JPH0690508B2 - フオトマスク - Google Patents

フオトマスク

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JPH0690508B2
JPH0690508B2 JP16434787A JP16434787A JPH0690508B2 JP H0690508 B2 JPH0690508 B2 JP H0690508B2 JP 16434787 A JP16434787 A JP 16434787A JP 16434787 A JP16434787 A JP 16434787A JP H0690508 B2 JPH0690508 B2 JP H0690508B2
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明 千葉
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、フォトマスクに関し、特に半導体装置の製
造に使用されるフォトマスクに関するものである。
[従来の技術] 半導体装置の製造に使用されるマスクとしては、初期に
おいてはガラス基板に写真乳剤を塗布した乾板が用いら
れていた。ところが、高集積化および微細化が進むにつ
れて、現在ではたとえば、特開昭57−157249号公報に示
されるように、透明ガラス基板上にクロム(Cr)などか
らなる金属膜が形成されたハードマスクが広く使用され
ている。これ以外のフォトマスクとしてはクロム(Cr)
以外にタングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデ
ン(Mo)またはモリブデンシリサイド(MoSi2)からな
る遮光性膜を透明ガラス基板上に積層したものがあっ
た。
第5図は、このような材料からなるフォトマスクブラン
クスから、ドライエッチング法によりフォトマスクを製
造する方法を工程順に示した部分断面図である。
図において、まず、(a)を参照して、透光性基板11上
に前述のような遮光性膜12をスパッタリング法により積
層する。次に、(b)を参照して、この遮光性膜12上
に、ネガ型電子線レジスト膜13をスピンコート法により
塗布する。次に、(c)ではこのレジスト膜13に、矢印
Aで示すように直接電子線を照射して露光する。(d)
では、その後、専用の現像液により、露光されたレジス
ト膜13を現像してレジスト膜パターン13aが形成された
ところが示されている。次に、(e)を参照して、この
レジスト膜パターン13aをマスクとして遮光性膜12に、
プラズマエッチング装置内または反応性イオンエッチン
グ装置内のCF4系ガスやCCl4系ガスでエッチング処理を
施し、遮光性膜パターン12aを形成する。その後、
(f)ではレジスト膜パターン13aを剥離することによ
ってフォトマスクの製造が完了する。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、上記のようにネガ型電子線レジスト膜を
使用して、微細なパターンを作成すると、レジスト膜の
膨潤によりマスクの解像度が悪くなる。そこで、フォト
マスクの遮光性膜パターンの微細化に伴なって、膨潤せ
ず、解像度の良いポジ型の電子線レジスト膜が、フォト
マスクの製造の際使用されるようになっている。そのた
めにCr等からなる従来の遮光性膜を形成してフォトマス
クを製造するとき、次のような問題点が生じている。ポ
リブテン−1−スルホン等からなるポジ型電子線レジス
ト膜のパターンを、従来の遮光性膜上に形成し、その
後、プラズマエッチング法や反応性イオンエッチング法
等のドライエッチングによりこの遮光性膜をエッチング
ガスでエッチングすると、エッチングガスによる遮光性
膜のエッチング速度がレジスト膜の灰化・除去される速
度よりも非常に遅くなる。このため、所望する遮光性膜
パターンが形成される前にレジスト膜パターンが除去さ
れてしまうという問題点があった。この対策として、遮
光性膜の膜厚を非常に薄くしてエッチング時間を短くし
たり、また、遮光性膜中に窒素、酸素または炭素を含有
させてエッチング速度を速めてエッチング時間を短くし
たりすることも考えられる。しかし、これらのいずれの
対策もフォトマスクの光学濃度が低下し、遮光性が悪く
なるという問題点を引き起こす。一方、レジスト膜を厚
くすることも考えられるが、厚くするとレジスト膜の膜
厚が均一とならず、レジスト膜が形成するパターンの線
幅がばらついてしまうという問題点があった。
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、ドライエッチングが容易で、か
つ、透明基板との接着性も良好な高品質のフォトマスク
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は、半導体装置の製造に
使用されるフォトマスクにおいて、透明基板上に、少な
くとも窒化された金属シリサイドを有する膜が形成され
ていることを特徴とするものである。
[作用] この発明におけるフォトマスクでは、透明基板上に形成
された遮光性膜が、少なくともドライエッチング速度の
速い、窒化された金属シリサイドを有する膜で構成され
ている。そのため、この窒化された金属シリサイドが遮
光性膜全体のエッチング速度を促進させ、ドライエッチ
ングを容易にする働きをする。また、この窒化された金
属シリサイドは、金属シリサイド自体が有する、透明基
板との良好な密着性を損なうこともない。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を、金属シリサイドを構成す
る金属にMoを用いたモリブデンシリサイド(以下、MoSi
と略称する。)を有する膜を形成したフォトマスクにつ
いて説明する。
第1図は、この発明に従った一実施例であるフォトマス
クブランクスの部分断面図である。図において、石英ガ
ラスなどの透明ガラス基板1上にMoSi膜2aがスパッタリ
ング法等により20nm程度の膜厚で形成されている。さら
に、MoSi膜2a上には窒化されたMoSi膜としてMoSiN膜3
が140nm程度の膜厚で形成され、この上に再びMoSi膜2b
が20nm程度の膜厚で形成されることによって遮光性膜が
3層構造となっている。しかし、遮光性膜は必ずしもこ
のように3層構造にする必要はなく、少なくともMoSiN
を有する膜が形成されていればよい。ここで、MoSiNはM
oSiをターゲットとして、アルゴン(Ar)とN2ガスを混
合したプラズマ雰囲気下でスパッタすることにより、Mo
SiとNが化合されて形成され得る。また、金属シリサイ
ドを構成する金属はMoに限らず、遷移金属であればよ
く、望ましくはMo、Ta、W、Ni、Tiのうちから選ばれた
いずれかであればよい。さらに、窒化された金属シリサ
イドは金属シリサイド自体の透明基板との良好な接着性
を損なうことはない。
この発明の特徴は遮光性膜を構成するMoSiNのドライエ
ッチングの容易性である。第2図はMoSiとMoSiNのドラ
イエッチング速度の比較を示している。図において、横
軸はMoSi膜、MoSiN膜がそれぞれ形成されるときのスパ
ッタリングにおけるArガス流量で、縦軸はCF4+O2(5
%)のエッチングガスを用いて出力115W、圧力300mTorr
の条件でドライエッチングしたときのエッチング速度を
示している。MoSiはArガス流量が10cm3/min(標準状
態)以下を除いてはスパッタリングの際のArガス流量に
関係なく、ほぼ一定のドライエッチング速度を示してい
る。MoSiNはごく微量(分圧1.4mTorr以下)のN2ガスを
一定量混合させた雰囲気下でスパッタリングを行ない、
成膜されたものである。図によれば、MoSiNはMoSiの約
2倍のドライエッチング速度を示している。
ところが、MoSiN膜はステッパーの光源(g線436nm)に
対する光吸収係数がMoSi膜に比べると半分以下と小さい
ので、3程度の光学濃度を得るためには相当厚い膜厚に
しなければならない。そこで、フォトマスクの製造にお
いてMoSiN膜の高速ドライエッチング性を活用するため
には、第1図で示される本発明の1つの実施例である3
層からなるマスクブランクスを形成するのが望ましい。
3層からなるマスクブランクス(Trilayerと称す
る。)、MoSiのみおよびMoSiNのみからなるマスクブラ
ンクスのそれぞれについて、光学濃度と膜厚との関係を
第3図に示す。なお、3層構造のものについては光学濃
度とMoSiN層の膜厚との関係を示している。図におい
て、光学濃度の値として3以上を得るためにはMoSiとMo
SiNの膜厚は各々100nm、250nm以上必要である。ところ
が、第3図に示すような3層構造にすると、MoSiN膜の
両面に膜厚20nmのMoSi膜が形成されているために、マス
クとしての3層からなる遮光性膜のうちMoSiN膜の厚み
が140nm程度以上あれば光学濃度の値が3以上のものが
得られる。
半導体の高集積化が進むにつれて、フォトマスクにおけ
るパターン寸法もサブミクロンのオーダの時代に突入し
つつある。プラズマエッチング法においては、ガス圧が
0.3Torrの条件では、レジストとの選択比も存在する
が、等方性エッチングの効果が相当に存在しているので
サブミクロンのオーダを必要とするパターンのエッジ部
分で丸みや勾配が生じやすくなる。この結果、パターン
寸法のばらつきはもちろんのこと、パターンのエッジ部
分における光学濃度の減少を引き起こす。サブミクロン
のオーダを必要とするマスクパターンを、レジストをマ
スクにしてドライエッチングにより形成するためには、
エッチングのガス圧力を低くした、いわゆる異方性のエ
ッチング条件に設定する必要がある。ところが、異方性
のエッチング条件はガス圧力が相当に低いために、レジ
ストがエッチングのパワーと低いガス圧力との相乗作用
によって従来以上に気化しやすい状態になっている。し
たがって、従来の遮光性膜よりもドライエッチングのさ
らに容易な膜が要求される。
第4図は本発明の一実施例である第3図で示される3層
構造(Trilayer)のものとMoSi膜のみのものについて、
各々の膜厚とドライエッチング速度との関係を示してい
る。このエッチング条件は異方性の効果を出すために生
産レベルの1/6のガス圧力(50mTorr)に設定した。この
実験結果を示す図より、MoSi膜のエッチング速度はガス
圧の低下によりわずか10nm/minの値しか得られないこと
がわかる。この値より、光学濃度が3である膜厚100nm
のMoSi膜をエッチングするのに要する時間は10〜12分く
らいになる。このとき、レジストとして商品名CMSネガ
型EBレジストを用いた場合、MoSi膜が完全にエッチング
され、パターンが形成される前にこのレジストが消失し
てしまう。一方、3層構造の場合、第4図を参照すると
中間のMoSiN膜の厚みが増加するにつれてエッチング速
度も単調に増加する傾向がある。これは、MoSi膜のよう
に膜厚によらず、一定のエッチング速度を維持する傾向
とは相反する性質である。光学濃度が3以上を示す膜厚
250nmの3層構造のものは8分程度でエッチングするこ
とが可能である。このように中間にMoSiN膜を挿入した
3層構造にすると、異方性エッチングの効果が存在して
いる、ガス圧力が低圧の条件下においても容易にドライ
エッチングすることが可能となる。そのため、高解像度
のマスクパターン形成が可能となる。なお、3層構造の
中でMoSi膜はMoSiN膜に比べて若干エッチング速度を低
下させるが、この例の場合は膜厚20nm程度の薄い膜であ
り、エッチングの容易性を妨げることはない。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、フォトマスクの遮光
性膜をエッチング速度の高い、窒化された金属シリサイ
ドを有する膜で構成したので、透明基板との接着性も優
れ、ドライエッチングが容易であるとともに、遮光性膜
のエッチング速度が向上する。したがって、遮光性膜に
窒化された金属シリサイドを用いると、量産に適した高
品質のフォトマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるフォトマスクブラン
クスの部分断面図、第2図はMoSiとMoSiNのスパッタ条
件に対するドライエッチング速度の変化の比較を示す
図、第3図は光学濃度とマスクブランクスの膜厚との関
係を示す図、第4図はMoSi膜のみのものと3層構造のも
のについて、異方性ドライエッチングにおけるエッチン
グ速度と膜厚との関係を比較して示す図、第5図はフォ
トマスクブランクスからドライエッチング法によりフォ
トマスクを製造する方法を工程順に示した部分断面図で
ある。 図において、1は透明ガラス基板、2a,2bはMoSi膜、3
はMoSiN膜である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体装置の製造に使用されるフォトマス
    クにおいて、 透明基板上に、少なくとも窒化された金属シリサイドを
    有する膜が形成されていることを特徴とするフォトマス
    ク。
  2. 【請求項2】前記窒化された金属シリサイドを有する膜
    は、前記透明基板上に形成される第1の金属シリサイド
    膜と、この第1の金属シリサイド膜上に形成される窒化
    された金属シリサイド膜と、この窒化された金属シリサ
    イド膜上に形成される第2の金属シリサイド膜とからな
    る、特許請求の範囲第1項記載のフォトマスク。
  3. 【請求項3】前記金属シリサイドを構成する金属は、遷
    移金属である、特許請求の範囲第1項または第2項記載
    のフォトマスク。
  4. 【請求項4】前記遷移金属は、Mo、Ta、W、Ni、Tiから
    なる群から選ばれたいずれかである、特許請求の範囲第
    3項記載のフォトマスク。
JP16434787A 1987-06-30 1987-06-30 フオトマスク Expired - Lifetime JPH0690508B2 (ja)

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