JP3415074B2 - Ｘ線マスクの製造方法およびその装置 - Google Patents
Ｘ線マスクの製造方法およびその装置Info
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Landscapes
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路等の
製造で多用されているパターン形成技術に係わり、特に
Ｘ線を用いて半導体やガラス材料等からなる基板上に集
積回路パターンを形成する技術、いわゆるＸ線リソグラ
フィ技術等で用いられるＸ線マスクの製造におけるエッ
チングプロセスでの始点、終点の検出方法およびそれを
用いたエッチング装置に関する。
製造で多用されているパターン形成技術に係わり、特に
Ｘ線を用いて半導体やガラス材料等からなる基板上に集
積回路パターンを形成する技術、いわゆるＸ線リソグラ
フィ技術等で用いられるＸ線マスクの製造におけるエッ
チングプロセスでの始点、終点の検出方法およびそれを
用いたエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線マスクの製造におけるＸ線吸収体の
エッチングではエッチング対象である吸収体の表面は比
較的安定な自然酸化膜に被われているためプラズマが照
射されても、まず酸化膜を除くのに時間が掛かり、吸収
体膜そのもののエッチングを始めるまでに時間の遅れが
生じる。この遅れ時間は、膜表面の状態やプラズマの状
態に大きく依存する。膜表面状態は膜形成工程、パター
ン形成工程や、エッチングマスクの形成等のエッチング
前工程での取り扱いによっても微妙に異なる。また、プ
ラズマ状態もエッチングの度に必ずしも同じではない。
このため、ウエハごとに、エッチングの遅れ時間に違い
が生じ、時間で制御していたエッチングでは、実エッチ
ング時間にばらつきがあり、エッチング精度の再現性を
低下させていた。エッチング工程において、パターン形
状を制御するためにエッチング途中でガス条件、パワー
等のプラズマ状態を変えるエッチング手法がしばしば使
われている。時間を決めて条件を切り替えていくのが普
通であるが、エッチングの開始時間にばらつきのある場
合は、ウエハごとに実エッチングの条件が異なることに
なり、エッチング精度の再現性を低下させる要因となっ
ていた。オーバーエッチングを行う際にも、エッチング
の終点を直接検出せず、時間で判定していた場合は、実
際のオーバーエッチ時間にばらつきがあり、エッチング
精度の再現性を低下させる要因となっていた。このよう
な状況から、エッチングの開始と終了を直接モニターす
ることが求められていた。エッチングの開始や終了を検
出する方法として、反応生成物の質量分析のシグナルを
モニターする方法と、反応生成物からの発光をモニター
する方法とがあり、ＬＳＩ製造プロセスにおいて使われ
ている場合がある。上記反応生成物からの発光をモニタ
ーする方法は、例えば６インチや８インチの大きな基板
全面にあるＳｉをエッチングする際に、Ｓｉの反応生成
物の発光波長領域の強度をモニターすることにより、エ
ッチングの開始点、終点を検出していた。また、その反
応生成物は多量であるため、その検出精度を上げる必要
はなかった。また、従来のＳｉの反応生成物は分子量が
小さいため、エネルギー準位が分散して、その発光スペ
クトルは孤立ピークが数本出る程度である。この場合、
波長分解能を荒くすると、バックグラウンドが大きくな
り、検出精度が悪くなった。Ｔａの反応生成物の場合
は、Ｓｉのものと比べて分子量が大きいためにエネルギ
ー準位が細かくなり、その発光スペクトルは、ある波長
付近に多くのピークが発生する。そこで波長分解能を荒
くすると、感度が良くなり、かつバックグラウンドの影
響も少ないので、検出精度が良くなり、少量の反応生成
物であっても検出できるようになった。しかし、Ｘ線マ
スクの製造においては、使われる領域はウエハの中心部
の２５ｍｍ角程度で、さらにその中に描かれている回路
パターンの極一部を加工することになるため、エッチン
グする面積がＬＳＩ製造プロセスと比べ極端に小さく、
エッチングが開始されることによるプラズマ状態の微小
変化を質量分析や発光でモニターすることは難しい。こ
のため、ダミーウエハを用いて、あらかじめエッチング
速度、必要なエッチング時間を導き出し、その結果を基
にエッチングの開始、終了時間を決める手法で対応して
いるのが実状であった。
エッチングではエッチング対象である吸収体の表面は比
較的安定な自然酸化膜に被われているためプラズマが照
射されても、まず酸化膜を除くのに時間が掛かり、吸収
体膜そのもののエッチングを始めるまでに時間の遅れが
生じる。この遅れ時間は、膜表面の状態やプラズマの状
態に大きく依存する。膜表面状態は膜形成工程、パター
ン形成工程や、エッチングマスクの形成等のエッチング
前工程での取り扱いによっても微妙に異なる。また、プ
ラズマ状態もエッチングの度に必ずしも同じではない。
このため、ウエハごとに、エッチングの遅れ時間に違い
が生じ、時間で制御していたエッチングでは、実エッチ
ング時間にばらつきがあり、エッチング精度の再現性を
低下させていた。エッチング工程において、パターン形
状を制御するためにエッチング途中でガス条件、パワー
等のプラズマ状態を変えるエッチング手法がしばしば使
われている。時間を決めて条件を切り替えていくのが普
通であるが、エッチングの開始時間にばらつきのある場
合は、ウエハごとに実エッチングの条件が異なることに
なり、エッチング精度の再現性を低下させる要因となっ
ていた。オーバーエッチングを行う際にも、エッチング
の終点を直接検出せず、時間で判定していた場合は、実
際のオーバーエッチ時間にばらつきがあり、エッチング
精度の再現性を低下させる要因となっていた。このよう
な状況から、エッチングの開始と終了を直接モニターす
ることが求められていた。エッチングの開始や終了を検
出する方法として、反応生成物の質量分析のシグナルを
モニターする方法と、反応生成物からの発光をモニター
する方法とがあり、ＬＳＩ製造プロセスにおいて使われ
ている場合がある。上記反応生成物からの発光をモニタ
ーする方法は、例えば６インチや８インチの大きな基板
全面にあるＳｉをエッチングする際に、Ｓｉの反応生成
物の発光波長領域の強度をモニターすることにより、エ
ッチングの開始点、終点を検出していた。また、その反
応生成物は多量であるため、その検出精度を上げる必要
はなかった。また、従来のＳｉの反応生成物は分子量が
小さいため、エネルギー準位が分散して、その発光スペ
クトルは孤立ピークが数本出る程度である。この場合、
波長分解能を荒くすると、バックグラウンドが大きくな
り、検出精度が悪くなった。Ｔａの反応生成物の場合
は、Ｓｉのものと比べて分子量が大きいためにエネルギ
ー準位が細かくなり、その発光スペクトルは、ある波長
付近に多くのピークが発生する。そこで波長分解能を荒
くすると、感度が良くなり、かつバックグラウンドの影
響も少ないので、検出精度が良くなり、少量の反応生成
物であっても検出できるようになった。しかし、Ｘ線マ
スクの製造においては、使われる領域はウエハの中心部
の２５ｍｍ角程度で、さらにその中に描かれている回路
パターンの極一部を加工することになるため、エッチン
グする面積がＬＳＩ製造プロセスと比べ極端に小さく、
エッチングが開始されることによるプラズマ状態の微小
変化を質量分析や発光でモニターすることは難しい。こ
のため、ダミーウエハを用いて、あらかじめエッチング
速度、必要なエッチング時間を導き出し、その結果を基
にエッチングの開始、終了時間を決める手法で対応して
いるのが実状であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の従来技
術における状況を鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、エッチングの最中にプラズマからの発光を
分光し、エッチング反応に関わる化学種の発光強度の変
化を感度よくモニターすることで、エッチング面積が微
少な場合であっても、エッチングの開始点、終点を高精
度に検出し、Ｘ線マスクの作製プロセスにおけるエッチ
ングの再現性を高め、高精度なパターンの形成を実現す
ることができるＸ線マスクの製造方法およびそれを実施
する装置を提供することにある。
術における状況を鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、エッチングの最中にプラズマからの発光を
分光し、エッチング反応に関わる化学種の発光強度の変
化を感度よくモニターすることで、エッチング面積が微
少な場合であっても、エッチングの開始点、終点を高精
度に検出し、Ｘ線マスクの作製プロセスにおけるエッチ
ングの再現性を高め、高精度なパターンの形成を実現す
ることができるＸ線マスクの製造方法およびそれを実施
する装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、プラ
ズマによるエッチング装置を用いてＸ線マスクを製造す
る方法において、上記エッチング装置のエッチング室に
おけるプラズマの発光強度をモニターする受光手段を配
置し、上記プラズマ中の化学種の発光を分光する手段と
して、光フィルターもしくは分光器を用いて発光強度信
号を検出する工程と、上記エッチング用ガスとして、少
なくとも塩素を含むガスを用い、かつエッチング対象と
して少なくともタンタル（Ｔａ）を含むＸ線吸収体を用
い、エッチングの始点および終点の判定は、プラズマ中
の波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍ範囲の発光、もしくは上
記波長領域内の特定波長範囲の発光を利用し、上記プラ
ズマ中の化学種の発光強度信号に設定の演算処理を施す
ことによりエッチングの始点と終点を判定する工程と、
上記エッチングの開始または終了点より所定の時間経過
後、エッチング条件を変更する工程、もしくはエッチン
グを停止する工程を、少なくとも含むＸ線マスクの製造
方法とするものである。ここでいう設定の演算処理と
は、例えば、プラズマ中の化学種の発光強度信号の所定
の波長範囲内の発光強度を、プラズマ自身の変動分を打
ち消すための別の波長の発光強度で割り算して、エッチ
ングの始点および終点の精度を上げる演算を意味する。
また、請求項２に記載のように、請求項１において、プ
ラズマ中の波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍ範囲の発光強度
を、上記波長近傍の別の波長の発光強度で割り算して、
プラズマ自身の変動分を打ち消して、Ｓ／Ｎ（シグナル
／ノイズ）比を向上し、エッチングの始点および終点の
位置精度を上げて検出する工程を含むＸ線マスクの製造
方法とするものである。また、請求項３に記載のよう
に、請求項１または請求項２に記載のＸ線マスクの製造
方法を実施するプラズマエッチング装置であって、上記
エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの発光
を受光する手段と、 エッチングガスおよびエッチング
中の反応生成物よりなる化学種の発光スペクトルの特定
波長光を取り出す分光器もしくは光フィルターと、上記
エッチング室におけるプラズマ中の化学種の発光強度を
測定し、該発光強度が所定値となった時に、エッチング
の始点および終点を判定する手段と、エッチングの開始
または終了点から所定の時間後にエッチング条件を変更
する手段、もしくはエッチングを停止する手段を少なく
とも備えたＸ線マスクの製造装置とするものである。
に、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、請求項１に記載のように、プラ
ズマによるエッチング装置を用いてＸ線マスクを製造す
る方法において、上記エッチング装置のエッチング室に
おけるプラズマの発光強度をモニターする受光手段を配
置し、上記プラズマ中の化学種の発光を分光する手段と
して、光フィルターもしくは分光器を用いて発光強度信
号を検出する工程と、上記エッチング用ガスとして、少
なくとも塩素を含むガスを用い、かつエッチング対象と
して少なくともタンタル（Ｔａ）を含むＸ線吸収体を用
い、エッチングの始点および終点の判定は、プラズマ中
の波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍ範囲の発光、もしくは上
記波長領域内の特定波長範囲の発光を利用し、上記プラ
ズマ中の化学種の発光強度信号に設定の演算処理を施す
ことによりエッチングの始点と終点を判定する工程と、
上記エッチングの開始または終了点より所定の時間経過
後、エッチング条件を変更する工程、もしくはエッチン
グを停止する工程を、少なくとも含むＸ線マスクの製造
方法とするものである。ここでいう設定の演算処理と
は、例えば、プラズマ中の化学種の発光強度信号の所定
の波長範囲内の発光強度を、プラズマ自身の変動分を打
ち消すための別の波長の発光強度で割り算して、エッチ
ングの始点および終点の精度を上げる演算を意味する。
また、請求項２に記載のように、請求項１において、プ
ラズマ中の波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍ範囲の発光強度
を、上記波長近傍の別の波長の発光強度で割り算して、
プラズマ自身の変動分を打ち消して、Ｓ／Ｎ（シグナル
／ノイズ）比を向上し、エッチングの始点および終点の
位置精度を上げて検出する工程を含むＸ線マスクの製造
方法とするものである。また、請求項３に記載のよう
に、請求項１または請求項２に記載のＸ線マスクの製造
方法を実施するプラズマエッチング装置であって、上記
エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの発光
を受光する手段と、 エッチングガスおよびエッチング
中の反応生成物よりなる化学種の発光スペクトルの特定
波長光を取り出す分光器もしくは光フィルターと、上記
エッチング室におけるプラズマ中の化学種の発光強度を
測定し、該発光強度が所定値となった時に、エッチング
の始点および終点を判定する手段と、エッチングの開始
または終了点から所定の時間後にエッチング条件を変更
する手段、もしくはエッチングを停止する手段を少なく
とも備えたＸ線マスクの製造装置とするものである。
【０００５】本発明はプラズマエッチング装置に、プラ
ズマの発光を分光して受光する手段を配置し、エッチン
グ反応に関わる化学種からの発光スペクトル強度、好適
には２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長領域の発光、もしく
はその領域内の特定波長の発光強度をモニターし、その
強度が所定値になったときに、エッチングの始点および
終点を判定し、所定の時間後にエッチング条件を変えた
り、あるいはエッチングを停止する制御部を備えたエッ
チング装置を用いるものである。本発明は上述した請求
項１ないし請求項３に記載のように、プラズマエッチン
グによるＸ線マスクの製造において、プラズマからの２
２０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の発光強度変化をモニター
することにより、Ｔａを含む材料のエッチングの開始点
と終点とが、エッチング面積が小さい場合であっても感
度よく判定することができ、それによりＸ線マスク吸収
体のパターン形成を再現性よく高精度に実現できる効果
がある。
ズマの発光を分光して受光する手段を配置し、エッチン
グ反応に関わる化学種からの発光スペクトル強度、好適
には２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長領域の発光、もしく
はその領域内の特定波長の発光強度をモニターし、その
強度が所定値になったときに、エッチングの始点および
終点を判定し、所定の時間後にエッチング条件を変えた
り、あるいはエッチングを停止する制御部を備えたエッ
チング装置を用いるものである。本発明は上述した請求
項１ないし請求項３に記載のように、プラズマエッチン
グによるＸ線マスクの製造において、プラズマからの２
２０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長の発光強度変化をモニター
することにより、Ｔａを含む材料のエッチングの開始点
と終点とが、エッチング面積が小さい場合であっても感
度よく判定することができ、それによりＸ線マスク吸収
体のパターン形成を再現性よく高精度に実現できる効果
がある。
【０００６】図１は、エッチングガスとして塩素（Ｃｌ
2）を用い、エッチングしていないときと、３インチの
ウエハ全面に成膜したＴａをエッチングするときのプラ
ズマ発光スペクトルを比較したものである。プラズマの
発光スペクトルが３５０ｎｍより長波長域側では、エッ
チング中はべースラインが若干高くなるが、スペクトル
パターンに変化は見られない。３５０ｎｍ以下の領域で
は、Ｔａがエッチングされている時だけ、特徴的な強い
発光が観測される。図２は、二つのスペクトルを割り算
し、発光強度比を見たものである。２２０ｎｍ〜３５０
ｎｍ領域で、特にエッチングすることによる発光変化が
大きいことが分かった。これはＴａのエッチング反応生
成物がプラズマによって分解されることで生じるタンタ
ル（Ｔａ）原子、塩化タンタル分子（ＴａＣｌ、ＴａＣ
ｌ2）の発光が、波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍに強く現
れることを示している。したがって、エッチング対象が
Ｔａを含む材料である場合、この波長領域に限定してエ
ッチング中の発光をモニターすると、エッチングの開始
点と終点を判定できることが分かった。また、２２０ｎ
ｍ〜３５０ｎｍの領域は、エッチングガスである塩素自
身の発光は弱いため、受光手段の信号を増幅し感度を上
げることで、エッチング面積が小さい場合においても、
Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比が良く反応生成物からの
発光を観測することができることが分かった。このよう
に、本発明の２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの領域の発光強度
をモニターする方法により、エッチングの始点および終
点を正確に判定されるため、エッチングの再現性を高め
ることができ、高精度な信頼性の高いパターン形成を実
現することができる。
2）を用い、エッチングしていないときと、３インチの
ウエハ全面に成膜したＴａをエッチングするときのプラ
ズマ発光スペクトルを比較したものである。プラズマの
発光スペクトルが３５０ｎｍより長波長域側では、エッ
チング中はべースラインが若干高くなるが、スペクトル
パターンに変化は見られない。３５０ｎｍ以下の領域で
は、Ｔａがエッチングされている時だけ、特徴的な強い
発光が観測される。図２は、二つのスペクトルを割り算
し、発光強度比を見たものである。２２０ｎｍ〜３５０
ｎｍ領域で、特にエッチングすることによる発光変化が
大きいことが分かった。これはＴａのエッチング反応生
成物がプラズマによって分解されることで生じるタンタ
ル（Ｔａ）原子、塩化タンタル分子（ＴａＣｌ、ＴａＣ
ｌ2）の発光が、波長２２０ｎｍ〜３５０ｎｍに強く現
れることを示している。したがって、エッチング対象が
Ｔａを含む材料である場合、この波長領域に限定してエ
ッチング中の発光をモニターすると、エッチングの開始
点と終点を判定できることが分かった。また、２２０ｎ
ｍ〜３５０ｎｍの領域は、エッチングガスである塩素自
身の発光は弱いため、受光手段の信号を増幅し感度を上
げることで、エッチング面積が小さい場合においても、
Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比が良く反応生成物からの
発光を観測することができることが分かった。このよう
に、本発明の２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの領域の発光強度
をモニターする方法により、エッチングの始点および終
点を正確に判定されるため、エッチングの再現性を高め
ることができ、高精度な信頼性の高いパターン形成を実
現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態の一
例を挙げ、図面を用いて、さらに詳細に説明する。 〈実施の形態１〉図３は、本発明のＸ線マスクの製造方
法に用いるイオン流エッチング装置の構成の一例を示す
模式図である。試料１１は、次のようにして作製した。
直径４インチ、厚さ２ｍｍのＳｉウエハに、厚さ２μｍ
のＳｉＣ膜を減圧気相成長法により堆積し、さらにその
上に、電子サイクロトロン共鳴プラズマを利用したスパ
ッタ法で、Ｔａ膜を厚さ０.４μｍ堆積した。その上
に、ＳｉＯ2膜を電子サイクロトロン共鳴プラズマを用
いた気相成長法により厚さ０.１５μｍ堆積した。続い
て、表面のＳｉＯ2膜上に、電子ビームレジストを０.２
μｍ厚で回転塗布し、電子ビーム露光法を用いて、０.
０８μｍから２μｍの寸法を持つレジストのＬ（ライ
ン）とＳ（スペース）パターン、孤立パターンを形成し
た。次に、この基板を反応性イオンエッチング装置（図
示せず）に入れ、ＣＦ4、ＳＦ6の混合ガスを用いて、上
記レジストをマスクに、 ＳｉＯ2膜をエッチングした。
その後、オゾンアッシング装置（図示せず）で、レジス
トを除去してＳｉＯ2膜パターンを形成した。次に、作
製した上記試料を、上記図３に示すイオン流エッチング
装置を用い、エッチングガス４として、塩素（Ｃｌ2）
ガス、ガス圧０.１５mTorr（ミリトル）、２.４５ＧＨ
ｚのマイクロ波（３）パワー５００Ｗ、試料１１の温度
は７０℃でエッチングを行った。プラズマの発光は、光
ファイバー１２を試料１１の上面３ｃｍのプラズマを横
から見込める位置に配置し、石英窓１３を通して発光を
採光した。光ファイバー１２の先には、分光器１４があ
り、発光を分光し、その強度をコンピュータ１５に取り
込んだ。本実施の形態では、波長２６７ｎｍの発光をモ
ニタした。その発光強度の時間依存性を図４に示す。放
電開始後７０秒で、発光信号強度が大きくなり、エッチ
ングが開始されたことが分かった。エッチングが定常的
に進行しているときは、発光信号強度はほぼ一定の強さ
示す。７分後に発光信号強度は下がりだすが、この時点
でＴａエッチングが終了し、その下のＳｉＣ面に達した
ことを示した。ここから、３分間オーバーエッチした
後、制御装置を介して放電を停止させた。本実施の形態
における試料において、エッチング対象Ｔａの面積は、
４インチウエハの約４％であったが、０.２％程度でも
感度よくエッチングの開始と終了を判定することができ
た。本実施の形態では分光器１４を波長分解能１.５ｎ
ｍの状態で使用し、２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの領域の中
の特定波長２６７ｎｍを選んでモニタしたが、Ｔａのエ
ッチングに関係する発光はその波長領域に広く分布する
ため、分光器の分解能を荒くしてもエッチング面積が
０.２％の時に開始と終了を判定することができた。ま
た、図２から分かるように、２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ
は、特に強い発光が連続的に出ているので、分解能を３
０ｎｍとし、この領域だけをモニターするとバックグラ
ウンドの影響を小さくでき、エッチング面積が０.１％
以下でもエッチングの開始と終了が判定できた。本実施
の形態では分光器１４を用いたが、分光器１４の代わり
に２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの光だけを通す光フィルター
を用いた場合においてもエッチングの開始と終了を判定
できることを確認している。
例を挙げ、図面を用いて、さらに詳細に説明する。 〈実施の形態１〉図３は、本発明のＸ線マスクの製造方
法に用いるイオン流エッチング装置の構成の一例を示す
模式図である。試料１１は、次のようにして作製した。
直径４インチ、厚さ２ｍｍのＳｉウエハに、厚さ２μｍ
のＳｉＣ膜を減圧気相成長法により堆積し、さらにその
上に、電子サイクロトロン共鳴プラズマを利用したスパ
ッタ法で、Ｔａ膜を厚さ０.４μｍ堆積した。その上
に、ＳｉＯ2膜を電子サイクロトロン共鳴プラズマを用
いた気相成長法により厚さ０.１５μｍ堆積した。続い
て、表面のＳｉＯ2膜上に、電子ビームレジストを０.２
μｍ厚で回転塗布し、電子ビーム露光法を用いて、０.
０８μｍから２μｍの寸法を持つレジストのＬ（ライ
ン）とＳ（スペース）パターン、孤立パターンを形成し
た。次に、この基板を反応性イオンエッチング装置（図
示せず）に入れ、ＣＦ4、ＳＦ6の混合ガスを用いて、上
記レジストをマスクに、 ＳｉＯ2膜をエッチングした。
その後、オゾンアッシング装置（図示せず）で、レジス
トを除去してＳｉＯ2膜パターンを形成した。次に、作
製した上記試料を、上記図３に示すイオン流エッチング
装置を用い、エッチングガス４として、塩素（Ｃｌ2）
ガス、ガス圧０.１５mTorr（ミリトル）、２.４５ＧＨ
ｚのマイクロ波（３）パワー５００Ｗ、試料１１の温度
は７０℃でエッチングを行った。プラズマの発光は、光
ファイバー１２を試料１１の上面３ｃｍのプラズマを横
から見込める位置に配置し、石英窓１３を通して発光を
採光した。光ファイバー１２の先には、分光器１４があ
り、発光を分光し、その強度をコンピュータ１５に取り
込んだ。本実施の形態では、波長２６７ｎｍの発光をモ
ニタした。その発光強度の時間依存性を図４に示す。放
電開始後７０秒で、発光信号強度が大きくなり、エッチ
ングが開始されたことが分かった。エッチングが定常的
に進行しているときは、発光信号強度はほぼ一定の強さ
示す。７分後に発光信号強度は下がりだすが、この時点
でＴａエッチングが終了し、その下のＳｉＣ面に達した
ことを示した。ここから、３分間オーバーエッチした
後、制御装置を介して放電を停止させた。本実施の形態
における試料において、エッチング対象Ｔａの面積は、
４インチウエハの約４％であったが、０.２％程度でも
感度よくエッチングの開始と終了を判定することができ
た。本実施の形態では分光器１４を波長分解能１.５ｎ
ｍの状態で使用し、２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの領域の中
の特定波長２６７ｎｍを選んでモニタしたが、Ｔａのエ
ッチングに関係する発光はその波長領域に広く分布する
ため、分光器の分解能を荒くしてもエッチング面積が
０.２％の時に開始と終了を判定することができた。ま
た、図２から分かるように、２６０ｎｍ〜２９０ｎｍ
は、特に強い発光が連続的に出ているので、分解能を３
０ｎｍとし、この領域だけをモニターするとバックグラ
ウンドの影響を小さくでき、エッチング面積が０.１％
以下でもエッチングの開始と終了が判定できた。本実施
の形態では分光器１４を用いたが、分光器１４の代わり
に２２０ｎｍ〜３５０ｎｍの光だけを通す光フィルター
を用いた場合においてもエッチングの開始と終了を判定
できることを確認している。
【０００８】〈実施の形態２〉実施の形態１と同様な方
法でエッチング面積約０.５％の試料を作製した。この
試料を図３に示すイオン流エッチング装置を用い、エッ
チングガス４として、Ｃｌ2ガス、ガス圧０.１５mTorr
（ミリトル）、２.４５ＧＨｚのマイクロ波（３）パワ
ー５００Ｗ、試料１１の温度は７０℃でエッチングを行
った。同時に石英窓１３を通してエッチング中の発光を
採光した。 分光器１４は波長分解能１.５ｎｍで使用
して２６３ｎｍと２５５ｎｍの発光強度変化をコンピュ
ータに取り込み、リアルタイムで２６３ｎｍ強度を２５
５ｎｍ強度で割り算し、その強度比をモニターした。図
５は発光強度比の時間依存性を示したものである。Ｔａ
のエッチングは放電開始後４５秒後に始まり、７分で終
了したことが分かったので、その後３分オーバーエッチ
ングを行い、放電を止めた。本実施の形態に示した方法
は、二つの波長の発光強度の比を採っているため、プラ
ズマの変動による発光強度のふらつきが打ち消され、エ
ッチングに関係する発光の変化のみをＳ／Ｎ良く検出で
きた。特に、エッチング面積が小さく発光強度の絶対値
が小さいとき有効であった。
法でエッチング面積約０.５％の試料を作製した。この
試料を図３に示すイオン流エッチング装置を用い、エッ
チングガス４として、Ｃｌ2ガス、ガス圧０.１５mTorr
（ミリトル）、２.４５ＧＨｚのマイクロ波（３）パワ
ー５００Ｗ、試料１１の温度は７０℃でエッチングを行
った。同時に石英窓１３を通してエッチング中の発光を
採光した。 分光器１４は波長分解能１.５ｎｍで使用
して２６３ｎｍと２５５ｎｍの発光強度変化をコンピュ
ータに取り込み、リアルタイムで２６３ｎｍ強度を２５
５ｎｍ強度で割り算し、その強度比をモニターした。図
５は発光強度比の時間依存性を示したものである。Ｔａ
のエッチングは放電開始後４５秒後に始まり、７分で終
了したことが分かったので、その後３分オーバーエッチ
ングを行い、放電を止めた。本実施の形態に示した方法
は、二つの波長の発光強度の比を採っているため、プラ
ズマの変動による発光強度のふらつきが打ち消され、エ
ッチングに関係する発光の変化のみをＳ／Ｎ良く検出で
きた。特に、エッチング面積が小さく発光強度の絶対値
が小さいとき有効であった。
【０００９】
【発明の効果】本発明のプラズマエッチングによるＸ線
マスクの製造方法によれば、プラズマからの２２０ｎｍ
〜３５０ｎｍの波長の発光強度変化をモニターすること
によりＴａを含む材料のエッチングの開始と終点が、エ
ッチング面積が小さい場合でも感度よく判定することが
でき、それによりＸ線マスク吸収体のパターン形成を再
現性よく高精度に実現できる効果がある。
マスクの製造方法によれば、プラズマからの２２０ｎｍ
〜３５０ｎｍの波長の発光強度変化をモニターすること
によりＴａを含む材料のエッチングの開始と終点が、エ
ッチング面積が小さい場合でも感度よく判定することが
でき、それによりＸ線マスク吸収体のパターン形成を再
現性よく高精度に実現できる効果がある。
【図１】本発明のＸ線マスクの製造方法において、エッ
チングガスとして塩素を用い、エッチングしていないと
きと、３インチウエハ全面に成膜されたＴａをエッチン
グしているときでのプラズマの発光スペクトルを比較し
た図。
チングガスとして塩素を用い、エッチングしていないと
きと、３インチウエハ全面に成膜されたＴａをエッチン
グしているときでのプラズマの発光スペクトルを比較し
た図。
【図２】本発明のＸ線マスクの製造方法において、図１
に示す二つのプラズマの発光スペクトルを割り算して求
めた波長と発光強度比の関係を示すグラフ。
に示す二つのプラズマの発光スペクトルを割り算して求
めた波長と発光強度比の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態１で例示したＸ線マスクの
製造に用いたイオン流エッチング装置の構成の一例を示
す模式図。
製造に用いたイオン流エッチング装置の構成の一例を示
す模式図。
【図４】本発明の実施の形態１で例示した波長２６７.
２ｎｍのプラズマ発光強度のエッチング時間依存性を示
す図。
２ｎｍのプラズマ発光強度のエッチング時間依存性を示
す図。
【図５】本発明の実施の形態２で例示した波長２６３ｎ
ｍを波長２５５ｎｍで割り算したプラズマの発光強度比
のエッチング時間依存性を示す図。
ｍを波長２５５ｎｍで割り算したプラズマの発光強度比
のエッチング時間依存性を示す図。
１…プラズマ室
２…マグネットコイル
３…マイクロ波
４…エッチングガス
５…ＥＣＲプラズマ
６…イオン流
７…試料台
８…エッチング室
９…排気
１０…冷却水
１１…試料
１２…光ファイバー
１３…石英窓
１４…分光器（または光フィルター）
１５…コンピュータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−219899（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−321094（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−266195（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23F 4/00
H01L 21/3065
G03F 1/16
H01L 21/027
Claims (3)
- 【請求項１】プラズマによるエッチング装置を用いてＸ
線マスクを製造する方法において、 上記エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの
発光強度をモニターする受光手段を配置し、上記プラズ
マ中の化学種の発光を分光する手段として、光フィルタ
ーもしくは分光器を用いて発光強度信号を検出する工程
と、上記エッチング用ガスとして、少なくとも塩素を含むガ
スを用い、かつエッチング対象として少なくともタンタ
ル（Ｔａ）を含むＸ線吸収体を用い、エッチングの始点
および終点の判定は、プラズマ中の波長２２０ｎｍ〜３
５０ｎｍ範囲の発光、もしくは上記波長領域内の特定波
長範囲の発光を利用し、上記 プラズマ中の化学種の発光
強度信号に設定の演算処理を施すことによりエッチング
の始点と終点を判定する工程と、 上記エッチングの開始または終了点より所定の時間経過
後、エッチング条件を変更する工程、もしくはエッチン
グを停止する工程を、少なくとも含むことを特徴とする
Ｘ線マスクの製造方法。 - 【請求項２】請求項１において、プラズマ中の波長２２
０ｎｍ〜３５０ｎｍ範囲の発光強度を、上記波長近傍の
別の波長の発光強度で割り算して、プラズマ自身の変動
分を打ち消して、Ｓ／Ｎ（シグナル／ノイズ）比を向上
し、エッチングの始点および終点の位置精度を上げて検
出する工程を含むことを特徴とするＸ線マスクの製造方
法。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載のＸ線マス
クの製造方法を実施するプラズマエッチング装置であっ
て、 上記エッチング装置のエッチング室におけるプラズマの
発光を受光する手段と、 エッチングガスおよびエッチ
ング中の反応生成物よりなる化学種の発光スペクトルの
特定波長光を取り出す分光器もしくは光フィルターと、 上記エッチング室におけるプラズマ中の化学種の発光強
度を測定し、該発光強度が所定値となった時に、エッチ
ングの始点および終点を判定する手段と、 エッチングの開始または終了点から所定の時間後にエッ
チング条件を変更する手段、もしくはエッチングを停止
する手段を少なくとも備えたことを特徴とするＸ線マス
クの製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23680199A JP3415074B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線マスクの製造方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23680199A JP3415074B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線マスクの製造方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001059193A JP2001059193A (ja) | 2001-03-06 |
| JP3415074B2 true JP3415074B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=17005996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23680199A Expired - Lifetime JP3415074B2 (ja) | 1999-08-24 | 1999-08-24 | Ｘ線マスクの製造方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3415074B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4963360B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-06-27 | 国立大学法人茨城大学 | 携帯型大気圧プラズマ発生装置 |
| JP5471630B2 (ja) * | 2010-03-10 | 2014-04-16 | 凸版印刷株式会社 | 極端紫外線露光用マスクの製造方法 |
| CN102931045B (zh) * | 2012-10-18 | 2015-08-26 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 刻蚀工艺监控信号的处理方法和刻蚀终点控制方法 |
| KR20170002764A (ko) | 2015-06-29 | 2017-01-09 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
-
1999
- 1999-08-24 JP JP23680199A patent/JP3415074B2/ja not_active Expired - Lifetime
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