JPS6132665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスク層の構成材料として非化学量論
的組成を有する酸化クロム膜を利用した低反射フ
オト・マスクの製法に関する。

従来、フオト・マスクとしてガラス基板にマス
ク層として金属クロムを被着したフオト・マスク
が知られているが、この金属クロムマスクはマス
ク材である金属クロムの反射率が高いために次の
ような欠点がある。すなわち、マスクを製作する
場合、金属クロム膜上にフオト・レジストを塗布
した後、該フオト・レジストをマスクとして金属
クロムのエツチングを行うのであるが、露光時フ
オト・レジストを透過した光の一部が金属クロム
膜上で反射して再びフオト・レジストに入射する
為に、該フオト・レジストの露光を望まない部分
にも光が拡がり、コントラストが悪くなる。その
ため解像力が悪い。また露光量に従つて反射光量
も変化し、パターン寸法も変化する。ところが露
光量を精確にコントロールすることは困難であ
り、マスターマスクからの多数のプロダクシヨ
ン・マスクを作る際に各プロダクシヨン・マスク
に対する露光量が異なつてしまい、その結果各プ
ロダクシヨン・マスク毎にパターン寸法が異なつ
てしまうという欠点も生じる。更にマスクのパタ
ーンを半導体基板（ウエハ）等の被処理基板にプ
リントする場合にも同様の欠点が生じる。ウエハ
にプリントする際、マスクを透過した光線はウエ
ハ上のフオト・レジストを感光させるが、一部の
光線はウエハの表面及び／あるいは該ウエハ上に
被着された金属皮膜等の表面で反射し、それがマ
スクの金属クロム面（パターン表面）で再び反射
してフオト・レジストに入射する。そのためウエ
ハ上のパターン寸法とマスク上のパターン寸法に
相違が生じる。１枚のプロダクシヨン・マスクで
通常約10〜20枚のウエハにプリントするのである
が、前述したように露光量のコントロールが困難
であり、且つ露光量によつてマスクの金属クロム
面での反射光量も変化してウエハ上のパターン寸
法が変化するために、同じマスクからプリントし
たものでもウエハによつてパターン寸法がずれて
しまう場合が多い。

前述のような金属クロムマスクの欠点を除去す
るために、金属クロム膜上に更に酸化クロム
（Cr₂O₃）を被着した低反射マスクも既に知られて
いる。酸化クロム膜半透明の膜であり、従つてマ
スクの反射率を低くするので前述の高反射による
欠点は解消されるが、別の欠点が生じる。すなわ
ち、酸化クロムは耐薬品性が高く、従つてエツチ
ングし難い。マスクの製作に際し、露光後に、選
択エツチングを行うのであるが、出来上つたパタ
ーンは、例えば直線であるべきパターンの縁に凹
凸を生じたり、或は局所的に半円形に虫喰いのよ
うな状態で食い込まれてしまう。特に酸化クロム
膜をスパツタリング法により形成した場合に、こ
のようなパターン欠陥が生じる傾向が著しい。パ
ターン欠陥が生じる正確な原因は不明瞭である
が、エツチング時にガラス基板から不純物が拡散
してそれが酸化クロム膜に入り込み、そして不純
物の存在する箇所の耐薬品性が弱くなり、その結
果その部分のエツチングが速く進むためであると
推測される。特に酸化クロムの耐薬品性が高いの
で、エツチング時間が比較的長くなり、そのため
不純物の影響をより大きく受けるものと推測され
る。

本発明は前述した様な従来のフオト・マスクの
欠点を除去した、新規なフオト・マスクの製法を
提供することを目的とするものである。

ガラス基板と、該ガラス基板上に被着された金
属クロム層、及び該金属クロム層上に被着された
非化学量論的クロム酸化物層から成るマスク層、
もしくは、ガラス基板と、該ガラス基板上に被着
された金属クロム層、該金属クロム層上に被着さ
れた非化学量論的クロム酸化物層、及び該非化学
量論的クロム酸化物層上に被着された化学量論的
クロム酸化物層から成るマスク層とから構成され
てなるフオト・マスクの製法であつて、ターゲツ
トにクロムを用い、不活性ガス中の酸素の量をそ
れぞれ所定の比率としてスパツタリングおよび反
応スパツタリングし、上記金属クロム層、非化学
量論的クロム酸化物層、及び化学量論的クロム酸
化物層を形成するとを特徴とするフオト・マスク
の製法を提供する。

以下添付図面および実施例に基いて本発明を詳
細に説明する。

第１図は本発明によるフオト・マスクの一実施
例の構造を示す部分断面図であり、ガラス基板１
の上には金属クロム膜２が形成され、更にその上
に酸素不足型非化学量論的クロム酸化物の膜３が
配置されている。

第２図は本発明の別の実施例の構造を示す部分
断面図であり、ガラス基板１と、該ガラス基板上
に被着された金属クロム膜２と、該金属クロム膜
２上に形成された酸素不足型非化学量論的組成の
クロム酸化物の膜３と、更にその上に形成された
化学量論的組成の酸化クロム（Cr₂O₃）の膜４と
から構成されている。

本発明における非化学量論的組成のクロムの酸
化物とは次の様なものである。一般にクロムに関
しては２価、３価、６価クロムの化合物が最も普
通に知られている。そして酸化クロムにはCrO、
Cr₂O₃、CrO₃、Cr₂O₅、CrO₃があることが知られ
ている。これらはいずれもクロムに固有の原子価
に対応して酸素と結合しており、従つてこれらの
酸化クロムは化学量論的組成を有している。酸化
クロムとしては三酸化二クロム（Cr₂O₃）が化学
的に安定している。従つてターゲツトにクロムを
用いて従来行われているような反応スパツタリン
グを行うと三酸化二クロムができる。ところで前
述した以外の割合でクロムと酸素が結合している
ものが非化学量論的組成のクロム酸化物である。
本発明では殊に酸素不足型の非化学量論的クロム
酸化物を利用する。非化学量論的クロム酸化物の
性質は反射率に関しては金属クロムと酸素との割
合によつて異なり、酸素が少なければ金属クロム
に比較的近くなり、またクロムに対する酸素の量
が増えれば三酸化二クロムに比較的近くなる。金
属クロムは金属光沢があり、三酸化二クロムは半
透明であるが、非化学量論的組成のクロム酸化物
は鈍い金属光沢があり、酸素の割合が増える程半
透明に近くなる。

第３図は本発明によるフオト・マスクと従来の
フオト・マスクの反射率を示すグラフであり、縦
軸方向は反射率〔％〕を、横軸方向は光の波長
〔Å〕を表わす。第３図においてａ線はガラス基
板上のマスク層が１層すなわち金属クロム膜のみ
の場合の光の波長に対する反射率を示している。
ｂ線は本発明によるフオト・マスクでマスク層が
２層構造のもの、すなわちマスク層が金属クロム
膜と非化学量論的クロム酸化物の膜とより成るも
ので、殊に非化学量論的クロム酸化物が金属クロ
ムに近い場合のものである。ｃ線は同じく本発明
によるフオト・マスクであつてマスク層が２層構
造のものであるが、非化学量論的クロム酸化物が
安定な酸化クロムに近い場合のものである。ｄ線
は従来の金属クロムと酸化クロムとからなるマス
ク層構造を有するフオト・マスクである。更にｅ
線は本発明によるフオト・マスクであつて３層構
造のマスク層、すなわち金属クロム膜、非化学量
論的クロム酸化物膜、及び酸化クロム膜からなる
マスク層を有するフオト・マスクの反射率を示す
ものである。

第３図に示すようにマスク層として非化学量論
的クロム酸化物を用いたマスク層構成にあつて
は、酸素の割合が少なくて金属クロムに近い場
合、光の波長に対するその反射特性は金属クロム
に似ているが、反射率は金属クロムを用いた場合
より低い。また酸素の割合が多くて酸化クロムに
近い場合反射特性は酸化クロムに似ているが、反
射率は酸化クロムよりも高く、金属クロムよりも
低い。また３層構造にした場合はどの波長に対し
ても反射率は低い。

本発明において金属クロム膜或は酸化クロム膜
の形成はスパツタリングまたは反応スパツタリン
グによつて行なう。

非化学量論的クロム酸化物の膜は反応スパツタ
リングにおける酸素の量、スパツタリング速度等
を制御することによつて形成することができる。
すなわち不活性ガス例えばアルゴンガス中に小量
の酸素を混ぜて反応スパツタを行うことによつて
実施することができる。ただし不活性ガス中の酸
素比率によつて、被着される物質は金属クロムか
ら非化学量論的クロム酸化物へ、そして酸化クロ
ムへと変わる。この場合、非化学量論的クロム酸
化物が形成される酸素比率の範囲は狭いので、精
確に制御しながら行わなければならない。実施例
では酸素比率が７％より小さい場合は金属クロム
がスパツタリング被着され、約７〜7.5％の場合
に本発明に利用する非化学量論的クロム酸化物が
スパツタリング被着され、酸素比率がそれより大
きい場合は酸化クロムがスパツタリング被着され
た。但しこれは一例にすぎず、他のスパツタリン
グ条件が異なれば、非化学量論的クロム酸化物の
得られる不活性ガス中の酸素比率も当然異なつて
くる。

また非化学量論的クロム酸化物を得る別の方法
は、反応スパツタリングと通常のスパツタリング
とを非常に短時間ずつ交互に繰返すことである。
このようにした場合、金属クロムと酸化クロムと
が均一に混じり合つた膜を得ることができる。但
しこの場合もスパツタリング処理時間、或はスパ
ツタリング速度等によつては金属クロム膜と酸化
クロム膜とが層をなしてしまうこともある。実験
例では数秒ないし数十秒の割合で反応スパツタリ
ングと通常スパツタリングとを交互させたとき
に、非化学量論的クロム酸化物を得ることができ
た。

本発明において非化学量論的クロム酸化物は被
膜が第１図に示したような２層構造の場合は酸化
クロムに近いものが好ましく、また第２図のよう
に３層構造の場合は金属クロムに近いものが望ま
しい。

第４〜６図に、従来のフオト・マスクと、本発
明によるフオト・マスクとのパターンを示す。図
において、黒い部分がマスク層パターン、白い部
分がガラス基板の表出部である。

第４図は従来のクロム膜と酸化クロム膜とを有
するフオト・マスクのパターンの顕微鏡写真であ
る。同図から該パターンの縁部には多数の凹凸が
存在していることが明らかであろう。

第５図は本発明の第１の実施例にかかるフオ
ト・マスクであつて、マスク層が金属クロム層−
非化学量論的クロム酸化物層からなる２層構造を
有するフオト・マスクパターンの顕微鏡写真であ
る。ここで非化学量論的クロム酸化物の厚さは
200Åである。

同図から明らかなように、本発明実施例による
フオト・マスクにおいては、マスクパターンの縁
部における凹凸が従来のフオト・マスクに比較し
て極めて少なく、本発明による効果は明らかであ
る。

第６図は本発明の第２の実施例にかかるフオ
ト・マスクであつて、マスク層が金属クロム層−
非化学量論的クロム酸化物層−酸化クロム層から
なる３層構造を有するフオト・マスクパターンの
顕微鏡写真である。ここで非化学量論的クロム酸
化物の厚さは200Åである。

同図から明らかなように、本発明実施例による
フオト・マスクにおいては、マスクパターンの縁
部における凹凸は、やや大きいもののその数は前
記従来のフオト・マスクに比較して明らかに減少
しており、本発明による効果は明らかである。

また非化学量論的クロム酸化物の厚さを800Å
としたフオト・マスクにおいては、マスクパター
ンの縁部における凹凸が、従来のフオト・マスク
更には本発明の他の実施例に比較しても著しく減
少しており、本発明による効果はより明らかであ
る。

第４〜６図のマスクにおいて、それぞれ金属ク
ロム層の厚さは500Å、酸化クロム層の厚さは250
Åである。

実験から非化学量論的クロム酸化物の膜厚は、
200Å以下であると目的とする効果を奏すること
ができず、約400Åであれば充分な効果が得ら
れ、500〜1000Åが最適である。また膜厚があま
り厚くなり過ぎるとパターンのエツジがシヤープ
でなくなつてしまう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハードサーフエスマスクの一
例を示す図である。第２図は本発明のマスクの別
の実施例を示す図である。第３図は本発明のマス
クと従来のマスクとの反射と比較したグラフであ
る。第４図は従来のマスクの顕微鏡写真である。
第５図は本発明のマスクの一例の顕微鏡写真であ
る。第６図は本発明のマスクの別の例の顕微鏡写
真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス基板と、該ガラス基板上に被着された
   金属クロム層、及び該金属クロム層上に被着され
   た非化学量論的クロム酸化物層から成るマスク
   層、もしくは、ガラス基板と、該ガラス基板上に
   被着された金属クロム層、該金属クロム層上に被
   着された非化学量論的なクロム酸化物層、及び該
   非化学量論的クロム酸化物層上に被着された化学
   量論的クロム酸化物層から成るマスク層とから構
   成されてなるフオト・マスクの製法であつて、タ
   ーゲツトにクロムを用い、不活性ガス中の酸素の
   量をそれぞれ所定の比率としてスパツタリングお
   よび反応スパツタリングし、上記金属クロム層、
   非化学量論的クロム酸化物層、及び化学量論的ク
   ロム酸化物層を形成することを特徴とするフオ
   ト・マスクの製法。 ２ 上記不活性ガス中の酸素の比率を７％より小
   さくして上記金属クロム層を形成し、該比率を７
   〜7.5％として上記非化学量論的クロム酸化物層
   を形成し、該比率を7.5％より大きくして上記化
   学量論的クロム酸化物層を形成する特許請求の範
   囲第１項記載のフオト・マスクの製法。 ３ ターゲツトにクロムを用い、不活性ガス中の
   酸素の量をそれぞれ所定の比率として、反応スパ
   ツタリングとスパツタリングとを短時間ずつ交互
   に繰返し、非化学量論的なクロム酸化物層を基板
   上に形成する特許請求の範囲第１項記載のフオ
   ト・マスクの製法。