KR20240017031A - Photomask blank, method for manufacturing photomask, and method for manufacturing display device - Google Patents

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KR20240017031A
KR20240017031A KR1020240010271A KR20240010271A KR20240017031A KR 20240017031 A KR20240017031 A KR 20240017031A KR 1020240010271 A KR1020240010271 A KR 1020240010271A KR 20240010271 A KR20240010271 A KR 20240010271A KR 20240017031 A KR20240017031 A KR 20240017031A
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마사루 다나베
게이시 아사까와
준이찌 야스모리
시게노리 이시하라
오사무 하나오까
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 패턴 형성용 박막에 전사 패턴을 습식 에칭에 의해 형성할 때, 오버 에칭 타임을 짧게 할 수 있고, 양호한 단면 형상을 갖는 전사 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크를 제공한다.
[해결 수단] 투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크이며, 포토마스크 블랭크는, 패턴 형성용 박막을 습식 에칭에 의해 투명 기판 상에 전사 패턴을 갖는 포토마스크를 형성하기 위한 원판이며, 패턴 형성용 박막은, 천이 금속과, 규소를 함유하고, 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
[Problem] To provide a photomask blank that can shorten the over-etching time and form a transfer pattern with a good cross-sectional shape when forming a transfer pattern on a thin film for pattern formation by wet etching.
[Solution] A photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate. The photomask blank is a raw plate for forming a photomask with a transfer pattern on a transparent substrate by wet etching the thin film for pattern formation, A photomask blank characterized in that the thin film for pattern formation contains a transition metal and silicon, and the thin film for pattern formation 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, photomask manufacturing method, and display device manufacturing method {PHOTOMASK BLANK, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING 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 of manufacturing a photomask blank, a method of 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.In recent years, in display devices such as LCD (Liquid Crystal Display) and FPD (Flat Panel Display), high-precision and high-speed display, along with large screens and wide viewing angles, are rapidly progressing. One of the elements necessary for this high-precision, high-speed display is the production of electronic circuit patterns, such as elements and wiring, that are fine and have high dimensional accuracy. Photolithography is often used for patterning electronic circuits for these display devices. For this reason, photomasks such as phase shift masks and binary masks for manufacturing display devices on which fine, high-precision patterns are formed are 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 the i-line (365 nm), the h-line (405 nm), and the g-line (436 nm). It is a metal silicide compound containing at least one light element of oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C) so that it has a transmittance of % and the slope of the pattern cross-section is sharply formed during pattern formation. It is composed of a multilayer film of two or more layers, and the metal silicide compound is formed by injecting a reactive gas containing the light element material and an inert gas 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.In addition, Patent Document 2 discloses a phase shift mask blank including a transparent substrate, a light semitransmissive film made of a metal silicide-based material and having the property of changing the phase of exposure light, and an etching mask film made of a chromium-based material. It is done. 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 proportion of components that slow down the wet etching rate of the light semitransmissive film increases toward the depth direction. And, the oxygen content in the composition gradient region is 10 atomic% or less.

한국 등록 특허 제1801101호Korea 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.The phase shift mask used in recent high-precision (1000 ppi or more) panel production is a phase shift mask to enable high-resolution pattern transfer, and also has a fine hole diameter of 6 μm or less and a line width of 4 μm or less. There is a demand for a phase shift mask with a phase shift film pattern formed thereon. 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 of 15% or more to the exposure light and a phase shift mask formed with a phase shift film pattern having a transmittance to the exposure light of 15% or more are provided. It is being demanded. In addition, regarding the cleaning resistance (chemical properties) of the phase shift mask blank or phase shift mask, the phase has cleaning resistance with suppressed changes in optical properties due to film reduction of the phase shift film or phase shift film pattern or change in surface composition. A phase shift mask blank with a shift film formed thereon 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 requirements for transmittance to exposure light and 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 it is effective, there is a problem in that the wet etching speed is significantly slowed down (wet etching time becomes longer), and damage to the substrate occurs due to the wet etching solution, resulting in a decrease in the transmittance of the transparent substrate.

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 the binary mask blank provided with a light-shielding film containing a transition metal and silicon, even when forming a light-shielding pattern on the light-shielding film by wet etching, there was a demand for cleaning resistance, and there was 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 was made to solve the above-mentioned problem, and the object of the present invention is to form a transfer pattern by wet etching on a pattern forming thin film such as a phase shift film or light-shielding film containing a transition metal and silicon. , a photomask blank that can shorten the wet etching time and form a transfer pattern with a good cross-sectional shape, a method of manufacturing the photomask blank, a method of manufacturing a photomask, and a method of 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 inventor has carefully studied measures to solve 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 transition metal:silicon is 1:3 or more, and in order to shorten the wet etching time by a wet etchant in the thin film for pattern formation, The thin film for pattern formation was formed by adjusting the oxygen gas contained 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 speed for forming the transfer pattern became faster, the refractive index of the exposure light decreased in the phase shift film in the phase shift mask blank, so the desired phase difference (for example, 180°) was reduced. The film thickness required to obtain it becomes thicker. In addition, in the light-shielding film in the binary mask blank, the extinction coefficient for exposure light decreases, so the film thickness required to obtain the desired light-shielding performance (e.g., optical density (OD) of 3 or more) becomes thick. . Increasing the film thickness of the thin film for pattern formation is disadvantageous in pattern formation by wet etching, and because the film thickness is thick, there is a limit to the effect of shortening the wet etching time. On the other hand, the atomic ratio of the transition metal and silicon (transition metal: silicon = 1:3 or more) as described above has the advantage of increasing the cleaning resistance of the thin film for pattern formation, so in this regard as well, the transition metal as described above It is not desirable to deviate from the composition ratio of 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.Therefore, the present inventor changed the idea and considered 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, the sputtering gas pressure in the film formation chamber is usually set to 0.1 to 0.5 Pa. However, the present inventor intentionally set the sputtering gas pressure greater than 0.5 Pa to form a thin film for pattern formation. In addition, the thin film for pattern formation was deposited at a sputtering pressure of 0.7 Pa or more and 3.0 Pa or less, and preferably at a sputtering gas pressure of 0.8 Pa or more and 3.0 Pa or less, so that it not only has suitable characteristics as a thin film, but also can be used as a thin film for pattern formation. It was found that when forming a transfer pattern by wet etching, the etching time can be significantly shortened and a transfer pattern with a good cross-sectional shape can be formed. And, the thin film for pattern formation formed into a film in this way had a columnar structure that is not visible in ordinary thin films for pattern formation. The present invention was made as a result of the above-mentioned studies, and has the following structure.

(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 a raw plate for forming a photomask with a transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the pattern forming thin film,

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.A 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 forming the pattern is,

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.For the image obtained by scanning electron microscope observation of the cross section of the photomask blank at a magnification of 80,000 times, image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally for the area including the center of the thickness direction of the thin film for pattern formation. In the spatial frequency spectrum distribution obtained by extracting and 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. 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) The pattern forming thin film is in configuration 2, wherein the signal having a signal intensity of 1.0% or more is at a spatial frequency that is 2.0% or more away from the origin of the spatial frequency when the maximum spatial frequency is set to 100%. Photomask blank listed.

(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 the atomic ratio of the transition metal and the silicon contained in the pattern forming thin film 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 pattern forming thin film 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 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 of 18 GPa or more and 23 GPa or less as determined by the nanoindentation method.

(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) Configurations 1 to 1, wherein the thin film for pattern formation is a phase shift film having optical properties such as a transmittance of 1% to 80% and a phase difference of 160° to 200° for 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 of manufacturing 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 uses a transition metal silicide target containing a transition metal and silicon in a deposition chamber, and is formed at a sputtering gas pressure of 0.7 Pa or more and 3.0 Pa or less in the deposition chamber to which sputtering gas is supplied. 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 atomic ratio of the transition metal to silicon in 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 pattern forming thin film using a sputter target made of a material having a different etching selectivity with respect to the pattern forming thin film. 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 method for manufacturing a photomask blank according to Configuration 14, wherein the pattern forming thin film 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 process of preparing a photomask blank according to any of Configurations 1 to 9, or a photomask blank manufactured by the method for producing a photomask blank according to Configurations 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 pattern forming thin film, wet etching the pattern forming thin film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. A manufacturing method of a characterized photomask.

(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 process of preparing a photomask blank according to Configuration 10 or 11, or a photomask blank manufactured by the method for producing a photomask blank according to 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 a 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.A method of manufacturing a photomask, comprising the steps of using the etching mask film pattern as a mask, wet etching the pattern forming thin film, 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) The photomask obtained by the photomask manufacturing method described in Configuration 16 or 17 is placed on the mask stage of an exposure apparatus, and the transfer pattern formed on the photomask is applied to the resist formed on the display device substrate. A method of manufacturing a display device, comprising an exposure process for exposure and 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.Additionally, the present inventor 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 set the sputtering gas pressure to be greater than 0.5 Pa and formed 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 with a good cross-sectional shape can be formed, and surface roughness of the transparent substrate can be suppressed. found out. On the other hand, it was found that if the sputtering gas pressure during film formation was too large, sufficient cleaning resistance could not be obtained in the thin film for pattern formation. As a result of intensive study, the present inventors have found that by forming a pattern-forming thin film at a sputtering gas pressure of 0.7 Pa or more and 2.4 Pa or less, a transfer pattern that not only has suitable characteristics as a pattern-forming thin film but also has a good cross-sectional shape can be formed. It was 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 increased.

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.In addition, the present inventor further explored the physical indicators of thin films for pattern formation having such excellent characteristics. As a result, it was found that there was a correlation between the indentation hardness of the thin film for pattern formation and the wet etching rate. As a result of further careful examination of this point, it was found that if the indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less, it has suitable characteristics as a thin film for pattern formation, and the transfer pattern can be applied to the thin film for pattern formation by wet processing. It was found that when formed by etching, a transfer pattern with a good cross-sectional shape can be formed, and the surface roughness of the transparent substrate can be suppressed and the cleaning resistance of the thin film for pattern formation can be increased.

(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 a raw plate for forming a photomask with a transfer pattern on the transparent substrate by wet etching the pattern forming thin film,

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 silicon contained in the thin film for pattern formation is transition metal:silicon=1:3 or more 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 Other 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) Another configuration characterized in that the thin film for pattern formation is a phase shift film having optical properties such as a transmittance of 1% to 80% and a phase difference of 160° to 200° for a representative wavelength of exposure light. The photomask blank according to 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 of the other configurations 1 to 4, 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.

(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 Other 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) A process of preparing a 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.Forming a resist film on the pattern forming thin film, wet etching the pattern forming thin film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. A method of manufacturing a photomask.

(다른 구성 8) 다른 구성 5 또는 6에 기재된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,(Other Configuration 8) A process of preparing a photomask blank according to 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 a 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.A method of manufacturing a photomask, comprising the steps of using the etching mask film pattern as a mask, wet etching the pattern forming thin film, 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 according to Other Configuration 7 or 8 is placed on the mask stage of an exposure apparatus, and the transfer pattern formed on the photomask is applied to the resist formed on the display device substrate. A method of manufacturing a display device, comprising an exposure process of exposure and transfer to .

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 manufacturing method of the photomask blank according to the present invention, when forming the fine transfer pattern required by wet etching the thin film for transfer pattern, the thin film for pattern formation is rich in silicon in terms of cleaning resistance, etc. Even when made of a metal silicide compound, there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution, and a photomask blank is capable of forming a transfer pattern with a good cross-sectional shape in a short etching time. You can get it. In addition, according to the photomask blank according to another configuration of the present invention, when forming a required fine transfer pattern by wet etching a thin film for a transfer pattern, a transfer pattern with a good cross-sectional shape can be formed, and the transfer pattern can be formed on a transparent substrate. A photomask blank can be obtained that can suppress surface roughness and increase the cleaning resistance of the thin film for the transfer pattern.

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.Additionally, according to the photomask manufacturing method 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 viewpoint of cleaning resistance, etc., 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 with a transfer pattern can be manufactured. This photomask can cope with the 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, it is possible to form a transfer pattern with a good cross-sectional shape, suppress the surface roughness of the transparent substrate, and improve the cleaning resistance of the thin film for the transfer pattern. A photomask that can be raised 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.Furthermore, according to the display device manufacturing method according to the present invention, a display device is manufactured using a photomask manufactured using the above-described photomask blank or a photomask obtained by the above-described photomask manufacturing method. For this reason, a display device with fine line-and-space patterns or contact holes 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 structure of a phase shift mask blank according to Embodiment 1.
Fig. 2 is a schematic diagram showing the film structure of the phase shift mask blank according to Embodiment 2.
Figure 3 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the phase shift mask according to Embodiment 3.
Figure 4 is a schematic diagram showing the manufacturing process of the phase shift mask according to Embodiment 4.
Figure 5(a) is an enlarged photograph (image data) of the central portion in the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 1.
(b) is the result of Fourier transforming the enlarged photo (image data) of (a).
Figure 6 is a dark-field planar STEM photograph of the phase shift film in the phase shift mask blank of Example 1.
Figure 7 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 1.
The same figure (a) in FIG. 8 is an enlarged photograph (image data) of the central portion in the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 2. The figure (b) is the result of Fourier transforming the enlarged photograph (image data) of the figure (a).
Figure 9 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 2.
The same figure (a) in FIG. 10 is an enlarged photograph (image data) of the central portion in the thickness direction of the phase shift film in the cross-sectional SEM image of the phase shift mask blank of Example 3. The figure (b) is the result of Fourier transforming the enlarged photograph (image data) of the figure (a).
Figure 11 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Example 3.
The same figure (a) in FIG. 12 is an enlarged photograph (image data) of the central portion in 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 figure (b) is the result of Fourier transforming the enlarged photograph (image data) of the figure (a).
Figure 13 is a cross-sectional photograph of the phase shift mask of Comparative Example 1.
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the etching rate, sputtering gas pressure, and indentation hardness in the phase shift film of the phase shift mask of other Examples 1 to 4 and other 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.In Embodiments 1 and 2, the phase shift mask blank is explained. 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. This is the original version for In addition, 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's the original.

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

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.FIG. 2 is a schematic diagram showing the film structure of the phase shift mask blank 10 according to Embodiment 2.

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 includes a transparent substrate 20 and a 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, phase shift film 30, and etching mask film 40 that constitute the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1 and Embodiment 2 will be described.

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, to the exposure light, assuming no surface reflection loss. The transparent substrate 20 is made of a material containing silicon and oxygen, and is made of glass materials such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, and low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass, etc.) It can be configured as: When the transparent substrate 20 is made of low thermal expansion glass, a change in the position 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 devices is generally a rectangular substrate, and the short side length of the transparent substrate is 300 mm or more. The present invention provides a phase shift mask that can stably transfer a fine phase shift film pattern of less than 2.0 μm formed on a transparent substrate even if the short side length of the transparent substrate is large, such as 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 made of a transition metal and a transition metal silicide-based material containing silicon. As a transition metal, molybdenum (Mo), tantalum (Ta), tungsten (W), titanium (Ti), zirconium (Zr), etc. 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, oxygen, which is a light element component, has the effect of lowering the extinction coefficient compared to nitrogen, which is also a light element component, so other light element components (nitrogen, etc.) are used to obtain the desired transmittance. Not only can the content be reduced, but the reflectance of the front and back surfaces of the phase shift film 30 can also be effectively reduced. Additionally, in the transition metal silicide-based material, nitrogen, which is a light element component, has the effect of not lowering the refractive index compared to oxygen, which is also a light element component, so the film thickness for obtaining the desired phase difference can be thinned. there is. Additionally, the total content of light elements including oxygen and nitrogen contained in the phase shift film 30 is preferably 40 atomic% or more. More preferably, it is 40 atomic% or more and 70 atomic% or less, and 50 atomic% or more and 65 atomic% or less. In addition, when oxygen is contained in the phase shift film 30, it is preferable that the oxygen content is more than 0 atomic% and 40 atomic% or less in terms of defect quality and chemical resistance.

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 transition metal silicide-based materials 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), a zirconium silicide-based material (ZrSi-based material), or a molybdenum zirconium silicide-based material (MoZrSi-based material), an excellent pattern cross-sectional shape can be achieved by wet etching. It is preferable because it is easy to obtain, and it is especially preferable if it is a molybdenum silicide-based material (MoSi-based 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 mentioned above, the phase shift film 30 may contain other light element components such as carbon or helium for the purpose of reducing film stress or 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 (hereinafter sometimes referred to as back surface reflectance) for light incident from the transparent substrate 20 side, and a function of adjusting the transmittance and phase difference with respect to the exposure light. has

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

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.This phase shift film 30 preferably has a columnar structure. This columnar structure can be confirmed by cross-sectional SEM observation of the phase shift film 30. That is, the columnar structure in the present invention is such that the particles of the transition metal silicide compound containing the transition metal and silicon constituting the phase shift film 30 are deposited in the film thickness direction of the phase shift film 30 (the particles are deposited thereon). refers to a state of having a columnar particle structure that extends in the same direction. In addition, in this application, columnar particles are those whose length in the film thickness direction is longer than their length in the vertical direction. That is, the phase shift film 30 is formed of columnar particles extending in the film thickness direction over the surface of the transparent substrate 20 . In addition, in the phase shift film 30, by adjusting the film formation conditions (sputtering pressure, etc.), a small part (hereinafter sometimes simply referred to as a “small part”) with a relatively lower density than the main phase particles is formed. . In addition, in order to effectively suppress side etching during wet etching and further improve the pattern cross-sectional shape, the preferred form of the columnar structure of the phase shift film 30 is a structure extending in the film thickness direction. It is preferable that the columnar particles are formed irregularly in the film thickness direction. More preferably, the columnar particles of the phase shift film 30 preferably have an uneven length in the film thickness direction. And, it is preferable that the small portion of the phase shift film 30 is formed continuously in the film thickness direction. In addition, it is preferable that the small portion of the phase shift film 30 is formed intermittently in the direction perpendicular to the film thickness direction. A preferable form of the columnar structure of the phase shift film 30 can be expressed as follows using an index obtained by Fourier transformation of the image obtained by the cross-sectional SEM observation. In other words, the columnar structure of the phase shift film 30 is an area including the center of the phase shift film 30 in the thickness direction in an image obtained by cross-sectional SEM observation of the cross section of the phase shift mask blank at a magnification of 80000 times. is extracted as image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally, and the spatial frequency spectrum obtained by Fourier transforming 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. It is desirable to be in this state. By making the phase shift film 30 have the above-described columnar structure, during wet etching using a wet etching solution, the wet etching solution becomes easier to penetrate in the film thickness direction of the phase shift film 30, so the wet etching speed is increased, and wet etching Time can be drastically shortened. Therefore, even if the phase shift film 30 is a silicon-rich metal silicide compound, there is no decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution. Additionally, since the phase shift film 30 has a columnar structure extending in the film thickness direction, side etching during wet etching is suppressed, and the pattern cross-sectional shape is improved.

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.In addition, 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 a signal with an intensity signal of 1.0% or more relative to the maximum signal intensity is separated by 2.0% or more indicates that it contains a spatial frequency component that is higher than a certain level. That is, the phase shift film 30 shows a state of having a fine columnar structure, and the farther the spatial frequency is from the origin, the more the phase shift film pattern 30a obtained by forming the phase shift film 30 by wet etching. This is desirable because the line edge roughness of is reduced.

이 위상 시프트막(30)의 압입 경도는, 18GPa 이상 23GPa 이하인 것이 바람직하다. 이 압입 경도는, ISO14577에서 제정되어 있는 나노인덴테이션법의 원리를 사용하여 측정되는 경도이다.The indentation hardness of this phase shift film 30 is preferably 18 GPa or more and 23 GPa or less. This indentation hardness is a hardness measured using the principles 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 the phase shift film 30 to 18 GPa or more and 23 GPa or less, during wet etching using a wet etching solution, the wet etching solution becomes easy to penetrate in the film thickness direction of the phase shift film 30, so the wet etching speed becomes faster. , wet etching time can be shortened. In addition, in addition to having suitable characteristics as the phase shift film 30, it is possible to form the phase shift film pattern 30a with a good cross-sectional shape, and the surface roughness of the transparent substrate 20 can be suppressed. , the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be increased.

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.The atomic ratio of the transition metal and silicon contained in the phase shift film 30 is preferably transition metal:silicon=1:3 or more and 1:15 or less. Within this range, the effect of suppressing a decrease in the wet etching rate during pattern formation of the phase shift film 30 by the columnar structure can be increased. Additionally, the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be improved, and it becomes easy to increase the transmittance. Moreover, within this range, the effect of suppressing a decrease in the wet etching rate during pattern formation of the phase shift film 30 by setting the indentation hardness to 18 GPa or more and 23 GPa or less can be increased. At the point of increasing the cleaning resistance of the phase shift film 30, the atomic ratio of the 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 is 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 with respect to the exposure light satisfies the 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 (hereinafter referred to as representative wavelength) included in the exposure light. It is 65% or less, and more preferably 20% or more and 60% or less. That is, when the exposure light is a composite light containing light in a wavelength range of 313 nm to 436 nm, the phase shift film 30 has the above-mentioned transmittance with respect to light of a representative wavelength included in the wavelength range. For example, when the exposure light is a composite light including the i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 30 has the above-described transmittance for any of the i-line, h-line, and g-line.

투과율은, 위상 시프트량 측정 장치 등을 사용하여 측정할 수 있다.Transmittance can be measured using a phase shift measurement 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 the exposure light satisfies the value required for the phase shift film 30. The phase difference of the phase shift film 30 is preferably 160° or more and 200° or less, and more preferably 170° or more and 190° or less with respect to light of a representative wavelength included in the exposure light. Due to this property, the phase of light with a representative wavelength included in the exposure light can be changed from 160° to 200°. For this reason, a phase difference of 160° or more and 200° or less occurs between light of a representative wavelength that has passed through the phase shift film 30 and light of a representative wavelength that has passed through only the transparent substrate 20. That is, when the exposure light is composite light including light in a wavelength range of 313 nm to 436 nm, 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 the exposure light is a composite light containing the i-line, h-line, and g-line, the phase shift film 30 has the above-described phase difference with respect to any of the 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 to 436 nm, and is preferably 10% or less. In addition, the back surface reflectance of the phase shift film 30 is preferably 20% or less, and more preferably 17% or less for light in the wavelength range of 313 nm to 436 nm when the exposure light includes the j line. More preferably, it is 15% or less. In addition, the back surface reflectance of the phase shift film 30 is preferably 0.2% or more in the wavelength range of 365 nm to 436 nm, and is preferably 0.2% or more for light in the 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 comprised of a plurality of layers, or may be comprised of a single layer. The phase shift film 30 comprised of a single layer is preferable because it is difficult for an interface to be formed in the phase shift film 30 and the cross-sectional shape is easy to control. On the other hand, the phase shift film 30 composed of a plurality of layers is preferable in terms of ease of film formation.

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 that has etching resistance to the etchant that etches the phase shift film 30 (an etching selectivity is different from that of the phase shift film 30). It consists of In addition, the etching mask film 40 may have a function of blocking the transmission of exposure light, and the film surface reflectance of the phase shift film 30 with respect to the light incident from the phase shift film 30 side is 350 nm to 350 nm. It may have a function to reduce 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). More specifically, chromium-based materials include chromium (Cr) or materials containing at least one of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C). Alternatively, a material containing at least one of chromium (Cr), oxygen (O), nitrogen (N), and carbon (C), and also containing fluorine (F) can be mentioned. 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 a sputtering method.

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 the transmission of exposure light, the optical density with respect to the exposure light in the portion where the phase shift film 30 and the etching mask film 40 are stacked is preferably 3. or more, more preferably 3.5 or more, and 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 made of a single film with a uniform composition depending on the function, or may be made of a plurality of films with different compositions, or may be made of a single film whose composition continuously changes in the thickness direction. This 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.Moreover, the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is provided with the etching mask film 40 on the phase shift film 30, but is provided with the etching mask film 40 on the phase shift film 30. The present invention can also be applied to a phase shift mask blank provided with 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 the first and second embodiments will be described. 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 a phase shift film forming process.

이하, 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each process will be described 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, prepare a transparent substrate 20. The transparent substrate 20 is made of any glass material such as synthetic quartz glass, quartz glass, aluminosilicate glass, soda lime glass, low thermal expansion glass (SiO 2 -TiO 2 glass, etc.), as long as it is transparent to exposure light. It can be anything.

다음으로, 투명 기판(20) 상에, 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막(30)을 형성한다.Next, the phase shift film 30 is formed on the transparent substrate 20 by a 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 phase shift film 30 is formed using a transition metal silicide target containing a transition metal and silicon as the main components of the material constituting the phase shift film 30, or a transition metal silicide target containing a transition metal, silicon, oxygen, and/or nitrogen. A transition metal silicide target is used as a sputter target, for example, a sputter gas atmosphere consisting 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, or the above. It is performed in a sputter gas atmosphere consisting 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 when the gas pressure in the film formation chamber when sputtering is performed is 0.7 Pa or more and 3.0 Pa or less. Preferably, the phase shift film 30 is formed at a gas pressure in the film formation chamber of 0.8 Pa or more and 3.0 Pa when sputtering is performed. By setting the gas pressure range in this way, a columnar structure can be formed in the phase shift film 30. With this columnar structure, side etching during pattern formation, which will be described later, can be suppressed, and a high etching rate can be achieved. Here, the atomic ratio of the transition metal and silicon of the transition metal silicide target is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less, which has a significant effect of suppressing the decrease in wet etching speed by the columnar structure, and the phase shift film (30) This is preferable because it can increase the cleaning resistance and also makes it easier to increase the transmittance.

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 so that the phase shift film 30 has the above-described phase difference and transmittance. The composition of the phase shift film 30 can be controlled by the content ratio of the elements constituting the sputter target (for example, the ratio of the transition metal content to the silicon content), the composition and flow rate of the sputter gas, etc. The thickness of the phase shift film 30 can be controlled by sputtering power, sputtering time, etc. Additionally, the phase shift film 30 is preferably formed using an in-line sputtering device. When the sputtering device is an in-line sputtering device, the thickness of the phase shift film 30 can be controlled also by the transfer speed of the substrate. In this way, control is performed so that the content of light elements including oxygen and nitrogen in the phase shift film 30 is 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 is made of a single film, the above-described film formation process is performed only once by appropriately adjusting the composition and flow rate of the sputter gas. When the phase shift film 30 is composed of a plurality of films with different compositions, the above-described film forming process is performed multiple times by appropriately adjusting the composition and flow rate of the sputter gas. The phase shift film 30 may be deposited using targets having different content ratios of elements constituting the sputter target. When performing the film forming process multiple times, the sputter power applied to the sputter target may be changed for each film forming 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. When it is made of a transition metal silicide material, the state of surface oxidation of the phase shift film 30 is adjusted to suppress penetration by the etchant due to the presence of the oxide of the transition metal on the surface of the phase shift film 30. You may 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, compared to the transition metal silicide material containing oxygen described above, the content of the oxide of the transition metal is small. Therefore, when the material of the phase shift film 30 is transition metal silicide nitride, the surface treatment step may or may not be performed.

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.Examples of the surface treatment process for adjusting the state of surface oxidation of the phase shift film 30 include surface treatment with an acidic aqueous solution, surface treatment with an alkaline aqueous solution, and surface treatment with dry treatment such as ashing. You 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 manufacturing the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1, the following etching mask film forming 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 process, surface treatment to adjust the surface oxidation state of the surface of the phase shift film 30 is performed as needed, and then the phase shift film 30 is formed by a sputtering method. An etching mask film 40 is formed on the. The etching mask film 40 is preferably formed using an in-line sputtering device. When the sputtering device is an in-line 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 etching mask film 40 is formed 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. A sputter gas atmosphere consisting of an inert gas containing at least one type selected from the group consisting of gas, argon gas, 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 type of gas and an active gas containing at least one type selected from the group consisting of oxygen gas, nitrogen gas, nitrogen monoxide gas, nitrogen dioxide gas, carbon dioxide gas, hydrocarbon-based gas, and fluorine-based gas. Sputtering made of gas is performed in a gas atmosphere. Examples of hydrocarbon-based gas include methane gas, butane gas, propane gas, and styrene gas. Also, by adjusting the gas pressure in the film formation chamber when sputtering is performed, the etching mask film 40 can be made into a columnar structure like the phase shift film 30. As a result, side etching during pattern formation, which will be described later, can be suppressed, and 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 made of a single film with a uniform composition, the above-described film forming process 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 with different compositions, the above-described film formation process is performed multiple times by changing the composition and flow rate of the sputter gas for each film formation process. When the etching mask film 40 is made 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 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.Moreover, since the phase shift mask blank 10 shown in FIG. 1 is provided with the etching mask film 40 on the phase shift film 30, when manufacturing the phase shift mask blank 10, the etching mask film Perform the forming process. Additionally, when manufacturing a phase shift mask blank including 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 forming process, the etching mask is 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 a resist film on the phase shift film 30, a resist film is formed after the 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. Additionally, the phase shift mask blank 10 of Embodiment 2 has a phase shift film 30 formed thereon, 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 precision is obtained without a decrease in the transmittance of the transparent substrate due to damage to the substrate by the wet etching solution. 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.Additionally, when forming the phase shift film 30 on the transparent substrate 20, the gas pressure in the film formation chamber during sputtering may be formed at 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. By setting the indentation hardness of the phase shift film 30 to 18 GPa or more and 23 GPa or less, side etching during pattern formation, which will be described later, can be suppressed, and a high etching rate can be achieved, and the transparent substrate 20 Surface roughness can be suppressed. Here, as described above, the atomic ratio of the transition metal and silicon of the transition metal silicide target is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less to reduce the wet etching rate and to reduce the indentation hardness to 18 GPa or more and 23 GPa or less. This is preferable because the suppressing effect is large, the cleaning resistance of the phase shift film 30 can be increased, and the transmittance can be easily increased.

실시 형태 3. 4.Embodiment 3. 4.

실시 형태 3, 4에서는, 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 대해서 설명한다.In Embodiments 3 and 4, a method for manufacturing a phase shift mask is explained.

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.Fig. 3 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a phase shift mask according to Embodiment 3. Fig. 4 is a schematic diagram showing the manufacturing method of the 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 phase shift mask blank 10 is described below. ) A resist film pattern 50 is formed by forming a resist film on the resist film and drawing and developing a desired pattern on the resist film (first resist film pattern formation process), and the resist film pattern 50 is formed. A process 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 A step of forming a phase shift film pattern 30a on the transparent substrate 20 by wet etching the phase shift film 30 using (40a) as a mask (phase shift film pattern formation process) is included. And, it further includes a second resist film pattern forming process and a second etching mask film pattern forming process.

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 forms a resist film on the following phase shift mask blank 10. By performing the process and drawing and developing a desired pattern on the resist film, a resist film pattern 50 is formed (first resist film pattern formation process), and a phase shift film ( It includes a process of wet etching 30 and forming a phase shift film pattern 30a on the transparent substrate 20 (phase shift film pattern formation process).

이하, 실시 형태 3 및 4에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정의 각 공정을 상세하게 설명한다.Hereinafter, each step in the manufacturing process of the phase shift mask according to Embodiments 3 and 4 will be described in detail.

실시 형태 3에 관한 위상 시프트 마스크의 제조 공정Manufacturing process of phase shift mask 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, a resist film is first formed on the etching mask film 40 of the phase shift mask blank 10 of Embodiment 1. The resist film material used is not particularly limited. For example, it may be sensitive to laser light having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm, which will be described later. Additionally, the resist film may be either positive or negative.

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.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having a wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is the pattern formed on the phase shift film 30. Patterns drawn on the resist film include line and space patterns and hole patterns.

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 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 pattern forming process, the etching mask film 40 is first etched using the first resist film pattern 50 as a mask, and the first etching mask film pattern 40a is formed. 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, it is preferable because the etching speed is fast and side etching can be suppressed. The etchant 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 etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid can be mentioned.

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.Thereafter, the first resist film pattern 50 is peeled off using a resist stripper or by ashing, as shown in FIG. 3(b). In some cases, the next phase shift film pattern formation process may be performed without peeling the first 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 formation process, 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) is formed. Examples of the phase shift film pattern 30a include a line and space pattern and a hole pattern. 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 etching solution containing ammonium fluoride, phosphoric acid, and hydrogen peroxide, and an etching solution containing ammonium hydrogen fluoride and hydrogen peroxide.

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.Wet etching is performed for a time (over) longer than the time (just etching time) until the transparent substrate 20 is exposed in the phase shift film pattern 30a in order to improve the cross-sectional shape of the phase shift film pattern 30a. etching time) is preferable. Considering the influence on the transparent substrate 20, etc., the over-etching time is preferably within the just-etching time plus 20% of the just-etching time, and is 10% of the just-etching time. It is more desirable to do it within a longer period of 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 used is not particularly limited. For example, it may be sensitive to laser light having any wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm, which will be described later. Additionally, the resist film may be either positive or negative.

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.Thereafter, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having a wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. The pattern drawn on the resist film is a light-shielding pattern that blocks light from the outer peripheral area of the area where the pattern is formed in the phase shift film 30, a light-shielding pattern that blocks light from the central part of the phase shift film pattern, etc. Additionally, the pattern drawn on the resist film may be a pattern without a light-shielding band pattern that blocks light from the central portion of the phase shift film pattern 30a, depending on the transmittance of the phase shift film 30 with respect to the 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 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 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 is formed. A film pattern 40b is formed. The first etching mask film pattern 40a is formed of a chromium-based material containing chromium (Cr). The 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 etching solution containing ammonium cerium nitrate and perchloric acid can be mentioned.

그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리한다.Thereafter, the second resist film pattern 60 is peeled off using a resist stripper 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.In addition, in the above description, the case where the etching mask film 40 has a function of blocking the transmission of exposure light has been described, but the etching mask film 40 is simply a hard mask when etching the phase shift film 30. In the case of having only the function, in the above description, the second resist film pattern forming process and the second etching mask film pattern forming process are not performed, and the first etching mask film pattern is formed after the phase shift film pattern forming process. By peeling, 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 Embodiment 3, since the phase shift mask blank of Embodiment 1 is used, the etching time can be shortened and a phase shift film pattern with a good cross-sectional shape can be formed. Therefore, a phase shift mask capable of transferring a high-precision phase shift film pattern with high precision can be manufactured. 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 공정Manufacturing process of phase shift mask 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 process, a resist film is first formed on the phase shift film 30 of the phase shift mask blank 10 of Embodiment 2. The resist film material used is the same as that described in Embodiment 3. In addition, before forming the resist film, if necessary, you may perform surface modification treatment on the phase shift film 30 in order to improve adhesion to the phase shift film 30. As described above, after forming a resist film, a desired pattern is drawn on the resist film using laser light having a wavelength selected from the wavelength range of 350 nm to 436 nm. Thereafter, 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 process, 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). The etchant and over-etching time for etching the phase shift film pattern 30a and the phase shift film 30 are the same as those described in Embodiment 3.

그 후, 레지스트 박리액을 사용하여, 또는 애싱에 의해, 레지스트막 패턴(50)을 박리한다(도 4의 (c)).Thereafter, the resist film pattern 50 is peeled off using a resist stripper 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 is reduced. can be shortened, and a phase shift film pattern with a good cross-sectional shape can be formed. Therefore, a phase shift mask capable of transferring a high-precision phase shift film pattern with high precision can be manufactured. The phase shift mask manufactured in this way can respond to miniaturization of line and space patterns and contact holes. In addition, when manufacturing a phase shift mask using a phase shift mask blank having the phase shift film 30 whose indentation hardness derived by the nanoindentation method is 18 GPa or more and 23 GPa or less, in addition to the above-described effects, the transparent The surface roughness of the substrate 20 can be suppressed and 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 will be described. The display device uses a phase shift mask 100 manufactured using the above-described phase shift mask blank 10, or a phase shift mask 100 manufactured by the above-described manufacturing method of the phase shift mask 100. It is manufactured by performing a process 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 will be described 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 disposed to face the resist film formed on the display device substrate via the projection optical system of the exposure device.

2. 패턴 전사 공정2. Pattern transfer process

패턴 전사 공정에서는, 위상 시프트 마스크(100)에 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 process, exposure light is irradiated to the phase shift mask 100, 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 a composite light including i-line, h-line, and g-line, or monochromatic light of i-line. When composite light is used as the exposure light, the intensity of the exposure light can be increased to increase throughput, and thus the manufacturing cost of the display device can be lowered.

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 display device manufacturing method of this Embodiment 3, a high-precision display device with high resolution and fine line and space patterns and contact holes can be manufactured.

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.Furthermore, 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 pattern for transfer. Although the cases have been described, they are not limited to these. 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 blank and method of manufacturing the same

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

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 placed on a tray (not shown) with its main surface facing downward and loaded into the chamber of an in-line 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, first, with the sputtering gas pressure in the first chamber set to 1.6 Pa, argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas are used. And, an inert gas consisting of helium (He) gas (Ar: 18 sccm, N 2 : 13 sccm, He: 50 sccm) was introduced. Then, a sputter power of 7.6 kW is applied to the first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and molybdenum and silicon are deposited on the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering. A nitride of molybdenum silicide containing nitrogen was deposited. Then, a phase shift film 30 with a film thickness of 150 nm was formed.

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 introduced into the second chamber, and a mixed gas of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas (Ar: 65 sccm, N) is introduced into the second chamber. 2 : 15sccm) was introduced. Then, a sputter 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 (30 sccm) of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 4.9%) gas is introduced, and 8.5 sccm is added to the third sputter target made of chromium. A sputter 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, with the fourth chamber at a predetermined vacuum level, a mixture of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 5.5%) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ) gas are mixed. Gas (Ar+CH 4 : 30 sccm, N 2 : 8 sccm, O 2 : 3 sccm) is introduced, a sputter power of 2.0 kW is applied to the fourth sputter target made of chromium, and chromium and carbon are deposited on CrC by reactive sputtering. and chromium carbide oxynitride (CrCON) containing oxygen and nitrogen was formed (film thickness 30 nm). As described above, an etching mask film 40 having a stacked 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.Transmittance and phase difference were measured on the surface of the phase shift film 30 (phase shift film 30) of the obtained phase shift mask blank 10 using MPM-100 manufactured by Lasertech. To measure the transmittance and phase difference of the phase shift film 30, a substrate (dummy substrate) with a phase shift film in which the phase shift film 30 is deposited on the main surface of a synthetic quartz glass substrate manufactured 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 a substrate (dummy substrate) equipped 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.Additionally, the obtained phase shift mask blank 10 was subjected to compositional analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

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 depth direction composition analysis results of the phase shift mask blank 10 by Except for the composition gradient region at the interface between the shift film 30 and the etching mask film 40, the content of each constituent element in the depth direction is almost constant, with Mo being 8 at%, Si being 40 at%, and N This was 48 atomic%, and O was 4 atomic%. Additionally, 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. Additionally, the total content of light elements oxygen and nitrogen was 52 atomic%, within the range of 50 atomic% to 65 atomic%. In addition, the reason why oxygen is contained in the phase shift film 30 is thought to be that the sputtering gas pressure was high at 0.8 Pa or more and a trace amount of oxygen was 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.In addition, the indentation hardness of the obtained phase shift film 30 was measured (the measurement method will be described later), and the indentation hardness satisfied 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, cross-sectional SEM (scanning electron microscopy) observation was performed at a magnification of 80,000 at the center position of the transfer pattern formation area of the obtained phase shift mask blank 10, and as a result, the phase shift film 30 had a columnar structure. It has been confirmed that it has. 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 toward the film thickness direction of the phase shift film 30. It was confirmed that the columnar particle structure of the phase shift film 30 was such that the columnar particles in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar particles in the film thickness direction was also uneven. Additionally, it was confirmed that the small portion of the phase shift film 30 was formed continuously in the film thickness direction. In addition, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, the area including the center of the thickness direction of the phase shift film 30 was extracted as image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally (Figure 5 (a) )). Additionally, 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) of the origin of the spatial frequency is 3136000, and that, separately from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum with a signal intensity of 66150 exists. Confirmed. This gives 66150/3136000 = 0.021 (i.e. 2.1%) for the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 had a columnar structure with 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 Fourier transform image in FIG. 5(b), the origin of the spatial frequency, that is, the center of the image in FIG. 5(b), is set as the origin (0), and the maximum corresponding to both ends of the horizontal axis of 256 pixels is When the spatial frequency is set to 1 (100%), a signal with a signal intensity of 2.1% of the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency has a columnar structure with the signal at a position 0.055, that is, 5.5% away from the origin. It was a phase shift film 30 with . In addition, the same applies to the Fourier transform images of the following 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.Additionally, in the vicinity of the film thickness center of this phase shift film 30, a plate-shaped sample 100 nm perpendicular to the film thickness direction (in-plane direction of the substrate) was collected, and dark-field planar STEM observation was performed. The dark-field planar STEM (scanning transmission electron microscope) observation results are shown in FIG. 6. As shown in Fig. 6, gray-white and gray-black mottled patterns were observed, which are believed to be between the columnar particle portions (gray-white portion) and between particles (gray-black portion). For these gray-white and gray-black areas, quantitative analysis of the elements (Mo, Si, N, O) constituting the phase shift film 30 was performed by EDX analysis (energy dispersive X-ray analysis) (not shown). not). As a result, the detection amount (count) of Si is higher than that of Mo in the gray-black portion and the gray-white portion, and the detection amount (count) of the constituent elements of the phase shift film 30 in the gray-black portion is higher than that in the gray-white portion. It was confirmed that the detected amount (count number) of the constituent elements of the phase shift film 30 in was low. In particular, the detection amount (count) of Si in the gray-black part is 600 (Counts), and the detection amount (count) of Si in the gray-white part is 400 (Counts), and the detection amount compared to other elements is 400 (Counts). The difference in (counts) was large. From these results, it was confirmed that the phase shift film 30 has a particle portion (grey-white portion) with a relatively high density and a small portion (gray-black portion) with a relatively low density. This particle portion corresponds to the columnar particles shown in Figures 5 and 7. Additionally, the overall film density of the phase shift film 30 is lower than that of the conventional phase shift film.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and method of manufacturing the same

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. A photoresist film was applied.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Afterwards, a heating/cooling process was performed to form a photoresist film with a film thickness of 520 nm.

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.After that, the photoresist film was drawn using a laser drawing device, and through a development/rinsing process, a resist film pattern with a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film.

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 etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid to form the 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 using 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 at an over-etching time of 110% in order to verticalize the cross-sectional shape and to form the required fine pattern. The just etching time in Example 1 was 0.15 times the just etching time in the comparative example described later, and the etching time could be significantly shortened.

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.After that, a photoresist film was applied using a resist coating device to cover the first etching mask film pattern 40a.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Afterwards, a heating/cooling process was performed to form a photoresist film with a film thickness of 520 nm.

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, the photoresist film is drawn using a laser drawing device, and through a development/rinsing process, a second resist film pattern 60 for forming a light-shielding zone is formed on the first etching mask film pattern 40a. 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 formation area was wet-etched with a chromium etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid. .

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.Afterwards, 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, a layered structure of the phase shift film pattern 30a with a hole diameter of 1.5 μm, the phase shift film pattern 30a, and the etching mask film pattern 40b is formed in the transfer pattern formation area. A phase shift mask 100 with a light blocking zone formed 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.The 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 composed of the top, bottom, and side surfaces of the phase shift film pattern. The angle of the cross section of the phase shift film pattern refers to the angle formed by the part where the upper surface and the side surface of the phase shift film pattern are in contact (upper side) and the part where the side surface and lower side are in contact (lower side). The cross-sectional angle of the phase shift film pattern 30a of the obtained phase shift mask was 74°, and it 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 believed that the fact that the phase shift film pattern 30a has a good cross-sectional shape by making the phase shift film 30 a columnar structure is due to the following mechanism. From the observation results 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 formed irregularly. In addition, from the observation results of the dark-field planar STEM photograph of FIG. 6 and the cross-sectional SEM photograph of FIG. 7, the phase shift film 30 has a particle portion of each column with a relatively high density and a particle portion with a relatively low density. It is formed of small parts. From these facts, when patterning the phase shift film 30 by wet etching, the etchant penetrates into small portions of the phase shift film 30, making it easy for etching to proceed in the film thickness direction, while the film thickness In the direction perpendicular to the direction (direction within the substrate surface), columnar particles are formed irregularly, and small portions in this direction are formed intermittently, so it is difficult for etching in this direction to proceed, and side etching is suppressed. , it is believed that the phase shift film pattern 30a has a good cross-sectional shape that is close to vertical. In addition, the phase shift film pattern was not observed to seep into either the interface with the etching mask film pattern or the interface with the substrate. Therefore, in exposure light containing light in the wavelength range of 300 nm to 500 nm, 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, it can be said that when the phase shift mask of Example 1 is set on the mask stage of an exposure device and exposed and transferred to a resist film on a display device, 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, the cross-sectional SEM photograph in FIG. 7 shows that, in the manufacturing process of the phase shift mask of Example 1, the phase shift film 30 was wet-etched with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. This is a cross-sectional SEM photograph after etching (110% over-etching) to form 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 the surface roughness of the transparent substrate 20 was negligible.

실시예 2.Example 2.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase shift mask blank and method of manufacturing the same

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, as in Example 1, a synthetic quartz glass substrate of size 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. 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.By the same method as Example 1, a synthetic quartz glass substrate was brought into the chamber of an in-line sputtering device. As the first sputter target, second sputter target, third sputter target, and fourth sputter target, the same sputter target material as Example 1 was used. And, with the sputtering gas pressure in the first chamber set to 1.6 Pa, an inert gas consisting of argon (Ar) gas, helium (He) gas, and nitrogen (N 2 ) gas, and nitrogen monoxide gas (NO), which is a reactive gas, are used. ) mixed gas (Ar: 18 sccm, N 2 : 15 sccm, He: 50 sccm, NO: 4 sccm) was introduced. Then, a sputter power of 7.6 kW is applied to the first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and molybdenum and silicon are deposited on the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering. Oxidized nitrides of molybdenum silicide containing oxygen and nitrogen were deposited. Then, a phase shift film 30 with a film thickness of 140 nm was formed.

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 was taken out from the chamber, and the surface of the phase shift film was washed 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.After that, the 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.Transmittance and phase difference were measured for the phase shift film of the obtained phase shift mask blank 10 (a phase shift film whose surface was cleaned with pure water) using MPM-100 manufactured by Lasertech. To measure the 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 deposited on the main surface of a synthetic quartz glass substrate manufactured 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 a substrate (dummy substrate) equipped 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.Additionally, the obtained phase shift mask blank was subjected to composition analysis in the depth direction by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

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, like 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, with Mo being 7 atom%, Si being 38 atom%, N being 45 atom%, and O being 10 atom%. Additionally, the atomic ratio of molybdenum to silicon was 1:5.4 and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. Additionally, the total content of light elements oxygen, nitrogen, and carbon was 55 atomic%, within the range of 50 atomic% to 65 atomic%.

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 at the center of the transfer pattern formation area of the obtained phase shift mask blank 10, it was confirmed that the phase shift film 30 has 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 toward the film thickness direction of the phase shift film 30. It was confirmed that the columnar particle structure of the phase shift film 30 was such that the columnar particles in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar particles in the film thickness direction was also uneven. Additionally, it was confirmed that the small portion of the phase shift film 30 was formed continuously in the film thickness direction. In addition, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, the area including the center of the thickness direction of the phase shift film 30 was extracted as image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally (Figure 8 (a) )). Additionally, Fourier transform was performed on the image data shown in Figure 8(a) (Figure 8(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) of the origin of the spatial frequency is 2406000, and that, separately from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum with a signal intensity of 39240 exists. Confirmed. This results in 39240/2406000 = 0.016 (i.e. 1.6%) for the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 had a columnar structure with 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.Additionally, for the Fourier transform image in Figure 8(b), the origin of the spatial frequency, that is, the center of the image in Figure 8(b), is set as the origin (0), and both ends of the 256 pixels on the horizontal axis are set as 1 (100%). ), a signal with a signal intensity of 1.6% of the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency is a phase shift film ( 30).

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.Additionally, as in Example 1, dark-field planar STEM observation was performed near the center of the film thickness of the phase shift film 30. As a result, it was confirmed that, similarly to Example 1, a particle portion and a small portion of each columnar phase were formed in the phase shift film 30.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and method of manufacturing the same

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.Using the phase shift mask blank manufactured as described above, 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 Example 1. Wet etching of the phase shift film 30 was performed at an over-etching time of 110% in order to verticalize the cross-sectional shape and to form a fine pattern required. The just etching time in Example 2 was 0.07 times the just etching time in the comparative example described later, and the etching time could be significantly shortened.

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.The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The cross-sectional angle of the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask was 74° and had a cross-sectional shape close to vertical. In addition, the phase shift film pattern was not observed to seep into either the interface with the etching mask film pattern or the interface with the substrate. Therefore, in exposure light containing light in the wavelength range of 300 nm to 500 nm, 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, it can be said that when the phase shift mask of Example 2 is set on the mask stage of an exposure device and exposed and transferred to a resist film on a display device, a fine pattern of less than 2.0 μm 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, the cross-sectional SEM photograph in FIG. 9 shows that in the manufacturing process of the phase shift mask of Example 2, the phase shift film 30 was wet-etched with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. This is a cross-sectional SEM photograph after etching (110% over-etching) to form 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 the surface roughness of the transparent substrate 20 was negligible.

실시예 3.Example 3.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase shift mask blank and method of manufacturing the same

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 without the 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.To manufacture the phase shift mask blank of Example 3, as in Example 1, a synthetic quartz glass substrate of size 1214 (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, first, with the sputtering gas pressure in the first chamber set to 1.4 Pa, 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 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.With respect to the phase shift film of the obtained phase shift mask blank 10, the transmittance and phase difference were measured using MPM-100 manufactured by Lasertech. To measure the 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 deposited on the main surface of a synthetic quartz glass substrate manufactured by setting it 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.The phase shift film 30 of the obtained phase shift mask blank 10 was subjected to composition analysis in the depth direction by , toward the depth direction, the content rate of each constituent element was almost constant. Additionally, 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. Additionally, the total content of light elements oxygen, nitrogen, and carbon was 52 atomic%, within the range of 50 atomic% to 65 atomic%. Additionally, the oxygen content was 0.3 atomic% and was in the range of more than 0 atomic% to 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, cross-sectional SEM observation was performed at a magnification of 80000 at the center position of the transfer pattern formation area of the obtained phase shift mask blank 10, and as a result, it was confirmed that the phase shift film 30 had a columnar structure. It has been done. 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 toward the film thickness direction of the phase shift film 30. It was confirmed that the columnar particle structure of the phase shift film 30 was such that the columnar particles in the film thickness direction were formed irregularly, and the length of the columnar particles in the film thickness direction was also uneven. Additionally, it was confirmed that the small portion of the phase shift film 30 was formed continuously in the film thickness direction. In addition, with respect to the image obtained by this cross-sectional SEM observation, the area including the center of the thickness direction of the phase shift film 30 was extracted as image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally (Figure 10 (a) )). Additionally, Fourier transform was performed on the image data shown in Figure 10(a) (Figure 10(b)). In the spatial frequency spectrum distribution obtained by Fourier transform, the signal intensity (maximum signal intensity) of the origin of the spatial frequency is 31590000, and that, separately from the maximum signal intensity, a spatial frequency spectrum with a signal intensity of 47230 exists. Confirmed. This gives 47230/3159000 = 0.015 (i.e. 1.5%) for the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 had a columnar structure with 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.Additionally, for the Fourier transform image in FIG. 10(b), the origin of the spatial frequency, that is, the center of the image in FIG. 10(b), is set as the origin (0), and both ends of the 256 pixels on the horizontal axis are set to 1 (100%). ), a signal with a signal intensity of 1.5% of the maximum signal intensity 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 a 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.Additionally, as in Example 1, dark-field planar STEM observation was performed near the center of the film thickness of the phase shift film 30. As a result, it was confirmed that, as in Example 1, each columnar particle and a small portion were formed in the phase shift film 30.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and method of manufacturing the same

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.Using the phase shift mask blank 10 manufactured as described above, 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 Example 1. Wet etching of the phase shift film 30 was performed with an over-etching time of 110% in order to verticalize the cross-sectional shape and to form a fine pattern required. The just etching time in Example 3 was 0.20 times the just etching time in the comparative example described later, and the etching time could be significantly shortened.

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.The cross section of the obtained phase shift mask was observed with a scanning electron microscope. The cross-sectional angle 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, the phase shift film pattern was not observed to seep into either the interface with the etching mask film pattern or the interface with the substrate. Therefore, in exposure light containing light in the wavelength range of 300 nm to 500 nm, 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, it can be said that when the phase shift mask of Example 3 is set on the mask stage of an exposure device and exposed and transferred to a resist film on a display device, 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, the cross-sectional SEM photograph in FIG. 11 shows that, in the manufacturing process of the phase shift mask of Example 3, the phase shift film 30 was wet-etched with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. This is a cross-sectional SEM photograph after etching (110% over-etching) to form 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 negligible. 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-described embodiment, the case where molybdenum was used as the transition metal was explained, but the same effect as described above can be obtained even in the case of other transition metals.

또한, 상술한 실시예에서는, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크 블랭크나, 표시 장치 제조용의 위상 시프트 마스크의 예를 설명하였지만, 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, in the above-described embodiments, examples of a phase shift mask blank for display device manufacturing and a phase shift mask for display device manufacturing have been described, but the present invention is not limited to this. The phase shift mask blank or phase shift mask of the present invention can also be applied to semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, printed circuit boards, etc. Additionally, 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, an example in which the size of the transparent substrate is 1214 size (1220 mm x 1400 mm x 13 mm) has been described, but it is not limited to this. In the case of a phase shift mask blank for display device manufacturing, a large-sized transparent substrate is used, and the size of the transparent substrate is 300 mm or more on one side. The size of the transparent substrate used for the phase shift mask blank for display device manufacture is, for example, 330 mm x 450 mm or more and 2280 mm x 3130 mm or less.

또한, 반도체 장치 제조용, MEMS 제조용, 프린트 기판용의 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 소형(Small Size)의 투명 기판이 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.Additionally, in the case of phase shift mask blanks for semiconductor device manufacturing, MEMS manufacturing, and printed circuit boards, small-sized 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 for the above purpose is, for example, 63.1 mm x 63.1 mm or more and 228.6 mm x 228.6 mm or less. Usually, for semiconductor manufacturing and MEMS manufacturing, size 6025 (152 mm 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 blank and method of manufacturing the same

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 of size 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.By the same method as Example 1, a synthetic quartz glass substrate was brought into the chamber of an in-line 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 sputter power of 7.6 kW is applied to the first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and molybdenum, silicon, and nitrogen are deposited on the main surface of the transparent substrate by reactive sputtering. nitride of molybdenum silicide was deposited. In this way, a phase shift film with 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.After that, an etching mask film was formed by the same method as 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 and phase difference were measured using MPM-100 manufactured by Lasertec. To measure the transmittance and phase difference of the phase shift film, a substrate with a phase shift film (dummy substrate) in which the phase shift film was deposited on the main surface of a synthetic quartz glass substrate manufactured by setting it 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) provided 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.Additionally, the obtained phase shift mask blank was subjected to compositional analysis in the depth direction using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). 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 in the depth direction was almost constant, with Mo being 8 atom%, Si being 39 atom%, N being 52 atom%, and O being 1 atom%. Additionally, the atomic ratio of molybdenum to silicon was 1:4.9 and was within the range of 1:3 or more and 1:15 or less. Additionally, the total content of light elements oxygen, nitrogen, and carbon was 53 atomic%, and was within the range of 50 atomic% to 65 atomic%.

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, cross-sectional SEM observation was performed at a magnification of 80,000 at the central position of the transfer pattern formation area of the obtained phase shift mask blank 10. As a result, no columnar structure was confirmed in the phase shift film, and ultrafine It was confirmed that it was a crystal structure or amorphous structure. For the image obtained by this cross-sectional SEM observation, the area including the center of the thickness direction of the phase shift film 30 was extracted as image data of 64 pixels vertically and 256 pixels horizontally (FIG. 12(a)). . Additionally, 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) of the origin of the spatial frequency is 2073000, no strong signal separate from the maximum intensity signal is confirmed, and a space with a signal intensity of 12600 There was just a frequency spectrum. This results in 12600/2073000 = 0.006 (i.e. 0.6%) for the maximum signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, and the phase shift film 30 has an ultrafine crystal structure that does not have a signal intensity of 1.0% or more. It was an amorphous structure.

B. 위상 시프트 마스크 및 그의 제조 방법B. Phase shift mask and method of manufacturing the same

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 in the same manner as Example 1 using the phase shift mask blank manufactured as described above. Wet etching for the phase shift film was performed with an over-etching time of 110% in order to verticalize the cross-sectional shape and to form the required fine pattern. 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, the cross-sectional SEM photograph in FIG. 13 shows that, in the manufacturing process of the phase shift mask of the comparative example, the phase shift film 30 is wet-etched with a molybdenum silicide etchant using the first etching mask film pattern 40a as a mask. This is a cross-sectional SEM photograph before over-etching (110%), forming the phase shift film pattern 30a, and peeling off the 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 white cloudy state even when seen with the naked eye. Therefore, 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 an exposure device and exposed and transferred to a resist film on a display device, it is expected that it will be 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, in order to explain embodiments of the present invention in more detail, other Examples 1 to 4 and other Comparative Examples 1 and 2 (hereinafter sometimes simply referred to as examples) will be described.

A. 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그의 제조 방법A. Phase shift mask blank and method of manufacturing the same

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, as a transparent substrate 20, a synthetic quartz glass substrate of size 1214 (1220 mm x 1400 mm) was prepared. 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.Thereafter, in each case, the synthetic quartz glass substrate was placed on a tray (not shown) with its main surface facing downward and loaded into the chamber of the in-line sputtering apparatus.

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 is added. 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 the range where the phase shift film satisfies the predetermined transmittance and phase difference, Different values were used in each example (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 to 2.4 Pa, and the sputtering gas pressure in the other Comparative Examples 1 and 2 was 0.7. It did not satisfy the range of more than Pa and less than 2.4 Pa. Then, in each example, a sputter power of 7.6 kW is applied to the first sputter target containing molybdenum and silicon (molybdenum:silicon = 1:9), and a sputtering power of 7.6 kW is applied to the main surface of the transparent substrate 20 by reactive sputtering. A nitride of molybdenum silicide containing molybdenum, silicon, and nitrogen was deposited to form a phase shift film 30. In each example, the film thickness of the phase shift film 30 was 144 nm to 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 provided with the phase shift film 30 is introduced 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 sputter 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 at 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, with the fourth chamber at a predetermined vacuum level, a mixture of argon (Ar) gas and methane (CH 4 : 5.5%) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and oxygen (O 2 ) gas are mixed. Gas was introduced, a sputter power of 2.0 kW was applied to the fourth sputter target made of chromium, and chromium carbide 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 stacked 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 example, the transmittance and phase difference were measured on the surface of the phase shift film 30 (phase shift film 30) of the obtained phase shift mask blank 10 using MPM-100 manufactured by Lasertec. To measure the transmittance and phase difference of the phase shift film 30, a substrate (dummy substrate) with a phase shift film in which the phase shift film 30 is deposited on the main surface of a synthetic quartz glass substrate manufactured by setting it on the same tray. was used. In each example, the transmittance and phase difference of the phase shift film 30 were measured by taking out a substrate (dummy substrate) provided with the phase shift film from the chamber before forming the etching mask film 40. As a result, in each case, the transmittance and phase difference both satisfied the required range (transmittance: 10 to 50% at a wavelength of 405 nm, phase difference: 160° to 200° 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.In addition, in each case, composition analysis in the depth direction was performed on the obtained phase shift mask blank 10 by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

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 example, in the depth direction composition analysis results 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 inclined region and the compositional inclined region at the interface between the phase shift film 30 and the etching mask film 40, the content of each constituent element was substantially constant in the depth direction. Additionally, in each case, the atomic ratios of molybdenum and silicon were all 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 6 × 6 matrix positions (36 positions) with a pitch of 50 um at measurement positions, and a special probe equipped with a diamond indenter is installed at each position at a maximum of 0.5 µm. By pressing in mN, the change in load was measured. From the measured values obtained at each position, outliers, maximum values, and minimum values were removed, and the indentation hardness in each example was calculated (see Table 1). Additionally, by removing outliers, maximum values, and minimum values, it was confirmed that the standard deviation of the measured values became 7% or less of the measured values.

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 did 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 method of manufacturing the same

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.Afterwards, a heating/cooling process was performed to form a photoresist film with a film thickness of 520 nm.

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.After that, the photoresist film was drawn using a laser drawing device, and through a development/rinsing process, a resist film pattern with a hole pattern having a hole diameter of 1.5 μm was formed on the etching mask film.

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 case, the etching mask film was wet-etched with a chromium etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid, using the resist film pattern as a mask, to form the 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.Thereafter, in each example, using the first etching mask film pattern 40a as a mask, the phase shift film 30 is wet-etched using a molybdenum silicide etchant obtained by diluting a mixed solution of ammonium bifluoride and hydrogen peroxide with pure water. , a 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 verticalize the cross-sectional shape and to form the required fine pattern.

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 example. As shown in Table 1, the lowest etching rate in Comparative Example 1 was 1.0 nm/min, and the largest etching rate in Comparative Example 2 was 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.Thereafter, in each example, a photoresist film was applied to cover the first etching mask film pattern 40a using a resist coating device.

그 후, 가열·냉각 공정을 거쳐, 막 두께 520㎚의 포토레지스트막을 형성하였다.Afterwards, a heating/cooling process was performed to form a photoresist film with a film thickness of 520 nm.

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, the photoresist film is drawn using a laser drawing device, and through a development/rinsing process, a second resist film pattern 60 for forming a light-shielding zone is formed on the first etching mask film pattern 40a. 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 formation area was wet-etched with a chromium etching solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid. .

그 후, 제2 레지스트막 패턴(60)을 박리하였다.Afterwards, 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.In addition, in each case, washing treatment using chemical solutions (sulfuric acid solution (SPM), ammonia solution (SC1), 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, a phase shift film pattern 30a with a hole diameter of 1.5 μm, a phase shift film pattern 30a, and an etching mask film pattern ( A phase shift mask 100 with a light blocking zone formed in the layered structure of 40b) was obtained.

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 sputtering gas pressure (Pa) at the time of forming the phase shift film 30 and the etching rate (nm/nm) of the phase shift film 30 in other Examples 1 to 4 and other Comparative Examples 1 and 2. minutes), the indentation hardness (GPa) of the phase shift film 30, the presence or absence of surface roughness of the transparent substrate 20 due to wet etching, and the cleaning resistance of the phase shift film 30 are shown, 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, sputtering gas pressure, and indentation hardness in the phase shift film 30 of the phase shift mask 100 of other Examples 1 to 4 and other Comparative Examples 1 and 2. This is a graph representing . In Figure 14, from left to right (in descending order of etching rate), Comparative Example 1, Example 4, Example 3, Example 2, Example 1, and Comparative Example 2. It shows the indentation hardness and sputtering gas pressure. As shown in FIG. 14, it was found that there was a correlation between the etching rate in the phase shift film 30 and the 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.The 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 composed of the top, bottom, and side surfaces of the phase shift film pattern. The angle of the cross section of the phase shift film pattern refers to the angle formed by the part where the upper surface and the side surface of the phase shift film pattern are in contact (upper side) and the part where the side surface and the lower side are in contact (lower side). As a result, the cross-sectional shape of the phase shift film pattern 30a of the phase shift masks of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 is in the range of 65° to 75°, and all have cross-sections that can sufficiently exhibit the phase shift effect. It had a shape. In other Examples 1 to 4, the surface of the transparent substrate 20 exposed by the phase shift mask 100 was smooth, and the decrease in transmittance due to the surface roughness of the transparent substrate 20 was negligible. Therefore, in exposure light containing light in the wavelength range of 300 nm to 500 nm, 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 mask of other Examples 1 to 4 is 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.Additionally, a columnar structure was observed in all of the phase shift film patterns 30a of the phase shift mask 100 in other Examples 1 to 4.

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.In contrast, the surface of the exposed transparent substrate 20 of the phase shift mask 100 in Comparative Example 1 was rough and was in a white cloudy state even when seen with the naked eye. Therefore, 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 an exposure device and exposed and transferred to a resist film on a display device, it is expected that it will be 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.In addition, in another comparative example 2, the surface of the transparent substrate 20 exposed by the phase shift mask 100 was smooth, and the decrease in transmittance due to surface roughness of the transparent substrate 20 was negligible. However, the amount of change in transmittance and phase difference due to the chemical solutions (sulfuric acid peroxide (SPM), ammonia peroxide (SC1), and ozone water) used in cleaning the phase shift mask 100 are large, so the amount of change required for the phase shift mask 100 is large. It was determined that transmittance and 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 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 will be 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.Additionally, the columnar structure was not observed in the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask 100 in another comparative example 1. The same was true for the phase shift film pattern 30a of the phase shift mask 100 in 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 pattern
40b: second etching mask pattern
50: first resist film pattern
60: Second resist film pattern
100: Phase shift mask

Claims (13)

투명 기판 상에 패턴 형성용 박막을 갖는 포토마스크 블랭크로서,
상기 패턴 형성용 박막은, 천이 금속과 규소를 함유하고,
상기 패턴 형성용 박막은, 주상 구조를 갖고,
상기 패턴 형성용 박막의 주상 구조는, 상기 포토마스크 블랭크의 단면을 80000배의 배율로 주사 전자 현미경 관찰에 의해 얻어진 화상으로부터, 상기 패턴 형성용 박막의 두께 방향 중심부를 포함하는 영역으로서, 세로 64픽셀×가로 256픽셀의 화상 데이터를 추출하고, 또한 상기 화상 데이터를 푸리에 변환함으로써 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 분포의 화상에 있어서, 상기 공간 주파수 스펙트럼 분포의 화상의 중심을 공간 주파수의 원점으로 하고, 상기 공간 주파수 스펙트럼 분포의 화상 중에서 최대 신호 강도가 되는 상기 공간 주파수의 원점에 대응하는 신호 강도에 대해 1.0% 이상의 신호 강도를 갖는 공간 주파수 스펙트럼이 존재하는 상태인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
A photomask blank having a thin film for pattern formation on a transparent substrate,
The thin film for pattern formation contains a transition metal and silicon,
The thin film for pattern formation has a columnar structure,
The columnar structure of the thin film for pattern formation is an area including the center in the thickness direction of the thin film for pattern formation, from an image obtained by observing a cross section of the photomask blank by scanning electron microscopy at a magnification of 80,000 times, and is 64 pixels vertically. In the image of the spatial frequency spectrum distribution obtained by extracting image data of 256 pixels horizontally and performing Fourier transformation on the image data, the center of the image of the spatial frequency spectrum distribution is set as the origin of the spatial frequency, and the spatial frequency spectrum A photomask blank characterized in that a spatial frequency spectrum having a signal intensity of 1.0% or more exists with respect to the signal intensity corresponding to the origin of the spatial frequency, which is the maximum signal intensity in the image of the distribution.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막의 주상 구조는, 상기 화상 데이터 상에, 상기 원점을 0%로 하고, 상기 화상 데이터의 가로 256픽셀의 방향의 양단에 대응하는 최대 공간 주파수를 100%로 하는 가로축을 설정했을 때, 상기 1.0 % 이상의 신호 강도를 갖는 신호는 상기 공간 주파수의 원점으로부터 2.0 % 이상 떨어진 가로축 상의 위치에 존재하는 상태인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
The columnar structure of the pattern forming thin film is set on the image data, with the origin set at 0% and the horizontal axis set at 100% with the maximum spatial frequency corresponding to both ends of the 256-pixel horizontal direction of the image data. A photomask blank, characterized in that a signal having a signal intensity of 1.0% or more exists at a position on the horizontal axis that is 2.0% or more away from the origin of the spatial frequency.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막에 포함되는 상기 천이 금속과 상기 규소의 원자 비율은, 천이 금속:규소 = 1:3 이상 1:15 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
A photomask blank, characterized in that the atomic ratio of the transition metal and the silicon included in the pattern forming thin film is transition metal:silicon = 1:3 or more and 1:15 or less.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막의 주상 구조는, 막 두께 방향을 향해 연장되는 주상의 입자가 상기 투명 기판의 면 내에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
A photomask blank characterized in that the columnar structure of the thin film for pattern formation includes columnar particles extending in the film thickness direction formed over the surface of the transparent substrate.
제4항에 있어서,
상기 주상의 입자는, 상기 패턴 형성용 박막의 막 두께 방향에 대해 수직인 방향으로 불규칙하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 4,
A photomask blank, wherein the columnar particles are irregularly formed in a direction perpendicular to the film thickness direction of the pattern forming thin film.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막은, 적어도 질소 또는 산소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
A photomask blank, characterized in that the thin film for pattern formation further contains at least nitrogen or oxygen.
제1항에 있어서,
상기 천이 금속은, 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
A photomask blank, characterized in that the transition metal is molybdenum.
제1항에 있어서,
상기 패턴 형성용 박막은, 노광광의 대표 파장에 대하여 투과율이 1% 이상 80% 이하, 위상차가 160° 이상 200° 이하의 광학 특성을 구비한 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to paragraph 1,
A photomask blank, characterized in that the thin film for pattern formation is a phase shift film having optical properties of a transmittance of 1% to 80% and a phase difference of 160° to 200° for a representative wavelength of exposure light.
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 paragraph 1,
A photomask blank comprising an etching mask film having different etching selectivity with respect to the pattern forming thin film on the pattern forming thin film.
제9항에 있어서,
상기 에칭 마스크막은, 크롬을 함유하고, 규소를 포함하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
According to clause 9,
A photomask blank, characterized in that the etching mask film is made of a material that contains chromium and does not contain 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 process of preparing the photomask blank according to claim 1,
Forming a resist film on the pattern forming thin film, wet etching the pattern forming thin film using the resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming a transfer pattern on the transparent substrate. A method of manufacturing a photomask.
제9항에 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 process of preparing the photomask blank according to claim 9,
forming a resist film on the etching mask film, wet etching the etching mask film using a resist film pattern formed from the resist film as a mask, and forming an etching mask film pattern on the pattern forming thin film;
A method of manufacturing a photomask, comprising the steps of using the etching mask film pattern as a mask, wet etching the pattern forming thin film, and forming a transfer pattern on the transparent substrate.
제11항 또는 제12항에 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 11 or 12 is placed 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 of manufacturing a display device, comprising an exposure process.
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