JP2007041599A - フォトマスク製造におけるプロセス集積のためのクラスターツールおよび方法 - Google Patents

フォトマスク製造におけるプロセス集積のためのクラスターツールおよび方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ハードマスクを使用するフォトマスクの製作方法において、フォトレジストの縁の荒さやエッチング中のレジスト開口の拡大が、パターンの不均一性をもたらすため、特に臨界寸歩の小さいパターンを高精度に製造する製造方法を提供する。
【解決手段】ハードマスク堆積チャンバと、クロムをエッチングするように構成されたプラズマチャンバとを結合している真空移送チャンバを含んだクラスターツールを用いて製造する。また、第１の処理チャンバにおいて基板上にハードマスクを堆積するステップと、レジスト層を該基板上に堆積するステップと、該レジスト層をパターニングするステップと、第２のチャンバにおいて該パターニング済みレジスト層上に形成されたアパーチャを介して該ハードマスクをエッチングするステップと、第３のチャンバにおいて該ハードマスクに形成されたアパーチャを介してクロム層をエッチングするステップと、を含んでいる。
【選択図】 図２Ａ

Description

発明の背景
発明の分野
[0001]本発明は概して、ハードマスクを使用するフォトマスク製作方法と、フォトマスク製造におけるプロセス集積のためのクラスターツールおよび方法とに関する。
関連技術の説明
[0002]集積回路（ＩＣ）やチップの製造において、チップの異なる層を表すパターンはチップ設計者によって作成される。各チップ層の設計を製造プロセス中に半導体基板上に移送するために、一連の再使用可能なマスクやフォトマスクは、これらのパターンから作成される。マスクパターン発生システムは、正確なレーザーや電子ビームを使用して、チップの各層の設計をそれぞれのマスクにイメージングする。その後マスクはほとんど写真のネガのように使用されて、各層の回路パターンを半導体基板上に移送する。これらの層は１シーケンスのプロセスを使用して作られ、各々完全なチップを備える微細トランジスタおよび電気回路になる。したがって、マスクにおける欠陥がチップに移送されてしまうこともあり、潜在的に性能に悪影響を与える。かなり深刻な欠陥はマスクを完全に使用できないものにさせてしまうこともある。通常、１セット１５〜３０個のマスクがチップを構築するのに使用され、反復して使用可能である。
[0003]マスクは通常、一方の側に１層のクロムを有するガラスまたは石英基板である。マスクはまた、モリブデン（Ｍｂ）でドープされた１層の窒化シリコン（ＳｉＮ）を含有していてもよい。クロム層は反射防止コーティングおよび感光性レジストによってカバーされる。パターニングプロセス中、回路設計は、レジストの部分を紫外線に暴露することによってマスク上に書き込まれ、暴露部分を現像溶液に可溶性にする。その後レジストの可溶性部分が除去され、暴露された下地クロムはエッチング可能になる。エッチングプロセスは、レジストが除去された、つまり暴露クロムが除去された場所においてマスクからクロムおよび反射防止層を除去する。
[0004]パターニング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既知である。石英位相シフトマスクは、パターニング済みクロム層を介して暴露された石英領域の交互に隣接するエリアが、製作中に回路パターンを基板に移送するのに利用される光の波長の半分にほぼ等しい深さにエッチングされる点を除いて、上記マスクに類似している。したがって、光によって、石英位相シフトマスクを介して、基板上に配置されたレジストを暴露することを示すと、マスクの１つの開口を介してレジストに衝突する光は、直接隣接する開口を通過する光に対する位相から１８０度ずれている。そのため、マスク開口の縁で散乱される可能性のある光は隣接する開口の縁で散乱する１８０度の光で相殺され、レジストの所与の領域におけるよりタイトな光の分布をもたらす。よりタイトな光の分布は、より小さい臨界寸法を有する部材の書き込みを容易にする。同様に、クロムレスエッチングリソグラフィに使用されるマスクは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てレジストを順次イメージングすることによって、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良することができる。
[0005]フォトレジストエッチングマスクは、フォトマスクの製作中の少なくとも１層のプラズマエッチング時に使用される。フォトレジストがエッチングプロセス中にわずかにエッチングされると、エッチングされているフォトマスク層の臨界寸法の寸法コントロールは悪影響を被る。１０μｍを超える臨界寸法を有する構造において、この構造がエッチングされるフォトレジストのアパーチャの縁に沿った粗さは深刻な問題を引き起こす大きさではない。しかしながら、とりわけフォトマスク自体の臨界寸法が約５μｍ以下かつナノメートル程度に縮小されると、フォトレジストアパーチャの縁の粗さは臨界寸法自体の粗さに等しい大きさであり、したがって、粗さのわずかなばらつきによっても、臨界寸法が規格外となってしまうことがある。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（エッチング中のレジストアパーチャの拡大）を受けるため、約５μｍ未満の臨界寸法を製作するためにフォトレジストマスクを使用することは、これらの問題はフォトマスクのエッチング部材の不均一性をもたらし、これに応じて、マスクを使用する、臨界寸法の小さい部材を生成する能力を損なうがゆえに、製作者にとっては極めて難題である。マスクの臨界寸法が縮小し続けると、エッチング均一性の重要性は大きくなる。
[0006]そのため、フォトマスク製作のための改良されたプロセスおよび装置に対する当分野における必要性がある。改良されたフォトマスク製作プロセスのために、フォトマスク製造におけるプロセス集積のための改良されたクラスターツールおよび方法に対する必要性もある。
発明の概要
[0007]フォトマスク製作を改良するために、マスキング技術を利用する改良されたエッチングプロセスが開発されて、フォトマスクに形成された部材の良好な寸法コントロールをもたらす。改良されたエッチングプロセスの利点を実現するために、この製作プロセスは、フォトマスク製作に利用される従来のツールと比較して、堆積および処理される材料の追加層を必要とする。しかしながら、追加ツール、およびこのツールによって費やされる空間は所有コストを大きく増大させるため、最小限の財政投資によって追加製作ステップのすべてを実行する機能を有するシステムもまた提供される。
[0008]一実施形態では、フォトマスク製作プロセスは、クロムを含むフィルムスタック上にハードマスクをパターニングするステップと、処理チャンバにおいて該パターニング済みフォトマスクを介して該クロム層をエッチングするステップと、該クロム層がエッチングされた該処理チャンバ内で該ハードマスクを除去するステップとを含む。
[0009]他の実施形態では、フォトマスク製造におけるプロセス集積のための集積基板処理システム（例えばクラスターツール）および方法が提供される。一実施形態では、フォトマスク製造におけるプロセス集積に適したクラスターツールは、少なくとも１つのハードマスク堆積チャンバを結合している真空移送チャンバと、クロムをエッチングするように構成された少なくとも１つのプラズマチャンバとを含む。
[0010]別の実施形態では、フォトマスク製造におけるプロセス集積方法は、クラスターツールに結合された第１の処理チャンバにおいて基板上にハードマスクを堆積するステップと、該基板上にレジスト層を堆積するステップと、該レジスト層をパターニングするステップと、該クラスターツールに結合された第２のチャンバにおいて該パターニング済みレジスト層に形成されたアパーチャを介して該ハードマスクをエッチングするステップと、該クラスターツールに結合された第３のチャンバにおいて該ハードマスクに形成されたアパーチャを介してクロム層をエッチングするステップとを含む。本発明のさらなる実施形態では、該ハードマスクは、酸素含有ガスから形成されたプラズマを使用して該第２または第３のチャンバの少なくとも一方において除去される。
[0011]本発明の教示は、添付の図面に関連した以下の詳細な説明を検討することによって容易に理解可能である。
[0021]理解を容易にするために、図面に共通の同一要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および部材はさらなる引用なしに他の実施形態に有益に組み込まれてもよいことが想定されている。
[0022]しかしながら、添付の図面は本発明の例示的な実施形態のみを図示しており、したがって、本発明は他の等しく効果的な実施形態を認めてもよいために、その範囲を制限するものとみなされるべきではない点に注目すべきである。
詳細な説明
[0023]本発明の実施形態は、フォトマスク製作のための改良されたプロセスと、フォトマスク製造におけるプロセス集積のための改良されたクラスターツールおよび方法とを含む。フォトマスク製作方法は、フォトマスクに処理されるフィルムスタック上に極薄ハードマスクを形成するステップを含んでいる。フィルムスタックは概してクロム含有層および石英層を含んでいる。フィルムスタックは付加的に、モリブデン含有層などの光減衰層を含んでいてもよい。一実施形態では、ハードマスク材料は、石英および／またはクロム含有層などの、エッチングされている下地層に対して高い選択性を有する材料から選択されてもよい。別の実施形態では、ハードマスク材料は、ハードマスクを介してエッチングされる下地層と同程度のエッチングレートを有する材料から選択されてもよい。本発明のハードマスクは、本明細書に説明されている化学的性質を使用して横方向にエッチングされないので、ハードマスクに形成されたアパーチャの寸法的安定性によって、およそ５μｍ未満の、かつナノメートル程度の臨界寸法を有するフォトマスク構造が適切に製作可能になる。
[0024]図１は、本発明のフォトマスク製作方法の一実施形態を実践するのに適した例示的な集積半導体基板処理システム（例えば、クラスターツール）１００の概略平面図を描いている。システム１００は事例的に、真空気密中央移送チャンバ１０４と、入力／出力モジュール（例えば、ファクトリインタフェース）１０２と、システムコントローラ１４０とを含んでいる。一実施形態では、移送チャンバ１０４は複数の処理チャンバと少なくとも１つのロードロックチャンバ１０６（２つが図１に示されている）とを含んでおり、これらは中央移送チャンバ１０４の周縁に結合されている。
[0025]ロードロックチャンバ１０６は、ファクトリインタフェース１０２の略大気環境と移送チャンバ１０４の真空環境間で基板を移送するために利用される。移送チャンバ１０４は、ロードロックチャンバ１０６と、移送チャンバ１０４に結合された種々のプロセスチャンバとの間で基板を移送するように構成された真空ロボット１３０をその中に配置している。
[0026]移送チャンバ１０４に結合された処理チャンバは概して、ハードマスクをエッチングするように構成された少なくとも１つのエッチングチャンバと、クロム層をエッチングするように構成された少なくとも１つのエッチングチャンバと、少なくとも１つの化学気相堆積チャンバとを含んでいる。一実施形態では、化学気相堆積チャンバとエッチングチャンバおよび／または別の処理チャンバのうちの少なくとも１つは、酸素含有ガスから形成されたプラズマへの暴露によるハードマスクの除去などのアッシングプロセスを実行することができる。図１に描かれた実施形態では、４個の処理チャンバが移送チャンバ１０４に結合されて、ハードマスク材料を堆積するように構成された第１のチャンバ１１０と、ハードマスク材料をエッチングするように構成された第２のチャンバ１１２と、クロムをエッチングするように構成された第３のチャンバ１１４と、ハードマスク材料を除去するように構成された第４のチャンバ１１６とを含んでいる。本発明での使用に適したエッチングチャンバおよびアッシングチャンバの例は、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可能なＴＥＴＲＡ（登録商標）、ＴＥＴＲＡ（登録商標）II、ＤＰＳ（登録商標）II、ＤＰＳ（登録商標）IIＨＴおよびＡＸＩＯＭ（商標）処理チャンバを含んでいる。処理チャンバ１１０、１１２、１１４、１１６のそれぞれの例示的な実施形態についての例示的な説明は、図５〜７を参照して以下に論じられる。
[0027]一実施形態では、ファクトリインタフェース１０２は、計測モジュール１２６と、少なくとも１個のフロント開口一体型ポッド（ＦＯＵＰ）１０８を受容する少なくとも１個のドッキングステーションと、少なくとも１個の基板移送（ＦＩ）ロボット１３２とを含んでいる。２つのＦＯＵＰ１０８は図１に描かれた実施形態に示されている。計測モジュール１２６は、基板上に形成された構造の臨界寸法を測定するのに適した少なくとも１個の非破壊測定技術を用いる。本発明の利点を享受するように適合可能な１個の適切な計測モジュールは、光学的に臨界寸法を測定し、Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａにあるＮａｎｏｍｅｔｒｉｃｓから入手可能である。臨界寸法を測定するのに適した他の測定ツールが代替的に用いられてもよいことが想定されている。ＦＩロボット１３２は、ＦＯＵＰ１０８と、計測モジュール１２６とロードロックチャンバ１０６間で処理前および処理後の基板を移送するように構成されており、またロボットの移動範囲を増大させるためにトラック１１８に沿って位置決め可能であってもよい。
[0028]代替的に、計測モジュール１２６は、例えば処理チャンバ１１０、１１２、１１４、１１６のうちの１つの代わりに移送チャンバ１０４に、または移送チャンバ１０４の別のファセットに直接結合されてもよい。この構成によって、真空環境から基板を移送する必要なく臨界寸法データを収集することが容易になる。２つ以上の計測モジュール１２６が利用されてもよいこと、かつ少なくとも１個の計測モジュールがシステム１００の大気および真空サイドに位置決めされてもよいこともまた想定されている。
[0029]システムコントローラ１４０は集積処理システム１００に結合されて、これをコントロールする。システムコントローラ１４０は、システム１００のチャンバおよび装置のダイレクトコントロールを使用して、あるいは代替的にこれらのチャンバおよび装置に関連するコンピュータ（またはコントローラ）をコントロールすることによって、システム１００の動作の全態様をコントロールする。動作において、システムコントローラ１４０によって、計測モジュール１２６から得られたデータのフィードフォワードおよび／またはフィードバックに伴うデータ収集はシステム１００の性能を最適化し、フォトマスクＣＤの設計耐性の保持を容易にすることができる。
[0030]システムコントローラ１４０は概して、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４２と、メモリ１４４とサポート回路１４６とを含んでいる。ＣＰＵ１４２は、工業的設定で使用可能な汎用コンピュータプロセッサの任意の形態のうちの１つであってもよい。サポート回路１４６は従来ＣＰＵ１４２に結合されて、キャッシュ、クロック回路、入力／出力サブシステム、電源などを備えていてもよい。ＣＰＵ１４２によって実行される場合、ソフトウェアルーチンはＣＰＵを特定目的のコンピュータ（コントローラ）１４０に変換する。ソフトウェアルーチンはまた、システム１００から離れて配置されている第２のコントローラ（図示せず）によって記憶および／または実行されてもよい。
[0031]図２Ａ〜図２Ｂは、本発明の一実施形態に従った、図３Ａ〜図３Ｇに示されるようなフォトマスク３２０の製作方法２００のフロー図の一実施形態を描いている。方法２００は概して、通常ソフトウェアルーチンとしてメモリ１４４に記憶されている。本発明の方法２００はソフトウェアルーチンとして遂行されるものとして論じられるが、本明細書に開示されている方法ステップの一部または全部はハードウェアで、ならびにソフトウェアコントローラによって実行されてもよい。したがって、本発明は、コンピュータシステムで実行されるようなソフトウェアで、特定用途集積回路としてのハードウェアまたは他のタイプのハードウェア遂行で、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で遂行されてもよい。
[0032]方法２００はステップ２０２で開始し、ここで基板１２２はＦＯＵＰ１０８のうちの１つから第１のプロセスチャンバ１１０に、ロードロックチャンバ１０６のうちの１つを介して移送される。基板１２２は概して、製作中のフォトマスク構造のフィルムスタック３００を備えている。フィルムスタック３００は、フォトマスク材料として既知の、不透明光遮断クロム層３０４を有する石英（つまり二酸化シリコン（ＳｉＯ２））層３０２などの光学的に透明なシリコンベース材料を含んでおり、パターニング済みマスクを石英層３０２の表面に形成する。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、図３Ａに示されるように、石英層３０２とクロム層３０４間に介在された、モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデンシリコン（ＭｏＳｉ）でドープされた窒化シリコン（ＳｉＮ）などの（仮想線で示された）減衰層３０６を含んでいてもよい。
[0033]ステップ２０４において、ハードマスク層３０８は、図３Ｂに示されるように、第１の処理チャンバ１１０で実行される化学気相堆積プロセスを利用して基板１２２上に堆積される。ハードマスク層３０８は、約５０Å〜約１００Åの厚さを有するが、これに制限されない。ハードマスク層３０８は、他の適切な材料のなかでもとりわけ、ＳｉＣ；ＳｉＣＨ；ＳｉＣＯＨ；ＳｉＣＮＨ；ＳｉＣＯＮＨ；ダイアモンド状炭素、炭素、タングステン、ＳｉＯ２およびＳｉ３Ｎ４を含む酸窒化クロム、酸窒化シリコン、シリコンリッチ酸化物、シリコンリッチ窒化物、シリコンリッチ酸窒化物、窒化チタン、モリブデンシリサイドおよびシリコンカーバイドであってもよい。ハードマスク層３０８はまた、α−炭素と称される、高温無機炭素材料であってもよい。α−炭素材料を堆積するための一プロセスは、Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍ（ＡＰＦ（商標））の商品名でアプライドマテリアルズ社から入手可能である。別のα−炭素材料は、２０００年６月８日に出願された、同一出願人による米国特許出願第０９／５９０，３２２号に開示されている。α−炭素材料は、フィルムスタック３００に使用されている他の材料に対するα−炭素材料のエッチング選択性を改良するために、窒素（Ｎ２）でさらにドープされていてもよい。
[0034]一実施形態では、ハードマスク層３０８は、１つ以上の炭化水素化合物および不活性ガスを備えるガス混合物を加熱して、ガス混合物内の１つ以上の炭化水素化合物を熱分解してアモルファス炭素層を形成することによって堆積される。適切な炭化水素化合物は、一般式ＣｘＨｙ（ここで、ｘは２〜４の範囲を有し、ｙは２〜１０の範囲を有する）を有するガスを含んでいる。ガス混合物は、約１００〜約７００℃の温度に加熱されてもよい。
[0035]一実施形態では、２つの電源から供給される異なる周波数でのバイアス電力が、堆積された材料の応力を付勢するために堆積中に提供されてもよく、これによって下地フィルムへのハードマスク層３０８の接着を改良することができる。とりわけ、フォトマスクの臨界寸法が４５ｎｍの範囲に近づくと、エッチングバイアスを促進するハードマスク層３０８の不良接着は、マスキング材料からフォトマスクまでのＣＤの受け入れがたい移送をもたらすことになる。例えば、最高約１０００ワットの総バイアス電力は、約２〜約２７ＭＨｚの周波数範囲で提供されてもよい。より高い周波数電源とより低い周波数電源間の電力比は１００パーセント〜約０パーセント、および約０パーセント〜約１００パーセントに及ぶこともある。周波数は、フィルムスタック組成、堆積されるハードマスク材料、および堆積されたハードマスクフィルムの所望の応力レベルに応じて、より高いおよび／またはより低い周波数にチューニングされてもよい。
[0036]一実施形態では、ハードマスク層３０８は、リソグラフィックパターニングプロセス中の光の反射をコントロールするのに使用される誘電反射防止コーティング（ＤＡＲＣ）層を含んでいてもよい。通常、ＤＡＲＣ層は二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）などを備えている。事例的な実施形態では、ハードマスク層はα−炭素フィルムと、約１８００オングストロームの結合厚さを有するＤＡＲＣ層とを含んでいる。
[0037]ステップ２０６において、ハードマスク層３０８をその上に配置する基板１２２は第１の処理チャンバ１１０から除去されて、ＦＯＵＰ１０８のうちの１つに、ロードロックチャンバ１０６のうちの１つを介して移送して返される。ステップ２０８において、基板１２２はシステム１００から除去されて、当分野において既知であるように、パターニング済みフォトレジストマスク３１０をハードマスク層３０８上に形成する。ステップ２１０において、パターニング済みフォトレジストマスク３１０をその上に配置している基板１２２は、図３Ｃに示されるように、システム１００に送り返される。
[0038]場合によって、ステップ２１２において、パターニング済みフォトレジストマスク３１０をその上に配置している基板１２２は、ＦＯＵＰ１０８から計測モジュール１２６に移送されてもよい。計測モジュール１２６において、フォトレジストマスク３１０を画成する構造の寸法はステップ２１４で測定される。測定を実行するために、測定ツールは、分光法、干渉分光法、散乱解析法（ｓｃａｔｔｅｒｏｍｅｔｒｙ）、反射率測定法、偏光解析法などの少なくとも１つの非破壊光学測定技術を使用してもよい。測定された寸法は、トポグラフィック寸法、臨界寸法（ＣＤ）、厚さ、プロファイル角度などを含んでいてもよい。用語「臨界寸法」は本明細書では、これを介してハードマスク層３０８がエッチングされるアパーチャを画成するパターニング済みマスク３０８の構造の最小幅のことである。測定は、一まとまりの基板のうちの各基板に対して、かつ所与の周期性で実行されてもよい。一実施形態では、計測モジュール１２６は、各基板１２２上のフォトレジストマスク３１０の臨界寸法測定を得る。測定は、実質的に有効な平均ＣＤ測定を得るために、基板の複数の領域で実行されてもよい。これらの測定の結果は、トリミングプロセスのレシピを判断するために集積半導体基板処理システムで使用されてもよく、フォトレジストマスク形成プロセスを修正するためのフィードバック情報として使用されてもよく、あるいはクロムエッチングプロセスを修正し、プロセス性能、品質コントロールを監視し、または他の使用のためのフィードフォワード情報として使用されてもよい。フォトレジストパターニング済みマスクのプレトリミング測定を使用するエッチング部材の寸法コントロール方法の例は、２００３年５月１に出願された同一出願人による米国特許出願第１０／４２８，１４５号、および２００３年９月１９日に出願された米国特許出願第１０／６６６，３１７号に開示されている。ＣＤ測定は、本明細書に説明されたエッチングステップのいずれかの後に上記のように行われ、かつ使用されてもよいことが想定されている。
[0039]ステップ２１６において、パターニング済みフォトレジストマスク３１０をその上に配置している基板１２２はＦＯＵＰ１０８（または計測モジュール１２６）から第２のプロセスチャンバ１１２に、ロードロックチャンバ１０６のうちの１つを介して移送される。ステップ２１８において、ハードマスク層３０８は、図３Ｄに示されるように、パターニング済みフォトレジストマスク３１０の層をエッチングマスクとして使用してエッチングされる。
[0040]ハードマスク層３０８がＳｉＯＮから形成される一実施形態では、ハードマスク層３０８は、四フッ化物（ＣＦ４）を２０〜２００ｓｃｃｍのレートで、アルゴン（Ａｒ）を２０〜２００ｓｃｃｍのレートで印加することによって（つまり、１：１０〜１０：１に及ぶＣＦ４：Ａｒの流量比）、２００〜１５００Ｗの電力を誘導結合アンテナに印加することによって、２０〜１５０Ｗの陰極バイアス電力を印加することによって、また２〜２０ミリトールのプロセスチャンバの圧力で、摂氏５０〜２００度のウェーハ温度を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ＣＦ４を１２０ｓｃｃｍのレートで、Ａｒを１２０ｓｃｃｍのレートで（つまり、約１：１のＣＦ４：Ａｒの流量比）提供し、アンテナに対して３６０Ｗの電力と６０Ｗのバイアス電力とを印加し、摂氏８０度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。
[0041]ハードマスク層３０８が炭素ベース材料から形成される別の実施形態では、ハードマスク層３０８は、臭化水素（ＨＢｒ）を２０〜２００ｓｃｃｍのレートで、酸素（Ｏ２）を１０〜４０ｓｃｃｍのレートで（つまり、１：２〜２０：１に及ぶＨＢｒ：Ｏ２流量比）、アルゴン（Ａｒ）を２０〜２００ｓｃｃｍのレートで提供することによって、２００〜１５００Ｗの電力を誘導結合アンテナに印加することによって、５０〜２００Ｗの陰極バイアス電力を印加することによって、２〜２０ミリトールのプロセスチャンバ圧力で摂氏５０〜２００度のウェーハ温度を維持することによってエッチングされてもよい。一プロセスレシピは、ＨＢｒを６０ｓｃｃｍのレートで、Ｏ２を２６ｓｃｃｍのレートで（つまり、約２．３：１のＨＢｒ：Ｏ２の流量比）、Ａｒを６０ｓｃｃｍのレートで提供し、アンテナに対して６００Ｗの電力と６０Ｗのバイアス電力とを印加し、摂氏８０度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。
[0042]オプショナルステップ２２０において、フォトレジストマスク３１０が、図３Ｅに示されるように、ハードマスク層３０８から除去される。一実施形態では、フォトレジストマスク３１０は、ステップ２１８において、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。別の実施形態では、フォトレジストマスク３１０は、ハードマスクエッチングステップ２１８が実行された第２の処理チャンバ１１２のイン・シトゥで除去されてもよい。例えば、フォトレジストマスク３１０は、酸素含有プラズマへの暴露によって、ハードマスクエッチングチャンバのイン・シトゥで除去されてもよい。別の実施形態では、フォトレジストマスク３１０は、処理チャンバで形成されても、遠隔プラズマソースによって提供されてもよい酸素含有プラズマを提供するストリップチャンバとして構成された第４の処理チャンバ１１６で除去されてもよい。
[0043]フォトレジストマスク３１０は代替的にフィルムスタック３００上に残されてもよい。フォトレジストマスク３１０は後続のエッチングプロセス中に最終的に消費されることになり、あるいは、後述されるようにステップ２２６においてパターニング済みハードマスク層３０８によって除去されることになる。
[0044]ステップ２２２において、基板１１２は第２の処理チャンバ１１２から第３の処理チャンバ１１４に移送されて、クロム層３０４が、ステップ２２４において、パターニング済みハードマスク層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を具備するフィルムスタック３００を描いている。一実施形態では、エッチングステップ２２４は、プロセスチャンバ１１４に導入された１つ以上のハロゲン含有プロセスガスから形成されたプラズマを利用する。例示的なプロセスガスは、とりわけ、過フッ化炭化水素ガス、Ｃｌ２、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＣＦ４およびＣＨＦ３のうちの１つ以上を含んでいてもよい。処理ガスはまたＯ２を含むこともある。処理ガスはさらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、ＮｅおよびＫｒなどの不活性ガスを含んでもよい。
[0045]別の実施形態では、クロム層３０４は、ＣＦ４を２〜５０標準立方センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）のレートで、またＣＦＨ３を１０〜５０ｓｃｃｍのレートで提供することによって、ステップ２２４でエッチングされる。１つの特定のプロセスレシピはＣＦ４を９ｓｃｃｍのレートで、ＣＨＦ３を２６ｓｃｃｍのレートで提供する。プロセスチャンバの圧力は約４０ミリトール未満に、一実施形態では約１．５〜約１５ミリトールにコントロールされる。
[0043]クロムエッチングステップ２２４の別の実施形態では、約６００Ｗ未満のパルスバイアス電力がサポートペデスタル１２４に印加されて、基板１２２をバイアスする。第１の例では、基板１１２は約１５０Ｗ未満のパルスＲＦ電力によってバイアスされ、第２の例では基板１１２は約１０ＷのパルスＲＦによってバイアスされる。バイアス電力は上記のような周波数およびデューティサイクルによって、例えば約１〜約１０ｋＨｚの範囲の周波数および約１０〜約９５パーセントのデューティサイクルによってパルスされてもよい。パルスバイアス電力はＤＣおよび／またはＲＦであってもよい。別の実施形態では、バイアスソース１４０は、約２〜約５ｋＨｚの周波数かつ約８０〜約９５パーセントのデューティサイクルで約１０〜約１５０ＷのパルスＲＦ電力を提供する。さらに別の実施形態では、バイアスソースは約１０ＷのパルスＲＦ電力を提供する。
[0044]ステップ２２４中、プロセスガスから形成されたプラズマは、約２５０〜約６００Ｗ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維持される。プラズマはあらゆる方法で着火されてもよいことが想定されている。
[0045]パターニング済みハードマスク層３０８を介して基板１２２上に暴露されたクロム層３０４は、エンドポイントに達するまでエッチングされる。エンドポイントは、時間、光分光法、チャンバガス発光分光法によって、または他の適切な方法によって判断されてもよい。
[0046]ステップ２２６において、フォトマスク３２０を形成するためにハードマスク層３０８が除去される。一実施形態では、ハードマスク層３０８は、ステップ２４２におけるクロム層３０４のエッチングと同時に除去されてもよい。例えば、ＳｉＯＮから製作されたハードマスク層３０８は、クロム層のレートに近いレートでエッチングされることになる。したがって、ＳｉＯＮハードマスク層をクロム層の厚さに等しいか、わずかに大きな厚さに堆積することによって、ＳｉＯＮハードマスク層の実質的に全部が、クロム層をエッチングする際に除去されることになる。残りのハードマスク層３０８を一掃するのに短期のオーバーエッチング期間で済むこともある。
[0047]別の実施形態では、ハードマスク層３０８は、エッチングステップ２２４が実行された第３の処理チャンバ１１４のイン・シトゥで除去されてもよい。例えば、炭素材料から製作されたハードマスク層３０８は、クロム層エッチングに続いて、第３のチャンバ１１４のイン・シトゥにおける酸素含有プラズマへの暴露によって除去されてもよい。
[0048]別の実施形態では、ハードマスク層３０８は、移送ステップ２２８後に第４の処理チャンバ１１６において除去されてもよい。本実施形態では、第４の処理チャンバ１１６は、酸素含有プラズマを提供するストリップチャンバとして構成されてもよく、これは処理チャンバ内に形成されても、遠隔プラズマソースによって提供されてもよい。
[0049]α−炭素ハードマスク層３０８を有する実施形態では、ハードマスク層３０８は、酸素含有プラズマを使用してフィルムスタック３００から除去（またはストリップ）されてもよい。別の実施形態では、α−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る。ＨＢｒ：Ｏ２流量比は約１：１０〜１０：１に及ぶこともある。アルゴンもまたプラズマに存在してもよい。別の実施形態では、プラズマは２００〜１０００Ｗのソース電力および０〜３００Ｗのバイアス電力によって付勢されるのに対して、基板の温度は摂氏約２０〜約８０度に維持される。代替的に、水素（Ｈ２）、あるいは酸素と、アルゴン（Ａｒ）などの希釈ガスとの混合物から形成されるプラズマが、α−炭素フィルムハードマスク層３０８を除去するのに使用されてもよい。
[0050]ハードマスク除去ステップ２２６の後、（次にフォトマスク３２０に製作される）基板１２２はステップ２３０において、ロードロックチャンバ１０６を介してファクトリインタフェース１０２に移送される。ファクトリインタフェース１０２において、基板１２２は、ステップ２３４においてＦＯＵＰ１０８のうちの１つに、あるいはオプショナルステップ２３２において計測モジュール１２６にロードされる。
[0051]計測モジュール１２６において、フォトマスク３２０の臨界寸法ＣＤが測定されてもよい。ＣＤ測定情報はとりわけ、フォトマスク処理用の次の基板上のフォトレジストパターニングを修正するためのフィードバックとして、フォトマスク３２０を利用する生成基板上のエッチングおよび／またはリソグラフィック処理を修正するための、および／または品質および／またはプロセスコントロールを監視するためのフィードフォワードとして利用されてもよい。計測ステップ２３２の後、基板はステップ２３２においてＦＯＵＰ１０８のうちの１つにロードされる。
[0052]場合によって、基板１１２は、本発明の別の実施形態に従った、図３Ｇ〜図３Ｊに示されるような位相シフトフォトマスク３４０の製作方法４００の一実施形態を描く図４Ａ〜図４Bのフロー図に図示されるように、さらに処理されてもよい。方法４００は、上記方法２００に説明されたシーケンスのハードマスクストリップステップ２２２または計測ステップ２３０後に開始してもよい。
[0053]方法４００は、基板をＦＯＵＰ１０８のうちの１つに移送することによってステップ４０２を開始する。ステップ４０４において、基板１２２はシステム１００から除去されて、図３Ｈに示されたように第２のパターニング済みフォトレジストマスク３２０をフィルムスタック３００上に形成する。ステップ４０６において、パターニング済みフォトレジストマスク３２０をその上に配置する基板１２２がシステム１００に送り返される。
[0054]場合によって、パターニング済みフォトレジストマスク３２０をその上に配置する基板１２２はステップ４０８において、ＦＯＵＰ１０８から計測モジュール１２６に移送されてもよい。ステップ４１０において、フォトレジストマスク３２０を画成する構造の寸法は計測モジュール１２６で測定される。フォトレジストマスク３２０のＣＤ測定は上記のように行われ、かつ利用されてもよい。
[0055]ステップ４１２において、パターニング済みフォトレジストマスク３２０をその上に配置する基板１２２はＦＯＵＰ１０８（または計測モジュール１２６）からプロセスチャンバ１１２、１１４、１１６のうちの１つに、ロードロックチャンバ１０６のうちの１つを介して移送される。ステップ４１４において、石英層３０２は、パターニング済みフォトレジストマスク３２０の層をエッチングマスクとして使用してエッチングされる。
[0056]一実施形態では、エッチングステップ４１４は１つ以上のフッ化プロセスガスから形成されたプラズマを利用する。例示的なプロセスガスはとりわけＣＦ４およびＣＨＦ３を含んでいてもよい。処理ガスはさらに、Ｈｅ、Ａｒ、Ｘｅ、ＮｅおよびＫｒなどの不活性ガスを含んでいてもよい。石英層３０２のエッチング中、基板に印加されたバイアス電力は上記のようにパルスされてもよい。
[0057]石英エッチングステップ４１４のエンドポイントは、図３Ｉに図示されたエッチング済み石英トレンチ３２２の深さ３３０が、石英位相シフトマスクとの併用が意図されている光の所与の波長に対して石英層３０２から１８０度位相シフトされた長さにほぼ等しくなるように選択される。通常の波長は１９３〜２４８ｎｍである。したがって、異なるリソグラフィック光波長との併用が意図されているマスクについて他の深さが利用されてもよいが、深さ３２２は通常約１７２または２４０ｎｍである。ステップ４１４において石英トレンチ３２２がエッチングされた後、フォトレジストマスク３２０はステップ４１６において、残りのフィルムスタック３００が図３Ｊに示されるように石英位相シフトマスク３２０を形成するように、例えばアッシングによって除去される。
[0058]フォトレジストマスク除去ステップ４１６の後、（次にフォトマスク３４０に製作される）基板１２２はステップ４１８においてロードロックチャンバ１０６を介してファクトリインタフェース１０２に移送される。ファクトリインタフェース１０２で、基板１２２は、ステップ４２４においてＦＯＵＰ１０８のうちの１つに、あるいはオプショナルステップ２３０において計測モジュール４２２にロードされる。
[0059]計測モジュール１２６において、フォトマスク３４０の臨界寸法ＣＤが測定されてもよい。ＣＤ測定情報はとりわけ、フォトマスク処理用の次の基板上のフォトレジストパターニングを修正するためのフィードバックとして、フォトマスク３４０を利用する生成基板上のエッチングおよび／またはリソグラフィック処理を修正するための、および／または品質および／またはプロセスコントロールを監視するためのフィードフォワードとして利用されてもよい。計測ステップ２２６の後、基板はステップ２３２においてＦＯＵＰ１０８のうちの１つにロードされる。
[0060]図５は、図１のシステム１００において第１の処理チャンバ１１０として利用されてもよい化学気相堆積チャンバ５００を描いている。チャンバ５００は、基板サポート５１８を処理領域５１２内に配置しているチャンバ本体５０２に結合されている。
[0061]例示的なチャンバ本体５０２は概して、蓋５０６と、底部５０８と側壁５１０とを含んでいる。排出ポート５４６がチャンバ本体５０２を介して配置され、処理領域５１２をポンプシステム５３０に結合させる。通常、排出ポート５４６はチャンバ本体５０２の底部５０８を介して配置されるが、チャンバ本体５０２の他の部分に配置されてもよい。ポンプシステム５３０は概して、チャンバ本体５０２の内部領域５１２を空にし、堆積の副生成物を除去し、かつチャンバ本体５０２内の圧力をコントロールするために利用されるスロットルバルブおよび真空ポンプ（共に図示せず）を含んでいる。
[0062]シャワーヘッド５２０が蓋５０６に結合されて、ガスパネル５２６からチャンバ本体５０２の処理領域５１２に提供されたガスの均一な分布を提供する。炭素含有ヘッドマスク層を堆積するための一実施形態では、ガスパネル５２６は１つ以上の炭化水素化合物またはこの誘導体を処理チャンバ５００に提供する。付加的に、酸素含有および／またはフッ素含有化合物が使用されてもよい。炭化水素化合物は場合によって窒素を含有してもよく、あるいは、アンモニアなどの窒素含有ガスによって堆積されてもよい。また、炭化水素化合物はフッ素および酸素などの置換物を有していてもよい。利用可能な１つの炭化水素化合物またはこの誘導体は式ＣＡＨＢＯＣＦＤ（ここでＡは１〜２４の範囲を有しており、Ｂは０〜５０の範囲を有しており、Ｃは０〜１０の範囲を有しており、Ｄは０〜５０の範囲を有しており、ＢおよびＤの合計は少なくとも２である）を有している。
[0063]シャワーヘッド５２０はＲＦ電源５２２および整合回路５２４に結合される。電源５２２は概して、約１０ＭＨｚ〜約３ＧＨｚの範囲の周波数および約０〜１０，０００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成可能である。一実施形態では、ソース５２２は約６０ＭＨｚの周波数を有するＲＦ信号を生成可能である。ソース５２２によってシャワーヘッド５２０に供給されたＲＦエネルギーは、プラズマにおけるガスの解離およびイオン化を容易にするのに使用され、これは概して堆積レートの増加に伴う処理温度の低下を容易にする。誘電アイソレーター５３８はシャワーヘッド５２０とチャンバ本体５２０の蓋５０６間に配置されて、ＲＦホットシャワーヘッド５２０をチャンバ本体５０２から電気的に隔離する。プラズマ成長処理はまた付加的なプロセス柔軟性を提供し、様々なタイプの堆積プロセスに使用される機能をシステム５００に提供する。
[0064]クリーニング剤発生器５２８はまたシャワーヘッドを介して処理領域５１２に結合されてもよい。一実施形態では、クリーニング剤発生器５２８は、不要な堆積および他の汚れをチャンバコンポーネントから除去する、原子状フッ素（ａｔｏｍｉｃ ｆｌｕｏｒｉｎｅ）などのクリーニング剤を提供する。このような発生器はＡｚｔｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能である。
[0065]基板サポート５１８はチャンバ本体５０２の内部領域５１２に配置されている。基板サポート５１８は、処理中に基板１２２を保有するレチクルアダプター５８２と、基板温度を熱的にコントロールするのに利用される加熱要素５４４と、処理中に基板をバイアスするための電極５９０とを含んでいる。加熱要素５４４は、他の温度コントロールデバイスのうちとりわけ抵抗ヒーター、熱移送流体を流すための流体導管、抵抗加熱要素または熱電デバイスであってもよい。一実施形態では、加熱要素５４４は電源５４８に結合された抵抗ヒーターであり、基板１２２を摂氏約１００〜約５００度に加熱および維持することが可能であり、一実施形態では、基板温度は摂氏約４５０度未満に維持される。
[0066]電極５９０は概して、整合ネットワーク５９６を介して１対のＲＦバイアスソース５９２、５９４に結合される。バイアスソース５９２、５９４は概して、約５０ｋＨｚ〜約２７ＭＨｚの周波数および約０〜約１，０００ワットの電力を有するＲＦ信号を生成可能である。整合ネットワーク５９６はソース５９２、５９４のインピーダンスをプラズマインピーダンスに整合させる。単一のフィード５９８は両ソースからのエネルギーを、基板サポート５１８に配置された電極５９０に結合させる。代替的に、各ソース５９２、５９４は個別フィードを介して電極５９０に結合されることが可能である。
[0067]レチクルアダプター５８２は基板１２２を基板サポート５１８上に保有する。レチクルアダプター５８２は、アルミニウムや酸化アルミニウム、あるいは他の適切な材料から製作されてもよい。
[0068]図６は、レチクルアダプター５８２の一実施形態の斜視図を描いている。レチクルアダプター５８２は概して捕捉リング６０２およびカバーリング６０４を含んでいる。捕捉リング６０２およびカバーリング６０４は共に基板受け取りポケット６１２を画成する。
[0069]カバーリング６０４は概して、基板サポート５１８の上部表面をカバーし、堆積からこれを保護する。カバーリング６０４は、リフトピン６０８が選択的にここを通って突出できる複数のホール６２０を含んでおり、これによって捕捉リング６０２をカバーリング６０４から持ち上げることができる。カバーリング６０４は、基板受け取りポケット６１２と、捕捉リングが下部位置にある場合に捕捉リング６０２と係合する整列部材との境界を提供するように機能する整列部材６１０を上昇させる。
[0070]捕捉リング６０２は、基板受け取りポケット６１２の一部を画成する内縁６１４を有する略「Ｃ形状」を有するアーチ状ベースプレート６０６を含んでいる。サポートの出っ張り６１６、６１８などの基板ポートのうちの１つ以上が内縁６１４に配置される。基板サポートの出っ張り６１６、６１８によって捕捉リング６０２は、リフトピン６０８によって持ち上げられる場合に基板１２２をカバーリング６０４から持ち上げることができる。「Ｃ形状」のベースプレート６０６の開放端６２２によってロボットのブレード（図示せず）は基板１２２と上昇された捕捉リング６０２とを容易に交換することができる。
[0071]図５に戻ると、基板サポート５１８は、シャワーヘッド５２０に対する基板サポート５１８の上昇をコントロールするリフト機構５２２に結合される。基板サポート５１８は、チャンバ本体５０２の側壁５１０に配置された基板アクセスポート（図示せず）を介する基板移送を容易にするためのリフト機構５５２によって下げられてもよい。反対に、基板サポート５１８は、基板１２２とシャワーヘッド５２０間にギャップ（つまり間隔）を設定するためにシャワーヘッド５２０に向けて上昇されてもよい。ベローズ５５０はリフト機構５５２とチャンバ底部５０８間に結合されて真空漏洩を防止する。
[0072]動作において、基板１２２は基板サポート５１８上の処理チャンバ５００に配置される。プロセスガスはチャンバ本体５０２に、シャワーヘッド５２０を介してガスパネル５２６から導入される。一実施形態では、ＲＦソース５２２は、１３．５６ＭＨｚで約６００ワットのＲＦ電圧をシャワーヘッド５２０に提供することによって、チャンバ本体５０２内のガスを励起して、プラズマ５９８を形成することができる。ＲＦバイアスソース５９２は約２ＭＨｚの周波数で電力を発生させるように選択され、ＲＦバイアスソース５９４は約１３．５６ＭＨｚの周波数で電力を発生させるように選択される。ＲＦバイアスソース５９２、５９４は、１：０〜０：１のバイアスソース５９２対バイアスソース５９４の所定の電力比で最高約１，０００ワットの総ＲＦ電力を提供する。これらのＲＦバイアスソース５９２、５９４は、共に基板を自己バイアスし、かつプラズマシースを変調するバイアス電力を提供する。バイアスソース５９２、５９４間の比の調整はプラズマの特徴をコントロールし、これによって堆積されたフィルムの特性が付勢可能になる。例えば、ＳｉＯＮまたは炭素含有ハードマスク層は、堆積フィルムの応力を削減するように堆積されてもよく、これによってハードマスクフィルムと、クロム含有層などの下地層との間の接着を改良することができる。デュアル周波数バイアスの用途から利点を享受するように適合可能な炭素含有ハードマスク層堆積プロセスは、２００５年２月２４日に出願された米国特許出願第１１／０６５，４６４号に説明されており、これはその全体を参照として組み込まれている。
[0073]一実施形態では、電極５９０での周波数は、これらが電力投入された表面上のプラズマ放電における強力な自己バイアスシースを提供できるほど十分低い周波数となるように選択される。第１の周波数は広範なイオンエネルギー分布（つまりより低い周波数）を提供する。第２の周波数はピークの、明確なイオンエネルギー分布（つまりより高い周波数）を提供する。通常、第１の周波数は、そのサイクルタイムがシースのイオンの遷移時間よりもかなり長くなるように選択されるのに対して、第２の周波数は、その期間がシースのイオンの遷移時間に近づく、もしくはこれを超えるように選択される。これらの周波数はまた、独立駆動電極（例えばシャワーヘッド５２０）によって提供される第３の電源と併用される場合には、プラズマイオン化および解離用の一次電力コントリビューターとならないように選択される。
[0074]２つの周波数ソースの結合印加電圧は、ピーク間シース電圧ならびに、堆積プロセスを駆動するのに使用される自己バイアスＤＣポテンシャルをコントロールするのに使用される。２つの周波数の結合は、このＤＣポテンシャルによって発生されるこの平均加速についてのエネルギー分布をチューニングするのに使用される。したがって、上記のデュアル周波数陰極を具備するプラズマ成長処理チャンバを利用して、プラズマ内のイオンエネルギー分布は、応力および接着などのフィルム特性がバイアス周波数をチューニングすることによって付勢されることが可能になるようにコントロール可能である。
[0075]図７は、処理チャンバ７１２、７１４、７１６のうちの１つとしての使用に適したエッチング反応器７００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た教示と併用するのに適合可能な適切な反応器は、例えば、Ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ（ＤＰＳ（登録商標））II反応器またはＴｅｔｒａIおよびＴｅｔｒａIIフォトマスクエッチングシステムを含んでおり、これらのすべて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可能である。本明細書に示されたエッチング反応器７００の具体的な実施形態は、事例的な目的で提供されており、本発明の範囲を制限するのに使用されるべきではない。
[0076]エッチング反応器７００は概して、導電体（壁）７０４内に基板ペデスタル７２４を有するプロセスチャンバ７０２と、コントローラ７４６とを備える。チャンバ７０２は略フラットな誘電体天井７０８を有している。チャンバ７０２の他の修正は他のタイプの天井、例えばドーム状天井を有していてもよい。アンテナ７１０は天井７０８の上方に配置される。アンテナ７１０は、選択的にコントロール可能な１つ以上の誘電コイル要素を備えている（２つの同軸要素７１０ａおよび７１０ｂが図７に示されている）。アンテナ７１０は第１の整合ネットワーク７１４を介してプラズマ電源７１２に結合される。プラズマ電源７１２は通常、約５０ｋＨｚ〜約１３．５６ＭＨｚの範囲のチューナブル周波数で最高約３０００ワット（Ｗ）を生成可能である。一実施形態では、プラズマ電源７１２は約３００〜約６００Ｗの誘導結合ＲＦ電力を提供する。
[0077]基板ペデスタル（陰極）７２４は第２の整合ネットワーク７４２を介してバイアス電源７４０に結合される。バイアスソース７４０は、約１〜約１０ｋＨｚの範囲のチューナブルパルス周波数で約０〜約６００Ｗを提供する。バイアスソース７４０はパルスＲＦ電力出力を生成する。代替的に、バイアスソース７４０はパルスＤＣ電力出力を生成してもよい。ソース７４０もまた一定の電力出力を提供可能なことが想定されている。
[0078]一実施形態では、バイアスソース７４０は、約１〜約１０ｋＨｚの周波数で、かつ約１０〜約９５パーセントのデューティサイクルで約７００ワット未満のＲＦ電力を提供するように構成される。別の実施形態では、バイアスソース７４０は、約２〜約５ｋＨｚの周波数で、かつ約８０〜約９５パーセントのデューティサイクルで約２０〜約１５０ワットのＲＦ電力を提供するように構成される。
[0079]ＤＰＳ（登録商標）II反応器のような一実施形態では、基板サポートペデスタル７２４は静電チャック７６０を含んでいてもよい。静電チャック７６０は少なくとも１つのクランプ電極７３２を備えており、チャック電源７６６によってコントロールされる。代替の実施形態では、基板ペデスタル７２４は、サセプタクランプリング、機械チャックなどの基板保有機構を備えていてもよい。
[0080]ガスパネル７２０はプロセスチャンバ７０２に結合されて、プロセスチャンバ７０２の内部にプロセスガスおよび／または他のガスを提供する。図７に描かれた実施形態では、ガスパネル７２０は、チャンバ７０２の側壁７０４におけるチャネル７１８に形成された１つ以上の入口７１６に結合される。１つ以上の入口７１６は、例えばプロセスチャンバ７０２の天井７０８における他の部分に提供されてもよいことが想定されている。
[0081]一実施形態では、ガスパネル７２０は、入口７１６を介してプロセスチャンバ７０２の内部にフッ化プロセスガスを提供するように適合される。処理中、プラズマはプロセスガスから形成され、プラズマ電源７１２からの電力の誘導結合によって維持される。プラズマは代替的に、遠隔的に形成されたり、他の方法で着火されたりしてもよい。一実施形態では、ガスパネル７０２から提供されたプロセスガスは少なくともＣＨＦ３および／またはＣＦ４を含んでいる。他のフッ化ガスは、Ｃ２Ｆ、Ｃ４Ｆ８、Ｃ３Ｆ８およびＣ５Ｆ８のうちの１つ以上を含んでいてもよい。
[0082]チャンバ７０２の圧力は、スロットルバルブ７６２および真空ポンプ７６４を使用してコントロールされる。真空ポンプ７６４およびスロットルバルブ７６２は、約１〜約２０ミリトールの範囲のチャンバ圧力を維持可能である。
[0083]壁７０４の温度は、壁７０４を通る液体含有導管（図示せず）を使用してコントロールされてもよい。壁の温度は概して摂氏約６５度に維持される。通常、チャンバ壁７０４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、電気接地７０６に結合される。プロセスチャンバ７０２はまた、プロセスコントロール、内部診断およびエンドポイント検出などのための従来のシステムを備えている。このようなシステムは一括してサポートシステム７５４として示されている。
[0084]レチクルアダプター７８２は、基板サポートペデスタル７２４上に（レチクルまたは他のワークピースなどの）基板７２２を固定するのに使用される。レチクルアダプター７８２は概して、ペデスタル７２４（例えば静電チャック７６０）の上部表面をカバーするようにミリングされた下部部分７８４と、基板７２２を保持するようにサイズ設定および適合された開口７８８を有する上部部分７８６とを含んでいる。開口７８８は概して、ペデスタル７２４に対して実質的にセンタリングされている。アダプター７８２は概して、ポリイミドセラミックや石英などの、エッチング耐性かつ高温耐性材料の単一片から形成される。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号に開示されており、参照して本明細書に組み込まれている。縁リング７２６はアダプター７８２をカバーし、かつ／またはこれをペデスタル７２４に固定してもよい。
[0085]リフト機構７３８はアダプター７８２を、ひいては基板サポートペデスタル７２４に対して基板７２２を昇降させるのに使用される。概して、リフト機構７３８は、それぞれのガイドホール７３６を走る複数のリフトピン（１つのリフトピン７３０が示されている）を備えている。
[0086]動作において、基板７２２の温度は、基板ペデスタル７２４の温度を安定化させることによってコントロールされる。一実施形態では、基板サポートペデスタル７２４はヒーター７４４およびオプショナルヒートシンク７２８を備えている。ヒーター７４４は、熱移送流体がそこを流れるように構成された１つ以上の流体導管であってもよい。別の実施形態では、ヒーター７４４は、ヒーター電源７６８によって調節される少なくとも１つの加熱要素７３４を含んでいてもよい。場合によって、ガスソース７５６からのバックサイドガス（例えばヘリウム（Ｈｅ））がガス導管７５８を介して、基板７２２の下方のペデスタル表面に形成されたチャネルに提供される。バックサイドガスは、ペデスタル７２４と基板７２２間の熱移送を容易にするのに使用される。処理中、ペデスタル７２４は埋め込みヒーター７４４によって定常温度に加熱されてもよく、これはヘリウムバックサイドガスとの組み合わせによって、基板７２２の均一な加熱を容易にする。
[0087]図８は、マスク除去専用のチャンバが望まれる場合に第４の処理チャンバ１１４として使用されてもよい種類の例示的なアッシング反応器８００の概略図を描いている。適切なアッシング反応器はアプライドマテリアルズ社から入手可能である。例示的な反応器８００の顕著な特徴については以下に簡潔に説明する。
[0088]反応器８００はプロセスチャンバ８０２と、遠隔プラズマソース８０６とコントローラ８０８とを備えている。プロセスチャンバ８０２は概して真空容器であり、これは第１の部分８１０および第２の部分８１２を備えている。一実施形態では、第１の部分８１０は、基板ペデスタル８０４と、側壁８１６と真空ポンプ８１４とを備えている。第２の部分８１２は蓋８１８とガス分配プレート（シャワーヘッド）８２０とを備えており、これはガス混合容積８２２および反応容積８２４を画成する。蓋８１８および側壁８１６は概して金属（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼など）から形成され、接地基準８６０に電気結合される。
[0089]基板ペデスタル８０４は反応容積８２４内の基板（ウェーハ）８２６をサポートする。一実施形態では、基板ペデスタル８０４は、ガス充填ランプ８２８などの放射熱ソース、ならびに埋め込み抵抗ヒーター８３０および導管８３２を備えていてもよい。導管８３２はガス（例えばヘリウム）をソース８３４からウェーハ８２６のバックサイドに、ペデスタル８０４のウェーハサポート表面の溝（図示せず）を介して提供する。ガスによって、サポートペデスタル８０４とウェーハ８２６間の熱交換が容易になる。ウェーハ８２６の温度は摂氏約２０〜４００度にコントロールされてもよい。
[0090]真空ポンプ８１４は、プロセスチャンバ８０２の側壁８１６に形成された排出ポート８３６に適合される。真空ポンプ８１４は、プロセスチャンバ１０２の所望のガス圧力を維持し、ならびにポスト処理ガスおよび他の揮発性化合物をチャンバから抜くために使用される。一実施形態では、真空ポンプ８１４は、プロセスチャンバ８０２のガス圧力をコントロールするためのスロットルバルブ８３８を備えている。
[0091]プロセスチャンバ８０２はまた、ウェーハ８２６を保有および解放し、プロセス、内部診断などの終わりを検出するための従来のシステムを備えている。このようなシステムは一括してサポートシステム８４０として描かれている。
[0092]遠隔プラズマソース８０６は電源８４６と、ガスパネル８４４と遠隔プラズマチャンバ８４２とを備えている。一実施形態では、電源８４６は無線周波数（ＲＦ）発生器８４８と、チューニングアセンブリ８５０とアプリケーター８５２とを備えている。ＲＦ発生器８４８は、約２００〜７００ｋＨｚの周波数で約２００〜５００Ｗを生成可能である。アプリケーター８５２は遠隔プラズマチャンバ８４２に誘導結合され、プロセスガス（またはガス混合物）８６４をチャンバのプラズマ８６２に付勢する。本実施形態では、遠隔プラズマチャンバ８４２は、プラズマを閉じ込め、ラジカル種の効率的発生を容易にし、かつプラズマの電子温度を低下させるトロイダル配列を有する。他の実施形態では、遠隔プラズマソース８０６はマイクロ波プラズマソースであってもよいが、ストリップレートは、誘導結合プラズマを使用して、概して高い。
[0093]ガスパネル８４４は、プロセスガス８６４を遠隔プラズマチャンバ８４２に送出するために導管８６６を使用する。ガスパネル８４４（または導管８６６）は、チャンバ８４２に供給される個々のガスごとのガス圧力および流量をコントロールするための、質量流コントローラおよびシャットオフバルブなどの手段（図示せず）を備えている。プラズマ８６２において、プロセスガス８６４はイオン化および解離されて反応種を形成する。
[0094]反応種は、蓋８１８の入口ポート８６８を介して混合容積８２２に向けられる。ウェーハ８２６上のデバイスに対するチャージアッププラズマダメージを最小化するために、プロセスガス８６４のイオン種は、ガスがシャワーヘッド８２０の複数の開口８７０を介して反応容積８２４に達する前に、混合容積８２２内で実質的中和される。
[0095]上記は本発明の事例的な実施形態に対するものであるが、本発明の他の、およびさらなる実施形態も基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、またこの範囲は以下の請求項によって判断される。
フォトマスク製作方法の一実施形態を実践するのに適した集積半導体基板処理システム（例えばクラスターツール）の一実施形態の概略図を描いている。 本発明の一実施形態に従ったフォトマスク製作方法のフロー図の一実施形態を描いている。 本発明の一実施形態に従ったフォトマスク製作方法のフロー図の一実施形態を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図２の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図４の方法にしたがってフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図４の方法に従ったフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 図４の方法に従ったフォトマスクに製作されたフィルムスタックの一連の概略部分断面図を描いている。 別のフォトマスク製作方法のフロー図の一実施形態を描いている。 別のフォトマスク製作方法のフロー図の一実施形態を描いている。 図１のシステムと共に利用されてもよい化学気相堆積チャンバの一実施形態の概略断面図を描いている。 図５の化学気相堆積チャンバの基板サポートおよびレチクルアダプターの斜視図である。 図１のシステムと共に利用されてもよいエッチング反応器の一実施形態の概略断面図を描いている。 図１のシステムと共に利用されてもよいアッシング反応器の一実施形態の概略断面図を描いている。
符号の説明
１００…集積半導体基板処理システム、１０２…ファクトリインタフェース、１０４…移送チャンバ、１０６…ロードロックチャンバ、１０８…ＦＯＵＰ、１１０…第１のチャンバ、１１２…第２のチャンバ、１１４…第３のチャンバ、１１６…第４のチャンバ、１１８…トラック、１２２…基板、１２４…サポートペデスタル、１２６…計測モジュール、１３０…ロボット、１３２…ＦＩロボット、１４０…システムコントローラ、１４２…ＣＰＵ、１４４…メモリ、１４６…サポート回路、３００…フィルムスタック、３０２…石英層、３０４…クロム層、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、３２２…石英トレンチ（深さ）、３３０…深さ、３４０…位相シフトフォトマスク、５００…化学気相堆積チャンバ、５０２…チャンバ本体、５０６…蓋、５０８…底部、５１０…側壁、５１２…処理領域、５１８…基板サポート、５２０…シャワーヘッド、５２２…ＲＦソース、５２６…ガスパネル、５２８…クリーニング剤発生器、５３０…ポンプシステム、５４４…加熱要素、５４６…排出ポート、５５０…ベローズ、５５２…リフト機構、５８２…レチクルアダプター、５９０…電極、５９２、５９４…ＲＦバイアスソース、５９６…整合ネットワーク、６０２…捕捉リング、６０４…カバーリング、６０６…ベースプレート、６１０…整列部材、６１２…基板受け取りポケット、６１４…内縁、７００…エッチング反応器、７０２…プロセスチャンバ、７０４…導電体、７０６…電気接地、７１０…アンテナ、７１０ａ、７１０ｂ…同軸要素、７１２…プラズマ電源、７１４…第１の整合ネットワーク、７１６…入口、７１８…チャネル、７２０…ガスパネル、７２２…基板、７２４…基板サポートペデスタル、７２８…ヒートシンク、７３０…リフトピン、７３６…ガイドホール、７３８…リフト機構、７４０…バイアスソース、７４２…第２の整合ネットワーク、７４４…ヒーター、７５４…サポートシステム、７５８…ガス導管、７６０…静電チャック、７６４…真空ポンプ、７６８…ヒーター電源、７８２…レチクルアダプター、７８４…下部部分、７８６…上部部分、７８８…開口、８００…反応器、８０２…プロセスチャンバ、８０４…基板ペデスタル、８１０…第１の部分、８１２…第２の部分、８１４…真空ポンプ、８１６…側壁、８１８…蓋、８２０…シャワーヘッド、８２２…ガス混合容積、８２４…反応容積、８２６…ウェーハ、８２８…ガス充填ランプ、８３０…ヒーター、８３２…導管、８３４…ソース、８４０…サポートシステム、８４２…遠隔プラズマチャンバ、８４４…ガスパネル、８４６…電源、８４８…ＲＦ発生器、８５０…チューニングアセンブリ、８５２…アプリケーター、８６０…接地基準、８６４…プロセスガス、８６６…導管、８６８…入口ポート、８７０…開口。

Claims (20)

  1. フォトマスク製作方法であって、
    第１の処理チャンバと、第２の処理チャンバと、真空環境を有する移送チャンバに結合された第３の処理チャンバとを有する処理システムにおける基板を前記第１の処理チャンバに移送するステップであって、前記基板は、クロム層と、石英層と、前記クロム層上に形成されたパターニング済みフォトレジスト層とを有するフィルムスタックを備えるステップと、
    第２の処理チャンバにおいて前記パターニング済みフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記ハードマスク層をエッチングするステップと、
    第３の処理チャンバにおいて前記パターニング済みハードマスク層をエッチングマスクとして使用して前記クロム層をエッチングするステップと、
    前記第３の処理チャンバとイン・シトゥで前記ハードマスク層を除去するステップと、
    を備えるフォトマスク製作方法。
  2. 前記システム内にある計測モジュールを使用して、前記基板上に形成された部材の臨界寸法を測定するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記測定するステップがさらに、
    前記基板を、前記システムのファクトリインタフェースに配置された光学計測デバイスに移送する工程を備える、請求項２に記載の方法。
  4. 前記測定するステップがさらに、
    前記基板を、前記移送チャンバに結合された光学計測デバイスに移送する工程を備える、請求項２に記載の方法。
  5. 前記部材が、前記フォトレジスト層、前記ハードマスク層、前記クロム層または前記石英層のうちの少なくとも１つに画成される、請求項２に記載の方法。
  6. 前記システム内にある計測モジュールを使用して、前記フォトレジスト層上に形成された第１の部材の臨界寸法を測定するステップと、
    前記ハードマスク層または前記クロム層の少なくとも一方に形成された第２の部材の臨界寸法を測定するステップと、
    をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第３の処理チャンバとイン・シトゥで前記ハードマスク層を除去する前記ステップがさらに、
    前記クロム層のエッチング中に前記ハードマスク層を実質的に消費する工程を備える、請求項１に記載の方法。
  8. 前記第３の処理チャンバとイン・シトゥで前記ハードマスク層を除去する前記ステップがさらに、
    前記クロム層のエッチング後に酸素含有プラズマを使用して前記ハードマスク層を消費する工程を備える、請求項１に記載の方法。
  9. 第２のパターニング済みフォトレジスト層を前記クロム層上に形成するステップと、
    前記クロム層を介してアパーチャをエッチングして、前記第２のパターニング済みフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記石英層を暴露するステップと、
    前記クロム層を介して形成された前記アパーチャを介して前記石英層をエッチングして石英位相シフトフォトマスクを形成するステップと、
    をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  10. フォトマスク製作方法であって、
    第１の処理チャンバと、第２の処理チャンバと、真空環境を有する移送チャンバに結合された第３の処理チャンバとを有する処理システムにおける基板を前記第１の処理チャンバに移送するステップであって、前記基板がクロム層および石英層を有するフィルムスタックを備えるステップと、
    前記第１の処理チャンバにおいて、ハードマスク層をフィルムスタック上に堆積するステップと、
    前記基板を前記処理システムから除去して、パターニング済みフォトレジスト層を前記フィルムスタック上に形成するステップと、
    前記パターニング済みフォトレジスト層を有する前記基板を前記処理システムに送り返すステップと、
    第２の処理チャンバにおいて前記パターニング済みフォトレジスト層をエッチングマスクとして使用して前記ハードマスク層をエッチングするステップと、
    第３の処理チャンバにおいて前記パターニング済みハードマスク層をエッチングマスクとして使用して前記クロム層をエッチングするステップと、
    を備えるフォトマスク製作方法。
  11. 前記第３の処理システムとイン・シトゥで前記ハードマスク層を除去するステップをさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ハードマスク層を除去する前記ステップがさらに、
    前記第３の処理チャンバとイン・シトゥで前記ハードマスク層を除去する工程を備える、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ハードマスク層を除去する前記ステップがさらに、
    前記基板を、前記移送チャンバに結合された第４の処理チャンバに移送する工程と、
    前記第４の処理チャンバにおいて前記ハードマスク層を除去する工程と、
    を備える、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記ハードマスク層を除去する前記ステップがさらに、
    前記第４の処理チャンバからの少なくとも１つのガスを遠隔的に励起する工程と、
    前記励起ガスを前記第４の処理チャンバに流す工程と、
    を備える、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記励起するステップがさらに、
    酸素含有ガスを励起する工程を備える、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記システム内にある計測モジュールを使用して、前記基板上に形成された部材の臨界寸法を測定するステップと、
    前記測定するステップからのデータを利用して、前記測定が行われる前記基板または後に処理される基板の少なくとも一方の処理を調整するステップと、
    をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  17. 前記部材は、前記フォトレジスト層、前記ハードマスク層、前記クロム層または前記石英層のうちの少なくとも１つに画成される、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記システム内にある計測モジュールを使用して、前記フォトレジスト層上に形成された第１の部材の臨界寸法を測定するステップと、
    前記ハードマスク層または前記クロム層の少なくとも一方に形成された第２の部材の臨界寸法を測定するステップと、
    をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
  19. フォトマスク製造におけるプロセス集積を容易にするクラスターツールであって、
    真空移送チャンバと、
    前記移送チャンバに結合され、かつハードマスク材料を堆積するように構成された少なくとも１つの化学気相堆積チャンバと、
    前記移送チャンバに結合され、かつ前記ハードマスク材料をエッチングするように構成された少なくとも１つの第１のエッチング反応器と、
    前記移送チャンバに結合され、かつクロムをエッチングするように構成された少なくとも１つの第２のエッチング反応器と、
    前記移送チャンバに結合された少なくとも１つのアッシング反応器と、
    前記移送チャンバに配置され、かつ前記化学気相堆積チャンバと、前記エッチング反応器と前記アッシング反応器間で基板を移送するように構成されたロボットと、
    実行されると、クラスターツールに、
    ａ）前記化学気相堆積チャンバにおいてハードマスク層を堆積するステップと、
    ｂ）前記第１のエッチング反応器において前記ハードマスク層をエッチングするステップと、
    ｃ）前記第１のエッチング反応器において前記クロム層をエッチングするステップと、
    ｄ）前記アッシング反応器において前記ハードマスク層を除去するステップと、
    を実行させる複数の命令を有するコントローラと、
    を備えるクラスタツール。
  20. 前記移送チャンバに結合された少なくとも１つのロードロックチャンバと、
    前記少なくとも１つのロードロックチャンバに結合されたファクトリインタフェースと、
    前記ファクトリインタフェースに配置された非破壊光学計測モジュールと、をさらに備える、請求項１９に記載のクラスターツール。
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