(57)【要約】      （修正有）【課題】フォトマスク用石英基板を均一性良くエッチングする方法を提供する。【解決手段】エッチングチャンバにフィルムスタックを提供するステップであって、該フィルムスタックが、パターン層を介して部分的に暴露された石英層を有するステップと、少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを処理チャンバに提供するステップ２０４と、６００ワット未満の複数の電力パルスによって該処理チャンバの基板サポート上に配置された石英層をバイアスするステップ２０６とパターニングされたマスクを介して石英層をエッチングするステップ２１０とを含む。【選択図】図２
2006243712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英をエッチングするための方法であって、
処理チャンバに配置された基板サポート上にフィルムスタックを提供するステップであって、前記フィルムスタックがパターン層を介して部分的に暴露された石英層を有するステップと、
少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを処理チャンバに提供するステップと、
６００ワット未満の複数の電力パルスによって前記処理チャンバの前記基板サポート上に配置された前記石英層をバイアスするステップと、
パターン層を介して前記石英層をエッチングするステップと、
を備える、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
ＣＦ４を前記処理チャンバに流す工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
ＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
約２〜約５０ｓｃｃｍのＣＦ４を前記処理チャンバに流す工程と、
約２〜約５０ｓｃｃｍのＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程と、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記バイアスするステップが、
約２０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記バイアスするステップがさらに、
約１〜約１０ｋＨｚの周波数で電力をパルスする工程を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン層がフォトレジストではなく、また前記バイアスするステップが、
約２０〜約４０パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン層がフォトレジストを含み、また前記バイアスするステップが、
約７０〜約９０パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
フォトマスクを形成するための方法であって、
ａ）処理チャンバの基板サポート上に配置された石英層上にマスク層をパターニングするステップと、
ｂ）エッチングプロセスを使用して、前記マスク層を介して暴露された前記石英の部分をある深さにエッチングするステップであって、
少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを前記処理チャンバに提供するステップと、
６００ワット未満の複数の電力パルスで前記基板サポート上に配置された石英層をバイアスするステップと、
前記処理チャンバによって前記プロセスガスのプラズマを維持するステップと、を備えるステップと、
ｃ）事前定義されたエッチング深さで前記石英層のエッチングを終了するステップと、
ｄ）前記マスク層を除去するステップと、
を備える、方法。
【請求項１０】
前記マスクをパターニングするステップが、
前記マスク層上に１層のレジストをパターニングする工程であって、前記マスク層がクロムを備える工程と、
前記クロムマスク層をエッチングして、これを介する開口を形成する工程と、
前記クロムマスク層から前記１層のレジストを除去する工程と、
を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ４またはＣ５Ｆ８のうちの少なくとも１つを備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
ＣＦ４およびＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記バイアスするステップが、
約２０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記バイアスするステップがさらに、
約１〜約１０ｋＨｚの周波数で電力をパルスする工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プラズマを維持するステップがさらに、
約１００〜約６００ワットのＲＦ電力を、前記プロセスチャンバに近接して配置されたアンテナに誘導結合する工程を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記マスクをパターニングするステップが、
金属の不透明な光遮断層上に第１のレジスト層をパターニングする工程と、
前記金属の光遮断層をエッチングして、これを介する少なくとも第１の開口と第２の開口とを形成する工程と、
金属の不透明な光遮断層上に第２のレジスト層をパターニングして前記マスク層を形成する工程であって、前記金属の光遮断層における前記第１の開口が、パターニングの後に前記第２のレジスト層で充填されたままである工程と、
を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ４またはＣ５Ｆ８のうちの少なくとも１つを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バイアスするステップが、
約２０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記バイアスするステップがさらに、
約１〜約１０ｋＨｚの周波数で電力をパルスする工程を備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プラズマを形成するステップがさらに、
約１００〜約６００ワットのＲＦ電力を、前記プロセスチャンバに近接して配置されたアンテナに誘導結合する工程を備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記金属の不透明な光遮断層がクロムである、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記電力パルスが１５０ワット未満である、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記マスク層がフォトレジストではなく、また前記バイアスするステップが、
約２０〜約４０パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項２４】
前記マスク層がフォトレジストであり、また前記バイアスするステップが、
約７０〜約９０パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項２５】
フォトマスクを形成するための方法であって、
ａ）クロム層上に第１のレジスト層をパターニングするステップと、
ｂ）前記クロム層をエッチングして、これを介する少なくとも第１の開口と第２の開口とを形成するステップと、
ｃ）前記第１のレジスト層を除去するステップと、
ｄ）前記クロム層上に第２のレジスト層をパターニングするステップであって、前記クロム層における前記第１の開口が、パターニングの後に前記第２のレジスト層で充填されたままであるステップと、
ｅ）エッチングプロセスを使用して、前記クロム層を介して暴露された石英の部分を、約１９３〜約２４８ｎｍのフォトリソグラフィ光波長の半分の深さにエッチングするステップであって、
少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを処理チャンバに提供するステップと、
６００ワット未満の複数の電力パルスによって前記処理チャンバの基板サポート上に配置された前記石英層をバイアスするステップと、
約１００〜約６００ワットで前記プロセスガスのプラズマを維持するステップと、を備えるステップと、
ｆ）前記クロム層を除去するステップと、
を備える、方法。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＣＦ４またはＣ５Ｆ８のうちの少なくとも１つを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
ＣＦ４およびＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを提供するステップが、
約２〜約５０ｓｃｃｍのＣＦ４を前記処理チャンバに流す工程と、
約２〜約５０ｓｃｃｍのＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程と、
を備える、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記バイアスするステップが、
約２０〜約９５パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記バイアスするステップがさらに、
約１〜約１０ｋＨｚの周波数で電力をパルスする工程を備える、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記バイアスするステップが、
約７０〜約９０パーセントのデューティサイクルによって電力をパルスする工程を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記石英層の部分をエッチングするステップが、
約２０〜約９０パーセントのデューティサイクルによって約１５０ワット未満のバイアス電力を印加する工程と、
前記約６００ワット未満のＲＦ電力を、前記処理チャンバに近接して配置されたアンテナに誘導結合する工程と、
約１５ｓｃｃｍ未満のＣＦ４を前記処理チャンバに流す工程と、
約３０ｓｃｃｍ未満のＣＨＦ３を前記処理チャンバに流す工程と、
を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記バイアス電力が約２０〜約１５０ワットである、請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、概して石英をプラズマエッチングするための方法、より具体的には石英フォトマスクをエッチングするための方法に関する。
【０００２】
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。そしてマスクは、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非常に多く使用される。これらの層は１シーケンス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。従って、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、１セットの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】
[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。マスクはまた、モリブデン（Ｍｂ）でドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）の層を含有してもよい。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。そして、レジストの可溶性部分は除去されて、暴露された下地クロムをエッチング可能にする。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】
[0004]パターニングに利用された別のマスクが、石英位相シフトマスクとして既知である。石英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、製作中に回路パターンを基板に移送するために利用される光の波長の約半分の深さまでエッチングされることを除いて、上記のマスクに類似している。従って、光は石英位相シフトマスクを介して、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通過する光に対する位相から１８０度である。それゆえに、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１８０度の光で相殺され、レジストの事前定義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、より小さい臨界寸法を有する部材の書き込みを容易にする。同様に、クロムレスエッチングリソグラフィに使用されるマスクはまた、２つのマスクの石英部分を通過する光の位相シフトを利用してレジストを順次イメージングすることによって、レジストパターンを現像するために利用された光の分布を改良することができる。
【０００５】
[0005]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マスクの暴露された石英エリアをエッチングするために使用される。望ましくないことに、従来の石英エッチングプロセスはしばしば、異なる臨界寸法を有する部材間でＲＩＥラグを呈する。例えば、幅が広い部材の水平および垂直エッチングレートは、幅の狭い部材の水平および垂直エッチングレートとは異なる。石英層およびマイクロトレンチにエッチングされたトレンチの側壁角度などの、従来の石英エッチングプロセスの他の属性は、約５μｍ未満の臨界寸法を有するマスクについて容認できる結果を明示していなかった。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、マスクを使用して臨界寸法の小さい部材を生成する能力を低下させる。
【０００６】
[0006]マスクの臨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。従って、エッチングの均一性が高くかつＲＩＥラグが小さい石英エッチングプロセスがかなり望ましい。
【０００７】
[0007]従って、改良された石英エッチングプロセスの必要性がある。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]本発明は概して、石英をエッチングするための方法を提供する。一実施形態において、石英をエッチングするための方法は、エッチングチャンバにフィルムスタックを提供するステップであって、該フィルムスタックがパターン層を介して部分的に暴露された石英層を有するステップと、少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを処理チャンバに提供するステップと、該処理チャンバの基板サポート上に配置された該石英層を、６００ワット未満の複数の電力パルスによってバイアスするステップと、パターニングされたマスクを介して石英層をエッチングするステップとを含む。
【０００９】
[0009]本発明の別の態様において、フォトマスクを形成するための方法が提供される。一実施形態において、該方法は、石英層上にマスク層をパターニングするステップと、エッチングプロセスを使用して、該マスク層を介して暴露された該石英の部分をある深さにエッチングするステップと、事前定義された深さで該石英層のエッチングを終了するステップと、該マスク層を除去するステップとを含んでおり、該エッチングプロセスは、少なくとも１つの過フッ化炭化水素プロセスガスを処理チャンバに提供するステップと、該処理チャンバの基板サポート上に配置された石英層を、６００ワット未満の複数の電力パルスでバイアスするステップと、を備える。
【００１０】
[0010]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、従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。
【００１１】
[0015]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。
【詳細な説明】
【００１２】
[0016]図１は、本発明の石英エッチング方法が実践可能なエッチング反応器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反応器は、例えばＤｅｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ（登録商標））II反応器やＴｅｔｒａ  IおよびＴｅｔｒａ  II  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  ｅｔｃｈ  ｓｙｓｔｅｍｓを含んでおり、この全てはカリフォルニア州の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。ＤＰＳ（登録商標）II反応器はまた、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の処理モジュールとして使用されてもよい。本明細書に示される反応器１００の特定の実施形態が例示目的で提供されるが、本発明の範囲を制限するのに使用されるべきではない。
【００１３】
[0017]反応器１００は概して、導電体（壁）１０４内に基板台座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上に配置される。アンテナ１１０は、選択的にコントロール可能な１つ以上の誘導コイル要素を備える（２つの同軸要素１００ａ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）まで生成可能である。一実施形態において、プラズマ電源１１２は約３００〜約６００Ｗの誘導結合ＲＦ電力を提供する。
【００１４】
[0018]基板台座（陰極）１２４は第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。代替として、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はまた一定の電力出力を提供してもよいことが想定されている。
【００１５】
[0019]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。
【００１６】
[0020]ＤＰＳ（登録商標）II反応器におけるような一実施形態において、基板サポート台座１２４は静電チャック１６０を含んでもよい。静電チャック１６０は少なくとも１つのクランプ電極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、基板台座１２４は、サセプタクランプリング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。
【００１７】
[0021]ガスパネル１２０が、プロセスチャンバ１０２の内側にプロセス及び／又は他のガスを提供するために、プロセスチャンバ１０２に結合される。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のチャネル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、例えばプロセスチャンバ１０２の天井１０８の他の場所に提供されてもよいことが想定されている。
【００１８】
[0022]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の内側にフッ素化プロセスガスを提供するように適合される。処理中に、プラズマがプロセスガスから形成されて、プラズマ電源１１２からの電力の誘導結合によって維持される。プラズマは代替として、他の方法によって遠隔的に形成されても着火されてもよい。一実施形態において、ガスパネル１２０から提供されたプロセスガスは少なくともＣＨＦ３および／またはＣＦ４を含む。他のフッ素化ガスは、Ｃ２Ｆ、Ｃ４Ｆ６、Ｃ３Ｆ８およびＣ５Ｆ８のうちの１つ以上を含んでもよい。
【００１９】
[0023]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２０ｍＴｏｒｒの範囲にチャンバ圧力を維持することができる。
【００２０】
[0024]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、終点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。
【００２１】
[0025]レチクルアダプター１８２が、基板サポート台座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、台座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を有する最上部部分１８６とを含む。開口１８８は概して、台座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を台座１２４に対してカバーおよび／または固定してもよい。
【００２２】
[0026]リフト機構１３８が、アダプター１８２、ゆえに基板１２２を基板サポート台座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。
【００２３】
[0027]操作において、基板１２２の温度は基板台座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、基板サポート台座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。場合により、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の下の台座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、台座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、台座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。
【００２４】
[0028]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、以下にさらに詳細に論じられるように、当然そのようなものとして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。代替として、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。
【００２５】
[0029]図２は、石英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。方法２００はフォトマスクを製作するために利用された基板を参照して以下に説明されるが、方法２００はまた、他の石英エッチング用途に役立つように使用されてもよい。
【００２６】
[0030]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がサポート台座１２４上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。図１に描かれた基板１２２は、石英層１９２の表面上にパターニングされたマスクを形成する、フォトマスク材料１９０として既知の金属の不透明な光遮断層を有する石英（つまり、二酸化シリコンＳｉＯ２層１９２）などの光学的に透明なシリコンベース材料を含む。個別のマスクが利用されてもよく、あるいは他の用途においては石英層１９２上に配置されたマスクは異なる材料からなってもよく、また基板を含んでも、あるいは１つ以上の介在層によって基板から分離されてもよいことが想定されている。フォトマスク層１９０としての使用に適した一般的な材料はクロムおよび／または酸窒化クロムを含む。基板１２２はまた、石英層１９２とフォトマスク層１９０間に介在されたモリブデン（Ｍｏ）によってドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）の層（図示せず）を含んでもよい。
【００２７】
[0031]ステップ２０４において、１つ以上のフッ素化プロセスガスがガス入り口１０６を介してプロセスチャンバ１０２に導入される。例示的プロセスガスはとりわけＣＦ４およびＣＨＦ３を含んでもよい。処理ガスはさらに、Ｈｅ、Ａｒ，Ｘｅ、ＮｅおよびＫｒなどの不活性ガスを含んでもよい。
【００２８】
[0032]一実施形態において、クロムを備える基板１２２は、ＣＦ４を２〜５０立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）のレートで、ＣＦＨ３を２〜５０ｓｃｃｍのレートで提供することによって、Ｔｅｔｒａ  I、Ｔｅｔｒａ  IIあるいは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。具体的な１つのプロセスレシピはＣＦ４を９ｓｃｃｍのレートで、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４０ｍＴｏｒｒ未満に、一実施形態においては約１〜約１０ｍＴｏｒｒ、例えば２ｍＴｏｒｒにコントロールされる。
【００２９】
[0033]ステップ２０６において、約６００ワット未満の、第１の例においては約１００Ｗ未満、第２の例においては２０〜約１５０Ｗのパルス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台座１２４に印加される。具体的なプロセスレシピは約６５Ｗのバイアス電力を印加する。
【００３０】
[0034]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２０〜９５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。
【００３１】
[0035]石英層がパターニングされたフォトレジストの層をこの上に含む実施形態において、バイアスソース１４０は、約７０〜約９０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ワットのパルスＲＦ電力を提供する。石英層がパターニングされたフォトレジストの層をこの上に有していない実施形態において、バイアスソース１４０は、約２０〜約４０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ワットのパルスＲＦ電力を提供する。
【００３２】
[0036]ステップ２０８において、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プラズマがプロセスガスから形成される。プラズマが他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４２０ＷのＲＦ電力が、約１３．５６ＭＨｚの周波数でアンテナ１１０に印加される。
【００３３】
[0037]ステップ２１０において、基板１２２上に暴露された石英層１９２は、終点に達するまでエッチングされる。終点は時間、光干渉法によって、あるいは他の適切な方法によって判断されてもよい。
【００３４】
[0038]従来のエッチング方法に対する石英エッチング方法２００の利点は、小さいＲＩＥラグ、マイクロトレンチおよびより垂直な側壁角度コントロールを含んでおり、従って方法２００は、小さな臨界寸法を生成するエッチング用途においてかなり望ましいものとなる。
【００３５】
[0039]図３Ａ〜図３Ｇは、上記の方法２００を利用して石英位相シフトマスク３１８に製作されるフィルムスタック３００ｉの一実施形態を描いている。下付き文字「ｉ」は、図３Ａ〜図３Ｇ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。
【００３６】
[0040]図３Ａに描かれたフィルムスタック３００１は、フォトマスク層３０４をその上に配置している石英層３０２を含む。フォトマスク層３０４は一般的にクロム、または上記のものなどの他の適切な材料である。（仮想線で示された）オプショナル反射防止層３０６はフォトマスク層３０４上に配置されてもよい。第１のレジスト層３０８はフォトマスク層３０４上に、あるいは存在する場合には反射防止層３０６上に配置される。
【００３７】
[0041]第１のレジスト層３０８はパターニングされて、フォトマスク層３０４をエッチングして、図３Ｂに描かれたような下地石英層３０２を暴露する部材３１０を形成するためのエッチングマスクとして利用される。フォトマスク層３０４は、（Ｃｌ２などの）塩素含有ガスや（ＳＦ６やＣＦ４などの）フッ素含有ガスから形成されたプラズマを使用してエッチングされてもよい。例示的エッチングプロセスが２００２年９月４日に提出された米国特許出願第１０／２３５，２２３号に説明されており、これは参照としてその全体を本明細書に組み込まれている。他の適切な金属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。部材３１０がフォトマスク層３０４に形成された後、残りの第１のレジスト層３０８が、例えばアッシングによって除去されて、図３Ｃに示されるようにフィルムスタック３００３から退く。
【００３８】
[0042]図３Ｄに示されるように、第２のレジスト層３１２が、部材３１０を充填するフィルムスタック３００４上に配置される。そして第２のレジスト層３１２がパターニングされる。一般的に石英位相シフトマスクを形成する場合に、パターニングされた第２のレジスト層３１２は、図３Ｅに示されるように、交互の部材３１０の底部に石英層３０２を暴露する。
【００３９】
[0043]パターニングされた第２のレジスト層３１２を介して暴露された石英層３０２は上記の方法２００を使用してエッチングされる。図３Ｆに示されたエッチング済み石英トレンチ３１６の深さ３１４が、石英位相シフトマスク３１８との併用を意図された光の事前定義された波長に対する、石英層３０２を介する１８０度の位相シフトの長さにほぼ等しくなるように、石英エッチングの終点は選択される。一般的な波長は１９３および２４８ｎｍである。従って、異なるリソグラフィ光波長との併用を意図されたマスクについて他の深さが利用されてもよいが、深さ３１４は一般的に約１７２または２４０ｎｍのいずれかである。石英トレンチ３１６がエッチングされた後、残りのフィルムスタック３００７が図３Ｇに示されるような石英位相シフトマスク３１８を形成するように、残りの第２のレジスト層３１２は、例えばアッシングによって除去される。
【００４０】
[0044]図４Ａ〜図４Ｅは、上記の方法３００を利用してクロムレスエッチングリソグラフィマスク４１８に製作されたフィルムスタック４００ｉの一実施形態を描いている。下付き文字「ｉ」は、図４Ａ〜図４Ｅ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。
【００４１】
[0045]図４Ａに描かれたフィルムスタック４００１は、マスク層４０４をその上に配置している石英層４０２を含む。マスク層４０４は概して、フッ素化プラズマ化学を使用して石英を選択的にエッチングするのに適しており、一実施形態においてはクロムや他のフォトマスク材料である。（仮想線で示された）オプショナル反射防止層４０６はマスク層４０４上に配置されてもよい。レジスト層４０８がマスク層４０４上に、あるいは存在する場合には反射防止層４０６上に配置される。
【００４２】
[0046]レジスト層４０８はパターニングされて、マスク層４０４をエッチングして、図４Ｂに描かれたような下地石英層４０２を暴露する部材４１０を形成するためのエッチングマスクとして利用される。マスク層４０４は、上記のような塩素またはフッ素含有ガスから形成されたプラズマを使用してエッチングされてもよい。部材４１０がマスク層４０４に形成された後、残りのレジスト層４０８は例えばアッシングによって除去されて、図４Ｃに示されたフィルムスタック４００３から退く。場合により、レジスト層４０８はマスク層４０４上に残っていてもよく、また後続の処理中に侵食および／またはストリッピングによって除去されてもよい。
【００４３】
[0047]図４Ｄに示されるように、部材４１０の底部にマスク層４０４を介して暴露された石英層４０２は上記の方法２００を使用してエッチングされる。図４Ｄに示されたエッチング済み石英トレンチ４１６の深さ４１４が、クロムレスエッチングリソグラフィマスク４１８との併用を意図された光の事前定義された波長に対する、石英層４０２を介する１８０度の位相シフトの長さにほぼ等しくなるように、石英エッチングの終点は選択される、例えば深さ４１４は上記のマスク３１８を参照して上述されたように選択される。
【００４４】
[0048]石英トレンチ４１６がエッチングされた後、マスク層４０４の残りの部分が除去される。例えば、マスク層４０４の残りの部分は、例えばマスク層４０４をパターニングするために利用された化学を使用して選択的にエッチングすることによって除去されてもよい。フィルムスタック４００５から残っている石英層４０２は図４Ｅに示されるクロムレスエッチングリソグラフィマスク４１８として形成する。
【００４５】
[0049]従って、従来のプロセスに対するトレンチ属性を好都合に改良する石英をエッチングするための方法が提供された。それに応じて、本明細書に説明された石英をエッチングするための方法は、サブ５μｍ臨界寸法を有する部材をパターニングするのに適した位相シフトフォトマスクの製作を好都合に容易にする。
【００４６】
[0050]上記は本発明の実施形態を目的としているが、本発明の他のさらなる実施形態がこの基本的範囲を逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下の請求項によって判断される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】石英をエッチングするのに適したエッチング反応器の概略図である。
【図２】石英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。
【図３Ａ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｂ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｃ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｄ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｅ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｆ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図３Ｇ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図４Ａ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図４Ｂ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図４Ｃ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図４Ｄ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【図４Ｅ】本発明の石英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マスクの一実施形態である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…反応器、１０２…チャンバ、１０４…壁、１０６…接地、１０８…誘電体天井、１１０…アンテナ、１１０ａ…要素、１１０ｂ…要素、１１２…プラズマ電源、１１４…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…ワークピース、１２４…基板台座、１２６…リング、１２８…シンク、１３０…リフトピン、１３２…クランプ電極、１３４…加熱要素、１３６…リフト機構、１３８…ホール、１４０…バイアス電源、１４２…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…導管、１６０…静電チャック、１６２…バルブ、１６４…ポンプ、１６６…チャック電源、１６８…ヒーター電源、１８２…レチクルアダプター、１８４…下部部分、１８６…最上部部分、１８８…開口、１９０…フォトマスク層、１９２…透明な材料、２００…材料、２０２…置くステップ、２０４…ガスを導入するステップ、２０６…パルスをバイアスするステップ、２０８…プラズマを形成するステップ、２１０…エッチングするステップ、３００…フィルムスタック、３０２…石英層、３０４…フォトマスク層、３０６…反射防止層、３０８…第１のレジスト層、３１０…部材、３１２…第２のレジスト層、３１４…深さ、３１６…トレンチ、３１８…マスク、４００…フィルムスタック、４０２…石英層、４０４…マスク層、４０６…反射防止層、４０８…レジスト層、４１０…部材、４１４…深さ、４１６…トレンチ、４１８…マスク
【図１】
2006243712.tif 000003
【図２】
2006243712.tif 000004
【図３Ａ】
2006243712.tif 000005
【図３Ｂ】
2006243712.tif 000006
【図３Ｃ】
2006243712.tif 000007
【図３Ｄ】
2006243712.tif 000008
【図３Ｅ】
2006243712.tif 000009
【図３Ｆ】
2006243712.tif 000010
【図３Ｇ】
2006243712.tif 000011
【図４Ａ】
2006243712.tif 000012
【図４Ｂ】
2006243712.tif 000013
【図４Ｃ】
2006243712.tif 000014
【図４Ｄ】
2006243712.tif 000015
【図４Ｅ】
2006243712.tif 000016
【外国語明細書】
2006243712000001.pdf