JPH061371B2 - モリブデンシリサイドマスクの修正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の製造に用いられるマスクに存
在する欠陥の修正方法に関し、特にモリブデンシリサイ
ド（以下、ＭｏＳｉと称する）マスクに存在する欠損欠
陥を修正する方法に関するものである。

［従来の技術］ 半導体装置の微細化・高密度化が進むにつれて、半導
体装置の製造に使用されるマスクとして金属クロムをパ
ターン材とするハードマスクが広く使用されており、た
とえば特開昭５７−１５７２４７号公報、特開昭５７−
１５７２４９号公報に示されている。使用されるマスク
としては、マスクに存在する欠陥は半導体素子の製造歩
留りに大きく影響するものであり、無欠陥マスクが望ま
しい。しかして、通常のマスク製造工程で無欠陥マスク
が得られる確率は極めて低く、数個の欠陥を含む場合が
多い。したがって無欠陥マスクを得るには、マスク製造
後これらの欠陥を何らかの方法で修正する必要がある。

上述のようなクロム・ハードマスクにおいては、クロム
の黒点が残る残留欠陥と、クロム膜にピンホールが発生
する欠損欠陥との２種類の欠陥が存在する。これらのう
ち、残留欠陥は欠陥部にレーザ光が照射して残留クロム
は蒸発させることにより、簡単に修正され得る。一方、
欠損欠陥の修正は、クロムのリフトオフ法と呼ばれる以
下の工程を備えた方法で可能である。

(a)マスク全面上にポジ型フォトレジストを塗布して、
フォトレジスト膜を形成する工程。

(b)欠損欠陥を含む箇所にスポット状の光を照射する工
程。

(c)上記フォトレジスト膜に現像処理を施すことによ
り、上記欠損欠陥箇所をフォトレジスト膜から露出する
工程。

(d)上記フォトレジスト膜表面および上記露出箇所に金
属クロムを蒸着法またはスパッタ法により堆積する工
程。

(e)上記フォトレジスト膜をはく離することにより、そ
の表面に堆積した金属クロムをも除去し、上記露出箇所
すなわち欠損欠陥箇所に堆積した金属クロムのみを残す
工程（クロムのリフトオフ工程）。

この方法では、結果的に欠損欠陥箇所のみに金属クロム
を堆積することにより欠陥を修正する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この堆積した金属クロムと、現像処理後の露出
されたガラス基板表面との密着性が悪いため、欠損欠陥
箇所に堆積した金属クロムがマスク洗浄等の作業工程に
おいて、はく離してしまうという欠点があった。

そこで、上記問題点を解決する手段として、ＭｏＳｉを
マスク材料に用いる方法が考えられる。これは、ガラス
基板中のＳｉと、マスク材料としてのＭｏＳｉ中のＳｉ
とが有効に結合して接着強度の強いものが得られること
を利用するものである。

しかし、ＭｏＳｉは高融点であるため、抵抗加熱や電子
ビーム（ＥＢ）による蒸着法では安定な膜形成は困難で
ある。一方、スパッタ法によれば安定なＭｏＳｉ膜が形
成される。そこで上述のような欠損欠陥箇所の修正方法
として示された工程(d)においてスパッタ法によってＭ
ｏＳｉを堆積する。ところが、形成されたＭｏＳｉ膜は
段差部に対するカバーレッジが良いために、次工程(e)
におけるＭｏＳｉのリフトオフが困難である。すなわち
従来から用いられているリフトオフ工程、溶媒中に浸漬
させる方法を用いる上では、ＭｏＳｉ膜の段差部に対す
るカバーレッジが良いために、その下地であるフォトレ
ジスト膜の溶解・はく離が困難である。実際にスパッタ
法で商品名ＡＺ−１３５０のポジ型レジストを用いてフ
ォトレジスト膜を形成し、その上にＭｏＳｉを堆積させ
て、その後それをアセトン中に浸漬させると、フォトレ
ジスト膜とともに剥離されるＭｏＳｉ膜の除去に３０分
以上の時間を要した。

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、堆積ＭｏＳｉのリフトオフを容易にし、か
つ、堆積ＭｏＳｉとガラス基板表面との密着も良好であ
るＭｏＳｉマスクの修正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ＭｏＳｉマスクの修正方法は、以下の
工程を備える。

(a)ＭｏＳｉマスク全面上にフォトレジスト膜を形成す
る工程。

(b)修正すべき欠損欠陥を含む箇所を上記フォトレジス
ト膜から露出する工程。

(c)上記露出箇所をエッチングする工程。

(d)上記フォトレジスト膜表面および上記露出箇所にス
パッタ法でＭｏＳｉを堆積する工程。

(e)上記フォトレジストの軟化点温度で上記ＭｏＳｉマ
スク全体の熱処理をする工程。

(f)上記フォトレジスト膜、および上記フォトレジスト
膜表面に堆積したＭｏＳｉを除去する工程（ＭｏＳｉの
リフトオフ）。

［作用］ この発明においては、フォトレジスト膜表面、および欠
損欠陥部をフォトレジスト膜から露出した箇所にＭｏＳ
ｉを堆積した後に、フォトレジストの軟化点温度でマス
ク全体の熱処理を行なっている。この熱処理後、ＭｏＳ
ｉのリフトオフを行なっている。熱処理が施されると、
フォトレジスト膜は容易にはく離され得る。したがって
フォトレジスト膜表面に堆積したＭｏＳｉはフォトレジ
スト膜とともに容易に短時間で除去され得る。また堆積
したＭｏＳｉはガラス基板との密着性が良いので、マス
ク洗浄のときにもはく離し難い。

［実施例］ 第１図は、この発明の実施例におけるＭｏＳｉマスクの
修正方法を示した工程図である。

第１図に示すように、この発明の実施例は以下の工程か
らなる。

(1)ＭｏＳｉマスク全面上にフォトレジスト膜を形成す
る。この実施例では商品名ＡＺ−１３５０のポジ型フォ
トレジストを塗布している。

ＭｏＳｉマスクに存在する欠損欠陥を含む箇所を上記フ
ォトレジスト膜から露出する工程は、この実施例では
(2)および(3)の工程からなっている。

(2)欠陥部にスポット状の光を照射する。

(3)現像処理をする。

この実施例では、フォトレジストとしてポジ型フォトレ
ジストを使用しているので、欠陥部のみにスポット状の
光を照射した後現像処理を施すことにより、欠陥部をフ
ォトレジスト膜から露出させている。

(4)露出箇所を軽くエッチングする。

(5)フォトレジスト膜表面および露出箇所にスパッタ法
でＭｏＳｉを堆積する。

(6)フォトレジストの軟化点温度でＭｏＳｉマスク全体
の熱処理をする。この実施例では窒素雰囲気中にて熱処
理を行なっている。

(7)フォトレジスト膜をはく離する。このとき、フォト
レジスト膜表面に堆積したＭｏＳｉも除去される（Ｍｏ
Ｓｉのリフトオフ）。この実施例では溶媒としてアセト
ンが入れられた超音波槽の中でこの処理を行なってい
る。

上述のように、熱処理(6)後フォトレジスト膜のはく離
(7)、すなわちＭｏＳｉのリフトオフを行なうと、リフ
トオフが容易に短時間で達成され得る。

スパッタ法で形成されたＭｏＳｉ膜はカバーレッジが良
いため、リフトオフが困難である。リフトオフはＭｏＳ
ｉ膜の下地であるフォトレジスト膜が溶媒に溶解するこ
とによってなされる。そのためには溶媒がフォトレジス
ト膜へ容易に拡散されなければならない。

第２図は、５″角の石英ガラス板上に商品名ＡＺ−１３
５０のフォトレジストを８００nmの膜厚で塗布し、その
上にスパッタ法でＭｏＳｉ膜を形成した後、アセトンの
入れられた超音波洗浄器の中でＭｏＳｉ膜のリフトオフ
を行なった実験結果を示すグラフである。このグラフ
は、ＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間と、ＭｏＳｉ膜を形成
したときのスパッタ条件の１つであるＡｒガス流量との
関係を示している。これによると、Ａｒガス流量または
Ａｒ気圧によってＭｏＳｉ膜のリフトオフに要する時間
が大きく変化している。Ａｒ気圧が２５ｍＴorr付近で
スパッタ法によって形成されたＭｏＳｉ膜は、リフトオ
フが極めて困難で、除去されるのに２０分以上の時間が
かかっている。一方、Ａｒ気圧は５ｍＴorrで形成され
たＭｏＳｉ膜は７分程度で除去されており、本実験の中
で最もリフトオフに適した条件で形成されている。

ＭｏＳｉ膜のリフトオフに要する時間は、リフトオフ前
の熱処理の実施によって影響される。第３図は、上述の
結果により同様にＡｒ気圧５ｍＴorrでスパッタ法によ
って膜厚１４０nmのＭｏＳｉ膜を形成し、超音波洗浄器
中でＭｏＳｉ膜のリフトオフを行なう前に熱処理を施し
た実験結果を示すグラフである。このとき商品名ＡＺ−
１３５０のフォトレジスト膜厚は８００nm、熱処理時間
は１５分としている。このグラフは、ＭｏＳｉ膜のリフ
トオフ時間と熱処理温度との関係を示している。また、
グラフにおいて実線は実験値（○印）の外挿を示してい
る。これによると、ＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間を短縮
する熱処理温度は１４０℃付近であることがわかる。こ
の温度は本実験で用いた商品名ＡＺ−１３５０のフォト
レジストの軟化点に相当する。フォトレジストの軟化点
温度で熱処理を１５分間行なえば、ＭｏＳｉ膜のリフト
オフが１分程度という短時間で達成され得る。

さらに第４図は、上述の結果により同様にＡｒガス流量
１０cm³/min（標準状態）でスパッタ法によって膜厚１
００nmのＭｏＳｉ膜を形成し、温度１４０℃で熱処理を
施した後、周波数２７ｋHzで超音波洗浄器中でＭｏＳｉ
膜のリフトオフを行なった実験結果を示すグラフであ
る。このグラフは、ＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間と温度
１４０℃での熱処理時間との関係を示している。熱処理
時間が１５分において明らかにリフトオフ時間が最小に
なっている。また、この実験結果によると温度１４０℃
で熱処理を施すと熱処理時間にかかわらずリフトオフ時
間が７分以内である。

この発明は以上の本願発明者等の実験結果に基づいてな
されたものである。ＭｏＳｉマスクの修正方法において
スパッタ法で堆積されたＭｏＳｉ膜のリフトオフを容易
にする条件としては、フォトレジストの軟化点温度での
熱処理後ＭｏＳｉ膜のリフトオフを行なうことである。
この条件のときリフトオフが７分以内で達成できる。さ
らにＭｏＳｉ膜の形成されるスパッタ条件としてはＡｒ
気圧５ｍＴorrが好ましく、熱処理時間として１５分間
が望ましい。またＭｏＳｉマスク全面上にフォトレジス
ト膜を形成するとき、フォトレジストとしてポジ型を用
いるのが望ましい。ポジ型フォトレジストを用いると、
欠損欠陥箇所を露出する工程で、欠損欠陥箇所のみにス
ポット状の光を照射すればよい。

なお、修正に用いられたＭｏＳｉ膜は欠損欠陥箇所を遮
光する必要がある。そこで、上述のようにリフトオフが
容易なスパッタ条件で堆積したＭｏＳｉ膜の光学濃度を
測定した結果を第５図に示す。このグラフは光学濃度と
ＭｏＳｉ膜厚との関係を示す。これによると、膜厚が１
００nmで３．０以上の光学濃度を示し、リフトオフによ
って修正された箇所のＭｏＳｉ膜は実用的な遮光特性を
示している。

またスパッタ法で堆積したＭｏＳｉ膜は蒸着法で堆積し
た膜に比較して結晶粒が緻密であるため、機械的強度や
基板との密着性にも優れている。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、フォトレジストの軟
化点温度での熱処理後、ＭｏＳｉ膜のリフトオフを行な
うので、リフトオフ時間が短縮される。このため、リフ
トオフ時間が実用的な時間となる。したがって、量産に
適したＭｏＳｉマスクの修正方法であり、容易に無欠陥
マスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例であるＭｏＳｉマスクの修
正方法の工程図である。 第２図は、ＭｏＳｉ膜が形成されるスパッタ条件の１つ
であるＡｒガス流量とＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間との
関係を示すグラフである。 第３図は、熱処理時間を１５分にしたときの熱処理温度
とＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間との関係を示すグラフで
ある。 第４図は、熱処理温度を１４０℃にしたときの熱処理時
間とＭｏＳｉ膜のリフトオフ時間との関係を示すグラフ
である。 第５図は、修正用ＭｏＳｉ膜の膜厚と光学濃度との関係
を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板上の予め定められた領域にモリ
   ブデンシリサイド膜を形成したモリブデンシリサイドマ
   スクに存在する欠損欠陥を修正するための方法であっ
   て、 前記モリブデンシリサイドマスク全面上にフォトレジス
   ト膜を形成する工程と、 前記欠損欠陥を含む箇所を前記フォトレジスト膜から露
   出する工程と、 前記露出箇所をエッチングする工程と、 前記フォトレジスト膜表面および前記露出箇所にスパッ
   タ法でモリブデンシリサイドを堆積する工程と、 前記フォトレジストの軟化点温度で前記モリブデンシリ
   サイドマスク全体の熱処理をする工程と、 前記フォトレジスト膜、および前記フォトレジスト膜表
   面に堆積したモリブデンシリサイドを除去する工程とを
   備えたモリブデンシリサイドマスクの修正方法。
2. 【請求項２】前記フォトレジストは、ポジ型である、特
   許請求の範囲第１項記載のモリブデンシリサイドマスク
   の修正方法。
3. 【請求項３】前記堆積モリブデンシリサイドは、アルゴ
   ン気圧が５ｍＴorrであるスパッタ法で形成される、特
   許請求の範囲第１項または第２項記載のモリブデンシリ
   サイドマスクの修正方法。
4. 【請求項４】前記フォトレジストの軟化点温度での熱処
   理時間が、１５分間である、特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載のモリブデンシリサイドマス
   クの修正方法。