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JP3324005B2 - Phase shift photomask substrate and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP3324005B2 - Phase shift photomask substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

Phase shift photomask substrate and method of manufacturing the same

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JP3324005B2
JP3324005B2 JP9183193A JP9183193A JP3324005B2 JP 3324005 B2 JP3324005 B2 JP 3324005B2 JP 9183193 A JP9183193 A JP 9183193A JP 9183193 A JP9183193 A JP 9183193A JP 3324005 B2 JP3324005 B2 JP 3324005B2
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shift photomask
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,LSI,超LSI等の
高密度集積回路の製造に用いられる位相シフトフォトマ
スクおよびこのフォトマスクを製造するための位相シフ
トフォトマスク用基板(位相シフトフォトマスク用ブラ
ンク)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift photomask used for manufacturing high-density integrated circuits such as LSIs and VLSIs, and a phase shift photomask substrate (phase shift photomask) for manufacturing the photomask. Blank).

【0002】[0002]

【従来の技術】IC,LSI,超LSI等の半導体集積
回路は,リソグラフィ−工程により製造されるが,その
際使用されるフォトマスクに関しては,特開昭58−1
73744号公報,特公昭62−59296号公報等に
示されているような,位相シフトフォトマスクという新
しい考え方のレチクルが提案されている。位相シフトフ
ォトマスクを用いる位相シフトリソグラフィ−は,レチ
クルを透過する光の位相を操作することによって,従来
のフオトマスクよりも,投影像の分解能およびコントラ
ストを向上させる技術である。
2. Description of the Related Art Semiconductor integrated circuits such as ICs, LSIs, and VLSIs are manufactured by a lithography process.
No. 73744, Japanese Patent Publication No. 62-59296, etc., a reticle based on a new concept of a phase shift photomask has been proposed. Phase shift lithography using a phase shift photomask is a technique for improving the resolution and contrast of a projected image as compared with a conventional photomask by manipulating the phase of light passing through a reticle.

【0003】位相シフトリソグラフィ−においては,転
写時の投影像の分解能およびコントラストを向上させる
ために,位相シフト角の高精度制御が要求される。この
位相シフト角は,シフターパターンの膜厚と屈折率によ
って決定されるが,特に,膜厚の制御が,位相シフトフ
ォトマスクを製造する上で大きな問題となっている。
In phase shift lithography, high-precision control of the phase shift angle is required to improve the resolution and contrast of a projected image at the time of transfer. The phase shift angle is determined by the film thickness and the refractive index of the shifter pattern. In particular, controlling the film thickness is a major problem in manufacturing a phase shift photomask.

【0004】シフター層のエッチングには,高精度微細
加工に優れているドライエッチング法が利用されるが,
最も確実にシフターパターンの膜厚を制御する方法は,
シフター層と下地層のエッチング速度比(選択比)が大
きくなるなシフター及び下地層材料を選び,シフター層
が完全に除去されるであろう時間よりも特定な時間だけ
長くドライエッチングすること,すなわち,オーバーエ
ッチングすることである。こうすることによって,基板
面全体にわたって,均一なエッチング深さが得られる。
また,パターン断面形状を整えるためにも,オーバーエ
ッチングが必要となる場合がある。
[0004] For etching the shifter layer, a dry etching method which is excellent in high-precision fine processing is used.
The most reliable way to control the shifter pattern film thickness is
Select a shifter and an underlayer material in which the etching rate ratio (selectivity) between the shifter layer and the underlayer is large, and dry-etch for a specific time longer than the time when the shifter layer will be completely removed, that is, , Over-etching. By doing so, a uniform etching depth can be obtained over the entire substrate surface.
In addition, over-etching may be required to adjust the pattern cross-sectional shape.

【0005】しかしながら,例えば,ガラス基板として
石英を下地層として用い,シフター材として,市販の塗
布ガラス(SOG;例えば,アライドシグナル社製アキ
ュグラス211S)を用いた場合,ドライエッチングの
選択比は,およそ,1.5〜2.0程度しか得られず,
最低限必要なオーバーエッチングを行った場合でも,位
相シフト角に影響が出るほどガラス基板がエッチングさ
れてしまう。このため,精度良く位相シフト角を制御す
るためには,シフター層とのエッチング選択比が十分に
大きい材質からなる,いわゆるエッチングストッパー層
をガラス基板上に設けることが不可欠となっている。
However, for example, when quartz is used as a base layer for a glass substrate and commercially available coated glass (SOG; for example, Accuglass 211S manufactured by Allied Signal Inc.) is used as a shifter material, the selectivity of dry etching is as follows. Approximately only 1.5-2.0 can be obtained,
Even if the minimum necessary over-etching is performed, the glass substrate is etched to such an extent that the phase shift angle is affected. Therefore, in order to accurately control the phase shift angle, it is essential to provide a so-called etching stopper layer made of a material having a sufficiently large etching selectivity with the shifter layer on the glass substrate.

【0006】このようなエッチングストッパー層の役目
を果たすものとしては,例えば,特公昭61−6166
4号公報に示されるような,酸化錫を主体とする透明導
電膜,SPIE Vol.1463(1991)の59
5頁に示されるような,酸化アルミニウム膜,フッ化マ
グネシウム膜等の酸化物又はフッ化物の薄膜が知られて
いる。
[0006] Such an etching stopper layer is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-6166.
4, a transparent conductive film mainly composed of tin oxide, SPIE Vol. 59 of 1463 (1991)
Oxide or fluoride thin films such as an aluminum oxide film and a magnesium fluoride film as shown on page 5 are known.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,酸化錫
を主体とする透明導電膜は350nm以下の波長に対し
て透過率が小さく,この波長域の露光には,使用できな
いという問題がある。また,露光波長を水銀灯のi線
(365nm)とした場合でも,以下のような問題があ
る。すなわち,酸化錫を主体とした透明導電膜は,SO
Gのドライエッチングに対し十分な耐性がなく,通常の
ドライエッチング条件で,約1.5nm/minのレー
トでエッチングされてしまう(SOGとのエッチング選
択比は約20)。このため,酸化錫を主体とするエッチ
ングストッパー層は,石英基板までエッチングされるの
を防ぐことはできるが,上述のオーバーエッチングの際
にエッチングストッパー層に膜減りが生じる。
However, the transparent conductive film mainly composed of tin oxide has a low transmittance at a wavelength of 350 nm or less, and cannot be used for exposure in this wavelength region. Even when the exposure wavelength is the i-line (365 nm) of a mercury lamp, the following problems are encountered. That is, the transparent conductive film mainly composed of tin oxide is made of SO
G is not sufficiently resistant to dry etching, and is etched at a rate of about 1.5 nm / min under ordinary dry etching conditions (etching selectivity with SOG is about 20). For this reason, the etching stopper layer mainly composed of tin oxide can be prevented from being etched to the quartz substrate, but the film thickness of the etching stopper layer is reduced during the above-mentioned over-etching.

【0008】ところが,酸化錫は,i線波長で屈折率が
およそ2.0程度大きいため,ドライエッチング時の膜
減りが位相角差を生じてしまう。一般に,屈折率n,膜
厚dの媒体を通った波長λの光は,同光路長の空気を通
過した場合に比べ 2π(n−1)d/λ 〔rad〕 だけ位相角がずれる。これによるとi線では,1nmの
膜減りが約1度の位相角ずれを生じることとなり,オー
バーエッチング1分間あたり,1.5度も位相角ずれが
起きてしまい,精度良い位相シフタ−の形成が困難にな
ってしまう。また,実際のドライエッチング装置におい
て,基板内でエッチング速度に分布があった場合,この
分布が,酸化錫を主体とするエッチングストッパー層の
膜厚分布を生み,したがって,基板内の位相角分布を生
じてしまうと言う問題もある。
[0008] However, since tin oxide has a refractive index of about 2.0 at the wavelength of the i-line, a decrease in film thickness during dry etching causes a phase angle difference. In general, light of wavelength λ that has passed through a medium having a refractive index of n and a thickness of d has a phase angle shifted by 2π (n−1) d / λ [rad] as compared with the case of passing through air having the same optical path length. According to this, in the case of the i-line, a film thickness reduction of 1 nm causes a phase angle shift of about 1 degree, and a phase angle shift of 1.5 degrees occurs per minute of overetching, thereby forming an accurate phase shifter. Becomes difficult. Also, if the etching rate in the actual dry etching apparatus has a distribution in the substrate, this distribution produces a thickness distribution of the etching stopper layer mainly composed of tin oxide, and therefore, the phase angle distribution in the substrate is reduced. There is also the problem that it will occur.

【0009】一方,酸化アルミニウム,酸化マグネシウ
ム,フッ化マグネシウム等の光学結晶材料は,i線領域
には勿論,200nm付近まで十分な透過率を有し,か
つ,SOGドライエッチングストッパーに要求される機
能を満たすことから着目され,石英基板上に上記材料
の薄膜を形成し,エッチングストッパー層とする,又
は,上記光学結晶材料をそのまま基板とする,の2つ
の方法で実用化が試みられた。しかしながら,上記の
場合,これらの材料の特性が,その結晶性,不純物等に
大きく依存するため,従来の薄膜成膜技術(真空蒸着
法,スパッタリング法,CVD法等)では十分な特性を
持つ膜が得られなかった。膜形成時に十分な基板加熱を
すると,膜特性を改良できる可能性があるが,基板のそ
り等が生じるため加熱が出来ないという難点があった。
また,上記の場合,石英基板に比べ,同等の機械強
度,加工性,i線透過性,コストを持つ光学結晶材料が
なかった。
On the other hand, optical crystal materials such as aluminum oxide, magnesium oxide, and magnesium fluoride have sufficient transmittance not only in the i-line region but also in the vicinity of 200 nm, and have the functions required for the SOG dry etching stopper. Attention has been paid to satisfying the above conditions, and practical use has been attempted in two ways: forming a thin film of the above-mentioned material on a quartz substrate and using it as an etching stopper layer, or using the above-mentioned optical crystal material as it is as a substrate. However, in the above case, the properties of these materials greatly depend on their crystallinity, impurities, and the like, and therefore, a film having sufficient properties with conventional thin film forming techniques (vacuum deposition, sputtering, CVD, etc.). Was not obtained. If the substrate is sufficiently heated during film formation, the film characteristics may be improved, but there is a drawback that the substrate cannot be heated due to warpage or the like.
In addition, in the above case, there is no optical crystal material having the same mechanical strength, workability, i-ray transmittance, and cost as compared with the quartz substrate.

【0010】例えば,酸化アルミニウムを例にとると,
単結晶であるホワイトサファイアウェーハーは,SOG
ドライエッチング時に,全く膜減りが生じない上,フォ
トマスクのプロセス,洗浄時に使用される薬品類(酸,
アルカリ,有機溶剤等)に対する耐性も問題ない。とこ
ろが,酸化アルミニウム薄膜を石英基板上にスパッタリ
ング法で成膜した場合,酸,アルカリに容易に溶解して
しまう膜しか得られない。また,ホワイトサファイアウ
ェーハーは,石英基板よりも機械強度が弱く,これを基
板としたフォトマスクは取扱等に制限が生じる。また,
i線に対する透過率も石英基板に比べ若干劣るので板厚
にも制限があり,そり等の問題も生じる。さらに,価格
面でも,石英基板に比べ不利である。このため,酸化ア
ルミニウムを位相シフトフォトマスクのドライエッチン
グストッパーとして実用化することはできなかった。同
様に,フッ化マグネシウム,酸化マグネシウムも実用化
ができず,精度良い位相シフト角が得られない酸化錫を
主体としたエッチングストッパーをやむを得ず使用して
いるのが現状である。本発明が解決しようとする課題
は,上記の問題に鑑み,精度良い位相シフト角が実現可
能なSOGドライエッチングのエッチングストッパー層
を持った位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法
を見いだすにある。
For example, taking aluminum oxide as an example,
The single crystal white sapphire wafer is SOG
During dry etching, no film loss occurs, and chemicals (acids,
Resistance to alkalis, organic solvents, etc.). However, when an aluminum oxide thin film is formed on a quartz substrate by a sputtering method, only a film that easily dissolves in an acid or an alkali can be obtained. Further, the mechanical strength of a white sapphire wafer is lower than that of a quartz substrate, and handling of a photomask using the substrate as a substrate is limited. Also,
Since the transmittance for the i-line is slightly inferior to that of the quartz substrate, the thickness is also limited, and problems such as warpage also occur. Further, it is disadvantageous in price as compared with the quartz substrate. Therefore, aluminum oxide could not be put to practical use as a dry etching stopper for a phase shift photomask. Similarly, at present, magnesium fluoride and magnesium oxide cannot be put to practical use, and at present, an etching stopper mainly composed of tin oxide, which cannot provide an accurate phase shift angle, is unavoidably used. An object of the present invention is to provide a phase shift photomask substrate having an SOG dry etching etching stopper layer capable of realizing an accurate phase shift angle and a method of manufacturing the same in view of the above problems.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】すなわち,本発明の手段
は,両材料の平滑研磨面同志を接着剤を用いることな
く結合して、酸化物又はフッ化物からなる薄膜光学結晶
材料層2bが,基板1に貼り合されてなることを特徴と
する位相シフトフォトマスク用基板である。酸化物又
はフッ化物からなる薄膜光学結晶材料層2bが,単結晶
からなることを特徴とする上記記載の位相シフトフォ
トマスク用基板である。酸化物又はフッ化物からなる
薄膜光学結晶材料層2bが,該薄膜光学結晶材料層2b
上に成膜される位相シフタ−層のドライエッチング時の
エッチングストッパー層であることを特徴とする上記
記載の位相シフトフォトマスク用基板である。
That is, the means of the present invention combines the smooth polished surfaces of both materials without using an adhesive to form a thin-film optical crystal material layer 2b made of oxide or fluoride. A phase shift photomask substrate, which is bonded to a substrate 1. The phase shift photomask substrate as described above, wherein the thin film optical crystal material layer 2b made of an oxide or a fluoride is made of a single crystal. The thin film optical crystal material layer 2b made of an oxide or a fluoride is
The phase shift photomask substrate described above, which is an etching stopper layer at the time of dry etching of a phase shifter layer formed thereon.

【0012】酸化物が酸化アルミニウム又は酸化マグ
ネシウムであることを特徴とする上記記載の位相シフ
トフォトマスク用基板である。 フッ化物がフッ化マグネシウムであることを特徴とす
る上記記載の位相シフトフォトマスク用基板である。 基板1の材料が石英であることを特徴とする上記記
載の位相シフトフォトマスク用基板である。
The above-mentioned substrate for a phase shift photomask, wherein the oxide is aluminum oxide or magnesium oxide. The phase shift photomask substrate according to the above, wherein the fluoride is magnesium fluoride. The substrate for a phase shift photomask described above, wherein the material of the substrate 1 is quartz.

【0013】また,基板1と薄膜光学結晶材料層2b
との貼り合せを,平滑研磨された両材料の面で結合する
ことを特徴とする上記記載の位相シフトフォトマスク
用基板の製造法である。
A substrate 1 and a thin-film optical crystal material layer 2b
The method of manufacturing a substrate for a phase shift photomask as described above, wherein the bonding is performed on both surfaces of the material that have been polished smoothly.

【0014】以下本発明を,図を参照して説明する。図
1は,本発明の位相シフトフォトマスク用基板の製造法
の例を説明する工程図であり,図1(a) は第1の工程を
示し,フォトマスク基板材料基板1と未研磨光学結晶材
料層2aとの結合工程である。(この種の貼り合わせな
いし結合技術については,月刊Semiconduct
or world 1992.12 P.90〜96に
紹介されている) 平滑研磨を行った後,十分に洗浄をした基板1上に,厚
さ1mm程度以下にスライスされた未研磨光学結晶材料
層2aを平滑研磨・洗浄を行い,両者の平滑研磨面同志
を接着剤等を用いることなく,室温で貼り合わせる。こ
の作業は無塵環境下で行うことが望ましい。この際,必
要に応じて,結合強度を増すために,予め,未研磨光学
結晶材料層2aの結合面側に酸化珪素など基板1との密
着性に優れた膜を成膜する。また,基板1の結合面側に
予め,酸化アルミニウム,フッ化マグネシウム等を成膜
することも可能である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process chart for explaining an example of a method for manufacturing a phase shift photomask substrate according to the present invention. FIG. 1 (a) shows a first process, in which a photomask substrate material substrate 1 and an unpolished optical crystal are shown. This is a step of bonding with the material layer 2a. (For information on this type of bonding or joining technology, see Monthly Semiconductor
or world 1992.12 P.R. After smooth polishing, the unpolished optical crystal material layer 2a sliced to a thickness of about 1 mm or less is smooth-polished and cleaned on the sufficiently cleaned substrate 1. The two smooth polished surfaces are bonded together at room temperature without using an adhesive or the like. This work is desirably performed in a dust-free environment. At this time, if necessary, a film having excellent adhesion to the substrate 1 such as silicon oxide is formed on the bonding surface side of the unpolished optical crystal material layer 2a in advance to increase the bonding strength. It is also possible to form a film of aluminum oxide, magnesium fluoride, or the like on the bonding surface side of the substrate 1 in advance.

【0015】また,水などの液体中で貼り合わせること
や,圧力を加えながら貼り合わせることもできる。貼り
合わせ面に,脱ガスによるボイドが発生するのを防ぐた
め,予め,加熱,真空引き等により,結合面の脱ガスを
しておくこともできる。無論,貼り合わせ作業そのもの
を真空チャンバー内で行うことも可能である。さらに,
貼り合わせ時の温度を制御することによって,結合力を
増すこともできる。
Further, the bonding may be performed in a liquid such as water, or may be performed while applying pressure. In order to prevent generation of voids due to degassing on the bonding surface, degassing of the bonding surface may be performed in advance by heating, vacuuming, or the like. Of course, the bonding operation itself can be performed in a vacuum chamber. further,
By controlling the temperature at the time of bonding, the bonding force can be increased.

【0016】以上の工程だけで,要求される未研磨光学
結晶材料層2aが得られる場合は,次の工程は,省略さ
れ得るが,より強い結合力が要求されるときは,第2の
工程に進む。第2の工程は,第1の工程で得られた未研
磨結合基板3aをアニールする工程である。この際の雰
囲気,温度,加熱時間等は,材料によって決まるが,一
般的に,加熱温度が適切な温度よりも低いか,又は,加
熱時間が適切な時間よりも短い場合は,結合界面での結
合力が不足し,逆に,加熱温度が,適切な温度よりも高
いか,又は,加熱時間が適切な時間よりも長い場合は,
基板1又は未研磨結合基板3aの材料が破壊し易くな
る。
If the required unpolished optical crystal material layer 2a can be obtained only by the above steps, the next step can be omitted. However, if a stronger bonding force is required, the second step is required. Proceed to. The second step is a step of annealing the unpolished bonded substrate 3a obtained in the first step. The atmosphere, temperature, heating time, etc. at this time are determined by the material, but in general, if the heating temperature is lower than the appropriate temperature or the heating time is shorter than the appropriate time, the If the bonding strength is insufficient and the heating temperature is higher than the appropriate temperature or the heating time is longer than the appropriate time,
The material of the substrate 1 or the unpolished bonded substrate 3a is easily broken.

【0017】第3の工程は,図1(b) に示すように、研
削研磨工程である。この工程には,2つの目的がある。
すなわち,基板1の平面度,平坦度を位相シフトフォ
トマスクとして要求されるレベルまで加工すること,そ
して,特に,未研磨光学結晶材料層2aが露光波長に
対して,十分な透過性を持たない場合に,この層を必要
な膜厚まで削ることである。ただし,光学結晶材料が少
なくとも基板1表面に残るようにすること,さらに,露
光波長に対する透過率が基板1全体にわたって,均一に
なるようにすることが求められる。
The third step is a grinding and polishing step as shown in FIG. This step has two purposes.
That is, the flatness and flatness of the substrate 1 are processed to a level required as a phase shift photomask, and in particular, the unpolished optical crystal material layer 2a does not have sufficient transparency to the exposure wavelength. In this case, this layer is cut to a required thickness. However, it is required that the optical crystal material remains on at least the surface of the substrate 1 and that the transmittance with respect to the exposure wavelength is uniform over the entire substrate 1.

【0018】図2は,本発明の位相シフトフォトマスク
用基板の製造法の他の例を説明する工程図であり,図2
(a) は上記の図1の例において,予め,必要な厚さに,
未研磨光学結晶材料層2aを研削研磨したものを貼り合
わせる前の状態を示し,図2(b) に示すように,図1と
同様な手法をとって最終の位相シフトフォトマスク用基
板3bを得ることができる。
FIG. 2 is a process chart for explaining another example of a method for manufacturing a substrate for a phase shift photomask according to the present invention.
(a) in the above example of FIG.
FIG. 2B shows a state before the unpolished optical crystal material layer 2a is ground and polished, and as shown in FIG. 2B, the final phase shift photomask substrate 3b is formed by the same method as in FIG. Obtainable.

【0019】以上の工程が終了した後,石英の基板1上
に,任意の厚さの薄膜光学結晶材料層2bが貼り合わさ
れた位相シフトフォトマスク用基板3bが得られる。こ
こで,薄膜光学結晶材料層2bの厚さの下限は,少なく
ともエッチングストッパーの役目を果たす最低限の厚さ
であり,また,上限は,露光波長に対する基板1全体の
透過率が露光時に必要な透過率に達しなくなる厚さであ
る。
After the above steps are completed, a substrate 3b for a phase shift photomask in which a thin film optical crystal material layer 2b having an arbitrary thickness is bonded on a quartz substrate 1 is obtained. Here, the lower limit of the thickness of the thin-film optical crystal material layer 2b is at least the minimum thickness serving as an etching stopper, and the upper limit is that the transmittance of the entire substrate 1 with respect to the exposure wavelength is required at the time of exposure. This is the thickness that does not reach the transmittance.

【0020】このようにして得られた位相シフトフォト
マスク用基板3bは,SOGのドライエッチング条件で
は,薄膜光学結晶材料層2bがほとんど膜減りしないた
め,十分なオーバーエッチングが可能となり,精度のよ
い位相シフト角制御ができる。また,薄膜光学結晶材料
層2bがパターンニングプロセス,洗浄中の薬品類
(酸,アルカリ,有機溶剤等)に対し,強固な耐性を持
つので,問題なく位相シフトフォトマスクに加工するこ
とができる。以上は,薄膜光学結晶材料層2bをSOG
のドライエッチングのエッチングストッパー層として用
いる場合について述べたが,SOGのウェットエッチン
グのエッチングストッパー層として用いることや,スパ
ッタリング法又は化学気相成長法等で成膜された酸化珪
素シフターのエッチングストッパー層として用いること
もできる。
In the phase shift photomask substrate 3b obtained in this manner, the thin film optical crystal material layer 2b hardly loses its thickness under dry etching conditions of SOG, so that it is possible to perform sufficient overetching with high accuracy. Phase shift angle control can be performed. Further, since the thin film optical crystal material layer 2b has strong resistance to chemicals (acids, alkalis, organic solvents, etc.) during the patterning process and cleaning, it can be processed into a phase shift photomask without any problem. In the above, the thin film optical crystal material layer 2b is
Has been described as being used as an etching stopper layer for dry etching of silicon oxide. However, it can be used as an etching stopper layer for wet etching of SOG, or as an etching stopper layer for a silicon oxide shifter formed by a sputtering method or a chemical vapor deposition method. It can also be used.

【0021】また,同様の方法で貼り合わされた薄膜光
学結晶材料層2bをシフター層として使用することも可
能である。すなわち,予め,位相シフタ−として要求さ
れる厚さに加工された薄膜光学結晶材料層2bを貼り合
わせるか,又は,要求される厚さより厚い未研磨光学結
晶材料層2aを貼り合わせた後,研削研磨工程にて所望
の厚さに加工をすることによって,シフター層を得るこ
とができる。
It is also possible to use the thin film optical crystal material layer 2b bonded in the same manner as a shifter layer. That is, a thin film optical crystal material layer 2b processed in advance to a thickness required as a phase shifter is bonded, or an unpolished optical crystal material layer 2a thicker than the required thickness is bonded, followed by grinding. By processing to a desired thickness in the polishing step, a shifter layer can be obtained.

【0022】[0022]

【実施例】以下,本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。 (実施例1)図2に示すように,厚さ約500μmにス
ライスされ両面光学研磨された6×6インチのホワイト
サファイア(酸化アルミニウム単結晶)板である薄膜光
学結晶材料層2bと,これと同じ大きさで,厚さ0.2
5インチ,平面度2μmの超高純度合成石英フォトマス
ク用基板1を200℃のオーブン(空気雰囲気)中で1
5分間脱水ベークする。次に,薄膜光学結晶材料層2b
(ホワイトサファイア板)を石英基板1の表面にのせ,
結合して位相シフトフォトマスク用基板3bとする。こ
の作業は,塵埃等を挟まないように,クリーンルーム内
で行う。次に,この位相シフトフォトマスク用基板3b
を500℃の焼成炉中(空気雰囲気)で1時間焼成す
る。これにより,結合強度は位相シフトフォトマスク用
基板として必要な強度となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to embodiments. Example 1 As shown in FIG. 2, a thin film optical crystal material layer 2b, which is a 6 × 6 inch white sapphire (aluminum oxide single crystal) plate sliced to a thickness of about 500 μm and optically polished on both sides, and Same size, thickness 0.2
An ultra-high-purity synthetic quartz photomask substrate 1 having a 5-inch flatness of 2 μm was placed in a 200 ° C. oven (air atmosphere).
Dehydrate bake for 5 minutes. Next, the thin-film optical crystal material layer 2b
(White sapphire plate) on the surface of the quartz substrate 1,
This is combined with the substrate 3b for a phase shift photomask. This work is performed in a clean room so that dust and the like are not interposed. Next, the phase shift photomask substrate 3b
Is fired in a firing furnace at 500 ° C. (air atmosphere) for 1 hour. As a result, the coupling strength becomes the strength required as a phase shift photomask substrate.

【0023】これにより得られた位相シフトフォトマス
ク用基板3bは,例えば,水銀灯のi線に対する透過率
で,空気を100%としたとき約85%,また,フッ化
クリプトンエキシマレーザー光に対する透過率も同じく
約80%となり,位相シフトフォトマスク用基板として
要求される透過性を有する。また,基板の機械強度は,
石英基板1により得られるので問題ない。
The thus obtained substrate 3b for a phase shift photomask has, for example, a transmittance for i-line of a mercury lamp of about 85% when air is 100%, and a transmittance for krypton fluoride excimer laser light. Is also about 80%, which is the transmittance required for a phase shift photomask substrate. The mechanical strength of the substrate is
There is no problem because it can be obtained from the quartz substrate 1.

【0024】上記の位相シフトフォトマスク用基板3b
のSOGドライエッチング条件に対する耐性を調べるた
めに,この上にレジストパターン(SOGドライエッチ
ング条件に対する耐性が十分である市販レジスト;例え
ば,東京応化工業(株)製ポジ型紫外線レジストTHM
Rip−1800を使用)を形成し,以下の条件でエッ
チングテストを行った。 エッチング条件 装置:日電アネルバ製DEM−451(Rfプラズマ使
用) ガス:四フッ化炭素90%+酸素10%;合計20cc
/分 圧力:5パスカル 電力:100ワット 時間:1時間(通常プロセスでオーバーエッチングは2
0分以下 テスト終了後,レジストを剥離し,段差を表面粗さ計
「デックタック8000」(ビーコ社製)で測定したと
ころ,段差は全く確認されなかった。また,表面を投光
機(セナー)により観察しても薄膜光学結晶材料層2b
のパターン化は全く認められなかった。以上により,位
相シフトフォトマスク用基板3bのSOGドライエッチ
ング条件に対する耐性は,十分であると考えられる。
The above-mentioned substrate 3b for phase shift photomask
In order to examine the resistance to SOG dry etching conditions, a resist pattern (a commercially available resist having sufficient resistance to SOG dry etching conditions; for example, a positive UV resist THM manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
Rip-1800) and an etching test was performed under the following conditions. Etching conditions Apparatus: DEM-451 manufactured by Nidec Anelva (using Rf plasma) Gas: 90% carbon tetrafluoride + 10% oxygen; total 20 cc
/ Min Pressure: 5 Pascal Power: 100 Watts Time: 1 hour
0 minutes or less After completion of the test, the resist was peeled off, and the level difference was measured with a surface roughness meter “Deck Tack 8000” (manufactured by Beco). As a result, no level difference was confirmed. In addition, even if the surface is observed with a light projector (sener), the thin-film optical crystal material layer 2b
Was not observed at all. From the above, it is considered that the resistance of the phase shift photomask substrate 3b to the SOG dry etching condition is sufficient.

【0025】次に,位相シフトフォトマスク用基板3b
の耐薬品性を調べた。フォトマスクの洗浄に使用される
濃硫酸(90%)+濃硝酸(10%)の混酸(80℃)
に(120分以上)浸漬した際の膜減りを調べたが,上
記の表面粗さ計,投光機によるチエツク結果,膜減りは
観察されなかった。同様に,位相シフトフォトマスクの
製造工程で用いられる各種現像液,剥離液,エッチング
液に対しても十分な耐性があり,位相シフトフォトマス
ク用基板として使用できることがわかった。
Next, the phase shift photomask substrate 3b
Was examined for chemical resistance. Mixed acid (80 ° C) of concentrated sulfuric acid (90%) + concentrated nitric acid (10%) used for photomask cleaning
When the film was immersed in the sample (120 minutes or more), the film was reduced. As a result of checking with a surface roughness meter and a light projector, no film reduction was observed. Similarly, it has been found that it has sufficient resistance to various developing solutions, stripping solutions, and etching solutions used in the manufacturing process of the phase shift photomask and can be used as a substrate for the phase shift photomask.

【0026】(実施例2)実施例1の,ホワイトサファ
イア(酸化アルミニウム単結晶)板を,それぞれ,酸化
マグネシウムム単結晶板とフッ化マグネシウム単結晶板
に代えた薄膜光学結晶材料層2bを用いたほか同じ条件
で実施し,それぞれ上記の確認テストを行った結果,実
施例1と同様の結果がえられ,位相シフトフォトマスク
用基板として使用できることがわかった。
(Example 2) A thin film optical crystal material layer 2b obtained by replacing the white sapphire (aluminum oxide single crystal) plate of Example 1 with a magnesium oxide single crystal plate and a magnesium fluoride single crystal plate, respectively. In addition, the same test was performed under the same conditions, and the above confirmation tests were performed. As a result, the same results as in Example 1 were obtained, and it was found that the film could be used as a substrate for a phase shift photomask.

【0027】(実施例3)次に,本発明の位相シフトフ
ォトマスク用基板1の薄膜光学結晶材料層2bをシフタ
ー層として使用した例をあげる。実施例1と同様な方法
で得られた,ホワイトサファイア(酸化アルミニウム単
結晶)板である薄膜光学結晶材料層2bを研削研磨する
ことにより,露光波長に対する位相シフタ−層としての
役目を果たす厚さに加工した。この際の最終的な膜厚調
整は,H3 PO4 +H2 SO4 混酸(150℃)による
エッチングにより行い,膜厚の評価は,光学的膜厚計
(大日本スクリーン製ラムダエース)で行った。つい
で,遮光膜となるクロムをスパッタリング法により形成
して,ホワイトサファイア(酸化アルミニウム単結晶)
膜をシフター層とする下シフター型位相シフトフォトマ
スクブランクを得た。このブランクのシフター層のパタ
ーンニングは,クロムをマスクとして,H3PO4 +H
2 SO4 混酸(150℃)により行うことができ,この
際に,クロムマスクと石英基板1はほとんどエッチング
されず,高精度位相角制御が可能であった。
Embodiment 3 Next, an example in which the thin film optical crystal material layer 2b of the substrate 1 for a phase shift photomask of the present invention is used as a shifter layer will be described. A thin film optical crystal material layer 2b, which is a white sapphire (aluminum oxide single crystal) plate, obtained by the same method as in Example 1, is ground and polished to a thickness serving as a phase shifter layer for the exposure wavelength. Processed to. The final adjustment of the film thickness at this time is performed by etching with a mixed acid of H 3 PO 4 + H 2 SO 4 (150 ° C.), and the evaluation of the film thickness is performed by an optical film thickness meter (Lambda Ace manufactured by Dainippon Screen). Was. Next, chromium, which is used as a light-shielding film, is formed by a sputtering method, and white sapphire (aluminum oxide single crystal)
A lower shifter type phase shift photomask blank using the film as a shifter layer was obtained. The patterning of the shifter layer of this blank is performed using H 3 PO 4 + H with chromium as a mask.
2 SO 4 can be carried out by mixed acid (0.99 ° C.), when the chromium mask and the quartz substrate 1 was possible hardly etched, a highly accurate phase angle control.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の位相シフトフォトマスク用基板
は,薄膜光学結晶材料層をSOGのドライエッチングの
エッチングストッパー層として用いた場合,位相シフト
フォトマスクを作成する際,シフター層のドライエッチ
ングによってエッチングストッパー層がほとんどエッチ
ングされないので,酸化錫を主体とする材料をエッチン
グストッパー層とした場合に比べ,位相シフト角の制御
性が向上した位相シフトフォトマスクの作成が容易にな
る。また,薄膜光学結晶材料層をシフター層として使う
こともできる。
The substrate for a phase shift photomask according to the present invention is characterized in that, when a thin film optical crystal material layer is used as an etching stopper layer for dry etching of SOG, when a phase shift photomask is formed, the shifter layer is subjected to dry etching. Since the etching stopper layer is hardly etched, it becomes easier to form a phase shift photomask with improved controllability of the phase shift angle as compared with a case where a material mainly composed of tin oxide is used as the etching stopper layer. Further, a thin film optical crystal material layer can be used as a shifter layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の位相シフトフォトマスク用基板の製造
法の例を説明する工程図である。
FIG. 1 is a process chart illustrating an example of a method for manufacturing a substrate for a phase shift photomask of the present invention.

【図2】本発明の位相シフトフォトマスク用基板の製造
法の他の例を説明する工程図である。
FIG. 2 is a process diagram illustrating another example of a method for manufacturing a substrate for a phase shift photomask of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2a 未研磨光学結晶材料層 2b 薄膜光学結晶材料層 3a 未研磨結合基板 3b 位相シフトフォトマスク用基板 Reference Signs List 1 substrate 2a unpolished optical crystal material layer 2b thin film optical crystal material layer 3a unpolished bonded substrate 3b substrate for phase shift photomask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−126630(JP,A) 特開 平4−361259(JP,A) 特開 平3−78747(JP,A) 特開 昭61−173249(JP,A) 特開 平4−68352(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 1/00 - 1/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-2-126630 (JP, A) JP-A-4-361259 (JP, A) JP-A-3-78747 (JP, A) JP-A-61- 173249 (JP, A) JP-A-4-68352 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G03F 1/00-1/16

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 両材料の平滑研磨面同志を接着剤を用い
ることなく結合して、酸化物又はフッ化物からなる薄膜
光学結晶材料層(2b)が,基板(1)に貼り合されて
なることを特徴とする位相シフトフォトマスク用基板。
1. A smooth polished surface of both materials is joined together without using an adhesive, and a thin-film optical crystal material layer (2b) made of an oxide or a fluoride is bonded to a substrate (1). A substrate for a phase shift photomask, comprising:
【請求項2】 酸化物又はフッ化物からなる薄膜光学結
晶材料層(2b)が,単結晶からなることを特徴とする
請求項1記載の位相シフトフォトマスク用基板。
2. The phase shift photomask substrate according to claim 1, wherein the thin film optical crystal material layer made of oxide or fluoride is made of a single crystal.
【請求項3】 酸化物又はフッ化物からなる薄膜光学結
晶材料層(2b)が,該薄膜光学結晶材料層(2b)上
に成膜される位相シフタ−層のドライエッチング時のエ
ッチングストッパー層であることを特徴とする請求項1
記載の位相シフトフォトマスク用基板。
3. A thin film optical crystal material layer (2b) made of an oxide or a fluoride serves as an etching stopper layer in dry etching of a phase shifter layer formed on the thin film optical crystal material layer (2b). 2. The method according to claim 1, wherein
The substrate for a phase shift photomask according to the above.
【請求項4】 酸化物が酸化アルミニウム又は酸化マグ
ネシウムであることを特徴とする請求項1記載の位相シ
フトフォトマスク用基板。
4. The substrate for a phase shift photomask according to claim 1, wherein the oxide is aluminum oxide or magnesium oxide.
【請求項5】 フッ化物がフッ化マグネシウムであるこ
とを特徴とする請求項1記載の位相シフトフォトマスク
用基板。
5. The phase shift photomask substrate according to claim 1, wherein the fluoride is magnesium fluoride.
【請求項6】 基板(1)の材料が石英であることを特
徴とする請求項1記載の位相シフトフォトマスク用基
板。
6. The substrate for a phase shift photomask according to claim 1, wherein the material of the substrate (1) is quartz.
【請求項7】 基板(1)と薄膜光学結晶材料層(2
b)との貼り合せを,平滑研磨された両材料の面で結合
することを特徴とする請求項1記載の位相シフトフォト
マスク用基板の製造法。」
7. A substrate (1) and a thin film optical crystal material layer (2)
2. The method for manufacturing a substrate for a phase shift photomask according to claim 1, wherein the bonding with the step (b) is performed on both surfaces of the material that have been smooth-polished. "
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