TW201413370A - 相位偏移遮罩空白基板、相位偏移遮罩及其製造方法 - Google Patents

Abstract

提供一種適於以高量產性來製造邊緣強調型之相位偏移遮罩的相位偏移遮罩空白基板。本發明之相位偏移遮罩空白基板(MB)，係具備有：玻璃基板(S)；和被形成在玻璃基板之表面上的以Cr作為主成分之相位偏移層(11)；和將從玻璃基板起而朝向相位偏移層之方向作為上方，並被形成在相位偏移層上之以從Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、W以及Hf所選擇之至少1種的金屬作為主成分之蝕刻擋止層(12)；以及被形成在蝕刻擋止層上之以Cr作為主成分的遮光層(13)。

Description

相位偏移遮罩空白基板、相位偏移遮罩及其製造方法

本發明，係有關於相位偏移遮罩空白基板、相位偏移遮罩及其製造方法，更詳細而言，係有關於適於製造平面面板顯示器(以下，稱作「FPD」)者。

在半導體元件或FPD之製造工程中，係為了對於被形成在由矽或玻璃等所成之基板上之光阻膜而曝光、轉印細微之圖案，而使用有相位偏移遮罩。FPD用之玻璃基板，由於相較於半導體用之矽基板係為大面積，因此為了對於FPD用之基板而以充分之曝光光量來進行曝光，係使用有g線、h線以及i線之複合波長的曝光光。在使用此種曝光光的情況時，從先前技術起，係使用有邊緣強調型之相位偏移遮罩(例如，參考專利文獻1)。

然而，在上述先前技術例中，係在透明基板上成膜遮光層，並對於此遮光層進行蝕刻而圖案化，再以將作了圖案化之遮光層作覆蓋的方式來成膜相位偏移層，並對於此相位偏移層進行蝕刻而圖案化，藉由此而製造出相位偏移遮罩。若是如此這般地交互進行成膜和圖案化， 則裝置間之搬送時間和處理等待時間係會變長，而生產效率係顯著地降低。並且，係無法隔著具備特定之開口圖案的單一之遮罩來連續地對於相位偏移層和遮光層進行蝕刻，而有必要對於遮罩(光阻圖案)作2次的形成，製造工程數係變多。故而，係有著無法以高量產性來製造相位偏移遮罩之問題。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2011-13283號公報

本發明，係有鑑於上述之點，而以提供一種適於以高量產性來製造邊緣強調型之相位偏移遮罩之相位偏移遮罩空白基板、從此相位偏移遮罩空白基板所製造出之相位偏移遮罩、及其製造方法一事，作為課題。

為了解決上述課題，本發明之相位偏移遮罩空白基板，其特徵為，係具備有：透明基板；和被形成在透明基板之表面上的以Cr作為主成分之相位偏移層；和將從透明基板起而朝向相位偏移層之方向作為上方，並被形成在相位偏移層上之以從Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、 Nb、Mo、W以及Hf所選擇之至少1種的金屬作為主成分之蝕刻擋止層；以及被形成在蝕刻擋止層上之以Cr作為主成分的遮光層。另外，在本發明中，所謂以Cr作為主成分，係指藉由從Cr以及Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物以及碳氧氮化物所選擇的任意一種所構成者。

又，從上述相位偏移遮罩空白基板所製造出之本發明之相位偏移遮罩，其特徵為：隔著具有特定之開口圖案的單一之遮罩來對於前述遮光層和前述蝕刻擋止層依序進行蝕刻並形成遮光圖案和蝕刻擋止圖案，並隔著前述遮罩而對於前述相位偏移層進行蝕刻並形成相位偏移圖案，且相較於此相位偏移圖案之開口寬幅而將遮光圖案之開口寬幅設為更廣。

又，從上述相位偏移遮罩空白基板而製造出相位偏移遮罩之本發明之相位偏移遮罩之製造方法，其特徵為，係包含有：在遮光層上形成具有特定之開口圖案的單一之遮罩之工程；和隔著此所形成的遮罩來對於前述遮光層和前述蝕刻擋止層依序進行蝕刻並形成遮光圖案和蝕刻擋止圖案之工程；和隔著前述遮罩而對於前述相位偏移層進行蝕刻並形成相位偏移圖案之工程；和對於前述蝕刻擋止圖案而更進而進行蝕刻之工程。於此情況，較理想，在對於前述蝕刻擋止層之蝕刻中，係使用包含有硝酸之蝕刻液。

若依據上述構成，則若是以在相位偏移遮罩 空白基板之遮光層上而作為具有特定之開口圖案的單一之遮罩來形成光阻圖案之情況為例來作說明，則藉由隔著此光阻圖案來對於遮光層進行蝕刻，係形成特定寬幅之遮光圖案。進而，藉由隔著上述光阻圖案而對於蝕刻擋止層進行蝕刻，係形成蝕刻擋止圖案。此時，遮光圖案之側面雖係露出，但是，由於遮光圖案係藉由與蝕刻擋止圖案相異之材料所構成，因此係並不會被蝕刻，遮光圖案和蝕刻擋止圖案係成為相同之寬幅。接著，藉由隔著上述光阻圖案而對於相位偏移層進行蝕刻，係形成與蝕刻擋止圖案相同寬幅之相位偏移圖案。此時，由於藉由與相位偏移圖案相同之Cr系的材料所構成之遮光圖案亦係被蝕刻，因此相較於相位偏移圖案之寬幅，遮光圖案之開口寬幅係變得更廣。最後，藉由更進而對於蝕刻擋止圖案進行蝕刻，遮光圖案和蝕刻擋止圖案係成為相同之寬幅。藉由經過以上之工程，係能夠得到遮光圖案之開口寬幅為較相位偏移圖案之開口寬幅而更廣的邊緣強調型之相位偏移遮罩。另外，光阻圖案，只要是在相位偏移圖案之形成後，則可在任意之時機處而除去。如此這般，由於係只要隔著單一之遮罩來對於相位偏移遮罩空白基板進行圖案化，便能夠製造出相位偏移遮罩，因此，相較於先前技術例一般之交互進行成膜和圖案化的情況，係能夠有效率地進行製造，並且，由於相較於先前技術例係能夠將製造工程數減少，因此係能夠以高量產性而製造相位偏移遮罩。

在本發明中，以Cr作為主成分之相位偏移 層，係藉由上述之從Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物以及碳氧氮化物所選擇的任意一種所構成，並被設定為能夠充分地發揮相位偏移效果之膜厚。為了具備有此種能夠充分地發揮相位偏移效果之膜厚，蝕刻時間係會相對於遮光層之蝕刻時間而增長為超過1倍的時間，但是，由於各層間之附著強度係為充分高，因此，係成為能夠進行線粗度係為概略直線狀並且圖案剖面係成為概略垂直之作為光阻遮罩而為良好之圖案的形成。

又，藉由作為蝕刻擋止層而使用包含Ni之膜，係能夠將包含Cr之遮光膜以及包含Cr之相位偏移層之間的附著強度作充分地提高。因此，當藉由濕蝕刻液而對於遮光層、蝕刻擋止層以及相位偏移層進行蝕刻時，由於蝕刻液係並不會從遮光層和蝕刻擋止層之間的界面或者是蝕刻擋止層和相位偏移層間的界面而滲入，故而係能夠將所形成之遮光圖案、相位偏移圖案的CD精確度提高，並且，係能夠使膜之剖面形狀成為對於光阻遮罩而言為良好之近於垂直的形狀。

MB‧‧‧相位偏移遮罩空白基板

S‧‧‧玻璃基板(透明基板)

11‧‧‧相位偏移層

11a‧‧‧相位偏移圖案

12‧‧‧蝕刻擋止層

12a、12b‧‧‧蝕刻擋止圖案

13‧‧‧遮光層

13a、13b‧‧‧遮光圖案

[圖1]對於本發明之實施形態的相位偏移遮罩空白基板作展示之概略剖面圖。

[圖2]圖2(a)~(e)，係為用以對於從圖1中所示之相位偏移遮罩而製造出相位偏移遮罩的相位偏移遮罩之製造 方法作說明的工程圖。

參考圖1，MB係為本發明之實施形態的相位偏移遮罩空白基板。相位偏移遮罩空白基板MB，係由透明基板S、和被形成在此透明基板S上之相位偏移層11、和被形成在相位偏移層11上之蝕刻擋止層12、以及被形成在此蝕刻擋止層12上之遮光層13，所構成者。

作為透明基板S，係可使用玻璃基板。相位偏移層11以及遮光層13，係為以Cr作為主成分者，具體而言，係可藉由Cr單體、以及從Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物以及碳氧氮化物所選擇的1個，來構成之，又，亦可將從此些之中所選擇的2種以上作層積而構成之。相位偏移層11，係被形成為能夠對於300nm以上500nm以下之波長區域的任意之光(例如，波長365nm之i線)而使其產生180°之相位差的厚度(例如，90~170nm)。遮光層13，係被形成為能夠得到特定之光學特性的厚度(例如，80nm~200nm)。作為蝕刻擋止層12，係可使用以從Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、W以及Hf所選擇之至少1種的金屬作為主成分者，例如，係可使用Ni-Ti-Nb-Mo膜。此些之相位偏移層11、蝕刻擋止層12以及遮光層13，例如，係可藉由濺鍍法、電子束蒸鍍法、雷射蒸鍍法、ALD法等而進行成膜。

上述相位偏移遮罩空白基板MB，例如，係在 玻璃基板S之上，藉由使用DC濺鍍法來將以Cr作為主成分之相位偏移層11、以Ni作為主成分之蝕刻擋止層12以及以Cr作為主成分之遮光層13依序成膜，而製造出來。以下，針對從上述相位偏移遮罩空白基板MB而製造出相位偏移遮罩M的相位偏移遮罩之製造方法作說明。

如圖2(a)中所示一般，在身為上述相位偏移遮罩空白基板MB之最上層的遮光層13之上，使用光微影技術，來作為具有特定之開口的單一之遮罩而形成光阻圖案RP。接著，如同圖2(b)中所示一般，隔著此光阻圖案RP而使用第1蝕刻液來對於遮光層13進行濕蝕刻。作為第1蝕刻液，係可使用包含硝酸鈰(iv)銨之蝕刻液，例如，係以使用含有硝酸或過氯酸等之酸的硝酸鈰(iv)銨為理想。於此，由於蝕刻擋止層12係相對於第1蝕刻液而具備有高的耐性，因此係僅有遮光層13會被圖案化並形成遮光圖案13a。接著，隔著上述光阻圖案RP而使用第2蝕刻液來對於蝕刻擋止層12進行濕蝕刻。作為第2蝕刻液，係可適當使用在硝酸中而將從醋酸、過氯酸、過氧化氫水以及鹽酸所選擇之至少一種作了添加者。於此，由於遮光層13以及相位偏移層11係相對於第2蝕刻液而具備有高的耐性，因此係僅有蝕刻擋止層12會被圖案化並形成蝕刻擋止圖案12a。

接著，如同圖2(c)中所示一般，隔著上述光阻圖案RP而使用上述第1蝕刻液來對於相位偏移層11進行濕蝕刻。於此，遮光圖案13a係與相位偏移層11相同 的藉由Cr系材料所構成，而遮光圖案13a之側面係露出，因此，相位偏移層11係被作圖案化並形成相位偏移圖案11a，並且遮光圖案13a亦被作蝕刻。其結果，相較於相位偏移圖案11a之開口寬幅d1，遮光圖案13a之開口寬幅d2係變得更廣。

接著，如圖2(d)中所示一般，使用上述第2蝕刻液來對於蝕刻擋止圖案12a更進而進行濕蝕刻。藉由此，蝕刻擋止圖案12b之開口寬幅係被設為與遮光圖案13b之開口寬幅d2相同。

最後，若是將光阻圖案RP除去，則如圖2(e)中所示一般，係得到相較於相位偏移圖案11a之開口寬幅d1而遮光圖案13b(以及蝕刻擋止圖案12b)之開口寬幅d2為更廣之邊緣強調型的相位偏移遮罩M。在光阻圖案RP之除去中，由於係可使用公知之光阻剝離液，因此於此係省略詳細之說明。

另外，露出於遮光圖案13b之外側處的相位偏移圖案11a之寬幅(d2-d1)，係依據對於相位偏移層11進行濕蝕刻時之遮光圖案13a的蝕刻速度而決定。於此，此遮光圖案13a之蝕刻速度，係受到遮光層13之組成和蝕刻擋止層12與遮光層13間之界面狀態的影響。例如，當將遮光層13藉由以鉻作為主成分之層和以氧化鉻作為主成分之層的2層之膜來構成的情況時，若是將以鉻作為主成分之層的鉻成分之比例提高，則係能夠將蝕刻速度提高，另一方面，若是將鉻成分之比例降低，則係能夠將蝕 刻速度降低。作為遮光圖案13a之蝕刻量，例如，係可在200nm~1000nm之範圍內作設定。

若依據上述實施形態，則係在透明基板S上，依序層積相位偏移層11、蝕刻擋止層12以及遮光層13，而構成了相位偏移遮罩空白基板MB。藉由在此相位偏移遮罩空白基板MB之遮光層13上形成光阻圖案RP，並隔著此光阻圖案RP而對於各層進行濕蝕刻，係能夠製造邊緣強調型之相位偏移遮罩M。故而，相較於反覆進行成膜和蝕刻之先前技術例，係能夠將製造工程之數量減少，並且能夠將生產效率提高，因此，係能夠以高量產性來製造相位偏移遮罩M。

又，相位偏移層11，係藉由從Cr之氧化物、氮化物、碳化物、氮氧化物、碳氮化物以及碳氧氮化物所選擇的任意一種所構成，並具備有能夠充分地發揮相位偏移效果之膜厚。為了具備有此種能夠充分地發揮相位偏移效果之膜厚，蝕刻時間係會相對於遮光層13之蝕刻時間而增長為超過1倍的時間，但是，由於各層間之附著強度係為充分高，因此，係成為能夠進行線粗度係為概略直線狀並且圖案剖面係成為概略垂直之作為光阻遮罩而為良好之圖案的形成。

又，藉由作為蝕刻擋止層12而使用包含Ni之膜，係能夠將包含Cr之遮光層13以及包含Cr之相位偏移層11之間的附著強度作充分地提高。因此，當藉由濕蝕刻液而對於遮光層13、蝕刻擋止層12以及相位偏移 層11進行蝕刻時，由於蝕刻液係並不會從遮光層13和蝕刻擋止層12之間的界面或者是蝕刻擋止層12和相位偏移層11間的界面而滲入，故而係能夠將所形成之遮光圖案13b、相位偏移圖案11a的CD精確度提高，並且，係能夠使膜之剖面形狀成為對於光阻遮罩而言為良好之近於垂直的形狀。

為了對於上述效果作確認，係進行了以下的實驗。亦即是，在玻璃基板S上，藉由濺鍍法，而以120nm之厚度來成膜身為相位偏移層11之鉻的氧氮碳化膜，並以30nm之厚度來成膜身為蝕刻擋止層12之Ni-Ti-Nb-Mo膜，且以合計100nm之厚度來成膜身為遮光層13之藉由以鉻為主成分的層和以氧化鉻為主成分的層之2層所構成之膜，而得到了相位偏移遮罩空白基板MB。在此相位偏移遮罩空白基板MB上形成光阻圖案RP，並隔著此光阻圖案RP而使用硝酸鈰(iv)銨和過氯酸之混合蝕刻液，來對於遮光層13進行蝕刻，並形成遮光圖案13a，再進而使用硝酸和過氯酸之混合蝕刻液，來對於蝕刻擋止層12進行蝕刻，而形成了蝕刻擋止圖案12a。接著，隔著上述光阻圖案RP而使用硝酸鈰(iv)銨和過氯酸之混合蝕刻液，來對於相位偏移層11進行蝕刻，而形成相位偏移圖案11a，並且對於遮光圖案13a進行側邊蝕刻，而形成了遮光圖案13b。接著，使用硝酸和過氯酸之混合蝕刻液來對於蝕刻擋止圖案12a進行蝕刻，而形成蝕刻擋止圖案12b，再藉由將光阻圖案RP除去，而得到了邊緣強調 型之相位偏移遮罩M。使用如此這般所得到之相位偏移遮罩M，來使用g線、h線以及i線之複合波長的曝光光而進行曝光，並對於曝光後之圖案的線寬幅作測定，而求取出相對於目標線寬幅(2.5μm)之偏差，其結果，係確認到了偏差為被抑制在10%之程度。藉由此，係得知了：係能夠將能夠以高量產性而進行製造之相位偏移遮罩M，作為FPD用來使用。

另外，本發明係並不被限定於上述之實施形態。例如，在上述實施形態中，雖係針對在形成了蝕刻擋止圖案12之後再將光阻圖案RP除去的情況來作了說明，但是，只要是在相位偏移層11之蝕刻後，則係可在任意之時機處而將其除去。

MB‧‧‧相位偏移遮罩空白基板

S‧‧‧玻璃基板(透明基板)

11‧‧‧相位偏移層

12‧‧‧蝕刻擋止層

13‧‧‧遮光層

Claims (4)

1. 一種相位偏移遮罩空白基板，其特徵為，係具備有：透明基板；和被形成在透明基板之表面上的以Cr作為主成分之相位偏移層；和將從透明基板起而朝向相位偏移層之方向作為上方，並被形成在相位偏移層上之以從Ni、Co、Fe、Ti、Si、Al、Nb、Mo、W以及Hf所選擇之至少1種的金屬作為主成分之蝕刻擋止層；以及被形成在蝕刻擋止層上之以Cr作為主成分的遮光層。
2. 一種相位偏移遮罩，係為從如申請專利範圍第1項所記載之相位偏移遮罩空白基板所製造出之相位偏移遮罩，其特徵為：隔著具有特定之開口圖案的單一之遮罩來對於前述遮光層和前述蝕刻擋止層依序進行蝕刻並形成遮光圖案和蝕刻擋止圖案，並隔著前述遮罩而對於前述相位偏移層進行蝕刻並形成相位偏移圖案，且相較於此相位偏移圖案之開口寬幅而將遮光圖案之開口寬幅設為更廣。
3. 一種相位偏移遮罩之製造方法，係為從如申請專利範圍第1項所記載之相位偏移遮罩空白基板而製造出相位偏移遮罩之方法，其特徵為，係包含有：在遮光層上形成具有特定之開口圖案的單一之遮罩之 工程；和隔著此所形成的遮罩來對於前述遮光層和前述蝕刻擋止層依序進行蝕刻並形成遮光圖案和蝕刻擋止圖案之工程；和隔著前述遮罩而對於前述相位偏移層進行蝕刻並形成相位偏移圖案之工程；和對於前述蝕刻擋止圖案而更進而進行蝕刻之工程。
4. 如申請專利範圍第3項所記載之相位偏移遮罩之製造方法，其中，在前述蝕刻擋止層之蝕刻中，係使用含有硝酸之蝕刻液。