(57)【要約】フォトマスク（２４）表面の薄膜のエッチングのための方法及び装置を開示する。誘導結合パルス化プラズマによって、リアクタ（２０）中でエッチングを実行する。プラズマが発生する時間（またはデューティーサイクル）を調節することで、プラズマのパルス化を実現する。デューティーサイクルを減少させることで、高いエッチを選択的に実現することができ、形状特徴サイズを正確に維持できることが見い出された。
2005531125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトマスクを処理するための装置であって：
処理チャンバと；
エッチャントガスと；
前記処理チャンバの少なくとも一部分に隣接する誘導コイルであって、該誘導コイルに印加された電力を受け入れるように構成されて、前記処理チャンバに電力を誘導結合し、少なくとも１つのプラズマを生成する前記誘導コイルと；
前記誘導コイルへの電力が交互のサイクルでオンとオフに切り替えられるように、前記誘導コイルに結合された第１のパルス化電源と；
基板を支持するために前記少なくとも１つのプラズマに隣接して位置決めされた基板支持体と；
前記基板にバイアスを印加するために前記基板支持体に結合された第２の電源と；
を備える装置。
【請求項２】
前記第２の電源はパルス化電源である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記誘導コイルへの電力はパルス化されて５ミリ秒未満の時間オフになる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記誘導コイルのオン時間対前記誘導コイルのオフ時間の比は２５％未満である、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記誘導コイルのオン時間対前記誘導コイルのオフ時間の比は５〜１０％である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記フォトマスクは位相シフティングマスクである、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記フォトマスクはバイナリフォトマスクである、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記フォトマスクは、クロム（Ｃｒ）またはモリシリサイド（ＭｏＳｉ）から形成された層を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記フォトマスクはエッチ可能な層を含み、ここで、該エッチ可能な層のエッチングはラジカルとの反応により、前記エッチ可能な層のエッチレートは主に化学的に駆動される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記エッチャントガスは１０〜２０mTorrの圧力で供給される、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記エッチャントガスは前記基板をエッチングしてＣｒＯ２Ｃｌ２を生成する、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
基板を処理する方法であって：
プラズマを生成するためのリアクタチャンバを用意することと；
エッチャントガスを前記リアクタチャンバ中に供給することと；
前記リアクタチャンバの少なくとも一部分に電力を誘導結合しそれによってラジカル、電子及びイオンを有するプラズマを生成するための第１のパルス化電源をオン及びオフ様式でパルス化し、ここで、前記基板のエッチングは主に前記ラジカルと前記基板との間の化学的相互作用によって起きることと；
前記プラズマに隣接する基板支持体表面に前記基板を位置決めすることと；
を含む方法。
【請求項１３】
前記基板支持体に結合した第２の電源によって、処理の最中に前記基板にバイアスをかける追加の工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の電源はパルス化電源である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘導コイルはファラデー遮蔽をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１のパルス化電源は５ミリ秒未満の時間停止する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のパルス化電源のオン時間対前記第１のパルス化電源のオフ時間の比は２５％未満である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のパルス化電源のオン時間対前記第１のパルス化電源のオフ時間の比は５〜１０％である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板はフォトマスクである、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記フォトマスクはクロムの層を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記フォトマスクはバイナリフォトマスクである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記フォトマスクは位相シフティングフォトマスクである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記フォトマスクはエッチ可能な層を含み、ここで、該エッチ可能な層のエッチングはラジカルとの反応により、前記エッチ可能な層のエッチレートは主に化学的に駆動される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記エッチャントガスは１０〜２０mTorrの圧力で供給される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２５】
基板表面の薄膜をエッチングするためにプラズマリアクタを用いる方法であって：
ガスを前記プラズマリアクタに供給する工程と；
前記リアクタに電力を誘導結合してプラズマを生成し、該プラズマの生成は電子、正イオン、負イオン及び中性ラジカルの生成を引き起こし、該中性ラジカルは前記基板表面の前記薄膜と化学的に反応性がある工程と；
前記プラズマが消滅するように誘導結合電力を停止し、ここで、前記プラズマの実質的な消滅後、前記中性ラジカルは前記基板表面の前記薄膜を化学的にエッチングし続ける工程と；
を含む方法。
【請求項２６】
前記誘導結合電力は繰り返しパルス化されてオフ及びオンになる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
オン時間対オフ時間の比は２５％未満である、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
オン時間対オフ時間の比は５〜１０％である、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理に関する。より詳細には、本発明は、フォトマスクのパルス化プラズマエッチングのための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトマスクのドライエッチングは、現世代の半導体装置のための標準になりつつある。これは、この現世代では装置の幾何学的形状は０．１２μmレベルの範囲内に移行しており、このレベルでは、ウェットエッチングは所望の精度を実現することができないからである。ドライエッチングはまた、クロム（Ｃｒ）または酸化クロム（ＣｒＯｘ）のような材料中にパターンが規定されるバイナリマスクのエッチングのための標準であり、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）のような部分吸収位相シフティング層中にパターンが規定される位相シフトマスクにおける標準である。
【０００３】
ドライエッチングは、基板の異方性エッチングのために特に有用である。異方性エッチングは主に１方向に起きるエッチングであるが、等方性エッチングは全ての方向に起きるエッチングである。異方性エッチングが望ましく、というのは、これを使用して、マスキング層の端部から実質的に垂直に延在する正確に位置決めされたサイドウォールを有する形状特徴を作製することができるからである。この精度は、エッチの深さと同等の形状特徴サイズ及び間隔を有する装置においては重要である。
【０００４】
異方性プラズマエッチを成し遂げるために、得られたプラズマのプラズマシースが基板表面に対して垂直な電界を形成するように、フォトマスクのような基板をプラズマリアクタ中に置くことができる。この電界は、エッチングのために基板表面に対して垂直にイオンを加速する。
【０００５】
ドライエッチングプロセスは、フォトレジストマスキング層中に描画する際の寸法の再現に対処するので有利である。エッチの品質は、典型的には、フォトレジストマスキング層における微小寸法（ＣＤ）及びエッチング後のＣｒまたはＭｏＳｉ層（エッチされた層）における微小寸法を比較することで決定される。理想的に、ＣＤの偏り（フォトレジストマスキング層におけるＣＤとエッチされた層におけるＣＤとの間の差）はゼロに近くなるべきであり、例えば２０nm未満であるべきである。ＣＤの偏りの均一性も小さくなるべきであり、例えば、３σ変動として１０nm未満を有するべきである。
【０００６】
ドライエッチングの１形態は、誘導結合プラズマエッチングである。誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）エッチングは典型的には、フォトマスク用途のためのＣｒまたはＭｏＳｉをエッチングするために用いられ、また、バイナリまたは位相シフティングフォトマスクの製造のために使用してよい他の材料に適用されることができる。誘導結合プラズマエッチングのためのシステムは、低圧での反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とは異なり、妥当なエッチレート及び低い固有のイオン衝撃を伴う低圧での安定な稼働に対処したものである。
【０００７】
こうしたシステムは、チャンバ中のガスに電力を誘導結合してプラズマを形成するための、反応チャンバを囲繞するかまたはこれにごく接近した誘導コイルを含む。電力をＲＦ発生器によって供給し、マッチングネットワークを用いて電源のインピーダンスとプラズマのインピーダンスとを調整する。誘導結合したＲＦエネルギーは主にプラズマイオン密度を決定する。別個のＲＦ電源を使用して基板にバイアスをかけて、基板に衝撃を与えるイオンのエネルギーを独立に制御する。チャンバ内部の稼働が低圧であることは（典型的には１０mTorr未満）エッチレートの均一性を確実にし、ＲＦバイアスはＣｒ及びＭｏＳｉのような材料の異方性エッチングを確実にする。
【０００８】
しかしながら、現代のエッチシステムは、ＣＤの偏りとして６０〜７０nm及び３σ変動として約１２nmを与えるのみなので、限定されたものである。この大きなＣＤの偏りの１つの理由は、エッチの最中に失われるレジストの量である。レジスト除去が異方性である（エッチングは主に１方向に起きる）場合、及び、レジスト端部プロフィルに勾配がある場合、レジスト厚さの損失は形状特徴サイズの低下をもたらす。レジスト損失が等方性である（全ての方向に）場合、たとえレジストプロフィルに勾配がなくてもこれは形状特徴サイズの低下をもたらす。どちらの場合にも、形状特徴サイズの変化はレジスト寸法の低下が原因であり、これは、失われるレジストの量に比例して増大する。現在のエッチプロセスの場合、フォトレジストに対するエッチング選択性は不満足であり、典型的には約１：１である。従って、５０％のオーバーエッチを含めて厚さ１０００オングストロームのＣｒ膜をエッチングする場合、エッチプロセスの最中に１５００オングストロームものフォトレジスト層が失われ得る。レジスト勾配７５度（すなわち垂直から１５度）の場合、これは８０nmものＣＤ損失を意味する。
【発明の開示】
【０００９】
従って、本発明の目的のうちの１つは、バイナリまたは位相シフティング材料の例えばＣｒまたはＭｏＳｉがフォトレジスト層を基準にして高い選択性を有してエッチングされることを可能にする方法及び装置を提供することによって、現代の技術を改良することにある。開示する方法は、誘導結合プラズマリアクタシステム中でのＣｒ及びＭｏＳｉ層のエッチングに対処したものであり、このシステム中ではＣｒ及びＭｏＳｉ層のエッチングはフォトレジスト層のエッチングよりも約２０倍速い（エッチング選択性２０：１）。本方法及び本方法を実行する際に有用な装置の結果として、フォトレジスト層の損失を最小にして形状特徴のエッチングを実行することができ、これによって、ＣＤの偏り及びＣＤユニフォーミティ値は現代の技術のものと比較してかなり改良される。
【００１０】
本発明の追加の目的は、誘導結合プラズマをパルス化してオフ及びオンを周期的に繰り返して、それによってエッチング選択性を増大させ、同時に異方性エッチを維持することにある。
【００１１】
本発明の追加の目的は、パルス化プラズマを使用して、プラズマ内部に生成する種の寿命の差を利用し、主に中性ラジカルによって化学エッチングを促進することにある。
本発明のさらなる目的は、パルス化プラズマを使用して、中性ラジカル及びイオンの密度を調節することにある。
【００１２】
本発明のなおさらに別の目的は、エッチングされる基板にバイアス電圧を印加することによって異方性エッチングを促進することにある。
下記の発明の詳細な説明がより良く理解され、その結果、従来技術に対する本寄与をより十分に了解できるように、前述の部分において、より関連がありかつ重要な本発明の特徴をかなり広く略述した。本発明の追加の特徴は、本発明の請求の範囲の主題を形成する下文で説明されよう。開示する概念及び特定の具体例を、本発明の同じ目的を実行するために、他の構造を修正または設計するための基礎として容易に利用できることは当業者であれば了解されるはずである。また、このような同等の構成は、添付の請求の範囲において述べる本発明の精神及び範囲から逸脱することがないことは当業者であれば理解できるはずである。
【００１３】
本発明は、添付図面における以下の説明からより容易に明瞭になろうが、こうした説明は一例としてのみのものである。ここで、対応するかまたは同様の符号及び文字は、対応するかまたは同様の構成要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、フォトマスク表面の薄膜のエッチングに関する。誘導結合パルス化プラズマによって、リアクタ中でエッチングを実行する。プラズマが発生する時間（またはデューティーサイクル）を調節することで、プラズマのパルス化を実現する。デューティーサイクルを減少させることで、高いエッチを選択的に実現することができ、形状特徴サイズを正確に維持できることが見い出された。本発明を実行するための装置及び方法を、下文でさらに詳細に説明する。
【００１５】
リアクタ形状
図１は、本発明と共に使用するための誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）リアクタシステム２０の断面図を示す。システムは、半導体基板２４または工作物の例えばフォトマスクをエッチングするプラズマ発生チャンバ２２を含む。ガスは、従来のガス源（図示せず）に連結する供給ライン２６ａ及び２６ｂを通してチャンバ２２に供給される。
【００１６】
システム２０は、基板２４に衝撃を与えるイオンのエネルギーをイオン密度とは実質的に独立に制御できるように構成される。第１のＲＦ電源３０に接続された誘導コイル２８は、プラズマ発生チャンバ２２を取り囲む（及びこれに隣接する）。別個の電極３２は第２のＲＦ電源３４に接続し、基板２４のための支持体として働く。電極３２に印加した電力を使用して、バイアス電圧を提供することによってイオン衝撃エネルギーを制御し、同時に誘導コイル２８に印加した電力を使用して、プラズマイオン密度を制御する。両方の電源は、従来技術において周知の様式で、自動マッチングネットワーク（ＡＭＮ）３０ａ及び３４ａを備える。図１のＩＣＰリアクタは代表例にすぎず、他のリアクタ形状を使用することは本発明の範囲内にある。例えば、本発明を平坦なリアクタの幾何学的形状で実行できる。他の誘導コイルの幾何学的形状もまた本発明の範囲内にあり、例えばらせんコイル配置を使用することが挙げられる。
【００１７】
電極３２は伝導性材料で製造される。これは典型的には絶縁または非伝導性材料の例えばセラミックの支持体３６で支持される。電極は、プラズマ発生チャンバ２２に連結する処理チャンバ３９中に位置する。
【００１８】
処理チャンバ３９の壁４０は接地される。この壁４０は、システム２０のための共通の接地４２を提供し、伝導性材料を含む。壁４０はプラズマ発生チャンバ２２の壁４４に取り付けられる。こうした壁４４は非伝導性材料の例えば石英またはアルミナで製造される。蓋４６は壁４４に連結し、プラズマ発生チャンバ２２を被覆する。１模範的な具体例においては、分割ファラデー遮蔽（split Faraday shield）４８が壁４４を囲んで延在する。遮蔽４８は、コイルとプラズマとの間の容量性結合を低減する。にもかかわらず、ファラデー遮蔽を有しないリアクタを使用することは本発明の範囲内にある。システム全体を、放射線遮蔽材の例えばアルミニウムまたはその他同様なものの遮蔽（図示せず）で包囲してよい。
【００１９】
ガス排気システム５０は、支持体３２の下にある。この排気システム５０は、典型的には、出口導管５２、遮断弁５４及び圧力制御を可能にするための制御弁５６を含む。
ガス混合物（これからプラズマが形成される）は、Ｃｌ−含有ガスの例えばＨＣｌ、Ｃｌ２またはその他同様なもの及びＯ−含有ガスの例えばＯ２、ＣＯ２またはその他同様なものからなり、加えて不活性ガスの例えばＨｅ、Ｎ２またはその他同様なものを含んでよい。クロム層を有するフォトマスクの場合には、プラズマエッチングはＯ２とＣｌ２ガスとの混合物を使用して選択的に実行される。好ましいガス混合物は、おおよそ９０％Ｃｌ２＋１０％Ｏ２である。ガス混合物は約１０〜２０ミリトル（mTorr）で加圧され、流量約１００〜２００立方センチメートル毎分（標準状態下）でプラズマチャンバ２２に入る。
【００２０】
誘導コイル２８は、プラズマを生成するための高出力サイクルの間中、プラズマ発生チャンバ２２中のガスにエネルギーを結合する。高出力サイクルの間中、誘導コイル２８は、プラズマ発生チャンバ２２中で、基板（工作物）２４の表面に実質的に平行な円周方向電界を生成する。典型的には、高出力サイクルの間中に供給される電力は約５キロワット未満の大きさを有する。電界はガス中で電子を加速し、プラズマが生じる。プラズマ内部には、電子、中性ラジカル、正イオン及び負イオンを含む広く様々な反応性種が生成される。一旦生成すると、こうした反応性種は、下文でより十分に説明する様式で自由にフォトマスクをエッチングできる（化学的にエッチング及びイオン衝撃によるエッチングの両方）。
【００２１】
フォトマスクの構成
第１の具体例においては、リアクタ内部でエッチングされる工作物はフォトマスクまたはレチクル５８の形態を取る。図２は、１つの典型的なフォトマスクの構成を示す。フォトマスク５８は、半導体リソグラフィ作業において典型的に用いられる電磁放射に対して透明な適切な材料から形成される第１の基板６０を含む。適切な材料としては、石英ガラス、溶融石英、及びホウケイ酸ガラスが挙げられる。好適な具体例においては、基板６０は石英から形成される。
【００２２】
薄層６２を次に基板６０の上に堆積する。バイナリフォトマスクの場合には、層６２は光遮断材料から形成される。例えば、層６２をクロム（Ｃｒ）のような金属から形成できる。しかしながら、フォトマスクが位相シフティングマスクである場合、層６２は部分的に光透過性であり、光減衰材料の例えばモリシリサイド（MolySilicide）（ＭｏＳｉ）から形成されよう。層６２のための追加の材料を使用することもまた本発明の範囲内にある。
【００２３】
最後に、フォトレジスト層６４を層６２の上に置く。従来技術において周知の様式で、レジスト層６４を次に描画装置にさらして、回路設計をマスクの上に描画する。描画装置はｅ−ビームまたは他の高精度フォトリソグラフィ手段の形態を取ることができる。その後、現像プロセスを用いて、露光済みレジストを除去する。得られた生成物を図２ａに示す。図に示すように、得られたマスクの上面は未露光レジスト６４及び下にある層６２ａの両方を含み、この両方をその後プラズマによってエッチする。
【００２４】
プラズマのパルス化
説明するように、電力を誘導コイル２８に供給すると、チャンバ２２に供給されたガスは点火されてプラズマになる。本発明の重要な態様においては、誘導コイルは様々な時間の間パルス化されて“オン”及び“オフ”になる。得られたプラズマのパルス化はエッチを選択的に劇的に増大し、得られたエッチの品質を改良する。
【００２５】
エッチの選択的な増大は、電極３２へのバイアス電圧とは独立したＣｒエッチレートの関数である。これは、Ｃｒのエッチレートはイオン衝撃に基づかないことを示す。むしろ、Ｃｒエッチレートは、特に、プラズマ中のＣｌ２及びＯ２の解離によって発生するＣｌ及びＯラジカルとＣｒとの反応によって化学的に駆動される。この化学反応は、Ｃｒがエッチングされるにつれて揮発性エッチ生成物としてＣｒＯ２Ｃｌ２を形成する。他のＣｌ−含有前駆体（例えばＨＣｌ、ＣＣｌ４等）及びＯ−含有前駆体（例えばＣＯ、ＣＯ２等）を使用して、同様のエッチ特性が予想される。この化学エッチングは、ガス混合物中の非帯電ラジカル（例えばＣｌ及びＯ）の消滅が遅いことが原因で、誘導コイル２８への電力が停止（ゼロに）した後でさえも続く。こうした非帯電ラジカルの消滅は、チャンバの幾何学的形状に依存して典型的にはミリ秒〜秒のオーダーである。
【００２６】
Ｃｒの化学エッチングはフォトレジスト層のエッチングとは異なる。ここで、エッチレートはバイアス電圧に大きく依存しており、これは、フォトレジストは主にイオン衝撃によってエッチングされることを示す。この点で、レジストのエッチングは、プラズマ中で発生するイオンの存在に依存している。従って、バイアス電圧が低い場合にまたはゼロの場合にでさえも、すなわち、イオン衝撃の無い場合に、エッチングのための最高の選択性が生じることが見い出された。しかしながら、バイアス電圧がゼロの場合でさえも、プラズマによって生成する電位（２０〜３０ボルト）が原因で、限定された量のイオン衝撃が続く。
【００２７】
上記のパルス化プロセスはまた、ＭｏＳｉで形成されフォトレジスト層が上にある工作物２４に実行することができる。ＭｏＳｉ工作物で作業する場合に、フッ素（Ｆ）は、例えば、ＣＦ４若しくはＳＦ６またはその他同様なもののようなプラズマのためのガス混合物中で使用される。ここで、中性ＦラジカルはＭｏＳｉ層と化学的に相互作用して、揮発性エッチ生成物を生成する。
【００２８】
加えて、フォトマスク表面に取り入れられる任意のエッチ可能な層（例えばＮｂ-、Ｔｉ-、Ｔａ-、及びＳｉ-含有材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない）を、本発明を使用することによって従来技術よりも大きな選択性を有してエッチングすることができる。このような場合には、エッチングはラジカルとの反応により、エッチ可能な層のエッチレートは主に化学的に駆動される。プラズマをパルス化してオン及びオフにする時間（すなわちデューティーサイクル）を調節することで、プラズマ中に形成されるラジカルの種の寿命の主要な差を利用することができる。特に、ＲＦ電力を誘導コイル２８から除去した後に、プラズマ発生は停止し、荷電粒子の密度はゼロ近くまで非常に急速に低下する（数十マイクロ秒）。しかしながら、非帯電ラジカル（例えばＣｌ、Ｏ、Ｆ）の密度ははるかにゆっくりと減衰し、リアクタの幾何学的形状に依存してミリ秒〜秒のオーダーとなることがある。こうした中性種は、Ｃｒ、ＭｏＳｉまたはエッチ可能な層を化学的にエッチングする主な原因なので、プラズマが消えた後でさえもエッチングは続く。この時間（プラズマがパルス化してオフになった後であるが非帯電ラジカルの消滅の前である時間）の間中、荷電粒子の欠如は、イオン衝撃が存在せず、従ってレジストエッチレートは非常に低いことを意味する。従って、この時間の間中、Ｃｒ：フォトレジスト、ＭｏＳｉ：フォトレジストまたはエッチ可能な層：フォトレジストのエッチングの選択性は劇的に増大する。
【００２９】
プラズマがパルス化してオフになった後、非帯電ラジカル濃度は最終的に減衰してゼロになり、Ｃｒ、ＭｏＳｉまたはエッチ可能な層のエッチレートはゼロに低下する。従って、追加のラジカルを生成するために、プラズマをパルス化してオンに戻す必要がある。定常状態プラズマの発生は、ＲＦ電力を誘導コイル２８に印加した後、百〜数百マイクロ秒のオーダーの時間枠内で迅速に起きる。図３は、この相の間中のプラズマ発光を示し、約５００μSでの定常状態プラズマの形成を示す。１００μS後でさえも、プラズマから生じる発光は＞７５％の定常状態値に達した。この時間の間中にラジカル（Ｃｌ、Ｏ、Ｆ）の濃度も定常状態に達した。オフサイクルの持続時間は主に非帯電ラジカルの消滅率の関数であり、長いのが理想的と思われる。しかしながら、オフサイクルが増大するにつれて、プラズマを再点火することはより困難になることが見い出された。従って、オフサイクルの持続時間はまた、誘導コイルがプラズマを再点火する能力の関数である。
【００３０】
１００マイクロ秒のオーダーの“オン”時間（主に定常状態条件の形成によって決定される）及び数ミリ秒のオーダーの“オフ”時間（ラジカル消滅時間によって決定される）でプラズマをパルス化してオン及びオフにすることで、Ｃｒ：フォトレジストのエッチング選択性を非常に向上させることが可能である。Ｃｒは全サイクルの間中、すなわち、プラズマの“オン”及び“オフ”時間の間中エッチングされ、一方、レジストは“オン”時間の間中のみエッチングされる。説明するパルス化方法を使用することで、誘導結合プラズマを用いたエッチングは、Ｃｒ（またはＭｏＳｉ）がフォトレジスト層よりも２０倍まで速くエッチングされるか、または、エッチング選択性２０：１でエッチングされるという結果を生じることが見い出された。これは、フォトレジストの損失を最小にして工作物をエッチすることを可能にする。この結果、従来のエッチング技術と比較した場合に、ＣＤの偏り及びＣＤユニフォーミティはかなり改良される。
【００３１】
基板バイアス電圧
電極３２へのバイアス電圧は典型的には低いかまたはゼロである。バイアス電圧を連続バイアスまたはパルス化バイアスとして印加することができる。パルス化した場合、パルスは同期する（誘導コイルが“オン”の場合）かまたは同期しない（誘導コイルが“オフ”の場合）とすることができる。パルス化バイアスはまた、誘導コイルに印加したパルスまたは電力とは独立に調節することができる。例えば、バイアス電圧を周波数約５０kHz〜約１MHzまたはより高い周波数の例えば１３．５６MHzで印加することができる。様々な具体例においては、基板のバイアス電圧は、高及び低サイクルの間で交互になるか、または、“オン”及び“オフ”サイクルの間で交互になってよく、または、予め規定された電圧で完全に“オン”若しくは“オフ”になってよい。
【００３２】
バイアス電圧を印加することはイオン衝撃を増大させ、選択性を低下させ、バイアス電圧を印加しない場合に最高の選択性が生じることが見い出された。にもかかわらず、バイアス電圧は異方性エッチングを促進する。従って、若干のバイアス電圧は、適切なエッチプロフィルを実現するために望ましい。
【実施例】
【００３３】
本発明はまた以下の実施例によって定義される。
【００３４】
実施例１
この実施例においては、ゼロを超える〜１００％未満のデューティーサイクルを規定するように、１００μSの“オン”時間及びゼロ〜２ミリ秒まで変化する“オフ”時間でパルス化してオン及びオフにしたプラズマに、Ｃｒ工作物、例えば、フォトレジストの層が上にあるバイナリマスク（フォトマスク）をさらした。バイアス電圧は印加しなかった。プロセス条件は次の通り。
【００３５】
【表１】
2005531125.tif 000003
【００３６】
結果を図４に示す。ここで、デューティーサイクルが約５％になるように、プラズマが１００μSでパルス化されて“オン”になり、パルスが２ミリ秒間“オフ”になった場合に、最高の選択性が生じた。Ｃｒは全サイクルの間中エッチングされ、一方、フォトレジスト層はサイクルの“オン”またはパルス化部分の間中のみエッチングされることが見い出された。
【００３７】
実施例２
実施例６のプロセスを繰り返し、ただしプラズマを２０mTorrまでのより高い圧力で使用した。エッチングレート及びＣｒ：フォトレジストの選択性対圧力の結果を図５に示す。特に、この圧力の増大は、実施例６におけるよりもさらにフォトレジストのエッチレートの低下をもたらし、Ｃｒ：フォトレジストの選択性は２０：１を超えた。Ｆラジカルを用いたＭｏＳｉのエッチングの間に同様の反応が起きる。同じく、他の材料（エッチ可能な層）のエッチングの間に同様の反応が起き、ここでは、１つの材料のエッチングは主に化学的に駆動され（エッチ可能な層）、他の材料（フォトレジスト）は主にイオン衝撃によってエッチングされる。
【００３８】
実施例３
Ｃｒフォトマスクをそのエッチ終点までエッチングし、続いて、上記の実施例２のプロセスに従って１００％オーバーエッチした。フォトレジスト層（エッチング前）における微小寸法（ＣＤ）を、エッチング後のＣｒにおける微小寸法（ＣＤ）と比較した。結果を図６のボックスプロットに示す。図６のボックスプロットにおいて、平均ＣＤの偏りは約３２ナノメートル（nm）であり、一方、ＣＤの変動は約９nm（３シグマ）である。
【００３９】
実施例１〜３においては、ＲＦバイアスとしてゼロを基板（工作物）に印加した場合に最高の選択性が得られることが見い出された。しかしながら、エッチサイドウォールプロフィルを改良するために、若干のＲＦバイアスを印加することができる。このバイアスを印加することで、サイドウォールの改良と選択性の低下との間のバランスが実現される。このバイアスを連続的に印加することができ、または、ＩＣＰパルスと同期するか若しくは同期せずにパルス化することができる。
【００４０】
上記の実施例を、バイナリマスク（フォトマスク）のためのＣｒ工作物に実行したが、こうした実施例を、位相シフトフォトマスクのためのＭｏＳｉ工作物の場合にエッチャントプラズマ中のＦラジカルを用いて実行することもできる。
【００４１】
プロセス、方法、システム、装置、及び構成要素の好適な具体例を上記に説明してきたが、上記の説明は模範例としてのみのものである。当業者であれば、単なる常用の実験を使用して、本明細書において説明する本発明の特定の具体例の多くの同等物を認識できようし、または確認することができる。このような同等物は、請求の範囲によって包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の具体例と共に使用する模範的な処理チャンバの図である。
【図２】図２および図２ａは、フォトマスクの図である。
【図３】誘導コイルを８００μSの間パルス化した場合のプラズマ発光のグラフである。
【図４】エッチングレート対デューティーサイクルのグラフである。
【図５】エッチングレート対圧力のグラフである。
【図６】本発明の具体例による実際の微小寸法（ＣＤ）及びその平均ＣＤからの偏差のボックスプロットである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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