JP2002343769A

JP2002343769A - クロム系フォトマスクの形成方法

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Publication number: JP2002343769A
Application number: JP2001146275A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Maruyama; 保丸山; Shinichi Takano; 伸一高野; Hideo Kaneko; 英雄金子; Tsutomu Shinagawa; 勉品川; Mikio Kojima; 幹夫小島; Satoshi Okazaki; 智岡崎
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-29
Anticipated expiration: 2021-05-16
Also published as: JP4780264B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】透明基板上にクロム系膜を形成し、その
上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンを
マスクとして用いてクロム系膜をチャンバー内において
エッチングガスによりドライエッチングするに際し、上
記チャンバー内に珪素を含む物質の存在下でドライエッ
チングを行うことを特徴とするクロム系フォトマスクの
形成方法。【効果】本発明によれば、クロム系膜をパターニング
する際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させてド
ライエッチングすることにより、レジスト膜のエッチン
グ耐性が向上し、クロム系膜のパターンの精度を向上さ
せることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩ，ＶＬＳＩ
等の高密度半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子），
ＬＣＤ（液晶表示素子）用のカラーフィルター及び磁気
ヘッド等の微細加工に好適に用いられるクロム系フォト
マスクの形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】フォト
マスクを形成する方法としては、石英ガラス、アルミノ
シリケートガラス等の透明な基板上に、通常クロム系膜
をスパッタリング法又は真空蒸着法等により成膜する。
その膜上にレジスト膜を形成した後、ＥＢ露光機等を用
いたフォトリソグラフィ法でレジスト膜のパターンを形
成する。そのレジストパターンをマスクとして所望の部
分のクロム系膜をエッチングして基板を露出させる。そ
の後レジスト膜を剥離することによりクロム系フォトマ
スクが得られる。

【０００３】一般的には、クロム系膜のエッチングは、
ウェットエッチング法が用いられているが、近年、パタ
ーンの微細化が進み、塩素系ガスを用いたドライエッチ
ング法に切り替わりつつある。

【０００４】ウェットエッチング法でクロム系膜のパタ
ーンを形成する場合、通常、硝酸セリウムアンモニウム
と過塩素酸の混合水溶液が用いられ、クロム系膜の膜厚
は通常１００ｎｍ位であり、エッチングは６０秒程度で
終了する。この場合、レジスト膜は全くエッチングされ
ず、クロム系膜のみがエッチングされる。しかしなが
ら、ウェットエッチングは等方性エッチングの為、サイ
ドエッチングが進み、レジストパターンを正確に再現す
ることは難しく、レジストパターンに対してサイドエッ
チングシフト量分だけ細くなったクロム系フォトマスク
のパターン形状となる。

【０００５】ウェットエッチング法で所望する寸法のク
ロム系フォトマスクのパターン形状を得るためには、エ
ッチング時のサイドエッチングシフト量を考慮して、太
めのレジストパターンを設計する必要がある。パターン
とパターンの間のスペース部については、サイドエッチ
ングシフト量を考慮して該スペース部を狭めに設計しな
ければならなくなり、従って、サイドエッチングシフト
量より狭いスペース部においては、ウェットエッチング
では形成することができない。近年では、パターンの微
細化が進み、ウェットエッチングでは制御できない領域
に行きつつある。

【０００６】一方、ドライエッチング法でクロム系フォ
トマスクのパターンを形成する場合、サイドエッチング
が少ないため、レジストパターンをより正確に再現する
ことが可能である。通常、ドライエッチング法に用いら
れるエッチングガスは、塩素ガスと酸素ガスの混合ガス
が用いられ、１５分程度のエッチングでパターニングす
ることができる。しかしながら、クロム系膜のドライエ
ッチングにおいて発生する揮発性分は過塩素酸塩と推定
され、そのために酸素ガスを併用するが、この酸素ガス
はレジスト膜のエッチングも同時に進行させてしまう。
また、塩素ガスは、レジスト膜表面を改質、硬化させ、
保護する役割もするが、レジスト膜のエッチングを完全
に防ぐことはできない。

【０００７】その結果、レジストパターン形状は、ドラ
イエッチング終了時には、初期の形状よりも少し細って
しまうこととなり、クロム系膜のパターンの断面形状
は、底部は初期のレジストパターン形状を、上部は終了
時のレジストパターン形状を反映し、台形型の形状とな
る。

【０００８】つまり、パターンの側面が斜めになってし
まう訳であるが、これをフォトマスクしてウエハ上に露
光した場合、パターンの端部がぼやけ、必要とするコン
トラストの露光光が得られなくなり、必要とするパター
ンをウエハ上に解像することができなくなるおそれがあ
る。

【０００９】これを改善するために、一般にはオーバー
エッチングを行うのであるが、これは上記ウェットエッ
チングの場合と同様に、パターン幅がサイドエッチング
シフト量分だけ細くなり、また工程時間が長くなり、ス
ループットが低下するという問題がある。

【００１０】他の方法として、特開平５−２６７２５５
号公報には、ドライエッチング前にイオン照射してレジ
スト膜のエッチング耐性を改良する方法が提案されてい
るが、この方法は工程が増え、操作が煩雑になるという
問題点が挙げられる。また、特開２０００−２１４５７
５号公報には、チャンバー内で前処理してレジスト膜の
エッチング耐性を増す方法が提案されているが、工程時
間が長くなるため、スループットの低下を招くという問
題がある。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、寸法精度の高いパターンを有するク
ロム系フォトマスクの形成方法を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、クロム系膜をドライエッチングによりパターニング
する際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させるこ
とが、寸法精度の高いパターンを有するクロム系フォト
マスクの形成に有効であることを見出し、本発明をなす
に至った。

【００１３】即ち、本発明は、下記のクロム系フォトマ
スクの形成方法を提供する。請求項１：透明基板上にクロム系膜を形成し、その上に
レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマス
クとして用いてクロム系膜をチャンバー内においてエッ
チングガスによりドライエッチングするに際し、上記チ
ャンバー内に珪素を含む物質の存在下でドライエッチン
グを行うことを特徴とするクロム系フォトマスクの形成
方法。請求項２：珪素を含む物質が金属珪素である請求項１に
記載のクロム系フォトマスクの形成方法。請求項３：珪素を含む物質が塩化珪素化合物である請求
項１に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。

【００１４】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明のクロム系膜のパターン形成方法において
は、まず、透明基板上にクロム系膜を形成する。本発明
において使用することができる透明基板は、フォトリソ
グラフィ工程において使用する露光光を透過させること
ができる基板であれば特に限定されるものではなく、例
えば、合成石英ガラス、二酸化珪素を主成分とするもの
やこれらにフッ素を含んだもの、又はフッ化カルシウム
を主成分とした基板等が挙げられる。

【００１５】透明基板上には、その全面にクロム系膜を
形成する。該クロム系膜としては、クロム膜、酸化クロ
ム膜、窒化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化炭化クロ
ム膜、酸化窒化炭化クロム膜又はそれらの積層膜等が挙
げられる。また、クロム系膜は、公知の方法で形成する
ことができ、例えば、スパッタリング法、蒸着法、ＥＢ
蒸着法等種々の方法が挙げられる。クロム系膜の膜厚
は、フォトリソグラフィ工程において使用する露光光を
完全に遮光することができる膜厚であれば特に限定され
るものではなく、例えば６０〜１２０ｎｍ程度とするこ
とができる。

【００１６】更に、クロム系膜の上にレジスト膜を形成
し、フォトリソグラフィ法によって所定の形状にパター
ニングし、レジスト膜のパターンを形成する。この際に
形成するレジスト膜は、公知のネガ型及びポジ型のいず
れかのレジスト材料を用いて形成することができる。レ
ジスト膜は、公知の方法、例えば、スピン塗布法等によ
り、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度に形成することができ
る。また、レジスト膜のパターニングは、フォトリソグ
ラフィ法により行うことができる。この際のレジストパ
ターンは、クロム系のフォトマスクにおけるクロム系膜
のパターンのライン幅を決定するものであり、クロム系
膜のパターンにほぼ対応した寸法に形成することが好ま
しい。

【００１７】続いて、上記で得られたレジストパターン
をマスクとして用いて、チャンバー内でクロム系膜をド
ライエッチングによりパターニングするが、本発明にお
いては、この際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在
させて行う。

【００１８】ここで、珪素を含む物質としては、珪素を
含むものであれば特に限定されるものではないが、金属
珪素、又は液体状若しくは気体状の塩化珪素化合物を用
いることが好ましい。

【００１９】上記金属珪素としては、形状が円板状、板
状の角形形状などでもよく、特に制限されるものではな
いが、所定の表面積を有するシリコンウエハが好まし
い。

【００２０】また、上記液体状又は気体状の塩化珪素化
合物としては、テトラクロルシラン、ヘキサクロルジシ
ラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルテトラシラ
ン、ドデカンクロルペンタシラン、クロルシラン、ジク
ロルシラン、トリクロルシラン等が挙げられるが、特に
テトラクロルシラン、トリクロルシランが好ましい。

【００２１】上記珪素を含む物質の使用量は、チャンバ
ー内に珪素を１０〜１０００ｐｐｍ程度存在させるよう
にすればよい。

【００２２】具体的に、珪素を含む物質をチャンバー内
に存在させる方法としては、金属珪素をチャンバー内
に配置する、液体状の塩化珪素化合物の場合は、該塩
化珪素化合物を塩素ガスでバブリングして塩素ガスと一
緒にチャンバー内へ導入する、気体状の塩化珪素化合
物の場合は、該塩化珪素化合物ガスと塩素ガスを別々に
チャンバー内へ導入するか又は予め混合してチャンバー
内へ導入する方法が挙げられる。これらの中でも、金属
珪素をクロム系膜のフォトマスク基板と同一チャンバー
内に配置し、両者を同時にドライエッチングを行う方法
が、制御し易い点から好ましい。なお、金属珪素を配置
した場合、放電で生じたプラズマ中でエッチングガスが
分解して生成した反応性ラジカル又は反応性イオンと金
属珪素が反応して揮発性の化合物が形成され、チャンバ
ー内に珪素が存在することになる。

【００２３】ドライエッチングに用いるエッチングガス
としては、従来より公知のものを使用することができ、
具体的には、塩素ガス，ＣＨ_２Ｃｌ_２等の塩素系ガスを
単独又は混合したものと、酸素ガスとを併用して使用す
ることができる。また、上記塩素系ガス及び酸素ガスの
使用量は、通常使用量とすることができる。

【００２４】この際のドライエッチング方法としては、
例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法等
が挙げられる。この方法によりドライエッチングする場
合は、エッチングガスとして塩素ガスと酸素ガスとの混
合ガスを導入しながら、ガス圧力が５〜１０Ｐａ程度、
ＲＦパワーが５０〜１００Ｗ程度、１０〜２０分程度の
条件で行うことができる。

【００２５】本発明におけるレジスト膜のエッチング耐
性を向上させるメカニズムについての詳細は不明である
が、チャンバー内にわずかに存在する珪素が選択的にレ
ジスト膜表面に析出し、レジスト膜を保護しているもの
と予想される。また、珪素原子の存在はクロム系膜のエ
ッチングには悪影響を与えないため、レジスト膜のパタ
ーンを精度良くウエハ上に転写できるものと推定され
る。

【００２６】上記の方法によりレジストパターンをマス
クとして所望の部分のクロム系膜をエッチングして基板
を露出させた後、従来より公知の方法を用いてレジスト
膜を剥離することにより、寸法精度の高いパターンを有
するクロム系フォトマスクを得ることができる。

【００２７】本発明の形成方法によれば、透明基板上の
クロム系膜をドライエッチングしてパターンを形成する
際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させること
で、レジストパターンの形状を保持した状態でクロム系
膜のパターンが形成でき、所望とする微細なパターンを
正確にウエハ上に解像でき、更なる半導体集積回路の微
細化、高集積化に十分対応することができる。

【００２８】

【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。

【００２９】〔実施例１〕図１に示したように、６”の
角形合成石英ガラス基板１上にクロム膜２をスパッタリ
ング法にて膜厚１００〜１２０ｎｍに成膜した基板を用
い、その上にスピン塗布方法によりポジ型のＥＢレジス
ト液を塗布し、５００ｎｍのレジスト膜３を形成した。
なお、レジスト液は、ヒドロキシポリスチレン系のポリ
マーを主成分とした化学増幅型レジスト材料である。そ
の後、ＥＢ露光装置にて露光、現像を行い、図２に示す
ように約０．２５μｍ（Ａ）４と約０．４μｍ（Ｂ）５
のレジストパターンを形成した。

【００３０】続いて、得られたレジストパターンをマス
クとして用いてクロム膜をドライエッチングによりパタ
ーニングした。この際、ドライエッチングはＳＡＭＣＯ
製ＲＩＥ−１０ＮＲのエッチング装置を用い、チャンバ
ー内に珪素原子を含む化合物としてシリコンウエハ（１
ｃｍ×１ｃｍ×０．５ｍｍｔ）を入れ、塩素ガスを２０
ｓｃｃｍ、酸素ガスを４ｓｃｃｍ導入し、チャンバー圧
６．８Ｐａとし、ＲＦパワー７０Ｗで２０分エッチング
を行った。エッチング前後のレジストパターンのライン
幅及び変化量（シフト量）を測定した。その結果を表１
に示す。なお、ライン幅の測定は日本電子（株）製の電
子顕微鏡を用いて行った。

【００３１】〔比較例１〕チャンバー内に金属珪素を入
れなかった以外は、実施例１と同条件でクロム膜のエッ
チングを行った。その結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１から明らかなように、チャンバー内に
シリコンウエハを入れてドライエッチングを行った（実
施例１）方が、エッチング前後のライン幅の変化量が少
ない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、クロム系膜をパターニ
ングする際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させ
てドライエッチングすることにより、レジスト膜のエッ
チング耐性が向上し、クロム系膜のパターンの精度を向
上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】合成石英ガラス基板上にクロム膜、その上にレ
ジスト膜が構成された基板の概略断面図である。

【図２】図１で得られた基板のレジスト膜をフォトリソ
グラフィ方法でパターニングしたものの概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１合成石英ガラス基板２クロム膜３レジスト膜４ライン幅（Ａ）５ライン幅（Ｂ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子英雄新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28―１信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者品川勉新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28―１信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者小島幹夫新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28―１信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者岡崎智新潟県中頸城郡頸城村大字西福島28―１信越化学工業株式会社精密機能材料研究所内Ｆターム(参考） 2H095 BB16 BC05 BC08 4K057 DA11 DB08 DB20 DC10 DD01 DE01 DE20 DK03 DN01 5F004 AA05 BA04 CA02 CA03 DA00 DA04 DA26 DA29 DB08 EA01 EB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上にクロム系膜を形成し、その
上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンを
マスクとして用いてクロム系膜をチャンバー内において
エッチングガスによりドライエッチングするに際し、上
記チャンバー内に珪素を含む物質の存在下でドライエッ
チングを行うことを特徴とするクロム系フォトマスクの
形成方法。
【請求項２】珪素を含む物質が金属珪素である請求項
１に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
【請求項３】珪素を含む物質が塩化珪素化合物である
請求項１に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。