JPS623946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フオトマスクの製造法に関するもの
であり、さらに詳しくは着色透明なフオトマスク
用ブランク板の電子線による微細パターン形成方
法に関するものである。

従来、半導体、IC、LSI等の製造に用いられて
きたフオトマスクには、銀乳剤を用いたエマルジ
ヨンマスクと、一般にハードマスクといわれる耐
久性に優れたクロムマスク、低反射クロムマス
ク、両面低反射クロムマスク、酸化クロムマス
ク、シリコンマスク、酸化鉄マスク等があり、中
でもシリコンマスク、酸化鉄マスクは紫外線に対
しては遮断性を有する一方、可視光に対しては透
過性を有する為、半導体素子基材であるシリコン
ウエハー上に既に形成された微細画像に、マスク
画像を容易かつ正確に位置合せできるという利点
がある。さらに、特にシリコンマスクは薄膜の強
度、耐薬品性ともにクロムマスク以上であるとい
う利点を有している。

しかしながら、シリコンマスクを得るためのパ
ターン形成方法は、第１図に示す如く、透明なガ
ラス基板１上にシリコン薄膜２を設けたフオトマ
スク用ブランク板（第１図ａ）上に有機化合物を
主体とするフオトレジスト又は電子線レジストを
スピンナー等の方法により塗布してレジスト膜３
を形成し（第１図ｂ）、適切な温度でプリベーキ
ングを行つた後、所望のパターン通りに紫外線又
は電子線４により露光又は照射し（第１図ｃ）、
次に現像液により現像し、リンス液でリンスし、
乾燥してパターン化したレジスト膜５を得る（第
１図ｄ）。次に所定の温度でポストベーキングし
た後、露出したシリコン薄膜を化学的にエツチン
グして、パターン化したシリコン薄膜６を得て
（第１図ｅ）、最後にレジスト膜５を剥膜して、パ
ターン化したシリコンマスク７を得る（第１図
ｆ）という方法を用いていた。

上記の如きレジストによる従来のパターン形成
方法は、塗布にスピンナーを用いる為、均一な薄
膜を形成することが難しく、レジスト膜自体が非
常に損傷を受け易く、取り扱いには非常な注意を
必要とした。又、現像後のポストベーキングによ
りパターンのエツジ部分にダレを生じ易く、ポジ
レジストの場合にはブランク板との密着性が悪
く、サイドエツチが大きくなり易いという欠点が
あつた。またネガレジストの場合には、現像後に
ヒゲ状の残渣が生じ易いという欠点があつた。

以上の如く、レジストを使用した従来のパター
ン形成方法は工程が長く煩雑であり、レジストと
いう中間画像を形成する工程を含む為に、解像力
の低下は免れ得なかつた。

本発明はかかるレジストを使用したパターン形
成方法の欠点を改善し、レジストを全く必要とせ
ずに電子線によりシリコンマスクを高精度かつ容
易にパターン化する方法を提供するものである。

本発明はシリコン及びシリコン酸化物が電子線
に感応性を有し、適当な薬品により化学的処理を
行うと、電子線照射部分と未照射部分の薬品に対
する溶解性の差により、照射部分が残存しネガ型
のレジストとしてパターン形成が可能であるとい
う現象を見い出したことに基づくものである。

本発明のパターン形成機構は明らかではない
が、本発明者は電子線エネルギーによつて照射部
分のシリコン及びシリコン酸化物の結晶性度合が
変化し、薬品に対する溶解性の差が生じてパター
ン形成が可能になるものと考えている。

従つて、シリコン及びシリコン酸化物の結晶性
度合を変化せしめるに充分なエネルギーを有する
ならば、必ずしも電子線エネルギーに限定され
ず、他の高エネルギー線である放射線又はレーザ
ー光線等によるパターン形成も可能である。

以下、本発明のフオトマスクの製造法について
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図は本発明のフオトマスクの製造法の各工
程を例示するものであり、第２図ａの如きガラス
等の透明基板１上に設けたシリコンとシリコン酸
化物との混合物を主成分として有するシリコン薄
膜を形成せしめた着色透明なフオトマスク用ブラ
ンク板を、第２図ｂの如く電子線照射装置にて電
子線８でパターン照射する。本発明で用いるフオ
トマスク用ブランク板としては蒸着又はスパツタ
リング又はイオンプレーテイング等通常の薄膜形
成方法により形成したシリコン薄膜が使用できる
が、電子線に対する感度は作成条件により大きく
異り、一般的には未照射部の薬品溶液に対する溶
解速度が大きいものほど感度は高い。上記シリコ
ン薄膜はシリコン１に対してシリコン酸化物
（SiOx；ｘ＝０〜２）が重量比で５以下であるこ
とが好ましい。

更に又シリコン薄膜をガラス基板上に直接に設
けた場合には、シリコン薄膜の電気抵抗値が大き
いために、電子線でパターニング時に電荷蓄積を
起こして、画像の歪みを引き起こすことが多い。
それゆえ電荷蓄積による画像の歪みを防止するた
めに、ガラス基板上に導電性の薄膜層を１層設
け、その上にシリコン薄膜を設けるのが望まし
い。この場合の導電性薄膜層としては、電荷蓄積
を防止するに充分な導電性を有し、かつフオトマ
スクとしての使用時に、紫外光や遠紫外光に対し
充分な透明性を有し、かつ充分な耐久性と耐薬品
性を有しているならば、種々の金属又は金属酸化
物が使用可能である。例えば、金属としては
Cr、Ta、Ti、Ｗ、Mo等の数10Åの薄膜、金属酸
化物としては酸化クロム、酸化インジウム、酸化
スズ等の数10Åの薄膜が用いられる。又、シリコ
ン薄膜中に不純物を混入させてシリコン薄膜に直
接導電性を付与させてもよい。ただし、この場合
シリコン酸化物は重量比１／1000以下であること
が好ましく、不純物としては、第族及び第族
のＢ、Ｐ、Sbなどの元素が使用でき、不純物混
入方法としては蒸着又はスパツタリング材料中に
それらを含ませる方法などどのような方法でも良
い。これらの混入量は上記混合物に対して10^-5〜
10重量％程度であることが望ましい。

本発明において用い得る電子線照射装置として
は、電子線径0.1〜1.0μｍの集束電子線を用いコ
ンピユータでパターン走査する装置、又は金属薄
膜で拡大パターンを作り、電子レンズで縮小し一
括転写する装置とがあり、シリコン薄膜作成条件
により若干異なるが、電子線照射量10^-3〜10^-6ク
ーロン／cm²の範囲で用いられ得る。

次に第２図ｃに示す如く、電子線照射したフオ
トマスク用ブランク板を電子線照射装置より取出
し、薬品溶液中に浸漬することにより、シリコン
膜の電子線未照射部分を化学的に溶解除去して電
子線照射部分のパターン化したシリコン薄膜６の
みを残して、フオトマスク７を得る。

本発明で電子線未照射部分を溶解するのに用い
る薬品溶液としては、シリコン・ウエハーの一般
的なエツチング液が使用でき、弗素イオンを含む
酸性溶液、又はアルカリ性溶液の大別して２系統
の薬品溶液が使用し得る。弗素イオンを含む酸性
溶液としては、例えば弗酸又は弗化アンモニウ
ム、弗素アンチモン、弗化錫等の水溶性弗化物又
は弗化水素カリウムの如き重弗化物又は硼弗化物
等の水溶液が使用できる。また弗素イオンに銀イ
オン、水銀イオン、金イオン、白金イオン又はパ
ラジウムイオンの１種をパターン化作用成分とし
て共存させることも可能である。アルカリ性溶液
としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化バリウム等の如き無機アルカリ化合
物の水溶液が使用できる。

本発明によれば、従来の有機化合物を主体とす
るフオトレジスト又は電子線レジストによるシリ
コンマスクのパターン形成方法の如き、レジスト
塗布、プリベーク、ポストベーク、レジスト剥離
の工程が全く不要なため、シリコンマスクのパタ
ーン形成が極めて短時間でかつ容易になり、フオ
トマスクの生産性が著しく向上し、かつ工程簡略
化により従来の工程で生じた欠陥が除外されると
いう利点を有する。

さらに又本発明によれば、従来の如き有機化合
物を主体とする電子線レジストを使用せずに電子
線でパターンを形成するために、いわゆる後重合
効果がなく均一な寸法のパターン形成が可能であ
り、プラズマによるクリーニング工程も不要であ
る。又、レジストという中間画像を形成せず、か
つ従来の如きレジストとシリコン薄膜との密着不
良によるサイドエツチが全くないため、極めて精
密なフオトマスク・パターンを短時間に形成する
ことが可能である。

以下、実施例を挙げてさらに具体的に説明す
る。

実施例 １ 充分研磨された透明なガラス基板上に、電子ビ
ーム蒸着法により、シリコン薄膜（シリコン：シ
リコン酸化物＝１：３（重量比））を3000Åの厚
さに付着せしめた。蒸着時の真空度は１×10^-4mm
Hgであり、蒸発源とガラス基板との距離は50
cm、蒸着速度は2000Å／hrであつた。

次に上記の方法で得られたフオトマスク・ブラ
ンク板をエリオニクス社製電子線照射装置を用い
て、加速電圧20kV、電子線径0.25μｍ、照射量
１×10^-4クーロン／cm²でパターン照射を行つた。

次にパターン照射したブランク板を、水酸化カ
リウム１％水溶液に25℃、３分間浸漬し、水洗
し、乾燥して、線幅0.5μｍの平行線パターンを
有するフオトマスクを得た。

このフオトマスクは充分な紫外線遮光性とシー
スルー性を有し、濃硫酸1000c.c.と重クロム酸カリ
ウム100ｇとからなるマスク洗浄液に対して良好
な耐性を示し、更にクロムマスク以上の機械的強
度を示した。

実施例 ２ 充分研磨された透明な石英ガラス基板上に高周
波スパツタリングによりクロム薄膜を20Åの厚さ
に付着せしめ、次に上記クロム薄膜上にシリコン
薄膜（シリコン：シリコン酸化物＝１：３（重量
比））を3000Å付着せしめてシリコンマスクブラ
ンク板を形成した。スパツタリングにはいずれも
Arガスを用い、クロム・スパツタリング時のガ
ス圧は、１×10^-3mmHg、シリコン・スパツタリ
ング時は４×10^-2mmHgで、基板とターゲツト間
の距離は５cmであり、スパツタ速度はクロム20
Å／min、シリコン1000Å／hrである。

次に上記フオトマスク・ブランク板を電子線照
射装置にて、加速電圧20kV、電子線径0.25μ
ｍ、照射電荷量８×10^-5クーロン／cm²にてパター
ン照射した。

次に上記パターン照射したブランク板を、弗化
アンモニウム0.5ｇ、硝酸銀1.0ｇ、濃硝酸70ml、
脱イオン水100mlよりなる薬品溶液に１分間浸漬
した後、水洗し、乾燥して線幅0.5μｍのパター
ンを有するフオトマスクを得た。

上記フオトマスクは充分な紫外線遮光性とシー
スルー性を有し、このフオトマスクにより遠紫外
光源を用いて、ウエハー上に塗布したポリメチル
メタクリレート膜に0.5μｍのパターンを焼き付
けることが可能であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパターン形成方法によるシリコ
ンマスクの製造工程を示す断面模式図であり、第
２図は本発明のパターン形成方法によるシリコン
マスクの製造工程を示す断面模式図である。 １……透明基板、２……シリコン薄膜、３……
レジスト膜、４……紫外線又は電子線、５……パ
ターン化したレジスト膜、６……パターン化した
シリコン薄膜、７……シリコンマスク、８……電
子線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明基板上にシリコンとシリコン酸化物との
   混合物を主成分として有する薄膜を形成せしめた
   着色透明なフオトマスク用ブランク板の上記薄膜
   に電子線をパターン照射した後、電子線未照射部
   分の上記薄膜を除去することを特徴とするフオト
   マスクの製造法。 ２ 前記シリコンとシリコン酸化物との混合物を
   主成分として有する薄膜を設ける前に、透明基板
   上に導電性薄膜を設けておく前記第１項の製造
   法。 ３ 前記シリコンとシリコン酸化物との混合物を
   主成分として有する薄膜中に導電性不純物を含む
   前記第１項の製造法。