JPH05297570A - フォトマスクブランクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】緻密な結晶粒でしかも低応力を有し、クロムを
主成分とする遮光膜を提供することにより、フォトマス
クのパターンの寸法精度、位置精度および欠陥等の点で
高品質なフォトマスクを得るためのフォトマスクブラン
クの製造方法を提供する。 【構成】透明基板上にスパッタリング法もしくは真空蒸
着法により遮光膜を形成するフォトマスクブランクの製
造方法において、スパッタリング・ターゲットもしくは
蒸発源材料が窒素を３〜１５重量パーセント含有したク
ロムからなり、これによる遮光膜の膜厚が４００乃至１
０００Åであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩもしくは
ＶＬＳＩ等々に代表される半導体集積回路や、あるいは
ＣＣＤ用やＬＣＤ用等のカラーフィルタなどの製造に使
用されるフォトマスクのために供されるブランク、詳細
には遮光膜パターンを有したフォトマスクの製造に供さ
れるフォトマスクブランクの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩもしくはＶＬＳＩ等に代表
される半導体集積回路の製造など広範囲な用途に用いら
れているいわゆるフォトマスクは、最も一般的なものと
しては、透明基板上に遮光膜（一般にはクロムを材質と
する）や、あるいは反射防止膜付き遮光膜を形成したフ
ォトマスクブランクに、所定のパターンを光や電子線等
を用いたリソグラフィ法により作製したものである。フ
ォトマスクブランクのクロム遮光膜および反射防止膜の
形成方法としては、精密に研磨・洗浄されかつ断裁され
てある合成石英ガラス基板上に、純粋な金属クロムから
なるターゲットを用いてスパッタリング法により膜を形
成する方法が、通常の代表的な一例として挙げることが
できる。

【０００３】フォトマスクブランクおよびフォトマスク
は、表面に付着した有機物系の汚れやホコリを除去する
ために酸洗浄やブラシによるスクラブ洗浄が施されるの
が通常であるが、クロム遮光膜が金属クロム薄膜からな
る場合は、前記洗浄に対して化学的あるいは物理的に十
分な耐性を有していない。そのために、通常は成膜時に
酸素や窒素等の異種元素を導入し、反応性スパッタリン
グ法を行い、クロム酸化物やクロム窒化物等の化合物組
成膜にしたりすることによって耐性の向上を計ってい
る。特開昭６１−１７０７４３号公報によって提案され
ているように、クロム窒化物からなるシースルー薄膜
を、スパッタリング・ターゲットとして窒化クロム製タ
ーゲットを用いて形成する製造方法もそれらの一例であ
る。

【０００４】半導体の高集積化に伴い、フォトマスクの
パターンの寸法精度や位置精度等の品質の向上が要求さ
れるが、フォトマスクブランクのクロム遮光膜および反
射防止膜として見た場合には、フォトマスク上のパター
ンをシリコンウェハー等に光リソグラフィ法により転写
する際に用いられる光源の性質（波長、エネルギー等）
を考慮してクロム遮光膜および反射防止膜の特性を設計
する必要があり、また当然のことながら洗浄等における
欠陥発生の無いような膜が要求される。

【０００５】しかし、上記の如く、スパッタリングもし
くは蒸着中にクロムを酸素や窒素等と反応させ化合物組
成膜を形成する方法では、基板上に形成された膜の結晶
粒の大きさ、表面の平滑性、内部応力および光学的特性
等を制御することが困難であり、クロム遮光膜としての
品質上のバラツキが少なくない。そして、スパッタリン
グ・ターゲットに窒化クロム製ターゲットを用いる方法
でも、光学的特性等、特に内部応力を制御するためには
窒化クロムターゲットの組成の最適化が必要であるが、
特開昭６１−１７０７４３号公報に示されたシースルー
マスク用ブランクの製造方法においては内部応力の制御
については全く述べられていない。以上の如く、半導体
の高集積化に伴うフォトマスクへの要求仕様を満たすべ
き特性を具備した遮光膜を安定して生産するためには、
膜を形成する時の条件の不安定性を取り除く必要があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところは、緻
密な結晶粒でしかも低い内部応力を有し、クロムを主成
分とする遮光膜を提供することにより、フォトマスクの
パターンの寸法精度、位置精度および欠陥等の点でも高
品質なフォトマスクを得るためのフォトマスクブランク
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提供する手段は、すなわち、透明基板上にス
パッタリング法もしくは真空蒸着法により遮光膜を形成
するフォトマスクブランクの製造方法において、スパッ
タリング・ターゲットもしくは蒸発源材料が窒素を３乃
至１５重量パーセント含有したクロムからなり、これに
よる遮光膜の膜厚が４００乃至１０００Åであることを
特徴とするフォトマスクブランクの製造方法である。

【０００８】前記遮光膜の上下の、いずれかもしくは両
方に、クロム酸化物またはクロム窒素酸化物等からなる
反射防止膜を設けることを特徴とする前記のフォトマス
クブランクの製造方法である。

【０００９】以下に、本発明をスパッタリング法につい
て詳細に説明する。ターゲット材料である窒化クロム中
の窒素含有量は、それら材料の製造上の問題もあるが、
主には、形成された薄膜に要求される種々の特性に基づ
いて決定される。

【００１０】例えば、フォトマスクに要求される光学的
特性の一つとして遮光膜の光学濃度がある。これは、透
明基板上に成膜される薄膜（ここでは窒化クロム薄膜）
中に含まれる窒素含有量や薄膜の厚さに大きく依存す
る。窒化クロムからなるターゲット中の窒素含有量が増
加するに伴って、形成された薄膜の光学濃度はしだいに
減少する。また、窒化クロム薄膜の厚さがしだいに薄く
なるに伴い、形成された薄膜の光学濃度はやはりしだい
に減少する。フォトマスクの製造段階で確保するパター
ンの形状および欠陥等の品質上の問題からは、遮光膜は
なるだけ薄い方が一般に望ましく、そこで、光学濃度が
ある値以上の品質を確保する一方で、膜厚は出来るだけ
薄いものが得られるように製造される。また、フォトマ
スクブランクの製造段階で、窒化クロムからなるターゲ
ット中の窒素含有量があまりに多すぎると、スパッタリ
ング法により成膜を施す際の成膜速度が遅くなり、これ
は前記窒素含有量が増加するに伴い、成膜に要する時間
がしだいに長くかかってしまう傾向がある。

【００１１】基板上に形成された窒化クロム遮光膜の結
晶粒の大きさや表面の平滑性は、スパッタリング法を施
す際の真空室内のガス圧力により大きく影響される。ア
ルゴン等の不活性ガスを真空室内に導入し、安定な放電
が得られるガス圧力下において、低圧側（０．２Ｐａ程
度) では緻密で表面が平滑なものが、また高圧側（１Ｐ
ａ程度) ではＳＥＭ（走査型電子線顕微鏡）で容易に結
晶粒が確認出来るようないわゆる粗いものが形成され
る。結晶粒が緻密な窒化クロム遮光膜は、結晶粒が比較
的大きなものに比べて、パターニング（一般には、紫外
線や電子線等を使用したリソグラフィ法による）によっ
て得られる薄膜パターンのエッジ形状が良好である。

【００１２】このような条件下で、内部応力が低くかつ
表面強度や耐薬品性等の特性を満足する遮光膜を得るた
めには、窒化クロム製ターゲットの窒素含有量が３重量
パーセント以上の組成であることが好ましい。

【００１３】そこで、生産性をも考慮にいれて、良好な
光学的特性や低い内部応力等を得るために鋭意検討した
結果、前記スパッタリング・ターゲットもしくは蒸発源
材料とする窒化クロムの組成は、好ましくは窒素含有量
は３乃至１５重量パーセント、特には６乃至１２重量パ
ーセントのものが適当であり、成膜された遮光膜の膜厚
は４００乃至１０００Åであり、光学濃度は（例えばフ
ォトマスクとして）使用される際の光（あるいは広義の
電磁波）の波長域で２．０以上であることが好ましい。

【００１４】尚、成膜方法や装置によっては、基板上に
形成される薄膜の、結晶粒の大きさ、表面の平滑性、内
部応力、および光学的特性等が変化することから、スパ
ッタリング・ターゲットもしくは蒸発源材料である窒化
クロムに対し、その組成に応じた最適な条件を設定して
成膜を行う。

【００１５】また、前記窒化クロム遮光膜の上側もしく
は下側の、いずれかもしくは両方に、クロム酸化物また
はクロム窒素酸化物等からなる反射防止膜を設ける場
合、これらの反射防止膜が有する内部応力を、前記窒化
クロム遮光膜が有する内部応力によって緩和させられる
ような前記クロム遮光膜を形成するのが好ましい。

【００１６】尚、本発明はＣＣＤやＬＣＤ用等のカラー
フィルタに設けられる遮光パターン（いわゆるブラック
マトリクス、ブラックパターン等）に使用される遮光膜
の製造にも応用可能である。

【００１７】

【作用】本発明は、一定の組成からなる窒化クロムをス
パッタリング・ターゲットもしくは蒸発源材料として用
いるので、スパッタリング法もしくは真空蒸着法を施し
ている最中にクロムを酸素や窒素等と反応させる従来の
方式と比べて、成膜時の真空室内のガス圧力の制御が容
易である。

【００１８】詳しくは、例えばスパッタリングの際の真
空室内の放電ガスであるアルゴン等の不活性ガス圧力の
制御だけで、最適な条件のもとで形成された膜の結晶粒
の大きさ、表面の平滑性および光学的特性等が変化しな
い範囲で、一定の組成を有したクロムを主成分とする窒
化クロム遮光膜の内部応力を制御できる。

【００１９】また、成膜時に窒素等の異種元素をガスと
して導入する必要がないので、窒素等のガスとアルゴン
等の不活性ガスとの真空室内での分圧や全圧の制御上の
バラツキを軽減できるために、品質の安定した窒化クロ
ム遮光膜を形成することができる。以下、本発明の実施
例を示すが、この発明は実施例に限定されるものではな
いことは言うまでもない。

【００２０】

【実施例】表面を精密に研摩した合成石英ガラス基板上
に、平板型直流マグネトロン・スパッタリング装置に
て、窒素含有量が６重量パーセントの窒化クロムからな
るターゲットを用いて、アルゴンガス圧力０．３Ｐａの
下でスパッタリング法を施し、厚さが約１０００Åの窒
化クロム遮光膜を形成した。

【００２１】この窒化クロム遮光膜はＸＲＤ解析の結果
によると、ＣｒとβＣｒ₂ Ｎとからなる結晶構造を有し
ており、ＳＥＭを用いて１０万倍で観察してみても結晶
粒が確認できないくらいに緻密な膜であった。また、得
られた窒化クロム遮光膜を有するフォトマスクブランク
を濃硫酸／過酸化水素水＝３／１（容量比）からなる混
合液に２時間浸漬したにもかかわらず、溶解による膜厚
の減少や光学濃度の変化は無かった。さらに、前記の条
件で作製した窒化クロム遮光膜の、内部応力による基板
の反りの変化量は、既存のクロム単層膜の場合と比較し
たところ、僅か１０分の１未満であった。

【００２２】次に、前記の条件の下で、光学濃度値が
３．０になるように膜厚を制御したフォトマスクブラン
クを作製し、回転塗布法により窒化クロム遮光膜上にフ
ォトレジスト層を形成し、その後に所定のパターンを有
するマスクを介して露光装置を用いて露光し、現像処理
を施し、その後に残ったフォトレジストのパターンをエ
ッチングマスクとして、前記窒化クロム遮光膜をいわゆ
るクロムエッチャントを用いてエッチングした。

【００２３】得られた窒化クロム遮光膜からなるパター
ンは、現在市販されているクロム単層膜のパターンと比
較したところ、テーパーが無くしかも形状が良好なもの
であった。

【００２４】

【比較例】実施例と同様に平板型直流マグネトロン・ス
パッタリング装置を用いて、合成石英ガラス基板上にス
パッタリング法を施した。但し、金属クロム製ターゲッ
トを用い、かつ成膜中はアルゴンガスに窒素ガスを導入
し、アルゴンガス中の窒素ガス分圧を変えて、全ガス圧
力０．３Ｐａの下で、厚さが約１０００Åの窒化クロム
遮光膜を形成した。

【００２５】その結果、窒素ガス分圧が２３％の場合、
前記実施例と同じ結晶構造を有する窒化クロム遮光膜が
得られたが、その内部応力は前記実施例と比較して約２
倍という大きな値であった。また、実施例と同じ光学濃
度値３．０を得るためには、膜厚をさらに５０Å程度も
厚くする必要があった。

【００２６】次に、窒化クロム遮光膜の内部応力が小さ
くなる窒素ガス分圧１５％の条件下で作製したところ、
窒化クロム遮光膜は濃硫酸／過酸化水素水＝３／１（容
量比）混合液に対して、十分な耐性が得られておらず前
記実施例の場合ほどには遠く及ばなかった。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳細に述べたように、本発明によ
ればスパッタリング・ターゲットもしくは蒸発源材料
が、窒素を含有したクロムであり、好ましくは窒素含有
量が３〜１５重量パーセント、特には６〜１２重量パー
セントというある一定した組成の化合物であることか
ら、成膜時の真空室内のガス圧力の適切な制御が格段に
容易になり、特にスパッタリング法の場合には、真空室
内での放電ガスとしてのアルゴン等の不活性ガス圧力の
みの制御のもとで、緻密な結晶粒が形成可能なガス圧力
の範囲を維持しつつ、光学的特性、内部応力等を良好な
品質で製造する安定して制御し（窒化）クロム遮光膜を
形成することができる。したがって、内部応力の低くな
るように制御された一定の組成の窒化クロム遮光膜を有
するフォトマスクブランクを安定して容易に製造するこ
とができ、前記のような高品質のフォトマスクを安定し
て製造するために供することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大嶋 敬 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 対比地 武博 東京都台東区台東一丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上にスパッタリング法もしくは真
   空蒸着法により遮光膜を形成するフォトマスクブランク
   の製造方法において、スパッタリング・ターゲットもし
   くは蒸発源材料が窒素を３乃至１５重量パーセント含有
   したクロムからなり、これによる遮光膜の膜厚が４００
   乃至１０００Åであることを特徴とするフォトマスクブ
   ランクの製造方法。
2. 【請求項２】前記遮光膜の上下の、いずれかもしくは両
   方に、クロム酸化物またはクロム窒素酸化物等からなる
   反射防止膜を設けることを特徴とする請求項１記載のフ
   ォトマスクブランクの製造方法。