JP3348305B2 - Pattern forming method of chromium-based material - Google Patents
Pattern forming method of chromium-based materialInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、クロム系材料のパター
ン形成方法に関する。この種の技術は、例えば、半導体
装置製造の際等に用いるフォトマスクの形成のために利
用できる。The present invention relates to a method for forming a pattern on a chromium-based material. This type of technique can be used, for example, for forming a photomask used when manufacturing a semiconductor device.
【0002】[0002]
【従来の技術】フォトマスクは、一般に、ガラス、石英
等の透明基板上に遮光性等の優れたクロム系材料膜を形
成してこれを微細なパターンに加工して形成される。こ
のような場合、パターン状に加工したレジスト膜をマス
クとしてクロム系材料をウェットエッチングする技術が
用いられていたが、この技術であると、出来上がりクロ
ム系材料パターンとレジストパターンとの間の寸法変動
差が大きく、微細化が実現できず、また、寸法制御性も
必ずしも良好とは言えなかった。2. Description of the Related Art In general, a photomask is formed by forming a chromium-based material film having excellent light-shielding properties on a transparent substrate such as glass or quartz and processing it into a fine pattern. In such a case, a technique of wet-etching a chromium-based material using a patterned resist film as a mask has been used, but with this technique, the dimensional variation between the finished chromium-based material pattern and the resist pattern has been used. The difference was large, miniaturization could not be realized, and dimensional controllability was not always good.
【0003】このため、エッチングガスを用いたドライ
エッチング技術を適用することが考えられたが、高精度
微細加工に適した電子線レジスト材料は耐ドライエッチ
ング特性が悪く、実用化の隘路となっていた。For this reason, it has been considered to apply a dry etching technique using an etching gas. However, an electron beam resist material suitable for high-precision microfabrication has poor dry etching resistance and is a bottleneck for practical use. Was.
【0004】例えば、ハロゲン原子を含む骨格を有する
材料であるpoly〔2,2,2−trifluoro
ethyl−α−chloroacryl〕を主成分と
するポジ型電子線レジスト材料(EBR−9と称される
もの等)は、それ自体は高精度微細加工に適した材料で
あるが、ドライエッチング耐性が小さく、クロム系材料
がエッチングされる前にレジストが消失してしまうこと
があるなど実用化が難しかった。For example, poly [2,2,2-trifluoro, which is a material having a skeleton containing a halogen atom, is used.
[Ethyl-α-chloroacryl] as a main component is a positive electron beam resist material (such as that referred to as EBR-9) itself, which is a material suitable for high-precision fine processing, but has low dry etching resistance. , chromium-containing material is practically like may resist disappears tinged difficult before being etched.
【0005】そこで、本出願人は既に、塩素、酸素及び
水素を含む混合ガス(例えば塩素ガスと酸素ガスとウェ
ットエアまたはウェット窒素ガスとの混合ガス)でドラ
イエッチングを行うことにより、上記のような耐ドライ
エッチング耐性の低いレジスト材料によっても良好な高
精度微細加工を達成する技術を提案した(特開平3−3
3848)。Therefore, the present applicant has already carried out dry etching with a mixed gas containing chlorine, oxygen and hydrogen (for example, a mixed gas of chlorine gas, oxygen gas and wet air or wet nitrogen gas), and A technique for achieving good high-precision fine processing even with a resist material having low dry etching resistance has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-3).
3848).
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら上記し
た提案においては、例えば、塩素ガス160SCCM、
酸素ガス40SCCM、ウェットエア160SCCMか
らなる混合ガスが用いられている。これは、ウェットエ
アの流量比率が全体の0.44程度である。この比率で
は、これをフォトマスクパターン形成技術に適用した場
合、他の条件を制御しても、面内線幅均一性の向上に限
界があった。似たようなウェットエア流量比率として、
塩素ガス40SCCM、酸素ガス160SCCM、ウェ
ットエア165SCCMを選択して実施した場合(ウェ
ットエアの比率約0.45)のデータとして、実現でき
る面内線幅均一性は、1.75μm線幅(フォトマスク
を用いる被加工半導体デバイス上で言えば、0.35μ
m寸法の16MSRAM、64MDRAMクラスに相
当)で3σ=0.08μm程度でしかない。これは、こ
のクラスのデバイス用マスクで必要とする線幅均一性
0.05μmは満足せず、高精度デバイスプロセス技術
確立への障害となっていた。However, in the above proposal, for example, chlorine gas 160 SCCM,
A mixed gas composed of 40 SCCM of oxygen gas and 160 SCCM of wet air is used. This is because the flow rate of the wet air is about 0.44 of the whole. At this ratio, when this is applied to the photomask pattern forming technology, there is a limit to the improvement of the in-plane line width uniformity even if other conditions are controlled. As a similar wet air flow rate ratio,
In the case where the chlorine gas 40 SCCM, the oxygen gas 160 SCCM, and the wet air 165 SCCM are selected and executed (wet air ratio: about 0.45), the in-plane line width uniformity that can be realized is 1.75 μm line width (photo mask In terms of the semiconductor device to be processed, 0.35μ
3σ = 0.08 μm for a 16 MSRAM or 64 MDRAM class with m dimensions). This did not satisfy the line width uniformity of 0.05 μm required for a device mask of this class, and was an obstacle to the establishment of high-precision device process technology.
【0007】また、フォトマスクに用いる遮光膜として
は、低応力化、耐酸性向上、低反射化のニーズから最
近、2層クロム膜(例えば酸化クロム300Å/クロム
750Å)を被加工クロム系材料とする必要性が高まっ
てきているが、この場合も、同上の問題点が生じる。Recently, as a light-shielding film used for a photomask, a two-layer chromium film (for example, 300% chromium oxide / 750% chromium oxide) is used as a light-shielding film to be processed, because of the need for lowering stress, improving acid resistance, and reducing reflection. However, the same problem as described above arises in this case.
【0008】なお、面内線幅均一性を向上させるだけで
あれば、旧来から用いられているウェットエッチングを
採用すればよいのであるが、抜け不良欠陥等の元来の問
題点が再び生じ、また2層クロム膜の場合は、下層のク
ロムのアンダーカットによるプロファイル劣化と、それ
による洗浄性劣化が生じる問題がある。即ち2層クロム
膜の場合、図5に示すように、石英等の基板1上の下層
Cr膜2と上層酸化クロム膜3とをウェットエッチング
すると、下層Cr膜2に図の如くアンダーカットが生
じ、ここに汚れが入ったり薬液が残るなどの不都合が生
じる。結局、ウェットエッチング技術は、解決策になら
ない。To improve the in-plane line width uniformity, wet etching which has been used for a long time may be employed. However, original problems such as defective defects such as missing defects occur again. In the case of a two-layer chromium film, there is a problem that the profile is deteriorated due to the undercut of the lower layer chromium and the cleaning property is thereby deteriorated. That is, in the case of a two-layer chromium film, as shown in FIG. 5, when the lower Cr film 2 and the upper chromium oxide film 3 on a substrate 1 made of quartz or the like are wet-etched, an undercut occurs in the lower Cr film 2 as shown in the figure. However, inconveniences such as contamination or chemical solution remaining therein occur. After all, wet etching technology is not a solution.
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明は上記問題点を解決して、高精度
で微細加工が可能なポジ型電子線レジストを用いてクロ
ム系材料をパターニングする場合に、該レジストの耐性
について問題なく良好なパターン加工が実現できるとと
もに、更に、被加工面内の加工均一性を向上でき、精度
が良くかつ信頼性の高い微細加工が達成できて、しかも
洗浄に伴う異物付着などの汚染の問題も小さいパターン
形成方法を提供せんとするものである。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to pattern a chromium-based material using a positive-type electron beam resist capable of high-precision and fine processing. Pattern processing can be realized, and furthermore, processing uniformity within the surface to be processed can be improved, accurate and reliable fine processing can be achieved, and contamination problems such as adhesion of foreign substances due to cleaning are small. It is intended to provide a forming method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本出願の請求項1の発明
は、ポジ型電子線レジストを用いてクロム系材料をエッ
チングしてパターン形成を行うクロム系材料のパターン
形成方法において、エッチングガスとして塩素ガスと、
酸素ガスと、水分を含む空気または水分を含む窒素ガス
との混合ガスを用いるとともに、該混合ガス中の前記水
分を含む空気または水分を含む窒素ガスの含有率が0.
600〜0.720の範囲にあることを特徴とするクロ
ム系材料のパターン形成方法であって、これにより上記
目的を達成するものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a chromium-based material pattern forming method for etching a chromium-based material using a positive electron beam resist to form a pattern. Chlorine gas,
A mixed gas of oxygen gas and air containing moisture or nitrogen gas containing moisture is used, and the water in the mixed gas is used.
Content of air containing nitrogen or nitrogen gas containing moisture .
A method for forming a pattern of a chromium-based material, characterized by being in the range of 600 to 0.720, thereby achieving the above object.
【0011】本出願の請求項2の発明は、ポジ型電子線
レジストが、ハロゲン原子を含む骨格を有する材料から
成ることを特徴とする請求項1に記載のクロム系材料の
パターン形成方法であって、これにより上記目的を達成
するものである。The invention according to claim 2 of the present application is the method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein the positive-type electron beam resist is made of a material having a skeleton containing a halogen atom. Thus, the above object is achieved.
【0012】本出願の請求項3の発明は、ポジ型電子線
レジストが、フッ素原子を含む骨格を有する材料から成
ることを特徴とする請求項1に記載のクロム系材料のパ
ターン形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。The invention according to claim 3 of the present application is the method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein the positive electron beam resist is made of a material having a skeleton containing a fluorine atom. Thus, the above object is achieved.
【0013】本出願の請求項4の発明は、ポジ型電子線
レジストが、塩素原子を含む置換基を有するフッ素原子
含有骨格を有することを特徴とする請求項1に記載のク
ロム系材料のパターン形成方法であって、これにより上
記目的を達成するものである。According to a fourth aspect of the present invention, the positive electron beam resist has a fluorine atom-containing skeleton having a substituent containing a chlorine atom. It is a forming method, thereby achieving the above object.
【0014】本出願の請求項5の発明は、ポジ型電子線
レジストが、poly〔2,2,2−trifluor
oethyl−α−chloroacryl〕から成る
ことを特徴とする請求項1に記載のクロム系材料のパタ
ーン形成方法であって、これにより上記目的を達成する
ものである。According to the invention of claim 5 of the present application, the positive type electron beam resist is made of poly [2,2,2-trifluor.
The pattern forming method for a chromium-based material according to claim 1, wherein the above object is achieved.
【0015】本出願の請求項6の発明は、ポジ型電子線
レジストが、少なくともアクリル系成分を単独重合成分
もしくは共重合成分として有することを特徴とする請求
項1に記載のクロム系材料のパターン形成方法であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。According to the invention of claim 6 of the present application, the pattern of the chromium-based material according to claim 1, wherein the positive-type electron beam resist has at least an acrylic component as a homopolymerization component or a copolymerization component. It is a forming method, thereby achieving the above object.
【0016】本出願の請求項7の発明は、ポジ型電子線
レジストが、PMMA系重合体を与える成分を単独重合
成分もしくは共重合成分として有することを特徴とする
請求項1に記載のクロム系材料のパターン形成方法であ
って、これにより上記目的を達成するものである。The invention according to claim 7 of the present application is the chromium-based resist according to claim 1, wherein the positive-type electron beam resist has, as a homopolymerization component or a copolymerization component, a component providing a PMMA polymer. A method for forming a pattern of a material, which achieves the above object.
【0017】本出願の請求項8の発明は、クロム系材料
が、クロムまたは酸化クロムを含む材料であることを特
徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のクロム系
材料のパターン形成方法であって、これにより上記目的
を達成するものである。The invention according to claim 8 of the present application is the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the chromium-based material is a material containing chromium or chromium oxide. Thus, the above object is achieved.
【0018】本出願の請求項9の発明は、クロム系材料
が、クロム系材料膜の積層構造であることを特徴とする
請求項1ないし7のいずれかに記載のクロム系材料のパ
ターン形成方法であって、これにより上記目的を達成す
るものである。According to a ninth aspect of the present invention, the chromium-based material has a laminated structure of a chromium-based material film, and the chromium-based material pattern forming method according to any one of claims 1 to 7, wherein Thus, the above object is achieved.
【0019】本出願の請求項10の発明は、クロム系材料
が、酸化クロム/クロム構造、または酸化クロム/クロ
ム/酸化クロム構造であることを特徴とする請求項1な
いし7のいずれかに記載のクロム系材料のパターン形成
方法であって、これにより上記目的を達成するものであ
る。The invention according to claim 10 of the present application is the method according to any one of claims 1 to 7, wherein the chromium-based material has a chromium oxide / chromium structure or a chromium oxide / chromium / chromium oxide structure. And a method for forming a pattern of a chromium-based material, thereby achieving the above object.
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】[0022]
【作用】本発明のように、ポジ型電子線レジストを用い
てクロム系材料をエッチングしてパターン形成を行う
際、エッチングガスとして塩素ガスと、酸素ガスと、水
分を含む空気または水分を含む窒素ガス(以下適宜「含
水素・酸素ガス」と称することもある)との混合ガスを
用い、その混合ガス中の該水分を含む空気または水分を
含む窒素ガスの含有率を0.600〜0.720の範囲
にすると、面内均一性は格段に向上する。 According to the present invention , when a pattern is formed by etching a chromium-based material using a positive electron beam resist, chlorine gas, oxygen gas, and water are used as etching gases.
Air containing moisture or nitrogen gas containing moisture (hereinafter
Using a mixed gas of sometimes referred to as the hydrogen-oxygen gas "), air or moisture containing the moisture of the mixed gas
When the content rate of the contained nitrogen gas is in the range of 0.600 to 0.720, the in-plane uniformity is remarkably improved.
【0023】図1に示すのは、5インチ平方の基板を用
いて、基板面上のクロム系材料をエッチングしたときの
面内均一性を、複数点での実験、及び実験計画法に基づ
くシミュレーションによって予測した結果であるが、エ
ッチング用混合ガス中の含水素・酸素ガス(ここではウ
ェットエアを使用)の流量比が0.657である本願発
明の範囲にあるA点の場合は、エッチング均一性は線幅
で38.000nmであるのに対し、本願発明の範囲を
外れるB点(流量比0.521)では51.667n
m、C点(流量比0.452)では54.333nmで
あった。FIG. 1 shows a simulation of in-plane uniformity when a chromium-based material on a substrate surface is etched using a 5-inch square substrate based on experiments at a plurality of points and an experiment design method. In the case of point A in the range of the present invention in which the flow rate ratio of the hydrogen-containing / oxygen gas (here, wet air is used) in the mixed gas for etching is 0.657, the etching uniformity is obtained. The characteristic is 38.000 nm in line width, whereas at point B (flow ratio 0.521) which is out of the range of the present invention, 51.667 n
At points m and C (flow rate ratio: 0.452), it was 54.333 nm.
【0024】具体的には、図1のデータをとったときの
エッチングガス成分は、A点で、塩素ガス/酸素ガス/
ウェットエア=25/100/240SCCMであり、
B点で塩素ガス/酸素ガス/ウェットエア=30/12
0/215SCCMであり、C点で、塩素ガス/酸素ガ
ス/ウェットエア=40/160/165SCCMとし
たものである。Specifically, when the data of FIG. 1 is taken, the etching gas component at the point A is chlorine gas / oxygen gas /
Wet air = 25/100/240 SCCM,
At point B, chlorine gas / oxygen gas / wet air = 30/12
0/215 SCCM, and at a point C, chlorine gas / oxygen gas / wet air = 40/160/165 SCCM.
【0025】本出願の発明において、エッチング用混合
ガス中の含水素・酸素ガスの比率を上記範囲としたこと
の作用機構は必ずしも明らかではないが、少なくとも該
比率を約0.66を中心とした上記範囲(特に上記実験
では、全流量365SCCM中、220〜260SCC
Mの範囲)にすると、格段にエッチング均一性の向上が
得られることは実験的に明らかである。In the invention of the present application, the mechanism of action for setting the ratio of the hydrogen-containing / oxygen gas in the mixed gas for etching to the above range is not necessarily clear, but at least the ratio is centered at about 0.66. The above range (particularly in the above experiment, 220 to 260 SCC in a total flow rate of 365 SCCM)
It is experimentally clear that when the ratio is in the range of M), the etching uniformity can be remarkably improved.
【0026】[0026]
【実施例】次に、本出願の発明の実施例について、図面
を参照して説明する。但し当然のことではあるが、本発
明は実施例により限定されるものではない。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, needless to say, the present invention is not limited by the embodiments.
【0027】実施例1 この実施例においては、本発明を、フォトマスク形成の
ための光透過基板上のクロム系材料のパターン形成に適
用して実施した。Example 1 In this example, the present invention was applied to pattern formation of a chromium-based material on a light transmitting substrate for forming a photomask.
【0028】一般的なフォトマスクの構造についてまず
説明すると、次のとおりである。フォトマスクの構造に
は、図2(a)に示すように、光透過部である光透過基
板(石英)1上にクロム系遮光材料2であるCrが付い
ている構造のものがあり、また、図2(b)に示すよう
に、基板(石英)1/クロム系遮光材料(Cr)2/ク
ロム系遮光材料(酸化クロムCrOx)3の低反射膜付
き2層Cr基板の構造のものがある。First, the structure of a general photomask will be described. As shown in FIG. 2A, the structure of the photomask includes a structure in which Cr, which is a chrome-based light-shielding material 2, is provided on a light-transmitting substrate (quartz) 1, which is a light-transmitting portion. As shown in FIG. 2B, a two-layer Cr substrate with a low-reflection film of a substrate (quartz) 1 / chrome-based light-shielding material (Cr) 2 / chrome-based light-shielding material (chromium oxide CrOx) 3 is used. is there.
【0029】最近のフォトマスク(レチクル)は、低
応力化により膜応力によるパターン位置ずれ量の低減、
耐強酸性に優れ、レチクル表面清浄度の向上、ステ
ッパーにおける、ウェハ/レチクル間光反射の低減、と
いう点から、図2(b)の構造が採用されることが多く
なるに至っている。本実施例でも、図2(b)の構造の
フォトマスクの形成について、クロム系材料パターン形
成を行った。In recent photomasks (reticles), the amount of pattern position shift due to film stress is reduced by lowering the stress.
The structure shown in FIG. 2 (b) has been increasingly adopted because of its excellent acid resistance, improvement of reticle surface cleanliness, and reduction of light reflection between a wafer and a reticle in a stepper. Also in this example, a chromium-based material pattern was formed for forming the photomask having the structure shown in FIG.
【0030】本実施例に使用するエッチング装置の構成
例を図3に示す。この装置は、上部電極4及び下部電極
5からなる平行平板型RIE装置で、両電極4,5間に
高周波電源6(13.56MHz)が接続されている。FIG. 3 shows an example of the configuration of an etching apparatus used in this embodiment. This device is a parallel plate type RIE device composed of an upper electrode 4 and a lower electrode 5, and a high frequency power supply 6 (13.56 MHz) is connected between the electrodes 4 and 5.
【0031】エッチングに使用するガスであるCl2、
O2、及び含水素・酸素ガス(ウェットエア、またはウ
ェット窒素等)は、それぞれ別の供給源から各々ガス導
入管71〜73により導入され、導入管7内で混合され
た後、上部電極4に設けられたガス供給口より反応室8
内に供給される。またそれぞれのガスの流量は、それぞ
れのガスの供給管71,72,73に設置された制御器
(マスフローコントローラー)にて独立に制御される。
エッチング時のガス圧力は、排気管の途中に設置された
弁の開閉度で排気量を調整することによって制御され
る。エッチングのパラメータとしてRFパワー(W)
圧力(Pa)電極間隔各々のガス流量電極温度
(6)エッチング時間等がソフト上(プログラム)で変
更でき、1回の処理に対して2ステップ以上の条件を変
えた設定が可能である。Cl 2 which is a gas used for etching,
O 2 and hydrogen-containing / oxygen gas (wet air or wet nitrogen, etc.) are respectively introduced from different supply sources by gas introduction pipes 71 to 73, mixed in the introduction pipe 7, and then mixed with the upper electrode 4. From the gas supply port provided in the reaction chamber 8
Supplied within. The flow rates of the respective gases are independently controlled by controllers (mass flow controllers) installed in the supply pipes 71, 72, 73 of the respective gases.
Gas pressure during etching, control is control by the adjusting the exhaust rate in opening degree of the installed valve in the middle of the exhaust pipe. RF power (W) as an etching parameter
Pressure (Pa) Gas flow electrode temperature at each electrode interval (6) Etching time and the like can be changed by software (program), and setting can be made by changing the conditions of two or more steps for one processing.
【0032】この実施例では、図3に示した上記エッチ
ング装置を使用してドライエッチングを行う場合に、ま
ず被エッチング物である現像−ポストベーグ後のレジス
トパターン付きのフォトマスク基板9を、下部電極5上
に置く。In this embodiment, when dry etching is performed using the above-described etching apparatus shown in FIG. 3, first, a photomask substrate 9 having a resist pattern after development and post-bake, which is an object to be etched, is placed on a lower electrode. Put on 5
【0033】次に、ガス導入管7を通して、Cl2 、O
2 、及び本実施例ではウェットエアの混合ガスを導入す
る。ここでは、一辺5インチの正方形で、厚さが0.0
9インチの石英マスク基板を被加工基板とした。エッチ
ングガスとしてCl2 25SCCM、O2 100SCC
M、ウェットエア(25℃での飽和水蒸気含有エアー)
240SCCMの混合ガスを反応室8内に導入し、反応
室8内のガス圧を160mTorr、また上部電極4と
下部電極5の距離を130mmとする。Next, Cl 2 , O
2 and in this embodiment, a mixed gas of wet air is introduced. Here, a square with a side of 5 inches and a thickness of 0.0
A 9-inch quartz mask substrate was used as a substrate to be processed. Cl 2 25 SCCM, O 2 100 SCC as etching gas
M, wet air (air containing saturated steam at 25 ° C)
A mixed gas of 240 SCCM is introduced into the reaction chamber 8, the gas pressure in the reaction chamber 8 is set to 160 mTorr, and the distance between the upper electrode 4 and the lower electrode 5 is set to 130 mm.
【0034】その後、上部電極4と下部電極5の間に高
周波電圧(RFパワー150W)を印加し、導入したガ
スをプラズマ化する。このプラズマにより、フォトマス
ク9上でレジストに覆われていない露出した部分の上層
クロム系遮光材料3(酸化クロム。図2(b)参照)を
エッチングする。なお、上層クロム系遮光材料3である
酸化クロムの下層の下層クロム系遮光材料2(クロム)
も、同じ条件で連続してエッチングが可能である。Thereafter, a high-frequency voltage (RF power 150 W) is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 5 to convert the introduced gas into plasma. This plasma etches the upper chromium-based light-shielding material 3 (chromium oxide; see FIG. 2B) that is exposed on the photomask 9 and is not covered with the resist. The lower chromium-based light-shielding material 2 (chromium), which is the lower layer of chromium oxide, which is the upper chromium-based light-shielding material 3
Also, etching can be performed continuously under the same conditions.
【0035】これにより、加工線幅1.75μm、シン
グルラインが、110mm平方で3σ=0.05μmが
達成された。これは、0.35μmデバイス用レティク
ルの要求精度を満たす。As a result, a processing line width of 1.75 μm and a single line of 110 mm square, 3σ = 0.05 μm were achieved. This satisfies the required accuracy of the 0.35 μm device reticle.
【0036】なおこの実施例においては、電子線レジス
ト材料として、ポジ型電子線レジストのEBR−9
(2,2,2−トリフルオロエチル−α−クロロアクリ
レート;東レ株式会社製)を用いた。クロム系遮光材料
膜の膜厚及び電子線レジスト膜の膜厚は、一般的なフォ
トマスク形成時の膜厚を採用した。In this embodiment, as the electron beam resist material, a positive type electron beam resist EBR-9 was used.
(2,2,2-trifluoroethyl-α-chloroacrylate; manufactured by Toray Industries, Inc.). As the thickness of the chromium-based light-shielding material film and the thickness of the electron beam resist film, the thickness at the time of forming a general photomask was adopted.
【0037】また、この実施例では、図4に示すような
ウェットエア供給装置20を用いた。このウェットエア供
給装置20は、容器21内に水22を注入したものであって、
蓋部23にはウェットエア導出管24とエア導入管25が取り
付けられている。蓋部23は容器22に密着しており、水面
下に端部のあるエア導入管25から空気が容器内に導入さ
れると、ウェットエア導出管24から湿度の高い空気が導
出される。このウェットエア導出管24は上記ウェットエ
ア導入管73(図3参照)に接続しており、従って、反応
室8の内部の真空排気を行うと、容器22の内部が減圧さ
れ、所要のウェットエアが反応室8の内部まで供給され
る。In this embodiment, a wet air supply device 20 as shown in FIG. 4 was used. This wet air supply device 20 is obtained by injecting water 22 into a container 21,
A wet air outlet pipe 24 and an air inlet pipe 25 are attached to the lid 23. The lid portion 23 is in close contact with the container 22, and when air is introduced into the container from the air introduction tube 25 having an end below the water surface, high-humidity air is led out from the wet air outlet tube 24. The wet air outlet pipe 24 is connected to the wet air inlet pipe 73 (see FIG. 3). Therefore, when the inside of the reaction chamber 8 is evacuated, the inside of the container 22 is depressurized and the required wet air is discharged. Is supplied to the inside of the reaction chamber 8.
【0038】本実施例によれば、エッチングガス組成比
を塩素ガス(Cl2 )/酸素ガス(O2 )/含水素・酸
素ガス(ウェットエア)=25/100/240に選択
することにより、面内線幅均一性が向上し(1.75μ
m線幅で、3σ=0.035μm)、0.35μmデバ
イスで要求される精度を、2層クロム膜(酸化クロム/
クロム)基板を用いてドライエッチングにより達成する
ことが可能となった(勿論、単層クロム膜でもこれは可
能である)。According to the present embodiment, the composition ratio of the etching gas is selected to be chlorine gas (Cl 2 ) / oxygen gas (O 2 ) / hydrogen-containing / oxygen gas (wet air) = 25/100/240. In-plane line width uniformity is improved (1.75 μm)
The accuracy required for devices with m-line width of 3σ = 0.035 µm) and 0.35 µm is improved by using a two-layer chrome film (chromium oxide /
This can be achieved by dry etching using a (chromium) substrate (of course, this is also possible with a single-layer chromium film).
【0039】このように、フォトリソグラフィ工程で有
利な2層クロム膜でドライエッチング加工ができること
により、ウェットエッチングを採用した場合の抜け不足
欠陥や、アンダーカットの問題が回避できる。As described above, since dry etching can be performed using a two-layer chromium film that is advantageous in the photolithography process, the problem of insufficient missing or undercut when wet etching is employed can be avoided.
【0040】アンダーカットのない、2層クロムの断面
形状は、清浄性が高く、レティクル洗浄後の異物付着を
格段に低減できる。The cross-sectional shape of the two-layer chromium without undercut has high cleanliness and can significantly reduce the adhesion of foreign matter after reticle cleaning.
【0041】実施例2 上記実施例と同じように、一辺6インチの正方形で厚さ
が0.25インチの石英マスク基板を、図3の装置でエ
ッチングした。エッチングガスは、同じくCl2 25S
CCM、O2 100SCCM、ウェットエア240SC
CMの混合ガスを用いた。これを反応室8内に導入し、
本実施例では反応室8内のガス圧を140mTorr、
また上部電極4と下部電極5の距離を100mmとす
る。その後上部電極4と下部電極5の間に高周波電圧
(RFパワー180W)を印加し、導入したガスをプラ
ズマ化する。このプラズマにより、上層クロム系遮光材
料である酸化クロムをエッチングし、その後連続して下
層クロム系遮光材料であるCrをエッチングする。Example 2 In the same manner as in the above example, a quartz mask substrate having a square of 6 inches on a side and a thickness of 0.25 inches was etched by the apparatus shown in FIG. The etching gas is Cl 2 25S
CCM, O 2 100SCCM, wet air 240SC
A mixed gas of CM was used. This is introduced into the reaction chamber 8,
In this embodiment, the gas pressure in the reaction chamber 8 is set to 140 mTorr,
The distance between the upper electrode 4 and the lower electrode 5 is set to 100 mm. Thereafter, a high-frequency voltage (RF power: 180 W) is applied between the upper electrode 4 and the lower electrode 5, and the introduced gas is turned into plasma. This plasma etches chromium oxide, which is the upper chromium-based light-shielding material, and then continuously etches Cr, which is the lower chromium-based light-shielding material.
【0042】これにより、加工線幅1.75μm、シン
グルラインが、110mm平方で3σ=0.035μm
が達成された。これは、0.25μmデバイス用レティ
クルの精度を満たす。As a result, the processing line width is 1.75 μm, and a single line has a size of 110 mm square and 3σ = 0.035 μm.
Was achieved. This satisfies the accuracy of a 0.25 μm device reticle.
【0043】この実施例、及び上記実施例1は、被エッ
チング基板の大きさや厚さが変わった場合、同一装置で
ハードウェアの変更を特に必要とせず、それぞれの基板
に対して、均一性やエッチングレートや選択比の最適化
を行っている例である。In this embodiment and the first embodiment, when the size and thickness of the substrate to be etched are changed, it is not necessary to change the hardware in the same apparatus. This is an example in which the etching rate and the selection ratio are optimized.
【0044】また実施例1,2とも、電子線レジストの
プロファイルの悪さやドライエッチン性の小さい影響に
よる酸化クロム層のエッジ部のダメージを最小限におさ
えつつ、均一性よくエッチングができる条件を示す。Further, both Examples 1 and 2 show conditions under which etching can be performed with good uniformity while minimizing damage to the edge portion of the chromium oxide layer due to poor electron beam resist profile and small influence of dry etching properties. .
【0045】比較例 ここでは比較として、Cl2 40SCCM、O2 160
SCCM、ウェットエア165SCCMの混合ガスを用
いて、その他は実施例1と同様に行った。この結果、加
工の均一性は、実施例1と同じ条件で、実施例1がσ=
0.035であるのに対し、σ=0.046程度であっ
た。Comparative Example Here, for comparison, Cl 2 40 SCCM, O 2 160
The operation was performed in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of SCCM and 165 SCCM of wet air was used. As a result, the uniformity of the processing was σ =
While 0.035, σ was about 0.046.
【0046】実施例3 本実施例では、ウェットエアに代えて、ウェットN
2 (窒素)を用いた。即ち、実施例1で用いた図4の装
置において、エア導入管25に窒素を供給することによ
り、25℃飽和水蒸気含有のウェットN2 を供給するよ
うにした。その他は実施例1と同様に行った。この実施
例によっても実施例1と同様な効果が得られた。Embodiment 3 In this embodiment, instead of wet air, wet N
2 (nitrogen) was used. That is, in the apparatus shown in FIG. 4 used in Example 1, by supplying nitrogen to the air introduction pipe 25, wet N 2 containing saturated steam at 25 ° C. was supplied. Others were performed similarly to Example 1. According to this embodiment, effects similar to those of the first embodiment were obtained.
【0047】実施例4 本実施例では、ポジ型電子線レジストとして、PMMA
系レジスト及びPMMA系共重合レジストを用いた。そ
の他は実施例1と同様にした。このようにPMMA系レ
ジスト材料を用いた場合も、実施例1と同様の効果が得
られた。Embodiment 4 In this embodiment, PMMA was used as a positive electron beam resist.
A system resist and a PMMA copolymer resist were used. Others were the same as Example 1. Thus, even when the PMMA-based resist material was used, the same effect as in Example 1 was obtained.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、ポジ型電子線レジスト
を用いてクロム系材料をパターニングする場合に、該レ
ジストの耐性について問題なく良好なパターン加工が実
現でき、かつ、被加工面内の加工均一性を向上でき、高
精度良好な微細加工を効果的に達成できる。According to the present invention, when patterning a chromium-based material using a positive-type electron beam resist, good pattern processing can be realized without any problem with respect to the resistance of the resist, and the pattern within the surface to be processed can be realized. Processing uniformity can be improved, and fine processing with high precision and good quality can be effectively achieved.
【図1】エッチングガス中の含水素・酸素ガスの含有比
とエッチング均一性との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the content ratio of hydrogen-containing / oxygen gas in an etching gas and etching uniformity.
【図2】被加工材としてのフォトマスクの構造を示す断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a structure of a photomask as a workpiece.
【図3】実施例で用いるエッチング装置の構成例を示す
図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an etching apparatus used in the embodiment.
【図4】実施例で用いるウェットエア供給装置を示す構
成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a wet air supply device used in the embodiment.
【図5】従来技術の問題点を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a problem of the related art.
1 光透過基板 2 クロム系材料(クロム) 3 クロム系材料(酸化クロム) Reference Signs List 1 light transmitting substrate 2 chromium-based material (chromium) 3 chromium-based material (chromium oxide)
Claims (10)
料をエッチングしてパターン形成を行うクロム系材料の
パターン形成方法において、 エッチングガスとして塩素ガスと、酸素ガスと、水分を
含む空気または水分を含む窒素ガスとの混合ガスを用い
るとともに、 該混合ガス中の前記水分を含む空気または水分を含む窒
素ガスの含有率が0.600〜0.720の範囲にある
ことを特徴とするクロム系材料のパターン形成方法。In a method of forming a pattern of a chromium-based material by etching a chromium-based material using a positive electron beam resist, chlorine gas, oxygen gas, and moisture are used as etching gases.
With a mixed gas of nitrogen gas containing air or moisture comprising, nitrogen containing air or water including the water content of the mixed gas
A method for forming a pattern of a chromium-based material, wherein the content of the elemental gas is in the range of 0.600 to 0.720.
含む骨格を有する材料から成ることを特徴とする請求項
1に記載のクロム系材料のパターン形成方法。2. The method according to claim 1, wherein the positive type electron beam resist is made of a material having a skeleton containing a halogen atom.
む骨格を有する材料から成ることを特徴とする請求項1
に記載のクロム系材料のパターン形成方法。3. A positive electron beam resist comprising a material having a skeleton containing a fluorine atom.
3. A pattern forming method for a chromium-based material according to item 1.
置換基を有するフッ素原子含有骨格を有することを特徴
とする請求項1に記載のクロム系材料のパターン形成方
法。4. The method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein the positive electron beam resist has a fluorine atom-containing skeleton having a substituent containing a chlorine atom.
2,2−trifluoroethyl−α−chlo
roacryl〕から成ることを特徴とする請求項1に
記載のクロム系材料のパターン形成方法。5. The method according to claim 1, wherein the positive electron beam resist is poly [2,
2,2-trifluoroethyl-α-chlo
2. The method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein
リル系成分を単独重合成分もしくは共重合成分として有
することを特徴とする請求項1に記載のクロム系材料の
パターン形成方法。6. The method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein the positive electron beam resist has at least an acrylic component as a homopolymerization component or a copolymerization component.
体を与える成分を単独重合成分もしくは共重合成分とし
て有することを特徴とする請求項1に記載のクロム系材
料のパターン形成方法。7. The method for forming a pattern of a chromium-based material according to claim 1, wherein the positive electron beam resist has a component that gives a PMMA-based polymer as a homopolymerization component or a copolymerization component.
を含む材料であることを特徴とする請求項1ないし7の
いずれかに記載のクロム系材料のパターン形成方法。8. The pattern forming method for a chromium-based material according to claim 1, wherein the chromium-based material is a material containing chromium or chromium oxide.
造であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか
に記載のクロム系材料のパターン形成方法。9. The method according to claim 1, wherein the chromium-based material has a layer structure of a chromium-based material film.
造、または酸化クロム/クロム/酸化クロム構造である
ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の
クロム系材料のパターン形成方法。10. A pattern forming method for a chromium-based material according to claim 1, wherein the chromium-based material has a chromium oxide / chromium structure or a chromium oxide / chromium / chromium oxide structure. .
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