JP2765065B2 - クロム系膜のパターン形成方法 - Google Patents

クロム系膜のパターン形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はクロム系膜のドライエッチングによるパター
ンの形成方法に関する。
〔発明の概要〕 本発明は、クロム系膜をレジストパターンをマスクと
してドライエッチングするクロム系膜のパターン形成方
法において、塩素、酸素を含むとともに水分を含ませる
処理を施したウェットエア又はウェット窒素の混合ガス
を用いてドライエッチングすることにより、微細な加工
を実現するものである。
〔従来の技術〕
フォトマスクは、一般に、透明なガラス基板上に遮光
性の優れたクロム系膜を微細なパターンに加工して形成
されている。
従来、そのクロム系膜のパターニングには、クロム系
膜上に所要のパターンのレジスト膜を形成し、そのレジ
スト膜をマスクとしてエッチングする場合には、主にウ
ェットエッチングが用いられていた。
ところが、ウェットエッチングの場合、レジスト膜と
クロム系膜の密着性が悪いため、エッチング液がレジス
ト膜とクロム系膜の間にしみ込んでしまい、出来上がる
クロム系膜のパターンの寸法とレジストパターンの寸法
の間に0.15μm程度の変換差が生ずる。そのため、ポジ
型の場合では、クロム系膜のパターンを所望の寸法にす
るために、レジスト膜の現像時間の調整が必要となり、
ハーフミクロン以下の微細加工が困難となる。また、パ
ターンの密度によっては、レジスト膜の溶解速度に差が
生ずることがあり、プレート面内の寸法制御性が劣化す
る。
そこで、微細加工に適するドライエッチングを行うこ
とが試みられているが、クロム系膜をエッチングするた
めの塩素系ガスと酸素ガスの混合ガスによるドライエッ
チングでは、高精度微細加工に適した電子線レジスト膜
の耐ドライエッチング特性が悪いと言う問題が生ずる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、クロム系膜の微細なパターニングを行
うためには、ドライエッチングによる微細加工が必要で
ある。
クロム系膜のパターニングをドライエッチングにより
行う技術として、特開昭58−168235号公報や特開昭58−
153333号公報に記載されるように、塩素系ガスに二酸化
窒素や一酸化炭素を含むガスを用いる方法が知られる。
しかしながら、これらの技術では、十分なクロム系膜の
エッチングレートを得ることが困難であり、二酸化窒素
や一酸化炭素は必ずしも取り扱いが便利であるとは言い
難く、コスト的にも負担である。
そこで、本発明は、クロム系膜の微細加工において、
新規なドライエッチングによるパターン形成方法を提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題を解決しようと研究を進めた結果、本発明
者らは、レジスト膜をマスクとする選択的なクロム系膜
のエッチングにおいて、塩素、酸素を含むとともに水分
を含ませる処理を施したウェットエア又はウェット窒素
の混合ガスを用いてドライエッチングすることにより、
クロム系膜のエッチレートも高く、ガスの取り扱いやコ
スト面でも優れていることを見出し本発明を完成するに
至ったものである。
すなわち、本発明は、クロム系膜が主面上に被着され
た被エッチング処理体の上記クロム系膜の表面上の所要
の部分にレジストパターンを形成し、このレジストパタ
ーンをマスクとして、塩素、酸素を含むとともに水分を
含ませる処理を施したウェットエア又はウェット窒素の
混合ガスを用いてエッチングを行い、上記被エッチング
処理体上に上記レジストパターンに応じたクロム系膜の
パターンを形成することを特徴とする。
上記クロム系膜は、クロム若しくはその酸化物の単層
膜又は多重層膜であり、レジストパターンを得るための
レジスト膜は、例えば電子線レジスト膜、その他の膜等
が挙げられる。
上記塩素,酸素及び水素を含む混合ガスは、例えば塩
素系ガス,酸素ガス及びウェットエア即ち水分を含む空
気から構成することができ、他の一例としては塩素系ガ
ス,酸素ガス及びウェットな状態の窒素ガスでも良い。
〔作用〕
上記塩素,酸素及び水素を含む混合ガスによるドライ
エッチングで、クロム系膜のエッチレートが高くなる理
論的な反応機構については、未だ不明であるが、塩素系
ガスに酸素を混合しただけの混合ガスに比べ、その混合
ガスにウェットエアを混ぜたガスが格段の高いエッチレ
ートを有することについては、後述するように、本発明
者らが行った実験結果より明らかとされる。
〔実施例〕
本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明す
る。
まず、第1図を参照して、初めに本実施例のクロム系
膜のパターン形成方法に用いるエッチング装置について
説明する。
第1図に示すように、エッチング装置1は、反応室2
を有し、その反応室2の内部に上部電極3と下部電極4
が対向配置される平行平板型の装置である。上部電極3
は反応室内部の上側に支持部材5を介して取り付けられ
ており、高周波電源6に接続されている。下部電極4は
反応室内部の底部に取り付けられており、高周波電源6
の接地電圧側に接続されている。高周波電源6は、13.5
6MHzの高周波信号を発生させ、反応室2の内部にプラズ
マを発生させる。上記支持部材5を貫通するように混合
ガス導入管7が設けられており、上部電極3の主面から
混合ガスが反応室2の内部に供給される。この混合ガス
導入管7は3つに分岐し、塩素ガス導入管8,窒素ガス導
入管9及びウェットエア導入管10に別れている。これら
塩素ガス導入管8,酸素ガス導入管9及びウェットエア導
入管10は、それぞれガスバルブ12を介してマスフローコ
ントローラー11に接続されており、このマスフローコン
トローラー11により独立して流量が制御される。また、
反応室2には排気口13が設けられ、その排気口13からの
排気によって反応室2内が所定の真空度に保持される。
概ね上述の構造を有するエッチング装置1は、特にウ
ェットエアを供給するために、第2図に示すようなウェ
ットエア供給装置20を組み合わせることができる。この
ウェットエア供給装置20は、容器21内に水22を注入した
ものであって、蓋部23にはウェットエア導出部24とエア
導入管25が取り付けられている。蓋部23は容器22に密着
しており、水面下に端部のあるエア導入管25から空気が
容器内に導入されると、ウェットエア導出管24から湿度
の高い空気が導出される。このウェットエア導出管24は
上記ウェットエア導入管10に接続しており、従って、反
応室2の内部の真空排気を行うと、容器22の内部の圧力
が低下して、所要のウェットエアが反応室2の内部まで
供給されることになる。なお、この装置では、ウェット
エアに換えてウェットN2(窒素)を供給することもで
き、その場合にはエア導入管25に窒素を供給すれば良
い。
次に、上述のようなエッチング装置を用いた本実施例
のクロム系膜のパターン形成方法について説明する。
まず、フォトマスクPMに加工される透明なガラス基板
の主面上に被着されたクロム系膜の上部に電子線レジス
ト膜を形成し、これを選択的に露光して現像する。例え
ば電子線レジスト膜としては、ポジ型電子線レジストの
EBR−9(2,2,2−トリフルオロエチル−α−クロロアク
リレート;東レ株式会社製)を用いる。クロム系膜の膜
厚としては、700〜1000Å程度の膜厚であり、電子線レ
ジスト膜の膜厚としては5000Å程度である。
現像後のレジストマスクの形成されたフォトマスクPM
をエッチング装置1の反応室2の内部の上記下部電極4
の面に載置する。続いて、マスフローコントローラー11
により流量が制御され、例えば塩素ガス160SCCM,酸素ガ
ス40SCCM,ウェットエア160SCCMからなる混合ガスを混合
ガス導入管7を介して反応室2の内部に導入する。この
時の反応室2の内部のガス圧は、例えば200mTorrとされ
る。さらに、高周波電源6を作動させ、上部電極3と下
部電極4の間に高周波電圧(RF電力230W)を印加する。
このような条件により、フォトマスクPMのクロム系膜
が選択的にプラズマエッチングされて行く。そして、上
記電子線レジスト膜の下部のクロム系膜はエッチングさ
れず、微細なドライエッチングが実現される。
いま、本実施例のクロム系膜のパターン形成方法とウ
ェットエアを用いないクロム系膜のパターン形成方法に
ついて比較実験の結果について第3図に示す。実験は、
前記のエッチング装置1を用いて行ったものであり、実
施例の方法は、前述の通りの混合ガスを塩素ガス,酸素
ガス,ウェットエアとした条件であり、比較例はエッチ
ングガスを塩素ガスと酸素ガスのみとしたものである。
第3図の縦軸はエッチレート(Å/min)又は選択比を
示しており、第3図の横軸は開口率(%)を示してい
る。
実施例のクロム系膜のエッチレートは、○で示すよう
に400〜530Å/minの範囲の値を有し、実施例の電子線レ
ジスト膜(EBR−9)のエッチレートは、□で示すよう
に390〜550Å/minの範囲の値を有している。これに対し
てウェットエアがエッチングガスに用いられていない比
較例では、そのクロム系膜のエッチレートが、開口率が
7%のところで、●で示すように200Å/minである。こ
こで、同じ開口率が7%のところで比較してみると、実
施例が400Å/min程度の値を有しており、従って、実施
例は約2倍もクロム系膜のエッチレートが高くなってお
り、高速なクロム系膜のドライエッチングが行われるこ
とが判る。また、電子線レジスト膜のエッチレートに関
しては、開口率が7%のところで、比較例では■で示す
ようにおよそ500Å/minであって、□で示す実施例の値
と顕著な差異はない。従って、ウェットエアを塩素ガス
及び酸素ガスに混合することで、電子線レジスト膜のエ
ッチレートには変化がないものの、クロム系膜のエッチ
レートは格段に高くなっていることが判る。
第3図中、選択比については、実施例を△で、比較例
を▲で示している。ここで、選択比はクロム系膜のエッ
チレートを電子線レジスト膜のエッチレートで割ったも
のである。実施例の選択比は、約1.4〜0.7程度の分布を
示しており、開口率が7%のところで、選択比は0.8程
度である。一方、比較例の選択比は、同じ開口率が7%
のところで0.4程度である。仮に選択比が1に近けれ
ば、電子線レジスト膜とクロム系膜が同速度でエッチン
グされて行くことになって、現像後のレジストマスクを
用いれば十分なパターニングが可能である。比較例では
選択比が0.4程度であって、実用は困難なレベルにある
が、実施例のパターン形成方法では選択比が0.8程度と
1に近い値を有しており、選択比が改善されて、パター
ニングが十分可能であることが判る。
〔発明の効果〕
本発明のクロム系膜のパターン形成方法は、塩素系ガ
ス,酸素ガスに加えて用いられたウェットエア等の水素
を含むガスがクロム系膜のエッチレートを高くしてい
る。このため、クロム系膜でも十分なドライエッチング
によるパターニングが可能であり、フォトマスクの微細
な線幅の加工やその作業性の向上等が実現されることに
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のクロム系膜のパターン形成方法に用い
られるエッチング装置の模式図、第2図はそのエッチン
グ装置に組合わされるウェットエア供給装置を示す図、
第3図は本発明のクロム系膜のパターン形成方法の実施
例と比較例の比較実験の結果であるエッチレートや選択
比の特性図である。 1……エッチング装置 2……反応室 3……上部電極 4……下部電極 20……ウェットエア供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−90274(JP,A) 特開 昭59−64845(JP,A) 特開 平1−166044(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 1/08 H01L 21/302

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クロム系膜が主面上に被着された被エッチ
    ング処理体の上記クロム系膜の表面上の所要の部分にレ
    ジストパターンを形成し、このレジストパターンをマス
    クとして、塩素、酸素を含むとともに水分を含ませる処
    理を施したウェットエア又はウェット窒素の混合ガスを
    用いてドライエッチングを行い、上記被エッチング処理
    体上に上記レジストパターンに応じたクロム系膜のパタ
    ーンを形成するクロム系膜をパターンを形成するクロム
    系膜のパターン形成方法。
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