CN101046634B - 用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 - Google Patents
用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101046634B CN101046634B CN2006100674423A CN200610067442A CN101046634B CN 101046634 B CN101046634 B CN 101046634B CN 2006100674423 A CN2006100674423 A CN 2006100674423A CN 200610067442 A CN200610067442 A CN 200610067442A CN 101046634 B CN101046634 B CN 101046634B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- reaction chamber
- quartz
- etching
- watts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 134
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 76
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 74
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 38
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 24
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 16
- PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N [C].[F] Chemical compound [C].[F] PRPAGESBURMWTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 3
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 53
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVWBIKZXCXPPIR-UHFFFAOYSA-M N.[O-2].[OH-].O.[Cr+3] Chemical compound N.[O-2].[OH-].O.[Cr+3] WVWBIKZXCXPPIR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012377 Salvia columbariae var. columbariae Nutrition 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000001735 chia Species 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 150000002371 helium Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种蚀刻石英的方法。在一实施例中，一种蚀刻石英的方法包含：在一蚀刻反应室中提供一薄膜叠层，该薄膜叠层具有一石英层，其中该石英层透过一图案化层部分暴露；提供至少一种氟碳工艺气体至一工艺反应室中；以多个低于600瓦的功率脉冲偏压石英层，其中该石英层系配置在该工艺反应室中的一衬底支撑上；并透过一图案化光掩模来蚀刻石英层。在此所述的蚀刻石英的方法特别适于用来制造具有经蚀刻的石英部分的光掩模。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体蚀刻石英的方法，更明确地说，关于一种用于蚀刻石英光掩模的方法。
背景技术
在集成电路(IC)，或芯片，的制造中，代表芯片不同层的图案由芯片设计者设计出。一系列的可重复使用掩模，或光掩模，从这些图案创造出，以在生产工艺期间将每一个芯片层的设计转移至一半导体衬底上。掩模图案产生系统使用精确的激光或电子束来将芯片每一层的设计反映至各自的掩模上。然后以非常类似照相负片的方式使用这些掩模，以将每一层电路图转移至一半导体衬底上。这些层利用一连串工艺构造出，并且转移至含有每一个完整芯片的极小晶体管和电路中。因此，掩模的任何缺陷皆可能会转移至该芯片，潜在性地对效能产生不良影响。足够严重的缺陷可能使掩模完全无用。一般来说，使用一组15至30个的掩模来构造芯片，并且可以重复使用。
掩模通常是具有一层铬在一侧上的玻璃或石英衬底。掩模也可含有一层掺杂钼(Mo)的氮化硅(SiN)。铬层覆盖有一抗反射涂层以及一感光性光刻胶。在图案化工艺期间，电路设计通过将一部分的光刻胶暴露在紫外光中，使暴露出的部分可以在显影剂中溶解来写入该掩模上。然后除去光刻胶的可溶解部分，使暴露出的下方的铬可以被蚀刻。蚀刻工艺从掩模上光刻胶被除去的位置处除去铬和反反射层，也就是说，暴露出的铬被除去。
另一种用来图案化的掩模称为石英相移掩模。石英相移掩模与上述掩模类似，除了透过该图案化铬层暴露出的石英区域的间隔的相邻区域经蚀刻至约等于用来在制造期间将该电路图案转移至衬底的光波长的一半的深度。因此，当光线透过该石英相移掩模显现出以暴露配置在该衬底上的光刻胶时，透过掩模中的一开口照射在该光刻胶上的光线相对于通过邻接开口的光线呈现180度的反相。因此，可能在掩模开口边缘散射的光线被在邻接开口边缘散射的180度光线抵消，导致光线在光刻胶的预定区域中有更紧密的分布。光线的更紧密分布促进具有较小关键尺寸的特征的写入。同样地，无铬蚀刻光刻用的掩模也使用通过两个掩模的石英部分的光线的相移，以依序映像该光刻胶，因此改善用来显影该光刻胶图案的光线分布。
在一蚀刻工艺中，称为干式蚀刻、反应离子蚀刻、或等离子体蚀刻，使用等离子体来辅助化学反应以及蚀刻暴露出的掩模的石英区域。不需要的是，已知石英蚀刻工艺通常会在具有不同关键尺寸的特征间产生反应离子蚀刻延迟(RIE lag)。例如，大宽度特征的水平和垂直蚀刻速率与小宽度特征的水平和垂直蚀刻速率不同。已知石英蚀刻工艺的其它属性，例如蚀刻在该石英层中的沟槽的侧壁角度及微沟槽化(microtrenching)，在关键尺寸小于约5微米的掩模上并没有可接受的成果。这导致掩模的蚀刻特征的不一致并且相当程度地降低利用该掩模生产具有小关键尺寸的特征的能力。
随着掩模的关键尺寸持续缩小，蚀刻均匀度的重要性随的增加。因此，高度期望具有高蚀刻均匀度和低蚀刻延迟的石英蚀刻工艺。
因此，存在有对于改善的石英蚀刻工艺的需要。
发明内容
本发明大体来说提供一种用于蚀刻石英的方法。在一实施例中，一种蚀刻石英的方法包含在一蚀刻反应室中提供一薄膜叠层，该薄膜叠层具有一石英层，其透过一图案化层部分暴露，提供至少一种氟碳工艺气体至一工艺反应室中，以多个低于600瓦的功率脉冲偏压配置在该工艺反应室中的一衬底支撑上的石英层，并透过一图案化光掩模来蚀刻石英层。
在本发明的另一方面中，提供一种形成光掩模的方法。在一实施例中，该方法包含图案化石英层上的掩模层，利用蚀刻工艺蚀刻透过该掩模层暴露出的石英部分至一深度，在预定深度处终止蚀刻该石英层，以及除去该掩模层，其中该蚀刻工艺包含提供至少一种氟碳工艺气体至一工艺反应室中，以及以多个低于600瓦的功率脉冲偏压配置在该工艺反应室中的一衬底支撑上的石英层。
附图说明
因此可以详细了解上述本发明的特征的方式，是对本发明更明确的描述，简短地在前面概述过，可以通过参考实施例来得到，其中某些在附图中示出。但是需要注意的是，附图只示出本发明的一般实施例，因此不应被认为对其范围的限制，因为本发明可允许其它等效实施例。
图1是适于蚀刻石英的蚀刻反应器的简要示意图；
图2是一种蚀刻石英的方法的一实施例的流程图；
图3A-3G是利用本发明的石英蚀刻方法的一实施例制造的石英相移掩模的一实施例；以及
图4A-4E是利用本发明的石英蚀刻方法的一实施例制造的石英相移掩模的一实施例。
为了便于了解，在可能时使用相同的组件符号来表示附图共同的相同组件。
具体实施方式
图1描绘一蚀刻反应器100的一实施例的简要示意图，其中可实施本发明的石英蚀刻方法。适于与在此揭露的技术并使用的反应器包含，例如，去耦合等离子体源(DPS
J)II反应器，或是Tetra I和Tetra II光掩模蚀刻系统，所有这些都可从加州圣塔克拉拉的应用材料公司取得。DPS
II反应器也可用来做为Centura
整合式半导体晶圆工艺系统的工艺模块，也可从应用材料公司取得。在此所示的反应器100的特定实施例仅提供做为例示用，且不应用来限制本发明的范围。
反应器100一般含有一工艺反应室102，其具有一衬底座124在一导电主体(壁)104内，以及一控制器146。该反应室102具有一基本上平坦的介电顶板108。反应室102的其它变型可具有其它类型的顶板，例如，圆顶状顶板。一天线110设置在该顶板108上。该天线110包含一或多个感应线圈组件，其可被选择性地控制(图1标出两个同轴组件110a和110b)。该天线110透过一第一匹配网络114连接至一等离子体功率源112。该等离子体功率来源112一般能够在从约50千赫兹至约13.56百万赫兹范围内的可调频率下产生高至约3000瓦(W)的功率。在一实施例中，该等离子体功率来源112提供约300至约600瓦的感应耦合RF功率。
该衬底座(阴极)124透过一第二匹配网络142连接至一偏压功率源140。该偏压源140在范围约1至约10千赫的可调脉冲频率下提供介于约0至约600瓦间的功率。该偏压源140产生脉冲RF功率输出。或者，该偏压源140可产生脉冲直流功率输出。预期到该源140也可提供固定功率输出。
在一实施例中，该偏压源140经配置以在介于约1至约10千赫间的频率下提供低于约600瓦的RF功率，并具有介于约10至约95％的占空比(dutycycle)。在另一实施例中，该偏压源140系经配置以提供介于约20至约150瓦的功率，在介于约2至约5千赫间的频率下，并具有介于约80至约95％的占空比。
在一实施例中，如在DPSII反应器中，该衬底支撑座124可包含一静电夹盘160。该静电夹盘160含有至少一夹钳电极132，并且由一夹盘电源供应器166控制。在另一实施例中，该衬底座124可含有衬底保持机构，例如晶圆承座夹环、机械夹盘、以及诸如此类者。
一气路板120与该工艺反应室102连接，以提供工艺及/或其它气体至该工艺反应室102内部。在图1所描绘的实施例中，该气路板120与一或多个形成在该反应室102的侧壁104内的信道118中的进气管116连接。预期到该一或多个进气管116可提供在其它位置上。例如，在该工艺反应室102的顶板108内。
在一实施例中，该气路板120适于经这些进气管116提供氟化的工艺气体进入该工艺反应室102内部。在工艺期间，等离子体从该工艺气体形成，并透过感应耦合来自该等离子体功率来源112的功率来维持。或者该等离子体可在远程形成或利用其它方法点燃。在一实施例中，该气路板120供应的工艺气体至少包含三氟甲烷及/或四氟甲烷。其它氟化气体可包含氟化二碳(C2F)、六氟化四碳(C4F6)、八氟化三碳(C3F8)和八氟化五碳(C5F8)中的一或多个。
该反应室102内的压力利用节流阀162以及真空泵164控制。该真空泵164和节流阀162能够将反应室压力维持在约1至约20毫托范围内。
该侧壁104的温度可利用穿过该侧壁104的含液体的导管(未示出)来控制。侧壁温度通常维持在约65℃。一般来说，反应室侧壁104由金属形成(例如铝、不锈钢、以及诸如此类者，并且连接至一电气接地106。该工艺反应室102也包含工艺控制、内部诊断、终点侦测、以及诸如此类的已知系统。此类系统集合显示为支持系统154。
使用一标线片接合器182来将衬底(例如标线片或其它工作件)122固定在该衬底支撑座124上。该标线片接合器182一般包含一下半部份184，其经研磨以覆盖该支撑座124的上表面(例如，该静电夹盘160)，以及一上半部份186，其具有按尺寸订制并经塑形以抓持该衬底122的开口188。一般来说，该开口188基本上位于该支撑座124中央。该接合器182通常由单一件耐蚀刻、耐高温的材料形成，例如聚酰亚胺陶瓷或石英。一适合的标线片接合器在2001年6月26日授权的美国专利第6,251,217号中揭露，并在此通过引用的方式并入本文中。一边缘环126可覆盖及/或固定该接合器182在该支撑座124上。
使用一升降机构138来降低或升高该接合器182，因而该衬底122，至该衬底支撑座124上或从其上移开。一般来说，该升降机构138含有多个升降针(示出一个升降针130)，其行进通过各自的导引孔136。
操作时，该衬底122的温度通过稳定该衬底座124的温度来控制。在一实施例中，该衬底支撑座124含有一加热器144以及一选择性的加热槽128。该加热器144可以是经配置以在其中流通热传输流体的一或多个流体导管。在另一实施例中，该加热器144可包含至少一个加热组件134，其由一加热器电源供应器168来调节。选择性地，透过一气体导管158从一气体来源156提供一背侧气体(例如氦气(He))至形成在该支撑座表面内该衬底122下方的信道。该背侧气体系用来促进该支撑座124和该衬底间的热传输。在工艺期间，该支撑座124可由嵌入式加热器144加热至一稳定态温度，其与该氦气背侧气体联合，促进该衬底的均匀加热。
该控制器146含有中央处理单元(CPU)150、存储器148、以及CPU 150用的支持电路152，并促进该工艺反应室102的零组件的控制，因此该蚀刻工艺的控制，如在下方进一步详细讨论的。该控制器146可以是任何类型的通用计算机处理器的一，其可用来控制各种反应室及子处理器的工业设定。CPU150的存储器148可以是一或多种能轻易取得的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其它类型的数字储存，原位或远程的。这些支持电路152与CPU 150连接以利用已知方式支持该处理器。这些电路包含缓存、电源供应、时钟电路、输入/输出电路及子系统，以及诸如此类者。本发明方法一般储存在存储器148或可由CPU 150存取为软件程序的其它计算机可读介质中。或者，此种软件程序也可由一第二CPU(未示出)储存及/或执行，其位于距离该CPU 150控制的硬件远程处。
图2是用于蚀刻石英的方法200的一实施例的流程图。虽然该方法200在下面参考用来生产光掩模的衬底描述，但方法200也可有利地使用在其它石英蚀刻应用上。
方法200，其可储存在该控制器146的存储器148的计算机可读形式或其它储存介质中，该方法200在步骤202处开始，并将该衬底122置于支撑座124上。在一实施例中，该衬底122静置在该接合器182的开口188上。图1描绘的该衬底122包含一透光的硅衬底料，例如石英(即，二氧化硅，SiO2层192)，其具有一不透明的金属遮光层，称为光掩模材料190，其在该石英层192表面上形成图案化的掩模。预期到可使用分离的掩模，或者在其它应用中，配置在该石英层192上的掩模可由不同材料组成，并且可包含在该衬底中或通过一或多个中间层与该衬底分离。典型的适于用来做为光掩模层190的金属包含铬及/或氮氧化铬。该衬底122也可包含一层(未示出)介于该石英层192和光掩模层190间的掺杂钼(Mo)氮化硅(SiN)。
在步骤204，经由该进气口116将一或多种氟化工艺气体通入该工艺反应室102中。例示工艺气体可包含四氟甲烷和三氟甲烷，除了其它的的外。该工艺气体可进一步包含惰性气体，例如氦气、氩气、氙气、氖气、和氪气。
在一实施例中，含铬的衬底122利用Tetra I、Tetra II或DPS
II蚀刻模块通过提供速率为每分钟2至50标准立方厘米(sccm)的四氟化碳和速率为2至50sccm的三氟甲烷(CHF3)来进行蚀刻。一特定工艺配方提供速率为9sccm的四氟甲烷、速率为26sccm的三氟甲烷。该工艺反应室内的压力控制在低于约40毫托，并且在一实施例中，介于约1和约10毫托间，例如2毫托。
在步骤206，低于约600瓦，并且在一第一实例中，低于约100瓦，并且在一第二实例中，介于20和约150瓦间，的脉冲衬底偏压功率经施加至该支撑座124以偏压该衬底122。一特定工艺配方施加约65瓦的偏压功率。
在一实施例中，该偏压来源140经配置以在介于约1至约10千赫的频率下提供低于约600瓦的RF功率，并具有介于约10至约95％的占空比。在另一实施例中，该偏压来源140经配置以提供介于约20至约150瓦的功率，在介于约2至约5千赫间的频率下，并具有介于约20至约95％的占空比。
在该石英层含有一层图案化光刻胶在其上的实施例中，该偏压来源140提供介于约20至约150瓦的脉冲RF功率，在介于约2至约5千赫间的频率下，并具有介于约70至约90％的占空比。在该石英层不具有一层图案化光刻胶在其上的实施例中，该偏压来源140提供介于约20至约150瓦的脉冲RF功率，在介于约2至约5千赫间的频率下，并具有介于约20至约40％的占空比。
在步骤208，等离子体通过从该等离子体功率来源112施加介于约300至约600瓦的RF功率至该天线110从这些工艺气体形成。预期到该等离子体可用其它方式点燃。在一实施例中，在约13.56百万赫兹的频率下施加约420瓦的RF功率至该天线110。
在步骤210，蚀刻该衬底122上暴露出的石英层192直到达到终点为止。该终点可由时间、光学干涉(optical interferometry)或利用其它适合方法判定。
石英蚀刻方法200优于已知蚀刻方法处包含减少蚀刻延迟、微沟槽化和更佳的垂直侧壁角度控制，因此使方法200在生产小电路尺寸的蚀刻应用中成为极受欢迎的。
图3A-3G描绘出薄膜叠层300i的一实施例，其利用上述方法200制造成为石英相移掩模318。下标”i”表示图3A-3G所示的薄膜叠层的不同制造阶段的整数。
该薄膜叠层3001，在图3A中描绘出，包含一石英层302，其具有一光掩模层304配制在其上。该光掩模层304一般是铬或其它适合材料，例如上述者。可在该光掩模层304上沉积选择性的抗反射层306(以虚线示出)。一第一光刻胶层308经配置在该光掩模层304或抗反射层306上，当存在时。
将该第一光刻胶层308图案化并用来做为蚀刻该光掩模层304的蚀刻掩模，以形成暴露出下方石英层302的特征310，如图3B所描绘的。可利用从含氯气体(例如氯气)或含氟气体(例如六氟化硫或四氟甲烷)形成的等离子体来蚀刻该光掩模层304。一个示例蚀刻工艺在2002年9月4号提出申请的美国专利申请案第10/235,223号中揭露，其在此通过引用其全文的方式并入本文中。预期到也可使用其它适合的金属蚀刻工艺。在这些特征310形成在该光掩模层304中之后，将余下的第一光刻胶层308去除，例如，利用灰化法，而留下如图3C所示的薄膜叠层3003。
如图3D所示，一第二光刻胶层312经配置在该薄膜叠层3004上，填充这些特征310。接着图案化该第二光刻胶层312。通常在形成一石英相移掩模时，该图案化的第二光刻胶层312暴露出间隔的特征310底部处的石英层302，如图3E所示。
利用上述方法200来蚀刻透过该图案化的第二光刻胶层312暴露出的石英层302。该石英蚀刻的终点经选择而使图3F所示的蚀刻出的石英沟槽316的深度314约等于欲与该石英相移光掩模318并用的预定的光波长透过该石英层302的180度相移长度。典型的波长是193和248纳米。因此，深度314通常约是172或240纳米，虽然也可为与不同的光刻光波长并用的掩模使用其它深度。在蚀刻该石英沟槽316后，除去余下的第二光刻胶层312，例如，利用灰化法，而使余下的薄膜叠层3007形成一石英相移掩模318，如图3G所示。
图4A-4E描绘出薄膜叠层400i的一实施例，其利用上述方法200制造成为无铬蚀刻光刻掩模418。下标”i”系表示图4A-4E所示的薄膜叠层的不同制造阶段的整数。
该薄膜叠层4001，在图4A中描绘出，包含一石英层402，其具有一掩模层404配制在其上。该掩模层404通常适于利用氟化的等离子体化学品选择性地蚀刻石英，并且在一实施例中为铬或其它光刻胶材料。可在该掩模层404上沉积选择性的抗反射层406(以虚线示出)。一光刻胶层408经配置在该掩模层404或抗反射层406上，当存在时。
将该光刻胶层408图案化并用来做为蚀刻该掩模层404的蚀刻掩模，以形成暴露出下方石英层402的特征410，如图3B所描绘的。可如上所述般利用含氯或氟气体形成的等离子体来蚀刻该掩模层404。在这些特征410形成在该掩模层404中的后，将余下的光刻胶层408去除，例如，利用灰化法，而留下如图4C所示的薄膜叠层4003。可选择地，可让该光刻胶层408遗留在该掩模层404上，并透过随后工艺期间的腐蚀及/或去光刻胶来去除。
如图4D所示，利用上述方法200来蚀刻透过该掩模层404暴露出的位于这些特征410底部的石英层402。该石英蚀刻的终点经选择而使图4D所示的蚀刻出的石英沟槽416的深度414约等于欲与该无铬蚀刻光刻掩模418并用的预定的光波长透过该石英层402的180度相移长度，例如，深度414如上参考该掩模318所述的选择。
在蚀刻该石英沟槽416后，除去该掩模层404的余下部分。例如，可利用选择性蚀刻来除去该掩模层404的余下部分，例如，使用用来图案化该掩模层404的化学品。从该薄膜叠层4005余下的石英层402形成如图4E所示的无铬蚀刻光刻掩模418。
因此，已经提供一种用于蚀刻石英的方法，其相对于已知工艺有利地改善沟槽特性。因此，在此所述的蚀刻石英的方法有利地促进适于图案化具有次5微米关键尺寸的特征的相移光掩模的制造。
虽然前述是针对本发明的实施例，但本发明的其它及进一步实施例可在不背离其基本范围下设计出，并且其范围由下述权利要求范围决定。
Claims (27)
1.一种蚀刻石英的方法，其至少包含：
在设置在一工艺反应室中的一衬底支撑上提供一薄膜叠层，所述薄膜叠层具有一石英层，其中所述石英层透过一图案化层部分暴露，其中所述图案化层包括铬；
提供至少一种氟碳工艺气体至所述工艺反应室中；
在介于1至10千赫的频率下，以多个低于600瓦的功率脉冲偏压所述石英层，其中所述石英层配置在所述工艺反应室中的所述衬底支撑上；以及
透过所述图案化层来蚀刻所述石英层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入四氟甲烷(CF4)至所述工艺反应室中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入三氟甲烷(CHF3)至所述工艺反应室中。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入2至50sccm的四氟甲烷至所述工艺反应室中；以及
通入2至50sccm的三氟甲烷至所述工艺反应室中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于20％至95％的脉冲功率。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图案化层不包含光刻胶并且所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于20％至40％的脉冲功率。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图案化层包含光刻胶；并且偏压步骤至少包含：
产生占空比介于70％至90％的脉冲功率。
8.一种形成光掩模的方法，其至少包含：
a)图案化一铬掩模层，其中所述铬掩模层位在配置于一工艺反应室中的衬底支撑上的一石英层上；
b)利用一蚀刻工艺而蚀刻透过所述铬掩模层暴露出的石英部分至一深度，其至少包含：
提供至少一种氟碳工艺气体至所述工艺反应室中；
以多个低于600瓦的功率脉冲偏压石英层，其中所述石英层配置在所述衬底支撑上，其中在介于1至10千赫的频率下产生脉冲偏压功率；以及
维持所述工艺反应室中的所述工艺气体的等离子体；
c)在一预定蚀刻深度处终止蚀刻所述石英层；以及
d)除去所述铬掩模层。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图案化的步骤至少包含：
图案化所述铬掩模层上的一光刻胶层；
蚀刻所述铬掩模层以形成穿过其间的开口；以及
从所述铬掩模层上除去所述光刻胶层。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述氟碳工艺气体至少包含三氟甲烷(CHF3)、六氟化二碳(C2F6)、八氟化三碳(C3F8)、四氟甲烷(CF4)和八氟化五碳(C5F8)的至少一种。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入四氟甲烷和三氟甲烷至所述工艺反应室中。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于20％至95％的脉冲功率。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述维持所述等离子体的步骤进一步包含：
感应耦合介于300至600瓦间的射频功率至配置在所述工艺反应室邻近处的一天线。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述图案化的步骤至少包含：
图案化位于所述铬掩模层上的第一光刻胶层；
蚀刻所述铬掩模层以形成穿过其间的至少一第一开口以及一第二开口；
图案化位于所述铬掩模层上的第二光刻胶层以形成所述铬掩模层，其中所述铬掩模层中的所述第一开口在图案化之后保持被所述第二光刻胶层填满的状态。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述氟碳工艺气体至少包含三氟甲烷、六氟化二碳、八氟化三碳、四氟甲烷和八氟化五碳的至少一种。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于20％至95％的脉冲功率。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述维持等离子体的步骤进一步包含：
感应耦合介于300至600瓦间的射频功率至配置在所述工艺反应室邻近处的一天线。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述功率脉冲低于150瓦。
19.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述铬掩模层不包含光刻胶；并且偏压的步骤至少包含：
产生占空比介于20％至40％的脉冲功率。
20.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述铬掩模层包含光刻胶；并且偏压的步骤至少包含：
产生占空比介于70％至90％的脉冲功率。
21.一种形成一光掩模的方法，其至少包含：
a)图案化位于一铬层上的第一光刻胶层；
b)蚀刻所述铬层以形成穿过其间的至少一第一开口以及一第二开口；
c)除去所述第一光刻胶层；
d)图案化位于所述铬层上的第二光刻胶层，其中所述铬层中的所述第一开口在图案化后保持被所述第二光刻胶层填满的状态；
e)利用一蚀刻工艺而蚀刻透过所述铬层暴露出的石英层部分至一深度，其中所述深度为一光刻光波长的一半，且所述光刻光波长介于193至248纳米间，其至少包含：
提供至少一种氟碳工艺气体至一工艺反应室中；
以多个低于600瓦的功率脉冲偏压石英层，其中所述石英层配置在所述工艺反应室内的衬底支撑上，其中在介于1至10千赫的频率下产生脉冲偏压功率；以及
以介于300至600瓦间的功率维持所述工艺气体的等离子体；以及
f)除去所述铬层。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述氟碳工艺气体至少包含三氟甲烷、六氟化二碳、八氟化三碳、四氟甲烷和八氟化五碳的至少一种。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入四氟甲烷和三氟甲烷至所述工艺反应室中。
24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述提供至少一种氟碳工艺气体的步骤至少包含：
通入2至50sccm的四氟甲烷至所述工艺反应室中；以及
通入2至50sccm的三氟甲烷至所述工艺反应室中。
25.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于20％至95％的脉冲功率。
26.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述偏压步骤至少包含：
产生占空比介于70％至90％的脉冲功率。
27.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述蚀刻所述石英层部分的步骤至少包含：
施加占空比介于20％至90％的20瓦至150瓦之间的偏压功率；
感应耦合300瓦至600瓦之间的射频功率至配置在所述工艺反应室邻近处的一天线；
通入9sccm的四氟甲烷至所述工艺反应室中；以及
通入26sccm的三氟甲烷至所述工艺反应室中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2006100674423A CN101046634B (zh) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | 用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2006100674423A CN101046634B (zh) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | 用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101046634A CN101046634A (zh) | 2007-10-03 |
| CN101046634B true CN101046634B (zh) | 2010-09-29 |
Family
ID=38771337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2006100674423A Expired - Fee Related CN101046634B (zh) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | 用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101046634B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120302070A1 (en) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | Nanya Technology Corporation | Method and system for performing pulse-etching in a semiconductor device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356515A (en) * | 1990-10-19 | 1994-10-18 | Tokyo Electron Limited | Dry etching method |
-
2006
- 2006-03-27 CN CN2006100674423A patent/CN101046634B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5356515A (en) * | 1990-10-19 | 1994-10-18 | Tokyo Electron Limited | Dry etching method |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| M. Schaepkens, G. S. Oehrlein, J. M. Cook.Effects of radio frequency bias frequency and radiofrequencybias pulsing on SiO2 feature etching in inductivelycoupledfluorocarbon plasmas.Journal of Vacuum Science and Technology B18 2.2000,18(2),856-863. * |
| M.Schaepkens G. S. Oehrlein |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101046634A (zh) | 2007-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100886514B1 (ko) | 석영 포토마스크 플라즈마 식각을 위한 방법 | |
| KR101114131B1 (ko) | 듀얼 주파수 바이어스를 갖는 화학적 기상 증착 챔버 및이를 이용하여 포토마스크를 제조하기 위한 방법 | |
| KR100828781B1 (ko) | 포토마스크 제조용으로 적합한 카본 하드마스크를 통한크롬 층의 플라즈마 에칭 방법 | |
| KR100822294B1 (ko) | 포토마스크 제조에 적합한 몰리브덴층을 에칭하는 방법 | |
| US7838433B2 (en) | Cluster tool and method for process integration in manufacturing of a photomask | |
| KR100822276B1 (ko) | 보호 마스크를 이용하는 포토마스크 플라즈마 에칭 방법 | |
| TWI432886B (zh) | 具有自罩層之光罩與其蝕刻方法 | |
| EP1612840A2 (en) | Method and apparatus for photomask plasma etching | |
| EP1253117A1 (en) | Glass substrate for photomasks and preparation method | |
| JP2006215552A (ja) | フォトマスク製作に適したクロム層をプラズマエッチングするための方法 | |
| US7635546B2 (en) | Phase shifting photomask and a method of fabricating thereof | |
| US7786019B2 (en) | Multi-step photomask etching with chlorine for uniformity control | |
| CN101046634B (zh) | 用于石英光掩模等离子体蚀刻的方法 | |
| KR100823949B1 (ko) | 포토마스크 플라즈마 에칭 방법 및 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100929 Termination date: 20160327 |