JPH06100823B2 - シースルーマスクブランクスおよびシースルーマスク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はシースルーマスクブランクスに関するもので
あり、特に、半導体装置の製造に使用する耐薬品性に優
れたシースルーマスクを与えるシースルーマスクブラン
クスに関するものである。この発明は、またそのような
シースルーマスクブランクスを用いて形成されたシース
ルーマスクに関する。

［従来の技術］ ICやLSI等の半導体装置の製造等、種々の広範な用途に
用いられているフォトマスクの中で、マスクパターンを
半透明層で形成したシースルーマスクと呼ばれるものが
ある。通常の遮光パターンを有するマスクパターンで
は、遮光パターンと位置合わせマークとが重なった場
合、位置合わせが困難となる。そこで、遮光パターンと
して、可視光は通すが、レジストを硬化させる近紫外線
は通さないという半透明層で、そのマスクパターンを形
成したシースルーマスクが必要となるのである。

次に、従来のシースルーマスクの製造工程を図について
説明する。

第６図〜第11図は、従来のシースルーマスクの製造工程
を断面図で示したものであり、特開昭61-11747号公報に
開示されている技術である。図を参照しながら、その製
造法について簡単に説明する。第６図において、１は光
透過性基板たとえばガラス基板である。まず、光透過性
基板１上にアモルファスシリコン２を被着する（第７
図）。被着方法には、スパッタ法、CVD法、真空蒸着法
等が採用されている。次に、アモルファスシリコン膜２
上にレジストパターン３を形成する（第８図）。その
後、このレジストパターン３をマスクとして、アモルフ
ァスシリコン膜２をエッチングして、半透明パターン
２′を形成する（第９図）。その後、レジストパターン
３を除去した後、全面にクロム膜４をスパッタ法等によ
り被着する（第10図）。その後、200℃で30分間窒素雰
囲気中で熱処理を行なうと、界面においてアモルファス
シリコンとクロムとが反応し、クロムシリサイドが形成
される。次いで、クロムのエッチング液（硝酸第二セリ
ウムアンモニウムの水溶液に過塩素酸を加えたもの）を
用いて未反応のクロム４を除去すると、第11図に示すよ
うな、表面がクロムシリサイド５で覆われたアモルファ
スシリコンからなる遮光膜パターン２′が得られる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のシースルーマスクの製造工程は以上のように構成
されているので、工程が非常に複雑となっており、簡略
化する要請があった。また、遮光膜パターン２′の形成
が等方性エッチの特徴のあるウエット法であるため、微
細化が極めて困難であり、異方性エッチの特徴を出せる
ドライ化にする必要があった。さらに、アモルファスシ
リコンとクロムとの反応でクロムシリサイド５を形成す
る上記熱処理では均一な反応が起こらず、パターン２′
の高精度化、微細化を図ることができないという問題点
があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、耐薬品性に優れ、かつ製造工程が簡単で、
しかも、パターン形成にドライエッチング法が使用で
き、高精度、微細パターンを有するシースルーマスクを
与えることのできるシースルーマスクブランクスを提供
することを目的とする。この発明は、また、そのような
シースルーマスクブランクスを用いて形成したシースル
ーマスクを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明の第１の局面に従うシースルーマスクブランク
スは、光透過性基板と、上記光透過性基板上に被着され
たモリブデンシリサイド酸化膜層と、を備える。上記モ
リブデンシリサイド酸化膜層は、酸素ガスを含むスパッ
タガス、を用いるスパッタリング法に形成されている。
上記スパッタリング法は、上記酸素の分圧の全圧に対す
る比をγとし、かつ上記スパッタリングのパワーをQkw
としたとき、下記不等式 を満足する条件で行なわれている。

この発明の第２の局面の従うシースルーマスクは、光透
過性基板と、上記光透過性基板の上に設けられ、モリブ
デンシリサイド酸化膜で形成された微細パターンと、を
備える。上記モリブデンシリサイド酸化膜層は、酸素ガ
スを含むスパッタガス、を用いるスパッタリング法によ
り形成されたものである。上記スパッタリング法は、上
記酸素の分圧の全圧に対する比をγとし、かつ上記スパ
ッタリングのパワーをQkwとしたとき、下記不等式 を満足する条件で行なわれている。

［作用］ この発明の第１の局面に従うシースルーマスクブランク
スによれば、モリブデンシリサイド酸化膜層が、上述の
スパッタ条件下で形成されているので、再現性のある安
定したモリブデンシリサイド酸化膜となっている。

この発明の第２の局面に従うシースルーマスクによれ
ば、モリブデンシリサイド酸化膜層をレジストパターン
を用いてドライエッチングするという簡単な工程で、形
成できる。また、ドライエッチング法が使用できるの
で、異方性エッチの特徴が出せ、高精度の微細パターン
を含むシースルーマスクが形成できる。さらに、パター
ンがモリブデンシリサイド酸化物で形成されているの
で、耐薬品性に富んでいる。

［実施例］ 次に、本発明に係るシースルーマスクブランクスと、こ
のシースルーマスクブランクスからシースルーマスクを
製造する方法について説明する。

第１図は、本発明に係るシースルーマスクブランクスの
断面図である。なお、前述のとおり、シースルーマスク
ブランクスとはシースルーマスクを製造する前の前駆体
をいう。図から明らかなように、本発明に係るシースル
ーマスクブランクス10は、光透過性基板１と、該光透過
性基板１上に被着されたモリブデンシリサイド酸化膜層
６とからなる。光透過性基板１にはたとえば合成石英ガ
ラス基板が好ましく用いられる。モリブデンシリサイド
酸化膜層６の被着は、スパッタ法で行なう。この被着方
法の条件等については後に詳述する。

上述のシースルーマスクブランクス10をシースルーマス
クとするためには、第２図および第３図に示したプロセ
スを経由するだけでよい。したがって、本発明に係るシ
ースルーマスクブランクスを用いると、シースルーマス
クの製造工程が非常に簡略化されるという利点を有す
る。第２図および第３図を用いて、その工程を説明す
る。

まず、シースルーマスクブランクス10上に、レジストパ
ターン３を形成した後、このレジストパターン３をマス
クとして５％のO₂を含むCF₄ガスをエッチャントとし
て、プラズマエッチング装置によりモリブデンシリサイ
ド酸化膜層６をドライエッチングして、半透明パターン
６を形成する（第２図）。レジストパターン３の剥離
は、O₂プリズマにより行なわれる。すると、第３図に示
すようなシースルーマスク20が得られる。

以上のように、本発明のシースルーマスクブランクス10
を用いれば、シースルーマスク20の製造プロセスが簡単
で、しかも、上述のごとくドライ化が容易に行なえ、高
精度、微細なパターンを有するシースルーマスク20が得
られる。

次に、第１図に示したシースルーマスクブランクスの製
造方法について詳述する。

光透過性基板１の上にモリブデンシリサイド酸化膜層６
を形成するには、スパッタリング法によってMoSiをター
ゲットとし、スパッタガスであるArガス中に酸素を混合
させて行なう。これが通常のやり方である。しかしなが
ら、Arガス中の酸素量が過剰になると、MoSiのターゲッ
トが逆に酸化されてしまい、スパッタリングが突然不可
能となり、成膜が不可能となることがある。そこで、再
現性良く安定にモリブデンシリサイド酸化膜層６を形成
するための条件を調査してみた。

第４図は、この調査結果をグラフにしたものであり、Ar
中の酸素の分圧とモリブデンシリサイド酸化膜のデポジ
ション速度との関係図である。図について、横軸はデポ
ジションの起こる空間の全圧力（Arのガス圧＋酸素のガ
ス圧）に対する酸素のガス圧の比γ、縦軸はモリブデン
シリサイド酸化膜の成膜速度をそれぞれ表わしている。
なお、本実験はプレーナ型のマグネトロンのスパッタリ
ング装置を用い、圧力10mTorrの条件下で行なった。こ
の実験結果より、モリブデンシリサイド酸化膜６の成膜
速度は、スパッタリングのパワーＱが0.5kWから1.0kWの
範囲で、酸素分圧の比γに比例していることが見い出さ
れた。そして、図から、γがパワーＱの値に応じて或る
値以上を超えると、成膜速度が急激に減少して零になる
こともわかった。成膜速度が急激に減少して零になるの
は、ターゲットであるMoSiの酸化が起こっていることを
示している。

以上の実験結果を考察すると、正常な成膜の可能なしき
い値パワーQs（kW）と実際に投入されるパワーＱとの比
をｑ（＝Q/Qs）とすれば、γとｑとの間には、次の関係
式が成立していることが見い出された。

q/γ＝ｋ（定数） …（１） 上記関係式（１）は実験で求められたものであり、モリ
ブデンシリサイド酸化膜が安定に形成できるγの上限値
を示している。実験に実験値を当てはめてみると、ｋ・
Qs＝Q/γ＝25/9が得られ、スパッタリングのパワーＱが
1kWまでの範囲でモリブデンシリサイド酸化膜６を安定
に形成するためには、γとＱとの間に、次の不等式が成
立しなければならないことが導き出された。

Ｏ＜γ≦9/25Q Ｏ＜Ｑ≦1.0 …（２） すなわち、上述の不等式（２）で与えられる条件下でス
パッタリングを行なえば、ターゲットの酸化を防止で
き、再現性の或る安定したモリブデンシリサイド酸化膜
の形成が可能となることが明らかとなった。なお、上式
（２）において、Ｑを1.0以下の値にしたのは、Ｑの値
をこれよりも大きくすると膜焼けを起こすという不都合
が発生するためである。

また、上述の方法において、スパッタリングをプレーナ
型のマグネトロンのスパッタリング装置で、圧力10mTor
rの条件で行なった場合について説明したが、γとＱの
関係が上述の不等式（２）に当てはまる限り、他の型の
装置を用いてもよく、また圧力を10mTorrにしなくても
よい。

次に、上述のスパッタリング条件の範囲で得られた膜の
透過率を、用いた酸素の分圧の比γに関連させてプロッ
トしてみた。第５図は、そのときの相関関係図である。
縦軸は光吸収係数を表わしており、横軸はスパッタリン
グを行なったときの酸素の分圧比γを表わしている。第
５図より明らかなように、両者には、直線関係が成立す
る。この結果より、種々の透過率を有するシースルーマ
スクブランクス10を、酸素の分圧の全圧に対する比γを
制御することによって任意に製造できるということがわ
かる。シースルーマスクを用いて露光する際、光源によ
ってその透過率を変える必要がある場合があるが、そう
いう場合を考慮したとき、透過率を自由自在に制御でき
る、というこの方法は極めて有益である。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明に従うシースルーマスク
ブランクスによれば、上述の不等式（２）で与えられる
条件下でモリブデンシリサイド酸化膜を形成しているの
で、再現性のある安定したモリブデンシリサイド酸化膜
を備えるものとなる。

また、この発明に従うシースルーマスクによれば、モリ
ブデンシリサイド酸化膜層をレジストパターンを用いて
ドライエッチングするという簡単な工程を経由するだけ
で、形成できる。また、ドライエッチング法が使用でき
るので、異方性のエッチの特徴が出せ、高精度、微細な
パターンを有するシースルーマスクの実現が可能とな
る。さらに、半透明パターンがモリブデンシリサイド酸
化物で形成されているので、耐薬品性に富んでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシースルーマスクブランクスの断
面図である。第２図および第３図は本発明のシースルー
マスクブランクスを用いて、シースルーマスクを製造す
る工程を示す断面図である。第４図はモリブデンシリサ
イド酸化膜の成膜速度と酸素分圧比との関係図である。
第５図は得られたモリブデンシリサイド酸化膜の光吸収
係数と、そのモリブデンシリサイド酸化膜を得たときの
酸素の分圧比との関係図である。第６図、第７図、第８
図、第９図、第10図および第11図は、従来のシースルー
マスクの製造工程を断面図で示したものである。 図において、１は光透過性基板、６はモリブデンシリサ
イド酸化膜層、10はシースルーマスクブランクス、20は
シースルーマスクである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光透過性基板と、 前記光透過性基板上に被着されたモリブデンシリサイド
   酸化膜層と、を備え、 前記モリブデンシリサイド酸化膜層は、酸素ガスを含む
   スパッタガス、を用いるスパッタリング法により形成さ
   れており、 前記スパッタリング法は、前記酸素の分圧の全圧に対す
   る比をγとし、かつ前記スパッタリングのパワーをQkw
   としたとき、下記不等式 を満足する条件で行なわれている、シースルーマスクブ
   ランクス。
2. 【請求項２】光透過性基板と、 前記光透過性基板の上に設けられ、モリブデンシリサイ
   ド酸化膜で形成されたパターンと、を備え、 前記モリブデンシリサイド酸化膜は、酸素ガスを含むス
   パッタガス、を用いるスパッタリング法により形成され
   ており、 前記スパッタリング法は、前記酸素の分圧の全圧に対す
   る比をγとし、かつ前記スパッタリングのパワーをQkw
   としたとき、下記不等式 を満足する条件で行なわれている、シースルーマスク。