JP3429077B2 - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
- Publication number
- JP3429077B2 JP3429077B2 JP21974094A JP21974094A JP3429077B2 JP 3429077 B2 JP3429077 B2 JP 3429077B2 JP 21974094 A JP21974094 A JP 21974094A JP 21974094 A JP21974094 A JP 21974094A JP 3429077 B2 JP3429077 B2 JP 3429077B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etching
- pattern
- mask
- etched
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エッチングを用いた
パターン形成方法に関する。
パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エッチングを用いたパターン形成方法の
従来例として、Ｘ線マスク用の吸収体の加工方法の一例
が、文献：「第３７回応用物理学会関係連合講演会予稿
集、４９０頁（１９９０）」に記載されている。この文
献に開示の技術によれば、Ｘ線吸収体パターンを形成す
るにあたり、ＳｉＯ2 膜と電子線用２層レジスト（上層
にＰＡＣＳ：poly(allyl-chloromethyl silsequioxan
e)、下層は他のレジスト）とからなる３層のエッチング
マスクを用いている。そして、反応ガスとして塩素ガス
と酸素ガスとの混合ガスを用いたＲＩＥを行ってＸ線吸
収体パターンを形成している。これは、Ｘ線吸収体パタ
ーンの材料として好適なＸ線吸収係数の高い重金属であ
るＷ等をエッチングする場合、通常のレジストでは充分
なエッチング選択比をとることが困難なためである。
従来例として、Ｘ線マスク用の吸収体の加工方法の一例
が、文献：「第３７回応用物理学会関係連合講演会予稿
集、４９０頁（１９９０）」に記載されている。この文
献に開示の技術によれば、Ｘ線吸収体パターンを形成す
るにあたり、ＳｉＯ2 膜と電子線用２層レジスト（上層
にＰＡＣＳ：poly(allyl-chloromethyl silsequioxan
e)、下層は他のレジスト）とからなる３層のエッチング
マスクを用いている。そして、反応ガスとして塩素ガス
と酸素ガスとの混合ガスを用いたＲＩＥを行ってＸ線吸
収体パターンを形成している。これは、Ｘ線吸収体パタ
ーンの材料として好適なＸ線吸収係数の高い重金属であ
るＷ等をエッチングする場合、通常のレジストでは充分
なエッチング選択比をとることが困難なためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば、Ｓ
ＯＲ（シンクロトロン軌道放射光）リソグラフィーにお
いては、等倍露光でパターンの転写を行うため、Ｘ線吸
収体パターンは０．１μｍレベルの高い解像性と寸法精
度が要求される。
ＯＲ（シンクロトロン軌道放射光）リソグラフィーにお
いては、等倍露光でパターンの転写を行うため、Ｘ線吸
収体パターンは０．１μｍレベルの高い解像性と寸法精
度が要求される。
【０００４】一方、Ｘ線吸収体は、Ｘ線マスクとして所
定のコントラストを得るために、その厚さを０．５〜１
μｍ近くまで厚くする必要がある。被エッチング層のＸ
線吸収体が厚くなれば、その分エッチングマスクも厚く
する必要がある。このため、エッチングマスクのアスペ
クト比（パターン開孔幅とエッチング深さ）が非常に高
くなる。さらに、上述した３層構造のエッチングマスク
では、エッチングマスクを形成する工程が複雑で、パタ
ーン寸法の変動や形状の劣化が大きくなってしまう。
定のコントラストを得るために、その厚さを０．５〜１
μｍ近くまで厚くする必要がある。被エッチング層のＸ
線吸収体が厚くなれば、その分エッチングマスクも厚く
する必要がある。このため、エッチングマスクのアスペ
クト比（パターン開孔幅とエッチング深さ）が非常に高
くなる。さらに、上述した３層構造のエッチングマスク
では、エッチングマスクを形成する工程が複雑で、パタ
ーン寸法の変動や形状の劣化が大きくなってしまう。
【０００５】従って、従来の技術では、０．１μｍレベ
ルの精度の高いエッチングを行って、例えば肉厚のＸ線
吸収体といった被エッチング層にパターンを形成するこ
とが困難であった。
ルの精度の高いエッチングを行って、例えば肉厚のＸ線
吸収体といった被エッチング層にパターンを形成するこ
とが困難であった。
【０００６】このため、Ｘ線吸収体の加工に限らず、エ
ッチングによって被エッチング層にパターンを形成する
にあたり、高精度で容易にパターンを形成する方法の実
現が望まれていた。
ッチングによって被エッチング層にパターンを形成する
にあたり、高精度で容易にパターンを形成する方法の実
現が望まれていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明のパターン形成
方法によれば、被エッチング層上に、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を行うことにより、チタン（Ｔｉ）か
らなるマスクパターンを形成する工程と、このマスクパ
ターンをエッチングマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ2 ）と
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガスを反応ガスとして用い
て、被エッチング層に対して、反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）を行うことにより、パターンを形成する工程
とを含むことを特徴とする。
方法によれば、被エッチング層上に、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を行うことにより、チタン（Ｔｉ）か
らなるマスクパターンを形成する工程と、このマスクパ
ターンをエッチングマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ2 ）と
酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガスを反応ガスとして用い
て、被エッチング層に対して、反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）を行うことにより、パターンを形成する工程
とを含むことを特徴とする。
【０００８】また、好ましくは、前記被エッチング層の
材料としてタングステン（Ｗ）を用い、混合ガスの酸素
ガスの割合を４０〜６０％とすると良い。
材料としてタングステン（Ｗ）を用い、混合ガスの酸素
ガスの割合を４０〜６０％とすると良い。
【０００９】
【作用】この発明のパターン形成方法によれば、ＲＩＥ
耐性の高いＴｉからなるエッチングマスクを用い、Ｃｌ
2 とＯ2 との混合ガスを反応ガスとして用いてＲＩＥを
行う。このため、被エッチング層の材料（例えばＷ）と
エッチングマスクとのエッチング選択比を大きくするこ
とができる。その結果、Ｔｉのエッチングマスクの厚さ
を従来例のものよりも遥かに薄くすることができる。こ
のため、Ｔｉのパターンを形成する際にエッチングマス
クとなるレジストの膜厚も薄くすることができる。この
ように、Ｔｉおよびレジストの膜厚を薄くすることがで
きるので、被エッチング層に対して解像性良く、高精度
でエッチングを行うことができる。従って、超微細なパ
ターンを形成することが可能となる。
耐性の高いＴｉからなるエッチングマスクを用い、Ｃｌ
2 とＯ2 との混合ガスを反応ガスとして用いてＲＩＥを
行う。このため、被エッチング層の材料（例えばＷ）と
エッチングマスクとのエッチング選択比を大きくするこ
とができる。その結果、Ｔｉのエッチングマスクの厚さ
を従来例のものよりも遥かに薄くすることができる。こ
のため、Ｔｉのパターンを形成する際にエッチングマス
クとなるレジストの膜厚も薄くすることができる。この
ように、Ｔｉおよびレジストの膜厚を薄くすることがで
きるので、被エッチング層に対して解像性良く、高精度
でエッチングを行うことができる。従って、超微細なパ
ターンを形成することが可能となる。
【００１０】特に、反応ガスの酸素流量比を４０〜６０
％とすれば、ＴｉとＷとの選択比を充分に大きくするこ
とができる。その結果、Ｗの被エッチング層の膜厚に対
して、Ｔｉのエッチングマスクパターンの厚さを非常に
薄くすることができる。
％とすれば、ＴｉとＷとの選択比を充分に大きくするこ
とができる。その結果、Ｗの被エッチング層の膜厚に対
して、Ｔｉのエッチングマスクパターンの厚さを非常に
薄くすることができる。
【００１１】また、この発明では、エッチングマスクと
して、薄いＴｉのマスクを形成する。その結果、上述の
従来例のような、３層構造のエッチングマスクを形成す
る場合に比べて、マスクの形成の工程を簡単にすること
ができ、この工程に要する時間を大幅に短縮することが
可能となる。このため、パターン形成の全工程に要する
時間を短縮できるので、容易にパターンを形成すること
ができる。
して、薄いＴｉのマスクを形成する。その結果、上述の
従来例のような、３層構造のエッチングマスクを形成す
る場合に比べて、マスクの形成の工程を簡単にすること
ができ、この工程に要する時間を大幅に短縮することが
可能となる。このため、パターン形成の全工程に要する
時間を短縮できるので、容易にパターンを形成すること
ができる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明のパターン
形成方法に一例について説明する。尚、図面は、この発
明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および
配置関係を概略的に示してあるにすぎない。従って、こ
の発明は、図示例にのみ限定されるものでないことは明
らかである。
形成方法に一例について説明する。尚、図面は、この発
明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および
配置関係を概略的に示してあるにすぎない。従って、こ
の発明は、図示例にのみ限定されるものでないことは明
らかである。
【００１３】この実施例では、Ｘ線マスクのＸ線吸収体
のパターンを形成する例について説明する。図１の
（Ａ）〜（Ｄ）は、この実施例のパターン形成方法の説
明に供する断面工程図である。また、図面では、断面を
表すハッチングを一部省略して示している。
のパターンを形成する例について説明する。図１の
（Ａ）〜（Ｄ）は、この実施例のパターン形成方法の説
明に供する断面工程図である。また、図面では、断面を
表すハッチングを一部省略して示している。
【００１４】先ず、試料基板を用意する。この試料基板
は、シリコン基板１０上にシリコン窒化膜（ＳｉＮX ）
１２、被エッチング層としてのタングステン（Ｗ）膜１
４、チタン（Ｔｉ）膜１６およびＥＢレジスト膜１８が
順次に積層されている。ここで、シリコン窒化膜１２
は、Ｘ線マスクのＸ線吸収体の支持膜となるもので、減
圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）によって、２μｍの厚
さに形成されている。また、タングステン膜１４は、Ｘ
線吸収体となるものであり、スパッタ法により、０．７
μｍの厚さに形成されている。また、チタン膜１６は、
タングステン膜１４のエッチングマスクとなるものであ
り、スパッタ法で０．１μｍの厚さに形成されている。
また、ＥＢレジスト膜１８は、チタン膜１６のエッチン
グマスクとなるもので、日本ゼオン（株）製のＺＥＰ５
２０（商品名）を０．２μｍの厚さに回転塗布した後、
１９０℃の温度で３分間ベークを行って形成されている
（図１の（Ａ））。
は、シリコン基板１０上にシリコン窒化膜（ＳｉＮX ）
１２、被エッチング層としてのタングステン（Ｗ）膜１
４、チタン（Ｔｉ）膜１６およびＥＢレジスト膜１８が
順次に積層されている。ここで、シリコン窒化膜１２
は、Ｘ線マスクのＸ線吸収体の支持膜となるもので、減
圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）によって、２μｍの厚
さに形成されている。また、タングステン膜１４は、Ｘ
線吸収体となるものであり、スパッタ法により、０．７
μｍの厚さに形成されている。また、チタン膜１６は、
タングステン膜１４のエッチングマスクとなるものであ
り、スパッタ法で０．１μｍの厚さに形成されている。
また、ＥＢレジスト膜１８は、チタン膜１６のエッチン
グマスクとなるもので、日本ゼオン（株）製のＺＥＰ５
２０（商品名）を０．２μｍの厚さに回転塗布した後、
１９０℃の温度で３分間ベークを行って形成されている
（図１の（Ａ））。
【００１５】次に、この発明では、被エッチング層１４
上に、チタン（Ｔｉ）からなるマスクパターンを形成す
る。
上に、チタン（Ｔｉ）からなるマスクパターンを形成す
る。
【００１６】このため、この実施例では、先ずチタン膜
１６上にＥＢリソグラフィーによりレジストパターン１
８ａを形成する。ＥＢ描画にあたっては、加速電圧３０
ｋＶ、ビーム系６０ｎｍ、描画電荷密度５４μＣ／ｃｍ
2 の条件で行う。ＥＢ描画後、試料基板を混合キシレン
に３分間浸漬して現像する。現像後、１２０℃の温度で
１分間ベークを行って、０．１２μｍ（ピッチ０．２４
μｍ）のラインアンドスペースの線状のレジストパター
ン１８ａを形成する（図１の（Ｂ））。尚、図１の
（Ｂ）では、ラインアンドスペースと直交する切り口に
沿った断面を示す。
１６上にＥＢリソグラフィーによりレジストパターン１
８ａを形成する。ＥＢ描画にあたっては、加速電圧３０
ｋＶ、ビーム系６０ｎｍ、描画電荷密度５４μＣ／ｃｍ
2 の条件で行う。ＥＢ描画後、試料基板を混合キシレン
に３分間浸漬して現像する。現像後、１２０℃の温度で
１分間ベークを行って、０．１２μｍ（ピッチ０．２４
μｍ）のラインアンドスペースの線状のレジストパター
ン１８ａを形成する（図１の（Ｂ））。尚、図１の
（Ｂ）では、ラインアンドスペースと直交する切り口に
沿った断面を示す。
【００１７】次に、このレジストパターン１８ａを用い
て、チタン膜に対してＲＩＥを行う。ここで用いるＲＩ
Ｅ装置は、ロードロック機構付き２電極平行平板型で試
料基板は陰極側（１３．５６ＭＨｚ高周波電力印加電
極）に載置する。陰極は、溶融石英板で、接地電極はア
ルミナで覆われており、エッチング室はアルミ製であ
る。また、陰極は循環恒温水で２５℃に保たれており、
試料基板は陰極上に機械的に押しつけられる機構となっ
ている。また、ＲＩＥの反応ガスとして、Ｃｌ2 とＮ2
とをそれぞれ３０ｃｃｍ、２．５ｃｃｍずつ導入し、ガ
ス圧力４Ｐａ、印加高周波電極密度０．４Ｗ／ｃｍ2 で
１５秒間エッチングを行う。この条件では、Ｔｉのエッ
チレートは非常に高速となる。このため、エッチングに
要する時間は十数秒で済む。このエッチングによりＴｉ
のマスクパターン１６ａが形成される（図１の
（Ｃ））。
て、チタン膜に対してＲＩＥを行う。ここで用いるＲＩ
Ｅ装置は、ロードロック機構付き２電極平行平板型で試
料基板は陰極側（１３．５６ＭＨｚ高周波電力印加電
極）に載置する。陰極は、溶融石英板で、接地電極はア
ルミナで覆われており、エッチング室はアルミ製であ
る。また、陰極は循環恒温水で２５℃に保たれており、
試料基板は陰極上に機械的に押しつけられる機構となっ
ている。また、ＲＩＥの反応ガスとして、Ｃｌ2 とＮ2
とをそれぞれ３０ｃｃｍ、２．５ｃｃｍずつ導入し、ガ
ス圧力４Ｐａ、印加高周波電極密度０．４Ｗ／ｃｍ2 で
１５秒間エッチングを行う。この条件では、Ｔｉのエッ
チレートは非常に高速となる。このため、エッチングに
要する時間は十数秒で済む。このエッチングによりＴｉ
のマスクパターン１６ａが形成される（図１の
（Ｃ））。
【００１８】尚、この実施例とは個別に、同一のエッチ
ング条件でＴｉのエッチレートを測定したところ０．８
０μｍ／ｍｉｎであった。この値をこの実施例のエッチ
ング時間に当てはめると、この実施例では、１００％の
オーバーエッチがされていることになるが、この実施例
では、サイドエッチは全く発生せず、レジストパターン
寸法に忠実な異方性エッチングが可能である。尚、Ｔｉ
のＺＥＰ５２０に対するエッチレート選択比は３．５程
度である。続いて、この実施例ではマスクパターン形成
後、Ｏ2 プラズマ灰化処理によりレジストパターンを除
去する。
ング条件でＴｉのエッチレートを測定したところ０．８
０μｍ／ｍｉｎであった。この値をこの実施例のエッチ
ング時間に当てはめると、この実施例では、１００％の
オーバーエッチがされていることになるが、この実施例
では、サイドエッチは全く発生せず、レジストパターン
寸法に忠実な異方性エッチングが可能である。尚、Ｔｉ
のＺＥＰ５２０に対するエッチレート選択比は３．５程
度である。続いて、この実施例ではマスクパターン形成
後、Ｏ2 プラズマ灰化処理によりレジストパターンを除
去する。
【００１９】次に、この発明では、このＴｉのマスクパ
ターン１６ａをエッチングマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ
2 ）と酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガスを反応ガスとして
用いて、Ｗ膜の被エッチング層１４に対して、ＲＩＥを
行うことにより、Ｘ線吸収体パターン１４ａを形成す
る。
ターン１６ａをエッチングマスクとし、塩素ガス（Ｃｌ
2 ）と酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガスを反応ガスとして
用いて、Ｗ膜の被エッチング層１４に対して、ＲＩＥを
行うことにより、Ｘ線吸収体パターン１４ａを形成す
る。
【００２０】ＲＩＥによるドライエッチングにあたって
は、Ｔｉのマスクパターン１６ａ形成時に用いたのと同
一のＲＩＥ装置を用いる。そして、また、ＲＩＥの反応
ガスとして、Ｃｌ2 とＯ2 とをそれぞれ１５ｃｃｍずつ
導入し、ガス圧力２．５Ｐａ、印加高周波電極密度０．
４Ｗ／ｃｍ2 で９分間エッチングを行う。尚、このエッ
チングに際しては、試料基板の裏面側から基板冷却の目
的でヘリウム（Ｈｅ）を１０ｃｃｍ導入する。このエッ
チングにより、ＷのＸ線吸収体パターン１４ａの断面形
状は、Ｘ線吸収体パターン１４ａの上面でのパターンの
幅に対して、下面でのパターンの幅がやや広い末広がり
の形状となったが、０．１２のラインアンドスペースの
パターンが良好に形成された（図１の（Ｄ））。
は、Ｔｉのマスクパターン１６ａ形成時に用いたのと同
一のＲＩＥ装置を用いる。そして、また、ＲＩＥの反応
ガスとして、Ｃｌ2 とＯ2 とをそれぞれ１５ｃｃｍずつ
導入し、ガス圧力２．５Ｐａ、印加高周波電極密度０．
４Ｗ／ｃｍ2 で９分間エッチングを行う。尚、このエッ
チングに際しては、試料基板の裏面側から基板冷却の目
的でヘリウム（Ｈｅ）を１０ｃｃｍ導入する。このエッ
チングにより、ＷのＸ線吸収体パターン１４ａの断面形
状は、Ｘ線吸収体パターン１４ａの上面でのパターンの
幅に対して、下面でのパターンの幅がやや広い末広がり
の形状となったが、０．１２のラインアンドスペースの
パターンが良好に形成された（図１の（Ｄ））。
【００２１】尚、この実施例のエッチング条件では、Ｗ
に対するエッチレートは０．１０μｍ／ｍｉｎであるの
で、この実施例のエッチング時間では、約３０％のオー
バーエッチングをしたことになる。また、この実施例の
様に、反応ガス中のＯ2 の割合（酸素流量比）を５０％
とすると、マスクパターンの材料のＴｉと被エッチング
層の材料のＷとの選択比は５００程度と非常に高い値と
なる。このため、肉厚の被エッチング層に対して、薄い
Ｔｉのマスクパターンでも充分にエッチングが可能とな
る。
に対するエッチレートは０．１０μｍ／ｍｉｎであるの
で、この実施例のエッチング時間では、約３０％のオー
バーエッチングをしたことになる。また、この実施例の
様に、反応ガス中のＯ2 の割合（酸素流量比）を５０％
とすると、マスクパターンの材料のＴｉと被エッチング
層の材料のＷとの選択比は５００程度と非常に高い値と
なる。このため、肉厚の被エッチング層に対して、薄い
Ｔｉのマスクパターンでも充分にエッチングが可能とな
る。
【００２２】Ｘ線マスクの作製にあたっては、Ｘ線吸収
体のパターンを形成した後、通常、シリコン基板１０の
バックエッチングの工程を経て、シリコン窒化膜（メン
ブレンと称する）１２上にＸ線吸収体１４ａが載った状
態のＸ線マスクを作製する。
体のパターンを形成した後、通常、シリコン基板１０の
バックエッチングの工程を経て、シリコン窒化膜（メン
ブレンと称する）１２上にＸ線吸収体１４ａが載った状
態のＸ線マスクを作製する。
【００２３】次に、Ｗの被エッチング層に対してＲＩＥ
を行う際の、反応ガス組成によるエッチング特性につい
て検討する。図２のグラフは、反応ガスとして用いる、
Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガスの比率を変えてエッチングした
ときのＷおよびＴｉのエッチレートおよびこれらのエッ
チレートの選択比を示したものである。グラフの横軸
は、反応ガスの酸素（Ｏ2 ）流量比（％）を表してい
る。また、左側の縦軸は、ＷまたはＴｉのエッチレート
（μｍ／ｍｉｎ）を表し、右側の縦軸は、ＷとＴｉとの
エッチレート選択比（Ｗに対するエッチレート／Ｔｉに
対するエッチレート）を表している。図２のグラフ中の
折れ線Ｉは、各Ｏ2 流量比でのＷのエッチレートの測定
値のプロット（三角印）を結んだものである。また、折
れ線IIは、各Ｏ2 流量比でのＴｉのエッチレートの測定
値のプロット（丸印）を結んだものである。また、折れ
線III は、各Ｏ2 流量比での選択比のプロット（菱形
印）を結んだものである。この測定にあたっては、ガス
流量を総量で３０ｃｃｍとなる様に調節し、ガス圧力を
２．５Ｐａ、印加電力密度を０．４Ｗ／ｃｍ2 の条件に
して実験を行った。
を行う際の、反応ガス組成によるエッチング特性につい
て検討する。図２のグラフは、反応ガスとして用いる、
Ｃｌ2 とＯ2 の混合ガスの比率を変えてエッチングした
ときのＷおよびＴｉのエッチレートおよびこれらのエッ
チレートの選択比を示したものである。グラフの横軸
は、反応ガスの酸素（Ｏ2 ）流量比（％）を表してい
る。また、左側の縦軸は、ＷまたはＴｉのエッチレート
（μｍ／ｍｉｎ）を表し、右側の縦軸は、ＷとＴｉとの
エッチレート選択比（Ｗに対するエッチレート／Ｔｉに
対するエッチレート）を表している。図２のグラフ中の
折れ線Ｉは、各Ｏ2 流量比でのＷのエッチレートの測定
値のプロット（三角印）を結んだものである。また、折
れ線IIは、各Ｏ2 流量比でのＴｉのエッチレートの測定
値のプロット（丸印）を結んだものである。また、折れ
線III は、各Ｏ2 流量比での選択比のプロット（菱形
印）を結んだものである。この測定にあたっては、ガス
流量を総量で３０ｃｃｍとなる様に調節し、ガス圧力を
２．５Ｐａ、印加電力密度を０．４Ｗ／ｃｍ2 の条件に
して実験を行った。
【００２４】先ず、折れ線Ｉに着目すると、Ｗのエッチ
レートは、Ｏ2 流量比が増加するに従って、Ｏ2 流量比
が６０％程度になるまで徐々に増加している。これは、
Ｏ2流量比が増加すると、Ｗのエッチング反応生成物
が、塩化物（ＷＣｌ4 、ＸＣｌ5 、ＷＣｌ6 ）から揮発
性の高いオキシ塩化物（ＷＯＣｌ2 、ＸＯ2 Ｃｌ2 ）に
変化してエッチングを助長するためと考えられる。
レートは、Ｏ2 流量比が増加するに従って、Ｏ2 流量比
が６０％程度になるまで徐々に増加している。これは、
Ｏ2流量比が増加すると、Ｗのエッチング反応生成物
が、塩化物（ＷＣｌ4 、ＸＣｌ5 、ＷＣｌ6 ）から揮発
性の高いオキシ塩化物（ＷＯＣｌ2 、ＸＯ2 Ｃｌ2 ）に
変化してエッチングを助長するためと考えられる。
【００２５】次に、折れ線IIに着目すると、Ｔｉのエッ
チレートは、Ｏ2 流量比が０でＣｌ2 のみの場合には、
０．５μｍ／ｍｉｎ（５００ｎｍ／ｍｉｎ）程度の非常
に高い値を示す。そして、Ｏ2 流量比が増加するに従っ
て、Ｔｉのエッチレートは急激に減少し、Ｏ2 流量比が
５０％のときには、０．２０ｎｍ／ｍｉｎの値となっ
た。このように、Ｏ2 流用比が増加するに従って、Ｔｉ
のエッチレートが激減する理由は、Ｔｉの表面に安定な
酸化物（ＴｉＯ2 ）が形成されてエッチング反応を抑制
するためと考えられる。この傍証として、Ｏ2 流量比が
３〜２０％程度の場合には、エッチング中にＴｉの表面
が暗褐色に変化することが確認されている。これは、こ
のＯ2 流量比ではＴｉＯ2 の形成が不十分で、部分的に
エッチング進行した結果Ｔｉの表面に凹凸が生じたため
と考えられる。従って、Ｔｉのエッチング反応を充分に
抑制するためには、Ｏ2 流量比をこの値よりも高くする
必要がある。
チレートは、Ｏ2 流量比が０でＣｌ2 のみの場合には、
０．５μｍ／ｍｉｎ（５００ｎｍ／ｍｉｎ）程度の非常
に高い値を示す。そして、Ｏ2 流量比が増加するに従っ
て、Ｔｉのエッチレートは急激に減少し、Ｏ2 流量比が
５０％のときには、０．２０ｎｍ／ｍｉｎの値となっ
た。このように、Ｏ2 流用比が増加するに従って、Ｔｉ
のエッチレートが激減する理由は、Ｔｉの表面に安定な
酸化物（ＴｉＯ2 ）が形成されてエッチング反応を抑制
するためと考えられる。この傍証として、Ｏ2 流量比が
３〜２０％程度の場合には、エッチング中にＴｉの表面
が暗褐色に変化することが確認されている。これは、こ
のＯ2 流量比ではＴｉＯ2 の形成が不十分で、部分的に
エッチング進行した結果Ｔｉの表面に凹凸が生じたため
と考えられる。従って、Ｔｉのエッチング反応を充分に
抑制するためには、Ｏ2 流量比をこの値よりも高くする
必要がある。
【００２６】次に、折れ線III に着目すると、Ｏ2 流量
比が５０％前後で選択比がほぼ極大となっている。例え
ば、５０％のときには、Ｗのエッチレートが１００ｎｍ
／ｍｉｎに対して、Ｔｉのエッチレートが０．２０ｎｍ
／ｍｉｎであるので、選択比は５００と非常に高い値と
なる。また、上述した様に、Ｏ2 流量比が低過ぎると、
Ｔｉのエッチングの抑制が不十分なため選択比が小さく
なる。一方、Ｏ2 流量比が高すぎると、Ｗのエッチレー
トまで小さくなってしまう。従って、折れ線III から、
Ｏ2 流量比を４０〜６０％にすれば、充分な選択比を確
保できることが判る。
比が５０％前後で選択比がほぼ極大となっている。例え
ば、５０％のときには、Ｗのエッチレートが１００ｎｍ
／ｍｉｎに対して、Ｔｉのエッチレートが０．２０ｎｍ
／ｍｉｎであるので、選択比は５００と非常に高い値と
なる。また、上述した様に、Ｏ2 流量比が低過ぎると、
Ｔｉのエッチングの抑制が不十分なため選択比が小さく
なる。一方、Ｏ2 流量比が高すぎると、Ｗのエッチレー
トまで小さくなってしまう。従って、折れ線III から、
Ｏ2 流量比を４０〜６０％にすれば、充分な選択比を確
保できることが判る。
【００２７】このように、塩素系の反応ガスでＲＩＥを
行う場合、ガス系に酸素を適量添加すると、Ｔｉはエッ
チングマスクの材料として、非常に高い選択性を示す。
このため、被エッチング層の膜厚に対してエッチングマ
スクの膜厚を薄くすることが可能となるので、超微細加
工のマスクの材料として用いて大変好適である。また、
特に、Ｘ線吸収体の様に肉厚の被エッチング層にパター
ン形成をするのに用いて好適である。
行う場合、ガス系に酸素を適量添加すると、Ｔｉはエッ
チングマスクの材料として、非常に高い選択性を示す。
このため、被エッチング層の膜厚に対してエッチングマ
スクの膜厚を薄くすることが可能となるので、超微細加
工のマスクの材料として用いて大変好適である。また、
特に、Ｘ線吸収体の様に肉厚の被エッチング層にパター
ン形成をするのに用いて好適である。
【００２８】次に、参考のために、印加電力密度を実施
例での値よりも高くして行ったＷ（タングステン）のエ
ッチングについて説明する。印加電力密度を１Ｗ／ｃｍ
2 の非常に高い値にしてＷのエッチングを行ったとこ
ろ、ＴｉのエッチングマスクのＲＩＥ耐性は全く問題が
なく、エッチングによって形成されたパターンの形状も
良好であった。この印加電力密度のときのＷに対するエ
ッチレートは０．２３μｍ／ｍｉｎであった。従って、
印加電力密度を高くすることにより、Ｗに対するエッチ
レートをより高くすることができる。その結果、パター
ンの形成をより短時間で行うことが可能となる。
例での値よりも高くして行ったＷ（タングステン）のエ
ッチングについて説明する。印加電力密度を１Ｗ／ｃｍ
2 の非常に高い値にしてＷのエッチングを行ったとこ
ろ、ＴｉのエッチングマスクのＲＩＥ耐性は全く問題が
なく、エッチングによって形成されたパターンの形状も
良好であった。この印加電力密度のときのＷに対するエ
ッチレートは０．２３μｍ／ｍｉｎであった。従って、
印加電力密度を高くすることにより、Ｗに対するエッチ
レートをより高くすることができる。その結果、パター
ンの形成をより短時間で行うことが可能となる。
【００２９】上述した実施例では、この発明を特定の材
料を使用し、特定の条件で形成した例について説明した
が、この発明は多くの変更および変形を行うことができ
る。例えば、上述した実施例では、被エッチング層をタ
ングステンを以って形成したが、この発明では、例え
ば、被エッチング層をタンタル（Ｔａ）を以って構成し
ても良い。
料を使用し、特定の条件で形成した例について説明した
が、この発明は多くの変更および変形を行うことができ
る。例えば、上述した実施例では、被エッチング層をタ
ングステンを以って形成したが、この発明では、例え
ば、被エッチング層をタンタル（Ｔａ）を以って構成し
ても良い。
【００３０】また、被エッチング層の材料としては、エ
ッチング反応生成物としてオキシ塩化物を生じさせるも
のが望ましい。
ッチング反応生成物としてオキシ塩化物を生じさせるも
のが望ましい。
【００３１】また、上述した実施例では、Ｘ線マスクの
Ｘ線吸収体として用いられるパターンの形成の例につい
て説明したが、この発明の方法で形成されるパターンの
用途は、Ｘ線吸収体に限定されない。
Ｘ線吸収体として用いられるパターンの形成の例につい
て説明したが、この発明の方法で形成されるパターンの
用途は、Ｘ線吸収体に限定されない。
【００３２】
【発明の効果】この発明のパターン形成方法によれば、
ＲＩＥ耐性の高いＴｉ（チタン）からなるエッチングマ
スクを用い、Ｃｌ2 とＯ2 との混合ガスを反応ガスとし
て用いてＲＩＥを行う。このため、被エッチング層の材
料（例えばＷ）とエッチングマスクとのエッチング選択
比を大きくすることができる。その結果、Ｔｉのエッチ
ングマスクの厚さを従来例のものよりも遥かに薄くする
ことができる。このため、Ｔｉのパターンを形成する際
にエッチングマスクとなるレジストの膜厚も薄くするこ
とができる。このように、Ｔｉおよびレジストの膜厚を
薄くすることができるので、被エッチング層に対して解
像性良く、高精度でエッチングを行うことができる。従
って、超微細なパターンを形成することが可能となる。
ＲＩＥ耐性の高いＴｉ（チタン）からなるエッチングマ
スクを用い、Ｃｌ2 とＯ2 との混合ガスを反応ガスとし
て用いてＲＩＥを行う。このため、被エッチング層の材
料（例えばＷ）とエッチングマスクとのエッチング選択
比を大きくすることができる。その結果、Ｔｉのエッチ
ングマスクの厚さを従来例のものよりも遥かに薄くする
ことができる。このため、Ｔｉのパターンを形成する際
にエッチングマスクとなるレジストの膜厚も薄くするこ
とができる。このように、Ｔｉおよびレジストの膜厚を
薄くすることができるので、被エッチング層に対して解
像性良く、高精度でエッチングを行うことができる。従
って、超微細なパターンを形成することが可能となる。
【００３３】特に、反応ガスの酸素流量比を４０〜６０
％とすれば、ＴｉとＷとの選択比を充分に大きくするこ
とができる。その結果、Ｗの被エッチング層の膜厚に対
して、Ｔｉのエッチングマスクパターンの厚さを非常に
薄くすることができる。
％とすれば、ＴｉとＷとの選択比を充分に大きくするこ
とができる。その結果、Ｗの被エッチング層の膜厚に対
して、Ｔｉのエッチングマスクパターンの厚さを非常に
薄くすることができる。
【００３４】また、この発明では、エッチングマスクと
して、薄いＴｉのマスクを形成する。その結果、上述の
従来例のような、３層構造のエッチングマスクを形成す
る場合に比べて、マスクの形成の工程を簡単にすること
ができ、この工程に要する時間を大幅に短縮することが
可能となる。このため、パターン形成の全工程に要する
時間を短縮できるので、容易にパターンを形成すること
ができる。
して、薄いＴｉのマスクを形成する。その結果、上述の
従来例のような、３層構造のエッチングマスクを形成す
る場合に比べて、マスクの形成の工程を簡単にすること
ができ、この工程に要する時間を大幅に短縮することが
可能となる。このため、パターン形成の全工程に要する
時間を短縮できるので、容易にパターンを形成すること
ができる。
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は、この発明のパターン形成方
法の実施例の説明に供する工程図である。
法の実施例の説明に供する工程図である。
【図２】反応ガス組成によるエッチング特性の説明に供
するグラフである。
するグラフである。
１０：シリコン基板
１２：シリコン窒化膜
１４：被エッチング層（タングステン膜）
１４ａ：Ｘ線吸収体パターン
１６：チタン膜
１６ａ：マスクパターン
１８：ＥＢレジスト膜
１８ａ：レジストパターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−217862（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−274717（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−89422（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−234415（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−200535（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−248530（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−94520（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−247514（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−291120（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
C23F 1/12
H01L 21/3065
Claims (2)
- 【請求項１】 被エッチング層上に、反応性イオンエッ
チング（ＲＩＥ）を行うことにより、チタン（Ｔｉ）か
らなるマスクパターンを形成する工程と、 該マスクパターンをエッチングマスクとし、塩素ガス
（Ｃｌ2 ）と酸素ガス（Ｏ2 ）との混合ガスを反応ガス
として用いて、前記被エッチング層に対して、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）を行うことにより、パターン
を形成する工程とを含むことを特徴とするパターン形成
方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のパターン形成方法にお
いて、 前記被エッチング層の材料としてタングステン（Ｗ）を
用い、 前記混合ガスの酸素ガスの割合を４０〜６０％とするこ
とを特徴とするパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21974094A JP3429077B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21974094A JP3429077B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0883756A JPH0883756A (ja) | 1996-03-26 |
| JP3429077B2 true JP3429077B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=16740247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21974094A Expired - Fee Related JP3429077B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3429077B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100413649B1 (ko) * | 1996-01-26 | 2004-04-28 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 반도체장치의제조방법 |
| JP3360282B2 (ja) | 1997-06-19 | 2002-12-24 | 住友重機械工業株式会社 | 微細構造体の製造方法 |
| US6379773B1 (en) | 1998-06-16 | 2002-04-30 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Micro structure and its manufacture method |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP21974094A patent/JP3429077B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0883756A (ja) | 1996-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2246737B1 (en) | Photomask blank and photomask | |
| US4472237A (en) | Reactive ion etching of tantalum and silicon | |
| JPH0245927A (ja) | エッチング方法 | |
| JPS60105235A (ja) | アルミニウムおよびアルミニウム合金の反応性イオンエッチング法 | |
| US11415875B2 (en) | Mask blank, phase shift mask, and method for manufacturing semiconductor device | |
| US5422921A (en) | X-ray mask structure and manufacturing methods including forming a metal oxide film on a portion of an X-ray permeable film having no X-ray absorber thereon | |
| JP3511802B2 (ja) | 金属配線の形成方法 | |
| US11435662B2 (en) | Mask blank, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device | |
| JPS61250635A (ja) | レジスト構造体 | |
| JP3429077B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| US4587184A (en) | Method for manufacturing accurate structures with a high aspect ratio and particularly for manufacturing X-ray absorber masks | |
| JPH03174724A (ja) | パターン形成方法 | |
| JPH0466345B2 (ja) | ||
| JPH0516658B2 (ja) | ||
| Joubert et al. | Plasma polymerized all‐dry resist process for 0.25 μm photolithography | |
| EP0261195A1 (en) | An etch technique for metal mask definition | |
| JP3995784B2 (ja) | ドライエッチング方法、及びｘ線マスクの製造方法 | |
| JPH0314172B2 (ja) | ||
| JP3105905B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| EP0154675B1 (en) | A process for reactive ion etching a polymer film | |
| JP2684105B2 (ja) | Ｘ線マスク構造体及びそれを用いたｘ線露光方法 | |
| JPH10135130A (ja) | Ｘ線マスクブランク及びその製造方法と，ｘ線マスク | |
| JPS5893327A (ja) | 微細加工法 | |
| JP2999523B2 (ja) | Ｘ線マスクの作製方法 | |
| JPH0143453B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030430 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080516 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |