JPS649617B2 - - Google Patents

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JPS649617B2
JPS649617B2 JP15223178A JP15223178A JPS649617B2 JP S649617 B2 JPS649617 B2 JP S649617B2 JP 15223178 A JP15223178 A JP 15223178A JP 15223178 A JP15223178 A JP 15223178A JP S649617 B2 JPS649617 B2 JP S649617B2
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JP
Japan
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film
photomask
substrate
electron beam
thin film
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JP15223178A
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English (en)
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JPS5579447A (en
Inventor
Akira Kaneki
Tatsuya Ikeuchi
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.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication of JPS5579447A publication Critical patent/JPS5579447A/ja
Publication of JPS649617B2 publication Critical patent/JPS649617B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体、IC、LSIの製造に用いられ
るフオトマスク基板およびフオトマスクに関する
ものであり、特に紫外線(遠紫外線を含む)マス
クとして適したシースルー性(すなわち可視光透
過性)を有するフオトマスクならびにその基板に
関する。
半導体装置の製造に原版として用いられるフオ
トマスクとしては、従来から、銀乳剤に用いたエ
マルジヨンマスクの他、耐久性に優れたクロムマ
スク、低反射クロムマスク、両面低反射クロムマ
スク、酸化クロムマスク、シリコンマスク、酸化
鉄マスク等が用いられている。このうち、シリコ
ンマスク、酸化鉄マスク等は、紫外線等に対して
は遮断性を有する一方、可視光に対する透過性
(以下、「シースルー性」という)を有するため、
半導体装置基材であるウエハー上に既に形成され
た微細画像に、マスク画像を容易かつ正確に位置
合せできるという利点がある。特にシリコン、あ
るいは少量のゲルマニウム等の不純物を加えたシ
リコン等からなるシリコン系マスクは、膜強度、
耐薬品性ともにクロムマスク以上であり、更にエ
ツチング性に関しても、ドライエツチングを行う
場合、Cl2やC Cl4等有毒性の塩素系ガスを主に
用いるクロムマスクに比べてCF4等低毒性のフレ
オン系ないしフツ化炭素系ガスで容易にサブミク
ロン画像が形成されるという利点を有している。
本発明は、このようなシリコン系マスクを高精
度で製造するための改良技術に関する。
すなわち、シリコン系マスクを含め上記した一
連のフオトマスクの画像形成は従来、可視光や紫
外光を用いたいわゆるフオトリソグラフイー技術
によつて行われてきた。しかし、半導体装置の微
細化、高密度化に伴い、回路のオリジナル画像を
転写する原版であるフオトマスクの画像品質、寸
法、精度は非常に高度なものが必要となり、この
ため、フオトリソグラフイーにかわり、波長が短
かく回折の無視できる電子線露光法が使用される
に至つている。この電子線露光法は、特に微細な
パターンが必要とされる超高周波トランジスタや
磁気バブル素子、表面弾性波素子等の製造に用い
られるフオトマスクの製作に有効であり、特にド
ライエツチング技術と組合わせることによつてア
ンダーカツトの少なく設計値に忠実な寸法の高精
度マスクを与える。またこの電子線露光法は、磁
気テープデータから一気にフオトマスク(マスタ
ーマスク)を製作できるという有利さも有り、広
く実用化されつつある。
しかしながら、上述したシリコン系マスクの製
造にこの電子線露光法をそのまま適用することに
は問題がある。すなわち、クロムマスク、低反射
クロムマスクなど、導電性材料の遮断膜を有する
マスクの製造においては問題とならないが、シリ
コン系材料の場合、たとえばSi膜は表面抵抗値が
1010Ω/cm2以上とCr膜の約10〜100Ω/cm2に比べ
てはるかに大きく、絶縁性であるため、電子線露
光に際して照射部が帯電し、結果として画像の歪
み、位置ズレ等を生じる為、正確な電子線描画が
不可能となる。この現象は、電子顕微鏡で絶縁性
試料を観察する場合に画像が歪んだり、ボケを生
じて解像性が低下する現象と軌を一にするもので
ある。
この様な絶縁性試料の帯電に基づく不都合を除
くため、電子顕微鏡の場合、絶縁性の試料上に金
(Au)膜あるいは炭素膜を真空蒸着あるいはスパ
ツタリングにより形成し、帯電防止処理すること
は公知の通りである。したがつて、フオトマスク
製造の場合にも、たとえばシリコン膜上にAu膜
をコーテイングして帯電を防ぐ事が考えられ、実
際この構造でポリメチルメタクリレート等の電子
線レジストを塗布して電子線露光を行えば画像の
歪みは除去できる。しかし、このような構成に
は、以下の点に問題が有つて、実用的とは云い難
い。
すなわち、第1に、金ないし炭素膜は下地基板
との密着性に欠け、機械的強度も非常に弱い為、
剥がれたり、洗浄のわずかの接触等によつて傷つ
いたりしやすく、マスク材料としては著しく信頼
性に欠ける。
第2に、高精度加工を行う為には、ドライエツ
チングが容易に行える必要があるが、Au薄膜は
Si系薄膜とは腐食性が異り、同一のエツチング条
件が採用し難い。たとえば、Si系膜については、
CF4ガスを用いてエツチングを行うのが通常であ
るが、Au膜はCF4ガスでは殆んどエツチングが
不可能であり、より腐食性の大きいC2Cl2F4等で
はじめて可能となる。したがつてエツチング作業
を2段階に分けて行う必要が出るが、これは工程
経済上、非常に不都合である。またAu、Siの双
方に対して腐食性を有するガスを用いて、無理に
一段でエツチングを行うとしても、エツチング速
度の違いにより段差等のエツジの形成不良を生じ
易く、目的とする高品質画像を形成する事が困難
である。
また他の方法として、Si系薄膜上に、マスク用
途として一般的なCr膜を積層することも考えら
れるが、これもSi系薄膜とは腐食性が異なるた
め、エツチングを2段階で行う必要があり且つ有
毒性の塩素系ガスを使用せねばならない点で不適
当である。
本発明の主たる目的は、以上述べた如き問題点
を解決し、(1)電子線描画が可能であり、(2)ドライ
エツチングが本来のSi系マスクと同様の条件で容
易に行え、(3)シースルー性を保ち、且つ(4)耐薬品
性および機械的耐久性に優れたSi系のマスク材料
(フオトマスク基板)およびこれから得られるSi
系高精度マスクを提供することにある。
本発明者等は、電子線露光時に、画像のボケ、
歪みを生ぜずに描画が可能なマスク基板の表面電
気抵抗値に関して検討を行つた結果、おおよそ
500KΩ/cm2以下が必要であることを見出した。
そして、この条件を満たし、Si系薄膜との組合せ
により上記(2)〜(4)の要件をも満す導電性薄膜材料
を求めて更に研究した結果、Ti、V、Nb、Mo、
Ta、Wがこのような性質を全て満足すること;
ならびにこのような性質は導電性薄膜とSi系薄膜
の透明基板にする相対位置の如何にかかわらず得
られることを見出して本発明を完成した。したが
つて、本発明のフオトマスク基板は、透明基板上
にSiを主成分とする薄膜(Si系薄膜)の一層と
Ti、V、Nb、Mo、TaおよびWからなる群より
選ばれた導電性材料の薄膜(以下「導電膜」とい
う)の一層とからなる積層膜を設けてなることを
特徴とするものである。また本発明のフオトマス
クは、透明基板上に上記の積層膜がパターン化さ
れて設けられていることを特徴とするものであ
る。
以下、図面を参照しつつ本発明の基本的な態様
について例示、説明する。
第1図は、本発明のフオトマスク基板Aの最も
基本的な態様を示すものであり、透明基板1上に
Si系薄膜2および導電膜3がこの順序で設けられ
ている。第2図は、本発明のフオトマスク基板A
の他の構成を示し、導電膜3は透明基板1とSi系
薄膜2の中間に位置する。
透明基板1は、ソーダライムガラス、石英ガラ
ス、水晶、サフアイヤ等、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のものが用いられる。
Si系薄膜2は、上述したようにSiを主成分とす
るものであり、これにはSi単独膜Siが優位量であ
る。SiとGeの混合膜(Si膜にGeをドープしたも
のを含む)、およびSiとGeの少くとも一方が酸化
物である混合膜を含むものである。その厚みは、
シースルー性を有し、且つ紫外線(遠紫外線を含
む)に対し実質的な遮断性を示すものである必要
があり、通常500〜2000Å、好ましくは600〜1000
Åの範囲内にある。
導電膜3は、上述したようにTi、V、Nb、
Mo、TaおよびWから選ばれた導電性材料からな
り、通常はこのうちの一種が用いられるが、混合
物であり得る。その厚みは、第1図の状態で、電
子線露光時に画像のボケ、歪みを生じない表面電
気抵抗、すなわち500KΩ/cm2以下を有し、且つ
下地Si系薄膜2のシースルー性を損なわない程度
の厚みであり、通常1Å〜100Åの範囲から選択
される。なお、第2図に示すように同様の厚みの
導電膜3をSi系薄膜2と基板1の間に用いること
により同様の特性が得られるが、これは露光に用
いる電子線が1000Å前後のSi系薄膜を通過してそ
の下の導電膜で放電するためと考えられる。
なお、表面に設けた導電膜3の反射率が高くな
つて得られるフオトマスクの使用時の転写特性が
低下するのを防止するために、必要に応じて第3
図に示すように、更に反射防止層として、たとえ
ば酸化金属層4を設けることもできる。金属種と
しては上記導電膜3の構成金属が好ましいが、こ
れに限らない。酸化金属層4の厚みは400Å以下
に抑えるべきである。
Si系薄膜2、導電膜3、酸化金属層4は、それ
ぞれCVD法、真空蒸着法、スパツタリング法等
により形成される。
さて、このようにして得られたフオトマスク基
板を用いて行う本発明のフオトマスクの製造の一
例を、第1図のフオトマスク基板を用いる場合に
ついて、第4図以下を用いて説明する。
まず、第4図に示すようにフオトマスク基板A
上に、ポリメチルメタクリレート、ポリイソプロ
ペニルケトン、ポリブテンスルフオン等の電子線
レジスト5を塗布し、常法により高圧安定化電源
6によつて駆動される電子銃7からの電子線8を
照射する。次いで未露光部(ネガ型レジストの場
合)あるいは露光部(ポジ型レジストの場合)を
除去してレジスト画像5aを現像する(第5図)。
更に、この状態でプラズマ発生装置内でCF4ガス
を用いてドライエツチングを行えば、Si系薄膜2
および導電膜3は同等にエツチングされ、その後
レジストを有機溶剤もしくは加熱クロム混酸等に
よる溶解除去あるいは酸素含有雰囲気でのプラズ
マ燃焼等の方法により除去することにより高精度
に形成された本発明のフオトマスクBが得られる
(第6図)。
また第2図のフオトマスク基板についても、全
く同様な処理を行うことにより、第7図に示すよ
うな本発明のフオトマスクBが得られる。
なお、上述において本発明のフオトマスク基板
からフオトマスクを得るのに、電子線露光法およ
びドライエツチング法を用いる場合について説明
した。また事実、本発明のフオトマスク基板は電
子線露光法およびドライエツチング法を用いてフ
オトマスク製造を行うのに特に適しているが、通
常のフオトリソグラフイー法によりフオトマスク
を得ることももちろん可能である。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明
する。実施例中、「%」はいずれも「重量%」を
示す。
実施例 1 充分研磨されたソーダライムガラス基板(保谷
電子製1.5mm厚)上にSi−95%、Ge−5%からな
る薄膜を電子ビーム蒸着法により1000Åの厚みに
付着せしめ、ついでTi膜を同じく電子ビーム蒸
着法により30Åの厚みでその上に付着せしめた。
真空度は1×10-5mmHgであり、蒸発源と基板の
間の距離は50cm、蒸着速度は第1層が100Å/分、
第2層が120Å/分であつた。
この方法によつて作成したマスク基板の表面電
気抵抗は500Ω/cm2であり、5000Å厚のポリメチ
ルメタアクリレートを塗布後エリオニクス社製電
子線露光装置を用いて50μc/cm2の電荷照射量で
描画を行つた結果、0.5μm巾の平行線パターンが
歪みなく得られた。この時の現像液はメチルイソ
ブチルケトンであり、現像時間は2分間である。
次に100%のCF4ガスを用いてドライエツチン
グを行い、レジストを除去後、非常にシヤープな
画像を持つシースルーマスクを得た。エツチング
時のガス圧は1.5×10-3mmHg、印加高周波電力は
400W、エツチング時間は1分間であり、全く同
一条件でTi層およびSi−Ge層のエツチングが行
なわれた。この様にして得たフオトマスクは充分
な紫外域遮光性とシースルー性を示し、又
H2SO41000c.c.とK2Cr2O7100gからなるマスク洗
浄液に対して良好な耐性を示し、更にクロムマス
ク以上の機械的強度を示した。
実施例 2 充分研磨された石英基板(日本石英ガラス製
1.5mm厚)上にSi−90%、GeO210%からる薄膜を
高周波スパツタリング法により1200Åの厚みに付
着せしめ、ついでTa膜を40Åの厚みに付着せし
めた。スパツタリングガスはいづれもアルゴンを
使用し、スパツタリング時のガス圧は3×10-2mm
Hg、基板−ターゲツト間距離5cm、スパツタリ
ング速度はSi−GeO2膜100Å/分、Ta膜40Å/
分であつた。
この方法により作成したマスク基板の表面電気
抵抗は300Ω/cm2であり実施例1と同一の電子線
露光を行つた結果、最小線巾0.4μmの磁気バブル
素子パターンが歪みなく得られた。
次に100%のCF4ガスを用いてドライエツチン
グを行い、レジストを除去後非常にシヤープな画
像を持つシースルーマスクを得た。エツチング時
のガス圧は3×10-3mmHg、印加高周波電力は
400W、エツチング時間は2分間であり、全く同
一条件でTa層、及びSi−Ge層のエツチングが行
なわれた。
この様にして得たフオトマスクは充分な紫外域
遮光性とシースルー性を有し、又、H2SO41000
c.c.とK2Cr2O7100gとからなるマスク洗浄液に対
して良好な耐性を示し、更にクロムマスク以上の
機械的強度を示した。
実施例 3 充分研磨された石英基板上(日本石英ガラス製
1.5mm厚)に電子ビーム蒸着法によりTi膜を50Å
の厚みに付着せしめ、ついでSi膜を同じく電子ビ
ーム蒸着法により700Åの厚みで付着せしめた。
真空度は1×10-5mmHgであり、蒸発源と基板間
の距離は50cm、蒸着速度は第1層200Å/分、第
2層が150Å/分であつた。
この方法によつて作成したマスク基板の表面電
気抵抗は2KΩ/cm2であり、実施例1と同一の電
子線露光を行つた結果、0.5μm巾の平行線パター
ンが歪みなく得られた。
次に100%のCF4ガスを用いてドライエツチン
グを行い、レジストを除去後非常にシヤープな画
像を持つシースルーマスクを得た。エツチング時
のガス圧は1×10-3mmHg、印加高周波電力は
400W、エツチング時間は2.5分であり、全く、同
一条件でSi層、及びTa層のエツチングが行なわ
れた。
この様にして得たフオトマスクは充分な紫外域
遮光性とシースルー性を有し、インダストリケム
社の剥膜液J−100に対して良好な耐性を示し、
更にクロムマスクと同等な機械的強度を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は、それぞれ本発明のフオトマ
スク基板の構成例を示す部分断面図を示す。第4
図〜第6図は、第1図のフオトマスク基板からフ
オトマスクを得るための主要工程の説明図であ
り;第4図は電子線露光を行つている状態、第5
図は露光ならびに現像によりレジスト画像を形成
した状態、第6図に更にエツチングならびにレジ
スト除去を行つて得た本発明のフオトマスクの一
例の断面図を示す。また第7図は、第2図のフオ
トマスク基板を用いて得られる本発明のフオトマ
スクの一例の断面図である。 1……透明基板、2……Siを主成分とする薄
膜、3……導電材料の薄膜、4……反射防止層、
5……電子線レジスト膜、6……高圧安定化電
源、7……電子銃、8……電子線、A……フオト
マスク基板、B……フオトマスク、添字aはパタ
ーン化されたものであることを示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 透明基板上に、Siを主成分とする薄膜の一層
    と、Ti、V、Nb、Mo、Ta、及びWからなる群
    より選ばれた導電性材料からなり表面電気抵抗
    500kΩ/cm2以下、膜厚1〜100Åの薄膜の一層と
    からなる積層膜を設けてなる、ドライエツチング
    加工用フオトマスク基板。
JP15223178A 1978-12-09 1978-12-09 Photomask substrate and photomask Granted JPS5579447A (en)

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JPS5579447A JPS5579447A (en) 1980-06-14
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