JP3393970B2 - 露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造分野に
おけるリソグラフィ技術に係わり、特に大面積のウェハ
を均一にエッチングするための半導体装置の製造方法、
絶縁体基板を直接掘り込んで位相シフトパターンを形成
する露光法マスクの製造方法、又は液晶基板の製造方
法、更にはこれらの製造に用いるドライエッチング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ウェハ等の試料上にＬＳＩ
の微細パターンを形成するために、図１２に示すような
光学ステッパが用いられている。図中の５１は光源、５
２は蠅の目レンズ、５３はコリメータレンズ、５４は露
光用マスク、５５は投影レンズ、５６はウェハであり、
マスク５４に形成されたパターンがウェハ５６上に縮小
転写される。

【０００３】最近の素子高集積化による微細加工技術力
向上の要求によって、図１２の光学系及び露光用マスク
について、そのパターン解像力向上、露光焦点深度増大
のための改良が盛んに行われている。その中で露光用マ
スクについては、マスクパターン面上の一部に設けられ
た位相シフタによって、光学像の一部の位相を反転させ
非位相反転部と重ね合わせて解像度を向上させ、また焦
点深度を増加させる位相シフトマスクが開発されてい
る。

【０００４】位相シフトマスクの１つにレベンソンマス
クがある。レベンソンマスクの一例を図１３に示す。図
中の６１は透明基板、６２は遮光膜、６３は位相シフタ
である。遮光膜６２の開口部の１つ毎に配設された位相
シフタ６３を透過した光は、位相シフタ６３を配置しな
い開口部を透過した光に対して位相反転される。ここで
位相シフタ６３は、例えばＣｒ等の遮光膜パターンが形
成されたマスクにＳＯＧ等のシフタ材を露光波長に応じ
た厚さｄ（＝λ／２（ｎ−１）、但しｎ：シフタ材の屈
折率、λ：露光波長）程度塗布した後、パターニングす
ることにより形成される。

【０００５】しかし、この構造の位相シフトマスクで
は、その製造工程にシフタ材の成膜が加わり、工程数が
増加する。また、シフタ材の材質によっては、マスク洗
浄時に位相シフタの剥がれが生じやすい。さらに、位相
シフタとマスク基板の屈折率が異なると、その境界面で
露光光が反射を起こし光学像を悪化させ、解像度，焦点
深度を低下させるという問題もあった。

【０００６】レベンソンマスクの別の構造として、図１
４に示すようなシフタ掘り込み型レベンソンマスクが開
発された（例えば特開昭６２−１８９４６８号公報）。
これは、石英のマスク基板を深さｄだけ掘り込んで位相
シフタとするものである。

【０００７】製造方法としては、まず図１４（ａ）に示
すように、石英等の透明基板６１にＣｒ等の遮光膜６２
のパターンが形成されたマスクを用意する。次いで、図
１４（ｂ）に示すように、遮光膜６２の開口部である光
透過部の１つおきにレジストパターン６４を形成する。
そして、レジストパターン６４をマスクに基板６１をＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）等でエッチング加工す
ることにより、位相シフタが形成される。この後、図１
４（ｃ）に示すように、レジストを除去してレベンソン
マスクを得る。ここで、６５は位相シフタのない開口部
（０度）、６６は位相シフタのある開口部（π）であ
る。

【０００８】また、同様の位相シフタ構造・製造方法に
より図１５（ａ）〜（ｃ）に示されるようなシフタエッ
ジ型マスクが作成される。さらに、掘り込み型レベンソ
ンマスクの別の例として、図１４（ｃ）の掘り込み型レ
ベンソンマスクの光透過部（石英基板部）全面を一様に
エッチングした、図１４（ｄ）に示すような“両掘り込
み型レベンソンマスク”も開発されている。

【０００９】このように、従来のシフタ掘り込み型マス
クでは、位相シフタを形成するためには、シフタ部のレ
ジストパターンを１回の描画・現像により形成し、その
後にエッチング装置により掘り込みシフタ部を一様にエ
ッチングする、或いはその後、レジストを剥離しマスク
全面のエッチングを行うという工程によって作成してい
た。

【００１０】しかし、エッチング装置にエッチング速度
分布が存在したり、被エッチングパターンの開口寸法に
よるエッチング速度差（マイクロローディング効果）等
が存在したりして、全てのシフタパターンでエッチング
深さを均一にすることは非常に困難であった。

【００１１】具体的には、電極間のプラズマを用いてエ
ッチングを行うＲＩＥ等のエッチング装置では、装置固
有の問題として、電極構造，プラズマ形成方法及びプロ
セス条件などにより、試料載置の電極の中央部の方が周
辺部よりもエッチング速度が速くなること、逆に周辺部
よりも中央部の方がエッチング速度が速くなることがあ
る。また、被加工パターンのパターンサイズとエッチン
グ速度の相対値の関係は図１６に示すようになる。この
ように、パターンサイズが小さくなるほどエッチング速
度が遅くなる。

【００１２】ところで、位相シフタによって光学像を位
相反転させ重ね合わせて解像度を向上させ焦点深度を増
加させるためには、この位相シフタの位相変化量は１８
０度近傍に作成されている必要がある。位相が所望値
（１８０度）よりずれた場合、図１７に示すようにデフ
ォーカス時に、隣り合う開口部を透過した光強度に差異
を生じる。即ち、露光装置のフォーカスずれ若しくは段
差のある基板上では、パターン寸法制御性が悪くなりデ
バイス特性を劣化させる。位相変化量は主に基板掘り込
み深さに比例する。従って、露光用マスク作成工程では
基板掘り込み深さが所望値に近付くよう、高精度な掘り
込み量制御を行わなくてはならない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、位相
シフタを利用した露光用マスクにおいては、高精度な掘
り込み量制御を行うためには、エッチング速度分布やマ
イクロローディング効果による基板堀込み量のずれを補
正するよう、エッチング速度分布を補正する必要があっ
た。

【００１４】また、エッチング装置において基板載置の
電極の電極中央部と周辺部でエッチング速度差が生じる
問題は、ウェハの中央部と周辺部でエッチング深さの違
いを生じることになり、素子信頼性の低下を招く。

【００１５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、半導体ウェハ等の被
処理基板をエッチングする際に、中央部と周辺部でエッ
チング深さの違いが生じるのを防止することができ、素
子信頼性の向上をはかり得る半導体装置の製造方法を提
供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、基板掘り込み型位相
シフトマスクのシフタパターンなど絶縁体基板をエッチ
ング加工する際に、主にエッチング深さによって決まる
位相変化量を面内で均一にし、露光光学像の解像性及び
焦点深度を向上させる露光用マスクの製造方法を提供す
ることにある。本発明の更に他の目的は、上記の製造方
法に用いるドライエッチング装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】 （構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。 （１）プラズマを用いた異方性エッチングにより被処理
基板を選択的にエッチングする工程を含む半導体装置の
製造方法において、前記被処理基板の面方向に対する高
周波電力印加分布を制御し、エッチング速度分布を均一
化することを特徴とする。 (1-1) エッチング速度分布を均一化するために、被処理
基板が載置される電極上で、周辺部或いは中央部の高周
波電力印加を小さくすること。 （２）プラズマを用いた異方性エッチングにより絶縁体
基板を選択的にエッチングし、基板堀込型の露光用マス
クを製造する方法において、前記絶縁体基板の面方向に
対する高周波電力印加分布を制御し、エッチング速度分
布を均一化することを特徴とする。 (2-1) エッチング速度分布を均一化するために、絶縁体
基板に形成すべき複数の領域における各パターンサイズ
に対し、パターンサイズが小さい領域よりもパターンサ
イズが大きい領域の方で高周波電力印加を小さくするこ
と。 (2-2) 絶縁体基板が、石英，ガラス，アルミナなどのセ
ラミック或いはプラスチック等の有機物の単体、又はこ
れらの物質の組み合わせで構成されている。 (2-3) 絶縁体基板が露光用基板であり、絶縁体基板上或
いは側壁の少なくとも一部に他の絶縁体或いは導電体膜
が形成されていること。 （３）プラズマを用いた異方性エッチングにより被処理
基板を選択的にエッチングするドライエッチング装置に
おいて、前記被処理基板の面方向に対する高周波電力印
加分布を制御する手段を設け、被処理基板の面方向にお
けるエッチング速度分布を均一化したことを特徴とす
る。 (3-1) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極表面の中央部或いは周辺部に高
周波減衰板を設置したこと。 (3-2) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極表面で、被処理基板に形成すべ
き複数の領域においてパターンサイズが大きい領域に対
応する部分に、高周波減衰板を設置したこと。 (3-3) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極とこれに対向する対向電極との
距離を、被処理基板の周辺部或いは中央部の方で長くし
たこと。 (3-4) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極とこれに対向する対向電極との
距離を、被処理基板に形成すべき複数の領域においてパ
ターンサイズが大きい領域に対応する部分をパターンサ
イズが小さい領域に対応する部分よりも長くしたこと。 (3-5) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極を複数に分割し、各々の分割電
極に対する高周波電力印加を、周辺部或いは中央部の方
で小さくしたこと。 (3-6) 高周波電力印加分布を制御する手段として、被処
理基板が載置される電極を複数に分割し、各々の分割電
極に対する高周波電力印加を、被処理基板に形成すべき
複数の領域においてパターンサイズが大きい領域に対応
する部分をパターンサイズが小さい領域に対応する部分
よりも小さくしたこと。 (3-7) 被処理基板は、半導体ウェハ又は絶縁体基板であ
ること。さらに、絶縁体基板は、石英，ガラス，アルミ
ナなどのセラミック、或いはプラスチック等の有機物の
単体、或いはこれらの物質の組み合わせで構成されてい
ること。 (3-8) 絶縁体基板が露光用基板であり、絶縁体基板上或
いは側壁の少なくとも一部に他の絶縁体或いは導電体膜
が形成されていること。 (3-9) 高周波電力を印加する電極は平行平板電極であ
り、高周波電力印加分布を制御する手段として、被処理
基板が載置される電極と対向する対向電極の表面の中央
部或いは周辺部に高周波減衰板を設置したこと。 (3-10)高周波電力を印加する電極は平行平板電極であ
り、高周波電力印加分布を制御する手段として、被処理
基板が載置される電極と対向する対向電極の表面で、被
処理基板に形成すべき複数の領域においてパターンサイ
ズが大きい領域に対応する部分に、高周波減衰板を設置
したこと。 （作用）本発明によれば、電極部分の改良、例えば高周
波減衰板の設置、電極間距離の設定、分割電極構造等に
より、該電極の中央部と周辺部におけるエッチング速度
差を小さくすることができる。このため、大面積のウェ
ハであってもウェハ周辺部と中央部とにおけるエッチン
グ深さの差を小さくすることができ、これにより素子信
頼性の向上に寄与することが可能となる。

【００１８】また、露光用マスクに適用した場合、電極
部分の改良により、パターンサイズが大きくエッチング
速度が速い部分の高周波電力を少なく印加する等して、
高周波電力印加分布を制御することにより、位相シフタ
形成のためのエッチング深さの均一性を向上させること
ができる。これにより、マスク全面で位相精度の高いマ
スクを作成することができて、その結果、露光パターン
の焦点深度，寸法精度を向上させることができる。

【００１９】例えば、従来の電極構造におけるマスクの
エッチング速度分布に対応してエッチング装置の高周波
電力分布を変化させたことにより、従来６インチ角、厚
さ０．２５インチのマスクで１００ｍｍ角でレンジ９度
のシフタ誤差が生じていたのを、レンジ４度のシフタ誤
差に抑えることができた。このようにシフタエッチング
の位相精度を向上させた結果、露光光学像の焦点深度，
寸法精度を大きく向上させることができた。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係わるドライエッチング装置を示す概略構成図である。
エッチングチャンバ１０内に平行平板電極１１，１２が
対向配置され、上側の電極１１は接地されている。被処
理基板としての半導体ウェハ１３が載置される下側の電
極１２は、マッチング回路１４を介して高周波電源１５
に接続されている。

【００２１】また、チャンバ１０内にはガス導入口から
反応性ガスが導入され、チャンバ１０内のガスはガス排
気口から排気される。そして、電極１１，１２間に高周
波電力を印加し、放電によるプラズマを生成して、ウェ
ハ１３を異方性エッチングするものとなっている。

【００２２】ここまでの基本構成は従来装置と同様であ
るが、本実施形態では図２（ａ）に平面図を、図２
（ｂ）に（ａ）の矢視Ａ−Ａ′断面図を示すように、下
部電極部分の構成が従来とは異なっている。即ち、電極
１２の上面中央部に高周波減衰体として機能する円板状
の石英板２１が設置され、ウェハ１３は石英板２１上に
載置される。また、電極１２の周辺部には、ウェハ１３
の表面とほぼ同じ高さとなるようにリング状の石英板２
２が設置されている。この石英板２２は、ウェハ１３の
エッジ部に電界が集中するのを防止するものである。

【００２３】このような構成であれば、石英板２１の設
置により電極１２の表面中央部における高周波電力印加
が弱められ、中央部のエッチング速度が石英板２１が無
いときよりも遅くなる。しかし、もともと中央部のエッ
チング速度は周辺部のそれよりも速いものであり、結果
としてウェハ面内におけるエッチング速度分布は小さく
なる。

【００２４】図３に、本実施形態におけるウェハ面内の
エッチング速度分布を従来装置と比較して示す。従来装
置では図中の破線に示すように、最大値を有する中央部
と最小値を有する周辺部との差であるＥ１という大きな
エッチング速度差があった。これに対し本実施形態で
は、図中の実線に示すように、中央部のエッチング速度
が遅くなることにより、エッチング速度差をＥ２（Ｅ２
＜Ｅ１）と小さくすることができた。これにより、大面
積のウェハをエッチングした場合、ウェハの位置により
エッチング深さが大きく異なることを未然に防止するこ
とができ、素子信頼性の向上をはかることが可能とな
る。 （第２の実施形態）図４は、本発明の第２の実施形態に
係わるドライエッチング装置の電極部構成を示す断面図
である。

【００２５】図４（ａ）は、下部電極１２の表面中央部
に凹部２３を形成したものである。この場合、電極１２
において電極１１，１２間の距離が、周辺部に対して中
央部の方で長くなる。このため、電極１２の中央部にお
ける高周波電力印加が弱められることになり、従って先
の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【００２６】図４（ｂ）は、図４（ａ）の構成に加え、
凹部２３内に高周波減衰体としての石英板２１を配置し
たものである。このような構成であれば、電極間距離の
増大と高周波減衰との相乗作用により、電極１２の中央
部における高周波電力印加を十分に弱めることができ
る。この場合も、従って先の第１の実施形態と同様の効
果が得られる。

【００２７】図４（ｃ）は、下部電極１２を中央部の円
板体１２ａと周辺部の円環体１２ｂとに分割し、円板体
１２ａに対してマッチング回路１４ａを介して高周波電
源１５ａを接続し、円環体１２ｂに対してマッチング回
路１４ｂを介して高周波電源１５ｂを接続したものであ
る。

【００２８】ここで、マッチング回路１４ａ，１４ｂに
より、円環体１２ｂに対して円板体１２ａの方で高周波
電力印加を小さくすれば、電極１２の中央部における高
周波電力印加が弱められるので、第１の実施形態と同様
の効果が得られる。なお、マッチング回路１４ａ，１４
ｂにより円板体１２ａ及び円環体１２ｂに対する高周波
電力印加を調整できるので、高周波電源１５ａ，１５ｂ
を独立に設ける必要はなくに共通にしてもよい。 （第３の実施形態）次に、本発明の第３の実施形態につ
いて説明する。この実施形態は、位相シフタを有する露
光用マスクの製造に関する。

【００２９】図５に、本実施形態で作成した位相シフト
マスクのパターン概略図を示す。本実施形態では、作成
する位相シフト露光マスクを１ＧビットＤＲＡＭのビッ
ト線配線層マスクとした。このマスク３０は、前記図１
４に示すように、石英等の透明基板（絶縁基板）の表面
にＣｒ等の遮光膜を被着し、遮光膜に開口パターンを形
成して構成される。

【００３０】マスク３０のパターン形成領域は、極微細
パターンで構成された領域３１，３３（メモリセル部ビ
ット線配線）とそれより大きなデザインルールで構成さ
れた領域３２（コア回路）の２つの領域で構成され、マ
スク上のパターンサイズは領域３１，３３でほぼ０．７
２ｕｍ、領域３２で０．８８ｕｍであった。これで、前
記図１４と同様にして両掘り込み型レベンソンマスクを
作成した。

【００３１】図５のマスクを従来のドライエッチング装
置でエッチングして形成すると、図７（ａ）に示すよう
に、被加工部のパターンサイズの違い等によるエッチン
グ速度差が生じる。

【００３２】そこで本実施形態では、前記図１に示すよ
うなドライエッチング装置を用い、さらに図６（ａ）に
平面図を、図６（ｂ）に（ａ）の矢視Ａ−Ａ′断面図を
示すように、平行平板電極の下部電極部分の構造を改良
した。即ち、マスク３０上のエッチング速度の速い領域
３２に対応して、マスク３０の下部と電極１２との間に
厚さＳｔの石英板（高周波減衰板）２５を挟んだ。さら
に、マスク３０の周辺部を囲むように、電極１２上にマ
スク３０の表面とほぼ同じ高さとなるリング状の石英板
２２を設置した。

【００３３】このように、マスク３０と電極１２との間
に部分的に石英板２５を挿入し、エッチング速度が速い
領域３２に印加される高周波電力を減衰させて該領域３
２のエッチング速度を低下させ、エッチング速度の遅い
領域３１，３３とのエッチング深さずれを減少させるこ
とができた。

【００３４】石英板２５の厚さＳｔは、領域３１，３３
のエッチング速度をＥｓ、領域３２のエッチング速度を
Ｅｌ、マスク３０の厚さをＴｒとしたとき、 Ｓｔ＝Ｔｒ・ｌｎ（Ｅｌ／Ｅｓ） で表される。本実施形態では、Ｅｓ＝２５ｎｍ／ｍｉ
ｎ，Ｅｌ＝３０ｎｍ／ｍｉｎ，Ｔｒ＝６．４ｍｍであっ
たので、Ｓｔ＝１．１６ｍｍとなった。これにより、マ
スク３０の表面に印加される高周波電力は断面Ａ−Ａ′
で、図７（ｂ）に示すようになった。

【００３５】このようにしてマスク３０をエッチングし
た結果、断面Ａ−Ａ′でのエッチング速度分布は、図７
（ｃ）に示すように均一になった。具体的には、図６に
示す状態でマスク３０の位相シフタ部分を選択エッチン
グした。エッチング装置の基本構成は、前記図１に示し
た装置と同様である。全体のエッチング時間は１０分で
あった。最後に全体のレジストをＳＨ処理により剥離し
た。

【００３６】その後、エッチング深さをＡＦＭ等を用い
て測定した。その結果、６インチマスクの１０ｃｍ角パ
ターンエリアでの位相精度が所望値１８０度に対して±
２度以内であった。

【００３７】このように本実施形態によれば、位相シフ
タの面内位相誤差が非常に小さい、高精度な露光用マス
クを得ることができる。従来の位相シフタパターンエッ
チングでは、エッチング装置の持つエッチング速度分布
や、被加工パターンの電位差によるエッチング速度分
布、更に被加工パターンのパターンサイズに依存するエ
ッチング速度分布等により位相精度が低く、焦点深度の
大きな露光用マスクを作成するのが困難であった。

【００３８】本実施形態で得られた位相誤差１０ｃｍ角
±２度の露光用マスクでは、ＮＡ＝０．５，σ＝０．
３，波長２４８ｎｍの露光装置で投影露光したところ、
２．５ｃｍ角のチップ全面で０．１８μｍのＬ＆Ｓパタ
ーンの焦点深度１．４μｍを得た。これにより、チップ
全面で配線パターンを寸法精度良く解像することがで
き、デバイスの電気的特性を向上することができた。

【００３９】なお、上記の説明では、マスクの各領域に
おけるパターンサイズに応じて石英板２５を設置した
が、これに加えて第１，第２の実施形態で説明したエッ
チング装置固有のエッチング速度差を補正するために、
図８に示すように２種の石英板２１，２５を設置するよ
うにしてもよい。

【００４０】また、位相シフタの位相変化量測定方法に
ついても、本実施形態で示したＡＦＭを用いて段差測定
を行う方法以外に、他の触針式段差測定法或いは光学的
位相差測定法などを用いても同様の効果がある。 （第４の実施形態）図９は、本発明の第４の実施形態に
おける電極構造を示す断面図である。本実施形態で作成
したマスクは、前記図５に示されたものと同一の１Ｇビ
ットＤＲＡＭビット線配線層マスクである。

【００４１】本実施形態では、高周波電力を印加する下
部電極２１の一部を図９に示すように、ブロック状に分
割構成し、マスク３０上エッチング速度の速い領域３２
の下部のブロック４１を取り去った。このブロック４１
を取り去ったことにより、エッチング速度が速い領域３
２に印加される高周波電力を減衰させエッチング速度を
低下させて、エッチング速度の遅い領域３１，３３との
エッチング深さずれを減少させることができた。

【００４２】除去するブロック４１の厚さＢｔは、領域
３１，３３のエッチング速度をＥｓ、領域３２のエッチ
ング速度をＥｌとしたとき、 Ｂｔ＝Ｃ・ｌｎ（Ｅｌ／Ｅｓ） Ｃ：定数 で表される。本実施形態ではＥｓ＝２５ｎｍ／ｍｉｎ，
Ｅｌ＝３０ｎｍ／ｍｉｎであったので、Ｂｔはほぼ２０
ｍｍとなった。これにより、マスク３０の表面に印加さ
れる高周波電力は断面Ａ−Ａ′で、前記図７（ｂ）のよ
うになった。

【００４３】このようにしてマスク３０をエッチングし
た結果、断面Ａ−Ａ′でのエッチング速度分布は前記図
７（ｃ）のように均一になった。具体的には、図９に示
す状態でマスク３０の位相シフタ部分を選択エッチング
した。エッチング装置の基本構成は、図１に示した装置
と同様である。全体のエッチング時間は１０分であっ
た。最後に、全体のレジストをＳＨ処理により剥離し
た。

【００４４】その後、エッチング深さをＡＦＭ等を用い
て測定した。その結果、６インチマスクの１０ｃｍ角パ
ターンエリアでの位相精度が所望値１８０度に対して±
２度以内であった。

【００４５】このように本実施形態によれば、先の第３
の実施形態と同様に、位相シフタの面内位相誤差が非常
に小さい、高精度な露光用マスクを得ることができる。
そして、本実施形態で得られた位相誤差１０ｃｍ角±２
度の露光用マスクでは、ＮＡ＝０．５，σ＝０．３，波
長２４８ｎｍの露光装置で投影露光したところ、第３の
実施形態と同様に、２．５ｃｍ角のチップ全面で０．１
８μｍＬ＆Ｓパターンの焦点深度１．４μｍを得た。こ
れにより、チップ全面で配線パターンを寸法精度良く解
像することができ、デバイスの電気的特性を向上するこ
とができた。 （第５の実施形態）図１０は、本発明の第５の実施形態
における電極構造を示す断面図である。本実施形態で作
成したマスクは、前記図５に示されたものと同一の１Ｇ
ビットＤＲＡＭビット線配線層マスクである。

【００４６】前記図５のマスクを従来のドライエッチン
グ装置でエッチングすると、図１１（ａ）に示すよう
に、被加工部のパターンサイズの違い等によるエッチン
グ速度差が生じる。

【００４７】そこで本実施形態では、高周波電力を印加
する下部電極２１を、図１０に示すようにブロック状に
分割構成し、その各々のブロック５１にＲＦ電力給電線
を設けた。そして、全ての給電線に高周波電力を調整す
るマッチング回路１４を取り付けた。このマッチング回
路１４によりマスク３０上のエッチング速度の速い領域
３２の下部の電極ブロック５１に印加する高周波電力を
減少させた。この結果、領域３２のエッチング速度を低
下させて、エッチング速度の遅い領域３１，３３とのエ
ッチング深さずれを減少させることができた。

【００４８】領域３２の下部の電極ブロック５１に印加
する高周波電力Ｒｌは、領域３１，３３のエッチング速
度をＥｓ、領域３２のエッチング速度をＥｌ、領域３
１，３３のＲＦ電力をＲｓとしたとき、エッチング速度
がほぼＲＦ電力に比例している領域で、 Ｒｌ＝Ｒｓ・Ｅｓ／Ｅｌ で表される。本実施形態ではＥｓ＝２５ｎｍ／ｍｉｎ，
Ｅｌ＝３０ｎｍ／ｍｉｎ，Ｒｓ＝５０Ｗであったので、
Ｒｌはほぼ４０Ｗとなった。これにより、マスク３０の
表面に印加される高周波電力は断面Ａ−Ａ′で、図１１
（ｂ）に示すようになった。

【００４９】このようにしてマスク３０をエッチングし
た結果、断面Ａ−Ａ′でのエッチング速度分布は、図１
１（ｃ）に示すように均一になった。具体的には、図１
０の状態でマスク３０の位相シフタ部分を選択エッチン
グした。エッチング装置の基本構成は、前記図１に示し
た装置と同様である。全体のエッチング時間は１０分で
あった。最後に全体のレジストをＳＨ処理により剥離し
た。

【００５０】その後、エッチング深さをＡＦＭ等を用い
て測定した。その結果、６インチマスクの１０ｃｍ角パ
ターンエリアでの位相精度が所望値１８０度に対して±
１度以内であった。

【００５１】このように本実施形態によれば、第３の実
施形態と同様に位相シフタの面内位相誤差が非常に小さ
い、高精度な露光用マスクを得ることができる。そし
て、本実施形態で得られた位相誤差１０ｃｍ角±１度の
露光用マスクでは、ＮＡ＝０．５，σ＝０．３，波長２
４８ｎｍの露光装置で投影露光したところ、２．５ｃｍ
角のチップ全面で０．１８μｍＬ＆Ｓのパターンの焦点
深度１．４μｍを得た。これにより、チップ全面で配線
パターンを寸法精度良く解像することができ、デバイス
の電気的特性を向上することができた。

【００５２】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。エッチング装置は平行平板型のＲ
ＩＥ装置に限定されるものではなく、マグネトロンＲＩ
Ｅ装置、ＥＣＲ−ＲＩＥ装置など他のエッチング装置に
適用することも可能である。また、高周波減衰のための
石英板の配置場所は、下部電極とウェハとの間に限るも
のではなく、平行平板電極の場合は上部電極の表面に取
り付けてもよい。

【００５３】また、第３〜第５の実施形態で述べた手法
は露光用マスクの加工に限るものではなく、深さ加工の
精度を要する例えば絶縁体で作られた回折格子等にも適
用可能である。さらに、作成するマスクはレベンソンマ
スクに限定されず、例えばシフタエッジマスク（図１
５）や両掘り込み型レベンソンマスク（図１４（ｄ））
など、基板そのものをエッチングして位相を変化させる
露光用マスク全てに対して適用可能である。

【００５４】作成するマスクのパターンについても、実
施形態の１ＧビットＤＲＡＭビット線配線層に限らな
い。他のパターンについても、エッチング速度分布に応
じて、微小な高周波減衰板を複数個配置し、エッチング
速度分布を補正することにより位相精度の高い露光用マ
スクを作成することができる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
処理基板が載置される電極上で、周辺部に対し中央部の
高周波電力印加を小さくすることにより、半導体ウェハ
等の被処理基板をエッチングする際に、中央部と周辺部
でエッチング深さの違いが生じるのを防止することがで
き、素子信頼性の向上をはかることができる。

【００５６】また本発明によれば、絶縁体基板に形成す
べき複数の領域における各パターンサイズに対し、パタ
ーンサイズが小さい領域よりもパターンサイズが大きい
領域の方で高周波電力印加を小さくすることにより、基
板掘り込み型位相シフトマスクのシフタパターンなど絶
縁体基板をエッチング加工する際に、主にエッチング深
さによって決まる位相変化量を面内で均一にし、露光光
学像の解像性及び焦点深度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わるドライエッチング装置
を示す概略構成図。

【図２】第１の実施形態における下部電極構造を示す平
面図と断面図。

【図３】第１の実施形態におけるウェハ面内のエッチン
グ速度分布を従来装置と比較して示す図。

【図４】第２の実施形態に係わるドライエッチング装置
の電極部構成を示す断面図。

【図５】第３の実施形態で作成した位相シフトマスクの
パターンを示す概略図。

【図６】第３の実施形態における下部電極構造を示す平
面図と断面図。

【図７】第３の実施形態における作用を説明するための
図。

【図８】２種の高周波減衰板を設置した例を示す図。

【図９】第４の実施形態における電極構造を示す断面
図。

【図１０】第５の実施形態における電極構造を示す断面
図。

【図１１】第５の実施形態における作用を説明するため
の図。

【図１２】従来の光学ステッパを示す概略構成図。

【図１３】レベンソンマスクの一例を示す断面図。

【図１４】シフタ掘り込み型レベンソンマスクの例を示
す断面図。

【図１５】シフタエッジ型マスクの例を示す断面図。

【図１６】被加工パターンのパターンサイズとエッチン
グ速度の相対関係を示す図。

【図１７】レベンソンマスクの位相誤差と光強度差との
関係を示す図。

【符号の説明】

１０…エッチングチャンバ １１…上部電極 １２…下部電極 １３…半導体ウェハ（被処理基板） １４…マッチング回路 １５…高周波電源 ２１，２２，２５…石英板（高周波減衰板） ２３…凹部 ３０…露光用マスク（絶縁体基板） ３１，３３…極微細パターン領域（メモリセル部ビット
線配線） ３２…大きなデザインルールで構成された領域（コア回
路）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (56)参考文献 特開 平６−45285（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267251（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−168911（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−157975（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−111996（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−22977（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−234410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119686（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−65655（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−61185（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169745（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 1/00 - 1/16 H01L 21/3065 C23F 1/00 - 4/04

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマを用いた異方性エッチングにより
   被処理基板を選択的にエッチングする工程を含む半導体
   装置の製造方法において、 前記被処理基板の面方向に対する高周波電力印加分布を
   制御し、前記被処理基板に形成すべき複数の領域におけ
   る各パターンサイズに対し、パターンサイズが小さい領
   域よりもパターンサイズが大きい領域の方で高周波電力
   印加を小さくすることで、エッチング速度分布を均一化
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】プラズマを用いた異方性エッチングにより
   絶縁体基板を選択的にエッチングし、基板堀込型の露光
   用マスクを製造する方法において、 前記絶縁体基板の面方向に対する高周波電力印加分布を
   制御し、前記絶縁体基板に形成すべき複数の領域におけ
   る各パターンサイズに対し、パターンサイズが小さい領
   域よりもパターンサイズが大きい領域の方で高周波電力
   印加を小さくすることで、エッチング速度分布を均一化
   することを特徴とする露光用マスクの製造方法。
3. 【請求項３】プラズマを用いた異方性エッチングにより
   被処理基板を選択的にエッチングするドライエッチング
   装置において、 前記被処理基板の面方向に対する高周波電力印加分布を
   制御する手段として、前記被処理基板が載置される電極
   表面の中央部、又は前記被処理基板に形成すべき複数の
   領域においてパターンサイズが大きい領域に対応する部
   分に、高周波減衰板を設置し、被処理基板の面方向にお
   けるエッチング速度分布を均一化したことを特徴とする
   ドライエッチング装置。
4. 【請求項４】プラズマを用いた異方性エッチングにより
   被処理基板を選択的にエッチングするドライエッチング
   装置において、 前記被処理基板の面方向に対する高周波電力印加分布を
   制御する手段として、 前記被処理基板が載置される電極
   とこれに対向する対向電極との距離を、前記被処理基板
   に形成すべき複数の領域においてパターンサイズが大き
   い領域に対応する部分をパターンサイズが小さい領域に
   対応する部分よりも長くし、被処理基板の面方向におけ
   るエッチング速度分布を均一化したことを特徴とするド
   ライエッチング装置。
5. 【請求項５】プラズマを用いた異方性エッチングにより
   被処理基板を選択的にエッチングするドライエッチング
   装置において、 前記被処理基板の面方向に対する高周波電力印加分布を
   制御する手段として、前記被処理基板が載置される電極
   を複数に分割し、各々の分割電極に対する高周波電力印
   加を、前記被処理基板に形成すべき複数の領域において
   パターンサイズが大きい領域に対応する部分をパターン
   サイズが小さい領域に対応する部分よりも小さくし、被
   処理基板の面方向におけるエッチング速度分布を均一化
   したことを特徴とするドライエッチング装置。