18) 상기 에칭 마스크막 형성 공정은, 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 산화질소계 가스 및 탄화수소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 구성13 또는 14에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성19) 상기 위상 시프트 마스크 블랭크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 구성13에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
(구성20)
구성1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막 상 또는, 구성13 또는 14에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 획득된 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 웨트 에칭해서 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정과,
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 광 반투과막을 웨트 에칭해서 광 반투과막 패턴을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성21) 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성11에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 레지스트 밀착성 향상막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 레지스트 밀착성 향상막 및 상기 에칭 마스크막을 웨트 에칭해서 레지스트 밀착성 향상막 패턴 및 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 밀착성 향상막 패턴 및 상기 에칭 마스크막 패턴, 또는 상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 광 반투과막을 웨트 에칭해서 광 반투과막 패턴을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성22) 상기 에칭 마스크막 패턴 형성 공정은, 불화 수소산, 규불화 수소산 및 불화 수소 암모늄에서 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산에서 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 사용하여 웨트 에칭을 행하는 것을 특징으로 하는 구성20 또는 21에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성23) 상기 위상 시프트 마스크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 구성20에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성24)) 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
기판 상에 레지스트막이 형성된 레지스트막이 부착된 기판에 대하여, 구성23에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 획득된 위상 시프트 마스크를, 상기 레지스트막에 대향하여 배치하는 위상 시프트 마스크 배치 공정과,
상기 노광광을 상기 위상 시프트 마스크에 조사하여, 상기 레지스트막을 노광하는 레지스트막 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
(구성25) 상기 노광광은, 300㎚이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성24에 기재된 표시 장치의 제조 방법.
(구성26) 상기 노광광은, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 것을 특징으로 하는 구성24에 기재된 표시 장치의 제조 방법.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크, 특히 표시 장치 제조용에 사용되는 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크에 의하면, 투명 기판의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과, 광 반투과막 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 구비하고 있다. 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막의 밀착성은 높다. 이로 인해, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 광 반투과막을 패터닝하는 경우, 에칭 마스크막 패턴과 광 반투과막의 계면에의 웨트 에칭액의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 광 반투과막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또한, 웨트 에칭에 의해, CD 편차가 작은 단면 형상으로 광 반투과막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법, 특히 표시 장치 제조용에 사용되는 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 투명 기판의 주표면 상에 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 형성하고, 광 반투과막 상에 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 형성한다. 상술한 바와 같이, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막의 밀착성은 높다. 이로 인해, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 광 반투과막을 패터닝하는 경우, 에칭 마스크막 패턴과 광 반투과막의 계면에의 웨트 에칭액의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 광 반투과막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 수 있다. 또한, 웨트 에칭에 의해, CD 편차가 작은 단면 형상으로 광 반투과막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 특히 표시 장치 제조용에 사용되는 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크 또는 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 광 반투과막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 또한, CD 편차가 작은 광 반투과막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 위상 시프트 마스크의 제조 방법 따라서 얻어진 위상 시프트 마스크를 사용하여 표시 장치를 제조한다. 이로 인해, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있는 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 도시하는 모식도.
도 3은 광 반투과막 및 에칭 마스크막의 형성에 사용하는 스퍼터링 장치를 도시하는 모식도.
도 4는 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 5는 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 6은 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 다른 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
실시 형태 1.
실시 형태 1에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 1은, 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크(20)의 막 구성을 도시하는 모식도이다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크(20)는, 투명 기판(21)의 주표면 상에, 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23)이 순서대로 형성되어 있다. 또한, 에칭 마스크막(23) 상에 레지스트막(25)을 형성한 것이어도 상관없다. 또한, 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23)은 단층 또는 복수층으로 할 수 있다.
도 2는, 레지스트 밀착성 향상막(24)이 형성되어 있는 위상 시프트 마스크 블랭크(20)의 막 구성을 도시하는 모식도이다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크(20)는, 투명 기판(21)의 주표면 상에, 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23), 레지스트 밀착성 향상막(24)이 순서대로 형성되어 있다. 또한, 레지스트 밀착성 향상막(24) 상에 레지스트막(25)을 형성한 것이어도 상관없다. 또한, 레지스트 밀착성 향상막(24)은 단층 또는 복수층으로 할 수 있다.
실시 형태 1의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 투명 기판(21)을 준비하는 준비 공정과, 투명 기판(21)의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)을 형성하는 반투과막 형성 공정과, 광 반투과막(22) 상에, 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)을 형성하는 에칭 마스크막 형성 공정을 행한다.
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 준비 공정
표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(20)를 제조하는 경우, 우선, 투명 기판(21)을 준비한다.
투명 기판(21)의 재료는, 사용하는 노광광에 대하여 투광성을 갖는 재료이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 합성 석영 유리, 소다석회 유리, 무알칼리 유리를 들 수 있다.
2. 반투과막 형성 공정
이어서, 투명 기판(21)의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)을 형성한다.
상세하게는, 이 반투과막 형성 공정에서는, 우선, 스퍼터 가스 분위기에서 스퍼터 파워를 인가하여 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)을 성막하는 성막 공정을 행한다. 그 후, 바람직하게는 광 반투과막(22)을 대기에 노출시키지 않고 성막 공정 후에 연속하여, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 가스 분위기에 광 반투과막(22)을 노출시키는 폭로 공정을 행한다. 광 반투과막(22)의 성막 후에 연속하여, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 가스 분위기에 광 반투과막(22)을 노출시킴으로써, 광 반투과막(22)의 표면으로부터의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분의 이탈을 방지할 수 있다.
광 반투과막(22)은, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다. 또는, 광 반투과막(22)은, 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 적층 구조(예를 들어, 2층)에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다. 이 성질에 의해, 광 반투과막(22) 또는 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 적층 구조(예를 들어, 2층)를 투과한 대표 파장의 광과 투명 기판만을 투과한 대표 파장의 광 사이에 대략 180도의 위상차가 발생한다. 노광광이 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 광 반투과막(22) 또는 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 적층 구조(예를 들어, 2층)는, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 대략 180도의 위상차를 발생하도록 형성한다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 광 반투과막(22) 또는 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 2층은, i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여, 대략 180도의 위상차를 발생하도록 형성한다. 위상 시프트 효과를 발휘하기 위해서, 광 반투과막(22)의 위상차는, i선, h선 및 g선 중 어느 하나의 대표 파장에 대하여, 180도±20도의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 광 반투과막의 위상차는 i선, h선 및 g선 중 어느 하나의 대표 파장에 대하여, 180도±10도의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 광 반투과막(22)의 투과율은, i선, h선 및 g선 중 어느 하나의 대표 파장에 있어서, 1％ 이상 20％ 이하가 바람직하다. 특히 바람직하게는, 광 반투과막의 투과율은, i선, h선 및 g선 중 어느 하나의 대표 파장에 대하여 3％ 이상 10％ 이하가 바람직하다.
광 반투과막(22)을 구성하는 크롬계 재료로서, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 변화시키기 위해서, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C)에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 크롬 화합물을 사용한다. 크롬 화합물로서는, 예를 들어 크롬의 산화물, 크롬의 질화물, 크롬의 산화 질화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화 탄화물 또는 크롬의 산화질화 탄화물을 들 수 있다. 광 반투과막(22)을 구성하는 크롬 화합물의 조성은, 노광광에 대한 원하는 위상차(180도±20도), 투과율(1％ 이상 20％ 이하), 웨트 에칭 특성(광 반투과막 패턴의 단면 형상이나 CD 편차), 내약성의 관점에서 조정한다. 상술한 원하는 위상차 및 투과율을 갖기 위해서, 크롬이 50 원자％ 미만인 크롬 화합물로 하는 것이 바람직하다.
웨트 에칭에 의해 광 반투과막(22)을 패터닝하여, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖는 광 반투과막 패턴으로 하기 위해서, 상술한 크롬 화합물은, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분으로서, 예를 들어 상기 설명에서 예로 든 탄소(C) 이외에 불소(F)를 들 수 있다. 광 반투과막(22)을 구성하는 바람직한 크롬계 재료로서, 예를 들어, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화 탄화물, 크롬의 산화질화 탄화물, 크롬의 불화물을 들 수 있다.
광 반투과막(22)의 성막 공정은, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용해서, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스로서, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스 등의 활성 가스를 들 수 있다.
광 반투과막(22)의 성막 후, 필요에 따라, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 가스 분위기에 광 반투과막(22)을 노출시키는 폭로 공정을 행할 수 있다.
광 반투과막(22)의 성막 후의 폭로 공정은, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 폭로용 가스 분위기에 광 반투과막(22)을 노출시킴으로써 행해진다. 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스로서, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스 등의 활성 가스를 들 수 있다. 폭로용 가스 분위기 중에는, 불활성 가스로서, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스, 크세논 가스 등이 포함되어 있어도 되고, 또한, 활성 가스로서, 산소 가스, 질소 가스 등이 포함되어 있어도 된다. 폭로용 가스 분위기 중의 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스의 함유 비율은, 스퍼터 가스 분위기 중의 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스의 함유 비율과 동일하거나, 또는 스퍼터 가스 분위기 중의 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스의 함유 비율보다 높은 것이 바람직하다.
광 반투과막(22)은 1개의 층을 포함하는 경우 및 복수의 층을 포함하는 경우 중 어느 것이어도 된다. 광 반투과막(22)이 복수의 층을 포함하는 경우, 광 반투과막(22)의 성막 공정 및 광 반투과막(22)의 성막 후의 폭로 공정은 복수회 행해지는 것이 바람직하다. 성막 공정이 복수회 행해지는 경우, 광 반투과막(22)의 성막 시에 스퍼터링 타겟에 인가하는 스퍼터 파워를 작게 할 수 있다. 따라서, 성막 공정이 복수회 행해지는 경우, 성막 공정에 기인하는 광 반투과막(22)의 결함수를 저감할 수 있으므로 바람직하다. 광 반투과막(22)이 복수의 층을 포함하는 경우, 광학 특성(투과율, 위상차)의 제어성의 관점에서, 동일한 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
3. 에칭 마스크막 형성 공정
이어서, 광 반투과막(22) 상에, 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)을 형성한다.
에칭 마스크막(23)은, 광 반투과막(22) 사이에서 에칭 선택성을 갖고 있으면 된다. 에칭 마스크막(23)은, 광 반투과막(22)과의 사이에서의 에칭 선택성 외에, 노광광에 대하여 차광성을 갖는 경우 및 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는 경우 중 어느 것이어도 된다. 에칭 마스크막(23)이 차광성을 갖는 경우에는, 광투과막 패턴 상에 광 반투과막 패턴보다 좁은 에칭 마스크막 패턴을 형성함으로써, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부를, 에칭 마스크막 패턴이 적층되어 있지 않은 광 반투과막 패턴의 부분에 의해 구성하고, 차광부를, 광 반투과막 패턴과 에칭 마스크막 패턴이 적층되어 있는 부분에 의해 구성하고, 광투과부를, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분에 의해 구성할 수 있다. 에칭 마스크막(23)이 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는 경우에는, 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 적층 구조(예를 들어, 2층)에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖도록 구성함으로써, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부를, 광 반투과막 패턴과 광 반투과막 패턴 상에 형성되는 에칭 마스크막 패턴의 적층 구조(예를 들어, 2층)에 의해 구성할 수 있다.
에칭 마스크막(23)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료는, 금속과, 규소를 포함하는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 웨트 에칭에 의한 에칭 마스크막 패턴의 단면 형상을 양호하게 하고, 또한 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 광 반투과막 패턴의 단면 형상을 양호하게 하기 위해서는, 금속과 규소의 비율은, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 에칭 마스크막(23)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료에 있어서의 금속과 규소의 비율은, 금속:규소=1:2 이상 1:8 이하가 바람직하다. 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등의 전이 금속을 들 수 있다. 에칭 마스크막을 구성하는 금속 실리사이드계 재료로서, 예를 들어, 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물, 금속 실리사이드의 산화 탄화물 또는 금속 실리사이드의 산화 탄화 질화물을 들 수 있다. 구체적으로는, 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 그 질화물, 산화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 탄화물 및 산화 탄화 질화물, 탄탈륨 실리사이드(TaSi), 그 질화물, 산화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 탄화물 및 산화 탄화 질화물, 텅스텐 실리사이드(WSi), 그 질화물, 산화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 탄화물 및 산화 탄화 질화물, 티타늄 실리사이드(TiSi), 그 질화물, 산화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 탄화물 및 산화 탄화 질화물, 및 지르코늄 실리사이드(ZrSi), 그 질화물, 산화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 산화 탄화물 및 산화 탄화 질화물을 들 수 있다. 그 중에서도, 광 반투과막(22)과의 밀착성 향상과, 광 반투과막(22) 및 에칭 마스크막의 단면 제어성의 관점에서, 금속 실리사이드계 재료는, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물인 것이 바람직하다. 이 경우, 질소의 함유량은, 25 원자％ 이상 55 원자％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 에칭 마스크막(23)에 반사율 저감 기능을 갖게 하기 위해서는, 산소를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 에칭 마스크막 형성 공정은, 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 산화질소계 가스 및 탄화수소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 산화질소계 가스로서, 예를 들어 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 1산화 2질소 가스를 들 수 있다.
에칭 마스크막(23)은 1개의 층을 포함하는 경우 및 복수의 층을 포함하는 경우 중 어느 것이어도 된다. 에칭 마스크막(23)이 복수의 층을 포함하는 경우, 에칭 마스크막(23)의 성막 시에 스퍼터링 타겟에 인가하는 스퍼터 파워를 작게 할 수 있다. 에칭 마스크막(23)이, 간단히 광 반투과막(22)을 패터닝할 때의 마스크 기능만을 갖는 경우, 에칭 마스크막(23)의 막 두께는 가능한 한 얇은 편이 바람직하다. 이 경우, 에칭 마스크막(23)의 막 두께는, 5㎚ 이상 75㎚ 이하가 바람직하다. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 크기는, 한 변이 10인치 이상으로 크고, 면 내에 걸쳐서 균일하게 에칭 마스크막(23)을 형성하는 것이 어렵다. 따라서, 에칭 마스크막의 마스크 기능을 유지하고, 광 반투과막(22)의 단면 형상을 양호하게 하기 위해서는, 에칭 마스크막의 막 두께는, 10㎚ 이상 50㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 에칭 마스크막(23)이, 광 반투과막(22)과의 사이에서의 에칭 선택성 외에, 노광광에 대하여 차광성을 갖는 경우나, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는 경우, 광 반투과막(22)과의 조합에 있어서, 원하는 광학 특성이 얻어지도록, 에칭 마스크막의 재료, 조성, 막 두께를 조정한다. 에칭 마스크막(23)에 차광성을 갖게 하여, 광 반투과막(22)과의 조합에 있어서, 광학 농도(OD)를 2.5 이상으로 하는 경우나, 에칭 마스크막(23)에 위상을 바꾸는 성질을 갖게 하는 경우에는, 단면 형상을 고려하여, 에칭 마스크막의 막 두께는, 75㎚ 이상 150㎚ 이하, 바람직하게는 100㎚ 이상 130㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
4. 레지스트 밀착성 향상막 형성 공정
이어서, 필요에 따라, 에칭 마스크막(23) 상에, 스퍼터링에 의해, 크롬계 재료를 포함하는 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성한다.
레지스트 밀착성 향상막(24)은, 레지스트막(25)과의 밀착성을 향상시키는 성질을 갖는다. 레지스트 밀착성 향상막(24)은, 레지스트막(25)과의 밀착성을 향상시키는 성질 외에, 차광성을 갖는 경우 및 광 반투과성을 갖는 경우 중 어느 것이어도 된다.
레지스트 밀착성 향상막(24)을 구성하는 크롬계 재료는, 크롬(Cr)을 포함하는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 레지스트 밀착성 향상막(24)을 구성하는 크롬계 재료의 크롬 함유량은, 광 반투과막(22)을 구성하는 크롬계 재료의 크롬 함유량보다도 큰 것이 바람직하다. 레지스트 밀착성 향상막(24)을 구성하는 크롬계 재료로서, 예를 들어, 크롬의 질화물, 산화물, 탄화물, 불화물, 산화 질화물, 탄화 질화물, 불화 질화물, 탄화 산화물, 불화 산화물, 불화 탄화물, 산화 탄화 질화물, 산화 불화 질화물, 탄화 불화 질화물, 탄화 불화 산화물 및 산화 탄화 불화 질화물 등의 크롬 화합물을 사용할 수 있다.
레지스트 밀착성 향상막(24)이, 간단히 레지스트막(25)과의 밀착성을 향상시키는 성질만을 갖는 경우, 위상 시프트 마스크(30)의 제조 과정에 있어서, 크롬의 웨트 에칭액에 의해 레지스트 밀착성 향상막(24)은 박리된다. 레지스트 밀착성 향상막(24)의 박리 과정에 있어서, 웨트 에칭액이 광 반투과막 패턴(22')의 측면에 접촉하게 되므로, 레지스트 밀착성 향상막(24)의 박리 시간을 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다.
또한, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 웨트 에칭에 의해 원하는 패턴으로 형성할 때, 형성되는 레지스트 밀착성 향상막 패턴의 단면 형상이 나쁘면, 레지스트 밀착성 향상막 패턴을 마스크로 해서 에칭되는 에칭 마스크막(23)이나 광 반투과막(22)의 각 패턴의 단면 형상이 악화된다.
이상과 같은 관점에서, 레지스트 밀착성 향상막(24)의 막 두께는, 광 반투과막(22)의 막 두께보다도 얇은 편이 바람직하다. 레지스트 밀착성 향상막(24)의 막 두께는, 3㎚ 이상 30㎚ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 5㎚ 이상 25㎚ 이하가 바람직하다.
또한, 크롬의 웨트 에칭액에 있어서의, 레지스트 밀착성 향상막(24)의 웨트 에칭 속도는, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도보다도 빠른 편이 바람직하다. 레지스트 밀착성 향상막(24)의 웨트 에칭 속도는, 크롬계 재료의 크롬의 함유량에 의해 제어할 수 있다. 웨트 에칭 속도를 빠르게 하기 위해서, 레지스트 밀착성 향상막(24)은 질소를 함유하는 막인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 크롬의 질화물, 크롬의 산화 질화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화질화 탄화물의 크롬 화합물로 선택할 수 있다. 크롬 화합물에 있어서의 질소의 함유량은, 5 원자％ 이상 45 원자％ 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 10 원자％ 이상 40 원자％ 이하가 바람직하다.
또한, 레지스트 밀착성 향상막(24)이, 레지스트막(25)과의 밀착성을 향상시키는 성질 외에, 노광광에 대하여 차광성을 갖는 경우나, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는 경우, 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23)과의 조합에 있어서, 원하는 광학 특성이 얻어지도록, 레지스트 밀착성 향상막의 재료, 조성, 막 두께를 조정한다.
이 레지스트 밀착성 향상막 형성 공정은, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용해서, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 산화질소계 가스, 탄화수소계 가스 및 불소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 산화질소계 가스로서, 예를 들어 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 1산화 2질소 가스를 들 수 있다.
실시 형태 1의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(20)는, 이러한 준비 공정과, 반투과막 형성 공정과, 에칭 마스크막 형성 공정과, 필요에 따라, 레지스트 밀착성 향상막에 의해 제조된다.
도 3은 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23) 및 레지스트 밀착성 향상막(24)의 형성에 사용하는 스퍼터링 장치의 일례를 도시하는 모식도이다.
도 3에 도시하는 스퍼터링 장치(11)는 인라인형이며, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 5개의 챔버를 포함하고 있다. 이들 5개의 챔버가 순서대로 연속하여 배치되어 있다.
트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)은, 소정의 반송 속도로, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송될 수 있다. 또한, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)은 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서대로 복귀될 수 있다.
반입 챔버 LL 및 반출 챔버 ULL은, 구획판에 의해 스퍼터링 장치(11)의 외부로부터 구획될 수 있다. 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2는, GV(게이트 밸브)로 구획되고 있지 않고, 3개의 챔버가 연결된 큰 용기를 포함하고 있다.
반입 챔버 LL, 버퍼 챔버 BU 및 반출 챔버 ULL은, 배기를 행하는 배기 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 반입 챔버 LL 측에, 광 반투과막(22)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제1 스퍼터링 타겟(13)이 배치되고, 제1 스퍼터링 타겟(13) 부근에는, 제1 가스 도입구 GA1(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 또한, 제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 버퍼 챔버 BU 측에, 에칭 마스크막(23)을 형성하기 위한 금속과 규소를 포함하는 제2 스퍼터링 타겟(14)이 배치되고, 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근에는, 제2 가스 도입구 GA2(도시하지 않음)가 배치되어 있다.
제2 스퍼터 챔버 SP2에는, 버퍼 챔버 BU 측에, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성하기 위한 크롬을 포함하는 제3 스퍼터링 타겟(15)이 배치되고, 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근에는, 제3 가스 도입구 GA3(도시하지 않음)이 배치되어 있다.
도 3에서는, 제1 스퍼터링 타겟(13), 제2 스퍼터링 타겟(14) 및 제3 스퍼터링 타겟(15)에, 해칭을 실시하여 나타내고 있다.
도 3에 도시하는 인라인형 스퍼터링 장치(11)를 사용하여, 광 반투과막(22), 에칭 마스크막(23) 및, 필요에 따라, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성하는 경우, 우선, 광 반투과막(22)을 형성하기 위해서, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 반입 챔버 LL에 반입한다.
스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한 후, 제1 가스 도입구 GA1로부터 소정의 유량의 스퍼터링 가스를 도입하고, 제1 스퍼터링 타겟(13)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 웨트 에칭에 의해 형성되는 광 반투과막 패턴의 단면 형상을 적극적으로 제어할 때에는, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한 후, 제1 가스 도입구 GA1로부터 소정 유량의 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 도입하고, 또한, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 제2 스퍼터 챔버 SP2로, 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 폭로용 가스를 도입하고, 제1 스퍼터링 타겟(13)에 소정의 스퍼터 파워를 인가한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터링 가스의 도입, 폭로용 가스의 도입은, 투명 기판(12)이 반출 챔버 ULL에 반송될 때까지 계속한다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을, 소정의 반송 속도로, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송한다. 투명 기판(12)이 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타겟(13) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(21)의 주표면 상에 소정의 막 두께의 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)이 성막된다. 또한, 웨트 에칭에 의해 형성되는 광 반투과막 패턴의 단면 형상을 적극적으로 제어할 때에는, 투명 기판(21)이 제2 스퍼터 챔버 SP2를 통과하는 사이, 광 반투과막(22)이 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 폭로용 가스 분위기에 노출된다.
2층째의 광 반투과막(22)의 성막을 행하는 경우, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서대로 복귀시키고, 다시, 상술한 광 반투과막(22)의 성막을 행한다. 투명 기판(21)을 반입 챔버 LL로 복귀시킬 때, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 제2 스퍼터 챔버 SP2에, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 폭로용 가스를 도입하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 투명 기판(21)을 반입 챔버 LL로 복귀시키는 사이, 광 반투과막(22)을 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 갖는 가스를 포함하는 폭로용 가스 분위기에 노출시킬 수 있다.
3층째 및 4층째의 광 반투과막(22)의 성막을 행하는 경우도, 마찬가지로 행한다.
이와 같이 하여 투명 기판(21)의 주표면 상에 광 반투과막(22)을 형성한 후, 스퍼터링 장치(11)의 외부로 투명 기판(21)을 취출하지 않고 연속하여 에칭 마스크막(23)을 형성하는 경우에는, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서대로 복귀시킨다. 한편, 광 반투과막(22)의 형성 후, 일단 스퍼터링 장치(11)의 외부로 투명 기판(21)을 취출한 후, 에칭 마스크막(23)을 형성하는 경우에는, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 반입 챔버 LL에 반입한 후, 상술한 바와 같이, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한다.
그 후, 제2 스퍼터링 타겟(14)에 소정의 스퍼터 파워를 인가하고, 제2 가스 도입구 GA2로부터 스퍼터링 가스를 도입한다. 이 경우, 에칭 마스크막(23)의 성막 후, 제2 스퍼터 챔버 SP2에서 연속하여 레지스트 밀착성 향상막(24)을 성막하지 않는 경우에는, 제1 스퍼터 챔버 SP1과 제2 스퍼터 챔버 SP2의 압력 밸런스를 맞추기 위해서, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 압력 밸런스용 가스를 도입한다. 에칭 마스크막(23)의 성막 후, 제2 스퍼터 챔버 SP2에서 연속하여 레지스트 밀착성 향상막(24)을 성막하는 경우에는, 제3 스퍼터링 타겟(15)에 소정의 스퍼터 파워를 인가하고, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 스퍼터링 가스를 도입한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터링 가스의 도입, 압력 밸런스용 가스의 도입은, 투명 기판(12)이 반출 챔버 ULL에 반송될 때까지 계속한다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 소정의 반송 속도로, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송한다. 투명 기판(21)이 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 광 반투과막(22) 상에 소정의 막 두께의 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)이 성막된다. 또한, 에칭 마스크막(23)의 성막 후, 제2 스퍼터 챔버 SP2에서 연속하여 레지스트 밀착성 향상막(24)을 성막하기 위해서, 제3 스퍼터링 타겟(15)에 스퍼터 파워를 인가하고, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 스퍼터링 가스를 도입한 경우에는, 투명 기판(21)이 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 에칭 마스크막(23) 상에 소정의 막 두께의 크롬계 재료를 포함하는 레지스트 밀착성 향상막(24)이 성막된다.
그 후, 이와 같이 하여 광 반투과막(22) 상에 에칭 마스크막(23)만을 형성한 후, 에칭 마스크막(23) 상에 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성하지 않는 경우에는, 투명 기판(21)을 스퍼터링 장치(11)의 외부로 취출한다.
또한, 이와 같이 하여 광 반투과막(22) 상에 에칭 마스크막(23)을 형성하고, 또한, 에칭 마스크막(23) 상에 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성한 경우에도, 투명 기판(21)을 스퍼터링 장치(11)의 외부로 취출한다.
또한, 이와 같이 하여 광 반투과막(22) 상에 에칭 마스크막(23)만을 형성한 후, 스퍼터링 장치(11)의 외부로 투명 기판(21)을 취출하지 않고 연속하여 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성하는 경우에는, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서대로 복귀시킨다. 한편, 에칭 마스크막(23)의 형성 후, 일단 스퍼터링 장치(11)의 외부로 투명 기판(21)을 취출한 후, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성하는 경우에는, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 반입 챔버 LL에 반입한 후, 상술한 바와 같이, 스퍼터링 장치(11)의 내부를 소정의 진공도로 한다.
그 후, 제3 스퍼터링 타겟(15)에 소정의 스퍼터 파워를 인가하고, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 스퍼터링 가스를 도입한다. 이 경우, 제1 스퍼터 챔버 SP1과 제2 스퍼터 챔버 SP2의 압력 밸런스를 맞추기 위해서, 제1 가스 도입구 GA1 및 제2 가스 도입구 GA2 중 적어도 1개로부터 압력 밸런스용 가스를 도입한다. 스퍼터 파워의 인가, 스퍼터링 가스의 도입, 압력 밸런스용 가스의 도입은, 투명 기판(21)이 반출 챔버 ULL에 반송될 때까지 계속한다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 투명 기판(21)을 소정의 반송 속도로, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송한다. 투명 기판(21)이 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 에칭 마스크막(23) 상에 소정의 막 두께의 크롬계 재료를 포함하는 레지스트 밀착성 향상막(24)이 성막된다.
그 후, 이와 같이 하여 에칭 마스크막(23) 상에 레지스트 밀착성 향상막(24)을 형성한 후, 투명 기판(21)을 스퍼터링 장치(11)의 외부로 취출한다.
이와 같이 하여 제조된 실시 형태 1의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(20)는, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)과, 광 반투과막(22) 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)과, 필요에 따라, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 구비하고 있다. 또한, 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 계면에 조성 경사 영역이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
조성 경사 영역은, 위상 시프트 마스크 블랭크(20)에 대한 X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에 있어서, 광 반투과막(22)에 기인하는 크롬(Cr) 피크가 출현하고나서 에칭 마스크막(23)에 기인하는 실리콘(규소: Si) 피크 및 몰리브덴(Mo) 피크가 소실될 때까지의 영역이다.
조성 경사 영역에서는, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분(예를 들어, 탄소(C))의 비율이, 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 것이 바람직하다. 이것으로부터, 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분(예를 들어, 탄소(C))의 광 반투과막(22)의 표면으로부터의 이탈이 방지되고 있다.
광 반투과막(22)의 조성은 실질적으로 균일한 것이 바람직하다. 단, 광 반투과막(22)과 에칭 마스크막(23)의 계면에는, 상술한 조성 경사 영역이 형성되고, 광 반투과막(22)과 투명 기판(21)의 계면에도, 조성이 경사지는 영역이 형성되기 때문에, 그러한 부분의 조성은 균일하지 않다. 광 반투과막(22)의 조성이 실질적으로 균일한 조성 균일 영역은, 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에 있어서, 에칭 마스크막(23)에 기인하는 실리콘(Si) 피크 및 몰리브덴(Mo) 피크가 소실되고나서 투명 기판(21)에 기인하는 산소(O) 피크가 출현할 때까지의 영역이다.
상기 조성 균일 영역에서는, 크롬(Cr) 및 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분(예를 들어, 탄소(C)) 각각의 비율의 변동이, 5 원자％ 이하, 바람직하게는 3 원자％ 이하이다.
광 반투과막(22)이 복수의 층을 포함하는 경우, 각 층의 두께 방향의 중심 부근에 있어서의 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분(예를 들어, 탄소(C))의 조성에 대한 각 층의 계면에 있어서의 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분(예를 들어, 탄소(C))의 조성의 감소가 5 원자％ 이하, 바람직하게는 3 원자％ 이하이다.
이 실시 형태 1의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 투명 기판(21)의 주표면 상에 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)을 형성하고, 광 반투과막(22) 상에 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)을 형성한다. 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)과 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)의 밀착성은 높다. 이로 인해, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 광 반투과막(22)을 패터닝하는 경우, 에칭 마스크막 패턴과 광 반투과막(22)의 계면에의 웨트 에칭액의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 광 반투과막(22)을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)를 제조할 수 있다. 또한, 웨트 에칭에 의해, CD 편차가 작은 단면 형상으로 광 반투과막을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)를 제조할 수 있다.
또한, 이 실시 형태 1의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(20)에 의하면, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)과, 광 반투과막(22) 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)을 구비하고 있다. 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막(22)과 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막(23)의 밀착성은 높다. 이로 인해, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 웨트 에칭에 의해 광 반투과막(22)을 패터닝하는 경우, 에칭 마스크막 패턴과 광 반투과막(22)의 계면에의 웨트 에칭액의 침입을 방지할 수 있다. 따라서, 웨트 에칭에 의해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 광 반투과막(22)을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)를 얻을 수 있다. 또한, 웨트 에칭에 의해, CD 편차가 작은 단면 형상으로 광 반투과막(22)을 패터닝 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)를 얻을 수 있다.
실시 형태 2.
실시 형태 2에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대해서, 도 4 내지 도 6을 사용하여 설명한다. 도 4는, 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제작하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 5 및 도 6은, 레지스트 밀착성 향상막이 형성되어 있는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제작하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
실시 형태 2의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 우선, 실시 형태 1에서 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(20)의 에칭 마스크막(23) 상 또는 레지스트 밀착성 향상막(24) 상에, 또는, 실시 형태 1에서 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크(20)의 에칭 마스크막(23) 상 또는 레지스트 밀착성 향상막(24) 상에, 레지스트 패턴(25')을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정을 행한다.
상세하게는, 이 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 우선, 에칭 마스크막(23) 상 또는 레지스트 밀착성 향상막(24) 상에 레지스트막(25)을 형성한다(도 4의 (a), 도 5의 (a), 도 6의 (a)). 그 후, 레지스트막(25)에 대하여 소정의 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트막(25)을 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트 패턴(25')을 형성한다(도 4의 (b), 도 5의 (b), 도 6의 (b)).
레지스트막(25)에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.
이어서, 레지스트 밀착성 향상막(24)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 레지스트 패턴(25')을 마스크로 하여 에칭 마스크막(23)을 웨트 에칭하여 에칭 마스크막 패턴(23')을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정을 행한다(도 4의 (c)). 또한, 레지스트 밀착성 향상막(24)이 형성되어 있는 경우에는, 레지스트 패턴(25')을 마스크로 하여 레지스트 밀착성 향상막(24)을 웨트 에칭하여 레지스트 밀착성 향상막 패턴(24')을 형성하고, 또한, 레지스트 패턴(25') 및 레지스트 밀착성 향상막 패턴(24')을 마스크로 하여 에칭 마스크막(23)을 웨트 에칭하여 에칭 마스크막 패턴(23')을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정을 행한다(도 5의 (c), 도 6의 (c)).
에칭 마스크막(23)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크막(23)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 불화 수소산, 규불화 수소산 및 불화 수소 암모늄에서 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산에서 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 구체적으로는, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 에칭액을 들 수 있다.
레지스트 밀착성 향상막(24)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 레지스트 밀착성 향상막(24)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
크롬계 재료막의 하층에 금속 실리사이드계 재료막이 형성되어 있는 경우, 크롬계 재료막을 웨트 에칭할 때, 금속 실리사이드계 재료막으로부터 금속 이온이 녹아나오고, 전자가 크롬계 재료막에 공급되고, 크롬계 재료막의 웨트 에칭이 느려지는 현상이 발생한다. 그러나 상술한 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 에칭 마스크막(23)이 금속 실리사이드계 재료를 포함하고, 에칭 마스크(23)막의 하층에 형성되어 있는 광 반투과막(22)이 크롬계 재료를 포함하고 있기 때문에, 이러한 현상은 발생하지 않는다. 이로 인해, 에칭 마스크막(23)을 웨트 에칭할 때의 면 내에서의 에칭 속도를 균일하게 할 수 있다.
이어서, 에칭 마스크막 패턴(23') 또는, 레지스트 밀착성 향상막 패턴(24') 및 에칭 마스크막 패턴(23')을 마스크로 하여 광 반투과막(22)을 웨트 에칭하여 광 반투과막 패턴(22')을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 행한다.
상세하게는, 레지스트 밀착성 향상막(24)이 형성되어 있지 않은 경우에는, 레지스트 패턴(25')을 박리한 후(도 4의 (d)), 에칭 마스크막 패턴(23')을 마스크로 하여 광 반투과막(22)을 웨트 에칭하여 광 반투과막 패턴(22')을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 행한다(도 4의 (e)).
또한, 레지스트 밀착성 향상막(24)이 형성되어 있는 경우에는, 레지스트 패턴(25')을 박리한 후(도 5의 (d)), 에칭 마스크막 패턴(23')을 마스크로 하여 광 반투과막(22)을 웨트 에칭하여 광 반투과막 패턴(22')을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 행한다(도 5의 (e)). 이 경우, 광 반투과막(22)을 웨트 에칭할 때에 레지스트 밀착성 향상막(24)이 제거된다. 또는, 레지스트 패턴(25'), 레지스트 밀착성 향상막 패턴(24') 및 에칭 마스크막 패턴(23')을 마스크로 하여 광 반투과막(22)을 웨트 에칭하여 광 반투과막 패턴(22')을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정을 행한 후(도 6의 (d)), 레지스트 패턴(25')과 레지스트 밀착성 향상막 패턴(24')을 박리한다(도 6의 (e)).
광 반투과막(22)을 웨트 에칭하는 에칭액은, 광 반투과막(22)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부가, 광 반투과막 패턴(22')을 포함하고, 광투과부가, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분을 포함하는 타입(이하, 제1 타입이라고 하는 경우가 있음)의 위상 시프트 마스크(30)를 제조하는 경우에는, 반투과막 패턴 형성 공정 후, 에칭 마스크막 패턴(23')을 박리한다(도 4의 (f), 도 5의 (f), 도 6의 (f)). 이 경우, 광 반투과막 패턴(22')은 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다.
또한, 광 반투과막 패턴(22') 상에 광 반투과막 패턴(22')보다 좁은 에칭 마스크막 패턴(23')이 형성되고, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부가, 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있지 않은 광 반투과막 패턴(22')의 부분을 포함하고, 차광부가, 광 반투과막 패턴(22') 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있는 부분을 포함하고, 광투과부가, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분을 포함하는 타입(이하, 제2 타입이라고 하는 경우가 있음)의 위상 시프트 마스크(30)를 제조하는 경우에는, 반투과막 패턴 형성 공정 후, 에칭 마스크막 패턴(23')을, 광 반투과막 패턴(22')보다 좁은 소정의 패턴으로 패터닝한다(도 4의 (g), 도 5의 (g), 도 6의 (g)). 이 경우, 광 반투과막 패턴(22')은 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고, 에칭 마스크막 패턴(23')은 차광성을 갖는다.
또한, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부가, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있는 부분을 포함하고, 광투과부가, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분을 포함하는 타입(이하, 제3 타입이라고 하는 경우가 있음)의 위상 시프트 마스크(30)를 제조하는 경우에는, 에칭 마스크막 패턴(23')은 잔존시킨다(도 4의 (e), 도 5의 (e), 도 6의 (e)). 이 경우, 광 반투과막 패턴(22') 및 에칭 마스크막 패턴(23')은, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')의 2층에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다.
이러한 레지스트 패턴 형성 공정과, 에칭 마스크막 패턴 형성 공정과, 반투과막 패턴 형성 공정에 의해, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(30)가 제조된다.
이와 같이 하여 제조된 실시 형태 2의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크(30)는, 제1 타입의 경우, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막 패턴(22')을 구비하고 있다(도 4의 (f), 도 5의 (f), 도 6의 (f)를 참조). 광 반투과막 패턴(22')이 위상 시프트부를 구성하고, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분이 광투과부를 구성한다.
제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 경우, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막 패턴(22')과, 광 반투과막 패턴(22') 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막 패턴(23')을 구비하고 있다(도 4의 (g), 도 5의 (g), 도 6의 (g)를 참조). 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있지 않은 광 반투과막 패턴(22')의 부분이 위상 시프트부를 구성하고, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있는 부분이 차광부를 구성하고, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분이 광투과부를 구성한다. 광 반투과막 패턴(22') 상에 형성된 에칭 마스크막 패턴(23')이 형성되어 있는 경우, 노광기에 의해 마스크 패턴을 인식하기 쉬워진다. 또한, 광 반투과막 패턴(22')을 투과한 노광광에 의한 레지스트막(25)의 감막을 방지할 수 있다.
제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 경우, 투명 기판(21)과, 투명 기판(21)의 주표면 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막 패턴(22')과, 광 반투과막 패턴(22') 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막 패턴(23')을 구비하고 있다(도 4의 (e), 도 5의 (e), 도 6의 (e)를 참조). 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')이 적층되어 있는 부분이 위상 시프트부를 구성하고, 투명 기판(21)이 노출되어 있는 부분이 광투과부를 구성한다. 위상 시프트부가 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')을 포함하는 경우, 크롬계 재료 및 금속 실리사이드계 재료의 종류 및 그들의 조성을 조절함으로써, i선, h선 및 g선에 의한 위상차의 편차를 작게 할 수 있다.
광 반투과막 패턴(22')으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.
제1 및 제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 경우, 광 반투과막 패턴(22')은, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다. 이 성질에 의해, 위상 시프트부를 구성하는 광 반투과막 패턴(22')을 투과한 노광광과 광투과부를 구성하는 투명 기판(21)을 투과한 노광광 사이에 대략 180도의 위상차가 발생한다. 이 제1 및 제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서의 광 반투과막 패턴(22')의 막 두께 및 그러한 위상 시프트 마스크(30)를 제작하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)에 있어서의 광 반투과막의 막 두께는, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)이 얻어지도록 80㎚ 이상 180㎚ 이하의 범위에서 적절히 조정된다.
제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 경우, 광 반투과막 패턴(22') 및 에칭 마스크막 패턴(23')은, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')의 2층에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖는다. 이 성질에 의해, 위상 시프트부를 구성하는 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')을 투과한 노광광과 광투과부를 구성하는 투명 기판(21)을 투과한 노광광 사이에 대략 180도의 위상차가 발생한다. 이 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서의 광 반투과막 패턴(22')의 막 두께 및 그러한 위상 시프트 마스크(30)를 제작하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크(20)에 있어서의 광 반투과막의 막 두께는, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)이 얻어지도록 75㎚ 이상 200㎚ 이하의 범위에서 적절히 조정된다.
노광광이 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 광 반투과막 패턴(22'), 또는, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')의 2층은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 대략 180도의 위상차를 발생한다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 광 반투과막 패턴(22'), 또는, 광 반투과막 패턴(22')과 에칭 마스크막 패턴(23')의 2층은, i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여, 대략 180도의 위상차를 발생한다.
광 반투과막 패턴(22')은, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 변화시키기 위해서, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C)에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 크롬 화합물을 포함하는 크롬계 재료로 구성된다. 크롬 화합물로서는, 예를 들어 크롬의 산화물, 크롬의 질화물, 크롬의 산화 질화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화 탄화물 또는 크롬의 산화질화 탄화물을 들 수 있다. 광 반투과막 패턴(22')을 구성하는 크롬 화합물의 조성은, 노광광에 대한 원하는 위상차(180도±20도), 투과율(1％ 이상 20％ 이하), 웨트 에칭 특성(광 반투과막 패턴(22')의 단면 형상이나 CD 편차), 내약성의 관점에서 조정한다. 상술한 원하는 위상차 및 투과율을 갖기 위해서, 크롬이 50 원자％ 미만인 크롬 화합물로 하는 것이 바람직하다.
웨트 에칭에 의해 광 반투과막(22)을 패터닝하여, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖는 광 반투과막 패턴(22')으로 하기 위해서, 상술한 크롬 화합물은, 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 광 반투과막(22)의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분으로서, 예를 들어 상기 설명에서 예로 든 탄소(C) 이외에 불소(F)를 들 수 있다. 광 반투과막 패턴(22')을 구성하는 바람직한 크롬계 재료막으로서, 예를 들어, 예를 들어 크롬 탄화막, 크롬 질화 탄화막, 크롬 산화 탄화막, 크롬 산화질화 탄화막, 크롬의 불화막을 들 수 있다.
광 반투과막 패턴(22')의 조성은 실질적으로 균일한 것이 바람직하다. 단, 광 반투과막 패턴(22')의 상면에는, 상술한 조성 경사 영역이 형성되고, 광 반투과막 패턴(22')과 투명 기판(21)의 계면에도, 조성이 경사지는 영역이 형성되기 때문에, 그러한 부분의 조성은 균일하지 않다.
에칭 마스크막 패턴(23')은, 금속과 규소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료로 구성된다. 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등의 전이 금속을 들 수 있다. 에칭 마스크막 패턴(23')을 구성하는 금속 실리사이드계 재료막으로서, 예를 들어 금속 실리사이드막, 금속 실리사이드 질화막, 금속 실리사이드 산화막, 금속 실리사이드 탄화막, 금속 실리사이드 산화 질화막, 금속 실리사이드 탄화 질화막, 금속 실리사이드 산화 탄화막 또는 금속 실리사이드 산화 탄화 질화막을 들 수 있다. 구체적으로는, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)막, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)의 질화막, 산화막, 탄화막, 산화 질화막, 탄화 질화막, 산화 탄화막 및 산화 탄화 질화막, 탄탈륨 실리사이드(TaSi)막, 탄탈륨 실리사이드(TaSi)의 질화막, 산화막, 탄화막, 산화 질화막, 탄화 질화막, 산화 탄화막 및 산화 탄화 질화막, 텅스텐 실리사이드(WSi)막, 텅스텐 실리사이드(WSi)의 질화막, 산화막, 탄화막, 산화 질화막, 탄화 질화막, 산화 탄화막 및 산화 탄화 질화막, 티타늄 실리사이드(TiSi)막, 티타늄 실리사이드(TiSi)의 질화막, 산화막, 탄화막, 산화 질화막, 탄화 질화막, 산화 탄화막 및 산화 탄화 질화막, 및 지르코늄 실리사이드(ZrSi)막, 지르코늄 실리사이드(ZrSi)의 질화막, 산화막, 탄화막, 산화 질화막, 탄화 질화막, 산화 탄화막 및 산화 탄화 질화막을 들 수 있다.
이 실시 형태 2의 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 1에서 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크, 또는, 실시 형태 1에서 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 수직에 가까운 단면 형상의 광 반투과막 패턴(22')을 갖는 위상 시프트 마스크(30)를 제조할 수 있다. 또한, CD 편차가 작은 광 반투과막 패턴(22')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.
실시 형태 3.
실시 형태 3에서는, 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에서는, 우선, 기판 상에 레지스트막이 형성된 레지스트막이 부착된 기판에 대하여, 실시 형태 2에 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크(30)를 레지스트막에 대향하여 배치하는 위상 시프트 마스크 배치 공정을 행한다.
이어서, 노광광을 위상 시프트 마스크(30)에 조사하여, 레지스트막을 노광하는 레지스트막 노광 공정을 행한다.
노광광은, 예를 들어 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광이다. 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이다.
이 실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 2에서 설명한 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크를 사용하여 표시 장치를 제조한다. 이로 인해, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 표시 장치를 제조할 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
<제1 실시예>
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
제1 실시예의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 우선, 투명 기판(12)으로서, 3045 크기(330㎜×450㎜×5㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.
그 후, 합성 석영 유리 기판을, 주표면을 하측을 향하게 하여 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 도 3에 도시하는 인라인형 스퍼터링 장치(11)의 반입 챔버 LL에 반입하였다. 제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 반입 챔버 LL 측에, 제1 스퍼터링 타겟(13)으로서, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치되어 있다. 또한, 제1 스퍼터 챔버 SP1에는, 버퍼 챔버 BU 측에, 제2 스퍼터링 타겟(14)으로서, 몰리브덴 실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치되어 있다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2에는, 버퍼 챔버 BU 측에, 제3 스퍼터링 타겟(15)으로서, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치되어 있다.
합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 광 반투과막을 형성하기 위해서, 우선, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타겟(13) 부근에 배치된 제1 가스 도입구 GA1로부터 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와 이산화탄소(CO2) 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, N2: 50sccm, CO2: 25sccm)를 도입하고, 제1 스퍼터링 타겟(13)에 9.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근에 배치된 제3 가스 도입구 GA3으로부터 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와 이산화탄소(CO2) 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, N2: 50sccm, CO2: 25sccm)를 도입하였다. 제1 스퍼터링 타겟(13)에의 스퍼터 파워의 인가, 제1 가스 도입구 GA1 및 제3 가스 도입구 GA3으로부터의 Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스의 도입은, 합성 석영 유리 기판이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송하였다. 합성 석영 유리 기판이, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타겟(13) 부근을 통과할 때에, 반응성 스퍼터링에 의해, 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에, 막 두께 60㎚의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 포함하는 1층째의 광 반투과막이 성막되었다. 또한, 합성 석영 유리 기판의 반송 속도는, 상술한 막 두께로 되도록, 소정의 반송 속도로 행하였다. 합성 석영 유리 기판이, 제2 스퍼터 챔버 SP2를 통과하는 사이, 1층째의 광 반투과막은, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출되었다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S와 반대 방향으로, 반출 챔버 ULL, 제2 스퍼터 챔버 SP2, 버퍼 챔버 BU, 제1 스퍼터 챔버 SP1 및 반입 챔버 LL의 순서대로 반송하고, 반입 챔버 LL로 복귀시켰다. 합성 석영 유리 기판을 반입 챔버 LL로 복귀시키는 사이, 제3 가스 도입구 GA3으로부터 Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, N2: 50sccm, CO2: 25sccm)를 도입하고, 1층째의 광 반투과막을, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출시켰다.
그 후, 제1 스퍼터링 타겟(13)에의 스퍼터 파워의 인가, 제1 가스 도입구 GA1 및 제3 가스 도입구 GA3으로부터의 Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스의 도입을 행하고, 상술한 방법과 동일한 방법에 의해, 1층째의 광 반투과막 상에 막 두께 60㎚의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 포함하는 2층째의 광 반투과막을 성막하고, 성막 후에, 2층째의 광 반투과막을, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출시켰다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 2층의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 포함하는 합계 막 두께 120㎚의 광 반투과막을 형성하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S와 반대 방향으로 반송하고, 반입 챔버 LL로 복귀시켰다. 합성 석영 유리 기판을 반입 챔버 LL로 복귀시키는 사이, 상술한 방법과 동일한 방법에 의해, 2층째의 광 반투과막을, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출시켰다.
그 후, 광 반투과막 상에 에칭 마스크막을 형성하기 위해서, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근에 배치된 제2 가스 도입구 GA2로부터 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스의 혼합 가스(Ar: 60sccm, NO: 45sccm)를 도입하고, 제2 스퍼터링 타겟에 8.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근에 배치된 제3 가스 도입구 GA3으로부터 아르곤(Ar) 가스(115sccm)를 도입하였다. 제2 스퍼터링 타겟(14)에의 스퍼터 파워의 인가, 제2 가스 도입구 GA2로부터의 Ar 가스와 NO 가스의 혼합 가스의 도입 및 제3 가스 도입구 GA3으로부터의 Ar 가스의 도입은, 합성 석영 유리 기판이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S 방향으로, 반출 챔버 ULL까지 반송하였다. 합성 석영 유리 기판이, 제1 스퍼터 챔버 SP2의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 광 반투과막 상에 막 두께 100㎚의 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 에칭 마스크막이 성막되었다. 또한, 합성 석영 유리 기판의 반송 속도는, 상술한 막 두께로 되도록, 소정의 반송 속도로 행하였다.
이와 같이 하여, 광 반투과막 상에 1층의 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 막 두께 100㎚의 에칭 마스크막을 형성하였다.
그 후, 제2 스퍼터 챔버와 반출 챔버를 구획판에 의해 완전히 구획한 후, 반출 챔버를 대기압 상태로 복귀시켜서, 광 반투과막과 에칭 마스크막이 형성된 합성 석영 유리 기판을 스퍼터링 장치(11)로부터 취출하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막과 에칭 마스크막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막에 대해서, 일본 Lasertec사제의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 광 반투과막의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 2층의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)(합계 막 두께 120㎚)이 성막된 광 반투과막이 부착된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 광 반투과막의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막을 형성하기 전에 광 반투과막이 부착된 기판(더미 기판)을 반출 챔버 ULL로부터 취출하고, 측정하였다. 그 결과, 투과율은 5.0％(파장: 365㎚), 위상차는 180도(파장: 365㎚)이었다. 또한, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서의 위상차의 변동폭은, 25도이었다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막에 대해서, 시마즈 세이사꾸쇼사제의 분광 광도계 SolidSpec-3700에 의해, 반사율, 광학 농도를 측정하였다. 에칭 마스크막의 표면 반사율은 12.0％(파장: 436㎚), 광학 농도 OD는 4.0이었다. 이 에칭 마스크막은, 막 표면에서의 반사율이 낮은 차광막으로서 기능하는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 하였다. 그 결과, 광 반투과막에 기인하는 크롬(Cr) 피크가 출현하고나서 에칭 마스크막에 기인하는 실리콘(Si) 피크 및 몰리브덴(Mo) 피크가 소실될 때까지의 영역인 조성 경사 영역에서는, 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 탄소(C)의 함유율이, 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있었다.
에칭 마스크막에 기인하는 실리콘(Si) 피크 및 몰리브덴(Mo) 피크가 소실되고나서 합성 석영 유리 기판에 기인하는 산소(O) 피크가 출현할 때까지의 조성 균일 영역에서는, 크롬(Cr)의 함유량이 평균 47 원자％, 탄소(C)의 함유량이 평균 7 원자％, 산소(O)의 함유량이 평균 32 원자％, 질소(N)의 함유량이 평균 14 원자％이었다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 광 반투과막과 에칭 마스크막을 진공을 깨지 않고 연속하여 형성하였다. 본원 발명의 효과를 확실하게 얻기 위해서는, 광 반투과막과 에칭 마스크막을 진공을 깨지 않고 연속하여 형성하는 것이 바람직하다. 광 반투과막과 에칭 마스크막을 진공을 깨지 않고 연속하여 형성함으로써, 광 반투과막의 최표면으로부터 합성 석영 유리 기판에 도달할 때까지의 조성의 변동을 작게 할 수 있다.
또한, 광 반투과막을 형성 후에 대기 중에서 보관하거나, 광 반투과막을 에칭 마스크막 형성 전에 세정했다고 해도, 일정한 범위의 조성 변화이면, 제1 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해서, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막 상에, 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000㎚의 포토레지스트막을 형성하였다(도 4의 (a)를 참조).
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 에칭 마스크막 상에 라인 패턴의 폭이 2.0㎛ 및 스페이스 패턴의 폭이 2.0㎛인 라인 앤 스페이스 패턴의 레지스트 패턴을 형성하였다(도 4의 (b)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 에칭 마스크막을 웨트 에칭하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하였다(도 4의 (c)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴을 박리하였다(도 4의 (d)를 참조).
그 후, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 광 반투과막을 웨트 에칭하여, 광 반투과막 패턴을 형성하였다(도 4의 (e)을 참조).
그 후, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 에칭 마스크막 패턴을 제거하였다(도 4의 (f)를 참조).
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 닛본 덴시 가부시끼가이샤 제조 주사 전자 현미경 JSM7401F에 의해 관찰하였다. 이하의 실시예 및 비교예에 있어서, 위상 시프트 마스크의 단면의 관찰에는, 동일한 장치를 사용하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 42도이었다. 또한, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 93도이었다.
위상 시프트 마스크의 광 반투과막 패턴의 CD 편차를, 세이코 인스트루먼트 나노 테크놀로지사제 SIR8000에 의해 측정하였다. CD 편차의 측정은, 기판의 주연 영역을 제외한 270㎜×390㎜의 영역에 대해서, 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.
CD 편차는 0.096㎛로 양호하였다.
<제2 실시예>
제2 실시예에서는, 광 반투과막 패턴 상에 광 반투과막 패턴보다 좁은 에칭 마스크막 패턴이 형성되는 위상 시프트 마스크와, 그 위상 시프트 마스크를 제작하기 위하여 사용하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다. 이 경우, 광 반투과막 패턴 상의 광 반투과막 패턴의 폭보다도 좁은 에칭 마스크막 패턴이 차광막 패턴으로서 기능한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하였다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 에칭 마스크막 패턴 및 광 반투과막 패턴을 형성하였다(도 4의 (e)을 참조).
그 후, 레지스트 도포 장치를 사용하여, 에칭 마스크막 패턴을 덮도록, 포토레지스트막을 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 에칭 마스크막 패턴 상에 라인 패턴의 폭이 1.0㎛인 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 에칭 마스크막을 웨트 에칭하여, 광 반투과막 패턴의 폭보다도 좁은 에칭 마스크막 패턴을 형성하였다(도 4의 (g)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴을 박리하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막 패턴과 광 반투과막 패턴의 폭보다도 좁은 에칭 마스크막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 42도이었다. 또한, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 93도이었다.
또한, 광 반투과막 패턴의 CD 편차는 0.096㎛로 양호하였다.
<제3 실시예>
제3 실시예에서는, 위상 시프트부가 광 반투과막 패턴과 에칭 마스크막 패턴을 포함하는 위상 시프트 마스크와, 그 위상 시프트 마스크를 제작하기 위하여 사용하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다. 이 경우, 광 반투과막 패턴상의 에칭 마스크막 패턴이 광 반투과막 패턴으로서 기능하고, 광 반투과막 패턴과 에칭 마스크막 패턴의 2층에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾼다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
제1 실시예와 동일한 인라인형 스퍼터링 장치(11)를 사용하여, 3345 크기의 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에, 각 막 두께가 60㎚인 크롬산화 질화막(CrON)을 포함하는 광 반투과막과 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 에칭 마스크막을 형성하였다.
우선, 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 크롬산화 질화막(CrON)을 형성하기 위해서, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제1 스퍼터링 타겟(13) 부근에 배치된 제1 가스 도입구 GA1로부터 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소 가스(NO) 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, NO: 90sccm)를 도입하고, 제1 스퍼터링 타겟(13)에 9.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟 부근(15)에 배치된 제3 가스 도입구 GA3으로부터 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소 가스(NO)의 혼합 가스(Ar: 50sccm, NO: 90sccm)를 도입하였다. 제1 스퍼터링 타겟(13)에의 스퍼터 파워의 인가, 제1 가스 도입구 GA1 및 제3 가스 도입구(3)로부터의 Ar 가스와 NO 가스의 혼합 가스의 도입은, 합성 석영 유리 기판이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S 방향으로, 반입 챔버 LL, 제1 스퍼터 챔버 SP1, 버퍼 챔버 BU, 제2 스퍼터 챔버 SP2 및 반출 챔버 ULL의 순서대로 반송하였다. 또한, 합성 석영 유리 기판의 반송 속도는, 상술한 막 두께로 되도록, 소정의 반송 속도로 행하였다.
그 후, 크롬산화 질화막(CrON) 상에 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 형성하기 위해서, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 반입 챔버 LL로 복귀시킨 후, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근에 배치된 제2 가스 도입구 GA2로부터 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스의 혼합 가스(Ar: 60sccm, NO: 45sccm)를 도입하고, 제2 스퍼터링 타겟에 8.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근에 배치된 제3 가스 도입구 GA3으로부터 아르곤(Ar) 가스(115sccm)를 도입하였다. 제2 스퍼터링 타겟(14)에의 스퍼터 파워의 인가, 제2 가스 도입구 GA2로부터의 Ar 가스와 NO 가스의 혼합 가스의 도입 및 제3 가스 도입구 GA3으로부터의 Ar 가스의 도입은, 합성 석영 유리 기판이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S 방향으로, 반출 챔버 ULL까지 반송하였다. 또한, 합성 석영 유리 기판의 반송 속도는, 상술한 막 두께로 되도록, 소정의 반송 속도로 행하였다.
그 후, 제2 스퍼터 챔버와 반출 챔버를 구획판에 의해 완전히 구획한 후, 반출 챔버를 대기압 상태로 복귀시켜서, 크롬산화 질화막(CrON)을 포함하는 광 반투과막과 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 에칭 마스크막이 형성된 합성 석영 유리 기판을 스퍼터링 장치(11)로부터 취출하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막과 에칭 마스크막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
제1 실시예와 마찬가지로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서, 일본Lasertec사제의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 그 결과, 투과율은 5.0％(파장: 365㎚), 위상차는 180도(파장: 365㎚)이었다. 또한, 파장 365㎚ 내지 436㎚에 있어서의 위상차의 변동폭은, 20도이었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 제1 실시예와 동일한 방법에 의해 광 반투과막을 웨트 에칭하는 공정(도 4의 (e)를 참조)까지를 행하여, 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 제1 실시예와 마찬가지로, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 35도이며, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있는 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 95도이었다.
CD 편차는 0.098㎛로 양호하였다.
<제4 실시예>
제4 실시예에서는, 광 반투과막 상에, 에칭 마스크막, 레지스트 밀착성 향상막을 형성하는 경우에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 3345 크기의 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 2층의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 포함하는 합계 막 두께 120㎚의 광 반투과막을 형성하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S와 반대 방향으로 반송하고, 반입 챔버 LL로 복귀시켰다. 합성 석영 유리 기판을 반입 챔버 LL로 복귀시키는 사이, 제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 2층째의 광 반투과막을, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출시켰다.
그 후, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근에 배치된 제2 가스 도입구 GA2로부터 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스의 혼합 가스(Ar: 60sccm, NO: 45sccm)를 도입하고, 제2 스퍼터링 타겟에 8.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 또한, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근에 배치된 제3 가스 도입구 GA3으로부터 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, N2: 20sccm)를 도입하고, 제3 스퍼터링 타겟에 3.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하였다. 제2 스퍼터링 타겟(14)에의 스퍼터 파워의 인가, 제2 가스 도입구 GA2로부터의 Ar 가스와 NO 가스의 혼합 가스의 도입, 제3 스퍼터링 타겟(15)에의 스퍼터 파워의 인가 및 제3 가스 도입구 GA3으로부터의 Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스의 도입은, 합성 석영 유리 기판이 반출 챔버 ULL로 반송될 때까지 계속하였다.
그 후, 트레이(도시하지 않음)에 탑재된 합성 석영 유리 기판을, 화살표 S 방향으로, 반출 챔버 ULL까지 반송하였다. 합성 석영 유리 기판이, 제1 스퍼터 챔버 SP1의 제2 스퍼터링 타겟(14) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 광 반투과막 상에, 막 두께 60㎚의 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 에칭 마스크막이 성막되었다. 또한, 합성 석영 유리 기판이, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 스퍼터링 타겟(15) 부근을 통과할 때에 반응성 스퍼터링에 의해, 에칭 마스크막 상에, 막 두께 20㎚의 크롬 질화막(CrN, 질소(N)의 함유량은 15 원자％)을 포함하는 레지스트 밀착성 향상막이 성막되었다. 또한, 합성 석영 유리 기판의 반송 속도는, 상술한 막 두께로 되도록 소정의 반송 속도로 행하였다.
이와 같이 하여, 광 반투과막 상에 1층의 몰리브덴 실리사이드 산화 질화막(MoSiON)을 포함하는 막 두께 60㎚의 에칭 마스크막을 형성하고, 에칭 마스크막 상에, 1층의 크롬 질화막(CrN)을 포함하는 막 두께 20㎚의 레지스트 밀착성 향상막을 형성하였다.
그 후, 제2 스퍼터 챔버와 반출 챔버를 구획판에 의해 완전히 구획한 후, 반출 챔버를 대기압 상태로 복귀시켜서, 광 반투과막과 에칭 마스크막과 레지스트 밀착성 향상막이 형성된 합성 석영 유리 기판을 스퍼터링 장치(11)로부터 취출하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막과 에칭 마스크막과 레지스트 밀착성 향상막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해서, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크의 레지스트 밀착성 향상막 상에, 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000㎚의 포토레지스트막을 형성하였다(도 6의 (a)를 참조).
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 레지스트 밀착성 향상막 상에 라인 패턴의 폭이 2.0㎛ 및 스페이스 패턴의 폭이 2.0㎛인 라인 앤 스페이스 패턴의 레지스트 패턴을 형성하였다(도 6의 (b)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 레지스트 밀착성 향상막을 웨트 에칭하여, 레지스트 밀착성 향상막 패턴을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴 및 레지스트 밀착성 향상막 패턴을 마스크로 해서, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 에칭 마스크막을 웨트 에칭하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하였다(도 6의 (c)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴, 레지스트 밀착성 향상막 패턴 및 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 광 반투과막을 웨트 에칭하여, 광 반투과막 패턴을 형성하였다(도 6의 (d)를 참조).
그 후, 레지스트 패턴을 박리하였다.
그 후, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 레지스트 밀착성 향상막 패턴을 제거하고(도 6의 (e)를 참조), 또한, 불화 수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 에칭 마스크막 패턴을 제거하였다(도 6의 (f)를 참조).
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 제1 실시예와 마찬가지로, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 30도이며, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 98도이었다.
CD 편차는 0.098㎛로 양호하였다.
비교예 1.
비교예 1에서는, 광 반투과막 상에 에칭 마스크막을 형성하지 않은 경우에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 3345 크기의 합성 석영 유리 기판의 주표면 상에 2층의 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 포함하는 합계 막 두께 120㎚의 광 반투과막을 형성하였다.
그 후, 제2 스퍼터 챔버와 반출 챔버를 구획판에 의해 완전히 구획한 후, 반출 챔버를 대기압 상태로 복귀시켜서, 광 반투과막이 형성된 합성 석영 유리 기판을 스퍼터링 장치(11)로부터 취출하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하기 위해서, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크의 광 반투과막 상에 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 광 반투과막 상에 라인 패턴의 폭이 2.0㎛ 및 스페이스 패턴의 폭이 2.0㎛인 라인 앤 스페이스 패턴의 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 광 반투과막을 웨트 에칭하여, 광 반투과막 패턴을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴을 박리하였다.
이와 같이 하여, 합성 석영 유리 기판 상에, 광 반투과막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 15도이었다. 또한, 레지스트막 패턴과 접하고 있던 부분에서는, 웨트 에칭액의 스며들기가 심하고, 각도는 160도이었다.
CD 편차는 0.251㎛이었다.
<제5 실시예>
상기 제1 실시예에 있어서, 에칭 마스크막의 재료를 몰리브덴 실리사이드 질화막(MoSiN)으로 하고, 막 두께를 25㎚로 한 것 이외는, 제1 실시예와 동일한 방법에 의해 위상 시프트 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 또한, 에칭 마스크막의 형성은, 제2 가스 도입구 GA2로부터 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 50sccm, N2: 90sccm)를 도입하고, 제2 스퍼터링 타겟에 인가하는 파워를 2.0㎾로 하였다.
얻어진 에칭 마스크막의 조성은, 몰리브덴(Mo)이 15 원자％, 규소(Si)가 40 원자％, 질소(N)가 45 원자％이었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 50도이었다.
또한, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 92도이었다.
또한, 광 반투과막 패턴의 CD 편차는, 0.080㎛로 양호하였다.
제1 실시예에서 얻어진 위상 시프트 마스크에 비해서, 광 반투과막 패턴의 CD 편차가 0.016㎛ 개선되었다. 이것은, 에칭 마스크막의 막 두께가 제1 실시예에 비하여 얇고, 또한 에칭 마스크막 패턴의 단면 형상이 양호한 패턴이 형성되고, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 광 반투과막 패턴을 형성한 것에 의한다고 생각된다.
<제6 실시예>
상기 제5 실시예에 있어서, 에칭 마스크막을 형성할 때에 사용하는 제2 스퍼터링 타겟(14)을 몰리브덴 실리사이드(Mo:Si=1:2)를 포함하는 스퍼터링 타겟으로 한 것 이외는 제5 실시예와 마찬가지로 하여, 위상 시프트 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
얻어진 에칭 마스크막의 조성은, 몰리브덴(Mo)이 24 원자％, 규소(Si)가 26 원자％, 질소(N)가 50 원자％이었다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막 패턴의 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 51도이었다.
또한, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 92도이었다.
또한, 광 반투과막 패턴의 CD 편차는, 0.076㎛로 양호하였다.
제5 실시예에서 얻어진 위상 시프트 마스크에 비하여, 광 반투과막 패턴의 CD 편차가 약간 양호하였다. 이것은, 에칭 마스크막의 조성이 제5 실시예에 비하여 금속의 비율이 높고, 에칭 마스크막의 에칭 속도가 빨라졌으므로, 에칭 마스크막 패턴의 단면 형상의 사이드 에칭량이 적어지고, 이 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 광 반투과막 패턴을 형성한 것에 의한다고 생각된다.
<제7 실시예>
상술한 제1 실시예에 있어서, 광 반투과막을 형성할 때, 제2 스퍼터 챔버 SP2의 제3 가스 도입구 GA3으로부터 어떠한 가스도 도입하지 않았다. 그 이외는, 제1 실시예와 동일한 방법에 의해, 위상 시프트 마스크 블랭크 및 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 관찰하였다.
광 반투과막의 패턴 단면은, 합성 석영 유리 기판과 접하는 부분에서는 밑단을 빼고, 각도는 38도이었다.
또한, 에칭 마스크막 패턴과 접하고 있던 부분에서는 거의 수직인 형상이며, 각도는 97도이었다.
또한, 광 반투과막 패턴의 CD 편차는, 0.105㎛로 양호하였다.
또한, 상술한 실시예에서는, 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)을 성막한 후, Ar 가스와 N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스 분위기에 노출시키는 예를 설명했지만, N2 가스와 CO2 가스의 혼합 가스나 CO2 가스 분위기에 노출시키는 경우에도 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시예에서는, 광 반투과막의 재료로서 크롬 산화질화 탄화막(CrCON)의 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 광 반투과막의 재료로서 크롬 탄화막(CrC)이나 크롬 질화 탄화막(CrCN)이나 크롬 산화 탄화막(CrOC)이어도 된다.
또한, 상술한 실시예에서 광 반투과막 상에, 에칭 마스크막, 레지스트 밀착성 향상막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 투명 기판 상에 광 반투과막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 사용하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 상기 레지스트 밀착성 향상막으로서, 노광광에 대하여 차광성을 갖는 기능을 가지게 하거나, 노광광의 위상을 바꾸는 기능을 갖게 할 수 있다. 그 경우에 제조되는 위상 시프트 마스크로서는, 광 반투과막 패턴 상에 그 광 반투과막 패턴의 폭보다도 좁은 에칭 마스크막 패턴, 레지스트 밀착성 향상막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크로 해도 상관없다.
또한, 상술한 실시예에서는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용 등에도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 투명 기판의 크기가, 3345 크기(330㎜×450㎜)의 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 대형(Large Size)의 투명 기판이 사용되고, 그 투명 기판의 크기는, 한 변의 길이가, 10인치 이상이다. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 크기는, 예를 들어 330㎜×450㎜ 이상 2280㎜×3130㎜ 이하이다.
또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 소형(Small Size)의 투명 기판이 사용되고, 그 투명 기판의 크기는, 한 변의 길이가 9인치 이하이다. 상기 용도의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 크기는, 예를 들어 63.1㎜×63.1㎜ 이상 228.6㎜×228.6㎜ 이하이다. 통상, 반도체 제조용, MEMS 제조용은, 6025 크기(152㎜×152㎜)나 5009 크기(126.6㎜×126.6㎜)가 사용되고, 프린트 기판용은, 7012 크기(177.4㎜×177.4㎜)나, 9012 크기(228.6㎜×228.6㎜)가 사용된다.
11 : 스퍼터링 장치
LL : 반입 챔버
SP1 : 제1 스퍼터 챔버
BU : 버퍼 챔버
SP2 : 제2 스퍼터 챔버
ULL : 반출 챔버
12 : 투명 기판
13 : 제1 스퍼터링 타겟
GA11 : 제1 가스 도입구
GA12 : 제2 가스 도입구
14 : 제2 스퍼터링 타겟
GA21 : 제3 가스 도입구
GA22 : 제4 가스 도입구
15 : 제3 스퍼터링 타겟
GA31 : 제5 가스 도입구
GA32 : 제6 가스 도입구
20 : 위상 시프트 마스크 블랭크
21 : 투명 기판
22 : 광 반투과막
22' : 광 반투과막 패턴
23 : 에칭 마스크막
23' : 에칭 마스크막 패턴
24 : 레지스트 밀착성 향상막
24' : 레지스트 밀착성 향상막 패턴
25 : 레지스트막
25' : 레지스트 패턴
30 : 위상 시프트 마스크.

Claims (26)

  1. 투명 기판과,
    상기 투명 기판의 주표면 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과,
    상기 광 반투과막 상에 형성된, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은, 차광성을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  3. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크로서,
    투명 기판과,
    상기 투명 기판의 주표면 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제1 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막과,
    상기 광 반투과막 상에 형성된, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제2 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막
    을 구비하고,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 대략 180도인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 반투과막과 상기 에칭 마스크막의 계면에 조성 경사 영역이 형성되고, 상기 조성 경사 영역에서는, 상기 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분의 비율이, 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 반투과막은, 상기 광 반투과막과 상기 에칭 마스크막의 계면 및 상기 광 반투과막과 상기 투명 기판의 계면을 제외한 부분의 조성이, 실질적으로 균일한 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 반투과막은, 복수의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크롬계 재료는, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화 탄화물, 크롬의 산화 탄화물 또는 크롬의 산화질화 탄화물인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속과 규소를 포함하고, 금속과 규소의 비율은, 금속: 규소=1:1 이상 1:9 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물, 금속 실리사이드의 산화 탄화물 또는 금속 실리사이드의 산화 탄화 질화물인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료는, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화 질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물 또는 금속 실리사이드의 산화 탄화 질화물이며, 질소의 함유량은, 25 원자％ 이상 55 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막 상에 형성된, 크롬계 재료를 포함하는 레지스트 밀착성 향상막을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크 블랭크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  13. 투명 기판을 준비하는 준비 공정과,
    상기 투명 기판의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 대략 180도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 형성하는 반투과막 형성 공정과,
    상기 광 반투과막 상에, 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 형성하는 에칭 마스크막 형성 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  14. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
    투명 기판을 준비하는 준비 공정과,
    상기 투명 기판의 주표면 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제1 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 형성하는 반투과막 형성 공정과,
    상기 광 반투과막 상에, 스퍼터링에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 제2 각도 바꾸는 성질을 갖고 또한 금속 실리사이드계 재료를 포함하는 에칭 마스크막을 형성하는 에칭 마스크막 형성 공정
    을 구비하고,
    상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 합은 대략 180도인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 반투과막 형성 공정은, 스퍼터 가스 분위기에서 스퍼터 파워를 인가하여 크롬계 재료를 포함하는 광 반투과막을 성막하는 성막 공정과, 상기 광 반투과막의 웨트 에칭 속도를 지연시키는 성분을 포함하는 가스 분위기에 상기 광 반투과막을 노출시키는 폭로(暴露) 공정을 포함하고, 상기 폭로 공정은, 상기 광 반투과막을 대기에 노출시키지 않고 상기 성막 공정 후에 연속하여 행해지는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 성막 공정은, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군(群)에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 이산화탄소 가스 또는 탄화수소계 가스를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 폭로 공정은, 탄소를 포함하는 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  18. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막 형성 공정은, 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 산화질소계 가스 및 탄화수소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종류를 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크 블랭크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막 상에 또는, 제13항 또는 제14항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 획득한 위상 시프트 마스크 블랭크의 에칭 마스크막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 웨트 에칭해서 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정과,
    상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 광 반투과막을 웨트 에칭해서 광 반투과막 패턴을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  21. 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
    제11항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 레지스트 밀착성 향상막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 레지스트 밀착성 향상막 및 상기 에칭 마스크막을 웨트 에칭해서 레지스트 밀착성 향상막 패턴 및 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 에칭 마스크막 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 밀착성 향상막 패턴 및 상기 에칭 마스크막 패턴, 또는 상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 광 반투과막을 웨트 에칭해서 광 반투과막 패턴을 형성하는 반투과막 패턴 형성 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막 패턴 형성 공정은, 불화 수소산, 규불화 수소산 및 불화 수소 암모늄에서 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산에서 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 사용하여 웨트 에칭을 행하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크는, 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  24. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    기판 상에 레지스트막이 형성된 레지스트막이 부착된 기판에 대하여, 제23항에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 획득한 위상 시프트 마스크를, 상기 레지스트막에 대향하여 배치하는 위상 시프트 마스크 배치 공정과,
    상기 노광광을 상기 위상 시프트 마스크에 조사(照射)하여, 상기 레지스트막을 노광하는 레지스트막 노광 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 노광광은, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 노광광은, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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