JP3324005B2 - 位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法 - Google Patents
位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法Info
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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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- phase shift
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
法の例を説明する工程図である。
【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。
法の他の例を説明する工程図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (7)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。」
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183193A JP3324005B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9183193A JP3324005B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06282066A JPH06282066A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3324005B2 true JP3324005B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=14037553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9183193A Expired - Fee Related JP3324005B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | 位相シフトフォトマスク用基板及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324005B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5897976A (en) * | 1996-05-20 | 1999-04-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Attenuating embedded phase shift photomask blanks |
| US5897977A (en) * | 1996-05-20 | 1999-04-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Attenuating embedded phase shift photomask blanks |
| JP3711063B2 (ja) | 2001-11-08 | 2005-10-26 | 大日本印刷株式会社 | 防塵装置付きフォトマスク及びこれを用いた露光方法 |
| JP6028319B2 (ja) * | 2011-09-26 | 2016-11-16 | 凸版印刷株式会社 | 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の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP9183193A patent/JP3324005B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06282066A (ja) | 1994-10-07 |
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