JP2024176849A - 位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスクを提供する。
【解決手段】透光性基板上に、修正ホール部を含む転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクであって、修正ホール部は、透光性基板の表面が掘り込まれたホール形状の掘り込み透光部と、掘り込み透光部の外周を囲うように形成された修正膜と、修正膜を囲うように形成された位相シフト膜とからなり、位相シフト膜を透過した露光光に生じる位相差Φ_Ｐは、１５０度以上２１０度以下であり、修正膜を透過した前記露光光に生じる位相差Φ_Ｍは、前記位相差Φ_Ｐよりも小さく、修正膜を透過した露光光と、掘り込み透光部を透過した露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈは、１５０度以上２１０度以下であり、露光光に対する修正膜の透過率Ｔ_Ｍと露光光に対する位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法、及び表示装置の製造方法に関する。

近年、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）を代表とするＦＰＤ（Flat Panel Display）等の表示装置では、大画面化、広視野角化、折りたたみなどのフレキシブル化とともに、高精細化、高速表示化が急速に進んでいる。この高精細化、高速表示化のために必要な要素の１つが、微細で寸法精度の高い素子および配線等の電子回路パターンを作製することである。この表示装置用電子回路のパターニングにはフォトリソグラフィが用いられることが多い。このため、微細で高精度なパターンが形成された表示装置製造用の位相シフトマスクが必要である。この位相シフトマスクは、バイナリマスクの遮光部に相当する部分を、低い透過率と１８０度の位相シフト量をもつハーフトーン膜によって形成したものである。

例えば、特許文献１には、透明基板１上に、半透光膜２がパターニングされてなる半透光部を含む転写用パターンを備えた位相シフトマスクの製造方法であって、半透光部１２は、露光光の代表波長に対して所定の透過率と略１８０度の位相差とを有する位相シフトマスクの製造方法において、半透光部の欠陥を含む所定領域に修正膜４を形成する修正膜形成工程を含み、修正膜は、レーザＣＶＤ法により形成された修正膜Ａ４ａと、集束イオンビーム法により形成された修正膜Ｂ４ｂとを備えた積層膜である、位相シフトマスクの製造方法が記載されている。

特開２０２２－２０１２０号公報

例えば、上記表示装置に用いられる薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、「ＴＦＴ」）で言えば、ＴＦＴを構成する複数のパターンのうち、層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールが、確実に上層及び下層のパターンを接続させる作用をもたなければ正しい動作が保証されない。その一方、表示装置の開口率を極力大きくして、明るく、省電力の表示装置とするためには、コンタクトホールの径が十分に小さいことが求められる。これに伴い、このようなコンタクトホールを形成するためのフォトマスクが備えるホールパターンの径も微細化（例えば３μｍ未満）が望まれている。例えば、径が２．５μｍ以下、更には、径が２．０μｍ以下のホールパターンが必要となり、近い将来、これを下回る１．５μｍ以下の径をもつパターンの形成も望まれると考えられる。こうした背景により、微小なコンタクトホールを確実に転写可能とする、表示装置の製造技術が必要とされている。

例えば、ハーフトーン型位相シフトマスクが有する、位相シフト膜によって形成されたパターン部分に欠陥が生じた場合、これを修正することは必ずしも容易ではない。
一般に、位相シフトマスクに欠陥が生じ、これを修正膜によって修正しようとするとき、修正手段として、ＦＩＢ（集束イオンビーム）装置を用いることが知られている。
しかしながら、ＦＩＢ装置を用いて、単純に位相シフトマスクの欠陥部分に修正膜を堆積する方法では、欠陥が生じていない位相シフトマスクと同様の機能が回復できない場合があることが分かった。ＦＩＢ装置を用い、位相シフトマスクの欠陥部分に修正膜を堆積しても、露光光に対する位相シフト量が略１８０度であり、かつ、正常な部分の位相シフト膜に設定された所望の透過率をもつ修正膜の形成は、容易でないことが分かった。
一方、半透光部を形成する位相シフトマスクの欠陥修正に、レーザＣＶＤ法を用いる方法も知られている。しかしながら、レーザＣＶＤ法を用いる方法の場合、堆積させた修正膜をウェットエッチングによって除去する工程等が不可避的に生じ、微小なホールパターンの欠陥修正を所望の精度で行うことは困難であった。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスク及びその製造方法、および表示装置の製造方法を得ることを目的とする。

本発明は上記の課題を解決する手段として、以下の構成を有する。

（構成１）透光性基板上に、修正ホール部を含む転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクであって、
前記修正ホール部は、前記透光性基板の表面が掘り込まれたホール形状の掘り込み透光部と、前記掘り込み透光部の外周を囲うように形成された修正膜と、前記修正膜を囲うように形成された位相シフト膜とからなり、
前記位相シフト膜を透過した露光光と、前記位相シフト膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｐは、１５０度以上２１０度以下であり、
前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、前記位相差Φ_Ｐよりも小さく、
前記修正膜を透過した前記露光光と、前記掘り込み透光部を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈは、１５０度以上２１０度以下であり、
前記露光光に対する修正膜の透過率Ｔ_Ｍと前記露光光に対する位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下であることを特徴とする位相シフトマスク。

（構成２）前記位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐは、１０％以上であることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスク。

（構成３）前記修正膜の透過率Ｔ_Ｍは、１０％以上であることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスク。

（構成４）前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、１００度以下であることを特徴とする構成１記載の位相シフトマスク。
（構成５）前記露光光は、波長３６５ｎｍの光を少なくとも含むことを特徴とする構成１記載の位相シフトマスク。

（構成６）透光性基板上に、転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクの製造方法であって、
前記透光性基板上に設けられた前記位相シフト膜にホール形状の透光部からなるホール部を含む転写パターンを形成する工程と、
前記位相シフト膜の転写パターンに対し、欠陥検査を行って欠陥が存在するホール部を特定する工程と、
前記欠陥を修正する工程を有するものであり、
前記欠陥を修正する工程は、前記欠陥が存在するホール部に対し、前記透光部の外周を囲うように修正膜を形成する工程と、前記透光部の前記透光性基板の表面を掘り込み、掘り込み透光部を形成する工程とを含み、
前記位相シフト膜を透過した露光光と、前記位相シフト膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｐは、１５０度以上２１０度以下であり、
前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、前記位相差Φ_Ｐよりも小さく、
前記修正膜を透過した前記露光光と、前記掘り込み透光部を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈは、１５０度以上２１０度以下であり、
前記露光光に対する修正膜の透過率Ｔ_Ｍと前記露光光に対する位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下であることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。

（構成７）前記位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐは、１０％以上であることを特徴とする構成６記載の位相シフトマスクの製造方法。

（構成８）前記修正膜の透過率Ｔ_Ｍは、１０％以上であることを特徴とする構成６記載の位相シフトマスクの製造方法。
（構成９）前記露光光は、波長３６５ｎｍの光を少なくとも含むことを特徴とする構成６記載の位相シフトマスクの製造方法。

（構成１０）構成１から５のいずれかに記載の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する工程と、
前記位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に設けられたレジスト膜に転写パターンを転写する工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法。

（構成１１）構成６から９のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法で製造された位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する工程と、
前記位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に設けられたレジスト膜に転写パターンを転写する工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法。

本発明によれば、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスク及びその製造方法、および表示装置の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態における位相シフトマスクの一例の、（ａ）平面模式図および（ｂ）断面模式図である。 本発明の第２の実施形態における位相シフトマスクの他の例の、（ａ）平面模式図および（ｂ）断面模式図である。 本発明の実施例１の位相シフトマスクを用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。 本発明の実施例２の位相シフトマスクを用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。 本発明の比較例の位相シフトマスクを用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。 本発明において使用されるリペア装置（ＦＩＢ装置）によって成膜される修正膜における、波長３３４ｎｍの光での位相差と透過率の関係を示すグラフである。

まず、本発明の完成に至る経緯を述べる。本発明者は、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスクの構成について、鋭意検討を行った。
ＦＩＢ装置は、主としてガリウムイオンを用い、カーボン系の膜を堆積させるものである。本発明者は、現行のＦＩＢ装置によって成膜される修正膜について、位相差と透過率の関係を調査した。その結果を図６に示す。図６は、本発明の実施形態において使用されるリペア装置（ＦＩＢ装置）によって成膜される修正膜における、波長３３４ｎｍの光での位相差と透過率の関係を示すグラフである。図６に示されるように、位相差と透過率とは反比例の関係となっており、この修正膜において、所望の位相差（例えば１８０度）と所望の透過率（例えば１０％）を両立させることは困難である。なお、上記修正膜の位相差と透過率の関係のグラフは、ｉ線（波長３６５ｎｍ）の光の場合でも略同じ傾向を有する。また、上記修正膜の位相差と透過率の関係のグラフは、ｈ線（波長４０５ｎｍ）の光の場合でも同様に反比例の傾向を有している。ｈ線の露光光での透過率がより高い位相シフト膜のパターンに対してこの修正膜による修正を行う場合でも、所望の位相差と所望の透過率を両立させることは困難である。

そこで、本発明者は発想を転換し、現行のＦＩＢ装置によって成膜される修正膜について、位相差および透過率のいずれかのみが所望の範囲となるように成膜し、微細なホールパターンを安定して転写できないかを検討した。その結果、透過率が所望の範囲となるように修正膜を成膜するとともに、修正膜で囲まれた透光性基板の表面（透光部）を掘り込むことで所望の位相差を確保するようにして修正ホール部を構成することで、位相シフト膜に形成されるホール部と遜色無い性能が得られ、微細なホールパターンを安定して転写できることを見出した。
本発明の位相シフトマスクは、以上の鋭意研究の結果、導き出されたものである。

＜第１の実施形態の位相シフトマスク＞
本発明の第１の実施形態における位相シフトマスクの一例を図１に例示する。図１（ａ）は平面模式図であり、図１（ｂ）は断面模式図である。
図１に示すように、位相シフトマスク１００は、透光性基板１と、透光性基板１上に、修正ホール部を含む転写パターン（位相シフトパターン）が形成された位相シフト膜２（以下、単に「位相シフト膜２」という場合がある）を備える。
修正ホール部３Ｂは、透光性基板１の表面が掘り込まれたホール形状の掘り込み透光部１Ｂと、掘り込み透光部１Ｂの外周を囲うように形成された修正膜４と、修正膜４を囲うように形成された位相シフト膜２とからなる。また、本実施形態における転写パターン（位相シフトパターン）は、図１に示すように、位相シフト膜２に形成された、掘り込まれていないホール形状の透光部１Ａ（以下、単に「透光部１Ａ」という場合がある）からなるホール部３Ａを含むものである（以下、掘り込まれていないホール部３Ａを、単に「ホール部３Ａ」という場合がある）。

ホール部３Ａの透光部１Ａのサイズは、４．０μｍ以下であることが好ましく、３．０μｍ以下であるとより好ましく、２．５μｍ以下であるとさらに好ましい。一方、ホール部３Ａの透光部１Ａのサイズは、０．８μｍ以上であることが好ましい。また、修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂのサイズは、ホール部３Ａと同様に、４．０μｍ以下であることが好ましく、３．０μｍ以下であるとより好ましく、２．５μｍ以下であるとさらに好ましい。一方、修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂのサイズは、０．８μｍ以上であることが好ましい。

なお、図１において、これらのホール部３Ａ，３Ｂの形状が平面視で略正方形状である場合を示しているが、これに限定されるものではない。ホール部３Ａ，３Ｂの形状は、長方形、多角形状、円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい。ホール部３Ａ，３Ｂの形状が略正方形の場合、サイズは一辺の長さを意味する。ホール部の形状が長方形の場合、サイズは長辺の長さを意味する。ホール部３Ａ，３Ｂの形状が多角形の場合、サイズは、その多角形に内接する円の直径を意味する。ホール部３Ａ，３Ｂの形状が円形の場合、サイズは直径を意味する。ホール部３Ａ，３Ｂの形状が楕円形の場合、サイズは長軸の長さ（長径）を意味する。

透光性基板１は、露光光に対して透明である。透光性基板１は、表面反射ロスが無いとしたときに、露光光に対して８５％以上の透過率、好ましくは９０％以上の透過率を有するものである。透光性基板１は、ケイ素と酸素を含有する材料からなり、合成石英ガラス、石英ガラス、アルミノシリケートガラス、ソーダライムガラス、および低熱膨張ガラス（ＳｉＯ_２－ＴｉＯ_２ガラス等）などのガラス材料で構成することができる。

位相シフト膜２は、遷移金属と、ケイ素（Ｓｉ）を含有する材料からなることができる。遷移金属としては、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などが好適であり、チタン、モリブデンがより好ましい。また、位相シフト膜は、クロム（Ｃｒ）を含有する材料を用いてもよく、例えば、Ｃｒと、酸素（Ｏ）または窒素（Ｎ）の少なくとも一方を含むクロム系材料を用いることができる。具体的には、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮ等が例示される。位相シフト膜２は、ウェットエッチング可能なものが好ましい。

露光光としては、例えば、３００～５００ｎｍの波長域をもつ光を使用することができる。表示装置製造用の露光装置の光源としては、例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線のいずれかまたはその複数を含む光源（例えば、高圧水銀ランプ）が好適に利用できる。露光光の代表波長は、上記波長域に含まれるいずれかの波長とすることができる。
また、パターンの微細化が進み、露光光の波長域の重心を短波長側にずらすことが望まれる場合には、上記波長域より短波長側の波長域（例えば、２５０～４００ｎｍ）をもつ光を露光光とすることもでき、例えば、３１３ｎｍ、３３４ｎｍ、３６５ｎｍのうち２つ以上を含む短波長側の波長域の光を露光光に適用することができる。さらに、ｉ線（３６５ｎｍ）の単一波長の光を露光光に適用することもできる。
このように、露光光は、波長３６５ｎｍの光を少なくとも含むことが好ましい。
本明細書においては、特記しない限り、ｉ線（３６５ｎｍ）を代表波長の一例として用いる。

位相シフト膜２は、露光光の代表波長に対して位相シフト効果を有するものである。すなわち、位相シフト膜２を透過した露光光と、位相シフト膜２の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間には、位相差Φ_Ｐが生じる。位相差Φ_Ｐは、略１８０度であることが好ましい。本明細書において、略１８０度とは、１５０度以上２１０度以下を意味し、好ましくは、１６０度以上２００度以下、より好ましくは、１７０度以上１９０度以下である。また、位相シフト膜２は、露光光に含まれる主な波長（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線）のすべてに対して、略１８０度の位相差をもつことが好ましい。

露光光に対する位相シフト膜２の透過率は、位相シフト膜２として必要な値を満たす。位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐは、露光光に含まれる代表波長の光に対して、１０％以上であることが好ましい。他方、位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐは、露光光に含まれる代表波長の光に対して、５０％以下であることが好ましく、４０％以下であることがより好ましい。

位相シフト膜２の膜厚は、光学的な性能を確保するために、２００ｎｍ以下であることが好ましく、１８０ｎｍ以下であるとより好ましく、１５０ｎｍ以下であるとさらに好ましい。また、位相シフト膜２の膜厚は、所望の透過率を確保するために、５０ｎｍ以上であることが好ましく、６０ｎｍ以上であるとより好ましい。

位相シフト膜２は、スパッタリング法などの公知の成膜方法により形成することができる。また、転写パターンは、ウェットエッチングなどを用いた公知の方法により形成することができる。

修正膜４は、あるべき位相シフト膜２が欠落した白欠陥を含む領域に形成される。
修正膜４は、実質的に酸素を含まない金属膜、または炭素含有膜である。なお、本明細書において、実質的に酸素を含まないとは、Ｏの含有量が５％未満であることを意味する。

修正膜４が炭素含有膜である場合、Ｃの含有量は、９０～１００％であることが好ましい。これにより、耐薬性を向上させることができる。なお、修正膜４は、Ｃ以外の元素（例えば、Ｇａ、Ｓｉ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ等）を含んでいてもよい。
修正膜が金属膜である場合、例えば、ＭｏまたはＣｒを含んだ膜とすることができる。

修正膜４は、露光光の代表波長に対して透過率Ｔ_Ｍを有する。露光光に対する修正膜４の透過率Ｔ_Ｍと、露光光に対する位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下（±２％の範囲内）であることが好ましく、１％以下（±１％の範囲内）であることがより好ましい。修正膜４の透過率Ｔ_Ｍは、１０％以上であることが好ましい。
修正膜４を透過した露光光と、この修正膜４の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、位相差Φ_Ｐよりも小さいものである。位相差Φ_Ｍは、１００度以下であることができる。位相差Φ_Ｍは、０度よりも大きくすることができる。

修正膜４の幅は、白欠陥を修正できる範囲の幅が確保されていればよく、０．４μｍ以上であることが好ましい。また、修正膜４の幅は、１０μｍ以下であることが好ましい。

上記の光学特性を達成するために、修正膜４の膜厚は、９０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、８０ｎｍ以下とすることができる。一方、修正膜４の膜厚は、３０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、５０ｎｍ以上とすることができる。
修正膜４は、ＦＩＢ装置を用いて成膜することができる。

修正ホール部３Ｂは、透光性基板１の表面が掘り込まれたホール形状の掘り込み透光部１Ｂである。
修正膜４を透過した露光光と、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光との間には、略１８０度（１５０度以上２１０度以下）の位相差Φ_Ｈが生じる。位相差Φ_Ｈは、好ましくは、１６０度以上２００度以下、より好ましくは、１７０度以上１９０度以下である。
また、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光と、透光部１Ａを透過した露光光との間に生じる位相差Φ_Ｄは、５０度以上１４０度以下であると好ましく、６５度以上１２５度以下であるとより好ましく、８０度以上１１０度以下とさらに好ましい。
修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂの掘り込み深さは、上記の位相差Φ_Ｈ、Φ_Ｄとなるような深さとすることが好ましい。
修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂのサイズ（幅寸法）は、ホール部３Ａの透光部１Ａと同様であることが好ましい。
掘り込み透光部１Ｂは、例えばＦＩＢ装置を用いて形成することができる。

このように修正ホール部３Ｂを構成することで、ホール部３Ａの透光部１Ａと遜色のない位相差および透過率を確保することができ、良好な位相シフト機能を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態における位相シフトマスク１００は、上述した構成を有することにより、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスク１００とすることができる。

なお、本実施形態においては、ホール部３Ａと修正ホール部３Ｂを含む転写パターンについて説明しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、転写パターンのホールパターンが全て修正ホール部３Ｂで構成されるものであってもよい。
また、図１において、これらのホール部の形状が平面視略正方形状である場合を示しているが、これに限定されるものではなく、多角形状や円形状、楕円形状等の他の形状であってもよい（以降の実施形態においても同様）。

＜第２の実施形態の位相シフトマスク＞
本発明の第２の実施形態における位相シフトマスクの他の例を図２に例示する。図２（ａ）は平面模式図であり、図２（ｂ）は断面模式図である。この第２の実施形態の位相シフトマスク１１０における透光性基板１、位相シフト膜２、修正膜４、ホール部３Ａ、修正ホール部３Ｂに関する事項については、第１の実施形態におけるものと同様であるので、その説明を省略する。
この第２の実施形態の位相シフトマスク１１０は、位相シフト膜２上に、遮光パターンを有する遮光膜５を有している。この遮光膜５は、転写パターン以外の領域に、遮光帯を含む遮光パターンを有している（図２には、ホール部３Ａを構成する位相シフト膜２のパターンの外側と、修正ホール部３Ｂを構成する修正膜４の外側とに、遮光パターンを形成した例を示している）。

遮光膜５は、位相シフト膜２の上側に配置され、位相シフト膜２をエッチングするエッチング液に対してエッチング耐性を有する（位相シフト膜２とはエッチング選択性が異なる）材料からなる。
遮光膜５は、クロム（Ｃｒ）を含有するクロム系材料から構成されることが好ましい。遮光膜５は、クロムを含有し、実質的にケイ素を含まない材料から構成されることがより好ましい。実質的にケイ素を含まないとは、ケイ素の含有量が２％未満であることを意味する。クロム系材料として、より具体的には、クロム（Ｃｒ）、または、クロム（Ｃｒ）と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のうちの少なくともいずれか１つを含有する材料が挙げられる。また、クロム系材料として、クロム（Ｃｒ）と、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のうちの少なくともいずれか１つとを含み、さらに、フッ素（Ｆ）を含む材料が挙げられる。例えば、遮光膜５を構成する材料として、Ｃｒ、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＦ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮ、およびＣｒＣＯＮＦが挙げられる。

遮光膜５は、スパッタリング法などの公知の成膜方法により形成することができる。

遮光膜５が露光光の透過を遮る機能を有し、位相シフト膜２と遮光膜５とが積層する部分において、露光光に対する光学濃度は、好ましくは３以上であり、より好ましくは、３．５以上、さらに好ましくは４以上である。なお、本実施形態においては、位相シフト膜２上に遮光膜５を有する構成としたが、位相シフト膜２に対してエッチング選択性が異なるエッチングマスク膜であってもよい。この場合、位相シフト膜よりも透過率が低い低透過膜であることが好ましい。

なお、図２に示した第２の実施形態の位相シフトマスクは、透光性基板１上に、位相シフト膜２、遮光膜５がこの順に積層した構成を有するが、遮光膜５、位相シフト膜２の順に積層した構成としてもよい。この場合、先に、透光性基板１上に遮光パターンを有する遮光膜５を形成してから、位相シフト膜２の積層と位相シフトパターンの形成を行うことができるため、位相シフト膜２と遮光膜５との間にエッチング選択性を有していなくてもよい。

本発明の第２の実施形態における位相シフトマスク１１０は、上述した構成を有することにより、表示装置製造用マスクの露光環境に有利に適合し、微細なホールパターンを安定して転写できる優れた位相シフトマスクとすることができる。

次に、本発明の位相シフトマスクの製造方法について説明する。
本発明の位相シフトマスクの製造方法は、透光性基板上に、転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクの製造方法であって、
透光性基板上に設けられた位相シフト膜にホール形状の透光部からなるホール部を含む転写パターンを形成する工程と、
位相シフト膜の転写パターンに対し、欠陥検査を行って欠陥が存在するホール部を特定する工程と、
欠陥を修正する工程を有するものであり、
欠陥を修正する工程は、欠陥が存在するホール部に対し、透光部の外周を囲うように修正膜を形成する工程と、透光部の前記透光性基板の表面を掘り込み、掘り込み透光部を形成する工程とを含むものである。

＜第１の実施形態の位相シフトマスクの製造方法＞
第１の実施形態の位相シフトマスク１００を製造する場合には、透光性基板上に位相シフト膜が形成されているマスクブランクを用意する。マスクブランクに形成されている透光性基板、位相シフト膜の具体的な構成については、転写パターンが形成されていない点を除き、第１の実施形態の位相シフトマスク１００に形成されている透光性基板１、位相シフト膜２と同様である。
そして、位相シフト膜２にホール形状の透光部からなるホール部３Ａを含む転写パターンを形成する。例えば、位相シフト膜の上にレジスト膜を形成し、レジスト膜から形成したホール部を含むレジスト膜パターンをマスクにして位相シフト膜をウェットエッチングすることで、位相シフト膜２にホール部３Ａを含む転写パターンを形成することができる。
位相シフト膜２の転写パターンに対し、欠陥検査を行って欠陥が存在するホール部３Ａを特定する。
欠陥が存在するホール部３Ａに対し、欠陥を修正する工程を行う。
欠陥を修正する工程は、欠陥が存在するホール部３Ａに対し、透光部１Ａの外周を囲うように修正膜４を形成する工程と、透光部１Ａの透光性基板１の表面を掘り込み、掘り込み透光部１Ｂを形成する工程とを含む。

修正膜４は、ＦＩＢ装置を用いて形成することができる。修正膜４を形成するためのＦＩＢ装置としては、公知のものを用いることができる。イオン源としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）を用いることができる。
修正膜４をＦＩＢ法によって形成するための原料ガスとしては、例えば、ピレン（Ｃ_１６Ｈ_１０）、フェナントレン（Ｃ_１４Ｈ_１０）、またはスチレン（Ｃ_８Ｈ_８）等の炭化水素化合物を含むガス、Ｗ（ＣＯ）_６、ＷＦ_６、またはＷＣｌ_６等のＷを含むガス、ＴＭＯＳと呼ばれるオルトケイ酸テトラメチル（Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_４：Tetramethoxysilane）と酸素との混合ガス、ＤＭＧ（ｈｆａｃ）と呼ばれるジメチルゴールドヘキサフルオロアセチルアセトネート（Ｃ_７Ｈ_７Ｆ_６Ｏ_２Ａｕ：Dimethyl gold hexafluoro acetylacetonate）、（ＭｅＣｐ）ＰｔＭｅ_３ガスと呼ばれる（トリメチル）メチルシクロペンタジエニル白金(IV)（Methylcyclopentadientyl trimethyl platinum)、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳと呼ばれるトリメチルビニルシリルヘキサフルオロアセチルアセトナト酸塩銅（Copper(+1) hexafluoro acethylacetonate trimethylvinylsilane）を用いることができる。本実施形態では、ピレンを原料ガスとする場合について説明する。
Ｍｏを含んだ膜の原料ガスとしては、ＭｏＦ_６、Ｍｏ（ＣＯ）_６、ＭｏＣｌ_５等が例示される。Ｃｒを含んだ膜の原料ガスとしては、Ｃｒ（Ｃ_６Ｈ_６）_２等が例示される。

ＦＩＢ装置を用いて、露光光の代表波長に対して、露光光に対する位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐとの差が２％以下である透過率Ｔ_Ｍを有するように、修正膜４を所定の膜厚で形成する。このとき、露光光に対する修正膜４の位相差Φ_Ｍは、露光光に対する位相シフト膜２の位相差Φ_Ｐよりも小さいものとなる（図６参照）。

掘り込み透光部１Ｂは、ＦＩＢ装置を用いて形成することができる。イオン源としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）を用いることができる。
掘り込み透光部１ＢをＦＩＢ法によって形成するための原料ガスとしては、透光性基板１をエッチングできる性質を有するものであれば、特に限定されない。例えば、フッ素系エッチングガスを用いることができる。
ＦＩＢ装置を用いて、修正膜４を透過した露光光と、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈが１５０度以上２１０度以下となるように、所定の深さと所定の幅を有する掘り込み透光部１Ｂを形成する。
修正膜４を形成する工程と、掘り込み透光部１Ｂを形成する工程とは、いずれを先に行ってもよく、並行して行ってもよい。
このようにして、修正ホール部３Ｂを含む転写パターンが形成された位相シフト膜２を備える第１の実施形態の位相シフトマスク１００を製造することができる。

＜第２の実施形態の位相シフトマスクの製造方法＞
第２の実施形態の位相シフトマスクを製造する場合には、透光性基板上に位相シフト膜、遮光膜が形成されているマスクブランクを用意する。マスクブランクに形成されている透光性基板、位相シフト膜、遮光膜の具体的な構成については、転写パターン、遮光パターンが形成されていない点を除き、第２の実施形態の位相シフトマスク１１０に形成されている透光性基板１、位相シフト膜２、遮光膜５と同様である。
そして、遮光膜５に遮光パターンを形成し、位相シフト膜２にホール形状の透光部からなるホール部を含む転写パターンを形成する。例えば、遮光膜５の上にレジスト膜を形成し、レジスト膜から形成したホール部３Ａを含むレジスト膜パターンをマスクにして遮光膜５をウェットエッチングすることで、遮光膜５にホール部３Ａを含む転写パターンを形成することができる。そして、この転写パターンが形成された遮光膜５をマスクとするウェットエッチングを行い、位相シフト膜２に転写パターンを形成する。その後、遮光膜５の上に第２のレジスト膜を形成し、第２のレジスト膜から形成した遮光帯を含む遮光パターンを含むレジスト膜パターンをマスクにして遮光膜５をウェットエッチングすることで、遮光膜５に遮光パターンを形成することができる。

位相シフト膜２の転写パターンに対し、欠陥検査を行って欠陥が存在するホール部３Ａを特定する。
欠陥が存在するホール部３Ａに対し、以下のように、欠陥を修正し、修正ホール部３Ｂを形成する工程を行う。

第１の実施形態の位相シフトマスク１００を製造する場合と同様に、ＦＩＢ装置を用いて、露光光に対する位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐとの差が２％以下であるように、露光光に対する位相シフト膜２の透過率Ｔ_Ｐとの差が２％以下である透過率Ｔ_Ｍを有するように、修正膜４を所定の膜厚で形成する。このとき、露光光に対する修正膜４の位相差Φ_Ｍは、露光光に対する位相シフト膜２の位相差Φ_Ｐよりも小さいものとなる（図６参照）
そして、第１の実施形態の位相シフトマスク１００を製造する場合と同様に、ＦＩＢ装置を用いて、修正膜４を透過した露光光と、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈが１５０度以上２１０度以下となるように、所定の深さと所定の幅を有する掘り込み透光部１Ｂを形成する。
このようにして、修正ホール部３Ｂを含む転写パターンが形成された位相シフト膜２を備える第２の実施形態の位相シフトマスク１１０を製造することができる。

＜表示装置の製造方法＞
本実施形態の表示装置の製造方法について説明する。本実施形態の表示装置の製造方法は、上述の実施形態のいずれかに記載の位相シフトマスク、または、上述の実施形態のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法で製造された位相シフトマスクを、露光装置のマスクステージに載置する工程と、この位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に設けられたレジスト膜に転写パターンを転写する工程と、を有する。
以下、各工程を詳細に説明する。

載置工程では、上述した実施形態の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する。ここで、位相シフトマスクは、露光装置の投影光学系を介して表示装置用の基板上に形成されたレジスト膜に対向するように配置される。

パターン転写工程では、位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に形成されたレジスト膜にパターン形成用の薄膜パターンを含む転写パターンを転写する。露光光は、３１３ｎｍ～４３６ｎｍの波長域から選択される複数の波長の光を含む複合光、または３１３ｎｍ～４３６ｎｍの波長域からある波長域をフィルターなどでカットし選択された単色光、または３１３ｎｍ～４３６ｎｍの波長域を有する光源から発した単色光である。例えば、露光光は、ｉ線、ｈ線およびｇ線のうち少なくとも１つを含む複合光、またはｉ線の単色光である。露光光として複合光を用いることにより、露光光強度を高くしてスループットを向上することができる。そのため、表示装置の製造コストを下げることができる。

本実施形態の表示装置の製造方法によれば、高解像度、微細なコンタクトホールを有する、高精細の表示装置を製造することができる。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施形態の位相シフトマスクについて、光学シミュレーションにより、その転写性能を比較し、評価した。すなわち、被転写体上に、径が１．５μｍのホールパターンを形成するための転写用パターンを有する位相シフトマスクについて、露光条件を共通に設定したときに、どのような転写性能を示すかについて、光学シミュレーションを行った。

（実施例１）
実施例１の位相シフトマスクは、図１に示すように、透光性基板１上に、転写パターンが形成された位相シフト膜２を備えている。位相シフト膜２は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１６％の透過率Ｔ_Ｐと、１８０度の位相差Φ_Ｐを有するものである。転写パターンは、ホール形状の透光部１Ａからなるホール部３Ａおよび掘り込み透光部１Ｂを有する修正ホール部３Ｂを含むものである。ホール部３Ａの透光部１Ａと修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂのサイズ（正方形の一辺）は、２．４μｍである。修正膜４は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１６％の透過率Ｔ_Ｍと、８５度の位相差Φ_Ｐを有し、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光との間に１８０度の位相差Φ_Ｈを有するものである（すなわち、掘り込み透光部１Ｂは、透光部１Ａを透過した露光光との間に９５度の位相差Φ_Ｄを有する）。修正膜４の膜厚を７０ｎｍとし、掘り込み透光部１Ｂの掘り込み深さを２４０ｎｍとしている。また、修正ホール部３Ｂに形成される修正膜４のサイズ（幅寸法）を１μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍとしたものと、ホール部３Ａについて、光学シミュレーションを行った。

図３は、本発明の実施例１の位相シフトマスク１００を用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。図３において、実施例１における位相シフト膜２のホール部３Ａと、修正ホール部３Ｂについて、光学シミュレーションを行った結果を示している。
例えば、径の小さい微細な透光パターンを転写するには、フォトマスク透過後の露光光が、被転写体上に形成する空間像、すなわち、透過光強度曲線のプロファイルが良くなければならない。具体的には、透過光強度のピークを形成する傾斜が鋭く、垂直に近い立ち上がり方をしていること、及び、ピークの光強度の絶対値が高いこと（周囲にサブピークが形成される場合には、その強度に対し相対的に、十分に高いこと）などが肝要である。

図３に示されるように、実施例１におけるいずれのサイズの修正膜４で形成される修正ホール部３Ｂにおいても、ホール部３Ａのプロファイル（図３の「Ｒｅｆ」）に対して、ピークの光強度の絶対値やピークを形成する傾斜が同等かそれ以上であり、ホール部３Ａと同等若しくはそれ以上の好ましいプロファイルを有していた。

より定量的に、位相シフトマスクを、光学的な性能から評価するとき、以下のような指標を用いることができる。
（１）焦点深度（ＤＯＦ）
目標ＣＤ（Critical Dimension）に対し、±１０％の範囲内となるための焦点深度の大きさ。ＤＯＦの数値が高ければ、被転写体（例えば表示装置用のパネル基板）の平坦度の影響を受けにくく、確実に微細なパターンが形成でき、そのＣＤ（線幅）ばらつきが抑えられる。
（２）ＭＥＥＦ（Mask Error Enhancement Factor） ＭａｓｋＣＤ誤差と被転写体上に形成されたパターンのＣＤ誤差の比率を示す数値であり、ＭＥＥＦが低いほど被転写体上に形成されたパターンのＣＤ誤差が低減できる。
（３）露光裕度（ＥＬ）
パネルＣＤのターゲット １．５μｍ ±１０％のＣＤばらつきを満足する露光裕度の割合を表している。
これらの項目について、実施例１の位相シフトマスクを評価した結果を表１に示す（表１には、修正膜４のサイズ（幅）を１μｍ、２μｍ、５μｍのものを抜粋している）。

表１に示されるように、実施例１における掘り込み透光部が形成された修正ホール部３Ｂは、ホール部３Ａに比べて、ＤＯＦについて良好もしくは遜色ない値が得られた。ＭＥＥＦについてはホール部３Ａよりも良好な値が得られた。ＥＬについても、ホール部３Ａに比べて遜色ない値が得られた。

この結果から、実施例１の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に表示装置上に形成されるホールパターンを高精度に形成できるといえる。

（実施例２）
実施例２の位相シフトマスクは、図１に示すように、透光性基板１上に、転写パターンが形成された位相シフト膜２を備えている。位相シフト膜２は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１０％の透過率Ｔ_Ｐと、１８０度の位相差Φ_Ｐを有するものである。転写パターンは、ホール形状の透光部１Ａからなるホール部３Ａおよび掘り込み透光部１Ｂを有する修正ホール部３Ｂを含むものである。ホール部３Ａの透光部１Ａと修正ホール部３Ｂの掘り込み透光部１Ｂのサイズ（正方形の一辺）は、２．４μｍである。修正膜４は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１０％の透過率Ｔ_Ｍと、１０５度の位相差Φ_Ｐを有し、掘り込み透光部１Ｂを透過した露光光との間に１８０度の位相差Φ_Ｈを有するものである（すなわち、掘り込み透光部１Ｂは、透光部１Ａを透過した露光光との間に７５度の位相差Φ_Ｄを有する）。修正膜４の膜厚を８０ｎｍとし、掘り込み透光部１Ｂの掘り込み深さを２００ｎｍとしている。また、修正ホール部３Ｂに形成される修正膜４のサイズ（幅寸法）を１μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍとしたものと、ホール部３Ａについて、光学シミュレーションを行った。

図４は、本発明の実施例２の位相シフトマスクを用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。図４において、実施例２における位相シフト膜２のホール部と、修正ホール部３Ｂについて、光学シミュレーションを行った結果を示している。
図４に示されるように、実施例２におけるいずれのサイズの修正膜４で形成される修正ホール部３Ｂにおいても、ホール部３Ａのプロファイル（図４の「Ｒｅｆ」）に対して、ピークの光強度の絶対値やピークを形成する傾斜が同等かそれ以上であり、ホール部３Ａと同等若しくはそれ以上の好ましいプロファイルを有していた。

また、実施例１と同様に、光学的な性能について、実施例３の位相シフトマスクを評価した結果を表２に示す（表２には、修正膜４のサイズ（幅寸法）を１μｍ、２μｍ、５μｍとしたものを抜粋している）。

表２に示されるように、実施例２における掘り込み透光部１Ｂが形成された修正ホール部３Ｂは、ホール部３Ａに比べて、ＤＯＦについて良好もしくは遜色ない値が得られた。ＭＥＥＦについてはホール部３Ａよりも良好な値が得られた。ＥＬについても、ホール部３Ａに比べて遜色ない値が得られた。

この結果から、実施例２の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に表示装置上に形成されるホールパターンを高精度に形成できるといえる。

（比較例１）
比較例１の位相シフトマスクは、図１に示すように、透光性基板上に、転写パターンが形成された位相シフト膜を備えている。位相シフト膜は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１６％の透過率Ｔ_Ｐと、１８０度の位相差Φ_Ｐを有するものである。転写パターンは、ホール形状の透光部からなるホール部および透光部を有する修正ホール部を含むものである。ホール部の透光部と修正ホール部の透光部のサイズ（正方形の一辺）は、２．４μｍである。修正膜は、代表波長３３４ｎｍの露光光に対して、１６％の透過率Ｔ_Ｍと、８５度の位相差Φ_Ｐを有するものである（比較例において修正ホール部に掘り込みされていない）。修正膜の膜厚を７０ｎｍとしている。また、修正ホール部に形成される修正膜のサイズ（幅寸法）を１μｍ、１．５μｍ、２μｍ、５μｍとしたものと、ホール部について、光学シミュレーションを行った。

図５は、本発明の比較例１の位相シフトマスクを用いた場合の、被転写体上に形成される光強度の空間像を示す図である。図５において、比較例１における位相シフト膜のホール部と、修正ホール部について、光学シミュレーションを行った結果を示している。
図５に示されるように、修正ホール部に形成される修正膜は、いずれのサイズ（幅寸法）においても、ホール部のプロファイル（図５の「Ｒｅｆ」）に対して、ピークの光強度の絶対値が低くなり、透過光強度のピークを形成する傾斜に大きなばらつきがあり、いずれも許容範囲外であった。

この結果から、比較例１の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージにセットし、表示装置上のレジスト膜に露光転写したとしても、最終的に表示装置上に形成されるホールパターンを十分な精度で形成できないことが予想される。

１ 透光性基板
１Ａ 透光部
１Ｂ 掘り込み透光部
２ 位相シフト膜
３Ａ ホール部
３Ｂ 修正ホール部
４ 修正膜
５ 遮光膜
１００，１１０ 位相シフトマスク

Claims (11)

1. 透光性基板上に、修正ホール部を含む転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクであって、
   前記修正ホール部は、前記透光性基板の表面が掘り込まれたホール形状の掘り込み透光部と、前記掘り込み透光部の外周を囲うように形成された修正膜と、前記修正膜を囲うように形成された位相シフト膜とからなり、
   前記位相シフト膜を透過した露光光と、前記位相シフト膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｐは、１５０度以上２１０度以下であり、
   前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、前記位相差Φ_Ｐよりも小さく、
   前記修正膜を透過した前記露光光と、前記掘り込み透光部を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈは、１５０度以上２１０度以下であり、
   前記露光光に対する修正膜の透過率Ｔ_Ｍと前記露光光に対する位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下であることを特徴とする位相シフトマスク。
2. 前記位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐは、１０％以上であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
3. 前記修正膜の透過率Ｔ_Ｍは、１０％以上であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
4. 前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、１００度以下であることを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
5. 前記露光光は、波長３６５ｎｍの光を少なくとも含むことを特徴とする請求項１記載の位相シフトマスク。
6. 透光性基板上に、転写パターンが形成された位相シフト膜を備える位相シフトマスクの製造方法であって、
   前記透光性基板上に設けられた前記位相シフト膜にホール形状の透光部からなるホール部を含む転写パターンを形成する工程と、
   前記位相シフト膜の転写パターンに対し、欠陥検査を行って欠陥が存在するホール部を特定する工程と、
   前記欠陥を修正する工程を有するものであり、
   前記欠陥を修正する工程は、前記欠陥が存在するホール部に対し、前記透光部の外周を囲うように修正膜を形成する工程と、前記透光部の前記透光性基板の表面を掘り込み、掘り込み透光部を形成する工程とを含み、
   前記位相シフト膜を透過した露光光と、前記位相シフト膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｐは、１５０度以上２１０度以下であり、
   前記修正膜を透過した前記露光光と、前記修正膜の膜厚と同じ距離だけ空気中を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｍは、前記位相差Φ_Ｐよりも小さく、
   前記修正膜を透過した前記露光光と、前記掘り込み透光部を透過した前記露光光との間に生じる位相差Φ_Ｈは、１５０度以上２１０度以下であり、
   前記露光光に対する修正膜の透過率Ｔ_Ｍと前記露光光に対する位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐとの差は、２％以下であることを特徴とする位相シフトマスクの製造方法。
7. 前記位相シフト膜の透過率Ｔ_Ｐは、１０％以上であることを特徴とする請求項６記載の位相シフトマスクの製造方法。
8. 前記修正膜の透過率Ｔ_Ｍは、１０％以上であることを特徴とする請求項６記載の位相シフトマスクの製造方法。
9. 前記露光光は、波長３６５ｎｍの光を少なくとも含むことを特徴とする請求項６記載の位相シフトマスクの製造方法。
10. 請求項１から５のいずれかに記載の位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する工程と、
    前記位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に設けられたレジスト膜に転写パターンを転写する工程と、
    を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
11. 請求項６から９のいずれかに記載の位相シフトマスクの製造方法で製造された位相シフトマスクを露光装置のマスクステージに載置する工程と、
    前記位相シフトマスクに露光光を照射して、表示装置用の基板上に設けられたレジスト膜に転写パターンを転写する工程と、
    を有することを特徴とする表示装置の製造方法。

Images