TW200819908A

TW200819908A - Mask etch process

Info

Publication number: TW200819908A
Application number: TW096139932A
Authority: TW
Inventors: Madhavi R Chandrachood; Amitabh Sabharwal; Toi Yue Becky Leung; Michael Grimbergen
Original assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2008-05-01
Also published as: KR101333744B1; US20080179282A1; KR20090077736A; TWI410744B; EP1918775A3; KR100944846B1; EP1918775A2; CN101174081A; JP5484666B2; KR20080039205A; JP2008116949A

Description

200819908 九、發明說明【發明所屬之技術領域】本發明涉及積體電路的光微影倍縮光罩（phot 的製造和在積體電路製造中使用〇lith〇graphic reticle)的製造。 • 【.先前技術】、自從邊十年別首次出現半導體元件以來，半導體元件 • 成何、、°構在尺、寸上已顯著減小。從此，積體電路一般遵循兩年/尺寸減半規則（通常稱爲摩爾定律），這意味著晶片上的元件數量每兩年倍增。當代製造工廠常規地生産具有〇·15μΓΠ以及甚至〇·13μιη特徵尺寸的元件，而將來的製造廠不久將生産具有更小幾何尺寸的元件。不斷增加的電路密度已對用於製造半導體元件的製程提出了更多的要求。例如，隨著電路密度增加，通孔( via)、接點（contract)和其他特徵以及它們之間的介電材料的寬度，隨之減小到次微米尺寸，而介電層的厚度保持基本不 • 變，結果導致特徵的深寬比，即，它們的高度除以^度隨著增加。對於次微米技術的成功和不斷努力增加獨立基材。的電路密度和質量來說，高深寬比特徵的可靠形成非常重要。高深寬比特徵傳統上通過對基材表面構圖以限定特徵的尺寸並隨後蝕刻基材以去除材料並限定該特徵而形成爲了形成具有所需深度與寬度比例的高深寬比特徵，兩要在特定的參數内形成該特徵的尺寸，所述參數通常定義特 200819908 ^的臨界尺寸。從而，具有所t臨界尺寸的高深寬h 需要對於基材的精確構圖以及隨後的蝕刻。光麵刻是用於在基材表面上形成精確騎的技揭及隨後轉已構圖的基材表面而形成所需的^件或特在姓刻製m光㈣技術使用光圖案和在基材表沈積的光阻材料，在基材表面上顯影糈確的圖索。在的光’刻製程中，在待姓刻層上塗覆光阻，從而通過阻經過其上沈積有光罩層的光微影倍縮光罩暴露於光中而限定出該層中待蝕刻的特徵，諸如接點、通孔、連。光罩層對應於特徵的所需結構。爲了改變光阻的戌例如，發出紫外（uv)光或低χ射線光的光源可用於光阻。一般地，所暴露的光阻材料通過化學製程去除露出下層基材材料〃隨後蝕刻所暴露的下層基材材料而在基材表面形成特徵，而殘留的光阻材料保留爲用暴露的下層基材材料的保護塗層。一元光微影倍縮光罩通常包括由諸如石英（即，化石夕Si〇2)的透光矽基材料形成的基材，並具有在基 - - · - . - . 表面上沈積的金屬例如通常爲鉻的不透明遮光層或光對遮光層構圖以對應於待轉移至基材的特徵。通過在透光石夕基材料的基材上首先沈積薄金屬層，並隨後在金屬層上沈積光阻層而製造二元光微影倍縮光罩。隨用傳統的鐵射或電子束構圖設備對光阻進行構圖以限待轉移至金屬層的臨界尺寸。接著钕刻金屬層以去除所構圖的光阻保護的金屬材料；從而暴露出下層透光 :特徵卜，以 :徵。面上傳統將光圖案或互 I分，曝光以暴，從於所二氧材的罩。包括該薄後使定出未被材料 200819908 並形成構圖的光罩層。光罩層允許光沿著積確的圖案從其通過照射在基材表面上。 - .-. . 傳統的飯刻製程，諸如濕蝕刻，趨於等向性钱刻，其會造成已構圖光阻下方的金屬層中的底切現象( undercut phen m non )底切現象可在光罩上産生非均句間隔並且不具有所而筆直且垂直的側壁的已構圖的特徵，從而失去特徵的臨界尺寸。另外，特徵的等向性蝕刻可能會過度蝕刻兩殊寬比特徵的側壁，導致特徵的臨界尺寸的損失。在金屬層中形成的不具有所需臨界尺寸的特徵有害地影響光通過並導致在隨後的光蝕刻工序中利用光罩的不盡人意的構圖。 " 公知爲乾鍅刻處理或乾蝕刻的電漿蝕刻處理，提供相比於濕蝕刻處理更加非等向性（或稱異向性）的蝕刻。乾蝕刻製程已表明可産生更少的底切並可改善具有更筆直側壁和更平底部的光罩特征的臨界尺寸的保持力。然而，乾餘刻可能過钮刻或不精確地蝕刻在光阻材料中形成的用於限定金屬層的臨界尺寸的開口或圖案的側壁p光蝕刻光阻材料的過量側部去除將導致構圖的光蝕刻光阻特徵的臨界尺寸的損失，而這將轉變爲在由已構圖的光蝕刻光阻層限定的金屬層中形成的特徵的臨界尺寸的損失。另外，不精確的飯刻不能充分姓刻特徵以提供需要的臨界尺寸。不^充分蝕刻特徵至臨界尺寸稱爲臨界尺寸的「增加（。金屬層中臨界尺寸的損失或增加的程度稱爲「餘刻偏差或「CD偏差」。用於在基材表面上形成^邮历特徵的光 200819908 罩圖案中的蝕刻偏差可高達120nm。金屬層中形成的圖案的臨界尺寸的損失或增加有害地影響光通過並産生許多構圖缺陷以及在通過光微影倍縮光罩構圖的基材中的後續餘刻缺陷。對於蝕刻高深寬比的次微米特徵來說，光罩的臨界尺寸的損失或增加可能導致不充分的光飫刻性能，並且，如果臨界尺寸的損失或增加足約嚴重，則光微影倍縮,光罩或隨後所蝕刻的元件將失效。

因此，仍需要一種用於餘刻基材上的金屬層，諸如光微影倍縮光罩，以在金屬層中産生具有所需臨界尺寸的圖案的製程和化學製程。【發明内容】本發明的方案主要提供用於蝕刻光徵影倍縮光罩用的光罩層的方法和相關的化學製程。在一個方案中’提供一種用於在處理腔室中處理光微影倍縮光罩的方法。光微影倍縮光罩包括在透光基材上形成的金屬光罩層和在金屬光罩層上沈積的構圖的光阻材料。通過導入包括含氧氣體、含氯氣體、三氟曱烷（CHIM、>备儿士 ,、 ^3入、六鼠化硫（SF6 )、六氟乙烷（C2F6 )或氨（NH3 )的至少i由+ '芏）其中之一，以及可選的不含氣的含鹵素氣體和7或惰性翕辨从老w^ 人邋注軋體的處理氣體而處理光微影倍縮光罩。將電力輸送至處理脉金嚴理腔至以由處理氣體形成電漿。隨後使用電漿蝕刻金屬光罩的暴露部分。在另一方案中，提供一構件上的光微影倍縮光罩的種用於處理在處理腔室中支撐方法。此光微影倍縮光罩包括 200819908

在透光令基材·料上形成的鉻基光罩層和在鉻基光罩層上沈積的構圖的光阻層。通過在约1亳托和約40亳托之間的= 室壓力下導入包括chf3、sf6、c2F6或迎3的至少其中^ 一’氯氣、氧氟和選#性添加的溴北氫的處理氣體而處理此光微影倍縮光罩。將約200瓦和約15〇〇瓦之間的電源輸送至靠近處理腔室設置的線圈以由處理氣體左約5瓦和約200瓦之間的偏屋電办提供給支撐構件。隨後使用電漿以鉻基光罩層與光阻材料的去除速率比率約i U 或以上蝕刻鉻基光罩層的暴露部分。 . - · . _ - 【實施方式】以下將參照感應耦合的電漿蝕刻腔室來描述本發明的方案。適合的感應耦合電漿散刻腔室包括可從加州的 Hayward的ETEC購買的ETEC Tetra ITM光罩蝕刻腔室和 ETEC Tetra ΠΤΜ-光罩飯刻腔室，或者可從加州的 Clara的應用材料公司購買的去耦合電漿源（DPS jTm、Dps II™ DPS Plus™) 〇可用於執行本發明製程的其他處理腔室包括，例如，電容耦合平行板腔室和電磁增強離子餘刻腔室，以及不同設計的感應耦合電漿蝕刻腔室。在1999年6月3日遞交的美國專利申請序列號No · 09/3 25，026中公開了所述適合的處理腔室的實施例，雖然使用ETEC Tetra TM先罩餘刻腔室可有利地的執行處理，但是對處理腔室的描述是示例性的’並不應當理解或解釋爲限制本發明的範圍或任意方 200819908 案。逛應該設想在治〃匕括從其他製造商購買的其他處理腔室可有利地實施本發明。 — . - . ... \ 弟1圖是處理脾它一 ^至1 0 0的一個實施方式的截面示意圖，該腔室通常H目士钎 '估具有基材底座124的處理腔體102和控制器1 4 6。腔赞丨Λ。θ丄體102具有支撐基本上平坦的介電頂108 的導電壁1〇4。虚π — 处理腔至100的其他實施方式可具有其他類型的頂，例如，右 ®頂形頂。在頂1 〇 8之上設置天線1 1 〇。

天線 11 0 包括、跬 [選擇性控制的一個或多個感應線圈元件圖所示的兩個同軸元件11 0a和11 Ob )。天線1 1 0 通過弟-J7C 35? 〇*. -、、’罔路1 1 4耦合至電漿電源112。電漿電源112 月匕生在約5〇kHz到約13·56ΜΗζ範圍内的可調諧頻率下高達約3000瓦的電力。胃基材底座（陰極）124經過第二匹配網路142耦合至電源140。偏壓電源14〇提供在約1到約10kHz範圍内的可调譜脈衝頻率下〇到約6〇〇w的電力。偏壓電源ι4〇產.生脈種f:夫"p U % . 巧飞RF電力輸出。可選地，偏置源140可産生脈衝式DC雷六鈐山丄义电刀％出。可以設想，電渾i 4 〇還可提供恒定D C 和/或RF電力輸出。在一個實施方式中，基材支撐底座1 24包括靜電夾盤 6 〇靜電夾盤1 6〇包括至少一個钳位電極1 3 2並通過夾盤 " 控制。在可選的實施方式中，基材底座124可包括諸如基座夾環、真空夾盤、機械夾盤等的基材固定裝置。氣體面板120聯接至處理腔室1〇〇以將處理氣體和/ 或其他氣體提供給處理腔體1〇2。如第1圖所示的實施方 10 200819908

100的頂108中設置一個或多個式中，氣體道118中形位置，例如利用即流閥162和真空栗164控制處理腔室100的壓力。真空泵力。真空泵I64和節流闕到約20 mTorr範圍内。 62能維持腔室壓力在約1 mTorr 可使用流經壁104的含液體管道（‘未示出）控制壁104 的/m度。壁溫度通常維持在約6 5攝氏度。典型地，腔室壁 104由金屬(例如，銘、不錄鋼尊）形成並聯接至電接地 106。處理腔室100還包括用於製程控制、内部診斷、終點檢測等的傳統系統。所述系統共同以支援系統154示出。光微影倍縮.光罩轉接器182甩於將基材（諸如光微影倍縮光罩或其他工件）固定在基枒支撐底座124上。光微影倍縮光罩轉接器182 一般包括下部184，其中對該下部磨制以覆盍底座124的上表面（例如，靜電夾盤16〇 )，和具有尺寸和形狀上固定基材122的開口 188的頂部ι86。開口 1 88通常相對於底座124居中設置。轉接器1 82通常由諸如聚酰亞胺或石英的旱片耐蝕刻腐餘性、财高溫材料形成。在2001年6月26日公佈的美國專利Νο· 6,251，217 中公開了合適的光微影倍縮光罩轉接器。邊緣環乂 edge ring) 126可覆蓋和/或將轉接器182固定於底座124上。升降裝置138用於降低或提升轉揍器182，並從而將基材122放置或脫離基材支擔底座1 24。一般地，升降裝 200819908 置138包括貫穿各自定向孔136移動的多個舉升銷（示出了一個舉升銷130)。在操作中’基材122的溫度通過穩定基材底座124的溫度而進行控制。在一個實施方式中，基材支撐底座124

包括加熱器M4和選擇性使用的散熱器128。加熱可以疋配置爲流動通過其的傳熱流體的一個或多個流體管道。在另一實施方式中，加熱器丨44可包括通過加熱器電源16 8控制的至少一個加熱元件1 34。可選地，來自氨體源156的背側氣體（例如，氮（He )經由氣體導管158提供給在基材122之下的底座表面中形成的管道、背側氣體用於促使底座124和基材122之間的熱傳遞。在處理期間，底座U4可通過喪入式加熱器144加熱至穩態溫度，其與氦背側氣體結合，有助於基材122的均勻加熱。控制器146包括中央處理器乂^⑴⑴’記憶體… 和用於CPU 1 50的支援電路〗52並辅助處理腔室ι 〇〇的气件的控制，並因此控制钕刻製程，如以下進一步描述的〇 _ .控制器1 46可爲任意形式的通用電腦處理器的其中之二，其可在工業設備中使用，用於控制各種腔室和^處理器。CPU 150的記憶體148可以是_個或乡個易於講得的記憶體，諸如隨機記憶體（RAM)、唯讀記憶體（軟碟、硬碟或任意其他形式的本地或遠端數位存儲。支浐電路I52連接至CPU15〇,用於以傳統方式支援處理器’ 這些電路包括緩衝器.、電源、時鐘電路、輸入/輸出電路和子系統等。本發明的方法一般作爲軟體程式存儲在記憶體 12 200819908 148或其他CPU 150可存取的電腦可讀介質中。可所述軟體程式還可存儲和/或利用第二Cpu (未示行，該第二CPU距由CPU150控制的硬體遠端定位雖然以上製程描述示出了使用在此所述的處理刻基材的一個實施方式，但本發明還設想在此描述之外的用於在不同設備中執行該製程處理的參數的諸如不同餘刻腔室以及諸如甩於3〇〇mm基材處理影倍縮光罩的不同基材尺寸。示例性蝕刻製程雖然以下描述將示出用於蝕刻在光微影倍縮光中作爲光罩的金屬層，諸如鉻和氮氧化鉻的製程順個實施方式，但可以設想，蝕刻氣體也可用於蝕刻體和光微影倍縮光罩製造中在基材上形成的其他材光微影倍縮光罩通常包括在透光基材上沈積的光罩的不透明層。不透明層可包括金屬層，例如，現有技術中公知的或未知的適於用作光罩的其他材如，本發明設想不透明層可包括非金屬介電材料。基的透光材料廣義地限定爲包括但不限於，對具有约米（nm )或以下波長的光透明的材料，例如，對具有和193nm波長的紫外光透明的材料。第2圖示出了蝕刻製程2〇〇的一個屬刻順序的施方式的流程圖。所提供的該流程圖僅用於示例性且不應當解釋爲限定本發明的任何方案的範圍。第選地，出）執〇氣體蝕的範圍使用’ 的光微

罩製造序的一在半導 ft層。已知爲鉻或在料。例材122 3 00納 248nm 一個實目的並 3A〜3C 13 200819908 圖示出了在光罩形成製程期間在不同+ ^ 置的細占八步驟的光微影倍縮光罩的組成，以及進一步描述第2圖中以 ., 乂上所述的製程。在步驟210中將通常包括透旦t ^ & 何枓3 10，諸如光學質里石夬、熔融砍材料、矽化鉑（M〇 (M〇SixNy〇z)、終氣化物、氧化銘、卞直人 LL 1〇0 in 幾寳石或其組合的基材2，k供給諸如第！圖的處理腔室的 L ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 至1 〇0的處理腔室。如桌3A圖所示，基材122隨後在步驟22通基材材料⑽上沈積通常包括鉻的不透明金屬j過在光罩層而進行處理。鉻層可通過現有技術中八Β為金屬匁筏術中公知的值 + 法，諸如物理氣相沈積（PVD)或化學氣相沈帛（a 製程進行沈積。金屬層320通常沈積至厚度約弋⑽ lOOnm^w ； 320 要和基材的材料或金屬層的成分而改變。町蘇可選地，抗反射塗層（ARC或八以層）〆的金屬層320上形成或構成所沈積金屬層3 積的一部分。一般認爲ARC層提高了在不透明層中待形成叩構圖特徵的精度。ARC層可爲結合非金屬污染物或雜質的金屬屑形成例如，金屬氧氮化物層，諸如氮氧化鉻。曰而 L虱化路可能在金屬層的沈積期間或通過將金屬層暴露于諸如氣、氣化環境中的合適氣氛而形成。可選地，氮氡化絡層可通過現有技術中公知的傳統方法，諸如通過物理#，哎乳相沈積 (pVD )或化學氣相沈積（（：¥1))製程而沈積。、屬氡氮化物層可包含最高達25%的金屬層320的總厚度。可選的ARC層典型地形成約10nm和約Ι5ηπ nm之間的 14 200819908

蝕刻整個剩餘的鉻材料相比，基的餘刻比鉻薄膜更敏感。與，處理氣體中減小的氧含量可用於有效地蝕刻氮氧化鉻的表面。如第3B圖所示，金羼層32〇中的開口或圖案的尺寸在步驟230中通過沈積並圖案蝕刻光阻劑材料33〇以暴露出金屬眷320而進行構圖。在光微影倍縮光罩製造中使用的光阻劑材料330通常是低溫光阻劑材料，其在此限定爲在高於約250攝氏度（。〇的溫度下熱降解的材料，其包括由Hoya公司製造的“ ZEP”的實施例或其他材料。在金屬層320上沈積光阻劑材料3 30至約200nm到約6〇〇nm之間的厚度。光阻劑材料可爲光蝕刻光阻材料，其可使用鐳射構圖裝置或通過另一輻射能量構圖裝置，諸如電子束發射器進 4亍光學構圖以形成用於限定在金屬層3 2 0中待形成的特徵定義的尺寸的圖案325。隨後蝕刻不透明金屬層以産生具有所需臨界尺寸的特徵的光罩層。然後，基材122轉移至用於钕刻金屬層32〇的蝕刻腔室，諸如以上所述的處理腔室100。如第3C圖所示’在步驟2 4 0中，通過钱刻金屬層在金屬層3 2 0中形成開口和圖案3 3 5以暴露出下層透光基材材料，以及可選的 ARC 層。 15 200819908 通過利用將電源和/或偏壓電力供應給處理腔室100 生成處理氣體的電漿而進行不透明金屬層32〇的暴露部分的蝕刻。處理氣體可用於蝕刻金屬層。含氧氣體選自包括氣氣（02)、一氧化碳（co) 化碳（ C〇2)及其組合的級中的一種或多種。在一個實施方式中，含氧氣體爲氧氣。含氧氣體提供餘刻自由基的源。當選擇一氡化碳(CO )和二氧化破(c〇 2 )氣爾時，可提供改善蝕刻偏差的用於形成鈍化聚合物沈積的材料源。含氯氣體選自包括氯氣（Cl2)、四氯化碳（〇：(：：14〉、氣化氫（ HC1)及其組合的組中的一種或多種。在_個實施方式中，含氯氣體是eh。含氯氣體用於供應高活性自由基以蝕刻金屬層。含氯氣體提供蚀刻自由基的源和成分，諸如四氯化碳C CC!4)氣體，這可提供改善蝕刻偏差的用於形成鈍化聚合物沈積的材料源。可選擇其他含氯氣體諸如三I曱烷（chf3 )、六氟化硫（Sf6 )、六氟乙 ’几、L 2 F 6 ) 和氨（NH3 )以增加鉻與先钱刻光阻的餘刻選擇卞比並降低蝕刻偏差。可選地，可包括不含氯的鹵素氣體。不含氯的卣素氣體可選自包括漠化氫（ΗΒ〇、碘化氫（ HI)及复％人…乳 /、成合的級中的一種或多種1在一個實施方式中，不含氯的邊 # 0 _震氧體疋ΗΒι:。溴化氫還可從水溶液釋放處理或者具有乳屬酸的水溶液成分。不含氯的鹵素氣體以及氫氣可用於、爽供兩種活性自由基以蝕刻金屬層，其可降低光阻和金屬蝕巧、、卜並鈍化光阻和金屬側壁以使過飯刻最小化並保持兩、率汀‘的臨 16 200819908 界尺寸，以及改善钻 °蝕刻偏差。. 如果提供含氯^ 、乳體和不含氯的齒素氣體，則以含备― 體與不含氣的自夸〜ι ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 虱氣 ’、取體的摩爾比率約1 〇 : !和約〇 5 : 間，例如，氯與溴扎— 之、匕氧的摩爾比率約j 〇 : 1和約〇. 5 . 間提供。二丨二 1之處理氣體還可治A J包括十處理氣體的電漿的惰性氣體’當其離子化時作爲包括的蝕刻速率部分，導致形成賤射物質以增加特外

”、'寬水一部分的惰性氣體的存在還可姆改活性處理氣體的離魬曰強鮮。因此，惰性氣體有助於控制徑向為刻速率。可控制蝕刿a〆^ ^ ^ 卩蝕 x〗逮率爲中心快或中心慢。惰性氣體的實施例包括氬（ArV、知，、 / 」八r)、虱（He)、氖（Ne)、氙（Xe)、氪（Kr) 八、^ 八中般使用氬和氦。惰性氣體典型地包括用於製程的總氣流的約5體積百分比到約4 0體積百分比，諸如約15體積百分比到約25體積百分比。在導入蝕刻處理氣體之前，爲了電槳激發而引發電漿，惰性氣體可包括所使用處理氣體的約75體積百分比到約1〇〇體積百分比' 包括惰性氣體的處理氣體的總流速以約lOOsccm到約 . .. -、： . · · - .... 700seem之間的流速導入，用於在蝕刻腔室中蝕刻〗5〇mm xl50mm面積的光微影倍縮光罩。可以約5sccm到約 200seem，例如，約20到5Oseem的流速將含氧氣體導入處理腔室1 〇〇中。可以約25Sccm到約100〇3〇111111，例如，約150到300sccm的流速將含氯氣體導入處理腔室100 中。以約1 seem到約50scmm，例如約1到5 seem的流速，將CHF3、SF6、C2F6或NH3的至少其中之一，可選地伴隨 17 200819908 ^ ^ a ^ i a 4 t loo t 〇 t ^ ^ ^ a μ 時，可提供約5SCCm到約⑽seem之間，例如20到45sccm 的流速。 - ' ' . ，. ' . /... 處理氣體的單獨和總氣體流量可基於處埋因素的數量而變化，所述因素諸如處理腔室1〇〇的尺寸、進行處理的基材1 22的尺寸，以及操作者所需的特定的蝕刻參數。一般地，在飲刻製程斯間，約15〇〇〇w或以下的RF 源電力級別施加給電感線圈以產生並維持處理氧體的電水已觀备到约2 0 0 W到約j 5 〇〇 w之間諸如約3 〇〇到3 5 〇 w 之間的電力級別，可提供用於餘刻基材表面的處理氣體的 Μ電漿1於基材溫度約l5〇»c或以下，與現有技術金屬蝕刻製程相比’已觀察到所述的RF功率電力級別可産 m處理氣體的足夠的餘刻自由基和聚合自由基以姓刻在基材上的暴露的金屬層，同時提供足夠低的電力級別。 ―般地，將小於約20請的偏壓電力施加在基材122 二二増加蝕刻自由基相對於基材122表面的方向性。在铷 =程中可使用小於卿的偏壓電力。已觀_ 万向性。 . . _ ; ' . ... ㈣：決於待餘刻的材料量’通過處理氣體的電漿在約1 5 夺:400秒，例如’約3〇秒到約35〇秒之間挤讀 a ^ ^ #° ^ ^ ARc μ u n ^ ^ f - 4 ίΐ ;'、電裝t約5秒到約1 g Q科夕问 60秒h 心之間’例如約30秒到約間，其可除開或包括總的蝕刻時間。 18 200819908 一般地，在蝕刻製程期間處理士、 <理腔至壓力維持在約1毫托到約40亳托之間，優選地可罐的么 …隹持約3毫托到約8毫托之間。在處理期間基材122還維持在：w 付隹，皿度约1 5 〇。C或以下。低於約15(TC或以下的基材溫度呈右又八有材枓的最小的熱降解’諸如在使用在此所述的處理教,Α φ 、 V 厂風體在光微影倍縮光罩製造期間在基材上沈積的光阻劑材料，約2(Kc到約

之間的基材溫度’例如約2(rc到約5(rc，可甩於蝕刻在基材表面上具有材料的最小熱降解的光罩特征。另外，處理腔室100的側壁1〇4可維持在低於约7{rc的溫度以及圓頂優選地維持在低於約80攝氏度的溫度以保持持續的處理條件並使在處理腔室的表面上聚合物的形成最小化。以下描述餘刻製程的實施例。在支樓構件1 2 *上設置基材1 2 2以及將在此所述的處理氣體導入腔室〗〇〇中，並且通過以約1 〇〇 s c c m到約2 〇〇 s c c m的流速導入氧氣（Ο 2 )、氯氣（Cl2)，三氟甲烷（CHF3)、六氟化硫（3下6)、六氟乙燒（C2F6 )和氨(nh3 )的至少其中之一的添加氣體、以及 ... - . · ，可選的漠化氫(HB〇和/或諸如氬.（Ar )或氦（He)的惰性氣體的處理氣體並且由處理氣體生成電漿，從而生成並維持電漿以钕刻金屬層320。可以在約5sccm到約200sccm 的流速將氧氣導入處理腔室1〇〇中，可以在約25 seem到约lOOOsccm的流速將氯氣導入處理腔室1〇〇中，可以約 lsCem到約50sccm之間的流速將氧氣（〇2)、氯氣（Cl2)、三氟甲烷（CHF3)、六氟化硫（SF6)、六I乙烷（C2F6) 19 200819908 和氨（NH3)的至少其中之一的添加氣體以及可遘的漠化氫（HBO導入處理腔室100中1將惰性氣體，例如，氮氣，以約Ssccm到約l〇〇sccm之間的流速導入處理腔室1〇〇中。氯氣與溴化氫的比率，如果提供在處理氣體中，則爲約1〇 : 1到約0·5、1之間。通過將約200W到約1 500W之間，例如3〇〇到35〇w 的RF源電力施加给電感線圈以在蝕刻製程期間生成並維持處理氣體的1：漿。將約^^到約之⑽^之間^例如約以到層的偏壓電力施加在基材支架124p 到約400秒之間’例如約35〇秒的蝕刻處理。可通過光發射終點控制而監控金屬層32〇的蝕刻製程的終點。處理腔室的壓力一般維持在約丨毫托到約4〇毫托之間，例如約3毫托、約5毫把，或約8毫托。在⑽製程期間基材溫度在約2(TC到⑽。c之間。另外，處理腔室 ⑽的側壁1〇4的溫度維持在小於約7〇乂以及圓頂的温度維持在小於約8 0。C。以卜齡、+，认紅w也, 上所述的蝕刻製程通常産生金屬層與光阻劑的選擇比約3 :1或以上。可選地，祕刻步驟可在i刻製程之後㈣基材去除所有預期的材料 ± 科過钱刻可使用用於蝕刻金屬層的任何適合的處理氣體，蝕幻士 a，過蝕刻氣體可包括所的3 ^乳體、含亂氣體、不含氯的鹵素氣體以及在此所述的惰性氣體中的一種或多種。可、地如果在此插述的ARC材料形成在金屬層上，則在金屬層㈣製程期間ARC #料可與金屬層—起去除 20 200819908 ... .._ . - I. . — .. 或者在金屬層蝕刻之前通過蝕刻製程去除。在2 θ 0 4 ^ 3 月18日提父的題爲“ Multi-Step pr〇cess 以㈤

Photomasks的美國專利申請n〇1〇/8〇3,867中全面描述了 ARC蝕刻製程和金羼層蝕刻的一個實施例。在此描述的蝕刻製程在所公開的條件下産生金屬與光阻劑的去除速率比率，即選擇比或飯刻偏差約」或以上。已觀察到，在通過在此描述的蝕刻製程處理的基材122 中金屬與光阻劑的選择比約丨Η或以上。在通過在此所述的蝕刻製程處理的基材中已翻釔初么Η Λ t 丁巳覜祭到金屬與光阻劑的選擇比約3 : 1或以上。增力ϋ的選擇比遙鉍制人悍比¥致餘刻製程保持光蝕刻光阻層中構圖的臨界尺寸以及使所便所蝕刻的鉻特徵具有預期的臨界尺寸。 — . * 還觀察到在此所述的韻刻·妒土』裝私去除獨立於特徵光阻劑材料“侧部”的“頂部”或上矣；' 表面的光阻劑材料，其與異向性餘刻一致並改善特徵形成。 ‘ 力外所處理的基材產生了具有基本垂直形貌的預期臨界尺 1尺寸的特徵，其中垂直形貌即’與現有技術約85度到約88 入 6展的結果相比，特徵的側壁和特徵的底部之間约9〇度角。可還地，電漿激發可用於產4田▲ 舌蔣）士 L ，用於蝕刻金屬層320的電漿。在以在此所述的成分和流道乂 & V入用於蝕刻製鋥的的處理氣體之前，電漿激發可用於」泉枉 5丨發或生成電漿。雷嗖激發可使用惰性氣體或在此所述的卢 7 处理氟體的成分。電漿激發製程的處理條件和费 .. ^ 電聚條件可近似於使用具有在此所述的處理氣體的钱刻製；壬’包括處理氣體的處理 21 200819908 氣體組成、總流速、腔室壓力、源電力和偏壓雷士电刀。電装激發製程可持績約15秒或更短，諸如約3私μ I到約5秒之間。電漿激發的實施例包括建立约卜亳托到約40古間，例如約3毫托到約8亳托之間的腔室壓六么毛之王刀，將約2〇〇w 到約1 500W之間範圍内，諸如約300到35〇w从 ^ + ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 的源電力施加在線圈上，和/或提供約5W到約2〇〇w _ 、間乾圍内，諸如約15W到约20W之間的偏壓電力。甩旅敬發電漿的源電力可小於基材122餘刻期間使用的電力。如第3D圖中所示，在完成金屬層32〇的 ★ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ J 蝕刻之後，將基材I22轉移至處理腔室1〇〇，以及諸诵風— 逋過氧氣電漿處理’或其他現有技術公知的光阻劑去小衣杜，將剩光阻劑材料3 3 0從基材1 22去除。 ’、可選地，衰減材料可用於形成衰減柑移、罩以通過增加經過光罩的光的解析度而增加在基材上 a成的蝕刻圖案的精度。諸如矽化鉬（ MoSi)或衍生物从』夜减材料可沈積在不透明金屬層320上，以及透光基材表面3丨〇可隨後進行餘刻。在透光基材製造期間，衰減材料可沈積在透光基材^或可與透光基材集成。例如，如果在金屬層32〇沈積之心在基材表面上沈積衰減材料，則衰減材料可通過步驟 250中在已構圖的金屬層32〇上沈積並構圖第二光蝕刻光阻材料以暴露下層材料而形成&衰減材料的下層材料，或所暴露的基材本身，如果合適，可隨後在步驟26〇使用適於所述材料的蝕刻氣體進行蝕刻。在2003年5月13曰提交的題爲“心心心！^ 22

200819908

Etching Photolithographic Reticles” 的美國！ • - ；. 、 1 0/437,729中和2002年5月21日提交的邊 6,3 91，790中較詳細描述了钱刻諸如石夕基材料和基材1 22的衰減材料的實施例。一般認爲以上所述的處理氣體成分和處了具有預期臨界尺寸的開口或圖案的可控的或圖案的蝕刻通常在使用在此所述的處理氣異性。各向異性製程以比開口的側壁上的衬率去除開口的底部上沈積的材料。這導致開的材料以比開口的底部上的材料更低速率去速率钕刻開口的側壁的蝕刻製程將不太可壁，其使得改善進行蝕刻的開口的臨界尺寸由此減小#刻偏差。本發明通過以下實施例進行進一步描述，並非意在限定要求保護的本發明的範圍、實施例將光微影倍縮光罩導入用於光阻劑沈積中，所述光微影倍縮光罩包括由透光材料形成述透光材料諸如光學質量石英、熔融矽材 (MoSi )、鉬碎氮氧化物(MoSixNY〇z )、|弓氟銘、藍寶石或其組合，所述基材上沈積厚度納米（nm )到约1 OOnm之間的鉻光罩層。可形氧化鉻的ARC層，其可包括高達總體鉻厚度髮 L利申請No· r國專利No. 的透光材料理方案提供餘刻。開口體下爲各向料更高的速口的側壁上除。以較低能過蝕刻側的保持，並所述實施例的處理腔室的基材，所料、矽化鉬 ,化物、氧化，例如約 70 成可選的氮 j 約 2 5 % 〇 23 200819908 將光阻劑沈積在氣氧化路層上並隨後使甩傳統的鐘射或電子束構圖設備進行構圖，所述光阻劑諸如可從日本的Tokyo-Oka購買可得的光阻劑材料ZEp，或化學增強光阻劑或也可從日本的Tokyo-Oka講買可得的CAR光阻劑。在基材上沈積的光阻劑的厚度约爲2 〇〇 n m到约6 〇〇 n m之間，例如，約3〇Onm到約4〇〇nm，但也可爲所需的任意厚 • · ·- - + · • · · · - ·. 雖然前述涉及本發明的示例性技術方案，但在不偏離本發明的基本範圍下可設計本發明的其他和進一步的方案，並且本發明的範圍由以下權利要求書確定。 • ' .· _ : ·. .. - · - - .· · _ . .- 【圖式簡單說明】因此爲了更詳細地理解本發明的以上所述特徵，將來照附圖中示出的實施例對以上簡要所述的本發明進行更具體的描述。 ...... . ....... .... ....... 然而’應該注忍’附圖中僅不出了；^發^明典型的實施例’因此不能視爲是對本發明範圍的限定，本發明可以允許其他等同的有效實施例。第1圖是蝕刻腔室的一個實施方式的截面示意圖；第2圖是根據本發明的一個實施方式用於處理基材的順序的一個實施方式的流程圖；第3 A〜3D圖是本發明的另一實施方式的蝕刻順序的流程圖。爲了便於理解，在文中儘可能用相同的元件符號表示 24 200819908 圖中共同的袓同元件。應該理解，一個實施方式的元件可

有利地用在其他實施方式中【主要元件符號說明】 100 處理腔室 104 導電壁 108 介電頂 110a、1 10b 同軸元件 114、142 匹配網路 118 通道 122 基材 126 邊緣環 130 舉升銷 134 加熱元件 138 升降裝置 144 加熱器 148 記憶體 152 支援電路 150 氦源 160 靜電夾盤1 164 真空泵 168 加熱器電源 Γ84 下部 188 開口，而不用進一步敍述。 102 處理腔體 106 電接地 11 0 天線 112 電漿電源 116 入口 120 氣體面板 124 底座 128 散熱器 132 鉗位電極 136 定向孔 140 偏壓電源 146 控制器 150 中央處理器 154 支援系統 158 氣體導管 162 節流闊 166 夾盤電源 1 82 光微影倍縮光罩轉接器 186 頂部 200 製程 25 200819908 210〜260 步驟 3 10 透光林料 320 金屬層 3 25 圖案 33 0 光阻劑材料 335 圖案

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Claims

200819908 十、申請專利範圍 1 · 一種用於處理光微影倍縮光罩的方法，包括：將該倍縮光罩定位在一處理腔室中的一支撐構件上，其中該倍縮光罩包括形成在一透光基材上的一金屬光罩層和沈積在該金屬光罩層上的一已構圖的光阻劑材料；

導入一處理氣體，其包括一含氧氣體、一含氯氣體以及以下至少一者：三氟曱烷（CHF3 )、六氟化硫（3,6)、六氟乙烷(C2F6)或氨（NH3)，; 將電力輸送至該處理腔室以産生由該處理氣體所形成的一電漿；以及使用所述電漿蝕刻該金屬光罩層的暴露部分。 2 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將一不含氯的鹵紊氣體導入該處理腔室中。 3 ·如請求項2所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將演化氫或碘化氫的至少其中之一導入該處理腔室中。 4 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氧氣、一氧化碳或二氧化碳的至少其中之一導入該處理腔室中。 5 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步 27 200819908 驟更包括將氯氣、四氯化碳或氫氯酸的至少其中之一導入該處理腔室中。 6 ·如請求項 1所述的方法，其中該金屬光罩層包括鉻、氮氧化鉻或其之組合。 7 ·如請求項1所述的方法，其中該金屬光罩層更包括氮氧化鉻的抗反射塗層。

8 ·如請求項1所述的方法，其中該透光基材包括選自石英、矽化鉬、组石夕氧氮化物和其組合的梦基材料。 9 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氬以5 seem到1 OOsccm的流速導入該處理腔室中0 10 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氬以2 0 s c c m到4 5 s c c m的流速導入該處理腔室中。 11 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氦、氬、氙、氖或氪的至少其中之一導入該處理腔室中。 28 200819908 i2 ·如請求項〗所述的方法，其中該生成電裴包括將約2〇〇W則约丨5〇〇瓦之間的射頻（RF)源％力該處理腔室的綠圈以及將約5W到約2〇OW之間的力施加給在該處理^;室中的光微景f倍縮光罩支架。 1 3 ·如請求項]所述的方法，所述餘刻金屬光步驟更包括以金屬光罩詹與光阻劑材料約1 : 1到之間的比率，選擇性地翁刻該金屬光罩層° 的步驟施加給偏壓電罩層的 14 ·如請求項]所述的方法，其中該導入處理步驟更包括以約lsccm到50sccm的速率將三 (CHF3)、六氟化硫（SF6)、六氟乙烷（C2F6)或氨的至少其中之—導入該處理腔室中。 15 ·如請求項1所述的方法，其中該導入處理

步驟更包括以 (CHF3)、六氟的至少其中之一約 1 seem 到 5 seem 的速率將三化硫（SF6)、六氟乙烷（C2F6)或氨導入該處理腔室中。氣體的氟甲燒 (ΝΗ3) 氣體的 I甲烷 (νη3 ) 10 * — 4^ 裡用於處理光徵影倍縮光罩的方法，包將所述供b、t> σ縮光罩定位在一處理腔室的一支撐構其中該倍縮弁署& 尤罩包括在一透光矽基材料上形成的鉻層和在該鉻基#、、胃九罩層上沈積的一已構圖的光阻層；處理氣體，其氯氣、氧氣和以下至少一件上，基光罩 · — -¾ ·二 29 200819908 氟曱烷（CHF3 )、六氟化硫（SF6 )、六I乙烷（€2卩6)或氨（NH3)，的; 在處理期間將腔室壓力維持在約3毫托到約8毫托之間，以及將該倍縮光罩溫度雄持在約20°C到約150°C之間；' :…

將約3 0 0瓦到約3 5 0瓦之間的來源電力輸送至一靠近該處理腔室設置的線圈，以生成由該處理氣體所形成的電漿；將約15瓦到約20瓦之間的偏壓電力提供給該支撐構件；蝕刻該鉻基光罩層的暴露部分；以及以該鉻基光罩層與光阻劑材料約1: 1或以上的去除速率比，來去除該鉻基光罩層。 17 ·如請求項16所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將溴化氫導入該處理腔室。

18 ·如請求項16所述的方法，其中該鉻基光罩層包括鉻、氮氧化鉻或其組合，且該透光矽基材料包括石英、矽化鉬、鉬矽氧氮化物或其組合。 1 9 ·如請求項1 8所述的方法，其中該倍縮光罩更包括氮氧化鉻的抗反射塗層。 30 200819908 * . - . · ,^ ： . · 20 ·如請求頊16所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氬以5 seem到1 〇〇seem的流速導入該處理腔室中。 21 ·如請求項1 6所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氬以2 〇 s c c m到4 5 s c c m的流速導入該處理腔

22 ·如請求項16所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括將氦、氬、氙、氖或氪的至少其中之一導入該處理腔室中。 23 ·如請求項1 6所述的方法，其中該金屬光罩層與該光阻劑材料係以金屬光罩層與光阻劑材料約1 : 1到約3 : 1之間的蝕刻速率比例被去徐。 24 ·如請求項16所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括以約ί seem到50 seem的連率，將三氣甲燒 (CHF3 )、六氟化硫(8?6)、六氟乙烷（€：2?6)或氨（>013) 的至少其中之一導入該處理腔室中。 25 ·如請求項1 6所述的方法，其中該導入處理氣體的步驟更包括以約 1 seem到 5 seem的速率將三氟甲烧 (CHF3)、六氟化硫（SF6)、六氟乙烷（C2F6)或氨（NH3) 31 200819908 的至少其中之一導入該處理腔室中。

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