JP2765016B2 - Photomask blank and photomask - Google Patents
Photomask blank and photomaskInfo
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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のフオトマスクブランクおよび
これから製したフオトマスクに関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a photomask blank for semiconductor production and a photomask manufactured therefrom.
[従来の技術とその課題] 本発明の目的は、従来よりも広い波長範囲に亙って低
い反射率を有するフオトマスクブランクであって、かつ
エッチングに際してサイドエッチングが抑制されてパタ
ーン断面の垂直化が達成されうるような、改良されたフ
オトマスクブランク(以下単にブランクと呼称)および
フオトマスクの提供にある。[Prior art and its problems] It is an object of the present invention to provide a photomask blank having a lower reflectance over a wider wavelength range than in the past, and to suppress side etching during etching to make a pattern cross section vertical. The present invention provides an improved photomask blank (hereinafter simply referred to as a blank) and a photomask so that the following can be achieved.
[課題を解決するための手段] 上記の目的は本発明のブランクおよびフオトマスク、
すなわち 酸素および窒素から成る群から選択された少なくとも
一つの元素を含むクロム金属から成る薄膜が透明基板上
に形成されて成るフォトマスクブランクおよびこれから
製したフォトマスクにおいて、酸素および窒素のうち少
なくとも一つの元素の濃度を薄膜表面から透明基板に向
けて連続的に低下させて成るフォトマスクブランクおよ
びフォトマスク の提供により達される。[Means for Solving the Problems] The object of the present invention is to provide a blank and a photomask according to the present invention,
That is, in a photomask blank in which a thin film made of chromium metal containing at least one element selected from the group consisting of oxygen and nitrogen is formed on a transparent substrate and a photomask manufactured therefrom, at least one of oxygen and nitrogen is provided. This is achieved by providing a photomask blank and a photomask, wherein the concentration of the element is continuously reduced from the thin film surface toward the transparent substrate.
[作用] 反射防止の条件を電磁気学的基礎から解説した次の論
文(応用物理学選書3「薄膜」、裳華房発行、頁218〜2
20、および「薄膜工学ハンドブック」II−299、オーム
社発行)によれば、不均質膜であるブランクの反射防止
膜の反射率を低下させるには、下地のしや光膜から空気
の屈折率まで連続的に積層膜の屈折率を変化させること
が必要であるとの結論になる。特に、表面の屈折率を空
気の値である1に接近せしめることがポイントとなるこ
とが分かる。[Action] The following paper (Applied Physics Selection 3, “Thin Films”, published by Shokabo, pp. 218-2)
20, and "Thin Film Engineering Handbook" II-299, published by Ohm Co., Ltd.). It is concluded that it is necessary to continuously change the refractive index of the laminated film up to this point. In particular, it is understood that the point is to bring the refractive index of the surface closer to 1 which is the value of air.
本発明者等はかかる知見に基ずいて鋭意検討を重ねた
結果、 (1)反射防止機能を出すために、屈折率を深さ方向に
連続的に変化させ、不均質膜とすること (2)反射率をより低くするために、膜表面の屈折率を
空気の屈折率である1.0に近ずけるための具体的手法と
して、酸素、窒素、フッ素および炭素のうちの少なくと
も一つ、特に酸素と窒素の濃度を表面において可能な限
り高めること により、本発明の第一目的である低反射率が達成できる
ことを見い出した。The present inventors have made intensive studies based on such knowledge, and as a result, (1) To obtain an anti-reflection function, change the refractive index continuously in the depth direction to obtain an inhomogeneous film (2) In order to lower the reflectivity, a specific method for approaching the refractive index of the film surface to 1.0, which is the refractive index of air, is at least one of oxygen, nitrogen, fluorine, and carbon, particularly oxygen. It has been found that the first object of the present invention is to achieve a low reflectance by increasing the concentration of nitrogen and nitrogen at the surface as much as possible.
一方、等方性エッチングによるパターン断面に発生す
る反射防止膜の“ひさし”の程度は、層間の相対的電位
により決定されると考えられ、このモデルからパターン
断面の垂直化を達成するためには、 「膜中の電位分布を上層から下層に向けて、負に大きく
する。これはサイドエッチングの抑制効果にも寄与する
はずである。」 との結論に達する。On the other hand, the degree of “eave” of the antireflection film generated on the pattern cross section by isotropic etching is considered to be determined by the relative potential between the layers. From this model, it is necessary to achieve the vertical pattern cross section. "The potential distribution in the film is made negatively larger from the upper layer to the lower layer. This should also contribute to the effect of suppressing the side etching."
しかし発明者等の検討によれば、単にこのような条件
を設定しても所謂“ひさし”の形成は回避できないこと
が分かった。However, according to the studies by the inventors, it has been found that the formation of a so-called "eave" cannot be avoided simply by setting such conditions.
これを解決する為の対策としては、膜中の元素分布を
連続的に分布させればよいことが分り、これにより本発
明の第二の目的であるパターン断面の垂直化が達成でき
ることが分かった。As a countermeasure to solve this, it was found that the element distribution in the film should be continuously distributed, and it was found that the perpendicularity of the pattern cross section, which is the second object of the present invention, could be achieved. .
すなわち、本発明におけるパターン断面の垂直化は、
膜中の元素の連続的分布と、膜中の電位分布を上層から
下層に向けて、負に大きくすることの二種の手段の併合
使用により初めて達成されるものである。That is, the verticalization of the pattern cross section in the present invention is as follows.
This is achieved only by the combined use of two means of continuously increasing the distribution of elements in the film and increasing the potential distribution in the film from the upper layer to the lower layer in the negative direction.
窒素、酸素、などの添加物成分を上層程高濃度にする
と、エッチング液中の各層の電気化学的ポテンシヤルが
徐々に卑になる。これにより、エッチングにより断面が
露出した層が常に負に帯電し、したがってエッチング断
面からの正イオンの溶出が抑制されるのである。このこ
とはサイドエッチングの抑制を意味する。該機構を発現
させるための層構造が、上記したような本発明が提案す
る元素分布であり、電気化学的ポテンシヤルを下層程卑
で、かつ屈折率を連続的に変化させる。このようにして
本発明のフオトマスクによれば、より広い波長に亙っ
て、低い反射率が実現できると同時に、サイドエッチン
グを抑制しパターン断面の垂直化(オーバーエッチレー
トの抑制)が達成できる。当然ながら低反射率の達成
は、ハレーシヨン防止による高解像化を意味するもので
ある。When the concentration of additive components such as nitrogen and oxygen becomes higher in the upper layer, the electrochemical potential of each layer in the etching solution gradually becomes lower. As a result, the layer whose cross section is exposed by the etching is always negatively charged, and thus elution of positive ions from the etched cross section is suppressed. This means suppression of side etching. The layer structure for exhibiting the mechanism is the element distribution proposed by the present invention as described above, and the electrochemical potential is lower as the lower layer, and the refractive index changes continuously. As described above, according to the photomask of the present invention, a low reflectance can be realized over a wider wavelength, and at the same time, the side etching can be suppressed and the pattern cross section can be made vertical (overetch rate can be suppressed). Naturally, achieving a low reflectance means a high resolution by preventing the halation.
[実施例] 次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明は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 more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to only the examples.
実施例 上記の元素分布を連続的に変化させる具体的な方法の
一つを例示して説明する。Example An example of one of the specific methods for continuously changing the element distribution described above will be described.
ブランクの成膜には、直流マグネトロンスパッタリン
グ法を採用した。この場合、日電アネルバ製インライン
スパッタリング装置ILC−803型を用い、通常使用される
ターゲットサイズ20″×6″の長方形ターゲット二本に
代えて20″×2″と細かいターゲット6本を使用し、そ
れらを近接して配置した装置を用いた。マグネトロンス
パッタリング法では、ターゲットの下に磁石を挿入する
ため、ターゲット形状に沿ってドーナツ状に高い密度の
プラズマが形成されるが、常法に従ってこの上にガラス
透明基板を通過させて膜を形成した。A DC magnetron sputtering method was used for blank film formation. In this case, the in-line sputtering apparatus ILC-803 manufactured by Nidec Anelva was used, and instead of two rectangular targets having a target size of 20 ″ × 6 ″, six fine targets of 20 ″ × 2 ″ were used. Were used in close proximity to each other. In the magnetron sputtering method, a magnet is inserted under the target, so that a high-density plasma is formed in the shape of a donut along the target shape. .
第1図および第2図に見られるように、本実施例では
ターゲットの多分割化により一つ一つのターゲットの放
電電流を制御できるようにした。かくすることにより次
のことが実現された。As shown in FIGS. 1 and 2, in this embodiment, the discharge current of each target can be controlled by dividing the target into multiple parts. Thus, the following has been realized.
すなわち、反応性スパッタリングを行う場合、例えば
アルゴン中に窒素、酸素を混合したガス中で直流マグネ
トロンスパッタリングを行う場合、その電流値により膜
中の窒素/酸素濃度比が変化する。これは放電色の変化
にも現われるので、プラズマの発光をスペクトル分析し
てモニターすることによって制御が可能になる。That is, when performing reactive sputtering, for example, when performing DC magnetron sputtering in a gas in which nitrogen and oxygen are mixed in argon, the nitrogen / oxygen concentration ratio in the film changes depending on the current value. Since this also appears in a change in discharge color, control can be performed by spectrally analyzing and monitoring the emission of plasma.
例えば、一定のガス組成の場合、電流値を上昇させる
と、クロムの場合青色になる。小さな電流値ではピンク
色になる。その中間は連続的に変化するが、中心は白色
になる。青色の場合、膜中の窒素濃度が多くなり、酸素
は著しく低下する。ピンクの場合、殆ど酸素になり、窒
素は僅かしか膜中に入らない。白色ではその中間であ
る。本発明の層構成は該方法を用いて実現したものであ
る。For example, in the case of a constant gas composition, when the current value is increased, chromium turns blue. It turns pink at small current values. The middle changes continuously, but the center becomes white. In the case of blue color, the nitrogen concentration in the film increases, and oxygen decreases significantly. In the case of pink, it becomes almost oxygen and little nitrogen enters the film. It is in the middle for white. The layer constitution of the present invention is realized by using the method.
第2図において、1のターゲットから6に向かって電
流を小さくしていった。通常のスパッタリング法との差
異は該点と、しかも一回通すことによりブランクがで
き、生産性が向上する。In FIG. 2, the current was reduced from one target toward 6. The difference from the ordinary sputtering method is this point, and a blank is formed by a single pass, and the productivity is improved.
具体的には、1のターゲットに1.5A、2に1A、3に0.
9A、4に0.8A、5に0.7A、6に0.6Aの電流を流して放電
させた。放電色はターゲット1、2が青色、3、4が白
色、5、6がピンクであった。それらの色は、青からピ
ンクに連続的に変化していた。Specifically, 1.5A for 1 target, 1A for 2 and 0 for 3
A current of 0.8 A was applied to 9 A, 4 and 0.7 A to 5, and a current of 0.6 A to 6 was discharged. The discharge colors of the targets 1 and 2 were blue, 3 and 4 were white, and 5 and 6 were pink. Their colors changed continuously from blue to pink.
基板をのせたトレーの走行速度は150mm/分であった。 The traveling speed of the tray on which the substrate was placed was 150 mm / min.
成膜された膜の膜厚は1100Åであり、元素分布は、オ
ージエ電子分光分析によれば第3図のようであった。The thickness of the formed film was 1100 °, and the element distribution was as shown in FIG. 3 according to Auger electron spectroscopy.
また、本実施例により得られたブランクの積層膜中の
元素濃度の分布と屈折率との関係は第4図のようであっ
た。窒素と酸素濃度の連続的低減により、表面屈折率が
1.0に近く、下方に向かってクロムの屈折率に収斂して
いくことが分かる。FIG. 4 shows the relationship between the distribution of the element concentration in the laminated film of the blank obtained in this example and the refractive index. The surface refractive index is reduced by the continuous reduction of nitrogen and oxygen concentration.
It can be seen that the refractive index of chromium converges downward, approaching 1.0.
さらに、本実施例により得られたブランクはエッチン
グ断面が垂直で、しかも表面反射率は436nmにおいて5
%程度のものが得られた。Further, the blank obtained by this example had a vertical etched cross section, and had a surface reflectance of 5 at 436 nm.
%.
[発明の効果] 本発明により、広い波長範囲に亙って従来よりも低い
表面反射率を有し、かつエッチング断面が垂直な改良フ
オトマスクブランクおよび改良フオトマスクが提供され
る。[Effects of the Invention] The present invention provides an improved photomask blank and an improved photomask having a lower surface reflectance over a wide wavelength range than before and having a vertically etched cross section.
第1図は通常の直流マグネトロンスパッタリング法の装
置の配置を示す説明図、第2図は本発明の実施例におい
て使用した直流マグネトロンスパッタリング法の装置の
配置を示す説明図、第3図は本発明の実施例において得
られたブランクの膜中の元素分布を示す説明図、第4図
は、本発明の実施例により得られたフオトマスクブラン
クおよびフオトマスクを構成する金属積層膜中の元素分
布と屈折率分布との関係を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing the arrangement of a conventional DC magnetron sputtering apparatus, FIG. 2 is an explanatory view showing the arrangement of a DC magnetron sputtering apparatus used in an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the element distribution in the film of the blank obtained in Example 1; FIG. 4 is a diagram showing the element distribution and refraction in the metal mask film constituting the photomask blank and the photomask obtained by the Example of the present invention; It is explanatory drawing which shows the relationship with a rate distribution.
Claims (2)
少なくとも一つの元素を含むクロム金属から成る薄膜が
透明基板上に形成されて成るフォトマスクブランクにお
いて、酸素および窒素のうち少なくとも一つの元素の濃
度を薄膜表面から透明基板に向けて連続的に低下させて
成るフォトマスクブランク。1. A photomask blank in which a thin film made of chromium metal containing at least one element selected from the group consisting of oxygen and nitrogen is formed on a transparent substrate, the photomask blank comprising at least one of oxygen and nitrogen. A photomask blank whose concentration is continuously reduced from the surface of the thin film toward the transparent substrate.
少なくとも一つの元素を含むクロム金属から成る薄膜が
透明基板上にパターン形成されて成るフォトマスクにお
いて、酸素および窒素のうち少なくとも一つの元素の濃
度を薄膜表面から透明基板に向けて連続的に低下させて
成るフォトマスク。2. A photomask in which a thin film made of chromium metal containing at least one element selected from the group consisting of oxygen and nitrogen is patterned on a transparent substrate, the photomask comprising at least one of oxygen and nitrogen. A photomask in which the concentration is continuously reduced from the surface of the thin film toward the transparent substrate.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1022614B1 (en) | 1998-07-31 | 2012-11-14 | Hoya Corporation | Photomask blank, photomask, methods of manufacturing the same, and method of forming micropattern |
JP4535241B2 (en) * | 2004-03-31 | 2010-09-01 | 凸版印刷株式会社 | Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, and pattern transfer method |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062789A patent/JP2765016B2/en not_active Expired - Lifetime
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KR101165240B1 (en) * | 2004-03-31 | 2012-09-13 | 도판 인사츠 가부시키가이샤 | Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, and pattern transfer method |
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JPH02242252A (en) | 1990-09-26 |
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