JP3256345B2 - フォトマスクブランクスおよびフォトマスク - Google Patents

フォトマスクブランクスおよびフォトマスク

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JP3256345B2
JP3256345B2 JP20455693A JP20455693A JP3256345B2 JP 3256345 B2 JP3256345 B2 JP 3256345B2 JP 20455693 A JP20455693 A JP 20455693A JP 20455693 A JP20455693 A JP 20455693A JP 3256345 B2 JP3256345 B2 JP 3256345B2
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昭彦 悳
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Ulvac Coating Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Ulvac Coating Corp
Mitsubishi Electric Corp
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は投影露光装置に使用さ
れるフォトマスクブランクスおよびフォトマスクに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の位相シフトフォトマスクの一例が
図4に示されており、同図において、透明基板1の表面
には遮光層3が作られ、更に、その遮光層3の上には透
明または半透明位相シフター層2が作られている。その
場合、透明または半透明位相シフター層2は位相シフト
の役割を果たし、また、遮光層3は光の透過率を抑える
役割を果たしている。そして、遮光層3はCr、モリブ
デンシリサイド膜等の遮光膜で作られている。
【0003】また、別の例が図5に示されており、同図
において、透明基板1の表面には単層の半透明位相シフ
ター層2だけが作られている。その場合、単層の半透明
位相シフター層2は位相シフトの役割と光の透過率を調
整する役割とを兼用している。したがって、別の例では
遮光層は用いず、ハーフトーン位相シフターの光吸収性
により光の透過率を制御することで、露光波長λにおけ
る光の透過エネルギーをフォトレジストの感光感度以下
に抑えるようにしている。
【0004】このような一例および別の例において、シ
フター層2は目的位相シフトφ(通常πラジアン)に対
して、 φ=2π・(n1 −1)・d1 /λ・・・・(1) を満足するようにシフター層2の厚みd1 が設定され
る。したがって、(1)式より、d1 は次のようにな
る。 d1 =φ・λ/2π・(n1 −1) ・・・・(2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の位相シフトフォ
トマスクの一例および別の例は、シフター開口部8を形
成するために、ウェット(湿式)エッチングを行うと、
図6に示されるようにウェットエッチングの等方性によ
りシフター開口部8の境界がだれるようになる。そのた
め、ドライエッチングによってシフター開口部8を形成
しなければならなかった。
【0006】また、従来の位相シフトフォトマスクの一
例は、位相シフター層2と遮光層3とが異質の物質で作
られているため、フォトマスクの製造プロセスにおいて
成膜プロセスやドライエッチングプロセスが複雑にな
り、手間がかかる問題が起きた。
【0007】また、別の例は、半透明位相シフター層2
があるだけであるので、フォトマスクの製造プロセスに
おいて成膜プロセスやドライエッチングプロセスが簡単
になり、手間が省けるようになる。しかしながら、単層
であるため、光学膜の設計に柔軟性を欠くようになる。
そのため、例えば、クロムやモリブデンシリサイドの酸
化物や酸窒化物のように短波長の露光波長に対し、消衰
係数kがある限度以下にならない場合、光の透過率Tの
光学的パラメータ依存性により、光の透過率の低下を抑
えることができないという問題がある。また、低反射率
あるいは高反射率のハーフトーンフォトマスクが必要と
される場合でも、単層であると、反射率が一義的に決ま
ってしまう。
【0008】この発明の目的は、従来の問題を解決し
て、ウェットエッチングによって位相シフトフォトマス
クのパターンを切ることが可能であるとともに、吸収係
数の大きな位相シフター層であっても光の透過率を高く
することが可能になり、更に、低反射率または高反射率
のハーフトーンフォトマスクの製作が可能で、しかも、
フォトマスクの製造プロセスが単純で手間のかからない
フォトマスクブランクスおよびフォトマスクを提供する
ものである。
【0009】上記目的を達成するために、請求項1記載
の発明は、透明基板の上に2層以上の位相シフト層が形
成されたフォトマスクブランクスおよびフォトマスクで
あって、前記各位相シフト層の前記透明基板に平行な方
向のエッチング速度は、前記透明基板に近い方の位相シ
フト層よりも、前記透明基板に遠い方の位相シフト層の
方が遅くなるように構成されたフォトマスクブランクス
およびフォトマスクである。請求項2記載の発明は、前
記各位相シフト層は、前記位相シフト層ごとに膜厚が変
えられた請求項1記載のフォトマスクブランクスおよび
フォトマスクである。請求項3記載の発明は、前記各位
相シフト層は、前記位相シフト層ごとに光学的特性が変
えられた請求項1又は請求項2のいずれか1項記載のフ
ォトマスクブランクスおよびフォトマスクである。
【0010】
【作用】この発明においては、エッチング特性を膜厚の
方向に変化させているので、ウェットエッチングに際し
て、位相シフト層の透明基板面に平行な方向のエッチン
グ量(サイドエッチング量と称する)の均一化をはかる
ことが可能になり、ウェットエッチングによってもシャ
ープなパターンが形成されるようになる。
【0011】また、光学的特性を膜厚の方向に変化させ
ているので、位相シフト層における入射光の反射による
透過率損失を軽減して、消衰係数の大きな位相シフト層
の材質に対しても透過率を高くすることが可能になる。
【0012】更に、低反射率または高反射率のフォトマ
スクブランクスおよびフォトマスクを簡単に作ることが
できる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例のフォトマスクブ
ランクスおよびフォトマスクが図1に示されており、同
図において、透明基板1の上には1層目の位相シフト層
5が形成され、更に、その1層目の位相シフト層5の上
には2層目の位相シフト層6が形成されている。なお、
図中、7はシフター部、8はシフター開口部である。
【0014】このような実施例の製造には、直流マグネ
トロン方式によるスパツタ成膜装置が用いられ、クロム
ターゲットからクロムをスパツタ蒸着すると共に、反応
性ガスとして酸素とCH4 を用いた反応性スパッタリン
グによって透明基板1の上に成膜条件を変えて2層のハ
ーフトーンクロム酸化物からなる位相シフター膜を形成
した。
【0015】スパツタ成膜装置の基板ホルダーは153
mm□の石英の透明基板1を円周方向に14枚搭載する
ことができ、膜厚分布を均一化するために、毎分1.5
回転の回転速度で回転して成膜した。そのときの基板温
度は100℃である。1層目の位相シフター層はArを
40sccm、O2 を7sccm流し、スパツタ圧力2
mTorr、スパッタ電圧を417V、スパッタ電流を
2.5Aにして、10分間成膜し、層厚を65.5nm
に形成した。回転成膜の堆積速度は6.25nm/mi
nであり、静止成膜換算では、94nm/minであ
る。膜厚は62.5nmである。
【0016】1層目の成膜条件で得られる膜質は光学定
数n1 −ik1 において、n1 =2.5、k1 =0.5
7であり、ウェットエッチング速度は層厚方向において
174nm/min、層厚方向に垂直な方向(サイドエ
ッチングと称する)において1620nm/minであ
る。
【0017】ウェットエッチング液は水1リットルに対
し、硝酸第2セリウムアンモニウム165gr、70%
過塩素酸42ミリリットルを加えた水溶液で、液温20
℃とした。
【0018】1層目を形成した直後、続けて2層目を成
膜条件を変えて形成し、2層目のハーフトーンクロム酸
炭化層を62.5nmの厚さで形成した。
【0019】2層目の成膜条件は以下の通りである。反
応ガス流量はAr;27sccm、O2 ;4.4scc
m、CH4 ;3sccm、スパッタ圧力は2mTor
r、スパッタ電圧は425V、スパッタ電流は2.5
A、成膜時間は14.5分である。回転成膜の堆積速度
は4.3nm/min、静止成膜換算で、65nm/m
inである。基板温度は200℃である。
【0020】2層目の成膜条件で得られた膜質は光学定
数n2 −ik2 において、n2 =2.0、k2 =0.5
8であり、ウェットエッチング速度は層厚方向において
132nm/min、層厚方向に垂直な方向(サイドエ
ッチングと称する)において960nm/minであ
る。膜厚は62.5nmである。
【0021】透明基板1に2層目の位相シフト層を形成
した位相フォトマスクブランクスにAZ1500フォト
レジストを塗布し、露光現象して線幅2μmの線状のレ
ジストパターンを形成し、エッチング時間1分間でウェ
ットエッチングを行った。
【0022】ウェットエッチング後の位相シフトフォト
マスクの断面形状は図2に図式的に示されている。図2
において、9はレジスト層である。
【0023】なお、この位相シフトフォトマスクは、1
層目と同じ膜質の単層のハーフトーン位相シフトフォト
マスクと同じ膜質の単層のハーフトーン位相シフトフォ
トマスクと同じドライエッチング条件でエッチングする
ことができた。即ち、平行平板型のRFイオンエッチン
グ装置を用い、作動圧力を0.3Torr、反応ガスC
2 Cl2 とO2 をそれぞれ25sccmおよび75s
ccmにして、エッチングを行うと、エッチング時間約
4分でエッチングを行うことができた。
【0024】この2層位相シフト層フォトマスクのi線
の光透過率Tは6.38%、反射率は12.9%、位相
シフト角φ0 は180°であった。
【0025】このような実施例において、ウェットエッ
チング形状が図2に示すように改善されたのは、2層目
のサイドエッチング速度が1層目のサイドエッチング速
度より小さいために、サイドエッチングの進行が均一化
されるためである。また、このハーフトーン位相シフト
マスクの透過率、反射率および位相シフト角は、測定さ
れた光学定数、膜厚からの計算値と一致する。
【0026】ところで、この実施例は2層のハーフトー
ン位相シフト層に関するものであるが、3層以上のハー
フトーン位相シフト層についても同様に設計、制作する
ことが可能になる。図3は反射率の低下と透過率の改善
をはかった3層のハーフトーン位相シフト層を示してい
る。この3層のハーフトーン位相シフト層の特性と、同
じ膜厚で光学定数がこの3層のハーフトーン位相シフト
層の平均値に等しい従来の単層膜の特性とを比較する
と、3層のハーフトーン位相シフト層の反射率R=1
3.4%、透過率T=9.74%に対して、単層膜では
反射率R=10.23%、透過率T=9.5%で、反射
率の増加と透過率の改善に有効であることがわかる。位
相シフト角は共に180°である。更に、多層にして、
増反射膜とすることにより、消衰係数kが小さい波長域
においても、透過率を抑えることが可能である。図3に
おいて、10は3層目の位相シフト層である。
【0027】なお、この3層膜の膜構成はj層目の光学
定数および膜厚をそれぞれnj −kj およびdj とする
と、 n1 =2.5、 k1 =0.5、 d1 =325Å n2 =2.3、 k2 =0.42、d2 =706.5Å n3 =2.07、k3 =0.4、 d3 =392.5Å 全膜厚d=d1 +d2 +d3 =1424Å であり、この3層膜の光学定数の平均値、膜厚が等しい
単層膜の光学定数、および膜厚は、 n=2.282、 k=0.4327、 d=1424
Å である。また、光の入射方向は基板裏面からである。
【0028】
【発明の効果】この発明においては、エッチング特性を
膜厚の方向に変化させているので、ウェットエッチング
に際して、位相シフト層の透明基板面に平行な方向のエ
ッチング量(サイドエッチング量と称する)の均一化を
はかることが可能になり、ウェットエッチングによって
もシャープなパターンが形成されるようになる。
【0029】また、光学的特性を膜厚の方向に変化させ
ているので、位相シフト層における入射光の反射による
透過率損失を軽減して、消衰係数の大きな位相シフト層
の材質に対しても透過率を高くすることが可能になる。
【0030】更に、低反射率または高反射率のフォトマ
スクブランクスおよびフォトマスクを簡単に作ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例の説明図
【図2】この発明の実施例をウェットエッチング後の断
面形状を示す説明図
【図3】この発明のその他の実施例の説明図
【図4】従来の位相シフトフォトマスクの一例の説明図
【図5】従来の位相シフトフォトマスクの別の例の説明
【図6】従来の位相シフトフォトマスクをウェットエッ
チング後の断面形状を示す説明図
【符号の説明】
1・・・・・・透明基板 2・・・・・・半透明位相シフター層 3・・・・・・遮光層 5・・・・・・1層目の位相シフト層 6・・・・・・2層目の位相シフト層 7・・・・・・シフター部 8・・・・・・シフター開口部 9・・・・・・レジスト層 10・・・・・3層目の位相シフト層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−162039(JP,A) 特開 平6−308713(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板の上に2層以上の位相シフト層が
    形成されたフォトマスクブランクスおよびフォトマスク
    であって、 前記各位相シフト層の前記透明基板に平行な方向のエッ
    チング速度は、前記透明基板に近い方の位相シフト層よ
    りも、前記透明基板に遠い方の位相シフト層の方が遅く
    なるように構成されたフォトマスクブランクスおよびフ
    ォトマスク。
  2. 【請求項2】前記各位相シフト層は、前記位相シフト層
    ごとに膜厚が変えられた請求項1記載のフォトマスクブ
    ランクスおよびフォトマスク。
  3. 【請求項3】前記各位相シフト層は、前記位相シフト層
    ごとに光学的特性が変えられた請求項1又は請求項2の
    いずれか1項記載のフォトマスクブランクスおよびフォ
    トマスク。
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