JPH01166044A - フォトマスクの製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、大規模集積回路装置（ＬＳＩ）等の半導体
装置の製造工程において用いられるフォトマスクの製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 大規模集積回路装置（ＬＳＩ）等の高集積化された半導
体装置の製造において、微細加工技術は最も重要な位置
にある。微細加工技術の中心はパターニング技術、すな
わち、半導体基板上に微細パターンを転写する技術であ
り、とりわけ、露光技術により、半導体基板上に塗布さ
れたレジストへのパターニングは重要である。微細加工
技術の中心である光露光技術（フォトリソグラフィ）に
おいて、フォトマスクは微細加工基準の役目をするもの
で、一般に、透明ガラス基板上に紫外光線を遮光する材
料により微細パターンが形成されている。

第６Ａ図〜第６Ｄ図は、たとえば、特開昭６０−１６２
０３号公報に開示された従来のフォトマスクの製造方法
を工程順に示す部分断面図である。

図について、従来のフォトマスクの製造方法を説明する
。

まず、第６Ａ図を参照して、モリブデンシリサド（Ｍｏ
Ｓｉｘ）やタングステンシリサイド（ＷＳｉｙ）等の金
属シリサイドのターゲットを用いて、スパッタ法または
電子ビーム蒸着法等により、石英基板等の透明ガラス基
板１の上に約１０００Ａ程度の膜厚の金属シリサイド膜
２が全面に形成される。

次に、第６Ｂ図を参照して、金属シリサイド膜２の上に
ＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリレート）等のレジスト
を塗布し、紫外光線または電子ビームによって所望のパ
ターンを描画することにより、パターンを有するレジス
ト膜３が形成される。その後、現像処理、および温度１
００〜１４０℃においてベーキング処理が施される。

第６Ｃ図を参照して、レジスト膜３をマスクとして金属
シリサイド膜２のエツチングが行なわれる。

そして、第６Ｄ図に示すようにレジスト膜３が除去され
ることにより、金属シリサイド膜２によるマスクパター
ンが形成され、半導体装置製造用のフォトマスクが形成
される。

上述の従来のフォトマスクの製造工程において、第６Ｃ
図に示されるエツチング工程はドライエツチングであり
、平行平板型の装置を使ったプラズマエツチングの一種
でもある反応性イオンエツチング法を用いて行なわれる
。第７図はこのような反応性イオンエツチングに用いら
れる装置の一例を示す概略図である。図において、チャ
ンバ４の内部には平行平板電極としてアノード電極５ａ
とカソード電極５ｂとが設けられている。金属シリサイ
ド膜２とレジスト膜３とが表面上に形成された透明ガラ
ス基板１はカソード電極５ｂの上に置かれる。カソード
電極５ｂは高周波電源としてのＲＦ電源６につながれて
おり、それを介して接地されている。

この装置を用いて金属シリサイド膜２がプラズマエツチ
ングされる工程について説明する。第８Ａ図、第８Ｂ図
は従来のフォトマスクの製造方法において行なわれるプ
ラズマエツチングの工程を順に示す工程図である。これ
らの図を参照して、まず、チャンバ４の内部でカソード
電極５ｂの上に試料がセットされる。次に、チャンバ４
の内部がＱ、１Ｔｏｒｒ以下の真空状態になるように、
チャンバ４内のガスが矢印Ａで示す方向に引かれる。そ
の後、チャンバ４の内部には、９５％ＣＦ４ガスと５％
０□ガスとからなる混合ガスがボンベ７ａからレギュレ
ータ８、バルブ９を介して導入される。チャンバ４内の
真空度はマスフローコントローラ１０によって一定の真
空度、たとえば、０．２Ｔｏｒｒ程度に保たれる。そし
て、チャンバ４の内部にプラズマを発生させるために、
ＲＦ電源６により１３．５６ＭＨｚにおいて出力３゜Ｏ
Ｗの条件でＲＦ放電が起こさせられる。このとき、プラ
ズマはアノード電極５ａとカソード電極５ｂとの間で発
生し、このプラズマ中には化学的活性度の高いラジカル
、たとえば、この例によればフッ素ラジカルＦ＊が存在
する。このラジカルは金属シリサイド膜２のエッチャン
トとして働き、金属シリサイド膜２のエツチングが進行
する。このようにエツチングが行なわれている間、チャ
ンバ４の外部に設けられた受光部１１とガラス１２とを
通じて、ある波長の光が終点検出装置１３によってモニ
タされることによりエツチングの終点検出が行なわれる
。エツチングの終点が検出されると、ＲＦ電源６が止め
られる。その後、チャンバ４の内部は０．ＩＴｏｒｒ以
下の真空状態になるように残存ガスが除去される。さら
に、チャンバ４の内部には矢印Ｂに示す方向に窒素ガス
が導入され、チャンバ４の内部は大気圧状態に保たれる
。そして、チャンバ４の内部から試料が取出される。こ
のようにして、透明ガラス基板１上に形成された金属シ
リサイド膜２のエツチングが行なわれる。

上述のように、透明ガラス基板１の上に電子ビームレジ
ストを膜厚４０００〜６０００人で塗布した後、電子ビ
ームによってパターンを描画した場合、金属シリサイド
膜２の材料としてモリデブンシリサイドを用いると、そ
のシート抵抗は１００Ω／口程度であり、この金属シリ
サイド膜の表面に電荷が溜まることにより電子ビームが
歪むというチャージアップ現象は起こらない。また、モ
リブデンシリサイド膜はクロム膜に比べて上記で示した
ようなドライエツチングが容易に行なえる。

たとえば、上述で説明したような条件下においてはモリ
ブデンシリサイド膜は約５００〜１０００人／分のエツ
チング速度でエツチングされ、従来のクロム膜のドライ
エツチングに比べて約５〜１０倍のエツチング速度とな
る。さらに、金属シリサイド膜はシリコンを主成分とし
ており、石英（ＳｉＯ２，Ａ良２０８等を含む）基板と
の馴染みもよく、膜剥がれの問題はなく、信頼性の高い
フォトマスクを構成する。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来のフォトマスクの製造方法は以上のように構成され
、信頼性の高いフォトマスクを得ることができる。しか
しながら、エツチング工程において用いられるレジスト
は耐ドライエツチング性を有するものに限定しなければ
ならないという問題点があった。また、ポジ型レジスト
を使用する場合においては耐ドライエツチング性を有す
るものは感度が低く、電子ビーム露光装置のスループッ
トを犠牲にして使用しなければならず、現像の再現性等
においても問題があった。

そこで、この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、エツチング工程において耐ドライ
エツチング性が低いレジストでも使用できるとともに、
レジストのエツチング速度はほとんど変化することなく
、金属シリサイド膜のエツチング速度を向上させること
が可能なフォトマスクの製造方法を提供することを目的
とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に従ったフォトマスクの製造方法は、まず、透
明ガラス基板の主表面上に高融点金属を有する金属シリ
サイド膜を形成する。この金属シリサイド膜の上にはレ
ジスト膜がパターンをもって形成される。その後、この
レジスト膜をマスクとして金属シリサイド膜がプラズマ
エツチングされる。プラズマエツチングの工程はハロゲ
ン系ガスに窒素ガスが混入された混合ガスのプラズマ中
で行なわれる。

好ましい実施例によれば、透明ガラス基板として石英基
板が用いられ、ハロゲン系ガスとしてはＣＦ４ガスが用
いられる。また、透明ガラス基板の上に形成される金属
シリサイド膜はモリブデンシリサイド膜か好ましい。

［作用〕 この発明においてハロゲン系ガスに窒素ガスを混入させ
た混合ガスプラズマは、ハロゲン系ガスのみによるプラ
ズマに比較して、金属シリサイド膜のエッチャントとし
て働く、化学的活性度の高いラジカルの量を増加させる
。そのため、金属シリサイド膜のエツチング速度が増加
し、レジストと金属シリサイド膜とのエツチング速度の
比で表わされる選択比が改善され得る。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１Ａ図〜ｍｌＤ図はこの発明に従ったフォトマスクの
製造方法の一実施例を工程順に示した部分断面図である
。

まず、第１Ａ図を参照して、石英基板等の透明ガラス基
板１の上に、モリブデンシリサイド（Ｍｏｓｉｘ）など
の金属シリサイドのターゲットを用いてスパッタ法また
は電子ビーム蒸着法等により、真空中で約１０００Ａ程
度の膜厚を有する金属シリサイド膜２が形成される。

次に、第１Ｂ図に示すように、レジストがこの金属シリ
サイド膜２の上に４０００〜６０００人程度の膜厚で塗
布される。このとき、用いられるレジストは従来から用
いられる、耐ドライエツチング性を有するレジストであ
るネガ型レジストのＣＭＳ　（クロロメチルスチレン）
に比べて、４〜５倍程度のエツチング速度を有し、耐ド
ライエツチング性の弱いレジスト、たとえば、ポジ型レ
ジストとしてＥＢＲ−９（商品名）が用いられてもよい
。その後、電子ビームによって所望のパターンを描画す
ることにより、パターンを有するレジスト膜３が形成さ
れる。このレジスト膜３には現像処理が施された後、１
００〜１４０℃の温度においてベーキング処理が施され
る。

第１Ｃ図を参照して、レジスト膜３をマスクとして金属
シリサイド膜２がエツチングされる。

そして、第１Ｄ図に示すようにレジスト膜３が除去され
ることにより、半導体装置製造用のフォトマスクが形成
される。

上記実施例において、第１Ｃ図に示されるエツチング工
程は第２図に示される装置を用いて行なわれる。第２図
に示される装置は、チャンバ４の内部に導入されるガス
としての窒素ガス用のボンベ７ｂが設けられた点を除い
ては、第７図の装置と同様であるので装置構成の説明を
省略する。

次に、第２図に示される装置を用いて行なわれるプラズ
マエツチングの工程について説明する。

第３Ａ図、第３Ｂ図はこの発明に従って行なわれるプラ
ズマエツチング工程を順に示した工程図である。これら
の図を参照して、まず、チャンバ４の内部においてカソ
ード電極５ｂの上に試料がセットされる。チャンバ４の
内部はガスが矢印Ａに示す方向に引かれることにより、
Ｑ、１Ｔｏｒｒ以下の真空状態に保たれる。その後、チ
ャンバ４の内部には、ボンベ７ａから９０％ＣＦ４＋５
％０２ガスが、ボンベ７ｂから５％Ｎ２ガスがそれぞれ
レギュレータ８、バルブ９を介して混合ガスとして導入
される。このとき、チャンバ４の内部の真空度は、それ
ぞれガスの供給管に設けられたマスフローコントローラ
１０によって制御されることにより、一定の真空度、た
とえば、０．３Ｔｏｒｒ程度の真空度に保たれる。その
後、１３゜５６ＭＨｚにおいてＲＦ出力密度０．１〜０
．２Ｗ／ｃｍ２の条件下でチャンバ４の内部に放電が起
こさせられる。このとき、プラズマはアノード電極５−
ａとカソード電極５ｂとの間で発生し、プラズマ中には
化学的活性度の高いラジカルとしてフッ素ラジカルＦ＊
が存在する。このラジカルによって金属シリサイド膜２
のエツチングが進行する。この場合、エツチング用ガス
として、従来から用いられるハロゲン系ガスであるＣＦ
４＋０゜（５％）の流量は標準状態換算（大気圧下にお
ける窒素ガス量換算）において１００ｃｍ８程度とし、
そのハロゲン系ガスに５％の窒素ガスを加えたものとす
る。このとき金属シリサイド膜のエッチャントとして働
くフッ素ラジカルＦ＊の発光スペクトル強度は従来に比
較して１．３倍に増加している。そのため、レジストの
エツチング速度はほとんど変わらず、金属シリサイド膜
のエツチング速度のみが増加する。そして、従来と同様
にして、エツチングの終点検出が行なわれた後、チャン
バ４の内部から試料が取出される。このようにしてエツ
チング工程が終了する。

上記のように、この発明に従ったエツチング工程におい
てはレジストのエツチング速度を変えることなく、金属
シリサイド膜のエツチング速度のみを向上させることが
可能である。第４図は、本発明に従ったエツチング工程
におけるモリブデンシリサイド膜のエツチング速度と、
従来のエツチング工程におけるモリブデンシリサイド膜
のエツチング速度とを比較して示し、さらに各種のレジ
ストのエツチング速度を比較のために合わせて示した図
である。この図によれば、エツチング速度とＲＦ出力密
度との関係が示されている。エッチング条件はＲＦ出力
密度以外については上記実施例と同一である。ＦＢＭ−
１２０、ＥＢＲ，−９、ＰＭＭＡ　（ポリメチルメタク
リレート）、およびＲＥ−５０００Ｐはポジ型レジスト
であり、ＰＧＭＡ　（ポリグリシジルメタクリレート）
、ＣＭＳ（クロロメチルスチレン）はネガ型レジストで
ある。なお、ＦＢＭ−１２０、ＥＢＲ−９、ＲＥ−５０
００Ｐは商品名を示す。図から明らかなように、本発明
に従ったエツチング工程においては金属シリサイド膜と
してのモリブデンシリサイド膜はそのエツチング速度が
従来のものに比べてはるかに向上する。また、モリブデ
ンシリサイド膜のエツチング速度が向上することに伴な
い、耐ドライエツチング性が弱いために従来から用いる
ことが困難であったレジスト、たとえば、ＦＢＭ−１２
０、ＥＢＲ−９等のレジストが用いられ得る。

このように、耐ドライエツチング性の高いレジストはよ
り選択性が向上し、耐ドライエツチング性の弱いレジス
トでも十分、実用可能となるなど、フォトマスクを製造
する上で広範囲のレジストがエツチング工程において選
択できることとなる。

第５図は、エツチング条件としてＲＦ出力密度が０．１
４Ｗ／ｃｍ２、真空度が０．３Ｔｏｒｒ。

ガス量がＣＦｎ　＋５％０２の混合ガスで１００ｃｍ３
　（標準状態換算）の条件における、エツチング速度と
混合ガス中に混入される窒素ガスの割合（％）との関係
を示す図である。レジストとしてはＥＢＲ−９が用いら
れ、金属シリサイド膜としてはモリブデンシリサイド膜
が用いられている。

また、モリブデンシリサイド膜とレジストとのエツチン
グ速度の比として選択比も示されている。

この図によれば、窒素ガスの混入される割合が４〜１２
％の範囲内であれば、モリブデンシリサイド膜のエツチ
ング速度がレジストのエツチング速度よりも大きく、選
択比が１以上を示し、モリブデンシリサイド膜が良好に
選択されてエツチングされ得る。

なお、上記実施例においてはハロゲン系ガスとしてフッ
素系ガスであるＣＦ４ガスを用いた例を示したが、この
ガスに限定されることはなく、ＳＦ６ガス等のフッ素系
ガス、００話。、５ｉＣＱ４ガス等の塩素系ガス等も用
いられ得る。また、上記実施例では金属シリサイド膜と
してモリブデンシリサイド膜を用いた例を示したが、少
なくとも高融点金属を有する金属シリサイド膜であれば
よく、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）等を用い
た高融点金属シリサイド膜であってもよい。

さらに、上記実施例ではＣＦＡ　＋０２　　（５％）の
混合ガスに混入させる窒素ガスの割合を変化させた例を
示したが、用いられる金属シリサイド、レジストの種類
によって酸素ガスと窒素ガスとの比率を適宜変更するこ
とにより、好ましい選択比が得られるようにしてもよい
。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によればフォトマスクの製造方
法において行なわれるプラズマエツチング工程に用いら
れるハロゲン系ガスに窒素ガスを混入させるようにした
ので、レジストのエツチング速度をほとんど変化させる
ことなく、金属シリサイド膜のエツチング速度のみを向
上させることができる。そのため、耐ドライエツチング
性か弱いレジストでも十分使用可能となり、レジストの
選択範囲が拡がる。したがって、エツチング工程におい
て選択比が向上するのでエツチングのスループットがよ
り改善されるとともに、高精度で高信頼性のフォトマス
クが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図、第１Ｄ図はこの発明に
従ったフォトマスクの製造方法の一実施例を工程順に示
す部分断面図である。 第２図はこの発明に従ったエツチング工程に用いられる
エツチング装置を示す概略図である。 第３Ａ図、第３Ｂ図はこの発明のエツチング工程を順に
示す工程図である。 第４図は金属シリサイド膜と各種のレジストにおけるエ
ツチング速度とＲＦ出力密度との関係を示す関係図であ
る。 第５図はエツチング速度と混合ガス中に含有する窒素ガ
スの割合との関係の一例を示す関係図である。 第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図、第６Ｄ図は従来のフォ
トマスクの製造方法の一例を工程順に示す部分断面図で
ある。 第７図は従来のエツチング工程において用いられるエツ
チング装置を示す概略図である。 第８Ａ図、第８Ｂ図は従来のエツチング工程を順に示す
工程図である。 図において、１は透明ガラス基板、２は金属シリサイド
膜、３はレジスト膜、４はチャンバ、５ａはアノード電
極、５ｂはカソード電極、６はＲＦ電源、７ａ、７ｂは
ボンベである。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）主表面を有する透明ガラス基板を準備するステッ
   プと、 前記透明ガラス基板の主表面上に、高融点金属を有する
   金属シリサイド膜を形成するステップと、前記金属シリ
   サイド膜の上にレジスト膜を選択的に間隔を隔てて形成
   するステップと、 前記レジスト膜の間で、その主表面を露出している前記
   金属シリサイド膜をエッチングするステップとを備え、
   さらに、 前記エッチングするステップは、少なくとも、ハロゲン
   系ガスに窒素ガスを混入させた混合ガスのプラズマ中で
   行なわれる、フォトマスクの製造方法。
2. （２）前記透明ガラス基板は、石英基板である、特許請
   求の範囲第１項に記載のフォトマスクの製造方法。
3. （３）前記ハロゲン系ガスは、フッ素系ガスである、特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載のフォトマスク
   の製造方法。
4. （４）前記フッ素系ガスは、ＣＦ＿４ガスである、特許
   請求の範囲第３項に記載のフォトマスクの製造方法。
5. （５）前記窒素ガスは、混合ガス中に４〜１２％含有す
   るように混入させられる、特許請求の範囲第４項に記載
   のフォトマスクの製造方法。
6. （６）前記金属シリサイド膜は、モリブデンシリサイド
   膜である、特許請求の範囲第５項に記載のフォトマスク
   の製造方法。
7. （７）前記レジスト膜を形成するステップは、前記金属
   シリサイド膜の上に電子線レジストを塗布し、その塗布
   膜に電子線によってマスクパターンを描画することを含
   む、特許請求の範囲第６項に記載のフォトマスクの製造
   方法。