(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上にクロム系膜を形成し、その上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして用いてクロム系膜をチャンバー内において、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスであるエッチングガスによりドライエッチングするに際し、
（１）上記チャンバー内に配置した金属珪素と、放電で生じたプラズマ中でエッチングガスが分解して生成した反応性ラジカル若しくは反応性イオンとが反応して形成された揮発性の化合物、
（２）液体状の塩化珪素化合物、及び
（３）ヘキサクロルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルテトラシラン、ドデカンクロルペンタシラン、クロルシラン、ジクロルシラン、トリクロルシランから選ばれる気体状の塩化珪素化合物
から選ばれる化合物の存在下でドライエッチングを行うことを特徴とするクロム系フォトマスクの形成方法。
【請求項２】
上記クロム系膜が、クロム膜、酸化クロム膜、窒化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化炭化クロム膜、酸化窒化炭化クロム膜又はそれらの積層膜である請求項１に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
【請求項３】
上記エッチングガスが、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスである請求項１又は２に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
【請求項４】
上記化合物が、珪素が１０〜１０００ｐｐｍの濃度で存在する請求項１乃至３のいずれかに記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ，ＶＬＳＩ等の高密度半導体集積回路、ＣＣＤ（電荷結合素子），ＬＣＤ（液晶表示素子）用のカラーフィルター及び磁気ヘッド等の微細加工に好適に用いられるクロム系フォトマスクの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
フォトマスクを形成する方法としては、石英ガラス、アルミノシリケートガラス等の透明な基板上に、通常クロム系膜をスパッタリング法又は真空蒸着法等により成膜する。その膜上にレジスト膜を形成した後、ＥＢ露光機等を用いたフォトリソグラフィ法でレジスト膜のパターンを形成する。そのレジストパターンをマスクとして所望の部分のクロム系膜をエッチングして基板を露出させる。その後レジスト膜を剥離することによりクロム系フォトマスクが得られる。
【０００３】
一般的には、クロム系膜のエッチングは、ウェットエッチング法が用いられているが、近年、パターンの微細化が進み、塩素系ガスを用いたドライエッチング法に切り替わりつつある。
【０００４】
ウェットエッチング法でクロム系膜のパターンを形成する場合、通常、硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合水溶液が用いられ、クロム系膜の膜厚は通常１００ｎｍ位であり、エッチングは６０秒程度で終了する。この場合、レジスト膜は全くエッチングされず、クロム系膜のみがエッチングされる。しかしながら、ウェットエッチングは等方性エッチングの為、サイドエッチングが進み、レジストパターンを正確に再現することは難しく、レジストパターンに対してサイドエッチングシフト量分だけ細くなったクロム系フォトマスクのパターン形状となる。
【０００５】
ウェットエッチング法で所望する寸法のクロム系フォトマスクのパターン形状を得るためには、エッチング時のサイドエッチングシフト量を考慮して、太めのレジストパターンを設計する必要がある。パターンとパターンの間のスペース部については、サイドエッチングシフト量を考慮して該スペース部を狭めに設計しなければならなくなり、従って、サイドエッチングシフト量より狭いスペース部においては、ウェットエッチングでは形成することができない。
近年では、パターンの微細化が進み、ウェットエッチングでは制御できない領域に行きつつある。
【０００６】
一方、ドライエッチング法でクロム系フォトマスクのパターンを形成する場合、サイドエッチングが少ないため、レジストパターンをより正確に再現することが可能である。通常、ドライエッチング法に用いられるエッチングガスは、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスが用いられ、１５分程度のエッチングでパターニングすることができる。しかしながら、クロム系膜のドライエッチングにおいて発生する揮発性分は過塩素酸塩と推定され、そのために酸素ガスを併用するが、この酸素ガスはレジスト膜のエッチングも同時に進行させてしまう。また、塩素ガスは、レジスト膜表面を改質、硬化させ、保護する役割もするが、レジスト膜のエッチングを完全に防ぐことはできない。
【０００７】
その結果、レジストパターン形状は、ドライエッチング終了時には、初期の形状よりも少し細ってしまうこととなり、クロム系膜のパターンの断面形状は、底部は初期のレジストパターン形状を、上部は終了時のレジストパターン形状を反映し、台形型の形状となる。
【０００８】
つまり、パターンの側面が斜めになってしまう訳であるが、これをフォトマスクしてウエハ上に露光した場合、パターンの端部がぼやけ、必要とするコントラストの露光光が得られなくなり、必要とするパターンをウエハ上に解像することができなくなるおそれがある。
【０００９】
これを改善するために、一般にはオーバーエッチングを行うのであるが、これは上記ウェットエッチングの場合と同様に、パターン幅がサイドエッチングシフト量分だけ細くなり、また工程時間が長くなり、スループットが低下するという問題がある。
【００１０】
他の方法として、特開平５−２６７２５５号公報には、ドライエッチング前にイオン照射してレジスト膜のエッチング耐性を改良する方法が提案されているが、この方法は工程が増え、操作が煩雑になるという問題点が挙げられる。また、特開２０００−２１４５７５号公報には、チャンバー内で前処理してレジスト膜のエッチング耐性を増す方法が提案されているが、工程時間が長くなるため、スループットの低下を招くという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、寸法精度の高いパターンを有するクロム系フォトマスクの形成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、クロム系膜をドライエッチングによりパターニングする際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させることが、寸法精度の高いパターンを有するクロム系フォトマスクの形成に有効であることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１３】
即ち、本発明は、下記のクロム系フォトマスクの形成方法を提供する。
請求項１：
透明基板上にクロム系膜を形成し、その上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして用いてクロム系膜をチャンバー内において、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスであるエッチングガスによりドライエッチングするに際し、
（１）上記チャンバー内に配置した金属珪素と、放電で生じたプラズマ中でエッチングガスが分解して生成した反応性ラジカル若しくは反応性イオンとが反応して形成された揮発性の化合物、
（２）液体状の塩化珪素化合物、及び
（３）ヘキサクロルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルテトラシラン、ドデカンクロルペンタシラン、クロルシラン、ジクロルシラン、トリクロルシランから選ばれる気体状の塩化珪素化合物
から選ばれる化合物の存在下でドライエッチングを行うことを特徴とするクロム系フォトマスクの形成方法。
請求項２：
上記クロム系膜が、クロム膜、酸化クロム膜、窒化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化炭化クロム膜、酸化窒化炭化クロム膜又はそれらの積層膜である請求項１に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
請求項３：
上記エッチングガスが、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスである請求項１又は２に記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
請求項４：
上記化合物が、珪素が１０〜１０００ｐｐｍの濃度で存在する請求項１乃至３のいずれかに記載のクロム系フォトマスクの形成方法。
【００１４】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明のクロム系膜のパターン形成方法においては、まず、透明基板上にクロム系膜を形成する。本発明において使用することができる透明基板は、フォトリソグラフィ工程において使用する露光光を透過させることができる基板であれば特に限定されるものではなく、例えば、合成石英ガラス、二酸化珪素を主成分とするものやこれらにフッ素を含んだもの、又はフッ化カルシウムを主成分とした基板等が挙げられる。
【００１５】
透明基板上には、その全面にクロム系膜を形成する。該クロム系膜としては、クロム膜、酸化クロム膜、窒化クロム膜、酸化窒化クロム膜、酸化炭化クロム膜、酸化窒化炭化クロム膜又はそれらの積層膜等が挙げられる。また、クロム系膜は、公知の方法で形成することができ、例えば、スパッタリング法、蒸着法、ＥＢ蒸着法等種々の方法が挙げられる。クロム系膜の膜厚は、フォトリソグラフィ工程において使用する露光光を完全に遮光することができる膜厚であれば特に限定されるものではなく、例えば６０〜１２０ｎｍ程度とすることができる。
【００１６】
更に、クロム系膜の上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィ法によって所定の形状にパターニングし、レジスト膜のパターンを形成する。この際に形成するレジスト膜は、公知のネガ型及びポジ型のいずれかのレジスト材料を用いて形成することができる。レジスト膜は、公知の方法、例えば、スピン塗布法等により、膜厚１５０〜５００ｎｍ程度に形成することができる。また、レジスト膜のパターニングは、フォトリソグラフィ法により行うことができる。この際のレジストパターンは、クロム系のフォトマスクにおけるクロム系膜のパターンのライン幅を決定するものであり、クロム系膜のパターンにほぼ対応した寸法に形成することが好ましい。
【００１７】
続いて、上記で得られたレジストパターンをマスクとして用いて、チャンバー内でクロム系膜をドライエッチングによりパターニングするが、本発明においては、この際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させて行う。
【００１８】
ここで、珪素を含む物質としては、珪素を含むものであれば特に限定されるものではないが、金属珪素、又は液体状若しくは気体状の塩化珪素化合物を用いることが好ましい。
【００１９】
上記金属珪素としては、形状が円板状、板状の角形形状などでもよく、特に制限されるものではないが、所定の表面積を有するシリコンウエハが好ましい。
【００２０】
また、上記液体状又は気体状の塩化珪素化合物としては、テトラクロルシラン、ヘキサクロルジシラン、オクタクロルトリシラン、デカクロルテトラシラン、ドデカンクロルペンタシラン、クロルシラン、ジクロルシラン、トリクロルシラン等が挙げられるが、特にテトラクロルシラン、トリクロルシランが好ましい。
【００２１】
上記珪素を含む物質の使用量は、チャンバー内に珪素を１０〜１０００ｐｐｍ程度存在させるようにすればよい。
【００２２】
具体的に、珪素を含む物質をチャンバー内に存在させる方法としては、▲１▼金属珪素をチャンバー内に配置する、▲２▼液体状の塩化珪素化合物の場合は、該塩化珪素化合物を塩素ガスでバブリングして塩素ガスと一緒にチャンバー内へ導入する、▲３▼気体状の塩化珪素化合物の場合は、該塩化珪素化合物ガスと塩素ガスを別々にチャンバー内へ導入するか又は予め混合してチャンバー内へ導入する方法が挙げられる。これらの中でも、金属珪素をクロム系膜のフォトマスク基板と同一チャンバー内に配置し、両者を同時にドライエッチングを行う方法が、制御し易い点から好ましい。
なお、金属珪素を配置した場合、放電で生じたプラズマ中でエッチングガスが分解して生成した反応性ラジカル又は反応性イオンと金属珪素が反応して揮発性の化合物が形成され、チャンバー内に珪素が存在することになる。
【００２３】
ドライエッチングに用いるエッチングガスとしては、従来より公知のものを使用することができ、具体的には、塩素ガス，ＣＨ２Ｃｌ２等の塩素系ガスを単独又は混合したものと、酸素ガスとを併用して使用することができる。また、上記塩素系ガス及び酸素ガスの使用量は、通常使用量とすることができる。
【００２４】
この際のドライエッチング方法としては、例えば、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法等が挙げられる。この方法によりドライエッチングする場合は、エッチングガスとして塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを導入しながら、ガス圧力が５〜１０Ｐａ程度、ＲＦパワーが５０〜１００Ｗ程度、１０〜２０分程度の条件で行うことができる。
【００２５】
本発明におけるレジスト膜のエッチング耐性を向上させるメカニズムについての詳細は不明であるが、チャンバー内にわずかに存在する珪素が選択的にレジスト膜表面に析出し、レジスト膜を保護しているものと予想される。また、珪素原子の存在はクロム系膜のエッチングには悪影響を与えないため、レジスト膜のパターンを精度良くウエハ上に転写できるものと推定される。
【００２６】
上記の方法によりレジストパターンをマスクとして所望の部分のクロム系膜をエッチングして基板を露出させた後、従来より公知の方法を用いてレジスト膜を剥離することにより、寸法精度の高いパターンを有するクロム系フォトマスクを得ることができる。
【００２７】
本発明の形成方法によれば、透明基板上のクロム系膜をドライエッチングしてパターンを形成する際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させることで、レジストパターンの形状を保持した状態でクロム系膜のパターンが形成でき、所望とする微細なパターンを正確にウエハ上に解像でき、更なる半導体集積回路の微細化、高集積化に十分対応することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
図１に示したように、６”の角形合成石英ガラス基板１上にクロム膜２をスパッタリング法にて膜厚１００〜１２０ｎｍに成膜した基板を用い、その上にスピン塗布方法によりポジ型のＥＢレジスト液を塗布し、５００ｎｍのレジスト膜３を形成した。なお、レジスト液は、ヒドロキシポリスチレン系のポリマーを主成分とした化学増幅型レジスト材料である。
その後、ＥＢ露光装置にて露光、現像を行い、図２に示すように約０．２５μｍ（Ａ）４と約０．４μｍ（Ｂ）５のレジストパターンを形成した。
【００３０】
続いて、得られたレジストパターンをマスクとして用いてクロム膜をドライエッチングによりパターニングした。
この際、ドライエッチングはＳＡＭＣＯ製ＲＩＥ−１０ＮＲのエッチング装置を用い、チャンバー内に珪素原子を含む化合物としてシリコンウエハ（１ｃｍ×１ｃｍ×０．５ｍｍｔ）を入れ、塩素ガスを２０ｓｃｃｍ、酸素ガスを４ｓｃｃｍ導入し、チャンバー圧６．８Ｐａとし、ＲＦパワー７０Ｗで２０分エッチングを行った。エッチング前後のレジストパターンのライン幅及び変化量（シフト量）を測定した。その結果を表１に示す。なお、ライン幅の測定は日本電子（株）製の電子顕微鏡を用いて行った。
【００３１】
〔比較例１〕
チャンバー内に金属珪素を入れなかった以外は、実施例１と同条件でクロム膜のエッチングを行った。その結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0004780264.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、チャンバー内にシリコンウエハを入れてドライエッチングを行った（実施例１）方が、エッチング前後のライン幅の変化量が少ない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、クロム系膜をパターニングする際、チャンバー内に珪素を含む物質を存在させてドライエッチングすることにより、レジスト膜のエッチング耐性が向上し、クロム系膜のパターンの精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】合成石英ガラス基板上にクロム膜、その上にレジスト膜が構成された基板の概略断面図である。
【図２】図１で得られた基板のレジスト膜をフォトリソグラフィ方法でパターニングしたものの概略断面図である。
【符号の説明】
１  合成石英ガラス基板
２  クロム膜
３  レジスト膜
４  ライン幅（Ａ）
５  ライン幅（Ｂ）
【図１】
0004780264.tif 000003
【図２】
0004780264.tif 000004