(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
少なくとも前記透明基板の一面側に一定厚みで形成された部分を有するＣｒを主成分とし、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層と、を有する位相シフトマスクの製造方法であって、
前記位相シフト層を多段に形成する工程と、
前記位相シフト層をエッチングして前記位相シフト層と前記透明基板とが平面視した境界部分を有するように前記位相シフト層をパターニングして位相シフトパターンを形成する工程と、を有し、
前記位相シフト層における最上層に位置する第１層は、前記第１層の下に位置しかつ前記第１層に面する第２層よりも酸素の含有量を多くさせた
ことを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
【請求項２】
前記位相シフト層のうち、前記第２層は、前記第２層と面する第３層よりも前記酸素の含有量を少なくさせたことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項３】
前記位相シフト層のうち、前記第１層は、前記第１層より下の層よりも酸素の含有量を多くさせたことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項４】
前記位相シフト層における前記第１層よりも下の層は、前記第１層に近いほど酸素の含有量を多くさせたことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記透明基板の上にＣｒを主成分とする遮光層を形成する工程を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項６】
前記位相シフト層は、少なくとも前記第１層が、前記第２層よりも窒素の含有量が少ないことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項７】
前記位相シフト層の形成工程において、成膜雰囲気ガス中におけるＣＯ２  ガスの含有量を設定することで、前記第１層の前記酸素の含有量を、前記第１層より下の層よりも多くすることを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項８】
前記位相シフト層のうち、前記第１層の反射率が１９％以下となるように、前記酸素の含有量を制御したことを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項９】
前記位相シフト層において、異なる波長の光が位相差をもつように各層の厚みが対応することを特徴とする請求項１に記載の位相シフトマスクの製造方法。
【請求項１０】
透明基板と、前記透明基板に重ねて形成され、少なくとも前記透明基板の表面に一定厚みで形成された部分を有するＣｒを主成分とし、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な多段の位相シフト層と、を有する位相シフトマスクであって、
前記位相シフト層には、前記透明基板と平面視した境界部分を有する位相シフトパターンと、
平面視した前記位相シフト層と前記透明基板との前記境界部分において、前記位相シフト層の厚みを多段に変化させた領域と、を有し、
前記位相シフト層における最上段に位置する第１層は、前記第１層の下に位置しかつ前記第１層と面する第２層よりも酸素の含有量が多い
ことを特徴とする位相シフトマスク。
【請求項１１】
前記位相シフト層の厚みが、ｇ線、ｈ線、ｉ線の少なくとも一つにおいて位相差１８０°をもつように対応することを特徴とする請求項１０に記載の位相シフトマスク。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか１項に記載の位相シフトマスクの製造方法に用いる位相シフトマスクの製造装置であって、
位相シフト層を構成する各段を個別に形成する複数の成膜室を有し、前記位相シフト層のうち、最上段の層を成膜する成膜室は、前記最上段の層より下の層を形成する成膜室よりも、成膜雰囲気ガス中におけるＣＯ２  ガスの含有量が多くなるように制御することを特徴とする位相シフトマスクの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細かつ高精度な露光パターンを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法および位相シフトマスクに関し、特にフラットパネルディスプレイの製造に用いられる技術に関する。
本願は、２０１３年４月１７日に、日本に出願された特願２０１３−０８６９８３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
半導体において、高密度実装を行うため、長い期間にかけてパターンの微細化が行われてきている。そのために、露光波長を短波長化するとともに、露光方法の改善など様々な手法が検討されてきた。
フォトマスクにおいてもパターン微細化を行うために、複合波長を用い、遮光膜パターン形成したフォトマスクから、パターン縁において光干渉を用いて、単波長を用い、より微細なパターン形成可能な位相シフトマスクが使用されるに至っている。
上記に示す、半導体用位相シフトマスクでは、特許文献１に示すようにｉ線単波長を用いたエッジ強調型の位相シフトマスクが使用されていたが、更なる微細化のために、特許文献２に示すようにＡｒＦ単波長まで露光波長を短くし、かつ、半透過型の位相シフトマスクが使用されてきている。【０００３】
一方、フラットパネルディスプレイでは、低価格化を実現するために、高いスループットにて生産を行う必要があり、露光波長もｇ線、ｈ線、ｉ線の複合波長での露光にてパターン形成が行われている。
最近、上記フラットパネルディスプレイでも高精細な画面を形成するためにパターンプロファイルがより微細化されてきており、従来より使用されてきている遮光膜をパターン化したフォトマスクではなく、特許文献３に示すようにエッジ強調型の位相シフトマスクが使用されるに至っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平０８−２７２０７１号公報
【特許文献２】日本国特開２００６−０７８９５３号公報
【特許文献３】日本国特開２００７−２７１７２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、フラットパネルディスプレイの高精細化により、配線パターンの微細化に伴って、フラットパネルディスプレイの製造に用いられるフォトマスクにも微細な線幅精度の要求が高まっている。
しかし、フォトマスクの配線における微細化技術検討、もしくは、微細パターン形成に対する露光条件、現像条件等の検討だけでは対応が非常に難しくなってきており、さらなる微細化を達成するための新しい技術が求められるようになってきている。【０００６】
上記を改善する手法として、位相シフトマスクを用い、フラットパネルの配線に転写時に、微細なパターンを形成する手法が前記に記載のように使用されるに至っているが、更に微細パターン形成するための手法が要求される状況になってきている。
上記課題に対する方法として、位相シフトマスクにおいて、透明基板上に形成した位相シフト層の表層の反射率を低減することがある。位相シフト層が最上層にある位相シフトマスクの場合、位相シフトマスクに入射する露光光全体のうち、位相シフト層の表層で反射される露光光の割合が多いと、反射によって介在波が形成されるために、微細な配線パターンを露光させることが難しくなってくる。ゆえに、位相シフト層の表層における露光光の反射率が低い位相シフトマスクが求められている。【０００７】
本発明の態様は、位相シフト層の表層における露光光の反射率が低い位相シフトマスクを形成することが可能な位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、および位相シフトマスクの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る位相シフトマスクの製造方法は、透明基板と、少なくとも前記透明基板の一面側に一定厚みで形成された部分を有するＣｒを主成分とし、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフト層とを有する位相シフトマスクの製造方法であって、前記位相シフト層を多段に形成する工程と、前記位相シフト層をエッチングして前記位相シフト層と前記透明基板とが平面視した境界部分を有するように前記位相シフト層をパターニングして位相シフトパターンを形成する工程と、を有し、少なくとも前記位相シフト層を構成する最上段の層は、それと面する下の層よりも酸素の含有量を多くさせたことを特徴とする。【０００９】
前記位相シフト層を構成する最上段の層は、それより下の層よりも酸素の含有量を多くさせたことを特徴とする。【００１０】
前記位相シフト層を構成する最上段の層よりも下の層は、最上段の層に近いほど酸素の含有量を多くさせたことを特徴とする。【００１１】
前記位相シフト層のうち、最上段と面する層は、それと面する層よりも酸素の含有量を少なくさせたことを特徴とする。【００１２】
前記透明基板上にＣｒを主成分とする遮光層を形成する工程を更に備えたことを特徴とする。【００１３】
前記位相シフト層は、少なくとも最上段の層は、それと面する下の層よりも窒素の含有量が少ないことを特徴とする。【００１４】
前記位相シフト層形成工程おいて、成膜雰囲気ガス中におけるＣＯ２ガスの含有量を設定することで、前記最上段の層の酸素の含有量を、それより下の層よりも多くすることを特徴とする。【００１５】
前記位相シフト層のうち、前記最上段の層の反射率が１９％以下となるように酸素の含有量を制御したことを特徴とする。【００１６】
前記位相シフト層において、異なる波長の光が位相差をもつように前記各層の厚みが対応することを特徴とする。【００１７】
本発明の別の態様に係る位相シフトマスクは、透明基板と、前記透明基板に重ねて形成され、少なくとも前記透明基板の表面に一定厚みで形成された部分を有するＣｒを主成分とし、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域のいずれかの光に対して１８０°の位相差をもたせることが可能な多段の位相シフト層と、を有する位相シフトマスクであって、前記位相シフト層には、前記透明基板と平面視した境界部分を有する位相シフトパターンと、平面視した前記位相シフト層と前記透明基板との前記境界部分において、前記位相シフト層の厚みを多段に変化させた領域と、を有し、
前記位相シフト層における最上段に位置する第１層は、前記第１層の下に位置しかつ前記第１層と面する第２層よりも酸素の含有量が多いことを特徴とする。
【００１８】
前記位相シフト層の厚みが、ｇ線、ｈ線、ｉ線の少なくとも一つにおいて位相差１８０°をもつように対応することを特徴とする。【００１９】
前記各項記載の位相シフトマスクの製造方法に用いる位相シフトマスクの製造装置であって、前記位相シフト層を構成する各段を個別に形成する複数の成膜室を有し、前記位相シフト層のうち、最上段の層を成膜する成膜室は、それより下の層を形成する成膜室よりも、成膜雰囲気ガス中におけるＣＯ２ガスの含有量が多くなるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の態様によれば、少なくとも位相シフト層を構成する最上段の層は、それと面する下の層よりも酸素の含有量を多くさせた。これにより、露光光の入射側となる最上段の位相シフト層は、反射率が低減される。よって、位相シフトマスクで反射される反射光を少なくし、反射光によるパターン形成精度の低下を防止して、微細かつ高精度なパターン形成を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の位相シフトマスクを示す要部拡大断面図である。
【図２】本発明の位相シフトマスクの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図４】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図５】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図６】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図７】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図８】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図９】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図１０】本発明の位相シフトマスクの形成例を示す断面図及び表である。
【図１１】本発明の位相シフトマスクの製造装置を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の位相シフトマスクの効果を検証したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照しながら、本発明の実施形態及び実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【００２３】
（位相シフトマスク）
図１は、本実施形態の位相シフトマスクを示す要部拡大断面図である。
本実施形態の位相シフトマスク１０は、ガラス基板（透明基板）１１と、このガラス基板１１の一面１１ａ側に形成された位相シフト層１２とを備えている。位相シフト層１２は、３００〜５００ｎｍの領域にて１８０°の位相差をもたせることが可能な位相シフトパターン１２ｐを有するものとされ、例えばＦＰＤ用ガラス基板に対するパターニング用マスクとして構成される。後述するように、当該マスクを用いたガラス基板のパターニングには、露光光にｉ線、ｈ線及びｇ線の複合波長が用いられる。
【００２４】
位相シフトマスク１０は、露光パターンの形成された露光領域において、平面視してガラス基板１１が露出する部分Ｃと、形成された位相シフトパターン１２ｐとの境界部分Ｂ１において、位相シフトパターン１２ｐの厚みが一定値Ｔ１２とされる均一厚さ領域Ｂ１ａと、Ｔ１２から厚みが減少する多段領域Ｂ１ｂとを有する。こうした多段領域Ｂ１ｂは、厚みの薄い層１２ａ〜１２ｈを複数、本実施形態では８層分積層させ、かつ、端部を段階的に短くすることによって得られる。こうした多段領域Ｂ１ｂのエッジ部分は、全体として見た時に略傾斜面（傾斜領域）を成している。多段領域Ｂ１ｂは、層１２ａ〜１２ｈの端部を、例えばウェットエッチングして形成する。
なお、積層数については８段に限定されることはなく、少なくとも２段以上有していればよい。さらに３段以上有していれば、より効果がある。
【００２５】
均一厚さ領域Ｂ１ａにおいて、これら位相シフト層１２の層１２ａ〜１２ｈどうしの境界面は、必ずしも明瞭ではなく、厚み方向に一体のものとして形成されていてもよい。以下の説明では、厚みの薄い位相シフト層１２の層１２ａ〜１２ｈを積層したもの全体を、位相シフト層１２として説明する。
【００２６】
透明基板１１としては、透明性及び光学的等方性に優れた材料が用いられ、例えば、石英ガラス基板を用いることができる。透明基板１１の大きさは特に制限されず、当該マスクを用いて露光する基板（例えばＦＰＤ用基板、半導体基板）に応じて適宜選定される。本実施形態では、径寸法１００ｍｍ程度の基板や、一辺５０〜１００ｍｍ程度から、一辺３００ｍｍ以上の矩形基板に適用可能であり、更に、縦４５０ｍｍ、横５５０ｍｍ、厚み８ｍｍの石英基板や、最大辺寸法１０００ｍｍ以上で、厚み１０ｍｍ以上の基板も用いることができる。
【００２７】
また、透明基板１１の表面を研磨することで、透明基板１１のフラットネスを向上するようにしてもよい。透明基板１１のフラットネスは、例えば、２０μｍ以下とすることができる。これにより、マスクの焦点深度が深くなり、微細かつ高精度なパターン形成に大きく貢献することが可能となる。さらにフラットネスは１０μｍ以下と、小さい方が良好である。
【００２８】
位相シフト層１２は、Ｃｒ（クロム）を主成分とするものであり、具体的には、Ｃｒ単体、並びにＣｒの酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、炭化窒化物及び酸化炭化窒化物から選択される少なくとも１つで構成することができ、また、これらの中から選択される２種以上を積層して構成することもできる。
【００２９】
本実施形態の位相シフトマスク１０は、例えばＦＰＤ用ガラス基板に対するパターニング用マスクとして構成することができる。後述するように、当該マスクを用いたガラス基板のパターニングには、露光光にｉ線、ｈ線及びｇ線の複合波長が用いられる。
【００３０】
位相シフト層１２を構成する層１２ａ〜１２ｈを合計した厚みが、露光光として一般的な波長である３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域の何れかの光（例えば、波長３６５ｎｍのｉ線、波長４３６ｎｍのｇ線、波長４０５ｎｍのｈ線）に対して略１８０°の位相差をもたせることが可能な厚さ（例えば、９０〜１７０ｎｍ）で形成される。以下の説明においては、露光光と言った場合、波長４３６ｎｍのｇ線よりも短波長側の光、例えば、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の光を指すものとする。
【００３１】
位相シフト層１２は、例えば、厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の薄い層１２ａ〜１２ｈを段階的に積層したものであり、それぞれの層１２ａ〜１２ｈの厚みは、互いに同じであってもよいし、異なってもよい。あるいは、透明基板１１の一面１１ａから遠ざかる上方向に向かうにつれて、層１２ａ〜１２ｈの厚みが漸減してもよい。
【００３２】
それぞれの層１２ａ〜１２ｈどうしは、酸素の含有量が異なっている。層１２ａ〜１２ｈのうち、最上層に位置する層１２ａは、それよりも下に位置する層１２ｂ〜１２ｈよりも、フラットパネル製造工程におけるフラットパネルのレジスト膜に反射光起因の介在波がたち、微細パターン形成が困難にならないように露光光に対する反射率が低く設定される。また、位相シフト層１２において、酸素含有量の設定により、より上に位置する層のほうが、露光光に対する反射率が低く設定することができる。例えば、露光光に対する反射率は、層１２ａが最も低く、次いで層１２ｂが低く、それよりも下の層１２ｃ〜１２ｈは、層１２ｂよりは反射率が高くなる構成である。
【００３３】
また、位相シフト層１２の各層の酸素含有量設定により最上層１２ａから３番目までの層１２ｃにおいて、最上層１２ａの酸素含有量が最も高く、第３層１２ｃが第２層１２ｂよりも高く、第２層１２ｂを最も低く設定した場合では、各層の反射率が、最上層１２ａが最も低く、第３層１２ｃが次に低く、中間の層１２ｂが最も高くなる。
さらに最上層１２ａの酸素含有量が２番目、第２層１２ｂが３番目に高く、第３層１２ｃが最も高く設定した場合では、各層の反射率が、最上層１２ａが２番目に低く、第２層１２ｂが最も高く、第３層１２ｃが最も低くなる。
露光光の入射側となる層１２ａは、例えば反射率が１９％以下になるように形成されている。
【００３４】
こうしたそれぞれの層１２ａ〜１２ｈの露光光に対する反射率は、酸素の含有量によって変化する。具体的には、それぞれの層１２ａ〜１２ｈの成膜時に、成膜環境の酸素濃度が高いほど、露光光に対する反射率を低減させることができる。成膜環境の酸素濃度を高める方法として、酸素供給源としてのＣＯ２濃度を高くすることが挙げられる。
【００３５】
また、それぞれの層１２ａ〜１２ｈの露光光に対する反射率は、窒素の含有量によっても変化する。具体的には、それぞれの層１２ａ〜１２ｈの成膜時に、成膜環境の窒素濃度が低いほど、露光光に対する反射率を低減させることができる。
【００３６】
このような特性により、層１２ａ〜１２ｈのうち、最上層に位置する層１２ａは、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも、酸素の含有量が高い。また、層１２ｂ〜１２ｈにおいても、より上に位置する層のほうが、酸素の含有量が高い。例えば、それぞれの層の酸素含有量は、層１２ａが最も高く、次いで層１２ｂが高く、さらに下の層１２ｃ〜１２ｈは、層１２ｂよりは酸素含有量が低い。
【００３７】
最上層以外の酸素含有量については上記に限定されることなく、最上層１２ａが次の層１２ｂより高く設定されていればよい。最上層より３層において、最上層１２ａ、第３層１２ｃ、第２層１２ｂの順に高い場合、および第３層１２ｃ、最上層１２ａ、第２層１２ｂの順に酸素含有量を高く設定できる場合もあり、その下の層については位相シフト層１２のパターンプロファイル設定により適宜選定することが可能である。
【００３８】
このような特性により、層１２ａ〜１２ｈのうち、最上層１２ａは、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも、酸素の含有量が高い。また、層１２ｂ〜１２ｈにおいても、より上に位置する層のほうが、酸素の含有量が高い。例えば、それぞれの層の酸素含有量は、層１２ａが最も高く、次いで層１２ｂが高く、それよりも下の層１２ｃ〜１２ｈは、層１２ｂよりは酸素含有量が低くなる。
【００３９】
また、最上層１２ａが第２層１２ｂより酸素量が高ければ良く、前記に限定されることはない。たとえば、最上層１２ａから３層分において、最上層１２ａが最も高く、第３層１２ｃ、第２層１２ｂの順に高くてもよいし、第３層１２ｃ、最上層１２ａ、第２層１２ｂの順に高くてもよい。
【００４０】
こうした多段領域Ｂ１ｂをもつ位相シフト層１２の形成方法は、製造方法において詳述する。例えば、位相シフト層１２は、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、レーザ蒸着法、ＡＬＤ法等により成膜できる。
【００４１】
位相シフトパターン１２ｐは、均一厚さ領域Ｂ１ａにおける厚さＴ１２が、この境界部分Ｂ１以外における位相シフトパターン１２ｐの厚さと等しくされる。この厚さＴ１２は、例えばｇ線に対応した光強度がゼロになる厚さＴｇ（例えば１４５．０ｎｍ）に対応した値とされている。あるいは、位相シフト層１２の厚さＴ１２はＴｇよりも大きな値とし、Ｔｈ，Ｔｉに対応する厚さを傾斜領域（多段領域Ｂ１ｂ）に位置するようにすることができる。また、上記膜厚は、ｈ線に対応した膜厚Ｔｈ（例えば１３３．０ｎｍ）、又はｉ線に対応した膜厚Ｔｉ（例えば１２０．０ｎｍ）とすることもできる。厚さＴ１２がｈ線に対応した膜厚Ｔｈである場合には、Ｔｉに対応する膜厚を傾斜領域（多段領域）Ｂ１ｂに位置するようにできる。
【００４２】
位相シフトパターン１２ｐは、多段領域Ｂ１ｂにおいて厚さが段階的に変化するように形成されることも可能である。具体的には、多段領域Ｂ１ｂの幅方向が、位相シフトパターン１２ｐの厚さＴ１２の端部１２ｔから露出部分Ｃ（位相シフト層の厚さがゼロでガラス基板１１が露出した部分）の端部１２ｕまでとされる。ここで、多段領域Ｂ１ｂの幅寸法は、その厚さが減少する向きに関して設定される。
また、位相シフトパターンを構成する各層における膜厚設定は上記記載に限定されることなく、さまざまな形態をとることが可能である。
【００４３】
多段領域Ｂ１ｂは、多段領域Ｂ１ｂの表面に、ｈ線に対応した光強度がゼロになる厚さＴｈ（例えば１３３．０ｎｍ）に対応した厚さと、ｉ線に対応した光強度がゼロになる厚さＴｉ（例えば１２０．０ｎｍ）に対応した厚さとされた箇所を有することも可能である。これらの厚さＴｇ、厚さＴｈ、厚さＴｉとなる箇所がそれぞれ所定の範囲に収まるように、位相シフト層１２の層１２ａ〜１２ｈが形成されている。また、光が通過するパターンエッジのプロファイルにおいてＴｈ、Ｔｉが含まれない場合もある。
更に、膜厚をＴｈに設定した場合には、Ｔｉの膜厚を含むことも可能である。さらには、光が通過するパターンエッジのプロファイルにおいてＴｉの膜厚が含まれない場合もある。
【００４４】
以上のような構成の本実施形態の位相シフトマスク１０によれば、微細な配線パターンを形成するためのマスクパターンを露光させる際に、位相シフトマスク１０に向けて照射された露光光のうち、露光光の入射側を成す位相シフト層１２の表面で反射される露光光の割合を減らすことができる。即ち、多段に形成された位相シフト層１２のうち、最上層１２ａの酸素含有量を、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも増やすことによって、位相シフト層１２の表面での露光光の反射率を確実に低減することができる。例えば、従来の位相シフトマスクでは、位相シフト層１２の露光光の反射率が２０％以上であったが、本実施形態の位相シフトマスク１０では、露光光の反射率を１９％以下、例えば１４％程度に抑えることができる。よって、反射光によるパターン形成精度の低下を防止して、微細かつ高精度なパターン形成が可能となる。これにより、高画質のフラットパネルディスプレイを製造することができる。
【００４５】
また、最も酸素含有量が高く、反射率が低い最上層１２ａよりも下の層１２ｂ〜１２ｈにおいても、層１２ａに近い層１２ｂや層１２ｃを層１２ａに次いで酸素含有量を高くすることによって、最上層１２ａの直下に位置する層１２ｂ，１２ｃの露光光に対する反射率も低減できる。これにより、位相シフト層１２の表面の露光光に対する反射率をより確実に低減できる。
【００４６】
最上層１２ａの酸素含有量が次の層１２ｂより高い場合であれば、効果が発生する。具体的には最上層１２ａより３層分において、最上層１２ａ、第３層１２ｃ、第２層１２ｂの順に高い場合、および第３層１２ｃ、最上層１２ａ、第２層１２ｂの順に酸素含有量を高く設定した場合においても露光光に対する反射率を低減できる。
【００４７】
更に、最上層１２ａの酸素含有量を、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも増やすと同時に、窒素含有量を低減させることで、更に露光光に対する反射率を低減することも可能となる。
【００４８】
（位相シフトマスクの製造方法）
以下、本実施形態の位相シフトマスク１０を製造するための位相シフトマスクの製造方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る位相シフトマスクの製造方法を段階的に示した断面図である。
本実施形態の位相シフトマスク１０は、図２（ｊ）に示すように、露光領域の外側に当たる周辺部に位置合わせ用のアライメントマークを有し、このアライメントマークが遮光層１３ａで形成されている。上述のように、アライメントマーク用の遮光層１３ａがある場合もあるが、アライメントマーク用としての遮光層１３ａがなく、位相シフト層１２のみの半透過膜によるものでもよい。
【００４９】
まず、図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１の一面１１ａ上にＣｒを主成分とする遮光層１３を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、遮光層１３の上にフォトレジスト層１４を形成する。フォトレジスト層１４は、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。
【００５０】
続いて、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト層１４を露光及び現像することで、遮光層１３の上にレジストパターン１４ａが形成される。レジストパターン１４ａは、遮光層１３のエッチングマスクとして機能し、遮光層１３のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。図２（ｃ）では、ガラス基板１１の周縁の所定範囲内にわたって遮光層１３を残存させるべく、レジストパターン１４ａを形成した例を示す。フォトレジスト層１４としては、液状レジストが用いられる。
【００５１】
続いて、図２（ｄ）に示すように、このレジストパターン１４ａ越しに第１エッチング液を用いて遮光層１３をウェットエッチングする。第１エッチング液としては、硝酸セリウム第２アンモニウムを含むエッチング液を用いることができ、例えば、硝酸や過塩素酸等の酸を含有する硝酸セリウム第２アンモニウムを用いることが好ましい。
【００５２】
これにより、ガラス基板１１の一面１１ａ上に所定形状にパターニングされた遮光層１３ａが形成される。遮光層１３ａのパターニング後、図２（ｅ）に示すように、レジストパターン１４ａは除去される。レジストパターン１４ａの除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。
【００５３】
次に、位相シフト層１２を形成する。位相シフト層１２は、図２（ｆ）に示すように、ガラス基板１１の一面１１ａ上に遮光層１３ａを被覆するように形成される。位相シフト層１２は、酸化窒化クロム系材料からなり、ＤＣスパッタリング法で成膜される。この場合、プロセスガスとして、窒化性ガス及び酸化性ガスの混合ガス、又は、不活性ガス、窒化性ガス及び酸化性ガスの混合ガスを用いることができる。成膜圧力は、例えば、０．１Ｐａ〜０．５Ｐａとすることができる。不活性ガスとしては、ハロゲン、特にアルゴンを適用することができる。
【００５４】
酸化性ガスとして、ＣＯ、ＣＯ２、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｏ２等を用いることができる。窒化性ガスとして、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＮＯ２、Ｎ２等を用いることができる。本実施形態では、例えば、ＣＯ２が用いられる。このＣＯ２の流量を制御することで、位相シフト層１２の酸素含有量の制御が行われる。あるいは、ＣＯ２の濃度を制御することでも、位相シフト層１２の酸素含有量の制御を行うことができる。不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等が用いられるが、典型的には、Ａｒが用いられる。なお、上記混合ガスに、ＣＨ４等の炭化性ガスがさらに含まれてもよい。
【００５５】
位相シフト層１２の形成（成膜）にあたっては、図１に示すように、１層の厚みが例えば、厚みが数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の薄い層１２ａ〜１２ｈを段階的に積層する。例えば、最初に、ガラス基板１１の一面１１ａ上に層１２ｈを成膜し、次にこの層１２ｈに重ねて層１２ｇを成膜する。更に、層１２ｇに重ねて層１２ｆ〜層１２ａまでを順に重ねて成膜していく。
【００５６】
このように、位相シフト層１２を多段で成膜していく際に、少なくとも、最上層１２ａの成膜の際には、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈの成膜時よりも最上層１２ａに取り込まれる酸素含有量が多くなるように制御する。例えば、位相シフト層１２の層１２ａの成膜時には、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈの成膜時よりもＣＯ２の流量を多くしたり、濃度が濃くなるように制御する。こうした制御によって、最上層１２ａには、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも酸素含有量が多い層となる。
【００５７】
なお、各層の酸素含有量については上記に限定されることなく、最上層１２ａから３層分の層の酸素含有量について例示すると、最上層１２ａ、第３層１２ｃ、第２層１２ｂの順に酸素含有量が高くなる場合、第３層１２ｃ、最上層１２ａ、第２層１２ｂの順に酸素含有量が高くなる場合、第３層１２ｃ、第２層１２ｂ、最上層１２ａの順に酸素含有量が高くなる場合も挙げられる。
【００５８】
また、位相シフト層１２を構成する層１２ｂ〜１２ｈの成膜にあたっても、より層１２ａに近い層１２ｂ〜１２ｈ（層１２ｂ、１２ｃ）ほど、層１２ａに次いで酸素含有量が多くなるようにＣＯ２の流量や濃度を制御することが好ましい。
【００５９】
位相シフト層１２を構成する層１２ａ〜１２ｈの成膜にあたっては、例えば、８つの成膜チャンバを利用して、それぞれの層１２ａ〜１２ｈに対応させて１層ずつ各層を成膜すればよい。この時、最上層１２ａを成膜する成膜チャンバは、ＣＯ２の流量を多くしたり、濃度が濃くなるように制御すればよい。
なお、上記記載例では位相シフト層１２は８層より構成されているが、８層に限定されることなく、少なくとも２層以上であれば反射率を制御できるが、３層以上であるほうが好ましく、成膜装置においても３層以上であればよい。
あるいは、１つの成膜チャンバを利用して、位相シフト層１２を構成する層１２ａ〜１２ｈを順次成膜していき、最上層１２ａを成膜するタイミングで、成膜チャンバのＣＯ２の流量を多くしたり、濃度が濃くなるように制御してもよい。
【００６０】
形成した位相シフト層１２の全体の厚みＴ１２は、多段領域Ｂ１ｂにおいて、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長領域にあるｇ線とｈ線とｉ線とに対して１８０°の位相差をもたせることが可能な厚みとされる。１８０°の位相差が付与された光は、位相が反転することで、位相シフト層１２を透過しない光との間の干渉作用によって、当該光の強度が打ち消される。このような位相シフト効果により、光強度が最小（例えばゼロ）となる領域が形成されるため露光パターンが鮮明となり、微細パターンを高精度に形成することが可能となる。
【００６１】
本実施形態では、上記波長領域の光は、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｇ線（波長４３６ｎｍ）の複合光（多色光）であり、目的とする波長の光に対して１８０°の位相差を付与し得る厚みで位相シフト層１２が形成される。上記目的とする波長の光はｉ線、ｈ線及びｇ線のうち何れでもよいし、これら以外の波長領域の光でもよい。位相を反転するべき光が短波長であるほど微細なパターンを形成することができる。
位相シフト層１２の膜厚は、透明基板１１の面内において露光領域内で境界部分Ｂ１以外では少なくとも均一であることが好ましい。
【００６２】
さらに、位相シフト層１２の成膜条件として、雰囲気ガス中における酸化性ガスの流量比を設定することで、多段領域Ｂ１ｂの端部の形状を設定する。
位相シフト層１２の成膜時における酸化性ガスの流量を調節することで、位相シフト層１２におけるエッチング状態を制御して、階段状の傾斜面の形状を設定することができる。また、酸化性ガスの制御によりパターンエッジのプロファイルも適宜調整可能である。
【００６３】
酸化性ガスの流量比によって、パターンエッジのプロファイルの傾斜状態をコントロールして、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）を含む複合波長を露光光として用いた際に、位相の反転作用により光強度が最小となるようにパターン輪郭を形成して、露光パターンをより鮮明にする厚さとなるように境界部分Ｂ１の多段領域Ｂ１ｂの厚さ変化をエッチング後に設定可能とすることができる。
【００６４】
続いて、図２（ｇ）に示すように、位相シフト層１２を構成する層１２ａ（図１参照）の上にフォトレジスト層１４が形成される。次に、図２（ｈ）に示すように、フォトレジスト層１４を露光及び現像することで、位相シフト層１２の上にレジストパターン１４ａが形成される。レジストパターン１４ａは、位相シフト層１２のエッチングマスクとして機能し、位相シフト層１２のエッチングパターンに応じて適宜形状が定められる。
【００６５】
続いて、位相シフト層１２が所定のパターン形状にエッチングされる。これにより、図２（ｉ）に示すように、ガラス基板１１の一面１１ａ上に所定形状にパターニングされた位相シフトパターン１２ｐおよびガラス基板１１の露出部分Ｃが形成される。位相シフト層１２のパターニング後、図２（ｊ）に示すように、レジストパターン１４ａは除去される。レジストパターン１４ａの除去には、例えば、水酸化ナトリウム水溶液を用いることができる。以上の工程を経て、本実施形態の位相シフトマスク１０を得ることができる。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。特に、位相シフト層１２の境界部分Ｂ１における階段状の傾斜状態に関しては、様々な形状にすることができる。
以下、図３〜図１０において、位相シフト層１２の境界部分Ｂ１の形成例を挙げる。これら図３〜図１０において、右側に位相シフト層１２の境界部分Ｂ１の形状と構成する層構成を示す。また、左側の表には、それぞれの形状例における各層の成膜時の成膜ガスの流量や比率、各層の膜厚、距離／膜厚、および反射率を示す。なお、右側の形状図における各層を示す数字は、左側の層の数に対応している。層の数は下層から順に１層目、２層目の順に記載している。また、距離／膜厚とは、（平面視した傾斜面の幅）／（位相シフト層の厚さ）の値である。
【００６７】
図３では、位相シフト層１２を８層から構成し、端部は１層目から上の８層目（最上層）に向けて緩やかに傾斜させている。
図４では、位相シフト層１２を２層から構成し、厚みの厚い１層目と、その上に厚みが薄い２層目（最上層）を重ね、２層目の端部を緩やかに傾斜させている。
図５では、位相シフト層１２を２層から構成し、厚みの厚い１層目と、その上に厚みが薄い２層目（最上層）の端部を緩やかに傾斜させている。
図６では、位相シフト層１２を３層から構成し、厚みの厚い１層目と２層目との境界部分を凹ませ、厚みが薄い３層目と厚みの厚い２層目との境界部分を突出させている。
図７では、位相シフト層１２を３層から構成し、厚みの厚い１層目と２層目との境界部分を突出させ、厚みが薄い３層目と厚みの厚い２層目との間を緩やかに傾斜させている。
図８では、位相シフト層１２を６層から構成し、傾斜が緩やかな層と傾斜が急な層とを交互に重ね合わせ、１層目を他の層より厚くしている。
図９では、位相シフト層１２を６層から構成し、傾斜が緩やかな層と傾斜が急な層とを交互に重ね合わせ、１層目を他の層より厚くしている。
図１０では、位相シフト層１２を３層から構成し、厚みの厚い１層目と２層目との境界部分を凹ませ、厚みが薄い３層目と厚みの厚い２層目との境界部分をわずかに突出させている。
【００６８】
なお、本実施例はその一例を示したのみであり、上記実施例に限定されることはなく、本実施例以外の様々な成膜条件と成膜積層数を設定することにより、反射率と断面形状を規定することが可能である。また、距離／膜厚とは、上記実施例より−３≦（平面視した傾斜面の幅）／（位相シフト層の厚さ）≦３の値に規定することが可能である。さらには、積層形態を調整することにより、−１＜（平面視した傾斜面の幅）／（位相シフト層の厚さ）＜１に設定することも可能である。
【００６９】
（位相シフトマスクの製造装置）
図１１は、図１に示すような位相シフトマスクを製造する際に使用できる、位相シフトマスクの製造装置（成膜装置）を示す概要構成図である。
成膜装置（位相シフトマスクの製造装置）５０は、例えば、８つの成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈを備えている。それぞれの成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈには、カソード５２等が形成されている。そして、それぞれの成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈに対して、ＣＯ２など酸化性ガスを含む成膜ガスを供給するガス供給機構５３が形成されている。ガス供給機構５３は、成膜ガス源５４や、供給管５５などから構成されている。
【００７０】
８つの成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈは、例えば、位相シフト層１２を構成する８層の薄い位相シフト層１２の層１２ａ〜１２ｈ（図１参照）をそれぞれ成膜する。例えば、ガラス基板１１に対して、まず、成膜チャンバ５１ｈによって位相シフト層１２の層１２ｈを成膜する。次に成膜チャンバ５１ｇによって位相シフト層１２の層１２ｇを成膜する。更に、位相シフト層１２の層１２ｆ〜１２ｂを、それぞれ成膜チャンバ５１ｆ〜５１ｂで成膜する。そして、最後に、位相シフト層１２の最上層である位相シフト層１２の層１２ａを成膜チャンバ５１ａによって成膜する。
なお、チャンバは８層からなる位相シフト層１２に対応したものに限定されるものではない。但し、層の数が非常に多い場合、成膜装置の製造コストが大幅に増加するので、２０層以下とする方が好ましい。
【００７１】
こうした成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈのうち、例えば、層１２ａを成膜する成膜チャンバ５１ａのＣＯ２流量を、他の７つの成膜チャンバ５１ｂ〜５１ｈのＣＯ２流量よりも多くなるように制御する。これによって、成膜チャンバ５１ａで成膜される最上層の層１２ａは、それよりも下の層１２ｂ〜１２ｈよりも酸素含有量が多くなる。
これによって、露光光の入射側となる最上層の層１２ａの反射率が低減される。
【００７２】
なお、層１２ａよりも下の層１２ｂ〜１２ｈにおいても、層１２ａに近い層１２ｂ〜１２ｈを成膜する成膜チャンバ５１ｂ〜５１ｈほどＣＯ２流量が多くなるように制御することも好ましい。また、ＣＯ２等の酸化性ガスは、流量の制御以外にも、濃度の制御やその両方を制御する構成であってもよい。
【００７３】
また、各層の酸素含有量については上記に限定されることなく、最上層１２ａから３層分の層の酸素含有量について例示すると、最上層１２ａ、第３層１２ｃ、第２層１２ｂの順に酸素含有量が高くなる場合、第３層１２ｃ、最上層１２ａ、第２層１２ｂの順に酸素含有量が高くなる場合、第３層１２ｃ、第２層１２ｂ、最上層１２ａの順に酸素含有量が高くなる場合も挙げられる。
【００７４】
また、この実施形態では、位相シフト層１２を構成する８層の薄い層１２ａ〜１２ｈに合わせて８つの成膜チャンバ５１ａ〜５１ｈを設けているが、必ずしも位相シフト層１２を構成する積層数と成膜チャンバの数が一致する必要はない。例えば、１つの成膜チャンバで層を２層ずつ成膜するなど、成膜チャンバの数は適宜選択可能である。
【実施例】
【００７５】
本発明の効果を検証した。
まず、位相シフト層１２の成膜時に、従来のＣＯ２流量で成膜した位相シフトマスク（実施例１）、従来のＣＯ２流量よりもＣＯ２流量を減らして成膜した位相シフトマスク（実施例２）、および本発明である、従来のＣＯ２流量よりもＣＯ２流量を増やして成膜した位相シフトマスク（実施例３）をそれぞれ用意した。そして、これら３種類の位相シフトマスクについて測定光を照射し、それぞれの位相シフトマスクの反射率を測定した。測定光は、波長範囲を３００ｎｍ〜８００ｎｍまで変化させた。
図１２に、検証結果のグラフを示す。【００７６】
図１２に示すグラフによれば、露光光として使用されるｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｇ線（波長４３６ｎｍ）を含む波長域である３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の光に対して、実施例２は実施例１よりも反射率が増加してしまった。一方、本発明の一例である実施例３は実施例１よりも反射率が低減している。こうした結果から、ＣＯ２流量を増やして成膜した位相シフトマスク（実施例３）は、位相シフト層１２の酸素含有量が増加し、その結果、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長域の光に対して、反射率を大きく低減できることが確認された。【００７７】
本実施例によれば、本発明の位相シフトマスクを用いて、フラットパネルにおけるパターニングを、従来反射率がｇ線において２７．５％であった位相シフトマスクを用いた場合と、図１２のｇ線において１４．８％であった位相シフトマスクを用いた場合では、図１２の位相シフトマスクを用いた場合にて、３０％微細な線幅を形成することが可能であることが分かった。【００７８】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１０    位相シフトマスク
１１    ガラス基板（透明基板）
１２    位相シフト層（積層体）
１２ａ〜１２ｈ    層（位相シフト層を構成する各層）
１３、１３ａ    遮光層
Ｂ１ｂ    多段領域
【図１】
0005934434.tif 000002
【図２】
0005934434.tif 000003
【図３】
0005934434.tif 000004
【図４】
0005934434.tif 000005
【図５】
0005934434.tif 000006
【図６】
0005934434.tif 000007
【図７】
0005934434.tif 000008
【図８】
0005934434.tif 000009
【図９】
0005934434.tif 000010
【図１０】
0005934434.tif 000011
【図１１】
0005934434.tif 000012
【図１２】
0005934434.tif 000013