JP4088742B2 - フォトマスクブランクス、フォトマスク及びフォトマスクブランクスの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ォトマスクブランクス、フォトマスク及びフォトマスクブランクスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の高密度半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＬＣＤ（液晶表示素子）用のカラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工には、フォトマスクを使ったフォトリソグラフィー技術が用いられている。
【０００３】
この微細加工には、石英ガラス、アルミノシリケートガラス等の透明な基板の上に一般的にはクロム膜からなる遮光膜をスパッタ又は真空蒸着等で形成したフォトマスクブランクスを用いて、この遮光膜に所定のパターンを形成したものをフォトマスクとして用いている。
【０００４】
この場合、クロム系の遮光膜は光反射率が大きく、被露光物である半導体基板で反射した光が投影レンズを通ってフォトマスクで反射し、再び半導体基板に戻ることを防止するため、遮光膜の表面、表面及び裏面に反射防止膜を通常形成している。
【０００５】
このようなフォトマスクに使用されるマスクブランクスの構造として、合成石英基板上に遮光膜をスパッタもしくは真空蒸着等で形成し、さらに遮光膜として用いるクロム膜の表層部には、シリコンウェハから反射した露光光が再度反射されるのを防止する反射防止膜を設けているもの（２層構造膜）や、基板側にも反射防止膜を設けるもの（３層構造膜）等があり、従来、基板側の反射防止膜としてクロム炭化物及びクロム窒化物を含有するクロム炭化窒化物膜を、遮光膜としてクロム膜を、表面側の反射防止膜としてクロム酸化物及びクロム窒化物を含有するクロム酸化窒化物膜を順次積層したフォトマスクブランクスが提案されている（特公昭６２−３７３８５号公報）。さらに、反射防止膜としてＣｒＯＮを用いたもの（特公昭６１−４６８２１号公報、特公昭６２−２７３８７号公報）、ＣｒＮを用いたもの（特公昭６２−２７３８６号公報、特公昭６２−２７３８７号公報）等が提案されている。また、窒化クロムを用いた単層膜（特公平４−１３３９号公報）等も提案されている。
【０００６】
しかし、高密度半導体集積回路の微細化、高集積化にともない、フォトマスクブランクスの欠陥検査や回路パターン検査において、検出感度の高い検査が行われるようになり、遮光膜及び反射防止膜はより高い膜質の均一性が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フォトマスクはパターンを正確に転写するためには、基板が平坦であることが強く要求されるが、いかに平坦な基板を用いても、クロム系膜を形成すると、特に２層構造の膜では遮光膜が基板表面で大きな粒状に成長する特徴があるため、表面の状態は悪くなる傾向がある。現在の欠陥検査及び回路パターン検査では、反射光及び透過光による検査が一般的であるが、高検出感度の検査では、膜表面の状態、面荒れを欠陥として検出する場合があるので、高感度の検査が行えない等の問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みなされたもので、膜質の均一性が得られ、欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、所望とする微細なパターンを歪みなく正確に形成することが可能な高性能なフォトマスクブランクス及びフォトマスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜とを有するフォトマスクブランクス及びフォトマスクにおいて、透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間に、シード層を、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さを０．５〜５ｎｍとして形成することによって、遮光膜又は反射防止膜の表面平坦度が高く、均一な膜質のフォトマスクブランクス及びフォトマスクが得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、下記のフォトマスクブランクス、フォトマスク及びフォトマスクブランクスの製造方法を提供する。
請求項１：
露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスにおいて、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間にシード層を形成すると共に、このシード層をクロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さを０．５〜５ｎｍとして形成したことを特徴とするフォトマスクブランクス。
請求項２：
上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランクス。
請求項３：
上記フォトマスクブランクスの表面粗度（ＲＭＳ）を０．９ｎｍ以下とする請求項２に記載のフォトマスクブランクス。
請求項４：
上記シード層を反応性スパッタにより形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクス。
請求項５：
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスをリソグラフィ法によりパターン形成してなることを特徴とするフォトマスク。
請求項６：
露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスを製造する方法であって、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間に、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さ０．５〜５ｎｍのシード層を形成し、該シード層上に上記遮光膜又は反射防止膜を形成することを特徴とするフォトマスクブランクスの製造方法。
請求項７：
上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成することを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
請求項８：
上記シード層を反応性スパッタにより形成することを特徴とする請求項６又は７に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
【００１１】
本発明のシード層を持ったマスクブランクス及びフォトマスクによれば、透明基板上のシード層が、遮光膜又は反射防止膜の成長核となり、シード層の上の遮光膜及び反射防止膜の成長が微細な粒状成長になり、結果として表面粗度の小さいフォトマスクブランクス及びフォトマスクを得ることができる。
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のフォトマスクブランクスは、図１，３に示したように、露光光が透過する透明基板１上に少なくとも一層の遮光膜２と少なくとも一層の反射防止膜４を有し、上記透明基板１と遮光膜２または反射防止膜４との間にシード層３を形成すると共に、このシード層３が酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成したことを特徴とし、これにより、フォトマスクブランクスの表面平坦度が向上するものである。
【００１３】
この場合、図１に示したように、シード層の上に遮光膜が一層、反射防止膜が一層の３層構造の場合、基板上にシード層、このシード層の上に遮光膜、さらに遮光膜の上に反射防止膜を順次形成することが好ましい。
【００１４】
また、図３に示したように、シード層の上に遮光膜が一層、反射防止膜が二層の４層構造のフォトマスクブランクスの場合、基板上にシード層、このシード層の上に第１の反射防止膜、この第１の反射防止膜の上に遮光膜、さらに遮光膜の上に第２の反射防止膜を順次形成することが好ましい。
【００１５】
ここで、成膜に用いる基板としては特に制限されず、例えば、石英、アルミノシリケートガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等が好ましい。
【００１６】
本発明においては、この基板上にシード層を形成する。上記シード層としては、酸素、窒素、炭素を少なくとも１種含むクロムからなる材料が好適であり、例えば、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物等が挙げられるが、特にクロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物が好ましい。
【００１７】
この場合、シード層中のクロム量は、２５〜６０原子％、特に３０〜５０原子％とすることが好ましい。クロム酸化窒化物の場合、窒素量は２〜５０原子％、特に１０〜３０原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましく、クロム酸化炭化物の場合、炭素量は２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましい。また、クロム炭化窒化酸化物の場合、窒素量は２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、炭素量２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましい。
【００１８】
上記シード層の膜厚としては、初期の成長核となりうる必要最小限の厚さ０．５ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましい。より好ましくは０．５ｎｍ〜５ｎｍである。膜厚が０．５ｎｍ未満であると表面粗度への改善効果がなく、１０ｎｍより厚くても改善効果は変わらず、かえって成膜時間が長くなり、生産性が低下する場合が生じる。
【００１９】
このシード層の成膜方法はターゲットとしてクロムを用いた反応性スパッタ法により、基板側上に形成できるものである。
【００２０】
スパッタ法としては、直流（ＤＣ）電源を用いたものでも、高周波（ＲＦ）電源を用いたものでもよく、またマグネトロンスパッタリング方式であっても、コンベンショナル方式であってもよいが、ＤＣスパッタの方が機構が単純である点で好ましい。また、マグネトロンを用いた方が成膜速度が速くなり、生産性が向上する点から好ましい。なお、成膜装置は通過型でも枚葉型でも構わない。
【００２１】
具体的には、シード層としてクロム酸化炭化物（ＣｒＣＯ）膜を成膜する場合、スパッタガスとしてＣＨ4、ＣＯ2、ＣＯ等の炭素を含むガスと、ＣＯ2、Ｏ2等の酸素を含むガスそれぞれ１種以上を導入するか、これらにＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを混合したガスを用いることができる。特にスパッタガスとしてＣＯ2又はＣＯ2と不活性ガスとの混合ガスを用いると安全であり、ＣＯ2ガスは酸素等より反応性が低いが故に、チャンバ内の広範囲に均一にガスが回り込むことができ、成膜されるＣｒＣＯ膜の膜質が均一になる点から好ましい。導入方法としては別々にチャンバ内に導入してもよい。
【００２２】
シード層としてクロム酸化窒化炭化物（ＣｒＣＯＮ）膜を成膜する場合、スパッタガスとしてＣＨ4、ＣＯ2、ＣＯ等の炭素を含むガスと、ＣＯ2、Ｏ2等の酸素を含むガスと、Ｎ2、ＮＯ等の窒素を含むガスのそれぞれ１種以上を導入するか、これらにＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを混合したガスを用いることができる。特にスパッタガスとしてＣＯ2とＮ2又はＣＯ2とＮ2と不活性ガスとの混合ガスを用いると安全であり、ＣＯ2ガスは酸素等より反応性が低いが故に、チャンバ内の広範囲に均一にガスが回り込むことができ、成膜されるＣｒＣＯＮ膜の膜質が均一になる点から好ましい。導入方法としては別々にチャンバ内に導入してもよい。
【００２３】
ターゲットとしてはクロム単体だけでなくクロムが主成分であるものであればよく、酸素、窒素、炭素のいずれかを含むクロム、又は酸素、窒素、炭素を組み合わせたものをクロムに添加したターゲットを用いてよい。
【００２４】
なお、上記のようにシード層を形成する場合、低圧、高パワーでのスパッタが望ましい。低圧、高パワーの条件下では、スパッタ粒子のエネルギーが大きくなり、基板に対し斜めに入射するスパッタリング粒子が減少する。このため射影効果が抑制され、表面粗度の小さいシード層の成膜ができる。この場合、圧力は０．１〜１．０Ｐａ、特に０．２５〜０．３２Ｐａとすることがよく、パワーは３．９〜１１．０ｗ／ｃｍ2、特に７．０〜９．０ｗ／ｃｍ2とすることがよい。
【００２５】
また、上記遮光膜及び反射防止膜としては、酸素、窒素、炭素の少なくとも１種を含むクロム系材料が好適であり、例えば、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物等が挙げられるが、特にクロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物が好ましい。これらの組成としては、公知の組成とすることができる。
【００２６】
更に、遮光膜の厚さは１０〜１５０ｎｍ、特に５０〜８０ｎｍであることが好ましく、反射防止膜の厚さは１０〜１００ｎｍ、特に２０〜４０ｎｍとすることが好ましい。
【００２７】
なお、本発明のフォトマスクブランクスの膜構成としてはシード層の上にＣｒ系の２層膜又は３層膜だけでなく、４層膜構造とすることもできる。更に露光波長の位相を変化させる位相シフター膜を組み合わせてもよい。また、透過型だけではなく、反射型マスクにも適応することができる。
【００２８】
さらに、このようにシード層、遮光膜及び遮光膜を積層されたフォトマスクブランクスの表面粗度（ＲＭＳ）を０．９ｎｍ以下にすることが好ましい。より好ましくは０．７ｎｍ以下である。この表面粗度は、シード層を上述したように形成することで達成し得る。
【００２９】
このようにして得られる本発明のフォトマスクブランクスをリソグラフィ法によりパターン形成することにより、図２，４に示したようなシード層と遮光膜と反射防止膜とからなる３層，４層構造のフォトマスクが得られる。
【００３０】
具体的には、本発明のフォトマスクブランクスを用いて図２に示したようなフォトマスクを製造する場合は、図５（Ａ）に示したように、透明基板１１の上にシード層１２、その上に遮光膜１３、遮光膜１３の上に反射防止膜１４を順次形成した後、反射防止膜１４の上にレジスト膜１５を形成し、図５（Ｂ）に示したように、レジスト膜１５をパターニングし、更に、図５（Ｃ）に示したように、シード層１２、遮光膜１３及び反射防止膜１４をドライエッチング又はウェットエッチングした後、図５（Ｄ）に示したように、レジスト膜１５を剥離する方法が採用され得る。この場合、レジスト膜の塗布、パターニング（露光、現像）、レジスト膜の除去は、公知の方法によって行うことができる。
【００３１】
本発明のフォトマスクは、フォトマスクブランクスの表面平坦度が高く、欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、所望とする微細なパターンを正確に形成することができ、更なる半導体集積回路装置等における高集積化に十分対応することができるものである。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明の実施例に制限されるものではない。
【００３３】
［実施例１］
６”の石英基板上に金属クロムターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ３２ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2 １．０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １８ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、７．１ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを３ｎｍのシード層として成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４８原子％、Ｃが９原子％、Ｏが１７原子％、Ｎが２６原子％含まれていた。
【００３４】
このシード層（ＣｒＣＯＮ膜）上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を０．７ｓｃｃｍ、Ｎ2を１ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを７０ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが６３原子％、Ｃが８原子％、Ｏが２０原子％、Ｎが９原子％含まれていた。
【００３５】
更にこのＣｒＣＯＮ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、１２０℃、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。
【００３６】
得られた膜の表面粗度（ＲＭＳ）をＡＦＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製 ＮａｎｏＳｃｏｐｅ ＩＩＩａ）による１μｍ×１μｍの表面粗度を測定したところ、０．３９５ｎｍであった。その結果を表１に示す。
【００３７】
［実施例２］
６”の石英基板上に金属クロムターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ３２ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2 １．０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １８ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、７．１ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを３ｎｍのシード層として成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４８原子％、Ｃが９原子％、Ｏが１７原子％、Ｎが２６原子％含まれていた。
【００３８】
このシード層（ＣｒＣＯＮ膜）の上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。
【００３９】
このＣｒＣＯＮ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を０．７ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯを７０ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが６９原子％、Ｃが１３原子％、Ｏが１８原子％含まれていた。
【００４０】
更にこのＣｒＣＯ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜し、クロムの３層膜を形成した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。実施例１と同様に表面粗度を測定したところ、０．３８２ｎｍであった。
【００４１】
［比較例１］
実施例１でシード層を形成しない以外は実施例１と同様に成膜した。表面粗度は１．４４６ｎｍであった。
【００４２】
［比較例２］
実施例２でシード層を形成しない以外は実施例２と同様に成膜した。表面粗度は１．４４０ｎｍであった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表から明らかに、シード層を形成した上に遮光膜又は反射防止膜を形成した方の表面粗度が小さく、更にＡＦＭによる表面観察では、シード層のある膜は粒子の揃った膜が成膜されていた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のシード層を持つフォトマスク及びマスクブランクスでは、透明基板上に形成したシード層の上に遮光膜及び反射防止膜を形成すると膜の成長が微細な粒状成長になり、表面粗度の小さいマスクブランクスを得ることができ、また欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、高品質なフォトマスクブランクス及びフォトマスクが得られ、更なる半導体集積回路の微細化、高集積化に十分対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るフォトマスクブランクスの断面図である。
【図２】同フォトマスクの断面図である。
【図３】本発明の別の実施例に係るフォトマスクブランクスの断面図である。
【図４】同フォトマスクの断面図である。
【図５】フォトマスクの製造方法を示した説明図であり、（Ａ）はレジスト膜を形成した状態、（Ｂ）はレジスト膜をパターニングした状態、（Ｃ）はドライエッチング又はウェットエッチングした状態、（Ｄ）はレジスト膜を除去した状態の概略断面図である。
【符号の説明】
１ １１ 基板
２ １３ 遮光膜
３ １２ シード層
４ １４ 反射防止膜
１５ レジスト膜
【発明の属する技術分野】
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ォトマスクブランクス、フォトマスク及びフォトマスクブランクスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の高密度半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＬＣＤ（液晶表示素子）用のカラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工には、フォトマスクを使ったフォトリソグラフィー技術が用いられている。
【０００３】
この微細加工には、石英ガラス、アルミノシリケートガラス等の透明な基板の上に一般的にはクロム膜からなる遮光膜をスパッタ又は真空蒸着等で形成したフォトマスクブランクスを用いて、この遮光膜に所定のパターンを形成したものをフォトマスクとして用いている。
【０００４】
この場合、クロム系の遮光膜は光反射率が大きく、被露光物である半導体基板で反射した光が投影レンズを通ってフォトマスクで反射し、再び半導体基板に戻ることを防止するため、遮光膜の表面、表面及び裏面に反射防止膜を通常形成している。
【０００５】
このようなフォトマスクに使用されるマスクブランクスの構造として、合成石英基板上に遮光膜をスパッタもしくは真空蒸着等で形成し、さらに遮光膜として用いるクロム膜の表層部には、シリコンウェハから反射した露光光が再度反射されるのを防止する反射防止膜を設けているもの（２層構造膜）や、基板側にも反射防止膜を設けるもの（３層構造膜）等があり、従来、基板側の反射防止膜としてクロム炭化物及びクロム窒化物を含有するクロム炭化窒化物膜を、遮光膜としてクロム膜を、表面側の反射防止膜としてクロム酸化物及びクロム窒化物を含有するクロム酸化窒化物膜を順次積層したフォトマスクブランクスが提案されている（特公昭６２−３７３８５号公報）。さらに、反射防止膜としてＣｒＯＮを用いたもの（特公昭６１−４６８２１号公報、特公昭６２−２７３８７号公報）、ＣｒＮを用いたもの（特公昭６２−２７３８６号公報、特公昭６２−２７３８７号公報）等が提案されている。また、窒化クロムを用いた単層膜（特公平４−１３３９号公報）等も提案されている。
【０００６】
しかし、高密度半導体集積回路の微細化、高集積化にともない、フォトマスクブランクスの欠陥検査や回路パターン検査において、検出感度の高い検査が行われるようになり、遮光膜及び反射防止膜はより高い膜質の均一性が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フォトマスクはパターンを正確に転写するためには、基板が平坦であることが強く要求されるが、いかに平坦な基板を用いても、クロム系膜を形成すると、特に２層構造の膜では遮光膜が基板表面で大きな粒状に成長する特徴があるため、表面の状態は悪くなる傾向がある。現在の欠陥検査及び回路パターン検査では、反射光及び透過光による検査が一般的であるが、高検出感度の検査では、膜表面の状態、面荒れを欠陥として検出する場合があるので、高感度の検査が行えない等の問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑みなされたもので、膜質の均一性が得られ、欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、所望とする微細なパターンを歪みなく正確に形成することが可能な高性能なフォトマスクブランクス及びフォトマスクを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜とを有するフォトマスクブランクス及びフォトマスクにおいて、透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間に、シード層を、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さを０．５〜５ｎｍとして形成することによって、遮光膜又は反射防止膜の表面平坦度が高く、均一な膜質のフォトマスクブランクス及びフォトマスクが得られることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、下記のフォトマスクブランクス、フォトマスク及びフォトマスクブランクスの製造方法を提供する。
請求項１：
露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスにおいて、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間にシード層を形成すると共に、このシード層をクロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さを０．５〜５ｎｍとして形成したことを特徴とするフォトマスクブランクス。
請求項２：
上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランクス。
請求項３：
上記フォトマスクブランクスの表面粗度（ＲＭＳ）を０．９ｎｍ以下とする請求項２に記載のフォトマスクブランクス。
請求項４：
上記シード層を反応性スパッタにより形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクス。
請求項５：
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスをリソグラフィ法によりパターン形成してなることを特徴とするフォトマスク。
請求項６：
露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスを製造する方法であって、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間に、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さ０．５〜５ｎｍのシード層を形成し、該シード層上に上記遮光膜又は反射防止膜を形成することを特徴とするフォトマスクブランクスの製造方法。
請求項７：
上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成することを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
請求項８：
上記シード層を反応性スパッタにより形成することを特徴とする請求項６又は７に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
【００１１】
本発明のシード層を持ったマスクブランクス及びフォトマスクによれば、透明基板上のシード層が、遮光膜又は反射防止膜の成長核となり、シード層の上の遮光膜及び反射防止膜の成長が微細な粒状成長になり、結果として表面粗度の小さいフォトマスクブランクス及びフォトマスクを得ることができる。
【００１２】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のフォトマスクブランクスは、図１，３に示したように、露光光が透過する透明基板１上に少なくとも一層の遮光膜２と少なくとも一層の反射防止膜４を有し、上記透明基板１と遮光膜２または反射防止膜４との間にシード層３を形成すると共に、このシード層３が酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成したことを特徴とし、これにより、フォトマスクブランクスの表面平坦度が向上するものである。
【００１３】
この場合、図１に示したように、シード層の上に遮光膜が一層、反射防止膜が一層の３層構造の場合、基板上にシード層、このシード層の上に遮光膜、さらに遮光膜の上に反射防止膜を順次形成することが好ましい。
【００１４】
また、図３に示したように、シード層の上に遮光膜が一層、反射防止膜が二層の４層構造のフォトマスクブランクスの場合、基板上にシード層、このシード層の上に第１の反射防止膜、この第１の反射防止膜の上に遮光膜、さらに遮光膜の上に第２の反射防止膜を順次形成することが好ましい。
【００１５】
ここで、成膜に用いる基板としては特に制限されず、例えば、石英、アルミノシリケートガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム等が好ましい。
【００１６】
本発明においては、この基板上にシード層を形成する。上記シード層としては、酸素、窒素、炭素を少なくとも１種含むクロムからなる材料が好適であり、例えば、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物等が挙げられるが、特にクロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物が好ましい。
【００１７】
この場合、シード層中のクロム量は、２５〜６０原子％、特に３０〜５０原子％とすることが好ましい。クロム酸化窒化物の場合、窒素量は２〜５０原子％、特に１０〜３０原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましく、クロム酸化炭化物の場合、炭素量は２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましい。また、クロム炭化窒化酸化物の場合、窒素量は２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、炭素量２〜５０原子％、特に５〜２５原子％、酸素量は５〜６０原子％、特に２０〜５０原子％が好ましい。
【００１８】
上記シード層の膜厚としては、初期の成長核となりうる必要最小限の厚さ０．５ｎｍ〜１０ｎｍであることが好ましい。より好ましくは０．５ｎｍ〜５ｎｍである。膜厚が０．５ｎｍ未満であると表面粗度への改善効果がなく、１０ｎｍより厚くても改善効果は変わらず、かえって成膜時間が長くなり、生産性が低下する場合が生じる。
【００１９】
このシード層の成膜方法はターゲットとしてクロムを用いた反応性スパッタ法により、基板側上に形成できるものである。
【００２０】
スパッタ法としては、直流（ＤＣ）電源を用いたものでも、高周波（ＲＦ）電源を用いたものでもよく、またマグネトロンスパッタリング方式であっても、コンベンショナル方式であってもよいが、ＤＣスパッタの方が機構が単純である点で好ましい。また、マグネトロンを用いた方が成膜速度が速くなり、生産性が向上する点から好ましい。なお、成膜装置は通過型でも枚葉型でも構わない。
【００２１】
具体的には、シード層としてクロム酸化炭化物（ＣｒＣＯ）膜を成膜する場合、スパッタガスとしてＣＨ4、ＣＯ2、ＣＯ等の炭素を含むガスと、ＣＯ2、Ｏ2等の酸素を含むガスそれぞれ１種以上を導入するか、これらにＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを混合したガスを用いることができる。特にスパッタガスとしてＣＯ2又はＣＯ2と不活性ガスとの混合ガスを用いると安全であり、ＣＯ2ガスは酸素等より反応性が低いが故に、チャンバ内の広範囲に均一にガスが回り込むことができ、成膜されるＣｒＣＯ膜の膜質が均一になる点から好ましい。導入方法としては別々にチャンバ内に導入してもよい。
【００２２】
シード層としてクロム酸化窒化炭化物（ＣｒＣＯＮ）膜を成膜する場合、スパッタガスとしてＣＨ4、ＣＯ2、ＣＯ等の炭素を含むガスと、ＣＯ2、Ｏ2等の酸素を含むガスと、Ｎ2、ＮＯ等の窒素を含むガスのそれぞれ１種以上を導入するか、これらにＡｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の不活性ガスを混合したガスを用いることができる。特にスパッタガスとしてＣＯ2とＮ2又はＣＯ2とＮ2と不活性ガスとの混合ガスを用いると安全であり、ＣＯ2ガスは酸素等より反応性が低いが故に、チャンバ内の広範囲に均一にガスが回り込むことができ、成膜されるＣｒＣＯＮ膜の膜質が均一になる点から好ましい。導入方法としては別々にチャンバ内に導入してもよい。
【００２３】
ターゲットとしてはクロム単体だけでなくクロムが主成分であるものであればよく、酸素、窒素、炭素のいずれかを含むクロム、又は酸素、窒素、炭素を組み合わせたものをクロムに添加したターゲットを用いてよい。
【００２４】
なお、上記のようにシード層を形成する場合、低圧、高パワーでのスパッタが望ましい。低圧、高パワーの条件下では、スパッタ粒子のエネルギーが大きくなり、基板に対し斜めに入射するスパッタリング粒子が減少する。このため射影効果が抑制され、表面粗度の小さいシード層の成膜ができる。この場合、圧力は０．１〜１．０Ｐａ、特に０．２５〜０．３２Ｐａとすることがよく、パワーは３．９〜１１．０ｗ／ｃｍ2、特に７．０〜９．０ｗ／ｃｍ2とすることがよい。
【００２５】
また、上記遮光膜及び反射防止膜としては、酸素、窒素、炭素の少なくとも１種を含むクロム系材料が好適であり、例えば、クロム酸化物、クロム窒化物、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物等が挙げられるが、特にクロム酸化炭化物、クロム酸化窒化炭化物が好ましい。これらの組成としては、公知の組成とすることができる。
【００２６】
更に、遮光膜の厚さは１０〜１５０ｎｍ、特に５０〜８０ｎｍであることが好ましく、反射防止膜の厚さは１０〜１００ｎｍ、特に２０〜４０ｎｍとすることが好ましい。
【００２７】
なお、本発明のフォトマスクブランクスの膜構成としてはシード層の上にＣｒ系の２層膜又は３層膜だけでなく、４層膜構造とすることもできる。更に露光波長の位相を変化させる位相シフター膜を組み合わせてもよい。また、透過型だけではなく、反射型マスクにも適応することができる。
【００２８】
さらに、このようにシード層、遮光膜及び遮光膜を積層されたフォトマスクブランクスの表面粗度（ＲＭＳ）を０．９ｎｍ以下にすることが好ましい。より好ましくは０．７ｎｍ以下である。この表面粗度は、シード層を上述したように形成することで達成し得る。
【００２９】
このようにして得られる本発明のフォトマスクブランクスをリソグラフィ法によりパターン形成することにより、図２，４に示したようなシード層と遮光膜と反射防止膜とからなる３層，４層構造のフォトマスクが得られる。
【００３０】
具体的には、本発明のフォトマスクブランクスを用いて図２に示したようなフォトマスクを製造する場合は、図５（Ａ）に示したように、透明基板１１の上にシード層１２、その上に遮光膜１３、遮光膜１３の上に反射防止膜１４を順次形成した後、反射防止膜１４の上にレジスト膜１５を形成し、図５（Ｂ）に示したように、レジスト膜１５をパターニングし、更に、図５（Ｃ）に示したように、シード層１２、遮光膜１３及び反射防止膜１４をドライエッチング又はウェットエッチングした後、図５（Ｄ）に示したように、レジスト膜１５を剥離する方法が採用され得る。この場合、レジスト膜の塗布、パターニング（露光、現像）、レジスト膜の除去は、公知の方法によって行うことができる。
【００３１】
本発明のフォトマスクは、フォトマスクブランクスの表面平坦度が高く、欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、所望とする微細なパターンを正確に形成することができ、更なる半導体集積回路装置等における高集積化に十分対応することができるものである。
【００３２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明の実施例に制限されるものではない。
【００３３】
［実施例１］
６”の石英基板上に金属クロムターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ３２ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2 １．０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １８ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、７．１ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを３ｎｍのシード層として成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４８原子％、Ｃが９原子％、Ｏが１７原子％、Ｎが２６原子％含まれていた。
【００３４】
このシード層（ＣｒＣＯＮ膜）上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を０．７ｓｃｃｍ、Ｎ2を１ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを７０ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが６３原子％、Ｃが８原子％、Ｏが２０原子％、Ｎが９原子％含まれていた。
【００３５】
更にこのＣｒＣＯＮ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、１２０℃、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。
【００３６】
得られた膜の表面粗度（ＲＭＳ）をＡＦＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製 ＮａｎｏＳｃｏｐｅ ＩＩＩａ）による１μｍ×１μｍの表面粗度を測定したところ、０．３９５ｎｍであった。その結果を表１に示す。
【００３７】
［実施例２］
６”の石英基板上に金属クロムターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ３２ｓｃｃｍ、反応性スパッタガスとしてＣＯ2 １．０ｓｃｃｍ、Ｎ2 １８ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、７．１ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを３ｎｍのシード層として成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４８原子％、Ｃが９原子％、Ｏが１７原子％、Ｎが２６原子％含まれていた。
【００３８】
このシード層（ＣｒＣＯＮ膜）の上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。
【００３９】
このＣｒＣＯＮ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を０．７ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯを７０ｎｍ成膜した。このＣｒＣＯの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが６９原子％、Ｃが１３原子％、Ｏが１８原子％含まれていた。
【００４０】
更にこのＣｒＣＯ膜上にＣｒをターゲットにして、Ａｒを３２ｓｃｃｍ、ＣＯ2を１４ｓｃｃｍ、Ｎ2を１０ｓｃｃｍ流して、放電中のガス圧０．３Ｐａ、６．６ｗ／ｃｍ2、ＤＣスパッタ法にてＣｒＣＯＮを２５ｎｍ成膜し、クロムの３層膜を形成した。このＣｒＣＯＮの膜組成をＥＳＣＡにより分析した結果、Ｃｒが４２原子％、Ｃが５原子％、Ｏが４３原子％、Ｎが１０原子％含まれていた。実施例１と同様に表面粗度を測定したところ、０．３８２ｎｍであった。
【００４１】
［比較例１］
実施例１でシード層を形成しない以外は実施例１と同様に成膜した。表面粗度は１．４４６ｎｍであった。
【００４２】
［比較例２］
実施例２でシード層を形成しない以外は実施例２と同様に成膜した。表面粗度は１．４４０ｎｍであった。
【００４３】
【表１】
表から明らかに、シード層を形成した上に遮光膜又は反射防止膜を形成した方の表面粗度が小さく、更にＡＦＭによる表面観察では、シード層のある膜は粒子の揃った膜が成膜されていた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明のシード層を持つフォトマスク及びマスクブランクスでは、透明基板上に形成したシード層の上に遮光膜及び反射防止膜を形成すると膜の成長が微細な粒状成長になり、表面粗度の小さいマスクブランクスを得ることができ、また欠陥検査及び回路パターン検査においても高感度検出が可能となり、高品質なフォトマスクブランクス及びフォトマスクが得られ、更なる半導体集積回路の微細化、高集積化に十分対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るフォトマスクブランクスの断面図である。
【図２】同フォトマスクの断面図である。
【図３】本発明の別の実施例に係るフォトマスクブランクスの断面図である。
【図４】同フォトマスクの断面図である。
【図５】フォトマスクの製造方法を示した説明図であり、（Ａ）はレジスト膜を形成した状態、（Ｂ）はレジスト膜をパターニングした状態、（Ｃ）はドライエッチング又はウェットエッチングした状態、（Ｄ）はレジスト膜を除去した状態の概略断面図である。
【符号の説明】
１ １１ 基板
２ １３ 遮光膜
３ １２ シード層
４ １４ 反射防止膜
１５ レジスト膜
Claims (8)
- 露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスにおいて、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間にシード層を形成すると共に、このシード層をクロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さを０．５〜５ｎｍとして形成したことを特徴とするフォトマスクブランクス。
- 上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成したことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスクブランクス。
- 上記フォトマスクブランクスの表面粗度（ＲＭＳ）を０．９ｎｍ以下とする請求項２に記載のフォトマスクブランクス。
- 上記シード層を反応性スパッタにより形成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクス。
- 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォトマスクブランクスをリソグラフィ法によりパターン形成してなることを特徴とするフォトマスク。
- 露光光が透過する透明基板上に少なくとも一層の遮光膜と少なくとも一層の反射防止膜を有するフォトマスクブランクスを製造する方法であって、上記透明基板と遮光膜又は反射防止膜との間に、クロム酸化窒化物、クロム酸化炭化物又はクロム酸化窒化炭化物からなる材料で、厚さ０．５〜５ｎｍのシード層を形成し、該シード層上に上記遮光膜又は反射防止膜を形成することを特徴とするフォトマスクブランクスの製造方法。
- 上記遮光膜又は反射防止膜を酸素、窒素及び炭素の少なくとも１種を含むクロムからなる材料で形成することを特徴とする請求項６に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
- 上記シード層を反応性スパッタにより形成することを特徴とする請求項６又は７に記載のフォトマスクブランクスの製造方法。
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