JPS6234835B2 - - Google Patents

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JPS6234835B2
JPS6234835B2 JP5919982A JP5919982A JPS6234835B2 JP S6234835 B2 JPS6234835 B2 JP S6234835B2 JP 5919982 A JP5919982 A JP 5919982A JP 5919982 A JP5919982 A JP 5919982A JP S6234835 B2 JPS6234835 B2 JP S6234835B2
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JP
Japan
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etching
chromium
gas
film
dry etching
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Expired
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JP5919982A
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Japanese (ja)
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JPS58174581A (en
Inventor
Teruhiko Yamazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマスクの新規なドライエツチング法に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel dry etching method for masks.

半導体装置などの製造工程において用いられる
フオトマスク材料としてのマスクプレートはガラ
ス基板上に遮光性を有する物質たとえばクロム、
鉄、シリコンまたはそれらの酸化物からなる薄膜
層を単層または多重層に形成することによつて構
成されている。前記遮光性を有する物質として
は、透明基板であるガラスとの接着性にすぐれて
いること、遮光性にすぐれていることおよび微細
パターンが形成できることなどの諸点からクロム
系が一般的である。なお本発明においてクロム系
膜とは、クロムまたはその酸化物の単層または多
重層膜のことをいう。
Mask plates, which are photomask materials used in the manufacturing process of semiconductor devices, are coated with light-shielding substances such as chromium, chromium, etc. on glass substrates.
It is constructed by forming a single layer or multiple layers of thin film layers made of iron, silicon, or their oxides. As the light-shielding substance, chromium-based materials are generally used because of their excellent adhesion to glass, which is a transparent substrate, their excellent light-shielding properties, and their ability to form fine patterns. Note that in the present invention, the chromium-based film refers to a single layer or multilayer film of chromium or its oxide.

ところでこのクロム系膜を用いたマスクプレー
ト(以下、クロムプレートという)に所望のパタ
ーンを形成するためのクロム系膜のエツチングに
は硝酸第2セリウムアンモニウム〔Ce(NH43
(NO36〕と過塩素酸〔HClO4〕との混合溶液など
の薬品によるウエツトケミカルエツチングが適用
されている。
By the way, ceric ammonium nitrate [Ce( NH4 ) 3
Wet chemical etching using chemicals such as a mixed solution of (NO 3 ) 6 ] and perchloric acid [HClO 4 ] is applied.

しかしウエツトケミカルエツチングでは微細パ
ターン形成が困難であること、寸法制御が困難で
あること、欠陥密度が大きいこと、廃液処理が煩
雑なことなど欠点が多く、最近ではガスプラズマ
エツチングまたは反応性イオンエツチングなどの
ドライエツチング技術が開発され実用に供されて
いる。反応性イオンエツチングはガスプラズマを
平行平板電極間で生ぜしめ、その場でエツチング
を行なう方法である。
However, wet chemical etching has many drawbacks such as difficulty in forming fine patterns, difficulty in controlling dimensions, high defect density, and complicated waste liquid treatment.Recently, gas plasma etching or reactive ion etching has been Dry etching techniques such as these have been developed and put into practical use. Reactive ion etching is a method in which gas plasma is generated between parallel plate electrodes and etching is performed in situ.

これらのドライエツチング法では、従来、少な
くとも四塩化炭素などの塩素系ガスと酸素ガスと
を含む混合ガスをグロー放電により、Cr+20+
2Cl→CrO2Cl2↑ と考えられる反応によつてクロム薄膜をエツチン
グ除去している。前記化学反応式から明らかなよ
うに、クロム系膜のドライエツチングを行なうた
めには酸素原子の存在が必要不可欠である。とこ
ろが従来のように塩素系ガスと酸素系ガスまたは
空気との混合ガスプラズマを用いたドライエツチ
ングでは、酸素ガスプラズマがクロム系膜の耐エ
ツチングマスク材である感光性樹脂膜を分解す
る。したがつて混合ガス中の酸素ガス分圧を増加
すればクロム系膜のエツチレイトを大きくできる
が、一方で感光性樹脂膜の分解スピードも大きく
なる。そのためクロム系膜のエツチレイトを実用
化できる程度に増加させるべく酸素分圧を大きく
するとレジストの分解も促進され、結果的にマス
ク面内の寸法バラツキが大きくなつたりして、寸
法制御がきわめて困難となるなどの諸問題を惹起
している。
Conventionally, in these dry etching methods, a mixed gas containing at least chlorine gas such as carbon tetrachloride and oxygen gas is heated to Cr+20+ by glow discharge.
The chromium thin film is etched away through a reaction thought to be 2Cl→CrO 2 Cl 2 ↑. As is clear from the above chemical reaction equation, the presence of oxygen atoms is essential for dry etching a chromium-based film. However, in conventional dry etching using a mixed gas plasma of chlorine gas and oxygen gas or air, the oxygen gas plasma decomposes the photosensitive resin film that is the etching-resistant mask material for the chromium film. Therefore, if the partial pressure of oxygen gas in the mixed gas is increased, the etching rate of the chromium-based film can be increased, but at the same time, the decomposition speed of the photosensitive resin film is also increased. Therefore, if the oxygen partial pressure is increased in order to increase the etch rate of the chromium-based film to a practical level, the decomposition of the resist will also be accelerated, resulting in increased dimensional variation within the mask surface, making dimensional control extremely difficult. This is causing various problems such as

また最近、光露光技術に代わる高精度露光技術
として電子線露光技術が開発されているが、電子
線露光用レジストのドライエツチング耐性は光感
応性レジストに比べさらに劣つている。したがつ
て電子線露光用レジストをエツチングのマスク材
として用い、塩素系ガスと酸素ガスとを含む混合
ガスプラズマを用いたばあいにはレジストの膜減
りが大きいために基本的にドライエツチングがで
きないという問題がある。
Recently, electron beam exposure technology has been developed as a high-precision exposure technology to replace light exposure technology, but the dry etching resistance of resists for electron beam exposure is even worse than that of photosensitive resists. Therefore, if a resist for electron beam exposure is used as an etching mask material and a mixed gas plasma containing chlorine-based gas and oxygen gas is used, dry etching is basically impossible because the resist film is greatly reduced. There is a problem.

その一例を第1図に示す。第1図はエツチヤン
トガスとして四塩化炭素を含む混合ガス(CCl4
+O2+He)を用いてプラズマエツチングしたば
あいのクロム系膜のエツチレイトおよび感光性樹
脂膜のエツチレイトをキヤリアガスの組成割合
(O/O+He×100)をパラメータとしてあらわ
した グラフである。なおここで用いた感光性樹脂膜は
ネガ型電子線レジストOEBR―100(東京応化工
業(株)製)である。
An example is shown in FIG. Figure 1 shows a mixed gas containing carbon tetrachloride ( CCl4) as an etchant gas.
2 is a graph showing the etching rate of a chromium-based film and the etching rate of a photosensitive resin film in the case of plasma etching using +O 2 +He) using the carrier gas composition ratio (O 2 /O 2 +He x 100) as a parameter. The photosensitive resin film used here was a negative electron beam resist OEBR-100 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.).

本発明者らは叙上の欠点を克服するべく鋭意研
究を重ねた結果、クロム系膜上に所定のパターン
有する感光性樹脂膜が設けられた被エツチング材
を少なくともハロゲン系ガスと一酸化窒素あるい
は二酸化窒素のような酸化窒素ガスとを含む混合
ガスプラズマを用いてドライエツチングするとき
には、エツチングの耐マスク材である感光性樹脂
膜の膜減りを抑え、同時に高いクロム系膜のエツ
チレイトがえられ、したがつてきわめて寸法精度
の高いクロム系膜のパターンがえられことを見出
し、本発明を完成するにいたつた。
The inventors of the present invention have conducted extensive research to overcome the above-mentioned drawbacks, and have found that a material to be etched, in which a photosensitive resin film with a predetermined pattern is provided on a chromium-based film, is treated with at least a halogen-based gas, nitrogen monoxide, or When dry etching is performed using a mixed gas plasma containing nitrogen oxide gas such as nitrogen dioxide, it is possible to suppress the loss of the photosensitive resin film, which is a masking material for etching, and at the same time obtain a high etching rate of the chromium-based film. Therefore, the inventors discovered that it is possible to obtain a chromium-based film pattern with extremely high dimensional accuracy, and completed the present invention.

本発明において用いるハロゲン系ガスとして
は、ジクロロメチレンなどの塩素系ガスが好適な
ものとしてあげられる。
As the halogen gas used in the present invention, a chlorine gas such as dichloromethylene is preferable.

つぎに実施例をあげて本発明のドライエツチン
グ法を説明する。
Next, the dry etching method of the present invention will be explained with reference to Examples.

実施例 1 クロム膜からなるプレート上にネガ型電子線レ
ジストOEBR―100によつて所望のパターンが形
成された試料に、エツチヤントガスとしてジクロ
ロメチレンと、一酸化窒素およびヘリウムとから
なる混合ガスプラズマを用いてプラズマエツチン
グを行なつた。
Example 1 A mixed gas plasma consisting of dichloromethylene, nitrogen monoxide, and helium was used as an etchant gas on a sample in which a desired pattern was formed using a negative electron beam resist OEBR-100 on a plate made of a chromium film. Plasma etching was performed.

エツチング装置は円筒形電極を有するプラズマ
エツチング装置を用いた。またエツチング条件は
13.56MHz、200Wの高周波電力を印加し、ガス圧
力は0.2トールとした。混合ガスは四塩化炭素を
キヤリアガス(CO+He)でバブリングすること
によつてえた。
A plasma etching device having a cylindrical electrode was used as the etching device. Also, the etching conditions are
A high frequency power of 13.56 MHz and 200 W was applied, and the gas pressure was 0.2 Torr. The mixed gas was created by bubbling carbon tetrachloride with a carrier gas (CO+He).

ここでキヤリアガスの組成割合、すなわち一酸
化窒素とヘリウムの組成割合をパラメータとし
て、クロム膜のエツチレイトおよび耐マスク材で
あるOEBR―100エツチレイトを示したグラフが
第2図である。
FIG. 2 is a graph showing the etching rate of the chromium film and the etching rate of OEBR-100, which is a mask-resistant material, using the composition ratio of the carrier gas, that is, the composition ratio of nitrogen monoxide and helium, as a parameter.

ここで第1図および第2図においてキヤリアガ
スの組成割合とは、第1図においては、 O/O+He×100(%) で示される値であり、第2図においては、 NO/NO+He×100(%) で示される値である。
Here, in FIG. 1 and FIG. 2, the composition ratio of the carrier gas is a value shown as O 2 /O 2 +He×100 (%) in FIG. 1, and NO/NO + He in FIG. The value is expressed as ×100 (%).

第2図から明らかなように、キヤリアガス中の
一酸化窒素量を増加させるにしたがつてクロム膜
のエツチレイトは急激に上昇する。一方OEBR―
100のエツチレイトは多少の変化はあるものの、
実用上ほとんどさしつかえのない程度に抑えられ
ている。
As is clear from FIG. 2, as the amount of nitrogen monoxide in the carrier gas increases, the etch rate of the chromium film increases rapidly. On the other hand, OEBR
Although there are some changes in the etching rate of 100,
It has been suppressed to an almost acceptable level for practical purposes.

たとえば第1図に示すように、キヤリアガスと
して酸素ガスとヘリウムの混合ガスを用いたばあ
いのクロム膜のエツチレイトはキヤリアガスの組
成割合が50%すなわちO2:He=1:1のところ
で75Å/分であり、OEBR―100のエツチレイト
は160Å/分である。
For example, as shown in Figure 1, when a mixed gas of oxygen gas and helium is used as the carrier gas, the etching rate of a chromium film is 75 Å/min when the carrier gas composition ratio is 50%, that is, O 2 :He = 1:1. Yes, the etching rate of OEBR-100 is 160 Å/min.

一方、第2図に示すようにキヤリアガスとして
一酸化窒素とヘリウムの混合ガスを用いたばあ
い、キヤリアガスの組成割合が50%、すなわち
NO:He=1:1のとき同程度のクロム膜のエツ
チレイトがえられ、このときのOEBR―100のエ
ツチレイトは50Å/分で酸素ガスとヘリウムを用
いたばあいの約1/3である。このように一酸化窒
素を加えることによつてクロム膜の大きなエツチ
レイトがえられるが、感光性樹脂膜の分解は抑え
られている。
On the other hand, as shown in Figure 2, when a mixed gas of nitrogen monoxide and helium is used as the carrier gas, the composition ratio of the carrier gas is 50%, i.e.
When NO:He=1:1, the same degree of etching rate of the chromium film is obtained, and the etching rate of OEBR-100 at this time is about 1/3 of that when oxygen gas and helium are used at 50 Å/min. By adding nitrogen monoxide in this way, a large etching rate of the chromium film can be obtained, but decomposition of the photosensitive resin film is suppressed.

これは従来法の酸素ガスを添加するドライエツ
チング技術ではまつたく起らない現象である。し
たがつてハロゲン系ガス、とくに塩素系ガスに一
酸化窒素を添加した混合ガスプラズマを用いたド
ライエツチング技術によつて高精度のクロム系マ
スクの製作が可能となり、さらに従来困難とされ
ていた電子線レジストを用いたクロム系マスクの
ドライエツチングが可能となつた。
This is a phenomenon that does not occur with conventional dry etching techniques in which oxygen gas is added. Therefore, dry etching technology using a mixed gas plasma in which nitrogen monoxide is added to a halogen-based gas, especially a chlorine-based gas, has made it possible to manufacture high-precision chromium-based masks. Dry etching of chrome-based masks using line resist has become possible.

また、前記実施例においてはドライエツチング
装置として、円筒形電極を有するガスプラズマエ
ツチング装置を用いたが、平行平板型電極を有す
るいわゆる反応性イオンエツチングすなわちリア
クテイブイオンエツチング(R・I・E・)装置
にも応用できる。なお、キヤリアガスとして一酸
化窒素にヘリウムを混合したが、ヘリウムに代え
てアルゴン窒素などの他の不活性ガスでも有効で
あり、もちろん一酸化窒素だけでも同様な効果が
えられる。
Further, in the above embodiment, a gas plasma etching apparatus having a cylindrical electrode was used as the dry etching apparatus, but a so-called reactive ion etching (R.I.E.) etching apparatus having a parallel plate type electrode was used. It can also be applied to equipment. Note that although helium was mixed with nitrogen monoxide as the carrier gas, other inert gases such as argon nitrogen are also effective instead of helium, and of course, the same effect can be obtained with nitrogen monoxide alone.

さらに前記実施例においては、エツチング試料
としてクロム膜の単層からなるプレートを用いた
が、ガラス基板上にクロム膜および酸化クロム膜
を2層に形成したいわゆる低反射クロムプレート
を用いてもまつたく同様な効果があることが確認
された。
Furthermore, in the above example, a plate consisting of a single layer of chromium film was used as an etching sample, but it is also possible to use a so-called low-reflection chrome plate, which is a two-layered chromium film and chromium oxide film formed on a glass substrate. It was confirmed that it had a similar effect.

以上のようにこの発明に係るマスクのドライエ
ツチング法によれば、クロム又はクロム酸化物か
らなるマスクプレート上に所定のパターンを有す
る感光性樹脂膜を設けた被エツチング材を、ジク
ロロメチレンと一酸化炭素とを含む混合ガスプラ
ズマを用いてドライエツチングするようにしたの
で、寸法精度を向上でき高精度のマスクを得るこ
とができる効果がある。
As described above, according to the mask dry etching method according to the present invention, a material to be etched, which has a photosensitive resin film having a predetermined pattern on a mask plate made of chromium or chromium oxide, is etched with dichloromethylene monoxide. Since the dry etching is performed using a mixed gas plasma containing carbon, the dimensional accuracy can be improved and a highly accurate mask can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来によるクロム系膜と感光性樹脂膜
のエツチレイトを示すグラフ、第2図は本明の一
実施例におけるクロム膜と感光性樹脂膜のエツチ
レイトを示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the etching rates of a conventional chromium-based film and a photosensitive resin film, and FIG. 2 is a graph showing the etching rates of a chromium film and a photosensitive resin film in an embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 クロム又はクロム酸化物からなるマスクプレ
ート上に所定のパターンを有する感光性樹脂膜を
設けた被エツチング材を、ジクロロメチレンと一
酸化窒素とを含む混合ガスプラズマを用いてドラ
イエツチングし、上記所定のパターンのマスクを
形成することを特徴とするマスクのドライエツチ
ング法。 2 上記ドライエツチングはガスプラズマエツチ
ング又は反応イオンエツチングであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のマスクのドラ
イエツチング法。
[Claims] 1. A material to be etched, on which a photosensitive resin film having a predetermined pattern is provided on a mask plate made of chromium or chromium oxide, is etched using a mixed gas plasma containing dichloromethylene and nitrogen monoxide. 1. A dry etching method for a mask, which comprises performing dry etching to form a mask having the above-mentioned predetermined pattern. 2. The dry etching method for a mask according to claim 1, wherein the dry etching is gas plasma etching or reactive ion etching.
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