JPH0659433A - フォトマスクブランク及びフォトマスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ｉ線に対して吸収が少なく、必要な膜厚だけ
成膜することができ、かつ、オーバーエッチングに対し
て十分な耐性のあるエッチングストッパー層を持ち、上
シフター型位相シフトフォトマスクを作製する際に、位
相シフト角の高精度の制御が可能なフォトマスク及びフ
ォトマスクブランク。 【構成】 基板１０１上に遮光層１０３を有するフォト
マスクブランク１０４において、基板と遮光層との間に
酸化窒化錫を主体とするドライエッチングストッパー層
１０２を設けることにより、従来の酸化錫の場合に比べ
て、ｉ線に対する透過性が向上し、かつ、ドライエッチ
ング耐性が向上し、位相シフター層のエッチングの際に
十分なオーバーエッチングが行え、精密な位相制御がで
き、さらに、光透過率の面内分布も生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の
高密度集積回路の製造に用いられるフォトマスク及びこ
のフォトマスクを製造するためのフォトマスクブランク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体集積
回路は、シリコンウェーハ等の被加工基板上にレジスト
を塗布し、ステッパー等により所望のパターンを露光し
た後、現像、エッチング、ドーピング、ＣＶＤ等を行
う、いわゆるリソグラフィー工程を繰り返すことにより
製造されている。

【０００３】このようなリソグラフィー工程に使用され
るフォトマスクは、半導体集積回路の高性能化、高集積
化に伴ってますます高精度が要求される傾向にあり、例
えば、代表的なＬＳＩであるＤＲＡＭを例にとると、１
ＭビットＤＲＡＭ用の５倍レチクル、すなわち、露光す
るパターンの５倍のサイズを有するフォトマスクにおけ
る寸法のずれは、平均値±３σ（σは標準偏差）をとっ
た場合においても、０．１５μｍの精度が要求され、同
様に、４ＭビットＤＲＡＭ用の５倍レチクルは０．１〜
０．１５μｍの寸法精度が、１６ＭビットＤＲＡＭ用５
倍レチクルは０．０５〜０．１μｍの寸法精度が、６４
ＭビットＤＲＡＭ用５倍レチクルは０．０３〜０．０７
μｍの寸法精度が要求されている。

【０００４】さらに、これらのレチクルを使用して形成
されるデバイスパターンの線幅は、１ＭビットＤＲＡＭ
で１．２μｍ、４ＭビットＤＲＡＭでは０．８μｍ、１
６ＭビットＤＲＡＭでは０．６μｍ、６４ＭビットＤＲ
ＡＭでは０．３５μｍと、ますます微細化が要求されて
おり、このような要求に応えるために様々な露光方法が
研究されている。

【０００５】ところが、例えば６４ＭＤＲＡＭクラスの
次々世代のデバイスパターンになると、これまでのフォ
トマスクを用いたステッパー露光方式ではレジストパタ
ーンの解像限界となり、この限界を乗り越えるものとし
て、例えば、特開昭５８−１７３７４４号公報、特公昭
６２−５９２９６号公報等に示されているような位相シ
フトフォトマスクという新しい考え方のレチクルが提案
されてきている。位相シフトフォトマスクを用いる位相
シフトリソグラフィーは、レチクルを透過する光の位相
を操作することによって、投影像の分解能及びコントラ
ストを向上させる技術である。

【０００６】位相シフトフォトマスクとしては様々なタ
イプのものが提案されているが、その中でも、ガラス基
板上に、遮光膜、位相シフター層を順次積層してなる、
いわゆる上シフター型位相シフトフォトマスクに分類さ
れるものは、従来のフォトマスクの上に位相シフター層
の成膜、加工が行えることから、従来のフォトマスク及
びフォトマスクブランクの製造工程を変更せずに、位相
シフター層に係わる後工程を追加することだけで対応で
きるので、最も実用化が容易であると考えられている。

【０００７】このような上シフター型位相シフトフォト
マスクは、従来型フォトマスクブランクの遮光層をパタ
ーン化した従来型フォトマスク上に、例えば、塗布ガラ
ス（ＳＯＧ）、又は、スパッタリング法、真空蒸着法等
で成膜されるＳｉＯ₂ 等からなる位相シフター層を形成
した後に、この位相シフター層をリソグラフィー技術に
よってパターン化することで製造される。

【０００８】ところで、位相シフトリゾグラフィーにお
いては、転写時の投影像の分解能及びコントラストを向
上させるために、位相シフト角の高精度制御が要求され
る。この位相シフト角は、位相シフターパターンの膜厚
と屈折率によって決定されるが、特に、膜厚の制御が位
相シフトフォトマスクを製造する上で大きな問題となっ
ている。位相シフター層のエッチングには、高精度微細
加工に優れているドライエッチング法が利用されるが、
最も確実に位相シフターパターンの膜厚を制御する方法
は、位相シフター層と下地層のドライエッチング速度比
（選択比）が大きくなるような位相シフター層、下地層
材料を選び、位相シフター層が完全に除去されるであろ
う時間よりも特定な時間だけ長くドライエッチングをす
ること、すなわち、オーバーエッチングをすることであ
る。こうすることによって、基板面全体にわたって精度
良いエッチング深さが均一に得られるのである。また、
パターン断面形状を整えるためにも、オーバーエッチン
グが必要となる場合もある。

【０００９】しかしながら、従来型のフォトマスク上に
形成した位相シフター層のパターン化の際にオーバーエ
ッチングを行うと、エッチングが位相シフター層だけで
止まらず、位相シフター層の下地までエッチングをして
しまう、という問題があった。

【００１０】例えば、ガラス基板として石英を、位相シ
フター材料として市販の塗布ガラス（アライドシグナル
社製 Ａｃｃｕｇｌａｓｓ２１１Ｓ）を用いた場合、ド
ライエッチングの選択比は、最大でもおよそ１．５〜
２．０程度しか得られず、最低限必要なオーバーエッチ
ングを行った場合でも、位相シフト角に影響が出るほど
ガラス基板がエッチングされてしまう。

【００１１】このため、精度良く位相シフト角を制御す
るためには、位相シフター層とのエッチング選択比が十
分に大きい材質からなる、いわゆるエッチングストッパ
ー層をガラス基板上に設けることが不可欠となってい
る。このようなエッチングストッパー層の役目を果たす
ものとしては、例えば特公昭６１−６１６６４号公報に
示されるような酸化錫を主体とする透明導電膜が知られ
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、酸化錫
を主体とする透明導電膜は、転写時の照射光である水銀
灯のｉ線に対して吸収を持つので、膜厚を１５ｎｍ程度
に抑えなければ、遮光層が選択的に除去された部分で実
用上十分な照射光強度が得られない。

【００１３】ところが、この酸化錫を主体とする透明導
電膜はドライエッチに対する耐性も十分ではないので、
上述の約１５ｎｍの膜は、２０分程度のオーバーエッチ
ングで完全に除去されてしまい、エッチングストッパー
層の役目を果たさなくなってしまう。

【００１４】したがって、このようなフォトマスクより
製造される上シフター型位相シフトフォトマスクは、位
相シフター層のエッチングの際に十分なオーバーエッチ
ングが行えないため、精密な位相制御が困難となってし
まう。

【００１５】また、オーバーエッチング中に、上述のよ
うに光吸収を持つ膜が膜減りを起こすので、位相シフタ
ー膜が選択的に除去されてオーバーエッチングが加わっ
た部分と、位相シフター層が除去されずに残っている部
分とで、光透過率の面内分布が生じてしまうという問題
もある。

【００１６】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、水銀灯のｉ線に対して吸収が
少なく、そのため、必要な膜厚だけ成膜することがで
き、かつ、オーバーエッチングに対して十分な耐性のあ
るエッチングストッパー層を持ち、上シフター型位相シ
フトフォトマスクを作製する際に、位相シフト角の高精
度の制御が可能なフォトマスク及びフォトマスクブラン
クを提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題に
鑑み、従来のフォトマスク及びフォトマスクブランクの
製造工程を大幅に変更することなく、上シフター型位相
シフトフォトマスクプロセスに使用できるフォトマスク
及びフォトマスクブランクを開発すべく検討した結果、
完成するに到ったものである。

【００１８】すなわち、本発明は、光学研磨されたガラ
ス基板上にドライエッチングストッパー層として、スパ
ッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等
の薄膜形成技術によって酸化窒化錫を主体とする層を形
成したフォトマスクブランク及びフォトマスクである。

【００１９】スパッタリング法によって酸化窒化錫層を
形成するには、金属錫又は錫の酸化物を主体とするター
ゲットを用い、アルゴン、ネオン、キセノン、窒素等の
スパッターガスと酸素、炭酸ガス、窒素酸化物ガス、水
蒸気、空気等の酸素源となるガス、及び、窒素、窒素酸
化物ガス等の窒素源となるガスを組み合わせた雰囲気を
適切な圧力に維持し、直流又は高周波電力を投入するこ
とによって生成するプラズマに基板をさらす。

【００２０】また、真空蒸着法によって酸化窒化錫層を
形成するには、電子銃で蒸着源を加熱する通常のいわゆ
る電子ビーム蒸着法において、蒸着源として金属錫又は
錫の酸化物を主体とする焼結体又は粉末を使い、成膜時
の雰囲気を、酸素、炭酸ガス、窒素酸化物ガス、水蒸
気、空気等の酸素源となるガスと、窒素、窒素酸化物ガ
ス等の窒素源となるガスとの混合ガスとすればよい。

【００２１】さらに、イオンプレーティング法によって
酸化窒化錫層を形成するには、通常のイオンプレーティ
ング法において、蒸着源として金属錫又は錫の酸化物を
主体とする焼結体又は粉末を使い、成膜時の雰囲気を、
酸素、炭酸ガス、窒素酸化物ガス、水蒸気、空気等の酸
素源となるガスと、窒素、窒素酸化物ガス等の窒素源と
なるガスとの混合ガスとすればよい。

【００２２】本発明によれば、以上のように、成膜時に
酸素源となるガスと窒素源となるガスとを雰囲気とした
場合、作製される酸化窒化錫を主体とする膜は、従来の
酸化錫を主体とする膜に比べて、水銀灯のｉ線に対する
透過性が向上し、かつ、ドライエッチング耐性が向上し
ている。また、これらの膜の作製装置としては、従来の
フォトマスクブランク及びフォトマスクの導電膜を作製
する装置が使用できるので、従来の製造設備に大きな変
更を加える必要がない。

【００２３】また、上述の方法で成膜される酸化窒化錫
を主体とする膜は、従来の酸化錫を主体とする膜と異な
り、導電性を有さないが、本発明が目的とするフォトマ
スクブランク及びフォトマスクのエッチングストッパー
層には、必ずしも導電性は必要でない。しかしながら、
この酸化窒化錫を主体とする膜の成膜中に、基板を適当
な温度に加熱するか、又は、成膜後に膜を適当な温度で
焼成することにより、従来の酸化錫を主体とする膜と同
程度の導電性が達成できる。

【００２４】なお、このエッチングストッパー層の上に
設ける遮光層は、通常のフォトマスクで用いられている
クロム、酸化クロム、硅化モリブデン、硅化酸化モリブ
デン等を主体とする単層又は複合膜でよいことは言うま
でもない。

【００２５】このように成膜した酸化窒化錫を主体とす
るエッチングストッパー層を有するフォトマスク及びフ
ォトマスクブランクは、上シフター型位相シフトフォト
マスクに精度良く加工される。

【００２６】以上の説明から明らかなように、本発明の
フォトマスクブランクは、光学研磨された基板上に遮光
層を有するフォトマスクブランクにおいて、基板と遮光
層との間に酸化窒化錫を主体とするドライエッチングス
トッパー層を有することを特徴とするものである。

【００２７】この場合、遮光層上に位相シフター層が形
成されていてもよい。

【００２８】また、本発明のフォトマスクは、光学研磨
された基板上に遮光層パターンを有するフォトマスクに
おいて、基板と遮光層との間に酸化窒化錫を主体とする
ドライエッチングストッパー層を有することを特徴とす
るものである。

【００２９】この場合、遮光層パターンの上に位相シフ
ター層パターンが形成されていてもよい。

【００３０】

【作用】本発明おいては、ドライエッチングストッパー
層として酸化窒化錫を主体とする膜を用いているので、
従来の酸化錫を主体とする膜に比べて、水銀灯のｉ線に
対する透過性が向上し、かつ、ドライエッチング耐性が
向上する。したがって、位相シフター層のエッチングの
際に十分なオーバーエッチングが行え、精密な位相制御
ができ、かつ、光透過率の面内分布も生じない。

【００３１】

【実施例】以下、本発明のフォトマスクブランク及びフ
ォトマスクを実施例を用いて具体的に説明する。 実施例１ 図１は本発明の１実施例に係るフォトマスクブランクの
断面図である。光学研磨された超高純度合成石英ガラス
基板１０１上に、直流マグネトロンスパッター法によ
り、表１に示す条件で、酸化窒化錫層１０２を膜厚約２
０ｎｍ成膜する。続いて、この上に膜厚約９０ｎｍのク
ロムを主成分とする遮光層１０３を直流マグネトロンス
パッター法により成膜し、フォトマスクブランク１０４
を得る。

【００３２】 実施例２ 図２に実施例１で得たフォトマスクブランク１０４をフ
ォトマスク２０５に加工する工程を示す。同図（ａ）に
示すように、フォトマスクブランク１０４上に電子線レ
ジスト薄膜２０１を形成し、このレジスト薄膜２０１を
電子線露光装置によりパターン描画２０２をし、ポスト
ベークを行った後、現像をし、同図（ｂ）に示すよう
に、レジストパターン２０３を得る。その後、硝酸第二
セリウムアンモニウム水溶液を主成分とするエッチング
液により、レジストパターン２０３の開口部より露出し
た遮光層１０３を同図（ｃ）に示すようにエッチング
し、残存するレジスト２０４を除去して、同図（ｄ）に
示すようなフォトマスク２０５を得る。

【００３３】実施例３ 実施例２のようにして得たフォトマスク２０５は、図３
に示す方法により、上シフター型位相シフトフォトマス
クに加工する際、優秀な特性を示した。すなわち、図３
（ａ）に示すように、実施例２で得たフォトマスク２０
５上に、市販の塗布ガラス（アライドシグナル社製 Ａ
ｃｃｕｇｌａｓｓ２１１Ｓ）を、焼成後膜厚が４００ｎ
ｍになるように、塗布、焼成をし、位相シフター層３０
１とした。その後、同図（ｂ）に示すように、その上に
レジスト３０２を塗布し、パターン描画、現像等を行
い、同図（ｃ）に示すように、レジストパターン３０３
を得る。次に、このレジストパターン３０３の開口部よ
り露出した位相シフター層３０１を、表２に示す条件に
より、ドライエッチングする（同図（ｄ））。この際、
予め求めておいた位相シフター層３０１のドライエッチ
ング速度から予想されるエッチング時間に加えて１０分
間のオーバーエッチングを加える。最後に、残存するレ
ジスト３０４を除去して、同図（ｅ）に示すような上シ
フター型位相シフトフォトマスク３０５を得る。

【００３４】ここで、１０分間の位相シフター層オーバ
ーエッチングをかけたにも係わらず、エッチングストッ
パー層１０２には大きな透過率変化、膜減り等は観測さ
れず、また、位相シフターパターンには期待された通り
の段差が垂直な形状で得られた。

【００３５】 比較例 エッチングストッパー層を表３の条件で作製した他は、
実施例１〜３と同様にフォトマスクブランク及びフォト
マスクを作製した。

【００３６】このフォトマスクを、上と同様な加工によ
って上シフター型位相シフトフォトマスクに加工した場
合、位相シフター層のオーバーエッチングがされた箇所
では、オーバーエッチングされない箇所に比べて、水銀
灯ｉ線の透過率が約３％上昇した。また、透過率変化が
問題とならない程度にオーバーエッチング時間を短くし
た場合、きれいな（垂直な）位相シフター層断面形状が
得られなかった。

【００３７】

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のフォトマスクブランク及びフォトマスクによると、ド
ライエッチングストッパー層として酸化窒化錫を主体と
する膜を用いているので、従来の酸化錫を主体とする膜
に比べて、水銀灯のｉ線に対する透過性が向上し、か
つ、ドライエッチング耐性が向上する。したがって、位
相シフター層のエッチングの際に十分なオーバーエッチ
ングが行え、精密な位相制御ができ、かつ、光透過率の
面内分布も生じない。さらに、この膜の作製装置とし
て、従来のフォトマスクブランク及びフォトマスクの導
電膜を作製する装置が使用できるので、従来の製造設備
に大きな変更を加える必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るフォトマスクブランク
の断面図である。

【図２】図１のフォトマスクブランクをフォトマスクに
加工する工程を示す工程断面図である。

【図３】図２のフォトマスクを上シフター型位相シフト
フォトマスクに加工する工程を示す工程断面図である。

【符号の説明】

１０１…基板 １０２…酸化窒化錫層 １０３…遮光層 １０４…フォトマスクブランク ２０１…レジスト ２０２…パターン描画 ２０３…レジストパターン ２０４…残存するレジスト ２０５…フォトマスク ３０１…位相シフター層 ３０２…レジスト ３０３…レジストパターン ３０４…残存するレジスト ３０５…上シフター型位相シフトフォトマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 渉 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大 日本印刷株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学研磨された基板上に遮光層を有する
   フォトマスクブランクにおいて、基板と遮光層との間に
   酸化窒化錫を主体とするドライエッチングストッパー層
   を有することを特徴とするフォトマスクブランク。
2. 【請求項２】 前記遮光層上に位相シフター層が形成さ
   れてい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。
3. 【請求項３】 光学研磨された基板上に遮光層パターン
   を有するフォトマスクにおいて、基板と遮光層との間に
   酸化窒化錫を主体とするドライエッチングストッパー層
   を有することを特徴とするフォトマスク。
4. 【請求項４】 前記遮光層パターンの上に位相シフター
   層パターンを有することを特徴とする請求項３記載のフ
   ォトマスク。