JP5434825B2 - Dry etching method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路、CCD(電荷結合素子)、LCD(液晶表示素子)用カラーフィルター、磁気ヘッド等の微細加工に用いられるフォトマスクの素材であるフォトマスクブランクをフォトマスクに加工する際に好適なドライエッチング方法に関する。   The present invention is for processing a photomask blank, which is a material of a photomask used for fine processing, such as a semiconductor integrated circuit, a CCD (charge coupled device), a color filter for an LCD (liquid crystal display device), a magnetic head, etc. into a photomask. The present invention relates to a suitable dry etching method.

近年、半導体加工においては、特に大規模集積回路の高集積化により、回路パターンの微細化がますます必要になってきており、回路を構成する配線パターンの細線化や、セルを構成する層間の配線のためのコンタクトホールパターンの微細化技術への要求がますます高まってきている。そのため、これら配線パターンやコンタクトホールパターンを形成する光リソグラフィーで用いられる、回路パターンが書き込まれたフォトマスクの製造においても、上記微細化に伴い、より微細かつ正確に回路パターンを書き込むことができる技術が求められている。   In recent years, in semiconductor processing, circuit pattern miniaturization has become more and more necessary, especially due to high integration of large-scale integrated circuits. There is an increasing demand for miniaturization technology of contact hole patterns for wiring. For this reason, even in the manufacture of photomasks with circuit patterns written thereon, which are used in photolithography to form these wiring patterns and contact hole patterns, a technique capable of writing circuit patterns more finely and accurately along with the above-mentioned miniaturization. Is required.

より精度の高いフォトマスクパターンをフォトマスク基板上に形成するためには、まず、フォトマスクブランク上に高精度のレジストパターンを形成することが必要になる。実際の半導体基板を加工する際の光リソグラフィーは、縮小投影を行うため、フォトマスクパターンは実際に必要なパターンサイズの4倍程度の大きさであるが、それだけ精度が緩くなるというわけではなく、むしろ、原版であるフォトマスクには露光後のパターン精度に求められるものよりも高い精度が求められる。   In order to form a photomask pattern with higher accuracy on the photomask substrate, it is first necessary to form a high-precision resist pattern on the photomask blank. Photolithography when processing an actual semiconductor substrate performs reduction projection, so the photomask pattern is about four times as large as the actually required pattern size, but that does not mean that the accuracy is reduced. Rather, the original photomask is required to have higher accuracy than that required for the pattern accuracy after exposure.

更に、既に現在行われているリソグラフィーでは、描画しようとしている回路パターンは使用する光の波長をかなり下回るサイズになっており、回路の形状をそのまま4倍にしたフォトマスクパターンを使用すると、実際の光リソグラフィーを行う際に生じる光の干渉等の影響で、レジスト膜にフォトマスクパターンどおりの形状は転写されない。そこでこれらの影響を減じるため、フォトマスクパターンは、実際の回路パターンより複雑な形状(いわゆるOPC:Optical Proximity Correction(光学近接効果補正)などを適用した形状)に加工する必要が生じる場合もある。そのため、フォトマスクパターンを得るためのリソグラフィー技術においても、現在、更に高精度な加工方法が求められている。リソグラフィー性能については限界解像度で表現されることがあるが、この解像限界としては、フォトマスクを使用した半導体加工工程で使用される光リソグラフィーに必要な解像限界と同等程度、又はそれ以上の限界解像精度がフォトマスク加工工程のリソグラフィー技術に求められている。   Furthermore, in the lithography that is currently being performed, the circuit pattern to be drawn is a size that is considerably smaller than the wavelength of the light to be used. If a photomask pattern in which the circuit shape is four times as it is is used, Due to the influence of light interference or the like that occurs during photolithography, the shape as in the photomask pattern is not transferred to the resist film. Therefore, in order to reduce these influences, it may be necessary to process the photomask pattern into a more complicated shape than an actual circuit pattern (a shape to which so-called OPC: Optical Proximity Correction (optical proximity effect correction) or the like is applied). Therefore, even in lithography technology for obtaining a photomask pattern, a highly accurate processing method is currently required. Lithographic performance may be expressed with a limit resolution, but this resolution limit is equivalent to or higher than the resolution limit required for optical lithography used in semiconductor processing processes using photomasks. Limiting resolution accuracy is required for the lithography technique in the photomask processing process.

フォトマスクパターンの形成においては、通常、透明基板上に遮光膜を有するフォトマスクブランク上にフォトレジスト膜を形成し、電子線によるパターンの描画を行い、現像を経てレジストパターンを得、そして、得られたレジストパターンをエッチングマスクとして、遮光膜をエッチングして遮光パターンへと加工するが、遮光パターンを微細化する場合にレジスト膜の膜厚を微細化前と同じように維持したままで加工しようとすると、パターンに対する膜厚の比、いわゆるアスペクト比が大きくなって、レジストのパターン形状が劣化してパターン転写がうまく行かなくなったり、場合によってはレジストパターンが倒れや剥れを起こしたりしてしまう。そのため、微細化に伴いレジスト膜厚を薄くする必要がある。   In the formation of a photomask pattern, a photoresist film is usually formed on a photomask blank having a light shielding film on a transparent substrate, a pattern is drawn with an electron beam, a resist pattern is obtained through development, and Using the resist pattern as an etching mask, the light-shielding film is etched to be processed into a light-shielding pattern. However, when miniaturizing the light-shielding pattern, keep the film thickness of the resist film as it was before miniaturization. If so, the ratio of film thickness to the pattern, the so-called aspect ratio, becomes large, the pattern shape of the resist deteriorates, and pattern transfer does not work well, and in some cases the resist pattern collapses or peels off. . Therefore, it is necessary to reduce the resist film thickness with miniaturization.

一方、遮光膜材料としては、従来使用されてきたクロム系材料に比較して、ケイ素を含む材料、ケイ素と遷移金属を含む材料等のケイ素系材料は、200nm以下の露光光に対する遮光特性が優れ、かつレジストパターンにダメージを与えにくいフッ素系のドライエッチングで加工でき、より高精度の加工を行うことができる(特許文献1:特開2007−241065号公報)。また、更に高精度の加工を行うために、エッチングマスクを使用する技術と組み合わせた場合にも、クロム系材料をエッチングマスクとしてケイ素系材料の遮光膜を加工する方が、ケイ素系材料をエッチングマスクとしてクロム系材料を加工するよりも、パターン依存性やサイドエッチングによる加工誤差が小さくなることが見出されている(特許文献2:特開2007−241060号公報)。このため、次世代の遮光膜材料として、ケイ素系材料による膜を用いた遮光膜が有望視されている。   On the other hand, as a light-shielding film material, silicon-based materials such as silicon-containing materials and silicon-and-transition metal-containing materials have superior light-shielding properties against exposure light of 200 nm or less, compared to conventionally used chromium-based materials. In addition, it can be processed by fluorine-based dry etching that hardly damages the resist pattern, and higher-precision processing can be performed (Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-244105). In addition, even when combined with technology that uses an etching mask to perform higher-precision processing, it is better to process a silicon-based light-shielding film using a chromium-based material as an etching mask. As a result, it has been found that pattern errors and processing errors due to side etching are smaller than when processing a chromium-based material (Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-24410). For this reason, as a next-generation light-shielding film material, a light-shielding film using a film made of a silicon-based material is considered promising.

特開2007−241060号公報(特許文献2)に記載されているケイ素系材料による遮光膜に対してクロム系材料によるハードマスク技術を用いる方法は、高精度な微細加工を行う上で有利な方法であるが、フォトマスクブランクを製造する際、ケイ素系材料による遮光膜を成膜した後、異なるチャンバーに移し替えてクロム系材料の膜を成膜しなければならない。このため、製造工程においては、異物欠陥発生のリスクが増大する。また、遮光膜パターンの形成終了後に、クロム系材料によるハードマスク膜を除去する工程を加えなければならない。そのため、より簡略化されたフォトマスクブランクの構成によってハードマスク効果が得られ、更に全体の工程数も減らすことができるような技術が期待される。   A method using a hard mask technique using a chromium-based material for a light-shielding film made of a silicon-based material described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2007-244102 (Patent Document 2) is an advantageous method for performing high-precision fine processing. However, when manufacturing a photomask blank, a light-shielding film made of a silicon-based material must be formed, and then transferred to a different chamber to form a film made of a chromium-based material. For this reason, in the manufacturing process, the risk of occurrence of foreign object defects increases. In addition, after the formation of the light shielding film pattern, a process of removing the hard mask film made of a chromium-based material must be added. Therefore, a technique is expected in which a hard mask effect can be obtained by a more simplified photomask blank configuration and the number of overall steps can be reduced.

特開2007−241065号公報JP 2007-2441065 A 特開2007−241060号公報JP 2007-2441060 A 特開2001−27799号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27799 特開2004−333653号公報JP 2004-333653 A 特開昭63−85553号公報JP-A 63-85553 特開平7−140635号公報JP-A-7-140635 特開2006−317665号公報JP 2006-317665 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ケイ素系材料で構成した2層の一方を選択的にエッチングすることができるエッチング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-described problems, and an object of the present invention is to provide an etching method capable of selectively etching one of two layers made of a silicon-based material.

本発明者は、同系列のケイ素系材料の選択エッチングの可能性について検討を行うにあたり、塩素系のドライエッチングに注目した。互いに接するケイ素を含有する2層の一方を選択エッチングする方法は、例えば、特開昭63−85553号公報(特許文献5)に示されており、石英基板上に成膜した遷移金属を含有するケイ素の膜を、酸化シリコン(Simn)をエッチングマスクとして酸素を含有する塩素系ドライエッチング条件でエッチングすると、酸化シリコンによるエッチングマスクと石英基板はダメージを受けずに、遷移金属を含有するケイ素の膜を選択的にエッチングできることが示されている。しかし、酸化シリコンを選択的に除去するための具体的方法は示されておらず、また、酸化シリコンは、スパッタ成膜時に異物を発生し易い材料であるため、必ずしも使い勝手が良くない。 The present inventor paid attention to chlorine-based dry etching in examining the possibility of selective etching of the same series of silicon-based materials. A method for selectively etching one of the two layers containing silicon in contact with each other is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-85553 (Patent Document 5), and contains a transition metal formed on a quartz substrate. When a silicon film is etched under chlorine-based dry etching conditions containing oxygen using silicon oxide (Si m O n ) as an etching mask, the silicon oxide etching mask and the quartz substrate are not damaged and contain a transition metal. It has been shown that silicon films can be selectively etched. However, a specific method for selectively removing silicon oxide is not shown, and silicon oxide is not always convenient because it is a material that easily generates foreign matter during sputtering film formation.

特開2001−27799号公報(特許文献3)には、MoSiON膜が酸素を含有する塩素系ドライエッチング条件でエッチング可能であることを示しており、具体的例示からは酸素含有率が20%程度までは有効なエッチング速度を有し、酸素量が増加するに従い、なだらかにエッチング速度が下がることが示されている。しかし、この場合、エッチング速度が急激に変化することがないため、酸素含有率を調整しても選択エッチングは難しいと考えられていた。   Japanese Patent Laid-Open No. 2001-27799 (Patent Document 3) shows that the MoSiON film can be etched under chlorine-containing dry etching conditions containing oxygen. From a specific example, the oxygen content is about 20%. Until now, it has been shown that the etching rate is effective, and the etching rate gradually decreases as the amount of oxygen increases. However, in this case, since the etching rate does not change rapidly, it has been considered that selective etching is difficult even if the oxygen content is adjusted.

そして、上記課題を解決するため鋭意検討を重ね、選択エッチングの可能性を追求した結果、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有するケイ素系材料同士であっても、モリブデンとケイ素の組成比が異なる材料間であれば、酸素を含有する塩素系ドライエッチングにより、エッチングガスに添加する酸素量を調整してやることによって選択エッチングが可能であることを見出し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems and pursuing the possibility of selective etching, even when silicon-based materials containing molybdenum, silicon, oxygen and / or nitrogen are used, molybdenum and silicon As a result, it was found that selective etching is possible by adjusting the amount of oxygen added to the etching gas by chlorine-based dry etching containing oxygen, thereby achieving the present invention. .

従って、本発明は、下記のドライエッチング方法を提供する。
請求項1:
モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する第1のケイ素系材料層と、
モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有し、酸素と窒素との合計の含有率(原子%)が上記第1のケイ素系材料層以下であり、かつモリブデンとケイ素との組成比(Mo/Si(原子比))が第1のケイ素系材料層より高い第2のケイ素系材料層
との間で、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去する方法であって、
酸素を含有する塩素系ドライエッチングガスを用い、上記第1のケイ素系材料層のエッチング速度に対する上記第2のケイ素系材料層のエッチング速度が大きくなるように塩素系ガスと酸素ガスとの比率を設定して、上記第2のケイ素系材料層を選択的にエッチング除去することを特徴とするドライエッチング方法。
請求項2:
上記第1のケイ素系材料層中のモリブデンとケイ素の組成比(Mo/Si(原子比))に対し、上記第2のケイ素系材料層中のモリブデンとケイ素の組成比(Mo/Si(原子比))が1.5倍以上であることを特徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。
請求項3:
上記塩素系ドライエッチングにおいて、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を0.0001〜1とすることを特徴とする請求項1又は2記載のドライエッチング方法。
請求項4:
上記第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層について、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を変化させながら、酸素を含有する塩素系ドライエッチングを行って、上記第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層の各々のエッチング速度を得、これらの対比によって、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去することが可能な塩素系ガスと酸素ガスとの比率を決定し、該比率を設定した条件でドライエッチングすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のドライエッチング方法。
請求項5:
基板上に、遮光膜の上層として上記第1のケイ素系材料層、及び遮光膜の下層として第2のケイ素系材料層が形成されたフォトマスクブランク又はフォトマスク製造中間体をエッチングすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のドライエッチング方法。
請求項6:
上記第1のケイ素系材料層を、酸素を含有してもよい塩素系ガスによりドライエッチングした後、ドライエッチングチャンバーからフォトマスク製造中間体を取りだすことなく、上記第1のケイ素系材料層のドライエッチングの際に使用したエッチングガスよりも酸素含有量を増加させた、酸素を含有する塩素系ガスを用い、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去することを特徴とする請求項5記載のドライエッチング方法。
Accordingly, the present invention provides the following dry etching method.
Claim 1:
A first silicon-based material layer containing molybdenum, silicon, and oxygen and / or nitrogen;
Molybdenum, silicon, oxygen and / or nitrogen are contained, the total content (atomic%) of oxygen and nitrogen is equal to or less than the first silicon-based material layer, and the composition ratio of molybdenum and silicon (Mo / Si (atomic ratio)) is higher than the first silicon-based material layer, the second silicon-based material layer is the second silicon-based material layer, the first silicon-based material layer is It is a method of selectively removing by etching,
Using a chlorine-based dry etching gas containing oxygen, the ratio of the chlorine-based gas to the oxygen gas is set so that the etching rate of the second silicon-based material layer with respect to the etching rate of the first silicon-based material layer is increased. A dry etching method comprising: setting and selectively removing the second silicon-based material layer by etching.
Claim 2:
The composition ratio of molybdenum and silicon in the second silicon-based material layer (Mo / Si (atom)) with respect to the composition ratio (Mo / Si (atomic ratio)) of molybdenum and silicon in the first silicon-based material layer. 2. The dry etching method according to claim 1, wherein the ratio)) is 1.5 times or more.
Claim 3:
3. The dry etching according to claim 1, wherein the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) is 0.0001 to 1 in the chlorine dry etching. Method.
Claim 4:
Chlorine containing oxygen while changing the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) for the first silicon material layer and the second silicon material layer. Dry etching is performed to obtain an etching rate of each of the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer, and by comparing these, the second silicon-based material layer is converted into the first silicon-based material layer. The ratio of a chlorine-based gas and an oxygen gas that can be selectively removed by etching while leaving the system material layer is determined, and dry etching is performed under the condition in which the ratio is set. The dry etching method according to any one of claims.
Claim 5:
Etching the photomask blank or photomask manufacturing intermediate in which the first silicon-based material layer is formed on the substrate as the upper layer of the light-shielding film, and the second silicon-based material layer is formed as the lower layer of the light-shielding film. The dry etching method according to any one of claims 1 to 4.
Claim 6:
After the first silicon-based material layer is dry-etched with a chlorine-based gas that may contain oxygen, the first silicon-based material layer is dried without removing the photomask production intermediate from the dry etching chamber. Select the second silicon-based material layer, leaving the first silicon-based material layer, using an oxygen-containing chlorine-based gas whose oxygen content is higher than the etching gas used in the etching. 6. The dry etching method according to claim 5, wherein the etching is removed by etching.

本発明によれば、ケイ素系材料で構成した2層の一方を選択的にエッチングすることができる。例えば、モリブデンとケイ素を含有する遮光膜の加工において、遮光膜を上層と下層を含むように構成し、下層を、上層に対してモリブデンとケイ素の組成比を高く、かつ酸素と窒素との合計の含有率(原子%)を上層以下として、各々の層を構成した遮光膜を形成すれば、塩素系ドライエッチングにおける酸素量の調整によって、上層パターンをハードマスクとして利用して下層を加工することができる。また、このような構成の遮光膜の加工においては、1つのドライエッチングチャンバー内で、ハードマスク効果を利用しつつ、連続した工程で遮光膜パターンの加工を行うことができ、工程をより簡略化することができる。   According to the present invention, one of the two layers made of a silicon-based material can be selectively etched. For example, in processing of a light-shielding film containing molybdenum and silicon, the light-shielding film is configured to include an upper layer and a lower layer, the lower layer has a higher composition ratio of molybdenum and silicon to the upper layer, and the total of oxygen and nitrogen If the light shielding film that constitutes each layer is formed with the content ratio (atomic%) of the upper layer being lower than the upper layer, the lower layer is processed using the upper layer pattern as a hard mask by adjusting the amount of oxygen in chlorine-based dry etching Can do. In the processing of the light shielding film having such a configuration, the light shielding film pattern can be processed in a continuous process while utilizing the hard mask effect in one dry etching chamber, thereby further simplifying the process. can do.

実験例1においてO2流量を変えて測定した、エッチング時間に対する膜の反射率の変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in reflectance of a film with respect to etching time, measured by changing an O 2 flow rate in Experimental Example 1. 実験例2においてO2流量を変えて測定した、エッチング時間に対する膜の反射率の変化を示すグラフである。6 is a graph showing a change in reflectance of a film with respect to etching time, measured by changing an O 2 flow rate in Experimental Example 2. 実験例及び実施例で用いたドライエッチング装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the dry etching apparatus used by the experiment example and the Example.

以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明のドライエッチング方法においては、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する第1のケイ素系材料層と、モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する第2のケイ素系材料層とから、第2のケイ素系材料層を、ドライエッチングにより、第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the dry etching method of the present invention, the first silicon-based material layer containing molybdenum, silicon, oxygen and / or nitrogen, the second containing molybdenum, silicon, oxygen and / or nitrogen. The second silicon-based material layer is selectively etched away from the silicon-based material layer by dry etching, leaving the first silicon-based material layer.

第2のケイ素系材料層は、酸素と窒素との合計の含有率(原子%)が第1のケイ素系材料層以下のものが適用される。また、第2のケイ素系材料層は、モリブデンとケイ素との組成比(Mo/Si(原子比))が第1のケイ素系材料層より高いものが適用される。   As the second silicon-based material layer, one having a total content (atomic%) of oxygen and nitrogen equal to or lower than that of the first silicon-based material layer is applied. In addition, the second silicon-based material layer has a composition ratio (Mo / Si (atomic ratio)) between molybdenum and silicon higher than that of the first silicon-based material layer.

ここで使用する塩素系ドライエッチングは、塩素ガス(Cl2)等を用い、典型的にはフォトマスクブランクのクロム系材料の膜をエッチングする際に使用する一般的なドライエッチング条件で、酸素添加量を調整して(酸素ガスと塩素系ガスとの比率を調整して)実施することができる。 The chlorine-based dry etching used here uses chlorine gas (Cl 2 ) or the like, and oxygen is added under typical dry etching conditions typically used for etching a chromium-based material film of a photomask blank. The amount can be adjusted (by adjusting the ratio of oxygen gas and chlorine gas).

具体的には、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を好ましくは0.0001〜1、より好ましくは0.0003〜0.5、特に好ましくは0.0005〜0.3とする。塩素ガス及び酸素ガスの流量は、例えば、塩素ガスを100〜300sccm、酸素ガスを0.1〜100sccmとすることができ、また、ヘリウムガスを1〜20sccm添加してもよい。ガス圧は、好ましくは1〜10mtorrが適用される。   Specifically, the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) is preferably 0.0001 to 1, more preferably 0.0003 to 0.5, and particularly preferably 0. .0005 to 0.3. The flow rates of chlorine gas and oxygen gas may be, for example, 100 to 300 sccm for chlorine gas, 0.1 to 100 sccm for oxygen gas, or 1 to 20 sccm for helium gas. The gas pressure is preferably 1 to 10 mtorr.

このドライエッチングにおいては、酸素を含有する塩素系ドライエッチングガスを用い、第1のケイ素系材料層のエッチング速度に対する第2のケイ素系材料層のエッチング速度が大きくなるように塩素系ガスと酸素ガスとの比率が設定される。この第2のケイ素系材料層の選択エッチング条件は、第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層について、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を変化させながら、酸素を含有する塩素系ドライエッチングを行って、第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層の各々のエッチング速度を得、これらの対比によって、第2のケイ素系材料層を、第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去することが可能な塩素系ガスと酸素ガスとの比率を決定することができる。この比率を設定した条件でドライエッチングすれば、第2のケイ素系材料層の選択的エッチングが可能である。   In this dry etching, a chlorine-based gas and an oxygen gas are used so that the etching rate of the second silicon-based material layer is increased relative to the etching rate of the first silicon-based material layer using a chlorine-based dry etching gas containing oxygen. The ratio is set. The selective etching condition for the second silicon-based material layer is that the ratio of chlorine-based gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine-based gas (molar ratio) for the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer. )) Is changed, and chlorine-containing dry etching containing oxygen is performed to obtain the etching rates of the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer. The ratio of the chlorine-based gas and the oxygen gas that can selectively etch away the silicon-based material layer leaving the first silicon-based material layer can be determined. If dry etching is performed under the condition in which this ratio is set, the second silicon-based material layer can be selectively etched.

より具体的には、例えば、次のような方法で決定することができる。まず、フォトマスク基板に用いられる石英基板等の基板上に、ケイ素系材料の膜を成膜し、このケイ素系材料の膜に対して、酸素ガス含有量が所定の(酸素ガスと塩素系ガスとが所定比率の)塩素系ガスによるドライエッチングを、酸素ガス含有量を変えて(酸素ガスと塩素系ガスとの比率を変えて)複数実施し、それらのエッチングクリアタイムを求めることで、酸素添加量に対するケイ素系材料の膜のエッチング速度が得られる。   More specifically, for example, it can be determined by the following method. First, a film of a silicon-based material is formed on a substrate such as a quartz substrate used as a photomask substrate, and the oxygen gas content of the silicon-based material film is predetermined (oxygen gas and chlorine-based gas). Oxygen by performing multiple dry etchings with chlorine-based gas (with a predetermined ratio) by changing the oxygen gas content (changing the ratio of oxygen gas to chlorine-based gas) and obtaining their etching clear time. The etching rate of the silicon-based material film with respect to the added amount can be obtained.

このエッチングクリアタイムは、エッチング中のケイ素系材料の膜の反射率を測定して求めることができる他、ケイ素系材料の膜をエッチング中に観察できるときは目視による方法、エッチングチャンバー中のプラズマの発光スペクトルなどの解析によるプラズマ中のイオン又は元素の分析による方法などを用いてもよい。また、エッチングクリアタイムではなく、ケイ素系材料を一部マスクし、所定時間エッチングした後に、触針式の膜厚計や透過率を用いる方法、エリプソメトリーなどの光学的な方法によって、エッチング除去された膜厚を測定する方法によってもエッチング速度を求めることができ、それらは組み合わせて適用してもよい。   This etching clear time can be obtained by measuring the reflectance of the silicon-based material film during etching. In addition, when the silicon-based material film can be observed during etching, a visual method is used, and the plasma in the etching chamber is measured. A method based on analysis of ions or elements in plasma by analysis of emission spectrum or the like may be used. Also, instead of etching clear time, a part of the silicon-based material is masked, and after etching for a predetermined time, it is etched away by optical methods such as stylus type film thickness meter and transmittance, and ellipsometry. The etching rate can also be obtained by a method of measuring the film thickness, which may be applied in combination.

モリブデンを含有するケイ素系材料に対する酸素を含有する塩素系ドライエッチングでは、第1のケイ素系材料層と第2のケイ素系材料層との間で、酸素と窒素の合計の含有率が同じものであっても、ケイ素に対するモリブデンの組成比が異なれば、塩素系ドライエッチングを行う際の酸素量の制御によって、選択的エッチングが可能なエッチング速度差が得られる。特に、第2のケイ素系材料のケイ素に対するモリブデンの組成比(Mo/Si(原子比))が、第1のケイ素系材料のケイ素に対するモリブデンの組成比(Mo/Si(原子比))に対して1.5倍以上であれば、10倍以上のエッチング速度差を得ることができる。なお、これら組成比の比率の上限は、特に限定されるものではないが、通常、20倍以下である。   In the chlorine-based dry etching containing oxygen with respect to the silicon-containing material containing molybdenum, the total content of oxygen and nitrogen is the same between the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer. Even if the composition ratio of molybdenum to silicon is different, an etching rate difference capable of selective etching can be obtained by controlling the amount of oxygen when performing chlorine-based dry etching. In particular, the composition ratio of molybdenum to silicon (Mo / Si (atomic ratio)) of the second silicon-based material is larger than the composition ratio of molybdenum to silicon (Mo / Si (atomic ratio)) of the first silicon-based material. If it is 1.5 times or more, an etching rate difference of 10 times or more can be obtained. In addition, although the upper limit of the ratio of these composition ratios is not specifically limited, Usually, it is 20 times or less.

更に、第1のケイ素系材料層の酸素と窒素の合計の含有率が、第2のケイ素系材料層より高ければ(第2のケイ素系材料層の酸素と窒素の合計の含有率が、第1のケイ素系材料層より低ければ)、より高いエッチング選択性を得ることができる。例えば第1のケイ素系材料層と第2のケイ素系材料層との間の酸素及び窒素の合計の含有率に差がある場合、第1のケイ素系材料層中の窒素及び酸素の合計の含有率C1(モル%)と、第2のケイ素系材料層中の窒素及び酸素の合計の含有率C2(モル%)との差(C1−C2)が5以上の差があれば、上記のような方法を用いて適切な酸素添加量に調整することによって、第1のケイ素系材料層のエッチング速度より、第2のケイ素系材料層のエッチング速度をより大きく、特に10倍以上のエッチング速度差を得ることができ、選択性を得るに十分なエッチング速度差を得ることができる。そのため、第2のケイ素系材料層が、酸素と窒素との合計の含有率(原子%)が第1のケイ素系材料層以下で、かつモリブデンとケイ素との組成比(Mo/Si(原子比))が第1のケイ素系材料層より高いものであれば、更に余裕を持った選択エッチングが可能になる。 Furthermore, if the total content of oxygen and nitrogen in the first silicon-based material layer is higher than that in the second silicon-based material layer (the total content of oxygen and nitrogen in the second silicon-based material layer is If it is lower than one silicon-based material layer, a higher etching selectivity can be obtained. For example, when there is a difference in the total content of oxygen and nitrogen between the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer, the total content of nitrogen and oxygen in the first silicon-based material layer If the difference (C 1 -C 2 ) between the rate C 1 (mol%) and the total content C 2 (mol%) of nitrogen and oxygen in the second silicon-based material layer is 5 or more By adjusting to an appropriate oxygen addition amount using the method as described above, the etching rate of the second silicon-based material layer is made larger than the etching rate of the first silicon-based material layer, particularly 10 times or more. Thus, an etching rate difference sufficient for obtaining selectivity can be obtained. Therefore, the second silicon-based material layer has a total content (atomic%) of oxygen and nitrogen equal to or lower than that of the first silicon-based material layer, and a composition ratio (Mo / Si (atomic ratio) of molybdenum and silicon). If it is higher than the first silicon-based material layer, selective etching with further margin becomes possible.

次に、本発明のドライエッチング方法の好適な適用例である、バイナリーマスクを製造するためのフォトマスクブランクの加工を例として、本発明を実施する態様について更に詳しく説明する。   Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described in more detail by taking as an example the processing of a photomask blank for producing a binary mask, which is a preferred application example of the dry etching method of the present invention.

フォトマスクブランクの加工方法に用いるバイナリーマスク用ブランクが有する遮光膜は、光学特性として、フォトマスクを使用する際の露光光に対する光学濃度が遮光膜全体として好ましくは2.5以上4以下のものが用いられる。このような遮光膜を有するフォトマスクブランク又はフォトマスク製造中間体に、本発明のエッチング方法を適用する場合、石英基板等の透明基板上に、上層と下層とを含む遮光膜を形成し、上層を上記第1のケイ素系材料層、下層を上記第2のケイ素系材料層としたものが好適な対象である。   The light shielding film of the binary mask blank used in the photomask blank processing method has an optical characteristic that the optical density with respect to the exposure light when using the photomask is preferably 2.5 or more and 4 or less as a whole. Used. When the etching method of the present invention is applied to a photomask blank having such a light shielding film or a photomask manufacturing intermediate, a light shielding film including an upper layer and a lower layer is formed on a transparent substrate such as a quartz substrate, and an upper layer is formed. Is the first silicon-based material layer and the lower layer is the second silicon-based material layer.

また、上層と下層の間の中間層として、上層とケイ素に対するモリブデンの含有比は同じであるが、酸素と窒素の合計の含有率が上層よりも小さい層を設けてもよい。また、それぞれの層は多層からなるものであってもよい。   Further, as an intermediate layer between the upper layer and the lower layer, a content ratio of molybdenum to the upper layer and silicon may be the same, but a layer in which the total content of oxygen and nitrogen is smaller than that of the upper layer may be provided. Each layer may be composed of multiple layers.

フォトマスクブランクの遮光膜の上層は、ハードマスク効果を得るための層であると同時に、反射防止機能を有する層であることが好ましい。上層を構成するモリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有するケイ素系材料としては、具体的には、モリブデンケイ素酸化物、モリブデンケイ素窒化物、モリブデンケイ素酸化窒化物、モリブデンケイ素酸化炭化物、モリブデンケイ素窒化炭化物、モリブデンケイ素酸化窒化炭化物を挙げることができる。   The upper layer of the light shielding film of the photomask blank is preferably a layer having an antireflection function as well as a layer for obtaining a hard mask effect. Specific examples of silicon-based materials containing molybdenum, silicon, and oxygen and / or nitrogen constituting the upper layer include molybdenum silicon oxide, molybdenum silicon nitride, molybdenum silicon oxynitride, and molybdenum silicon oxycarbide. , Molybdenum silicon nitride carbide, and molybdenum silicon oxynitride carbide.

上層の組成は、ケイ素が10原子%以上95原子%以下、特に30原子%以上90原子%以下、酸素が0原子%以上50原子%以下、特に0原子%以上30原子%以下、窒素が0原子%以上40原子%以下、特に1原子%以上20原子%以下、炭素が0原子%以上20原子%以下、特に0原子%以上5原子%以下、モリブデンが0原子%より多く35原子%以下、特に1原子%以上20原子%以下であることが好ましい。特に、窒素と酸素の合計量は0原子%以上60原子%以下、特に0原子%以上50原子%以下、とりわけ1原子%以上40原子%以下、更には1原子%以上30原子%以下であることが好ましい。   The composition of the upper layer is 10 atomic percent to 95 atomic percent of silicon, particularly 30 atomic percent to 90 atomic percent, oxygen is 0 atomic percent to 50 atomic percent, particularly 0 atomic percent to 30 atomic percent, and nitrogen is 0 atomic percent. Atomic% to 40 atomic%, especially 1 atomic% to 20 atomic%, carbon is 0 atomic% to 20 atomic%, particularly 0 atomic% to 5 atomic%, molybdenum is more than 0 atomic% to 35 atomic% In particular, it is preferably 1 atomic% or more and 20 atomic% or less. In particular, the total amount of nitrogen and oxygen is 0 atomic percent to 60 atomic percent, particularly 0 atomic percent to 50 atomic percent, particularly 1 atomic percent to 40 atomic percent, and more preferably 1 atomic percent to 30 atomic percent. It is preferable.

また、下層を構成するモリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有するケイ素系材料としては、具体的には、モリブデンケイ素、モリブデンケイ素酸化物、モリブデンケイ素窒化物、モリブデンケイ素酸化窒化物、モリブデンケイ素酸化炭化物、モリブデンケイ素窒化炭化物、モリブデンケイ素酸化窒化炭化物を挙げることができる。   Specific examples of silicon-based materials containing molybdenum, silicon, and oxygen and / or nitrogen constituting the lower layer include molybdenum silicon, molybdenum silicon oxide, molybdenum silicon nitride, and molybdenum silicon oxynitride. , Molybdenum silicon oxycarbide, molybdenum silicon oxycarbide, and molybdenum silicon oxynitride carbide.

この場合、第1のケイ素系材料層である上層、及び第2のケイ素系材料層である下層の組成は、各々、モリブデンとケイ素との組成比(Mo/Si(原子比))、更には、第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層の酸素と窒素との合計の含有率(原子%)を満たすように設定される。   In this case, the composition of the upper layer, which is the first silicon-based material layer, and the lower layer, which is the second silicon-based material layer, are each composed of molybdenum and silicon (Mo / Si (atomic ratio)), The first silicon material layer and the second silicon material layer are set so as to satisfy the total content (atomic%) of oxygen and nitrogen.

また、遮光膜は、要求される光学濃度や反射率に応じて、第1のケイ素系材料及び第2のケイ素系材料が選択され、それらの材料がもつ吸収係数によって、適宜、上層及び下層の厚さ、更に中間層を有する場合には中間層の層厚が設計されるが、本発明のドライエッチング方法を実施する上では、上層は好ましくは1〜30nm、より好ましくは2〜10nmの厚さを有することが好ましい。なお、下層及び中間層の厚さは、特に制限はないが、下層の厚さが20nm以上ある場合に、特に本発明の効果が顕著である。   For the light shielding film, the first silicon-based material and the second silicon-based material are selected according to the required optical density and reflectance, and the upper layer and the lower layer are appropriately selected depending on the absorption coefficient of these materials. The thickness of the intermediate layer is designed in the case of having a thickness and further an intermediate layer. However, in carrying out the dry etching method of the present invention, the upper layer is preferably 1 to 30 nm, more preferably 2 to 10 nm. It is preferable to have a thickness. The thickness of the lower layer and the intermediate layer is not particularly limited, but the effect of the present invention is particularly remarkable when the thickness of the lower layer is 20 nm or more.

更に、本発明のドライエッチング方法を好適に適用できる遮光膜では、193nmの露光光に対しては、100nm以下、更には70nm以下の膜厚であっても、要求される光学濃度及び反射率を有する遮光膜となる。   Furthermore, the light-shielding film to which the dry etching method of the present invention can be suitably applied has the required optical density and reflectivity for 193 nm exposure light even when the film thickness is 100 nm or less, and even 70 nm or less. It becomes the light shielding film which has.

フォトマスクブランクの遮光膜をドライエッチングしてフォトマスクに加工する方法は、例えば、次のような工程で行われる。   A method of processing the light shielding film of the photomask blank into a photomask by dry etching is performed, for example, in the following steps.

最初の工程として、まず遮光膜を残す領域を保護するレジストパターンを形成する。具体的には、フォトマスクブランクの遮光膜上にレジスト膜を成膜し、電子線、短波長光ビーム、EUV等の高エネルギー線によりパターン露光を行い、レジスト膜の種類に応じて所定の後処理を実施した後、現像することによってレジストパターンが得られる。ここで使用されるレジスト膜は要求されるパターンルールの解像が可能であるものであればネガ型でもポジ型でもよく、材料も特に限定されないが、基本的には高解像性が期待できる化学増幅型レジストを用いることが好ましい。また、現像時のパターン倒壊を防止するため、膜厚は50nm以上250nm以下、特に50nm以上150nm以下であることが好ましい。   As the first step, first, a resist pattern for protecting a region where the light shielding film is left is formed. Specifically, a resist film is formed on the light-shielding film of the photomask blank, pattern exposure is performed with a high energy beam such as an electron beam, a short wavelength light beam, EUV, etc., and a predetermined exposure is performed according to the type of the resist film. A resist pattern is obtained by developing after processing. The resist film used here may be either a negative type or a positive type as long as it can resolve the required pattern rule, and the material is not particularly limited, but basically a high resolution can be expected. It is preferable to use a chemically amplified resist. In order to prevent pattern collapse during development, the film thickness is preferably from 50 nm to 250 nm, particularly from 50 nm to 150 nm.

次に、酸素を含有してもよい塩素系ガスを用いるドライエッチングにより、上記遮光膜の上層に、上記レジストパターンを転写する。ここで、酸素を含有してもよい塩素系ガスを用いるドライエッチングは、実際の加工に先立ち行った上述のエッチング選択性を確認する試験において、第1のケイ素系材料に対して有効なエッチング速度が得られるエッチングガス組成で実施する。通常、この有効なエッチング速度を与える塩素ガスと酸素ガスの混合比(Cl2ガス:O2ガス)は、体積比で1:2〜20:0の範囲内に見出され、必要に応じてヘリウムなどの不活性ガスを混合して使用してもよい。塩素ガス及び酸素ガスの流量は、例えば、塩素ガスを100〜300sccm、酸素ガスを0〜100sccmとすることができ、ヘリウムガスを1〜20sccm添加してもよい。ガス圧は、好ましくは1〜10mtorrが適用される。 Next, the resist pattern is transferred onto the light shielding film by dry etching using a chlorine-based gas that may contain oxygen. Here, dry etching using a chlorine-based gas that may contain oxygen is an effective etching rate for the first silicon-based material in a test for confirming the above-described etching selectivity performed prior to actual processing. The etching gas composition is obtained to obtain Usually, the mixing ratio of chlorine gas and oxygen gas (Cl 2 gas: O 2 gas) that gives this effective etching rate is found in the range of 1: 2 to 20: 0 by volume, and if necessary An inert gas such as helium may be mixed and used. The flow rates of chlorine gas and oxygen gas can be, for example, 100 to 300 sccm for chlorine gas, 0 to 100 sccm for oxygen gas, or 1 to 20 sccm for helium gas. The gas pressure is preferably 1 to 10 mtorr.

なお、上層のエッチングは、フッ素系のドライエッチング条件で行ってもよいが、本発明のドライエッチング方法が適用される下層のドライエッチングを実施するために、ドライエッチング装置から一旦被加工膜を取りだす操作を行うと、欠陥発生のリスクが高まるため、次の工程も同じドライエッチング装置で行うことができるように、下層のエッチングと同種の塩素系ドライエッチングによりパターンの転写を行うことが好ましい。   The upper layer etching may be performed under fluorine-based dry etching conditions, but in order to perform the lower layer dry etching to which the dry etching method of the present invention is applied, the film to be processed is once taken out from the dry etching apparatus. When the operation is performed, the risk of defect generation increases. Therefore, it is preferable to transfer the pattern by the same type of chlorine-based dry etching as the lower layer etching so that the next process can be performed by the same dry etching apparatus.

次に、上述の塩素系ドライエッチングによりパターン加工された遮光膜の上層パターンをエッチングマスク(ハードマスク)として遮光膜の下層、又は中間層及び下層に塩素系ドライエッチングによりパターン転写を行う。このドライエッチング条件は、上述のエッチング選択性を確認する試験において、第1のケイ素系材料は殆どエッチングされず、第2のケイ素系材料に対して有効なエッチング速度が与えられる条件を用いる。通常、この条件は、塩素ガスと酸素ガスの混合比(Cl2ガス:O2ガス)は、体積流量比で1:2〜20:1に見出され、必要に応じてヘリウムなどの不活性ガスを混合して使用してもよい。塩素ガス及び酸素ガスの流量は、例えば、塩素ガスを100〜300sccm、酸素ガスを0.1〜100sccmとすることができ、ヘリウムガスを1〜20sccm添加してもよい。ガス圧は、好ましくは1〜10mtorrが適用される。 Next, using the upper layer pattern of the light-shielding film patterned by the above-described chlorine-based dry etching as an etching mask (hard mask), pattern transfer is performed by chlorine-based dry etching on the lower layer, the intermediate layer, and the lower layer of the light-shielding film. The dry etching conditions are such that in the above-described test for confirming the etching selectivity, the first silicon-based material is hardly etched and an effective etching rate is given to the second silicon-based material. Usually, this condition is that the mixing ratio of chlorine gas and oxygen gas (Cl 2 gas: O 2 gas) is found to be 1: 2 to 20: 1 by volume flow ratio, and if necessary, inert such as helium. You may mix and use gas. The flow rates of chlorine gas and oxygen gas can be, for example, 100 to 300 sccm for chlorine gas, 0.1 to 100 sccm for oxygen gas, or 1 to 20 sccm for helium gas. The gas pressure is preferably 1 to 10 mtorr.

このように、第1のケイ素系材料層をハードマスクとして、酸素ガスの比率を調整した塩素系エッチングガスを用いてドライエッチングすることで、第1のケイ素系材料層パターンのハードマスク効果を利用して、第2のケイ素系材料層のエッチングをすることができ、これにより、遮光膜の高精度なパターン加工が達成される。   Thus, by using the first silicon-based material layer as a hard mask and dry etching using a chlorine-based etching gas with an adjusted oxygen gas ratio, the hard mask effect of the first silicon-based material layer pattern is utilized. Thus, the second silicon-based material layer can be etched, thereby achieving highly accurate pattern processing of the light shielding film.

第1のケイ素系材料の上層のドライエッチング工程を塩素系ドライエッチングで行った場合には、エッチングを行うガス条件のうち、酸素の混合比を変更することで、第1のケイ素系材料のドライエッチング工程と第2のケイ素系材料のドライエッチング工程を連続して行うことができる。   When the dry etching process for the upper layer of the first silicon-based material is performed by chlorine-based dry etching, the dry ratio of the first silicon-based material is changed by changing the oxygen mixing ratio among the etching gas conditions. The etching process and the second silicon material dry etching process can be performed continuously.

具体的には、第1のケイ素系材料層を、酸素を含有してもよい塩素系ガスによりドライエッチングした後、ドライエッチングチャンバーから被加工膜を有するフォトマスク製造中間体を取りだすことなく、第1のケイ素系材料層のドライエッチングの際に使用したエッチングガスよりも酸素含有量を増加させた、酸素を含有する塩素系ガスを用いてドライエッチングすればよい。   Specifically, after the first silicon-based material layer is dry-etched with a chlorine-based gas that may contain oxygen, the photomask manufacturing intermediate having a film to be processed is not taken out from the dry-etching chamber. What is necessary is just to dry-etch using the chlorine-type gas containing oxygen which increased oxygen content rather than the etching gas used in the case of the dry etching of 1 silicon-type material layer.

この場合、第1のケイ素系材料のドライエッチングは、上述のエッチング選択性を確認する試験で得たエッチング速度から求めた必要エッチング時間に対し、1〜2倍程度の時間行った後に、第2のケイ素系材料をエッチングするためのガス条件に切り替えることが好ましい。   In this case, after the dry etching of the first silicon-based material is performed for about 1 to 2 times the necessary etching time obtained from the etching rate obtained in the test for confirming the etching selectivity, the second etching is performed. It is preferable to switch to gas conditions for etching the silicon-based material.

本発明のドライエッチング方法によれば、第1のケイ素系材料層(上層)は殆どエッチングされずに、第2のケイ素系材料層(下層)をエッチングすることができる。この場合、第2のケイ素系材料層(下層)のエッチング時に、万一、レジストパターンの端部がドライエッチング中にダメージを受けて、上層の一部が表出した場合であっても、第2のケイ素系材料層(下層)のエッチング時には、第1のケイ素系材料層(上層)がハードマスクとして機能するエッチング条件が適用されるので、第1のケイ素系材料層(上層)がダメージを受けることがない。そのため、本発明のドライエッチング方法では、第1のケイ素系材料層(上層)のエッチングに必要な程度の厚さのレジスト膜を用いればよく、従来と比べて、膜厚の薄いレジスト膜を用いて膜パターンを形成することができる。   According to the dry etching method of the present invention, the second silicon-based material layer (lower layer) can be etched without almost etching the first silicon-based material layer (upper layer). In this case, even when the second silicon-based material layer (lower layer) is etched, even if the edge of the resist pattern is damaged during dry etching and a part of the upper layer is exposed, When etching the silicon material layer 2 (lower layer), the etching conditions under which the first silicon material layer (upper layer) functions as a hard mask are applied, so that the first silicon material layer (upper layer) is damaged. I do not receive it. Therefore, in the dry etching method of the present invention, a resist film having a thickness necessary for etching the first silicon-based material layer (upper layer) may be used. Thus, a film pattern can be formed.

以下、実験例及び実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an experiment example and an Example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.

[実験例1]
石英基板上に形成した膜厚21nmの(Mo:Si:N=22:60:18(原子比)、Mo/Si=0.37、酸素及び窒素の合計の含有率=18原子%)よりなるモリブデンを含有するケイ素系材料の膜を用い、塩素系ドライエッチング条件でのエッチングガス中の酸素量とエッチング速度を評価するため、下記条件に従い、酸素量を1〜4sccmの間で変化させ、波長675nmの検査光に対する反射率変化を経時的に測定した。得られた結果を図1に示した。なお、図3に、用いたエッチング装置の概略を示した。図3中、1はチャンバー、2はアース、3は下部電極、4はアンテナコイル、5は被処理基板、RF1,RF2は高周波電源である。
RF1(RIE:リアクティブイオンエッチング):パルス 700V
RF2(ICP:誘導結合プラズマ):CW(連続放電) 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:1〜4sccm
He:9.25sccm
[Experimental Example 1]
(Mo: Si: N = 2: 60: 18 (atomic ratio), Mo / Si = 0.37, total content of oxygen and nitrogen = 18 atomic%) with a thickness of 21 nm formed on a quartz substrate. In order to evaluate the oxygen amount and etching rate in the etching gas under chlorine-based dry etching conditions using a film of silicon-based material containing molybdenum, the oxygen amount was changed between 1 to 4 sccm according to the following conditions, and the wavelength The change in reflectance with respect to 675 nm inspection light was measured over time. The obtained results are shown in FIG. FIG. 3 shows an outline of the etching apparatus used. In FIG. 3, 1 is a chamber, 2 is a ground, 3 is a lower electrode, 4 is an antenna coil, 5 is a substrate to be processed, and RF1 and RF2 are high-frequency power supplies.
RF1 (RIE: reactive ion etching): Pulse 700V
RF2 (ICP: inductively coupled plasma): CW (continuous discharge) 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 1 to 4 sccm
He: 9.25 sccm

図1に示されたドライエッチング時間に対する反射率の変化から、エッチング前の膜表面の反射率は25程度であるのに対して、エッチングが進むと反射率が低下し、膜のエッチングが終了すると、反射率は15程度になることがわかる。また、ここで用いたMoSiN膜では、ドライエッチングにおける雰囲気ガスの酸素量を4sccm以上(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を4/185以上)とすれば、ほとんどエッチングされないことがわかる。   From the change in reflectivity with respect to the dry etching time shown in FIG. 1, the reflectivity of the film surface before etching is about 25, whereas the reflectivity decreases as etching progresses, and the etching of the film ends. It can be seen that the reflectance is about 15. Further, it can be seen that the MoSiN film used here is hardly etched if the oxygen amount of the atmospheric gas in dry etching is 4 sccm or more (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio) is 4/185 or more).

[実験例2]
膜を、膜厚33nmのMoSiN(Mo:Si:N=16:66:18(原子比):Mo/Si=0.24、酸素及び窒素の合計の含有率=18原子%)からなるモリブデンを含有するケイ素系材料の膜として、実験例1と同様にして反射率変化を経時的に測定した。得られた結果を図2に示した。
[Experiment 2]
The film is made of MoSiN having a thickness of 33 nm (Mo: Si: N = 16: 66: 18 (atomic ratio): Mo / Si = 0.24, total content of oxygen and nitrogen = 18 atomic%). As a film of the silicon-based material contained, the reflectance change was measured over time in the same manner as in Experimental Example 1. The obtained results are shown in FIG.

図2に示されるように、酸素量を1sccm(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を1/185)とした場合には、約10nm/分でエッチングされ、また2sccm(酸素ガス/塩素ガス(モル比)を2/185)とした場合には、全くエッチングが進行しないことが確認された。   As shown in FIG. 2, when the oxygen amount is 1 sccm (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio) is 1/185), etching is performed at about 10 nm / min, and 2 sccm (oxygen gas / chlorine gas ( When the molar ratio was 2/185), it was confirmed that etching did not proceed at all.

[実験例3]
基板上に、窒素含有率がそれぞれ0、18、28原子%であり、ケイ素に対するモリブデンの組成比(Mo/Si)が0.33である3種のMoSiN膜を成膜し、実験例1で示した条件のうち、酸素量を0sccmとして各膜のエッチング速度を測定したところ、それぞれ4.90、2.41、0.83(Å/秒)であった。これにより、塩素系ドライエッチングを行った場合のエッチング速度は、モリブデンを含有するケイ素系材料の膜の酸化度(酸素及び窒素の合計の含有率)が増大することにより、低下することが確認された。なお、この例では、全ての膜に対して有効な速度が得られる条件として、酸素を含有しない条件でエッチングを実施したが、酸素を添加してその量を調整すれば、より大きなエッチング速度差を得ることができる。
[Experiment 3]
Three types of MoSiN films having a nitrogen content of 0, 18, and 28 atomic% and a composition ratio of molybdenum to silicon (Mo / Si) of 0.33 were formed on the substrate. Of the indicated conditions, the etching rate of each film was measured with an oxygen amount of 0 sccm, and was 4.90, 2.41, and 0.83 (0.8 / sec), respectively. As a result, it was confirmed that the etching rate when chlorine-based dry etching is performed decreases as the degree of oxidation (total content of oxygen and nitrogen) of the silicon-based material film containing molybdenum increases. It was. In this example, the etching was performed under conditions that do not contain oxygen as a condition for obtaining an effective rate for all the films. Can be obtained.

[実施例1]
石英基板上に、膜厚50nmのMoSiN(Mo:Si:N=22:60:18(原子比))からなる下層と、その上に、膜厚10nmのMoSiN(Mo:Si:N=16:66:18(原子比))からなる上層が形成された遮光膜を有するフォトマスクブランクを準備し、その上にスピンコーターを用いて膜厚150nmのEB露光用化学増幅型レジスト膜を形成した。このレジスト膜に、EB露光装置でパターン描画後、現像し、遮光膜を残す部位を保護するレジストパターンを形成した。
[Example 1]
On the quartz substrate, a lower layer made of MoSiN (Mo: Si: N = 22: 60: 18 (atomic ratio)) with a thickness of 50 nm, and a MoSiN (Mo: Si: N = 16: thickness) with a thickness of 10 nm thereon. A photomask blank having a light-shielding film having an upper layer of 66:18 (atomic ratio) was prepared, and a 150 nm thick chemically amplified resist film for EB exposure was formed thereon using a spin coater. On this resist film, a resist pattern was formed after pattern drawing with an EB exposure apparatus and developed to protect the portion where the light shielding film remains.

次に、レジストパターンをエッチングマスクとして、上記実験例で得た上層がエッチングされる下記エッチング条件1の塩素系ドライエッチングで、エッチングした。
〔エッチング条件1〕
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:1sccm
He:9.25sccm
Next, etching was performed by chlorine-based dry etching under the following etching condition 1 in which the upper layer obtained in the above experimental example was etched using the resist pattern as an etching mask.
[Etching condition 1]
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 1 sccm
He: 9.25 sccm

エッチング条件1で1分30秒間エッチングした後、更に、エッチング条件として上層はエッチングされることなく、下層をエッチングできる条件とするため、酸素を1sccm追加して、下記エッチング条件2でドライエッチングを更に8分間続けたところ、1回のエッチングで、遮光膜を所定のパターン形状に形成することができた。
〔エッチング条件2〕
RF1(RIE):パルス 700V
RF2(ICP):CW 400W
圧力:6mTorr
Cl2:185sccm
2:2sccm
He:9.25sccm
After etching for 1 minute and 30 seconds under the etching condition 1, further, 1 sccm of oxygen is added so that the lower layer can be etched without etching the upper layer, and further dry etching is performed under the following etching condition 2 After continuing for 8 minutes, the light-shielding film could be formed in a predetermined pattern shape by one etching.
[Etching condition 2]
RF1 (RIE): Pulse 700V
RF2 (ICP): CW 400W
Pressure: 6mTorr
Cl 2 : 185 sccm
O 2 : 2 sccm
He: 9.25 sccm

1 チャンバー
2 アース
3 下部電極
4 アンテナコイル
5 被処理基板
RF1,RF2 高周波電源
1 Chamber 2 Ground 3 Lower electrode 4 Antenna coil 5 Substrate RF1 and RF2 High frequency power supply

Claims (6)

モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有する第1のケイ素系材料層と、
モリブデンと、ケイ素と、酸素及び/又は窒素とを含有し、酸素と窒素との合計の含有率(原子%)が上記第1のケイ素系材料層以下であり、かつモリブデンとケイ素との組成比(Mo/Si(原子比))が第1のケイ素系材料層より高い第2のケイ素系材料層
との間で、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去する方法であって、
酸素を含有する塩素系ドライエッチングガスを用い、上記第1のケイ素系材料層のエッチング速度に対する上記第2のケイ素系材料層のエッチング速度が大きくなるように塩素系ガスと酸素ガスとの比率を設定して、上記第2のケイ素系材料層を選択的にエッチング除去することを特徴とするドライエッチング方法。
A first silicon-based material layer containing molybdenum, silicon, and oxygen and / or nitrogen;
Molybdenum, silicon, oxygen and / or nitrogen are contained, the total content (atomic%) of oxygen and nitrogen is equal to or less than the first silicon-based material layer, and the composition ratio of molybdenum and silicon (Mo / Si (atomic ratio)) is higher than the first silicon-based material layer, the second silicon-based material layer is the second silicon-based material layer, the first silicon-based material layer is It is a method of selectively removing by etching,
Using a chlorine-based dry etching gas containing oxygen, the ratio of the chlorine-based gas to the oxygen gas is set so that the etching rate of the second silicon-based material layer with respect to the etching rate of the first silicon-based material layer is increased. A dry etching method comprising: setting and selectively removing the second silicon-based material layer by etching.
上記第1のケイ素系材料層中のモリブデンとケイ素の組成比(Mo/Si(原子比))に対し、上記第2のケイ素系材料層中のモリブデンとケイ素の組成比(Mo/Si(原子比))が1.5倍以上であることを特徴とする請求項1記載のドライエッチング方法。   The composition ratio of molybdenum and silicon in the second silicon-based material layer (Mo / Si (atom)) with respect to the composition ratio (Mo / Si (atomic ratio)) of molybdenum and silicon in the first silicon-based material layer. 2. The dry etching method according to claim 1, wherein the ratio)) is 1.5 times or more. 上記塩素系ドライエッチングにおいて、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を0.0001〜1とすることを特徴とする請求項1又は2記載のドライエッチング方法。   3. The dry etching according to claim 1, wherein the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) is 0.0001 to 1 in the chlorine dry etching. Method. 上記第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層について、塩素系ガスと酸素ガスとの比率(酸素ガス/塩素系ガス(モル比))を変化させながら、酸素を含有する塩素系ドライエッチングを行って、上記第1のケイ素系材料層及び第2のケイ素系材料層の各々のエッチング速度を得、これらの対比によって、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去することが可能な塩素系ガスと酸素ガスとの比率を決定し、該比率を設定した条件でドライエッチングすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載のドライエッチング方法。   Chlorine containing oxygen while changing the ratio of chlorine gas to oxygen gas (oxygen gas / chlorine gas (molar ratio)) for the first silicon material layer and the second silicon material layer. Dry etching is performed to obtain an etching rate of each of the first silicon-based material layer and the second silicon-based material layer, and by comparing these, the second silicon-based material layer is converted into the first silicon-based material layer. The ratio of a chlorine-based gas and an oxygen gas that can be selectively removed by etching while leaving the system material layer is determined, and dry etching is performed under the condition in which the ratio is set. The dry etching method according to any one of claims. 基板上に、遮光膜の上層として上記第1のケイ素系材料層、及び遮光膜の下層として第2のケイ素系材料層が形成されたフォトマスクブランク又はフォトマスク製造中間体をエッチングすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のドライエッチング方法。   Etching the photomask blank or photomask manufacturing intermediate in which the first silicon-based material layer is formed on the substrate as the upper layer of the light-shielding film, and the second silicon-based material layer is formed as the lower layer of the light-shielding film. The dry etching method according to any one of claims 1 to 4. 上記第1のケイ素系材料層を、酸素を含有してもよい塩素系ガスによりドライエッチングした後、ドライエッチングチャンバーからフォトマスク製造中間体を取りだすことなく、上記第1のケイ素系材料層のドライエッチングの際に使用したエッチングガスよりも酸素含有量を増加させた、酸素を含有する塩素系ガスを用い、上記第2のケイ素系材料層を、上記第1のケイ素系材料層を残して選択的にエッチング除去することを特徴とする請求項5記載のドライエッチング方法。   After the first silicon-based material layer is dry-etched with a chlorine-based gas that may contain oxygen, the first silicon-based material layer is dried without removing the photomask production intermediate from the dry etching chamber. Select the second silicon-based material layer, leaving the first silicon-based material layer, using an oxygen-containing chlorine-based gas whose oxygen content is higher than the etching gas used in the etching. 6. The dry etching method according to claim 5, wherein the etching is removed by etching.
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