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JP2551078B2 - Method for manufacturing low reflection mask material - Google Patents
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JP2551078B2 - Method for manufacturing low reflection mask material - Google Patents

Method for manufacturing low reflection mask material

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JP2551078B2
JP2551078B2 JP1613388A JP1613388A JP2551078B2 JP 2551078 B2 JP2551078 B2 JP 2551078B2 JP 1613388 A JP1613388 A JP 1613388A JP 1613388 A JP1613388 A JP 1613388A JP 2551078 B2 JP2551078 B2 JP 2551078B2
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、遷移金属シリサイド膜が形成されている
基板上に、酸素ガスを含むアルゴンガスを利用するスパ
ッタリングにより遷移金属シリサイド酸化膜をさらに形
成して、低反射マスク材料を製造する方法に関するもの
である。
TECHNICAL FIELD The present invention further forms a transition metal silicide oxide film on a substrate on which a transition metal silicide film is formed by sputtering using argon gas containing oxygen gas. And a method for manufacturing a low reflection mask material.

[従来の技術] 半導体装置の製造にあたって、低反射のフォトマスク
が要望されている。なぜなら、反射率の高いフォトマス
クを用いると、マスクのパターンをウエハたとえばシリ
コンウエハに転写する際、ウエハからの反射光がマスク
の表面で再び反射して、レジストパターンの精度低下を
起こさせるという問題が生じるからである。
[Prior Art] In manufacturing a semiconductor device, a low reflection photomask is desired. This is because when a photomask having a high reflectance is used, when the mask pattern is transferred to a wafer, for example, a silicon wafer, the light reflected from the wafer is reflected again on the surface of the mask, which causes a reduction in accuracy of the resist pattern. Is caused.

たとえば、特開昭57−157247号公報および特開昭57−
157249号公報に開示されているような、Crマスク等の金
属膜が形成されているハードマスクでは、その表面に高
い反射率のために、上記の問題が顕著に生じていた。そ
こで、上記Cr膜の上に、酸化されたCr膜をさらに形成す
ることによって、マスク表面の反射率を小さくしてい
た。しかしながら、Cr膜はガラス基板との密着性が良く
ないので、膜の剥がれによるパターン欠陥を生じたり、
またドライエッチング時のCr膜のエッチング速度が遅い
ために、有機高分子のレジストパターンが先に消失した
りすることがあった。それゆえ、プロセスのドライ化や
高スループット化が困難となり、このCrマスクはVLSI
(超LSI)対応のマスク材料として期待できなかった。
For example, JP-A-57-157247 and JP-A-57-157247
In a hard mask having a metal film such as a Cr mask formed therein as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 157249, the above problem remarkably occurs due to the high reflectance on the surface thereof. Therefore, the reflectance of the mask surface is reduced by further forming an oxidized Cr film on the Cr film. However, since the Cr film does not have good adhesion to the glass substrate, pattern defects due to peeling of the film may occur,
In addition, since the etching rate of the Cr film during dry etching is slow, the organic polymer resist pattern may disappear first. Therefore, it is difficult to dry the process and increase the throughput.
It could not be expected as a mask material for (VLSI).

そこで、新しく提案された膜がモリブデンシリサイド
膜(以下、MoSi膜と略す)であり、これはCr膜の上記問
題点を解決したVLSI対応のフォトマスク材料である。そ
して、このMoSiマスクの表面反射率を小さくするため
に、MoSi膜上に、酸化されたMoSi膜(以下、MoSi酸化膜
と略す)がスパッタリング法により形成されている。な
お、スパッタリング法についての詳細は、電気・電子工
学大百科辞典第4巻105頁(株式会社電気書院1983年発
行)に記述されている。
Therefore, a newly proposed film is a molybdenum silicide film (hereinafter abbreviated as MoSi film), which is a VLSI compatible photomask material that solves the above problems of the Cr film. In order to reduce the surface reflectance of this MoSi mask, an oxidized MoSi film (hereinafter abbreviated as MoSi oxide film) is formed on the MoSi film by the sputtering method. The details of the sputtering method are described in the Encyclopedia of Electrical and Electronic Engineering, Vol. 4, page 105 (published by Densho Shoin Co., Ltd. in 1983).

[発明が解決しようとする課題] さて、スパッタリング法によって上述のMoSi酸化膜を
形成するためには、MoSiをターゲットとし、スパッタガ
スであるArガス中に適切な量の酸素を混合させなければ
ならない。しかしながら、Arガス中の酸素量が過剰にな
ると、MoSiのターゲットが逆に酸化されてしまい、スパ
ッタリングが突然不可能になってしまうという問題点が
あった。従来のスパッタリング法においては、Arガス中
の酸素分圧の上限が明らかにされていなかったので、上
記問題点が常につきまとい、MoSi酸化膜を再現性良く安
定に形成することができなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] Now, in order to form the above-mentioned MoSi oxide film by the sputtering method, it is necessary to target MoSi and mix an appropriate amount of oxygen into Ar gas which is a sputtering gas. . However, when the amount of oxygen in Ar gas is excessive, the target of MoSi is oxidized on the contrary, and there is a problem that sputtering is suddenly impossible. In the conventional sputtering method, the upper limit of the partial pressure of oxygen in Ar gas has not been clarified, so that the above problems are always present, and the MoSi oxide film cannot be stably formed with good reproducibility.

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、MoSi酸化膜を含む遷移金属シリサイド酸化
膜を再現性良く安定に形成することのできる、低反射マ
スク材料の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method of manufacturing a low reflection mask material, which can stably form a transition metal silicide oxide film including a MoSi oxide film with good reproducibility. The purpose is to do.

[課題を解決するための手段] この発明は、遷移金属シリサイド膜が形成されている
基板上に、酸素ガスを含むアルゴンガスを利用するスパ
ッタリング法により、遷移金属シリサイド酸化膜をさら
に形成して、低反射マスク材料を製造する方法に係るも
のである。
[Means for Solving the Problems] The present invention further forms a transition metal silicide oxide film on a substrate on which a transition metal silicide film is formed by a sputtering method using argon gas containing oxygen gas, The present invention relates to a method of manufacturing a low reflection mask material.

そして、上記アルンゴンガス中の酸素分圧の全圧に対
する比をγとし、上記スパッタリングのパワーをQkwと
したとき、 上記γの値が下記の不等式 を満足するようにして上記スパッタリングを行なうこと
を特徴とする。
When the ratio of the oxygen partial pressure in the Arungon gas to the total pressure is γ and the sputtering power is Qkw, the value of γ is the inequality below. The above-mentioned sputtering is performed so as to satisfy the above condition.

本発明に用いられる遷移金属は、その元素が属する族
あるいは周期またはその原子量に関係なくいずれでも使
用し得る。そのうちでも、常に好ましいのはMo、Ta、W
であり、特に好ましいのはMoである。
The transition metal used in the present invention may be used regardless of the group or period to which the element belongs or the atomic weight thereof. Of these, Mo, Ta, W are always preferred.
And Mo is particularly preferable.

また、上述のQの値については特に限定しないが、一
般に、0〜1.0の範囲が最も好適である。
The value of Q described above is not particularly limited, but in general, the range of 0 to 1.0 is most suitable.

[作用] 上述の不等式(1)は実際に実験を行なって導かれた
条件式であり、この範囲にγの値を調節すると、再現性
の良い安定した低反射マスク材料を製造することができ
るということが見い出された。
[Operation] The above inequality (1) is a conditional expression derived by actually conducting an experiment, and by adjusting the value of γ within this range, a stable low reflection mask material with good reproducibility can be manufactured. It was found that.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。本
実施例では、遷移金属としてMoを用いた場合を例示して
説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, a case where Mo is used as a transition metal will be described as an example.

第1図は本発明の実施例によって製造された低反射モ
リブデンシリサイドマスク材料の断面図である。図にお
いて、1は基板たとえば合成石英ガラス基板である。基
板1上に、スパッタリング法により、MoSi膜2が形成さ
れている。MoSi膜2の上に、さらに、MoSi酸化膜3が形
成されている。MoSi酸化膜3を適当な膜厚になるように
形成することによって、低反射化を達成できる。この低
反射化は、入射光が、MoSi酸化膜3の内部で、吸収によ
る減衰と干渉という2つの効果を相乗して受ける結果に
基づくものである。このような入射光の減衰と干渉を引
き起こすMoSi酸化膜は、Arを利用したMoSiをターゲット
とするスパッタリングにおいて、Ar中に酸素を混合させ
ることによって得られる。ところが、前述したように、
Ar中の酸素の分圧が或る値以上になると、Mosiのターゲ
ットがスパッタされずに、逆に酸化されてしまうという
現象が起こる。こうなると、低反射膜を再現性良く安定
に形成することができない。これが従来法の大きな問題
点であった。そこで、Ar中の酸素の分圧とMoSi酸化膜3
(以下、低反射膜という)のデポジション速度との関係
を調査してみた。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a low reflection molybdenum silicide mask material manufactured according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a substrate, for example, a synthetic quartz glass substrate. The MoSi film 2 is formed on the substrate 1 by the sputtering method. A MoSi oxide film 3 is further formed on the MoSi film 2. Low reflectance can be achieved by forming the MoSi oxide film 3 to have an appropriate thickness. This low reflection is based on the result that the incident light receives two effects of attenuation and interference due to absorption in the MoSi oxide film 3 synergistically. The MoSi oxide film that causes such attenuation and interference of incident light can be obtained by mixing oxygen in Ar in sputtering using Mo as a target using Ar. However, as mentioned above,
When the partial pressure of oxygen in Ar exceeds a certain value, a phenomenon occurs in which the Mosi target is not sputtered but is oxidized in reverse. In this case, the low reflection film cannot be formed stably with good reproducibility. This is a big problem of the conventional method. Therefore, the partial pressure of oxygen in Ar and the MoSi oxide film 3
I investigated the relationship with the deposition rate (hereinafter referred to as the low reflection film).

第2図は、この調査結果をグラフにしたもので、横軸
はデポジションの起こる空間の全圧力(Arのガス圧+酸
素のガス圧)に対する酸素のガス圧の比γ、縦軸は低反
射膜の成膜速度を表わしている。なお、本実験はプレー
ナ型のマグネトロンのスパッタリング装置を用い、圧力
10mTorrの条件下で行なった。この実験結果より、低反
射膜の成膜速度は、スパッタリングのパワーQが0.5kW
から1.0kWの範囲で、酸素分圧の比γに比例していると
いうことが見い出された。そして、図より明らかなよう
に、γがパワーQの値に応じて或る値以上を超えると、
成膜速度が急激に減少して零になることもわかった。成
膜速度が急激に減少して零になるのは、ターゲットの酸
化が起こっていることを示している。
Figure 2 is a graph of the results of this investigation, where the horizontal axis is the ratio γ of the oxygen gas pressure to the total pressure (Ar gas pressure + oxygen gas pressure) in the space where deposition occurs, and the vertical axis is the low The film forming speed of the reflective film is shown. In this experiment, a planar magnetron sputtering device was used,
It was performed under the condition of 10 mTorr. From the results of this experiment, as for the deposition rate of the low reflection film, the sputtering power Q was 0.5 kW.
Was found to be proportional to the oxygen partial pressure ratio γ in the range of 1.0 kW to 1.0 kW. Then, as is clear from the figure, when γ exceeds a certain value or more according to the value of the power Q,
It was also found that the film formation rate rapidly decreased to zero. The rapid decrease in film formation rate to zero indicates that target oxidation is occurring.

以上の実験結果を考察すると、正常な成膜の可能なし
きい値パワーQs(kW)と実際に投入されるパワーQとの
比をq(=Q/Qs)とすれば、γとqとの間には、次の関
係式が成立していることが見い出された。
Considering the above experimental results, if q (= Q / Qs) is the ratio of the threshold power Qs (kW) that enables normal film formation and the power Q that is actually input, then γ and q In the meantime, it was found that the following relational expression holds.

q/γ=k(定数) …(2) 上記関係式(2)は実験で求められたものであり、低
反射膜が安定に形成できるγの上限値を示している。実
際に実験値を当てはめてみると、 k・Qs=Q/γ=25/9 …(3) が得られる。したがって、パワーQの下で低反射膜が形
成できる酸素分圧比γは以下のような不等式で与えられ
る。
q / γ = k (constant) (2) The above relational expression (2) is obtained by an experiment, and shows the upper limit of γ with which the low reflection film can be stably formed. By actually applying the experimental values, we obtain k · Qs = Q / γ = 25/9 (3). Therefore, the oxygen partial pressure ratio γ with which the low reflection film can be formed under the power Q is given by the following inequality.

すなわち、上述の不等式(4)で与えられる条件を利
用する限り、ターゲットの酸化を防止でき、再現性のあ
る安定した低反射膜の形成が可能となる。なお、上述の
式(4)において、Qを1.0以下の値に限定したのは、
Qの値をこれよりも大きくすると膜焼けを起こすという
不都合が発生するためである。
That is, as long as the condition given by the above inequality (4) is used, the oxidation of the target can be prevented, and the reproducible and stable low reflection film can be formed. In the above equation (4), Q is limited to a value of 1.0 or less because
This is because if the value of Q is larger than this, the problem of film burning occurs.

なお、上記実施例では遷移金属としてMoを使用した場
合を例示して説明したが、遷移金属がTa、Wであっても
同じような傾向が見られ、実施例と同様の効果を実現す
るということもわかった。
In addition, although the case where Mo is used as the transition metal has been described as an example in the above-mentioned embodiment, the same tendency is observed even when the transition metal is Ta or W, and the same effect as that of the embodiment is realized. I also understood that.

また、上記実施例では、プレーナ型のマグネトロンの
スパッタリング装置で、圧力を10mTorrの条件で行なっ
た場合について説明したが、この発明はこれに限られる
ものでなく、γとQの関係が上式の不等式(4)に当て
はまる限り、他の型の装置を用いてもよく、また圧力を
10mTorrにしなくてもよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the pressure is set to 10 mTorr in the planar type magnetron sputtering apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the relation between γ and Q is expressed by the above equation. Other types of devices may be used and pressures may be used, as long as inequality (4) holds.
It doesn't have to be 10mTorr.

さらに、上記実施例では基板材料として合成石英基板
を使用した場合について説明したが、この発明はこれに
限られるものでなく、シリコンウエハやその他基板とな
り得る材料であればいずれでも使用し得る。
Furthermore, in the above embodiment, the case where the synthetic quartz substrate is used as the substrate material has been described, but the present invention is not limited to this, and any material that can be a silicon wafer or other substrates can be used.

また、上記実施例では、マスクにおける低反射膜の形
成方法について示したが、マスク以外の、酸化膜を必要
とする場合にも、本発明を応用することができる。
Further, in the above embodiments, the method of forming the low reflection film on the mask has been described, but the present invention can be applied to the case where an oxide film other than the mask is required.

以上、具体的な実施例を挙げてこの発明にかかる低反
射マスク材料の製造方法について説明したが、本発明
は、その精神または特徴から逸脱することなく、他の色
々な形で実施することができる。それゆえ、前述の実施
例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈し
てはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によっ
て示すものであって、明細書本文には何ら拘束されな
い。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変型や
変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
Although the method for manufacturing the low-reflection mask material according to the present invention has been described above with reference to specific examples, the present invention can be carried out in various other forms without departing from the spirit or characteristics of the invention. it can. Therefore, the above embodiments are merely examples in all respects, and should not be construed in a limited manner. The scope of the present invention is defined by the claims and is not bound by the text of the specification. Furthermore, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上説明したとおり、この発明によれば、遷移金属シ
リサイド膜が形成されている基板上に、酸素ガスを含む
アルゴンガスを利用するスパッタリング法により遷移金
属シリサイド酸化膜をさらに形成して、低反射マスク材
料を製造するにあたり、スパッタリングを酸素分圧の比
γがターゲットの酸化の起こる条件値よりも小さな値に
なるような条件で行なっているので、ターゲットの酸化
が起こらなくなり、常に再現性のある、安定した低反射
マスク材料が得られるという効果を奏する。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, a transition metal silicide oxide film is further formed on a substrate on which a transition metal silicide film is formed by a sputtering method using an argon gas containing oxygen gas. Therefore, in manufacturing the low reflection mask material, the sputtering is performed under the condition that the oxygen partial pressure ratio γ becomes a value smaller than the condition value at which the target oxidation occurs. The effect is that a reproducible and stable low-reflection mask material can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例によって得られた低反射マスク
材料の断面図である。第2図は酸素分圧の比γと低反射
膜の成膜速度との関係を示した図である。 図において、1は合成石英ガラス基板、2はMoSi膜、3
は低反射膜(MoSi酸化膜)である。
FIG. 1 is a sectional view of a low reflection mask material obtained according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the oxygen partial pressure ratio γ and the film formation rate of the low reflection film. In the figure, 1 is a synthetic quartz glass substrate, 2 is a MoSi film, 3
Is a low reflection film (MoSi oxide film).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】遷移金属シリサイド膜が形成されている基
板上に、酸素ガスを含むアルゴンガスを利用するスパッ
タリングにより遷移金属シリサイド酸化膜をさらに形成
して、低反射マスク材料を製造する方法において、 前記アルゴンガス中の酸素分圧の全圧に対する比をγと
し、前記スパッタリングのパワーをQkwとしたとき、 前記γの値が下記の不等式 を満足するようにして前記スパッタリングを行なうこと
を特徴とする、低反射マスク材料の製造方法。
1. A method for producing a low-reflection mask material by further forming a transition metal silicide oxide film on a substrate on which a transition metal silicide film is formed by sputtering using argon gas containing oxygen gas, When the ratio of the partial pressure of oxygen in the argon gas to the total pressure is γ and the power of the sputtering is Qkw, the value of γ is the inequality below. The method for producing a low reflection mask material, wherein the sputtering is performed so as to satisfy the above condition.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6052428B2 (en) 2013-11-20 2016-12-27 東亞合成株式会社 Filler and glass composition, and method for producing hexagonal phosphate compound

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