JP2699521B2 - Photomask blank and photomask - Google Patents
Photomask blank and photomaskInfo
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体製造用に使用されるフオトマスクブラ
ンクおよびフオトマスクに関する。さらに詳しくは、よ
り微細化され、かつ寸法バラツキの低減されたフオトマ
スクに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photomask blank and a photomask used for semiconductor manufacturing. More specifically, the present invention relates to a photomask that is further miniaturized and has reduced dimensional variations.
［従来の技術およびその課題］ ウエットエッチング用のフオトマスクブランクにはク
ロムが使用される。その理由はガラス基板への付着強度
が強いうえに、容易にエッチングが可能で、膜粒子が細
かく微細なパターンの形成が可能なことが挙げられる。[Prior art and its problems] Chromium is used for a photomask blank for wet etching. The reason is that, in addition to strong adhesion strength to the glass substrate, etching can be easily performed, and a fine pattern in which film particles are fine can be formed.
通常、膜の応力緩和、付着力強化の為に窒素や酸素が
添加される。しかしながら今日のLSIの微細化に伴なっ
てフオトマスクに対しても、より一層の微細化と寸法バ
ラツキの低減が要求されているのが現状であるが、これ
までのところ該要求を満足させるに至っていない。Normally, nitrogen or oxygen is added to alleviate the stress of the film and enhance the adhesive force. However, with today's LSI miniaturization, photomasks are also required to be further miniaturized and reduced in dimensional variations, but so far these requirements have been met. Not in.
例えば要求品質として最小線巾、CD（Critical Dimen
sion）バラツキに例をとれば、0.7μｍ±0.05μｍ、さ
らに0.5μｍ±0.02μｍといった値が要求されるに至っ
ている。またアンダーカットとしては、現状の0.08μm/
10Sec以下から、0.03μm/10Secが要求されている。For example, minimum line width and CD (Critical Dimen
Ssion) For example, a variation of 0.7 μm ± 0.05 μm, and further, a value of 0.5 μm ± 0.02 μm are required. The current undercut is 0.08 μm /
From 10 Sec or less, 0.03 μm / 10 Sec is required.
現在のクロム使用のフオトマスクブランクでは現状の
要求値でも限界に来ており、規格が厳しくなるにつれて
収率の低下が著しい。At present, photomask blanks using chromium are reaching their limits even at the current required values, and the yield is remarkably reduced as standards become stricter.
［課題を解決するための手段］ 上記の課題は本発明によるフオトマスクブランクおよ
びフオトマスク、すなわち 透明基板上に順次下地層、しや光層および表面反射防
止層の３層から構成されて成るフオトマスクブランク、
および該フオトマスクブランクをエッチング後パターン
を形成したフオトマスクであって、該下地層がニッケル
・クロム合金に酸素、窒素から成る群から選択された少
なくとも一種の元素が添加されて成る物質から構成さ
れ、該しや光層がクロムから構成されるか、またはクロ
ムに炭素、フッ素、窒素、酸素、リン、ホウ素から成る
群から選択された少なくとも一種の元素が添加されて成
る物質から構成され、該表面反射防止層がクロムに酸
素、窒素、フッ素、炭素、リン、ホウ素から成る群から
選択された少なくとも一種の元素が添加されて成る物質
から構成されて成るフオトマスクブランクおよびフオト
マスク の提供により解決される。[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem is solved by a photomask blank and a photomask according to the present invention, that is, a photomask consisting of three layers of a base layer, a shiny light layer and a surface antireflection layer sequentially on a transparent substrate. blank,
And a photomask in which a pattern is formed after etching the photomask blank, wherein the underlayer is made of a substance obtained by adding at least one element selected from the group consisting of oxygen and nitrogen to a nickel-chromium alloy, And the optical layer is composed of chromium or a substance obtained by adding at least one element selected from the group consisting of carbon, fluorine, nitrogen, oxygen, phosphorus, and boron to chromium; The problem is solved by providing a photomask blank and a photomask in which the antireflection layer is made of chromium to which at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, phosphorus and boron is added. .
［作用］ 本発明は次の二つの発見に基ずいてなされたものであ
る。[Operation] The present invention has been made based on the following two findings.
（１）クロムに窒素、酸素などの元素を添加すると、膜
厚方向のエッチングレートは増加するが、その添加量が
十分大きい場合、サイドエッチング速度は著しく減少す
る。(1) When elements such as nitrogen and oxygen are added to chromium, the etching rate in the film thickness direction increases, but when the amount of addition is sufficiently large, the side etching rate is significantly reduced.
（２）エッチング液中に於ける白金電極との電位差につ
いて、クロム、ニッケル・クロム合金等は常に負（白金
をゼロとして）になるが、そのポテンシヤルの絶対値が
大きい物質が下地にある場合、上の物質のエッチレート
は単独でエッチングするより速くなり、下地は逆に遅く
なる。(2) Regarding the potential difference from the platinum electrode in the etchant, chromium, nickel-chromium alloy, etc. are always negative (platinum is zero), but when a substance with a large absolute value of the potential is on the base, The etch rate of the above material is faster than etching alone, and the backing is slower.
（１）の現象は、クロムへの窒素、酸素の添加によ
り、膜中に歪みが発生したエッチングレートを増加させ
るものと推定される。エッチングの進行に伴い、膜の断
面が露出すると、その部分は応力が緩和され歪みが減少
して、クロム、窒化物または酸化物の本来有する化学的
安定性が現われてエッチングレート（この場合、サイド
エッチングレート）が減少するものと推測される。It is presumed that the phenomenon (1) increases the etching rate at which distortion occurs in the film due to the addition of nitrogen and oxygen to chromium. With the progress of etching, when the cross section of the film is exposed, the stress is relaxed and the strain is reduced in that portion, and the inherent chemical stability of chromium, nitride or oxide appears, and the etching rate (in this case, the side It is assumed that the etching rate decreases.
また（２）の現象は、サイドエッチングに影響を与え
る。例えば２層膜において、下地の方がポテンシヤルの
絶対値が大きい場合、上層の膜厚方向のエッチングレー
トは、単独の場合より速くなる。ところが上層がエッチ
ングされて下層が露出すると、それまで小さかったポテ
ンシヤルが増大し、上層のサイドエッチングレートは著
しく小さくなる。下層自身の膜厚方向のエッチングレー
トも単独の場合より小さくなる。The phenomenon (2) affects side etching. For example, in the case of a two-layer film, when the absolute value of the potential is larger in the underlayer, the etching rate in the thickness direction of the upper layer becomes faster than in the case of a single layer. However, when the upper layer is etched and the lower layer is exposed, the previously small potential increases, and the side etching rate of the upper layer is significantly reduced. The etching rate in the film thickness direction of the lower layer itself is also smaller than that of the single layer.
本発明は該二つの現象を利用してなされたものであ
る。The present invention has been made using these two phenomena.
すなわち、３層構造のフオトマスクブランクを考慮し
た場合、この電気化学的ポテンシヤルを、上から順次大
きくすることにより、サイドエッチングを減少させ、さ
らに最下層への窒素、酸素の添加量を十分大きくするこ
とにより、表面反射防止層と同じく、膜のパターニング
による分断により生じる側面の応力緩和（ひいては歪み
の緩和）によるサイドエッチング速度の低下を利用した
ものである。That is, when a photomask blank having a three-layer structure is considered, the electrochemical potential is sequentially increased from the top to reduce side etching and further increase the amounts of nitrogen and oxygen added to the lowermost layer. Thus, as in the case of the surface antireflection layer, the side etching rate is reduced due to the relaxation of the stress on the side surface (and the strain is alleviated) caused by the division by the film patterning.
［実施例］ 次に実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、
本発明は必ずしも該実施例のみに限定されるものではな
い。[Examples] Next, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
The present invention is not necessarily limited to the embodiment.
実施例 ６インチ角、0.09インチ厚の溶融石英基板（フオトマ
スク用に精密研磨されている）をクロム混酸に10分間浸
漬後、通常の洗浄・リンス・乾燥工程を経由して得た基
板を、マグネトロンスパッタ装置の仕込室に装填した。
マグネトロンスパッタ装置は、日電アネルバ製ILC−705
であり、仕込・取出し室、スパッタ室の３室から成って
いる。ターゲットは三ツあり、クロムターゲット二ツ
と、ニッケル・クロム合金ターゲット一ツである。クロ
ムの一ツはしや光層用、他の一ツは表面反射膜用であ
る。Example 6 A 6-inch square, 0.09-inch thick fused quartz substrate (precisely polished for a photomask) was immersed in a chromium mixed acid for 10 minutes, and then the substrate obtained through a normal cleaning, rinsing, and drying process was used as a magnetron. It was loaded into the charging chamber of the sputtering apparatus.
The magnetron sputtering equipment is ILC-705 manufactured by Nidec Anelva.
And three chambers, a charging / unloading chamber and a sputtering chamber. There are three targets, two chromium targets and one nickel-chromium alloy target. One of the chromium is for a ladder or an optical layer, and the other is for a surface reflection film.
仕込室に入った基板は、予めトレーにセットされてい
る。シーケンスに従ってスパッタ室に入ったトレーは、
先ず設定80℃で輻射加熱される。その後、先ずニッケル
・クロム合金ターゲットを２×10-3Torr、アルゴン流量
50sccm、窒素80sccm、酸素5sccmなる雰囲気で直流マグ
ネトロンスパッタリングする。膜厚は約100Åになるよ
うに、放電電力とトレースピードを選択した。次いでク
ロムターゲットを同様に、アルゴンに0.2％CF4を添加し
た雰囲気で高周波マグネトロンスパッとした。膜厚は約
600Å成膜とした。第３層目に、二ツ目のクロムターゲ
ットを、アルゴンと窒素と酸素の雰囲気で約300Å成膜
して反射防止層を製作した。これには直流マグネトロン
スパッタリングを用いた。The substrate that has entered the preparation chamber is set on a tray in advance. The tray that entered the sputter chamber according to the sequence
First, it is radiantly heated at a set temperature of 80 ° C. After that, first, nickel-chromium alloy target was set to 2 × 10 -3 Torr, argon flow rate
DC magnetron sputtering is performed in an atmosphere of 50 sccm, nitrogen 80 sccm, and oxygen 5 sccm. The discharge power and tray speed were selected so that the film thickness was about 100 mm. Next, the chromium target was similarly made into a high-frequency magnetron sputter in an atmosphere in which 0.2% CF 4 was added to argon. About film thickness
A 600Å film was formed. As a third layer, a second chromium target was formed in a thickness of about 300 ° in an atmosphere of argon, nitrogen and oxygen to produce an antireflection layer. For this, DC magnetron sputtering was used.
かくして得られたフオトマスクブランクを通常のフオ
トリソ工程でパターニングした。The photomask blank thus obtained was patterned by a normal photolithography process.
パターンの断面を走査電子顕微鏡にて観察した（第１
図）。該写真から明らかなように、パターン断面は、ほ
ぼ垂直に成っていることが分かる。The cross section of the pattern was observed with a scanning electron microscope (first
Figure). As is clear from the photograph, it can be seen that the cross section of the pattern is almost vertical.
またジヤストエッチに加えて、10秒間のオーバーエッ
チングで0.04〜0.05μｍのアンダーカットレートが得ら
れた。An undercut rate of 0.04 to 0.05 μm was obtained by overetching for 10 seconds in addition to the just etch.
［発明の効果］ 本発明のフオトマスクブランクおよびフオトマスクで
は、パターン断面が垂直にでき、また寸法バラツキを小
さくできる。[Effect of the Invention] In the photomask blank and the photomask of the present invention, the pattern cross section can be made vertical and the dimensional variation can be reduced.
第１図は本発明によるフオトマスクのパターンの金属構
造断面を走査電子顕微鏡にて観察した写真である。FIG. 1 is a photograph obtained by observing a cross section of a metal structure of a pattern of a photomask according to the present invention with a scanning electron microscope.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−18560（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−244037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−119353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90852（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−89413（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-18560 (JP, A) JP-A-63-244037 (JP, A) JP-A-59-119353 (JP, A) JP-A-59-119353 90853 (JP, A) JP-A-59-90852 (JP, A) JP-A-50-89413 (JP, A)
Claims (2)
表面反射防止層の３層から構成されて成るフオトマスク
ブランクであって、該下地層がニッケル・クロム合金に
酸素、窒素から成る群から選択された少なくとも一種の
元素が添加されて成る物質から構成され、該しや光層が
クロムから構成されるか、またはクロムに炭素、フッ
素、窒素、酸素、リン、ホウ素から成る群から選択され
た少なくとも一種の元素が添加されて成る物質から構成
され、該表面反射防止層がクロムに酸素、窒素、フッ
素、炭素、リン、ホウ素から成る群から選択された少な
くとも一種の元素が添加されて成る物質から構成されて
成るフオトマスクブランク。1. A photomask blank comprising, on a transparent substrate, three layers: a base layer, a shiny light layer and a surface antireflection layer, wherein the base layer is formed of a nickel-chromium alloy formed from oxygen and nitrogen. A group consisting of a substance to which at least one element selected from the group consisting of is added, wherein the optical layer is composed of chromium, or chromium is composed of carbon, fluorine, nitrogen, oxygen, phosphorus, and boron. The surface antireflection layer is formed by adding at least one element selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, fluorine, carbon, phosphorus, and boron to chromium. A photomask blank composed of a material composed of:
表面反射防止層の３層にパターンが形成されたフオトマ
スクであって、該下地層がニッケル・クロム合金に酸
素、窒素から成る群から選択された少なくとも一種の元
素が添加されて成る物質から構成され、該しや光層がク
ロムから構成されるか、またはクロムに炭素、フッ素、
窒素、酸素、リン、ホウ素から成る群から選択された少
なくとも一種の元素が添加されて成る物質から構成さ
れ、該表面反射防止層がクロムに酸素、窒素、フッ素、
炭素、リン、ホウ素から成る群から選択された少なくと
も一種の元素が添加されて成る物質から構成されて成る
フオトマスク。2. A photomask in which patterns are sequentially formed on a transparent substrate in three layers of an underlayer, a light-emitting layer and a surface antireflection layer, wherein the underlayer is made of a nickel-chromium alloy, oxygen and nitrogen. At least one element selected from the group is added, and the optical layer is made of chromium, or carbon, fluorine,
Nitrogen, oxygen, phosphorus, is composed of a substance to which at least one element selected from the group consisting of boron is added, the surface antireflection layer is chromium oxygen, nitrogen, fluorine,
A photomask comprising a substance to which at least one element selected from the group consisting of carbon, phosphorus, and boron is added.
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