JPS623257A

JPS623257A - マスクパタ−ンの形成方法およびこれに使用するマスク基板

Info

Publication number: JPS623257A
Application number: JP60143397A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kato; 加藤　芳秀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09

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】［発明の技術分野］本発明はマスクパターンの形成方法に係り、特に、光転
写（ステッパ等）、電子ビーム転写、Ｘ線転写等のパタ
ーン転写技術に用いられるレチクルあるいはマスターマ
スクの作成に必要なマスクパターンの形成方法に関する
。

［発明の技術的背景とその問題点］半導体技術の進歩と共に、超ＬＳＩをはじめ、半導体装
置の高集積化が進められてきており、高精度の微細パタ
ーン形成技術が要求されている。

このような形成技術を量産ラインで使用するには高速性
が必要であり、ステッパ等のパターン転写技術の進歩が
不可欠なものとなっている。そこでｉ線を用いたステッ
パや電子ビーム転写あるいはＸ線転写等のサブミクロン
・パターン転写技術が研究開発される一方、ステッパや
アライナ−等の従来のパターン転写技術に対して要求さ
れる精度も日増しに厳しくなってきている。

従って、当然、パターン転写の原図となるレチクルやマ
スターマスクの高精度化が期待されており、形成可能な
最小寸法の微細化と共にその寸法精度も一層高いものが
要求され、０．１μｍ（３σ）以下の寸法精度が要求さ
れるまでに至っている。

従来、レチクルやマスターマスク用として広く用いられ
ているクロムマスク基板は、第６図に示す如く、低膨張
ガラス、石英等のガラスからなる母材２１と、該母材上
に、露光波長の光に対して不透明なりロム層からなる遮
光層２２と、露光時における反射光を抑制するための酸
化クロム層からなる低反射膜２３とが順次積層せしめら
れてなるものである。

このクロムマスク基板上の遮光層２２と低反射膜とをレ
ジストパターンをマスクとして選択的にエツチング除去
することにより所望のマスクパターンを形成し、これを
レチクルあるいはマスターマスクとして用いるわけであ
るが、形成に際しては、レジストパターンに対していか
に忠実にクロムエツチングが実行できるかが問題となる
。クロムエツチングの方法としては湿式法と乾式法とが
知られている。

まず、湿式法を用いたマスクパターンの形成は、第７図
（ａ）に示す如く、前記クロムマスク基板上にレジスト
パターン２４を形成し、このレジストパターン２４をマ
スクとして、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸
とからなるエツチング液に浸漬もしくはエツチング液を
スプレ一式に噴霧し、不要部のクロム層２２および酸化
クロム層２３を除去することによって行なわれる。この
ように湿式法によってエツチングした場合第７図（ｂ）
に示す如く、レジストパターン２４の下側までエツチン
グが進行し、レジストパターン２４と形成されるクロム
層２２および酸化クロム層２３のパターン（以下、クロ
ムパターン）とに大きなパターン変換差が生じる。そし
てその伍は０．１〜０．２σｍに及び、従って第７図（
Ｃ）。

（ｄ）に示す如く、レジストパターン２４に同一寸法Ω
。の抜きパターンと残しパターンとがある場合、エツチ
ング後のクロムパターンの寸法は、Ω１．Ω２　（光学
濃度の半値幅）となり、その差Ω１−９２は０．２〜０
．４μｍ以上にも達する上、クロムパターンの断面形状
もアンダーカットを生じる等の問題があり、高精度化に
は限界があった。

一方、乾式法を用いたマスクパターンの形成は、湿式法
の場合と同様に、第８図（ａ）に示す如く、クロムマス
ク基板上にレジストパターン２５を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、四塩化炭素（ＣＣΩ４）等
の塩素系ガスと酸素（ｏ２）ガスとの混合ガスプラズマ
を用い、不要部のクロム層２２と酸化クロム層２３とを
エツチング除去することによってなされる。ところで近
年、広く用いられている電子ビーム描画法を用いたレジ
ストパターンの形成方法において使用される感電子線レ
ジストでは、高感度、高解像度のしシストはとプラズマ
耐性が弱く、クロム層２２および酸化クロム層２３を選
択的に除去するための前記プラズマエツチング工程にお
いてレジスト２５の著しい膜減りを生じると共にレジス
ト後退による寸法変化を伴い、エツチング後のクロムパ
ターンは第８図（ｂ）に示す如く、断面傾斜のあるパタ
ーンとなる。このため、第８図（Ｃ）。

（ｄ）に示す如く、レジストパターン２５に同一寸法Ω
。の抜ぎパターンと残しパターンとがある場合、エツチ
ング後のクロムパターンの寸法は夫々、Ω１′、Ω　′
となりその差Ω　′−９２′はやはり０．２〜０．３μ
ｍとなり、高精度のマスクパターンの形成には依然とし
て問題が残されていた。

近年、ドライエツチング用マスク基板として、モリブデ
ンシリサイド（ＭＯＳｉ２）薄膜をマスク母材上に形成
したモリブデンシリサイドマスク基板が注目されている
が、多かれ少なかれこれにも同様の問題がある。

高精度のレチクル、あるいはマスターマスクを作成する
には、（１）高粘度のレジストパターン形成技術、（２）レジ
ストパターンから、パターン変換差なく忠実に遮光パタ
ーンを形成する高粘度のエツチング技術とそれに適うマ
スク基板、が必要であった。

［発明の目的］本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、量産用パ
ターン転写技術の要となる高精度マスクを作成するため
のマスクパターンを形成することを目的とする。

［発明の概要］上記目的を達成するため、本発明によれば、マスク基板
として、マスク母材上に形成された遮光層上に、更に、
該遮光層のバターニング工程におけるエツチング条件に
対して耐性を有する薄膜層を積層せしめたものを使用し
、該薄膜層上にレジストパターンを形成し、次いでこの
レジストパターンをマスクとして該薄膜層を湿式エツチ
ングし、　　　　　更に、該薄膜層のパターンをマスク
として前記遮光層をドライ（乾式）エツチングし、遮光
層パターンを形成するようにしている。

また、本発明のマスク基板は、パターン転写に用いられ
る所定波長域の電磁波に対する遮光層として、金属膜又
は金属シリサイド膜を含むものを用いると共に、この上
層に該遮光層のバターニング工程におけるエツチング条
件に対して耐性を有する薄膜層を形成してなるものであ
る。

すなわち、マスク母材上に形成された金属又は金属シリ
サイドからなる遮光膜を含む遮光層上に、更に、前記薄
膜層を形成せしめ、遮光層のバターニングのためのエツ
チング時のマスク効果を高め、寸法精度の良好な遮光層
パターンを形成しＪ：うとするものである。

［発明の効果］本発明によれば、薄膜層のエツチング工程が湿式エツチ
ング法で行なわれ、工程が簡単である上、従来法では限
界とみられていたレジストパターンと遮光パターンとの
パターン変換差を飛躍的に低減することが可能となった
。

また、比較的ドライエツチング耐性の小さいレジストを
用いても薄膜層が耐性を有しているため、レジストパタ
ーンに忠実で、寸法精度および断面プロファイルの良好
な遮光層のパターン形成が可能となる。

更に、従来電子ビーム描画での近接効果に対する種々の
補正施策（パターン寸法補正、ドーズ量補正、高加速電
圧化、多層レジスト法等）を実施しても、パターン寸法
変換差が大きいために、高精度パターンを忠実に再現す
ることは不可能であったが、本発明の方法により、パタ
ーン寸法変換差を小さくすることができ、レジストパタ
ーンに忠実な遮光パターンの再現が可能となった。

加えて、高精度のマスクパターンが容易に実現できるよ
うになり、サブミクロン領域の高集積デバイス用パター
ン転写技術も確実なものとなった。

［発明の実施例］以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第１図は、本発明実施例のマスク基板の断面図を示すも
ので、このマスク基板は、低膨張ガラスからなるマスク
母材１１上に、遮光層としての膜厚的８００Ａのモリブ
デンシリサイド（ＭｏＳ１２）膜１２および微細パター
ン形成用薄膜としての膜厚的３０ＯＡのクロム薄膜１３
を順次積層せしめたものである。なお、該クロム薄膜１
３は、モリブデンシリサイド膜１２のバターニングのた
めのドライエツチング工程で用いられるテトラフルオル
メタン（ＣＦ４）の弗素系ガスと′Ｍ素ガスもしくは水
素ガスとの混合ガスに対して３倍以上の選択比の耐性を
有する。

また、このマスク基板の形成は、マスク母材１１上に、
スパッタ蒸着法を用いてモリブデンシリサイド膜、クロ
ム薄膜を順次積層せしめることによってなされる。

次にこのマスク基板を用いた高精度マスクの形成方法に
ついて説明する。

まず、該マスク基板上に、ポリメチルメタクリレート（
ＰＭＭＡ）膜１４を形成した後、加速電圧５０ＫＶ、照
射量５０μＣ／　ｃｄの電子ビーム照射を行ない所望の
パターンを描画し、酢酸イソアミル（［ＡＡ）を用いて
現像処理を行ない、レジストパターン１４を形成する。

（第２図（ａ））次いで、該レジストパターン１４をマ
スクとし、硝酸第２セリウムアンモニウムと過塩素酸か
ら成るエツチング液により、第２図（ｂ）に示す如くク
ロム薄膜１３を選択的に除去する。このときのエツチン
グには、室温で１０秒間のスプレーエツチングを用いた
。このようにして形成された開口ＷＩはレジストパター
ンの開口ＷＲに忠実に形成されており、レジストパター
ンの膜減りによる寸法変化は全く認められなかった。ク
ロム薄膜はレジス士との密着性が良好である上、前述の
従来技術で遮光膜として説明した厚いクロム膜と異なり
４００Ａ程度までの薄いクロム膜ではレジストパターン
に忠実にしかも垂直に近いプロファイルのクロム間口部
を得ることができる。

続いて、テトラフルオルメタン（ＣＦ４）と０２の混合
ガスを用い、２００Ｗ１０．０６Ｔｏｒｒ、５分間の反
応性イオンエツチングにより、モリブデンシリサイド膜
１２を選択的に除去する。この工程で、レジストパター
ン１４は、徐々に除去されていくが、クロム薄膜は充分
な耐性を有するため、膜減りも少なく、下層のモリブデ
ンシリサイド膜１２に対するマスクとして有効に作用す
る。

従って、第２図（Ｃ）に示す如く、形成されるモリブデ
ンシリサイド膜のパターンは元のレジストパターン１４
の寸法に対して、０．０５μｍ以内の寸法変化に抑える
ことができた。また、このとき、レジストパターン１４
は、反応性イオンエツチングによる膜減りによって徐々
に除去されていき、特別なレジスト剥離工程は不要であ
った。

なお、この実施例を用いた薄膜はそれ自身、良好な遮光
特性を有するため、第２図（Ｃ）に示したようなＣｒ　
　Ｍ　ＯＳ　ｉ　２複合パターンのままでも高精度マス
クとして使用可能であるが、必要に応じて、第２図（ｄ
）に示す如く、り０１ｍ膜を除去してもよい。

また、レジストとしては、ポリメチルメタクリレートの
伯、ポリグリシジルメタクリレート（ＰＧＭＡ）等、他
の物質を用いてもよいことはいうまでもない。ポリグリ
シジルメタクリレートをレジストとして用いた場合、２
０ＫＶ、１μＣ／ｄの電子ビーム描画を行なった後メヂ
ルエチルケトンとエタノールの混合液により現像処理を
行なうことによって、実施例と同様に寸法精度の良好な
マスクパターンが形成される。尚、レジストパターン形
成方法としては、電子ビーム描画に限らず光露光法等周
知のパターン形成方法が使えることは言うまでもない。

更に、本発明は、実施例に示したＣｒ−Ｍ。

Ｓｉ２複合マスク基板に限定されることなく、遮光層が
第３図乃至第５図に示す如く、遮光膜１２と低反射膜１
４との２層構造からなるもの、遮光膜１２と、インジウ
ムもしくはスズの酸化物等からなる導電膜１５との２層
構造からなるもの、遮光Ｆ１１２．導電膜１５．低反射
膜１４の３層構造からなるもの等、遮光層が積層型であ
る場合にも適用可能である。遮光膜１２としてもＭ　ｏ
　Ｓ　ｉ　２の他に、Ｔａｘｉ　　、’ＴｉＳｉ　　、
ＷＳｉ２やＴａ等も適用可能でありエツチング耐性を有
する微細パターン形成用薄膜１３を形成することにより
、寸法精度の良好なマスク形成が可能となる。

更にまた、微細パターン形成用薄膜１３としては、クロ
ム薄膜に限定されるものではなく、遮光層が容易にエツ
チングされる条件で、比較的強い耐エッチ性を示し、逆
に遮光層が比較的強い耐エッチ性を示すエツチング液で
容易にエツチング除去される物質であればよい。ただし
、クロムはレジストとの密着性が良好であり、パターン
精度を上げるには有効な膜である。また、例えば、酸化
クロムも薄膜１３の材料として用いることが可能で、同
時に低反射膜として兼用することも可能である。

また、その膜厚についても、ピンホール特性や、遮光層
の膜厚やレジストパターンに用いられるレジストの耐ド
ライエツチ性を考慮して、適宜選択可能であるが、レジ
ストとのパターン変換差を小さくする為に、４０〜４０
０Ａ程度が望ましい。

加えて、マスク母材としても、低膨張ガラスあるいは石
英に限定されることなく、適用するパターン転写技術に
応じて、適宜選択可能であり、Ｘ線マスクとして用いる
場合には、シリコン、窒化シリコン、ポリイミド等も使
用可能である。

又、所定エネルギーを有する荷電ビームを用いた、荷電
ビーム投影露光法用マスク・パターンや、チャネリング
・マスク・パターンを形成する場合にも、母材及び遮光
材を適宜選択することにより一本発明を適用できること
は言うまでもない。

更に、遮光層のエツチングガスとしては、テトラフルオ
ルメタン（ＣＦ４）に限定されるものではなく、六弗化
イオウ（ＳＦ６）オクタフルオルプロパン（０３Ｆ８）
、のいずれかあるいはこれらと水素ガス（Ｈ２）又は酸
素ガス（０□）との混合ガス等の他の弗素系ガス等の使
用も有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のマスク基板を示す図、第２図
（ａ）〜（Ｃ）は、同マスク基板を用いたマスクパター
ンの形成工程を示す図、第２図（ｄ）は、薄膜を除去し
た場合のマスクを示す図、第３図乃至第５図は、本発明
の他の実施例を示す図、第６図は、従来のマスク基板の
１例を示す図、第７図および第８図は、従来のマスク基
板を用いた場合のマスクパターンの形成状態を示す図で
ある。１１・・・マスク母材、１２・・・ＭｏＳｉ２膜（遮光
層）、１３・・バクロム薄膜（被覆層）、１４・・・レ
ジストパターン、２１・・・母材、２２・・・遮光層、
２３・・・低反射膜、２４・・・レジストパターン。第２図（０）第１図　　第２図（ｂ）第２図（Ｃ）第２図（ｄ）第３図第４図第５図第６図第７図（０）第７図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスク母材上に所定波長域の電磁波もしくは所定
エネルギーの荷電ビームに対する遮光層を具えたマスク
基板上にマスクパターンを形成する方法において、マスク基板として、遮光層上に更に該遮光層のパターニ
ング工程におけるエッチング条件に対して耐性を有する
薄膜層を積層せしめたものを使用し、該薄膜層上にレジストパターンを形成する工程と、次いで、このレジストパターンをマスクとして該薄膜層
を湿式エッチング法により選択的に除去する第１のエッ
チング工程と、更に、該薄膜層のパターンをマスクとしてドライ（乾式
）エッチング法により、前記遮光層を選択的に除去する
第２のエッチング工程とを備えたことを特徴とするマス
クパターンの形成方法。
（２）前記湿式エッチング工程におけるエッチング条件
は前記遮光層が耐性を有するものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載のマスクパターンの形
成方法。
（３）前記第２のエッチング工程は弗素系ガスを用いた
ドライエッチング工程からなることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載のマスクパターンの形成方法。
（４）前記第１のエッチング工程は硝酸第２セリウムア
ンモニウムおよび過塩素酸からなる溶液を用いた湿式エ
ッチング工程からなることを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載のマスクパ
ターンの形成方法。
（５）前記弗素系ガスは、テトラフルオルメタン（ＣＦ
＿４）、オクタフルオルプロパン（Ｃ＿３Ｆ＿８）、塩
化ホウ素（ＢＣｌ＿３）のいずれかあるいはこれらと酸
素ガスもしくは水素ガスとの混合ガスからなることを特
徴とする特許請求の範囲第（３）項記載のマスクパター
ンの形成方法。
（６）前記遮光層が金属シリサイドからなる遮光膜を含
むマスク基板を用いたことを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載のマスクパターンの形成方法。
（７）前記金属シリサイドは、ＭＯＳｉ＿２、ＴａＳｉ
＿２、ＴｉＳｉ＿２、ＷＳｉ＿２のいずれかであること
を特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載のマスクパ
ターンの形成方法。
（８）前記遮光層がＭｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ等の金属から
なる遮光膜を含むマスク基板を用いたことを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載のマスクパターンの形成
方法。
（９）前記遮光層として、遮光膜の他、前記所定波長域
の電磁波に対する低反射膜およびまたは導電膜の積層さ
れたマスク基板を用いたことを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載のマスクパターンの形成方法。
（１０）前記低反射膜が酸化クロム膜からなるマスク基
板を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第（９）項
記載のマスクパターンの形成方法。
（１１）前記導電膜がインジウム酸化物またはスズ酸化
物からなるマスク基板を用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第（９）項記載のマスクパターンの形成方法。
（１２）前記薄膜層がクロムもしくは酸化クロムのうち
のいずれかもしくはこれらを積層したものからなるマス
ク基板を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項乃至第（１１）項記載のいずれかに記載のマスクパ
ターンの形成方法。
（１３）前記遮光層をドライエッチングする工程が異方
性エッチングを用いた工程であることを特徴とする特許
請求の範囲第（３）項乃至第（１２）項のいずれかに記
載のマスクパターンの形成方法。
（１４）マスク母材と、該マスク母材上に形成され、所
定波長域の電磁波もしくは所定エネルギーの荷電ビーム
に対して遮蔽性を有する金属膜又は金属シリサイド薄膜
を含む遮光層と、該遮光層のエッチング条件に対して耐
性を有する薄膜層とからなることを特徴とするマスク基
板。
（１５）前記薄膜層は、そのパターニングのための湿式
エッチング条件に対して、前記遮光層が耐性を有するよ
うな材料から構成されることを特徴とする特許請求の範
囲第（１４）項記載のマスク基板。
（１６）前記遮光層は弗素系ガスを用いたドライエッチ
ング法によりパターニングされる物質からなることを特
徴とする特許請求の範囲第（１４）項記載のマスク基板
。
（１７）前記薄膜層は、硝酸第２セリウムアンモニウム
およびまたは過塩素酸を含むエッチング液を用いた湿式
エッチング法によりパターニングされる物質からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１５）項記載のマス
ク基板。
（１８）前記弗素系ガスは、テトラフルオルメタン（Ｃ
Ｆ＿４）、オクタフルオルプロパン（Ｃ＿３Ｆ＿８）、
六弗化イオウ（ＳＦ＿６）のいずれかあるいはこれらと
酸素もしくは水素ガスとの混合ガスであることを特徴と
する特許請求の範囲第（１６）項記載のマスク基板。
（１９）前記金属シリサイド薄膜は、モルブデンシリサ
イド（ＭｏＳｉ＿２）、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ
＿２）、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ＿２）、タングス
テンシリサイド（ＷＳｉ＿２）のうちのいずれかである
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１４）項記載のマ
スク基板。
（２０）前記遮光層は、遮光膜の他、前記所定波長域の
電磁波に対する低反射膜およびまたは導電膜の積層され
たものからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
４）項乃至第（１９）項のいずれかに記載のマスク基板
。
（２１）前記低反射膜は酸化クロム膜からなることを特
徴とする特許請求の範囲第（２０）項記載のマスク基板
。
（２２）前記導電膜はインジウム酸化物またはスズ酸化
物からなることを特徴とする特許請求の範囲第（２０）
項記載のマスク基板。
（２３）前記薄膜層は、クロムもしくは酸化クロムのい
ずれかもしくはこれらを積層したものであることを特徴
とする特許請求の範囲第（１４）項記載のマスク基板。
（２４）前記薄膜層は、膜厚が４０−４００Åであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１４）項記載のマス
ク基板。