JPS5979254A - フオトマスク - 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】 本発明は集積回路フォトマスク、！（゛にに投影印刷に
用いるフォトマスクに係る。

フォトマスクがレジストで被膜した半導体ウェハ又は同
（子のものから空間的に煎れている投影印刷用フォトマ
スクＣ：［、カラス基板−にに高分解能の金属パターン
を有し７、その要素の寸法は１１１ｍないし２μｍと小
さい。パターンの品質は半導体製造プロセスに非常に重
要て、従ってフォトマスクは本質的に欠陥の々い」−う
に作られる。フォトマスクをこの無欠陥状聾に保つこと
は、もし許容可能なデバイスの歩留りを得ようとするな
らば本質的である。ノ１〒定の汚染に加え、゛フォトマ
スクに施す各種の浄化及び処理操作が、パターンをゆっ
くり劣化さぜる［す能性もある。

加えて、金属パターンは導電体であり、−）ｊドのカラ
ス基板は絶縁体である。従って、各（Φの手段（〕こと
えば静電的、ＵＶ照射−光電ｒ放出）により、金属パタ
ーンのそＪしそれの部分を１、異なる電位に電荷をもち
、好寸（〜〈ない。約１ミクロンの距餌１に数ボルトの
電位差が生じると、放電が起りうる。この放電は金属パ
ターンから月別を取り去り、その中に一浸食し、たりピ
ンホールを作ったりする。先に、ｌホベだ欠陥が半導体
デバイス製作に必要な６ないしそれ以」−のマスクの分
だけ増すと、デバイス歩留りの損失は著しくなる。

金属フォトマスクパターンを保護する一つの方法は、フ
ルティー（Ｆｌｕｔｉｅ）の米国！持π「第：３．９０
６．１３３号に述べられているように、その上に簡単な
保護被膜を堆債さぜることであろう。この特許は、透明
基板上の鉄酸化物マスク層について述べており、それは
処理するレジスト被覆ウェハの表面」二の突起部の高さ
より人きい厚さの保護用ニトロセルロース被膜を有する
。しかし７、フルティーの特許は接触印刷用であり、そ
の場合フォトマスクはフォトレジスト被膜ウェハのごく
近くに置かれる。投影印刷においてをま、フォトマスク
はレジスト被覆ウェハから離れており、フォトマスクを
透過する光は、光学システムにより、レジスト被膜上に
焦点をあわすなければならない。そのような保護用被膜
は、均一な厚さをもたず、基板と被膜月１゛１の屈折率
間の差による光の回４ノＴを起し、その結果パターンの
ｍ定か悪くなり、歩留りを許容できないものとする。

加えて、ニトロセルローズ薄膜被覆は、ＶＬＳＩマスク
保護用としては他の欠点をもつ。

Ｆ１υ膜がｒｌ塑性であるため、簡単に傷が入り、良Ｉ
ｆな誘電体であるだめ、その表面は容易に電荷をもつ。

表面正荷は静電的に粒子を引きつり、欠陥の水【＜Ｃ゛
をＶｌ、ＳＩの条件以上に」二げｔ　ｌ、　：ｔ　’＋
。その」、うなマスクＱ、１それらの粒子？、除くため
に、寸ず１す力′１繁、に浄化され、生産高に１１１失
を生じる。より小さな寸法がＶＬＳＩ設唱に用いられる
ようになるとともに、捷す・［ず小さ／ｒ、粒子−が致
命的な欠陥を生じ、その、１．うな粒子＆：ｌ：　ｉｉ
ｆ°ｊ電表面にはより速く蓄積するだけてなく、周知の
浄化技術では除去がけるかに困ｊ″ｌ！１１である。従
って、より頻繁に浄化する心安ＰＩ：と浄化中表面に損
喝が入る１Ｊ能性及び除去できない欠陥が蓄積すること
が組合さり、シシにしばそのような薄膜の除去と再形成
を′Ｊ−ることになり、それにより更にマスクパターン
中の欠陥を生じるｎＪ能性がある。

マスク保護の別の解は、１９　ａ　ｌｌ＝、■＋月３０
　ト１バンクスらに承認された“同じものを製作するだ
めの）第１・マスク及び方法ｌ′と題する米国特許第４
．３６１．６４３号に述べらｉｔている。バンクス（Ｂ
ａｎｋｓ　）らは平坦な透１月カバープレートを透明ベ
ースプレ−トのノ＜ターン形成された表面と密接して置
く技術を述べている。屈折率整合月別すなわちカッ〈−
プレートとベースプレー１〜の両方と木質的に同じ屈折
率の４Ｎ旧が、その間に置かれる。そのようなマスクｄ
１、半導体基板、」二によく規定さＪしたパターンを形
成する」二で最も有効であることが明らかにされている
。しかし′、カッルーカラスは均一　な厚さをもだなけ
ればならず、それは菓１１シ＜　、製作に費用がかかる
。

従つ−Ｃ、マスクの金属化表面を保護し２、低欠陥密度
で許容しつる規定ができるように保つ費用の少い技術が
必要である。

本発明に従うと、フォトマスクが実現され、それｄ−光
透過性、選択的に金属化されたベースプレート及び光透
過性、電気的絶縁性で、選択的に金属化されたベースプ
レート１−のべ−スプレートと本質的に同じ力１）折率
を有する被膜から成る。

被膜ｔ」電気的に絶縁性があるため、パターンの除去に
十分な静電荷の蓄積は、防止される。波膜の屈折率ケ」
木Ｔ（的にベースプレート、ｌ：本質的に同じであるか
ら、それらの界面に〕１・・けるＩｒ　：）、しくない
屈折及び反射は減小する。

本発明のいくつかの実施例について、添イマ］（、〆ξ
図部面参照しながら述べる。

ｆｌ、　［、ｌ（回路又Ｑ、１同様のものの製作中、一
般的に第１図中で数字１０により示された光投影システ
ムが、用いられてきた。レジスト被膜（図示されていな
い）を有する半導体ウェハ１１は紫外光源１２及び合焦
点ゲ０学系１３と曲直に配ｊｉ’ｊされ”Ｃいる。その
ような投影不和ｖ１パーキンーエルマ社から、マイクロ
ラインモデル第２４０号として製造されている。

ｊ・“７！作中フォトマスク１６は紫外光源１２及び合
焦点）Ｙ、学系１３間に置かれる。フォトマスク１６　
＆：ＪニーＩ−に金属パターン１８を有する溶融シリカ
のような透明基板１７から成る。光源１２からの紫外放
射はフォトマスク１６上の非金属部分１９を通り、光学
系１３により半導体ウェハ１１上のレジスト被膜」二に
焦点を合わされ、（ネガ動作レジストを用いた時）被膜
を露出及び不溶性にする。露出された領域を更に処理す
るだめに、可溶ｆ／Ｉニレジスト被膜を洗い去る目的で
、適当な溶媒が次に用いられる。所望の回路を製作する
ために、上に異るバタ・−ン１８を有する１Ｍ数のフォ
トマスク１６を用いて、そのようなプロセスは適意何度
もくり返される。金属パターンはレジスト被覆ウェハ１
１と接触はしないが、各種の浄化及び他の・処理装作に
より、パターンは劣化する。加えて、電荷が金属部分」
二に蓄積する可能性があり、その後放電を起シ２、それ
はパターンから金属をと４り去り好１しくない。

先に示しだように、フルティ・−の特ｒ「を参照すると
、フォトマスク１Ｇ上の金属パターン１８上に堆積され
／こ保、作用ニトロセルロース波膜（図示さ；Ｉｔ−こ
いない）は、投影印刷システムで使用Ｃ１Ｌできないこ
とがわかった。従で、）で、マンクスらにより開発され
／ζフォトマスク３０（第２図参照）は、上に金属パタ
ーン３２を有する透明ベースプレート３１及びパターン
形成され／杜ベースプレート上に置かれ／と一本質的妃
−平用で透明なカバープレート３３から成る。加えて、
近接する二つの表面からの九反則により生じる干渉フリ
ンジを本質的に除ノそする／紅め、ベースプレート３１
及びカバープレー１−３３間の非金属（＋債中に、屈折
捧°１；（合液３４が７１：’ａさｉする。ベースプレ
ート３１及びカバープレート３３間の界面端部３７に」
・・けるボンド４ｔ　３６が、Ｊｌｉ折率整合液３４を
中に封じ／こまま、ベースプレート上にカバープレー　
トを保持している。

先に示しだように、第２図のフォトマスク３０は最も有
効であることがわかっているが高ｆｉｌｌｉで、修理が
困難で製作にかなり時間を必四七する。

第；３図のマスク５０（実際の比率とは異なって示され
ている）ｄ先の問題を解決する。

マスク５０　Ｎ：　、Ｊ−に金属パターン５４を有する
光透過ベースプレート５２かも成る。プラスマ堆積抵抗
被膜５６は、ベースプレート５２及びバタ・−ン５４を
被覆する。被１１１４Ａ’　Ｆ１５６＆よ基板５２と木
Ｔ（的に同じ１１旧である。従って、被膜５６及び基板
５２　＆：］−木質的に同じ屈折率を有（−７、（約１
．５）それに１その間の干渉及びそのような界面におけ
る好寸しくない屈折又は反、射を有効的に除去する。

パターン形成された基板５２＋のそのような適合し７だ
プラズマ堆精被膜５５１＋、４（Ｙ１作及び浄化中、マ
スクを保護するのにイ］効であることがｂかつた。更に
被膜５６がブラスマ堆積５ｉ０２のような誘電利オ・Ｉ
である時、そｔＬＩｔま非常に高い降伏閾値電界強度（
空気中の約２０　、０００　Ｖ／ｃｔ＋＋に比べ２５０
　、０００　Ｖ／ｃｎ＋）をもつから、金属パターンの
部分間の放電に１、木質的に押えられる。そのように押
えられることにより、先に述べた金属パターンの部分間
の好７ｔシくない除ノそが避けられる。

多くの誘屯体及びガラス台１模が非７（（に高い１ｉｆ
ｆｔ伏閾値電界強度をもつことがわかるが、それらシ」
−きわめて高い抵抗率（本質的に無限力をもつ〆辷め、
適当な静電的保Ｈｖ、できない。

不幸にもそのような薄膜は容易に放電（７、そのような
放電はゆっくり減衰する。従って、純粋な誘屯体薄膜は
高圧の脱イオン水でマスクをＨ１化する間、非常に高い
１Ｌ圧に充電する。

：ｔ　／ｊ、純粋な誘電１４　ｔｔマスク＋の金属パタ
ーンがＵ、Ｖ露光中、充電するのを妨げない。

加を−で、彼愼マスク十の静電的充電１１１、欠１陥と
なる才り／ｊ′−を弓１きっけ−や」−い。しか［７、
もしト皮膜がプラズマ堆積Ｓ（，０２ならば、それＶよ
充’ｉｌ′Ｌ−＋！ず、」＼′ｔ′１的に粒子を引きつ
けないことを−ｌ！、　ｉｌ’ｌ　Ｌ−だ。更に、電荷
をもだない表面」二に堆ＪＩ’ｔ　Ｌ、　〕こおソ了ｔ
、Ｉ、電荷をもつ表面上りはるかに容易に除去でき骨。

１１、体的な実施例において、プラズマ堆積Ｓも０□薄
膜５６の表面抵抗率に１．１．５Ｘ］０”Ω−ｃｎｌで
あることがわかり、ぞ７Ｌは損失の大きな誘正体の抵抗
性１＜１−で、？’Ｆ　Ｉ漠も金属マスクパターン５４
も、薄膜が接地されたマスクホルダ（図示されていない
）に接している時、電荷を保持できないほど十分低い。

（電荷緩和時間は２　Ｑ　ｍｓ代である。）その結果、
粒子は被膜５６の表面５７には引きつけられず、マスク
５０の浄化シ、１、容易である。

具体的な実Ｎｉ例において、Ｓｉ　Ｏ、、被膜仁１第４
図に概略が示されるように、マスク５０　Ｊ、−に堆、
債さぜる。約２．５　ｍｍ　（０，１インチ）の厚さ、
薄いクロムパターン５４（第４図では見られない）を有
するカラス幕板５２から成るマスク５０が、プラズマ堆
積容器６４（プラズマサームＰＫ２４３０反応装置）内
の下部アルミニウム電極６２中のくほみ５８の中に置か
れる。第１の電極６２に対し、空間的に離し、平行に第
２のアルミニウム電極６６が、チューナー７２を経てＲ
Ｆ電流源６　Ｂ　（］、　３．５（３Ｍ　ＩＩ　Ｚ　　
において４６ワツトを供給するのに適−１゛る）に接続
されている。ガス人カフ４がＩ　：（ｌ）　Ｐａ（Ｉ　
Ｔｏｒｒ　）において、３２　ｃｃ／ｍ＝ＬＪ）　Ａｒ
　、　　Ｉ　！１２０　ｃｃ／ｍｌｎのＮ２０．４８　
ｃｃ／−７−のＳｉＨ４イＩ−供給する。パワ・−源（
図示されていない）に接続された抵抗ヒータ７６が上部
正極６６を約５１℃に保ち、底部電極６２を約２５（５
℃に保つ。

１’ｙ：作中システムＱｊ、非常にゆっくり４′１、空
に引かれ、マスク５０の表面」二への粒子の移動を減゛
１゜カスは人力１４に向けられ、’１ｌ−２，ｌｆｊ　
６２及０・６６間の電位は、当業者には周知のよう匠、
その間にプラズマ８ｏを発生さぜる。

Ｓｉ　０２　ＩＩマスク５０の表面上に適合して堆積ず
２、、Ｊ・’Ｙ′：　Ｖ＋シ１約１　／Ｉの間膜５６　
Ｊ’、’が１１ｊられる“庄で、約１７分間）読＜。次
に、プロセスが完了し、システムυ、１非常にゆっくり
に１があけられる。

多数のそのようなマスク５０は、Ｗ「容しうる欠陥密度
を有するよう製作された。実験状Ｆｌ　３０として、マ
スク−にの位置がＫ　Ｌ　Ａ　　マスク検査装置を用い
ることにより、Ｓｔ　Ｏｚ波膜中の欠陥を有するように
示されている。し７かしパーキンエルマー投影印刷機を
用いてパターンが印刷された時、欠陥は印刷されなかっ
た。

ずなわぢ、何らかの説明されていない用１山により、こ
の薄膜の実効欠陥密度ｄ１、連邦のＫＬΔ　マスク険査
装僅を用いてイ（すられた欠陥密度の数より、はるかに
少い。

プラズマ堆積プロセスにより、表面トポグラフィが存在
しうるところではどこでも、表１ｎｉ−ｈに適合した抵
抗被膜５６が生じる。従って、薄膜がゆっくり形成する
とともに、空孔（ｒｉ残らない。そのような５ｉ０２被
膜ｌｌ′ｉ寸〕こ、同じ反応容器中でプラズマエツチン
グ技術を用いて、浄化又は除去され、損１易を受けた時
、被膜を除去し５ｉ０２を丙」イト積するために容器６
４中にマスク５０を単におくたけて容易に修理される。

加えて、薄膜のＨ２Ｍを制御するか入”」金属イオンを
ドーピングすることにより、？”ｆ　ＩＩら’ｉのＩＪ
（抗５１．′＆、Ｉ所望のように変えられる。更にＳｔ
　Ｏ２ｆ皮１１！：、′！＆；Ｉ浄化校ひ操作中、容易
に損傷を受けない。

不発明の別の実施例＆１、薄膜８１をその上にイＪする
ように製作されメζマスク５０である。

（第５図を参ｊ１（１のこと）ぞのＹ１η造及び薄膜の
使１［ｊについてｖ：１１．１９８２年６月のソリッド
・ステート・テクノロジー（５ｏｌｉｄ　５ｔａｔｅ’
Ｉ”ｅＣ１＋ｎｏｌｏｇｙ）　、　４．１ないし４：３
頁のウィン（Ｗｉ　ｎ　ｎ　）らに」、る“薄膜−産業
概覗〃と題する論文に述べられている。第５　ｌ￥ｌに
示される７１、うに、台膜８１　Ｃ：ｊ、金属環８２が
ら成り、その間に延び／こ非常に薄い（たとえば２，５
ミクロ：／　）　（７）　脱皮８４をイ］゛ノ゛る。Ｉ
’ｆ膜８１　＆；ｉ：両而テー面又＆ｉ当業者に（ｌ：
、Ｉ、周り、１１の固定波１１ｉｊにより、マスク５０
に固着されでいる。薄膜８１に１被覆されていない金属
マスクパターン」−に粒子がＪｆｌ債するのを防１１−
１するよう設ｄ１されている。

粒子−は脱皮８４トには堆積するが、マスク５゜の表面
からの長い距離により、それらは焦点がはずれ、レジス
ト露出プロセス中印刷されない。

薄膜８１にＬ被膜されていないマスクを化１獲するのに
ｖ−１イラ効であるが、それをマスクにマウントする間
確実に清浄であることがなお必要である。マスクのマウ
ン＋−Ｖ、複数のマウントと清浄化を必要とし、それに
より被覆されていないマスクの表面に、静電的な１１１
傷と汚染を生じる可能性がある。被覆されたマスク５０
と薄膜８０を組合ぜ、先の間１ｉ！ｊ：ｌを本７′［的
に取り除くことがイｊ利で、その場合抵抗被膜５６の表
面及び脱皮８４間に配置された木！ＰＩ的にすべての薄
膜的４、ｊ膜皮に引きよぜらｉＬ、従って焦点からＩ：
１ずれる。

本発明の睨野をばれることなく、当業者に＆ｉここで述
べた実施例の各かトの修正ができるであろう。

たとえば、本発明について、ブラスマ堆積を用いて被膜
を堆積される場合を例に述べた。

しかし、抵抗被膜を堆積させるのに、他の技術も使用で
き、その場合ドープされたガラスｋｉｔ照射プラスチッ
クを用いてもよい。加えで、ブラスマ堆積岐膜（、Ｌプ
ラズマ促進低圧化学気相堆、債（１，ＰＣＶＩ））プロ
セスを含むように形成してもよく、その、場合圧力は０
５ないり、　３．１．）　’Ｉ’ｏｒｒで、４００℃刊
近の温度を用い−（も」こい、 加ぐ−で、本発明についで投影印刷に関し−Ｃ：＋ｌｌ
５−．．だが、そｈ　＆ま明らかに接触印刷に用いる？
二ノーができる。接触印刷マスク上のプラズマＪｌ積Ｓ
ｉ、０２　を皮膜シ１、機械的保護をし、それによりマ
スクの）を命を長ぐすることができる。

イｊ利な効１北 被膜を、１電気的に絶縁性であるから、パターンの減少
に十分な静Ｐｆｔｉ、荷の蓄ｆｒｔけ防屯される。

波１１１３ｇの屈４１ｆ率が本質的にベースブレ・−ト
のそれと木質的に同じであるから、それらの界面におけ
る＆ｆｔＬ＜ない屈折又ｔＪ反射が、本タノ■的に減少
する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｑ、１、周知のノブ影印刷システムを表す概略図
、 第２図（、［周知のフォトマスクの断面図、・第３図に
１本発明に従うマスクの断面図、第４図はマスク上に保
護被膜を」イ［債さぜるために用いられる装置の概略図
、 第５図ｔよ上に薄膜を有する第：３図のマスクの断面図
である。 〔主要部分の７１号の説明〕 ５２・・ベースプレート、５４　金属化、５６・・・被
膜、　　　　　　８１　薄膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　光透過・ｌ／１の選択的に金属化５４されたベー
   スプレート５２及び選択的に金属イヒされたベースプレ
   ート上の光透過性被膜５６から成るフォトマスクにおい
   て、 被膜５６し１電気的に絶縁性で、ベースプレートと木Ｆ
   ｆ、的に同じ屈折率を有ｊ−ることを特徴とするフォト
   マスク。 ２、特許請求の範囲第１項に記載され／ζフ第１・マス
   クにおいて、 被膜された金属化ベースプレートに固定り、、−Ｃマウ
   ントさｉｊ／ヒ薄膜８１が含まれることを／１１゛徴と
   するフォト、マスク。 、４１　　’１Ｉ１１〆１請求の範囲第１又は第２項に
   記載されたフォトマスクにおいて、 被膜５６　（ｔよ約２５０．０００　Ｖ／ａｎの降伏閾
   値電界強度を有することを特徴とするフォトマスク。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載
   されたフォトマスクにおいて、被膜５６は約１．５　Ｘ
   　１０　ｕΩ−Ｏｎ　の表面抵抗率を有することをｉ’
   ＋゛徴とするフォトマスク。 ５、特許請求の範囲第１又は第２項にｉ’ｔＬ載された
   フォトマスクにおいて、 ベースプレート５２に１、溶融シリカで、被膜５６　ｔ
   、］：ブラスマ堆積Ｓｂ　０２であることを！１１”徴
   とするフォトマスク。