JP2008146029A - エッチングリアクタを用いたナノ−インプリントテンプレートのエッチング - Google Patents
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Abstract
【課題】インプリントレジスト材料を用いて金属層をエッチングする方法を提供する。
【解決手段】一実施形態において、フォトリソグラフィーレチクルを処理する方法は、光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層を有するレチクル及び金属フォトマスク層上に堆積したインプリントレジスト材料を提供する工程と、第１のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、第２のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料を通して金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含み、第１又は第２のエッチングステップのうち少なくとも１つが、酸素、ハロゲン及び塩素含有ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマを利用する。一実施形態において、処理ガスを第１及び第２のエッチングステップの両方で利用する。他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップは、同じ処理チャンバで実施される。
【選択図】図２
【解決手段】一実施形態において、フォトリソグラフィーレチクルを処理する方法は、光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層を有するレチクル及び金属フォトマスク層上に堆積したインプリントレジスト材料を提供する工程と、第１のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、第２のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料を通して金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含み、第１又は第２のエッチングステップのうち少なくとも１つが、酸素、ハロゲン及び塩素含有ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマを利用する。一実施形態において、処理ガスを第１及び第２のエッチングステップの両方で利用する。他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップは、同じ処理チャンバで実施される。
【選択図】図２
Description
（分野）
本発明の実施形態は、ナノ−インプリント技術を用いた構造の製造に関する。
本発明の実施形態は、ナノ−インプリント技術を用いた構造の製造に関する。
（関連技術の背景）
ＵＶナノ−インプリント技術は、マイクロ−及びナノ−構造の製造に利用されている。ナノ−インプリントは、機械的複製技術であり、基板にスピンコートされたＵＶ硬化性レジストへ、鋳型をプレスするものである。インプリント領域において、鋳型を通してレジストにＵＶ照射を行うと、レジストが重合及び硬化される。鋳型を除去すると、レジストに形成されたパターンの反転した三次元複製が残る。インプリントレジストの薄い部分を除去して、レジスト層に開口部を作成してマスクを形成し、これを利用してレジストの下にある１枚以上の層をエッチングする。この技術によって、１０ｎｍの間隔で迅速で高精細な印刷及びかなりのパターン忠実性が可能となる。
ＵＶナノ−インプリント技術は、マイクロ−及びナノ−構造の製造に利用されている。ナノ−インプリントは、機械的複製技術であり、基板にスピンコートされたＵＶ硬化性レジストへ、鋳型をプレスするものである。インプリント領域において、鋳型を通してレジストにＵＶ照射を行うと、レジストが重合及び硬化される。鋳型を除去すると、レジストに形成されたパターンの反転した三次元複製が残る。インプリントレジストの薄い部分を除去して、レジスト層に開口部を作成してマスクを形成し、これを利用してレジストの下にある１枚以上の層をエッチングする。この技術によって、１０ｎｍの間隔で迅速で高精細な印刷及びかなりのパターン忠実性が可能となる。
しかしながら、等方的にエッチングする傾向のあるウェットエッチング等の最も一般的なエッチングプロセスは、小さなパターンを下にある材料に確実に転写するのには不適である。特に、アンダーカット現象が、エッチングされた下にある材料のパターン化されたフィーチャーを生成する可能性がある。それらは、均一な間隔ではなく、望ましい直線の垂直側壁を有していないため、フィーチャーの限界寸法が失われる。更に、フィーチャーの等方性エッチングは、フィーチャーの側壁を高アスペクト比でオーバーエッチングする恐れがあり、その結果、フィーチャーの限界寸法の喪失となる。
ドライエッチング処理又はドライエッチングとして知られているプラズマエッチング処理は、ウェットエッチングプロセスよりも異方性のエッチングを行う。ドライエッチングプロセスは、アンダーカットの生成が少なくなり、より直線の側壁及びより平坦な底部を備えた、従来のリソグラフィー技術を用いて形成されたフォトマスクフィーチャーの限界寸法の保持を改善することが分かっている。しかしながら、ドライエッチングは、下にある層の限界寸法を定めるのに用いるレジスト材料に形成された開口部又はパターンの側壁をオーバーエッチングしたり、不正確にエッチングする恐れがある。レジスト材料の過剰な側部除去の結果、パターン化されたレジストフィーチャーの限界寸法が失われて、パターン化されたレジストにより定められる下にある層に形成されたフィーチャーの限界寸法の喪失につながる。更に、不正確なエッチングだと、必要な限界寸法を与えるだけ十分にフィーチャーをエッチングできない恐れがある。限界寸法までフィーチャーを十分にエッチングできないことは、限界寸法の「増大」と呼ばれている。金属層における限界寸法の喪失又は増大の程度は、「エッチングバイアス」又は「ＣＤバイアス」と呼ばれている。
限界寸法制御の喪失は、殆んど全てのエッチング用途において懸念されることであるが、フォトマスク製造においてはとりわけ問題である。フォトマスクレチクルを含む下にある層に形成されたパターンの限界寸法の喪失又は増大は、そこを通る光に悪影響を及ぼし、フォトリソグラフィーレチクルにより、パターン化された基板に数多くのパターニング欠陥及び後のエッチング欠陥を生成し得る。フォトマスクの限界寸法の喪失又は増大の結果、高アスペクト比のサブミクロンフィーチャーをエッチングするには不十分なフォトリソグラフィー性能となる可能性があり、限界寸法の喪失又は増大が深刻な場合には、フォトリソグラフィーレチクル又は後にエッチングされたデバイスの不具合となる可能性がある。ナノ−インプリント技術は、非常に小さなアパーチャを生成できるため、従来のエッチング技術だと、確実なフォトマスク製造が許容できる程度まで、インプリントレジストの下にある層への効果的なパターン転写ができない。
従って、ナノ−インプリント技術を用いた構造の製造に好適なプロセス及び化学が必要とされている。
従って、ナノ−インプリント技術を用いた構造の製造に好適なプロセス及び化学が必要とされている。
インプリントレジスト材料を用いた金属層のエッチング方法が提供される。本方法は、これらに限られるものではないが、フォトマスクレチクル製造に特に好適である。
一実施形態において、光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層を有するレチクル及び金属フォトマスク層上に堆積したインプリントレジスト材料を提供する工程と、第１のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、第２のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料を通して金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含み、第１又は第２のエッチングステップのうち少なくとも１つが、酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマを利用する、フォトリソグラフィーレチクルを処理する方法が提供される。
他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップの両方で利用される処理ガスは、酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む。
他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップの両方で利用される処理ガスは、異なる比率の酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む。
他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップは、同じ処理チャンバで実施される。
他の実施形態において、第１及び第２のエッチングステップは、同じ処理チャンバで実施される。
本発明の態様を、誘導結合プラズマエッチングチャンバを参照して以下に説明する。好適な誘導結合プラズマエッチングチャンバとしては、カリフォルニア州、サンタクララ（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のアプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．，）より入手可能なフォトマスクエッチングチャンバのテトラ（Ｔｅｔｒａ）（商標名）系列、又は任意で、分離プラズマ源（ＤＰＳ Ｉ（商標名）、ＤＰＳ ＩＩ（商標名）及びＤＰＳ Ｐｌｕｓ（商標名））処理チャンバが挙げられる。
その他の処理チャンバを用いて、本発明のプロセスを実施してもよい。例えば、容量結合パラレルプレートチャンバ、磁気強化イオンエッチングチャンバ及び異なる設計の誘導結合プラズマエッチングチャンバが挙げられる。かかる好適な処理チャンバの例は、１９９９年６月３日出願の米国特許出願第０９／３２５，０２６号、２００６年１０月３０日出願の米国特許出願第１１／５５４，５０２号及び２００６年１０月３０日出願の米国特許出願第１１／５５４，４９５号に開示されている。処理は、テトラ（Ｔｅｔｒａ）（商標名）フォトマスクエッチングチャンバで有利に実施されるが、処理チャンバの説明は例示であり、本発明の態様の範囲を限定するとは理解又は解釈されないものとする。本発明では、その他のメーカーのものをはじめとして、他の処理チャンバで有益に実施されることも意図されている。
図１は、概して、基板台座１２４を有する処理チャンバ本体１０２と、コントローラ１４６とを含む処理チャンバ１００の一実施形態の概略断面図である。チャンバ本体１０２は、実質的に平坦な誘電性シーリング１０８をサポートする導電性壁１０４を有する。処理チャンバ１００の他の実施形態は、その他のタイプのシーリング、例えば、ドーム形シーリングを有していてもよい。アンテナ１１０が、シーリング１０８の上に配置されている。アンテナ１１０は、選択的に制御してよい１つ以上の誘導コイル要素を含む（図１には２つの同軸要素１１０ａと１１０ｂが示されている）。アンテナ１１０は、第１の整合ネットワーク１１４を通して、プラズマ電源１１２に連結されている。プラズマ電源１１２は、約５０ｋＨｚ〜約１３．５６ＭＨｚの範囲の調整可能な周波数で、一般的に、約３０００ワット（Ｗ）まで出すことができる。
基板台座（カソード）１２４は、第２の整合ネットワーク１４２を通して、バイアス電源１４０に連結されている。バイアス電源１４０は、約１〜約１０ｋＨｚの範囲の調整可能なパルス周波数で約ゼロ〜約６００Ｗを出す。バイアス源１４０は、パルスＲＦ出力を出す。或いは、バイアス源１４０は、パルスＤＣ出力を出してもよい。源１４０はまた、一定ＤＣ及び／又はＲＦ出力を出してもよいものと考えられる。
一実施形態において、基板サポート台座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を含み、チャック電源１６６により制御される。変形実施形態において、基板台座１２４は、サセプタクランプリング、真空チャック、メカニカルチャック等といった基板保持機構を含んでいてもよい。
ガスパネル１２０が、処理チャンバ１００に連結されて、処理及び／又はその他ガスをプロセスチャンバ本体１０２の内部に提供する。図１に示す実施形態において、ガスパネル１２０は、チャンバ本体１０２の側壁１０４のチャネル１１８に形成された１つ以上の入口１１６に連結されている。１つ以上の入口１１６が、他の位置、例えば、処理チャンバ１００のシーリング１０８に提供されていてもよいものと考えられる。
処理チャンバ１００の圧力は、スロットルバルブ１６２と真空ポンプ１６４を用いて制御される。真空ポンプ１６４及びスロットルバルブ１６２は、約１〜約２０ミリトルの範囲にチャンバ圧力を維持することができる。
壁１０４の温度は、壁１０４を通る液体含有管（図示せず）を用いて制御してよい。壁温度は、通常、摂氏約６５度に維持される。一般的に、チャンバ壁１０４は、金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等）から形成されていて、電気接地１０６に連結されている。処理チャンバ１００はまた、プロセス制御、内部診断、終点検出等の従来のシステムも含む。かかるシステムは、サポートシステム１５４として集合的に示されている。
レチクルアダプタ１８２を用いて、基板（レチクルやその他ワークピース等）１２２を基板サポート台座１２４に固定する。レチクルアダプタ１８２は、通常、台座１２４の上表面（例えば、静電チャック１６０）をカバーするようギザのついた下部１８４と、基板１２２を保持するサイズ及び形状とした開口部１８８を有する上部１８６とを含む。開口部１８８は、通常、台座１２４に対して実質的に中心にある。アダプタ１８２は、通常、ポリイミドセラミック又は水晶等、単体のエッチング抵抗性のある耐熱材料から形成されている。好適なレチクルアダプタは、２００１年６月２６日発行の米国特許第６，２５１，２１７号に開示されている。エッジリング１２６で、アダプタ１８２をカバーし、且つ／又は台座１２４に固定してもよい。
リフト機構１３８を用いてアダプタ１８２を上げ下げし、基板サポート台座１２４の基板１２２を昇降する。通常、リフト機構１３８は、各合わせ穴１３６を通して動く複数のリフトピン（１つのリフトピン１３０が図示されている）を含む。
動作中、基板１２２の温度は、基板台座１２４の温度を安定化することにより制御する。一実施形態において、基板サポート台座１２４は、ヒータ１４４と、任意のヒートシンク１２８とを含む。ヒータ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よい。他の実施形態において、ヒータ１４４は、少なくとも１つの加熱要素１３４を含んでおり、これは、ヒータ電源１６８により調節される。任意で、ガス源１５６からの裏側ガス（例えば、ヘリウム（Ｈｅ））が、ガス管１５８を介して、基板１２２下の台座表面に形成されたチャネルへ提供される。裏側ガスを用いて、台座１２４と基板１２２の間の熱伝達を促す。処理中、台座１２４は、埋め込みヒータ１４４により定常状態温度まで加熱され、ヘリウム裏側ガスと組み合わされて、基板１２２の均一な加熱を促す。
コントローラ１４６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１５０、メモリ１４８及びＣＰＵ１５０のサポート回路１５２を含み、処理チャンバ１００のコンポーネント、及びエッチングプロセス自体の制御を促す。これについては詳細を後述してある。コントローラ１４６は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するための工業環境に用いることのできる汎用コンピュータプロセッサの形態にあってよい。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（商標名）ディスク、ハードディスク又はデジタル保存、ローカル又はリモートのその他の形態等、容易に入手可能なメモリのうち１つ以上であってよい。サポート回路１５２は、従来のやり方でプロセッサをサポートするＣＰＵ１５０に連結されている。これらの回路は、キャッシュ、電源、クロック回路、入力／出力回路及びサブシステム等を含む。本発明の方法は、通常、ソフトウェアルーチンとして、メモリ１４８又はＣＰＵ１５０にアクセス可能なその他コンピュータ読取り可能な媒体に保存される。或いは、かかるソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ１５０により制御されるハードウェアから遠隔配置された第２のＣＰＵ（図示せず）により保存及び／又は実行されてもよい。
以下のプロセスの説明は、本明細書に記載した処理ガスを用いて基板をエッチングする一実施形態を示しているが、本発明では、２００ｍｍ及び／又は３００ｍｍ基板処理用のフォトリソグラフィーレチクル等、異なる基板サイズについて、異なるエッチングチャンバ等の異なる装置でこのプロセスを行うのに、本明細書に記載した範囲外の処理パラメータを用いることが意図されている。
（例示のエッチングプロセス）
以下の説明は、フォトリソグラフィーレチクル製造においてフォトマスクとして、クロム及び酸窒化クロム等の金属層をエッチングするプロセスシーケンスの一実施形態を示しているが、エッチングガスを用いて、半導体及びフォトリソグラフィーレチクル製造において基板上に形成されたその他の材料層をエッチングしてもよいものと考えられる。
以下の説明は、フォトリソグラフィーレチクル製造においてフォトマスクとして、クロム及び酸窒化クロム等の金属層をエッチングするプロセスシーケンスの一実施形態を示しているが、エッチングガスを用いて、半導体及びフォトリソグラフィーレチクル製造において基板上に形成されたその他の材料層をエッチングしてもよいものと考えられる。
通常、フォトリソグラフィーレチクルは、光学的に透明な基板に堆積した、フォトマスクとして知られている不透明層を含む。不透明層は、金属層、例えば、クロム、又は、フォトマスクとして用いるのに好適な業界に知られた、又は知られていない他の材料を含む。例えば、本発明では、不透明層が非金属誘電性材料を含んでいてもよいものと考えられる。基板１２２の光学的に透明な材料は、これらに限られるものではないが、約３００ナノメートル（ｎｍ）以下の波長を有する光を通す、例えば、２４８ｎｍ〜１９３ｎｍの波長を有する紫外線を通す材料を含むものとして広く定義される。
図２は、インプリントレジスト層を通して、金属層をエッチングするのに好適なエッチングプロセス２００のプロセスシーケンスの一実施形態のフローチャートである。フローチャートは例示の目的で提供されており、本発明のいずれの態様の範囲も限定するとは解釈されないものとする。図３Ａ〜３Ｇに、フォトマスク形成プロセス中のポイントでのフォトリソグラフィーレチクルの構成を示し、図２で上述したプロセスを更に示す。
一般的に、光学的品質の水晶等の光学的に透明な材料３１０、融解シリカ材料、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）、酸窒化モリブデンケイ素（ＭｏＳｉｘＮｙＯｚ）、フッ化カルシウム、アルミナ、サファイヤ又はこれらの組み合わせを含む基板１２２を、ブロック２１０で、図１の処理チャンバ１００のような処理チャンバに提供する。
基板１２２は、図３Ａに示す通り、基板材料３１０上に配置された、一般的にクロムを含む、金属フォトマスク層として、不透明金属層３２０を有する。クロム層は、物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）技術による等、業界に公知の従来の方法により堆積してよい。金属層３２０は、一般的に、約５０〜約１００ｎｍの厚さで堆積される。しかしながら、金属層３２０の厚さは、メーカーの要件及び基板又は金属層の材料の組成に基づいて異なってよい。
任意で、反射防止コーティング（ＡＲＣ又はＡＲＣ層）を、堆積金属層３２０に形成したり、この層の一部を構成してもよい。ＡＲＣ層は、不透明層に形成されるべきフィーチャーをパターン化するのにフォトリソグラフィー精度を改善するものと考えられる。ＡＲＣ層は、非金属性汚染物質又は不純物を組み込む金属層であってよく、例えば、酸窒化クロム等の金属酸窒化層を形成する。酸窒化クロムは、金属層の堆積中に、又は金属層を、酸化及び窒化環境等の好適な雰囲気に露出することにより形成してもよい。或いは、酸窒化クロム層は、物理蒸着（ＰＶＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）技術による等、業界に公知の従来の方法により堆積してもよい。金属酸窒化層は、金属層３２０の合計厚さの上部２５パーセントまでを構成していてよい。
任意のＡＲＣ層は、一般的に、約１０ｎｍ〜約１５ｎｍの厚さで形成される。しかしながら、層の厚さは、メーカーの要件及び基板又は金属層の材料の組成に基づいて異なってもよく、元の金属層３２０の厚さの上部３０パーセントといったように、堆積材料の上部表面で主に集中していてよい。酸窒化クロムフィルムは、クロムフィルムよりも酸素ラジカルによるエッチングにより感度があると考えられている。処理ガス中減少量の酸素を用いて、残りのクロム材料のバルクをエッチングするのに比べて、効率的に酸窒化クロム表面をエッチングすることができる。
レジスト層３３０Ａが、ブロック２２０で、金属層３２０に堆積する。一実施形態において、レジスト層材料は、通常、低温レジスト材料であり、本明細書においては、摂氏約２５０度より高い温度で熱分解するポリマー材料と定義され、一例としては、特に、ＨＯＹＡ株式会社（Ｈｏｙａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製「ＺＥＰ」が挙げられる。レジスト層３３０Ａは、スピンコーティング又はその他方法によって金属層３２０に適用してもよい。レジスト材料３３０Ａは、図３Ｂに示す通り、約２００ｎｍ〜約６００ｎｍの厚さまで金属層３２０に堆積させてよい。
ブロック２３０で、レジスト層３３０Ａをインプリントして、図３Ｃ〜Ｄに示すシーケンスに示す通り、インプリントレジスト層３３０Ｂを形成する。一実施形態において、レジスト層３３０Ａは、鋳型３９０のパターン化表面３９２と接触する。層３３０Ａの軟性レジスト材料は、パターン化鋳型表面３９２に従う。
一実施形態において、鋳型３９０は、通常、レジスト材料を硬化するエネルギーを透過する材料でできている。エネルギーを与えて、鋳型３９０と接触したままレジスト材料を硬化し、鋳型３９０を外すと、硬化したレジスト材料に反転したインプリント３９４をパターン３９２が残して、インプリントレジスト層３３０Ｂが形成されるようにする。インプリント３９４は、通常、図３Ｄに示す通り、複数の隆起表面３９６に囲まれた複数のリセス表面３９８を含む。リセス表面３９８は、同一平面（即ち、隆起表面３９６に対して共通の深さを有する）であっても、異なる高さで平行であってもよい。
基板１２２を、上述した処理チャンバ１００等のエッチングチャンバに移動して、パターン化レジストマスクを形成し、ブロック２４０で、金属層３２０をエッチングする。一実施形態において、インプリントレジスト層３３０Ｂをエッチングすることにより、金属層３２０に開口部又はパターンが形成される。リセス表面３９８により画定されるインプリントレジスト層３３０Ｂの領域（以降「パターン３２５」と呼ぶ）がエッチングされて、金属層３２０の一部が露出する。これによって、図３Ｅに示す通り、インプリントレジスト層３３０Ｂからパターン化マスク３３０Ｃが作成される。インプリントレジスト層３３０Ｂは、好適な化学を用いて、又は後述する金属層３２０をエッチングするのに利用する同じ化学によりエッチングされて、パターン３２５の寸法を有する開口部３３５が形成される。インプリントレジスト層３３０Ｂと金属層３２０の両方をエッチングするのに同じ化学を利用すると、チャンバ設計を簡素化すると共に、必要な処理ガスの数が減り有利である。これによって、過剰のガス、ガス接続及びパージサイクルが排除されるため、コストと処理量の利点の両方が得られる。
或いは、パターン化マスク３３０Ｃは、レーザーパターン化装置又は電子ビームエミッタ等の他の放射エネルギーパターン化装置を任意で用いてパターン３２５を形成することにより、処理チャンバ１００に入れる前に形成してもよい。このパターン３２５を用いて、金属層３２０に形成されるべきフィーチャー定義の寸法を画定する。
不透明な金属層３２０を、ブロック２５０で、処理チャンバ１００においてエッチングする。金属層をエッチングして、下にある光学的に透明な基板材料を露出することにより、金属層３２０へ、そして、図３Ｆに示す通り、開口部３３５を拡張することにより、任意で、ＡＲＣ層へ、パターン（即ち、パターン３２５の寸法）が転写される。
不透明金属層３２０の露出した部分のエッチングは、電源及び／又はバイアス源を処理チャンバ１００に供給することにより、処理ガスのプラズマを生成することにより成される。金属層３２０（及び、一実施形態においては、インプリントレジスト層３３０Ｂ）をエッチングするための処理ガスは、通常、酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む。一実施形態において、不活性ガスは処理ガスに含まれない。
酸素含有ガスは、特に、酸素（Ｏ、Ｏ２又はＯ３）、一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化炭素（ＣＯ２）のうち少なくとも１つを含んでいてよい。一実施形態において、酸素含有ガスは酸素（Ｏ２）である。酸素含有ガスは、エッチングラジカルの源を提供する。一酸化炭素（ＣＯ）及びに酸化炭素（ＣＯ２）ガスを選択すると、パッシベーティングポリマー堆積物を形成する材料の源が提供されて、エッチングバイアスが改善される。
塩素含有ガスは、特に、塩素ガス（Ｃｌ２）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）又は塩化水素（ＨＣｌ）のうち少なくとも１つを含んでいてよい。一実施形態において、塩素含有ガスはＣｌ２である。塩素含有ガスを用いて、高反応性ラジカルを供給して、金属層をエッチングする。塩素含有ガスは、四塩化炭素（ＣＣｌ４）ガス等のエッチングラジカル及び成分の源を提供し、パッシベーティングポリマー堆積物を形成する材料の源が提供されて、エッチングバイアスが改善される。
ハロゲン含有ガスは、特に、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、ヘキサフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）又はアンモニア（ＮＨ３）のうち少なくとも１つであってよい。ハロゲン含有ガスを選択すると、フォトレジストに対するクロムのエッチング選択性を増大し、エッチングバイアスを減少することができる。
一実施形態において、ハロゲン含有ガスは、臭化水素（ＨＢｒ）である。臭化水素はまた、水溶液から処理へ分配したり、臭化水素酸として水性成分を有していてもよい。ハロゲン含有ガスを用いて、金属層をエッチングする反応性ラジカルと、水素の両方を供給して、フォトレジスト及び金属エッチングレートを減少し、フォトレジスト及び金属側壁をパッシベートして、オーバーエッチングを最小とし、所望の限界寸法を保って、エッチングバイアスを改善する。
塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス対ハロゲン含有ガスのモル比が、約１０：１〜約０．５：１、例えば、約１０：１〜約０．５：１の塩素対臭化水素モル比で提供されてよい。
任意で、処理ガスは、不活性ガスを含んでいてもよい。処理ガスを含むプラズマの一部としてイオン化されると、その結果、スパッタリング種によるフィーチャーのエッチングレートが増大する。プラズマの一部としての不活性ガスの存在によってまた、活性処理ガスの解離も促される。従って、不活性ガスによって、ラジカルエッチングレートの制御が補助される。中心が早くなるように、又は中心が遅くなるように、エッチングレートを制御してもよい。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びこれらの組み合わせが例示される。通常、アルゴンとヘリウムが使用される。用いるとき、不活性ガスは、プロセスについて、合計ガスフローの約５体積パーセント〜約４０体積パーセント、例えば、約１５体積パーセント〜約２５体積パーセントを構成してよい。エッチング処理ガスを導入する前にプラズマを始動させてプラズマを打ち込むには、不活性ガスは、用いる処理ガスの約７５体積パーセント〜約１００体積パーセントを構成してよい。
不活性ガスを含む処理ガスの合計流量を、約４０ｓｃｃｍ〜約２１００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１００へ導入して、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ平方のフォトリソグラフィーレチクルをエッチングしてよい。酸素含有ガスは、約５ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約２０〜５０ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ１００に導入してよい。塩素含有ガスは、約２５ｓｃｃｍ〜約１０００ｓｃｃｍ、例えば、約１５０〜３００ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ１００に導入してよい。ハロゲン含有ガスは、約０ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、約１〜５ｓｃｃｍの流量で処理チャンバ１００に導入してよい。不活性ガスを利用するときは、約５ｓｃｃｍ〜約１００ｓｃｃｍ、例えば、２０〜４５ｓｃｃｍの流量を与えてよい。
処理ガスの個々及び合計のガスフローは、処理チャンバ１００のサイズ、処理されている基板１２２のサイズ、及びオペレータが望む特定のエッチングプロフィール等、数多くの処理因子に基づいて異なってよい。
通常、約１５０００Ｗ以下のＲＦ電源レベルを、誘導コイルに印加して、エッチングプロセス中、処理ガスのプラズマを生成及び維持する。基板表面をエッチングするのに処理ガスの十分なプラズマを提供するには、約０ワット〜約１５００ワット、例えば、約０〜８００ワット又は約３００〜３５０ワットの電力レベルが観察されている。示したＲＦ電源レベルは、十分なエッチングラジカル及び重合ラジカルを処理ガスから生成することが観察されており、従来技術の金属エッチングプロセスに比べて、摂氏約１５０度以下の基板温度について、十分な低電力レベルを提供しながら、基板上に配置された露出した金属層をエッチングする。
通常、約２００ワット未満のバイアス電力を基板１２２に印加して、基板１２２表面に対して、エッチングラジカルの方向性を増大する。約１００ワット未満のバイアス電力をエッチングプロセスに用いてもよい。エッチングプロセス中に、エッチングラジカルの十分な方向性を提供するには、約１５ワット〜２０ワットの間のバイアスが観察されている。
通常、処理チャンバ圧力は、約１ミリトル〜約４０ミリトルの間に維持される。一実施形態において、エッチングプロセス中、圧力は約３ミリトル〜約８ミリトルの間に維持される。
基板１２２はまた、処理中、摂氏約１５０度以下の温度に維持される。摂氏約１５０度以下の基板温度だと、本明細書に記載した処理ガスによるフォトリソグラフィーレチクル製造プロセス中、基板に堆積したレジスト材料等の材料の熱分解が最小になる。摂氏約２０度〜摂氏約１００度、例えば、摂氏約２０度〜摂氏約５０度の基板温度を用いて、基板表面に堆積した材料の熱分解が最小として、フォトマスクフィーチャーをエッチングしてもよい。
エッチングプロセスの例を以下に説明する。基板１２２をサポート部材１２４に配置し、本明細書に記載した処理ガスをチャンバ１００に導入し、プラズマを生成又は維持して、酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスの処理ガスを導入し、処理ガスからプラズマを生成することにより、金属層３２０をエッチングする。プラズマは、ＲＦ電源を誘導コイルに適用することにより生成されて、エッチングプロセス中、処理ガスのプラズマを生成及び維持する。バイアス電力を基板サポート１２４に印加する。エッチングプロセスを実施して、処理ガスから形成されたプラズマを絶やすことなく用いて、インプリントレジスト層３３０Ｂのリセス領域、次に、金属層３２０を通してエッチングする。任意で、レジスト及び金属エッチングステップ中、処理ガス成分のフロー比を調節して変えてもよい。金属層３２０エッチングプロセスの終点は、発光終点制御によりモニターしてもよい。
或いは、本明細書に記載したＡＲＣ材料を金属層上に形成する場合には、ＡＲＣ材料は、金属層エッチングプロセス中、金属層と共に除去してもよいし、或いは、金属層をエッチングする前にエッチングプロセスにより除去してもよい。ＡＲＣエッチングプロセス及び金属層エッチングプロセスの一例については、２００４年３月１８日出願の米国特許出願第１０／８０３，８６７号「フォトマスクエッチングのための多工程プロセス（Ｍｕｌｔｉ−ｓｔｅｐ Ｐｒｏｃｅｓ Ｆｏｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｍａｓｋｓ）」に詳述されている。
本明細書に記載したエッチングプロセスは、インプリントフィーチャーフォトレジスト層のクロム層への良好な限界寸法転写を提供する。
金属層３２０のエッチングが完了したら、層３３０Ｃの残りのレジスト材料を、ブロック２６０で、基板１２２から除去してよい。レジスト材料は、図３Ｇに示すように、酸素プラズマプロセスへの露出又はその他レジスト除去技術により除去してよい。
任意で、減衰材料を用いて、減衰相シフトフォトマスクを形成し、フォトマスクを通過する光の分解能を増大することにより、基板上に形成されたエッチングパターンの精度を増大してもよい。ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ）やその誘導体といった減衰材料を、不透明金属層３２０と、光学的に透明な基板表面３１０の間に配置してもよい。減衰材料は、光学的に透明な基板に堆積してもよいし、光学的に透明な基板の製造中、光学的に透明な基板に一体化させてもよい。例えば、減衰材料が、金属層３２０の堆積前に基板に配置される場合には、減衰材料は、現在パターン化された金属層３２０に第２のレジスト材料を堆積及びパターン化することにより形成して、ブロック２７０で、下にある材料を露出してもよい。第２のレジスト材料は、上述した通り、インプリント及びエッチングにより、又は従来の技術によりパターン化してよい。減衰材料の下にある材料又は、適切な場合、露出した基板そのものを、ブロック２８０で、かかる材料に好適なエッチングガスによりエッチングしてもよい。
ケイ素系材料等の光学的に透明な材料、及び基板１２２の減衰材料をエッチングする例は、２００３年５月１３日出願の米国特許出願第１０／４３７，７２９号「フォトリソグラフィーレチクルのエッチング方法（Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｒｅｔｉｃｌｅｓ）」及び２００２年５月２１日出願の米国特許第６，３９１，７９０号に詳述されている。
上述した処理ガス組成物及び処理様式は、所望の限界寸法を備えた開口部又はパターンの制御可能なエッチングを提供する。開口部又はパターンのエッチングは、通常、本明細書に記載した処理ガスを用いることにより、異方性である。異方性プロセスは、開口部の底部に堆積した材料を、開口部の側壁の材料よりも速いレートで除去する。この結果、開口部の側壁の材料が、開口部の底部の材料よりも遅いレートで除去される。開口部の側壁を遅いレートでエッチングするエッチングプロセスは、側壁をオーバーエッチングする可能性が高くないため、エッチングされる開口部の限界寸法の維持が改善でき、エッチングバイアスが減少する。
前述したのは本発明の例示の態様に係るものであるが、本発明のその他及び更なる態様はその基本的な範囲から逸脱することなく考案してよく、その範囲は請求の範囲により決まる。
上に挙げた本発明の態様が達成され、詳細に理解できるように、上に簡単にまとめた本発明を、添付図面に図解された実施形態を参照してより具体的に説明する。
しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態を例示するだけであり、その範囲を制限するものとは考えられず、本発明は他の同様に有効な実施形態も含み得ることに留意すべきである。
理解を促すために、図面で共通の同一の構成要素を示すのに、可能な場合は、同一の参照番号を用いている。一実施形態の特徴は、特に挙げていないが、他の実施形態にも有利に組み込まれるものと考えられる。
Claims (20)
- 光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層を有するレチクル上に配置されたレジスト材料の層に鋳型を配置する工程と、
前記レチクル上の前記レジスト材料を硬化する工程と、
前記鋳型を除去して、前記硬化レジスト材料にインプリントを残す工程と、
処理チャンバにおいて、サポート部材に前記インプリントレチクルを配置する工程と、
前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、前記処理チャンバに形成されたプラズマを用いて、前記金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、
前記プラズマを用いて、前記インプリントレジスト材料を通して前記金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含むフォトリソグラフィーレチクルを処理する方法。 - 硬化工程が、
前記鋳型を通して前記レジスト材料を硬化するエネルギーを伝達して、前記鋳型と接触したまま前記レジスト材料を硬化させる工程を含む請求項１記載の方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングする工程が、
前記プラズマが前記処理チャンバに形成される第１のガス混合物を提供する工程を含み、前記第１のガス混合物が、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び塩素含有ガスを含む請求項１記載の方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングする工程が、
不活性ガスを前記第１のガス混合物に提供する工程を含み、前記不活性ガスが、前記合計ガス混合物の約５〜約４０体積パーセントを構成する請求項３記載の方法。 - 前記金属フォトマスク層の前記露出した部分をエッチングする工程が、
前記プラズマが前記処理チャンバに形成される第２のガス混合物を提供する工程を含み、前記第２のガス混合物が、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び塩素含有ガスを含む請求項３記載の方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングし、前記金属フォトマスク層の前記露出した部分をエッチングする工程が、前記処理チャンバでイン・サイチュで実施される請求項５記載の方法。
- 前記エッチングされた金属フォトマスク層上にレジスト材料の第２の層を堆積する工程と、
前記レジスト材料の第２の層をパターン化して、減衰材料を露出する工程と、
前記レジスト材料のパターン化された第２を通して、前記減衰材料の前記露出した部分をプラズマエッチングして、位相シフトフォトマスクを形成する工程とを含む請求項１記載の方法。 - 前記レジスト材料の第２の層をパターン化する工程が、
前記レジスト材料の第２の層をインプリントする工程と、
前記レジスト材料のインプリントされた第２の層のリセス領域をエッチングして、前記減衰材料の部分を露出する工程とを含む請求項７記載の方法。 - 処理チャンバにおいて、サポート部材にレチクルを配置する工程であって、前記レチクルが、光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層と、前記金属フォトマスク層上に堆積したインプリントレジスト材料とを含む工程と、
酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む処理ガスを前記処理チャンバへ導入する工程と、
前記処理ガスから形成されたプラズマを用いて、前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、前記金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、
前記プラズマを用いて、前記インプリントレジスト材料を通して、前記金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含むリソグラフィーレチクルを処理する方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングする工程が、
酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び塩素含有ガスから前記プラズマを形成する工程を含む請求項９記載の方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングする工程が、
不活性ガスに、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び塩素含有ガスを提供する工程を含み、前記不活性ガスが、前記プラズマを形成するのに用いる合計ガス体積の約５〜約４０体積パーセントを構成する請求項１０記載の方法。 - 前記プラズマが、不活性ガスを実質的に含まない請求項１０記載の方法。
- 前記金属フォトマスク層の前記露出した部分をエッチングする工程が、
酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び塩素含有ガスから形成されたプラズマを形成する工程を含む請求項１０記載の方法。 - 前記インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングする工程と、前記金属フォトマスク層の前記露出した部分をエッチングする工程が、前記処理チャンバでイン・サイチュで実施される請求項９記載の方法。
- 前記エッチングされた金属フォトマスク層上に、レジスト材料の第２の層を堆積する工程と、
前記レジスト材料の第２の層をパターン化して、減衰材料を露出する工程と、
前記レジスト材料のパターン化された第２を通して、前記減衰材料の前記露出した部分をプラズマエッチングして、プラズマシフトフォトマスクを形成する工程とを含む請求項９記載の方法。 - 前記レジスト材料の第２の層をパターン化する工程が、
前記レジスト材料の第２の層をインプリントする工程を含む請求項１５記載の方法。 - 光学的に透明な基板上に形成された金属フォトマスク層を有するレチクル及び金属フォトマスク層上に堆積したインプリントレジスト材料を提供する工程と、
第１のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料のリセス領域をエッチングして、金属フォトマスク層の部分を露出する工程と、
第２のエッチングステップにおいて、インプリントレジスト材料を通して金属フォトマスク層の露出した部分をエッチングする工程とを含み、第１又は第２のエッチングステップのうち少なくとも１つが、酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む処理ガスから形成されたプラズマを利用するフォトリソグラフィーレチクルを処理する方法。 - 酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む前記処理ガスが、第１及び第２のエッチングステップの両方で利用される請求項１７記載の方法。
- 前記第１及び第２のエッチングステップの両方で利用される前記処理ガスが、異なる比率の酸素含有ガス、塩素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む請求項１７記載の方法。
- 第１及び第２のエッチングステップが、同じ処理チャンバで実施される請求項１７記載の方法。
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