KR20170119324A - 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

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

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Abstract

노광광에 대한 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 위상 시프트막을 구비한, 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제공한다.
위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2) 위에 형성된 위상 시프트막(3)을 구비하고 있다. 위상 시프트막(3)은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함한다. 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며, 파장 365nm에서의 위상차가, 160도 이상 200도 이하의 범위이며, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내이다.

Description

표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법, 및 표시 장치의 제조 방법{PHASE-SHIFT MASK BLANK FOR DISPLAY DEVICE MANUFACTURE, PHASE-SHIFT MASK FOR DISPLAY DEVICE MANUFACTURE AND ITS MANUFACTURING METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
현재, 액정 표시 장치에 채용되고 있는 방식으로서, VA(Vertical alignment) 방식이나 IPS(In Plane Switching) 방식이 있다. 이 방식에 의해, 고정밀, 고속 표시 성능, 광시야각의 액정 표시 장치의 실현이 도모되고 있다. 이 방식을 적용한 액정 표시 장치에서는, 투명 도전막을, 예를 들어 포토리소그래피 공정에 의해 패터닝하여, 라인 앤 스페이스 패턴의 화소 전극을 형성함으로써, 응답 속도, 시야각을 개선할 수 있다. 최근에는, 응답 속도 및 시야각의 한층 더 나아간 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 할 것이 요망되고 있다.
또한, 액정 표시 장치나 유기 EL 표시 장치의 제조 시에는, 필요한 패터닝이 실시된, 복수의 도전막이나 절연막을 적층함으로써 트랜지스터 등의 반도체 소자를 형성한다. 그때, 적층되는 개개의 막의 패터닝에도, 포토리소그래피 공정을 이용하는 경우가 많다. 예를 들어, 이 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터나 LSI에는, 포토리소그래피 공정에 의해, 절연층에 콘택트 홀을 형성하여, 상층의 패턴과 하층의 패턴을 접속하는 구성을 갖는 것이 있다. 최근에는, 이러한 표시 장치에 있어서, 밝고, 세밀한 상을, 충분한 동작 속도를 갖고 표시하고, 또한, 소비 전력을 저감시키는 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서, 표시 장치의 구성 소자를, 미세화하고, 고집적화할 것이 요구되고 있다. 예를 들어, 콘택트 홀의 직경을 3㎛에서 2.5㎛, 2㎛, 1.5㎛로 작게 할 것이 요망되고 있다.
이러한 배경으로부터, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있는 표시 장치 제조용의 포토마스크가 요망되고 있다.
라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화를 실현함에 있어서, 종래의 포토마스크에서는, 표시 장치 제조용의 노광기의 해상 한계가 3㎛이기 때문에, 충분한 공정 우도(Process Margin) 없이, 해상 한계에 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 패턴이라면 종래의 포토마스크로 전사할 수 있었다. 그러나, 직경이 3㎛ 이하인 홀 패턴, 특히, 직경이 2.5㎛ 이하인 홀 패턴을 전사하는 것은 매우 곤란하였다. 직경이 2.5㎛ 이하인 홀 패턴을 전사하기 위해서는, 예를 들어 고 NA를 갖는 노광기로 전환하는 것도 생각할 수 있지만, 큰 투자가 필요해진다.
따라서, 해상도를 향상시켜서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응하기 위해, 표시 장치 제조용의 포토마스크로서, 위상 시프트 마스크가 주목받고 있다.
최근 들어, 액정 표시 장치 제조용의 포토마스크로서, 크롬계 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크가 개발되었다.
특허문헌 1에는, 투명 기판과, 투명 기판 위에 형성된 차광층과, 차광층의 주위에 형성되고, 300nm 이상 500nm 이하의 파장 영역 중 어느 하나의 광에 대하여 180도의 위상차를 부여하는 것이 가능한 산화질화 크롬계 재료를 포함하는 단층의 위상 시프트층을 구비한 하프톤형 위상 시프트 마스크가 기재되어 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 위의 차광층을 패터닝하고, 차광층을 피복하도록 위상 시프트층을 투명 기판 위에 형성하고, 위상 시프트층 위에 포토레지스트층을 형성하여, 포토레지스트층을 포토리소그래피 공정에서 노광 및 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 위상 시프트층을 패터닝함으로써 제조된다.
또한, 이 단층의 크롬계 위상 시프트층은, 질소(N2) 가스가 이산화탄소(CO2) 가스를 포함하는 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기 중에서 성막된다(특허문헌 1의 도 2의 샘플 No.1 내지 5를 참조). 이로 인해, 당해 위상 시프트층은, 크롬산화질화물(CrON)뿐만 아니라, 크롬 산화탄화질화물(CrOCN)로 형성되는 경우도 있다고 추정된다.
이러한 위상 시프트 마스크는, 다양한 노광기로부터 출력되는 다양한 파장의 노광광을 받는다.
예를 들어, 액정 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 경우, 포토리소그래피 공정에 사용되는 노광기로서, 예를 들어 i선(365nm), h선(405nm) 및 g선(436nm)에 각각 피크 강도를 갖는 복합 광을 출력하는 광원(초고압 UV 램프)을 구비한 것이 알려져 있다. 예를 들어, 최근의 액정 표시 장치의 대형화에 따라 사이즈가 확대되고 있는 마더 유리 기판의 주 표면 위에 위상 시프트 마스크의 마스크 패턴을 전사하는 경우의 노광광으로서, 그 복합 광을 사용하면, 광량을 모을 수 있고, 택트 타임의 단축화를 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 일반적으로, 어떤 파장의 광에 있어서, 어느 정도의 투과율을 나타내는 막은, 그 투과율을 포함하는 광학 특성이 파장에 의존하여 변화하는 것, 즉 파장 의존성을 가진다는 것이 알려져 있다.
위상 시프트막은, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 갖는 막이기 때문에, 그 성질상, 그 노광광에 있어서, 어느 정도의 투과율을 나타낸다. 이로 인해, 상기 지식에 의하면, 위상 시프트막은, 노광광에서의 투과율, 반사율 및 위상차에 파장 의존성이 존재하게 된다.
그리고 특허문헌 2에서는, 위상차 편차나 투과율 편차를 억제한 위상 시프트막을 갖는 포토마스크가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2011-13283호 공보 일본 특허 공개 제2012-230379호 공보
그러나, 상술한 특허문헌 1, 2에 구체적으로 기재되어 있는 위상 시프트막은, 모두 단층의 크롬계 위상 시프트막의 경우이었다. 따라서, 이러한 위상 시프트막 재료에 의해 얻어지는 위상 시프트 마스크를 사용해서, 예를 들어 콘택트 홀 직경이 2.5㎛나 2㎛와 같은 미세한 패턴을 전사하는 경우에, 노광광에서의 투과율 등의 파장 의존성이 충분하지 않거나, 또는, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상을 수직화할 수 없음으로써, 해상성이 충분히 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.
또한, 마스크 제작용의 묘화기나, 표시 장치 제조 시에 사용되는 노광기에는, 마스크에 설치된 얼라인먼트 마크를 인식하기 위해 얼라인먼트용 광원이 구비되어 있다. 얼라인먼트 광으로서, 예를 들어 파장 365 내지 700nm의 광이 사용되는데, 그 얼라인먼트 광에서의 투명 기판과 얼라인먼트 마크의 투과율의 차를 이용하여 얼라인먼트 마크를 검지한다. 얼라인먼트 광(파장 365 내지 700nm)에서의 투과율의 차가 클수록, 얼라인먼트의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상되기 때문에, 위상 시프트 마스크의 취급성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 그러나, 상술한 특허문헌 1, 2의 위상 시프트 마스크는, 취급성에 있어서 반드시 충분한 특성을 갖고 있다고는 할 수 없었다.
또한, 마스크 검사 장치로서, 예를 들어 파장 365nm 또는 546nm의 광을 출력하는 광원을 구비한 것이 알려져 있다. 그 마스크 검사 장치의 검사광에서의 투명 기판과 마스크 패턴의 반사율의 차나 투과율의 차를 이용하여, 마스크 패턴을 식별하는 것이 알려져 있다. 이러한 마스크 검사 장치를 사용하면, 예를 들어 마스크 패턴의 형상 불량 결함이나, 마스크 패턴 위의 부착 이물의 유무를 파악하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 상술한 특허문헌 1, 2의 위상 시프트 마스크는, 마스크 검사에서의 위상 시프트막의 광학 특성으로서 반드시 충분한 특성을 갖고 있다고는 할 수 없었다.
이 때문에, 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 노광광에 대한 각 광학 특성의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 위상 시프트막을 구비한, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크 및 그 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.
(구성 1) 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서,
투명 기판과,
해당 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막
을 구비하고,
상기 위상 시프트막은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하고,
상기 위상 시프트막은,
파장 365nm의 광에서의 투과율이, 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며,
파장 365nm의 광에서의 위상차가, 160도 이상 200도 이하의 범위이며,
파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내인
것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 2) 상기 위상 시프트막은,
파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20％ 이내인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 3) 상기 위상 시프트막은,
파장 365nm에서 부여되는 위상차와, 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차가 30도 이하인,
것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 4) 상기 위상 시프트막은,
파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이, 5％ 이상 45％ 이하인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 5) 상기 위상 시프트막은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의, 파장에 의존하는 변화량이 5％ 이내인 것을 특징으로 하는 구성 4에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 6) 상기 위상 시프트막은, 적어도 1층의 금속 실리사이드계 재료층과, 적어도 1층의 크롬계 재료층으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 7) 상기 금속 실리사이드계 재료층은, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화 질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물 및 금속 실리사이드의 산화탄화질화물 중 적어도 1종의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 8) 상기 크롬계 재료층은, 크롬의 질화물, 크롬의 산화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 탄화 질화물, 크롬의 산화탄화물 및 크롬의 산화탄화질화물 중 적어도 1종의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 구성 6에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 9) 상기 금속 실리사이드계 재료층의 막 두께는, 상기 크롬계 재료층의 막 두께보다 큰 것을 특징으로 하는, 구성 6에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 10) 상기 위상 시프트막 위에 형성된 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 11) 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크에 있어서,
투명 기판과,
해당 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막 패턴
을 구비하고,
상기 위상 시프트막 패턴은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하고,
상기 위상 시프트막 패턴은,
파장 365nm의 광에서의 투과율이, 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며,
파장 365nm의 파장광에서의 위상차가, 160도 이상 200도 이하의 범위이며,
파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내인,
것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
(구성 12) 상기 위상 시프트막 패턴은,
파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20％ 이내인 것을 특징으로 하는, 구성 11에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 13) 상기 위상 시프트막 패턴은,
파장 365nm에서 부여되는 위상차와, 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차가, 30도 이하인 것을 특징으로 하는, 구성 11 또는 12에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 14) 상기 위상 시프트막 패턴은,
파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이, 15％ 이상 30％ 이하인 것을 특징으로 하는, 구성 11 내지 13 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 15) 상기 위상 시프트막 패턴은,
파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의, 파장에 의존하는 변화량이 5％ 이내인 것을 특징으로 하는, 구성 14에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 16) 상기 위상 시프트막 패턴 위에 형성된 차광막 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는, 구성 11 내지 15 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 17) 상기 위상 시프트막 패턴의 아래에 형성된 차광막 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는, 구성 11 내지 16 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 18) 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 습식 에칭해서 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정
을 갖는 것을 특징으로, 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 19) 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 10에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 차광막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 습식 에칭해서 차광막 패턴을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막을 습식 에칭해서 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 20) 표시 장치의 제조 방법에 있어서,
기판 위에 레지스트막이 형성된 레지스트막 구비 기판에 대하여, 구성 11 내지 17 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크, 또는, 구성 18 또는 19에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크를, 상기 레지스트막에 대향하여 배치하는 위상 시프트 마스크 배치 공정과,
i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 노광광을 상기 위상 시프트 마스크에 조사하여, 상기 레지스트막을 노광하는 레지스트막 노광 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 의하면, 투명 기판과, 해당 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막을 구비하고 있다. 위상 시프트막은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함한다. 위상 시프트막은, 파장 365nm의 광에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며, 파장 365nm의 광에서의 위상차가 160도 이상 200도 이하의 범위이며, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내이다. 이러한 위상 시프트막은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위의 광에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다.
이로 인해, 당해 파장 범위의 노광광을 받았을 때에, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 해상도의 향상을 도모할 수 있는 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또한, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 하여, 해상도를 향상시켜, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있는 위상 시프트막 패턴으로의 패터닝이 가능한 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크에 의하면, 투명 기판과, 해당 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막 패턴을 구비하고 있다. 위상 시프트막 패턴은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함한다. 위상 시프트막 패턴은, 파장 365nm의 광에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며, 파장 365nm의 광에서의 위상차가 160도 이상 200도 이하의 범위이며, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내이다. 이러한 위상 시프트막 패턴은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위의 광에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다.
이로 인해, 당해 파장 범위의 노광광을 받았을 때에, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 할 수 있어, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있는 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 노광광에 대한 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크에 의하면, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 할 수 있어, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막 위에 형성된 차광막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 위상 시프트막 패턴 위에 형성된 차광막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 노광광에 대한 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이 위상 시프트 마스크에 의하면, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 차광막 패턴이 적층되어 있지 않은 위상 시프트막 패턴의 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 할 수 있어, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 위상 시프트 마스크 또는 상술한 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크를 사용하여 표시 장치를 제조함으로써, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 표시 장치를 제조할 수 있다. 또한, 표시 장치의 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 정확한 위치 정렬이 가능하게 되어, 표시 장치의 제조 수율도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도다.
도 4는 위상 시프트 마스크 블랭크(실시예 1, 2, 5, 6 및 9, 비교예 1 및 2)의 각 위상 시프트막의 투과율 스펙트럼이다.
도 5는 위상 시프트 마스크 블랭크(실시예 3, 4, 7, 8 및 9, 비교예 1 및 2)의 각 위상 시프트막의 투과율 스펙트럼이다.
도 6은 위상 시프트 마스크 블랭크(실시예 1, 2, 5, 6 및 9, 비교예 1 및 2)의 각 위상 시프트막의 반사율을 나타내는 반사율 스펙트럼이다.
도 7은 위상 시프트 마스크 블랭크(실시예 3, 4, 7, 8 및 9, 비교예 1 및 2)의 각 위상 시프트막 반사율을 나타내는 반사율 스펙트럼이다.
도 8은 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막의 광학 특성을 나타내는 표이다.
도 9는 위상 시프트 마스크(실시예 1, 3, 7 및 9, 비교예 2)를 통과한 광의 공간상의 시뮬레이션 결과(광 강도 분포)이다.
도 10은 위상 시프트 마스크(실시예 2, 4, 6 및 8, 비교예 1)를 통과한 광의 공간상의 시뮬레이션 결과(광 강도 분포)이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크, 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법, 및 이 위상 시프트 마스크를 사용한 표시 장치의 제조 방법을 상세하게 설명한다.
실시 형태 1.
실시 형태 1에서는, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 구성을 도시하는 단면도이다.
실시 형태 1에 의한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2) 위에 형성된 위상 시프트막(3)을 구비하고 있다. 또한, 위상 시프트막(3) 위에 차광막(4)을 형성한 구성이어도 된다. 또한, 위상 시프트막(3) 또는 차광막(4) 위에 레지스트막(5)을 형성한 구성이어도 된다.
투명 기판(2)은, 사용하는 노광광에 대하여 투광성을 갖는 것이다. 투명 기판(2)의 재료는, 사용하는 노광광에 대하여 투광성을 갖는 재료라면, 특별히 제한되지 않는다. 투광성을 갖는 재료로서, 예를 들어, 합성 석영 유리, 소다석회 유리, 무알칼리 유리를 들 수 있다.
위상 시프트막(3)은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하는 것이다. 위상 시프트막(3) 전체의 광학 특성은, 위상 시프트막(3)이 단층막을 포함하는 경우, 그 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료층을 구성하는 재료의 종류나 막 두께 등에 따라 결정되는 재료층의, 예를 들어 굴절률, 투과율 및 반사율 등의 광학 특성에 의해 정해지고, 위상 시프트막(3)이 적층막을 포함하는 경우, 그 위상 시프트막(3)을 구성하는 복수의 재료층을 구성하는 재료의 종류나 막 두께 등에 따라 결정되는 당해 광학 특성의 조합, 및 각 재료층의 적층순 및 적층 수 등의 구성에 의해 정해진다. 여기서, 위상 시프트막(3)이 단층막을 포함하는 경우에 있어서의 그 단층막이란, 단일한 재료로 형성된 막이다. 따라서, 단일한 재료를 포함하는 적층 구조의 막도 단층막이다. 또한, 위상 시프트막(3)이 적층막을 포함하는 경우에 있어서의 그 적층막이란, 단일한 재료 또는 동종의 재료로 형성된 막과, 이 막과는 상이한 재료로 형성된 막과의 조합에 의해 구성된 막이다.
이러한 위상 시프트막(3)은, 위상 시프트막(3)을 구성하는 재료층의 선택에 의해, 특정 파장의 광에서의 투과율이 이하와 같은 범위로 제어되고, 또한, 특정 파장의 광에서의 투과율 및 위상차가 이하와 같은 범위로 제어되고, 또한 특정한 파장 범위의 광에서의 투과율, 위상차 및 반사율의, 파장에 의존하는 변화량이 이하와 같은 범위로 억제된다.
구체적으로는, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm에서의 투과율(이하, T％(365)라고 하는 경우가 있음)이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이다. 이로 인해, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 강해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다. T％(365)가 3.5％ 미만이면, 원하는 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는데 필요한 투과광의 광량을 모으기가 곤란해진다. 또한, T％(365)가 8％를 초과하면, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 약해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 곤란해진다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량(이하, ΔT％(436-365)라고 하는 경우가 있음)이 5.5％ 이내이다. 당해 파장 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 강해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다. ΔT％(436-365)가 5.5％를 초과하면, i선(365nm) 이외의 피크 강도를 갖는 h선(405nm) 및 g선(436nm)의 투과광의 영향을 받아, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 약해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 곤란해진다. 또한, 위상 시프트막(3)은, g선(436nm)의 투과율이 10％ 미만인 경우, 특히 해상성이 향상되므로 바람직하다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm에서의 위상차(이하, P(365)라고 하는 경우가 있음)가 160도 이상 200도 이하의 범위이다. 이 때문에, 대략 180도 부근의 위상차를 얻을 수 있어, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘하는 것이 가능하게 된다. P(365)가 160도 미만인 경우나 200도를 초과하는 경우, 대략 180도 부근의 위상차를 얻을 수 없어, 위상 시프트 효과를 발휘하는 것이 곤란해진다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량(이하, ΔT％(700-365)라고 하는 경우가 있음)이 20％ 이내인 것이 바람직하다. 이 경우, 위상 시프트막(3)은, 당해 파장 범위에서도, 투과율의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 표시 장치 제조 시의 노광기에 있어서, 마스크에 설치된 얼라인먼트 마크의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 마스크 검사 장치에 있어서, 투명 기판과 마스크 패턴의 투과율의 차를 이용하여, 마스크 패턴을 식별하는 검사 장치인 경우, 마스크 패턴의 형상 불량 결함 등의 결함을 인식하기 쉬워지므로 바람직하다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm에서 부여되는 위상차와 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차(ΔP(365-436))가 30도 이하다. 당해 파장 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 더욱 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 강해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율(이하, R％(700-365)라고 하는 경우가 있음)이 5％ 이상 45％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(3)은 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율(R％(700-365))이 5％ 이상 45％ 이하며, 또한 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의, 파장에 의존하는 변화량(이하, ΔR％(700-365)라고 하는 경우가 있음)이 5％ 이내인 것이 바람직하다. 이 경우, 위상 시프트막(3)은, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막을 형성하고, 레이저 묘화기 등에 의해 패턴 묘화를 행할 때, 묘화에 사용하는 광과 그 반사광이 중첩됨으로써 발생하는 정재파의 영향을 받는 경우가 적다. 이로 인해, 패턴 묘화 시에 있어서, 위상 시프트막(3) 위의 레지스트 패턴 단면의 에지 부분의 조도를 억제할 수 있어, 패턴 정밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 패턴 묘화 시의 얼라인먼트의 취득이 용이하게 되고, 길이 치수(MMS) 측정에 의한 마스크 패턴 계측이 용이하게 되기 때문에, 마스크 패턴을 고정밀도로 인식하는 것이 가능하게 된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용해서 패턴 전사를 행하여 표시 장치를 제조하는 경우, 투명 기판과 얼라인먼트 마크의 반사율의 차를 이용하여 얼라인먼트 마크를 검지하는 경우에는, 마스크 얼라인먼트의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용해서 패턴 전사를 행하여 표시 장치를 제조하는 경우, 플레어 현상의 영향을 억제할 수 있으므로, 양호한 CD 특성을 얻을 수 있고, 해상도의 향상을 도모할 수 있어, 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있다.
이러한 광학 특성을 나타내는 위상 시프트막(3)은, 상술한 바와 같이, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막으로 구성되어 있다.
소정의 파장 범위에서, 위상 시프트막(3)의 투과율, 위상차, 반사율의 파장 의존성을 억제하기 위해서, 더욱 바람직하게는, 광학 특성이 상이한 복수의 재료층으로 구성되는 적층막으로 하는 것이 좋다. 광학 특성이 상이한 복수의 재료층으로서는, 적어도 1층의 금속 실리사이드계 재료층과, 적어도 1층의 크롬계 재료층으로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 이 경우에 있어서, 위상 시프트막(3) 전체의 광학 특성은, 금속 실리사이드계 재료층이나 크롬계 재료층을 구성하는 재료의 종류나 막 두께 등에 따라 결정되는 당해 각 재료층의, 예를 들어 굴절률, 투과율 및 반사율 등의 광학 특성의 조합, 및 당해 각 재료층의 적층순 및 적층 수 등의 구성에 의해 정해진다.
구체적으로는, 위상 시프트막(3)은, 투명 기판(2) 위에 형성된 금속 실리사이드계 재료층과, 이 금속 실리사이드계 재료층 위에 형성된 크롬계 재료층으로 구성되는 2층 구조를 갖는 적층막으로 할 수 있다. 또한, 그 크롬계 재료층 위에 형성된 2층째의 금속 실리사이드계 재료층으로 구성되는 3층 구조를 갖는 적층막으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 크롬계 재료층이나 금속 실리사이드계 재료층을 또한 적층하여, 위상 시프트막(3)을 4층 이상으로 할 수도 있다.
또한, 위상 시프트막(3)은, 투명 기판(2) 위에 형성된 크롬계 재료층과, 이 크롬계 재료층 위에 형성된 금속 실리사이드계 재료층으로 구성되는 2층 구조를 갖는 적층막으로 할 수 있다. 또한, 그 금속 실리사이드계 재료층 위에 형성된 2층째의 크롬계 재료층으로 구성되는 3층 구조를 갖는 적층막으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 금속 실리사이드계 재료층이나 크롬계 재료층을 또한 적층하여, 위상 시프트막(3)을 4층 이상으로 할 수도 있다.
이와 같은 구성의 위상 시프트막(3)은, 소정의 파장 범위에서의 투과율, 위상차, 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다. 이로 인해, 당해 파장 범위의 노광광을 받았을 때에, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있어, 해상도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 위상 시프트막(3)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료층 및 크롬계 재료층은, 모두 각각 1층으로 형성된 것일 수도 있고, 또는, 복수의 층으로 형성된 것일 수도 있다. 금속 실리사이드계 재료층 및 크롬계 재료층을 각각 복수의 층으로 형성하는 경우, 각 재료층의 각 층을 구성하는 재료는, 층마다 상이할 수도 있고, 또는, 각 층 모두 동일해도 된다.
위상 시프트막(3)을, 적어도 1층의 금속 실리사이드계 재료층과, 적어도 1층의 크롬계 재료층으로 구성하는 경우에 있어서, 투명 기판(2)측에 형성되는 위상 시프트막(3)의 최하층으로서는, 크롬계 재료층으로 하는 것이, 투과율, 위상차, 반사율의 파장 의존성의 억제 효과, 및 위상 시프트막(3)을 패터닝할 때의 투명 기판(2)에 대한 대미지 억제의 점에서 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막(5)을 형성하는 경우에 있어서, 위상 시프트막(3)의 최상층으로서는, 크롬계 재료층으로 하는 것이, 레지스트막의 밀착성이 향상되고, 위상 시프트막(3)의 패턴 형상을 수직화할 수 있는 점에서 바람직하다.
이러한 위상 시프트막(3)의 막 두께는, 그 위상 시프트 효과를 발휘하기 위해 필요해지는, 노광광에 있어서 부여되는 원하는 위상차, 노광광에서의 원하는 투과율이나 반사율을 얻기 위해서, 위상 시프트막(3)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료층이나 크롬계 재료층의 각 형성 재료, 적층순, 막 두께 등에 따라 적절히 결정된다.
또한, 위상 시프트막(3)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료층의 두께는, 그 금속 실리사이드계 재료층, 또는 금속 실리사이드계 재료층, 및 그 아래 또는 위에 형성되는 크롬계 재료층과의 조합에 있어서, 위상 시프트막(3)이 원하는 위상차나 투과율을 나타내는 것을 고려하여 적절히 결정된다. 위상 시프트막(3)에서의 금속 실리사이드계 재료층의 두께는, 예를 들어 90nm 이상 140nm 이하의 범위인 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 위상 시프트막(3)이, 적어도 금속 실리사이드계 재료층과 크롬계 재료층을 갖는 구성인 경우에, 크롬계 재료층의 두께는, 그 크롬계 재료층의 아래 또는 위에 형성되는 금속 실리사이드계 재료층과의 조합에 있어서, 위상 시프트막(3)이 원하는 위상차나 투과율을 나타내는 것을 고려하여 적절히 결정되며, 예를 들어 2.5nm 이상 15nm 이하의 범위인 것이 바람직하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 크롬계 재료층을 2.5nm 미만의 두께로 성막하는 것이 실질적으로 곤란하다. 또한, 15nm를 초과하는 두께로 크롬계 재료층을 성막하면, 투과율이 저하되어, 예를 들어 파장 365nm에서의 위상 시프트막(3)의 투과율이 3.5％를 하회할 가능성이 있다.
금속 실리사이드계 재료층을 구성하는 금속 실리사이드계 재료는, 금속과 규소(Si)를 포함하는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 금속 실리사이드계 재료층을 구성하는 금속과 규소(Si)의 조성은, 위상 시프트막(3) 전체의 광학 특성의 관점에서 조정한다. 금속과 규소의 비율은, 금속의 종류나 금속 실리사이드계 재료층에 요구되는 광학 특성에 따라 적절히 선택되며, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하가 바람직하다.
금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 등의 전이 금속을 들 수 있다. 금속 실리사이드계 재료층을 구성하는 금속 실리사이드계 재료로서, 예를 들어, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물 및 금속 실리사이드의 산화탄화질화물 중 적어도 1종의 재료를 들 수 있다.
본 발명과 같은 표시 장치 제조용에 사용되는 위상 시프트 마스크 블랭크는 일반적으로, 한 변이 350mm 이상인 대형의 위상 시프트 마스크 블랭크이기 때문에, 위상 시프트 마스크 제작에서는 습식 에칭이 채용되고 있다. 또한, 대형의 위상 시프트 마스크에서의 결함 수정의 관점에서도, 위상 시프트 마스크 블랭크에서의 위상 시프트막의 결함 품질에 있어서, 어떤 품질 이상의 것이 요구되고 있다. 위상 시프트막의 결함 품질과, 습식 에칭에 의한 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 제어성, 위상 시프트막의 투과율, 위상차의 제어성의 관점에서, 금속 실리사이드계 재료는, 질소를 포함하는 재료로 하는 것이 바람직하다. 금속 실리사이드계 재료로서는, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화질화물이 바람직하고, 특히, 금속 실리사이드의 질화물이 바람직하다.
위상 시프트막 패턴의 단면 형상이 수직으로 제어되고 있으면, 위상 시프트막 패턴과 투명 기판의 패턴 경계 부분에 대하여 충분한 콘트라스트를 취할 수 있으므로, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 하기 쉬워진다.
이하, 금속 실리사이드계 재료를 구체적으로 든다.
몰리브덴실리사이드(MoSi)의 경우에는, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 질화물, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 산화물, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 산화질화물, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 탄화질화물, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 산화탄화물, 몰리브덴실리사이드(MoSi)의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
탄탈륨실리사이드(TaSi)의 경우에는, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 질화물, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 산화물, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 산화질화물, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 탄화질화물, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 산화탄화물, 탄탈륨실리사이드(TaSi)의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
텅스텐실리사이드(WSi)의 경우에는, 텅스텐실리사이드(WSi)의 질화물, 텅스텐실리사이드(WSi)의 산화물, 텅스텐실리사이드(WSi)의 산화질화물, 텅스텐실리사이드(WSi)의 탄화질화물, 텅스텐실리사이드(WSi)의 산화탄화물, 텅스텐실리사이드(WSi)의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
티타늄실리사이드(TiSi)의 경우에는, 티타늄실리사이드(TiSi)의 질화물, 티타늄실리사이드(TiSi)의 산화물, 티타늄실리사이드(TiSi)의 산화질화물, 티타늄실리사이드(TiSi)의 탄화질화물, 티타늄실리사이드(TiSi)의 산화탄화물, 티타늄실리사이드(TiSi)의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
또한, 이러한 금속 실리사이드계 재료에는, 상술한 바와 같이, 습식 에칭에 의한 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 제어성의 관점에서, 금속 실리사이드계 재료층의 습식 에칭 속도를 느리게 하는 성분이 포함되어 있는 것이 바람직하다. 금속 실리사이드계 재료층의 습식 에칭 속도를 느리게 하는 성분으로서, 예를 들어 상술한 질소(N)를 들 수 있다. 이 경우, 금속 실리사이드계 재료층을 구성하는 금속과 규소(Si)와 질소의 조성은, 위상 시프트막(3) 전체의 광학 특성의 관점에서 조정한다. 질소를 포함하는 경우의 질소 함유량은, 25원자％ 이상 55원자％ 이하, 더욱 바람직하게는 30원자％ 이상 50원자％ 이하가 바람직하다. 또한, 금속 실리사이드계 재료에는, 본 발명의 효과를 일탈하지 않는 범위에서, 상기에 예로 든 것 이외의 원소가 포함되어도 된다.
크롬계 재료층을 구성하는 크롬계 재료로서, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C)에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 크롬 화합물을 사용한다. 크롬 화합물로서는, 예를 들어 크롬(Cr)의 질화물, 크롬의 산화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 탄화질화물, 크롬의 산화탄화물 및 크롬의 산화탄화질화물 중 적어도 1종의 재료를 들 수 있다.
이러한 크롬계 재료 중, 크롬의 질화물, 또는, 크롬의 산화질화물은, 투과율의 파장 의존성을 제어하기 쉬운 점에서 바람직하다.
또한, 크롬계 재료에는, 본 발명의 효과를 일탈하지 않는 범위에서, 상기에 예로 든 것 이외의 원소가 포함되어 있어도 된다.
또한, 상술에서 설명한 바와 같이, 실시 형태 1에 의한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2) 위에 형성된 위상 시프트막(3)과, 이 위상 시프트막(3) 위에 차광막(4)을 형성한 구성이어도 된다.
차광막(4)은, 1층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성될 경우 중 어느 것이어도 된다.
차광막(4)이 복수의 층으로 구성되는 경우에는, 예를 들어 위상 시프트막(3)측에 형성되는 차광층과 차광층 위에 형성되는 반사 방지층으로 구성되는 2층 구조를 갖는 경우나, 위상 시프트막(3)과 접하도록 형성되는 절연층과 절연층 위에 형성되는 차광층과 차광층 위에 형성되는 반사 방지층으로 구성되는 3층 구조를 갖는 경우가 있다.
차광층은, 1층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성되는 경우 중 어느 것이어도 된다. 차광층으로서, 예를 들어 크롬질화막(CrN), 크롬탄화막(CrC), 크롬탄화질화막(CrCN), 몰리브덴실리사이드막(MoSi), 몰리브덴실리사이드질화막(MoSiN) 등을 들 수 있다.
반사 방지층은, 1층으로 구성되는 경우 및 복수의 층으로 구성되는 경우 중 어느 것이어도 된다. 반사 방지층으로서, 예를 들어 크롬산화질화막(CrON), 몰리브덴실리사이드산화막(MoSiO), 몰리브덴실리사이드산화질화막(MoSiON) 등을 들 수 있다.
절연층은, 예를 들어 Cr을 50원자％ 미만 포함하는 CrCO 또는 CrOCN으로 구성되고, 10nm 이상 50nm 이하의 두께를 갖는다. 금속 실리사이드계 재료층을 최표층에 갖는 위상 시프트막(3) 위에 크롬계 재료로 구성되는 차광막(4)을 형성한 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우에 있어서, 크롬계 재료로 구성되는 차광막(4)을 습식 에칭할 때, 금속 실리사이드계 재료층을 최표층에 갖는 위상 시프트막(3)으로부터 금속 이온이 용출된다. 그때, 전자가 발생한다. 위상 시프트막(3)과 접하도록 절연층을 형성하는 경우, 위상 시프트막(3)으로부터 금속 이온이 용출될 때에 발생한 전자가 차광막에 공급되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 차광막(4)을 습식 에칭할 때의 면 내에서의 에칭 속도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 차광막(4)으로서는, 크롬탄화막(CrC)의 차광층과 크롬산화질화막(CrON)의 반사 방지층의 조합, 또는, 몰리브덴실리사이드막(MoSi)의 차광층과 몰리브덴실리사이드산화질화막(MoSiON)의 반사 방지층의 조합이 바람직하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구성을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크(1)에서의 위상 시프트막(3), 차광막(4)은, 공지된 성막 방법에 의해 형성할 수 있다. 성막 방법으로서는, 일반적으로 스퍼터링법을 들 수 있다. 스퍼터링 장치로서는, 클러스터형의 스퍼터링 장치, 인라인형의 스퍼터링 장치 중 어느 것이어도 상관없다.
위상 시프트막(3)이나 차광막(4)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료층이나 크롬계 재료층은, 예를 들어 이하와 같은 스퍼터링 타겟, 스퍼터 가스 분위기에 의해 성막할 수 있다.
이러한 위상 시프트막(3)이나 차광막(4)을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우, 위상 시프트막 패턴 위에 위상 시프트막 패턴보다 좁은 차광막 패턴을 설치함으로써, 예를 들어 노광광의 위상을 대략 180도 바꾸는 위상 시프트부를, 차광막 패턴이 적층되어 있지 않은 위상 시프트막 패턴의 부분에 의해 구성하고, 차광부를, 위상 시프트막 패턴과 차광막 패턴이 적층되어 있는 부분에 의해 구성하고, 광투과부를, 투명 기판(2)이 노출되어 있는 부분에 의해 구성한 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.
금속 실리사이드계 재료층의 성막에 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, 금속과 규소(Si)를 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 금속 실리사이드, 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물 및 금속 실리사이드의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
금속 실리사이드계 재료층의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 및 산소(O2) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스의 혼합 가스를 포함한다.
상술한 스퍼터링 타겟의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스의 종류와의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스와의 혼합 비율은, 금속 실리사이드계 재료층을 구성하는 금속 실리사이드계 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 결정된다.
크롬계 재료층의 성막에 사용되는 스퍼터링 타겟으로서는, 크롬(Cr) 또는 크롬 화합물을 포함하는 것이 선택된다. 구체적으로는, 크롬(Cr), 크롬의 질화물, 크롬의 산화물, 크롬의 탄화물, 크롬의 산화질화물, 크롬의 탄화질화물, 크롬의 산화탄화물 및 크롬의 산화탄화질화물을 들 수 있다.
크롬계 재료층의 성막 시에 있어서의 스퍼터 가스 분위기는, 질소(N2) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스, 산소(O2) 가스, 탄화수소계 가스 및 불소계 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및 크세논(Xe) 가스를 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스의 혼합 가스를 포함한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스를 들 수 있다.
상술한 스퍼터링 타겟의 형성 재료와 스퍼터 가스 분위기의 가스의 종류와의 조합이나, 스퍼터 가스 분위기 중의 활성 가스와 불활성 가스와의 혼합 비율은, 크롬계 재료층을 구성하는 크롬계 재료의 종류나 조성에 따라 적절히 결정된다.
상술에서 설명한 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 투명 기판(2)과, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 형성된, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막으로 구성되는 위상 시프트막(3)을 구비하고 있다. 위상 시프트막(3)은, 상술한 바와 같이, 파장 365nm의 광에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며, 파장 365nm의 광에서의 위상차가 160도 이상 200도 이하의 범위이며, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내이다. 이 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위의 광에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다.
이로 인해, 당해 파장 범위의 노광광을 받았을 때에, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있어, 해상도의 향상을 도모할 수 있는 위상 시프트막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또한, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 해서, 해상도를 향상시켜, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있는 위상 시프트막 패턴으로의 패터닝이 가능한 위상 시프트막(3)을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 위상 시프트막(3)의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20％ 이내인 경우, 당해 파장 범위에서도, 위상 시프트막(3)의 투과율의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 표시 장치 제조 시의 노광기에 있어서, 마스크에 설치된 얼라인먼트 마크의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 마스크 검사 장치에 있어서, 투명 기판과 마스크 패턴의 투과율의 차를 이용하여, 마스크 패턴을 식별하는 검사 장치인 경우, 마스크 패턴의 형상 불량 결함 등의 결함을 인식하기 쉬워진다.
또한, 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 파장 365nm에서 부여되는 위상차와 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차가 30도 이하인 경우, 당해 파장 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 더욱 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 강해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 위상 시프트막(3)의 반사율이 5％ 이상 45％ 이하고, 더욱 바람직한 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)는, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 위상 시프트막(3)의 반사율이 5％ 이상 45％ 이하고, 또한, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의, 파장에 의존하는 변화량이 5％ 이내인 경우, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트막을 형성하고, 레이저 묘화기 등에 의해 패턴 묘화를 행할 때, 묘화에 사용하는 광과 그 반사광이 중첩됨으로써 발생하는 정재파의 영향을 받는 경우가 적다. 이로 인해, 패턴 묘화 시에 있어서, 위상 시프트막(3) 위의 레지스트 패턴 단면의 에지 부분의 조도를 억제할 수 있어, 패턴 정밀도를 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 패턴 묘화 시의 얼라인먼트의 취득이 용이하게 되어, 길이 치수(MMS) 측정에 의한 마스크 패턴 계측이 용이하게 되기 때문에, 마스크 패턴을 고정밀도로 인식하는 것이 가능하게 된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용해서 패턴 전사를 행하여 표시 장치를 제조하는 경우, 투명 기판과 얼라인먼트 마크의 반사율의 차를 이용하여 얼라인먼트 마크를 검지하는 경우에는, 마스크 얼라인먼트의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용한 패턴 전사를 행하여 표시 장치를 제조하는 경우, 플레어 현상의 영향을 억제할 수 있으므로, 양호한 CD 특성을 얻을 수 있고, 해상도의 향상을 도모할 수 있어, 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 1의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1), 및 후술하는 실시 형태 2의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크(30)는, 등배 노광의 프로젝션 노광에 사용되는 위상 시프트 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크에 특히 효과를 발휘한다. 특히, 그 노광 환경으로서는, 개구수(NA)는, 바람직하게는 0.06 내지 0.15, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.10이며, 코히어런스 팩터(σ)는 바람직하게는 0.5 내지 1.0이다.
실시 형태 2.
실시 형태 2에서는, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 대해서, 도 2, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 3은, 위상 시프트막(3) 위에 차광막(4)을 형성한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도다. 도 2와 도 3에서, 도 1과 동일한 구성 요소에는 동일 부호를 붙이고 중복 설명을 생략한다.
실시 형태 2에 의한 위상 시프트 마스크(30)는, 투명 기판(2)과, 이 투명 기판(2) 위에 형성된 위상 시프트막 패턴(3')을 구비하고 있다(도 2의 (a), 이하, 제1 타입의 위상 시프트 마스크라고도 함). 또한, 위상 시프트막 패턴(3') 위에 차광막 패턴(4')을 형성한 구성이어도 된다(도 2의 (b), 이하, 제2 타입의 위상 시프트 마스크라고도 함). 또한, 위상 시프트막 패턴(3')의 아래에 차광막 패턴(4')을 형성한 구성이어도 된다(도 2의 (c), 이하, 제3 타입의 위상 시프트 마스크라고도 함).
제1 타입의 위상 시프트 마스크(30)는, 위상 시프트막 패턴(3')으로 구성되는 위상 시프트부와, 투명 기판(2)이 노출되어 있는 부분으로 구성되는 광투과부에 의해 구성된다.
제2, 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)는, 위상 시프트막 패턴(3') 위, 또는 아래에 차광막 패턴(4')이 형성되어 있지 않은 위상 시프트막 패턴(3')의 부분의 위상 시프트부와, 위상 시프트막 패턴(3') 위, 또는 아래에 차광막 패턴(4')이 형성된 적층 부분의 차광부와, 투명 기판(2)이 노출되어 있는 부분이 광투과부에 의해 구성된다. 제2, 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)는, 위상 시프트부를 투과한 노광광에 의한 피전사체에 형성된 레지스트막의 막 감소를 방지할 수 있다.
상술한 제1 타입, 제2 타입 또는 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서, 위상 시프트막 패턴(3')은, 금속과 규소와, 질소 및/또는 산소 중 어느 하나의 원소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하는 것이다. 위상 시프트막 패턴(3') 전체의 광학 특성은, 위상 시프트막 패턴(3')이 단층막을 포함하는 경우, 그 위상 시프트막 패턴(3')을 구성하는 재료층을 구성하는 재료의 종류나 막 두께 등에 의해 결정되는 각 재료층의, 예를 들어 굴절률, 투과율 및 반사율 등의 광학 특성에 의해 정해지고, 위상 시프트막 패턴(3')이 적층막을 포함하는 경우, 그 위상 시프트막 패턴(3')을 구성하는 복수의 재료층을 구성하는 재료의 종류나 막 두께 등에 의해 결정되는 당해 광학 특성의 조합, 및 각 재료층의 적층순 및 적층 수 등의 구성에 의해 정해진다.
이러한 위상 시프트막 패턴(3')은, 위상 시프트막 패턴(3')을 구성하는 재료층의 조합에 의해, 특정 파장의 광에서의 투과율이 이하와 같은 범위로 제어되고, 또한, 특정 파장의 광에서의 투과율 및 위상차가 이하와 같은 범위로 제어되고, 또한 특정한 파장 범위의 광에서의 투과율, 위상차 및 반사율의, 파장에 의존하는 변화량이 이하와 같은 범위로 억제된다.
구체적으로는, 위상 시프트막 패턴(3')은, 파장 365nm에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며, 파장 365nm에서의 위상차가, 160도 이상 200도 이하의 범위이며, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내이다. 이러한 위상 시프트막 패턴(3')은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위의 광에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다.
이로 인해, 위상 시프트막 패턴(3')이, 당해 파장 및 당해 파장 범위의 광을 받았을 때에, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 할 수 있으므로, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있는 위상 시프트막 패턴(3')을 구비한 위상 시프트 마스크(30)를 얻을 수 있다. 이 위상 시프트 마스크(30)는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.
또한, 상술한 제1 타입, 제2 타입 또는 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서, 위상 시프트막 패턴(3')이, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20％ 이내인 경우, 당해 파장 범위에서도, 투과율의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 표시 장치 제조 시의 노광기에 있어서, 마스크에 설치된 얼라인먼트 마크의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 마스크 검사 장치에 있어서, 투명 기판과 마스크 패턴의 투과율의 차를 이용하여, 마스크 패턴을 식별하는 검사 장치인 경우, 마스크 패턴의 형상 불량 결함 등의 결함을 인식하기 쉬워진다.
또한, 상술한 제1 타입, 제2 타입 또는 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서, 위상 시프트막 패턴(3')이, 파장 365nm에서 부여되는 위상차와 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차(ΔP(365-436))가 30도 이하인 경우, 당해 파장 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제되어 있으므로, 더욱 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사가 강해져, 해상도의 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상술한 제1 타입, 제2 타입 또는 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)에 있어서, 위상 시프트막 패턴(3')이, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이 5％ 이상 45％ 이하, 또한, 위상 시프트막 패턴(3')이, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이 5％ 이상 45％ 이하고, 또한 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의, 파장에 의존하는 변화량(ΔR％(700-365))이 5％ 이내인 경우에, 길이 치수(MMS) 측정에 의한 마스크 패턴 계측이 용이하게 되기 때문에, 마스크 패턴을 고정밀도로 인식하는 것이 가능하게 된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용하여 패턴 전사를 행해서 표시 장치를 제조하는 경우, 투명 기판과 얼라인먼트 마크의 반사율의 차를 이용하여 얼라인먼트 마크를 검지하는 경우에는, 마스크 얼라인먼트의 인식이 용이하게 되어, 얼라인먼트 정밀도가 향상된다. 또한, 위상 시프트 마스크를 사용하여 패턴 전사를 행하여 표시 장치를 제조하는 경우, 플레어 현상의 영향을 억제할 수 있으므로, 양호한 CD 특성을 얻을 수 있고, 해상도의 향상을 도모할 수 있어, 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있다.
이어서, 도 3을 사용하여 실시의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 3에 도시하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 상술한 제1 타입, 제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 제조 방법이다.
제1 타입, 제2 타입의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 우선, 실시 형태 1에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 차광막(4) 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정을 행한다.
상세하게는, 이 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 우선, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 차광막(4) 위에 레지스트막(5)을 형성한다. 그 후, 레지스트막(5)에 대하여 소정의 사이즈의 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트막(5)을 소정의 현상액으로 현상하고, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(5')을 형성한다.
레지스트막(5)에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.
이어서, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 하여 차광막(4)을 습식 에칭해서 차광막 패턴(4')을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정을 행한다.
차광막(4)을 습식 에칭하는 에칭액은, 차광막(4)을 형성하는 크롬계 재료나 금속 실리사이드계 재료를 선택적으로 에칭할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 차광막(4)의 형성 재료가 크롬계 재료인 경우에는, 예를 들어 질산 제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 또한, 차광막(4)의 형성 재료가 금속 실리사이드계 재료인 경우에는, 예를 들어 불화수소산, 규불화수소산 및 불화수소암모늄에서 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산에서 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 구체적으로는, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 에칭액을 들 수 있다.
이어서, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(5')을 박리한 후, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이, 차광막 패턴(4')을 마스크로 하여 위상 시프트막(3)을 습식 에칭해서 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행한다.
위상 시프트막(3)을 습식 에칭하는 에칭액은, 위상 시프트막(3)을 구성하는 크롬계 재료층 및 금속 실리사이드계 재료층을 각각 선택적으로 에칭할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 크롬계 재료층을 습식 에칭하는 에칭액으로서, 질산 제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 또한, 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하는 에칭액으로서, 불화수소산, 규불화수소산 및 불화수소암모늄에서 선택된 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산 및 황산에서 선택된 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬계 재료층이 형성된 위상 시프트막(3)의 경우, 크롬계 재료층을 습식 에칭할 때, 그 하층의 금속 실리사이드계 재료층으로부터 금속 이온이 용출되어, 전자가 크롬계 재료층에 공급되어, 크롬계 재료층의 습식 에칭이 느려진다는 현상이 발생한다. 그러나, 크롬계 재료층 위에 금속 실리사이드계 재료층이 형성된 위상 시프트막(3)의 경우, 그러한 현상은 발생하지 않는다. 이로 인해, 위상 시프트막(3)을 습식 에칭할 때의 면 내에서의 에칭 속도를 균일하게 할 수 있다.
이어서, 위상 시프트막 패턴(3')으로 구성되는 위상 시프트부와, 투명 기판(2)이 노출되어 있는 부분으로 구성되는 광투과부를 갖는 타입의 위상 시프트 마스크(30)(제1 타입의 위상 시프트 마스크)를 제조하는 경우에는, 위상 시프트막 패턴 형성 공정 후, 도 3의 (f)에 도시한 바와 같이, 차광막 패턴(4')을 박리한다.
또한, 위상 시프트막 패턴(3') 위에 위상 시프트막 패턴(3')보다 좁은 차광막 패턴(4')이 설치되고, 차광막 패턴(4')이 적층되어 있지 않은 위상 시프트막 패턴(3')의 부분으로 구성되는 위상 시프트부와, 위상 시프트막 패턴(3')과 차광막 패턴(4')이 적층되어 있는 부분으로 구성되는 차광부와, 투명 기판(2)이 노출되어 있는 부분으로 구성되는 광투과부를 갖는 타입의 위상 시프트 마스크(30)(제2 타입의 위상 시프트 마스크)를 제조하는 경우에는, 위상 시프트막 패턴 형성 공정 후, 도 3의 (g)에 도시한 바와 같이, 차광막 패턴(4')을, 위상 시프트막 패턴(3')보다 좁은 소정의 패턴으로 패터닝한다.
이러한 레지스트 패턴 형성 공정과, 차광막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정에 의해, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크(30)가 제조된다.
또한, 상술한 제1 타입, 제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 제조 방법은, 상술한 방법에 한정되지 않는다. 제1 타입의 위상 시프트 마스크(30)에서는, 실시 형태 1에 의한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)로서, 차광막(4)이 형성되어 있지 않은 구성의 것을 사용하여, 위상 시프트막(3) 위에 레지스트 패턴(5')을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정을 행하고, 그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 위상 시프트막(3)을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행하고, 마지막으로 레지스트 패턴(5')을 박리하여, 제1 타입의 위상 시프트 마스크(30)를 얻을 수 있다.
또한, 실시 형태 2의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조한다. 이로 인해, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있고, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사를 강하게 할 수 있어, 양호한 CD 특성을 갖는 원하는 전사 패턴 형상을 얻을 수 있는 위상 시프트막 패턴(3')을 구비한 위상 시프트 마스크(30)를 제조할 수 있다.
또한, 상술에서는, 제1 타입, 제2 타입의 위상 시프트 마스크(30)의 제조 방법에 대하여 설명했지만, 주 표면 위의 일부에 차광막 패턴이 이미 형성된 투명 기판(2)의 주 표면 위에 위상 시프트막 패턴(3')을 형성한 위상 시프트 마스크(30)(제3 타입의 위상 시프트 마스크)에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 위상 시프트막 패턴(3')이, 주 표면 위의 일부에 이미 형성된 차광막 패턴(4')을 덮도록, 또는, 차광막 패턴(4')이 형성되어 있지 않은 주 표면 위에 형성됨으로써, 그 차광막 패턴과 위상 시프트막 패턴(3')이 적층되어 있지 않은 부분을 위상 시프트부로 할 수 있어, 그 위상 시프트부에 있어서, 위상 시프트 효과를 발휘할 수 있다.
이러한, 주 표면 위의 일부에 차광막 패턴(4')이 이미 형성된 투명 기판(2)의 주 표면 위에 위상 시프트막 패턴(3')을 형성한 제3 타입의 위상 시프트 마스크(30)는, 예를 들어 투명 기판(2)의 주 표면 위에 스퍼터링에 의해 차광막을 형성하는 차광막 형성 공정과, 이 차광막 형성 공정 후에, 습식 에칭에 의해, 그 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과, 이 차광막 패턴 형성 공정 후에, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 그 차광막 패턴을 덮도록 위상 시프트막(3)을 형성하는 위상 시프트막 형성 공정과, 이 위상 시프트막 형성 공정 후에, 습식 에칭에 의해, 그 위상 시프트막(3)을 패터닝하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정에 의해 제조된다.
실시 형태 3.
실시 형태 3에서는, 실시 형태 2에 의한 위상 시프트 마스크를 사용한, 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다.
실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에서는, 우선, 기판 위에 레지스트막이 형성된 레지스트막 구비 기판에 대하여, 실시 형태 2에 설명한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크(30) 또는 실시 형태 2에 설명한 표시 장치 제조용의 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 300nm 이상 700nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광이다. 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 광이다. 노광광에 사용되는 복합 광에서의 i선, h선 및 g선의 강도비는, 표시 장치의 제조에 따라, i선:h선:g선의 강도 비율을 1:1:1이나 2:1:1 등, 적절히 변경할 수 있다.
이 실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 2에서 설명한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크(30), 또는, 실시 형태 2에서 설명한 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크(30)를 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.
또한, 이하에서, 합성 석영 유리 기판의 약칭을 QZ로 한다. 또한, QZ/A/B/C라 표기했을 때는, QZ 위에 A층, B층, C층이 이 순서대로 성막된 구성인 것을 나타내는 것으로 한다.
실시예 1.
실시예 1에서는, QZ/CrON/MoSiN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
상술한 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 제조하기 위해서, 우선, 투명 기판(2)으로서, 3345사이즈(330mm×450mm×5mm)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟과, 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하여, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 30sccm, NO: 30sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 4.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 성막하였다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 몰리브덴실리사이드 타겟 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 크롬계 재료층 위에 성막하였다. 또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 원하는 막 두께 120nm를 얻기 위해 동일한 조건에서 복수 회 적층하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 히타치 하이테크놀로지사 제조의 분광 광도계 U-4100에 의해 투과율을 측정하고, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 위상차를 측정하였다. 이하의 실시예, 비교예에서, 투과율이나 위상차의 측정에는, 각각 동일한 장치를 사용하였다. 또한, 이하의 실시예, 비교예에서의 투과율의 값은, 모두 Air 기준의 값이다.
위상 시프트막(3)의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 기판 홀더(도시하지 않음)에 세트된 6025사이즈(152mm×152mm)의 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층과 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층으로 구성된 적층 구조의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)이 성막된 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을 사용하였다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 1의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 1의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. 파장 365nm에서의 투과율(이하, T％(365)라고도 함)은 4.41％이며, ΔT％(436-365)는 3.91％이었다. 이로 인해, 실시예 1의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 13.35％이었다. 이로 인해, 실시예 1의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. 파장 365nm에서 부여되는 위상차(이하, P(365)라고도 함)는 181.7도이며, ΔP(365-436)는 28.7도이었다. 이로 인해, 실시예 1의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 히타치 하이테크놀로지사 제조의 분광 광도계 U-4100에 의해 반사율을 측정하였다. 이하의 실시예, 비교예 및 참고예에서, 반사율의 측정에는, 동일한 장치를 사용하였다.
그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 1의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 1의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율(이하, R％(700-365)라고도 함)은 17.9％ 이상 22.4％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 4.5％이었다. 이로 인해, 실시예 1의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크(30)를 제조하기 위해서, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 위에 레지스트 도포 장치를 사용하여 레지스트 재료를 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000nm의 레지스트막(5)을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 레지스트막(5)을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 위상 시프트막(3) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴(도시하지 않음)을 갖는 레지스트 패턴(5')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 질산 제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 박리하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
상술한 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 위상 시프트 효과에 대해서 시뮬레이션을 행하였다. 시뮬레이션은, 개구수(NA)=0.1, 코히어런스 팩터(σ)=0.5, 노광광으로서, i선(365nm), h선(405nm) 및 g선(436nm)을 포함하고, i선:h선:g선=2:1:1의 광 강도비를 갖는 복합 광으로 하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 결과(광 강도 분포)를 도 9에 나타내었다.
도 9의 횡축은, 피전사체 위의 레지스트막에 전사되는 콘택트 홀 패턴의 콘택트 홀 중심으로부터의 위치(㎛)이며, 종축은, 강도비(위상 시프트 마스크로부터 투과되는 최대 광량을 1로 했을 때의 강도비)이다. 도 9의 광 강도 분포 곡선은, 콘택트 홀 중심에서 투과광의 광 강도가 피크가 되고, 그 중심으로부터 이격됨에 따라서 투과광의 광 강도가 서서히 낮아진다. 도 9의 광 강도 분포 곡선에 있어서, 피크 강도를 나타내는 콘택트 홀 중심으로부터 ±1㎛의 위치가, 피전사체 위의 레지스트막에 형성되는 2.0㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴의 경계 부분(콘택트 홀 패턴의 직선 부분)에 상당한다. 이 패턴 경계 부분에서의 광 강도 경사는, 패턴 경계 부분의 근방의 광 강도의 차로부터 얻을 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사(해상도)는 0.446이었다. 이로 인해, 실시예 1의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내어, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 2.
실시예 2에서는, QZ/CrN/MoSiN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟과, 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하여, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬질화물(CrN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 4.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 성막하였다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 실시예 1과 동일한 조건(원하는 막 두께 120nm를 얻기 위해 동일한 조건에서 복수 회 적층)에서 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에, 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/CrN/MoSiN 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 2의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 2의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 3.34％이며, ΔT％(436-365)는 3.28％이었다. 이로 인해, 실시예 2의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 12.68％이었다. 이로 인해, 실시예 2의 위상 시프트막(3)은 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 182.7도이며, ΔP(365-436)는 27.7도이었다. 이로 인해, 실시예 2의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 2의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 2의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 16.6％ 이상 24.8％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 8.2％이었다. 이로 인해, 실시예 2의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 10에 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.447이었다. 이로 인해, 실시예 2의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내어, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 3.
실시예 3에서는, QZ/CrON/MoSiN/CrON 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟과, 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 5nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 5nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 투명 기판(2)의 반송 속도를 800mm/분으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서 성막하였다. 또한, 금속 실리사이드계 재료층도, 실시예 1과 동일한 조건(원하는 막 두께 120nm를 얻기 위해 동일한 조건에서 복수 회 적층)에서 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에, 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/CrON/MoSiN/CrON 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 3의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 3의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 4.03％이며, ΔT％(436-365)는 3.32％이었다. 이로 인해, 실시예 3의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 12.49％이었다. 이로 인해, 실시예 3의 위상 시프트막(3)은 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 7에 나타내었다. P(365)는 181.0도이며, ΔP(365-436)는 28.3도이었다. 이로 인해, 실시예 3의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 3의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 3의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 26.4％ 이상 30.0％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 3.5％이었다. 이로 인해, 실시예 3의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크(30)를 제조하기 위해, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 레지스트 패턴(5')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)에 2층째의 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 질산제2 세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 1층째의 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 박리하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 9에 나타내었다.
도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 3의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.447이었다. 이로 인해, 실시예 3의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 4.
실시예 4에서는, QZ/CrN/MoSiN/CrN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟과, 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬질화물(CrN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 5nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬질화물(CrN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 5nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 투명 기판(2)의 반송 속도를 800mm/분으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조건에서 성막하였다. 또한, 금속 실리사이드계 재료층도, 실시예 1과 동일한 조건(원하는 막 두께 120nm를 얻기 위해 동일한 조건에서 복수 회 적층)에서 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/CrN/MoSiN/CrN 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 4의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 4의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 3.82％이며, ΔT％(436-365)는 3.33％이었다. 이로 인해, 실시예 4의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 14.64％이었다. 이로 인해, 실시예 4의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 7에 나타내었다. P(365)는 180.2도이며, ΔP(365-436)는 26.8도이었다. 이로 인해, 실시예 4의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 4의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 4의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 22.4％ 이상 27.5％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 5.0％이었다. 이로 인해, 실시예 4의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 3과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다. 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 10에 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실시예 4의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.447이었다. 이로 인해, 실시예 4의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 5.
실시예 5에서는, QZ/MoSiN/CrN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟과, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬질화물(CrN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 몰리브덴실리사이드 타겟 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 성막하였다. 원하는 막 두께 120nm를 얻기 위하여 동일한 조건에서 복수 회 적층하였다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 4.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 800mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료층 위에 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/MoSiN/CrN 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 5의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 5의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 3.16％이며, ΔT％(436-365)는 2.88％이었다. 이로 인해, 실시예 5의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 12.21％이었다. 이로 인해, 실시예 5의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 178.4도이며, ΔP(365-436)는 26.6도이었다. 이로 인해, 실시예 5의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 5의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 5의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 33.6％ 이상 44.6％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 11.0％이었다. 이로 인해, 실시예 5의 위상 시프트막(3)은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 5와 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 10에 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실시예 5의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.448이었다. 이로 인해, 실시예 5의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 6.
실시예 6에서는, QZ/MoSiN/CrON 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟과, 크롬을 포함하는 스퍼터링 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 실시예 5와 동일한 조건에서 성막하였다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 30sccm, NO: 30sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 4.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 800mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 금속 실리사이드계 재료층 위에 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/MoSiN/CrON 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 6의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 6의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 4.21％이며, ΔT％(436-365)는 3.5％이었다. 이로 인해, 실시예 6의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 12.88％이었다. 이로 인해, 실시예 6의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 178.8도이며, ΔP(365-436)는 28도이었다. 이로 인해, 실시예 6의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 6의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 6의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 30.7％ 이상 39.4％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 8.7％이었다. 이로 인해, 실시예 6의 위상 시프트막(3)은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크(30)를 제조하기 위해, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 위에 레지스트 도포 장치를 사용하여 레지스트 재료를 도포하였다.
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 1000nm의 레지스트막(5)을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 레지스트막(5)을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 위상 시프트막(3) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴(도시하지 않음)을 갖는 레지스트 패턴(5')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 박리하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
그 결과, 패턴 경계 부분의 광 강도 경사는, 실시예 5와 동등하였다. 이로 인해, 실시예 6의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 7.
실시예 7에서는, QZ/MoSiN/CrON/MoSiN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟과 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 60nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 60nm)을 성막하고, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 130nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 투명 기판(2)의 반송 속도를 약 800mm/분으로 한 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 조건에서 성막하였다. 또한, 크롬계 재료층도, 실시예 6과 동일한 조건에서 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/MoSiN/CrON/MoSiN 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 130nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 7의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 7의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 4.49％이며, ΔT％(436-365)는 3.92％이었다. 이로 인해, 실시예 7의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 23.78％이었다. 이로 인해, 실시예 7의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 178.8도이며, ΔP(365-436)는 24도이었다. 이로 인해, 실시예 7의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과를 도 7에 나타내었다. 또한, 실시예 7의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 5.4％ 이상 24.4％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 19.0％이었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 사용하여 위상 시프트 마스크(30)를 제조하기 위해, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 레지스트 패턴(5')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 1층째의 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층을 습식 에칭하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 마스크로 해서, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(3)의 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(3')을 형성하였다.
그 후, 레지스트 패턴(5')을 박리하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 9에 나타내었다.
도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 7의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.446이었다. 이로 인해, 실시예 7의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 8.
실시예 8에서는, QZ/MoSiN/CrN/MoSiN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟과 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 59nm)과, 금속 실리사이드계 재료층 위에 크롬질화물(CrN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께: 10nm)과, 크롬계 재료층 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 59nm)을 성막하여, 위상 시프트막(3)(합계 막 두께: 128nm)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 금속 실리사이드층은, 투명 기판(2)의 반송 속도를 약 800mm/분으로 한 것 이외에는, 실시예 5와 동일 조건에서 성막하였다. 또한, 크롬계 재료층도, 실시예 5와 동일한 조건에서 성막하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/MoSiN/CrN/MoSiN 구성의 위상 시프트막(3)(합계 막 두께 128nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 8의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 8의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 3.55％이며, ΔT％(436-365)는 3.65％이었다. 이로 인해, 실시예 8의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 23.62％이었다. 이로 인해, 실시예 8의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 178.3도이며, ΔP(365-436)는 22도이었다. 이로 인해, 실시예 8의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 7에 나타내었다. 또한, 실시예 8의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 5.1％ 이상 24.8％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 19.7％이었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 7과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 10에 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 실시예 8의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.447이었다. 이로 인해, 실시예 8의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
실시예 9.
실시예 9에서는, QZ/MoSiN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 몰리브덴실리사이드(Mo:Si=1:4)를 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)을 포함하는 금속 실리사이드계 재료층(막 두께: 120nm)을 성막하여 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 금속 실리사이드계 재료층은, 몰리브덴실리사이드 타겟 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0kW, 투명 기판(2)의 반송 속도를 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2) 위에 성막하였다. 원하는 막 두께 120nm를 얻기 위해 동일한 조건에서 복수 회 적층하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/MoSiN 구성의 위상 시프트막(3)(막 두께 110nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 9의 투과율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 투과율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 9의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 4.36％이며, ΔT％(436-365)는 3.97％이었다. 이로 인해, 실시예 9의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 21.60％이었다. 이로 인해, 실시예 9의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 180.00도이며, ΔP(365-436)는 24.00도이었다. 이로 인해, 실시예 9의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 실시예 9의 반사율 스펙트럼은, 후술하는 비교예 1 및 2에 비해, 반사율 변화가 작은 특성을 갖고 있다. 실시예 9의 구체적인 반사율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. R％(700-365)는 18.0％ 이상 28.3％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 10.4％이었다. 이로 인해, 실시예 9의 위상 시프트막(3)은, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타내는 것을 알았다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 9에 나타내었다.
도 9에 도시한 바와 같이, 실시예 9의 광 강도 분포 곡선은, 후술하는 비교예에 비해, 콘택트 홀 중심에 날카로운 피크 강도를 갖고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 크고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 작은 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.444이었다. 이로 인해, 실시예 9의 위상 시프트 마스크에서는, 후술하는 비교예에 비해, 강한 광 강도 경사를 나타내고, 해상도를 향상시키는 것을 알았다.
비교예 1.
비교예 1에서는, CrON 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하여, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화질화물(CrON)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께 157nm)을 성막하여 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 46sccm, NO: 70sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0kw, 투명 기판(2)의 반송 속도를 약 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2) 위에 성막하였다. 원하는 막 두께 157nm를 얻기 위하여 동일한 조건에서 복수 회 적층하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/CrON 구성의 위상 시프트막(3)(막 두께 157nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 비교예 1의 투과율 스펙트럼은, 투과율 변화가, 파장 300nm를 초과한 부근에서부터 급격하게 커지고, 파장 700nm를 초과한 부근에서부터 투과율 변화가 작아지는 대략 S자 곡선을 나타낸다. 비교예 1의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 7.73％이며, ΔT％(436-365)는 9.82％이다. 이로 인해, 비교예 1의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 48.00％이었다. 이로 인해, 비교예 1의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 181.3도이며, ΔP(365-436)는 32.5도이었다. 이로 인해, 비교예 1의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6 및 도 7, 및 도 8의 구체적인 반사율의 측정 결과에 나타낸 바와 같이, R％(700-365)는 7.60％ 이상 18.45％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 10.8％가 되어, 상술한 실시예 6과 큰 차이가 없이 양호하였다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 10에 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 비교예 1의 광 강도 분포 곡선은, 상술한 실시예에 비해, 콘택트 홀 중심의 광 강도의 피크가 그다지 날카롭지 않고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 그다지 크지 않고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 큰 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.432이었다. 이로 인해, 비교예 1의 위상 시프트 마스크에서는, 상술한 실시예에 비해, 약한 광 강도 경사를 나타내는 것을 알았다.
비교예 2.
비교예 2에서는, CrOCN 구성의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
투명 기판(2)으로서, 실시예 1과 동일한 사이즈의 투명 기판(2)을 준비하였다.
그 후, 투명 기판(2)을 크롬을 포함하는 스퍼터링 타겟이 배치된 인라인형 스퍼터링 장치(도시하지 않음)에 도입하고, 투명 기판(2)의 주 표면 위에 크롬산화탄화질화물(CrOCN)을 포함하는 크롬계 재료층(막 두께 117nm)을 성막하여 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한, 크롬계 재료층은, 크롬 타깃 부근에, 아르곤(Ar) 가스와 이산화탄소(CO2) 가스와 질소(N2) 가스를 포함하는 혼합 가스(Ar: 46sccm, CO2: 35sccm, N2: 46sccm)를 도입하고, 스퍼터 파워 8.0kw, 투명 기판(2)의 반송 속도를 약 400mm/분으로 해서, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(2) 위에 성막하였다. 원하는 막 두께 117nm를 얻기 위하여 동일한 조건에서 복수 회 적층하였다.
이와 같이 하여, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다.
QZ/CrOCN 구성의 위상 시프트막(3)(막 두께 117nm)을 성막한 위상 시프트막 구비 기판(더미 기판)을, 투과율, 위상차의 측정에 사용하였다.
그 결과, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 파장 200nm 내지 800nm에서의 비교예 2의 투과율 스펙트럼은, 투과율 변화가, 파장 300nm를 초과한 부근에서부터 급격하게 커지고, 파장 600nm를 초과한 부근에서부터 투과율 변화가 작아지는 대략 S자 곡선을 나타낸다. 비교예 2의 구체적인 투과율의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. T％(365)는 5.10％이며, ΔT％(436-365)는 7.58％이었다. 이로 인해, 비교예 2의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, ΔT％(700-365)는 50.63％이었다. 이로 인해, 비교예 2의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
위상차의 측정 결과를 도 8에 나타내었다. P(365)는 182.1도이며, ΔP(365-436)는 31.0도이었다. 이로 인해, 비교예 2의 위상 시프트막(3)은, 상술한 실시예에 비해, 파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 위상차의 파장 의존성이 억제된 광학 특성을 나타낸다고는 할 수 없음을 알았다.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(1)의 위상 시프트막(3)에 대해서, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 반사율을 측정하였다.
그 결과, 도 6 및 도 7, 및 도 8의 구체적인 반사율의 측정 결과에 나타낸 바와 같이, R％(700-365)는 11.4％ 이상 28.7％ 이하고, 700nm 내지 365nm의 범위에서의 레인지(최대값과 최소값의 차)는 17.3％가 되어, 상술한 실시예 5와 큰 차이가 없이 양호하였다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 투명 기판(2) 위에 2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴(3')이 형성된 위상 시프트 마스크(30)를 얻었다.
실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 위상 시프트 마스크(30)의 위상 시프트 효과에 대하여 시뮬레이션을 행하였다.
2.5㎛ 사방의 콘택트 홀 패턴을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크를 통과한 광의 공간상을 시뮬레이션한 광 강도 분포 곡선을 도 9에 나타내었다.
도 9에 도시한 바와 같이, 비교예 2의 광 강도 분포 곡선은, 상술한 실시예에 비해, 콘택트 홀 중심의 광 강도 피크가 그다지 날카롭지 않고, 패턴 경계 부분에서는, 광 강도 변화가 그다지 크지 않고, 패턴 경계 부분의 외측 주변 영역에서는, 광 강도 변화가 큰 것을 나타내고 있다.
패턴 경계 부분의 광 강도 경사는 0.440이었다. 이로 인해, 비교예 2의 위상 시프트 마스크에서는, 상술한 실시예에 비해, 약한 광 강도 경사를 나타내는 것을 알았다.
또한, 상술한 실시예에서는, 위상 시프트막(3)을 구성하는 금속 실리사이드계 재료층의 재료로서 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN)의 예를 설명했지만, 이들에 한정되지 않는다. 금속 실리사이드계 재료층의 재료로서 몰리브덴실리사이드산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드탄화질화물(MoSiCN), 몰리브덴실리사이드산화탄화물(MoSiOC)이어도 된다. 또한, 몰리브덴실리사이드 이외의 금속 실리사이드계 재료의 경우에도 상술과 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시예에서는, 위상 시프트막(3)을 구성하는 크롬계 재료층의 재료로서 크롬질화물(CrN), 크롬산화질화물(CrON)의 예를 설명했지만, 이들에 한정되지 않는다. 크롬계 재료층의 재료로서 크롬산화물(CrO), 크롬탄화물(CrC), 크롬탄화질화물(CrCN), 크롬산화탄화물(CrCO), 크롬산화탄화질화물(CrOCN)이어도 된다.
또한, 상술한 실시예에서는, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)만을 형성한 위상 시프트 마스크 블랭크(1) 및 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막 패턴(3')만을 형성한 위상 시프트 마스크(30)의 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3)과 차광막(4)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크이어도 되고, 또한, 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막 패턴(3')과 차광막 패턴(4')을 갖는 위상 시프트 마스크이어도 상기 실시예와 마찬가지의 효과를 발휘한다.
또한, 상술에서 설명한 투명 기판(2) 위에 위상 시프트막(3), 차광막(4)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 위상 시프트막(3) 위에 형성하는 차광막으로서는, 차광층, 차광층 및 반사 방지층의 적층 구조, 절연층, 차광층 및 반사 방지층의 적층 구조로 해도 된다.
또한, 상술한 실시예에서는, 습식 에칭에 의해 위상 시프트 마스크(30)를 제작하는 제조 방법에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 위상 시프트 마스크 블랭크(1)를 구성하는 재료로서 금속 실리사이드계 재료층의 경우에는, 불소계 가스(예를 들어, CF4 가스, CHF3 가스, SF6 가스나, 이 가스에 O2 가스를 혼합한 것)를 사용한 건식 에칭에 의해 패터닝해도 되고, 또한, 크롬계 재료층의 경우에는, 염소계 가스(예를 들어, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스)에 의한 건식 에칭에 의해 패터닝할 수 있다.
1 : 위상 시프트 마스크 블랭크 2 : 투명 기판
3 : 위상 시프트막 4 : 차광막
5 : 레지스트막 3' : 위상 시프트막 패턴
4' : 차광막 패턴 5' : 레지스트막 패턴
30 : 위상 시프트 마스크

Claims (21)

  1. 개구수(NA)가 0.06 내지 0.15의 광학계를 갖고, 300nm 이상 700nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광을 광원으로 하는 노광 환경을 갖는 노광 장치를 적용하여 노출하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크로서,
    투명 기판과,
    상기 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막
    을 구비하고,
    상기 위상 시프트막은, 금속과 규소와 질소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하고,
    상기 위상 시프트막은,
    파장 365nm에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며,
    파장 365nm에서의 위상차가 160도 이상 200도 이하의 범위이며,
    파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내인,
    것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20% 이내인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    파장 365nm에서 부여되는 위상차와, 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차가 30도 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이, 5％ 이상 45％ 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층은, 금속과 규소와 질소를 포함하는 금속 실리사이드의 질화물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층의 금속과 규소의 비율은, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층은, 질소 함량이 25원자％ 이상 55원자％ 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은, 적어도 1층의 금속 실리사이드계 재료층과, 적어도 1층의 크롬계 재료층으로 구성되고,
    상기 크롬계 재료층은, 크롬의 질화물 또는 크롬의 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 위에 형성된 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크 블랭크.
  10. 개구수(NA)가 0.06 내지 0.15의 광학계를 갖고, 300nm 이상 700nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광을 광원으로 하는 노광 환경을 갖는 노광 장치를 적용하여 노출하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크로서,
    투명 기판과,
    상기 투명 기판 위에 형성된 위상 시프트막 패턴
    을 구비하고,
    상기 위상 시프트막 패턴은, 금속과 규소와 질소를 포함하는 금속 실리사이드계 재료층을 적어도 1층 갖는 단층막 또는 적층막을 포함하고,
    상기 위상 시프트막 패턴은,
    파장 365nm에서의 투과율이 3.5％ 이상 8％ 이하의 범위이며,
    파장 365nm에서의 위상차가 160도 이상 200도 이하의 범위이며,
    파장 365nm 이상 436nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 5.5％ 이내인,
    것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴은,
    파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 투과율의, 파장에 의존하는 변화량이 20% 이내인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴은,
    파장 365nm에서 부여되는 위상차와, 파장 436nm에서 부여되는 위상차의 차가 30도 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴은,
    파장 365nm 이상 700nm 이하의 범위에서의 반사율이, 5％ 이상 45％ 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층은, 금속과 규소와 질소를 포함하는 금속 실리사이드의 질화물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층의 금속과 규소의 비율은, 금속:규소=1:1 이상 1:9 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  16. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속 실리사이드계 재료층은, 질소 함량이 25원자％ 이상 55원자％ 이하인 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  17. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴은, 적어도 1층의 금속 실리사이드계 재료층과, 적어도 1층의 크롬계 재료층으로 구성되고,
    상기 크롬계 재료층은, 크롬의 질화물 또는 크롬의 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  18. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴 위에 형성된 차광막 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는, 위상 시프트 마스크.
  19. 표시 장치의 제조 방법으로서,
    기판 위에 레지스트막이 형성된 레지스트막 구비 기판에 대하여, 제10항 또는 제11항에 기재된 위상 시프트 마스크를, 상기 레지스트막에 대향하여 배치하는 위상 시프트 마스크 배치 공정과,
    개구수(NA)가 0.06 내지 0.15의 광학계를 갖고, 300nm 이상 700nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광을 광원으로 하는 노광 장치를 사용하여, 상기 위상 시프트 마스크에 상기 복합 광을 조사하여, 상기 레지스트막을 노광하는 레지스트막 노광 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복합 광은, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 광인 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 노광 환경은, 코히어런스 팩터(σ)가 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는, 표시 장치의 제조 방법.
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