【発明の詳細な説明】本発明は露光マスクの製造方法に関し、特に、半導体装
置等の製造忙使用されるハードマスクと称されるホトマ
スクの製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing an exposure mask, and more particularly to a method of manufacturing a photomask called a hard mask, which is used in the production of semiconductor devices and the like.
従来、無機薄膜材料を用いたハードマスクが露光処理に
使用されているが、表面強度が大きくて繰返し使用が可
能である点で有用視されている。Conventionally, hard masks using inorganic thin film materials have been used for exposure processing, and are considered useful because they have high surface strength and can be used repeatedly.
この種のハードマスクとしては、化学的気相成長技術（
ＣＶＤ）で形成されたアモルファスシリコン（以下、ａ
−８ｉと称する。）を遮光膜とするものが知られ【いる
。 とのａ−８１膜はレースルー性が良好であって半導
加工時に下地パターンが透けて見える（即ち、可視光に
対してはある程度透明である。）という性質と同時に、
半導体加工用の特定波長（例えばａａｏｏＸや４３００
Ｘ）の露光ビームに対しては遮光性を示すものである。This type of hard mask is manufactured using chemical vapor deposition technology (
Amorphous silicon (hereinafter referred to as a) formed by CVD)
-8i. ) is known as a light-shielding film. The A-81 film has good race-through properties, allowing the underlying pattern to be seen through during semiconductor processing (that is, it is transparent to some extent to visible light).
Specific wavelengths for semiconductor processing (e.g. aaooX and 4300
It exhibits a light-shielding property against the exposure beam of X).
この遮光性の程度は、次の光学濃度（ｏｐｔｉｃａｌｄ
ｅｎｓｉｔｙ）で示される。The degree of this light-shielding property is determined by the following optical density (optical density).
It is indicated by
光学濃度−ｌｏｇ （Ｉｏ ／ Ｉ ）（但、１０は入
射光の光量、■は透過光の光量）ところが、上記の通常
使用されているａ−８ｔ膜の光学濃度はせいぜい１．２
〜１．４であって、一定量の入射光は透過してしまうの
で、完全な露光マスクとはなり得ない。 従って、遮光
性を充分にするにばａ−８ｔ膜の膜厚を大きくすること
が考えられるが、この場合には、マスク素材から所定の
マスクパターンｉｌ？：ａ−８ＩＩＩＭをエノグーング
加工する際にその膜厚を太き（すると、エツチング精度
が悪くなり、特にウェットエツチング時にサイドエツチ
ングが進行しすぎてマスクパターンが不良となり易い。Optical density - log (Io / I) (10 is the amount of incident light, ■ is the amount of transmitted light) However, the optical density of the above-mentioned commonly used a-8t film is at most 1.2.
~1.4, and a certain amount of incident light is transmitted, so it cannot be a perfect exposure mask. Therefore, it is conceivable to increase the thickness of the A-8T film in order to obtain sufficient light-shielding properties, but in this case, a predetermined mask pattern il? : When etching the a-8IIIM, the film thickness is increased (then the etching accuracy deteriorates, and especially during wet etching, side etching progresses too much and the mask pattern tends to be defective).
このような状況下で、本発明者は、薄くてエツチング加
工性が良（かつ光学濃度が充分なａ−Ｓｔを得るべく鋭
意検討を重ねた結果、次の興味ある事実を見出した。Under these circumstances, the inventors of the present invention have made extensive studies to obtain a-St that is thin, has good etching processability (and has sufficient optical density), and has discovered the following interesting fact.
即ち、ａ−８１０製膜時においては、ペルジャー内又は
製膜槽内に残留する酸素（０，）がａ−８１膜中に混入
し、これが原因してａ−８ｔ膜の酸化等によりその膜質
が低下してしまう。 この結果、ａ−８ｌ膜の光学濃度
が低下し、ホトマスクとしての遮光性が悪くなることが
分った。 この現象は、ペルジャー又は製膜槽内をかな
り高真空にしても１０−１０〜ｌ Ｏ” Ｔｏｒｒ
程度の酸素が不可避的に残留するために、従来のもので
は実用的生産レベル罠おいて、避けることのできないの
である。That is, when forming the a-810 film, oxygen (0,) remaining in the Pelger or the film forming tank mixes into the a-81 film, which causes oxidation of the a-8t film and deteriorates its film quality. will decrease. As a result, it was found that the optical density of the a-8l film decreased and its light shielding properties as a photomask deteriorated. This phenomenon occurs even if the inside of the Pel jar or film forming tank is made to have a fairly high vacuum, at a temperature of 10-10 to 10" Torr.
Since a certain amount of oxygen inevitably remains, conventional methods cannot avoid this at a practical production level.
ところが、本発明者は、ａ−８ｉ膜の製膜時（特に蒸着
法による場合）に水素、特に活性化又はイオン化された
水素を存在せしめ、ａ−８ｌ膜中に所定量の水素原子が
導入されるよ５にすれば、上記した如き酸素原子の混入
を効果的に防止し、薄くても光学濃度の高い膜が得られ
ることをつぎ止めた。However, the present inventor made hydrogen, especially activated or ionized hydrogen, exist during film formation of the A-8I film (particularly when using the vapor deposition method), and introduced a predetermined amount of hydrogen atoms into the A-8L film. By setting it to 5, the incorporation of oxygen atoms as described above can be effectively prevented and a film with high optical density can be obtained even if it is thin.
本発明は、こうした新規な認識に基いてなされたもので
あって、光学的に透明な基体と半導体材料１ｆ’にシリ
コン、必要に応じてゲルマニウム、シリコンとゲルマニ
ウムとの双方）蒸発源とを蒸着槽内に配置し、水素ガス
の存在下で前記蒸発源を加熱して半導体材料を蒸発せし
め、前記基体上にアモルファス水素化半導体層を形成し
、これ忙よって前記基体と前記アモルファス水素化半導
体層とからなる露光マスク素材を得ることを特徴とする
露光マスク素材の製造方法に係るものである。The present invention has been made based on this new recognition, and is based on an optically transparent substrate and a semiconductor material 1f' that are evaporated with silicon, germanium (as necessary), and an evaporation source of both silicon and germanium. and heating the evaporation source in the presence of hydrogen gas to evaporate the semiconductor material, forming an amorphous hydrogenated semiconductor layer on the substrate, and thereby forming an amorphous hydrogenated semiconductor layer between the substrate and the amorphous hydrogenated semiconductor layer. The present invention relates to a method for manufacturing an exposure mask material, which is characterized by obtaining an exposure mask material consisting of the following.
本発明の製造方法によれば、基体上に蒸着される７モル
７アス半導体層中に水素原子を導入しているために、酸
素が混入する割合を極度に減少させ、逆に水素原子によ
って蒸着層の膜質（即ち、光学濃度）を向上させ、特九
使用波長での遮光性に優れた露光マスク素材を製造する
ことができる。According to the manufacturing method of the present invention, since hydrogen atoms are introduced into the 7 mol 7 as semiconductor layer deposited on the substrate, the proportion of oxygen mixed in is extremely reduced. It is possible to improve the film quality of the layer (ie, optical density) and produce an exposure mask material with excellent light-shielding properties at wavelengths used.
従って、遮光膜としてのアモルファス水素化半導体層の
膜厚を薄くしても充分な遮光性を示すために、次の露光
マスクへのエツチング加工の精度が向上する。 しかも
、この遮光膜ｉよ水素ガス存在下での蒸着圧よって形成
しているので、基体の温度はＣＶＤ法による場合に比べ
て低くてよく、かつ製膜速度も大幅に向上する。 この
場合、水素ガスを活性化又はイオン化して蒸着を行なう
と、更に遮光性の良い膜を効率良く形成することができ
、特に水素ガスを放電によって活性化又はイオン化する
のがよい。Therefore, even if the thickness of the amorphous hydrogenated semiconductor layer serving as a light shielding film is reduced, sufficient light shielding properties are exhibited, so that the accuracy of the etching process for the next exposure mask is improved. Furthermore, since the light-shielding film i is formed by vapor deposition pressure in the presence of hydrogen gas, the temperature of the substrate may be lower than in the case of CVD, and the film forming speed is also greatly improved. In this case, if hydrogen gas is activated or ionized before vapor deposition, a film with even better light-shielding properties can be efficiently formed, and it is particularly preferable to activate or ionize hydrogen gas by electric discharge.
水素ガスは蒸着槽内で活性化又はイオン化してよいが、
水素ガスのみを活性化又はイオン化して基体面に供給す
る方が効果的である。Hydrogen gas may be activated or ionized in the deposition tank, but
It is more effective to activate or ionize only hydrogen gas and supply it to the substrate surface.
本発明の方法は、上記の如き活性化水素又は水素イオン
の存在下での蒸着、直流イオンブレーティング法、ＲＦ
イオンブレーティング法のいずれに基いても実施可能で
ある。 但、基体を室温〜子を基体へ吸引し易く、アモ
ルファス水素化半導体層の形成に有利である。The method of the present invention includes vapor deposition in the presence of activated hydrogen or hydrogen ions as described above, direct current ion blating method, RF
It can be carried out based on any of the ion blating methods. However, since the substrate is kept at room temperature, particles can be easily attracted to the substrate, which is advantageous for forming an amorphous hydrogenated semiconductor layer.
また、蒸着槽内の水素ガス圧は、目的とする光学濃度妊
応じて決めるのがよく、Ｉ Ｘ １０ Ｔｏｒｒ〜８
Ｘ１０’Ｔｏｒｒとするのが望ましい。In addition, the hydrogen gas pressure in the vapor deposition tank is preferably determined depending on the desired optical density, and ranges from I x 10 Torr to 8 Torr.
It is desirable to set it to X10'Torr.
以下、本発明を図面に示した実施例について更に詳細に
説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in more detail.
まず、第１図〜第８図について、本発明による方法で製
造される各種のホトマスク素材を例示する。First, referring to FIGS. 1 to 8, various photomask materials manufactured by the method according to the present invention are illustrated.
第１図のマスク素材１は、光学的に透明な石英板（ｓｉ
ｏ、板）２上に水素原子含有アモルファスシリコン（以
下、ａ−８１：Ｈと称する。）ｆ＃３が設けられたもの
である。 基板としてのＳｔＯ，の厚みは０．５〜３ｍ
ｍ（望ましくは１〜２．５ ｍｍ ）であり、またａ−
ｓ＋ ：Ｈ層３ のｐａ厚はａｏｏ 〜５０００Ｘ ＜
望まＬ＜ は７００〜ａｏｏｏＸ）である。このマスク
素材１は、後述の方法で製造され、かつ所望の露光マス
クに加工される。The mask material 1 in FIG. 1 is an optically transparent quartz plate (si
A hydrogen atom-containing amorphous silicon (hereinafter referred to as a-81:H) f#3 is provided on plate (o) 2. The thickness of StO as a substrate is 0.5 to 3 m.
m (preferably 1 to 2.5 mm), and a-
s+: The pa thickness of H layer 3 is aoo ~5000X<
Desired L< is 700 to aoooX). This mask material 1 is manufactured by a method described later and processed into a desired exposure mask.
第１図の例では、ａ−８ｉと熱膨張係数の近いものが選
択可能な非石英板（例えば、ソーダライム、ホウ珪酸系
）を基板として用いることもできる。In the example shown in FIG. 1, a non-quartz plate (e.g., soda lime, borosilicate) whose thermal expansion coefficient is close to a-8i can be used as the substrate.
第２図は、ソーダライム、ホウ珪酸系等の非石英板１２
上忙まずｓｉｏ、膜４が厚さ１００〜５０００Ｘ（望ま
しくは２００〜３０００Ｘ）Ｋ形成され、この上Ｋ ａ
−８ｉ ： Ｈ層３が設げられている。 この場合、
ＳｔＯ，膜４は、基板１２からａ −８ｉ ： ＨＭ
ヘＮａ等の不純物が混入してａ−８ｌ：Ｈ層３が汚染さ
れるのを防止するものである。Figure 2 shows a non-quartz plate 12 made of soda lime, borosilicate, etc.
The film 4 is formed to a thickness of 100 to 5000X (preferably 200 to 3000X) without any hesitation, and then a
-8i: H layer 3 is provided. in this case,
StO, film 4 is a −8i from substrate 12: HM
This prevents the a-8l:H layer 3 from being contaminated by impurities such as Na.
第３図は、ａ −８ｉ ： Ｈ層３と基板２との間に透
明導電膜（例えばＩ Ｔ Ｏ： Ｉｎｄｌｕｍ Ｔｉｎ
０ｘｉｄｅ ） ５を境界膜として介在せしめた例を
示す。 この透明導電膜５の存在によって、後述するマ
スクパターンへのドライエツチング時の放電下で基板上
の電位を安定に保持し、かつ後述する半導体加工時に半
導体クエへと密着させたときに同ウェハ表面上での放電
を防止し、マスクエツジの損傷を防ぐ作用を有している
。 つまり、透明導電膜５を通じての電荷の移動によっ
て、電荷の蓄積又は固定現象を防ぐことができる。FIG. 3 shows a transparent conductive film (for example, ITO: Indlum Tin) between the a-8i:H layer 3 and the substrate 2.
An example in which 0xide) 5 is interposed as a limiting membrane is shown below. Due to the presence of this transparent conductive film 5, the potential on the substrate can be stably maintained under the discharge during dry etching for a mask pattern, which will be described later, and the surface of the wafer can be kept stable when the wafer is brought into close contact with a semiconductor square during semiconductor processing, which will be described later. It has the effect of preventing discharge on the mask edge and preventing damage to the mask edge. In other words, the movement of charges through the transparent conductive film 5 can prevent accumulation or fixation of charges.
第４図は、第２図及び第３図の例を組合せたものであっ
て、ａ−８１：Ｈ層３と基板２との間に透明導電膜５及
びＳ１０．膜４を設けている。FIG. 4 shows a combination of the examples shown in FIGS. 2 and 3, in which a transparent conductive film 5 and S10. A membrane 4 is provided.
以上の第１図〜第４図のマスク素材はいずれも反射防止
手段を設けてはいないが、後述する半導体表面の加工時
に同表面からの反射光が更にマスク面で反射されて半導
体表面上のホトレジスト膜を不測に感光せしめ、ないよ
うに、反射防止膜を設けておくのがよい。None of the mask materials shown in Figures 1 to 4 above are provided with anti-reflection means, but during processing of the semiconductor surface, which will be described later, the reflected light from the same surface is further reflected by the mask surface, causing the light to form on the semiconductor surface. It is preferable to provide an antireflection film to prevent the photoresist film from being accidentally exposed to light.
第５図は、ａ−８１：Ｈ層３上に、酸素原子を含有する
ａ−８１：Ｈ又は酸素原子を含有するａ−８ｌからなる
反射防止膜６を設け、この反射防止膜によって反射光を
マスクの層中へ導びくようにし、マスク面で再反射され
ることを防止した例を示している。 反射防止膜５の膜
厚は、露光時の使用波長忙応じて、反射が最小となるよ
うな値に設定される。FIG. 5 shows that an anti-reflection film 6 made of a-81:H containing oxygen atoms or a-8L containing oxygen atoms is provided on the a-81:H layer 3, and this anti-reflection film allows light to be reflected. An example is shown in which the light is guided into the mask layer and prevented from being re-reflected on the mask surface. The thickness of the antireflection film 5 is set to a value that minimizes reflection depending on the wavelength used during exposure.
第６図は、上記の如き反射防止膜６をａ−８ｔ：Ｈ層３
と基板２又は１２との間にも設けた例を示す。FIG. 6 shows the anti-reflection film 6 as described above in the a-8t:H layer 3.
An example is shown in which it is also provided between the substrate 2 or 12.
上記した各側の露光マスク素材（又は後述の露光マスク
）の外形は、処理されるべき半導体ウニへのサイズ尤応
じ、第７図の如くに正方形状であってよく、また第８図
の如くにウェハと同形であってもよい。The external shape of the exposure mask material on each side (or the exposure mask described below) may be square as shown in FIG. 7, or as shown in FIG. 8, depending on the size of the semiconductor to be processed. It may also have the same shape as the wafer.
上記に例示した本発明による方法で得られる露光マスク
素材１は、所定量（特に０．１〜３０原子％）の水素原
子を含有したａ−８１：Ｈ層３を具備しているために、
従来のａ−８ｌ系シースルーマスクに比較して使用波長
での光学濃度が大幅に向上している。 即ち、第９図に
示すデータ（使用波長はａ３ｏｏＸ、 ａ−８１：Ｈ層
の厚みはｘｏｏｏＸ ） Ｋよれば、水素含有量に応じ
て光学濃度が変化し、特に０．３〜２５原子チの範囲で
は従来のマスクの光学１８度（１，２〜１．４）以上と
なり、０．５〜２０原子俤では２〜４倍にも 向上する
ことが分る。 水素含有量が少ない範囲で光学濃度が急
激に高くなっていることは注目すべきであり、本発明に
従ってａ−８ｌ中に水素原子を積極的に導入することの
優位性が顕著に表われている。 なお、ａ−８１：Ｈ層
中の水素含有量は、同質の膜を高抵抗Ｓ１ウエハー上に
形成してその膜の赤外線吸収スペクトルによって求めた
（この場合のウェハ厚みは例えば〜５００μｍ。Since the exposure mask material 1 obtained by the method according to the present invention exemplified above includes the a-81:H layer 3 containing a predetermined amount (particularly 0.1 to 30 at%) of hydrogen atoms,
The optical density at the wavelength used is significantly improved compared to the conventional A-8L see-through mask. That is, according to the data shown in Fig. 9 (the wavelength used is a3ooX, the thickness of the a-81:H layer is xooooX), the optical density changes depending on the hydrogen content, and in particular, the optical density changes depending on the hydrogen content. It can be seen that in the range of 18 degrees (1.2 to 1.4) or more optically than the conventional mask, it is improved by 2 to 4 times in the range of 0.5 to 20 atoms. It is noteworthy that the optical density increases rapidly in a range where the hydrogen content is small, which clearly shows the advantage of actively introducing hydrogen atoms into a-8l according to the present invention. There is. The hydrogen content in the a-81:H layer was determined by forming a homogeneous film on a high-resistance S1 wafer and observing the infrared absorption spectrum of the film (the wafer thickness in this case is, for example, ~500 μm).
ａ−８１：Ｈ膜厚は例えば１〜５μｍ ） ｏ また
ａ−８ｔ：Ｈ層自体は後記（第１３図）の蒸着法で製膜
したものを用いた。 なお、上記赤外線吸収スペクトル
の一例を第１０図に示したが、赤外吸収の積分強度Ｉ
＝ ３福ρｄωを、特定の赤外吸収帯（例えば１９００
〜２２５０儒 ）にわたる８１−Ｈの伸縮振動に注目し
て求める。 そして、水素濃度Ｎ（ｃｉ３）は、Ｎ＝Ｋ
ＸＩ（Ｋは定数）関係式から求めると、図示の例では１
０原子チ程度と見積られる。 但、これは−例であり、
また他の公知の方法忙基いて水素濃度を求めることもで
きる。The a-81:H film thickness is, for example, 1 to 5 μm) o The a-8t:H layer itself was formed by the vapor deposition method described later (FIG. 13). An example of the above-mentioned infrared absorption spectrum is shown in FIG. 10, and the integrated intensity of infrared absorption I
= 3 fortune ρdω in a specific infrared absorption band (for example, 1900
It is determined by focusing on the stretching vibration of 81-H over a period of ~2250 years). Then, the hydrogen concentration N (ci3) is N=K
When calculated from the relational expression XI (K is a constant), in the illustrated example, 1
It is estimated to be about 0 atoms. However, this is an example;
The hydrogen concentration can also be determined using other known methods.
このように、ａ−８ｌ：Ｈ層は所定量の水素原子の含有
量よって高い光学濃度を示すものとなっているから、そ
の膜厚を薄くすることができ、次に述べるエツチング加
工精度又はシャープネスが大幅に向上する。In this way, since the a-8l:H layer exhibits a high optical density due to the content of a predetermined amount of hydrogen atoms, its film thickness can be reduced, and the etching accuracy or sharpness described below can be improved. is significantly improved.
即ち、第１１Ａ図の如くに、ａ−８ｔ：Ｉ（層３上に公
知のホトレジスト２８を一様に塗布し、次いで第１１Ｂ
図の如くに、予め製作し・た露光マスク７を配して露光
する。 露光ビーム８はマスク７の非マスク部９を通し
て下地のホトレジスト２８を所定パターンに感光せしめ
る。That is, as shown in FIG. 11A, a-8t:I (known photoresist 28 is uniformly coated on layer 3, and then layer 11B)
As shown in the figure, an exposure mask 7 prepared in advance is placed and exposed. The exposure beam 8 passes through the non-masked portion 9 of the mask 7 and exposes the underlying photoresist 28 in a predetermined pattern.
次にホトレジスト２８の例えば非露光部分をエツチング
で除去し、第１１Ｃ図の如きパターンに残す。 そして
、第°１１Ｄ図の如く、ホトレジスト２８をマスクにし
てプラズマエツチング等で下地のａ−８１：Ｈ層３をエ
ツチングし、バターニングする。 この際、上述の透明
導電膜５が存在していれば、プラズマによる電荷が集中
し難くなり、電位の安定性を保持できる。Next, for example, the unexposed portions of the photoresist 28 are removed by etching, leaving a pattern as shown in FIG. 11C. Then, as shown in FIG. 11D, the underlying a-81:H layer 3 is etched and patterned by plasma etching using the photoresist 28 as a mask. At this time, if the above-mentioned transparent conductive film 5 is present, it becomes difficult for charges caused by plasma to concentrate, and the stability of the potential can be maintained.
第１１Ｅ図は、こうして製作された露光マスク１１を示
している。FIG. 11E shows the exposure mask 11 manufactured in this manner.
この露光マスクの製造プロセスにおいて、特に第１１Ｄ
図のエツチング段階で、プラズマエツチング法尋のドラ
イプロセスでａ−８ｉ：Ｈ層３をエツチングする際、上
記したよ５Ｋａ−８１：Ｈ層３の膜厚は例えば１ｏｏｏ
Ｘ程度と薄くできるために、そのエツチング加工精度が
極めて良好となる。 従って、従来回避できなかつたサ
イドエツチングを防止して、露光マスクとしてのパター
ン精度を格段に向上させることができる。 また、この
エツチングにフッ虞酸系のエッチャントを用いたウェッ
トプロセスを適用した場合、上記のサイドエツチングが
進行し易いが、これも本発明による方法で形成された水
素含有ａ−８ｔ層においては充分に防止することができ
る。In the manufacturing process of this exposure mask, especially the 11D
At the etching stage shown in the figure, when etching the a-8i:H layer 3 using a dry process using a plasma etching method, the film thickness of the 5Ka-81:H layer 3 is, for example, 100 mm as described above.
Since it can be made as thin as approximately X, the etching accuracy is extremely high. Therefore, side etching, which could not be avoided conventionally, can be prevented, and pattern accuracy as an exposure mask can be significantly improved. Furthermore, when a wet process using a hydrofluoric acid-based etchant is applied to this etching, the side etching described above tends to proceed, but this is also sufficient in the hydrogen-containing A-8T layer formed by the method of the present invention. can be prevented.
本発明による露光マスクは、特に、半導体ＩＣ１ＬＳＩ
等における微細化プロセスに非常に有用である。 半導
体製造は本発明による露光マスクを適用した例を概略的
に述べると、第１１Ｆ図の如（、シリコンウェハ１０の
一主面に公知の熱酸化技術で形成したＳｔＯ，膜１３上
にホトレジスト１４を塗布し、このホトレジスト上に露
光マスク１１を配する。 この際、マスク１１のａ−８
ｌ：Ｈ層３は可視光に対しある程度透明であるから、ウ
ェハ１０の表面上に既に何らかのパターン（例えば素子
分離用のフィールドＳ１０．膜等）が存在している場合
には、そのパターンを観察でき、従ってマスク合せをよ
り正確に行なうことができる。 また、上述した透明導
電膜５を設けてお（１ば、マスク１１上での電荷の蓄積
を少なくし、ウェハ１０との間での放電をなくし、マス
ク破壊、ウェハの静電破壊を防げる。 次に、使用波長
が３０００〜４４００にの例えば紫外光１５を２００Ｗ
程度の超高圧水銀灯より照射し、マスク層３の存在しな
い非マスク部分下のホトレジス）１４を選択的に露光す
る。The exposure mask according to the present invention is particularly suitable for semiconductor IC1LSI.
It is very useful for the miniaturization process in etc. To briefly describe an example in which the exposure mask according to the present invention is applied to semiconductor manufacturing, as shown in FIG. is applied, and an exposure mask 11 is arranged on this photoresist. At this time, a-8 of the mask 11
l: Since the H layer 3 is transparent to visible light to some extent, if some pattern (for example, field S10, film for element isolation, etc.) already exists on the surface of the wafer 10, that pattern can be observed. Therefore, mask alignment can be performed more accurately. Further, by providing the above-mentioned transparent conductive film 5 (1), the accumulation of charge on the mask 11 is reduced, and discharge between the mask 11 and the wafer 10 is eliminated, and damage to the mask and electrostatic damage to the wafer can be prevented. Next, for example, apply ultraviolet light 15 at 200 W with a wavelength of 3000 to 4400.
The photoresist 14 under the non-masked portion where the mask layer 3 does not exist is selectively exposed to light using an ultra-high pressure mercury lamp.
ａ−８ｔ：Ｈからなるマスク層３は上記使用波長域では
光１５を通さず、充分な遮光性を示す。 更に、第１１
Ｇ図の如く、現像処理のホトレジスト１４をマスクに、
下地の５ｉＯ１膜１３をプラズマエツチング（ドライプ
ルセス）や、フッ酸、フッ化アンモニウム水溶液（ウェ
ットプルセス）等でエツチングし、ウェハｌＯ上圧所望
のパターンに残す。The mask layer 3 made of a-8t:H does not transmit the light 15 in the above-mentioned wavelength range and exhibits sufficient light-shielding properties. Furthermore, the 11th
As shown in Figure G, using the photoresist 14 for development as a mask,
The underlying 5iO1 film 13 is etched by plasma etching (dry process), hydrofluoric acid, ammonium fluoride aqueous solution (wet process), etc., and a desired pattern is left on the wafer.
こうして５ｌｏｔ膜１３に例えば電極又は配線被着用の
コンタクトホール１６を形成できる。In this way, contact holes 16 for covering electrodes or wiring, for example, can be formed in the 5-lot film 13.
第１２図は、第１１Ｄ図のエツチング工程で使用可能な
プラズマエツチング装置を示すものであって、１７は基
板２を保持するホルダ、１８はシールド用メツシュチュ
ーブ、１９はプラズマ発生室、２０は高周波電極、２１
は高周波電源である。 例えば、ＣＦ４等のエッチャン
トガス２２をエツチング槽２３内に導入し、高周波電圧
によってプラズマラジカルを発生せしめ、このラジカル
をメッシェチェーブ１８の網目から反応室２４内の基板
２へ導入する。 これＫよって、基板２上のａ−８ｌ：
Ｈ層を上述した如＜Ｋしてプラズマエツチングする。
なお、このプラズマエツチングは図示した装置に限らず
、公知の平行平板型のプラズマエツチング装置でも可能
であり、またプラズマエツチング以外にも反応性イオン
エツチング等の他のドライエツチングを適用することも
できる。 尚、シースルー性を重視しない場合には、シ
リコンにゲルマニウムを添加して（添加量が増すにつれ
て光学濃度が上る。）光学濃度をさらに上げるとか、あ
るいは、シリコンに代え膜をゲルマニウムで作製するこ
とも価値がある。FIG. 12 shows a plasma etching apparatus that can be used in the etching process of FIG. 11D, in which 17 is a holder for holding the substrate 2, 18 is a mesh tube for shielding, 19 is a plasma generation chamber, and 20 is a High frequency electrode, 21
is a high frequency power source. For example, an etchant gas 22 such as CF4 is introduced into the etching bath 23, plasma radicals are generated by high frequency voltage, and these radicals are introduced into the substrate 2 in the reaction chamber 24 through the mesh of the mesh chamber 18. Therefore, a-8l on substrate 2:
The H layer is plasma etched as described above.
Note that this plasma etching is not limited to the illustrated apparatus, but may be performed using a known parallel plate type plasma etching apparatus, and other dry etching methods such as reactive ion etching may also be applied in addition to plasma etching. If see-through properties are not important, the optical density may be further increased by adding germanium to silicon (the optical density increases as the amount added increases), or the film may be made of germanium instead of silicon. worth it.
次に、本発明による方法で露光マスク素材、例えば第１
図〜第６図の露光マスク素材を製造する装置を説明する
。Next, using the method according to the invention, the exposure mask material, e.g.
An apparatus for manufacturing the exposure mask materials shown in FIGS. 6 to 6 will be explained.
第１３図は、上述したａ−８ｌ：Ｈ層３を製膜するだめ
の真空蒸着装置を示す。 即ち、真空槽を形成するペル
ジャー３０にバタ７ライバルズ３２ を有する排気路３
８を介して真空ポンプ（図示せず）を接続し、これによ
り当該ペルジャー３ｏ内を予メ例えハ１０ ’〜１０
’ Ｔｏｒｒの高真空状態としておく。 当該ペルジャ
ー３０内には基板２を配置してこれをヒーター３４によ
り温度６００℃以下、好ましくは３００℃以下に加熱す
ると共に、放電管３７付きのガス導入管３６により活性
化又はイオン化された水素ガスをペルジャー３０内に導
入しながら、（水素ガス圧はＩ Ｘ １０−６〜８Ｘ
１０ ’ Ｔｏｒｒ ）、基板２と対向するよう前記ペ
ルジャー３０内に配されたシリコン蒸発源２５からシリ
コンを加熱蒸発せしめる。 この加熱手段は電子銃加熱
装置２６による電子ビーム２７又は抵抗加熱方式によっ
てもよい。 また、基板２（実際にはその背後電極（図
示せず））Ｉｃは負のバイアス電圧、例えば−１０Ｖ以
上、−１０ｋＶ以下の直流電圧３５を 必要に応じて印
加することができる。FIG. 13 shows a vacuum evaporation apparatus for forming the a-8l:H layer 3 described above. That is, the exhaust path 3 has the Bata7 rivals 32 in the Pelger 30 forming a vacuum chamber.
A vacuum pump (not shown) is connected through 8, and thereby the inside of the Pelger 3o is preliminarily pumped.
' Keep it in a high vacuum state of Torr. The substrate 2 is placed inside the Pelger 30 and heated to a temperature of 600° C. or less, preferably 300° C. or less by a heater 34, and activated or ionized hydrogen gas is supplied by a gas introduction tube 36 with a discharge tube 37. While introducing into the Pelger 30, (hydrogen gas pressure is I
10' Torr), silicon is heated and evaporated from the silicon evaporation source 25 disposed within the Pelger 30 so as to face the substrate 2. This heating means may be an electron beam 27 using an electron gun heating device 26 or a resistance heating method. Further, a negative bias voltage, for example, a DC voltage 35 of -10 V or more and -10 kV or less, can be applied to the substrate 2 (actually, its back electrode (not shown)) Ic as necessary.
前記水素ガス放電管３７は、第１４図に示すよう罠、ガ
ス人口４１を有する筒状の一方の電極部材４２と、この
一方の電極部材４２を一端に設けた、放電空間４３を囲
続する例えば筒状ガラス製の放電空間部材４４と、この
放電空間部材４４ の他端＆Ｃａｌた、出口４５を有す
るリング状の他方の電極部材４６とより成り、前記一方
の電極部材４２と他方の電極部材４６との間に直流又は
交流の電圧が印加されることにより、ガス人口４１を介
して供給された水素ガスが放電空間４３においてグロー
放電を生じ、これにより電子エネルギー的釦賦活された
水素原子若しくは分子より成る活性水素及びイオン化さ
れた水素イオンが出口４５より排出される。 この図示
の例の放電空間部材４４は二重管構造であって冷却水を
流過せしめ得る構成を有し、４７．４８が冷却水入口及
び出口を示す。 ４９は一方の電極部材２２の冷却用
フィンである。As shown in FIG. 14, the hydrogen gas discharge tube 37 surrounds a cylindrical one electrode member 42 having a trap and a gas population 41, and a discharge space 43 provided with this one electrode member 42 at one end. For example, it consists of a discharge space member 44 made of cylindrical glass, and another ring-shaped electrode member 46 having an outlet 45 at the other end of the discharge space member 44, and the one electrode member 42 and the other electrode member 46. 46, hydrogen gas supplied through the gas port 41 generates a glow discharge in the discharge space 43, which causes hydrogen atoms or hydrogen atoms activated by electronic energy to Active hydrogen molecules and ionized hydrogen ions are discharged from the outlet 45. The discharge space member 44 in this illustrated example has a double pipe structure and is configured to allow cooling water to flow therethrough, and numerals 47 and 48 indicate a cooling water inlet and an outlet. 49 is for cooling one electrode member 22
It's a fin.
上配水累ガス放電管３７における電極間距離は１０〜１
５αであり、印加電圧は５００〜ｓ ｃｉ ｏｖ、放電
空間４３の圧力は１０−２Ｔｏｒｒ程度とされる。The distance between the electrodes in the upper water distribution gas discharge tube 37 is 10 to 1
5α, the applied voltage is 500 to sci ov, and the pressure in the discharge space 43 is about 10 −2 Torr.
このような蒸着装置においては、水素ガスを放電により
活性化して導入し、かつ基板２に吸収用の負電圧を印加
すると共に基板２を加熱しているために、基板２上に堆
積するａ−８１膜中に水素原子が効果的かつ充分に取込
まれ、しかも膜中に入り込もうとする酸素が効果的に排
除される。 従っ【、得られたａ−８％：Ｈ膜の遮光性
が 向上する。In such a vapor deposition apparatus, since hydrogen gas is activated by discharge and introduced, and a negative voltage for absorption is applied to the substrate 2 while heating the substrate 2, a- Hydrogen atoms are effectively and sufficiently incorporated into the 81 film, and oxygen that attempts to enter the film is effectively excluded. Therefore, the light-shielding properties of the obtained a-8%:H film are improved.
ペルジャー内での水素ガス圧はｌＸ１０’Ｔｏｒｒ未満
では効果がなく、８Ｘ１０’Ｔｏｒｒを越えると却って
Ｓｉの蒸着の妨げとなる。 また、基板２の加熱温度は
公知のＣＶＤ装置の場合に比べて低温（但、６００℃以
上ではａ−８ｉの結晶化が進み、光学濃度が低下する）
でよく、或いは基板２は加熱せず忙常温で操作しても差
支えない。 いずれにしても、この蒸着装置を用いれば
、大きな製膜速度（０，１〜２０ｏＸ／ｓｅｅ、好まし
くは０．３−８０ Ｘ ／ ｓｅｃ ）で所望量の水素
を含むａ−８ｔ等の蒸着膜を堆積させることができる。If the hydrogen gas pressure in the Pelger is less than 1×10' Torr, it will have no effect, and if it exceeds 8×10' Torr, it will actually hinder the deposition of Si. In addition, the heating temperature of the substrate 2 is lower than in the case of a known CVD apparatus (however, at 600°C or higher, crystallization of a-8i progresses and the optical density decreases).
Alternatively, the substrate 2 may be operated at room temperature without being heated. In any case, if this vapor deposition apparatus is used, a deposited film such as A-8T containing a desired amount of hydrogen can be formed at a high film forming rate (0.1 to 20 oX/see, preferably 0.3 to 80 X/sec). can be deposited.
なお、上述した酸素含有ａ−８ｉ層６又は５ｉＯ１層４
（第２図、第５図等参照）を形成するには、第１２図の
ペルジャー内にＯｌを導入すればよいが、この部会水素
ガスは供給停止するか或いは供給量を減らす。 ＳｔＯ
，層４は更に、酸素導入下での８１０． ｓｔｏｗの蒸
着膜よって形成してもよい。Note that the above-mentioned oxygen-containing a-8i layer 6 or 5iO1 layer 4
(See FIGS. 2, 5, etc.), it is sufficient to introduce O1 into the Pel jar shown in FIG. 12, but the supply of hydrogen gas to this chamber must be stopped or the supply amount reduced. StO
, layer 4 further comprises 810. . It may be formed using a stow vapor deposition film.
なお、上述の透明導電膜５を形成する罠は、Ｉｎｋ Ｏ
８： Ｓｎ、 ５ｎｏ＝を公知のスパッタ法で付着せし
めたり、或いは酸素ガス存在下でＩｎ、０．：Ｓｎ。Note that the trap for forming the above-mentioned transparent conductive film 5 is Ink O
8: Sn, 5no= is deposited by a known sputtering method, or In, 0. : Sn.
ＳｎＯ，、Ｉｎ、 Ｉｎ＋Ｓｎ、ＳｎＯ等又はこれらの
組合せ材料を蒸着してもよい。Materials such as SnO, In, In+Sn, SnO, etc. or combinations thereof may be deposited.
第１３図の装置では、水素のみを放電管３７で活性化し
たが、この放電管の代りに第１４図に示す如き直流式（
ＤＣ）イオン銃５７で水素ガスを活性化又はイオン化し
てペルジャー内に導入してもよい。 第１５図はイオン
銃の要部のみを示したが、コイル５０を巻回した第１の
引出し電極５１内に水素ガスを導入し、その出口側の第
２の引出し電極５２との間で直流電圧（引出し電圧）を
印加して水素ガスをペルジャー側へ導出する構造で、さ
ら罠引出し電極５１内の放電電極５３の箇 所でＡとＢ
の間に、放電用直流電圧を印加して放電せしめ、電荷担
体をコイル５０を流れる直流電流尤よって作られる磁場
により磁気的処集中せしめ、放電によりイオン化した水
素を製膜空間に引き出す。 なお、ここではＤＣイオン
銃忙ついて述べたが、ＲＦ（交流）電圧で作動するＲＦ
イオン銃（図示せず）を用いることもできる。 尚、前
述の装置で、ｓｔｏｗ膜、透明導電膜等を作ることもで
きる。In the apparatus shown in FIG. 13, only hydrogen was activated by the discharge tube 37, but instead of this discharge tube, a direct current type (
DC) Hydrogen gas may be activated or ionized with the ion gun 57 and introduced into the Pelger. Although FIG. 15 shows only the main parts of the ion gun, hydrogen gas is introduced into the first extraction electrode 51 around which the coil 50 is wound, and a direct current is generated between it and the second extraction electrode 52 on the exit side. It has a structure in which hydrogen gas is drawn out to the Pelger side by applying a voltage (extraction voltage).
During this time, a discharge DC voltage is applied to cause discharge, and the charge carriers are magnetically focused by the magnetic field created by the DC current flowing through the coil 50, and hydrogen ionized by the discharge is drawn out into the film forming space. Although we have talked about DC ion guns here, RF (alternating current) voltage operated RF
An ion gun (not shown) can also be used. Incidentally, a stow film, a transparent conductive film, etc. can also be made using the above-mentioned apparatus.
第１６図は、上述のａ−８１：Ｈ層３（更にはｓｉｏ。FIG. 16 shows the above-mentioned a-81:H layer 3 (also sio).
膜、透明導電膜等）をＤＣイオンブレーティング法に基
いて蒸着する装置を示す。 この装置圧よれば、シリコ
ン蒸発源２５上に、タングステンフィラメントからなる
熱電子６２供給電極６０と、直流電圧６３の印加される
グルー放電用電極６１とを対向配置し、加熱蒸発したシ
リコンを両Ｎ、極６０−６１間で活性化又はイオン化し
て基板２方向へ飛翔させると同時圧、ガス導入管３６か
もの未活性水素ガスも活性化又はイオン化する。 これ
によって、水素原子を効率良く取込んだ状態でシリコン
がａ−８１：ｌ（とじて基板２上に付着する。 なお、
基板の背後電極に、必要に応じて、−１０Ｖ〜−１ｏｋ
ｖの電圧を印加してもよい。This figure shows an apparatus for depositing a film (transparent conductive film, etc.) based on the DC ion blating method. According to this device pressure, an electrode 60 for supplying thermionic electrons 62 made of a tungsten filament and a glue discharge electrode 61 to which a DC voltage 63 is applied are disposed facing each other on the silicon evaporation source 25, and the heated and evaporated silicon is When the hydrogen gas is activated or ionized between the electrodes 60 and 61 and sent toward the substrate 2, at the same time, unactivated hydrogen gas in the gas introduction tube 36 is also activated or ionized. As a result, silicon adheres to the substrate 2 in a state in which hydrogen atoms are efficiently incorporated.
Apply -10V to -1ok to the back electrode of the board as necessary.
A voltage of v may be applied.
第１７図は、ＲＦイオンブレーティング法による蒸着装
置の要部を示すものであるが、必要釦応じて基板２の背
後電極に所定の電圧（−ｉｏｖ〜−１０ｋＶ）を印加す
る一方、シリフン蒸発源２５上に配したコイル電極７０
に交流電圧７１を印加し、（尚、交流の周波数は任意で
あるが、高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ ）を使用す
ると、放電の安定性が良い。）これによって基板２−電
極７０間に生じるグルー放電でシリコン蒸気と共に未活
性水素ガスの各原子を活性化又はイオン化し、ａ−８ｉ
：Ｈ層を基板ｚ上に堆積させる。Figure 17 shows the main parts of a vapor deposition apparatus using the RF ion blating method. Coil electrode 70 arranged on source 25
(Although the frequency of the alternating current is arbitrary, the stability of the discharge is better when a high frequency (for example, 13.56 MHz) is used.) As a result, the glue generated between the substrate 2 and the electrode 70 is Each atom of unactivated hydrogen gas is activated or ionized together with silicon vapor by electric discharge, and a-8i
: Deposit the H layer on the substrate z.
上記した各蒸着装置はいずれも、活性ガス中でシリコン
を蒸着させるものであるが、通常の蒸着装置を用い、活
性化又はイオン化されていない水素ガス中でシリコンを
加熱蒸発させても、所望のａ−８１：Ｈを蒸着すること
ができる。 又、前記各側において、□ ａ−８ＩＧｅ
：Ｈあるいはａ−Ｇｏ：Ｈを作製するためには、蒸発源
として、ＳｌとＧｏを 用いるか、あるいは、Ｇｏを用
いることＫより、目的が達成される。Each of the above-mentioned vapor deposition apparatuses vaporizes silicon in an active gas, but even if silicon is heated and evaporated in hydrogen gas that is not activated or ionized using a normal vapor deposition apparatus, the desired result cannot be achieved. a-81:H can be deposited. Moreover, on each side, □ a-8IGe
:H or a-Go:H can be achieved by using Sl and Go or Go as evaporation sources.
図面は本発明を例示するものであって、第１図、第２図
、第３図、第４図、第５図、第６図は露光マスク素材の
各側の断面図、第７図、第８図は露光マスク素材又は露光マスクの各側
の外形を示す平面図、第９図はａ−８ｌ中の水素原子含有量とその光学濃度と
の関係を示すグラフ、第１０図はａ−８ｌ：Ｈの赤外線吸収スペクトル図、第
１１Ａ図〜第１１Ｅ図は露光マスクの贋造方法を工穆順
に示す断面図、第１１Ｆ図及び第１１Ｇ図は露光マスクを用いて半導体
を加工するときの主要工程の各断面図、第１２図はプラ
ズマエツチング装置の概略断面図、第１３図は真空蒸着装置の概略断面図、第１４図はガス
放電管の断面図、第１５図はＤＣイオン銃の概略図、第１６図は別の真空蒸着装置（ＤＣイオンブレーティン
グ方式）の概略断面図、第１７図はＲＦイオンブレーティング方式による真空蒸
着装置の要部概略断面図である。なお、１面に示された符号において、１・・・・・・・・・・・・・・・露光マスク素材２・
・・・・・・・・・・・・・・基 板３・・・・・・・
・・・・・・・・ａ−８ｌ：Ｈ層５・・・・・・・・・
・・・・・・透明導電膜６・・・・・・・・・・・・・
・・Ｓｉｎ！膜２５・・・・・・・・・・・・・・・シ
リコン蒸発源２６・・・・・・・・・・・・・・・電子
銃３６・・・・・・・・・・・・・・・水素ガス導入管
３７・・・・・・・・・・・・・・・ガス放電管５１．
５２・・・・・・・・・引出し電極５７・・・・・・・
・・・・・・・・ＤＣイオン銃６０・・・・・・・・・
・・・・・・熱電子供給電極６１・・・・・・・・・・
・・・・・グロー放電用電極７０・・・・・・・・・・
・・・・・コイル（グルー放電用）電極である。代理人 弁理士 逢 坂 宏第９）図ａ Ｓｉ中の水鬼原各含有量（ａｔｏｒｎｉｃ ’１０
）第１０図ヲ皮藪ω（ａｍ’）￥月Ａ図童１４１図第７５図１７The drawings illustrate the present invention, and FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, and 6 are cross-sectional views of each side of the exposure mask material, and FIG. Fig. 8 is a plan view showing the outline of each side of the exposure mask material or the exposure mask, Fig. 9 is a graph showing the relationship between the hydrogen atom content in a-8l and its optical density, and Fig. 10 is a- 8l:H infrared absorption spectrum diagram, Figures 11A to 11E are cross-sectional views showing the method for manufacturing an exposure mask in order of process, and Figures 11F and 11G are main steps when processing a semiconductor using an exposure mask. 12 is a schematic sectional view of a plasma etching device, FIG. 13 is a schematic sectional view of a vacuum evaporation device, FIG. 14 is a sectional view of a gas discharge tube, and FIG. 15 is a schematic sectional view of a DC ion gun. 16 is a schematic sectional view of another vacuum evaporation apparatus (DC ion blating method), and FIG. 17 is a schematic sectional view of the main part of a vacuum evaporation apparatus using RF ion brating method. In addition, in the codes shown on the first page, 1......Exposure mask material 2.
・・・・・・・・・・・・・・・Substrate 3・・・・・・・
・・・・・・・・・a-8l:H layer 5・・・・・・・・・
......Transparent conductive film 6...
...Sin! Membrane 25......Silicon evaporation source 26...Electron gun 36... ...Hydrogen gas introduction tube 37... Gas discharge tube 51.
52...... Extraction electrode 57...
・・・・・・・・・DC ion gun 60・・・・・・・・・
...Thermion supply electrode 61 ......
...Glow discharge electrode 70...
...It is a coil (for glue discharge) electrode. Agent: Hiroshi Aisaka, Patent Attorney 9) Figure a Contents of Mizukihara in Si (atornic '10
)Fig.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57137545AJPS5928158A (en) | 1982-08-07 | 1982-08-07 | Manufacture of material for exposure mask |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57137545AJPS5928158A (en) | 1982-08-07 | 1982-08-07 | Manufacture of material for exposure mask |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5928158Atrue JPS5928158A (en) | 1984-02-14 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57137545APendingJPS5928158A (en) | 1982-08-07 | 1982-08-07 | Manufacture of material for exposure mask |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5928158A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008540070A (en)* | 2005-04-29 | 2008-11-20 | ユニバーシティー オブ ロチェスター | Ultrathin porous nanoscale membrane, its production method and use |
| WO2011004850A1 (en)* | 2009-07-08 | 2011-01-13 | 旭硝子株式会社 | Euv-lithography reflection-type mask blank |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008540070A (en)* | 2005-04-29 | 2008-11-20 | ユニバーシティー オブ ロチェスター | Ultrathin porous nanoscale membrane, its production method and use |
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| US8288062B2 (en) | 2009-07-08 | 2012-10-16 | Asahi Glass Company, Limited | Reflective mask blank for EUV lithography |
| JPWO2011004850A1 (en)* | 2009-07-08 | 2012-12-20 | 旭硝子株式会社 | Reflective mask blank for EUV lithography |
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