(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、前記透明基板上に配置されたマスク層とを有し、
前記マスク層には、露光光を遮光する遮光領域と、前記露光光を透過させる透光領域と、前記露光光の位相をシフトさせる位相シフト領域とが形成されたフォトマスクであって、
前記マスク層は、
前記透明基板上に配置された半透明な位相シフト層と、
前記位相シフト層上に配置されたエッチングストッパ層と、
前記エッチングストッパ層上に配置された遮光性を有する遮光層とを有し、
前記エッチングストッパ層は、炭素を含有し燃焼可能な材料で構成され、且つ、前記遮光層をエッチングする遮光層エッチング液ではエッチングされない材料で形成され、
前記基板上で前記遮光層が残された部分で前記遮光領域が形成され、
前記基板上で前記遮光層と前記エッチングストッパ層と前記位相シフト層が除去された部分で前記透光領域が形成され、
前記基板上で前記遮光層が残され前記位相シフト層が残された部分で前記位相シフト領域が形成され、
前記遮光領域に位置する前記位相シフト層と前記エッチングストッパ層の間にはクロム薄膜から成る接着層が前記位相シフト層と前記エッチングストッパ層と密着して配置され、
前記位相シフト領域では、前記接着層が酸化された薄膜が露出されたフォトマスク。
【請求項２】
前記位相シフト層は酸化クロム膜で構成され、前記エッチングストッパ層は炭素膜で構成され、前記遮光層は金属クロム膜又は窒化クロム膜のいずれか一方で構成された請求項１記載のフォトマスク。
【請求項３】
透明基板上に半透明な位相シフト層を形成し、
前記位相シフト層上にクロム薄膜から成る接着層を形成し、
炭素を含有し燃焼可能な材料から成るエッチングストッパ層を前記接着層上に形成し、
遮光性を有し前記エッチングストッパ層をエッチングしない遮光層エッチング液でエッチングされる遮光層を前記エッチングストッパ層上に形成し、
前記遮光層エッチング液で前記遮光層を部分的にエッチング除去し、底面に前記エッチングストッパ層が露出する複数の開口を形成し、
前記開口底面に露出する前記エッチングストッパ層を酸素と化合させて除去し、前記開口底面に前記接着層を露出させると共に、前記露出した部分の前記接着層を半透明な酸化物膜にして前記開口底面に前記酸化物膜を露出させ、
一部の前記開口をレジスト膜で覆い、他の前記開口底面に位置する前記酸化物膜と前記位相シフト層とを前記位相シフト層のエッチング液でエッチング除去するフォトマスク製造方法。
【請求項４】
前記位相シフト層を酸化クロム膜で構成し、前記エッチングストッパ層を炭素膜で構成し、前記遮光層を金属クロム膜又は窒化クロム膜のいずれか一方で構成する請求項３記載のフォトマスク製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶やＰＤＰなどのＦＰＤ基板にパターンを形成する際に用いられる位相シフトフォトマスクの構成およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位相シフトフォトマスクは一般にＣｒ遮光膜をガラス基板上に成膜し、目的のパターンに露光およびエッチングすることによって作製されている。
近年パターン線幅を細くかつシャープに形成するためＣｒ遮光膜とＣｒの酸化膜や窒化膜である半透光膜(位相シフト膜)を積層した構成で、光をほとんど遮光する部分と、光を半分程度透過させる部分と、光をほとんど透過させる部分とから成るパターンをマスク上に形成するものが多くなっている。
これはガラス基板の上にまずＣｒ遮光膜をスパッタ法により成膜し、その上にレジスト塗布、レーザー照射による感光後、不要部分のレジストを除去してパターンを形成し、ウェットエッチングにより不要部分のＣｒ遮光膜を除去する。
ついでその基板上に再度Ｃｒ酸化膜や窒化膜である半透光膜をスパッタ法により成膜し、同じように不要な部分の半透光膜の部分をウェットエッチングで除去するという複雑な工程を経て製造されている。
このため各プロセスをおこなう処理装置を何度も行き来し、マスクヘのパーティクル付着の確率も高く歩留まりを劣化させる主な要因になっている。
【０００３】
一方、ガラス基板上に半透光膜と遮光膜を連続して成膜し、レジストを塗布し、まず半透光部を形成するためのレジストパターンを形成してウェットエッチングで遮光膜のみをウェットエッチングし、レジストを除去した後、透光部を形成するためのレジストパターンを形成してウェットエッチングで下層の半透光膜を除去する方法が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９５３５８号公報
【特許文献２】特開平６−９５３５８号公報
【特許文献３】特開２００７−９６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来技術の方法では、遮光膜および半透光膜はともにＣｒ系の材料であることから、最初のウェットエッチングで遮光膜と半透光膜が同時にエッチングされてしまい、半透光部を目的の場所に形成することが困難である。Ｃｒ系のエッチング液にエッチングされない半透光膜材料がいろいろ検討されているが完成には至っていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、透明基板と、前記透明基板上に配置されたマスク層とを有し、前記マスク層には、露光光を遮光する遮光領域と、前記露光光を透過させる透光領域と、前記露光光の位相をシフトさせる位相シフト領域とが形成されたフォトマスクであって、前記マスク層は、前記透明基板上に配置された半透明な位相シフト層と、前記位相シフト層上に配置されたエッチングストッパ層と、前記エッチングストッパ層上に配置された遮光性を有する遮光層とを有し、前記エッチングストッパ層は、炭素を含有し燃焼可能な材料で構成され、且つ、前記遮光層をエッチングする遮光層エッチング液ではエッチングされない材料で形成され、前記基板上で前記遮光層が残された部分で前記遮光領域が形成され、前記基板上で前記遮光層と前記エッチングストッパ層と前記位相シフト層が除去された部分で前記透光領域が形成され、前記基板上で前記遮光層が残され前記位相シフト層が残された部分で前記位相シフト領域が形成され、前記遮光領域に位置する前記位相シフト層と前記エッチングストッパ層の間にはクロム薄膜から成る接着層が前記位相シフト層と前記エッチングストッパ層と密着して配置され、前記位相シフト領域では、前記接着層が酸化された薄膜が露出されたフォトマスクである。
また、本発明は、前記位相シフト層は酸化クロム膜で構成され、前記エッチングストッパ層は炭素膜で構成され、前記遮光層は金属クロム膜又は窒化クロム膜のいずれか一方で構成されたフォトマスクである。
また、本発明は、透明基板上に半透明な位相シフト層を形成し、前記位相シフト層上にクロム薄膜から成る接着層を形成し、炭素を含有し燃焼可能な材料から成るエッチングストッパ層を前記接着層上に形成し、遮光性を有し前記エッチングストッパ層をエッチングしない遮光層エッチング液でエッチングされる遮光層を前記エッチングストッパ層上に形成し、前記遮光層エッチング液で前記遮光層を部分的にエッチング除去し、底面に前記エッチングストッパ層が露出する複数の開口を形成し、前記開口底面に露出する前記エッチングストッパ層を酸素と化合させて除去し、前記開口底面に前記接着層を露出させると共に、前記露出した部分の前記接着層を半透明な酸化物膜にして前記開口底面に前記酸化物膜を露出させ、一部の前記開口をレジスト膜で覆い、他の前記開口底面に位置する前記酸化物膜と前記位相シフト層とを前記位相シフト層のエッチング液でエッチング除去するフォトマスク製造方法である。
また、本発明は、前記位相シフト層を酸化クロム膜で構成し、前記エッチングストッパ層を炭素膜で構成し、前記遮光層を金属クロム膜又は窒化クロム膜のいずれか一方で構成するフォトマスク製造方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、基板を真空雰囲気に置いたまま、位相シフト層と接着層とエッチングストッパ層と遮光層を形成することができる。
特に各層をスパッタリング法によって形成する場合、スパッタ装置は、真空に排気したり大気圧に戻す際にチャンバー内のパーティクルを巻き上げ基板にパーティクルを付着させる主原因となるため、真空雰囲気への搬出入が１回ですむことにより大幅にパーティクルを低減でき、その結果製品の歩留まりを高く維持できる。
【０００８】
またもともとフォトマスク製作工程においてはウェットエッチングの前に基板表面の濡れ性を良くするためにデスカムと呼ばれる酸素のライトアッシングが行われているため、エッチングストッパ層を酸素プラズマで燃焼可能な炭素含有膜で構成しておくと、新規に専用のアッシング装置を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】(ａ)〜(ｄ)：本発明のフォトマスクの製造工程を説明するための図(１)
【図２】(ｅ)〜(ｇ)：本発明のフォトマスクの製造工程を説明するための図(２)
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施例１＞
ガラス基板から成る透明基板をスパッタリング装置の真空槽内に搬入し、真空槽内を真空排気しながらＡｒガスから成るスパッタリングガスとＯ2ガスから成る第一の反応性ガスを真空槽内に導入し、Ｃｒターゲットをスパッタし、反応性スパッタリング法によって、透明基板表面に膜厚２５ｎｍの酸化物膜(ここでは酸化クロム：Ｃｒ2Ｏ3膜)から成る半透明な位相シフト層１１を形成した。
次いで、真空槽内への第一の反応性ガス(Ｏ2ガス)の導入を停止し、前記スパッタリングガスによって同じＣｒターゲットをスパッタし、金属Ｃｒ膜から成る接着層１２を位相シフト層１１表面に形成した。
【００１１】
次に、真空槽内にスパッタリングガスを導入しながら同じ真空槽内のグラファイトターゲットをスパッタし、膜厚１０ｎｍの炭素薄膜から成るエッチングストッパ層１３を接着層表面に形成した。
次いで、スパッタリングガスと、Ｎ2ガスから成る第二の反応性ガスを真空槽内に導入しながらＣｒターゲットをスパッタリングし、エッチングストッパ層１３表面に膜厚８０ｎｍの窒化クロム(ＣｒＮ)膜から成る遮光層１４を形成し、図１(ａ)のフォトマスクブランクス３を得た。なお、遮光層１４は、真空槽内に第二の反応性ガスを導入せずに金属クロム膜で構成することもできる。
同図符号１０は透明基板、符号１１は位相シフト層、符号１２は接着層、符号１３はエッチングストッパ層、符号１４は遮光層である。
【００１２】
Ｃｒターゲットと炭素ターゲットは同じ真空槽内に配置すると共に、その真空槽内にスパッタリングガスと第一、第二の反応性ガスを導入できるようにしておき、位相シフト層１１、接着層１２、エッチングストッパ層１３、及び遮光層１４を同じ真空槽内で形成すると、真空雰囲気中で搬送する場合よりも一層パーティクル発生を少なくすることができる。
【００１３】
次に、図１(ｂ)に示すように、フォトマスクブランクス３の遮光層１４上にパターニングされたレジスト膜２１を配置して処理対象物４とし、遮光層１４をエッチングするがエッチングストッパ層１３をエッチングしない遮光層エッチング液(ここでは、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液)に浸漬すると、レジスト膜２１に形成された複数の開口２３の底面に露出する遮光層１４のエッチングが進行する。
炭素薄膜はこのエッチング液には溶解しないので、図１(ｃ)に示すように、レジスト膜２１の開口２３底面の遮光層１４が除去され、エッチングストッパ層１３の表面が露出したところで、エッチングは終了する。同図符号２４は、レジスト膜２１の開口２３の底面下に位置し、遮光層１４に形成された開口を示している。
【００１４】
次にこの状態の処理対象物５をアッシング装置内に搬入して真空雰囲気に置き、Ｏ2ガスを導入し、Ｏ2ガスプラズマを発生させる。
処理対象物５を２分間Ｏ2プラズマに曝すと、遮光層１４表面のレジスト膜２１と開口２３の底面に露出するエッチングストッパ層１３が燃焼し、二酸化炭素などの気体となって除去され、図１(ｄ)に示すように、遮光層の開口２４底面下のエッチングストッパ層１３の部分に、その開口２４と連通する開口２５が形成される。
エッチングストッパ層１３が除去されると酸素プラズマに曝されてしまう。
ここでは接着層１２は膜厚が１０ｎｍ以下の金属クロム薄膜であり、酸素プラズマに曝されると半透明な酸化物膜(ここでは位相シフト層と同じ膜であり酸化クロム膜である)１６に変化する。
【００１５】
次に、図２(ｅ)に示すように、遮光層１４上と一部の開口２４、２５の底面及び側面を覆うレジスト膜２２を形成し、他の開口２４、２５は酸化物膜１６表面を露出させておき、この処理対象物６を位相シフト層１１と酸化物膜１６とをエッチングする位相シフト層エッチング液(ここでは、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液)に浸漬すると、図２(ｆ)に示すように、レジスト膜２２で覆われていない開口２４、２５底面の酸化物膜１６と位相シフト層１１とがエッチング除去され、透明基板１０表面が露出する開口から成る透光領域２６が形成される。
【００１６】
次いで、レジスト膜２２を除去すると、図２(ｇ)に示すように、遮光層１４の残った部分から成る遮光領域２７と、底面に位相シフト層１１と酸化物膜１６の積層膜が位置する位相シフト領域２８とが形成され、透光領域２６と遮光領域２７と位相シフト領域２８とを有するフォトマスク８が得られる。
このフォトマスク８の表面又は裏面に照射される露光光は、透光領域２６を通過し、露光対象物に入射するが、遮光領域２７を通過できず、遮光領域２７で遮光される。
位相シフト領域２８を通過した露光光は位相がシフトされ、透光領域２６を通過した露光光と逆位相となり、干渉によりエッジの強調や像の分離が可能となる。
【００１７】
フォトマスク８の作製後、各層の膜厚を測定したところ、位相シフト層１１は２５ｎｍ、遮光層１４は８０ｎｍであり、エッチング前のフォトマスクブランクス３と同じ膜厚であった。
また、フォトマスク８上の０．３μｍ以上のパーティクル増加数は０個であった。
【００１８】
＜比較例１＞
エッチングストッパ層１３と接着層１２を形成せず、Ｏ2プラズマによる処理も行なわなかった他は同じ構造のフォトマスクブランクスを作成し、遮光層１４を残した遮光領域２７と、位相シフト層１１を残して遮光層１４を除去した位相シフト領域２８と、両方を除去した透光領域２６とを作成しようとしたところ(エッチング液は硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液)、遮光層１４(ＣｒＮ)の膜厚はエッチング前と同じ８０ｎｍであったが、位相シフト層１１(Ｃｒ2Ｏ3膜)は、遮光層１４をエッチングする際に厚み方向が全部エッチングで除去されていたため、位相シフト層１１の膜厚は０ｎｍであった。
【００１９】
＜比較例２＞
炭素薄膜に替え、膜厚１０ｎｍの金属チタン薄膜から成るエッチングストッパ層１３を形成した他は、上記実施例と同じ構造のフォトマスクブランクスを作成し、遮光領域２７と位相シフト領域２８と透光領域２６を作成しようとしたところ(エッチング液は硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液)、遮光層１４(ＣｒＮ)の膜厚はエッチング前と同じ８０ｎｍであったが、位相シフト層１１(Ｃｒ2Ｏ3膜)は１２ｎｍであり、エッチング前の膜厚の約半分になっていた。
これはＴｉ薄膜では、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液に対するエッチングストッパ層１３としての機能が十分ではなく、遮光層１４をエッチングする際に、位相シフト層１１の表面部分もエッチングされてしまったためと考えられる。
【００２０】
＜比較例３＞
スパッタリング法により、ガラスから成る透明基板上にＣｒＮ膜から成る遮光層を成膜し、真空雰囲気から取り出してパターニングしたレジスト膜を配置してエッチングし、透明基板が露出する複数の開口を形成した後レジスト膜を除去し、スパッタリング法によってＣｒ2Ｏ3膜から成る位相シフト層を形成した。
再度真空雰囲気から取り出し、パターニングしたレジスト膜を配置してエッチングし、レジスト膜を除去して開口底面に透明基板表面が露出する透光部と、開口内に位相シフト層が位置し、位相シフト層と透明基板が密着している位相シフト領域と、遮光膜が位置する遮光領域を形成したところ、各層をそれぞれ独立してエッチングを行っているため、位相シフト層の膜厚と遮光層の膜厚は、それぞれエッチング前と同じ２５ｎｍと８０ｎｍであったが、０．３μｍ以上のパーティクル増加数が１３５個で、欠陥多数のためフォトマスクとしては不良となってしまった。
【実施例】
【００２１】
＜実施例２＞
上記実施例と同じ構造のフォトマスクブランクス３のエッチングストッパ層１３を一部除去して位相シフト層１１表面を露出させる際に、Ｏ2プラズマによる燃焼に替え、２００ＷのＵＶランプにより、炭素薄膜から成るエッチングストッパ層１３を一部露出させて大気中で中でＵＶ光を１０分間照射し、エッチングストッパ層１３の露出部分を燃焼させて除去した。
他の工程は同じにしてフォトマスク８を作成したところ、位相シフト層１１(Ｃｒ2Ｏ3膜)は２５ｎｍ、遮光層１４(ＣｒＮ膜)は８０ｎｍであり、エッチング前と同じであった。またフォトマスク上の０．３μｍ以上のパーティクル増加数は０個であった。
【００２２】
なお、本発明のエッチングストッパ層１３は、炭素だけから成る炭素薄膜の他、水素と化合した炭素を含有する炭素薄膜、窒素と化合した炭素を含有する炭素薄膜、水素と窒素と化合した炭素を含む炭素薄膜も含まれる。要するに、酸素と化合して二酸化炭素やその他のガスを生成して除去される炭素薄膜であって、エッチングストッパとして機能する薄膜を含む。
【００２３】
炭素薄膜を酸素と化合させるためには、酸素プラズマやＵＶ光照射の他、加熱、オゾン照射、又は酸素ラジカル照射であってもよい。
遮光膜は、金属クロム膜、窒化クロム膜の他、クロムの炭化膜を用いることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
３……フォトマスクブランクス
８……フォトマスク
１０……透明基板
１１……位相シフト層
１２……接着層
１３……エッチングストッパ層
１４……遮光層
２２……レジスト膜
２４……開口
２６……透光領域
２７……遮光領域
２８(２４)……位相シフト領域
【図１】
0005465502.tif 000002
【図２】
0005465502.tif 000003