JPH0659434A

JPH0659434A - 位相シフトフォトマスクブランク及び位相シフトフォトマスク

Info

Publication number: JPH0659434A
Application number: JP21123192A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Mori; 弘毛利; Keiji Hashimoto; 橋本圭司; Masayasu Takahashi; 高橋正泰; Yukio Iimura; 飯村幸夫
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04

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、位
相シフト角の高精度の制御が可能な位相シフトフォトマ
スク及びそのブランク。【構成】基板１０１上に、少なくともドライエッチン
グストッパー層１０２、位相シフター層１０３を有する
フォトマスクブランク１０５において、ドライエッチン
グストッパー層１０２を酸化窒化錫を主体とする層から
構成することにより、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
に関し、特に、その中、位相シフトフォトマスク及び位
相シフト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。

【０００７】しかしながら、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。

【０００８】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。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】したがって、このようなブランクより製造
される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。

【００１２】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。

【００１３】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、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
能な位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマス
クブランクを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題に
鑑み、位相シフター層の位相シフト角制御性が向上する
位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスクブ
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。

【００１５】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
成した位相シフトフォトマスクブランク及び位相シフト
フォトマスクである。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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位相シフ
トフォトマスクブランク及び位相シフトフォトマスクの
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。

【００２１】なお、本発明の位相シフトフォトマスクブ
ランク及び位相シフトフォトマスクにおいて用いる遮光
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。

【００２２】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位相シフトフォトマ
スク及び位相シフトフォトマスクブランクは、エッチン
グストッパー層がドライエッチングされ難いので、位相
シフター部の位相シフト角制御性が向上する。

【００２３】以上の説明から明らかなように、本発明の
第１の位相シフトフォトマスクブランクは、光学研磨さ
れた基板上にドライエッチングストッパー層、位相シフ
ター層、遮光層を順次積層してなる位相シフトフォトマ
スクブランクにおいて、ドライエッチングストッパー層
が酸化窒化錫を主体とする層からなることを特徴とする
ものである。

【００２４】本発明の第２の位相シフトフォトマスクブ
ランクは、光学研磨された基板上にドライエッチングス
トッパー層、遮光層、位相シフター層を順次積層してな
る位相シフトフォトマスクブランクにおいて、ドライエ
ッチングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層から
なることを特徴とするものである。

【００２５】これら第１、第２のもの何れにおいても、
転写時の露光波長に対して、基板の露光光透過率を１０
０％とするとき、ブランク全体の露光光透過率が１〜５
０％の範囲に含まれるようにして、ハーフトーン型の位
相シフトフォトマスク用のブランクにすることもでき
る。

【００２６】また、本発明の第３の位相シフトフォトマ
スクブランクは、光学研磨された基板上にドライエッチ
ングストッパー層、位相シフター層を順次積層してなる
位相シフトフォトマスクブランクにおいて、ドライエッ
チングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層からな
ることを特徴とするものである。

【００２７】さらに、本発明の位相シフトフォトマスク
は、これらの位相シフトフォトマスクブランクの位相シ
フター層、遮光層をパターニングして、位相シフターパ
ターン、遮光パターンを構成したものである。

【００２８】

【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。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の位相シフトフォトマスクブラ
ンク及び位相シフト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実施例に係るいわゆる下シフター型
の位相シフトフォトマスクブランクの断面図である。下
シフター型位相シフトフォトマスクは、ガラス基板上
に、位相シフター層、遮光層を順次積層してなる位相シ
フトフォトマスクであり、そのためのブランクは、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２０ｎｍ成膜する。続
いて、この上に市販の塗布ガラス（ＳＯＧ）からなる位
相シフター層１０３を約４００ｎｍ成膜する。さらに、
この上に膜厚約９０ｎｍのクロムを主成分する遮光層１
０４を直流マグネトロンスパッター法により成膜し、位
相シフトフォトマスクブランク１０５を得る。

【００３０】図２は、上記のようにして得られた位相シフトフォトマ
スクブランク１０５をいわゆる下シフター型の位相シフ
トフォトマスクに加工する工程を示す図である。同図
（ａ）に示すように、位相シフトフォトマスクブランク
１０５の上に電子線レジスト薄膜２０１を成膜し、電子
線露光装置によりパターン露光をした後、現像をして、
同図（ｂ）に示すようなレジストパターン２０２を得
る。続いて、このレジストパターン２０２の開口部より
露出している遮光層１０４をエッチング液で除去した
後、残存しているレジストを剥離し、同図（ｃ）に示す
ような遮光層パターン２０３を得る。次に、再度ブラン
ク上全面にレジストを塗布し、同様な方法でパターニン
グして、同図（ｄ）に示すようなレジストパターン２０
４を形成した後、その露出部より位相シフター層１０３
をドライエッチング法によって、表２の条件で、同図
（ｅ）に示すように、エッチングする。最後に、残存す
るレジスト２０５を除去して、同図（ｆ）に示すような
位相シフトフォトマスク２０６を得る。

【００３１】ここで、位相シフター層１０３のドライエ
ッチングをする際に、予め求めておいた位相シフター層
１０３のドライエッチング速度より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行って
も、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。

【００３２】実施例２図３は、いわゆる透過型位相シフトフォトマスク用のブ
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３０１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３０２を膜
厚約２０ｎｍ成膜する。続いて、この上に市販の塗布ガ
ラス（ＳＯＧ）からなる位相シフター層３０３を約４０
０ｎｍ成膜し、透過型位相シフトフォトマスクブランク
３０４を得る。

【００３３】図４に、このようにして得た位相シフトフ
ォトマスクブランク３０４を透過型位相シフトフォトマ
スク４０４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３０４上にレジスト薄膜４
０１を成膜し、電子線露光装置によりパターン露光をし
た後、現像して、同図（ｂ）に示すようなレジストパタ
ーン４０２を得る。続いて、このレジストパターン４０
２の開口部より露出している位相シフター層３０３をド
ライエッチング法によって、表２の条件で、同図（ｃ）
に示すように、エッチングする。最後に、残存するレジ
スト４０３を除去して、同図（ｄ）に示すような透過型
位相シフトフォトマスク４０４が得られる。

【００３４】ここで、位相シフター層３０３のドライエ
ッチングをする際に、予め求めておいた位相シフター層
３０３のドライエッチング速度より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行って
も、エッチングストッパー層３０２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、２と同様に位相シフトフォトマスクブランク
及び位相シフトフォトマスクを作製した。

【００３６】これらの場合、位相シフター層のドライエ
ッチングをする際に、予め求めておいた位相シフター層
のドライエッチング速度より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行った場合、
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線に対する透過率
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
の位相シフトフォトマスクブランク及び位相シフトフォ
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実施例に係る位相シフトフォトマス
クブランクの断面図である。

【図２】図１の位相シフトフォトマスクブランクを位相
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。

【図３】本発明の別の実施例の位相シフトフォトマスク
ブランクの断面図である。

【図４】図３の位相シフトフォトマスクブランクを位相
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…位相シフター層１０４…遮光層１０５…位相シフトフォトマスクブランク２０１…レジスト薄膜２０２…レジストパターン２０３…遮光層パターン２０４…レジストパターン２０５…残存するレジスト２０６…位相シフトフォトマスク３０１…基板３０２…酸化窒化錫層３０３…位相シフター層３０４…透過型位相シフトフォトマスクブランク４０１…レジスト薄膜４０２…レジストパターン４０３…残存するレジスト４０４…透過型位相シフトフォトマスク

フロントページの続き (72)発明者飯村幸夫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

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学研磨された基板上にドライエッチン
グストッパー層、位相シフター層、遮光層を順次積層し
てなる位相シフトフォトマスクブランクにおいて、ドラ
イエッチングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層
からなることを特徴とする位相シフトフォトマスクブラ
ンク。
【請求項２】光学研磨された基板上にドライエッチン
グストッパー層、遮光層、位相シフター層を順次積層し
てなる位相シフトフォトマスクブランクにおいて、ドラ
イエッチングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層
からなることを特徴とする位相シフトフォトマスクブラ
ンク。
【請求項３】転写時の露光波長に対して、基板の露光
光透過率を１００％とするとき、ブランク全体の露光光
透過率が１〜５０％の範囲に含まれることを特徴とする
請求項１又は２記載の位相シフトフォトマスクブラン
ク。
【請求項４】光学研磨された基板上にドライエッチン
グストッパー層、位相シフター層を順次積層してなる位
相シフトフォトマスクブランクにおいて、ドライエッチ
ングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層からなる
ことを特徴とする位相シフトフォトマスクブランク。
【請求項５】光学研磨された基板上に、基板側から順
に、ドライエッチングストッパー層、位相シフターパタ
ーン、遮光パターンを有する位相シフトフォトマスクに
おいて、ドライエッチングストッパー層が酸化窒化錫を
主体とする層からなることを特徴とする位相シフトフォ
トマスク。
【請求項６】光学研磨された基板上に、基板側から順
に、ドライエッチングストッパー層、遮光パターン、位
相シフターパターンを有する位相シフトフォトマスクに
おいて、ドライエッチングストッパー層が酸化窒化錫を
主体とする層からなることを特徴とする位相シフトフォ
トマスク。
【請求項７】転写時の露光波長に対して、前記遮光パ
ターンが存在しない位置の露光光透過率を１００％とす
るとき、前記遮光パターンが存在する位置の露光光透過
率が１〜５０％の範囲に含まれることを特徴とする請求
項５又は６記載の位相シフトフォトマスク。
【請求項８】光学研磨された基板上に、基板側から順
に、ドライエッチングストッパー層、位相シフターパタ
ーンを有する位相シフトフォトマスクにおいて、ドライ
エッチングストッパー層が酸化窒化錫を主体とする層か
らなることを特徴とする位相シフトフォトマスク。