JPH04246649A - フォトマスクブランク及びその製造方法、並びにフォト マスク及びその製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等の微
細加工の際、フォトリソグラフィー法の原版として使用
されるフォトマスク及びその製造方法、並びにフォトマ
スクの材料であるフォトマスクブランク及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のフォトマスクブランクとしては
、透明基板上に遮光膜を形成した基本構成や、あるいは
、この基本構成に露光光の遮光膜の表裏面での反射を防
止するために更に反射防止膜を付加したものが従来から
知られている。又、これらのフォトマスクブランクの遮
光膜の材料としては、クロムが優れた遮光性によって広
く採用されていた。ところが、遮光膜材料として、この
クロムを使用する場合、パターンの高集積化に対応する
ためにウェットエッチングの代わりにドライエッチング
しようとすると、安全性に難点のある四塩化炭素を雰囲
気ガスとして使用せざるを得なかった。従って、安全性
の観点から、四フッ化炭素及び酸素等の混合ガスでドラ
イエッチングができるＭｏＳｉ２　（モリブデン珪素化
合物）がクロムに代わるものとして提案されている。例
えば、特開昭６３−２１４７５４号公報に記載されたフ
ォトマスクブランクは、このように遮光膜をＭｏＳｉ２
　から構成したもので、その膜構成は、遮光膜と透明基
板との間、及び遮光膜上に、各々、酸素を含有したＭｏ
Ｓｉ２　からなる反射防止膜を配置している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術として掲げたフォトマスクブランクを材料として、
その遮光膜及び反射防止膜を、選択的に除去して、遮光
膜パターン及び反射防止膜パターンからなる低反射遮光
膜パターンを有するフォトマスクを製作すると、遮光膜
パターン幅が反射防止膜パターン幅より狭くなり、低反
射遮光膜パターンの断面形状が中央部でくびれた形状に
なることを回避できなかった。何故なら、このフォトマ
スクブランクの反射防止膜は、その組成が、遮光膜の組
成（ＭｏＳｉ２　）に酸素を含有させたものであるので
、この含有させた酸素によって、エッチング速度が遮光
膜より遅くなるためである。

【０００４】このように、反射防止膜パターンと遮光膜
パターンとでパターン幅差が生じると、フォトマスクブ
ランクからフォトマスクを製作する際、低反射遮光膜パ
ターンのパターン幅の制御が困難になるばかりでなく、
低反射遮光膜パターンの欠損を招くという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は、上述した問題点を鑑みてなされ
たものであり、遮光膜と反射防止膜とのエッチング速度
差に起因する、低反射遮光膜パターンの断面形状の悪化
を防止したフォトマスク及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。又、本発明の他の目的は、低反射遮光
膜パターンの欠損を防止したフォトマスク及びその製造
方法を提供することにある。又、本発明の更に他の目的
は、上述したフォトマスクを製作するための好適な材料
となるフォトマスクブランク及びその製造方法を提供す
ることにある。又、本発明の更に他の目的は、低反射遮
光膜パターン幅の制御が容易なフォトマスクブランクを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のフォトマ
スクブランクは、透明基板と、該透明基板上に設けられ
た遮光膜と、該遮光膜と前記透明基板との間及び該遮光
膜の上方の少なくとも一方に設けられた反射防止膜とを
備えたフォトマスクブランクにおいて、前記反射防止膜
は、金属珪素化合物、酸素、及び窒素を含有すると共に
、前記金属珪素化合物における金属／珪素のモル比率ｎ
を、９０／１０≦ｎ＜３３／６７の範囲内に選定したこ
とを特徴とする。

【０００７】本発明の第２のフォトマスクブランクは、
前記第１のフォトマスクブランクにおいて金属珪素化合
物の金属が、モリブデン、タンタル、タングステン、ニ
ッケルの中から選択された一種の金属であることを特徴
とする。

【０００８】本発明の第３のフォトマスクブランクは前
記第１及び第２のフォトマスクブランクの遮光膜が、反
射防止膜と同種の金属珪素化合物から成ると共に、前記
金属珪素化合物における金属／珪素のモル比率ｎを９０
／１０≦ｎ＜３３／６７の範囲内に選定したことを特徴
とする。

【０００９】本発明のフォトマスクブランクの製造方法
は、透明基板上に、遮光膜及び反射防止膜を成膜するフ
ォトマスクブランクの製造方法において、前記反射防止
膜を、酸素及び窒素を含有する雰囲気中で、金属珪素化
合物から成るスパッタ・ターゲットをスパッタリングし
て成膜するに際して、前記スパタ・ターゲットは金属／
珪素のモル比率ｎが９０／１０≦ｎ＜３３／６７の範囲
内に予め選定することを特徴とする。

【００１０】本発明のフォトマスクの製造方法は、前記
フォトマスクブランクの製造方法により得られたフォト
ブランクを材料とし、前記フォトマスクブランクにおけ
る反射防止膜及び遮光膜を、選択的に除去することを特
徴とする。

【００１１】尚、上述した第１のフォトマスクブランク
、第３のフォトマスクブランク、及びフォトマスクブラ
ンクの製造方法において、モル比率ｎを上記範囲に選定
したのは３３／６７より小とすることで反射防止膜の薄
膜を薄くすることができ、又、９０／１０以上とするこ
とにより、反射防止膜の良好な付着性（透明基板又は遮
光膜に対して）を得るためである。又、好ましいモル比
率ｎの範囲は７０／３０〜４０／６０であり、この範囲
内にすることにより、膜の付着力向上と薄膜化効果が顕
著になる。

【００１２】

【作用】本発明のフォトマスクブランクは、反射防止膜
の金属／珪素とのモル比率ｎを９０／１０≦ｎ＜３３／
６７の範囲内に選定していることから、良好な膜付着力
を維持し、且つ、所定の反射防止効果を損なうことなく
、膜厚を薄くすることができる。このように反射防止膜
を、一層、薄膜化してサイドエッチング量差を減少させ
ると共に、含有させた酸素により遅くなったエッチング
速度を窒素を含有させることにより速めている。これに
より、遮光膜パターンと反射防止膜パターンとのパター
ン幅差を抑制することができる。又、このようにパター
ン幅差を抑制することにより、低反射遮光膜パターン幅
の制御も正確且つ容易になる。

【００１３】又、反射防止膜のみならず、遮光膜の金属
／珪素のモル比率ｎも９０／１０≦ｎ＜３３／６７範囲
内に選定することにより、遮光膜も、一層、薄膜化し、
遮光膜と反射防止膜のサイドエッチング量差を更に減少
させることができる。更に、遮光膜と反射防止膜との付
着力も向上させることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例に係る
フォトマスクブランク及びその製造方法、並びにフォト
マスク及びその製造方法について説明する。先ず最初に
、図１を参照して第１実施例のフォトマスクブランク１
０を説明する。この実施例のフォトマスクブランク１０
は、透明基板１上に、第１反射防止膜２、遮光膜３、及
び第２反射防止膜４を順次形成して構成される。

【００１５】第１反射防止膜２及び第２反射防止膜４は
、共に酸素１５モル％，窒素３０モル％，及び５５モル
％のモリブデン珪素化合物から成り、且つ、モリブデン
珪素化合物におけるモリブデン／珪素のモル比率ｎが５
０／５０に選定させている。又、各々の膜厚は第１反射
防止膜２が３３０オングストローム、第２反射防止膜が
４９０オングストロームである。遮光膜３は、前記第１
反射防止膜２及び第２反射防止膜４と、モリブデン／珪
素とのモル比率ｎが等しい、モル比率ｎ＝５０／５０の
モリブデン珪素化合物から成り、その膜厚は８３０オン
グストロームである。透明基板１は、前記第１反射防止
膜２を成膜する主表面及びこの主表面に対向する対向表
面を精密研磨した石英ガラス基板から成り、その外形は
縦５インチ×横５インチ×厚さ０．０９インチである。 以上の構成からなるフォトマスクブランク１０の光学濃
度は３．０であり、波長４３６ｎｍの光に対する反射率
は、表面が１５％であり、裏面が２０％以下であった。

【００１６】次に、上述したフォトマスクブランク２０
の製造方法について説明する。先ず、主表面及び対向表
面を精密研磨した石英ガラス基板（外形：縦５インチ×
横５インチ×厚さ０．０９インチ）から成る透明基板１
を用意し、この透明基板１を反応性スパッタリング装置
のチヤンバー内に搬入する。次に、このチャンバー内に
アルゴンと亜酸化窒素との混合ガスを導入し、この混合
ガス雰囲気中において、モリブデン／珪素のモル比率ｎ
が５０（モル％）／５０（モル％）のモリブデン珪素化
合物から成るスパッタ・ターゲットをスパッタリングし
て第１反射防止膜２（膜厚３３０オングストローム）を
透明基板１の主表面上に成膜する。尚、前述したチャン
バー内の混合ガスのアルゴンと亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）と
のモル比率はアルゴン８０％に対して亜酸化窒素２０％
とし、混合ガス圧力は１．５×１０−３Ｔｏｒｒとした
。

【００１７】次いで、チャンバー内のアルゴンと亜酸化
窒素との混合ガスを排気し、新たにアルゴンガスを導入
した、このアルゴンガスの雰囲気中において、前述した
第１反射防止膜の成膜時に用いた同じモリブデン珪素化
合物から成るスパッタ・ターゲットをスパッタリングし
て遮光膜３（膜厚８３０オングストローム）を第１反射
防止膜２上に成膜した。尚、チャンバー内のアルゴンガ
スの圧力は２×１０−３Ｔｏｒｒとした。次に、チャン
バー内に再び亜酸化窒素を導入し、雰囲気をモル比率が
アルゴン／亜酸化窒素＝８０％／２０％となる混合ガス
（混合ガス圧力：１．５×１０−３Ｔｏｒｒ）にした上
で、再び、第１反射防止膜２及び遮光膜３の成膜時に用
いた同じモリブデン珪素化合物から成るスパッタ・ター
ゲットをスパッタリングして第２反射防止膜４（膜厚４
９０オングストローム）を遮光膜３上に成膜した。

【００１８】では、上述したフォトマスクブランク１０
を材料として製作したフォトマスク２０を図２を参照し
て説明する。図２に示したフォトマスク２０は、図１に
示したフォトマスク１０の第１反射防止膜２、遮光膜３
、及び第２反射防止膜４を、選択的に除去してパターン
化し、第１反射膜パターン２ａ、遮光膜パターン３ａ、
及び第２反射防止膜パターン４ａから成る低反射遮光膜
パターン５を形成したものである。

【００１９】では次に、図２に示したフォトマスク２０
の製造方法について説明する。先ず、図１に示したフォ
トマスクブランク１０の第２反射防止膜４上にポジ型フ
ォトレジスト（例えば、ヘキスト社製ＡＺ１３５０）を
滴下し、スピンコート法により膜厚５０００オングスト
ロームのレジスト膜を形成する。次に、パターン幅２μ
ｍのパターンを有するマスターマスクを通して紫外光に
より、前記レジスト膜を選択的に露光し、しかる後、所
定の現像液により前記レジスト膜を現像することにより
、レジスト膜の被露光部分を溶解させてパターン化し、
レジストパターンを形成する。次いで、このレジストパ
ターン付フォトマスクブランク１０を平行平板型プラズ
マエッチング装置のチャンバー内に搬入し、前記レジス
トパターンをマスクとして、フォトマスクブランク１０
の第１反射防止膜２、遮光膜３、及び第２反射防止膜４
の各露出部分を選択的に、順次、ドライエッチングした
。このドライエッチングは、以下のエッチング条件の反
応性イオンエッチングである。

【００２０】※エッチング雰囲気ガス・・・（ＣＦ４　
；８０モル％＋Ｏ２　；２０モル％）の混合ガス※エッ
チング雰囲気ガス圧力・・・０．１Ｔｏｒｒ※高周波出
力　　　　　　　　　　　　　　・・・１００Ｗこのド
ライエッチング処理により、透明基板１上に、順次、積
層した、第１反射防止膜パターン２ａ、遮光膜パターン
３ａ、第２反射防止膜パターン４ａ、及びレジストパタ
ーンを形成した。そして、最後に、不要となったレジス
トパターンを濃硫酸に接触させて除去し、しかる後、超
音波洗浄（超音波出力：６００Ｗ，周波数２８ＫＨｚ）
を施し図２に示すフォトマスク２０を得た。

【００２１】本実施例のフォトマスクの製造方法により
得られたフォトマスク２０の低反射遮光膜パターン５を
観察したところ、マスターマスクのパターン（パターン
幅２μｍ）を忠実に再現し、膜厚方向にパターン幅（２
μｍ）が実質的に等しい矩形断面となっていることが確
認できた。又、超音波洗浄によるパターンの欠損も認め
られなかった。これは、第１反射防止膜２、遮光膜３、
及び第２反射防止膜４の各々をモリブデン／珪素のモル
比率ｎを５０／５０に選定して所定の反射率を損なうこ
となく、一層、薄膜化すると共に、反射防止作用を発揮
させるために１５モル％含有させた酸素によって遅くな
ったエッチング速度を、窒素を３０モル％含有させるこ
とにより速くさせることにより、遮光膜と、第１及び第
２反射防止膜とのサイドエッチング速度を実質的に同一
にしたことに拠る。このサイドエッチング速度が実質的
に同一になったことは、オーバーエッチングしても各パ
ターン幅が均一に減少したことからも裏付けられている
。その結果、第１反射防止膜パターン２ａ、遮光膜パタ
ーン３ａ、及び第２反射防止膜パターン４ａの各パター
ン幅を実質的に均一することができた。又、レジストパ
ターンを剥離するために、濃硫酸に接触させた後に、反
射防止膜を調べたところ、膜剥離も膜減りも起していな
かった。このことから本実施例の反射防止膜は十分な膜
付着力と耐酸性を有していることが判った。更に本実施
例によれば、第１反射防止膜２、遮光膜３、及び第２反
射防止膜の何れも薄膜化されているので、生産性も向上
した。

【００２２】モリブデン／珪素のモル比率ｎが３３／６
７（化学量論的に安定）の比較例において、上述した第
１実施例のフォトマスク２０と、同じ反射率を得るため
に、要する、第１反射防止膜と第２反射防止膜の各膜厚
及びそのジャストエッチングに要するエッチング時間を
表１に示す。又、この表１にモリブデンと珪素のモル比
率ｎを、８５／１５とした第２実施例、６７／３３とし
た第３実施例、４０／６０とした第４実施例、並びに３
７／６３とした第５実施例についても併わせて示す。 尚、これらの比較例、第２実施例乃至第４実施例は、モ
リブデンと珪素とのモル比率を変えた以外は全て同じ条
件である。又、モル比率の変更は、スパッタ・ターゲッ
トのモリブデンと珪素との比率を変えて行なった。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１から明らかな通り、第１及び第２反射
防止膜のモリブデンと珪素とのモル比率を、比較例のよ
うに化学量論的に安定するモル比率より、モリブデンの
モル％が増加する方向にズラした、第１乃至第５実施例
の方が第１及び第２反射防止膜の膜厚が薄くなっている
ことが判る。又、この第１及び第２反射防止膜の薄膜化
、及び、各反射防止膜に含有させた窒素の働きに拠り、
第２及び第３実施例のフォトマスクも前述した第１実施
例と同様のパターン断面の悪化防止効果が得られた。又
、第２乃至第５実施例においても、第１実施例と同様に
反射防止膜に良好な膜付着力、及び耐酸性があることが
確認できた。上掲の表１には挙げなかったがモル比率ｎ
が９５／５の場合、反射防止膜が濃硫酸との接触により
５％ほど膜減りを起こし、その結果、反射率も変化して
しまった。又、膜剥離も認められた。上述した反射防止
膜の膜付着性、耐酸性、及び薄膜化効果の総合効果が顕
著になったのはモル比率ｎが７０／３０〜４０／６０の
範囲内にある第１、第３、及び第４実施例であった。

【００２５】更に、前述した第１乃至第５実施例におい
ては、モリブデン／珪素のモル比率ｎを９０／１０≧ｎ
＞３３／６７の範囲内に選定することにより、レジスト
と第２反射防止膜との付着性を向上させるこという効果
も得られた。これにより、レジスト塗布前、従来、必要
とされた、第２反射防止膜への接着促進剤の塗布工程が
不要になる。

【００２６】次に、本発明の上述した第１乃至第５実施
例以外の態様について説明する。上述した第１乃至第５
実施例では、第１及び第２反射防止膜で遮光膜を挟持し
た膜構成をしたが、第１及び第２反射防止膜の何れか一
方のみと、遮光膜との膜構成としても良い。又、遮光膜
におけるモリブデン／珪素のモル比率も、第１反射防止
膜及び第２反射防止膜と同じ値にすることにより、第１
反射防止膜及び第２反射防止膜の各々との付着力を向上
させるという効果を得ると共にパターンの断面形状の悪
化防止効果を促進したが、遮光膜と、第１及び第２反射
防止膜との前記モル比率は必ずしも一致させなくてもよ
い。又、遮光膜は金属珪素化合物に限定されない。更に
、反射防止膜における金属珪素化合物、酸素、及び窒素
の好ましいモル％の範囲は、各々、８５モル％〜２０モ
ル％、５モル％〜３０モル％、１０モル％〜５０モル％
である。又、所定の反射防止効果を得ると共に遮光膜と
のエッチング速度差を解消するためには酸素／窒素のモ
ル比率を１／２近傍にするのが好適である。又、適時、
目的に応じて反射防止膜に炭素等を含有させても良い。 又、金属珪素化合物の金属としては、モリブデンの他に
、タングステン、タンタル、ニッケル等でも良い。

【００２７】次に、反射防止膜を酸化及び窒化させるガ
スとして、Ｎ２　Ｏの他、ＮＯ，ＮＯ２　，もちろんＯ
２　とＮ２　の混合ガス等であってもよく、Ａｒガスと
の混合比も、所望の反射率及びエッチング速度等に応じ
て変化させても良い。次に成膜方法としても、反応性ス
パッタリング法に限らず他のスパッタリング法、真空蒸
着法、イオンプレーティング法等でも良い。次にレジス
トとしても、実施例で用いたものに限らず、電子線及び
Ｘ線レジストであっても良い。又、フォトマスクブラン
クの反射防止膜及び遮光膜を選択的にエッチングする方
法としては、反応性イオンエッチングの他に、プラズマ
エッチング、イオンミリング、イオンビーム法等を用い
てもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、良好な膜付着力を維持
し、且つ、遮光膜と反射防止膜とのエッチング速度差に
起因する、低反射遮光膜パターンの断面形状の悪化を防
止することができる。従って、低反射遮光膜パターン幅
制御が容易且つ正確になる。又、低反射遮光膜パターン
の欠損を防止することもできる。更に、遮光膜も反射防
止膜と同種の金属珪素化合物により構成すると共に、金
属／珪素のモル比率ｎを９０／１０≦ｎ＜３３／６７の
範囲内に含まれるようにすることによって、前述した低
反射遮光膜パターンの断面形状の悪化防止効果を更に高
めることができる。又、かかる効果の他に遮光膜と反射
防止膜との付着力を向上させることもできる。

【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
の断面図。

【図２】本発明の一実施例に係るフォトマスクの断面図
。

【符号の説明】

１　　透明基板 ２　　第１反射防止膜 ２ａ　　第１反射防止膜パターン ３　　遮光膜 ３ａ　　遮光膜パターン ４　　第２反射防止膜 ４ａ　　第２反射防止膜パターン ５　　低反射遮光膜パターン １０　　フォトマスクブランク ２０　　フォトマスク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明基板と、該透明基板上に設けられ
   た遮光膜と、該遮光膜と前記透明基板との間、及び、該
   遮光膜の上方の少なくとも一方に設けられた反射防止膜
   とを備えたフォトマスクブランクにおいて、前記反射防
   止膜は、金属珪素化合物、酸素、及び窒素を含有すると
   共に、前記金属珪素化合物における金属／珪素のモル比
   率ｎを、９０／１０≦ｎ＜３３／６７の範囲内に選定し
   たことを特徴とするフォトマスクブランク。
2. 【請求項２】　　金属珪素化合物の金属が、モリブデン
   、タンタル、タングステン、ニッケルの中から選択され
   た一種の金属であることを特徴とする請求項１記載のフ
   ォトマスクブランク。
3. 【請求項３】　　遮光膜が、反射防止膜と同種の金属珪
   素化合物から成ると共に、前記金属珪素化合物における
   金属／珪素のモル比率ｎを９０／１０≦ｎ＜３３／６７
   の範囲内に選定したことを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載のフォトマスクブランク。
4. 【請求項４】　　請求項１乃至３の何れかに記載された
   フォトマスクブランクにおける、遮光膜及び反射防止膜
   を選択的に除去したことを特徴とするフォトマスク。
5. 【請求項５】　　透明基板上に、遮光膜及び反射防止膜
   を成膜するフォトマスクブランクの製造方法において、
   前記反射防止膜を、酸素及び窒素を含有する雰囲気中で
   、金属珪素化合物から成るスパッター・ターゲットをス
   パッタリングして成膜するに際して、前記スパッタ・タ
   ーゲットの金属／珪素のモル比率ｎを９０／１０≦ｎ＜
   ３３／６７の範囲内に予め選定することを特徴とするフ
   ォトマスクブランクの製造方法。
6. 【請求項６】　　請求項５記載のフォトマスクブランク
   の製造方法により得られたフォトマスクブランクを材料
   とし、前記フォトマスクブランクにおける反射防止及び
   遮光膜を、選択的に除去することを特徴とするフォトマ
   スクの製造方法。