JPH049847A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路及び高密度集積回路などの製
造工程において使用されるフォトマスクブランク及びフ
ォトマスクに関する。

〔従来の技術〕

半導体集積回路を製造するためには、シリコンウェハ等
の半導体基板に所定のパターンを形成する必要がある。

この際、周知のように、所定のパターンを有するフォト
マスクが用いられる。又、このフォトマスクを製作する
為に、フォトマスクブランクが使用される。

このフォトマスクブランクとして、従来より、透光性基
板上に遮光性薄膜を設けたものが知られている。透光性
基板としては例えば石英ガラス等が使用される。遮光性
薄膜の材料としては耐久性の点で有利な金属クロムが用
いられる。また、遮光性薄膜の製造方法としては、スパ
ッタリング法、真空蒸着法等が採用される。

フォトマスクは、このフォトマスクブランクから次に述
べるフォトリソグラフィー法により製作される。

先ず、フォトマスクブランクの遮光性薄膜上にフォトレ
ジストを塗布してフォトレジスト膜を形成する。次にこ
のフォトレジスト膜を所望のパターンを有するマスター
マスクを使用して露光する。

次にレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する
。

次に所定のエツチング液にて遮光性薄膜をエツチングす
る。この際、遮光性薄膜をジャストにエツチングしても
クロム膜が部分的に残留してクロム残りとして残ること
もある。また、パターン線幅の微調整を行うため、予め
、所望の線幅よりやや広い線幅パターンを形成し、しか
るのち、所望の線幅になるまで線幅コントロールするこ
ともある。このようなりロム残りの除去や線幅のコント
ロールの為に、ジャストにエツチングした後、断続的に
ジャストエツチング時間＋３０〜５０％オーバーエツチ
ングする事も一般的に行われている。

さらにレジストパターンを除去してフォトマスクを得る
。

このようにして得られたフォトマスクは、ノ１−ドマス
クとして通常数千回又はそれ以上使用される。また、そ
の使用毎に超音波洗浄またはスクラブ洗浄といったマス
ク洗浄も行われる。

しかし、このようなフォトマスクブランクにおいては、
金属クロムからなる遮光性薄膜の表面及び裏面の光反射
率が高いので、マスクのパターン合わせの際、マスク合
わせ精度が劣るという欠点を有している。

そこで、本願出願人は、パターン精度を向上させる為に
、遮光性薄膜の表面及び裏面に反射防止膜を設けたフォ
トマスクブランクを提案した（例えば、特公昭６２−３
７３８５号公報参照）。

即ち、この提案されたフォトマスクブランクは、第４図
に示されるように、透光性基板１上に、第１層膜２′、
第２層膜３、及び第３層膜４として、それぞれ反射防止
膜、遮光性薄膜、及び反射防止膜とが順次積層されてい
る。第１層膜（第１反射防止膜）２′としてはクロム炭
化物及びクロム窒化物を含有するクロム炭化窒化物膜が
使用される。

第２層膜（遮光性薄膜）３としては金属クロムからなる
クロム膜が使用される。第３層膜（第２反射防止膜）４
としてはクロム酸化物及びクロム窒化物を含有するクロ
ム酸化窒化物膜が使用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記提案されたフォトマスクブランクを
上述したフォトリソグラフィー法によってオーバーエツ
チングしていくと、第４図に示されるように、透光性基
板１上に成膜された第１層膜（第１反射防止膜）２′の
サイドエツチング速度が膜の厚さ方向に対して均一でな
い。特に、透光性基板１との界面付近において、サイド
エツチング速度が非常に速くなる。その為、第１層膜（
第１反射防止膜）２′の断面形状が、第４図に示される
ような、オーバーハング的断面形状となる。

このようなオーバーハング的断面形状になると、微細な
線幅のコントロールが難しくなる。また、第３層膜（第
２反射防止膜）４上のレジスト膜５を除去してフォトマ
スクを作成し、上述したマスク洗浄を行った場合、パタ
ーンが欠損しやすくなる。さらに、半導体基板に所定の
パターンを形成したときに、その欠損がそのまま転写さ
れる虞があった。

本発明の目的は、エツチング工程におけるオーバーエツ
チング時に発生する断面形状の悪化を防止することがで
きるフォトマスクブランクを提供することにある。

本発明の他の目的は、パターンの線幅のコントロールを
容易に行うことができるフォトマスクブランクを提供す
ることにある。

本発明のさらに他の目的は、マスク洗浄によるパターン
の欠損を防止することができるフォトマスクブランクを
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるフォトマスクブランクは、透光性基板上に
、反射防止膜と遮光性薄膜とが順次積層されたフォトマ
スクブランクに於いて、前記反射防止膜は、クロム炭化
物、クロム窒化物及びクロム酸化物を含み、該反射防止
膜の酸化度が、その厚さ方向において前記透光性基板か
ら前記遮光性薄膜に向かって減少することを特徴とする
特〔作　用〕 透光性基板上に成膜された反射防止膜は、クロム炭化窒
化酸化物からなり、クロムを窒化及び酸化させることに
よって基板側から入射する光の反射率を低下させること
ができる。そして、反射防止膜の酸化の度合を膜厚方向
に変化されることによって、サイドエツチング速度を抑
制し、所定の断面形状を得ることができる。また、クロ
ムを炭化させることにより、反射防止膜のエツチング速
度をその上に積層する遮光性薄膜のエツチング速度に合
わせるこ−とができる。

〔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。

第１図は本発明の一実施例によるフォトマスクブランク
の構造を示す縦断面図である。

本実施例のフォトマスクブランク６は、第１反射防止膜
２が相違している点を除いて第４図に示されたものと同
様の構成を有する。第１反射防止膜２はクロム炭化窒化
酸化物からなる。第１反射防止膜２は、後述するように
、酸化度が、透光性基板１から遮光性薄膜３へ厚さ方向
へ小さくなっている。

次に、フォトマスクブランク６の製作方法について説明
する。

先ず、表面及び裏面を精密研磨した石英ガラスからなる
透光性基板１を容易する。本実施例の透光性基板１の寸
法は、５インチ×５インチ×０゜０９インチである。

次に、クロムのターゲットを用いて、反応性スパッタリ
ング法により、モル比率：Ａｒ５０％。

ＣＨ４５％、Ｎ２４０％、０２５％の混合ガス雰囲気中
（２Ｘ１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ）にて、クロム炭化物、ク
ロム窒化物及びクロム酸化物を含むクロム炭化窒化酸化
物による第１反射防止膜２を透光性基板１上に、膜厚：
３００人形成する。

ここで、クロム酸化物における酸化度を増大させるとエ
ツチング速度が遅くなる事を考慮し、第３図に示される
ように、酸化度を膜の厚さ方向に対して、透光性基板１
上に近いほど大きくし、遠ざかるほど小さくなるように
調整している。

次に、上記ターゲットを用いて、スパッタリング法によ
り、モル比率：Ａｒ９５％、ＣＨ４５％の混合ガス雰囲
気中（２Ｘ１０−３Ｔｏ　ｒ　ｒ）にて、クロム炭化物
による遮光性薄膜３を第１反射防止膜２上に、膜厚ニア
００人形成する。

更に、上記ターゲットを用いて、スパッタリング法によ
り、モル比率：Ａｒ８０％、ＮＯ２Ｏ％の混合ガス雰囲
気中（１，３Ｘ１０−３Ｔｏ　ｒ　ｒ）にて、クロム窒
化物及びクロム酸化物を含むクロム窒化酸化物による第
２反射防止膜４を遮光性薄膜３１上に、膜厚：２５０人
形成する。

これにより、フォトマスクブランク６が製作される。

このようにして製作されたフォトマスクブランク６は、
光学濃度が３．０であり、波長４３６ｎｍに対する光反
射率が、表面１１％、裏面１３％と両面低反射膜として
の特性を有している。

次に、このフォトマスクブランク６から第２図に示され
ようなフォトマスク１１を作製する方法について説明す
る。

先ず、フォトマスクブランク６の第２反射防止膜４上に
、ポジ型フォトレジストを滴下し、スピンコード法によ
り膜厚５０００Ａのレジスト膜を形成する。ポジ型フォ
トレジストとしては、例えば、ヘキスト社製ＡＺ１３５
０を使用する。

次に、所望の線幅（例えば、２μｍ）のパターンを有す
るマスターマスクを通して、レジスト膜を紫外線により
露光する。

次に現像液（例えば、ＡＺ専用現像液）にて被露光部を
現像し、レジストパターンを形成する。

次に、エツチング液にて、露出した第２反射防止膜４、
遮光性薄膜３、第１反射防止膜２と断続的にエツチング
する。エツチング液としては、例えば、硝酸第２セリウ
ムアンモニウム１６９ｇと過塩素酸〔７０％）４２ｍｉ
）に純水を加えて１０１００Ｏにした溶液〔２０℃〕が
使用される。

この際、ジャストにエツチングするのに５８秒要した。

更に、断続的に、ジャストエツチング時間＋５０％（２
９秒）オーバーエツチングした。

この時の断面形状を観察したところ、従来のようなオー
バーハング的断面形状にはなっていない。

また、膜の厚さ方向に対して、サイドエツチング速度が
極めて均一になった事が裏付けられた。また、この時の
サイドエツチング速度は０，０６μｍ／１０秒であった
。このサイドエツチング速度は、従来のサイドエツチン
グ速度（０゜０９μｍ／１０秒）より改善されている。

従って、微細な線幅のコントロールが容易になった。

次に、レジスト剥離液（例えば、熱濃硫酸）により、レ
ジストパターンを剥離してフォトマスク１１を作製した
。

こうして作製されたフォトマスク１１を所定の超音波洗
浄機により、超音波洗浄する。この超音波洗浄は、例え
ば、超純水により超音波の出力６００Ｗ１周波数２８ｋ
Ｈｚで行う。洗浄後のパターン欠落数を調べたところ、
パターンの欠落は認められなかった。従って、本発明に
よって得られたフォトマスク１１は、シリコンウェハ等
の半導体基板に所定のパターンを形成するものとして最
適である。

以上、本発明を実施例によって説明してきたが、本発明
はそれに限定されず、以下に述べるような変形例を含む
。

先ず、上記実施例では、透光性基板１として石英ガラス
を用いたが、ソーダライムガラス、アルミノンリケード
ガラス、アルミノボロシリケートガラスや、他の硝種の
ガラスであってもよい。第１反射防止膜２においての混
合ガス比率は、所望の反射率及びエツチング速度等に応
じて選定すればよい。また、それに応じて、クロム酸化
物における酸化度も連続的または断続的でもよく、それ
らの組合わせであってもよい。その酸化度の度合も必要
に応じて変化させてもよい。第１反射防止膜２上に形成
する遮光性薄！１１３及び第２反射防止膜４の混合ガス
比率も、所望の特性に応じて選定すればよい。また、こ
の混合ガスに限らず、他のガスを用いてもよい。更に、
上記実施例では、第１反射防止膜２、遮光性薄膜３及び
第２反射防止膜４の組合わせを用いているが、第１反射
防止膜２及び°遮光性薄膜３のみの組合わせであっても
良い。次に成膜方法としても、反応性スパッタリング法
に限定せず、他のスパッタリング法、真空蒸着法、イオ
ンブレーティング法等を使用してもよい。さらに、レジ
ストも上記実施例で用いたものに限定されず、電子線及
びＸ線感応レジストであってもよい。

尚、雰囲気中における酸素の好ましい含有量は、２モル
％〜２０モル％の範囲である。２モル％より少ないと、
サイドエツチング速度を抑制することが困難になる。一
方、２０モル％より大きいと、反射防止膜の遮光性が失
われたり、クロムが残留して、これによりパターンの不
良を引き起こすことになる。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、透光
性基板上に形成した反射防止膜を、クロム炭化物、クロ
ム窒化物及びクロム酸化物を含むクロム炭化窒化酸化物
とし、その反射防止膜の酸化度を、透光性基板から遮光
性薄膜へ厚さ方向に小さくしたので、オーバーハング的
断面形状になることを防止し、サイドエツチング速度を
遅くすることにより、微細パターンのコントロールが容
易になり、マスク洗浄によるパターンの欠損を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフォトマスクブランク
の構造を示す縦断面図、第２図は第１図のフォトマスク
ブランクから製作されたフォトマスクの構造を示す縦断
面図、第３図は第１図中の第１反射防止膜の酸化度の膜
厚方向の割合を示す図、第４図は従来のフォトマスクブ
ランクからフォトマスクを製作する工程を示す縦断面図
である。 １・・・透光性基板、２・・・第１層膜（第１反射防止
膜）、３・・・第２層膜（遮光性薄膜）、４・・・第３
層膜（第２反射防止膜）、６・・・フォトマスクブラン
ク。 第 図 第 ３図 第 ２−図 フォトマスク 第４図 ５°レジスト膳

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透光性基板上に、反射防止膜と遮光性薄膜とが順次
   積層されたフォトマスクブランクに於いて、前記反射防
   止膜は、クロム炭化物、クロム窒化物及びクロム酸化物
   を含み、該反射防止膜の酸化度が、その厚さ方向におい
   て前記透光性基板から前記遮光性薄膜に向かって減少す
   ることを特徴とするフォトマスクブランク。 ２、請求項１記載のフォトマスクブランクにおける前記
   反射防止膜及び前記遮光性薄膜を選択的にエッチングし
   てなるフォトマスク。