JPH1048808A - フォトマスクの製造方法 - Google Patents

フォトマスクの製造方法

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JPH1048808A
JPH1048808A JP24489896A JP24489896A JPH1048808A JP H1048808 A JPH1048808 A JP H1048808A JP 24489896 A JP24489896 A JP 24489896A JP 24489896 A JP24489896 A JP 24489896A JP H1048808 A JPH1048808 A JP H1048808A
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thin film
manufacturing
silicon
light
photomask
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JP24489896A
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Inventor
Hideki Suda
秀喜 須田
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速いエッチング速度を維持でき、かつサイド
エッチが少なく高精度のパターニングが可能となり、信
頼性の高い良好なフォトマスクを製造できるフォトマス
クの製造方法を提供すること。 【解決手段】 酸素(O2 )および4弗化炭素(C
4 )に3弗化メタン(CHF3 )を添加してなる混合
ガスによるドライエッチングによって、ハーフトーン型
位相シフトマスクの光半透過部(薄膜パターン)を形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィに用いられるフォトマスクの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、フォトリソグラフィに要求される
二つの重要な特徴である高解像度化と焦点深度の確保は
相反する関係にあり、露光装置のレンズの高NA化、短
波長化だけでは実用解像度を向上できないことが明らか
にされた(月刊 SemiconductorWorld 1990.12、応用物
理第60巻第11月号(1991)等)。このような状況
下、次世代のフォトリソグラフィ技術として位相シフト
リソグラフィが注目を集めている。この位相シフトリソ
グラフィは、光学系には変更を加えず、マスクだけの変
更で光リソグラフィの解像度を向上させる方法であり、
フォトマスクを通過する露光光間に位相差を与えること
により透過光相互の干渉を利用して解像度を飛躍的に向
上できるようにしたものである。
【0003】位相シフトマスクは、光強度情報と位相情
報とを併有するマスクであり、レベンソン型、補助パタ
ーン型、エッジ強調型などの各種のタイプが知られてい
る。これらの位相シフトマスクは、光強度情報しか有し
ない従来のフォトマスクに比べ、構成が複雑で製造にも
高度の技術を要する。この位相シフトマスクの一つとし
て、いわゆるハーフトーン型位相シフトマスクと称され
る位相シフトマスクが近年開発されている。このハーフ
トーン型の位相シフトマスクは、光半透過部が、露光光
を実質的に遮断する遮光機能と、光の位相をシフト(通
常は反転)させる位相シフト機能との二つの機能を兼ね
備えることになるので、遮光膜パターンと位相シフトパ
ターンを別々に形成する必要がなく、構成が単純で製造
も容易であるという特徴を有している。
【0004】ハーフトーン型の位相シフトマスクは、図
7に示すように透明基板1上に形成するマスクパターン
を、実質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透
過部(透明基板露出部)2と、実質的に露光に寄与しな
い強度の光を透過させる光半透過部(遮光部兼位相シフ
タ部)3とで構成し(同図(a))、且つこの光半透過
部3を透過する光の位相をシフトさせて、光半透過部3
を透過した光の位相が光透過部2を透過した光の位相に
対して実質的に反転した関係になるようにすることによ
って(同図(b))、光半透過部3と光透過部2との境
界部近傍を通過し回折現象によって互いに相手の領域に
回り込んだ光が互いに打ち消しあうようにし、境界部に
おける光強度をほぼゼロとし境界部のコントラスト即ち
解像度を向上させるものである(同図(c))。
【0005】ところで、上述したハーフトーン型の位相
シフトマスクにおける光半透過部は、光透過率及び位相
シフト量の双方について、要求される最適な値を有して
いる必要がある。この要求される最適な単層の光半透過
部で実現し得る位相シフトマスクに関して同出願人が鋭
意研究した結果、要求を満足する位相シフトマスクを開
発した。この位相シフトマスクは、光半透過部を、モリ
ブデンなどの金属、シリコン、及び窒素を主たる構成要
素とする物質からなる薄膜で構成したものである。この
物質は、モリブデンシリサイド、具体的には窒化された
モリブデン及びシリコン(MoSiN系材料と略す)で
ある。
【0006】これによれば、この薄膜中の各構成要素の
含有率(原子%)や比率を特定することで、耐酸性、導
電性、屈折率(膜厚)、透過率及びエッチング選択性な
どの膜特性に優れた光半透過部を有し、光学特性(光透
過率及び位相シフト量など)を高精度に満たすととも
に、欠陥の少ない位相シフトマスクが得られている。
【0007】さて、上述したハーフトーン型位相シフト
マスクは、従来、図8に示すようにして製造されてい
る。まず図8(a)に示すように、透明基板11上に、
例えば窒化されたモリブデン及びシリコンからなる薄膜
12を形成してマスクの素材であるブランク13を得、
このブランク13の前記薄膜12上にレジスト膜14を
形成する。次に、パターン露光および現像により図8
(b)に示すようにレジストパターン14aを形成す
る。次いで、レジストパターン14aをマスクとして、
4弗化炭素と酸素の混合ガスによるドライエッチングに
よって、図8(c)に示すように窒化されたモリブデン
及びシリコンからなる薄膜のパターン(光半透過部)1
2aを形成する。その後、図8(d)に示すようにレジ
ストパターン14aを剥離した後、硫酸洗浄および純水
等によるリンスを行い、ハーフトーン型位相シフトマス
クを完成させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法では、ドライエッチングのエッチング速度が速くオー
バーエッチングによる基板11のダメージが抑えられ、
また、光半透過部の位相差の変化が極力抑えられるので
位相差を正確にコントロールできるものの、サイドエッ
チングの量が大きいので、薄膜パターン(光半透過部)
12aの線幅のコントロールが非常に難しく、高精度に
パターンニングすることは困難であるという問題があっ
た。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、金属およびシリコンを主たる構成要素と
する物質からなる薄膜のパターンを基板上に形成するフ
ォトマスクの製造方法において、少なくとも下記のA群
およびB群の各々の中から選ばれる1種以上のガスを主
たる構成要素とする混合ガスによるドライエッチングに
よって前記薄膜パターンを形成する。ここでA群とはC
4 ,SF6 ,CCl4 、B群とはH2,CHF3 ,C
2 6 ,C3 8 ,C4 8 ,CH2 2 ,N2 を指
す。
【0010】また、本発明は、金属およびシリコンを主
たる構成要素とする物質からなる薄膜のパターンを基板
上に形成するフォトマスクの製造方法において、O2
CF4 およびCHF3 を混合してなる混合ガスによるド
ライエッチングによって前記薄膜のパターンを形成す
る。
【0011】さらに、本発明は、金属およびシリコンを
主たる構成要素とする物質からなる薄膜のパターンを基
板上に形成するフォトマスクの製造方法において、C2
6、C3 8 、C4 8 、CH2 2 のいずれか1つ
とO2 およびCF4 とを混合してなる混合ガスによるド
ライエッチングによって前記薄膜のパターンを形成す
る。
【0012】尚、本発明でいう「フォトマスク」は、露
光光を実質的に遮断する遮光機能を有する遮光パターン
を基板上に形成した通常のフォトマスクと、露光光を実
質的に遮断する遮光機能と光の位相をシフトさせる位相
シフト機能を一体的又は別々に有する薄膜パターンを基
板上に形成した位相シフトマスクを含むものである。
【0013】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よるフォトマスクの製造方法の実施の形態を詳細に説明
するが、その前に本発明の概要について述べる。
【0014】請求項1によれば少なくともエッチングレ
ートの速いA群(CF4 ,SF6 ,CCl4 )及び、堆
積性の強いB群(H2 ,CHF3 ,C2 6 ,C
3 8 ,C4 8 ,CH2 2 ,N2 )の中から選ばれ
る1種以上のガスを混合してなる混合ガスによるドライ
エッチングによって薄膜のパターン(例えば、ハーフト
ーン型位相シフトマスクの光半透過部)を形成するので
パターニング中における光半透過部の位相差の変化がな
く、且つサイドエッチが抑えられるので、所望な位相差
を有し、かつ高精度にパターニングされた位相シフトマ
スクが得られる。堆積性の強いガスが、エッチングの
際、側壁にプラズマ重合膜を形成してサイドエッチを抑
える働きをするからと考える(以下、側壁保護効果と称
す)。具体的には、請求項2ないし4に示す構成にする
ことが望ましい。即ち、請求項2ないし4によれば、O
2 ,CF4 およびCHF3 を混合してなる混合ガスによ
るドライエッチングによって薄膜のパターン(例えば、
ハーフトーン型位相シフトマスクの光半透過部)を形成
する。その結果、パターニング中における光半透過部の
位相差の変化がなく、且つサイドエッチが抑えられるの
で、所望な位相差を有し、かつ高精度にパターニングさ
れた位相シフトマスクが得られる。すなわち、従来のO
2 ,CF4 を混合してなる混合ガスによるドライエッチ
ングとは異なり、その混合ガスにCHF3 を含有するこ
とにより、高精度にパターニングすることができる。そ
れは、CHF3 が光半透過部の側壁のエッチングの進行
を抑える働き、即ち、側壁保護効果があり、これにより
過度なサイドエッチを阻止することができるものと考え
られる。
【0015】尚、O2 ,CF4 ,CHF3 からなる混合
ガスに含まれるCHF3 の割合をα(%)(=CHF3
/(CF4 +CHF3 +O2 ))とするとき、αを0<
α≦15とすることが好ましい。前記混合ガス中のCH
3 の割合αが0%のとき、側壁保護効果が少なく、サ
イドエッチの量が大きいので、垂直なパターンが得られ
ないばかりか、光半透過部の側壁のエッチングが進行し
てしまうので、線幅のコントロールが非常に難しく、高
精度にパターニングすることは困難である。また、CH
3 の割合αが15%より大きいとき、側壁保護効果に
よってサイドエッチの量は少ないもののエッチング速度
が低下し、エッチングの選択比が大きくとれないので、
パターニングする際に基板表面が長時間フッ素に曝され
ることになり、フッ素の化学反応により基板に余分なエ
ッチングがされるばかりでなく、光半透過部の位相差が
変化してしまい、正確な位相差のコントロールができな
いので好ましくない。前記混合ガス中に含まれるCHF
3 の割合α(%)は、より好ましくは3≦α≦10であ
る。なお、CHF3 に代えて、請求項5に示すように、
2 6 ,C3 8 ,C4 8 ,CH2 2 のいずれか
1つとO2 およびCF4 の混合ガスによって上記と同様
の効果を得ることができる。又、CF4 とH2 の混合ガ
スによっても上記と同様の効果を得ることができる。
【0016】本発明では、請求項6に記載するように、
薄膜パターンは、実質的に露光に寄与する強度の光を透
過させる光透過部と、実質的に露光に寄与しない強度の
光を透過させ、光の位相をシフトさせる光半透過部とか
らなるいわゆるハーフトーン型位相シフトマスクとする
ことも可能である。このハーフトーン型位相シフトマス
クにおける光半透過部を、金属、シリコン、窒素を主た
る構成要素とする物質からなる薄膜で構成するが、光半
透過部を、金属、シリコン、酸素や、金属、シリコン、
酸素、窒素を主たる構成要素とする物質からなる薄膜で
構成してもよい。ここで、金属としては、モリブデン、
タンタル、タングステン、チタン、クロムなどが挙げら
れる。したがって、光半透過部を構成する物質として
は、具体的には、例えば、窒化されたモリブデン及びシ
リコン(MoSiN系材料と略す)、酸化されたモリブ
デン及びシリコン(MoSiO系材料と略す)、酸化窒
化されたモリブデン及びシリコン(MoSiON系材料
と略す)、窒化されたタンタル及びシリコン(TaSi
N系材料と略す)、酸化されたタンタル及びシリコン
(TaSiO系材料と略す)、酸化窒化されたタンタル
及びシリコン(TaSiON系材料と略す)、窒化され
たタングステン及びシリコン(WSiN系材料と略
す)、酸化されたタングステン及びシリコン(WSiO
系材料と略す)、酸化窒化されたタングステン及びシリ
コン(WSiON系材料と略す)、窒化されたチタン及
びシリコン(TiSiN系材料と略す)、酸化されたチ
タン及びシリコン(TiSiO系材料と略す)、酸化窒
化されたチタン及びシリコン(TiSiON系材料と略
す)、窒化されたクロム及びシリコン(CrSiN系材
料と略す)、酸化されたクロム及びシリコン(CrSi
O系材料と略す)、酸化窒化されたクロム及びシリコン
(CrSiON系材料と略す)などが挙げられる。尚、
これらの物質は、光半透過部としての機能を損なわない
範囲で、これらの化合物あるいはこれらの物質との混合
物として、炭素、水素、フッ素、ヘリウムなどを微量又
は適量含んでもよい。
【0017】また、本発明では、例えば、モリブデンシ
リサイドの窒化物、モリブデンシリサイドの酸化物、モ
リブデンシリサイドの酸化窒化物、タンタルシリサイド
の窒化物、タンタルシリサイドの酸化物、タンタルシリ
サイドの酸化窒化物、タングステンシリサイドの窒化
物、タングステンシリサイドの酸化物、タングステンシ
リサイドの酸化窒化物、チタンシリサイドの窒化物、チ
タンシリサイドの酸化物、チタンシリサイドの酸化窒化
物、或いは、これらの物質の一種以上と窒化ケイ素及び
金属窒化物との混合物、または、前記物質の一種以上と
窒化ケイ素又は金属窒化物との混合物などの物質も、光
半透過部を構成する物質として使用できる。
【0018】さらに、本発明では、例えば、窒化モリブ
デンシリサイド(MoSiN)、酸化モリブデンシリサ
イド(MoSiO)、酸化窒化モリブデンシリサイド
(MoSiON)、窒化タンタルシリサイド(TaSi
N)、酸化タンタルシリサイド(TaSiO)、酸化窒
化タンタルシリサイド(TaSiON)、窒化タングス
テンシリサイド(WSiN)、酸化タングステンシリサ
イド(WSiO)、酸化窒化タングステンシリサイド
(WSiON)、窒化チタンシリサイド(TiSi
N)、酸化チタンシリサイド(TiSiO)、酸化窒化
チタンシリサイド(TiSiON)等の従来一般的に表
記されている物質をも光半透過部を構成する物質として
使用できる。
【0019】しかし、光半透過部を構成する物質の結合
状態は複雑であり、一概には言えない。これは、例えば
モリブデン及びシリコンの窒化物では、SiN、MoS
iN、MoNなどが複雑に関係しており、単純な化学式
で表記するのは適当でないからである。また、成分の比
率についても深さ方向に成分比率が異なる等のため複雑
であり一概には言えない。
【0020】尚、好ましくは、酸素を含まない薄膜で光
半透過部を構成することが好ましい。酸素を含まない薄
膜で光半透過部を構成することで、酸素を含む場合に比
べ、耐酸性が向上し、放電が安定化するからである。し
かし、光半透過部を金属、シリコン及び窒素を主たる構
成要素とする薄膜で構成しただけでは良好なハーフトー
ン型位相シフトマスクが得られない。耐酸性、導電性、
屈折率(膜厚)、透過率及びエッチング選択性などの優
れた光半透過部を有し、光学特性(光透過率及び位相シ
フト量など)を高精度に満たすとともに、欠陥も少ない
ハーフトーン型位相シフトマスクを得るためには、請求
項7〜10に記載したようにすることが望ましい。以下
にその理由について説明する。
【0021】光半透過部は、露光光を実質的に遮断する
遮光機能と、光の位相をシフトさせる位相シフト機能と
の二つの機能を兼ね備える。これらの機能の値は、マス
ク使用時の露光光源及びその波長に応じて異なるため、
使用する露光光源及びその波長に対応して、その値を設
計、選択する必要がある。露光光源及びその波長として
は、例えば、水銀ランプのi線(波長λ=365n
m)、水銀ランプのg線(波長λ=436nm)、Kr
Fエキシマレーザー(波長λ=248nm)、ArFエ
キシマレーザー(波長λ=193nm)などが挙げられ
る。
【0022】光半透過部の位相シフト量は、光半透過部
を構成する膜の組成(窒素含有量(原子%)、シリコン
含有量(原子%)、金属含有量(原子%))に応じて定
まる屈折率(減衰係数を含む)、及び膜厚を調整するこ
とで制御する。位相シフト量φ、露光光の波長をλ、光
半透過部の屈折率をnとすると、光半透過部の膜厚dは
次の(1)式で決定できる。 d=(φ/360)×[λ/(n−1)] …(1) ここで、(1)式における位相シフト量φは180°で
あることが解像度向上の観点からも最も望ましいが、実
用的には160°〜200°程度であってもよい。
【0023】光半透過部の露光光に対する光透過率(遮
光性能)は、半導体素子等のパターン形成の際に用いる
レジストの感度にもよるが、一般的には2〜20%程度
が好ましい。この範囲内においては、光透過率は、透過
率が高い方が位相効果が高いので、高い方が好ましい。
ただし、ライン&スペースの場合は透過率が低い方が好
ましく、また、ホール系のパターンの場合は透過率が高
い方が好ましい。また、光半透過部の光透過率は、光半
透過部を構成する膜中の窒素含有量(原子%)、シリコ
ン含有量(原子%)、金属含有量(原子%)を主として
調整することで制御できる。
【0024】本発明に係るハーフトーン型シフトマスク
は、光半透過部を構成する窒素、金属及びシリコンを主
たる構成要素とする物質からなる薄膜中の各構成要素の
含有量(原子%)や比率を特定する。これは、単層の膜
で、光透過率及び位相シフト量φの双方について最適な
値を同時に満足されることが光半透過部に要求される絶
対的条件であるが、これだけでは十分とはいえず、製造
プロセス等を考慮に入れて光半透過部を構成する薄膜の
組成を決定する必要があるからである。
【0025】具体的には、例えば、マスク製造工程にお
ける洗浄及びマスク使用時の洗浄等の前処理又は洗浄液
として使用される硫酸等の酸に強く、酸洗浄により設定
した透過率及び位相差にずれが生じないような膜組成と
する必要がある。また、成膜時の安定性や、マスク加工
時のチャージアップ防止のために、導電性に優れた膜組
成とする必要がある。詳しくは、位相シフトブランクの
成膜時においては、ターゲット表面上(特に非エロージ
ョン領域)に化合物(酸化物)が堆積し放電が不安定と
なることから、透過率及び膜厚の制御性が悪化し、ブラ
ンクに欠陥等が生じ易い。また、マスクブランクの導電
性が悪いと、マスク加工時のチャージアップにより、描
画不能又は描画精度が低下したり、マスクに欠陥等が生
じ易い。
【0026】さらに、屈折率が比較的高く、位相を反転
させるための膜厚を薄くできるような膜組成とする必要
がある。これは、膜厚を薄くすることで、生産性が向上
することはもちろん、マスクパターンの段差が小さくな
ることから機械的な摩擦等による洗浄(スクラブ洗浄
等)時のパターン破壊現象を防止できるからである。ま
た、石英基板等とのエッチング選択性がよくなるような
膜組成とする必要がある。これは、石英基板等のエッチ
ング量を最小限にとどめ、位相シフト量φの変動を回避
するためである。
【0027】このような、耐酸性、導電性、屈折率(膜
厚)、透過率及びエッチング選択性などの優れた光半透
過部を有し、光学特性(光透過率及び位相シフト量な
ど)を高精度に満たすとともに、欠陥も少ないハーフト
ーン型位相シフトマスクを得るために、請求項7に記載
するように、光半透過部のシリコンの含有量を30〜6
0原子%にすることが望ましい。シリコンの含有量は、
主として透過率に影響を与える。シリコンの含有量が3
0原子%未満であると高透過率が得られにくくなり、6
0原子%を超えると、石英基板等とのエッチング選択性
が低下する。この観点からシリコンの含有量を40〜5
0原子%とすることがより好ましい。
【0028】また、請求項8に記載するように、光半透
過部の金属及びシリコンの原子%の比率は、金属:シリ
コン=1:1.5〜6.0であることが望ましい。金属
及びシリコンの比率は、主として耐酸性、耐光性に影響
を与える。金属及びシリコンの比率が、1.5未満であ
ると耐酸性が悪くなり、6.0を超えると抵抗が高くな
る。抵抗は、成膜時のターゲット放電安定性や、マスク
加工時のチャージアップ防止性能に影響を与え、そのシ
ート抵抗値が1kΩ/□〜1.5MΩ/□程度であるこ
とが好ましい。特に、成膜時の放電安定性を得るために
は、1MΩ/□以下であることが好ましく、マスク加工
時のチャージアップを防止するためには、0.5MΩ/
□以下であることが好ましい。以上の観点から、金属及
びシリコンの比率は、金属:シリコン=1:2.0〜
5.0とすることがより好ましい。
【0029】また、請求項9に記載するように、光半透
過部の窒素の含有量は30〜60原子%であることが好
ましい。窒素の含有量は、シリコンと同様に主として透
過率及びエッチング特性に影響を与える。窒素の含有量
が30原子%未満であると、高透過率が得られにくくな
り、60原子%を超えるとエッチング速度が極端に速く
なるのでCD線幅コントロールが難しくなるので好まし
くない。
【0030】尚、本発明に使用する基板は、使用する露
光波長に対して透明な基板であれば特に制限されない。
透明基板としては、例えば、石英基板、蛍石、その他各
種ガラス基板(例えば、ソーダライムガラス、アルミノ
シリケートガラス、アルミノポロシリケートガラス等)
などを用いることができる。但し、その場合、その材料
の屈折率やエッチング速度等に応じたプロセスが必要で
ある。
【0031】以下、本発明の実施の形態について詳細に
説明する。第1の実施の形態 ブランクの製造 モリブデン(Mo)とシリコン(Si:ケイ素)との混
合ターゲット(Mo:Si=30:70mol%)を用
い、アルゴン(Ar)と窒素(N2 )との混合ガス雰囲
気(Ar:10%、N2 :90%、圧力:1.5×10
-3torr)で、反応性DCスパッタリングにより、大
きさ6インチ角、厚さ0.25インチの石英基板上に、
窒化されたモリブデン及びシリコン(MoSiN)の薄
膜を有する位相シフトマスクブランクを得た。このと
き、MoSiNの窒素の含有量は47原子%、膜厚は9
25オングストロームであり、屈折率は2.34であっ
た。また、得られた位相シフトマスクブランクの光透過
率(波長248nmにおける)は5%であり、位相シフ
ト量(位相角)φは181°であった。尚、光透過率及
び位相角はレーザテック(株)社製:MPM−248を
用いて測定した。
【0032】マスク加工 上記位相シフトマスクブランクの窒化されたモリブデン
及びシリコン(MoSiN)からなる薄膜上に、レジス
ト膜を形成し、パターン露光、現像によりレジストパタ
ーンを形成した。次いで、平板電極を用いた反応性イオ
ンエッチング装置を用いて、CF4 +CHF3 +O
2 (CF4 /CHF3 /O2 =90/5/5sccm)
からなる混合ガスによるドライエッチングにより、窒化
されたモリブデン及びシリコンからなる薄膜の露出部分
を除去し、窒化されたモリブデン及びシリコンからなる
薄膜(MoSiN)のコンタクトホールパターンを得
た。次に、レジスト剥離後、100℃の98%硫酸(H
2 SO4 )に15分間浸漬して硫酸洗浄し、純水等でリ
ンスして、KrFエキシマレーザ用の位相シフトマスク
を得た。尚、この時のRFパワーは100W、圧力は
0.15torrであった。
【0033】この得られた窒化されたモリブデン及びシ
リコンからなる薄膜(MoSiN)、石英基板のエッチ
ング速度(nm/min)を測定し、エッチング選択比
を計算したところ、それぞれのエッチング速度が58.
0(nm/min)、8.0(nm/min)、エッチ
ング選択比が7.3であり、オーバーエッチ0%でのサ
イドエッチ量は0.008μmと低い値であった。
【0034】この得られた位相シフトマスクのSEM写
真を図2および図3に示す。本発明では、ドライエッチ
ングの雰囲気ガスとしてCF4 +CHF3 +O2 を使用
することにより、エッチング速度が速く、且つサイドエ
ッチが小さい条件でパターニングできるので、図2およ
び図3に示すように、石英基板、窒化されたモリブデン
及びシリコンからなる薄膜(MoSiN)にダメージは
なく、パターン断面もほぼ垂直に立っており、良好なコ
ンタクトホールパターンの位相シフトマスクが得られ
た。
【0035】第2の実施の形態及び比較例1〜2 第1の実施の形態で得られた位相シフトマスクブランク
を用い、RFパワー及び圧力は同じにして、ドライエッ
チングの雰囲気ガス(CF4 +CHF3 +O2)中のC
HF3 の流量比(CHF3 /(CF4 +CHF3
2 ))(%)をそれぞれ10%(第2の実施の形
態)、0%(比較例1)、20%(比較例2)と変化さ
せ、窒化されたモリブデン及びシリコンからなる薄膜
(MoSiN)をパターニングした。次に、第1の実施
の形態と同様に、レジスト剥離後、100℃の98%硫
酸(H2 SO4 )に15分間浸漬して硫酸洗浄し、純水
等でリンスして、KrFエキシマレーザー用の位相シフ
トマスクを得た。この得られた窒化されたモリブデン及
びシリコンからなる薄膜(MoSiN)、石英基板QZ
のエッチング速度(nm/min)を測定し、エッチン
グ選択比を計算した。また、オーバーエッチ0%でのサ
イドエッチ量も測定した。その結果を図4及び図5に示
す。さらに、第1および第2の実施の形態ならびに比較
例1で得られた位相シフトマスクのオーバーエッチを0
%、20%、50%と変化させたときのサイドエッチ量
を測定した結果を図1に示す。
【0036】上記の結果から明らかなように、混合ガス
中に含まれる3弗化メタン(CHF3 )の量が0%のと
き、図5の通りエッチング速度が大きいのでエッチング
選択比は大きく、基板にダメージなくパターニングする
ことは可能であるが、図1のように、サイドエッチの量
が大きいので、垂直のパターンが得られないばかりか、
光半透過部の側壁のエッチングが進行してしまうので、
線幅のコントロールが非常に難しく、高精度にパターニ
ングすることは困難である。また、3弗化メタンの量α
が15%より大きいとき、図1から分るようにサイドエ
ッチの量が小さく、線幅のコントロールを高精度に調整
できるものの、図5の通りエッチング速度が低下し、エ
ッチングの選択比が大きくとれないので、パターニング
する際に基板表面が長時間フッ素に曝されることにな
り、フッ素の化学反応による余分なエッチングがされる
ばかりでなく、光半透過部の位相差が変化してしまい、
正確な位相差のコントロールができないので好ましくな
い。3弗化メタンの量αを0<α≦15(%)に設定す
れば、サイドエッチングとエッチング速度の両方を満足
できる。
【0037】第3の実施の形態 第3の実施の形態は、3弗化メタンを含む混合ガスによ
るドライエッチングを補正用として用いた場合である。
まず図6(a)に示すように、主表面を鏡面研磨した石
英ガラスからなる透明基板21上に、光半透過膜とし
て、窒化されたモリブテンおよびシリコンのMoSiN
膜22をスパッタリング法により膜厚950nm成膜す
る。次に、その上に、MoSiN膜22のパターン形成
用としてポジ型電子線レジスト(ZEP810:日本ゼ
オン社製)23をスピンコート法により500nm塗布
して乾燥させることで形成する。次に、ポジ型電子線レ
ジスト23に選択的に電子線描画を行い、現像して図6
(b)に示すようにMoSiN膜22のパターン形成用
レジストパターン23aを形成する。
【0038】次に、平行平板電極型のドライエッチング
装置にてレジストパターン23aをマスクにしてMoS
iN膜22を以下の条件(エッチング条件1)でエッチ
ングし、図6(c)に示すようにMoSiN膜パターン
22aを形成する。 エッチング条件1 ガス :CF4 /O2 =95/5sccm RFパワー:100W 圧力 :0.15Torr 時間 :60sec
【0039】次に、レジストパターン23aはそのまま
で透過型CD測定機にて仮にCD(線幅)を測定する。
この場合、あらかじめレジスト付きの状態と、レジスト
を剥離した状態でのCD変換差を調べておくことで、レ
ジストを剥離する前に剥離後のCDを推測できる。この
とき、設計値2.00μmに対してレジスト剥離後のC
Dがちょうど2.00μmになることが推測された。ま
た、主パターン外の一部分のレジストを剥離して位相差
を測定したところ176.0°であった。
【0040】ここで、高精度なマスクに仕上げるために
は、CDはそのままで、位相差のみ設計値に近づけるこ
とが必要である。そこで、以下の通り圧力一定で、CH
3ガスを添加した条件(エッチング条件2)にて追加
でエッチングを行う。 エッチング条件2 ガス :CF4 /CHF3 /O2 =85/10/5
sccm RFパワー:100W 圧力 :0.15Torr 時間 :50sec ここで、図1から上記の条件においてサイドエッチング
速度は0.0004μm/secであることが、また石
英ガラスのエッチング速度は1.1Å/secであるこ
とが分っているため、上記条件でエッチングを追加する
ことで、レジスト剥離後のCD値は0.02μm進んで
2.02μm、位相差は4.0°進んで(ここで波長2
48nmでの石英ガラスの屈折率を1.508とする
と、1°あたり13.5Åとなる)180.0°とな
り、CDはサイドエッチが殆どないため殆ど一定のまま
で、位相差を設計値に近づけることができた。
【0041】以上、複数の実施の形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明は必ずしも上記実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、DCスパッタリングの代わ
りに、RFスパッタリングによって光半透過部用の薄膜
を形成してもよい。尚、DCスパッタリングの方が効果
は大である。また、反応性スパッタの代わりに、金属、
シリコン及び窒素を含むターゲットを用いたスパッタリ
ングによって光半透過部用の薄膜を形成してもよい。
尚、反応性スパッタリングの方が比較的放電が安定であ
るためパーティクルが少ないのでよい。
【0042】また、本発明の概要のところでも説明した
ように、光半透過部の薄膜は、金属、シリコン、窒素の
ほか、金属、シリコン、酸素や、金属、シリコン、酸
素、窒素を主たる構成要素とする物質から構成すること
ができる。さらに、エッチングガスとしてO2 、CF4
にCHF3 を添加したが、これに限らず、CHF3 に代
わってC2 6 、C3 8 、C4 8 、CH2 2 のい
ずれか1つを添加してもよい。さらに、以上は本発明を
ハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法に適用した
場合であるが、本発明はMoSiの薄膜パターンを基板
上に遮光部として形成する通常のフォトマスクの製造方
法に適用して同様の効果を得ることができる。
【0043】
【発明の効果】このように本発明のフォトマスクの製造
方法によれば、O2 およびCF4 にCHF3 、あるいは
2 6 、C3 8 、C4 8 、CH2 2 のいずれか
1つを添加した混合ガスによるドライエッチングによ
り、光半透過部あるいは遮光部としての薄膜パターンを
形成するようにしたので、速いエッチング速度を維持で
き、かつサイドエッチングが少ない高精度のパターニン
グが可能となり、信頼性の高い良好なフォトマスクを製
造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態および比較例におけるサイ
ドエッチングを示す特性図。
【図2】本発明の第1の実施の形態で得られた位相シフ
トマスクの状態を示す図。
【図3】本発明の第1の実施の形態で得られた位相シフ
トマスクの状態を示す図。
【図4】本発明の実施の形態および比較例での諸特性を
示す図。
【図5】本発明の実施の形態および比較例におけるMo
SiNとQZのエッチング速度を示す特性図。
【図6】本発明の第3の実施の形態を工程順に示す断面
図。
【図7】ハーフトーン型位相シフトマスクの構造および
特性を示す図。
【図8】ハーフトーン型位相シフトマスクの従来の製造
方法を示す断面図。
【符号の説明】
21 透明基板 22 MoSiN膜 22a MoSiN膜パターン 23a レジスト膜パターン

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属およびシリコンを主たる構成要素と
    する物質からなる薄膜のパターンを基板上に形成するフ
    ォトマスクの製造方法において、 少なくとも下記のA群およびB群の各々の中から選ばれ
    る1種以上のガスを主たる構成要素とする混合ガスによ
    るドライエッチングによって前記薄膜パターンを形成す
    ることを特徴とするフォトマスクの製造方法。 A群…CF4 ,SF6 ,CCl4 B群…H2 ,CHF3 ,C2 6 ,C3 8 ,C
    4 8 ,CH2 2
  2. 【請求項2】 金属およびシリコンを主たる構成要素と
    する物質からなる薄膜のパターンを基板上に形成するフ
    ォトマスクの製造方法において、 O2 ,CF4 及びCHF3 を混合してなる混合ガスによ
    るドライエッチングによって前記薄膜パターンを形成す
    ることを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のフォトマスクの製造方法
    において、前記混合ガスに含まれるCHF3 の割合αが
    0<α≦15(%)であることを特徴とするフォトマス
    クの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のフォトマスクの製造方法
    において、前記混合ガスに含まれるCHF3 の割合αが
    3≦α≦10(%)であることを特徴とするフォトマス
    クの製造方法。
  5. 【請求項5】 金属およびシリコンを主たる構成要素と
    する物質からなる薄膜のパターンを基板上に形成するフ
    ォトマスクの製造方法において、 C2 6 、C3 8 、C4 8 、CH2 2 のいずれか
    1つとO2 及びCF4とを混合してなる混合ガスによる
    ドライエッチングによって前記薄膜パターンを形成する
    ことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載のフ
    ォトマスクの製造方法において、前記薄膜パターンは実
    質的に露光に寄与する強度の光を透過させる光透過部
    と、実質的に露光に寄与しない強度の光を透過させ、光
    の位相をシフトさせる光半透過部とからなることを特徴
    とするフォトマスクの製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載のフ
    ォトマスクの製造方法において、前記薄膜のシリコンの
    含有量は30〜60原子%であることを特徴とするフォ
    トマスクの製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1ないし7のいずれかに記載のフ
    ォトマスクの製造方法において、前記薄膜の金属および
    シリコンの原子%の比率は、金属:シリコン=1:1.
    5〜6.0であることを特徴とするフォトマスクの製造
    方法。
  9. 【請求項9】 請求項1ないし8のいずれかに記載のフ
    ォトマスクの製造方法において、前記薄膜は金属および
    シリコンに加えて窒素を含み、窒素の含有量は30〜6
    0原子%であることを特徴とするフォトマスクの製造方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項1ないし9のいずれかに記載の
    フォトマスクの製造方法において、前記薄膜の金属はモ
    リブデンであることを特徴とするフォトマスクの製造方
    法。
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