JPS61232457A - 改良されたフオトマスクブランク及びフオトマスク - Google Patents

改良されたフオトマスクブランク及びフオトマスク

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JPS61232457A
JPS61232457A JP60073496A JP7349685A JPS61232457A JP S61232457 A JPS61232457 A JP S61232457A JP 60073496 A JP60073496 A JP 60073496A JP 7349685 A JP7349685 A JP 7349685A JP S61232457 A JPS61232457 A JP S61232457A
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JP
Japan
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chromium
photomask
layer
nitrogen
glass
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JP60073496A
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English (en)
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Norihiko Shinkai
新開 紀彦
Takeshi Harano
原納 猛
Sumiyoshi Kanazawa
金沢 純悦
Kiyoshi Matsumoto
潔 松本
Takashi Hatano
秦野 高志
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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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
    • G03F1/50Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • 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
    • G03F1/38Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G03F1/46Antireflective coatings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はICやLSIなどの半導体素子製造に用いられ
るフォトマスクブランクおよびフォトマスクに関するも
のである。
[従来の技術] ICやLSIなどの半導体の製造では回路画像を精度良
くシリコン・ウェハー上に形成するために、紫外線リソ
グラフィー法により高解像力のハードマスクプレートと
してクロム遮光膜を形成したフォトマスクを用いて素子
の製造を行っている。一般にかかるフォトマスクとして
は、透明基板上に単層のクロム遮光膜を形成した単層タ
イプのものが用いられている。
又、単層タイプのクロム系フォトマスクは表面反射率が
高く1反射率を低下させるために。
さらに酸化クロムの膜を積層して反射防止を行うことが
知られている。しかし、かかる低反射タイプのフォトマ
スクブランクの酸化クロムの反射防止層は、クロム遮光
層よりエツチング速度が数倍も遅く、パターンの断面形
状においてひさし状の突起(オーバーハング)が生じ微
細パターンの精度を悪くするという欠点があった0例え
ば、かかる2層構造の片面低反射タイプのフォトマスク
ブランクの場合、第5図に示すように、最上部の酸化ク
ロム反射防止fi30より、その下層のクロム遮光層2
0の方がエツチング速度が早いため、クロム遮光層20
のアンダーカット量が大きくなり1両層間の断面形状に
段差を生じ、画像周囲に酸化クロム遮光層からなるオー
バーハング(ひさし)を生じることになる。
このパターン周囲にオーバーハング70を生じることが
大きな問題である理由は、このオーバーハングが厚さ数
百式の膜としてバターエンッジにつき出ているため非常
にもろく、かけ易いことにある。実際には、マスク製造
時あるいは使用時の各種洗炸プロセズ 転写時のレジス
ト面との密着剥離時にかけを生じ、画像周囲に不連続な
びりつきや虫くい状のエツジを生じさせることにもなる
上記の現象は本来の高精度転写の用途に反するものであ
り、とくに、fiLSI等高度な半導体デバイスの製造
に用いることは困難である。
一方、マスクパターン周囲にオーバーハングを生じるこ
とは、微視的には画像エツジの光学的濃度勾配がゆるや
かになることも意味し、転写時の寸法値が露光条件の影
響を受は易く、精度が低下する原因ともなる。
この欠点を解消するため、酸化クロム反射防止層をクロ
ム窒素酸化物にする方法(特開昭57−104141号
公報参照)が提案されているが、その膜の成分比はオー
バーハング量の点でまだ十分でなく、更に改良が望まれ
ていた。
[発明の解決しようとする問題点] 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消するものである。すなわち、エツチングによるオーバ
ーハングの発生を極力おさえるため1反射防止膜中の窒
素の含有量を更に増やし、しかも低反射性をもたせるも
のである0反射防止層としてのクロム窒素酸化物は窒素
成分および酸素成分の比率によってそのエツチング速度
は大きく変わる0本発明では反射防止膜のエツチング速
度を速くする成分領域を発見した。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、透明基板上にクロム遮光層と反射防止層を設けたフ
ォトマスクブランクスにおいて、反射防止層に窒素を原
子比25%以上含ませたフォトマスクブランクスおよび
透明基板上にクロム遮光層とその上に窒素を原子比で2
5%以上含む酸化クロムからなる反射防止層が設けられ
た上記フォトマスクブランクの上記クロム遮光層と反射
防止層をパターニングしたフォトマスクを提供するもの
である。
本発明をさらに詳細に説明する。
第1図〜第2図は本発明のフォトマスクブランクスの断
面構造を示す概略図であり、第1図は表面低反射タイプ
、および第2図は両面低反射タイプのそれを示す、、$
3図〜第4図は本発明のフォトマスクの断面構造を示す
概略図であり、第3図は表面低反射タイプ、そして第4
図は両面低反射タイプの断面構造を示したものである0
図において、1は透明基板、2は遮光層、3は反射防止
層、4は遮光層と反射防止層の除去された部分、5はフ
ォトマスクブランク、6はフォトマスクを示す0本発明
において透明基板1は表面が平滑、平担なボロシリケー
トガラス、アルミノシリケートガラスなどの低膨張性ガ
ラス、ソーダ1石灰ガラス、石英ガラス、あるいはサフ
ァイヤなどが使用される。
本発明における反射防止M3はクロムの窒素酸化物膜が
使用される。この膜中に含まれる窒素の量は原子比で2
5%以上、好ましくは25%〜40%、特にオーバーハ
ングを極力少なくし、反射率を低くおさえるためには2
5%〜35%とすることが望ましい、なお1反射防止層
中のクロムの量は原子比で40%〜55%の範囲が、又
酸素の量は、原子比で25%〜40%の範囲が適当であ
る。また、モの層の厚さは通常200〜500人の範囲
にあるのが適当である。遮光層2は純クロム、あるいは
クロム酸化物、クロム窒化物、クロム炭化物、クロム硼
化物を適当量含ませることができ、必要に応じて耐酸性
の改善あるいはエツチング速度を調節することができる
0例えば、反射防止層に炭素、硼素、などを含ませる場
合には、それらの割合は、原子比で30%以下とするの
が適当である。
上記した反射防止層中の窒素の量が25%より低いとエ
ツチング速度が速くならず、オーバーハングが生じて好
ましくなく、又40%より高いと反射防止性能の低下を
きたし好ましくない。
すなわち、低反射性を得るためにはクロム窒素酸化物膜
中の酸素の含有量が重要な役割りを果し、酸素を20%
よりも少なくすると低反射性が失われるので窒素の含有
量を40%よりも増やすのは好ましくない。
なお、クロム遮光層の両側に反射防止層を形成した3層
構造の両面低反射タイプのフォトマスクブランク、又は
フォトマスクにおいても、下層側の反射防止層を本発明
の様に窒素を原子比で25%〜40%含む酸化物からな
る様にすれば、クロム遮光膜とのエツチング速度を同程
度に調整できることは勿論である。
本発明に於て、窒素が含まれた酸化クロムからなる反射
防止層を形成する方法としては、金属クロムとクロム窒
化物とクロム酸化物の粉末を適当量混合して焼結したタ
ーゲットを用い、アルゴンガスを導入してスパッタリン
グする方法、あるいは、窒素ガスと酸素ガスをアルゴン
ガスに適量混合したガスと金属クロムターゲットを用い
て反応性スパッタリング法で膜を形成する方法又は窒素
源として酸化窒素ガスを含む雰囲気中でスパッタする方
法などが代表的な例として挙げられる。
また、金属クロムとクロム窒化物、又は金属クロムとク
ロム酸化物の粉末Ei合した焼結ターゲットと、酸素及
びアルゴンを含むガス。
又は窒素とアルゴンを含むガスとを用いて反応性スパッ
タリングすることにより膜を形成することもできる。
なお1反射防止層中の酸素、窒素およびクロムの組成割
合は、ターゲットの組成比、あるいはスパッタガスの混
合比あるいは混合ガス導入量等を変えることによって可
能である。
本発明において、透明基板1面上に形成される遮光層2
としては、遮光性、化学的耐久性、物理的耐久性が高く
、かつ所望のエツチング溶液又はエツチングガスにより
所望のパターニングが容易なりロム金属、クロム合金、
クロム化合物、又はこれらの2つ以上を含有するクロム
系の薄膜が最適である0例えば、クロム金属、クロム窒
化物、クロム酸化物、クロム炭化物。
クロム硼化物、及びこれらの2つ以上を含有するクロム
系薄膜が最適である。かかる遮光層2の厚さとしては遮
光特性、エツチング特性等の関係から200〜1500
人程度が好ましい、かかる遮光層もスパッタリング法、
反応性スパッタリング法により形成することができる。
[作用] 本発明において反射防止層中の窒素成分は。
その量によってクロム窒素酸化物膜のエツチング速度特
性を調節でき、遮光膜に対して適度なエツチング速度を
選ぶことができる。したがって遮光膜に対して少なくと
も同じか、またはそれ以上のエツチング速度を持つよう
なりロム窒素酸化物膜とすれば、エツチングに於て第5
図に示すようなひさし状のオーバーハングは生じない。
[実施例] 実施例1 十分に表面を平滑に研磨した低膨張性アルミノシリケー
トガラス基板上にアルゴンガスと金属クロムターゲット
を用い、スパッタ法によりまず金属クロム層を500人
に成膜し、ついで表1に示す条件で反応性スパッタを行
いクロム窒素酸化り物膜を250〜300人の厚さでt
i層し、表面低反射クロムマスクブランクスを作成した
遮光膜としての金属クロム成膜時のアルゴンガス圧は3
.OX 101Torr 、また反射防止膜としてのク
ロム窒素酸化物膜作成時のガス圧は3〜5 X 1O−
3Torrであった。これらのマスクブランクスを周知
のフォトリソグラフィー法によりパターニングし、線幅
zJL■の画像を形成した。フォトリソグラフィープロ
セスで用いたフォトレジストは東京応化製0FPR80
0でレジスト膜厚は0.5井膳とした。
表も 上層H(反射防止膜)の 膜成分とオーバーハング量 エツチング液は。
硝酸第二セリウムアンモニウム (Nils)2ce(NO3)s    IE15g過
塩素酸(70り  ICl0i       43cc
イオン交検水          1000ccからな
る液で、液温は23℃としエツチング時間を40秒とし
た。
このようにして作成したフォトマスクを切断し2終脂幅
のクロム膜断面を高解像度走査電子顕微鏡(FESEX
)を用いて観察し、第5図に示すようなオーバーハング
量を測定したところ、表1に示すような結果が得られた
。なお、クロム膜の膜成分はESCAを用いて分析した
ものであり、膜中の窒素成分の増加と共にオーバーハン
グ量は減少し、0.051Lm以下のオーバーハング量
を得るには、膜中の窒素成分が原子比で25%以上必要
であることがわかる。なお、窒素成分が35%より大と
なるとオーバーハング量は実質的にゼロであるが反射防
止性が低下する。
[発明の効果] 以上のように1本発明によれば、反射防止層に窒素成分
を原子比で25%以上、特に25%〜40%含ませるこ
とによって、オーバーハング量を著しく小さくすること
が可能である。したがってこのような膜組成を用いれば
高精度のパターンを形成することが可能であり、超LS
I用のフォトマスクなど高品位なフォトマスクの提供を
可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は表面低反射タイプのフォトマスクブランクを、
i2図は両面低反射タイプのフォトマスクブランクスを
、そして第3図および第4図はそれぞれのフォトマスク
の断面構造を示す概略図である。!fss図はオーバー
ハングを示す概略図である。 1.10:透明基板、  2.20:遮光層、3.30
:反射防止層、 4:除去部分、5:フォトマスクブラ
ンク、  6:フォトマスク、70ニオ−バーハング。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明基板上にクロム遮光層と反射防止層を設けた
    フォトマスクブランクにおいて、上記反射防止層が窒素
    を原子比で25%以上含む酸化クロムからなることを特
    徴とするフォトマスクブランク。
  2. (2)反射防止層が窒素を原子比で25%〜40%含む
    酸化クロムからなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のフォトマスクブランク。
  3. (3)透明基板上にクロム遮光層とその上に窒素を原子
    比で25%以上含む酸化クロムからなる反射防止層が設
    けられたフォトマスクブランクの上記クロム遮層と反射
    防止層をパターニングしたことを特徴とするフォトマス
    ク。
  4. (4)反射防止層が窒素を原子比で25%〜40%含む
    酸化クロムからなることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載のフォトマスク。
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