クロム系薄膜のエッチング方法及びフォトマスクの製造方法
【課題】 パターンの形状や寸法差や粗密差に関係なく、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できるフォトマスクの製造方法を提供する。
【解決手段】 クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングする。前記薄膜のエッチングを、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いてエッチングを行う。
【解決手段】 クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングする。前記薄膜のエッチングを、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いてエッチングを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロム系薄膜をドライエッチングする方法に関し、特に、半導体装置製造等に用いられるフォトマスクの製造方法において実施されるクロム系薄膜からなる遮光膜をドライエッチングする方法に関する。さらに、本発明は、クロム系薄膜からなる遮光膜をドライエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体集積回路等の高集積化等により、その製造工程中の微細加工プロセスにおいて使用されるフォトマスクに対しては、高いパターン精度が要求されてきている。
【０００３】
現在用いられているフォトマスクは、高精度なパターンの加工性の点から、遮光膜として、一般にクロム系材料が使用されている。
【０００４】
しかしながら、半導体集積回路の高集積化等によるフォトマスクのパターンの高精細化の要求に対して、現行のレジストパターンをエッチングマスクとして用いるクロム系遮光膜のパターン作成方法では、微小開口パターン（ホール）の高精細化に伴い、マイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響が無視できなくなり、実用上の障害となることが明らかとなった。
【０００５】
現行のレジストパターンをエッチングマスクとして用いるクロム系遮光膜のパターン作成方法は、具体的には、Ｃｌ２＋Ｏ２の混合ガスを主体にするガス系を用い、Ｃｒ膜上のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによりＣｒパターンを形成する方法が主に用いられている（特開２００１−１８３８０９号公報参照）。
【０００６】
ドライエッチングには、通常ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置が使用されるが、近年のパターンの微細化及びパターン精度に対する要求に対応すべく、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）方式が検討されている（「ＳＰＩＥ」、Ｖｏｌ．３２３６、Ｃ．Ｃｏｎｓｔａｎｔｉｎｅ ｅｔ ａｌ、１９９７年、ｐ９４〜１０３参照、以下第１の従来技術という）。
【０００７】
この場合、通常、電子密度ジャンプが起こるＩＣＰパワーよりも高いＩＣＰパワー（安定したプラズマ放電が得られる条件）を使用して高いプラズマ密度でエッチングを行っている（論文誌「ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」、Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．４参照（論文名：「高密度プラズマの生成と物理」、著者：菅井秀郎、第７頁）、１９９８年１０月９日発行、社団法人日本工業技術振興協会スパッタリング及びプラズマ技術部会発行、以下、第２の従来技術という）。
【０００８】
しかしながら、上記第１及び第２の従来技術には、以下に示す３つの問題点があった。
【０００９】
第１に、現像後のレジストパターン寸法とエッチング後のＣｒパターン寸法との寸法差（以下、レジストとＣｒの変換差、又は単に変換差という）が大きいという問題点がある。従来においては、変換差を見越した現像エッチング条件を採用することによって、設計パターンデータに対する精度を向上させる方法が採られてきた。
【００１０】
しかしながら、近年においては、例えば、近接効果補正（ＯＰＣ）パターンのような微細でかつ複雑な形状のパターンが使用されている。さらに、マスク面内において寸法差及び疎密差のあるパターンを高精度に形成する要求がある。このため、従来のような方法では、高精度のパターンを形成することが困難である。
【００１１】
詳しくは、レジストの等方性エッチングによってＣｒが後退することに起因して、同じサイズの正方形パターンで比較した場合、正方形開口パターン（抜き部）はサイズが拡大すると共に角部が丸くなるのに対し、正方形遮光パターン（残し部・Ｃｒ部）はサイズが縮小すると共に角部はほぼ直角を維持する。この結果、両者のサイズ、角部の形状に形状差が生じる。
【００１２】
この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。まず、正方形開口パターンの角部が丸くなることが、疑似欠陥の発生を誘起し、検査工程に対し重大な障害になる。また、パターン形状が設計パターンデータに対して忠実に仕上がらないので、半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数を必要とする原因となる。さらに、上記の変換差は、マスク上での微細パターン形成の障害になる。なお、上記変換差をデータサイジングで対処することも可能であるが、この場合サイジング量が大きくなり変換時間が増大する。
【００１３】
第２に、マイクロローディング効果によって、レジストとＣｒの変換差が開口パターン（ホール）の寸法によって大きく変動し、開口パターンの寸法が小さい微小開口パターンとなるほど小さく仕上がり、変換差の絶対値が大きくなるという問題点がある。パターンの設計寸法の変化に対する、パターンの設計寸法からのシフト量の関係をＣＤリニアリティといい、パターンの設計寸法の変化に対する、パターンの設計寸法からのシフト量の変化が大きい場合、ＣＤリニアリティが悪いと表現する。
【００１４】
パターンの設計寸法の変化に対するパターンの設計寸法からのシフト量の変化が大きいということは、レジストとＣｒの変換差のばらつきが大きいことを意味する。この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。
【００１５】
まず、この問題により、開口パターンの寸法により変換差が変動するのでＣＤ精度（特にＣＤリニアリティ）が劣化する。このことは半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数が必要となる原因となる。これは、ＣＤ精度を露光等の別工程で補償することも可能であるが、ＣＤリニアリティ以外の他のＣＤ精度を考慮した場合の最適条件とはならないことがあるためである。
【００１６】
第３に、Ｃｒの断面形状が、開口パターン（ホール）の寸法に依存し、開口パターンの寸法が小さくなり微小開口パターンになると、断面形状にテーパーが発生するという問題点がある。この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。
【００１７】
まず、この問題により、Ｃｒの断面形状が面内で変動すると、電磁光学効果により、断面形状に起因する変動より数倍に達する大きな光学的寸法変動を引き起こす。このことは半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数が必要となる原因となる。また、マスクの測長を光学式測長機で行う場合は測長精度が劣化する。
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−１８３８０９号公報
【非特許文献１】「ＳＰＩＥ」、Ｖｏｌ．３２３６、Ｃ．Ｃｏｎｓｔａｎｔｉｎｅ ｅｔ ａｌ、１９９７年、ｐ９４〜１０３
【非特許文献２】論文誌「ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」、Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．４参照（論文名：「高密度プラズマの生成と物理」、著者：菅井秀郎、第７頁）、１９９８年１０月９日発行、社団法人日本工業技術振興協会スパッタリング及びプラズマ技術部会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
そこで、本発明の第１の目的は、パターンの形状（開口パターン（ホール）、遮光パターン（ドット）、ライン＆スペースなど）や寸法差や粗密差に関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できるフォトマスクの製造方法の提供をすることにある。
【００２０】
また、本発明の第２の目的は、ホールの寸法が小さくても、ＣＤリニアリティが良好（変換差が一定）であるフォトマスクの製造方法を提供することにある。
【００２１】
さらに、本発明の第３の目的は、ホールの断面形状が、寸法に依らず、寸法が小さくても断面形状が良好であるフォトマスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、以下の態様を有する。
【００２３】
（第１の態様） クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングするクロム系薄膜のエッチング方法おいて、
前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行うクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２４】
（第２の態様） 前記ハロゲン含有ガスが、塩素含有ガスである第１の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２５】
（第３の態様） 前記レジストパターン以外の有機物として、ドライエッチングガスに有機ガスを添加することによって、前記レジストパターン以外の有機物を存在させる第１又は第２の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２６】
（第４の態様） 前記有機ガスを、前記ドライエッチングガスの３０体積％以下とする第３の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２７】
（第５の態様） 前記有機ガスがエタノールである第３又は第４の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２８】
（第６の態様） 前記前記レジストパターン以外の有機物として、有機高分子材をエッチング室内に配置した第１又は第２の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２９】
（第７の態様） 前記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる第１〜第６の態様のいずれかのクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３０】
（第８の態様） 前記ドラエッチングガスに、さらにヘリウムを含む第７の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３１】
（第９の態様） 被処理体が、透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクである第１〜第８の態様のいずれかのクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３２】
（第１０の態様） 透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、レジストパターンにおけるレジスト層をマスクとしてエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜をエッチングする工程に、第９の態様のクロム系薄膜のエッチング方法を用いたフォトマスクの製造方法。
【００３３】
（第１１の態様） 前記遮光膜のエッチングにより、光近接効果補正（ＯＰＣ）パターンを含むパターンを形成する第１０の態様のフォトマスクの製造方法。
【００３４】
（第１２の態様） 前記遮光膜のエッチングにより、０．４μｍ以上２．０μｍ以下の設計寸法のパターンに対し、ＣＤリニアリティ誤差が１５ｎｍ以下であるパターンを含むパターンを形成する第１０又は第１１の態様のフォトマスクの製造方法。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、以下の効果を有する。
【００３６】
（１）上述した第１の問題に関し、パターンの形状（（開口パターン（ホール）、遮光パターン（ドット）、ライン＆スペースなど）や寸法差や粗密差に関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。
（２）上述した第２の問題に関し、ホールの寸法が小さくても、ＣＤリニアリティが良好（変換差が一定）である。
（３）上述した第３の問題に関し、ホールの断面形状が、寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好である。
【００３７】
なお、上述した第３の問題に関連し、マスクの測長を光学式測長機で行う場合において、形状のリニアリティが改善されると、寸法が異なる図形も同一の測長条件で測長が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、レジストパターンをマスクとしてクロムを含む材料からなるクロム系薄膜をエッチングする際に、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含む混合ガスからなるドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いてエッチングを行う。そのときのプラズマ励起用パワーを、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーとする。
【００３９】
尚、プラズマ励起パワーとは、例えばＩＣＰ方式の場合は、ＩＣＰパワーである。また、プラズマの密度ジャンプについては、上記第２の従来技術に、プラズマの電子密度とＩＣＰパワーの関係について、ＩＣＰパワーを増加させるとプラズマの電子密度が増加する傾向を示すが、あるＩＣＰパワーにおいて、プラズマの電子密度が急激に増加する密度ジャンプが存在することが記載されている。本発明におけるプラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーとは、このような、プラズマ密度が急激に増加するプラズマ励起用パワーを指す。
【００４０】
従来技術では、ＩＣＰパワーを低くすると、プラズマ放電が不安定になる傾向を示すことから、採用されていなかった。しかしながら、本発明者は、変換差を低減させるには、パターンの等方性エッチングを促進させて側壁のエッチングを促進させるラジカルの量をコントロールすることが必要であり、そのためには、プラズマ励起パワーを低く設定してプラズマ密度を低減させる方法が有効であることを見出した。さらに、ドライエッチングを行うと、通常被処理体の温度上昇が起こるが、プラズマ励起パワーが大きい程被処理体の温度の上昇は大きくなる。
【００４１】
被処理体の温度の上昇は、等方性エッチングの促進する原因にもなっている。このため、本発明のように、低いプラズマ励起パワーを用いることによって被処理体の温度の上昇を抑えると、等方性エッチングの促進を抑制することができる。例えば、フォトマスクブランクのガラス基板などの低熱伝導率の材質を有する被処理体のように、被処理体の温度制御が困難な場合は、被処理体がエッチング中に高温とならないような温度制御をあえて行わずに、本発明の方法により被処理体の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
具体的には、例えば、ＩＣＰ方式の場合、ＩＣＰパワーを２００Ｗ〜３００Ｗの低ＩＣＰパワー範囲とする。これにより、０．４〜２．０μｍの開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）が、１５ｎｍ以下（従来の半分以下）であるフォトマスクが得られる。この結果、レジストとＣｒの変換差が開口パターン（ホール）の寸法によって大きく変動する（開口パターンの寸法が小さいほど小さく仕上がる）。
【００４３】
さらに、Ｃｒの断面形状が、開口パターン（ホール）の寸法に依存し、開口パターンの寸法が小さくなると、断面形状にテーパーが発生するという問題を著しく改善できる。なお、より安定したプラズマ放電を得る観点から、ＩＣＰパワーを２００Ｗより高くすることが好ましい。また、よりリニアリティを良好にする観点から、ＩＣＰパワーを３００Ｗより低くすることが好ましい。これらのことから、ＩＣＰパワーは、２２０Ｗ〜２８０Ｗ、さらには２４０Ｗ〜２６０Ｗの低ＩＣＰパワー範囲とすることが好ましい。
【００４４】
尚、低いプラズマ励起パワーにてプラズマ放電を安定化させるには、プラズマ装置の改良を行うことが考えられる。さらに、他にガス圧、ガス流量等のドライエッチング条件を最適化する方法も考えられる。ドライエッチング条件の最適化については、他の特性（選択比、エッチング均一性等）とのバランスを考慮する必要がある。
【００４５】
本発明においては、他の特性への悪影響が最も少ない方法として、ドライエッチングガス中に、プラズマの放電安定化に寄与するガスとして、Ｈｅを添加する。さらに、Ｈｅは、マイクロローディング効果を低減させる効果があることも確認された。Ｈｅの添加量は、多いほどプラズマ放電は安定化するが、多すぎるとパターンのリニアリティーが悪化することも確認された。このような観点から、Ｈｅのドライエッチング中の含有量は、１〜２０体積％以下、さらに好ましくは５〜１５体積％とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明においては、ドライエッチングのプラズマ励起によって発生する化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら、ドライエッチングを行う。このようにして、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジストパターンの側壁に、有機物を堆積させながらエッチングを行う。この結果、ドライエッチング中のレジストパターンの寸法変動を効果的に抑制することができる。
【００４７】
即ち、化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射することによって、被エッチング面に対して垂直方向からの化学種によるスパッタエッチング成分が増加する。その結果、レジストパターンが上方から削られる。その削られたレジストが気化して生成する有機生成物が、等方性エッチング成分によりエッチングされるレジストパターンの側壁に堆積する。このようにして、エッチングと堆積が相殺されることにより、寸法変動を低減することができる。尚、有機生成物の堆積は等方的に起こることが考えられる。しかし、異方性スパッタエッチング成分により、薄膜の被エッチング面に堆積する有機生成物はスパッタリングにより除去されると考えられる。
【００４８】
上記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させる手段としては、被処理体に高周波電力（ＲＦバイアス）を印加する方法が挙げられる。ＲＦバイアスを印加する電源は、通常プラズマ励起用パワーを投入する電源とは別電源を用いて行われるものであり、通常プラズマ励起用パワーは、ＲＦバイアスの約１０倍以上である。
【００４９】
上記の方法において、エッチングと堆積を相殺するには、エッチングと堆積のバランスを考慮する必要がある。エッチングに対する堆積量を確保するためには、削られたレジストが気化して生成する有機生成物のある程度の量が必要となる。そのため、本発明においては、レジストパターンと前記薄膜のエッチング選択比（薄膜のエッチング速度／レジスト層のエッチング速度）が１．５未満と低選択比なるように、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させることによって、エッチングを相殺するに足りる有機生成物を生成できることを見出した。ＲＦバイアスを用いる場合は、ＲＦバイアスを高めに設定することによって実現可能である。尚、エッチング選択比は、薄膜のエッチング中に必要最低限以上のレジストパターンが残存するように設定される。
【００５０】
尚、前記薄膜に対するレジスト層の被覆率が７０％以上である場合は、充分な有機生成物を生成できるが、レジストの被覆率が小さい場合は、堆積させるための有機物が不足することが考えられる。このため、前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で行うことで、その有機物から生成する有機反応物を堆積する、このようにして、エッチングと堆積とが相殺するバランスを図ることができる。
【００５１】
レジストパターン以外の有機物を存在させる方法として、例えば、ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法や、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法が挙げられる。尚、前記有機物としては、ドライエッチングガスにＣｌ等のハロゲン含有ガスを用いる。このため、他のハロゲンの混用によるＣｒのエッチングへの悪影響を回避するために、前記有機物には、ドライエッチングに用いるハロゲン以外のハロゲン元素を含まないことが好ましい。ドライエッチングガスに塩素を用いる場合は、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔを成分として（又は分子中に）含まない有機ガスを用いることが好ましい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態においては、レジストパターンをマスクとしてクロムを含む材料からなるクロム系薄膜をエッチングする際に、塩素と酸素を含む混合ガスからなるドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いてエッチングを行う。前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行う。
【００５３】
本発明の第２の実施の形態によれば、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながらドライエッチングを行う。これにより、有機物から生成する有機生成物、及び化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射することによって発生した、被エッチング面に対して垂直方向からの化学種によるスパッタエッチング成分により削られたレジストが気化して生成する有機生成物を、等方性エッチング成分によりエッチングされるレジストパターンの側壁に堆積する。このようにして、エッチングと堆積が相殺されて寸法変動を低減することができる。
【００５４】
尚、有機生成物の堆積は等方的に起こると考えられるが、異方性スパッタエッチング成分により、薄膜の被エッチング面に堆積する有機生成物はスパッタリングにより除去されると考えられる。上記の方法において、エッチングと堆積を相殺するために、薄膜に対するレジスト層の被覆率等を考慮して、各種ドライエッチング条件を最適化する。これによって、エッチングと堆積のバランスを図ることができる。
【００５５】
レジストパターン以外の有機物を存在させる方法として、例えば、ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法や、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法が挙げられる。尚、前記有機物としては、ドライエッチングガスにＣｌ等のハロゲン含有ガスを用いるため、他のハロゲンの混用によるＣｒのエッチングへの悪影響を回避するために、ドライエッチングに用いるハロゲン以外のハロゲン元素を含まないことが好ましい。ドライエッチングガスに塩素を用いる場合は、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔを成分として（又は分子中に）含まない有機ガスを用いることが好ましい。
【００５６】
ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法は、任意のレジスト被覆率のマスクに対して、有機ガスの種類及び添加量を制御することによって、任意の変換差を設定可能であることから好ましい。さらに、有機ガスの添加量は、塩素と酸素を含む混合ガス全体積の３０体積％以下であることが、Ｃｒのエッチング速度の制御性の観点や、エッチング室内の不要な過剰の有機物のデポジションを回避する観点から好ましい。
【００５７】
また、この有機ガスとしては、エタノール等のアルコール、メタン、エタン、アセトン、塩化ビニル、青酸ガス等を用いることができる。特に、エタノールを用いると、上述した３つの問題を実用レベルで解決する上で好ましく、さらにマイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響の問題を解消し、実用上の障害を除く上で好ましい。
【００５８】
また、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法としては、電極カバー等に有機高分子材を用いる方法が挙げられる。
【００５９】
さらに、上記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる。これにより、プラズマ密度を低減させること及び被処理体の温度上昇を抑えるによって、等方性エッチングが抑制される。この結果、レジストパターン側壁におけるエッチングと堆積のバランスを容易に図ることができる。尚、この場合、プラズマを安定化させるために、ドライエッチングガスに、Ｈｅを添加することが好ましい。
【００６０】
尚、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態は、近年において、高精度なパターン形成が要求されているフォトマスクを製造するため、フォトマスクブランクにおけるクロムを含む材料からなる遮光膜のドライエッチングに好適に適用することができる。
【００６１】
ここで、クロム系薄膜或いはクロムを含む材料からなる薄膜とは、クロムに他の元素が含まれるものも含み、例えば、Ｃｒ単体、ＣｒＯ（クロム、酸素を含むことを意味し、それらの含有率を規定するものではない。以下、同様）ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮなどが挙げられ、均一な組成の単層膜、膜厚方向で組成の異なる複数層、膜厚方向で組成が変化する組成傾斜した層等あらゆる層構造のものを含むものである。
【００６２】
本発明においては、特に、微細でかつ複雑な形状のパターンである光近接効果補正（ＯＰＣ）パターンを含むパターンの形成に対し、パターンのリニアリティー低減に非常に効果的である。
【００６３】
本発明方法を適用すると、開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化を極めて小さくでき、従来に比べＣＤリニアリティを著しく改善できる。この結果、０．４μｍ以上の開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）が、１５ｎｍ以下であるフォトマスクが得られる。このフォトマスクは、マイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響の問題を極めて効果的に解消し、実用上の障害を除くことに初めて成功したものであることから、かかる態様を規定したものである。同様の観点から、０．４μｍ以上の開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）は、好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以下である。
【００６４】
本発明において、ドライエッチングの方式としては、ＲＩＥ、ＭＥＲＩＥ、ＩＣＰ、ＮＬＤ、又は各種方式を応用した方式を用いることができるが、クロム系薄膜の最適なエッチング方式であるＩＣＰを用いることが好ましい。
【００６５】
また、本発明において、ドライエッチングガスとして用いられるハロゲン含有ガスとしては、Ｃｌ２が最も一般的であるが、ＳｉＣｌ４、ＨＣｌ、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３等が挙げられる。この他、臭素、ヨウ素を含むガスも用いることができる。また、酸素を含むガスとしては、Ｏ２が最も一般的であるが、ＣＯ２、ＣＯ等でもよい。
【実施例１】
【００６６】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜（Ｃｒを含む材料からなる膜をいう、以下同様）１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、Ｃｒ系膜１０３の面積の８０％以上はレジストパターン１０２で被覆されている。
【００６７】
次に、本実施例に用いるエッチング装置（誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）方式）の構成を図２に示す。
【００６８】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，減圧容器（以下チャンバーという）２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７、ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆するカバー部材）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００６９】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムの混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ＝１６０：４０：２０［ｓｃｃｍ］）が供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力（２Ｐａ）に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力（ＩＣＰパワー）より小さい値でかつ放電限界近傍の値（２００Ｗ〜３００Ｗ、本実施例では２１０Ｗ）を使用する。
【００７０】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する（ＲＦバイアス）。この高周波電力は、レジストとＣｒのエッチング選択比（Ｃｒのエッチング速度／レジストのエッチング速度）（以下、単に選択比という）が１．５未満になるように高めに設定する。ただし、コイル用ＲＦ電源２０２より供給される高周波電力は、ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より供給される高周波電力の１０倍以上である。ＲＦバイアスの値は好ましくは１０Ｗ〜２０Ｗであり、本実施例では２０Ｗとした。また、Ｈｅは、プラズマの放電安定化及びマイクロローディング効果の改善の目的で添加した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００７１】
本実施例１においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得られる。これにより、レジストの横方向のエッチング量が抑制される。
【００７２】
また、本実施例１においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、レジストパターンが高被覆状態（８０％以上）にある基板を、ＲＦバイアスを高めに設定することでレジストとＣｒのエッチング選択比（Ｃｒのエッチング速度／レジストのエッチング速度）が１．５未満の低選択比でエッチングする。これによって、大量の有機ガスがチャンバー内に放出され、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの等方性エッチングの抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【００７３】
具体的には、
（１）パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。
ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。
ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【００７４】
なお、実施例１においては、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、極めて良好なＣＤリニアリティを実現できた。
【００７５】
また、実施例１は、後述する実施例２（有機ガス系増設）あるいは実施例３（チャンバー改造）のような装置の特別な改造を必要としない。
【実施例２】
【００７６】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。
【００７７】
マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、レジストパターン１０２でＣｒ系膜１０３の面積が被覆されている割合は１０％である。
【００７８】
次に、本実施例に用いるエッチング装置の構成を図２に示す。
【００７９】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，チャンバー２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７，ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００８０】
実施例１と実施例３との相違は、ガス導入系が、塩素と酸素以外に有機ガス（本実施例ではエタノールを使用）の供給機能を有する点である。
【００８１】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムと有機ガス（本実施例ではエタノール）の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ：エタノール＝１６０：４０：２０：２０［ｓｃｃｍ］（よって、エタノールは約８体積％））の混合ガスが供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力（ＩＣＰパワー）より小さい値を使用する。具体的には、プラズマ均一性や安定性を考慮した範囲（２４０Ｗ〜３００Ｗ）を使用し、本実施例では２５０Ｗとした。
【００８２】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する。この高周波電力は、実施例１と異なり、Ｃｒ／レジスト選択比を低く設定する必要がない。このため、Ｃｒ／レジストのエッチング特性（パターン形状等）が良好な条件で設定すれば良く、実施例１より低い値で良い。Ｃｒ／レジスト選択比が１．７となる条件に設定した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００８３】
本実施例２においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得らる。これにより、レジストの等方性エッチング量が抑制される。
【００８４】
また、本実施例２においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、独自に添加する有機ガスによって、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの横方向のエッチング量の抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【００８５】
具体的には、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【００８６】
なお、実施例２においては、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、極めて良好なＣＤリニアリティを実現できた。
【００８７】
なお、実施例２は上述した実施例１に対し以下の優位点を有する。
【００８８】
（１）有機ガスを独自に添加するので、より大量に有機物を発生できる。この結果、実施例１よりプラズマ密度を高めに設定可能である。これにより、プラズマの均一性と安定性が優れた状態が選べる利点がある。
（２）レジストより発生する有機ガスに依存しないので、レジストパターンの被覆率と選択比に制限を持たない。よって、あらゆる（全ての）パターンのマスクに適用できる。
（３）チャンバー内の有機ガス密度にマスクパターン起因の分布が生じにくい。
【００８９】
また、実施例２は後述する実施例３に対し以下の優位点を有する。
【００９０】
（１）電極材の時間変化による特性変動が生じない。
（２）チャンバーの改造が必要でない。
【実施例３】
【００９１】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。
【００９２】
マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、レジストパターン１０２でＣｒ系膜１０３の面積が被覆されている割合は１０％である。
【００９３】
次に、本実施例に用いるエッチング装置の構成を図３に示す。
【００９４】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，チャンバー２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７ ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆するカバー部材）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００９５】
実施例１と実施例２との相違は、ＲＦ電極カバー２０８の材質が有機高分子（本実施例ではポリスチレン）である点である。
【００９６】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムの混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ＝１６０：４０：２０［ｓｃｃｍ］）が供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力より小さい値を使用する。具体的には、プラズマ均一性や安定性を考慮した範囲（２４０Ｗ〜３００Ｗ）を使用し、本実施例では２５０Ｗとした。
【００９７】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する。この高周波電力は、実施例２と同様に、Ｃｒ／レジスト選択比を低く設定する必要がないため、Ｃｒ／レジストのエッチング特性（パターン形状等）が良好な条件で設定すれば良く、実施例１より低い値で良い。Ｃｒ／レジスト選択比が１．７となる条件に設定した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００９８】
本実施例３においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得られる。これにより、レジストの横方向のエッチング量が抑制される。
【００９９】
また、本実施例３においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、有機高分子からなるＲＦ電極カバー部材から発生する有機ガスによって、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの横方向のエッチング量の抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【０１００】
具体的には、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【０１０１】
なお、実施例３は実施例１に対し以下の優位点を有する。
【０１０２】
（１）より大きな面積の電極カバーから発生する大量の有機ガスを利用できるので、実施例１よりプラズマ密度を高めに設定可能である。これにより、プラズマの均一性と安定性が優れた状態が選べる利点がある。
（２）レジストより発生する有機ガスに依存しないので、レジストパターンの被覆率と選択比に制限を持たない。
（３）チャンバー内の有機ガス密度にマスクパターン起因の分布が生じにくい。
【０１０３】
また、実施例３は実施例２に対し、有機ガス系の増設が必要でないという優位点を有する。
【０１０４】
（比較例）
上記実施例２において、有機ガス（エタノール）を添加しなかったこと及びプラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる際に、供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）を、５００Ｗとした（通常用いられているような電子密度ジャンプを起こす条件とした）こと以外は、上記実施例２と同様にしてエッチングを行い、ＣＤリニアリティについて調べた。その結果を、図５に示す。
【０１０５】
図５において、横軸は設計寸法、縦軸は設計寸法からのシフト量（ＣＤ誤差量）である。パターンの測長は、０．４μｍ〜２．０μｍのＣｒパターン（孤立ホール（ｉｓｏ ｈｏｌｅ）と密集ホール（Ｄｅｎｓｅ ｈｏｌｅ））についてＣＤ−ＳＥＭにて行った。図５から、比較例の条件（エタノールの添加なし、ＩＣＰパワー５００Ｗ）では、１．０μｍ以下の設計寸法に対してＣＤ誤差が大きくなっており、ＣＤリニアリティ誤差が約４０ｎｍとなっており、ＣＤリニアリティが悪いことが判る。
【０１０６】
これに対し、実施例２の条件（エタノールの添加あり、ＩＣＰパワー２５０Ｗ）では、図６に示すように、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、パターンリニアリティが極めて良好であることが判る。
【０１０７】
また、Ｃｒパターンの断面形状とＩＣＰパワーとの関係について調べた結果を、図７（ＳＥＭ写真）に示す。
【０１０８】
図７は、０．５μｍ、０．４μｍ、０．３μｍ、０．２μｍのＣｒパターンの断面形状のＳＥＭ写真である。また、図７の上段が比較例（エタノールの添加なし、ＩＣＰパワー５００Ｗ）で得られたＣｒパターンの断面形状を示し、下段が実施例２（エタノールの添加あり、ＩＣＰパワー２５０Ｗ）で得られたＣｒパターンの断面形状を示す。
【０１０９】
図７の上段の比較例では、ホールの断面形状が寸法が小さくなるに従いテーパが発生して垂直性が悪化するのに対して、図７の上段の実施例２では、ホールの断面形状が寸法に依らず寸法が小さくても垂直性が良好（形状のリニアリティが良好）であることが判る。
【０１１０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【０１１１】
実施例２において有機ガスとしてエタノールを用いたが、マスフローコントローラーで使用可能な塩素以外のハロゲンを含まない炭素と水素を含有する有機ガス（例として、メタン，エタン，アセチレン，塩化ビニル，青酸ガス等）も使用できる。
【０１１２】
実施例３において電極カバーとしてポリスチレンを用いたが、塩素以外のハロゲンを含まない炭素と水素を含有する有機高分子（例として、ポリエステル，ポリ塩化ビニル，メラミン，ポリエチレン等）および炭素も使用できる。
【０１１３】
実施例３においては、図４に示すように、電極カバー２０８及びチャンバー内壁部等（内壁に部分的に設ける態様を含む）にも上記材質（有機高分子）を適用できる。チャンバー内壁部等（内壁に部分的に設ける態様を含む）にだけ上記材質（有機高分子）を適用した態様（図示せず）も本願発明に含まれる。
【０１１４】
本発明においてＩＣＰパワーは、使用する装置に応じて、本発明の要旨の範囲内で、適宜調整、変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板を説明するための断面模式図である。
【図２】実施例で使用したエッチング装置の概略構成を説明するための模式図である。
【図３】実施例で使用したエッチング装置の変形例を説明するための模式図である。
【図４】エッチング装置の他の変形例を説明するための模式図である。
【図５】比較例で得られたパターンのＣＤリニアリティを説明するための図である。
【図６】実施例２で得られたパターンのＣＤリニアリティを説明するための図である。
【図７】実施例及び比較例で得られたパターンの断面形状を説明するための図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロム系薄膜をドライエッチングする方法に関し、特に、半導体装置製造等に用いられるフォトマスクの製造方法において実施されるクロム系薄膜からなる遮光膜をドライエッチングする方法に関する。さらに、本発明は、クロム系薄膜からなる遮光膜をドライエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体集積回路等の高集積化等により、その製造工程中の微細加工プロセスにおいて使用されるフォトマスクに対しては、高いパターン精度が要求されてきている。
【０００３】
現在用いられているフォトマスクは、高精度なパターンの加工性の点から、遮光膜として、一般にクロム系材料が使用されている。
【０００４】
しかしながら、半導体集積回路の高集積化等によるフォトマスクのパターンの高精細化の要求に対して、現行のレジストパターンをエッチングマスクとして用いるクロム系遮光膜のパターン作成方法では、微小開口パターン（ホール）の高精細化に伴い、マイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響が無視できなくなり、実用上の障害となることが明らかとなった。
【０００５】
現行のレジストパターンをエッチングマスクとして用いるクロム系遮光膜のパターン作成方法は、具体的には、Ｃｌ２＋Ｏ２の混合ガスを主体にするガス系を用い、Ｃｒ膜上のレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングによりＣｒパターンを形成する方法が主に用いられている（特開２００１−１８３８０９号公報参照）。
【０００６】
ドライエッチングには、通常ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置が使用されるが、近年のパターンの微細化及びパターン精度に対する要求に対応すべく、ＩＣＰ（誘導結合型プラズマ）方式が検討されている（「ＳＰＩＥ」、Ｖｏｌ．３２３６、Ｃ．Ｃｏｎｓｔａｎｔｉｎｅ ｅｔ ａｌ、１９９７年、ｐ９４〜１０３参照、以下第１の従来技術という）。
【０００７】
この場合、通常、電子密度ジャンプが起こるＩＣＰパワーよりも高いＩＣＰパワー（安定したプラズマ放電が得られる条件）を使用して高いプラズマ密度でエッチングを行っている（論文誌「ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」、Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．４参照（論文名：「高密度プラズマの生成と物理」、著者：菅井秀郎、第７頁）、１９９８年１０月９日発行、社団法人日本工業技術振興協会スパッタリング及びプラズマ技術部会発行、以下、第２の従来技術という）。
【０００８】
しかしながら、上記第１及び第２の従来技術には、以下に示す３つの問題点があった。
【０００９】
第１に、現像後のレジストパターン寸法とエッチング後のＣｒパターン寸法との寸法差（以下、レジストとＣｒの変換差、又は単に変換差という）が大きいという問題点がある。従来においては、変換差を見越した現像エッチング条件を採用することによって、設計パターンデータに対する精度を向上させる方法が採られてきた。
【００１０】
しかしながら、近年においては、例えば、近接効果補正（ＯＰＣ）パターンのような微細でかつ複雑な形状のパターンが使用されている。さらに、マスク面内において寸法差及び疎密差のあるパターンを高精度に形成する要求がある。このため、従来のような方法では、高精度のパターンを形成することが困難である。
【００１１】
詳しくは、レジストの等方性エッチングによってＣｒが後退することに起因して、同じサイズの正方形パターンで比較した場合、正方形開口パターン（抜き部）はサイズが拡大すると共に角部が丸くなるのに対し、正方形遮光パターン（残し部・Ｃｒ部）はサイズが縮小すると共に角部はほぼ直角を維持する。この結果、両者のサイズ、角部の形状に形状差が生じる。
【００１２】
この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。まず、正方形開口パターンの角部が丸くなることが、疑似欠陥の発生を誘起し、検査工程に対し重大な障害になる。また、パターン形状が設計パターンデータに対して忠実に仕上がらないので、半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数を必要とする原因となる。さらに、上記の変換差は、マスク上での微細パターン形成の障害になる。なお、上記変換差をデータサイジングで対処することも可能であるが、この場合サイジング量が大きくなり変換時間が増大する。
【００１３】
第２に、マイクロローディング効果によって、レジストとＣｒの変換差が開口パターン（ホール）の寸法によって大きく変動し、開口パターンの寸法が小さい微小開口パターンとなるほど小さく仕上がり、変換差の絶対値が大きくなるという問題点がある。パターンの設計寸法の変化に対する、パターンの設計寸法からのシフト量の関係をＣＤリニアリティといい、パターンの設計寸法の変化に対する、パターンの設計寸法からのシフト量の変化が大きい場合、ＣＤリニアリティが悪いと表現する。
【００１４】
パターンの設計寸法の変化に対するパターンの設計寸法からのシフト量の変化が大きいということは、レジストとＣｒの変換差のばらつきが大きいことを意味する。この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。
【００１５】
まず、この問題により、開口パターンの寸法により変換差が変動するのでＣＤ精度（特にＣＤリニアリティ）が劣化する。このことは半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数が必要となる原因となる。これは、ＣＤ精度を露光等の別工程で補償することも可能であるが、ＣＤリニアリティ以外の他のＣＤ精度を考慮した場合の最適条件とはならないことがあるためである。
【００１６】
第３に、Ｃｒの断面形状が、開口パターン（ホール）の寸法に依存し、開口パターンの寸法が小さくなり微小開口パターンになると、断面形状にテーパーが発生するという問題点がある。この問題がマスク製造工程および品質に与える影響は次のようになる。
【００１７】
まず、この問題により、Ｃｒの断面形状が面内で変動すると、電磁光学効果により、断面形状に起因する変動より数倍に達する大きな光学的寸法変動を引き起こす。このことは半導体製造工程におけるリソグラフィー工程でのマージンの低下や、条件設定に多大な工数が必要となる原因となる。また、マスクの測長を光学式測長機で行う場合は測長精度が劣化する。
【００１８】
【特許文献１】特開２００１−１８３８０９号公報
【非特許文献１】「ＳＰＩＥ」、Ｖｏｌ．３２３６、Ｃ．Ｃｏｎｓｔａｎｔｉｎｅ ｅｔ ａｌ、１９９７年、ｐ９４〜１０３
【非特許文献２】論文誌「ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ」、Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．４参照（論文名：「高密度プラズマの生成と物理」、著者：菅井秀郎、第７頁）、１９９８年１０月９日発行、社団法人日本工業技術振興協会スパッタリング及びプラズマ技術部会発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
そこで、本発明の第１の目的は、パターンの形状（開口パターン（ホール）、遮光パターン（ドット）、ライン＆スペースなど）や寸法差や粗密差に関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できるフォトマスクの製造方法の提供をすることにある。
【００２０】
また、本発明の第２の目的は、ホールの寸法が小さくても、ＣＤリニアリティが良好（変換差が一定）であるフォトマスクの製造方法を提供することにある。
【００２１】
さらに、本発明の第３の目的は、ホールの断面形状が、寸法に依らず、寸法が小さくても断面形状が良好であるフォトマスクの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、以下の態様を有する。
【００２３】
（第１の態様） クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングするクロム系薄膜のエッチング方法おいて、
前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行うクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２４】
（第２の態様） 前記ハロゲン含有ガスが、塩素含有ガスである第１の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２５】
（第３の態様） 前記レジストパターン以外の有機物として、ドライエッチングガスに有機ガスを添加することによって、前記レジストパターン以外の有機物を存在させる第１又は第２の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２６】
（第４の態様） 前記有機ガスを、前記ドライエッチングガスの３０体積％以下とする第３の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２７】
（第５の態様） 前記有機ガスがエタノールである第３又は第４の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２８】
（第６の態様） 前記前記レジストパターン以外の有機物として、有機高分子材をエッチング室内に配置した第１又は第２の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００２９】
（第７の態様） 前記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる第１〜第６の態様のいずれかのクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３０】
（第８の態様） 前記ドラエッチングガスに、さらにヘリウムを含む第７の態様のクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３１】
（第９の態様） 被処理体が、透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクである第１〜第８の態様のいずれかのクロム系薄膜のエッチング方法。
【００３２】
（第１０の態様） 透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、レジストパターンにおけるレジスト層をマスクとしてエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜をエッチングする工程に、第９の態様のクロム系薄膜のエッチング方法を用いたフォトマスクの製造方法。
【００３３】
（第１１の態様） 前記遮光膜のエッチングにより、光近接効果補正（ＯＰＣ）パターンを含むパターンを形成する第１０の態様のフォトマスクの製造方法。
【００３４】
（第１２の態様） 前記遮光膜のエッチングにより、０．４μｍ以上２．０μｍ以下の設計寸法のパターンに対し、ＣＤリニアリティ誤差が１５ｎｍ以下であるパターンを含むパターンを形成する第１０又は第１１の態様のフォトマスクの製造方法。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、以下の効果を有する。
【００３６】
（１）上述した第１の問題に関し、パターンの形状（（開口パターン（ホール）、遮光パターン（ドット）、ライン＆スペースなど）や寸法差や粗密差に関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。
（２）上述した第２の問題に関し、ホールの寸法が小さくても、ＣＤリニアリティが良好（変換差が一定）である。
（３）上述した第３の問題に関し、ホールの断面形状が、寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好である。
【００３７】
なお、上述した第３の問題に関連し、マスクの測長を光学式測長機で行う場合において、形状のリニアリティが改善されると、寸法が異なる図形も同一の測長条件で測長が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、レジストパターンをマスクとしてクロムを含む材料からなるクロム系薄膜をエッチングする際に、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含む混合ガスからなるドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いてエッチングを行う。そのときのプラズマ励起用パワーを、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーとする。
【００３９】
尚、プラズマ励起パワーとは、例えばＩＣＰ方式の場合は、ＩＣＰパワーである。また、プラズマの密度ジャンプについては、上記第２の従来技術に、プラズマの電子密度とＩＣＰパワーの関係について、ＩＣＰパワーを増加させるとプラズマの電子密度が増加する傾向を示すが、あるＩＣＰパワーにおいて、プラズマの電子密度が急激に増加する密度ジャンプが存在することが記載されている。本発明におけるプラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーとは、このような、プラズマ密度が急激に増加するプラズマ励起用パワーを指す。
【００４０】
従来技術では、ＩＣＰパワーを低くすると、プラズマ放電が不安定になる傾向を示すことから、採用されていなかった。しかしながら、本発明者は、変換差を低減させるには、パターンの等方性エッチングを促進させて側壁のエッチングを促進させるラジカルの量をコントロールすることが必要であり、そのためには、プラズマ励起パワーを低く設定してプラズマ密度を低減させる方法が有効であることを見出した。さらに、ドライエッチングを行うと、通常被処理体の温度上昇が起こるが、プラズマ励起パワーが大きい程被処理体の温度の上昇は大きくなる。
【００４１】
被処理体の温度の上昇は、等方性エッチングの促進する原因にもなっている。このため、本発明のように、低いプラズマ励起パワーを用いることによって被処理体の温度の上昇を抑えると、等方性エッチングの促進を抑制することができる。例えば、フォトマスクブランクのガラス基板などの低熱伝導率の材質を有する被処理体のように、被処理体の温度制御が困難な場合は、被処理体がエッチング中に高温とならないような温度制御をあえて行わずに、本発明の方法により被処理体の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
具体的には、例えば、ＩＣＰ方式の場合、ＩＣＰパワーを２００Ｗ〜３００Ｗの低ＩＣＰパワー範囲とする。これにより、０．４〜２．０μｍの開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）が、１５ｎｍ以下（従来の半分以下）であるフォトマスクが得られる。この結果、レジストとＣｒの変換差が開口パターン（ホール）の寸法によって大きく変動する（開口パターンの寸法が小さいほど小さく仕上がる）。
【００４３】
さらに、Ｃｒの断面形状が、開口パターン（ホール）の寸法に依存し、開口パターンの寸法が小さくなると、断面形状にテーパーが発生するという問題を著しく改善できる。なお、より安定したプラズマ放電を得る観点から、ＩＣＰパワーを２００Ｗより高くすることが好ましい。また、よりリニアリティを良好にする観点から、ＩＣＰパワーを３００Ｗより低くすることが好ましい。これらのことから、ＩＣＰパワーは、２２０Ｗ〜２８０Ｗ、さらには２４０Ｗ〜２６０Ｗの低ＩＣＰパワー範囲とすることが好ましい。
【００４４】
尚、低いプラズマ励起パワーにてプラズマ放電を安定化させるには、プラズマ装置の改良を行うことが考えられる。さらに、他にガス圧、ガス流量等のドライエッチング条件を最適化する方法も考えられる。ドライエッチング条件の最適化については、他の特性（選択比、エッチング均一性等）とのバランスを考慮する必要がある。
【００４５】
本発明においては、他の特性への悪影響が最も少ない方法として、ドライエッチングガス中に、プラズマの放電安定化に寄与するガスとして、Ｈｅを添加する。さらに、Ｈｅは、マイクロローディング効果を低減させる効果があることも確認された。Ｈｅの添加量は、多いほどプラズマ放電は安定化するが、多すぎるとパターンのリニアリティーが悪化することも確認された。このような観点から、Ｈｅのドライエッチング中の含有量は、１〜２０体積％以下、さらに好ましくは５〜１５体積％とすることが好ましい。
【００４６】
さらに、本発明においては、ドライエッチングのプラズマ励起によって発生する化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら、ドライエッチングを行う。このようにして、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジストパターンの側壁に、有機物を堆積させながらエッチングを行う。この結果、ドライエッチング中のレジストパターンの寸法変動を効果的に抑制することができる。
【００４７】
即ち、化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射することによって、被エッチング面に対して垂直方向からの化学種によるスパッタエッチング成分が増加する。その結果、レジストパターンが上方から削られる。その削られたレジストが気化して生成する有機生成物が、等方性エッチング成分によりエッチングされるレジストパターンの側壁に堆積する。このようにして、エッチングと堆積が相殺されることにより、寸法変動を低減することができる。尚、有機生成物の堆積は等方的に起こることが考えられる。しかし、異方性スパッタエッチング成分により、薄膜の被エッチング面に堆積する有機生成物はスパッタリングにより除去されると考えられる。
【００４８】
上記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させる手段としては、被処理体に高周波電力（ＲＦバイアス）を印加する方法が挙げられる。ＲＦバイアスを印加する電源は、通常プラズマ励起用パワーを投入する電源とは別電源を用いて行われるものであり、通常プラズマ励起用パワーは、ＲＦバイアスの約１０倍以上である。
【００４９】
上記の方法において、エッチングと堆積を相殺するには、エッチングと堆積のバランスを考慮する必要がある。エッチングに対する堆積量を確保するためには、削られたレジストが気化して生成する有機生成物のある程度の量が必要となる。そのため、本発明においては、レジストパターンと前記薄膜のエッチング選択比（薄膜のエッチング速度／レジスト層のエッチング速度）が１．５未満と低選択比なるように、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させることによって、エッチングを相殺するに足りる有機生成物を生成できることを見出した。ＲＦバイアスを用いる場合は、ＲＦバイアスを高めに設定することによって実現可能である。尚、エッチング選択比は、薄膜のエッチング中に必要最低限以上のレジストパターンが残存するように設定される。
【００５０】
尚、前記薄膜に対するレジスト層の被覆率が７０％以上である場合は、充分な有機生成物を生成できるが、レジストの被覆率が小さい場合は、堆積させるための有機物が不足することが考えられる。このため、前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で行うことで、その有機物から生成する有機反応物を堆積する、このようにして、エッチングと堆積とが相殺するバランスを図ることができる。
【００５１】
レジストパターン以外の有機物を存在させる方法として、例えば、ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法や、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法が挙げられる。尚、前記有機物としては、ドライエッチングガスにＣｌ等のハロゲン含有ガスを用いる。このため、他のハロゲンの混用によるＣｒのエッチングへの悪影響を回避するために、前記有機物には、ドライエッチングに用いるハロゲン以外のハロゲン元素を含まないことが好ましい。ドライエッチングガスに塩素を用いる場合は、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔを成分として（又は分子中に）含まない有機ガスを用いることが好ましい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態においては、レジストパターンをマスクとしてクロムを含む材料からなるクロム系薄膜をエッチングする際に、塩素と酸素を含む混合ガスからなるドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いてエッチングを行う。前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行う。
【００５３】
本発明の第２の実施の形態によれば、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながらドライエッチングを行う。これにより、有機物から生成する有機生成物、及び化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射することによって発生した、被エッチング面に対して垂直方向からの化学種によるスパッタエッチング成分により削られたレジストが気化して生成する有機生成物を、等方性エッチング成分によりエッチングされるレジストパターンの側壁に堆積する。このようにして、エッチングと堆積が相殺されて寸法変動を低減することができる。
【００５４】
尚、有機生成物の堆積は等方的に起こると考えられるが、異方性スパッタエッチング成分により、薄膜の被エッチング面に堆積する有機生成物はスパッタリングにより除去されると考えられる。上記の方法において、エッチングと堆積を相殺するために、薄膜に対するレジスト層の被覆率等を考慮して、各種ドライエッチング条件を最適化する。これによって、エッチングと堆積のバランスを図ることができる。
【００５５】
レジストパターン以外の有機物を存在させる方法として、例えば、ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法や、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法が挙げられる。尚、前記有機物としては、ドライエッチングガスにＣｌ等のハロゲン含有ガスを用いるため、他のハロゲンの混用によるＣｒのエッチングへの悪影響を回避するために、ドライエッチングに用いるハロゲン以外のハロゲン元素を含まないことが好ましい。ドライエッチングガスに塩素を用いる場合は、Ｆ、Ｂｒ、Ｉ、Ａｔを成分として（又は分子中に）含まない有機ガスを用いることが好ましい。
【００５６】
ドライエッチングガスに有機ガスを添加する方法は、任意のレジスト被覆率のマスクに対して、有機ガスの種類及び添加量を制御することによって、任意の変換差を設定可能であることから好ましい。さらに、有機ガスの添加量は、塩素と酸素を含む混合ガス全体積の３０体積％以下であることが、Ｃｒのエッチング速度の制御性の観点や、エッチング室内の不要な過剰の有機物のデポジションを回避する観点から好ましい。
【００５７】
また、この有機ガスとしては、エタノール等のアルコール、メタン、エタン、アセトン、塩化ビニル、青酸ガス等を用いることができる。特に、エタノールを用いると、上述した３つの問題を実用レベルで解決する上で好ましく、さらにマイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響の問題を解消し、実用上の障害を除く上で好ましい。
【００５８】
また、有機高分子材をドライエッチング装置内に配置する方法としては、電極カバー等に有機高分子材を用いる方法が挙げられる。
【００５９】
さらに、上記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる。これにより、プラズマ密度を低減させること及び被処理体の温度上昇を抑えるによって、等方性エッチングが抑制される。この結果、レジストパターン側壁におけるエッチングと堆積のバランスを容易に図ることができる。尚、この場合、プラズマを安定化させるために、ドライエッチングガスに、Ｈｅを添加することが好ましい。
【００６０】
尚、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態は、近年において、高精度なパターン形成が要求されているフォトマスクを製造するため、フォトマスクブランクにおけるクロムを含む材料からなる遮光膜のドライエッチングに好適に適用することができる。
【００６１】
ここで、クロム系薄膜或いはクロムを含む材料からなる薄膜とは、クロムに他の元素が含まれるものも含み、例えば、Ｃｒ単体、ＣｒＯ（クロム、酸素を含むことを意味し、それらの含有率を規定するものではない。以下、同様）ＣｒＮ、ＣｒＣ、ＣｒＣＯ、ＣｒＣＮ、ＣｒＯＮ、ＣｒＣＯＮなどが挙げられ、均一な組成の単層膜、膜厚方向で組成の異なる複数層、膜厚方向で組成が変化する組成傾斜した層等あらゆる層構造のものを含むものである。
【００６２】
本発明においては、特に、微細でかつ複雑な形状のパターンである光近接効果補正（ＯＰＣ）パターンを含むパターンの形成に対し、パターンのリニアリティー低減に非常に効果的である。
【００６３】
本発明方法を適用すると、開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化を極めて小さくでき、従来に比べＣＤリニアリティを著しく改善できる。この結果、０．４μｍ以上の開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）が、１５ｎｍ以下であるフォトマスクが得られる。このフォトマスクは、マイクロローディング効果による微小開口パターン（ホール）の寸法や形状の悪化の影響の問題を極めて効果的に解消し、実用上の障害を除くことに初めて成功したものであることから、かかる態様を規定したものである。同様の観点から、０．４μｍ以上の開口パターンに関し、前記開口パターンの寸法の変化に対する、レジストとＣｒの変換差の変化量（パターンリニアリティ）は、好ましくは１０ｎｍ以下、さらに好ましくは５ｎｍ以下である。
【００６４】
本発明において、ドライエッチングの方式としては、ＲＩＥ、ＭＥＲＩＥ、ＩＣＰ、ＮＬＤ、又は各種方式を応用した方式を用いることができるが、クロム系薄膜の最適なエッチング方式であるＩＣＰを用いることが好ましい。
【００６５】
また、本発明において、ドライエッチングガスとして用いられるハロゲン含有ガスとしては、Ｃｌ２が最も一般的であるが、ＳｉＣｌ４、ＨＣｌ、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３等が挙げられる。この他、臭素、ヨウ素を含むガスも用いることができる。また、酸素を含むガスとしては、Ｏ２が最も一般的であるが、ＣＯ２、ＣＯ等でもよい。
【実施例１】
【００６６】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜（Ｃｒを含む材料からなる膜をいう、以下同様）１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、Ｃｒ系膜１０３の面積の８０％以上はレジストパターン１０２で被覆されている。
【００６７】
次に、本実施例に用いるエッチング装置（誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）方式）の構成を図２に示す。
【００６８】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，減圧容器（以下チャンバーという）２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７、ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆するカバー部材）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００６９】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムの混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ＝１６０：４０：２０［ｓｃｃｍ］）が供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力（２Ｐａ）に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力（ＩＣＰパワー）より小さい値でかつ放電限界近傍の値（２００Ｗ〜３００Ｗ、本実施例では２１０Ｗ）を使用する。
【００７０】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する（ＲＦバイアス）。この高周波電力は、レジストとＣｒのエッチング選択比（Ｃｒのエッチング速度／レジストのエッチング速度）（以下、単に選択比という）が１．５未満になるように高めに設定する。ただし、コイル用ＲＦ電源２０２より供給される高周波電力は、ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より供給される高周波電力の１０倍以上である。ＲＦバイアスの値は好ましくは１０Ｗ〜２０Ｗであり、本実施例では２０Ｗとした。また、Ｈｅは、プラズマの放電安定化及びマイクロローディング効果の改善の目的で添加した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００７１】
本実施例１においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得られる。これにより、レジストの横方向のエッチング量が抑制される。
【００７２】
また、本実施例１においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、レジストパターンが高被覆状態（８０％以上）にある基板を、ＲＦバイアスを高めに設定することでレジストとＣｒのエッチング選択比（Ｃｒのエッチング速度／レジストのエッチング速度）が１．５未満の低選択比でエッチングする。これによって、大量の有機ガスがチャンバー内に放出され、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの等方性エッチングの抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【００７３】
具体的には、
（１）パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。
ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。
ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【００７４】
なお、実施例１においては、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、極めて良好なＣＤリニアリティを実現できた。
【００７５】
また、実施例１は、後述する実施例２（有機ガス系増設）あるいは実施例３（チャンバー改造）のような装置の特別な改造を必要としない。
【実施例２】
【００７６】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。
【００７７】
マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、レジストパターン１０２でＣｒ系膜１０３の面積が被覆されている割合は１０％である。
【００７８】
次に、本実施例に用いるエッチング装置の構成を図２に示す。
【００７９】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，チャンバー２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７，ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００８０】
実施例１と実施例３との相違は、ガス導入系が、塩素と酸素以外に有機ガス（本実施例ではエタノールを使用）の供給機能を有する点である。
【００８１】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムと有機ガス（本実施例ではエタノール）の混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ：エタノール＝１６０：４０：２０：２０［ｓｃｃｍ］（よって、エタノールは約８体積％））の混合ガスが供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力（ＩＣＰパワー）より小さい値を使用する。具体的には、プラズマ均一性や安定性を考慮した範囲（２４０Ｗ〜３００Ｗ）を使用し、本実施例では２５０Ｗとした。
【００８２】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する。この高周波電力は、実施例１と異なり、Ｃｒ／レジスト選択比を低く設定する必要がない。このため、Ｃｒ／レジストのエッチング特性（パターン形状等）が良好な条件で設定すれば良く、実施例１より低い値で良い。Ｃｒ／レジスト選択比が１．７となる条件に設定した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００８３】
本実施例２においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得らる。これにより、レジストの等方性エッチング量が抑制される。
【００８４】
また、本実施例２においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、独自に添加する有機ガスによって、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの横方向のエッチング量の抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【００８５】
具体的には、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【００８６】
なお、実施例２においては、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、極めて良好なＣＤリニアリティを実現できた。
【００８７】
なお、実施例２は上述した実施例１に対し以下の優位点を有する。
【００８８】
（１）有機ガスを独自に添加するので、より大量に有機物を発生できる。この結果、実施例１よりプラズマ密度を高めに設定可能である。これにより、プラズマの均一性と安定性が優れた状態が選べる利点がある。
（２）レジストより発生する有機ガスに依存しないので、レジストパターンの被覆率と選択比に制限を持たない。よって、あらゆる（全ての）パターンのマスクに適用できる。
（３）チャンバー内の有機ガス密度にマスクパターン起因の分布が生じにくい。
【００８９】
また、実施例２は後述する実施例３に対し以下の優位点を有する。
【００９０】
（１）電極材の時間変化による特性変動が生じない。
（２）チャンバーの改造が必要でない。
【実施例３】
【００９１】
まず、本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板１０１を図１に示す。
【００９２】
マスク基板１０１は、厚さ４００ｎｍのレジストパターン１０２，厚さ１００ｎｍのＣｒ系膜１０３，ガラス基板（合成石英基板等）１０４の積層構造からなる。レジストパターン１０２としては、使用する露光機によりフォトレジストもしくはＥＢレジストを使用する。どちらの場合においてもレジストパターンの側壁が垂直に近い断面形状を有する。また、レジストパターン１０２でＣｒ系膜１０３の面積が被覆されている割合は１０％である。
【００９３】
次に、本実施例に用いるエッチング装置の構成を図３に示す。
【００９４】
この装置は、プラズマ発生用コイル２０１，コイル用ＲＦ電源２０２，チャンバー２０３，ＲＦ電極２０４，ＲＦ電極用ＲＦ電源２０５，ガス導入系２０６，排気系２０７ ＲＦ電極カバー２０８（基板１０１が設置される部分以外を被覆するカバー部材）より構成されている。なお、エッチング中のマスク基板１０１を一定温度に制御する機構についてはこれを有していない。
【００９５】
実施例１と実施例２との相違は、ＲＦ電極カバー２０８の材質が有機高分子（本実施例ではポリスチレン）である点である。
【００９６】
上記装置においては、あらかじめ、ＲＦ電極２０４上にはマスク基板１０１が設置されており、排気系２０７によりチャンバー２０３は高真空の状態に保たれている。チャンバー２０３に対し、ガス供給系２０６より塩素と酸素とヘリウムの混合ガス（Ｃｌ２：Ｏ２：Ｈｅ＝１６０：４０：２０［ｓｃｃｍ］）が供給される。排気系２０７の排気量を調整して、所望の圧力に保つ。プラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる。供給される高周波電力は、電子密度ジャンプを起こす高周波電力より小さい値を使用する。具体的には、プラズマ均一性や安定性を考慮した範囲（２４０Ｗ〜３００Ｗ）を使用し、本実施例では２５０Ｗとした。
【００９７】
プラズマ安定後、速やかにＲＦ電極にＲＦ電極用ＲＦ電源２０５より高周波電力を供給する。この高周波電力は、実施例２と同様に、Ｃｒ／レジスト選択比を低く設定する必要がないため、Ｃｒ／レジストのエッチング特性（パターン形状等）が良好な条件で設定すれば良く、実施例１より低い値で良い。Ｃｒ／レジスト選択比が１．７となる条件に設定した。Ｃｒのエッチングが終了後、適度のオーバーエッチングを行った後にエッチングを終了する。
【００９８】
本実施例３においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことがでる。この結果、レジストの等方性エッチングに寄与するラジカル密度を低減させる効果及び基板温度の上昇の抑止効果が得られる。これにより、レジストの横方向のエッチング量が抑制される。
【００９９】
また、本実施例３においては、プラズマ密度が低い状態でエッチングを行うことによって得られるレジストの横方向のエッチング量の上記抑制効果に加え、有機高分子からなるＲＦ電極カバー部材から発生する有機ガスによって、有機ガスの等方性デポジションによるレジストの横方向のエッチング量の抑制効果が相乗効果的に発揮される。この結果、上述した３つの問題を実用レベルで極めて効果的に解決できる。
【０１００】
具体的には、パターンの形状（ホール、ドット、ライン＆スペースなど）やサイズに関係なく（特にホール・ドットに関係なく）、変換差を低減でき、しかもホール・ドットの形状差を低減できる。ホールの寸法が小さくても、リニアリティが良好（変換差が一定）である。ホールの断面形状が寸法に依らず、寸法が小さくても垂直性が良好であるフォトマスクが得られる。
【０１０１】
なお、実施例３は実施例１に対し以下の優位点を有する。
【０１０２】
（１）より大きな面積の電極カバーから発生する大量の有機ガスを利用できるので、実施例１よりプラズマ密度を高めに設定可能である。これにより、プラズマの均一性と安定性が優れた状態が選べる利点がある。
（２）レジストより発生する有機ガスに依存しないので、レジストパターンの被覆率と選択比に制限を持たない。
（３）チャンバー内の有機ガス密度にマスクパターン起因の分布が生じにくい。
【０１０３】
また、実施例３は実施例２に対し、有機ガス系の増設が必要でないという優位点を有する。
【０１０４】
（比較例）
上記実施例２において、有機ガス（エタノール）を添加しなかったこと及びプラズマ発生用コイル２０１に対し、コイル用ＲＦ電源２０２より高周波電力（ＩＣＰパワー）を供給し、チャンバー２０３内にプラズマを発生させる際に、供給される高周波電力（ＩＣＰパワー）を、５００Ｗとした（通常用いられているような電子密度ジャンプを起こす条件とした）こと以外は、上記実施例２と同様にしてエッチングを行い、ＣＤリニアリティについて調べた。その結果を、図５に示す。
【０１０５】
図５において、横軸は設計寸法、縦軸は設計寸法からのシフト量（ＣＤ誤差量）である。パターンの測長は、０．４μｍ〜２．０μｍのＣｒパターン（孤立ホール（ｉｓｏ ｈｏｌｅ）と密集ホール（Ｄｅｎｓｅ ｈｏｌｅ））についてＣＤ−ＳＥＭにて行った。図５から、比較例の条件（エタノールの添加なし、ＩＣＰパワー５００Ｗ）では、１．０μｍ以下の設計寸法に対してＣＤ誤差が大きくなっており、ＣＤリニアリティ誤差が約４０ｎｍとなっており、ＣＤリニアリティが悪いことが判る。
【０１０６】
これに対し、実施例２の条件（エタノールの添加あり、ＩＣＰパワー２５０Ｗ）では、図６に示すように、０．４μｍ〜２．０μｍにおいてＣＤリニアリティ誤差が８ｎｍ以下となり、パターンリニアリティが極めて良好であることが判る。
【０１０７】
また、Ｃｒパターンの断面形状とＩＣＰパワーとの関係について調べた結果を、図７（ＳＥＭ写真）に示す。
【０１０８】
図７は、０．５μｍ、０．４μｍ、０．３μｍ、０．２μｍのＣｒパターンの断面形状のＳＥＭ写真である。また、図７の上段が比較例（エタノールの添加なし、ＩＣＰパワー５００Ｗ）で得られたＣｒパターンの断面形状を示し、下段が実施例２（エタノールの添加あり、ＩＣＰパワー２５０Ｗ）で得られたＣｒパターンの断面形状を示す。
【０１０９】
図７の上段の比較例では、ホールの断面形状が寸法が小さくなるに従いテーパが発生して垂直性が悪化するのに対して、図７の上段の実施例２では、ホールの断面形状が寸法に依らず寸法が小さくても垂直性が良好（形状のリニアリティが良好）であることが判る。
【０１１０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではない。
【０１１１】
実施例２において有機ガスとしてエタノールを用いたが、マスフローコントローラーで使用可能な塩素以外のハロゲンを含まない炭素と水素を含有する有機ガス（例として、メタン，エタン，アセチレン，塩化ビニル，青酸ガス等）も使用できる。
【０１１２】
実施例３において電極カバーとしてポリスチレンを用いたが、塩素以外のハロゲンを含まない炭素と水素を含有する有機高分子（例として、ポリエステル，ポリ塩化ビニル，メラミン，ポリエチレン等）および炭素も使用できる。
【０１１３】
実施例３においては、図４に示すように、電極カバー２０８及びチャンバー内壁部等（内壁に部分的に設ける態様を含む）にも上記材質（有機高分子）を適用できる。チャンバー内壁部等（内壁に部分的に設ける態様を含む）にだけ上記材質（有機高分子）を適用した態様（図示せず）も本願発明に含まれる。
【０１１４】
本発明においてＩＣＰパワーは、使用する装置に応じて、本発明の要旨の範囲内で、適宜調整、変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本実施例においてエッチングの対象となる、レジストパターンを形成したマスク基板を説明するための断面模式図である。
【図２】実施例で使用したエッチング装置の概略構成を説明するための模式図である。
【図３】実施例で使用したエッチング装置の変形例を説明するための模式図である。
【図４】エッチング装置の他の変形例を説明するための模式図である。
【図５】比較例で得られたパターンのＣＤリニアリティを説明するための図である。
【図６】実施例２で得られたパターンのＣＤリニアリティを説明するための図である。
【図７】実施例及び比較例で得られたパターンの断面形状を説明するための図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングするクロム系薄膜のエッチング方法において、
前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行うクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記ハロゲン含有ガスが、塩素含有ガスである請求項１に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記レジストパターン以外の有機物として、ドライエッチングガスに有機ガスを添加することによって、前記レジストパターン以外の有機物を存在させる請求項１又は２に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記有機ガスを、前記ドライエッチングガスの３０％体積以下とする請求項３に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項５】
前記有機ガスがエタノールである請求項３又は４に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記レジストパターン以外の有機物として、有機高分子材をエッチング室内に配置した請求項１又は２に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる請求項１〜６のいずれかに記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記ドライエッチングガスに、さらにヘリウムを含む請求項７に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項９】
被処理体が、透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクである、請求項１〜８のいずれかに記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項１０】
透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、レジストパターンにおけるレジスト層をマスクとしてエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜をエッチングする工程に、請求項９に記載されたクロム系薄膜のエッチング方法を用いたフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記遮光膜のエッチングにより、光近接効果補正パターンを含むパターンを形成する請求項１０に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記遮光膜のエッチングにより、０．４μm以上２．０μm以下の設計寸法のパターンに対し、ＣＤリニアリティ誤差が１５ｎｍ以下であるパターンを含むパターンを形成する、請求項１０又は１１に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１】
クロムを含む材料からなるクロム系薄膜を有する被処理体における前記薄膜を、レジストパターンをマスクとしてエッチングし、かつ、ハロゲン含有ガスと酸素含有ガスを含むドライエッチングガスに、プラズマ励起用パワーを投入してプラズマ励起させ、生成した化学種を用いて前記薄膜をエッチングするクロム系薄膜のエッチング方法において、
前記薄膜のエッチングを、レジストパターン以外の有機物の存在下で、前記化学種の少なくとも一部を前記薄膜に対して垂直方向から入射させながら行うことによって、等方性エッチング成分によりエッチングされる前記レジスト層の側壁に、有機生成物を堆積させながらエッチングを行うクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記ハロゲン含有ガスが、塩素含有ガスである請求項１に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記レジストパターン以外の有機物として、ドライエッチングガスに有機ガスを添加することによって、前記レジストパターン以外の有機物を存在させる請求項１又は２に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記有機ガスを、前記ドライエッチングガスの３０％体積以下とする請求項３に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項５】
前記有機ガスがエタノールである請求項３又は４に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記レジストパターン以外の有機物として、有機高分子材をエッチング室内に配置した請求項１又は２に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記薄膜のエッチングにおいて、前記プラズマ励起用パワーとして、プラズマの密度ジャンプが起こるプラズマ励起用パワーよりも低いパワーを用いる請求項１〜６のいずれかに記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記ドライエッチングガスに、さらにヘリウムを含む請求項７に記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項９】
被処理体が、透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクである、請求項１〜８のいずれかに記載のクロム系薄膜のエッチング方法。
【請求項１０】
透明基板上にクロムを含む材料からなる遮光膜が形成されたフォトマスクブランクにおける前記遮光膜を、レジストパターンにおけるレジスト層をマスクとしてエッチングする工程を有するフォトマスクの製造方法において、
前記遮光膜をエッチングする工程に、請求項９に記載されたクロム系薄膜のエッチング方法を用いたフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
前記遮光膜のエッチングにより、光近接効果補正パターンを含むパターンを形成する請求項１０に記載のフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
前記遮光膜のエッチングにより、０．４μm以上２．０μm以下の設計寸法のパターンに対し、ＣＤリニアリティ誤差が１５ｎｍ以下であるパターンを含むパターンを形成する、請求項１０又は１１に記載のフォトマスクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２０５３４（Ｐ２００９−２０５３４Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６４８２１（Ｐ２００８−２６４８２１）
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【分割の表示】特願２００５−５０５３６４（Ｐ２００５−５０５３６４）の分割
【原出願日】平成１６年４月６日（２００４．４．６）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１４日（２００８．１０．１４）
【分割の表示】特願２００５−５０５３６４（Ｐ２００５−５０５３６４）の分割
【原出願日】平成１６年４月６日（２００４．４．６）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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