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JPH06258816A - Phase shift mask manufacturing method - Google Patents

Phase shift mask manufacturing method

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Publication number
JPH06258816A
JPH06258816A JP19425992A JP19425992A JPH06258816A JP H06258816 A JPH06258816 A JP H06258816A JP 19425992 A JP19425992 A JP 19425992A JP 19425992 A JP19425992 A JP 19425992A JP H06258816 A JPH06258816 A JP H06258816A
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JP
Japan
Prior art keywords
etching
sio
phase shift
transparent film
shift mask
Prior art date
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Application number
JP19425992A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3200984B2 (en
Inventor
Junichi Sato
淳一 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP19425992A priority Critical patent/JP3200984B2/en
Publication of JPH06258816A publication Critical patent/JPH06258816A/en
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Publication of JP3200984B2 publication Critical patent/JP3200984B2/en
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  • 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

(57)【要約】 【目的】 位相シフト・マスクの位相シフタを形成する
ための透明膜のエッチングを、ガラス基板に対して高選
択性を維持しながらドライ・プロセスで行う。 【構成】 ガラス基板1上に形成されたCr遮光膜2を
被覆して薄いSiOx y 停止層3を形成し、その上を
SiOx 透明膜4で平坦化し、レジスト・マスク5を形
成する。SiOx y 停止層3とSiO2 透明膜4の屈
折率は一致させておく。S2 2 ガスを用いてSiO2
透明膜4をエッチングすると、SiOx y 停止層3が
露出した時点で、その表面に生成するN原子のダングリ
ング・ボンドにプラズマ中の遊離のS(イオウ)が結合
し、主としてポリチアジル(SN) x からなる表面保護
膜が形成され、高選択性が達成される。この後、SiO
x y 停止層3の露出部もエッチング除去し、位相シフ
タ6を完成する。
(57) [Summary] [Purpose] Forming phase shifter for phase shift mask
Highly selective etching of transparent film for glass substrate
Perform in a dry process while maintaining selectivity. [Structure] A Cr light-shielding film 2 formed on a glass substrate 1
Thin SiO coatedxN yForm the stop layer 3 and
SiOxFlatten with transparent film 4 and form resist mask 5
To achieve. SiOxNyStop layer 3 and SiO2Deflection of transparent film 4
Fold rates should be the same. S2F2SiO using gas2
When the transparent film 4 is etched, SiOxN yStop layer 3
When exposed, the dangling of N atoms generated on the surface
Free S (sulfur) in plasma is bound to the long bond
Mainly polythiazil (SN) xSurface protection consisting of
A film is formed and high selectivity is achieved. After this, SiO
xN yThe exposed portion of the stop layer 3 is also removed by etching, and the phase shift
Complete Task 6.

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
グを該透明基板に対して高選択比を確保しながら、しか
もドライ・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 etching a phase shifter on a transparent substrate. The present invention relates to a method capable of performing dry etching while ensuring a high selection ratio for a transparent substrate.

【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 はレジスト材料やプロセスにより決まる比
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DOF(=k2 ×λ/N
2 :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 determined by the resist material and process, λ is the exposure wavelength, and NA is the numerical aperture of the reduction projection lens. Conventionally, i-line (365 nm) of high pressure mercury lamp
Alternatively, efforts are being made to shorten the exposure wavelength represented by the use of far ultraviolet rays such as KrF excimer laser light (248 nm) and to increase the numerical aperture (NA) of the reduction projection lens of the stepper (reduction projection exposure apparatus). It has come off. However, these improvements have practically reached the limit. In addition, shortening the wavelength and increasing the numerical aperture require DOF (= k 2 × λ / N).
A 2: k 2 is because it leads to a decrease in the proportional constant), there is a limit to the pursuit of critical 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エッチングを行
う。このときのエッチング方法としては、ウェット・エ
ッチングが主流であった。
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 is formed and etching is performed through this mask. As the etching method at this time, wet etching was the mainstream.

【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。この問題
に対処するため、透明基板と透明膜との間にSnO
2 (酸化スズ)等からなるエッチング停止層を介在させ
ることが提案されている。しかし、この技術によっても
未だ十分な選択性は達成されておらず、工程数の増大に
伴うコストの上昇に見合う程の成果が上がらないのが実
情である。
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. In order to deal with this problem, SnO is provided between the transparent substrate and the transparent film.
It has been proposed to interpose an etching stop layer made of 2 (tin oxide) or the like. However, even with this technology, sufficient selectivity has not yet been achieved, and the actual situation is that the results are not as good as the cost increase accompanying the increase in the number of processes.

【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
能な位相シフト・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 of manufacturing a phase shift 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、予
め前記透明基板と前記透明膜との間に窒素を構成元素と
して含有するエッチング停止層を設けておき、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・ガスを用いて前記透明膜の
エッチングを行い、このエッチングの終点近傍で前記エ
ッチング停止層の露出面上に窒化イオウ系化合物を堆積
させることを特徴とする。
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. When forming a phase shifter having, an etching stopper layer containing nitrogen as a constituent element is provided between the transparent substrate and the transparent film in advance, and releases free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions. The transparent film is etched using an etching gas containing the obtained sulfur-based compound, and the sulfur nitride-based compound is deposited on the exposed surface of the etching stopper layer near the end point of this etching.

【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ハロゲン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 halogen atom in the molecule.

【0015】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種類のハロゲン・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 halogen / radical consuming compound selected from H 2 , H 2 S and silane compounds.

【0016】本発明はまた、前記透明基板と前記透明膜
は共にSiOx 系材料より構成されることを特徴とす
る。
The present invention is also characterized in that both the transparent substrate and the transparent film are made of a SiO x material.

【0017】本発明はさらに、前記透明膜と前記エッチ
ング停止層とは屈折率が略一致され、該透明膜のエッチ
ング終了後、露出したエッチング停止層も除去すること
を特徴とする。
The present invention is further characterized in that the transparent film and the etching stopper layer have substantially the same refractive index, and the exposed etching stopper layer is also removed after the etching of the transparent film is completed.

【0018】[0018]

【作用】本発明は、透明基板、および位相シフタを得る
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
含むエッチング・ガスを用いること、およびエッチング
停止層として窒素を構成元素として有する材料層を透明
基板と透明膜との間に設けること、の2点をポイントと
している。
In the present invention, it is assumed that the transparent substrate and the transparent film for obtaining the phase shifter are mainly formed of SiO x type material as in the conventional case, and the sulfur (S) released in the plasma under discharge dissociation conditions is used. The two points are to use an etching gas containing a sulfur-based compound capable of releasing oxygen and to provide a material layer having nitrogen as a constituent element as an etching stop layer between the transparent substrate and the transparent film.

【0019】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。
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. However, the temperature of the substrate is preferably lower than this. It is also a depositable substance that deposits on the surface and protects the surface if it is controlled at room temperature or lower.

【0020】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、本発明の位相シフト・
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・マスクの上表面および側壁面、エッチング停止層
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・マスクに対して高
い選択性が確保される。
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. These parts mean the phase shift of the present invention.
Considering the mask manufacturing process, the pattern side wall surface, the upper surface and side wall surface of the resist mask, the exposed surface of the etching stop layer, and the like. Such deposition of S achieves the anisotropic shape of the phase shifter and ensures high selectivity to the resist mask.

【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
イオン垂直入射面である。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 ion normal incidence surface of the SiO x -based material layer which releases a large amount of O atoms with etching. 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】さらにエッチングが進行し、窒素を構成元
素として有するエッチング停止層が露出し始めると、そ
の表面には窒化イオウ系化合物が形成される。窒化イオ
ウ系化合物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3−15545
4号明細書において初めて提案し、詳述したとおりであ
る。
When the etching further progresses and the etching stopper layer containing nitrogen as a constituent element begins to be exposed, a sulfur nitride compound is formed on the surface thereof. Regarding the use of a sulfur nitride-based compound for the surface protection of a substrate during etching, the applicant of the present invention has previously filed Japanese Patent Application No. 3-15545.
It is as first proposed and detailed in No. 4 specification.

【0023】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、プラズマ中にF*
存在する系では上記(SN)x のS原子上にハロゲン原
子が結合したフッ化チアジルが、また、H* が存在する
系ではチアジル水素が生成し得る。
In the present invention, a typical sulfur nitride 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 system in which F * is present in plasma, thiazyl fluoride in which a halogen atom is bonded to the S atom of the above (SN) x can be produced, and in the system in which H * is present, thiazyl hydrogen can be produced.

【0024】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 are 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.

【0025】上記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。しかも、
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。
Although depending on the conditions, the sulfur nitride compound can be deposited on the surface of the substrate if the substrate is maintained at a temperature lower than about 130.degree. Moreover,
Since it is easily removed by a mechanism such as sublimation, decomposition, and combustion in a usual ashing process performed after the end of etching, it does not cause any particle contamination.

【0026】Sおよび窒化イオウ系化合物の堆積につい
ては上述のとおりであるが、SiO x 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 ,S
4 ,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S
i原子をSiFx の形で揮発除去する。
Regarding the deposition of S and sulfur nitride compounds
As described above, SiO xOne of the transparent films
In order to remove Si, which is a constituent element of
High energy bond between radicals, especially Si atoms
Can generate F*Exists in the etching reaction system
It is convenient. S used in the present invention2F2, SF2, S
FFour, S2FTenThe four types of sulfur fluoride are
The compound selected from the viewpoint,
It is proposed in Kaihei 4-84427. this
Produced from sulfur fluoride*Is SiOxInside S
i atom is SiFxVolatilized in the form of.

【0027】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F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(69
9kJ/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 an F 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 because the C—S bond (69) is larger than the C—F bond (536 kJ / mol) in the comparison of interatomic bond energies.
(9 kJ / mol) is incorporated into the molecular structure, and thiocarbonyl having a dipole is incorporated into the molecular structure, which increases the electrostatic adsorption force to the negatively charged substrate during etching. It depends on the reason such as being present.

【0028】本発明ではさらに選択性を向上させる方法
として、前記エッチング・ガスにH 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F* 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F* 消費性化合物から放出
されるH* および/またはSi* は、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, a method for further improving the selectivity
As H for the etching gas 2, H2S, silane
At least one F selected from the group of compounds*Added
To improve the production efficiency of S or sulfur nitride compounds.
Suggest that. These F*Release from consumable compounds
H done*And / or Si*Is F*Capture the
It is removed from the etching reaction system by changing it to a highly emissive compound.
Play the role of leaving. Therefore, the etching reaction system
Apparent S / F ratio (ratio of the number of S atoms to the number of F atoms) rises
However, the surface protection effect can be enhanced.

【0029】ところで、本発明で形成される位相シフタ
は、透明膜のみから構成されるのではなく、その下のエ
ッチング停止層も同様にパターニングされてその一部を
なしている。一般に、位相シフト・マスクにおいて位相
を180°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)(λは露光波長、1は空気の
屈折率)で表される。つまり、膜厚dは屈折率nに依存
する。エッチング停止層は一般には薄い層であるが、た
とえばCr遮光膜を被覆して形成されると、フォトマス
ク基板に対して垂直な方向でみた場合の膜厚が局部的に
変動する。このような場合、エッチング停止層と透明膜
の屈折率が互いに異なっていると、両者の膜厚の設計が
極めて困難となり、位相シフト・マスクの製造そのもの
が実用的でなくなる虞れが大きい。
By the way, the phase shifter formed in the present invention is not composed only of the transparent film, and the etching stop layer thereunder is also patterned to form a part thereof. Generally, the phase shifter film thickness d required to invert the phase by 180 ° in the phase shift mask
Is represented by d = λ / 2 (n−1) (λ is the exposure wavelength and 1 is the refractive index of air). That is, the film thickness d depends on the refractive index n. The etching stop layer is generally a thin layer, but if it is formed by coating a Cr light-shielding film, for example, the film thickness when viewed in a direction perpendicular to the photomask substrate locally varies. In such a case, if the etching stop layer and the transparent film have different refractive indices, it becomes extremely difficult to design the film thicknesses of the two, and there is a great possibility that the manufacture of the phase shift mask itself becomes impractical.

【0030】そこで、実用的なプロセスとして、エッチ
ング停止層と透明膜の屈折率を略一致させることを提案
する。このようにしておけば、これら両方の材料層を単
一の材料層として取り扱うことができ、両者の膜厚の合
計を常に一定とすることにより容易に位相シフタが設計
できる。つまり、製造過程では透明膜の成膜時に、この
透明膜で基体の表面を平坦化すれば良いのである。
Therefore, as a practical process, it is proposed to make the refractive indexes of the etching stop layer and the transparent film substantially the same. By doing so, both of these material layers can be handled as a single material layer, and the phase shifter can be easily designed by keeping the total thickness of both materials constant. That is, in the manufacturing process, when the transparent film is formed, the surface of the substrate may be flattened by the transparent film.

【0031】[0031]

【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.

【0032】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、ガラス基板上にSiOx y 停止層を介し
て形成された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上に互いに開口部2aを隔
てて所定のパターンに形成されたCr遮光膜2を有し、
さらに基体の全面が薄くSiO x y 停止層3に被覆さ
れ、さらにその全面がSiOx 透明膜4により平坦化さ
れ、該SiOx 透明膜4上にエッチング・マスクとして
レジスト・マスク5が所定のパターンに形成されてなる
ものである。
Example 1 This example is a process for manufacturing a Levenson type phase shift mask.
In this case, SiO on the glass substratexNyThrough the stop layer
Formed by SiOxTransparent film, S2F2Using
This is an example of ching. This process is shown in FIG.
I will explain. In this example, etching sample
The mask substrate used as is shown in FIG. this
The mask substrate is provided on the glass substrate 1 with the openings 2a separated from each other.
And a Cr light-shielding film 2 formed in a predetermined pattern.
Furthermore, the entire surface of the substrate is thin and SiO xNyCoated on stop layer 3
And the entire surface is SiOxFlattened by transparent film 4
And the SiOxAs an etching mask on the transparent film 4
The resist mask 5 is formed in a predetermined pattern
It is a thing.

【0033】ここで、上記SiOx y 停止層3は、一
例として下記の条件でプラズマCVDを行うことにより
形成されたものである。 SiH4 流量 350SCCM NH3 流量 10〜50SCCM O2 流量 100〜200SCCM ガス圧 1000Pa RFパワー密度 3.1W/cm2 (13.56
MHz) 基板温度 300℃ このプロセスで形成されたSiOx y 停止層3の屈折
率nは、約1.45であった。
Here, the SiO x N y stop layer 3 is formed, for example, by performing plasma CVD under the following conditions. SiH 4 flow rate 350 SCCM NH 3 flow rate 10-50 SCCM O 2 flow rate 100-200 SCCM gas pressure 1000 Pa RF power density 3.1 W / cm 2 (13.56)
MHz) Substrate temperature 300 ° C. The refractive index n of the SiO x N y stop layer 3 formed by this process was about 1.45.

【0034】一方、上記SiOx 透明膜4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℃ このプロセスで形成されたSiOx 透明膜4の屈折率n
も約1.45であり、SiOx y 停止層3の屈折率n
と合致させることができた。
On the other hand, the SiO x transparent film 4 is formed, for example, by performing ECR-CVD under the following conditions. SiH 4 flow rate 10 SCCM O 2 flow rate 20 SCCM Ar flow rate 10 SCCM Gas pressure 0.1 Pa Microwave power 800 W (2.45 GHz) Substrate temperature 300 ° C. Refractive index n of SiO x transparent film 4 formed by this process
Is about 1.45, and the refractive index n of the SiO x N y stop layer 3 is
I was able to match.

【0035】ここで、上述のようにSiOx y 停止層
3とSiOx 透明膜4の屈折率を合致させる必要がある
のは、このSiOx y 停止層3も最終的に位相シフタ
6〔図1(c)参照。〕の一部を構成するからである。
もし屈折率が一致していないと、開口部2aの縁部(す
なわち、Cr遮光膜2に接する部位)においてガラス基
板1に対して垂直な方向でみたSiOx y 停止層3の
層厚が大きくなっているので、この部分において位相の
シフト量が狂ってしまうのである。
As described above, it is necessary to match the refractive indexes of the SiO x N y stop layer 3 and the SiO x transparent film 4 with each other. This SiO x N y stop layer 3 is also the phase shifter 6 finally. [See FIG. 1 (c). ] Is a part of the above.
If the refractive indices do not match, the layer thickness of the SiO x N y stop layer 3 as viewed in the direction perpendicular to the glass substrate 1 at the edge of the opening 2a (that is, the portion in contact with the Cr light shielding film 2) is Since it is large, the amount of phase shift goes wrong in this part.

【0036】本実施例の場合、上記位相シフタ6の膜厚
dは、開口部2aにおけるSiOxy 停止層3とSi
x 透明膜4の膜厚の合計と考えれば良い。ここでは、
作製される位相シフト・マスクをi線ステッパ(λ=3
65nm)に搭載することを想定し、前述の式d=λ/
2(n−1)より、両者の膜厚の合計を405nmとし
た。
In the case of the present embodiment, the film thickness d of the phase shifter 6 is set such that the SiO x N y stop layer 3 and the Si in the opening 2 a are the same.
It may be considered as the total thickness of the O x transparent film 4. here,
The phase shift mask to be manufactured is an i-line stepper (λ = 3
65 nm), the above equation d = λ /
From 2 (n-1), the total thickness of both films was set to 405 nm.

【0037】上記レジスト・マスク4は、隣接するCr
遮光膜2間の開口部2a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 formed by adjoining Cr.
It is formed so as to cover every other opening 2a between the light shielding films 2. 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.

【0038】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4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4がSiFx ,SOx 等の形で選択
的に除去された。また、S2 2 からはSも放出され
た。
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 4 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 refrigerant) SF generated by dissociation from S 2 F 2 in this process By the ion mode etching due to the contribution of ions such as x + , the SiO x transparent film 4 was selectively removed in the form of SiF x , SO x and the like. Further, S was also released from S 2 F 2 .

【0039】このSの挙動を、図1(b)および図2を
参照しながら説明する。図2は、図1(b)の被エッチ
ング領域の一部を拡大し、模式的に示したものである。
Sは、冷却されたマスク基板上のパターン側壁面上に堆
積して側壁保護膜7を形成し、異方性加工に寄与した。
一方、SiOx 透明膜4のイオン垂直入射面では、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SOx に変
化し、燃焼除去された。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した。さらに、レ
ジスト・マスク5のイオン垂直入射面では、Sの堆積と
スパッタ除去とが競合し、レジスト・マスク5に対する
高選択比が確保された。
The behavior of S will be described with reference to FIGS. 1 (b) and 2. FIG. 2 is an enlarged schematic view of a part of the region to be etched in FIG.
S was deposited on the pattern side wall surface on the cooled mask substrate to form the side wall protective film 7, which contributed to anisotropic processing.
On the other hand, on the ion vertical incidence surface of the SiO x transparent film 4, since O atoms are released from this film by the sputtering action of the incident ions, S adsorbed to this portion is immediately changed to SO x and burned and removed. . Therefore, on this exposed surface, S
Was not deposited, and the etching proceeded smoothly. Further, at the ion normal incidence surface of the resist mask 5, the deposition of S and the removal of spatter competed with each other, and a high selection ratio with respect to the resist mask 5 was secured.

【0040】この結果、異方性形状を有するSiOx
明膜パターン4aが形成された。
As a result, the SiO x transparent film pattern 4a having an anisotropic shape was formed.

【0041】SiOx 透明膜4のエッチングがほぼ終了
して下地のSiOx y 停止層3が露出すると、プラズ
マ中のF* によりその表層部からSi原子が引き抜か
れ、生成したN原子のダングリング・ボンドに直ちに遊
離のSが結合した。この結果、SiOx y 停止層3の
表面は、(SN)x を主体とする窒化イオウ系化合物の
表面保護膜8に被覆され、エッチング種の攻撃から保護
された。
When etching of the SiO x transparent film 4 is almost completed and the underlying SiO x N y stop layer 3 is exposed, Si atoms are extracted from the surface layer portion by F * in the plasma, and dangling of the generated N atoms is performed. Free S immediately bound to the ring bond. As a result, the surface of the SiO x N y stop layer 3 was covered with the surface protective film 8 of a sulfur nitride based compound mainly composed of (SN) x and protected from the attack of etching species.

【0042】次に、マスク基板を130℃以上に加熱す
るか、もしくは軽くO2 プラズマ・アッシングを行うこ
とにより上記の側壁保護膜7および表面保護膜8を除去
した。さらに、SiOx y 停止層3の露出部を、一例
として下記の条件で選択的にエッチングした。
Next, the side wall protective film 7 and the surface protective film 8 were removed by heating the mask substrate to 130 ° C. or higher or lightly performing O 2 plasma ashing. Furthermore, the exposed portion of the SiO x N y stop layer 3 was selectively etched under the following conditions as an example.

【0043】 CH2 2 流量 20SCCM CO2 流量 20SCCM 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)
CH 2 F 2 flow rate 20 SCCM CO 2 flow rate 20 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 refrigerant)

【0044】上記ガス組成は、SiOx 系材料層上でS
x y 系材料層を選択的にエッチングすることを目的
とし、本願出願人が先に特開昭61−142744号公
報に開示した技術にもとづいている。すなわち、CH2
2 のようなF/C比(分子中のF原子数とC原子数の
比)が小さいガスに、上述のようにCOを比較的大量に
添加すると、F* の一部がCOFの形で除去され、CF
2 + 等のイオンにF*が再結合することによるCF3 +
の発生が抑制される。CF3 + はガラス基板1の主エッ
チング種であるから、このイオンの減少はガラス基板1
のエッチング速度の低下につながる。一方、SiOx
y 停止層3のエッチングは、CF3 + 以外のイオンやF
* 等により十分に進行する。
The above gas composition is S on the SiO x type material layer.
For the purpose of selectively etching the i x N y based material layer, the applicant of the present application is based on the technique previously disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-142744. That is, CH 2
When a relatively large amount of CO as described above is added to a gas having a small F / C ratio (ratio of the number of F atoms to the number of C atoms in the molecule) such as F 2 , a part of F * is in the form of COF. Removed by CF
In the 2 + or ion due to the fact that F * recombine CF 3 +
Is suppressed. Since CF 3 + is the main etching species of the glass substrate 1, this reduction of ions is
Will lead to a lower etching rate. On the other hand, SiO x N
The etching of the y stop layer 3 is performed using ions other than CF 3 + or F
* Proceeds sufficiently due to the above.

【0045】この結果、図1(c)に示されるように、
SiOx y 停止層3をガラス基板1にダメージを与え
ることなく選択的に除去し、SiOx y 停止層パター
ン3aを形成することができた。このSiOx y 停止
層パターン3aは、上述のSiOx 透明膜パターン4a
と共に、位相シフタ6として機能する。
As a result, as shown in FIG. 1 (c),
The SiO x N y stop layer 3 is selectively removed without damaging the glass substrate 1, it was possible to form the SiO x N y stop layer pattern 3a. This SiO x N y stop layer pattern 3a is the above-mentioned SiO x transparent film pattern 4a.
Together, it functions as the phase shifter 6.

【0046】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5
が除去された。場合によっては、このアッシングにより
マスク基板上に残存していた微量のSや窒化イオウ系化
合物も完全に除去された。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(h
ν)を入射させると、Cr遮光膜2に開口された隣合う
開口部2a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 5
Was removed. In some cases, this ashing also completely removed a trace amount of S and sulfur nitride compounds remaining on the mask substrate. The phase shift mask thus formed is mounted on the i-line stepper, and the i-line (h
When ν) is incident, the phases of the transmitted light are mutually inverted between the adjacent openings 2a opened in the Cr light-shielding film 2 and the light intensity at the boundary becomes 0, which is based on the principle of spatial frequency modulation. Different patterns can be separated.

【0047】実施例2 本実施例は、実施例1で使用したS2 2 にF* 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の生成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SiO
x 透明膜4をエッチングした。
Example 2 In this example, an etching gas prepared by adding H 2 as an F * consuming compound to S 2 F 2 used in Example 1 was used.
This is an example in which the production efficiency of S is increased to improve the selectivity. 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, SiO 2 was formed under the following conditions.
x The transparent film 4 was etched.

【0048】 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、Sによる側壁保護膜7
の形成や、窒化イオウ系化合物による表面保護膜8の形
成が効率良く行われ、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 sidewall protection film 7 made of S
And the formation of the surface protective film 8 of the sulfur nitride compound were efficiently performed, and the selectivity was further improved as compared with the first embodiment.

【0049】この後のSiOx y 停止層3のエッチン
グ方法は、実施例1と同様である。
The subsequent etching method of the SiO x N y stop layer 3 is the same as that of the first embodiment.

【0050】実施例3 本実施例では、SiOx 透明膜4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4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7を形
成し、SiOx 透明膜4のイオン垂直入射面上ではSO
x ,COx 等の形で燃焼除去された。
Example 3 In this example, SiOxWith the etching gas for the transparent film 4
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 4
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 7 on the side wall surface of the pattern.
Made of SiOxSO on the ion vertical incidence surface of the transparent film 4
x, COxBurned away in the form of

【0051】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 example, good high selective anisotropic etching was realized.

【0052】実施例4 本実施例では、実施例3で使用したCSF2 にF* 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4をエッチングした。
Example 4 In this example, an etching gas in which H 2 was added to the CSF 2 used in Example 3 as an F * consuming compound was used to enhance the deposition efficiency of S and improve the selectivity. Here is an example. Using the mask substrate shown in FIG. 1A, as an example, the SiO x transparent film 4 was etched under the following conditions.

【0053】 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. (Ethanol based refrigerant used) 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.

【0054】以上、本発明を4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。F* 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 Sやシラン系化合物を
用いても、同様の結果が得られる。H2 S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。
Although the present invention has been described based on the four 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. Although H 2 has been described as an example of the F * consuming compound, similar results can be obtained by using other H 2 S or silane compounds limited in the present invention. H 2 S is S
Since it is also a supply source of S, the effect of increasing the S / F ratio of the etching reaction system is great. In addition, since the silane-based compound contributes to the trapping of F * in addition to H * , Si * also contributes to S / F.
Greatly increases the ratio.

【0055】本発明で使用されるエッチング・ガスに
は、エッチング特性を変化させる目的で各種の添加ガス
を用いても良い。たとえば、N2 等の窒素系化合物を添
加すれば、パターン側壁面にも窒化イオウ系化合物を堆
積させることができるようになる。また、He,Ar等
の希ガスを添加して冷却効果、希釈効果、スパッタリン
グ効果を得ることもできる。
As the etching gas used in the present invention, various additive gases may be used for the purpose of changing etching characteristics. For example, when a nitrogen-based compound such as N 2 is added, the sulfur nitride-based compound can be deposited also on the side wall surface of the pattern. Further, it is possible to obtain a cooling effect, a dilution effect and a sputtering effect by adding a rare gas such as He and Ar.

【0056】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。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the production of the Levenson-type mask based on the principle of the spatial frequency modulation has been described.
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.

【0057】特に、Cr遮光膜を持たない透過型位相シ
フト・マスクの場合には、エッチング停止層は平坦な透
明基板上に形成され、膜厚が均一であるため、その上で
透明膜をエッチングした後もそのまま残しておいて構わ
ない。しかも、このエッチング停止層を基板の一部と考
えるならば、特に屈折率を透明膜と一致させる必要もな
い。
Particularly, in the case of a transmission type phase shift mask having no Cr light shielding film, the etching stop layer is formed on a flat transparent substrate and has a uniform film thickness. You can leave it as it is after doing. Moreover, if this etching stop layer is considered as a part of the substrate, it is not necessary to match the refractive index with that of the transparent film.

【0058】さらに、SiOx y 停止層と透明膜とS
iの成膜条件や膜厚、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, the SiO x N y stop layer, the transparent film and the S
It goes without saying that the film forming conditions, film thickness, exposure wavelength, etching conditions, etc. of i 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,
Corresponding to the future reduction of 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, which is highly reliable. It becomes possible to manufacture phase shift masks.

【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)はガラス基板上にCr遮光
膜、SiOx y 停止層、SiOx 透明膜、レジスト・
マスクが順次形成された状態、(b)はSiOx 透明膜
のエッチングが終了した状態、(c)はSiOx y
止層のエッチングが終了した状態、(d)はアッシング
によりレジスト・マスクが除去された状態をそれぞれ表
す。
FIG. 1 is a schematic diagram of a Levenson type phase shift mask manufactured by the present invention.
An example of a process applied to manufacturing is shown according to the order of steps.
It is a schematic cross-sectional view, (a) is Cr light shielding on a glass substrate
Film, SiOxNyStop layer, SiOxTransparent film, resist
A state where masks are sequentially formed, (b) is SiOxTransparent film
(C) is SiO2xN ystop
Stop layer etching is completed, (d) is ashing
Shows the state where the resist mask is removed by
You

【図2】図1(b)の被エッチング領域の一部を拡大し
て示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlargement of a part of a region to be etched in FIG. 1 (b).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ガラス基板 2・・・Cr遮光膜 3・・・SiOx y 停止層 4・・・SiOx 透明膜 5・・・レジスト・マスク 6・・・位相シフタ 7・・・側壁保護膜(S) 8・・・表面保護膜(窒化イオウ系化合物)1 ... Glass substrate 2 ... Cr light-shielding film 3 ... SiO x N y stop layer 4 ... SiO x transparent film 5 ... Resist mask 6 ... Phase shifter 7 ... Side wall protection Membrane (S) 8 ... Surface protection film (sulfur nitride compound)

Claims (6)

【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、 前記透明基板と前記透明膜との間に窒素を構成元素とし
て含有するエッチング停止層を設け、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・ガスを用いて前記透明膜のエッチン
グを行い、このエッチングの終点近傍では前記エッチン
グ停止層の露出面上に窒化イオウ系化合物を堆積させる
ことを特徴とする位相シフト・マスクの製造方法。
1. A method of 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. An etching stop layer containing nitrogen as a constituent element is provided between the transparent film and the transparent film using an etching gas containing a sulfur-based compound capable of releasing free sulfur into plasma under discharge dissociation conditions. A method for manufacturing a phase shift mask, characterized in that etching is performed, and a sulfur nitride-based compound is deposited on the exposed surface of the etching stopper layer near the end point of the etching.
【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、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 etching gas is H 2 , H 2 .
The method for producing a phase shift mask according to claim 1, further comprising at least one kind of fluorine radical consuming compound selected from 2 S and silane compounds.
【請求項5】 前記透明基板と前記透明膜は共にSiO
x 系材料より構成される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 transparent substrate and the transparent film are both made of SiO 2.
5. The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 1, wherein the phase shift mask is made of an x- based material.
【請求項6】 前記透明膜と前記エッチング停止層とは
屈折率が略一致されてなり、該透明膜のエッチング終了
後、露出したエッチング停止層も除去することを特徴と
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 film and the etching stopper layer have substantially the same refractive index, and the exposed etching stopper layer is also removed after the etching of the transparent film is completed. Item 7. A method for manufacturing a phase shift mask according to any one of items 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997013245A1 (en) * 1995-10-03 1997-04-10 Asahi Glass Company Ltd. Optical head device and production method thereof
JPH1154502A (en) * 1997-05-07 1999-02-26 Applied Materials Inc Method and apparatus for depositing an etch stop layer

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