JPS6385553A - マスク基板およびマスクパタ−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１元転写（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基板、及びそれを
用いｔマスクパターンの形成方法に関する。

（従来の技術） 宇導体技術の進歩とともＣｃ、超ＬＳＩに象徴されるよ
うに、半導体装置の高集ｖＲ度化が進められてきており
、これに伴って高１度の微細パターン形成技術が要求さ
れている。

このよつな微細パターン形成技術とが産ラインで筐弔す
るｔめには高速性が必要であｒ）、ステッパＷ（１７）
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１樟を用ｗ２ステッパや電子ビーム転写ＴＡＩＡ
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１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
、Ｉ＆小寸法パターンの微細化とともに、その寸法端間
も０．１μｍ（３σ）以下の高度の値が要求されるまで
Ｆこなっている。

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［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
光疫長の元に対して不透明なりロム層からなる遮光層３
２と、露光時における反射ｆｔ、を抑えるｔめの酸化ク
ロムからなる低反射＠３３との撰１＃模からなるもので
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１選択的ｆこエツチ
ング除去することにより所１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ｆこ対しでいかｌこ忠実にクロムエツチングがで
きるかどっがが問題になる。クロム膜のエツチング方法
としてはＳ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。

まず湿式法を弔いｔマスクパターンの形成は。

第４図（ａ）　ｌこ示す１口く、前記クロムマスク基板
上ｌこＬ’）ストｓターン３４を形成し、こ０レジスト
パター７３４ｔ−マスクとして、硝酸ｑｃ２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ー式に吹き付け、不要部の
酸化クロム１ｉ３３及びクロム層３２を除去することに
よりて行なわれる。このような湿式法をこよってエツチ
ングを行なっｔ１４合、第４図１ｂ）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！ｌｌ１３３
及びクロム層３２のパターン（μ下りロムパターンと略
記する）トの開に大きなパターン変換差が生じ、そのｔ
ｉ″ｉ　０．１〜０，２［μｍ″］ｌこも及ぶ。従って
１例えばｙ４４図（Ｃ）。

（ｄ）　ｌこ示す如くレジストパターン３４ｆこ同一寸
法Ｊ６＋つ抜きパターンと残しパターンとがある鳴合エ
ツチング漫のクロムパターンの寸法（光学ａ度の半慣巾
）は、！１．！、となり、その差１．−１．ば０．２〜
０．４σμｍ１ｌｌ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間徂があ
り、パターンの高精度化には限界があつｔｏ 一方、乾式Ｅこ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＋りに示す如く、クロムマスク基
板上ｆこレジスートパターン３４ｔ−形成し。

これをマスクとして、四塩化炭素（ＣＣＶ、）専の塩素
系ガスと酸素（０倉）ガスとの混合ガスのプラズマ？弔
い、不安部Ｏ酸化クロムｌ１１３３とクロム９３２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−る電子線描画技術を用いｔ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ｌこつぃて見ると、高感ｌ￥、高解障度のレジ
ストはど耐プラズマ性が低い傾向Ｅこある。このｔめ、
酸ｒヒフロム＠３３及びクロム層３２１ＦｔＮ沢的に除
去するｔめの前記プラズマエツチング工程において、レ
ジスト３４け、著しい膜減りを生じると共に、エツチン
グ後退Ｅこよる寸法変化を伴り、エツチング後のクロム
パターンは第５図（ｂ）＃こ示す如く、断面が煩斜しｔ
パターンとなる。従って、第５・図（Ｃ）（ｄ）に示す
如くレジスト７寸ターン３４１こ（ロ）−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ｌ’＊ｒｌ−とな
ジ、その差Ｉ　Ｂ’　−１６”ｔｄ　、やけ！＋　０．
２〜０．３〔μｍ〕となって、高清度のマスクパターン
。形成−こけ依然として間・週が残されてぃｔ０クロム
マスク店仮１こ代わるドライエツチング用マスク去仮と
して、モリブデンシリナイド薄、・莫とマスク母寸上）
こ形成しｔ、モリブデンンリナイドマスク等仮があるが
、これｔエツチング卯工する鳴合Ｉこも、前述と同様の
開運がある。

（発明が解決しようとする問題点） 高精度のレチクル或いはマスターマスクｔ−ｅｇするた
めには。

■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換差なく、忠実に遮光パターン？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
基板が必要であるが、従来これをイＡ足するようなもの
がなかっｔ。

本発明は上記しｔ問題点と鑑みてなされｔ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ｔめのマスク基板及び該マ
スク基板を用１．ｑ［マスクパターンの形成方法を提供
することｌこある。

〔発明の構成〕

（間１頁点を解決するｔめの手段） 本発明の骨子は、ドライエツチングによって高摂度のマ
スクパターンｔ−形成する丸めに、マスク基板として、
マスク母材上に形成されｔ遮光層上に更に該泗元層のバ
ターニング工程におけるエツチング条件に対して高い耐
性を有する薄膜層を堆積させｔものを弔い、この薄膜ｒ
Ｊによって前記遮光１のエツチング時のマスク効果を高
めることｆこある。

Ａ体的齋こ述べると１本発明のマスク基板はマスク母材
上に形成されｔ金し１シリサイド遮光層と前記金属シリ
サイド遮光層上に形成されｔ醗ｒヒシリコン模薄膜ｊ侵
とからＩ１１成される。更に本発明のマスクパターンの
形成方法は、前記マスク基！２を弔匹、前記酸化シリコ
ン膜薄膜１上に所定のレジストパターン３４ｔ クとして前記酸化シリコン膜薄ｇ層を選択的１こドライ
エツチング除去し、然る侵核４ｆｆ比シリコン嗅薄莫層
パターンとマスクとして下層の金・１シリナイドｉｔａ
沢的１こドライエツチング除去するようにしｔものであ
る。

（作用） 上記の手段を用いれば、遮光層パターン形成の際のエツ
チング工程ｔこおいて、レジストの模減りやレジストパ
ターンの後退ｌこ起因する遮光！Ｊパターン寸法変換差
を少なくすることができる。

（実施例） 以下１本発明の詳細を実施側番こよって説明する。

第１図は本発明によるマスク基板の一実施例の断面図を
示すものである。このマスク基板は、低膨張ガラス或い
は石英ガラスからなるマスク母材１１上ｆこ、遮光層と
して例えば模厚約８００［Ａ］のモリブデンシリサイド
（Ｍｏ８１．若しくはＭｏｘＳｆｙ：ｘ、ｙは組成比？
表わす定数）　・漢１２及び微細パターン形収用薄膜と
して模厚約２００ＣＡ〕ノＭ　比シＩＪ　：ｌ　ｙ　（
Ｓ　ｉＯ，若しくは５１ｍ０ｎ。

ｍ　、　ｎは組成比ｔ−表わす定数）模１３ｆ：１＠次
堆積せしめて得られるものである。なお、酸比シリコン
模１３ば、モリブデンシリナイド膜１２のバターニング
工程で、塩素（ＣＩＶｔ）？含むガスＥこよるドライエ
ツチングｆこ対し、十分に高い耐ドライエツチング性？
有するものである。まｔ、このマスク基板ば、マスク母
材１１上に、スパッタ蒸７Ｗ法を用いてモリブデンシリ
ナイド膜、酸化シリコン模と、碩次積層せしめることに
よって形成することができる。

次に、上記マスク基板と用いた高ｒＰ１度マスクパター
ンの形成方法ｌこついて、第２図（ａ）〜（ｄ）を参照
して説明する。

まず前記第１図１こ示すマスク基板上１こレジストとし
てポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ｉ％を形ｄＬ
ｌ＆、ｌｒａ速ＷＥＥ　５０　［ＫＶ］、　”Ｍ射’ｌ
　５０ＣμＣ／ｃｎ＋”ｌの電子ビーム照射ｔこて所定
のパターン変換差し、酢正イソアミル？弔りで現像処理
を行な論。

第２図（ａ）に示す如くレジストパターン１４？形収す
る。

次いで１周知の平行平板フプラズマエッチング装置によ
り、四７ツｆヒメタン（ＣＦａ）ガス？用いて、レジス
トパターン１４？マスクとして酸化シリコン薄’ｆｉＫ
１３にドライエツチングし、第２図（ｂ）に示す如く酸
化シリコン１模１３を８沢的ｌこ除去する。この＃５今
ドライエツチング侍のガス圧ば〜０．５１”　ｔｏｒｒ
ｌ　Ｉｄ下の所定逼に設定すればよ論。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、酸化シ
リコン膜パターンの加工請文が向上するが１本実施例で
は酸化シリコン膜１３が〜２００ＣＡ］　と凰めて薄い
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小さいクロム
パターンが得られる０本実施例では、ガス圧ｔ−０，１
（ｔｏｒｒｌにし、パワー３００　ｒＷ）で３０秒間の
ドライエツチングを行なっｔ。

洸いて四塩化炭素（ＣＣら）と酸素（Ｏｔ）との混合ガ
ス（酸２の体積混合率〜１５％）を用論で。

平行平板型プラズマエツチング装置により、パワーｓｏ
ｏｃｗ″Ｊ１圧力［０，５［Ｔｏｒｒ）の条件下で２分
間のドライエツチングと行ない、レジスト／４ターン１
４及び酸比シリコン１寞パターン１３とマスクとして、
モリブデンシリサイド莫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、工、チング後のモリブデンシリ
ナイド・漠の断面形状は略垂直壁状で良好である。なお
、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、酸化シリコン１貞１３は十分な
耐性を有するｔめ、膜減りが殆どなく、下層のモリブデ
ンシリサイド模１２に対するエツチングマスクとして有
効多こ作用する。

従って第２図（Ｃ）に示す如くモリブデンシリサイド模
パターン１２は元のレジスト／（メーン１４の寸法に対
して０．０３１”μｍ）Ｉメ下の寸法変化に抑えること
ができる。まｔ、この時、レジストパターン１４は、ド
ライエツチング工程中、徐々ｆこエツチング除去されて
ゆくので、特別なレジスト剥離工程は不安である。

なお、上記酸（ヒシリコンで１　ｄ　１３　！（それ自
身良好な低反射膜になり得るので、第２図（ｃ）　ｌこ
示す如く、酸化シリコン模−モリブデンシリサイド模槓
層パターンのｉｔでも高精度マスクとして使用できる場
合もあるが、必要ｌこｐじて％第２図（ｄ）　ｆこ示す
如く、酸化シリコン薄）莫１３を除去するようにしても
よい。

かくして１本実施列によれば、遮光１Ｌａとしてのモリ
ブデンシリサイド模１２上齋こ欲化シリコン薄＠１３を
形成したマスク基板を用いて遮光層？ドライエツチング
加工することｆこよジ、従来法では１界と見られていｔ
レジストｔ４ターント遮光１パターンとの１間のパター
ン変換差を飛躍的に低減することが可能となつｔ、まｔ
、比較的耐ドライエツチング性の低いレジストｆｆ：寞
用する１合でも。

爛ｆヒシリコン薄嘆１１３が塩素系のガス？用いｔドラ
イエツチング（こ対し高ＸＡ耐性を有してｈるｔめレジ
ストパターン１４条こ忠実で寸法精度及び断面形状の良
好な遮光層１２のパターン形成が可能となっｔ。

まｔ、遮光ＩＪ１２として弔いる金属シリナイドの中Ｅ
こ（ま、本実施例で用いたモリブデンシリサイドのよつ
ｌこ、レジスト材料に対する接着性が不十分なりのがあ
ワ、このような遮″／ｌ、層上に直接レジストパターン
と形成すると、パターン流れが生じてしま１ＡＴｊＩこ
徴用寸法のレジストパターンが得られない場合がある。

これに対し１本活明のマスク間板では、遮光層上沓こレ
ジスト材料に対する接着法■優れｔ酸比シリコン薄腐贋
があり、この上にレジストパターンと形成するので、サ
ブミクロン寸法の微細パターンでも１実Ｅこ得られるこ
とになる。

次ｌこ、′＄、発明の変形ｆ’Ａｌｔこつぃて説明する
。

上述しｔ実施例では、遮光１がモリブデンシリサイドで
ある場合のマスク等仮を使用し、該マスク等［を用いｔ
マスクパターンの形成方法にっ論て説明しｔが、遮光１
材叫はこれｆこ限定されるものではなく、タンタルシリ
サイド（Ｔａｉｌ、若しくはＴａｘＳ　ｉｙ　）、チタ
ニウム’／リサイド（ＴｉＳｉ。

若しくけＴｉｘＳｉｙ）、タングステンシリサイド（Ｗ
８ｆｔ若しくはＷｘＳｉｙ）、バナジウムシリサイド（
ＶＳｔ、若しくはＶｘＳｉｙ）、ジルコニウムシリサイ
ド（ＺｒＳｉ、若しくはＺｒｘＳｌｙ）、ハフニウムシ
リサイド（ＨｆＳｌ、若しくはＩｆ　ｘｓ　ｌ　ｙ　）
、　二オブシｌ　ｔイｌ／　（ＮｂＳｉ、　ｊｉＩ、　
（ｄＮ　ｂ　ｘ　Ｓ　ｌ　ｙ　）等の他の金属クリサイ
ドでもよい。これらの金４シリサイド摸ば、いずれも、
所望とする遮光特注を有しており、且つ塩素？含むガス
２１月いてドライエツチングが町１１目である。従って
、前述の如く塩素ガスＥこよるドライエツチングに対し
て高い討性を持つ浚化シリコン＠？上１薄漠とし前記り
ずれかの金４シリナイドＳを下層僕とする積層講賠のマ
スク基板を用意すれば本発明の方ｉｆこ従りて、ｔ２ｉ
端度のマスクパターンと形成することができる。

まｔ上記実施例では、レジストとしてポリメチルメタク
リレートを用いｔがレジスト材料はこれ齋こ限定される
ものではなく、ポリブデンスルホン。

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、メボラック樹脂含有レジスト等。

池のレジスト材料を用いても本発明は実施できる。

列えば実施例ＩＩこお論で、ポリグリシジルメタクリレ
ートをレジストとして弔いｔ場合２０（ＫＶ）。

１〔μＣ／ａｍ”　］の電子ビーム照射と行なっｔ侵、
メチルエチルケトンとエタノールの混合液ｔこより現盾
処理七行なうことによって形状しｔレジストパターンと
用いても、実施例と同様Ｅこ寸法情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去と
しては、電子ビーム描画に限らす元ｇ元法等１周知のパ
ターン形成方法が使用できることは言りまでもない。

微細パターン形成用の酸化シリコン’ｆＪ模の嘆厚に関
しては、成膜条件、ピンホールの有無、レジストのフッ
素系ガスを弔いｔ１合の耐ドライエツチング性等？考（
・亙して、遣宜遍沢町距であるが。

ドライエツチング時、マスクとなるレジストパターンと
のパターン変換差と小さくする。ｉ′ｉ）に８０〜４０
０［Ａ）　　程度が望ましい。まｔ、金２！シリサイド
遮光模の膜厚ｌこ関してはマスク基板ｌこ採用する合間
シリサイド材料０４類により若干の：Ｓ光待件の差はあ
るが１４例えば６００〜５０００Ａの範囲で適宜選沢す
ればよい。さら番こマスク母材としては、低膨張ガラス
或いは石英に限定さすることなく適用するパダーン転写
技術をこ芯じて適宜変更可能である。

なお、ドライエツチング弔のガスとしては、前記実施例
では酸化シリコン模のエツチングには四フッ化メタン（
ＣＦ４　）ｆｃｖまｔモリブデンシリナイド遮光膜のエ
ツチングには四塩化炭素（ＣＣＺ、）と酸素の混合ガス
と用いたが、これらのガスｆこ同等限定されるものでは
ない。酸化シリコン１漠のドライエツチングを行なう場
合にはＣＦ番の池、トリフ０ロメタン（ＣＨＦ、）、ペ
ンタフロロエタン（Ｃ＊ＨＦ５）などのガス？便りこと
もできる。まｔ１酸化シリコン僕のエツチング形状や酸
化シリコン嘆−レシスト間のエツチング通沢比を向上さ
せるｔめに、これらのガスに過≧の水素（Ｈ２）ガスや
酸素（Ｏｌ）ガスを加えてもよい。他方モリブデンシリ
ナイド模のドライエツチングを行なう場合にはＣＣＪ、
の池、トリクロロメタン（ＣＨＣＪｍ）、ジクロロメタ
ン（ＣＨ，ＣＪ、）等色の塩素を富むガスｆこＯｘ　！
ｉ−所定量添加しｔ混合ガス系と弔いでもよい。

〔清明の効果〕

以上詳述し九より齋こマスク母材上Ｅこ金属クリサイド
膜遮光層と阪化シリコン薄漠層とをこの順序で償１−形
改したものをマスク基板とし、これと用いてレジストパ
ターン上マスクに該遮光１薯ｔドライエツチング加工す
れば、レジストパターンと遮光’ｄパターン間の寸法変
換差の小さい高梼度のマスクを形成することができ、そ
の有用性は他めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ｆこよるマスク基板の一実施例を示す断
面図、第２図は＠１図のマスク基板を弔いｔ本発明の一
実施例によるマスクパターン彫成工程を示す断面図、第
３図は従来のマスク基板の一例？示す断面図、鷹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２ｆＴ面図である。 図においで １１・・・マスク母材、１２・・・金１シリサイド嘆（
遮光層）、１３・・・酸ｆヒシリコン薄膜、１４・・・
レジストパターン％３１・・・マスク母材、３２・・・
遮光ｌｉｔ、３３・・・低Ｎ射＠、３４・・・レジスト
パターン。 代理人　弁理士　　則　近　恵　右 同　　　　　　　　竹　　花　　喜久男第１図 第２図 第８図 （ａ） （ｂ） （ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（ｄン第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マスク母材と、該マスク母材上に形成された金属
   シリサイド膜遮光層と、該遮光層上に形成された酸化シ
   リコン薄膜から構成されるマスク基板。
2. （２）上記金属シリサイド膜遮光層材料の化学式をＭＳ
   ｉ＿２若しくはＭｘＳｉｙ（ｘ、ｙは組成を表わす定数
   ）で表わす場合、ＭがＭｏ（モリブデン）、Ｔａ（タン
   タル）、Ｔｉ（チタニウム）、Ｗ（タングステン）、Ｖ
   （バナジウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニ
   ウム）、Ｎｂ（ニオブ）のうちいずれかであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のマスク基板。
3. （３）マスク母材上に金属シリサイド膜遮光層及びその
   上に酸化シリコン薄膜を形成してなるマスク基板上にレ
   ジストパターンを形成する工程と、前記レジストパター
   ンをマスクとして上記酸化シリコン薄膜をフッ素を含む
   ガスを用いて選択的にプラズマエッチングし、酸化シリ
   コン薄膜パターンを形成する工程と、前記酸化シリコン
   薄膜パターンをマスクとして上記金属シリサイド膜遮光
   層を塩素を含むガスを用いて選択的にプラズマエッチン
   グし、遮光層パターンを形成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。