ハーフトーンブランクス及びハーフトーンブランクスの製造方法
【課題】 波長に対して依存性の無いハーフトーン特性を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能なハーフトーンブランクスを提供する。
【解決手段】 透明基板１上に、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４が順次形成されている。エッチングストッパー膜３は、遮光膜４をエッチングする際にエッチングが半透過膜２まで進行しないようにする。遮光膜４及び半透過膜２はクロムより成る膜である。半透過膜２は、ハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られるよう遮光膜４より薄い厚さで形成されている。半透過膜２は、アルゴン５０％、炭酸ガス５０％の混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより作成されている。
【解決手段】 透明基板１上に、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４が順次形成されている。エッチングストッパー膜３は、遮光膜４をエッチングする際にエッチングが半透過膜２まで進行しないようにする。遮光膜４及び半透過膜２はクロムより成る膜である。半透過膜２は、ハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られるよう遮光膜４より薄い厚さで形成されている。半透過膜２は、アルゴン５０％、炭酸ガス５０％の混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより作成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、フォトマスクを製造するための基板であるマスクブランクスに関するものであり、特に、ハーフトーン露光に使用される多階調マスクを製造するためのマスクブランクス（ハーフトーンブランクス）の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体デバイスやＬＣＤのようなディスプレイデバイスの製造では、フォトリソグラフィにより微細パターン形成が行われる。フォトリソグラフィは、フォトマスク（以下、単にマスク）を通して基板（半導体ウエハやディスプレイ用のガラス基板等。以下、区別するため、デバイス基板と呼ぶ。）を露光し、フォトマスクに形成された微細パターン（マスクパターン）をデバイス基板に転写する技術である。
【０００３】
フォトマスク自体も、一種のフォトリソグラフィ技術により製造される。フォトマスクは、マスクブランクスと呼ばれる基板に対し、レジストを塗布し、電子線描画機又はレーザー描画機によって所定のパターンでレーザーを照射して露光し、その後現像してマスクパターンを得ることで製造される。
フォトマスクが有するマスクパターンは、遮光部と透光部とから成るパターンである。マスクブランクスは、未露光のフィルムともいうべきもので、遮光部となるべき遮光膜が透明なガラス基板上に形成されたものである。
【０００４】
フォトリソグラフィ技術では、露光量が二値的に変化する二階調の露光ではなく、多階調の露光を行うことが従来より研究されている。特に、大型のＬＣＤの製造においては、多階調露光を行うことで露光回数や使用するフォトマスクの枚数を減らす試みがなされている。大型のＬＣＤ用のマスクは、１ｍ角を越えるサイズのものが多くなっており、露光回数低減やマスク枚数の低減により生産性を向上させたりコストを削減したりすることが特に重要になってきている。
【０００５】
多階調露光を可能にする方法としては、特開平８−２５０４４６号に開示されているように、フォトマスクが搭載される露光装置の露光光学系の分解能以下の細かさで微細パターン（ハーフトーンパターン）をフォトマスクに設ける技術が知られている。しかしながら、露光光学系の分解能以上の細かさで且つ必要な精度でハーフトーンパターンを形成することは、非常に難しく、パターン欠陥検出においても困難性を伴う。また、ハーフトーンパターン形成のためのデータ量が膨大になり、描画機の能力を超えてしまう恐れもある。
【０００６】
このような問題を考慮し、遮光膜の厚さを制御することで遮光部、半透過部及び透光部を形成することが検討されている。例えば、特開平７−４９４１０号公報は、遮光膜として採用されているクロム膜では元々膜厚が薄いためにハーフエッチングにより中間の膜厚を形成することが困難であることを指摘し、酸化クロムを遮光膜の材料として採用し、膜厚を薄くすることで半透過膜とする提案をしている。
【特許文献１】特開平８−２５０４４６号公報
【特許文献２】特開平７−４９４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の技術において、遮光膜としてのクロムは、波長に対してほぼ依存性がなく、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などについてほぼ同等の遮光性を有する。しかしながら、酸化クロムは波長に対して依存性があり、ｇ線、ｈ線、ｉ線等について異なる透過率を持つ。即ち、例えば酸化クロム（ＣｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等）の膜を、ｉ線で３０％程度の透過率を持つ厚さで作成すると、ｈ線では３４％になり、Ｇ線では３７％になる。
【０００８】
このように、半透過膜の光透過率に波長依存性があると、必要な光学特性を有するハーフトーンマスクを製造する観点や露光の再現性を確保する観点等において不都合が生ずる。即ち、例えばｇ線、ｈ線、ｉ線などの異なる波長の光を色収差補正しながら使用する露光光学系の場合、ハーフトーン部の光透過率が波長によって大きく異なってしまうと、色収差補正のための光学系の設計が難しくなる。また、露光光源の発光スペクトル分布が経時的に変化してしまうなど、マスクに照射される光のスペクトル分布が何らかの原因で変化することがある。このような場合、半透過膜の光透過率に波長依存性があると、光の透過量が変化し、必要なハーフトーン性能が得られなくなってしまう恐れがある。さらに、フォトリソグラフィ技術の研究開発等では、露光波長を色々と変えて露光する場合があるが、半透過膜の透過特性に波長依存性があると、必要となる光学特性（ハーフトーン特性）は変わらないにも関わらず、それぞれの波長毎にフォトマスクを用意する必要が生ずる。即ち、各波長毎にハーフトンブランクスを用意してフォトマスクを製造する必要が生ずる。
【０００９】
一方、遮光膜の材料として使用されているクロムは、膜厚を薄くして半透過膜とした場合でも、波長に対して依存性は殆ど無く、上記のような問題はない。しかしながら、前述したように、クロムは、半透過膜として機能させるにはかなり薄くしなければならず、且つ、半透過膜として機能する膜厚の範囲が非常に狭いために、製造上の問題が大きい。
本願の発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、多階調露光を可能にするハーフトーンマスクの製造に使用されるハーフトーンブランクスであって、波長に対して依存性の無いハーフトーン特性を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能なハーフトーンブランクスを提供する技術的意義がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、透明基板上に、半透過膜、エッチングストッパー膜、遮光膜を順次形成した構造のハーフトーンブランクスであって、
エッチングストッパー膜は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものであり、
半透過膜は、クロムより成る膜であってハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記半透過膜は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより形成された膜であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４載の発明は、前記請求項２の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記遮光膜は、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さで形成されたクロム膜であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、ハーフトーンマスクを製造するためのハーフトーンブランクスを製造するハーフトーンブランクスの製造方法であって、
透明基板上に半透過膜を形成する半透過膜形成工程を含んでおり、
半透過膜形成工程は、クロムより成る膜をハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成して半透過膜とする工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記半透過膜形成工程は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより、前記クロムより成る膜を形成する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項７乃至９いずれかの構成において、前記透明基板上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程を含んでおり、遮光膜形成工程では、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さでクロム膜を形成する工程であるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
以下に説明する通り、本願各請求項記載の発明によれば、多階調露光を可能にするハーフトーンマスクの製造に使用されるハーフトーンブランクスであって、波長に対して依存性の無いハーフトーン特性を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係るハーフトーンブランクスの断面概略図である。図１に示すハーフトーンブランクスは、透明基板１上に、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４を順次形成した構造を有する。
透明基板１は、石英のような十分な光透過性を有する材料で形成されている。その上に作成される薄膜の付着性が良いことも、透明基板１の重要な要素である。
【００１３】
本実施形態の大きな特徴点は、遮光膜４がクロムで形成されており、半透過膜２も遮光膜４と同じクロムで形成されている点である。クロム膜の遮光性ないし光透過性は厚さによって異なるが、遮光膜４は十分な遮光性が得られる厚さであり、半透過膜２は、これより薄い、ハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さである。例えば、遮光膜４のクロムの厚さは例えば５０〜８０ｎｍ程度であり、半透過膜２のクロムの厚さは例えば４〜２０ｎｍ程度となっている。
【００１４】
エッチングストッパー膜３は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものである。エッチングストッパー膜３は、遮光膜４のクロムをどのようにエッチングするかによって異なるが、例えばセリウム系のエッチング液を使用したウェットエッチングによる場合、酸化シリコン膜やＳＯＧ（Spin On Glass)膜とされる。また、エッチングストッパー膜をアルミニウム系の材料で形成しておくと、苛性ソーダ水溶液のような取り扱いの容易なエッチング液を使用してウェットエッチングできるので、好適である。アルミニウム系とは、アルミニウム１００％の場合もあるし、耐エッチング性の向上のためシリコン又はチタンを１〜３％程度添加する場合もある。
【００１５】
遮光膜４の上には、本実施形態では、反射防止膜５が形成されている。反射防止膜５は、このハーフトーンブランクスから製造されるハーフトーンマスクを使用して露光を行う際、光がマスク上で反射するのを防止するものである。反射防止膜５としては、酸化クロム系の薄膜が作成される。膜厚は、３００ｎｍ程度で良い。
反射防止膜５の上には、レジスト６が形成されている。レジスト６は、このハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する際のエッチング用である。レジスト６は、マスクパターンの形状での描画を行うレーザーや電子線に対して感光する材料である。
【００１６】
次に、上記構成に係るハーフトーンブランクスの製造方法について説明する。以下の説明は、ハーフトーンブランクスの製造方法の発明の実施形態の説明でもある。
上述した構造を有するハーフトーンブランクスにおいて、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４及び反射防止膜５は、スパッタリングにより作成される。各スパッタリングにおいて、ターゲットの材料が、上述した各膜の材料とされる。レジスト６は、スピンコーティングのような周知の方法を使用し、所定の厚さで形成される。
【００１７】
遮光膜４以外は、従来周知の方法で作成できる。遮光膜４の作成は、以下の方法で行われる。図２は、本願発明のハーフトーンブランクスの製造方法の実施形態の主要部の概略図を示した図である。図２には、スパッタリング装置を用いて遮光膜４を作成する状態が描かれている。
【００１８】
図２において、透明基板１は、スパッタチャンバー９１に設けられたステージ９２上に載置される。ステージ９１に対向するようにして、スパッタチャンバー９１内にはターゲット９３が設けられる。ターゲット９３の背後には、スパッタ放電のためのカソード９４が設けられる。スパッタチャンバー９１内は、排気系９５によって所定の真空圧力に排気されるとともに、ガス導入系９６によってガスが導入される。スパッタ電源９７を動作させて負の直流電圧がカソード９４に印加されると、スパッタ放電が生じ、ターゲット９３がスパッタされ、透明基板１上にターゲット９３の材料の薄膜が作成される。本実施形態では、半透過膜はクロム膜であるので、クロム製のターゲット９３がスパッタされ、透明基板１上にクロム膜が作成される。
【００１９】
この際、本実施形態では、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でスパッタを行うようにしている。即ち、ガス導入系９６は、図３に示すように、アルゴンガスと炭酸ガスとを混合して導入するようになっている。アルゴンガスと炭酸ガスのそれぞれの配管には、流量調整器９６１が設けられ、所定の流量比で導入できるようになっている。
【００２０】
アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製ターゲットをスパッタすることにより半透過膜を作成することは、本願の発明者の研究の成果である。発明者の研究によると、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製ターゲットをスパッタすることで作成されたクロム膜は、通常のアルゴン１００％の雰囲気で作成されたクロム膜に比べ、膜厚−光透過率の制御性が良好で、且つ光透過率の波長依存性が小さいことが確認された。図３は、この点を確認した実験の結果を示すものである。
【００２１】
図３には、アルゴン−炭酸ガス混合雰囲気中で作成された膜と、アルゴン１００％雰囲気で作成された膜について、膜厚と光透過率の関係が示されている。いずれも雰囲気の圧力は５ｘ１０−３Ｔｏｒｒ程度で、アルゴン−炭酸ガス混合雰囲気におけるガスの流量比（導入比）は、ほぼ５０％：５０％である。
【００２２】
図３に示すように、アルゴン１００％のクロム膜の場合、膜厚を５００オングストローム程度から少なくしても光透過率の上昇は殆どなく、ゼロに近い。膜厚を３００オングストローム程度まで減らすと、光透過率は若干上昇する。そして、２００〜１００オングストローム程度を境に、光透過率が急に上昇に転ずる。光透過率が５０％となる膜厚は、５０オングストローム程度であり、ほぼ１／１０に膜厚を低減してやっと５０％となる。また、図３から解るように、透過率５０％の付近では、膜厚の変化に対する光透過率の変化は非常に大きく、わずかに膜厚が変化しただけでも光透過率は大きく異なってしまう。
【００２３】
一方、アルゴン５０％＋炭酸ガス５０％のクロム膜の場合、膜厚の変化に対する光透過率の変化はほぼ一様であり、膜厚が減少すると、ほぼ一様に光透過率が上昇している。５０％の光透過率が得られる膜厚は８０オングストローム程度であり、この付近でも、膜厚の変化に対する光透過率の変化は、アルゴン１００％の場合に比べて緩慢である。
【００２４】
ハーフトーン露光において必要とされる半透過膜の光透過率は、若干幅があるが、実用的には１０％〜６０％程度である。図３から解るように、この範囲で所定の値の光透過率を得るためには、アルゴン１００％の成膜の場合、膜厚をより薄くし、且つその光透過率を得る膜厚にかなり厳しい精度で一致させて成膜しなければならない。一方、アルゴン５０％炭酸ガス５０％雰囲気で作成したクロム膜は、アルゴン１００％雰囲気で作成したクロム膜に比べ、１０〜６０％程度の範囲において、膜厚は厚くて済み、且つ必要な光透過率を得るための膜厚の誤差は、広く許容される。つまり、例えば光透過率の誤差が例えば±１％の範囲で許容される場合、膜厚の許容誤差は、アルゴン１００％の場合に比べてアルゴン５０％炭酸ガス５０％雰囲気の場合の方が大きい。従って、必要な光透過率を得るための成膜が容易である。
【００２５】
このような効果がなぜ生じるかについては、断定はできないが、次のようなメカニズムが作用しているとも推測できる。即ち、アルゴンと炭酸ガスの混合雰囲気中でスパッタ成膜を行うと、スパッタ放電により形成されたプラズマ中で炭酸ガスの解離が若干生じ、この結果、作成されるクロム膜が一部酸化されたり炭素が混入したりすると推測される。このような一部酸化や炭素混入により、全体として厚い膜厚で半透過特性が得られ、且つ上記のように膜厚の変化に対して光透過率が緩慢に変化する特性が得られるものと推測される。
【００２６】
次に、波長依存性について説明する。
図４は、実施形態の方法で作成したクロム膜の波長否依存性について示した図である。比較のため、特開平７−４９４１０号公報で提案されている酸化クロムの膜について、波長依存性を併せて示す。図４では、異なる光透過率を得るため異なる厚さでクロム膜及び酸化クロム膜を作成した結果が示されている。具体的には、酸化クロム膜については厚さ２２０オングストロームと４４０オングストロームの光透過率が、クロム膜については、厚さ６０オングストローム、１６０オングストロームの光透過率がそれぞれに示されている。
【００２７】
図４に示すように、酸化クロムの場合、波長により光透過率が大きく異なる。例えば波長４００ｎｍ付近において５７％の光を得るためには、図示したように２２０オングストロームの厚さで成膜しておけば良いが、もし使用波長が４５０ｎｍ程度になると、この厚さでは光透過率は６４％程度にまで上昇してしまう。
一方、実施形態の方法で作成したクロム膜の場合、膜厚６０オングストローム、１６０オングストロームのそれぞれについて、波長が変わっても光透過率はほぼ一定である。従って、図３に示す膜厚−光透過率の関係に従って所定の膜厚で作成しておくことで所望の光透過率がほぼ波長に依らず得ることができる。
【００２８】
上記のような波長否依存性も、やはり、作成されるクロム膜の一部酸化や炭素混入により得られると推測できる。酸化クロム膜を作成する場合、実用的には窒素と酸素の混合ガス雰囲気でスパッタを行う場合が多い。図４に示す酸化クロム膜も、この方法による。スパッタ放電が生じると、窒素と酸素のプラズマ中でクロムが酸化され、透明基板上に酸化クロム膜が作成される。膜中には、若干窒素が混入する。このように作成した酸化クロム膜は、酸化が全膜中で生じていて、この点が実施形態の方法による膜と異なると思われる。図４に示すような波長依存性の有無は、このような酸化の度合いの違いに一因があるものと推測される。
【００２９】
また、実施形態の方法によれば、所定の膜厚を得るための成膜時間の制御の点でも好適である。即ち、アルゴンはスパッタ率（一つのガス分子がターゲット表面を叩いた際にスパッタ原子が放出される確率）が非常に高いガスであり、スパッタ用ガスとして最も広く使用されている。これに比べると、炭酸ガスがスパッタ率が劣るガスである。言い換えると、１００％アルゴンに代えてアルゴン＋炭酸ガス混合雰囲気でスパッタを行うと、全体のスパッタ率は低下し、従って成膜速度は低下する。
【００３０】
上述したように光透過率は膜厚に依存するから、必要な光透過率を得るには膜厚を最適に制御する必要がある。この点、１００％アルゴン雰囲気の高い成膜速度で成膜すると、不可避的に発生する膜厚のばらつきが光透過率のばらつきに与える影響が大きくなってしまう。即ち、成膜時間を一定に制御しても膜厚のばらつきが大きくなり易く、結果的に光り透過率のばらつきが限度以上に大きくなり易い。
一方、実施形態の方法のようにアルゴン＋炭酸ガス混合雰囲気下の低い成膜速度で成膜すると、成膜速度が適度に低くなるので、膜厚のばらつきが抑えられ、結果的に光透過率のばらつきも限度以下に抑えられる。
【００３１】
上記のような膜厚変化に対する光透過率変化の緩慢化や光透過率の波長否依存性等の効果を得るためには、混合ガスの混合ガスの全量に対して炭酸ガスを２０％以上７０％以下の量としておくことが好ましく、混合ガスの混合ガスの全量に対して炭酸ガスを４０％以上６０％以下の量としておくことがより好ましい。このようなガスの混合比の調整は、ガス導入系９６に設けた流量調整器９６１を制御することで行える。
尚、上述したように、実施形態の製造方法によれば、半透過膜２としてクロム膜は一部が酸化し、炭素が混入する。この点は、実施形態の製造方法により形成された半透過膜２が、実施形態の製造方法によらずに通常の方法で形成されたクロムの半透過膜と峻別される点になる。
【００３２】
次に、実施形態のハーフトーンブランクスから製造するハーフトーンブランクス及びその製造工程について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５及び図６は、図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。図７は、図５及び図６に示す工程により製造されたハーフトーンマスクの断面概略図である。
製造されるハーフトーンマスク７は、図３に示すように、遮光部７１と、ハーフトーン部７２と、透光部７３とを有するものであり、これらが、デバイス基板８に転写すべきマスクパターンの形状とされるものである。
【００３３】
まず、遮光部７１用の露光及び現像を行い、遮光部７１の形状に一致したレジストパターン６１を得る（図５（１））。次に、反射防止膜５及び遮光膜４のエッチングを行う。反射防止膜５及び遮光膜４はクロム系であるので、セリウム系のエッチング液を使用したウェットエッチングとすることが好ましい。セリウム系のエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニア水溶液が使用される。
【００３４】
このエッチングにより、遮光部７１を構成する遮光膜４のパターンが得られる（図５（２））。このエッチングの際、エッチングストッパー膜３が存在しているので、エッチングは、エッチングストッパー膜３及びその下の膜までは進行せず、上側の反射防止膜５及び遮光膜４のみがエッチングされる。
【００３５】
次に、エッチングストッパー膜３のエッチングを行う。実施形態に係るハーフトーンブランクスでは、エッチングストッパー膜３はアルミ系であるので、苛性ソーダ水溶液によるウェットエッチングとすることが好ましい。例えば、１０〜１５％程度の苛性ソーダ水溶液が用いられる。このエッチングにより、遮光部７１に相当する部分を残してエッチングストッパー膜３が除去される（図５（３））。その後、レジスト６１が除去される。レジスト除去は、有機アルカリ液を使用するか、ドライ処理（酸素プラズマアッシング）により行われる。
【００３６】
その後、洗浄工程を経てレジスト６２の塗布が再び行われる。レジスト６２は、図５（４）に示すように、全面に塗布される（図５（４））。
そして、透光部７３用の露光、現像が行われる。これにより、透光部７３の形状に一致した開口部を有するレジストパターン６２が得られる（図６（１））。
【００３７】
次に、半透過膜２のエッチングが行われる。半透過膜２は上述したようにクロム系の膜であるので、同様にセリウム系エッチング液によるウェットエッチングが好適に採用できる。このエッチングにより、透光部７３のパターンで半透過膜２が除去されて透明基板１の表面が露出し、透光部７３が形成される（図６（２））。
その後、レジスト６２を除去すると、遮光部７１及びハーフトーン部７２が出現し、ハーフトーンマスク６が出来上がる（図６（３））。
【００３８】
図３には、上記工程により製造したハーフトーンマスク７を使用した露光について模式的に示されている。図３に示すように、露光光源からの光Ｌ１がハーフトーンマスク６を透過し、透過した光Ｌ２がデバイス基板８に結像し、デバイス基板８が露光される。この際、透光部７３を透過した光Ｌ２はほぼ１００％の光量でデバイス基板８上で結像し、ハーフトーン部７２を透過した光Ｌ２は、１００％より少ない所定の光量でデバイス基板８上に結像する。遮光部７１においては光の透過はほぼ０％であり、この部分の像はデバイス基板８上で実質的に結像しない。図６中に、光量を矢印の幅で示す。このように、このハーフトーンマスクによれば、三階調の露光が可能となる。ハーフトーン部７２における光の透過率は、適宜設定し得るが、例えば１０〜６０％の範囲で適宜選定し得る。
【００３９】
上述した製造方法によれば、エッチングストッパー膜３が半透過膜２のエッチングを防止するので、遮光膜４のエッチングの際には半透過膜２は何らエッチングされず、“膜減り”は生じない。従って、半透過膜２は、ハーフトーンブランクスを製作した際の状態のまま高い膜厚均一性を保つ。
尚、エッチングストッパー膜３は、製造されたハーフトーンマスクにおいて残留した状態となるが、図６に示すように、本実施形態では、エッチングストッパー膜３は、遮光部７１のパターンにエッチングされた状態で残留するのみであるので、マスク性能には特に影響を与えない。従って、光学的にはエッチングストッパー膜３はどのような材料であっても良い（所定の屈折率を持つことは必要ではない）。
【００４０】
また、ハーフトーン部７２を、いわゆる位相シフト部として構成し、ハーフトーンマスクをハーフトーン位相シフトマスクとすることも可能である。位相シフトマスクは、露光の解像度を向上させるための技術の一種であり、半透過位相シフト部を透過する光の位相が、透光部を透過する光に対して１８０度異なる（反転する）ようにするものである。透光部と半透過位相シフト部との境界部分での光強度はほぼゼロとなるので、光強度分布の広がりが抑えられ、解像度の高い露光を行うことが可能となる。
【００４１】
位相シフト部として構成する場合、半透過膜２の厚さを所定の値にする必要がある。位相を反転させるのに必要な半透過膜２の厚さｔは、ｔ＝λ／｛２（ｎ−ｎ０）｝で与えられる。λは露光波長、ｎは半透過膜２の屈折率、ｎ０は空気の屈折率である。使用する露光波長及び半透過膜２の屈折率に応じて、この式を満たす厚さで半透過膜２を形成しておく。
【００４２】
尚、ハーフトーンマスクは、事後的に半透過膜を形成することで製造する場合もあるが、これに比べると、実施形態のハーフトーンブランクスによれば半透過膜の形成は不要であり、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えたり、また外部に成膜を依託することは必要がない。従って、製造コストがかさむことはなく、移動の問題も生じない。
また、本実施形態では、遮光膜４についても半透明膜２同様にクロム膜としているので、半透過膜２のエッチング装置を兼用して遮光膜４のエッチングを行うことができる。この点でも設備の簡略化ができる。
【００４３】
また、上記説明において、遮光膜４、エッチングストッパー膜３及び半透過膜２のエッチングはウェットエッチングであると説明したが、ドライエッチングを行うことも可能である。遮光膜４と半透過膜２が同じクロム系であるために同じエッチング液を使用して同時にエッチングできるメリットを説明したが、このメリットは、ガスの種類等を適宜選定することで、ドライエッチングの場合でも同様に得られる。
【００４４】
また、上記実施形態のハーフトーンブランクスは、三階調のハーフトーンマスクを製造するためのものであったが、本願発明のハーフトーンブランクスは、四階調やそれ以上の多階調のハーフトーンマスクを得ることを排除するものではない。四階調以上のハーフトーンマスクにおいても、三階調の露光量変化の達成していることには変わりがない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明の第一の実施形態に係るハーフトーンブランクスの断面概略図である。
【図２】本願発明のハーフトーンブランクスの製造方法の実施形態の主要部の概略図を示した図である。
【図３】実施形態のハーフトーンブランクスの効果を確認した実験の結果を示す図である。
【図４】実施形態の方法で作成したクロム膜の波長否依存性について示した図である。
【図５】図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。
【図６】図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。
【図７】図５及び図６に示す工程により製造されたハーフトーンマスクの断面概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透明基板
２ 半透過膜
３ エッチングストッパー膜
４ 遮光膜
５ 反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、フォトマスクを製造するための基板であるマスクブランクスに関するものであり、特に、ハーフトーン露光に使用される多階調マスクを製造するためのマスクブランクス（ハーフトーンブランクス）の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体デバイスやＬＣＤのようなディスプレイデバイスの製造では、フォトリソグラフィにより微細パターン形成が行われる。フォトリソグラフィは、フォトマスク（以下、単にマスク）を通して基板（半導体ウエハやディスプレイ用のガラス基板等。以下、区別するため、デバイス基板と呼ぶ。）を露光し、フォトマスクに形成された微細パターン（マスクパターン）をデバイス基板に転写する技術である。
【０００３】
フォトマスク自体も、一種のフォトリソグラフィ技術により製造される。フォトマスクは、マスクブランクスと呼ばれる基板に対し、レジストを塗布し、電子線描画機又はレーザー描画機によって所定のパターンでレーザーを照射して露光し、その後現像してマスクパターンを得ることで製造される。
フォトマスクが有するマスクパターンは、遮光部と透光部とから成るパターンである。マスクブランクスは、未露光のフィルムともいうべきもので、遮光部となるべき遮光膜が透明なガラス基板上に形成されたものである。
【０００４】
フォトリソグラフィ技術では、露光量が二値的に変化する二階調の露光ではなく、多階調の露光を行うことが従来より研究されている。特に、大型のＬＣＤの製造においては、多階調露光を行うことで露光回数や使用するフォトマスクの枚数を減らす試みがなされている。大型のＬＣＤ用のマスクは、１ｍ角を越えるサイズのものが多くなっており、露光回数低減やマスク枚数の低減により生産性を向上させたりコストを削減したりすることが特に重要になってきている。
【０００５】
多階調露光を可能にする方法としては、特開平８−２５０４４６号に開示されているように、フォトマスクが搭載される露光装置の露光光学系の分解能以下の細かさで微細パターン（ハーフトーンパターン）をフォトマスクに設ける技術が知られている。しかしながら、露光光学系の分解能以上の細かさで且つ必要な精度でハーフトーンパターンを形成することは、非常に難しく、パターン欠陥検出においても困難性を伴う。また、ハーフトーンパターン形成のためのデータ量が膨大になり、描画機の能力を超えてしまう恐れもある。
【０００６】
このような問題を考慮し、遮光膜の厚さを制御することで遮光部、半透過部及び透光部を形成することが検討されている。例えば、特開平７−４９４１０号公報は、遮光膜として採用されているクロム膜では元々膜厚が薄いためにハーフエッチングにより中間の膜厚を形成することが困難であることを指摘し、酸化クロムを遮光膜の材料として採用し、膜厚を薄くすることで半透過膜とする提案をしている。
【特許文献１】特開平８−２５０４４６号公報
【特許文献２】特開平７−４９４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の技術において、遮光膜としてのクロムは、波長に対してほぼ依存性がなく、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などについてほぼ同等の遮光性を有する。しかしながら、酸化クロムは波長に対して依存性があり、ｇ線、ｈ線、ｉ線等について異なる透過率を持つ。即ち、例えば酸化クロム（ＣｒＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等）の膜を、ｉ線で３０％程度の透過率を持つ厚さで作成すると、ｈ線では３４％になり、Ｇ線では３７％になる。
【０００８】
このように、半透過膜の光透過率に波長依存性があると、必要な光学特性を有するハーフトーンマスクを製造する観点や露光の再現性を確保する観点等において不都合が生ずる。即ち、例えばｇ線、ｈ線、ｉ線などの異なる波長の光を色収差補正しながら使用する露光光学系の場合、ハーフトーン部の光透過率が波長によって大きく異なってしまうと、色収差補正のための光学系の設計が難しくなる。また、露光光源の発光スペクトル分布が経時的に変化してしまうなど、マスクに照射される光のスペクトル分布が何らかの原因で変化することがある。このような場合、半透過膜の光透過率に波長依存性があると、光の透過量が変化し、必要なハーフトーン性能が得られなくなってしまう恐れがある。さらに、フォトリソグラフィ技術の研究開発等では、露光波長を色々と変えて露光する場合があるが、半透過膜の透過特性に波長依存性があると、必要となる光学特性（ハーフトーン特性）は変わらないにも関わらず、それぞれの波長毎にフォトマスクを用意する必要が生ずる。即ち、各波長毎にハーフトンブランクスを用意してフォトマスクを製造する必要が生ずる。
【０００９】
一方、遮光膜の材料として使用されているクロムは、膜厚を薄くして半透過膜とした場合でも、波長に対して依存性は殆ど無く、上記のような問題はない。しかしながら、前述したように、クロムは、半透過膜として機能させるにはかなり薄くしなければならず、且つ、半透過膜として機能する膜厚の範囲が非常に狭いために、製造上の問題が大きい。
本願の発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、多階調露光を可能にするハーフトーンマスクの製造に使用されるハーフトーンブランクスであって、波長に対して依存性の無いハーフトーン特性を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能なハーフトーンブランクスを提供する技術的意義がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、透明基板上に、半透過膜、エッチングストッパー膜、遮光膜を順次形成した構造のハーフトーンブランクスであって、
エッチングストッパー膜は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものであり、
半透過膜は、クロムより成る膜であってハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記半透過膜は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより形成された膜であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４載の発明は、前記請求項２の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記遮光膜は、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さで形成されたクロム膜であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、ハーフトーンマスクを製造するためのハーフトーンブランクスを製造するハーフトーンブランクスの製造方法であって、
透明基板上に半透過膜を形成する半透過膜形成工程を含んでおり、
半透過膜形成工程は、クロムより成る膜をハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成して半透過膜とする工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項６の構成において、前記半透過膜形成工程は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより、前記クロムより成る膜を形成する工程であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項７の構成において、前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項７乃至９いずれかの構成において、前記透明基板上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程を含んでおり、遮光膜形成工程では、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さでクロム膜を形成する工程であるという構成を有する。
【発明の効果】
【００１１】
以下に説明する通り、本願各請求項記載の発明によれば、多階調露光を可能にするハーフトーンマスクの製造に使用されるハーフトーンブランクスであって、波長に対して依存性の無いハーフトーン特性を有するハーフトーンマスクを容易に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係るハーフトーンブランクスの断面概略図である。図１に示すハーフトーンブランクスは、透明基板１上に、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４を順次形成した構造を有する。
透明基板１は、石英のような十分な光透過性を有する材料で形成されている。その上に作成される薄膜の付着性が良いことも、透明基板１の重要な要素である。
【００１３】
本実施形態の大きな特徴点は、遮光膜４がクロムで形成されており、半透過膜２も遮光膜４と同じクロムで形成されている点である。クロム膜の遮光性ないし光透過性は厚さによって異なるが、遮光膜４は十分な遮光性が得られる厚さであり、半透過膜２は、これより薄い、ハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さである。例えば、遮光膜４のクロムの厚さは例えば５０〜８０ｎｍ程度であり、半透過膜２のクロムの厚さは例えば４〜２０ｎｍ程度となっている。
【００１４】
エッチングストッパー膜３は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものである。エッチングストッパー膜３は、遮光膜４のクロムをどのようにエッチングするかによって異なるが、例えばセリウム系のエッチング液を使用したウェットエッチングによる場合、酸化シリコン膜やＳＯＧ（Spin On Glass)膜とされる。また、エッチングストッパー膜をアルミニウム系の材料で形成しておくと、苛性ソーダ水溶液のような取り扱いの容易なエッチング液を使用してウェットエッチングできるので、好適である。アルミニウム系とは、アルミニウム１００％の場合もあるし、耐エッチング性の向上のためシリコン又はチタンを１〜３％程度添加する場合もある。
【００１５】
遮光膜４の上には、本実施形態では、反射防止膜５が形成されている。反射防止膜５は、このハーフトーンブランクスから製造されるハーフトーンマスクを使用して露光を行う際、光がマスク上で反射するのを防止するものである。反射防止膜５としては、酸化クロム系の薄膜が作成される。膜厚は、３００ｎｍ程度で良い。
反射防止膜５の上には、レジスト６が形成されている。レジスト６は、このハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する際のエッチング用である。レジスト６は、マスクパターンの形状での描画を行うレーザーや電子線に対して感光する材料である。
【００１６】
次に、上記構成に係るハーフトーンブランクスの製造方法について説明する。以下の説明は、ハーフトーンブランクスの製造方法の発明の実施形態の説明でもある。
上述した構造を有するハーフトーンブランクスにおいて、半透過膜２、エッチングストッパー膜３、遮光膜４及び反射防止膜５は、スパッタリングにより作成される。各スパッタリングにおいて、ターゲットの材料が、上述した各膜の材料とされる。レジスト６は、スピンコーティングのような周知の方法を使用し、所定の厚さで形成される。
【００１７】
遮光膜４以外は、従来周知の方法で作成できる。遮光膜４の作成は、以下の方法で行われる。図２は、本願発明のハーフトーンブランクスの製造方法の実施形態の主要部の概略図を示した図である。図２には、スパッタリング装置を用いて遮光膜４を作成する状態が描かれている。
【００１８】
図２において、透明基板１は、スパッタチャンバー９１に設けられたステージ９２上に載置される。ステージ９１に対向するようにして、スパッタチャンバー９１内にはターゲット９３が設けられる。ターゲット９３の背後には、スパッタ放電のためのカソード９４が設けられる。スパッタチャンバー９１内は、排気系９５によって所定の真空圧力に排気されるとともに、ガス導入系９６によってガスが導入される。スパッタ電源９７を動作させて負の直流電圧がカソード９４に印加されると、スパッタ放電が生じ、ターゲット９３がスパッタされ、透明基板１上にターゲット９３の材料の薄膜が作成される。本実施形態では、半透過膜はクロム膜であるので、クロム製のターゲット９３がスパッタされ、透明基板１上にクロム膜が作成される。
【００１９】
この際、本実施形態では、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でスパッタを行うようにしている。即ち、ガス導入系９６は、図３に示すように、アルゴンガスと炭酸ガスとを混合して導入するようになっている。アルゴンガスと炭酸ガスのそれぞれの配管には、流量調整器９６１が設けられ、所定の流量比で導入できるようになっている。
【００２０】
アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製ターゲットをスパッタすることにより半透過膜を作成することは、本願の発明者の研究の成果である。発明者の研究によると、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製ターゲットをスパッタすることで作成されたクロム膜は、通常のアルゴン１００％の雰囲気で作成されたクロム膜に比べ、膜厚−光透過率の制御性が良好で、且つ光透過率の波長依存性が小さいことが確認された。図３は、この点を確認した実験の結果を示すものである。
【００２１】
図３には、アルゴン−炭酸ガス混合雰囲気中で作成された膜と、アルゴン１００％雰囲気で作成された膜について、膜厚と光透過率の関係が示されている。いずれも雰囲気の圧力は５ｘ１０−３Ｔｏｒｒ程度で、アルゴン−炭酸ガス混合雰囲気におけるガスの流量比（導入比）は、ほぼ５０％：５０％である。
【００２２】
図３に示すように、アルゴン１００％のクロム膜の場合、膜厚を５００オングストローム程度から少なくしても光透過率の上昇は殆どなく、ゼロに近い。膜厚を３００オングストローム程度まで減らすと、光透過率は若干上昇する。そして、２００〜１００オングストローム程度を境に、光透過率が急に上昇に転ずる。光透過率が５０％となる膜厚は、５０オングストローム程度であり、ほぼ１／１０に膜厚を低減してやっと５０％となる。また、図３から解るように、透過率５０％の付近では、膜厚の変化に対する光透過率の変化は非常に大きく、わずかに膜厚が変化しただけでも光透過率は大きく異なってしまう。
【００２３】
一方、アルゴン５０％＋炭酸ガス５０％のクロム膜の場合、膜厚の変化に対する光透過率の変化はほぼ一様であり、膜厚が減少すると、ほぼ一様に光透過率が上昇している。５０％の光透過率が得られる膜厚は８０オングストローム程度であり、この付近でも、膜厚の変化に対する光透過率の変化は、アルゴン１００％の場合に比べて緩慢である。
【００２４】
ハーフトーン露光において必要とされる半透過膜の光透過率は、若干幅があるが、実用的には１０％〜６０％程度である。図３から解るように、この範囲で所定の値の光透過率を得るためには、アルゴン１００％の成膜の場合、膜厚をより薄くし、且つその光透過率を得る膜厚にかなり厳しい精度で一致させて成膜しなければならない。一方、アルゴン５０％炭酸ガス５０％雰囲気で作成したクロム膜は、アルゴン１００％雰囲気で作成したクロム膜に比べ、１０〜６０％程度の範囲において、膜厚は厚くて済み、且つ必要な光透過率を得るための膜厚の誤差は、広く許容される。つまり、例えば光透過率の誤差が例えば±１％の範囲で許容される場合、膜厚の許容誤差は、アルゴン１００％の場合に比べてアルゴン５０％炭酸ガス５０％雰囲気の場合の方が大きい。従って、必要な光透過率を得るための成膜が容易である。
【００２５】
このような効果がなぜ生じるかについては、断定はできないが、次のようなメカニズムが作用しているとも推測できる。即ち、アルゴンと炭酸ガスの混合雰囲気中でスパッタ成膜を行うと、スパッタ放電により形成されたプラズマ中で炭酸ガスの解離が若干生じ、この結果、作成されるクロム膜が一部酸化されたり炭素が混入したりすると推測される。このような一部酸化や炭素混入により、全体として厚い膜厚で半透過特性が得られ、且つ上記のように膜厚の変化に対して光透過率が緩慢に変化する特性が得られるものと推測される。
【００２６】
次に、波長依存性について説明する。
図４は、実施形態の方法で作成したクロム膜の波長否依存性について示した図である。比較のため、特開平７−４９４１０号公報で提案されている酸化クロムの膜について、波長依存性を併せて示す。図４では、異なる光透過率を得るため異なる厚さでクロム膜及び酸化クロム膜を作成した結果が示されている。具体的には、酸化クロム膜については厚さ２２０オングストロームと４４０オングストロームの光透過率が、クロム膜については、厚さ６０オングストローム、１６０オングストロームの光透過率がそれぞれに示されている。
【００２７】
図４に示すように、酸化クロムの場合、波長により光透過率が大きく異なる。例えば波長４００ｎｍ付近において５７％の光を得るためには、図示したように２２０オングストロームの厚さで成膜しておけば良いが、もし使用波長が４５０ｎｍ程度になると、この厚さでは光透過率は６４％程度にまで上昇してしまう。
一方、実施形態の方法で作成したクロム膜の場合、膜厚６０オングストローム、１６０オングストロームのそれぞれについて、波長が変わっても光透過率はほぼ一定である。従って、図３に示す膜厚−光透過率の関係に従って所定の膜厚で作成しておくことで所望の光透過率がほぼ波長に依らず得ることができる。
【００２８】
上記のような波長否依存性も、やはり、作成されるクロム膜の一部酸化や炭素混入により得られると推測できる。酸化クロム膜を作成する場合、実用的には窒素と酸素の混合ガス雰囲気でスパッタを行う場合が多い。図４に示す酸化クロム膜も、この方法による。スパッタ放電が生じると、窒素と酸素のプラズマ中でクロムが酸化され、透明基板上に酸化クロム膜が作成される。膜中には、若干窒素が混入する。このように作成した酸化クロム膜は、酸化が全膜中で生じていて、この点が実施形態の方法による膜と異なると思われる。図４に示すような波長依存性の有無は、このような酸化の度合いの違いに一因があるものと推測される。
【００２９】
また、実施形態の方法によれば、所定の膜厚を得るための成膜時間の制御の点でも好適である。即ち、アルゴンはスパッタ率（一つのガス分子がターゲット表面を叩いた際にスパッタ原子が放出される確率）が非常に高いガスであり、スパッタ用ガスとして最も広く使用されている。これに比べると、炭酸ガスがスパッタ率が劣るガスである。言い換えると、１００％アルゴンに代えてアルゴン＋炭酸ガス混合雰囲気でスパッタを行うと、全体のスパッタ率は低下し、従って成膜速度は低下する。
【００３０】
上述したように光透過率は膜厚に依存するから、必要な光透過率を得るには膜厚を最適に制御する必要がある。この点、１００％アルゴン雰囲気の高い成膜速度で成膜すると、不可避的に発生する膜厚のばらつきが光透過率のばらつきに与える影響が大きくなってしまう。即ち、成膜時間を一定に制御しても膜厚のばらつきが大きくなり易く、結果的に光り透過率のばらつきが限度以上に大きくなり易い。
一方、実施形態の方法のようにアルゴン＋炭酸ガス混合雰囲気下の低い成膜速度で成膜すると、成膜速度が適度に低くなるので、膜厚のばらつきが抑えられ、結果的に光透過率のばらつきも限度以下に抑えられる。
【００３１】
上記のような膜厚変化に対する光透過率変化の緩慢化や光透過率の波長否依存性等の効果を得るためには、混合ガスの混合ガスの全量に対して炭酸ガスを２０％以上７０％以下の量としておくことが好ましく、混合ガスの混合ガスの全量に対して炭酸ガスを４０％以上６０％以下の量としておくことがより好ましい。このようなガスの混合比の調整は、ガス導入系９６に設けた流量調整器９６１を制御することで行える。
尚、上述したように、実施形態の製造方法によれば、半透過膜２としてクロム膜は一部が酸化し、炭素が混入する。この点は、実施形態の製造方法により形成された半透過膜２が、実施形態の製造方法によらずに通常の方法で形成されたクロムの半透過膜と峻別される点になる。
【００３２】
次に、実施形態のハーフトーンブランクスから製造するハーフトーンブランクス及びその製造工程について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５及び図６は、図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。図７は、図５及び図６に示す工程により製造されたハーフトーンマスクの断面概略図である。
製造されるハーフトーンマスク７は、図３に示すように、遮光部７１と、ハーフトーン部７２と、透光部７３とを有するものであり、これらが、デバイス基板８に転写すべきマスクパターンの形状とされるものである。
【００３３】
まず、遮光部７１用の露光及び現像を行い、遮光部７１の形状に一致したレジストパターン６１を得る（図５（１））。次に、反射防止膜５及び遮光膜４のエッチングを行う。反射防止膜５及び遮光膜４はクロム系であるので、セリウム系のエッチング液を使用したウェットエッチングとすることが好ましい。セリウム系のエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニア水溶液が使用される。
【００３４】
このエッチングにより、遮光部７１を構成する遮光膜４のパターンが得られる（図５（２））。このエッチングの際、エッチングストッパー膜３が存在しているので、エッチングは、エッチングストッパー膜３及びその下の膜までは進行せず、上側の反射防止膜５及び遮光膜４のみがエッチングされる。
【００３５】
次に、エッチングストッパー膜３のエッチングを行う。実施形態に係るハーフトーンブランクスでは、エッチングストッパー膜３はアルミ系であるので、苛性ソーダ水溶液によるウェットエッチングとすることが好ましい。例えば、１０〜１５％程度の苛性ソーダ水溶液が用いられる。このエッチングにより、遮光部７１に相当する部分を残してエッチングストッパー膜３が除去される（図５（３））。その後、レジスト６１が除去される。レジスト除去は、有機アルカリ液を使用するか、ドライ処理（酸素プラズマアッシング）により行われる。
【００３６】
その後、洗浄工程を経てレジスト６２の塗布が再び行われる。レジスト６２は、図５（４）に示すように、全面に塗布される（図５（４））。
そして、透光部７３用の露光、現像が行われる。これにより、透光部７３の形状に一致した開口部を有するレジストパターン６２が得られる（図６（１））。
【００３７】
次に、半透過膜２のエッチングが行われる。半透過膜２は上述したようにクロム系の膜であるので、同様にセリウム系エッチング液によるウェットエッチングが好適に採用できる。このエッチングにより、透光部７３のパターンで半透過膜２が除去されて透明基板１の表面が露出し、透光部７３が形成される（図６（２））。
その後、レジスト６２を除去すると、遮光部７１及びハーフトーン部７２が出現し、ハーフトーンマスク６が出来上がる（図６（３））。
【００３８】
図３には、上記工程により製造したハーフトーンマスク７を使用した露光について模式的に示されている。図３に示すように、露光光源からの光Ｌ１がハーフトーンマスク６を透過し、透過した光Ｌ２がデバイス基板８に結像し、デバイス基板８が露光される。この際、透光部７３を透過した光Ｌ２はほぼ１００％の光量でデバイス基板８上で結像し、ハーフトーン部７２を透過した光Ｌ２は、１００％より少ない所定の光量でデバイス基板８上に結像する。遮光部７１においては光の透過はほぼ０％であり、この部分の像はデバイス基板８上で実質的に結像しない。図６中に、光量を矢印の幅で示す。このように、このハーフトーンマスクによれば、三階調の露光が可能となる。ハーフトーン部７２における光の透過率は、適宜設定し得るが、例えば１０〜６０％の範囲で適宜選定し得る。
【００３９】
上述した製造方法によれば、エッチングストッパー膜３が半透過膜２のエッチングを防止するので、遮光膜４のエッチングの際には半透過膜２は何らエッチングされず、“膜減り”は生じない。従って、半透過膜２は、ハーフトーンブランクスを製作した際の状態のまま高い膜厚均一性を保つ。
尚、エッチングストッパー膜３は、製造されたハーフトーンマスクにおいて残留した状態となるが、図６に示すように、本実施形態では、エッチングストッパー膜３は、遮光部７１のパターンにエッチングされた状態で残留するのみであるので、マスク性能には特に影響を与えない。従って、光学的にはエッチングストッパー膜３はどのような材料であっても良い（所定の屈折率を持つことは必要ではない）。
【００４０】
また、ハーフトーン部７２を、いわゆる位相シフト部として構成し、ハーフトーンマスクをハーフトーン位相シフトマスクとすることも可能である。位相シフトマスクは、露光の解像度を向上させるための技術の一種であり、半透過位相シフト部を透過する光の位相が、透光部を透過する光に対して１８０度異なる（反転する）ようにするものである。透光部と半透過位相シフト部との境界部分での光強度はほぼゼロとなるので、光強度分布の広がりが抑えられ、解像度の高い露光を行うことが可能となる。
【００４１】
位相シフト部として構成する場合、半透過膜２の厚さを所定の値にする必要がある。位相を反転させるのに必要な半透過膜２の厚さｔは、ｔ＝λ／｛２（ｎ−ｎ０）｝で与えられる。λは露光波長、ｎは半透過膜２の屈折率、ｎ０は空気の屈折率である。使用する露光波長及び半透過膜２の屈折率に応じて、この式を満たす厚さで半透過膜２を形成しておく。
【００４２】
尚、ハーフトーンマスクは、事後的に半透過膜を形成することで製造する場合もあるが、これに比べると、実施形態のハーフトーンブランクスによれば半透過膜の形成は不要であり、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えたり、また外部に成膜を依託することは必要がない。従って、製造コストがかさむことはなく、移動の問題も生じない。
また、本実施形態では、遮光膜４についても半透明膜２同様にクロム膜としているので、半透過膜２のエッチング装置を兼用して遮光膜４のエッチングを行うことができる。この点でも設備の簡略化ができる。
【００４３】
また、上記説明において、遮光膜４、エッチングストッパー膜３及び半透過膜２のエッチングはウェットエッチングであると説明したが、ドライエッチングを行うことも可能である。遮光膜４と半透過膜２が同じクロム系であるために同じエッチング液を使用して同時にエッチングできるメリットを説明したが、このメリットは、ガスの種類等を適宜選定することで、ドライエッチングの場合でも同様に得られる。
【００４４】
また、上記実施形態のハーフトーンブランクスは、三階調のハーフトーンマスクを製造するためのものであったが、本願発明のハーフトーンブランクスは、四階調やそれ以上の多階調のハーフトーンマスクを得ることを排除するものではない。四階調以上のハーフトーンマスクにおいても、三階調の露光量変化の達成していることには変わりがない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本願発明の第一の実施形態に係るハーフトーンブランクスの断面概略図である。
【図２】本願発明のハーフトーンブランクスの製造方法の実施形態の主要部の概略図を示した図である。
【図３】実施形態のハーフトーンブランクスの効果を確認した実験の結果を示す図である。
【図４】実施形態の方法で作成したクロム膜の波長否依存性について示した図である。
【図５】図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。
【図６】図１に示すハーフトーンブランクスからハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した図である。
【図７】図５及び図６に示す工程により製造されたハーフトーンマスクの断面概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 透明基板
２ 半透過膜
３ エッチングストッパー膜
４ 遮光膜
５ 反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、半透過膜、エッチングストッパー膜、遮光膜を順次形成した構造のハーフトーンブランクスであって、
エッチングストッパー膜は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものであり、
半透過膜は、クロムより成る膜であってハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成されていることを特徴とするハーフトーンブランクス。
【請求項２】
前記半透過膜は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより形成された膜であることを特徴とする請求項１記載のハーフトーンブランクス。
【請求項３】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項２記載のハーフトーンブランクス。
【請求項４】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項２記載のハーフトーンブランクス。
【請求項５】
前記遮光膜は、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さで形成されたクロム膜であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のハーフトーンブランクス。
【請求項６】
ハーフトーンマスクを製造するためのハーフトーンブランクスを製造するハーフトーンブランクスの製造方法であって、
透明基板上に半透過膜を形成する半透過膜形成工程を含んでおり、
半透過膜形成工程は、クロムより成る膜をハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成して半透過膜とする工程であることを特徴とするハーフトーンブランクスの製造方法。
【請求項７】
前記半透過膜形成工程は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより、前記クロムより成る膜を形成する工程であることを特徴とする請求項６記載のハーフトーンブランクスの製造方法。
【請求項８】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項７記載のハーフトーンブランクス。
【請求項９】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項７記載のハーフトーンブランクス。
【請求項１０】
前記透明基板上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程を含んでおり、遮光膜形成工程では、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さでクロム膜を形成する工程であることを特徴とする請求項７乃至９いずれかに記載のハーフトーンブランクスの製造方法。
【請求項１】
透明基板上に、半透過膜、エッチングストッパー膜、遮光膜を順次形成した構造のハーフトーンブランクスであって、
エッチングストッパー膜は、遮光膜をエッチングする際に当該エッチングが半透過膜まで進行しないようにするものであり、
半透過膜は、クロムより成る膜であってハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成されていることを特徴とするハーフトーンブランクス。
【請求項２】
前記半透過膜は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより形成された膜であることを特徴とする請求項１記載のハーフトーンブランクス。
【請求項３】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項２記載のハーフトーンブランクス。
【請求項４】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項２記載のハーフトーンブランクス。
【請求項５】
前記遮光膜は、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さで形成されたクロム膜であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のハーフトーンブランクス。
【請求項６】
ハーフトーンマスクを製造するためのハーフトーンブランクスを製造するハーフトーンブランクスの製造方法であって、
透明基板上に半透過膜を形成する半透過膜形成工程を含んでおり、
半透過膜形成工程は、クロムより成る膜をハーフトーン露光を行うための所定の半透過特性が得られる厚さで形成して半透過膜とする工程であることを特徴とするハーフトーンブランクスの製造方法。
【請求項７】
前記半透過膜形成工程は、アルゴンガスと炭酸ガスの混合ガス雰囲気中でクロム製のターゲットをスパッタすることにより、前記クロムより成る膜を形成する工程であることを特徴とする請求項６記載のハーフトーンブランクスの製造方法。
【請求項８】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが２０％以上７０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項７記載のハーフトーンブランクス。
【請求項９】
前記混合ガス雰囲気は、混合ガスの全量に対して炭酸ガスが４０％以上６０％以下の雰囲気であることを特徴とする請求項７記載のハーフトーンブランクス。
【請求項１０】
前記透明基板上に遮光膜を形成する遮光膜形成工程を含んでおり、遮光膜形成工程では、必要な遮光特性が得られるよう前記半透過膜よりも厚い厚さでクロム膜を形成する工程であることを特徴とする請求項７乃至９いずれかに記載のハーフトーンブランクスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２０３３７３（Ｐ２００８−２０３３７３Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３７２０５（Ｐ２００７−３７２０５）
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（３９１００４２７４）クリーンサアフェイス技術株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１６日（２００７．２．１６）
【出願人】（３９１００４２７４）クリーンサアフェイス技術株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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