JPS62493B2 - - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体装置などの製造工程に用いら
れるフオトマスクの製造方法に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing a photomask used in the manufacturing process of semiconductor devices and the like.
近年、半導体装置、特に微細パターンを要する
半導体装置の製造に際し、写真製版工程で使用さ
れるクロムなどのハードマスクは、従来のエマル
ジヨンマスクに比較して、膜厚の薄い材料を使用
できるために、パターンの微細化が可能になり、
かつその寿命も長くなるなどの大きな利点があ
る。しかしてこのフオトマスク材料としてのハー
ドマスクは、材料が例えばクロムの場合には、透
明ガラス基板上にスパツタあるいは蒸着法によつ
て、クロム膜を500〜1000Å程度の厚さに形成さ
せ、これを所望のパターンにパターニングして得
られる。 In recent years, when manufacturing semiconductor devices, especially semiconductor devices that require fine patterns, hard masks such as chrome, which are used in the photolithography process, have become more popular because they allow the use of thinner materials than conventional emulsion masks. , it becomes possible to miniaturize the pattern,
It also has great advantages such as a longer lifespan. However, in the case of a hard mask used as a photomask material, for example, when the material is chromium, a chromium film is formed on a transparent glass substrate to a thickness of about 500 to 1000 Å by sputtering or vapor deposition. It can be obtained by patterning it into a pattern.
一方、このようなフオトマスク材料の改良と共
に、電子ビーム露光技術を用いたマスク製作が開
発され実用化されるようになつてきており、この
電子ビーム露光技術の適用により、LSIなどの高
密度パターンの露光時間を大巾に短縮でき、マス
ク製造コストもこれまでの光を用いた方法より安
価となり、併せて２μｍ以下の微細パターン加工
が充分に可能となつた。 On the other hand, along with these improvements in photomask materials, mask manufacturing using electron beam exposure technology has been developed and put into practical use.By applying this electron beam exposure technology, high-density patterns such as LSIs can be fabricated. Exposure time can be greatly shortened, mask manufacturing costs are also lower than conventional methods using light, and it has become fully possible to process fine patterns of 2 μm or less.
しかしながら、こゝで電子ビーム露光技術を用
いたマスク製作、特に２μｍ以下の微細パターン
を形成させる場合には、パターニングの際に用い
られるレジストの選択、露光後の現像処理、エツ
チング処理などを正確に行なう必要がある。つま
り、いかに電子ビーム露光で微細パターンを描画
したとしても、その後の処理、例えばエツチング
時の耐エツチング膜であるレジストの膜べり、あ
るいはオーバーエツチングなどによる寸法精度の
不正確さなどの諸問題があり、最終的に微細パタ
ーンのハードマスクを製造するのが極めて困難で
ある。 However, when manufacturing masks using electron beam exposure technology, especially when forming fine patterns of 2 μm or less, it is necessary to accurately select the resist used during patterning, and perform post-exposure development and etching processes. It is necessary to do it. In other words, no matter how fine a pattern is drawn using electron beam exposure, there are various problems such as inaccuracies in dimensional accuracy due to subsequent processing, such as loss of the etching-resistant resist film during etching, or over-etching. However, it is extremely difficult to finally produce a hard mask with a fine pattern.
現在、一般的に使用されているフオトマスク材
料は、第１図Ａに示したように、ガラス基板１上
にクロム薄膜２と酸化クロム薄膜３とを順次に、
スパツタあるいは蒸着法などで形成したところ
の、いわゆる低反射クロムマスクであり、従来は
この低反射クロムマスク上に、AZなどのフオト
レジストあるいはPMMA、PBS、COPなどの電
子線レジストを塗布し、かつこれに所望のパター
ンを光または電子ビームなどを照射して描画し、
同図Ｂのように現像処理する。そして引続くエツ
チング工程では、従来、硝酸第２セリウムアンモ
ニウム〔Ce（NH4）2（NO2）6〕と過塩素酸
〔HClO4〕との混合水溶液などの薬品によるウエツ
トケミカルエツチングが適用されており、このウ
エツトケミカルエツチングでは、低反射クロム膜
とレジストとの接着性が悪い場合に、同図Ｃのよ
うに部分的に剥離を生じたりするために、レジス
ト現像後のベーキング条件、エツチング条件が非
常にきびしくなる。 As shown in FIG. 1A, currently commonly used photomask materials are made by sequentially depositing a chromium thin film 2 and a chromium oxide thin film 3 on a glass substrate 1.
This is a so-called low-reflection chrome mask formed by sputtering or vapor deposition. Conventionally, a photoresist such as AZ or an electron beam resist such as PMMA, PBS, or COP is applied onto this low-reflection chrome mask. A desired pattern is drawn on this by irradiating it with light or an electron beam,
A developing process is performed as shown in FIG. In the subsequent etching process, conventionally wet chemical etching using chemicals such as a mixed aqueous solution of ceric ammonium nitrate [Ce(NH 4 ) 2 (NO 2 ) 6 ] and perchloric acid [HClO 4 ] has been applied. In this wet chemical etching, if the adhesion between the low-reflection chromium film and the resist is poor, partial peeling may occur as shown in Figure C, so the baking conditions after resist development and the etching Conditions become very strict.
また近年、従来のこのような問題を解決するた
めに、ガスプラズマによるドライエツチング技術
が導入されるようになつた。例えば前記クロムマ
スクの場合には、塩素などのハロゲン元素と酸素
とを含む混合ガスをグロー放電させることによ
り、
Cr＋2O＋2Cl→CrO2Cl2↑ ……(1)
と考えられる反応によりエツチングを行なうよう
にしている。しかしこのガスプラズマエツチング
は、エツチング室内のガスプラズマの分布、温
度、レジストの耐プラズマエツチング性などに依
存していて、同図Ｄにみられるようにエツチング
による膜べりを生じ易く、また寸法にかなりのバ
ラツキを生ずる。この状態を同図Ｅに示してあ
る。すなわち、4″□マスクを使用した場合、レジ
ストがCOPであると、マスクの中心と端部では
0.5μｍ程度の寸法差があり、精度の要求される
高集積度LSIのマスク製造において大きな欠点と
なる。また寸法のバラツキの少ないエツチング方
法として、反応性スパツタエツチング、イオンビ
ームエツチングがあるが、レジストの耐性がプラ
ズマエツチングよりもきびしくなる。そしてまた
一般的なガスプラズマエツチングの問題点とし
て、前記のハロゲン系ガスと酸素との混合ガスプ
ラズマエツチングする場合、破エツチング薄膜で
ある金属膜中に、不純物としてタングステン
（Ｗ）、モリブデン（Mo）、アンモチン（Sb）な
ど、その酸化物が高融点化合物を形成する元素を
含有しているときには、エツチングが殆んど進行
しないという性質がある。 In recent years, dry etching technology using gas plasma has been introduced to solve these conventional problems. For example, in the case of the above-mentioned chrome mask, etching is performed by glow-discharging a mixed gas containing a halogen element such as chlorine and oxygen, resulting in a reaction thought to be Cr+2O+2Cl→CrO 2 Cl 2 ↑ (1). ing. However, this gas plasma etching depends on the distribution of gas plasma in the etching chamber, the temperature, the plasma etching resistance of the resist, etc., and as shown in Figure D, it is easy to cause film deterioration due to etching, and the dimensions are significantly affected. This causes variations in This state is shown in Figure E. In other words, when using a 4″□ mask, if the resist is COP, the center and edges of the mask will be
There is a dimensional difference of about 0.5 μm, which is a major drawback in the manufacture of masks for highly integrated LSIs that require precision. In addition, reactive sputter etching and ion beam etching are available as etching methods with less dimensional variation, but the resistance of the resist is more severe than in plasma etching. Another problem with general gas plasma etching is that when performing the above-mentioned mixed gas plasma etching of halogen gas and oxygen, impurities such as tungsten (W) and molybdenum (Mo) are present in the metal film, which is the etching thin film. When the oxide contains an element that forms a high melting point compound, such as ammotine (Sb), etching hardly progresses.
この発明はドライエツチング、特にハードマス
ク製造に適用される混合ガスプラズマによるエツ
チング上の諸問題を解決しようとするものであ
り、以下、この発明方法の一実施例につき、第２
図を参照して詳細に説明する。 This invention aims to solve various problems in dry etching, especially etching using mixed gas plasma applied to hard mask manufacturing.
This will be explained in detail with reference to the drawings.
第２図はこの実施例方法を工程順に表わしてい
る。この実施例方法においても、まず同図Ａに示
したように、ガラス基板１１上にクロム膜１２と
酸化クロム膜１３とを順次にスパツタあるいは蒸
着法などにより被着させ、かつこれらの各膜から
なる低反射クロム層上に、AZなどのフオトレジ
スト、またはPMMA、PBS、FMRなどのポジ型
電子線レジスト、もしくはCOP、OEBR−100な
どのネガ型電子線レジストなどのレジスト膜１４
を、数1000Å塗布する。 FIG. 2 shows this embodiment method in the order of steps. In the method of this embodiment as well, as shown in FIG. A resist film 14 such as a photoresist such as AZ, a positive electron beam resist such as PMMA, PBS, or FMR, or a negative electron beam resist such as COP or OEBR-100 is applied on the low reflection chromium layer.
, several thousand Å thick.
続いて対応する光あるいは電子ビームにより、
所望のパターン、例えばIC、LSIなどのパターン
を露光し、その後適当な現像処理により、同図Ｂ
のように開口部１５を形成して所望のレジストパ
ターンを得る。そしてまた低反射クロム層とレジ
スト膜との接着性をよくするために、適当なベー
キング処理をしたのち、塩素などのハロゲン系ガ
スと一酸化炭素（CO）、一酸化窒素（NO）、水素
（N2）などの還元性ガスとの混合ガスプラズマに
より、前記開口部１５から表面に露光している酸
化クロム膜１３を、同図Ｃのように、残されたレ
ジスト膜１４をマスクとしてエツチング除去す
る。この際、酸化クロム膜１３は膜厚が200〜300
Å程度であるため、このガスプラズマにより数分
程度でエツチング除去でき、このときのレジスト
１４の膜べりについて問題は生じない。例えば
CCl4とCOとの混合ガスプラズマを用いた場合、
ガス圧力0.2torr、印加電圧300Wで、この酸化ク
ロム膜１３を約３分間でエツチング除去できた。
そしてこの酸化クロム膜１３のエツチング工程に
おいては、その下層のクロム膜１２を多少エツチ
ングする程度行なうのがよく、これは酸化クロム
膜１３の膜厚にバラツキがあり、マスクの最終仕
上げで酸化クロムの残りが欠陥の原因となる場合
があるからである。 Then by a corresponding light or electron beam,
A desired pattern, for example, an IC, LSI pattern, etc., is exposed, and then an appropriate development process is performed to create the image shown in Figure B.
A desired resist pattern is obtained by forming an opening 15 as shown in FIG. In order to improve the adhesion between the low-reflection chromium layer and the resist film, after an appropriate baking treatment, halogen gas such as chlorine, carbon monoxide (CO), nitric oxide (NO), hydrogen ( Using the remaining resist film 14 as a mask, the chromium oxide film 13 exposed on the surface through the opening 15 is etched away using a mixed gas plasma with a reducing gas such as N 2 ), as shown in FIG. do. At this time, the thickness of the chromium oxide film 13 is 200 to 300 mm.
Since the thickness of the resist 14 is about .ANG., it can be removed by etching in about a few minutes using this gas plasma, and there is no problem with film erosion of the resist 14 at this time. for example
When using a mixed gas plasma of CCl 4 and CO,
At a gas pressure of 0.2 torr and an applied voltage of 300 W, this chromium oxide film 13 could be etched away in about 3 minutes.
In the etching process of this chromium oxide film 13, it is best to carry out the etching process to a certain extent to slightly etch the underlying chromium film 12. This is because the thickness of the chromium oxide film 13 varies, and the chromium oxide film 12 is etched in the final finish of the mask. This is because the remainder may cause defects.
さらに前工程で酸化クロム膜１３を選択的に除
去したのち、今度は残されているレジスト膜１４
は、同図Ｄのように、酸素プラズマなどでエツチ
ング除去し、ついでその後、残された酸化クロム
膜１３をマスクとして、その下層のクロム膜１２
を、塩素などのハロゲン系ガスと酸素とを含んだ
混合ガスプラズマによつて、同様に選択的にエツ
チング除去し、このようにして同図Ｅにみられる
ように所期のマスクを得るのである。 Furthermore, after selectively removing the chromium oxide film 13 in the previous step, the remaining resist film 14 is removed.
As shown in FIG.
is selectively etched away in the same way using a mixed gas plasma containing a halogen gas such as chlorine and oxygen, and in this way, the desired mask is obtained as shown in Figure E. .
こゝでガスプラズマと被エツチング膜との反応
メカニズムについてみると、前記酸化クロム膜１
３に対して、タングステン（Ｗ）、モリブデン
（Mo）、ヒ素（As）などの、その酸化物が高融点
化合物を形成する元素が含有されている場合、こ
れを塩素などのハロゲン系ガスとCOなどの還元
性ガスとの混合ガスプラズマによつてエツチング
すると、例えばＷを含有しているときには、次の
ような化学反応式が考えられる。 Now, looking at the reaction mechanism between the gas plasma and the film to be etched, the chromium oxide film 1
On the other hand, if an element whose oxide forms a high melting point compound, such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or arsenic (As), is contained, it is combined with a halogen gas such as chlorine and CO2. When etching is performed using a mixed gas plasma with a reducing gas such as, for example, when W is contained, the following chemical reaction formula can be considered.
WO3＋2CO＋4Cl→WOCl4↑＋2CO2↑ …(2)
CrOx＋（２−Ｘ）Ｏ＋2Cl→CrO2Cl2↑ …(3)
つまり、還元性ガスが不純物の酸化によつてで
きた高融点化合物と反応し、揮発性物質を生成し
てエツチングが進行すると推定される。また塩素
などのハロゲン系ガスと酸素との混合ガスプラズ
マによつては、前記(2)式の還元反応は起らず、結
局、このときの不純物の酸化物であるWO3が表
面をパツシベーシヨンしてエツチングは進行しな
い。一方、下層のクロム膜１２は(1)式に示した化
学反応によつてエツチングが進行するため、この
塩素などのハロゲン系ガスと酸素との混合ガスプ
ラズマにより、酸化クロム膜１３をマスクとして
エツチング除去し得るのである。WO 3 +2CO+4Cl→WOCl 4 ↑+2CO 2 ↑ …(2) CrOx+(2-X)O+2Cl→CrO 2 Cl 2 ↑ …(3) In other words, the reducing gas reacts with the high melting point compound formed by the oxidation of impurities. However, it is presumed that volatile substances are generated and etching progresses. In addition, in the case of a mixed gas plasma of halogen gas such as chlorine and oxygen, the reduction reaction of equation (2) does not occur, and in the end, the impurity oxide WO 3 at this time passivates the surface. Etching will not proceed. On the other hand, since the lower layer chromium film 12 is etched by the chemical reaction shown in equation (1), etching is performed using the chromium oxide film 13 as a mask using the mixed gas plasma of halogen gas such as chlorine and oxygen. It can be removed.
以上のようにこの発明の方法では、タングステ
ン（Ｗ）、モリブデン（Mo）、ヒ素（As）など
の、その酸化物が高融点化合物を形成する元素を
含有する酸化クロムを用いた場合にあつても、こ
の酸化クロム膜の膜厚が薄く、かつこれが塩素な
どのハロゲン系ガスと酸素との混合ガスプラズマ
中ではほとんどエツチングされないために、下層
のクロム膜のエツチング中に酸化クロム膜の膜べ
りがなく、従つて寸法精度の高い低反射クロムマ
スクの製造が可能となる。例えば4″□マスクで、
中心と端部との寸法のバラツキを0.1μｍ以内に
抑えることができた。すなわち、従来のプラズマ
エツチングにおいて問題となつていた寸法のバラ
ツキを解消できるのである。そしてまたこの方法
では換言すると、従来、ガスプラズマエツチング
が不可能とされていたところの、酸化クロム中に
不純物を含有する市販の低反射クロムプレートの
ガスプラズマエツチングを可能とするものであ
る。 As described above, in the method of the present invention, when using chromium oxide containing an element whose oxide forms a high melting point compound, such as tungsten (W), molybdenum (Mo), or arsenic (As), However, because this chromium oxide film is thin and is hardly etched in a mixed gas plasma of halogen gas such as chlorine and oxygen, the chromium oxide film is removed during etching of the underlying chromium film. Therefore, it is possible to manufacture a low-reflection chrome mask with high dimensional accuracy. For example, with a 4″□ mask,
It was possible to suppress the variation in dimensions between the center and the edges to within 0.1 μm. That is, it is possible to eliminate the dimensional variations that have been a problem in conventional plasma etching. In other words, this method enables gas plasma etching of commercially available low-reflection chromium plates containing impurities in chromium oxide, which was previously considered impossible.
なおこの発明方法の適用対象は、前記酸化クロ
ム膜、クロム膜だけでなく、他の金属酸化膜とそ
の下層の金属膜に対しても充分に有効なことは勿
論である。 It goes without saying that the method of the present invention can be applied not only to the chromium oxide film and chromium film, but also to other metal oxide films and underlying metal films.
第１図ＡないしＥは従来例によるフオトマスク
の製造方法を工程順に示す断面図、第２図Ａない
しＥはこの発明の一実施例によるフオトマスクの
製造方法を工程順に示す断面図である。
１１……ガラス基板、１２……クロム膜、１３
……酸化クロム膜、１４……レジスト膜、１５…
…開口部。
1A to 1E are cross-sectional views showing a conventional photomask manufacturing method in the order of steps, and FIGS. 2A to 2E are sectional views showing the photomask manufacturing method according to an embodiment of the present invention in the order of steps. 11...Glass substrate, 12...Chromium film, 13
...Chromium oxide film, 14...Resist film, 15...
…Aperture.
Claims (1)
高融点化合物を形成する元素を不純物として含有
する酸化金属膜を、スパツタあるいは蒸着法によ
り被着形成させる工程と、前記酸化金属膜上に高
分子材料を塗布する工程と、この高分子材料に光
あるいは電子ビームを照射してパターン描画した
のち、現像などの処理により所望のパターンを形
成する工程と、前記残された高分子材料をマスク
として、前記酸化金属膜を、ハロゲン系ガスと還
元性ガスとの混合ガスプラズマにより選択的にエ
ツチング除去する工程と、その後、残された高分
子材料を適宜エツチング除去する工程と、さらに
続いて前記残された酸化金属膜をマスクとして、
その下層の前記金属膜を、ハロゲン系ガスと酸素
との混合ガスプラズマにより選択的にエツチング
除去する工程とを備えたことを特徴とするフオト
マスクの製造方法。 ２ 高分子材料がフオトレジストであることを特
徴とする、特許請求の範囲第１項記載のフオトマ
スクの製造方法。 ３ 高分子材料が電子線用レジストであることを
特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のフオト
マスクの製造方法。[Scope of Claims] 1. A step of depositing on a glass substrate a metal oxide film containing as an impurity an element in which the metal film and its oxide form a high melting point compound, by sputtering or vapor deposition; A process of applying a polymeric material onto a metal film, a process of drawing a pattern by irradiating the polymeric material with light or an electron beam, and then forming a desired pattern by processing such as development, and a process of forming a desired pattern by processing such as development. A step of selectively etching and removing the metal oxide film using a molecular material as a mask using a mixed gas plasma of a halogen-based gas and a reducing gas, and then appropriately etching and removing the remaining polymer material; Furthermore, using the remaining metal oxide film as a mask,
A method for manufacturing a photomask, comprising the step of selectively etching and removing the underlying metal film using a mixed gas plasma of halogen gas and oxygen. 2. The method for manufacturing a photomask according to claim 1, wherein the polymeric material is a photoresist. 3. The method for manufacturing a photomask according to claim 1, wherein the polymer material is an electron beam resist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182479A JPS55143560A (en) | 1979-04-26 | 1979-04-26 | Manufacture of photomask |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5182479A JPS55143560A (en) | 1979-04-26 | 1979-04-26 | Manufacture of photomask |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55143560A JPS55143560A (en) | 1980-11-08 |
| JPS62493B2 true JPS62493B2 (en) | 1987-01-08 |
Family
ID=12897630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5182479A Granted JPS55143560A (en) | 1979-04-26 | 1979-04-26 | Manufacture of photomask |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55143560A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55144245A (en) * | 1979-04-27 | 1980-11-11 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of photomask |
| KR910010516A (en) * | 1989-11-15 | 1991-06-29 | 아오이 죠이치 | Semiconductor memory device |
| US6309976B1 (en) * | 1999-03-22 | 2001-10-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Critical dimension controlled method of plasma descum for conventional quarter micron and smaller dimension binary mask manufacture |
| DE10146935A1 (en) * | 2001-09-24 | 2003-04-17 | Infineon Technologies Ag | Processing of photolithographic reticle for integrated circuit, involves passing specific gas to chamber having reticle with photomask and patterned resist, generating plasma and removing exposed portions of photomask |
-
1979
- 1979-04-26 JP JP5182479A patent/JPS55143560A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55143560A (en) | 1980-11-08 |
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