KR20150097653A - 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 위상 시프트 마스크의 제조 장치 - Google Patents

위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 위상 시프트 마스크의 제조 장치 Download PDF

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Abstract

위상 시프트층의 다단 영역을 구성하는 최상층은, 그것보다 하부의 층에 비해, 산소의 함유량을 많게 하였다. 이에 의해, 노광빛의 입사 측이 되는 최상층은, 반사율이 저감된다. 따라서, 위상 시프트 마스크에서 반사되는 반사광을 줄이고, 반사광에 의한 패턴 형성 정밀도의 저하를 방지하여, 미세하고 고정밀한 패턴 형성을 가능하게 할 수 있다.

Description

위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 위상 시프트 마스크의 제조 장치 {PHASE SHIFT MASK PRODUCTION METHOD, PHASE SHIFT MASK AND PHASE SHIFT MASK PRODUCTION DEVICE}
본 발명은, 미세하고 고정밀의 노광 패턴을 형성하는 것이 가능한 위상 시프트 마스크의 제조 방법 및 위상 시프트 마스크에 관한 것으로서, 특히 플랫 패널 디스플레이의 제조에 사용되는 기술에 관한 것이다..
본원은, 2013년 4월 17일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 2013-086983호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체에 있어서, 고밀도 실장을 행하기 위해, 오랜 기간에 걸쳐 패턴의 미세화가 이루어지고 있다. 이를 위해, 노광 파장을 단파장화하는 것과 동시에, 노광 방법의 개선 등 다양한 방법이 검토되어 왔다.
포토 마스크(photomask)에 있어서도 패턴 미세화를 행하기 위해, 복합 파장을 이용하여 차광막 패턴 형성한 포토 마스크부터, 패턴 가장자리에 있어서 광 간섭을 이용하고, 단파장을 이용하여 보다 미세한 패턴 형성 가능한 위상 시프트 마스크가 사용되기에 이르고 있다.
상기에서 설명한 반도체용 위상 시프트 마스크로는, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, i선 단파장을 이용한 엣지 강조형의 위상 시프트 마스크가 사용되고 있었지만, 한층 더 미세화를 위해, 특허 문헌 2에 나타낸 바와 같이 ArF 단파장까지 노광 파장을 짧게 하고, 또한, 반투과형 위상 시프트 마스크가 사용되어 오고 있다.
한편, 플랫 패널 디스플레이에서는, 저가격화를 실현하기 위해, 높은 스루풋(throughput)에서 생산을 실시할 필요가 있어, 노광 파장도 g선, h선, i선의 복합 파장에서의 노광에서 패턴 형성이 행해지고 있다.
최근, 상기 플랫 패널 디스플레이에서도 고정밀한 화면을 형성하기 위해 패턴 프로파일이 보다 미세화되어 왔으며, 종래부터 사용되어 온 차광막을 패턴화한 포토 마스크가 아닌, 특허 문헌 3에 나타낸 바와 같이, 엣지 강조형의 위상 시프트 마스크가 사용되기에 이르고 있다.
<선행 기술 문헌>
<특허 문헌>
<특허문헌 1> 일본 공개특허공보 특개평 08-272071호 공보
<특허문헌 2> 일본 공개특허공보 특개 2006-78953호 공보
<특허문헌 3> 일본 공개특허공보 특개 2007-271720호 공보
최근의 플랫 패널 디스플레이의 고정밀화에 의해 배선 패턴의 미세화에 따라, 플랫 패널 디스플레이의 제조에 사용되는 포토 마스크에도 미세한 선폭 정밀도의 요구가 높아지고 있다.
그러나, 포토 마스크의 미세화에 있어서의 미세화 기술 검토, 또는 미세 패턴 형성에 대한 노광 조건, 현상 조건 등의 검토만으로는 대응이 매우 어려워지고 있어, 한층 더 미세화를 달성하기 위한 새로운 기술이 요구되고 있다.
상기를 개선하는 방법으로서, 위상 시프트 마스크를 사용하여 플랫 패널의 배선에 전사 시에, 미세한 패턴을 형성하는 방법이 상기에 기재된 바와 같이 사용되기에 이르렀지만, 더욱 미세 패턴을 형성하기 위한 방법이 요구되는 상황이다.
상기 과제에 대한 방법으로서, 위상 시프트 마스크에 있어서, 투명 기판 상에 형성한 위상 시프트층의 표층의 반사율을 저감시킬 수 있다. 위상 시프트층이 최상층에 있는 위상 시프트 마스크의 경우, 위상 시프트 마스크에 입사하는 노광빛 전체 가운데, 위상 시프트층의 표층에서 반사되는 노광빛의 비율이 많으면 반사에 의해 간섭파가 형성되기 때문에, 미세한 배선 패턴을 노광시키는 것이 어려워진다. 그러므로, 위상 시프트층의 표층에 있어서의 노광빛의 반사율이 낮은 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는, 위상 시프트층의 표층에 있어서 노광빛의 반사율이 낮은 위상 시프트 마스크를 형성하는 것이 가능한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 위상 시프트 마스크의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법은,
투명 기판;
적어도 상기 투명 기판의 일면 측에 일정 두께로 형성된 부분을 갖는 Cr을 주성분으로 하고, 300 nm이상 내지 500 nm이하의 파장 영역 중 하나의 광에 대해 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트층을 포함하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
상기 위상 시프트층을 다단으로 형성하는 공정;
상기 위상 시프트층을 에칭하여 상기 위상 시프트층과 상기 투명 기판이 평면으로 볼 때 한 경계 부분을 가지도록 상기 위상 시프트층을 패터닝하여 위상 시프트 패턴을 형성하는 공정;
을 포함하며,
적어도 상기 위상 시프트층을 구성하는 최상단의 층은, 그것과 접하는 하부의 층보다 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층을 구성하는 최상단의 층은, 그것보다 하부의 층에 비해 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층을 구성하는 최상단의 층보다 하부의 층은, 최상단의 층에 가까울수록 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층 가운데, 최상단과 접하는 층은, 그것과 접하는 층보다 산소의 함유량을 적게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명 기판 상에 Cr를 주성분으로 하는 차광층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층은, 적어도 최상단의 층이, 그것과 접하는 하부의 층보다 질소의 함유량이 적은 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층 형성 공정에 있어, 성막 분위기 가스 중의 CO2 가스의 함유량을 설정함으로써, 상기 최상단의 층의 산소의 함유량을, 그것보다 하부의 층에 비해 많게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층 가운데, 상기 최상단의 층의 반사율이 19% 이하가 되도록 산소의 함유량을 제어한 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층에 있어, 다른 파장의 광이 위상차를 갖도록 상기 각 층의 두께가 대응하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위상 시프트 마스크는, 투명 기판, 및 상기 투명 기판에 거듭 형성된, 적어도 상기 투명 기판의 표면에 일정 두께로 형성된 부분을 갖는 Cr를 주성분으로 하고, 300 nm 이상 내지 500 nm 이하의 파장 영역 중 하나의 광에 대해 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트층을 포함하는 위상 시프트 마스크이며,
상기 위상 시프트층에는, 상기 투명 기판과 평면으로 볼 때 경계 부분을 가지는 위상 시프트 패턴이 형성되고,
평면으로 볼 때 상기 위상 시프트층과 상기 투명 기판의 경계 부분에 있어, 상기 층의 두께를 다단으로 변화시킨 영역을 가지며, 상기 위상 시프트층을 구성하는 최상단의 층은, 그것과 접하는 하부의 층보다 산소의 함유량이 많은 것을 특징으로 한다.
상기 위상 시프트층의 두께가, g선, h선, i선 증 적어도 하나에 대해 위상차 180˚을 갖도록 대응하는 것을 특징으로 한다.
상기 각 항 기재의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 사용하는 위상 시프트 마스크의 제조 장치로서, 상기 위상 시프트층을 구성하는 각 단을 개별적으로 형성하는 복수의 성막실을 가지고 있고, 상기 위상 시프트층 가운데, 최상단의 층을 성막하는 성막실은, 그것보다 하부의 층을 형성하는 성막실에 비해, 성막 분위기 가스 중의 CO2 가스의 함유량이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 위상 시프트층을 구성하는 최상단의 층은, 그것과 접하는 하부의 층보다 산소의 함유량을 많게 하였다. 이에 의해, 노광빛의 입사 측이 되는 최상단의 위상 시프트층은, 반사율이 저감된다. 따라서, 위상 시프트 마스크에서 반사되는 반사광을 줄이고, 반사광에 의한 패턴 형성 정밀도의 저하를 방지하여, 미세하고 고정밀한 패턴 형성을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 위상 시프트 마스크를 도시한 주요부 확대 단면도이다;
도 2는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 도시한 단면도이다;
도 3은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 4는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 5는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 6은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 7은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 8은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 9는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 10은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 형성예를 도시한 단면도 및 표이다;
도 11은 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 장치를 도시한 개략 구성도이다;
도 12는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 효과를 검증한 그래프이다.
도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태 및 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시 형태 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 도면을 사용한 설명에 있어서, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다르다는 점에 유의해야 하고, 이해의 용이를 위해서 설명에 필요한 부재 이외의 도시는 적절히 생략되어 있다.
(위상 시프트 마스크)
도 1은, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크를 도시한 주요부 확대 단면도이다.
본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)은, 유리 기판(투명 기판, 11), 및 이 유리 기판(11)의 일면(11a) 측에 형성된 위상 시프트층(12)을 포함하고 있다. 위상 시프트층(12)는, 300 ~ 500 nm의 영역에서 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트 패턴(12p)를 가지는 것으로, 예를 들어 FPD용 유리 기판에 대한 패터닝용 마스크로서 구성된다. 후술하는 바와 같이, 해당 마스크를 사용한 유리 기판의 패터닝에는, 노광 빛에 i선, h선 및 g선의 복합 파장이 이용된다.
위상 시프트 마스크(10)은, 노광 패턴이 형성된 노광 영역에 있어서, 평면으로 볼 때 유리 기판(11)이 노출되는 부분(C)와 형성된 위상 시프트 패턴(12p)의 경계 부분(B1)에서 있어, 위상 시프트 패턴(12p)의 두께가 일정 값(T12)가 되는 균일 두께 영역(B1a)와 T12로부터 두께가 감소하는 다단 영역(B1b)를 가진다. 이러한 다단 영역(B1b)는, 두께의 얇은 층들(12a ~ 12h)를 복수, 본 실시 형태에서는 8층으로 적층시키고, 또한, 단부를 단계적으로 짧게 함으로써 얻을 수 있다. 이러한 다단 영역(B1b)의 엣지 부분은, 전체적으로 보았을 때에 대략 경사면(경사 영역)을 이루고 있다. 다단 영역(B1b)는, 층들(12a ~ 12h)의 단부를, 예를 들어, 습식 에칭하여 형성한다.
여기서, 적층수에 있어서는, 8단으로 한정되는 것은 아니고, 적어도 2단 이상 가지고 있으면 된다. 더 나아가, 3단 이상 가지고 있으면 보다 효과적이다.
균일 두께 영역(B1a)에 있어서, 이러한 위상 시프트층(12)의 층들(12a ~ 12h) 끼리의 경계면은, 반드시 명료하지는 않고, 두께 방향으로 일체의 것으로 형성되어 잇을 수 있다. 이하의 설명에서는, 두께가 얇은 위상 시프트층(12)의 층들(12a ~ 12h)를 적층한 전체를, 위상 시프트층(12)로서 설명한다.
투명 기판(11)로는, 투명성 및 광학적 등방성이 우수한 재료가 사용되며, 예를 들어, 석영 유리 기판을 사용할 수 있다. 투명 기판(11)의 크기는 특별히 한정되지 않고, 해당 마스크를 사용하여 노광하는 기판(예를 들어, FPD용 기판, 반도체 기판)에 따라 적절히 선정된다. 본 실시 형태에서는, 지름 치수 100 mm 정도의 기판이나, 한 변이 50 ~ 100 mm 정도로부터, 한 변이 300 mm 이상의 구형 기판에 적용 가능하고, 또한, 세로 450 mm, 옆 550 mm, 두께 8 mm의 석영 기판이나, 최대변의 치수가 1000 mm 이상으로, 두께 10 mm 이상의 기판도 사용할 수 있다.
또한, 투명 기판(11)의 표면을 연마함으로써, 투명 기판(11)의 평탄도를 향상시킬 수도 있다. 투명 기판(11)의 평탄도는, 예를 들어, 20 ㎛ 이하로 할 수 있다. 이로 인해, 마스크의 초점 심도가 깊어져 미세하고 정밀한 패턴 형성에 크게 기여할 수 있게 된다. 더 상세하게는, 평탄도는 10 ㎛ 이하로 작은 것이 더욱 바람직하다.
위상 시프트층(12)는, Cr(크롬)를 주성분으로 하는 것이며, 구체적으로는, Cr 원소, Cr의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 탄화 질화물 및 산화 탄화 질화물로부터 선택되는 적어도 1개로 구성할 수가 있고, 또한, 이들 중에서 선택되는 2종 이상을 적층하여 구성할 수도 있다.
본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)은, 예를 들어, FPD용 유리 기판에 대한 패터닝용 마스크로서 구성할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 해당 마스크를 사용한 유리 기판의 패터닝에는, 노광빛에 i선, h선 및 g선의 복합 파장이 이용된다.
위상 시프트층(12)를 구성하는 층들(12a ~ 12h)를 합친 두께가, 노광빛으로서 일반적인 파장인 300 nm 이상 내지 500 nm 이하의 파장 영역 중 하나의 광(예를 들어, 파장 365 nm의 i선, 파장 436 nm의 g선, 파장 405 nm의 h선)에 대해 대략 180ㅀ의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 두께(예를 들어, 90 ~ 170 nm)로 형성된다. 이하의 설명에 있어서는, 노광빛이라고 했을 경우, 파장 436 nm의 g선보다 단파장 측인 광, 예를 들면, 300 nm 이상 내지 500 nm이하의 파장의 광을 지시하는 것으로 한다.
위상 시프트층(12)는, 예를 들어, 두께가 수 nm ~ 수십 nm정도의 얇은 층들(12a ~ 12h)를 단계적으로 적층한 것이고, 각각의 층들(12a ~ 12h)의 두께는, 서로 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 또는, 투명 기판(11)의 일면(11a)로부터 멀어지는 윗방향으로 갈수록, 층들(12a ~ 12h)의 두께가 점차적으로 감소할 수도 있다.
각각의 층들(12a ~ 12h) 끼리는, 산소의 함유량이 상이하다. 층들(12a ~ 12h) 가운데, 최상층에 위치하는 층(12a)는, 그것보다 하부에 위치하는 층들(12b ~ 12h)보다, 플랫 패널 제조 공정에 있어서 플랫 패널의 레지스트 막에 반사광 기인의 간섭파가 지나, 미세 패턴 형성이 어려워지지 않도록 노광빛에 대한 반사율이 낮게 설정된다. 또한, 위상 시프트층(12)에 있어서, 산소 함유량의 설정에 의해, 보다 상부에 위치하는 층 쪽이, 노광빛에 대한 반사율이 낮게 설정될 수가 있다. 예를 들어, 노광빛에 대한 반사율은, 층(12a)가 가장 낮고, 그 다음으로 층(12b)가 낮고, 그것보다 하부의 층들(12c ~ 12h)는, 층(12b)보다는 반사율이 높아지는 구성이다.
또한, 위상 시프트층(12)의 각 층의 산소 함유량 설정과 관련, 최상층(12a)부터 3번째까지의 층(12c)에 있어서, 최상층(12a)의 산소 함유량이 가장 높고, 제 3 층(12c)가 제 2 층(12b)보다 높으며, 제 2 층(12b)를 가장 낮게 설정한 경우에서는, 각 층의 반사율이, 최상층(12a)가 가장 낮고, 제 3 층(12c)가 다음으로 낮고, 중간의 층(12b)가 가장 높아진다.
한편, 최상층(12a)의 산소 함유량이 2번째, 제 2 층(12b)가 3번째로 높고, 제 3 층(12c)를 가장 높게 설정한 경우에서는, 각 층의 반사율이, 최상층(12a)가 2번째로 낮고, 제 2 층(12b)가 가장 높고, 제 3 층(12c)가 가장 낮아진다.
노광빛의 입사 측이 되는 층(12a)는, 예를 들어, 반사율이 19%이하가 되도록 형성되어 있다.
이러한 각각의 층들(12a ~ 12h)의 노광빛에 대한 반사율은, 산소의 함유량에 따라 변화한다. 구체적으로는, 각각의 층들(12a ~ 12h)의 성막시에, 성막 환경의 산소 농도가 높을수록, 노광빛에 대한 반사율을 저감시킬 수 있다. 성막 환경의 산소 농도를 높이는 방법으로서, 산소 공급원으로서의 CO2 농도를 높게 하는 것을 들고 있다.
또한, 각각의 층들(12a ~ 12h)의 노광빛에 대한 반사율은, 질소의 함유량에 따라서도 변화한다. 구체적으로는, 각각의 층들(12a ~ 12h)의 성막시에, 성막 환경의 질소 농도가 낮을수록, 노광빛에 대한 반사율을 저감시킬 수 있다.
이러한 특성에 의해, 층들(12a ~ 12h) 가운데, 최상층에 위치하는 층(12a)는, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 비해, 산소의 함유량이 높다. 또한, 층들(12b ~ 12h)에 있어서도, 보다 상부에 위치하는 층 쪽이, 산소의 함유량이 높다. 예를 들어, 각각의 층의 산소 함유량은, 층(12a)가 가장 높고, 그 다음으로 층(12b)가 높으며, 더 하부의 층들(12c ~ 12h)는, 층(12b)보다는 산소 함유량이 낮다.
최상층 이외의 산소 함유량에 대해서는 상기로 한정되지 아니하고, 최상층(12a)가 다음의 층(12b)보다 높게 설정되어 있으면 된다. 최상층부터 3층까지에 있어서, 최상층(12a), 제 3 층(12c), 제 2 층(12b)의 순서로 높은 경우, 및 제 3 층(12c), 최상층(12a), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량을 높게 설정할 수 있는 경우도 있고, 그 하부의 층에 대해서는 위상 시프트층(12)의 패턴 프로파일 설정에 따라 적절히 선정하는 것이 가능하다.
이러한 특성에 의해, 층들(12a ~ 12h) 가운데, 최상층(12a)는, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 비해, 산소의 함유량이 높다. 또한, 층들(12b ~ 12h)에 있어서도, 보다 상부에 위치하는 층 쪽이, 산소의 함유량이 높다. 예를 들어, 각각의 층의 산소 함유량은, 층(12a)가 가장 높고, 그 다음으로 층(12b)가 높으며, 그것보다 하부의 층들(12c ~ 12h)는, 층(12b)보다는 산소 함유량이 낮아진다.
또한, 최상층(12a)가 제 2 층(12b)보다 산소량이 높으면 되고, 상기에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 최상층(12a)부터 3층까지에 있어서, 최상층(12a)가 가장 높고, 제 3 층(12c), 제 2 층(12b)의 순서로 높을 수 있으며, 제 3 층(12c), 최상층(12a), 제 2 층(12b)의 순서로 높을 수도 있다.
이러한 다단 영역(B1b)를 가지는 위상 시프트층(12)의 형성 방법은, 제조 방법에 있어서 상술한다. 예를 들어, 위상 시프트층(12)는, 스퍼터링법, 전자빔 증착법, 레이저 증착법, ALD법 등에 의해 성막할 수 있다.
위상 시프트 패턴(12p)는, 균일 두께 영역(B1a)에 있어서의 두께(T12)가, 이 경계 부분(B1) 이외의 위상 시프트 패턴(12p)의 두께와 동일하게 된다. 이 두께(T12)는, 예를 들어 g선에 대응한 광강도가 제로가 되는 두께(Tg)(예를 들어 145.0 nm)에 대응한 값으로 되어 있다. 또는, 위상 시프트층(12)의 두께(T12)는 Tg보다 큰 값으로 하고, Th, Ti에 대응하는 두께를 경사 영역(다단 영역, B1b)에 위치하도록 할 수 있다. 또한, 상기 막 두께는, h선에 대응한 막 두께(Th)(예를 들어 133.0 nm), 또는 i선에 대응한 막 두께(Ti)(예를 들어 120.0 nm)로 할 수 있다. 두께(T12)가 h선에 대응한 막 두께(Th)인 경우에는, Ti에 대응하는 막 두께를 경사 영역(다단 영역)(B1b)에 위치하도록 할 수 있다.
위상 시프트 패턴(12p)는, 다단 영역(B1b)에 있어서 두께가 단계적으로 변화하도록 형성되는 것도 가능하다. 구체적으로는, 다단 영역(B1b)의 폭 방향이, 위상 시프트 패턴(12p)의 두께(T12)의 단부(12t)로부터 노출 부분(C)(위상 시프트층의 두께가 제로로 유리 기판 11이 노출한 부분)의 단부(12u)까지가 된다. 여기서, 다단 영역(B1b)의 폭 치수는, 그 두께가 감소하는 방향에 관하여 설정된다.
또한, 위상 시프트 패턴을 구성하는 각 층에 있어서의 막 두께 설정은 상기 기재에 한정되지 아니하고, 다양한 형태를 취하는 것이 가능하다.
다단 영역(B1b)는, 다단 영역(B1b)의 표면에, h선에 대응한 광강도가 제로가 되는 두께(Th)(예를 들어 133.0 nm)에 대응한 두께와 i선에 대응한 광강도가 제로가 되는 두께(Ti)(예를 들어 120.0 nm)에 대응한 두께로 된 부분을 갖는 것도 가능하다. 이러한 두께(Tg), 두께(Th), 두께(Ti)가 되는 부분이 각각 소정의 범위에 들어가도록, 위상 시프트층(12)의 층들(12a ~ 12h)가 형성되어 있다. 또한, 빛이 통과하는 패턴 엣지의 프로파일에 있어서 Th, Ti가 포함되지 않는 경우도 있다.
더욱, 막 두께를 Th로 설정한 경우에는, Ti의 막 두께를 포함하는 것도 가능하다. 게다가, 빛이 통과하는 패턴 엣지의 프로파일에 대해 Ti의 막 두께가 포함되지 않는 경우도 있다.
이상과 같은 구성의 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)에 의하면, 미세한 배선 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 노광시킬 때, 위상 시프트 마스크(10)을 향해 조사된 노광빛 가운데, 노광빛의 입사 측을 이루는 위상 시프트층(12)의 표면에서 반사되는 노광빛의 비율을 감소시킬 수 있다. 즉, 다단으로 형성된 위상 시프트층(12) 가운데, 최상층(12a)의 산소 함유량을, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 비해 증가시킴으로써, 위상 시프트층(12)의 표면에서의 노광빛의 반사율을 확실히 저감시킬 수 있다. 예를 들어, 종래의 위상 시프트 마스크에서는, 위상 시프트층(12)의 노광빛의 반사율이 20% 이상이었지만, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)에서는, 노광빛의 반사율을 19% 이하, 예를 들어, 14% 정도로 억제할 수 있다. 따라서, 반사광에 의한 패턴 형성 정밀도의 저하를 방지하여, 미세하고 고정밀한 패턴 형성이 가능해진다. 이에 의해, 고화질의 플랫 패널 디스플레이를 제조할 수 있다.
또한, 가장 산소 함유량이 많고, 반사율이 낮은 최상층(12a)보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 있어서도, 층(12a)에 가까운 층(12b)나 층(12c)를 층(12a)에 이어 산소 함유량을 높게 함으로써, 최상층(12a)의 바로 하부에 위치하는 층들(12b, 12c)의 노광빛에 대한 반사율도 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 위상 시프트층(12)의 표면의 노광빛에 대한 반사율을 보다 확실하게 저감시킬 수 있다.
최상층(12a)의 산소 함유량이 다음의 층(12b)보다 높은 경우이면, 효과가 발생한다. 구체적으로는 최상층(12a)부터 3층까지에 있어, 최상층(12a), 제 3 층(12c), 제 2 층(12b)의 순서로 높은 경우, 및 제 3 층(12c), 최상층(12a), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량을 높게 설정한 경우에 있어서도 노광빛에 대한 반사율을 저감시킬 수 있다.
더욱이, 최상층(12a)의 산소 함유량을, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 비해 증가시키는 것과 동시에, 질소 함유량을 저감시킴으로써, 더욱 노광빛에 대한 반사율을 저감시키는 것도 가능해진다.
(위상 시프트 마스크의 제조 방법)
이하, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)을 제조하기 위한 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 2는, 본 실시 형태와 관련된 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도이다.
본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)은, 도 2(j)에 도시한 바와 같이, 노광 영역의 외측에 해당되는 주변부에 위치 맞춤용의 정렬 마크를 포함하고, 이 정렬 마크가 차광층(13a)로 형성되어 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 정렬 마크용의 차광층(13a)가 있는 경우도 있지만, 정렬 마크용으로서의 차광층(13a)이 없이, 위상 시프트층(12)만의 반투과막에 의할 수도 있다.
우선, 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)의 일면(11a) 상에 Cr를 주성분으로 하는 차광층(13)을 형성한다. 다음으로, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 차광층(13) 상에 포토 레지스트(photoresist)층(14)를 형성한다. 포토 레지스트(photoresist)층(14)는, 포지티브(positive) 형으로 할 수도 있고 네거티브(negative) 형으로 할 수도 있다.
계속해서, 도 2(c)에 도시한 바와 같이, 포토 레지스트(photoresist)층(14)를 노광 및 현상함으로써, 차광층(13) 상에 레지스트 패턴(14a)가 형성된다. 레지스트 패턴(14a)는, 차광층(13)의 에칭 마스크로서 기능해, 차광층(13)의 에칭 패턴에 따라 적절한 형상이 정해진다. 도 2(c)에서는, 유리 기판(11)의 주변의 소정 범위 내에 걸쳐 차광층(13)을 잔존시킬 수 있도록, 레지스트 패턴(14a)를 형성한 예를 도시한다. 포토 레지스트(photoresist)층(14)로는, 액상 레지스트가 사용된다.
계속해서, 도 2(d)에 도시한 바와 같이, 이 레지스트 패턴(14a) 너머로 제 1 에칭액을 사용하여 차광층(13)을 습식 에칭한다. 제 1 에칭액으로는, 질산 세륨 제 2 암모늄을 포함한 에칭액을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 질산이나 과염소산 등의 산을 함유하는 질산 세륨 제 2 암모늄을 사용하는 것이 바람직하다.
이에 의해, 유리 기판(11)의 일면(11a) 상에 소정 형상으로 패터닝된 차광층(13a)가 형성된다. 차광층(13a)의 패터닝 후, 도 2(e)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(14a)는 제거된다. 레지스트 패턴(14a)의 제거에는, 예를 들어, 수산화 나트륨 수용액을 사용할 수 있다.
다음으로, 위상 시프트층(12)를 형성한다. 위상 시프트층(12)는, 도 2(f)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)의 일면(11a) 상에 차광층(13a)를 피복하도록 형성된다. 위상 시프트층(12)는, 산화 질화 크롬계 재료로 이루어지며, DC 스퍼터링법으로 성막된다. 이 경우, 공정 가스로서 질화성 가스 및 산화성 가스의 혼합 가스, 또는, 불활성 가스, 질화성 가스 및 산화성 가스의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 성막 압력은, 예를 들어, 0.1 Pa ~ 0.5 Pa로 할 수 있다. 불활성 가스로서는, 할로겐, 특히 아르곤을 적용할 수 있다.
산화성 가스로서 CO, CO2, NO, N2O, NO2, O2 등을 사용할 수 있다. 질화성 가스로는, NO, N2O, NO2, N2 등을 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어, CO2가 사용된다. 이 CO2의 유량을 제어함으로써, 위상 시프트층(12)의 산소 함유량의 제어가 행해진다. 또는, CO2의 농도를 제어함으로써, 위상 시프트층(12)의 산소 함유량의 제어를 행할 수 있다. 불활성 가스로서는, Ar, He, Xe등이 사용되지만, 일반적으로는, Ar가 사용된다. 또한, 상기 혼합 가스에, CH4 등의 탄화성 가스가 더 포함될 수도 있다.
위상 시프트층(12)의 형성(성막)에 대해서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 1층의 두께가 예를 들어, 두께가 수 nm ~ 수십 nm 정도의 얇은 층들(12a ~ 12h)를 단계적으로 적층한다. 예를 들어, 최초로, 유리 기판(11)의 일면(11a) 상에 층(12h)를 성막 하고, 다음으로 이 층(12h)에 거듭하여 층(12g)를 성막한다. 더 나아가, 층(12g)에 거듭하여 층(12f) ~ 층(12a)까지를 순서대로 거듭하여 성막해 나간다.
이와 같이, 위상 시프트층(12)를 다단으로 성막해 나갈 때, 적어도, 최상층(12a)의 성막시에는, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)의 성막시보다 최상층(12a)에 유입되는 산소 함유량이 많아지도록 제어한다. 예를 들어, 위상 시프트층(12)의 층(12a)의 성막시에는, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)의 성막시보다 CO2의 유량을 많이 하거나 농도가 짙어지도록 제어한다. 이러한 제어에 의해, 최상층(12a)는, 그것보다 하부의 층(12b ~ 12h)에 비해 산소 함유량이 많은 층이 된다.
또한, 각 층의 산소 함유량에 대해서는 상기로 한정되지 아니하고, 최상층(12a)부터 3층까지의 층의 산소 함유량에 대해 예시하면, 최상층(12a), 제 3 층(12c), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우, 제 3 층(12c), 최상층(12a), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우, 제 3 층(12c), 제 2 층(12b), 최상층(12a)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우도 들 수 있다.
또한, 위상 시프트층(12)를 구성하는 층들(12b ~ 12h)의 성막에 있어서도, 보다 층(12a)에 가까운 층들(12b ~ 12h)(층(12b, 12 c))일 수록, 층(12a)에 이어 산소 함유량이 많아지도록 CO2의 유량이나 농도를 제어하는 것이 바람직하다.
위상 시프트층(12)를 구성하는 층들(12a ~ 12h)의 성막에 있어서는, 예를 들어, 8개의 성막 챔버를 이용하여, 각각의 층들(12a ~ 12h)에 대응시켜 1층씩 각 층을 성막할 수 있다. 이 때, 최상층(12a)를 성막하는 성막 챔버는, CO2의 유량을 많아지게 하거나 농도가 짙어지도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 기재예에서 위상 시프트층(12)는 8층으로 구성되어 있지만, 8층으로 한정되지 아니하고, 적어도 2층 이상이면 반사율을 제어할 수 있으나, 다만, 3층 이상인 편이 바람직하고, 성막 장치에 있어서도 3층 이상일 수 있다.
또는, 하나의 성막 챔버를 이용하여, 위상 시프트층(12)를 구성하는 층들(12a ~ 12h)를 순차적으로 성막해 나가고, 최상층(12a)를 성막하는 타이밍에서, 성막 챔버의 CO2의 유량을 많아지게 하거나 농도가 짙어지도록 제어할 수 있다.
형성한 위상 시프트층(12)의 전체 두께(T12)는, 다단 영역(B1b)에 있어서, 300 nm 이상 내지 500 nm 이하의 파장 영역에 있는 g선, h선, 및 i선에 대해 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 두께로 된다. 180˚의 위상차가 부여된 광은, 위상이 반전함으로써, 위상 시프트층(12)를 투과하지 않는 광과의 사이의 간섭 작용에 의해, 그 광의 강도가 상쇄된다. 이러한 위상 시프트 효과에 의해, 광강도가 최소(예를 들어, 0)가 되는 영역이 형성되기 때문에 노광 패턴이 선명해져, 미세 패턴을 고정밀하게 형성하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 상기 파장 영역의 광은, i선(파장 365 nm), h선(파장 405 nm) 및 g선(파장 436 nm)의 복합광(다색광)이며, 목적으로 하는 파장의 광에 대해 180˚의 위상차를 부여할 수 있는 두께로 위상 시프트층(12)가 형성된다. 상기 목적으로 하는 파장의 광은 i선, h선 및 g선 중 어느 하나일 수 있고, 이들 이외의 파장 영역의 광일 수도 있다. 위상을 반전해야 하는 광이 단파장일수록 미세한 패턴을 형성할 수 있다.
위상 시프트층(12)의 막 두께는, 투명 기판(11)의 면내에 있어 노광 영역 내에서 경계 부분(B1) 이외에서는 적어도 균일한 것이 바람직하다.
게다가, 위상 시프트층(12)의 성막 조건으로 분위기 가스 중에 있어서의 산화성 가스의 유량비를 설정함으로써, 다단 영역(B1b)의 단부의 형상을 설정한다.
위상 시프트층(12)의 성막시에 있어서의 산화성 가스의 유량을 조절함으로써, 위상 시프트층(12)에 있어서의 에칭 상태를 제어하여, 계단상의 경사면의 형상을 설정할 수 있다. 또한, 산화성 가스의 제어에 의해 패턴 엣지의 프로파일도 적절히 조정 가능하다.
산화성 가스의 유량비에 의해, 패턴 엣지의 프로파일의 경사 상태를 제어하여, g선(436 nm), h선(405 nm), i선(365 nm)을 포함한 복합 파장을 노광빛으로 이용했을 때, 위상의 반전 작용에 의해 광강도가 최소가 되도록 패턴 윤곽을 형성하여, 노광 패턴을 보다 선명히 하는 두께가 되도록 경계 부분(B1)의 다단 영역(B1b)의 두께 변화를 에칭 후에 설정 가능하게 할 수 있다.
계속해서, 도 2(g)에 도시한 바와 같이, 위상 시프트층(12)를 구성하는 층(12a)(도 1 참조) 상에 포토 레지스트(photoresist)층(14)가 형성된다. 다음으, 도 2(h)에 도시한 바와 같이, 포토 레지스트(photoresist)층(14)를 노광 및 현상함으로써, 위상 시프트층(12) 상에 레지스트 패턴(14a)가 형성된다. 레지스트 패턴(14a)는, 위상 시프트층(12)의 에칭 마스크로서 기능하고, 위상 시프트층(12)의 에칭 패턴에 따라 적절한 형상이 정해진다.
이어서, 위상 시프트층(12)가 소정의 패턴 형상으로 에칭된다. 이에 의해, 도 2(i)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(11)의 일면(11a) 상에 소정 형상으로 패터닝된 위상 시프트 패턴(12p) 및 유리 기판(11)의 노출 부분(C)가 형성된다. 위상 시프트층(12)의 패터닝 후, 도 2(j)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(14a)는 제거된다. 레지스트 패턴(14a)의 제거에는, 예를 들어, 수산화 나트륨 수용액을 사용할 수 있다. 이상의 공정을 거쳐, 본 실시 형태의 위상 시프트 마스크(10)을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 다양한 변형이 가능하다. 특히, 위상 시프트층(12)의 경계 부분(B1)에 있어서의 계단상의 경사 상태에 관해서는, 다양한 형상으로 할 수 있다.
이하, 도 3 ~ 도 10에 있어서, 위상 시프트층(12)의 경계 부분(B1)의 형성예를 든다. 이러한 도 3 ~ 도 10에 있어서, 우측에 위상 시프트층(12)의 경계 부분(B1)의 형상과 구성하는 층의 구성을 도시한다. 또한, 좌측의 표에는, 각각의 형상예에 있어서의 각 층의 성막시의 성막 가스의 유량이나 비율, 각 층의 막 두께, 거리/막두께, 및 반사율을 도시한다. 더욱이, 우측의 형상도에 있어서의 각 층을 나타내는 숫자는, 좌측의 층의 수에 대응하고 있다. 층의 수는 하층으로부터 순서대로 1층째, 2층째의 순으로 기재하고 있다. 또한, 거리/막 두께란, (평면으로 볼 때 경사면의 폭)/(위상 시프트층의 두께)의 값이다.
도 3에서는, 위상 시프트층(12)를 8층으로 구성하고, 단부는 1층째부터 상부의 8층째(최상층)을 향해 완만하게 경사시키고 있다.
도 4에서는, 위상 시프트층(12)를 2층으로 구성하고, 두께가 두꺼운 1층째와 그 상부에 두께가 얇은 2층째(최상층)을 거듭하여, 2층째의 단부를 완만하게 경사시키고 있다.
도 5에서는, 위상 시프트층(12)를 2층으로 구성하고, 두께가 두꺼운 1층째와 그 상부에 두께가 얇은 2층째(최상층)의 단부를 완만하게 경사시키고 있다.
도 6에서는, 위상 시프트층(12)를 3층으로 구성하고, 두께가 두꺼운 1층째와 2층째의 경계 부분을 만입시키고 두께가 얇은 3층째와 두께가 두꺼운 2층째의 경계 부분을 돌출시키고 있다.
도 7에서는, 위상 시프트층(12)를 3층으로 구성하고, 두께가 두꺼운 1층째와 2층째의 경계 부분을 돌출시키고 두께가 얇은 3층째와 두께가 두꺼운 2층째 사이를 완만하게 경사시키고 있다.
도 8에서는, 위상 시프트층(12)를 6층으로 구성하고, 경사가 완만한 층과 경사가 가파른 층을 교대로 거듭하며, 1층째를 다른 층보다 두껍게 하고 있다.
도 9에서는, 위상 시프트층(12)를 6층으로 구성하고, 경사가 완만한 층과 경사가 가파른 층을 교대로 거듭하며, 1층째를 다른 층보다 두껍게 하고 있다.
도 10에서는, 위상 시프트층(12)를 3층으로 구성하고, 두께가 두꺼운 1층째와 2층째의 경계 부분을 만입시키고 두께가 얇은 3층째와 두께가 두꺼운 2층째의 경계 부분을 약간 돌출시키고 있다.
더 나아가, 본 실시예는 그 일례를 도시한 것 뿐이며, 상기 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 실시예 이외의 다양한 성막 조건과 성막 적층수를 설정함으로써, 반사율과 단면 형상을 규정하는 것이 가능하다. 또한, 거리/막 두께는, 상기 실시예보다 -3≤(평면으로 볼 때 경사면의 폭)/(위상 시프트층의 두께)≤3의 값으로 규정하는 것이 가능하다. 또한, 적층 형태를 조정함으로써, -1<(평면으로 볼 때 경사면의 폭)/(위상 시프트층의 두께)<1로 설정하는 것도 가능하다.
(위상 시프트 마스크의 제조 장치)
도 11은, 도 1에 도시한 것 같은 위상 시프트 마스크를 제조할 때에 사용할 수 있는, 위상 시프트 마스크의 제조 장치(성막 장치)를 도시한 개략 구성도이다.
성막 장치(위상 시프트 마스크의 제조 장치)(50)은, 예를 들어, 8개의 성막 챔버들(51a ~ 51h)를 구비고 있다. 각각의 성막 챔버들(51a ~ 51h)에는, 음극(52) 등이 형성되어 있다. 그리고, 각각의 성막 챔버들(51a ~ 51h)에 대해, CO2 등의 산화성 가스를 포함하는 성막 가스를 공급하는 가스 공급기구(53)이 형성되어 있다. 가스 공급기구(53)은, 성막 가스 소스(54)나, 공급관(55) 등으로 구성되어 있다.
8개의 성막 챔버들(51a ~ 51h)는, 예를 들어, 위상 시프트층(12)를 구성하는 8층의 얇은 위상 시프트층(12)의 층들(12a ~ 12h)(도 1 참조)를 각각 성막한다. 예를 들어, 유리 기판(11)에 대해서, 우선, 성막 챔버(51h)에 의해 위상 시프트층(12)의 층(12h)를 성막한다. 다음으로 성막 챔버(51g)에 의해 위상 시프트층(12)의 층(12g)를 성막한다. 더욱, 위상 시프트층(12)의 층들(12f ~ 12b)를, 각각 성막 챔버들(51f ~ 51b)로 성막한다. 그리고, 마지막으로, 위상 시프트층(12)의 최상층인 위상 시프트층(12)의 층(12a)를 성막 챔버(51a)에 의해 성막한다.
또한, 챔버는 8층으로 이루어진 위상 시프트층(12)에 대응한 것으로 한정되는 것은 아니다. 단, 층의 수가 매우 많은 경우, 성막 장치의 제조 비용이 큰 폭으로 증가하므로, 20층 이하로 하는 편이 바람직하다.
이러한 성막 챔버들(51a ~ 51h) 가운데, 예를 들어, 층(12a)를 성막하는 성막 챔버(51a)의 CO2 유량을, 다른 7개의 성막 챔버들(51b ~ 51h)의 CO2 유량보다 많아지도록 제어한다. 이에 의해, 성막 챔버(51a)로 성막되는 최상층의 층(12a)는, 그것보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 비해 산소 함유량이 많아진다.
이를 통해, 노광빛의 입사 측이 되는 최상층의 층(12a)의 반사율이 저감된다.
더 나아가, 층(12a)보다 하부의 층들(12b ~ 12h)에 있어서도, 층(12a)에 가까운 층들(12b ~ 12h)을 성막하는 성막 챔버들(51b ~ 51h)일수록 CO2 유량이 많아지도록 제어하는 것도 바람직하다. 또한 CO2 등의 산화성 가스는, 유량의 제어 이외에도 농도의 제어나 둘 모두를 제어하는 구성일 수도 있다.
또한, 각 층의 산소 함유량에 대해서는 상기로 한정되지 아니하고, 최상층(12a)부터 3층까지의 산소 함유량에 대해 예시하면, 최상층(12a), 제 3 층(12c), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우, 제 3 층(12c), 최상층(12a), 제 2 층(12b)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우, 제 3 층(12c), 제 2 층(12b), 최상층(12a)의 순서로 산소 함유량이 높아지는 경우도 들 수 있다
또한, 이 실시 형태에서는, 위상 시프트층(12)를 구성하는 8층의 얇은 층들(12a ~ 12h)에 맞춰 8개의 성막 챔버들(51a ~ 51h)를 설치하고 있지만, 반드시 위상 시프트층(12)를 구성하는 적층수와 성막 챔버의 수가 일치할 필요는 없다. 예를 들어, 하나의 성막 챔버에서 층을 2층씩 성막하는 등, 성막 챔버의 수는 적절히 선택 가능하다.
<실시예>
본 발명의 효과를 검증했다.
우선, 위상 시프트층(12)의 성막시에, 종래의 CO2 유량으로 성막한 위상 시프트 마스크(실시예 1), 종래의 CO2 유량보다 CO2 유량을 줄여 성막한 위상 시프트 마스크(실시예 2), 및 본 발명인, 종래의 CO2 유량보다 CO2 유량을 늘려 성막한 위상 시프트 마스크(실시예 3)를 각각 준비했다. 그리고, 이러한 3 종류의 위상 시프트 마스크에 대해 측정 광을 조사하고, 각각의 위상 시프트 마스크의 반사율을 측정했다. 측정 광은, 파장 범위를 300 nm ~ 800 nm까지 변화시켰다.
도 12에, 검증 결과의 그래프를 도시한다.
도 12에 도시한 그래프에 의하면, 노광빛으로서 이용되는 i선(파장 365 nm), h선(파장 405 nm) 및 g선(파장 436 nm)을 포함한 파장 영역인 300 nm ~ 500 nm의 파장 영역의 광에 대해서, 실시예 2는 실시예 1보다 반사율이 증가했다. 한편, 본 발명의 일례인 실시예 3은 실시예 1보다 반사율이 저감하고 있다. 이러한 결과로부터, CO2 유량을 늘려 성막한 위상 시프트 마스크(실시예 3)는, 위상 시프트층(12)의 산소 함유량이 증가하고, 그 결과, 300 nm ~ 500 nm의 파장 영역의 광에 대해서, 반사율을 크게 저감시킬 수 있는 것이 확인되었다.
본 실시예에 의하면, 본 발명의 위상 시프트 마스크를 사용하여, 플랫 패널에 있어서의 패터닝을, 종래 반사율이 g선에 대해 27.5%인 위상 시프트 마스크를 사용했을 경우와 도 12의 g선에 있어 14.8%인 위상 시프트 마스크를 사용했을 경우에서는, 도 12의 위상 시프트 마스크를 사용했을 경우에서, 30% 미세한 선폭을 형성하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 일부 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서, 적절히 변경이 가능하다.
10: 위상 시프트 마스크
11: 유리 기판(투명 기판)
12: 위상 시프트층(적층체)
12a~12h: 층(위상 시프트층을 구성하는 각 층)
13, 13a: 차광층
B1b: 다단 영역

Claims (12)

  1. 투명 기판;
    적어도 상기 투명 기판의 일면 측에 일정 두께로 형성된 부분을 갖는 Cr을 주성분으로 하고 300 nm 이상 내지 500 nm 이하의 파장 영역 중 하나의 광에 대해 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트층을 포함하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 위상 시프트층을 다단으로 형성하는 공정;
    상기 위상 시프트층을 에칭하여 상기 위상 시프트층과 상기 투명 기판이 평면으로 볼 때 한 경계 부분을 가지도록 상기 위상 시프트층을 패터닝하여 위상 시프트 패턴을 형성하는 공정;
    을 포함하며,
    상기 위상 시프트층에 있어서 최상단에 위치하는 제 1 층은, 상기 제 1 층 하부에 위치하고 상기 제 1 층에 접하는 제 2 층보다 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층 가운데, 상기 제 2 층은, 상기 제 2 층과 접하는 제 3 층보다 상기 산소의 함유량을 적게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층 가운데, 상기 제 1 층은, 상기 제 1 층보다 하부의 층에 비해 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층에서 상기 제 1 층보다 하부의 층은, 상기 제 1 층에 가까울수록 산소의 함유량을 많게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판 상에 Cr를 주성분으로 하는 차광층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층은, 적어도 상기 제 1 층이, 상기 제 2 층보다 질소의 함유량이 적은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층의 형성 공정에 있어, 성막 분위기 가스 중의 CO2 가스의 함유량을 설정함으로써, 상기 제 1 층의 상기 산소의 함유량을, 상기 제 1 층보다 하부의 층에 비해 많게 하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층 가운데, 상기 제 1 층의 반사율이 19% 이하가 되도록, 상기 산소의 함유량을 제어한 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 시프트층에 있어, 다른 파장의 광이 위상차를 갖도록 각 층의 두께가 대응하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 따라 제조되고,
    투명 기판, 및 상기 투명 기판에 거듭 형성된, 적어도 상기 투명 기판의 표면에 일정 두께로 형성된 부분을 갖는 Cr를 주성분으로 하고, 300 nm 이상 내지 500 nm 이하의 파장 영역 중 하나의 광에 대해 180˚의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트층을 포함하는 위상 시프트 마스크이며,
    상기 위상 시프트층에는, 상기 투명 기판과 평면으로 볼 때 경계 부분을 가지는 위상 시프트 패턴이 형성되고,
    평면으로 볼 때 상기 위상 시프트층과 상기 투명 기판의 상기 경계 부분에 있어, 상기 위상 시프트층의 두께를 다단으로 변화시킨 영역을 가지며,
    상기 위상 시프트층에 있어서의 최상단에 위치하는 제 1 층은, 상기 제 1 층의 하부에 위치하고 상기 제 1 층과 접하는 제 2 층보다 산소의 함유량이 많은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 위상 시프트층의 두께가, g선, h선, i선 중 적어도 하나에 대해 위상차 180˚을 갖도록 대응하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 사용하는 위상 시프트 마스크의 제조 장치로서,
    위상 시프트층을 구성하는 각 단을 개별적으로 형성하는 복수의 성막실을 가지고 있고, 상기 위상 시프트층 가운데, 최상단의 층을 성막하는 성막실은, 상기 최상단의 층보다 하부의 층을 형성하는 성막실에 비해, 성막 분위기 가스 중의 CO2 가스의 함유량이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 장치.
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