CN101046626B - 适于制造光掩模的蚀刻钼层方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制造光掩模的方法。在一实施例中，该制造光掩模的方法包括在工艺腔室中提供具有钼层和遮光层的薄膜叠层，图案化遮光层上的第一光刻胶层，使用该第一光刻胶层作为掩模蚀刻遮光层，使用图案化的遮光层和图案化的第一光刻胶层作为复合掩模蚀刻钼层。
Description
技术领域
本发明的实施例一般涉及等离子体蚀刻钼层的方法，并且更具体来说，涉及在制造光掩模期间蚀刻钼层的方法。
背景技术
在集成电路(IC)或者芯片制造中，芯片设计者创造出代表芯片不同层的图案。由这些图案创造一系列可重复使用的掩模或者光掩模，用以在制造工序期间把每个芯片层的设计转移到半导体衬底上。掩模图案产生系统使用精密激光器或者电子束把芯片每层的设计映像到各掩模上。然后像照相底片一样使用掩模将每层的电路图案转移到半导体衬底上。这些层使用连续的工艺逐步构造，并将转化为微型晶体管以及构成每个完整芯片的电路。因此，掩模上的任何缺陷都会转移到芯片，对性能产生潜在的不利影响。足够严重的缺陷可能导致掩模完全无用。通常，一组15到30个的掩模可用来构造一个芯片并可以重复利用。
掩模通常为一个侧面具有铬层的玻璃或石英衬底。铬层覆盖有抗反射涂层和光刻胶。在图案化工序期间，通过将部分光刻胶暴露于紫外光下，使暴露部分溶解于显影溶液中，将电路设计写到掩模上。然后去除光刻胶的溶解部分以形成图案。该图案允许蚀刻下面的暴露的铬。该蚀刻工艺将铬和抗反射层从掩模上已去除光刻胶的位置上去除，即，暴露的铬被去除。
另一种用于图案化的掩模被称为相移掩模。该相移掩模类似于上述掩模，除了透过图案化的铬层暴露出的石英区之交替相邻区域覆盖有一层光衰减材料以外。该光衰减材料的厚度约等于光波长的一半，所述光在制造期间用于把电路图案转移到衬底上。在一个实施例中，该光衰减材料层的厚度约为50nm和约100nm。可以考虑使用不同的厚度。该衰减材料层可以通过本领域中已知的方法，例如通过化学汽相沉积(CVD)技术而沉积。适合的光衰减材料的实例包括硅化钼、硅钼棒(MoSi)、氧氮化硅钼(MoSixNyOz)及上述材料的组合，或者任何其他材料，所述任何其他材料适于对通过其中的光产生相移。
在电路制造期间，由于光被引导透过相移掩模以曝光衬底上设置的光刻胶，经过掩模一个开口进入光刻胶中的光，相对于穿过覆盖在紧邻开口的光衰减材料的光成180度异相。结果，可能在掩模开口边缘散射的光被相邻开口边缘散射的异相180度光抵消了，导致在光刻胶预定区域产生更紧凑的光分布。该更紧凑的光分布有利于方便记录具有更小关键尺寸的特征。
在一个蚀刻工艺中，如干法蚀刻、反应离子蚀刻或者等离子体蚀刻，等离子体用于增强化学反应，并通过聚合物光刻胶图案化掩模的铬层。在剥离聚合物光刻胶后，用图案化的铬层作为掩模蚀刻光衰减材料。不合意的是，由于对用来图案化光衰减材料的铬层中开口侧壁的轰击，用于蚀刻光衰减材料(例如，钼)的传统工艺通常导致出现蚀刻偏差。由于在铬蚀刻工艺中开口增大，不能将图案化的铬层的关键尺寸准确地转移到光衰减材料上。因此，对于具有关键尺寸小于约5μm的掩模来说，传统的钼蚀刻工艺不能产生可接受的结果。这导致掩模的蚀刻特征不均匀，并且相应的降低了采用该掩模对具有小关键尺寸的器件形成特征图形的能力。
随着掩模的关键尺寸不断减小，蚀刻均匀的重要性不断提高。因此，在光掩模制造期间，非常需要准确保持关键尺寸的能力。
因此，需要一种适于光掩模制造的改进的钼蚀刻工艺。
发明内容
大体而言，本发明提供了一种用于制造光掩模的方法。在一个实施例中，制造光掩模的方法包括：在工艺腔室中提供薄膜叠层，所述薄膜叠层具有一钼层、一遮光层和一图案化的第一光刻胶层；使用所述第一光刻胶层作为蚀刻掩模蚀刻所述遮光层；以及使用所述图案化的遮光层和所述图案化的的第一光刻胶层作为复合掩模蚀刻所述钼层。
在另一个实施例中，一种制造光掩模的方法包括：使用第一光刻胶层作为蚀刻掩模蚀刻铬层；蚀刻钼层以通过开口暴露下面的石英材料，所述开口由所述第一光刻胶层和铬层限定；在蚀刻所述钼层或者铬层中至少一个的同一工艺腔室中，去除所述第一光刻胶层；图案化在所述铬层上的第二光刻胶层；以及使用所述第二光刻胶层作为蚀刻掩模来蚀刻所述铬层，从而暴露所述钼层。
附图说明
以能够更详细的理解本发明的上述特征的方式，可以通过参照实施例，对以上简要概述的本发明进行更具体的描述，附图中图示了一些实施例。然而，应当注意，附图仅图示了本发明典型的实施例，因此不能视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他等效的实施例。
图1所示为适于蚀刻钼层的工艺腔室的一个实施例的截面示意图；
图1A所示为包括图1中工艺腔室的处理系统的一个实施例的平面截面图；
图2所示为用于蚀刻钼层的方法的一个实施例的流程图；和
图3A-3I所示为使用本发明钼层蚀刻方法的一个实施例制造的石英相移光掩模的一个实施例。
为了便于理解，尽可能的使用相同的元件符号来表示附图中共有的相同元件。还应该认识到一个实施例的特征可以有利地并入其他实施例中，包括那些在此处没有明确说明的特征。
具体实施例
图1描述适于蚀刻钼的工艺腔室100的一个实施例的示意图。可以适用于此处公开的教示内容的适合工艺腔室例如包括去耦等离子体源
II工艺腔室，或者Tetra I和Tetra II光掩模蚀刻系统，这些设备都可购自美国加州SantaClara市的Applied Materials，Inc.。此处图示的工艺腔室100的具体实施例，用于说明目的，并非用于限定本发明的范围。
工艺腔室100可以是图1A所示工艺系统180的一部分。工艺系统180，例如同样可购自Applied Materials，Inc.的
集成半导体晶圆工艺系统，可以包括适于灰化(ashing)的第一工艺腔室192和适于聚合物沉积的第二腔室194。适用的灰化和沉积腔室实例包括AXIOM HTTM和Tetra II工艺腔室，同样可购自Applied Materials，Inc.。工艺腔室100，工艺腔室190、192以及装载锁定腔室198耦接到中心传输腔室194，所述中心传输腔室194内部设有机械手196。该机械手196有助于工艺腔室100，工艺腔室190、192和装载锁定腔室198之间的衬底传输。
回到图1，工艺腔室100通常包括工艺腔室102以及控制器146，该工艺腔室102在导电体(壁)104内具有衬底基座124。腔室102具有基本为平面的介电顶板108。腔室102的其他变形可以具有其他类型的顶板，例如，圆顶形顶板。在顶板108上设置天线110。该天线110包括一或更多个感应线圈元件(图1所示的两个同轴元件110a和110b)，所述感应线圈元件可以选择性控制。天线110通过第一匹配网络114与等离子体功率源112耦接。在范围为大约50kHz到大约13.56MHz的可调频率下，等离子体功率源112通常可以产生最高约3000瓦(W)的功率。在一个实施例中，等离子体功率源112提供大约100W到大约600W的约13.56MHz频率的感应耦合RF功率。
衬底基座(阴极)124通过第二匹配网络142与偏压电源140耦接。该偏压源140在大约1kHz到大约10kHz范围内的可调脉冲频率下，可以提供大约0瓦到大约600瓦的功率。该偏压源140产生脉冲RF功率输出。或者，偏压源140可以产生脉冲DC功率输出。可以考虑，该偏压源140还可以提供恒定的DC和/或RF功率输出。
在一个实施例中，该偏压源140配置成在大约1kHz到大约10kHz的频率范围内，提供低于大约600W的RF功率，同时占空比在大约10％到大约95％之间。在另一个实施例中，该偏压源140配置成在大约2kHz到大约5kHz的频率范围内，提供大约20W到大约150W的RF功率，同时占空比在大约80％到大约95％之间。
在配置成工艺腔室的一个实施例中，该衬底支撑基座124包括一静电卡盘160。该静电卡盘160包括至少一个夹钳电极132，并且所述静电卡盘160由卡盘电源166来控制。在替代实施例中，衬底基座124可以包括衬底保持机构，例如基座夹环、真空卡盘、机械卡盘等。
气路板120耦接到工艺腔室102，以向该工艺腔室102内部提供工艺气体和/或其他气体。在图1所示的实施例中，该气路板120与一或更多个入口116耦接，所述一或更多个入口116形成于腔室102侧壁104的通道118内。应该认识到该一或更多个入口116可以设置在其他位置，例如，工艺腔室102的顶板108上。
在一个实施例中，该气路板120适于通过入口116向工艺腔室102内部提供氟化工艺气体。在工艺执行过程中，由工艺气体形成等离子体，并通过来自等离子体功率源112的能量的感应耦合维持该等离子体。或者，该等离子体可以通过其他方法在远程或高温下形成。在一个实施例中，由气路板120提供的工艺气体包括氟化气体、含氯气体以及含碳气体中的至少一个。
腔室102内的压力使用节流阀162和真空泵164来控制。该真空泵164和节流阀162能够将腔室压力保持在约1毫托到约20毫托(mTorr)范围内。
壁104的温度可以采用含液体导管(未图示)来控制，所述含液体导管贯穿壁104。壁的温度通常保持在大约65摄氏度。通常，腔室壁104由金属(例如，铝、不锈钢等)形成，并且与电接地106耦接。该工艺腔室102还包括用于工艺控制、内部诊断和终点检测等的传统系统。该些系统共同图示为支持系统154。
标线片接合器182用于将衬底122(例如，十字线工件或者其他工件)固定到衬底支撑基座124上。标线片接合器182通常包括下部184和上部186，其中所述下部184被研磨用于覆盖基座124的上表面(例如，静电卡盘160)，所述上部186具有尺寸和形状适于支撑衬底122的开口188。开口188通常相对于基座124大体位于中心。接合器182通常由单独的耐蚀刻、耐高温材料形成，例如聚酰亚胺陶瓷或者石英。在2001年6月26日授权的美国专利第6,251,217号中公开了适用的标线片接合器，所述美国专利在此以引用方式并入本文。边缘环126可以覆盖和/或固定接合器182到基座124。
升降机构138用于降低或者提升接合器182，并因此带动衬底122加载到衬底支撑基座124上，或自衬底支撑基座124离开。通常，升降机构138包括数个升降针(图中图示一个升降针130)，所述升降针穿过相应的导孔136。
在操作中，通过稳定衬底基座124的温度来控制衬底122的温度。在一个实施例中，该衬底支撑基座124包括加热器144和可选的加热槽128。该加热器144可以是一或更多个流体导管，所述流体导管配置成在所述流体导管中流动传热流体。在另一个实施例中，加热器144可以包括至少一个加热元件134，所述加热元件134由加热功率源168来调节。可选地，通过气体导管158向通道提供来自气源156的背吹气体(例如，氦气(He))，所述通道形成于衬底122下面的基座表面内。背吹气体用于促进基座124和衬底122之间的热传输。在工艺过程中，基座124可以由嵌入加热器144加热到稳定状态温度，从而结合氦背吹气，促进衬底122的均匀加热。
控制器146包括中央处理单元(CPU)150、存储器148和CPU 150的支持电路152，该控制器146实现对工艺腔室102各部件以及各部件在蚀刻工艺中的控制，以下将对此进行更详细讨论。该控制器146可以是任何形式的通用计算机处理器中的一个，能够在工业设置中用于控制各种腔室和子处理器。CPU150的存储器148可以是一或更多种容易购到的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或者其他形式的本地或者远程数字存储器。支持电路152与CPU 150耦接，用于以传统方式支持处理器。这些电路包括高速缓冲存储器、电源、时钟电路、输入/输出电路和子系统等。本发明方法通常作为软件程序存储于存储器148中或者CPU 150可以存取的计算机可读介质中。或者，这些软件程序还可以由第二CPU(未图示)存储和/或执行，所述第二CPU相对于CPU 150控制的硬件位于远程。
图2所示为用于蚀刻钼层的方法200的一个实施例的流程图。钼层可以为掺杂钼(Mo)的氮化硅(SiN)、硅化钼、硅钼棒(MoSi)、氧氮化硅钼(MoSixNyOz)及上述材料的组合，或者其他合适的光衰减含钼材料。尽管以下参照薄膜叠层300i之一个实施例的工艺过程说明方法200，所述薄膜叠层300i用以制造图3A-3I中光掩模340，该方法200的有益属性也可以用于其他钼蚀刻应用的优点。下标“i”为一整数，代表图3A-3I中所示薄膜叠层的不同制造阶段。
方法200可以以计算机可读形式存储于控制器146的存储器148中或者其他存储介质中，该方法200开始于步骤202，此时将衬底122放置于支撑基座124上。在一个实施例中，衬底122保持在接合器182的开口188中。该衬底122包括如图3A所示的薄膜叠层3001。该薄膜叠层3001包括光学透明的硅基材料例如石英(即，二氧化硅(SiO2))层302、不透明的遮光层304和钼层330。不透明遮光层304设置在石英层302上。该遮光层304通常由铬和/或氧化铬构成。在一个实施例中，该遮光层304包括涂敷有氧化铬薄层的铬层，所述氧化铬薄层总厚度约为500埃。该薄膜叠层3001可以包括可选的抗反射层306(如虚线所示)，所述抗反射层306形成于遮光层304上。该薄膜叠层3001还可以包括第一光刻胶层308，所述第一光刻胶层308设置在遮光层304或者抗反射层306(当存在时)上。该光刻胶层308的适用材料实例为由“RISTON”，所述“RISTON”由duPont de Nemours Chemical Company制造，并且可以设置在遮光层304上，厚度在约200nm到600nm之间。该钼层330插入在石英层302和遮光层304之间，并且在使用光掩模期间用作光衰减层来产生光相移。
钼层330通常具有一厚度，所述厚度约等于光波长通过钼层330产生180度相移的长度，所述光波长将用于相移掩模。典型波长为193nm和248nm。因此，尽管对于使用不同光刻光波长的掩模可以采用其他厚度，但钼层330的厚度通常为大约50nm到大约100nm。
在步骤204处，在图3B所示的薄膜叠层3002中的遮光层304上，图案化第一光刻胶层308以形成透过光刻胶层308的开口320，来暴露遮光层304的诸部分。该开口320通常将关键尺寸(CD)限定为宽度310。选择该宽度310使其具有预定CD，该CD将被转移到完成的开口，该开口限定了通过完成的光掩模的光路，如下进一步的说明。该第一光刻胶层308可以通过任一适用的方法图案化。
在可选步骤206处，在图3C所示的薄膜叠层3003中图案化的第一光刻胶层308上沉积共形保护层332(conformal protective layer)。该保护层332可以是聚合物，并且可以在同一(即，相同)工艺系统和/或腔室中沉积该保护层332，在所述工艺系统和/或腔室中执行随后描述的任何一个蚀刻工艺。该保护层332可被沉积至厚度为大约100埃到大约500埃之间，并且在另一个实施例中，该厚度为大约150埃到大约200埃之间。在该实施例中，选择开口320的宽度310，以使得材料厚度将宽度310减少至目标关键尺寸(CD)310’，所述材料共形沉积在开口320的侧壁上。在不使用保护层332的实施例中，宽度310为目标CD。
在一个实施例中，通过使用碳氟化合物工艺气体，例如CHF3和/或C4F8及其他，沉积保护层332。可选择地，该工艺气体可以包括氩，氩用于稀释和改进沉积均匀性。在一个实施例中，可以使用大约200W和大约500W之间的等离子体功率、大约0W到大约20W之间的偏压功率来沉积该保护层332。一个示例性工艺气体包括使用大约100sccm的CHF3和大约100sccm的Ar形成等离子体，所述示例性工艺气体用于形成保护层332。该形成的保护层332通常是含氢的碳聚合物，并且最多可以沉积至大约500埃的厚度。一个方法的实例，所述方法用于在图案化的光刻胶层上沉积保护层以随后蚀刻下层，描述在美国专利申请第11/044,339号中，所述美国专利申请名称为“METHOD FORPHOTOMASK PLASMA ETCHING USING A PROTECTED MASK”，由M.CHANDRACHOOD等人于2005年1月27日提交，所述美国专利申请在此以引用方式全部并入本文。
在步骤208处，使用图案化的第一光刻胶层308作为蚀刻掩模蚀刻遮光层304，以在图3D所示的薄膜叠层3004的遮光层304中形成开口322。在使用保护层332的实施例中，铬蚀刻步骤208包括去除可选保护层的水平部分以暴露遮光层304的部分，所述保护层设置在图案化光刻胶层的开口320中。由于和保护层的水平部分相比，设置在图案化光刻胶层侧壁的保护层332垂直部分去除非常缓慢，因此可以蚀刻遮光层304，同时设置在图案化光刻胶层侧壁上的保护层332基本上保持开口的关键尺寸(CD)，从而在蚀刻步骤208期间可以实现掩模CD准确转移到形成于铬层的开口。换句话说，图案化的第一光刻胶层308的开口320的宽度310’准确地转移到遮光层304的开口322。在蚀刻铬层330的工艺腔室100中，或者在和工艺系统180耦接的其他工艺腔室中，可以执行蚀刻遮光层304的步骤。
在一个实施例中，步骤208由一或更多种氟化工艺气体形成等离子体，并通过气体入口116引入工艺腔室102中。示例性的工艺气体可以包括CF4和CHF3及其他。该工艺气体还可以包括惰性气体，例如氦、氩、氙、氖和氪。
在另一个实施例中，使用Tetra I、Tetra II或者
II蚀刻组件以2sccm到50sccm(标准立方厘米每分钟)的速率提供CF4和以10sccm到50sccm的速率提供CHF3，来蚀刻衬底122的暴露遮光层304。一个具体的工艺配方为以9sccm的速率提供CF4，并以26sccm的速率提供CHF3。工艺腔室的压力控制在低于约40毫托，并且在一个实施例中，工艺腔室的压力控制在大约1毫托到约10毫托之间，例如2毫托。
在铬蚀刻步骤208期间，衬底偏压功率，低于大约600W，并且在第一实例中，低于大约100W，在第二实例中，在30W到大约80W之间，施加给支撑基座124以对衬底122施加偏压。一个具体工艺配方为在大约1kHz到大约10kHz的可调脉冲频率范围内施加大约65W的偏压功率。
在步骤208期间，通过由等离子体功率源112向天线110施加大约300W到大约600W的RF功率，来维持工艺气体形成的等离子体。应该认识到可以通过许多方法激发等离子体。在一个实施例中，在大约13.56MHz的频率下，向天线110施加大约250W的RF功率。
蚀刻暴露于衬底122上的遮光层304直到到达终点。该终点可以通过时间、光学干涉测量、腔室气体发射光谱方法或者其他适用的方法确定。该蚀刻步骤可以在执行沉积步骤206的同一工具或者工艺腔室中执行。
另一个示例性蚀刻工艺描述在2002年9月4日提交的美国专利申请第10/235,223号中，所述美国专利申请在此以引用方式全部并入本文。应该认识到也可以使用其他适用的铬蚀刻工艺。
在步骤210处，使用如图3E所示薄膜叠层3005中的图案化遮光层304作为蚀刻掩模来蚀刻钼层330，所述图案化遮光层304其上具有图案化的第一光刻胶层308。在钼蚀刻工艺期间，该第一光刻胶层308(和可选层332，如果存在)保护形成于遮光层304的开口322的上边缘，从而实现将关键尺寸(例如，开口322的宽度310’)更准确的转移至形成于钼层330中的开口324。而且，该图案化的第一光刻胶层308保护非常薄的氧化铬涂层。如果在蚀刻期间去除了该氧化铬涂层，则在遮光层上残留的铬的高反射会对随后光刻工艺产生不良影响，如下进一步描述。
可以通过工艺气体等离子体蚀刻钼层330，以在钼层330中形成开口324，从而暴露下面石英层302，该工艺气体包括(i)一或更多种含氟聚合材料；(ii)含氯气体；以及可选的(iii)惰性气体。在工艺气体中还可以包含聚合限制或抑止气体。
该一或更多种含氟气体可以包括一或更多种含氟碳氢化合物、无氢含氟气体或者上述气体的组合。该一或更多种含氟碳氢化合物可具有通式CxHyFz，其中x是表示碳原子数为1到5的整数，y是表示氢原子数为1到8的整数，并且z是表示氟原子数为1到8的整数。含氟碳氢化合物气体的实例包括CHF3、CH3F、CH2F2、C2HF5、C2H4F2及上述气体的组合。当蚀刻钼层330时，可以使用具有1到2个碳原子、1到4个氢原子和1到5个氟原子的含氟碳氢化合物气体，诸如HF3。
无氢碳氟化合物气体可以具有1到5个碳原子和4到8个氟原子。无氢碳氟化合物气体的实例包括CF4、C2F6、C4F6、C3F8、C4F8、C5F8及上述气体的组合。可选地，该工艺气体可以包括其他蚀刻气体例如，例如六氟化硫(SF6)的氟化硫。
使用含氟气体可有利于在开口表面特别是侧壁上形成钝化聚合物沉积，所述开口形成于图案化的光刻胶材料和蚀刻的光学透明材料中。该钝化聚合物沉积防止特征轮廓(feature definitions)的过度蚀刻，改善预定关键尺寸向钼层330的转移。由一或更多种含氟碳氢化合物气体形成的等离子体产生含氟物质(species)，其不需要氧化气体即可蚀刻衬底122上的钼层330。
该含氯气体选自由以下其他所组成的组：氯气(Cl2)、四氯化碳(CCl4)、氯化氢(HCl)及上述气体的组合，并用于提供高活性基团以蚀刻光学透明材料。该含氯气体提供蚀刻自由基源，并且含氢(或者含碳)含氯气体可以提供材料源，用于形成可以改善蚀刻偏差的钝化聚合物沉积。
该工艺气体还可以包括惰性气体，所述惰性气体在离子化为包含工艺气体的等离子体的一部分时，产生溅射物质以提高特征轮廓的蚀刻速率。作为等离子体一部分的惰性气体之存在还可以提高工艺气体的离解。此外，添加到工艺气体中的惰性气体形成离子化溅射物，并且还可以溅射分离新蚀刻的特征轮廓侧壁上的任何已形成的聚合物沉积，从而减少任何钝化沉积并提供可控制的蚀刻速率。已发现工艺气体中含有惰性气体可以提高等离子体的稳定性并改善蚀刻均匀性。惰性气体的实例包括氩(Ar)、氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)和氪(Kr)及上述气体的组合，通常应用氩和氦。
在一个实例中，蚀刻钼层330的工艺气体可以包括氯气(Cl2)、三氟甲烷(CHF3)以及作为惰性气体的氩。可选地，该工艺气体可以包括一或更多种聚合限制气体，例如氧气、臭氧、氮气或者上述气体的组合，可以使用这些气体通过控制衬底上钝化聚合物沉积的形成和去除，来控制工艺气体的蚀刻速率。含氧气体增加了与其他物质反应的无氧物质的形成，从而减少聚合物的形成，所述聚合物作为钝化沉积沉积在蚀刻特征轮廓表面上。例如，氧气与等离子体工艺的某些基团例如CF2反应，以形成易挥发基团例如COF2，所述易挥发基团通过工艺腔室排出。
该工艺气体，包括惰性气体和可选气体，以大于约15sccm的流速，例如在蚀刻腔室中以大约15sccm和约200sccm之间的流速引入，用以蚀刻150mm×150mm的正方形光刻十字衬底。含氯气体以大约5sccm和大约100sccm之间的流速引入到工艺腔室中，以蚀刻150mm×150mm的正方形光刻十字衬底。当含氟气体引入到工艺腔室中时，使用大约1sccm和大约50sccm之间的流速蚀刻150mm×150mm的正方形光刻十字衬底。当将惰性气体引入到工艺腔室中时，使用大约0sccm和大约100sccm之间的流速蚀刻150mm×150mm的正方形光刻十字衬底。可选地，当将聚合抑止气体引入到该工艺腔室中时，使用约1sccm和约100sccm之间的流速蚀刻150mm×150mm的正方形光刻十字衬底。工艺气体的分气流和总气流可以根据许多工艺因素而改变，例如工艺腔室的尺寸、要处理的衬底的尺寸、以及操作者所需的特定蚀刻轮廓。
通常，工艺腔室的压力保持在大约2毫托和大约50毫托之间。在蚀刻工艺期间，工艺腔室的压力可以保持大约2毫托和大约50毫托之间，例如3毫托和10毫托之间。
在步骤212中，如图3F描述的薄膜叠层3006中所示，去除在蚀刻步骤210后剩余的第一光刻胶层308和可选保护层332。在一个实施例中，通过灰化去除剩余光刻胶和保护层。例如，可以在图1A的工艺腔室192(同样的工艺系统180)中，或者执行蚀刻步骤210的同一工艺腔室100中，执行灰化。
在步骤214处，如图3G描述的薄膜叠层3007所示，沉积、显影并图案化第二光刻胶层312以形成开口326，从而暴露下面遮光层304。步骤214可以参照如上步骤204执行。在一个实施例中，第二光刻胶层312沉积至大约200nm厚度，但也可以是其他厚度，并且在另一个实施例中，该第二光刻胶层312至少具有和遮光层304一样的厚度。
在步骤216处，如图3H描述的薄膜叠层3008所示，使用图案化的第二光刻胶层312作为掩模来蚀刻遮光层304的暴露部分，以通过形成于遮光层304中的开口334暴露下面的钼层330。可以参照如上步骤208以及可选步骤206来执行步骤216。开口334限定一相移特征，所述开口334更改了通过开口334中的光的相位(与通过开口324的光相比)，以降低衍射并提高在通过光刻工艺形成特征轮廓中的分辨率。
在步骤218处，如图3I描述的薄膜叠层3009所示，去除第二光刻胶层312，以形成衰减相移光刻光掩模340。可以参考以上步骤212去除第二光刻胶层312。使用中，通过由开口334限定的光掩模340区域的光342，相对于通过由开口324限定的光掩模340区域的光344，具有180度异相波长。
和传统蚀刻方法相比，蚀刻方法200的优点包括在光掩模制造期间，可以在掩模层之间更准确的转移特征宽度，从而允许更好的控制制成光掩模的CD。特别地，使用一复合掩模蚀刻光衰减层有利于减少蚀刻偏差，使得在制造过程中关键尺寸准确的转移到光掩模的下层。因此，方法200非常适合需要小关键尺寸控制和复制的蚀刻应用。
尽管上述内容针对本发明的实施例，但在不脱离本发明基本范围的情况下可以设计本发明的其他及进一步的实施例，并且本发明的范围由权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种制造光掩模的方法，包括：
在一工艺腔室中提供一薄膜叠层，所述薄膜叠层具有钼层、遮光层和图案化的第一光刻胶层；
使用所述第一光刻胶层作为一蚀刻掩模蚀刻所述遮光层，其中所述图案化的遮光层包括所述遮光层中数个第一开口之间的数个结构，所述开口暴露所述钼层，所述图案化的遮光层和所述图案化的第一光刻胶层形成一复合掩模；
使用所述复合掩模作为一蚀刻掩模蚀刻所述钼层，其中蚀刻所述钼层还包括：在形成所述图案化的遮光层之前，在所述图案化的第一光刻胶层上沉积一共形聚合物层；
形成填充所述蚀刻的钼层的图案化的第二光刻胶层，以在所述数个结构处限定第二开口；以及
通过由所述图案化的第二光刻胶层限定的所述第二开口，蚀刻所述遮光层。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述遮光层包括铬或者氧化铬中的至少一个。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述钼层包括钼、掺杂钼(Mo)的氮化硅(SiN)或者硅钼棒(MoSi)中的至少一个。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻所述钼层的步骤包括：
使含氟气体和含氯气体流至所述工艺腔室中，以形成气体混合物；以及
由所述气体混合物形成等离子体。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述蚀刻所述钼层的步骤还包括：
使惰性气体流至所述工艺腔室中。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述使所述含氟气体流入的步骤还包括：
使至少一种具有通式CxHyFz的含氟碳氢化合物气体流入，其中x是表示碳原子数为1到5的整数，y是表示氢原子数为1到8的整数，并且z是表示氟原子数为1到8的整数。
7.如权利要求4所述 的方法，其中所述使所述含氟气体流入的步骤还包括：
使至少一种无氢的碳氟化合物气体流入，所述无氢的碳氟化合物气体具有1到5个碳原子和4到8个氟原子。
8.如权利要求4所述 的方法，其中所述使所述含氯气体流入的步骤还包括：
使氯气(Cl2)、以及四氯化碳(CCl4)或者氯化氢(HCl)中的至少一个流入至所述工艺腔室中。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻所述钼层的步骤包括：
使氯气(Cl2)、三氟甲烷(CHF3)和氩流入至所述工艺腔室中，以形成气体混合物；以及
由所述气体混合物形成等离子体。
10.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
去除所述复合掩模的至少一部分。
11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
图案化所述遮光层以暴露所述钼层。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述图案化所述遮光层的步骤还包括：
图案化所述遮光层上的一第二光刻胶层，其中在图案化后，至少一个蚀刻在所述钼层中的开口保持填充有所述第二光刻胶。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻所述钼层的步骤暴露下面的光学透明的硅基材料。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述光学透明的硅基材料为石英。
15.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
在蚀刻所述遮光层之前，沉积一保护层在所述第一光刻胶层上。
16.一种形成光掩模的方法，所述方法包括：
在一工艺腔室中提供一薄膜叠层，所述薄膜叠层具有光学透明的硅基材料、图案化的遮光层和复合掩模，其中所述光学透明的硅基材料上设置有钼层，所述图案化的遮光层设置在所述钼层上，并且所述复合掩模具有至少一个图案化的第一光刻胶层，所述图案化的遮光层包括所述遮光层中数个第一开口之间的数个结构，所述开口暴露所述钼层；
使用所述复合掩模等离子体蚀刻所述钼层，以形成暴露所述光学透明硅基材料的钼层开口，其中蚀刻所述钼层还包括：在形成所述图案化的遮光层之前，沉积一共形聚合物层于所述图案化的第一光刻胶层上；
沉积第二光刻胶层于所述遮光层上；
图案化所述遮光层上的第二光刻胶层，其中在图案化后所述第二光刻胶层填充所述钼层开口，并且其中所述第二光刻胶层在所述数个结构处限定第二开口；以及
使用所述第二光刻胶层作为一蚀刻掩模等离子体蚀刻所述遮光层，以形成暴露所述钼层的第二开口。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述等离子体蚀刻所述钼层的步骤还包括：
在等离子体蚀刻所述遮光层之前，沉积一共形聚合物层于所述复合掩模的所述第一光刻胶层上。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述钼层包括钼、掺杂钼(Mo)的氮化硅(SiN)或者硅钼棒(MoSi)中的至少一个，并且所述遮光层包括铬，并且其中所述光学透明硅基材料包括石英或者玻璃。
19.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
在等离子体蚀刻所述钼层后和沉积所述第二光刻胶层前，去除所述第一光刻胶层。
20.一种形成光掩模的方法，包括：
提供一薄膜叠层，所述薄膜叠层具有铬层、钼层、图案化的第一光刻胶层和石英材料层；
使用所述图案化的第一光刻胶层作为蚀刻掩模蚀刻所述铬层，以形成所述蚀刻的铬层中的数个第一开口之间的数个结构，以暴露所述钼层；
通过所述蚀刻的铬层蚀刻所述钼层，以通过由所述第一光刻胶层和所述蚀刻的铬层限定的所述第一开口暴露所述下面的石英材料，其中蚀刻所述钼层还包括：在形成所述图案化的遮光层之前，沉积一共形聚合物层于所述图案化的第一光刻胶层上；
在蚀刻所述钼层或者铬层中至少一个的同一工艺腔室中，去除所述第一光刻胶层；
在所述蚀刻的铬层和钼层上沉积第二光刻胶层，其中所述第二光刻胶层填充所述蚀刻后的钼层开口；
图案化所述第二光刻胶层，其中所述图案化的第二光刻胶层在所述数个结构处限定第二开口；以及
使用所述第二光刻胶层作为蚀刻掩模来蚀刻所述铬层，以暴露所述钼层。
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