(57)【要約】      （修正有）【課題】炭素ハードマスクを用いてクロムをエッチングし、微小寸法を制御したフォトマスクの形成方法が提供する。【解決手段】クロム層をエッチングする方法は、パターン化された炭素ハードマスクから部分的に露出するクロム層を有する基板を処理チャンバ内に提供するステップと、塩素および一酸化炭素を含有するプロセスガスをエッチングチャンバの中に提供するステップと、プロセスガスのプラズマを維持するステップと、クロム層を炭素ハードマスク層を介してエッチングするステップとを含む。パターン化された炭素ハードマスク層を介してクロム層をエッチングする方法は、フォトマスクを製造するのに有用である。【選択図】  図２
2007096295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロム層をエッチングする方法であって、
パターン化された炭素ハードマスクから部分的に露出するクロム層を有する基板をプロセスチャンバ内に提供するステップと、
塩素および一酸化炭素を含有するプロセスガスをプロセスチャンバの中に提供するステップと、
プロセスガスから形成されたプラズマを維持するステップと、
クロム層を炭素ハードマスクを介してエッチングするステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記プロセスガスが、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、または、ＨＣｌの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プロセスガスを提供するステップが、
Ｃｌ２を約５０〜約１，０００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１０〜約５００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プロセスガスを提供するステップが、
Ｃｌ２を約２００〜約４００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１００〜約３００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラズマを維持するステップが、
約１００〜約５００Ｗの範囲にあるプラズマ電源電力を印加する工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
クロム層をエッチングする方法であって、
クロム層および石英層の上に配置された炭素ハードマスクを有する基板をプロセスチャンバ内に提供するステップと、
塩素含有ガスおよび一酸化炭素の少なくとも１つを含有するプロセスガスをプロセスチャンバの中に導入するステップと、
プロセスガスのプラズマを形成するステップと、
プロセスチャンバ内に配置された基板にバイアスをかけるステップと、
パターン化されたハードマスクから露出するクロム層をエッチングするステップと、
を備える方法。
【請求項７】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２、ＢＣｌ３、または、ＨＣｌの少なくとも１つをプロセスチャンバの中に流し込む工程をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２を約３００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１５０ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
チャンバ圧力を約３ミリトールに維持する工程と、
プラズマ電源電力を約３００Ｗで印加する工程と、
プラズマバイアス電力を約８Ｗで供給する工程と、
を備える、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２を約５０〜約１，０００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１０〜約５００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２を約２００〜約４００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１００〜約３００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記バイアスをかけるステップが、
１００Ｗ以下の電力によって基板にバイアスをかける工程をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記バイアスをかけるステップが、
バイアス電力をパルス変調する工程をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
フォトマスクを形成する方法であって、
クロム層および石英層を有する基板上に炭素ハードマスク層を形成するステップと、
炭素ハードマスクをパターン化し、ハードマスクを形成するステップと、
塩素含有ガスおよび一酸化炭素の少なくとも１つを含有するプロセスガスを、基板を収容するプロセスチャンバの中に導入するステップと、
プロセスチャンバ内においてプロセスガスのプラズマを形成するステップと、
プロセスチャンバ内に配置された基板にバイアスをかけるステップと、
パターン化されたハードマスクから露出するクロム層をエッチングし、その後、ハードマスクを除去するステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記ハードマスクが、クロム層がエッチングされたチャンバにおいてイン・シトゥで除去される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２を約２００〜約４００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
ＣＯを約１００〜約３００ｓｃｃｍの流量でプロセスチャンバの中に流し込む工程と、
をさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項１６】
前記バイアスをかけるステップが、
１００Ｗ以下の電力によって基板にバイアスをかける工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記バイアスをかけるステップが、
バイアス電力をパルス変調する工程をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記プロセスガスを導入するステップが、
Ｃｌ２、ＢＣｌ３、または、ＨＣｌの少なくとも１つをプロセスチャンバの中に流し込む工程をさらに備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記炭素ハードマスクを形成するステップが、
α炭素の層を堆積する工程をさらに備える、請求項１３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]本発明は、一般的には、クロムをプラズマエッチングする方法に関する。より詳細には、本発明は、フォトマスクを製造するための炭素ハードマスクを介してクロム層をエッチングする方法を提供する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]集積回路（ＩＣ）またはチップの製造においては、チップの様々な層を表現するパターンが、チップ設計者によって作成される。製造プロセス中にそれぞれのチップ層の設計構造を半導体基板上に転写するために、一連の再利用可能なマスクまたはフォトマスクが、これらのパターンから作成される。マスクパターン生成システムは、チップの各層の設計構造をそれぞれのマスク上に描画するために、精密なレーザーまたは電子ビームを使用する。その後、そのマスクは、まさにネガフィルムのように、各層ごとの回路パターンを半導体基板上に転写するのに使用される。これらの層は、連続したプロセスを使用して、積み重ねられ、各完成チップを構成する極めて小さなトランジスタおよび電気回路になる。したがって、マスクにおける何らかの欠陥が、チップに転写されることがあり、性能に悪影響を与える可能性がある。極めて深刻な欠陥は、マスクを完全に使い物にならないものにすることがある。典型的には、１５〜３０枚で一連のマスクが、チップを組み立てるのに使用され、反復して使用することができる。
【０００３】
[0003]マスクは、典型的には、クロム層を片面上に有するガラス基板または石英基板である。また、マスクは、モリブデン（Ｍｂ）をドーピングされた窒化ケイ素（ＳｉＮ）の層を含有してもよい。クロム層は、反射防止膜および感光性レジストによって被覆される。パターン化プロセス中、レジストを紫外線に露光し、露光された部分を現像液中で溶解可能なものにすることによって、回路設計構造が、マスク上に書き込まれる。その後、レジストの溶解可能な部分が除去され、その下にある露出したクロムをエッチングするのを可能にする。エッチングプロセスは、レジストが除去された場所においてクロムおよび反射防止層をマスクから除去する。すなわち、露出したクロムが除去される。
【０００４】
[0004]パターン化に利用される別のマスクは、石英位相シフトマスクとして知られている。石英位相シフトマスクは、製造中に、パターン化されたクロム層から露出する石英部分の交互に隣接する領域が回路パターンを基板に転写するのに利用される光の波長の１／２にほぼ等しい深さにまでエッチングされることを除けば、上述したマスクに類似する。したがって、光が、石英位相シフトマスクを透過し、基板上に配置されたレジストを露光するとき、マスクの一方の開口からレジストに入射する光は、そのすぐ隣に隣接する他方の開口を通過する光に対して１８０°だけ位相がずれる。このために、マスク開口のエッジにおいて散乱する光は、隣接する開口のエッジにおいて散乱する１８０°だけ位相のずれた光によって打ち消され、それによって、レジストの予め定められた部分において、より緻密な光の分布をもたらす。光の、より緻密な分布は、より小さい微小寸法を有する特徴部を書き込むのを助ける。同様に、また、クロムレス型エッチングリソグラフィーに使用されるマスクは、レジストに連続的に描画するための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、それによって、レジストパターンを現像するのに利用される光分布を改善する。
【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知られている一エッチングプロセスにおいては、プラズマが、化学反応を助長し、かつ、マスクのパターン化されたクロム領域をエッチングするのに使用される。残念ながら、従来のクロムエッチングプロセスは、多くの場合、クロムをパターン化するのに利用されるフォトレジスト材料を侵食することによるエッチングバイアス問題という難点が存在する。フォトレジストは、クロムエッチング中に侵食されるので、パターン化されたフォトレジストの微小寸法は、クロム層に正確に転写されない。さらに、フォトレジストマスクを使用するエッチングは、エッチングバイアスに曝されるので、約５μｍ未満の微小寸法を製造するためのフォトレジストマスクの使用は、製造する者には極めて挑戦的なことである。なぜなら、これらの問題は、フォトマスクのエッチングされた特徴部を不均一なものにし、それに対応して、マスクを使用して小さい微小寸法を有する特徴部を作り出す能力を減退させるからである。マスクの微小寸法が、縮小しつづけるにつれて、エッチング均一性の重要性は増大する。
【０００６】
[0006]最近、ハードマスクが、フォトマスク製造のためのクロムエッチング中により正確な微小寸法（ＣＤ）を転写するのに使用されている。しかしながら、既存のクロムエッチングプロセスは、炭素ハードマスク材料に対して貧弱なエッチング選択比を有する。従来のクロムエッチング化学は、酸素を含むので、炭素ハードマスク材料は、多くの場合、クロム層と同じ速さかまたはクロム層よりも速い速度でエッチングされ、そのために、許容することのできないＣＤ制御をもたらし、それによって、従来のクロムエッチングプロセスを、フォトマスクの製造に適さないものにする。
【０００７】
[0007]このように、炭素ハードマスク材料に対して高いエッチング選択比を有するクロムエッチングプロセスが必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]本発明は、一般的には、炭素ハードマスクを使用してクロム層をエッチングする方法を提供する。一実施形態においては、クロム層をエッチングする方法は、パターン化された炭素ハードマスク層から部分的に露出するクロム層を有する基板を提供するステップと、塩素および一酸化炭素を含有するプロセスガスをプロセスチャンバの中に流し込むステップと、プロセスガスのプラズマを維持し、パターン化された炭素ハードマスク層を介してクロム層をエッチングするステップとを含む。
【０００９】
[0009]別の実施形態においては、フォトマスクを形成する方法は、クロム層および石英層の上に配置されたパターン化された炭素ハードマスクを有する基板を、プロセスチャンバ内に配置された基板支持体上に提供するステップと、塩素および一酸化炭素を含有するプロセスガスをプロセスチャンバの中に導入するステップと、プロセスガスのプラズマを形成するステップと、基板にバイアスをかけるステップと、上記パターン化された炭素ハードマスクから露出するクロム層をエッチングし、石英層の幾つかの部分を露出させるステップと、ハードマスク層を除去するステップと、を含む。
【００１０】
[0010]本発明の教示は、添付の図面とともに以下の詳細な説明を考察することによって容易に理解することができる。
【００１１】
[0015]理解するのを容易にするために、可能であれば、同じ符号が、図面を通して共通する同じ構成要素を指示するのに使用される。一方の実施形態の構成要素および特徴は、さらに説明されることなく、他方の実施形態に有利に組み込まれてもよいことが想到される。
【００１２】
[0016]しかしながら、添付の図面は、本発明の単なる例示的な実施形態を図示するものであり、本発明は、その他の同等に有効な実施形態を実施することができるので、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに注意されたい。
【詳細な説明】
【００１３】
[0017]本発明の実施形態は、改善されたクロムエッチングプロセスおよびフォトマスクを製造するための方法を提供する。本方法は、炭素ハードマスク材料に対して高い選択比を有するクロムエッチング化学を利用する。
【００１４】
[0018]図１は、本発明による石英エッチングの方法が実施されてもよいエッチング処理チャンバ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る教示とともに使用するように適合されてもよい適切な反応室には、例えば、Ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ（登録商標））II  ｒｅａｃｔｏｒ、または、Ｔｅｔｒａ  I  ａｎｄ  II  Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  ｅｔｃｈ  ｓｙｓｔｅｍｓが含まれ、これらの全ては、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されている。また、エッチング処理チャンバ１００は、例えば、同様にアプライドマテリアルズ社から市販されているＣＥＮＴＵＲＡ（登録商標）  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｗａｆｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍのような、図４に示される処理システム１７０の処理モジュールとして使用されてもよい。また、プロセスシステムは、アッシングに適した第１のチャンバ１７２およびポリマー堆積に適した第２のチャンバ１７４を含んでもよい。適切なアッシングチャンバおよび堆積チャンバの例には、同様にアプライドマテリアルズ社から市販されているＡＸＩＯＭ  ＨＴ（商標）  ａｎｄ  Ｔｅｔｒａ  II  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｃｈａｍｂｅｒが含まれる。本明細書に示される処理チャンバ１００の特定の実施形態は、説明のために提供され、本発明の範囲を限定するのに使用されるべきではない。
【００１５】
[0019]処理チャンバ１００は、一般的には、基板ペデスタル１２４を有するプロセスチャンバ本体１０２およびコントローラ１４６を備える。チャンバ本体１０２は、実質的に平坦な誘電性の天井１０８を支持する導電性の壁１０４を有する。処理チャンバ１００の別の実施形態は、その他の種類の天井、例えば、ドーム状の天井を有してもよい。同軸の２つのエレメント１１０Ａおよび１１０Ｂのような１つ以上の誘導コイルを有するアンテナ１１０が、天井１０８の上方に配置される。同軸のエレメント１１０Ａおよび１１０Ｂは、選択的に制御されてもよい。アンテナ１１０は、第１の整合回路網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、典型的には、約５０ｋＨｚから約１３．５６ＭＨｚまでの範囲にある同調周波数において最大で約３，０００ワット（Ｗ）の電力を発生させることができる。一実施形態においては、プラズマ電源１１２は、約１００Ｗ〜約６００Ｗの誘導結合ＲＦ電力を提供し、別の実施形態においては、プラズマ電源１１２は、約２５０Ｗ〜約６００Ｗの誘導結合ＲＦ電力を提供する。
【００１６】
[0020]基板ペデスタル（カソード）１２４は、第２の整合回路網１４２を介してバイアス電源１４０に結合される。バイアス電源１４０は、約１ｋＨｚから約１０ｋＨｚまでの範囲にある同調周波数において約０Ｗ〜約６００Ｗの電力を提供する。バイアス電源１４０は、パルス変調ＲＦ出力電力を発生させることができる。あるいは、バイアス電源１４０は、パルス変調ＤＣ出力電力を発生させてもよい。電源１４０は、一定のＤＣ出力電力および／またはＲＦ出力電力を提供するように構成されてもよいことが想到される。
【００１７】
[0021]一実施形態においては、バイアス電源１４０は、約１０％〜約９５％のデューティー比を備える約１ｋＨｚ〜約１０ｋＨｚの周波数において約６００Ｗ以下のパルス変調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は、バイアス電源１４０は、約８０％〜約９５％のデューティー比を備える約２ｋＨｚ〜約５ｋＨｚの周波数において約１０Ｗ〜約１５０Ｗのパルス変調ＲＦ電力を提供するように構成される。さらに別の実施形態においては、バイアス電源は、約１０Ｗのパルス変調ＲＦ電力を提供する。
【００１８】
[0022]ＤＰＳ（登録商標）ｒｅａｃｔｏｒとして構成された一実施形態においては、基板支持ペデスタル１２４は、静電チャック１６０を含む。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、かつ、チャック電源１６６によって制御される。代替の実施形態においては、基板ペデスタル１２４は、サセプタクランプリング、機械的なチャックなどのような基板保持機構を備えてもよい。
【００１９】
[0023]ガスパネル１２０が、処理チャンバ１００に結合され、プロセスガスおよび／またはその他のガスをチャンバ本体１０２の中に提供する。図１に描かれる実施形態においては、ガスパネル１２０は、チャンバ本体１０２の側壁１０４のチャンネル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、その他の場所に、例えば、処理チャンバ１００の天井１０８に提供されてもよいことが想到される。
【００２０】
[0024]一実施形態においては、ガスパネル１２０は、プロセスガスを入口１１６からチャンバ本体１０２の中に提供するように適合される。処理中、プラズマは、チャンバ本体１０２内において、プロセスガスの形をなし、プラズマ電源１１２からの電力に誘導結合されることによって維持される。代替として、プラズマは、遠隔において形成されてもよく、あるいは、その他の方法によって励起されてもよい。一実施形態においては、ガスパネル１２０から提供されるプロセスガスは、塩素含有ガスおよび一酸化炭素ガス（ＣＯ）の少なくとも１つを含む。塩素含有ガスの例には、とりわけ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、およびＨＣｌが含まれる。
【００２１】
[0025]処理チャンバ１００内の圧力は、スロットルバルブ１６２および真空ポンプ１６４を使用して制御される。真空ポンプ１６４およびスロットルバルブ１６２は、チャンバ圧力を約１ミリトール〜約２０ミリトールの範囲内に維持することができる。
【００２２】
[0026]壁１０４の温度は、壁１０４の中を通る液体を含んだ管（図示しない）を使用して制御されてもよい。壁の温度は、一般的には、約６５℃に維持される。典型的には、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、電気的なグランド１０６に結合される。処理チャンバ１００は、また、プロセス制御、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、支援システム１５４として集合的に示される。
【００２３】
[0027]レチクルアダプター１８２が、基板（レチクルまたはその他のワークのような）１２２を基板支持ペデスタル１２４上に固定するのに使用される。レチクルアダプター１８２は、一般的には、ペデスタル１２４（例えば、静電チャック１６０）の上面を被覆するように機械加工された下部１８４と、基板１２２を保持するような寸法および形状を有する開口１８８を有する上部１８６とを含む。開口１８８は、一般的には、実質的にペデスタル１２４の中心に配置される。アダプター１８２は、一般的には、ポリイミド、セラミック、または、石英のような耐エッチング性および耐熱性のある材料の一体部材から形成される。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号に開示されている。エッジリング１２６が、アダプター１８２を被覆してもよく、および／または、アダプター１８２をペデスタル１２４に固定してもよい。
【００２４】
[0028]リフト機構１３８が、アダプター１８２すなわち基板１２２を、基板支持ペデスタル１２４上に降下させ、あるいは、基板支持ペデスタル１２４から上昇させるのに使用される。一般的には、リフト機構１６２は、それぞれのガイドホール１３６の中を移動する複数のリフトピン（１つのリフトピン１３０が示される）を備える。
【００２５】
[0029]動作中、基板１２２の温度は、基板ペデスタル１２４の温度を安定させることによって制御される。一実施形態においては、基板支持ペデスタル１２４は、ヒーター１４４および随意的なヒートシンク１２８を備える。ヒーター１４４は、熱伝導流体がその中を流れるように構成された１つ以上の流体管であってもよい。別の実施形態においては、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つの発熱体１３４を含んでもよい。場合によって、ガス供給源１５６からのバックサイドガス（例えば、ヘリウム（Ｈｅ））が、ガス管１５８を介して、基板１２２の下にあるペデスタル表面に形成されたチャンネルへ提供される。バックサイドガスは、ペデスタル１２４と基板１２２との間の熱伝達を助けるのに使用される。処理中、ペデスタル１２４は、埋め込まれたヒーター１４４によって、定常状態の温度にまで加熱されてもよく、それは、ヘリウムバックサイドガスと組み合わせられて、基板１２２を均一に加熱するのを助ける。
【００２６】
[0030]コントローラ１４６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１５０、メモリ１４８、およびＣＰＵ１５０の支援回路１５２を備え、処理チャンバ１００のコンポーネントを制御するのを助け、かつ、このようなものとして、以下で詳細に論じるように、エッチングプロセスを制御するのを助ける。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ーを制御するための工業的な設定に使用することのできるあらゆる形態の汎用コンピュータプロセッサーの中のいずれか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、または、局所的なあるいは遠隔におけるその他の何らかの形態のディジタル記憶装置のような、簡単に入手することのできる１つ以上のメモリであってもよい。支援回路１５２は、ＣＰＵ１５０に結合され、プロセッサーを従来の形で支援する。これらの回路は、キャッシュメモリ、電源、クロック回路、入力／出力回路および入力／出力サブシステムなどを含む。新しい方法は、一般的には、メモリ１４８またはＣＰＵ１５０がアクセスすることのできるその他のコンピュータ可読媒体にソフトウェアルーチンとして記憶される。代替として、このようなソフトウェアルーチンは、また、ＣＰＵ１５０によって制御されるハードウェアから遠く離れて設置された第２のＣＰＵ（図示しない）によって、記憶されてもよく、および／または、実行されてもよい。
【００２７】
[0031]図２は、本発明の一実施形態による図３Ａ〜図３Ｇに示されるようなフォトマスク３２０を製造するための方法２００の一実施形態のフローチャートを描いている。方法２００は、一般的には、メモリ１４８に典型的にはソフトウェアルーチンとして記憶される。本発明の方法２００は、ソフトウェアルーチンとして実施されるものとして論じられるが、本明細書に開示される方法ステップの幾つかまたは全ては、ソフトウェアコントローラによってだけでなく、ハードウェアとして実行されてもよい。このようなものとして、本発明は、コンピュータシステム上でソフトウェアとして実施されてもよく、特定用途向け集積回路またはその他の種類のハードウェア実施のようなハードウェアとして実施されてもよく、あるいは、ソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせとして実施されてもよい。
【００２８】
[0032]方法２００は、基板１２２が支持ペデスタル１２４上に置かれるステップ２０２から開始する。基板１２２は、一般的には、製造されるフォトマスク構造の積層膜３００を備える。積層膜３００は、石英（すなわち、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））層３０２のような光学的に透明なシリコンベース材料を含み、フォトマスク材料として知られている不透明な遮光クロム層３０４を有し、石英層３０２の表面上にパターン化されたマスクを形成するように処理される。クロム層３０４は、クロムおよび／または酸窒化クロムであってもよい。基板１２２は、また、モリブデン（Ｍｏ）またはケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）をドーピングされた窒化ケイ素（ＳｉＮ）のような減衰層３０６（細い線で示される）を含んでもよく、図３Ａに示されるように、石英層３０２とクロム層３０４との間に介装される。
【００２９】
[0033]ステップ２０４において、図３Ｂに示されるように、化学気相堆積法を利用して、炭素ハードマスク層３０８が、基板１２２上に堆積される。炭素ハードマスク層３０８は、限定はされないが、約５０Å〜約１，０００Åの厚さを有する。炭素ハードマスク層３０８は、α炭素と呼ばれる耐熱性無機炭素材料であってもよい。別の実施形態においては、マスク層３０８は、カリフォルニア州サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社によってＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  Ｆｉｌｍ（ＡＰＦ（商標））という商標名で販売されている材料であってもよい。
【００３０】
[0034]一実施形態においては、炭素ハードマスク層３０８は、１つ以上の炭化水素化合物を含むガス混合物および不活性ガスを加熱し、１つ以上の炭化水素化合物および不活性ガスを熱分解し、混合ガス中の１つ以上の炭化水素化合物を熱分解し、アモルファスカーボン層を形成することによって堆積されてもよい。適切な炭化水素化合物には、一般式ＣｘＨｙを有するガスが含まれ、ここで、ｘは、２〜４の範囲を有し、ｙは、２〜１０の範囲を有する。ガス混合物は、約１００℃から約７００℃までの範囲に存在する温度にまで加熱されてもよい。堆積中、バイアス電力は、下にある膜にハードマスク層３０８が付着するのを改善するために、堆積された材料の変形応力をうまく処理するように設定されてもよい。より詳細には、フォトマスクの微小寸法が、４５ｎｍ程度に近づくにつれて、エッチングバイアスを助長する炭素ハードマスク層３０８の貧弱な付着は、マスク材料からフォトマスクへの許容することのできないＣＤの転写をもたらす。
【００３１】
[0035]一実施形態においては、炭素ハードマスク層３０８は、リソグラフィックパターン化プロセス中に光の反射を制御するのに使用される誘電性の反射防止膜（ＤＡＲＣ）層を含んでもよい。典型的には、ＤＡＲＣ層は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などを含む。例としての一実施形態においては、ハードマスク層は、約１，８００Åの組み合わせ厚さを有するα炭素膜およびＤＡＲＣ層を含む。
【００３２】
[0036]ステップ２０６において、当分野において広く知られているように、レジスト層３１０が、炭素ハードマスク層３０８上にパターン化される。レジスト層は、何らかの適切な方法によって、パターン化されてもよい。
【００３３】
[0037]ステップ２０８において、炭素ハードマスク層３０８が、図３Ｄに示されるように、パターン化されたフォトレジストマスク層３１０をエッチングマスクとして使用して、エッチングされる。
【００３４】
[0038]一実施形態においては、炭素ハードマスク層３０８は、臭化水素（ＨＢｒ）を２０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの流量で、酸素（Ｏ２）を１０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍの流量で（すなわち、流量比ＨＢｒ：Ｏ２は、１：２〜２０：１の範囲にある）、およびアルゴン（Ａｒ）を２０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃｃｍの流量で提供し、２００Ｗ〜１，５００Ｗの電力を誘導結合アンテナに印加し、５００Ｗ〜２００Ｗのカソードバイアス電力を印加し、および２ミリトール〜２０ミリトールのプロセスチャンバ内圧力においてウェーハ温度を５０℃〜２００℃に維持することによって、エッチングされてもよい。１つのプロセスレシピは、６０ｓｃｃｍの流量でＨＢｒを、２６ｓｃｃｍの流量でＯ２を（すなわち、約２．３：１の流量比ＨＢｒ：Ｏ２）、６０ｓｃｃｍの流量でＡｒを提供し、６００Ｗの電力をアンテナに印加し、６０Ｗのバイアス電力を印加し、８０℃のウェーハ温度を維持し、４ミリトールの圧力を維持する。
【００３５】
[0039]随意的なステップ２１０において、図３Ｅに示されるように、フォトレジストマスク３１０が、炭素ハードマスク層３０８から除去される。一実施形態においては、フォトレジストマスク３１０は、ステップ２０８における炭素ハードマスク層３０８のエッチングと同時に除去されてもよい。別の実施形態においては、フォトレジストマスク３１０は、酸素含有プラズマに暴露することによって、ハードマスクエッチングチャンバにおいてイン・シトゥで除去されてもよい。代替として、フォトレジストマスク３１０は、積層膜３００上に残されてもよい。最終的には、フォトレジスト３１０は、その後のエッチングプロセス中に消滅させられ、または、以下で説明するように、ステップ２１４において、パターン化された炭素ハードマスク層３０８とともに除去される。
【００３６】
[0040]ステップ２１２において、クロム層３０４が、パターン化された炭素ハードマスク層３０８をエッチングマスクとして使用して、エッチングされる。図３Ｆは、エッチングされたクロム層３０４を備える積層膜３００を描いている。一実施形態においては、エッチングステップ２１２は、処理チャンバ１００の中に導入された塩素含有ガスおよび一酸化炭素（ＣＯ）から形成されたプラズマを利用する。例示的な塩素含有ガスは、とりわけ、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、およびＨＣｌのうち１つ以上を含んでもよい。
【００３７】
[0041]別の実施形態においては、クロム層３０４は、ステップ２１２において、Ｃｌ２を５０〜１，０００標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）の流量で、およびＣＯを１０〜５００ｓｃｃｍの流量で提供することによってエッチングされる。さらに別の実施形態においては、クロム層３０４は、Ｃｌ２を２００〜４００ｓｃｃｍの流量で、およびＣＯを１００〜３００ｓｃｃｍの流量で提供することによってエッチングされる。１つの特定のプロセスレシピは、Ｃｌ２を３００ｓｃｃｍの流量で、およびＣＯを１５０ｓｃｃｍの流量で提供する。プロセスチャンバ内の圧力は、２〜５０ミリトールに維持され、また、一実施形態においては、２〜１０ミリトールに維持される。またさらに別の実施形態においては、圧力は、約３ミリトールに維持される。
【００３８】
[0043]クロム層エッチングステップ２１２中、パルス変調バイアス電力が、支持ペデスタル１２４に印加され、基板１２２にバイアスをかける。第１の例においては、基板１２２は、約１００Ｗ以下のパルス変調ＲＦ電力によってバイアスをかけられ、第２の例においては、基板１２２は、約８Ｗのパルス変調ＲＦ電力によってバイアスをかけられる。バイアス電力は、上述したような周波数およびデューティー比によって、例えば、約１〜約１０ｋＨｚの範囲にある周波数、および約１０〜約９５％のデューティー比によって、パルス変調されてもよい。パルス変調バイアス電力は、ＤＣおよび／またはＲＦであってもよい。別の実施形態においては、バイアス電源１４０は、約２〜約５ｋＨｚの周波数において約８０〜約９５％のデューティ比で約５〜約２５Ｗのパルス変調ＲＦ電力を提供する。さらに別の実施形態においては、バイアス電源は、約１０Ｗのパルス変調ＲＦ電力を提供する。
【００３９】
[0044]ステップ２１２中、プロセスガスの形をなすプラズマが、約１００Ｗ〜約１，０００Ｗ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、チャンバ１００内に維持される。別の例においては、プラズマは、１００Ｗ〜５００ＷのＲＦ電力を印加することによって維持される。さらに別の実施形態においては、ＲＦ電力が、約３００Ｗで印加される。プラズマは多くのいかなる方法によっても励起されてよいことが想到される。
【００４０】
[0045]パターン化された炭素ハードマスク層３０８から基板１２２上に露出されるクロム層３０４は、終点に到達するまでエッチングされる。終点は、時間、光干渉法、チャンバガス発光分光法によって、または、その他の適切な方法によって、決定されてもよい。
【００４１】
[0046]ステップ２１４において、炭素ハードマスク層３０８が除去され、フォトマスク３２０が形成される。別の実施形態においては、炭素ハードマスク層３０８は、エッチングステップ２１２が実行された処理チャンバ１７０においてイン・シトゥで除去されてもよい。例えば、炭素ハードマスク層３０８は、クロム層をエッチングした後に処理チャンバ１７０においてイン・シトゥで酸素含有プラズマに暴露することによって、除去されてもよい。別の実施形態においては、炭素ハードマスク層３０８は、臭化水素および酸素から形成されたプラズマを使用して除去されてもよい。流量比ＨＢｒ：Ｏ２は、約１：１０〜約１０：１の範囲に存在してもよい。また、アルゴンが、プラズマ中に存在してもよい。別の実施形態においては、プラズマは、２００〜１，０００Ｗの電源電力および０〜３００Ｗのバイアス電力によって駆動され、その後、基板の温度は、約２０〜約８０℃に維持される。代替として、水素（Ｈ２）、または、酸素とアルゴン（Ａｒ）のような希釈ガスとの混合物から形成されたプラズマが、炭素ハードマスク層３０８を除去するのに使用されてもよい。
【００４２】
[0047]このように、炭素ハードマスク層に対するクロム層の高い選択比によって微小寸法の転写を有利に改善するクロム層をエッチングする方法が提供された。したがって、本明細書で説明された改善されたＣＤ制御によってクロム層をエッチングする方法は、小さな微小寸法を有する特徴部をパターン化するのに適したフォトマスクの製造を有利に助ける。
【００４３】
[0048]これまでの説明は、本発明の実施形態に関してなされたものであり、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明のその他のおよびさらなる実施形態を考えだすことができ、その後、本発明の範囲は、特許請求の範囲に規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】クロム層をエッチングするのに適したエッチング反応室の一実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に基づいてフォトマスクを製造する方法の一実施形態のフローチャートを描いている。
【図３Ａ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｂ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｃ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｄ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｅ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｆ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図３Ｇ】図２の方法に基づいてフォトマスクに加工される積層膜の概略部分断面図を描いている。
【図４】図１の反応室を含む処理システム、例えば、クラスタツールの一実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００…チャンバ、１０２…チャンバ本体、１０４…導電性の壁、１０６…電気的なグランド、１０８…誘電性の天井、１１０…アンテナ、１１２…電源、１１４…第１の整合回路網、１１６…入口、１１８…チャンネル、１２０…ガスパネル、１２２…基板、１２４…基板ペデスタル、１２６…エッジリング、１２８…ヒートシンク、１３０…リフトピン、１３２…クランプ電極、１３４…発熱体、１３６…ガイドホール、１３８…リフト機構、１４０…バイアス電源、１４２…第２の整合回路網、１４４…ヒーター、１４６…コントローラ、１４８…メモリ、１５０…ＣＰＵ、１５２…支援回路、１５４…支援システム、１５６…ガス供給源、１５８…ガス管、１６０…静電チャック、１６２…スロットルバルブ、１６４…真空ポンプ、１６６…チャック電源、１６８…電源、１７０…システム、１７２…第１のチャンバ、１７４…第２のチャンバ、１８２…レチクルアダプター、１８４…下部、１８６…上部、１８８…開口、２００…方法、２０２…ステップ、３００…積層膜、３０２…石英層、３０４…クロム層、３０６…減衰層、３０８…ハードマスク層、３１０…フォトレジストマスク、３２０…フォトマスク。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４】
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【外国語明細書】
2007096295000001.pdf