JPS6339893B2

JPS6339893B2 -

Info

Publication number: JPS6339893B2
Application number: JP26151284A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kato; Toshiaki Shinozaki; Kei Kirita
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1984-12-10
Publication date: 1988-08-08
Also published as: JPS61138257A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の属する技術分野〕本発明はマスク基板に係り、特に光転写（ステ
ツパ等）、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あるいはマスタ
ーマスクの作成に必要なマスク基板に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体技術の進歩と共に、超LSIをはじめ、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、ステツパ等のパター
ン転写技術の進歩が不可欠なものとなつている。
そこで、ｉ線を用いたステツパや電子ビーム転写
あるいは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、ステツパやアライ
ナー等の従来のパターン転写技術に対して要求さ
れる精度も日増しに厳しくなつてきている。

従つて、当然パターン転写の原因となるレチク
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、0.1μｍ（3σ）以
下の寸法精度が要求されるまでに至つている。

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、石英等のガラスからなる
母材２１と、該母材上に、露光波長の光に対して
不透明なクロム層からなる遮光層２２と、露光時
における反射光を抑制するための酸化クロム層か
らなる低反射膜２３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２２と低反射
膜とをレジストパターンをマスクとして選択的に
エツチング除法することにより所望のマスクパタ
ーンを形成し、これをレチクルあるいはマスター
マスクとして用いるわけであるが、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。クロ
ムエツチングの方法としては湿式法と乾式法とが
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２４を形成し、このレジス
トパターン２４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
液に浸漬もしくはエツチング液をスプレー式に噴
霧し、不要部のクロム層２２および酸化クロム層
２３を除去することによつて行なわれる。このよ
うな湿式法によつ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２４の下側までエ
ツチングが進行し、レジストパターン２４と形成
されるクロム層２２および酸化クロム層２３のパ
ターン（以下、クロムパターン）との間に大きな
パターン変換差が生じる。そしてその量は0.1〜
0.2μｍに及び、従つて第７図ｃ，ｂに示す如く、
レジストパターン２４に同一寸法l₀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、l₁、l₂（光学濃度の半値
幅）となり、その差l₁−l₂は0.2〜0.4μｍ以上にも
達する上、クロムパターンの断面形状もアンダー
カツトを生じる等の問題があり、高精度化には限
界があつた。

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２５
を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て、四塩化炭素（CCl₄）等の塩素系ガスと酸素
（O₂）ガスとの混合ガスプラズマを用い、不要部
のクロム層２２と酸化クロム層２３とをエツチン
グ除去することによつてなされる。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
ジストほどプラズマ耐性が弱く、クロム層２２お
よび酸化クロム層２３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２
５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。このため、第８図ｃ，ｄに示す如
く、レジストパターン２５に同一寸法l₀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夫々、l₁′、l₂′となり
その差l₁′−l₂′はやはり0.2〜0.3μｍ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。

上述の如く、高精度のレチクルあるいはマスタ
ーマスクを作成するには、 (1) 高精度のレジストパターン形成技術、 (2) レジストパターンから、パターン変換差なく
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うマスク基板が必要であつた。

〔発明の目的〕

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、
量産用パターン転写技術の要となる高精度マスク
の作成を可能とするマスク基板を提供することを
目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明のマスク基板
は、パターン転写に用いられる所定波長域の電磁
波に対する遮光層上に、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
有する薄膜層からなる被覆層を形成せしめてなる
ものである。

すなわち、マスク母材上に形成された遮光膜低
反射膜、導電膜等からなる遮光層上に、更に、前
記被覆層を形成せしめ、遮光層のパターニングの
ためのエツチング時のマスク効果を高め、寸法精
度の良好な遮光層パターンを形成しようとするも
のである。

〔発明の効果〕

本発明のマスク基板によれば、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被覆層
が耐性を有しているためレジストパターンに忠実
で、寸法精度および断面プロフアイルの良好な遮
光層のパターン形成が可能となる。

また、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（レジストパターン
と遮光パターンとの寸法差）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つ
たが、本発明のマスク基板を用いることにより、
パターン寸法変換差が飛躍的に低減されるため、
レジストパターンに忠実な遮光パターンの再現が
可能となつた。

更に、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を確実なものとなつた。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。

第１図は、本発明実施例のマスク基板の断面図
を示すもので、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
厚約800Åのクロム膜１２および微細パターン形
成用薄膜としての膜厚約100Åのタンタル薄膜１
３を順次積層せしめたものである。なお、該タン
タル薄膜１３は、クロム膜１２のパターニングの
ためのドライエツチング工程で用いられる四塩化
炭素等の塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスに対
して著しい耐性を有する。

また、このマスク基板の形成は、マスク母材１
１上に、スパツタ蒸着法を用いてクロム膜、タン
タル薄膜を順次積層せしめることによつてなされ
る。

次に、このマスク基板を用いた高精度マスクの
形成方法について説明する。

まず、該マスク基板上に、ポリメチルメタクリ
レート（PMMA）膜１４を形成した後、加速電
圧50KV、照射量50μC／cm²の電子ビーム照射を行
な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ない、レジストパ
ターン１４を形成する（第２図ａ）。

次いで、該レジストパターン１４をマスクと
し、反応性イオンエツチング（R1E）により、第
２図ｂに示す如くタンタル薄膜１３を選択的に除
去する。このときのエツチング条件は、反応ガス
として六弗化イオウ（SF₆）を用い、200W、
0.06Torr、30秒間とする。このようにして形成
された開口W₁はレジストパターンの開口W_Rに忠
実に形成されており、レジストパターンの膜減り
による寸法変化は0.03μｍ以内に抑えることがで
きた。

続いて、四塩化炭素（CCl₄）と酸素の混合ガ
スを用い、700W、0.07Torr、15分間の反応性イ
オンエツチングにより、クロム膜１２を選択的に
除去する。この工程で、レジストパターン１４は
徐々に除去されていくが、タンタル薄膜は、著し
い耐性を有するため、ほとんど膜減りもなく、下
層のクロム膜１２に対するマスクとして有効に作
用する。従つて、第２図ｃに示す如く形成される
クロム膜のパターンは元のレジストパターン１４
の寸法に対して、0.05μｍ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、エツチングによる膜減りによつて
徐々に除去されていき、特別なレジスト剥離工程
は不要であつた。

なお、この実施例で用いたタンタル薄膜はそれ
自身、良好な遮光特性を有するため、第２図ｃに
示したようなTa−Cr複合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、第２図ｄに示す如く、タンタル薄膜を除去し
てもよい。

また、レジストとしては、ポリメチルメタクリ
レートの他、ポリグリシジルメタクリレート
（PGMA）等、他の物質を用いてもよいことはい
うまでもない、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、20KV、1μC／cm²の
電子ビーム描画を行なつ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なうこ
とによつて、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。尚、レジストパター
ン形成方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、実施例に示したタンタル−ク
ロム複合マスク基板に限定されることなく、遮光
層が、第３図乃至第５図に示す如く、クロム膜等
の遮光膜１２と酸化クロム膜等の低反射膜１４と
の２層構造からなるもの、遮光膜１２と、インジ
ウムもしくはスズの酸化物等からなる導電膜１５
との２層構造からなるもの、遮光膜１２、導電膜
１５、低反射膜１４の３層構造からなるもの等、
遮光層が積層型である場合にも、適用可能であ
り、エツチング耐性を有する微細パターン形成用
薄膜１３を形成することにより、寸法精度の良好
なマスク形成の可能なマスク基板を得ることがで
きる。

更にまた、微細パターン形成用薄膜１３として
は、タンタル薄膜に限定されるものではなく、ク
ロム膜等の遮光層が容易にエツチングされる条件
で、比較的強い耐エツチ性を示し、逆に遮光層が
比較的強い耐エツチ性を示すエツチング条件で容
易にエツチングされる物質であればよい。ドライ
エツチングを用いる場合には、例えば、遮光層と
して、クロム膜を用いる場合には、シリコン
（Si）、窒化シリコン（Si₃N₄）、多結晶シリコン、
モリブデン（Mo）、タングステン（Ｗ）、酸化シ
リコン、ポリシロキサン、等、四塩化炭素
（CCl₄）、塩化メチレン（CH₂Cl₂）、塩化ホウ素
（BCl₃）のいずれかあるいはこれらと酸素との混
合ガス等の塩素系ガスに対しては比較的耐エツチ
性があり、テトラフルオルメタン（CF₄）、オク
タフルオレプロパン（C₃F₈）、六弗化イオウ
（SF₆）のいずれかあるいはこれらと酸素もしく
は水素ガスとの混合ガス等の弗素ガスあるいはア
ルゴンガスに対して比較的容易にドライエツチン
グされる物質が有効である。また、その膜厚につ
いても、ピンホール特性や、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為に、100〜300Å程度が望
ましい。

加えて、マスク母材としても、低膨張ガラスあ
る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、適宜選択可能であり、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。

又、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法用マスク・パターンや、
チヤンネリングマスク・パターンを形成するマス
ク基板としても、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。

尚、本発明により、微細パターン形成用薄膜も
しくは遮光層のエツチング方法として、湿式ある
いは乾式ドライエツチング法を組み合わせてマス
ク・パターンを形成することも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のマスク基板を示す
図、第２図ａ〜ｃは、同マスク基板を用いたマス
クパターンの形成工程を示す図、第２図ｄは、薄
膜を除去した場合のマスクを示す図、第３図乃至
第５図は、本発明の他の実施例を示す図、第６図
は、従来のマスク基板の１例を示す図、第７図お
よび第８図は、従来のマスク基板を用いた場合の
マスクパターンの形成状態を示す図である。１１……マスク母材、１２……クロム膜（遮光
層）、１３……タンタル薄膜（被覆層）、１４……
レジストパターン、２１……母材、２２……遮光
層、２３……低反射膜、２４……レジストパター
ン。

Claims

【特許請求の範囲】１マスク母材と、該マスク母材上に形成された
所定波長域の電磁波もしくは所定エネルギーの荷
電ビームに対する遮光層と、該遮光層のエツチン
グ条件に対して耐性を有し、該遮光層表面を被覆
するように形成された被覆層とからなることを特
徴とするマスク基板。２前記被覆層は、そのパターニングのためのエ
ツチング条件に対して、前記遮光層が耐性を有す
るような材料から構成されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のマスク基板。３前記遮光層は塩素系ガスを用いたドライエツ
チング法によりパターニングされる物質からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項記載のマスク基板。４前記被覆層は、弗素系ガスを用いたドライエ
ツチング法によりパターニングされる物質からな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
３項のいずれかに記載のマスク基板。５前記塩素系ガスは、四塩化炭素（CCl₄）、塩
化メチレン（CH₂Cl₂）、塩化ホウ素（BCl₃）のい
ずれかあるいはこれらと酸素ガス（O₂）との混
合ガスであることを特徴とする特許請求の範囲第
３項記載のマスク基板。６前記弗素系ガスは、テトラフルオルメタン
（CF₄）、オクタフルオルプロパン（C₃F₈）、六弗
化イオウ（SF₆）のいずれかあるいはこれらと酸
素もしくは水素ガスとの混合ガスであることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載のマスク基
板。７前記被覆層は、アルゴンガス（Ar）を用い
たドライエツチング法によりパターニングされる
物質からなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第３項のいずれかに記載のマスク基板。８前記遮光層はクロム膜からなる遮光膜を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７
項のいずれかに記載のマスク基板。９前記遮光層は、遮光膜の他、前記所定波長域
の電磁波に対する低反射膜およびまたは導電膜の
積層されたものからなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第８項のいずれかに記載のマ
スク基板。１０前記低反射膜は酸化クロム膜からなること
を特徴とする特許請求の範囲第９項記載のマスク
基板。１１前記導電膜はインジウム酸化物またはスズ
酸化物からなることを特徴とする特許請求の範囲
第９項又は第１０項記載のマスク基板。１２前記遮光層は、タンタルからなる遮光膜を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第１１項のいずれかに記載のマスク基板。１３前記被覆層は、タンタル（Ta）、モリブデ
ン（Mo）、タングステン（Ｗ）、シリコン（Si）、
窒化シリコン（Si₃N₄）、酸化シリコン（SiO₂）、
ポリシロキサンのいずれかであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第１１項のいずれか
に記載のマスク基板。１４前記被覆層はクロムを含む薄膜層からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の
マスク基板。