KR20120005950A - 마스크 블랭크 및 다계조 마스크 및 이들의 제조 방법 - Google Patents

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마사히로 하시모또
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제작에 이용되는 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.

Description

마스크 블랭크 및 다계조 마스크 및 이들의 제조 방법{MASK BLANK, MULTI-GRAY SCALE MASK, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 FPD(Flat Panel Display) 등의 제조에 이용되는 다계조 마스크, 이 다계조 마스크 블랭크의 제작에 이용되는 다계조 마스크 블랭크 및 이들의 제조 방법 등에 관한 것이다.
FPD 등의 제조에 이용되는 대형 마스크는 FPD 등의 대형화 등에 수반하여 대형 마스크로서 개발되고, 개발 당초에는 투광부, 차광부의 2계조를 갖는 바이너리(Binary)형 마스크가 개발되어 실용화되어 있다.
계속해서, FPD 제조 프로세스의 공정수 저감을 목적으로 하여 투광부, 반투광부, 차광부의 3계조를 갖는 다계조(멀티톤:Multi-Tone)형 마스크가 개발되어 이것도 실용화되어 있다.
다계조(Multi-Tone)형 마스크의 제작은 성막과 에칭을 교대로 행함으로써 3계조 패턴을 형성하는 방법[소위 후장착 타입(
Figure pat00001
)]과, 석영(QZ) 기판 상에 서로 에칭 선택성을 갖는 재료로 형성된 반투광막 및 차광막이 적층된 다계조(3계조) 마스크 블랭크를 이용하는 방법[소위 선장착 타입(
Figure pat00002
)]이 이용되고 있다(특허 문헌1:한국 등록 특허 공보 10-0850519호 공보).
선장착 타입의 프로세스의 경우, 성막 장치를 사용하지 않고 마스크 블랭크로부터 마스크를 제작 가능하다.
최근 한층 더한 FPD 제조 프로세스의 공정수 저감을 목적으로 한 4계조 마스크가 제안되어 있다. 4계조 마스크는, 투광부, 제1 반투광부, 제1 반투광부보다도 투과율이 낮은 제2 반투광부, 차광부의 4종류의 상이한 투과율을 갖는 부분이 1매의 마스크에 존재하는 것이다.
선장착 타입의 제조 방법의 경우, 석영 기판 상에 제1 반투광막, 제2 반투광막, 차광막이 적층된 마스크 블랭크(4계조 마스크 블랭크)를 제조할 필요가 있다. 제1 반투광막, 제2 반투광막, 차광막을 형성하는 각 재료 간에서 서로 에칭 선택성을 확보하기는 어렵다. 특히, 마스크 블랭크로부터 다계조 마스크를 제조하는 제조 프로세스에서는 웨트 에칭에 의한 에칭이 주류로 되어 있지만, 웨트 에칭에서 에칭 선택성을 확보하는 것은 더 어렵다. 또한, 크롬 이외의 금속을 포함하는 막끼리에서 에칭 선택성이 얻어지는 프로세스를 실현하기는 어렵다. 예를 들면, 탄탈을 포함하는 막과 금속과 규소를 포함하는 막(예를 들면 MoSi계 막) 사이에서 에칭 선택성을 얻기는 어렵다. 이는 탄탈을 포함하는 막의 에칭액으로서 알칼리(NaOH, KOH 등)가 사용되지만, 알칼리(NaOH, KOH 등)는 금속과 규소를 포함하는 막(예를 들면 MoSi계 막)을 침식(용해)하기 때문에, 이들 막 사이에서 침식(용해)에 수반하는 품질 저하가 생기지 않는 정도(레벨)의 에칭 선택성을 얻기는 어렵다. 또한, 에칭액으로서 알칼리(NaOH, KOH 등)를 사용하는 경우에는, 석영 기판과의 에칭 선택성이 그다지 높지는 않기 때문에, 기판 표면의 거칠기가 현저해진다고 하는 과제도 있다. 이러한 사정으로부터 탄탈 등의 금속을 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 막과 금속과 규소를 포함하는 막(예를 들면 MoSi계 막)을 서로 접하여 적층한 구성을 갖는 선장착 타입의 4계조 마스크 블랭크는 제안되어 있지 않다.
4계조 마스크의 제조 방법에 대해서는 여러 가지 방법이 제안되어 있지만, 상기 사정으로부터 후장착 타입이 대부분이다. 일본 특개 2009-258357호 공보(특허 문헌 2)에서는 기판/제1 반투광막(CrON 반투과막)/제2 반투광막(TiON 스토퍼층)/차광막(Cr 차광층/CrON 반사 방지층)의 구성의 선장착 타입의 4계조 마스크 블랭크를 개발하여 출원하였지만, 이 4계조 마스크 블랭크는 크롬 이외의 금속을 포함하는 막끼리에서 에칭 선택성이 얻어지는 프로세스를 실현하는 것이 아니라, 크롬 이외의 금속을 포함하는 막끼리를 적층한 구성의 4계조 마스크 블랭크를 제공하는 것은 아니다. 이러한 막 구성의 경우, 투광부의 바로 옆에, 제1 반투과막, 제2 반투과막, 차광막이 적층하여 이루어지는 차광부가 배치되는 마스크 패턴을 고 정밀도로 형성하기가 어렵다.
또한, FPD 등의 제조에 이용되는 대형 마스크 및 마스크 블랭크의 제조에서는 코스트의 저감과, 정밀도나 품질의 추구의 양립이 요구된다. 예를 들면, 코스트의 저감이 도모되는 방법이어도 정밀도나 품질이 희생되는 방법에서는 실제 제조에 대한 적용은 어렵다. 정밀도나 품질의 추구는 금후의 FPD용 대형 마스크 블랭크 및 마스크의 고 정밀도화 및 고 품질화를 도모하는 데 있어서 중요하다.
특허 문헌 1: 한국 등록 특허 공보 10-0850519호 공보 특허 문헌 2: 일본 특개 2009-258357호 공보
본 발명의 목적은 상기한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 상기한 과제를 극복할 수 있고, 또한 정밀도나 품질을 희생하지 않고 코스트의 저감이 도모되는 다계조 마스크 블랭크 및 다계조 마스크 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
투광성 기판 상에 제1 반투광막, 제2 반투광막, 차광막이 적층된 선장착 타입의 마스크 블랭크(4계조 마스크 블랭크)로부터 다계조 마스크를 제조하는 제조 프로세스를 실현하자고 하는 경우, 제1 반투광막, 제2 반투광막, 차광막을 형성하는 각 재료 간에서 서로 에칭 선택성을 확보하기는 어렵다고 하는 과제, 및 특히 웨트 에칭에서 에칭 선택성을 확보하기는 더 어렵다고 하는 과제가 있는데, 본 발명자는 적층하는 각 재료 및 그들의 적층의 순번 및 에천트를 고안함으로써, 상기한 과제를 극복할 수 있음을 발견하고, 또한 정밀도나 품질을 희생하지 않고 코스트의 저감이 도모되는 다계조 마스크 블랭크 및 다계조 마스크 및 이들의 제조 방법을 제공할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제작에 이용되는 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 차광막은 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 차광막은 복수층의 적층 구조이고, 상기 차광막의 적어도 상기 실리사이드계 반투광막에 접하는 층은 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크로서, 제1 반투광부는 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막으로 형성되고, 제2 반투광부는 투광성 기판측부터 상기 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막을 차례로 적층하여 형성되고, 차광부는 상기 금속계 반투광막과 상기 실리사이드계 반투광막과 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크.
(구성 7)
상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 다계조 마스크.
(구성 8)
상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 다계조 마스크.
(구성 9)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 10)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 11)
상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 구성 9 또는 10 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 12)
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 구성 9 또는 10 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 13)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 14)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 15)
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 구성 13 또는 14 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 16)
상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 제1 반투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 l5 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 17)
투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 차광부 및 제2 반투광부를 덮는 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 18)
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 구성 17에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 19)
상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 18 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
(구성 20)
상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 19 중 어느 하나에 기재된 다계조 마스크의 제조 방법.
본 발명의 마스크 블랭크에 따르면, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 구조로 함으로써 이하의 효과가 있다.
즉, 투광부, 금속계 반투광막의 패턴으로 이루어지는 제1 반투광부, 금속계 반투광막의 패턴과 실리사이드계 반투광막 패턴의 적층 구조로 이루어지는 제2 반투광부, 금속계 반투광막의 패턴과 실리사이드계 반투광막 패턴과 차광막 패턴의 적층 구조로 이루어지는 차광부를 갖는 다계조 마스크를, 마스크 제작 프로세스의 도중에 박막 성막 공정을 넣지 않고 제작할 수 있는 마스크 블랭크를 공급할 수 있다.
또한 다계조 마스크의 제작 프로세스는, ClF3 가스 등의 비여기 상태의 물질에 의한 논 플라즈마 에칭과 웨트 에칭만으로 족하기 때문에 플라즈마를 사용하는 드라이 에칭을 필요로 하지 않아 대폭적인 코스트 저감을 도모할 수 있다.
또한, 차광막과 제1 반투광부를 형성하는 금속계 반투광막이 서로 에칭 선택성을 갖는 재료로 형성할 수 있기 때문에, 투광부에 인접하여 차광부를 형성하여도 차광부의 측벽 형상을 고 정밀도로 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 4계조 마스크의 제조 공정의 일례를 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 4계조 마스크의 제조 공정의 다른 일례를 나타내는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 4계조 마스크의 제조 공정의 또 다른 일례를 나타내는 공정도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 형태를 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크 블랭크는, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제작에 이용되는 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다(구성 1에 상당).
이에 따르면, 탄탈 등의 상기 원소를 포함하는 막과 금속과 규소를 포함하는 막(예를 들면 MoSi계 막)을 서로 접하여 적층한 구성을 갖는 선장착 타입의 4계조 마스크 제작용 마스크 블랭크를 비로소 제공할 수 있다. 이 마스크 블랭크는 그 가공 프로세스를 개발함으로써 처음으로 제공 가능하게 된 것이다.
또한, 금속계 반투광막 및 실리사이드계 반투광막을 갖고, 플라즈마를 발생시켜 플라즈마를 이용하여 에칭을 행하는 장치(예를 들면, 플라즈마에 의해 가스를 이온화·래디컬화하여 에칭하는 반응성 이온 에칭 등의 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치)를 사용하지 않고 따라서 저 코스트로 가공 가능하고, 또한 정밀도나 품질을 희생시키지 않고 4계조 마스크를 제작할 수 있는 다계조 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
또한, 하기의 구체예에 나타내는 바와 같이 적층하는 각 재료 및 그들의 적층 순번과 에천트를 고안함으로써, 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등을 사용하지 않고 다계조 마스크를 제작할 수 있기 때문에, 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등을 사용하는 경우에 비하여 코스트의 저감을 도모할 수 있다.
플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등을 사용하는 경우에는 장치가 매우 대규모로 되어 매우 고가의 장치를 도입해야 한다.
에천트의 고안의 구체예에 있어서, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막의 에칭 프로세스는, 예를 들면 크롬의 에칭액(예를 들면 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 용액)을 사용하고, 금속계 반투광막 및 실리사이드계 반투광막의 연속 에칭은, 예를 들면 ClF3 가스에 의한 논 플라즈마 에칭을 사용하고, 실리사이드계 반투광막(예를 들면 MoSi계 막)만의 에칭은, 예를 들면 실리사이드계 반투광막의 에칭액(예를 들면 불화수소암모늄과 과산화수소를 포함하는 용액)을 사용한다.
에천트의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 후술하는 바와 같이 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막의 패턴을 마스크로 하여 금속계 반투광막 및 실리사이드계 반투광막을 ClF3 가스 등에 의한 논 플라즈마 에칭(비여기 상태의 물질(가스)을 이용한 에칭)에 의해 연속해서 에칭하는 공정을 갖는 점에 큰 특징이 있다.
에천트가 상이하면, 이하의 문제점이 있다.
(1) 금속계 반투광막의 에천트에 알칼리(NaOH, KOH 등)를 사용한 경우, 알칼리(NaOH, KOH 등)는 실리사이드계 반투광막(예를 들면 MoSi계 막)을 침식(용해)하기(예를 들면 MoSi계 막의 사이드 에칭이 생기기) 때문에, 이들 막의 사이에서 침식(용해)에 수반하는 품질 저하가 생기지 않는 정도(레벨)의 에칭 선택성을 얻기는 어렵다. 또한, 알칼리(NaOH, KOH 등)의 사용에 의해 석영 기판의 표면이 침식(용해)되어 석영 기판의 거칠기가 현저해지기 때문에, 투광부의 정밀도 저하의 원인으로 되어 투광부의 고 품질화의 장해가 된다.
(2) 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭만으로 4계조 마스크를 제작하기는 어렵다. 이는 예를 들면 탄탈을 주성분으로 하는 금속계 반투광막은 염소계 가스, 불소계 가스 중 어느 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭으로도 실질적으로 에칭 가능하다. 이에 대하여, 실리사이드계 반투광막도 산소나 질소의 함유량이 적은 경우, 염소계 가스, 불소계 가스 중 어느 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭으로도 실질적으로 에칭 가능하다. 이 때문에, 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭으로 투광부를 형성할 수는 있어도, 투광성 기판 상에 금속계 반투광막만을 남기는 패턴인 제1 반투광부를 금속계 반투광막에 데미지를 부여하지 않고 형성하기는 어렵다.
(3) FPD 등의 제조에 이용되는 대형 마스크는 LSI 등의 제조에 이용되는 전사용 마스크에 비하여 사이즈가 매우 크다. 플라즈마를 발생시키는 장치나 챔버 내를 플라즈마가 발생 가능한 고진공으로 하기 위한 진공화 장치 등이 대형화되기 때문에, 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등의 사용은 고 코스트로 된다.
전술한 문제점이 있으면, 금후의 FPD용 대형 마스크 블랭크 및 다계조 마스크의 고 정밀도화 및 고 품질화의 장해가 된다.
각층의 적층 순번이 상이하면, 이하의 문제점이 있다.
(1) 금속계 반투광막과 접하여, 그 상층에 크롬계 차광막을 적층하는 양태의 경우, 금속계 반투광막은 크롬의 에칭액에 의해 반투광막의 표면에 침식에 의한 데미지를 받기 쉬워 반투광막의 투과율의 제어가 어려워진다.
이에 대하여, 실리사이드계 반투광막은 그 상층의 크롬계 차광막의 에칭액에 대하여 내성이 높기 때문에 에칭 선택성을 확보할 수 있다.
(2) 실리사이드계 반투광막(예를 들면 MoSi계 막)과 접하여, 그 상층에 금속계 반투광막을 적층하는 양태의 경우, 실리사이드계 반투광막(예를 들면 MoSi계 막)은 금속계 반투광막의 에칭액(NaOH, KOH 등)에 의해 실리사이드계 반투광막의 표면에 침식에 의한 데미지를 받아 반투광막의 투과율의 제어가 어려워진다.
금속계 반투광막은 상기한 재료 중에서도 탄탈, 탄탈과 하프늄, 탄탈과 지르코늄 또는 탄탈과 하프늄과 지르코늄을 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료가 실리사이드계 반투광막의 웨트 에칭에 대한 내성의 관점에서 보다 바람직하다. 금속계 반투광막은 상기 재료 이외에서는 티탄, 바나듐, 니오븀으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료도 상기 재료보다 에칭 선택성은 약간 낮지만 충분히 적용 가능하다. 또한 텅스텐, 아연, 몰리브덴, 이트륨, 로듐, 란탄, 팔라듐, 철, 알루미늄, 게르마늄 및 주석으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료도 웨트 에칭액의 조정 등에 의해 금속계 반투광막에 적용하는 것은 가능하다. 본 발명에 있어서, 금속계 반투광막의 재료는 규소의 함유량이 30원자% 이하일 필요가 있다. 실리사이드계 반투과막을 에칭할 때에 이용하는 웨트 에칭액에 대한 에칭 내성을 확보하기 위해서이다. 보다 엄격한 패턴의 CD 정밀도가 요구되는 경우에는, 보다 높은 에칭 내성이 요구되기 때문에 규소의 함유량을 10원자% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료(규소의 함유량이 5% 이하인 것을 말하고, 성막시의 오염 등으로 함유하는 정도를 허용하고, 적극적으로는 함유시키지 않는다)이다.
상기 금속성계 반투광막은 원하는 투과율을 갖도록 그 조성이나 막 두께 등이 설정된다. 이 금속계 반투광막은 투광부의 노광광에 대한 투과율을 100%로 한 경우에 투과율 20 내지 80% 정도(바람직하게는 40 내지 60%)의 반투과성이 얻어지는 것이 바람직하다. FPD 등의 제조 프로세스에 있어서의 다계조 마스크를 이용한 피전사체(레지스트막 등)에의 패턴 전사에 이용되는 노광광은, 초고압 수은 램프를 광원으로 하는 다색 노광인 경우가 많다. 초고압 수은 램프의 광 강도가 큰 노광 파장 대역인 i선(365㎚)부터 g선(436㎚)에 걸친 파장 영역에 있어서, 상기 투과율로 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 이 파장 영역에 있어서의 투과율의 변화가 작은(파장 의존성이 작은, 편평한 분광 특성을 갖는) 것이 바람직하다(예를 들면, 5% 이하인 것이 바람직하다). 또한, 이후에 나타나는 실리사이드계 반투과막이나 차광막의 투과율이나 광학 농도에 대해서도 상기 다색 노광을 대상으로 하는 것이 바람직하고, 이들에 기대되는 광학 특성은 금속계 반투광막과 마찬가지이다.
상기 금속계 반투광막의 패터닝(에칭)은 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질(가스)에 의해 행할 수 있다.
투광성 기판인 합성 석영 유리나 소다라임 유리는 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질(가스)에 대하여 충분한 에칭 내성을 갖는다.
금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막은 웨트 에칭으로 고 정밀도의 패턴 형성할 수 있는 이점이 있다.
상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속으로서는 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 하프늄(Hf), 아연(Zn), 이트륨(Y), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 란탄(La), 팔라듐(Pd), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 탄탈(Ta)이나, 이들 원소를 포함하는 합금 또는 상기 원소나 상기 합금을 포함하는 재료 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면 금속 M 및 규소(MSi, M, Mo, Ni, W, Zr, Ti, Hf, Zn, Y, Rh, Nb, La, Pd, V, Al, Ge, Sn, Ta 등의 천이 금속), 탄화된 금속 및 규소(MSiC), 질화된 금속 및 규소(MSiN) 등을 들 수 있다.
실리사이드계 반투광막에 산소를 함유시키면 실리사이드계 반투광막을 웨트 에칭할 때에 이용하는 에칭액에 대한 에칭 레이트가 크게 저하되기 때문에 바람직하지 못하다. 실리사이드계 반투광막은 실질적으로 산소를 함유하지 않는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 여기서 실질적으로 산소를 함유하지 않는다란, 실리사이드계 반투광막 중의 산소 함유량이 5원자% 미만인 것을 말하고, 성막시의 오염 등으로 함유하는 정도를 허용하고, 적극적으로는 함유시키지 않는 것이 보다 바람직하다.
실리사이드계 반투광막은 막 중의 금속의 함유량[원자%]을 금속과 규소의 합계 함유량[원자%]으로 나눈 비율(이하, M/(M+Si) 비율이라고 한다.)을 40% 이하로 하는 것이 바람직하다. M/(M+Si) 비율이 지나치게 많으면, 실리사이드계 반투광막을 웨트 에칭할 때에 이용하는 에칭액에 대한 에칭 레이트가 저하되고, 금속계 반투광막과의 에칭 선택성이 저하된다. 특히, 상기 금속이 천이 금속이고, 또한 실리사이드계 반투광막 중에 산소나 질소가 실질적으로 함유되어 있지 않은 경우, M/(M+Si) 비율은 33% 이하이면 바람직하다. 천이 금속의 막 중에서의 안정성이 높아지기 때문이다. 또한, 실리사이드계 반투광막의 박막화의 관점으로부터 막 중의 M/(M+Si) 비율은 9% 이상인 것이 바람직하다.
상기 실리사이드계 반투광막은 금속계 반투광막과의 적층 구조에서 원하는 투과율을 갖도록 그 조성이나 막 두께 등이 설정된다. 이 실리사이드계 반투광막은 투광부의 투과율을 100%로 한 경우에 금속계 반투광막과의 적층 구조에서, 투과율 10 내지 60% 정도(바람직하게는 20 내지 40%)의 반투과성이 얻어지는 것이 바람직하다.
상기 실리사이드계 반투광막의 패터닝(에칭)은 불화수소산, 규불화수소산, 불화수소암모늄으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소 화합물과, 과산화수소, 질산, 황산으로부터 선택되는 적어도 하나의 산화제를 포함하는 에칭액을 이용한 웨트 에칭에 의해 행할 수 있다.
상기 실리사이드계 반투광막의 패터닝(에칭)은 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질(가스)에 의해 행할 수 있다.
상기 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막은 단층 구조, 복수층 구조를 포함한다.
상기 차광막은 반사 방지층을 포함하는 양태이어도 된다.
상기 차광막은 조성 경사막을 포함한다.
상기 차광막은, 투광성 기판측부터 차광층, 표면 반사 방지층을 차례로 적층한 2층 구조로 하여도 된다.
상기 차광막은 투광성 기판측부터 이면 반사 방지층, 차광층, 표면 반사 방지층을 차례로 적층한 3층 구조로 하여도 된다.
크롬을 함유하는 재료로서는 크롬 단체(Cr)가 포함된다. 또한, 크롬을 함유하는 재료로서는 크롬(Cr)에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 헬륨(He) 등의 원소를 1 이상 함유하는 재료가 포함된다.
상기 차광막을 형성하는 재료는 규소를 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 규소를 실질적으로 함유하지 않는다란, 금속계 반투광막 중의 함유량이 5% 이하인 것을 말하고, 성막시의 오염 등으로 함유하는 정도를 허용하고, 적극적으로는 함유시키지 않는 것이 보다 바람직하다. 차광막 중의 규소의 함유량이 많아지면, 비여기 상태의 불소계 화합물의 물질에 대한 에칭 내성이 저하된다. 차광막과 실리사이드계 반투광막이나 금속계 반투광막의 사이에서 비여기 상태의 불소계 화합물의 물질에 대한 에칭 선택성을 충분히 확보하기가 어려워져서 마스크 블랭크로부터 고 정밀도의 다계조 마스크를 제작하기가 어려워진다.
크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막의 에칭액으로서는 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액을 들 수 있다.
상기 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막은, 차광막과 금속계 반투광막과 실리사이드계 반투광막의 적층막에서, 노광광에 대한 충분한 광학 농도(예를 들면 OD 3.0 이상)를 갖도록 그 조성이나 막 두께 등이 설정된다.
금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 2에 상당).
금속계 반투광막은 탄탈로 이루어지는 재료, 탄탈을 포함하는 재료, 탄탈과 질소를 포함하는 재료, 탄탈과 산소를 포함하는 재료(모두 규소를 실질적으로 함유하지 않는다) 등으로 구성할 수 있다.
금속계 반투광막을 구성하는 재료로서는, 구체적으로는 탄탈 단체(Ta), 탄탈 질화물(TaN), 탄탈 산화물(TaO), 탄탈 산질화물(TaNO), 탄탈과 붕소를 포함하는 재료(TaB, TaBN, TaBO, TaBON 등), 탄탈과 게르마늄을 포함하는 재료(TaGe, TaGeN, TaGeO, TaGeON 등), 탄탈과 게르마늄과 규소를 포함하는 재료(TaGeSiB, TaGeSiBN, TaGeSiBO, TaGeSiBON 등) 등을 들 수 있다.
실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것이 바람직하다(구성 3에 상당).
몰리브덴과 규소를 함유하는 반투광막(몰리브덴실리사이드계 반투광막)은 크롬의 에칭액에 대하여 내성이 높기(대부분 에칭되지 않기) 때문에, 차광막인 Cr막을 웨트 에칭하는 프로세스를 채택하는 경우에 유리하다.
또한, 몰리브덴실리사이드계 반투과막은 상기 실리사이드계 반투과막을 웨트 에칭할 때에 이용되는 에칭액에 대한 에칭 레이트가 높고, 그 바로 아래의 금속계 반투과막에 대한 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.
MoSiN 반투광막은 MoSi 반투광막에 비하여 소정의 투과율을 얻기 위한 막 두께가 상대적으로 두껍기(예를 들면 약 20 내지 35㎚) 때문에, 막 두께에 의한 투과율 조정 및 투과율 제어가 용이하다.
상기 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막은 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 4에 상당).
크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 차광막은 크롬(Cr)에 질소(N)를 단독으로 함유하는 양태(CrN) 외에, 크롬(Cr)과 질소(N)에 더하여 산소(O), 탄소(C), 수소(H) 등의 원소를 1 이상 함유하는 양태(예를 들면 CrNO, CrNC, CrNCH, CrNCHO, CrCON 등)가 포함된다.
또한, 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(예를 들면 CrN, CrCN, CrON)에서는, 웨트 에칭 레이트가 Cr에 비하여 커지기 때문에 바람직하다. 또한, CrON에 비하여 CrN에서는 막 중에 O를 포함하지 않기 때문에 웨트 에칭 레이트가 커져서 바람직하다.
차광막의 웨트 에칭 레이트가 큰 것이 바람직한 이유는, 첫째 차광막의 에칭 레이트가 빨라서 에칭 시간이 짧기 때문에, 차광막을 크롬의 에칭액으로 웨트 에칭할 때에, 그 하층의 상기 실리사이드계 반투광막의 표면에 미치는 영향을 극력 저감할 수 있어 바람직하기 때문이다. 둘째 FPD용 대형 마스크 블랭크에서는 차광막의 웨트 에칭 시간이 길어지면, 차광막 패턴의 단면 형상이 악화되고, 즉 형상 제어성이 악화되고, 결과적으로 CD 정밀도가 악화되는 원인으로 되기 때문이다. 셋째 차광막에 형성되는 패턴에는 패턴 밀도가 낮은 비교적 성긴 패턴 부분과 비교적 높은 치밀한 패턴 부분이 있는데, 에칭 레이트가 느려지면, 양쪽 패턴 부분 간의 에칭 종료까지의 시간차가 커져서 차광막 패턴의 면 내 CD 균일성이 저하되는 원인으로 되기 때문이다.
상기 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막은 복수층의 적층 구조이고, 상기 차광막의 적어도 실리사이드계 반투광막에 접하는 층은 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 5에 상당).
이러한 구성에 의하면, 상기 차광막의 적어도 상기 실리사이드계 반투광막에 접하는 층의 에칭 레이트가 빠르다. 웨트 에칭의 경우, 등방성의 경향이 강해서 에칭으로 제거되는 스페이스 패턴의 중앙측이 먼저 에칭이 종료(하층의 실리사이드계 반투광막이 노출됨)하고, 패턴 엣지 부분이 늦게 종료하여 스페이스 패턴 전체의 에칭이 종료하는 경우가 많다. 이 경우, 에칭 레이트가 빠르면, 실리사이드계 반투광막의 표면이 차광막의 웨트 에칭에 이용하는 에칭액에 노출되는 시간이 보다 짧아진다. 이에 의해, 차광막의 웨트 에칭에 의해 실리사이드계 반투광막의 표면에 미치는 영향을 보다 작게 할 수 있다.
또한 이러한 구성에 의하면, 상기 차광막과 상기 실리사이드계 반투광막의 밀착성이 향상되므로 바람직하다.
복수층 구조의 경우, 각층의 조성이 각층마다 상이한 적층막 구조나 막 두께 방향으로 연속적으로 조성이 변화한 막 구조로 할 수 있다.
다층 구조의 차광막은, 예를 들면 투광성 기판측부터 질화크롬막(이면 반사 방지막), 탄화크롬막(차광층), 질화산화크롬막(표면 반사 방지막)의 재료로 구성할 수 있다.
상기 차광막은 복수층의 적층 구조이고, 각층이 크롬과 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 복수층 구조로 할 수 있다.
복수층 구조의 경우, 각층이 크롬과 질소를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 혹은 차광막의 막 두께 방향의 전역 또는 대략 전역에 크롬 및 질소가 포함됨으로써, 복수층 구조의 차광막을 크롬의 에칭액으로 웨트 에칭할 때에 차광막의 에칭 레이트가 상대적으로 빨라서 에칭 시간이 짧기 때문에, 그 하층의 상기 실리사이드계 반투광막에 미치는 영향을 극력 억제할 수 있다.
또한, 차광막 자체 또는 차광막의 일부를 구성하는 층이 크롬산화막계의 막(예를 들면 CrO막 등)이면, 막 내에 O를 포함하기 때문에(막 내의 O가 많기 때문에) 웨트 에칭 레이트가 Cr에 비하여 작아진다.
크롬과 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 차광막은, 크롬의 에칭액에 대한 웨트 에칭 레이트가 크롬 단체(Cr)의 웨트 에칭 레이트에 대하여 1.3배 내지 2배 정도 웨트 에칭 레이트가 빨라지도록 크롬에 질소를 함유시킨 막인 것이 바람직하다.
또한, 크롬의 에칭액에 대한 에칭 속도가 2 내지 3.5㎚/초의 범위 내로 되도록 크롬에 질소를 함유시킨 막인 것이 바람직하다.
크롬과 질소를 포함하는 재료로 이루어지는 차광막에 있어서의 질소의 함유량은 15 내지 60원자%의 범위가 적절하다. 질소의 함유량이 15원자% 미만이면, 웨트 에칭 속도를 높이는 효과가 얻어지기 어렵다. 한편, 질소의 함유량이 60원자%을 초과하면, 초고압 수은등으로부터 방사되는 i선부터 g선에 걸친 파장 대역에 있어서의 흡수 계수가 작아지기 때문에, 원하는 광학 농도를 얻기 위해서 막 두께를 두껍게 할 필요가 생겨 바람직하지 못하다.
기판으로서는 합성 석영, 소다라임 유리, 무알카리 유리 등의 노광광에 대하여 투광성이 있는 기판을 들 수 있다.
FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 다계조 마스크로서는, LCD(액정 디스플레이), 플라즈마 디스플레이, 유기 EL(일렉트로루미네센스) 디스플레이 등의 FPD 디바이스를 제조하기 위한 마스크 블랭크 및 다계조 마스크를 들 수 있다.
여기서, LCD 제조용 마스크에는 LCD의 제조에 필요한 모든 마스크가 포함되고, 예를 들면 TFT(박막 트랜지스터), 특히 TFT 채널부나 컨택트 홀부, 저온 폴리실리콘 TFT, ITO 등의 전극, 컬러 필터, 반사판(블랙 매트릭스) 등을 형성하기 위한 마스크가 포함된다. 다른 표시 디바이스 제조용 마스크에는 유기 EL(일렉트로루미네센스) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등의 제조에 필요한 모든 마스크가 포함된다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 다계조 마스크의 제조 방법은, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 9에 상당).
구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법은 마스크 블랭크를 준비하는 공정을 갖는다. 이 마스크 블랭크에 대해서는 상기 구성 1 내지 5에 상당하는 부분에서 설명하였기 때문에 여기에서의 설명을 생략한다.
상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 연속해서 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정에 큰 특징이 있다. 또한, 이 공정에 관계되는 적층하는 각 재료 및 그들의 적층 순번 및 에천트에 관한 고안에 종래 기술에는 없는 큰 특징이 있다.
상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정 및 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은 각각 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등을 사용하여 에칭하는 것도 가능하고, 이 경우 웨트 에칭하는 경우에 비하여 정밀도나 품질의 저하는 일어나지 않는다. 그러나, 이들 공정에서 플라즈마를 이용하는 드라이 에칭 장치 등을 사용하는 경우에서는 이들 공정에서 웨트 에칭을 사용하는 경우에 비하여 코스트가 높아진다. 또한, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정에서는, 상기에 나타낸 바와 같이 그 하층의 금속계 반투광막과의 사이에서 에칭 선택성을 확보하기가 어려워 드라이 에칭의 적용은 어렵다.
상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제1 레지스트 패턴(40a)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하고, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(30)을 웨트 에칭함으로써, 차광막(30)에 투광부의 패턴(30a)(투광부를 형성하기 위한 차광막 패턴(30a))을 형성할 수 있다(도 1(2) 참조). 또한, 이 공정은 드라이 에칭으로 행할 수도 있다.
상기 공정에 이어서 상기 차광막(30)에 형성된 투광부의 패턴(30a)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막(20) 및 상기 금속계 반투광막(10)을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴(20a, 10a)을 형성한다(도 1(3) 참조).
여기서 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질로서는 ClF3, BrF3, BrF5, BrF7, IF3, IF5, XeF2, XeF4, XeF6, XeOF2, XeOF4, XeO2F2, XeO3F2, XeO2F4 등이 예시된다.
이들 비여기 상태의 물질은 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막의 에칭 속도가 크다.
이들 비여기 상태의 물질은 석영 기판의 에칭 속도가 작아 석영 기판의 침식은 적다.
이들 비여기 상태의 물질은 상온 내지 200℃ 정도에서는 크롬의 에칭 속도가 매우 작아 크롬계 차광막의 침식은 매우 적다.
이들 비여기 상태의 물질은 상온 내지 200℃ 정도의 온도 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 차광부(5) 및 투광부(2)를 패턴 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제2 레지스트 패턴(41a, 41b)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하여 차광막 패턴(30a)을 웨트 에칭함으로써, 차광막(30)에 차광부의 패턴(30b)을 형성할 수 있다(도 1(4) 참조). 또한, 이 공정은 드라이 에칭으로 행할 수도 있다.
상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 제1 반투광부(3)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제3 레지스트 패턴(42a, 42b)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막의 에칭액을 이용하여 상기 실리사이드계 반투광막 패턴(20a)을 웨트 에칭함으로써, 상기 실리사이드계 반투광막(20)에 제2 반투광부의 패턴(20b)을 형성할 수 있다(도 1(5) 참조).
상기 구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법에서는, 최초의 공정에서 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정을 실시하여 먼저 차광부를 형성할 수 있다.
이 경우에는 상기 공정에 이어서 4계조 마스크의 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따른 다계조 마스크의 제조 방법은, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 10에 상당).
구성 10에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법은, 마스크 블랭크를 준비하는 공정을 갖는다. 이 마스크 블랭크에 대해서는 상기 구성 1 내지 5에 상당하는 부분에서 설명하였기 때문에 설명을 생략한다.
상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정은 4계조 마스크의 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제1 레지스트 패턴(40a)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하여 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(30)을 웨트 에칭함으로써, 차광막(30)에 투광부의 패턴(30a)을 형성할 수 있다(도 1(2) 참조). 또한, 이 공정은 드라이 에칭으로 행할 수도 있다. 여기까지의 공정은 상기 구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과 마찬가지이다.
상기 공정에 이어서 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴(30a)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막의 에칭액을 이용하여 상기 실리사이드계 반투광막(20)을 웨트 에칭함으로써, 상기 금속과 규소를 함유하는 상기 실리사이드계 반투광막(20)에 투광부의 패턴(20a)을 형성할 수 있다(도 1(3) 참조).
상기 공정에 이어서 상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴(30a)을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막(10)을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴(10a)을 형성할 수 있다(도 1(3) 참조).
그 이후의 공정은 구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 다계조 마스크의 제조 방법은, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 13에 상당).
구성 13에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법은 마스크 블랭크를 준비하는 공정을 갖는다(도 2(1) 참조). 이 마스크 블랭크에 대해서는 상기 구성 1 내지 5에 상당하는 부분에서 설명하였기 때문에 여기에서의 설명을 생략한다.
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 차광부(5)를 패턴 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제1 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하여 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(30)을 웨트 에칭함으로써, 차광막(30)에 차광부의 패턴(30b)을 형성할 수 있다(도 2(2) 참조). 또한, 이 공정은 드라이 에칭으로 행할 수도 있다.
상기 공정에 이어서 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제2 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막(20) 및 상기 금속계 반투광막(10)을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴(20a, 10a)을 형성한다(도 2(3) 참조).
상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 제1 반투광부(3)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제3 레지스트 패턴(52a, 52b)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막의 에칭액을 이용하여 상기 실리사이드계 반투광막 패턴(20a)을 웨트 에칭함으로써, 상기 실리사이드계 반투광막(20)에 제2 반투광부의 패턴(20b)을 형성할 수 있다(도 2(4) 참조). 그 밖의 각 공정의 조건등에 대해서는 구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과 마찬가지이기 때문에 여기에서의 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 다계조 마스크의 제조 방법은, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 14에 상당).
구성 14에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법에서는, 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제2 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막의 에칭액을 이용하여 상기 실리사이드계 반투광막(20)을 웨트 에칭함으로써 상기 금속과 규소를 함유하는 상기 실리사이드계 반투광막(20)에 투광부의 패턴(20a)을 형성하는 점이, 구성 13에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과는 상이하다. 그 이후의 공정이나 각 공정의 조건 등에 대해서는 구성 14에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법은 구성 13에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 다계조 마스크의 제조 방법은, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서, 투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과, 차광부 및 제2 반투광부를 덮는 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정과, 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 17에 상당).
구성 17에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법은 마스크 블랭크를 준비하는 공정을 갖는다(도 3(1) 참조). 이 마스크 블랭크에 대해서는 상기 구성 1 내지 5에 상당하는 부분에서 설명하였기 때문에 여기에서의 설명을 생략한다.
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 예를 들면 4계조 마스크의 차광부(5)를 패턴 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제1 레지스트 패턴(60a)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하여 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(30)을 웨트 에칭함으로써 차광막(30)에 차광부의 패턴(30b)을 형성할 수 있다(도 3(2) 참조). 또한, 이 공정은 드라이 에칭으로 행할 수도 있다.
상기 공정에 이어서 차광부(5) 및 제2 반투광부(4)를 덮는 형상(제1 반투광부(3) 및 투광부(2)가 노출되는 형상)으로 형성된 제2 레지스트 패턴(61a)을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막의 에칭액을 이용하여 상기 실리사이드계 반투광막(20)을 웨트 에칭함으로써, 상기 금속과 규소를 함유하는 상기 실리사이드계 반투광막(20)에 제2 반투광부의 패턴(20b)을 형성한다(도 3(3) 참조).
또한, 상기 공정에 이어서 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성되는 제2 레지스트 패턴(62a)을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막(10)을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴(10a)을 형성한다(도 3(4) 참조). 그 밖의 각 공정의 조건 등에 대해서는 구성 9에 상당하는 다계조 마스크의 제조 방법과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것이 바람직하다(구성 11에 상당).
웨트 에칭의 채택에 의해 코스트의 저감을 도모하기 위해서이다.
상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것이 바람직하다(구성 12, 구성 15, 구성 18에 상당).
웨트 에칭의 채택에 의해 코스트의 저감을 도모하기 위해서이다.
상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 제1 반투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것이 바람직하다(구성 16에 상당).
웨트 에칭의 채택에 의해 코스트의 저감을 도모하기 위해서이다.
에칭액에 의한 에칭 공정은 분사, 스프레이, 침지 등 에칭액에 접촉시키는 공정이 포함된다.
금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 19에 상당). 그 이유는 상기 구성 2에 상당하는 부분과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
또한, 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것이 바람직하다(구성 20에 상당). 그 이유는 상기 구성 3에 상당하는 부분과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 다계조 마스크는, 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크로서, 제1 반투광부는 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막으로 형성되고, 제2 반투광부는 투광성 기판측부터 상기 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막을 차례로 적층하여 형성되고, 차광부는 상기 금속계 반투광막과 상기 실리사이드계 반투광막과 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다(구성 6에 상당).
구성 6에 상당하는 다계조 마스크는 구성 1 내지 5에 상당하는 마스크 블랭크를 이용하고, 상기 다계조 마스크의 제조 방법을 이용함으로써 비로소 제조할 수 있다. 또한, 정밀도나 품질을 희생시키지 않고, 코스트의 저감이 도모되는 다계조 마스크를 제공할 수 있다.
금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다(구성 7에 상당). 그 이유는 상기 구성 2에 상당하는 부분과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
또한, 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것이 바람직하다(구성 8에 상당). 그 이유는 상기 구성 3에 상당하는 부분과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
(마스크 블랭크의 제작)
투광성 기판으로서 대형 유리 기판(합성 석영(QZ) 13㎜ 두께, 사이즈 1220㎜×l400㎜)을 이용하였다.
상기 투광성 기판(1) 상에 대형 스퍼터링 장치를 사용하여 금속계 반투광막(10)의 성막을 행하였다. 구체적으로는 Ta 타깃을 이용하고, 아르곤(Ar) 가스를 스퍼터링 가스로 하여 i선(365㎚)의 파장에 있어서 투과율이 60%로 되도록 탄탈(Ta)로 이루어지는 박막을 막 두께 3㎚로 형성하였다(도 1(1)).
다음으로, 상기 금속계 반투광막(10) 상에 실리사이드계 반투광막(20)의 성막을 행하였다. 구체적으로는 MoSi4 타깃(Mo:20원자%, Si:80원자%)을 이용하고, 아르곤(Ar) 가스를 스퍼터링 가스로 하여 i선(365㎚)의 파장에 있어서 투과율이 50%로 되도록, MoSi4막(막의 조성비는 Mo:20원자%, Si:80원자%)으로 이루어지는 박막을 막 두께 4㎚로 형성하였다(도 1(1)). 금속계 반투광막(10)과 실리사이드계 반투광막(20)의 적층 구조, 즉 제2 반투광부의 i선(365㎚)의 파장에 있어서의 투과율은 30%가 된다.
다음으로, 상기 실리사이드계 반투광막(20) 상에 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 크롬계 차광막(30)의 성막을 행하였다. 구체적으로는 Cr 타깃을 이용하고, 우선 Ar과 N2 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrN막을 15㎚, 이어서 Ar과 CH4 가스와 N2 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrCN막을 65㎚, 이어서 Ar과 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하여 CrON막을 25㎚, 연속 성막하여 차광막을 형성하였다. 또한, 각막은 각각 조성 경사막이었다.
이상의 공정에 의해, QZ 기판(1) 상에 Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(20), MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20), CrN계의 차광막(30)을 차례로 적층한 구성의 FPD용 대형 마스크 블랭크를 제작하였다.
(마스크의 제작)
상기에서 작성한 마스크 블랭크에 있어서의 크롬계 차광막(30) 상에 제1 레지스트막(포지티브형 레지스트막이나 네가티브형 레지스트막)(40)을 형성하고(도 1(1)), 이 레지스트막을 전자선 또는 레이저 묘화 장치를 이용하여 노광하고, 레지스트의 현상액에 의해 현상하여 제1 레지스트 패턴(40a)을 형성한다(도 1(2)). 이 제1 레지스트 패턴(40a)은 제조되는 4계조 마스크의 투광부(2)를 개구 영역으로 하는 형상으로 형성된다(도 1의 하측 도면 참조). 제1 레지스트 패턴(40a)을 형성하는 레지스트로서는, 예를 들면 노볼락계 레지스트를 이용할 수 있다.
다음으로, 제1 레지스트 패턴(40a)을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료의 에칭액을 이용하여 크롬계 차광막(30)을 웨트 에칭한다(도 1(2)). 이 에칭에 의해 차광막(30)에 차광막 패턴(30a)(즉 투광부를 형성하기 위한 투광부의 패턴(30a))이 형성된다.
그 후, 이 차광막 패턴(30a) 상에 잔존한 제1 레지스트 패턴(40a)을 레지스트 박리액으로 박리한다(도 1(3)).
다음으로, 차광막 패턴(30a)이 형성된 마스크 블랭크를 ClF3 가스에 의한 논 플라즈마 에칭을 행하기 위한 챔버에 설치한다. 그리고, 챔버 내에 ClF3와 Ar의 혼합 가스(유량비 ClF3:Ar=0.2:1.8[SLM])를 도입하여 챔버 내의 기체를 상기 ClF3와 Ar의 혼합 가스로 치환함으로써, MoSi계의 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20) 및 Ta계의 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(10)을 연속해서 논 플라즈마 에칭하여 MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막 패턴(20a) 및 Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막 패턴(10a)을 형성한다(도 1(3)). 이 때의 가스 압력은 488 내지 502Torr, 온도는 110 내지 120℃로 조절하여 행하였다.
다음으로, 차광막 패턴(30a)을 구성하는 차광막(30)의 원하는 부분 이외를 제거하는 공정을 실시한다. 즉, 차광막 패턴(30a) 상 및 투광성 기판(1) 상에 제2 레지스트막(41)을 성막하고, 이 제2 레지스트막(41)을 전술한 바와 마찬가지로 노광, 현상하여 제2 레지스트 패턴(41a, 41b)을 형성한다(도 1(4)). 이 제2 레지스트 패턴(41a)은 차광부(5) 및 투광부(1)를 패턴 영역으로 하는 형상으로 형성된다. 다음으로, 제2 레지스트 패턴(4la, 41b)을 마스크로 하여 차광막 패턴(30a)을 구성하는 차광막(30)을, 크롬을 포함하는 재료의 에칭액(질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 에칭액)을 상온에서 이용하여 웨트 에칭하여 차광막 패턴(30b)(즉 차광부의 패턴(30b))이 형성된다(도 1(4)). 이 때, 투광부(1)는 제2 레지스트 패턴(41b)으로 보호된다. 그 후, 잔존하는 제2 레지스트 패턴(41a, 41b)을 레지스트 박리액으로 박리한다(도시하지 않음).
다음으로, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20)의 원하는 부분 이외를 제거하는 공정을 실시한다. 즉, 실리사이드계 반투광막 패턴(20a) 상 및 투광성 기판(1) 상에 제3 레지스트막(42)을 성막하고, 이 제3 레지스트막(42)을 전술한 바와 마찬가지로 노광, 현상하여 제3 레지스트 패턴(42a, 42b)을 형성한다 (도 1(5)). 이 제3 레지스트 패턴(42a)은 Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투과막에 의해 구성되는 제1 반투광부(3)를 형성하는 영역의 형상으로 형성된다. 다음으로, 제3 레지스트 패턴(42a, 42b)을 마스크로 하여 실리사이드계 반투광막 패턴(20a)을 구성하는 MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20)을, 몰리브덴과 규소를 포함하는 재료의 에칭액(불화수소암모늄과 과산화수소를 혼합한 수용액)을 상온에서 이용하여 웨트 에칭하여 실리사이드계 반투광막 패턴(20b)이 형성된다(도 1(5)).
그 후, 잔존하는 제3 레지스트 패턴(42a, 42b)을 레지스트 박리액으로 박리하고, 투광성 기판(1) 상에 투광부(2), Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막 패턴(10a)에 의해 구성되는 제1 반투광부(3), MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막 패턴(20b) 및 그 아래의 금속계 반투광막(10)에 의해 구성되는 제2 반투광부(4), 크롬계 차광막 패턴(30b) 및 그 아래의 실리사이드계 반투광막(20) 및 금속계 반투광막(10)에 의해 구성되는 차광부(5)를 구비하는 다계조 마스크를 제조하였다(도 1(6)).
(평가)
마스크 제작 후, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막 패턴(20b)의 표면(상면) 및 단면(측면)의 표면 상태를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 크롬계 막의 에칭액에 의한 침식이 원인으로 생각되는 데미지는 확인되지 않았다.
마스크 제작 후, Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막 패턴(10a)의 표면(상면) 및 단면(측면)의 표면 상태를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 크롬계 막의 에칭액이나 MoSi계 막의 에칭액에 의한 침식이 원인으로 생각되는 표면 거칠기는 확인되지 않았다. 또한, 다계조 마스크의 면 내에서 투광부에 인접하여 차광부가 형성되어 있는 부분에 대하여, 차광부의 측벽 형상을 전자 현미경으로 관찰한 결과, 높은 수직성으로 형성되어 있었다. 또한 차광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부의 면 내 CD 균일성도 높은 수준이었다.
(비교예 1)
실시예 1의 도 1(3)의 공정에 있어서, Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(10)의 에천트에 알칼리 용액(NaOH, KOH 등)을 사용하여 금속계 반투광막(10)을 웨트 에칭한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
마스크 제작 후, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막 패턴(20b)의 표면(상면) 및 단면(측면)의 표면 상태를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 실리사이드계 반투광막 패턴(20b)의 단면(측면)에 알칼리(NaOH, KOH 등)에 의한 침식이 원인으로 생각되는 데미지가 확인되었다.
또한, 석영 기판의 표면에 피트 형상의 오목부가 형성되어 있는 것이 확인되었다.
(비교예 2)
실시예 1의 도 1(3)의 공정에 있어서, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20) 및 Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(10)을 연속해서 불소계 가스(CHF3)의 플라즈마를 이용하여 드라이 에칭하고, 실시예 1의 도 1(5)의 공정에 있어서, 실리사이드계 반투광막(20)을 불소계 가스(SF6)의 플라즈마를 이용하여 드라이 에칭한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
마스크 제작 후, Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(10)의 제1 반투광부를 구성하는 부분의 표면을 관찰한 결과, 실리사이드계 반투광막(20)을 드라이 에칭하였을 때의 데미지가 현저하고, 면 내의 투과율 분포의 변동이 커서 다계조 마스크로서 사용할 수 없었다.
(비교예 3)
실시예 1에 있어서, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막(20)과 Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막(10)의 적층의 순번을 교체하여 ClF3 가스로 연속 에칭하는 공정을 없애고, 이들에 수반하여 에천트는 각층에 대응하는 에천트를 적당히 사용하였다. 비교예 3에서는 투광성 기판(1) 상에 실리사이드계 반투광막, 금속계 반투광막, CrN계의 차광막(30)을 이 순으로 적층한 구성의 FPD용 대형 마스크 블랭크를 사용하였다. 그 외는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
마스크 제작 후, Ta계 재료로 이루어지는 금속계 반투광막 패턴의 표면(상면) 및 단면(측면)의 표면 상태를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 금속계 반투광막 패턴의 표면(상면)에 크롬의 에칭액에 의한 침식이 원인으로 생각되는 데미지가 확인되었다. 이 데미지는 대응하는 도 1(4)의 공정에 있어서, 금속계 반투광막 패턴 상에 접하여 형성된 Cr계 차광막을 크롬의 에칭액에 의해 에칭하여 패터닝할 때에 생기는 것이 확인되었다.
또한, 마스크 제작 후, MoSi계 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막 패턴의 표면(상면) 및 단면(측면)의 표면 상태를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 실리사이드계 반투광막 패턴의 표면(상면)에 알칼리(NaOH, KOH 등)에 의한 침식이 원인으로 생각되는 데미지가 확인되었다. 이 데미지는 대응하는 도 1(5)의 공정에 있어서, 실리사이드계 반투광막 상에 접하여 형성된 금속계 반투광막을 알칼리(NaOH, KOH 등)에 의해 에칭하여 패터닝할 때에 생기는 것이 확인되었다.
1:투광성 기판
2:투광부
3:제1 반투광부
4:제2 반투광부
5:차광부
10:금속계 반투광막
20:실리사이드계 반투광막
30:차광막
40, 50, 60:제1 레지스트
40a, 50a, 60a:제1 레지스트 패턴
41:제2 레지스트
41a, 41b, 51a, 61a:제2 레지스트 패턴
42:제3 레지스트
42a, 42b, 52a, 52b, 62a:제3 레지스트 패턴

Claims (20)

  1. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제작에 이용되는 마스크 블랭크로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은 복수층의 적층 구조이고, 상기 차광막의 적어도 상기 실리사이드계 반투광막에 접하는 층은 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크로서,
    제1 반투광부는 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막으로 형성되고,
    제2 반투광부는 투광성 기판측부터 상기 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막을 차례로 적층하여 형성되고,
    차광부는 상기 금속계 반투광막과 상기 실리사이드계 반투광막과 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 다계조 마스크.
  9. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  10. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막에 형성된 투광부의 패턴을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 차광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  13. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 실리사이드계 반투광막 및 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  14. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  16. 제9항, 제10항, 제13항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정은, 제1 반투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  17. 투광성 기판 상에 투광부, 제1 반투광부, 제2 반투광부 및 차광부로 이루어지는 전사 패턴을 구비하는 다계조 마스크의 제조 방법으로서,
    투광성 기판 상에 탄탈, 하프늄 및 지르코늄으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하고, 규소의 함유량이 30원자% 이하인 재료로 이루어지는 금속계 반투광막과, 금속 및 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 실리사이드계 반투광막과, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 차광막을 차례로 적층한 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    차광부 및 제2 반투광부를 덮는 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 웨트 에칭에 의해 상기 실리사이드계 반투광막에 제2 반투광부의 패턴을 형성하는 공정과,
    투광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하여 상기 금속계 반투광막을 염소, 브롬, 요오드 및 크세논 중 어느 하나의 원소와 불소의 화합물을 포함하는 비여기 상태의 물질에 의해 에칭하여 투광부의 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 차광막에 차광부의 패턴을 형성하는 공정은, 차광막 상에 형성된 차광부의 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  19. 제9항, 제10항, 제13항, 제14항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속계 반투광막은 탄탈을 함유하고, 규소를 실질적으로 함유하지 않는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
  20. 제9항, 제10항, 제13항, 제14항 또는 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리사이드계 반투광막을 구성하는 재료에 함유하는 상기 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 다계조 마스크의 제조 방법.
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