JPS604271B2 - クロム系金属膜のドライエツチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、クロム系金属膜のドライエッチング方法に
関するものである。

半導体装置などの製造工程において用いられるフオトマ
スク部材としてのマスクプレートは、ガラスなどの透明
基板上に遮光性を有する物質、例えばクロム、鉄、シリ
コンまたはそれらの酸化物からなる薄膜層を単層もしく
は多重層状に形成し、その後フオトレジスト等の感光性
樹脂により上記薄膜層を選択的に除去することにより形
成され、半導体装置などの製造工程において所望のパタ
ーンを有するフオトマスクとして使用されている。上記
遮光性を有する物質としては、透明基板であるガラスと
の接着性に優れていること、微細パターンが形成できる
こと、遮光性に優れていること、等の諸点から、クロム
が一般に用いられている。ところで、このクロムを用い
たマスクプレート（以下「クロムプレート」という。

）に所望のパターンを形成するためのクロム膜のエッチ
ングには硝酸第２セリウムアンモニウム〔Ｃｅ（ＮＨ４
）３（Ｎ０２）６〕と過塩素酸〔ＨＣＩ０４〕との混合
水溶液などの薬品によるウェットケミカルエッチングが
適用されている。しかし、ウエットケミカルエッチング
では微細パターンの形成が困難であること、寸法制御が
困難であること、欠陥密度が大きい等、欠点が多く、最
近ではガスプラズマあるいは反応性スパッタを利用した
ドライエッチング技術が開発され実用に供されている。
しかして、これらのドライエッチング法は、主に塩素な
どのハロゲン元素を含むガスと酸素または空気との混合
ガスをグロー放電させることにより、Ｃｒ＋２０十２Ｃ
Ｉ→Ｃｒ０２ＣＩ２↑ と考えられる反応によってクロム薄膜をエッチング除去
している。

上記化学反応式から明らかなように、クロム膜のドライ
エッチングを行うためには、酸素原子の存在が必要不可
欠である。

ところが従来のように、塩素系ガスと酸素系ガスまたは
空気との混合ガスプラズマを用いたドライエッチングで
は、酸素ガスプラズマがクロム膜の耐エッチングマスク
材である感光性樹脂膜を分解する作用にも寄与している
ので、混合ガス中の酸素ガス分圧を増加することによっ
て、クロムのエッチングレートを大きくできるが、一方
で感光性樹脂膜の分解スピードも大きくなる。したがっ
て、クロム膜のエッチングレートを実用化程度に増加さ
せるために酸素分圧を大きくすると、レジストの分解も
促進され結果的にマスク面内の寸法ばらつきが大きくな
り、また寸法制御が極めて困難となる等の諸問題を引き
起こしている。また、最近、光露光技術にかわる高精度
露光技術として電子線露光技術が検討されているが、電
子線露光用レジストのドライエッチング耐性は光感光用
レジスト（フオトレジスト）に較べ、さらに劣っている
。

したがって、電子線露光用レジストをエッチングのマス
ク材として塩素系ガスと酸素ガスまたは空気との混合ガ
スプラズマを用いた場合には、レジストの膜減りが大き
いために、基本的にドライエッチングできないという問
題がある。その一例を第１図に示す。第１図はエッチャ
ントガスとして四塩化炭素を含む混合ガス（ＣＯｌ４十
０２十Ｈｅ）を用いてプラズマエッチングしたときのク
ロムおよび感光性樹脂膜のエッチングレートとキャリア
ガスの組成比（０２：Ｈｅ）との関係を示す。

なお、混合ガスは四塩化炭素をキャリアガス（０２十Ｈ
ｅ）でバブリングすることによって得た。バブリング時
の雰囲気温度は２〆Ｃである。また、用いた感光性樹脂
膜はネガ電子線レジストＯＥＢＲ−１００（東京応化製
）である。本発明は上述したような現状に鑑みなされた
もので、レジスト膜によるマスクを用いてクロム系金属
膜のドライエッチングを行うに当って、エッチャントの
キャリアガスに適当なものを用い、かつその組成比を適
当にすることによってクロムのエッチングレートを余り
低下させずに、レジスト膜のエッチングレートを抑制し
て良好なクロム系金属パターンを得る方法を提供するこ
とを目的としている。以下本発明の方法の一実施例につ
いて説明する。

まず、ガラス基板にクロムをスパッタリング法により形
成したクロムプレート上に電子線用ネガ形レジストＯＥ
ＢＲ−１００による所望のパターンを形成・する。

この試料をエッチャントガスとして四塩化炭素と二酸化
炭素およびヘリウムからなる混合ガスプラズマを用いて
プラズマエッチングを行つ。エッチング装置は円筒形電
極を有するプラズマエッチング装置である。また、エッ
チング条件は周波数１３．５８ＭＨＺ、電力２００Ｗの
高周波電力を印加し、ガス圧力は０．２Ｔｏｍである。
混合ガスは四塩化炭素とキャリアガス（Ｃ０２十Ｈｅ）
でバブリングすることによって得ている。ここで、キャ
リアガスの組成比、即ち二酸化炭素とヘリウムとの組成
比を変えたときのクロムのエッチングレート及びエッチ
ングの耐マスク材であるＯＥＢＲ−１００のエッチング
レートを示したのが第２図である。第２図から明らかな
ように、キャリアガス中の二酸化炭素流量を増加するに
従ってクロムのエッチングレートは急激に上昇する。一
方、ＯＥＢＲ−１００のエッチングレートは多少の変化
はあるものの、ほとんど実用上さしつかえのない程度に
押えられている。例えば、第１図に示すように、キャリ
アガスとして酸素とヘリウムとの混合ガスを用いた場合
のクロムのエッチングレートはキャリアガス比が０２：
Ｈｅ＝１：１のところで、７５Ａ／ｍｉｎであり、ＯＥ
ＢＲ−１００のエッチングレートは１６０Ａ／ｍｉｎで
ある。一方、第２図に示すようにキャリアガスとして二
酸化炭素とヘリウムとの混合ガスを用いた場合、キャリ
アガス比Ｃ０２：Ｈｅ＝３：２のとき、同程度のクロム
のエッチングレートが得られ、このときのＯＥＢＲ−１
００のエッチングレートは５５Ａ／ｍｊｎで酸素とヘリ
ウムとを用いたときの約１／３である。このように二酸
化炭素を加えることによって、クロムの大きなエッチン
グレートを保持しつつ感光性樹脂膜の分解は抑えられて
いる。これは従来法の酸素を添加するドライエッチング
技術では全く起こらない現象である。したがって、ハロ
ゲン系ガス、特に、塩素系ガスに二酸化炭素を添加した
混合ガスプラズマを用いたドライエッチング技術によっ
て高精度クロムマスクの製作が可能となり、さらに従来
困難とされていた電子線レジストを用いたクロムマスク
のドライエッチングも可能となった。本実施例では、ド
ライエッチング装置として円筒形プラズマエッチング装
置を用いたが、平行平板電極を有するいわゆるリアクテ
ィブィオンェツチング（ＲＪ．Ｅ．）装置でも応用でき
ることは明らかである。

また、実施例ではキャリアガスとして二酸化炭素にヘリ
ウムを混合したが、ヘリウムの代りにアルゴン、窒素等
のガスでも有効であり、もちろん二酸化炭素だけでも同
様な効果が得られることは明らかである。さらに、本実
施例ではエッチング試料としてクロムプレートを用いた
が、ガラス基板上にクロム膜および酸化クロム膜を２層
に形成した、いわゆる低反射クロムプレートを用いても
全く同様な効果があることを確認している。なお、エッ
チャントとして用いる塩素ガスに四塩化炭素を示したが
、クロロホルムなどでもよい。以上繰返し述べたように
、この発明ではクロム系金属膜をフオトレジストまたは
電子線レジストパターンをマスクとしてドライエッチン
グを施すに当って、エッチヤントのキャリアガスの主成
分を二酸化炭素としたので、クロム系金属膜に対するエ
ッチングレートを高く保持しつつ、レジスト膜に対する
エッチングレートを抑制することができ、すぐれたエッ
チング結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来方法におけるクロムとしジストとのエッチ
ングレートを示す図、第２図はこの発明の一実施例にお
けるクロムとしジストとのエッチングレートを示す図で
ある。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クロム系金属膜をその上に所望パターンに形成され
   ホトレジストもしくは電子線用レジストからなる膜をマ
   スクとして、少なくともハロゲン系ガスと二酸化炭素と
   を含む混合ガスを用いてドライエツチングし、上記クロ
   ム系金属膜を上記所望パターンに対応したパターンに成
   形することを特徴とするクロム系金属膜のドライエツチ
   ング方法。 ２ ハロゲン系ガスとして塩素系ガスを用いることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のクロム系金属膜の
   ドライエツチング方法。 ３ ドライエツチングはガスプラズマエツチングである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のクロム系金属膜のドライエツチング方法。 ４ ドライエツチングが反応性スパツタエツチングであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載のクロム系金属膜のドライエツチング方法。