KR20230127091A - 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents
마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 과제는 세정 등에 사용되는 약액에 의해 에칭 마스크막이 박리되는 것을 억제할 수 있는 마스크 블랭크를 제공하는 것이다.
투광성 기판의 주표면 위에 패턴 형성용의 박막과 에칭 마스크막이 이 순으로 적층된 마스크 블랭크이며, 박막은 금속, 규소 및 질소를 함유하고, 에칭 마스크막은 크롬을 함유하고, 에칭 마스크막의 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 에칭 마스크막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작고, 박막의 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율은, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율보다도 크다.
투광성 기판의 주표면 위에 패턴 형성용의 박막과 에칭 마스크막이 이 순으로 적층된 마스크 블랭크이며, 박막은 금속, 규소 및 질소를 함유하고, 에칭 마스크막은 크롬을 함유하고, 에칭 마스크막의 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 에칭 마스크막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작고, 박막의 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율은, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율보다도 크다.
Description
본 발명은, 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 마스크 블랭크의 제조 방법, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
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 위해 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 고정밀도인 패턴이 형성된 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크가 필요로 되어 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 투광성 기판과, 투광성 기판의 주표면 위에 형성된, 금속 실리사이드계 재료로 구성되는 광 반투과막과, 이 광 반투과막 위에 형성된, 크롬계 재료로 구성되는 에칭 마스크막을 구비하고, 광 반투과막과 에칭 마스크막의 계면에 조성 경사 영역 P가 형성되고, 이 조성 경사 영역 P에서는, 광 반투과막의 습식 에칭 속도를 느리게 하는 성분의 비율이, 깊이 방향을 향해 단계적 및/또는 연속적으로 증가하고 있는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 이 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크가 개시되어 있다.
일반적으로, 마스크 블랭크는, 제조 단계에서 약액에 의한 세정 처리가 행해진다. 또한, 이 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조하는 프로세스에 있어서도, 약액에 의한 세정 처리가 행해진다. 그러나, 상기와 같은 투광성 기판 위에, 금속 실리사이드 질화물계 재료를 포함하는 박막과 크롬계 재료를 포함하는 에칭 마스크막이 이 순으로 적층한 구성을 갖는 마스크 블랭크에 대하여, 약액에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 외주부의 에칭 마스크막이 박막으로부터 박리되는 현상이 발생하는 경우가 있었다. 특히, 인라인형 스퍼터링 장치에서 성막한 에칭 마스크막에서 발생하기 쉬운 경향이 있었다.
본 발명은, 상술한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 약액에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 에칭 마스크막이 박리되는 현상을 억제할 수 있는 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하는 수단으로서, 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
투광성 기판의 주표면 위에 패턴 형성용의 박막과 에칭 마스크막이 이 순으로 적층된 마스크 블랭크이며,
상기 박막은 금속, 규소 및 질소를 함유하고,
상기 에칭 마스크막은 크롬을 함유하고,
상기 에칭 마스크막의 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 에칭 마스크막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작고,
상기 박막의 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율은, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 박막의 상기 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율을, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율로 나누어 산출되는 비율은 1.1 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 박막의 산소의 함유량은 10원자% 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 박막의 금속, 규소 및 질소의 합계 함유량은 90원자% 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 박막은, 적어도 몰리브덴을 함유하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 에칭 마스크막은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 박막은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 박막의 상기 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 9)
상기 박막은, 위상 시프트막이고,
상기 위상 시프트막의 상기 외주부 이외의 부분은, 파장 365㎚의 광에 대한 투과율이 3% 이상이고, 또한 파장 365㎚의 광에 대한 위상차가 150도 이상 210도 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 8의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 10)
구성 1 내지 9의 어느 것에 기재된 마스크 블랭크를 사용하는 전사용 마스크의 제조 방법이며,
상기 에칭 마스크막에 전사 패턴을 형성하는 공정과,
상기 전사 패턴이 형성된 에칭 마스크막을 마스크로 하는 습식 에칭에 의해, 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 11)
구성 10에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크를 사용하는 표시 장치의 제조 방법이며,
상기 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하는 공정과,
상기 전사용 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치용의 기판 위에 마련된 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 약액에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 에칭 마스크막이 박리되는 현상을 억제할 수 있는 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크에 있어서의 주요부를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
먼저, 본 발명에 이른 경위에 대하여 설명한다. 본원 발명자들은, 투광성 기판 위에, 금속 실리사이드 질화물계 재료를 포함하는 패턴 형성용의 박막(이하, 단순히 「박막」이라고 하는 경우가 있다.)과 크롬계 재료를 포함하는 에칭 마스크막이 적층된 구조를 구비하는 마스크 블랭크에 있어서, 약액에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 에칭 마스크막이 박리되는 현상을 억제할 수 있는 구성에 대하여, 예의 연구를 행하였다.
본원 발명자들은, 에칭 마스크막이 박리되는 현상이, 에칭 마스크막의 평면으로 보아 중앙부보다도 외주부에 발생하기 쉬운 것에 착안했다. 복수매의 마스크 블랭크에서 에칭 마스크막의 표면을 상세하게 관찰한바, 에칭 마스크막의 외주부에서 막질이 현저하게 성긴 부분(이하, 이것을 「미소 핀 홀」이라고 한다.)이 국소적으로 존재하는 경우가 있는 것이 판명되었다. 이러한 미소 핀 홀은, 종래의 결함 검사 장치에서 검출하는 것은 용이하지 않다. 이어서, 에칭 마스크막의 외주부에서 미소 핀 홀이 발견된 복수 막의 마스크 블랭크에 대하여, 약액에 의한 세정 처리를 복수회 행하였다. 그 결과, 그 핀 홀 결함이 발견된 영역에서 비교적 높은 확률로 막 박리가 발생하는 것이 판명되었다.
한편, 본원 발명자들은, 미소 핀 홀이 에칭 마스크막의 외주부에서 발생하기 쉬운 원인에 대하여 검증을 행하였다. 그 결과, 에칭 마스크막의 외주부가 그 이외의 부분(중앙부 등)보다도 막 두께가 얇은 것에 의해, 스퍼터 입자가 충분히 퇴적 성장할 수 없는 부분이 국소적으로 발생하여, 이것이 미소 핀 홀로 되는 것을 알 수 있었다. 에칭 마스크막의 미소 핀 홀이 존재하는 영역에서는, 약액과 같은 액체가 스며들기 쉽다. 또한, 에칭 마스크막을 인라인형 스퍼터링 장치에서 성막한 경우, 외주부에 미소 핀 홀이 더 발생하기 쉽다.
이들 결과로부터, 본원 발명자들은, 이하의 가설을 세웠다. 마스크 블랭크에 대하여 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수 등)에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 먼저, 에칭 마스크막의 미소 핀 홀로부터 약액이 스며들고, 크롬계 재료의 에칭 마스크막과 금속 실리사이드 질화물계 재료의 박막의 계면까지 도달한다. 이어서, 그 약액이 금속 실리사이드 질화물계 재료의 박막의 표면을 용해시킨다. 이에 의해, 박막과 에칭 마스크막 사이의 밀착성은 상실된다. 미소 핀 홀 부분의 에칭 마스크막의 기계적 강성은 낮다. 세정 처리 시, 약액은 에칭 마스크막의 표면을 유동하기 위해, 미소 핀 홀 부분에 물리적인 충격이 가해진다. 이들 작용에 의해, 미소 핀 홀 부분에서 막 박리가 발생하는 것이라고 추측했다.
본원 발명자들은, 이들 가설로부터, 금속 실리사이드 질화물계 재료의 박막을 종래보다도 약액에 대하여 용해되기 어려운 조성으로 하는 것을 생각했다. 박막 중의 규소 함유량에 대한 질소 함유량의 비율을 더 높게 함으로써, 내약성이 더 높아진다. 그러나, 금속 실리사이드 질화물계 재료의 박막은, 전사용 마스크가 제조되었을 때, 전사 패턴이 마련되기 때문에, 원하는 광학 특성을 충족시키도록 설계되어 있다. 이 때문에, 박막 중의 규소 함유량에 대한 질소 함유량의 비율을 쉽게 높게 할 수는 없다. 본원 발명자들은, 일반적으로 박막의 외주부에는 전사 패턴이 형성되지 않은 것을 알아차렸다. 또한, 금속, 규소 및 질소를 함유하는 박막에 있어서, 외주부에서의 규소 함유량에 대한 질소 함유량의 비율을, 외주부 이외의 부분에서의 규소 함유량에 대한 질소 함유량의 비율보다도 커지도록 함으로써, 외주부의 내약성을 높일 수 있는 것을 발견했다. 또한, 박막의 내약성을 높임으로써, 에칭 마스크막의 외주부에 미소 핀 홀이 존재하고, 그곳으로부터 약액이 스며들어 온 경우에도, 박막과 에칭 마스크막의 밀착성이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 미소 핀 홀이 존재하는 영역의 에칭 마스크막이 박리되는 것을 억제할 수 있는 것을 발견했다.
본 발명은, 이상과 같이 예의 검토한 결과 이루어진 것이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일 형태이며, 본 발명을 그 범위 내에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크에 있어서의 주요부를 나타내는 단면도이다. 동 도에 나타난 바와 같이, 마스크 블랭크(10)는, 투광성 기판(20)과, 투광성 기판(20)의 주표면(21) 위에 마련된 패턴 형성용의 박막(30)과, 패턴 형성용의 박막(30) 위에 마련된 에칭 마스크막(40)을 구비하는 것이다. 이하, 각각의 요소에 대하여 설명한다.
<투광성 기판(20)>
투광성 기판(20)(또는, 단순히 기판(20)이라고 칭하는 경우가 있다.)은, 직사각 형상의 판 형상체이고, 2개의 대향하는 주표면(21, 22)과, 측면(23), 모따기면(C면)(24)을 갖는다. 2개의 대향하는 주표면(21, 22)은, 이 판 형상체의 상면 및 하면이고, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 또한, 2개의 대향하는 주표면(21, 22)의 적어도 한쪽은, 전사 패턴이 형성되어야 할 주표면(21)(한쪽의 주표면이라고 하는 경우가 있다)이다. 또한, 전사 패턴이 형성되어야 할 주표면(21)과는 반대측의 주표면(22)을, 이면(또는, 다른 쪽의 주표면)이라고 하는 경우가 있다.
투광성 기판(20)은, 노광광에 대하여 투명하다. 투광성 기판(20)은, 표면 반사 손실이 없다고 했을 때, 노광광에 대하여 85% 이상의 투과율, 바람직하게는 90% 이상의 투과율을 갖는 것이다. 투광성 기판(20)은, 규소와 산소를 함유하는 재료를 포함하고, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등) 등의 유리 재료로 구성할 수 있다. 투광성 기판(20)이 저열팽창 유리로 구성되는 경우, 투광성 기판(20)의 열변형에 기인하는 위상 시프트막 패턴의 위치 변화를 억제할 수 있다. 또한, 표시 장치 용도로 사용되는 위상 시프트 마스크 블랭크용 투광성 기판(20)은, 일반적으로 직사각 형상의 기판이며, 해당 투광성 기판의 짧은 변의 길이는 300㎜ 이상인 것이 사용된다. 본 발명은, 투광성 기판(20)의 짧은 변의 길이가 300㎜ 이상의 큰 사이즈라도, 투광성 기판(20) 위에 형성되는, 예를 들어 2.0㎛ 미만의 미세한 위상 시프트막 패턴을 안정적으로 전사할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제공 가능한 위상 시프트 마스크 블랭크이다.
<위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)(30)>
투광성 기판(20)의 주표면(21) 위에는, 위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)(30)이 마련되어 있다. 위상 시프트막(30)은, 외주부(32)(도 1에 있어서 OT3으로 나타나는 영역)와, 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(31)(도 1에 있어서 IN3으로 나타나는 영역)을 갖고 있다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)와 중앙측 부분(31)의 경계는, 후술하는 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)(도 1에 있어서 OT4로 나타나는 영역)와 중앙측 부분(41)(도 1에 있어서 IN4로 나타나는 영역)의 경계보다도, 중앙측에 있는 것이, 박막(30)과 에칭 마스크막(40)의 밀착성의 관점 등으로부터 바람직하다.
위상 시프트막(30)은, 금속, 규소 및 질소를 함유하고 있다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/C2(Si)는, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C1(N)/C1(Si)보다도 크게 되어 있다. 이렇게 구성된 위상 시프트막(30)의 외주부(32)는, 세정 처리 등에서 사용되는 약액에 대한 내성이 높다. 이에 의해, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 미소 핀 홀이 존재하고, 약액이 그 미소 핀 홀로부터 스며들어 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 도달했다고 해도, 외주부(32)의 표면이 용해되어 에칭 마스크막(40)과의 밀착성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 미소 핀 홀 및 그 주위의 에칭 마스크막(40)이 박리되는 것을 억제할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/C2(Si)는, 0.9 이상인 것이 바람직하다. 이 조건을 충족시킴으로써, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)의 약액에 대한 내성이 더 높아진다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/C2(Si)는, 0.95 이상이면 보다 바람직하고, 1.0 이상이면 더욱 바람직하다. 한편, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/C2(Si)는, 1.5 이하인 것이 바람직하고, 1.4 이하이면 보다 바람직하고, 1.3 이하이면 더욱 바람직하다.
위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 규소와 금속의 합계 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)}는, 0.63 이상이면 바람직하다. 이 조건을 충족시킴으로써, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)의 약액에 대한 내성이 더 높아진다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)}는, 0.65 이상이면 보다 바람직하고, 0.68 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)}는, 1.2 이하이면 바람직하고, 1.15 이하이면 보다 바람직하고, 1.0 이하이면 더욱 바람직하다.
위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 규소, 금속 및 산소의 합계 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)+C2(O)}는, 0.58 이상이면 바람직하다. 이 조건을 충족시킴으로써, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)의 약액에 대한 내성이 더 높아진다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)+C2(O)}는, 0.6 이상이면 보다 바람직하고, 0.62 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(M)+C2(O)}는, 1.0 이하이면 바람직하고, 0.9 이하이면 보다 바람직하고, 0.8 이하이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의, 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/C2(Si)를, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C1(N)/C1(Si)로 나누어 산출되는 비율 [C2(N)/C2(Si)]/[C1(N)/C1(Si)]는, 1.1 이상이면 바람직하고, 1.15 이상이면 보다 바람직하다.
위상 시프트막(30)은, 외주부(32)에 있어서의 막 두께가 중앙측 부분(31)에 있어서의 막 두께보다도 작게 되어 있어도 된다. 이 경우에 있어서, 중앙측 부분(31)의 막 두께를 중앙측 부분(31)의 영역 IN3 내에서의 막 두께의 평균값으로 할 수 있다. 또한, 외주부(32)의 영역 OT3을 중앙측 부분(31)의 막 두께의 평균값보다도 작은 영역으로 할 수 있다.
위상 시프트막(30)은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 구성으로 할 수 있다. 여기서 말하는 주상 구조는, 위상 시프트막(30)을 구성하는 재료의 입자가, 위상 시프트막(30)의 막 두께 방향(상기 입자가 퇴적되는 방향)을 향해 연신되는 주상의 입자 구조를 갖는 상태를 말한다(후술하는 에칭 마스크막(40)에 있어서도 마찬가지이다). 위상 시프트막(30)의 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조로 함으로써, 전사 패턴을 형성할 때의 습식 에칭 공정에 있어서의 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 주상 구조의 박막은, 약액에 의한 세정에 대한 내성이 저하되는 경향이 있다. 그러나, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)는, 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율을 높게 하여 약액에 대한 내성이 높아지고 있다. 이 때문에, 약액이 에칭 마스크막(40)의 외주부(41)의 미소 핀 홀로부터 스며들어 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 도달했다고 해도, 외주부(32)의 표면이 용해되어 에칭 마스크막(40)과의 밀착성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
위상 시프트막(30)에 포함되는 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 등의 전이 금속이 적합하고, 적어도 몰리브덴을 함유하는 것이 바람직하다.
위상 시프트막(30)에 포함되는 질소의 함유량은, 10원자%보다도 많고 50원자% 이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 15원자% 이상 45원자% 이하가 바람직하다. 위상 시프트막(30)의 금속, 규소 및 질소의 합계 함유량은, 90원자% 이상인 것이 바람직하고, 92원자% 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트막(30)의 금속과 규소의 합계 함유량에 대한 금속의 함유량의 비율은, 0.5 이하이면 바람직하고, 0.45 이하이면 보다 바람직하고, 0.35 이하이면 더욱 바람직하다.
위상 시프트막(30)은 산소를 함유해도 된다. 위상 시프트막(30)에 포함되는 산소의 함유량은, 10원자% 이하인 것이 바람직하고, 8원자% 이하인 것이 보다 바람직하다.
위상 시프트막(30)은, 노광광에 대한 투과율과 위상차를 조정하는 기능을 갖는다. 위상 시프트막(30)은, 투광성 기판(20)측으로부터 입사하는 광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율이라고 기재하는 경우가 있다)을 조정하는 기능을 더 갖는 것이 바람직하다.
위상 시프트막(30)은, 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(31)에 있어서의 노광광에 대한 투과율은, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 충족시킨다. 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 투과율은, 노광광에 포함되는 소정의 파장의 광(이하, 대표 파장이라고 하는, 예를 들어 파장 365㎚의 광)에 대하여, 3% 이상인 것이 바람직하고, 10% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 대표 파장에 대하여, 70% 이하인 것이 바람직하고, 65% 이하인 것이 보다 바람직하다. 즉, 노광광이 313㎚ 이상 436㎚ 이하의 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 상술한 투과율을 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)의 외주부 이외의 부분은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대하여, 상술한 투과율을 갖는다.
투과율은, 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.
위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 노광광에 대한 위상차는, 위상 시프트막(30)으로서 필요한 값을 충족시킨다. 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 위상차는, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 150도 이상 210도 이하인 것이 바람직하고, 160도 이상 200도 이하인 것이 보다 바람직하고, 170도 이상 190도 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이 성질에 의해, 노광광에 포함되는 대표 파장의 광 위상을 소정의 위상차의 범위에서 바꿀 수 있다. 이 때문에, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)을 투과한 대표 파장의 광과 투광성 기판(20)만을 투과한 대표 파장의 광 사이에 소정의 위상차가 발생한다. 즉, 노광광이 313㎚ 이상 436㎚ 이하인 파장 범위의 광을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)은, 그 파장 범위에 포함되는 대표 파장의 광에 대하여, 상술한 위상차를 갖는다. 예를 들어, 노광광이 i선, h선 및 g선을 포함하는 복합광인 경우, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)은, i선, h선 및 g선의 어느 것에 대하여, 상술한 위상차를 갖는다.
위상차는, 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.
<에칭 마스크막(40)>
위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)(30)의 표면 위에는, 에칭 마스크막(40)이 마련되어 있다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬을 함유하는 재료로 형성된다. 에칭 마스크막(40)을 형성하는 재료로서, 예를 들어, 크롬(Cr), 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또는, 에칭 마스크막(40)을 형성하는 재료로서, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 어느 하나를 포함하고, 불소(F)를 더 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. 에칭 마스크막(40)은, 위상 시프트막(30)을 에칭하는 에칭액에 대하여 에칭 내성을 갖는다.
에칭 마스크막(40)은, 외주부(42)(도 1에 있어서 OT4로 나타나는 영역)와, 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(41)(도 1에 있어서 IN4로 나타나는 영역)을 갖고 있다. 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 있어서의 막 두께는, 상기 에칭 마스크막(40)의 상기 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(41)에 있어서의 막 두께보다도 작게 되어 있다. 이 경우에 있어서, 중앙측 부분(41)의 막 두께를 중앙측 부분(41)의 영역 IN4 내에서의 막 두께의 평균값으로 할 수 있다.
한편, 에칭 마스크막(40)의 중앙측 부분(41)에 있어서의 막 두께에 대한 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 있어서의 막 두께의 비율이 0.7 이하로 되는 영역을 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)(도 1에 있어서 OT4로 나타나는 영역)로 해도 된다. 이 경우, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)와 중앙측 부분(31)의 경계를, 평면으로 보아 위상 시프트막(30)의 외주 단부로부터, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 있어서의 막 두께의 비율이 0.7로 되는 경계와 동일하거나, 혹은 그것보다도 중앙측에 설정할 수 있다. 에칭 마스크막(40)의 중앙측 부분(41)에 있어서의 막 두께에 대한 외주부(42)에 있어서의 막 두께의 비율이 0.7 이하로 되는 영역은, 미소 핀 홀이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 상기 구성으로 함으로써, 그 에칭 마스크막(40)의 외주 영역(42)의 바로 아래에 어느 위상 시프트막(30)의 영역을 적어도 포함하도록, 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율이 높은 외주부(32)를 마련한다. 이에 의해, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 미소 핀 홀이 존재하고, 약액이 그 미소 핀 홀로부터 스며들어 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 도달했다고 해도, 외주부(32)의 표면이 용해되어 에칭 마스크막(40)과의 밀착성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
에칭 마스크막(40)의 외주부(42)는, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)의 외주 단부까지의 모두를 덮는 영역까지 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 세정 처리 시의 약액이 위상 시프트막(30)의 표면에 직접 접촉하지 않도록 할 수 있다.
에칭 마스크막(40)은, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 가져도 되고, 또는 그것 대신에, 막면 반사율을 저감하는 기능을 더 가져도 된다.
에칭 마스크막(40)은, 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
에칭 마스크막(40)은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 구성으로 할 수 있다. 에칭 마스크막(40)의 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조로 함으로써, 전사 패턴을 형성할 때의 습식 에칭 공정에 있어서의 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 한편, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)와 같은 막 두께가 얇은 주상 구조의 박막은, 미소 핀 홀이 발생하기 쉽다. 위상 시프트막(30)의 외주부(32)를 상기와 같은 구성으로 함으로써, 약액에 의한 세정으로 에칭 마스크막(40)의 외주부(41)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
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.
광학 농도는, 분광 광도계 혹은 OD 미터 등을 사용하여 측정할 수 있다.
<마스크 블랭크의 제조 방법>
이어서, 이 실시 형태의 마스크 블랭크(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 위상 시프트 마스크 블랭크(10)는, 이하의 위상 시프트막 형성 공정과 에칭 마스크막 형성 공정을 행함으로써 제조된다. 이 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)의 성막에는, 인라인형 스퍼터링 장치가 바람직하게 사용된다. 인라인형 스퍼터링 장치에서 스퍼터 성막된 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)은, 그 내부에 주상 구조가 형성되기 쉽다. 이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 위상 시프트막 형성 공정
투광성 기판(20)을 준비하고, 그 투광성 기판(20) 위에 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)(30)을 형성한다.
위상 시프트막(30)의 성막은, 위상 시프트막(30)을 구성하는 재료의 주성분이 되는 전이 금속과 규소를 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 불활성 가스와, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다.
이 위상 시프트막(30)의 성막 시, 위상 시프트막(30)의 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(31)이 원하는 광학 특성(투과율, 위상차 등)을 충족시키도록 스퍼터 가스 중의 각 가스의 유량비 등을 조정한다. 그것과 동시에, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/C2(Si)가 중앙측 부분(31)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C1(N)/C1(Si)보다도 커지도록 조정한다. 예를 들어, 스퍼터링 장치 내의 투광성 기판(20)이 배치되었을 때 투광성 기판(20)의 외주가 지나는 위치에 스퍼터 가스나 질소계 가스가 적극적으로 공급되도록 공급구를 형성하는 것 등이 생각된다.
3. 에칭 마스크막 형성 공정
위상 시프트막(30)의 표면의 표면 산화의 상태를 조정하는 표면 처리를 행한 후, 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(30) 위에 에칭 마스크막(40)을 형성한다. 이때, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)의 막 두께는, 외주부 이외의 부분(중앙측 부분)(41)에 있어서의 막 두께보다도 작아진다.
에칭 마스크막(40)의 성막은, 크롬 또는 크롬 화합물(산화크롬, 질화크롬, 탄화크롬, 산화질화크롬, 산화질화탄화크롬 등)을 포함하는 스퍼터 타깃을 사용하여, 예를 들어 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 포함하는 불활성 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기, 또는 헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스 및 크세논 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 포함하는 불활성 가스와, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종을 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기에서 행해진다. 탄화수소계 가스로서는, 예를 들어 메탄 가스, 부탄 가스, 프로판 가스, 스티렌 가스 등을 들 수 있다.
이와 같이 하여, 마스크 블랭크(10)가 얻어진다.
<위상 시프트 마스크(전사용 마스크) 및 그 제조 방법>
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 2에 나타내는 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 1에 나타내는 마스크 블랭크(10)를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법이다. 도 2의 (e)에 나타나 있는 바와 같이, 위상 시프트 마스크(100)는, 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 전사 패턴인 위상 시프트막 패턴(30a)이 형성되고, 에칭 마스크막(40)에 차광 패턴으로서 기능하는 제2 에칭 마스크막 패턴(40b)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이 위상 시프트 마스크(100)는, 마스크 블랭크(10)와 마찬가지의 기술적 특징을 갖고 있다. 위상 시프트 마스크(100)에 있어서의 투광성 기판(20), 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31), 외주부(32), 에칭 마스크막(40)의 중앙측 부분(41), 외주부(42)에 관한 사항에 대해서는, 마스크 블랭크(10)와 마찬가지이다.
위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 마스크 블랭크(10) 위에 레지스트막을 형성하는 공정과, 레지스트막에 원하는 패턴을 묘화·현상을 행함으로써, 레지스트막 패턴(50)을 형성하여(제1 레지스트막 패턴 형성 공정), 해당 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하고, 습식 에칭에 의해 에칭 마스크막(40)을 패터닝하여, 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성하는 공정(제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정)과, 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하고, 위상 시프트막(30)을 습식 에칭에 의해 투광성 기판(20) 위에 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하는 공정(위상 시프트막 패턴 형성 공정)을 포함한다. 그리고, 제2 레지스트막 패턴 형성 공정과, 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정을 더 포함한다. 또한, 각 공정 사이에서 적절히, 약액(황산과수, 암모니아과수, 오존수 등), DIW(Deionized Water) 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
이하, 각 공정을 설명한다.
1. 제1 레지스트막 패턴 형성 공정
제1 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 위상 시프트 마스크 블랭크(10)의 에칭 마스크막(40) 위에 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 350㎚ 내지 436㎚의 파장 영역으로부터 선택되는 어느 파장을 갖는 레이저광에 대하여 감광하는 것이면 된다. 또한, 레지스트막은, 포지티브형, 네가티브형의 어느 것이어도 상관없다.
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.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하고, 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, 에칭 마스크막(40) 위에 제1 레지스트막 패턴(50)을 형성한다. 레지스트막의 현상이 종료된 후, DIW 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
2. 제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정
제1 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 제1 레지스트막 패턴(50)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(40)을 에칭하여, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 형성한다. 에칭 마스크막(40)은, 크롬(Cr)을 포함하는 크롬계 재료로 형성된다. 에칭 마스크막(40)을 에칭하는 에칭액은, 에칭 마스크막(40)을 선택적으로 에칭할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 에칭 마스크막(40)에 대한 에칭이 종료된 후, 약액, DIW 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 도 2의 (b)에 나타난 바와 같이, 에칭 마스크막(40)으로부터 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리하고, 다시 약액이나 DIW에 의한 세정 처리를 행한다. 경우에 따라서는, 제1 레지스트막 패턴(50)을 박리하지 않고, 다음의 위상 시프트막 패턴 형성 공정을 행해도 된다.
3. 위상 시프트막 패턴 형성 공정
제1 위상 시프트막 패턴 형성 공정에서는, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 마스크로 하여 위상 시프트막(30)을 에칭하고, 도 2의 (c)에 나타난 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, 불화수소암모늄과 염화수소를 포함하는 에칭액을 들 수 있다. 위상 시프트막(30)에 대한 에칭이 종료된 후, 약액, DIW 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
4. 제2 레지스트막 패턴 형성 공정
제2 레지스트막 패턴 형성 공정에서는, 우선, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 덮는 레지스트막을 형성한다. 사용하는 레지스트막 재료는, 제1 레지스트막 패턴 형성 공정에 있어서의 레지스트막 재료와 마찬가지로, 특별히 제한되지 않는다.
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 차광 패턴 및 위상 시프트막 패턴의 중앙부를 차광하는 차광 패턴이다. 또한, 레지스트막에 묘화하는 패턴은, 노광광에 대한 위상 시프트막(30)의 투과율에 따라서는, 위상 시프트막 패턴(30a)의 중앙부를 차광하는 차광 패턴이 없는 패턴의 경우도 있다.
그 후, 레지스트막을 소정의 현상액으로 현상하고, 도 2의 (d)에 나타난 바와 같이, 제1 에칭 마스크막 패턴(40a) 위에 제2 레지스트막 패턴(60)을 형성한다. 레지스트막의 현상이 종료된 후, DIW 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
5. 제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정
제2 에칭 마스크막 패턴 형성 공정에서는, 제2 레지스트막 패턴(60)을 마스크로 하여 제1 에칭 마스크막 패턴(40a)을 에칭하고, 도 2의 (e)에 나타난 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, 질산 제2 세륨 암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리한다. 에칭 마스크막(40)에 대한 에칭이 종료된 후, 약액, DIW 등에 의한 세정 처리가 행해진다.
이와 같이 하여, 위상 시프트 마스크(100)가 얻어진다.
또한, 상기 설명에서는 에칭 마스크막(40)이, 노광광의 투과를 차단하는 기능을 갖는 경우에 대하여 설명했지만, 에칭 마스크막(40)이 단순히, 위상 시프트막(30)을 에칭할 때의 하드마스크의 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.
이 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 실시 형태 1의 마스크 블랭크가 사용된다. 이 때문에, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)에 미소 핀 홀이 존재하고 있었다고 해도, 그 위상 시프트 마스크의 제조의 각 공정 사이에서 약액에 의한 세정 처리가 행해졌을 때, 에칭 마스크막(40)의 미소 핀 홀이 존재하고 있는 외주부(42)로부터, 에칭 마스크막(40)이 박리되는 것이 억제되어 있다. 따라서, 외주부(42)의 막 박리에 의한 결함이 억제되고, 또한 외주부(42)에서는 박리된 막이 위상 시프트막 패턴에 부착되는 것에 기인하는 결함도 억제된 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다.
<표시 장치의 제조 방법>
표시 장치는, 상술한 전사용 마스크를 사용하는 공정(마스크 적재 공정)과, 표시 장치 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정(패턴 전사 공정)을 행함으로써 제조된다.
이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.
1. 적재 공정
적재 공정에서는, 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재한다. 여기서, 전사용 마스크는, 마스크 블랭크(10)를 사용하여 제조된 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)(100), 상술한 새로운 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 새로운 전사용 마스크의 어느 것이어도 된다. 전사용 마스크는, 노광 장치의 투영 광학계를 통해 표시 장치 기판 위에 형성된 레지스트막에 대향하도록 배치된다.
2. 패턴 전사 공정
패턴 전사 공정에서는, 전사용 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치 기판 위에 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.
이 표시 장치의 제조 방법에 의하면, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42) 및 위상 시프트막 패턴의 결함도 억제된 위상 시프트 마스크를 사용하기 때문에, 저결함으로 고해상도 및 고정밀의 표시 장치를 제조할 수 있다.
[실시예]
실시예 1.
A. 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
실시예 1의 마스크 블랭크(10)를 제조하기 위해, 우선, 투광성 기판(20)으로서, 1214사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비했다.
그 후, 합성 석영 유리 기판을, 주표면을 하측을 향하게 하여 트레이(도시하지 않음)에 탑재하고, 인라인형 스퍼터링 장치의 챔버 내에 반입했다.
투광성 기판(20)의 주표면(21) 위에 위상 시프트막(30)을 형성하기 위해, 먼저, 제1 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와, 산소 가스(O2), 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 몰리브덴과 규소를 포함하는 제1 스퍼터 타깃(몰리브덴:규소=1:4)을 사용한 반응성 스퍼터링에 의해, 투광성 기판(20)의 주표면 위에 몰리브덴과 규소와 산소와 질소를 함유하는 몰리브덴실리사이드의 산화질화물의 위상 시프트막(30)을 형성했다. 이때, 챔버 내의 질소 가스의 양이, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에도 충분히 공급되면서, 외주부(32)에 더 많은 질소 가스의 양이 공급되도록, 성막실 내에 있어서의 질소의 유량 조건의 조정이나, 가스의 도입구 및 배출구의 배치의 조정 등을 행하였다.
위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)의 막 두께는 110㎚였다. 또한, 외주부(32)는, 중앙측 부분(31)보다도 막 두께가 작고, 그 막 두께는 외주 단부를 향해 작아져 가는 막 두께 분포를 갖고 있었다.
이어서, 위상 시프트막(30)을 갖는 투광성 기판(20)을 제2 챔버 내로 반입하고, 제2 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 도입했다. 그리고, 크롬으로 이루어지는 제2 스퍼터 타깃을 사용한 반응성 스퍼터링에 의해, 위상 시프트막(30) 위에 크롬과 질소를 함유하는 크롬질화물(CrN)을 형성했다(막 두께 15㎚). 이어서, 제3 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4) 가스의 혼합 가스를 도입하고, 크롬을 포함하는 제3 스퍼터 타깃을 사용한, 반응성 스퍼터링에 의해 CrN 위에 크롬과 탄소를 함유하는 크롬탄화물(CrC)을 형성했다(막 두께 60㎚). 마지막으로, 제4 챔버 내를 소정의 진공도로 한 상태에서, 아르곤(Ar) 가스와 메탄(CH4) 가스의 혼합 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스(Ar+CH4)를 도입하고, 크롬을 포함하는 제4 스퍼터 타깃을 사용한, 반응성 스퍼터링에 의해 CrC 위에 크롬과 탄소와 산소와 질소를 함유하는 크롬탄화산화질화물(CrCON)을 형성했다(막 두께 30㎚). 이상과 같이, 위상 시프트막(30) 위에 CrN층과 CrC층과 CrCON층의 적층 구조의 에칭 마스크막(40)을 형성했다.
에칭 마스크막(40)의 중앙측 부분(41)의 막 두께는 105㎚였다. 또한, 외주부(42)는, 중앙측 부분(41)보다도 막 두께가 작고, 그 막 두께는 외주 단부를 향해 작아져 가는 막 두께 분포를 갖고 있었다. 또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)와 중앙측 부분(31)의 경계는, 에칭 마스크막(40)의 외주부(42)와 중앙측 부분(41)의 경계보다도, 중앙측에 위치하고 있었다.
이와 같이 하여, 투광성 기판(20) 위에, 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)이 형성된 마스크 블랭크(10)를 얻었다.
얻어진 마스크 블랭크(10)의 위상 시프트막(30)에 대하여, 레이저텍사제의 MPM-100에 의해 중앙측 부분(31)의 투과율, 위상차를 측정했다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 사용했다. 위상 시프트막(30)의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막(40)을 형성하기 전에 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하고, 측정했다. 그 결과, 투과율은 5.2%(파장: 365㎚) 위상차는 176도(파장: 365㎚)였다.
다른 투광성 기판에 대하여, 상술한 조건에서, 위상 시프트막, 에칭 마스크막을 성막했다. 그리고, 위상 시프트막의 외주부와 중앙측 부분에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다. 마스크 블랭크(10)에 대한 XPS에 의한 깊이 방향의 조성 분석 결과로부터, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 질소의 함유량은, 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)(31)에 있어서의 질소의 함유량보다도 크게 되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 외주부(32) 및 중앙측 부분(31)의 어느 것에 있어서도, 산소의 함유량은 10원자% 이하이고, 금속, 규소 및 질소의 합계 함유량은 90원자% 이상인 것을 알 수 있었다.
위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 각 조성의 평균값을 산출한바, 몰리브덴의 함유량 C1(Mo)이 16.4원자%, 규소의 함유량 C1(Si)이 41.4원자%, 질소의 함유량 C1(N)이 35.6원자%, 산소의 함유량 C1(O)이 5.6원자%, 탄소의 함유량 C1(C)이 1.0원자%였다.
한편, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의 각 조성의 평균값을 산출한바, 몰리브덴의 함유량 C2(Mo)가 15.2원자%, 규소의 함유량 C2(Si)가 39.7원자%, 질소의 함유량 C2(N)가 39.9원자%, 산소의 함유량 C2(O)가 4.4원자%, 탄소의 함유량 C2(C)가 0.8원자%였다.
이것들의 결과로부터, 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)(31)에 있어서의 비율 C1(N)/C1(Si)은 0.860이고, 0.9를 하회하고 있는 것을 알 수 있었다. 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)(31)에 있어서의 비율 C1(N)/{C1(Si)+C1(Mo)}은 0.616이고, 0.63을 하회하고 있는 것을 알 수 있었다. 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)(31)에 있어서의 비율 C1(N)/{C1(Si)+C1(Mo)+C1(O)}은 0.562이고, 0.58을 하회하고 있는 것을 알 수 있었다.
이에 비해, 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/C2(Si)는 1.01이고, 1.0을 상회하고 있는 것을 알 수 있었다. 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(Mo)}는 0.727이고, 0.68을 상회하고 있는 것을 알 수 있었다. 외주부(32)에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(Mo)+C2(O)}는 0.673이고, 0.62를 상회하고 있는 것을 알 수 있었다. 상기한 각 비율 모두, 외주부(32)의 쪽이 중앙측 부분(31)보다도 상회하고 있었다.
또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32)에 있어서의, 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/C2(Si)를, 위상 시프트막(30)의 중앙측 부분(31)에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C1(N)/C1(Si)로 나누어 산출되는 비율 [C2(N)/C2(Si)]/[C1(N)/C1(Si)]은 1.17이었다.
또한, 위상 시프트막(30)의 외주부(32) 및 중앙측 부분(31)의 어느 것에 있어서도, 산소의 함유량은 10원자% 이하이고, 금속, 규소 및 질소의 합계 함유량은 90원자% 이상인 것을 알 수 있었다.
한편, 이 별도의 투광성 기판의 위상 시프트막(30)과 에칭 마스크막(40)의 단면 SEM(Scanning Electron Microscope)상을 취득했다. 그 결과, 위상 시프트막(30)은, 중앙측 부분(31), 외주부(32) 모두 내부에 막 두께 방향으로 연장되는 주상 구조를 갖고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 에칭 마스크막(40)도, 중앙측 부분(41), 외주부(42) 모두 내부에 막 두께 방향으로 연장되는 주상 구조를 갖고 있는 것을 알 수 있었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크(10)에 대하여, 도 2에 나타낸 수순으로, 투광성 기판(20) 위에, 전사 패턴 형성 영역에 위상 시프트막 패턴(30a)과, 위상 시프트막 패턴(30a)과 에칭 마스크막 패턴(40b)의 적층 구조를 포함하는 차광 패턴이 형성된 위상 시프트 마스크(100)를 얻었다.
위상 시프트 마스크(100)에 대하여, 마스크 결함 검사를 행한바, 에칭 마스크막 패턴(40b)의 외주부(42)에는 막 박리에 기인하는 결함은 검출되지 않았다. 또한, 위상 시프트막 패턴(30a)에 있어서도, 박리된 막이 부착된 것에 기인하는 결함은 검출되지 않았다.
C. 표시 장치의 제조 방법
이 때문에, 이 실시예 1의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 저결함으로 미세 패턴을 고정밀도로 전사할 수 있다고 할 수 있다.
비교예 1
비교예 1의 위상 시프트 마스크 블랭크를 제조하기 위해, 실시예 1과 마찬가지로, 투광성 기판으로서, 1214사이즈(1220㎜×1400㎜)의 합성 석영 유리 기판을 준비했다.
합성 석영 유리 기판을, 인라인형의 스퍼터링 장치의 챔버에 반입했다. 비교예 1에 있어서는, 실시예 1과는 달리, 챔버 내에서 외주부(32)에 더 많은 질소 가스의 양이 공급되는 질소의 유량 조건의 조정이나, 가스의 도입구 및 배출구의 배치의 조정을 하지 않고, 위상 시프트막을 성막했다. 그리고, 제1 스퍼터 타깃, 제2 스퍼터 타깃, 제3 스퍼터 타깃, 제4 스퍼터 타깃으로서, 실시예 1과 동일한 스퍼터 타깃 재료를 사용했다.
그리고, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 에칭 마스크막을 성막했다. 에칭 마스크막의 외주부는, 실시예 1과 마찬가지로, 중앙측 부분보다도 막 두께가 작고, 그 막 두께는 외주 단부를 향해 작아져 가는 막 두께 분포를 갖고 있었다.
이와 같이 하여, 투광성 기판 위에, 위상 시프트막과 에칭 마스크막이 형성된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻었다.
얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막(위상 시프트막의 표면을 순수 세정한 위상 시프트막)에 대하여, 레이저텍사제의 MPM-100에 의해 투과율, 위상차를 측정했다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차의 측정에는, 동일한 트레이에 세트하여 제작된, 합성 석영 유리 기판의 주표면 위에 위상 시프트막(30)이 성막된 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 사용했다. 위상 시프트막의 투과율, 위상차는, 에칭 마스크막을 형성하기 전에 위상 시프트막을 갖는 기판(더미 기판)을 챔버로부터 취출하고, 측정했다. 그 결과, 투과율은 5.2%(파장: 365㎚) 위상차는 176도(파장: 365㎚)였다.
또한, 별도의 투광성 기판에 대하여, 비교예 1과 동일한 조건에서, 위상 시프트막, 에칭 마스크막을 성막했다. 그리고, 위상 시프트막의 외주부와 중앙측 부분에 대하여, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석을 행하였다. 위상 시프트막의 중앙측 부분에 있어서의 조성 분석 결과는, 실시예 1의 것과 동등했다.
한편, 이 비교예 1의 위상 시프트막의 외주부에 있어서의 각 조성의 평균값을 산출한바, 몰리브덴의 함유량 C2(Mo)가 20.1원자%, 규소의 함유량 C2(Si)가 49.5원자%, 질소의 함유량 C2(N)가 27.6원자%, 산소의 함유량 C2(O)가 1.3원자%, 탄소의 함유량 C2(C)가 1.5원자%, 크롬의 함유량 C2(Cr)가 0.2원자%였다.
이것들의 결과로부터, 외주부에 있어서의 비율 C2(N)/C2(Si)는 0.558이고, 0.9를 하회하고 있는 것을 알 수 있었다. 외주부에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(Mo)}는 0.397이고, 0.63을 하회하고 있는 것을 알 수 있었다. 외주부에 있어서의 비율 C2(N)/{C2(Si)+C2(Mo)+C2(O)}는 0.388이고, 0.58을 하회하고 있는 것을 알 수 있었다. 상기한 각 비율 모두, 외주부의 쪽이 중앙측 부분보다도 상회하고 있었다.
또한, 위상 시프트막의 외주부에 있어서의, 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C2(N)/C2(Si)를, 위상 시프트막의 중앙측 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율 C1(N)/C1(Si)로 나누어 산출되는 비율 [C2(N)/C2(Si)]/[C1(N)/C1(Si)]은 0.65이고, 1.1을 하회하고 있었다.
한편, 이 비교예 1의 별도의 투광성 기판의 위상 시프트막과 에칭 마스크막의 단면 SEM(Scanning Electron Microscope)상을 취득했다. 그 결과, 위상 시프트막은, 중앙측 부분, 외주부 모두 내부에 막 두께 방향으로 연장되는 주상 구조를 갖고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 에칭 마스크막도, 중앙측 부분, 외주부 모두 내부에 막 두께 방향으로 연장되는 주상 구조를 갖고 있는 것을 알 수 있었다.
B. 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
상술한 바와 같이 하여 제조된 위상 시프트 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 의해, 위상 시프트 마스크를 제조했다.
이 비교예 1의 위상 시프트 마스크에 대하여, 마스크 결함 검사를 행한바, 에칭 마스크막 패턴의 외주부의 일부에서 막 박리에 기인하는 결함이 검출되었다. 또한, 위상 시프트막 패턴에 있어서도, 그 박리된 막이 부착된 것에 기인한다고 추측되는 결함이 검출되었다.
C. 표시 장치의 제조 방법
이 때문에, 이 비교예 1의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 표시 장치 위의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 저결함으로 미세 패턴을 고정밀도로 전사하는 것은 곤란하다고 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 약액에 의한 세정 처리를 행하였을 때, 에칭 마스크막이 박리되는 현상을 억제할 수 있는 마스크 블랭크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 전이 금속으로서 몰리브덴을 사용한 경우를 설명했지만, 다른 전이 금속의 경우라도 상술과 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 상술한 실시예에서는, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크나, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크는, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용 등에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명의 적용 대상은, 위상 시프트 마스크 블랭크나 위상 시프트 마스크에 한정되는 것은 아니고, 투과율 조정막으로서 기능하는 금속, 규소 및 질소를 함유하는 박막을 갖는 마스크 블랭크나 전사용 마스크 등에도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는, 투광성 기판의 사이즈가, 8092사이즈(800㎜×920㎜×10㎜)인 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 대형(Large Size)의 투광성 기판이 사용되고, 해당 투광성 기판의 사이즈는, 한 변의 길이가 300㎜ 이상이다. 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투광성 기판의 사이즈는, 예를 들어 330㎜×450㎜ 이상 2280㎜×3130㎜ 이하이다.
또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 소형(Small Size)의 투광성 기판이 사용되고, 해당 투광성 기판의 사이즈는, 한 변의 길이가 9인치 이하이다. 상기 용도의 위상 시프트 마스크 블랭크에 사용하는 투광성 기판의 사이즈는, 예를 들어 63.1㎜×63.1㎜ 이상 228.6㎜×228.6㎜ 이하이다. 통상, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용은, 6025사이즈(152㎜×152㎜)나 5009사이즈(126.6㎜×126.6㎜)가 사용되고, 프린트 기판용은, 7012사이즈(177.4㎜×177.4㎜)나, 9012사이즈(228.6㎜×228.6㎜)가 사용된다.
10: 마스크 블랭크
20: 투광성 기판
21: 제1 주표면(주표면)
22: 제2 주표면(주표면)
23: 측면
24: 모따기면(C면)
30: 위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)
31: 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)
32: 외주부
30a: 위상 시프트막 패턴(전사 패턴을 갖는 박막)
40: 에칭 마스크
41: 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)
42: 외주부
40a: 제1 에칭 마스크막 패턴
40b: 제2 에칭 마스크막 패턴
50: 제1 레지스트막 패턴
60: 제2 레지스트막 패턴
100: 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)
20: 투광성 기판
21: 제1 주표면(주표면)
22: 제2 주표면(주표면)
23: 측면
24: 모따기면(C면)
30: 위상 시프트막(패턴 형성용의 박막)
31: 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)
32: 외주부
30a: 위상 시프트막 패턴(전사 패턴을 갖는 박막)
40: 에칭 마스크
41: 중앙측 부분(외주부 이외의 부분)
42: 외주부
40a: 제1 에칭 마스크막 패턴
40b: 제2 에칭 마스크막 패턴
50: 제1 레지스트막 패턴
60: 제2 레지스트막 패턴
100: 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)
Claims (11)
- 투광성 기판의 주표면 위에 패턴 형성용의 박막과 에칭 마스크막이 이 순으로 적층된 마스크 블랭크이며,
상기 박막은 금속, 규소 및 질소를 함유하고,
상기 에칭 마스크막은 크롬을 함유하고,
상기 에칭 마스크막의 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 에칭 마스크막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작고,
상기 박막의 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율은, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서, 상기 박막의 상기 외주부에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율을, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 규소의 함유량에 대한 질소의 함유량의 비율로 나누어 산출되는 비율은 1.1 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막의 산소의 함유량은 10원자% 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막의 금속, 규소 및 질소의 합계 함유량은 90원자% 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 적어도 몰리브덴을 함유하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에칭 마스크막은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 두께 방향의 적어도 일부에 주상 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막의 상기 외주부에 있어서의 막 두께는, 상기 박막의 상기 외주부 이외의 부분에 있어서의 막 두께보다도 작은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박막은, 위상 시프트막이고,
상기 위상 시프트막의 상기 외주부 이외의 부분은, 파장 365㎚의 광에 대한 투과율이 3% 이상이고, 또한 파장 365㎚의 광에 대한 위상차가 150도 이상 210도 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 기재된 마스크 블랭크를 사용하는 전사용 마스크의 제조 방법이며,
상기 에칭 마스크막에 전사 패턴을 형성하는 공정과,
상기 전사 패턴이 형성된 에칭 마스크막을 마스크로 하는 습식 에칭에 의해, 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법. - 제10항에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크를 사용하는 표시 장치의 제조 방법이며,
상기 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 적재하는 공정과,
상기 전사용 마스크에 노광광을 조사하여, 표시 장치용의 기판 위에 마련된 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 제조 방법.
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