TWI338921B - Improved method for etching photolithographic substrates - Google Patents

Description

1338921 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明大致有關半導體處理，且尤其有關一種蝕刻光 蝕印基板的改良方法。 【先前技術】 為了要改善裝置性能，半導體電路密度正持續地增加。 電路密度之增加係由降低特徵大小所實現。目前的技術以

〇·15微米和〇.13微米之特徵大小為目標，而期盼於不久的 將來有進一步降低。 在裝置内之特徵的精準尺寸係由製造方法中的所有步 驟所控制。垂直尺寸係由摻雜法和成層法所控制另一方 面’水平尺寸則主要由光蝕印法所決定。才冓成電路圖案的 線路和空間的水平寬度常稱為關鍵尺寸（CD)。

光蝕印術係用來形成精確的電路圖案於基板表面上之 技術。該等圖案將藉由隨後的蝕刻或沈積法而轉移至晶圓 結構。理想地，該純印步料在所料的位置（所謂對齊 或校準）產生精準地匹配於設計尺寸（正確CD)的圖案。 光姓印術係多重步驟之方法.在該方法中，首先形成 所企望之圖案於光罩上；然冑，透過光罩的操作來轉移圖 案至基板’其中係透過圖案化之光罩來透射輻身"例如紫 外光（UV))而使基板上的輻射敏感覆層曝光。當曝光於該 輻射時’此覆層（光阻）會經歷化學改變，而使所曝光的區 域更會或更不會溶解於隨後之顯影化學物。光㈣技術係 熟知於本項技藝中，其總論可獲得於Thompson等人編輯 1338921 之 Introduction to Microlithography”的本文中。 因此光罩扮演用以產生電路圖案於許多基板上之主導 者，所以在光罩之製造期間所引入的任何缺陷將複製於以 。玄光罩成像的所有晶圓上。因此，針對產生高產能之製造 方法，製造出可確實地代表所設計圖案及尺寸之高品質光 罩係關鍵性的。 在本項技藝中存在有兩種熟知之主要類型的光罩：吸 收光罩及相移光罩。典型地，吸收光罩係由披覆有不透明 膜（例如Cr)之光學透明基板（例如熔凝石英、CaF^等）所構 成，該不透明膜可包含單層或多重材料（例如抗反射層（AR 鉻）於下方鉻層之頂部上）。在二元鉻光罩的情況中，一般 所使用之不透明膜包含但未受限於（以商標名所列）：AR8、 NTAR7、NTAR5、TF11及TF21。在光罩之製造期間，該 不透明膜係沈積在透明基板上；接著，光阻層沈積於不透 明層的頂部上且予以圖案化（例如曝光於雷射或電子束）。 一旦曝光，則接著顯影該光阻層以暴露即將被去除之下方 不透明膜的區域’而隨後的蝕刻操作可去除所暴露之膜以 形成吸收光罩。 在本項技藝中存在有兩種熟知之副種類的相移光罩： 父k式光罩和嵌入衣減式光罩。典型地，交變式相移光罩 係由彼覆有不透明膜（例如Cr及抗反射Cr)之光學透明 基板（例如炼凝石英、Cab等）所構成。在該光罩之製造 期間’不透明膜係沈積在透明基板上；接著，光阻層沈積 於不透明層的頂部i ’且利用雷射或電子束來圖案化。一 6 1338921 旦曝光，則接著顯影該光阻層以暴露即將被去除之下方不 透明膜的區域。蝕刻過程去除所暴露之不透明膜而暴露出 下方基板。使用第二個過程來蝕刻精確的深度進入該下方 基板内。選用地，如本項技藝中所熟知的是，在該第二蝕 刻過程之前，可使該基板接受第二光阻覆層及顯影過程。 嵌入衰減式相移光罩（EAPSM)典细地係由披覆有可衰 減在所企望波長處所透射之光線而相移180度之膜或膜堆 疊的光學透明基板（例如熔凝石英、CaF2等）所構成，然後 沈積不透明之膜或膜堆疊（例如Cr及抗反射Cr)於相移材 料上。接著，先阻層沈積於該不透明層的頂部上，且予以 圖案化（例如使用雷射或電子束）^ 一旦曝光，則接著顯影 該光阻層以暴露即將被去除之下方不透明膜；然後，使用 姓刻過程來去除所暴露之不透明膜，而暴露出下方的相移/ 衰減膜或膜堆疊β在該不透明膜之蝕刻後，使用第二蝕刻 過程來姓刻相移層而停止於下方基板上β選擇性地，蝕刻 阻斷層可存在於相移層與基板之間，在該情況中，該第二 姓刻過程將選擇性地停止於蝕刻阻斷層。 理想地’蝕刻過程將具有同時相對於最頂部蝕刻阻體 遮罩（例如光阻、電子束阻體等）如下方材料（基板或蝕刻阻 斷物）之高蝕刻選擇性，而產生具有平滑的直立側壁以精確 地複製原始遮罩（例如光阻）圖案之CD的特徵。濕蝕刻法（例 如用於AR Cr/Cr蝕刻之氣酸和硝酸銨鈽的水溶液）顯示對 於蝕刻遮罩及下方基板具有良好的蝕刻選擇性但係均向 性的，且會造成遮罩嚴重的側蝕，以及產生具有斜度的特 1338921 徵輪廓。該側触及具有斜度的特徵輪廓會改變触刻之特徵 CD，而在CD中之所不企望的改變及/或具有斜度的特徵輪 廓將使所完成之光罩的光學性能劣化。 乾蝕刻（電漿）法係相對於濕蝕刻法之熟知的另一選 擇。電漿蝕刻法可提供更勝於濕蝕刻法之異向性的蝕刻結 果。乾触刻法一般係使用於所有三種遮罩類型之製造。在 二元Cr光罩的情況中，典型地使用含氣氣體及含氧氣體 的混合物，而包含惰性物及鈍化物之額外的氣趙成分則已 ®被用來改善製程性能。 早期在光罩上之乾蝕刻作業利用低密度（約1 09離子/立 方公分）電漿於電谷柄合式（二極趙）反應器中，而最先進的 乾蝕刻光罩法則使用高密度（101。至10)2離子/立方公分）組 態（例如感應耦合式電漿（ICP)，變壓器耦合式電激（TCp)， 電子迴旋加速器共振（ECR)等）。 針對用於二元Cr光罩之乾餘刻法的例子，該方法典型 Φ 地包含三個主要步驟。第一步驟利用含氣電漿（例如c丨2、 HC1、CC14、BCI3)來去除抗反射覆層（例如氧化鉻、氮化鉻、 - 氮氧化絡）。選用地，該AR Cr|i刻步驟可包含含氧氣體（例 ，如〇2、CO、c〇2、n2〇、n〇2、s〇2等）以及惰性氣體（例如 He、Ar、Ne、Xe、Kr等）。該第-步驟可以以時間為基礎 作運作，或透過終點技術（例如雷射反射攝譜術、發光攝譜 術）的使用而終止於AR Cr/ Cr界面。 _ 第二步驟蝕刻Cr主體材料而停止於下方膜或基板上 用於第二步驟之處理氣體混合物典型地包含氣源和氧源。 8 1338921 '、第一步驟相同的是，該處理氣體混合物亦 者第第—步驟與第二步驟可具有相同的處理::Γ l用地，第二步驟可透過終點技術之使用來終止。条件。 第三步驟係，過姓刻步驟’以韻可完全 G負載區。該㈣刻步驟亦可用來改善在低心=的 所遭遇之具有斜度的輪廓。雖然更長的過钱刻時間可：： =全清除高密度Cr區及確保改善（更直立的）特徵^確呆

=的過敍刻時間亦將造成更大的側向钱刻及更高的^ 偏差。該㈣刻步驟的參數可相同於第—及第二步驟 :任-（或兩者）。典型地，該過姓刻步驟的時間係以前二 v驟之時間的比率為基礎。 選用地’在蝕刻AR鉻層之前可執行除渣或修整步驟， 以改善姓刻遮罩（例如光阻）的輪廓。 雖然電漿敍刻法會比濕钮刻法更為異向性，但電焚钱 刻法仍可在圖案化的材料中引起尺寸改變。在㈣過程期 間所引起之CD上的增減程度係稱為“CD偏差，，。於蝕刻 過程之CD偏差可藉由取得蝕刻過程後之最後特徵cd及 減去蝕刻過程前之最初特徵CD來加以計算。所企望的是， 使導致CD偏差之側向蝕刻的程度能夠最小化。 在製程之CD偏差係非零的情況中，必須考慮CD偏 差均勻性。該CD偏差均勻性係在平均cD偏差值附近之 值的分佈。該CD偏差均勻性可具有系統的和隨機的分量。 在光罩敍刻令已觀察到之—系統的非均勻性乃對應於局部 的蝕刻負載效應（例如微負载或負載效應）。 9 1338921 一般稱為“負載相依性，，之現象係已知於乾蝕刻法的 技藝中。負載相依性是指即將蝕刻之所暴露材料的面積與 材料敍刻速率間的關係。例如在二元Cr光罩乾敍刻法中， 垂直的Cr姓刻速率會在具有更高cr密度的區域中變低。 假定側向蝕刻速率亦係負載相依的，則可合理地期望的 疋更向的Cr岔度將具有更低的側向触刻速率，且因而 具有更低的CD偏差。然而，實際上所觀察的却是相反的， 亦即，當相較於更低的Cr密度（更低的負載）區時，更高的

Cr密度特徵（具有更低的垂直蝕刻速率）典型上具有更高的 CD偏差。 * :，’、了要评估製程之CD性能，需就兩個因素來考慮：Cr 臈隹疊之側向钱刻速率，及所触刻之特徵的最後輪廊。在 圖案含有不同的Cr負載區域之Cr姓刻情況中，在更高& 密度（高光阻密度或淨空）區域令之特徵典型地敍刻 低的姓刻速率（如所如堃 θ ^ 輕日… 是當與低負載區域相比 較時則顯示更大的CD偏差（非期望地）。 因此，有必要提供_錄 特微私“㈣供種改良的方法’以製造具有改良 特徵輪廓及CD性能之光罩。 在先前技藝中並未提供伴隨本發明而至的優點。 【發明内容】 因此，本發明之目的在於提供一種 服先前技藝褒置之不 良方法，其可克 藝之增進。 其係主要貝獻於半導體處理技 本發明之另一目的在於提供一 用以處理光蝕印基板 10 1338921 之方法，包含：裝載該光蝕印基板進入—真空室之内；冷 却該光蝕印基板至一目標溫度；引入至少一處理氣體進入 真空室之内；在該冷却步驟之後，自該處理氣體點燃一電 漿；使用該電漿來處理該光蝕印基板；以及自該真空室卸 載該光蝕印基板。 本發明之又一目的在於提供一種用以處理光蝕印基板 之方法，包含：裝載該光蝕印基板至一真空室内之一基板 支架上；透過一流體來控制該光蝕印基板之溫度；引入至 少一處理氣體進入該真空室之内；自該處理氣體點燃—電 聚；使用該電漿來處理該光蝕印基板；以及自該真空室卸 載該光姓印基板。 本發明之再一目的在於提供一種姓刻光姓印基板之方 法，包含：裝載該光蝕印基板至一真空室内之一基板支架 上；引入至少一處理氣體進入該真空室之内；自該處理氣 體點燃一第一電漿；針對一第一組之方法條件，使用該第 一電聚姓刻該光蝕印基板；冷却該光蝕印基板至一目標ρ 度；在該冷却步驟之後，自該處理氣體點燃一第二電焚； 針對一第二組之方法條件，使用該第二電漿來蝕刻該光蝕 印基板基板；以及自該真空室卸載該光蝕印基板。 本發明之仍一目的在於提供一種在電漿過程之期間以 尚熱質量來控制基板溫度的方法，包含：調整該基板之溫 度至一目標溫度；裝載該基板至一真空室内之一基板支: 上；引入至少一處理氣體進入該真空室之内；自該處理氣 體點燃一電聚；使用該電漿來處理該基板；以及自該真空 11 ^38921 室卸載該基板。 本發明之再—目的在於提供一種蝕刻光蝕印基板之方 法，包含：裝載該光蝕印基板至一真空室内之一基板支架 上；引入至少-處理氣體進人該真空室之内；自該處理氣 體點燃-電漿，’在一第一組之方法條件，制該電漿來蝕 刻在-第-目標溫度的該光蝕印基板；在—第二組之方法 條件’使用該電聚來轴刻在一第二目標溫度的該光触印基 板；以及自該真空室卸載該光蝕印基板。

上文已描繪本發明若干之相關目的，該等目的應予以 ，讀為僅描繪π意圖發明之若干更突出的特性和應用。許 多其他有益的結果可由應用所揭示之發明於不同的方式 中，或由修正本發明於所揭示之範疇内所獲得。因此，本 發明之其他目的及完全的瞭解’可藉由參考除了與附圖結 合所取得t由申料利㈣所卩$的本發明料外之本發 明的概述及較佳實施例的詳細說明來予以獲得。 為了要概述本發明之緣故，此發明包含一種使用電漿 系統來飯刻光姓印基板的改良方法。 本發明的特性在於提供一種用以處理於真空室内的基 支架上之例如二元Cr光罩或嵌入衰減式相移遮罩之光蝕 印基板的方法’該方法包含在真空室内使用電漿來處理例 如蝕刻光蝕印基板之前，先冷却該光蝕印基板至目標溫 度，例如小於大約攝氏負3〇度。該光蝕印基板之冷^ =生於處理該光姓印基板的真空室中，或發生於不必在真 空下的分離的室中。引入例如含氣氣體及含氧氣體之至少 12 1338921 一種處理氣體進入真空室。該含氣氣體可以相對於含氧氣 比大約15 t匕1之更大的比例來引入。在該光触印基 板來到目標溫度之後，自該處理氣體點燃電漿其中該光 餘印基板係使用該電漿來加以處理。此外，該光钱印基板 之處理可以以時間為基礎來調變，例如振幅調變或脈波調 變。一旦處ί里完成時，可將該光飯印基板自真空室卸載。 本發明之另一特性在於提供一種用以處理例如二元Cr 光罩或嵌入衰〉咸式相移遮罩之光餘印基㈣方法。該方法 包含在真空室内之光餘印基板之例如钱刻的處理期間，透 過在小於大約i托爾(Torr)的壓力之例如惰性氣體的流體 來控制光钱印基板之溫度。該流體溫度可為控制式，且該 =體可持續地穿過真空室而流動。此外，可溫度控制真空 室之至少一室表面，其中可定位該室表面距離該光敍印基 板的表面大約5公分。右马·畲办令 刀在°亥真空至内之用以支撐光蝕印基 板的基板支架可包含至少三點，用以做成與光姓印基板之 最小接觸。-旦該處理完成時，可將該光姓印基板自真空 室卸載。 本發明之又一特性在於提供一種在真空室内姓刻例如 -凡C4罩之純印基板的方法，該方法包含引入至少 :處理氣體進入該真空室内的步驟。自該處理氣體點燃第 -電漿’且接著’針對第一組之過程條件，使用該第一電 聚來触刻該絲印基板，該第一組之過程條件可設計來钱 刻光钱印基板之抗反射層。此外’在敍刻光钱印基板上之 卜殘留的&之前’可剝除該光的基板之光阻層。在

J 13 1338921 光蝕印基板之任何進一步處理之前，使光蝕印基板冷却至 目標溫度。該光蝕印基板之冷却可發生於處理光蝕印基板 的真空至中，或發生於不必在真空下的分離的室中。一旦 獲得該光蝕印基板之目標溫度時，則自該處理氣體點燃第 一電漿且使用第一組之過程條件，利用該第二電漿來敍 刻該光蝕印基板。一旦該處理完成時，可將該光蝕印基板 自真空室卸載。 本發明之再一特性在於提供一種在電漿過程期間以高 熱質置來控制基板溫度的方法，該方法包含調整真空室内 之基板支架上的基板溫度至目標溫度之步驟。引入至少一 處理氣體進入該真空室之内。自該處理氣體點燃電漿，其 中該基板係使用該電毁來處理。該基板可熱隔離自基板支 架。此外，該電漿法可設計來引入小於每平方公分〇 5瓦 的功率進入該基板之内β 一旦該處理完成時，可將該基板 自真空室卸載。 本發明之再一特性在於提供一種用以處理真空室内之 基板支架上例如二元Cr光罩或MoSi〇N相移光罩之光蝕 印基板的方法，該方法包含引入至少一處理氣體進入該真 空室内的步驟。電漿係自該處理氣體點燃，其中該光蝕印 基板係於第一目標溫度在第一組過程條件使用該電漿來予 以蝕刻。然後，該光蝕印基板係於第二目標溫度在第二組 過程條件使用該電聚來予以㈣。該第二目標溫度可依據 即將蝕刻自光蝕印基板的材料而比第一目標溫度更高或更 低。该光蝕印基板之冷却或加熱可發生於處理光蝕印基板 1^38921 的真空室中’或發生於不必在真空下的分離的室中。此外， &第一組過程條件可設計來蝕刻光蝕印基板之抗反射層， 且可在餘刻光触印基板上之任一殘留的Cr之前，剝除在 該光姓印基板上之光阻層。或者，該第一組過程條件可設 计來姓刻MoSiON相移光罩之M〇SjON層，且該蝕刻可停 止於該MoSiON層相對該M〇Si〇N相移光罩的表面的界面 處。一旦該處理完成時，可將該光蝕印基板自真空室卸載。 為了可較佳地瞭解隨後之本發明的詳細說明，上文已 更廣泛地描繪本發明對於本項技藝之貢獻。本發明之額外 的特性將描述於下文中，而形成本發明申請專利範圍之標 的。而且，熟習本項技藝之該等人士亦應體會的是，此等 等效之架構並不會背離附錄申請專利範圍所陳明之本發明 的精神及範疇。 【實施方式】 本發明之觀點將引用感應耦合式電漿室來敘述。適合 的#刻室包含販售自佛羅里達州聖彼得堡市之美國 Oerlikon公司的遮罩蝕刻器（Mask Euher) IV平台。其他的 反應器組態可用來執行本發明之方法，包含電容耦合式反 應器（例如反應性離子蝕刻器（RIE) '電漿增強式（pE)反應 器、二極管反應器等）、高密度反應器（例如lCp、Tcp等） 以及磁性增強式反應器（例如ECR、磁性增強式反應性離子 蝕刻器（MERIE)等）。 第1圖係ICP反應器之示意圖。處理氣體透過氣體入 口 120來導入至室15〇之内。處理氣體混合物之流大致地 15 1338921 由質量流控制器（未顯示）所調節。該處理室15〇包含壁ι〇〇 和能量透明的室表面i 10。該等室壁1〇〇典型地係金屬（例 如鋁、不銹鋼等），而該能量透明表面1 10典型地係介電質 (例如陶瓷）。電漿區145係由室壁100、基板支架135及 能量透明表面110所界定。來自RF產生器115之RF能量 係供應至電感器105 β來自該產生器i 15之RF能量可以以 時間（例如振幅、頻率等）來調變◊該RF能量係透過能量透 明表面110耦合至電漿區145。阻抗匹配網路（未顯示）使 來自RF產生器115之RF能量能夠有效率地轉移至電漿 145 ° 基板支系1 3 5係配置於該室内，以便在過程之期間來 支撐光蝕印基板丨30〇該基板支架135連接於電源供應器 1 40。在所供應至基板支架的電壓係RF電壓的情況中，阻 抗匹配網路（未顯示）係插入於偏壓供應器140與基板支架 1 35之間。該RF偏壓可為電壓控制的或功率控制的。該 偏壓供應器140可以以時間（例如振幅、頻率等）來加以調 變0 在習知的乾蝕刻法中’基板的溫度係藉由保持基板與 舰控式基板支架成熱接觸而予以主動控制。此係典型地由 本項技藝中之熟知為後方氦冷却所達成’此可藉由機械性 地或靜電地箝失該基板至基板支架來執行。在機械性箝夹 法的情況中，失具實體地接觸基板之側邊或頂部表面，以 便保持基板與基板支架接觸。一旦保持時，則引入氣體（例 如氦氣）於基板支架與晶圓間之空間中，而增加該基板與基 16 1338921 板支架間之熱轉移。為了要達成主動的基板溫度控制，在 晶圓與基板支架間之氣體壓力典型高於3托爾。選擇性地， 基板可以以相同的後方氣體引入而靜電地箝夾至基板支 架。雖然靜電箝夾法僅接觸基板之背面表面，但難以靜電 地箝夾介電材料。目前之光罩基板係介電質的。若靜電箝 爽電壓足夠高時，則可“貫穿基板”地箝夹基板之頂部上 所配置之導電層或半導體層。 由於光叙印基板之缺陷敏感性，所以對光罩基板之可 准許的接觸已歷史觀點地受限於基板後方最外面1 〇毫米。 此附加的基板接觸限制已妨礙到乾蝕刻處理期間之光蝕印 基板的箝失。注意的是，由於典型的光蝕印基板之質量， 可在低壓時引入熱轉移氣體於基板與陰極之間而無需箝夾 (針對1 50毫米光罩基板’小於大約1托爾）。雖然低壓氣 體將提供受限的熱轉移至基板，但小於丨托爾之後方氣體 壓力典型地並不足以主動溫控該基板，因此，光罩基板的 溫度將在曝露於電漿之期間上升。 第2圖顯示基板130係選用地設置於支架覆蓋板2〇5 之上，該覆蓋板205可以與基板支架135熱接觸或熱隔離。 "玄支架覆蓋板205擺放於基板支架135之上。典型地，該 覆蓋板含有適應於基板130之凹處，使得基板與覆蓋板之 頂部表面大略地共平面。該覆蓋板僅在光罩2丨5之背面表 面的外緣上接觸遮罩。該光罩之背面的接觸區典型地係在 光罩背面表面的最外面1〇毫米之内。在該光罩與覆蓋板 之間的接觸可為連續的棚架、點接觸、或其某種結合。因 17 1338921 為覆蓋板205僅接觸光罩13〇之背面的外緣，所以在基板 130的背面與基板支架135之間大致存在有薄的間隙21〇。 雖然基板支架的溫度係在過程之期間透過與熱轉移流 體（未顯示）接觸而予以控制，但在基板13〇與覆蓋板2〇5 之間僅存在有限制的熱轉移。因此，在缺少後方氦冷却中， 光蝕印基板將在乾蝕刻過程接受電漿之加熱。在過程期間 之加熱速率係過程參數的函數，該過程參數包#RF功率、 室壁溫度等。該光蝕印基板典型上並未被主動地冷卻於乾 蝕刻過程之期間。因此，基板的溫度將在曝露於電漿時之 期間增加。 針對光蝕印基板之典型ICP乾蝕刻法，在基板處之熱 負載將小於約0.5瓦/平方公分。由於光蝕印基板之比較高 的熱質量，所以無主動冷卻之乾蝕刻處理將在處理期間產 生最小的溫度上升（典型小於約2〇c /分鐘）。而針對用來蝕 刻光蝕印基板之典型的電漿過程，總溫度上升會小於約切 。。。 ' 選用地’擴散阻障（未顯示）可設置於覆蓋板上，以改 善此過程的钱刻均勻性。 處理氣體及反應產物將透過真空出口 125自該室去 除。節流閥（未顯示）係配置於該出口内，以便在乾蝕刻過 程之期間控制該室壓力。 第3圖顯示方法流程的方塊圖。該方法以具有即將被 乾蝕刻之膜的光蝕印基板來開始。蝕刻阻檔遮罩係藉由本 項技藝中所熟知之方法來沈積於基板上以及予以圖案化； 18 1338921 然後，冷却該基板至小於約-30°C的溫度。一旦冷却時，則 使該基板接受電漿過程，以去除所留下來之由該触刻阻擒 遮罩所曝露之材料。 選用地’一旦完成乾蝕刻過程’可在基板暴露於大氣 條件之前加熱基板至大約20°C。在暴露於大氣之前加熱該 基板可防止會不利地影響遮罩性能的凝結。該加熱步驟可 執行於電漿反應室中。電漿加熱步驟可由反應性氣體混合 物（例如清除殘留之蝕刻光阻的含氧氣體）或非反應性氣體 (例如He、Ar等）所組成。 在#刻前之冷却步称可發生於電漿蝕刻室中或分離的 室中。在冷却過程之期間，該室可保持於大於或接近大氣 壓力之壓力，或保持於小於大氣壓力之壓力。在所有的情 況中，該大氣應為乾淨且乾燥的，以防止來自異物或凝結 之缺陷形成於板上。 在基板無法充分冷却以維持足夠低的溫度於蝕刻過程 之該等情況中，可隔開該過程成為多區段（例如停止蝕刻且 在重續蝕刻過程之前再冷却該基板卜此可視需要地予以重 複許多次。 在使用超過一個方法步驟之過程中（例如二元光蝕 印光罩），基板溫度可在該過程之各個步驟間予以冷却。回 想在電㈣程之誠，因為並無基板之主動冷却:所以基 m將纟電漿處理步驟之過程期間增力〇。在企望於步驟 之間加熱該基板的情況中，可使用非 』使用非反應性電漿來加熱基 板0 1338921 而且已觀察到的是’在溫度小於約_9(rc時，Cr : Ar Cr 之選擇性會增加。在-40°C時，蝕刻選擇性cr : AR Cr約為 1 . 1 ’而在大約-140°C時之相似過程將產生大約3 : 1之Cr : AR Cr蝕刻選擇性。依據該等觀察，在低的基板溫度時， 可使用AR鉻層來作為下方鉻之蝕刻遮罩。 - 第4a至4d圖顯示典型之光罩蝕刻法的示意圖。在光 .罩係二元Cr遮罩的情況中，第4a圖顯示蝕刻前之遮罩結 鲁構的實例。該結構包含光學透明基板415，該光學透明基 板可廣泛地界定為包含但未受限於對3〇〇奈米或以下之波 長光線（例如248nm、193nm、l57nm)為透明的材料。不 透明層410配置於基板415上，該不透明層可由金屬（例 如絡）或其他適用之材料所構成。 抗反射（AR)層405係配置於不透明層410上，該AR 層405被5忍為可改善遮罩之光姓印性能。該ar層可由金 屬衍生物所構成（例如金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化 φ 物、金屬氮氧化物等）。層400代表可使下方不透明層和AR 層圖案化之蝕刻阻擋遮罩，該蝕刻阻擋遮罩可基於聚合物 (例如光阻或電子束阻體）或是在前一方法步驟中所圖案化 ， 之硬式遮罩材料（例如Si02、SiN、DLC等）。 第4b圖描繪去除AR覆層405之蝕刻步驟。在aR層 係含絡媒的情況中’係使用以基於氣之蝕刻方法。典型上 含氣氣體之流動速率的範圍係在大約5〇 sccm與大約4〇〇 seem之間。選用地，該AR層蝕刻方法可含有含氧之處理 氣體’其中該含氧氣趙佔了總氣流的〇%到大約5〇%。惰 20 1338921 性氣體亦可存在於處理氣體混合中，該惰性氣體典型上構 成〇%與大約20%之間的總氣流。 在ICP組態中，| AR钮刻步驟中之電源功率典型係 在大約iOO瓦與大約1000瓦之間。RF偏壓功率大致地在 大約1瓦與大約30瓦之間。$ RF偏壓供應器可為電壓控 制的。處理壓力典型地在約i毫托爾與約2〇毫托爾之間。 第4e圖顯示去除不透明層41()之㈣步驟（及過触刻 步驟)。在該不透明層係含鉻膜的情況中，係使用含氣及含 攀氧触刻法。典型地，含氣氣體流動於大約5〇咖與大約 400 seem間的範圍，含氧氣體構成總氣流之大約2〇/。至大 約50%之間。惰性氣體亦可存在於處理氣體混合物中，哼 惰性氣體典型地構成0%與大約2〇%之間的總氣流。用‘ 過钱刻步驟之方法參數可相同於不透明層姓刻步驟，或可 不同。例如在該不透明層過蝕刻步驟之期間，增加氧之組 成來改善特徵輪廓並非少見。 ” # 第4d圖係顯示去除光阻層_之步驟的典型光罩触刻 法之示意圖。 在ICP組態中，於不透明層餘刻步驟中之電源功率並 型地在大請瓦與大約测瓦之間QRF偏壓功率血型 地在大約1瓦與大約30瓦之間。該RF偏壓供應器可為電 壓控制的。處理壓力典型地在約丨毫托爾與約20 之間。 方法 雖然 ，但 可箝夾及冷却習知的基板於低於室溫下來執行此 在電聚處理之期間，由於操控限制，冑夾光姓印 21 1338921 基板以供後方冷却則是不實用的。如相較於習知的基板， 光钱印基板具有比較高的熱質量（例如6英寸平方之炫凝石 英光罩基板之大約22H/K相對6英切晶圓之大約17 J/K)利用比較大之熱質量的光蝕印基板，可於钮刻前藉 由冷却基板而於方法的期間達成低溫處理，而無需主動冷 却該基板。由於基板之高的熱質量、比較低的RF功率、 以及短的過程時間，光蝕印基板的溫度將從過程開始時之 溫度典型地僅上升小於，約4。。。。而在開啟電漿之週期期 間，基板溫度將單調地增加。 第5a及5c圖顯示在室溫（2〇。〇）時於低Cr密度圖案中 之Cl2/〇2乾蝕刻結果的先前技術實例。該兩實例均顯示出 有害於光罩之光學性能的嚴重斜面於所蝕刻之特徵輪廓 中 〇 本發明人已發現的是，降低基板溫度會急遽地改變所 蝕刻之Cr輪廓。第5b及5d圖顯示在-9〇°C之基板溫度時 於低Cr密度圖案中之Ci2/〇2乾蝕刻結果的實例。注意的 是’在第5b圖之中’已實質地改善蝕刻輪廓；而在第5d 圖之中’正的斜率已被換成為負的側蝕輪廓。 雖然上文說明已描述應用本發明於蝕刻二光鉻光罩， 但亦可察覺的是，本發明也可應用於諸如EAPSM和交替 孔徑PSM遮罩之其他光蝕印基板上的乾蝕刻過程。 在本項技術中所熟知的是，在EASPM光罩的製造中 使用含氟電漿來蝕刻矽化鉬（Mosi)及氮氧化矽鉬 (MoSixNyOz)膜。在EAPSM遮罩之製造期間，所企望的是， 22 1338921 獲得高的蝕刻選擇性於相移材料和下方基板之間。而為了 要獲付此選擇性，係使用更低的離子能量法（減低所施加之 RF偏壓）。然而，雖然減低RF偏壓可改善選擇性，但亦將 犧牲蝕刻異向性，亦即，減低RF偏壓會造成更為均向性 的特徵輪靡。於餘刻前冷卻光蝕印基板則可提供低RF偏 壓功率下之改良的蝕刻異向性。 實例 實驗係執行於佛羅里達州聖彼得堡市之美國〇erHk〇n 公司所販售的商用Mask Etcher(遮罩蝕刻器）IV系統上。在 二元Cr光罩蝕刻之中，除了確保自光阻轉移高傳真之圖 案至Cr之外，所企望的是獲得對光阻之高選擇性。當基 板在室溫時，獲得Cr :光阻之選擇性>2 : 1的更高Icp功 率（>200瓦）及更低氧濃度之方法條件常造成非直立的& 輪廓及/或不良的圖案轉移傳真性。當冷却基板至更低溫度 時，則此先前所未實現之方法空間可變成有用。 . 在一實驗中’係使用Oerlikon Mask Etcher IV來姓刻 四個光罩。首先的兩個遮罩（遮罩2983和2982)係利用兩 個不同的蝕刻過程來予以蝕刻於室溫。 遮罩ID 遮罩298.3 遮罩2982 方法 “室溫/低〇2” “室溫/適中〇2” Cl2 195 seem 180 seem 〇2 5 seem 20 seem 壓力 4.5 mT 4.5 mT RIE 800 Vpp 800 Vpp 23 1338921 600瓦 218+109 秒 3.0 ICP 600 瓦 時間（姓刻+過姓刻）484 + 242秒 選擇性 2./ (注一意：該：遮罩係飯刻至終點(例如由雷射：射終點 法所決定）’接著利用相同的大呔 N的方法條件做50〇/。過蝕刻。） 遮罩29 84和2981則油力啻將紅 勺在電衆蝕刻之前予以冷却至大 約-90 C。在戎方法模组_ ψ，祕、人一 中所冷却之遮罩係利用相同於室 溫遮罩上所使用的方法條件來蝕刻 遮罩ID 方法 Cl2 〇2 壓力 RIE ICP 時間（蝕刻+過蝕刻） 選擇性 遮罩2981 1低溫/適中Ο: 180 seem 20 seem 4.5 mT 800 Vpp 600瓦 268+134 秒 2.9 遮罩2984 ‘低溫/低〇2, 195 seem 5 seem 4.5 mT 800 Vpp 600瓦 466+233 秒 3.3 #刻速率依據溫度和氧濃度而變化。在低氧條件時 蝕刻速率在低溫時會更快約4% ;在高氧條件時，蝕刻速 率會慢23%。對光阻之選擇性大略相同於高氧條件中之各 個溫度。在低氧4，當操作於低溫時，選擇性有明顯較好。 光阻、ARC層，及Cr·主體層的#刻速率之更密切檢驗顯 示出各個層間之選擇性亦依據溫度和氧濃度而變化。 第5圖顯示各個遮罩之所蚀刻的Cr輪廊。從該等輪廊 24 1338921 可瞭解的是’氧和初始基板溫度均對輪廓有實質影響。低 溫實驗傾向於顯示更直立或側蝕的輪廓，而室溫實驗則易 於顯示更斜面的輪廓。氧扮演的角色為在低氧實驗比高氧 實驗更易於成為斜面（或更少側蝕）。 本發明揭示包含附錄申請專利範圍以及上文說明中所 含之内容。雖然本發明^有某—程度之特殊性的較 佳形式來敘述，但較佳式之本揭示僅藉由舉例方式來作 成，且可訴諸結構之細節以及部件之結合和設置中的種種 改變’而不會背離本發明之精神和範疇。 現已描述本發明。 【圖式簡單說明】 第1圖係典型的ICP電漿系統之示意圖； 第2圖係基板支架之示意圖； 第3圖係本發明的方法流程之方塊圖； 第4a圖隸型的光罩#刻過程之示意圖，顯示触刻前 之遮罩結構； 第4b圖係典型的光罩姓刻過程之示意圖，顯示去除ar 覆層之#刻步驟； 第4C圖係典㈣光罩_過程之示意圖，顯示去除不 透明層之蝕刻步驟； 第4d圖係典型的光罩触刻過程之示意圖，顯示去除光 阻層之步驟； 第5a圖係抑·描電子相片 /士 m + 、， ^ 顯不使用先前技術之蝕刻結 果； 25 1338921 第5b圖係掃描電子相片，顯示使用本發明之蝕刻結 果； 第5c圖係掃描電子相片，顯示使用先前技術之蝕刻結 果； 第5d圖係掃描電子相片，顯示使用本發明之蝕刻結 果。 在該等圖式中，類似的參考符號代表類似的部件。 【主要元件符號說明】 100 室壁 105 電感器 110 能量透明室表面 1 15 RF產生器 120 氣體入口 125 真空出口 130 光蝕印基板 135 基板支架 140 偏壓供應器 145 電漿區 150 室 205 支架覆蓋板 210 間隙 215 光罩 400 層（蝕刻阻檔遮罩 26 1338921 405 抗反射（AR)層 410 不透明層 415 基板

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Claims (1)

1338921 十、申請專利範園： 1. 一種用以處理光蝕印基板的不透明膜之方法包含： 裝載該光蝕印基板進入一真空室之内； 冷却及光餘印基板至一目標溫度，該光敍印基板並未 主動地箝夾於該冷却步驟之期間； 引入至少—處理氣體進入該真空室之内； 在/、却步驟之後，自該處理氣體點燃一電漿； 使用δ亥電毁來處理該光钱印基板，該光轴印基板並未 主動地冷却於該處理步驟之期間；以及 自σ亥真空至卸載該光餘印基板。 2·如申請專利範圍第1 二元Cr光罩。 員之方法…先餘印基板係 ^如申請專利範圍第1項之方法，其中目標溫度係在小 於約攝氏負三十度的範圍中。 二如申請專利範圍第1項之方法，其中該光餘印基板传 相移光罩。 丨土很你 5. 如申請專利範圍第4項法， 入衰減式相移遮罩。、之方法’、中该相移光罩係嵌 6. 如申請專利範圍第丨項法，盆 刻。 貝m、中6亥處理係電漿蝕 7·如申請專利範圍第6項之方法，其中該處理氣 步包含含氣氣體及含氧氣體。 y'粗 8.如申請專利範圍第7項之方法，其中 含乳氣體係以大於約15fcl之比來引人該真空室^體及戎 28 1338921 9.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含以時間為 基礎來調變該光餘印基板之處理。 1 0.如申請專利範圍第9項之方法，其中該調變係振幅 調變。 1 1.如申請專利範圍第9項之方法，其中該調變係脈波 調變。

12. —種用以處理光蝕印基板的不透明膜之方法，包含： 裝載该光蝕印基板至一真空室之内之一基板支架上； 透過一流體來控制該光蝕印基板之溫度，該光蝕印基 板並未主動地箝夾於該控制溫度步驟之期間； 引入至少一處理氣體進入該真空室之内； 自该處理氣體點燃一電焚； 使用s玄電毁來處理节伞μ < # t μ光I虫印基板，該光鞋印基板並未 主動地冷却於該處理步驟之期間；以及 自該真空室卸载該光蝕印基板。 13. 如申請專利範圍第 一步包含至少mu/之方法’其中該基板支架進 用M支撐該光蝕印基板。 14. 如申請專利範圍第 體。 1項之方法，其中該流體係一氣 的 15.如申請專利範圍第 14項之方法 其中該氣體係惰性 16. 如申請專利範圍 1 5項之方法，進一步白. 於約1托爾(T〇rr)之—氣 $ 准持小 孔體堡力於該真空室之内。 17. 如申請專利範圍 29 1 項之方法，其中該流體連續地 1338921 流過該真空室。 1 8.如申請專利範圍筮1 7 tS W弟1 7項之方法’其中該流體係溫度 控制的。 1 9.如申請專利範圍笸】， J粑固第12項之方法，其中至少一室表面 係溫度控制的。 2 0.如申請專利範園坌〗 摩已圍第19項之方法，其中該室表面係定 位距離該光料基板之—表Μ 5公分。 2 1. —種餘刻光姓印其4 土板的不透明膜之方法，包含： 裝載該光蝕印基板至—直* A A ^ 具二至内之一基板支架上； 引入至v處理氣體進入該真空室之内； 自該處理氣體點燃第一電漿； 針對一第一組之方法你生 去條件，使用該第一電漿來蝕刻該 光姓印基板； 冷却該光钱印基拓5 n』 + 標溫度’該光触印基板並未 主動地柑夾於該冷却步驟之期間； Λ、P :驟之後’自該處理氣體點燃-第二電漿； "第帛-組之方法條件，使用該第二電漿來蝕刻 該光蝕印基板，兮忠# ^先餘印基板並未主動地冷却於該蝕刻步 驟之期間；以及 自"亥真二至卸載光蝕印基板。 2 2 :如申請專利範圍帛2 i項之方法，其中該冷却步驟發 生於一第二室之中。 申月專利範圍第2 1項之方法，其中該冷却步驟發 生於該真空室之中。 30 1338921 24.如申請專利範圍第2ι項之方法，其中該光蝕印基板 係一元Cr光罩。 25.如申請專利範圍第24項之方法，其中使用該第一電 聚的該第一組之方法條件蝕刻該光蝕印基板之抗反射層。 26·如申請專利範圍第25項之方法，進一步包含在蝕刻 該光姓印基板上殘留的Cr之前，剝除一光阻層。

27· —種在光蝕印基板的不透明膜上的電漿過程期間以 阿熱負量來控制該光蝕印基板溫度的方法，包含： 調整該光姓印基板之溫度至一目標溫度，該光钱印基 板並未主動地箝夾於該調整溫度步驟之期間； 裝載該光蝕印基板至一真空室内之一基板支架上； 引入至少一處理氣體進入該真空室之内； 自該處理氣體點燃一電毁； 該光蝕印基板並未 其中s亥光餘印基板 使用該電漿來處理該光蝕印基板， 主動地冷却於該處理步驟之期間；以及 自該真空至卸載該光飾印基板。 28.如申請專利範圍第27項之方法 係熱隔離自該基板支架。 29.如申請專利範圍第27 入小於約0.5瓦/平方公分的 員之方法’其中該電漿過程引 熱負載至該光蝕印基板内。 十一、圖式： 如次頁 31