JP4209807B2 - フォトマスクブランクおよびフォトマスク - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路、CCD(電荷結合素子)、LCD(液晶表示素子)用カラーフィルター、及び磁気ヘッド等の微細加工に好適に用いられるフォトマスクブランク、フォトマスクに関するものである。
LSI,VLSI等の高密度半導体集積回路や、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や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。
上記フォトマスクとしては、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(Cr)から成る遮光膜をスパッタ法もしくは真空蒸着法等で形成したフォトマスクブランクを用い、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。
このようなフォトマスクの製造は、基板上に遮光膜を形成したフォトマスクブランクに、フォトレジストや電子線レジストを塗布した後に所定のパターンに選択的に露光し、現像、リンスおよび乾燥の各工程を経てレジストパターンを形成する。次いでこのレジストパターンをマスクにして、硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合水溶液からなるエッチング液を用いてウエットエッチングを行うか、または塩素系ガスを用いたドライエッチングを行い、マスクされていない部分のクロム膜を除去した後にレジストを除去することによって、遮光部と透光部とから成る所定のパターンが形成されたフォトマスクを製造することができる。
このようなフォトマスクをリソグラフィー法に使用した場合、Cr系の遮光膜は反射率が大きく、被露光物であるシリコンウエーハ等で反射した光が、投影レンズを通ってフォトマスクで反射し、再びシリコンウエーハに戻る多重反射を防止するため、通常、遮光膜には反射防止膜を形成している。
このような反射防止膜を有するフォトマスクブランクおよびフォトマスクとしては、透明基板上に形成されたCr遮光膜の表面側に反射防止膜としてCrO膜を形成し、Cr遮光膜と透明基板の境界層にも反射防止膜を形成したフォトマスクブランクが提案されている(例えば特許文献1参照)。また、これらの反射防止膜にはCrONを用いたもの(例えば特許文献2および特許文献3参照)を用いることが開示されている。
また、遮光膜にはCr(例えば特許文献2参照)やCrC(例えば特許文献4参照)等を用いることが知られている。
また、解像度をあげるためにハーフトーン膜を形成した上にCr膜を形成したマスクブランクも実用化されている。
特公昭62−37385号公報 特許第1565243号明細書 特許第1489613号明細書 特許第1420095号明細書
ブランクの反射率は、前述したフォトマスクと半導体基板等の被露光物の間の多重反射を防止するため、露光波長で低いことが求められている。一方、近年では半導体集積回路の高集積化等の市場要求に伴って、フォトマスクのパターンの微細化が急速に進み、これに対して露光波長の短波長化を図ることにより対応してきた。ところが、露光波長が248,193nm,157nmと短波長化するにしたがって、Cr系膜を用いた反射防止膜では充分に反射率を低下させることができないという問題が生じてきた。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、露光波長が短波長であっても十分に反射率を低下させることができる反射防止膜を有するフォトマスクブランクおよびフォトマスクを提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、フォトマスクブランクであって、少なくとも基板上に、Crを含む遮光膜と、1層または2層以上の反射防止膜を具備し、前記反射防止膜の少なくとも1層の膜は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含むことを特徴とするフォトマスクブランクである。
このように、Crを含む遮光膜と1層または2層以上の反射防止膜を具備するフォトマスクブランクにおいて、反射防止膜の少なくとも1層の膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含むものであれば、露光波長が短波長であっても反射率を十分に低減することができるフォトマスクブランクとなる。
また本発明は、フォトマスクブランクであって、少なくとも基板上に、Crを含む遮光膜と、2層以上から成る反射防止膜を具備し、前記反射防止膜が、少なくとも、露光波長で透過率が高い膜の層と、露光波長でこれより透過率が低く、検査波長で露光波長より透過率が高い膜の層から構成されていることを特徴とするフォトマスクブランクである。
このようにCrを含む遮光膜と、2層以上から成る反射防止膜を具備し、前記反射防止膜が、少なくとも露光波長で透過率が高い膜の層と、露光波長でこれより透過率が低く、検査波長で露光波長より透過率が高い膜から構成されていれば、フォトマスクブランク全体として、露光波長で反射率が低いものとなり、フォトリソグラフィーに用いた際に優れた特性を有し、検査波長では所定の反射率が得られるため、欠陥検査等において十分な感度を得ることができるものとなる。
この場合、前記反射防止膜は、少なくとも、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜の層と、Crを含む膜の層から構成されていることが好ましい。
このように反射防止膜が酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜の層と、Crを含む膜の層から構成されていれば、フォトマスクブランク全体として、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素を含む膜の層により露光波長が短波長でも低い反射率とすることができ、Crを含む膜の層により検査波長で所定の反射率が得られるため、欠陥検査等において十分な感度を得ることができるものとなる。
この場合、露光波長において反射率が12%以下であることが好ましい。
このように露光波長において反射率が12%以下であれば、例えば、前述のフォトマスクとシリコンウエーハなどの被露光物の間の多重反射を十分に防止することができるため好ましい。
この場合、露光波長が248nm以下であることが好ましい。さらに好ましくは、露光波長が193nm以下であることが好ましい。
本発明のフォトマスクブランクは、このように露光波長が短波長であっても、反射率を低いものとすることができるため、フォトリソグラフィーに用いた場合に、フォトマスクと被露光物間の多重反射を防いで、所望の微細な幅のパターンを正確に形成することができ、半導体集積回路装置などにおける高集積化、微細化に十分対応することができるものである。
この場合、検査波長での反射率が10〜20%であることが好ましい。
このように検査波長での反射率が10〜20%であれば、例えば欠陥検査における検査波長においても所定の反射率を得ることができ、十分な感度を得ることができ、その結果、精度良くブランクの検査を行うことができる。
そして本発明は、本発明のフォトマスクブランクの遮光膜にパターンが形成されたものであることを特徴とするフォトマスクである。
本発明のフォトマスクブランクは、露光波長が短波長であっても低反射率であるため、これにパターンを形成したフォトマスクは、フォトリソグラフィーで所望の微細な幅のパターンを正確に形成することができ、半導体集積回路装置などにおける高集積化、微細化に十分対応することができるものとなる。
以上説明したように、本発明によれば、Crから成る遮光膜を有するフォトマスクブランクおよびフォトマスクであって、露光波長が短波長であっても反射率が低いフォトマスクブランクおよびフォトマスクを得ることができる。さらに、検査波長において、検査に必要な所望の反射率を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者は、前記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、反射防止膜に酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜を用いることにより、露光波長が短波長でも低い反射率を得ることができ、さらにはこれとCrを含んだ膜の2層構造にすることによって欠陥検査等での検査波長においても所定の反射率を得られるようにし、本発明をなすに至った。
図1は本発明のフォトマスクブランクの構造の一例を示す図である。本発明のフォトマスクブランク10では、基板1上にCrから成るCr遮光膜2が形成されている。本発明では、従来のCrO,CrON等から成るCr系反射防止膜に替えて、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含むSi反射防止膜3SがCr遮光膜2上に形成されている。
一般に反射防止膜は、膜内の多重反射の干渉効果を利用して所定の波長の反射率を低減する。つまり反射防止膜内を往復した光と反射光との干渉を利用し、反射光強度を抑えている。しかし、反射防止膜内の吸収係数が大きくなると、膜内を往復する間に光が減衰し、反射防止膜の機能が果たせなくなる。一般にフォトマスクブランクでは、CrO,CrON,CrONC等から成る膜が用いられるが、これらは短波長での吸収係数が大きく、反射率を充分に低減することはできない。
そこで本発明者らは、反射防止膜に酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜を用いることを発想した。前述したように、Cr系遮光膜を有するフォトマスクブランクの反射防止膜としては、通常、CrO,CrON等から成る膜が用いられてきた。しかし、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜を反射防止膜として用いることによって良好な耐薬品性を持たせたままで、反射防止膜の短波長での吸収率を低下させ、膜内の多重反射の効果を充分大きくし、膜の反射率を低下させることができる。
一方、欠陥検査等の検査波長では、一般に露光に用いられる波長より長い波長が用いられ、たとえば露光波長を193nm、248nmとするフォトマスクブランクでは、365nm程度の波長が用いられる。この検査波長において充分な感度を得るためには10−20%程度の反射率を必要とする。
そのため、図1に示すような単層膜で反射防止膜を構成すると、露光波長ではある程度反射率を制御できても、検査波長での反射率を所定の値にあわせこむことが困難な場合がある。
そこで、このような場合は、反射防止膜を2層以上にすることによって、検査波長でも反射率を所定値に合わせこむことができる。
図3は、本発明の別のフォトマスクブランクの構造の例を示した図である。このフォトマスクブランク10’では、基板1上にCrから成るCr遮光膜2が形成されている。そして、Cr遮光膜2上には、Crを含むCr反射防止膜3Cと、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含むSi反射防止膜3Sが順次形成されている。Si反射防止膜3Sは露光波長で透過率が高く、Cr反射防止膜3Cは露光波長で3Sより透過率が低く、検査波長で露光波長より透過率が高い膜として作用する。これによりフォトマスクブランク10’全体として、短波長の露光波長で反射率が低く、長波長の検査波長で検査に必要な所定の反射率を有するものとなる。
反射防止膜の構成としては、図3に示すように、短波長(露光波長)で透過率が高く反射防止効果が大きい膜3Sを表面側にし、短波長で3Sより透過率が低く、長波長(検査波長)で短波長より透過率が高い膜3Cを基板側に配置することができるし、逆に短波長で反射防止効果が大きい膜3Sを基板側に配置し、短波長で3Sより透過率が低く、長波長で短波長より透過率が高い膜3Cをこの上の表面側に配置することもできる。しかし、短波長での反射防止効果が大きい膜を表面側にした方が膜の設計が行いやすい。
本発明のフォトマスクブランクおよびフォトマスクが使用できる露光波長には特に制限はないが248nm以下、特に193nm以下とすることで効果が大きい。
さらに、マスクとシリコンウエーハ等の被露光物の間における多重反射を低減できるため、フォトマスクブランクの露光波長での反射率は小さければ小さいほど好ましいが、例えば、反射率15%以下とすることが好ましく、特に好ましくは12%以下、さらには10%以下とすることが好ましい。
このような本発明のフォトマスクブランクは、ターゲットとしてSi、Crを用いた反応性スパッタ法等により、基板側から遮光膜、反射防止膜を順次成膜することにより製造することができる。
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、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、あるいはその他の方式であっても良い。また、成膜装置は通過型でも枚葉型でも構わない。
具体的には、Crから成る遮光膜を成膜する際には、例えば石英等から成る透明基板上に、Crをターゲットとして、スパッタガスとしてArを用いてCr膜をスパッタ成膜する。
Crを含む反射防止膜として例えばCrONC膜を成膜する際には、Crをターゲットとして、スパッタガスとしてCO,O等の酸素を含むガスと、N,NO等の窒素を含むガスと、CH,CO等の炭素を含むガスとを混合して用いるか、これらにAr等の不活性ガスを混合したガスを用いてCrONC膜を成膜する。
酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む反射防止膜を成膜する際には、Siをターゲットとして、スパッタガスとしては、反応性ガスとしては酸化珪素を成膜する際にはO等の酸素を含むガスを用い、窒化珪素を成膜する際にはN等の窒素を含むガスを用い、酸化窒化珪素を成膜する際にはN、NO等の窒素を含むガスとO等の酸素を含むガスを混合して用い、あるいは、これらにAr等の不活性ガスを混合したガスを用いて酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む反射防止膜を成膜する。
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の遮光膜に、リソグラフィー法によりパターンを形成することにより、例えば図2に示すように、図1に示したフォトマスクブランクに、遮光部4と透光部5が設けられた本発明のフォトマスク11を製造することができる。
この場合のフォトリソグラフィー法におけるレジスト膜の塗布、パターニング(露光、現像)、ドライエッチング又はウエットエッチング、レジスト膜の除去等の工程は、公知の方法によって行うことができる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
6インチの角形石英基板上にCrをターゲットにして、スパッタガスとしてArを用いて、放電中のガス圧0.3Pa、放電電力250W、成膜前加熱温度120℃でDCスパッタ法にて、Cr遮光膜の成膜を膜厚70nmとなるように行った。次に、このCr遮光膜上にCrをターゲットにして、スパッタガスとしてArとCOとNを用いてCrONCからなる反射防止膜を膜厚12nmとなるように形成した。さらに、このCrONC膜上にSiをターゲットにして、スパッタガスとしてArとNを用いてSiNから成る反射防止膜を膜厚8nmとなるように形成し、フォトマスクブランクを製造した。
なお、別途、石英基板上にSiN膜のみを形成したサンプルを作製し、SiN膜の吸収係数を測定したところ、SiN膜の吸収係数は、波長193nmで0.3以下、波長248nmで0.1未満、波長365nmで0.1未満であった。また、石英基板上にCrONC膜のみを形成したサンプルを作製し、CrONC膜の吸収係数を測定したところ、CrONC膜の吸収係数は、波長193nmで1.2以上、波長248nmで1.1、波長365nmで0.8であった。
得られたフォトマスクブランクの反射率を、波長193nm,248nm,365nmで測定した。その結果、波長193nmでの反射率は5%、波長248nmでの反射率が4%、波長365nmでの反射率が14%であった。
このように、本発明の実施例のフォトマスクブランクは、短波長であっても反射率が低く、反射防止効果に優れることが判る。一方、検査波長となる長波長では、検査時に十分な感度を得ることができることが判る。
(比較例1)
6インチの角形石英基板上に実施例1と同様にしてCr遮光膜の成膜を行った。次に、このCr遮光膜上にCrをターゲットにして、スパッタガスとしてArとCOとNを用いてCrONCからなる反射防止膜のみを20nm形成し、フォトマスクブランクを製造した。
得られたフォトマスクブランクの反射率を、波長193nm,248nm,365nmで測定した。その結果、波長193nmでの反射率は23%、波長248nmでの反射率が17%、波長365nmでの反射率が13%であった。
このように、比較例のフォトマスクブランクは、露光波長となる短波長で反射率が高く、反射防止効果が低いことが判る。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、上記では、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む反射防止膜が1層の場合を例に挙げて説明したが、2層以上設けても良い。また、反射防止膜は遮光膜上に積層する場合に限られず、遮光膜を挟んで上下に設けるようにしてもよい。
本発明のフォトマスクブランクの構造の一例を示す図である。 本発明のフォトマスクの構造の例を示す図である。 本発明の別のフォトマスクブランクの構造を示す図である。
符号の説明
1…基板、 2…Cr遮光膜、 3S…Si反射防止膜、 3C…Cr反射防止膜、 4…遮光部、 5…透光部、 10,10’…フォトマスクブランク、 11…フォトマスク。

Claims (7)

  1. フォトマスクブランクであって、少なくとも基板上に、Crを含む遮光膜と、2層以上から成る反射防止膜を具備し、前記反射防止膜が、少なくとも、露光波長で透過率が高い膜の層と、露光波長でこれより透過率が低く、検査波長で露光波長より透過率が高い膜の層から構成されていることを特徴とするフォトマスクブランク。
  2. 前記反射防止膜は、少なくとも、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素から選択されるいずれかを含む膜の層と、Crを含む膜の層から構成されていることを特徴とする請求項に記載のフォトマスクブランク。
  3. 露光波長において反射率が12%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフォトマスクブランク。
  4. 露光波長が248nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のフォトマスクブランク。
  5. 露光波長が193nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のフォトマスクブランク。
  6. 検査波長での反射率が10〜20%であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のフォトマスクブランク。
  7. 請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載のフォトマスクブランクの遮光膜にパターンが形成されたものであることを特徴とするフォトマスク。
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