JP2009520356A - フォトリソグラフィ用基体の改善されたエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2005年12月16日に本出願人により出願された米国仮出願番号60/751,349(発明の名称:フォトリソグラフィ用基体の改善されたエッチング方法)による優先権を主張する。本出願は同仮出願に関連しており、その内容は本明細書内に引用されている。
(発明の分野)
本発明は、一般的には半導体の処理に関し、特にフォトリソグラフィ用基体の改善されたエッチング方法に関する。
デバイスの性能を向上するために、それの回路密度は上昇し続けている。このような回路密度の上昇は特徴事項の寸法の減少によって実現されている。現今の技術の目標とする特徴事項の寸法は0.15ミクロンであり、近未来にはこれが0.13ミクロンにまで減少することが予測されている。
要約すると、本発明はプラズマ・システムを用いてフォトリソグラフィ用基体をエッチング処理するための改善された方法に関する。
本発明の特徴は、真空室内で基体支持体上に装着されたフォトリソグラフィ用基体(例えば二層からなるクロム製フォトマスクあるいは埋め込まれた減衰位相シフトマスク(ハーフトーン型位相シフト・フォトマスク))を処理する方法を提供することである。同方法は、フォトリソグラフィ用基体を目標温度(例えば、約−30°Cよりも低い温度)にまで冷却する工程を内包する。その後、同基体に対して真空室内でプラズマを用いてエッチングなどの処理を施す。同フォトリソグラフィ用基体の冷却は、それが処理される真空室内で実施してもよいし、あるいは別の室(必ずしも真空が維持される必要はない)内で実施してもよい。同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガス(例えば塩素含有および酸素含有のガス)を導入する。塩素含有ガスは、酸素含有ガスに対して約15/1を越える割合で導入してよい。同フォトリソグラフィ用基体が目標温度に達したならば、同プロセス・ガスからのプラズマを着火し、同基体はそのプラズマにより処理される。更に、同基体の処理は時間に基づいて変調してよい(例えば振幅変調あるいはパルス変調)。処理が終了すれば、同基体を真空室から取り出す。
誘導結合型プラズマ室を参照して本発明の実施態様を説明する。適切なエッチング室の例としてMask Etcher IVプラットフォーム(フロリダ州St.PetersburgのOerlikon USA社)が挙げられる。その他の反応器構造も本発明プロセスの実施のために使用できる。このような反応器として、容量結合型反応器(例えば、反応性イオン・エッチャー(RIE)、プラズマ強化(PE)反応器、トリオード反応器など)、高密度反応器(例えば、ICP、TCPなど)および磁気強化反応器(例えばECR、磁気強化反応性イオン・エッチャー(MERIE)など)が挙げられる。
市販のエッチング装置であるMask Etcher4システム(フロリダ州St.PetersburgのOerlikon USA社)を使用して実験を行った。二層からなるクロム製フォトグラフのエッチング処理では、フォトレジストからCrに対するパターンの高い忠実性での転写の確保に加えて、フォトレジストに対する高い選択率の達成が望ましい。基体が室温状態のときには、Cr/フォトレジスト選択率が2/1を越えることになる高いICP電力(>200W)と低い酸素濃度のプロセス条件を採用すると、非垂直のCrプロファイルが発生し、および/あるいはパターン転写の忠実性が不十分となる。基体温度を下げると、以前では経済的に見合わなかったスペースが有用となり得る。
注:両マスクは終点(レーザー反射率により決定される終点)までエッチング処理を受け、次いで同じプロセス条件下で50%の過剰エッチング処理を受けた。
このプロセス・モジュールでは、冷却されたマスクを室温処理マスクに対するのと同一の以下のプロセス条件下で処理した。
以上、本発明を説明した。
Claims (42)
- 以下の工程を含む、フォトリソグラフィ用基体を処理する方法:
フォトリソグラフィ用基体を真空室に装着する工程;
同フォトリソグラフィ用基体を目標温度にまで冷却する工程;
同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガスを導入する工程;
同冷却工程後に同プロセス・ガスからのプラズマを着火する工程;
同プラズマを用いて同フォトリソグラフィ用基体を処理する工程;そして
同フォトリソグラフィ用基体を同真空室から取り出す工程。 - 該フォトリソグラフィ用基体が二層からなるクロム製フォトマスクであることを特徴とする請求項1の方法。
- 該目標温度が約−30°Cよりも低いことを特徴とする請求項1の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体が位相シフト型のフォトマスクであることを特徴とする請求項1の方法。
- 該位相シフト型のフォトマスクが、埋め込まれた減衰位相シフト型のマスクであることを特徴とする請求項4の方法。
- 該処理工程がプラズマ・エッチング工程であることを特徴とする請求項1の方法。
- 該プロセス・ガスが塩素含有ガスと酸素含有ガスを更に含有していることを特徴とする請求項6の方法。
- 該塩素含有ガスと酸素含有ガスが約15/1よりも高い比率で真空室に導入されることを特徴とする請求項7の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体を時間に基づいて変調処理する工程を更に包含することを特徴とする請求項1の方法。
- 該変調が振幅変調であることを特徴とする請求項9の方法。
- 該変調がパルス変調であることを特徴とする請求項9の方法。
- 以下の工程を含む、フォトリソグラフィ用基体を処理する方法:
フォトリソグラフィ用基体を真空室内の基体支持体上に装着する工程;
同フォトリソグラフィ用基体温度を流体により制御する工程;
同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガスを導入する工程;
同プロセス・ガスからのプラズマを着火する工程;
同プラズマを用いて同フォトリソグラフィ用基体を処理する工程;そして
同フォトリソグラフィ用基体を同真空室から取り出す工程。 - 該基体支持体が更に該フォトリソグラフィ用基体を少なくとも3点で支持することを特徴とする請求項12の方法。
- 該流体がガスであることを特徴とする請求項12の方法。
- 該ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項12の方法。
- 該真空室内で更にガス圧力を約1torr未満に維持することを特徴とする請求項15の方法。
- 該流体が該真空室内を連続的に通過することを特徴とする請求項12の方法。
- 該流体が温度制御されていることを特徴とする請求項17の方法。
- 少なくとも一つの室表面が温度制御されていることを特徴とする請求項12の方法。
- 該室表面が該フォトリソグラフィ用基体表面から約5cm離れた場所に位置していることを特徴とする請求項17の方法。
- 以下の工程を含む、フォトリソグラフィ用基体をエッチング処理する方法:
フォトリソグラフィ用基体を真空室内の基体支持体上に装着する工程;
同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガスを導入する工程;
同プロセス・ガスからの第一のプラズマを着火する工程;
同第一のプラズマを用いて第一の1セットのプロセス条件下で同フォトリソグラフィ用基体をエッチング処理する工程;
同フォトリソグラフィ用基体を目標温度にまで冷却する工程;
同冷却工程後に同プロセス・ガスからの第二のプラズマを着火する工程;
同第二のプラズマを用いて第二の1セットのプロセス条件下で同フォトリソグラフィ用基体をエッチング処理する工程;そして
同フォトリソグラフィ用基体を同真空室から取り出す工程。 - 該冷却工程が第二の室内で実施されることを特徴とする請求項21の方法。
- 該冷却工程が該真空室内で実施されることを特徴とする請求項21の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体が二層からなるクロム製フォトマスクであることを特徴とする請求項21の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体の反射防止層を該第一のプラズマを用いて該第一の1セットのプロセス条件下でエッチング処理することを特徴とする請求項24の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体上に残留しているCrをエッチング処理する前にフォトレジスト層をストリッピングする工程を更に包含することを特徴とする請求項25の方法。
- 以下の工程を含む、プラズマ・プロセス期間中に大きな熱質量を用いて基体温度を制御する方法:
基体温度を目標温度に調節する工程;
同基体を真空室内の基体支持体上に装着する工程;
同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガスを導入する工程;
同プロセス・ガスからのプラズマを着火する工程;
同プラズマにより同フォトリソグラフィ用基体を処理する工程;そして
同フォトリソグラフィ用基体を同真空室から取り出す工程。 - 該基体が該基体支持体から熱的に隔離されていることを特徴とする請求項27の方法。
- 該プラズマ・プロセスでの基体に対する熱負荷が約0.5W/cm2未満であることを特徴とする請求項27の方法。
- 以下の工程を含む、フォトリソグラフィ用基体を処理する方法:
フォトリソグラフィ用基体を真空室内の基体支持体上に装着する工程;
同真空室に少なくとも1種類のプロセス・ガスを導入する工程;
同プロセス・ガスからのプラズマを着火する工程;
同プラズマを用いて第一の目標温度下および第一の1セットのプロセス条件下で同フォトリソグラフィ用基体をエッチング処理する工程;
同プラズマを用いて第二の目標温度下および第二の1セットのプロセス条件下で同フォトリソグラフィ用基体をエッチング処理する工程;そして
同フォトリソグラフィ用基体を同真空室から取り出す工程。 - 該フォトリソグラフィ用基体が二層からなるクロム製フォトマスクであることを特徴とする請求項30の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体の反射防止層を該プラズマを用いて該第一の1セットのプロセス条件下でエッチング処理することを特徴とする請求項31の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体上に残留しているCrをエッチング処理する前にフォトレジスト層をストリッピングする工程を更に包含することを特徴とする請求項32の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体がMoSiON位相シフト・フォトマスクであることを特徴とする請求項30の方法。
- 該MoSiON位相シフト・フォトマスクのMoSiON層を該プラズマを用いて該第一の1セットのプロセス条件下でエッチング処理することを特徴とする請求項34の方法。
- 該MoSiON層を処理するエッチング工程を同層と該MoSiON位相シフト・フォトマスクの界面近傍で停止する工程を更に包含することを特徴とする請求項35の方法。
- 該第二の目標温度が該第一の目標温度よりも低いことを特徴とする請求項30の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体を該プラズマを用いて該第二の1セットのプロセス条件下でエッチング処理する前に該基体を第二の室内で冷却する工程を更に包含することを特徴とする請求項37の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体を該プラズマを用いて該第二の1セットのプロセス条件下でエッチング処理する前に該基体を該真空室内で冷却する工程を更に包含することを特徴とする請求項37の方法。
- 該第二の目標温度が該第一の目標温度よりも高いことを特徴とする請求項37の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体を該プラズマを用いて該第二の1セットのプロセス条件下でエッチング処理する前に該基体を第二の室内で加熱する工程を更に包含することを特徴とする請求項37の方法。
- 該フォトリソグラフィ用基体を該プラズマを用いて該第二の1セットのプロセス条件下でエッチング処理する前に該基体を該真空室内で加熱する工程を更に包含することを特徴とする請求項37の方法。
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