JPH0823687B2 - フォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにフォトマスクの製造方法 - Google Patents

フォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにフォトマスクの製造方法

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JPH0823687B2
JPH0823687B2 JP12338290A JP12338290A JPH0823687B2 JP H0823687 B2 JPH0823687 B2 JP H0823687B2 JP 12338290 A JP12338290 A JP 12338290A JP 12338290 A JP12338290 A JP 12338290A JP H0823687 B2 JPH0823687 B2 JP H0823687B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体、IC、LSI等の製造に用いられるフ
ォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにフォト
マスクの製造方法に関し、さらに詳しくは、フォトマス
ク、特にハードマスクと一般に呼ばれる、透明基板表面
に金属又はそれに代わる遮光性物質の薄膜を設け、フォ
トリソグラフィ技術によって、前記薄膜からなるIC、LS
I用パターンを形成させるフォトマスクブランクおよび
フォトマスクならびにフォトマスクの製造方法に関する
ものである。
[従来の技術] 上述の如く、従来この種のフォトマスクは、透明基板
表面に遮光性の薄膜を設けたフォトマスクブランクに、
レジスト塗布→パターン露光→現像→エッチング→レジ
スト除去という一連のフォトリソグラフィの工程を経て
製造されていたが、近年の半導体素子の高密度化に伴っ
て、より一層のパターンの微細化が要求されるようにな
り、従来の紫外線露光法にかわって電子線露光法が、ま
た従来の湿式のエッチング法にかわってドライエッチン
グ法が注目され、一部実用化されるに至っている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記のドライエッチング法を用いた場
合の問題点として、レジストパターンのプラズマダメー
ジによる寸法変化が挙げられる。すなわち、ドライエッ
チング用フォトマスクブランクの薄膜材料として、現
在、クロム系、モリブデン系、その他種々の材料が提案
されているが、フォトマスクの遮光パターンとなり得る
ためには、2.6〜3.0程度の光学濃度が必要であり、その
ためには1000Å前後の膜厚を必要とする。しかし、その
厚さをエッチングする間に、レジストパターンはプラズ
マダメージを受けて寸法変化が生じてしまい、十分に高
い精度が得られ難い。また、プラズマダメージを受け難
い適当なレジストも今のところ見い出されていない。
そこで、現在は、プラズマの条件として、低い放電電
力密度で、かつ比較的高いガス圧でドライエッチングを
行なうことにより、レジストのエッチング速度をブラン
ク薄膜のそれよりも相対的に小さくするようにして対処
しているのが現状であるが、従来のウェットエッチング
と比較して生産性が著しく劣るという欠点がある。
本発明はこれらの問題に鑑みなされたもので、従来の
ドライエッチング法におけるレジストのプラズマダメー
ジによる寸法変化の問題を解消して、十分に高精度の微
細パターンを形成することが出来、しかもその生産性を
高めることが可能なフォトマスクブランクおよびフォト
マスクならびにフォトマスクの製造方法を提供すること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の第1は、透明基
板上に、光透過性の薄膜を介して或いは介さないで、タ
ングステン膜と酸化クロム膜とをこの順に積層した二層
構成の遮光性薄膜を設けたことを特徴とするフォトマス
クブランクであり、本発明の第2は、透明基板上に、光
透過性の薄膜を介して或いは介さないで、タングステン
膜と酸化クロム膜とをこの順に積層した二層構成のパタ
ーン化された遮光性薄膜を設けたことを特徴とするフォ
トマスクであり、本発明の第3は、透明基板上に、光透
過性の薄膜を介して或いは介さないで、タングステン膜
と酸化クロム膜とをこの順に積層した二層構成の遮光性
薄膜を設けてなるフォトマスクブランクの表面に、フォ
トレジストパターンを形成後、塩素系のドライエッチン
グガスにて酸化クロム膜をエッチングし、続いてフッ素
系のドライエッチングガスにてタングステン膜をエッチ
ングし、最後に前記フォトレジストパターンを除去して
フォトマスクとすることを特徴とするフォトマスクの製
造方法である。
[作用] このような本発明にあっては、フォトマスクブランク
の遮光性薄膜がタングステン膜と酸化クロム膜とをこの
順に積層した二層構成よりなるため、所定の光学濃度を
もたせるのに必要な膜厚はこの二層全体で確保すればよ
くなり、例えば上層の酸化クロム膜を薄く、下層のタン
グステン膜を厚めに構成することも容易になる。このよ
うなフォトマスクブランクの表面に所定の方法でフォト
レジストパターンを形成した後、まず塩素系のドライエ
ッチングガスでエッチングを行ない、続いてフッ素系の
ドライエッチングガスでエッチングを行なうと、上層の
薄い酸化クロム膜はレジストパターンがダメージを受け
ないうちにエッチングが完了し、このエッチングされた
酸化クロム膜のパターンが下層のタングステン膜のエッ
チング段階ではエッチングマスクとして機能するため、
レジストパターンにダメージが出てきても、タングステ
ン膜は全く寸法変化を受けずにエッチングが完了する。
従って、フォトレジストパターンを特に厚くする必要も
ないので、フォトレジストパターン形成時の精度が良く
なり、しかも上述の如くエッチング段階においても精度
良くパターニングが行われるので、全体として高精度の
微細パターンが形成される。また、従来のようにエッチ
ング条件を絞り込んで生産性を低下させなくて済む。
一方、遮光性薄膜の下に光透過性の薄膜を設ける構成
にすると、下地の透明基板の表面にダメージを与えずに
エッチングを完了することができ、選択される材質によ
って光透過性薄膜はさらに導電層や反射防止膜としても
機能する。
[発明の具体的説明] 以下さらに、本発明を詳細に説明する。
第1図及び第2図は、本発明のフォトマスクブランク
の構成を示す断面図であるが、第1図のものは透明基板
1上に、タングステン膜2aと酸化クロム膜2bとをこの順
に積層した二層構成の遮光性薄膜2を設けたもので、第
2図は透明基板1上に光透過性薄膜3を介して前記二層
構成の遮光性薄膜2を設けたものである。
ここで、透明基板1は、例えば、ソーダライムガラ
ス、硼硅酸ガラス、石英ガラス、水晶、サファイヤ等、
光学的に透明な任意材料からなり、その厚みには本質的
な制約はないが、通常0.2〜6mm程度のものが用いられ
る。
また、遮光性薄膜2は、前述の如く、タングステン膜
2aと酸化クロム膜2bとをこの順に積層した二層構成より
なるが、遮光性を有するためには一定の光学濃度(一般
には2.6〜3.0程度)が必要である。ここで言う遮光性と
は、感光性樹脂の感光領域の光に対しての遮光性のこと
である。この光学濃度をもたせるのに要する膜厚はタン
グステン膜2aと酸化クロム膜2bの二重全体で確保すれば
よいので、各層ごとの膜厚はそれぞれ任意に定めること
が出来るが、本発明では、後述するように、フォトマス
ク製造時のエッチング工程において、上層の酸化クロム
膜2bのエッチングが早期に完了することがパターニング
精度を上げるうえで望ましく、そのためには、上層の酸
化クロム膜2bの膜厚を薄く、下層のタングステン膜2aの
薄膜を厚めに構成するのが好ましい。具体的には、タン
グステン膜2aの好ましい膜厚は300Å〜1500Åであり、
酸化クロム膜2bの好ましい膜厚は100Å〜300Åである。
このタングステン膜2a及び酸化クロム膜2bを形成するに
は、例えばマグネトロンスパッタリング、真空蒸着、イ
オンプレーティング、CVD法といった従来公知の薄薄膜
形成方法のいずれをも採用することが出来る。形成され
たタングステン膜2aはフッ素系のガスを用いたドライエ
ッチングにより、また酸化クロム膜2bは塩素系のガスを
用いたドライエッチングにより、それぞれパターン化が
可能である。
また、本発明において、前記光透過性薄膜3を設けた
場合には、下地の透明基板1の表面にエッチングによる
ダメージを与えなくて済むという利点があり、このよう
な目的からすれば、当然のことながら、タングステン膜
2aのドライエッチングによるダメージを受けにくい材質
のものが選択される。光透過性薄膜3として具体的に
は、酸化スズ(SnO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)な
どが採用できる。この光透過薄膜3に要求される光透過
性とは、感光性樹脂の感光領域の光に対して一定値以上
(望ましくは75%以上)の透過率を有することである。
また、該光透過性薄膜3が導電性を有する材質のもので
あれば、特に大形サイズのフォトマスクに起こりがちな
静電気の放電現象の発生を防止する導電層としての機能
をもたせることができ、光透過性薄膜3は、さらに反射
防止膜としての機能をも有する。
透明基板1上に光透過性薄膜3を形成するには、前記
の遮光性薄膜2の形成と同様の方法を用いることができ
る。膜厚は、その材質、光透過性、効果などの点から決
定されるもので、一概には言えないが、50Å〜1500Å程
度の範囲が好ましい。
次に、第2図に示す構成のフォトマスクブランクを用
いてフォトマスクを製造する方法の一例を、第3図
(a)〜(e)に基いて述べる。
フォトマスクブランクの表面に必要な洗浄を行なった
後、感光性樹脂を塗布してフォトレジスト層4とし、所
望のパターンを露光5する(第3図(a)参照)。フォ
トレジスト層4の薄膜は特に限定されないが、前述した
ように、本発明では比較的薄くすることが可能であるた
め、形成されるレジストパターンの精度も良くなる。ま
た、パターン露光5を電子線露光により行なうことがで
きるが、勿論その場合には感光性樹脂として感電子線レ
ジスト樹脂を使用する。
露光後、所定の現像液を用いて露光部のフォトレジス
ト層を除去(ここではポジ型感材である場合を示してい
る)し、パターン化されたフォトレジスト層4′を形成
する(第3図(b)参照)。
次に、ドライエッチング工程に入るが、まず、塩素系
のドライエッチングガスに遮光性薄膜2のうち露出した
上層の酸化クロム膜2bをエッチングし(第3図(c)参
照)、続いてフッ素系のドライエッチングガスにて露出
した下層のタングステン膜2aをエッチングして(第3図
(d)参照)、遮光性薄膜2をパターン化2′する。し
かる後、残存していたフォトレジスト層4′を除去し、
フォトマスクとする(第3図(e)参照)。
上記エッチング工程において、上層の薄い酸化クロム
膜2bはレジストパターン4′がダメージを受けないうち
にエッチングが完了する。この段階では寸法変化は生じ
ず、レジストパターン4′寸法と同一寸法でエッチング
がなされる。このエッチングされた酸化クロム膜のパタ
ーン2b′は、続く下層のタングステン膜2aのエッチング
段階では、エッチングマスクとして機能するため、この
段階でレジストパターン4′にダメージが出てきて寸法
変化は生じたとしても、タングステン膜2aは全く寸法変
化を受けずにエッチングを完了することができる。すな
わち、エッチング工程を通じて精度の良いパターニング
が行われる。また、下層のタングステン膜2aのエッチン
グ時に、レジストパターン4′がエッチングダメージを
受け、そのレジストが存在する部分の酸化クロム膜2b表
面が露出して、エッチングの影響を受けるようなことが
あったとしても、この僅かなスパッタエッチング量を考
慮した酸化クロム膜2bの厚さを予め確保しておくことに
より不都合は生じない。一般にエッチング時間を短縮し
ようとすると、そのようなエッチング条件ではレジスト
パターンのエッチングダメージも大きくなりがちである
が、このような場合であっても、本発明によれば何ら不
都合なく精度の高いエッチングが行われるので、エッチ
ング時間の短縮化、ひいては生産性の向上が図られる。
[実施例] 次に、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明は
これらの態様に限定されるものではない。
実施例1 洗浄済の石英ガラス基板上に、タングステン600Å及
び酸化クロム300Åの二層構成の遮光性薄膜を形成して
フォトマスクブランクを作製した。該薄膜の形成はマグ
ネトロンスパッタリングにより行なった。
このマスクブランクにAZ-1350(米国シップレー社製
ポジ型感光性樹脂)を4000A厚にスピンナー塗布してフ
ォトレジスト層とし、LSI用パターンを露光した。しか
る後、AZ-1350の指定現像液を用いて露光部のフォトレ
ジスト層を除去し、レジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンを形成したマスクブラン
クを反応性イオンエッチング装置にセットし、以下の手
順でドライエッチングを行ない、フォトマスクを得た。
排気→O2ガス導入→O2ガスによるプラズマディスカム
処理→排気→CCl4+O2(5vol%)ガス導入→酸化クロム
膜エッチング→排気→CF4+O2(4vol%)ガス導入→タ
ングステン膜エッチング→排気→O2ガス導入→レジスト
のアッシング→終了 なお、上記酸化クロム膜のエッチングは全圧0.1tor
r、放電電力密度0.3w/cm2で行ない、タングステン膜の
エッチングは全圧0.1torr、放電電力密度0.3w/cm2で行
なった。
得られたフォトマスクはパターンの設計寸法を非常に
高精度で再現していた。
実施例2 石英ガラス基板上に、500Åの光透過性酸化スズ(SnO
2)薄膜をスパッタリングにより形成し、この上に実施
例1と同様の構成の遮光性薄膜を形成してフォトマスク
ブランクを得た。
このフォトマスクブランクに、実施例1と同様にして
レジストパターンを形成し、続いてドライエッチングを
行ない、フォトマスクを得た。
得られたフォトマスクは、実施例1と同様、高精度パ
ターンが再現され、しかも下地の石英ガラス基板表面に
はエッチングによるダメージは見られなかった。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明によれば、フォト
マスクブランクの遮光性薄膜がタングステン膜と酸化ク
ロム膜とをこの順に積層した二層構成よりなるため、こ
のようなフォトマスクブランクの表面に所定の方法でフ
ォトレジストパターンを形成した後、まず塩素系のドラ
イエッチングガスでエッチングを行ない、続いてフッ素
系のドライエッチングガスでエッチングを行なうと、上
層の薄い酸化クロム膜はレジストパターンがダメージを
受けないうちにエッチングが完了して寸法変化のないパ
ターニングが行われ、さらにこのエッチングされた酸化
クロム膜のパターンが下層のタングステン膜のエッチン
グ段階ではエッチングマスクとして機能するので、レジ
ストパターンにダメージが出てきてもタングステン膜は
全く寸法変化を受けずにエッチングが完了する。
従って、エッチング段階において精度良くパターニン
グが行われるので、設計寸法の再現精度の高い微細パタ
ーンを形成することができる優れた効果を奏する。
また、従来のように、フォトレジストパターンを特に
厚くする必要もないので、フォトレジストパターン形成
時の精度も良くなり、全体的な精度向上につながる。
さらに、従来の如く、エッチング条件を絞り込む必要
がなく、生産性を低下させなくて済む。
また一方、遮光性薄膜の下に光透過性の薄膜を設ける
構成にすると、下地の透明基板の表面にエッチングダメ
ージを与えずに済むので好ましく、さらに該光透過性薄
膜は選択される材質によって導電層や反射防止膜として
も機能させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、それぞれ本発明のフォトマスクブ
ランクの構成例を示す断面図、第3図(a)〜(e)は
本発明のフォトマスクの製造方法の一例を工程順に示す
断面図である。 1……透明基板 2……遮光性薄膜 2a……タングステン膜 2b……酸化クロム膜 3……光透過性薄膜 4……フォトレジスト層 5……パターン露光

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或
    いは介さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこ
    の順に積層した二層構成の遮光性薄膜を設けたことを特
    徴とするフォトマスクブランク。
  2. 【請求項2】透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或
    いは介さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこ
    の順に積層した二層構成のパターン化された遮光性薄膜
    を設けたことを特徴とするフォトマスク。
  3. 【請求項3】透明基板上に、光透過性の薄膜を介して或
    いは介さないで、タングステン膜と酸化クロム膜とをこ
    の順に積層した二層構成の遮光性薄膜を設けてなるフォ
    トマスクブランクの表面に、フォトレジストパターンを
    形成後、塩素系のドライエッチングガスにて酸化クロム
    膜をエッチングし、続いてフッ素系のドライエッチング
    ガスにてタングステン膜をエッチングし、最後に前記フ
    ォトレジストパターンを除去してフォトマスクとするこ
    とを特徴とするフォトマスクの製造方法。
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