KR101095694B1 - 석영 포토마스크 플라스마 식각을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

석영을 식각하기 위한 방법이 본 원 발명에 제공된다. 일 실시예에서, 석영을 식각하기 위한 방법은 패턴화된 층을 통해 부분적으로 노출되는 석영층을 구비한 필름 스택을 식각 챔버 내에 제공하는 단계, 하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계, 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 상에 배치되는 석영층을 600 Watts 미만의 복수의 전력 펄스로 바이어스 가하는 단계 및 패턴화된 마스크를 통해 석영층을 식각하는 단계를 포함한다. 본 발명에 기재된 석영을 식각하는 방법은 특히 식각되는 석영 부분을 갖는 포토마스크를 제조하는데 적합하다.
석영, 식각, 플라스마

Description

석영 포토마스크 플라스마 식각을 위한 방법 {METHOD FOR QUARTZ PHOTOMASK PLASMA ETCHING}
본 발명의 실시예는 일반적으로 석영을 플라스마 식각하기 위한 방법, 보다 구체적으로 석영 포토마스크를 식각하기 위한 방법에 관한 것이다.
직접 회로(IC), 또는 칩의 제조에서, 칩의 여러 가지 층을 나타내는 패턴들이 칩 설계자에 의해 생성된다. 일련의 재사용될 수 있는 마스크 또는 포토마스크가 이러한 패턴들로 생성되어서, 제조 공정 중에 각각의 칩 층의 디자인을 반도체 기판상에 전사할 수 있게 한다. 마스크 패턴 생성 시스템은 각각의 마스크 상에 칩 각각의 층의 디자인을 형상화하기 위해서 정밀 레이저 또는 전자 빔을 이용한다. 마스크는 반도체 기판상에 각각의 층을 위한 회로 패턴을 전사하기 위해서 포토그래픽 네거티브(photographic negatives)처럼 이용된다. 이러한 층들은 일련의 공정을 이용하여 확립되며 각각의 완성된 칩을 포함하는 아주 작은 트랜지스터(tiny transistor) 및 전기 회로로 만들어진다. 따라서, 마스크 내의 임의의 결점이 칩으로 전사될 수 있으며, 잠재적으로 성능에 불리한 영향을 미친다. 정도가 심한 결점은 마스크를 완전히 쓸모없게 할 수 있다. 통상적으로, 15 내지 30개의 마스크 세트가 칩을 구성하는데 이용되며 반복적으로 이용될 수 있다.
마스크는 통상적으로 한 측면 상에 크롬의 층을 갖는 유리 또는 석영 기판이다. 마스크는 몰리브덴(Mo)으로 도핑된 실리콘 질화물(SiN)의 층을 포함할 수도 있다. 크롬층은 반사 방지 코팅(antireflective coating) 및 감광성 레지스트로 덮인다. 패턴화 공정 중에, 회로 디자인은 자외선에 레지스트의 일부를 노출시킴으로써 마스크 상에 새겨져서 노출되는 부분들이 현상액 내에서 용해될 수 있게 한다. 그 후, 레지스트의 가용성 부분이 제거되어, 노출되는 하부의 크롬이 식각되게 한다. 식각 공정은 크롬 및 반사 방지층을, 레지스트가 제거되는 위치, 즉 노출되는 크롬이 제거되는 위치에 있는 마스크로부터 제거한다.
패턴화하기 위해 이용되는 다른 마스크는 석영 위상 이동 마스크(quartz phase shift mask)로 공지된다. 석영 위상 이동 마스크는 패턴화된 크롬층을 통해 노출되는 석영 부분의 교체 인접 영역이 제조 중에 기판에 회로 패턴을 전사하는데 이용될 수 있는 광 파장의 약 절반의 깊이로 식각되는 것을 제외하고는 전술된 마스크와 유사하다. 따라서, 빛이 기판상에 배치되는 레지스트를 노출시키도록 석영 위상 이동 마스크를 통해 안내되기 때문에, 마스크 내의 한 개구를 통해 레지스트 내에서 충돌하는 빛은 바로 가까이에 인접한 개구를 통과하는 빛에 대해 180도 위상이 반전된다. 따라서, 마스크 개구의 에지에 스캐터링(scattering)될 수 있는 빛은 인접한 개구의 에지에 스캐터링되는 180 도 빛에 의해 상쇄되어 레지스트의 소정의 영역 내의 빛의 빈틈 없는 분포를 야기한다. 빛의 빈틈없는 분포는 보다 작은 최소 선폭을 갖는 피처의 라이팅(writing)을 용이하게 한다. 이와 유사하게, 크롬이 없는 식각 리소그래피를 위해 이용되는 마스크는 레지스트를 순차적으로 형상화하기 위해서 두 개의 마스크의 석영 부분을 통과하는 빛의 위상 이동도 이용하여 레지스트 패턴을 현상하는데 이용되는 빛 분포를 개선시킨다.
건식 식각, 활성 이온 식각, 또는 플라스마 식각으로 공지된 하나의 식각 공정에서, 플라스마는 화학 반응을 강화하며 마스크의 노출되는 석영 영역을 식각하는데 이용된다. 바람직하지 못하게, 종래의 석영 식각 공정은 여러 가지의 최소 선폭을 갖는 피처들 사이에서 RIE 래그를 나타낸다. 예를 들어, 넓은 폭을 갖는 피처의 측면 및 수직의 식각율은 보다 작은 폭을 갖는 피처의 측면 및 수직의 식각율과 다르다. 석영층에 있어서 트렌치 식각되는 측면 각도 및 마이크로트렌칭(microtrenching)과 같은 종래의 석영 식각 공정의 다른 특성은 약 5㎛ 미만의 최소 선폭을 갖는 마스크를 위한 수용할 수 있는 결과를 설명하지 못한다. 이는 마스크의 식각되는 피처의 불균일성을 야기하여 이에 상응하는, 마스크를 이용하는 최소 선폭을 갖는 피처를 제조하기 위한 역량을 감소시킨다.
마스크의 최소 선폭이 계속해서 줄어들기 때문에, 식각 균일성의 중요성이 증가한다. 따라서, 높은 식각 균일성 및 낮은 RIE 래그를 갖는 석영 식각 공정은 매우 바람직하다.
따라서, 개선된 석영 식각 공정이 필요하다.
본 발명은 일반적으로, 석영을 식각하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 석영을 식각하는 방법은 식각 챔버 내에, 패턴화된 층을 통해 부분적으로 노출되는 석영층을 구비한 필름 스택을 제공하는 단계, 하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계, 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 상에 배치되는 석영층을 600 Watts 미만의 복수의 전력 펄스로 바이어스 가하는 단계 및 패턴화된 마스크를 통해 석영층을 식각하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 포토마스크를 형성하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 이 방법은 석영층 상의 마스크 층을 패턴화하는 단계, 마스크 층을 통해 노출되는 석영의 일부를 식각 공정을 이용하는 깊이로 식각하는 단계, 석영층의 식각을 소정의 깊이에서 종결하는 단계, 및 마스크 층을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 식각 공정은 하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계, 및 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 상에 배치되는 석영층을 600 Watts 미만의 복수의 전력 펄스로 바이어스 가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 전술된 특징들은 본 발명의 간결하게 요약되는 보다 구체적으로 실시예들을 설명하는 첨부된 도면에 도시된 소정의 실시예를 참조하여 더 잘 이해 될 것이다. 그러나, 이러한 실시예에서 각각의 특징들은 특정 도면에 도시된 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 다른 동일한 효과의 실시예들에 적용될 수 있다고 이해해야 한다.
이해를 용이하게 하기 위해서, 도면의 동일한 부품을 언급하는 공통의 참조 번호가 가능할 수 있는 도면에서 이용된다.
도 1은 본 발명의 석영 식각 방법이 실행될 수 있는 식각로(100)의 일 실시예의 개략도이다. 본 발명에 기재된 기술로 이용할 수 있는 적합한 반응로는 예를 들어, 디커플드 플라스마 소오스 (등록 상표 디피에스)(Decoupled Plasama Source (DPS®) Ⅱ 반응로, 또는 테트라(Tetra) Ⅰ 및 테트라(Tetra) Ⅱ 포토마스크 식각 시스템을 포함하며 이들 모두는 캘리포니아 산타 클라라에 소재하고 있는 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드(Applied Materials Inc.)로부터 이용가능하게 제조된다. 등록상표 DPS Ⅱ 반응로는 집적화된 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템에 있어 등록상표 센츄라(Centura®)의 프로세싱 모듈로서 이용될 수 있으며, 또한 어플라이드 머티어리얼즈 인코포레이티드로부터 이용가능하게 제조된다. 도시된 반응로(100)의 특정 실시예는 본 발명의 범위를 제한하려는데 이용되는 것이 아니라 실예적인 목적을 위해서 제공된다.
반응로(100)는 일반적으로 전도성 바디(벽)(104) 내에 기판 받침대(124), 및 제어기(146)를 구비한 공정 챔버(102)를 포함한다. 챔버(102)는 실질적으로 편평한 유전체 실링(108)을 갖는다. 챔버(102)의 다른 변형은 실링의 다른 형태, 즉, 돔-형 실링을 가질 수 있다. 안테나(110)는 실링(108) 위에 배치된다. 안테나(110)는 하나 이상의 유도 코일 요소들을 포함하며, 상기 요소들은 선택적으로 제어될 수 있다(두 개의 동축 요소(110a, 110b)가 도 1에 도시된다). 안테나(110)는 제 1 매칭 네트워크(114)를 통해 플라스마 전력 소오스(112)에 연결된다. 플라스마 전력 소오스(112)는 통상적으로 약 50 ㎑에서 약 13.56㎒ 범위의 가변 주파수에서 약 3000 Watts(W)까지 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 플라스마 전력 소오스(112)는 약 300 내지 약 600 W의 유도 결합 RF 전력을 제공한다.
기판 받침대(캐소드)(124)는 제 2 매칭 네트워크(142)를 통해 바이어싱 전력 소오스(140)에 연결된다. 바이어싱 소오스(140)는 약 1 내지 약 10㎑의 범위 내의 가변 펄스 주파수에서 약 0 내지 약 600 W를 제공한다. 바이어싱 소오스(140)는 펄스화된 RF 전력 생산을 산출한다. 이와 달리, 바이어싱 소오스(140)는 펄스화된 DC 전력 생산을 산출할 수 있다. 상기 소오스(140)가 일정한 전력 생산을 제공할 수도 있다는 점이 고려된다.
일 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 10 내지 약 95%의 듀티 사이클(duty cycle)로, 약 1 내지 약 10 ㎑의 주파주에서 약 600 Watts 미만의 RF 전력을 제공하도록 형성된다. 다른 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 80 내지 약 95%의 듀티 사이클로, 약 2 내지 약 5 ㎑의 주파수에서 약 20 내지 약 150 Watts의 RF 전력을 제공하도록 형성된다.
일 실시예에서, 등록상표 DPS Ⅱ 반응로와 같이, 기판 지지부 받침대(124)는 정전 척(160)을 포함할 수 있다. 정전 척(160)은 하나 이상의 클램핑 전극(132)을 포함하며 척 전력 공급원(166)에 의해 제어된다. 대안적인 실시예에서, 기판 받침대(124)는 서셉터 클램프 링(susceptor clamp ring), 기계 척 등과 같은 기판 유지 메커니즘을 포함할 수 있다.
가스 패널(120)은 공정 챔버(102)에 연결되어 공정 챔버(102) 내부에 공정 가스 및/또는 다른 가스를 제공한다. 도 1에 도시된 다른 실시예에서, 가스 패널(120)은 상기 챔버(102)의 측벽(104) 내의 채널(118) 내에 형성되는 하나 이상의 입구(116)에 연결된다. 하나 이상의 입구(116)가 다른 위치, 예를 들어 공정 챔버(102)의 실링(108) 내에 제공될 수 있다는 점이 고려된다.
일 실시예에서, 가스 패널(120)은 입구(116)를 통해 공정 챔버(102) 내부로 플루오르화 공정 가스를 제공하게 된다. 프로세싱 중에, 플라스마는 공정 가스로부터 형성되며 플라스마 전력 소오스(112)로부터 전력의 유도 결합을 통해 유지된다. 플라스마는 대안적으로 다른 방법에 의해 멀리 떨어져 형성되거나 고도로 가열될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 패널(120)로부터 제공되는 공정 가스는 적어도 CHF3 및/또는 CF4를 포함한다. 다른 플루오르화된 가스는 C2F6, C4F6, C3F8 및 C5F8 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
챔버(102) 내의 압력은 스로틀 밸브(162) 및 진공 펌프(164)를 이용하여 제어된다. 진공 펌프(164) 및 스로틀 밸브(162)는 약 1 내지 약 20 mTorr의 범위 내에서 챔버 압력을 유지할 수 있다.
벽(104)의 온도는 벽(104)을 통해 연결되는 액체-함유 도관(도시되지 않음)을 이용하여 제어될 수 있다. 벽 온도는 일반적으로 섭씨 약 65 도에서 유지된다.통상적으로, 챔버 벽(104)은 금속(예들 들어, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 등)으로 형성되며 전기 접지(106)에 연결된다. 공정 챔버(102)는 공정 제어, 내부 진단(internal diagnostic), 종점 검출, 등을 위한 종래의 시스템도 포함한다. 이러한 시스템은 지지 시스템(154)으로서 집합적으로 도시된다.
레티클 어댑터(reticle adapter)(182)는 기판 지지부 받침대(124) 상에 (레티클 또는 다른 피가공재와 같은) 기판(122)을 고정하는데 이용된다. 레티클 어댑터(182)는 일반적으로, 받침대(124)의 상부면(예를 들어, 정전 척(160))을 덮기 위해 가공된 저면부(184) 및 개구(188)를 구비한 상부(186)를 포함하며, 기판(122)을 유지하도록 크기 및 모양이 정해진다. 개구(188)는 일반적으로 받침대(124)에 대하여 실질적으로 중심이 정해져 있다. 어댑터(182)는 일반적으로 내식성의 단일 부품, 폴리이미드 세라믹 또는 석영과 같은 내열성이 우수한 재료로 형성된다. 적합한 레티클 어댑터는 본 원에 참조되며, 2001년 6월 26일 출원된 미국 특허 제 6,251,217호에 기재되어 있다. 에지 링(126)은 어댑터(182)를 받침대(124) 상에 덮으며 또는 고정할 수 있다.
리프트 메커니즘(138)은 어댑터(182)를 하강 또는 상승시키는데 이용되어, 기판(122)을 기판 지지부 받침대(124) 상에 배치시키거나 분리시킨다. 일반적으로, 리프트 메커니즘(138)은 각각의 가이드 홀(136)을 통해 연결되는 복수의 리프트 핀(하나의 리프트 핀(130)이 도시됨)을 포함한다.
작동 중에, 기판(122)의 온도는 기판 받침대(124)의 온도를 안정시킴으로써 제어된다. 일 실시예에서, 기판 지지부 받침대(124)는 가열기(144) 및 선택적 방열판(128)을 포함한다. 가열기(144)는 열 전달 유체를 유동시키도록 형성되는 하나 이상의 유체 도관일 수 있다. 다른 실시예에서, 가열기(144)는 하나 이상의 가열 요소(134)를 포함할 수 있으며 가열기 전력 공급원(168)에 의해 조절된다. 선택적으로, 가스 소오스(156)로부터 백사이드 가스(예를 들어, 헬륨(He))가 가스 도관(158)을 통해 기판(122) 아래 받침대 표면 내에 형성되는 채널에 제공된다. 백사이드 가스는 받침대(124)와 기판(122) 사이의 열 전달을 용이하게 하는데 이용된다. 프로세싱 중에, 받침대(124)는 삽입형 가열기(144)에 의해 정상-상태 온도로 가열될 수 있으며, 헬륨 백사이드 가스와 조합하여 기판(122)의 균일한 가열을 용이하게 한다.
제어기(146)는 중앙 처리 장치(CPU)(150), 메모리(148), 및 CPU(150)용 지지 회로(152)를 포함하며, 공정 챔버(102)의 구성 요소들의 제어를 용이하게 하며, 이후에 더 상세히 기재되는 바와 같이 식각 공정의 구성 요소들의 제어를 용이하게 한다. 제어기(146)는 범용 컴퓨터 프로세서의 임의의 형태 중 하나일 수 있으며 다양한 챔버 및 하위-프로세서를 제어하기 위한 산업 분야에 이용될 수 있다. CPU(150)의 메모리(148)는 임의의 접근 메모리(램)(RAM), 읽기-전용 메모리(롬)(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 디지털 스토리지(digital storage), 로칼(local) 또는 리모트(remote)의 임의의 다른 형태와 같은 하나 이상의 손쉽게 이용가능한 메모리(readily available memory)일 수 있다. 지원 회로(support circuits)(152)는 종래의 방식으로 프로세서를 지지하기 위한 CPU(150)에 연결된다. 이러한 회로는 캐시(cache), 전력 공급원, 시계 회로(clock circuits), 입력/출력 회로 및 하위 시스템 등을 포함한다. 본 발명의 방법은 일반적으로 메모리(148) 또는 소프트웨어 루틴과 같이 CPU(150)에 접근가능한 다른 컴퓨터-읽기 매체 내에 저장된다. 이와 달리, 이러한 소프트웨어 루틴은 제 2 CPU(도시되지 않음)에 의해 저장되며/또는 실행될 수도 있으며, CPU(150)에 의해 제어되는 하드웨어로부터 멀리 위치된다.
도 2는 석영을 식각하기 위한 방법(200)의 일 실시예의 흐름도이다. 방법(200)이 포토마스크를 제조하기 위해서 이용되는 기판과 관련하여 기재되지만, 방법(200)은 다른 석영 식각 분야의 이점으로 이용될 수도 있다.
제어기(146)의 메모리(148) 또는 다른 저장 매체 내에 컴퓨터 읽기 형태로 저장될 수 있는 방법(200)은 기판(122)이 지지부 받침대(124) 상에 위치될 때, 단계(202)로 시작된다. 일 실시예에서, 기판(122)은 어댑터(182)의 개구(188)에 놓인다. 도 1에 도시된 기판(122)은 석영(즉, 실리콘 이산화물, SiO2, 층(192))과 같은 투명한 실리콘계 재료를 선택적으로 포함하며, 포토마스크 재료(190)로 공지된, 불투명한 차광성 금속 층을 구비하며, 석영층(192)의 표면상에 패턴화된 마스크를 형성한다. 분리된 마스크가 이용될 수 있지만, 다른 분야에서, 석영층(192) 상에 배치되는 마스크는 여러 가지의 재료로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 매개층을 포함할 수 있으며 또는 하나 이상의 매개층에 의해 기판으로부터 분리될 수 있다는 점이 고려된다. 포토마스크 층(190)으로서 이용하는데 적합한 통상적인 금속은 크롬 및/또는 크롬 산질화물(oxynitride)을 포함한다. 기판(122)은 석영층(192)과 포토마스크 층(190) 사이에 삽입되는 몰리브덴(Mo)으로 도핑된 실리콘 질화물(SiN)의 층(도시되지 않음)을 포함할 수도 있다.
단계(204)에서, 하나 이상의 플루오르화 공정 가스가 가스 입구(116)를 통해 공정 챔버(102) 내로 도입된다. 예시적인 공정 가스는 그 중에서도 특히, CF4 및 CHF3를 포함할 수 있다. 프로세싱 가스는 He, Ar, Xe, Ne, 및 Kr과 같은 불활성 가스를 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 크롬을 포함하는 기판(122)은 2 내지 50 (표준상태에서 분당 유입되는 유체의 양에 대한 단위)(sccm)의 비율로 CF4 및 2 내지 50 sccm의 비율로 CFH3를 제공함으로써 Tetra Ⅰ, Tetra Ⅱ, 등록 상표 DPS Ⅱ 식각 모듈을 이용하여 식각된다. 한 구체적인 공정 비결은 9 sccm의 비율로 CF4, 26 sccm의 비율로 CHF3를 제공한다. 공정 챔버 내의 압력은 약 40 mTorr 미만으로 제어되며, 일 실시예에서, 약 1 내지 약 10 mTorr, 예를 들어, 2 mTorr로 제어된다.
단계(206)에서, 약 600 W 미만의 펄스화된 기판 바이어스 전력, 그리고 제 1 실시예에서, 약 100 W 미만 및 제 2 실시예에서, 20 내지 약 150 W의 펄스화된 기판 바이어스 전력이 기판(122)에 바이어스 가해지기 위해서 지지부 받침대(124)에 가해진다. 한 구체적인 공정 비결은 약 65 W의 바이어스 전력을 가하는 것이다.
일 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 10 내지 약 95%의 듀티 사이클로, 약 1 내지 약 10 ㎑의 주파주에서 약 600 Watts 미만의 RF 전력을 제공하도록 형성된다. 다른 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 20 내지 약 95%의 듀티 사이클로, 약 2 내지 약 5 ㎑의 주파수에서 약 20 내지 약 150 Watts의 RF 전력을 제공하도록 형성된다.
석영층 위에 패턴화된 포토레지스트의 패턴화된 층을 포함하는 일 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 70 내지 약 90%의 듀티 사이클로, 약 2 내지 약 5 ㎑의 주파수에서 약 20 내지 약 150 Watts의 펄스화된 RF 전력을 제공하도록 형성된다. 석영층 위에 패턴화된 포토레지스트의 패턴화된 층을 구비하지 않은 일 실시예에서, 바이어싱 소오스(140)는 약 20 내지 약 40%의 듀티 사이클로, 약 2 내지 약 5 ㎑의 주파수에서 약 20 내지 약 150 Watts의 펄스화된 RF 전력을 제공하도록 형성된다.
단계(208)에서, 플라스마는 플라스마 전력 소오스(112)로부터 약 300 내지 약 600 W의 RF 전력을 안테나(110)에 가함으로써 공정 가스로부터 형성된다. 플라스마는 다른 방법에 의해 고도로 가열될 수 있다는 점이 고려된다. 일 실시예에서, 약 420 W의 RF 전력이 약 13.56㎒의 주파수에서 안테나(110)에 가해진다.
단계(210)에서, 기판(122)에 노출되는 석영층(192)은 종점에 도달할 때까지 식각된다. 종점은 시간, 선택적 간섭 측정 또는 다른 적합한 방법에 의해 결정될 수 있다.
종래의 식각 방법을 넘어 석영 식각 방법(200)의 이점은 감소된 RIE 래그, 마이크로트렌칭 및 보다 수직의 측면 각도 제어를 포함하여 상기 방법(200)은 최소 선폭을 산출하는 식각 분야에 있어서 매우 바람직할 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 전술된 방법(200)을 이용하여 석영 위상 이동 마스 크(318)로 제조되는 필름 스택(300i)의 일 실시예를 도시하고 있다. 첨자 "i"는 도 3a 내지 3g에 도시된 필름 스택의 여러 가지의 제조 단계를 나타내는 정수이다.
도 3a에 도시되는, 필름 스택(3001)은 위에 배치되는 포토마스크 층(304)을 구비한 석영층(302)을 포함한다. 포토마스크 층(304)은 통상적으로 크롬 또는 전술된 바와 같은 다른 적합한 재료이다. 선택적 방사 방지 층(306)(점선으로 도시됨)은 포토마스크 층(304) 상에 배치될 수 있다. 제 1 레지스트 층(308)은 이 시점에서 포토마스크 층(304) 또는 반사 방지 층(306) 상에 배치된다.
제 1 레지스트 층(308)은 패턴화되어 도 3b에 도시된 바와 같이, 하부 석영층(302)을 노출시키는 피처(310)로부터 포토마스크 층(304)을 식각하는 식각 마스크로서 이용된다. 포토마스크 층(304)은 (Cl2와 같은)염소-함유 가스 또는 (SF6 또는 CF4와 같은)플루오르-함유 가스로부터 형성되는 플라스마를 이용하여 식각될 수 있다. 일 예시적 식각 공정은 본 원에 참조되며, 2002년 9월 4일 출원된 미국 특허 제 10/235,223 호에 기재되어 있다. 다른 적합한 금속 식각 공정이 이용될 수 있다는 점이 고려된다. 피처(310)가 포토마스크(304) 층에 형성된 후에, 남아있는 제 1 레지스트 층(308)은 도 3c에 도시된 바와 같이 필름 스택(3003)을 남겨놓기 위해서 예를 들어, 회분화(ashing)에 의해 제거된다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 제 2 레지스트 층(312)은 필름 스택(3004) 상에 배치되어 피처(310)를 충진시킨다. 제 2 레지스트 층(312)은 그 후 패턴화된다. 통상적으로, 석영 위상 이동 마스크를 형성할 때, 패턴화된 제 2 레지스트 층(312)은 도 3e에 도시된 바와 같이, 피처(310)를 대체하는 바닥에서 석영층(302)을 노출시킨다.
패턴화된 제 2 레지스트 층(312)을 통해 노출되는 석영층(302)은 전술된 방법(200)을 이용하여 식각된다. 석영 식각의 종점은 도 3f에 도시되는 식각된 석영 트렌치(316)의 깊이(314)가 석영 위상 이동 마스크(318)로 이용하도록 의도되는 빛의 소정의 파장에 대하여 석영층(302)을 통해 180 도의 위상 이동된 거리와 거의 동일하도록 선택된다. 통상적인 파장은 193 내지 248 nm이다. 따라서, 깊이(314)는 통상적으로 172 내지 240 nm 이지만, 다른 깊이는 여러 가지의 리소그래피 광 파장으로 이용하도록 의도되는 마스크를 위해서 이용될 수 있다. 석영 트렌치(316)가 식각된 후에, 남아있는 제 2 레지스트 층(312)은 예를 들어, 회분화에 의해 제거되어, 남아있는 필름 스택(3007)은 도 3g에 도시된 바와 같이 석영 위상 이동 마스크(318)를 형성한다.
도 4a 내지 도 4e는 전술된 방법(300)을 이용하여 크롬이 없는 식각 리소그래피 마스크(418)로 제조되는 필름 스택(400i)의 일 실시예를 도시하고 있다. 첨자 "i"는 도 4a 내지 4e에 도시된 필름 스택의 여러 가지 제조 단계를 나타내는 정수이다.
도 4a에 도시된 필름 스택(4001)은 석영층 상에 배치되는 마스크 층(404)을 구비하는 석영층(402)을 포함한다. 마스크 층(404)은 일반적으로 플루오르화 플라스마 화학 작용을 이용하여 선택적으로 식각하기에 적합하며, 그리고 일 실시예에서, 상기 층은 크롬 또는 다른 포토마스크 재료이다. 선택적 반사 방지 층(406)(점선으로 도시됨)은 마스크 층(404) 상에 배치될 수 있다. 레지스트 층(408)은 이 시점에서 마스크 층(404) 또는 반사 방지 층(406) 상에 배치된다.
레지스트 층(408)은 패턴화되며 도 4b에 도시된 바와 같이, 하부 석영층(402)을 노출시키는 피처(410)를 형성하기 위해서 마스크 층(404)을 식각하는 식각 마스크로서 이용된다. 마스크 층(404)은 전술된 바와 같이 염소 또는 플루오르 함유 가스로부터 형성되는 플라스마를 이용하여 식각될 수 있다. 피처(410)가 마스크 층(404) 내에 형성된 후에, 남아있는 레지스트 층(408)은 도 4c에 도시된 바와 같이 필름 스택(4003)을 남겨놓기 위해서 예를 들어, 회분화에 의해 제거된다. 선택적으로, 레지스트 층(408)은 마스크 층(404) 상에 남아있을 수 있으며 후속적인 프로세싱 중에 부식 및/또는 탈거를 통해 제거된다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 피처(410)의 바닥에서 마스크 층(404)을 통해 노출되는 석영층(402)은 전술된 방법(200)을 이용하여 식각된다. 석영 식각의 종점은 도 4d에 도시되는 식각된 석영 트렌치(416)의 깊이(414)는 크롬이 없는 식각 리소그래피 마스크(418)로 이용하도록 의도되는 빛의 소정의 파장에 대해서 석영층(402)을 통해 180 도의 위상 이동된 거리와 거의 동일하도록 선택되며, 예를 들어, 깊이(414)는 마스크(318)와 관련하여 전술된 바와 같이 선택된다.
석영 트렌치(416)가 식각된 후에, 마스크 층(404)의 남아있는 부분이 제거된다. 예를 들어, 마스크 층(404)의 남아있는 부분은 예를 들어, 마스크 층(404)을 패턴화하기 위해서 이용되는 화학 작용을 이용하여, 선택적으로 식각함으로써 제거될 수 있다. 필름 스택(4005)으로부터 남아있는 석영층(402)은 도 4e에 도시된 크롬이 없는 식각 리소그래피 마스크(418)로서 형성된다.
따라서, 석영을 식각하기 위한 방법이 제공되어 종래의 공정을 넘어 트렌치 특성을 유리하게 개선시킨다. 따라서, 본 원에 기재된 석영 식각 방법은 5㎛ 미만의 선폭을 갖는 피처를 패턴화하기에 적합한 위상 이동 포토마스크의 제조를 유리하게 하여 용이하게 한다.
전술된 내용은 본 발명의 실시예에 관한 것이며, 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 또 다른 실시예가 고안될 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 다음 청구범위에 의해 결정된다.
도 1은 석영을 식각하기에 적합한 식각로의 개략도.
도 2는 석영을 식각하기 위한 방법의 일 실시예의 흐름도.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 석영 식각 방법의 일 실시예를 이용하여 제조되는 석영 위상 이동 마스크의 일 실시예의 도면.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 석영 식각 방법의 일 실시예를 이용하여 제조되는 석영 위상 이동 마스크의 일 실시예의 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 ※
122 : 기판 124: 받침대
146 : 제어기 148 : 메모리
200 : 방법 202 : 위치시키는 단계
182 : 레티클 어댑터 188 : 개구
190 : 포토마스크 층 192 : 석영층

Claims (9)

  1. 포토마스크를 형성하는 방법으로서,
    a) 크롬층 상에 제 1 레지스트 층을 패턴화하고;
    b) 내부에 적어도 제 1 개구 및 제 2 개구를 형성하도록 상기 크롬층을 식각하고;
    c) 상기 제 1 레지스트 층을 제거하고;
    d) 상기 크롬층 상에 제 2 레지스트 층을 패턴화하고, 이때 상기 크롬층 내의 상기 제 1 개구는 패턴화된 후에 상기 제 2 레지스트 층으로 충진되며,
    e) 하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 프로세싱 챔버에 제공하고, 상기 프로세싱 챔버 내의 기판 지지부 상에 배치되는 석영층을 600 Watts 미만의 복수의 전력 펄스로 바이어스를 가하고, 상기 공정 가스의 플라스마를 300 내지 600 Watts로 유지시키는 것을 포함하는 식각 공정을 이용하여, 193 내지 248 nm의 포토리소그래피 광 파장의 절반의 깊이로 상기 크롬층을 통해 노출되는 상기 석영층의 일부를 식각하고;
    f) 상기 제 2 레지스트 층을 제거하는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 제공하는 것은 CHF3, C2F6, C3F8, CF4 또는 C5F8들 중 하나 이상을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 제공하는 것은 상기 프로세싱 챔버 내로 CF4 및 CHF3를 유입시키는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    하나 이상의 플루오르화탄소 공정 가스를 제공하는 것은,
    상기 프로세싱 챔버 내로 2 내지 50 sccm의 CF4를 유입시키고,
    상기 프로세싱 챔버 내로 2 내지 50 sccm의 CHF3를 유입시키는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스를 가하는 것은 20 내지 95%의 듀티 사이클로 전력을 펄스화하는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이어스를 가하는 것은 1 내지 10 ㎑의 주파수에서 전력을 펄스화하는 것을 더 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스를 가하는 것은 70 내지 90%의 듀티 사이클로 전력을 펄스화하는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영층의 일부를 식각하는 것은,
    70 내지 90%의 듀티 사이클에서 20 Watts 내지 150 Watts의 바이어스 전력을 가하고;
    300 Watts 내지 600 Watts의 RF 전력을 상기 프로세싱 챔버 인근에 배치되는 안테나에 유도 결합시키고;
    2 sccm 내지 50 sccm의 CF4를 상기 프로세싱 챔버 내로 유입시키고;
    2 sccm 내지 50 sccm의 CHF3를 상기 프로세싱 챔버 내로 유입시키는 것을 포함하는,
    포토마스크를 형성하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력이 20 내지 150 Watts인,
    포토마스크를 형성하는 방법.
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