JPH04371955A - フォトマスクブランク及びフォトマスク - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】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とフォトマ
スクに係り、特に、電子線露光特性とドライエッチング
特性に優れ高精度の微細パターンを安定して形成できる
フォトマスクブランクとフォトマスクの改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種のフォトマスクは、図９に示すよ
うに透明基板ａと遮光層ｂとでその主要部が構成される
フォトマスクブランクｃ上へフォトレジストｒを塗布し
、かつ、パターン露光した後このフォトレジストｒを現
像し（図１０参照）、かつ、残留するフォトレジストｒ
をマスクにして上記遮光層ｂをエッチングによりパター
ニングし（図１１参照）、更に上記フォトレジストｒを
アルカリ溶液等により除去する一連のフォトリソグラフ
ィー工程に従って製造されている。

【０００３】そして、最近のＬＳＩ等の微細化の要求に
伴い従来の紫外線露光法から微細露光が可能な電子線露
光法に、また、従来のウエットエッチング法からサイド
エッチの少ないドライエッチング法へと移行されている
。

【０００４】ところで、上記遮光層ｂのエッチング方式
としてドライエッチング法を採った場合、プラズマダメ
ージによるレジストパターンの寸法変化が大きくなりこ
れに伴って図１１に示すように遮光層ｂの加工精度が劣
化する欠点があった。尚、ドライエッチング時における
プラズマ条件について放電電力密度を低くしガス圧を比
較的高く設定することによりレジストパターンと遮光層
ｂのエッチング速度の調整が図れ上記遮光層ｂの加工精
度を高めることは可能となるが、このような設定条件に
するとエッチング速度が極端に遅くなるため従来のウエ
ットエッチングと比較して生産性が著しく悪くなる欠点
があった。

【０００５】そこで、特開昭６１−１３８２５７号公報
においては、上記遮光層ｂ上へこの遮光層ｂのエッチン
グ条件に対し耐性を有する被覆層ｄを設けることにより
（図１２参照）上記諸欠点を解消するフォトマスクブラ
ンクが記載されている。

【０００６】すなわち、このフォトマスクブランクにお
いては図１３に示すように被覆層ｄ上にレジストパター
ンｒを形成し、かつ、被覆層ｄをドライエッチングによ
りパターニングすると共に（図１４参照）、この被覆層
ｄ用のエッチングガスとは相違するドライエッチングガ
スにて遮光層ｂをドライエッチングし図１５に示すよう
なフォトマスクＭを求めるものであった。

【０００７】そして、上記遮光層ｂをドライエッチング
する際、パターニングされた被覆層ｄが図１５に示すよ
うに遮光層ｂに対しエッチングマスクとして作用するた
め、このエッチング段階においてレジストパターンにダ
メージがでてきても上記遮光層ｂが寸法変化を受け難く
なり、従って、高精度の微細パターンが形成できるとい
うものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この被覆層
ｄを構成する材料として特開昭６１−１３８２５７号公
報においては、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）
、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコ
ン（Ｓｉ３　Ｎ４　）、酸化シリコン（ＳｉＯ２　）、
ポリシロキサン等の材料群が列挙されているが、これ等
材料は比較的エッチング速度が遅い材料であるためレジ
ストパターンの厚みを小さく設定するとこのレジストパ
ターンがダメージを受けて被覆層ｄの加工精度が悪くな
る欠点がありこれに伴い遮光層ｂの加工精度にも悪影響
を及ぼす問題点があった。

【０００９】他方、上記レジストパターンの厚みを大き
く設定するとレジストのパターニング精度が低下してし
まうためドライエッチング法を採用する意味が無くなる
問題点があった。

【００１０】また、上記被覆層ｄの構成材料として窒化
シリコン（Ｓｉ３　Ｎ４　）、酸化シリコン（ＳｉＯ２
　）、ポリシロキサン等を選択した場合、これ等材料は
絶縁性のため電子線露光法によりフォトレジストのパタ
ーニングを行うとフォトレジストに隣接する被覆層ｄが
帯電され易く電子線露光特性が低下する問題点があった
。

【００１１】同様に、被覆層ｄの構成材料としてシリコ
ン（Ｓｉ）を選択した場合、シリコンはアルカリ溶液に
対し溶解性を有するためフォトマスクの製造途上におい
てレジストパターンをアルカリ溶液にて溶解除去するよ
うな際、この被覆層ｄもアルカリ溶液により部分的に溶
解されてしまう問題点があった。

【００１２】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、電子線露光特性
とドライエッチング特性に優れ高精度の微細パターンを
安定して形成できるフォトマスクブランクとフォトマス
クを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に係る
発明は、フォトマスクブランクを前提とし、透明基板と
、この透明基板上に光反射防止層を介し若しくは介さな
いで積層されたクロムを主成分とする遮光層と、この遮
光層上に光反射防止層を介し若しくは介さないで積層さ
れた硼素を主成分とする被覆層、とを備えることを特徴
とするものであり、他方、請求項２に係る発明は、フォ
トマスクを前提とし、透明基板と、この透明基板上に光
反射防止層を介し若しくは介さないで積層されたクロム
を主成分とする遮光層と、この遮光層上に光反射防止層
を介し若しくは介さないで積層された硼素を主成分とす
る被覆層とを備え、上記光反射防止層、遮光層及び被覆
層とが同一形状にパターニングされていることを特徴と
するものである。

【００１４】このような技術的手段において上記透明基
板としては、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の材料
が適用でき、また、その厚みについて本質的な制約はな
いが通常０．２〜６ｍｍ程度に設定された材料が用いら
れる。

【００１５】また、クロムを主成分とする遮光層として
はクロム単体膜でこれを構成してもよいし、窒素、酸素
又は炭素の少なくとも一つを含むクロム膜（例えばＣｒ
：Ｎ，Ｃｒ：Ｏ：Ｎ等で表現する）にてこれを構成して
もよい。尚、後者のクロム膜で遮光層を構成した場合、
遮光層の光反射防止作用が改良される利点を有している
。また、窒素、酸素又は炭素の少なくとも一つを含むク
ロム膜の形成方法としては、マグネトロンスパッタリン
グ、イオンアシスト蒸着、イオンプレーティング、プラ
ズマＣＶＤ法等が挙げられる。この場合、クロム膜中へ
の窒素、酸素又は炭素の導入量はターゲットの組成比、
ガス混合比等を変えることにより調整可能である。

【００１６】また、この遮光層の両面側若しくは透明基
板側に酸素又は炭素の少なくとも一方を含むクロム膜よ
り成りその膜厚が１００〜５００オングストロームに設
定された光反射防止層を設けてもよい。尚、上記遮光層
が窒素、酸素又は炭素の少なくとも一つを含むクロム膜
にて構成されている場合、遮光層と光反射防止層との皮
膜特性が近似するため、例えば、成膜後において上記遮
光層と光反射防止層との間に作用する応力が低減する利
点を有している。

【００１７】そして、これ等遮光層と光反射防止層を構
成するクロム系薄膜層は塩素系ドライエッチングガスに
よりパターニングすることが可能である。尚、クロム系
の上記光反射防止層に代え、例えば、タングステン、タ
ンタル、チタン、モリブデン、あるいはこれ等の酸化物
に窒素、炭素又は酸素の少なくとも一成分を含む薄膜層
でこれを構成してもよい。この場合、当然のことながら
パターニングの際のエッチングガスを適宜選択すること
を要する。

【００１８】また、上記遮光層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。ここでいう遮光性とは、フォトマスクとして
作用させる際、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。そして、遮光層の膜厚としては一定
の光学濃度を持たせるため２００〜２０００オングスト
ローム程度に設定する。

【００１９】次に、硼素を主成分とする被覆層としては
遮光層と同様に硼素単体膜でこれを構成してもよいし窒
素又は炭素の少なくとも一方を含む硼素膜（例えばＢ：
Ｃ，Ｂ：Ｃ：Ｎ等で表現する）にてこれを構成してもよ
い。そして、被覆層の膜厚としては、遮光層のドライエ
ッチング処理の際にエッチングマスクとして作用させる
関係上、２００〜１０００オングストローム程度に設定
する。尚、窒素又は炭素の少なくとも一方を含む硼素膜
の形成方法としては、遮光層と同様にマグネトロンスパ
ッタリング、イオンアシスト蒸着、イオンプレーティン
グ、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。この場合、硼素
膜中への窒素又は炭素の導入量はターゲットの組成比、
ガス混合比等を変えることにより調整することができる
。また、硼素を主成分とする被覆層のパターニングにつ
いてはフッ素系のドライエッチングガスによりこれを行
うことができる。尚、この被覆層についてはフォトマス
クの光反射防止層としてこれを残留させてもよいしフォ
トマスクの製造途上においてこれを除去してもよい。

【００２０】

【作用】このような技術的手段によれば、フォトマスク
ブランクの硼素を主成分とする被覆層をフッ素系ドライ
エッチングガスを用いてドライエッチングする際、その
ドライエッチング速度が従来のタンタル、モリブデン等
から成る被覆層と較べて速くレジストパターンがダメー
ジを受けないうちにそのエッチングを完了させることが
可能となるため上記レジストパターンを特に厚く設定す
る必要がない。従って、膜厚が薄くなる分パターン露光
時における光の散乱が防止されて露光解像度の向上が図
れ併せて現像処理によりレジストパターンを形成する際
の加工精度の向上が図れる。

【００２１】一方、上記クロムを主成分とする遮光層を
塩素系ドライエッチングガスを用いてドライエッチング
する際にはパターニングされた上記被覆層がエッチング
マスクとして作用するため、このエッチング段階におい
て上記レジストパターンにダメージが出てきてもクロム
を主成分とする遮光層は寸法変化を受けずにそのエッチ
ングが完了する。このため、レジストパターンと遮光層
のエッチング速度の調整を図ることなく遮光層のエッチ
ング精度を向上させることが可能となる。

【００２２】また、硼素を主成分とする上記被覆層は従
来のモリブデン等から成る被覆層と較べてアルカリ等の
耐薬品性に優れその硬度も高いため、上記遮光層に対す
るエッチングマスクとして作用するだけでなくフォトマ
スク製造途上における適宜加工処理に対し化学的、物理
的に高い耐性を有する。

【００２３】従って、レジストパターンの加工精度と遮
光層のエッチング精度の向上が図れると共に製造途上に
おいて硼素を主成分とする被覆層が化学的、物理的に劣
化し難いため、フォトマスクブランクの透明基板上へ高
精度の微細パターンをその生産性を低下させずに形成す
ることが可能となる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００２５】［実施例１］この実施例に係るフォトマス
クブランクは、図１に示すように６インチ角で厚さ０．
０９インチのフォトマスク用石英ガラス基板１と、この
ガラス基板１上に成膜された厚さ３００オングストロー
ムでクロム系（Ｃｒ：Ｏ：Ｎ）の光反射防止層２と、こ
の光反射防止層２上に成膜された厚さ６００オングスト
ロームでクロム系（Ｃｒ：Ｎ）の遮光層３と、この遮光
層３上に成膜された厚さ５００オングストロームでボロ
ンカーバイド系（Ｂ：Ｃ）の被覆層４とでその主要部が
構成され、その光学的濃度は３．０、その光反射率は３
００〜８００ｎｍの範囲で表裏とも１５％以下であった
。

【００２６】そして、このフォトマスクブランクは以下
のようにして製造されている。

【００２７】まず、上記ガラス基板１をクロム混酸液に
よる通常のスパッタ前洗浄を行った後、直流マグネトロ
ンスパッタ装置（徳田製作所製システム５０Ａ）に装着
した。ここで、スパッタリングターゲットは３Ｎグレー
ドの硼素ターゲットと４Ｎグレードのクロムターゲット
を使用した。

【００２８】次に、真空槽内を２×１０−４Ｐａまで排
気した後、Ａｒガス２０Ｓｃｃｍ、窒素ガス５Ｓｃｃｍ
、酸素ガス２５Ｓｃｃｍを導入し、全圧９×１０−１Ｐ
ａにて放電電流１Ａ、２分４５秒間の条件でクロムター
ゲットをスパッタリングし厚さ３００オングストローム
でクロム系（Ｃｒ：Ｏ：Ｎ）の光反射防止層２を室温に
設定されているガラス基板１上に成膜した。スパッタ終
了後、真空槽内を２×１０−４Ｐａまで排気し、Ａｒガ
ス２０Ｓｃｃｍ、窒素ガス５Ｓｃｃｍを導入し全圧８×
１０−１Ｐａの圧力にて放電電流２Ａ、５分間の条件で
クロムターゲットをスパッタリングし厚さ６００オング
ストロームでクロム系（Ｃｒ：Ｎ）の遮光層３を成膜し
た。

【００２９】最後に、硼素ターゲットに切換え、Ａｒガ
ス２０Ｓｃｃｍ、メタン（ＣＨ４　）ガス１２Ｓｃｃｍ
を導入し、全圧１１×１０−１Ｐａにて放電電流２Ａ、
２分３０秒間の条件でスパッタリングし厚さ５００オン
グストロームでボロンカーバイド系（Ｂ：Ｃ）の被覆層
４を成膜して上記フォトマスクブランクを求めた。

【００３０】『フォトマスクの製法』以下、このように
して求めたフォトマスクブランクを用いてフォトマスク
を製造した。

【００３１】まず、このフォトマスクブランクに対しク
ロム混酸液による通常のレジストコート前洗浄を行い、
電子線レジストＰＢＳ（チッソ（株）社製）をスピンコ
ートしかつプリベークを行って厚さ３０００オングスト
ロームのレジスト層ｒ０　を形成した後、図２に示すよ
うに電子ビーム露光装置によりレジスト層ｒ０　に適す
る露光を行いかつ現像を行って図３に示すようなレジス
トパターンｒを形成した。尚、以上は標準的なプロセス
ですべて処理した。

【００３２】次に、上記レジストパターンｒが形成され
たフォトマスクブランクをドライエッチング装置ＤＥＡ
−５０３（日電アネルバ社製）に装着し、５×１０−５
Ｐａまで排気した後、ＣＦ４　ガス９５ＳｃｃｍとＯ２
　ガス５Ｓｃｃｍのドライエッチングガスによりガス圧
４０Ｐａ、放電電力３５０Ｗで１５秒間ドライエッチン
グ処理を施し、図４に示すようにボロンカーバイド系（
Ｂ：Ｃ）の被覆層４をまずパターニングした。

【００３３】このとき、このボロンカーバイド系（Ｂ：
Ｃ）のエッチング速度が１５秒間と速く上記レジストパ
ターンｒがダメージを受けないうちにエッチングが終了
するためレジスト層ｒ０　の膜厚を上記のように薄く設
定することができる。従って、レジスト層ｒ０　の膜厚
が薄くなる分パターン露光時における光の散乱が防止さ
れて露光解像度の向上が図れ併せて現像処理によりレジ
ストパターンｒを形成する際の加工精度の向上が図れた
。

【００３４】次ぎに、メカニカルブースターポンプで排
気し、ＣＣｌ４　ガス４９ＳｃｃｍとＯ２　ガス４５Ｓ
ｃｃｍのドライエッチングガスによりガス圧１０Ｐａ、
放電電力７００Ｗの条件で５分間ドライエッチング処理
を施し、図５〜図６に示すようにクロム系（Ｃｒ：Ｎ）
の遮光層３とクロム系（Ｃｒ：Ｏ：Ｎ）の光反射防止層
２とをパターニングした。このとき、既にパターニング
されている上記被覆層４がエッチングマスクとして作用
しこのエッチング段階において上記レジストパターンｒ
にダメージがでてきても遮光層３と光反射防止層２が寸
法変化を受けることはないため、レジストパターンｒと
遮光層３のエッチング速度の調整を図ることなく遮光層
３と光反射防止層２のエッチング精度を向上できる利点
を有している。

【００３５】そして、再度メカニカルブースターポンプ
で排気し、Ｏ２　ガス９０Ｓｃｃｍでガス圧１０Ｐａ、
放電電力３５０Ｗの条件下において５分間のレジストア
ッシング処理を施し、上記レジストパターンｒを均一に
除去して図７に示すようなフォトマスクを求めた。

【００３６】求められた上記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。

【００３７】［実施例２］この実施例に係るフォトマス
クブランクは、図８に示すように厚さ６００オングスト
ロームでクロム系（Ｃｒ：Ｎ）の遮光層３と、厚さ５０
０オングストロームでボロンカーバイド系（Ｂ：Ｃ）の
被覆層４との間に厚さ３００オングストロームでクロム
系（Ｃｒ：Ｏ：Ｎ）の光反射防止層５を介在させた以外
は実施例１に係るフォトマスクブランクと略同一である
。

【００３８】そして、このフォトマスクブランクにおい
ても実施例１と同様に高精度の微細パターンを安定して
形成できる利点を有していた。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、レジストパターンの加
工精度と遮光層のエッチング精度の向上が図れかつ製造
途上において硼素を主成分とする被覆層が化学的、物理
的に劣化し難いためフォトマスクブランクの透明基板上
へ高精度の微細パターンを安定して形成することが可能
となる。

【００４０】従って、高精度の微細パターンが形成され
るフォトマスクブランクを提供できると共に、このフォ
トマスクブランクを用いて高精度の微細パターンが形成
されたフォトマスクをその生産性の低下を引起こすこと
なく簡便に提供できる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るフォトマスクブランクの構成断
面図。

【図２】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマス
クを製造する工程説明図。

【図３】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマス
クを製造する工程説明図。

【図４】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマス
クを製造する工程説明図。

【図５】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマス
クを製造する工程説明図。

【図６】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマス
クを製造する工程説明図。

【図７】完成されたフォトマスクの構成断面図。

【図８】実施例２に係るフォトマスクブランクの構成断
面図。

【図９】従来のフォトマスクブランクの構成断面図。

【図１０】このフォトマスクブランクを用いてフォトマ
スクを製造する工程説明図。

【図１１】上記フォトマスクブランクを用いてフォトマ
スクを製造する工程説明図。

【図１２】改良された従来のフォトマスクブランクの構
成断面図。

【図１３】改良されたフォトマスクブランクを用いたフ
ォトマスクの製造工程説明図。

【図１４】改良されたフォトマスクブランクを用いたフ
ォトマスクの製造工程説明図。

【図１５】改良されたフォトマスクブランクを用いたフ
ォトマスクの製造工程説明図。

【符号の説明】

１　　　　ガラス基板 ２　　　　光反射防止層 ３　　　　遮光層 ４　　　　被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板と、この透明基板上に光反射
   防止層を介し若しくは介さないで積層されたクロムを主
   成分とする遮光層と、この遮光層上に光反射防止層を介
   し若しくは介さないで積層された硼素を主成分とする被
   覆層、とを備えることを特徴とするフォトマスクブラン
   ク。
2. 【請求項２】　　透明基板と、この透明基板上に光反射
   防止層を介し若しくは介さないで積層されたクロムを主
   成分とする遮光層と、この遮光層上に光反射防止層を介
   し若しくは介さないで積層された硼素を主成分とする被
   覆層とを備え、上記光反射防止層、遮光層及び被覆層と
   が同一形状にパターニングされていることを特徴とする
   フォトマスク。