KR20210116264A - Photomask blank, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 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.
근년, LCD(Liquid Crystal Display)를 대표로 하는 FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 장치에서는, 대화면화, 광시야각화와 함께 고정밀화, 고속 표시화가 급속히 진행되고 있다. 이 고정밀화, 고속 표시화를 위하여 필요한 요소의 하나가, 미세하고 치수 정밀도가 높은 소자나 배선 등의 전자 회로 패턴의 제작이다. 이 표시 장치용 전자 회로의 패터닝에는 포토리소그래피가 이용되는 일이 많다. 이 때문에, 미세하고 고정밀도의 패턴이 형성된 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크나 바이너리 마스크와 같은 포토마스크가 필요해지고 있다.DESCRIPTION OF RELATED ART In recent years, display apparatuses, such as a FPD (Flat Panel Display) which are representative of LCD (Liquid Crystal Display), high-definition and high-speed display are progressing rapidly along with the enlargement of a screen and a wide viewing angle. One of the elements necessary for this high-definition and high-speed display is the production of fine and high-dimensional precision elements and electronic circuit patterns such as wiring. Photolithography is often used for patterning this electronic circuit for a display device. For this reason, the photomask like a phase shift mask for display apparatus manufacture in which a fine, high-precision pattern was formed and a binary mask is needed.
예를 들어 특허문헌 1에는, 투명 기판 상에 위상 반전막이 구비된 위상 반전 마스크 블랭크가 개시되어 있다. 이 마스크 블랭크에 있어서, 위상 반전막은, i선(365㎚), h선(405㎚), g선(436㎚)을 포함하는 복합 파장의 노광 광에 대하여 35% 이하의 반사율 및 1% 내지 40%의 투과율을 갖도록 함과 함께, 패턴 형성 시에 패턴 단면의 경사가 급격히 형성되도록 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 하나의 경원소 물질을 포함하는 금속 실리사이드 화합물을 포함하는 2층 이상의 다층막으로 구성되고, 금속 실리사이드 화합물은, 상기 경원소 물질을 포함하는 반응성 가스와 불활성 가스가 0.5:9.5 내지 4:6의 비율로 주입되어 형성되어 있다.For example, Patent Document 1 discloses a phase reversal mask blank provided with a phase reversal film on a transparent substrate. In this mask blank, the phase reversal film has a reflectance of 35% or less and a reflectance of 1% to 40 with respect to exposure light having a complex wavelength including i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm). %, including a metal silicide compound containing at least one light element of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) so that the inclination of the cross-section of the pattern is rapidly formed during pattern formation The metal silicide compound is formed by injecting a reactive gas containing the light element substance and an inert gas in a ratio of 0.5:9.5 to 4:6.
상기 금속 실리사이드 화합물로서는, 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 보론(B), 베릴륨(Be), 나트륨(Na), 탄탈(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb) 중 어느 하나 이상의 금속 물질에 실리콘(Si)이 포함되어 성립되거나, 상기 금속 실리사이드에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중의 하나 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 재료가 기재되어 있다.Examples of the metal silicide compound include aluminum (Al), cobalt (Co), tungsten (W), molybdenum (Mo), vanadium (V), palladium (Pd), titanium (Ti), platinum (Pt), and manganese (Mn). , iron (Fe), nickel (Ni), cadmium (Cd), zirconium (Zr), magnesium (Mg), lithium (Li), selenium (Se), copper (Cu), yttrium (Y), sulfur (S) , indium (In), tin (Sn), boron (B), beryllium (Be), sodium (Na), tantalum (Ta), hafnium (Hf), niobium (Nb) in any one or more metal materials of silicon (Si) ) is included, or the metal silicide contains a compound further comprising at least one light element of nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), boron (B), and hydrogen (H). Characterized materials are described.
근년의 고정밀(1000ppi 이상)의 패널 제작에 사용되는 위상 시프트 마스크로서는 고해상의 패턴 전사를 가능하게 하기 위하여, 위상 시프트 마스크이며, 또한 홀 직경으로 6㎛ 이하, 라인 폭으로 4㎛ 이하의 미세한 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다. 구체적으로는, 홀 직경으로 1.5㎛의 미세한 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다.In recent years, as a phase shift mask used for high-precision (1000 ppi or more) panel production, it is a phase shift mask in order to enable high-resolution pattern transfer, and a fine phase shift of 6 μm or less in hole diameter and 4 μm or less in line width. The phase shift mask in which the film|membrane pattern was formed is calculated|required. The phase shift mask in which the fine phase shift film pattern of 1.5 micrometers was specifically, formed with a hole diameter is calculated|required.
또한 보다 고해상의 패턴 전사를 실현하기 위하여, 노광 광에 대한 투과율이 15% 이상인 위상 시프트막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크, 및 노광 광에 대한 투과율이 15% 이상인 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다.Further, in order to realize higher-resolution pattern transfer, a phase shift mask blank having a phase shift film having a transmittance of 15% or more to exposure light, and a phase shift mask having a phase shift film pattern having a transmittance of 15% or more to exposure light are required. is becoming
노광 광에 대한 투과율의 요구를 만족시키기 위하여, 위상 시프트막을 구성하는 금속 실리사이드 화합물(금속 실리사이드계 재료)에 있어서의 금속과 규소의 원자 비율에 있어서의 규소의 비율을 높이는 것이 효과적이지만, 습식 에칭 속도가 대폭 느려짐(습식 에칭 시간이 길어짐)과 함께, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지가 발생하여 투명 기판의 투과율이 저하되는 등의 문제가 있었다.In order to satisfy the request|requirement of the transmittance|permeability with respect to exposure light, although it is effective to raise the ratio of the silicon in the atomic ratio of the metal in the metal silicide compound (metal silicide type material) which comprises a phase shift film, and silicon, a wet etching rate is significantly slower (wet etching time becomes longer), and there are problems such as damage to the substrate by the wet etching solution and a decrease in transmittance of the transparent substrate.
또한 특허문헌 2에는, 투명 기판 상에, 제1 금속 성분으로서 몰리브덴과, 제2 금속 성분으로서 탄탈, 지르코늄, 크롬 및 텅스텐으로부터 선택되는 1종 이상의 금속과, 또한 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 금속 실리사이드 화합물을 포함하는 위상 시프터막을 갖는 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크가 개시되어 있다. 그리고 위상 시프터막의 내약성이나 에칭 시의 가공성의 관점에서, 상기 금속 실리사이드 화합물 중의 제1 금속 성분과 제2 금속 성분의 비가 제1 금속 성분:제2 금속 성분=100:1 내지 2:1(원자비)인 것이 바람직한 것이 개시되어 있다.Further, in Patent Document 2, on a transparent substrate, molybdenum as a first metal component and at least one metal selected from tantalum, zirconium, chromium and tungsten as a second metal component, and 1 selected from oxygen, nitrogen and carbon A halftone phase shift mask blank having a phase shifter film containing a metal silicide compound containing at least one element is disclosed. And from the viewpoint of chemical resistance of the phase shifter film and workability during etching, the ratio of the first metal component to the second metal component in the metal silicide compound is first metal component: second metal component = 100:1 to 2:1 (atomic ratio) ) is preferred.
이 특허문헌 2에 개시되어 있는 위상 시프터막은, 위상 시프트 마스크를 제작할 때 건식 에칭에 의하여 위상 시프터막을 패터닝할 것이 상정된 것이며, 이 위상 시프터막을 습식 에칭에 의하여 패터닝한 경우, 상술한 것과 마찬가지로 위상 시프터막의 습식 에칭 속도가 느려, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지가 발생하여 투명 기판의 투과율이 저하되는 등의 문제가 있었다.As for the phase shifter film disclosed in this patent document 2, it is assumed that a phase shifter film is patterned by dry etching when producing a phase shift mask, When this phase shifter film is patterned by wet etching, a phase shifter is similar to what was mentioned above. The wet etching rate of the film was slow, damage to the substrate by the wet etching solution occurred, and there was a problem in that the transmittance of the transparent substrate was lowered.
그래서 본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 위상 시프트막의 노광 광의 대표 파장에 대한 투과율이 높은 경우에도 포토마스크가 갖는 전사 패턴의 형성에 있어서, 금속과 규소를 함유하는 해당 위상 시프트막의 습식 에칭 시간을 단축하여 기판의 대미지를 억제할 수 있어서, 양호한 단면 형상이나 라인 에지 러프니스(LER: Line Edge Roughness)를 갖고, 내약성도 양호한 전사 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Then, this invention was made|formed in order to solve the above-mentioned problem, and the objective of this invention is formation of the transfer pattern which a photomask has even when the transmittance|permeability with respect to the representative wavelength of exposure light of a phase shift film is high. WHEREIN: Metal and silicon The photo which can reduce the wet etching time of the said phase shift film containing, can suppress the damage to a board|substrate, has a favorable cross-sectional shape and line edge roughness (LER: Line Edge Roughness), and can form a transfer pattern with good chemical resistance also A mask blank, a photomask manufacturing method, and a display device manufacturing method are provided.
본 발명자는 이들 문제를 해결하기 위한 방책을 예의 검토하였다. 먼저, 노광 광(예를 들어 313㎚ 내지 436㎚)의 대표 파장에 대하여 높은 투과율을 갖는 위상 시프트막으로 하기 위하여, 상기 대표 파장에 있어서의 소쇠 계수가 몰리브덴보다도 작은 특성을 갖는 지르코늄에 착안하여, 위상 시프트막을 구성하는 재료로서, 몰리브덴과 지르코늄과 규소와 질소를 포함하는 MoZrSi계 재료를 선택하였다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This inventor earnestly examined the measure for solving these problems. First, in order to obtain a phase shift film having a high transmittance with respect to a representative wavelength of exposure light (for example, 313 nm to 436 nm), the extinction coefficient at the representative wavelength is smaller than that of molybdenum, focusing on zirconium, MoZrSi-based material containing molybdenum, zirconium, silicon, and nitrogen was selected as a material constituting the phase shift film.
MoZrSi계 재료를 위상 시프트막으로서 사용하는 것은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 LSI용의 마스크 블랭크에 있어서는 알려져 있다. 그러나 LSI용의 마스크 블랭크에 이용되는 MoZrSi계 재료를 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 그대로 적용하고자 하면, 위상 시프트막을 습식 에칭할 때의 시간이 지나치게 걸려 버려 기판에 대한 대미지의 발생이나 투명 기판의 투과율 저하를 충분히 억제할 수 없음이 판명되었다. 이와 같이, LSI용의 마스크 블랭크에 이용되는 MoZrSi계 재료를 단순히 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 적용하고자 하더라도 원하는 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수는 없었다.It is known in the mask blank for LSI used for manufacture of a semiconductor device etc. to use a MoZrSi type|system|group material as a phase shift film. However, if the MoZrSi-based material used for the LSI mask blank is applied as it is to the phase shift mask blank for display device manufacturing, the wet etching of the phase shift film takes too much time, causing damage to the substrate and It became clear that the transmittance|permeability fall could not fully be suppressed. In this way, even if the MoZrSi-based material used for the mask blank for LSI was simply applied to the phase shift mask blank for display device manufacturing, the desired phase shift mask blank for display device manufacturing could not be obtained.
또한 MoZrSi계 재료의 조성비에 따라서는, 위상 시프트막의 내약성이 나빠 원하는 세정 내성이 얻어지지 않고, 또한 반사율이 지나치게 높아 전사 특성이 저하되어 버리는 것도 판명되었다.Moreover, depending on the composition ratio of MoZrSi-type material, the chemical resistance of a phase shift film was bad, and desired washing|cleaning tolerance was not acquired, and also it became clear that a reflectance was too high and a transcription|transfer characteristic fell.
그래서 본 발명자들은 더욱 예의 검토를 행하여, MoZrSi계 재료에 있어서, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율과, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율을 지표로서 규정하는 것이 유효한 것을 알아내었다. 즉, 상기 위상 시프트막을 습식 에칭에 의하여 패터닝할 때 위상 시프트막의 습식 에칭 속도가 높아, 위상 시프트막을 패터닝할 때 습식 에칭액에 의한 투명 기판에 대한 대미지가 발생하는 것을 억제하기 위하여, MoZrSi계 재료에 있어서의 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율을 조정함으로써 상기 문제를 해결할 수 있음이, 본 발명자에 의한 예의 검토의 결과 판명되었다. 본 발명은 이상과 같은 예의 검토의 결과 이루어진 것이며, 이하의 구성을 요한다.Therefore, the present inventors further earnestly studied, and found that it is effective to prescribe the atomic ratio of molybdenum and zirconium and the content ratio of silicon with respect to the sum of molybdenum, zirconium and silicon as indexes in the MoZrSi-based material. That is, in order to suppress that the wet etching rate of a phase shift film is high when patterning the said phase shift film by wet etching, and the damage to the transparent substrate by a wet etching liquid occurs when patterning a phase shift film, MoZrSi type material. It became clear as a result of earnest examination by this inventor that the said problem could be solved by adjusting the atomic ratio of molybdenum, zirconium, and the content ratio of silicon with respect to the sum total of molybdenum, zirconium, and silicon. This invention was made as a result of the above-mentioned earnest examination, and the following structure is required.
(구성 1) 투명 기판 상에 위상 시프트막을 갖는 포토마스크 블랭크이며, (Structure 1) It is a photomask blank which has a phase shift film on a transparent substrate,
상기 포토마스크 블랭크는, 포토마스크를 형성하기 위한 원판이고, 해당 포토마스크는, 상기 위상 시프트막을 습식 에칭함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴을 상기 투명 기판 상에 갖는 포토마스크이고,The said photomask blank is an original plate for forming a photomask, this photomask is a photomask which has a phase shift film pattern obtained by wet-etching the said phase shift film on the said transparent substrate,
상기 위상 시프트막은 단층 또는 다층으로 구성되고, 또한 해당 위상 시프트막의 전체 막 두께에 대하여 50% 이상 100% 이하가, 몰리브덴(Mo)과 지르코늄(Zr)과 규소(Si)와 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 MoZrSi계 재료층을 포함하고,The phase shift film is composed of a single layer or multiple layers, and 50% or more and 100% or less of the total film thickness of the phase shift film is a material containing molybdenum (Mo), zirconium (Zr), silicon (Si) and nitrogen. Including a MoZrSi-based material layer made of,
상기 MoZrSi계 재료층은, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율이 Mo:Zr=1.5:1 내지 1:4(1:0.67 내지 1:4)이고, 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 70 내지 88원자%인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.In the MoZrSi-based material layer, the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo: Zr = 1.5:1 to 1:4 (1:0.67 to 1:4), and the content ratio of silicon to the sum of molybdenum, zirconium, and silicon The photomask blank, characterized in that it is 70 to 88 atomic%.
(구성 2) 상기 위상 시프트막은, 노광 광의 대표 파장에 대하여 투과율이 20% 이상 80% 이하이고 위상차가 160° 이상 200° 이하인 광학 특성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 포토마스크 블랭크.(Structure 2) The said phase shift film is equipped with the optical characteristic that transmittance|permeability is 20 % or more and 80 % or less with respect to the representative wavelength of exposure light, and phase difference is 160 degrees or more and 200 degrees or less, The photomask blank of structure 1 characterized by the above-mentioned. .
(구성 3) 상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측의 하층과, 상기 하층 상에 적층된 상층을 포함하는 적층막이고, 상기 하층이 상기 MoZrSi계 재료층인 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.(Composition 3) The said phase shift film is a laminated|multilayer film containing the lower layer by the side of the said transparent substrate, and the upper layer laminated|stacked on the said lower layer, The said lower layer is the said MoZrSi system material layer, The structure 1 or 2 characterized by the above-mentioned Described photomask blank.
(구성 4) 상기 상층은, 노광 광의 대표 파장에 있어서, 상기 하층에 있어서의 굴절률보다도 작고 또한 소쇠 계수보다도 높은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 3에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 4) The photomask blank according to Configuration 3, wherein the upper layer is made of a material smaller than the refractive index of the lower layer and higher than the extinction coefficient at a representative wavelength of exposure light.
(구성 5) 상기 위상 시프트막은, 노광 광의 대표 파장에 대한 이면 반사율이 15% 이하로 되도록 상기 상층과 상기 하층 각각의 굴절률, 소쇠 계수 및 막 두께가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 구성 4에 기재된 포토마스크 블랭크.(Structure 5) In the said phase shift film, the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of each of the said upper layer and the said lower layer are set so that the back surface reflectance with respect to the representative wavelength of exposure light may be 15 % or less, The structure 4 characterized by the above-mentioned. photomask blank.
(구성 6) 상기 위상 시프트막 상에, 해당 위상 시프트막에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.(Structure 6) The etching mask film from which etching selectivity differs with respect to this phase shift film is provided on the said phase shift film, The photomask blank in any one of structures 1-5 characterized by the above-mentioned.
(구성 7) 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Configuration 7) A step of preparing the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 5;
상기 위상 시프트막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.A resist film is formed on the said phase shift film, the said phase shift film is wet-etched using the resist film pattern formed from the said resist film as a mask, It has the process of forming a phase shift film pattern on the said transparent substrate, It is characterized by the above-mentioned A method of manufacturing a photomask.
(구성 8) 구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Configuration 8) A step of preparing the photomask blank according to Configuration 6;
상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하여, 상기 위상 시프트막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,The process of forming a resist film on the said etching mask film, wet-etching the said etching mask film using the resist film pattern formed from the said resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the said phase shift film;
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.The said etching mask film pattern is used as a mask, the said phase shift film is wet-etched, and it has the process of forming a phase shift film pattern on the said transparent substrate, The manufacturing method of the photomask characterized by the above-mentioned.
(구성 9) 구성 7 또는 8에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의하여 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 상에 형성된 상기 위상 시프트막 패턴을 포함하는 전사 패턴을, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.(Structure 9) The transfer pattern containing the said phase shift film pattern formed on the said photomask by loading the photomask obtained by the manufacturing method of the photomask of the structure 7 or 8 on the mask stage of an exposure apparatus, a display device A method of manufacturing a display device, comprising an exposure step of exposing and transferring a resist formed on a substrate.
본 발명에 따른 포토마스크 블랭크에 따르면, 위상 시프트막의 노광 광의 대표 파장에 대한 투과율이 높은 경우에도 포토마스크가 갖는 전사 패턴의 형성에 있어서, 금속과 규소를 함유하는 해당 위상 시프트막의 습식 에칭 시간을 단축할 수 있어서, 양호한 단면 형상이나 라인 에지 러프니스, 내약성을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크를 얻을 수 있다.According to the photomask blank which concerns on this invention, even when the transmittance|permeability with respect to the representative wavelength of exposure light of a phase shift film is high, in formation of the transfer pattern which a photomask has, the wet etching time of the said phase shift film containing metal and silicon is shortened. Thus, it is possible to obtain a photomask blank capable of forming a transfer pattern having a good cross-sectional shape, line edge roughness, and chemical resistance.
또한 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법에 따르면, 상기 포토마스크 블랭크를 이용하여 포토마스크를 제조한다. 이 때문에, 위상 시프트막의 노광 광의 대표 파장에 대한 투과율이 높은 경우에도 위상 시프트막의 습식 에칭 속도가 빨라, 습식 에칭액에 의한 투명 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없어 전사 정밀도나 라인 에지 러프니스, 내약성이 양호한 전사 패턴(위상 시프트막 패턴)을 가진 포토마스크를 제조할 수 있다. 이 포토마스크는 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing a photomask according to the present invention, a photomask is manufactured using the photomask blank. For this reason, even when the transmittance of the phase shift film with respect to the representative wavelength of exposure light is high, the wet etching rate of the phase shift film is fast, and there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to the damage to the transparent substrate by the wet etching solution. A photomask having a transfer pattern (phase shift film pattern) having good line edge roughness and good tolerance can be manufactured. This photomask can respond to line-and-space patterns and miniaturization of contact holes.
또한 본 발명에 따른 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 상기 포토마스크의 제조 방법에 의하여 얻어진 포토마스크를 이용하여 표시 장치를 제조한다. 이 때문에 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 표시 장치를 제조할 수 있다.In addition, according to the method for manufacturing a display device according to the present invention, the display device is manufactured using the photomask obtained by the method for manufacturing the photomask. For this reason, a display device having a fine line-and-space pattern or contact hole can be manufactured.
도 1은 실시 형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성(투명 기판/위상 시프트막)을 도시하는 모식도이다.
도 2는 실시 형태 2에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성(투명 기판/위상 시프트막/에칭 마스크막)을 도시하는 모식도이다.
도 3은 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 모식도이다.
도 4는 실시 형태 4에 따른 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 모식도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the film|membrane structure (transparent board|substrate/phase shift film) of the phase shift mask blank which concerns on Embodiment 1. FIG.
It is a schematic diagram which shows the film|membrane structure (transparent substrate/phase shift film/etching mask film) of the phase shift mask blank which concerns on Embodiment 2. FIG.
It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the phase shift mask which concerns on Embodiment 3. FIG.
It is a schematic diagram which shows the manufacturing process of the phase shift mask which concerns on Embodiment 4. FIG.
실시 형태 1. 2.Embodiment 1. 2.
실시 형태 1, 2에서는 위상 시프트 마스크 블랭크(포토마스크 블랭크)에 대하여 설명한다. 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트 마스크(포토마스크)를 형성하기 위한 원판이며, 이 위상 시프트 마스크는, 에칭 마스크막에 원하는 패턴이 형성된 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막을 습식 에칭함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴을 포함하는 전사 패턴을 투명 기판 상에 갖는 위상 시프트 마스크이다. 또한 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 위상 시프트 마스크를 형성하기 위한 원판이며, 이 위상 시프트 마스크는, 레지스트막에 원하는 패턴이 형성된 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막을 습식 에칭함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴을 포함하는 전사 패턴을 투명 기판 상에 갖는 위상 시프트 마스크이다. 본 명세서에 있어서의 전사 패턴은, 투명 기판 상에 형성된 적어도 하나의 광학 막을 패터닝함으로써 얻어진다. 상기 광학 막은 위상 시프트막이나 에칭 마스크막으로 할 수 있으며, 그 외의 막(차광성의 막, 반사 억제를 위한 막, 도전성의 막 등)이 더 포함되어도 된다. 즉, 전사 패턴은, 패터닝된 위상 시프트막이나 에칭 마스크막을 포함할 수 있으며, 패터닝된 그 외의 막이 더 포함되어도 된다.In Embodiments 1 and 2, a phase shift mask blank (photomask blank) is demonstrated. The phase shift mask blank of Embodiment 1 is an original plate for forming a phase shift mask (photomask), This phase shift mask makes the etching mask film pattern in which the desired pattern was formed in the etching mask film as a mask, and wets the phase shift film. It is a phase shift mask which has the transcription|transfer pattern containing the phase shift film pattern obtained by etching on a transparent substrate. Moreover, the phase shift mask blank of Embodiment 2 is an original plate for forming a phase shift mask, This phase shift mask uses the resist film pattern in which the desired pattern was formed in a resist film as a mask, The phase shift obtained by wet-etching a phase shift film It is a phase shift mask which has a transfer pattern containing a film|membrane pattern on a transparent substrate. The transfer pattern in the present specification is obtained by patterning at least one optical film formed on a transparent substrate. The said optical film can be used as a phase shift film or an etching mask film, and other films (a light-shielding film|membrane, the film|membrane for reflection suppression, an electroconductive film|membrane, etc.) may further be contained. That is, a transfer pattern can contain the phase shift film or etching mask film which were patterned, and the patterned other film|membrane may further be contained.
도 1은, 실시 형태 1에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 도시하는 모식도이다.1 : is a schematic diagram which shows the film|membrane structure of the phase shift mask blank 10 which concerns on Embodiment 1. As shown in FIG.
도 1에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 위상 시프트막(30)과, 위상 시프트막(30) 상에 형성된 에칭 마스크막(40)을 구비한다.Phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is
도 2는, 실시 형태 2에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 도시하는 모식도이다.FIG. 2 : is a schematic diagram which shows the film|membrane structure of the phase shift mask blank 10 which concerns on Embodiment 2. FIG.
도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 위상 시프트막(30)을 구비한다.The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2 is equipped with the
이하, 실시 형태 1 및 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 구성하는 투명 기판(20), 위상 시프트막(30) 및 에칭 마스크막(40)에 대하여 설명한다.Hereinafter, the
투명 기판(20)은 노광 광에 대하여 투명하다. 투명 기판(20)은, 표면 반사 손실이 없다고 하였을 때 노광 광에 대하여 85% 이상의 투과율, 바람직하게는 90% 이상의 투과율을 갖는 것이다. 투명 기판(20)은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 이루어지며, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다 석회 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 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한 표시 장치 용도에 사용되는 투명 기판(20)은 일반적으로 직사각 형상의 기판이며, 해당 투명 기판의 짧은 변의 길이는 300㎜ 이상인 것이 사용된다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)의 짧은 변의 길이가 300㎜ 이상인 큰 사이즈이더라도 투명 기판(20) 상에 형성되는 미세한(예를 들어 폭이나 직경의 치수가 2.0㎛ 미만인) 위상 시프트막 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는, 위상 시프트 마스크(100)를 제공 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)이다.The
위상 시프트막(30)은 단층 또는 다층으로 구성되며, 해당 위상 시프트막(30)의 전체 막 두께에 대하여 50% 이상 100% 이하의 부분이, 몰리브덴(Mo)과 지르코늄(Zr)과 규소(Si)와 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 MoZrSi계 재료로 구성된다. MoZrSi계 재료에 또한 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti)의 전이 금속을 함유하더라도 상관없다.The
또한 위상 시프트막(30)은, 노광 광의 대표 파장에 대한 투과율과 위상차가 소정의 값으로 되는 것이면, 해당 위상 시프트막(30)의 전체 막 두께에 대하여 50% 이하의 부분을 MoZrSi계 재료 이외의 재료로 구성해도 된다. 이 경우, MoZrSi계 재료와 동일한 습식 에칭액으로 에칭할 수 있는 금속과 규소를 함유하는 금속 실리사이드계 재료가 바람직하다. 예를 들어 MoZrSi계 이외의 금속 실리사이드계 재료로서는 몰리브덴실리사이드계 재료(MoSi계 재료), 지르코늄실리사이드계 재료(ZrSi계 재료), 탄탈실리사이드계 재료(TaSi계 재료), 텅스텐실리사이드계 재료(WSi계 재료), 티타늄실리사이드계 재료(TiSi계 재료)를 들 수 있다. 상기 MoSi계 재료, ZrSi계 재료, TaSi계 재료, WSi계 재료, TiSi계 재료에는 질소, 산소, 탄소 등의 원소를 포함하더라도 상관없다.In addition, as for the
상기 MoZrSi계 재료층에 있어서, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율은 Mo:Zr=1.5:1 내지 1:4, 즉, Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4로 한다. 상기 Mo:Zr의 원자 비율의 범위보다도 Zr의 비율이 작은 MoZrSi계 재료층의 경우, 습식 에칭액에 대한 습식 에칭 속도가 느려지므로 투명 기판에 대한 대미지가 발생하기 쉬워진다. 또한 노광 광의 대표 파장에 대하여 높은 투과율을 갖는 위상 시프트막이 얻어지기 어려워진다. 또한 상기 Mo:Zr의 원자 비율의 범위보다도 Zr의 비율이 큰 MoZrSi계 재료층의 경우, 노광 광의 대표 파장에 대하여 높은 투과율(예를 들어 20% 이상 80% 이하)을 갖는 위상 시프트막(30)이 얻어지기 쉬워지지만 내약성(세정 내성)이 충분하지 않아, 성막 시에 발생하는 결함 품질의 관점에서도 바람직하지 않다. 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율은, 바람직하게는 Mo:Zr=1:0.8 내지 1:3, 더욱 바람직하게는, Mo:Zr=1:1 내지 1:2이다.In the MoZrSi-based material layer, the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo:Zr=1.5:1 to 1:4, that is, Mo:Zr=1:0.67 to 1:4. In the case of the MoZrSi-based material layer in which the ratio of Zr is smaller than the range of the Mo:Zr atomic ratio, the wet etching rate with respect to the wet etching solution becomes slow, so that damage to the transparent substrate is likely to occur. Moreover, it becomes difficult to obtain the phase shift film which has a high transmittance|permeability with respect to the representative wavelength of exposure light. Further, in the case of a MoZrSi-based material layer having a larger Zr ratio than the Mo:Zr atomic ratio range, a
또한 상기 MoZrSi계 재료층에 있어서, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율(Si/[Mo+Zr+Si])은 Si/[Mo+Zr+Si]=70 내지 88원자%로 하는 것이 바람직하다. Si/[Mo+Zr+Si]가 70원자% 미만인 경우, 노광 광의 대표 파장에 대한 높은 투과율(예를 들어 20% 이상 80% 이하) 및 내약성을 갖는 위상 시프트막(30)의 실현이 곤란해진다. 또한 Si/[Mo+Zr+Si]가 88원자% 초과인 경우, 습식 에칭액에 대한 습식 에칭 속도가 느려지므로 투명 기판(20)에 대한 대미지가 발생하기 쉬워져, 투명 기판(20)의 거?s에 의한 투과율의 저하가 생기기 쉬워진다. 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율은, 바람직하게는 Si/[Mo+Zr+Si]=72 내지 86원자%, 더욱 바람직하게는 Si/[Mo+Zr+Si]=75 내지 85원자%가 바람직하다.In addition, in the MoZrSi-based material layer, the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium, and silicon (Si/[Mo+Zr+Si]) is Si/[Mo+Zr+Si]=70 to 88 atomic%. It is preferable to do When Si/[Mo+Zr+Si] is less than 70 atomic%, realization of the
이 위상 시프트막(30)은 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다.This
본 실시 형태에 있어서의 위상 시프트막(30)의 MoZrSi계 재료층은, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율과, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 상술한 범위를 만족시키는 것이기 때문에, 0.5㎩ 이내의 양호한 진공도로 성막을 행할 수 있고, 오버 에칭 타임을 짧게 하여 투명 기판(20)의 대미지를 억제할 수 있어서, 양호한 단면 형상이나 LER을 갖고 내약성도 양호한 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 수 있다.Since the MoZrSi system material layer of the
또한 이 위상 시프트막(30)은 기둥형 구조를 갖는 것이어도 된다. 이 기둥형 구조는, 위상 시프트막(30)을 단면 SEM 관찰함으로써 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서의 기둥형 구조는, 위상 시프트막(30)을 구성하는 몰리브덴과 지르코늄과 규소를 함유하는 전이 금속 실리사이드 화합물의 입자가 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향(상기 입자가 퇴적되는 방향)을 향하여 신장되는 기둥형의 입자 구조를 갖는 상태를 말한다. 이 기둥형 구조를 갖는 위상 시프트막(30)이면 높은 투과율이 얻어지기 쉬워지는 점에서 바람직하다.Moreover, this
또한 위상 시프트막(30)에는 상술한 질소 외에, 투과율을 조정할 목적으로 산소를 함유해도 되고, 또한 막 응력의 저감이나 습식 에칭 레이트를 제어할 목적으로 헬륨이나 탄소 등의 다른 원소를 함유해도 된다.Moreover, the
노광 광에 대한 위상 시프트막(30)의 투과율은, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 만족시킨다. 위상 시프트막(30)의 투과율은, 노광 광에 포함되는 소정의 파장의 광(대표 파장)에 대하여 바람직하게는 20% 이상 80% 이하이고, 보다 바람직하게는 25% 이상 75% 이하이고, 더욱 바람직하게는 30% 이상 70% 이하이다. 즉, 노광 광이, 313㎚ 이상 436㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광인 경우, 위상 시프트막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 상술한 투과율을 갖는다. 예를 들어 노광 광이, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 광인 경우, 위상 시프트막(30)은, i선, h선 및 g선 중 어느 것에 대하여 상술한 투과율을 갖는다.The transmittance|permeability 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 시프트막(30)의 위상차는, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 만족시킨다. 위상 시프트막(30)의 위상차는, 노광 광에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 바람직하게는 160° 이상 200° 이하이고, 보다 바람직하게는 170° 이상 190° 이하이다. 이 성질에 의하여, 노광 광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 160° 이상 200° 이하로 바꿀(시프트시킬) 수 있다. 이 때문에, 위상 시프트막(30)을 투과한 대표 파장의 광과 투명 기판(20)만을 투과한 대표 파장의 광 사이에 160° 이상 200° 이하의 위상차가 생긴다. 즉, 노광 광이, 313㎚ 이상 436㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합 광인 경우, 위상 시프트막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여 상술한 위상차를 갖는다. 예를 들어 노광 광이, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합 광인 경우, 위상 시프트막(30)은, i선, h선 및 g선 중 어느 것에 대하여 상술한 위상차를 갖는다.The phase difference of the
위상차는, 위상 시프트양 측정 장치 등을 이용하여 측정할 수 있다.A phase difference can be measured using a phase shift amount measuring apparatus etc.
또한 위상 시프트막(30)은, 상기 투명 기판측의 하층과, 하층 상에 적층된 상층을 포함하는 적층막이어도 된다. 위상 시프트막(30)이, 하층과 상층을 포함하는 적층막인 경우, 위상 시프트막(30)의 결함 품질, 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 대미지의 억제, 위상 시프트막(30)을 습식 에칭으로 패터닝하였을 때의 패턴 단면 형상을 양호하게 하는 시점에서, 상기 하층이 상기 MoZrSi계 재료층인 것이 바람직하다. 위상 시프트막(30)에 있어서의 상기 상층은, 상기 하층과 동일한 MoZrSi계 재료층이어도 되고 또한 다르더라도 상관없다. 상기 상층이 상기 하층의 재료와 다른 경우, MoZrSi계 재료와 동일한 습식 에칭액으로 에칭할 수 있는 금속 실리사이드계 재료, 예를 들어 MoSi계 재료, ZrSi계 재료, TaSi계 재료, WSi계 재료, TiSi계 재료를 사용할 수 있다.Moreover, the laminated|multilayer film containing the lower layer by the side of the said transparent substrate, and the upper layer laminated|stacked on the lower layer may be sufficient as the
또한 위상 시프트막(30)은, 상기 상층이, 상기 하층에 있어서의 노광 광의 대표 파장(예를 들어 313㎚ 내지 436㎚)에 있어서의 굴절률 n보다도 작고 또한 소쇠 계수 k보다도 높은 재료로 이루어지는 재료를 선정함으로써, 노광 광이 입사되는 측의 위상 시프트막(30)의 이면 반사율을 저감시킬 수 있다.Moreover, as for the
구체적으로는, 노광 광의 대표 파장에 대한 이면 반사율이 15% 이하로 되도록 상기 상층과 상기 하층의 굴절률, 소쇠 계수 및 막 두께를 설정하면 된다. 바람직하게는, 위상 시프트막(30)에 있어서의, 노광 광의 대표 파장에 대한 이면 반사율이 10% 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.Specifically, the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of the upper layer and the lower layer may be set so that the back reflectance with respect to the representative wavelength of the exposure light is 15% or less. Preferably, it is preferable to make the back surface reflectance with respect to the representative wavelength of exposure light in the
에칭 마스크막(40)은 위상 시프트막(30)의 상측에 배치되며, 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액에 대하여 에칭 내성을 갖는(위상 시프트막(30)과 에칭 선택성이 다른) 재료로 이루어진다. 또한 에칭 마스크막(40)은, 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 가져도 되고, 위상 시프트막(30)측으로부터 입사되는 광에 대한 위상 시프트막(30)의 막면 반사율이 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서 15% 이하로 되도록 막면 반사율을 저감시키는 기능을 가져도 된다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 함유하는 크롬계 재료로 구성된다. 크롬계 재료로서 보다 구체적으로는 크롬(Cr), 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중의 적어도 어느 하나를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중의 적어도 어느 하나를 포함하고, 또한 불소(F)를 포함하는 재료를 들 수 있다. 예를 들어 에칭 마스크막(40)을 구성하는 재료로서 Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON, CrCONF를 들 수 있다.The
에칭 마스크막(40)은 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다.The
에칭 마스크막(40)이, 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우, 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)이 적층되는 부분에 있어서, 노광 광에 대한 광학 농도는 바람직하게는 3 이상이고, 보다 바람직하게는 3.5 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상이다.When the
광학 농도는, 분광 광도계 또는 OD미터 등을 이용하여 측정할 수 있다.The optical density can be measured using a spectrophotometer, an OD meter, or the like.
에칭 마스크막(40)은, 기능에 따라 조성이 균일한 단일의 막으로 이루어지는 경우여도 되고, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어지는 경우여도 되고, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막으로 이루어지는 경우여도 된다.The
또한 도 1에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 있지만, 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.Moreover, although the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is equipped with the
다음으로, 이 실시 형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 1에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 이하의 위상 시프트막 형성 공정과 에칭 마스크막 형성 공정을 행함으로써 제조된다. 도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트막 형성 공정에 의하여 제조된다.Next, the manufacturing method of the phase
이하, 각 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated in detail.
1. 위상 시프트막 형성 공정1. Phase shift film formation process
먼저, 투명 기판(20)을 준비한다. 투명 기판(20)은, 노광 광에 대하여 투명하면, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다 석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 어느 유리 재료로 구성되는 것이어도 된다.First, the
다음으로, 투명 기판(20) 상에 스퍼터링법에 의하여 위상 시프트막(30)을 형성한다.Next, the
위상 시프트막(30)의 성막은, 위상 시프트막(30)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 몰리브덴(Mo)과 지르코늄(Zr)과 규소(Si)를 포함하는 MoZrSi계 타깃, 또는 몰리브덴(Mo)과 지르코늄(Zr)과 규소(Si)와 산소(O) 및/또는 질소(N)를 포함하는 MoZrSiO계 타깃, MoZrSiN계 타깃, MoZrSiON계 타깃을 스퍼터 타깃으로 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 상기 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스로 이루어지는 군에서 선택되고 질소를 적어도 포함하는 활성 가스의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 상기 MoZrSi계 타깃, MoZrSiO계 타깃, MoZrSiN계 타깃, MoZrSiON계 타깃에 있어서의 Mo, Zr, Si는, 스퍼터링에 의하여 성막되는 MoZrSi계 재료층에 있어서의 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율이 Mo:Zr=1.5:1 내지 1:4(1:0.67 내지 1:4)이고, 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 70 내지 88원자%로 되도록 조정된다. 또한 위상 시프트막(30)은, 상술한 Mo, Zr, Si의 원자 비율 및 함유 비율을 만족시키도록 Mo 타깃, Zr 타깃, Si 타깃을 이용하여 성막하도록 해도 되고, MoSi 타깃과 ZrSi 타깃을 이용하여 성막하도록 해도 된다.Film-forming of the
위상 시프트막(30)의 조성 및 두께는, 위상 시프트막(30)이 상기 위상차 및 투과율로 되도록 조정된다. 위상 시프트막(30)의 조성은, 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율(예를 들어 Mo, Zr, Si의 함유율), 스퍼터 가스의 조성 및 유량 등에 의하여 제어할 수 있다. 위상 시프트막(30)의 두께는, 스퍼터 파워, 스퍼터링 시간 등에 의하여 제어할 수 있다. 또한 위상 시프트막(30)은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 투명 기판(20)의 반송 속도에 의해서도 위상 시프트막(30)의 두께를 제어할 수 있다.The composition and thickness of the
위상 시프트막(30)이 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다. 위상 시프트막(30)이, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스마다 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 바꾸어 복수 회 행한다. 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율이 다른 타깃을 사용하여 위상 시프트막(30)을 성막해도 된다. 성막 프로세스를 복수 회 행하는 경우, 스퍼터 타깃에 인가하는 스퍼터 파워를 작게 할 수 있다.When the
이와 같이 하여 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다. 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조에는 이하의 에칭 마스크막 형성 공정을 더 행한다.In this way, the phase
3. 에칭 마스크막 형성 공정3. Etching mask film forming process
위상 시프트막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리를 필요에 따라 행한 후, 스퍼터링법에 의하여 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 투명 기판(20)의 반송 속도에 의해서도 에칭 마스크막(40)의 두께를 제어할 수 있다.After performing the surface treatment which adjusts the state of the surface oxidation of the surface of the
에칭 마스크막(40)의 성막은, 크롬 또는 크롬 화합물(산화크롬, 질화크롬, 탄화크롬, 산화질화크롬, 산화질화탄화크롬 등)을 포함하는 스퍼터 타깃을 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 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다.The
에칭 마스크막(40)이 조성이, 균일한 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 바꾸지 않고 1회만 행한다. 에칭 마스크막(40)이, 조성이 다른 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스마다 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 바꾸어 복수 회 행한다. 에칭 마스크막(40)이, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다.When the
이와 같이 하여 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.In this way, the phase
또한 도 1에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 있기 때문에, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조할 때 에칭 마스크막 형성 공정을 행한다. 또한 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)을 구비하고 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 에칭 마스크막 형성 공정 후에 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 또한 도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 있어서, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 구비하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조할 때는, 위상 시프트막 형성 공정 후에 레지스트막을 형성한다.In addition, since the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is equipped with the
이 실시 형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 습식 에칭에 의한 단면 형상이 양호하고 투과율이 높은 위상 시프트막 패턴(30a)을 짧은 에칭 시간에 형성할 수 있다. 따라서 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 없어 고정밀의 위상 시프트막 패턴(30a)을 정밀도 높게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크(100)를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.The phase
실시 형태 3. 4.Embodiment 3. 4.
실시 형태 3, 4에서는 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.In Embodiment 3, 4, the manufacturing method of the
도 3은, 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법을 도시하는 모식도이다. 도 4는, 실시 형태 4에 따른 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.3 : is a schematic diagram which shows the manufacturing method of the
도 3에 도시하는 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법은, 도 1에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하는 방법이며, 이하의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화·현상을 행함으로써 레지스트막 패턴(50)을 형성하고(제1 레지스트막 패턴 형성 공정), 해당 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 습식 에칭하여 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성하는 공정(제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정)과, 상기 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트막 패턴 형성 공정)을 포함한다. 그리고 제2 레지스트막 패턴 형성 공정과 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정을 더 포함한다.The manufacturing method of the
도 4에 도시하는 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법은, 도 2에 도시하는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하는 방법이며, 이하의 위상 시프트 마스크 블랭크(10) 상에 레지스트막을 형성하는 공정과, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화·현상을 행함으로써 레지스트막 패턴(50)을 형성하고(제1 레지스트막 패턴 형성 공정), 해당 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트막 패턴 형성 공정)을 포함한다.The manufacturing method of the
이하, 실시 형태 3 및 4에 따른 위상 시프트 마스크(100)의 제조 공정의 각 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each process of the manufacturing process of the
실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크(100)의 제조 공정Manufacturing process of the
1. 제1 레지스트막 패턴 형성 공정1. First resist film pattern forming process
제1 레지스트막 패턴 형성 공정에서는 먼저, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는 딱히 제한되지 않는다. 예를 들어 후술하는 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저 광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형 중 어느 것이더라도 상관없다.In a 1st resist film pattern formation process, a resist film is first formed on the
그 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막(30)에 형성하는 패턴이다. 레지스트막에 묘화하는 패턴으로서 라인 앤드 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on a resist film is a pattern formed in the
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 에칭 마스크막(40) 상에 제1 레지스트막 패턴(50)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer, and a first resist
2. 제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정2. First etching mask film pattern forming process
제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는 먼저, 제1 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 에칭하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 에칭 마스크막(40)을 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 딱히 제한되지 않는다. 구체적으로는 질산제이세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the first etching mask film pattern forming process, first, the
그 후, 레지스트 박리액을 이용하거나 또는 애싱에 의하여, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리한다. 경우에 따라서는 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리하지 않고 다음의 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행해도 된다.Thereafter, the first resist
3. 위상 시프트막 패턴 형성 공정3. Phase shift film pattern formation process
제1 위상 시프트막 패턴 형성 공정에서는, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트막 패턴(30a)으로서 라인 앤드 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다. 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액은, 위상 시프트막(30)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 딱히 제한되지 않는다. 예를 들어 불화암모늄과 인산과 과산화수소를 포함하는 에칭액, 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In a 1st phase shift film pattern formation process, the 1st etching
습식 에칭은, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상을 양호하게 하기 위하여, 위상 시프트막 패턴(30a)에 있어서 투명 기판(20)이 노출되기까지의 시간(저스트 에칭 시간)보다도 긴 시간(오버 에칭 시간)에 행하는 것이 바람직하다. 오버 에칭 시간으로서는, 투명 기판(20)에 대한 영향 등을 고려하면, 저스트 에칭 시간에, 그 저스트 에칭 시간의 10 내지 20%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 바람직하다.In order for wet etching to make the cross-sectional shape of the phase
4. 제2 레지스트막 패턴 형성 공정4. Second resist film pattern forming process
제2 레지스트막 패턴 형성 공정에서는 먼저, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮는 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는 딱히 제한되지 않는다. 예를 들어 후술하는 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저 광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한 레지스트막은 포지티브형, 네가티브형 중 어느 것이어도 상관없다.In the second resist film pattern forming process, first, a resist film covering the first etching
그 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막 패턴(30a)이 형성되어 있는 영역의 외주 영역을 차광하는 차광대 패턴이나, 위상 시프트막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴 등이다. 또한 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 노광 광에 대한 위상 시프트막(30)의 투과율에 따라서는, 위상 시프트막 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 a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on a resist film is the light-shielding band pattern which light-shields the outer periphery area|region of the area|region in which the phase
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3의 (d)에 도시한 바와 같이 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 상에 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer to form a second resist
5. 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정5. Second etching mask film pattern forming process
제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하여, 도 3의 (e)에 도시한 바와 같이 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)을 형성한다. 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하는 에칭액은, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이면 딱히 제한되지 않는다. 예를 들어 질산제이세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the second etching mask film pattern forming step, the first etching
그 후, 레지스트 박리액을 이용하거나 또는 애싱에 의하여 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리한다.Thereafter, the second resist
이와 같이 하여 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다. 즉, 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크(100)가 갖는 전사 패턴은 위상 시프트막 패턴(30a) 및 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)을 포함할 수 있다.In this way, the
또한 상기 설명에서는 에칭 마스크막(40)이, 노광 광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우에 대하여 설명하였지만, 에칭 마스크막(40)이, 단순히 위상 시프트막(30)을 에칭할 때의 하드 마스크 기능만을 갖는 경우에 있어서는, 상기 설명에 있어서 제2 레지스트막 패턴 형성 공정과 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정은 행해지지 않으며, 위상 시프트막 패턴 형성 공정 후, 제1 에칭 마스크막 패턴을 박리하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작한다. 즉, 실시 형태 3에 따른 위상 시프트 마스크(100)가 갖는 전사 패턴은 위상 시프트막 패턴(30a)만으로 구성되어도 된다. 해당 전사 패턴은 다른 막 패턴을 더 포함할 수도 있다. 다른 막으로서는, 예를 들어 반사를 억제하는 막, 도전성의 막 등을 들 수 있다.Moreover, although the said description demonstrated the case where the
이 실시 형태 3의 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 따르면, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하기 때문에, 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 없어 에칭 시간을 단축할 수 있어서, 단면 형상이나 라인 에지 러프니스, 내약성이 양호한 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 수 있다. 따라서 고정밀의 위상 시프트막 패턴(30a)을 정밀도 높게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크(100)는 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the
실시 형태 4에 따른 위상 시프트 마스크(100)의 제조 공정Manufacturing process of the
1. 레지스트막 패턴 형성 공정1. Resist film pattern formation process
레지스트막 패턴 형성 공정에서는 먼저, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 실시 형태 3에서 설명한 것과 마찬가지이다. 또한 필요에 따라, 레지스트막을 형성하기 전에, 위상 시프트막(30)과 밀착성을 양호하게 하기 위하여 위상 시프트막(30)에 표면 개질 처리를 행하도록 하더라도 상관없다. 상술한 것과 마찬가지로, 레지스트막을 형성한 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저 광을 이용하여 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막 패턴(50)을 형성한다.In a resist film pattern formation process, a resist film is first formed on the
2. 위상 시프트막 패턴 형성 공정2. Phase shift film pattern formation process
위상 시프트막 패턴 형성 공정에서는, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 에칭하여, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성한다. 이것에 의하여 전사 패턴이 형성된다. 위상 시프트막 패턴(30a)이나 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액이나 오버 에칭 시간은, 실시 형태 3에서 설명한 것과 마찬가지이다.At a phase shift film pattern formation process, the
그 후, 레지스트 박리액을 이용하거나 또는 애싱에 의하여 레지스트막 패턴(50)을 박리한다(도 4의 (c)).Thereafter, the resist
이와 같이 하여 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다. 또한 본 실시 형태에 따른 위상 시프트 마스크가 갖는 전사 패턴은 위상 시프트막 패턴(30a)만으로 구성되어 있지만, 다른 막 패턴을 더 포함할 수도 있다. 다른 막으로서는, 예를 들어 반사를 억제하는 막, 도전성의 막 등을 들 수 있다.In this way, the
이 실시 형태 4의 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 따르면, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하기 때문에, 습식 에칭액에 의한 투명 기판(20)에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판(20)의 투과율의 저하가 없어 에칭 시간을 짧게 할 수 있어서, 단면 형상이나 라인 에지 러프니스, 내약성이 양호한 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 수 있다. 따라서 고정밀의 위상 시프트막 패턴(30a)을 정밀도 높게 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크(100)를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크(100)는 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the
실시 형태 5.Embodiment 5.
실시 형태 5에서는 표시 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 표시 장치는, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 이용하거나, 또는 상술한 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 의하여 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 이용하는 공정(마스크 적재 공정)과, 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에, 위상 시프트막 패턴(30a)을 포함하는 전사 패턴을 노광 전사하는 공정(노광 공정)을 행함으로써 제조된다.In the fifth embodiment, a method for manufacturing a display device will be described. The display device uses the
이하, 각 공정을 상세히 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated in detail.
1. 적재 공정1. Loading process
적재 공정에서는, 실시 형태 3 또는 4에서 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재한다. 여기서, 위상 시프트 마스크(100)는, 노광 장치의 투영 광학계를 통하여 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 대향하도록 배치된다.At a loading process, the
2. 패턴 전사 공정2. Pattern transfer process
패턴 전사 공정에서는, 위상 시프트 마스크(100)에 노광 광을 조사하여, 표시 장치용 기판 상에 형성된 레지스트막에, 위상 시프트막 패턴(30a)을 포함하는 전사 패턴을 전사한다. 노광 광은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합 광이나, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 어느 파장 영역을 필터 등으로 커트하여 선택된 단색 광이다. 예를 들어 노광 광은, i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 복합 광이나, i선의 단색 광이다. 노광 광으로서 복합 광을 이용하면, 노광 광 강도를 높여 스루풋을 높일 수 있기 때문에 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다.At a pattern transfer process, exposure light is irradiated to the
이 실시 형태 5의 표시 장치의 제조 방법에 따르면, 고해상도, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 고정밀의 표시 장치를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the display device according to the fifth embodiment, it is possible to manufacture a high-definition display device having a high resolution and fine line-and-space pattern or contact hole.
[실시예][Example]
실시예 1. A. 위상 시프트 마스크 블랭크Example 1. A. Phase Shift Mask Blank
실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 제조하기 위하여 먼저, 투명 기판(20)으로서 1214사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to manufacture the phase
그 후, 합성 석영 유리 기판을, 한쪽 주 표면을 하측을 향하여 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내로 반입하였다.Then, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with one main surface facing downward, and was loaded into the chamber of an in-line sputtering apparatus.
투명 기판(20)의 다른 쪽 주 표면 상에 위상 시프트막(30)을 형성하기 위하여 먼저, 스퍼터링 가스 압력을 0.5㎩로 한 상태의 제1 챔버 내에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스로 구성되는 혼합 가스를 도입하였다. 그리고 Mo와 Zr과 Si의 원자 비율이 Mo:Zr:Si=10:10:80으로 이루어지는 MoZrSi 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의하여 투명 기판(20)의 주 표면 상에, 몰리브덴과 지르코늄과 규소와 질소를 함유하는 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)을 막 두께 143㎚ 성막하였다. 또한 스퍼터링을 위한 상기 타깃에 있어서의 원자 비율은 일례이며, 원하는 위상 시프트막(30)의 조성에 따라 적절히 선택할 수 있다.In order to form the
다음으로, 위상 시프트막(30)을 갖는 투명 기판(20)을 제2 챔버 내로 반입하고, 제2 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 반응성 스퍼터링에 의하여 위상 시프트막(30) 상에, 크롬과 질소를 함유하는 크롬 질화물(CrN)을 형성하였다(막 두께 15㎚). 다음으로, 제3 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서 아르곤(Ar) 가스와 메탄 가스의 혼합 가스를 도입하고, 반응성 스퍼터링에 의하여 CrN 상에, 크롬과 탄소를 함유하는 크롬 탄화물(CrC)을 형성하였다(막 두께 60㎚). 끝으로, 소정의 진공도로 한 상태의 제4 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스와 메탄 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 반응성 스퍼터링에 의하여 CrC 상에, 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬 탄화산화질화물(CrCON)을 형성하였다(막 두께 30㎚). 이상과 같이 위상 시프트막(30) 상에 CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성하였다.Next, import the
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(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 시프트막(30)의 굴절률과 소쇠 계수에 대하여, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된, 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 이용하여 측정하였다.With respect to the refractive index and extinction coefficient of the
그 결과, MoZrSiN계의 위상 시프트막의 굴절률 n은 2.45(파장 405㎚), 소쇠 계수 k는 0.11(파장 405㎚)이었다.As a result, refractive index n of the phase shift film of MoZrSiN system was 2.45 (wavelength 405 nm), and extinction coefficient k was 0.11 (wavelength 405 nm).
또한 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)의 표면에 대하여 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의하여 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차의 측정은, 상술한 것과 마찬가지로, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된, 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 이용하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하고 측정하였다. 그 결과, 투과율은 50%(파장: 405㎚), 위상차는 180°(파장: 405㎚), 이면 반사율은 15.4%(파장: 405㎚), 표면 반사율은 21.3%(파장 405㎚)였다.Moreover, with respect to the surface of the
또한 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 대하여 X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Furthermore, the composition analysis of the depth direction by the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed about the
위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에 있어서, 위상 시프트막(30)은, 투명 기판(20)과 위상 시프트막(30)의 계면의 조성 경사 영역, 및 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)의 계면의 조성 경사 영역을 제외하고, 깊이 방향을 향하여 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하며, Mo가 3원자%, Zr이 5원자%, Si가 42원자%, N이 47원자%, O가 3원자%였다. 또한 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율은 1:1이어서 Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4의 범위 내였다. 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 84원자%여서 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 내였다. 또한 위상 시프트막(30)에 산소가 함유되어 있는 것은, 성막 시의 챔버 내에 미량의 산소가 존재하고 있던 것에 의한 것으로 생각된다.The composition analysis result of the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank 10 WHEREIN: The
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 이용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하기 위하여 먼저, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트 도포 장치를 이용하여 포토레지스트막을 도포하였다.In order to manufacture the
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.
그 후, 레이저 묘화 장치를 이용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐 에칭 마스크막 상에, 홀 직경이 1.5㎛인 홀 패턴의 레지스트막 패턴을 형성하였다.Then, the photoresist film was drawn using the laser drawing apparatus, and the resist film pattern of the hole pattern whose hole diameter is 1.5 micrometers was formed on the etching mask film through a developing and rinsing process.
그 후, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 질산제이세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의하여 에칭 마스크막을 습식 에칭하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성하였다.Thereafter, using the resist film pattern as a mask, the etching mask film was wet-etched with a chromium etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid to form a first etching
그 후, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 불화수소암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴실리사이드 에칭액에 의하여 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하였다. 이 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위하여, 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위하여 10%의 오버 에칭 시간에 행하였다.Then, using the 1st etching
그 후, 레지스트막 패턴을 박리하였다.Thereafter, the resist film pattern was peeled off.
그 후, 레지스트 도포 장치를 이용하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮도록 포토레지스트막을 도포하였다.Thereafter, using a resist coating device, a photoresist film was applied so as to cover the first etching
그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.
그 후, 레이저 묘화 장치를 이용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 상에 차광대를 형성하기 위한 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film was drawn using a laser drawing apparatus, and a second resist
그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여, 질산제이세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의하여, 전사 패턴 형성 영역에 형성된 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 습식 에칭하였다.Thereafter, using the second resist
그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.Thereafter, the second resist
이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상의 전사 패턴 형성 영역에, 홀 직경이 1.5㎛인 위상 시프트막 패턴(30a)과, 위상 시프트막 패턴(30a)과 에칭 마스크막 패턴(40b)의 적층 구조로 이루어지는 차광대가 형성된 위상 시프트 마스크(100)를 얻었다.Thus, in the transcription|transfer pattern formation area|region on the
얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하였다. 단면에서 보아 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지와 투명 기판(20)의 주 표면이 이루는 각도는 76°여서, 위상 시프트막 패턴(30a)은 수직에 가까운 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 이 위상 시프트막 패턴(30a)을 위로부터 관찰하여 해당 위상 시프트막 패턴(30a)의 LER을 관찰한 바, 위상 시프트막 패턴(홀 패턴)(30a)의 에지는 매끄럽고 대략 직선형이어서 양호한 것이었다. 즉, 상면에서 본 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지에 있어서는, 두드러진 요철 형상은 확인되지 않았다. 실시예 1의 위상 시프트 마스크에 형성된 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 또한 얻어진 위상 시프트 마스크(100)를 전자선 회절로 관찰한 바, 아몰퍼스 구조로 되어 있던 것을 확인할 수 있었다. 또한 위상 시프트막 패턴(30a)의, 에칭 마스크막 패턴(40b)과의 계면, 및 투명 기판(20)과의 계면 중 어느 것에도 에칭액 등의 스며듦은 보이지 않아서 내약성도 양호하였다. 그 때문에, 313㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는 i선, h선 및 g선을 적어도 하나 이상 포함하는 복합 광의 노광 광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크(100)가 얻어졌다.The cross section of the obtained phase shift mask was observed with the scanning electron microscope. The angle which the edge of the phase
이 때문에, 실시예 1의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다. 또한 위상 시프트막(30)(위상 시프트막 패턴(30a))은, 진공도가 0.5㎩ 이하로 낮은 상태에서 성막된 치밀한 막으로 되어 있음으로써 노광 광에 있어서의 내광성도 양호해질 것으로 기대할 수 있다.For this reason, when the
실시예 2 내지 4.Examples 2 to 4.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
실시예 2 내지 4에서는, 위상 시프트막(30) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 실시예 2 내지 4에 있어서, 상술한 실시예 1에 있어서 위상 시프트막(30)을 성막할 때의 스퍼터 타깃 Mo, Zr, Si의 원자 비율을 적절히 조정하였다. 또한 위상 시프트막(30)은, 파장 405㎚에 있어서의 투과율이 20% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 내지 200°의 범위로 되도록 적절히 막 두께를 조정하였다.In Examples 2-4, the phase shift mask blank 10 and the
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)의 조성 분석을 한 결과, Mo와 Zr의 원자 비율은 이하와 같이 되었다.As a result of analyzing the composition of the
실시예 2 Mo:Zr=1.5:1(1:0.67),Example 2 Mo:Zr=1.5:1 (1:0.67),
실시예 3 Mo:Zr=1:2,Example 3 Mo:Zr=1:2,
실시예 4 Mo:Zr=1:4,Example 4 Mo:Zr=1:4,
이와 같이 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도 Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4의 범위 내였다. 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율은, 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 내였다.Thus, also in any of Examples 2-4, it was in the range of Mo:Zr=1:0.67-1:4. Moreover, the content ratio of silicon with respect to the total of molybdenum, zirconium, and silicon was in the range of [Si/(Mo+Zr+Si)]=70-88 atomic% in any of Examples 2-4.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다. 그 결과, 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도, 단면에서 보았을 때의 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지와 투명 기판(20)의 주 표면이 이루는 각도는 70°를 초과해 있어서, 어느 위상 시프트막 패턴(30a)도 수직에 가까운 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 실시예 1과 마찬가지로, 이들 위상 시프트막 패턴(30a)의 LER을 관찰한 바, 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도 위상 시프트막 패턴(홀 패턴)(30a)의 에지는 매끄럽고 대략 직선형이어서 양호한 것이었다. 즉, 상면에서 본 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지에 있어서는, 두드러진 요철 형상은 확인되지 않았다. 실시예 2 내지 4의 위상 시프트 마스크에 형성된 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 또한 얻어진 위상 시프트 마스크(100)를 전자선 회절로 관찰한 바, 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도 아몰퍼스 구조로 되어 있던 것을 확인할 수 있었다. 또한 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도, 위상 시프트막 패턴(30a)의, 에칭 마스크막 패턴(40b)과의 계면, 및 투명 기판(20)과의 계면 중 어느 것에도 에칭액 등의 스며듦은 보이지 않아서 내약성도 양호하였다. 그 때문에, 실시예 2 내지 4 중 어느 것에 있어서도, 313㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는 i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 복합 광의 노광 광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크(100)가 얻어졌다.The surface state of the exposed
이 때문에, 실시예 2 내지 4의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다. 또한 위상 시프트막(30)(위상 시프트막 패턴(30a))은, 진공도가 0.5㎩ 이하로 낮은 상태에서 성막되어 치밀한 막으로 되어 있음으로써 노광 광에 있어서의 내광성도 양호해질 것으로 기대할 수 있다.For this reason, when the
실시예 5.Example 5.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
실시예 5의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 노광 광에 있어서의 위상 시프트막(30)의 이면 반사율을 저감시킨 위상 시프트 마스크 블랭크(10)이다. 상술한 실시예 1에 있어서의 위상 시프트막(30)의 성막에 있어서는 먼저, 스퍼터링 가스 압력을 0.5㎩로 한 상태의 제1 챔버 내에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스로 구성되는 혼합 가스를 도입하였다. 그리고 Mo와 Zr과 Si의 원자 비율이 Mo:Zr:Si=10:10:80으로 이루어지는 MoZrSi 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의하여 투명 기판(20)의 주 표면 상에, 몰리브덴과 지르코늄과 규소와 질소를 함유하는 MoZrSiN계의 하층막을 막 두께 105㎚ 성막하였다. 또한 스퍼터링을 위한 상기 타깃에 있어서의 원자 비율은 일례이며, 원하는 위상 시프트막(30)의 조성에 따라 적절히 선택할 수 있다.The phase
그 후, 스퍼터링 가스 압력을 1.6㎩로 한 상태의 제2 챔버 내에, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와 일산화질소(NO) 가스로 구성되는 혼합 가스를 도입하였다. 그리고 Mo와 Si의 원자 비율이 Mo:Si=8:92로 이루어지는 MoSi 타깃을 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의하여 MoZrSiN계의 하층막 상에, 몰리브덴과 규소와 산소와 질소를 함유하는 MoSiON계의 상층막을 44㎚ 성막하여, MoZrSiN계의 하층막과 MoSiON계의 상층막을 갖는 적층막으로 이루어지는 위상 시프트막(30)을 형성하였다. Thereafter, a mixed gas composed of argon (Ar) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and nitrogen monoxide (NO) gas was introduced into the second chamber in a state where the sputtering gas pressure was 1.6 Pa. Then, using a MoSi target in which the atomic ratio of Mo and Si is Mo:Si=8:92, a MoSiON-based upper layer film containing molybdenum, silicon, oxygen and nitrogen is placed on the MoZrSiN-based lower layer film by reactive sputtering. It formed into a film at 44 nm, and the
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트막(30) 상에 CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성하여, 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.Next, it carries out similarly to Example 1, on the
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)을 구성하는 하층막과 상층막에 있어서의 굴절률과 소쇠 계수에 대하여, 동일한 트레이에 세트하여 제작된 더미 기판을 이용하여 측정하였다.The refractive index and extinction coefficient in the lower layer film and the upper layer film which comprise the
그 결과, MoZrSiN계의 하층막의 굴절률 n은 2.45(파장: 405㎚), 소쇠 계수 k는 0.11(파장: 405㎚)이었다. 또한 MoSiN계의 상층막의 굴절률 n은 2.24(파장: 405㎚), 소쇠 계수 k는 0.14(파장: 405㎚)였다.As a result, the refractive index n of the MoZrSiN-based underlayer film was 2.45 (wavelength: 405 nm), and the extinction coefficient k was 0.11 (wavelength: 405 nm). In addition, the refractive index n of the MoSiN-based upper layer film was 2.24 (wavelength: 405 nm), and the extinction coefficient k was 0.14 (wavelength: 405 nm).
또한 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 대하여 실시예 1과 마찬가지로 투과율과 위상차를 측정하였다. 그 결과, 투과율은 51%(파장: 405㎚), 위상차는 180°(파장: 405㎚), 이면 반사율은 9.8%(파장: 405㎚), 표면 반사율은 14.9%(파장: 405㎚)였다.Moreover, about the
또한 실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Moreover, the composition analysis of the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed about the
위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과에 있어서, 위상 시프트막(30)은, 투명 기판(20)과 위상 시프트막(30)의 계면의 조성 경사 영역, 및 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)의 계면의 조성 경사 영역을 제외하고, 깊이 방향을 향하여 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하며, 하층막은, Mo가 3원자%, Zr이 5원자%, Si가 42원자%, N이 47원자%, O가 3원자%였다. 또한 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율은 Mo:Zr=1:1이어서 Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4의 범위 내였다. 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 84원자%여서 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 내였다. 또한 상층막은, Mo가 6원자%, Si가 41원자%, N이 47원자%, O가 6원자%였다. 또한 하층막에 산소가 함유되어 있는 것은, 성막 시의 챔버 내에 미량의 산소가 존재하고 있던 것에 의한 것으로 생각된다.The composition analysis result of the depth direction by XPS with respect to the phase shift mask blank 10 WHEREIN: The
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예와 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다. 단면에서 보아 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지와 투명 기판(20)의 주 표면이 이루는 각도는 72°로 70°를 초과해 있어서, 위상 시프트막 패턴(30a)은 수직에 가까운 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 실시예 1과 마찬가지로, 이 위상 시프트막 패턴(30a)의 LER을 관찰한 바, 위상 시프트막 패턴(홀 패턴)(30a)의 에지는 매끄럽고 대략 직선형이어서 양호한 것이었다. 즉, 상면에서 본 위상 시프트막 패턴(30a)의 에지에 있어서는, 두드러진 요철 형상은 확인되지 않았다. 실시예 5의 위상 시프트 마스크(100)에 형성된 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 갖고 있었다. 또한 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 또한 얻어진 위상 시프트 마스크(100)를 전자선 회절로 관찰한 바, 아몰퍼스 구조로 되어 있던 것을 확인할 수 있었다. 또한 위상 시프트막 패턴(30a)의, 에칭 마스크막 패턴(40b)과의 계면, 및 투명 기판(20)과의 계면의 어느 것에도 에칭액 등의 스며듦은 보이지 않아서 내약성도 양호하였다. 그 때문에, 313㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광 광, 보다 구체적으로는 i선, h선 및 g선 중 적어도 하나를 포함하는 복합 광의 노광 광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크(100)가 얻어졌다.It carries out similarly to the Example mentioned above, produces the
이 때문에, 실시예 5의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다. 또한 위상 시프트막(30)(위상 시프트막 패턴(30a))은, 진공도가 0.5㎩ 이하로 낮은 상태에서 성막된 치밀한 막으로 되어 있음으로써 노광 광에 있어서의 내광성도 양호해질 것으로 기대할 수 있다.For this reason, when the
비교예 1.Comparative Example 1.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
비교예 1에서는, 위상 시프트막(30) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 비교예 1에 있어서, 상술한 실시예 1에 있어서 위상 시프트막(30)을 성막할 때의 스퍼터 타깃 Mo, Zr, Si의 원자 비율을 적절히 조정하였다. 또한 위상 시프트막은, 파장 405㎚에 있어서의 투과율이 20% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 내지 200°의 범위로 되도록 적절히 막 두께를 조정하였다.In the comparative example 1, the phase shift mask blank 10 and the
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)의 조성 분석을 한 결과, Mo와 Zr의 원자 비율은 이하와 같이 되었다.As a result of analyzing the composition of the
비교예 1Comparative Example 1
Mo:Zr=1:1, 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=90원자%Mo:Zr=1:1, [Si/(Mo+Zr+Si)]=90 atomic%
이와 같이 비교예 1에 있어서는, Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4의 범위 내였지만 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 외였다.Thus, in Comparative Example 1, Mo:Zr=1:0.67 to 1:4, but out of the range [Si/(Mo+Zr+Si)]=70 to 88 atomic%.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다.The surface state of the exposed
그 결과, 비교예 1에 있어서는, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상은 다른 실시예에 비해 큰 차는 없어서 양호하였지만, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 거칠어져 있으며, 눈으로 보더라도 백탁된 상태였다. 따라서 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율의 저하는 현저하였다.As a result, in the comparative example 1, the cross-sectional shape of the phase
이 때문에, 비교예 1의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사할 수는 없을 것으로 예상된다.For this reason, when the
비교예 2.Comparative Example 2.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
비교예 2에서는, 위상 시프트막(30) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 비교예 2에 있어서, 상술한 실시예 1에 있어서 위상 시프트막(30)을 성막할 때의 스퍼터 타깃 Mo, Zr, Si의 원자 비율을 적절히 조정하였다. 또한 위상 시프트막(30)은, 파장 405㎚에 있어서의 투과율이 20% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 내지 200°의 범위로 되도록 적절히 막 두께를 조정하였다.In the comparative example 2, the phase shift mask blank 10 and the
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)의 조성 분석을 한 결과, Mo와 Zr의 원자 비율은 이하와 같이 되었다.As a result of analyzing the composition of the
비교예 2Comparative Example 2
Mo:Zr=1:1, 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=65원자%Mo:Zr=1:1, [Si/(Mo+Zr+Si)]=65 atomic%
이와 같이 비교예 2에 있어서는, Mo:Zr=1:0.67 내지 1:4의 범위 내였지만 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 외였다.Thus, in Comparative Example 2, Mo:Zr=1:0.67 to 1:4, but out of the range [Si/(Mo+Zr+Si)]=70 to 88 atomic%.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다.The surface state of the exposed
그 결과, 비교예 2에 있어서는, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였지만, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상은 나빠, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상으로 되지는 않았다.As a result, in the comparative example 2, the surface of the exposed
이 때문에, 비교예 2의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사할 수는 없을 것으로 예상된다.For this reason, when the
비교예 3.Comparative Example 3.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
비교예 3에서는, 위상 시프트막(30) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 비교예 3에 있어서, 상술한 실시예 1에 있어서 위상 시프트막(30)을 성막할 때의 스퍼터 타깃 Mo, Zr, Si의 원자 비율을 적절히 조정하였다.In the comparative example 3, the phase shift mask blank 10 and the
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)의 조성 분석을 한 결과, 비교예 3에 있어서는, 원자 비율은 Mo:Zr=2:1이어서 1:0.67 내지 1:4의 범위 외였다. 한편, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율은 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 내였다.As a result of having analyzed the composition of the obtained MoZrSiN system
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다.The surface state of the exposed
그 결과, 비교예 3에 있어서는, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 또한 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상은, 다른 실시예에 비해 큰 차는 없어서 양호하였다. 한편, 파장 405㎚에 있어서의 투과율이 15%를 하회하고 있어서 충분한 투과율이 얻어지지 않았다. 다른 실시예나 비교예와 마찬가지로 막 두께의 조정을 행하였지만, 여전히 충분한 투과율을 얻을 수는 없었다.As a result, in the comparative example 3, the surface of the exposed
이 때문에, 비교예 3의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사할 수는 없을 것으로 예상된다.For this reason, when the
비교예 4.Comparative Example 4.
A. 위상 시프트 마스크 블랭크A. Phase Shift Mask Blank
비교예 4에서는, 위상 시프트막(30) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 위상 시프트 마스크 블랭크(10), 위상 시프트 마스크(100)를 제조하였다. 비교예 4에 있어서, 상술한 실시예 1에 있어서 위상 시프트막을 성막할 때의 스퍼터 타깃 Mo, Zr, Si의 원자 비율을 적절히 조정하였다. 또한 위상 시프트막(30)은, 파장 405㎚에 있어서의 투과율이 20% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 내지 200°의 범위로 되도록 적절히 막 두께를 조정하였다.In the comparative example 4, the phase shift mask blank 10 and the
실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 MoZrSiN계의 위상 시프트막(30)의 조성 분석을 한 결과, 비교예 4에 있어서는, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율이 Mo:Zr=1:5여서 1:0.67 내지 1:4의 범위 외였다. 한편, 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율은 〔Si/(Mo+Zr+Si)〕=70 내지 88원자%의 범위 내였다.As a result of having analyzed the composition of the obtained MoZrSiN system
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법B. Phase shift mask and manufacturing method thereof
상술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 위상 시프트 마스크(100)를 제작하여, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상과, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면 상태를 확인하였다.It carried out similarly to Example 1 mentioned above, produced the
그 결과, 비교예 4에 있어서는, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무드하여, 투명 기판(20)의 표면 거?s에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였지만, 충분한 내약성이 얻어지지 않아, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상은 다른 실시예에 비해 악화되어 있었다. 또한 파장 405㎚에 있어서의 표면 반사율 및 이면 반사율은 모두 높아, 충분한 전사 정밀도가 얻어지지 않는 것이었다.As a result, in the comparative example 4, the surface of the exposed
이 때문에, 비교예 4의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고 표시 장치용 기판 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사할 수는 없을 것으로 예상된다.For this reason, when the
10: 위상 시프트 마스크 블랭크
20: 투명 기판
30: 위상 시프트막
30a: 위상 시프트막 패턴
40: 에칭 마스크막
40a: 제1 에칭 마스크막 패턴
40b: 제2 에칭 마스크막 패턴
50: 제1 레지스트막 패턴
60: 제2 레지스트막 패턴
100: 위상 시프트 마스크10: phase shift mask blank
20: transparent substrate
30: phase shift film
30a: phase shift film 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
Claims (10)
상기 포토마스크 블랭크는, 포토마스크를 형성하기 위한 원판이고, 해당 포토마스크는, 상기 위상 시프트막을 습식 에칭함으로써 얻어지는 위상 시프트막 패턴을 상기 투명 기판 상에 갖는 포토마스크이고,
상기 위상 시프트막은 단층 또는 다층으로 구성되고, 또한 해당 위상 시프트막의 전체 막 두께에 대하여 50% 이상 100% 이하가, 몰리브덴(Mo)과 지르코늄(Zr)과 규소(Si)와 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 MoZrSi계 재료층을 포함하고,
상기 MoZrSi계 재료층은, 몰리브덴과 지르코늄의 원자 비율이 Mo:Zr=1.5:1 내지 1:4이고, 또한 몰리브덴과 지르코늄과 규소의 합계에 대한 규소의 함유 비율이 70 내지 88원자%인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.It is a photomask blank which has a phase shift film on a transparent substrate,
The said photomask blank is an original plate for forming a photomask, this photomask is a photomask which has a phase shift film pattern obtained by wet-etching the said phase shift film on the said transparent substrate,
The phase shift film is composed of a single layer or multiple layers, and 50% or more and 100% or less of the total film thickness of the phase shift film is a material containing molybdenum (Mo), zirconium (Zr), silicon (Si), and nitrogen. Including a MoZrSi-based material layer made of,
The MoZrSi-based material layer is characterized in that the atomic ratio of molybdenum and zirconium is Mo:Zr=1.5:1 to 1:4, and the content ratio of silicon to the total of molybdenum, zirconium and silicon is 70 to 88 atomic% A photomask blank with
상기 위상 시프트막은, 노광 광의 대표 파장에 대하여 투과율이 20% 이상 80% 이하이고 위상차가 160° 이상 200° 이하인 광학 특성을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.According to claim 1,
The said phase shift film is equipped with the optical characteristic of 20 % or more and 80 % or less of transmittance with respect to the representative wavelength of exposure light, and phase difference is 160 degrees or more and 200 degrees or less A photomask blank characterized by the above-mentioned.
상기 위상 시프트막은, 상기 투명 기판측의 하층과, 상기 하층 상에 적층된 상층을 포함하는 적층막이고, 상기 하층이 상기 MoZrSi계 재료층인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.3. The method of claim 1 or 2,
The said phase shift film is a laminated|multilayer film containing the lower layer by the side of the said transparent substrate, and the upper layer laminated|stacked on the said lower layer, The said lower layer is the said MoZrSi system material layer, The photomask blank characterized by the above-mentioned.
상기 상층은, 노광 광의 대표 파장에 있어서, 상기 하층에 있어서의 굴절률보다도 작고 또한 소쇠 계수보다도 높은 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.4. The method of claim 3,
The upper layer is made of a material smaller than the refractive index of the lower layer and higher than the extinction coefficient at a representative wavelength of exposure light.
상기 위상 시프트막은, 노광 광의 대표 파장에 대한 이면 반사율이 15% 이하로 되도록 상기 상층과 상기 하층 각각의 굴절률, 소쇠 계수 및 막 두께가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.5. The method of claim 4,
As for the said phase shift film, the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of each of the said upper layer and the said lower layer are set so that the back surface reflectance with respect to the representative wavelength of exposure light may be 15 % or less, The photomask blank characterized by the above-mentioned.
상기 위상 시프트막 상에, 해당 위상 시프트막에 대하여 에칭 선택성이 다른 에칭 마스크막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.3. The method of claim 1 or 2,
On the said phase shift film, the etching mask film from which etching selectivity differs with respect to this phase shift film is provided, The photomask blank characterized by the above-mentioned.
상기 위상 시프트막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.A step of preparing the photomask blank according to claim 1 or 2;
A resist film is formed on the said phase shift film, the said phase shift film is wet-etched using the resist film pattern formed from the said resist film as a mask, It has the process of forming a phase shift film pattern on the said transparent substrate, It is characterized by the above-mentioned A method of manufacturing a photomask.
상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하여, 상기 위상 시프트막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막을 습식 에칭하여, 상기 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.A step of preparing the photomask blank according to claim 6;
The process of forming a resist film on the said etching mask film, wet-etching the said etching mask film using the resist film pattern formed from the said resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the said phase shift film;
The said etching mask film pattern is used as a mask, the said phase shift film is wet-etched, and it has the process of forming a phase shift film pattern on the said transparent substrate, The manufacturing method of the photomask characterized by the above-mentioned.
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