JPH0469933B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、フオトマスク材料に関し、特に、
半導体装置の製造に使用するフオトマスク材料に
関する。

［従来の技術］ 半導体装置の製造に使用するマスクは、初期に
おいてはガラス基板を用いた写真乳剤乾板を利用
していたが、高集積化、微細化が進むつれて、現
在では透明ガラス基板上にクロム（Cr）などの
金属薄膜が形成されたハードマスクが広く使用さ
れている（たとえば、特開昭57−157247号公報、
特開昭57−157249号公報）。

第２図は、従来のフオトマスク材料の断面図で
ある。図において、石英などの透明ガラス基板１
上にクロムなどの金属膜２が形成されている。こ
のようなCrなどの金属膜２は、透明ガラス基板
１上に蒸着またはスパツタ法により約600〜800Å
の膜厚で形成される。半導体用フオトマスクは、
金属膜２上にフオトレジストまたは電子ビーム
（以下、EBと称す）用レジストを塗布し、光また
はEBによりパターンを描画した後、現像、エツ
チングなどの工程を経て作られる。エツチングは
金属膜２がCrの場合、ウエツト法では硝酸第二
セリウムアンチモンと過塩素酸で行ない、ドライ
法では四塩化炭素（CCl₄）と酸素（O₂）の混合
ガスで行なう。半導体装置、特にVLSIなど、高
集積、微細パターンを有するデバイス用マスクの
製造では、サイドエツチ効果が少ないドライエツ
チング法が有利である。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の半導体装置製造用マスクに使用される
Crマスクの製造にはウエツトエツチングが一般
的であるが、サイドエツチ効果などにより高精度
マスクの製造が困難であり、またドライエツチン
グではCrのエツチング速度が約100Å／min以下
であり、レジストとの選択比も悪くフオトマスク
の量産に適していなかつた。また、Crの場合、
石英基板との接着性が悪く、微細パターンがマス
ク洗浄のときに剥がれるという問題もあつた。

上記問題点を解決する手段として、モリブデン
（Mo）、タンタル（Ta）、タングステン(W)等の遷
移金属をシリサイド化した金属シリサイド膜をマ
スク材料として用いる方法が考えられる（たとえ
ば、特開昭59−61372号）。つまり、石英ガラス基
板中のシリコン（Si）とマスク材料としての金属
シリサイド中のSiとが有効に結合して接着強度の
強いものが得られる。また、エツチングは四フツ
化炭素（CF₄）と酸素（O₂）の混合ガスプラズマ
により、クロム（Cr）に比べて容易にドライエ
ツチングができる（〜1000Å／minのエツチング
速度）。

しかしながら、上記遷移金属のシリサイド膜は
光に対する反射率が50％前後と高く、ウエハへの
パターン転写の際にパターンの解像性をウエハと
マスク間の光の多重散乱で低下させることにな
り、サブミクロンパターンを有する超LSIデバイ
スの製造に困難を来たすことになる。

この発明は、上記のように従来のものの欠点を
解消するためになされたもので、ドライエツチン
グが容易で、かつ透明基板との接着性も優れてお
り、さらにはマスクの反射率も低い、高品質なフ
オトマスク材料を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に従つたフオトマスク材料は、透明基
板と、酸化された金属シリサイド膜とを備える。
酸化された金属シリサイド膜は透明基板上に形成
される。また、酸化された金属シリサイド膜は、
モリブデン（Mo）、タンタル（Ta）およびタン
グステン(W)のいずれかの金属のシリサイド膜であ
る。

［作用］ この発明においては、酸化された金属シリサイ
ド膜は、低い反射率を有しており、それにより高
い解像度が得られるばかりでなく、パターン形成
後の熱硫酸等によるマスク洗浄後においても低い
反射率を維持することができる。すなわち、パタ
ーン形成後においてレジスト等の異物、残渣を除
去するためにマスク洗浄が施されても、微細なパ
ターンが剥離し難いだけでなく、マスク洗浄後に
おいて反射率が増加することなく、低い値で維持
され得る。

［実施例］ 第１図は、この発明の一実施例であるフオトマ
スク材料の断面図である。図において、石英など
の透明ガラス基板１上には、酸化されたモリブデ
ン（Mo）、タングステン(W)、タンタル（Ta）な
どの遷移金属のシリサイド膜３が約1000Å程度の
膜厚で形成されている。このような酸化された遷
移金属のシリサイド膜（以下、酸金属シリサイド
膜と称す）３は、スパツタ法などによつて容易に
形成できる。たとえば、モリブデンシリサイド
（MoSi₂）をターゲツトとして、アルゴン（Ar）
と酸素（O₂）ガスを任意の比率で混合したプラ
ズマでスパツタすると、MoSi₂とO₂が適当な比
率で化合された酸化モリブデンシリサイド膜
（MoSi₂Ox）が形成できる。また、予め適当な比
率で作成した酸化モリブデンシリサイドのターゲ
ツトをArプラズマでスパツタして形成してもよ
い。MoSi₂Oxのｘ値は大きいほど、低反射率は
増すが、徐々に絶縁性を帯びてくる。電子ビーム
（EB）でマスクを製作するには、チヤージアツプ
の問題があり、数KΩ以下になるようにｘを制御
する必要がある。たとえば、ｘが0.1以下である
と、反射率は30％以下になり、抵抗も数KΩ程度
になり好ましい。また、光の反射は膜表面で特に
大きいため、表面近傍に近づくにつれｘの濃度が
大きくなるようにO₂を制御してもよい。

上記のごとく、酸化金属シリサイド膜をマスク
材料として用いると、通常の金属シリサイド膜を
マスク材料として用いた場合に比べて、反射率が
低下するので、多重反射によるパターンの解像性
の低下を避けることができる。また、シリサイド
化された金属は、透明基板（SiO₂、Al₂O₃など）
特に石英ガラス基板との接着性が良く、フオトマ
スクとしての寿命が長くなる（マスク洗浄による
微細パターンの剥がれがなくなる）という利点が
ある。

さらに、酸化金属シリサイド膜３のエツチング
は、ドライエツチング法で容易に行なうことがで
きる。たとえば、酸化モリブデンシリサイドの場
合、CF₄＋O₂（２％）またはCCl₄＋O₂の混合ガス
を使用し、0.2Torrの真空度、300Wの条件下で
は、約500Å／minのエツチングスピードでエツ
チングが終了する。このとき、酸化モリブデンシ
リサイド膜（MoSi₂Ox）はMoOCl₄やSiOCl₄等
の反応生成物を作つて揮発する。このエツチング
スピードは、従来のCrのドライエツチングスピ
ードに比べ約５倍になりフオトマスクの量産に適
していることがわかる。なお、ドライエツチング
を行なう前に、酸化された金属シリサイド膜３上
にフオトレジストまたはEBレジストを4000〜
6000Åの膜厚で塗布した後、光またはEBで透明
ガラス基板１上にパターンを描画するが、前述の
ように、酸化金属シリサイド膜３は数KΩの導電
性を持たせてあるため、EB描画の場合であつて
もチヤージアツプの問題は生じない。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、透明基板上
に酸化された特定金属（モリブデン、タンタル、
タングステン）のシリサイド膜を形成したので、
高い解像度を有するパターン膜の形成が可能とな
り、マスク洗浄後においても低い反射率を維持す
ることが可能となり、信頼性の高いフオトマスク
材料を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるフオトマス
ク材料の断面図である。第２図は従来のフオトマ
スク材料の断面図である。 図において、１は透明ガラス基板、２は金属
膜、３は酸化金属シリサイド膜である。なお、各
図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体装置の製造に使用するフオトマスク材
   料であつて、 透明基板と、 前記透明基板上に形成される酸化された金属シ
   リサイド膜とを備え、 前記酸化された金属シリサイド膜は、モリブデ
   ン（Mo）、タンタル（Ta）およびタングステン
   (W)のいずれかの金属のシリサイド膜である、フオ
   トマスク材料。 ２ 前記透明基板は石英ガラスおよびサフアイア
   のいずれかである、特許請求の範囲第１項に記載
   のフオトマスク材料。