JP2000131825A

JP2000131825A - 半導体装置のフォトマスク及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000131825A
Application number: JP30610199A
Authority: JP
Inventors: Seiyo Bun; 誠庸文; Yokun Kin; 容 ▲薫▼ 金; Koshu Ro; 光洙盧
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP3876957B2; KR20000028599A; US6296975B1

Abstract

(57)【要約】【課題】薄い膜厚の透過防止層を実現して、写真食刻
工程に際して高い解像度を与えることができる半導体装
置のフォトマスクを提供する。【解決手段】透光性基板の上に、モリブデン固溶合金
からなる透過防止層を備える半導体装置のフォトマスク
である。さらに、モリブデン固溶合金は、モリブデンに
クロム、バナジウム、ニオビウム、タンタルまたはタン
グステンなどがそれぞれン固溶されて形成された固溶合
金であり得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
具体的には、フォトマスク及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する工程においては、
半導体基板の上に物質層をパタニングするための写真食
刻工程が必要とされる。このような写真食刻工程で、フ
ォトレジスト層を選択的に露光するためにフォトマスク
が用いられる。この種のフォトマスクは、フォトマスク
の透過防止層などを、所望されるパターンに従ってパタ
ニングすることにより備えられる。

【０００３】従来のフォトマスクは、光が透過する透光
性基板、例えば、石英基板の上に透過防止層としてクロ
ム層が形成された構造が用いられていた。このクロム層
の上には、クロム層による反射を防止するクロム酸化層
がさらに形成されることができる。

【０００４】一方、半導体装置の高集積化が進むにつれ
て、デザインルールが減少しつつある。これにより、こ
のデザインルールの減少を補うために、より高い解像度
を具現できるフォトマスクが求められている。また、露
光工程に用いられる光源の波長も減少し、約２５０ｎｍ
以下または約１５０ｎｍ以下の被像寸法の具現が求めら
れている。すなわち、ＫｒＦまたはＡｒＦを光源として
用いることが必要になりつつある。これにより、フォト
マスクは、さらに微小なパターンを有するように製造さ
れ、よって、製造する工程のマージン確保が重要視され
ている。この観点から、フォトマスクを製造する工程に
乾式食刻方法を採用することが要求されている。

【０００５】ところが、従来のフォトマスクに用いるク
ロム層をパタニングする工程には、乾式食刻方法の適用
が難しい。これは、乾式食刻に用いる反応ガスに対し
て、クロム層とフォトレジスト層との選択比が低いこと
に起因する。すなわち、前記フォトレジスト層として
は、主としてＣＡＲ（ＣｈｅｍｉｃａｌＡｍｐｌｉｔ
ｕｄｅＲｅｓｉｓｔ）、ＺＥＰまたはＥＢＲ（Ｅ-ｂ
ｅａｍｒｅｓｉｓｔ）などを用いるが、このフォトレ
ジスト層は反応ガスに対してクロム層と低い食刻選択比
を示す。従って、乾式食刻方法によりクロム層をパタニ
ングするためには、極めて厚膜のフォトレジスト膜が要
求される。しかし、この極めて厚膜のフォトレジスト膜
を取り入れることにより、解像度の減少を招き、高集積
化した半導体装置の製造には適していない。

【０００６】これを補うために、クロム層をパタニング
するのに湿式食刻方法が用いられる。この湿式食刻方法
は、パターンの側壁角及び縁部の傾斜などを伴って、被
像寸法の最小化に制約を与えることがある。これによ
り、全体マスクの上において約１μｍ以下の線幅を均一
に形成しにくく、結果として高い解像度が具現が難し
い。さらに、この湿式食刻方法によるパタニングは、乾
式食刻方法に比べ生産性が相対的に低い。

【０００７】一方、このように高い解像度を具現するに
は、前記透過防止層の膜厚を減少させる必要がある。透
過防止層の膜厚が減少すると、前記透過防止層のパタニ
ングのためのフォトレジスト膜の膜厚も減少されうる。
したがって、さらに減少された寸法をもった透過防止層
パターンを形成することができる。これにより、解像度
の増加を具現できる。

【０００８】このように、さらに減少された膜厚で透過
防止層を形成するには、クロム層に比べて高い吸光度特
性または高い吸光係数をもつ物質層が求められる。吸光
係数または吸光度（ＯＤ）値が大きいということは、よ
り薄い層でも、露光工程で用いられる光源を選択的に遮
断できることを意味する。

【０００９】また、従来のフォトマスクに用いられるク
ロム層は、石英基板との接着性が比較的低く、クロム層
をパタニングする工程においてパターン不良が生じう
る。このようなパターン不良が生じる場合には、ＦＩＢ
（ｆｏｃｕｓｅｄｉｏｎｂｅａｍ）修正またはレー
ザ修正等により前記パターン不良を修正する工程が行わ
れる。このとき、川床（ｒｉｖｅｒｂｅｄ）または基板
の透過率減少など基板の損傷などが生じうる。

【００１０】このようなクロム層を取り替えるために、
Ｍｏ−Ｓｉ系の物質層を用いる試みがなされつつある。
例えば、ＭｏＳｉ₂層を用いる方法が提案されている
（Ｙ．Ｗａｔａｋａｂｅ、ｅｔａｌ．，"Ｈｉｇｈ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｖｅｒｙｌａｒｇｅｓｃ
ａｌｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｈｏｔｏｍａｓｋｗ
ｉｔｈａｓｉｌｉｃｉｄｅｆｉｌｍ"，Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ（４），ｐｐ．８４１
-８４４，１９８６）。また、ＭｏＳｉ層を用いる方法
が提案されている（ＡｋｉｒａＣｈｉｂａ、"Ｆａｂ
ｒｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒ
ａｄｖａｎｃｅｄ５Ｘｒｅｔｉｃｌｅｓｆｏｒ
１６Ｍ-ｂｉｔＤＲＡＭ"，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔ
ｅｃｈｎｏｌ．Ｂ８（２），ｐｐ．１１７-１２１．１
９９０）。他方、このＭｏ−Ｓｉ系の物質層を乾式食刻
方法によりパタニングする試みがなされつつある（Ｃ．
Ｐｉｅｒｒａｔ，ｅｔａｌ．，"Ｄｒｙｅｔｃｈｅ
ｄｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｓｉｌｉｃｉｄｅｐｈｏｔ
ｏｍａｓｋｓｆｏｒｓｕｂｍｉｃｒｏｎｉｎｔｅ
ｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｆａｂｒｉｃａｔｉｏ
ｎ"，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ９
（６），ｐｐ．３１３２−３１３７，１９９１）。さら
に、Ｍｏ−Ｓｉ系の物質層の上に反射防止層を形成する
方法が提案されている（ＡｋｉｒａＣｈｉｂａ，"Ａ
ｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅＭｏＳｉｐｈｏｔｏ
ｍａｓｋｓ"．，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ
ｌ．Ｂ１０（１６），ｐｐ．２４８０−２４８５，１９
９２）。そして、ＰＳＭに適用する研究もなされている
（ＲｉｋＪｏｎｃｋｈｅｅｒｅ，"Ｍｏｌｙｂｄｅｎ
ｕｍｓｉｌｉｃｉｄｅｂａｓｅｄａｔｔｅｎｕａｔ
ｅｄｐｈａｓｅ-ｓｈｉｆｔｍａｓｋｓ"，Ｊ．Ｖａ
ｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１２（６），ｐｐ．３
７６５−３７７２，１９９４）。一方、非晶質シリコン
層を用いる研究が成されている（ＣｈａｒｌｅｓＨ．
Ｆｉｅｌｄｓ，ｅｔａｌ．，"ＴｈｅＵｓｅｏｆ
ＡｍｏｒｐｈｏｕｓＳｉｌｉｃｏｎｆｏｒＤｅｅ
ｐＵＶＭａｓｋｓ"，ＳＰＩＥＶｏｌ．１９２７，
ｐｐ．７２７-７３５，１９９３）。

【００１１】ところが、前記したようなＭｏ−Ｓｉ系の
物質層は、電気伝導度が低いという性質を持つ。これは
前記Ｍｏ−Ｓｉ系の物質層内に含まれている導電性の低
いＳｉ原子が原因で、低い電気伝導度を示すためであ
る。これにより、フォトレジスト膜を電子ビームを用い
て露光する際に、追加の電荷消散層を導入すべきであ
る。また、Ｍｏはパタニング後洗浄工程等に用いられる
過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）などの化学溶液に容易に溶け
る。従って、パタニング後の膜質モホロジー等が悪くな
る、またはパターン不良となることがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み成されたものであり、その目的は、さらに薄い膜
厚の透過防止層を実現して、写真食刻工程に際して高い
解像度を与えることができる半導体装置のフォトマスク
を提供するところにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従って前記目的は、本発
明による、透光性基板と、前記基板上に形成された、モ
リブデンに金属原子が固溶されたモリブデン固溶合金か
らなる透過防止層とを有することを特徴とする半導体装
置のフォトマスクにより達成される。

【００１４】さらに本発明は、前記モリブデン固溶合金
は、モリブデンに前記金属原子が置換形固溶されている
ことを特徴とする前記半導体装置のフォトマスクであ
る。

【００１５】さらに本発明は、前記金属原子は、全ての
組成においてモリブデンを置換して完全固溶されること
を特徴とする前記半導体装置のフォトマスクである。

【００１６】さらに本発明は、前記金属原子は、クロ
ム、タングステン、バナジウム、ニオビウムおよびタン
タルからなる一群から選ばれるいずれか１つである前記
半導体装置のフォトマスクである。

【００１７】さらに本発明は、前記金属原子はクロムで
ある前記半導体装置のフォトマスクである。

【００１８】さらに本発明は、前記金属原子はタングス
テンである前記半導体装置のフォトマスクである。

【００１９】さらに本発明は、前記金属原子はバナジウ
ムである前記半導体装置のフォトマスクである。

【００２０】さらに本発明は、前記金属原子はニオビウ
ムである前記半導体装置のフォトマスクである。

【００２１】さらに本発明は、前記金属原子はタンタル
である前記半導体装置のフォトマスクである。

【００２２】また前記他の目的は、本発明の、透光性基
板を提供する段階と、前記基板上に、モリブデンに金属
元素が固溶されたモリブデン固溶合金層からなる透過防
止層を形成する段階とを含むことを特徴とする半導体装
置のフォトマスク製造方法により達成される。

【００２３】さらに本発明は、前記モリブデン固溶合金
層は、モリブデンにクロム、タングステン、バナジウ
ム、ニオビウムおよびタンタルからなる一群から選ばれ
るいずれか１つの金属が固溶されたモリブデン固溶合金
からなるターゲットを用いるスパッタリング方法により
形成されることを特徴とする前記半導体装置のフォトマ
スク製造方法である。

【００２４】さらに本発明は、前記モリブデン固溶合金
層は、モリブデンにクロムが置換形固溶されたモリブデ
ンクロム固溶合金のターゲットを用いるスパッタリング
方法により形成されることを特徴とする前記半導体装置
のフォトマスク製造方法である。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は各種
の形態に変形でき、本発明の範囲が下記の実施形態によ
り限定されるものではない。本発明の実施形態は、当業
界において通常の知識を有した者に本発明をより完全に
説明するために提供されるものである。よって、図面に
おける層の膜厚等はさらに明確な説明を強調するために
誇張されており、図面での同じ符号で付した要素は同じ
要素を意味する。また、ある層が他の層または半導体基
板の"上"にある、または接触していると記される場合、
前記ある層は前記他の層または半導体基板に直接接触し
て存在することもあれば、またはその間に第３の層が介
されることもある。

【００２６】図１は、本発明の一実施形態によるフォト
マスクを説明するために概略に示す断面図である。具体
的に、本実施形態によるフォトマスクは、透光性基板１
００の上に形成された透過防止層２００、および透過防
止層２００をパタニングする後続工程に選択的に食刻す
るために導入されるフォトレジスト層４００などを備え
る。前記透過防止層２００は、モリブデンに金属原子が
固溶されたモリブデンに固溶合金等から形成される。こ
のモリブデン固溶合金は、モリブデンに完全に置換可能
であり、実質的にほとんど全ての合金組成比で固溶体を
成しうる物質と、前記モリブデンとから成る固溶体を意
味する。

【００２７】このとき、固溶される物質は、モリブデン
の特性を相殺し、かつ改善できる特性を持つ金属原子を
用いることが望ましい。この物質がモリブデンに固溶さ
れることにより、固溶体の化学的特性または機械的特性
は多様に変化できる。このとき、この固溶される物質は
前記モリブデンと置換形固溶可能な物質であることが好
ましい。また、実質的にモリブデンと全ての組成領域に
わたって完全固溶をなす物質であることが好ましい。

【００２８】上記した固溶される物質としては、クロム
が挙げられる。すなわち、モリブデンにクロムが固溶さ
れたモリブデンクロム固溶合金で、前記透過防止層２０
０を形成することができる。モリブデンクロム固溶合金
は、図２に示されるように、実質的に全ての組成領域で
相互固溶し、固溶体として形成される。

【００２９】同様に、固溶体を形成することでモリブデ
ンの特性を改善できる物質としては、バナジウム、タン
グステン、ニオビウムまたはタンタルなどが挙げられ
る。

【００３０】具体的に、モリブデン固溶合金の特性を、
モリブデンにクロムが固溶された固溶体、すなわちモリ
ブデンクロム固溶合金を用いて説明する。

【００３１】図２はモリブデンとクロムの異成分系状態
を表す概略図であるが、これから明らかなように、モリ
ブデンにクロム原子が全ての組成比にわたって固溶でき
る。またクロム原子は、モリブデン原子を置換して固溶
されることが判る。これは、クロム原子の場合、格子定
数が約２．８８２Åであってモリブデンの３．１４７Å
と近似していることからも明らかである。

【００３２】一般に、置換形固溶体は、固溶体をなす二
成分の特性を相補的に示す特性をもつ。従って、モリブ
デンクロム固溶合金からなる物質層は、クロム層及びモ
リブデン層の特性を相補的に有しうる。

【００３３】クロム層及びモリブデン層は、それぞれ次
のような特性を示すと知られている。まず、クロム層
は、乾式食刻方法を適用するとき、フォトレジスト層と
の選択比が低いという短所がある。そして、クロム層
は、低い波長の光源に対して、例えば、約１９３ｎｍの
光源に対して、下記の表１及び図３に示されたように、
モリブデンより低い吸光係数値を表す。

【００３４】表１は、フォトマスクの透過防止層として
用いられる物質に対する光学特性を示している。特に、
表１から明らかなように、クロムは、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ
またはＷ等に比べ低い吸光係数ｋを持つ。一方、図３
は、１９３ｎｍの波長における様々な物質の吸光係数ｋ
と共に、反射係数（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅ
ｘ）を示している。図３において、Ｔは透過度を表し、
矢印で示した値以上の吸光係数ｋを表す物質が透過防止
層として好適なことを意味する。この表１及び図３にお
いて、クロム層は、モリブデン層等に比べ低い吸光係数
ｋ値を持つので、モリブデン層よりも厚く形成しないと
光の透過が有効に防止できないことが分かる。

【００３５】フォトマスクに用いられる様々な物質の電
気的及び光学的特性

【００３６】

【表１】

【００３７】一方、クロム層は基板として用いられる石
英との接着性が比較的低いために、パタニングに際し欠
陥が生じうる。これにより、クロム層をパタニングした
後にＦＩＢ修正またはレーザ修正などを必要とし、この
ような修正を行うためにさらに欠陥が生じうる。具体的
に説明すると、ＦＩＢ修正は物理的な力を用いて不透明
性欠陥、つまり好ましくないクロム層の一部を取り除く
技術である。このとき、イオンビームを加速して与えら
れる物理的な力によってクロム層の一部がミリングされ
る。つまり微細な膜厚でクロム層の一部が順次にミリン
グされて取り除かれる。この場合、クロム層内のクロム
原子どうしの結合力はモリブデンの場合に比べ大きいた
め、高い加速度でイオンビームを加速しなければならな
い。従って、基板に欠陥または損傷を招くことがある。

【００３８】このＦＩＢ修正による欠陥としては、川床
という現象などが挙げられる。これは欠陥の縁部が中央
部に比べ高い速度で取り除かれ、川床に似た欠陥が基板
に生じうることをいう。かかる川床の発生は、クロム層
の膜厚が厚いほど大きくなる傾向がある。

【００３９】また、レーザ修正による欠陥としては、さ
らなる熱量が下部の基板へ移ることである。これによ
り、基板の石英の一部が気化等により分離したり、融解
して再凝固することがあり、それにより組織の変化を招
き、基板の透過程度を変えてしまうことがある。

【００４０】しかし、クロムは優れた化学耐性を持つた
め、湿式食刻方法でのパタニングに際して使用する化学
溶液への抵抗性が優れているという利点がある。しか
し、乾式食刻に対しては低い食刻率を示すため、食刻選
択比が低く、乾式食刻方法は適さない。

【００４１】これに対し、モリブデン層は通常下記のよ
うな特性を示している。モリブデンは、表１及び図３に
表されたように、クロムよりも高い吸光係数ｋ値、さら
に、高いＯＤ値をもつ。従って、モリブデン層をクロム
層よりも薄く形成して用いても有効な結果が得られる。
さらに、モリブデン層のパタニング後、レーザ修正によ
り欠陥を修正するとき、基板に転移する熱量は一層少な
くなるので、基板の欠陥発生が減少する。

【００４２】さらに、モリブデン層はより薄く形成され
て利用でき、かつモリブデン原子どうしの結合力がクロ
ム層に比べ小さいので、ＦＩＢ修正などを行うとき、同
じ印加パワーでも欠陥を素早く除り除くことができる。
また、より低いイオンビーム加速程度が適用でき、基板
に投射されるガリウムイオンを抑えることができ、川床
現象の発生を抑えることができる。

【００４３】また、モリブデンはクロムより高い電気伝
導度をもつ。これは、静電気などによるパターンき損な
どの欠陥発生を抑える上で有効である。例えば、フォト
レジスト膜を電子ビーム等で露光するとき、下部の膜質
が低い電気伝導度を有する場合、前記電子ビームに起因
する静電気によってパターンなどが損なわれる。従っ
て、クロム層などのように低い伝導度の物質層を透過防
止層として用いる場合には、追加の電荷消散層が必要だ
が、モリブデン層などのように高い伝導度をもつ物質層
には前記電荷消散層は必要でない。

【００４４】また、通常の乾式食刻方法に用いられる反
応ガスに対して、モリブデンはクロムより高い食刻速度
を示している。これにより、より小さいフォトレジスト
膜の消耗により、選択的食刻が実現可能である。

【００４５】しかし、モリブデンは、過酸化水素水程度
の低反応性の化学溶液にも溶解しやすく、化学溶液への
抵抗性がクロム層に比べて低い。これにより、パタニン
グ後、洗浄等によりパターンの線幅などが損なわれう
る。例えば、純粋なモリブデン層は、半導体装置、特に
マスク洗浄に通常用いられる過酸化水素水に硫酸が加え
られた洗浄液またはアンモニア水、過酸化水素水及び純
水の混合溶液などの混合物に必ず加えられる過酸化水素
水に素早く腐食される。

【００４６】以上のそれぞれの特性を鑑みて、本発明の
実施形態においては、モリブデンにクロムを置換形固溶
した固溶体を透過防止層２００として用いることで、上
記したクロム層の利点及びモリブデン層の利点を合わせ
て具現することができる。そして、クロム層及びモリブ
デン層のそれぞれの短所を相殺させて補完することがで
きる。即ち、図２に示されたように、全ての組成比の領
域で互いに完全固溶されて形成される固溶体は、一般に
それぞれの成分の機械的及び化学的な物性特性を合わせ
て示す。この物性特性は、それぞれの成分の含量に比例
して相補的に現れることは言うまでもない。

【００４７】この点から、本発明のモリブデンクロム固
溶合金層は、下記のような特性を示す。まず、モリブデ
ンの化学溶液への低い抵抗性を固溶されるクロムにより
相殺させて高めることができる。すなわち本発明による
モルブデンクロム固溶合金層、例えば、７０％のモリブ
デンに３０％のクロムが固溶された合金層は、前記した
化合物、とくに過酸化水素水に何ら侵食されないことが
実験によって明らかであり、優れた化学的耐性を持つこ
とがわかる。

【００４８】そして、モリブデンクロム固溶合金層は、
クロム層に比べ薄厚で透過防止層２００として用いられ
る。例えば、約０．０５〜０．０７μｍ（５００Å〜７
００Å）の膜厚でも、透過防止層２００として利用可能
である。これは、表１から明らかなように、モリブデン
の優れた吸光係数ｋ値に基づく。モリブデンは１９３ｎ
ｍの波長で約２．３６のｋ値を表すのに対し、クロム
は、１．６６の高いｋ値を表す。従って、モリブデンク
ロム固溶合金層は、クロムの低いｋ値をモリブデンの高
いｋ値が補い、クロム層よりも高いｋ値を持つことがで
きる。これにより、より薄いモリブデンクロム固溶合金
層を形成しても、厚膜のクロム層より優れた透過防止効
果が具現可能である。これは、結果としてＯＤをより確
保することができるという意味合いである。

【００４９】このように、モリブデンクロム合金層をよ
り薄く形成して透過防止層２００として利用可能なこと
は、高解像度を具現できるという意味でも解釈可能であ
る。また、前述したようなＦＩＢ修正またはレーザ修正
においても、基板の欠陥発生を抑えるような効果が得ら
れる。

【００５０】一方、モリブデンは、前述したように、ク
ロムより一般的な反応ガスを用いる乾式食刻方法で高い
乾式食刻率を示している。これにより、クロムの低い乾
式食刻率が相殺でき、モリブデンクロム固溶合金層もク
ロム層に比べて高い乾式食刻率を具現することができ
る。これは、モリブデンクロム固溶合金層を透過防止層
２００として用いる場合、透過防止層２００のパタニン
グに乾式食刻方法を採用できることを意味する。

【００５１】さらに、前述したように、モリブデンクロ
ム合金層をより薄厚で具現でき、より高い乾式食刻率が
具現されることから、フォトレジスト膜との食刻選択比
をより確保することができる。すなわち、選択的食刻に
用いられるフォトレジスト膜の選択幅を広く確保するこ
とができる。また、湿式食刻工程でも、モリブデンクロ
ム合金層の膜厚が縮まることから、サイドカットなどを
抑えることができる。モリブデンは、クロム層に比べ化
学溶液への抵抗性が低いので、モリブデンクロム固溶合
金層のＳＥＢ式食刻率の向上を具現できる。これによ
り、現像工程などの工程マージンをより確保することが
できる。

【００５２】一方、モリブデンは、クロムの基板との接
着不良特性を相殺でき、モリブデンクロム固溶合金層
は、基板との高い接着性を持ちうる。これにより、透過
防止層２００をパタニングするときに生じる欠陥を抑え
ることができる。

【００５３】また、モリブデンは、クロムに比べ高い電
気伝導度をもつため、モリブデンクロム固溶合金層は、
クロム層より高い電気伝導度を持ちうる。従って、電子
ビームを用いる露光工程等で電荷の蓄積に伴う静電気に
よる欠陥発生を防止することができる。

【００５４】このような本発明によるモリブデンクロム
固溶合金層は、下記のような方法で形成可能である。例
えば、約９０％のモリブデン及び１０％のクロムの合金
をターゲットとして用い、スパッタリング方法により前
記モリブデンクロム固溶合金層を形成することができ
る。このとき、アルゴンを約３０ｓｃｃｍ供給し、約５
Ｐａ（約４０ｍＴｏｒｒに相当）のチャンバ圧力を保持
する。前記アルゴンに約１５０ＷのＲＦパワーを印加
し、前記ターゲットをスパッタリングして前記ターゲッ
トに対向して導入される基板の上にモリブデンクロム固
溶合金層を蒸着させる。この方法において、モリブデン
クロム固溶合金層の組成に従い、前記ターゲットの組成
及びチャンバ圧力条件または印加パワーの条件などが変
わりうる。また、モリブデンにバナジウム、タングステ
ン、ニオビウムまたはタンタルなどが固溶されたモリブ
デン固溶合金層を形成するに際しても、前記ターゲット
を交換して前述したようなスパッタリング方法を用いる
ことができる。

【００５５】一方上述のモリブデンクロム固溶合金と同
様に、モリブデンにタンタル、バナジウム、ニオビウム
またはタングステンなどを置換形固溶することによって
も、モリブデンの特性を改善することができる。図４乃
至図７はモリブデン及びニオビウム、タンタル、バナジ
ウム及びタングステンそれぞれの異成分系状態図を概略
的に示したもので、ニオビウム、タンタル、バナジウム
またはタングステンのそれぞれはモリブデンと実質的に
全組成で置換形固溶されており、クロムの場合と同様、
モリブデン層の特性を改善することができる。例えば、
モリブデンの前述した過酸化水素などの化学溶液に対す
る低い抵抗性を、固溶される前記ニオビウム、タンタ
ル、バナジウムまたはタングステンなどが改善すること
ができる。すなわち、化学的耐性を増加させる効果を具
現できる。

【００５６】また、タンタル、バナジウム、ニオビウム
またはタングステンは、図３に示されたように、比較的
に高い吸光係数ｋを示し、且つ低い反射係数ｎを示すの
で、モリブデン及びこれら元素の固溶体は、優れた吸光
特性を示すことができる。従って、より薄厚で透過防止
層２００が形成可能である。

【００５７】これは、タンタル、バナジウム、ニオビウ
ムまたはタングステンなどのそれぞれとモリブデンとの
固溶体が透過防止層２００として用いられる場合、かか
る透過防止層２００を湿式または乾式食刻工程で現像マ
ージンを増加できることを意味する。すなわち、モリブ
デンクロム固溶合金層で説明したように、透過防止層２
００の膜厚を薄く導入することにより、フォトレジスト
層の膜厚をより薄く導入することができる。これは、解
像度の増加が具現できることを意味する。また、乾式食
刻工程においては、。フォトレジストとの選択比による
影響を低減する役割をする。これにより、各種のフォト
レジストが導入可能である。

【００５８】一方、かかる固溶合金層の形成に際して
も、モリブデンクロム固溶合金層を形成する方法のよう
に、モリブデンに上記したタンタル、ニオビウム、バナ
ジウムまたはタングステンなどがそれぞれ固溶されたモ
リブデンタンタル合金、モリブデンニオビウム合金、モ
リブデンバナジウム合金またはモリブデンタングステン
合金からなるターゲットを用いるスパッタリング方法に
より上記した固溶合金層を形成できる。このとき、形成
される固溶合金層、すなわち、透過防止層２００の組成
は、ターゲットの組成に従う。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によると、モ
リブデン固溶合金層は完全置換形固溶により形成された
ものであって、モリブデン層またはクロム層などの特性
が改善可能である。例えば、吸光係数の改善または耐火
学性等の改善が成し遂げられる。さらに、透過防止層と
して用いられるとき、透過防止層の膜厚をより薄厚で導
入可能である。これにより、ＡｒＦまたはＫｒＦなどの
ように、より短い波長の光源に好適な解像度を具現する
ことができる。

【００６０】以上、本発明を具体的な実施形態を通じて
詳細に説明したが、本発明はこれに限定されることな
く、本発明の技術的な思想内において当分野の通常の知
識を有した者にとって該変形や改良が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかるフォトマスクを説明
するための概略断面図である。

【図２】モリブデン及びクロムの異成分系状態図であ
る。

【図３】１９３ｎｍ波長における各種の物質の吸光係数
ｋ値を示すグラフである。

【図４】モリブデン及びニオビウムの異成分系状態図で
ある。

【図５】モリブデン及びタンタルの異成分系状態図であ
る。

【図６】モリブデン及びバナジウムの異成分系状態図で
ある。

【図７】モリブデン及びタングステンの異成分系状態図
である。

【付号の説明】

１００・・・透光性基板、２００・・・透過防止層、４００・・・フォトレジスト層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板と、前記基板上に形成された、モリブデンに金属原子が固溶
されたモリブデン固溶合金からなる透過防止層とを有す
ることを特徴とする半導体装置のフォトマスク。
【請求項２】前記モリブデン固溶合金は、モリブデン
に前記金属原子が置換形固溶されていることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項３】前記金属原子は、全ての組成においてモ
リブデンを置換して完全固溶されることを特徴とする請
求項１または２に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項４】前記金属原子は、クロム、タングステ
ン、バナジウム、ニオビウムおよびタンタルからなる一
群から選ばれるいずれか１つである請求項１〜３のいず
れか一項に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項５】前記金属原子はクロムである請求項４に
記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項６】前記金属原子はタングステンである請求
項４に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項７】前記金属原子はバナジウムである請求項
４に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項８】前記金属原子はニオビウムである請求項
４に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項９】前記金属原子はタンタルである請求項４
に記載の半導体装置のフォトマスク。
【請求項１０】透光性基板を提供する段階と、前記基板上に、モリブデンに金属原子が固溶されたモリ
ブデン固溶合金層からなる透過防止層を形成する段階と
を含むことを特徴とする半導体装置のフォトマスク製造
方法。
【請求項１１】前記モリブデン固溶合金層は、モリブ
デンにクロム、タングステン、バナジウム、ニオビウム
およびタンタルからなる一群から選ばれるいずれか１つ
の金属が固溶されたモリブデン固溶合金からなるターゲ
ットを用いるスパッタリング方法により形成されること
を特徴とする請求項１０に記載の半導体装置のフォトマ
スク製造方法。
【請求項１２】前記モリブデン固溶合金層は、モリブ
デンにクロムが置換形固溶されたモリブデンクロム固溶
合金のターゲットを用いるスパッタリング方法により形
成されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装
置のフォトマスク製造方法。