JP2020016845A - フォトマスクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このように製造されたフォトマスクは、透明基板の露出した遮光パターンの配置されていない透光領域と、透明基板にクロムを含む遮光層が積層された遮光領域と、が隣接して配置される。
1.フォトマスクにおける静電破壊の発生を防止すること。
2.フォトマスクにおける光学特性の低下を防止すること。
3.パターン微細化に対応して、静電破壊の発生を防止すること。
4.強化された洗浄に対応して、静電破壊の発生を防止すること。
該透明基板の表面に形成されクロムを主成分とする遮光層から形成された遮光パターンと、
前記遮光パターンのない透光領域に少なくとも形成された帯電防止層と、
を有し、
前記帯電防止層が、クロムを含むことにより上記課題を解決した。
本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層の膜厚が、1.0〜2.5nmの範囲に設定されることが好ましい。
また、本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層の波長405nmの透過光に対する透過率が、80%以上に設定される手段を採用することもできる。
また、本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層のシート抵抗が、1MΩ/sqより小さく設定されることができる。
また、本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層が、クロムに加えて酸素を含むことができる。
また、本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層が、クロムに加えて炭素を含むことができる。
また、本発明のフォトマスクは、前記帯電防止層が、クロムに加えて窒素を含むことができる。
また、本発明のフォトマスクの製造方法は、上記のいずれか記載のフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の表面に前記遮光層を形成する遮光層形成工程と、
前記遮光層から前記遮光パターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程後に前記帯電防止層を形成する帯電防止層形成工程と、
を有することが好ましい。
本発明のフォトマスクの製造方法においては、前記遮光層の膜厚が、135nm以上に設定されることができる。
該透明基板の表面に形成されクロムを主成分とする遮光層から形成された遮光パターンと、
前記遮光パターンのない透光領域に少なくとも形成された帯電防止層と、
を有し、
前記帯電防止層が、クロムを含むことにより、透明基板に離間して形成されている遮光パターンどうしを、透光領域に形成された帯電防止層によって電気的に互いに接続して、離間した遮光パターンの間における静電電位を等しくすることができる。これにより、電位差が発生して、フォトマスクの遮光パターンが静電破壊することを防止できる。
また、クロムを含む帯電防止層によって、離間した遮光パターンを電気的に接続することにより、フォトマスクの洗浄工程において洗浄液によって帯電防止層がなくなってしまい、離間した遮光パターンどうしが電気的に接続されなくなり、静電破壊が発生することを防止できる。
なお、帯電防止層は、透光領域だけでなく遮蔽領域にも形成されていてもよい。
同時に、透光領域に形成された帯電防止層によって電気的に互いに接続して、離間した遮光パターンの間における静電電位を等しくするために必要な導電性を有することができる。
さらに、透光領域において帯電防止層の充分な耐薬性を維持し、フォトマスクの洗浄工程において洗浄液によって帯電防止層がなくなってしまい、離間した遮光パターンどうしが電気的に接続されなくなり、静電破壊が発生することを防止できる。
前記透明基板の表面に前記遮光層を形成する遮光層形成工程と、
前記遮光層から前記遮光パターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程後に前記帯電防止層を形成する帯電防止層形成工程と、
を有することにより、遮光パターンの形成された透明基板に帯電防止層を形成して、離間して形成されている遮光パターンどうしを、透光領域に形成された帯電防止層によって電気的に互いに接続して、離間した遮光パターンの間における静電電位の等しいフォトマスクを製造することができる。これにより、離間している遮光パターンの間で電位差が発生して、フォトマスクの遮光パターンが静電破壊することを防止できる。
図1は、本実施形態におけるフォトマスクスを示す断面図であり、図2は、本実施形態におけるフォトマスクスを製造するマスクブランクスを示す断面図であり、図において、符号1は、フォトマスクである。
遮光層3Bにおいては、後述するように、所定の光学特性および抵抗率が得られるようにその厚み、および、Cr,N,C,O等の組成比(atm%)が設定される。
また、本実施形態のマスクブランク1Bは、遮光層3Bの膜厚が135nm以上、好ましくは、150nm以上、さらに好ましくは200nm以上とされる。
また、本実施形態のマスクブランク1Bは、遮光層3Bのシート抵抗が10Ω/sq程度となるように設定されている。このシート抵抗は、遮光層3Bの膜厚によって設定される。
帯電防止層6におけるCr,O,C,Nの組成比は、次の膜厚、透過率、シート抵抗が所定の範囲となるように設定される。
なお、帯電防止層6におけるCr,O,C,Nの組成比は、
Cr;23.8−26.5%、
O;43.3−44.9%、
N;18.0−21.2%、
C;10.1−12.2%
とすることができる。
帯電防止層6の膜厚は、1.0〜2.5nmの範囲に設定される。帯電防止層6においては、その波長405nmの透過光に対する透過率が80%以上に設定される。帯電防止層6のシート抵抗が、1MΩ/sqより小さく設定される。
図3は、本実施形態におけるフォトマスクの製造装置を示す模式図であり、図4は、本実施形態におけるフォトマスクの製造装置を示す模式図である。
本実施形態において、成膜手段S13はガラス基板2に接する遮光層3Bの成膜に対応しており、成膜手段S14は厚さ方向中間層となる遮光層3Bの成膜に対応しており、成膜手段S15はガラス基板2から厚さ方向に最も離れた反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応している。
同時に、成膜手段S13においては、ガス導入手段S13eから供給されるガスとして、遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として条件設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S13fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S13においては、電源S13dからバッキングプレートS13cに印加されるスパッタ電圧が、遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
同時に、成膜手段S14においては、ガス導入手段S14eから供給されるガスとして、中間層となる遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S14fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S14においては、電源S14dからバッキングプレートS14cに印加されるスパッタ電圧が、中間層となる遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
同時に、成膜手段S15においては、ガス導入手段S15eから供給されるガスとして、反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S15fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S15においては、電源S15dからバッキングプレートS15cに印加されるスパッタ電圧が、反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
なお、遮光層3B、中間層、反射防止層の成膜で、必要であればターゲットS13b,S14b,S15bを交換することもできる。
さらに、後述する帯電防止層6の成膜に特化した成膜手段を連続して有することでもできる。
図5は、本実施形態におけるフォトマスクスの製造工程を示す断面図である。
図3に示す帯電防止層形成工程S3においては、成膜手段S13において、ガス導入手段S13eから成膜室S12のバッキングプレートS13c付近にスパッタガスと反応ガスとを供給し、外部の電源からバッキングプレート(カソード電極)S13cにスパッタ電圧を印加する。また、マグネトロン磁気回路によりターゲットS13b上に所定の磁場を形成してもよい。成膜室S12内のバッキングプレートS13c付近でプラズマにより励起されたスパッタガスのイオンが、カソード電極S13cのターゲットS13bに衝突して成膜材料の粒子を飛び出させる。そして、飛び出した粒子と反応ガスとが結合した後、ガラス基板2に付着することにより、ガラス基板2の表面に所定の組成で帯電防止層6が形成される。
なお、図4においては、フォトマスク1、フォトマスク1Aおよび帯電防止層6は図示していない。
また、帯電防止層6において、シート抵抗が条規の範囲に設定されることにより、透光領域2Aに形成された帯電防止層6によって離間した遮光パターン3,3どうしを電気的に互いに接続して、遮光パターン3,3の間における静電電位を等しくするために必要な導電性を有することができる。
また、帯電防止層6が、クロムに加えて炭素を含むことにより、帯電防止層6における充分な導電率を維持するとともに、帯電防止層6の充分な耐薬性を維持することができる。
また、帯電防止層6が、クロムに加えて窒素を含むことにより、帯電防止層6における充分な透過率を維持するとともに、帯電防止層6の充分な耐薬性および充分な耐酸化性を維持することができる。
図6は、本実施形態におけるフォトマスクを示す断面図である。
本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、帯電防止層6に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図7は、本実施形態におけるフォトマスクを示す断面図である。
本実施形態において上述した第1および第2実施形態と異なるのは帯電防止層が設けられていない点である。
遮光層3Bにおいては、後述するように、所定の光学特性および抵抗率が得られるようにその厚み、および、Cr,N,C,O等の組成比(atm%)が設定される。
また、本実施形態のマスクブランク1Bは、遮光層3Bの膜厚が135nm以上とされる。
また、本実施形態のマスクブランク1Bは、遮光層3Bのシート抵抗が10Ω/sq程度となるように設定されている。このシート抵抗は、遮光層3Bの膜厚によって設定される。
したがって、
膜厚T3/スペースT2A ≧ 33.75×10−3
とされる。
本実施形態において、成膜手段S13はガラス基板2に接する遮光層3Bの成膜に対応しており、成膜手段S14は厚さ方向中間層となる遮光層3Bの成膜に対応しており、成膜手段S15はガラス基板2から厚さ方向に最も離れた反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応している。
同時に、成膜手段S13においては、ガス導入手段S13eから供給されるガスとして、遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として条件設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S13fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S13においては、電源S13dからバッキングプレートS13cに印加されるスパッタ電圧が、遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
同時に、成膜手段S14においては、ガス導入手段S14eから供給されるガスとして、中間層となる遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S14fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S14においては、電源S14dからバッキングプレートS14cに印加されるスパッタ電圧が、中間層となる遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
同時に、成膜手段S15においては、ガス導入手段S15eから供給されるガスとして、反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応して、プロセスガスが炭素、窒素、酸素などを含有し、アルゴン等のスパッタガスとともに、所定のガス分圧として設定され、また、成膜条件にあわせて高真空排気手段S15fからの排気がおこなわれる。
また、成膜手段S15においては、電源S15dからバッキングプレートS15cに印加されるスパッタ電圧が、反射防止層となる遮光層3Bの成膜に対応して設定される。
なお、遮光層3B、中間層、反射防止層の成膜で、必要であればターゲットS13b,S14b,S15bを交換することもできる。
図8は、本実施形態におけるフォトマスクにおける静電容量を説明する断面図である。図9は、フォトマスクスにおける静電容量を説明する断面図である。
図10は、本発明の実施例としての遮光パターンを示す平面図である。
フォトマスクの帯電防止効果を調べるために、図10に示す遮光パターン3を形成した。 ここで用いた遮光パターン3のラインの幅T3pは12μmであり、ラインの長さT3qは1000μmである。また、スペースT2Aは1.5μmから5μmまで0.5μmステップで大きくした遮光パターン3を用いた。
最初に、フォトマスクを形成するための遮光パターン3の膜厚を変化させてフォトマスクA,B,Cとし、これらの帯電防止効果を調べた。
フォトマスクA;105nm
フォトマスクB;135nm
フォトマスクC;225nm
と変化させた。
表1に、フォトマスクA、B、Cと遮光パターン3の膜厚および光学濃度およびシート抵抗の関係を示す。
この静電破壊テストの結果を表2に示す。
さらに、フォトマスクにおける帯電防止効果を向上するために、図1に示す通り、フォトマスク1における遮光パターン3を形成した後に、遮光パターン3に比べて薄いロムニウム膜である帯電防止層6を形成する構造を用いた際の効果を検証した。
形成した帯電防止層a〜eの透過率とシート抵抗と膜厚の関係を表3に示す。
これらの帯電防止層a〜eの透過率とシート抵抗の関係を図11に示す。
透過率が高くなるとシート抵抗は大きくなる傾向にあるが、帯電防止層dにおいては、シート抵抗が1MΩ/sq以下で、透過率87.52%の高い透過率が得られている。
また、帯電防止層aにおいては、透過率80.88%で、シート抵抗が10kΩ以下の低い抵抗値が得られている。
この結果から、適切な透過率を選択すれば、十分な帯電防止層として機能すると考えられる。
この結果から、帯電防止層a〜eにおける膜厚が小さくなるほど、透過率は増加する傾向にあることがわかる。
したがって、クロムニウム膜を用いて80%以上90%以下の透過率を有する帯電防止層を得るためには、クロムニウム膜の膜厚を0.90〜2.15nm間で制御する必要があることがわかる。
また、表において、それぞれの数値は、各成分元素の原子濃度%を示す。
実験例2における帯電防止層a〜eを、実験例1における膜厚の異なる遮光パターンを形成したフォトマスクA,B,Cの上に形成した。
これらのフォトマスクにおいて、実験例1に記載した方法と同様の方法で、帯電防止効果を評価した。
また、表において、スペースとは、遮光パターン3の間隔、スペースT2Aの寸法を示している。表において、丸印はESD無し、バツ印はESD有りを示す。
また、表において、スペースとは、遮光パターン3の間隔、スペースT2Aの寸法を示している。表において、丸印はESD無し、バツ印はESD有りを示す。
また、表において、スペースとは、遮光パターン3の間隔、スペースT2Aの寸法を示している。表において、丸印はESD無し、バツ印はESD有りを示す。
また、表において、スペースとは、遮光パターン3の間隔、スペースT2Aの寸法を示している。表において、丸印はESD無し、バツ印はESD有りを示す。
また、表において、スペースとは、遮光パターン3の間隔、スペースT2Aの寸法を示している。表において、丸印はESD無し、バツ印はESD有りを示す。
特に、帯電防止層dを用いた場合においては87.52%の高い透過率を得るとともに帯電防止効果を有することが可能になることがわかる。
上記の実験例3における帯電防止層a〜eを、実験例1におけるフォトマスクA〜Cに積層したフォトマスクにおいて、それぞれ、洗浄工程における洗浄液に対する耐薬性を検証した。
・濃度:Conc
・処理温度:100℃
・処理時間:10分
・濃度:5wt%
・処理温度:40℃
・処理時間:10分
・濃度:5wt%
・処理温度:40℃
・処理時間:10分
この結果、帯電防止層a〜eをフォトマスクA,B,Cの上部に形成したものは、いずれも実験例3におけるESD試験と同等の結果を得た。
1B…マスクブランクス
2…ガラス基板(透明基板)
2A…透光領域
3…遮光パターン
3B…遮光層
6…帯電防止層
Claims (9)
- 透明基板と、
該透明基板の表面に形成されクロムを主成分とする遮光層から形成された遮光パターンと、
前記遮光パターンのない透光領域に少なくとも形成された帯電防止層と、
を有し、
前記帯電防止層が、クロムを含むことを特徴とするフォトマスク。 - 前記帯電防止層の膜厚が、1.0〜2.5nmの範囲に設定されることを特徴とする請求項1記載のフォトマスク。
- 前記帯電防止層の波長405nmの透過光に対する透過率が、80%以上に設定されることを特徴とする請求項1または2記載のフォトマスク。
- 前記帯電防止層のシート抵抗が、1MΩ/sqより小さく設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載のフォトマスク。
- 前記帯電防止層が、クロムに加えて酸素を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のフォトマスク。
- 前記帯電防止層が、クロムに加えて炭素を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のフォトマスク。
- 前記帯電防止層が、クロムに加えて窒素を含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のフォトマスク。
- 請求項1から7のいずれか記載のフォトマスクの製造方法であって、
前記透明基板の表面に前記遮光層を形成する遮光層形成工程と、
前記遮光層から前記遮光パターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程後に前記帯電防止層を形成する帯電防止層形成工程と、
を有することを特徴とするフォトマスクの製造方法。 - 前記遮光層の膜厚が、135nm以上に設定されることを特徴とする請求項8記載のフォトマスクの製造方法。
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