(57)【要約】  調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ：ｔｕｎａｂｌｅ  ｅｔｃｈ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コーティングをエッチングするための方法およびシステムが記載される。ＴＥＲＡコーティングは、例えば、リソグラフィ構造を補完するためのハード・マスクまたは反射防止コーティングとして利用できる。ＴＥＲＡコーティングは、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有することができ、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる。膜スタック中の構造の形成の間、パターンが、ＳＦ６ベースのエッチング化学的性質を有するドライ・プラズマ・エッチングを用いてＴＥＲＡコーティングに転写される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に構造を設ける方法であって、
前記基材上に調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ：ｔｕｎａｂｌｅ  ｅｔｃｈ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コーティングを形成するステップであって、前記ＴＥＲＡコーティングは、式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘにより定義される構造を有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる、ステップと、
前記ＴＥＲＡコーティング上に感光材料層を形成するステップと、
前記感光材料層中にパターンを形成するステップと、
少なくともＳＦ６を含むエッチング・プロセスを用いて、前記パターンを前記ＴＥＲＡコーティングに転写するステップとを含む、
方法。
【請求項２】
前記エッチング・プロセスが、酸素含有ガスをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチング・プロセスが、Ｏ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチング・プロセスが、不活性ガスをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エッチング・プロセスが、希ガスをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記エッチング・プロセスが、ハロゲン含有ガスをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記エッチング・プロセスが、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＣＨＦ３、およびＣＨ２Ｆ２のうちの少なくとも１つを用いるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記エッチング・プロセスが、フルオロカーボン含有ガスをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記エッチング・プロセスが、ＣｘＦｙの構造を有するガスをさらに含み、ｘ、ｙが１以上の整数である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記エッチング・プロセスが、圧力、温度、および高周波（ＲＦ）電力のうちの少なくとも１つを設定するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ＴＥＲＡコーティングをエッチングする方法であって、
基材をプラズマ処理システム中に配置するステップであって、前記基材は、前記ＴＥＲＡコーティングを有し、該ＴＥＲＡコーティングは、式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘにより定義される構造を有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる、ステップと、
少なくともＳＦ６を含むプロセス・ガスを導入するステップと、
前記プロセス・ガスからプラズマを形成するステップと、
前記基材を前記プラズマにさらすステップとを含む、
方法。
【請求項１２】
前記プロセス・ガスが、酸素含有ガスをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロセスガスが、Ｏ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセス・ガスが、不活性ガスをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセス・ガスが、希ガスをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プロセス・ガスが、ハロゲン含有ガスをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記プロセスガスが、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＣＨＦ３、およびＣＨ２Ｆ２のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセス・ガスが、フルオロカーボン含有ガスをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
前記プロセス・ガスが、ＣｘＦｙの構造を有するガスをさらに含み、ｘ、ｙが１以上の整数である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記プロセス・ガスを導入するステップが、圧力、温度、および高周波（ＲＦ）電力のうちの少なくとも１つを設定するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
基材上のＴＥＲＡコーティングをエッチングするためのプラズマ処理システムであって、
プロセス・チャンバと、
該プロセス・チャンバ内に配置され、かつ前記基材を支持するように構成された基材ホルダであって、前記基材は、式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘにより定義される構造を有するＴＥＲＡコーティングを含み、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる、基材ホルダと、
前記プロセス・チャンバに結合され、かつ少なくともＳＦ６を含むプロセス・ガスを導入するように構成されたガス注入システムと、
前記プロセス・チャンバに結合され、かつ前記プロセス・ガスからプラズマを形成するように構成されたプラズマ源とを含む、
システム。
【請求項２２】
前記プロセス・ガスが、酸素含有ガスをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記プロセス・ガスが、Ｏ２、ＣＯ、およびＣＯ２のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記プロセス・ガスが、不活性ガスをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記プロセス・ガスが、希ガスをさらに含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記プロセス・ガスが、ハロゲン含有ガスをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記プロセス・ガスが、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＣＨＦ３、およびＣＨ２Ｆ２のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記プロセス・ガスが、フルオロカーボン含有ガスをさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記プロセス・ガスが、ＣｘＦｙの構造を有するガスをさらに含み、ｘ、ｙが１以上の整数である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記ガス注入システムに結合され、かつ前記プロセス・ガスの流量を制御するように構成されたコントローラをさらに含む、
請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
このＰＣＴ出願は、２００４年８月２６日出願の米国特許本出願第１０／９２６，４０４号に基づき、かつ優先権を主張し、この米国特許本出願の内容全体は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、半導体デバイスの形成においてゲート・スタックをエッチングする方法に関し、より詳細には、調整可能耐エッチング性反射防止コーティングをエッチングするための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
材料処理方法論において、パターン・エッチングは、フォトレジストのような放射線感受性材料のパターン形成されたマスクを基材（基板）の上側表面上の薄層に施すステップと、エッチングによりマスク・パターンを下にある薄膜に転写するステップとを含む。放射線感受性材料のパターン形成は一般に、基材の上側表面を放射線感受性材料の薄膜で被覆すること、および、例えば、フォトリソグラフィ・システムを使用して放射線感受性材料の薄膜を、レチクル（および関連した光学部品）を介して放射線源にさらすことを含む。次に、現像プロセスが実行され、その間に、（ポジ型フォトレジストの場合のように）放射線感受性材料の照射領域の除去が行われ、あるいは（ネガ型レジストの場合のように）塩基性現像液、または溶媒を用いて非照射領域の除去が行われる。残りの放射線感受性材料は、下にある基材表面を、表面にエッチングされる準備ができたパターンで露出する。上述の材料処理方法論を実行するためのフォトリソグラフィ・システムは、過去３０年間で半導体デバイス・パターン形成の主力になり、６５ｎｍ、およびそれ未満の解像度まで、その役割に留まると期待されている。
【０００４】
フォトリソグラフィック・システムの解像度（ｒ０）は、このシステムを用いて作ることができるデバイスの最小サイズを決定する。所与のリソグラフィッック定数ｋ１があれば、解像度は、以下の式により与えられ、
ｒ０＝ｋ１λ／ＮＡ    （１）
式中、λは、操作波長であり、ＮＡは、以下の式により与えられる開口数である。
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ０    （２）
角度θ０は、システムの半開口角であり、ｎは、システムとパターン形成される基材との間の空間を満たす材料の屈折率である。
【０００５】
ますます小さい構造を印刷するため、現行のリソグラフィの傾向は、開口数（ＮＡ）の増大を伴う。しかしながら、ＮＡを増大させることにより、より高い解像度が可能になるが、感光材料中に投射されたイメージのための焦点深度は低減され、より薄いマスク層につながる。感光層の厚さが減少するにつれて、パターン形成された感光層は、パターン・エッチング用のマスクとしては効率が低くなる。すなわち、エッチングの間に（感光）マスク層のほとんどが消費される。エッチング選択性の劇的な改良がなかったので、単層マスクは、高解像度リソグラフィに適した必要なリソグラフィ特性およびエッチング特性を提供するには不十分なものになった。
【０００６】
単層マスクの更なる弱点は、限界寸法（ＣＤ）の制御である。紫外（ＵＶ）波長および深紫外（ＤＵＶ）波長における基材反射は、薄膜干渉のせいで感光層中に定在波を引き起こすことが知られている。この干渉は、露光の間に感光層中の光強度の周期的変動となって表れ、感光層中の垂直に間隔をおいた縞模様およびＣＤの損失という結果になる。
【０００７】
その後のパターン・エッチング転写用のより厚いマスクを提供するだけでなく、感光層中の定在波の効果を打ち消すために、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ：ｂｏｔｔｏｍ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏａｔｉｎｇ）を組み込んだ二層または多層マスクが形成できる。ＢＡＲＣ層は、薄膜干渉を低減するための薄い吸収膜を含むが、ＢＡＲＣ層はそれでもなお、スピンオン（ｓｐｉｎ−ｏｎ）成膜技術に部分的に起因する乏しい厚さの均一性を含むいくつかの制限を被ることがある。
【０００８】
限界寸法の管理を改善するために、ハード・マスクも用い得る。ハード・マスクは、感光層単独よりも良好なエッチング選択性を提供するために感光層の下に設けられた蒸着薄膜であり得る。ハード・マスク材料のこのエッチング選択性によって、より大きい解像度を可能にすると同時により深いエッチング・プロセスも可能にする、より薄いマスクの使用が可能になる。しかしながら、従来のハード・マスクの使用はエッチング選択性およびエッチング・プロセスに対する復元力を制限しており、このことがいっそう小さい構造を有する将来世代のデバイスにおける従来のハード・マスクの使用を制限することを本発明者らは認識した。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、上記の問題のうちのいずれかまたは全てを低減または排除することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、エッチング特性を改善するために層をエッチングする方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ：ｔｕｎａｂｌｅ  ｅｔｃｈ  ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）コーティングをエッチングする方法を提供することである。
【００１２】
さらに別の態様によれば、ある構造を基材上に設ける方法が記載され、この方法は、基材上に調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ）コーティングを形成するステップを含み、ＴＥＲＡコーティングは、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる。感光材料層がＴＥＲＡコーティング上に形成される。感光材料層中にパターンが形成され、このパターンは、ＳＦ６を含むエッチング・プロセスを用いて薄膜に転写される。
【００１３】
さらに別の態様によれば、ＴＥＲＡコーティングをエッチングする方法が記載され、この方法は、基材をプラズマ処理システム中に配置するステップを含み、基材はＴＥＲＡコーティングを有し、このＴＥＲＡコーティングは、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる。ＳＦ６を含むプロセス・ガスが導入され、プラズマがこのプロセス・ガスから形成され、基材はこのプラズマにさらされる。
【００１４】
さらに別の態様によれば、基材上のＴＥＲＡコーティングをエッチングするためのプラズマ処理システムが記載される。このシステムは、プロセス・チャンバと、このプロセス・チャンバに結合されかつ基材を支持するように構成された基材ホルダと（基材は、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有するＴＥＲＡコーティングを有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる）、プロセス・チャンバに結合されかつＳＦ６を含むプロセス・ガスを導入するように構成されたガス注入システムと、プロセス・チャンバに結合されかつプロセス・ガスからプラズマを形成するように構成されたプラズマ源とを含む。
【００１５】
本明細書中で説明の一部を成す添付図面において、同じ参照符号は同じ構造を示すために用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
前述のように、ハード・マスクの使用は、リソグラフィ構造を補完するために採用されており、かつ限界寸法についての仕様が厳格な用途において利用できる。ハード・マスクの１つの種類は、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有するものとして大まかに分類することができ、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる。そのようなハード・マスクは、調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ）コーティングと呼ぶことができる。これらのＴＥＲＡコーティングは、基材の光学的性質を結像感光層と一致させるために膜厚方向に任意に傾斜させることができる調整可能な屈折率および吸光係数を有するように製造できる。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション（ＩＢＭ）に付与された米国特許第６，３１６，１６７号は、そのようなものを記載している。この特許に記載されるように、ＴＥＲＡ膜は、限界寸法の制御が非常に重要なゲート形成のようなフロント・オブ・エンド・ライン（ＦＥＯＬ：ｆｒｏｎｔ  ｏｆ  ｅｎｄ  ｌｉｎｅ）操作のためのリソグラフィ構造ラインにおいて用いられる。これらの用途において、ＴＥＲＡコーティングは、６５ｎｍ以下のデバイス・ノードでゲート・デバイスを形成するためのリソグラフィ構造に対する実質的な改善をもたらす。
【００１７】
上記のように、材料処理方法論において、そのようなリソグラフィ構造を利用するパターン・エッチングは一般に、基材の上部表面へのフォトレジストのような感光材料の薄層の塗布を含み、基材はその後、下にあるハード・マスクにこのパターンを転写するためのマスクをエッチングの間に設けるために、パターン形成される。しかしながら、本発明者らは、ＴＥＲＡコーティングのような従来のハード・マスク膜は、エッチング化学的性質を用いる従来の処理ステップの間に損傷を受け得ることを見いだした。例えば、ＣＨＦ３／Ｎ２またはＣＨＦ３／Ｎ２／Ｏ２のようなＣＨＦ３ベースのエッチング化学的性質は、ＴＥＲＡコーティングと下にある層との間の乏しいエッチング選択性、乏しい側壁プロファイル制御、および過剰成膜につながり得る。加えて、例えば、Ｃｌ２、Ｃｌ２／ＣＨＦ３、Ｃｌ２／Ｏ２、Ｃｌ２／Ｃ４Ｆ８、またはＣｌ２／ＣＨ２Ｆ２のようなＣｌ２ベースのエッチング化学的性質は、下にある層だけでなくフォトレジストに対する乏しい選択性、およびプロファイル・アンダーカットにつながり得る。本発明者らは、代替エッチング化学的性質が、改善されたエッチング特性につながり得ることを見いだした。
【００１８】
図１Ａおよび１Ｂは、ＴＥＲＡコーティングのようなハード・マスク層のための従来のエッチング・プロセスを示し、その中で本発明を応用できる。図１Ａに示されるように、基材１０１、この基材１０１上に形成されたＴＥＲＡコーティングのような薄膜１０２、およびこの薄膜１０２上に形成された感光材料層１０４を有する膜スタック１００が形成される。従来のリソグラフィ技術を用いて感光材料層１０４中にパターン１０６を形成することができる。図１Ｂに見られるように、感光層１０４中のパターン１０６は、エッチング・ステップを用いて薄膜１０２に転写される。加えて、例えば、本発明は、図２Ａおよび２Ｂに示される膜スタック１１０のようなゲート・スタックに応用できる。その中で、基材１１１、（酸化ケイ素層、または高誘電率酸化物層のような）ゲート酸化物層１１２、ゲート・ポリシリコン層１１４、（窒化ケイ素層のような）窒化物層１１６、酸化物層１１８、（ＴＥＲＡコーティングのような）ハード・マスク１２０、（Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、Ｈを含有する層のような）キャップ層１２２、および感光材料層１２４を有する膜スタック１１０が形成される。従来のリソグラフィ技術を用いて感光材料層１２４中にパターン１２６を形成することができる。図２Ｂに見られるように、感光層１２４中のパターン１２６は、エッチング・ステップを用いてキャップ層１２２およびハード・マスク１２０に転写される。
【００１９】
本発明の一実施形態において、フッ素化プラズマを形成するために、ＳＦ６を含有するプロセス・ガスがプラズマ処理システムに導入される。その後、パターンを下にあるＴＥＲＡコーティングに転写するために、フォトレジストのような感光材料のパターン形成された層を有する基材がプラズマにさらされる。本発明者らは、ＳＦ６ベースのエッチング化学的性質を用いてＴＥＲＡコーティングをエッチングすると、ハード・マスクのエッチング特性が改善されることを見いだした。
【００２０】
ここで図３を参照すると、別の実施形態において、膜スタック中のＴＥＲＡコーティングをエッチングする方法が記載される。この方法は、ステップ２１０において、図１Ａおよび１Ｂ、または２Ａおよび２Ｂにおけるような基材上にＴＥＲＡコーティングを形成することから始まるフローチャートとして例示される。ＴＥＲＡコーティングは、化学蒸着法（ＣＶＤ）、またはプラズマ促進化学蒸着法（ＰＥＣＶＤ）のような蒸着技術を用いて形成することができる。
【００２１】
ＴＥＲＡコーティングは、構造式Ｒ：Ｃ：Ｈ：Ｘを有し、式中、Ｒは、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｂ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、およびそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む群から選ばれ、Ｘは、存在しないかまたはＯ、Ｎ、Ｓ、およびＦのうちの１つ以上を含む群から選ばれる。ＴＥＲＡコーティングは、約１．４０＜ｎ＜２．６０の屈折率、および約０．０１０＜ｋ＜０．７８の吸光係数についての光学範囲を示すように製造できる。また、屈折率および吸光係数のうちの少なくとも１つは、ＴＥＲＡコーティングの厚さ方向に沿って勾配を付ける（または変更する）ことができる。更なる詳細は、米国特許第６，３１６，１６７号中に記載されている。さらに、ＴＥＲＡコーティングは、２００３年８月２１日出願の「調整可能な光学的性質およびエッチング特性を有する材料を蒸着するための方法および装置（Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｔｕｎａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  ｅｔｃｈｉｎｇ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ）」と題された係属中の米国特許出願第１０／６４４，９５８号中でより詳細に記載されるようなＰＥＣＶＤを用いて形成することができ、この米国特許出願は、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる。屈折率のようなＴＥＲＡコーティングの光学的性質は、１つまたは複数の下にある層の光学的性質と実質的に一致するように選ばれ得る。例えば、非多孔質誘電性膜のような下にある層は、１．４＜ｎ＜２．６の範囲の屈折率を達成することを必要とすることがあり、多孔質誘電性膜のような下にある層は、１．２＜ｎ＜２．６の範囲の屈折率を達成することを必要とすることがある。
【００２２】
ステップ２２０において、感光材料層が基材上に形成される。この感光材料層は、フォトレジストを含み得る。例えば、その感光材料の層（または、複数の層）はトラック・システムを用いて形成することができる。トラック・システムは、２４８ｎｍレジスト、１９３ｎｍレジスト、１５７ｎｍレジスト、ＥＵＶレジスト、（トップ／ボトム）反射防止コーティング（ＴＡＲＣ／ＢＡＲＣ）、およびトップ・コートを処理するために構成できる。例えば、トラック・システムは、東京エレクトロン株式会社（ＴＥＬ）から市販されているＣｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ（Ｒ）８、またはＣｌｅａｎ  Ｔｒａｃｋ  ＡＣＴ（Ｒ）１２レジスト塗布・現像システムを含み得る。基材上にフォトレジスト膜を形成するための他のシステムおよび方法は、スピンオン・レジスト技術分野の当業者によく知られている。
【００２３】
基材上に感光材料層がひとたび形成されると、この感光材料層は、ステップ２３０においてマイクロリソグラフィを使用しパターンを用いてパターン形成され、続いて（ポジ型フォトレジストの場合のように）感光材料の照射された領域が、または（ネガ型レジストの場合のように）照射されない領域が、現像溶媒を用いて除去される。マイクロリソグラフィ・システムは、どのような適切な従来のステッピング・リソグラフィ・システム、またはスキャニング・リソグラフィ・システムも含み得る。
【００２４】
ステップ２４０において、感光材料層中に形成されたパターンは、ドライ・エッチング・プロセスを用いて、下にあるＴＥＲＡコーティングに転写される。ドライ・エッチング・プロセスは、ＳＦ６ベースのエッチング化学的性質を含んでいる。また、エッチング化学的性質は、Ｏ２、ＣＯ、またはＣＯ２のような酸素含有ガスをさらに含み得る。また、エッチング化学的性質は、Ｎ２またはＮＨ３のような窒素含有ガスをさらに含み得る。また、エッチング化学的性質は、希ガス（すなわち、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン、ラドン）のような不活性ガスをさらに含み得る。また、エッチング化学的性質は、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＣＨＦ３、またはＣＨ２Ｆ２のような別のハロゲン含有ガスをさらに含み得る。また、エッチング化学的性質は、構造ＣｘＦｙを有するガス（例えば、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ５Ｆ８等）のようなフルオロカーボン・ガスをさらに含み得る。
【００２５】
本発明のエッチング・プロセスは、プラズマ処理システム中で実行できる。例えば、図４は、本発明のプロセスを実施するために使用できる代表的なプラズマ処理システム１を示す。この図において見られるように、プラズマ処理システム１は、プラズマ処理チャンバ１０、このプラズマ処理チャンバ１０に結合された診断システム１２、ならびにこの診断システム１２およびプラズマ処理チャンバ１０に結合されたコントローラ１４を含んでいる。コントローラ１４は、エッチング・プロセスを含むプロセス・レシピを実行するように構成される。加えて、コントローラ１４は、診断システム１２から少なくとも１つの終点信号を受け取り、プロセスのための終点を正確に決定するために少なくとも１つの終点信号を後処理するように構成される。例示された実施形態において、図４に描かれたプラズマ処理システム１は、材料処理のためにプラズマを利用する。プラズマ処理システム１は、エッチング・チャンバを含み得る。
【００２６】
図５に描かれた実施形態によれば、本発明に従って用いられるプラズマ処理システム１ａは、プラズマ処理チャンバ１０、処理される基材２５がその上に取り付けられる基材ホルダ２０、および真空ポンプ・システム３０を含み得る。基材２５は、例えば、半導体基材、ウェーハまたは液晶ディスプレイであり得る。プラズマ処理チャンバ１０は、例えば、基材２５の表面に隣接する処理領域１５におけるプラズマ発生を容易にするように構成できる。イオン化可能なガスまたは混合気体が、（ガス注入パイプまたはガス注入シャワーヘッドのような）ガス注入システムを介して導入され、プロセス圧力は調整される。例えば、制御機構（図示せず）を、真空ポンプ・システム３０を絞るために用い得る。プラズマは、所定の材料プロセスに特有の材料を作り出すためおよび／または基材２５の露出表面からの材料の除去を支援するために利用できる。プラズマ処理システム１ａは、２００ｍｍ基材、３００ｍｍ基材、またはそれ以上の基材を処理するように構成できる。
【００２７】
基材２５は、例えば、静電クランピング・システムを介して基材ホルダ２０に取り付けることができる。さらに、基材ホルダ２０は、例えば、基材ホルダ２０から熱を受け取り、熱交換システム（図示せず）に熱を移し、あるいは加熱の場合には、熱交換システムから熱を移す循環式冷却材フローを含む冷却システムをさらに含み得る。さらに、ガスは、例えば、基材２５と基材ホルダ２０との間のガスギャップ熱伝導係数を向上するために、背面ガス・システムを介して基材２５の背面に送られ得る。そのようなシステムは、基材２５の温度制御が高温または低温において必要とされる場合に利用できる。例えば、背面ガス・システムは、２ゾーン・ガス分布システムを含むことができ、ヘリウム・ガス・ギャップ圧力は、基材２５の中心とエッジとの間で独立して変え得る。他の実施形態において、抵抗加熱部品、または熱電ヒータ／クーラのような加熱／冷却部品を、プラズマ処理チャンバ１０のチャンバ壁およびプラズマ処理システム１ａ内部のどの他の構成要素だけでなく基材ホルダ２０にも組み込むことができる。
【００２８】
図５に示される実施形態において、基材ホルダ２０は電極を含むことができ、この電極を介してＲＦ電力がプロセス空間１５中の処理プラズマに結合される。例えば、基材ホルダ２０は、ＲＦ発生器４０からインピーダンス整合ネットワーク５０を通り基材ホルダ２０へのＲＦ電力の伝送を介してＲＦ電圧で電気的にバイアスをかけられ得る。ＲＦバイアスは、プラズマを形成し維持するために電子を加熱するのに役立ち得る。この構成において、システムは、反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）反応器として動作することができ、チャンバおよび上部ガス注入電極は、接地表面として働く。ＲＦバイアスのための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲であり得る。プラズマ処理のためのＲＦシステムは、当業者によく知られている。
【００２９】
また、ＲＦ電力は、複数の周波数で基材ホルダ電極に印加される。さらに、インピーダンス適合ネットワーク５０は、反射電力を低減することによりプラズマ処理チャンバ１０中のプラズマへのＲＦ電力の転送を改善するのに役立つ。整合ネットワーク配列（例えば、Ｌタイプ、πタイプ、Ｔタイプ等）および自動制御方法は、当業者によく知られている。
【００３０】
真空ポンプ・システム３０は、例えば、最高５０００リットル／秒（およびそれ以上）の排気速度が可能なターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）およびチャンバ圧力を絞るためのゲート・バルブを含み得る。ドライ・プラズマ・エッチング用に利用される従来のプラズマ処理デバイスにおいて、１０００〜３０００リットル／秒ＴＭＰが一般に用いられる。ＴＭＰは、一般に５０ｍＴｏｒｒ未満の低圧処理に有用である。高圧処理（すなわち、１００ｍＴｏｒｒ以上）については、メカニカル・ブースター・ポンプおよびドライ粗引きポンプが使用できる。さらに、チャンバ圧力を監視するためのデバイス（図示せず）を、プラズマ処理チャンバ１０に結合することができる。圧力測定デバイスは、例えば、ＭＳＫ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（マサチューセッツ州アンドーバー）から市販されているＴｙｐｅ  ６２８Ｂ  Ｂａｒａｔｒｏｎ（Ｒ）絶対キャパシタンス・マノメータであり得る。
【００３１】
コントローラ１４は、マイクロプロセッサ、メモリ、そしてプラズマ処理システム１ａへの入力を通信および起動ならびにプラズマ処理システム１ａからの出力を監視するのに十分な制御電圧を発生することが可能なデジタルＩ／Ｏポートを含む。さらに、コントローラ１４は、ＲＦ発生器４０、インピーダンス整合ネットワーク５０、ガス注入システム（図示せず）、真空ポンプ・システム３０、診断システム１２、ならびに背面ガス送達システム（図示せず）、基材／基材ホルダ温度測定システム（図示せず）、および／または静電クランピング・システム（図示せず）に結合されかつこれらと情報を交換できる。例えば、メモリ中に格納されたプログラムは、エッチング・プロセスを実行するために、プロセス・レシピに従って、プラズマ処理システム１ａの前述の構成要素への入力を起動するために利用できる。コントローラ１４の一例は、ＤＥＬＬ  社（テキサス州オースチン）から入手可能なＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＴＩＯＮ  ６１０（登録商標）である。
【００３２】
コントローラ１４は、プラズマ処理システム１ａに対して局所的に配置されてもよく、または、プラズマ処理システム１ａに対して遠隔的に配置されてもよい。例えば、コントローラ１４は、直接接続、イントラネット、およびインターネットのうちの少なくとも１つを用いてプラズマ処理システム１ａとデータを交換できる。コントローラ１４は、例えば、顧客サイト（すなわち、デバイス・メーカー等）においてイントラネットに結合することができ、または、ベンダ・サイト（すなわち、設備製造業者）においてイントラネットに結合できる。加えて、例えば、コントローラ１４は、インターネットに結合することができる。さらに、別のコンピュータ（すなわち、コントローラ、サーバ等）が、例えば、直接接続、イントラネット、およびインターネットのうちの少なくとも１つを介してデータを交換するためにコントローラ１４にアクセスできる。また、データは、当業者により理解されるように、有線または無線接続を介して転送され得る。
【００３３】
診断システム１２は、光学式診断サブシステム（図示せず）を含み得る。光学式診断サブシステムは、プラズマから放出された光強度を測定するための（シリコン）フォトダイオードまたは光電子増倍管（ＰＭＴ）のような検出器を含み得る。診断システム１２は、ナローバンド干渉フィルタのような光学フィルタをさらに含み得る。他の実施形態において、診断システム１２は、ラインＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＩＤ（電荷注入素子）アレイ、および格子またはプリズムのような光分散デバイスのうちの少なくとも１つを含み得る。加えて、診断システム１２は、任意の波長で光を測定するためのモノクロメータ（例えば、格子／検出器システム）、または、光スペクトルを測定するための、例えば、米国特許第５，８８８，３３７号に記載されるデバイスのような分光計（例えば、回転格子）を含むことができ、この米国特許は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【００３４】
診断システム１２は、Ｐｅａｋ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、またはＶｅｒｉｔｙＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．などからの高解像度発光分光分析（ＯＥＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）センサを含み得る。そのようなＯＥＳセンサは、紫外（ＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、および近赤外（ＮＩＲ）光スペクトルにわたる広いスペクトルを有する。解像度は、約１．４オングストロームであり、すなわち、センサは、２４０〜１０００ｎｍの５５５０波長を集めることができる。例えば、ＯＥＳセンサは、高感度ミニチュア光ファイバＵＶ−ＶＩＳ−ＮＩＲ分光計を装備でき、今度はこの分光計が２０４８画素リニアＣＣＤアレイと一体化される。
【００３５】
分光計は、単一または束ねた光ファイバを通って伝送される光を受け取り、光ファイバから出力される光は、固定格子を用いてラインＣＣＤアレイ全体にわたって拡散される。上述の構成と同様に、光学式真空窓を通る発光は、凸状球面レンズを介して光ファイバの入力端上に焦点が合わされる。所与のスペクトル範囲（ＵＶ、ＶＩＳおよびＮＩＲ）にそれぞれ専用に調整された３つの分光計が、プロセス・チャンバのためのセンサを形成する。各分光計は、独立したＡ／Ｄ変換器を含む。最後に、センサ利用に応じて、全発光スペクトルが０．１〜１．０秒毎に記録できる。
【００３６】
さらに、診断システム１２は、Ｔｉｍｂｒｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（２９５３  Ｂｕｎｋｅｒ  Ｈｉｌｌ  Ｌａｎｅ，Ｓｕｉｔｅ  ３０１，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ９５０５４）により提供されるシステムのような、光学式デジタル形状計測を実行するためのシステムを含み得る。
【００３７】
図６に示される実施形態において、本発明を実施するために使用できるプラズマ処理システム１ｂは、例えば、図４または図５の実施形態と同様とすることができ、そして図４および図５に関連して記載された構成要素に加えて、プラズマ密度を場合によっては増大および／またはプラズマ処理均一性を向上するために、固定式か、機械または電気回転式の磁場システム６０をさらに含み得る。さらに、コントローラ１４は、回転速度および磁場強度を調節するために、磁場システム６０に結合することができる。回転磁場のデザインおよび実施は、当業者によく知られている。
【００３８】
図７に示される実施形態において、本発明を実施するために使用できるプラズマ処理システム１ｃは、例えば、図４または図５の実施形態と同様とすることができ、そしてＲＦ電力がＲＦ発生器７２からインピーダンス整合ネットワーク７４を通って結合され得る上部電極７０をさらに含み得る。上部電極７０へＲＦ電力を印加するための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜２００ＭＨｚの範囲とすることができる。加えて、下部電極へパワーを印加するための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲とすることができる。さらに、コントローラ１４は、上部電極７０へのＲＦ電力の印加を制御するために、ＲＦ発生器７２およびインピーダンス整合ネットワーク７４に結合される。上部電極のデザインおよび実施実行は、当業者によく知られている。
【００３９】
図８に示される実施形態において、本発明を実施するために使用できるプラズマ処理システム１ｄは、例えば、図４および図５の実施形態と同様とすることができ、そしてＲＦ発生器８２を介してインピーダンス整合ネットワーク８４を通ってＲＦ電力が結合される誘導コイル８０をさらに含み得る。ＲＦ電力は、誘導コイル８０から誘電窓（図示せず）を通ってプラズマ処理領域１５に誘導的に結合される。誘導コイル８０へＲＦ電力を印加するための典型的な周波数は、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲とすることができる。同様に、チャック電極へパワーを印加するための典型的な周波数は、０．１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲とすることができる。加えて、スロット付きファラデー・シールド（図示せず）を、誘導コイル８０とプラズマとの間の容量結合を低減するために用い得る。さらに、コントローラ１４は、誘導コイル８０へのパワーの印加を制御するために、ＲＦ発生器８２およびインピーダンス整合ネットワーク８４に結合される。他の実施形態において、誘導コイル８０は、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）反応器におけるように、プラズマ処理領域１５と上方から連通する「渦巻き」コイルまたは「パンケーキ」コイルとすることができる。誘導的に結合されたプラズマ（ＩＣＰ）源、またはトランス結合プラズマ（ＴＣＰ）源のデザインおよび実施は、当業者によく知られている。
【００４０】
また、プラズマは、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を用いて形成できる。さらに別の実施形態において、プラズマは、ヘリコン波の発射から形成できる。さらに別の実施形態において、プラズマは、伝搬する表面波から形成できる。上述の各プラズマ源は、当業者によく知られている。
【００４１】
１つの例において、エッチング・プロセスは、図７において説明されたシステムのようなプラズマ処理システムにおいて実行でき、プロセス・パラメータ空間は、約５〜約２００ｍＴｏｒｒのチャンバ圧力、約５〜約１０００ｓｃｃｍの範囲のＳＦ６プロセス・ガス流量、約５０〜約５００Ｗの範囲の上部電極（例えば、図７における要素７０）ＲＦバイアス、約１０〜約５００Ｗの範囲の下部電極（例えば、図７における要素２０）ＲＦバイアスを含むことができ、上部電極バイアス周波数は、約０．１ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚの範囲、例えば、６０ＭＨｚとすることができ、下部電極バイアス周波数は、約０．１ＭＨｚ〜約１００ＭＨｚの範囲、例えば、２ＭＨｚとすることができる。
【００４２】
別の例において、表１は、以下の代表的なプロセス・レシピを利用してＴＥＲＡコーティング中にエッチングされたフィーチャの限界寸法を示す：チャンバ圧力＝２０ｍＴｏｒｒ、上部電極ＲＦ電力＝１００Ｗ、下部電極ＲＦ電力＝８０Ｗ、プロセス・ガス流量ＳＦ６＝１００ｓｃｃｍ、電極７０（図７参照）の下面と基材ホルダ２０上の基材２５の上面との間の電極間隔＝１４０ｍｍ、下部電極（例えば、図７における基材ホルダ２０）温度＝３０℃、上部電極（例えば、図７における電極７０）温度＝８０℃、チャンバ壁温度＝６０℃、背面ヘリウム圧力  中心／エッジ＝３／３Ｔｏｒｒ、およびエッチング時間＝１７秒間。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１のデータは、孤立状フィーチャ（すなわち、フィーチャの広い間隔）およびネスト状フィーチャ（すなわち、フィーチャの密接した間隔）双方について報告される。データは、限界寸法（ＣＤ）の維持におけるプロセスの成功を実証している。
【００４５】
本発明の特定の代表的実施形態のみが上記で詳細に説明されたが、本発明の新規な教示および利点を著しく逸脱することなく、代表的な実施形態において多くの変更が可能であることを当業者は直ちに認識するであろう。従って、すべてのそのような変更は、本発明の範囲に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ）コーティングを含む膜スタックを例示する。
【図１Ｂ】調整可能耐エッチング性反射防止（ＴＥＲＡ）コーティングを含む膜スタックを例示する。
【図２Ａ】ＴＥＲＡコーティングを含む別の膜スタックを例示する。
【図２Ｂ】ＴＥＲＡコーティングを含む別の膜スタックを例示する。
【図３】本発明の実施形態によるＴＥＲＡコーティングをエッチングする方法を示す。
【図４】本発明の実施形態によるプラズマ処理システムの単純化した概略図を示す。
【図５】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理システムの概略図を示す。
【図６】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理システムの概略図を示す。
【図７】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理システムの概略図を示す。
【図８】本発明の別の実施形態によるプラズマ処理システムの概略図を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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