KR20200105417A - Photomask blank, method of manufacturing photomask and method of manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 포토 마스크 블랭크, 포토 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask blank, a method for manufacturing a photomask, and a method for manufacturing a display device.
근래, LCD(Liquid Crystal Display)를 대표로 하는 FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 장치에서는, 대화면화, 광시야각화와 함께 고정세화(高精細化), 고속 표시화가 급속히 진행되고 있다. 이 고정세화, 고속 표시화를 위해 필요한 요소의 하나가, 미세하고 치수 정밀도가 높은 소자나 배선 등의 전자 회로 패턴의 제작이다. 이 표시 장치용 전자 회로의 패터닝에는 포토 리소그래피가 이용되는 경우가 많다. 따라서, 미세하고 고정밀한 패턴이 형성된 표시 장치 제조용 위상 시프트 마스크가 필요하게 되어 있다.In recent years, in a display device such as a flat panel display (FPD), which is a representative of a liquid crystal display (LCD), high definition and high-speed display are rapidly progressing along with a large screen and a wide viewing angle. One of the elements necessary for this high definition and high-speed display is the production of electronic circuit patterns such as elements and wirings with fine and high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning the electronic circuit for a display device. Accordingly, there is a need for a phase shift mask for manufacturing a display device in which a fine and high-precision pattern is formed.
예컨대, 특허문헌 1에는, 몰리브덴실리사이드를 포함하는 박막을 웨트 에칭 시에 투명 기판의 손상이 최소화되도록, 인산, 과산화수소, 플루오로화 암모늄을 물에 희석시킨 에칭 용액으로 몰리브덴실리사이드를 포함하는 박막을 웨트 에칭하는, 플랫 패널 디스플레이용 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토 마스크가 개시되어 있다.For example, in Patent Document 1, a thin film containing molybdenum silicide is wetted with an etching solution obtained by diluting phosphoric acid, hydrogen peroxide, and ammonium fluoride in water to minimize damage to a transparent substrate during wet etching of a thin film containing molybdenum silicide. A blank mask for etching a flat panel display and a photo mask using the same are disclosed.
또한, 특허문헌 2에는, 패턴의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 하여, 위상 반전막(104)이 동일한 에칭 용액에 에칭 가능한 서로 다른 조성의 막을 포함하고, 다른 조성의 각 막이 각각 1회 이상 적층된 적어도 2층 이상의 다층막 또는 연속막의 형태로 형성되는 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크가 개시되어 있다.In addition, in Patent Document 2, for the purpose of improving the accuracy of the pattern, the phase shift film 104 includes films of different compositions that can be etched in the same etching solution, and each film of a different composition is stacked one or more times. Disclosed are a phase inversion blank mask and a photo mask formed in the form of at least two or more multilayer films or continuous films.
근래, 이 종류의 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크로서, 2.0μm 미만의 미세 패턴을 확실히 전사 가능하게 하기 위해, 노광 광에 대한 위상 시프트 막의 투과율이 10% 이상, 나아가 20% 이상의 광학 특성을 갖는 위상 시프트 막으로서, 산소를 일정 이상의 비율(예컨대, 5원자% 이상, 나아가 10원자% 이상)로 함유하는 위상 시프트 막을 이용하는 것이 검토되고 있다.In recent years, as a phase shift mask blank for manufacturing this type of display device, in order to reliably transfer a fine pattern of less than 2.0 μm, the transmittance of the phase shift film to exposure light is 10% or more, and further has optical properties of 20% or more. As the phase shift film, it has been studied to use a phase shift film containing oxygen at a certain ratio (eg, 5 atomic% or more, further 10 atomic% or more).
또한, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 반도체 장치용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 비하여 사이즈가 대폭 크다. 이와 같은 사이즈가 큰 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트 막에 위상 시프트 막 패턴을 형성하는 경우, 위상 시프트 막 패턴에서 투명 기판이 노출하기까지의 시간(저스트 에칭 타임)으로 웨트 에칭을 행하여도, 면내 분포의 CD 편차가 100nm보다 커지는 것은 피하기 어렵다. 위상 시프트 막 패턴의 CD 편차를 100nm보다 작게 하기 위해서는, 저스트 에칭 타임보다도 긴 시간(오버 에칭 타임)으로 웨트 에칭을 행하는 것이 요구되고 있다.Further, a phase shift mask blank for manufacturing a display device has a significantly larger size than a phase shift mask blank for a semiconductor device. In the case of forming a phase shift film pattern on a phase shift film of such a large sized phase shift mask blank, even if wet etching is performed in the time from the phase shift film pattern to the exposure of the transparent substrate (just etching time), in-plane distribution It is difficult to avoid the CD deviation of greater than 100 nm. In order to reduce the CD deviation of the phase shift film pattern to less than 100 nm, it is required to perform wet etching for a time longer than the just etching time (over etching time).
이와 같은 산소의 함유율을 소정 이상, 예컨대 5원자% 이상, 나아가 10원자% 이상으로 한 위상 시프트 막을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭에 의해 패터닝한 경우, 위상 시프트 막과 투명 기판과의 계면에 웨트 에칭액이 침입하여, 계면 부분의 에칭이 빠르게 진행된다는 것을 알았다. 형성된 위상 시프트 막 패턴의 에지 부분의 단면 형상은, 웨트 에칭액의 스며듦에 의해 소위 침식이 생기는 형상이 되었다.When a phase shift film having such an oxygen content of a predetermined or higher, for example, 5 atomic% or higher, and further 10 atomic% or higher, is patterned by wet etching at an over-etching time, a wet etching solution is formed at the interface between the phase shift film and the transparent substrate. It penetrated, and it was found that the etching of the interface portion proceeds rapidly. The cross-sectional shape of the edge portion of the formed phase shift film pattern became a shape in which so-called erosion occurs due to permeation of the wet etching solution.
위상 시프트 막 패턴의 에지 부분의 단면 형상에 침식이 생긴 형상인 경우, 위상 시프트 효과가 약해진다. 따라서, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 없어 2.0μm 미만의 미세 패턴을 안정하게 전사할 수 없다. 위상 시프트 막 중의 산소의 함유율을 소정 이상, 예컨대 5원자% 이상, 나아가 10원자% 이상으로 하면, 위상 시프트 막 패턴의 에지 부분의 단면 형상을 엄밀하게 제어하는 것이 어렵고, 선폭(CD)을 제어하는 것이 매우 곤란하였다.In the case of a shape in which erosion has occurred in the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern, the phase shift effect becomes weak. Therefore, the phase shift effect cannot be sufficiently exhibited, and a fine pattern of less than 2.0 μm cannot be stably transferred. When the oxygen content in the phase shift film is set to a predetermined or higher, for example, 5 atomic% or higher, further 10 atomic% or higher, it is difficult to strictly control the cross-sectional shape of the edge portion of the phase shift film pattern, and control the line width (CD). It was very difficult.
그리고, 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하는 차광막을 구비한 바이너리 마스크 블랭크에서 웨트 에칭에 의해 차광막에 차광 패턴을 형성할 때에도 유사한 문제가 있었다.In addition, there is a similar problem when forming a light-shielding pattern on a light-shielding film by wet etching in a binary mask blank provided with a light-shielding film containing a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen.
본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 패턴 형성용 박막을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭하여 투명 기판 위에 형성되는 전사 패턴에, 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 억제되는 포토 마스크 블랭크, 포토 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above conventional problems, and a photomask blank in which permeation at the interface with the transparent substrate is suppressed in a transfer pattern formed on a transparent substrate by wet etching a thin film for pattern formation at an over-etching time. , A photomask manufacturing method and a display device manufacturing method are provided.
본 발명자들은 이들 문제점을 해결하기 위해, 패턴 형성용 박막을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭하여 투명 기판 위에 형성되는 전사 패턴에, 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 억제되는 수단에 관하여 면밀히 검토하였다. 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하는 패턴 형성용 박막에서, 투명 기판과의 계면에서의 스며듦의 주요인이 되는 것은, 패턴 형성용 박막 중의 산소의 절대량이 아닌가 하고 본 발명자들은 당초 생각하고 있었다. 그러나, 패턴 형성용 박막 중의 산소의 절대량이 동일한 정도이어도 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 생기는 것과 생기지 않는 것이 있었다. 검토를 더욱 진행한 결과, 본 발명자들은, 투명 기판과의 계면 측에 형성되는 패턴 형성용 박막의 조성 영역 중의 질소와 산소의 비율이, 투명 기판과의 계면에서의 스며듦에 크게 관계하는 것을 찾아내었다. 그리고, 본 발명자들은 더욱 검토를 행하여, 패턴 형성용 박막 중에서의 XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy: X선 광전자 분광)에 의해 분석하여 얻어지는 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하(특히, 산소의 함유율이 5원자% 이상 70원자% 이하)이고, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 패턴 형성용 박막에 포함되는 천이 금속의 함유율이 0원자%인 위치로 정의하였을 때에, 계면으로부터 패턴 형성용 박막의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역에서, 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖는 구성으로 하면, 패턴 형성용 박막을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭하여 전사 패턴을 형성하여도, 전사 패턴에서 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 억제되는 것을 찾아내었다.In order to solve these problems, the present inventors have carefully examined a means for suppressing penetration at the interface with the transparent substrate in the transfer pattern formed on the transparent substrate by wet etching the pattern forming thin film at an over-etching time. In the thin film for pattern formation containing transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen, the inventors initially thought that the absolute amount of oxygen in the thin film for pattern formation is the main cause of permeation at the interface with the transparent substrate. Was doing. However, even if the absolute amount of oxygen in the thin film for pattern formation was about the same, there were some occurrences of permeation at the interface with the transparent substrate and no occurrence. As a result of further investigation, the present inventors have found that the ratio of nitrogen and oxygen in the composition region of the thin film for pattern formation formed on the interface side with the transparent substrate is largely related to the permeation at the interface with the transparent substrate. . In addition, the present inventors further studied, and the content of oxygen obtained by analyzing by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy: X-ray photoelectron spectroscopy) in the thin film for pattern formation was 1 atomic% or more and 70 atomic% or less (in particular, oxygen The surface of the pattern forming thin film from the interface is defined as the position where the content rate of is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less) and the content rate of the transition metal contained in the pattern forming thin film obtained by analyzing by XPS is 0 atomic%. If the ratio of nitrogen to oxygen is configured to have a maximum value in the region within 30 nm toward the direction, even if the transfer pattern is formed by wet etching the pattern forming thin film at the over-etching time, the transfer pattern is at the interface with the transparent substrate. It was found that the permeation of blood was suppressed.
본 발명자들은, 상술한 구성에 의해 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 억제되는 이유를 이하와 같이 추찰하고 있다. 패턴 형성용 박막을 XPS로 측정하면, 그 측정의 특성으로서, XPS 측정에 의해 규정된 투명 기판과의 계면으로부터 30nm까지의 영역에서, 박막의 조성에 경사가 생긴 조성 경사 영역이 나타난다. 패턴 형성용 박막 중의 천이 금속과 규소는 타깃 유래의 성분이며, 그 조성비는 타깃의 조성비와 거의 유사해진다. 한편, 패턴 형성용 박막 중의 산소와 질소는 모두 가스에서 기인하는 성분이다. 패턴 형성용 박막 중에 포함될 수 있는 가스의 양은 한정되기 때문에, 포함되는 질소의 양이 증가하면 산소의 양이 줄어들게 되는 것으로 생각된다. 그리고, 산소는 웨트 에칭의 에칭 레이트를 빠르게 하는 원소인 데에 대하여, 질소는 웨트 에칭의 에칭 레이트를 느리게 하는 원소이다. 따라서, 패턴 형성용 박막의 특성에서 산소에 대한 질소의 비율(N/O)이 중요해진다. XPS 측정에 의해 규정된 투명 기판과의 계면으로부터 30nm 이내의 영역에서, 산소에 대한 질소의 비율(N/O)이 극댓값을 갖는 패턴 형성용 박막이면, 투명 기판과의 계면 근방에서 적당하게 에칭 레이트가 느려져, 스며듦이 억제되어 침식의 발생을 억제할 수 있는 것으로 추찰된다.The present inventors speculate as follows for the reason why the permeation at the interface with the transparent substrate is suppressed by the above-described configuration. When the thin film for pattern formation is measured by XPS, as a characteristic of the measurement, a composition gradient region in which the composition of the thin film has a gradient in the region from the interface with the transparent substrate defined by the XPS measurement to 30 nm appears. The transition metal and silicon in the pattern forming thin film are components derived from the target, and the composition ratio thereof becomes almost similar to the composition ratio of the target. On the other hand, both oxygen and nitrogen in the thin film for pattern formation are components originating from gas. Since the amount of gas that can be included in the pattern forming thin film is limited, it is thought that the amount of oxygen decreases when the amount of nitrogen contained increases. Further, while oxygen is an element that accelerates the etching rate of wet etching, nitrogen is an element that slows the etching rate of wet etching. Therefore, the ratio of nitrogen to oxygen (N/O) becomes important in the characteristics of the thin film for pattern formation. In the region within 30 nm from the interface with the transparent substrate specified by XPS measurement, if a thin film for pattern formation having a maximum value of nitrogen to oxygen (N/O), an etching rate appropriately near the interface with the transparent substrate It is speculated that erosion can be suppressed by slowing down and suppressing permeation.
또한, 이들 추찰은 현 단계에서의 지견에 근거한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.In addition, these speculations are based on knowledge at the present stage and do not limit the scope of the present invention.
본 발명은, 이상과 같은 면밀한 검토의 결과로 이루어진 것이며, 이하의 구성을 포함한다.The present invention has been made as a result of the close examination as described above, and includes the following configurations.
(구성 1)(Configuration 1)
투명 기판 위에 패턴 형성용 박막을 포함하는 포토 마스크 블랭크로서,As a photo mask blank comprising a thin film for pattern formation on a transparent substrate,
상기 포토 마스크 블랭크는 포토 마스크를 형성하기 위한 원판이고, 상기 포토 마스크는 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭함으로써 얻어지는, 상기 투명 기판 위에 전사 패턴을 포함하는 포토 마스크이며,The photomask blank is an original plate for forming a photomask, and the photomask is a photomask including a transfer pattern on the transparent substrate obtained by wet etching the thin film for pattern formation,
상기 패턴 형성용 박막은 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하고, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 상기 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하이고, 또한, 상기 투명 기판과 상기 패턴 형성용 박막의 계면을, 상기 XPS에 의해 분석하여 얻어지는 상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 천이 금속의 함유율이 0원자%인 위치로 정의하였을 때에, 상기 계면으로부터 상기 패턴 형성용 박막의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역에서, 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The pattern forming thin film contains a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen, and the oxygen content obtained by analysis by XPS is 1 atomic% or more and 70 atomic% or less, and the transparent substrate and the pattern When the interface of the forming thin film is defined as a position where the content rate of the transition metal included in the pattern forming thin film obtained by analyzing by the XPS is 0 atomic%, 30 nm from the interface toward the surface of the pattern forming thin film A photo mask blank, characterized in that the ratio of nitrogen to oxygen has a maximum value in the region within.
(구성 2)(Configuration 2)
상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photomask blank according to Configuration 1, wherein the transition metal is molybdenum.
(구성 3)(Configuration 3)
상기 산소의 함유율은, 5원자% 이상 70원자% 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photomask blank according to Configuration 1 or 2, wherein the oxygen content is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less.
(구성 4)(Configuration 4)
상기 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 3, wherein the nitrogen content is 35 atomic% or more and 60 atomic% or less.
(구성 5)(Configuration 5)
상기 패턴 형성용 박막은, 주상(柱狀) 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the pattern formation thin film includes a columnar structure.
(구성 6)(Configuration 6)
상기 패턴 형성용 박막은, 노광 광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하의 광학 특성을 구비한 위상 시프트 막 인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토 마스크 블랭크.The pattern formation thin film is a phase shift film having optical properties of a transmittance of 1% or more and 80% or less and a phase difference of 160° or more and 200° or less with respect to a representative wavelength of exposure light. Photo mask blank described in one.
(구성 7)(Configuration 7)
상기 패턴 형성용 박막 위에 해당 패턴 형성용 박막에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 6, wherein an etching mask film having different etching selectivity with respect to the pattern forming thin film is provided on the pattern forming thin film.
(구성 8)(Configuration 8)
상기 에칭 마스크 막은 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 포토 마스크 블랭크.The photo mask blank according to Configuration 7, wherein the etching mask film contains a material containing chromium and substantially not containing silicon.
(구성 9)(Configuration 9)
구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,The step of preparing the photomask blank according to any one of configurations 1 to 6, and
상기 패턴 형성용 박막 위에 레지스트 막을 형성하고, 상기 레지스트 막으로 형성한 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭하여, 상기 투명 기판 위에 상기 전사 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.Forming a resist film on the pattern forming thin film, wet etching the pattern forming thin film using the resist film pattern formed with the resist film as a mask, and forming the transfer pattern on the transparent substrate The manufacturing method of the photomask made into.
(구성 10)(Configuration 10)
구성 7 또는 8에 기재된 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,The step of preparing the photomask blank according to configuration 7 or 8, and
상기 에칭 마스크 막 위에 레지스트 막을 형성하고, 상기 레지스트 막으로 형성한 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서 상기 에칭 마스크 막을 웨트 에칭하여, 상기 패턴 형성용 박막 위에 에칭 마스크 막 패턴을 형성하는 공정과,Forming a resist film on the etching mask film, wet etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
상기 에칭 마스크 막 패턴을 마스크로 해서 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭하여, 상기 투명 기판 위에 상기 전사 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.And forming the transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the pattern forming thin film using the etching mask film pattern as a mask.
(구성 11)(Composition 11)
구성 9 또는 10에 기재된 포토 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 재치하고, 상기 포토 마스크 위에 형성된 상기 전사 패턴을, 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트 막에 노광 전사하는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.A photomask obtained by the method for manufacturing a photomask according to
본 발명에 따른 포토 마스크 블랭크에 의하면, 패턴 형성용 박막을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭하여도, 투명 기판과의 계면에서의 스며듦이 억제된 양호한 단면 형상으로 패턴 형성용 박막을 패터닝 가능한 포토 마스크 블랭크로 할 수 있다. 또한 웨트 에칭에 의해 면내 분포의 CD 편차가 작은 단면 형상으로 패턴 형성용 박막을 패터닝 가능한 포토 마스크 블랭크로 할 수 있다.According to the photomask blank according to the present invention, even if the pattern forming thin film is wet etched at an over-etching time, it is possible to pattern the pattern forming thin film with a good cross-sectional shape in which permeation at the interface with the transparent substrate is suppressed. can do. Further, by wet etching, a patterning thin film can be formed into a patternable photomask blank in a cross-sectional shape having a small CD variation in in-plane distribution.
또한, 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조 방법에 의하면, 상술한 포토 마스크 블랭크를 이용하여 포토 마스크를 제조한다. 따라서, 양호한 전사 패턴을 포함하는 포토 마스크를 제조할 수 있다. 또한, 면내 분포의 CD 편차가 작은 전사 패턴을 포함하는 포토 마스크를 제조할 수 있다. 이 포토 마스크는 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.Further, according to the method of manufacturing a photo mask according to the present invention, a photo mask is manufactured using the photo mask blank described above. Therefore, it is possible to manufacture a photo mask including a good transfer pattern. In addition, it is possible to manufacture a photomask including a transfer pattern having a small CD variation in in-plane distribution. This photo mask can cope with miniaturization of line and space patterns or contact holes.
또한, 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 포토 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토 마스크 또는 상술한 포토 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토 마스크를 이용하여 표시 장치를 제조한다. 따라서, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 포함하는 표시 장치를 제조할 수 있다.Further, according to the method of manufacturing a display device according to the present invention, a display device is manufactured using a photomask manufactured using the photomask blank described above or a photomask obtained by the manufacturing method of the photomask described above. Accordingly, a display device including a fine line and space pattern or a contact hole can be manufactured.
도 1은 실시형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시형태 2에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시형태 3에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도이다.
도 6은 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 7은 실시예 2의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 8은 실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도이다.
도 9는 실시예 3의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 10은 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 11은 실시예 1, 2, 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 기판 계면으로부터의 거리와 N/O 비율을 나타내는 도이다.
도 12는 실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 기판 계면으로부터의 거리와 N/O 비율을 나타내는 도이다.1 is a schematic diagram showing a film configuration of a phase shift mask blank according to a first embodiment.
2 is a schematic diagram showing a film configuration of a phase shift mask blank according to a second embodiment.
3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the phase shift mask according to the third embodiment.
4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the phase shift mask according to the fourth embodiment.
5 is a diagram showing a composition analysis result in the depth direction of the phase shift mask blank of Example 1. FIG.
6 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 1. FIG.
7 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 2. FIG.
8 is a diagram showing a composition analysis result in the depth direction of the phase shift mask blank of Example 3. FIG.
9 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 3. FIG.
10 is a cross-sectional photograph of a phase shift mask of Comparative Example 1. FIG.
11 is a diagram showing a distance from a substrate interface and an N/O ratio by XPS for the phase shift mask blanks of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.
12 is a diagram showing a distance from a substrate interface and an N/O ratio by XPS for the phase shift mask blank of Example 3. FIG.
이하, 본 발명의 각 실시형태에 대하여 설명한다. 각 실시형태에서는 포토 마스크 블랭크가 위상 시프트 마스크 블랭크이며, 패턴 형성용 박막이 위상 시프트 막인 경우에 대하여 설명하지만, 본 발명의 내용은 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described. In each embodiment, a case where the photo mask blank is a phase shift mask blank and the thin film for pattern formation is a phase shift film is described, but the content of the present invention is not limited thereto.
실시형태 1. 2.Embodiment 1. 2.
실시형태 1, 2에서는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여 설명한다. 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 에칭 마스크 막에 소망하는 패턴이 형성된 에칭 마스크 막 패턴을 마스크로 해서, 위상 시프트 막을 웨트 에칭에 의해 투명 기판 위에 위상 시프트 막 패턴을 포함하는 위상 시프트 마스크를 형성하기 위한 원판이다. 또한 실시형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 레지스트 막에 소망하는 패턴이 형성된 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서, 위상 시프트 막을 웨트 에칭에 의해 투명 기판 위에 위상 시프트 막 패턴을 포함하는 위상 시프트 막을 형성하기 위한 원판이다.In Embodiments 1 and 2, a phase shift mask blank is described. In the phase shift mask blank of the first embodiment, a phase shift mask including a phase shift film pattern is formed on a transparent substrate by wet etching the phase shift film using an etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film as a mask. It is the original to do. In addition, the phase shift mask blank of Embodiment 2 is for forming a phase shift film including a phase shift film pattern on a transparent substrate by wet etching the phase shift film using a resist film pattern in which a desired pattern is formed on the resist film as a mask. It is the original.
도 1은 실시형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a film configuration of a phase shift mask blank 10 according to a first embodiment.
도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 위에 형성된 위상 시프트 막(30)과, 위상 시프트 막(30) 위에 형성된 에칭 마스크 막(40)을 구비한다.The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes a
도 2는 실시형태 2에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 나타내는 모식도이다.2 is a schematic diagram showing the film configuration of the phase shift mask blank 10 according to the second embodiment.
도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 위에 형성된 위상 시프트 막(30)을 구비한다.The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2 includes a
이하, 실시형태 1 및 실시형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 구성하는 투명 기판(20), 위상 시프트 막(30) 및 에칭 마스크 막(40)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
투명 기판(20)은 노광 광에 대하여 투명하다. 투명 기판(20)은 표면 반사 손실(loss)이 없다고 할 때에, 노광 광에 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, 소다 라임 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 유리 재료로 구성할 수 있다. 투명 기판(20)이 저열팽창 유리로 구성되는 경우, 투명 기판(20)의 열 변형에 기인하는 위상 시프트 막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 표시 장치 용도로 사용되는 위상 시프트 마스크 블랭크용 투명 기판(20)은, 일반적으로 직사각형상의 기판이며, 해당 투명 기판의 단변의 길이는 300mm 이상인 것이 사용된다. 본 발명은, 투명 기판의 단변의 길이가 300mm 이상의 큰 사이즈이어도, 투명 기판 위에 형성되는, 예컨대 2.0μm 미만의 미세한 위상 시프트 막 패턴을 안정하게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제공 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크이다.The
위상 시프트 막(30)은, 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하는 천이 금속 실리사이드계 재료로 구성된다. 천이 금속으로서 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 바람직하다. 질소를 함유하면, 굴절률이 높아지기 때문에, 위상차를 얻기 위한 막 두께를 얇게 할 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 위상 시프트 막(30)에 포함되는 질소의 함유율을 많게 하면 복소 굴절률의 흡수 계수가 커지게 되어, 높은 투과율을 실현할 수 없게 된다. 위상 시프트 막(30)에 포함되는 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 37원자% 이상 55원자% 이하, 더욱 바람직하게는 40원자% 이상 50원자% 이하가 소망된다.The
천이 금속 실리사이드계 재료로서는, 예컨대 천이 금속 실리사이드의 산화 질화물, 천이 금속 실리사이드의 산화 질화 탄화물을 들 수 있다. 또한, 천이 금속 실리사이드계 재료는, 몰리브덴실리사이드계 재료(MoSi계 재료), 지르코늄실리사이드계 재료(ZrSi계 재료), 몰리브덴지르코늄실리사이드계 재료(MoZrSi계 재료)이면, 웨트 에칭에 의한 우수한 패턴 단면 형상이 얻어지기 쉽다는 점에서 바람직하다.Examples of the transition metal silicide-based material include oxynitride of transition metal silicide and oxynitride carbide of transition metal silicide. In addition, if the transition metal silicide-based material is a molybdenum silicide-based material (MoSi-based material), a zirconium silicide-based material (ZrSi-based material), or a molybdenum zirconium silicide-based material (MoZrSi-based material), an excellent pattern cross-sectional shape by wet etching is obtained. It is preferable in that it is easy to obtain.
또한, 위상 시프트 막(30)은, 상술한 산소, 질소 외에 막 응력의 저감이나 웨트 에칭 레이트를 제어할 목적으로, 탄소나 헬륨 등의 다른 경원소 성분을 함유하여도 된다.In addition, the
위상 시프트 막(30)은, 투명 기판(20) 측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율로 기재하는 경우가 있다)을 조정하는 기능과, 노광 광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는다.The
위상 시프트 막(30)은 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.The
노광 광에 대한 위상 시프트 막(30)의 투과율은, 위상 시프트 막(30)으로서 필요한 값을 만족한다. 위상 시프트 막(30)의 투과율은, 노광 광에 포함되는 소정의 파장의 광(이하, 대표 파장이라고 함)에 대하여 1% 이상 80% 이하이면 바람직하고, 5% 이상 70% 이하이면 보다 바람직하며, 10% 이상 60% 이하이면 더욱 바람직하다. 즉, 노광 광이 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트 막(30)은 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 상술한 투과율을 갖는다. 예컨대, 노광 광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트 막(30)은 i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여 상술한 투과율을 갖는다.The transmittance of the
위상 시프트 막(30)의 투과율은 위상 시프트 막(30)에 포함되는 천이 금속과 규소의 원자 비율로 조절할 수 있다. 위상 시프트 막(30)의 투과율을 상기 투과율로 하기 위해, 천이 금속과 규소의 원자 비율은 1:1 이상 1:15 이하가 되도록 구성하고 있다. 위상 시프트 막(30)의 내약성(세정 내성)을 높이기 위해 천이 금속과 규소의 원자 비율은 1:2 이상 1:15 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1:4 이상 1:10 이하가 더욱 바람직하다.The transmittance of the
투과율은 위상 시프트양 측정 장치 등을 이용하여 측정할 수 있다.The transmittance can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.
노광 광에 대한 위상 시프트 막(30)의 위상차는 위상 시프트 막(30)으로서 필요한 값을 만족한다. 위상 시프트 막(30)의 위상차는, 노광 광에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 160° 이상 200° 이하이면 바람직하고, 170° 이상 190° 이하이면 보다 바람직하다. 이 특성에 의해 노광 광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 160° 이상 200° 이하의 범위에서 바꿀 수 있다. 따라서, 위상 시프트 막(30)을 투과한 대표 파장의 광과 투명 기판(20)만을 투과한 대표 파장의 광과의 사이에 160° 이상 200° 이하의 위상차가 생긴다. 즉, 노광 광이 313nm 이상 436nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트 막(30)은 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 상술한 위상차를 갖는다. 예컨대, 노광 광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트 막(30)은 i선, h선 및 g선 중 어느 하나에 대하여 상술한 위상차를 갖는다.The phase difference of the
위상차는 위상 시프트 양 측정 장치 등을 이용하여 측정할 수 있다.The phase difference can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.
위상 시프트 막(30)의 이면 반사율은, 365nm~436nm의 파장역에서 15% 이하이며, 10% 이하이면 바람직하다. 또한, 위상 시프트 막(30)의 이면 반사율은, 노광 광에 j선이 포함되는 경우 313nm에서 436nm의 파장역의 광에 대하여 20% 이하이면 바람직하고, 17% 이하이면 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 15% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 위상 시프트 막(30)의 이면 반사율은, 365nm~436nm의 파장역에서 0.2% 이상이며, 313nm에서 436nm의 파장역의 광에 대하여 0.2% 이상이면 바람직하다.The reflectance of the back surface of the
이면 반사율은 분광 광도계 등을 이용하여 측정할 수 있다.The back surface reflectance can be measured using a spectrophotometer or the like.
위상 시프트 막(30)이 상기의 위상차 및 투과율이 되도록, 또한 필요에 따라 위상 시프트 막(30)이 상기의 이면 반사율이 되도록, 위상 시프트 막(30)에 포함되는 산소의 함유율이 조절되어 있다. 구체적으로는, 위상 시프트 막(30)은 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하가 되도록 구성되어 있다. 위상 시프트 막(30)에 포함되는 산소의 함유율은 5원자% 이상 70원자% 이하가 바람직하고, 나아가 10원자% 이상 60원자% 이하가 바람직하다. 이 위상 시프트 막(30)은 복수의 층으로 구성되어 있어도 되고, 단일층으로 구성되어 있어도 된다. 단일층으로 구성된 위상 시프트 막(30)은 위상 시프트 막(30) 중에 계면이 형성되기 어렵고, 단면 형상을 제어하기 쉬운 점에서 바람직하다. 한편, 복수의 층으로 구성된 위상 시프트 막(30)은 성막을 하기 쉬운 등의 점에서 바람직하다.The content rate of oxygen contained in the
또한, 위상 시프트 막(30)에 포함되는 질소나 산소의 경원소에 대해서는, 위상 시프트 막(30)의 막 두께 방향에서 균일하게 포함되어 있어도, 또한 단계적 또는 연속적으로 증가 또는 감소하고 있어도 된다. 또한, 상기 질소의 함유율 및 산소의 함유율은, 위상 시프트 막(30)의 막 두께의 50% 이상의 영역에서 상술한 소정의 함유율로 되어 있는 것이 바람직하다.Further, light elements of nitrogen or oxygen contained in the
또한, 위상 시프트 막(30)은 투명 기판(20)과 위상 시프트 막(30)의 계면을, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 위상 시프트 막(30)에 포함되는 천이 금속의 함유율이 0원자%인 위치로 정의하였을 때에, 이 계면으로부터 위상 시프트 막(30)의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역에서 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖고 있다. 또한 이 극댓값은, 수학적인 의미에서의 극댓값에 한정되지 않고, 도 9에 나타나는 바와 같이, 상기 계면과 30nm 이내의 영역 중에서, 투명 기판 측에서 본 N/O의 변화가 증가로부터 감소로 바뀐다고 볼 수 있는 점도 포함하는 것으로 한다.In addition, the
또한, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30)은, 내약성(세정 내성)이 높은 것이 요구된다. 이 위상 시프트 막(30)의 내약성(세정 내성)을 높이기 위해 막 밀도를 높이면 효과적이다. 위상 시프트 막(30)의 막 밀도와 막 응력은 상관이 있고, 내약성(세정 내성)을 고려하면 위상 시프트 막(30)의 막 응력은 높은 쪽이 바람직하다. 한편으로, 위상 시프트 막(30)의 막 응력은, 위상 시프트 막 패턴을 형성하였을 때의 위치 어긋남이나, 위상 시프트 막 패턴의 상실을 고려할 필요가 있다. 이상의 관점에서, 위상 시프트 막(30)의 막 응력은 0.2GPa 이상 0.8GPa 이하가 바람직하고, 0.4GPa 이상 0.8GPa 이하인 것이 더욱 바람직하다.Further, the
또한, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30)은, 주상 구조를 포함하는 것이 바람직하다. 주상 구조는 위상 시프트 막(30)을 단면 SEM 관찰에 의해 확인할 수 있다. 즉, 주상 구조란, 위상 시프트 막(30)을 구성하는 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트 막(30)의 막 두께 방향(상기 입자가 퇴적하는 방향)을 향하여 신장하는 주상의 입자 구조를 포함하는 상태를 말한다. 위상 시프트 막(30)을 주상 구조로 함으로써, 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭할 때의 사이드 에칭을 효과적으로 억제하고, 패턴 단면 형상을 더욱 양호한 것으로 할 수 있다. 또한, 주상 구조의 바람직한 형태로서는, 막 두께 방향으로 신장하는 주상의 입자가, 막 두께 방향으로 불규칙하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 위상 시프트 막(30)의 주상의 입자는 막 두께 방향의 길이가 고르지 않은 상태인 것이 바람직하다. 그리고, 위상 시프트 막(30)에서 주상의 입자보다도 상대적으로 밀도가 낮은 성긴 부분(이하, 간단히 "성긴 부분"이라고 함)은 막 두께 방향에서 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
에칭 마스크 막(40)은 위상 시프트 막(30)의 상측에 배치되고, 위상 시프트 막(30)을 에칭하는 에칭액에 대하여 에칭 내성을 갖는(에칭 선택성이 다른) 재료를 포함한다. 또한, 에칭 마스크 막(40)은 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 갖고 있어도 되고, 또한 위상 시프트 막(30) 측으로부터 입사되는 광에 대한 위상 시프트 막(30)의 막면 반사율이 350nm~436nm의 파장역에서 15% 이하가 되도록 막면 반사율을 저감하는 기능을 갖고 있어도 된다. 에칭 마스크 막(40)은 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료(크롬계 재료)로 구성되는 것이 바람직하다. 크롬계 재료로서, 보다 구체적으로는 크롬(Cr), 또는, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또는, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 또한 불소(F)를 포함하는 재료를 들 수 있다. 예컨대, 에칭 마스크 막(40)을 구성하는 재료로서, Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON, CrCONF를 들 수 있다.The
에칭 마스크 막(40)은 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.The
에칭 마스크 막(40)이 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우, 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)이 적층하는 부분에서, 노광 광에 대한 광학 농도는 바람직하게는 3.0 이상이며, 보다 바람직하게는 3.5 이상, 더욱 바람직하게는 4.0 이상이다.When the
광학 농도는 분광 광도계 혹은 OD 미터 등을 이용하여 측정할 수 있다.Optical concentration can be measured using a spectrophotometer or an OD meter.
에칭 마스크 막(40)은 기능에 따라 조성이 균일한 단일막을 포함하는 경우이어도 되고, 조성이 다른 복수의 막을 포함하는 경우이어도 되며, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일막을 포함하는 경우이어도 된다.The
또한, 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트 막(30) 위에 에칭 마스크 막(40)을 구비하고 있지만, 위상 시프트 막(30) 위에 에칭 마스크 막(40)을 구비하고, 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다.In addition, the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes an
또한, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면에 조성 경사 영역이 형성되고, 해당 조성 경사 영역에서는 산소의 비율이, 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하는 영역을 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 조성 경사 영역에서 적어도 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면으로부터 투명 기판(20) 측을 향하는 깊이 방향에서, 산소의 비율이 단계적 및/또는 연속적으로 증가하는 영역을 갖고 있는 것이 바람직하다.In addition, in the phase shift mask blank 10, a composition gradient region is formed at the interface between the
그리고, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트 막(30)과, 에칭 마스크 막(40)과의 계면으로부터 10nm의 깊이의 영역에 걸치는 규소에 대한 산소의 함유 비율이 3.0 이하이도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 계면은, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 X선 광전자 분광법에 의해 조성 분석을 행하였을 때에, 위상 시프트 막(30)으로부터 에칭 마스크 막(40)을 향하여 천이 금속의 비율이 감소하여, 처음으로 천이 금속의 함유율이 0원자%가 되는 위치로 한다. 또한, 여기에서 말하는 상기 조성 경사 영역은, 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면(위상 시프트 막(30)으로부터 에칭 마스크 막(40)을 향하여 천이 금속의 비율이 감소하여 처음으로 천이 금속의 함유율이 0원자%가 되는 위치)과, 에칭 마스크 막(40)으로부터 위상 시프트 막(30)을 향하여 크롬의 비율이 감소하여 처음으로 크롬의 함유율이 0원자%가 되는 위치까지의 영역을 말한다.In addition, the phase shift mask blank 10 is configured such that the content ratio of oxygen to silicon over a region of a depth of 10 nm from the interface between the
위상 시프트 막(30)과, 에칭 마스크 막(40)과의 계면으로부터 10nm의 깊이의 영역에 걸치는 규소에 대한 산소의 함유 비율은 3.0 이하인 것이 바람직하고, 2.8 이하인 것이 보다 바람직하며, 2.5 이하인 것이 더욱 바람직하고, 2.0 이하인 것이 보다 한층 바람직하다. 또한, 위상 시프트 막(30)과 조성 경사 영역의 막질 연속성의 관점에서, 상기 규소에 대한 산소의 함유 비율은 0.3 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5 이상인 것이 바람직하다.The content ratio of oxygen to silicon over a region having a depth of 10 nm from the interface between the
다음으로, 이 실시형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 이하의 에이징 공정과, 위상 시프트 막 형성 공정과 에칭 마스크 막 형성 공정을 행함으로써 제조된다. 도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 에이징 공정과, 위상 시프트 막 형성 공정에 의해 제조된다.Next, the manufacturing method of the phase
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process will be described in detail.
1. 에이징 공정1. Aging process
먼저, 투명 기판(20)을 성막실 내에 도입하기 전에, 스퍼터링법으로 타깃으로부터 입자를 날려 보내어, 타깃의 표면 상태를 박막 형성 공정 시의 표면 상태에 가깝게 하는 에이징 공정을 행한다. 이 실시형태 1 및 2에서의 에이징 공정에서는, 스퍼터링 효율이 높은 귀(貴)가스(아르곤 등)에 더하여 질소 가스를 성막실 내에 도입하고, 그 귀가스와 질소 가스의 플라즈마를 타깃의 표면에 충돌시켜서 타깃의 표면을 구성하는 각 원자를 튕겨 날림으로써 타깃의 표면을 클리닝한다. 그리고, 성막실 내에 귀가스와 질소 가스가 잔류하도록 하여 둔다.First, before introducing the
2. 위상 시프트 막 형성 공정2. Phase shift film formation process
다음으로, 투명 기판(20)을 준비한다. 투명 기판(20)은 노광 광에 대하여 투명이면, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다 라임 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 어느 유리 재료로 구성되는 것이어도 된다.Next, a
그리고, 투명 기판(20) 위에 스퍼터링법에 의해 위상 시프트 막(30)을 형성한다.Then, a
위상 시프트 막(30)의 성막은, 위상 시프트 막(30)을 구성하는 재료의 주성분이 되는 천이 금속과 규소를 포함하는 스퍼터링 타깃, 또는 천이 금속과 규소와 산소 및/또는 질소를 포함하는 스퍼터링 타깃을 사용하고, 예컨대 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 분위기와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화 탄소 가스, 일산화 질소 가스, 이산화 질소 가스를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 산소와 질소를 함유하는 활성 가스와의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 분위기에서 행하여진다.The deposition of the
상술한 에이징 공정에 의해, 성막실 내에 질소가 잔류한 상태에서 위상 시프트 막(30)의 성막이 행하여진다. 따라서, 위상 시프트 막(30)에는 성막 당초부터 질소가 포함되게 된다. 한편, 성막실 내에 잔류하는 질소의 양은 고정량이며, 위상 시프트 막 형성 공정 시에 공급되는 혼합 가스가 성막실 내의 스퍼터링 타깃 주위로 이동하려면 어느 정도의 시간을 요한다. 따라서, 위상 시프트 막(30)의 성막 개시부터 비교적 빠른 단계에서, 성막실 내에 잔류하는 질소의 대부분은 위상 시프트 막(30) 중에 포함되거나 혹은 배기되기 때문에 고갈되어서, 그 후에 포함되는 위상 시프트 막 중의 질소의 양이 일단 감소하게 된다. 한편, 상술한 바와 같이, 위상 시프트 막(30) 중에 포함되는 질소의 양이 적어지면 산소의 양이 증가하게 되어, 산소에 대한 질소의 비율(N/O)은 일단 감소할 것으로 생각된다. 그 후, 성막실 내에 공급되는 혼합 가스가 성막실 내에 퍼지게 되어, 위상 시프트 막 중의 질소의 양, 그리고 산소에 대한 질소의 비율(N/O)은 다시 상승한다. 이와 같이 하여, 위상 시프트 막(30)은 투명 기판(20) 측으로부터의 근방 영역(XPS에 의해 분석하여 얻어지는 계면으로부터 30nm 이내의 영역)에서 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖는 것이 된다.By the above-described aging process, the
위상 시프트 막(30)의 조성 및 두께는, 위상 시프트 막(30)이 상기의 위상차 및 투과율이 되도록 조정된다. 위상 시프트 막(30)의 조성은 스퍼터링 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율(예컨대, 천이 금속 함유율과 규소의 함유율과의 비), 스퍼터링 가스의 조성 및 유량 등에 의해 제어할 수 있다. 위상 시프트 막(30)의 두께는 스퍼터링 파워, 스퍼터링 시간 등에 의해 제어할 수 있다. 또한, 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 기판의 반송 속도에 의해서도 위상 시프트 막(30)의 두께를 제어할 수 있다. 이와 같이, 위상 시프트 막(30)의 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하가 되도록 제어를 행한다.The composition and thickness of the
위상 시프트 막(30)이 각각 조성이 균일한 단일막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸지 않고 1회만 행한다. 위상 시프트 막(30)이 조성이 다른 복수의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를 성막 프로세스마다 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸어 복수 회 행한다. 스퍼터링 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율이 다른 타깃을 사용하여 위상 시프트 막(30)을 성막하여도 된다. 위상 시프트 막(30)이 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다. 성막 프로세스를 복수 회 행하는 경우, 스퍼터링 타깃에 인가하는 스퍼터링 파워를 작게 할 수 있다.When the
3. 표면 처리 공정3. Surface treatment process
천이 금속과, 규소와, 산소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 재료를 포함하는 위상 시프트 막(30)을 형성한 후의 위상 시프트 막(30)의 표면은 산화되기 쉽고, 천이 금속의 산화물이 생성되기 쉽다. 천이 금속의 산화물의 존재에 의한 에칭액에 의한 스며듦을 억제하기 위해, 위상 시프트 막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정을 행한다.The surface of the
위상 시프트 막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정으로서는, 산성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 알칼리성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 애싱(ashing) 등의 드라이 처리로 표면 처리하는 방법 등을 들 수 있다.As a surface treatment step of adjusting the state of surface oxidation of the
후술하는 에칭 마스크 막 형성 공정의 후에, 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면에 조성 경사 영역이 형성되고, 해당 조성 경사 영역에서 산소의 비율이 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 영역을 포함하며, 또한 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면으로부터 10nm의 깊이의 영역에 걸친 규소에 대한 산소의 함유 비율이 3.0 이하가 되면, 어떠한 표면 처리 공정을 행하여도 상관없다.After the etching mask film forming process described later, a composition gradient region is formed at the interface between the
예컨대, 산성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 알칼리성의 수용액으로 표면 처리하는 방법에서는, 산성 또는 알칼리성의 수용액의 농도, 온도, 시간을 적절히 조정함으로써 위상 시프트 막(30)의 표면 산화의 상태를 조정할 수 있다. 산성 수용액으로 표면 처리하는 방법, 알칼리성 수용액으로 표면 처리하는 방법으로서는, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막(30)이 형성된 위상 시프트 막 부착 기판을 상기 수용액에 침지하는 방법이나, 위상 시프트 막(30) 위에 상기 수용액을 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다. 이 표면 처리 공정은, 에칭 마스크 막(40)과의 계면에서의 단면 형상을 양호하게 하는 관점에서 행해지는 것이 바람직하지만, 필수 공정은 아니다.For example, in a method of surface treatment with an acidic aqueous solution or a method of surface treatment with an alkaline aqueous solution, the state of surface oxidation of the
이와 같이 하여 실시형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다. 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조에는, 이하의 에칭 마스크 막 형성 공정을 더 행한다.In this way, the phase
4. 에칭 마스크 막 형성 공정4. Etch mask film formation process
위상 시프트 막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 처리를 행한 후, 스퍼터링법에 의해 위상 시프트 막(30) 위에 에칭 마스크 막(40)을 형성한다.After performing a surface treatment treatment to adjust the surface oxidation state of the surface of the
이와 같이 하여 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.In this way, the phase shift mask blank 10 is obtained.
에칭 마스크 막(40)의 성막은 크롬 또는 크롬 화합물(산화 크롬, 질화 크롬, 탄화 크롬, 산화 질화 크롬, 산화 질화 탄화 크롬 등)을 포함하는 스퍼터링 타깃을 사용하여, 예컨대 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 분위기, 또는 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화 질소 가스, 이산화 질소 가스, 이산화 탄소 가스, 탄화 수소계 가스, 불소계 가스를 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 분위기에서 행해진다. 탄화 수소계 가스로서는, 예컨대 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다.The
에칭 마스크 막(40)이 조성이 균일한 단일막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸지 않고 1회만 행한다. 에칭 마스크 막(40)이 조성이 다른 복수의 막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를 성막 프로세스마다 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 바꾸어 복수 회 행한다. 에칭 마스크 막(40)이 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일막을 포함하는 경우, 상술한 성막 프로세스를 스퍼터링 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다.When the
이와 같이 하여, 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.In this way, the phase
이와 같이 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)의 성막 프로세스, 및 위상 시프트 막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리를 행함으로써, 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)과의 계면에 조성 경사 영역이 형성되고, 해당 조성 경사 영역에서는, 산소의 비율이 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 영역을 포함하며, 위상 시프트 막과 상기 에칭 마스크 막과의 계면으로부터 10nm의 깊이의 영역에 걸친 규소에 대한 산소의 함유 비율이 3.0 이하이도록, 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)을 성막할 수 있다.In this way, the
또한, 위상 시프트 막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리에 대하여 설명하였지만, 위상 시프트 막(30)의 성막 프로세스에서, 성막 프로세스의 후반에 위상 시프트 막(30)의 표면이 표면 산화되기 어려운 가스 종류로 변경, 또는 상기 가스 종류를 첨가하는 것 등에 의해, 상기 조성 경사 영역에서의 산소의 비율이 깊이 방향을 향하여 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 영역을 포함하고, 위상 시프트 막과 상기 에칭 마스크 막과의 계면으로부터 10nm의 깊이의 영역에 걸치는 규소에 대한 산소의 함유 비율이 3.0 이하로 하여도 상관없다.Further, a surface treatment for adjusting the state of surface oxidation of the surface of the
또한, 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트 막(30) 위에 에칭 마스크 막(40)을 구비하고 있기 때문에, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조할 때에, 에칭 마스크 막 형성 공정을 행한다. 또한, 위상 시프트 막(30) 위에 에칭 마스크 막(40)을 구비하고, 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 에칭 마스크 막 형성 공정 후에 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 막을 형성한다. 또한, 도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에서, 위상 시프트 막(30) 위에 레지스트 막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제작할 때는, 위상 시프트 막 형성 공정 후에 레지스트 막을 형성한다.In addition, since the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes the
이 실시형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하고, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하이며(바람직하게는, 산소의 함유율이 5원자% 이상 70원자% 이하이며), 또한, 투명 기판(20)과 위상 시프트 막(30)의 계면을, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 위상 시프트 막(30)에 포함되는 천이 금속의 함유율이 0원자%인 위치로 정의하였을 때에, 이 계면으로부터 위상 시프트 막(30)의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역에서 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖도록 위상 시프트 막(30)을 구성하고 있다. 따라서, 위상 시프트 막(30)을 오버 에칭 타임으로 웨트 에칭하여 투명 기판(20) 위에 형성되는 위상 시프트 막 패턴(30a)에, 투명 기판(20)과의 계면에서의 스며듦이 억제된다. 또한, 이 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 단면 형상이 양호하며, 면내 분포의 CD 편차가 작고 투과율이 높은 위상 시프트 막 패턴(30a)을 웨트 에칭에 의해 형성할 수 있다. 따라서, 고정세한 위상 시프트 막 패턴(30a)을 고정밀하게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크(100)를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크가 얻어진다.The phase
실시형태 3. 4.Embodiment 3. 4.
실시형태 3, 4에서는 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.In Embodiments 3 and 4, a method of manufacturing the
도 3은 실시형태 3에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다. 도 4는 실시형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.3 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a phase shift mask according to the third embodiment. 4 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a phase shift mask according to the fourth embodiment.
도 3에 나타내는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법이며, 이하의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 막을 형성하는 공정과, 레지스트 막에 소망하는 패턴을 묘화·현상을 행함으로써, 제1 레지스트 막 패턴(50)을 형성하고(제1 레지스트 막 패턴 형성 공정), 제1 레지스트 막 패턴(50)을 마스크로 해서 에칭 마스크 막(40)을 웨트 에칭하여, 위상 시프트 막(30) 위에 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 형성하는 공정(제1 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정)과, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭하여, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트 막 패턴 형성 공정)을 포함한다. 그리고, 제2 레지스트 막 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정을 더 포함한다.The manufacturing method of a phase shift mask shown in FIG. 3 is a method of manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1, and the
도 4에 나타내는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법이며, 이하의 위상 시프트 마스크 블랭크(10) 위에 레지스트 막을 형성하는 공정과, 레지스트 막에 소망하는 패턴을 묘화·현상을 행함으로써, 제1 레지스트 막 패턴(50)을 형성하고(제1 레지스트 막 패턴 형성 공정), 제1 레지스트 막 패턴(50)을 마스크로 해서 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭하여, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트 막 패턴 형성 공정)을 포함한다.The manufacturing method of the phase shift mask shown in FIG. 4 is a method of manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2, and a step of forming a resist film on the phase shift mask blank 10 below. And, by drawing and developing a desired pattern on the resist film, the first resist
이하, 실시형태 3 및 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정의 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each step of the manufacturing step of the phase shift mask according to the third and fourth embodiments will be described in detail.
실시형태 3에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정Phase shift mask manufacturing process according to Embodiment 3
1. 제1 레지스트 막 패턴 형성 공정1. First resist film pattern formation process
제1 레지스트 막 패턴 형성 공정에서는, 먼저 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 막을 형성한다. 사용하는 레지스트 막 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 후술하는 350nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 어느 하나의 파장을 갖는 레이저 광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트 막은 포지티브형, 네거티브형 중 어느 것이어도 상관없다.In the first resist film pattern forming step, a resist film is first formed on the
그 후, 350nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 어느 하나의 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여, 레지스트 막에 소망하는 패턴을 묘화한다. 레지스트 막에 묘화하는 패턴은 위상 시프트 막(30)에 형성하는 패턴이다. 레지스트 막에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀 패턴을 들 수 있다.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having any one wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern to be drawn on the resist film is a pattern to be formed on the
그 후, 레지스트 막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3(a)에 나타나는 바와 같이, 에칭 마스크 막(40) 위에 제1 레지스트 막 패턴(50)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer, and a first resist
2. 제1 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정2. First etching mask film pattern formation process
제1 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정에서는, 먼저 제1 레지스트 막 패턴(50)을 마스크로 해서 에칭 마스크 막(40)을 에칭하여, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 형성한다. 에칭 마스크 막(40)은 크롬(Cr)을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 크롬계 재료로 형성된다. 에칭 마스크 막(40)을 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크 막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산 제2 세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the first etching mask film pattern forming step, first, the
그 후, 레지스트 박리액을 이용하여, 또는 애싱에 의해 도 3(b)에 나타나는 바와 같이, 제1 레지스트 막 패턴(50)을 박리한다. 경우에 따라서는, 제1 레지스트 막 패턴(50)을 박리하지 않고, 다음의 위상 시프트 막 패턴 형성 공정을 행하여도 된다.After that, the first resist
3. 위상 시프트 막 패턴 형성 공정3. Phase shift film pattern formation process
제1 위상 시프트 막 패턴 형성 공정에서는, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서 위상 시프트 막(30)을 에칭하여, 도 3(c)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트 막 패턴(30a)으로서, 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀 패턴을 들 수 있다. 위상 시프트 막(30)을 에칭하는 에칭액은 위상 시프트 막(30)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 불화 암모늄과 인산과 과산화 수소를 포함하는 에칭액, 불화 수소 암모늄과 염화 수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the first phase shift film pattern formation step, the
웨트 에칭은 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면 형상을 양호하게 하기 위해, 위상 시프트 막 패턴(30a)에서 투명 기판(20)이 노출하기까지의 시간(저스트 에칭 타임)보다도 긴 시간(오버 에칭 타임)으로 행하는 것이 바람직하다. 오버 에칭 타임으로서는, 투명 기판(20)으로의 영향 등을 고려하면, 저스트 에칭 타임에 그 저스트 에칭 타임의 10%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 바람직하다.In order to improve the cross-sectional shape of the phase
4. 제2 레지스트 막 패턴 형성 공정4. Second resist film pattern formation process
제2 레지스트 막 패턴 형성 공정에서는, 먼저 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 덮는 레지스트 막을 형성한다. 사용하는 레지스트 막 재료는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 후술하는 350nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 어느 하나의 파장을 갖는 레이저 광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트 막은 포지티브형, 네거티브형 중 어느 것이어도 상관없다.In the second resist film pattern formation process, first, a resist film covering the first etching
그 후, 350nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 어느 하나의 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여, 레지스트 막에 소망하는 패턴을 묘화한다. 레지스트 막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트 막(30)에 패턴이 형성되어 있는 영역의 외주 영역을 차광하는 차광대 패턴, 및 위상 시프트 막 패턴의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴이다. 또한, 레지스트 막에 묘화하는 패턴은, 노광 광에 대한 위상 시프트 막(30)의 투과율에 따라서는, 위상 시프트 막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴이 없는 패턴인 경우도 있다.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having any one wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. Patterns to be drawn on the resist film are a light shielding band pattern that shields light from an outer circumferential region of a region in which a pattern is formed in the
그 후, 레지스트 막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3(d)에 나타나는 바와 같이, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a) 위에 제2 레지스트 막 패턴(60)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer, and a second resist
5. 제2 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정5. Second etching mask film pattern formation process
제2 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정에서는, 제2 레지스트 막 패턴(60)을 마스크로 해서 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 에칭하여, 도 3(e)에 나타나는 바와 같이 제2 에칭 마스크 막 패턴(40b)을 형성한다. 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)은 크롬(Cr)을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 크롬계 재료로 형성된다. 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 에칭하는 에칭액은, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 질산 제2 세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the second etching mask film pattern formation step, the first etching
그 후, 레지스트 박리액을 이용하여, 또는 애싱에 의해 제2 레지스트 막 패턴(60)을 박리한다.After that, the second resist
이와 같이 하여 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.In this way, the
또한, 상기 설명에서는 에칭 마스크 막(40)이 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우에 대하여 설명하였지만, 에칭 마스크 막(40)이 단순히 위상 시프트 막(30)을 에칭할 때의 하드 마스크 기능만을 갖는 경우에서는, 상기 설명에서 제2 레지스트 막 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 마스크 막 패턴 형성 공정은 행해지지 않고, 위상 시프트 막 패턴 형성 공정 후, 제1 에칭 마스크 막 패턴을 박리하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작한다.In addition, in the above description, the case where the
이 실시형태 2의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 이용하기 때문에, 단면 형상이 양호하며, 면내 분포의 CD 편차가 작은 위상 시프트 막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정세한 위상 시프트 막 패턴을 고정밀하게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크는, 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the method for manufacturing a phase shift mask of the second embodiment, since the phase shift mask blank of the first embodiment is used, a phase shift film pattern having a good cross-sectional shape and small CD deviation of the in-plane distribution can be formed. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask capable of transferring a high-definition phase shift film pattern with high precision. The phase shift mask manufactured as described above can cope with miniaturization of line and space patterns or contact holes.
실시형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정Phase shift mask manufacturing process according to Embodiment 4
1. 레지스트 막 패턴 형성 공정1. Resist film pattern formation process
레지스트 막 패턴 형성 공정에서는, 먼저 실시형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30) 위에 레지스트 막을 형성한다. 사용하는 레지스트 막 재료는 실시형태 3에서 설명한 것과 유사하다. 또한, 필요에 따라 레지스트 막을 형성하기 전에, 위상 시프트 막(30)과 밀착성을 양호하게 하기 위해, 위상 시프트 막(30)에 표면 개질 처리 처리를 행하여도 상관없다. 상술과 유사하게, 레지스트 막을 형성한 후, 350nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 어느 하나의 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여, 레지스트 막에 소망하는 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트 막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 4(a)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트 막(30) 위에 제1 레지스트 막 패턴(50)을 형성한다.In the resist film pattern formation process, a resist film is first formed on the
2. 위상 시프트 막 패턴 형성 공정2. Phase shift film pattern formation process
위상 시프트 막 패턴 형성 공정에서는, 제1 레지스트 막 패턴(50)을 마스크로 해서 위상 시프트 막(30)을 에칭하여, 도 4(b)에 나타나는 바와 같이 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트 막 패턴(30a)이나 위상 시프트 막(30)을 에칭하는 에칭액이나 오버 에칭 타임은, 실시형태 3에서 설명한 것과 유사하다.In the phase shift film pattern formation process, the
그 후, 레지스트 박리액을 이용하여, 또는 애싱에 의해 제1 레지스트 막 패턴(50)을 박리한다(도 4(c)).After that, the first resist
이와 같이 하여 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.In this way, the
이 실시형태 4의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크를 이용하기 때문에, 웨트 에칭에 의한 기판으로의 데미지에 기인하는 투명 기판의 투과율의 저하가 없고, 에칭 시간을 짧게 할 수 있으며, 단면 형상이 양호한 위상 시프트 막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정세한 위상 시프트 막 패턴을 고정밀하게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크는, 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the phase shift mask of the fourth embodiment, since the phase shift mask blank of the second embodiment is used, there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by wet etching, and the etching time is reduced. It can be shortened and a phase shift film pattern having a good cross-sectional shape can be formed. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask capable of transferring a high-definition phase shift film pattern with high precision. The phase shift mask manufactured as described above can cope with miniaturization of line and space patterns or contact holes.
실시형태 5.Embodiment 5.
실시형태 5에서는 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 표시 장치는 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 이용하고, 또는 상술한 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 이용하는 공정(마스크 재치 공정)과, 표시 장치 위의 레지스트 막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정(패턴 전사 공정)을 행함으로써 제조된다.In Embodiment 5, a method of manufacturing a display device will be described. The display device uses the
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process will be described in detail.
1. 재치 공정1. Wit process
재치 공정에서는, 실시형태 3에서 제조된 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 재치한다. 여기서, 위상 시프트 마스크는, 노광 장치의 투영 광학계를 개재하여 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트 막에 대향하도록 배치된다.In the placing process, the phase shift mask manufactured in Embodiment 3 is placed on the mask stage of the exposure apparatus. Here, the phase shift mask is disposed so as to face the resist film formed on the display device substrate via the projection optical system of the exposure device.
2. 패턴 전사 공정2. Pattern transfer process
패턴 전사 공정에서는, 위상 시프트 마스크(100)에 노광 광을 조사하고, 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트 막에 위상 시프트 막 패턴을 전사한다. 노광 광은 365nm~436nm의 파장역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광이나, 365nm~436nm의 파장역으로부터 어느 파장역을 필터 등으로 커트하여 선택된 단색광이다. 예컨대, 노광 광은 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이나, i선의 단색광이다. 노광 광으로서 복합광을 이용하면, 노광 광 강도를 높게 하여 처리량(throughput)을 높일 수 있기 때문에, 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다.In the pattern transfer process, exposure light is irradiated to the
이 실시형태 5의 표시 장치 제조 방법에 의하면, CD 에러를 억제할 수 있고, 고해상도, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 포함하는 고정세한 표시 장치를 제조할 수 있다.According to the display device manufacturing method of the fifth embodiment, CD errors can be suppressed, and a high-resolution, fine line-and-space pattern and a high-definition display device including contact holes can be manufactured.
[실시예][Example]
실시예 1.Example 1.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase shift mask blank and manufacturing method thereof
실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해, 먼저 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에서, 투명 기판(20)을 반입하기 전에 질소(N2)와 아르곤(Ar)의 혼합 가스를 도입하면서, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터링 타깃(몰리브덴:규소=1:9)에 6.0kW의 스퍼터링 파워를 인가하여, 60분간 에이징 공정을 행하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 1, molybdenum was first introduced into a chamber of an in-line sputtering apparatus, while introducing a mixed gas of nitrogen (N 2 ) and argon (Ar) before carrying in the
그리고, 투명 기판(20)으로서, 1214사이즈(1220mm×1400mm)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.Then, as the
그 후, 합성 석영 유리 기판을 주표면을 아래측을 향하게 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에 반입하였다.Thereafter, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with the main surface facing downward, and carried into the chamber of the in-line sputtering apparatus.
투명 기판(20)의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)을 형성하기 위해, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.7Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 질소(N2) 가스와, 헬륨(He) 가스로 구성된 불활성 가스와, 반응성 가스인 일산화 질소 가스(NO)와의 혼합 가스(Ar: 18sccm, N2: 15sccm, He: 50sccm, NO: 4sccm)를 도입하였다. 이 성막 조건에 의해, 투명 기판(20) 위에 몰리브덴실리사이드의 산화 질화물을 포함하는 위상 시프트 막(30)(막 두께: 135nm)을 형성하였다.In order to form the
다음으로, 표면 처리 후의 위상 시프트 막(30) 부착의 투명 기판(20)을 제2 챔버 내에 반입하고, 제2 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와의 혼합 가스(Ar: 65sccm, N2: 15sccm)를 도입하였다. 그리고, 크롬을 포함하는 제2 스퍼터링 타깃에 1.5kW의 스퍼터링 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 위상 시프트 막(30) 위에 크롬과 질소를 함유하는 크롬 질화물 (CrN)을 형성하였다(막 두께 15nm). 다음으로, 제3 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4: 4.9%) 가스의 혼합 가스(30sccm)를 도입하고, 크롬을 포함하는 제3 스퍼터링 타깃에 8.5kW의 스퍼터링 파워를 인가하여, 반응성 스퍼터링에 의해 CrN 위에 크롬과 탄소를 함유하는 크롬 탄화물(CrC)을 형성하였다(막 두께 60nm). 마지막으로, 제4 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4: 5.5%) 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스와의 혼합 가스(Ar+CH4: 30sccm, N2: 8sccm, O2: 3sccm)를 도입하고, 크롬을 포함하는 제4 스퍼터링 타깃에 2.0kW의 스퍼터링 파워를 인가하여, 반응성 스퍼터링에 의해 CrC 위에 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)을 형성하였다(막 두께 30nm). 이상과 같이, 위상 시프트 막(30) 위에 CrN 층과 CrC 층과 CrCON 층의 적층 구조의 에칭 마스크 막(40)을 형성하였다.Next, the
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, the phase shift mask blank 10 in which the
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30)(위상 시프트 막(30)의 표면을 알칼리계 수용액으로 표면 처리한 위상 시프트 막(30))에 대하여, 레이저테크사 제조의 MPM-100에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다. 위상 시프트 막(30)의 투과율 및 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 셋팅하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)이 성막된 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 이용하였다. 위상 시프트 막(30)의 투과율 및 위상차는, 에칭 마스크 막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여 측정하였다. 그 결과, 투과율은 34%(파장: 365nm), 위상차는 160도(파장: 365nm), 이면 반사율은 11.1%(파장: 365nm)이었다.For the phase shift film 30 (
또한, 위상 시프트 막(30)에 대하여, UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사 제조)을 이용하여 평탄도 변화를 측정하고 막 응력을 산출하였더니, 0.24GPa이었다. 이 위상 시프트 막(30)은 위상 시프트 마스크의 세정에 사용되는 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수)에 대한, 투과율 변화량 및 위상차 변화량이 함께 작고, 높은 내약성, 내세정성을 갖고 있었다.Further, for the
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, 시마즈 제작소사 제조의 분광 광도계 SolidSpec-3700에 의해, 막면 반사율 및 광학 농도를 측정하였다. 위상 시프트 마스크 블랭크(에칭 마스크 막(40))의 막면 반사율은 8.3%(파장: 436nm), 광학 농도(OD)는 4.0(파장: 436nm)이었다. 이 에칭 마스크 막(40)은 막 표면에서의 반사율이 낮은 차광막으로서 기능한다는 것을 알 수 있었다.Moreover, about the obtained phase shift mask blank 10, the film surface reflectance and optical density were measured by the spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm) and optical density (OD) was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다. 도 5는 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타낸다. 도 5는 위상 시프트 마스크 블랭크에서의 위상 시프트 막(30) 측의 에칭 마스크 막(40)과, 위상 시프트 막(30)의 조성 분석 결과를 나타내고 있다. 도 5의 가로축은 에칭 마스크 막(40)의 최표면을 기준으로 한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 SiO2 환산의 깊이(nm)를 나타내고, 세로축은 함유율(원자%)을 나타내고 있다. 도 5에서 각 곡선은 규소(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)의 함유율 변화를 각각 나타내고 있다.Further, the obtained phase shift mask blank 10 was analyzed for composition in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). 5 shows the results of composition analysis in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank of Example 1. FIG. Fig. 5 shows the result of composition analysis of the
또한, 도 11은 실시예 1, 2, 비교예 1의 위상 시프트 블랭크 마스크에 대한 XPS에 의한 기판 계면으로부터의 거리와 N/O의 비율을 나타내는 도이다.11 is a diagram showing the ratio of the distance from the substrate interface and the N/O by XPS to the phase shift blank masks of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. FIG.
도 5에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에서, 위상 시프트 막(30)과 투명 기판(20)과의 계면(위상 시프트 막(30)에 포함되는 몰리브덴의 함유율이 0원자%가 되는 위치)으로부터 위상 시프트 막(30)의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역(조성 경사 영역)에서, 산소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 감소하고, 그 후 거의 일정해진다. 한편, 질소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 증가하고, 그 후 약간 감소한다. 즉, 도 11에 나타나는 바와 같이, 실시예 1에서는 N/O 비율이 투명 기판(20)과의 계면으로부터 28.4nm의 거리, 즉 30nm 이내의 영역에서 극댓값을 갖고 있다는 것을 알 수 있었다.As shown in Fig. 5, in the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the interface between the
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하기 위해, 먼저 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크 막(40) 위에 레지스트 도포 장치를 이용하여 포토 레지스트 막을 도포하였다.In order to manufacture the
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐 막 두께 520nm의 포토 레지스트 막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.
그 후, 레이저 묘화 장치를 이용하여 포토 레지스트 막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐서, 에칭 마스크 막 위에, 홀 직경이 1.5μm인 홀 패턴의 레지스트 막 패턴을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film was drawn using a laser writing apparatus, and through a developing and rinsing process, a resist film pattern of a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film.
그 후, 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 에칭 마스크 막(40)을 웨트 에칭하여 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 형성하였다.Thereafter, using the resist film pattern as a mask, the
그 후, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서, 불화 수소 암모늄과 과산화 수소와의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭하여 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성하였다. 이 웨트 에칭은 단면 형상을 수직화하기 위해, 또한 요구되는 미세 패턴을 형성하기 위해 110%의 오버 에칭 타임으로 행하였다.Then, using the first etching
그 후, 레지스트 막 패턴을 박리하였다.After that, the resist film pattern was peeled off.
그 후, 레지스트 도포 장치를 이용하여, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 덮도록 포토 레지스트 막을 도포하였다.Thereafter, a photoresist film was applied using a resist coating apparatus to cover the first etching
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐서, 막 두께 520nm의 포토 레지스트 막을 형성하였다.Thereafter, through a heating/cooling process, a photoresist film having a thickness of 520 nm was formed.
그 후, 레이저 묘화 장치를 이용하여 포토 레지스트 막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐서, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a) 위에 차광대를 형성하기 위한 제2 레지스트 막 패턴(60)을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film was drawn using a laser writing apparatus, and through a developing/rinsing process, a second resist
그 후, 제2 레지스트 막 패턴(60)을 마스크로 해서, 질산 제2 세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해, 전사 패턴 형성 영역에 형성된 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 웨트 에칭하였다.Thereafter, using the second resist
그 후, 제2 레지스트 막 패턴(60)을 박리하였다.After that, the second resist
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 위에 전사 패턴 형성 영역에 위상 시프트 막 패턴(30a)과, 위상 시프트 막 패턴(30a)과 제2 에칭 마스크 막 패턴(40b)의 적층 구조를 포함하는 차광대가 형성된 위상 시프트 마스크(100)를 얻었다.In this way, a light shield including a stacked structure of the phase
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 이하의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서, 위상 시프트 마스크의 단면의 관 찰에는 주사형 전자 현미경을 이용하였다. 도 6의 단면 사진은 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에서, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서, 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭(110%의 오버 에칭)하여 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성하고, 레지스트 막 패턴을 박리한 후의 단면 사진이다.The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. In Examples 1, 2 and Comparative Example 1 below, a scanning electron microscope was used to observe the cross section of the phase shift mask. The cross-sectional photograph of FIG. 6 shows, in the manufacturing process of the phase shift mask of Example 1, wet etching the
도 6에 나타나는 바와 같이, 실시예 1의 위상 시프트 마스크(100)에 형성된 위상 시프트 막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 수직에 가까운 단면 형상을 포함하고 있었다. 또한, 위상 시프트 막 패턴(30a)에는, 에칭 마스크 막 패턴과의 계면과, 기판과의 계면 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 또한 밑단 폭이 작고, 면내의 CD 편차가 70nm로 작은 위상 시프트 막 패턴(30a)을 포함하고 있었다. 상세하게는, 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면은 위상 시프트 막 패턴(30a)의 상면, 하면 및 측면으로 구성된다. 이 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면에서, 상면과 측면이 접하는 부위(상변)와, 측면과 하면이 접하는 부위(하변)가 이루는 각도는 74도이었다. 따라서, 300nm 이상 500nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광 광에서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크(100)가 얻어졌다.As shown in FIG. 6, the phase
따라서, 실시예 1의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 셋팅하고, 표시 장치 위의 레지스트 막에 노광 전사한 경우, 2.0μm 미만의 미세 패턴을 고징밀하게 전사할 수 있다고 말할 수 있다.Therefore, it can be said that when the
실시예 2.Example 2.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase shift mask blank and manufacturing method thereof
실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조하기 위해, 먼저 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에서, 투명 기판(20)을 반입하기 전에 실시예 1과 동일한 조건으로 에이징 공정을 행하였다. 그리고, 투명 기판(20)의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)을 형성하기 위해, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.9Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 질소(N2) 가스와, 헬륨(He) 가스로 구성되는 불활성 가스(Ar: 18sccm, N2: 13sccm, He: 50sccm)를 도입하였다. 이 성막 조건에 의해, 투명 기판(20) 위에 몰리브덴실리사이드의 산화 질화물을 포함하는 위상 시프트 막(30)(막 두께: 141nm)을 형성하였다.In order to manufacture the phase
다음으로, 투명 기판(20)에 위상 시프트 막(30)을 형성한 후, 위상 시프트 막(30)의 표면 처리를 하지 않고 실시예 1과 유사하게, 위상 시프트 막(30) 위에 CrN 층과 CrC 층과 CrCON 층의 적층 구조의 에칭 마스크 막(40)을 형성하였다.Next, after forming the
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, the phase shift mask blank 10 in which the
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30)에 대하여, 레이저테크사 제조의 MPM-100에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다. 위상 시프트 막의 투과율 및 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 셋팅하여 제작된 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)이 성막된 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 이용하였다. 위상 시프트 막(30)의 투과율 및 위상차는, 에칭 마스크 막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여 측정하였다. 그 결과, 투과율은 33%(파장: 365nm), 위상차는 171도(파장: 365nm), 이면 반사율은 7.8%(파장: 365nm)이었다.For the
또한, 위상 시프트 막(30)에 대하여, UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사 제조)을 이용하여 평탄도 변화를 측정하고, 막 응력을 산출하였더니, 0.22GPa이었다. 이 위상 시프트 막(30)은, 위상 시프트 마스크의 세정에 사용되는 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수)에 대한, 투과율 변화량 및 위상차 변화량이 함께 작고, 높은 내약성 및 내세정성을 갖고 있었다.Further, for the
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, 시마즈 제작소사 제조의 분광 광도계 SolidSpec-3700에 의해, 막면 반사율 및 광학 농도를 측정하였다. 위상 시프트 마스크 블랭크(10)(에칭 마스크 막(40))의 막면 반사율은 8.3%(파장: 436nm), 광학 농도(OD)는 4.0(파장: 436nm)이었다. 이 에칭 마스크 막(40)은, 막 표면에서의 반사율이 낮은 차광막으로서 기능한다는 것을 알 수 있었다.Moreover, about the obtained phase shift mask blank 10, the film surface reflectance and optical density were measured by the spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank 10 (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and optical density (OD) was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Further, the obtained phase shift mask blank 10 was analyzed for composition in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
그 결과, 실시예 1과 유사한 경향을 나타내고 있었으며, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에서, 위상 시프트 막(30)과 투명 기판(20)과의 계면(위상 시프트 막(30)에 포함되는 몰리브덴의 함유율이 0원자%가 되는 위치)으로부터 위상 시프트 막(30)의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역(조성 경사 영역)에서, 산소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 감소하고, 그 후 거의 일정해진다. 한편, 질소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 증가하고, 그 후 약간 감소하고 있었다. 즉, 도 11에 나타나는 바와 같이, 실시예 2에서는 N/O의 비율이 투명 기판(20)과의 계면으로부터 27.6nm의 거리, 즉 30nm 이내의 영역에서 극댓값을 갖고 있다는 것을 알 수 있었다.As a result, a trend similar to that of Example 1 was exhibited, and in the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the interface between the
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 또한, 웨트 에칭은 단면 형상을 수직화하기 위해, 또한 요구되는 미세 패턴을 형성하기 위해 110%의 오버 에칭 타임으로 행하였다.Using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, the
얻어진 위상 시프트 마스크(100)의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도 7의 단면 사진은 실시예 2의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에서, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭(110%의 오버 에칭)하고, 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성한 후의 단면 사진이다.The cross section of the obtained
도 7에 나타나는 바와 같이, 실시예 2의 위상 시프트 마스크(100)에 형성된 위상 시프트 막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 수직에 가까운 단면 형상을 포함하고 있었다. 또한, 위상 시프트 막 패턴(30a)에는, 에칭 마스크 막 패턴(40b)과의 계면과, 투명 기판(20)과의 계면의 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 또한, 밑단 폭이 작고 면내의 CD 편차가 70nm로 작은 위상 시프트 막 패턴(30a)을 포함하고 있었다. 상세하게는, 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면은, 위상 시프트 막 패턴(30a)의 상면, 하면 및 측면으로 구성된다. 이 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면에서, 상면과 측면이 접하는 부위(상변)와, 측면과 하면이 접하는 부위(하변)가 이루는 각도는 71도이었다. 따라서, 300nm 이상 500nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광 광에서 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 변화 마스크(100)가 얻어졌다.As shown in FIG. 7, the phase
따라서, 실시예 2의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 셋팅하고, 표시 장치 위의 레지스트 막을 노광 전사한 경우, 2.0μm 미만의 미세 패턴을 고정밀하게 전사할 수 있다고 말할 수 있다.Therefore, when the
비교예 1.Comparative Example 1.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase shift mask blank and manufacturing method thereof
비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해, 먼저 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에서, 투명 기판을 반입하기 전에 에이징 공정을 행하였다. 단, 에이징 공정에서 도입하는 가스를 아르곤(Ar) 가스만으로 하고, 시간을 30분으로 하였다. 에이징 공정에서의 다른 조건에 대해서는, 실시예 1, 2와 동일한 설정으로 하였다. 그리고, 실시예 1과 동일한 조건으로 투명 기판 위에 위상 시프트 막과 에칭 마스크 막을 성막하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Comparative Example 1, first, an aging process was performed before carrying in a transparent substrate in a chamber of an in-line sputtering apparatus. However, only argon (Ar) gas was used as the gas introduced in the aging process, and the time was 30 minutes. Other conditions in the aging process were set in the same manner as in Examples 1 and 2. Then, a phase shift film and an etching mask film were formed on the transparent substrate under the same conditions as in Example 1.
이와 같이 하여, 투명 기판 위에 위상 시프트 막과 에칭 마스크 막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다. 또한, 위상 시프트 막의 두께는 135nm이었다.In this way, a phase shift mask blank in which a phase shift film and an etching mask film were formed on a transparent substrate was obtained. In addition, the thickness of the phase shift film was 135 nm.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트 막(위상 시프트 막의 표면을 순수 세정한 위상 시프트 막)에 대하여, 레이저테크사 제조의 MPM-100에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다. 위상 시프트 막의 투과율 및 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 셋팅하여 제작된 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트 막이 성막된 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 이용하였다. 위상 시프트 막의 투과율 및 위상차는, 에칭 마스크 막을 형성하기 전에 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여 측정하였다. 그 결과, 실시예 1의 위상 시프트 막의 광학 특성과 거의 다르지 않고, 투과율은 34%(파장: 365nm), 위상차는 160도 (파장: 365nm), 이면 반사율은 11.0%(파장: 365nm)이었다.For the phase shift film (phase shift film obtained by purely washing the surface of the phase shift film) of the obtained phase shift mask blank, transmittance and phase difference were measured by MPM-100 manufactured by Lasertech. For the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate with a phase shift film (dummy substrate) having a phase shift film formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting in the same tray was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film were measured by taking the substrate with the phase shift film (dummy substrate) out of the chamber before forming the etching mask film. As a result, almost no different from the optical properties of the phase shift film of Example 1, the transmittance was 34% (wavelength: 365 nm), the phase difference was 160 degrees (wavelength: 365 nm), and the back surface reflectance was 11.0% (wavelength: 365 nm).
또한, 위상 시프트 막에 대하여 UltraFLAT 200M(Corning TROPEL사 제조)을 이용하여 평탄도 변화를 측정하고 막 응력을 산출하였더니, 0.24GPa이었다. 이 위상 시프트 막(30)은, 위상 시프트 마스크의 세정에 사용되는 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수)에 대한, 투과율 변화량 및 위상차 변화량이 함께 작고, 높은 내약성 및 내세정성을 갖고 있었다.Further, for the phase shift film, the change in flatness was measured using UltraFLAT 200M (manufactured by Corning TROPEL), and the film stress was calculated, and it was 0.24 GPa. This
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크 대하여, 시마즈 제작소사 제조의 분광 광도계 SolidSpec-3700에 의해 막면 반사율 및 광학 농도를 측정하였다. 위상 시프트 마스크 블랭크(에칭 마스크 막)의 막면 반사율은 8.3%(파장: 436nm), 광학 농도(OD)는 4.0(파장: 436nm)이었다. 이 에칭 마스크 막은, 막 표면에서의 반사율이 낮은 차광막으로서 기능한다는 것을 알 수 있었다.Further, the obtained phase shift mask blank was measured for film surface reflectance and optical density with a spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank (etching mask film) was 8.3% (wavelength: 436 nm) and optical density (OD) was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this etching mask film functions as a light-shielding film having a low reflectance on the film surface.
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Further, the obtained phase shift mask blank was analyzed for composition in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
그 결과, 위상 시프트 마스크 블랭크에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에서, 위상 시프트 막과 투명 기판과의 계면(위상 시프트 막에 포함되는 몰리브덴의 함유율이 0원자%가 되는 위치)으로부터 위상 시프트 막의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역(조성 경사 영역)에서, 산소의 함유율은 투명 기판과의 계면으로부터 급격히 감소하고 이후 거의 일정해진다. 한편, 질소의 함유율은 투명 기판과의 계면으로부터 급격히 증가하고, 그 후 감소로 바뀌지 않고 완만하게 증가하고 있었다. 즉, 도 11에 나타나는 바와 같이, 비교예 1에서는 N/O의 비율이 투명 기판과의 계면으로부터 30nm 이내의 영역에서 극댓값을 갖고 있지 않다는 것을 알 수 있었다.As a result, in the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank, the phase shift from the interface between the phase shift film and the transparent substrate (the position where the content of molybdenum contained in the phase shift film becomes 0 atomic%). In the region within 30 nm toward the surface of the film (composition inclined region), the content of oxygen rapidly decreases from the interface with the transparent substrate and then becomes almost constant. On the other hand, the content of nitrogen rapidly increased from the interface with the transparent substrate, and then gradually increased without changing to a decrease. That is, as shown in FIG. 11, in Comparative Example 1, it was found that the ratio of N/O did not have a maximum value in a region within 30 nm from the interface with the transparent substrate.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 위상 시프트 마스크를 제조하였다.Using the phase shift mask blank manufactured as described above, a phase shift mask was manufactured by the same method as in Example 1.
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도 10의 단면 사진은 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에서, 제1 에칭 마스크 막 패턴을 마스크로 해서 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트 막을 웨트 에칭(110%의 오버 에칭)하여 위상 시프트 막 패턴을 형성하고, 레지스트 막 패턴을 박리한 후의 단면 사진이다.The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The cross-sectional photograph of FIG. 10 shows a phase shift film pattern by wet etching (110% over-etching) the phase shift film with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern as a mask in the manufacturing process of the phase shift mask of Comparative Example 1. Is a cross-sectional photograph after forming and removing the resist film pattern.
도 10에 나타나는 바와 같이, 비교예 1의 위상 시프트 마스크에 형성된 위상 시프트 막 패턴은, 투명 기판과의 계면 부근에서 스며듦이 생겨 침식이 생기는 형상이었다. 따라서, 비교예 1의 위상 시프트 마스크에서는 2.0μm 미만의 미세 패턴을 고정밀하게 작성할 수는 없을 것으로 예상된다.As shown in Fig. 10, the phase shift film pattern formed on the phase shift mask of Comparative Example 1 had a shape in which erosion occurred due to permeation in the vicinity of the interface with the transparent substrate. Therefore, in the phase shift mask of Comparative Example 1, it is expected that a fine pattern of less than 2.0 μm cannot be produced with high precision.
실시예 3.Example 3.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법A. Phase shift mask blank and manufacturing method thereof
실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조하기 위해, 먼저 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에서, 투명 기판(20)을 반입하기 전에 실시예 1과 동일한 조건으로 에이징 공정을 행하였다. 실시예 3에서는, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터링 타깃에 몰리브덴:규소 = 8:92인 것을 사용하였다. 그리고, 투명 기판(20)의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)을 형성하기 위해, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.7Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와 헬륨(He) 가스로 구성되는 불활성 가스와, 반응성 가스인 일산화 질소 가스(NO)와의 혼합 가스(Ar: 18sccm, N2: 15sccm, He: 50sccm, NO: 4sccm)를 도입하였다. 이 성막 조건에 의해, 투명 기판(20) 위에 몰리브덴실리사이드의 산화 질화물을 포함하는 위상 시프트 막(30)(막 두께: 153nm)을 형성하였다.In order to manufacture the phase
다음으로, 투명 기판(20)에 위상 시프트 막(30)을 형성한 후, 위상 시프트 막(30)의 표면 처리를 하지 않고, 실시예 1과 유사하게 위상 시프트 막(30) 위에 CrN 층과 CrC 층과 CrCON 층의 적층 구조의 에칭 마스크 막(40)을 형성하였다.Next, after forming the
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 위에 위상 시프트 막(30)과 에칭 마스크 막(40)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, the phase shift mask blank 10 in which the
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트 막(30)에 대하여, 레이저테크사 제조의 MPM-100에 의해 투과율 및 위상차를 측정하였다. 위상 시프트 막의 투과율 및 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 셋팅하여 제작된 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트 막(30)이 성막된 위상 시프트 막 부착 기판(더미 오버 보드)을 이용하였다. 위상 시프트 막(30)의 투과율 및 위상차는, 에칭 마스크 막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트 막 부착 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하고 측정하였다. 그 결과, 투과율은 37%(파장: 365nm), 위상차는 187도(파장: 365nm), 이면 반사율은 2.5%(파장: 365nm)이었다.For the
또한, 이 위상 시프트 막(30)은 위상 시프트 마스크의 세정에 사용되는 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수)에 대한, 투과율 변화량 및 위상차 변화량이 함께 작고, 높은 내약성 및 내세정성을 갖고 있었다.In addition, this
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, 시마즈 제작소사 제조의 분광 광도계 SolidSpec-3700에 의해 막면 반사율 및 광학 농도를 측정하였다. 위상 시프트 마스크 블랭크(10)(에칭 마스크 막(40))의 막면 반사율은 8.3%(파장: 436nm), 광학 농도(OD)는 4.0(파장: 436nm)이었다. 이 에칭 마스크 막(40)은 막 표면에서의 반사율이 낮은 차광막으로서 기능한다는 것을 알 수 있었다.Moreover, about the obtained phase shift mask blank 10, the film surface reflectance and optical density were measured by the spectrophotometer SolidSpec-3700 manufactured by Shimadzu Corporation. The film surface reflectance of the phase shift mask blank 10 (etching mask film 40) was 8.3% (wavelength: 436 nm), and optical density (OD) was 4.0 (wavelength: 436 nm). It was found that this
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Further, the obtained phase shift mask blank 10 was analyzed for composition in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
그 결과, 도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 1과 유사한 경향을 나타내고 있었고, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에서, 위상 시프트 막(30)과 투명 기판(20)과의 계면(위상 시프트 막(30)에 포함되는 몰리브덴의 함유율이 0원자%가 되는 위치)으로부터 위상 시프트 막(30)의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역(조성 경사 영역)에서, 산소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 감소하고 그 후 거의 일정해진다. 한편, 질소의 함유율은 투명 기판(20)과의 계면으로부터 급격히 증가하고, 그 후 약간 감소하고 있었다. 즉, 도 12에 나타나는 바와 같이, 실시예 3에서는 N/O의 비율이 투명 기판(20)과의 계면으로부터 22.7nm의 거리, 즉 30nm 이내의 영역에서 극댓값을 갖고 있다는 것을 알 수 있었다.As a result, as shown in FIG. 8, a trend similar to that of Example 1 was exhibited, and in the composition analysis result in the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the
또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙 위치에서, 80,000배의 배율로 단면 SEM(주사 전자 현미경) 관찰을 행한 결과, 위상 시프트 막(30)은 주상 구조를 포함하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 위상 시프트 막(30)을 구성하는 몰리브덴실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트 막(30)의 막 두께 방향을 향하여 신장하는 주상의 입자 구조를 포함하고 있다는 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 위상 시프트 막(30) 주상의 입자 구조는, 막 두께 방향의 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있고, 또한 주상의 입자의 막 두께 방향의 길이도 고르지 않은 상태인 것을 확인할 수 있었다. 또한, 위상 시프트 막(30)의 성긴 부분은, 막 두께 방향에서 연속적으로 형성되어 있다는 것도 확인할 수 있었다.Further, at the center position of the transfer pattern formation region of the obtained phase shift mask blank 10, a cross-sectional SEM (scanning electron microscope) observation was performed at a magnification of 80,000 times, indicating that the
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 또한, 웨트 에칭은 단면 형상을 수직화하기 위해, 또한 요구되는 미세 패턴을 형성하기 위해 110%의 오버 에칭 타임으로 행하였다.Using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, the
얻어진 위상 시프트 마스크(100)의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 도 9의 단면 사진은 실시예 3의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에서, 제1 에칭 마스크 막 패턴(40a)을 마스크로 해서 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트 막(30)을 웨트 에칭(110%의 오버 에칭)하고, 위상 시프트 막 패턴(30a)을 형성한 후의 단면 사진이다.The cross section of the obtained
도 9에 나타나는 바와 같이, 실시예 3의 위상 시프트 마스크(100)에 형성된 위상 시프트 막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 수직에 가까운 단면 형상을 포함하고 있었다. 또한, 위상 시프트 막 패턴(30a)에는, 에칭 마스크 막 패턴(40b)과의 계면과, 투명 기판(20)과의 계면의 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 또한, 밑단 폭이 작고 면내의 CD 편차가 65nm로 작은 위상 시프트 막 패턴(30a)을 포함하고 있었다. 상세하게는, 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면은 위상 시프트 막 패턴(30a)의 상면, 하면 및 측면으로 구성된다. 이 위상 시프트 막 패턴(30a)의 단면에서, 상면과 측면이 접하는 부위(상변)와, 측면과 하면이 접하는 부위(하변)가 이루는 각도는 81도이었다. 따라서, 300nm 이상 500nm 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광 광에서 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 변화 마스크(100)가 얻어졌다.As shown in FIG. 9, the phase
따라서, 실시예 3의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 셋팅하고, 표시 장치 위의 레지스트 막에 노광 전사한 경우, 2.0μm 미만의 미세 패턴을 고정세하게 전사할 수 있다고 말할 수 있다.Therefore, it can be said that when the
또한, 상술의 실시예에서는 천이 금속으로서 몰리브덴을 이용한 경우를 설 명하였지만, 다른 천이 금속의 경우에도 상기와 동등한 효과가 얻어진다.In addition, in the above-described embodiment, the case of using molybdenum as the transition metal has been described, but the same effect as described above is obtained even in the case of other transition metals.
또한, 상술한 실시예에서는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크나, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 예를 설명하였지만, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용 등에도 적용할 수 있다.Further, in the above-described embodiments, examples of the phase shift mask blank for manufacturing a display device and a phase shift mask for manufacturing a display device have been described, but the present invention is not limited thereto. The phase shift mask blank or phase shift mask of the present invention can also be applied for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, printed circuit boards, and the like.
또한, 상술한 실시예에서는 투명 기판의 사이즈가 8092사이즈(800mm×920mm×10mm)인 예를 설명하였지만, 이에 제한되지 않는다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 대형(Large Size)의 투명 기판이 사용되며, 해당 투명 기판의 사이즈는 한 변의 길이가 300mm 이상이다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 사이즈는, 예컨대 330mm×450mm 이상 2280mm×3130mm 이하이다.In addition, in the above-described embodiment, an example in which the size of the transparent substrate is 8092 size (800 mm × 920 mm × 10 mm) has been described, but is not limited thereto. In the case of a phase shift mask blank for manufacturing a display device, a large size transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate is 300 mm or more in length on one side. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for manufacturing a display device is, for example, 330 mm x 450 mm or more and 2280 mm x 3130 mm or less.
또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 소형(Small Size)의 투명 기판이 사용되며, 해당 투명 기판의 사이즈는 한 변의 길이가 9인치 이하이다. 상기 용도의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 사이즈는, 예컨대 63.1mm×63.1mm 이상 228.6mm×228.6mm 이하이다. 통상적으로, 반도체 제조용, MEMS 제조용은 6025사이즈(152mm×152mm)나 5009사이즈(126.6mm×126.6mm)가 사용되고, 프린트 기판용은 7012사이즈(177.4mm×177.4mm)나, 9012사이즈(228.6mm×228.6mm)가 사용된다.Further, in the case of a phase shift mask blank for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, and printed circuit boards, a small sized transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate is 9 inches or less on one side. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for the above application is, for example, 63.1 mm×63.1 mm or more and 228.6 mm×228.6 mm or less. Typically, for semiconductor manufacturing and MEMS manufacturing, 6025 size (152mm×152mm) or 5009 size (126.6mm×126.6mm) is used, and for printed circuit boards, 7012 size (177.4mm×177.4mm) or 9012 size (228.6mm× 228.6mm) is used.
10... 위상 시프트 마스크 블랭크(포토 마스크 블랭크)
20... 투명 기판
30... 위상 시프트 막(패턴 형성용 박막)
30a... 위상 시프트 막 패턴(전사 패턴)
40... 에칭 마스크 막
40a... 제1 에칭 마스크 막 패턴
40b... 제2 에칭 마스크 막 패턴
50... 제1 레지스트 막 패턴
60... 제2 레지스트 막 패턴
100... 위상 시프트 마스크(포토 마스크)10...Phase shift mask blank (photo mask blank)
20... transparent substrate
30... phase shift film (thin film for pattern formation)
30a...Phase shift film pattern (transfer pattern)
40... etching mask film
40a... first etching mask film pattern
40b... second etching mask film pattern
50... first resist film pattern
60... second resist film pattern
100...Phase shift mask (photo mask)
Claims (11)
상기 포토 마스크 블랭크는 포토 마스크를 형성하기 위한 원판이고, 상기 포토 마스크는 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭함으로써 얻어지는, 상기 투명 기판 위에 전사 패턴을 포함하는 포토 마스크이며,
상기 패턴 형성용 박막은 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하고, XPS에 의해 분석하여 얻어지는 상기 산소의 함유율이 1원자% 이상 70원자% 이하이고, 또한, 상기 투명 기판과 상기 패턴 형성용 박막의 계면을, 상기 XPS에 의해 분석하여 얻어지는 상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 천이 금속의 함유율이 0원자%인 위치로 정의하였을 때에, 상기 계면으로부터 상기 패턴 형성용 박막의 표면을 향하여 30nm 이내의 영역에서, 산소에 대한 질소의 비율이 극댓값을 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.As a photo mask blank comprising a thin film for pattern formation on a transparent substrate,
The photomask blank is an original plate for forming a photomask, and the photomask is a photomask including a transfer pattern on the transparent substrate obtained by wet etching the thin film for pattern formation,
The pattern forming thin film contains a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen, and the oxygen content obtained by analysis by XPS is 1 atomic% or more and 70 atomic% or less, and the transparent substrate and the pattern When the interface of the forming thin film is defined as a position where the content rate of the transition metal included in the pattern forming thin film obtained by analyzing by the XPS is 0 atomic%, 30 nm from the interface toward the surface of the pattern forming thin film A photo mask blank, characterized in that the ratio of nitrogen to oxygen has a maximum value in the region within.
상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
The photomask blank, wherein the transition metal is molybdenum.
상기 산소의 함유율은, 5원자% 이상 70원자% 이하인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
The photomask blank, wherein the oxygen content is 5 atomic% or more and 70 atomic% or less.
상기 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
The photomask blank, wherein the nitrogen content is 35 atomic% or more and 60 atomic% or less.
상기 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
The photo mask blank, characterized in that the thin film for pattern formation comprises a columnar structure.
상기 패턴 형성용 박막은, 노광 광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하의 광학 특성을 구비한 위상 시프트 막 인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
The pattern forming thin film is a phase shift film having optical properties of a transmittance of 1% or more and 80% or less and a phase difference of 160° or more and 200° or less with respect to a representative wavelength of exposure light.
상기 패턴 형성용 박막 위에 상기 패턴 형성용 박막에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 1,
A photo mask blank comprising an etching mask film having a different etching selectivity with respect to the pattern forming thin film on the pattern forming thin film.
상기 에칭 마스크 막은 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.The method of claim 7,
The photo mask blank, wherein the etching mask film contains a material containing chromium and substantially not containing silicon.
상기 패턴 형성용 박막 위에 레지스트 막을 형성하고, 상기 레지스트 막으로 형성한 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭하여, 상기 투명 기판 위에 상기 전사 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.The step of preparing the photomask blank according to claim 1, and
Forming a resist film on the pattern forming thin film, wet etching the pattern forming thin film using the resist film pattern formed with the resist film as a mask, and forming the transfer pattern on the transparent substrate The manufacturing method of the photomask made into.
상기 에칭 마스크 막 위에 레지스트 막을 형성하고, 상기 레지스트 막으로 형성한 레지스트 막 패턴을 마스크로 해서 상기 에칭 마스크 막을 웨트 에칭하여, 상기 패턴 형성용 박막 위에 에칭 마스크 막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 에칭 마스크 막 패턴을 마스크로 해서 상기 패턴 형성용 박막을 웨트 에칭하여, 상기 투명 기판 위에 상기 전사 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.The step of preparing the photomask blank according to claim 7, and
Forming a resist film on the etching mask film, wet etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
And forming the transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the pattern forming thin film using the etching mask film pattern as a mask.
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