JP3319568B2 - Plasma etching method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反応性ガスプラズ
マを利用して被加工材表面のエッチングを行うプラズマ
エッチング方法に係り、特に、半導体素子の製造プロセ
スの内、リソグラフィプロセスにおいて使用されるフォ
トマスクを作成する際のプラズマエッチング方法、及び
この方法を適用したフォトマスクの製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma etching method for etching a surface of a workpiece using a reactive gas plasma, and more particularly, to a photolithography process used in a lithography process in a semiconductor device manufacturing process. The present invention relates to a plasma etching method for forming a mask and a method for manufacturing a photomask to which the method is applied.

【０００２】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

ａ．位相シフトマスク 図１４に、リソグラフィプロセスにおいて使用されるス
テッパの概要を示す。フォトマスク１４４はステッパに
セットされ、光源１４１から発射された光は、フライア
イレンズ１４２及びコンデンサレンズ１４３を通って平
行光線となってフォトマスク１４４に入射し、更に投影
レンズ１４５を通ってウエハ１４６の表面に収束する。
これによって、フォトマスク１４４上に形成されている
遮光膜によるパターン１４４ａが、ウエハ１４６上に塗
布されているレジスト１４６ａに縮小転写される。a. Phase Shift Mask FIG. 14 shows an outline of a stepper used in a lithography process. The photomask 144 is set on a stepper, and the light emitted from the light source 141 passes through the fly-eye lens 142 and the condenser lens 143, becomes parallel rays, enters the photomask 144, and further passes through the projection lens 145 to the wafer 146. Converges on the surface of.
As a result, the pattern 144a of the light shielding film formed on the photomask 144 is reduced and transferred to the resist 146a applied on the wafer 146.

【０００３】最近の半導体素子の高集積化を志向した微
細加工技術に対する要求の高度化に伴い、ステッパの光
学系及びフォトマスクについて、パターン解像力の向
上、露光焦点深度の増大などを目指した改良の試みが盛
んに行われている。With the recent increase in demands for fine processing technology for high integration of semiconductor devices, improvements have been made to the optical system and photomask of a stepper with the aim of improving the pattern resolving power and the exposure depth of focus. Attempts are being made actively.

【０００４】その中で、フォトマスクに関しては、マス
クパターン面上の一部に位相シフタを設け、光学像の一
部を位相反転させて非反転部と重ね合わることによっ
て、解像力を向上させ、且つ焦点深度を増加させる位相
シフトマスクが開発されている。この様な位相シフトマ
スクとして、レベンソンマスク、ハーフトーンマスク、
シフタエッジマスク、自己整合マスクなどが発表されて
いる。これらの位相シフトマスクの中で、解像力、焦点
深度の改善効果が最も大きいのは、レベンソンマスクで
ある。Among them, with respect to a photomask, a phase shifter is provided on a part of a mask pattern surface, a part of an optical image is inverted in phase and overlapped with a non-inverted part, thereby improving resolution. Phase shift masks have been developed to increase the depth of focus. As such a phase shift mask, a Levenson mask, a halftone mask,
Shifter edge masks, self-aligned masks, and the like have been announced. Among these phase shift masks, the Levenson mask has the greatest effect of improving resolution and depth of focus.

【０００５】レベンソンマスクの構造の一例を図１５に
示す。図１５は、特開昭６２−１８９４６８号公報に開
示されている基板掘り込み型レベンソンマスクである。
図１５において、１５１は石英ガラス製のマスク基板、
１５２は遮光膜、１５４は位相シフタを表しており、マ
スク基板１５１を、所定のパターンに合わせて下式で与
えられる深さｄだけ掘り込むことによって位相シフタ１
５４が形成されている、 ｄ＝λ／２（ｎ−１） ・・・（１） ここで、ｎはマスク基板の屈折率、λは露光波長を表
す。FIG. 15 shows an example of the structure of a Levenson mask. FIG. 15 shows a substrate digging type Levenson mask disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-189468.
In FIG. 15, reference numeral 151 denotes a quartz glass mask substrate;
Reference numeral 152 denotes a light-shielding film, and 154 denotes a phase shifter. The phase shifter 1 is formed by digging a mask substrate 151 by a depth d given by the following equation according to a predetermined pattern.
54 are formed, d = λ / 2 (n−1) (1) where n is the refractive index of the mask substrate and λ is the exposure wavelength.

【０００６】図１６に、基板掘り込み型レベンソンマス
クの製造工程の概要を示す。先ず、図１６（ａ）に示す
様に、遮光膜１５２によってパターンが形成されたマス
ク基板１５１の光透過部１５６の一つ置きに、図１６
（ｂ）に示す様に、レジスト１５３のパターンを形成す
る。このレジストのパターンをマスクに用いて、マスク
基板をエッチングすることにより位相シフタ１５４が形
成される。その後、レジスト１５３を除去して、図１６
（ｃ）に示す様な基板掘り込み型レベンソンマスクを得
る。FIG. 16 shows an outline of a manufacturing process of a substrate digging type Levenson mask. First, as shown in FIG. 16A, the light-transmitting portions 156 of the mask substrate 151 on which the pattern is formed
As shown in (b), a pattern of the resist 153 is formed. The phase shifter 154 is formed by etching the mask substrate using the resist pattern as a mask. After that, the resist 153 is removed, and FIG.
A substrate digging type Levenson mask as shown in FIG.

【０００７】位相シフタにより与えられる位相差は、１
８０度近傍の所定の目標値に均一化されている必要があ
る。図１７は、透過光の強度分布に与えるフォーカスの
条件の影響を示したものであり、縦軸は透過光の強度、
横軸はウエハ表面上の位置、１５４は位相シフタ部、１
５５は非シフタ部を表す。[0007] The phase difference given by the phase shifter is 1
It must be uniformed to a predetermined target value near 80 degrees. FIG. 17 shows the influence of the focus condition on the intensity distribution of the transmitted light, where the vertical axis represents the intensity of the transmitted light,
The horizontal axis is the position on the wafer surface, 154 is the phase shifter, 1
55 indicates a non-shifter portion.

【０００８】図１７に示す様に、位相差が目標値（例え
ば１８０度）から外れた場合、露光の際、デフォーカス
部分において、互いに隣接する開口部を透過した光の間
でその強度に差が生じる。これによって、ウエハ上のデ
バイスパターンによる段差部において互いに隣接する開
口部の間でパターン寸法に違いが生じ、デバイス特性を
劣化させる要因となる。位相シフタにより得られる位相
差は基板掘込み深さｄに比例する。この基板掘り込み深
さはエッチング速度に依存するため、マスク基板面内で
のエッチング速度を均一にする必要がある。As shown in FIG. 17, when the phase difference deviates from a target value (for example, 180 degrees), at the time of exposure, the difference in intensity between light transmitted through mutually adjacent openings in a defocused portion. Occurs. As a result, a difference in pattern size occurs between the openings adjacent to each other at the stepped portion due to the device pattern on the wafer, which causes deterioration of device characteristics. The phase difference obtained by the phase shifter is proportional to the substrate digging depth d. Since the substrate digging depth depends on the etching rate, it is necessary to make the etching rate uniform within the mask substrate surface.

【０００９】ｂ．プラズマエッチング マスク基板のエッチングには、Ｓｉウエハのエッチング
と同様に、異方性を備え微細パターンのエッチングが可
能な、反応性イオンエッチングなどのプラズマエッチン
グが用いられる。プラズマエッチングは、反応室内で高
周波電圧によって反応性ガスをプラズマ状態に解離させ
るとともに、反応室内にセットされた被加工材（マスク
基板）に高周波電圧を印加して、被加工材の表面に電圧
を励起させ、反応性ガスプラズマ中の電子あるいはイオ
ンなどの荷電粒子を引き込むことによって、物理的及び
化学的に被加工材の表面をエッチングするものである。
プラズマエッチングにおいて、エッチング速度は被加工
材の表面電圧の上昇に従って増大する。B. Plasma Etching Plasma etching such as reactive ion etching, which is anisotropic and capable of etching a fine pattern, is used for etching a mask substrate in the same manner as etching a Si wafer. In plasma etching, a reactive gas is dissociated into a plasma state by a high-frequency voltage in a reaction chamber, and a high-frequency voltage is applied to a workpiece (mask substrate) set in the reaction chamber to apply a voltage to the surface of the workpiece. By exciting and attracting charged particles such as electrons or ions in the reactive gas plasma, the surface of the workpiece is physically and chemically etched.
In plasma etching, the etching rate increases as the surface voltage of the workpiece increases.

【００１０】ｃ．エッチング速度の不均一性（マスクパ
ターンに起因するもの） 被加工材の表面でレジストなどの耐エッチング性被膜
（エッチングマスク）によるパターンで覆われている非
エッチング領域と、耐エッチング性被膜が取り除かれて
いるエッチング領域とでは、プラズマエッチングの過程
において、その材質の違いに起因して、電子あるいはイ
オンなどの荷電粒子による帯電量に差が生ずる。この様
子を、図１８及び図１９に示す。C. Non-uniformity of the etching rate (resulting from the mask pattern) The non-etched area and the etching-resistant film covered with the pattern of the etching-resistant film (etching mask) such as resist on the surface of the workpiece are removed. In the plasma etching process, there is a difference in the charge amount due to charged particles such as electrons or ions between the etched region and the material in the process of plasma etching. This situation is shown in FIGS.

【００１１】図１８は、比較的大きな面積の耐エッチン
グ性被膜のパターン１８６に隣接して、微細パターンの
被エッチング部１８７が配置されている領域でのマスク
基板表面の近傍における電位の分布の状態を示し、図１
９は、微細パターンのみが配置されている領域１８８で
の電位の分布の状態を示す。図中、１８１はマスク基
板、１８２は耐エッチング性被膜、１８９は等電位面を
表す。FIG. 18 shows a state of the potential distribution in the vicinity of the mask substrate surface in the region where the etched portion 187 of the fine pattern is arranged adjacent to the pattern 186 of the etching resistant film having a relatively large area. FIG. 1
Reference numeral 9 denotes a potential distribution state in a region 188 where only the fine pattern is arranged. In the figure, reference numeral 181 denotes a mask substrate, 182 denotes an etching resistant film, and 189 denotes an equipotential surface.

【００１２】図１８に示される様に、比較的大きな面積
の耐エッチング性被膜１８６の近傍では、当該被膜１８
６に蓄積された電荷によって電位分布が影響を受けるの
で、マスク基板の表面電圧が上昇する。他方、当該被膜
１８６から離れるに従って、前記電荷による影響が小さ
くなり、マスク基板の表面電圧が低下する。この様に、
比較的大きな面積の耐エッチング性被膜の周辺部におい
て、マスク基板の表面電圧に差が生ずる。エッチング速
度はマスク基板の表面電圧に依存するので、その結果、
比較的大きな面積の耐エッチング性被膜の周辺部におい
て、エッチング速度に差が現れる。他方、図１９に示さ
れる様に、微細パターンのみが配置され、それらの間の
サイズの差が小さい領域では、耐エッチング性被膜１８
２上の電荷蓄積量の差も小さくなり、領域内での表面電
圧の差はほとんど問題にならない。As shown in FIG. 18, near the etching resistant coating 186 having a relatively large area, the coating 18
Since the potential distribution is affected by the electric charge accumulated in 6, the surface voltage of the mask substrate increases. On the other hand, as the distance from the coating 186 increases, the influence of the charge decreases, and the surface voltage of the mask substrate decreases. Like this
A difference occurs in the surface voltage of the mask substrate at the periphery of the etching resistant film having a relatively large area. Since the etching rate depends on the surface voltage of the mask substrate, as a result,
A difference appears in the etching rate at the periphery of the etching resistant film having a relatively large area. On the other hand, as shown in FIG. 19, in a region where only fine patterns are arranged and the size difference between them is small, the etching resistant coating 18 is formed.
2, the difference between the charge accumulation amounts is small, and the difference between the surface voltages within the region is hardly a problem.

【００１３】以上の様な現象に起因して、例えば、図２
０に示される様な、比較的大きな面積の耐エッチング性
被膜１８６の近傍に存在する位相シフタ２０７と、当該
被膜１８６から遠く離れた位置に存在する位相シフタ２
０８とを較べると、当該被膜１８６の近傍の位相シフタ
２０７の部分の方が表面電位が高いので、エッチング速
度が大きくなる。この結果、当該被膜１８６から離れた
位置にある位相シフタ２０８の位相差を、目標値通り１
８０度に加工した場合、当該被膜１８６の近傍の位相シ
フタ２０７の位相差は１８０度よりも大きくなり、前者
の位相シフタ２０８と較べて、焦点深度が低下すると言
う問題が生じる。Due to the above phenomenon, for example, FIG.
0, the phase shifter 207 existing near the etching-resistant coating 186 having a relatively large area, and the phase shifter 2 existing at a position far away from the coating 186.
08, the phase potential of the phase shifter 207 near the coating 186 is higher, so that the etching rate is higher. As a result, the phase difference of the phase shifter 208 at a position distant from the coating 186 is set to 1 according to the target value.
When processed to 80 degrees, the phase difference of the phase shifter 207 near the coating 186 becomes larger than 180 degrees, which causes a problem that the depth of focus is reduced as compared with the former phase shifter 208.

【００１４】ｄ．エッチング速度の不均一性（マスク基
板の厚みに起因するもの） 以上のマスクパターンの配置の粗密による影響に加え
て、マスク基板が厚い場合には、以下で説明する様に、
マスク基板の中心部と周縁部との間でエッチング速度に
差が現れる。D. Non-uniformity of the etching rate (attributable to the thickness of the mask substrate) In addition to the influence of the arrangement of the mask patterns described above, when the mask substrate is thick, as described below,
A difference appears in the etching rate between the central portion and the peripheral portion of the mask substrate.

【００１５】従来のフォトマスクでは、マスク基板とし
て、例えば一辺５インチのものが使用されていた。とこ
ろが、現在では、より露光有効面積の大きい一辺６イン
チのものが主流になりつつある。マスク基板の大型化に
伴い、ステッパ装着時のマスク基板の自重による撓みが
増大し、その結果、投影露光像にパターンサイズの変
動、パターンの歪み等が生じるため露光時の焦点深度が
低下する問題がある。このため、実際には、上記の撓み
を減少させるべくマスク基板の厚みを増加させている。In a conventional photomask, for example, a mask substrate having a side of 5 inches has been used. However, at present, those having a larger effective exposure area of 6 inches per side are becoming mainstream. As the size of the mask substrate increases, the deflection of the mask substrate due to its own weight when the stepper is mounted increases, and as a result, the pattern size fluctuates and the pattern is distorted in the projection exposure image, resulting in a problem that the focal depth at the time of exposure decreases. There is. Therefore, in practice, the thickness of the mask substrate is increased in order to reduce the above-described bending.

【００１６】マスク基板の自重による撓みωは、マスク
基板を平板と仮定したとき、一辺の長さをａ、厚さを
ｈ、自重をＰ、ヤング率をＥ、αを撓み係数とすると、
次式で表される。Assuming that the length of one side is a, the thickness is h, the own weight is P, the Young's modulus is E, and α is a deflection coefficient, the deflection ω due to the own weight of the mask substrate is given assuming that the mask substrate is a flat plate.
It is expressed by the following equation.

【００１７】 ω＝α・Ｐ・ａ⁴ ／（Ｅ・ｈ³ ）・・・（２） 従って、厚さの異なる（ｈ₁ ，ｈ₂ ）２枚の基板の間で
の撓み（ω₁ ，ω₂ ）の比は、次式で表される。Ω = α · P · a ⁴ / (E · h ³ ) (2) Accordingly, the deflection (ω ₁ , h ₂ ) between two substrates (h ₁ , h ₂ ) having different thicknesses The ratio of ω ₂ ) is expressed by the following equation.

【００１８】 ω₁ ／ω₂ ＝（ｈ₁ ／ｈ₂ ）² ・・・（３） 従来、フォトマスクを作成する場合、マスク基板とし
て、ステッパに装着した時の自重による撓みに対して十
分な強度を持つ厚い透光性基板を用い、その表面にマス
クパターンを直接、形成していた。Ω ₁ / ω ₂ = (h ₁ / h ₂ ) ² ... (3) Conventionally, when a photomask is prepared, it is sufficient against deflection due to its own weight when mounted on a stepper as a mask substrate. A mask pattern is formed directly on the surface of a thick translucent substrate having strength.

【００１９】プラズマエッチングにおいては、前述の様
に、エッチング速度はマスク基板の表面電圧の増加に従
って増大する。他方、高周波電圧は物体を透過する際に
減衰を生じる。例えば、図２１に示す様に、０．２５イ
ンチ厚及び０．０９インチ厚の石英基板について、その
基板の表面電圧を比較すると、同じ高周波電圧パワーを
与えた場合、０．２５インチ厚の石英基板の基板表面電
圧は、０．０９インチ厚の石英基板の基板表面電圧の２
分の１程度しかならない。In plasma etching, as described above, the etching rate increases as the surface voltage of the mask substrate increases. On the other hand, high-frequency voltages cause attenuation when passing through objects. For example, as shown in FIG. 21, the surface voltage of quartz substrates of 0.25 inch thickness and 0.09 inch thickness are compared. The substrate surface voltage of the substrate was 2 times the substrate surface voltage of the 0.09 inch thick quartz substrate.
Only about 1 /

【００２０】この様に、マスク基板の厚みの増加に伴っ
て高周波電圧の透過率が低下すると、マスク基板の上方
の空間部に存在する反応ガスのプラズマ中の反応性イオ
ンを、マスク基板の表面に引き付ける力が減少する結
果、エッチング速度が低下する。As described above, when the transmittance of the high-frequency voltage decreases as the thickness of the mask substrate increases, the reactive ions in the plasma of the reactive gas existing in the space above the mask substrate are removed from the surface of the mask substrate. As a result, the etching rate decreases.

【００２１】図２２は、マスク基板に高周波電圧を印加
した場合の、エッチング速度に対する高周波電圧の透過
率の影響を示したものである。図中、ａ、ｂ、ｃは、そ
れぞれ、マスク基板がない場合、マスク基板が薄く高周
波電圧の透過率が高い場合、マスク基板が厚く高周波電
圧の透過率が小さい場合における、マスク基板の中心付
近でのエッチング速度に対応している。これに対して、
マスク基板の周縁部付近では、マスク基板を透過する高
周波電圧よりもマスク基板の周囲に形成される高周波電
場の寄与が大きいので、エッチング速度は、中心部と比
較してマスク基板の厚さの影響を受けにくい。FIG. 22 shows the effect of the transmittance of the high frequency voltage on the etching rate when a high frequency voltage is applied to the mask substrate. In the figure, a, b, and c indicate the vicinity of the center of the mask substrate when there is no mask substrate, when the mask substrate is thin and the transmittance of the high-frequency voltage is high, and when the mask substrate is thick and the transmittance of the high-frequency voltage is small, respectively. Corresponding to the etching rate. On the contrary,
In the vicinity of the periphery of the mask substrate, the contribution of the high-frequency electric field formed around the mask substrate is greater than the high-frequency voltage transmitted through the mask substrate, so that the etching rate is more affected by the thickness of the mask substrate than in the center. Hard to receive.

【００２２】以上の様な、マスク基板の中心部と周縁部
との間のエッチング速度の差は、マスク基板が薄い場合
には、余り問題にはならない。一方、マスク基板が厚く
なった場合には、マスク基板の中心部と周縁部との間の
エッチング速度の差が拡大するので、大きな問題とな
る。即ち、マスク基板が厚い場合、基板の周縁部におけ
る基板表面電圧が相対的に高めになるので、エッチング
速度が相対的に増大し、マスク基板面内でのエッチング
量の均一性が損なわれる。The difference in the etching rate between the center portion and the peripheral portion of the mask substrate does not cause much problem when the mask substrate is thin. On the other hand, when the thickness of the mask substrate is increased, the difference in etching rate between the center portion and the peripheral portion of the mask substrate increases, which is a serious problem. That is, when the mask substrate is thick, the substrate surface voltage at the peripheral portion of the substrate becomes relatively high, so that the etching rate is relatively increased and the uniformity of the etching amount in the mask substrate surface is impaired.

【００２３】更に、図２３に示す様に、マスク基板３１
の周囲に、マスク基板よりも導電率が高い部材３７が配
置される様な構造の反応室３５を有するプラズマエッチ
ング装置においては、マスク基板の周縁部付近に高周波
電圧の通過経路としてマスク基板の底面から表面に透過
する経路４１の他に、マスク基板の周囲を透過する経路
４２が存在する。高周波電圧は、導電率の高い物質を透
過し易いので、印加された高周波電圧パワーは経路４２
に集中する。これにより、経路４２を透過する高周波電
圧は、マスク基板が存在しない場合の透過率１００％よ
りも大きくなるので、マスク基板の中心部と周縁部との
間での基板表面電圧の差が、更に拡大する。これに伴っ
て、マスク基板の中心部と周縁部との間でのエッチング
速度の差が拡大し、その結果、マスク基板面内でのエッ
チング量の均一性が損なわれ、加工寸法精度を低下させ
る原因となる。Further, as shown in FIG.
In a plasma etching apparatus having a reaction chamber 35 having a structure in which a member 37 having higher conductivity than the mask substrate is disposed around the bottom of the mask substrate, a high-frequency voltage passing path is provided near the periphery of the mask substrate. In addition to the path 41 that transmits light from the surface to the surface, there is a path 42 that transmits light around the mask substrate. Since the high-frequency voltage easily penetrates a substance having high conductivity, the applied high-frequency voltage power
Focus on As a result, the high-frequency voltage transmitted through the path 42 becomes larger than the transmittance of 100% when the mask substrate is not present, so that the difference in the substrate surface voltage between the central portion and the peripheral portion of the mask substrate further increases. Expanding. Along with this, the difference in the etching rate between the central portion and the peripheral portion of the mask substrate increases, and as a result, the uniformity of the etching amount in the mask substrate surface is impaired, and the processing dimensional accuracy decreases. Cause.

【００２４】以上の様に、プラズマエッチングによって
位相シフトマスクを加工する場合、マスク基板の厚さの
影響によって、マスク基板の中心部付近に配置された位
相シフタと、マスク基板の周縁部付近に配置された位相
シフタとの間で、得られる位相差に差が生ずると言う問
題がある。As described above, when the phase shift mask is processed by plasma etching, the phase shifter disposed near the center of the mask substrate and the phase shifter disposed near the periphery of the mask substrate are affected by the thickness of the mask substrate. There is a problem that a difference occurs in the obtained phase difference with the phase shifter.

【００２５】[0025]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、
プラズマエッチングによって被加工材の表面にパターン
を加工する際に、被加工材の表面におけるエッチング速
度の均一性を改善して、エッチング形状の精度を向上さ
せる方法を提供することにある。特に、位相シフトマス
クの作成の際に、マスク基板の面内で、位相シフタの位
相差の均一性を確保することが可能なプラズマエッチン
グ方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems. The purpose of the present invention is
It is an object of the present invention to provide a method for improving the uniformity of an etching rate on the surface of a workpiece when processing a pattern on the surface of the workpiece by plasma etching, thereby improving the accuracy of an etching shape. In particular, it is an object of the present invention to provide a plasma etching method capable of ensuring uniformity of a phase shift of a phase shifter in a plane of a mask substrate when a phase shift mask is formed.

【００２６】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマエッチ
ング方法は、表面にエッチングマスクによってパターン
が形成された被加工材を、反応性ガスプラズマを利用し
てエッチングするプラズマエッチング方法において、前
記エッチングマスクの上に、被エッチング部とほぼ同等
のエッチング速度を有する材料からなる被膜を、被エッ
チング部を目標の深さまでエッチングした後に当該被膜
の一部が残る厚さ以上の厚さで形成することによって、
被エッチング部とエッチングマスク上の前記被膜との間
で、プラズマエッチングの過程において蓄積される荷電
粒子による帯電量を均一化することを特徴とする。な
お、前記被膜のエッチング速度は、被エッチング部のエ
ッチング速度の８０％以上、１２０％以下とするのが良
い。SUMMARY OF THE INVENTION A plasma etch of the present invention
The etching method is a plasma etching method of etching a workpiece , the surface of which is patterned by an etching mask, using a reactive gas plasma, wherein an etching rate substantially equal to that of a portion to be etched is provided on the etching mask. By forming a coating made of a material having a thickness equal to or greater than the thickness of a portion of the coating remaining after etching the etched portion to a target depth,
It is characterized in that the amount of charge by the charged particles accumulated in the process of plasma etching is made uniform between the portion to be etched and the film on the etching mask. The etching rate of the coating is preferably 80% or more and 120% or less of the etching rate of the portion to be etched.

【００２７】前記被膜として、例えば、前記被エッチン
グ部と同一の材料を用い、これを目標のエッチング深さ
よりも厚く形成することにより、上記の条件を実現する
ことができる。The above conditions can be realized by using, for example, the same material as the above-mentioned portion to be etched as the film and forming it thicker than the target etching depth.

【００２８】また、前記被エッチング部が石英ガラスか
らなる場合、前記被膜は、ＳＯＧ（Spin-on Glass ）に
よって形成することができる。また、前記被膜を、前記
パターン部のエッチングマスクの表面を改質することに
よって形成することもできる。When the portion to be etched is made of quartz glass, the film can be formed by SOG (Spin-on Glass). Further, the coating may be formed by modifying the surface of the etching mask of the pattern portion.

【００２９】例えば、前記被エッチング部が石英ガラス
からなり、前記エッチングマスクがフォトレジストから
なる場合には、前記被膜を、このフォトレジストの表面
をシリル化することによって形成することができる。For example, when the portion to be etched is made of quartz glass and the etching mask is made of a photoresist, the coating can be formed by silylating the surface of the photoresist.

【００３０】以上のプラズマエッチング方法の原理につ
いて説明する。プラズマエッチングにおいて、反応性ガ
スプラズマ中の荷電粒子は、被加工材に印加された高周
波電圧によって被加工材の表面に引き寄せられ、被エッ
チング部での物理的及び化学的反応によって荷電粒子が
消費される。従来のプラズマエッチングの場合、エッチ
ングマスクの表面では、ほとんどエッチングが起こらな
いので、エッチングマスクによるパターンで覆われた部
分における荷電粒子の消費量は被エッチング部と較べて
少なく、その結果、前者の部分に次第に電荷が蓄積され
る。The principle of the above plasma etching method will be described. In plasma etching, charged particles in a reactive gas plasma are attracted to the surface of a workpiece by a high-frequency voltage applied to the workpiece, and the charged particles are consumed by a physical and chemical reaction in a portion to be etched. You. In the case of conventional plasma etching, almost no etching occurs on the surface of the etching mask, so that the consumption of charged particles in the portion covered with the pattern by the etching mask is smaller than that in the portion to be etched. As a result, the former portion is consumed. Gradually accumulates electric charges.

【００３１】本発明では、図１に示す様に、マスク基板
１１上に形成されたエッチングマスクによるパターン１
２の上に、被エッチング部と同質の被膜１３を形成した
後、プラズマエッチングを行うことによって、エッチン
グマスク上の被膜１３も被エッチング部と同様にエッチ
ングされて、荷電粒子が消費される。これによって、エ
ッチングマスク上と被エッチング部との間で帯電量に差
が無くなり、表面電位分布１９が均一になり、被加工材
の表面における電圧の差が無くなる。この結果、被加工
材の表面のエッチング速度分布は、エッチングマスクの
パターンによらず均一になり、従って、被加工材の表面
でのエッチング量が均一になる。In the present invention, as shown in FIG. 1, a pattern 1 formed by an etching mask formed on a mask substrate 11 is used.
After a film 13 of the same quality as the portion to be etched is formed on 2, by performing plasma etching, the film 13 on the etching mask is also etched in the same manner as the portion to be etched, and charged particles are consumed. As a result, there is no difference in the amount of charge between the portion on the etching mask and the portion to be etched, the surface potential distribution 19 becomes uniform, and the difference in voltage on the surface of the workpiece is eliminated. As a result, the etching rate distribution on the surface of the workpiece becomes uniform irrespective of the pattern of the etching mask, and therefore, the amount of etching on the surface of the workpiece becomes uniform.

【００３２】エッチングマスク上に残っている被膜１３
は、プラズマエッチングの工程が終了した後、被膜の種
類に応じた方法によって除去される。上記のプラズマエ
ッチング方法を、フォトマスクにおいて位相シフタをプ
ラズマエッチングにより加工する際に適用すれば、フォ
トマスクの面内における位相シフタの掘り込み深さの均
一性を向上させることができる。 また、上記方法に代わ
る第二のプラズマエッチング方法は、表面に遮光膜、半
透明膜あるいはレジストによるパターンが形成された透
光性基板の、前記遮光膜、前記半透明膜あるいは前記透
光性基板を反応性ガスプラズマを利用してエッチングす
る際に、前記透光性基板の厚さを、前記透光性基板を透
過する高周波電圧の透過率が８０％以上になる様に設定
する。Film 13 remaining on etching mask
Is removed by a method according to the type of film after the plasma etching step is completed. If the above-described plasma etching method is applied to processing a phase shifter in a photomask by plasma etching, the uniformity of the depth of the phase shifter in the plane of the photomask can be improved . Also, instead of the above method
In the second plasma etching method, a light-shielding film, a translucent film, or a translucent substrate having a pattern formed of a light-shielding film, a translucent film, or a resist formed on a surface thereof is formed by reactive gas plasma. When etching is performed by using the method, the thickness of the light-transmitting substrate is set so that the transmittance of a high-frequency voltage transmitted through the light-transmitting substrate is 80% or more.

【００３３】図２に、石英基板の厚さと高周波電圧透過
率との関係の一例を示す。図２に示す様に、石英基板の
場合、その厚さを１ｍｍ以下とすれば、透過率として８
０％以上の値が得られる。FIG. 2 shows an example of the relationship between the thickness of the quartz substrate and the high-frequency voltage transmittance. As shown in FIG. 2, in the case of a quartz substrate, if the thickness is 1 mm or less, the transmittance becomes 8 mm.
A value of 0% or more is obtained.

【００３４】なお、透光性基板（マスク基板）を上記の
様に薄くした場合、曲げ剛性が大幅に不足するので、プ
ラズマエッチングの終了後、その裏面に透光性の支持板
を接合してフォトマスクとする。一例として、６インチ
角のフォトマスクの場合、石英基板の厚さを１ｍｍと
し、透光性の支持板の厚さを５．３ｍｍとすると、石英
基板単体で構成されたフォトマスクの自重による撓みは
０．７４μｍであるのに対し、前記支持板を裏面に接合
したフォトマスクの撓みは０．０２μｍとなる。この様
に、フォトマスクの撓みを小さく押さえることにより、
このフォトマスクを用いたリソグラフィプロセスにおけ
る、露光光学像の焦点深度を大きくすることができる。
また、上記方法に代わる第三のプラズマエッチング方法
は、導電性ステージの上に被加工材を載せて、反応性ガ
スプラズマを利用して被加工材の表面をエッチングする
際に、前記被加工材の周囲の前記導電性ステージの上に
絶縁シールドを配置するとともに、前記被加工材の厚さ
を、前記被加工材を透過する高周波電圧の透過率が、前
記絶縁シールドを透過する高周波電圧の透過率とほぼ等
しくなる様に設定することを特徴とする。具体的には、
前記被加工材を透過する高周波電圧の透過率が、前記絶
縁シールドを透過する高周波電圧の透過率の８０％以
上、１２０％以下になる様に、前記被加工材の板厚を設
定する。When the light-transmitting substrate (mask substrate) is made thin as described above, the bending rigidity is largely insufficient. Therefore, after the plasma etching is completed, a light-transmitting support plate is bonded to the back surface. A photomask is used. As an example, in the case of a 6-inch square photomask, if the thickness of the quartz substrate is 1 mm and the thickness of the translucent support plate is 5.3 mm, the deflection of the photomask composed of the quartz substrate alone due to its own weight is performed. Is 0.74 μm, whereas the deflection of the photomask in which the support plate is joined to the back surface is 0.02 μm. In this way, by keeping the deflection of the photomask small,
In a lithography process using this photomask, the depth of focus of an exposure optical image can be increased .
Further, a third plasma etching method which is an alternative to the above method is to place a workpiece on a conductive stage and etch the surface of the workpiece using reactive gas plasma. An insulating shield is arranged on the conductive stage around the same, and the thickness of the workpiece is controlled by the transmittance of the high-frequency voltage transmitted through the workpiece, and the transmission of the high-frequency voltage transmitted through the insulating shield. The ratio is set to be approximately equal to the ratio. In particular,
The thickness of the workpiece is set so that the transmittance of the high-frequency voltage transmitted through the workpiece is 80% or more and 120% or less of the transmittance of the high-frequency voltage transmitted through the insulating shield.

【００３５】例えば、図３に示す様なプラズマエッチン
グ装置において、高周波電圧のパワーが透過する経路
を、コンデンサで構成された回路でモデル化し、石英基
板３１（被加工材）の比誘電率をε_r 、厚さをＤ_r 、絶
縁シールド３６の比誘電率をε_s 、厚さをＤ_s とする
と、石英基板３１の厚さＤ_r を、 Ｄ_r ＝（ε_r ／ε_s ）・Ｄ_s ・・・（４） とした場合に、石英基板３１及び絶縁シールド３６を透
過する高周波電圧のパワーが等しくなる。一例として、
絶縁シールド３６を厚さ２ｍｍのアルミナ（比誘電率ε
_s ＝８．５）で作成した場合、石英基板（比誘電率＝
３．８）の厚さを１ｍｍ程度に設定すればよい。For example, in a plasma etching apparatus as shown in FIG. 3, the path through which the power of the high-frequency voltage passes is modeled by a circuit composed of capacitors, and the relative dielectric constant of the quartz substrate 31 (workpiece) is set to ε. _r, the thickness D _r, the relative dielectric constant epsilon _s of insulation shield 36, and the thickness and D _s, the thickness D _r of the quartz substrate _{31, D r = (ε r} / ε s) · D s (4), the power of the high-frequency voltage transmitted through the quartz substrate 31 and the insulating shield 36 becomes equal. As an example,
The insulating shield 36 is made of 2 mm thick alumina (dielectric constant ε
_s = 8.5), the quartz substrate (relative permittivity =
The thickness of 3.8) may be set to about 1 mm.

【００３６】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。 ［例１］表面に大面積のエッチングマスクが配置された
マスク基板（石英基板）を用いて、エッチングマスク上
に被エッチング部と同質の被膜としてＳＯＧ膜を形成し
た後、プラズマエッチングを行った。図４に、使用した
平行平板型ＲＩＥ（反応性イオンエッチング装置）の概
要を示す、図中、３１はマスク基板、３２は導電性ステ
ージ、３３は高周波電源、３４は反応性ガスプラズマを
表す。エッチングの条件としては、高周波電圧の周波数
を１３．５６ＭＨｚ、高周波電圧のパワーを０．５Ｗ／
ｃｍ² 、反応ガスをＣＦ₄ ガス、反応ガスの流量を１５
ｓｃｃｍ、反応チャンバ内の圧力を２０ｍＴｏｒｒとし
た。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Example 1] Using a mask substrate (quartz substrate) having a large-area etching mask disposed on its surface, an SOG film was formed on the etching mask as a film of the same quality as the portion to be etched, and plasma etching was performed. FIG. 4 shows an outline of a parallel plate type RIE (reactive ion etching apparatus) used. In the figure, 31 denotes a mask substrate, 32 denotes a conductive stage, 33 denotes a high frequency power supply, and 34 denotes a reactive gas plasma. As the etching conditions, the frequency of the high-frequency voltage was 13.56 MHz, and the power of the high-frequency voltage was 0.5 W /
cm ² , the reaction gas is CF ₄ gas, and the flow rate of the reaction gas is 15
The pressure in the reaction chamber was set to 20 mTorr.

【００３７】プラズマエッチング中の、基板表面電圧の
分布の状態を図５に示す。図中、実線で示されたデータ
の様に、基板表面電圧Ｖdcの値は、被エッチング部５１
と、ＳＯＧ膜５３をコートしたエッチングマスク上５２
との間で差が無く、基板表面電圧は一様な分布状態を示
した。なお、図中、破線で示されたデータは、比較のた
めに行った、エッチングマスク上にＳＯＧ膜５３が形成
されていないマスク基板の基板表面電圧の分布状態を示
す。FIG. 5 shows the state of the distribution of the substrate surface voltage during the plasma etching. In the drawing, as shown by the data indicated by the solid line, the value of the substrate surface voltage Vdc is
52 on the etching mask coated with the SOG film 53
And there was no difference between them, and the substrate surface voltage showed a uniform distribution state. In the drawing, the data shown by the broken line shows the distribution state of the substrate surface voltage of the mask substrate on which the SOG film 53 is not formed on the etching mask, which is performed for comparison.

【００３８】［例２］以下に、本発明のプラズマエッチ
ング方法を、基板掘り込み型レベンソンマスクの作成に
適用した例について説明する。[Example 2] An example in which the plasma etching method of the present invention is applied to the production of a substrate digging type Levenson mask will be described below.

【００３９】図６に基板掘り込み型レベンソンマスクの
作成工程の説明図を示す。先ず、石英基板６１上に遮光
膜パターン６２を形成する（図６（ａ））。この遮光膜
は、露光波長に対して十分不透明な物質をスパッタ成膜
し、レジストコートした後、電子線描画装置を用いてパ
ターニングし、ウェットエッチングすることによって形
成される。この例では、遮光膜としてＣｒ膜を用いた。FIG. 6 is an explanatory view of a step of forming a substrate-digging type Levenson mask. First, a light-shielding film pattern 62 is formed on a quartz substrate 61 (FIG. 6A). This light-shielding film is formed by sputtering a material sufficiently opaque to the exposure wavelength, coating the resist, patterning using an electron beam lithography apparatus, and performing wet etching. In this example, a Cr film was used as the light shielding film.

【００４０】次に、マスク基板全面にレジスト６３を塗
布する（図６（ｂ））。この例では、スピンコータを用
いて膜厚１μｍでレジストコートを行った。次に、レジ
ストの上に全面に渡ってＳＯＧ膜６６を塗布して、更
に、ベーキングを行った（図６（ｃ））。ＳＯＧ膜６６
は、ベーキングにより石英基板と同等の性質を持つ様に
なる。ＳＯＧ膜６６の膜厚は、石英基板のシフタエッチ
ング深さ以上の値に設定する。この例では、後続のプラ
スマエッチング工程におけるエッチング量２４５ｎｍ
（位相差１８０°相当）を考慮し、ＳＯＧ膜６６の膜厚
を０．３μｍとした。Next, a resist 63 is applied to the entire surface of the mask substrate (FIG. 6B). In this example, resist coating was performed with a film thickness of 1 μm using a spin coater. Next, an SOG film 66 was applied over the entire surface of the resist, and further baked (FIG. 6C). SOG film 66
Has the same properties as a quartz substrate by baking. The thickness of the SOG film 66 is set to a value equal to or greater than the shifter etching depth of the quartz substrate. In this example, the etching amount in the subsequent plasma etching step is 245 nm.
Considering the phase difference (equivalent to 180 °), the thickness of the SOG film 66 is set to 0.3 μm.

【００４１】次に、ＳＯＧ膜６６の上に、更に、レジス
ト６７をコートする（図６（ｄ））。この例では、スピ
ンコータを用いて膜厚１μｍでレジストコートを行っ
た。次に、このレジスト６７に、遮光膜パターン６２の
開口部の１つ置きのパターンを描画する。この例では、
レーザー描画装置を用いてパターン描画を行った。これ
を現像処理して、レジストパターン６７ａを形成した
（図６（ｅ））。なお、レーザー描画の代わりに電子線
描画装置を用いてパターン描画を行っても良い。但し、
この場合には、レジスト６７の上層あるいは下層にチャ
ージアップを防止するための導電膜をコートする必要が
ある。Next, a resist 67 is further coated on the SOG film 66 (FIG. 6D). In this example, resist coating was performed with a film thickness of 1 μm using a spin coater. Next, every other opening of the light-shielding film pattern 62 is drawn on the resist 67. In this example,
Pattern drawing was performed using a laser drawing apparatus. This was developed to form a resist pattern 67a (FIG. 6E). Note that pattern drawing may be performed using an electron beam drawing apparatus instead of laser drawing. However,
In this case, it is necessary to coat the upper or lower layer of the resist 67 with a conductive film for preventing charge-up.

【００４２】次に、このレジストパターン６７ａをマス
クに用いて、ＳＯＧ膜６６を、下層のレジスト膜６３が
露出するまで異方性エッチングを行う（図６（ｆ））。
この例では、先に図４に示した平行平板型ＲＩＥを用い
て異方性エッチングを行った。エッチングの条件として
は、高周波電圧の周波数を１３．５６ＭＨｚ、高周波電
圧のパワーを０．５Ｗ／ｃｍ² 、反応ガスをＣＦ₄ ガ
ス、反応ガスの流量を１５ｓｃｃｍ、反応室圧力を２０
ｍＴｏｒｒとして、エッチングに要した時間は１０分で
あった。Next, using the resist pattern 67a as a mask, the SOG film 66 is anisotropically etched until the underlying resist film 63 is exposed (FIG. 6 (f)).
In this example, anisotropic etching was performed by using the parallel plate RIE shown in FIG. The etching conditions were as follows: the frequency of the high-frequency voltage was 13.56 MHz, the power of the high-frequency voltage was 0.5 W / cm ² , the reaction gas was CF ₄ gas, the flow rate of the reaction gas was 15 sccm, and the reaction chamber pressure was 20.
The time required for etching as mTorr was 10 minutes.

【００４３】次に、上層のレジストパターン６７ａ及び
ＳＯＧ膜パターン６６ａをマスクに用いて、下層のレジ
スト６３をパターニングする（図６（ｇ））。この例で
は、異方性Ｏ₂ プラズマエッチングを用いて、下層のレ
ジスト６３とともに上層のレジストパターン６７ａが除
去されるまでプラズマエッチングを行った。Next, the lower resist 63 is patterned using the upper resist pattern 67a and the SOG film pattern 66a as a mask (FIG. 6G). In this example, plasma etching was performed using anisotropic O ₂ plasma etching until the lower resist 63 and the upper resist pattern 67a were removed.

【００４４】この様にして、遮光膜パターン６２の開口
部の１つ置きに、（下層の）レジストパターン６３ａと
ＳＯＧ膜パターン６６ａとが残ったパターンが得られる
（図６（ｇ））。このパターンをエッチングマスクに用
いて、先に図４に示した平行平板型ＲＩＥを用いて、石
英基板６１のエッチングを行って、位相シフタ６４を形
成した（図６（ｈ））。エッチングの条件としては、高
周波電圧の周波数を１３．５６ＭＨｚ、高周波電圧のパ
ワーを０．５Ｗ／ｃｍ² 、反応ガスをＣＦ₄ ガス、反応
ガスの流量を１５ｓｃｃｍ、反応室圧力を２０ｍＴｏｒ
ｒとした。また、目標エッチング量は、位相差１８０度
相当で２４５ｎｍとした。In this way, a pattern is obtained in which the (lower) resist pattern 63a and the SOG film pattern 66a remain at every other opening of the light-shielding film pattern 62 (FIG. 6 (g)). Using this pattern as an etching mask, the quartz substrate 61 was etched using the parallel plate RIE shown in FIG. 4 to form the phase shifter 64 (FIG. 6 (h)). As the etching conditions, the frequency of the high frequency voltage was 13.56 MHz, the power of the high frequency voltage was 0.5 W / cm ² , the reaction gas was CF ₄ gas, the flow rate of the reaction gas was 15 sccm, and the reaction chamber pressure was 20 mTorr.
r. The target etching amount was 245 nm corresponding to a phase difference of 180 degrees.

【００４５】その後、レジストパターン６３ａを、過酸
化水素水と硫酸の混合液を用いて、酸化し除去した。レ
ジストパターン６３ａの除去の際、同時に，残りのＳＯ
Ｇ膜パターン６６ａも除去される（図６（ｉ））。Thereafter, the resist pattern 63a was oxidized and removed using a mixed solution of aqueous hydrogen peroxide and sulfuric acid. At the same time as removing the resist pattern 63a, the remaining SO
The G film pattern 66a is also removed (FIG. 6 (i)).

【００４６】以上の工程によって作成された位相シフト
マスクについて、マスク面内における位相差の分布を測
定したところ、位相差の誤差は３度以内に収まった。な
お、上記の様なＳＯＧ膜を形成しない従来のプラズマエ
ッチング方法で作成された位相シフトマスクの場合、大
面積のエッチングマスクから離れたラインアンドスペー
スパターンの中心部に対して、大面積のエッチングマス
クの近傍では（図２０参照）、１０度程度の位相差の誤
差が生じていた。When the distribution of the phase difference in the mask plane of the phase shift mask formed by the above steps was measured, the error of the phase difference was within 3 degrees. In the case of the phase shift mask formed by the conventional plasma etching method without forming the SOG film as described above, the large area etching mask is located at the center of the line and space pattern away from the large area etching mask. (See FIG. 20), a phase difference error of about 10 degrees occurred.

【００４７】このレベンソンマスクを用いて、露光波長
２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．７５、σ＝０．３の露光装置で
投影露光したところ、サイズ０．１５μｍのラインアン
ドスペースパターンについて、マスク全面で１．７μｍ
の焦点深度を得た。なお、従来のプラズマエッチング方
法で作成された位相シフトマスクの場合、大面積のエッ
チングマスク近傍の位相シフタでは、位相差の誤差が大
きく、位相シフト効果が無くなり、段差部ではパターン
の解像が不可能であった。When this Levenson mask was used for projection exposure with an exposure apparatus having an exposure wavelength of 248 nm, NA = 0.75, and σ = 0.3, a line and space pattern having a size of 0.15 μm was applied to the entire surface of the mask. 7 μm
Depth of focus. In the case of a phase shift mask formed by a conventional plasma etching method, a phase shifter near a large-area etching mask has a large phase difference error, loses the phase shift effect, and cannot resolve a pattern at a step portion. It was possible.

【００４８】次に、上記と同様のプラズマエッチング方
法を用いて、１Ｇ−ＤＲＡＭのメモリセル部の配線層形
成用のフォトマスクの位相シフタを加工した。このフォ
トマスクを用いた結果、チップ内全面で所望の配線パタ
ーンを解像することができた。なお、従来の方法で作成
されたフォトマスクを用いた場合、チップ内の一部の段
差部で、メモリセル部のビット線・ワード線がパターン
非解像となった。Next, using the same plasma etching method as described above, a phase shifter of a photomask for forming a wiring layer in a memory cell portion of a 1G-DRAM was processed. As a result of using this photomask, a desired wiring pattern could be resolved on the entire surface in the chip. When a photomask formed by the conventional method was used, the pattern of the bit line and the word line of the memory cell portion was not resolved at some step portions in the chip.

【００４９】［例３］次に、本発明のプラズマエッチン
グ方法を、基板掘り込み型レベンソンマスクの作成に適
用した他の例について説明する。[Example 3] Next, another example in which the plasma etching method of the present invention is applied to the production of a substrate digging type Levenson mask will be described.

【００５０】図７に、この例におけるレベンソンマスク
の作成工程の概要を示す。先ず、先の図６と同様に、マ
スク基板６１にＣｒ膜を用いて遮光膜パターン６２を形
成する。次に、遮光膜パターン６２の１つ置きにレジス
トパターン６３を形成し、シフタパターンとする（図７
（ａ））。この例では、レジストとして、ノボラック−
オルソジアゾナフトキノン系レジストを用いた。レジス
トの膜厚は、描画及び現像プロセスを行った後の膜厚
が、基板エッチング深さ以上である様に設定する。この
例では、レジスト膜厚を１μｍとした。FIG. 7 shows an outline of a process for forming a Levenson mask in this example. First, similarly to FIG. 6, a light-shielding film pattern 62 is formed on a mask substrate 61 using a Cr film. Next, a resist pattern 63 is formed on every other light-shielding film pattern 62 to form a shifter pattern (FIG. 7).
(A)). In this example, novolak-
An orthodiazonaphthoquinone resist was used. The film thickness of the resist is set so that the film thickness after performing the drawing and developing processes is equal to or greater than the substrate etching depth. In this example, the resist film thickness was 1 μm.

【００５１】次に、このレジストパターン６３付きのマ
スク基板を、シリル化装置にかけてレジストの表面をシ
リル化する。この例では、マスク基板を１１０度にベー
クしながら、テトラメチルジシラザン（ＴＭＤＳ）を気
化させて作用させ、レジスト表面から３００ｎｍの範囲
にシリル化層６８を形成した（図７（ｂ））。シリル化
層６８の厚さは、石英基板６１に位相シフタ６４をエッ
チングする工程において、石英基板６１が位相差１８０
度相当分エッチングされる間にシリル化層６８がエッチ
ングされる深さと同程度になる様に設定した。Next, the mask substrate provided with the resist pattern 63 is subjected to a silylation apparatus to silylate the surface of the resist. In this example, tetramethyldisilazane (TMDS) was vaporized and allowed to act while baking the mask substrate at 110 degrees to form a silylated layer 68 within a range of 300 nm from the resist surface (FIG. 7B). In the step of etching the phase shifter 64 on the quartz substrate 61, the thickness of the silylated layer
The depth was set to be substantially the same as the depth at which the silylation layer 68 was etched during the etching corresponding to the degree.

【００５２】この様にして、レジスト表面にシリル化層
６８が形成されたマスク基板に、先に図４に示した平行
平板型ＲＩＥを用いて、プラズマエッチングを施した。
この例では、位相シフタによる位相差の目標値を１８０
度とし、目標エッチング量を２４５ｎｍとした。プラズ
マエッチングによって、マスク基板６１上の位相シフタ
部６４がエッチングされると同時に、レジスト膜６２の
表層側のシリル化層６８もエッチングされる（図７
（ｃ））。In this manner, the mask substrate having the silylated layer 68 formed on the resist surface was subjected to plasma etching using the parallel plate type RIE shown in FIG.
In this example, the target value of the phase difference by the phase shifter is 180
Degree, and the target etching amount was 245 nm. At the same time as the phase shifter 64 on the mask substrate 61 is etched by the plasma etching, the silylation layer 68 on the surface of the resist film 62 is also etched (FIG. 7).
(C)).

【００５３】プラズマエッチングの後、残ったシリル化
層６８及びレジスト６３を剥離して、レベンソンマスク
を得た（図７（ｄ））。以上の工程によって作成された
位相シフトマスクについて、マスク面内における位相差
の分布を測定したところ、位相差の誤差は３度以内に収
まった。なお、上記の様なシリル化層をレジスト膜の表
層側に形成していない従来のプラズマエッチング方法で
作成された位相シフトマスクの場合、大面積のエッチン
グマスクから離れたラインアンドスペースパターンの中
心部に対して、大面積のエッチングマスクの近傍では
（図２０参照）、１０度程度の位相差の誤差が生じてい
た。After the plasma etching, the remaining silylated layer 68 and the resist 63 were peeled off to obtain a Levenson mask (FIG. 7D). When the distribution of the phase difference in the mask plane was measured for the phase shift mask created by the above steps, the error of the phase difference was within 3 degrees. In the case of a phase shift mask formed by a conventional plasma etching method in which the above silylated layer is not formed on the surface layer side of the resist film, the center of the line and space pattern is separated from the large-area etching mask. On the other hand, a phase difference error of about 10 degrees occurred near the large-area etching mask (see FIG. 20).

【００５４】このレベンソンマスクを用いて、露光波長
２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．７５、σ＝０．３の露光装置で
投影露光したところ、サイズ０．１５μｍのラインアン
ドスペースパターンについて、マスク全面で１．７μｍ
の焦点深度を得た。なお、従来のプラズマエッチング方
法で作成された位相シフトマスクの場合、大面積のエッ
チングマスク近傍の位相シフタでは、位相差の誤差が大
きく、位相シフト効果が無くなり、ウエハ上の段差部の
パターンの解像が不可能であった。When this Levenson mask was used for projection exposure with an exposure apparatus having an exposure wavelength of 248 nm, NA = 0.75, and σ = 0.3, a line and space pattern of 0.15 μm in size was 1. 7 μm
Depth of focus. In the case of a phase shift mask formed by a conventional plasma etching method, a phase shifter near a large-area etching mask has a large phase difference error, loses the phase shift effect, and solves a pattern of a step portion on a wafer. The image was impossible.

【００５５】次に、上記と同様のプラズマエッチング方
法を用いて、１Ｇ−ＤＲＡＭのメモリセル部の配線層形
成用のフォトマスクの位相シフタを加工した。このフォ
トマスクを用いた結果、チップ内全面で所望の配線パタ
ーンを解像することができた。なお、従来の方法で作成
されたフォトマスクを用いた場合、チップ内の一部の段
差部で、メモリセル部のビット線・ワード線がパターン
非解像となった。Next, using the same plasma etching method as described above, the phase shifter of the photomask for forming the wiring layer in the memory cell section of the 1G-DRAM was processed. As a result of using this photomask, a desired wiring pattern could be resolved on the entire surface in the chip. When a photomask formed by the conventional method was used, the pattern of the bit line and the word line of the memory cell portion was not resolved at some step portions in the chip.

【００５６】［例４］マスク基板の板厚を調整すること
によって高周波電圧の透過率を増大させ、プラズマエッ
チングの際、マスク基板面内でエッチング速度の均一化
を図る例について説明する。[Example 4] An example will be described in which the transmittance of a high-frequency voltage is increased by adjusting the thickness of a mask substrate to make the etching rate uniform within the mask substrate during plasma etching.

【００５７】図８に、先に示したプラズマエッチング装
置（図３）を用いて、石英基板のプラズマエッチングを
行った場合の、石英基板の厚さと基板表面電圧との関係
を示す。プラズマエッチングの条件としては、反応性ガ
スとしてＣｌ₂ ガスを用い、その流量を２５ｓｃｃｍ、
反応室内の圧力を０．５ｍＴｏｒｒ、印加する高周波電
圧の周波数を１３．５６ＭＨｚとし、高周波のパワーを
６０、７５及び１００Ｗの３水準とした。図８に示す様
に、高周波パワーが、それぞれ、６０、７５、１００Ｗ
の時、厚さが６．４ｍｍの石英基板では、基板表面電圧
（Ｖ_dc）は、それぞれ、１５、２０、３０Ｖ程度となっ
た。一方、厚さが１ｍｍの石英基板では、基板表面電圧
（Ｖ_dc）は、それぞれ、６０、８０、１２０Ｖ程度まで
増加した。石英基板の厚さを１ｍｍとすることにより、
石英基板を透過する際の高周波電圧の減衰量が減少し
て、印加した高周波電圧のパワーが、十分に、基板表面
に達して、基板表面電圧が増加することがわかる。FIG. 8 shows the relationship between the thickness of a quartz substrate and the substrate surface voltage when plasma etching is performed on the quartz substrate using the plasma etching apparatus (FIG. 3) described above. The plasma etching conditions were as follows: Cl ₂ gas was used as a reactive gas, and its flow rate was 25 sccm.
The pressure in the reaction chamber was 0.5 mTorr, the frequency of the applied high frequency voltage was 13.56 MHz, and the high frequency power was three levels of 60, 75 and 100 W. As shown in FIG. 8, the high frequency power is 60, 75, and 100 W, respectively.
At this time, the substrate surface voltage (V _dc ) of the quartz substrate having a thickness of 6.4 mm was about 15, 20, and 30 V, respectively. On the other hand, in the case of a quartz substrate having a thickness of 1 mm, the substrate surface voltage (V _dc ) increased to about 60, 80, and 120 V, respectively. By setting the thickness of the quartz substrate to 1 mm,
It can be seen that the amount of attenuation of the high-frequency voltage when passing through the quartz substrate decreases, the power of the applied high-frequency voltage sufficiently reaches the substrate surface, and the substrate surface voltage increases.

【００５８】［例５］次に、厚さの異なる石英基板を用
いてプラズマエッチングを行い、基板面内でのエッチン
グ速度の分布を測定した。石英基板は、６インチ角で、
板厚は１ｍｍ及び６．４ｍｍである。図９に、使用した
電子ビーム励起プラズマエッチング装置の概要を示す。
図中、３１は石英基板、３２は導電性ステージ（サセプ
タ）、３３は高周波電源、３４は反応性ガスプラズマ、
３５は反応室、９７は電子ビーム、９８はビームライン
を表す。エッチングの条件としては、反応ガスをＣ
Ｆ₄、その流量を１５ｓｃｃｍ、反応チャンバ内の圧力
を０．５ｍＴｏｒｒ、印加する高周波電圧のパワーを６
０Ｗとした。Example 5 Next, plasma etching was performed using quartz substrates having different thicknesses, and the distribution of the etching rate in the substrate surface was measured. The quartz substrate is 6 inches square,
The plate thickness is 1 mm and 6.4 mm. FIG. 9 shows an outline of the electron beam excited plasma etching apparatus used.
In the figure, 31 is a quartz substrate, 32 is a conductive stage (susceptor), 33 is a high frequency power supply, 34 is a reactive gas plasma,
Reference numeral 35 denotes a reaction chamber, 97 denotes an electron beam, and 98 denotes a beam line. The etching conditions are as follows:
F ₄ , the flow rate was 15 sccm, the pressure in the reaction chamber was 0.5 mTorr, and the power of the applied high frequency voltage was 6
0 W.

【００５９】図１０に、エッチング速度の面内分布を示
す、図中、横軸は基板のエッジからの距離、縦軸はエッ
チング速度を表す。従来、フォトマスクに使用されてい
る厚さ６．４ｍｍ、一辺１５２ｍｍの正方形の石英基板
の場合、基板周縁部でのエッチング速度が、中心部のエ
ッチング速度に較べて４０％程度も大きくなっている。
一方、本発明に基く厚さ１ｍｍの石英基板の場合、石英
基板の中心部のエッチング速度が増大した結果、基板周
縁部と中心部とのエッチング速度の差は３％まで縮小し
て、基板全体でのエッチング速度の均一性が改善されて
いる。FIG. 10 shows the in-plane distribution of the etching rate. In the figure, the horizontal axis represents the distance from the edge of the substrate, and the vertical axis represents the etching rate. Conventionally, in the case of a square quartz substrate having a thickness of 6.4 mm and a side of 152 mm used for a photomask, an etching rate at a peripheral portion of the substrate is about 40% higher than an etching rate at a central portion. .
On the other hand, in the case of a quartz substrate having a thickness of 1 mm according to the present invention, as a result of an increase in the etching rate at the center of the quartz substrate, the difference in etching rate between the peripheral portion and the center of the substrate is reduced to 3%, and The uniformity of the etching rate is improved.

【００６０】［例６］次に、上記のプラズマエッチング
方法を、基板掘り込み型レベンソンマスクの作成に適用
した例について説明する。[Example 6] Next, an example in which the above-described plasma etching method is applied to the production of a substrate digging type Levenson mask will be described.

【００６１】６インチ角、厚さ６．４ｍｍ及び１ｍｍの
石英基板を用いて、上記と同じエッチングの条件で、位
相シフタの加工を行った。基板掘り込み型レベンソンマ
スクの作成プロセスの概要は、先に示したもの（図１
６）と同一である。露光波長を２４８ｎｍとし、位相シ
フタの目標エッチング量を２４５ｎｍに設定した。Using a quartz substrate of 6 inches square, 6.4 mm thickness and 1 mm thickness, the phase shifter was processed under the same etching conditions as above. The outline of the process of making a substrate digging type Levenson mask is shown above (Fig. 1
Same as 6). The exposure wavelength was set to 248 nm, and the target etching amount of the phase shifter was set to 245 nm.

【００６２】エッチング時間は、厚さ１ｍｍの石英基板
については８分、厚さ６．４ｍｍの石英基板については
１１分とした。なお、装置安定性に起因するエッチング
速度変動によるエッチング量のずれをなくすため、マス
ク基板中心付近にエッチング量モニター用のパターンを
配置し、このエッチング量を段差測定器で測定し、中心
部のエッチング量を目標値に一致させた。The etching time was 8 minutes for a 1 mm thick quartz substrate and 11 minutes for a 6.4 mm thick quartz substrate. In order to eliminate the deviation of the etching amount due to the fluctuation of the etching rate due to the stability of the apparatus, a pattern for monitoring the etching amount is arranged near the center of the mask substrate, and the etching amount is measured with a step difference measuring device, and the etching at the center is performed. The volume was matched to the target value.

【００６３】フォトマスクの中心部における目標の位相
シフト量を１８０°に設定したとき、厚さ１ｍｍの石英
基板を用いた場合、基板中心部と周縁部との間の位相シ
フト量のずれは２．６°であった。一方、厚さ６．４ｍ
ｍの石英基板を用いた場合、基板中心部と周縁部との間
の位相シフト量のずれは７２°であった。When the target phase shift amount at the center of the photomask is set to 180 °, and when a quartz substrate having a thickness of 1 mm is used, the deviation of the phase shift amount between the center and the periphery of the substrate is 2 °. 0.6 °. On the other hand, thickness 6.4m
When a quartz substrate of m was used, the shift in the amount of phase shift between the central portion and the peripheral portion of the substrate was 72 °.

【００６４】次に、上記の様にして作成されたフォトマ
スクを用いてラインアンドスペースパターンの露光を行
った。なお、厚さ１ｍｍの石英基板のフォトマスクをそ
のまま露光装置にセットすると、先に述べた様に、マス
ク基板の自重による撓みが大きく、焦点深度が低下す
る。例えば、６インチ角、厚さ１ｍｍのフォトマスクの
露光領域を１２０ｍｍ角としたとき、露光領域内での基
板の撓み量はおよそ０．５８μｍとなり、その撓み量分
の露光焦点深度が低下する。そこで、厚さ１ｍｍの石英
基板については、厚さ５．３ｍｍの透光性基板を接合し
て、自重による撓みを抑えた。図１１に、このフォトマ
スクの断面図を示す。図中、１１は厚さ１ｍｍの石英基
板、１２は遮光膜、１１６は補強用の透光性の支持板を
表す。Next, a line and space pattern was exposed using the photomask prepared as described above. When a photomask of a quartz substrate having a thickness of 1 mm is set in an exposure apparatus as it is, as described above, the deflection of the mask substrate due to its own weight is large, and the depth of focus is reduced. For example, when the exposure area of a 6-inch square photomask having a thickness of 1 mm is 120 mm square, the amount of deflection of the substrate in the exposure area is approximately 0.58 μm, and the exposure depth of focus is reduced by the amount of deflection. Therefore, with respect to a quartz substrate having a thickness of 1 mm, a light-transmitting substrate having a thickness of 5.3 mm was bonded to suppress bending due to its own weight. FIG. 11 shows a cross-sectional view of this photomask. In the drawing, 11 is a quartz substrate having a thickness of 1 mm, 12 is a light-shielding film, and 116 is a translucent support plate for reinforcement.

【００６５】透光性の支持板１１６の材質は、撓みに対
して十分な剛性を有し、且つ、石英基板１１との界面で
露光光の反射を抑えることができる材質を選ぶ必要があ
る。基板の自重による撓みωは、一辺の長さをａ、板厚
をｈ、自重をＰ、Ｅをヤング率、αを撓み係数とする
と、次式で表される。It is necessary to select a material for the light-transmitting support plate 116 that has sufficient rigidity against bending and can suppress reflection of exposure light at the interface with the quartz substrate 11. The deflection ω due to the weight of the substrate is expressed by the following equation, where a is the length of one side, h is the plate thickness, P is the weight, E is the Young's modulus, and α is the deflection coefficient.

【００６６】 ω＝α・Ｐ・ａ⁴ ／（Ｅ・ｈ³ ）・・・（５） 上式から、支持板１１６としては、その密度をρとした
場合、（ρ／Ｅ）の値が石英基板１１と同等かあるいは
それ以下である材料で構成されていることが望ましい。Ω = α · P · a ⁴ / (E · h ³ ) (5) From the above equation, when the density of the support plate 116 is ρ, the value of (ρ / E) is It is desirable to be made of a material that is equal to or less than the quartz substrate 11.

【００６７】また、界面での反射を抑えるために、支持
板１１６の光学定数ｎ（屈折率）、ｋ（消衰係数）につ
いては、石英基板１１のそれとの違いが１％以内である
ことが望ましい。更に、石英基板１１に支持板１１６を
接合する方法についても、界面での反射を十分、抑える
ことが可能な接合方法を採用する必要がある。この例で
は、両基板を圧着する方法を採用した。具体的には、両
基板界面を真空中で接合し、これを大気中に取り出す真
空接合法を用いた。In order to suppress reflection at the interface, the difference between the optical constants n (refractive index) and k (extinction coefficient) of the support plate 116 and that of the quartz substrate 11 may be within 1%. desirable. Further, as for the method of joining the support plate 116 to the quartz substrate 11, it is necessary to adopt a joining method capable of sufficiently suppressing reflection at the interface. In this example, a method of crimping both substrates is employed. Specifically, a vacuum joining method was used in which the interfaces of the two substrates were joined in a vacuum and this was taken out to the atmosphere.

【００６８】この様にして接合されたフォトマスクを用
いて、露光波長２４８ｎｍ、ＮＡ＝０．７５、σ＝０．
３の露光装置でサイズ０．１５μｍのラインアンドスペ
−スパターンの投影露光を行ったところ、マスク全面で
１．７μｍの焦点深度が得られた。一方、従来方式の厚
さ６．４ｍｍの石英基板を用いたフォトマスクを用いて
同様のラインアンドスペ−スパターンを投影露光した場
合には、マスク基板周縁部において位相シフト効果が低
下して、ウエハ上の段差部ではパターンを解像すること
が不可能であった。Using the photomask bonded in this manner, an exposure wavelength of 248 nm, NA = 0.75, σ = 0.
When a line-and-space pattern having a size of 0.15 μm was projected and exposed by the exposure apparatus No. 3, a focal depth of 1.7 μm was obtained over the entire mask. On the other hand, when a similar line-and-space pattern is projected and exposed using a conventional photomask using a 6.4 mm-thick quartz substrate, the phase shift effect is reduced at the periphery of the mask substrate, It was impossible to resolve the pattern at the step on the wafer.

【００６９】次に、本発明の方法に基くプラズマエッチ
ング方法によって位相シフタを加工したフォトマスクを
用いて、ＤＲＡＭのチップの露光を行った。作成したフ
ォトマスクは、１Ｇ−ＤＲＡＭのメモリセル部配線層の
フォトマスクである。厚さ１ｍｍの石英基板を用いて、
メモリセル部のビット線・ワード線を構成する０．１５
μｍデザインルール周期パターン部に位相シフタを設け
た。なお、位相シフタのエッチングには、先に示した電
子ビーム励起プラズマエッチング装置（図９）を用い
た。エッチングの条件としては、反応ガスをＣＦ₄ 、そ
の流量を１５ｓｃｃｍ、反応チャンバ内の圧力を０．５
Ｔｏｒｒ、ＲＦバイアスを６０Ｗとし、エッチング時間
を８分間とした。位相シフタの加工の後、石英基板の裏
面に、厚さ５．３ｍｍの石英製の透光性支持板を接合し
た。Next, a DRAM chip was exposed using a photomask in which a phase shifter was processed by a plasma etching method based on the method of the present invention. The created photomask is a photomask for the wiring layer of the memory cell section of the 1G-DRAM. Using a 1mm thick quartz substrate,
0.15 constituting the bit line / word line of the memory cell portion
A phase shifter was provided in the μm design rule periodic pattern portion. The phase shifter was etched using the electron beam excited plasma etching apparatus (FIG. 9) described above. As the etching conditions, the reaction gas was CF ₄ , the flow rate was 15 sccm, and the pressure in the reaction chamber was 0.5.
Torr, RF bias was set to 60 W, and etching time was set to 8 minutes. After the processing of the phase shifter, a transparent support plate made of quartz having a thickness of 5.3 mm was bonded to the back surface of the quartz substrate.

【００７０】このフォトマスクを用いてＤＲＡＭのチッ
プの露光を行ったところ、チップ全面で、メモリセル部
のビット線・ワード線のパターンを寸法精度良く解像す
ることができ、デバイスの電気的特性を向上することが
できた。なお、従来方式のフォトマスクを用いた場合に
は、チップ周縁部での寸法制御性が悪く、段差部で絶縁
性が低下したりあるいは逆に導通したりして、均一な電
気的特性は得られなかった。When the chip of the DRAM was exposed using this photomask, the pattern of the bit lines and word lines in the memory cell portion could be resolved with high dimensional accuracy over the entire chip, and the electrical characteristics of the device Could be improved. When a conventional photomask is used, the dimensional controllability at the chip peripheral portion is poor, and the insulating property is reduced at the stepped portion or the conduction is made reverse, so that uniform electrical characteristics are obtained. I couldn't.

【００７１】［例７］マスク基板の周囲の導電性ステー
ジ上に絶縁シールドすることによって、プラズマエッチ
ングの際、マスク基板面内でエッチング速度の均一化を
図る例について説明する。[Example 7] An example will be described in which an insulating shield is provided on a conductive stage around a mask substrate to make the etching rate uniform within the mask substrate during plasma etching.

【００７２】先に図３に示したプラズマエッチング装置
を用いて、絶縁シールド３６として厚さ２ｍｍのアルミ
ナ製の板を使用し、被加工材３１として厚さ１ｍｍの石
英基板を用いてエッチングを行った場合の石英基板の表
面近傍での電位分布状態の模式図を、図１２に示す。な
お、プラズマエッチングの条件としては、反応性ガスと
してＣＦ₄ ガスを用い、その流量を１５ｓｃｃｍ、反応
室内の圧力を０．５ｍＴｏｒｒとし、高周波電圧のパワ
ーを６０Ｗとした。Using the plasma etching apparatus shown in FIG. 3, etching was performed using a 2 mm thick alumina plate as the insulating shield 36 and a 1 mm thick quartz substrate as the workpiece 31. FIG. 12 shows a schematic view of the state of the potential distribution near the surface of the quartz substrate in the case of the above. The plasma etching conditions were as follows: CF ₄ gas was used as the reactive gas, the flow rate was 15 sccm, the pressure in the reaction chamber was 0.5 mTorr, and the power of the high-frequency voltage was 60 W.

【００７３】以上の様に、石英基板３１の周囲の導電性
ステージ上に絶縁シールド３６を配置してプラズマエッ
チングを行った場合、導電性ステージから反応チャンバ
の上部に透過する高周波電圧が、導電性ステージ上で、
石英基板３１が載せられた部分と、その周囲に配置され
た絶縁シールド３６の部分とで等しくなるため、電位分
布３９が全面で一様になる。その結果、エッチング速度
の面内均一性が改善され、更に、露光光に対する位相の
制御性が向上し、露光光学像の焦点深度を大きくするこ
とができる。As described above, when the insulating shield 36 is arranged on the conductive stage around the quartz substrate 31 and the plasma etching is performed, the high-frequency voltage transmitted from the conductive stage to the upper part of the reaction chamber becomes conductive. On stage,
Since the portion where the quartz substrate 31 is mounted is equal to the portion of the insulating shield 36 arranged around the portion, the potential distribution 39 is uniform over the entire surface. As a result, the in-plane uniformity of the etching rate is improved, the phase controllability with respect to the exposure light is improved, and the depth of focus of the exposure optical image can be increased.

【００７４】なお、比較のために、絶縁シールドを使用
しない従来のエッチング装置の場合の、石英基板３１の
表面近傍での電位分布状態の模式図を、図１３に示す。
石英基板３１の周囲に導電率が高い部材３７が配置され
ている場合、石英基板の周縁部の電圧が増大するので、
電位分布３９が不均一になる。For comparison, FIG. 13 shows a schematic diagram of the potential distribution near the surface of the quartz substrate 31 in the case of a conventional etching apparatus that does not use an insulating shield.
When the member 37 having high conductivity is arranged around the quartz substrate 31, the voltage at the peripheral portion of the quartz substrate increases, so that
The potential distribution 39 becomes non-uniform.

【００７５】［例８］次に、上記のプラズマエッチング
方法を、基板掘り込み型レベンソンマスクの作成に適用
した例について説明する。[Example 8] Next, an example in which the above-described plasma etching method is applied to the production of a substrate digging type Levenson mask will be described.

【００７６】プラズマエッチング装置は、先に示したも
の（図３）と同一である。絶縁シールド３６として厚さ
２ｍｍのアルミナ板（比誘電率８．５）を使用し、マス
ク基板３１として厚さ１ｍｍの石英基板を使用した。作
成したフォトマスクはレベンソンマスクである。エッチ
ングの条件としては、反応性ガスをＣＦ₄ 、その流量を
１５ｓｃｃｍ、反応チャンバ内圧力を０．５ｍＴｏｒ
ｒ、印加する高周波電圧のパワーを６０Ｗとし、露光波
長２４８ｎｍに対する位相シフタ深さ２４５ｎｍを得る
ため、エッチング時間を７分３０秒に設定した。The plasma etching apparatus is the same as that shown above (FIG. 3). A 2 mm-thick alumina plate (relative dielectric constant: 8.5) was used as the insulating shield 36, and a 1 mm-thick quartz substrate was used as the mask substrate 31. The created photomask is a Levenson mask. As the etching conditions, the reactive gas was CF ₄ , the flow rate was 15 sccm, and the pressure in the reaction chamber was 0.5 mTorr.
r, the power of the applied high-frequency voltage was set to 60 W, and the etching time was set to 7 minutes and 30 seconds in order to obtain a phase shifter depth of 245 nm with respect to the exposure wavelength of 248 nm.

【００７７】この条件で位相シフタのエッチングを行っ
た結果、厚さ１ｍｍの石英基板の全面で、目標位相差１
８０°に対して、誤差を１．８°以内に抑えることがで
きた。このマスク基板に、厚さ５．３ｍｍの透光性支持
板を接合して、剛性を補った。この様にして得られたフ
ォトマスクを用いて、０．１５μｍサイズのラインアン
ドスペースパターンを、露光波長２４８ｎｍ、ＮＡ＝
０．７５、σ＝０．３の露光装置により投影露光した結
果、焦点深度１．９μｍを得た。As a result of etching the phase shifter under these conditions, a target phase difference of 1 mm was obtained over the entire surface of the quartz substrate having a thickness of 1 mm.
The error could be suppressed within 1.8 ° with respect to 80 °. A rigid support plate having a thickness of 5.3 mm was bonded to the mask substrate to increase rigidity. Using the photomask thus obtained, a line and space pattern having a size of 0.15 μm was formed at an exposure wavelength of 248 nm and NA =
As a result of projection exposure using an exposure apparatus with 0.75 and σ = 0.3, a depth of focus of 1.9 μm was obtained.

【００７８】なお、本発明に基くプラズマエッチング方
法は、以上に示した例に限定されるものではない。エッ
チングマスクとなるレジスト上に形成する被膜の種類に
ついては、他のＳｉＯ₂ 膜（スパッタ膜）や、エッチン
グガスに対する反応がマスク基板材と類似している他の
膜でも良い。Note that the plasma etching method based on the present invention is not limited to the examples described above. As for the type of film formed on the resist serving as an etching mask, another SiO ₂ film (sputtered film) or another film having a similar reaction to an etching gas as a mask substrate material may be used.

【００７９】また、エッチングマスクもレジストに限定
されるものではなく、水酸基、カルボン酸基、アルデヒ
ド骨格を有する有機樹脂などを用いても良い。また、レ
ジストのシリル化に気相シリル化材ＴＭＤＳを用いた
が、この他、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）、Ｄ
ＭＳＤＥＡ（ジエチルアミノジメチルアミン）、ＴＭＳ
ＤＥＡ（ジエチルアミノトリメチルシラン）、ＴＭＳＤ
ＭＡ（ジメチルアミノトリメチルシラン）、ＤＭＳＤＭ
Ａ（ジメチルシリルジメチルアミン）、など他の気相シ
リル化材を用いても良い。また、ＨＭＣＴＳ（ヘキサメ
チルシクロトリシラザン）、（Ｂ）ＤＭＡＤＭＳ（ビス
−ジメチルアミノジメチルシラン）、（Ｂ）ＤＭＡＭＳ
（ビス−ジメチルアミノメチルシラン）などの溶液中に
浸して液相シリル化処理を行っても良い。上記の例で
は、エッチングマスクの処理はシリル化のみにより行っ
たが、位相シフタのプラズマエッチング前に、シリル化
されたレジスト表面をオゾン、一酸化炭素など酸化性ガ
ス雰囲気中に曝すなどの処理を付加し、表面を酸化して
も良い。The etching mask is not limited to the resist, and an organic resin having a hydroxyl group, a carboxylic acid group, or an aldehyde skeleton may be used. In addition, the gas-phase silylation material TMDS was used for the silylation of the resist, but in addition, HMDS (hexamethyldisilazane), D
MSDEA (diethylaminodimethylamine), TMS
DEA (diethylaminotrimethylsilane), TMSD
MA (dimethylaminotrimethylsilane), DMSDM
Other gas-phase silylating materials such as A (dimethylsilyldimethylamine) may be used. HMCTS (hexamethylcyclotrisilazane), (B) DMADMS (bis-dimethylaminodimethylsilane), (B) DMAMS
The liquid silylation treatment may be performed by dipping in a solution such as (bis-dimethylaminomethylsilane). In the above example, the processing of the etching mask was performed only by silylation, but before the plasma etching of the phase shifter, processing such as exposing the surface of the silylated resist to an atmosphere of an oxidizing gas such as ozone or carbon monoxide was performed. In addition, the surface may be oxidized.

【００８０】マスク基板の厚さを調整して、エッチング
量の面内均一性を向上させる方法におけるマスク基板等
の板厚、あるいは支持基板の接合方法についても上記の
例に限定されるものではない。The thickness of the mask substrate or the like in the method of improving the in-plane uniformity of the etching amount by adjusting the thickness of the mask substrate or the method of bonding the support substrate is not limited to the above example. .

【００８１】例えば、接合する透光性支持板の厚さにつ
いては、接合する透光性支持板の厚さについて、マスク
基板を接合する前のフォトマスク中央部パターンの焦点
深度をｄ、透光性基板を接合した後のフォトマスクの撓
みをω、基板の１辺の長さをａ、露光有効エリアの長さ
をｂとすると、露光波長が２４８ｎｍ以下の場合、 ｄ−ω×ｂ／ａ＞１．０μｍ、 露光波長が２４８ｎｍ以上の場合、 ｄ−ω×ｂ／ａ＞１．５μｍ、 の関係を満足する様に、透光性の支持板の厚さを選択す
るのが好ましい。For example, regarding the thickness of the translucent support plate to be joined, the thickness of the translucent support plate to be joined is represented by d, the focal depth of the central pattern of the photomask before the mask substrate is joined, and d. Ω, the length of one side of the substrate is a, and the length of the exposure effective area is b, when the exposure wavelength is 248 nm or less, d−ω × b / a > 1.0 μm, and when the exposure wavelength is 248 nm or more, the thickness of the light-transmitting support plate is preferably selected so as to satisfy the following relationship: d−ω × b / a> 1.5 μm.

【００８２】また、透光性支持板を接合する方法として
は、例えば、屈折率が透光性基板のそれと近い接着剤
を、マスク基板の裏面全面に塗布し接着する方法でもあ
る。または露光用マスクの露光領域外のみに接着剤を塗
布して接着する方法もある。またはクリップでとめる方
法もある。As a method for bonding the light-transmitting support plate, for example, there is a method in which an adhesive having a refractive index close to that of the light-transmitting substrate is applied to the entire back surface of the mask substrate and bonded. Alternatively, there is a method in which an adhesive is applied only outside the exposure area of the exposure mask and bonded. Or you can stop it with a clip.

【００８３】被加工材の周囲に絶縁シールドを配置し
て、エッチング量の面内均一性を向上させる方法におけ
る絶縁シールドの材質についてもアルミナに限定される
ものではない。例えば蛍石の様な、比誘電率が３．８以
上の材料ならば使用することができる。The material of the insulating shield in the method of improving the in-plane uniformity of the etching amount by arranging the insulating shield around the workpiece is not limited to alumina. For example, a material having a relative dielectric constant of 3.8 or more, such as fluorite, can be used.

【００８４】本発明に基くプラズマエッチング方法が適
用されるプラズマエッチング装置についても、図３、図
４に示される平行平板型ＲＩＥ、あるいは図９に示され
る電子ビーム励起プラズマエッチング装置に限定される
ものではなく、他の種類のＲＩＥ装置など、プラズマ中
の荷電粒子を彼加工材の表面に引きつけて異方性エッチ
ングを行う装置において、本発明の方法を適用できる。The plasma etching apparatus to which the plasma etching method according to the present invention is applied is also limited to the parallel plate type RIE shown in FIGS. 3 and 4, or the electron beam excited plasma etching apparatus shown in FIG. Instead, the method of the present invention can be applied to an apparatus that performs anisotropic etching by attracting charged particles in a plasma to the surface of a workpiece, such as another type of RIE apparatus.

【００８５】また、本発明に基くプラズマエッチング方
法を適用して作成されるフォトマスクの例として、基板
掘り込み型レベンソンマスクを示したが、他の種類のフ
ォトマスクを作成する場合にも、本発明の方法を適用で
きる。例えば、透光性膜からなる位相シフタを基板上に
堆積させた後、シフタパターンをエッチングして作成さ
れるレベンソンマスク、あるいは、上記の例によって作
成されたレベンソンマスクに、更に、光透過部の石英基
板全てにウェットエッチング或いは異方性エッチングを
付加したレベンソンマスク等を作成する際にも、本発明
の方法を適用できる。更に、レベンソンマスクのみでな
く、シフタエッジ型、ハーフトーン型などのマスクを作
成する際にも、本発明の方法を適用できる。Further, although a substrate digging type Levenson mask has been described as an example of a photomask formed by applying the plasma etching method according to the present invention, the present invention can be applied to the case where other types of photomasks are formed. The method of the invention can be applied. For example, after depositing a phase shifter made of a light-transmitting film on a substrate, a Levenson mask created by etching the shifter pattern, or a Levenson mask created by the above example, The method of the present invention can be applied to the case where a Levenson mask or the like in which wet etching or anisotropic etching is added to all the quartz substrates is formed. Further, the method of the present invention can be applied not only to the production of a Levenson mask but also to a shifter edge type, a halftone type or the like.

【００８６】露光に使用する光源に関しても、上記の例
で用いたＫｒＦエキシマレーザー光源（波長２４８ｎ
ｍ）のみでなく、例えばｇ線、ｉ線等の、他の波長で露
光を行うフォトマスクに対しても、本発明の方法により
作成されたフォトマスクを適用することができる。The light source used for exposure is also the same as the KrF excimer laser light source (wavelength 248 n) used in the above example.
The photomask prepared by the method of the present invention can be applied not only to m) but also to a photomask that performs exposure at other wavelengths such as g-line and i-line.

【００８７】更に、本発明のプラズマエッチング方法
は、石英基板などマスク基板のエッチングに限定される
ものではない。この他に、被加工材として、Ｓｉウエハ
などの半導体基板、液晶基板などを用いた場合にも、本
発明を適用できる。Further, the plasma etching method of the present invention is not limited to etching of a mask substrate such as a quartz substrate. In addition, the present invention can be applied to a case where a semiconductor substrate such as a Si wafer, a liquid crystal substrate, or the like is used as a workpiece.

【００８８】[0088]

【発明の効果】本発明によるプラズマエッチング方法に
よれば、マスク基板内のエッチング部と非エッチング部
との間で、電子及びイオンなどの荷電粒子の供給・消費
の差が少なくなるので、マスク基板内での表面電圧の差
が縮小し、マスク基板内でのエッチング速度が均一にな
り、その結果、エッチング深さの均一性が向上する。ま
た、本発明のプラズマエッチング方法を、フォトマスク
の位相シフタ加工の際に適用することによって、露光光
学像の焦点深度が大きいフォトマスクの作成が可能にな
る。 According to the plasma etching method of the present invention,
According to this , the difference in supply and consumption of charged particles such as electrons and ions between the etched portion and the non-etched portion in the mask substrate is reduced, so that the difference in surface voltage in the mask substrate is reduced, and The etching rate in the substrate becomes uniform, and as a result, the uniformity of the etching depth is improved. In addition, by applying the plasma etching method of the present invention to the phase shifter processing of a photomask, a photomask having a large depth of focus of an exposure optical image can be formed.

【００８９】[0089]

【００９０】[0090]

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

【図１】プラズマエッチングの際のマスク基板の近傍の
電位分布を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a potential distribution near a mask substrate during plasma etching.

【図２】石英基板の厚さと高周波電圧の透過率の関係を
示す図。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the thickness of a quartz substrate and the transmittance of a high-frequency voltage.

【図３】被加工材の周囲に絶縁シールドが配置されたプ
ラズマエッチング装置の概要をを示す図。FIG. 3 is a diagram showing an outline of a plasma etching apparatus in which an insulating shield is arranged around a workpiece.

【図４】平行平板ＲＩＥの概要を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an outline of a parallel plate RIE.

【図５】プラズマエッチングの際のマスク基板の表面電
圧の分布を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a distribution of a surface voltage of a mask substrate during plasma etching.

【図６】本発明のプラズマエッチング方法を適用したフ
ォトマスクの製造工程の一例を示す図、（ａ）〜（ｉ）
は各工程における断面図を表す。FIG. 6 is a view showing an example of a photomask manufacturing process to which the plasma etching method of the present invention is applied, (a) to (i).
Indicates a cross-sectional view in each step.

【図７】本発明のプラズマエッチング方法を適用したフ
ォトマスクの製造工程の他の例を示す図、（ａ）〜
（ｄ）は各工程における断面図を表す。FIGS. 7A to 7C show another example of a photomask manufacturing process to which the plasma etching method of the present invention is applied, and FIGS.
(D) shows a sectional view in each step.

【図８】石英基板の厚さと表面電圧の関係を示す図。FIG. 8 is a view showing the relationship between the thickness of a quartz substrate and the surface voltage.

【図９】電子ビーム励起プラズマエッチング装置の概要
を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an outline of an electron beam excited plasma etching apparatus.

【図１０】基板周縁部からの距離とエッチング速度の関
係を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a distance from a peripheral portion of a substrate and an etching rate.

【図１１】マスク基板の裏面に透光性の支持板を接合し
たフォトマスクの断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view of a photomask in which a light-transmitting support plate is bonded to a back surface of a mask substrate.

【図１２】本発明の方法に基くプラズマエッチングの際
のマスク基板の近傍の電位分布を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a potential distribution near a mask substrate during plasma etching based on the method of the present invention.

【図１３】従来の方法に基くプラズマエッチングの際の
マスク基板の近傍の電位分布を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a potential distribution near a mask substrate during plasma etching based on a conventional method.

【図１４】ステッパの概略構成図。FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a stepper.

【図１５】基板掘り込み型レベンソンマスクの概略図。FIG. 15 is a schematic view of a substrate dug-out type Levenson mask.

【図１６】基板掘り込み型レベンソンマスクの作成の工
程を示す図。（ａ）〜（ｃ）は各工程における断面図を
表す。FIG. 16 is a diagram showing a process of forming a substrate dug-type Levenson mask. (A)-(c) show the sectional view in each process.

【図１７】レベンソンマスクの光学像の一例を示した
図。FIG. 17 is a diagram showing an example of an optical image of a Levenson mask.

【図１８】マスク基板表面近傍の等電位面を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an equipotential surface near a mask substrate surface.

【図１９】マスク基板表面近傍の等電位面を示す図。FIG. 19 is a diagram showing an equipotential surface near a mask substrate surface.

【図２０】実際のフォトマスクのパターンの一例を示す
図。FIG. 20 is a diagram showing an example of an actual photomask pattern.

【図２１】高周波電圧パワーと基板表面電圧の関係の一
例を示す図。FIG. 21 is a diagram showing an example of the relationship between high-frequency voltage power and substrate surface voltage.

【図２２】高周波電圧の透過率とエッチング速度の関係
の一例を示す図。FIG. 22 is a diagram showing an example of the relationship between the transmittance of a high-frequency voltage and the etching rate.

【図２３】プラズマエッチング装置において、マスク基
板等を透過する高周波電圧の状況を説明する図。FIG. 23 illustrates a state of a high-frequency voltage transmitted through a mask substrate or the like in a plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１・・・マスク基板、１２・・・遮光膜、１３・・・
被エッチング部と同質の被膜、１７・・・比較的大きな
面積のエッチングマスク、１８・・・微細パターン、１
９・・・等電位面、３１・・・石英基板、３２・・・導
電性ステージ、３３・・・高周波電源、３４・・・反応
性ガスプラズマ、３５・・・反応室、３６・・・絶縁シ
ールド、３７・・・導電性部材、３９・・・等電位面、
５１・・・・被エッチング部、５２・・・・エッチング
マスク、５３・・・・ＳＯＧ膜、６１・・・マスク基
板、６２・・・遮光膜、６３・・・レジスト（下層）、
６４・・・位相シフタ、６６・・・ＳＯＧ膜、６７・・
・レジスト（上層）、６８・・・シリル化層、９７・・
・電子ビーム、９８・・・ビームライン、１１６・・・
透光性の支持板、１４１・・・光源、１４２・・・フラ
イアイレンズ、１４３・・・コンデンサレンズ、１４４
・・・フォトマスク、１４４ａ・・・遮光膜パターン、
１４５・・・投影レンズ、１４６・・・ウエハ、１４６
ａ・・・レジスト、１５１・・・マスク基板、１５２・
・・遮光膜、１５３・・・レジスト、１５４・・・位相
シフタ、１５５・・・非シフタ部、１５６・・・開口
部、１８１・・・マスク基板、１８２・・・遮光膜、１
８６・・・比較的大きな面積のエッチングマスク、１８
７、１８８、２０７、２０８・・・微細パターン、１８
９・・・等電位面。11 ... mask substrate, 12 ... light shielding film, 13 ...
Coating of the same quality as the part to be etched, 17: Etching mask of relatively large area, 18: Fine pattern, 1
9 ... equipotential surface, 31 ... quartz substrate, 32 ... conductive stage, 33 ... high frequency power supply, 34 ... reactive gas plasma, 35 ... reaction chamber, 36 ... Insulation shield, 37: conductive member, 39: equipotential surface,
51: etched portion, 52: etching mask, 53: SOG film, 61: mask substrate, 62: light shielding film, 63: resist (lower layer),
64 ... phase shifter, 66 ... SOG film, 67 ...
.Resist (upper layer), 68... Silylation layer, 97.
・ Electron beam, 98 ・ ・ ・ Beam line, 116 ・ ・ ・
Translucent support plate, 141 light source, 142 fly-eye lens, 143 condenser lens, 144
... Photomask, 144a ... Light-shielding film pattern,
145: Projection lens, 146: Wafer, 146
a: resist, 151: mask substrate, 152
..Light shielding film, 153 resist, 154 phase shifter, 155 non-shifter portion, 156 opening portion, 181 mask substrate, 182 light shielding film, 1
86: etching mask of relatively large area, 18
7, 188, 207, 208 ... fine pattern, 18
9 ... Equipotential surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０４ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２８ Ｈ０１Ｌ 21/3065 ５０２Ｐ 21/302 Ｊ (56)参考文献 特開 平８−17799（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−92765（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−279876（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/00 - 1/16 C03C 15/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI G03F 7/20 504 H01L 21/30 528 H01L 21/3065 502P 21/302 J (56) References , A) JP-A-8-92765 (JP, A) JP-A-5-279876 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/027 G03F 1/00- 1/16 C03C 15/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 表面にエッチングマスクによってパター
ンが形成された被加工材を、反応性ガスプラズマを利用
してエッチングするプラズマエッチング方法において、 前記エッチングマスクの上に、前記被加工材の被エッチ
ング部と同一の材料からなる被膜を、被エッチング部を
目標の深さまでエッチングした後に当該被膜の一部が残
る厚さ以上の厚さで形成することを特徴とするプラズマ
エッチング方法。1. A plasma etching method for etching a workpiece having a pattern formed on its surface by an etching mask using reactive gas plasma, comprising: etching the workpiece on the etching mask;
A plasma etching method comprising: forming a film made of the same material as that of a coating portion to a thickness equal to or greater than a thickness of a portion of the film after the etched portion is etched to a target depth. 【請求項２】 表面にエッチングマスクによってパター
ンが形成された石英ガラス製の基板を、反応性ガスプラ
ズマを利用してエッチングするプラズマエッチング方法
において、 前記エッチングマスクの上に、ＳＯＧからなり、そのエ
ッチング速度が前記基板の被エッチング部のエッチング
速度の８０％以上、１２０％以下の被膜を、被エッチン
グ部を目標の深さまでエッチングした後に当該被膜の一
部が残る厚さ以上の厚さで形成することを特徴とする プ
ラズマエッチング方法。2. A putter having an etching mask on the surface.
The quartz glass substrate on which
Plasma etching method for etching using plasma
In, on the etching mask made of SOG, the d
The etching speed of the etched portion of the substrate is
Apply 80% or more and 120% or less of the coating speed
After the etched portion is etched to the target depth,
A plasma etching method characterized in that the plasma etching method is formed so as to have a thickness equal to or greater than a thickness in which a portion remains . 【請求項３】 表面にエッチングマスクによってパター
ンが形成された石英ガラス製の基板を、反応性ガスプラ
ズマを利用してエッチングするプラズマエッチング方法
において、 前記エッチングマスクの表面を改質することによって、
そのエッチング速度が前記基板の被エッチング部のエッ
チング速度の８０％以上、１２０％以下の被膜を、被エ
ッチング部を目標の深さまでエッチングした後に当該被
膜の一部が残る厚さ以上の厚さで形成することを特徴と
する プラズマエッチング方法。3. A putter having an etching mask on the surface.
The quartz glass substrate on which
Plasma etching method for etching using plasma
In the above, by modifying the surface of the etching mask,
The etching rate is the edge of the etched portion of the substrate.
Apply a coating of 80% or more and 120% or less of the
After etching the notch to the target depth,
The feature is that it is formed with a thickness greater than the thickness where a part of the film remains
Plasma etching method to. 【請求項４】 前記エッチングマスクはフォトレジスト
からなり、 前記被膜は、このフォトレジストの表面をシリル化する
ことによって形成されることを特徴とする請求項３に記
載の プラズマエッチング方法。 4. The etching mask is a photoresist.
Made, the film is silylated surface of the photoresist
4. The method according to claim 3, wherein
The plasma etching method of mounting.