JPH0418557A - フォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにフォトマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、半導体、ＩＣ，ＬＳＩ等の製造に用いられる
フォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにフォ
トマスクの製造方法に関し、さらに詳しくは、フォトマ
スク、特にハードマスクと一般に呼ばれる、透明基板表
面に金属又はそれに代わる遮光性物質の薄膜を設け、フ
ォトリソグラフィ技術によって、前記薄膜からなるＩＣ
，ＬＳＩ用パターンを形成させるフォトマスクブランク
およびフォトマスクならびにフォトマスクの製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ 上述の如く、従来この種のフォトマスクは、透明基板表
面に遮光性の薄膜を設けたフォトマスクブランクに、レ
ジスト塗布→パターン露光→現像→エツチング→レジス
ト除去という一連のフォトリングラフィの工程を経て製
造されていたが、近年の半導体素子の高密度化に伴って
、より一層のパターンの微細化が要求されるようになり
、従来の紫外線露光法にかわって電子線露光法が、また
従来の湿式のエツチング法にかわってドライエツチング
法が注目され、一部実用化されるに至っている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記のドライエツチング法を用いた場合
の問題点として、レジストパターンのプラズマダメージ
による寸法変化が挙げられる。すなわち、ドライエツチ
ング用フォトマスクブランクの薄膜材料として、現在、
クロム系、モリブデン系、その他種々の材料が提案され
ているが、フォトマスクの遮光パターンとなり得るため
には、２．６〜３．０程度の光学濃度が必要であり、そ
のためには１００ＯＡ前後の膜厚を必要とする。しかし
、その厚さをエツチングする間に、レジストパターンは
プラズマダメージを受けて寸法変化が生じてしまい、十
分に高い精度が得られ難い。また、プラズマダメージを
受は難い適当なレジストも今のところ見い出されていな
い。

そこで、現在は、プラズマの条件として、低い放電電力
密度で、かつ比較的高いガス圧でドライエツチングを行
なうことにより、レジストのエツチング速度をブランク
薄膜のそれよりも相対的に小さくするようにして対処し
ているのが現状であるが、従来のウェットエツチングと
比較して生産性が著しく劣るという欠点がある。

本発明はこれらの問題に鑑みなされたもので、従来のド
ライエツチング法におけるレジストのプラズマダメージ
による寸法変化の問題を解消して、十分に高精度の微細
パターンを形成することが出来、しかもその生産性を高
めることが可能なフォトマスクブランクおよびフォトマ
スクならびにフォトマスクの製造方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の第１は、透明基板
上に、光透過性の薄膜を介して或いは介さないで、タン
グステン膜と酸化クロム膜とをこの順に積層した二層構
成の遮光性薄膜を設けたことを特徴とするフォトマスク
ブランクであり、本発明の第２は、透明基板上に、光透
過性の薄膜を介して或いは介さないで、タングステン膜
と酸化クロム膜とをこの順に積層した二層構成のパター
ン化された遮光性薄膜を設けたことを特徴とするフォト
マスクであり、本発明の第３は、透明基板上に、光透過
性の薄膜を介して或いは介さないで、タングステン膜と
酸化クロム膜とをこの順に積層した二層構成の遮光性薄
膜を設けてなるフォトマスクブランクの表面に、フォト
レジストパターンを形成後、塩素系のドライエツチング
ガスにて酸化クロム膜をエツチングし、続いてフッ素系
のドライエツチングガスにてタングステン膜をエツチン
グし、最後に前記フォトレジストパターンを除去してフ
ォトマスクとすることを特徴とするフォトマスクの製造
方法である。

［作用］ このような本発明にあっては、フォトマスクブランクの
遮光性薄膜がタングステン膜と酸化クロム膜とをこの順
に積層した二層構成よりなるため、所定の光学濃度をも
たせるのに必要な膜厚はこの二層全体で確保すればよく
なり、例えば上層の酸化クロム膜を薄く、下層のタング
ステン膜を厚めに構成することも容易になる。このよう
なフォトマスクブランクの表面に所定の方法でフォトレ
ジストパターンを形成した後、まず塩素系のドライエツ
チングガスでエツチングを行ない、続いてフッ素系のド
ライエツチングガスでエツチングを行なうと、上層の薄
い酸化クロム膜はレジストパターンがダメージを受けな
いうちにエツチングが完了し、このエツチングされた酸
化クロム膜のパターンが下層のタングステン膜のエツチ
ング段階ではエツチングマスクとして機能するため、レ
ジストパターンにダメージが出てきても、タングステン
膜は全く寸法変化を受けずにエツチングが完了する。従
って、フォトレジストパターンを特に厚くする必要もな
いので、フォトレジストパターン形成時の精度が良くな
り、しかも上述の如くエツチング段階においても精度良
くバターニングが行われるので、全体として高精度の微
細パターンが形成される。また、従来のようにエツチン
グ条件を絞り込んで生産性を低下させなくて済む。

一方、遮光性薄膜の下に光透過性の薄膜を設ける構成に
すると、下地の透明基板の表面にダメージを与えずにエ
ツチングを完了することができ、選択される材質によっ
て光透過性薄膜はさらに導電層や反射防止膜としても機
能する。

［発明の詳細な説明］ 以下さらに、本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は、本発明のフォトマスクブランクの
構成を示す断面図であるが、第１図のものは透明基板１
上に、タングステン膜２ａと酸化クロム膜２ｂとをこの
順に積層した二層構成の遮光性薄膜２を設けたもので、
第２図は透明基板１上に光透過性薄膜３を介して前記二
層構成の遮光性薄膜２を設けたものである。

ここで、透明基板１は、例えば、ソーダライムガラス、
硼硅酸ガラス、石英ガラス、水晶、サファイヤ等、光学
的に透明な任意材料からなり、その厚みには本質的な制
約はないが、通常０２〜６ｍｍ程度のものが用いられる
。

また、遮光性薄膜２は、前述の如く、タングステン膜２
ａと酸化クロム膜２ｂとをこの順に積層した二層構成よ
りなるが、遮光性を有するためには一定の光学濃度（一
般には２．６〜３．０程度）が必要である。ここで言う
遮光性とは、感光性樹脂の感光領域の光に対しての遮光
性のことである。この光学濃度をもたせるのに要する膜
厚はタングステン膜２ａと酸化クロム膜２ｂの二層全体
で確保すればよいので、各層ごとの膜厚はそれぞれ任意
に定めることが出来るが、本発明では、後述するように
、フォトマスク製造時のエツチング工程において、上層
の酸化クロム膜２ｂのエツチングが早期に完了すること
がバターニング精度を上げるうえで望ましく、そのため
には、上層の酸化クロム膜２ｂの膜厚を薄く、下層のタ
ングステン膜２ａの膜厚を厚めに構成するのが好ましい
。具体的には、タングステン膜２ａの好ましい膜厚は３
００人〜１５００人であり、酸化クロム膜２ｂの好まし
い膜厚は１００人〜３００人である。このタングステン
膜２ａ及び酸化クロム膜２ｂを形成するには、例えばマ
グネトロンスパッタリング、真空蒸着、イオンブレーテ
ィング、ＣＶＤ法といった従来公知の薄膜形成方法のい
ずれをも採用することが出来る。形成されたタングステ
ン膜２ａはフッ素系のガスを用いたドライエツチングに
より、また酸化クロム膜２ｂは塩素系のガスを用いたド
ライエツチングにより、それぞれパターン化が可能であ
る。

また、本発明において、前記光透過性薄膜３を設けた場
合には、下地の透明基板１の表面にエツチングによるダ
メージを与えなくて済むという利点があり、このような
目的からすれば、当然のことながら、タングステン膜２
ａのドライエツチングによるダメージを受けにくい材質
のものが選択される。光透過性薄膜３として具体的には
、酸化スズ（Ｓ　ｎｏ　ｚ）　、酸化アルミニウム（Ａ
Ｉ２ｘ０３）などが採用できる。この光透過性薄膜３に
要求される光透過性とは、感光性樹脂の感光領域の光に
対して一定値以上（望ましくは７５％以上）の透過率を
有することである。また、該光透過性薄膜３が導電性を
有する材質のものであれば、特に大形サイズのフォトマ
スクに起こりがちな静電気の放電現象の発生を防止する
導電層としての機能をもたせることができ、光透過性薄
膜３は、さらに反則防止膜としての機能をも有する。

透明基板１上に光透過性薄膜３を形成するには、前記の
遮光性薄膜２の形成と同様の方法を用いることができる
。膜厚は、その材質、光透過性、効果などの点から決定
されるもので、−ｍには言えないが、５０人〜１５００
Ａ程度の範囲が好ましい。

次に、第２図に示す構成のフォトマスクブランクを用い
てフォトマスクを製造する方法の一例を、第３図（ａ）
〜（ｅ）に基いて述べる。

フォトマスクブランクの表面に必要な洗浄を行なった後
、感光性樹脂を塗布してフォトレジスト層４とし、所望
のパターンを露光５する（第３図（ａ）参照）。フォト
レジスト層４の膜厚は特に限定されないが、前述したよ
うに、本発明では比較的薄くすることが可能であるため
、形成されるレジストパターンの精度も良くなる。また
、パターン露光５を電子線露光により行なうことができ
るが、勿論その場合には感光性樹脂として感電子線レジ
スト樹脂を使用する。

露光後、所定の現像液を用いて露光部のフォトレジスト
層を除去（ここではポジ型感材である場合を示している
）し、パターン化されたフォトレジスト層４′を形成す
る（第３図（ｂ）参照）。

次に、ドライエツチング工程に入るが、まず、塩素系の
ドライエツチングガスに遮光性薄膜２のうち露出した上
層の酸化クロム膜２ｂをエツチングしく第３図（Ｃ）参
照）、続いてフッ素系のドライエツチングガスにて露出
した下層のタングステン膜２ａをエツチングして（第３
図（ｄ）参照）、遮光性薄膜２をパターン化２′する。

しかる後、残存していたフォトレジスト層４′を除去し
、フォトマスクとする（第３図（ｅ）参照）。

上記エツチング工程において、上層の薄い酸化クロム膜
２ｂはレジストパターン４′がダメージを受けないうち
にエツチングが完了する。この段階では寸法変化は生じ
ず、レジストパターン４′寸法と同一寸法でエツチング
がなされる。このエツチングされた酸化クロム膜のパタ
ーン２ｂ’　は、続く下層のタングステン膜２ａのエツ
チング段階では、エツチングマスクとして機能するため
、この段階でレジストパターン４′にダメージが出てき
て寸法変化が生じたとしても、タングステン膜２ａは全
く寸法変化を受けずにエツチングを完了することができ
る。すなわち、エツチング工程を通じて精度の良いパタ
ーニングが行われる。また、下層のタングステン膜２ａ
のエツチング時に、レジストパターン４′かエツチング
ダメージを受け、そのレジストが存在する部分の酸化ク
ロム膜２ｂ表面が露出して、エツチングの影響を受ける
ようなことがあったとしても、この僅かなスパッタエツ
チング量を考慮した酸化クロム膜２ｂの厚さを予め確保
しておくことにより不都合は生じない。

一般にエツチング時間を短縮しようとすると、そのよう
なエツチング条件ではレジストパターンのエツチングダ
メージも大きくなりがちであるが、このような場合であ
っても、本発明によれば何ら不都合なく精度の高いエツ
チングが行われるので、エツチング時間の短縮化、ひい
ては生産性の向上が図られる。

［実施例］ 次に、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこ
れらの態様に限定されるものではない。

実施例１ 洗浄済の石英ガラス基板上に、タングステン６００人及
び酸化クロム３００人の二層構成の遮光性薄膜を形成し
てフォトマスクブランクを作製した。

該薄膜の形成はマグネトロンスパッタリングにより行な
った。

このマスクブランクにＡＺ−１３５０（米国シラプレー
社製ポジ型感光性樹脂）を４０００Ａ厚にスピンナー塗
布してフォトレジスト層とし、ＬＳＩ用パターンを露光
した。しかる後、Ａ　Ｚ　−１３５０の指定現像液を用
いて露光部のフォトレジスト層を除去し、レジストパタ
ーンを形成した。

次に、このレジストパターンを形成したマスクブランク
を反応性イオンエツチング装置にセットし、以下の手順
でドライエツチングを行ない、フォトマスクを得た。

排気→０２ガス導入→０□ガスによるプラズマデイスカ
ム処理−排気−ＣＣり、＋　０２　（５ｖｏｆｆｉ％）
ガス導入−酸化クロム膜エツチング−排気−ＣＦ、＋ｏ
、（４ｖｏｉ％）ガス導入−タングステン膜エツチング
−排気−〇２ガス導入−レシストのアッシング−終了 なお、上記酸化クロム膜のエツチングは全圧０．１ｔｏ
ｒｒ、放電電力密度０．３ｗ／ｃｍで行ない、タングス
テン膜のエツチングは全圧０．１ｔｏｒ５放電電力密度
０．３ｗ／ｃｍで行なった。

得られたフォトマスクはパターンの設計寸法を非常に高
精度で再現していた。

実施例２ 石英ガラス基板上に、５００人の光透過性酸化スズ（Ｓ
ｎＯ２）薄膜をスパッタリングにより形成し、この上に
実施例１と同様の構成の遮光性薄膜を形成してフォトマ
スクブランクを得た。

このフォトマスクブランクに、実施例１と同様にしてレ
ジストパターンを形成し、続いてドライエツチングを行
ない、フォトマスクを得た。

得られたフォトマスクは、実施例１と同様、高精度パタ
ーンが再現され、しかも下地の石英ガラス基板表面には
エツチングによるダメージは見られなかった。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、フォトマ
スクブランクの遮光性薄膜がタングステン膜と酸化クロ
ム膜とをこの順に積層した二層構成よりなるため、この
ようなフォトマスクブランクの表面に所定の方法でフォ
トレジストパターンを形成した後、まず塩素系のドライ
エツチングガスでエツチングを行ない、続いてフッ素系
のドライエツチングガスでエツチングを行なうと、上層
の薄い酸化クロム膜はレジストパターンがダメージを受
けないうちにエツチングが完了して寸法変化のないバタ
ーニングか行われ、さらにこのエツチングされた酸化ク
ロム膜のパターンが下層のタングステン膜のエツチング
段階ではエツチングマスクとして機能するので、レジス
トパターンにダメージが出てきてもタングステン膜は全
く寸法変化を受けずにエツチングが完了する。

従って、エツチング段階において精度良くパタニングが
行われるので、設計寸法の再現精度の高い微細パターン
を形成することができる優れた効果を奏する。

また、従来のように１、フォトレジストパターンを特に
厚くする必要もないので、フォトレジストパターン形成
時の精度も良くなり、全体的な精度向上につながる。

さらに、従来の如く、エツチング条件を絞り込む必要が
なく、生産性を低下させなくて済む。

また一方、遮光性薄膜の下に光透過性の薄膜を設ける構
成にすると、下地の透明基板の表面にエツチングダメー
ジを与えずに済むので好ましく、さらに該光透過性薄膜
は選択される材質によって導電層や反射防止膜としても
機能させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明のフォトマスクブ
ランクの構成例を示す断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は
本発明のフォトマスクの製造方法の一例を工程順に示す
断面図である。 １・・・透明基板 ２・・・遮光性薄膜 ２ａ・・・タングステン膜 ２ｂ・・・酸化クロム膜 ３・・・光透過性薄膜 ４・・・フォトレジスト層 ５・・・パターン露光 第１図 第２図 第３図（。。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或いは介
   さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこの順に
   積層した二層構成の遮光性薄膜を設けたことを特徴とす
   るフォトマスクブランク。
2. （２）透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或いは介
   さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこの順に
   積層した二層構成のパターン化された遮光性薄膜を設け
   たことを特徴とするフォトマスク。
3. （３）透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或いは介
   さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこの順に
   積層した二層構成の遮光性薄膜を設けてなるフォトマス
   クブランクの表面に、フォトレジストパターンを形成後
   、塩素系のドライエッチングガスにて酸化クロム膜をエ
   ッチングし、続いてフッ素系のドライエッチングガスに
   てタングステン膜をエッチングし、最後に前記フォトレ
   ジストパターンを除去してフォトマスクとすることを特
   徴とするフォトマスクの製造方法。