JPH0743889A

JPH0743889A - フォトマスク及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0743889A
Application number: JP19041693A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Horiuchi; 英隆堀内; Yoko Murayama; 洋子村山; Satoru Hiraoka; 悟平岡; Naoki Kitano; 直樹北野
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高い露光エネルギーを必要とする露光を行っ
ても、遮光部に変形が生じることがなく、高精度なパタ
ーン転写が行えるフォトマスク及びその製造方法を提供
する。【構成】ガラス基板１上に、ガラス基板１側から順
に、光反射膜２又は光吸収膜、及び遮光膜３からなる遮
光部５を形成する。または、ガラス基板１の遮光部５形
成面の裏面の遮光部５形成領域と同一領域に、遮光部５
と同一パターンを備えた光反射膜８又は光吸収膜１０を
形成する。または、ガラス基板１上に形成した遮光部５
に、解像限界以下の幅を有する細隙１１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトマスク及びその
製造方法に係り、特に、露光時に発生する熱に起因する
遮光パターンの変形を防止したフォトマスク及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体装置の微細化が進むに
つれて、フォトリソグラフィー技術を利用した高精度な
パターン転写が要求されるようになってきた。近年で
は、微細なパターン転写を行う際には、一般的に、極め
て高い解像度が得られる縮小投影露光が行われている。

【０００３】この縮小投影露光は、実寸の５倍〜１０倍
程度の拡大寸法マスク（フォトマスク、レチクルともい
う）の縮小像（実寸像）をウエハ上に投影結像して露光
し、高精度なパターニングを行う方法であり、この縮小
投影露光には、縮小投影露光装置が使用されている。こ
の縮小投影露光では、縮小投影露光装置のスループット
を向上するため、露光時間の短縮が行われている。この
ため、年々露光エネルギーの増大が図られており、現
在、典型的な縮小投影露光装置では、ウエハ上における
露光エネルギーは、５００ｍＷ／ｃｍ²以上にも達して
いる。

【０００４】しかしながら、このような露光エネルギー
の増大は、露光中に照射される光によって、フォトマス
ク自体の温度が上昇するという問題があった。そして、
フォトマスクの温度が上昇すると、フォトマスクの遮光
部を形成しているクロム等の遮光性金属膜が膨張し、こ
れに起因して、位置合わせずれや寸法ずれ、あるいは遮
光部の変形等が起こり、高精度なパターン転写を行うこ
とができないという問題があった。

【０００５】そこで、特開昭５３−９８７８２号公報に
開示されているように、フォトマスクまたはウエハを温
度調整して伸縮することにより、位置あわせずれや寸法
ずれ等を修正する方法がある。また、特開昭６３−１０
４４２０号公報に開示されているように、縮小投影露光
装置のフォトマスクを保持するフォトマスク保持台に温
度調整機能を持たせ、フォトマスクの温度上昇を抑制
し、位置あわせずれや寸法ずれ、あるいは遮光部の変形
等を防止する装置がある。

【０００６】また、特開平２−２４０９１３号公報に開
示されているように、フォトマスクに向かって熱線を放
射する熱線放射装置を設け、フォトマスクを介して露光
を行う際には、前記熱線放射装置をＯＮし、前記露光を
行わない際には、前記熱線放射装置をＯＦＦすること
で、フォトマスクの温度上昇を制御する縮小投影露光装
置がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記露光エネルギーに
よるフォトマスクの温度上昇では、遮光部を形成してい
る遮光性金属膜が、瞬間的に温度上昇することが知られ
ている。即ち、フォトマスクの支持体且つ透過部を形成
している透明基板は、透過率が非常に高く、これ自体が
直接熱を受けて温度上昇するわけではない。

【０００８】例えば、前記遮光部を形成する遮光性金属
膜としてクロム膜を使用した場合、膜厚が１００ｎｍ以
下の遮光部を形成するが、このクロム膜での反射率は、
７０％程度であり、残りの３０％程度の露光エネルギー
は、クロム膜に吸収される。このクロム膜は、膜厚が１
００ｎｍ以下と非常に薄いため、熱容量が非常に小さ
い。従って、露光エネルギーを受けると、瞬間的に非常
に高温となり、熱膨張を起こして変形してしまう。

【０００９】しかしながら、特開昭５３−９８７８２号
公報、特開昭６３−１０４４２０号公報に開示されてい
る従来例は、フォトマスク全体の温度は調整するが、遮
光部の温度調整を行うために必要な熱交換率が非常に悪
いという欠点があった。従って、遮光部の熱膨張による
パターンの変形を効果的に防止することができないとい
う問題があった。

【００１０】また、特開平２−２４０９１３号公報に開
示されている従来例も同様に、遮光部の温度調整を行う
ために必要な熱交換率が非常に悪く、遮光部の熱膨張に
よるパターンの変形を効果的に防止することができない
という問題があった。さらにまた、前露光（実際の露光
の前に行う仮の露光）の際には、露光時間中（特に１シ
ョットの間）における温度調節は不可能であるという問
題があった。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、高い露光エネルギー
を必要とする露光を行っても、遮光部に変形が生じるこ
とがなく、高精度なパターン転写が行えるフォトマスク
及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、透明基板上に、該透明基板
側から順に、光反射膜及び遮光膜からなる遮光部を形成
したことを特徴とするフォトマスクを提供するものであ
る。また、請求項２記載の発明は、透明基板上に、遮光
部が形成されてなるフォトマスクにおいて、前記透明基
板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光部形成領域
と同一領域に、前記遮光部と同一パターンを備えた光反
射膜を形成したことを特徴とするフォトマスクを提供す
るものである。

【００１３】そしてまた、請求項３記載の発明は、透明
基板上に、遮光部が形成されてなるフォトマスクにおい
て、前記透明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記
遮光部形成領域と同一領域に、前記遮光部と同一パター
ンを備えた光吸収膜を形成したことを特徴とするフォト
マスクを提供するものである。さらに、請求項４記載の
発明は、透明基板上に、遮光部が形成されてなるフォト
マスクにおいて、前記遮光部に、解像限界以下の幅を有
する細隙を設けたことを特徴とするフォトマスクを提供
するものである。

【００１４】さらにまた、請求項５記載の発明は、透明
基板上に遮光部を形成する工程と、前記透明基板の遮光
部形成面の裏面にレジスト膜を形成する工程と、前記遮
光部をマスクとして選択的に前記レジスト膜を除去した
後、この上に光反射膜を形成する工程と、前記光反射膜
を前記レジスト膜と共に除去する工程と、を含むことを
特徴とするフォトマスクの製造方法を提供するものであ
る。

【００１５】また、請求項６記載の発明は、透明基板上
に遮光部を形成する工程と、前記透明基板の遮光部形成
面の裏面に光吸収膜を形成する工程と、前記遮光部をマ
スクとして選択的に前記光吸収膜を除去する工程と、を
含むことを特徴とするフォトマスクの製造方法を提供す
るものである。

【００１６】

【作用】請求項１記載のフォトマスクは、透明基板上
に、該透明基板側から順に、光反射膜及び遮光膜からな
る遮光部が形成された構造を備えているため、露光光源
からフォトマスクに照射された光のうち、前記遮光部に
照射される光の大部分が、前記光反射膜で反射される。

【００１７】即ち、フォトマスクは、遮光部が形成され
ていない面側から露光されるため、露光光源からフォト
マスクに照射された光は、遮光部に到達する前に光反射
膜にて反射される。従って、高い露光エネルギーを必要
とする露光を行っても、遮光部には、露光された光の一
部しか到達しないため、前記遮光部に局所的な温度上昇
を生じることが防止される。

【００１８】なお、請求項１記載のフォトマスクにおい
て、遮光部を光反射膜及び遮光膜から構成したのは、遮
光部を光反射膜のみで構成すると、優れた耐久性を得る
ことが困難となるためである。遮光部を光反射膜及び遮
光膜から構成することで、前記作用に加え、十分な耐久
性を備えたフォトマスクが得られる。また、請求項２記
載のフォトマスクは、透明基板の遮光部形成面の裏面で
あって、前記遮光部形成領域と同一領域に、前記遮光部
と同一パターンを備えた光反射膜が形成された構造、即
ち、前記遮光部と光反射膜とが、透明基板を挟んで同一
領域に対称に形成された構造を備えているため、露光光
源からフォトマスクに照射された光のうち、前記遮光部
に照射される光の大部分が、前記光反射膜で反射され
る。従って、高い露光エネルギーを必要とする露光を行
っても、遮光部には、露光された光の一部しか到達しな
いため、前記遮光部に局所的な温度上昇を生じることが
防止される。

【００１９】さらに、請求項３記載のフォトマスクは、
透明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光部形
成領域と同一領域に、前記遮光部と同一パターンを備え
た光吸収膜が形成された構造を備えているため、露光光
源からフォトマスクに照射された光のうち、前記遮光部
に照射される光の大部分が、前記光吸収膜に吸収され
る。従って、高い露光エネルギーを必要とする露光を行
っても、遮光部には、露光された光の一部しか到達しな
いため、前記遮光部に局所的な温度上昇を生じることが
防止される。

【００２０】さらにまた、請求項４記載のフォトマスク
は、遮光部に、解像限界以下の幅を有する細隙を設けた
構造を備えているため、転写面上に形成されるパターン
に支障を来すことなく、遮光部の体積（サイズ）を減少
することができる。従って、遮光部の変形が抑制され
る。即ち、遮光部の変形量は、変形量（Δ）＝温度（Ｔ）×体積（Ｖ）×線膨張係数
（β）により決定される。つまり、遮光部の体積と遮光部が上
昇した温度により決定される。従って、連続した大きな
体積の遮光部（遮光パターン）では、同じ温度上昇であ
っても、小さな体積の遮光部よりその変形量が大きい。

【００２１】請求項５に係るフォトマスクでは、遮光部
に、解像限界以下の幅を有する細隙を設けることで、連
続した大きな体積の遮光部が形成されることが防止され
る。従って、遮光部の変形が抑制される。ここで、前記
細隙は、その存在により、転写面上に露光の跡が残って
はならない（不要パターンが形成されてはならない）。
従って、細隙の幅を解像限界以下に限定した。このよう
に細隙の幅を限定することで、細隙を通過した光により
転写面上にパターンが形成されることを防止することが
できる。

【００２２】しかしながら、前記細隙の幅は、フォトマ
スクを作製する時点では、解像限界以下より十分に小さ
くしておくことがより望ましい。現在では、位相シフト
法等を利用すれば、露光光源から照射される光の波長以
下の寸法を有するパターンを露光により転写することが
できるが、波長の１／２以下の寸法を有するパターンを
露光により転写することはできない。また、転写面上で
の最小加工寸法に最適露光時間を合わせた場合、前記最
小加工寸法の１／２以下の寸法を有するパターンを露光
により転写することもできない。従って、前記細隙の幅
を、転写面上における最小加工寸法の１／２、または、
露光光源から照射された光の波長の１／２、のいずれか
小さい方の値以下とすることがより好ましい。

【００２３】そしてまた、請求項５記載のフォトマスク
の製造方法によれば、透明基板上に形成した遮光部をマ
スクとして、前記透明基板の遮光部形成面の裏面に形成
したレジスト膜を選択的に除去した後、この上に、光反
射膜を形成し、次いで、この光反射膜を前記レジスト膜
と共に除去するため、透明基板の遮光部形成面の裏面で
あって、前記遮光部形成領域と同一領域に、前記遮光部
と同一パターンを備えた光反射膜が、自己整合的に形成
される。従って、前記光反射膜を形成するためのフォト
マスク形成及びフォトマスクの位置合わせを行う必要が
ない。このため、前記光反射膜を形成するための工程が
簡略化されると共に、高精度な光反射膜が形成される。

【００２４】さらにまた、請求項６記載のフォトマスク
の製造方法によれば、透明基板上に形成した遮光部をマ
スクとして、前記透明基板の遮光部形成面の裏面に形成
した光吸収膜を、選択的に除去するため、透明基板の遮
光部形成面の裏面であって、前記遮光部形成領域と同一
領域に、前記遮光部と同一パターンを備えた光吸収膜
が、自己整合的に形成される。従って、前記光吸収膜を
形成するためのフォトマスク形成及びフォトマスクの位
置合わせを行う必要がない。このため、前記光吸収膜を
形成するための工程が簡略化されると共に、高精度な光
吸収膜が形成される。

【００２５】

【実施例】次に、本発明に係る実施例について図面を参
照して説明する。（実施例１）図１は、本発明の実施例１に係るフォトマ
スクの製造工程を示す部分断面図である。

【００２６】図１（１）に示す工程では、透明なガラス
基板１の片面に、アルミニウム（Ａｌ）をスパッタ蒸着
し、膜厚が１０００Å程度の光反射膜２を形成する。次
に、光反射膜２上に、クロム（Ｃｒ）をスパッタ蒸着
し、膜厚が５００Å程度の遮光膜３を形成する。次い
で、図１（２）に示す工程では、図１（１）に示す工程
で得た遮光膜３上に、フォトレジスト膜を塗布し、これ
をパターニングして、遮光部形成用のレジストパターン
４を形成する。

【００２７】次に、図１（３）に示す工程では、図１
（２）に示す工程で得たレジストパターン４をマスクと
して、遮光膜３及び光反射膜２を選択的にエッチング
し、遮光膜３及び光反射膜２からなる遮光部５を形成す
る。このようにして、ガラス基板１上に、ガラス基板１
側から順に、光反射膜２及び遮光膜３からなる遮光部５
が形成されてなるフォトマスク２０を得た。

【００２８】前記図１（１）に示す工程で得た形成途中
のフォトマスクのガラス基板１面側から、波長が２４０
〜３７０ｎｍ程度の光を照射したところ、９０％以上の
光を反射した。これより、実施例１で得たフォトマスク
２０は、露光光源から照射された光のうち、遮光部５に
照射される光の大部分（９０％以上）が、光反射膜２で
反射されることが確認された。

【００２９】これより、高い露光エネルギーを必要とす
る露光を行っても、遮光部５には、露光された光の一部
しか到達しないため、遮光部５に局所的な温度上昇が生
じることを防止できることが立証された。なお、実施例
１では、光反射膜２としてＡｌを使用したが、これに限
らず、光反射膜２は、銀（Ａｇ）等、露光光源から照射
される光に対する反射率が高く、且つ、遮光膜３との密
着性が良好な膜であれば、他の物質からなる膜を使用し
てもよい。

【００３０】そして、実施例１では、光反射膜２の膜厚
を１０００Å程度にしたが、これに限らず、光反射膜２
の膜厚は、光反射膜２として形成する膜の性質等によ
り、任意に決定してよい。そしてまた、実施例１では、
遮光膜３の膜厚を５００Å程度にしたが、これに限ら
ず、遮光膜３の膜厚は、光反射膜２として形成する膜の
性質や膜厚、遮光膜３として形成する膜の性質等によ
り、任意に決定してよい。

【００３１】また、実施例１では、透明基板として、ガ
ラス基板１を使用したが、これに限らず、寸法安定性、
光透過性及び形成される膜との密着性等に優れ、フォト
マスクの基板として支障がないものであれば、他の材質
からなる透明基板を使用してもよい。さらに、実施例１
では、遮光膜３としてＣｒを使用したが、これに限ら
ず、遮光性に優れ、遮光膜としての耐久性等を備えた膜
であれば、他の材料からなる膜を形成してもよい。（実施例２）次に、本発明に係る実施例２について、図
面を参照して説明する。

【００３２】図２は、本発明の実施例２に係るフォトマ
スクの製造工程を示す部分断面図である。図２（１）に
示す工程では、透明なガラス基板１の片面に、Ｃｒをス
パッタ蒸着し、これを選択的にパターニングして、膜厚
が１０００Å程度の遮光部５を形成する。

【００３３】次に、図２（２）に示す工程では、図２
（１）で得たガラス基板１の遮光部５形成面の裏面に、
膜厚が１００００Å程度のネガ型レジスト膜６を形成す
る。次に、図２（３）に示す工程では、ガラス基板１の
遮光部５側からネガ型レジスト膜６に露光を行う。この
時、遮光部５がマスクとなり、遮光部５が形成されてい
ない領域に形成されたネガ型レジスト膜６のみが光硬化
する。このように、ネガ型レジスト膜６を遮光部５に対
して自己整合的に形成した。従って、後に形成する光反
射膜８を形成するためのフォトマスク形成及びフォトマ
スクの位置合わせを行う必要がない。このため、光反射
膜８を形成するための工程が簡略化されると共に、高精
度な光反射膜が形成される。

【００３４】次いで、前記露光後のネガ型レジスト膜６
を現像し、ガラス基板１の光透過領域に、レジストパタ
ーン７を形成する。ここで、このレジストパターン７
は、遮光部５の端部（外周部）とオーバーラップするよ
うに、最適なマージンをもって前記光透過領域より大き
めに形成する。このように、レジストパターン７を、前
記光透過領域より大きめに形成することで、最終的に形
成される光反射膜８が、透過部５形成領域からはみ出す
ことなく、透過部５形成領域と同一領域に、遮光部５と
同一パターンで形成される。このようなレジストパター
ン７を形成するため、実施例２では、レジストパターン
７を形成する際に行う露光時間を長めに設定した。

【００３５】次に、図２（４）に示す工程では、ガラス
基板１のレジストパターン７を形成した面の全面に、レ
ジストパターン７を付けた状態でＡｌをスパッタ蒸着
し、膜厚が１０００Å程度の光反射膜８を形成する。次
いで、レジストパターン７を、その上に形成されている
光反射膜８と共に除去し、透過部５形成領域と同一領域
にのみ、光反射膜８を残存させる。

【００３６】このようにして、ガラス基板１の片面に遮
光部５を備え、且つ、ガラス基板１の遮光部５形成面の
裏面であって、遮光部５形成領域と同一領域に、遮光部
５と同一パターンを備えた光反射膜８が形成されたフォ
トマスク２０を得た。なお、実施例２で、光反射膜８と
して使用したＡｌ膜は、露光光源から照射される光の大
部分（９０％以上）を反射することが、実施例１の調査
から判っている。従って、実施例２に係るフォトマスク
２０を介して、高い露光エネルギーを必要とする露光を
行っても、遮光部５には、露光された光の一部しか到達
しないため、遮光部５に局所的な温度上昇が生じること
を防止できる。

【００３７】また、実施例２では、光反射膜８としてＡ
ｌを使用したが、これに限らず、光反射膜２は、Ａｇ
等、露光光源から照射される光に対する反射率が高く、
且つ、ガラス基板１との密着性が良好な膜であれば、他
の物質からなる膜を使用してもよい。さらに、実施例２
では、光反射膜８の膜厚を１０００Å程度にしたが、こ
れに限らず、光反射膜８の膜厚は、光反射膜８として形
成する膜の性質等により、任意に決定してよい。

【００３８】そしてまた、実施例２では、遮光部５の膜
厚を１０００Å程度にしたが、これに限らず、遮光部５
の膜厚は、光反射膜８として形成する膜の性質や膜厚、
遮光部５として形成する膜の性質等により、任意に決定
してよい。また、実施例２では、透明基板として、ガラ
ス基板１を使用したが、これに限らず、寸法安定性、光
透過性及び形成される膜との密着性等に優れ、フォトマ
スクの基板として支障がないものであれば、他の材質か
らなる透明基板を使用してもよい。

【００３９】さらに、実施例２では、遮光部３としてＣ
ｒを使用したが、これに限らず、遮光性に優れ、遮光膜
としての耐久性等を備えた膜であれば、他の材料からな
る膜を形成してもよい。そしてまた、実施例２では、光
反射膜８を自己整合的に形成したが、これに限らず、他
の方法により形成してもよい。（実施例３）次に、本発明に係る実施例３について、図
面を参照して説明する。

【００４０】図３は、本発明の実施例３に係るフォトマ
スクの製造工程を示す部分断面図である。図３（１）に
示す工程では、透明なガラス基板１の片面に、Ｃｒをス
パッタ蒸着し、これを選択的にパターニングして、膜厚
が１０００Å程度の遮光部５を形成する。

【００４１】次いで、図３（２）に示す工程では、図３
（１）で得たガラス基板１の遮光部５形成面の裏面に、
膜厚が１５０００Å程度のポジ型レジスト膜９を形成す
る。なお、このポジ型レジスト膜９は、露光光源から照
射される光を吸収する性質を備えており、これが、後に
形成する光吸収膜１０を構成する。次に、図３（３）に
示す工程では、ガラス基板１の遮光部５側からポジ型レ
ジスト膜９に露光を行う。この時、遮光部５がマスクと
なり、遮光部５が形成されていない領域に形成されてい
るポジ型レジスト膜９のみが露光される。

【００４２】ここで、最終的に形成される光吸収膜１０
は、透過部５形成領域からはみ出すことなく、透過部５
形成領域と同一領域に、遮光部５と同一パターンで形成
する必要がある。このような光吸収膜１０を形成するた
め、実施例３では、レジストパターン７を形成する際に
行う露光時間を長めに設定した。次いで、ポジ型レジス
ト膜９を現像し、遮光部５形成領域と同一領域に、遮光
部５と同一パターンを備えた光吸収膜１０を形成した。

【００４３】このように、光吸収膜１０を遮光部５に対
して自己整合的に形成した。このため、光吸収膜１０を
形成するためのフォトマスク形成及びフォトマスクの位
置合わせを行う必要がなく、光吸収膜１０を形成するた
めの工程が簡略化されると共に、高精度な光反射膜が形
成される。このようにして、ガラス基板１の片面に遮光
部５を備え、且つ、ガラス基板１の遮光部５形成面の裏
面であって、遮光部５形成領域と同一領域に、遮光部５
と同一パターンを備えた光吸収膜１０が形成されたフォ
トマスク２０を得た。

【００４４】前記図３（２）に示す工程で得た形成途中
のフォトマスクのポジ型レジスト膜９側から、波長が２
４０〜３７０ｎｍ程度の光を照射したところ、ポジ型レ
ジスト膜９は、７０％以上の光を吸収した。これより、
実施例３で得たフォトマスク２０は、露光光源から照射
された光のうち、遮光部５に照射される光の大部分（７
０％以上）が、光吸収膜１０で吸収されることが確認さ
れた。

【００４５】これより、高い露光エネルギーを必要とす
る露光を行っても、遮光部５には、露光された光の一部
しか到達しないため、遮光部５に局所的な温度上昇が生
じることを防止できることが立証された。なお、実施例
３では、光吸収膜１０としてポジ型レジスト膜９を使用
したが、これに限らず、光吸収膜１０は、アモスファス
シリコン膜等、露光光源から照射される光に対する吸収
率が高く、且つ、ガラス基板１との密着性が良好な膜で
あれば、他の物質からなる膜を使用してもよい。

【００４６】そして、この場合には、実施例２と同様の
方法で、光反射膜８の代わりに光吸収膜１０を形成する
こともできる。さらに、実施例３では、光吸収膜１０の
膜厚を１５０００Å程度にしたが、これに限らず、光吸
収膜１０の膜厚は、光吸収膜１０として形成する膜の性
質等により、任意に決定してよい。

【００４７】そしてまた、実施例３では、遮光部５の膜
厚を１０００Å程度にしたが、これに限らず、遮光部５
の膜厚は、光吸収膜１０として形成する膜の性質や膜
厚、遮光部５として形成する膜の性質等により、任意に
決定してよい。また、実施例３では、透明基板として、
ガラス基板１を使用したが、これに限らず、寸法安定
性、光透過性及び形成される膜との密着性等に優れ、フ
ォトマスクの基板として支障がないものであれば、他の
材質からなる透明基板を使用してもよい。

【００４８】さらに、実施例３では、遮光部５としてＣ
ｒを使用したが、これに限らず、遮光性に優れ、遮光部
としての耐久性等を備えた膜であれば、他の材料からな
る膜を形成してもよい。そしてまた、実施例３では、光
吸収膜１０を自己整合的に形成したが、これに限らず、
他の方法により形成してもよい。（実施例４）次に、本発明に係る実施例４について、図
面を参照して説明する。

【００４９】図４は、本発明の実施例４に係るフォトマ
スクの平面図、図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。な
お、実施例４では、ｉ線光源を使用し、波長が３６５ｎ
ｍ、転写面上での最小加工寸法が４００ｎｍである転写
を行う場合について説明する。図４及び図５に示すフォ
トマスク２０は、縮小投影露光用であり、実寸の５倍の
サイズで形成されている。このフォトマスク２０は、ガ
ラス基板１の片面に、遮光部５及び透過部１２からなる
転写パターンが形成されている。

【００５０】透過部１２は、フォトマスク上で、２．０
μｍ×２．０μｍの正方形のコンタクト孔（実寸では、
その１／５サイズとなる）形成用パターンである。Ｃｒ
からなる遮光部５には、フォトマスク２０上で、５０μ
ｍ以上連続した遮光部５が存在しないように、幅が０．
５μｍの細隙１１が形成されている。この細隙１１の幅
は、フォトマスク２０上で、（３６５／２）×５＝０．９１ μｍ以下の値とすればよいが、ＥＢ（Electron Beam ）描画
でのグリッドを考慮して０．５μｍとした。なお、実施
例４では、細隙１１に交差部を設けないようにした。

【００５１】ここで、遮光部５に、フォトマスク２０上
で、５０μｍ以上連続した遮光部５が存在しないように
設定した理由を、以下に示す。遮光部が、膜厚が１００
０ÅのＣｒ膜からなるフォトマスクでは、露光光源から
の照射量が４００ｍＪｃｍ^-2、照射光の３０％が遮光部
の温度上昇に寄与していると仮定した場合、｛（照射量）×（Ｃｒの温度上昇に寄与する照射光／10
0 ）｝／（縮小倍率）²＝｛（Ｃｒの熱容量）×（Ｃｒ
の比重）×（Ｃｒの膜厚）｝／（Ｃｒの原子量）×（Ｃ
ｒの温度上昇値）から、Ｃｒの温度上昇値を求めることができる。

【００５２】例えば、転写パターンとしてＣｒ膜が占め
る割合が大きい（例えば、コンタクト孔形成用フォトマ
スクのように、ほぼ全面がＣｒ膜となっている）５倍の
縮小投影露光用フォトマスクでは、（０．４×３０／１００）／５²＝（２３．３×７．１
９×１×１０^-5）／５２×ΔＴから、ΔＴ（Ｃｒの温度上昇値）＝約１５０℃と求める
ことができる。

【００５３】但し、Ｃｒの熱容量＝２３．３Ｊ／Ｋ・ｍｏｌＣｒの比重＝７．１９ｇ／ｃｍ^-3 Ｃｒの原子量＝５２このＣｒの温度上昇値は、Ｃｒ膜の厚さ及び反射率に反
比例する。即ち、Ｃｒ膜の厚さを薄くしたり、Ｃｒ膜の
反射率を下げると、Ｃｒの温度上昇値は、さらに大きく
なる。

【００５４】しかしながら、実際の露光中には、ガラス
基板、ペクリル膜、あるいは周囲の雰囲気等に、露光に
より生じた熱を放出しているため、これほどの温度上昇
はない。第４０回応用物理学関係連合講演会（講演＃３
１ａ−Ｌ−１０；『露光エネルギーによるレチクルの温
度上昇』新日鉄，会田智弥、他）において、ガラス基板
は、２００ｍＪｃｍ^-2の照射量で約４．５℃、１ショッ
ト中での瞬間的な温度上昇は、約２．２℃（膨張寸法と
石英ガラスの線膨張係数より算出）と、実測データが公
表された。単純に、４００ｍＪｃｍ^-2の照射量の場合に
は、（４．５＋２．２）×４００／２００＝１３．４℃
となり、ガラス基板は、最高で約１３．４℃の温度上昇
があることになる。Ｃｒ膜の熱容量は、ガラス基板より
はるかに小さいので、Ｃｒ膜は、瞬間的にこれ以上の温
度上昇があることになる。

【００５５】以上から、Ｃｒ膜の温度上昇は、１３．４
〜１５０℃の間と見積もることができるが、ここで、代
表値として１００℃の温度上昇があったと仮定する。こ
の状態で、フォトマスク上で、２．０μｍ×２．０μｍ
（実寸で、０．４μｍ×０．４μｍ）のコンタクト孔の
部分が開口された（透過部となった）Ｃｒ膜に露光を行
った場合、Ｃｒ膜の変形を抑制するためには、Ｃｒの変
形による抵抗の上昇を５％以下に抑えることが必要であ
り、コンタクト孔の収縮を２．２％以下にすると、Ｃｒ
の線膨張係数は、８．４×１０^-6／Ｋであり、５倍の縮
小露光であるから、０．４×（２．２／１００）×５≧８．４×１０^-6／Ｋ
×１００Ｋ×Ｄとなり、５２μｍ≧Ｄとなる。

【００５６】但し、Ｄ＝隣接するパターンとの距離これより、Ｃｒ膜の変形による抵抗の上昇を５％以下に
抑えるためには、フォトマスク上で隣接するパターンと
の距離が、５２μｍ以下でなければならないことが判
る。実際には、Ｃｒは、ガラス基板と接触しており、ガ
ラス基板の変形は、Ｃｒより小さいので、隣接するパタ
ーン間にこれほどの距離は必要ないが、実施例４では、
余裕をもって、遮光部５に、フォトマスク２０上で、５
０μｍ以上連続した遮光部５が存在しないように設定し
た。

【００５７】次に、実施例４に係るフォトマスク２０を
用いて、転写面上に形成されたポジ型レジスト膜に露光
を行ったところ、細隙１１がパターン転写に悪影響を与
えることなく、高精度なパターン転写が行えた。次に、
フォトマスク上で、２．０μｍ×２．０μｍのコンタク
ト孔部分が透過部１２となり、透過部１２から５０μｍ
以内の距離をおいて、その回りに、幅が０．５μｍの細
隙１１を形成したフォトマスク（発明品）を製造した。
なお、遮光部５は、Ｃｒ膜により構成した。

【００５８】次に、比較として、図６と同じサイズであ
って、同一の透過部１２を備え、細隙１１を形成しない
フォトマスクを製造した。ｍのコンタクト孔部分が透過
部１２となり、透過部１２から５０μｍ以内の距離をお
いて、その回りに、幅が０．５μｍの細隙１１を形成し
たフォトマスク（従来品）を製造した。

【００５９】次いで、発明品及び従来品に、照射量＝４
００ｍＪ／ｃｍ^-2の露光を行ったところ、発明品は、図
６に示すように、Ｃｒ膜（遮光部５）に変形が生じるこ
となく、高い寸法安定性を示したが、従来品は、Ｃｒ膜
（遮光部５）に変形が生じ、透過部１２が縮小した。こ
れより、実施例４に係るフォトマスクは、細隙１１の存
在により、Ｃｒ膜（遮光部５）の変形が抑制されたこと
が確認された。

【００６０】なお、実施例４では、フォトマスク２０上
で隣接するパターンとの距離を５０μｍ以下とし、遮光
部５に、フォトマスク２０上で、５０μｍ以上連続した
遮光部５が存在しないように設定したが、これに限ら
ず、隣接するパターンとの距離は、遮光部５として使用
する膜の性質、膜厚等により、任意に決定してよい。ま
た、実施例４では、細隙１１の幅を０．５μｍとした
が、これに限らず、細隙１１の幅は、解像限界以下の幅
であればよく、さらに望ましくは、転写面上における最
小加工寸法の１／２、または、露光光源から照射された
光の波長の１／２、のいずれか小さい方の値以下とする
ことがよい。

【００６１】そして、実施例４では、透明基板として、
ガラス基板１を使用したが、これに限らず、寸法安定
性、光透過性及び形成される膜との密着性等に優れ、フ
ォトマスクの基板として支障がないものであれば、他の
材質からなる透明基板を使用してもよい。さらに、実施
例４では、遮光部５としてＣｒを使用したが、これに限
らず、遮光性に優れ、遮光部としての耐久性等を備えた
膜であれば、他の材料からなる膜を形成してもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のフ
ォトマスクは、透明基板上に、該透明基板側から順に、
光反射膜及び遮光膜からなる遮光部が形成された構造を
備えているため、露光光源からフォトマスクに照射され
た光のうち、前記遮光部に照射される光の大部分を、前
記光反射膜で反射させることができる。従って、高い露
光エネルギーを必要とする露光を行っても、遮光部に
は、露光された光の一部しか到達しないため、前記遮光
部に局所的な温度上昇が生じることを防止することがで
きる。この結果、遮光部に変形が生じることがなく、高
精度なパターン転写が行えるという効果がある。

【００６３】また、請求項２記載のフォトマスクは、透
明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光部形成
領域と同一領域に、前記遮光部と同一パターンの光反射
膜が形成された構造を備えているため、露光光源からフ
ォトマスクに照射された光のうち、前記遮光部に照射さ
れる光の大部分を、前記光反射膜で反射させることがで
きる。従って、高い露光エネルギーを必要とする露光を
行っても、遮光部には、露光された光の一部しか到達し
ないため、前記遮光部に局所的な温度上昇が生じること
を防止することができる。この結果、遮光部に変形が生
じることがなく、高精度なパターン転写が行えるという
効果がある。

【００６４】さらに、請求項３記載のフォトマスクは、
透明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光部形
成領域と同一領域に、前記遮光部と同一パターンを備え
た光吸収膜が形成された構造を備えているため、露光光
源からフォトマスクに照射された光のうち、前記遮光部
に照射される光の大部分を、前記光吸収膜で吸収させる
ことができる。従って、高い露光エネルギーを必要とす
る露光を行っても、遮光部には、露光された光の一部し
か到達しないため、前記遮光部に局所的な温度上昇が生
じることを防止することができる。この結果、遮光部に
変形が生じることがなく、高精度なパターン転写が行え
るという効果がある。

【００６５】さらにまた、請求項４記載のフォトマスク
は、遮光部に、解像限界以下の幅を有する細隙を設けた
構造を備えているため、転写面上に形成されるパターン
に支障を来すことなく、遮光部の体積（サイズ）を減少
することができる。従って、遮光部の変形が抑制され
る。この結果、高精度なパターン転写が行えるという効
果がある。

【００６６】そしてまた、請求項５記載のフォトマスク
の製造方法によれば、透明基板上に形成した遮光部をマ
スクとして、前記透明基板の遮光部形成面の裏面に形成
したレジスト膜を選択的に除去した後、この上に光反射
膜を形成し、次いで、当該光反射膜を前記レジスト膜と
共に除去するため、透明基板の遮光部形成面の裏面であ
って、前記遮光部形成領域と同一領域に、前記遮光部と
同一パターンを備えた光反射膜を、自己整合的に形成す
ることができる。この結果、前記光反射膜を形成するた
めの工程が簡略化されると共に、高精度な光反射膜を形
成できるという効果がある。

【００６７】さらにまた、請求項６記載のフォトマスク
の製造方法によれば、透明基板上に形成した遮光部をマ
スクとして、前記透明基板の遮光部形成面の裏面に形成
した光吸収膜を、選択的に除去するため、透明基板の遮
光部形成面の裏面であって、前記遮光部形成領域と同一
領域に、前記遮光部と同一パターンを備えた光吸収膜
を、自己整合的に形成することができる。この結果、前
記光吸収膜を形成するための工程が簡略化されると共
に、高精度な光吸収膜を形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るフォトマスクの製造工
程を示す部分断面図である。

【図２】本発明の実施例２に係るフォトマスクの製造工
程を示す部分断面図である。

【図３】本発明の実施例３に係るフォトマスクの製造工
程を示す部分断面図である。

【図４】本発明の実施例４に係るフォトマスクの平面図
である。

【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】本発明の実施例４に係るフォトマスクの露光時
の状態を示す平面図である。

【図７】従来のフォトマスクの露光時の状態を示す平面
図である。

【符号の説明】

１ガラス基板２光反射膜３遮光膜４レジストパターン５遮光部６ネガ型レジスト膜７レジストパターン８光反射膜９ポジ型レジスト膜１０光吸収膜１１細隙１２透過部２０フォトマスク

フロントページの続き (72)発明者平岡悟千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者北野直樹千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に、該透明基板側から順に、
光反射膜及び遮光膜からなる遮光部を形成したことを特
徴とするフォトマスク。
【請求項２】透明基板上に、遮光部が形成されてなる
フォトマスクにおいて、前記透明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光
部形成領域と同一領域に、前記遮光部と同一パターンを
備えた光反射膜を形成したことを特徴とするフォトマス
ク。
【請求項３】透明基板上に、遮光部が形成されてなる
フォトマスクにおいて、前記透明基板の遮光部形成面の裏面であって、前記遮光
部形成領域と同一領域に、前記遮光部と同一パターンを
備えた光吸収膜を形成したことを特徴とするフォトマス
ク。
【請求項４】透明基板上に、遮光部が形成されてなる
フォトマスクにおいて、前記遮光部に、解像限界以下の幅を有する細隙を設けた
ことを特徴とするフォトマスク。
【請求項５】透明基板上に遮光部を形成する工程と、
前記透明基板の遮光部形成面の裏面にレジスト膜を形成
する工程と、前記遮光部をマスクとして選択的に前記レ
ジスト膜を除去した後、この上に光反射膜を形成する工
程と、前記光反射膜を前記レジスト膜と共に除去する工
程と、を含むことを特徴とするフォトマスクの製造方
法。
【請求項６】透明基板上に遮光部を形成する工程と、
前記透明基板の遮光部形成面の裏面に光吸収膜を形成す
る工程と、前記遮光部をマスクとして選択的に前記光吸
収膜を除去する工程と、を含むことを特徴とするフォト
マスクの製造方法。