JPH0695362A

JPH0695362A - フォトマスクブランク

Info

Publication number: JPH0695362A
Application number: JP24204392A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Nishiyama; 泰史西山; Keiji Tanaka; 啓司田中; Nobuhiko Fukuhara; 信彦福原; Takashi Oshima; 敬大嶋; Takehiro Taihichi; 武博対比地
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-09-10
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】フォトマスクブランクが、低応力の遮光膜を容
易に安定して得ることができ、且つフォトマスクブラン
クとしての他の特性を損なうことがない、というフォト
マスクブランクを提供する。【構成】透明基板上に遮光性膜を有するフォトマスクブ
ランクにおいて、前記遮光性膜がクロム、タングステ
ン、および窒素を含有し、それぞれの含有率が原子数百
分率で４０乃至８０％、０．１乃至１５％、そして５乃
至４０％であることを特徴とするフォトマスクブランク
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳ
Ｉ等に代表される半導体集積回路の製造に用いられるフ
ォトマスクブランク（フォトマスク製造用のブランク）
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クロムを主成分とする遮光性膜と
しては、基板との密着性やエッチング特性等に関する良
好な品質を得るために、他の元素として窒素、酸素、あ
るいは炭素等を添加したものを用いている。これらの膜
は一般に窒素や酸素等を含有するガスを用いた反応性ス
パッタリング法により成膜される。この場合、窒化、酸
化等の程度により膜の特性は様々に変化する性質があ
り、スパッタリング法の際のガス流量やパワー等により
ある程度は制御することができる。例えば、スパッタリ
ング法の際のガス流量を変えることにより、膜の内部応
力が変化する。

【０００３】前記膜の内部応力はフォトマスクブランク
の反りの原因となり、これは取りも直さずフォトマスク
の反りの問題にも通じるものである。反りに起因する問
題としては、フォトマスクの製造でパターニングする際
のフォーカシングやパターン精度（形状、位置）、また
フォトマスクを前記半導体集積回路の製造に使用する際
にも、フォーカシングや投影露光パターンの精度（形
状、位置）、が挙げられ、前記半導体集積回路の高集積
化や超微細パターン化が進むにつれて、解決すべき問題
点として急速に重要性を増してきている。従って、反り
の発生は可能な限り小さくすることが望ましい。

【０００４】（図１）は、クロムをスパッタリング用タ
ーゲットとして、アルゴンガスと窒素ガスとを用いてス
パッタリング成膜した場合の、窒素ガスの含有率の変化
に対する膜の内部応力の変化を示したものである。膜の
内部応力は、成膜前後の基板の反りの変化量より計算し
た値である。

【０００５】フォトマスクブランクの遮光膜として用い
る場合には、窒素ガスの含有率は０．１乃至０．３５で
あることが望ましい。なぜなら、窒素ガスの含有率が
０．１以下では遮光膜と基板との密着強度が低く、また
０．３５以上ではピンホールが発生しやすくなる等の問
題があるためである（例えば、特公平４−１３３９号公
報、特開昭６０−９１３５６号公報を参照）。しかしな
がら、（図１）に示したように上記の窒素ガス流量にお
いて、窒素ガス含有率を本の少し増加させただけでも、
膜の内部応力は圧縮から引張りに急激に変化してしま
う。

【０００６】（図２）は、（図１）ＡおよびＢ点で示し
た薄膜のＸ線回折測定結果である。（図２）Ｂ点がβ−
Ｃｒ₂Ｎの結晶によるピークを示すのに対し、（図２）
Ａ点は明確な結晶のピークを示さない。すなわち、Ａ−
Ｂ間に窒化クロムの結晶ができるための、窒素ガス量の
しきい値が存在する。また、（表１）は、ＡおよびＢ点
の膜を、Ｘ線光電子分光法により分析した結果である。
それぞれの膜の窒素の含有率はＡ点では０．１、Ｂ点で
は０．２程度である。

【０００７】

【表１】

【０００８】上記したように、スパッタガス中に含まれ
る窒素の量がある値以上になると、窒化クロムの結晶化
が起こり膜の応力が大きく変動し、このために、膜の内
部応力が低いフォトマスクブランクを製造しようとする
際に、低応力の品質を安定して容易に確保することが非
常に困難となっている。

【０００９】

【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とは、す
なわち、膜の内部応力が低いフォトマスクブランクを製
造しようとする際に、低応力の品質を容易に安定して得
られ、しかもフォトマスクブランクとしての他の特性を
低下させない、というフォトマスクブランクを提供する
ことにある。

【００１０】

【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とは、すなわち、透明基板上に
遮光性膜を有するフォトマスクブランクにおいて、前記
遮光性膜がクロム、タングステン、および窒素を含有
し、それぞれの含有率が原子数百分率で４０乃至８０
％、０．１乃至１５％、そして５乃至４０％であること
を特徴とするフォトマスクブランクである。

【００１１】前記のように、窒化クロム膜の応力は結晶
の形成の有無により大きく変化する。したがって、低応
力の膜を安定して製造するためには、膜の結晶化を制御
することが非常に重要になってくる。この課題を解決す
る方法として異種元素を添加する方法が考えられるが、
それによりフォトマスクブランクとしての他の特性を低
下させない物質でなければならない。また異種元素をガ
ス種として供給すると膜の生成過程が複雑となり、その
結果膜の性質を安定して制御することが困難となる。

【００１２】（図３）はクロムとタングステンを含むタ
ーゲットを用い、アルゴンと窒素を用いたスパッタリン
グ法により成膜した場合の膜の応力を示したものであ
る。スパッタガス中の窒素含有量を増加させると膜応力
は引張りから圧縮に変わるが、（図１）でみられたよう
な引張り側への急激な変化はみられない。（図１）のＡ
およびＢ点に相当する窒素ガス含有率の条件はそれぞれ
（図３）のＣおよびＤ点に相当する。

【００１３】（図４）はＣおよびＤ点の膜のＸ線回折測
定結果である。Ｃ、Ｄいずれの膜でも（図２）Ｂのよう
なβ−Ｃｒ₂Ｎの結晶にもとづくピークは観測されな
い。これは、タングステンの添加により窒化クロムの結
晶化が抑制されることを示している。（表２）はＣおよ
びＤの膜のＸ線光電子分光法による分析結果である。Ｃ
およびＤ点の膜の窒素含有率は０．１程度である。

【００１４】

【表２】

【００１５】（図３）においてスパッタガスの窒素含有
量は０．１以上であることが望ましいことを示してお
り、また窒素ガス含有量が多過ぎる場合は、膜の厚さあ
たりの光学濃度が減少し望ましくない。したがって窒素
ガス含有量はＣ点付近が望ましく、光電子分光法の定量
誤差等も考慮に入れると、５乃至４０原子％であること
が望ましい。

【００１６】遮光膜を硝酸第二セリウムアンモニウムと
過塩素酸を含むエッチング液にてエッチングする場合
は、タングステンを含んでいることは大きな影響を及ぼ
さないが、塩素、酸素を含むガスによるドライエッチン
グにおいてはエッチング速度が低下する（特公昭６４−
６４４９号公報参照）。つまり、エッチング時間が長す
ぎると、エッチングマスクとなるレジストが耐えきれ
ず、所望しない部分のエッチングが始まったりする。し
たがって、タングステンを過剰に含有させることはパタ
ーン形成を困難にするため好ましくない。膜中のタング
ステンの含有量は０．１乃至１５原子％が適当である。

【００１７】また、本発明のフォトマスクブランクはさ
らに酸素、炭素などの異種元素を含んでもよいが、クロ
ムは本発明のフォトマスクブランクの遮光膜の主成分で
あり、遮光性、耐薬品性、基板に対する密着性等の特性
を良好にするためには４０乃至８０原子％であることが
望ましい。

【００１８】

【作用】本発明によれば、クロムと窒素との他にタング
ステンを含有させ、しかも前記のように適量の割合とす
ることにより、窒化クロムは結晶化が抑制され、遮光膜
の内部応力を極めて小さな値にとどめておける製造条件
の範囲が格段に広くなり、しかもフォトマスクブランク
としての他の特性を損なうことがない。

【００１９】

【実施例】以下に本発明にかかわるフォトマスクブラン
クを製造した際の実施例を示す。表面を平坦に研磨し洗
浄した石英ガラス基板と、クロム９５重量％、タングス
テン５重量％のターゲットを、チャンバー内に対向する
ように設置し、圧力を１×１０^-4Ｐａ（１×１０^-6Ｔｏ
ｒｒ）になるまで真空排気を行なう。チャンバー内に供
給するアルゴンガスと窒素ガスとは、モル比を１．０：
０．３５とし、全圧が０．６Ｐａ（４．５×１０^-3Ｔｏ
ｒｒ）となるようにガス流量および排気速度を調整し
た。次いで、パワー密度６．３Ｗ／ｃｍ²で直流マグネ
トロンスパッタリング法により、膜厚が１００ｎｍとな
るように成膜し、フォトマスクブランクを得た。

【００２０】この条件で成膜したフォトマスクブランク
の膜の内部応力は１．７×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²（１．
７×１０⁶ｇｆ／ｃｍ²）であり、窒素およびタングス
テンの含有率は、原子数百分率でそれぞれ１１％および
５％であった。

【００２１】スパッタリング法の際の窒素ガス含有率を
０．１７、０．２３、そして０．３３と変えたときの膜
の内部応力の平均値は、タングステンを含まないターゲ
ットの場合（従来）は１．５×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ
²（１．５×１０⁶ｇｆ／ｃｍ²）であり、一方、タン
グステンを含むターゲットの場合（本発明にかかわる）
は０．７×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²（０．７×１０⁶ｇｆ
／ｃｍ²）であった。また、膜の内部応力の最大値と最
小値との差については、タングステンを含まないターゲ
ットの場合（従来）は３．７×１０⁹ｄｙｎ／ｃｍ
²（３．７×１０⁶ｇｆ／ｃｍ²）であり、一方、タン
グステンを含む場合（本発明にかかわる）は１．２×１
０⁹ｄｙｎ／ｃｍ²（１．２×１０⁶ｇｆ／ｃｍ²）で
あった。このようにして得られた、本発明に係わるフォ
トマスクブランクは膜の内部応力が好ましい値を示し、
製造も容易で安定したものであった。さらにフォトマス
クブランクとしての他の特性にも支障がなかった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、遮光膜が内部応力の低
い膜として容易に安定して製造することが可能であり、
しかもフォトマスクブランクとしての他の特性を損なう
ことがない、というフォトマスクブランクを得ることが
できた。尚、反射率を低減する等の目的で多層膜とする
場合であっても、スパッタ成膜時の窒素の量に応じて応
力は緩やかに変化するので、他の層の応力に応じて適宜
遮光層の応力を選択することで、平面度の変化量を低減
することが容易にできる。また、結晶化が抑制されるこ
とから、部分的な結晶化によるエッチング特性の低下も
防止できるものであった。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のフォトマスクブランクの一例の、膜の内
部応力と製造時の窒素ガス含有率との関係を示す特性図
である。

【図２】（図１）中でＡおよびＢ点に示した膜のＸ線回
折測定結果を示す特性図である。

【図３】本発明のフォトマスクブランクの一実施例の、
膜の内部応力と製造時の窒素ガス含有率との関係を示す
特性図である。

【図４】（図３）中でＣおよびＤ点に示した膜のＸ線回
折測定結果を示す特性図である。

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

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に遮光性膜を有するフォトマス
クブランクにおいて、該遮光性膜がクロム、タングステ
ン、および窒素を含有し、それぞれの含有率が原子数百
分率で４０乃至８０％、０．１乃至１５％、そして５乃
至４０％であることを特徴とするフォトマスクブラン
ク。