(57)【要約】  我々はレチクル製造のために限界寸法バイアスを減少させてきた。レチクル基板の放射線阻止層へのパターン転写は、本質的に、パターンがフォトレジストから転写されるハードマスクの使用に左右される。ハードマスクへのパターン転写の間に生じるフォトレジストプルバックは最小にされる。更に、放射線阻止層の反射特性に適合する反射防止特性を持つハードマスク材料が、限界寸法サイズの減少とハードマスク自体におけるパターン特徴部の完全性の改善を可能にする。放射線阻止層上に残った反射防止ハードマスク層は、レクチルが半導体デバイス製造プロセスに用いられる場合に機能性を与える。
2007519979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルの製造の間、限界寸法バイアスを減少させる方法であって、
（ａ）ベース基板層と、前記ベース基板層の上にある放射線阻止層と、前記放射線阻止層の上にある少なくとも１つのハードマスク層と、該ハードマスキング層の上にある化学的に増幅したフォトレジスト層とを備えているレクチル開始基板を準備するステップと、
（ｂ）前記化学的に増幅したフォトレジスト層に潜像を直接書込むステップと、
（ｃ）前記潜像を含む前記フォトレジストをパターン形成フォトレジストに現像するステップと、
（ｄ）プラズマエッチング技術を用いて前記フォトレジストから前記少なくとも１つのハードマスク層に転写するステップと、
（ｅ）プラズマエッチング技術を用いて前記パターンを前記少なくとも１つのハードマスク層から前記放射線阻止層に転写し、それにより、現像された前記フォトレジストからパターン形成した後の前記放射線阻止層の限界寸法の増加が約７％以下であるステップと、
を含む前記方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのハードマスク層が、前記放射線阻止層の表面から光学放射線の反射をかなり減少させることができる反射防止特性を示す、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのハードマスク層が２層を示し、前記放射線阻止層と接触している第一ハードマスク層が前記放射線阻止層の表面から光学放射線の反射をかなり減少させることができる反射防止特性を有し、前記第一層の上にある第二ハードマスク層がこのような反射防止特性を持たない、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ベース基板層が、石英、ホウケイ酸塩ガラス、ソードライムガラス、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ベース基板層が、石英、ホウケイ酸塩ガラス、ソードライムガラス、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる、請求項２又は請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記化学的に増幅したフォトレジストが、メタクリレート含有ポリマー、ノボラック、ヒドロキシフェニルポリマー、芳香族アクリルポリマー、イソボルニル含有ポリマー、及びそれらの組合せからなる群より選ばれた樹脂を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記化学的に増幅したフォトレジストが、メタクリレート含有ポリマー、ノボラック、ヒドロキシフェニルポリマー、芳香族アクリルポリマー、イソボルニル含有ポリマー、及びそれらの組合せからなる群より選ばれた樹脂を含んでいる、請求項２又は３記載の方法。
【請求項８】
前記パターンが、約１９８〜約２５７ｎｍの範囲にある波長で作動させる連続波レーザを用いて前記フォトレジスト上に直接書込まれる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記パターンが、約１９８〜約２５７ｎｍの範囲にある波長で作動させる連続波レーザを用いて前記フォトレジスト上に直接書込まれる、請求項２又は請求項３記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのハードマスクが反射防止特性を示し、酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンを多く含む酸化物、シリコンを多く含む窒化物、シリコンを多く含む酸窒化物、窒化チタン、ケイ化モリブデン、及びＳｉＣ；ＳｉＣ：Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｎ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｎ、Ｈを含む炭化シリコンからなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
反射防止特性を有する前記ハードマスクが、酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンを多く含む酸化物、シリコンを多く含む窒化物、シリコンを多く含む酸窒化物、窒化チタン、ケイ化モリブデン、及びＳｉＣ；ＳｉＣ：Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｎ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｎ、Ｈを含む炭化シリコンからなる群より選ばれる、請求項２又は請求項３記載の方法。
【請求項１２】
反射防止特性を有する前記ハードマスクが、プラズマ増強型化学気相堆積を用いて堆積される、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
反射防止特性を有する前記ハードマスクが、プラズマ増強型化学気相堆積を用いて堆積される、請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのハードマスクが反射防止特性を示さず、ダイヤモンド状炭素、酸化シリコン、シリコン、炭素、タングステン、及びＳｉ３Ｎ４からなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
反射防止特性を持たない前記第二ハードマスクが、ダイヤモンド状炭素、酸化シリコン、シリコン、炭素、タングステン、及びＳｉ３Ｎ４からなる群より選ばれる、請求項３記載の方法。
【請求項１６】
レチクルを用いる半導体構造の製造の間、限界寸法バイアスを減少させる方法であって、
（ａ）反射防止特性を有する少なくとも１つのハードマスク層を備えたレチクルを準備し、前記反射防止特性を有するハードマスク層が、ベース基板層の上にある放射線阻止層の上にあるステップと、
（ｂ）前記半導体構造の表面上の画像化層を前記レチクルを通過した放射線にさらすステップと、
を含む前記方法。
【請求項１７】
反射防止特性を示す前記少なくとも１つのハードマスク層が、前記半導体基板の表面から光学放射線の反射をかなり減少させることができる、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのハードマスク層が２層からなり、前記放射線阻止層と接触している第一ハードマスク層が前記放射線阻止層の表面から光学放射線の反射をかなり減少させることができる反射防止特性を有し、前記第一層の上にある第二ハードマスク層がこのような反射防止特性を持たない、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのハードマスクが反射防止特性を示し、酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンを多く含む酸化物、シリコンを多く含む窒化物、シリコンを多く含む酸窒化物、窒化チタン、ケイ化モリブデン、及びＳｉＣ；ＳｉＣ：Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｎ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｎ、Ｈを含む炭化シリコンからなる群より選ばれる、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
反射防止特性を有する前記ハードマスクが、酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンを多く含む酸化物、シリコンを多く含む窒化物、シリコンを多く含む酸窒化物、窒化チタン、ケイ化モリブデン、及びＳｉＣ；ＳｉＣ：Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｎ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｎ、Ｈを含む炭化シリコンからなる群より選ばれる、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
反射防止特性を有する前記ハードマスクが、プラズマ増強型化学気相堆積を用いて堆積される、請求項１９又は請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
反射防止特性を示さない前記少なくとも１つのハードマスクが、ダイヤモンド状炭素、酸化シリコン、シリコン、炭素、タングステン、及びＳｉ３Ｎ４からなる群より選ばれる、請求項１７記載の方法。
【請求項２３】
反射防止特性を持たない前記第二ハードマスクが、ダイヤモンド状炭素、酸化シリコン、シリコン、炭素、タングステン、及びＳｉ３Ｎ４からなる群より選ばれる、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
反射防止特性を示さない前記ハードマスクが、プラズマ増強型化学気相堆積を用いて堆積される、請求項１６又は請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
[0002]発明の背景
[0003]１.発明の分野
[0004]本発明は、一般にフォトマスクとも呼ばれるレチクルを製造するために用いられる方法に関する。レチクルは、フォトリソグラフィ技術によってレチクルから基板にパターンを転写する間に放射線が通過するパターン形成層を含んでいる。
【０００２】
[0005]２.背景技術の説明
[0006]典型的なレチクル製造プロセスは、典型的には石英層のようなシリコン含有ベース層を含む基板、その石英上に適用されるクロム層、そのクロム層上に形成される酸窒化クロムに転移する酸化クロム層の形成から始まる。フォトレジスト材は、一般に、酸化クロム/酸窒化クロム層上に適用される。フォトレジスト材は照射によってパターン画像化され、フォトレジストの画像はパターンに現像される。その後、パターン形成フォトレジストは、パターンをクロム層に転写するためのマスクとして用いられる。クロム層のパターンは、レチクルが半導体基板のような基板の製造に用いられる場合にレチクルの部分を放射線が通過することを可能にし、パターンがフォトリソグラフィ技術によって半導体基板に転写される。レチクル基板の酸化クロム/酸窒化クロム層は、クロム層のパターン形成の間、反射防止コーティング（ＡＲＣ）として機能する。しかしながら、この層の反射防止特性は、今日のフォトレジスト画像化放射線には、レチクル製造の技術において用いられる初期のフォトレジストにおいて用いられた画像化放射線に対するほど有効ではない。
【０００３】
[0007]半導体製造の際に用いられる種類のステッパと組み合わせて用いられるレチクルは、一般的には、約０.２５インチ厚である６平方インチである。このようなレチクルは、半導体ウエハを製造するために用いられる種類のたいてい８インチ以上の処理チャンバで製造されうる。しかしながら、レチクルは、後に画像化放射線が上面を通って底面から出る方法で用いられるので、放射線が通過するレチクルのどちらの面にもいかなるひっかきもあってはならない。結果として、レチクル製造に用いられるツールには特殊なレチクル基板処理デバイスと接触面が必要である。例えば、レチクル基板を移動させるロボットブレードは基板のエッジ又は角によって、また、基板のエッジから特定の距離の範囲内でのみ固定することができる。レチクル基板が上に置かれたペデスタルは、基板との接地面を最小限になるように設計され、高くされたリップがレチクル基板のエッジと接触するか又はペデスタルのいくつかの突出部がレチクル基板と接触する。
【０００４】
[0008]現在、レチクル基板の形成の間、石英ベース層は主要な両面が研磨され、続いて主要な面の片側にクロム層のような放射線阻止層を物理気相堆積法によって堆積させる。クロム層の堆積が終わりに向かって、酸化クロムが形成されるように酸素が堆積チャンバに加えられ、引き続き、同様に少量の窒素（窒素ブリードと呼ばれる）が堆積チャンバに加えられ、その結果、酸化クロムが酸窒化クロムに転移する。前述のように、酸化クロム/酸窒化クロム層の表面上に適用されるフォトレジストのパターン画像化の間、酸化クロム/酸窒化クロム層はクロム表面の反射を低減させるように機能する。反射量は画像化放射線に左右される。
【０００５】
[0009]フォトレジストを画像化する好ましい直接書込みツールの一つは、約２５７ｎｍ又は１９８ｎｍの波長で書込む連続波レーザである。この直接書込みツールは、ＡＬＴＡＴＭの商標としてオレゴン州ヒルズボロ、ＥＴＥＣシステムズ社から入手できる。酸化クロム/酸窒化クロム層の反射は波長２５７ｎｍで約１４％程度である。これは希望値よりかなり高く、フォトレジストを画像化するために用いられる初期の技術からのアーチファクトであり、放射線の画像化波長は４０５ｎｍの範囲にあり、これは反射率を約１０％未満程度で生じるように酸化クロム/酸窒化クロム層の組成と組合せて研究された。今日用いられている放射線ツールによるフォトレジストの画像化の間の現在の反射率問題を補償するために、有機反射防止コーティング（ＡＲＣ）を酸化クロム/酸窒化クロム層の表面上に適用することができる。
【０００６】
[0010]クロム層は、典型的には、プラズマドライエッチング技術を用いてパターン形成され、プラズマは塩素と酸素のソースガスから生成される。このプラズマエッチング剤は、放射線に透過することが要求される基板の石英ベースを攻撃しない傾向があり、その結果、例えば、限定としてではなく、半導体ウエハの製造の間にクロム内のパターンは適切に転写される。しかしながら、塩素/酸素プラズマはレチクル基板の石英ベースを攻撃しないが、プラズマ中に存在する酸素は、クロム層にパターンを転写するために用いられるフォトレジストを攻撃する。これによりフォトレジストのファセットが生じ、一般に“レジストプルバック”と呼ばれ、フォトレジストに書込まれた限界寸法の変化がクロムにエッチングされるパターンの限界寸法の変化に反映する。このことは、しばしば“ＣＤロス”と呼ばれる。例えば、フォトレジストの適度な特徴部サイズが約７２０ｎｍである現在のテストパターンに基づき、クロムに製造される特徴部サイズは、主にレジストプルバックの影響により６０ｎｍ〜７０ｎｍ大きくなってしまう。例えば、限定としてではなく、１９８ｎｍの波長の連続波レーザを用いた典型的なＡＲＦ（１９３ｎｍ）フォトレジスト上に書込むことができる最小空間が約１１０ｎｍの範囲である場合には、レジストプルバックにより、書込むことができる最小クロム空間は約１７０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲になってしまう。例えば、限定としてではなく、東芝又は日立から入手できるe-ビーム書込みツールを用いた典型的なＡＲＦ（１９３ｎｍ）フォトレジスト上に書込むことのできる最小空間が約９０ｎｍである場合には、レジストプルバックにより、書込むことが可能な最小クロム空間は約１５０ｎｍ〜１６０ｎｍとなる。このフォトレジストプルバックの問題を取り除くことができれば、得ることが可能な最小のクロム特徴部がかなり改善されることは容易に明らかである。
【０００７】
[0011]フォトレジストプルバック問題を取り除くことの重要性は、位相変移レチクルが考えられるときに更に重要なものとなる。現在、これらのレチクルは製造されるレチクルの２５％を占めているが、この割合は特徴部寸法の要求がより小さな特徴部サイズに移行するにつれて増加する。位相変移レチクルは、クロムに書込むことができる空間の幅に影響を与える画像化放射線の回折コンポーネントを無効にするよう設計される。位相変移の好ましい方法の一つは、クロムパターンの具体的な位置に回折スリットを用いて達成される。書込むことができる最小空間が１００ｎｍであるバイナリーマスクに関して、例えば、位相変移スリットは３０ｎｍの範囲にあることが好ましい。しかしながら、３０ｎｍは書込むことができないので、位相変移は書込むことができる閾値に制限される。フォトレジストプルバックを取り除く（レジストプルバックのために生じるＣＤバイアスを取り除く）ことによって、位相変移の閾値を下げることができ、特徴部の分解能と完全性を改善することができる。
【０００８】
[0012]２００１年１月９日発行のＫｕらの米国特許第６,１７１,７６４号には、フォトリソグラフィプロセスで起こり得る放射線反射問題の種類が記載されている。説明は、フォトレジスト画像化の間の反射放射線を減少させるために誘電反射防止（ＤＡＲＣ）層を使用する半導体製造プロセスに関する。特に、Ｋｕらの発明と他の既知の方法との違いは、フォトリソグラフィプロセスで用いられる基板の個々の層の順序に基づいている。Ｋｕらの方法では、ＤＡＲＣ層は基板上に、続いてハードマスク層、その後フォトレジストが適用される。これは、ＤＡＲＣ層がフォトレジスト層とハードマスク層の間に用いられる他の既知の方法と比較するためにと言われている。（第３欄、３５-４６行）
[0013]２００３年８月１９日発行の米国特許第６,６０７,９８４号には、無機反射防止コーティングが用いられ、続いて下にある無機誘電体層に相対する選択的エッチングにより除去される半導体製造の方法が記載されている。（第１欄、６１-６７行〜第２欄、１-６行）
[0014]２０００年６月２１日公開のＳｈａｏ-Ｗｅｎ Ｈｓｉａらの欧州特許出願第９９２０４２６５.５号には、プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）により製造された無機誘電体層を用いる半導体相互接続構造が記載されている。本発明の好適実施形態によれば、フォトレジストパターンが現像される金属層は、少なくとも最上層が無機誘電物質から構成される薄膜ＡＲＣ上層と薄膜バリヤ下層によって結合された導電性金属（アルミニウム、チタン等）の層を有するサンドイッチ状の金属スタックを備えている。深いサブミクロン特徴部サイズのフォトレジストパターンの完全性を保護しつつ無機誘電体ＡＲＣ最上層の使用はより薄いフォトレジスト層の使用を容易にすると言われている。（第１欄、５６-５８行〜第２欄、１-８行）
[0015]上記参照文献の全ては、半導体デバイスの製造におけるＡＲＣの使用に関係している。半導体デバイスの製造は、製造の効率を与えるために、典型的には、レチクルを通る遮られた放射線にフォトレジストをさらすことを用いて行われる。レチクルを通るフォトレジスト露出時間は、典型的には数秒から数分の範囲にある。出願人の発明は、その後の半導体製造に使用される種類のレチクルにパターンを転写するために用いられるフォトレジスト上のパターンの直接書込みに関係している。フォトレジスト上のパターンの、この直接書込みは、一般に約８時間〜２０時間の時間がかかる。レチクルを製造するために用いられるフォトレジストをパターン形成するために必要とされる時間（また、フォトレジスト材の起こりうる差）の結果、化学反応がフォトレジストに生じ、パターン形成フォトレジストの限界寸法に影響してしまう。レチクル製造に用いられるフォトレジストが化学的に増幅されたフォトレジストであり、パターンを書込むのに必要とされる時間はとても長いので、フォトレジストの下にある基板への画像化放射線の偏向は半導体デバイス製造の間より重要であり、フォトレジストパターン形成はレチクルを通る遮られた放射線によって短時間行われる。
【０００９】
[0016]レチクル製造フォトレジストの画像化で現在用いられる波長放射線での反射率の低減が達成されるように、レチクル製造に用いられるＡＲＣの機能性における改善が現在必要とされている。更に、パターン形成レチクルの限界寸法に良好な制御を与えるために、クロム層（又は他の同様の放射線ブランキング層）のエッチングの間にフォトレジストプルバックを取り除くか又は少なくとも著しく減少させる手段が必要とされている。
【００１０】
[0017]発明の概要
[0018]我々はレチクル製造のために限界寸法バイアスを減少させてきた。レチクル基板の放射線阻止層へのパターン転写は、本質的にフォトレジストよりむしろハードマスクからの転写に左右される。ハードマスクへのパターン転写の間に生じるフォトレジストプルバックは最小限であり、フォトレジストパターンとハードマスクパターン間の限界寸法の変化は典型的には約１０-１２ｎｍ未満である。更に、ハードマスク材が画像化放射線の波長に調整される反射防止特性を有する場合、フォトレジストの画像化の間にクロム表面からの反射率はかなり低下し、更に直接書込みパターンとハードマスクに転写されるパターンとの間の限界寸法の変化も減少する。ハードマスクから放射線阻止層へのパターンの転写の間の選択性が高く、典型的には少なくとも約５：１である場合には（放射線阻止層はハードマスクより５倍速くエッチングする場合には）、更にクロム（又は他の放射線阻止層）に転写されるパターンの限界寸法バイアス（典型的にはエッチングバイアスと呼ばれる）も減少する。ハードマスクの他の要求が満たされつつハードマスクに相対する放射線阻止層の最高の選択性を得ることができることは有利である。上記プロセス問題の組み合わせは、パターン形成放射線阻止層の限界寸法サイズの縮小を可能にし、パターン形成放射線阻止層のパターン特徴部の完全性を改善する。直接書込みパターン放射線のサイズからパターン形成放射線阻止層までの限界寸法の典型的な増加は、約５％〜７％の範囲にあってもよい。
【００１１】
[0019]本発明の一実施形態においては、反射防止特性を有するハードマスク材は、クロムのエッチング後にクロムの表面上に残ってもよい。ハードマスク表面がレチクルを用いてパターン形成される半導体基板上のフォトレジストの表面を向いているので、ハードマスクの適切な反射防止特性の存在は、レチクルを通る半導体フォトレジストの遮られた放射線による画像化の間に生じる反射放射線のバウンスバックの量を減少させるために用いることができる。バウンスバック反射放射線とは、半導体基板からレクチルに又は他の表面（レチクルと半導体基板の間）に反射し、その後半導体基板フォトレジストに戻る放射線を意味する。
【００１２】
[0020]本発明の他の実施形態においては、ウェットエッチングがレチクルの製造の間に用いられる場合、ハードマスク材（反射防止特性があってもなくても）はウェットエッチングプロセスの間に汚染物質を防止するために除去される。この実施形態においては、ハードマスクを除去するために用いられるプラズマエッチング剤は、レチクルベース基板（典型的には石英である）もエッチングし、保護層がハードマスクの除去の間にクロムを通ってパターン形成開口部の少なくとも一部を充填するように適用される。これにより、ハードマスクの除去の間のパターン開口部の底面の石英のエッチングが防止される。
【００１３】
[0031]例示的実施形態の詳細な説明
[0032]詳細な説明の前置きとして、特にことわらない限り、この説明と添えられた特許請求の範囲に用いられる単数形は複数の対象を含んでいることは留意すべきである。
【００１４】
[0033]より小さなサイズの限界寸法を有するパターン形成レチクル構造を得るために、我々は、構造をパターン形成するために用いられるフォトレジストのファセットとプルバックの影響を減少させる方法を開発した。更に、我々は、フォトレジスト上のパターンの直接書込み中にレチクル構造の放射線阻止層から画像化放射線の反射量を減少させ、更に直接書込みパターンとハードマスクに転写したパターンの間の限界寸法の変化を減少させる。ハードマスクから放射線阻止層にパターンを転写する間の選択性が高く、典型的に少なくとも約５：１（放射線阻止層がハードマスクより５倍早くエッチングする）である場合には、更にクロム（又は他の放射線阻止層）に転写されるパターンにおける（典型的にエッチングバイアスと呼ばれる）限界寸法バイアスが減少する。上記プロセス問題の組み合わせは、パターン形成放射線阻止層の限界寸法サイズの縮小を可能にし、パターン形成放射線阻止層のパターン特徴部の完全性を改善する。更に、我々は、半導体製造の間、半導体フォトレジスト表面からバウンスバックし反射した光子を減少させるように調節することができるレチクル構造を作成した。
【００１５】
[0034]上記の背景技術の項に述べたように、レチクルの放射線阻止層にパターンを転写するために用いられるフォトレジスト上のパターンの直接書込み中における下にある物質からの光学画像化放射線の反射は、レチクルの製造間の問題をしばしば生じる。定在波は光学的画像化フォトレジストに生成させることができる。現像されたフォトレジストの外形の欠陥の存在は、レチクルパターンの限界寸法に影響し、特に特徴部寸法が１００ｎｍ以下の範囲にある場合にレチクルパターンの寸法の分解能に影響する。続いて、それによりレチクルを用いて製造される半導体構造の限界寸法が影響される。
【００１６】
[0035]前述のように、レチクル基板は、例えば、限定としてでなく、種々の物質の層の堆積や堆積された層の部分の除去のために半導体業界で既知の装置を用いて調製することができる。
【００１７】
[0036]レチクル（フォトマスク）をパターン形成するための全プロセスは、クロム層のようなマスクのパターン形成放射線阻止層で達成することができる限界寸法サイズとパターン完全性の点において、本方法の適用から利益を得ることができる。反射防止材（放射線阻止層のエッチングの間、ハードマスクとして働く）の残留層によるレチクルは、半導体デバイスの製造の間、光学的な露光ツールと組み合わせてそのレチクルが用いられる場合に特に有用である。このことを考えて、本発明は放射線照射ツールとして連続波直接書込みレーザの使用によって、また、化学的に増幅したＤＵＶフォトレジストによって記載されている。しかしながら、前述のように、レチクルの放射線阻止層においてエッチングされた特徴部の限界寸法サイズの点での本発明の利点は、レチクルの製造のために東芝と日立から入手できる種類の直接書込みｅ-ビーム放射ツールにも適用できることである。
【００１８】
[0037]下記の本発明の実施形態においては、レチクル製造の間のフォトレジスト材の画像化は、直接書込み連続波レーザ、特にオレゴン州ヒルズボロ、ＥＴＥＣシステムズ社から入手できる２５７ｎｍ又は１９８ｎｍの連続波レーザ直接書込みツールを用いて行った。直接書込み連続波レーザは、例えば、限定としてではなく、レチクル基板上に被覆されたパターン形成されていないフォトレジスト上に、光学的放射線にさらすことによって集積回路パターンのようなパターン画像を書込む。レチクル基板は、本明細書に引き続き記載される種類の個々の層の組合せを含んでいる。その後、露光されたフォトレジストはパターンの潜像を含み、引き続きパターン形成フォトレジストを生成させるために“現像”される。その後、パターン形成フォトレジストは、レチクル基板の下にある層を通ってパターンを転写して、パターン形成レチクルを生成させるために用いられる。パターンはドライプラズマエッチング技術によってフォトレジストから下にあるレチクル基板層から転写されるが、ある場合には、ウェットエッチングが具体的なエッチングされた特徴部を達成するためにドライエッチングと組み合わせて用いることができる。
【００１９】
[0038]レチクルの放射線阻止層におけるパターン形成特徴部の限界寸法（ＣＤ）に関する所望の制御の実現は、用いられる具体的な放射線ツールの組合せとレチクル基板の種々の層の組成に左右される。本発明は、一定の放射線照射ツールのレチクル全体にパターンの完全性が改善されたより小さな寸法のＣＤを与えるためのレチクル基板における種々の層の選択と使用に関する。
【００２０】
[0039]本発明に関して特に問題のレチクル製造プロセスがフォトレジストを照射するための直接書込みプロセスの使用を必要とするので、選ばれたフォトレジストが画像の書込みの間とパターン形成フォトレジストを与えるために画像の現像に必要な時間の双方でフォトレジストに書込まれた潜像の寸法安定性を与えるものであることが重要である。フォトレジストにおける潜像の安定性は、典型的には約６時間であるこの期間中にＣＤの変化が５ｎｍ未満であるようにすべきであり、２０時間以上まで伸ばすことができる。
【００２１】
[0040]レチクルに用いられる基板材料は、典型的には、石英、フッ素化石英、ホウケイ酸塩ガラス、ソーダライムガラス、及びそれらの組合せを含む材料の群より選ばれる。本明細書に記載される実施形態においては、レチクル製造に用いられる基板は、以下表Ｉに示される要求を満たした石英とした。
【００２２】
【表１】
2007519979.tif 000003
【００２３】
[0042]更に、石英基板は以下の物理的性質：ヤング率は７.４１３ｋｇ/ｍｍ２；せん断弾性率３,１７０ｋｇ/ｍｍ２；ポアソン比０.１８；クノープ硬度は６１５ｋｇ/ｍｍ２；ラッピング硬度は２１０ｋｇ/ｍｍ２を有した。電気的性質には、表面抵抗率１×１０１９Ω/平方、バルク抵抗率１×１０１８Ω/平方が含まれた。
【００２４】
[0043]ハードマスキング材料層は、プラズマエッチングプロセスの間、ハードマスクとして半導体業界で用いられているあらゆる材料より選ぶことができる。ある場合には、ハードマスキング材は反射防止特性を有してもよい。他の場合には、一方の層が反射防止特性を持たず、一方の層が反射防止特性を有する二層のハードマスクを用いることは望ましいものである。ハードマスキング材の選択を考える際、位相変移レチクルが製造される場合に、材料はプラズマドライエッチングプロセスとウェットエッチングプロセス双方に耐えることができることを必要とするものである；或いは、ハードマスクは、放射線阻止層の少なくとも一部をドライエッチングした後にウェットエッチングの前に除去されなければならない。
【００２５】
[0044]反射防止特性を与えるハードマスキング材料の典型的な例としては、限定としてでなく、酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンを多く含む酸化物、シリコンを多く含む窒化物、シリコンを多く含む酸窒化物、窒化チタン、ケイ化モリブデン、及びＳｉＣ；ＳｉＣ：Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｎ、Ｈ；ＳｉＣ：Ｏ、Ｎ、Ｈを含む炭化シリコンが含まれる。反射防止ハードマスキング材料に相対して放射線阻止材料をエッチングするプラズマエッチング選択性は、少なくとも約５：１以上でなければならない。ハードマスクの反射防止特性は、用いられる画像化放射線を考慮して具体的なフォトレジストを保護するように調整することを必要とする。例として、限定としてではなく、典型的には約１５０ｎｍ以下の特徴部サイズに用いられる化学的に増幅されたフォトレジストは、メタクリレート含有樹脂、ヒドロキシフェニル系樹脂、芳香族アクリル系樹脂、イソボルニル系樹脂のようなバインダーポリマーを組込んでいる。
【００２６】
[0045]反射防止特性を与えないハードマスキング材料の典型的な例としては、限定としてでなく、ダイヤモンド状炭素、炭素、タングステン、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４が含まれる。これらの材料は、堆積の間、基板の温度が約４５０℃より上がらなければ、当該技術において既知の技術を用いて放射線阻止層の物質上に堆積される。選択されるハードマスキング材は、パターンがハードマスクから転写される放射線阻止材料に左右される。再び、ハードマスク材料層に相対する放射線阻止材料層をエッチングするプラズマエッチングの選択性は、ハードマスク材料の少なくとも約５倍のエッチング速度である放射線阻止材料層のエッチング速度を与えるべきである。即ち、放射線阻止材料のエッチングの選択性は少なくとも５：１とすべきであり、典型的には約８：１の範囲にあるが、５０：１の選択性が達成されており、それ以上の選択性も可能なものである。
【００２７】
[0046]実施形態の実施例
[0047]実施例１：比較例のレチクル開始構造
[0048]図１Ａは、レチクルの製造に用いられる一種のレチクル開始構造１１０を示す概略断面図である。本実施例においては、開始構造１１０は、上面から底面まで、化学的に増幅したＤＵＶフォトレジストの５,０００オングストローム厚層１１８、ＤＸ１１００（ニュージーランド、サマービルのＡＺＣｌａｒｉａｎｔ Ｃｏｒｐ.から入手できる）；酸窒化クロムに転移する酸化クロムの約２００オングストローム厚層１１６；クロム放射線阻止材料の７５０オングストローム厚層１２４；この場合、石英である酸化シリコン含有基板１２２を含む層のスタック（一定の比率で縮尺して示されていない）であった。
【００２８】
[0049]図１Ｂは、レチクルの製造に用いられる種類の他のレチクル開始構造１２０を示す概略断面図である。本実施例においては、開始構造１２０は、最上面から底面まで、化学的に増幅したＤＵＶフォトレジストの５,０００オングストローム厚層１２８、ＤＸ１１００；ＫＲＦ１７Ｇ（ＡＺ/Ｃｌａｒｉａｎｔから入手できる）として確認された有機ＡＲＣの約４７０オングストローム厚層１２７；クロムマスク材料の約７５０オングストローム厚層１２４；石英である酸化シリコン含有基板１２２を含んだ層のスタック（一定の比率で縮尺して示されていない）であった。有機ＡＲＣ層１２７は、反射防止コーティングとしてと、酸化クロムとフォトレジスト間に直接の接触される場合に生じる化学反応を最小にするためとに用いた。
【００２９】
[0050]図１Ｃは、レチクルの製造に用いられる種類の第３レチクル開始構造１３０を示す概略断面図である。この比較例においては、開始構造は、最上面から底面まで、化学的に増幅したＤＵＶフォトレジスト、ＤＸ１１００の５,０００オングストローム厚層１３８；ＫＲＦ１７Ｇとして確認された有機ＡＲＣ２３７の約４７０オングストローム厚層；酸窒化クロム（無機ＡＲＣ）に変異する酸化クロムの約２５０オングストローム厚層；膜クロムマスク材料の７５０オングストローム厚層１３４；石英である酸化シリコン含有基板１３２を含む層のスタック（一定の比率で縮尺して示されていない）であった。
【００３０】
[0051]図１Ａから図１Ｃに示される実施例のレチクル開始構造の全ては、同様の問題を抱えている。全てクロムマスク材料のエッチングのマスキング材料としてフォトレジストに依存する。結果として、フォトレジストの厚みは５,０００オングストロームであり、クロムのエッチングが進行するにつれて生じるレジストプルバックがあり、これらの場合の全てに生じる。この問題は、説明に図１Ａのレチクル開始構造の図を用いて、図１Ｄと図１Ｅに示されている。
【００３１】
[0052]図１Ｄは、フォトレジスト１１８が直接書込み放射線に露光され、その後、フォトレジスト製造業者によって推奨される現像液を用いて現像された後の図１Ａのレチクル開始構造を示す図である。フォトレジスト１１８を通る開口部１４０は、例えば、トレンチの幅又はコンタクトバイアの直径とすることができる限界寸法ｄ１を有する。この場合、エッチングされるテストパターンの幅は７２０ｎｍであった。酸化クロム/酸窒化クロム層に通る開口部１４０を転写した後、図１Ｅ示されるように開口部１４０の幅ｄ２は約７８０ｎｍ〜７９０ｎｍであった。ｄ１を超えるｄ２の増加は約６０ｎｍ〜７０ｎｍであってもよい。
【００３２】
[0053]本開示の背景技術の項に記載されるように、レチクルにおけるパターンの限界寸法がより小さくなるにつれて、フォトレジストプルバックにより引き起こされる限界寸法の幅に対する影響はかなり重要な問題である。
【００３３】
[0054]実施例２：フォトレジストプルバック問題の回避
[0055]図２Ａから図２Ｄは、フォトレジストプルバックのない、従って得られたＣＤバイアス問題がなくレチクルの放射線阻止層のパターンエッチングを可能にする一般的な概念を示す図である。図２Ａから図２Ｄは開始構造から始まり、パターン形成レチクルで終わる、レチクル製造プロセスを示す概略断面図である。
【００３４】
[0056]図２Ａは、最上面から底面まで、図１Ａから図１Ｃによって記載された種類の化学的に増幅したフォトレジスト層２１８からなるレチクル開始構造２００を示す図であり；フォトレジスト層２１８の厚みは３,０００オングストローム〜約４,０００オングストロームであった。下にあるフォトレジスト層２１８は、反射防止特性を有するプラズマエッチングハードマスクとして機能するように選択された、無機ＡＲＣ、ＳｉｘＯｙＮｚ層２１６であった。ＳｉｘＯｙＮｚ、ハードマスク層２１６の厚みは、約２００オングストローム〜約５００オングストロームの範囲、典型的には約３００オングストロームであった。下にあるＳｉｘＯｙＮｚハードマスク層２１６は、石英基板２１２の表面上にある厚みが約７５０オングストロームのクロム層２１４であった。
【００３５】
[0057]図２Ｂは、例えば、限定としてではなく、レチクル使用の間、半導体基板に転写されるトレンチの幅又はコンタクトバイアの直径となることができる限界寸法ｄ４を有する開口部を作製する画像化と現像後の２Ａのレチクル開始構造を示す図である。
【００３６】
[0058]この具体的な実施形態においては、フォトレジストは、Ｓｈｉｐｌｅｙ社から入手できる化学的に増幅したフォトレジストのＵＶ６、又はＨｏｙａから入手できる化学的に増幅したフォトレジストのＦＥＰ１７１であった。フォトレジストを画像化するために用いられる放射線源は、オレゴン州ヒルズボロ、ＥＴＥＣシステムズ社から入手できる、２５７ｎｍ連続波レーザ直接書込みツール、ＡＬＴＡ４３００であった。ＳｉｘＯｙＮｚハードマスク層２１６の組成は、ｘが約０.４５〜約０.５５の範囲にあり；ｙが約０.２〜約０.３の範囲にあり；ｚが約０.２〜約０.３の範囲にある（水素を除く）ようなものであった。この具体的な組成はｎが約１.９５〜約２.１の範囲にあり、２４８ｎｍのｋが波長で約０.３〜約０.６の範囲にあり、その結果、少なくとも２００オングストロームの厚みは、下にあるクロム層から反射した２５７ｎｍ連続波レーザからの放射線がＳｉｘＯｙＮｚのハードマスク層を上にあるフォトレジスト層まで通過しないことを保証した。更に、エッチングされるクロム層は約７５０オングストローム厚であり、クロム層に相対するＳｉｘＯｙＮｚハードマスク層の選択性は約７.５：１より大きいので、クロム層を通ってエッチングすることを可能にするハードマスク層に必要な最小の厚みは最も小さい領域の１００オングストロームから角の約２００オングストロームの範囲であった。これらの要求の双方を考慮した後、ＳｉｘＯｙＮｚハードマスク層の厚みは３００オングストロームに設定し、安全の要因を可能にした。本実施形態に用いられるフォトレジストは、例えば、限定としてではなく、Ｈｏｙａから入手できるＦＥＰ１７１、又はＳｈｉｐｌｅｙ社から入手できるＵＶ６であったが、ＴＯＫのＲＥＡＰ１２２又はＳｕｍｉｔｏｍｏ/ＳｕｍｉｋａのＰＥＫ１３０のような他の類似した化学的増幅したフォトレジスト、又はＣｌａｒｉａｎｔのＤＸ１１００Ｐが用いられてもよい。フォトレジストが作用するよう設計されたｎｍ波長を可能な限り狭い波長の画像化放射線のｎｍ波長に適合させることは望ましいことである。
【００３７】
[0059]フォトレジストの画像化後、フォトレジストをフォトレジストの製造業者に推奨された方法で現像した。限界寸法ｄ４は、約７２０ｎｍの範囲のテストパターン寸法であった。
【００３８】
[0060]酸窒化クロムＡＲＣ層がＳｉｘＯｙＮｚＡＲＣ層の下にある場合には、ＳｉｘＯｙＮｚＡＲＣ層は２５７ｎｍの露光波長においてｋ＝０.３に近くなるように調整されなければならない。これは、下限約０.４-０.４５に（ｘ）を減少させることによって達成される。酸窒化クロムＡＲＣ表面層が無いクロムの場合、ＳｉｘＯｙＮｚは露光波長においてｋ＝０.５〜０.６に近くなるように調整されなければならない。これは、上限として約０.５〜０.６に（ｘ）を増加させることによって達成される。
【００３９】
[0061]酸窒化シリコンは、電子ビ−ムＡＲＣとして用いることができない。ｅ-ビームＡＲＣの場合、α-Ｓｉ又はα-Ｃのような導電層を用いなければならない。
【００４０】
[0062]ＳｉｘＯｙＮｚＡＲＣ/ハードマスク層は、プラズマ増強型化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）を用いて堆積した。ＰＥＣＶＤは、平行プレート容量結合プラズマ処理装置で行った。ＰＥＣＶＤの前駆物質は、ＳｉＨ４、Ｎ２Ｏ、Ｈｅであり、所望値ｘ、ｙ、ｚに左右される、以下の表ＩＩに示される割合で用いた。ＣＶＤチャンバの圧力は、約３トール〜約９トールの範囲にあり、良好な結果は５トールで得られた。このプロセスチャンバの場合、反応ガスの全体の流量は約４,０００ｓｃｃｍ〜約４,３００ｓｃｃｍの範囲にあり、各ガスの個々の量は以下の表ＩＩに示される。プラズマ源電力は、約０.２５Ｗ/ｃｍ２〜約１Ｗ/ｃｍ２の範囲にあり、ここで、ｃｍ２は、ハードマスク層が堆積されたレチクル基板の表面積を意味する。バイアス電力は基板に印加しなかった。レチクル基板の下にあるカソード（支持ペデスタル）の温度は、約２５０℃〜約４００℃の範囲にあり、得られたレチクル温度は約２１０℃〜約３６０℃の範囲にあった。より低温でのＰＥＣＶＤ堆積プロセスの動作によって、放射線阻止層に相対するＳｉｘＯｙＮｚ層の選択性が低下する。クロム放射線阻止層に関して、４００℃のカソード温度は下にあるクロムに影響しないことは明らかであった。エッチングされたクロムラインの粗さはエッチング後に明らかでなく、粗さはＳｉｘＯｙＮｚ層のＰＥＣＶＤ堆積の間に用いられる温度に露光することによるクロムの結晶化又は結晶成長又は同様の変化によるものであった。
【００４１】
【表２】
2007519979.tif 000004
【００４２】
[0065]膜堆積に用いられる８インチウエハＰＥＣＶＤチャンバ内の基板上面とフェイスプレート間の間隔は、約３５０ミル（８.９ｍｍ）〜４００ミル（１０.２ｍｍ）であった。
【００４３】
[0066]上記処理条件は、全位相変移を相殺するために必要とされる光学的性質（ｎ、ｋ、ｄ）との関係によれば、約２.０±３０％、典型的には約２.０±２０％の範囲の露光λ（２５７ｎｍ）における屈折率ｎを有するＳｉｘＯｙＮｚ膜を得るように設計され、膜層の厚さは、下にあるクロム層と組み合わせて用いられる約１００オングストローム〜１,０００オングストローム、典型的には約２５０オングストローム〜約３００オングストロームの範囲にあった。この場合、ｎは屈折率、ｋは吸光係数、ｄは膜の厚みである。
【００４４】
[0067]上記処理条件は、約０.４±５０％、典型的には約０.４±２０％の範囲にある露光λ（２５７ｎｍ）における吸光係数ｋを有するＳｉｘＯｙＮｚ膜を得るように設計され、下にあるクロム層と組み合わせて用いられる膜の厚みは約１００オングストローム〜１,０００オングストローム、典型的には約２５０オングストローム〜約３００オングストロームの範囲にあった。
【００４５】
[0068]図２Ｃに示されるように、ＦＥＰ１７１フォトレジスト２１８のパターン形成に続いて、プラズマエッチングプロセスを用いて下にあるＳｉｘＯｙＮｚ、ハードマスク層２１６を通ってパターンを転写するためにフォトレジストを用い、プラズマソースガスは、本質的にはＣＦ４とＣＨＦ３からなるか又は本質的にＳＦ６とヘリウムからなるエッチングプラズマを生成するために用いた。これらソースガスのどちらも良好な結果を得た。ＣＦ４/ＣＨＦ３プラズマソースガスを用いた場合、典型的にはＣＦ４とＣＨＦ３の容積比は約１：１０〜約２：１の範囲にあり、良好な結果は約１：３で得られた。ＳＦ６とヘリウムのプラズマソースガスを用いた場合、ＳＦ６とヘリウムの容積比は約０.０２：１〜約０.０５：１であり、良好な結果は約０.０３３：１で得られた。エッチングチャンバの圧力は、典型的には約１ミリトール〜約１０ミリトールの範囲にあり、良好な結果はＣＦ４/ＣＨＦ３プラズマの約３ミリトール、ＳＦ６/ヘリウムプラズマの約５ミリトールの圧力で得られた。エッチングプロセスは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手できるＤＰＳＴＭエッチングチャンバであるＴＥＴＲＡＩＩ(登録商標)エッチングチャンバで行った。
【００４６】
[0069]このエッチングチャンバにおいて、プラズマソースガス流量は約２０〜約１００ｓｃｃｍの範囲にあり、典型的には約４０ｓｃｃｍであった。印加されたプラズマソース電力は約２００Ｗ〜約７００Ｗであり、良好な結果は約２５０Ｗで得られた。エッチングチャンバ内のプラズマ密度は約１×１０１１〜約１×１０１２の範囲にあった。即ち、高密度プラズマを用いた。レチクル基板は約１０Ｗ〜約２００Ｗの範囲にあるバイアス電力が掛けられた。ＣＦ４/ＣＨＦ３プラズマソースガスエッチング化学の場合、約７０Ｗのバイアス電力によって良好な結果が得られた。ＳＦ６/ヘリウムプラズマソースガスエッチング化学の場合、約５０Ｗのバイアス電力によって良好な結果が得られた。レチクル基板の下にあるカソードの温度は典型的には約２０℃であり、チャンバ壁の温度は典型的には約６５℃であった。
【００４７】
[0070]基板は、バイアスが掛けられるカソードの陽極処理されたアルミニウム表面に置かれ、定位置に重力で固定された。捕捉リングが基板を囲み、プラズマエッチング剤がレチクル基板の背面に達することを防止するために援助した。ＴＥＴＲＡＩＩ(登録商標)エッチングチャンバのようなＤＰＳＴＭエッチングチャンバは、プラズマ生成と基板バイアスのために別々の電力印加を可能にする（一般に減結合プラズマ源（ＤＰＳ）と呼ばれる）。プラズマ生成の電力と基板バイアスの電力を別々に印加すると、基板の表面上に生成されるプラズマ密度と引力（ＤＣ電圧）の個別の制御が可能になる。
【００４８】
[0071]ＳｉｘＯｙＮｚハードマスク２１６をエッチングして約７３３ｎｍの限界寸法ｄ５を与え、フォトレジストのｄ４限界寸法とＳｉｘＯｙＮｚハードマスクの限界寸法ｄ５との間での差はわずか１３ｎｍであった。フォトレジスト材がクロム層２１４のエッチングの間に変形する傾向がある場合には、ＳｉｘＯｙＮｚハードマスク２１６のエッチング後に残っているフォトレジスト層２１８の残留部分はクロム層２１４のエッチングの前に除去することができる。しかしながら、用いられるフォトレジストがクロム層２１４にエッチングされる開口部のエッチングプロファイルに影響する方法で変形しない場合には、ハードマスク２１６の初期の厚みが典型的には約４００オングストローム未満であることにより、ＳｉｘＯｙＮｚハードマスク２１６におけるあらゆる“ピンホール”（図示せず）の作用の減少が援助されるので、クロム層２１４のエッチングの間に消費されるように、定位置に残留フォトレジスト層２１８が残ることは有利である。
【００４９】
[0072]図２Ｄは、クロム層２１４を通ってプラズマエッチングした後のレチクルを示す図である。クロムは、ＳｉｘＯｙＮｚハードマスクのエッチングによって上記と同様のエッチングプロセスでエッチングした。プラズマエッチング剤の生成に用いられるプラズマソースガスは、Ｃｌ２の形の塩素とＯ２の形の酸素であった。例として、限定されずに、不活性である他のガス、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンもプラズマソースガスに加えることができる。Ｃｌ２/Ｏ２プラズマソースガスを用いた場合、典型的にはＣｌ２とＯ２との容積比が約２０：１〜約１：１.２の範囲にあり、良好な結果は約１０：１で得られた。ヘリウムが不活性ガスとして加えられた場合、酸素に相対するヘリウムの容積比は約１５：１〜１.２：１の範囲にあった。エッチングチャンバ内の圧力は、典型的には３ミリトール〜約１０ミリトールの範囲にあり、良好な結果は約４ミリトールで得られた。
【００５０】
[0073]ＴＥＴＲＡＩＩ(登録商標)エッチングチャンバにおいて、全プラズマソースガス流量は約１００〜約５００ｓｃｃｍの範囲にあり、典型的には約４００ｓｃｃｍであった。印加されたプラズマソース電力は約３００Ｗ〜約６００Ｗの範囲にあり、良好な結果は約３５０Ｗで得られた。エッチングチャンバ内のプラズマ密度は約１×１０１１ｅ-/ｃｍ２〜約１×１０１２ｅ-/ｃｍ２の範囲であった。即ち、高密度プラズマが用いられた。レチクル基板は、約０Ｗ〜約２００Ｗの範囲にあるバイアス電力が掛けられた。Ｃｌ２/Ｏ２プラズマソースガスエッチング化学において、約１５Ｗのバイアス電力によって良好な結果が得られた。レチクル基板の下にあるカソードの温度は、典型的には約２０℃であり、チャンバ壁の温度は、典型的には約６５℃であった。
【００５１】
[0074]クロム放射線阻止層をエッチングして約７６０ｎｍの限界寸法ｄ６を与え、クロムがフォトレジストマスクを用いてエッチングされたときに見られた６０ｎｍ〜７０ｎｍと比較して、フォトレジストのｄ４限界寸法とパターン形成クロム放射線阻止層のｄ６限界寸法との差はわずか約４０ｎｍであった。現像されたフォトレジスト限界寸法とパターン形成放射線阻止層の限界寸法との間のエッチングバイアスの著しい改善によって、より小さな特徴部サイズを有するレチクルの製造が可能になる。ここでエッチングされたテストパターンは７２０ｎｍであるが、エッチングバイアスの同様の比例した改善が、例えば、１１０ｎｍの範囲にある小さなパターン特徴部に起こることが予想される。
【００５２】
[0075]クロム層をパターン形成するために用いられるハードマスクがダイヤモンド状炭素のような材料である場合、ダイヤモンド状カーボン材料をエッチングするプラズマを生成するために用いられるプラズマソースガスは、例えば、酸素とヘリウムであってもよいい。典型的に、酸素とヘリウムとの容積比は約１：１〜約１：１０の範囲にある。エッチングチャンバ内の圧力は、一般に約３ミリトール〜約１５ミリトールの範囲にあり、良好な結果はＴＥＴＲＡ(登録商標)ＩＩエッチングチャンバにおいて約８ミリトールで得られた。約２０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍのプラズマソースガス流量が用いられ、典型的な流量は約４０ｓｃｃｍである。印加されたプラズマソース電力は約２００Ｗ〜約７００Ｗである。チャンバのプラズマ密度は約１×１０１１ｅ-/ｃｍ２〜約１×１０１２ｅ-/ｃｍ２の範囲にある。レチクル基板は、約２０Ｗ〜約７０Ｗのバイアス電力が掛けられる。レチクル基板の下にあるカソードの温度は、典型的には約２０℃であり、チャンバ壁は、典型的には約６５℃である。
【００５３】
[0076]実施例３：パターン形成放射線阻止層上にＡＲＣを有するレチクルの利点
[0077]図３Ａから図３Ｄは、レチクルを用いた半導体ウエハ上にフォトレジストの画像化の間、パターン形成クロム含有層（又は他の放射線阻止層）の表面上に反射防止特性を有するハードマスクが存在するレチクル構造の利点を示す概略断面図である。フォトレジストの画像化が光学放射線照射による場合、この特徴部は有益である。
【００５４】
[0078]図３Ａは、底面から最上面まで、パターン形成クロム含有放射線阻止層３１４の下にある石英基板３１２を含み、反射防止特性を有する無機層３１６がパターン形成放射線阻止層３１４の上面上にある、レチクル構造３０５を示す概略断面図である。この構造は上の図３Ｄに示される種類であり、その製造は図３Ｄによって詳細に記載される。
【００５５】
[0079]図３Ｂは、リソグラフィ露光ツールに関して、例えば、限定としてではなく、リソグラフィステッパに用いられる、図３Ａの位置が逆になったレチクル構造を示す図である。
【００５６】
[0080]図３Ｃは、放射線阻止層３１４の表面上に反射防止特性を示す無機層３１６を持たない、レチクル構造３０３を示す概略断面図である。放射線源３０７は最初の放射線３０８ａを生成し、コンデンサ３０１を通過し、画像化放射線３０８ｂが得られる。画像化放射線３０８ｂはレチクル構造３０３を通過し、パターン形成画像化放射線３０８ｃが得られる。パターン形成画像化放射線３０８ｃは、リダクションレンズ３１８を通過してフォトレジスト３２０の表面３０６に達する最後のパターン形成放射線３０８ｄが得られる。最後のパターン形成放射線３０８ｄは、ペデスタル３０２によって支持される半導体ウエハ３０４上に存在するフォトレジスト３２０の表面３０６から放射線３１１を跳ね返すことができる。跳ね返った放射線３１１はレチクル３０３表面から反射することができ、フォトレジスト３２０の表面３０６上にバウンスバック放射線３１３が得られる。
【００５７】
[0081]図３Ｄは、放射線阻止層３１４の表面上に反射防止特性３１６を有する無機層を持つ、図３Ａと図３Ｂに示される種類のレチクル構造３０５を示す概略断面図である。反射防止特性を有する無機層３１６から跳ね返る、レチクル構造３０５を通過する最後のパターン形成放射線３０８は、フォトレジスト３２０の表面３０６を反射しない。これにより、フォトレジスト３２０により良好な画成された画像が可能であり、半導体ウエハ３０４全体にフォトレジスト３２０の画像の均一性が改善される。
【００５８】
[0082]実施例４：放射線阻止層の表面から無機ハードマスク又はＡＲＣの除去
[0083]レチクルのベース基板に有害でなく、レチクルのパターン形成放射線阻止層の表面から残留ハードマスク層又はＡＲＣ層を除去することが所望される場合がある（例えば、石英、ホウケイ酸塩ガラス又はソーダライムガラスのような）。残留ハードマスク層又は残留無機ＡＲＣ/ハードマスク層がベース基板材料として共通の材料を含む場合には、ハードマスク層又はＡＲＣ/ハードマスク層の除去は問題がある。この一例は、パターン形成放射線阻止層を通して露光されるレチクルのベース基板層がシリコン、即ち、石英を含む場合、酸窒化シリコンＡＲＣ/ハードマスク層が除去される。
【００５９】
[0084]レチクルが位相変移レチクルである場合、そのようなＡＲＣ/ハードマスク層の残留物の除去は必要なことである。一般的には、２種類の位相変移レチクルがある。最初の種類は減衰位相変移レチクルと呼ばれ、クロム放射線阻止層の上にあるモリブデン/シリコン（ＭｏＳｉ）層を用いる。第２種類は、交互位相変移レチクルと呼ばれ、深さを変化させる石英ベース基板の領域を通るエッチングを用いる。これらの位相変移レチクルの各々の製造には、ウェットエッチングプロセスの使用が必要なものである。結果として、パターン形成放射線阻止層の表面からハードマスク残留物の除去が必要であり、その結果、この残留物はウェットエッチングプロセスの間に外れないので、レチクル基板の表面に汚染物質が堆積する。
【００６０】
[0085]図４Ａから図４Ｅは、レチクル表面上のパターン形成クロム層の上にあるハードマスク（反射防止特性を有する）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。
【００６１】
[0086]図４Ａは、底面から上面まで、石英ベース基板層４１２、厚みが約７５０オングストロームのパターン形成された上にあるクロム層４１４、厚さが約２００オングストローム〜約３００オングストロームを有するＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスク層４１６の層を含む、レチクル基板４００を示す概略断面図である。クロム層４１４のパターン形成開口部４１８は、クロム層４１４通って石英ベース基板層４１２の上面４２０全体に続く。
【００６２】
[0087]石英ベース基板層４１２の表面４２０に損傷を与えることなく、ＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスク４１６の層をプラズマエッチング除去を可能にするために、レチクル基板４１２の表面上に保護材料４２２を適用する必要性があり、開口部４１８を充填する。このことは図４Ｂに示されている。保護材料４２２の層は、半導体処理の間、添加物層を適用する手段のいずれによっても適用することができる。しかしながら保護材料４２２を適用する好ましい方法は、フォトレジストのような有機スピンオン層として用いられる種類のスピンオン技術による。保護層４２２の要求は容易で安価な適用と、（本実施例において、限定としてではなく、ＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスクである）ハードマスキング層４１６に相対する良好なエッチング選択性である。
【００６３】
[0084]好ましくは有機材料である保護層４２２の適用に続いて、エッチバックプロセスが、除去されるＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスク層の表面を露光するために行われる。このステップは図４Ｃに示されている。エッチバックプロセスによって、ＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスク層の除去の間、この層を保護するために石英ベース層４１２を覆う十分な有機材料が残る。典型的には、有機材料のプラズマエッチバックのエッチング化学は、酸素と、窒素と、水素とを含むプラズマソースガスの使用を与える。この化学を用いたフォトレジストのような有機材料をエッチングするためのプラズマエッチングプロセスは、当該技術において既知である。
【００６４】
[0088]図４Ｃに示されるように、一旦ＳｉｘＯｙＮｚ反射防止コーティング/ハードマスク層が露光されると、この層は、図４Ｄに示される構造を作り出すために、ＣＦ４と酸素プラズマエッチング（又は酸窒化シリコンを除去するために、当該技術において既知の他の類似したフッ素含有エッチング）を用いて除去される。
【００６５】
[0089]プロセスの最終ステップにおいては、保護層４２０のスピンオン有機材料は、酸素と窒素と水素の混合物を含むソースガスから生成されるプラズマエッチングを用いて、又は有機材料の除去に当該技術において既知のウェットエッチング溶液を用いて除去される。有機保護材料を除去するために当該技術において既知の灰化手順を用いることも可能である。
【００６６】
[0090]上記例示的実施形態は本発明の範囲を制限するものでなく、本開示の観点から、当業者はこのような実施形態を以下に特許請求される本発明の内容に対応するように拡張させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】図１Ａは、パターン形成前のレチクル基板として用いられてきた典型的な構造の概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、パターン形成前のレチクル基板として用いられてきた典型的な構造の概略断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａは、パターン形成前のレチクル基板として用いられてきた典型的な構造の概略断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、フォトレジストプルバックを生じるプロセスステップを示す概略断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、フォトレジストプルバックを生じるプロセスステップを示す概略断面図である。フォトレジストプルバックは、一般に、基板の構造が図１Ａ-図１Ｃに示される種類の一つである場合、レチクル基板上のクロム（又は他の放射線阻止層）のエッチングの間に生じる。
【図２Ａ】図２Ａは、出願人の発明の実施形態の一つである改善されたレチクル製造開始構造を示す概略断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示されるレチクル基板構造を用いて、クロムプルバック（クロムを通る開口部の増加）が、どのように図１Ａに示されるレチクル基板構造と比べて典型的には５０％を超え７０％までかなり減少されるかを示す概略断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図２Ａに示されるレチクル基板構造を用いて、クロムプルバック（クロムを通る開口部の増加）が、どのように図１Ａに示されるレチクル基板構造と比べて典型的には５０％を超え７０％までかなり減少されるかを示す概略断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図２Ａに示されるレチクル基板構造を用いて、クロムプルバック（クロムを通る開口部の増加）が、どのように図１Ａに示されるレチクル基板構造と比べて典型的には５０％を超え７０％までかなり減少されるかを示す概略断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、無機層３１６がパターン形成放射線阻止層３１４の表面上に反射防止特性を有する、パターン形成クロム含有放射線阻止層３１４の下にある石英基板３１２を含むレチクル構造を示す概略断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、リソグラフィステッパに用いる位置に逆にした図３Ａのレチクル構造を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、放射線阻止層３１４の表面上に反射防止特性を示す無機層３１６を持たないレチクル構造３０３を示す概略断面図である。これは、最終的なパターン形成放射線３０８ｄが半導体ウエハ３０４の表面上に存在するフォトレジスト２３０の表面３０６から放射線３１１を反射させることができる比較例を示している。反射した放射線３１１はレチクル表面３０３から反射させることができ、フォトレジスト３２０の表面３０６上にバウンスバック放射線３１１を生じる。
【図３Ｄ】図３Ｄは、放射線阻止層３１４の表面上に反射防止特性を示す無機層３１６を持つ、図３Ａと図３Ｂに示される種類のレチクル構造３０５を示す概略断面図である。反射した放射線３１１の大部分が無機反射防止層３１６によって消費されることから、反射した放射線３１１を生じる最後のパターン形成放射線３０８ｄはフォトレジスト３２０の表面３０６から反射されない。
【図４Ａ】図４Ａは、レチクル表面上のパターン形成クロム層上にあるハードマスク（反射防止特性を有してもよい）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。この手順は、放射線阻止層又は下にある位相変移レチクルの石英層の一部にウェットエッチングが行われるときに必要なものである。
【図４Ｂ】図４Ｂは、レチクル表面上のパターン形成クロム層上にあるハードマスク（反射防止特性を有してもよい）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、レチクル表面上のパターン形成クロム層上にあるハードマスク（反射防止特性を有してもよい）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。
【図４Ｄ】図Ｄは、レチクル表面上のパターン形成クロム層上にあるハードマスク（反射防止特性を有してもよい）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、レチクル表面上のパターン形成クロム層上にあるハードマスク（反射防止特性を有してもよい）を除去するために用いることができる一連のプロセスステップを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１１０…レチクル開始構造、１１６…酸窒化クロムに転移する酸化クロム層、１１８…化学的に増幅したＤＵＶフォトレジスト層、１２０…レチクル開始構造、１２２…酸化シリコン含有基板、１２４…クロム放射線阻止材料層、１２７…有機ＡＲＣ層、１２８…化学的に増幅したＤＵＶフォトレジスト層、１２２…酸化シリコン含有基板、１３０…第三レチクル構造、１３２…酸化シリコン含有基板、１３４…クロムマスク材料層、１３８…化学的に増幅したＤＵＶフォトレジスト層、１４０…開口部、２１４…クロム層、２１６…ハードマスク層、２１８…化学的に増幅したＤＵＶフォトレジスト層、２３７…有機ＡＲＣ層、３０３…レチクル構造、３０４…半導体ウエハ、３０８…最後のパターン形成放射線、３１１…跳ね返った放射線、３１２…石英基板、３１３…バウンスバック放射線、３１４…放射線阻止層、３１６…反射防止特性、３２０…フォトレジスト、４００…レチクル基板、４１２…石英ベース基板層、４１４…クロム層、４１６…反射防止コーティング/ハードマスク層、４１８…パターン形成開口部、４２２…保護材料層。
【図１Ａ】
2007519979.tif 000005
【図１Ｂ】
2007519979.tif 000006
【図１Ｃ】
2007519979.tif 000007
【図１Ｄ】
2007519979.tif 000008
【図１Ｅ】
2007519979.tif 000009
【図２Ａ】
2007519979.tif 000010
【図２Ｂ】
2007519979.tif 000011
【図２Ｃ】
2007519979.tif 000012
【図２Ｄ】
2007519979.tif 000013
【図３Ａ】
2007519979.tif 000014
【図３Ｂ】
2007519979.tif 000015
【図３Ｃ】
2007519979.tif 000016
【図３Ｄ】
2007519979.tif 000017
【図４Ａ】
2007519979.tif 000018
【図４Ｂ】
2007519979.tif 000019
【図４Ｃ】
2007519979.tif 000020
【図４Ｄ】
2007519979.tif 000021
【図４Ｅ】
2007519979.tif 000022
【国際調査報告】
2007519979.tif 000023
2007519979.tif 000024
2007519979.tif 000025