JPS62257166A - マスクパタ−ンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、マスクパターンの形成方法に係わり、特に光
転写（ステッパ）、電子ビーム転写。

Ｘ線転写等のパターン転写技術に用いられるレチクル或
いはマスターマスクの作成に必要なマスクパターンの形
成方法に関する。

（従来の技術） 半導体技術の進歩と共に、超ＬＳＩを始め、半導体装置
の高集積化が進められてきており、高精度の微細パター
ン形成技術が要求されている。

このような微細パターン形成技術を量産ラインで使用す
るには高速性が必要であり、ステッパ等のパターン転写
技術の進歩が不可欠なものとなっている。そこでｉ線を
用いたステッパや電子ビーム転写或いはＸ線転写等のサ
ブミクロン・パターン転写技術が研究開発される一方、
従来のステッパやアライナ−等によるパターン転写技術
に要求される精度も日増しに厳しくなっている。

従って、当然のことながらパターン転写の原図となるレ
チクルやマスターマスクの高精度化が期待されており、
形成可能な最小寸法の微細化と共にその寸法精度も一層
高いものが要求され、０．１［μｍ］以下の寸法精度（
３σ）が要求されるまでに至っている。

従来、レチクルやマスターマスク用として広く用いられ
ているクロムマスク基板は、第６図に示す如く、低膨張
ガラスや石英等のガラスからなる母材６１と、該母材６
１上に露光波長の光に対して不透明なり０ム層からなる
遮光層６２と、露光時における反射光を抑制するための
酸化クロムからなる低反射１１６３とが順次積層せしめ
られてなるものである。

このクロムマスク基板上の遮光層６２と低反射膜６３と
をレジストパターンをマスクとして選択的にエツチング
除去することにより所望のマスクパターンを形成し、こ
れをレチクル或いはマスターマスクとして用いるわけで
あるが、このパターン形成に際しては、レジストパター
ンに対していかに忠実にクロムエツチングが実行できる
かが問題となる。そして、遮光層としてのクロムのエツ
チング方法としては、湿式法（ウェットエツチング）と
乾式法（ドライエツチング）とが知られている。

まず、湿式法を用いたマスクパターンの形成は、第７図
（ａ）に示す如く、前記クロムマスク基板上にレジスト
パターン６４を形成し、このレジストパターン６４をマ
スクとして、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸
とからなるエツチング液に浸漬若しくはエツチング液を
スプレ一式に噴霧し、不要部の酸化クロム層６３及びク
ロム層６２を除去することによって行われる。このよう
に湿式法によってエツチングした場合、第７図（ｂ）に
示す如く、レジストパターン６４の下側までエツチング
が進行し、レジストパターン６４と形成される酸化クロ
ム６３層及びクロム層６２のパターン（以下クロムパタ
ーンと略記する）とに大きなパターン変換差が生じ、そ
の量は０．１〜０．２［μｍ］にも及ぶ。従って、例え
ば第７図（ｃ）ｌ）に示す如く、レジストパターン６４
に同一寸法２Ｄの抜きパターンと残しパターンとがある
場合、エツチング後のクロムパターンの寸法は、Ｑｔ　
、Ｑ２　（光学濃度の半値幅）となり、その差Ｑ１−２
２は０．２〜０．４　［／、（ｍ１以上にも達する。さ
らに、クロムパターンの断面形状にアンダーカットを生
じる等の問題があり、パターンの高精度化には限界があ
った。

一方、乾式法を用いたマスクパターンの形成は、湿式法
の場合と同様に、第８図（ａ）に示す如く、クロムマス
ク基板上にレジストパターン６４を形成し、このレジス
トパターン６４をマスクとして、四塩化炭素（ＣＣｆｉ
＋　）等の塩素系ガスと酸素（０２）ガスとの混合ガス
プラズマを用い、不要部の酸化クロム層６３とクロム層
６２とをエツチング除去することによって行われる。と
ころで、近年広く用いられている電子ビーム描画法を用
いたレジストパターンの形成方法において使用される感
電子線レジストでは、高感度、高解像度のレジストはど
プラズマ耐性が弱い。このため、酸化クロム１１６３及
びクロム層６２を選択的に除去するための前記プラズマ
エツチング工程において、レジスト６４の著しい膜減り
を生じると共に、レジスト後退による寸法変化を伴い、
エツチング後のクロムパターンは第８図（ｂ）に示す如
く、断面傾斜のあるパターンとなる。従って、第８図（
ｃ）（ｄ）に示す如く、レジストパターン６４に同一寸
法λ６の抜きパターンと残しパターンとがある場合、エ
ツチング後のクロムパターンの寸法はそれぞれλ１’、
１２’　となり、その差λｓ’　−Ｊ２２’　はやはり
０．２〜０．３［μＴ！Ｌ］となり、高精度のマスクパ
ターンの形成には依然として問題が残されていた。

最近、ドライエツチング用マスク基板として、モリブデ
ンシリサイド（ＭｏＳｉ２）ｉｌｌｕをマスク母材上に
形成したモリブデンシリサイドマスク基板が注目されて
いるが、多かれ少なかれこれにも同様の問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように高精度のレチクル或いはマスターマスクを作
成するには、 ■　高精度のレジストパターン形成技術■　レジストパ
ターンから、パターン変［’なく忠実に遮光パターンを
形成する高精度のエツチング技術とそれに適合するマス
ク基板が必要であったが、従来これを満足することはで
きなかった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、量産用パターン転写技術の要となる高
精度マスクを作成することのできるマスクパターンの形
成方法を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、マスク基板として、マスク母材上に形
成された遮光層上に更に該遮光層のバターニング工程に
おけるエツチング条件に対して耐性を有する薄膜層を堆
積せしめたものを用い、この薄膜により前記遮光層のバ
ターニングのためのエツチング時のマスク効果を高める
ことにある。

即ち本発明は、マスク母材上に形成された遮光層を選択
エツチングしてレチクルやマスターマスク等を形成する
マスクパターンの形成方法において、マスク母材上に形
成された金属シリサイドからなる遮光膜を含む遮光層上
に、該遮光層をエツチングする際のマスクとなる薄ＶＡ
層を形成したのち、この８１層上に所定のレジストパタ
ーンを形成し、次いでこのレジストパターンをマスクと
して上記薄膜層を選択的にドライエツチング除去し、次
いで上記＠ｇｉｍパターンをマスクとして前記遮光層を
選択的にドライエツチング除去するようにした方法であ
る。

（作用） 上記の方法であれば、遮光層のバターニング工程におけ
るエツチング条件に対して耐性を有する１１層を用いる
ことにより、遮光層のバターニングのためのエツチング
時のマスク効果を高めることができる。従って、レジス
トの膜減りに起因する遮光層パターンの太りや細りを少
なくすることができ、レジストパターンと遮光層とのパ
ターン変換差を低減することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に使用したマスク基板の
断面図を示すものである。このマスク基板は低膨張ガラ
スからなるマスク母材１１上に、遮光層としての膜厚的
８００［人］のモリブデンシリサイド（ＭＯＳｉ２若し
くはＭＯｘＳｉｙ：ｘ、ｙは組成比を表わす定数）１１
ＡＩ２及び微細パターン形成用薄膜として膜厚１５０［
人］のクロム７ｍ膜１３を順次堆積せしめたものである
。なお、クロム薄膜１３は、モリブデンシリサイドｗＡ
１２のバターニングのためのドライエツチング工程で用
いられるテトラフルオルメタン（ＣＦ４　）の弗素系ガ
スと酸素ガス若しくは水素ガスとの混合ガスに対して６
倍以上のドライエツチングの耐性を有する。また、この
マスク基板の形成は、マスク母材１１上に、スパッタ蒸
着法を用いてモリブデンシリサイド躾、クロム膜を順次
−５ｉａせしめることによってなされる。

次に、上記マスク基板を用いた高精度マスクの形成方法
について第２図（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

まず、前記第１図に示すマスク基板上に、レジストとし
てポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）膜を形成した
後、加速電圧５０［ＫＶ］、照射量５０［μｃ　／　ｄ
　］の電子ビーム照射を行い所望のパターンを描画し、
酢酸イソアミル（ＩＡＡ）を用いて現像処理を行い、第
２図（ａ）に示す如くレジストパターン１４を形成する
。

次いで、四塩化炭素（ＣＣｆｆｉ＋　）と酸素（ｏ２）
との混合ガスを用い、レジストパターン１４をマスクと
してクロム薄膜１３のドライエツチングを行い、第２図
（ｂ）に示す如くクロム薄膜１３を選択的に除去する。

この場合、ドライエツチング時のガス圧は〜０．５　［
ｔｏｒｒ］以下の所定値に設定すればよい。ガス圧を低
く設定すれば、異方性エツチングが支配的になって、ク
ロムパターンの加工精度が向上するが、本実施例では、
クロム薄膜１３が〜１５０［人］と極めて薄くエツチン
グ時間を短くできるので、ガス圧の高い等方性エツチン
グの条件下でも、レジストパターン１４に忠実な寸法変
換差の小さいクロムパターンが１ｑられる。本実施例で
は、ガス圧を０．１　［ｔｏｒｒ］にし、３００［Ｗ］
で３０秒間のドライエツチングを行った。

続いて、テトラフルオルメタン（ＣＦ４　）と０２との
混合ガスを用い、　５００　［Ｗ］　。

０、０１　ｒｔｏｒｒ］の条件で５分間のドライエツチ
ングを行い、レジストパターン１４及びクロム薄膜１３
をマスクとしてモリブデンシリサイド膜１２を選択的に
エツチング除去する。前記ガス圧下では、モリブデンシ
リサイドのエツチングは異方的に進み、断面プロファイ
ルも良好であることが確認されている。なお、このドラ
イエツチング工程で、レジストパターン１４は徐々に除
去されていくが、クロム薄！１１３は十分な耐性を有す
るため、膜減りも少なく、下層のモリブデンシリサイド
１１１２に対するマスクとして有効に作用する。

従って、第２Ｊ（ｃ）に示す如く、形成されるモリブデ
ンシリサイド１１１２のパターンは元のレジストパター
ン１４の寸法に対して、０．０５［μｍ１以内の寸法変
化に抑えることができた。

また、このとき、レジストパターン１４は、反応性イオ
ンエツチングによる膜減りによって徐々に除去されてい
き、特別なレジスト剥離工程は不要であった。

なお、上記のクロム薄膜１３はそれ自身良好な遮光特性
を有するため、第２図（Ｃ）に示す如くＣｒ−ＭＯ８ｉ
２積層パターンのままでも高精度マスクとして使用可能
であるが、必要に応じて同図（ｄ）に示す如くクロム薄
膜１３を除去するようにしてもよい。

かくして本実施例によれば、遮光層としてのモリブデン
シリサイドＷ４１２上にクロム１ｙＡ１３を形成してお
くことにより、従来法では限界と見られていたレジスト
パターンと遮光層パターンとのパターン変換差を飛躍的
に低減することが可能となった。また、比較的ドライエ
ツチング耐性の小さいレジストを用いてもクロム１１１
１１３が耐性を有しているため、レジストパターン１４
に忠実で、寸法精度及び断面プロファイルの良好な遮光
層１２のパターン形成が可能となった。

また、遮光層１２として用いる金属シリサイドの中には
、本実施例で用いたモリブデンシリサイドのようにレジ
スト材料に対する接着性が不十分なものがあり、このよ
うな遮光層１２上に直接レジストパターン１４を形成す
ると、パターン流れが生じてしまい、微細レジストパタ
ーンが得られなくなる場合がある。これに対し本発明で
は、遮光層１２上にレジスト材料に対する接着性の優れ
たｉｉｌ膜合打合材料ロム）を被着形成し、該薄膜材料
の上にレジストパターン１４を形成するので、サブミク
ロン寸法の微細パターンでも確実に得られることになる
。

更に、従来、電子ビーム描画での近接効果に対する種々
の補正施策（パターン寸法補正、ドーズ量補正、高加速
電圧化、多層レジスト法等）を実施しても、パターン寸
法変換差が大きいために、高精度パターンを忠実に再現
することは不可能であったが、本実施例では、パターン
寸法変換差を小さくすることができ、レジストパターン
に忠実な遮光パターンの再現が可能となった。加えて、
高精度のマスクパターンが容易に実現できるようになり
、サブミクロン領域の高集積デバイス用パターン転写技
術も確実なものとなった。

次に、本発明の変形例について説明する。

前記実施例では、レジストとしてポリメチルメタクリレ
ートを用いたが、レジストはこれに限定されるもので、
はなく、ポリトリフルオロエチルα−クロロアクリレー
ト、ポリグリシジルメタクリレート、クロロメチル化ポ
リスチレン等、他のレジスト材料を用いても本発明は実
施できる。例えば、ポリグリシジルメタクリレートをレ
ジストとして用いた場合、２０［ＫＶ］、１［μｃ　／
　ｃｒｉ　］の電子ビーム照射を行った後、メチルエチ
ルケトンとエタノールの混合液により現像処理を行うこ
とによって形成したレジストパターンを用いても、実施
例と同様に寸法精度の良好なマスクパターンが形成され
る。なお、レジストパターン形成法としては、電子ビー
ム描画に限らず光露光法等、周知のパターン形成方法が
使えることは言うまでもない。

更に、本発明は、実施例に示したりＯムーモリブデンシ
リサイド積層マスク基板に限定されることなく、遮光層
１２が第３図に示す如く、遮光膜３１と低反射ｇｓ３２
との２層構造からなるもの、遮光層１２が第４図に示す
如く遮光膜４１とインジウム若しくはスズの酸化物等か
らなる導電膜４３との２層構造からなるもの、遮光層１
２が第５図に示す如く遮光膜５１．低反射膜５２．導電
膜５３の３層構造からなるもの等、遮光層１２が積層型
である場合にも適用可能である。遮光膜３１．４１．５
１としても、モリブデンシリサイドの他に、タンタルシ
リサイド（ＴａＳｉ２若しくはＴａｘＳｉＹ）、チタニ
ウムシリサイド（ＴｉＳｉ２若しくはＴ！ｘＳｉｙ）、
タングステンシリサイド（ＷＳｉ２若しくはＷｘＳｉｙ
）等も適用可能であり、エツチング耐性を有するパター
ン形成用薄膜１３を形成することにより、寸法精度の良
好なマスク形成が可能となる。

更にまた、微細パターン形成用薄膜材料としては、クロ
ム薄膜に限定されるものではなり、遮光層が容易にドラ
イエツチングされる条件で、比較的強い耐ドライエツチ
ング性を示す物質であればよい。但し、クロムはレジス
トとの密着性が良好でありパターン精度を上げるには有
効な膜である。

また、例えば酸化クロムも該薄膜層の材料として用いる
ことが可能で、同時に低反射膜として兼用することも可
能である。

微細パターン形成用＠膜の膜厚に関しては、ピンホール
特性や、遮光層の膜厚やレジストパターンに用いられる
レジストの耐ドライエツチング性を考慮して、適宜選択
可能であるが、レジストとのパターン変換差を小さくす
るために、４０〜４００［入］程度が望ましい。さらに
、マスク母材としては、低膨張ガラス或いは石英に限定
されることなく、適用するパターン転写技術に応じて適
宜変更可能であり、Ｘ線マスクとして用いる場合にはシ
リコン、窒化シリコン、ポリイミド等も使用可能である
。

また、所定エネルギーを有する荷電ビームを用いた、荷
電ビーム投影露光用マスク・パターンや、チャネリング
・マスク・パターンを形成する場合にも、母材及び遮光
材を適宜選択することにより、本発明を適用できること
は言うまでもない。

なお、ドライエツチング用のガスとしては、前記実施例
ではクロム膜のエツチングにはＣＣＱ、４と０２との混
合ガスを、またモリブデンシリサイド膜のエツチングに
はＣＦ４と０２との混合ガスを用いたが、これらのガス
に何等限定されるものではない。クロム膜のドライエツ
チングを行う場合には、ＣＣ，Ｑ＊の他、他の塩素を含
むガスを用いてもよい。また、モリブデンシリサイド膜
のドライエツチングを行う場合には、ＣＦ４の他、他の
弗素を含むガスを用いてもよい。モリブデンシリサイド
膜のエツチングに弗素を含むガスを用いると、上層マス
クであるクロム膜とのエツチングの選択比が十分大きく
取れることが、本発明者等の実験によって確認されてい
る。

また、遮光層や遮光層上の微細パターン形成用１１１１
ｍに実施例とは異なった材料を用いる場合には、それぞ
れの層をドライエツチングする際に、エツチングの選択
比が十分大きく取れるようなガス材料、ドライエツチン
グ条件等を適宜選択する必要があることは言うまでもな
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、マスク母材上に形
成された遮光層上に更に該遮光層のパターニング工程に
おけるエツチング条件に対して耐性を有する薄膜層を形
成することにより、レジストパターンと遮光層パターン
とのパターン変換差を低減することができる。このため
、量産用パターン転写技術に必要な高精度マスクを容易
に作成することができ、その有用性は大きいものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に使用したマスク基板の
概略構造を示す断面図、第２図は上記基板を用いたマス
クパターン形成工程を示す断面図、第３図乃至第５図は
それぞれ変形例を説明するための断面図、第６図は従来
のマスク基板の一例を示す断面図、第７図及び第８図は
従来のマスクパターン形成工程と形成状態を示す断面図
である。 １１・・・マスク母材、１２・・・モリブデンシリサイ
ｔｌｌａ　（！光層）　、１３−・−りＯムＷｊＷＡ、
’＋４・１．ｉシストパターン、３１．４１．５１・・
・遮光膜、３２゜５２・・・低反射膜、４３．５３・・
・導電膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　悶 第２図 第３因 第４因 第５図 第６図 （ａ） （ｂ） （ｃ）　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク母材上に金属シリサイドからなる遮光膜を
   含む遮光層を形成し、この遮光層上に該遮光層をエッチ
   ングする際のマスクとなる薄膜層を形成する工程と、次
   いで上記薄膜層上に所定のレジストパターンを形成した
   のち、該レジストパターンをマスクとして前記薄膜層を
   選択的にドライエッチングする工程と、次いで上記薄膜
   層パターンをマスクとして前記遮光層を選択的にドライ
   エッチングする工程とを含むことを特徴とするマスクパ
   ターンの形成方法。
2. （２）前記遮光層を形成する金属シリサイドとして、モ
   リブデンシリサイド、タンタルシリサイド、チタニウム
   シリサイド或いはタングステンシリサイドを用いたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマスクパター
   ンの形成方法。
3. （３）前記薄膜層を、クロム若しくは酸化クロム、或い
   は酸化クロム−クロムの積層膜から形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のマスクパターンの形
   成方法。