KR20180109697A - 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 그리고 패턴 전사 방법 - Google Patents

위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 그리고 패턴 전사 방법 Download PDF

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Abstract

고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제공한다. 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율을 조정하는 기능을 갖는 하층과, 하층의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층을 적어도 갖고, 위상 시프트막은, 노광광에 대한 투과율과 위상차가 소정의 광학 특성을 갖고, 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 20％ 초과이며, 또한, 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율의 변동폭이 10％ 이하이다.

Description

위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 그리고 패턴 전사 방법{PHASE SHIFT MASK BLANK AND METHOD FOR MANUFACTURING PHASE SHIFT MASK USING THE SAME, AND PATTERN TRANSFER METHOD}
본 발명은 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 그리고 패턴 전사 방법에 관한 것이다.
근년, FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 장치의 고해상도화, 고정밀화에 수반하여, 미세한 패턴이 형성되어 있는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다.
표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조에 사용되는, 종래의 일반적인 위상 시프트 마스크 블랭크에서는, 합성 석영 유리를 포함하는 마스크용 기판(이하, 합성 석영 유리 기판이라 기재하는 경우가 있음) 상에, 위상 시프트막이 형성되고, 또한 위상 시프트막 상에 차광막이 형성되어 있다. 위상 시프트막이 MoSiN을 포함하는 경우, 노광광으로서 사용하는 i선에 대한 투과율이 5％ 정도, 마스크용 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율이 11％이다.
특허문헌 1에는, LSI 제조용의 위상 시프트 마스크 및 그 제조에 사용되는 위상 시프트 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크는, 투광 기판과, 투광 기판 상에 배치된 고반사 물질층과, 고반사 물질층 상에 배치된 위상 반전층과, 위상 반전층 상에 배치된 광 차단층을 포함한다. 투광 기판은 석영을 포함한다. 고반사 물질층은, 조사되는 광량에 대한 20％∼90％의 반사율을 갖는다. 고반사 물질층은, 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 루테늄(Ru), 크롬(Cr), 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질을 포함한다. 고반사 물질층은, 산소(O) 및 질소(N) 중 어느 하나의 성분을 추가적으로 포함하고 있어도 된다. 위상 반전층은, 몰리브덴실리콘(MoSi), 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN), 또는 실리콘옥시드(SiO2)를 포함한다. 광 차단층은 크롬(Cr)을 포함한다.
또한, 근년, FPD 등의 표시 장치의 대형화에 수반하여, 마스크용 기판도 대형화되고 있다. 마스크용 기판이 대형화되면, 노광광의 흡수에 의한 마스크용 기판의 열변형이 커져, 포토마스크에 형성된 패턴의 위치 변화가 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 열팽창이 매우 적은 재료를 사용하여 마스크용 기판을 구성하는 것이 요망되고 있다. 특허문헌 2에는, 석영 유리에 TiO2를 첨가하여 이루어지는 재료를 포함하는 마스크용 기판(이하, TiO2-SiO2 유리 기판이라 기재하는 경우가 있음)이 기재되어 있다. 이 기판은, 열팽창 계수가 작다. 또한, 특허문헌 3에는, TiO2-SiO2 유리 기판 상에 차광막이 형성되고, 또한 차광막 상에 반사 방지막이 형성된 마스크 블랭크 및 포토마스크가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2015-152924호 공보 재표 2010/010915호 공보 일본 특허 공개 제2010-26398호 공보
상술한 바와 같이, 종래의 일반적인 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용되는 위상 시프트막의 투과율은 5％ 정도이다. 투과율이 작으면, 차세대의 유기 EL 패널 등의 FPD의 제조에 사용되는 위상 시프트 마스크에서는, 사용을 거듭함으로써, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수에 의한 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 발생하는 것이 우려되고 있다.
특허문헌 1의 위상 시프트 마스크는 LSI 제조용이기 때문에, 위상 시프트막 패턴은, 일반적으로 드라이 에칭에 의해 형성된다. 특허문헌 1의 위상 시프트 마스크가 LSI 제조용인 것은, 인용 문헌 1의 종래 기술(인용 문헌 1의 0002 단락을 참조)로서, 반도체 소자의 제조에 사용되는 포토마스크를 기재하고 있는 것으로부터 명백하다. FPD 등의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 경우, 위상 시프트막 패턴은, 웨트 에칭에 의해 형성된다. 특허문헌 1의 고반사 물질층과 위상 반전층을 포함하는 위상 시프트막을 웨트 에칭에 의해 패터닝하는 경우, 고반사 물질층과 위상 반전층의 에칭 속도가 극단적으로 상이함으로써, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상이나 CD 변동이 악화될 우려가 있다.
이 때문에, 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수를 저감함으로써, 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있는 위상 시프트 마스크 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 웨트 에칭에 의해, 단면 형상이 양호하고, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그것을 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상술한 목적을 달성하기 위해 예의 검토하고, 위상 시프트막을, 투명 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율을 조정하는 기능을 갖는 하층과, 하층의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층으로 적어도 구성하고, 위상 시프트막을 구성하는 상층 및 하층을 형성하는 재료의 조성을 궁리함으로써, 위상 시프트막의 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율(이면 반사율)을 20％ 초과로 함으로써, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수를 저감하여, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다는 지견을 얻기에 이르렀다. 특히, 노광광이 365㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광인 경우에는, 상기 위상 시프트막의 이면 반사율의 광학 특성에 더하여, 위상 시프트막의 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율(이면 반사율)의 변동폭을 10％ 이하로 함으로써, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수를 저감하여, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다는 지견을 얻기에 이르렀다. 또한, 위상 시프트막을 구성하는 상층 및 하층을 형성하는 재료의 조성을 궁리함으로써, 위상 시프트막을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 상층 및 하층을 에칭 가능하게 하고, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비를 1 초과 10 이하로 함으로써, 단면 형상이 양호하고, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을, 웨트 에칭에 의해 형성할 수 있다는 지견을 얻기에 이르렀다.
본 발명은 이 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 구비하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크로서,
투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 위상 시프트막을 구비하고,
상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율을 조정하는 기능을 갖는 하층과, 상기 하층의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층을 적어도 갖고,
상기 위상 시프트막은, 노광광에 대한 투과율과 위상차가 소정의 광학 특성을 갖고,
상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 20％ 초과이며, 또한, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율의 변동폭이 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 위상 시프트막은, 상기 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대한 투과율이 1％ 이상 50％ 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 상층은, 금속과, 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 재료를 포함하고,
상기 하층은, 금속을 함유하는 재료를 포함하고,
상기 상층 및 상기 하층은, 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고, 상기 상층의 에칭 속도에 대한 상기 하층의 에칭 속도의 비는 1 초과 10 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 위상 시프트막은, 상기 에칭액에 있어서의 에칭 속도가 0.06㎚/초 이상 2.5㎚/초 이하인 것을 특징으로 하는 구성 3에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 상층을 구성하는 재료는, 금속과 산소를 포함하는 재료, 금속과 질소를 포함하는 재료, 금속과 산소와 질소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 산소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 질소를 포함하는 재료, 및, 금속과 규소와 산소와 질소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 상층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 하층을 구성하는 재료는, 금속을 포함하는 재료 및 금속과 규소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 하층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속 및 상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 각각, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 탄탈륨으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구성 3 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 티타늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구성 3 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 9)
상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은 몰리브덴이며, 상기 하층의 에칭 속도를 느리게 하는 성분은 탄소인 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 10)
상기 투명 기판은, SiO2-TiO2계 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 11)
상기 위상 시프트막 상에 형성된 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 12)
표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 13)
표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 11에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 차광막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 웨트 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 14)
구성 12 또는 13에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치 기판 상에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
(구성 15)
상기 노광광은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광인 것을 특징으로 하는 구성 14에 기재된 패턴 전사 방법.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크는, 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 파장 범위의 광에 대한 위상 시프트막의 반사율(이면 반사율)이 20％ 초과이기 때문에, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수를 저감함으로써, 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 상기 위상 시프트막의 이면 반사율의 광학 특성에 더하여, 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 위상 시프트막의 반사율(이면 반사율)의 변동폭이 10％ 이하이기 때문에, 노광광이 365㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광인 경우에 있어서, 또한, 위상 시프트막에서의 노광광의 흡수를 저감함으로써, 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크는, 상층 및 하층이 위상 시프트막을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비가 1 초과 10 이하인 경우, 단면 형상이 양호하고, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을, 웨트 에칭에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크가 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 상기의 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 때문에, 위치 변화가 적은 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 단면 형상이 양호하며, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.
도 1은 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 도시하는 모식도.
도 2는 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 모식도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일 형태이며, 본 발명을 그 범위 내에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 동등한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
실시 형태 1.
실시 형태 1에서는, 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다.
도 1은 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 도시하는 모식도이다.
도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 위상 시프트막(30)과, 위상 시프트막(30) 상에 형성된 차광막(40)을 구비한다.
투명 기판(20)은 노광광에 대하여 투명하다. 투명 기판(20)은 표면 반사 손실이 없다고 하였을 때에, 노광광에 대하여 85％ 이상의 투과율, 바람직하게는 90％ 이상의 투과율을 갖는 것이다. 투명 기판(20)은 규소와 산소를 함유하는 재료를 포함하고, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 유리 재료를 포함할 수 있다. 투명 기판(20)이 저열팽창 유리를 포함하는 경우, 투명 기판(20)의 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다.
위상 시프트막(30)은 투명 기판(20)측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율이라 기재하는 경우가 있음)을 조정하는 기능을 갖는 하층(31)과, 하층(31)의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층(32)을 갖는다.
위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 주로, 하층(31)에 영향을 받고, 위상 시프트막(30)의 위상차 및 투과율은, 주로, 상층(32)에 영향을 받는다.
하층(31) 및 상층(32)은 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 투과율은, 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대하여 1％ 이상이며, 3％ 이상이면 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 투과율은, 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대하여 70％ 이하이고, 50％ 이하이면 바람직하고, 40％ 이하이면 보다 바람직하다. 이상으로부터, 위상 시프트막(30)의 투과율은, 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대하여 1％ 이상 70％ 이하이고, 1％ 이상 50％ 이하이면 바람직하고, 3％ 이상 40％ 이하이면 보다 바람직하다.
투과율은 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 위상차는, 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대하여 160° 이상이며, 170° 이상이면 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 위상차는, 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대하여 200° 이하이고, 190° 이하이면 보다 바람직하다.
위상차는 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대하여 20％ 초과이며, 25％ 이상이면 바람직하고, 30％ 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대하여 60％ 이하이면 바람직하고, 55％ 이하이면 보다 바람직하다. 이면 반사율이 20％ 초과이면, 위상 시프트막의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 이상으로부터, 위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 25％ 이상 60％ 이하이면 바람직하고, 30％ 이상 55％ 이하이면 보다 바람직하다.
또한, 위상 시프트막(30)의 이면 반사율의 변동폭은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서 10％ 이하이고, 7％ 이하이면 바람직하고, 5％ 이하이면 보다 바람직하다.
이면 반사율은, 분광 광도계 등을 사용하여 측정할 수 있다. 또한, 이면 반사율의 변동폭은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서의 이면 반사율의 최댓값과 최솟값의 차이다.
위상 시프트막(30)이 상기의 이면 반사율 및 이면 반사율의 변동폭으로 되며, 또한, 상기의 위상차 및 투과율로 되도록, 상층(32)은 금속과, 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 재료를 포함하고, 하층(31)은 금속을 함유하는 재료를 포함한다.
상층(32)을 구성하는 재료로서, 보다 구체적으로는, 금속과 산소를 포함하는 재료, 금속과 질소를 포함하는 재료, 금속과 산소와 질소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 산소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 질소를 포함하는 재료, 및, 금속과 규소와 산소와 질소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 금속, 규소, 산소 및 질소가, 상층(32)을 구성하는 재료의 주성분이다. 또한, 그들 재료에 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상층(32)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료를 들 수 있다.
상층(32)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 금속으로서, 전이 금속이 바람직하다. 상층(32)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 전이 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr) 등을 들 수 있다. 상층(32)을 구성하는 재료에 포함되는 주성분으로 되는 전이 금속이 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 및 몰리브덴(Mo)이면, 위상차 및 투과율을 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값으로 조정하기 쉽다. 또한, 상층(32)을 구성하는 재료에 포함되는 주성분으로 되는 전이 금속이 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr)이면, 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상층(32)의 에칭 속도가 빨라져, 위상 시프트막(30)의 에칭 시간을 단축할 수 있다. 상층(32)을 구성하는 재료는 주성분으로 되는 금속을 2종류 이상 함유하고 있어도 된다.
상층(32)을 구성하는 재료에 에칭 속도를 빠르게 하는 성분이 포함되는 경우, 상층(32)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분의 함유율은, 상층(32)을 구성하는 재료에 포함되는 각 주성분의 함유율보다 작다. 상층(32)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분으로서, 구체적으로는, 알루미늄(Al)을 들 수 있다.
상층(32)을 구성하는 재료에 에칭 속도를 느리게 하는 성분이 포함되는 경우, 상층(32)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분의 함유율은, 상층(32)을 구성하는 재료에 포함되는 각 주성분의 함유율보다 작다. 상층(32)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분으로서, 구체적으로는, 탄소(C) 및 탄탈륨(Ta)을 들 수 있다.
또한, 상층(32)의 특성에 영향을 미치지 않는 범위에서 다른 원소를 포함하고 있어도 본 발명의 범위 내이다.
하층(31)을 구성하는 재료로서, 보다 구체적으로는, 금속을 포함하는 재료 및 금속과 규소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 금속 및 규소가, 하층(31)을 구성하는 재료의 주성분이다. 또한, 그들 재료에 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 하층(31)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분 또는 빠르게 하는 성분을 첨가한 재료를 들 수 있다.
하층(31)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 금속으로서, 전이 금속이 바람직하다. 하층(31)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 전이 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 및 지르코늄(Zr) 등을 들 수 있다. 상층(32)을 구성하는 재료에 포함되는 주성분으로 되는 전이 금속이 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 및 몰리브덴(Mo)인 경우, 하층(31)을 구성하는 재료에 포함되는 주성분으로 되는 전이 금속도, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 및 몰리브덴(Mo)인 것이 바람직하다. 하층(31)을 구성하는 재료에 포함되는 주성분으로 되는 전이 금속이 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 및 몰리브덴(Mo)이면, 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 상층(32) 및 하층(31)을 동일한 에칭액을 사용하여 에칭하기 쉬워진다. 하층(31)을 구성하는 재료는 주성분으로 되는 금속을 2종류 이상 함유하고 있어도 된다.
하층(31)을 구성하는 재료에 에칭 속도를 느리게 하는 성분이 포함되는 경우, 하층(31)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분의 함유율은, 하층(31)을 구성하는 재료에 포함되는 각 주성분의 함유율보다 작다. 하층(31)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분으로서, 구체적으로는, 탄소(C), 규소(Si) 및 탄탈륨(Ta)을 들 수 있다.
하층(31)을 구성하는 재료에 에칭 속도를 빠르게 하는 성분이 포함되는 경우, 하층(31)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분의 함유율은, 하층(31)을 구성하는 재료에 포함되는 각 주성분의 함유율보다 작다. 하층(31)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분으로서, 구체적으로는, 알루미늄(Al)을 들 수 있다.
또한, 하층(31)의 특성에 영향을 미치지 않는 범위에서 다른 원소를 포함하고 있어도 본 발명의 범위 내이다.
하층(31)에 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽이 함유되는 경우, 하층(31)의 산소 및 질소의 합계 함유율은, 상층(32)의 산소 및 질소의 합계 함유율보다 작은 것이 바람직하다.
하층(31)에 포함되는 산소 및 질소의 함유율이 작은 경우, 위상 시프트막의 시트 저항이 내려가기 때문에, 위상 시프트 마스크에 형성된 위상 시프트막 패턴의 정전 파괴를 방지할 수 있다.
산소 및 질소의 합계 함유율은, 오제 전자 분광 장치나 X선 광전자 분광 장치(XPS) 등을 사용하여 측정할 수 있다.
상층(32) 및 하층(31)은 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함한다. 또한, 상층(32) 및 하층(31)을 동일한 에칭액을 사용하여 에칭할 때, 상층(32)의 에칭 속도에 대한 하층(31)의 에칭 속도의 비는 1 초과 10 이하이다. 에칭 속도의 비가 1 초과 10 이하이면, 웨트 에칭 후의 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 양호하고, CD 변동은 작다. 상층(32)의 에칭 속도에 대한 하층(31)의 에칭 속도의 비는 1 초과 5 이하이면 바람직하고, 1 초과 3 이하이면 보다 바람직하다.
실시예에 있어서의 상층(32)의 에칭 속도에 대한 하층(31)의 에칭 속도의 비는, 투명 기판(20) 상에 상층(32)과 하층(31)을 따로따로 각각의 성막 조건에서 성막한 샘플을 준비하고, 준비한 상층(32)의 샘플과 하층(31)의 샘플의 에칭 시간 및 막 두께로부터 각각의 에칭 속도를 산출한 후, 하층(31)의 샘플의 에칭 속도를 상층(32)의 샘플의 에칭 속도로 제산함으로써 얻고 있다.
상술한 것 이외의 에칭 속도의 비를 산출하는 방법으로서는, 에칭 중인 상층(32)과 하층(31)의 막 반사율을 측정하여 상층(32)과 하층(31)의 에칭 종점을 검출하고, 각 층의 막 두께와 에칭 종료 시간으로부터 상층(32)과 하층(31)의 에칭 속도를 산출한 후, 하층(31)의 에칭 속도를 상층(32)의 에칭 속도로 제산하는 방법이 있다.
상층(32) 및 하층(31)을 에칭하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막(30)의 에칭 속도는 0.06㎚/초 이상이면 바람직하고, 0.2㎚/초 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 상층(32) 및 하층(31)을 에칭하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막(30)의 에칭 속도는 2.5㎚/초 이하이면 바람직하고, 2.0㎚/초 이하이면 보다 바람직하다.
위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 상층(32) 및 하층(31)을 에칭하는 에칭액으로서는, 불화수소암모늄이나 불화암모늄 등의 불소 화합물과, 인산, 질산, 황산, 과산화수소 등의 산화제를 포함하는 에칭액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액, 불화암모늄과 인산과 과산화수소를 포함하는 에칭액 등을 들 수 있다.
상층(32)을 구성하는 재료로서, 예를 들어, MoSiN, MoSiON, MoSiO, ZrSiN, ZrSiON, ZrSiO, TiO, TiON, TiSiO, TiSiON 등을 들 수 있다. 또한, 이들에, 에칭 속도를 느리게 하는 성분으로서 C 또는 Ta를 첨가한 것, 에칭 속도를 빠르게 하는 성분으로서 Al을 첨가한 것을 들 수 있다.
하층(31)을 구성하는 재료로서, 예를 들어, Mo, MoSi, Ta, TaSi, Zr, ZrSi, Ti, TiSi 등을 들 수 있다. 또한, 이들에, 에칭 속도를 느리게 하는 성분으로서 C 또는 Ta를 첨가한 것, 에칭 속도를 빠르게 하는 성분으로서 Al을 첨가한 것을 들 수 있다.
상층(32) 및 하층(31)의 적합한 조합으로서, 예를 들어 상층(32)이 MoSiN이며 하층(31)이 MoSiC인 조합(실시예 1), 상층(32)이 ZrSiN이며 하층(31)이 MoSi인 조합(실시예 2), 상층(32)이 TiO2이며 하층(31)이 MoSi인 조합(실시예 3), 상층(32)이 ZrSiON이며 하층(31)이 ZrSi인 조합(실시예 4)을 들 수 있다.
위상 시프트막(30)이 상기의 이면 반사율 및 이면 반사율의 변동폭으로 되고, 또한, 상기의 위상차 및 투과율로 되도록, 상층(32)과 하층(31)의 두께를 조정한다. 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 관점에서, 가능한 한 박막이 바람직하다. 상층(32)의 두께는 180㎚ 이하이면 바람직하고, 160㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 하층(31)의 두께는, 상기의 이면 반사율 및 이면 반사율의 변동폭으로 되고, 기판면 내에 있어서의 두께 균일성의 관점에서 3㎚ 이상이면 바람직하고, 5㎚ 이상이면 보다 바람직하다. 하층(31)의 두께는, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 관점에서, 가능한 한 박막이 바람직하다. 구체적으로는, 하층(31)의 두께는, 50㎚ 이하이면 바람직하고, 30㎚ 이하이면 보다 바람직하다.
하층(31) 및 상층(32)은 각각 조성이 균일한 단일의 막을 포함하는 경우여도 되고, 조성이 상이한 복수의 막을 포함하는 경우여도 되고, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막을 포함하는 경우여도 된다.
차광막(40)은 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서 화학적으로 내성을 갖는 재료를 포함한다. 차광막(40)으로서 바람직한 재료는, 크롬계 재료이다. 크롬계 재료로서, 보다 구체적으로는, 크롬(Cr), 또는, 크롬(Cr)과, 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 불소(F) 중 적어도 1종을 포함하는 재료를 들 수 있다. 예를 들어, 차광막(40)을 구성하는 재료로서, Cr, CrC, CrN, CrO, CrCN, CrON, CrCO, CrCON을 들 수 있다.
차광막(40)은 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
위상 시프트막(30)과 차광막(40)이 적층되는 부분에 있어서, 노광광에 대한 광학 농도는, 바람직하게는 3 이상이며, 보다 바람직하게는 4 이상이다.
광학 농도는, 분광 광도계 혹은 OD 미터 등을 사용하여 측정할 수 있다.
차광막(40)은 조성이 균일한 단일의 막을 포함하는 경우여도 되고, 조성이 상이한 복수의 막을 포함하는 경우여도 되고, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막을 포함하는 경우여도 된다.
또한, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지만, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고, 차광막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않고, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다.
다음에, 이 실시 형태의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 이하의 위상 시프트막 형성 공정과 차광막 형성 공정을 행함으로써 제조된다.
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 위상 시프트막 형성 공정
우선, 투명 기판(20)을 준비한다. 투명 기판(20)은 노광광에 대하여 투명하면, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등 중 어느 유리 재료를 포함하는 것이어도 된다.
다음에, 투명 기판(20) 상에 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(30)을 형성한다. 위상 시프트막(30)은 투명 기판(20)의 주표면 상에 하층(31)을 성막하고, 하층(31) 상에 상층(32)을 성막함으로써 형성된다.
하층(31)의 성막은, 하층(31)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 금속을 포함하는 스퍼터링 타겟 또는 그 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 하층(31)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분인 탄소를 하층(31)을 구성하는 재료에 포함시키는 경우, 스퍼터 가스 분위기에 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스 등을 더 첨가한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다. 하층(31)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분인 탄탈륨을 하층(31)을 구성하는 재료에 포함하는 경우, 탄탈륨을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용한다. 하층(31)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분인 알루미늄을 하층(31)을 구성하는 재료에 포함시키는 경우, 알루미늄을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용한다.
마찬가지로, 상층(32)의 성막은, 상층(32)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 상층(32)의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분인 알루미늄을 상층(32)을 구성하는 재료에 포함시키는 경우, 알루미늄을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용한다. 상층(32)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분인 탄소를 상층(32)을 구성하는 재료에 포함시키는 경우, 스퍼터 가스 분위기에 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스 등을 더 첨가한다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다. 상층(32)의 에칭 속도를 느리게 하는 성분인 탄탈륨을 상층(32)을 구성하는 재료에 포함시키는 경우, 탄탈륨을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용한다.
하층(31) 및 상층(32)을 성막할 때, 하층(31) 및 상층(32)의 각각의 조성 및 두께는, 위상 시프트막(30)이 상기의 이면 반사율 및 이면 반사율의 변동폭으로 되고, 또한, 상기의 위상차 및 투과율로 되도록 조정된다. 하층(31) 및 상층(32)의 각각의 조성은, 스퍼터 가스의 조성 및 유량 등에 의해 제어할 수 있다. 하층(31) 및 상층(32)의 각각의 두께는, 스퍼터 파워, 스퍼터링 시간 등에 의해 제어할 수 있다. 또한, 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 기판의 반송 속도에 따라서도, 하층(31) 및 상층(32)의 각각의 두께를 제어할 수 있다.
하층(31)이, 각각 조성이 균일한 단일의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시키지 않고 1회만 행한다. 하층(31)이, 조성이 상이한 복수의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스마다 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시켜 복수회 행한다. 하층(31)이, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시키면서 1회만 행한다. 상층(32)의 성막에 대해서도 마찬가지이다. 성막 프로세스를 복수회 행하는 경우, 스퍼터링 타겟에 인가하는 스퍼터 파워를 작게 할 수 있다.
2. 차광막 형성 공정
위상 시프트막(30)을 형성한 후, 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 형성한다.
이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.
차광막(40)의 성막은, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터링 타겟을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기, 또는, 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다.
차광막(40)이, 조성이 균일한 단일의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시키지 않고 1회만 행한다. 차광막(40)이, 조성이 상이한 복수의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스마다 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시켜 복수회 행한다. 차광막(40)이, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 변화시키면서 1회만 행한다.
하층(31), 상층(32) 및 차광막(40)은 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여, 투명 기판(20)을 장치 외부로 취출함으로써 대기에 노출시키지 않고, 연속하여 성막하는 것이 바람직하다. 장치 외부로 취출하지 않고, 연속하여 성막함으로써, 의도하지 않는 각 층의 표면 산화나 표면 탄화를 방지할 수 있다. 각 층의 의도하지 않는 표면 산화나 표면 탄화는, 차광막(40) 상에 형성된 레지스트막을 묘화할 때에 사용하는 레이저광이나 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 위상 시프트막 패턴을 전사할 때에 사용하는 노광광에 대한 반사율을 변화시키거나, 또한, 산화 부분이나 탄화 부분의 에칭 레이트를 변화시킬 우려가 있다.
또한, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있기 때문에, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조할 때에, 차광막 형성 공정을 행하지만, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 차광막 형성 공정은 행하지 않는다. 또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고, 차광막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 차광막 형성 공정 후에, 차광막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않고, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 차광막 형성 공정은 행하지 않고, 위상 시프트막 형성 공정 후에, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 형성한다.
이 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)측으로부터 입사하는 365㎚ 이상 436㎚ 이하의 파장 범위의 광에 대한 위상 시프트막(30)의 반사율(이면 반사율)이 20％ 초과이기 때문에, 위상 시프트막(30)에서의 노광광의 흡수를 저감함으로써, 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 위상 시프트막(30)의 반사율(이면 반사율)의 변동폭이 10％ 이하이기 때문에, 노광광이 365㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광인 경우에 있어서, 또한, 위상 시프트막(30)에서의 노광광의 흡수를 저감함으로써, 위상 시프트막 패턴의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 이 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 상층(32) 및 하층(31)이 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고, 상층(32)의 에칭 속도에 대한 하층(31)의 에칭 속도의 비가 1 초과 10 이하이기 때문에, 단면 형상이 양호하고, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을, 웨트 에칭에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크가 얻어진다.
실시 형태 2.
실시 형태 2에서는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
도 2에 도시한 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용한 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법이며, 이하의 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 제1 차광막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 제2 차광막 패턴 형성 공정을 포함한다.
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 제1 레지스트 패턴 형성 공정
제1 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 우선, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 차광막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는 특별히 제한되지 않는다. 후술하는 350㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형 중 어느 것이어도 상관없다.
그 후, 350㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막에 형성하는 패턴이다.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 차광막(40) 상에 제1 레지스트 패턴(50)을 형성한다.
2. 제1 차광막 패턴 형성 공정
제1 차광막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 제1 레지스트 패턴(50)을 마스크로 하여 차광막(40)을 에칭하여, 제1 차광막 패턴(40a)을 형성한다. 차광막(40)은, 예를 들어 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 차광막(40)을 에칭하는 에칭액은, 차광막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는, 애싱에 의해, 제1 레지스트 패턴(50)을 박리한다.
3. 위상 시프트막 패턴 형성 공정
제1 위상 시프트막 패턴 형성 공정에서는, 제1 차광막 패턴(40a)을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 에칭하여, 상층 패턴(32a)과 하층 패턴(31a)을 포함하는 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트막(30)에 포함되는 상층(32) 및 하층(31)은 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고 있다. 이 때문에, 상층(32) 및 하층(31)은 동일한 에칭액에 의해 에칭할 수 있다. 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액은, 위상 시프트막(30)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 불화암모늄과 인산과 과산화수소를 포함하는 에칭액, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
4. 제2 레지스트 패턴 형성 공정
제2 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 우선, 제1 차광막 패턴(40a)을 덮는 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는 특별히 제한되지 않는다. 후술하는 350㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형 중 어느 것이어도 상관없다.
그 후, 350㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막에 패턴이 형성되어 있는 영역의 외주 영역을 차광하는 차광대 패턴이다.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 제1 차광막 패턴(40a) 상에 제2 레지스트 패턴(60)을 형성한다.
5. 제2 차광막 패턴 형성 공정
제2 차광막 패턴 형성 공정에서는, 제2 레지스트 패턴(60)을 마스크로 하여 제1 차광막 패턴(40a)을 에칭하여, 제2 차광막 패턴(40b)을 형성한다. 제1 차광막 패턴(40a)은 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 제1 차광막 패턴(40a)을 에칭하는 에칭액은, 제1 차광막 패턴(40a)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는, 애싱에 의해, 제2 레지스트 패턴(60)을 박리한다.
이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.
또한, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있기 때문에, 도 1에 도시한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때에, 제1 레지스트 패턴 형성 공정과, 제1 차광막 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정과, 제2 레지스트 패턴 형성 공정과, 제2 차광막 패턴 형성 공정을 행하지만, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않은 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때는, 레지스트 패턴 형성 공정과, 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행한다. 여기서, 레지스트 패턴 형성 공정에서는, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트 패턴을 형성하고, 위상 시프트막 패턴 형성 공정에서는, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막 패턴을 형성한다.
또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고, 차광막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때는, 상기의 제1 레지스트 패턴 형성 공정에서, 차광막(40) 상에 레지스트막을 형성하는 프로세스는 필요없다.
또한, 위상 시프트막(30) 상에 차광막(40)을 구비하고 있지 않고, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때는, 상기의 레지스트 패턴 형성 공정에서, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 형성하는 프로세스는 필요없다.
이 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 따르면, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하기 때문에, 위치 변화가 적은 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 단면 형상이 양호하며, CD 변동이 작은 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.
실시 형태 3.
실시 형태 3에서는, 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 표시 장치는, 이하의 마스크 재치 공정과 패턴 전사 공정을 행함으로써 제조된다. 패턴 전사 공정이 패턴 전사 방법에 해당한다.
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 재치 공정
재치 공정에서는, 실시 형태 2에서 제조된 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 재치한다. 여기서, 위상 시프트 마스크는, 노광 장치의 투영 광학계를 통해 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 대향하도록 배치된다. 예를 들어, 노광 장치로서, 등배 투영 광학계를 구비한 프로젝션 노광 장치를 사용한다.
2. 패턴 전사 공정
패턴 전사 공정에서는, 위상 시프트 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 위상 시프트막 패턴을 전사한다. 노광광은 313㎚∼436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광이다. 예를 들어, 노광광은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이나, j선, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이다. 노광광으로서 복합광을 사용하면, 노광광 강도를 높게 하여 스루풋을 향상시킬 수 있기 때문에, 표시 장치의 제조 비용을 저감할 수 있다.
이 실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 실시 형태 2에서 제조된 위상 시프트 마스크를 사용하기 때문에, 표시 장치 기판 상에 전사되는 전사 패턴의 해상도가 향상되고, 패턴 선폭이 1.8㎛ 이하인 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴이 CD 에러를 발생시키지 않고 전사된 고해상도, 고정밀의 표시 장치를 제조할 수 있다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 일례이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 투명 기판과, 투명 기판 상에 형성된 위상 시프트막과, 위상 시프트막 상에 형성된 차광막을 구비한다. 투명 기판으로서, 크기가 800㎜×920㎜이며, 두께가 10㎜인 합성 석영 유리 기판을 사용하였다.
이하, 실시예 1∼6 및 비교예 1에 대하여 상세하게 설명한다.
실시예 1.
실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 순서대로 배치된, 하층(MoSi, 막 두께 10㎚)과 상층(MoSiN, 막 두께 155㎚)을 포함한다.
위상 시프트막은, 상기의 2층 구조에 의해, 365㎚의 광에 대한 투과율이 3.5％, 위상차가 179.7°였다.
또한, 투과율 및 위상차는, 레이저텍사제의 MPM-100(상품명)을 사용하여 측정하였다. 실시예 2∼6 및 비교예 1에 있어서도 마찬가지로 측정하였다.
위상 시프트막은, 이면 반사율이, 파장 365㎚에 있어서 43.0％이며, 파장 405㎚에 있어서 42.2％이고, 파장 436㎚에 있어서 42.4％였다. 또한, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서의 위상 시프트막의 이면 반사율의 변동폭은 0.8％였다. 이 때문에, 위상 시프트막의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다.
또한, 이면 반사율은, 시마즈 세이사쿠쇼사제의 SolidSpec-3700(상품명)을 사용하여 측정하였다. 실시예 2∼6 및 비교예 1에 있어서도 마찬가지로 측정하였다. 또한, 이면 반사율의 변동폭은, 이면 반사율의 측정 결과로부터 산출하였다. 실시예 2∼6에 있어서도 마찬가지로 산출하였다.
불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 사용한 경우, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비는 1.7이었다. 이 때문에, 웨트 에칭 후의 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 양호해지고, CD 변동은 작아진다.
또한, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막의 에칭 속도는 0.07㎚/초였다.
실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 이하의 방법에 의해 제조하였다.
우선, 투명 기판인 합성 석영 유리 기판을 준비하였다. 투명 기판의 양쪽 주표면은 경면 연마되어 있다. 실시예 2∼6 및 비교예 1에 있어서 준비한 투명 기판의 양쪽 주표면도 마찬가지로 경면 연마되어 있다.
그 후, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치에 반입하였다. 인라인형 스퍼터링 장치에는 스퍼터실이 설치되어 있다. 스퍼터실에는 MoSi 타깃과 Cr 타깃이 배치되어 있다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 MoSi 타깃(Mo : Si=1 : 4)에 5.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스가 100sccm의 유량으로 스퍼터실 내에 도입되었다. 투명 기판이 MoSi 타깃 부근을 통과할 때에, 투명 기판의 주표면 상에 MoSi를 포함하는 막 두께 10㎚의 하층을 성막하였다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 MoSi 타깃에 7.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 100sccm, N2 가스가 60sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 MoSi 타깃 부근을 통과할 때에, 하층 상에 MoSiN을 포함하는 막 두께 155㎚의 상층을 성막하였다.
그 후, Cr 타깃에 8.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 CO2 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 100sccm, CO2 가스가 20sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다.
그 후, 하층(MoSi, 막 두께 10㎚)과 상층(MoSiN, 막 두께 155㎚)을 포함하는 위상 시프트막과, 차광막(CrOC, 막 두께 130㎚)이 형성된 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치로부터 취출하여, 세정을 행하였다.
또한, 하층의 성막, 상층의 성막 및 차광막의 성막은, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치 외부로 취출함으로써 대기에 노출시키지 않고, 인라인형 스퍼터링 장치 내에서 연속하여 행하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 이하의 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
우선, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크의 차광막 상에, 노볼락계의 포지티브형의 포토레지스트를 포함하는 레지스트막을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화기에 의해, 파장 413㎚의 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 1.8㎛의 라인 앤 스페이스 패턴을 묘화하였다.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 차광막 상에 제1 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 에칭하여, 제1 차광막 패턴을 형성하였다. 차광막을 에칭하는 에칭액으로서, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 사용하였다.
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 제1 레지스트 패턴을 박리하였다.
그 후, 제1 차광막 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막을 에칭하여, 위상 시프트막 패턴을 형성하였다. 위상 시프트막을 에칭하는 에칭액으로서, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 사용하였다.
그 후, 제1 차광막 패턴을 덮는, 노볼락계의 포지티브형의 포토레지스트를 포함하는 레지스트막을 형성하였다.
그 후, 레이저 묘화기에 의해, 파장 413㎚의 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 소정의 패턴을 묘화하였다.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 제1 차광막 패턴 상에 제2 레지스트 패턴을 형성하였다.
그 후, 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 제1 차광막 패턴을 에칭하여, 제2 차광막 패턴을 형성하였다. 제1 차광막 패턴을 에칭하는 에칭액으로서, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 사용하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 단면은, 위상 시프트막 패턴의 막 두께 방향의 상층과 하층의 경계에 있어서 약간의 침식이 발생하였지만, 마스크 특성에 영향을 주지 않을 정도의 것이었다.
또한, 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴 단면은, 전자 현미경(니혼덴시 가부시키가이샤제의 JSM7401F(상품명))을 사용하여 관찰하였다. 실시예 2∼6 및 비교예 1에 있어서도 마찬가지로 관찰하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은 50㎚이며, 양호하였다. CD 변동은, 목표로 하는 라인 앤 스페이스 패턴(라인 패턴의 폭 : 1.8㎛, 스페이스 패턴의 폭 : 1.8㎛)으로부터의 어긋남 폭이다.
또한, 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은, 세이코 인스트루먼츠 나노테크놀로지사제 SIR8000을 사용하여 측정하였다. 실시예 2∼6 및 비교예 1에 있어서도 마찬가지로 측정하였다.
상술한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖는다. 또한, 이 위상 시프트 마스크는 우수한 광학 특성(이면 반사율, 이면 반사율의 변동폭, 투과율, 위상차)을 갖는 것에 대응하여, 패턴 전사 시의 위치 어긋남도 억제됨과 함께, 표시 장치 기판 상에 전사되는 전사 패턴의 해상도가 향상되고, 패턴 선폭이 1.8㎛인 라인 앤 스페이스 패턴이 CD 에러를 발생시키지 않고 전사되는 것을 확인하였다.
또한, 위상 시프트 마스크를 사용한 패턴 전사는, 등배 투영 광학계를 사용하여 프로젝션 노광 방식에 의해 행하였다. 노광광은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이었다. 실시예 2∼6에 있어서도 마찬가지로 행하였다.
실시예 2.
실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 순서대로 배치된, 하층(MoSi, 막 두께 3㎚)과 상층(ZrSiN, 막 두께 75㎚)을 포함한다. 실시예 2에서는, 하층의 MoSi의 에칭 속도가 빠르므로, 상층을 Zr을 포함하는 것으로 하여 에칭 속도를 빠르게 하고 있다.
위상 시프트막은, 상기의 2층 구조에 의해, 365㎚의 광에 대한 투과율이 3.1％, 위상차가 177.4°였다.
위상 시프트막은, 이면 반사율이, 파장 365㎚에 있어서 41.5％이고, 파장 405㎚에 있어서 41.2％이며, 파장 436㎚에 있어서 38.3％였다. 또한, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서의 위상 시프트막의 이면 반사율의 변동폭은 3.2％였다. 이 때문에, 위상 시프트막의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다.
불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 사용한 경우, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비는 1.9였다. 이 때문에, 웨트 에칭 후의 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 양호해지고, CD 변동은 작아진다.
또한, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막의 에칭 속도는 0.26㎚/초였다.
실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트막의 성막 공정을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 제조하였다. 실시예 2의 위상 시프트막의 성막 공정은 이하와 같다.
우선, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치에 반입하였다. 인라인형 스퍼터링 장치에는 스퍼터실이 설치되어 있다. 스퍼터실에는, MoSi 타깃(Mo : Si=1 : 4)과 ZrSi 타깃(Zr : Si=1 : 2)과 Cr 타깃이 배치되어 있다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 MoSi 타깃에 3.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스를 55sccm의 유량으로 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 MoSi 타깃 부근을 통과할 때에, 투명 기판의 주표면 상에 MoSi를 포함하는 막 두께 3㎚의 하층을 성막하였다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 ZrSi 타깃에 5.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 50sccm, N2 가스가 40sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 ZrSi 타깃 부근을 통과할 때에, 하층 상에 ZrSiN을 포함하는 막 두께 75㎚의 상층을 성막하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴 단면은, 위상 시프트막 패턴의 막 두께 방향의 상층과 하층의 경계에 있어서 약간의 침식이 발생하였지만, 마스크 특성에 영향을 주지 않을 정도의 것이었다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은 45㎚이며, 양호하였다.
상술한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖는다. 또한, 이 위상 시프트 마스크는, 우수한 광학 특성(이면 반사율, 이면 반사율의 변동폭, 투과율, 위상차)을 갖는 것에 대응하여, 패턴 전사 시의 위치 어긋남도 억제됨과 함께, 표시 장치 기판 상에 전사되는 전사 패턴의 해상도가 향상되고, 패턴 선폭이 1.8㎛인 라인 앤 스페이스 패턴이 CD 에러를 발생시키지 않고 전사되는 것을 확인하였다.
실시예 3.
실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 순서대로 배치된, 하층(MoSi, 막 두께 10㎚)과 상층(TiO2, 막 두께 110㎚)을 포함한다. 실시예 3에서는, 하층의 MoSi의 에칭 속도가 빠르므로, 상층을 Ti를 포함하는 재료로 하여 에칭 속도를 빠르게 하고 있다.
위상 시프트막은, 상기의 2층 구조에 의해, 365㎚의 광에 대한 투과율이 13.8％, 위상차가 185.0°였다.
위상 시프트막은, 이면 반사율이, 파장 365㎚에 있어서 47.6％이고, 파장 405㎚에 있어서 52.2％이며, 파장 436㎚에 있어서 53.6％였다. 또한, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서의 위상 시프트막의 이면 반사율의 변동폭은 6.0％였다. 이 때문에, 위상 시프트막의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다.
불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 사용한 경우, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비는 1.7이었다. 이 때문에, 웨트 에칭 후의 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 양호해지고, CD 변동은 작아진다.
또한, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막의 에칭 속도는 0.15㎚/초였다.
실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트막의 성막 공정을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 제조하였다. 실시예 3의 위상 시프트막의 성막 공정은 이하와 같다.
우선, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치에 반입하였다. 인라인형 스퍼터링 장치에는 스퍼터실이 설치되어 있다. 스퍼터실에는, MoSi 타깃(Mo : Si=1 : 4)과 Ti 타깃과 Cr 타깃이 배치되어 있다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 MoSi 타깃에 5.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스를 75sccm의 유량으로 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 MoSi 타깃 부근을 통과할 때에, 투명 기판의 주표면 상에 MoSi를 포함하는 막 두께 3㎚의 하층을 성막하였다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 Ti 타깃에 7.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 45sccm, O2 가스가 35sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 Ti 타깃 부근을 통과할 때에, 하층 상에 TiO2를 포함하는 막 두께 200㎚의 상층을 성막하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴 단면은, 위상 시프트막 패턴의 막 두께 방향의 상층과 하층의 경계에 있어서 약간의 침식이 발생하였지만, 마스크 특성에 영향을 주지 않을 정도의 것이었다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은 55㎚이며, 양호하였다.
상술한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖는다. 또한, 이 위상 시프트 마스크는, 우수한 광학 특성(이면 반사율, 이면 반사율의 변동폭, 투과율, 위상차)을 갖는 것에 대응하여, 패턴 전사 시의 위치 어긋남도 억제됨과 함께, 표시 장치 기판 상에 전사되는 전사 패턴의 해상도가 향상되고, 패턴 선폭이 1.8㎛인 라인 앤 스페이스 패턴이 CD 에러를 발생시키지 않고 전사되는 것을 확인하였다.
실시예 4.
실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막은, 투명 기판측으로부터 순서대로 배치된, 하층(ZrSi, 막 두께 18㎚)과 상층(ZrSiON, 막 두께 17㎚)을 포함한다. 실시예 4에서는, 하층의 ZrSi의 에칭 속도가 빠르므로, 상층을 Zr을 포함하는 것으로 하여 에칭 속도를 빠르게 하고 있다.
위상 시프트막은, 상기의 2층 구조에 의해, 365㎚의 광에 대한 투과율이 6.4％, 위상차가 185.9°였다.
위상 시프트막은, 이면 반사율이, 파장 365㎚에 있어서 50.8％이고, 파장 405㎚에 있어서 55.2％이며, 파장 436㎚에 있어서 57.6％였다. 또한, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서의 위상 시프트막의 이면 반사율의 변동폭은 6.8％였다. 이 때문에, 위상 시프트막의 열팽창에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다.
불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 사용한 경우, 상층의 에칭 속도에 대한 하층의 에칭 속도의 비는 2.0이었다. 이 때문에, 웨트 에칭 후의 위상 시프트막 패턴의 단면 형상은 양호해지고, CD 변동은 작아진다.
또한, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막의 에칭 속도는 0.44㎚/초였다.
실시예 4의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트막의 성막 공정을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 제조하였다. 실시예 4의 위상 시프트막의 성막 공정은 이하와 같다.
우선, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치에 반입하였다. 인라인형 스퍼터링 장치에는 스퍼터실이 설치되어 있다. 스퍼터실에는, ZrSi 타깃(Zr : Si=1 : 2)과 Cr 타깃이 배치되어 있다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 ZrSi 타깃에 3.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스를 130sccm의 유량으로 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 ZrSi 타깃 부근을 통과할 때에, 투명 기판의 주표면 상에 ZrSi를 포함하는 막 두께 18㎚의 하층을 성막하였다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 ZrSi 타깃에 5.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 O2 가스와 N2 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 100sccm, O2 가스가 60sccm, N2 가스가 40sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 ZrSi 타깃 부근을 통과할 때에, 하층 상에 ZrSiON을 포함하는 막 두께 117㎚의 상층을 성막하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴 단면은, 위상 시프트막 패턴의 막 두께 방향의 상층과 하층의 경계에 있어서 약간의 침식이 발생하였지만, 마스크 특성에 영향을 주지 않을 정도의 것이었다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은 45㎚이며, 양호하였다.
상술한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖는다. 또한, 이 위상 시프트 마스크는, 우수한 광학 특성(이면 반사율, 이면 반사율의 변동폭, 투과율, 위상차)을 갖는 것에 대응하여, 패턴 전사 시의 위치 어긋남도 억제됨과 함께, 표시 장치 기판 상에 전사되는 전사 패턴의 해상도가 향상되고, 패턴 선폭이 1.8㎛인 라인 앤 스페이스 패턴이 CD 에러를 발생시키지 않고 전사되는 것을 확인하였다.
실시예 5.
실시예 5는 투명 기판으로서, TiO2-SiO2 유리 기판을 사용하였다. 이 때문에, 투명 기판의 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 투명 기판 이외의 점은 실시예 1과 마찬가지이다.
실시예 5의 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 실시예 1보다 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖기 때문에, 실시예 1의 위상 시프트 마스크와 동등 이상의 효과를 발휘한다.
실시예 6.
실시예 6은 투명 기판으로서, TiO2-SiO2 유리 기판을 사용하였다. 이 때문에, 투명 기판의 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 투명 기판 이외의 점은 실시예 4와 마찬가지이다.
실시예 6의 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 실시예 4보다 작고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 우수한 패턴 단면 형상 및 우수한 CD 균일성을 갖기 때문에, 실시예 4의 위상 시프트 마스크와 동등 이상의 효과를 발휘한다.
비교예 1.
비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막은, 투명 기판 상에 배치된 MoSiON의 단층막(막 두께 130㎚)을 포함한다. 위상 시프트막 이외의 점은 실시예 1과 마찬가지이다.
위상 시프트막은, 365㎚의 광에 대한 투과율이 7.5％, 위상차가 180°였다.
위상 시프트막은, 이면 반사율이, 파장 365㎚에 있어서 12.5％이고, 파장 405㎚에 있어서 10.6％이며, 파장 436㎚에 있어서 11.0％였다.
불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액에 있어서의 위상 시프트막의 에칭 속도는 0.03㎚/초였다.
비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트막의 성막 공정을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 제조하였다. 비교예 1의 위상 시프트막의 성막 공정은 이하와 같다.
우선, 투명 기판을 인라인형 스퍼터링 장치에 반입하였다. 인라인형 스퍼터링 장치에는 스퍼터실이 설치되어 있다. 스퍼터실에는, MoSi 타깃(Mo: Si=1 : 4)과 Cr 타깃이 배치되어 있다.
그 후, 스퍼터실에 배치된 MoSi 타깃에 5.4㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, Ar 가스와 NO 가스의 혼합 가스를, Ar 가스가 50sccm, NO 가스가 40sccm의 유량으로 되도록, 스퍼터실 내에 도입하면서 투명 기판을 반송시켰다. 투명 기판이 MoSi 타깃 부근을 통과할 때에, 투명 기판의 주표면 상에 MoSiON을 포함하는 막 두께 130㎚의 단층의 위상 시프트막을 성막하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴 단면은 테이퍼상이며, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 레벨에 도달하지 못했다.
상술한 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴의 CD 변동은 100㎚이며, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 레벨에 도달하지 못했다.
상술한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트막 패턴의 위치 변화가 크고, 또한, 위상 시프트막 패턴이 패턴 단면 형상 및 CD 균일성도 불충분하다. 이 때문에, 상술한 위상 시프트 마스크를 사용하여, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사하는 것은 곤란하다.
이상과 같이, 본 발명을 실시 형태 및 실시예에 기초하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 해당 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 본 발명의 기술적 사상 내에서의 변형이나 개량이 가능한 것은 명백하다.
이하의 구성을 갖는 발명에서도 본 발명에 있어서의 마찬가지의 효과를 발휘할 수 있다.
(구성 A-1)
투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 구비하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크를 웨트 에칭에 의해 제조하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크로서,
투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 위상 시프트막을 구비하고,
상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율을 조정하는 기능을 갖는 하층과, 상기 하층의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층을 적어도 갖고,
상기 위상 시프트막은, 상기 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대한 투과율이 1％ 이상 50％ 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하이고,
상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 20％ 초과이고,
상기 상층은, 금속과, 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 재료를 포함하고,
상기 하층은, 금속을 함유하는 재료를 포함하고,
상기 상층 및 상기 하층은, 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고, 상기 상층의 에칭 속도에 대한 상기 하층의 에칭 속도의 비는 1 초과 10 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-2)
상기 위상 시프트막은, 상기 에칭액에 있어서의 에칭 속도가 0.06㎚/초 이상 2.5㎚/초 이하인 것을 특징으로 하는 구성 A-1에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-3)
상기 상층을 구성하는 재료는, 금속과 산소를 포함하는 재료, 금속과 질소를 포함하는 재료, 금속과 산소와 질소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 산소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 질소를 포함하는 재료, 및, 금속과 규소와 산소와 질소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 상층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성 A-1 또는 A-2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-4)
상기 하층을 구성하는 재료는, 금속을 포함하는 재료 및 금속과 규소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 하층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 구성 A-1 또는 A-2에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-5)
상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속 및 상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 각각, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 탄탈륨으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구성 A-1 내지 A-4 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-6)
상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 티타늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구성 A-1 내지 A-5 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-7)
상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은 몰리브덴이며, 상기 하층의 에칭 속도를 느리게 하는 성분은 탄소인 것을 특징으로 하는 구성 A-4에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-8)
상기 투명 기판은, SiO2-TiO2계 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 A-1 내지 A-7 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-9)
상기 위상 시프트막 상에 형성된 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 A-1 내지 A-8 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크.
(구성 A-10)
표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 A-1 내지 A-8 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 A-11)
표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
구성 A-9에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 차광막 상에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 웨트 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과,
상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
10 : 위상 시프트 마스크 블랭크
20 : 투명 기판
30 : 위상 시프트막
30a : 위상 시프트막 패턴
31 : 하층
31a : 하층 패턴
32 : 상층
32a : 상층 패턴
40 : 차광막
40a : 제1 차광막 패턴
40b : 제2 차광막 패턴
50 : 제1 레지스트 패턴
60 : 제2 레지스트 패턴
100 : 위상 시프트 마스크

Claims (15)

  1. 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 구비하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 위상 시프트 마스크 블랭크로서,
    투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 형성된 위상 시프트막을 구비하고,
    상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율을 조정하는 기능을 갖는 하층과, 상기 하층의 상측에 배치되며, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는 상층을 적어도 갖고,
    상기 위상 시프트막은, 노광광에 대한 투과율과 위상차가 소정의 광학 특성을 갖고,
    상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율이 20％ 초과이며, 또한, 상기 투명 기판측으로부터 입사하는 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대한 반사율의 변동폭이 10％ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은, 상기 노광광에 포함되는 파장 365㎚의 광에 대한 투과율이 1％ 이상 50％ 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상층은, 금속과, 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽을 함유하는 재료를 포함하고,
    상기 하층은, 금속을 함유하는 재료를 포함하고,
    상기 상층 및 상기 하층은, 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 동일한 에칭액을 사용하여 에칭 가능한 재료를 포함하고, 상기 상층의 에칭 속도에 대한 상기 하층의 에칭 속도의 비는 1 초과 10 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은, 상기 에칭액에 있어서의 에칭 속도가, 0.06㎚/초 이상 2.5㎚/초 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상층을 구성하는 재료는, 금속과 산소를 포함하는 재료, 금속과 질소를 포함하는 재료, 금속과 산소와 질소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 산소를 포함하는 재료, 금속과 규소와 질소를 포함하는 재료, 및, 금속과 규소와 산소와 질소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 상층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하층을 구성하는 재료는, 금속을 포함하는 재료 및 금속과 규소를 포함하는 재료, 그리고 그들 재료에 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때에 사용하는 에칭액에 있어서의 상기 하층의 에칭 속도를 빠르게 하는 성분 또는 느리게 하는 성분을 첨가한 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속 및 상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 각각, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴 및 탄탈륨으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 상층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은, 티타늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 하층을 구성하는 재료에 포함되는 금속은 몰리브덴이며, 상기 하층의 에칭 속도를 느리게 하는 성분은 탄소인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 기판은, SiO2-TiO2계 유리를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 상에 형성된 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  12. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
    제1항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  13. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
    제11항에 기재된 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 차광막 상에, 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 차광막을 웨트 에칭하여 차광막 패턴을 형성하는 차광막 패턴 형성 공정과,
    상기 차광막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하여 위상 시프트막 패턴을 형성하는 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치 기판 상에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 노광광은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광인 것을 특징으로 하는 패턴 전사 방법.
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