JP4478568B2 - 改良されたレチクルの製造のためにアモルファスカーボン層を使用する方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、リソグラフィおよびリソグラフィパターニングの方法に関する。さらに詳しく言えば、本発明は、改良されたレチクルまたはマスク作製のためにアモルファスカーボン層を使用する方法に関する。

一般的に、レチクルまたはマスクは、ウェハに転写されるパターンを含むリソグラフィツールである。集積回路の分野において、レチクルは、１つ以上のダイのためのパターンを含むもののウェハサイズのパターンを一度に転写するほど大きいものではないプレートとして分類され得る。集積回路の分野において、マスクは、ウェハ全体を一度にパターニングするほど大きなパターンを含むプレートとして分類され得る。レチクルおよびマスクのパターンは、ガラスプレート（例えば、溶融シリカ、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、フッ素化二酸化珪素、および石英）に配置された不透明および透明エリアから形成され得る。不透明エリアは、多くの場合、クロム、エマルジョン、酸化イオン、および／または酸化クロムを含む。あるいは、パターンは、従来の位相シフトマスク上に出現させてもよい。従来の位相シフトマスクは、パターンを画定する不透明エリアおよび位相シフトエリアを含み得る。

半導体作製技術は、多くの場合、マスクまたはレチクルを利用する。マスクまたはレチクルを介して、またはそこから反射して放射が与えられて、半導体ウェハ上に像を形成する。ウェハは、マスクまたはレチクルを透過または反射した放射を受けるような位置に設けられる。半導体ウェハ上の像は、マスクまたはレチクル上のパターンに対応する。放射は、紫外線光、真空紫外線光などの光であり得る。また、放射は、ｘ線放射、電子ビーム放射などであり得る。

一般的に、ウェハ上に像が集束されて、フォトレジスト材料などの材料層をパターニングする。フォトレジスト材料は、ドーピング領域、堆積領域、エッチング領域、または集積回路（ＩＣ）に関連する他の構造を画定するために利用できる。また、フォトレジスト材料は、集積回路の金属層に関連する伝導性ラインまたは伝導性パッドを画定できる。さらに、フォトレジスト材料は、隔離領域、トランジスタゲート、または他のトランジスタ構造および要素を画定できる。

従来のリソグラフィシステムは、一般的に、ウェハに像を投影するために利用される。例えば、従来のリソグラフィシステムは、放射源、光学システム、およびレチクルまたはフォトマスクを含む。放射源は、光学システムを介して、マスクまたはレチクルを透過または反射して、放射を与える。

レチクル上のパターン像は、ウェハなどの基板全体を露光するようにステップアンドリピートされるのに対して、フォトマスクまたはマスク上のパターンは、ウェハ全体に透過される。しかしながら、本願において使用する場合、レチクル、フォトマスク、およびマスクという用語は、特別な記載がない限り、交換可能なものである。フォトマスクは、ポジ型でもネガ型でもよい（明視野または暗視野ツール）。

従来のマスクパターニングプロセスによれば、ガラス基板は、複数ステッププロセスにおいて研磨される。研磨された基板は洗浄され、欠陥の検査がなされる。ガラス基板を検査した後、ガラス基板は、不透明材料（例えば、吸収層）でコーティングされる。ガラス基板は、スパッタ堆積プロセスにおいてコーティングされ得る。

不透明材料は、リソグラフィプロセスによって選択的にエッチングされる。不透明材料は、レジスト材料でコーティングされる。レジスト材料は、光学パターン発生器を介してパターニングされる。従来の光学パターン発生器は、シャッタ、光源、光学コンポーネント、および可動ステージを利用して、レジスト材料上に適切な光学パターンを発生する。次いで、レジスト材料は、光学パターンに従って除去される。不透明材料は、残りのレジスト材料に従って除去される。不透明材料は、ウェットエッチングによって除去され得る。このようにして、吸収材料は、基板上に形成されることが望ましい像（例えば、光学パターン発生器によって得られた像）に従ってパターニングされ、またはエッチングされる。

マスクおよびレチクルの製造には時間とコストがかかる。さらに、マスクおよびレチクルの製造に必要な光学パターン発生器を含む機器は高価である。マスクおよびレチクルは、ウェハ上に転写される各像に対して製造されなければならない。

従来、レチクル作製プロセスは、ウェハ作製プロセスほど急速に改良されてはいない。０．１ミクロンのリソグラフィが望まれるため、レチクルパターンの精密さと精度が益々重要なものになる。これまで、従来のレチクルには、レチクルパターンの精度および精密さに影響を及ぼす問題がいくつかあった。例えば、不透明材料（すなわち、吸収材）と、レチクルをパターニングするために使用されるフォトレジストと、の間の選択性が低いと、精密さと精度に悪影響を及ぼす可能性がある。選択性が低いと、不適切なサイズのパターン、パターニングされた特徴の不良のエッジ、望ましくないエリアにある不透明材料の完全とは言えない除去などが生じる可能性がある。さらに、レジストの厚み、基板のダメージ、およびレチクルパターニングおよびレチクルへのパターン転写中の反射率に関する問題がある。さらに、レチクルをパターニングするために使用されるフォトレジスト層は、不透明材料として使用されるＣｒＯＮ材料によって害されることもある。

したがって、レチクル作製を改良するためにアモルファスカーボン層を使用する必要がある。さらに、ＳｉＯＮおよびアモルファスカーボンハードマスクを用いた二重選択性スイッチを備える必要がある。さらに、レチクルおよびマスクの精度および精密さと、レチクルおよびマスクを作製するプロセスとを高める必要がある。

１つの例示的な実施形態は、改良されたレチクル作製のためにアモルファスカーボン層を使用する方法に関する。この方法は、基板、吸収材、転写層、反射防止コーティング（ＡＲＣ:anti-reflective coating）層、およびフォトレジスト層を含む積層を堆積することと、フォトレジスト層をパターニングすることと、ＡＲＣ層および転写層をエッチングすることとを含み得る。また、この方法は、吸収層をエッチングすることと、転写層を除去することとを含む。転写層は、アモルファスカーボンを含む。

別の例示的な実施形態は、レチクル作製方法に関する。この方法は、ＳｉＯＮ層およびアモルファスカーボン層の上方に位置するフォトレジスト層をパターニングすることと、マスクとしてパターニングされたフォトレジスト層を用いてＳｉＯＮ層およびアモルファスカーボン層をエッチングすることと、アモルファスカーボン層の下方に配置された金属含有層を露出することとを含み得る。また、この方法は、マスクとしてアモルファスカーボン層を用いて金属含有層をエッチングすることと、アモルファスカーボン層を除去することとを含む。

別の例示的な実施形態は、改良されたレチクル作製のためにアモルファスカーボン転写層を使用する方法に関する。この方法は、基板、吸収材、転写層、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層、およびフォトレジスト層を含む積層を堆積することと、フォトレジスト層、ＡＲＣ層、転写層、および吸収層に開口を形成することとを含み得る。開口は、第１の寸法を有する。この方法は、吸収層の上方にある層を除去することをさらに含む。

本発明の他の原則的な特徴および利点は、以下の図面、詳細な記載、および特許請求の範囲を検討することにより、当業者に明らかになるであろう。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について記載し、同図において、同様の番号は同様の要素を示す。

図１は、レチクルを作製し、それをリソグラフィ作製プロセスにおいて利用する例示的なプロセスの流れ図１０を示す。流れ図１０は、例示的に、実行されてよいいくつかのステップを示す。さまざまな異なる実施形態において、ステップ数を増減したり、ステップを組み合わせたりしてよい。

例示的な実施形態において、基板の上方に形成されるクロム層の上方にアモルファスカーボン層が形成されるステップ１５が実行される。以下、図２を参照しながら、積層形成ステップについて記載する。ステップ２５において、アモルファスカーボン層の上方に反射防止コーティング（ＡＲＣ）が形成される。ステップ３５において、ＡＲＣ層の上方にフォトレジスト層が形成される。

ステップ４５において、フォトレジスト層がパターニングされる。フォトレジスト層は、電子ビームリソグラフィ、レーザラスタ走査リソグラフィ（レーザパターン発生器）、または従来の投影リソグラフィ（投影リソグラフィは、レチクルに典型的なものではない）などの種々のさまざまな方法でパターニングされ得る。以下、図３を参照しながら、１つのフォトレジストパターニングステップについて記載する。ステップ５５において、ＡＲＣ層は、パターニングされたフォトレジスト層に応じてエッチングされる。ＡＲＣ層はウェットエッチまたはプラズマエッチングまたは反応性イオンエッチ（ＲＩＥ）などの種々のさまざまな技術を用いてエッチングされ得る。図４を参照しながら、１つのＡＲＣエッチングステップについて記載する。

ステップ６５において、アモルファスカーボン層は、パターニングされたフォトレジスト層を同時に除去するプロセスにおいてエッチングされる。アモルファスカーボン層は、ＲＩＥ、プラズマまたはウェットエッチ、典型的に、酸素プラズマなどの種々の異なる技術を用いてエッチングされ得る。この代わりとして、パターニングされたフォトレジスト層は、アモルファスカーボン層がエッチングされる前または後に除去される。以下、図５を参照しながら、１つのアモルファスカーボン層エッチングステップについて記載する。

ステップ７５において、クロム層は、ＡＲＣ層が除去されている間に同時にエッチングされる。クロム層をエッチングし、ＡＲＣ層を除去するために、ウェットエッチまたはＲＩＥまたはプラズマエッチング（例えば、Ｃｌ_２またはＯ_２プラズマを含む）などの種々の技術を使用することができる。他の形態では、ＡＲＣ層は、クロム層がエッチングされる前または後に除去される。以下、図６を参照しながら、１つのエッチング技術について記載する。

ステップ８５において、アモルファスカーボン層を除去するために、アッシング処置が用いられる。例えば、アモルファスカーボン層を除去するために、酸素プラズマを含むＲＩＥ、プラズマまたはウェットエッチなどの種々の技術が使用されてよい。以下、図７を参照しながら、１つのアモルファスカーボン除去ステップについて記載する。ステップ９５において、ステップ１５〜８５の実行後に形成されたマスクまたはレチクルは、リソグラフィプロセスにおいて使用可能である。

図２を参照すると、レチクルの部分１００が、基板１１０、吸収層１２０、転写層１３０、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層１４０、およびフォトレジスト層１５０を含む。例示的な実施形態において、基板１１０は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）基板であってよく、吸収層１２０は、クロム（Ｃｒ）層であってよく、転写層１３０は、アモルファスカーボン層であってよく、ＡＲＣ層１４０は、オキシ窒化珪素（ＳｉＯＮ）層であってよい。

吸収層１２０、転写層１３０、ＡＲＣ層１４０、およびフォトレジスト層１５０は、種々の異なる堆積（デポジション）技術を用いて、基板１１０上に堆積され得る。例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）または物理気相成長（ＰＶＤ）が、堆積プロセスに使用され得る。別の実施形態において、基板１１０は、フッ素化二酸化珪素、溶融シリカ、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、または石英であってよい。吸収層１２０は、金属含有層または光のパターニングに適した他の層であってよい。

例えば、吸収層１２０の厚みは、２０〜２００ｎｍであってよく、転写層１３０の厚みは、５〜２００ｎｍであってよく、ＡＲＣ層１４０の厚みは、０〜２００ｎｍであってよく（ｅビームが使用されればＡＲＣを用いなくてもよい（反射なし））、フォトレジスト層１５０の厚みは、１００〜４００ｎｍであってよい。以下に記載するように、フォトレジスト層１５０は、ＡＲＣ層１４０のエッチングによってのみ必要とされる。このように、より薄いレジストの厚みが要求され、解像度が高められる。

吸収層１２０および転写層１３０の厚みは、ＡＬＴＡ３７００およびＡＬＴＡ４０００などの光学レーザレチクルパターン発生器に対して、フォトレジスト層１５０とＡＲＣ層１４０との間の境界の反射率を最適化するか、最小限に抑えるように調整され得る。このように反射率を最小限に抑えるために厚みを選択することで、定常波を低減または除去し、限界寸法（ＣＤ）制御を高めることができる。

一例として、光学レーザレチクルパターン発生器ＡＬＴＡ４０００は、２５７ｎｍの波長とともに、化学的に増強されたレジストを用いる。レジストの汚染は、このレチクルパターン発生器の難点となり得る。しかしながら、吸収層１２０および転写層１３０の二重選択性スイッチを用いて構成された部分１００により、レジストの汚染が回避される。例えば、層１３０および１４０が、層１２０による汚染から層１５０を保護できる。

図３は、パターニングステップ後の部分１００を示す。例示的な実施形態において、開口１６５を有するようにフォトレジスト層１５０がパターニングされる。このパターニングは種々のパターニング技術や、電子ビームパターン発生器（ＪＥＯＬ ＪＢＸ ９０００またはＭｅｂｅｓ５０００）またはレーザパターン発生器（ＡＬＴＡ ３７００またはＯｍｅｇａ ６０００）などのパターニング機器の任意のものを用いて実行され得る。

図４は、エッチングステップの部分１００を示す。フォトレジスト層１５０がパターニングされると、ＡＲＣ層１４０をエッチングするためのエッチングプロセスが施される。エッチングプロセスは、ＡＲＣ層１４０を通って開口１６５を延長させる。

図５は、第２のエッチングステップ後の部分１００を示す。転写層１３０を通って開口１６５を延長させるためのエッチングプロセスが施される。転写層１３０のエッチング中、フォトレジスト層１５０が除去される。したがって、１つの好ましいステップ６５において、層１３０が選択的にエッチングされるとき、層１５０が同時に除去され得る。他の形態として、層１５０を、層１３０が選択的にエッチングされる前または後で別々に除去してもよい。

図６は、第３のエッチングステップ後の部分１００を示す。例示的な実施形態において、吸収層１２０は、吸収層１２０を通って転写層１３０に開口１６５を延長させるようにエッチングされる。吸収層１２０のエッチングとともに、ＡＲＣ層１４０が除去される。したがって、１つの好ましいステップ７５において、層１２０が選択的にエッチングされるとき、層１４０が同時に除去される。この代わりとして、層１４０は、層１２０が選択的にエッチングされる前または後に別々の除去され得る。エッチングプロセスは、緩衝酸化物エッチ、ホットリン酸またはプラズマエッチングまたはＲＩＥなどのウェットエッチング化学物質を用いたエッチを含み得る。

図７は、除去ステップ後の部分１００を示す。例示的な実施形態において、転写層１３０は、酸素プラズマアッシングを用いて除去される。一般的に、アッシングは、酸素プラズマまたは紫外線光生成オゾンを用いて、フォトレジスト、アモルファスカーボン、または他の層なんどの層を除去するプロセスである。アッシングは、除去された層が、Ｎ_２、Ｏ_２、ＣＯおよびＣＯ_２ガスに揮発するため、化学廃棄物を生じない。

好ましくは、吸収層１２０は、転写層１３０のアッシング除去後、クリーンな状態のままにされる。さらに、図面を参照しながら記載した方法は、減衰位相シフトマスクの作製において使用可能である。減衰位相シフトマスクの場合、本願明細書において記載されているように用いるアモルファスカーボン転写層は、ケイ酸モリブデン層のエッチング中、クロム層を保護できる。

図示および上述した例示的な実施形態が現在好ましいものであるが、これらの実施形態は、例示的目的でのみ提供されていることを理解されたい。他の実施形態は、例えば、アモルファスカーボン転写層と相互作用するように吸収層として用いられる異なる材料を含んでよい。本発明は、特定の実施形態に制限されるものではないが、特許請求の範囲および趣旨の範囲内のさまざまな修正、組合せ、および置換に及ぶ。

例示的な実施形態による、レチクルを作製し、それをリソグラフィ作製プロセスにおいて利用するプロセスの流れ図である。 例示的な実施形態による、積層形成ステップを示すレチクルの一部の概略断面図である。 フォトレジストパターニングステップを示す、図２のレチクルの一部の概略断面図である。 反射防止コーティング（ＡＲＣ）エッチングステップを示す、図１のレチクルの一部の概略断面図である。 アモルファスカーボンエッチングステップを示す、図２のレチクルの一部の概略断面図である。 吸収材エッチングステップを示す、図２のレチクルの部分の断面図である。 アモルファスカーボン除去ステップを示す、図２のレチクルの一部の概略断面図である。

Claims (10)

1. 改良されたレチクルの製造のためにアモルファスカーボン層（１３０）を使用する方法であって、
   基板（１１０）、吸収材（１２０）、転写層（１３０）、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（１４０）、およびフォトレジスト層（１５０）を含む積層を堆積（１５、２５、３５）し、
   前記フォトレジスト層（１５０）をパターニング（４５）し、
   前記ＡＲＣ層（１４０）および前記転写層（１３０）をエッチング（５５、６５）し、
   前記吸収層（１２０）をエッチングし（７５）し、
   アモルファスカーボンを含む前記転写層（１３０）を除去（８５）する方法。
2. 前記ＡＲＣ層（１４０）および前記転写層（１３０）のエッチング（５５、６５）では、前記フォトレジスト層（１５０）が除去される、請求項１記載の方法。
3. 前記吸収層（１２０）のエッチング（７５）では、前記ＡＲＣ層（１４０）が除去される、請求項１記載の方法。
4. アモルファスカーボンを含む前記転写層（１３０）の除去（８５）では、Ｏ_２プラズマアッシングがなされる、請求項１記載の方法。
5. 前記転写層（１３０）の厚みが５〜２００ｎｍである、請求項１記載の方法。
6. レチクルの製造方法であって、
   ＳｉＯＮ層（１４０）およびアモルファスカーボン層（１３０）の上方に位置するフォトレジスト層（１５０）をパターニング（４５）し、
   前記パターニングされたフォトレジスト層（１５０）をマスクとして用いて、前記ＳｉＯＮ層（１４０）および前記アモルファスカーボン層（１３０）をエッチング（５５、６５）して、前記アモルファスカーボン層（１３０）の下方に配置された金属含有層（１２０）を露出させ、
   前記アモルファスカーボン層（１３０）をマスクとして用いて、前記金属含有層（１２０）をエッチング（７５）し、
   前記アモルファスカーボン層（１３０）を除去（８５）する、方法。
7. 前記パターニングされたフォトレジスト層（１５０）をマスクとして用いた前記ＳｉＯＮ層（１４０）および前記アモルファスカーボン層（１３０）のエッチング（５５、６５）と前記アモルファスカーボン層（１３０）の下方に配置された金属含有層（１２０）の露出では、前記アモルファスカーボン層（１３０）のエッチング（７５）中に前記フォトレジスト層（１５０）が除去される、請求項６記載の方法。
8. 前記フォトレジスト層（１５０）の厚みが、４００ｎｍである、請求項６記載の方法。
9. 前記アモルファスカーボン層（１３０）の厚みが、約３０ｎｍ〜１００ｎｍである、請求項６記載の方法。
10. 前記アモルファスカーボン層（１３０）をマスクとして用いての前記金属含有層（１２０）のエッチング（７５）では、前記ＳｉＯＮ層（１４０）が除去される、請求項６記載の方法。

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