JPS6161668B2

JPS6161668B2 -

Info

Publication number: JPS6161668B2
Application number: JP57202207A
Authority: JP
Inventors: Naaken Baanto; Kaaru Shitsuku Henrii
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-11-19
Publication date: 1986-12-26
Also published as: JPS58118647A; US4411972A; EP0082977A1; DE3270169D1; CA1187203A; EP0082977B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明の分野本発明はリソグラフイ・プロセス用の改良され
たフオトマスクに関するものであり、特に、集積
回路及び大規模集積回路のような半導体装置の製
造における、光及び電子ビーム（Ｅ−ビーム）の
リソグラフイ・プロセス用の改良されたフオトマ
スク構造体に関するものである。

背景技術集積回路のような半導体装置の製造においてマ
スクから半導体基板にパターンを写す際にリソグ
ラフイ技術を用いることが、広く行なわれ、また
非常に開発されてきた。半導体装置の製造におい
て使用されるフオトマスクは、可視光線及び紫外
線並びにＸ線及び電子ビームのような種々の放射
線源とともに用いられる。電子ビーム・システム
の例は、米国特許第3876883号に示されている。
放射線源として光を用いるシステムは、米国特許
第3152938号、第3458370号、第3712816号及び第
3758346号に示されている。

典型的なマスクは、ガラス、石英等のような透
明な基板を含む。この基板の上には、基板へ写さ
れるべき所望のパターンに相補的なクロムのパタ
ーンが、被覆される。このようなマスク・パター
ンはまた、酸化クロム、酸化鉄、ニツケル等のよ
うな他の両立し得る化合物から形成され得る。ク
ロム同様これらの物質は、通常の真空蒸着技術、
スパツタ技術により、透明な基板の上に形成され
る。しかしながら、クロム膜の反射率は非常に大
きい（約40％乃至約60％）ので、クロム・マスク
の使用により形成される回路パターンの分解能
は、露光期間のマスク表面と半導体ウエハ表面と
の間の多重反射のために、低下される。これらの
問題を解決するために、いわゆる表面反射のない
クロム・マスクとして、クロム・マスキング膜の
上に酸化クロム膜（約250Åの厚さで、しかも反
射防止特性を有する）が形成されたものが提案さ
れた。このような方法は、米国特許第4139443号
及び第4178403号に示されている。

これらの方法の変更したものが、IBM
Technical Disclosure Bulletin Vol.18No.５、
1975、Oct.p.1319に示されている。この方法で
は、透明なガラス基板が最初に通常の方法（減圧
下のアルゴン−窒素−酸素の雰囲気中でのスパツ
タリングのような）により、Cr₂O₃の層で被覆さ
れ、続いて、真空蒸着、スパツタリング等の周知
技術により通常のクロム被覆層が形成される。

酸化クロム被覆膜を形成する他の方法は、蒸着
及び上記のように付着されたクロム被覆膜の酸化
を含む。

また、ガラスは、典型的に、処理の間に静的に
帯電されたようになるので、最も小さな静的な電
荷でさえも、ちり及びほこり等の粒子をガラス表
面に引き寄せる。クロム・メツキされたガラス・
フオトマスクの場合には、剥離（abrasion）の影
響及び光学的影響により、このような粒子は、結
果として、より短い使用寿命及び像の質の低下を
生じ、それゆえに、プロセスの歩留りは低下す
る。

背景技術としては、更に、コバルト・マスクの
製造を示した、米国特許第3877810号がある。こ
のマスクは、例えば、酸化スズ又はSnO₂でドー
プされたInO₂のような、コバルト用の導電性付
着促進物質でガラス基板を被覆することにより、
形成される。しかしながら、透過率の損失を引き
起し得るマスク上のこのようなスズ被覆膜の維持
は、プラズマ及び酸の処理により弱められたり又
は失なわれるし、同様に、新しいマスクを形成す
る再処理のためにマスク（例えば、クロム）の取
り除き（stripping）においても失なわれる。

本発明の概要本発明の目的は、新規且つ改良されたフオトマ
スク構造体を提供することである。

本発明の実施態様により、透過率の大きな損失
もなく静的な（static）の電荷の問題が生じない
という特徴を有する、集積回路用のフオトマスク
が提供される。

また、本発明の実施態様により、Ｅ−ビーム・
リソグラフイの近接影響が実質的に除去された、
導電性の表面を有する改良されたフオトマスクが
提供される。

さらに、本発明の実施態様により、定常波の影
響を減少させる低い反射率を有する光学的マスク
が提供される。

光学的に透明な基板の表面乃至その付近の領域
を少量のスズ又はスズ・インジウムでドープする
ことにより、静的な電荷の蓄積を防ぐことになる
常時導電性の領域が提供されることが、発見され
た。この導電性ゾーンは、アルコールを２にイオ
ンを除去された（deionized）水即ちDI水を１に
した割合であつて、１乃至10重量％の塩化スズ
（SnCl₄）をふくむ溶液を、ガラスのアニーリング
温度近くに加熱された基板（例えばガラス）の表
面にスプレイするすなわち霧状にふきつけること
により、形成され得る。それから、表面は、同じ
温度で、５分間、空気又はO₂雰囲気中で後加熱
（post−hert）される。一般にガラス基板の表面
にスプレイされた溶液の量により、ドーピング即
ち表面の導電性の度合が決まることになる。“導
電性の”ガラスは類似の方法で生産されている
が、本発明のねらいは、ガラスを導電性にするこ
と自体ではなくて、大きさが数オーダ小さい導電
性を必要とするだけである、静的な電荷を防ぐの
に必要な量を与えることであ。

また、通常の導電性ガラスは、光の透過率が95
％乃至はそれよりも良い本発明の静的な電荷のな
い基板に比べて、約50％乃至75％のかなり低い光
透過率を有している（透過率の％は、ドーピング
後／ドーピング前である）。

基板表面の抵抗率は、ドーピングの度合をモニ
ターするために用いられ得る。この抵抗率は、約
10乃至約100MΩ／□の一般的な範囲内となるよ
うに計画される。

ガラス基板の導電性ゾーンの他の利点は、その
上のクロム・マスク・パターンが取り除かれ
（stripped）得るし、ガラス基板が基板の静的な
電荷のない特徴を緩和することなく再処理され得
ることである。また、基板の導電性ゾーンは、プ
ラズマ食刻やウエツト食刻（セリウム・アンモニ
ア又は過マンガン酸カリウム）によつては、影響
を受けない。

次の操作では、基板は順次酸化クロム
（Cr₂O₃、Cr₂O₅又はCr₂O₇）の膜及びクロムの膜
で被覆される。基板の導電性表面付近にある酸化
クロム層は、約1000Å乃至約1200Åの厚さに付着
され、典型的には33±６％であるが約27％乃至約
39％の反射率を与える。Cr₂O₃及びCr₂O₅はプラ
ズマ食刻及びウエツト食刻され得るが、Cr₂O₇は
耐プラズマ食刻性であることに注意すべきだ。例
えば酸化クロムのこの33％の反射率は、半導体装
置のリソグラフイ処理で使用されるレジスト中の
定常波の影響を最小限にするのに役立つ。この結
果、像は維持されないが、約20％のより低い反射
率にすることにより、定常波についての改良は、
位置合せの不一致を与え得る。ガラスの加熱によ
り、クロムのみが生じるオーバーレイになるとき
には、不利なことになつてしまうであろう。一般
に、吸収率＋反射率＋透過率は100％に等しい。
基板の反射率が減少すると、クロムが熱を吸収
し、高速度で基板を膨張する。基板が基板に対し
てクロムの大きな領域を有し、クロムのより低い
領域が露出される（大きな透明又は不透明な領
域）ときには、この加熱は、オーバーレイの問題
を生じるガラス基板の一様な膨張を与えない。第
２の問題は、像サイズに関する問題を生じる、フ
オトレジストをセツト・アツプする加熱による、
I.R.の反射性背面である。

光輝なクロム金属層が、例えば60％であるが、
約50％乃至約65％の反射率を提供するために例え
ば75±25Åであるが、約50Å乃至約100Åの厚さ
まで、暗いクロムの上に付着される。これによ
り、Ｅ−ビーム露出システムから蓄積される静的
な電荷又は電界を放電するのに役立つ高導電性の
層が提供される。本明細書では、33％の反射性の
酸化クロムの1100Åとともに、75Åのクロム層
（光学的な密度のスケールでは0.8に相当する）
は、酸化クロム／クロムのパツケージについて
3.0の最小限密度を与える。酸化クロム／クロム
の示された厚さの変動範囲から結果として生じる
実効密度の範囲は、3.0乃至4.0の範囲にわたる。
また、酸化クロム膜／クロムの複合膜の全体的な
実効反射率は、約27％乃至約39％の範囲となる。

所望のマスキング・パターンが、所望の開口に
相補的なレジスト・マスクを提供するように、ポ
ジテイブ又はネガテイブのレジストを使用する光
学的又はＥ−ビームのリソグラフイにより、酸化
クロム／クロムの複合層中に描画され得る。開口
を所望する領域では、通常の技術によりクロム／
酸化クロムが順次ウエツト又はドライの食刻で除
去される。クロム／酸化クロムの食刻において、
ガラス基板の導電性領域をわずかに食刻すること
（例えば、約1000Å）は、差し支えない。

又、本発明のフオトマスクの更に利点は、クロ
ム層が信号（電圧）のバツク及び他の導電性ガラ
スを与えることになるマスク・パターンのＥ・ビ
ーム検査に用いられ得るということに、注意され
たい。

本発明の実施例本発明のフオトマスクの実施例は、石英より成
る磨かれた平らで、透明な（planar−parallel
transparent）誘電体の板即ち基板１を使用する
ことを含む。

しかしながら、理解されるように、基板１は、
又例えばホウ珪酸ガラスである、ガラスのような
他の透明な誘電体物質より形成され得る。

例えば、アセトン、アルコール及び温かいDI
水における超音波的に行なうような周知技術に従
つて洗浄後、基板１の表面は、層２がスプレイ被
覆される。この層２は、エチル・アルコールを２
（エチルが好ましいが、しかし高い蒸気圧を有す
るアルコールならどれでも使える。）にそしてDI
水を１にした割合であつて、１乃至10重量％の塩
化スズ（SnCl₄）を含む溶液を使用し、基板を約
400℃乃至約600℃（例えばガラスのアニーリング
温度よりも高い）に加熱して、形成される。それ
から、表面は、空気又は酸素の雰囲気中で１乃至
10分間、同じ温度で、後加熱され得る。スズ塩が
溶液拡散機構により反応して、基板表面４近くの
勾配した（gradient）導電性領域３を提供する場
合には、基板表面においてスズ塩が減少すること
が、仮定される。臨界的ではないが、ゾーン即ち
領域３の深さは、典型的にには、約500Å乃至約
5000Åである。

代わりに、導電性領域３は、300℃乃至400℃で
スズ・インジウムの層２をスパツタ付着又は真空
蒸着し、続いて、O₂雰囲気中で加熱して導電性
領域３とすることにより、形成され得る。

導電性ガラスの形成についての基本的なプロセ
スその他のプロセスは、米国特許第2919212号、
第3019136号、第3436257号、第3607177号、第
3877810号及び第4086073号に、示されている。

次のステツプでは、酸化クロム（例えば、
Cr₂O₃、CR₂O₅又はCR₂O₇）の層５が、Cr_xO_y源か
らのスパツタ付着により、又はCrが豊富にされ
た（enriched）O₂プラズマの使用により、基板
表面上に形成される。代わりに、酸化クロム層５
は、源物質としてCr_xO_yを使用した真空蒸着によ
り、又は10^-4乃至10^-6トールの酸素圧力の真空中
でクロムが蒸着される真空蒸着により、形成され
得る。通常のクロム蒸着器が、圧力を操作する入
口用の酸素、供給バルブで、用いられる。操作
は、酸化クロム層５の厚さが好ましくは33±６％
であるが約27％乃至約39％の反射率に対応する、
約1000Å乃至約1200Åの範囲となるように、制御
される。

スプレイ被覆により、酸化クロム層を形成する
他の方法は、米国特許第2919212号に示されてい
る。

酸化クロム層５は、続いて、クロム金属膜６で
被覆される。このクロム金属膜６は、供給バルブ
を閉じ、ユニツトを洗浄して、同じ真空蒸着ユニ
ツト内で形成され得る。代わりに、クロム膜６は
スパツタ付着により形成され得る。クロム膜６は
約50％乃至約65％の反射率に対応する、例えば75
±25Åのような約50Å乃至約100Åの厚さに付着
される。これらのクロム／酸化クロムの複合層
６／５は、約27％乃至約39％の全体的な反射率を
提供することになる。また、この複合層は、少な
くとも3.0の光学的密度（ほぼ0.01の透過率であ
る）を提供することになる。この光学的密度は、
UV光線の通過を防ぐことになる。

それから、基板構造体は、スピン被覆、浸漬
（dip）被覆、ローラ被覆、スプレイ被覆等のよう
な周知のプロセスにより、標準のレジスト物質の
全面付着層７でクロム膜６の上を覆われる。ポジ
テイブ・レジスト及びネガテイブ・レジストが使
用され得るが、好ましくは、Shipley社のAZ−
1350として市販されている、ｏ−キノン−ジアザ
イド（ｏ−quinone−diazide）を含むクレゾー
ル・ホルムアルデヒド樹脂のようなポジテイブ・
レジストであると良い。ネガテイブ・レジストの
例としては、ポリビニル・シンナメイトを含む、
KodakのKTFRである。

できれば放射ビームのプログラムされた制御に
よるのが好ましいが、UV、Ｘ線及び電子ビーム
のリソグラフイ技術のような、通常の露光及び現
像の技術により、開口８のパターンがレジスト層
７中に形成される。それから、レジスト・マスク
７は、ウエツト又はドライの食刻技術による露出
されたクロム／酸化クロムの複合領域９の除去の
ために使用される。これらの露出された複合領域
９は、第５図に示されたフオトマスク１１の透明
領域１０を提供するために、化学食刻、スパツタ
食刻、プラズマ食刻、反応性イオン食刻その他の
適切な方法で、除去され得る。表面に光輝のクロ
ム／非光輝の酸化クロムを有することにより、全
体の金属性表面の除去において、除去されること
が促進する。クロムは、酸化、化学的食刻又はプ
ラズマ／反応性イオンの食刻により除去される。
表面に酸化クロムを有しないことにより、もし最
初の反応がゆつくりで完了しないなら除去され得
ない酸化クロム（Cr₃O₇）を表面にしない場合に
起きる化学反応を考慮する必要がある。複合領域
９の食刻の際、食刻される領域で導電層の全てを
除去しないような、導電領域３（点線の部分）を
わずかに食刻することは差しつかえない。導電領
域３のこのような食刻は、例えば、約1000Åであ
る。一般に、導電領域は食刻に耐えるし、また、
一般的に、プラズマ食刻やウエツト食刻（セリウ
ム・アンモニア）によつては影響されない。過マ
ンガン酸カリウムの食刻及び酸の食刻のような、
その他の公知のウエツト食刻システムもまた用い
られ得る。

結果として得られるフオトマスク１１は、Ｅ−
ビーム露光における近接影響を最小限にする導電
性の表面により、特徴付けられる。また、フオト
マスクは、導電性のガラス表面を提供して、Ｅ−
ビーム・マスクの検査用の信号応答
（signalreturn）を提供する。さらに、フオトマ
スクの低い反射率（33％）は、光学的リソグラフ
イについての定常波の影響を最小限にする。さら
にフオトマスク１１は、汚染物を引きつける全て
の静的な電荷を接地の際にゼロにする導電領域３
によつて、汚染物を制御する。また、酸化クロム
層５の上にクロム層６を有することにより、クロ
ム層のアンダーカツトを最小限にするために２サ
イクルの食刻が必要とされるような逆の順の場合
に比べて、複合層の食刻の間にアンダーカツトは
防がれる。

上に示したように、クロム層６は、約50Å乃至
約100Åの厚さに対して約50％＋の反射をなす。
これは、さらに、Ｅ−ビーム露光システムから生
ずる静的な電荷又は電界を放電するのに役立つ高
導電性の層を提供する。また、クロム層６の示さ
れた厚さは、33％の反射率の酸化クロム層５と組
み合わされて、クロム／酸化クロムよりなる複合
層全体について、3.0の最小密度（ほぼ0.01の透
過率）を与えるときの、0.8の光学的密度を提供
する。＋3.0の密度は、深い紫外線露光システムに
は必要であり、これは、不透明な領域（クロム／
酸化クロム）を通つて得るゆえに、300nmより下
の光線を記録する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、本発明によるフオトマス
クの製造における種々のステツプを示す概略的な
断面図である。１……透明な誘電体基板、３……導電性領域、
５……酸化クロム層、６……クロム層、１１……
フオトマスク。

Claims

【特許請求の範囲】

１スズ又はスズ・インジウムでドープすること
により表面が導電性ゾーンとなつている透明な誘
電体基板と、前記表面上で所定のパターンをなす
不透明部分とを具備するフオトマスク。