ハーフトーンブランクス
【課題】 ハーフトーンマスクの製造が容易で多大な設備投資を必要としない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ものである。遮光膜４はクロム又はクロム化合物で形成されている。エッチングストッパー膜３は、アルミニウムを主成分とする膜であり、にシリコン又はチタンが少量添加されている。
【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ものである。遮光膜４はクロム又はクロム化合物で形成されている。エッチングストッパー膜３は、アルミニウムを主成分とする膜であり、にシリコン又はチタンが少量添加されている。
【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）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、クロム化合物を遮光膜の材料として採用して膜厚を変化させる提案をしている。さらに、特開２００２−１８９２８１号公報では、特開平７−４９４１０号公報所載の方法によると遮光部のパターン形状やパターン精度が悪くなる点を指摘し、半透光膜と遮光膜との間にエッチングストッパー膜を設ける提案がされている。
尚、半透過膜を用いて多階調露光を可能にする方法としては、通常のレジストコート・露光・エッチング等の工程を経て単階調のフォトマスクを製作した後、スパッタリング等で半透過膜を形成する方法が行われている。
【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
【特許文献３】特開２００２−１８９２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特開２００２−１８９２８１号公報は、エッチングストッパー膜としては、ＳｉＯ２膜又はＳＯＧ(Spin On Glass)膜を使用すると説明している。ＳＯＧについては、塗布される膜の材料は特に記載されていない。半導体プロセスにおける平坦化用のＳＯＧ膜では、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）を塗布した後、脱水重合反応させてＳｉＯ２膜を作成する。従って、これから推測すると、ＳＯＧ膜についても最終的にはＳｉＯ２膜をエッチングストッパー膜として形成するものと考えられる。
【０００８】
上記特開２００２−１８９２８１号公報は、半透過膜とエッチングストッパー膜と遮光膜の３層構造とすることによって、半透過部を形成するための遮光膜のエッチングの際、エッチングストッパー膜によって半透過膜の減膜が回避できるとしている。しかしながら、発明者の検討によると、上記特開２００２−１８９２８１号公報の方法では、以下のような問題がある。
【０００９】
まず、エッチングストッパー膜といっても、透光部を形成するためには完全に除去する必要があり、エッチングストッパー膜のエッチングが必要になる。上記特開２００２−１８９２８１号公報では、フッ酸系水溶液を使用したウェットエッチングもしくはフッ素系ガスを使用したドライエッチングを採用するとしているが、フッ酸は強酸であって取り扱いが非常に難しく、装置が大がかりになる欠点がある。また、フッ素系ガスを使用したドライエッチングを採用するとしても、大型ＬＣＤ用のフォトマスクの場合には、１ｍ角を越える大型のマスクブランクスに対してエッチング処理を行う必要があり、必要な精度で均一にエッチングを行うためには膨大な設備投資が必要である。
【００１０】
また、事後的に半透過膜を形成する方法では、製造工程が煩雑になる他、半透過膜の形成のために別途成膜装置に投入する必要があり、成膜装置を別途備えるか、成膜装置を有する外部の製造機関に依託する必要がある。いずれにしても製造コストがかさむ問題や、加工中のマスクブランクスを移動させなければならない問題が生ずる。
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、ハーフトーンマスクの製造が容易で多大な設備投資を必要としない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】
【００１１】
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、
遮光膜は、クロム又はクロム化合物で形成されており、
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って、アルミニウムを主成分とする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２記載の発明は、前記請求項１の構成において、半透過膜は、クロム又はクロム化合物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３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記エッチングストッパー膜は、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成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記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記シリコン又はチタンの添加量は、０．５％以上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３又は４の構成において、前記シリコン又はチタンの添加量は、３％以下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、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっ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７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、且つ、エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっているという構成を有する。
【発明の効果】
【００１２】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、エッチングストッパー膜は、アルミニウムを主成分とする膜であるので、遮光膜のウェットエッチングに用いられるエッチング液に対して十分な耐性を有する上、エッチングストッパー膜自体は、取り扱いが比較的容易なエッチング液によってウェットエッチングできる。従って、製造設備が大がかりにならず、設備投資も少なくて済む。また、事後的に半透過膜を形成することは不要であるので、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えることは不要であり、また外部に成膜を依託することは不要である。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、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、半透過膜は、クロム又はクロム化合物で形成されているので、遮光膜の場合と同時にエッチングを行うことができ、生産性向上や設備投資低減の点で好適である。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、エッチングストッパー膜が、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成るので、遮光膜のエッチングの際の耐エッチング性が向上する。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、シリコン又はチタンの添加量は、１％以上であるので、エッチングストッパー膜の膜厚が薄くなった場合でも、耐エッチング性向上の効果が確実に得られる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、上記効果に加え、シリコン又はチタンの添加量は３％以下であるので、エッチングに際してパターンシャープネスを損なわない。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、四階調露光が行えるので、露光回数の低減やフォトマスク枚数の低減の効果がさらに高く得られる。この際、エッチングストッパー膜が別の半透過の膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。
また、請求項７記載の発明によれば、四階調露光が行えるので、露光回数の低減やフォトマスク枚数の低減の効果がさらに高く得られる。この際、エッチングストッパー膜が別の半透過の膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、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。
半透過膜２は、本実施形態では、クロム化合物で形成されている。クロム化合物としては、酸化クロムが好適に採用できる。酸化クロムは、ＣｒＯ２又はＣｒ２Ｏ３であるが、ＣｒＯやＣｒＯ３の場合もあり得る。このような半透過膜２は、要求される透過量により異なるが、５〜５０ｎｍ程度の厚さで形成されている。
【００１４】
この他、半透過膜２を、窒化クロム（ＣｒＮｘ）、酸窒化クロム（ＣｒｘＮｙ）、フッ化クロム（ＣｒＦｘ）のようなクロム化合物で形成することも可能である。尚、半透過膜２をクロムで形成することも可能であるが、クロムは遮光性が高く、半透過膜２として適切な光透過率を得るようにするには、薄い膜としなければならず、適切な光透過率を得るための膜厚の制御が困難である。これに比べると、クロム化合物は、遮光性がクロムに比べて低く、適切な光透過率を得るための膜厚の制御が容易である。
【００１５】
エッチングストッパー膜３は、本実施形態では、アルミニウムを主成分とする材料で形成されている。「アルミニウムを主成分とする膜」とは、アルミベース（アルミ系）の膜という意味であり、アルミニウムの含有量が半分以上であるという意味である。半分以上とは、多くのの場合は重量比であるが、原子数比や体積比の場合もある。具体的には、エッチングストッパー膜３は、アルミニウム１００％、アルミニウムと他の材料との合金、アルミニウム化合部などであり得る。後述する、ＳｉＯ２のエッチングと比較した場合のエッチングの容易性という効果が得られる限り、他の材料が添加されていても良い。
【００１６】
より具体的に説明すると、本実施形態では、エッチングストッパー膜３は、アルミニウムに微量のシリコン又はチタンが添加された膜となっている。添加量は、アルミニウムに対してシリコン又はチタンが０．５〜３重量％程度である。
エッチングストッパー膜３の厚さは、４〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。４ｎｍ未満であると、十分なエッチングストップ機能が得られない恐れがある。１０ｎｍを越える場合、膜強度が弱くなったり、シャープなパターンエッジが得られなくなる恐れがある。
【００１７】
遮光膜４は、本実施形態では、クロムで形成されている。膜厚は５０〜９０ｎｍ程度である。
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３０ｎｍ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。
【００１８】
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。このうち、エッチングストッパー膜３以外については、クロム製ターゲットを使用したスパッタリングにより作成される。半透過膜２としてクロム化合物の膜を作成する場合や反射防止膜５して酸化クロム系の膜を作成する場合、酸素などの反応性ガスを導入しリアクティブスパッタリングにより成膜が行われる。また、エッチングストッパー膜３については、Ａｌ−Ｓｉ製のターゲットを使用したスパッタリングにより作成される。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。
【００１９】
次に、本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２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３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４は、図２及び図３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４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。
【００２０】
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２（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。
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２（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。
【００２１】
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２（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。
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２（４）に示すように、全面に塗布される（図２（４））。
【００２２】
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３（１））。
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３（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３（３））。
【００２３】
図４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４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３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。
【００２４】
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３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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
上述した実施形態のハーフトーンブランクスによれば、エッチングストッパー膜３は、アルミニウムを主成分とする膜であるので、遮光膜４のウェットエッチングに用いられるエッチング液に対して十分な耐性を有する上、エッチングストッパー膜３自体は、苛性ソーダ水溶液のような取り扱いが比較的容易なエッチング液によってウェットエッチングできる。従って、エッチングストッパー膜３をＳｉＯ２膜又はＳＯＧ(Spin On Glass)膜とする場合に比べて、製造設備が大がかりにならず、設備投資も少なくて済む。
【００２８】
また、事後的に半透過膜２を形成することは不要であるので、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えることは不要であり、また外部に成膜を依託すること不要である。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、半透過膜２についても遮光膜４と同様にクロム又はクロム化合物としているので、遮光膜４のエッチング装置を兼用して半透過膜２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。
【００２９】
次に、エッチングストッパー膜３が、アルミニウムにシリコン又はチタンを少量添加したアルミ合金から成る点の意義について説明する。本願の発明者の研究において、アルミニウムに少量のシリコン又はチタンを添加すると、アルミニウム１００％の膜に比べ、遮光膜４のエッチング液に対する耐性が向上することが確認された。添加量は、０．５〜３％の範囲が好ましく、シリコンを添加した場合でもチタンを添加した場合でも同様に効果がある。添加量を０．５％以上とすることで、エッチングストッパー膜３の膜厚が薄くなった場合でも遮光膜４のエッチング液に対する耐性向上の効果がより確実に得られる。また、添加量を１％以上とすることで、この効果がさらに確実に得られる。また、添加量が３％を越えた場合でも、耐性向上の効果は十分に得られるが、エッチングストッパー膜３のエッチングを行った際、シャープなパターンが得られない問題がある。また、添加料が３％を越えると、成膜のためのスパッタリングに使用されるターゲットの製作が難しくなる問題もある。
【００３０】
尚、遮光膜４のエッチング液に対するエッチングストッパー膜３の耐性がそれほど高くない場合でも、厚さを十分に厚くすることで必要な耐性を得ることができる。従って、アルミニウム１００％のエッチングストッパー膜３でも実施可能である。但し、エッチングストッパー膜３の膜厚を厚くすると、膜強度が弱くなり、耐久性に問題が生じる。また、パターン特性も悪くなり、ファインパターンが得ににくくなる問題も生ずる。逆に言うと、上記のように少量のシリコン又はチタンを添加した構成は膜強度が高く、ファインパターンを得易いメリットがある。
【００３１】
次に、本願発明の第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態のハーフトーンブランクスは、断面構造は、図１に示す第一の実施形態と同様である。第二の実施形態のハーフトーンブランクスが第一の実施形態と異なるのは、エッチングストッパー膜３の光透過率である。第一の実施形態では、エッチングストッパー膜３の光透過率は特に限定されないと説明した。一方、この第二の実施形態では、エッチングストッパー膜３は、四階調露光を達成し得るよう半透過の膜の構成となっており、この点で第一の実施形態と異なる。但し、実際には、第一の実施形態におけるアルミ系のエッチングストッパー膜３は、適切な膜厚とすることで半透過の膜とすることができ、四階調露光を達成し得る。従って、結果的には、第一の実施形態の構成は、第二の実施形態の構成であるとも言える。
【００３２】
四階調露光を達成するために、論理的には、エッチングストッパー膜３は、０％より大きく１００％より少ない光透過率を有すれば良い。しかしながら、１％の光透過率や９９％の光透過率では実用的には四階調露光は困難であり、５％〜９５％又は１０％〜９０％程度の範囲で光透過率は適宜選定される。例えば、エッチングストッパー膜３の光透過率を６６％とし、半透過膜２の光透過率を５０％とすると、１００％、６６％、３３％、０％という四つの光透過率が実現でき、露光量が１／３ずつ異なる四階調露光が達成できる。
【００３３】
図５及び図６は、第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。また、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。
図５及び図６に示す例は、前述したような光透過率が１／３ずつ異なる四階調露光を行うハーフトーンマスクを製造するものであり、製造されるハーフトーンマスク７は、図７に示すように、遮光部７１、１／３透光部７４、２／３透光部７５、透光部７３を有する。
【００３４】
まず、遮光部７１及び１／３透光部７４から成る領域（以下、第一領域）と、２／３透光部７５及び透光部７３からなる領域（以下、第二領域）に区分する露光及び現像を行う。即ち、第一領域のパターンで露光を行い、現像し、第一の領域のパターンのレジスト６３を得る（図５（１））。
次に、セリウム系のエッチング液を使用してウェットエッチングを行い、反射防止膜５及び遮光膜４につき、第二領域のパターンの部分を除去する。この結果、反射防止膜５及び遮光膜４は、第一領域のパターンで残留する（図５（２））。このエッチングの際、エッチングストッパー膜３及びその下の半透過膜２はエッチングされない。
【００３５】
次に、苛性ソーダ水溶液によりエッチングストッパー膜３のウェットエッチングを行い、やはり第一領域のパターンを残してエッチングストッパー膜３を除去する（図５（３））。その後、レジスト６３の除去工程、洗浄工程を経て、レジスト６４を再度全面塗布する（図５（４））。
次に、第一第二の領域をそれぞれ区分するための露光を同時に行う。即ち、第一領域については遮光部７１のパターンでレジスト６４を露光し、第二領域については２／３透光部７５のパターンで露光する。現像後、遮光部７１のパターンのレジスト６４と、２／３遮光部７１のパターンのレジスト６４が得られる（図６（１））。
【００３６】
その後、エッチング液により、遮光膜４のエッチングと半透過膜２のエッチングとの同時に行う。前述したように、遮光膜４及び半透過膜２はクロム系であるので、セリウム系の同じエッチング液でエッチングできる。このエッチングにより、１／３透光部７４及び透光部７３が形成される（図６（２））。
その後、レジスト６４を除去すると、遮光部７１及び２／３遮光部７１が出現し、四階調のハーフトーンマスクが完成する（図６（３））。
【００３７】
この第二の実施形態においても、エッチングストッパー膜３はアルミ系の膜であるので、苛性ソーダのような比較的取り扱いの容易なエッチング液でウェットエッチングできる。このため、設備投資を低く抑えることができる。
【００３８】
そして、この第二の実施形態のハーフトーンブランクスによれば、エッチングストッパー部が別の半透過膜となっているので、上記のようにレジスト塗布・露光・現像を適宜行うことで、四階調のハーフトーンブランクスを製造することが可能である。このため、マスク枚数をさらに低減し、デバイス基板８の露光工程の数をさらに削減することができる。従って、さらに生産性を高くし、設備投資を抑えることが可能となっている。また、エッチングストッパー膜３が別の半透過膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。さらに、遮光膜４と半透過膜２が同じクロム系の膜であるので、上記のように同時にエッチングを行うことができ、この点でも生産性向上や設備投資低減の効果がもたらされる。
【００３９】
次に、請求項６の発明に対応した実施形態について説明する。
上述した第二の実施形態のうち、エッチングストッパー膜３を別の半透過の膜として四階調のハーフトーンマスクを実現する効果は、エッチングストッパー膜３がアルミ系でなくても得ることができる。請求項６の発明はかかる趣旨のものである。請求項６の発明の実施に際しては、エッチングストッパー膜３は、必要な光透過率を有する限り、アルミ系以外のものでも良い。
【実施例】
【００４０】
上記第二の実施形態に属する実施例について、以下に説明する。
透明基板１上に半透過膜２として酸化クロム膜をスパッタリングにより１６ｎｍの厚さで形成する。この半透過膜２の光透過率は６６％である。半透過膜２の上に、エッチングストッパー膜３としてシリコン２％添加のアルミニウム膜を５ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成する。このエッチングストッパー膜３の光透過率は５０％である。エッチングストッパー膜３の上に遮光膜４としてクロム膜を８０ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成し、その上に反射防止膜５として酸化クロム膜を２９ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成する。その後、レジストを塗布すると、ハーフトーンブランクスが出来上がる。レジストを除く積層膜の部分の全体の厚さは１３０ｎｍである。尚、一連のスパッタリングは、同一チャンバー内で連続的に行うことが望ましい。
【００４１】
尚、上記第二の実施形態及び実施例では、１／３ずつ光透過率が増加する四階調露光を達成するものであったが、本願発明はこれに限定されるものではない。例えば、エッチングストッパー膜３を５０％透過とし、半透過膜２を５０％透過とすると、０％透過、５０％透過、２５％透過、１００％透過という四階調の露光を行うフォトマスクを得ることができる。
【００４２】
また、各実施形態及び実施例において、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。
尚、上記第一第二の実施形態における「三階調」や「四階調」は、少なくとも三階調、少なくとも四階調の意味であって、それ以上の多階調の露光を行うことを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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】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３】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４】図２及び図３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。
【図５】第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。
【図６】第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。
【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】
【００４４】
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）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、クロム化合物を遮光膜の材料として採用して膜厚を変化させる提案をしている。さらに、特開２００２−１８９２８１号公報では、特開平７−４９４１０号公報所載の方法によると遮光部のパターン形状やパターン精度が悪くなる点を指摘し、半透光膜と遮光膜との間にエッチングストッパー膜を設ける提案がされている。
尚、半透過膜を用いて多階調露光を可能にする方法としては、通常のレジストコート・露光・エッチング等の工程を経て単階調のフォトマスクを製作した後、スパッタリング等で半透過膜を形成する方法が行われている。
【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
【特許文献３】特開２００２−１８９２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特開２００２−１８９２８１号公報は、エッチングストッパー膜としては、ＳｉＯ２膜又はＳＯＧ(Spin On Glass)膜を使用すると説明している。ＳＯＧについては、塗布される膜の材料は特に記載されていない。半導体プロセスにおける平坦化用のＳＯＧ膜では、シラノール（Ｓｉ（ＯＨ）４）を塗布した後、脱水重合反応させてＳｉＯ２膜を作成する。従って、これから推測すると、ＳＯＧ膜についても最終的にはＳｉＯ２膜をエッチングストッパー膜として形成するものと考えられる。
【０００８】
上記特開２００２−１８９２８１号公報は、半透過膜とエッチングストッパー膜と遮光膜の３層構造とすることによって、半透過部を形成するための遮光膜のエッチングの際、エッチングストッパー膜によって半透過膜の減膜が回避できるとしている。しかしながら、発明者の検討によると、上記特開２００２−１８９２８１号公報の方法では、以下のような問題がある。
【０００９】
まず、エッチングストッパー膜といっても、透光部を形成するためには完全に除去する必要があり、エッチングストッパー膜のエッチングが必要になる。上記特開２００２−１８９２８１号公報では、フッ酸系水溶液を使用したウェットエッチングもしくはフッ素系ガスを使用したドライエッチングを採用するとしているが、フッ酸は強酸であって取り扱いが非常に難しく、装置が大がかりになる欠点がある。また、フッ素系ガスを使用したドライエッチングを採用するとしても、大型ＬＣＤ用のフォトマスクの場合には、１ｍ角を越える大型のマスクブランクスに対してエッチング処理を行う必要があり、必要な精度で均一にエッチングを行うためには膨大な設備投資が必要である。
【００１０】
また、事後的に半透過膜を形成する方法では、製造工程が煩雑になる他、半透過膜の形成のために別途成膜装置に投入する必要があり、成膜装置を別途備えるか、成膜装置を有する外部の製造機関に依託する必要がある。いずれにしても製造コストがかさむ問題や、加工中のマスクブランクスを移動させなければならない問題が生ずる。
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、ハーフトーンマスクの製造が容易で多大な設備投資を必要としない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】
【００１１】
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、
遮光膜は、クロム又はクロム化合物で形成されており、
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って、アルミニウムを主成分とする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２記載の発明は、前記請求項１の構成において、半透過膜は、クロム又はクロム化合物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３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記エッチングストッパー膜は、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成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記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記シリコン又はチタンの添加量は、０．５％以上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３又は４の構成において、前記シリコン又はチタンの添加量は、３％以下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、前記請求項１乃至５いずれかの構成において、前記エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっ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７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、且つ、エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっているという構成を有する。
【発明の効果】
【００１２】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、エッチングストッパー膜は、アルミニウムを主成分とする膜であるので、遮光膜のウェットエッチングに用いられるエッチング液に対して十分な耐性を有する上、エッチングストッパー膜自体は、取り扱いが比較的容易なエッチング液によってウェットエッチングできる。従って、製造設備が大がかりにならず、設備投資も少なくて済む。また、事後的に半透過膜を形成することは不要であるので、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えることは不要であり、また外部に成膜を依託することは不要である。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、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、半透過膜は、クロム又はクロム化合物で形成されているので、遮光膜の場合と同時にエッチングを行うことができ、生産性向上や設備投資低減の点で好適である。
また、請求項３記載の発明によれば、上記効果に加え、エッチングストッパー膜が、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成るので、遮光膜のエッチングの際の耐エッチング性が向上する。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、シリコン又はチタンの添加量は、１％以上であるので、エッチングストッパー膜の膜厚が薄くなった場合でも、耐エッチング性向上の効果が確実に得られる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果に加え、上記効果に加え、シリコン又はチタンの添加量は３％以下であるので、エッチングに際してパターンシャープネスを損なわない。
また、請求項６記載の発明によれば、上記効果に加え、四階調露光が行えるので、露光回数の低減やフォトマスク枚数の低減の効果がさらに高く得られる。この際、エッチングストッパー膜が別の半透過の膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。
また、請求項７記載の発明によれば、四階調露光が行えるので、露光回数の低減やフォトマスク枚数の低減の効果がさらに高く得られる。この際、エッチングストッパー膜が別の半透過の膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
まず、第一の実施形態について説明する。図１は、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。
半透過膜２は、本実施形態では、クロム化合物で形成されている。クロム化合物としては、酸化クロムが好適に採用できる。酸化クロムは、ＣｒＯ２又はＣｒ２Ｏ３であるが、ＣｒＯやＣｒＯ３の場合もあり得る。このような半透過膜２は、要求される透過量により異なるが、５〜５０ｎｍ程度の厚さで形成されている。
【００１４】
この他、半透過膜２を、窒化クロム（ＣｒＮｘ）、酸窒化クロム（ＣｒｘＮｙ）、フッ化クロム（ＣｒＦｘ）のようなクロム化合物で形成することも可能である。尚、半透過膜２をクロムで形成することも可能であるが、クロムは遮光性が高く、半透過膜２として適切な光透過率を得るようにするには、薄い膜としなければならず、適切な光透過率を得るための膜厚の制御が困難である。これに比べると、クロム化合物は、遮光性がクロムに比べて低く、適切な光透過率を得るための膜厚の制御が容易である。
【００１５】
エッチングストッパー膜３は、本実施形態では、アルミニウムを主成分とする材料で形成されている。「アルミニウムを主成分とする膜」とは、アルミベース（アルミ系）の膜という意味であり、アルミニウムの含有量が半分以上であるという意味である。半分以上とは、多くのの場合は重量比であるが、原子数比や体積比の場合もある。具体的には、エッチングストッパー膜３は、アルミニウム１００％、アルミニウムと他の材料との合金、アルミニウム化合部などであり得る。後述する、ＳｉＯ２のエッチングと比較した場合のエッチングの容易性という効果が得られる限り、他の材料が添加されていても良い。
【００１６】
より具体的に説明すると、本実施形態では、エッチングストッパー膜３は、アルミニウムに微量のシリコン又はチタンが添加された膜となっている。添加量は、アルミニウムに対してシリコン又はチタンが０．５〜３重量％程度である。
エッチングストッパー膜３の厚さは、４〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。４ｎｍ未満であると、十分なエッチングストップ機能が得られない恐れがある。１０ｎｍを越える場合、膜強度が弱くなったり、シャープなパターンエッジが得られなくなる恐れがある。
【００１７】
遮光膜４は、本実施形態では、クロムで形成されている。膜厚は５０〜９０ｎｍ程度である。
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３０ｎｍ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。
【００１８】
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。このうち、エッチングストッパー膜３以外については、クロム製ターゲットを使用したスパッタリングにより作成される。半透過膜２としてクロム化合物の膜を作成する場合や反射防止膜５して酸化クロム系の膜を作成する場合、酸素などの反応性ガスを導入しリアクティブスパッタリングにより成膜が行われる。また、エッチングストッパー膜３については、Ａｌ−Ｓｉ製のターゲットを使用したスパッタリングにより作成される。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。
【００１９】
次に、本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２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３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４は、図２及び図３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４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。
【００２０】
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２（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。
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２（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。
【００２１】
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２（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。
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２（４）に示すように、全面に塗布される（図２（４））。
【００２２】
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３（１））。
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３（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３（３））。
【００２３】
図４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４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３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。
【００２４】
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３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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
上述した実施形態のハーフトーンブランクスによれば、エッチングストッパー膜３は、アルミニウムを主成分とする膜であるので、遮光膜４のウェットエッチングに用いられるエッチング液に対して十分な耐性を有する上、エッチングストッパー膜３自体は、苛性ソーダ水溶液のような取り扱いが比較的容易なエッチング液によってウェットエッチングできる。従って、エッチングストッパー膜３をＳｉＯ２膜又はＳＯＧ(Spin On Glass)膜とする場合に比べて、製造設備が大がかりにならず、設備投資も少なくて済む。
【００２８】
また、事後的に半透過膜２を形成することは不要であるので、フォトマスクの生産設備において成膜装置を備えることは不要であり、また外部に成膜を依託すること不要である。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、半透過膜２についても遮光膜４と同様にクロム又はクロム化合物としているので、遮光膜４のエッチング装置を兼用して半透過膜２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。
【００２９】
次に、エッチングストッパー膜３が、アルミニウムにシリコン又はチタンを少量添加したアルミ合金から成る点の意義について説明する。本願の発明者の研究において、アルミニウムに少量のシリコン又はチタンを添加すると、アルミニウム１００％の膜に比べ、遮光膜４のエッチング液に対する耐性が向上することが確認された。添加量は、０．５〜３％の範囲が好ましく、シリコンを添加した場合でもチタンを添加した場合でも同様に効果がある。添加量を０．５％以上とすることで、エッチングストッパー膜３の膜厚が薄くなった場合でも遮光膜４のエッチング液に対する耐性向上の効果がより確実に得られる。また、添加量を１％以上とすることで、この効果がさらに確実に得られる。また、添加量が３％を越えた場合でも、耐性向上の効果は十分に得られるが、エッチングストッパー膜３のエッチングを行った際、シャープなパターンが得られない問題がある。また、添加料が３％を越えると、成膜のためのスパッタリングに使用されるターゲットの製作が難しくなる問題もある。
【００３０】
尚、遮光膜４のエッチング液に対するエッチングストッパー膜３の耐性がそれほど高くない場合でも、厚さを十分に厚くすることで必要な耐性を得ることができる。従って、アルミニウム１００％のエッチングストッパー膜３でも実施可能である。但し、エッチングストッパー膜３の膜厚を厚くすると、膜強度が弱くなり、耐久性に問題が生じる。また、パターン特性も悪くなり、ファインパターンが得ににくくなる問題も生ずる。逆に言うと、上記のように少量のシリコン又はチタンを添加した構成は膜強度が高く、ファインパターンを得易いメリットがある。
【００３１】
次に、本願発明の第二の実施形態について説明する。
第二の実施形態のハーフトーンブランクスは、断面構造は、図１に示す第一の実施形態と同様である。第二の実施形態のハーフトーンブランクスが第一の実施形態と異なるのは、エッチングストッパー膜３の光透過率である。第一の実施形態では、エッチングストッパー膜３の光透過率は特に限定されないと説明した。一方、この第二の実施形態では、エッチングストッパー膜３は、四階調露光を達成し得るよう半透過の膜の構成となっており、この点で第一の実施形態と異なる。但し、実際には、第一の実施形態におけるアルミ系のエッチングストッパー膜３は、適切な膜厚とすることで半透過の膜とすることができ、四階調露光を達成し得る。従って、結果的には、第一の実施形態の構成は、第二の実施形態の構成であるとも言える。
【００３２】
四階調露光を達成するために、論理的には、エッチングストッパー膜３は、０％より大きく１００％より少ない光透過率を有すれば良い。しかしながら、１％の光透過率や９９％の光透過率では実用的には四階調露光は困難であり、５％〜９５％又は１０％〜９０％程度の範囲で光透過率は適宜選定される。例えば、エッチングストッパー膜３の光透過率を６６％とし、半透過膜２の光透過率を５０％とすると、１００％、６６％、３３％、０％という四つの光透過率が実現でき、露光量が１／３ずつ異なる四階調露光が達成できる。
【００３３】
図５及び図６は、第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。また、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。
図５及び図６に示す例は、前述したような光透過率が１／３ずつ異なる四階調露光を行うハーフトーンマスクを製造するものであり、製造されるハーフトーンマスク７は、図７に示すように、遮光部７１、１／３透光部７４、２／３透光部７５、透光部７３を有する。
【００３４】
まず、遮光部７１及び１／３透光部７４から成る領域（以下、第一領域）と、２／３透光部７５及び透光部７３からなる領域（以下、第二領域）に区分する露光及び現像を行う。即ち、第一領域のパターンで露光を行い、現像し、第一の領域のパターンのレジスト６３を得る（図５（１））。
次に、セリウム系のエッチング液を使用してウェットエッチングを行い、反射防止膜５及び遮光膜４につき、第二領域のパターンの部分を除去する。この結果、反射防止膜５及び遮光膜４は、第一領域のパターンで残留する（図５（２））。このエッチングの際、エッチングストッパー膜３及びその下の半透過膜２はエッチングされない。
【００３５】
次に、苛性ソーダ水溶液によりエッチングストッパー膜３のウェットエッチングを行い、やはり第一領域のパターンを残してエッチングストッパー膜３を除去する（図５（３））。その後、レジスト６３の除去工程、洗浄工程を経て、レジスト６４を再度全面塗布する（図５（４））。
次に、第一第二の領域をそれぞれ区分するための露光を同時に行う。即ち、第一領域については遮光部７１のパターンでレジスト６４を露光し、第二領域については２／３透光部７５のパターンで露光する。現像後、遮光部７１のパターンのレジスト６４と、２／３遮光部７１のパターンのレジスト６４が得られる（図６（１））。
【００３６】
その後、エッチング液により、遮光膜４のエッチングと半透過膜２のエッチングとの同時に行う。前述したように、遮光膜４及び半透過膜２はクロム系であるので、セリウム系の同じエッチング液でエッチングできる。このエッチングにより、１／３透光部７４及び透光部７３が形成される（図６（２））。
その後、レジスト６４を除去すると、遮光部７１及び２／３遮光部７１が出現し、四階調のハーフトーンマスクが完成する（図６（３））。
【００３７】
この第二の実施形態においても、エッチングストッパー膜３はアルミ系の膜であるので、苛性ソーダのような比較的取り扱いの容易なエッチング液でウェットエッチングできる。このため、設備投資を低く抑えることができる。
【００３８】
そして、この第二の実施形態のハーフトーンブランクスによれば、エッチングストッパー部が別の半透過膜となっているので、上記のようにレジスト塗布・露光・現像を適宜行うことで、四階調のハーフトーンブランクスを製造することが可能である。このため、マスク枚数をさらに低減し、デバイス基板８の露光工程の数をさらに削減することができる。従って、さらに生産性を高くし、設備投資を抑えることが可能となっている。また、エッチングストッパー膜３が別の半透過膜に兼用されるので、ハーフトーンマスクの製造工程が煩雑になったり、ハーフトーンマスクの構造が複雑になったりする欠点はない。さらに、遮光膜４と半透過膜２が同じクロム系の膜であるので、上記のように同時にエッチングを行うことができ、この点でも生産性向上や設備投資低減の効果がもたらされる。
【００３９】
次に、請求項６の発明に対応した実施形態について説明する。
上述した第二の実施形態のうち、エッチングストッパー膜３を別の半透過の膜として四階調のハーフトーンマスクを実現する効果は、エッチングストッパー膜３がアルミ系でなくても得ることができる。請求項６の発明はかかる趣旨のものである。請求項６の発明の実施に際しては、エッチングストッパー膜３は、必要な光透過率を有する限り、アルミ系以外のものでも良い。
【実施例】
【００４０】
上記第二の実施形態に属する実施例について、以下に説明する。
透明基板１上に半透過膜２として酸化クロム膜をスパッタリングにより１６ｎｍの厚さで形成する。この半透過膜２の光透過率は６６％である。半透過膜２の上に、エッチングストッパー膜３としてシリコン２％添加のアルミニウム膜を５ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成する。このエッチングストッパー膜３の光透過率は５０％である。エッチングストッパー膜３の上に遮光膜４としてクロム膜を８０ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成し、その上に反射防止膜５として酸化クロム膜を２９ｎｍの厚さでスパッタリングにより形成する。その後、レジストを塗布すると、ハーフトーンブランクスが出来上がる。レジストを除く積層膜の部分の全体の厚さは１３０ｎｍである。尚、一連のスパッタリングは、同一チャンバー内で連続的に行うことが望ましい。
【００４１】
尚、上記第二の実施形態及び実施例では、１／３ずつ光透過率が増加する四階調露光を達成するものであったが、本願発明はこれに限定されるものではない。例えば、エッチングストッパー膜３を５０％透過とし、半透過膜２を５０％透過とすると、０％透過、５０％透過、２５％透過、１００％透過という四階調の露光を行うフォトマスクを得ることができる。
【００４２】
また、各実施形態及び実施例において、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。
尚、上記第一第二の実施形態における「三階調」や「四階調」は、少なくとも三階調、少なくとも四階調の意味であって、それ以上の多階調の露光を行うことを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【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】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３】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４】図２及び図３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。
【図５】第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。
【図６】第二の実施形態のハーフトーンブランクスから四階調のハーフトーンマスクを製造する工程の概略を示した概略図である。
【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】
【００４４】
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、
遮光膜は、クロム又はクロム化合物で形成されており、
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って、アルミニウムを主成分とする膜であることを特徴とするハーフトーンブランクス。
【請求項２】
半透過膜は、クロム又はクロム化合物で形成されてい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】
前記エッチングストッパー膜は、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成ることを特徴とする請求項１又は２のハーフトーンブランクス。
【請求項４】
前記シリコン又はチタンの添加量は、０．５％以上であることを特徴とする請求項３記載のハーフトーンブランクス。
【請求項５】
前記シリコン又はチタンの添加量は、３％以下であることを特徴とする請求項３又は４記載のハーフトーンブランクス。
【請求項６】
前記エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のハーフトーンブランクス。
【請求項７】
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、且つ、エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっ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、
遮光膜は、クロム又はクロム化合物で形成されており、
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って、アルミニウムを主成分とする膜であることを特徴とするハーフトーンブランクス。
【請求項２】
半透過膜は、クロム又はクロム化合物で形成されてい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】
前記エッチングストッパー膜は、シリコンを添加したアルミニウム、又はチタンを添加したアルミニウムから成ることを特徴とする請求項１又は２のハーフトーンブランクス。
【請求項４】
前記シリコン又はチタンの添加量は、０．５％以上であることを特徴とする請求項３記載のハーフトーンブランクス。
【請求項５】
前記シリコン又はチタンの添加量は、３％以下であることを特徴とする請求項３又は４記載のハーフトーンブランクス。
【請求項６】
前記エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のハーフトーンブランクス。
【請求項７】
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、且つ、エッチングストッパー膜は、四階調露光を達成し得るよう前記半透過膜とは別の半透過の膜となっていることを特徴とするハーフトーンブランクス。
【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２００８−２０３３７４（Ｐ２００８−２０３３７４Ａ）
【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２００７−３７２０６（Ｐ２００７−３７２０６）
【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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