KR20220011095A - 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
위상 시프트 마스크의 결함을 수정하기 위해, 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율 및 위상차를 가진 수정막을 형성하고, 나아가 수정막의 광학 특성의 면내 균일성을 향상시킨다.
투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크의 제조 방법이며, 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서, 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 수정막을 형성하는 수정막 형성 공정을 포함하고, 수정막은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A와, 집속 이온 빔법에 의해 형성된 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크의 제조 방법이며, 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서, 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 수정막을 형성하는 수정막 형성 공정을 포함하고, 수정막은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A와, 집속 이온 빔법에 의해 형성된 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
Description
본 발명은, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크, 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로의 제조에 사용되는 포토마스크로서, 감쇠형(또는 하프톤형)의 위상 시프트 마스크가 알려져 있다. 이 위상 시프트 마스크는, 바이너리 마스크의 차광부에 상당하는 부분을, 노광광에 대해 낮은 투과율과 180도의 위상 시프트양을 갖는 하프톤막에 의해 형성한 것이다.
이러한 위상 시프트 마스크가 갖는 위상 시프터부에 결함이 발생한 경우의 수정 방법으로서, 특허문헌 1에는, FIB(집속 이온 빔, Focused Ion Beam) 장치에 의한 수정막을 결함부에 퇴적시킴으로써 결함을 수정하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 레이저 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의한 수정막을 결함부에 퇴적시킴으로써 결함을 수정하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 레이저 CVD법을 사용하여, 서로 조성이 다른 제1 막과 제2 막을 결함부에 적층하여 결함을 수정하는 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 1의 방법에서는, FIB 장치의 애퍼쳐 직경과 수정막의 막 두께를 제어함으로써 수정막의 투과율 및 위상차를 제어하고 있다. 그러나 얻어지는 수정막의 투과율은 5％ 미만으로 낮으며, 5％ 이상의 투과율을 갖는 수정막을 형성하는 것은 곤란하다.
특허문헌 2의 방법은, 레이저 CVD에 의한 결함 수정 방법이며, 다계조 포토마스크를 수정 대상으로 하고 있다. 이 방법에서는, 위상 시프트 작용을 가지며, 또한 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율의 수정막을 형성하는 것은 곤란하다.
특허문헌 3에서는, 조성이 다른 막을 각각 레이저 CVD법에 의해 형성하여, 위상 시프트 마스크의 결함을 수정하는 방법을 제안하고 있다. 그러나 레이저 CVD법에 의한 수정막의 형성에서는, 수정막의 막 두께를 균일하게 제어하는 것이 곤란하다.
본 발명은, 위상 시프트 마스크의 결함을 수정하기 위해, 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율 및 위상차를 가진 수정막을 형성하고, 나아가 수정막의 광학 특성의 면내 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태는,
투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크의 제조 방법이며, 상기 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 수정막을 형성하는 수정막 형성 공정을 포함하고,
상기 수정막은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A와, 집속 이온 빔법에 의해 형성된 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제2 양태는,
상기 수정막은, 상기 투명 기판측으로부터, 상기 수정막 A와 상기 수정막 B가 차례로 형성되어 있는, 상기 제1 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제3 양태는,
상기 수정막 A는, 크롬과 산소를 포함하는 산화크롬막인, 상기 제1 또는 제2 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제4 양태는,
상기 수정막 B는, 산소를 실질적으로 포함하지 않는 금속막, 또는 탄소 함유막인, 상기 제1 내지 제3 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제5 양태는,
상기 수정막은, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 투과율이 5％ 이상 35％ 이하이고, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 위상차가 대략 180도인, 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제6 양태는,
상기 반투광막은, 크롬과, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 제1 내지 제5 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제7 양태는,
상기 반투광막은, 금속과, 규소와, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 제1 내지 제5 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제8 양태는,
상기 전사용 패턴은, 상기 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광부를 갖고, 또한 상기 반투광부는, 상기 차광부 사이에 끼워져 배치되는, 상기 제1 내지 제7 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제9 양태는,
상기 수정막 형성 공정 전에, 상기 결함을 포함하는 영역의 막을 제거함으로써 상기 투명 기판을 노출시키는 공정을 더 갖는, 상기 제1 내지 제8 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제10 양태는,
상기 수정막 형성 공정 후, 상기 수정막의 불필요 부분을 집속 이온 빔 에칭에 의해 제거하는 공정을 더 갖는, 상기 제1 내지 제9 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제11 양태는,
상기 위상 시프트 마스크는, 표시 장치용 디바이스의 제조에 사용하는, 상기 제1 내지 제10 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 제12 양태는,
투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크이며, 상기 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크에 있어서,
상기 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 형성된 수정막을 갖고,
상기 수정막은, 금속과 산소를 포함하고, 산소의 함유량이 75at％ 이상 95at％ 이하인 금속 산화막으로 이루어지는 수정막 A와, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 금속막, 또는 탄소 함유막으로 이루어지는 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제13 양태는,
상기 수정막은, 상기 투명 기판측으로부터 상기 수정막 A와 상기 수정막 B가 차례로 형성되어 있는, 상기 제12 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제14 양태는,
상기 수정막 A는, 크롬과 산소를 포함하는 산화크롬막인, 상기 제12 또는 제13 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제15 양태는,
상기 수정막은, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 투과율이 5％ 이상 35％ 이하이고, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 위상차가 대략 180도인, 상기 제12 내지 제14 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제16 양태는,
상기 반투광막은, 크롬과, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 제12 내지 제15 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제17 양태는,
상기 반투광막은, 금속과, 규소와, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 상기 제12 내지 제15 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제18 양태는,
상기 전사용 패턴은 상기 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광부를 갖고, 또한 상기 반투광부는 상기 차광부 사이에 끼워져 배치되는, 상기 제12 내지 제17 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제19 양태는,
상기 수정막의 투과율의 변동량은 10％ 포인트 이하인, 상기 제12 내지 제18 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제20 양태는,
상기 수정막의 i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차는 20％ 포인트 이하인, 상기 제12 내지 제19 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제21 양태는,
상기 위상 시프트 마스크는 표시 장치용 디바이스의 제조에 사용하는, 상기 제12 내지 제20 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크이다.
본 발명의 제22 양태는,
상기 제1 내지 제11 중 어느 한 양태에 기재된 제조 방법에 의한 위상 시프트 마스크, 또는 상기 제12 내지 제21 중 어느 한 양태에 기재된 위상 시프트 마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치를 사용하여 상기 위상 시프트 마스크를 노광하고, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 표시 장치의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 위상 시프트 마스크의 결함을 수정하기 위해, 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율 및 위상차를 가진 수정막을 형성하고, 나아가 수정막의 광학 특성의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10)을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 1의 (a)는 정상적인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 1의 (b)는 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타내는 도면이고, 도 1의 (c)는 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 1의 (d)는 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10')을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 2의 (a)는 정상적인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타내는 도면이고, 도 2의 (c)는 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 존재하는 막을 제거하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (d)는 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (e)는 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (f)는 보충막을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10')을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 3의 (a)는 정상적인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타내는 도면이고, 도 3의 (c)는 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 존재하는 막을 제거하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (d)는 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (e)는 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (f)는 보충막을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수정막(4)의 광학 특성(i선에 대한)의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10')을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 2의 (a)는 정상적인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타내는 도면이고, 도 2의 (c)는 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 존재하는 막을 제거하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (d)는 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (e)는 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 2의 (f)는 보충막을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10')을 모식적으로 나타내는 설명도이다. 도 3의 (a)는 정상적인 패턴을 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타내는 도면이고, 도 3의 (c)는 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 존재하는 막을 제거하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (d)는 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (e)는 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 3의 (f)는 보충막을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수정막(4)의 광학 특성(i선에 대한)의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다.
<제1 실시 형태>
먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한다. 해당 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는다. 반투광부는, 하나 또는 복수의 반투광막이 패터닝되어 형성되어 있다. 반투광막은, 노광광의 위상을 소정량 시프트하는 막이다. 반투광부의 폭은, 예를 들어 3㎛ 이하이다. 본 제1 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크는, 투명 기판 상의 적어도 반투광막이 일부 패터닝된 포토마스크 중간체여도 된다.
전사용 패턴은, 예를 들어 투명 기판이 노출되어 이루어지는 투광부, 및 투명 기판 상에 반투광막이 형성되어 이루어지는 반투광부를 포함할 수 있다. 전사용 패턴은, 투광부 및 반투광부 외에도, 투명 기판 상에 형성된 차광막을 패터닝하여 이루어지는, 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광부를 더 갖는 것을 예로서 들 수 있지만, 추가적인 막 패턴을 더 갖는 것이어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, 노광광을 실질적으로 투과하지 않는다고 하는 것은, 광학 농도 OD(Optical Density)값이 2 이상인 것을 의미한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크는, 예를 들어 표시 장치(FPD: Flat Panel Display)용 디바이스의 제조에 사용할 수 있다. 이러한 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치 제조용의 포토마스크와 비교하여, 일반적으로 크기가 크고(예를 들어, 주표면의 한 변이 300 내지 2000㎜ 정도인 사각형, 두께가 5 내지 20㎜ 정도), 중량이 큰데다가 그 크기가 다양하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「A 내지 B」란, 「A 이상 B 이하」의 수치 범위인 것을 의미한다.
반투광막의 재료로서는, 예를 들어 Cr(크롬)과, O(산소) 또는 N(질소) 중 적어도 한쪽을 포함하는 크롬계 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, CrO, CrN, CrON 등이 예시된다. 또한, Mo(몰리브덴) 등의 금속과, Si(규소)와, O 또는 N 중 적어도 한쪽을 포함하는 금속 실리사이드계 재료를 사용할 수도 있다. 구체적으로는, MoSiN, MoSiON, MoSiO 등이 예시된다. Mo 대신에, Zr(지르코늄), W(텅스텐), Ta(탄탈), 또는 Ti(티타늄)가 사용되어도 된다. 반투광막은, 습식 에칭 가능한 것이 바람직하다.
차광막의 재료는, 예를 들어 Cr 또는 그 화합물(산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 또는 산화질화탄화물)이어도 되고, 또는 Mo, W, Ta, Ti를 포함하는 금속의 실리사이드, 또는 해당 실리사이드의 상기 화합물이어도 된다. 차광막은, 습식 에칭이 가능한 것이 바람직하다. 또한, 차광막은, 반투광막과 동일한 에칭제로 에칭 가능한 것이어도 된다. 이 대신에, 차광막은, 반투광막의 재료에 대해 에칭선택성을 갖는 재료로 이루어지는 것이어도 된다. 즉, 차광막은, 반투광막의 에칭제에 대해 내성을 갖고, 또한 반투광막은 차광막의 에칭제에 대해 내성을 가질 수 있다.
투명 기판은, 위상 시프트 마스크의 노광에 사용하는 노광광의 파장에 대해 충분한 투명성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 석영, 그 밖의 각종 유리 기판(소다석회 유리, 알루미노실리케이트 유리 등)을 사용할 수 있지만, 석영 기판이 특히 적합하다. 충분한 투명성이란, 노광광의 투과율이 90％ 이상인 것을 말한다.
전사용 패턴이 갖는 반투광부(반투광막)는, 노광광의 대표 파장에 대해 투과율 Tm을 갖는다. 투과율 Tm은, 예를 들어 5 내지 35％이고, 바람직하게는 5 내지 30％이고, 보다 바람직하게는 9 내지 27％이다. 특히, 투과율 Tm이 9 내지 25％인 경우, 본 발명의 효과가 현저하다. 또한, 본 명세서에 있어서, 투과율은, 투명 기판의 투과율을 100％로 하였을 때의 값이다.
노광광으로서는, 예를 들어 300 내지 500㎚의 파장 영역을 갖는 광을 사용 할 수 있다. 표시 장치 제조용의 노광 장치의 광원으로서는, 예를 들어 i선, h선, g선 중 어느 것 또는 그 복수를 포함하는 광원(예를 들어, 고압 수은 램프)을 적합하게 이용할 수 있다. 노광광의 대표 파장은, 상기 파장 영역에 포함되는 어느 파장으로 할 수 있다. 본 명세서에 있어서는, 특기하지 않는 한, i선(365㎚)을 대표 파장의 일례로서 사용한다. 또한, 패턴의 미세화가 진행되어, 노광광의 파장 영역의 무게 중심을 단파장측으로 어긋나게 할 것이 요망되는 경우에는, 상기 파장 영역보다 단파장측의 파장 영역(예를 들어, 250 내지 400㎚)을 갖는 광을 노광광으로 할 수도 있고, 예를 들어 313㎚, 334㎚, 365㎚ 중 2개 이상을 포함하는 단파장측의 파장 영역의 광을 노광광에 적용할 수 있다. 이 경우의 대표 파장은, 해당 파장 영역에 포함되는 어느 파장으로 할 수 있고, 예를 들어 334㎚로 할 수 있다.
전사용 패턴이 갖는 반투광부(반투광막)는, 노광광의 대표 파장에 대해 위상차 φm을 갖는다. 위상차 φm은, 대략 180도인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 대략 180도란, 160 내지 200도를 의미하고, 바람직하게는 170 내지 190도이다. 또한, 반투광부는, 노광광에 포함되는 주된 파장(예를 들어, i선, h선, g선) 모두에 대해 대략 180도의 위상차를 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 전사용 패턴에 결함이 발생한 경우, 결함을 수정할 필요가 있다. 본 제1 실시 형태의 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 전사용 패턴이 갖는 반투광부의 결함(반투광막의 결함)을 포함하는 소정 영역에 수정막을 형성하는 수정막 형성 공정을 포함한다.
도 1의 (a)에, 본 제1 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크의, 정상적인 패턴 부분을 나타낸다. 도 1의 (a)에 있어서, 전사용 패턴(10)의 평면도를 상부에 나타내고, 단면도를 하부에 나타낸다. 이하, 도 1의 (b) 내지 도 1의 (d)에 대해서도 마찬가지이다. 본 제1 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10)은, 투명 기판(1)이 노출된 투광부(11), 및 투명 기판(1) 상에, 위상 시프트 작용이 있는 반투광막(2)이 형성된 반투광부(12)를 갖는다.
도 1의 (a)에 있어서는, 전사용 패턴(10)으로서, 이른바 라인 앤드 스페이스 패턴을 예시하고 있지만, 전사용 패턴(10)은 라인 앤드 스페이스 패턴에 한정되지 않는다. 예를 들어, 홀 패턴이나 도트 패턴 등도 본 실시 형태에 관한 전사용 패턴(10)에 포함된다.
수정막 형성 공정에서는, 반투광막(2)에 발생한 결함을 특정하고, 이것을 수정의 대상으로 한다. 있어야 할 반투광막(2)이 결락된 백색 결함(20)에 대해서는, 수정막(4)을 형성할 영역을 결정한다. 또한, 필요에 따라서, 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 있어서의 불필요한 막(예를 들어, 잔존하는 반투광막(2))이나 이물을 제거하여, 투명 기판(1)을 노출시키는 공정을 행해도 된다. 이에 의해, 수정막(4)을 형성할 영역의 형상을 갖춘 후, 수정막(4)을 형성할 수 있다. 불필요한 막의 제거는, 예를 들어 레이저에 의한 증산(Laser Zap) 등을 사용하여 행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 백색 결함(20)은, 필요한 반투광막(2)이 두께 방향으로 완전히 결락됨으로써 투명 기판(1)이 노출되어 버리는 결함뿐만 아니라, 필요한 반투광막(2)이 두께 방향으로 일부 결손되어, 투과율이 원하는 값보다 높아져 버리는 결함도 포함된다.
한편, 흑색 결함, 즉 이물의 부착이나, 패터닝 공정에서 제거되어야 할 차광막이 잔류한 반투광부(12) 등, 잉여 결함을 갖는 반투광부(12)에 대해 수정을 실시하는 경우에는, 잉여물을, 상기 마찬가지의 수단에 의해 제거하여 투명 기판(1)을 노출시킨 상태에서 수정막(4)을 형성하면 된다.
도 1의 (a)는 투명 기판(1) 상에 형성된 위상 시프트 작용이 있는 반투광막(2)이 패터닝되어 이루어지는 반투광부(12)를 포함하는 전사용 패턴(10)을 나타낸다. 반투광부(12)는 노광광의 대표 파장의 광에 대한 투과율 Tm과, 위상차 φm을 갖는다.
전사용 패턴(10)에, 백색 결함(20)이 발생한 경우를 도 1의 (b)에 나타낸다. 이 백색 결함(20)은, 있어야 할 반투광막(2)이 결락된 백색 결함(20)이어도 되고, 잉여 결함을 갖는 반투광부(12)의 잉여물을 제거하여 형성된, 인위적인 백색 결함(20)이어도 된다. 수정막 형성 공정에서는, 이 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 수정막(4)을 형성한다.
수정막(4)은, 수정막 A(4a)와, 수정막 B(4b)를 구비한 적층막이다. 본 제1 실시 형태에서는, 투명 기판(1)측으로부터, 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 차례로 형성되어 있는 경우에 대해 설명한다. 또한, 수정막(4)은 본 발명의 작용 효과에 지장을 주지 않는 범위에서, 추가적인 막을 더 갖고 있어도 된다.
(수정막 A)
도 1의 (c)는, 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타낸다. 수정막 A(4a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된다.
수정막 A(4a)의 막 원료로서는, 금속 카르보닐 제6족 원소인 Cr(CO)6(헥사카르보닐크롬), Mo(CO)6(헥사카르보닐몰리브덴), W(CO)6(헥사카르보닐텅스텐) 등을 사용할 수 있다. 이 중, Cr(CO)6을 막 원료로서 사용하면, 세정 등에 대한 내약성이 우수하므로 바람직하다. 본 제1 실시 형태에서는, Cr(CO)6을 막 원료로 하는 경우에 대해 설명한다.
본 제1 실시 형태의 레이저 CVD법에 있어서, 조사하는 레이저로서는, 자외 영역의 레이저가 적합하게 사용된다. 레이저 조사 영역에 원료 가스를 도입하고, 광 CVD 또는 열 CVD 중 적어도 한쪽의 작용에 의해 수정막 A(4a)를 퇴적시킨다. 예를 들어, 파장 355㎚의 Nd YAG 레이저 등을 사용할 수 있다. 캐리어 가스로서는, Ar(아르곤)을 사용할 수 있지만, N이 포함되어 있어도 된다.
수정막 A(4a)는, 금속과 O를 포함하는 금속 산화막이며, O의 함유량은 75％ 이상 95％ 이하이다. 본 명세서에 있어서는, 막 성분의 함유량(％)은 원자％를 의미하며, at％로 기재하는 경우가 있다. 수정막 A(4a)는 Cr과 O를 포함하거나, Mo와 O를 포함하거나, W(텅스텐)와 O를 포함하는 것 중 어느 것인 것이 바람직하다. 본 제1 실시 형태에서는, 수정막 A(4a)가 Cr과 O를 포함하는 산화크롬막인 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 세정 등에 대한 내약성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수정막 A(4a)는, N 또는 C(탄소) 중 적어도 한쪽을 더 함유하고 있어도 된다.
수정막 A(4a)에 있어서, Cr의 함유량은, 5 내지 35％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 30％, 특히 바람직하게는 15 내지 25％이다. 또한, O의 함유량은 75 내지 95％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 80 내지 90％이다. 또한, C의 함유량은 10％ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5％ 이하이다.
수정막 A(4a)는, 수정막 B(4b)와의 적층에 의해 형성되는 수정막(4)이, 노광광의 대표 파장에 대해 대략 180도의 위상차 φr을 갖기 위해 적절한 위상차 φ1을 갖는다. 위상차 φ1은, 예를 들어 95 내지 160도이고, 바람직하게는 105 내지 150도이다.
수정막 A(4a)는, 수정막 B(4b)와의 적층에 의해 형성되는 수정막(4)이, 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율 Tr을 갖기 위해 적절한 투과율 T1을 갖는다. 투과율 T1은, 예를 들어 50 내지 65％이고, 바람직하게는 53 내지 62％이다.
상기한 광학 특성을 달성하기 위해, 수정막 A(4a)의 막 두께는, 50 내지 210㎚가 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 내지 190㎚로 할 수 있다.
(수정막 B)
도 1의 (d)는 수정막 A(4a) 상에 수정막 B(4b)를 형성하는 공정을 나타낸다. 수정막 B(4b)는 FIB법에 의해 형성된다.
수정막 B(4b)를 FIB법에 의해 형성하기 위한 원료 가스로서는, 예를 들어 피렌(C16H10), 페난트렌(C14H10), 또는 스티렌(C8H8) 등의 탄화수소 화합물을 포함하는 가스, W(CO)6, WF6, 또는 WCl6 등의 W를 포함하는 가스, TMOS라고 불리는 오르토규산테트라메틸(Si(OCH3)4: Tetramethoxysilane)과 산소의 혼합 가스, DMG(hfac)라고 불리는 디메틸골드헥사플루오로아세틸아세토네이트(C7H7F6O2Au: Dimethyl gold hexafluoro acetylacetonate), (MeCp)PtMe3 가스라고 불리는 (트리메틸)메틸시클로펜타디에닐백금(IV)(Methylcyclopentadientyl trimethyl platinum), Cu(hfac)TMVS라고 불리는 트리메틸비닐실릴헥사플루오로아세틸아세토네이트산염구리(Copper(+1) hexafluoro acethylacetonate trimethylvinylsilane)를 사용할 수 있다. 본 제1 실시 형태에서는, 피렌을 원료 가스로 하는 경우에 대해 설명한다.
수정막 B(4b)를 형성하기 위한 FIB 장치로서는, 공지의 것을 사용할 수 있다. 이온원으로서는, 예를 들어 Ga(갈륨)를 사용할 수 있다.
수정막 B(4b)는, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 금속막, 또는 탄소 함유막이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 실질적으로 산소를 포함하지 않는다고 하는 것은, O의 함유량이 5％ 미만인 것을 의미한다.
수정막 B(4b)가 탄소 함유막인 경우, C의 함유량은 90 내지 100％인 것이 바람직하다. 이에 의해, 내약성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수정막 B(4b)는, C 이외의 원소(예를 들어, Ga, Si, W, Pt, Au 등)를 포함하고 있어도 된다.
수정막 B(4b)가 금속막인 경우, 예를 들어 Mo 또는 Cr을 포함한 막으로 할 수 있다. Mo를 포함한 막의 원료 가스로서는, MoF6, Mo(CO)6, MoCl5 등이 예시된다. Cr을 포함한 막의 원료 가스로서는, Cr(C6H6)2 등이 예시된다.
수정막 B(4b)는, 수정막 A(4a)와의 적층에 의해 형성되는 수정막(4)이, 노광광의 대표 파장에 대해 대략 180도의 위상차 φr을 갖기 위해 적절한 위상차 φ2를 갖는다. 위상차 φ2는, 예를 들어 13 내지 90도이고, 바람직하게는 18 내지 78도이다.
수정막 B(4b)는, 수정막 A(4a)와의 적층에 의해 형성되는 수정막(4)이 노광광의 대표 파장에 대해 원하는 투과율 Tr을 갖기 위해 적절한 투과율 T2를 갖는다. 투과율 T2는, 예를 들어 10 내지 60％이고, 바람직하게는 15 내지 55％이다.
상기한 광학 특성을 달성하기 위해, 수정막 B(4b)의 막 두께는, 10 내지 60㎚가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 내지 50㎚로 할 수 있다.
수정막 B(4b)를 형성할 때에는, 수정막 A(4a)의 투과율이나 위상차와 같은 광학 특성의 면내 분포를 확인한 후, 수정막(4)이 원하는 투과율 및 위상차를 갖도록 수정막 B(4b)의 막 두께를 조정해도 된다. 이에 의해, 수정막(4)의 광학 특성을 면내에서 균일하게 할 수 있다.
(적층막)
상술한 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)를 적층함으로써, 노광광의 대표 파장에 대해 위상차 φr과 투과율 Tr을 갖는 수정막(4)을 형성할 수 있다.
본 제1 실시 형태에서는, 수정막(4)은, 투명 기판(1)측으로부터 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 차례로 형성되어 있는 적층막이다. 수정막 B(4b)는 수정막 A(4a)보다 내약성이 우수하므로, 수정막(4)의 내약성을 향상시킬 수 있다.
수정막(4)의 위상차 φr은, 반투광부(12)의 위상차 φm과 동일한 범위인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 위상차 φr은, 대략 180도(160 내지 200도)이고, 바람직하게는 170 내지 190도이다. 또한, 수정막(4)은 노광광에 포함되는 주된 파장(예를 들어, i선, h선, g선) 모두에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것이 바람직하다.
수정막(4)의 투과율 Tr은, 반투광부(12)의 투과율 Tm과 동일한 범위인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 투과율 Tr은, 예를 들어 5 내지 35％이고, 바람직하게는 5 내지 30％이고, 보다 바람직하게는 9 내지 27％이다. 특히, 투과율 Tr이 9 내지 25％인 경우, 본 발명의 효과가 현저하다.
도 4에 수정막(4)의 광학 특성(i선에 대한)의 일례를 나타낸다. 도 4는 종축을 위상차, 횡축을 투과율로 하며, 수정막(4)에 있어서의 위상차와 투과율의 관계의 일 구체예를 나타내고 있다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 수정막(4)은, 중투과 영역(투과율이 10 내지 30％)에 있어서, 대략 180도의 위상차를 갖는다. 따라서, 전사용 패턴(10)에 결함이 발생한 경우라도, 수정막(4)을 형성함으로써 광학 특성을 손상시키는 일 없이, 중투과 영역에 있어서 대략 180도의 위상차를 갖도록 정교하고 치밀한 수정을 행할 수 있다. 또한, 도 4는 수정막(4)의 광학 특성의 일례를 나타내고 있는 것에 불과하다. 수정막 A 및 수정막 B의 형성 조건을 바꿈으로써, 원하는 광학 특성(투과율, 위상차)을 갖는 다양한 수정막(4)을 형성할 수 있다.
도 1의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 제1 실시 형태에서는, 반투광부(12)가 투광부(11)와 인접하고 있다. 이 경우, 수정막 형성 공정 후, 수정막(4)의 불필요 부분을 FIB 에칭에 의해 제거하는 공정을 행해도 된다. FIB 장치는 공지의 것을 사용할 수 있고, 어시스트 가스로서 XeF2를 사용해도 된다. 이온원으로서는, 예를 들어 Ga를 사용할 수 있다. 수정막(4)의 불필요 부분을 제거함으로써, 수정막(4)의 에지 형상을 갖출 수 있다.
(면내 균일성)
상술한 바와 같이, 레이저 CVD법에 의한 수정막의 형성에서는, 수정막의 막 두께를 균일하게 제어하는 것이 반드시 용이하지는 않다. 따라서, 레이저 CVD법에 의한 수정막을 적층하면, 막 두께의 면내 균일성이 보다 저하되고, 위상차 및 투과율의 면내 균일성도 저하되어 버리는 경우가 있다. 결과적으로, 이 마스크를 사용하여 얻어지는 피전사체 상의 패턴의 정밀도가 열화될 가능성이 있다.
또한, 레이저 CVD법에서는, 광에 의한 에너지뿐만 아니라 열에 의한 에너지도 수정막의 성장을 촉진한다. 레이저 CVD법에 의해 형성된 제1 막 상에, 다른 제2 막을 레이저 CVD법에 의해 형성하면, 제1 막에 조사된 레이저에 의해 열이 발생하고, 제2 막의 성장이 과잉으로 촉진되어, 얻어지는 적층 수정막의 막 두께가 과대해지는 경우가 있다. 이 적층된 수정막의 막 두께가, 결함이 없는 정상 패턴부의 막 두께보다 커지면(즉, 수정막의 상단면이 돌출된 상태가 되면), 얻어진 마스크를 세정하였을 때, 수정막의 절결이나 박리와 같은 문제가 발생할 가능성이 있다.
이에 비해, 본 제1 실시 형태에 관한 수정막(4)은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)와, FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)를 구비한 적층막이다. FIB법은, 레이저 CVD법에 비해 막 두께를 제어하기 쉬우므로, 수정막 A(4a)의 광학 특성(위상차나 투과율)의 면내 분포에 따라서, 수정막(4)의 막 두께 분포를 조정할 수 있다. 그 결과, 수정막(4)의 광학 특성을 면내 균일하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 본 제1 실시 형태에 있어서는, 수정막 A(4a)는, 투명 기판(1) 상에 형성되므로, 레이저 CVD법에 의해 발생한 열에 의해 수정막(4)의 막 두께가 과잉이 되는 일도 없다.
도 5의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)에 있어서, 종축은 투과율을, 횡축은 수정막의 폭 방향의 위치를 나타낸다. 수정막 A(4a), 수정막 B(4b), 및 수정막(4)은 투명 기판(1) 상에 각각 대략 20㎛의 폭으로 형성되어 있다.
도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 수정막(4)은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)에 비해 투과율의 변동량이 작아, 면내 균일성이, FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)와 동일한 정도로 양호하다.
수정막(4)의 투과율의 변동량은, 예를 들어 10％ 포인트 이하이고, 바람직하게는 5％ 포인트 이하이다. 본 명세서에 있어서, 투과율의 변동량이란, 수정막(4)의 폭 방향의 중앙 부분(수정막(4)의 에지로부터, 수정막(4)의 폭의 10％분을 제외한 부분)에 있어서의, 투과율의 최댓값과 최솟값의 차를 의미한다. 또한, 수정막(4)의 투과율의 변동량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1％ 포인트 이상이다.
(파장 의존성)
도 6의 (a)는 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (b)는 FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (c)는 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 적층된 수정막(4)의 i선 및 h선에 대한 투과율의 면내 분포의 일례를 나타내는 그래프이다. 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)에 있어서, 종축은 투과율을, 횡축은 수정막의 폭 방향의 위치를 나타낸다. 수정막 A(4a), 수정막 B(4b), 및 수정막(4)은, 투명 기판(1) 상에 각각 대략 20㎛의 폭으로 형성되어 있다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)로부터 알 수 있는 바와 같이, 수정막(4)은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A(4a)에 비해, i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차가 작아, FIB법에 의해 형성된 수정막 B(4b)와 동일 정도이다. FPD용의 위상 시프트 마스크의 노광에는, 단일 파장보다 복수의 파장을 포함하는 노광광을 사용하는 것이 유용하다. 따라서, 복수의 파장에 있어서, 광학 특성의 변화가 작은 것이 바람직하다. 수정막(4)은 i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차가 작으므로, FPD용의 위상 시프트 마스크의 수정에 적합하게 사용할 수 있다.
수정막(4)의 i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차는, 예를 들어 20％ 포인트 이하이고, 바람직하게는 10％ 포인트 이하이다. 본 명세서에 있어서, i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차란, 수정막(4)의 폭 방향의 중앙 부분에 있어서의, i선의 평균 투과율과 h선의 평균 투과율의 차를 의미한다. 또한, 수정막(4)의 i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1％ 포인트 이상이다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크에 대해 설명한다.
도 2의 (a)에, 본 제2 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크의, 정상적인 패턴 부분을 나타낸다. 본 제2 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크는, 투명 기판(1) 상에 반투광막(2)과 차광막(3)이 각각 패터닝되어 이루어지는 전사용 패턴(10')을 구비하고 있다. 도 2의 (a)에 있어서, 전사용 패턴(10')의 평면도를 상부에, 단면도를 하부에 나타낸다. 이하, 도 2의 (b) 내지 도 2의 (f)에 대해서도 마찬가지이다.
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 제2 실시 형태에 있어서 수정의 대상이 되는 전사용 패턴(10')은, 투명 기판(1) 상에 적어도 차광막(3)이 형성되어 있는 차광부(13)와, 투명 기판(1) 상에 위상 시프트 작용을 갖는 반투광막(2)이 형성된 반투광부(12)를 갖는다. 전사용 패턴(10')은, 투명 기판(1)이 노출된 투광부(11)(도시하지 않음)를 더 갖고 있어도 된다. 차광막(3)의 표층에는, 반사 방지층이 형성되어 있어도 된다. 본 제2 실시 형태에서는, 차광부(13)에 있어서는, 투명 기판(1) 상에 차광막(3)만이 형성되어 있는 예를 나타내고 있지만, 차광막(3)의 위, 또는 아래에 반투광막(2)이 형성되어 있어도 된다. 후술하는 제3 실시 형태도 마찬가지이다.
도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 제2 실시 형태에서는, 반투광부(12)는 차광부(13)에 인접하고, 반투광부(12)와 차광부(13)가 배열되는 방향에 있어서 2개의 차광부(13) 사이에 끼워져 배치되어 있다. 도 2의 (a)에 있어서, 투광부(11)(도시하지 않음)가 존재하는 경우, 반투광부(12)와 투광부(11)(도시하지 않음)는 인접하지 않는다.
반투광부(12)는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 투과율 Tm과, 위상차 φm을 갖는다. 차광부(13)는 노광광을 실질적으로 투과하지 않는(OD≥2) 차광막(3)으로 이루어진다.
도 2의 (b)는 전사용 패턴(10')에 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타낸다.
도 2의 (c)는 백색 결함(20)을 포함하는 영역에 존재하는 막(반투광막(2) 및 차광막(3))을 제거함으로써, 투명 기판(1)을 노출시키는 공정을 나타낸다. 본 공정을 행함으로써, 수정막(4)을 형성하기 위한 영역(이하, 수정 영역(21)이라고도 함)의 형상을 갖출 수 있다.
도 2의 (d)는 수정 영역(21)에 있어서, 노출된 투명 기판(1)의 표면에, 제1 실시 형태와 마찬가지의 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타낸다. 도 2의 (e)는 수정막 A(4a) 상에 수정막 B(4b)를 적층하는 공정을 나타낸다. 수정막 A(4a) 및 수정막 B(4b)의 광학 특성, 조성 및 성막 방법은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 것을 적용할 수 있다. 따라서, 적층막인 수정막(4)도, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
본 제2 실시 형태에서는, 수정 영역(21)이, 차광부(13)나 반투광부(12)와 인접하고 있다. 도 2의 (c)는, 수정 영역(21)이, 차광부(13)나 반투광부(12)에 의해 둘러싸여 있는 예를 나타낸다. 여기서, 수정 영역(21)의 외연을 형성하는 반투광막(2)과, 수정막 A(4a) 및/또는 수정막 B(4b)의 에지가 서로 겹치지 않도록 수정막(4)을 형성한다. 그 이유는, 수정막 A(4a) 및/또는 수정막 B(4b)가 잔존하는 반투광막(2)의 에지와 겹쳐지면, 해당 겹쳐진 부분의 투과율이 정상적인 반투광막(2)보다 저하되어, 설계대로의 패턴이 전사되지 않는 문제가 발생할 가능성이 있기 때문이다.
또한, 수정 영역(21)의 외연을 형성하는 차광막(3)의 에지가, 수정막 A(4a), 혹은 수정막 A(4a) 및 수정막 B(4b)와 서로 겹치지 않도록 수정막(4)을 형성하고 있다. 이것은, 수정막 A(4a)가 잔존하는 차광부(13)의 에지와 겹치면, 차광막(3)의 에지 부분에 있어서, 차광막(3)의 성분(예를 들어, Cr)에 에너지가 조사됨으로써, 불필요한 수정막 A(4a)의 막 성장이 개시되어, 근방의 반투광부(12)(수정 후를 포함함)의 투과율을 변화시켜 버리는 경우가 있기 때문이다.
이 때문에, 본 제2 실시 형태에 관한 수정막 형성 공정에서는, 수정막 A(4a) 및/또는 수정막 B(4b)의 에지와, 투명 기판(1) 상에 잔존하는 반투광막(2) 및 차광막(3)의 에지가 겹침을 발생하지 않도록 수정막(4)의 에지 위치를 조정하는 것이 바람직하다. 또는, 도 2의 (c) 및 도 2의 (d)에 나타내는 바와 같이, 수정막 A(4a) 및/또는 수정막 B(4b)의 에지와, 투명 기판(1) 상에 잔존하는 반투광막(2) 및 차광막(3)의 에지가, 소정의 이격 거리만큼 간격이 있도록 수정막 형성 공정을 행하는 것이 바람직하다.
이격 거리는, 예를 들어 1㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.1 내지 1㎛이다. 이 이격 거리는, 위상 시프트 마스크를 노광하는 노광 장치의 해상 한계보다 작으므로, 해당 이격부가 피전사체 상에 전사되는 일은 실질적으로 발생하지 않는다.
본 제2 실시 형태에서는, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이, 백색 결함(20)을 포함하는 영역의 막 제거를 행하였으므로, 수정막(4)의 형성이 완료된 도 2의 (e)에 나타내는 시점에 있어서, 수정 반투광부(12a)(반투광부(12)의 일부 또는 전부에 수정막(4)을 형성한 영역을 의미함)의 형상이, 정상적인 패턴의 형상과 다른 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 수정 반투광부(12a)의 폭은, 정상적인 패턴에 있어서의 반투광부(12)의 폭보다 크다.
그 때문에, 노출되는 수정 반투광부(12a)의 폭이 정상적인 패턴에 있어서의 반투광부(12)와 동일한 폭이 되도록, 수정 반투광부의 에지 주변에 차광성의 보충막(5)을 형성하는 것이 바람직하다(도 2의 (f) 참조). 보충막(5)의 형성 방법은, 예를 들어 FIB법을 사용해도 되고, 레이저 CVD법을 사용해도 된다.
보충막(5)은, 정상적인 패턴에 있어서의 차광막(3)과는 성막 방법이 다른 것에 관계되며, 성분이나 성분비가 다른 것, 즉 차광막(3)과 조성이 다른 것으로 할 수 있다. 보충막(5)은, 예를 들어 C(탄소)를 주성분으로 하는 막으로 할 수 있다. C의 함유량은, 90 내지 100％인 것이 바람직하다. 이에 의해, 내약성을 향상시킬 수 있다. 광학적으로는, 보충막(5)은 노광광을 실질적으로 투과하지 않는(OD≥2) 것이 바람직하다.
도 2의 (f)에서는, 노출되는 수정 반투광부(12a)의 폭이, 수정 전의 정상적인 반투광부(12)와 동일해지도록 보충막(5)을 형성하고 있다. 단, 수정 반투광부(12a)의 투과율이 목표값에 대해 과부족을 갖고 있는 경우, 이것을 목표값에 접근시키는 미세 조정을 할 목적으로, 노출되는 수정 반투광부(12a)의 폭을, 정상적인 반투광부(12)의 폭보다 크거나, 또는 작게 해도 된다. 즉, 수정막 형성 공정 후에, 수정막(4)의 광학 성능을 검사하고, 검사 결과를 근거로 하여 보충막(5)의 형성의 치수를 가감해도 된다. 이 경우에는, 노출되는 수정 반투광부(12a)는, 정상적인 반투광부(12)에 비해 국소적으로 폭이 작아지거나, 또는 커진다.
이상에 의해, 본 제2 실시 형태에 있어서도, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로 소정의 투과율과 위상차를 구비한 전사용 패턴(10')에 발생하는 결함에 대해 정교하고 치밀한 수정을 행할 수 있다.
<제3 실시 형태>
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크에 대해 설명한다.
도 3의 (a)에, 본 제3 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크의 정상적인 패턴 부분을 나타낸다. 본 제3 실시 형태에 관한 위상 시프트 마스크는, 투명 기판(1) 상에 반투광막(2)과 차광막(3)이 각각 패터닝되어 이루어지는 전사용 패턴(10')을 구비하고 있다. 도 3의 (a)에 있어서, 전사용 패턴(10')의 평면도를 상부에, 단면도를 하부에 나타낸다. 이하, 도 3의 (b) 내지 도 3의 (f)에 대해서도 마찬가지이다.
도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 제3 실시 형태에 있어서 수정의 대상이 되는 전사용 패턴(10')은, 투명 기판(1) 상에 적어도 차광막(3)이 형성되어 있는 차광부(13)와, 투명 기판(1) 상에 위상 시프트 작용을 갖는 반투광막(2)이 형성된 반투광부(12)를 갖는다. 전사용 패턴(10')은, 투명 기판(1)이 노출된 투광부(11)(도시하지 않음)를 더 갖고 있어도 된다. 차광막(3)의 표층에는, 반사 방지층이 형성되어 있어도 된다.
도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 본 제3 실시 형태에서는, 반투광부(12)는 차광부(13)에 인접하고, 반투광부(12)와 차광부(13)가 배열되는 방향에 있어서 2개의 차광부(13) 사이에 끼워져 배치되어 있다. 도 3의 (a)에 있어서, 투광부(11)(도시하지 않음)가 존재하는 경우, 반투광부(12)와 투광부(11)(도시하지 않음)는 인접하지 않는다.
반투광부(12)는 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 투과율 Tm과, 위상차 φm을 갖는다. 차광부(13)는 노광광을 실질적으로 투과하지 않는(OD≥2) 차광막(3)으로 이루어진다.
도 3의 (b)는 전사용 패턴(10')에 백색 결함(20)이 발생한 경우를 나타낸다.
도 3의 (c)는 백색 결함(20)이 발생한 반투광부(12)와 연결되는 반투광막(2)을 모두 제거하여 투명 기판(1)을 노출시킴으로써 수정 영역(22)을 형성함과 함께, 수정 영역(22)의 형상을 갖추는 공정을 나타낸다. 도 3의 (c)에 있어서는, 반투광막(2)의 제거와 동시에, 인접하는 차광막(3)의 일부도 제거하여 투명 기판(1)을 노출시키는 경우를 나타낸다.
도 3의 (d)는, 수정 영역(22)에 있어서 노출된 투명 기판(1)의 표면에, 제1 실시 형태와 마찬가지의 수정막 A(4a)를 형성하는 공정을 나타낸다. 도 3의 (e)는 수정막 A(4a) 상에 수정막 B(4b)를 적층하는 공정을 나타낸다. 수정막 A(4a) 및 수정막 B(4b)의 광학 특성, 조성, 및 성막 방법은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 것을 적용할 수 있다. 따라서, 적층막인 수정막(4)도, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
본 제3 실시 형태에서는, 결함이 발생한 반투광부(12)와 연결되는 반투광막(2)을 모두 제거하고 있으므로, 도 3의 (e)에 나타내는 바와 같이, 수정 후의 전사용 패턴(10')에 있어서, 수정막(4)과 정상적인 반투광막(2)이 인접하는 부분이 존재하지 않는다. 따라서, 수정막(4)과 정상적인 반투광막(2)의 경계에 있어서의, 양 막의 이격이나 중복이 발생하지 않는다. 이격이나 중복은, 치수가 커지면 피전사체 상에 전사되는 리스크가 발생하는데, 본 제3 실시 형태에서는 그러한 리스크가 없는 점에서 유리하다.
본 제3 실시 형태에서는, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 백색 결함(20)을 포함하는 영역의 막 제거를 행하였으므로, 수정막(4)의 형성이 완료된 도 3의 (e)에 나타내는 시점에 있어서, 수정 반투광부(12a)의 형상이, 정상적인 패턴의 형상과 다른 것으로 되어 있다. 구체적으로는, 수정 반투광부(12a)의 폭은, 정상적인 패턴에 있어서의 반투광부(12)의 폭보다 크다.
그 때문에, 노출되는 수정 반투광부(12a)의 폭이 정상적인 패턴에 있어서의 반투광부(12)와 동일한 폭이 되도록, 수정 반투광부의 에지 주변에, 차광성의 보충막(5)을 형성하는 것이 바람직하다(도 3의 (f) 참조). 보충막(5)의 형성 방법이나 조성은, 제2 실시 형태와 마찬가지의 것으로 할 수 있다.
이상에 의해, 본 제3 실시 형태에 있어서도, 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 소정의 투과율과 위상차를 구비한 전사용 패턴(10')에 발생하는 결함에 대해, 정교하고 치밀한 수정을 행할 수 있다.
<표시 장치의 제조 방법>
본 발명은, 상술한 위상 시프트 마스크를 사용한, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다. 이 제조 방법은, 상술한 위상 시프트 마스크를 준비하는 공정과, 노광 장치를 사용하여 위상 시프트 마스크를 노광하고, 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함한다. 노광 장치는, 프로젝션 방식이어도 되고, 프록시미티 방식이어도 된다. 위상 시프트 작용에 의한, 미세 패턴을 정교하고 치밀하게 해상 하는 고정세 디바이스의 제조로서는, 전자가 보다 유리하다.
프로젝션 방식을 사용하여 노광할 때의 광학 조건으로서는, 광학계의 NA(Numerical Aperture)가 0.08 내지 0.15인 것이 바람직하고, 노광 광원으로서는, 전술한 바와 같이 i선, h선, g선 중 어느 것, 또는 그 복수를 포함하는 광원을 적합하게 이용할 수 있다. 물론, 상기 파장 영역보다 단파장측의 파장 영역(예를 들어, 250 내지 400㎚)을 갖는 광을 노광광으로 할 수도 있다.
본 발명의 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 수정막을 2층 구성으로 하여 반투광부의 결함에 대한 수정을 행하므로, 종래 곤란했던 고투과율의 위상 시프트막과 거의 동일한 광학 물성을 갖도록 수정을 실시할 수 있다. 즉, 고투과율로 위상 시프트 작용을 갖는 반투광막에 발생하는 결함에 대해 정교하고 치밀한 수정을 행할 수 있다.
<변형예>
이상, 본 발명을 복수의 실시 형태에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, 수정막(4)은, 투명 기판(1)측으로부터 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)가 차례로 형성되어 있는 적층막인 경우에 대해 설명하였지만, 수정막 A(4a)와 수정막 B(4b)를 적층하는 순번은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 즉, 수정막(4)은 투명 기판(1)측으로부터 수정막 B(4b)와 수정막 A(4a)가 차례로 형성되어 있는 적층막이어도 된다. 이 경우, 수정막 B(4b)를 형성할 때, 수정막 A(4a)의 막 두께 분포의 불균일에 의해 수정막 A(4a)의 광학 특성의 면내 균일성이 저하될 것을 예측하여, 수정막 B(4b)의 막 두께를 미리 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 수정막(4)의 광학 특성의 면내 분포를 균일하게 할 수 있다.
1: 투명 기판
2: 반투광막
3: 차광막
4: 수정막
4a: 수정막 A
4b: 수정막 B
5: 보충막
10, 10': 전사용 패턴
11: 투광부
12: 반투광부
12a: 수정 반투광부
13: 차광부
20: 백색 결함
21, 22: 수정 영역
2: 반투광막
3: 차광막
4: 수정막
4a: 수정막 A
4b: 수정막 B
5: 보충막
10, 10': 전사용 패턴
11: 투광부
12: 반투광부
12a: 수정 반투광부
13: 차광부
20: 백색 결함
21, 22: 수정 영역
Claims (22)
- 투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크의 제조 방법이며, 상기 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 수정막을 형성하는 수정막 형성 공정을 포함하고,
상기 수정막은, 레이저 CVD법에 의해 형성된 수정막 A와, 집속 이온 빔법에 의해 형성된 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막은, 상기 투명 기판측으로부터, 상기 수정막 A와 상기 수정막 B가 차례로 형성되어 있는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막 A는, 크롬과 산소를 포함하는 산화크롬막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막 B는, 산소를 실질적으로 포함하지 않는 금속막, 또는 탄소 함유막인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막은, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 투과율이 5％ 이상 35％ 이하이고, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 위상차가 대략 180도인, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반투광막은, 크롬과, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 반투광막은, 금속과, 규소와, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은, 상기 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광부를 갖고, 또한 상기 반투광부는, 상기 차광부 사이에 끼워져 배치되는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막 형성 공정 전에, 상기 결함을 포함하는 영역의 막을 제거함으로써 상기 투명 기판을 노출시키는 공정을 더 갖는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 수정막 형성 공정 후, 상기 수정막의 불필요 부분을 집속 이온 빔 에칭에 의해 제거하는 공정을 더 갖는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 위상 시프트 마스크는, 표시 장치용 디바이스의 제조에 사용하는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법. - 투명 기판 상에, 반투광막이 패터닝되어 이루어지는 반투광부를 포함하는 전사용 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크이며, 상기 반투광부는, 노광광의 대표 파장에 대해 소정의 투과율과 대략 180도의 위상차를 갖는 위상 시프트 마스크에 있어서,
상기 반투광부의 결함을 포함하는 소정 영역에 형성된 수정막을 갖고,
상기 수정막은, 금속과 산소를 포함하고, 산소의 함유량이 75at％ 이상 95at％ 이하인 금속 산화막으로 이루어지는 수정막 A와, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 금속막, 또는 탄소 함유막으로 이루어지는 수정막 B를 구비한 적층막인, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 수정막은, 상기 투명 기판측으로부터 상기 수정막 A와 상기 수정막 B가 차례로 형성되어 있는, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 수정막 A는, 크롬과 산소를 포함하는 산화크롬막인, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 수정막은, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 투과율이 5％ 이상 35％ 이하이고, 상기 노광광의 상기 대표 파장에 대한 위상차가 대략 180도인, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 반투광막은, 크롬과, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 반투광막은, 금속과, 규소와, 산소 또는 질소 중 적어도 한쪽을 포함하는, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 상기 노광광을 실질적으로 투과하지 않는 차광부를 갖고, 또한 상기 반투광부는 상기 차광부 사이에 끼워져 배치되는, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 수정막의 투과율의 변동량은 10％ 포인트 이하인, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 수정막의 i선 및 h선에 있어서의 투과율의 차는 20％ 포인트 이하인, 위상 시프트 마스크. - 제12항에 있어서,
상기 위상 시프트 마스크는 표시 장치용 디바이스의 제조에 사용하는, 위상 시프트 마스크. - 표시 장치의 제조 방법이며,
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의한 위상 시프트 마스크, 또는 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크를 준비하는 공정과,
노광 장치를 사용하여 상기 위상 시프트 마스크를 노광하고, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2020123420A JP7449187B2 (ja) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | 位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、および、表示装置の製造方法 |
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| Country | Link |
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| TW (1) | TW202208979A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024158244A1 (ko) * | 2023-01-26 | 2024-08-02 | 한화이센셜 주식회사 | Ｏｌｅｄ 발광소자 증착용 금속 마스크의 불량 홀 패턴 보정 방법 |
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| JP2020024406A (ja) | 2018-07-30 | 2020-02-13 | Hoya株式会社 | フォトマスク修正方法、フォトマスクの製造方法、フォトマスク、及び表示装置用デバイスの製造方法 |
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| JP3354305B2 (ja) * | 1993-09-24 | 2002-12-09 | 大日本印刷株式会社 | 位相シフトマスクおよび位相シフトマスクの欠陥修正方法 |
| JPH11109605A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | 露光マスクの修正方法 |
| US6277526B1 (en) * | 1998-12-28 | 2001-08-21 | Micron Technology, Inc. | Method for repairing MoSi attenuated phase shift masks |
| JP4339106B2 (ja) * | 2003-12-25 | 2009-10-07 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 位相シフトマスクの欠陥修正方法 |
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2020
- 2020-07-20 JP JP2020123420A patent/JP7449187B2/ja active Active
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2021
- 2021-07-09 TW TW110125246A patent/TW202208979A/zh unknown
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