KR20230065208A - Photomask blank, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device - Google Patents

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KR20230065208A KR1020230054240A KR20230054240A KR20230065208A KR 20230065208 A KR20230065208 A KR 20230065208A KR 1020230054240 A KR1020230054240 A KR 1020230054240A KR 20230054240 A KR20230054240 A KR 20230054240A KR 20230065208 A KR20230065208 A KR 20230065208A
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Abstract

The present invention provides a photomask blank which can shorten an over-etching time, when a transfer pattern is formed on a thin film for forming a pattern by wet etching, and can form a transfer pattern with a good cross-sectional shape. The photomask blank, as a photomask blank having a thin film for forming a pattern on a transparent substrate, is an original plate for forming a photomask with a transfer pattern on a transparent substrate by performing wet etching on a thin film for forming a pattern. The thin film for forming a pattern contains transition metal and silicon, and the thin film for forming a pattern has a columnar structure.

Description

포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법{PHOTOMASK BLANK, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}Photomask blank, method for manufacturing a photomask, and method for manufacturing a display device

본 발명은, 포토마스크 블랭크, 포토마스크 블랭크의 제조 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask blank, a method for manufacturing a photomask blank, a method for manufacturing a photomask, and a display device.

근년, LCD(Liquid Crystal Display)를 대표로 하는 FPD(Flat Panel Display) 등의 표시 장치에서는, 대화면화, 광시야각화와 함께, 고정밀화, 고속 표시화가 급속하게 진행되고 있다. 이 고정밀화, 고속 표시화를 위해서 필요한 요소의 하나가, 미세하고 치수 정밀도가 높은 소자나 배선 등의 전자 회로 패턴의 제작이다. 이 표시 장치용 전자 회로의 패터닝에는 포토리소그래피가 사용되는 경우가 많다. 이 때문에, 미세하고 고정밀도의 패턴이 형성된 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크나 바이너리 마스크와 같은 포토마스크가 필요로 되고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, in display devices such as FPD (Flat Panel Display) typified by LCD (Liquid Crystal Display), high-definition and high-speed display are progressing rapidly along with large screens and wide viewing angles. One of the elements necessary for this high-definition and high-speed display is the production of electronic circuit patterns such as fine elements and wires with high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning electronic circuits for display devices. For this reason, a photomask such as a phase shift mask or binary mask for manufacturing a display device in which fine and high-precision patterns are formed is required.

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 노광광에 대해서 35% 이하의 반사율 및 1% 내지 40%의 투과율을 갖게 함과 함께, 패턴 형성 시에 패턴 단면의 경사가 급격하게 형성되도록 산소(O), 질소(N), 탄소(C)의 적어도 하나의 경원소 물질을 포함하는 금속 실리사이드 화합물로 이루어지는 2층 이상의 다층막으로 구성되며, 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 shift mask blank provided with a phase shift film on a transparent substrate. In this mask blank, the phase shift film has a reflectance of 35% or less and a reflectance of 1% to 40% for exposure light of complex wavelengths including i-line (365 nm), h-line (405 nm), and g-line (436 nm). It is a metal silicide compound containing at least one light element material of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) to have a transmittance of % and to form a steep inclination of the pattern cross section during pattern formation. The metal silicide compound is formed by injecting a reactive gas and an inert gas containing the light element material at a ratio of 0.5:9.5 to 4:6.

또한, 특허문헌 2에는, 투명 기판과, 노광광의 위상을 바꾸는 성질을 가지며 또한 금속 실리사이드계 재료로 구성되는 광 반투과막과, 크롬계 재료로 구성되는 에칭 마스크막을 구비한 위상 시프트 마스크 블랭크가 개시되어 있다. 이 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 광 반투과막과 에칭 마스크막의 계면에 조성 경사 영역이 형성되어 있다. 조성 경사 영역에서는, 광 반투과막의 습식 에칭 속도를 늦추는 성분의 비율이, 깊이 방향을 향해서 증가한다. 그리고, 조성 경사 영역에 있어서의 산소의 함유량은, 10원자% 이하이다.Further, Patent Document 2 discloses a phase shift mask blank comprising a transparent substrate, a light semitransmissive film having a property of changing the phase of exposure light and composed of a metal silicide-based material, and an etching mask film composed of a chromium-based material. has been In this phase shift mask blank, a composition gradient region is formed at the interface between the light semitransmissive film and the etching mask film. In the composition gradient region, the ratio of the component that slows down the wet etching rate of the light semitransmissive film increases in the depth direction. And the content of oxygen in the composition gradient region is 10 atomic% or less.

한국 등록 특허 제1801101호Korean Registered Patent No. 1801101 특허 제6101646호Patent No. 6101646

근년의 고정밀(1000ppi 이상)의 패널 제작에 사용되는 위상 시프트 마스크로서는, 고해상의 패턴 전사를 가능하게 하기 위해서, 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.As a phase shift mask used for recent high-precision (1000 ppi or more) panel production, it is a phase shift mask in order to enable high-resolution pattern transfer, and it has a fine hole diameter of 6 μm or less and a line width of 4 μm or less. A phase shift mask in which a phase shift film pattern is formed is required. Specifically, a phase shift mask in which a fine phase shift film pattern with a hole diameter of 1.5 μm is formed is required.

또한, 보다 고해상의 패턴 전사를 실현하기 위해서, 노광광에 대한 투과율이 15% 이상인 위상 시프트막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크 및, 노광광에 대한 투과율이 15% 이상인 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다. 또한, 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크의 세정 내성(화학적 특성)에 있어서는, 위상 시프트막이나 위상 시프트막 패턴의 막 감소나 표면의 조성 변화에 의한 광학 특성의 변화가 억제된 세정 내성을 갖는 위상 시프트막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크 및 세정 내성을 갖는 위상 시프트막 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크가 요구되고 있다.In addition, in order to realize higher resolution pattern transfer, a phase shift mask blank having a phase shift film having a transmittance to exposure light of 15% or more and a phase shift mask having a phase shift film pattern having a transmittance to exposure light of 15% or more are formed. is being demanded In addition, in the cleaning resistance (chemical characteristics) of the phase shift mask blank or phase shift mask, the phase shift film or phase shift film pattern having a cleaning resistance in which the change in optical characteristics due to film reduction or surface composition change is suppressed. A phase shift mask blank with a shift film and a phase shift mask with a phase shift film pattern having cleaning resistance are required.

노광광에 대한 투과율의 요구와 세정 내성의 요구를 만족시키기 위해서, 위상 시프트막을 구성하는 금속 실리사이드 화합물(금속 실리사이드계 재료)에 있어서의 금속과 규소의 원자 비율에 있어서의 규소의 비율을 높게 하는 것이 효과적이지만, 습식 에칭 속도가 대폭으로 늦어짐(습식 에칭 시간이 길어짐)과 함께, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지가 발생하여, 투명 기판의 투과율이 저하되거나 하는 문제가 있었다.In order to satisfy the requirement of transmittance to exposure light and the requirement of cleaning resistance, it is necessary to increase the ratio of silicon in the atomic ratio of metal to silicon in the metal silicide compound (metal silicide-based material) constituting the phase shift film. Although effective, there was a problem that the wet etching rate was greatly slowed down (wet etching time was prolonged), damage to the substrate by the wet etching solution occurred, and the transmittance of the transparent substrate decreased.

그리고, 천이 금속과 규소를 함유하는 차광막을 구비한 바이너리 마스크 블랭크에 있어서, 습식 에칭에 의해 차광막에 차광 패턴을 형성할 때도, 세정 내성에 관한 요구가 있었고, 상기와 마찬가지의 문제가 있었다.In addition, in a binary mask blank provided with a light-shielding film containing a transition metal and silicon, when forming a light-shielding pattern on the light-shielding film by wet etching, there is a demand regarding cleaning resistance, and there is a problem similar to the above.

그래서 본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 천이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트막이나 차광막과 같은 패턴 형성용 박막에 전사 패턴을 습식 에칭에 의해 형성할 때, 습식 에칭 시간을 단축할 수 있고, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크, 포토마스크 블랭크의 제조 방법, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a transfer pattern on a thin film for pattern formation such as a phase shift film or a light-shielding film containing a transition metal and silicon by wet etching. To provide a photomask blank capable of shortening the wet etching time and forming a transfer pattern having a good cross-sectional shape, a method for manufacturing a photomask blank, a method for manufacturing a photomask, and a method for manufacturing a display device.

본 발명자는 이들 문제점을 해결하기 위한 방책을 예의 검토하였다. 먼저, 패턴 형성용 박막에 있어서의 천이 금속과 규소의 원자 비율을, 천이 금속:규소가 1:3 이상인 재료로 하고, 패턴 형성용 박막에 있어서의 습식 에칭액에 의한 습식 에칭 시간을 단축하기 위해서, 패턴 형성용 박막에 산소(O)가 많이 포함되도록 성막실 내에 도입하는 스퍼터링 가스 중에 포함되는 산소 가스를 조정하여 패턴 형성용 박막을 형성하였다. 그 결과, 전사 패턴을 형성하기 위한 습식 에칭 속도는 빨라지기는 하였지만, 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막에 있어서는, 노광광에 대한 굴절률이 저하되기 때문에, 원하는 위상차(예를 들어 180°)를 얻기 위한 필요한 막 두께가 두꺼워져 버린다. 또한, 바이너리 마스크 블랭크에 있어서의 차광막에 있어서는, 노광광에 대한 소쇠 계수가 저하되기 때문에, 원하는 차광 성능(예를 들어, 광학 농도(OD)가 3 이상)을 얻기 위한 필요한 막 두께가 두꺼워져 버린다. 패턴 형성용 박막의 막 두께가 두꺼워지는 것은, 습식 에칭에 의한 패턴 형성에 있어서는 불리함과 함께, 막 두께가 두꺼워지기 때문에, 습식 에칭 시간의 단축 효과로서는 한계가 있었다. 한편, 상술한 천이 금속과 규소의 원자 비율(천이 금속:규소=1:3 이상)로 하면, 패턴 형성용 박막의 세정 내성을 높이거나 하는 유리한 점이 있기 때문에, 이 점에 있어서도, 상술한 천이 금속과 규소의 조성비로부터 벗어나도록 하는 것은 바람직하지 않다.The present inventors intensively studied measures for solving these problems. First, the atomic ratio of the transition metal to silicon in the thin film for pattern formation is set to a material in which the transition metal:silicon is 1:3 or more, and the wet etching time by the wet etchant in the thin film for pattern formation is shortened, The thin film for pattern formation was formed by adjusting the oxygen gas included in the sputtering gas introduced into the film formation chamber so that the thin film for pattern formation contained a large amount of oxygen (O). As a result, although the wet etching rate for forming the transfer pattern is increased, in the phase shift film in the phase shift mask blank, the refractive index with respect to exposure light is lowered, so that the desired phase difference (eg 180°) can be obtained. The required film thickness to obtain becomes thick. Further, in the light shielding film in the binary mask blank, since the extinction coefficient with respect to exposure light decreases, the required film thickness for obtaining desired light shielding performance (eg, optical density (OD) of 3 or more) becomes thick. . The increase in the film thickness of the thin film for pattern formation is disadvantageous in pattern formation by wet etching, and since the film thickness increases, there is a limit as an effect of shortening the wet etching time. On the other hand, if the above-mentioned transition metal to silicon atomic ratio (transition metal: silicon = 1:3 or more) has an advantage such as increasing the cleaning resistance of the thin film for pattern formation, in this respect also, the above-mentioned transition metal It is not desirable to deviate from the composition ratio of silicon and silicon.

그래서, 본 발명자는 발상을 전환하여, 성막실 내에 있어서의 스퍼터링 가스의 압력을 조정하여, 막 구조를 바꾸는 것을 검토하였다. 기판 상에 패턴 형성용 박막을 성막할 때는, 성막실 내에 있어서의 스퍼터링 가스 압력을 0.1 내지 0.5Pa로 하는 것이 통상이다. 그러나, 본 발명자는, 스퍼터링 가스 압력을 의도적으로0.5Pa보다도 크게 하여, 패턴 형성용 박막을 성막하였다. 그리고, 0.7Pa 이상 3.0Pa 이하의 스퍼터링 압력에서, 바람직하게는 0.8Pa 이상 3.0Pa 이하의 스퍼터링 가스 압력에서 패턴 형성용 박막을 성막한바, 박막으로서의 적합한 특성을 구비함은 물론, 패턴 형성용 박막에 전사 패턴을 습식 에칭에 의해 형성할 때, 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있고, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴이 형성될 수 있음을 알아냈다. 그리고, 이와 같이 하여 성막된 패턴 형성용 박막은, 통상의 패턴 형성용 박막에서는 보이지 않는, 주상 구조를 가지고 있었다. 본 발명은, 이상과 같은 예의 검토의 결과 이루어진 것이며, 이하의 구성을 갖는다.Then, the present inventor changed his idea and studied changing the film structure by adjusting the pressure of the sputtering gas in the film formation chamber. When forming a thin film for pattern formation on a substrate, it is usual to set the sputtering gas pressure in the film forming chamber to 0.1 to 0.5 Pa. However, the present inventor intentionally made the sputtering gas pressure higher than 0.5 Pa to form a thin film for pattern formation. In addition, the thin film for pattern formation is formed at a sputtering pressure of 0.7Pa or more and 3.0Pa or less, preferably at a sputtering gas pressure of 0.8Pa or more and 3.0Pa or less, so that it has suitable properties as a thin film and is suitable for use as a thin film for pattern formation. It has been found that when the transfer pattern is formed by wet etching, the etching time can be greatly shortened, and a transfer pattern having a good cross-sectional shape can be formed. And the thin film for pattern formation formed in this way had a columnar structure which is not seen in the normal thin film for pattern formation. The present invention has been made as a result of the above-mentioned intensive studies, and has the following configurations.

(구성 1) 투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크이며,(Configuration 1) A photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate,

상기 포토마스크 블랭크는, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭에 의해 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하기 위한 원판이며,The photomask blank is an original plate for forming a photomask having a transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the thin film for pattern formation,

상기 패턴 형성용 박막은, 천이 금속과, 규소를 함유하고,The thin film for pattern formation contains a transition metal and silicon,

상기 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.The photomask blank, characterized in that the thin film for pattern formation has a columnar structure.

(구성 2) 상기 패턴 형성용 박막은,(Configuration 2) The thin film for pattern formation,

상기 포토마스크 블랭크의 단면을 80000배의 배율로 주사 전자 현미경 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 상기 패턴 형성용 박막의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하고, 상기 화상 데이터를 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토마스크 블랭크.Image data of 64 pixels in height x 256 pixels in width for an area including the central portion in the thickness direction of the thin film for pattern formation, with respect to an image obtained by observing a cross section of the photomask blank with a scanning electron microscope at a magnification of 80000 times. , and in the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transforming the image data, there is a spatial frequency spectrum having a signal intensity of 1.0% or more with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency. The photomask blank described in 1.

(구성 3) 상기 패턴 형성용 박막은, 상기 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 신호가 최대 공간 주파수를 100%로 하였을 때 공간 주파수의 원점으로부터 2.0% 이상 떨어진 공간 주파수에 있는 것을 특징으로 하는 구성 2에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 3) In the configuration 2, in the thin film for pattern formation, the signal having the signal intensity of 1.0% or more is at a spatial frequency 2.0% or more away from the origin of the spatial frequency when the maximum spatial frequency is 100%. Photomask blanks as described.

(구성 4) 상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 상기 천이 금속과 상기 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 4) The photomask according to any one of Configurations 1 to 3, wherein an atomic ratio of the transition metal and the silicon contained in the thin film for pattern formation is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less. blank.

(구성 5) 상기 패턴 형성용 박막은, 적어도 질소 또는 산소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 5) The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the thin film for pattern formation contains at least nitrogen or oxygen.

(구성 6) 상기 패턴 형성용 박막은, 질소를 함유하고, 해당 패턴 형성용 박막에 포함되는 상기 천이 금속과 상기 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하이고,(Configuration 6) The thin film for pattern formation contains nitrogen, and the atomic ratio of the transition metal and the silicon contained in the thin film for pattern formation is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less,

상기 패턴 형성용 박막은, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하인 것을 특징으로 하는 구성 5에 기재된 포토마스크 블랭크.The photomask blank according to configuration 5, wherein the thin film for pattern formation has an indentation hardness derived by a nanoindentation method of 18 GPa or more and 23 GPa or less.

(구성 7) 상기 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하인 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 7) The photomask blank according to Configuration 6, wherein the nitrogen content is 35 atomic % or more and 60 atomic % or less.

(구성 8) 상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 8) The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 7, wherein the transition metal is molybdenum.

(구성 9) 상기 패턴 형성용 박막은, 노광광의 대표 파장에 대해서 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하인 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 9) The thin film for pattern formation is a phase shift film provided with optical characteristics such as a transmittance of 1% or more and 80% or less and a phase difference of 160° or more and 200° or less with respect to a representative wavelength of exposure light. The photomask blank described in any one of 8.

(구성 10) 상기 패턴 형성용 박막 상에, 해당 패턴 형성용 박막에 대해서 에칭 선택성이 상이한 에칭 마스크막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 9 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 10) The photomask blank according to any one of Configurations 1 to 9, wherein an etching mask film having a different etching selectivity with respect to the pattern forming thin film is provided on the pattern forming thin film.

(구성 11) 상기 에칭 마스크막은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 10에 기재된 포토마스크 블랭크.(Configuration 11) The photomask blank according to Configuration 10, wherein the etching mask film is made of a material containing chromium and substantially no silicon.

(구성 12) 투명 기판 상에, 천이 금속과, 규소를 함유하는 패턴 형성용 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법이며,(Configuration 12) A method for producing a photomask blank in which a thin film for pattern formation containing a transition metal and silicon is formed on a transparent substrate by a sputtering method,

상기 패턴 형성용 박막은, 성막실 내에 천이 금속과 규소를 포함하는 천이 금속 실리사이드 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스를 공급한 상기 성막실 내의 스퍼터링 가스 압력이 0.7Pa 이상 3.0Pa 이하에서 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.The thin film for pattern formation is formed using a transition metal silicide target containing a transition metal and silicon in a film formation chamber, and a sputtering gas pressure in the film formation chamber supplied with a sputtering gas is 0.7 Pa or more and 3.0 Pa or less. A method for manufacturing a photomask blank.

(구성 13) 상기 천이 금속 실리사이드 타깃의 상기 천이 금속과 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하인 것을 특징으로 하는 구성 12에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법.(Configuration 13) The method for manufacturing a photomask blank according to configuration 12, wherein the transition metal:silicon atomic ratio of the transition metal silicide target is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less.

(구성 14) 상기 패턴 형성용 박막 상에, 해당 패턴 형성용 박막에 대해서 에칭 선택성이 상이한 재료로 이루어지는 스퍼터 타깃을 사용하고, 에칭 마스크막을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 12 또는 13에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법.(Configuration 14) The photomask blank according to Configuration 12 or 13, wherein an etching mask film is formed on the thin film for pattern formation using a sputter target made of a material having a different etching selectivity with respect to the thin film for pattern formation. manufacturing method.

(구성 15) 상기 패턴 형성용 박막 및 상기 에칭 마스크막은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 14에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법.(Configuration 15) The photomask blank manufacturing method according to configuration 14, wherein the thin film for pattern formation and the etching mask film are formed using an in-line sputtering device.

(구성 16) 구성 1 내지 9 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크, 또는 구성 12 또는 13에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Configuration 16) A step of preparing a photomask blank manufactured by the photomask blank according to any one of Configurations 1 to 9 or the photomask blank manufacturing method according to Configuration 12 or 13;

상기 패턴 형성용 박막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.Forming a resist film on the thin film for pattern formation, wet etching the thin film for pattern formation using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. Method for manufacturing a photomask characterized by

(구성 17) 구성 10 또는 11에 기재된 포토마스크 블랭크, 또는 구성 14 또는 15에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Configuration 17) a step of preparing a photomask blank manufactured by the photomask blank described in Configuration 10 or 11 or the photomask blank manufacturing method described in Configuration 14 or 15;

상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하고, 상기 패턴 형성용 박막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,forming a resist film on the etching mask film, wet-etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;

상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.and wet-etching the thin film for pattern formation using the etching mask film pattern as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate.

(구성 18) 구성 16 또는 17에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 상에 형성된 상기 전사용 패턴을, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.(Configuration 18) A photomask obtained by the photomask manufacturing method described in Configuration 16 or 17 is placed on a mask stage of an exposure apparatus, and the transfer pattern formed on the photomask is applied to a resist formed on a display device substrate. A manufacturing method of a display device characterized by having an exposure step of performing exposure transfer.

또한, 본 발명자는, 성막실 내에 있어서의 스퍼터링 가스의 압력을 조정하고, 막 구조를 바꾸는 것을 검토하여, 이하의 다른 구성을 알아냈다. 상술한 바와 같이, 본 발명자는, 스퍼터링 가스 압력을 의도적으로서 0.5Pa보다도 크게 하여, 패턴 형성용 박막을 성막하였다. 그리고, 0.7Pa 이상의 스퍼터링 가스 압력에서 패턴 형성용 박막을 성막한바, 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있고, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있고, 투명 기판의 표면 거칠기를 억제할 수 있음을 알아냈다. 한편, 성막 시에 있어서의 스퍼터링 가스 압력을 지나치게 크게 하면, 패턴 형성용 박막에 충분한 세정 내성이 얻어지지 않는다는 것을 알 수 있었다. 본 발명자는, 예의 검토한 결과, 0.7Pa 이상 2.4Pa 이하의 스퍼터링 가스 압력에서 패턴 형성용 박막을 성막함으로써, 패턴 형성용 박막으로서의 적합한 특성을 구비함은 물론, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있고, 투명 기판의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께, 패턴 형성용 박막의 세정 내성을 높일 수 있음을 알아냈다.In addition, the present inventors studied adjusting the pressure of the sputtering gas in the film formation chamber and changing the film structure, and found the following other configurations. As described above, the present inventor intentionally made the sputtering gas pressure higher than 0.5 Pa to form a thin film for pattern formation. In addition, by forming a thin film for pattern formation at a sputtering gas pressure of 0.7 Pa or more, the etching time can be significantly shortened, a transfer pattern having a good cross-sectional shape can be formed, and the surface roughness of the transparent substrate can be suppressed. found out On the other hand, it has been found that if the sputtering gas pressure during film formation is excessively increased, sufficient cleaning resistance cannot be obtained in the thin film for pattern formation. As a result of intensive studies, the inventors of the present invention formed a thin film for pattern formation at a sputtering gas pressure of 0.7 Pa or more and 2.4 Pa or less, thereby forming a transfer pattern having suitable properties as a thin film for pattern formation and having a good cross-sectional shape. It has been found that the surface roughness of the transparent substrate can be suppressed and the cleaning resistance of the thin film for pattern formation can be improved.

그리고, 본 발명자는, 이와 같이 우수한 특성을 갖는 패턴 형성용 박막의 물리적인 지표에 대해서 더욱 탐구하였다. 그 결과, 패턴 형성용 박막의 압입 경도와, 습식 에칭 레이트에 상관이 있음을 알아냈다. 이 점에 대해서 더욱 예의 검토를 행한 결과, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하이면, 패턴 형성용 박막으로서의 적합한 특성을 구비함에 더하여, 패턴 형성용 박막에 전사 패턴을 습식 에칭에 의해 형성할 때 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있어, 투명 기판의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께 패턴 형성용 박막의 세정 내성을 높일 수 있음을 알아냈다.And, the present inventors further explored the physical index of the thin film for pattern formation having such excellent characteristics. As a result, it was found that there is a correlation between the indentation hardness of the thin film for pattern formation and the wet etching rate. As a result of further intensive study on this point, if the indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less, in addition to having suitable properties as a thin film for pattern formation, the thin film for pattern formation is wetted with a transfer pattern. It has been found that, when formed by etching, a transfer pattern having a good cross-sectional shape can be formed, and surface roughness of a transparent substrate can be suppressed, while cleaning resistance of a thin film for pattern formation can be improved.

(다른 구성 1) 투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크이며,(Other configuration 1) A photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate,

상기 포토마스크 블랭크는, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭에 의해 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하기 위한 원판이며,The photomask blank is an original plate for forming a photomask having a transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the thin film for pattern formation,

상기 패턴 형성용 박막은, 천이 금속과, 규소와, 질소를 함유하고, 해당 패턴 형성용 박막에 포함되는 상기 천이 금속과 상기 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하이고,The thin film for pattern formation contains a transition metal, silicon, and nitrogen, and the atomic ratio of the transition metal and the silicon contained in the thin film for pattern formation is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15. below,

상기 패턴 형성용 박막은, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.The thin film for pattern formation is a photomask blank, characterized in that the indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less.

(다른 구성 2) 상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 다른 구성 1에 기재된 포토마스크 블랭크.(Other configuration 2) The photomask blank according to another configuration 1, wherein the transition metal is molybdenum.

(다른 구성 3) 상기 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하인 것을 특징으로 하는 다른 구성 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.(Other configuration 3) The photomask blank according to another configuration 1 or 2, wherein the nitrogen content is 35 atomic% or more and 60 atomic% or less.

(다른 구성 4) 상기 패턴 형성용 박막은, 노광광의 대표 파장에 대해서 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하인 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 다른 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Other configuration 4) The thin film for pattern formation is a phase shift film provided with optical characteristics such as a transmittance of 1% or more and 80% or less and a phase difference of 160° or more and 200° or less with respect to a representative wavelength of exposure light. The photomask blank described in any one of 1 to 3.

(다른 구성 5) 상기 패턴 형성용 박막 상에, 해당 패턴 형성용 박막에 대해서 에칭 선택성이 상이한 에칭 마스크막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 다른 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크.(Other configuration 5) The photomask blank according to any one of configurations 1 to 4, wherein an etching mask film having a different etching selectivity with respect to the thin film for pattern formation is provided on the thin film for pattern formation.

(다른 구성 6) 상기 에칭 마스크막은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다른 구성 5에 기재된 포토마스크 블랭크.(Other configuration 6) The photomask blank according to another configuration 5, wherein the etching mask film is made of a material containing chromium and substantially no silicon.

(다른 구성 7) 다른 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Other configuration 7) Step of preparing the photomask blank according to any of the other configurations 1 to 4;

상기 패턴 형성용 박막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.A step of forming a resist film on the thin film for pattern formation, wet etching the thin film for pattern formation using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. A method for manufacturing a photomask.

(다른 구성 8) 다른 구성 5 또는 6에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Other configuration 8) a step of preparing the photomask blank described in the other configuration 5 or 6;

상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하고, 상기 패턴 형성용 박막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,forming a resist film on the etching mask film, wet-etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;

상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.and wet-etching the thin film for pattern formation using the etching mask film pattern as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate.

(다른 구성 9) 다른 구성 7 또는 8에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 상에 형성된 상기 전사 패턴을, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.(Other configuration 9) The photomask obtained by the photomask manufacturing method described in the other configuration 7 or 8 is loaded on a mask stage of an exposure apparatus, and the transfer pattern formed on the photomask is applied to a resist formed on a display device substrate. A manufacturing method of a display device characterized by comprising an exposure step of exposing and transferring the image to the display device.

본 발명에 관한 포토마스크 블랭크 또는 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 의하면, 전사 패턴용 박막을 습식 에칭에 의해 요구되는 미세한 전사 패턴을 형성할 때, 패턴 형성용 박막을 세정 내성 등의 시점에서 규소가 풍부한 금속 실리사이드 화합물로 한 경우라도, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없고, 짧은 에칭 시간에서, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 구성에 관한 포토마스크 블랭크에 의하면, 전사 패턴용 박막을 습식 에칭에 의해 요구되는 미세한 전사 패턴을 형성할 때, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있고, 투명 기판의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께 전사 패턴용 박막의 세정 내성을 높일 수 있는 포토마스크 블랭크를 얻을 수 있다.According to the photomask blank or the method for manufacturing a photomask blank according to the present invention, when forming a fine transfer pattern required by wet etching the thin film for pattern formation, the thin film for pattern formation is silicon-rich from the point of view of cleaning resistance, etc. A photomask blank capable of forming a transfer pattern having a good cross-sectional shape in a short etching time without reducing the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by a wet etching solution even when a metal silicide compound is used You can get it. In addition, according to the photomask blank according to another configuration of the present invention, when forming a fine transfer pattern required by wet etching a thin film for a transfer pattern, a transfer pattern having a good cross-sectional shape can be formed, and the transparent substrate A photomask blank capable of suppressing surface roughness and improving cleaning resistance of a thin film for a transfer pattern can be obtained.

또한, 본 발명에 관한 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 상술한 포토마스크 블랭크를 사용하여 포토마스크를 제조한다. 이 때문에, 패턴 형성용 박막을 세정 내성 등의 시점에서 규소가 풍부한 금속 실리사이드 화합물로 한 경우라도, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없고, 전사 정밀도가 양호한 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 제조할 수 있다. 이 포토마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 구성에 관한 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있고, 투명 기판의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께 전사 패턴용 박막의 세정 내성을 높일 수 있는 포토마스크를 제조할 수 있다.Further, according to the method for manufacturing a photomask according to the present invention, a photomask is manufactured using the photomask blank described above. For this reason, even when the thin film for pattern formation is made of a silicon-rich metal silicide compound from the point of view of cleaning resistance or the like, there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution, and the transfer accuracy is good. A photomask having a transfer pattern can be manufactured. This photomask can respond to miniaturization of line and space patterns and contact holes. In addition, according to the photomask manufacturing method according to another configuration of the present invention, a transfer pattern having a good cross-sectional shape can be formed, surface roughness of the transparent substrate can be suppressed, and the cleaning resistance of the thin film for the transfer pattern can be improved. A photomask that can be increased can be manufactured.

또한, 본 발명에 관한 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 상술한 포토마스크 블랭크를 사용하여 제조된 포토마스크 또는 상술한 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 사용하여 표시 장치를 제조한다. 이 때문에, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는 표시 장치를 제조할 수 있다.Further, according to the display device manufacturing method according to the present invention, a display device is manufactured using a photomask manufactured using the photomask blank described above or a photomask obtained by the photomask manufacturing method described above. For this reason, a display device having a fine line-and-space pattern or contact hole can be manufactured.

도 1은 실시 형태 1에 관한 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시 형태 2에 관한 위상 시프트 마스크 블랭크의 막 구성을 나타내는 모식도이다.
도 3은 실시 형태 3에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 4는 실시 형태 4에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 5의 (a)는 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다.
(b)는 (a)의 확대 사진(화상 데이터)을 푸리에 변환한 결과이다.
도 6은 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막의 암시야 평면 STEM 사진이다.
도 7은 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 8의 동 도면 (a)는, 실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다. 동 도면 (b)는, 동 도면 (a)의 확대 사진(화상 데이터)을 푸리에 변환한 결과이다.
도 9는 실시예 2의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 10의 동 도면 (a)는, 실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다. 동 도면 (b)는, 동 도면 (a)의 확대 사진(화상 데이터)을 푸리에 변환한 결과이다.
도 11은 실시예 3의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 12의 동 도면 (a)는, 비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크의 단면 SEM상에 있어서, 위상 시프트막의 두께 방향의 중심부의 확대 사진(화상 데이터)이다. 동 도면 (b)는, 동 도면 (a)의 확대 사진(화상 데이터)을 푸리에 변환한 결과이다.
도 13은 비교예 1의 위상 시프트 마스크의 단면 사진이다.
도 14는 다른 실시예 1 내지 4, 다른 비교예 1, 2의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막에 있어서의, 에칭 레이트와, 스퍼터링 가스 압력과, 압입 경도의 관계를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing the film configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 1. FIG.
2 is a schematic diagram showing the film configuration of a phase shift mask blank according to Embodiment 2;
3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a phase shift mask according to Embodiment 3;
4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a phase shift mask according to Embodiment 4;
Fig.5 (a) is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of a phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 1.
(b) is the result of Fourier transformation of the enlarged photograph (image data) of (a).
6 is a dark field plane STEM photograph of the phase shift film in the phase shift mask blank of Example 1.
7 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 1.
The same figure (a) of FIG. 8 is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 2. The same figure (b) is the result of Fourier transformation of the enlarged photograph (image data) of the same figure (a).
9 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 2.
The same figure (a) of FIG. 10 is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 3. The same figure (b) is the result of Fourier transformation of the enlarged photograph (image data) of the same figure (a).
11 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 3.
The same figure (a) of FIG. 12 is an enlarged photograph (image data) of the center part of the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Comparative Example 1. The same figure (b) is the result of Fourier transformation of the enlarged photograph (image data) of the same figure (a).
13 is a cross-sectional photograph of a phase shift mask of Comparative Example 1.
Fig. 14 is a graph showing the relationship between the etching rate, the sputtering gas pressure, and the indentation hardness in the phase shift films of the phase shift masks of other Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.

실시 형태 1. 2.Embodiment 1. 2.

실시 형태 1, 2에서는, 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서 설명한다. 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 에칭 마스크막에 원하는 패턴이 형성된 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 위상 시프트막을 습식 에칭에 의해 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 형성하기 위한 원판이다. 또한, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 레지스트막에 원하는 패턴이 형성된 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 위상 시프트막을 습식 에칭에 의해 투명 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트막을 형성하기 위한 원판이다.Embodiments 1 and 2 describe phase shift mask blanks. In the phase shift mask blank of Embodiment 1, a phase shift mask having a phase shift film pattern is formed on a transparent substrate by wet etching the phase shift film using an etching mask film pattern in which a desired pattern is formed on the etching mask film as a mask. It is a disc for Further, the phase shift mask blank of Embodiment 2 is for forming a phase shift film having a phase shift film pattern on a transparent substrate by wet etching the phase shift film using a resist film pattern in which a desired pattern is formed on the resist film as a mask. it is a disc

도 1은 실시 형태 1에 관한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the film configuration of a phase shift mask blank 10 according to Embodiment 1. FIG.

도 1에 나타내는 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.The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 includes a transparent substrate 20, a phase shift film 30 formed on the transparent substrate 20, and an etching mask film 40 formed on the phase shift film 30. ) is provided.

도 2는 실시 형태 2에 관한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 막 구성을 나타내는 모식도이다.2 is a schematic diagram showing the film configuration of the phase shift mask blank 10 according to the second embodiment.

도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(20)과, 투명 기판(20) 상에 형성된 위상 시프트막(30)을 구비한다.The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2 is equipped with the transparent substrate 20 and the phase shift film 30 formed on the transparent substrate 20.

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 대해서 설명한다.Hereinafter, the transparent substrate 20, the phase shift film 30, and the etching mask film 40 which constitute the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1 and Embodiment 2 are demonstrated.

투명 기판(20)은, 노광광에 대해서 투명하다. 투명 기판(20)은, 표면 반사 손실이 없다고 하였을 때, 노광광에 대해서 85% 이상의 투과율, 바람직하게는 90% 이상의 투과율을 갖는 것이다. 투명 기판(20)은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 이루어지고, 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 용도로 사용되는 투명 기판(20)은, 일반적으로 직사각형상의 기판이며, 해당 투명 기판의 짧은 변 길이는 300㎜ 이상인 것이 사용된다. 본 발명은, 투명 기판의 짧은 변 길이가 300㎜ 이상인 큰 사이즈여도, 투명 기판 상에 형성되는 예를 들어 2.0㎛ 미만의 미세한 위상 시프트막 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제공 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크이다.The transparent substrate 20 is transparent to exposure light. The transparent substrate 20 has a transmittance of 85% or more, preferably 90% or more, with respect to exposure light when it is assumed that there is no surface reflection loss. The transparent substrate 20 is made of a material containing silicon and oxygen, and a glass material such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass, etc.) can be configured with When the transparent substrate 20 is composed of low thermal expansion glass, positional change of the phase shift film pattern due to thermal deformation of the transparent substrate 20 can be suppressed. In addition, the transparent substrate 20 used for display device applications is generally a rectangular substrate, and a short side length of the transparent substrate is 300 mm or more. The present invention is capable of providing a phase shift mask capable of stably transferring a fine phase shift film pattern of, for example, less than 2.0 μm formed on a transparent substrate even if the short side of the transparent substrate is of a large size of 300 mm or more. It is a shift mask blank.

위상 시프트막(30)은, 천이 금속과, 규소를 함유하는 천이 금속 실리사이드계 재료로 구성된다. 천이 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등이 적합하고, 특히, 몰리브덴(Mo)이면 더욱 바람직하다.The phase shift film 30 is composed of a transition metal and a silicon-containing transition metal silicide-based material. As the transition metal, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr) and the like are suitable, and molybdenum (Mo) is particularly preferable.

또한, 위상 시프트막(30)은, 적어도 질소 또는 산소를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 천이 금속 실리사이드계 재료에 있어서, 경원소 성분인 산소는, 동일하게 경원소 성분인 질소와 비교하여, 소쇠 계수를 낮추는 효과가 있기 때문에, 원하는 투과율을 얻기 위한 다른 경원소 성분(질소 등)의 함유율을 적게 할 수 있음과 함께, 위상 시프트막(30)의 표면 및 이면의 반사율도 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기 천이 금속 실리사이드계 재료에 있어서, 경원소 성분인 질소는, 동일하게 경원소 성분인 산소와 비교하여, 굴절률을 저하시키지 않는 효과가 있기 때문에, 원하는 위상차를 얻기 위한 막 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30)에 포함되는 산소와 질소를 포함하는 경원소 성분의 합계 함유율은, 40원자% 이상이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 40원자% 이상 70원자% 이하, 50원자% 이상 65원자% 이하가 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)에 산소가 포함되는 경우는, 산소의 함유율은, 0원자% 초과 40원자% 이하인 것이, 결함 품질, 내약품성에 있어서 바람직하다.Moreover, it is preferable that the phase shift film 30 contains at least nitrogen or oxygen. In the transition metal silicide-based material, since oxygen, which is a light element component, has an effect of lowering the extinction coefficient compared to nitrogen, which is a light element component, other light element components (such as nitrogen) for obtaining a desired transmittance While being able to reduce a content rate, the reflectance of the front surface of the phase shift film 30 and the back surface can also be reduced effectively. In addition, in the transition metal silicide-based material, nitrogen as a light element component has an effect of not lowering the refractive index compared to oxygen, which is also a light element component, so that the film thickness for obtaining a desired phase difference can be reduced. there is. Moreover, as for the total content rate of the light element component containing oxygen and nitrogen contained in the phase shift film 30, 40 atomic% or more is preferable. More preferably, it is 40 atomic% or more and 70 atomic% or less, and 50 atomic% or more and 65 atomic% or less are preferable. In addition, when oxygen is contained in the phase shift film 30, as for the content rate of oxygen, it is preferable in defect quality and chemical-resistance that it is more than 0 atomic% and 40 atomic% or less.

천이 금속 실리사이드계 재료로서는, 예를 들어 천이 금속 실리사이드의 질화물, 천이 금속 실리사이드의 산화물, 천이 금속 실리사이드의 산화 질화물, 천이 금속 실리사이드의 산화 질화 탄화물을 들 수 있다. 또한, 천이 금속 실리사이드계 재료는, 몰리브덴 실리사이드계 재료(MoSi계 재료), 지르코늄 실리사이드계 재료(ZrSi계 재료), 몰리브덴 지르코늄 실리사이드계 재료(MoZrSi계 재료)이면, 습식 에칭에 의한 우수한 패턴 단면 형상이 얻어지기 쉽다는 점에서 바람직하고, 특히 몰리브덴 실리사이드계 재료(MoSi계 재료)이면 바람직하다.Examples of the transition metal silicide-based material include nitrides of transition metal silicides, oxides of transition metal silicides, oxynitrides of transition metal silicides, and oxynitride carbides of transition metal silicides. In addition, if the transition metal silicide-based material is a molybdenum silicide-based material (MoSi-based material), zirconium silicide-based material (ZrSi-based material), or molybdenum zirconium silicide-based material (MoZrSi-based material), an excellent pattern cross-sectional shape by wet etching can be obtained. It is preferable from the point of being easy to obtain, and it is especially preferable if it is a molybdenum silicide-type material (MoSi-type material).

또한, 위상 시프트막(30)에는, 상술한 산소, 질소의 이외에, 막 응력의 저감이나 습식 에칭 레이트를 제어할 목적으로, 탄소나 헬륨 등의 다른 경원소 성분을 함유해도 된다.In addition to the oxygen and nitrogen described above, the phase shift film 30 may contain other light element components such as carbon and helium for the purpose of reducing film stress and controlling the wet etching rate.

위상 시프트막(30)은, 투명 기판(20)측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율이라 기재하는 경우가 있음)을 조정하는 기능과, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는다.The phase shift film 30 has a function of adjusting the reflectance for light incident from the transparent substrate 20 side (hereinafter sometimes referred to as a back surface reflectance) and a function of adjusting the transmittance and phase difference for exposure light. have

위상 시프트막(30)은, 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.The phase shift film 30 can be formed by sputtering.

이 위상 시프트막(30)은 주상 구조를 가지고 있는 것이 바람직하다. 이 주상 구조는, 위상 시프트막(30)을 단면 SEM 관찰에 의해 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서의 주상 구조는, 위상 시프트막(30)을 구성하는 천이 금속과 규소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향(상기 입자가 퇴적되는 방향)을 향해서 뻗는 주상의 입자 구조를 갖는 상태를 말한다. 또한, 본원에 있어서는, 막 두께 방향의 길이가 그 수직 방향의 길이보다도 긴 것을 주상의 입자로 하고 있다. 즉, 위상 시프트막(30)은, 막 두께 방향을 향해서 뻗는 주상의 입자가, 투명 기판(20)의 면 내에 걸쳐서 형성되어 있다. 또한, 위상 시프트막(30)은, 성막 조건(스퍼터링 압력 등)을 조정함으로써, 주상의 입자보다도 상대적으로 밀도가 낮은 소한 부분(이하, 단순히 「소한 부분」이라고 하는 경우도 있음)도 형성되어 있다. 또한, 위상 시프트막(30)은, 습식 에칭 시의 사이드 에칭을 효과적으로 억제하고, 패턴 단면 형상을 더욱 양호화하기 위해서, 위상 시프트막(30)의 주상 구조의 바람직한 형태로서는, 막 두께 방향으로 뻗는 주상의 입자가, 막 두께 방향으로 불규칙하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 위상 시프트막(30)의 주상 입자는, 막 두께 방향의 길이가 고르지 않은 상태인 것이 바람직하다. 그리고, 위상 시프트막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 수직인 방향에 있어서 단속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 위상 시프트막(30)의 주상 구조의 바람직한 형태로서는, 상기 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 푸리에 변환한 지표를 사용하여, 이하와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 위상 시프트막(30)의 주상 구조는, 위상 시프트 마스크 블랭크의 단면을 80000배의 배율로 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하고, 이 화상 데이터를 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼은, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 상태인 것이 바람직하다. 위상 시프트막(30)을 상기에 설명한 주상 구조로 함으로써, 습식 에칭액을 사용한 습식 에칭 시, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향으로 습식 에칭액이 침투하기 쉬워지므로, 습식 에칭 속도가 빨라져, 습식 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. 따라서, 위상 시프트막(30)이, 규소가 풍부한 금속 실리사이드 화합물이어도, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없다. 또한, 위상 시프트막(30)이 막 두께 방향으로 뻗는 주상 구조를 가지고 있으므로, 습식 에칭 시의 사이드 에칭이 억제되므로, 패턴 단면 형상도 양호해진다.It is preferable that this phase shift film 30 has a columnar structure. This columnar structure can confirm the phase shift film 30 by cross-sectional SEM observation. That is, in the columnar structure in the present invention, the particles of the transition metal silicide compound containing the transition metal and silicon constituting the phase shift film 30 are formed in the film thickness direction of the phase shift film 30 (the particles are deposited It refers to the state of having a columnar particle structure extending toward the In the present application, particles having a length in the film thickness direction longer than a length in the vertical direction are used as columnar particles. That is, in the phase shift film 30 , columnar particles extending in the film thickness direction are formed over the surface of the transparent substrate 20 . Further, in the phase shift film 30, by adjusting the film formation conditions (such as sputtering pressure), a small portion having a relatively lower density than the main phase particles (hereinafter sometimes simply referred to as a "small portion") is also formed. . Further, in order to effectively suppress side etching during wet etching and further improve the cross-sectional shape of the pattern, the phase shift film 30 has a preferred form of the columnar structure of the phase shift film 30 extending in the film thickness direction. It is preferable that the columnar particles are irregularly formed in the film thickness direction. More preferably, it is preferable that the length of the columnar particle of the phase shift film 30 is uneven in the film thickness direction. And it is preferable that the small part of the phase shift film 30 is continuously formed in the film thickness direction. In addition, it is preferable that small portions of the phase shift film 30 are formed intermittently in a direction perpendicular to the film thickness direction. As a preferable form of the columnar structure of the phase shift film 30, it can represent as follows using the index which carried out the Fourier transform about the image obtained by the said cross-section SEM observation. That is, the columnar structure of the phase shift film 30 is a region including the central portion in the thickness direction of the phase shift film 30 with respect to an image obtained by cross-sectional SEM observation of a cross section of the phase shift mask blank at a magnification of 80000 times. , image data of 64 pixels in height x 256 pixels in width is extracted, and the spatial frequency spectrum obtained by Fourier transform of this image data has a signal intensity of 1.0% or more with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency. state is preferred. When the phase shift film 30 has the above-described columnar structure, the wet etching liquid easily penetrates in the film thickness direction of the phase shift film 30 at the time of wet etching using the wet etching liquid, so the wet etching rate is increased, and the wet etching time can be drastically reduced. Therefore, even if the phase shift film 30 is a metal silicide compound rich in silicon, there is no decrease in transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution. In addition, since the phase shift film 30 has a columnar structure extending in the film thickness direction, side etching at the time of wet etching is suppressed, so the pattern cross-sectional shape also becomes good.

또한, 위상 시프트막(30)은, 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포의 최대 신호 강도에 대한 1.0% 이상의 강도 신호를 갖는 신호가 최대 공간 주파수를 100%로 하였을 때 공간 주파수의 원점으로부터 2.0% 이상 떨어진 공간 주파수에 있는 것이 바람직하다. 최대 신호 강도에 대한 1.0% 이상의 강도 신호를 갖는 신호가 2.0% 이상 떨어져 있다는 것은, 일정 이상 높은 공간 주파수 성분이 포함되어 있음을 나타내고 있다. 즉, 위상 시프트막(30)이 미세한 주상 구조인 상태를 나타내고 있으며, 이 공간 주파수가 원점으로부터 떨어진 위치에 있을수록 위상 시프트막(30)을 습식 에칭에 의해 형성하여 얻어지는 위상 시프트막 패턴(30a)의 라인 에지 러프니스가 작아지므로 바람직하다.Further, the phase shift film 30 is such that a signal having an intensity signal of 1.0% or more of the maximum signal intensity of the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform is 2.0% or more from the origin of the spatial frequency when the maximum spatial frequency is 100%. It is desirable to be at a distant spatial frequency. The fact that signals having an intensity signal of 1.0% or more of the maximum signal intensity are separated by 2.0% or more indicates that a spatial frequency component higher than a certain level is included. That is, the state in which the phase shift film 30 has a fine columnar structure is shown, and the phase shift film pattern 30a obtained by forming the phase shift film 30 by wet etching as the spatial frequency is at a position farther from the origin This is preferable because the line edge roughness of .

이 위상 시프트막(30)의 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하인 것이 바람직하다. 이 압입 경도는, ISO14577에서 제정되어 있는 나노인덴테이션법의 원리를 사용하여 측정되는 경도이다.It is preferable that the press-in hardness of this phase shift film 30 is 18 GPa or more and 23 GPa or less. This indentation hardness is a hardness measured using the principle of the nanoindentation method established in ISO14577.

이 위상 시프트막(30)의 압입 경도를 18GPa 이상 23GPa 이하로 함으로써, 습식 에칭액을 사용한 습식 에칭 시, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향으로 습식 에칭액이 침투되기 쉬워지므로, 습식 에칭 속도가 빨라져, 습식 에칭 시간을 단축할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30)으로서의 적합한 특성을 구비함은 물론, 양호한 단면 형상을 갖는 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 수 있고, 투명 기판(20)의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께, 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높일 수 있다.By setting the indentation hardness of this phase shift film 30 to 18 GPa or more and 23 GPa or less, at the time of wet etching using a wet etchant, since the wet etchant becomes easy to permeate in the film thickness direction of the phase shift film 30, the wet etching rate increases , the wet etching time can be shortened. In addition, the phase shift film pattern 30a having suitable characteristics as the phase shift film 30 and having a good cross-sectional shape can be formed, and the surface roughness of the transparent substrate 20 can be suppressed. , the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be improved.

위상 시프트막(30)에 포함되는 천이 금속과 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 위상 시프트막(30)의 패턴 형성 시에 있어서의 습식 에칭 레이트 저하를, 주상 구조에 의해 억제하는 효과를 크게 할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높일 수 있고, 투과율을 높이는 것도 용이해진다. 또한, 이 범위이면, 위상 시프트막(30)의 패턴 형성 시에 있어서의 습식 에칭 레이트 저하를, 압입 경도를 18GPa 이상 23GPa 이하로 한 것에 의해 억제하는 효과를 크게 할 수 있다. 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높이는 시점에서는, 위상 시프트막(30)에 포함되는 천이 금속과 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:4 이상 1:15 이하, 더욱 바람직하게는, 천이 금속:규소=1:5 이상 1:15 이하가 바람직하다.It is preferable that the atomic ratio of the transition metal contained in the phase shift film 30 and silicon is transition metal:silicon=1:3 or more and 1:15 or less. If it is this range, the effect of suppressing the wet-etching rate fall at the time of pattern formation of the phase shift film 30 by a columnar structure can be enlarged. Moreover, the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be improved, and it becomes easy to raise transmittance|permeability. Moreover, if it is this range, the effect of suppressing the wet-etching rate fall at the time of pattern formation of the phase shift film 30 by making indentation hardness into 18 GPa or more and 23 GPa or less can be enlarged. At the time of improving the cleaning resistance of the phase shift film 30, the atomic ratio of transition metal and silicon contained in the phase shift film 30 is transition metal:silicon=1:4 or more and 1:15 or less, more preferably. , transition metal:silicon = 1:5 or more and 1:15 or less are preferable.

노광광에 대한 위상 시프트막(30)의 투과율은, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 만족시킨다. 위상 시프트막(30)의 투과율은, 노광광에 포함되는 소정의 파장의 광(이하, 대표 파장이라고 함)에 대해서, 바람직하게는 1% 이상 80% 이하이고, 보다 바람직하게는, 15% 이상 65% 이하이고, 더욱 바람직하게는 20% 이상 60% 이하이다. 즉, 노광광이 313㎚ 이상 436㎚ 이하인 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대해서, 상술한 투과율을 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대해서, 상술한 투과율을 갖는다.The transmittance of the phase shift film 30 to exposure light satisfies a value required for the phase shift film 30 . The transmittance of the phase shift film 30 is preferably 1% or more and 80% or less, more preferably 15% or more with respect to light of a predetermined wavelength included in exposure light (hereinafter referred to as representative wavelength). It is 65% or less, More preferably, it is 20% or more and 60% or less. That is, when the exposure light is composite light containing light in a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, the phase shift film 30 has the above-described transmittance with respect to light of a representative wavelength included in the wavelength range. For example, when exposure light is composite light containing i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 30 has the above-mentioned transmittance|permeability about any of i-line, h-line, and g-line.

투과율은, 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.The transmittance can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.

노광광에 대한 위상 시프트막(30)의 위상차는, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 만족시킨다. 위상 시프트막(30)의 위상차는, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광에 대해서, 바람직하게는 160° 이상 200° 이하이고, 보다 바람직하게는, 170° 이상 190° 이하이다. 이 성질에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광의 위상을 160° 이상 200° 이하로 바꿀 수 있다. 이 때문에, 위상 시프트막(30)을 투과한 대표 파장의 광과 투명 기판(20)만을 투과한 대표 파장의 광의 사이에 160° 이상 200° 이하의 위상차가 발생한다. 즉, 노광광이 313㎚ 이상 436㎚ 이하인 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대해서, 상술한 위상차를 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대해서, 상술한 위상차를 갖는다.The phase difference of the phase shift film 30 with respect to exposure light satisfies the value required as the phase shift film 30 . The phase difference of the phase shift film 30 is preferably 160° or more and 200° or less, more preferably 170° or more and 190° or less with respect to light of a representative wavelength included in exposure light. Due to this property, the phase of the light of the representative wavelength included in the exposure light can be changed to 160° or more and 200° or less. For this reason, a phase difference of 160° or more and 200° or less occurs between light of a representative wavelength transmitted through the phase shift film 30 and light of a representative wavelength transmitted only through the transparent substrate 20 . That is, when the exposure light is composite light containing light in a wavelength range of 313 nm or more and 436 nm or less, the phase shift film 30 has the above-described phase difference with respect to light of a representative wavelength included in the wavelength range. For example, when exposure light is composite light containing i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 30 has the above-mentioned phase difference with respect to any of i-line, h-line, and g-line.

위상차는, 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.The phase difference can be measured using a phase shift amount measuring device or the like.

위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서 15% 이하이고, 10% 이하이면 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 노광광에 j선이 포함되는 경우, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대해서 20% 이하이면 바람직하고, 17% 이하이면 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 15% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 이면 반사율은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역에 있어서 0.2% 이상이고, 313㎚ 내지 436㎚의 파장 영역의 광에 대해서 0.2% 이상이면 바람직하다.The back surface reflectance of the phase shift film 30 is 15% or less in the wavelength range of 365 nm - 436 nm, and it is preferable in it being 10% or less. In addition, the reflectance of the back surface of the phase shift film 30 is preferably 20% or less for light in a wavelength range of 313 nm to 436 nm, more preferably 17% or less, when j-line is included in exposure light. More preferably, it is desirable that it is 15% or less. In addition, the back surface reflectance of the phase shift film 30 is 0.2% or more in a wavelength range of 365 nm to 436 nm, and is preferably 0.2% or more with respect to light in a wavelength range of 313 nm to 436 nm.

이면 반사율은, 분광 광도계 등을 사용하여 측정할 수 있다.The back surface reflectance can be measured using a spectrophotometer or the like.

이 위상 시프트막(30)은 복수의 층으로 구성되어 있어도 되고, 단일층으로 구성되어 있어도 된다. 단일층으로 구성된 위상 시프트막(30)은, 위상 시프트막(30) 중에 계면이 형성되기 어려워, 단면 형상을 제어하기 쉽다는 점에서 바람직하다. 한편, 복수의 층으로 구성된 위상 시프트막(30)은, 성막의 용이함 등의 점에서 바람직하다.This phase shift film 30 may be composed of a plurality of layers or may be composed of a single layer. The phase shift film 30 composed of a single layer is preferable in that an interface is hardly formed in the phase shift film 30 and the cross-sectional shape is easily controlled. On the other hand, the phase shift film 30 composed of a plurality of layers is preferable in terms of ease of film formation and the like.

에칭 마스크막(40)은, 위상 시프트막(30)의 상측에 배치되고, 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액에 대해서 에칭 내성을 갖는(위상 시프트막(30)과 에칭 선택성이 상이한) 재료로 이루어진다. 또한, 에칭 마스크막(40)은, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 가져도 되고, 또한 위상 시프트막(30)측으로부터 입사되는 광에 대한 위상 시프트막(30)의 막 면 반사율이 350㎚ 내지 436㎚인 파장 영역에 있어서 15% 이하로 되도록 막 면 반사율을 저감하는 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) 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또는, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 또한 불소(F)를 포함하는 재료를 들 수 있다. 예를 들어, 에칭 마스크막(40)을 구성하는 재료로서, Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON, CrCONF를 들 수 있다. The etching mask film 40 is disposed above the phase shift film 30 and is made of a material having etching resistance to an etchant used to etch the phase shift film 30 (different in etching selectivity from that of the phase shift film 30). made up of Further, the etching mask film 40 may have a function of blocking transmission of exposure light, and the film surface reflectance of the phase shift film 30 to light incident from the phase shift film 30 side is 350 nm to 350 nm. It may have a function of reducing the film surface reflectance to 15% or less in the wavelength range of 436 nm. The etching mask film 40 is made of a chromium-based material containing chromium (Cr). As the chromium-based material, more specifically, chromium (Cr) or a material containing chromium (Cr) and at least one of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) is exemplified. Alternatively, a material containing at least one of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C), and further containing fluorine (F) is exemplified. For example, materials constituting the etching mask film 40 include Cr, CrO, CrN, CrF, CrCO, CrCN, CrON, CrCON, and CrCONF.

에칭 마스크막(40)은, 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. The etching mask film 40 can be formed by sputtering.

에칭 마스크막(40)이 노광광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우, 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)이 적층되는 부분에 있어서, 노광광에 대한 광학 농도는, 바람직하게는 3 이상이고, 보다 바람직하게는, 3.5 이상, 더욱 바람직하게는 4 이상이다. When the etching mask film 40 has a function of blocking transmission of exposure light, the optical density of the exposure light is preferably 3 in the portion where the phase shift film 30 and the etching mask film 40 are stacked. or more, more preferably 3.5 or more, still more preferably 4 or more.

광학 농도는, 분광 광도계 또는 OD미터 등을 사용하여 측정할 수 있다.Optical density can be measured using a spectrophotometer or OD meter.

에칭 마스크막(40)은, 기능에 따라 조성이 균일한 단일의 막으로 이루어지는 경우여도 되고, 조성이 상이한 복수의 막으로 이루어지는 경우여도 되고, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화되는 단일의 막으로 이루어지는 경우여도 된다. The etching mask film 40 may be composed of a single film having a uniform composition or a plurality of films having different compositions depending on the function, or a single film whose composition continuously changes in the thickness direction. may be the case.

또한, 도 1에 나타내는 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.In addition, the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 has the etching mask film 40 on the phase shift film 30, but has the etching mask film 40 on the phase shift film 30. The present invention can also be applied to a phase shift mask blank having a resist film on the etching mask film 40.

다음으로, 이 실시 형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 이하의 위상 시프트막 형성 공정과 에칭 마스크막 형성 공정을 행함으로써 제조된다. 도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트막 형성 공정에 의해 제조된다.Next, the manufacturing method of the phase shift mask blank 10 of this Embodiment 1 and 2 is demonstrated. The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is manufactured by performing the following phase shift film formation process and etching mask film formation process. The phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2 is manufactured by the phase shift film formation process.

이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated in detail.

1. 위상 시프트막 형성 공정1. Phase shift film formation process

우선, 투명 기판(20)을 준비한다. 투명 기판(20)은, 노광광에 대해서 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, a transparent substrate 20 is prepared. If the transparent substrate 20 is transparent to exposure light, it is composed of any glass material such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, or low thermal expansion glass (such as SiO 2 -TiO 2 glass). It could be anything.

다음으로, 투명 기판(20) 상에, 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(30)을 형성한다.Next, on the transparent substrate 20, the phase shift film 30 is formed by the sputtering method.

위상 시프트막(30)의 성막은, 위상 시프트막(30)을 구성하는 재료의 주성분으로 되는 천이 금속과 규소를 포함하는 천이 금속 실리사이드 타깃, 또는 천이 금속과 규소와 산소 및/또는 질소를 포함하는 천이 금속 실리사이드 타깃을 스퍼터 타깃에 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스로 이루어지는 스퍼터 가스 분위기, 또는 상기 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되어서 산소 및 질소를 적어도 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 그리고, 위상 시프트막(30)은, 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력이 0.7Pa 이상 3.0Pa 이하에서 형성한다. 바람직하게는, 위상 시프트막(30)은, 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력이 0.8Pa 이상 3.0Pa에서 형성한다. 가스 압력의 범위를 이와 같이 설정함으로써, 위상 시프트막(30)에 주상 구조를 형성할 수 있다. 이 주상 구조에 의해, 후술하는 패턴 형성 시에 있어서의 사이드 에칭을 억제할 수 있음과 함께, 고에칭 레이트를 달성할 수 있다. 여기서, 천이 금속 실리사이드 타깃의 천이 금속과 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하인 것이, 습식 에칭 속도의 저하를 주상 구조에 의해 억제하는 효과가 크고, 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높일 수 있고, 투과율을 높이는 것도 용이해지거나 하는 점에서, 바람직하다.The film formation of the phase shift film 30 is carried out using a transition metal silicide target containing silicon and a transition metal as main components of the material constituting the phase shift film 30, or a transition metal containing silicon, oxygen and/or nitrogen. A sputtering gas atmosphere made of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas, and xenon gas, for example, using a transition metal silicide target as a sputter target; It is performed in a sputtering gas atmosphere composed of a mixed gas of an inert gas and an active gas selected from the group consisting of oxygen gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, nitrogen monoxide gas, and nitrogen dioxide gas and containing at least oxygen and nitrogen. And the phase shift film 30 is formed by the gas pressure in the film-forming chamber at the time of sputtering being 0.7 Pa or more and 3.0 Pa or less. Preferably, the phase shift film 30 is formed at a gas pressure of 0.8 Pa or more and 3.0 Pa in the film formation chamber at the time of sputtering. By setting the range of the gas pressure in this way, a columnar structure can be formed in the phase shift film 30 . With this columnar structure, a high etching rate can be achieved while being able to suppress side etching at the time of pattern formation described later. Here, the atomic ratio of the transition metal to silicon of the transition metal silicide target is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less, the effect of suppressing the decrease in the wet etching rate by the columnar structure is large, and the phase shift film (30) is preferable in that the cleaning resistance can be improved and the transmittance can be easily increased.

위상 시프트막(30)의 조성 및 두께는, 위상 시프트막(30)이 상기의 위상차 및 투과율로 되도록 조정된다. 위상 시프트막(30)의 조성은, 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율(예를 들어, 천이 금속의 함유율과 규소의 함유율의 비), 스퍼터 가스의 조성 및 유량 등에 의해 제어할 수 있다. 위상 시프트막(30)의 두께는, 스퍼터 파워, 스퍼터링 시간 등에 의해 제어할 수 있다. 또한, 위상 시프트막(30)은, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 스퍼터링 장치가 인라인형 스퍼터링 장치인 경우, 기판의 반송 속도에 의해서도, 위상 시프트막(30)의 두께를 제어할 수 있다. 이와 같이, 위상 시프트막(30)의 산소와 질소를 포함하는 경원소 성분의 함유율이 40원자% 이상 70원자% 이하로 되도록 제어를 행한다.The composition and thickness of the phase shift film 30 are adjusted such that the phase shift film 30 has the above phase difference and transmittance. The composition of the phase shift film 30 can be controlled by the content ratio of elements constituting the sputtering target (for example, the ratio between the content ratio of transition metal and the content ratio of silicon), the composition and flow rate of sputtering gas, and the like. The thickness of the phase shift film 30 can be controlled by sputtering power, sputtering time, and the like. In addition, it is preferable to form the phase shift film 30 using an in-line type sputtering device. When the sputtering device is an inline type sputtering device, the thickness of the phase shift film 30 can be controlled also by the transport speed of the substrate. Thus, control is performed so that the content rate of the light element component containing oxygen and nitrogen of the phase shift film 30 may be 40 atomic % or more and 70 atomic % or less.

위상 시프트막(30)이, 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 적절히 조정하여 한번만 행한다. 위상 시프트막(30)이, 조성이 상이한 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 적절히 조정하여 복수회 행한다. 스퍼터 타깃을 구성하는 원소의 함유 비율이 상이한 타깃을 사용하여 위상 시프트막(30)을 성막해도 된다. 성막 프로세스를 복수회 행하는 경우, 스퍼터 타깃에 인가하는 스퍼터 파워를 성막 프로세스별로 변경해도 된다.When the phase shift film 30 consists of a single film, the film formation process described above is performed only once by appropriately adjusting the composition and flow rate of the sputtering gas. When the phase shift film 30 consists of a some film|membrane from which a composition differs, the above-mentioned film-forming process is performed several times by adjusting the composition and flow volume of sputtering gas appropriately. You may form the phase shift film 30 into a film using the target from which the content rate of the element which comprises a sputtering target differs. When the film formation process is performed a plurality of times, the sputtering power applied to the sputtering target may be changed for each film formation process.

2. 표면 처리 공정2. Surface treatment process

위상 시프트막(30)이, 천이 금속과, 규소와, 산소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 산화물이나, 천이 금속과, 규소와, 산소와, 질소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 산화 질화물 등의 산소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 재료로 이루어지는 경우, 이 위상 시프트막(30)의 표면에 대해서, 천이 금속의 산화물 존재에 의한 에칭액에 의한 스며듦을 억제하기 위해서, 위상 시프트막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정을 행하도록 해도 된다. 또한, 위상 시프트막(30)이, 천이 금속과, 규소와, 질소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 질화물로 이루어지는 경우, 상술한 산소를 함유하는 천이 금속 실리사이드 재료와 비교해서, 천이 금속의 산화물의 함유율이 작다. 그 때문에, 위상 시프트막(30)의 재료가, 천이 금속 실리사이드 질화물인 경우는, 상기 표면 처리 공정을 행하도록 해도 되고, 행하지 않아도 된다.The phase shift film 30 contains oxygen, such as a transition metal silicide oxide containing a transition metal, silicon, and oxygen, or a transition metal silicide oxynitride containing a transition metal, silicon, oxygen, and nitrogen. In order to suppress permeation of the surface of the phase shift film 30 by the etchant due to the presence of an oxide of the transition metal when it is made of a transition metal silicide material, the state of oxidation of the surface of the phase shift film 30 is adjusted. You may make it perform a surface treatment process. In addition, when the phase shift film 30 is made of a transition metal silicide nitride containing a transition metal, silicon, and nitrogen, the content of the oxide of the transition metal is higher than that of the above-mentioned transition metal silicide material containing oxygen. small. Therefore, when the material of the phase shift film 30 is a transition metal silicide nitride, you may or may not perform the said surface treatment process.

위상 시프트막(30)의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리 공정으로서는, 산성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 알칼리성의 수용액으로 표면 처리하는 방법, 애싱 등의 드라이 처리로 표면 처리하는 방법 등을 들 수 있다.As the surface treatment step for adjusting the surface oxidation state of the phase shift film 30, a method of surface treatment with an acidic aqueous solution, a method of surface treatment with an alkaline aqueous solution, a method of surface treatment by dry treatment such as ashing, etc. are mentioned. can

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 또한 행한다.In this way, the phase shift mask blank 10 of Embodiment 2 is obtained. In manufacture of the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1, the following etching mask film formation process is further performed.

3. 에칭 마스크막 형성 공정3. Etching Mask Film Formation Process

위상 시프트막 형성 공정 후, 필요에 따라, 위상 시프트막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리를 필요에 따라 행하고, 그 후, 스퍼터링법에 의해, 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 the phase shift film formation step, if necessary, surface treatment for adjusting the state of surface oxidation of the surface of the phase shift film 30 is performed, and thereafter, on the phase shift film 30 by a sputtering method. An etching mask film 40 is formed thereon. The etching mask film 40 is preferably formed using an in-line sputtering device. When the sputtering device is an inline type sputtering device, the thickness of the etching mask film 40 can be controlled also by the transfer speed of the transparent substrate 20 .

에칭 마스크막(40)의 성막은, 크롬 또는 크롬 화합물(산화크롬, 질화크롬, 탄화크롬, 산화 질화크롬, 산화 질화탄화크롬 등)을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스로 이루어지는 스퍼터 가스 분위기, 또는 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다. 그리고, 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력을 조정함으로써, 위상 시프트막(30)과 마찬가지로 에칭 마스크막(40)을 주상 구조로 할 수 있다. 이에 의해, 후술하는 패턴 형성 시에 있어서의 사이드 에칭을 억제할 수 있음과 함께, 고에칭 레이트를 달성할 수 있다.The film formation of the etching mask film 40 is performed using a sputter target containing chromium or a chromium compound (chromium oxide, chromium nitride, chromium carbide, chromium oxynitride, chromium oxynitride carbide, etc.), for example, helium gas, neon gas, argon gas, sputter gas atmosphere made of an inert gas containing at least one selected from the group consisting of krypton gas and xenon gas, or selected from the group consisting of helium gas, neon gas, argon gas, krypton gas and xenon gas Mixing of an inert gas containing at least one gas with an active gas containing at least one selected from the group consisting of oxygen gas, nitrogen gas, nitrogen monoxide gas, nitrogen dioxide gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon gas, and fluorine gas. It is performed in a sputtering gas atmosphere composed of gas. As hydrocarbon-type gas, methane gas, butane gas, propane gas, styrene gas etc. are mentioned, for example. And the etching mask film|membrane 40 can be made into a columnar structure similarly to the phase shift film 30 by adjusting the gas pressure in the film-forming chamber at the time of sputtering. Thereby, while side etching at the time of pattern formation mentioned later can be suppressed, a high etching rate can be achieved.

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 상이한 복수의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 성막 프로세스별로 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 바꾸어서 복수회 행한다. 에칭 마스크막(40)이, 두께 방향으로 조성이 연속적으로 변화하는 단일의 막으로 이루어지는 경우, 상술한 성막 프로세스를, 스퍼터 가스의 조성 및 유량을 성막 프로세스의 경과 시간과 함께 변화시키면서 1회만 행한다.When the etching mask film 40 is composed of a single film having a uniform composition, the film formation process described above is performed only once without changing the composition and flow rate of the sputter gas. When the etching mask film 40 is composed of a plurality of films having different compositions, the above-described film formation process is performed a plurality of times by changing the composition and flow rate of the sputter gas for each film formation process. When the etching mask film 40 is composed of a single film whose composition continuously changes in the thickness direction, the above-described film formation process is performed only once while changing the composition and flow rate of the sputter gas along with the elapsed time of the film formation process.

이와 같이 하여, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.In this way, the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1 is obtained.

또한, 도 1에 나타내는 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 나타내는 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 etching mask film 40 on the phase shift film 30, when manufacturing the phase shift mask blank 10, an etching mask film A formation process is performed. In addition, when manufacturing a phase shift mask blank having an etching mask film 40 on the phase shift film 30 and a resist film on the etching mask film 40, after the etching mask film formation step, the etching mask A resist film is formed on the film 40 . In addition, in the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2, when manufacturing the phase shift mask blank provided with the resist film on the phase shift film 30, a resist film is formed after a phase shift film formation process.

이 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트막(30) 상에 에칭 마스크막(40)이 형성되어 있고, 적어도 위상 시프트막(30)은, 주상 구조를 가지고 있다. 또한, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트막(30)이 형성되어 있고, 이 위상 시프트막(30)은 주상 구조를 가지고 있다.In the phase shift mask blank 10 of this Embodiment 1, the etching mask film 40 is formed on the phase shift film 30, and at least the phase shift film 30 has a columnar structure. In the phase shift mask blank 10 of Embodiment 2, a phase shift film 30 is formed, and this phase shift film 30 has a columnar structure.

이 실시 형태 1 및 2의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 습식 에칭에 의해 위상 시프트막(30)을 패터닝할 때, 막 두께 방향의 에칭이 촉진되는 한편 사이드 에칭이 억제되므로, 단면 형상이 양호하고, 원하는 투과율을 갖는(예를 들어, 투과율이 높은) 위상 시프트막 패턴을, 짧은 에칭 시간에 형성할 수 있다. 따라서, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없고, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크가 얻어진다.The phase shift mask blank 10 of Embodiments 1 and 2 has a good cross-sectional shape because etching in the film thickness direction is promoted while side etching is suppressed when the phase shift film 30 is patterned by wet etching. And, a phase shift film pattern having a desired transmittance (eg, high transmittance) can be formed in a short etching time. Therefore, a phase shift mask blank capable of producing a phase shift mask capable of transferring a high-precision phase shift film pattern with high accuracy without a decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution is obtained. lose

또한, 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막(30)을 형성할 때, 스퍼터링을 행할 때에 있어서의 성막실 내의 가스 압력이 0.7Pa 이상 2.4Pa 이하에서 형성되도록 해도 된다. 가스 압력의 범위를 이와 같이 설정함으로써, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하로 되는 위상 시프트막(30)을 형성할 수 있다. 위상 시프트막(30)의 압입 경도를 18GPa 이상 23GPa 이하로 함으로써, 후술하는 패턴 형성 시에 있어서의 사이드 에칭을 억제할 수 있음과 함께, 고에칭 레이트를 달성할 수 있고, 투명 기판(20)의 표면 거칠기를 억제할 수 있다. 여기서, 천이 금속 실리사이드 타깃의 천이 금속과 규소의 원자 비율은, 상술한 바와 같이, 천이 금속:규소=1:3 이상 1:15 이하인 것이, 습식 에칭 속도의 저하를, 압입 경도를 18GPa 이상 23GPa 이하로 한 것에 의해 억제하는 효과가 크고, 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높일 수 있고, 투과율을 높이는 것도 용이해지거나 하는 점에서, 바람직하다.Moreover, when forming the phase shift film 30 on the transparent substrate 20, you may make it form in the gas pressure in the film formation chamber at the time of sputtering being 0.7 Pa or more and 2.4 Pa or less. By setting the range of gas pressure in this way, it is possible to form the phase shift film 30 whose indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less. While being able to suppress the side etching at the time of pattern formation mentioned later by making the indentation hardness of the phase shift film 30 into 18 GPa or more and 23 GPa or less, a high etching rate can be achieved, and of the transparent substrate 20 Surface roughness can be suppressed. Here, the atomic ratio of the transition metal to silicon of the transition metal silicide target is transition metal:silicon=1:3 or more and 1:15 or less, as described above, to reduce the wet etching rate and indentation hardness to 18 GPa or more and 23 GPa or less It is preferable from the viewpoint that the suppressing effect is large, the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be improved, and it is easy to increase the transmittance.

실시 형태 3. 4.Embodiment 3. 4.

실시 형태 3, 4에서는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대해서 설명한다.In Embodiment 3 and 4, the manufacturing method of a phase shift mask is demonstrated.

도 3은 실시 형태 3에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다. 도 4는 실시 형태 4에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 모식도이다.3 is a schematic diagram showing a manufacturing method of a phase shift mask according to Embodiment 3; 4 is a schematic diagram showing a manufacturing method of a phase shift mask according to Embodiment 4;

도 3에 나타내는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 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 에칭하고, 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 추가로 포함한다.The manufacturing method of the phase shift mask shown in FIG. 3 is a method of manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1, and the etching mask film 40 of the following phase shift mask blank 10 ), forming a resist film pattern 50 by performing a process of forming a resist film on the resist film and drawing and developing a desired pattern on the resist film (first resist film pattern forming process), and the resist film pattern 50 A step of wet etching the etching mask film 40 as a mask and forming an etching mask film pattern 40a on the phase shift film 30 (first etching mask film pattern forming process), and the etching mask film pattern (40a) is used as a mask, the phase shift film 30 is wet-etched, and the process of forming the phase shift film pattern 30a on the transparent substrate 20 (phase shift film pattern formation process) is included. And, a second resist film pattern forming process and a second etching mask film pattern forming process are further included.

도 4에 나타내는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법이며, 이하의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위에 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 에칭하고, 투명 기판(20) 상에 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트막 패턴 형성 공정)을 포함한다.The manufacturing method of the phase shift mask shown in FIG. 4 is a method of manufacturing a phase shift mask using the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 2, and forming a resist film on the following phase shift mask blank 10 Step, by drawing and developing a desired pattern on the resist film, forming a resist film pattern 50 (first resist film pattern forming step), using the resist film pattern 50 as a mask, forming a phase shift film ( 30) is wet-etched, and the process of forming the phase shift film pattern 30a on the transparent substrate 20 (phase shift film pattern formation process) is included.

이하, 실시 형태 3 및 4에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정의 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process of the manufacturing process of the phase shift mask concerning Embodiment 3 and 4 is demonstrated in detail.

실시 형태 3에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정Phase shift mask manufacturing process according to Embodiment 3

1. 제1 레지스트막 패턴 형성 공정1. First resist film pattern formation process

제1 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에, 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대해서 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은, 포지티브형, 네가티브형의 어느 것이어도 상관없다.In the first resist film pattern formation process, first, a resist film is formed on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10 of the first embodiment. The resist film material to be used is not particularly limited. For example, what is necessary is just to be sensitive to the laser beam which has a certain wavelength selected from the wavelength range of 350 nm - 436 nm mentioned later. In addition, the resist film may be either positive type or negative type.

그 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막(30)에 형성하는 패턴이다. 레지스트막에 묘화하는 패턴으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다.After that, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a pattern formed on the phase shift film 30 . As a pattern to be drawn on the resist film, a line and space pattern and a hole pattern are exemplified.

그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하여, 도 3의 (a)에 나타나는 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 film pattern 50 is formed on the etching mask film 40 as shown in FIG. 3(a).

2. 제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정2. First etching mask film pattern formation process

제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 우선 제1 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 에칭하고, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 에칭 마스크막(40)이 주상 구조를 가지고 있는 경우, 에칭 속도가 빨라, 사이드 에칭을 억제할 수 있다는 점에서 바람직하다. 에칭 마스크막(40)을 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the first etching mask film pattern forming process, first, the etching mask film 40 is etched using the first resist film pattern 50 as a mask to form a first etching mask film pattern 40a. The etching mask film 40 is formed of a chromium-based material containing chromium (Cr). When the etching mask film 40 has a columnar structure, the etching rate is high and side etching can be suppressed, which is preferable. An etching solution for etching the etching mask film 40 is not particularly limited as long as it can selectively etch the etching mask film 40 . Specifically, an etchant containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid is exemplified.

그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 도 3의 (b)에 나타나는 바와 같이, 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리한다. 경우에 따라서는, 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리하지 않고, 다음 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행해도 된다.After that, the first resist film pattern 50 is stripped using a resist stripping solution or by ashing, as shown in FIG. 3(b). Depending on the case, you may perform the next phase shift film pattern formation process, without peeling the 1st resist film pattern 50.

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 에칭하고, 도 3의 (c)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트막 패턴(30a)으로서, 라인 앤 스페이스 패턴이나 홀 패턴을 들 수 있다. 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액은, 위상 시프트막(30)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 불화암모늄과 인산과 과산화수소를 포함하는 에칭액, 불화수소 암모늄과 과산화수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the first phase shift film pattern forming step, the phase shift film 30 is wet-etched using the first etching mask film pattern 40a as a mask, and as shown in FIG. 3(c), the phase shift film pattern ( 30a). As the phase shift film pattern 30a, a line-and-space pattern or a hole pattern can be used. The etchant for etching the phase shift film 30 is not particularly limited as long as it can selectively etch the phase shift film 30 . For example, an etchant containing ammonium fluoride, phosphoric acid, and hydrogen peroxide, and an etchant containing ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide are exemplified.

습식 에칭은, 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상을 양호하게 하기 위해서, 위상 시프트막 패턴(30a)에 있어서 투명 기판(20)이 노출되기까지의 시간(저스트 에칭 시간)보다도 긴 시간(오버 에칭 시간)으로 행하는 것이 바람직하다. 오버 에칭 시간으로서는, 투명 기판(20)에 대한 영향 등을 고려하면, 저스트 에칭 시간에, 그 저스트 에칭 시간의 20%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 바람직하고, 저스트 에칭 시간의 10%의 시간을 더한 시간 내로 하는 것이 보다 바람직하다.In order to improve the cross-sectional shape of the phase shift film pattern 30a, wet etching is performed for a longer time (over-etching time) than the time until the transparent substrate 20 is exposed in the phase shift film pattern 30a. etching time) is preferred. As the over-etching time, considering the effect on the transparent substrate 20 and the like, it is preferable to set the time to be within the time obtained by adding 20% of the just-etching time to the just-etching time, and 10% of the just-etching time It is more preferable to do it within the added time.

4. 제2 레지스트막 패턴 형성 공정4. Second resist film pattern formation process

제2 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮는 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 후술하는 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대해서 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은, 포지티브형, 네가티브형의 어느 것이어도 상관없다.In the second resist film pattern forming process, first, a resist film covering the first etching mask film pattern 40a is formed. The resist film material to be used is not particularly limited. For example, what is necessary is just to be sensitive to the laser beam which has a certain wavelength selected from the wavelength range of 350 nm - 436 nm mentioned later. In addition, the resist film may be either positive type or negative type.

그 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 위상 시프트막(30)에 패턴이 형성되어 있는 영역의 외주 영역을 차광하는 차광대 패턴이나, 위상 시프트막 패턴의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴 등이다. 또한, 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 노광광에 대한 위상 시프트막(30)의 투과율에 따라서는, 위상 시프트막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광대 패턴이 없는 패턴인 경우도 있다.After that, a desired pattern is drawn on the resist film using a laser beam having a certain wavelength selected from a wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern to be drawn on the resist film is a light-shielding band pattern for shielding the outer periphery of the region where the pattern is formed in the phase shift film 30, a light-shielding band pattern for shielding the central portion of the phase shift film pattern, and the like. In addition, the pattern drawn on the resist film may be a pattern without a light-shielding band pattern that blocks the central portion of the phase shift film pattern 30a depending on the transmittance of the phase shift film 30 to exposure light.

그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하고, 도 3의 (d)에 나타나는 바와 같이, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 상에 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성한다.Thereafter, the resist film is developed with a predetermined developer, and a second resist film pattern 60 is formed on the first etching mask film pattern 40a as shown in FIG. 3(d).

5. 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정5. Second etching mask film pattern formation process

제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하고, 도 3의 (e)에 나타나는 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 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.In the second etching mask film pattern forming process, the first etching mask film pattern 40a is etched using the second resist film pattern 60 as a mask, and as shown in FIG. 3(e), the second etching mask A film pattern 40b is formed. The first etching mask film pattern 40a is formed of a chromium-based material containing chromium (Cr). An etchant for etching the first etching mask film pattern 40a is not particularly limited as long as it can selectively etch the first etching mask film pattern 40a. For example, an etchant containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid is exemplified.

그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리한다.After that, the second resist film pattern 60 is stripped using a resist stripping solution or by ashing.

이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.In this way, the phase shift mask 100 is obtained.

또한, 상기 설명에서는 에칭 마스크막(40)이, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우에 대해서 설명하였지만, 에칭 마스크막(40)이 단순히, 위상 시프트막(30)을 에칭할 때의 하드 마스크의 기능만을 갖는 경우에 있어서는, 상기 설명에 있어서, 제2 레지스트막 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정은 행해지지 않고, 위상 시프트막 패턴 형성 공정 후, 제1 에칭 마스크막 패턴을 박리하여, 위상 시프트 마스크(100)를 제작한다.Incidentally, in the above description, the case where the etching mask film 40 has a function of blocking transmission of exposure light has been described, but the etching mask film 40 is simply a hard mask when the phase shift film 30 is etched. In the case of having only the function of, in the above description, the second resist film pattern forming process and the second etching mask film pattern forming process are not performed, and after the phase shift film pattern forming process, the first etching mask film pattern is formed. It is peeled off and the phase shift mask 100 is produced.

이 실시 형태 3의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하기 때문에, 에칭 시간을 단축할 수 있고, 단면 형상이 양호한 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다.According to the manufacturing method of the phase shift mask of this Embodiment 3, since the phase shift mask blank of Embodiment 1 is used, etching time can be shortened and a phase shift film pattern with a favorable cross-sectional shape can be formed. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask capable of transferring a high-precision phase shift film pattern with high precision. The phase shift mask manufactured in this way can respond to miniaturization of line-and-space patterns and contact holes.

실시 형태 4에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정Phase shift mask manufacturing process according to Embodiment 4

1. 레지스트막 패턴 형성 공정1. Resist film pattern formation process

레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선 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 위해서, 위상 시프트막(30)에 표면 개질 처리를 행하도록 해도 상관없다. 상술과 마찬가지로, 레지스트막을 형성한 후, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광을 사용하여, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화한다. 그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하고, 도 4의 (a)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트막(30) 상에 레지스트막 패턴(50)을 형성한다.In the resist film pattern formation step, first, a resist film is formed on the phase shift film 30 of the phase shift mask blank 10 of the second embodiment. The resist film material used is the same as that described in Embodiment 3. In addition, before forming a resist film as needed, in order to make the phase shift film 30 and adhesiveness favorable, you may make it surface-modify the phase shift film 30. As in the above, after the resist film is formed, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having a certain wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. After that, the resist film is developed with a predetermined developer, and a resist film pattern 50 is formed on the phase shift film 30 as shown in FIG. 4(a).

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 에칭하고, 도 4의 (b)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성한다. 위상 시프트막 패턴(30a)이나 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액이나 오버 에칭 시간은, 실시 형태 3에서 설명한 것과 마찬가지이다.In the phase shift film pattern formation step, the phase shift film 30 is etched using the resist film pattern as a mask, and the phase shift film pattern 30a is formed as shown in Fig. 4(b). Etching liquid and over-etching time which etch the phase shift film pattern 30a and the phase shift film 30 are the same as those demonstrated in Embodiment 3.

그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 레지스트막 패턴(50)을 박리한다(도 4의 (c)).After that, the resist film pattern 50 is stripped using a resist stripping solution or by ashing (FIG. 4(c)).

이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.In this way, the phase shift mask 100 is obtained.

이 실시 형태 4의 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의하면, 실시 형태 2의 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하기 때문에, 습식 에칭액에 의한 기판에 대한 대미지를 기인으로 한 투명 기판의 투과율의 저하가 없고, 에칭 시간을 짧게 할 수 있고, 단면 형상이 양호한 위상 시프트막 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 고정밀의 위상 시프트막 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 위상 시프트 마스크는, 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있다. 또한, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하로 되는 위상 시프트막(30)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우, 상술한 효과에 더하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠기를 억제할 수 있음과 함께 위상 시프트막(30)의 세정 내성을 높일 수 있다.According to the manufacturing method of the phase shift mask of Embodiment 4, since the phase shift mask blank of Embodiment 2 is used, there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etchant, and the etching time can be shortened, and a phase shift film pattern with a good cross-sectional shape can be formed. Therefore, it is possible to manufacture a phase shift mask capable of transferring a high-precision phase shift film pattern with high precision. The phase shift mask manufactured in this way can respond to miniaturization of line-and-space patterns and contact holes. In addition, in the case of manufacturing a phase shift mask using a phase shift mask blank having a phase shift film 30 having an indentation hardness of 18 GPa or more and 23 GPa or less derived by the nanoindentation method, in addition to the above-mentioned effects, transparency While the surface roughness of the substrate 20 can be suppressed, the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be improved.

실시 형태 5.Embodiment 5.

실시 형태 5에서는, 표시 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다. 표시 장치는, 상술한 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 사용하고, 또는 상술한 위상 시프트 마스크(100)의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크(100)를 사용하는 공정(마스크 적재 공정)과, 표시 장치 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정(노광 공정)을 행함으로써 제조된다.In Embodiment 5, a manufacturing method of a display device is described. The display device uses the phase shift mask 100 manufactured using the phase shift mask blank 10 described above, or the phase shift mask 100 manufactured by the manufacturing method of the phase shift mask 100 described above It is manufactured by performing a process of using (mask loading process) and a process of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a display device (exposure process).

이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated in detail.

1. 적재 공정1. Loading process

적재 공정에서는, 실시 형태 3에서 제조된 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재한다. 여기서, 위상 시프트 마스크는, 노광 장치의 투영 광학계를 개재하여 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 대향하도록 배치된다.In the loading process, the phase shift mask manufactured in Embodiment 3 is loaded on the mask stage of the exposure apparatus. Here, the phase shift mask is arranged so as to face the resist film formed on the display device substrate through the projection optical system of the exposure device.

2. 패턴 전사 공정2. Pattern transfer process

패턴 전사 공정에서는, 위상 시프트 마스크(100)에 노광광을 조사하고, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트막에 위상 시프트막 패턴을 전사한다. 노광광은, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 복수의 파장의 광을 포함하는 복합광이나, 365㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 어느 파장 영역을 필터 등으로 커트하여 선택된 단색광이다. 예를 들어, 노광광은, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광이나, i선의 단색광이다. 노광광으로서 복합광을 사용하면, 노광광 강도를 높게 하여 스루풋을 높일 수 있기 때문에, 표시 장치의 제조 비용을 낮출 수 있다.In the pattern transfer step, the phase shift mask 100 is irradiated with exposure light, and the phase shift film pattern is transferred to the resist film formed on the display device substrate. The exposure light is composite light containing light of a plurality of wavelengths selected from the wavelength range of 365 nm to 436 nm, or monochromatic light selected by cutting a certain wavelength range from the wavelength range of 365 nm to 436 nm with a filter or the like. For example, the exposure light is composite light including i-line, h-line, and g-line, or monochromatic light of i-line. If the composite light is used as the exposure light, the intensity of the exposure light can be increased and the throughput can be increased, so the manufacturing cost of the display device can be reduced.

이 실시 형태 3의 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 고해상도, 미세한 라인 앤 스페이스 패턴이나 콘택트 홀을 갖는, 고정밀의 표시 장치를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the display device of this Embodiment 3, it is possible to manufacture a high-precision display device having a high-resolution, fine line-and-space pattern or contact holes.

또한, 이상의 실시 형태에 있어서는, 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크나 전사용 패턴을 갖는 포토마스크로서, 위상 시프트 마스크 막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크 막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 사용하는 경우를 설명하였지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 패턴 형성용 박막으로서 차광막을 갖는 바이너리 마스크 블랭크나 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크에 있어서도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.Further, in the above embodiment, a phase shift mask blank having a phase shift mask film or a phase shift mask having a phase shift mask film pattern is used as a photomask blank having a thin film for pattern formation or a photomask having a transfer pattern. Although the case has been described, it is not limited thereto. For example, the present invention can be applied also to a binary mask blank having a light-shielding film as a thin film for pattern formation or a binary mask having a light-shielding film pattern.

[실시예][Example]

실시예 1.Example 1.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase Shift Mask Blanks and Manufacturing Methods Thereof

실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 우선 투명 기판(20)으로서, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 1, first, as the transparent substrate 20, a 1214 size (1220 mm x 1400 mm) synthetic quartz glass substrate was prepared.

그 후, 합성 석영 유리 기판을, 주 표면을 하측을 향해서 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에 반입하였다.Thereafter, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with the main surface facing downward, and was carried into the chamber of the inline type sputtering device.

투명 기판(20)의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)을 형성하기 위해서, 먼저 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.6Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 질소(N2) 가스와, 헬륨(He) 가스로 구성되는 불활성 가스(Ar: 18sccm, N2: 13sccm, He: 50sccm)를 도입하였다. 그리고, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(몰리브덴:규소=1:9)에 7.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(20)의 주 표면 상에 몰리브덴과 규소와 질소를 함유하는 몰리브덴 실리사이드의 질화물을 퇴적시켰다. 그리고, 막 두께 150㎚의 위상 시프트막(30)을 성막하였다.In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20, argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas are first set in a state where the sputtering gas pressure in the first chamber is 1.6 Pa. and an inert gas (Ar: 18 sccm, N 2 : 13 sccm, He: 50 sccm) composed of helium (He) gas was introduced. Then, a sputtering power of 7.6 kW was applied to a first sputtering target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and reactive sputtering resulted in molybdenum and silicon on the main surface of the transparent substrate 20. A nitride of molybdenum silicide containing nitrogen was deposited. And the phase shift film 30 of film thickness 150nm was formed into a film.

다음으로, 위상 시프트막(30)이 구비된 투명 기판(20)을 제2 챔버 내에 반입하고, 제2 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 65sccm, N2: 15sccm)를 도입하였다. 그리고, 크롬으로 이루어지는 제2 스퍼터 타깃에 1.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 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(CH4: 4.9%) 가스의 혼합 가스(30sccm)를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제3 스퍼터 타깃에 8.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해 CrN 상에 크롬과 탄소를 함유하는 크롬 탄화물(CrC)을 형성하였다(막 두께 60㎚). 마지막으로, 제4 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4: 5.5%) 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스(Ar+CH4: 30sccm, N2: 8sccm, O2: 3sccm)를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제4 스퍼터 타깃에 2.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해 CrC 상에 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)을 형성하였다(막 두께 30㎚). 이상과 같이, 위상 시프트막(30) 상에 CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성하였다.Next, the transparent substrate 20 provided with the phase shift film 30 is carried into the second chamber, and a mixed gas of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas (Ar: 65 sccm, N 2 : 15 sccm) was introduced. Then, a sputtering power of 1.5 kW was applied to the second sputter target made of chromium, and chromium nitride (CrN) containing chromium and nitrogen was formed on the phase shift film 30 by reactive sputtering (film thickness 15 nm). Next, with the inside of the third chamber at a predetermined degree of vacuum, a mixed gas (30 sccm) of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 4.9%) gas is introduced, and the third sputter target made of chromium is 8.5 A sputtering power of kW was applied, and chromium carbide (CrC) containing chromium and carbon was formed on CrN by reactive sputtering (film thickness: 60 nm). Finally, in a state where the inside of the fourth chamber has a predetermined degree of vacuum, a mixed gas of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 5.5%) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ) gas are mixed A gas (Ar+CH 4 : 30 sccm, N 2 : 8 sccm, O 2 : 3 sccm) was introduced, a sputtering power of 2.0 kW was applied to a fourth sputter target made of chromium, and chromium and carbon were applied on CrC by reactive sputtering. and chromium carbonized oxynitride (CrCON) containing oxygen and nitrogen (film thickness: 30 nm). As described above, the etching mask film 40 having a laminated structure of a CrN layer, a CrC layer, and a CrCON layer was formed on the phase shift film 30 .

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 phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)(위상 시프트막(30))의 표면에 대해서, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여, 측정하였다. 그 결과, 투과율은 27%(파장: 405㎚) 위상차는 178°(파장: 405㎚)였다.About the surface of the phase shift film 30 (phase shift film 30) of the obtained phase shift mask blank 10, the transmittance|permeability and the phase difference were measured with MPM-100 by Lasertec Corporation. In the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film 30, a substrate (dummy substrate) provided with a phase shift film in which the phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting it on the same tray. was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film 30 were measured by taking out the substrate (dummy substrate) with the phase shift film from the chamber before forming the etching mask film 40 . As a result, the transmittance was 27% (wavelength: 405 nm) and the phase difference was 178° (wavelength: 405 nm).

또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Moreover, about the obtained phase shift mask blank 10, the compositional analysis of the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed.

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 향해, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하고, Mo가 8원자%, Si가 40원자%, N이 48원자%, O가 4원자%였다. 또한, 몰리브덴과 규소의 원자 비율은, 1:5이고, 1:3 이상 1:15 이하의 범위 내였다. 또한, 경원소인 산소, 질소의 합계 함유율은, 52원자%이고, 50원자% 이상 65원자% 이하의 범위 내였다. 또한, 위상 시프트막(30)에 산소가 함유되어 있는 것은, 스퍼터링 가스 압력이 0.8Pa 이상으로 높고, 성막 시의 챔버 내에 미량의 산소가 존재하고 있던 것이라고 생각된다.In the result of compositional analysis of the phase shift mask blank 10 in the depth direction by XPS, the phase shift film 30 has a composition gradient region at the interface between the transparent substrate 20 and the phase shift film 30, and the phase Excluding the composition gradient region at the interface between the shift film 30 and the etching mask film 40, the content of each constituent element is almost constant in the depth direction, with 8 atomic% of Mo, 40 atomic% of Si, and N This 48 atom% and O were 4 atom%. Moreover, the atomic ratio of molybdenum and silicon was 1:5, and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. In addition, the total content rate of oxygen and nitrogen as light elements was 52 atomic%, and was within the range of 50 atomic% or more and 65 atomic% or less. In addition, it is considered that the reason why oxygen is contained in the phase shift film 30 is that the sputtering gas pressure is as high as 0.8 Pa or more, and a small amount of oxygen is present in the chamber at the time of film formation.

또한, 얻어진 위상 시프트막(30)의 압입 경도를 측정한바(측정 방법에 대해서는 후술함), 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하를 만족시키는 것이었다.Moreover, when the indentation hardness of the obtained phase shift film 30 was measured (the measuring method is mentioned later), the indentation hardness satisfies 18 GPa or more and 23 GPa or less.

다음으로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙의 위치에 있어서, 80000배의 배율로 단면 SEM(주사 전자 현미경) 관찰을 행한 결과, 위상 시프트막(30)은, 주상 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 즉, 위상 시프트막(30)을 구성하는 몰리브덴 실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향을 향해서 뻗는 주상의 입자 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 그리고 위상 시프트막(30)의 주상의 입자 구조는, 막 두께 방향의 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있고, 또한 주상의 입자의 막 두께 방향의 길이도 가지런하지 않은 상태인 것이 확인되었다. 또한, 위상 시프트막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있다는 것도 확인되었다. 또한, 이 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하였다(도 5의 (a)). 또한, 도 5에 나타내는 화상 데이터에 대해서 푸리에 변환을 행하였다(도 5의 (b)). 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점의 신호 강도(최대 신호 강도)는 3136000이고, 상기 최대 신호 강도와는 별도로, 66150의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있다는 것을 확인하였다. 이것은, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서, 66150/3136000=0.021(즉 2.1%)로 되고, 위상 시프트막(30)은, 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 주상 구조였다.Next, as a result of cross-sectional SEM (scanning electron microscope) observation at a magnification of 80000 times at a position in the center of the transfer pattern formation region of the obtained phase shift mask blank 10, the phase shift film 30 has a columnar structure. It has been confirmed that you have That is, it was confirmed that the particles of the molybdenum silicide compound constituting the phase shift film 30 have a columnar particle structure extending in the film thickness direction of the phase shift film 30 . And, as for the columnar grain structure of the phase shift film 30, it was confirmed that the columnar grains in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar grains in the film thickness direction was not even. It was also confirmed that small portions of the phase shift film 30 were continuously formed in the film thickness direction. In addition, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, about the area|region containing the center part of the thickness direction of the phase shift film 30, it extracted as image data of 64 vertical pixels x 256 horizontal pixels (FIG. 5(a) )). Further, Fourier transform was performed on the image data shown in Fig. 5 (Fig. 5(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) at the origin of the spatial frequency is 3136000, and apart from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum having a signal intensity of 66150 exists. Confirmed. This is 66150/3136000 = 0.021 (i.e., 2.1%) with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 was a columnar structure having a signal intensity of 1.0% or more.

또한, 도 5의 (b)의 상기 푸리에 변환의 화상에 대해서, 공간 주파수의 원점, 즉 도 5의 (b)의 화상의 중심을 원점 (0)으로 하고, 횡축 256픽셀의 양단에 대응하는 최대 공간 주파수를 1(100%)로 하였을 때, 상기 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서 2.1%의 신호 강도의 신호는, 상기 원점으로부터 0.055, 즉 5.5% 떨어진 위치에 신호를 갖는 주상 구조를 가진 위상 시프트막(30)이었다. 또한, 이후의 실시예, 비교예의 푸리에 변환의 화상에 있어서도, 마찬가지이다.In addition, for the image of the Fourier transform of FIG. 5(b), the origin of the spatial frequency, that is, the center of the image of FIG. 5(b) is set as the origin (0), and the maximum When the spatial frequency is 1 (100%), a signal having a signal strength of 2.1% of the maximum signal strength corresponding to the origin of the spatial frequency has a columnar structure having a signal at a position 0.055, or 5.5%, away from the origin. It was a phase shift film 30 with The same applies to images of Fourier transforms in subsequent examples and comparative examples.

또한, 이 위상 시프트막(30)의 막 두께 중심 부근에 있어서, 막 두께 방향에 대해서 수직 방향 100㎚(기판의 면 내 방향)의 판상의 시료를 채취하고, 암시야 평면 STEM 관찰을 행하였다. 암시야 평면 STEM(주사형 투과 전자 현미경) 관찰 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에 나타내는 바와 같이 주상의 입자 부분(회백색의 부분)과 입자 간(회흑색의 부분)이라고 생각되는 회백색과 회흑색의 얼룩 모양이 관찰되었다. 이 회백색과 회흑색의 개소에 대해서, EDX 분석(에너지 분산형 X선 분석)에 의해, 위상 시프트막(30)을 구성하는 원소(Mo, Si, N, O)의 정량 분석을 행하였다(도시하지 않음). 그 결과, 회흑색의 부분과 회백색의 부분에서는, Mo보다도 Si의 검출량(카운트수)이 높고, 회흑색의 부분에 있어서의 위상 시프트막(30)의 구성 원소의 검출량(카운트수)은, 회백색의 부분에 있어서의 위상 시프트막(30)의 구성 원소의 검출량(카운트수)에 비해서 낮다는 것이 확인되었다. 특히, 회흑색의 부분에 있어서의 Si의 검출량(카운트수)은, 600(Counts)이고, 회백색의 부분에 있어서의 Si의 검출량(카운트수)은, 400(Counts)이며, 다른 원소와 비교하여 검출량(카운트수)의 차가 컸다. 이 결과로부터, 위상 시프트막(30)은, 상대적으로 밀도가 높은 입자 부분(회백색의 부분)과, 상대적으로 밀도가 낮은 소한 부분(회흑색의 부분)이 형성되어 있다는 것이 확인되었다. 이 입자 부분은, 도 5나 도 7에 나타나는 주상의 입자에 대응하는 것이다. 또한, 위상 시프트막(30) 전체의 막 밀도는, 종래의 위상 시프트막의 막 밀도보다도 낮게 되어 있다.Further, in the vicinity of the center of the film thickness of this phase shift film 30, a plate-shaped sample of 100 nm in a direction perpendicular to the film thickness direction (in-plane direction of the substrate) was taken, and dark-field planar STEM observation was performed. The results of dark-field planar STEM (scanning transmission electron microscope) observation are shown in FIG. 6 . As shown in Fig. 6, gray-white and gray-black uneven patterns, which are considered to be between the columnar particle portion (grey-white portion) and between the particles (gray-black portion), were observed. Quantitative analysis of the elements (Mo, Si, N, and O) constituting the phase shift film 30 was performed by EDX analysis (energy dispersive X-ray analysis) for these gray-white and gray-black locations (not shown). not). As a result, in the gray-black part and the gray-white part, the detected amount (count number) of Si is higher than that of Mo, and the detected amount (count number) of the constituent elements of the phase shift film 30 in the gray-black part is It was confirmed that it was lower than the detected amount (number of counts) of the constituent elements of the phase shift film 30 in . In particular, the detected amount (counts) of Si in the grayish-black part is 600 (Counts), the detected amount (counts) of Si in the grayish-white part is 400 (Counts), and the detected amount compared to other elements. The difference in (number of counts) was large. From this result, it was confirmed that the phase shift film 30 had a relatively high-density particle portion (grey-white portion) and a relatively low-density small portion (gray-black portion). This particle portion corresponds to the columnar particles shown in FIGS. 5 and 7 . Moreover, the film density of the whole phase shift film 30 is lower than the film density of the conventional phase shift film.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method

상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하기 위해서, 우선 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.In order to manufacture the phase shift mask 100 using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, first, a resist coating device is used on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10 Then, a photoresist film was applied.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.

그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 에칭 마스크막 상에, 홀 직경이 1.5㎛인 홀 패턴의 레지스트막 패턴을 형성하였다.Thereafter, the photoresist film was drawn using a laser drawing device, and a resist film pattern of a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film through a developing and rinsing process.

그 후, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 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 etchant containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid to form a first etching mask film pattern 40a.

그 후, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 불화수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하였다. 이 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해서 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 110%의 오버 에칭 시간으로 행하였다. 실시예 1에 있어서의 저스트 에칭 시간은, 후술하는 비교예에 있어서의 저스트 에칭 시간에 비해서, 0.15배로 되어, 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있었다.Thereafter, using the first etching mask film pattern 40a as a mask, the phase shift film 30 is wet-etched with a molybdenum silicide etchant obtained by diluting a mixed solution of ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide with pure water, thereby forming a phase shift film pattern. (30a) was formed. This wet etching was performed with an over-etching time of 110% in order to verticalize the cross-sectional shape and to form a fine pattern required. Compared with the just etching time in the comparative example mentioned later, the just etching time in Example 1 became 0.15 times, and it was able to shorten etching time significantly.

그 후, 레지스트막 패턴을 박리하였다.After that, the resist film pattern was peeled off.

그 후, 레지스트 도포 장치를 사용하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮도록, 포토레지스트막을 도포하였다.Then, using a resist coating device, a photoresist film was applied so as to cover the first etching mask film pattern 40a.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.

그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 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 is drawn using a laser drawing device, and a second resist film pattern 60 for forming a light-shielding band is formed on the first etching mask film pattern 40a through a developing and rinsing process. did

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해, 전사 패턴 형성 영역에 형성된 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 습식 에칭하였다.Thereafter, using the second resist film pattern 60 as a mask, the first etching mask film pattern 40a formed in the transfer pattern forming region was wet etched with a chromium etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid. .

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.After that, the second resist film pattern 60 was peeled off.

이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상에, 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.In this way, on the transparent substrate 20, the phase shift film pattern 30a having a hole diameter of 1.5 μm in the transfer pattern formation region, the phase shift film pattern 30a and the etching mask film pattern 40b. A phase shift mask 100 with a light-shielding band formed of was obtained.

얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 위상 시프트막 패턴의 단면은, 위상 시프트막 패턴의 상면, 하면 및 측면으로 구성된다. 이 위상 시프트막 패턴의 단면의 각도는, 위상 시프트막 패턴의 상면과 측면이 접하는 부위(상변)와, 측면과 하면이 접하는 부위(하변)이 이루는 각도를 말한다. 얻어진 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면의 각도는 74°이고, 수직에 가까운 단면 형상을 가지고 있었다. 실시예 1의 위상 시프트 마스크에 형성된 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 가지고 있었다. 위상 시프트막(30)을 주상 구조로 함으로써, 위상 시프트막 패턴(30a)이 양호한 단면 형상으로 된 것은, 이하의 메커니즘에 의한 것이라고 생각된다. 도 7의 단면 SEM 사진의 관찰 결과로부터, 위상 시프트막(30)은, 주상의 입자 구조(주상 구조)를 가지고 있으며, 막 두께 방향으로 뻗는 주상 입자가 불규칙하게 형성되어 있다. 또한, 도 6의 암시야 평면 STEM 사진의 관찰 결과, 도 7의 단면 SEM 사진의 관찰 결과로부터, 위상 시프트막(30)은, 상대적으로 밀도가 높은 각 주상의 입자 부분과, 상대적으로 밀도가 낮은 소한 부분으로 형성되어 있다. 이들 사실로부터, 위상 시프트막(30)을 습식 에칭에 의해 패터닝할 때, 위상 시프트막(30)에 있어서의 소한 부분에 에칭액이 침투함으로써, 막 두께 방향으로 에칭이 진행되기 쉬워지는 한편, 막 두께 방향에 대해서 수직인 방향(기판 면 내의 방향)으로는 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있어서 이 방향의 소한 부분이 단속적으로 형성되어 있으므로 이 방향으로의 에칭이 진행되기 어려워서 사이드 에칭이 억제된다는 점에서, 위상 시프트막 패턴(30a)이, 수직에 가까운 양호한 단면 형상이 얻어졌다고 생각된다. 또한, 위상 시프트막 패턴에는, 에칭 마스크막 패턴과의 계면과, 기판과의 계면의 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 그 때문에, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크가 얻어졌다.A cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The cross section of the phase shift film pattern is constituted by the upper surface, lower surface and side surface of the phase shift film pattern. The angle of the cross section of this phase shift film pattern refers to the angle formed by the part where the upper surface and side surface of a phase shift film pattern contact (upper edge) and the part where the side surface and lower surface contact each other (lower edge). The angle of the cross section of the phase shift film pattern 30a of the obtained phase shift mask was 74 degrees, and had a cross-sectional shape close to vertical. The phase shift film pattern 30a formed on the phase shift mask of Example 1 had a cross-sectional shape capable of sufficiently exhibiting the phase shift effect. It is considered that the reason why the phase shift film pattern 30a has a favorable cross-sectional shape by making the phase shift film 30 a columnar structure is based on the following mechanism. From the observation result of the cross-sectional SEM photograph in FIG. 7 , the phase shift film 30 has a columnar particle structure (columnar structure), and columnar particles extending in the film thickness direction are irregularly formed. Further, from the observation results of the dark field plane STEM photograph of FIG. 6 and the observation result of the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7 , the phase shift film 30 has a relatively high-density particle portion of each columnar phase and a relatively low-density It is formed from small parts. From these facts, when patterning the phase shift film 30 by wet etching, the etchant permeates a small portion in the phase shift film 30, so that the etching proceeds easily in the film thickness direction, while the film thickness Since the columnar grains are irregularly formed in the direction perpendicular to the direction (the direction within the substrate surface) and small portions in this direction are intermittently formed, etching in this direction is difficult to proceed and side etching is suppressed. , it is considered that the favorable cross-sectional shape of the phase shift film pattern 30a close to vertical was obtained. In addition, permeation was not seen in either of the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate in the phase shift film pattern. Therefore, in exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, exposure light of composite light including i-line, h-line, and g-line, a phase having an excellent phase shift effect A shift mask was obtained.

이 때문에, 실시예 1의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.For this reason, when the phase shift mask of Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 µm can be transferred with high precision.

또한, 도 7의 단면 SEM 사진은, 실시예 1의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에 있어서, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭(110%의 오버 에칭)하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하고, 레지스트막 패턴을 박리한 후의 단면 SEM 사진이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트막(30)의 주상 구조를 유지하고 있고, 또한 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무즈하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠기에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다.In addition, in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7, in the phase shift mask manufacturing process of Example 1, the phase shift film 30 was wetted with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. It is a cross-sectional SEM photograph after carrying out etching (over-etching of 110%), forming the phase shift film pattern 30a, and peeling off the resist film pattern. As shown in Fig. 7, the phase shift film pattern 30a maintains the columnar structure of the phase shift film 30, and the exposed surface of the transparent substrate 20 after removing the phase shift film 30 is It was smooth, and the decrease in transmittance due to surface roughness of the transparent substrate 20 was in a state where it could be ignored.

실시예 2.Example 2.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase Shift Mask Blanks and Manufacturing Methods Thereof

실시예 2의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 실시예 1과 마찬가지로, 투명 기판으로 하고, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 2, similarly to Example 1, it was set as the transparent substrate, and the synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm x 1400 mm) was prepared.

실시예 1과 동일한 방법에 의해, 합성 석영 유리 기판을, 인라인형의 스퍼터링 장치의 챔버에 반입하였다. 제1 스퍼터 타깃, 제2 스퍼터 타깃, 제3 스퍼터 타깃, 제4 스퍼터 타깃으로서, 실시예 1과 같은 스퍼터 타깃 재료를 사용하였다. 그리고, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.6Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 헬륨(He) 가스와 질소(N2) 가스로 구성되는 불활성 가스와, 반응성 가스인 일산화질소 가스(NO)의 혼합 가스(Ar: 18sccm, N2: 15sccm, He: 50sccm, NO: 4sccm)를 도입하였다. 그리고, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(몰리브덴:규소=1:9)에 7.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(20)의 주 표면 상에 몰리브덴과 규소와 산소와 질소를 함유하는 몰리브덴 실리사이드의 산화 질화물을 퇴적시켰다. 그리고, 막 두께 140㎚의 위상 시프트막(30)을 성막하였다.In the same manner as in Example 1, a synthetic quartz glass substrate was introduced into the chamber of an inline sputtering device. As the 1st sputter target, the 2nd sputter target, the 3rd sputter target, and the 4th sputter target, the same sputter target material as Example 1 was used. Then, in a state where the sputtering gas pressure in the first chamber is 1.6 Pa, an inert gas composed of argon (Ar) gas, helium (He) gas, and nitrogen (N 2 ) gas, and nitrogen monoxide gas (NO) as a reactive gas ) was introduced into a mixed gas (Ar: 18 sccm, N 2 : 15 sccm, He: 50 sccm, NO: 4 sccm). Then, a sputtering power of 7.6 kW was applied to a first sputtering target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and reactive sputtering resulted in molybdenum and silicon on the main surface of the transparent substrate 20. An oxynitride of molybdenum silicide containing oxygen and nitrogen was deposited. And the phase shift film 30 of film thickness 140nm was formed into a film.

그리고, 투명 기판에 위상 시프트막을 형성한 후, 챔버로부터 취출하고, 위상 시프트막의 표면을, 순수로 세정을 행하였다. 순수 세정 조건은, 온도 30도, 세정 시간 60초로 하였다.And after forming the phase shift film on the transparent substrate, it took out from the chamber and washed the surface of the phase shift film with pure water. The pure water washing conditions were a temperature of 30 degrees and a washing time of 60 seconds.

그 후, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 에칭 마스크막(40)을 성막하였다.Thereafter, an etching mask film 40 was formed by the same method as in Example 1.

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 phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(위상 시프트막의 표면을 순수 세정한 위상 시프트막)에 대해서, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막을 형성하기 전에 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여, 측정하였다. 그 결과, 투과율은 33%(파장: 365㎚) 위상차는 169도(파장: 365㎚)였다.The transmittance and phase difference of the obtained phase shift mask blank 10 (a phase shift film obtained by washing the surface of the phase shift film with pure water) were measured using MPM-100 manufactured by Lasertec Co., Ltd. For the measurement of transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate (dummy substrate) provided with a phase shift film in which the phase shift film 30 was formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting on the same tray was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film 30 were measured by taking out the substrate (dummy substrate) with the phase shift film from the chamber before forming the etching mask film. As a result, the transmittance was 33% (wavelength: 365 nm) and the phase difference was 169 degrees (wavelength: 365 nm).

또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Moreover, compositional analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed about the obtained phase shift mask blank.

그 결과, 실시예 1과 마찬가지로, 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 향해, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하고, Mo가 7원자%, Si가 38원자%, N이 45원자%, O가 10원자%였다. 또한, 몰리브덴과 규소의 원자 비율은, 1:5.4이고, 1:3 이상 1:15 이하의 범위 내였다. 또한, 경원소인 산소, 질소, 탄소의 합계 함유율은, 55원자%이고, 50원자% 이상 65원자% 이하의 범위 내였다.As a result, as in Example 1, the phase shift film 30 has a composition gradient region at the interface between the transparent substrate 20 and the phase shift film 30, and the phase shift film 30 and the etching mask film 40 Except for the composition gradient region of the interface, the content of each constituent element was almost constant in the depth direction, Mo was 7 at%, Si was 38 at%, N was 45 at%, and O was 10 at%. Moreover, the atomic ratio of molybdenum and silicon was 1:5.4, and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. In addition, the total content rate of oxygen, nitrogen, and carbon as light elements was 55 atomic%, and was within the range of 50 atomic% or more and 65 atomic% or less.

다음으로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙의 위치에 있어서, 80000배의 배율로 단면 SEM 관찰을 행한 결과, 위상 시프트막(30)이 주상 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 즉, 위상 시프트막(30)을 구성하는 몰리브덴 실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향을 향해서 뻗는 주상의 입자 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 그리고 위상 시프트막(30)의 주상의 입자 구조는, 막 두께 방향의 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있고, 또한 주상의 입자의 막 두께 방향의 길이도 가지런하지 않은 상태인 것이 확인되었다. 또한, 위상 시프트막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있다는 것도 확인되었다. 또한, 이 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하였다(도 8의 (a)). 또한, 도 8의 (a)에 나타내는 화상 데이터에 대해서 푸리에 변환을 행하였다(도 8의 (b)). 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점의 신호 강도(최대 신호 강도)는 2406000이고, 상기 최대 신호 강도와는 별도로, 39240의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있다는 것을 확인하였다. 이것은, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서, 39240/2406000=0.016(즉 1.6%)으로 되고, 위상 시프트막(30)은, 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 주상 구조였다.Next, as a result of cross-sectional SEM observation at a magnification of 80000 times at a position in the center of the transfer pattern formation region of the obtained phase shift mask blank 10, it was confirmed that the phase shift film 30 had a columnar structure. . That is, it was confirmed that the particles of the molybdenum silicide compound constituting the phase shift film 30 have a columnar particle structure extending in the film thickness direction of the phase shift film 30 . And, as for the columnar grain structure of the phase shift film 30, it was confirmed that the columnar grains in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar grains in the film thickness direction was not even. It was also confirmed that small portions of the phase shift film 30 were continuously formed in the film thickness direction. Further, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, image data of 64 vertical pixels x 256 horizontal pixels was extracted for a region including the central portion in the thickness direction of the phase shift film 30 (Fig. 8(a) )). Further, Fourier transform was performed on the image data shown in Fig. 8(a) (Fig. 8(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) at the origin of the spatial frequency is 2406000, and that apart from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum having a signal intensity of 39240 exists. Confirmed. This is 39240/2406000 = 0.016 (ie, 1.6%) with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 was a columnar structure having a signal intensity of 1.0% or more.

또한, 도 8의 (b)의 푸리에 변환의 화상에 대해서, 공간 주파수의 원점, 즉 도 8의 (b)의 화상의 중심을 원점 (0)으로 하고, 횡축 256픽셀의 양단을 1(100%)로 하였을 때, 상기 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서 1.6%의 신호 강도의 신호는, 상기 원점으로부터 0.023, 즉 2.3% 떨어진 위치에 신호를 갖는 미세한 주상 구조를 가진 위상 시프트막(30)이었다.In addition, for the Fourier transform image of FIG. 8(b), the origin of the spatial frequency, that is, the center of the image of FIG. ), a signal having a signal intensity of 1.6% of the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency has a fine columnar structure having a signal at a position 0.023, that is, 2.3% away from the origin. 30) was.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 이 위상 시프트막(30)의 막 두께 중심 부근에 있어서, 암시야 평면 STEM 관찰을 행하였다. 그 결과, 실시예 1과 마찬가지로 위상 시프트막(30)에는, 각 주상의 입자 부분과, 소한 부분이 형성되어 있다는 것이 확인되었다.Further, similarly to Example 1, dark field plane STEM observation was performed in the vicinity of the film thickness center of the phase shift film 30. As a result, it was confirmed that the particle portion of each columnar phase and the small portion were formed in the phase shift film 30 as in Example 1.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method

상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 홀 직경이 1.5㎛인 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 위상 시프트막(30)에 대한 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해서 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 110%의 오버 에칭 시간으로 행하였다. 실시예 2에 있어서의 저스트 에칭 시간은, 후술하는 비교예에 있어서의 저스트 에칭 시간에 비해서, 0.07배로 되어, 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있었다.A phase shift mask having a phase shift film pattern with a hole diameter of 1.5 μm was manufactured by the same method as in Example 1 using the phase shift mask blank manufactured as described above. Wet etching with respect to the phase shift film 30 was performed with an over-etching time of 110% in order to form a fine pattern required for verticalizing the cross-sectional shape. Compared with the just etching time in the comparative example mentioned later, the just etching time in Example 2 became 0.07 times, and it was able to shorten etching time significantly.

얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면의 각도는 74°이고, 수직에 가까운 단면 형상을 가지고 있었다. 또한, 위상 시프트막 패턴에는, 에칭 마스크막 패턴과의 계면과, 기판과의 계면의 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 그 때문에, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크가 얻어졌다.A cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The angle of the cross section of the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask was 74 degrees, and it had a cross section shape close to vertical. In addition, permeation was not seen in either of the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate in the phase shift film pattern. Therefore, in exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, exposure light of composite light including i-line, h-line, and g-line, a phase having an excellent phase shift effect A shift mask was obtained.

이 때문에, 실시예 2의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.For this reason, when the phase shift mask of Example 2 is set on the mask stage of exposure apparatus and exposure transfer is carried out to the resist film on a display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 micrometer can be transferred with high precision.

또한, 도 9의 단면 SEM 사진은, 실시예 2의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에 있어서, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭(110%의 오버 에칭)하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하고, 레지스트막 패턴을 박리한 후의 단면 SEM 사진이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트막(30)의 주상 구조를 유지하고 있고, 또한 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무즈하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠기에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다.In addition, in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 9, in the phase shift mask manufacturing process of Example 2, the phase shift film 30 was wetted with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. It is a cross-sectional SEM photograph after carrying out etching (over-etching of 110%), forming the phase shift film pattern 30a, and peeling off the resist film pattern. As shown in FIG. 9, the phase shift film pattern 30a maintains the columnar structure of the phase shift film 30, and the exposed surface of the transparent substrate 20 after removing the phase shift film 30 is It was smooth, and the decrease in transmittance due to surface roughness of the transparent substrate 20 was in a state where it could be ignored.

실시예 3.Example 3.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase Shift Mask Blanks and Manufacturing Methods Thereof

실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 실시예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 에칭 마스크막을 갖지 않는 위상 시프트 마스크 블랭크이다.The phase shift mask blank of Example 3 is a phase shift mask blank that does not have an etching mask film in the phase shift mask blank of Example 1.

실시예 3의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 실시예 1과 마찬가지로, 투명 기판(20)으로서, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Example 3, similarly to Example 1, the synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm x 1400 mm) was prepared as the transparent substrate 20.

실시예 1과 같은 성막 방법을 사용하여 투명 기판(20)의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)을 형성하기 위해서, 먼저 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 1.4Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 질소(N2) 가스와, 헬륨(He) 가스로 구성되는 불활성 가스(Ar: 18sccm, N2: 13.5sccm, He: 50sccm)를 도입하였다. 이 성막 조건에 의해, 투명 기판(20) 상에 몰리브덴 실리사이드의 산화 질화물로 이루어지는 위상 시프트막(30)(막 두께: 150㎚)을 형성하였다.In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20 using the same film formation method as in Example 1, argon (Ar ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and helium (He) gas (Ar: 18 sccm, N 2 : 13.5 sccm, He: 50 sccm) were introduced. Under these film formation conditions, a phase shift film 30 (film thickness: 150 nm) made of an oxynitride of molybdenum silicide was formed on the transparent substrate 20 .

이와 같이 하여, 투명 기판(20) 상에, 위상 시프트막(30)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, the phase shift mask blank 10 in which the phase shift film 30 was formed on the transparent substrate 20 was obtained.

얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막에 대해서, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 그 결과, 투과율은 24%(파장: 405㎚) 위상차는 183도(파장: 405㎚)였다.About the phase shift film of the obtained phase shift mask blank 10, the transmittance|permeability and phase difference were measured with MPM-100 by the Lasertech company. For the measurement of transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate (dummy substrate) provided with a phase shift film in which the phase shift film 30 was formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting on the same tray was used. As a result, the transmittance was 24% (wavelength: 405 nm) and the phase difference was 183 degrees (wavelength: 405 nm).

이 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행한 결과, 실시예 1과 마찬가지로, 위상 시프트막(30)은, 깊이 방향을 향해, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하였다. 또한, 몰리브덴과 규소의 원자 비율은, 1:5이고, 1:3 이상 1:15 이하의 범위 내였다. 또한, 경원소인 산소, 질소, 탄소의 합계 함유율은, 52원자%이고, 50원자% 이상 65원자% 이하의 범위 내였다. 또한, 산소의 함유율은, 0.3원자%이고, 0원자% 초과 40원자% 이하의 범위 내였다.As a result of conducting a compositional analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) about the phase shift film 30 of this obtained phase shift mask blank 10, as in Example 1, the phase shift film 30 , the content of each constituent element was almost constant in the depth direction. Moreover, the atomic ratio of molybdenum and silicon was 1:5, and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. In addition, the total content rate of oxygen, nitrogen, and carbon as light elements was 52 atomic%, and was within the range of 50 atomic% or more and 65 atomic% or less. In addition, the content rate of oxygen was 0.3 atomic%, and was within the range of more than 0 atomic% and 40 atomic% or less.

다음으로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙의 위치에 있어서, 80000배의 배율로 단면 SEM 관찰을 행한 결과, 위상 시프트막(30)이, 주상 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 즉, 위상 시프트막(30)을 구성하는 몰리브덴 실리사이드 화합물의 입자가, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향을 향해서 뻗는 주상의 입자 구조를 가지고 있다는 것이 확인되었다. 그리고 위상 시프트막(30)의 주상의 입자 구조는, 막 두께 방향의 주상의 입자가 불규칙하게 형성되어 있고, 또한 주상의 입자의 막 두께 방향의 길이도 가지런하지 않은 상태인 것이 확인되었다. 또한, 위상 시프트막(30)의 소한 부분은, 막 두께 방향에 있어서 연속적으로 형성되어 있다는 것도 확인되었다. 또한, 이 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하였다(도 10의 (a)). 또한, 도 10의 (a)에 나타내는 화상 데이터에 대해서 푸리에 변환을 행하였다(도 10의 (b)). 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점의 신호 강도(최대 신호 강도)는 31590000이고, 상기 최대 신호 강도와는 별도로, 47230의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하고 있다는 것을 확인하였다. 이것은, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서, 47230/3159000=0.015(즉 1.5%)로 되고, 위상 시프트막(30)은, 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 주상 구조였다.Next, as a result of cross-sectional SEM observation at a magnification of 80000 times at a position in the center of the transfer pattern formation region of the obtained phase shift mask blank 10, it is confirmed that the phase shift film 30 has a columnar structure. It became. That is, it was confirmed that the particles of the molybdenum silicide compound constituting the phase shift film 30 have a columnar particle structure extending in the film thickness direction of the phase shift film 30 . And, as for the columnar grain structure of the phase shift film 30, it was confirmed that the columnar grains in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar grains in the film thickness direction was not even. It was also confirmed that small portions of the phase shift film 30 were continuously formed in the film thickness direction. Further, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, image data of 64 vertical pixels x 256 horizontal pixels was extracted for a region including the central portion in the thickness direction of the phase shift film 30 (Fig. 10(a) )). Further, Fourier transform was performed on the image data shown in Fig. 10(a) (Fig. 10(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) at the origin of the spatial frequency is 31590000, and apart from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum having a signal intensity of 47230 exists. Confirmed. This is 47230/3159000 = 0.015 (i.e., 1.5%) with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 was a columnar structure having a signal intensity of 1.0% or more.

또한, 도 10의 (b)의 푸리에 변환의 화상에 대해서, 공간 주파수의 원점, 즉 도 10의 (b)의 화상의 중심을 원점 (0)으로 하고, 횡축 256픽셀의 양단을 1(100%)로 하였을 때, 상기 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서 1.5%의 신호 강도의 신호는, 상기 원점으로부터 0.078, 즉 7.8% 떨어진 위치에 신호를 갖는, 공간 주파수가 큰 미세한 주상 구조를 가진 위상 시프트막(30)이었다.In addition, with respect to the Fourier transform image of FIG. 10 (b), the origin of spatial frequency, that is, the center of the image of FIG. ), a signal with a signal strength of 1.5% of the maximum signal strength corresponding to the origin of the spatial frequency has a fine columnar structure with a large spatial frequency having a signal at a position 0.078, that is, 7.8% away from the origin. It was the phase shift film 30 with.

또한, 실시예 1과 마찬가지로, 이 위상 시프트막(30)의 막 두께 중심 부근에 있어서, 암시야 평면 STEM 관찰을 행하였다. 그 결과, 실시예 1과 마찬가지로 위상 시프트막(30)에는, 각 주상의 입자와, 소한 부분이 형성되어 있다는 것이 확인되었다.Further, similarly to Example 1, dark field plane STEM observation was performed in the vicinity of the film thickness center of the phase shift film 30. As a result, as in Example 1, it was confirmed that the phase shift film 30 was formed with each columnar particle and a small portion.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method

상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 홀 직경이 1.5㎛인 위상 시프트막 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 위상 시프트막(30)에 대한 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해서 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 110%의 오버 에칭 타임으로 행하였다. 실시예 3에 있어서의 저스트 에칭 시간은, 후술하는 비교예에 있어서의 저스트 에칭 시간에 비해서, 0.20배로 되어, 에칭 시간을 대폭으로 단축할 수 있었다.A phase shift mask having a phase shift film pattern with a hole diameter of 1.5 µm was manufactured by the same method as in Example 1 using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above. The wet etching with respect to the phase shift film 30 was performed with an over-etching time of 110% in order to form a fine pattern required for verticalizing the cross-sectional shape. Compared with the just etching time in the comparative example mentioned later, the just etching time in Example 3 was 0.20 times, and it was able to shorten etching time significantly.

얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면의 각도는 80°이고, 수직에 가까운 단면 형상을 가지고 있었다. 또한, 위상 시프트막 패턴에는, 에칭 마스크막 패턴과의 계면과, 기판과의 계면의 어느 것에도 스며듦은 보이지 않았다. 그 때문에, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크가 얻어졌다.A cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The angle of the cross section of the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask was 80°, and had a cross sectional shape close to vertical. In addition, permeation was not seen in either of the interface with the etching mask film pattern and the interface with the substrate in the phase shift film pattern. Therefore, in exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, exposure light of composite light including i-line, h-line, and g-line, a phase having an excellent phase shift effect A shift mask was obtained.

이 때문에, 실시예 3의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.For this reason, when the phase shift mask of Example 3 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the display apparatus, it can be said that a fine pattern of less than 2.0 µm can be transferred with high precision.

또한, 도 11의 단면 SEM 사진은, 실시예 3의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에 있어서, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭(110%의 오버 에칭)하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하고, 레지스트막 패턴을 박리한 후의 단면 SEM 사진이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막 패턴(30a)은, 위상 시프트막(30)의 주상 구조를 유지하고 있고, 또한 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무즈하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠함에 의한 투과율은 무시할 수 있는 상태였다. 라인 에지 러프니스는 실시예 1과 비교하여 더욱 양호한 것이었다.In addition, in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 11, in the manufacturing process of the phase shift mask of Example 3, the phase shift film 30 was wetted with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. It is a cross-sectional SEM photograph after carrying out etching (over-etching of 110%), forming the phase shift film pattern 30a, and peeling off the resist film pattern. As shown in FIG. 11, the phase shift film pattern 30a maintains the columnar structure of the phase shift film 30, and the exposed surface of the transparent substrate 20 after removing the phase shift film 30 is It was smooth, and the transmittance due to the surface roughness of the transparent substrate 20 was in a state where it could be ignored. The line edge roughness was better compared to Example 1.

또한, 상술한 실시예에서는, 천이 금속으로서 몰리브덴을 사용한 경우를 설명하였지만, 다른 천이 금속의 경우에도 상술과 동등한 효과가 얻어진다.In addition, in the above-mentioned embodiment, the case where molybdenum was used as a transition metal was described, but the effect equivalent to the above is obtained also in the case of other transition metals.

또한, 상술한 실시예에서는, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크나, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 예를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용 등에도 적용할 수 있다. 또한, 패턴 형성용 박막으로서 차광막을 갖는 바이너리 마스크 블랭크나 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크에 있어서도, 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.In addition, although the example of the phase shift mask blank for display device manufacture and the phase shift mask for display device manufacture was demonstrated in the above-mentioned embodiment, it is not limited to this. The phase shift mask blank and phase shift mask of the present invention can also be applied to semiconductor device manufacture, MEMS manufacture, printed circuit boards, and the like. Further, the present invention can be applied also to a binary mask blank having a light-shielding film as a thin film for pattern formation or a binary mask having a light-shielding film pattern.

또한, 상술한 실시예에서는, 투명 기판의 사이즈가, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜×13㎜)인 예를 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 대형(Large Size)의 투명 기판이 사용되고, 해당 투명 기판의 사이즈는, 1변의 길이가, 300㎜ 이상이다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 사이즈는, 예를 들어 330㎜×450㎜ 이상 2280㎜×3130㎜ 이하이다.In addition, in the above-described embodiment, the size of the transparent substrate has been described as an example in which the size is 1214 (1220 mm x 1400 mm x 13 mm), but it is not limited to this. In the case of a phase shift mask blank for display device manufacture, a large transparent substrate is used, and the length of one side of the size of the transparent substrate is 300 mm or more. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for display device manufacture is 330 mm x 450 mm or more and 2280 mm x 3130 mm or less, for example.

또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 소형(Small Size)의 투명 기판이 사용되고, 해당 투명 기판의 사이즈는, 1변의 길이가 9인치 이하이다. 상기 용도의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투명 기판의 사이즈는, 예를 들어 63.1㎜×63.1㎜ 이상 228.6㎜×228.6㎜ 이하이다. 통상, 반도체 제조용, MEMS 제조용은, 6025 사이즈(152㎜×152㎜)나 5009 사이즈(126.6㎜×126.6㎜)가 사용되고, 프린트 기판용은, 7012 사이즈(177.4㎜×177.4㎜)나, 9012 사이즈(228.6㎜×228.6㎜)가 사용된다.In addition, in the case of phase shift mask blanks for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, and printed circuit boards, small size transparent substrates are used, and the size of the transparent substrate is 9 inches or less in length on one side. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank of the said use is 63.1 mm x 63.1 mm or more and 228.6 mm x 228.6 mm or less, for example. Usually, 6025 size (152 mm × 152 mm) or 5009 size (126.6 mm × 126.6 mm) is used for semiconductor manufacturing and MEMS manufacturing, and 7012 size (177.4 mm × 177.4 mm) or 9012 size ( 228.6 mm × 228.6 mm) is used.

비교예 1.Comparative Example 1.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase Shift Mask Blanks and Manufacturing Methods Thereof

비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 실시예 1과 마찬가지로, 투명 기판으로 하고, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.In order to manufacture the phase shift mask blank of Comparative Example 1, as in Example 1, a synthetic quartz glass substrate having a size of 1214 (1220 mm x 1400 mm) was prepared as a transparent substrate.

실시예 1과 동일한 방법에 의해, 합성 석영 유리 기판을, 인라인형의 스퍼터링 장치의 챔버에 반입하였다. 그리고, 제1 챔버 내의 스퍼터링 가스 압력을 0.5Pa로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar: 30sccm, N2: 30sccm)를 도입하였다. 그리고, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(몰리브덴:규소=1:9)에 7.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판의 주 표면 상에 몰리브덴과 규소와 질소를 함유하는 몰리브덴 실리사이드의 질화물을 퇴적시켰다. 이와 같이 하여, 막 두께 144㎚의 위상 시프트막을 성막하였다.In the same manner as in Example 1, a synthetic quartz glass substrate was introduced into the chamber of an inline sputtering device. Then, with the sputtering gas pressure in the first chamber set to 0.5 Pa, a mixed gas of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas (Ar: 30 sccm, N 2 : 30 sccm) was introduced. Then, a sputtering power of 7.6 kW was applied to a first sputtering target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and reactive sputtering resulted in molybdenum, silicon, and nitrogen containing molybdenum, silicon, and nitrogen on the main surface of the transparent substrate. Nitride of molybdenum silicide to be deposited. In this way, a phase shift film having a film thickness of 144 nm was formed.

비교예 1에 있어서의 위상 시프트막의 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하를 만족시키지 않는 것이었다.The indentation hardness of the phase shift film in Comparative Example 1 did not satisfy 18 GPa or more and 23 GPa or less.

그 후, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 에칭 마스크막을 성막하였다.Thereafter, an etching mask film was formed by the same method as in Example 1.

이와 같이 하여, 투명 기판 상에, 위상 시프트막과 에칭 마스크막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.In this way, a phase shift mask blank in which a phase shift film and an etching mask film were formed on a transparent substrate was obtained.

얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막에 대해서, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막이 성막된 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막을 형성하기 전에 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여, 측정하였다. 그 결과, 투과율은 30%(파장: 405㎚) 위상차는 177도(파장: 405㎚)였다.About the phase shift film of the obtained phase shift mask blank, the transmittance|permeability and phase difference were measured with MPM-100 by the Lasertech company. For the measurement of transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate (dummy substrate) with a phase shift film in which a phase shift film was formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting on the same tray was used. The transmittance and phase difference of the phase shift film were measured by taking out the substrate (dummy substrate) with the phase shift film from the chamber before forming the etching mask film. As a result, the transmittance was 30% (wavelength: 405 nm) and the phase difference was 177 degrees (wavelength: 405 nm).

또한, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다. 그 결과, 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 향해서, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하고, Mo가 8원자%, Si가 39원자%, N이 52원자%, O가 1원자%였다. 또한, 몰리브덴과 규소의 원자 비율은, 1:4.9이고, 1:3 이상 1:15 이하의 범위 내였다. 또한, 경원소인 산소, 질소, 탄소의 합계 함유율은, 53원자%이고, 50원자% 이상 65원자% 이하의 범위 내였다.Moreover, compositional analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed about the obtained phase shift mask blank. As a result, the phase shift film 30 has a composition gradient region at the interface between the transparent substrate 20 and the phase shift film 30 and a composition gradient region at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40. Except for , the content of each constituent element was almost constant in the depth direction, and Mo was 8 atomic%, Si was 39 atomic%, N was 52 atomic%, and O was 1 atomic%. Moreover, the atomic ratio of molybdenum and silicon was 1:4.9, and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. In addition, the total content rate of oxygen, nitrogen, and carbon as light elements was 53 atomic%, and was within the range of 50 atomic% or more and 65 atomic% or less.

다음으로, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 전사 패턴 형성 영역의 중앙의 위치에 있어서, 80000배의 배율로 단면 SEM 관찰을 행한 결과, 위상 시프트막에 있어서, 주상 구조는 확인되지 않고, 초미세한 결정 구조 또는 아몰퍼스 구조라는 것이 확인되었다. 이 단면 SEM 관찰에 의해 얻어진 화상에 대해서, 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 중심부를 포함하는 영역에 대해서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터로서 추출하였다(도 12의 (a)). 또한, 도 12의 (a)에 나타내는 화상 데이터에 대해서 푸리에 변환을 행하였다(도 12의 (b)). 푸리에 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포에 있어서, 공간 주파수의 원점의 신호 강도(최대 신호 강도)는 2073000이고, 상기 최대 강도 신호와는 별도의 강한 신호는 확인되지 않고, 12600의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재할 뿐이었다. 이것은, 공간 주파수의 원점에 대응한 최대 신호 강도에 대해서, 12600/2073000=0.006(즉 0.6%)으로 되고, 위상 시프트막(30)은, 1.0% 이상의 신호 강도를 가지고 있지 않은 초미세한 결정 구조 혹은 아몰퍼스 구조였다.Next, as a result of cross-section SEM observation at a magnification of 80000 times at a position in the center of the transfer pattern formation region of the obtained phase shift mask blank 10, no columnar structure was confirmed in the phase shift film, and an ultra-fine It was confirmed that it was a crystal structure or an amorphous structure. About the image obtained by this cross-sectional SEM observation, about the area|region containing the center part of the thickness direction of the phase shift film 30, it extracted as image data of 64 vertical pixels x 256 horizontal pixels (FIG. 12(a)) . Further, Fourier transform was performed on the image data shown in Fig. 12(a) (Fig. 12(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) at the origin of the spatial frequency is 2073000, no strong signal separate from the maximum intensity signal is identified, and a space having a signal intensity of 12600 There was only a spectrum of frequencies. This becomes 12600/2073000 = 0.006 (i.e., 0.6%) with respect to the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 has an ultra-fine crystal structure that does not have a signal intensity of 1.0% or more, or It was an amorphous structure.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method

상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 위상 시프트막에 대한 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해서 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 110%의 오버 에칭 시간으로 행하였다. 비교예 1에 있어서의 저스트 에칭 시간은 142분이며, 긴 시간이었다.A phase shift mask was manufactured by the same method as in Example 1 using the phase shift mask blank manufactured as described above. Wet etching with respect to the phase shift film was performed with an over-etching time of 110% in order to form a fine pattern required for verticalizing the cross-sectional shape. The just etching time in Comparative Example 1 was 142 minutes, which was a long time.

또한, 도 13의 단면 SEM 사진은, 비교예의 위상 시프트 마스크의 제조 공정에 있어서, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭(110%의 오버 에칭)하고, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하고, 레지스트막 패턴을 박리하기 전의 단면 SEM 사진이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막(30)을 제거한 후의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 거칠어져 있어, 눈으로 보아서도 백탁된 상태였다. 따라서, 투명 기판(20)의 표면 거칠기에 의한 투과율의 저하는 현저하였다.In addition, in the cross-sectional SEM photograph of FIG. 13 , in the manufacturing process of the phase shift mask of the comparative example, the phase shift film 30 was wet-etched with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask ( It is a cross-sectional SEM photograph before carrying out 110% over-etching), forming the phase shift film pattern 30a, and peeling a resist film pattern. As shown in FIG. 13, the surface of the exposed transparent substrate 20 after removing the phase shift film 30 was rough and was in a cloudy state even visually. Accordingly, the decrease in transmittance due to the surface roughness of the transparent substrate 20 was significant.

이 때문에, 비교예 1의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사하는 것은 불가능하다는 것이 예상된다.For this reason, when the phase shift mask of Comparative Example 1 is set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the display apparatus, it is expected that it is impossible to transfer a fine pattern of less than 2.0 μm.

이하, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명하기 위한, 다른 실시예 1 내지 4 다른 비교예 1, 2(이하, 단순히 각 예라고 하는 경우도 있음)에 대해서 설명한다.Hereinafter, other Examples 1 to 4 and other Comparative Examples 1 and 2 (hereinafter, sometimes simply referred to as each example) will be described in order to explain the embodiment of the present invention more specifically.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase Shift Mask Blanks and Manufacturing Methods Thereof

다른 실시예 1 내지 4 다른 비교예 1, 2의 각각에 대해서, 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해서, 우선 투명 기판(20)으로서, 1214 사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비하였다.Other Examples 1 to 4 For each of the other Comparative Examples 1 and 2, in order to manufacture a phase shift mask blank, first, a synthetic quartz glass substrate of 1214 size (1220 mm x 1400 mm) was prepared as the transparent substrate 20. did

그 후, 각 예에 있어서, 합성 석영 유리 기판을, 주 표면을 하측을 향해서 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에 반입하였다.After that, in each case, the synthetic quartz glass substrate was mounted on a tray (not shown) with the main surface facing downward, and was carried into the chamber of the inline type sputtering device.

투명 기판(20)의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)을 형성하기 위해서, 먼저 제1 챔버 내에, 아르곤(Ar) 가스와 헬륨(He) 가스와 질소(N2) 가스를 포함하는 혼합 가스를 도입하였다. 이 도입 시에 있어서의 스퍼터링 가스 압력은, 위상 시프트막이 소정의 투과율과 위상차를 만족시키는 범위 내에서, 아르곤(Ar) 가스와 헬륨(He) 가스와 질소(N2) 가스의 유량을 조정함으로써, 각 예에 있어서 상이한 값으로 하였다(하기의 표 1을 참조). 표 1에 나타나는 바와 같이, 각 다른 실시예 1 내지 4에 있어서의 스퍼터링 가스 압력은, 0.7Pa 이상 2.4Pa 이하의 범위를 만족시키는 것이며, 다른 비교예 1, 2에 있어서의 스퍼터링 가스 압력은, 0.7Pa 이상 2.4Pa 이하의 범위를 만족시키지 않는 것이었다. 그리고, 각 예에 있어서, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(몰리브덴:규소=1:9)에 7.6㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 투명 기판(20)의 주 표면 상에 몰리브덴과 규소와 질소를 함유하는 몰리브덴 실리사이드의 질화물을 퇴적시켜서, 위상 시프트막(30)을 성막하였다. 각 예에 있어서, 위상 시프트막(30)의 막 두께는, 144㎚ 내지 170㎚였다.In order to form the phase shift film 30 on the main surface of the transparent substrate 20, first, in the first chamber, a mixed gas containing argon (Ar) gas, helium (He) gas, and nitrogen (N 2 ) gas. was introduced. The sputtering gas pressure at the time of introduction is adjusted by adjusting the flow rates of argon (Ar) gas, helium (He) gas, and nitrogen (N 2 ) gas within a range in which the phase shift film satisfies the predetermined transmittance and phase difference, Different values were used in each case (see Table 1 below). As shown in Table 1, the sputtering gas pressure in each of the other Examples 1 to 4 satisfies the range of 0.7 Pa or more and 2.4 Pa or less, and the sputtering gas pressure in the other Comparative Examples 1 and 2 was 0.7 The range of Pa or more and 2.4 Pa or less was not satisfied. Then, in each case, a sputtering power of 7.6 kW was applied to a first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and reactive sputtering was performed on the main surface of the transparent substrate 20. A nitride of molybdenum silicide containing molybdenum, silicon, and nitrogen was deposited thereon to form a phase shift film 30. In each case, the film thickness of the phase shift film 30 was 144 nm - 170 nm.

다음으로, 각 예에 있어서, 위상 시프트막(30)이 구비된 투명 기판(20)을 제2 챔버 내에 반입하고, 제2 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 도입하였다. 그리고, 크롬으로 이루어지는 제2 스퍼터 타깃에 1.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해, 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(CH4: 4.9%) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제3 스퍼터 타깃에 8.5㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해 CrN 상에 크롬과 탄소를 함유하는 크롬 탄화물(CrC)을 형성하였다(막 두께 60㎚). 마지막으로, 제4 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4: 5.5%) 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 크롬으로 이루어지는 제4 스퍼터 타깃에 2.0㎾의 스퍼터 파워를 인가하고, 반응성 스퍼터링에 의해 CrC 상에 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)을 형성하였다(막 두께 30㎚). 이상과 같이, 각 예에 있어서, 위상 시프트막(30) 상에, CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성하였다.Next, in each example, the transparent substrate 20 with the phase shift film 30 is carried into the second chamber, and a mixed gas of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas is introduced into the second chamber. introduced. Then, a sputtering power of 1.5 kW was applied to the second sputter target made of chromium, and chromium nitride (CrN) containing chromium and nitrogen was formed on the phase shift film 30 by reactive sputtering (film thickness 15 nm). Next, with the inside of the third chamber at a predetermined vacuum level, a mixed gas of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 4.9%) gas is introduced, and sputtering of 8.5 kW is performed on the third sputter target made of chromium. Power was applied, and chromium carbide (CrC) containing chromium and carbon was formed on CrN by reactive sputtering (film thickness: 60 nm). Finally, in a state where the inside of the fourth chamber has a predetermined degree of vacuum, a mixed gas of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 5.5%) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ) gas are mixed A gas was introduced, and a sputtering power of 2.0 kW was applied to a fourth sputter target made of chromium, and chromium carbonized oxynitride (CrCON) containing chromium, carbon, oxygen, and nitrogen was formed on CrC by reactive sputtering ( film thickness 30 nm). As described above, in each example, the etching mask film 40 having a laminated structure of a CrN layer, a CrC layer, and a CrCON layer was formed on the phase shift film 30 .

이와 같이 하여, 각 예에 있어서, 투명 기판(20) 상에, 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 얻었다.In this way, in each example, the phase shift mask blank 10 in which the phase shift film 30 and the etching mask film 40 were formed on the transparent substrate 20 was obtained.

각 예에 있어서, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)(위상 시프트막(30))의 표면에 대해서, 레이저텍사 제조의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정하였다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주 표면 상에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 사용하였다. 각 예에 있어서, 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트막이 구비된 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하여, 측정하였다. 그 결과, 각 예에 있어서, 투과율 및 위상차는, 모두 요구되는 범위(투과율: 파장 405㎚에 있어서 10 내지 50%, 위상차: 파장 405㎚에 있어서 160° 이상 200° 이하)를 만족시키는 것이었다.In each case, about the surface of the phase shift film 30 (phase shift film 30) of the obtained phase shift mask blank 10, the transmittance|permeability and the phase difference were measured with MPM-100 by Lasertec Corporation. In the measurement of the transmittance and phase difference of the phase shift film 30, a substrate (dummy substrate) provided with a phase shift film in which the phase shift film 30 is formed on the main surface of a synthetic quartz glass substrate prepared by setting it on the same tray. was used. In each case, the transmittance and phase difference of the phase shift film 30 were measured by taking out the substrate (dummy substrate) with the phase shift film from the chamber before forming the etching mask film 40 . As a result, in each case, transmittance and phase difference both satisfied the required range (transmittance: 10 to 50% at a wavelength of 405 nm, phase difference: 160° or more and 200° or less at a wavelength of 405 nm).

또한, 각 예에 있어서, 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다.Moreover, in each case, compositional analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed about the phase shift mask blank 10 obtained.

각 예에 있어서, 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 향해, 각 구성 원소의 함유율은 거의 일정하였다. 또한, 각 예에 있어서, 몰리브덴과 규소의 원자 비율은, 모두 1:3 이상 1:15 이하의 범위 내였다.In each case, in the composition analysis result of the depth direction by XPS for the phase shift mask blank 10, the phase shift film 30 is the composition of the interface between the transparent substrate 20 and the phase shift film 30. Except for the gradient region and the composition gradient region of the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40, the content of each constituent element was substantially constant toward the depth direction. Moreover, in each case, the atomic ratio of molybdenum and silicon was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less.

그리고, 각 예에 있어서, 얻어진 위상 시프트막(30)의 압입 경도를 측정하였다. 구체적으로는, 각 예에 있어서의 위상 시프트막(30)에, 측정 위치 50um피치의 6×6의 매트릭스 위치(36개소)로 설정하여, 각 위치에 있어서 다이아몬드 압자를 구비하는 특수한 프로브를 최대 0.5mN으로 압입하여, 하중의 변화를 측정하였다. 각 위치에 있어서 얻어진 측정값으로부터, 이상치와 최댓값, 최솟값을 제거하고, 각 예에 있어서의 압입 경도를 산출하였다(표 1을 참조). 또한, 이상치와 최댓값, 최솟값을 제거함으로써, 측정값에 대해서 표준 편차가 측정값의 7% 이하로 되는 것을 확인하였다.And in each case, the indentation hardness of the obtained phase shift film 30 was measured. Specifically, the phase shift film 30 in each example is set to a 6x6 matrix position (36 positions) with a pitch of 50 µm, and a special probe equipped with a diamond indenter at each position is set to a maximum of 0.5 By indenting in mN, the change in load was measured. From the measured values obtained at each position, the indentation hardness in each case was calculated by removing the abnormal value, the maximum value, and the minimum value (see Table 1). In addition, it was confirmed that the standard deviation of the measured values became 7% or less of the measured values by removing the outliers, the maximum value, and the minimum value.

표 1에 나타나는 바와 같이, 다른 실시예 1 내지 4에 있어서의 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하를 만족시키는 것이며, 다른 비교예 1, 2에 있어서의 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하를 만족시키지 않는 것이었다.As shown in Table 1, the indentation hardness in other Examples 1 to 4 satisfies 18 GPa or more and 23 GPa or less, and the indentation hardness in other Comparative Examples 1 and 2 does not satisfy 18 GPa or more and 23 GPa or less. it was

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and its manufacturing method

상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크(100)를 제조하기 위해서, 우선 각 예에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 상에, 레지스트 도포 장치를 사용하여 포토레지스트막을 도포하였다.In order to manufacture the phase shift mask 100 using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, first, in each example, on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10 , a photoresist film was applied using a resist coating device.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.

그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 포토레지스트막을 묘화하고, 현상·린스 공정을 거쳐, 에칭 마스크막 상에, 홀 직경이 1.5㎛인 홀 패턴의 레지스트막 패턴을 형성하였다.Thereafter, the photoresist film was drawn using a laser drawing device, and a resist film pattern of a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film through a developing and rinsing process.

그 후, 각 예에 있어서, 레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해 에칭 마스크막을 습식 에칭하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성하였다.Thereafter, in each example, using the resist film pattern as a mask, the etching mask film was wet-etched with a chromium etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid to form a first etching mask film pattern 40a.

그 후, 각 예에 있어서, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 불화수소 암모늄과 과산화수소의 혼합 용액을 순수로 희석한 몰리브덴 실리사이드 에칭액에 의해 위상 시프트막(30)을 습식 에칭하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하였다.Then, in each example, the phase shift film 30 is wet-etched with a molybdenum silicide etchant obtained by diluting a mixed solution of ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide with pure water using the first etching mask film pattern 40a as a mask. , the phase shift film pattern 30a was formed.

이 습식 에칭은, 단면 형상을 수직화하기 위해서 또한 요구되는 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 각 예에 있어서, 110%의 오버 에칭 시간으로 행하였다.This wet etching was performed at an over-etching time of 110% in each case in order to form a fine pattern required for verticalizing the cross-sectional shape.

각 예에 있어서의 위상 시프트막(30)의 에칭 레이트를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타나는 바와 같이, 다른 비교예 1에 있어서의 에칭 레이트가 가장 작은 1.0㎚/분이고, 다른 비교예 2에 있어서의 에칭 레이트가 가장 큰 12.0㎚/분이었다.Table 1 shows the etching rate of the phase shift film 30 in each case. As shown in Table 1, the etching rate in Comparative Example 1 was the smallest at 1.0 nm/min, and the etching rate in Comparative Example 2 was the largest at 12.0 nm/min.

그 후, 레지스트막 패턴을 박리하였다.After that, the resist film pattern was peeled off.

그 후, 각 예에 있어서, 레지스트 도포 장치를 사용하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮도록, 포토레지스트막을 도포하였다.Then, in each example, a photoresist film was applied using a resist coating device so as to cover the first etching mask film pattern 40a.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Thereafter, a photoresist film having a film thickness of 520 nm was formed through a heating/cooling process.

그 후, 레이저 묘화 장치를 사용하여 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 is drawn using a laser drawing device, and a second resist film pattern 60 for forming a light-shielding band is formed on the first etching mask film pattern 40a through a developing and rinsing process. did

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액에 의해, 전사 패턴 형성 영역에 형성된 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 습식 에칭하였다.Thereafter, using the second resist film pattern 60 as a mask, the first etching mask film pattern 40a formed in the transfer pattern forming region was wet etched with a chromium etching solution containing ceric ammonium nitrate and perchloric acid. .

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.After that, the second resist film pattern 60 was peeled off.

또한, 각 예에 있어서, 약액(황산과수(SPM), 암모니아과수(SC1), 오존수)을 사용한 세정 처리를 적절히 행하였다.Further, in each case, cleaning treatment using a chemical solution (sulfuric acid fruit water (SPM), ammonia fruit water (SC1), or ozone water) was appropriately performed.

이와 같이 하여, 각 예에 있어서, 투명 기판(20) 상에, 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.In this way, in each example, on the transparent substrate 20, the phase shift film pattern 30a having a hole diameter of 1.5 μm in the transfer pattern formation region, the phase shift film pattern 30a, and the etching mask film pattern ( The phase shift mask 100 with the light-shielding band which consists of the laminated structure of 40b) was obtained.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1은, 다른 실시예 1 내지 4, 다른 비교예 1, 2에 있어서의 위상 시프트막(30) 성막 시에 있어서의 스퍼터링 가스 압력(Pa), 위상 시프트막(30)의 에칭 레이트(㎚/분), 위상 시프트막(30)의 압입 경도(GPa), 습식 에칭에 의한 투명 기판(20)의 표면 거칠함의 유무, 위상 시프트막(30)의 세정 내성의 결과를 각각 나타낸 것이다.Table 1 shows the etching rate of the sputtering gas pressure (Pa) and the phase shift film 30 (nm/ minutes), the indentation hardness (GPa) of the phase shift film 30, the presence or absence of surface roughness of the transparent substrate 20 by wet etching, and the results of the cleaning resistance of the phase shift film 30, respectively.

또한, 도 14는, 다른 실시예 1 내지 4, 다른 비교예 1, 2의 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막(30)에 있어서의, 에칭 레이트와, 스퍼터링 가스 압력과, 압입 경도의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 14에는, 좌측으로부터 우측을 향해서(에칭 레이트가 작은 순서대로), 다른 비교예 1, 다른 실시예 4, 다른 실시예 3, 다른 실시예 2, 다른 실시예 1, 다른 비교예 2에 있어서의 압입 경도, 스퍼터링 가스 압력을 나타내고 있다. 도 14에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트막(30)에 있어서의 에칭 레이트와, 압입 경도 또는 스퍼터링 가스 압력의 사이에, 상관이 보여진다는 것을 알 수 있었다.14 shows the relationship between the etching rate, the sputtering gas pressure, and the indentation hardness in the phase shift film 30 of the phase shift mask 100 of the other Examples 1 to 4 and the other Comparative Examples 1 and 2 is a graph that represents 14, from left to right (in order of decreasing etching rate), Comparative Example 1, Example 4, Example 3, Example 2, Example 1, and Comparative Example 2 Indentation hardness and sputtering gas pressure are shown. As shown in FIG. 14, it turned out that the correlation was seen between the etching rate in the phase shift film 30, and indentation hardness or sputtering gas pressure.

얻어진 위상 시프트 마스크의 단면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하였다. 위상 시프트막 패턴의 단면은, 위상 시프트막 패턴의 상면, 하면 및 측면으로 구성된다. 이 위상 시프트막 패턴의 단면의 각도는, 위상 시프트막 패턴의 상면과 측면이 접하는 부위(상변)와, 측면과 하면이 접하는 부위(하변)가 이루는 각도를 말한다. 그 결과, 다른 실시예 1 내지 4, 다른 비교예 2의 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막 패턴(30a)의 단면 형상은, 65° 내지 75°의 범위이고, 모두 위상 시프트 효과를 충분히 발휘할 수 있는 단면 형상을 가지고 있었다. 다른 실시예 1 내지 4에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무즈하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠함에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 그 때문에, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 노광광, 보다 구체적으로는, i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광의 노광광에 있어서, 우수한 위상 시프트 효과를 갖는 위상 시프트 마스크가 얻어졌다.A cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The cross section of the phase shift film pattern is constituted by the upper surface, lower surface and side surface of the phase shift film pattern. The angle of the cross section of this phase shift film pattern refers to the angle formed by the part where the upper surface and side surface of a phase shift film pattern contact (upper edge) and the part where the side surface and lower surface contact each other (lower edge). As a result, the cross-sectional shape of the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask of the other Examples 1 to 4 and the other Comparative Example 2 is in the range of 65° to 75°, and both cross-sections can sufficiently exhibit the phase shift effect. had a shape The surface of the exposed transparent substrate 20 of the phase shift mask 100 in other Examples 1 to 4 was smooth, and the decrease in transmittance due to the surface roughness of the transparent substrate 20 was in a state where it could be ignored. Therefore, in exposure light containing light in a wavelength range of 300 nm or more and 500 nm or less, more specifically, exposure light of composite light including i-line, h-line, and g-line, a phase having an excellent phase shift effect A shift mask was obtained.

이 때문에, 다른 실시예 1 내지 4의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.For this reason, when the phase shift masks of other Examples 1 to 4 are set on the mask stage of the exposure device and exposed and transferred to the resist film on the display device, it can be said that fine patterns of less than 2.0 μm can be transferred with high precision. .

또한, 다른 실시예 1 내지 4에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막 패턴(30a)에는, 모두 주상 구조가 보였다.Moreover, in all the phase shift film patterns 30a of the phase shift mask 100 in other Examples 1-4, a columnar structure was seen.

이에 비해, 다른 비교예 1에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 거칠어져 있어, 눈으로 보아서도 백탁된 상태였다. 따라서, 투명 기판(20)의 표면 거칠함에 의한 투과율의 저하는 현저하였다.On the other hand, the surface of the exposed transparent substrate 20 of the phase shift mask 100 in the other comparative example 1 was rough, and was in a cloudy state even visually. Accordingly, the decrease in transmittance due to the surface roughness of the transparent substrate 20 was significant.

이 때문에, 다른 비교예 1의 위상 시프트 마스크(100)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사하는 것은 불가능하다는 것이 예상된다.For this reason, when the phase shift mask 100 of Comparative Example 1 is set on the mask stage of the exposure device and exposed and transferred to the resist film on the display device, it is expected that it is impossible to transfer a fine pattern of less than 2.0 μm. .

또한, 다른 비교예 2에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 노출된 투명 기판(20)의 표면은 스무즈하여, 투명 기판(20)의 표면 거칠함에 의한 투과율 저하는 무시할 수 있는 상태였다. 그러나, 위상 시프트 마스크(100)의 세정에서 사용되는 약액(황산과수(SPM), 암모니아과수(SC1), 오존수)에 의한, 투과율 변화량, 위상차 변화량이 커서, 위상 시프트 마스크(100)에 요구되는 투과율이나 위상차를 만족시키지 않는 것으로 되어 있었다.Moreover, the surface of the exposed transparent substrate 20 of the phase shift mask 100 in another comparative example 2 was smooth, and the transmittance|permeability fall by the surface roughness of the transparent substrate 20 was in a state which could be ignored. However, the amount of change in transmittance and the amount of change in phase difference due to the chemicals (sulfuric acid fruit water (SPM), ammonia fruit water (SC1), ozone water) used in cleaning the phase shift mask 100 are large, so that the phase shift mask 100 requires The transmittance and the phase difference were not satisfied.

이 때문에, 다른 비교예 2의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 2.0㎛ 미만의 미세 패턴을 전사하는 것은 불가능하다는 것이 예상된다.For this reason, when the phase shift mask of Comparative Example 2 was set on the mask stage of the exposure apparatus and exposed and transferred to the resist film on the display apparatus, it is expected that it is impossible to transfer a fine pattern of less than 2.0 μm.

또한, 다른 비교예 1에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막 패턴(30a)에는, 주상 구조가 보이지 않았다. 다른 비교예 2에 있어서의 위상 시프트 마스크(100)의 위상 시프트막 패턴(30a)에 있어서도 마찬가지였다.In addition, the columnar structure was not seen in the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask 100 in the other comparative example 1. It was the same also in the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask 100 in the other comparative example 2.

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 마스크
10: 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 (9)

투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크로서,
상기 포토마스크 블랭크는, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭에 의해 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하기 위한 원판이며,
상기 패턴 형성용 박막은, 천이 금속과, 규소와, 질소를 함유하고, 상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 상기 천이 금속과 상기 규소의 원자 비율은, 천이 금속: 규소=1:3 이상 1:15 이하이며,
상기 패턴 형성용 박막은, 나노인덴테이션법에 의해 도출되는 압입 경도가 18GPa 이상 23GPa 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
A photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate,
The photomask blank is an original plate for forming a photomask having a transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the thin film for pattern formation,
The thin film for pattern formation contains a transition metal, silicon, and nitrogen, and the atomic ratio of the transition metal and the silicon included in the thin film for pattern formation is transition metal:silicon = 1:3 or more 1:15. below,
The thin film for pattern formation is a photomask blank, characterized in that the indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less.
제1항에 있어서,
상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to claim 1,
The transition metal is a photomask blank, characterized in that molybdenum.
제1항에 있어서,
상기 질소의 함유율은, 35원자% 이상 60원자% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to claim 1,
The photomask blank, characterized in that the nitrogen content is 35 atomic% or more and 60 atomic% or less.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막은, 노광광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하인 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to claim 1,
The thin film for pattern formation is a phase shift film having optical characteristics of a transmittance of 1% or more and 80% or less and a phase difference of 160° or more and 200° or less with respect to a representative wavelength of exposure light Photomask blank.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막 상에, 상기 패턴 형성용 박막에 대해서 에칭 선택성이 상이한 에칭 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to claim 1,
A photomask blank comprising an etching mask film having a different etching selectivity with respect to the thin film for pattern formation, on the thin film for pattern formation.
제5항에 있어서,
상기 에칭 마스크막은, 크롬을 함유하고, 실질적으로 규소를 포함하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to claim 5,
The photomask blank according to claim 1, wherein the etching mask film is made of a material containing chromium and substantially not containing silicon.
제1항에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 패턴 형성용 박막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
A step of preparing the photomask blank according to claim 1;
A step of forming a resist film on the thin film for pattern formation, wet etching the thin film for pattern formation using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. A method for manufacturing a photomask.
제5항에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 에칭 마스크막 상에 레지스트막을 형성하고, 상기 레지스트막으로부터 형성한 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막을 습식 에칭하고, 상기 패턴 형성용 박막 상에 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
상기 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 상기 패턴 형성용 박막을 습식 에칭하고, 상기 투명 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
A step of preparing the photomask blank according to claim 5;
forming a resist film on the etching mask film, wet-etching the etching mask film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
and wet-etching the thin film for pattern formation using the etching mask film pattern as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate.
제7항 또는 제8항에 기재된 포토마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하고, 상기 포토마스크 상에 형성된 상기 전사 패턴을, 표시 장치 기판 상에 형성된 레지스트에 노광 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.

A photomask obtained by the photomask manufacturing method according to claim 7 or 8 is loaded on a mask stage of an exposure apparatus, and the transfer pattern formed on the photomask is exposed and transferred to a resist formed on a display device substrate. A method for manufacturing a display device comprising an exposure step of

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