JPH0650388B2 - Photomask and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体集積回路などの製造において、フオ
トリソグラフイーによつてウエーハに所望のパターンを
転写するために使用されるフオトマスクすなわち露光マ
スクと、その製造方法とに関する。ここでフオトマスク
と称するものは、透明の基板の表面上に、パターンなし
で広く遮光層を付着させたいわゆるフオトマスクブラン
クと、このフオトマスクブランクの遮光層の或るパター
ンの部分をエツチングなどによつて除去して、透明の基
板の表面上に、前記パターンに相補的なパターンの遮光
層を残置するようにした狭義のフオトマスクとの、双方
を含むものとする。The present invention relates to a photomask or exposure mask used for transferring a desired pattern onto a wafer by photolithography in the manufacture of semiconductor integrated circuits and the like. , Its manufacturing method. Here, what is called a photomask is a so-called photomask blank in which a light-shielding layer is widely attached without a pattern on the surface of a transparent substrate, and a part of a pattern of the light-shielding layer of this photomask blank is etched by etching. And a photomask in a narrow sense in which a light-shielding layer having a pattern complementary to the pattern is left on the surface of the transparent substrate.
（従来の技術） 第８図に示すように、フオトマスク１０１は、一般に、
合成石英ガラス、低膨脹ガラスなどの透明な基板１０２
の表面上に、適当な厚さの薄膜遮光層１０３を付着させ
たものからなり、薄膜遮光層１０３としてCrまたはTaな
どの層を採用したものは、古くから知られている。(Prior Art) As shown in FIG. 8, a photomask 101 generally has
Transparent substrate 102 such as synthetic quartz glass or low expansion glass
It has been known for a long time that the thin film light-shielding layer 103 having an appropriate thickness is attached to the surface of the thin film, and that a layer such as Cr or Ta is used as the thin film light-shielding layer 103.
さらに、フオトマスクの光学的特性を改善するため、第
９図に示すように、フオトマスク１０１の基板１０２の
表面上に付着された薄膜遮光層１０３の表面上に、さら
に薄膜反射防止層１０４を付着させることも、知られて
いる。例えば、CrまたはTaなどからなる薄膜遮光層１０
３に対して、Cr2O3からなる薄膜反射防止層１０４が採
用される。Further, in order to improve the optical characteristics of the photomask, a thin film antireflection layer 104 is further deposited on the surface of the thin film light shielding layer 103 deposited on the surface of the substrate 102 of the photomask 101, as shown in FIG. That is also known. For example, a thin film light shielding layer 10 made of Cr or Ta
For 3, the thin film antireflection layer 104 made of Cr 2 O 3 is adopted.
かかる周知のフオトマスクの特性を改善するため、モリ
ブデンシリサイド、タングステンシリサイド、タンタル
シリサイドまたはチタンシリサイドなどの金属シリサイ
ド或いはポリシリコンまたはこれに不純成分をドープさ
せたポリサイドのような高屈折率物質で、例えば厚さ８
００Å程度の薄膜遮光層１０３を形成することが、最近
考えられている。この高屈折率物質からなる薄膜遮光層
１０３、特に金属シリサイド例えばモリブデンシリサイ
ドからなる薄膜遮光層１０３は、所望のパターンを得る
ためのドライエツチングが容易であり、またパターン形
成後の洗浄工程の際に欠陥が生じることがない、という
点で、極めてすぐれている。In order to improve the properties of such known photomasks, metal silicide such as molybdenum silicide, tungsten silicide, tantalum silicide or titanium silicide, or a high refractive index material such as polysilicon or polycide doped with impurities, for example, 8
It has recently been considered to form the thin film light-shielding layer 103 having a thickness of about 00Å. The thin film light-shielding layer 103 made of this high-refractive index material, particularly the thin film light-shielding layer 103 made of metal silicide such as molybdenum silicide, is easy to dry etch to obtain a desired pattern, and is used in a cleaning step after pattern formation. It is extremely excellent in that it does not cause defects.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、高屈折率物質からなる薄膜遮光層を採用
しようとする場合には、多くの問題点が生じる。(Problems to be Solved by the Invention) However, many problems occur when a thin film light-shielding layer made of a high refractive index material is adopted.
第１に、これら高屈折率物質は一般に反射率が高いの
で、フオトリソグラフイーを行なう際に、薄膜遮光層と
ウエーハとの間の多重反射によつて、露光精度が低下す
る。この欠点を除去するための最適の手段は、前述した
ように、薄膜遮光層の表面上に薄膜反射防止層を付着さ
せて、反射率を低下させることである。First, since these high-refractive index materials generally have high reflectance, the exposure accuracy is lowered due to multiple reflection between the thin film light-shielding layer and the wafer when performing photolithography. As described above, the optimum means for eliminating this defect is to attach a thin film antireflection layer on the surface of the thin film light shielding layer to reduce the reflectance.
しかるに、薄膜反射防止層は、明らかに、薄くなる程望
ましいにも拘わらず、高屈折率物質からなる薄膜遮光層
に対して必要な薄膜反射防止層は、古くから知られてい
る薄膜遮光層に対するものよりも、かなり厚くなる。However, although the thin-film antireflection layer is obviously desirable to be thinner, the thin-film antireflection layer required for the thin-film light-shielding layer made of a high-refractive-index material is required for the thin-film light-shielding layer that has been known for a long time. Thicker than anything.
この点について、高屈折率物質であるモリブデンシリサ
イドからなる薄膜遮光層と、古くから知られているCrお
よびTaからそれぞれなる薄膜遮光層とについて例示する
と、モリブデンシリサイド、CrおよびTaの、光の波長４
３６nmにおける光学定数は、 Ｎ（モリブデンシリサイド）＝4.75-2.59i Ｎ(Cr) ＝2.38-2.97i Ｎ(Ta) ＝2.55-2.95i で表わされ、Ｎの実数部で示される屈折率ｎは、モリブ
デンシリサイドの場合に著しく大きい。この光学定数か
ら、薄膜遮光層に対して必要な薄膜反射防止層の厚さｄ
を求めることができ、λを、薄膜反射防止層を設けたと
きに反射率が極小値を取る光の波長、(n1)を、薄膜反射
防止層の屈折率とすると、ｄは次のようになる。In this regard, when exemplifying a thin film light-shielding layer made of molybdenum silicide, which is a high refractive index material, and a thin film light-shielding layer made of Cr and Ta, which have been known for a long time, the wavelengths of light of molybdenum silicide, Cr and Ta are shown. Four
The optical constant at 36 nm is expressed by N (molybdenum silicide) = 4.75-2.59i N (Cr) = 2.38-2.97i N (Ta) = 2.55-2.95i, and the refractive index n shown by the real part of N is , It is remarkably large in the case of molybdenum silicide. From this optical constant, the thickness d of the thin film antireflection layer required for the thin film light-shielding layer
Where λ is the wavelength of the light whose reflectance has a minimum value when the thin film antireflection layer is provided, and (n1) is the refractive index of the thin film antireflection layer, d is as follows: Become.
ｄ（モリブデンシリサイド）＝0.21λ／(n1) ｄ(Cr) ＝0.15λ／(n1) ｄ(Ta) ＝0.155λ／(n1) 従つて、λおよび(n1)が等しいとすれば、モリブデンシ
リサイドからなる薄膜遮光層に対して必要な薄膜反射防
止層の厚さｄ（モリブデンシリサイド）は、CrおよびTa
からそれぞれなる薄膜遮光層に対して必要な薄膜反射防
止層の厚さｄ(Cr)およびｄ(Ta)より約４０％大になる。
ｄの値について例示すれば、λが通常選択されるように
４００−４３６nmであり、薄膜反射防止層が、従来から
知られているように、Cr2O3−その光学定数N(Cr2O3)＝
2.55−0.22i−からなる場合には、 ｄ（モリブデンシリサイド）＝359Å ｄ(Cr) ＝256Å ｄ(Ta) ＝265Å になる。d (molybdenum silicide) = 0.21λ / (n1) d (Cr) = 0.15λ / (n1) d (Ta) = 0.155λ / (n1) Therefore, if λ and (n1) are equal, molybdenum silicide The thickness d (molybdenum silicide) of the thin film antireflection layer required for the thin film light-shielding layer consisting of
The thickness d (Cr) and d (Ta) of the thin-film antireflection layer required for the thin-film light-shielding layers each consisting of the above are about 40% larger.
As an example of the value of d, λ is 400 to 436 nm so that it is usually selected, and the thin film antireflection layer, as is conventionally known, has Cr 2 O 3 -its optical constant N (Cr 2 O 3 ) =
In the case of 2.55-0.22i-, d (molybdenum silicide) = 359Å d (Cr) = 256Å d (Ta) = 265Å.
従つて、高屈折率物質からなる薄膜遮光層に対しては、
特に、薄膜反射防止層が屈折率の大きい物質からなるこ
とが、望ましくかつ一般に必要である。Therefore, for the thin film light-shielding layer made of a high refractive index material,
In particular, it is desirable and generally necessary that the thin film antireflective layer be comprised of a material having a high refractive index.
第２の問題点として、薄膜反射防止層は、フオトマスク
ブランクから前述した狭義のフオトマスクを作る際に、
薄膜遮光層と同じドライエツチング条件でエツチングで
きることが望ましい。かかる特性も、薄膜反射防止層に
対して要望され、または要求される。A second problem is that the thin film antireflection layer is used for making a photomask in a narrow sense described above from a photomask blank.
It is desirable that etching can be performed under the same dry etching conditions as the thin film light shielding layer. Such properties are also desired or required for thin film antireflective layers.
上述した点以外に、薄膜反射防止層は、耐酸性および耐
アルカリ性のすぐれた物質からなることも、望ましく若
しくは必要である。In addition to the above-mentioned points, it is also desirable or necessary that the thin film antireflection layer is made of a material having excellent acid resistance and alkali resistance.
この発明は、前述したような高屈折率物質からなる薄膜
遮光層に関する問題点を解決することを、その主な目的
とする。The main object of the present invention is to solve the above-mentioned problems associated with a thin film light-shielding layer made of a high refractive index material.
（問題点を解決するための手段） 上述した問題点を解決するため、この発明によれば、透
明の基板の表面上に付着するように、薄膜遮光層を形成
し、この薄膜遮光層の表面上に付着するように、薄膜反
射防止層を形成することからなるフオトマスク製造方法
において、或いはこの製造方法に従つて製造されたフオ
トマスクにおいて、薄膜遮光層は、モリブデンシリサイ
ド、タングステンシリサイド、タンタルシリサイド、チ
タンシリサイド、ポリシリコンまたはポリサイドのよう
な高屈折率物質からなり、薄膜反射防止層は、炭化タン
タルを主成分とし、若しくは炭化タンタル、酸化タンタ
ルおよび窒化タンタルの混合物を主成分とする。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a thin film light-shielding layer is formed so as to adhere to the surface of a transparent substrate, and the surface of the thin film light-shielding layer is formed. In a photomask manufacturing method, which comprises forming a thin film antireflection layer so as to adhere to it, or in a photomask manufactured according to this manufacturing method, the thin film light-shielding layer comprises molybdenum silicide, tungsten silicide, tantalum silicide, titanium. The thin film antireflection layer is made of a high refractive index material such as silicide, polysilicon or polycide, and the thin film antireflection layer contains tantalum carbide as a main component or a mixture of tantalum carbide, tantalum oxide and tantalum nitride as a main component.
実施例によれば、基板の表面上に薄膜遮光層が直接付着
形成され、その上に上述したような材料の薄膜反射層が
付着形成される。According to the embodiment, the thin film light-shielding layer is directly deposited on the surface of the substrate, and the thin film reflective layer of the above-described material is deposited on the thin film light-shielding layer.
薄膜反射防止層の形成は、マグネトロンスパツタリング
によつて達成することが望ましい。このマグネトロンス
パツタリングとしては、例えば、タンタルをターゲツト
とし、CO2、N2、Arのうちの少くとも二つ含みかつCO2を
必ず含む混合ガスを雰囲気ガスとする、反応性マグネト
ロンスパツタリングが採用され、その際に、基板の温度
は、例えば、５０℃と２５０℃の間になるように制御さ
れる。The formation of the thin film antireflection layer is preferably achieved by magnetron sputtering. As this magnetron sputtering, for example, tantalum is used as a target, and a mixed gas containing at least two of CO 2 , N 2 and Ar and always containing CO 2 is used as an atmospheric gas, reactive magnetron sputtering. Is adopted, and the temperature of the substrate is controlled to be, for example, between 50 ° C. and 250 ° C.
特に望ましい実施例によれば、雰囲気ガスは、体積比で
Ar45〜85％、CO22.5〜12.5％およびN22.5〜52.5％の範
囲内の組成を有し、マグネトロンスパツタリングの際の
基板の温度は、50〜１２０℃の範囲内になるように制御
される。According to a particularly preferred embodiment, the atmosphere gas is
Ar 45 ~ 85%, CO 2 2.5 ~ 12.5% and N 2 2.5 ~ 52.5% composition range, the temperature of the substrate during magnetron sputtering is in the range of 50 ~ 120 ℃. Controlled.
別の特に望ましい実施例によれば、雰囲気ガスは、体積
比でAr65〜85％、CO22.5〜１５％およびN2０〜32.5％の
範囲内の組成を有し、マグネトロンスパツタリングの際
の基板の温度は、１２０〜１８０℃の範囲内になるよう
に制御される。According to another particularly preferred embodiment, the atmospheric gas, Ar65～85% by volume, has a composition within the scope of the CO 2 2.5 to 15% and N 2 from 0 to 32.5%, when the magnetron spa ivy ring The substrate temperature is controlled to be in the range of 120 to 180 ° C.
薄膜遮光層の形成は、望ましくは、直流マグネトロンス
パツタリングによつて達成される。The formation of the thin film light blocking layer is preferably accomplished by DC magnetron sputtering.
（作用） 上述したような構成のこの発明によれば、高屈折率物質
例えばモリブデンシリサイドからなる薄膜遮光層に対し
て、薄膜反射防止層の厚さを350Å未満に押さえても、
通常のフオトリソグラフイーに使用される遠紫外から５
００nmまでの波長域の光について、反射率が３０％以
下、特に400〜４３６nmの波長域の光について、反射率
が５〜１５％の、すぐれた光学特性を有するフオトマス
クが得られる。(Operation) According to the present invention having the above-described configuration, even if the thickness of the thin film antireflection layer is suppressed to less than 350 Å with respect to the thin film light shielding layer made of a high refractive index material such as molybdenum silicide,
5 from the far ultraviolet used for normal photolithography
A photomask having excellent optical characteristics, which has a reflectance of 30% or less for light in the wavelength range up to 00 nm, particularly 5 to 15% for light in the wavelength range of 400 to 436 nm, can be obtained.
このフオトマスクにおいて、薄膜反射防止層は、薄膜遮
光層と同じドライエツチング条件で、ドライエツチング
できる。In this photomask, the thin film antireflection layer can be dry etched under the same dry etching conditions as the thin film light shielding layer.
さらに、このフオトマスクは、耐酸性および耐アルカリ
性のすぐれたものである。Furthermore, this photomask has excellent acid resistance and alkali resistance.
かくして、この発明によつて得られたフオトマスクによ
れば、この発明に従う薄膜遮光層に、この発明に従う薄
膜反射層を設けたことによつて、薄膜遮光層のパターン
をフオトリソグラフイーによつてウエーハに転写する際
のパターン転写精度が改善される。Thus, according to the photomask obtained according to the present invention, the thin-film light-shielding layer according to the present invention is provided with the thin-film reflection layer according to the present invention, so that the pattern of the thin-film light-shielding layer is obtained by photolithography. The accuracy of the pattern transfer at the time of transfer to the substrate is improved.
（実施例） 以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の実
施例について説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary.
実施例として、十分に研磨した合成石英ガラスの基板お
よび低膨脹ガラスの基板の表面上に、直流マグネトロン
方式によるスパツタリングによつて、厚さ８００Åのモ
リブデンシリサイド薄膜遮光層を形成した。その際に、
スパツタリングターゲツトとしては、モリブデンとシリ
コンの真空焼結体を使用した。また、スパツタリング条
件は、次の通りであつた。As an example, a molybdenum silicide thin film light shielding layer having a thickness of 800 Å was formed on the surfaces of a sufficiently polished synthetic quartz glass substrate and a low expansion glass substrate by sputtering using a DC magnetron method. At that time,
A vacuum sintered body of molybdenum and silicon was used as the sputtering target. The spattering conditions were as follows.
スパツタリングガス：１００％アルゴン、 ガス圧力：３×10-3トール、 基板とターゲツトの間の距離：６cm 基板温度：１００℃、 スパツタリング時間：２０秒、 使用電力：0.6KVA。Sputtering gas: 100% Argon, gas pressure: 3 × 10 −3 Torr, distance between substrate and target: 6 cm, substrate temperature: 100 ° C., sputtering time: 20 seconds, power consumption: 0.6 KVA.
次に、かくして形成されたモリブデンシリサイド薄膜遮
光層の表面上に、反応性直流マグネトロンスパツタリン
グによつて、厚さ２００〜４００Åの炭化タンタル、酸
化タンタルおよび窒化タンタルを主成分とする種々の薄
膜反射防止層を形成した。その際に、スパツタリングタ
ーゲツトとしては、タンタルを使用した。また、スパツ
タリング条件は、次の通りであつた。Next, various thin films containing tantalum carbide, tantalum oxide, and tantalum nitride having a thickness of 200 to 400 Å as main components were formed on the surface of the thus formed molybdenum silicide thin film light-shielding layer by reactive DC magnetron sputtering. An antireflection layer was formed. At that time, tantalum was used as the sputter target. The spattering conditions were as follows.
雰囲気ガス：Ar，CO2およびN2の混合ガス ガス圧力：３〜５×10-3トール、 使用電力：0.5〜0.7ＫＶＡ、 スパツタリング速度：300〜800Å／分、 薄膜遮光層を形成した基板とターゲツトの間の距離：１
１cm、 基板の温度：スパツタリングの際に５０〜300℃の範囲
内の一定の温度に制御。Atmosphere gas: mixed gas of Ar, CO 2 and N 2 Gas pressure: 3 to 5 × 10 −3 Torr, power consumption: 0.5 to 0.7 KVA, spattering speed: 300 to 800 Å / min, and a substrate with a thin film light shielding layer formed Distance between targets: 1
1 cm, substrate temperature: Controlled to a constant temperature within the range of 50 to 300 ° C during sputtering.
上述のようにして形成された薄膜反射防止層において、
分析の結果によれば、Ta：Ｃ：Ｎ：Ｏの組成比（原子数
比）は、例えば0.5〜0.6：0.15〜0.2：0.2〜0.3：0.08
〜0.01であつた。In the thin film antireflection layer formed as described above,
According to the analysis results, the composition ratio (atomic ratio) of Ta: C: N: O is, for example, 0.5 to 0.6: 0.15 to 0.2: 0.2 to 0.3: 0.08.
It was ~ 0.01.
前述した範囲で雰囲気ガスの組成および基板の温度など
を変化させて得られた薄膜反射防止層の例と、そのスパ
ツタリング条件および薄膜特性とは、第１表に示す通り
であつた。Table 1 shows an example of the thin film antireflection layer obtained by changing the composition of the atmospheric gas and the temperature of the substrate within the above range, the sputtering condition and the thin film characteristics.
かくして得られたフオトマスクブランクは、第１図に示
すような構成である。この図に示すように、フオトマス
クブランク１１は、合成石英ガラスまたは低膨脹ガラス
の基板１２と、基板１２の表面上に付着する、モリブデ
ンシリサイドの薄膜遮光層１３と、この薄膜遮光層１３
の表面上に付着する、炭化タンタル、酸化タンタルおよ
び窒化タンタルを主成分とする薄膜反射防止層１４とか
らなる。 The photomask blank thus obtained has a structure as shown in FIG. As shown in this figure, the photomask blank 11 is composed of a substrate 12 of synthetic quartz glass or low expansion glass, a thin film light-shielding layer 13 of molybdenum silicide attached on the surface of the substrate 12, and the thin film light-shielding layer 13 thereof.
And a thin film antireflection layer 14 mainly composed of tantalum carbide, tantalum oxide, and tantalum nitride, which adheres to the surface of the.
このフオトマスクブランク１１の反射率は、Hg−ｇ線
（波長λ＝４３６nm）に対して２〜25%、その光学濃度
は、ほぼ３であつた。また、薄膜反射防止層の光学帯数
Ｎは、第１表に示すように、Ｎ＝ｎ−ki＝（２〜3.5）
−（0.1〜1.5）ｉであつた。The reflectance of this photomask blank 11 was 2 to 25% with respect to the Hg-g line (wavelength λ = 436 nm), and its optical density was about 3. The optical band number N of the thin film antireflection layer is, as shown in Table 1, N = n−ki = (2 to 3.5).
-(0.1 to 1.5) i.
第１図に示すような、前述の実施例によるフオトマスク
ブランク１１と、第８図に図示されたような従来のフオ
トマスクブラング１０１（合成石英ガラスまたは低膨脹
ガラスの基板１０２の表面上に、前記実施例の場合と同
様に厚さ８００Åのモリブデンシリサイド薄膜遮光層１
０３を形成したもの−薄膜反射防止層なし）とについ
て、分光反射率を測定した。その結果の一例は、第２図
に示す通りであり、この図で、横軸はnm単位で表わした
光の波長を示し、縦軸は、％で表わした反射率を示す。
また、Ｕは前記実施例によるフオトマスクブランク１１
の分光反射率の例を示す曲線、Ｖは、従来のフオトマス
クブランク１０１（第８図）の分光反射率の例を示す曲
線である。第２図から明らかなように、実施例によるフ
オトマスクブランクは、従来のものに比べて反射率が大
幅に低減する。As shown in FIG. 1, a photomask blank 11 according to the above-described embodiment and a conventional photomask blank 101 (shown in FIG. 8 on the surface of a substrate 102 of synthetic quartz glass or low expansion glass). The molybdenum silicide thin film light-shielding layer 1 having a thickness of 800 Å as in the case of the above embodiment.
No. 03 formed-no thin film antireflection layer) was measured for spectral reflectance. An example of the result is as shown in FIG. 2, in which the horizontal axis represents the wavelength of light expressed in nm and the vertical axis represents the reflectance expressed in%.
Further, U is the photomask blank 11 according to the above embodiment.
Is a curve showing an example of the spectral reflectance, and V is a curve showing an example of the spectral reflectance of the conventional photomask blank 101 (FIG. 8). As is clear from FIG. 2, the reflectance of the photomask blank according to the embodiment is significantly reduced as compared with the conventional one.
前述した第１表に示すように、薄膜反射防止層の光学常
数とドライエツチング特性は、これをスパツタリングに
よつて形成する際の、雰囲気ガスの組成と基板の温度と
によつて、変化する。As shown in Table 1 above, the optical constants and dry etching characteristics of the thin film antireflection layer change depending on the composition of the atmospheric gas and the temperature of the substrate when the thin film antireflection layer is formed by sputtering.
第３図は、雰囲気ガスの組成を体積比でAr：CO2：N2＝
８０：５：１５としたとき（第１表で試料番号１０ａ、
１０ｅ、１０ｆ）の、基板温度による表面分光反射率曲
線の変化を示す。ここで基板温度は、１０ａで８０℃、
１０ｅで２００℃、また１０ｆで３００℃である。また
第４図は、雰囲気ガスの組成を体積比でAr：CO2：N2＝
８０：１０：１０としたとき（第１表で試料番号１４
ａ、１４ｃ、１４ｄ）の、基板温度による表面分光反射
率曲線の変化を示す。ここで基板温度は、１４ａで８０
℃、１４ｃで１１５℃、また１４ｄで１５０℃である。Figure 3 shows the composition of the atmosphere gas in terms of volume ratio Ar: CO 2 : N 2 =
80: 5: 15 (Sample No. 10a in Table 1
10e, 10f) shows changes in the surface spectral reflectance curve depending on the substrate temperature. Here, the substrate temperature is 10 ° C., 80 ° C.,
It is 200 ° C. at 10e and 300 ° C. at 10f. In addition, FIG. 4 shows that the composition of the atmosphere gas is Ar: CO 2 : N 2 =
80:10:10 (Sample No. 14 in Table 1
a, 14c, 14d) shows changes in the surface spectral reflectance curve according to the substrate temperature. Here, the substrate temperature is 14a and 80
C., 14c is 115.degree. C., and 14d is 150.degree.
一般的な傾向として、ほとんどの雰囲気ガス組成におい
て、基板の温度を３００℃から５０℃まで下降させるに
従つて、屈折率ｎは増大し、光学定数の虚数部の絶対値
ｋは減小し、従つて反射防止層の必要な膜厚も減小す
る。As a general tendency, in most atmospheric gas compositions, as the substrate temperature is lowered from 300 ° C. to 50 ° C., the refractive index n increases and the absolute value k of the imaginary part of the optical constant decreases, Therefore, the required film thickness of the antireflection layer is also reduced.
ドライエツチング特性については、薄膜反射防止層をス
パツタリングで形成する際の雰囲気ガス組成によつて、
スパツタリングの際の基板温度が低くなるとエツチング
速度が大きくなる傾向を示すものと、その反対の傾向を
示すものとがある。光学的特性のすぐれた薄膜反射防止
層のほとんどは、前者の傾向を示す。Regarding the dry etching characteristics, depending on the atmospheric gas composition when the thin film antireflection layer is formed by sputtering,
There is a tendency that the etching rate tends to increase as the substrate temperature decreases during the sputtering, and a tendency that the opposite thereof tends to occur. Most of the thin film antireflection layers having excellent optical properties show the former tendency.
フオトマスクの光学的特性およびドライエツチング特性
が共に特にすぐれている、薄膜反射防止層をスパツタリ
ングで形成する際の雰囲気ガス組成と基板温度の組合わ
せを例示すれば、次の通りである。The following is an example of the combination of the atmospheric gas composition and the substrate temperature when forming the thin film antireflection layer by sputtering, which has excellent optical characteristics and dry etching characteristics of the photomask.
第１例 基板温度：５０〜１２０℃ 雰囲気ガス組成（％で示した体積比）： Ar、４５〜８５ CO2、2.5〜12.5 N2、2.5〜52.5 この雰囲気ガス組成を三角図で示すと、この組成は、第
５図の平行四辺形の中で表わされる。First Example Substrate temperature: 50 to 120 ° C. Atmospheric gas composition (volume ratio shown in%): Ar, 45 to 85 CO 2 , 2.5 to 12.5 N 2 , 2.5 to 52.5 When this atmospheric gas composition is shown by a triangular diagram, This composition is represented in the parallelogram of FIG.
第２例 基板温度：１２０〜１８０℃ 雰囲気ガス組成（％で示した体積比）： Ar、６５〜８５ CO2、2.5〜１５ N2、０〜32.5 この雰囲気ガス組成を三角図で示すと、この組成は、第
６図の平行四辺形の中で表わされる。Second example Substrate temperature: 120 to 180 ° C. Atmospheric gas composition (volume ratio expressed in%): Ar, 65 to 85 CO 2 , 2.5 to 15 N 2 , 0 to 32.5 When this atmospheric gas composition is shown by a triangular diagram, This composition is represented in the parallelogram of FIG.
もちろん、上述した第１例および第２例以外にも、実用
上支障のない程度の特性を有するフオトマスクを得るに
適した、基板温度と雰囲気ガス組成の組合わせが、種々
存する。Of course, in addition to the first and second examples described above, there are various combinations of the substrate temperature and the atmosphere gas composition suitable for obtaining a photomask having a characteristic that does not hinder practical use.
以上に説明したような適当なスパツタリング条件で形成
したフオトマスクブランクでは、その表面分光反射率
は、従来のものと比べて大幅に低減し、一般にその反射
率は、３００〜５００nmの波長の光について５〜３０％
の範囲に十分に納まり、またその薄膜防止層の膜厚も、
望ましい２５０Å程度になる。In the photomask blank formed under the appropriate spattering conditions as described above, the surface spectral reflectance is greatly reduced as compared with the conventional one, and the reflectance is generally about 300 to 500 nm. 5-30%
The thickness of the thin film prevention layer is well within the range of
It is about 250 Å which is desirable.
次いで、前述した実施例による種種のフオトマスクブラ
ンク上にフオトレジスト画像を形成し、CCl4（８０％）
＋O2（２０％）の混合ガスとCF4（９６％）＋O2（４
％）の混合ガスとをそれぞれ使用して、ドライエツチン
グを行ない、フオトマスク（狭義の）を得た。この際
に、極間距離7.5cmの平行平板対向電極型ドライエツチ
ング装置を使用し、前者の混合ガスの場合には0.4Ｗ／c
m2、後者の混合ガスの場合には0.25Ｗ／cm2の電力密度
で、５〜６分間のエツチング処理を遂行した。Then, a photoresist image is formed on various photoresist mask blanks according to the above-described embodiment, and CCl 4 (80%) is formed.
Mixed gas of + O 2 (20%) and CF 4 (96%) + O 2 (4
%) And dry etching were performed to obtain a photomask (in a narrow sense). At this time, a parallel plate opposed electrode type dry etching device with a distance between the electrodes of 7.5 cm is used. In the case of the former mixed gas, 0.4 W / c
In the case of the mixed gas of m 2 and the latter, the etching treatment was performed for 5 to 6 minutes at a power density of 0.25 W / cm 2 .
かくして得られた（狭義の）フオトマスクにおいて、１
μｍ幅の画像寸法に対して、その寸法偏差は0.05μｍ以
下であつた。In the thus obtained (narrowly defined) photomask, 1
The size deviation was 0.05 μm or less with respect to the image size of μm width.
次ぎに、前述したようにして得られた（狭義の）フオト
マスクに対して、H2SO4・１１０℃・６０分の熱硫酸耐
酸試験および５％NaOH・２５℃・６０分の耐アルカリ試
験を行つた。これらの試験のいずれにおいても、フオト
マスクの特性に対して問題となるような反射率の変化、
光学濃度の変化および欠陥の発生などは、全く見られな
かつた。Next, for the photomask (in a narrow sense) obtained as described above, a hot sulfuric acid acid resistance test of H 2 SO 4 , 110 ° C. for 60 minutes and an alkali resistance test of 5% NaOH, 25 ° C. for 60 minutes were performed. I went. In any of these tests, changes in reflectance that are a problem for the photomask characteristics,
No change in optical density or occurrence of defects was observed.
上述した実施例以外に、次のような種種の変型が存し、
これら変型はいずれも、実験によつて確認されたところ
によれば、前述したようなこの発明の目的を達成し、こ
の発明のすぐれた作用が得られる。In addition to the examples described above, there are various types of variants,
According to what is confirmed by experiments, all of these modifications achieve the above-mentioned object of the present invention and obtain the excellent action of the present invention.
(1)薄膜反射防止層を形成するのに、実施例では、タン
タルをターゲツトとする反応性直流マグネトロンスパツ
タリングが採用されているが、その代りに、炭化タンタ
ル、窒化タンタルおよび酸化タンタルの混合物の焼結体
をスパツタリングターゲツトとし、アルゴンなどを放電
用ガスとする高周波マグネトロン方式によるスパツタリ
ングを採用する。(1) In order to form the thin film antireflection layer, in the examples, reactive DC magnetron sputtering using tantalum as a target is adopted, but instead, a mixture of tantalum carbide, tantalum nitride and tantalum oxide is used. The sinter is used as a sputtering target, and sputtering using a high-frequency magnetron system that uses argon as a discharge gas is adopted.
(2)フオトマスクブランクを第７図に示すように構成す
る。このフオトマスクブランク１１は、前述した実施例
の場合と同様な基板１２、薄膜遮光層１３および薄膜反
射防止層１４以外に、基板１２と薄膜遮光層１３の間
に、第２薄膜反射防止層１５を有する。この変型におい
て、第２薄膜反射防止層１５は、薄膜反射防止層１４と
同様に、炭化タンタルを主成分とし、若しくは炭化タン
タル、酸化タンタルおよび窒化タンタルの混合物を主成
分とする。また薄膜遮光層１３、薄膜反射防止層１４お
よび第２薄膜反射防止層１５の厚さは、例えば、約６５
０Å、約３３５Åおよび約２５０Åにされる。(2) A photomask blank is constructed as shown in FIG. This photomask blank 11 includes a second thin film antireflection layer 15 between the substrate 12 and the thin film light shielding layer 13 in addition to the substrate 12, the thin film light shielding layer 13 and the thin film antireflection layer 14 similar to those in the above-described embodiment. Have. In this modification, the second thin film antireflection layer 15 has tantalum carbide as a main component or a mixture of tantalum carbide, tantalum oxide, and tantalum nitride as a main component, like the thin film antireflection layer 14. The thickness of the thin film light-shielding layer 13, the thin film antireflection layer 14, and the second thin film antireflection layer 15 is, for example, about 65.
0Å, about 335Å and about 250Å.
(3)前述した実施例では、薄膜遮光層としてモリブデン
シリサイドが使用されているが、その代りに、モリブデ
ンシリサイド以外の高屈折率物質も薄膜遮光層に使用で
きる。この高屈折率物質の例としては、タングステンシ
リサイド、タンタルシリサイドおよびチタンシリサイド
などの金属シリサイド並びにポリシリコンおよびポリサ
イド（不純成分をドープしたポリシリコン）が存する。(3) In the embodiments described above, molybdenum silicide is used as the thin film light-shielding layer, but instead, a high refractive index material other than molybdenum silicide can also be used in the thin film light-shielding layer. Examples of this high refractive index material are metal silicides such as tungsten silicide, tantalum silicide and titanium silicide, and polysilicon and polycide (polysilicon doped with impure components).
（発明の効果） この発明は、モリブデンシリサイドのような高屈折率物
質からなる薄膜遮光層に対して、耐酸性および耐アルカ
リ性が強くかつ屈折率が大きい炭化タンタルを主成分と
するまたは炭化タンタル、窒化タンタルおよび酸化タン
タルの混合物を主成分とする薄膜反射防止層を選択した
ので、フオトマスクとして望ましくない薄膜反射防止層
の厚さの増大を押さえながら、光学的特性、ドライエツ
チング性、耐酸性および耐アルカリ性にすぐれ、従つて
フオトリソグラフイーの際のパターン転写精度が高いフ
オトマスクを得ることができる。(Advantages of the Invention) The present invention is mainly composed of tantalum carbide having high acid resistance and alkali resistance and a large refractive index for a thin film light-shielding layer made of a high refractive index material such as molybdenum silicide, or tantalum carbide, Since a thin film antireflection layer containing a mixture of tantalum nitride and tantalum oxide as a main component was selected, the optical characteristics, dry etching property, acid resistance and acid resistance of the thin film antireflection layer, which is not desirable as a photomask, are suppressed. Therefore, it is possible to obtain a photomask which is excellent in alkalinity and therefore has high pattern transfer accuracy in photolithography.
また、この発明による方法において、特に薄膜反射防止
層の形成を、スパツタリングによつて、望ましくはAr、
CO2およびN2からなる混合ガスを雰囲気ガスとする反応
性直流マグネトロンスパツタリングによつて、達成する
ようにすれば、フオトマスクが量産できる。Further, in the method according to the present invention, in particular, the thin film antireflection layer is formed by sputtering, preferably Ar,
If this is accomplished by reactive DC magnetron sputtering using a mixed gas of CO 2 and N 2 as an atmosphere gas, a photomask can be mass-produced.
第１図は、この発明によるフオトマスクの一実施例の図
解的断面図である。第２図は、この発明によるフオトマ
スクと従来のフオトマスクの分光反射率の例を示す線図
である。第３図および第４図は、この発明によるフオト
マスクにおいて、これをスパツタリングによつて形成す
る際の雰囲気ガスの組成を一定にして、基板の温度を変
えたときの、薄膜反射防止膜の分光反射率曲線の変化
を、いずれも表わす。第５図および第６図は、いずれ
も、望ましい特性の薄膜反射防止膜を形成するに適し
た、スパツタリングの際の望ましい雰囲気ガスの組成を
示す三角図である。第７図は、第１図のフオトマスクの
変型を示す、第１図と同様の図である。第８図および第
９図はいずれも、従来のフオトマスクを示す、第１図と
同様の図である。 図面において、１１はフオトマスク、１２は基板、１３
は薄膜遮光層、１４は薄膜反射防止層、１５は第２薄膜
反射防止層を示す。FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a photomask according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the spectral reflectances of the photomask according to the present invention and the conventional photomask. FIGS. 3 and 4 show the spectral reflection of the thin antireflection film when the temperature of the substrate is changed while the composition of the atmospheric gas when forming the photomask by sputtering is constant in the photomask according to the present invention. Any change in the rate curve is represented. 5 and 6 are both triangular diagrams showing a desirable composition of the atmospheric gas at the time of sputtering, which is suitable for forming a thin film antireflection film having desirable characteristics. FIG. 7 is a view similar to FIG. 1, showing a modification of the photomask of FIG. 8 and 9 are views similar to FIG. 1 showing a conventional photomask. In the drawing, 11 is a photomask, 12 is a substrate, and 13
Is a thin film light shielding layer, 14 is a thin film antireflection layer, and 15 is a second thin film antireflection layer.
Claims (11)
たは間接に付着する、モリブデンシリサイド、タングス
テンシリサイド、タンタルシリサイド、チタンシリサイ
ド、ポリシリコンまたはポリサイドのような高屈折率物
質からなる薄膜遮光層と、前記遮光層の表面上に直接付
着する、炭化タンタルを主成分とする若しくは炭化タン
タル、酸化タンタルおよび窒化タンタルの混合物を主成
分とする薄膜反射防止層とによつて構成されたフオトマ
スク。1. A thin film light shield comprising a transparent substrate and a high refractive index material, such as molybdenum silicide, tungsten silicide, tantalum silicide, titanium silicide, polysilicon or polycide, deposited directly or indirectly on the surface of the substrate. A photomask constituted by a layer and a thin film antireflection layer which is directly deposited on the surface of the light-shielding layer and contains tantalum carbide as a main component or a mixture of tantalum carbide, tantalum oxide and tantalum nitride.
タルを主成分とする若しくは炭化タンタル、酸化タンタ
ルおよび窒化タンタルの混合物を主成分とする第２の薄
膜反射防止層が介在する、特許請求の範囲第１項に記載
のフオトマスク。2. A second thin film antireflection layer having tantalum carbide as a main component or a mixture of tantalum carbide, tantalum oxide and tantalum nitride as a main component is interposed between the substrate and the light shielding layer. The photomask according to claim 1.
イド、タングステンシリサイド、タンタルシリサイド、
チタンシリサイド、ポリシリコンまたはポリサイドのよ
うな高屈折率物質からなる薄膜遮光層を、直接または間
接に形成し、前記遮光層の表面上に、炭化タンタルを主
成分とする若しくは炭化タンタル、酸化タンタルおよび
窒化タンタルの混合物を主成分とする薄膜反射防止層を
直接に形成することを特徴とするフオトマスクの製造方
法。3. A molybdenum silicide, a tungsten silicide, a tantalum silicide, on the surface of a transparent substrate,
A thin film light-shielding layer made of a high-refractive-index material such as titanium silicide, polysilicon, or polycide is directly or indirectly formed, and contains tantalum carbide as a main component or tantalum carbide, tantalum oxide, and the like on the surface of the light-shielding layer. A method for manufacturing a photomask, comprising directly forming a thin film antireflection layer containing a mixture of tantalum nitride as a main component.
分とする若しくは炭化タンタル、酸化タンタルおよび窒
化タンタルの混合物を主成分とする第２薄膜反射防止層
を直接形成し、前記第２薄膜反射防止層の表面上に、前
記遮光層を直接形成する、特許請求の範囲第３項に記載
の製造方法。4. A second thin film antireflection layer having a tantalum carbide as a main component or a mixture of tantalum carbide, tantalum oxide and tantalum nitride as a main component is directly formed on the surface of the substrate, and the second thin film is formed. The manufacturing method according to claim 3, wherein the light-shielding layer is directly formed on the surface of the antireflection layer.
ツタリングによつて達成する、特許請求の範囲第３項に
記載の製造方法。5. The manufacturing method according to claim 3, wherein the formation of the antireflection layer is achieved by magnetron sputtering.
成を、マグネトロンスパツタリングによつて達成する、
特許請求の範囲第４項に記載の製造方法。6. Forming the antireflection layer or any one of them by magnetron sputtering.
The manufacturing method according to claim 4.
タルをターゲツトとし、CO2、N2、Arのうちの少くとも
二つ含みかつCO2を必ず含む混合ガスを雰囲気ガスとす
る、反応性マグネトロンスパツタリングである、特許請
求の範囲第５項または第６項に記載の製造方法。7. The reactive magnetron sputtering method, wherein the magnetron sputtering is a target gas of tantalum, and a mixed gas containing at least two of CO 2 , N 2 and Ar and always containing CO 2 is an atmosphere gas. The manufacturing method according to claim 5 or 6, which is tucking.
前記基板の温度を、５０℃と２５０℃の間になるように
制御する、特許請求の範囲第５項から第７項のいずれか
１項に記載の製造方法。8. At the time of the magnetron sputtering,
The manufacturing method according to any one of claims 5 to 7, wherein the temperature of the substrate is controlled to be between 50 ° C and 250 ° C.
８５％、CO22.5〜12.5％およびN22.5〜52.5％の範囲に
存し、マグネトロンスパツタリングの際に、前記基板の
温度が、５０〜１２０℃の範囲内の温度になるように制
御される、特許請求の範囲第７項に記載の製造方法。9. The composition of the atmosphere gas is, by volume ratio, Ar45 to
85%, CO 2 2.5 to 12.5% and N 2 2.5 to 52.5%, and the temperature of the substrate is controlled to be within the range of 50 to 120 ° C. during magnetron sputtering. The manufacturing method according to claim 7, which is performed.
８５％、CO22.5〜１５％およびN2０〜32.5％の範囲に存
し、マグネトロンスパツタリングの際に、前記基板の温
度が、１２０〜１８０℃の範囲内の温度になるように制
御される、特許請求の範囲第７項に記載の製造方法。10. The composition of the atmosphere gas is such that the volume ratio of Ar65 to Ar65.
It is in the range of 85%, CO 2 2.5 to 15% and N 20 to 32.5%, and the temperature of the substrate is controlled to be in the range of 120 to 180 ° C. during magnetron sputtering. The manufacturing method according to claim 7, which is performed.
スパツタリングによつて達成する、特許請求の範囲第３
項から第１０項のいずれか１項に記載の製造方法。11. The method according to claim 3, wherein the formation of the light shielding layer is achieved by direct current magnetron sputtering.
Item 11. The manufacturing method according to any one of Items 10 to 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7668886A JPH0650388B2 (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Photomask and manufacturing method thereof |
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| JP7668886A JPH0650388B2 (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Photomask and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62234163A JPS62234163A (en) | 1987-10-14 |
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ID=13612395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7668886A Expired - Lifetime JPH0650388B2 (en) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | Photomask and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650388B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6195356A (en) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | Photomask material |
-
1986
- 1986-04-04 JP JP7668886A patent/JPH0650388B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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