JPH0690508B2 - Photo mask - Google Patents
Photo maskInfo
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- JPH0690508B2 JPH0690508B2 JP16434787A JP16434787A JPH0690508B2 JP H0690508 B2 JPH0690508 B2 JP H0690508B2 JP 16434787 A JP16434787 A JP 16434787A JP 16434787 A JP16434787 A JP 16434787A JP H0690508 B2 JPH0690508 B2 JP H0690508B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、フォトマスクに関し、特に半導体装置の製
造に使用されるフォトマスクに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a photomask, and more particularly to a photomask used for manufacturing a semiconductor device.
［従来の技術］ 半導体装置の製造に使用されるマスクとしては、初期に
おいてはガラス基板に写真乳剤を塗布した乾板が用いら
れていた。ところが、高集積化および微細化が進むにつ
れて、現在ではたとえば、特開昭57−157249号公報に示
されるように、透明ガラス基板上にクロム（Cr）などか
らなる金属膜が形成されたハードマスクが広く使用され
ている。これ以外のフォトマスクとしてはクロム（Cr）
以外にタングステン（Ｗ）、タンタル（Ta）、モリブデ
ン（Mo）またはモリブデンシリサイド（MoSi2）からな
る遮光性膜を透明ガラス基板上に積層したものがあっ
た。[Prior Art] As a mask used for manufacturing a semiconductor device, a dry plate having a glass substrate coated with a photographic emulsion was initially used. However, with the progress of higher integration and miniaturization, at present, for example, as shown in JP-A-57-157249, a hard mask in which a metal film made of chromium (Cr) or the like is formed on a transparent glass substrate. Is widely used. Other photomasks are chrome (Cr)
Other than that, there is one in which a light shielding film made of tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo) or molybdenum silicide (MoSi 2 ) is laminated on a transparent glass substrate.
第５図は、このような材料からなるフォトマスクブラン
クスから、ドライエッチング法によりフォトマスクを製
造する方法を工程順に示した部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing, in the order of steps, a method of manufacturing a photomask from a photomask blank made of such a material by a dry etching method.
図において、まず、（ａ）を参照して、透光性基板11上
に前述のような遮光性膜12をスパッタリング法により積
層する。次に、（ｂ）を参照して、この遮光性膜12上
に、ネガ型電子線レジスト膜13をスピンコート法により
塗布する。次に、（ｃ）ではこのレジスト膜13に、矢印
Ａで示すように直接電子線を照射して露光する。（ｄ）
では、その後、専用の現像液により、露光されたレジス
ト膜13を現像してレジスト膜パターン13aが形成された
ところが示されている。次に、（ｅ）を参照して、この
レジスト膜パターン13aをマスクとして遮光性膜12に、
プラズマエッチング装置内または反応性イオンエッチン
グ装置内のCF4系ガスやCCl4系ガスでエッチング処理を
施し、遮光性膜パターン12aを形成する。その後、
（ｆ）ではレジスト膜パターン13aを剥離することによ
ってフォトマスクの製造が完了する。In the figure, first, referring to (a), the light-shielding film 12 as described above is laminated on the translucent substrate 11 by the sputtering method. Next, referring to (b), a negative type electron beam resist film 13 is applied onto the light shielding film 12 by spin coating. Next, in (c), the resist film 13 is exposed by directly irradiating it with an electron beam as shown by an arrow A. (D)
Then, after that, the exposed resist film 13 is developed with a dedicated developer to form a resist film pattern 13a. Next, referring to (e), the resist film pattern 13a is used as a mask to form the light-shielding film 12,
The light-shielding film pattern 12a is formed by performing an etching process with a CF 4 system gas or a CCl 4 system gas in the plasma etching apparatus or the reactive ion etching apparatus. afterwards,
In (f), the manufacture of the photomask is completed by peeling off the resist film pattern 13a.
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のようにネガ型電子線レジスト膜を
使用して、微細なパターンを作成すると、レジスト膜の
膨潤によりマスクの解像度が悪くなる。そこで、フォト
マスクの遮光性膜パターンの微細化に伴なって、膨潤せ
ず、解像度の良いポジ型の電子線レジスト膜が、フォト
マスクの製造の際使用されるようになっている。そのた
めにCr等からなる従来の遮光性膜を形成してフォトマス
クを製造するとき、次のような問題点が生じている。ポ
リブテン−１−スルホン等からなるポジ型電子線レジス
ト膜のパターンを、従来の遮光性膜上に形成し、その
後、プラズマエッチング法や反応性イオンエッチング法
等のドライエッチングによりこの遮光性膜をエッチング
ガスでエッチングすると、エッチングガスによる遮光性
膜のエッチング速度がレジスト膜の灰化・除去される速
度よりも非常に遅くなる。このため、所望する遮光性膜
パターンが形成される前にレジスト膜パターンが除去さ
れてしまうという問題点があった。この対策として、遮
光性膜の膜厚を非常に薄くしてエッチング時間を短くし
たり、また、遮光性膜中に窒素、酸素または炭素を含有
させてエッチング速度を速めてエッチング時間を短くし
たりすることも考えられる。しかし、これらのいずれの
対策もフォトマスクの光学濃度が低下し、遮光性が悪く
なるという問題点を引き起こす。一方、レジスト膜を厚
くすることも考えられるが、厚くするとレジスト膜の膜
厚が均一とならず、レジスト膜が形成するパターンの線
幅がばらついてしまうという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, when a negative type electron beam resist film is used to form a fine pattern as described above, the swelling of the resist film deteriorates the resolution of the mask. Therefore, with the miniaturization of the light-shielding film pattern of the photomask, a positive type electron beam resist film which does not swell and has a good resolution has been used in the manufacture of the photomask. Therefore, when a conventional light-shielding film made of Cr or the like is formed to manufacture a photomask, the following problems occur. A pattern of a positive type electron beam resist film made of polybutene-1-sulfone or the like is formed on a conventional light-shielding film, and then this light-shielding film is etched by dry etching such as plasma etching or reactive ion etching. When etching is performed with gas, the etching rate of the light-shielding film due to the etching gas becomes much slower than the rate at which the resist film is ashed and removed. Therefore, there is a problem that the resist film pattern is removed before the desired light-shielding film pattern is formed. As a countermeasure against this, the thickness of the light-shielding film is made extremely thin to shorten the etching time, or nitrogen, oxygen or carbon is contained in the light-shielding film to accelerate the etching rate to shorten the etching time. It is also possible to do it. However, any of these measures causes a problem that the optical density of the photomask is lowered and the light blocking property is deteriorated. On the other hand, it may be possible to increase the thickness of the resist film, but if the thickness is increased, the film thickness of the resist film will not be uniform and the line width of the pattern formed by the resist film will vary.
そこで、この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ドライエッチングが容易で、か
つ、透明基板との接着性も良好な高品質のフォトマスク
を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a high-quality photomask which is easy to dry-etch and has good adhesiveness to a transparent substrate. And
［問題点を解決するための手段］ この発明に従ったフォトマスクは、半導体装置の製造に
使用されるフォトマスクにおいて、透明基板上に、少な
くとも窒化された金属シリサイドを有する膜が形成され
ていることを特徴とするものである。[Means for Solving Problems] A photomask according to the present invention is a photomask used for manufacturing a semiconductor device, wherein a film having at least nitrided metal silicide is formed on a transparent substrate. It is characterized by that.
［作用］ この発明におけるフォトマスクでは、透明基板上に形成
された遮光性膜が、少なくともドライエッチング速度の
速い、窒化された金属シリサイドを有する膜で構成され
ている。そのため、この窒化された金属シリサイドが遮
光性膜全体のエッチング速度を促進させ、ドライエッチ
ングを容易にする働きをする。また、この窒化された金
属シリサイドは、金属シリサイド自体が有する、透明基
板との良好な密着性を損なうこともない。[Operation] In the photomask according to the present invention, the light-shielding film formed on the transparent substrate is composed of a film containing nitrided metal silicide having at least a high dry etching rate. Therefore, the nitrided metal silicide has a function of promoting the etching rate of the entire light-shielding film and facilitating the dry etching. Further, this nitrided metal silicide does not impair the good adhesion of the metal silicide itself to the transparent substrate.
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を、金属シリサイドを構成す
る金属にMoを用いたモリブデンシリサイド（以下、MoSi
と略称する。）を有する膜を形成したフォトマスクにつ
いて説明する。[Embodiment] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to molybdenum silicide (hereinafter, referred to as MoSi
Is abbreviated. A photomask on which a film having) is formed will be described.
第１図は、この発明に従った一実施例であるフォトマス
クブランクスの部分断面図である。図において、石英ガ
ラスなどの透明ガラス基板１上にMoSi膜2aがスパッタリ
ング法等により20nm程度の膜厚で形成されている。さら
に、MoSi膜2a上には窒化されたMoSi膜としてMoSiN膜３
が140nm程度の膜厚で形成され、この上に再びMoSi膜2b
が20nm程度の膜厚で形成されることによって遮光性膜が
３層構造となっている。しかし、遮光性膜は必ずしもこ
のように３層構造にする必要はなく、少なくともMoSiN
を有する膜が形成されていればよい。ここで、MoSiNはM
oSiをターゲットとして、アルゴン（Ar）とN2ガスを混
合したプラズマ雰囲気下でスパッタすることにより、Mo
SiとＮが化合されて形成され得る。また、金属シリサイ
ドを構成する金属はMoに限らず、遷移金属であればよ
く、望ましくはMo、Ta、Ｗ、Ni、Tiのうちから選ばれた
いずれかであればよい。さらに、窒化された金属シリサ
イドは金属シリサイド自体の透明基板との良好な接着性
を損なうことはない。FIG. 1 is a partial sectional view of a photomask blank according to an embodiment of the present invention. In the figure, a MoSi film 2a is formed with a film thickness of about 20 nm on a transparent glass substrate 1 such as quartz glass by a sputtering method or the like. Furthermore, a MoSiN film 3 as a nitrided MoSi film is formed on the MoSi film 2a.
Is formed to a film thickness of about 140 nm, and the MoSi film 2b is again formed on this.
Is formed with a film thickness of about 20 nm, so that the light-shielding film has a three-layer structure. However, the light-shielding film does not necessarily have to have a three-layer structure like this, and at least MoSiN
It suffices that a film having is formed. Where MoSiN is M
Mo is produced by sputtering with oSi as the target in a plasma atmosphere in which argon (Ar) and N 2 gas are mixed.
Si and N can be combined to form. The metal forming the metal silicide is not limited to Mo, but may be any transition metal, preferably any one selected from Mo, Ta, W, Ni, and Ti. Furthermore, the nitrided metal silicide does not impair the good adhesion of the metal silicide itself to the transparent substrate.
この発明の特徴は遮光性膜を構成するMoSiNのドライエ
ッチングの容易性である。第２図はMoSiとMoSiNのドラ
イエッチング速度の比較を示している。図において、横
軸はMoSi膜、MoSiN膜がそれぞれ形成されるときのスパ
ッタリングにおけるArガス流量で、縦軸はCF4＋O2（５
％）のエッチングガスを用いて出力115W、圧力300mTorr
の条件でドライエッチングしたときのエッチング速度を
示している。MoSiはArガス流量が10cm3/min（標準状
態）以下を除いてはスパッタリングの際のArガス流量に
関係なく、ほぼ一定のドライエッチング速度を示してい
る。MoSiNはごく微量（分圧1.4mTorr以下）のN2ガスを
一定量混合させた雰囲気下でスパッタリングを行ない、
成膜されたものである。図によれば、MoSiNはMoSiの約
２倍のドライエッチング速度を示している。The feature of the present invention is the ease of dry etching of MoSiN forming the light-shielding film. FIG. 2 shows a comparison of the dry etching rates of MoSi and MoSiN. In the figure, the horizontal axis is the Ar gas flow rate in sputtering when the MoSi film and the MoSiN film are respectively formed, and the vertical axis is CF 4 + O 2 (5
%) Output power 115W, pressure 300mTorr
It shows the etching rate when dry etching is performed under the conditions of. MoSi shows an almost constant dry etching rate regardless of the Ar gas flow rate during sputtering, except that the Ar gas flow rate is 10 cm 3 / min or less (standard state). MoSiN sputters in an atmosphere in which a very small amount (partial pressure 1.4 mTorr or less) of N 2 gas is mixed,
It has been formed into a film. According to the figure, MoSiN shows a dry etching rate about twice that of MoSi.
ところが、MoSiN膜はステッパーの光源（ｇ線436nm）に
対する光吸収係数がMoSi膜に比べると半分以下と小さい
ので、３程度の光学濃度を得るためには相当厚い膜厚に
しなければならない。そこで、フォトマスクの製造にお
いてMoSiN膜の高速ドライエッチング性を活用するため
には、第１図で示される本発明の１つの実施例である３
層からなるマスクブランクスを形成するのが望ましい。
３層からなるマスクブランクス（Trilayerと称す
る。）、MoSiのみおよびMoSiNのみからなるマスクブラ
ンクスのそれぞれについて、光学濃度と膜厚との関係を
第３図に示す。なお、３層構造のものについては光学濃
度とMoSiN層の膜厚との関係を示している。図におい
て、光学濃度の値として３以上を得るためにはMoSiとMo
SiNの膜厚は各々100nm、250nm以上必要である。ところ
が、第３図に示すような３層構造にすると、MoSiN膜の
両面に膜厚20nmのMoSi膜が形成されているために、マス
クとしての３層からなる遮光性膜のうちMoSiN膜の厚み
が140nm程度以上あれば光学濃度の値が３以上のものが
得られる。However, the MoSiN film has a small light absorption coefficient of the stepper for the light source (g line 436 nm), which is less than half that of the MoSi film. Therefore, the film thickness must be considerably large to obtain an optical density of about 3. Therefore, in order to utilize the high-speed dry etching property of the MoSiN film in the manufacture of the photomask, this is one embodiment of the present invention shown in FIG.
It is desirable to form a mask blank consisting of layers.
FIG. 3 shows the relationship between the optical density and the film thickness of each of the mask blanks consisting of three layers (referred to as Trilayer), the mask blanks consisting of only MoSi and MoSiN. For the three-layer structure, the relationship between the optical density and the film thickness of the MoSiN layer is shown. In the figure, MoSi and Mo should be used to obtain an optical density of 3 or more.
The film thickness of SiN needs to be 100 nm and 250 nm or more, respectively. However, when the three-layer structure shown in FIG. 3 is used, the MoSiN film having a thickness of 20 nm is formed on both surfaces of the MoSiN film. Is about 140 nm or more, an optical density value of 3 or more can be obtained.
半導体の高集積化が進むにつれて、フォトマスクにおけ
るパターン寸法もサブミクロンのオーダの時代に突入し
つつある。プラズマエッチング法においては、ガス圧が
0.3Torrの条件では、レジストとの選択比も存在する
が、等方性エッチングの効果が相当に存在しているので
サブミクロンのオーダを必要とするパターンのエッジ部
分で丸みや勾配が生じやすくなる。この結果、パターン
寸法のばらつきはもちろんのこと、パターンのエッジ部
分における光学濃度の減少を引き起こす。サブミクロン
のオーダを必要とするマスクパターンを、レジストをマ
スクにしてドライエッチングにより形成するためには、
エッチングのガス圧力を低くした、いわゆる異方性のエ
ッチング条件に設定する必要がある。ところが、異方性
のエッチング条件はガス圧力が相当に低いために、レジ
ストがエッチングのパワーと低いガス圧力との相乗作用
によって従来以上に気化しやすい状態になっている。し
たがって、従来の遮光性膜よりもドライエッチングのさ
らに容易な膜が要求される。As the degree of integration of semiconductors increases, the pattern dimensions of photomasks are entering the sub-micron era. In the plasma etching method, the gas pressure is
Under the condition of 0.3 Torr, there is a selection ratio with the resist, but since there is a considerable effect of isotropic etching, roundness and gradient are likely to occur at the edge part of the pattern that requires the order of submicron. . As a result, not only variations in pattern dimensions but also decrease in optical density at the edge portions of the pattern are caused. In order to form a mask pattern requiring a submicron order by dry etching using a resist as a mask,
It is necessary to set the so-called anisotropic etching condition in which the etching gas pressure is lowered. However, since the anisotropic etching conditions have a considerably low gas pressure, the resist is more easily vaporized than before because of the synergistic effect of the etching power and the low gas pressure. Therefore, a film that is easier to dry-etch than a conventional light-shielding film is required.
第４図は本発明の一実施例である第３図で示される３層
構造（Trilayer）のものとMoSi膜のみのものについて、
各々の膜厚とドライエッチング速度との関係を示してい
る。このエッチング条件は異方性の効果を出すために生
産レベルの1/6のガス圧力（50mTorr）に設定した。この
実験結果を示す図より、MoSi膜のエッチング速度はガス
圧の低下によりわずか10nm/minの値しか得られないこと
がわかる。この値より、光学濃度が３である膜厚100nm
のMoSi膜をエッチングするのに要する時間は10〜12分く
らいになる。このとき、レジストとして商品名CMSネガ
型EBレジストを用いた場合、MoSi膜が完全にエッチング
され、パターンが形成される前にこのレジストが消失し
てしまう。一方、３層構造の場合、第４図を参照すると
中間のMoSiN膜の厚みが増加するにつれてエッチング速
度も単調に増加する傾向がある。これは、MoSi膜のよう
に膜厚によらず、一定のエッチング速度を維持する傾向
とは相反する性質である。光学濃度が３以上を示す膜厚
250nmの３層構造のものは８分程度でエッチングするこ
とが可能である。このように中間にMoSiN膜を挿入した
３層構造にすると、異方性エッチングの効果が存在して
いる、ガス圧力が低圧の条件下においても容易にドライ
エッチングすることが可能となる。そのため、高解像度
のマスクパターン形成が可能となる。なお、３層構造の
中でMoSi膜はMoSiN膜に比べて若干エッチング速度を低
下させるが、この例の場合は膜厚20nm程度の薄い膜であ
り、エッチングの容易性を妨げることはない。FIG. 4 shows a three-layer structure (Trilayer) shown in FIG. 3 which is an embodiment of the present invention and a MoSi film only,
The relationship between each film thickness and the dry etching rate is shown. This etching condition was set to a gas pressure (50 mTorr) that was 1/6 of the production level in order to produce an anisotropic effect. From the figure showing the experimental results, it can be seen that the etching rate of the MoSi film is only 10 nm / min due to the decrease in gas pressure. From this value, the film thickness is 100 nm with an optical density of 3.
The time required to etch the MoSi film is about 10-12 minutes. At this time, when the trade name CMS negative type EB resist is used as the resist, the MoSi film is completely etched, and the resist disappears before the pattern is formed. On the other hand, in the case of the three-layer structure, referring to FIG. 4, the etching rate tends to monotonically increase as the thickness of the intermediate MoSiN film increases. This is a property contrary to the tendency to maintain a constant etching rate regardless of the film thickness like the MoSi film. Film thickness with optical density of 3 or more
A 250 nm three-layer structure can be etched in about 8 minutes. With the three-layer structure in which the MoSiN film is inserted in the middle as described above, the dry etching can be easily performed even under the condition that the gas pressure is low, which has the effect of anisotropic etching. Therefore, it is possible to form a high-resolution mask pattern. In the three-layer structure, the MoSi film slightly lowers the etching rate as compared with the MoSiN film, but in this example, it is a thin film with a film thickness of about 20 nm and does not hinder the ease of etching.
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、フォトマスクの遮光
性膜をエッチング速度の高い、窒化された金属シリサイ
ドを有する膜で構成したので、透明基板との接着性も優
れ、ドライエッチングが容易であるとともに、遮光性膜
のエッチング速度が向上する。したがって、遮光性膜に
窒化された金属シリサイドを用いると、量産に適した高
品質のフォトマスクを得ることができる。As described above, according to the present invention, since the light-shielding film of the photomask is composed of a film having a high etching rate and containing nitrided metal silicide, the adhesiveness to the transparent substrate is excellent, Dry etching is easy and the etching rate of the light-shielding film is improved. Therefore, by using nitrided metal silicide for the light shielding film, a high quality photomask suitable for mass production can be obtained.
第１図はこの発明の一実施例によるフォトマスクブラン
クスの部分断面図、第２図はMoSiとMoSiNのスパッタ条
件に対するドライエッチング速度の変化の比較を示す
図、第３図は光学濃度とマスクブランクスの膜厚との関
係を示す図、第４図はMoSi膜のみのものと３層構造のも
のについて、異方性ドライエッチングにおけるエッチン
グ速度と膜厚との関係を比較して示す図、第５図はフォ
トマスクブランクスからドライエッチング法によりフォ
トマスクを製造する方法を工程順に示した部分断面図で
ある。 図において、１は透明ガラス基板、2a,2bはMoSi膜、３
はMoSiN膜である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a photomask blank according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a comparison of changes in dry etching rate depending on sputtering conditions of MoSi and MoSiN, and FIG. 3 is optical density and mask blanks. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the etching rate and film thickness in anisotropic dry etching for the MoSi film only and the three-layer structure. The drawings are partial cross-sectional views showing a method of manufacturing a photomask from a photomask blank by a dry etching method in the order of steps. In the figure, 1 is a transparent glass substrate, 2a and 2b are MoSi films, 3
Is a MoSiN film.
Claims (4)
クにおいて、 透明基板上に、少なくとも窒化された金属シリサイドを
有する膜が形成されていることを特徴とするフォトマス
ク。1. A photomask used for manufacturing a semiconductor device, wherein a film having at least nitrided metal silicide is formed on a transparent substrate.
は、前記透明基板上に形成される第１の金属シリサイド
膜と、この第１の金属シリサイド膜上に形成される窒化
された金属シリサイド膜と、この窒化された金属シリサ
イド膜上に形成される第２の金属シリサイド膜とからな
る、特許請求の範囲第１項記載のフォトマスク。2. The film having the nitrided metal silicide is a first metal silicide film formed on the transparent substrate, and a nitrided metal silicide film formed on the first metal silicide film. The photomask according to claim 1, comprising: and a second metal silicide film formed on the nitrided metal silicide film.
移金属である、特許請求の範囲第１項または第２項記載
のフォトマスク。3. The photomask according to claim 1, wherein the metal forming the metal silicide is a transition metal.
なる群から選ばれたいずれかである、特許請求の範囲第
３項記載のフォトマスク。4. The photomask according to claim 3, wherein the transition metal is any one selected from the group consisting of Mo, Ta, W, Ni, and Ti.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16434787A JPH0690508B2 (en) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | Photo mask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16434787A JPH0690508B2 (en) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | Photo mask |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS647042A JPS647042A (en) | 1989-01-11 |
| JPH0690508B2 true JPH0690508B2 (en) | 1994-11-14 |
Family
ID=15791439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16434787A Expired - Lifetime JPH0690508B2 (en) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | Photo mask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690508B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8709681B2 (en) | 2009-04-16 | 2014-04-29 | Hoya Corporation | Mask blank, transfer mask, and film denseness evaluation method |
-
1987
- 1987-06-30 JP JP16434787A patent/JPH0690508B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS647042A (en) | 1989-01-11 |
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