JPH04124809A - Manufacture of mask for exposure to x-rays - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はＸ線露光用マスクの製造方法の改良に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing an X-ray exposure mask.
特に、バターニング精度がすぐれており、しかも、大量
生産に適するようにすることを目的とするＸ線露光用マ
スクの製造方法の改良に関する。In particular, the present invention relates to an improvement in a method for manufacturing an X-ray exposure mask that has excellent patterning accuracy and is suitable for mass production.
Ｘ線露光用マスクとは、選択された領域のみにおいてＸ
＆Ｉを透過する能力を有するマスクを云い、半導体装置
の製造方法等において広く使用されているフォトリソグ
ラフィー法の実施に必須なフォトレジストの選択的露光
に使用される。An X-ray exposure mask is an X-ray exposure mask that
A mask that has the ability to transmit &I and is used for selective exposure of photoresist, which is essential for carrying out photolithography, which is widely used in semiconductor device manufacturing methods.
従来技術に係るＸ線露光用マスクの製造方法は、タンタ
ル・金等のＸ線吸収性物質の膜の選択された領域に開口
が形成されている板状体である。そして、このような構
造のＸ線露光用マスクを製造するには、タンタル・金等
のＸ線吸収性物質の膜の上に、酸化シリコン膜等を下層
としノボラック系等のフォトレジスト膜を上層とする二
層膜を形成し、上層のノボラック系等のフォトレジスト
膜をバターニングした後、これをマスクとして、下層の
酸化シリコン膜等を、フォトレジスト膜と同一の形状に
バターニングし、フォトレジスト膜を除去した後、酸化
シリコン膜等の下層をマスクとし、三フッ化−ブロム化
炭素等を反応性ガスとして使用してなす反応性イオンエ
ツチング法等の異方性エツチング法を使用して、その下
層のタンタル・金等のＸ線吸収性物質の膜をエツチング
していた。A method of manufacturing an X-ray exposure mask according to the prior art is a plate-shaped body in which openings are formed in selected areas of a film of an X-ray absorbing substance such as tantalum or gold. To manufacture an X-ray exposure mask with such a structure, a film of an X-ray absorbing substance such as tantalum or gold is coated with a silicon oxide film as a lower layer and a novolac-based photoresist film as an upper layer. After forming a two-layer film and buttering the upper layer photoresist film such as a novolac type film, using this as a mask, the lower layer silicon oxide film etc. is buttered in the same shape as the photoresist film. After removing the resist film, an anisotropic etching method such as reactive ion etching is performed using the underlying layer such as a silicon oxide film as a mask and using carbon trifluoride-bromination as a reactive gas. , the underlying film of X-ray absorbing materials such as tantalum and gold was etched.
〔発明が解決しようとする課題］
上記した従来技術に係るＸ線露光用マスクの製造方法を
実施すると、不純物として不可避的に混入する酸素によ
って生成されたタンタル・金等の酸化物や反応性ガスが
分解して発生した炭素とタンタル・金等との化合物等の
反応生成物が、反応性イオンエツチング装置の電極に付
着し、自己バイアス電圧が低下し、正確なパターン形成
が困難になると云う欠点が避は難かった。[Problems to be Solved by the Invention] When the method for manufacturing an X-ray exposure mask according to the prior art described above is carried out, oxides such as tantalum and gold and reactive gases generated by oxygen inevitably mixed as impurities are removed. The disadvantage is that reaction products such as compounds of carbon and tantalum, gold, etc. generated by the decomposition of carbon adhere to the electrodes of the reactive ion etching device, lowering the self-bias voltage and making it difficult to form accurate patterns. It was difficult to avoid.
さらに、上記の酸化物・炭化物等の反応生成物は被エツ
チング面にも堆積してエツチングレートを低下させ、残
渣を発生させ、所謂ローディング効果が発生すると云う
欠点も避は難かった。このローディング効果は、大量生
産の場合、生産性を阻害するので、工業的見地からは看
過し難い欠点である。Furthermore, the above-mentioned reaction products such as oxides and carbides are also deposited on the surface to be etched, lowering the etching rate and generating a residue, which inevitably causes the so-called loading effect. This loading effect impedes productivity in mass production, and is therefore a drawback that cannot be overlooked from an industrial standpoint.
本発明の目的は、これらの欠点を解消することにあり、
バターニング精度がすくれており、しかも、大量生産に
適するｘｋｌＡｉ光用マスクの製造方法を提供すること
にある。The purpose of the present invention is to eliminate these drawbacks,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an xklAi optical mask that has excellent patterning accuracy and is suitable for mass production.
［課題を解決するための手段〕
上記の目的は、三フフ化−ブロム化炭素を含むガスを反
応性ガスとして使用する反応性イオンエツチング法を使
用するＸ線露光用マスクの製造方法において、前記の反
応性ガスに窒素ガスを含有させることによって達成され
る。[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a method for manufacturing an X-ray exposure mask using a reactive ion etching method using a gas containing carbon trifluoride-bromination as a reactive gas. This is achieved by including nitrogen gas in the reactive gas.
なお、前記の窒素ガスの前記の反応性ガスに対するモル
比は３〜７％であることが好ましい。Note that the molar ratio of the nitrogen gas to the reactive gas is preferably 3 to 7%.
従来技術に係るＸ線露光用マスクの製造方法において、
バターニング精度が不良であり、また、所謂ローディン
グ現象が発生する理由は、上記したとおり、Ｘ線吸収性
物質であるタンタル・金等の酸化物・炭化物等が反応性
イオンエツチング装置の電極に付着するからであると考
えられる。In a method for manufacturing an X-ray exposure mask according to the prior art,
As mentioned above, the reason why the patterning accuracy is poor and the so-called loading phenomenon occurs is that oxides and carbides of tantalum, gold, etc., which are X-ray absorbing substances, adhere to the electrodes of the reactive ion etching device. This is thought to be because.
一方、本発明にあっては、反応性ガスに窒素ガスが混入
されているので、上記のＸ線吸収性物質であるタンタル
・金等の酸化物・炭化物等の発生原因となる酸素・炭素
等は窒化物として、反応系外に排除されるから、不所望
な物質が反応性イオンエツチング装置の電極に付着する
ことはなく、反応性イオンエツチングの全工程にわたり
反応条件は一定に保持され、バターニング精度が向上す
る。On the other hand, in the present invention, since nitrogen gas is mixed in the reactive gas, oxygen, carbon, etc., which cause the generation of oxides and carbides of the above-mentioned X-ray absorbing substances such as tantalum and gold, etc. is removed from the reaction system as nitrides, so no unwanted substances will adhere to the electrodes of the reactive ion etching device, and the reaction conditions will remain constant throughout the entire process of reactive ion etching. The accuracy of printing is improved.
全く同様の理由により、被エツチング物（本例にあって
は、Ｘ線吸収性物質であるタンタル・金等の膜）の上に
不所望な物質が付着することはなく、エツチングレート
が低下することも残渣が発生することもなく、所謂ロー
ディング効果が発生することもない。For exactly the same reason, undesirable substances do not adhere to the object to be etched (in this example, a film of tantalum, gold, etc., which is an X-ray absorbing substance), and the etching rate decreases. No residue is generated, and no so-called loading effect occurs.
以下、図面を参照して、本発明の一実施例に係るＸ線露
光用マスクの製造方法について説明する。EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, the manufacturing method of the X-ray exposure mask based on one Example of this invention is demonstrated.
第２図参照
Ｘ線吸収性を有するタンタル・金等の板状体１上に、Ｃ
ＶＤ法を使用して二酸化シリコン膜２を厚さ０．２ｎ程
度に形成する。この二酸化シリコンＷｉ２は、後の工程
として実施する反応性イオンエツチング工程におけるマ
スクである。Refer to Figure 2. C
A silicon dioxide film 2 is formed to a thickness of about 0.2 nm using the VD method. This silicon dioxide Wi2 is a mask in a reactive ion etching step to be performed as a later step.
フォトレジスト例えばＡＺ−１３５０を、デイツプコー
トして、フォトレジスト膜３を厚さ０゜４ｎ程度に形成
する。A photoresist film 3 having a thickness of about 0.4 nm is formed by deep coating a photoresist such as AZ-1350.
第３図参照
上記のフォトレジスト膜３を、所望のパターンに選択的
に露光する０図に３１をもって示す領域は露光された領
域である。Refer to FIG. 3. The above photoresist film 3 is selectively exposed to light in a desired pattern. The area indicated by 31 in FIG. 3 is the exposed area.
第４図参照
その後現像をなして、フォトレジスト膜３を所望のパタ
ーンにバターニングする。さらに二酸化シリコン＃２を
反応性イオンエツチング等でエツチングする。そしてフ
ォトレジストはアッシングして除去する。Refer to FIG. 4. Thereafter, development is performed to pattern the photoresist film 3 into a desired pattern. Further, silicon dioxide #2 is etched by reactive ion etching or the like. The photoresist is then removed by ashing.
第５図参照
例えば図示するような平行平板型反応性イオンエツチン
グ装置に、上記の基板を装入し、三フッ化−プロム化炭
素に窒素が３〜７モル％含入されている反応性ガスを供
給し、反応性イオンエツチングを実行する。Refer to FIG. 5. For example, the above substrate is placed in a parallel plate type reactive ion etching apparatus as shown in the figure, and a reactive gas containing 3 to 7 mol% of nitrogen is added to carbon trifluoride-promide. and perform reactive ion etching.
なお、４１は反応容器であり、内部は排気手段４５によ
って真空に保持されており、給気手段４４から反応性ガ
ス（本例においては三フッ化−ブロム化炭素と窒素との
混合ガス）が供給される。４２は、一方の電極を兼ねる
サセプタであり、この上に上記の基板が乗せられる。４
３は他方の電極である。Note that 41 is a reaction vessel, the inside of which is kept in vacuum by exhaust means 45, and a reactive gas (in this example, a mixed gas of carbon trifluoride-bromination and nitrogen) is supplied from air supply means 44. Supplied. 42 is a susceptor which also serves as one electrode, and the above-mentioned substrate is placed on this susceptor. 4
3 is the other electrode.
これらの電極４２・４３の間にラジオ周波数の電圧また
は直流電圧が印加されて、内部の反応性ガスがプラズマ
化され、上記の基板のタンタル・金の膜１とを選択的に
エツチングする。A radio frequency voltage or a DC voltage is applied between these electrodes 42 and 43 to convert the internal reactive gas into plasma, selectively etching the tantalum/gold film 1 on the substrate.
こ＼で、本発明の要旨に係る反応について、グラフを参
照して説明する。Here, the reaction according to the gist of the present invention will be explained with reference to graphs.
第１ａ図参照
反応性ガス中に含まれる三フッ化−プロム化炭素と窒素
とのモル比によって、反応状態が規定される。図は、反
応性ガス中の窒素ガスのモル％と上記の反応性イオンエ
ツチングの自己バイアス電圧（基板面に入射するイオン
が加速されるプラズマのシース部の電位差）との関係を
示す。See FIG. 1a The reaction conditions are determined by the molar ratio of carbon trifluoride and nitrogen contained in the reactive gas. The figure shows the relationship between the mole percent of nitrogen gas in the reactive gas and the self-bias voltage of the above-mentioned reactive ion etching (potential difference at the sheath portion of the plasma where ions incident on the substrate surface are accelerated).
図において、Ａは反応の初期の状態を示し、Ｂは反応が
相当な時間経過した後の状態を示す。図より明らかなよ
うに、従来技術におけるように、窒素を含まず三フッ化
−プロム炭素のみの場合は、反応の経過と−もに、自己
バイアス電圧が急激に低下する。この自己バイアス電圧
の急激な低下は、タンタル・金等の酸化物・炭化物の電
極への付着に原因するものと思われ、この場合は第６図
に示すように、サイドエッチが進行する。この現象は、
タンタル・金等の酸化物・炭化物の電極への付着により
、基板への入射イオンの速度が低下し、中性ラジカルが
増加し等方性エツチングが優勢になったためと考えられ
る。In the figure, A shows the initial state of the reaction, and B shows the state after a considerable amount of time has passed. As is clear from the figure, in the case of using only trifluoride-prome carbon without nitrogen as in the prior art, the self-bias voltage decreases rapidly as the reaction progresses. This rapid drop in self-bias voltage is thought to be caused by the attachment of oxides and carbides of tantalum, gold, etc. to the electrodes, and in this case, side etching progresses as shown in FIG. This phenomenon is
This is thought to be due to the fact that oxides and carbides such as tantalum and gold adhere to the electrode, reducing the velocity of ions incident on the substrate, increasing the number of neutral radicals, and making isotropic etching predominant.
しかし、窒素の含有量が増加すると＼もに自己バイアス
電圧の変動は少なくなり、窒素の含有比が３〜７％の範
囲においては、第１Ｃ図に示すように、極めてすぐれた
パターン精度を実現することができる。この現象は、反
応ガスに含まれている窒素ガスによって酸素・炭素等が
窒化されて系外に排除され、タンタル・金等の酸化物・
炭化物の電極への付着が発生しないためと考えられる。However, as the nitrogen content increases, the fluctuation of the self-bias voltage decreases, and in the nitrogen content range of 3 to 7%, extremely excellent pattern accuracy is achieved as shown in Figure 1C. can do. This phenomenon occurs because oxygen, carbon, etc. are nitrided by the nitrogen gas contained in the reaction gas and removed from the system, resulting in oxides such as tantalum, gold, etc.
This is thought to be due to the fact that carbide does not adhere to the electrode.
一方、窒素の含有量が７％を超えると、自己バイアス電
圧は反応の経過と＼もに増大し、第７図に示すように、
マスクの損傷が激しくなると＼もに被エツチング面に残
渣が残留するようになる。On the other hand, when the nitrogen content exceeds 7%, the self-bias voltage increases with the progress of the reaction, as shown in Figure 7.
If the mask is severely damaged, residue will remain on the surface to be etched.
この現象は、イオンの解離が促進され、スパッタ作用が
エンハンスされ、異方性エツチング性が強められるため
と考えられる。This phenomenon is thought to be because ion dissociation is promoted, sputtering action is enhanced, and anisotropic etching properties are strengthened.
第１ｂ図参照
反応性ガス中に含まれる三フッ化−ブロム化炭素と窒素
とのモル比の変化に追従して、タンタルと二酸化シリコ
ンとのエツチングレートの比とタンタルとフォトレジス
ト（Ａｚ−１３５０）とのエツチングレートの比とは、
第１ｂ図に示すように変化する０図は、反応性ガス中の
窒素ガスのモル％と上記のタンタルと二酸化シリコンと
のエツチングレートの比とタンタルとフォトレジスト（
ＡＺ−１３５０）とのエツチングレートの比との関係を
示す０図より明らかなように、窒素の含有比が３〜７％
の範囲において、上記エツチングレートの比が適切な優
れた範囲に保持され、優れたエツチング特性を実現する
。Refer to Figure 1b. Following changes in the molar ratio of carbon trifluoride-bromination and nitrogen contained in the reactive gas, the etching rate ratio of tantalum to silicon dioxide and the tantalum to photoresist (Az-1350) ) is the ratio of etching rate to
As shown in Figure 1b, the 0 diagram varies between the mole percent of nitrogen gas in the reactive gas, the etching rate ratio of tantalum and silicon dioxide, and the etching rate of tantalum and photoresist (
As is clear from Figure 0, which shows the relationship between the etching rate and the etching rate (AZ-1350), the nitrogen content ratio is 3 to 7%.
Within this range, the etching rate ratio is maintained within an appropriate and excellent range, and excellent etching properties are achieved.
第１ｄ図参照
タンタル・金等のＸ線吸収性物質の板状体１が第１Ｃ図
に示す形状にエツチングされた後、使用済みの二酸化シ
リコン膜２を除去して、Ｘ線露光用マスクを完成する。Refer to Fig. 1d. After a plate 1 of an X-ray absorbing material such as tantalum or gold is etched into the shape shown in Fig. 1C, the used silicon dioxide film 2 is removed and an X-ray exposure mask is applied. Complete.
上記の工程は、第１ｃ図・第１ｄ図に図示したように良
好なパターニング精度を実現できる。しかも、所謂ロー
ディング現象の発生をともなわず、大量生産の目的にも
十分使用されることができる。The above process can achieve good patterning accuracy as shown in FIGS. 1c and 1d. Furthermore, the so-called loading phenomenon does not occur, and it can be used satisfactorily for mass production purposes.
以上説明せるとおり、本発明に係るＸ線露光用マスクの
製造方法においては、反応性ガスとじて三フッ化−ブロ
ム化炭素と窒素ガスとの混合ガスが使用されているので
、Ｘ線吸収性物質であるタンタル・金等の酸化物・炭化
物等の発生原因となる酸素・炭素等は窒化物として、反
応系外に排除され、不所望な物質が反応性イオンエツチ
ング装置の電極に付着することはなく、反応性イオンエ
ツチングの全工程にわたり反応条件は一定に保持され、
パターニング精度が向上する。しかも、全く同様の理由
により、Ｘ線吸収性物質であるタンタル・金等の膜の上
に不所望な物質が付着することはなく、エツチングレー
トが低下することも残渣が発生することもなく、所謂ロ
ーディング効果が発生することもない、このような効果
により、パターニング精度がすぐれており、しかも、大
量生産に適するＸ線露光用マスクの製造方法を提供する
ことができる。As explained above, in the method for manufacturing an X-ray exposure mask according to the present invention, a mixed gas of carbon trifluoride-bromination and nitrogen gas is used as the reactive gas, so it has an X-ray absorbing property. Oxygen, carbon, etc. that cause the generation of oxides and carbides of substances such as tantalum and gold are removed from the reaction system as nitrides, and undesirable substances adhere to the electrodes of the reactive ion etching device. The reaction conditions are kept constant throughout the entire process of reactive ion etching.
Patterning accuracy is improved. Moreover, for exactly the same reason, no undesirable substances will adhere to the film of tantalum, gold, etc., which are X-ray absorbing substances, and the etching rate will not decrease and no residue will be generated. Due to such an effect that so-called loading effect does not occur, it is possible to provide a method for manufacturing an X-ray exposure mask that has excellent patterning accuracy and is suitable for mass production.
第１ａ図は、本発明の詳細な説明するグラフであり、反
応性ガスに含まれる三フッ化−ブロム化炭素と窒素との
モル比と自己バイアス電圧との関係を示す。
第１ｂ図は、本発明の詳細な説明するグラフであり、反
応性ガスに含まれる三フッ化−ブロム化炭素と窒素との
モル比とタンタルと二酸化シリコンとのエツチングレー
トの比とタンタルとフォトレジスト（ＡＺ−１３５０）
とのエツチングレートの比との関係を示す。
第１Ｃ図は、本発明の一実施例に係るＸ線露光用マスク
の製造方法の工程図（エツチング完了時点）である。
第１ｄ図は、本発明の一実施例に係るＸ線露光用マスク
の製造方法を実施して製造したＸ線露光用マスクの断面
図である。
第２図〜第４図は、本発明の一実施例に係るＸ線露光用
マスクの製造方法の工程図である。
第５図は、本発明に係るｘｍ＊光用マスクの製造方法の
実施に使用される反応性イオンエツチング装置の概念的
構造図である。
第６図は、本発明の詳細な説明する図（窒素ガスの含有
量が過少である場合のエツチング断面図）である。
第７図は、本発明の詳細な説明する図（窒素ガスの含有
量が過大である場合のエツチング断面図）である。
１ ・
２ ・
３ ・
３１・
４１・
４２・
４３・
４４・
４５・
タンタル・金等の板状体、
二酸化シリコン震、
フォトレジスト膜、
フォトレジスト膜の露光領域、
反応性イオンエンチング装置の反応容器、反応性イオン
エツチング装置の一方の電極を兼ねるサセプタ、
反応性イオンエツチング装置の他方の電極、
反応性イオンエツチング装置の給気手段、反応性イオン
エツチング装置の排気手段。FIG. 1a is a graph illustrating the present invention in detail, showing the relationship between the molar ratio of carbon trifluoride-bromination to nitrogen contained in the reactive gas and the self-bias voltage. FIG. 1b is a graph illustrating the present invention in detail, and shows the molar ratio of carbon trifluoride-bromination to nitrogen contained in the reactive gas, the etching rate ratio of tantalum to silicon dioxide, and the etching rate of tantalum to silicon dioxide. Resist (AZ-1350)
The relationship between the etching rate and the etching rate is shown. FIG. 1C is a process diagram (at the time of completion of etching) of a method for manufacturing an X-ray exposure mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 1d is a sectional view of an X-ray exposure mask manufactured by implementing the method for manufacturing an X-ray exposure mask according to an embodiment of the present invention. 2 to 4 are process diagrams of a method for manufacturing an X-ray exposure mask according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a conceptual structural diagram of a reactive ion etching apparatus used to carry out the method for manufacturing an xm* light mask according to the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating the present invention in detail (an etching cross-sectional view when the content of nitrogen gas is too small). FIG. 7 is a diagram illustrating the present invention in detail (an etching cross-sectional view when the content of nitrogen gas is excessive). 1 ・ 2 ・ 3 ・ 31 ・ 41 ・ 42 ・ 43 ・ 44 ・ 45 Tantalum, gold, etc. plate, silicon dioxide, photoresist film, exposed area of photoresist film, reaction of reactive ion etching device A container, a susceptor that also serves as one electrode of the reactive ion etching device, the other electrode of the reactive ion etching device, an air supply means of the reactive ion etching device, and an exhaust means of the reactive ion etching device.
Claims (1)
としてなす反応性イオンエッチング法を使用してなすＸ
線露光用マスクの製造方法において、前記反応性ガスは
窒素ガスを含む ことを特徴とするＸ線露光用マスクの製造方法。 ［２］前記窒素ガスの前記反応性ガスに対するモル比は
３〜７％であることを特徴とする請求項［１］記載のＸ
線露光用マスクの製造方法。[Claims] [1] X produced using a reactive ion etching method using a gas containing carbon trifluoride-bromination as a reactive gas.
A method of manufacturing a mask for X-ray exposure, wherein the reactive gas includes nitrogen gas. [2] X according to claim [1], wherein the molar ratio of the nitrogen gas to the reactive gas is 3 to 7%.
A method for manufacturing a mask for line exposure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245407A JPH04124809A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Manufacture of mask for exposure to x-rays |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2245407A JPH04124809A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Manufacture of mask for exposure to x-rays |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124809A true JPH04124809A (en) | 1992-04-24 |
Family
ID=17133196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2245407A Pending JPH04124809A (en) | 1990-09-14 | 1990-09-14 | Manufacture of mask for exposure to x-rays |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04124809A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109791874A (en) * | 2016-09-22 | 2019-05-21 | 瓦里安半导体设备公司 | The technology of user's tropism ion formation patterned features |
-
1990
- 1990-09-14 JP JP2245407A patent/JPH04124809A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109791874A (en) * | 2016-09-22 | 2019-05-21 | 瓦里安半导体设备公司 | The technology of user's tropism ion formation patterned features |
| CN109791874B (en) * | 2016-09-22 | 2022-11-29 | 瓦里安半导体设备公司 | Methods of patterning a substrate and layers disposed thereon and forming device structures |
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