JPS63157154A - マスクパタ−ン形成方法 - 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、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（１：１等倍マスク）のパターン形成方
法に関する。

（従来の技術） 半導体技術の進歩とともに、超ＬＳＩに象徴されるよう
に、半導体装置の高集積度化が進められてきており、こ
れに伴って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
るため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
Ｎ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ｌこ要求される精度も非常に厳しくなってきている。

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、
最小寸法パターンの微細化とともに、その寸法精度も０
．１μｍ（３σ）以下の高度の値が要求されるまでにな
っている。

従来、レチクルやマスターマスク用に広く使われている
クロムマスク基板は、第３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３１と、該母材３１上に露
光波長の光に対して不透明なりロム濁からなる遮光層３
２と、露光時における反射光を抑えるための酸化クロム
からなる低反射膜３３との積層膜からなるものである。

このクロムマスク基板上の遮光層３２と低反射膜３３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ｌこクロムエツチングができる
かどうかが問題になる。クロム膜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４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３４を形成し、このレジストパターン３４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
スプレ一式に吹き付け、不要部の酸化クロム層３３及び
クロム層３２を除去することによって行なわれる。この
ような湿式法によってエツチングを行なった場合、第４
（ｂ）に示す如く、レジストパターン３４の下側までエ
ツチングが進行し、レジストパターン３４と形成される
酸化クロム層３３及びクロム層３２のパターン（以下ク
ロムパターン）と略記する）との間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４図（Ｃ）（ｄ）に示す如く、レ
ジストパターン３４に同一寸法１０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（光学濃度の半値巾）は、Ａ’ｌ　ｒｌｔとな
り、その差１．−１．は０．２〜０．４〔μｍ〕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
（こは限界があった。

一方、乾式法によるマスクパターンの形成は、湿式法の
場合と同様に第５図（ａ）ｌこ示す如く、クロムマスク
基板上にレジストパターン３４を形成シこれをマスクと
して、四塩化炭素（ＣＣｌ、）等の塩素ガスと酸素（Ｏ
ｌ）ガスとの混合ガスのプラズマを用い、不要部の酸化
クロム層３３とクロム層３２とをエツチング除去するこ
とによって行なわれる。

ところで近年広く用いられている電子線描画技術を用い
たレジストパターンの形成方法ｌこおいて、使用される
感電子線レジス２こついて見ると、高感度、高解像度の
レジストはど耐・プラズマ性が低い傾向にある。このた
め、酸化クロム層３３及びクロム層３２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３いて、レジ
スト３４は、著しい膜減りを生じると共Ｆこ、エツチン
グ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５図（ｂ）に示す如く、断面が傾斜したパタ
ーンとなる。従って、第５図（Ｃ）　、　（ｄ）に示す
如く、レジストパターン３４４こ同一寸法ｌ。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右／　、　ｌ、　／とな
り、その差Ｊ、／　　ｚｔ／はやはり０．２〜０．３　
（μｍ）　トなって、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。

クロムマスク基板に代わる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薄膜をマスク母材上に
形成したモリブデンシリサイドマスク基板があるが、こ
れをエツチング加工する場合にも前述と同様の問題があ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記した問題点を鑑みてなされたもので、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ためのマスクパターン形成方
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、高精度のマスクパターンを形成するた
めに、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、更に該遮光層のパターニング工程におけるエツ
チング条件に対して高い耐性を有する薄膜層を堆積させ
たものを用い、この薄膜層によって前記遮光層のエツチ
ング時のマスク効果を高めることにより、パターンの加
工精度を向上させることにある。

具体的に述べると、本発明では、マスク基板として金属
シリサイド膜を遮光層としてマスク母材上に形成したも
のを用い、この金属シリサイド膜上にクロム薄膜を堆積
形成する。マスクパターンの形成は前記クロム薄膜を含
む前記マスク基板上に所定のレジストパターンを形成し
、該レジストパターンをマスクとして前記クロム薄膜層
を選択的にエツチング除去し、次いで該クロム薄膜層パ
ターンをマスクとして下層の金属シリサイド層を選択的
にエツチング除去し、然る後、該レジストパターン及び
該クロム薄膜層を除去することによって行なわれる。

（作用） 本発明方法によれば、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
トの膜減りなどに起因する遮光層パターンの太りゃ細り
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
１０００　（Ａ）のモリブデンシリサイＦ（ＭｏＳｉ、
若しくはＭｏｘ８ｉｙ：ｘ、ｙは組成比を表わす定数）
膜１２及び微細パターン形成用薄膜として膜厚１５０（
Ａ）のクロム薄膜１３を屓次スパッタ蒸着法にて積層堆
積させたものである。

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。

才ず、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）　Ｋｇを形成
した後、加速電圧５０（ＫＶ）、照射量５０〔μＣ／７
〕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）　ｔこ示す如くレジストパターン１４を形
成する。

次いで、周知の平行平板型ドライエツチング装置により
、四塩化炭素（ＣＣ１４）と酸素（０，）との混合ガス
を用いて、レジストパターン１４をマスクトシてクロム
薄膜１３のドライエツチングを行い、第２図中）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
なって加工形状の良好なりロム膜パターンの形成が期待
されるが、一方ｌこおいてクロム膜のエツチング速度の
低下とクロム−レジスト間のエツチング選択比の低下を
招くおそれがある。本実施例では、クロム薄膜１３が−
１５０（Ａ）と極めて薄いので、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
寸法変換差の極めて小さいクロムパターンが短時間のド
ライエツチングで得られる。本実施例では、ガス圧ｆ　
０．３　（ｔｏｒｒ）　ｔｃし、パワー７００　（Ｗ）
にて３０秒間のドライエツチングを行なった。

続いて、前記と同様の平行平板型ドライエッチング装置
により、四フッ化メタン（ＣＦ’４）と酸素（０，）と
の混合ガスを用い、ガス圧〜０，３　［ｔｏｒｒ］被エ
ツチング基板温度〜５０（’Ｃ）、印加パワー５００（
Ｗ）の条件で２分間のドライエツチングを行ない、レジ
ストパターン１４及びクロム薄膜パターン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
膜のエツチングは等友釣に進むので、エツチング後の断
面形状は第２図（Ｃ）に示す如く、クロム薄膜直下で３
００〜５ＯＯ（＾〕程度食い込んだ形になる。なお、前
記エツチング条件下ではクロム薄膜のモリブデンシリサ
イド膜に対するエツチング選択比は十分大きい（＞１０
）いので、前者は後者のエツチング時ｌこ十分なマスク
効果を有していることが確認されている。

モリブデンシリサイド膜パターン１２の上層部は、クロ
ム薄膜パターン１３の端部より前記の同程度食い込んで
いるが、モリブデンシリサイド膜パターン１２の基部（
下層部）の加工寸法は、エツチング時のマスクとして使
用したクロム薄膜パターン１３の寸法と同程度である。

上記食い込み量は、マスクのデザインルールが１〔μｍ
〕以下の謂るサブミクロン領域ｔこなると、転写特性に
悪影響を及ぼすので、クロム薄膜パターン１３を剥離し
ておく必要がある。

従って、残存レジストパターン１４及びクロム薄膜パタ
ーン１３を剥離することにより、第２図（ｄ）に示す如
く、本発明の高精度マスクパターン１２が得られる。な
お、本工程ではレジスト膜１４は周知の酸素プラズマア
ッシング法で、またクロム薄膜は硝酸第２セリウムアン
モニウムと過塩素酸を主成分とする液を用いる。従来の
ウェットエツチング法で、夫々剥離除去した。なおりロ
ム薄膜の除去には、上記したドライエツチング法を用い
てもよい。

かくして本実施例（こよれば、遮光層としてのモリブデ
ンシリサイド膜１２上ｌこクロム薄膜１３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薄膜層
１３が耐性を有しているため、レジストパターン１４に
忠実で、寸法精度の良好な遮光層１２のパターン形成が
可能となった。

才だ、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（こレ
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
れたクロム薄膜層材料を被着形成し、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ζこ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（
こ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ζこついて説明する。

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ミー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、ノボラック系ポリマーなど、他の材料を用い
てもよい。なお、レジストパターンの形成方法としては
、電子ビーム描画に限らず、光露光法等の周知のパター
ン形成方法が使えることは言うまでもない。

更に、遮光層としては、上記実施例のモリブデンシリサ
イド材料の他に、タンタルシリサイド（Ｔａｘｉ、若し
くはＴａｘＳｉｙ　）、チタニウムシリサイド（ＴｉＳ
ｉ、若しくはＴａｘＳｉｙ　）、タングステンシリサイ
ド（ＷＳｉ、若しくはＷｘＳｉｙ）等の他の金属シリサ
イド材料も適用可能であり、これらの膜とフッ素系ガス
によるドライエツチングに対し十分な耐性を有するクロ
ム薄膜との積層構成のマスク基板を用いることにより、
寸法精度の良好なマスクパターンあ形成が可能となる。

クロム薄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、４
０〜４００　（Ａ）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Ｅこ限定されるこ
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、ＸＩｖｉ！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。

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ＣＣ１！、と０ｔ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ＣＦ、と０□との混合ガスを用いたが、これらのガス
に同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、ＣＣｌ４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。

上記５Ａ施例では、クロム薄膜のパターン加工にドライ
エツチング法を用いたが、硝酸第２セリウムアンモニウ
ムと過塩素酸を主成分とする液を用いる周知のウェット
エツチング法を用いてもよい。

クロム膜厚が極めて薄いために、実施例のドライエツチ
ングによる加工と同様、レジストパターンとのパターン
変換差の極めて小さいバターニングが実施できることは
言及する才でもない。

〔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
形成された金属シリサイド遮光層上に更に該遮光層のパ
ターニング工程におけるドライエツチング条件に対して
耐性を有するクロム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（ζ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図は従来のマスク基
板の一例を示す断面図、第４図及び第５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ド
膜（遮光層）、１３・・・クロム薄膜、１４・・・レジ
ストパターン、３１・・・マスク母材、３２・・・遮光
層、３３・・・低反射膜、３４・・レジストパターン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク母材上に形成された金属シリサイド膜を遮
   光層とするマスク基板上にクロム薄膜を形成する工程と
   、前記クロム薄膜上にレジストパターンを形成する工程
   と、前記レジストパターンをマスクとして該クロム薄膜
   を選択的にエッチング除去する工程と、前記レジストパ
   ターン及び前記工程後の残存クロム薄膜パターンをマス
   クとして金属シリサイド膜遮光層を選択的にドライエッ
   チング除去する工程と、この後、前記レジストパターン
   及び前記残存クロム薄膜パターンを全て剥離する工程と
   からなることを特徴とするマスクパターン形成方法。
2. （２）前記クロム薄膜の選択的エッチングは、塩素を含
   むガスを用いるドライエッチングにより行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のマスクパターン形
   成方法。
3. （３）前記クロム薄膜の選択的エッチングは硝酸第２セ
   リウムアンモニウムと過塩素酸を主成分とする液を用い
   るウェットエッチングにより行なう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形成方法。
4. （４）前記金属シリサイド膜遮光層の選択的ドライエッ
   チングは弗素を含むガスを用いて行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のマスクパターン形成方法
   。