JPH06258815A - Production of phase phase shift mask - Google Patents

Production of phase phase shift mask

Info

Publication number
JPH06258815A
JPH06258815A JP19425692A JP19425692A JPH06258815A JP H06258815 A JPH06258815 A JP H06258815A JP 19425692 A JP19425692 A JP 19425692A JP 19425692 A JP19425692 A JP 19425692A JP H06258815 A JPH06258815 A JP H06258815A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
etching
phase shift
shift mask
sulfur
transparent film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP19425692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3230284B2 (en
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP19425692A priority Critical patent/JP3230284B2/en
Publication of JPH06258815A publication Critical patent/JPH06258815A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3230284B2 publication Critical patent/JP3230284B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to etch a transparent film for forming the phase shifters of the phase shift mask by a dry etching. CONSTITUTION:The oxygen content of transparent SiOx films 3 formed to coat Cr light shielding films 2 formed periodically on a glass substrate 1 is set slightly higher than that of a glass substrate 1. Free S (sulfur) is dissociated and formed from S2F2 if the transparent SiOx films 3 are etched by using S2F2. This S is burned and removed on the expose surfaces of the transparent SiOx films 3 from which a large quantity of O atoms are released by an ion sputtering effect and, therefore, the etching is not hindered. On the other hand, the S deposits on the resist mask 4 or light shielding Cr films 2 which hardly release the O atoms or on the exposed surface of a glass substrate 1 which release the O atoms in a smaller amt. A high selection ratio is thus assured. The deposited S is simultaneously removed at the time of ashing the resist mask 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
においてフォトリソグラフィー用のフォトマスク(レチ
クル)として使用される位相シフト・マスクの製造方法
に関し、特に透明基板上における位相シフタのエッチン
グをドライ・エッチングで行うことを可能とする方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a phase shift mask used as a photomask (reticle) for photolithography in the field of manufacturing semiconductor devices, and more particularly, to dry etching of a phase shifter on a transparent substrate. -Regarding a method that can be performed by etching.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の分野においてはサブミ
クロン・レベルの加工が量産工場において既に実現さ
れ、今後のハーフミクロン・レベル、さらには64Mビ
ットDRAMクラスで必須となるクォーターミクロン・
レベルの加工に関する研究が進められている。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor integrated circuits, sub-micron level processing has already been realized in mass-production plants, and quarter-micron level processing will become essential in the future half-micron level and further in the 64-Mbit DRAM class.
Research on level processing is underway.

【0003】このような微細加工の進歩の鍵となった技
術はフォトリソグラフィであり、従来の進歩は主として
ステッパ(縮小投影露光装置)の光学系の改良により達
成されてきた。この光学系の限界解像度Rは、レイリー
(Rayleigh)の式として知られる次式で表され
る。 R=k1 ×λ/NA ここで、k1 は比例定数、λは露光波長、NAは縮小投
影レンズの開口数である。従来は、高圧水銀ランプのi
線(365nm)あるいはKrFエキシマ・レーザ光
(248nm)等の遠紫外線の利用に代表される露光波
長の短波長化、およびステッパ(縮小投影露光装置)の
縮小投影レンズの高開口数(NA)化に努力が注がれて
きた。しかし、これらの改良は実用的にはほぼ限界に達
している。また、短波長化と高開口数化は焦点深度DO
F(=k2 ×λ/NA2 :k2 は比例定数)の低下につ
ながるため、限界解像度Rの追求にも限度がある。
Photolithography is a key technology for the progress of such fine processing, and the conventional progress has been achieved mainly by improving the optical system of the stepper (reduction projection exposure apparatus). The limit resolution R of this optical system is represented by the following equation known as the Rayleigh equation. R = k 1 × λ / NA where k 1 is a proportional constant, λ is the exposure wavelength, and NA is the numerical aperture of the reduction projection lens. Conventionally, i of high pressure mercury lamp
Line (365 nm) or KrF excimer laser light (248 nm) and other far ultraviolet rays are used to shorten the exposure wavelength, and the stepper (reduction projection exposure device) reduction projection lens has a high numerical aperture (NA) Efforts have been put into. However, these improvements have practically reached the limit. In addition, shortening the wavelength and increasing the numerical aperture make the depth of focus DO
Since F (= k 2 × λ / NA 2 : k 2 is a proportional constant) is reduced, there is a limit to the pursuit of the limit resolution R.

【0004】かかる状況下で、開口数NAを一定レベル
に抑え、実用レベルの焦点深度を確保した上で露光光の
高調波成分を利用して解像度を上昇させるいわゆる超解
像技術が注目されている。この超解像技術のひとつに、
位相シフト法がある。これは、フォトマスクを透過する
露光光に位相差を与えることにより、透過光相互の干渉
を利用して解像度の向上を図る方法である。この位相差
は、通常は180°、すなわち反転状態となるように設
定されている。
Under such circumstances, a so-called super-resolution technique has been attracting attention, in which the numerical aperture NA is suppressed to a certain level and a practical level of depth of focus is secured, and then the harmonic component of the exposure light is used to increase the resolution. There is. One of this super-resolution technology,
There is a phase shift method. This is a method for improving the resolution by giving a phase difference to the exposure light transmitted through the photomask and utilizing the mutual interference of the transmitted light. This phase difference is usually set to 180 °, that is, the inverted state.

【0005】位相シフト法による解像度向上の原理に
は、大別して空間周波数変調とエッジ強調とがあり、こ
れらの原理とマスク構造の組み合わせにより様々な種類
の位相シフト・マスクが提案されている。代表的なもの
としては、レベンソン(Levenson)型位相シフ
ト・マスク、補助パターン付き位相シフト・マスク、自
己整合型位相シフト・マスク、透過型位相シフト・マス
ク等がある。
The principle of resolution improvement by the phase shift method is roughly classified into spatial frequency modulation and edge enhancement, and various kinds of phase shift masks have been proposed by combining these principles and a mask structure. Typical examples thereof include a Levenson type phase shift mask, a phase shift mask with an auxiliary pattern, a self-aligned phase shift mask, and a transmission type phase shift mask.

【0006】位相シフト法では、位相差を発生させるた
めに、レチクルを構成するガラス基板上に位相シフタを
特定のパターンに形成することが必要である。この位相
シフタは、ガラス基板とは屈折率の異なるSOG(スピ
ン・オン・グラス)等の透明膜をパターニングして形成
するのが最も一般的である。他のタイプの位相シフタと
しては、ガラス基板そのものを所定のパターンにエッチ
ングして溝部を形成したものがある。この場合は、溝部
の深さ分だけがガラス基板とは屈折率の異なる空気層に
置き換わるために、溝部の透過光とその周辺の透過光と
の間に位相差が生ずる。ただし、溝部のエッチング深さ
の制御よりは、上述の透明膜の膜厚の制御の方が容易で
ある。
In the phase shift method, in order to generate a phase difference, it is necessary to form a phase shifter in a specific pattern on a glass substrate which constitutes a reticle. This phase shifter is most commonly formed by patterning a transparent film such as SOG (spin on glass) having a refractive index different from that of the glass substrate. As another type of phase shifter, there is one in which a groove portion is formed by etching the glass substrate itself in a predetermined pattern. In this case, since only the depth of the groove is replaced with the air layer having a different refractive index from the glass substrate, a phase difference occurs between the light transmitted through the groove and the light transmitted around it. However, it is easier to control the film thickness of the transparent film than to control the etching depth of the groove.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、透明基板上
で透明膜のパターニングを行う場合、従来の一般的な方
法では、電子ビーム描画装置による直接描画と現像処理
により電子ビーム・レジスト材料からなるエッチング・
マスクを形成し、このマスクを介してウェット・エッチ
ングを行っていた。
By the way, in the case of patterning a transparent film on a transparent substrate, a conventional general method is to perform etching by an electron beam resist material by direct writing and development processing by an electron beam writing apparatus.・
A mask was formed and wet etching was performed through this mask.

【0008】しかし、今後、半導体装置のデザイン・ル
ールがより一層微細化されると、レチクル上のパターン
寸法も半導体ウェハ上のそれより5倍大きいとは言え、
従来よりも大幅に縮小される。このような場合、位相シ
フタのエッジ部における位相のシャープな反転を実現す
るために、位相シフタの断面形状を良好な異方性形状に
制御する必要が高まる。この観点からは、等方的なエッ
チング反応が進行するウェット・エッチングよりも、イ
オン・アシスト機構により異方性加工が達成できるドラ
イ・エッチングの方が有利である。
However, if the design rules of semiconductor devices are further miniaturized in the future, it can be said that the pattern size on the reticle is five times larger than that on the semiconductor wafer.
Significantly reduced than before. In such a case, in order to realize a sharp phase inversion at the edge portion of the phase shifter, it becomes necessary to control the cross-sectional shape of the phase shifter to a good anisotropic shape. From this point of view, dry etching that can achieve anisotropic processing by an ion assist mechanism is more advantageous than wet etching in which an isotropic etching reaction proceeds.

【0009】また、レチクル上のパターンが微細になっ
てくると、ウェット・エッチングではエッチング液に透
明基板を浸漬した際に、Cr遮光膜と透明基板との間の
密着性の不足によりCr遮光膜が剥離する虞れもあり、
この観点からもドライ・エッチングを検討する必要性が
高まっている。
Further, when the pattern on the reticle becomes finer, when the transparent substrate is immersed in the etching solution in wet etching, the Cr light-shielding film and the transparent substrate are not sufficiently adhered to each other, resulting in the Cr light-shielding film. May peel off,
From this viewpoint as well, there is an increasing need to consider dry etching.

【0010】さらに、位相シフタのエッチングにおける
本質的な問題点として、透明基板と位相シフタとが同じ
系統の材料で構成されることが多いため、両者の間で十
分な選択性を確保しにくいことが挙げられる。従来は、
透明基板と透明膜との間にエッチング・ストッパ層を介
在させることにより、この問題を解決していた。しか
し、この方法ではエッチング・ストッパ層の形成に余分
の工程を要し、コストの上昇しがちな位相シフト・マス
クのコストをさらに上昇させる原因ともなっている。
Further, as an essential problem in the etching of the phase shifter, since the transparent substrate and the phase shifter are often made of the same type of material, it is difficult to secure sufficient selectivity between them. Is mentioned. conventionally,
This problem has been solved by interposing an etching stopper layer between the transparent substrate and the transparent film. However, this method requires an extra step for forming the etching stopper layer, which also causes the cost of the phase shift mask, which tends to increase in cost, to further increase.

【0011】そこで本発明は、ドライエッチングにより
透明基板に対して十分に大きな選択比を確保しながら、
透明膜をエッチングして位相シフタを形成することが可
能な位相シフタ・マスクの製造方法を提供することを目
的とする。
Therefore, the present invention ensures a sufficiently large selection ratio for a transparent substrate by dry etching,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a phase shifter mask, which is capable of forming a phase shifter by etching a transparent film.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の位相シフト・マ
スクの製造方法は、上述の目的を達成するために提案さ
れるものであり、透明基板上で透明膜をエッチングして
所望のパターンを有する位相シフタを形成する際に、放
電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオウを放出し得る
イオウ系化合物を含むエッチング・ガスを用い、このイ
オウを基体の少なくとも一部に堆積させながら前記エッ
チングを行うことを特徴とする。
The method of manufacturing a phase shift mask of the present invention is proposed to achieve the above-mentioned object, and a transparent film is etched on a transparent substrate to form a desired pattern. In forming the phase shifter having the above, an etching gas containing a sulfur-based compound capable of releasing free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions is used, and the etching is performed while depositing the sulfur on at least a part of the substrate. It is characterized by performing.

【0013】本発明はまた、前記イオウ系化合物がS2
2 ,SF2 ,SF4 ,S2 10から選ばれる少なくと
も1種類のフッ化イオウであることを特徴とする。
The present invention also provides that the sulfur compound is S 2
It is characterized in that it is at least one kind of sulfur fluoride selected from F 2 , SF 2 , SF 4 , and S 2 F 10 .

【0014】本発明はまた、前記イオウ系化合物が、分
子中にチオカルボニル基とフッ素原子とを有することを
特徴とする。
The present invention is also characterized in that the sulfur compound has a thiocarbonyl group and a fluorine atom in the molecule.

【0015】本発明はまた、前記エッチング・ガスが窒
素系化合物を含むことを特徴とする。
The present invention is also characterized in that the etching gas contains a nitrogen compound.

【0016】本発明はまた、前記エッチング・ガスが、
2 ,H2 S,シラン系化合物から選ばれる少なくとも
1種類のフッ素ラジカル消費性化合物を含むことを特徴
とする。
The present invention also provides that the etching gas comprises:
It is characterized by containing at least one kind of fluorine radical consuming compound selected from H 2 , H 2 S and silane compounds.

【0017】本発明はまた、前記透明基板と前記透明膜
が共に酸化シリコン(SiOx )系材料より構成され、
該透明膜の酸素含有量が該透明基板のそれよりも大とさ
れていることを特徴とする。
In the present invention, the transparent substrate and the transparent film are both made of a silicon oxide (SiO x ) type material,
The oxygen content of the transparent film is larger than that of the transparent substrate.

【0018】本発明はさらに、前記透明膜の酸素含有量
が、気相成長雰囲気中の酸素量の制御もしくは酸素のイ
オン注入により所望の値に制御されることを特徴とす
る。
The present invention is further characterized in that the oxygen content of the transparent film is controlled to a desired value by controlling the amount of oxygen in the vapor phase growth atmosphere or by implanting oxygen ions.

【0019】[0019]

【作用】本発明者は、位相シフタを得るための透明膜が
従来どおり主としてSiOx 系材料により形成されるこ
とを想定し、放電解離条件下でプラズマ中に遊離のイオ
ウ(S)を放出できるイオウ系化合物を用いてこの透明
膜をエッチングすることを考えた。
The present inventor assumes that the transparent film for obtaining the phase shifter is mainly formed of SiO x type material as in the conventional case, and can release free sulfur (S) into plasma under discharge dissociation conditions. We considered etching this transparent film using a sulfur compound.

【0020】Sは通常のエッチングが行われるような減
圧下では、おおよそ90℃に加熱されれば何ら汚染を残
すことなく除去される昇華性物質であるが、基体がこれ
より低い温度、好ましくは室温以下に制御されていれ
ば、その表面へ堆積して表面保護を行う堆積性物質でも
ある。ここで、基体の表面のうちSが堆積し得る部位
は、イオンの垂直入射が起こらないか、もしくはエッチ
ングに伴って酸素(O)原子が大量に供給されない部位
である。これらの部位とは、位相シフト・マスクの製造
工程を考えた場合、パターン側壁面、レジスト・マスク
の表面、Cr遮光膜の露出面等である。かかるSの堆積
により、位相シフタの異方性形状が達成され、レジスト
・マスクやCr遮光膜に対して高い選択性が確保され
る。
S is a sublimable substance which can be removed without leaving any contamination when heated to about 90 ° C. under a reduced pressure such that ordinary etching is carried out, but the temperature of the substrate is lower than this, preferably S. It is also a depositable substance that deposits on the surface and protects the surface if it is controlled at room temperature or lower. Here, the site where S can be deposited on the surface of the substrate is the site where vertical incidence of ions does not occur or a large amount of oxygen (O) atoms are not supplied due to etching. Considering the manufacturing process of the phase shift mask, these portions are the side wall surface of the pattern, the surface of the resist mask, the exposed surface of the Cr light shielding film, and the like. By depositing such S, the anisotropic shape of the phase shifter is achieved, and high selectivity is secured for the resist mask and the Cr light shielding film.

【0021】逆に、Sが堆積できない部位は、エッチン
グに伴ってO原子を大量に放出するSiOx 系材料層の
垂直イオン入射面である。すなわち、この部位ではSは
スパッタ・アウトされたO原子と結合してSOx を生成
し、燃焼除去される。したがって、SiOx 系材料層の
エッチングは円滑に進行する。Sは、エッチング終了
後、レジスト・マスクを除去するためのアッシング工程
において容易に燃焼除去することができる。したがっ
て、Sは何らパーティクル汚染の原因とはならない。
On the contrary, the site where S cannot be deposited is the vertical ion incident surface of the SiO x -based material layer which releases a large amount of O atoms as it is etched. That is, at this site, S combines with sputtered out O atoms to produce SO x , which is burned and removed. Therefore, the etching of the SiO x material layer proceeds smoothly. After the etching is completed, S can be easily burned and removed in the ashing step for removing the resist mask. Therefore, S does not cause any particle contamination.

【0022】Sの堆積については上述のとおりである
が、SiOx 系の透明膜の一方の構成元素であるSiを
除去するためには、ハロゲン・ラジカル、特にSi原子
との間にエネルギーの高い結合を生成し得るF* がエッ
チング反応系に存在していると好都合である。本発明で
使用するS2 2 ,SF2 ,SF4 ,S2 10の4種類
のフッ化イオウは、このような観点から選択された化合
物であり、本願出願人が先に特開平4−84427号公
報において提案している。これらのフッ化イオウから生
成するF* は、SiOx 中のSi原子をSiFx の形で
揮発除去する。
The deposition of S is as described above, but in order to remove Si which is one of the constituent elements of the SiO x transparent film, a high energy is generated between the halogen radicals, especially Si atoms. Conveniently, there is an F * present in the etching reaction system that can form a bond. The four types of sulfur fluorides of S 2 F 2 , SF 2 , SF 4 , and S 2 F 10 used in the present invention are compounds selected from such a viewpoint, and the applicant of the present invention has previously disclosed the method described in Japanese Patent Laid-Open No. -84427 gazette. F * produced from these sulfur fluorides volatilizes and removes Si atoms in SiO x in the form of SiF x .

【0023】本発明で提案するイオウ系化合物のもう一
方は、分子中にチオカルボニル基(>C=S)とフッ素
原子とを有する化合物である。この化合物は、堆積性物
質として上述のSの他、炭素系ポリマーも生成すること
ができる。この炭素系ポリマーは、従来のドライエッチ
ングにおいて側壁保護の役目を果たしていたフルオロカ
ーボン系ポリマーよりも遙かにエッチング耐性が高い。
これは、原子間結合エネルギーの比較においてC−F結
合(536kJ/mol)よりも大きいC−S結合(6
99kJ/mol)が分子構造中に取り込まれること、
また、双極子を有するチオカルボニルが分子構造中に取
り込まれることにより、エッチング中に負に帯電してい
る基体に対する静電吸着力が上昇していること、等の理
由による。
The other of the sulfur compounds proposed in the present invention is a compound having a thiocarbonyl group (> C = S) and a fluorine atom in the molecule. In addition to the above-described S as a depositable substance, this compound can also generate a carbon-based polymer. This carbon-based polymer has much higher etching resistance than the fluorocarbon-based polymer that has played the role of protecting the side wall in the conventional dry etching.
This is larger than the C—F bond (536 kJ / mol) in the comparison of interatomic bond energies.
99 kJ / mol) is incorporated into the molecular structure,
Further, because thiocarbonyl having a dipole is incorporated into the molecular structure, the electrostatic adsorption force on the negatively charged substrate is increased during etching.

【0024】本発明ではさらに、エッチング・ガスに窒
素系化合物を添加することも提案する。これは、エッチ
ング反応系にSとNとを共存させることにより、種々の
窒化イオウ系化合物を生成させ、表面保護効果を一層強
化することを意図している。上記窒化イオウ系化合物と
しては、後述するごとく種々の化合物が知られている
が、これをエッチング中の基体の表面保護に用いること
については、本願出願人が先に特願平3−155454
号明細書において初めて提案し、詳述したとおりであ
る。
The present invention further proposes to add a nitrogen compound to the etching gas. This is intended to generate various sulfur nitride compounds by coexisting S and N in the etching reaction system to further enhance the surface protection effect. Various compounds are known as the above-mentioned sulfur nitride-based compound, as will be described later. Regarding the use of this compound for the surface protection of the substrate during etching, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No. 3-155454.
It is as first proposed and detailed in the specification.

【0025】本発明において特に側壁保護効果を期待さ
れる代表的な窒化イオウ系化合物は、ポリチアジル(S
N)x である。このポリマーは、結晶状態ではS−N−
S−N−…の繰り返し構造を有する共有結合鎖が平行に
配向した構造をとり、単体のSよりもエッチング種の攻
撃に対して高い耐性を示す。なお、本発明ではプラズマ
中にF* が存在しているので、(SN)x のS原子上に
F原子が結合したフッ化チアジルも生成し得る。また、
* が存在する系ではチアジル水素も生成し得る。
In the present invention, a typical sulfur nitride-based compound expected to have a side wall protecting effect is polythiazyl (S
N) x . This polymer is S--N-- in the crystalline state.
It has a structure in which covalently bonded chains having a repeating structure of S-N -... are oriented in parallel, and shows higher resistance to attack of etching species than S of simple substance. In the present invention, since F * is present in the plasma, thiazyl fluoride having F atoms bonded to the S atoms of (SN) x can also be generated. Also,
Thiazyl hydrogen may also be produced in systems in which H * is present.

【0026】さらに、条件によっては分子内のS原子数
とN原子数が不均衡な環状窒化イオウ化合物、あるいは
これら環状窒化イオウ化合物のN原子上にH原子が結合
したイミド型の化合物等も生成可能である。
Further, depending on the conditions, a cyclic sulfur nitride compound in which the number of S atoms and N atoms in the molecule is unbalanced, or an imide type compound in which an H atom is bonded to the N atom of these cyclic sulfur nitride compounds is also produced. It is possible.

【0027】これらの窒化イオウ系化合物は、条件にも
よるが、基体がおおよそ130℃よりも低い温度に維持
されていれば、その表面へ堆積することができる。ただ
し、Sの場合と同様、O原子を大量にスパッタ・アウト
する材料の表面では堆積できず、SOx ,NOx 等の形
で除去される。その他の部分、すなわちパターン側壁
面、レジスト・マスクの表面、Cr遮光膜の露出面等に
おける表面保護効果は、Sと同じである。しかも、窒化
イオウ系化合物は、エッチング終了後に行われる通常の
アッシング工程において容易に昇華、分解、燃焼等の機
構により除去されるため、何らパーティクル汚染の原因
とはならない。
Depending on the conditions, these sulfur nitride compounds can be deposited on the surface of the substrate as long as the substrate is maintained at a temperature lower than about 130.degree. However, like S, it cannot be deposited on the surface of a material that sputters out a large amount of O atoms, and is removed in the form of SO x , NO x, or the like. The surface protection effect on other portions, that is, the side wall surface of the pattern, the surface of the resist mask, the exposed surface of the Cr light-shielding film, and the like is the same as S. Moreover, since the sulfur nitride-based compound is easily removed by a mechanism such as sublimation, decomposition, and combustion in the usual ashing process performed after the etching is completed, it does not cause any particle contamination.

【0028】本発明ではまた、前記エッチング・ガスに
2 ,H2 S,シラン系化合物から選ばれるいずれか1
種類のフッ素ラジカル消費性化合物を添加して、Sまた
は窒化イオウ系化合物の生成効率を向上させることを提
案する。これらのフッ素ラジカル消費性化合物から放出
されるH* および/またはSi* は、フッ素ラジカルF
* を捕捉し、揮発性の高い化合物に変化させてエッチン
グ反応系から除去する役割を果たす。したがって、エッ
チング反応系の見掛け上のS/F比(S原子数とF原子
数の比)が上昇し、表面保護効果を高めることができる
わけである。
In the present invention, the etching gas may be any one selected from H 2 , H 2 S and silane compounds.
It is proposed to add a type of fluorine radical consuming compound to improve the production efficiency of S or sulfur nitride compounds. H * and / or Si * released from these fluorine radical consuming compounds are fluorine radicals F
It plays the role of capturing * , converting it into a highly volatile compound and removing it from the etching reaction system. Therefore, the apparent S / F ratio (ratio of the number of S atoms and the number of F atoms) of the etching reaction system increases, and the surface protection effect can be enhanced.

【0029】以上、SiOx 系材料からなる透明膜のエ
ッチングがイオウ系化合物を用いて可能であることを説
明したが、さらに考慮を要する重要なポイントがある。
それは、透明基板と透明膜とが共にSiOx 系材料から
構成される場合に、両者間の選択比をいかに確保するか
という点である。本発明の目的を達するためには、透明
膜上ではエッチング反応が優先的に進行し、透明基板上
ではSおよび/または窒化イオウ系化合物の堆積が優先
的に進行するようなエッチング反応系を構築することが
必要である。
Although it has been described above that the transparent film made of the SiO x type material can be etched by using the sulfur type compound, there are important points to be further considered.
That is, when both the transparent substrate and the transparent film are made of a SiO x material, how to secure the selection ratio between them. In order to achieve the object of the present invention, an etching reaction system is constructed so that the etching reaction preferentially proceeds on the transparent film and the deposition of S and / or sulfur nitride compound preferentially proceeds on the transparent substrate. It is necessary to.

【0030】そこで本発明では、透明膜の酸素含有量を
透明基板のそれよりも大きく設定する。かかる設定によ
れば、エッチング条件を最適化することにより、透明膜
のエッチング中はここから放出される大量のO原子によ
りSや窒化イオウ系化合物の分解除去を促進させ、透明
基板の露出面上では放出されるO原子を減少させてSや
窒化イオウ系化合物の堆積を促進させることが可能とな
る。
Therefore, in the present invention, the oxygen content of the transparent film is set higher than that of the transparent substrate. According to this setting, by optimizing the etching conditions, during the etching of the transparent film, a large amount of O atoms released from the transparent film promotes the decomposition and removal of S and sulfur nitride-based compounds, so that the exposed surface of the transparent substrate Then, it becomes possible to reduce the released O atoms and promote the deposition of S and sulfur nitride compounds.

【0031】また、透明膜の酸素含有量を増大させるに
は、気相成長雰囲気中の酸素量を制御するか、あるいは
エッチングに先立ち透明膜に酸素をイオン注入すること
が実用的な方法として考えられる。なお、SiOx 系材
料は、酸素含有量の変化に伴って屈折率nの変化を示す
ことが知られている。たとえば「CVDハンドブック」
(化学工学協会編,朝倉書店刊))p.223には、種
々のモル分率を有するSiH4 −N2 O混合ガスを用い
て減圧CVDでSiOx 膜を成膜した場合に、酸素含有
量が増大するにつれて屈折率nが低下するデータが示さ
れている。
Further, in order to increase the oxygen content of the transparent film, it is considered as a practical method to control the oxygen amount in the vapor phase growth atmosphere or to implant oxygen into the transparent film before the etching. To be It is known that SiO x materials exhibit a change in refractive index n with a change in oxygen content. For example, "CVD Handbook"
(Chemical Engineering Association, published by Asakura Shoten) p. 223 shows that when a SiO x film is formed by low pressure CVD using SiH 4 —N 2 O mixed gas having various mole fractions, the refractive index n decreases as the oxygen content increases. It is shown.

【0032】位相シフト・マスクにおいて、位相を18
0°反転させるのに必要な位相シフタの膜厚dは、d=
λ/2(n−1)(1は空気の屈折率)で表されるの
で、酸素含有量に応じて透明膜の膜厚を決定することが
肝要である。
In the phase shift mask, the phase is set to 18
The film thickness d of the phase shifter required to invert 0 ° is d =
Since it is represented by λ / 2 (n-1) (1 is the refractive index of air), it is important to determine the film thickness of the transparent film according to the oxygen content.

【0033】[0033]

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について、実
験結果にもとづいて説明する。
EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below based on experimental results.

【0034】実施例1 本実施例は、レベンソン型位相シフト・マスクの作製過
程において、ガラス基板上のSiOx 透明膜をS2 2
を用いてエッチングした例である。このプロセスを、図
1を参照しながら説明する。本実施例においてエッチン
グ・サンプルとして使用したマスク基板を、図1(a)
に示す。このマスク基板は、ガラス基板1上に所定のパ
ターンに形成されたCr遮光膜2を有し、さらに全面に
SiOx 透明膜3が被着形成され、この上に該SiOx
透明膜3のエッチング・マスクとしてレジスト・マスク
4が所定のパターンに形成されてなるものである。
Example 1 In this example, a SiO x transparent film on a glass substrate was subjected to S 2 F 2 in the process of manufacturing a Levenson-type phase shift mask.
This is an example of etching using. This process will be described with reference to FIG. The mask substrate used as an etching sample in this example is shown in FIG.
Shown in. The mask substrate has a Cr light-shielding film 2 formed in a predetermined pattern on the glass substrate 1, SiO x transparent film 3 is deposited further formed on the entire surface, the SiO x on the
A resist mask 4 is formed in a predetermined pattern as an etching mask for the transparent film 3.

【0035】ここで、上記ガラス基板1の酸素含有量
は、一般式SiOx において約x=2.0である。上記
SiOx 透明膜3は、一例として下記の条件でECR−
CVDを行うことにより形成されたものである。 SiH4 流量 10SCCM O2 流量 20SCCM Ar流量 10SCCM ガス圧 0.1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) 基板温度 300℃ このようにして形成されたSiOx 透明膜3の酸素含有
量は、一般式SiOxにおいて約x=2.2であり、上
記ガラス基板1のそれよりも高くなっている。また、こ
の場合に得られるSiOx の屈折率nは約1.45であ
ることがわかっている。本実施例では、作製される位相
シフト・マスクをi線ステッパ(λ=365nm)に搭
載することを想定し、式d=λ/2(n−1)より、上
記SiO x 透明膜3の膜厚dを405nmとした。
Here, the oxygen content of the glass substrate 1
Is the general formula SiOxAt about x = 2.0. the above
SiOxThe transparent film 3 is, for example, ECR-
It is formed by performing CVD. SiHFourFlow rate 10 SCCM O2Flow rate 20 SCCM Ar Flow rate 10 SCCM Gas pressure 0.1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) Substrate temperature 300 ° C. SiO formed in this wayxOxygen content of transparent film 3
The amount is the general formula SiOxAt about x = 2.2,
It is higher than that of the glass substrate 1. Also, this
Obtained in the case ofxHas a refractive index n of about 1.45.
I know that In this example, the phase to be produced
Mount the shift mask on the i-line stepper (λ = 365 nm)
Assuming that it is listed, above the equation d = λ / 2 (n-1),
Note SiO xThe film thickness d of the transparent film 3 was set to 405 nm.

【0036】上記レジスト・マスク4は、Cr遮光膜2
による開口パターンをひとつ置きに被覆するように形成
されている。これは、ライン・アンド・スペースのごと
く周期的パターンにおいて、微細な隣接パターン間で透
過光の位相を180°反転させるというレベンソン型マ
スクの目的を達するためである。
The resist mask 4 is a Cr light shielding film 2
Are formed so as to cover every other opening pattern. This is to achieve the purpose of the Levenson-type mask of inverting the phase of transmitted light by 180 ° between fine adjacent patterns in a periodic pattern such as line-and-space.

【0037】次に、上記のマスク基板をRFバイアス印
加型の有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置にセ
ットし、一例として下記の条件でSiOx 透明膜3をエ
ッチングした。 S2 2 流量 30SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 30W(2MHz) 基板温度 −10℃(エタノール系冷媒
使用) このエッチング条件は、SiOx 透明膜3のエッチング
を進行させるが、その下のガラス基板1上ではエッチン
グが停止するように最適化されている。
Next, the above mask substrate was set in an RF bias application type magnetic field microwave plasma etching apparatus, and as an example, the SiO x transparent film 3 was etched under the following conditions. S 2 F 2 flow rate 30 SCCM Gas pressure 1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) RF bias power 30 W (2 MHz) Substrate temperature −10 ° C. (using ethanol-based coolant) Under these etching conditions, the SiO x transparent film 3 is etched. Although it is allowed to proceed, it is optimized so that etching is stopped on the glass substrate 1 below it.

【0038】この過程では、S2 2 から解離生成した
SFx + 等のイオンの寄与によるイオン・モード・エッ
チングにより、SiOx 透明膜3がSiFx ,SOx
の形で選択的に除去された。また、S2 2 からはSも
放出された。このSは、冷却されたマスク基板上の部位
に応じて、様々な挙動を示す。
In this process, the SiO x transparent film 3 is selectively removed in the form of SiF x , SO x or the like by ion mode etching due to the contribution of ions such as SF x + generated by dissociation from S 2 F 2. Was done. Further, S was also released from S 2 F 2 . This S exhibits various behaviors depending on the cooled portion on the mask substrate.

【0039】図1(b)は、エッチングの途中状態を示
している。Sは、イオンの垂直入射が原理的に起こらな
いパターン側壁面上では堆積し、側壁保護膜5を形成し
た。これにより、SiOx 透明膜3のエッチングは異方
的に進行した。一方、イオンの垂直入射面上では、事情
がやや異なる。すなわち、レジスト・マスク4の表面で
は、冷却された該表面へのSの堆積過程と入射イオンに
よるそのスパッタ除去過程とが競合して表面保護が行わ
れるため、レジスト・マスク4に対して高い選択性が確
保される。図1(b)では、この表面保護の行われる領
域を表面保護領域6として破線で示す。
FIG. 1B shows a state in the middle of etching. S was deposited on the pattern side wall surface where vertical incidence of ions did not occur in principle, and the side wall protective film 5 was formed. As a result, the etching of the SiO x transparent film 3 proceeded anisotropically. On the other hand, the situation is slightly different on the vertical incidence plane of the ions. That is, on the surface of the resist mask 4, the process of depositing S on the cooled surface and the process of removing the spatter thereof by the incident ions compete with each other to protect the surface. Sex is secured. In FIG. 1B, the area where the surface protection is performed is indicated by a broken line as the surface protection area 6.

【0040】これに対し、SiOx 透明膜3の露出面で
は、入射イオンのスパッタ作用によりこの膜からO原子
が放出されるので、この部分に吸着されたSが直ちにS
xに変化し、燃焼除去される。したがって、この露出
面ではSは堆積せず、エッチングが円滑に進行する。
On the other hand, on the exposed surface of the SiO x transparent film 3, since O atoms are released from this film due to the sputtering action of incident ions, the S adsorbed to this portion immediately becomes S.
It is changed to O x and burned off. Therefore, S does not deposit on this exposed surface, and etching proceeds smoothly.

【0041】エッチングがさらに進行すると、図1
(c)に示されるようにCr遮光膜2およびガラス基板
1が順次露出した。Cr遮光膜2からはO原子がスパッ
タ・アウトされないので、その露出面上でSの堆積過程
とスパッタ除去過程とが競合し、Cr遮光膜2に対して
高い選択性が確保された。また、ガラス基板1は酸素を
構成元素として含むものの、エッチング条件が酸素含有
量の高いSiOx 透明膜3に合わせて設定されているた
め、その表面ではエッチングは進行せず、Sの堆積が優
先的に生じた。したがって、Cr遮光膜2とガラス基板
1の露出面は、いずれも表面保護領域6となった。この
間にも側壁保護は継続するので、異方性形状を有する位
相シフタ3aが形成された。
As the etching progresses further, FIG.
As shown in (c), the Cr light-shielding film 2 and the glass substrate 1 were sequentially exposed. Since O atoms were not sputtered out from the Cr light-shielding film 2, the S deposition process and the sputter-removal process competed on the exposed surface, and a high selectivity for the Cr light-shielding film 2 was secured. Further, although the glass substrate 1 contains oxygen as a constituent element, since the etching conditions are set in accordance with the SiO x transparent film 3 having a high oxygen content, the etching does not proceed on the surface thereof, and the deposition of S has priority. It happened. Therefore, the exposed surfaces of the Cr light shielding film 2 and the glass substrate 1 became the surface protection region 6. Since the side wall protection continues during this time, the phase shifter 3a having an anisotropic shape was formed.

【0042】この後、マスク基板をアッシング装置に移
設し、通常のO2 プラズマ・アッシングを行った。この
結果、図1(d)に示されるようにレジスト・マスク4
が除去された。また、これと同時に側壁保護膜5や表面
保護領域6に付着したSも昇華もしくは燃焼され、何ら
パーティクル汚染を生ずることなく除去された。このよ
うにして形成された位相シフト・マスクをi線ステッパ
に搭載し、i線(hν)を入射させると、Cr遮光膜2
に開口された隣合う開口部の間で透過光の位相が互いに
反転してその境界部における光強度が0となり、空間周
波数変調の原理にもとづき微細なパターンを分離するこ
とができる。
After that, the mask substrate was transferred to an ashing device and ordinary O 2 plasma ashing was performed. As a result, as shown in FIG. 1D, the resist mask 4
Was removed. At the same time, S adhering to the side wall protective film 5 and the surface protective region 6 was also sublimated or burned and removed without causing any particle contamination. When the phase shift mask thus formed is mounted on an i-line stepper and an i-line (hν) is incident thereon, the Cr light-shielding film 2 is formed.
The phases of the transmitted light are mutually inverted between the adjacent openings that are opened, and the light intensity at the boundary becomes 0, and a fine pattern can be separated based on the principle of spatial frequency modulation.

【0043】実施例2 本実施例は、実施例1で使用したS2 2 にフッ素ラジ
カル消費性化合物としてH2 を添加したエッチング・ガ
スを用い、Sの堆積効率を高めて選択性を向上させた例
である。本実施例で使用したマスク基板は、実施例1と
同じである。このマスク基板を有磁場マイクロ波プラズ
マ・エッチング装置にセットし、一例として下記の条件
でSiOx 透明膜3をエッチングした。
Example 2 In this example, an etching gas in which H 2 was added as a fluorine radical consuming compound to S 2 F 2 used in Example 1 was used to enhance the deposition efficiency of S and improve the selectivity. This is an example of the above. The mask substrate used in this example is the same as in Example 1. This mask substrate was set in a magnetic field microwave plasma etching apparatus, and as an example, the SiO x transparent film 3 was etched under the following conditions.

【0044】 S2 2 流量 25SCCM H2 流量 10SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 25W(2MHz) 基板温度 −10℃(エタノール系冷媒
使用) 上記のガス系では、S2 2 から生成するF* の一部が
2 から生成するH*に捕捉されてHF(フッ化水素)
の形で除去されるので、エッチング反応系の見掛け上の
S/F比が上昇した。この結果、マスク基板上における
Sの堆積もしくは吸着が促進され、実施例1に比べて選
択性がさらに向上した。
S 2 F 2 flow rate 25 SCCM H 2 flow rate 10 SCCM Gas pressure 1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) RF bias power 25 W (2 MHz) Substrate temperature −10 ° C. (ethanol-based refrigerant used) In the above gas system, Part of F * generated from S 2 F 2 is trapped by H * generated from H 2 to generate HF (hydrogen fluoride).
, The apparent S / F ratio of the etching reaction system increased. As a result, the deposition or adsorption of S on the mask substrate was promoted, and the selectivity was further improved as compared with Example 1.

【0045】実施例3 本実施例では、SiOx 透明膜3のエッチング・ガスと
してCSF2 (フッ化チオカルボニル)を用いた例であ
る。エッチング条件の一例を、以下に示す。 CSF2 流量 30SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 25W(2MHz) 基板温度 −10℃(エタノール系冷媒
使用) このエッチング過程では、SiOx 透明膜3の露出面上
において、CSF2 から解離生成したF* によるラジカ
ル反応が、同じくCSF2 から生成したCFx + ,CS
+ ,SFx + 等のイオンの入射エネルギーにアシストさ
れる機構でエッチングが進行した。このとき、CSF2
からは同時に炭素系ポリマーやSも生成した。これらの
堆積性物質は、パターン側壁面上では側壁保護膜5を形
成し、レジスト・マスク4、Cr遮光膜2、ガラス基板
1の露出面上では表面保護効果を発揮した。なお、Si
x 透明膜3の露出面上におけるSの燃焼除去過程につ
いては実施例1で上述したとおりであるが、この部分で
は炭素系ポリマーもCOx等の形で燃焼除去されるの
で、エッチングは円滑に進行した。
Example 3 In this example, SiOxWith the etching gas for the transparent film 3
Then CSF2Example using (thiocarbonyl fluoride)
It An example of etching conditions is shown below. CSF2Flow rate 30SCCM Gas pressure 1Pa Microwave power 800W (2.45GHz) RF bias power 25W (2MHz) Substrate temperature -10 ° C (ethanol-based refrigerant
Use) In this etching process, SiOxOn the exposed surface of the transparent film 3
At CSF2Dissociated from F*By deer
Le reaction is also CSF2CF generated fromx +, CS
+, SFx +Is assisted by the incident energy of ions such as
Etching progressed by the mechanism. At this time, CSF2
At the same time, carbon-based polymer and S were also produced. these
The depositable material forms the side wall protective film 5 on the side wall surface of the pattern.
Resist mask 4, Cr light-shielding film 2, glass substrate
The surface protection effect was exhibited on the exposed surface of No. 1. Note that Si
OxIn the process of burning and removing S on the exposed surface of the transparent film 3,
This is as described above in Example 1, but in this part
Is also a carbon-based polymerxBurned away in the form of
The etching proceeded smoothly.

【0046】本実施例においても、良好な高選択・異方
性エッチングが実現された。
Also in this embodiment, excellent high selective / anisotropic etching was realized.

【0047】実施例4 本実施例では、実施例3で使用したCSF2 にフッ素ラ
ジカル消費性化合物としてH2 を添加したエッチング・
ガスを用い、Sの堆積効率を高めて選択性を向上させた
例である。図1(a)に示したマスク基板を用い、一例
として下記の条件でSiOx 透明膜3をエッチングし
た。
Example 4 In this example, etching was performed by adding H 2 as a fluorine radical consuming compound to the CSF 2 used in Example 3.
This is an example in which a gas is used to increase the deposition efficiency of S and improve the selectivity. Using the mask substrate shown in FIG. 1A, the SiO x transparent film 3 was etched under the following conditions as an example.

【0048】 CSF2 流量 25SCCM H2 流量 5SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 25W(2MHz) 基板温度 −10℃(エタノール系冷媒
使用) 上記のガス系では、CSF2 から生成するF* の一部が
* により消費され、エッチング反応系の見掛け上のS
/F比が上昇することにより、実施例3に比べて選択性
がさらに向上した。
CSF 2 flow rate 25 SCCM H 2 flow rate 5 SCCM Gas pressure 1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) RF bias power 25 W (2 MHz) Substrate temperature −10 ° C. (using ethanol-based refrigerant) CSF 2 in the above gas system Part of F * generated from H is consumed by H * , and the apparent S of the etching reaction system is
By increasing the / F ratio, the selectivity was further improved as compared with Example 3.

【0049】実施例5 本実施例では、S2 2 に窒素系化合物としてN2 を添
加したエッチング・ガスを用い、同様にSiOx 透明膜
3をエッチングした。エッチング条件の一例を、以下に
示す。 S2 2 流量 30SCCM N2 流量 10SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 20W(2MHz) 基板温度 10℃(エタノール系冷媒
使用)
Example 5 In this example, the SiO x transparent film 3 was similarly etched using an etching gas in which N 2 was added to S 2 F 2 as a nitrogen-based compound. An example of etching conditions is shown below. S 2 F 2 flow rate 30 SCCM N 2 flow rate 10 SCCM Gas pressure 1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) RF bias power 20 W (2 MHz) Substrate temperature 10 ° C (using ethanol-based refrigerant)

【0050】上記のガス系では、S2 2 から生成する
* によるラジカル反応が、SFx,Nx + 等のイオン
の入射エネルギーにアシストされる機構でエッチングが
進行した。また、S2 2 から放出されるS原子の一部
はN2 から放出されるN原子と反応し、ポリチアジル
(SN)x を主体とする窒化イオウ系化合物を生成し
た。この窒化イオウ系化合物は、単体のSに比べて高い
エッチング耐性を発揮する。Sと窒化イオウ系化合物
は、パターン側壁面上においては側壁保護膜5を形成
し、レジスト・マスク4、Cr遮光膜2、ガラス基板1
の露出面上では表面保護効果を発揮した。ただし、Si
x 透明膜3の露出面上においては、窒化イオウ系化合
物はSOx ,NOx 等の形で除去され、何らエッチング
の進行を妨げることはない。
In the above-mentioned gas system, the etching proceeds by a mechanism in which the radical reaction by F * generated from S 2 F 2 is assisted by the incident energy of ions such as SF x and N x + . Further, some of the S atoms released from S 2 F 2 reacted with the N atoms released from N 2 to form a sulfur nitride compound mainly composed of polythiazyl (SN) x . This sulfur nitride-based compound exhibits higher etching resistance as compared with S as a simple substance. S and a sulfur nitride-based compound form a side wall protective film 5 on the side wall surface of the pattern, resist mask 4, Cr light shielding film 2, glass substrate 1
The surface protection effect was exhibited on the exposed surface of. However, Si
On the exposed surface of the O x transparent film 3, the sulfur nitride-based compound is removed in the form of SO x , NO x, etc., and does not hinder the progress of etching.

【0051】本実施例では、実施例1に比べてRFバイ
アス・パワーを低減し、基板温度を室温域に近づけてい
るにもかかわらず、同様に良好な高選択・異方性加工を
行って位相シフタ3aを形成することができた。
In this embodiment, the RF bias power is reduced as compared with the first embodiment, and even though the substrate temperature is brought close to the room temperature range, similarly good high selection / anisotropic processing is performed. The phase shifter 3a could be formed.

【0052】実施例6 本実施例では、同じくSiOx 透明膜3のエッチング
を、S2 2 /N2 /H 2 混合ガスを用いて行った。エ
ッチング条件の一例を示すと、下記のとおりである。 S2 2 流量 25SCCM N2 流量 5SCCM H2 流量 10SCCM ガス圧 1Pa マイクロ波パワー 800W(2.45GHz) RFバイアス・パワー 20W(2MHz) 基板温度 室温(水冷) 上記のガス系では、H2 の添加によりエッチング反応系
の見掛け上のS/F比が上昇し、かつ窒化イオウ系化合
物の生成により強固な側壁保護および表面保護が行われ
た。この結果、実施例5よりもさらに基板温度を上昇さ
せているにもかかわらず、良好な高選択・異方性加工を
行うことができた。
Example 6 In this example, SiO 2 was also used.xEtching of transparent film 3
The S2F2/ N2/ H 2It was performed using a mixed gas. D
An example of the etching conditions is as follows. S2F2Flow rate 25 SCCM N2Flow rate 5 SCCM H2Flow rate 10 SCCM Gas pressure 1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) RF bias power 20 W (2 MHz) Substrate temperature Room temperature (water cooling) In the above gas system, H2Etching reaction system
Apparent S / F ratio increases, and sulfur nitride compound
Strong sidewall protection and surface protection due to the formation of
It was As a result, the substrate temperature was raised more than in Example 5.
Despite the above, good high selection and anisotropic processing
I was able to do it.

【0053】実施例7 本実施例では、SiOx 透明膜3の酸素含有量をガラス
基板1のそれに比べて増大させるために、酸素のイオン
注入を行った例である。本実施例で使用したマスク基板
の構成は、図1(a)に示したとおりである。ただし、
本実施例におけるSiOx 透明膜3には、ECR−CV
D法による成膜後、レジスト・マスク4を形成する前
に、一例として注入エネルギー50keV,ドース量1
17/cm2 の条件でO2 のイオン注入を行った。この
ようにして得られたSiOx 透明膜3の酸素含有量は、
一般式SiOx において約x=2.5であり、ガラス基
板1の酸素含有量(x=2.0)よりも高くなった。ま
た、SiOx 透明膜3の屈折率nは1.40であり、膜
厚dはi線露光を想定して456nmとした。
Example 7 In this example, oxygen ion implantation was performed in order to increase the oxygen content of the SiO x transparent film 3 as compared with that of the glass substrate 1. The structure of the mask substrate used in this example is as shown in FIG. However,
The ECR-CV is used for the SiO x transparent film 3 in this embodiment.
As an example, after the film formation by the D method and before forming the resist mask 4, the implantation energy is 50 keV and the dose is 1
O 2 ion implantation was performed under the condition of 0 17 / cm 2 . The oxygen content of the SiO x transparent film 3 thus obtained is
In the general formula SiO x, it was about x = 2.5, which was higher than the oxygen content (x = 2.0) of the glass substrate 1. The refractive index n of the SiO x transparent film 3 is 1.40, and the film thickness d is 456 nm assuming i-line exposure.

【0054】かかるSiOx 透明膜3について、実施例
1と同じ条件によるS2 2 を用いたエッチング、ある
いは実施例2と同じ条件によるS2 2 /H2 混合ガス
を用いたエッチングを行ったところ、いずれの場合も良
好な高選択・異方性加工を行うことができた。
The SiO x transparent film 3 is etched using S 2 F 2 under the same conditions as in Example 1 or using an S 2 F 2 / H 2 mixed gas under the same conditions as in Example 2. In every case, good high selection and anisotropic processing could be performed.

【0055】以上、本発明を7例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、フッ化イオウとしてはS2
2 を例として説明したが、本発明で限定される他のフッ
化イオウを用いても、基本的には同様の結果が得られ
る。窒素系化合物としては、上述のN2 の他、NF3
NOx 等も使用することができる。
Although the present invention has been described based on the seven examples, the present invention is not limited to these examples. For example, sulfur fluoride is S 2 F
Although 2 has been described as an example, basically the same result can be obtained by using other sulfur fluorides limited in the present invention. As the nitrogen-based compound, in addition to N 2 described above, NF 3 ,
NO x and the like can also be used.

【0056】フッ素ラジカル消費性化合物としてはH2
を例として説明したが、本発明で限定される他のH2
やシラン系化合物を用いても、同様の結果が得られる。
2Sは、自身がSの供給源でもあるため、エッチング
反応系のS/F比の上昇効果が大きい。また、シラン系
化合物は、H* に加えてSi* もF* の捕捉に寄与する
ので、やはりS/F比の上昇効果が大きい。
H 2 is used as the fluorine radical consuming compound.
However, other H 2 S limited by the present invention has been described.
Similar results can be obtained by using or a silane compound.
Since H 2 S itself is also the source of S, it has a large effect of increasing the S / F ratio of the etching reaction system. Further, silane compounds, because in addition to H * Si * also contribute to the capture of F *, a large effect of increasing also S / F ratio.

【0057】また、上述の各実施例では空間周波数変調
の原理にもとづくレベンソン型マスクの作製について述
べたが、本発明が適用可能な他のタイプの位相シフト・
マスクとしては、Cr遮光膜を持たず空間周波数変調の
原理にもとづく透過型位相シフト・マスク、エッジ強調
の原理にもとづく補助パターン付きマスク、同じく自己
整合型マスク等がある。
In each of the above-described embodiments, the Levenson-type mask is manufactured based on the principle of spatial frequency modulation. However, other types of phase shifters to which the present invention can be applied.
As the mask, there are a transmission type phase shift mask which does not have a Cr light-shielding film and is based on the principle of spatial frequency modulation, a mask with an auxiliary pattern based on the principle of edge enhancement, and also a self-aligned mask.

【0058】さらに、SiOx 透明膜の成膜条件、膜
厚、露光波長、エッチング条件等が適宜変更可能である
ことは、言うまでもない。
Further, it goes without saying that the film forming conditions, film thickness, exposure wavelength, etching conditions and the like of the SiO x transparent film can be changed as appropriate.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば、従来は主としてウェット・エッチング
により行われていた位相シフタのエッチングを、ドライ
・エッチングにより行うことが可能となる。したがっ
て、今後の半導体装置のデザイン・ルールの縮小に対応
して、透明基板やCr遮光膜に対して高選択性を維持し
ながら、微細なパターンを有する位相シフタを異方的に
加工することができ、信頼性の高い位相シフト・マスク
を製造することが可能となる。
As is apparent from the above description, by applying the present invention, the etching of the phase shifter, which was conventionally performed mainly by wet etching, can be performed by dry etching. Therefore, in response to the future reduction in design rules of semiconductor devices, it is possible to anisotropically process a phase shifter having a fine pattern while maintaining high selectivity with respect to a transparent substrate or a Cr light shielding film. It is possible to manufacture a highly reliable phase shift mask.

【0060】本発明は、i線リソグラフィの延命策とし
て極めて有望であり、これにより0.35〜0.4μm
が主なパターン・ルールとなる64MビットDRAMも
しくは16MビットSRAM等の半導体装置を高い信頼
性をもって製造することが可能となる。
The present invention is extremely promising as a life prolonging measure for i-line lithography, and as a result, 0.35 to 0.4 μm
It becomes possible to manufacture a semiconductor device such as a 64 Mbit DRAM or a 16 Mbit SRAM whose main pattern rule is according to the above with high reliability.

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

【図1】本発明をレベンソン型位相シフト・マスクの作
製に適用したプロセス例をその工程順にしたがって示す
概略断面図であり、(a)はSiOx 透明膜上にレジス
ト・マスクが形成された状態、(b)はSiOx 透明膜
のエッチングが途中まで進行した状態、(c)はエッチ
ングが終了してCr遮光膜とガラス基板の一部が露出し
た状態、(d)はアッシングによりレジスト・マスク、
側壁保護膜等が除去された状態をそれぞれ表す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a process in which the present invention is applied to manufacture of a Levenson-type phase shift mask in the order of steps, in which (a) shows a state where a resist mask is formed on a SiO x transparent film. , (B) shows a state where the SiO x transparent film has been partially etched, (c) shows a state where the Cr light-shielding film and the glass substrate are partially exposed, and (d) shows a resist mask by ashing. ,
The state where the side wall protective film and the like are removed is shown.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ガラス基板 2・・・Cr遮光膜 3・・・SiOx 透明膜 4・・・レジスト・マスク 5・・・側壁保護膜 6・・・表面保護領域1 ... Glass substrate 2 ... Cr light-shielding film 3 ... SiO x transparent film 4 ... Resist mask 5 ... Side wall protection film 6 ... Surface protection region

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基板上に積層された透明膜をエッチ
ングして、露光光の位相をシフトさせるための位相シフ
タを所望のパターンに形成する位相シフト・マスクの製
造方法において、 前記エッチングは、放電解離条件下でプラズマ中に遊離
のイオウを放出し得るイオウ系化合物を含むエッチング
・ガスを用い、このイオウを基体の少なくとも一部に堆
積させながら行うことを特徴とする位相シフト・マスク
の製造方法。
1. A method for manufacturing a phase shift mask, wherein a transparent film laminated on a transparent substrate is etched to form a phase shifter for shifting a phase of exposure light in a desired pattern, wherein the etching is performed. Manufacturing of a phase shift mask characterized by using an etching gas containing a sulfur-based compound capable of releasing free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions and depositing this sulfur on at least a part of a substrate. Method.
【請求項2】 前記イオウ系化合物がS2 2 ,S
2 ,SF4 ,S2 10から選ばれる少なくとも1種類
のフッ化イオウであることを特徴とする請求項1記載の
位相シフト・マスクの製造方法。
2. The sulfur-based compound is S 2 F 2 , S
2. The method for manufacturing a phase shift mask according to claim 1, wherein at least one kind of sulfur fluoride selected from F 2 , SF 4 , and S 2 F 10 is used.
【請求項3】 前記イオウ系化合物が、分子中にチオカ
ルボニル基とフッ素原子とを有することを特徴とする請
求項1記載の位相シフト・マスクの製造方法。
3. The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 1, wherein the sulfur compound has a thiocarbonyl group and a fluorine atom in the molecule.
【請求項4】 前記エッチング・ガスが窒素系化合物を
含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれ
か1項に記載の位相シフト・マスクの製造方法。
4. The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 1, wherein the etching gas contains a nitrogen compound.
【請求項5】 前記エッチング・ガスが、H2 ,H
2 S,シラン系化合物から選ばれる少なくとも1種類の
フッ素ラジカル消費性化合物を含むことを特徴とする請
求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の位相シフ
ト・マスクの製造方法。
5. The etching gas is H 2 , H
The method for manufacturing a phase shift mask according to claim 1, further comprising at least one fluorine radical consuming compound selected from 2 S and silane compounds.
【請求項6】 前記透明基板と前記透明膜は共に酸化シ
リコン系材料より構成され、該透明膜の酸素含有量が該
透明基板のそれよりも大とされていることを特徴とする
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の位相シ
フト・マスクの製造方法。
6. The transparent substrate and the transparent film are both made of a silicon oxide based material, and the oxygen content of the transparent film is larger than that of the transparent substrate. A method for manufacturing a phase shift mask according to claim 5.
【請求項7】 前記透明膜の酸素含有量は、気相成長雰
囲気中の酸素量の制御もしくは酸素のイオン注入により
所望の値に制御されることを特徴とする請求項1ないし
請求項6のいずれか1項に記載の位相シフト・マスクの
製造方法。
7. The oxygen content of the transparent film is controlled to a desired value by controlling the amount of oxygen in a vapor phase growth atmosphere or by implanting oxygen ions. The method for manufacturing the phase shift mask according to any one of items.
JP19425692A 1992-07-21 1992-07-21 Method for manufacturing phase shift mask Expired - Fee Related JP3230284B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19425692A JP3230284B2 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Method for manufacturing phase shift mask

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19425692A JP3230284B2 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Method for manufacturing phase shift mask

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06258815A true JPH06258815A (en) 1994-09-16
JP3230284B2 JP3230284B2 (en) 2001-11-19

Family

ID=16321599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19425692A Expired - Fee Related JP3230284B2 (en) 1992-07-21 1992-07-21 Method for manufacturing phase shift mask

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3230284B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010500763A (en) * 2006-08-11 2010-01-07 エリコン ユーエスエイ、インコーポレイテッド Method for minimizing CD etching bias
US8247140B2 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Hynix Semiconductor Inc. Mask and method for fabricating the same
US9773679B2 (en) 2013-09-09 2017-09-26 American Air Liquide, Inc. Method of etching semiconductor structures with etch gas
CN109796981A (en) * 2017-11-16 2019-05-24 三星电子株式会社 Etchant gas mixture, pattern forming method and IC apparatus manufacturing method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010500763A (en) * 2006-08-11 2010-01-07 エリコン ユーエスエイ、インコーポレイテッド Method for minimizing CD etching bias
US8247140B2 (en) 2009-05-29 2012-08-21 Hynix Semiconductor Inc. Mask and method for fabricating the same
US9773679B2 (en) 2013-09-09 2017-09-26 American Air Liquide, Inc. Method of etching semiconductor structures with etch gas
US10115600B2 (en) 2013-09-09 2018-10-30 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method of etching semiconductor structures with etch gas
CN109796981A (en) * 2017-11-16 2019-05-24 三星电子株式会社 Etchant gas mixture, pattern forming method and IC apparatus manufacturing method
CN109796981B (en) * 2017-11-16 2022-11-22 三星电子株式会社 Etching gas mixture, pattern forming method and integrated circuit device manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3230284B2 (en) 2001-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5948570A (en) Process for dry lithographic etching
US7482280B2 (en) Method for forming a lithography pattern
US8293430B2 (en) Method for etching a molybdenum layer suitable for photomask fabrication
KR101196617B1 (en) Method for plasma etching a chromium layer suitable for photomask fabrication
KR100822276B1 (en) Method for photomask plasma etching using a protected mask
CN105190840A (en) Optically tuned hardmask for multi-patterning applications
JP2001033940A (en) Blank mask and production of phase shift mask using same
JP2004038154A (en) Method for etching photolithographic reticle
US5876877A (en) Patterned mask having a transparent etching stopper layer
US5342481A (en) Dry etching method
US20080160427A1 (en) Photo mask for depressing haze and method for fabricating the same
JP2009520356A (en) Method for etching a substrate for photolithography
US6387573B1 (en) Phase shift mask using CrAION as phase shifter material and manufacturing method thereof
JP3230284B2 (en) Method for manufacturing phase shift mask
JPH1020471A (en) Production of exposure mask
JP3416973B2 (en) Method of manufacturing phase shift mask
JP3200984B2 (en) Method for manufacturing phase shift mask
KR20060117162A (en) Surface treatment method and blankmask and photomask thereof
JPH07134413A (en) Device manufacturing process using resist material containing fullerene
US6350547B1 (en) Oxide structure having a finely calibrated thickness
US6797638B2 (en) Plasma-etching process for molybdenum silicon nitride layers on half-tone phase masks based on gas mixtures containing monofluoromethane and oxygen
JP2937380B2 (en) Wiring forming method and apparatus
US6673498B1 (en) Method for reticle formation utilizing metal vaporization
JPH07106308A (en) Dry etching method
JP2000131825A (en) Photomask for semiconductor device and its production

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010814

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees