JP2007505366A - リソグラフィマスク上にエッチングされている特徴部の寸法の維持 - Google Patents
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Abstract
リソグラフィマスクの金属含有物質をエッチングするための装置は、チャンバとチャンバ内にマスクを支持するための支持体とを有する。金属含有物質の上に、マスクは側壁をもつ特徴部を有するレジスト層を備えている。ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口が設けられている。ガス分配器、ガスエナジャイザ、及びガス排気口の1つ以上を制御して(i)レジスト層において特徴部の側壁上に犠牲コーティングを堆積させ、(ii)マスクの金属含有物質をエッチングするように適合されているコントローラが設けられている。金属含有物質の上に横たわるレジスト層における特徴部の側壁の同時エッチングがその上に形成された犠牲コーティングによって低減される。
Description
本発明の実施形態は、活性化ガスにおけるリソグラフィマスクのエッチングに関する。
集積回路、プリント回路(PCB)、ディスプレイ、他のパターン形成ボードを製造するために用いられるパターン形成リソグラフィマスクの製造の際に、パターン形成金属含有物質が光放射透過性プレート上に形成される。リソグラフィマスクは、半導体ウェハ又は絶縁物のような最終的な基板製品内にパターンを転写するために用いられる。リソグラフィマスクの典型的な製造方法は、例えば、(i)光放射透過性プレート上に金属含有物質を準備するステップと、(ii)金属含有物質上にレジスト層を形成してブランクリソグラフィマスクを作成するステップであって、レジスト層が、フォトレジスト、電子線感応レジスト、又はイオンビーム感応レジストである、前記ステップと、(iii)ブランクリソグラフィマスクをレーザ、電子線、又はイオンビームに選択的に晒すステップと、(iv)晒された物質を現像してレジスト特徴部のパターンを現すステップと、(v)レジスト特徴部間の金属含有物質の現れた部分をエッチングして金属含有物質にレジスト特徴部に取込まれたパターンを転写するステップと、(vi)リソグラフィマスクから残っているレジスト層を取り除くステップとを含むことができる。
速い又は小さな集積回路やPCBを作成するために密接に隔置された特徴部の表面密度が高いリソグラフィマスクが用いられる。しかしながら、マスク特徴部がより密接に隔置されるので、リソグラフィマスクを用いて作られた最後の基板製品にエッチングされる特徴部の電気的性質を制御するためにマスク特徴部の臨界寸法を制御することが望ましい。例えば、電気抵抗は断面積に比例することから、集積回路の電気相互接続ライン及びバイアの一貫し且つ一様な臨界寸法を維持することが特に望ましい。また、基板全体に一貫しているとともにエッチングされた特徴部間の距離、又はそのアスペクト比が変化しないエッチングされた特徴部の断面プロファイルが望ましい。
リソグラフィマスクをエッチングして下に横たわる金属含有物質にレジスト層のパターンを転写しつつ、レジスト特徴部の側壁の望ましくない横方向のエッチングがしばしば起こり、それは横寸法収縮と呼ばれる。例えば、塩素含有ガスと酸素含有ガスを含むエッチングガスが金属含有物質をエッチングするために用いられる場合、酸素含有エッチングガスは上に横たわるレジスト特徴部の側壁にもエッチングする。上に横たわるレジスト特徴部が薄いと、金属含有物質にエッチングされているマスク特徴部の側壁に過度の側面エッチングが生じる。結果として、マスク特徴部の臨界寸法は、最初に企図された寸法より細くなる。このマスクが集積回路基板における電気相互接続ラインを画成するために用いられる場合、ラインは企図されたものより細い幅でエッチングされ、その結果、電気抵抗が高くなり、望ましくない。
従って、マスクのレジスト特徴部の側壁を過度にエッチングせずに、マスク基板上の特徴部をエッチングすることが望ましい。更に、一貫し且つ再現性のある形と臨界寸法を有する特徴部をエッチングすることが望ましい。また、マスク処理効率を与えるために生産価値のあるエッチング速度を有することが望ましい。
リソグラフィマスク製造法において、放射透過性プレートと上に横たわる金属含有物質を備えているマスクが選択される。レジスト特徴部のパターンは、金属含有物質上にレジスト層を形成し、レジスト層を任意の放射線に選択的に晒し、レジスト層を現像して側壁と側壁間の寸法を有するレジスト特徴部のパターンを形成することにより、金属含有物質上に形成される。その後、金属含有物質はプロセスゾーンに配置される。犠牲コーティング堆積段階において、シリコン含有ガスがプロセスゾーンに供給され、レジスト特徴部の側壁上にシリコン含有犠牲コーティングを堆積するために活性化される。金属エッチング段階において、エッチングガスは金属含有物質をエッチングするためにプロセスゾーンに供給され、それにより放射透過性プレートの部分が晒される。レジスト特徴部の側壁上の犠牲コーティングは側壁のエッチングを妨げ、それによりレジスト特徴部の寸法が維持される。
製造法の他の変形例においては、犠牲コーティング堆積段階において、レジスト特徴部の側壁上に炭素ポリマーを含む犠牲コーティングを堆積させるためにCH3Clを含む堆積ガスがプロセスゾーンに供給される。堆積ガスは、また、約10%未満のCCl4を含み得る。
対応するエッチング装置は、チャンバ内部にマスクを支持する支持体を有するチャンバを備えている。マスクは側壁を有するレジスト特徴部を有する。チャンバ内にガスを送るガス分配器、ガスを活性化させるガスエナジャイザ、ガスを排気するガス排気口が設けられている。コントローラは、ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して、(i)犠牲コーティング堆積段階において、マスクのレジスト特徴部の側壁上に犠牲コーティングを堆積するためにチャンバ内にCH3Clを含む堆積ガスを供給し、(ii)金属エッチング段階において、金属含有物質をエッチングするためにチャンバ内にエッチングガスを供給するように適合されている。レジスト特徴部の側壁上の犠牲コーティングは側壁のエッチングを妨げ、それにより金属含有物質のエッチングの間、レジスト特徴部の寸法が維持される。
他の変形例においては、マスクエッチング装置のコントローラは、犠牲コーティング堆積段階の間、チャンバ内にシリコン含有堆積ガスを供給して、マスクのレジスト層における特徴部の側壁上に犠牲コーティングを堆積させる。
本発明のこれら特徴、態様、利点は、本発明の例を具体的に説明する以下の説明、添えられた特許請求の範囲、添付の図面に関してより良く理解される。しかしながら、特徴の各々が特定の図面に関してだけでなく、一般的に本発明に使用し得ることは理解すべきであり、本発明はこれらの特徴のあらゆる組み合わせを含んでいる。
リソグラフィマスク10は、プロセスゾーン108で処理されてマスク10においてエッチングされた特徴部34を形成する。例えば、望ましくはマスク10の金属含有物質15をエッチングしてその中に特徴部34を形成することができる。一実施形態においては、マスク10は、金属含有物質15の下に放射透過性プレート20を備えている。金属含有物質15はクロムを含むことができるが、金属含有物質15は代わりに又は更に酸化鉄又はモリブデンのような他の物質を含むこともできる。放射透過性プレート20は、石英、ガラス、サファイア、又は他の半透明な物質を含むことができる。
エッチングされた特徴部34を形成するための典型的なプロセスシーケンスは、(1)放射透過性プレート20上に金属含有物質15を堆積させるステップと、(2)金属含有物質15に転写すべきパターンを取込むことができ且つ典型的にはフォトレジスト、電子線感受性レジスト、又はイオンビーム感応レジストから構成される、レジスト物質の上に横たわるレジスト層35を形成するステップと、(3)パターンに従って光学的放射にレジスト層を晒すステップと、(4)レジスト層35を現像してパターンの現像された特徴部32を形成するステップと、(5)エッチング段階において、活性化ガス組成物を供給してレジスト層35において晒された空間36を通ってマスク10の金属含有物質15をエッチングすることにより金属含有物質15にレジスト層35において形成されたパターンを転写し、それによりレジスト層35のl下で金属含有物質15に現像されたレジスト特徴部32を伸長してエッチングされた金属特徴部34を形成するステップと、(6)酸素含有プラズマで灰化してあらゆる残留レジスト(存在するならば)を除去する(又は取り除く)とともに残留エッチング化学種を除去することによりエッチングされた金属特徴部34を不動態化して腐食を防止するステップとを含んでいる。少なくとも部分的に電子感応であってもよい感光性フォトレジストは、ShipleyUV6、Clariant DX−1100、FEP−170を含んでいる。電子感応レジストは、特にZEP‐7000を含んでいる。イオンビーム感応レジストは、Tokyo‐OhkaIP3600、Tokyo‐Ohka IP3700、Tokyo‐Ohka IP3500、Tokyo‐Ohka M100を含んでいる。本発明は、このシーケンスにおけるエッチング段階であって、レジスト層35に取込まれたライン又は他の特徴部のパターンは、プラズマエッチングプロセス(時には反応性イオンエッチング又はRIEと呼ばれる)によって金属含有物質15に転写される。
レジスト特徴部32のパターンは、まず金属含有物質15上にレジスト層35を形成することにより金属含有物質15上に形成される。マスク10上のレジスト層35は、光学的放射に選択的に晒されて、それぞれ重合した及び重合していない個々の領域35a、bを形成する。その後、レジスト層35は、現像されて、側壁33と側壁33間の寸法をもつ晒された空間36を有するレジスト特徴部32のパターンを形成する。現像プロセスは、(i)光学的放射に晒された領域を除去する(“ポジ”型レジスト層については)か又は(ii)光学的放射に晒されなかった領域を除去して(“ネガ”型レジスト層については)、側壁33を有するレジスト特徴部32のパターンを形成する。図1は現像段階前のマスク10を示し、図2は、マスク10が現像された特徴部32を有するパターン形成レジスト層35を備えている現像段階中のマスク10を示している。一実施形態においては、現像段階はウェット式現像を含み、マスク10を液浴405に入れてマスク10の選択された部分を除去する。或いは、現像段階は、ドライ式現像を含むことができ、レジスト層35はガスを用いてパターン形成される。
次に、金属含有物質15は、レジスト層35におけるパターンに従ってエッチングされる。動作中、マスク10はプロセスゾーン108に配置される。犠牲コーティング堆積段階において、図3に示されるように、堆積ガス410はプロセスゾーン108に導入され、活性化されてレジスト層35の特徴部32の側壁上に犠牲コーティング40を堆積する。犠牲コーティング40の厚さは、約10〜約50ナノメートル、例えば、約20〜約35ナノメートルであってもよい。犠牲コーティング40は、レジスト層35の特徴部32を覆い、エッチング段階においてエッチングされる間、レジスト層35が実質的に横寸法を保護する。特徴部の幅のようなレジスト層の横寸法の保護により、最後のエッチングされた特徴部の同一の横寸法の保護が可能になる。堆積ガス410により得られた犠牲コーティング40は、一貫した臨界寸法(CD)のような晒された空間36の一貫した寸法を維持し、側壁エッチングはほとんどない。
一変形例においては、堆積ガス410は、シリコンを、例えば、シリコン含有化合物又は元素のシリコンの形で含んでいる。シリコン含有堆積ガス410はプロセスゾーン108に供給され、ガスを活性化してレジスト特徴部32の側壁33上にシリコン含有犠牲コーティング40を堆積させる。一実施形態においては、堆積ガス410は、例えば、SiO2を含むマスク10上に犠牲コーティング40を堆積させるために、SiF4を含んでいる。シリコン含有犠牲コーティング40の厚さは、約3〜約25nm、約5〜約15nmであってもよい。
他の変形例においては、堆積ガス410は、更に又はあるいは、一般式CaClb又はCaXbClc(式中、‘X’は水素又は窒素であり、‘a’、‘b’、‘c’は整数である。)を有する化合物を含んでいる。例えば、犠牲コーティング堆積ガス410に適したガス化合物は、CH3Cl又はCCl4を含むことができる。これら化合物は、十分な炭素量含む有利な犠牲コーティング40の形成を促進することがわかった。
本明細書に記載される堆積ガス410は、特定の状況において特に有利であることがわかった。例えば、特徴部32の側壁33のエッチングの阻止は、開口サイズが小さく又はアスペクト比の高い特徴部32が特に改善される。高アスペクト比の特徴部32が、以前の堆積ガス410から犠牲コーティング40を含まずにエッチングされる場合、レジスト層35のエッチングは犠牲コーティング40を特徴部32の下の領域まで伸ばすのに不十分なポリマーを供給してしまうので、それらの領域の側壁エッチングを阻止しない。本明細書に記載される堆積ガス410を供給することにより、犠牲コーティング40を形成することができる多くの化学種が、レジスト特徴部32の側壁33に供給されて側壁33のエッチングを阻止する。一実施形態においては、金属エッチング段階の後、エッチングされた特徴部32の幅が金属エッチング段階前の上に横たわるレジスト特徴部32の幅から約5%未満の平均偏差内にあるのに十分な膜でレジスト特徴部32の側壁33上に犠牲コーティング40が堆積される。例えば、平均偏差は約20nm未満であってもよい。
一実施形態においては、堆積ガス410は、約10%未満の四塩化炭素(CCl4)を含むように選択される。CCl4は、既知の発がん物質として生理学的に有害であり、環境的有害である。このために、現在米国と一部の欧州諸国において使用が禁止されている。それ故、実質的に存在しないハロカーボン堆積ガス410が望ましい。
典型的には、シリコン含有犠牲コーティング40を堆積した後であるが金属含有物質15をエッチングする前に行われる予備的エッチングステップがあり、金属含有物質15を覆うシリコン含有犠牲コーティング40の部分がエッチングされる。例えば、フッ素含有エッチングガス、例えば、CF4、CHF3、又は六フッ化イオウを含有するものが使用し得る。これらのフッ素含有エッチングガスは、塩素含有エッチングガスよりシリコン含有犠牲コーティング40をエッチングするより良好な能力を有することができる。
犠牲コーティング堆積段階の後に実行される金属エッチング段階においては、エッチングガスは金属含有物質15をエッチングするためにプロセスゾーン108に供給され、それにより放射透過性プレート20の部分が晒される。マスク10は、図4に示されるように、マスク10の金属含有物質15と反応して揮発性化合物を形成し、それにより金属含有物質15をエッチングするというエッチングガス420によって安全にエッチングし得る。レジスト特徴部32の側壁33上の犠牲コーティング40は、側壁33のエッチングを妨げ、それによりレジスト特徴部32の寸法を維持する。
エッチングガス420は、典型的には、活性化された場合に金属含有物質15と反応しそれをエッチングするハロゲン含有ガスを含む組成物である。クロム又はアルミニウム金属含有物質15をエッチングするために、エッチングガス420は、Cl2とO2、HCl、BCl3又はCl2を含むような塩素化学種と酸素化学種を含むことができる。エッチングガス420は、更にヘリウム又は他の実質的に不活性なガスを含むことができる。タングステン又はタングステン合金及び化合物をエッチングするために、SF6、NF3又はF2、及びその混合物のようなフッ素含有ガスを用いることができる。銅又はチタンを含む合金又は化合物は、塩素又はフッ素含有ガスでエッチングし得る。本発明はハロゲンガスの特定の組成物によって示されているが、本発明が本明細書に記載されたハロゲンガスに限定するべきでないことは理解しなければならない。
エッチングガス420は、エッチングガス420が金属含有物質15をエッチングするエッチング速度とガス420がレジスト層35をエッチングするエッチング速度との比である望ましいエッチング選択比を有するように選択することができる。例えば、エッチング選択比が少なくとも約7:1のエッチングガス420、又は更に好ましくはエッチング選択比が少なくとも約10:1であるエッチングガス420を選ぶことができる。
エッチングガス420がマスク10を異方性エッチングするプラズマに関して十分な電位バイアスがマスク10に印加される。マスク10上に生じた電界は、エッチングガスプラズマのイオンを下向きの平均速度を有するようにし、優先的に下向きにエッチングし、レジスト特徴部32への横エッチングが減少する。犠牲コーティング40は、レジスト特徴部32の水平面と垂直側面33に沿って実質的に一様に堆積することができるが、異方性エッチングは金属含有物質15への優先的に下向きのエッチングである。レジスト特徴部32の垂直側壁33上の犠牲コーティング40の部分は、金属含有物質15上のレジスト特徴部32の上の水平面上よりゆっくりエッチングする。エッチングが金属含有物質15を進行するにつれても、犠牲コーティング40はレジスト特徴部32の垂直側壁33を保護し続け、それによりレジスト特徴部32の横寸法が維持される。対照的に、レジスト特徴部32の縦の高さはわずかに減少してしまう。望ましい異方性エッチングを得るのに十分な電位バイアスは、少なくとも約60ボルト、例えば、少なくとも約100ボルトであってもよい。
代替的変形例においては、犠牲コーティング40は、突出しているレジスト特徴部32の側壁33より金属含有物質15上で細くなるようにマスク10上で異方性エッチングして、金属含有物質15ち側壁33上の犠牲コーティング40の部分を同時にエッチングすることを可能にする。金属含有物質15の上に横たわる犠牲コーティング40は金属含有物質15を現しエッチングするためにエッチングすることができるが、レジスト特徴部32の側壁33の上に横たわる犠牲コーティング40は、レジスト特徴部の側壁33のエッチングを防止するように残っている。例えば、犠牲コーティング40は、金属含有物質15の厚さとレジスト特徴部32の厚さとの比が約10分の1未満であってもよい。犠牲コーティング40のこの異方性堆積は、金属含有物質15上よりむしろレジスト層35上に犠牲コーティング物質を優先的に堆積させる堆積ガスを選択することによって達成され得る。
堆積ガス410又はエッチングガス420は、更に、1つ以上の付加的ガスを含むことができる。例えば、付加的ガスは、堆積ガス又はエッチングガス410、420の良好なフローをマスク10に供給する非反応性ガスを含むことができる。付加的ガスは、例えば、He、Ar又はN2を含むことができる。非反応性ガスの容量の流量は、正味の容量の流量を設定するために堆積又はエッチングガス410、420の希望の流量に従って選択することができる。例えば、非反応性ガスは、約25リットルのプロセスゾーン容量に対して約50sccm未満の流量と等価な容量の流量で供給することができる。
マスク10はマスク処理装置102のプロセスチャンバにおいて処理され、具体的な実施形態が、本発明を具体的に説明するためだけに示され、本発明の範囲を制限するために用いるべきでない、図5に示されている。本方法を実施するために使用し得る他のプロセスチャンバ106は、平行板リアクタ、種々の誘導結合プラズマリアクタ、電子サイクロトロン共鳴リアクタ、ヘリコン波リアクタを含んでいる。チャンバ106は、例えば、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市販されている脱結合プラズマ源(DPS)チャンバと同様のマスクエッチングチャンバを備えることができる。本明細書に示されるチャンバ106の具体的な実施形態は、リソグラフィマスク10を処理するのに適している。
通常、チャンバ106は金属又はセラミック材料から製造される。チャンバ106を製造するのに一般に用いられる金属は、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、“HAYNES242”、“Al−6061”、“SS304”、“SS316”及びINCONELを含み、陽極酸化アルミニウムが好ましい。図示された実施形態においては、チャンバ106は、側壁114、底壁116、シーリング118を備えている。シーリング118は、実質的に平坦型、ドーム型、又は多重半径型を含むことができる。チャンバ106は、典型的には、少なくとも約10リットルの容量でプロセスゾーンを囲んでいる。堆積ガス410は、エッチングガス420の腐食成分から下に横たわる表面を保護する、チャンバ表面上に保護層(図示せず)を形成することによって、チャンバ106の垂直面、例えば、チャンバ側壁114の表面の腐食を低減させることができる。
動作中、堆積ガスとエッチングガス410、420は、堆積ガス源137、エッチングガス源138、チャンバ106にガス410、420を運搬するためのフロー制御バルブ134を有するコンジット136、チャンバ106内部で支持体110上に保持されるマスク10の周辺のガス流出口142を含む、ガス分配器130を通ってチャンバ106のプロセスゾーン108に異なる時間段階で導入される。或いは図5に示される構造に対して、堆積又はエッチングガス410、420は、チャンバ106のシーリング118に取り付けられたシャワーヘッド(図示せず)を通って導入されてもよい。
堆積ガス又はエッチングガス410、420は、チャンバ106のプロセスゾーン108(図示した)又はチャンバ106から上流にリモートゾーン(図示せず)において、ガス410、420にエネルギーを結合するガスエナジャイザ154によってマスク10を処理するために活性化される。一変形例においては、ガスエナジャイザ154は一つ以上のコンダクタコイル158を有するアンテナ156を備え、チャンバ106の中心の周りに円対称性を有してもよい。典型的には、アンテナ156はソレノイドを備え、各ソレノイドの回転は1〜約20である。ソレノイドの適切な配置は強固な誘導フラックス結合とガス410、420への結合を与えるように選択される。アンテナ156がチャンバ106のシーリング118近傍に位置する場合、シーリング118の隣接部分は二酸化シリコンのような誘電材料から作ることができ、RF電磁場に放射透過性である。アンテナ電源155は、例えば、典型的には約50kHz〜約60MHz、更に典型的には約13.56MHzの周波数;また、約100〜約5000ワットの電力レベルでアンテナ156にRF電力を供給する。RF整合ネットワーク(図示せず)を設けることもできる。或いは又は更に、ガスエナジャイザ154はマイクロ波ガスアクチベータ(図示せず)を含むことができる。
ガスエナジャイザ154は、更に又は或いは、プロセスガスを活性化するために用いられるプロセス電極(図示せず)を備えてもよい。典型的には、プロセス電極は、チャンバ106の側壁114又はシーリング118のような壁に一方の電極(図示せず)を含み、マスク10の下の支持体110の電極のような他方の電極に容量結合される。通常、電極は、RFバイアス電圧を供給するためにAC電源を含む電極電圧源(図示せず)によって相互に相対して電気的にバイアスが掛けられる。
使用済みプロセスガスと処理副生成物は、使用済みプロセスガスを受容するポンピングチャネル146と、チャンバ106内でプロセスガス410、420の圧力を制御するスロットルバルブ150と、使用済みプロセスガスを排気システムから追い出す1つ以上の排気ポンプ152を含む排気システム144を通ってチャンバ106から排気される。排気システム144は、また、排気において望ましくないガスを減少させるためのシステムを含むことができる。
支持110は静電チャック170を備えることができ、少なくとも部分的に電極178を覆いマスク受容面180を有する誘電本体174を含んでいる。電極178は、上記プロセス電極の一つとして働くこともできる。電極178はマスク10に電気的にバイアスを掛けるための電界を生成するとともにマスク10を支持体110又は静電チャック170に静電的に保持させることができてもよい。DC電源182は、チャック電圧を電極178に供給する。
装置102は、ハードウェアインタフェース304によってチャンバ106を制御するコントローラ300を備えることができる。コントローラ300は、中央処理ユニット(CPU)306、例えば、カリフォルニア州、シナジーマイクロシステムから市販されている68040マイクロプロセッサ、又はカリフォルニア州サンタクララ、インテル社から市販されているペンティアムプロセッサを含むことができる、コンピュータ302を備え、図6に示されるように、メモリ308と周辺コンピュータコンポーネントに結合されている。メモリ308は、交換可能な記憶媒体310、例えば、CD又はフロッピードライブ、交換可能でない記憶媒体312、例えば、ハードドライブ、ランダムアクセスメモリ314を備えることができる。コントローラ300は、更に、例えば、アナログとディジタルのインプットとアウトプットのボード、モータコントローラボードを含む複数のインターフェイスカードを備えることができる。オペレータとコントローラ300間のインタフェースは、例えば、ディスプレイとライトペン318を介すこともできる。ライトペン318は、ライトペン318の先端におけるライトセンサでディスプレイ316によって放出された光を検出する。特定のスクリーン又は機能を選択するために、オペレータはディスプレイ316上のスクリーンの指定された領域に触れ、ライトペン318上のボタンを押す。典型的には、触れた領域は色が変わるか、又は新しいメニューが表示され、ユーザーとコントローラ300間の通信が確立する。
コントローラ300は、ガス分配器180、ガスエナジャイザ154、ガス排気口144を制御して、(i)マスク10上の犠牲コーティング40を堆積してレジスト特徴部32の側壁33を保護し、(ii)マスク10を安全にエッチングするように適合されている。新たにエッチングされたレジスト特徴部32の側壁33上の犠牲コーティング40は、マスクエッチングプロセス中にレジスト側壁33のエッチング処理を低減させる。マスク10が下向きに犠牲的にエッチングされるので、レジスト特徴部32の側面上の犠牲コーティング40は、水平にエッチングされるので、過度の水平なエッチングから下部の金属特徴部34を保護するバッファとして働く。
コントローラ300により受容され、計算されたデータ信号は、ファクトリオートメーションホストコンピュータ338に送ることができる。ファクトリオートメーションホストコンピュータ338は、(i)マスク10上で行われるプロセス、(ii)単一マスク10全体に統計的関係で変化する特性、又は(iii)マスク10のバッチ全体に統計的関係で変化する特性の統計的プロセス制御パラメータを識別するために、いくつかのシステム、プラットフォーム又はチャンバ106からマスク10のバッチに対して又は長時間にわたってデータを計算するホストソフトウェアプログラム340を備えている。ホストソフトウェアプログラム340は、進行中のインサイチュプロセス計算、又は他のプロセスパラメータの制御についてのデータを用いることもできる。適したホストソフトウェアプログラムは、前述のアプライドマテリアルズ社から入手できるWORKSTREAM(登録商標)ソフトウェアプログラムを備えている。ファクトリオートメーションホストコンピュータ338は、更に、(i)例えば、マスク特性が不十分であり又は統計的に求められた範囲内の値でない場合、又はプロセスパラメータが許容範囲から逸脱する場合には、処理シーケンスから特定のマスク10を除去する、(ii)特定のチャンバ106における処理を終了する、又は(iii)マスク10の適切でない特性又は適切デナイプロセスパラメータの測定時のプロセス条件を調節する命令信号を示すように適合されてもよい。ファクトリオートメーションホストコンピュータ338は、ホストソフトウェアプログラム340によるデータの計算に応答してマスク10の処理の開始又は終了時に命令信号を示すこともできる。
一変形例においては、コントローラ300は、例えば、交換可能でない記憶媒体312又は交換可能な記憶媒体310上のメモリ308に保存されたコンピュータ読み取り可能なプログラム320を備えている。コンピュータ読み取り可能なプログラム320は、一般的には、チャンバ106とそのコンポーネントを作動させるためのプログラムコードを備えているプロセス制御ソフトウェア、チャンバ106内で行われるプロセスをモニターするプロセスモニタリングソフトウェア、安全なシステムソフトウェア、他の制御ソフトウェアを備えている。例えば、プロセス制御ソフトウェアは、プロセスと関連したパラメータを選択するためにプロセスセレクタ321を備えている。コンピュータ読み取り可能なプログラム320は、あらゆる従来のコンピュータ読み取り可能なプログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、C++、パスカル又はフォートランで書くことができる。適したプログラムコードは、従来のテキストエディタを用いて、単一ファイル又は複数のファイルに入力され、メモリ308のコンピュータが使用できる媒体に保存又は具体化される。入力されたコードテキストが高級言語である場合には、コードはコンパイルされ、その結果として生じるコンパイラコードはプレコンパイルされたライブラリルーチンのオブジェクトコードにリンクされる。リンクされコンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、ユーザーはオブジェクトコードを呼び出し、CPU306がコードを読み込み実行させてプログラムで識別されたタスクが行われる。
コンピュータ読み取り可能なプログラム320の個々の実施形態の階層制御構造のブロック図を図6に示す。ライトペンインタフェースを用いて、ユーザーは、ディスプレイ316上のメニュー又はスクリーンに応答してコンピュータ読み取り可能なプログラム320にプロセス設定とチャンバ番号を入力する。コンピュータ読み取り可能なプログラム320は、マスク位置、ガス流、ガス圧、温度、RF電力レベル、具体的なプロセスの他のパラメータ、また、チャンバプロセスをモニターするコードを含んでいる。プロセス設定は、指定されたプロセスを行うのに必要な所定のグループのプロセスパラメータである。例えば、プロセスパラメータは、ガス組成、ガス流量、温度、圧力、ガスエナジャイザ設定、例えば、RF又はマイクロ波電力レベルのような、磁界生成、熱伝達ガス圧、壁温を制限せずに含むことができる。
処理シーケンサ命令セット322は、チャンバタイプとコンピュータ読み取り可能なプログラム321からプロセスパラメータの設定を受容し、その動作を制御するプログラムコードを備えている。シーケンサ命令セット322は、具体的なプロセスパラメータをプロセスチャンバ106において複数の処理タスクを制御するチャンバマネージャ命令セット324に送ることによってプロセス設定の実行を開始する。典型的には、プロセスチャンバ命令セット324は、マスク位置決め命令セット326、ガス流制御命令セット328、ガス圧制御命令セット330、温度制御命令セット332、ガスエナジャイザ制御命令セット334、プロセスモニタリング命令セット336を含んでいる。マスク位置決め命令セット326は、支持体110にマスク10を装填し、任意にマスク10をチャンバ106内の所望の高さに持ち上げるために用いられるチャンバコンポーネントを制御するためのプログラムコードを備えている。
ガス流量制御命令セット328は、フロー制御バルブ134の開口サイズを調節することにより堆積ガス又はエッチングガス410、420の異なる成分の流量を制御して所望のガス流量を得るプログラムコードを備えている。流量は、例えば、堆積ガス又はエッチングガス410、420の成分の所望の容量割合を得るために制御することができる。例えば、コントローラ300のガス流制御命令セット328は、チャンバ106のプロセスゾーン108に堆積ガス410の選択された流量を最初に導入してマスク10上に適した犠牲コーティング40を堆積させるガス分配器130に命令することができ、犠牲コーティングは望ましい組成と十分な厚さを有する。ガス流制御命令セット328は、また、エッチングガス420の容量の流量を設定して予備的段階と金属エッチング段階において所望のエッチング特性を得るプログラムコードを備えている。
ガス圧制御命令セット330は、チャンバ106の排気システム144におけるスロットルバルブ150の開閉位置を制御することによりチャンバ106における圧力を制御するプログラムコードを備えている。ガスエナジャイザ制御命令セット332は、例えば、アンテナ156に印加されるRFバイアス電力レベルを設定するためのプログラムコードを備えている。プロセスモニタリング命令セット334は、チャンバ106においてプロセスをモニタリングするためのコードを備えている。例えば、プロセスモニタリング命令セット336は、チャンバ106内のプロセスの終点を検出するように適合されてもよい。
以下の予想例は、本発明の例示的な例を説明するものである。例は一変形例を示すが、本発明は当業者に明らかである他のプロセスや他の使用に用いることができ、本発明は本明細書に示される例に限定されるべきでない。
レジスト層35の下にクロム層15を有するマスク10をエッチングするのに適した一例においては、Cl2を含む第一エッチングガスがチャンバ108に導入される予備的エッチング段階が行われる。エッチングガスは、マスク10の晒された領域(ポジ型レジストに対して)又は晒されていない領域(ネガ型レジストに対して)をエッチングし、それらの場所に開放領域が現れる。
CH3Clを含む堆積ガス410を、プロセス容量が約25リットルのチャンバ106に対して約2〜約100sccmと同等の流量でチャンバ106に導入する。チャンバ106におけるガス圧を約5〜約80mTorrに維持し、静電チャック170における電極178の温度を約15〜約60℃に維持する。堆積ガス410は、レジスト層35の特徴部32上にポリマーの犠牲コーティング40を堆積する。
犠牲堆積ステップに続いて、第二エッチングガス420をチャンバ106に導入する。エッチングガス420は、望ましいエッチング選択比が少なくとも約8:1である、例えば、Cl2とO2を含むことができる。エッチングガス420は、チャンバ106に対して、約15〜約300sccm、例えば、約10〜約200sccmのCl2と約5〜約100sccmのO2と同等の容量の流量で導入する。レジスト層35自身の特徴部32、及びレジスト特徴部32のすぐ下のクロム金属含有層15の部分の特徴部32の過度の側壁エッチングを防止しつつ、エッチングガス420はレジスト層35の下のクロム金属含有層15をエッチングする。マスク10は、エッチングプロセスの終点が終点検出器(図示せず)によって検出されるまでエッチングガス420でエッチングすることができる。任意に、N2のような付加的ガスが、チャンバ106に対して約50sccm未満に同等な流量で堆積ガス又はエッチングガス410、420の1つ以上に加えることができる。
本発明のマスク処理装置102と方法は、マスク10の金属特徴部34のエッチングを、金属特徴部34上にあり且つ金属特徴部34の形を画成するレジスト特徴部32の側壁33を過度にエッチングせずに可能にすることから有利である。このことにより、一貫して再現性のあるエッチング特徴部の形と寸法が維持される。本発明をその好適変形例に関してかなり詳細に説明してきたが、他の変形例も可能である。例えば、プラズマはマイクロ波プラズマ源を用いて形成することができ、第二エッチングガスは、マスク10のレジスト特徴部32の過度の側壁エッチングを防止しつつ、誘電体又は半導体の物質のような他の物質をエッチングするために使用し得る。従って、添えられた特許請求の範囲は本明細書に含まれる好適変形例の説明に限定するべきではない。
10…リソグラフィマスク、15…金属含有物質、20…放射透過性プレート、32…レジスト特徴部、33…側壁、34…エッチングされた特徴部、35…レジスト層、36…晒された空間、40…犠牲コーティング、102…マスク処理装置、106…プロセスチャンバ、108…プロセスゾーン、110…支持体、114…側壁、116…底壁、118…シーリング、130…ガス分配器、134…フロー制御バルブ、136…コンジット、142…ガス流出口、144…ガス排気口、150…スロットルバルブ、154…ガスエナジャイザ、156…アンテナ、158…コンダクタコイル、170…静電チャック、174…誘電本体、178…電極、405…液浴、410…堆積ガス、420…エッチングガス。
Claims (18)
- リソグラフィマスクの製造法であって、
(a)放射透過性プレートと上に横たわる金属含有物質を備えているマスクを選択するステップと、
(b)(i)該金属含有物質上にレジスト層を形成し、
(ii)該レジスト層を光学的放射に選択的に晒し、
(iii)該レジスト層を現像して側壁と該側壁間の寸法を有するレジスト特徴部のパターンを形成すること、
により該金属含有物質上にレジスト特徴部のパターンを形成するステップと、
(c)(i)プロセスゾーンに該マスクを配置し、
(ii)犠牲コーティング堆積段階において、該プロセスゾーンにシリコン含有ガスを供給するとともに該ガスを活性化して該レジスト特徴部の該側壁上にシリコン含有犠牲コーティングを堆積させ、
(iii)金属エッチング段階において、該プロセスゾーンにエッチングガスを供給して該金属含有物質をエッチングし、それにより該放射透過性プレートの部分が晒されること、
により該金属含有物質をエッチングするステップと、
を含み、それにより該レジスト特徴部の該側壁上の該犠牲コーティングが該側壁のエッチングを防ぎ、それにより該レジスト特徴部の寸法が維持される、前記方法。 - (c)(ii)が、SiF4を含むシリコン含有ガスを供給することを含んでいる、請求項1記載の方法。
- (c)(ii)が、該ガスを活性化してSiO2を含む犠牲コーティングを堆積させることを含んでいる、請求項1記載の方法。
- (c)(ii)が、該金属エッチング段階後の該金属含有物質における特徴部の幅が該金属エッチング段階前の該レジスト特徴部の該幅から約5%未満の平均偏差以内である十分な厚さに該シリコン含有犠牲コーティングを堆積させることを含んでいる、請求項1記載の方法。
- (c)(ii)が、厚さが約5〜約50ナノメートルのシリコン含有犠牲コーティングを堆積させることを含んでいる、請求項1記載の方法。
- (c)(iii)が、塩素化学種と酸素化学種を含むエッチングガスを供給することを含んでいる、請求項1記載の方法。
- リソグラフィマスクの製造法であって、
(a)放射透過性プレートと上に横たわる金属含有物質を備えているマスクを選択するステップと、
(b)(i)該金属含有物質上にレジスト層を形成し、
(ii)該レジスト層を光学的放射に選択的に晒し、
(iii)該レジスト層を現像して側壁と該側壁間の寸法を有するレジスト特徴部のパターンを形成すること、
により該金属含有物質上にレジスト特徴部のパターンを形成するステップと、
(c)(i)プロセスゾーンに該マスクを配置し、
(ii)犠牲コーティング堆積段階において、該プロセスゾーンに堆積ガスを供給して該レジスト特徴部の該側壁上に犠牲コーティングを堆積させ、該堆積ガスがCH3Clを含み、
(iii)金属エッチング段階において、エッチングガスを供給して該金属含有物質をエッチングし、該放射透過性プレートの部分が晒されること、
により該金属含有物質をエッチングするステップと、
を含み、それにより該レジスト特徴部の該側壁上の該犠牲コーティングが該側壁のエッチングを防ぎ、それにより該レジスト特徴部の寸法が維持される、前記方法。 - (c)(ii)が、約10%未満のCCl4を含有する堆積ガスを供給することを含んでいる、請求項7記載の方法。
- (c)(iii)が、塩素化学種と酸素化学種を含むエッチングガスを供給することを含んでいる、請求項7記載の方法。
- リソグラフィマスクの金属含有物質を、該金属含有物質の上に横たわるレジスト層の特徴部の側壁を過度にエッチングせずにエッチングするための装置であって、
(a)チャンバの内部にマスクを支持する支持体を有するチャンバであって、該マスクが側壁をもつ特徴部を有するレジスト層を備えている、前記チャンバと、
(b)該チャンバ内にガスを供給するガス分配器と、
(c)該ガスを活性化するガスエナジャイザと、
(d)該ガスを排気するガス排気口と、
(e)該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して、
(i)犠牲コーティング堆積段階において、該チャンバ内に堆積ガスを供給して、該マスクの該レジスト層における該特徴部の該側壁上に犠牲コーティングを堆積させ、該堆積ガスがCH3Clを含み、
(ii)金属エッチング段階において、該チャンバ内にエッチングガスを供給して該金属含有物質をエッチングし、
それにより該レジスト特徴部の該側壁上の該犠牲コーティングが該側壁のエッチングを防ぎ、それにより該金属含有物質のエッチングの間、該レジスト特徴部の寸法が維持されるように適合されたコントローラと、
を含む、前記装置。 - 該コントローラが、該ガス分配器を制御して約10%未満のCCl4を含有する堆積ガスを供給するように適合されている、請求項10記載の装置。
- 該ガス分配器が、該チャンバ内に塩素化学種と酸素化学種を含むエッチングガスを供給するように適合されている、請求項10記載の装置。
- リソグラフィマスクの金属含有材料を、該金属含有材料の上に横たわるレジスト層の特徴部の側壁を過度にエッチングせずにエッチングする装置であって、
(a)チャンバ内部にマスクを支持する支持体を有するチャンバであって、該マスクが側壁をもつ特徴部を有するレジスト層を備えている、前記チャンバと、
(b)該チャンバ内にガスを供給するガス分配器と、
(c)該ガスを活性化するガスエナジャイザと、
(d)該ガスを排気するガス排気口と、
(e)該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して、
(i)犠牲コーティング堆積段階において、該チャンバ内にシリコン含有ガスを供給して、該マスクの該レジスト層における該特徴部の該側壁上にシリコン含有犠牲コーティングを堆積させ、
(ii)金属エッチング段階において、該チャンバ内にエッチングガスを供給して該マスク上の該金属含有物質をエッチングし、
それにより該レジスト特徴部の該側壁上の該犠牲コーティングが該側壁のエッチングを防ぎ、それにより該金属含有物質のエッチングの間、該レジスト特徴部の寸法が維持されるように適合されたコントローラと、
を含む、前記装置。 - 該コントローラが、(e)(i)において該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して該チャンバ内にSiF4を含むシリコン含有ガスを供給するように適合されている、請求項13記載の装置。
- 該コントローラが、(e)(i)において該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して該ガスを活性化し、該マスクの該レジスト層において該特徴部の該側壁上にSiO2を含む犠牲コーティングを堆積するように適合されている、請求項13記載の装置。
- 該コントローラが、(e)(i)において該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して該シリコン含有犠牲コーティングを該金属エッチング段階後の該金属含有物質における特徴部の幅が該金属エッチング段階前の該レジスト特徴部の該幅から約5%未満の平均偏差以内にある十分な厚さで堆積させるように適合されている、請求項13記載の装置。
- 該コントローラが、(e)(i)において該ガス分配器、ガスエナジャイザ、ガス排気口を制御して厚さが約5〜約50ナノメートルのシリコン含有犠牲コーティングを堆積させるように適合されている、請求項13記載の装置。
- 該ガス分配器が該チャンバ内に塩素化学種と酸素化学種を含むエッチングガスを供給するように適合されている、請求項13記載の装置。
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