JP2001059193A - Production of x-ray mask, and device therefor - Google Patents
Production of x-ray mask, and device thereforInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路等の
製造で多用されているパターン形成技術に係わり、特に
X線を用いて半導体やガラス材料等からなる基板上に集
積回路パターンを形成する技術、いわゆるX線リソグラ
フィ技術等で用いられるX線マスクの製造におけるエッ
チングプロセスでの始点、終点の検出方法およびそれを
用いたエッチング装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming technique widely used in the manufacture of semiconductor integrated circuits and the like, and more particularly to a technique for forming an integrated circuit pattern on a substrate made of a semiconductor or glass material using X-rays. The present invention relates to a method for detecting a start point and an end point in an etching process in manufacturing an X-ray mask used in so-called X-ray lithography technology and the like, and an etching apparatus using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】X線マスクの製造におけるX線吸収体の
エッチングではエッチング対象である吸収体の表面は比
較的安定な自然酸化膜に被われているためプラズマが照
射されても、まず酸化膜を除くのに時間が掛かり、吸収
体膜そのもののエッチングを始めるまでに時間の遅れが
生じる。この遅れ時間は、膜表面の状態やプラズマの状
態に大きく依存する。膜表面状態は膜形成工程、パター
ン形成工程や、エッチングマスクの形成等のエッチング
前工程での取り扱いによっても微妙に異なる。また、プ
ラズマ状態もエッチングの度に必ずしも同じではない。
このため、ウエハごとに、エッチングの遅れ時間に違い
が生じ、時間で制御していたエッチングでは、実エッチ
ング時間にばらつきがあり、エッチング精度の再現性を
低下させていた。エッチング工程において、パターン形
状を制御するためにエッチング途中でガス条件、パワー
等のプラズマ状態を変えるエッチング手法がしばしば使
われている。時間を決めて条件を切り替えていくのが普
通であるが、エッチングの開始時間にばらつきのある場
合は、ウエハごとに実エッチングの条件が異なることに
なり、エッチング精度の再現性を低下させる要因となっ
ていた。オーバーエッチングを行う際にも、エッチング
の終点を直接検出せず、時間で判定していた場合は、実
際のオーバーエッチ時間にばらつきがあり、エッチング
精度の再現性を低下させる要因となっていた。このよう
な状況から、エッチングの開始と終了を直接モニターす
ることが求められていた。エッチングの開始や終了を検
出する方法として、反応生成物の質量分析のシグナルを
モニターする方法と、反応生成物からの発光をモニター
する方法とがあり、LSI製造プロセスにおいて使われ
ている場合がある。上記反応生成物からの発光をモニタ
ーする方法は、例えば6インチや8インチの大きな基板
全面にあるSiをエッチングする際に、Siの反応生成
物の発光波長領域の強度をモニターすることにより、エ
ッチングの開始点、終点を検出していた。また、その反
応生成物は多量であるため、その検出精度を上げる必要
はなかった。また、従来のSiの反応生成物は分子量が
小さいため、エネルギー準位が分散して、その発光スペ
クトルは孤立ピークが数本出る程度である。この場合、
波長分解能を荒くすると、バックグラウンドが大きくな
り、検出精度が悪くなった。Taの反応生成物の場合
は、Siのものと比べて分子量が大きいためにエネルギ
ー準位が細かくなり、その発光スペクトルは、ある波長
付近に多くのピークが発生する。そこで波長分解能を荒
くすると、感度が良くなり、かつバックグラウンドの影
響も少ないので、検出精度が良くなり、少量の反応生成
物であっても検出できるようになった。しかし、X線マ
スクの製造においては、使われる領域はウエハの中心部
の25mm角程度で、さらにその中に描かれている回路
パターンの極一部を加工することになるため、エッチン
グする面積がLSI製造プロセスと比べ極端に小さく、
エッチングが開始されることによるプラズマ状態の微小
変化を質量分析や発光でモニターすることは難しい。こ
のため、ダミーウエハを用いて、あらかじめエッチング
速度、必要なエッチング時間を導き出し、その結果を基
にエッチングの開始、終了時間を決める手法で対応して
いるのが実状であった。2. Description of the Related Art In the etching of an X-ray absorber in the manufacture of an X-ray mask, the surface of the absorber to be etched is covered with a relatively stable natural oxide film. It takes time to remove, and a time delay occurs before the etching of the absorber film itself starts. This delay time largely depends on the state of the film surface and the state of the plasma. The surface state of the film is slightly different depending on handling in a film forming step, a pattern forming step, and a pre-etching step such as formation of an etching mask. Further, the plasma state is not always the same every time etching is performed.
For this reason, there is a difference in the etching delay time for each wafer, and in the etching controlled by the time, the actual etching time varies, thereby reducing the reproducibility of the etching accuracy. In the etching step, an etching method for changing a plasma state such as a gas condition and power during etching is often used to control a pattern shape. Normally, the conditions are changed and the conditions are switched.However, if there is a variation in the etching start time, the actual etching conditions will be different for each wafer, which is a factor that reduces the reproducibility of the etching accuracy. Had become. Even when performing over-etching, if the end point of etching is not directly detected but is determined by time, the actual over-etch time varies, causing a reduction in the reproducibility of etching accuracy. Under such circumstances, it has been required to directly monitor the start and end of the etching. As a method of detecting the start and end of etching, there are a method of monitoring a signal of mass spectrometry of a reaction product and a method of monitoring light emission from the reaction product, which may be used in an LSI manufacturing process. . The method of monitoring the light emission from the reaction product is, for example, when etching Si on the entire surface of a large substrate such as 6 inches or 8 inches, by monitoring the intensity of the emission wavelength region of the reaction product of Si. Start point and end point were detected. Further, since the amount of the reaction product was large, it was not necessary to increase the detection accuracy. Further, since the conventional reaction product of Si has a small molecular weight, its energy level is dispersed, and its emission spectrum has only a few isolated peaks. in this case,
When the wavelength resolution was rough, the background became large, and the detection accuracy became poor. In the case of a reaction product of Ta, the energy level is fine because the molecular weight is larger than that of Si, and the emission spectrum has many peaks near a certain wavelength. Therefore, when the wavelength resolution is roughened, the sensitivity is improved and the influence of the background is small, so that the detection accuracy is improved and even a small amount of reaction product can be detected. However, in the manufacture of an X-ray mask, the area to be used is about 25 mm square at the center of the wafer, and furthermore, a very small part of the circuit pattern drawn therein is processed. Extremely small compared to the LSI manufacturing process,
It is difficult to monitor a minute change in the plasma state due to the start of etching by mass spectrometry or light emission. For this reason, the actual state is that the etching rate and the required etching time are previously derived using a dummy wafer, and the start and end times of the etching are determined based on the results.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の従来技
術における状況を鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、エッチングの最中にプラズマからの発光を
分光し、エッチング反応に関わる化学種の発光強度の変
化を感度よくモニターすることで、エッチング面積が微
少な場合であっても、エッチングの開始点、終点を高精
度に検出し、X線マスクの作製プロセスにおけるエッチ
ングの再現性を高め、高精度なパターンの形成を実現す
ることができるX線マスクの製造方法およびそれを実施
する装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned situation in the prior art, and has as its object to disperse light emission from a plasma during etching to be involved in an etching reaction. By monitoring the change in emission intensity of chemical species with high sensitivity, even if the etching area is small, the start and end points of etching can be detected with high accuracy, and the reproducibility of etching in the manufacturing process of the X-ray mask It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an X-ray mask capable of realizing a highly accurate pattern formation and an apparatus for implementing the same.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項1に記載のように、プラ
ズマによるエッチング装置を用いてX線マスクを製造す
る方法において、上記エッチング装置のエッチング室に
おけるプラズマの発光強度をモニターする受光手段を配
置し、上記プラズマ中の化学種の発光を分光して発光強
度信号を検出する工程と、該プラズマ中の化学種の発光
強度信号に設定の演算処理を施すことによりエッチング
の始点と終点を判定する工程と、上記エッチングの開始
または終了点より所定の時間経過後、エッチング条件を
変更する工程、もしくはエッチングを停止する工程を少
なくとも含むX線マスクの製造方法とするものである。
ここでいう設定の演算処理とは、例えば、プラズマ中の
化学種の発光強度信号の所定の波長範囲内の発光強度
を、プラズマ自身の変動分を打ち消すための別の波長の
発光強度で割り算して、エッチングの始点および終点の
精度を上げる演算を意味する。また、請求項2に記載の
ように、請求頂1において、プラズマ中の化学種の分光
手段として、光フィルターもしくは分光器を用いるX線
マスクの製造方法とするものである。また、請求項3に
記載のように、請求項1または請求項2において、エッ
チングガスとして、少なくとも塩素を含むガスを用い、
かつエッチング対象として少なくともタンタル(Ta)
を含むX線吸収体を用い、エッチングの始点および終点
の判定は、プラズマ中の波長220nm〜350nm範
囲の発光、もしくは上記波長領域内の特定波長範囲の発
光を利用するX線マスクの製造方法とするものである。
また、請求項4に記載のように、請求項3において、プ
ラズマ中の波長220nm〜350nm範囲の発光強度
を、上記波長近傍の別の波長の発光強度で割り算して、
プラズマ自身の変動分を打ち消して、S/N(シグナル
/ノイズ)比を向上し、エッチングの始点および終点の
位置精度を上げて検出する工程を含むX線マスクの製造
方法とするものである。また、請求項5に記載のよう
に、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のX
線マスクの製造方法を実施するプラズマエッチング装置
であって、上記エッチング装置のエッチング室における
プラズマの発光を受光する手段と、 エッチングガスお
よびエッチング中の反応生成物よりなる化学種の発光ス
ペクトルの特定波長光を取り出す分光器もしくは光フィ
ルターと、上記エッチング室におけるプラズマ中の化学
種の発光強度を測定し、該発光強度が所定値となった時
に、エッチングの始点および終点を判定する手段と、エ
ッチングの開始または終了点から所定の時間後にエッチ
ング条件を変更する手段、もしくはエッチングを停止す
る手段を少なくとも備えたX線マスクの製造装置とする
ものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, in a method for manufacturing an X-ray mask using an etching apparatus using plasma, a light receiving means for monitoring the light emission intensity of the plasma in an etching chamber of the etching apparatus is provided. Detecting the emission intensity signal by dispersing the emission of the chemical species of the chemical species, determining the start point and end point of the etching by performing a set arithmetic processing on the emission intensity signal of the chemical species in the plasma, After the elapse of a predetermined time from the start or end of the process, the method for manufacturing an X-ray mask includes at least a step of changing etching conditions or a step of stopping etching.
The calculation processing of the setting here means, for example, dividing the emission intensity within a predetermined wavelength range of the emission intensity signal of the chemical species in the plasma by the emission intensity of another wavelength for canceling the variation of the plasma itself. Means to increase the accuracy of the starting point and the ending point of the etching. According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a method of manufacturing an X-ray mask using an optical filter or a spectroscope as a means for dispersing chemical species in plasma. Further, as described in claim 3, in claim 1 or claim 2, a gas containing at least chlorine is used as an etching gas,
And at least tantalum (Ta) as an etching target
The determination of the starting point and the ending point of the etching is performed by using an X-ray absorber including a method of manufacturing an X-ray mask using light emission in a wavelength range of 220 nm to 350 nm in plasma or light emission in a specific wavelength range within the above wavelength range. Is what you do.
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the emission intensity in the wavelength range of 220 nm to 350 nm in the plasma is divided by the emission intensity of another wavelength in the vicinity of the wavelength.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an X-ray mask including a step of canceling the fluctuation of the plasma itself, improving the S / N (signal / noise) ratio, and increasing the positional accuracy of the etching start and end points. Further, as described in claim 5, the X according to any one of claims 1 to 4
What is claimed is: 1. A plasma etching apparatus for performing a method of manufacturing a line mask, comprising: means for receiving plasma emission in an etching chamber of the etching apparatus; and a specific wavelength of an emission spectrum of a chemical species comprising an etching gas and a reaction product during etching. A spectroscope or an optical filter for extracting light, a means for measuring the emission intensity of the chemical species in the plasma in the etching chamber, and when the emission intensity reaches a predetermined value, determining a start point and an end point of the etching; An X-ray mask manufacturing apparatus having at least means for changing the etching conditions after a predetermined time from the start or end point, or means for stopping the etching.
【0005】本発明はプラズマエッチング装置に、プラ
ズマの発光を分光して受光する手段を配置し、エッチン
グ反応に関わる化学種からの発光スペクトル強度、好適
には220nm〜350nmの波長領域の発光、もしく
はその領域内の特定波長の発光強度をモニターし、その
強度が所定値になったときに、エッチングの始点および
終点を判定し、所定の時間後にエッチング条件を変えた
り、あるいはエッチングを停止する制御部を備えたエッ
チング装置を用いるものである。本発明は上述した請求
項1ないし請求項5に記載のように、プラズマエッチン
グによるX線マスクの製造において、プラズマからの2
20nm〜350nmの波長の発光強度変化をモニター
することにより、Taを含む材料のエッチングの開始点
と終点とが、エッチング面積が小さい場合であっても感
度よく判定することができ、それによりX線マスク吸収
体のパターン形成を再現性よく高精度に実現できる効果
がある。According to the present invention, means for dispersing and receiving plasma emission is disposed in a plasma etching apparatus, and emission spectrum intensity from chemical species involved in an etching reaction, preferably emission in a wavelength region of 220 nm to 350 nm, or A control unit that monitors the emission intensity of a specific wavelength in the region, determines the start and end points of the etching when the intensity reaches a predetermined value, and changes the etching conditions after a predetermined time or stops the etching. Is used. The present invention relates to a method of manufacturing an X-ray mask by plasma etching as described in claims 1 to 5 above.
By monitoring the change in the emission intensity at a wavelength of 20 nm to 350 nm, the start point and the end point of the etching of the Ta-containing material can be determined with high sensitivity even when the etching area is small. There is an effect that the pattern formation of the mask absorber can be realized with high reproducibility and high accuracy.
【0006】図1は、エッチングガスとして塩素(Cl
2)を用い、エッチングしていないときと、3インチの
ウエハ全面に成膜したTaをエッチングするときのプラ
ズマ発光スペクトルを比較したものである。プラズマの
発光スペクトルが350nmより長波長域側では、エッ
チング中はべースラインが若干高くなるが、スペクトル
パターンに変化は見られない。350nm以下の領域で
は、Taがエッチングされている時だけ、特徴的な強い
発光が観測される。図2は、二つのスペクトルを割り算
し、発光強度比を見たものである。220nm〜350
nm領域で、特にエッチングすることによる発光変化が
大きいことが分かった。これはTaのエッチング反応生
成物がプラズマによって分解されることで生じるタンタ
ル(Ta)原子、塩化タンタル分子(TaCl、TaC
l2)の発光が、波長220nm〜350nmに強く現
れることを示している。したがって、エッチング対象が
Taを含む材料である場合、この波長領域に限定してエ
ッチング中の発光をモニターすると、エッチングの開始
点と終点を判定できることが分かった。また、220n
m〜350nmの領域は、エッチングガスである塩素自
身の発光は弱いため、受光手段の信号を増幅し感度を上
げることで、エッチング面積が小さい場合においても、
S/N(シグナル/ノイズ)比が良く反応生成物からの
発光を観測することができることが分かった。このよう
に、本発明の220nm〜350nmの領域の発光強度
をモニターする方法により、エッチングの始点および終
点を正確に判定されるため、エッチングの再現性を高め
ることができ、高精度な信頼性の高いパターン形成を実
現することができる。FIG. 1 shows chlorine (Cl) as an etching gas.
2 ) Comparison of plasma emission spectra when etching is not performed and when Ta formed on the entire surface of a 3-inch wafer is etched. When the plasma emission spectrum is longer than 350 nm, the base line becomes slightly higher during etching, but no change is observed in the spectrum pattern. In the region of 350 nm or less, characteristic strong light emission is observed only when Ta is etched. FIG. 2 shows the result of dividing the two spectra to see the emission intensity ratio. 220 nm to 350
It was found that a change in light emission caused by etching was particularly large in the nm region. This is because tantalum (Ta) atoms and tantalum chloride molecules (TaCl, TaC) generated by decomposition of the Ta etching reaction product by plasma.
This indicates that the emission of l 2 ) appears strongly at a wavelength of 220 nm to 350 nm. Therefore, it has been found that when the etching target is a material containing Ta, by monitoring the light emission during the etching only in this wavelength region, the start point and the end point of the etching can be determined. Also, 220n
In the region of m to 350 nm, since the emission of chlorine itself, which is an etching gas, is weak, the signal of the light receiving means is amplified to increase the sensitivity, so that even when the etching area is small,
It was found that the S / N (signal / noise) ratio was good and light emission from the reaction product could be observed. As described above, according to the method of the present invention for monitoring the light emission intensity in the region of 220 nm to 350 nm, the starting point and the ending point of the etching can be accurately determined. High pattern formation can be realized.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の一
例を挙げ、図面を用いて、さらに詳細に説明する。 〈実施の形態1〉図3は、本発明のX線マスクの製造方
法に用いるイオン流エッチング装置の構成の一例を示す
模式図である。試料11は、次のようにして作製した。
直径4インチ、厚さ2mmのSiウエハに、厚さ2μm
のSiC膜を減圧気相成長法により堆積し、さらにその
上に、電子サイクロトロン共鳴プラズマを利用したスパ
ッタ法で、Ta膜を厚さ0.4μm堆積した。その上
に、SiO2膜を電子サイクロトロン共鳴プラズマを用
いた気相成長法により厚さ0.15μm堆積した。続い
て、表面のSiO2膜上に、電子ビームレジストを0.2
μm厚で回転塗布し、電子ビーム露光法を用いて、0.
08μmから2μmの寸法を持つレジストのL(ライ
ン)とS(スペース)パターン、孤立パターンを形成し
た。次に、この基板を反応性イオンエッチング装置(図
示せず)に入れ、CF4、SF6の混合ガスを用いて、上
記レジストをマスクに、 SiO2膜をエッチングした。
その後、オゾンアッシング装置(図示せず)で、レジス
トを除去してSiO2膜パターンを形成した。次に、作
製した上記試料を、上記図3に示すイオン流エッチング
装置を用い、エッチングガス4として、塩素(Cl2)
ガス、ガス圧0.15mTorr(ミリトル)、2.45GH
zのマイクロ波(3)パワー500W、試料11の温度
は70℃でエッチングを行った。プラズマの発光は、光
ファイバー12を試料11の上面3cmのプラズマを横
から見込める位置に配置し、石英窓13を通して発光を
採光した。光ファイバー12の先には、分光器14があ
り、発光を分光し、その強度をコンピュータ15に取り
込んだ。本実施の形態では、波長267nmの発光をモ
ニタした。その発光強度の時間依存性を図4に示す。放
電開始後70秒で、発光信号強度が大きくなり、エッチ
ングが開始されたことが分かった。エッチングが定常的
に進行しているときは、発光信号強度はほぼ一定の強さ
示す。7分後に発光信号強度は下がりだすが、この時点
でTaエッチングが終了し、その下のSiC面に達した
ことを示した。ここから、3分間オーバーエッチした
後、制御装置を介して放電を停止させた。本実施の形態
における試料において、エッチング対象Taの面積は、
4インチウエハの約4%であったが、0.2%程度でも
感度よくエッチングの開始と終了を判定することができ
た。本実施の形態では分光器14を波長分解能1.5n
mの状態で使用し、220nm〜350nmの領域の中
の特定波長267nmを選んでモニタしたが、Taのエ
ッチングに関係する発光はその波長領域に広く分布する
ため、分光器の分解能を荒くしてもエッチング面積が
0.2%の時に開始と終了を判定することができた。ま
た、図2から分かるように、260nm〜290nm
は、特に強い発光が連続的に出ているので、分解能を3
0nmとし、この領域だけをモニターするとバックグラ
ウンドの影響を小さくでき、エッチング面積が0.1%
以下でもエッチングの開始と終了が判定できた。本実施
の形態では分光器14を用いたが、分光器14の代わり
に220nm〜350nmの光だけを通す光フィルター
を用いた場合においてもエッチングの開始と終了を判定
できることを確認している。Embodiments of the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings. <Embodiment 1> FIG. 3 is a schematic view showing an example of the configuration of an ion flow etching apparatus used in the method of manufacturing an X-ray mask according to the present invention. Sample 11 was produced as follows.
2 μm thick on a 4 inch diameter, 2 mm thick Si wafer
Was deposited by a low pressure vapor phase epitaxy method, and a Ta film was deposited thereon by a sputtering method using electron cyclotron resonance plasma to a thickness of 0.4 μm. On top of that, a SiO 2 film was deposited to a thickness of 0.15 μm by a vapor phase growth method using electron cyclotron resonance plasma. Subsequently, an electron beam resist was applied to a thickness of 0.2 on the SiO 2 film on the surface.
Spin coating at a thickness of μm, and use an electron beam exposure method.
L (line) and S (space) patterns and isolated patterns of resist having a dimension of 08 μm to 2 μm were formed. Next, the substrate was placed in a reactive ion etching apparatus (not shown), and the SiO 2 film was etched using a mixed gas of CF 4 and SF 6 with the resist as a mask.
Thereafter, the resist was removed by an ozone ashing apparatus (not shown) to form a SiO 2 film pattern. Next, using the ion-flow etching apparatus shown in FIG. 3 as the etching gas 4, chlorine (Cl 2 )
Gas, gas pressure 0.15mTorr (milliTorr), 2.45GH
Etching was performed at a microwave (3) power of 500 W in z and a temperature of the sample 11 of 70 ° C. As for the emission of the plasma, the optical fiber 12 was disposed at a position on the upper surface of the sample 11 at which the plasma could be viewed from the side, and the emission was collected through the quartz window 13. At the end of the optical fiber 12, there is a spectroscope 14, which splits the emitted light and takes its intensity into a computer 15. In the present embodiment, emission at a wavelength of 267 nm was monitored. FIG. 4 shows the time dependence of the emission intensity. It was found that the emission signal intensity increased 70 seconds after the start of the discharge, and that the etching was started. When the etching is steadily progressing, the emission signal intensity shows almost constant intensity. After 7 minutes, the intensity of the light emission signal began to decrease, at which point the Ta etching was completed, indicating that the SiC surface under the Ta etching had been reached. From this, after over-etching for 3 minutes, the discharge was stopped via the control device. In the sample in the present embodiment, the area of the etching target Ta is
Although it was about 4% of the 4-inch wafer, the start and end of etching could be determined with high sensitivity even at about 0.2%. In the present embodiment, the spectroscope 14 has a wavelength resolution of 1.5 n.
m, and a specific wavelength of 267 nm in the range of 220 nm to 350 nm was selected and monitored. However, since the light emission related to Ta etching is widely distributed in the wavelength region, the resolution of the spectroscope was reduced. Also, when the etching area was 0.2%, the start and end could be determined. In addition, as can be seen from FIG.
Means that the resolution is 3
By monitoring only this region, the influence of the background can be reduced, and the etching area is 0.1%.
In the following, the start and end of the etching could be determined. Although the spectroscope 14 is used in the present embodiment, it has been confirmed that the start and end of the etching can be determined even when an optical filter that transmits only light of 220 nm to 350 nm is used instead of the spectroscope 14.
【0008】〈実施の形態2〉実施の形態1と同様な方
法でエッチング面積約0.5%の試料を作製した。この
試料を図3に示すイオン流エッチング装置を用い、エッ
チングガス4として、Cl2ガス、ガス圧0.15mTorr
(ミリトル)、2.45GHzのマイクロ波(3)パワ
ー500W、試料11の温度は70℃でエッチングを行
った。同時に石英窓13を通してエッチング中の発光を
採光した。 分光器14は波長分解能1.5nmで使用
して263nmと255nmの発光強度変化をコンピュ
ータに取り込み、リアルタイムで263nm強度を25
5nm強度で割り算し、その強度比をモニターした。図
5は発光強度比の時間依存性を示したものである。Ta
のエッチングは放電開始後45秒後に始まり、7分で終
了したことが分かったので、その後3分オーバーエッチ
ングを行い、放電を止めた。本実施の形態に示した方法
は、二つの波長の発光強度の比を採っているため、プラ
ズマの変動による発光強度のふらつきが打ち消され、エ
ッチングに関係する発光の変化のみをS/N良く検出で
きた。特に、エッチング面積が小さく発光強度の絶対値
が小さいとき有効であった。Second Embodiment A sample having an etching area of about 0.5% was manufactured in the same manner as in the first embodiment. This sample was used as an etching gas 4 with a Cl 2 gas and a gas pressure of 0.15 mTorr using an ion flow etching apparatus shown in FIG.
(Militor) Microwave of 2.45 GHz (3) Etching was performed at a power of 500 W and a temperature of the sample 11 of 70 ° C. At the same time, light emitted during etching was collected through the quartz window 13. The spectroscope 14 uses the wavelength resolution of 1.5 nm to capture changes in emission intensity at 263 nm and 255 nm into a computer, and converts the 263 nm intensity into 25 in real time.
Divide by 5 nm intensity and monitor the intensity ratio. FIG. 5 shows the time dependence of the emission intensity ratio. Ta
Etching started 45 seconds after the start of discharge and was found to be completed in 7 minutes. Thereafter, overetching was performed for 3 minutes, and the discharge was stopped. The method described in this embodiment employs the ratio of the light emission intensities of two wavelengths, so that the fluctuation of the light emission intensity due to the fluctuation of the plasma is canceled, and only the change in the light emission related to the etching is detected with good S / N. did it. In particular, it was effective when the etching area was small and the absolute value of the emission intensity was small.
【0009】[0009]
【発明の効果】本発明のプラズマエッチングによるX線
マスクの製造方法によれば、プラズマからの220nm
〜350nmの波長の発光強度変化をモニターすること
によりTaを含む材料のエッチングの開始と終点が、エ
ッチング面積が小さい場合でも感度よく判定することが
でき、それによりX線マスク吸収体のパターン形成を再
現性よく高精度に実現できる効果がある。According to the method of manufacturing an X-ray mask by plasma etching of the present invention, 220 nm
By monitoring the change in the emission intensity at a wavelength of ~ 350 nm, the start and end points of the etching of the Ta-containing material can be determined with high sensitivity even when the etching area is small, whereby the pattern formation of the X-ray mask absorber can be performed. There is an effect that can be realized with high reproducibility and high accuracy.
【図1】本発明のX線マスクの製造方法において、エッ
チングガスとして塩素を用い、エッチングしていないと
きと、3インチウエハ全面に成膜されたTaをエッチン
グしているときでのプラズマの発光スペクトルを比較し
た図。FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing an X-ray mask according to the present invention, in which chlorine is used as an etching gas and plasma emission is performed when etching is not performed and when Ta formed on the entire surface of a 3-inch wafer is etched. The figure which compared the spectrum.
【図2】本発明のX線マスクの製造方法において、図1
に示す二つのプラズマの発光スペクトルを割り算して求
めた波長と発光強度比の関係を示すグラフ。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an X-ray mask according to the present invention;
7 is a graph showing the relationship between the wavelength and the emission intensity ratio obtained by dividing the emission spectra of the two plasmas shown in FIG.
【図3】本発明の実施の形態1で例示したX線マスクの
製造に用いたイオン流エッチング装置の構成の一例を示
す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a configuration of an ion flow etching apparatus used for manufacturing the X-ray mask exemplified in the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態1で例示した波長267.
2nmのプラズマ発光強度のエッチング時間依存性を示
す図。FIG. 4 shows the wavelength of 267.
The figure which shows the etching time dependence of the plasma light emission intensity of 2 nm.
【図5】本発明の実施の形態2で例示した波長263n
mを波長255nmで割り算したプラズマの発光強度比
のエッチング時間依存性を示す図。FIG. 5 illustrates a wavelength 263n exemplified in the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing the etching time dependence of the plasma emission intensity ratio obtained by dividing m by a wavelength of 255 nm.
1…プラズマ室 2…マグネットコイル 3…マイクロ波 4…エッチングガス 5…ECRプラズマ 6…イオン流 7…試料台 8…エッチング室 9…排気 10…冷却水 11…試料 12…光ファイバー 13…石英窓 14…分光器(または光フィルター) 15…コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma chamber 2 ... Magnet coil 3 ... Microwave 4 ... Etching gas 5 ... ECR plasma 6 ... Ion flow 7 ... Sample table 8 ... Etching chamber 9 ... Exhaust 10 ... Cooling water 11 ... Sample 12 ... Optical fiber 13 ... Quartz window 14 ... Spectroscope (or optical filter) 15 ... Computer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田 政利 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H095 BA10 BB10 BB17 BB18 BB31 BC01 4K057 DA14 DB08 DD04 DE01 DJ03 DM29 DM40 5F004 AA16 BA14 BB14 BD03 CB02 CB15 DA04 DB08 5F046 GD01 GD12 GD15 GD17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Oda 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H095 BA10 BB10 BB17 BB18 BB31 BC01 4K057 DA14 DB08 DD04 DE01 DJ03 DM29 DM40 5F004 AA16 BA14 BB14 BD03 CB02 CB15 DA04 DB08 5F046 GD01 GD12 GD15 GD17
Claims (5)
線マスクを製造する方法において、 上記エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの
発光強度をモニターする受光手段を配置し、上記プラズ
マ中の化学種の発光を分光して発光強度信号を検出する
工程と、 該プラズマ中の化学種の発光強度信号に設定の演算処理
を施すことによりエッチングの始点と終点を判定する工
程と、 上記エッチングの開始または終了点より所定の時間経過
後、エッチング条件を変更する工程、もしくはエッチン
グを停止する工程を少なくとも含むことを特徴とするX
線マスクの製造方法。An X-ray etching apparatus using a plasma etching apparatus.
In the method for manufacturing a line mask, a step of arranging light receiving means for monitoring the emission intensity of plasma in the etching chamber of the etching apparatus, and detecting an emission intensity signal by dispersing emission of chemical species in the plasma; A step of determining the starting point and the ending point of the etching by performing an arithmetic operation of the setting on the emission intensity signal of the chemical species in the plasma; and a step of changing the etching conditions after a lapse of a predetermined time from the starting or ending point of the etching. Alternatively, X includes at least a step of stopping the etching.
Manufacturing method of line mask.
分光手段として、光フィルターもしくは分光器を用いる
ことを特徴とするX線マスクの製造方法。2. The method for manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein an optical filter or a spectroscope is used as a means for dispersing the chemical species in the plasma.
ングガスとして、少なくとも塩素を含むガスを用い、か
つエッチング対象として少なくともタンタル(Ta)を
含むX線吸収体を用い、エッチングの始点および終点の
判定は、プラズマ中の波長220nm〜350nm範囲
の発光、もしくは上記波長領域内の特定波長範囲の発光
を利用することを特徴とするX線マスクの製造方法。3. An etching gas according to claim 1, wherein a gas containing at least chlorine is used as an etching gas and an X-ray absorber containing at least tantalum (Ta) is used as an etching target. The method of manufacturing an X-ray mask, wherein the determination uses light emission in a wavelength range of 220 nm to 350 nm in plasma or light emission in a specific wavelength range within the above wavelength range.
0nm〜350nm範囲の発光強度を、上記波長近傍の
別の波長の発光強度で割り算して、プラズマ自身の変動
分を打ち消して、S/N(シグナル/ノイズ)比を向上
し、エッチングの始点および終点の位置精度を上げて検
出する工程を含むことを特徴とするX線マスクの製造方
法。4. The method according to claim 3, wherein the wavelength 22
The emission intensity in the range of 0 nm to 350 nm is divided by the emission intensity of another wavelength in the vicinity of the above-mentioned wavelength to cancel the fluctuation of the plasma itself, to improve the S / N (signal / noise) ratio, A method for manufacturing an X-ray mask, comprising a step of detecting an end point with increased positional accuracy.
記載のX線マスクの製造方法を実施するプラズマエッチ
ング装置であって、 上記エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの
発光を受光する手段と、 エッチングガスおよびエッチ
ング中の反応生成物よりなる化学種の発光スペクトルの
特定波長光を取り出す分光器もしくは光フィルターと、 上記エッチング室におけるプラズマ中の化学種の発光強
度を測定し、該発光強度が所定値となった時に、エッチ
ングの始点および終点を判定する手段と、 エッチングの開始または終了点から所定の時間後にエッ
チング条件を変更する手段、もしくはエッチングを停止
する手段を少なくとも備えたことを特徴とするX線マス
クの製造装置。5. A plasma etching apparatus for performing the method of manufacturing an X-ray mask according to claim 1, wherein the plasma light is received in an etching chamber of the etching apparatus. A spectroscope or an optical filter for extracting light of a specific wavelength of the emission spectrum of a chemical species composed of an etching gas and a reaction product during etching; and measuring the emission intensity of the chemical species in the plasma in the etching chamber, A means for determining a starting point and an ending point of the etching when the value has reached a predetermined value; a means for changing the etching conditions a predetermined time after the starting or ending point of the etching; or a means for stopping the etching. X-ray mask manufacturing apparatus.
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- 1999-08-24 JP JP23680199A patent/JP3415074B2/en not_active Expired - Lifetime
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