JPS6319854B2 - - Google Patents

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JPS6319854B2
JPS6319854B2 JP1065084A JP1065084A JPS6319854B2 JP S6319854 B2 JPS6319854 B2 JP S6319854B2 JP 1065084 A JP1065084 A JP 1065084A JP 1065084 A JP1065084 A JP 1065084A JP S6319854 B2 JPS6319854 B2 JP S6319854B2
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JP
Japan
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photomask
pattern
gas
film
chromium
Prior art date
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Application number
JP1065084A
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English (en)
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JPS60154254A (ja
Inventor
Kenichi Kagaya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G03F1/54Absorbers, e.g. of opaque materials
    • G03F1/58Absorbers, e.g. of opaque materials having two or more different absorber layers, e.g. stacked multilayer absorbers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体集積回路及び高密度集積回路
等の製造工程において使用されるフオトマスクブ
ランクとフオトマスク、特に石英ガラス基板を使
用したフオトマスクブランクとフオトマスクの改
良に関する。
このフオトマスクブランクとフオトマスクの関
係は、例えば第1図に示すように、先ずフオトマ
スクブランクが石英ガラス基板1上にクロム膜2
(膜厚:600〜2000Å)を被着して基本的に構成さ
れ、このフオトマスクブランク3を素材にして、
第2図に示す工程を経て、クロム膜を選択的にパ
ターン化してなるフオトマスク9が得られる。す
なわち、第2図aにおいて、ブランク3のクロム
膜2上にレジスト4(本例;米国Shipley製:ポ
ジ型レジストMP−1350、膜厚:5000Å)を塗布
した後、所望のパターン線幅を得るべく露光マス
ク5を通して、レジスト4の上方から遠紫外光な
いし紫外光6(波長;200〜400nm)により露光
する。次に同図bにおいて、現像液(本例;MP
−1350専用デベロツパ)により所定時間(本例;
70秒)現像処理して、レジスト露光部分を除去
し、未露光部分に残存レジストパターン7をクロ
ム膜2上に形成する。次に同図cにおいて、クロ
ム膜2に対応したエツチング液(本例;硝酸セリ
ウムアンモン165gと過塩素酸(70%)42mlに純
水を加えて1の水容液、19〜20℃)にて、エツ
チング時間60秒でエツチングしてクロムパターン
8を形成する。そして同図dにおいて、レジスト
パターン7を剥離液(本例;熱濃硫酸と過酸化水
素水の混合液)にて剥離して、クロムパターン8
付きのフオトマスク9を得る。
このフオトマスク9は、シリコン等のウエハ表
面に塗布したレジストにそのクロムパターン8を
転写する際に使用され、そのパターン8の線幅W
に微細化が目覚ましく、最近では3μm→1μm程
度まで要求されている。この要求に応えるため、
ソーダライムガラスやアルミノボロシリケート
ガラス等の多成分系ガラスと対比して熱膨脹係数
が小さい、遠紫外光を非常に良く透過する、等
の特徴を有する石英ガラスが透明基板として使用
されている。
そして、この石英ガラス基板1を使用したフオ
トマスク9は、ハードマスクとして通常数十回又
はそれ以上使用され、その使用前後に超音波洗浄
(超純水)又はスクラブ洗浄といつたマスク洗浄
をしなければならない。
しかしながら、上記洗浄工程において特に超音
波洗浄を経たフオトマスク9は、第3図に示すよ
うにクロムパターン8の周縁部分10やその周縁
部分下の石英ガラス部分11が1平方インチ当り
数個〜数十個も欠落するという欠点があつた。こ
のクロムパターン8の欠落は当然にして、半導体
集積回路等のパターンにそのまま転写されて欠損
を発生させることから、フオトマスクとして致命
的欠陥となる。
本発明の目的は、洗浄工程後におけるパターン
欠落を防止したフオトマスク、その素材となるフ
オトマスクブランクを提供することであり、その
目的を達成させるため、本発明は、透明基板上に
2層以上の遮光性膜を被着し、第1層がArとN2
の混合ガス中のN2ガス含有率C(=N2/(Ar+
N2)%)を10より大きく50%以下、膜厚T(Å)
を50Åより大きく500Å以下にして、かつ前記N2
ガス含有率Cが前記膜厚Tとの関係式C≧
〔1000/(T−50)〕+10を満足した窒化クロム膜
(CrxNy)であるフオトマスクブランク、更にこ
のブランクを素材にして前記遮光性膜を選択的に
パターン化したフオトマスクである。
本発明は前述したように第1層の窒化クロム膜
(窒化クロムパターン)に特徴があり、第2層以
降の膜については、クロム(Cr)、タングステン
(W)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ニオ
ブ(Nb)及びモリブデン(Mo)等や、これら酸
化物、酸化窒化物、炭化物、炭化窒化物からなる
遮光性膜であればよい。酸化物(例;CrxOy)や
酸化窒化物(例;CrxOyNz)は表面反射防止膜と
して作用し、炭化物(例;CrxCy)や炭化窒化物
(例;CrxCyNz)はエツチング時間及びパターン
線幅の各制御等として作用する。また本発明は、
透明基板としてソーダライムガラス、アルミノボ
ロシリケートガラス等の各種硝種の多成分系ガラ
ス基板でもよいが、特に石英ガラス基板を使用し
た場合、本発明の効果を顕著に奏する。
第4図及び第5図はそれぞれ本発明による実施
例のフオトマスクブランク14及びフオトマスク
17を示す。表面を精密研磨した石英ガラス基板
1上に、第1層として、真空度2×10-3(Torr)
のArガス雰囲気中でN2ガスを下記の含有率に設
定すると共に、膜厚も種々設定して、プレーナマ
グネトロン直流スパツタリングにより窒化クロム
膜(CrxNy)12を被着し、次に第2層として、
ほぼ同一真空度のArガス雰囲気中でクロム膜
(Cr)13を同様のスパツタリングにより被着し
て、フオトマスクブランク14を製造した。な
お、第1層と第2層の合計膜厚は、光学濃度
(O.D.)を2.5以上の値(本例;3.0±0.1)を得る
ように定め、600〜2000Åの範囲内であつた。そ
して、第2図に示した工程と同様な工程を経て、
石英ガラス基板1上に、パターン線幅W(本例;
2μm)を有する窒化クロムパターン15とその
上にクロムパターン16の遮光性パターンを形成
して、フオトマスク17を製造した。
本発明のフオトマスク17における特徴である
第1層の窒化クロムパターン15は、その膜厚T
(Å)とArガス雰囲気中のN2ガスの含有率C(=
N2/(Ar+N2))をそれぞれ変えて試作して、
所定の超音波洗浄(本例;超純水、出力600W、
周波数28kHz)を受けた後のパターン欠落密度
(個/平方インチ)を観測し、そのパターン欠落
密度をパラメータとして、前述した膜厚TとN2
ガス含有率Cとの間に第6図に示すような特性関
係が存在することを見い出した。こゝで、パター
ン欠落密度(個/平方インチ)とは、大きさ1μ
m以上の欠落が1平方インチ当り、何個存在する
かを示すものであり、本例では同一条件で20枚の
フオトマスクを試作して、パターン欠落密度の観
測値の平均値を採用した。
第6図の特性図において、曲線a,b,c,d
及びeは、パターン欠落密度(個/平方インチ)
がそれぞれ0.6、0.5、0.4、0.3及び0.2であるとき
の特性曲線である。このパターン欠落密度は実用
上0.5(個/平方インチ)以下であることが望まし
いことから、前記曲線bにおける膜厚T(Å)と
N2ガス含有率Cとの関係式を求め(C=〔1000/
(T−50)〕+10)、この関係式がC≧〔1000/(T
−50)〕+10であつて、かつC>10%、T>50Åで
あることが第1の条件になる。
次に、第1層の窒化クロムパターン15の膜厚
Tと混合ガス中のN2ガスの含有率Cの各上限値
について説明する。先ず、窒化クロムパターン1
5は、前述したエツチング工程(第2図c)にお
いて、エツチングが等方性に進行することから、
第7図に示すようにその断面が膜厚Tを半径とす
る円の1/4部分でエツチングを終了し、そのパタ
ーンの両側でアンダーカツト量が2Tになる。そ
して、パターン線幅Wの精度として0.1μm(1000
Å)を確保するために前述したアンダーカツト量
(2T)を1000Å以下(2T≦1000Å)、すなわち窒
化クロムパターン15の膜厚Tは本発明では500
Å以下にする必要がある。
次に、ArとN2の混合ガス中のN2ガス含有率C
については、それが増大するに従つて、エツチン
グ工程においてエツチング速度が増大する傾向に
あり、特に50%を超えると過度に増大し、実用上
エツチング制御可能なエツチング速度100Å/秒
を超えてしまうことから、本発明では50%以下に
する必要がある。
したがつて、本発明におけるフオトマスクの第
1層の窒化クロムパターン15(ブランク14に
おいては窒化クロム膜12)は、ArとN2の混合
ガス中のN2ガス含有率Cを10%より大きく50%
以下にし、その膜厚Tを50Åより大きく500Å以
下にして、かつN2ガス含有率Cと膜厚TとがC
≧〔1000/(T−50)〕+10を満足することが条件
になり、これによつて本発明は、パターン線幅及
びエツチング速度の各制御を可能にすると共に、
パターン欠落を所望値以下に防止することができ
る。前記した条件の数値は実験結果により求めた
ものであり、その許容差は±10%である。
本発明の変形例については、透明基板として石
英ガラス基板1に代えてソーダライムガラス等の
多成分系ガラス基板を使用してもよいし、成膜法
としてスパツタリングに代えて真空蒸着やイオン
プレーテイングを使用してもよい。また、第2層
以降の膜としてクロム膜13に代えてタングステ
ン膜や、酸化クロム膜(CrxOy)等の酸化物、酸
化窒化クロム膜(CrxOyNz)等の酸化窒化物、炭
化クロム膜(CrxCy)等の炭化物及び炭化窒化ク
ロム膜(CrxCyNz)等の炭化窒化物の各遮光性膜
を個々のブランク、フオトマスクの使用目的に応
じて成膜してもよい。第8図及び第9図は、それ
ぞれ表面反射防止膜として第3層に酸化クロム膜
(CrxOy)18及び酸化クロムパターン20を使
用したフオトマスクブランク19及びフオトマス
ク21を示す。
以上の通り、本発明によれば、従来、特に石英
ガラス基板を使用したフオトマスクにおいてパタ
ーン欠落が顕著に発生していたのに対し、そのパ
ターン欠落を防止することができることから、そ
の価値はフオトマスク業界にあつて絶大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフオトマスクブランクを示す断
面図、第2図は従来のフオトマスクの製造工程を
示す断面図、第3図は従来のフオトマスクを示す
斜視図、第4図及び第5図はそれぞれ本発明によ
る実施例であるフオトマスクブランク及びフオト
マスクを示す断面図、第6図は本発明によるフオ
トマスクの第1層(窒化クロムパターン)の膜厚
TとN2ガス含有率Cとの特性図、第7図は本発
明におけるフオトマスクのアンダーカツト量を示
す断面図、並びに第8図及び第9図はそれぞれ本
発明による他の実施例であるフオトマスクブラン
ク及びフオトマスクを示す断面図である。 1……石英ガラス基板、12……窒化クロム
膜、13……クロム膜、14,19……フオトマ
スクブランク、15……窒化クロムパターン、1
6……クロムパターン、17,21……フオトマ
スク、18……酸化クロム膜、20……酸化クロ
ムパターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 透明基板上に2層以上の遮光性膜を被着した
    フオトマスクブランクにおいて、第1層がArガ
    スとN2ガスの混合ガス中のN2ガス含有率C(%)
    を10%より大きく50%以下、膜厚T(Å)を50Å
    より大きく500Å以下にして、かつ前記N2ガス含
    有率Cが前記膜厚Tとの関係式C≧〔1000/(T
    −50)〕+10を満足した窒化クロム膜であることを
    特徴とするフオトマスクブランク。 2 透明基板上に2層以上の遮光性膜を被着し
    て、前記遮光性膜を選択的にパターン化したフオ
    トマスクにおいて、第1層がArガスとN2ガスの
    混合ガス中のN2ガス含有率C(%)を10%より大
    きく50%以下、膜厚T(Å)を50Åより大きく500
    Å以下にして、かつ前記N2ガス含有率Cが前記
    膜厚Tとの関係式C≧〔1000/(T−50)〕+10を
    満足した窒化クロム膜であることを特徴とするフ
    オトマスク。
JP59010650A 1984-01-24 1984-01-24 フオトマスクブランクとフオトマスク Granted JPS60154254A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54153790A (en) * 1978-05-25 1979-12-04 Fujitsu Ltd Chromium oxide layer formation
JPS57104141A (en) * 1980-12-22 1982-06-29 Dainippon Printing Co Ltd Photomask and photomask substrate
JPS57147634A (en) * 1981-03-09 1982-09-11 Hoya Corp Photomask blank
JPS5831336A (ja) * 1981-08-19 1983-02-24 Konishiroku Photo Ind Co Ltd ホトマスク素材

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