JP2006209126A - フォトマスク製作に適したモリブデン層をエッチングするための方法 - Google Patents

フォトマスク製作に適したモリブデン層をエッチングするための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フォトマスク製作に適したモリブデンエッチングプロセスの改良を行う。
【解決手段】フォトマスクを製作するための方法は、モリブデン層と光遮断層とを有するフィルムスタックをプロセスチャンバに提供するステップと、該光遮断層上に第１のレジスト層をパターニングするステップと、該第１のレジスト層をエッチングマスクとして使用して該光遮断層をエッチングするステップと、該パターニングされた光遮断層および該パターニングされた第１のレジスト層を複合マスクとして使用して該モリブデン層をエッチングするステップとを含む。
【選択図】図１Ａ

Description

発明の背景
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は概して、モリブデン層をプラズマエッチングするための方法、より具体的にはフォトマスク製作中にモリブデン層をエッチングするための方法に関する。
関連技術の説明
[0002]集積回路（ＩＣ）やチップの製造において、チップの異なる層を表すパターンがチップ設計者によって作成される。一連の再使用可能なマスクやフォトマスクは、製造プロセス中に半導体基板上に各チップ層の設計を移送するために、これらのパターンから作成される。マスクパターン発生システムは、それぞれのマスク上にチップの各層の設計をイメージングするために正確なレーザーや電子ビームを使用する。その後、マスクは、半導体基板上に各層ごとの回路パターンを移送するために写真のネガのように使用される。これらの層は一連のプロセスを使用して築き上げられ、各完成したチップを備える極小トランジスタおよび電気回路になる。したがって、マスクの欠陥がチップに移送されて、性能に潜在的に悪影響を及ぼすことがある。深刻な欠陥はマスクを全く役に立たないものとすることがある。一般的に、１５〜３０個のマスクがチップを構築するために使用され、反復して使用可能である。
[0003]マスクは一般的に、一方の側にクロムの層を有するガラスまたは石英の基板である。クロム層は反射防止コーティングおよび感光性レジストでカバーされる。パターニングプロセス中に、回路設計は、レジストの部分を紫外線に暴露することによってマスク上に書き込まれ、暴露された部分を現像溶液において可溶性とする。その後、レジストの可溶性部分は除去されて、パターニングされたものを形成する。このパターニングによって暴露された下地クロムはエッチングされるようになる。エッチングプロセスは、レジストが除去された、つまり暴露されたクロムが除去された場所で、マスクからクロムおよび反射防止層を除去する。
[0004]パターニングに利用された別のマスクが位相シフトマスクとして既知である。位相シフトマスクは、パターニングされたクロム層を介して暴露された石英領域の交互の隣接エリアが光減衰材料の層によってカバーされることを除いて、上記のマスクに類似している。光減衰材料の厚さは、製作中に基板に回路パターンを移送するために利用される光の波長の約半分に等しい。一実施形態において、光減衰材料の層は約５０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さである。異なる厚さが利用されてもよいことが想定されている。減衰材料層は、化学気相堆積（ＣＶＤ）技術によるなど、当業において既知の従来の方法によって堆積されてもよい。適切な光減衰材料の例は、ケイ化モリブデン、モリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）、酸窒化モリブデンシリコン（ＭｏＳｉＸＮＹＯＺ）、これらの組み合わせ、あるいはこれを通過する光の位相をシフトするのに適した他の材料を含む。
[0005]光は位相シフトマスクを介して、回路製作中には基板上に配置されたレジストを暴露するように示されているため、マスクの１つの開口を介してレジストにぶつかる光は、直接隣接する開口をカバーする光減衰材料を通過する光に対して位相が１８０度ずれている。結果として、マスク開口のエッジで散乱されることがある光は、隣接する開口のエッジで散乱する位相のずれが１８０度の光で相殺され、レジストの事前画成された領域におけるよりタイトな光の分布をもたらす。よりタイトな光の分布は好都合なことに、より小さい限界寸法を有する部材の書き込みを容易にする。
[0006]ドライエッチング、反応性イオンエッチングまたはプラズマエッチングとして既知の一エッチングプロセスにおいて、プラズマが、化学反応を高めかつポリマーレジストを介してマスクのクロム層をパターニングするために使用される。ポリマーレジストがストリップされると、パターニングされたクロム層が光減衰材料をエッチングするためのマスクとして利用される。望ましくないことに、光減衰材料（例えばモリブデン）をエッチングするために使用される従来のプロセスはしばしば、光減衰材料をパターニングするのに利用されるクロム層における開口の側壁への攻撃によるエッチングバイアスを呈する。開口がクロムエッチングプロセス中に拡大されると、パターニングされたクロム層の限界寸法は光減衰材料に正確に移送されない。したがって、従来のモリブデンエッチングプロセスは、約５μｍ未満の限界寸法を有するマスクについて容認できる結果を生成できないことがある。これは、マスクのエッチング済み部材の不均一性につながり、相応して、マスクを使用して限界寸法の小さいデバイスの部材を生成する能力を低下させる。
[0007]マスクの限界寸法が縮小し続けると、エッチングの均一性の重要性は増す。したがって、フォトマスクの製作中に限界寸法を正確に維持する能力がかなり望まれる。
[0008]したがって、フォトマスク製作に適した改良されたモリブデンエッチングプロセスの必要性がある。
発明の概要
[0009]本発明は概して、フォトマスクを製作するための方法を提供する。一実施形態において、フォトマスクを製作するための方法は、モリブデン層と、光遮断層とパターニングされた第１のレジスト層とを有するフィルムスタックをプロセスチャンバに提供するステップと、該第１のレジスト層をエッチングマスクとして使用して該光遮断層をエッチングするステップと、該パターニングされた光遮断層および該パターニングされた第１のレジスト層を複合マスクとして使用して該モリブデン層をエッチングするステップとを含む。
[0010]別の実施形態において、フォトマスクを製作するための方法は、第１のフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用してクロム層をエッチングするステップと、モリブデン層をエッチングして、該第１のフォトレジスト層およびクロム層によって画成された開口を介して下地石英材料を暴露するステップと、該モリブデン層またはクロム層のうちの少なくとも１つがエッチングされるプロセスチャンバのイン・シトゥーで該第１のフォトレジスト層を除去するステップと、該クロム層上に第２のフォトレジスト層をパターニングするステップと、該第２のフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して該クロム層をエッチングして、該モリブデン層を暴露するステップとを含む。
[0011]本発明の上記引用された特徴が詳細に理解されるように、上記簡潔に要約された本発明のより特定的な説明が実施形態を参照してなされてもよく、この一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は本発明の一般的な実施形態のみを図示しており、また本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めることができるため、したがってその範囲を制限するものとみなされるべきではないことに注目する。
[0016]理解を容易にするために、図面に共通の同一要素を指し示すために、可能な限り同一の参照番号が使用されている。一実施形態の特徴が、本明細書に明らかに説明されていないものも含む他の実施形態に有益に組み込まれてもよいことも想定されている。
詳細な説明
[0017]図１は、モリブデンをエッチングするのに適したプロセスチャンバ１００の一実施形態の概略図を描いている。本明細書に開示された教示との併用に適合可能な適切なプロセスチャンバは、例えばＤｅｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ（登録商標））IIプロセスチャンバやＴｅｔｒａIおよびＴｅｔｒａIIフォトマスクエッチングシステムを含み、これらのすべてはカリフォルニア州、サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から入手可能である。本明細書に示されたプロセスチャンバ１００の特定の実施形態は例示目的で提供されており、発明の範囲を制限するために使用されるべきではない。
[0018]プロセスチャンバ１００は図１Ａに図示されるような処理システム１８０の一部であってもよい。例えば、これもアプライドマテリアルズ社から入手可能なＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）集積半導体ウェーハ処理システムなどの処理システム１８０は、アッシングに適した第１のプロセスチャンバ１９２と、ポリマー堆積に適した第２のチャンバ１９４とを含んでもよい。適切なアッシングおよび堆積チャンバの例は、これもまたアプライドマテリアルズ社から入手可能なＡＸＩＯＭ ＨＴ（商標）およびＴｅｔｒａIIプロセスチャンバを含む。プロセスチャンバ１００、プロセスチャンバ１９０、１９２、およびロードロックチャンバ１９８は、ロボット１９６を内部に配置している中央移送チャンバ１９４に結合される。ロボット１９６は、プロセスチャンバ１００、プロセスチャンバ１９０、１９２とロードロックチャンバ１９８との間の基板の移送を容易にする。
[0019]図１を参照すると、プロセスチャンバ１００は概して、導電体（壁）１０４内に基板ペデスタル１２４を有するプロセスチャンバ１０２と、コントローラ１４６とを備える。チャンバ１０２は略フラットな誘電体天井１０８を有する。チャンバ１０２の他の修正は他のタイプの天井、例えばドーム状天井を有してもよい。アンテナ１１０が天井１０８の上方に配置される。アンテナ１１０は、選択的にコントロールされてもよい１つ以上の誘電コイル要素を備える（２つの同軸要素１１０ａおよび１１０ｂが図１に示される）。アンテナ１１０は第１のマッチングネットワーク１１４を介してプラズマ電源１１２に結合される。プラズマ電源１１２は一般的に、約５０ｋＨｚ〜約１３．５６ＭＨｚの範囲のチューナブル周波数で約３０００ワット（Ｗ）まで生成することができる。一実施形態において、プラズマ電源１１２は約１３．５６ＭＨｚの周波数で約１００〜約６００Ｗの誘導結合ＲＦ電力を提供する。
[0020]基板ペデスタル（陰極）１２４が第２のマッチングネットワーク１４２を介してバイアス電源１４０に結合される。バイアスソース１４０は、約１〜約１０ｋＨｚの範囲のチューナブルパルス周波数で約ゼロ〜約６００Ｗを提供する。バイアスソース１４０はパルスＲＦ電力出力を生成する。あるいはまた、バイアスソース１４０はパルスＤＣ電力出力を生成してもよい。ソース１４０はまた一定のＤＣおよび／またはＲＦ電力出力を提供してもよいことが想定されている。
[0021]一実施形態において、バイアスソース１４０は、約１０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって、約１〜約１０ｋＨｚの周波数で約６００ワット未満のＲＦ電力を提供するように構成される。別の実施形態において、バイアスソース１４０は、約８０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって、約２〜約５ｋＨｚの周波数で約２０〜約１５０ワットのＲＦ電力を提供するように構成される。
[0022]ＤＰＳ（登録商標）プロセスチャンバとして構成された一実施形態において、基板サポートペデスタル１２４は静電チャック１６０を含む。静電チャック１６０は少なくとも１つのクランピング電極１３２を備えており、またチャック電源１６６によってコントロールされる。代替実施形態において、基板ペデスタル１２４は、サセプタクランプリング、真空チャックおよび機械的チャックなどの基板保有機構を備えてもよい。
[0023]ガスパネル１２０がプロセスチャンバ１０２に結合されて、プロセスチャンバ１０２の内側にプロセスおよび／または他のガスを提供する。図１に描かれた実施形態において、ガスパネル１２０は、チャンバ１０２の側壁１０４におけるチャネル１１８に形成された１つ以上の入口１１６に結合される。１つ以上の入口１１６は他の場所、例えばプロセスチャンバ１０２の天井１０８に提供されてもよいことが想定されている。
[0024]一実施形態において、ガスパネル１２０は、入口１１６を介してプロセスチャンバ１０２の内側にフッ素化処理ガスを提供するように適合される。処理中に、プラズマが処理ガスから形成されて、プラズマ電源１１２からの電力の誘電結合によって維持される。プラズマはあるいはまた遠隔的に形成されても、他の方法によって着火されてもよい。一実施形態において、ガスパネル１２０から提供された処理ガスは、フッ素化ガス、塩素含有ガスおよび炭素含有ガスのうちの少なくとも１つを含む。
[0025]チャンバ１０２の圧力はスロットルバルブ１６２および真空ポンプ１６４を使用してコントロールされる。真空ポンプ１６４およびスロットルバルブ１６２は約１〜約２０ミリトールの範囲のチャンバ圧力を維持することができる。
[0026]壁１０４の温度は、壁１０４を走る液体含有導管（図示せず）を使用してコントロールされてもよい。壁の温度は概して摂氏約６５度に維持される。一般的に、チャンバ壁１０４は金属（例えばアルミニウム、ステンレス鋼など）から形成され、電気接地１０６に結合される。プロセスチャンバ１０２はまた、プロセスコントロール、内部診断、エンドポイント検出などのための従来のシステムを備える。このようなシステムは総称的にサポートシステム１５４として示される。
[0027]レチクルアダプター１８２が、基板サポートペデスタル１２４上に（レチクルや他のワークピースなどの）基板１２２を固定するために使用される。レチクルアダプター１８２は概して、ペデスタル１２４（例えば静電チャック１６０）の上部表面をカバーするようにミリングされた下部部分１８４と、基板１２２を保持するようにサイズ設定されかつ形作られた開口１８８を有する上部部分１８６とを含む。開口１８８は概して、ペデスタル１２４に対して実質的に中心にある。アダプター１８２は概して、ポリイミドセラミックや石英などの耐エッチング性かつ耐高温性の材料の単一片から形成される。適切なレチクルアダプターは２００１年６月２６日に発行された米国特許第６，２５１，２１７号に開示されており、参照として本明細書に組み込まれている。エッジリング１２６がアダプター１８２をペデスタル１２４に対してカバーおよび／または固定してもよい。
[0028]リフト機構１３８が、アダプター１８２、ゆえに基板１２２を基板サポートペデスタル１２４に対して低下させたり上昇させたりするために使用される。概して、リフト機構１３８は、それぞれのガイドホール１３６を通る複数のリフトピン（リフトピン１３０が１つ示される）を備える。
[0029]動作において、基板１２２の温度は基板ペデスタル１２４の温度を安定化させることによってコントロールされる。一実施形態において、基板サポートペデスタル１２４はヒーター１４４とオプショナルヒートシンク１２８とを備える。ヒーター１４４は、熱移送流体がこれを流れるように構成された１つ以上の流体導管であってもよい。別の実施形態において、ヒーター１４４は、ヒーター電源１６８によって調節される少なくとも１つの加熱要素１３４を含んでもよい。任意に、ガスソース１５６からのバックサイドガス（例えばヘリウム（Ｈｅ））がガス導管１５８を介して、基板１２２の下のペデスタル表面に形成されたチャネルに提供される。バックサイドガスは、ペデスタル１２４と基板１２２間の熱移送を容易にするために使用される。処理中に、ペデスタル１２４は、埋め込まれたヒーター１４４によって定常状態の温度に加熱されてもよく、これはヘリウムバックサイドガスと組み合わさって、基板１２２の均一な加熱を容易にする。
[0030]コントローラ１４６は中央演算処理装置（ＣＰＵ）１５０と、メモリ１４８と、ＣＰＵ１５０用のサポート回路１５２とを備えており、プロセスチャンバ１０２のコンポーネントおよび、以下に更に詳細に論じられるように、当然エッチングプロセスのコントロールを容易にする。コントローラ１４６は、種々のチャンバおよびサブプロセッサをコントロールするためのインダストリアル設定に使用可能な任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。ＣＰＵ１５０のメモリ１４８は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスク、ハードディスクなどの容易に入手可能なメモリや、任意の形態のディジタル記憶装置、ローカルまたはリモート記憶装置のうちの１つ以上であってもよい。サポート回路１５２は、従来のやり方でプロセッサをサポートするためのＣＰＵ１５０に結合される。これらの回路はキャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路およびサブシステムなどを含む。本発明の方法は概して、メモリ１４８や、ソフトウェアルーチンとしてＣＰＵ１５０にアクセス可能な他のコンピュータ読み取り可能な媒体に記憶される。あるいはまた、このようなソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１５０によってコントロールされているハードウェアから遠くに配置されている第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶および／または実行されてもよい。
[0031]図２は、モリブデン層をエッチングするための方法２００の一実施形態のフロー図である。モリブデン層は、モリブデン（Ｍｏ）でドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）、ケイ化モリブデン、モリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）、酸窒化モリブデンシリコン（ＭｏＳｉＸＮＹＯＺ）、これらの組み合わせ、あるいは他の適切な光減衰モリブデン含有材料であってもよい。方法２００は図３Ａ〜３Ｉにおいてフォトマスク３４０を製作するために利用されるフィルムスタック３００ｉの一実施形態の処理を参照して以下に説明されるが、方法２００の有利な要素はまた、他のモリブデンエッチング用途において役立つように使用されてもよい。下付き文字「ｉ」は図３Ａ〜図３Ｉに示されたフィルムスタックの異なる製作段階を表す整数である。
[0032]方法２００は、コントローラ１４６のメモリ１４８や他の記憶媒体にコンピュータ読み取り可能な形態で記憶されてもよく、基板１２２がサポートペデスタル１２４に置かれるとステップ２０２で始まる。一実施形態において、基板１２２はアダプター１８２の開口１８８に静止する。基板１２２は、図３Ａに示されるようにフィルムスタック３００１を含む。フィルムスタック３００１は、石英（つまり二酸化シリコン（ＳｉＯ２））層３０２、不透明な光遮断層３０４およびモリブデン層３３０などの光学的に透明なシリコンベース材料を含む。不透明な光遮断層３０４は石英層３０２上に配置される。光遮断層３０４は一般的にクロムおよび／または酸化クロムから構成される。一実施形態において、光遮断層３０４は、合計厚さが約５００オングストロームの、酸化クロムの薄層で被覆されたクロム層を含む。フィルムスタック３００１は光遮断層３０４上に形成された（仮想線で示される）オプショナル反射防止層３０６を含んでもよい。フィルムスタック３００１はまた、光遮断層３０４上に、または、もしあれば反射防止層３０６上に配置された第１のレジスト層３０８を含む。レジスト層３０８に適切な材料の例は、ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造された「ＲＩＳＴＯＮ」であり、約２００〜６００ｎｍの厚さで、光遮断層３０４上に配置されてもよい。モリブデン層３３０が石英層３０２と光遮断層３０４との間に介在されて、フォトマスクの使用中に光の位相シフト用の光減衰層の役割をする。
[0033]モリブデン層３３０は概して、位相シフトマスクとの併用を意図された光の波長に対する、モリブデン層３３０を通る１８０度の位相シフトの長さ程度の厚さを有する。一般的な波長は１９３および２４８ｎｍである。したがって、異なるリソグラフィック光波長との併用を意図されたマスクに他の厚さが利用されてもよいが、モリブデン層３３０は一般的に約５０〜約１００ｎｍの厚さである。
[0034]ステップ２０４において、第１のレジスト層３０８は図３Ｂに描かれたフィルムスタック３００２に図示されたような光遮断層３０４上にパターニングされて、レジスト３０８を介して開口３２０を形成して光遮断層３０４の部分を暴露する。開口３２０は概して限界寸法（ＣＤ）を幅３１０として画成する。幅３１０は、以下に更に説明されるような仕上げフォトマスクを介して光の経路を画成する仕上げ開口に移送される事前画成されたＣＤを有するように選択される。第１のレジスト層３０８は任意の適切な方法によってパターニングされてもよい。
[0035]オプショナルステップ２０６において、コンフォーマルな保護層３３２が、図３Ｃに描かれたフィルムスタック３００３に図示されたようなパターニングされた第１のレジスト層３０８上に堆積される。保護層３３２はポリマーであってもよく、また後に説明されるエッチングプロセスのうちのいずれか１つが実行される処理システムおよび／またはチャンバのイン・シトゥーで（つまり同じ場所に）堆積されてもよい。保護層３３２は約１００〜約５００オングストロームの厚さに堆積されてもよく、また別の実施形態においては、約１５０〜約２００オングストロームである。このような実施形態において、開口３２０の側壁上にコンフォーマルに堆積された材料の厚さが幅３１０をターゲット限界寸法（ＣＤ）３１０’まで減少するように、開口３２０の幅３１０は選択される。保護層３３２が使用されない実施形態において、幅３１０はターゲットＣＤである。
[0036]一実施形態において、保護層３３２は、過フッ化炭化水素処理ガス、例えばＣＨＦ３および／またはＣ４Ｆ８などを使用して堆積される。任意に、処理ガスは、希釈および改良された堆積均一性のためにＡｒを含んでもよい。一実施形態において、保護層３３２は約２００〜約５００Ｗのプラズマ電力および約０〜約２０Ｗのバイアス電力を使用して堆積されてもよい。保護層３３２を形成するために利用される一例示的処理ガスは、約１００ｓｃｃｍのＣＨＦ３および約１００ｓｃｃｍのＡｒを使用してプラズマを形成するステップを含む。形成された保護層３３２は概して、水素を具備するカーボンポリマーであり、約５００オングストロームの厚さまで堆積される。下地層の後のエッチングのためにパターニングされたレジスト層上に保護層を堆積させるための方法の一例が、２００５年１月２７日にＭ．ＣＨＡＮＤＲＡＣＨＯＯＤらによって出願された、ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＰＨＯＴＯＭＡＳＫ ＰＬＡＳＭＡ ＥＴＣＨＩＮＧ ＵＳＩＮＧ Ａ ＰＲＯＴＥＣＴＥＤ ＭＡＳＫと題された米国特許出願第１１／０４４，３９９号に説明されており、これはその全体を参照として組み込まれている。
[0037]ステップ２０８において、光遮断層３０４はパターニングされた第１のレジスト層３０８をエッチングマスクとして使用してエッチングされて、図３Ｄに描かれたフィルムスタック３００４に図示されるような光遮断層３０４における開口３２２を形成する。保護層３３２が利用される実施形態において、クロムエッチングステップ２０８は、パターニングされたレジストの開口３２０に配置されたオプショナル保護層の水平部分を除去して光遮断層３０４の部分を暴露するステップを含む。パターニングされたレジストの側壁上に配置された保護層３３２の垂直部分は、保護層の水平部分と比べて非常にゆっくりと除去されるため、パターニングされたレジストの側壁上に配置された保護層３３２は開口の限界寸法（ＣＤ）を実質的に保有しつつ光遮断層３０４はエッチングされて、これによってエッチングステップ２０８中にクロム層に形成された開口へのマスクＣＤの正確な移送を許容する。言い換えると、パターニングされた第１のレジスト層３０８の開口３２０の幅３１０’は光遮断層３０４の開口３３２に正確に移送される。光遮断層３０４をエッチングするステップは以下に説明されるように、モリブデン層３３０がエッチングされるプロセスチャンバ１００において、あるいは処理システム１８０に結合された別のプロセスチャンバにおいて実行されてもよい。
[0038]一実施形態において、１つ以上のフッ素化処理ガスからプラズマを形成するエッチングステップ２０８はガス入口１１６を介してプロセスチャンバ１０２に導入される。例示的処理ガスはＣＦ４およびＣＨＦ３などを含んでもよい。処理ガスは更に、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、ＮｅおよびＫｒなどの不活性ガスを含んでもよい。
[0039]別の実施形態において、基板１２２の暴露された光遮断層３０４は、ＣＦ４を２〜５０立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）のレートで、かつＣＦＨ３を１０〜５０ｓｃｃｍのレートで提供することによって、ＴｅｔｒａI、ＴｅｔｒａIIまたはＤＰＳ（登録商標）IIエッチングモジュールを使用してエッチングされる。１つの具体的なプロセスレシピは、ＣＦ４を９ｓｃｃｍのレートで、かつＣＨＦ３を２６ｓｃｃｍのレートで提供する。プロセスチャンバの圧力は約４０ミリトール未満、一実施形態では約１〜約１０ミリトール、例えば２ミリトールにコントロールされる。
[0040]クロムエッチングステップ２０８中に、約６００Ｗ未満の、第１の例においては約１００Ｗ未満の、第２の例においては３０〜約８０Ｗの基板バイアス電力が、基板１２２をバイアスするためにサポートペデスタル１２４に印加される。１つの具体的なプロセスレシピは、約１〜約１０ｋＨｚの範囲のチューナブルパルス周波数で約６５Ｗのバイアス電力を印加する。
[0041]ステップ２０８中に、処理ガスから形成されたプラズマは、約３００〜約６００ＷのＲＦ電力をプラズマ電源１１２からアンテナ１１０に印加することによって維持される。プラズマは多数の方法で着火されてもよいことが想定されている。一実施形態において、約２５０ＷのＲＦ電力が約１３．５６ＭＨｚの周波数でアンテナ１１０に印加される。
[0042]基板１２２上で暴露された光遮断層３０４は、エンドポイントに達するまでエッチングされる。エンドポイントは時間、光干渉法、チャンバガス発光分光法によって、または他の適切な方法によって判断されてもよい。エッチングステップは、堆積ステップ２０６が実行されたツールまたはプロセスチャンバのイン・シトゥーで実行されてもよい。
[0043]別の例示的エッチングプロセスが２００２年９月４日に出願された米国特許出願第１０／２３５，２２３号に説明されており、これは参照として本明細書に組み込まれる。他の適切なクロムエッチングプロセスが利用されてもよいことが想定されている。
[0044]ステップ２１０において、パターニングされた第１のレジスト層３０８をその上に有するパターニングされた光遮断層３０４を、図３Ｅに描かれたフィルムスタック３００５に図示されたようなエッチングマスクとして使用して、モリブデン層３３０がエッチングされる。第１のレジスト層３０８（および、ある場合にはオプショナル層３３２）はモリブデンエッチングプロセス中に光遮断層３０４に形成された開口３２２の上部エッジを保護することによって、モリブデン層３３０に形成された開口３２４への限界寸法（例えば、開口３２２の幅３１０’）のより正確な移送を容易にすることができる。その上、パターニングされた第１のレジスト層３０８は非常に薄い酸化クロムコーティングを保護する。酸化クロム層がエッチング中に除去されると、以下に更に説明されるように、光遮断層の残りのクロムの高反射率が後のリソグラフィプロセスに悪影響を及ぼす。
[0045]モリブデン層３３０は、（i）１つ以上のフッ素含有重合材料と、（ii）塩素含有ガスと、任意に（iii）不活性ガスとを含む処理ガスによってプラズマエッチングされて、モリブデン層３３０に開口３２４を形成して、下地石英層３０２を暴露してもよい。重合制限または阻害ガスはまた処理ガスに含まれてもよい。
[0046]１つ以上のフッ素含有ガスは１つ以上のフッ素含有炭化水素、水素フリーフッ素含有ガス、またはこれらの組み合わせを含んでもよい。１つ以上のフッ素含有炭化水素は一般式ＣｘＨｙＦｚを有してもよく、ここでｘは炭素原子の１から５の整数であり、ｙは水素原子の１から８の整数であり、ｚはフッ素原子の１から８の整数である。フッ素含有炭化水素ガスの例はＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ４Ｆ２およびこれらの組み合わせを含む。ＣＨＦ３などの、１〜２個の炭素原子と、１〜４個の水素原子と、１〜５個のフッ素原子とを有するフッ素含有炭化水素ガスが、モリブデン層３３０をエッチングする場合に使用されてもよい。
[0047]水素フリー過フッ化炭化水素ガスは１〜５個の炭素原子と４〜８個のフッ素原子とを有してもよい。水素フリー過フッ化炭化水素ガスの例はＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ４Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８およびこれらの組み合わせを含む。任意に、処理ガスは追加エッチングガス、例えば六フッ化硫黄（ＳＦ６）などのフッ化硫黄を含んでもよい。
[0048]フッ素含有ガスは、パターニングされたレジスト材料およびエッチングされた光学的に透明な材料に形成された開口の表面、特に側壁にパッシベーションポリマー堆積物を形成するために好都合に使用されてもよい。パッシベーションポリマー堆積物は部材画成の過度なエッチングを防止して、モリブデン層３３０への計画的な限界寸法の移送を改良する。１つ以上のフッ素含有炭化水素ガスから形成されたプラズマは、酸化ガスを有することなく基板１２２上でモリブデン層３３０をエッチングするフッ素含有種を生成する。
[0049]塩素含有ガスは塩素（Ｃｌ２）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）、塩酸（ＨＣｌ）およびこれらの組み合わせの群から選択され、またかなり反応性のラジカルを供給して光学的に透明な材料をエッチングするために使用される。塩素含有ガスはエッチングラジカルのソースを提供し、水素または炭素含有塩素含有ガスはパッシベーションポリマー堆積物を形成するための材料のソースを提供してもよく、これはエッチングバイアスを改良することができる。
[0050]処理ガスはまた、処理ガスを備えるプラズマの一部としてイオン化される場合にスパッタリング種となり、部材画成のエッチングレートを大きくする不活性ガスを含んでもよい。プラズマの一部としての不活性ガスの存在はまた処理ガスの解離を高めることがある。加えて、処理ガスに添加された不活性ガスはイオン化されたスパッタリング種を形成し、新たにエッチングされた部材画成の側壁上の形成済みポリマー堆積物を更にスパッタリングしてもよく、これによってパッシベーション堆積物を減少させ、かつコントロール可能なエッチングレートを提供することができる。処理ガスに不活性ガスを含むことは、改良されたプラズマ安定性と改良されたエッチング均一性とを提供することが観察されている。不活性ガスの例はアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）およびこれらの組み合わせを含んでおり、このうちアルゴンおよびヘリウムは概して使用される。
[0051]一例において、モリブデン層３３０をエッチングするための処理ガスは塩素（Ｃｌ２）ガスと、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）とアルゴンとを不活性ガスとして含んでもよい。任意に、処理ガスは、酸素、オゾン、窒素またはこれらの組み合わせなどの１つ以上の重合制限ガスを含んでもよく、基板上のパッシベーションポリマー堆積物の形成および除去をコントロールすることによって処理ガスのエッチングレートをコントロールするために使用されてもよい。酸素含有ガスは、エッチングされた部材画成の表面にパッシベーション堆積物として堆積するポリマーの形成を減少させる他の種と反応する酸素フリー種の形成を高める。例えば、酸素ガスはＣＦ２などのプラズマプロセスのラジカルの一部と反応して、ＣＯＦ２などの揮発性ラジカルを形成し、これはプロセスチャンバから排気される。
[0052]不活性ガスおよびオプショナルガスを含む処理ガスの全流量は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のフォトリソグラフィックレチクル基板をエッチングチャンバでエッチングするために、約１５ｓｃｃｍより大きな、例えば約１５ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍの流量で導入される。塩素含有ガスは、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のフォトリソグラフィックレチクル基板をエッチングするために約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバに導入される。フッ素含有ガスがプロセスチャンバに導入されると、約１ｓｃｃｍ〜約５０ｓｃｃｍの流量が、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のフォトリソグラフィックレチクル基板をエッチングするために使用される。不活性ガスがプロセスチャンバに導入されると、約０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流量が、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のフォトリソグラフィックレチクル基板をエッチングするために使用される。任意に、重合制限ガスがプロセスチャンバに導入されると、約１ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍの流量が、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形のフォトリソグラフィックレチクル基板をエッチングするために使用される。処理ガスの個々のかつ全ガス流量は、プロセスチャンバのサイズ、処理中の基板のサイズおよびオペレータによって望まれる具体的なエッチングプロファイルなどの多数の処理要因に基づいて変化する。
[0053]概して、プロセスチャンバの圧力は約２ミリトール〜約５０ミリトールに維持される。約３ミリトール〜約２０ミリトール、例えば３ミリトール〜１０ミリトールのチャンバ圧力がエッチングプロセス中に維持されてもよい。
[0054]ステップ２１２において、エッチングステップ２１０の後に残る第１のレジスト層３０８およびオプショナル保護層３３２は、図３Ｆに描かれたフィルムスタック３００６に図示されるように除去される。一実施形態において、残りのレジストおよび保護層はアッシングによって除去される。例えば、アッシングは図１Ａのプロセスチャンバ１９２において（処理システム１８０のイン・シトゥーで）、あるいはエッチングステップ２１０が実行されたプロセスチャンバ１００のイン・シトゥーで生じてもよい。
[0055]ステップ２１４において、第２のフォトレジスト層３１２が堆積、展開およびパターニングされて、図３Ｇに描かれたフィルムスタック３００７に図示されるように、開口３２６を形成して下地光遮断層３０４を暴露する。ステップ２１４はステップ２０４を参照して説明された上記のように実行されてもよい。一実施形態において、第２のフォトレジスト層３１２は約２００ｎｍの深さに堆積されるが、任意の厚さであってもよく、別の実施形態においては、第２のフォトレジスト層３１２は光遮断層３０４と少なくとも同じ厚さであってもよい。
[0056]ステップ２１６において、パターニングされた第２のフォトレジスト層３１２はマスクとして利用されて、図３Ｈに描かれたフィルムスタック３００８に図示されるように、光遮断層３０４の暴露部分をエッチングして、光遮断層３０４に形成された開口３３４を介して下地モリブデン層３３０を暴露する。ステップ２１６はステップ２０８およびオプショナルステップ２０６を参照して上記のように実行されてもよい。開口３３４は、（開口３２４を通過する光と比較して）これを通過する光の位相を修正する位相シフト部材を画成して、フォトリソグラフィックプロセスによって部材画成を形成する際の回折を減少させ、かつ解像度を改良する。
[0057]ステップ２１８において、第２のフォトレジスト層３１２は図３Ｉに描かれたフィルムスタック３００９に図示されたように除去されて、減衰位相シフトフォトリソグラフィックフォトマスク３４０を形成する。第２のフォトレジスト層３１２は上記ステップ２１２を参照して上記のように除去されてもよい。使用に際して、開口３３４によって画成されたフォトマスク３４０の領域を通過する光３４２は、開口３２４によって画成されたフォトマスク３４０の領域を通過する光３４４に対して位相が１８０度ずれた波長を有するであろう。
[0058]従来のエッチング方法に対するエッチング方法２００の利点は、フォトマスク製作中にマスキング層間の部材幅のより正確な移送を含み、これによって仕上げフォトマスクのＣＤの良好なコントロールを許容する。特に、光遮断層をエッチングするために複合マスクを使用することはエッチングバイアスを好都合に最小限にし、製作中にフォトマスクの下部層へ限界寸法を正確に移送することにつながる。したがって、方法２００の使用は、小さな限界寸法のコントロールおよび再生性が必要とされるエッチング用途についてかなり望ましい。
[0059]上記は本発明の実施形態を目的としているが、発明の他のさらなる実施形態がその基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、またその範囲は以下の請求項によって判断される。
モリブデン層をエッチングするのに適したプロセスチャンバの一実施形態の概略断面図である。 図１のプロセスチャンバを含む処理システムの一実施形態の平面断面図である。 モリブデン層をエッチングするための方法の一実施形態のフロー図である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。 本発明のモリブデン層エッチング方法の一実施形態を利用して製作された石英位相シフトフォトマスクの一実施形態である。
符号の説明
１００…チャンバ、１０２…プロセスチャンバ、１０４…壁、１０６…電気接地、１０８…天井、１１０…アンテナ、１１２…プラズマ電源、１１４…第１のマッチングネットワーク、１１６…入口、１１８…チャネル、１２０…ガスパネル、１２２…基板、１２４…基板ペデスタル、１２６…エッジリング、１２８…ヒートシンク、１３０…リフトピン、１３２…クランピング電極、１３４…加熱要素、１３６…ガイドホール、１３８…リフト機構、１４０…バイアス電源、１４２…第２のマッチングネットワーク、１４４…ヒーター、１４６…コントローラ、１４８…メモリ、１５０…ＣＰＵ、１５２…サポート回路、１５４サポートシステム、１５６…ガスソース、１５８…ガス導管、１６０…静電チャック、１６２…スロットルバルブ、１６４…真空ポンプ、１６６…チャック電源、１６８…ヒーター電源、１８０…処理システム、１８４…下部部分、１８６…上部部分、１８８…開口、１９０…第１のプロセスチャンバ、１９２…第２のプロセスチャンバ、１９４…移送チャンバ、１９６…ロボット、１９８…ロードロックチャンバ、２００…方法、２０２…置くステップ、２０４…レジストパターニングステップ、２０６…オプショナル堆積ステップ、２０８…光遮断層エッチングステップ、２１０…モリブデン層エッチングステップ、２１２…レジスト除去ステップ、２１４…レジストパターニングステップ、２１６…光遮断層エッチングステップ、２１８…レジスト除去ステップ、３００…フィルムスタック、３０２…石英層、３０４光遮断層、３０６…反射防止層、３０８…第１のレジスト層、３１０…幅、３１２…第２のフォトレジスト層、３２０…開口、３２２…開口、３２４…開口、３２６…開口、３３０…モリブデン層、３３２…保護層、３４０…フォトマスク。

Claims (20)

  1. フォトマスクを製作するための方法であって、
    フィルムスタックをプロセスチャンバに提供するステップであって、前記フィルムスタックがモリブデン層と、光遮断層とパターニングされた第１のレジスト層とを有するステップと、
    前記第１のレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記光遮断層をエッチングするステップであって、前記パターニングされた光遮断層およびパターニングされた第１のレジスト層が複合マスクを形成するステップと、
    前記複合マスクをエッチングマスクとして使用して前記モリブデン層をエッチングするステップと、
    を備える方法。
  2. 前記光遮断層がクロムまたは酸化クロムのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記モリブデン層が、モリブデン、モリブデン（Ｍｏ）でドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）、またはモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
  4. 前記モリブデン層をエッチングするステップが、
    フッ素含有ガスおよび塩素含有ガスを前記プロセスチャンバに流してガス混合物を形成する工程と、
    前記ガス混合物からプラズマを形成する工程と、
    を備える、請求項１に記載の方法。
  5. 前記モリブデン層をエッチングするステップが更に、
    不活性ガスを前記プロセスチャンバに流す工程を備える、請求項４に記載の方法。
  6. 前記フッ素含有ガスを流すステップが更に、
    一般式ＣＸＨＹＦＺ（ｘが炭素原子の１〜５の整数であり、ｙが水素原子の１〜８の整数であり、ｚがフッ素原子の１〜８の整数である）を有する少なくとも１つのフッ素含有炭化水素ガスを流す工程を備える、請求項４に記載の方法。
  7. フッ素含有ガスを流すステップが更に、
    １〜５個の炭素原子および４〜８個のフッ素原子を有する少なくとも１つの水素フリー過フッ化炭化水素ガスを流す工程を備える、請求項４に記載の方法。
  8. 前記塩素含有ガスを流すステップが更に、
    塩素（Ｃｌ２）と、四塩化炭素（ＣＣｌ４）または塩酸（ＨＣｌ）のうちの少なくとも１つとを前記プロセスチャンバに流す工程を備える、請求項４に記載の方法。
  9. 前記モリブデン層をエッチングするステップが、
    塩素（Ｃｌ２）ガスと、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）とアルゴンとを前記プロセスチャンバに流してガス混合物を形成する工程と、
    前記ガス混合物からプラズマを形成する工程と、
    を備える、請求項１に記載の方法。
  10. 前記複合マスクの少なくとも一部を除去するステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
  11. 前記光遮断層をパターニングして前記モリブデン層を暴露するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記光遮断層をパターニングするステップが更に、
    第２のレジスト層を前記光遮断層上にパターニングする工程であって、前記モリブデン層にエッチングされた少なくとも１つの開口が、パターニング後に前記第２のレジスト層によって充填されたままである工程を備える、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記モリブデン層をエッチングするステップが、下地の光学的に透明なシリコンベース材料を暴露する、請求項１に記載の方法。
  14. 前記光学的に透明なシリコンベース材料が石英である、請求項１に記載の方法。
  15. 前記光遮断層をエッチングする前に前記第１のレジスト層上に保護層を堆積させるステップを更に備える、請求項１に記載の方法。
  16. フォトマスクを形成するための方法であって、
    フィルムスタックをプロセスチャンバに提供するステップであって、前記フィルムスタックが、モリブデン層を有する光学的に透明なシリコンベース材料と、光遮断層と、第１のフォトレジスト層を有する複合マスクとを有するステップと、
    前記モリブデン層をプラズマエッチングして、前記複合マスクを使用して前記光学的に透明なシリコンベース材料を暴露する第１の開口を形成するステップと、
    第２のフォトレジスト層を前記光遮断層上に堆積させるステップと、
    前記第２のフォトレジスト層を光遮断層上にパターニングするステップであって、前記第２のフォトレジスト層がパターニング後に前記第１の開口を充填するステップと、
    前記第２のフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記光遮断層をプラズマエッチングして、前記モリブデン層を暴露する第２の開口を形成するステップと、
    を備える方法。
  17. 前記モリブデン層をパターニングするステップが更に、
    前記光遮断層をエッチングする前に前記複合物の前記第１のレジスト層上にコンフォーマルなポリマー層を堆積させる工程を備える、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記モリブデン層が、モリブデン、モリブデン（Ｍｏ）でドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）またはモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）のうちの少なくとも１つを備えており、前記光遮断層がクロムを備えており、前記光学的に透明なシリコンベース材料が石英またはガラスを備えている、請求項１６に記載の方法。
  19. 前記モリブデン層をパターニングした後かつ前記第２のフォトレジスト層を堆積させる前に前記第１のフォトレジスト層を除去するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
  20. フォトマスクを形成するための方法であって、
    クロム層と、モリブデン層と、パターニングされた第１のフォトレジスト層と石英材料層とを有するフィルムスタックを提供するステップと、
    前記パターニングされた第１のフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記クロム層をエッチングするステップと、
    前記モリブデン層をエッチングして、前記第１のフォトレジスト層および前記クロム層によって画成された開口を介して前記下地石英材料を暴露するステップと、
    モリブデン層またはクロム層のうちの少なくとも１つがエッチングされるプロセスチャンバのイン・シトゥーで前記第１のフォトレジスト層を除去するステップと、
    第２のフォトレジスト層を前記クロム層上に堆積させるステップと、
    前記第２のフォトレジスト層をパターニングするステップと、
    前記第２のフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記クロム層をエッチングして、前記モリブデン層を暴露するステップと、
    を備える方法。
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