JP2551079B2 - 低反射モリブデンシリサイドマスク材料の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、モリブデンシリサイド膜が形成されてい
る基板上に、酸素ガスを含有するアルゴンガスを利用す
るスパッタリングによりモリブデンシリサイド酸化膜を
さらに形成して、低反射モリブデンシリサイドマスク材
料を製造する方法に関するものである。

［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
が所望されている。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
起させるという問題が生じるからである。

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、その表面の高い反射率
のために、上記の問題が顕著に現われてきた。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LS
I）対応のマスク材料として期待できなかった。

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、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膜がスパッタリング法によ
り形成されている。

［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酸化されたMo
Si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、酸化されたMoSI膜を再現性よ
く安定に形成することができなかった。

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、酸化されたMoSi膜を再現性よく安定に形成
する、低反射モリブデンシリサイドマスク材料を製造す
る方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、モリブデン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、酸化されたモリブデンシリサイ
ド膜（モリブデンシリサイド酸化膜）をさらに形成し
て、低反射モリブデンシリサイドマスク材料を製造する
方法に係るものである。

そして、上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、上記スパッタリングのパワーをQkwとし
たとき、 上記γの値を下記の不等式 を満足するように調整して前記スパッタリングを行なう
ことを特徴とする。

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。

［作用］ 上述の不等式（１）は実際に実験を行なって求められ
た条件式であり、この範囲にγの値を調節すると、再現
性のよい安定した低反射MoSi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。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

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って形成されたMoSi膜
２が形成されている。MoSi膜２の上に、さらに、酸化さ
れたMoSi膜３が形成されている。酸化されたMoSi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、酸化され
たMoSi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という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酸化さ
れたMoSi膜３は、アルゴンガス（以下、Arという）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のターゲットはスパッタされずに、逆
に酸化されてしまうという現象が起こる。こうなると、
低反射膜を再現性よく安定に形成することができない。
これが従来の大きな問題点であった。そこで、Ar中の酸
素の分圧と酸化されたMoSi膜（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。

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。

以上の実験結果を考察すると、正常な成膜の可能な敷
居値パワー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。

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
際に実験値を宛てはめてみると、 ｋ・Qs＝Q/γ＝25/9 が得られ、スパッタリングのパワーが1kWまでの範囲で
低反射膜を安定に形成するためには、γとＱとの間に、
次の不等式が成立しなければならないことが導き出され
た。

すなわち、上述の不等式（３）で与えられる条件を利
用すれば、ターゲットのの酸化を防止でき、再現性ある
安定した低反射膜の形成が可能となるということが明ら
かとなった。なお、上式（３）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。

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の関係が上述の不等式（３）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10
mTorrにしなくてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明によれば、モリブデン
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、モ
リブデンシリサイド酸化膜をさらに形成して、低反射モ
リブデンシリサイド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、安定した低反射膜が得られるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によって得られた低反射モリブ
デンシリサイドマスク材料の断面図である。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
は低反射膜である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モリブデン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モリブデンシリサイド酸化膜をさら
   に形成して、低反射モリブデンシリサイドマスク材料を
   製造する方法において、 前記アルゴンガス中の酸素分圧を全圧に対する比を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の値を下記の不等式 を満足するように調節して前記スパッタリングを行なう
   ことを特徴とする、低反射モリブデンシリサイドマスク
   材料の製造方法。