使用蝕刻反應器蝕刻納米壓印模板的製作方法

2023-05-02 02:07:01

專利名稱：使用蝕刻反應器蝕刻納米壓印模板的製作方法
技術領域：
本發明的具體實施涉及利用納米壓印技術的結構的加工。
背景技術：
紫外納米壓印技術用於進行微米和納米結構的加工。納米壓印是一種機械 複製技術，其中模具被壓入旋塗於基板上的紫外固化抗蝕劑中。通過壓印區內 所述模具的抗蝕劑的紫外光照射導致抗蝕劑的聚合和固化。然後取走所述模
具，從而留下在抗蝕劑中形成的圖案的的倒置三維複製品(invertedthree dimensional replica)。取走所述壓印後的抗蝕劑中的多個薄層部分，以在抗蝕 劑層產生多個開口，形成用於蝕刻在抗蝕劑層下面的一個或多個層的掩模。這 一技術使高速高精度壓印降至10nm的間隔，並使圖形保真度達到一個很大的 程度。
然而，大多數傳統的蝕刻過程，如趨於等向性地蝕刻的溼刻，無法清晰地 傳遞如此小的圖形到下層材料上。尤其，底切現象將在蝕刻後的下層材料上產 生未均勻間隔並且不具有所需的垂直側壁的構圖後的部件，從而器件的臨界尺 寸損失(loss)。此外，對於部件的等向性蝕刻將以高深寬比過蝕刻部件的側 壁，導致失去部件的臨界尺寸。
等離子體蝕刻工藝，即幹刻工藝或幹刻，提供了一種較溼刻工藝更加非等 向性的蝕刻方法。幹刻工藝己經通過更直的側壁和更平的底面表現出產生更小 的底切，同時提高保持使用傳統光刻技術形成的光掩模部件的臨界尺寸。然而， 幹刻可能會過蝕刻或者不精確地蝕刻在抗蝕劑材料中形成的開口或者圖案的 側壁，該開口或者圖案用於限定下層的臨界尺寸。過度去除抗蝕劑材料的側面 將導致構圖後的抗蝕劑部件的臨界尺寸的損失，這將轉變為在由構圖後的抗蝕 劑定義出的下層中形成的部件的臨界尺寸的損失。而且，不精確的蝕刻將不能 充分地蝕刻部件以提供必要的臨界尺寸。未能將部件充分地蝕刻至臨界尺寸被
稱為臨界尺寸的"增益"。金屬層臨界尺寸的損失或增加程度被稱為"蝕刻偏
差(etching bias)"或"CD偏差(CD bias)"。
儘管臨界尺寸損失控制是基本上所有蝕刻應用所關注的，但在光掩模加工 中這是一個尤其顯著的問題。在包括光掩模中間掩模(photomask reticle)的 下層中形成的圖案的臨界尺寸損失或者增益能夠對光的通過產生極惡劣的影 響並且產生大量的構圖缺陷並且在由光刻中間掩模構圖的襯底上產生隨後的 蝕刻缺陷。光掩模的臨界尺寸的損失或增加將導致蝕刻高深寬比亞微米部件的 光刻性能不足，並且，如果臨界尺寸的損失或增加足夠嚴重，會導致光刻中間 掩模或最終蝕刻器件的失敗。因為納米壓印技術會產生狹小的孔，所以傳統的 蝕刻技術無法使得有效圖案以穩定光掩模加工能夠接受的程度轉移至在壓印 的抗蝕劑下面的層。
因此，仍需要一種適用於應用納米壓印技術的結構的製造的方法和化學物 質(chemistry)。

發明內容
本發明提供了應用壓印後的抗蝕劑材料蝕刻金屬層的一些方法。在這裡所 提供的方法特別適合光掩模中間掩模加工，但不僅限於此。
在一個實施方式中，提供了一種用於處理光刻中間掩模的方法，該方法包 括提供具有形成於光學透明襯底上的金屬光掩模層以及沉積於金屬光掩模層 上的壓印後的抗蝕劑材料的中間掩模，在第一蝕刻步驟中蝕刻經過壓印的抗蝕 劑材料的凹陷區域以暴露部分金屬光掩模層，以及在第二蝕刻步驟中透過經過 壓印的抗蝕劑材料而蝕刻金屬光掩模層的暴露部分，其中第一蝕刻或第二蝕刻 步驟的至少其中之一利用由包括含氧氣體、含氯氣體以及含滷素氣體的工藝氣 體形成的等離子體。
在另一實施方式中，用於第一和第二蝕刻步驟中的工藝氣體包括含氧氣 體、含氯氣體以及含滷素氣體。
在另一實施方式中，用於第一和第二蝕刻步驟中的工藝氣體包括不同比例 的含氧氣體、含氯氣體以及含滷素氣體。
在另一實施方式中，第一和第二蝕刻步驟在同一個處理腔室中進行。


因此為了更詳細地理解本發明的以上所述特徵，將參照附圖中示出的實施 方式對以上簡要所述的本發明進行更具體描述。
然而，應該注意，附圖中只示出了本發明的典型實施方式，因此不能認為 是對本發明範圍的限定，本發明可以允許其他等效的實施方式。
圖1示出了蝕刻腔室的一個實施方式的示意性截面圖2示出了根據本發明的一個實施方式的用於處理襯底的序列的流程以及
圖3A-3G示出了本發明的另一個實施方式的蝕刻序列的示意性截面圖。
為了便於理解，在此儘可能用相同的附圖標記表示附圖中相同的元件。無 需進一步說明， 一個實施方式的特徵可有利地用在其它實施方式中。
具體實施例方式
下面，將參照電感性耦合等離子體蝕刻處理腔室描述本發明的各方案。合
適的電感性耦合等離子體蝕刻處理腔室包括TetraTM系列光掩模蝕刻處理腔 室，或可選擇地，Decoupled Plasma Source (DPS I , DPS II ,以及DPS Plus ) 處理腔室，上述兩種處理腔室都可從California (加利福尼亞州)Santa Clara的 Applied Materials, Inc.(應用材料有限公司)處得到。
其他處理腔室將用於執行本發明的工藝，包括諸如，電容性耦合平行平板 腔室、磁增強離子蝕刻腔室，以及不同設計的電感性耦合等離子體蝕刻腔室。 此類合適的處理腔室的例子在申請日為1999年6月3日的美國專利申請序列 號No. 09/325,026，申請日為2006年10月30曰的U.S.專利申請序列號No. 11/554,502，以及申請日為2006年10月30日的U.S.專利申請序列號No. 11/554,495中公開。儘管所述工藝在TetmTM系列光掩模蝕刻腔室上的執行是有
優勢的，但對處理腔室的描述只是示例性的，並不應被解釋或理解為對本發明 任何一方面範圍的限制。同時本發明也預期將有益地實施於在其他處理腔室， 包括來自其他廠商的處理腔室。
圖1是處理腔室100的一實施方式的示意性截面圖，處理腔室100通常包 括具有襯底基架124的處理腔主體102，以及控制器146。處理腔主體102 具有用於支撐基本上平的介電頂蓋108的導電壁104。處理腔室100的其他實
施方式可以具有其他類型的頂蓋，如，拱形頂蓋。天線110配置在頂蓋108
上方。天線iio包含可以有選擇地控制的一個或多個電感線圈元件(圖1中示
出兩個同軸元件110a以及110b)。天線110通過第一匹配網絡114與等離子 體功率源112相耦合。等離子體功率源112在從大約50kHz至約13.56MHz 範圍內的可調頻率電源下通常最多能產生約3000瓦(w )的功率。
襯底基架(陰極)124通過第二匹配網絡142與偏置功率源140相耦合。 偏置功率源140在從大約1至約10kHz範圍內的可調脈衝頻率下能產生從大 約0至約600W之間的功率。偏置功率源140產生脈衝射頻功率輸出。作為另 一種選擇，偏置功率源140還可產生脈衝直流功率輸出。而且，功率源140還 可以提供恆定直流和/或射頻功率輸出。
在一個實施方式中，襯底支撐基架124包括靜電夾盤160。靜電夾盤160 包含至少一個箝位電極132並由夾盤電源166控制。在另一實施方式中，襯底 基架124可包含襯底保持機構，例如基座夾緊環、真空夾盤、機械夾盤等等。
氣體儀錶盤120與處理腔室100相耦合以為工藝腔體102內部提供工藝氣 體和/或其他氣體。在圖1描述的實施方式中，氣體儀錶盤120與在腔室主體 102的側壁104上的導槽118中形成的一個或多個入口 116相耦合。 一個或多 個入口 116可設置在其他位置，例如，在處理腔室100的頂蓋108中。
處理腔體100中的壓力是使用節流閥162和真空泵164來控制的。真空泵 164和節流閥162能夠將處理腔室的壓力維持在大約1到約20 mTorr的範圍 內。
壁104的溫度將應用貫穿壁104的貯液導管(未示出)進行控制。壁溫度 一般維持在65攝氏度。典型情況下，腔室壁104用金屬(例如鋁，不鏽鋼， 等等)形成並與電學地106 (electrical ground)相耦合。處理腔室100還包含 用於工藝控制、故障自檢、端點檢測等等的傳統系統。這些系統都集中表示為 輔助系統154。
中間掩模適配器182用來將襯底(例如中間掩模或者其他工ftO 122固定 在襯底支撐基架124上。中間掩模適配器182 —般包括磨製為覆蓋基架124 的上面層(例如，靜電夾盤160)的下部184以及包括開口 188的上部186， 其中開口 188的尺寸和形狀都製成適於保持襯底122。開口 188 —般相對於基 架124處於中央。適配器182 —般由單片耐腐蝕、耐高溫材料如聚醯亞胺陶瓷
或石英形成。合適的中間掩模適配器公開在2001年6月26日授權的美國專利 No. 6,251,217中。邊環126將適配器182覆蓋和/或固定至基架124。
升降機構138用於降低或提升適配器182落入或離開襯底支撐基架124， 並因此降低或提升襯底122落入或離開襯底支撐基架124。 一般，升降機構138 包含大量穿過各自導向孔136移動的升降杆(圖中示出了一個升降杆130)。
在操作中，襯底122的溫度是通過穩定襯底基架124的溫度來控制的。在 一實施方式中，襯底支撐基架124包含加熱器144以及可選的散熱片128。加 熱器144可以是一個或更個用以使傳熱流體通過其中的流體導管。在另一實施 方式中，加熱器144可以包括至少一個由加熱器電源168調節的加熱元件134。 可選的，來自氣體源156的背面氣體(例如氦(He))是通過氣體導管158 供應到在襯底122之下的基架表面內形成的通道中。背面氣體將用於促進基架 124和襯底122之間的熱傳導。在處理過程中，基架124通過嵌入的加熱器144 加熱到恆溫，這與背面氣體氦相結合，有利於均勻加熱襯底122。
控制器146包含:中央處理器(CPU) 150， CPU150的存儲器148和輔 助電路152，並且下面將詳細說明控制器146便於處理腔室100元f^的控制以 及蝕刻過程的控制。控制器146可以是任何一種能應用在工業環境中控制各種 腔室以及子處理器的通用計算機處理器。CPU 150的存儲器148可以是一個或 多個現有的存儲器，例如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、 軟盤、硬碟、或者本地的或遠程的任何其它形式的數字存儲設備。輔助電路 152以傳統方式與CPU150相耦合以支持處理器。這些電路包括高速緩存、 電源、時鐘電路、輸入/輸出電路以及子系統等等。本發明的方法通常存儲在 CPU150能夠訪問的存儲器148或其它計算機可讀介質中作為軟體例程。作為 另一種選擇，這種軟體例程也可以由第二 CPU (未示出)存儲和/或執行，該 第二 CPU遠離離由CPU 150控制的硬體設置。
雖然下面的工藝描述示出了應用如此所述的工藝氣體蝕刻襯底的一種實 施方式，但是本發明還可以應用在此所述的範圍之外的工藝參數以在不同的裝 置上執行該工藝，例如不同的蝕刻腔室，或不同的襯底尺寸，例如用於200mm 和/或300mm襯底處理的光刻中間掩模。
示例性蝕刻工藝
雖然以下描述示出了用於蝕刻諸如鉻或者鉻的氮氧化物的金屬層作為在 光刻掩模製造中的光掩模的工藝序列的一個實施方式，預期蝕刻氣體可用於蝕 刻在半導體和光刻中間掩模製造工藝中形成於襯底上的其它材料層。
光刻中間掩模一般包括不透明層，稱為光掩模，沉積於光學透明襯底上。 不透明層可包含金屬層，例如鉻，或在該領域中適於用做光掩模的其它已知或 未知材料。例如，本發明預期不透明層將包含非金屬介電材料。襯底122的光
學透明材料涵蓋很廣，包括，但不限於， 一種對300納米(nm)或更短波長 的光透明的材料，例如，對波長248nm以及193nm的紫外光透明。
圖2示出了適合通過壓印的(imprinted)抗蝕劑層蝕刻金屬層的蝕刻工藝 200的工藝次序的一個實施方式的流程圖。所述流程圖作說明之用，不應該被 詮釋為對本發明任何一個方案範圍的限制。圖3A-3G示出了在光掩模形成工 藝中各觀測點處光刻中間掩膜的組成同時進一步示出了在圖2中所述的工藝。
通常包含諸如光學質量石英、熔融石英材料、鉬矽化物(MoSi)、鉬矽 氮氧化物(MoSixNYOz)、氟化鈣，氧化鋁、藍寶石及其組合的光學透明的材 料310的襯底122在方框210中被提供到處理腔室，諸如圖1中的處理腔室 100。
襯底122具有作為金屬光掩模層的不透明金屬層320，典型情況下包含鉻， 設置在襯底材料310上，如圖3A所示。鉻層將通過本領域中熟知的傳統方法 沉積，諸如通過物理氣相沉積(PVD)或者化學氣相沉積(CVD)技術。金屬 層320典型沉積至50到100nm之間的厚度；然而，金屬層320的厚度可根據 製造商的要求以及襯底或金屬層材料的成分而不同。
可選的，抗反射塗層(ARC或ARC層)形成於所沉積的金屬層320之上 或包含部分所沉積的金屬層320。認為ARC層可改善待形成於不透明層中的 構圖部件(feature)的光刻精度。ARC層可以是金屬層結合非金屬汙染物或雜 質以形成，例如金屬氮氧化物層，諸如鉻氧氮化物。可在金屬層的沉積期間或 通過將金屬層暴露於適宜的氣氛中，諸如氧化或硝化環境，從而形成鉻氧氮化 物。可選地，鉻氧氮化物層可通過本領域中已知的傳統方法沉積，諸如通過物 理氣相沉積(PVD)或者化學氣相沉積(CVD)技術。金屬氮氧化物層最多可 佔金屬層320整體厚度的25%。
可選的ARC層一般形成大約10nm到約15nrn之間的厚度；然而，層的厚 度可根據製造商的要求以及襯底或金屬層材料的成分而不同，並可能主要集中 在沉積材料的上表面中，諸如最初金屬層320厚度的上面30%。在氧自由基蝕 刻方面，鉻氧氮化物膜被公認較鉻膜更敏感。較蝕刻體殘留鉻材料而言，處理 氣體中氧減少(reduced)量將用於有效地蝕刻鉻氧氮化物表面。
在方框220中抗蝕劑層330A沉積在金屬層320上。在一個實施方式中， 抗蝕劑層材料一般為低溫抗蝕劑材料，其在這裡被定義為在大約250攝氏度以 上熱退化的聚合材料，這種材料的實施例包括由Hoya公司製造的"ZEP"等。 抗蝕劑層330A可通過旋塗或其它方法施加到金屬層320上。抗蝕劑材料330A 將以在大約200nm到約600nm之間的厚度沉積在金屬層320之上，如圖3B 所示。
在方框230中，壓印抗蝕劑層330A以形成壓印的抗蝕劑層330B，如在 圖3C-D中依次所示。在一個實施方式中，抗蝕劑層330A被模具(mold) 390 的構圖表面所接觸。軟抗蝕劑材料的層330A與構圖的模具表面392 —致。
在一個實施方式中，模具390 —般是由可傳送固化抗蝕劑材料的能量的材 料所製成。提供能量以固化與模具390保持接觸的抗蝕劑材料，從而當去除模 具390時，圖案392在固化的抗蝕劑材料上留下了反向印跡394以形成壓印抗 蝕劑層330B。印跡394通常包括被大量凸表面396環繞的凹表面，如圖3D 所示。凹表面398可共面(例如，相對於凸表面396有一個相同的深度)或者 可能在不同的高度相互平行。
在方框240中，襯底122隨後被轉移到蝕刻腔室中，諸如以上所述的處理 腔室100，用於形成構圖的抗蝕劑掩模並蝕刻金屬層320。在一個實施方式中， 金屬層320中的開口或圖案通過蝕刻壓印的抗蝕劑層330B形成。由凹表面398 限定的壓印抗蝕劑層330B的區域(後面將稱為"圖案325")被蝕刻透以暴 露金屬層320的部分，從而由壓印的抗蝕劑層330B形成了構圖的掩模330C， 如圖3E所示。可使用任何適宜的化學物質，或與用於蝕刻以下所述的金屬層 320相同的化學物質而蝕刻壓印抗蝕劑層330B，以形成具有圖案325的尺寸 的開口 335。利用相同的化學物質來蝕刻壓印抗蝕劑層330B和金屬層320將 有利地減少了所需的工藝氣體種類，同時簡化了腔室設計。這帶來了成本和產 量方面的優勢，原因在於可除去額外的氣體、氣體連接以及淨化循環。
可選地，可在放置到處理腔室100之前通過光學形式應用雷射構圖器件或
通過諸如電子束髮射器的另一種輻射能量構圖器件，形成構圖的掩模330C， 以形成用於限定待形成於金屬層320中的特徵定義的尺寸的圖案325。
然後，在方框250，在處理腔室100中蝕刻不透明的金屬層320。通過蝕 刻金屬層以暴露下面的光學透明襯底材料，以及可選的，ARC層，並通過延 伸開口 335，將圖案(B卩，圖案325的尺寸)轉移到金屬層320，如圖3F所示。
蝕刻不透明金屬層320的暴露部分是通過供應源功率和/或偏置功率到處 理腔室100而產生處理氣體的等離子體來進行的。蝕刻金屬層320 (以及，在 一個實施方式中，壓印的抗蝕劑層330B)的處理氣體一般包括含氧氣體、 含氯氣體以及含滷素氣體。在一個實施方式中，處理氣體中不含惰性氣體。
含氧氣體中可包括氧(O、 02,或03)、 一氧化碳(CO)或二氧化碳(co2) 等的至少其中之一。在一個實施方式中，含氧氣體為氧氣(02)。含氧氣體提 供蝕刻自由基源。當一氧化碳(CO)和二氧化碳(C02)氣體被選擇時，將提 供形成鈍化聚合沉積物的材料源，其可改善蝕刻錐度(etchbias)。
含氯氣體中可包括氯氣(Cl2)、四氯化碳(CC14)或氯化氫(HC1)等的至 少其中之一。在一個實施方式中，含氯氣體為Cl2。含氯氣體用於供應高活性 自由基以蝕刻金屬層。含氯氣體提供蝕刻自由基和成分的來源，諸如四氯化碳 (CC14)氣體，其提供形成鈍化聚合沉積物的材料源，從而可改善蝕刻錐度。
含滷素氣體可包括溴化氫(HBr)、碘化氫(ffl)、三氟甲垸(CHF3)、 六氟化硫(SF6)、六氟乙烷(C2F6)或氨(NH3)等的至少一種。可選擇含滷氣體以增 加鉻對抗蝕劑的蝕刻選擇性，並降低蝕刻錐度。
在一種實施方式中，含滷素氣體為溴化氫(HBr)。溴化氫也可以從水溶液 中傳輸以處理或含有水成分作為氫溴酸。含滷氣體可用於提供蝕刻金屬層的活 性自由基以及氫，其可降低抗蝕劑和金屬蝕刻速度並使抗蝕劑和金屬側壁鈍化 以使過蝕刻最小並保持所需的臨界尺寸，以及改善蝕刻錐度。
含氯氣體和含滷素氣體將以含氯氣體比含滷素氣體為大約10:1至約0.5:1 的摩爾比提供，例如氯比溴化氫為大約10:1至約0.5:1的摩爾比例。
可選地，處理氣體還可包括惰性氣體，當其被離子化為包括處理氣體的部 分等離子體時，將產生濺射物質以提高部件的蝕刻速率。惰性氣體作為部分等 離子體存在也可增強活性處理氣體的分解。因此，惰性氣體有助於控制自由基
蝕刻速率。蝕刻速率可控制為中心快或中心慢類型。惰性氣體的例子包括氬
(Ar)、氦(He)、氖(Ne)、氤(Xe)、氪(Kr)及其組合，其中經常使用氬和氦。惰性 氣體，當使用時，可佔大約5%體積百分比和約40%體積百分比之間的體積濃 度，如佔用於工藝的總氣體流量的的大約15%體積百分比和約25%體積百分 比之間的體積濃度。由於在引入蝕刻處理氣體之前等離子體轟擊以激發等離子 體，惰性氣體可佔所用的工藝氣體的大約15%體積百分比和至約25%體積百 分比之間的體積濃度。
包括惰性氣體的處理氣體的總流速將以大約40sccm和約2100sccm之間的 流速引入到腔室IOO ，用於蝕刻150nm乘150nm的方形光刻中間掩模。含氧 氣體將以大約5sccm和約1000sccm之間的流速引入到處理腔室100，例如大 約20—50sccm。含氯氣體將以大約25sccm和約1000sccm之間的流速引入到 處理腔室100中，例如大約150—300sccm。含滷素氣體將以大約Osccm和約 100sccm之間的流速引入到處理腔室100中，例如大約1—5sccm。當利用惰性 氣體時，將提供約5sccm和約100sccm之間的流速，例如20—45sccm。
處理氣體中單一和總氣體流量可根據很多處理因素而變化，如處理腔室 100的大小、被處理襯底122的大小和操作者所需的特殊蝕刻外形。
一般地，將大約15000瓦特或更低的RF源功率大小施加到電感線圈以在 蝕刻工藝期間形成並維持處理氣體的等離子體。己經發現大約0瓦特和約1500 瓦特之間的功率大小，如在大約0和800瓦特之間或約300—350瓦特，可提 供用於蝕刻襯底表面的處理氣體中的充足等離子體。所述RF源功率值已經被 發現用於從處理氣體中產生充足的蝕刻自由基和聚合自由基用以蝕刻設置在 襯底上的暴露金屬層，同時，與現有技術金屬蝕刻工藝相比，提供充分的低功 率值，原因在於襯底溫度在大約150攝氏度或更低。
一般地，低於200瓦特的偏置功率將施加到襯底122以增加關於襯底122 表面的蝕刻自由基的方向性。在蝕刻工藝中可使用低於約100瓦特的偏置功 率。己經發現大約15瓦特和20瓦特之間的偏壓可在蝕刻工藝期間提供蝕刻自 由基的充足的方向性。
一般地，處理腔室的壓力維持在大約1毫託至約40毫託之間。在一個實 施方式中，在蝕刻工藝期間壓力維持在大約3毫託和約8毫託之間。
在處理期間，襯底122還被維持在大約150攝氏度或更低的溫度上。低於
約150攝氏度或更低的襯底溫度具有最小的材料熱降解，諸如抗蝕劑材料，在
具有在此所述的處理氣體的光刻中間掩模製造期間沉積在襯底上。在大約20 攝氏度和約100攝氏度之間的襯底溫度，例如在大約20攝氏度和約50攝氏度 之間，可用於以沉積在襯底表面上的材料的最小熱降解蝕刻光掩模部件。
以下描述蝕刻工藝的一個實施例。襯底122設置在支架構件124上以及在 此所述的處理氣體引入到腔室100中以及產生或維持等離子體以通過引入由 含氧氣體、含氯氣體和含滷素氣體組成的處理氣體以及從處理氣體產生等離子 體而蝕刻金屬層320。在蝕刻工藝期間，通過施加源RF功率到電感線圈而產 生等離子體，以產生並維持處理氣體的等離子體。將偏置功率應用到襯底支架 124。執行蝕刻工藝以蝕刻透過壓印的抗蝕劑層330B的凹陷區域，然後利用 由處理氣體形成的並不消弧(extinguishing)的等離子體蝕刻透過金屬層320。 可選地，在抗蝕劑和金屬蝕刻步驟中，可將工藝氣體成分的流量比率調整為不 同的。可通過發光終點控制器監控金屬層320的蝕刻工藝終點。
可選地，如果在此所述的ARC材料形成於金屬層上，則在金屬層蝕刻工 藝期間ARC材料與金屬層一起去除或在金屬層蝕刻之前通過蝕刻工藝去除。 在2004年3月18日提交的題目為"Multi-Step Process For Etching Photomasks" 美國專利申請No. 10/803,867中更詳細地描述了 ARC蝕刻工藝以及金屬層蝕 刻工藝的實施例。
在此所述的蝕刻工藝將壓印的部件光刻膠層的臨界尺寸良好地轉移到鉻層。
在方框260中，在完成金屬層320的蝕刻之後，將層330C的剩餘抗蝕劑 材料從襯底122去除。通過暴露於氧等離體工藝或其他抗蝕劑去除技術，去除 光刻膠材料，如圖3G所示。
可選地，衰減材料可用於形成衰減相移光掩模，以通過提高穿過光掩模的 光的解析度而增加形成於襯底上的蝕刻圖案的精度。衰減材料，諸如鉬矽化物 (MoSi)或其衍生物可設置在不透明金屬層320和光學透明襯底表面310之間。 在光學透明襯底的製造期間，衰減材料可設置在光學透明襯底上或集成到光學 透明襯底中。例如，在方框270中，如果衰減材料在金屬層320的沉積之前設 置在襯底表面上，則可通過在現在構圖的金屬層320上沉積並構圖第二抗蝕劑 材料而形成衰減材料，以暴露下層材料。如前所述，可通過壓印及蝕刻或通過 傳統技術構圖第二抗蝕劑材料。之後，在方框280，衰減材料的下層材料，或
者如果適當的話所暴露襯底自身，將由適於這種材料的蝕刻氣體蝕刻。
在申請日2003年5月13日提交的題目為"Methods For Etching Photolithographic Reticles"美國專利申請No. 10/437,729和2002年5月21日
提交的美國專利號No. 6,391,790中更詳細地描述了蝕刻光學透明材料，諸如 矽基材料，以及襯底122的衰減材料的實施例。
上述處理氣體成分以及處理制度提供具有所需的臨界尺寸的開口或圖案 的可控蝕刻。開口或圖案的蝕刻一般各向異性，由於所述處理氣體的使用。與 在開口側壁的材料相比，各向異性工藝以更高的速率去除沉積在開口的底部上 的材料。這樣開口側壁上的材料以比開口的底部上的材料較低的速率去除。以 較低速率蝕刻開口側壁的蝕刻工藝將以更小的可能性過蝕刻側壁，這會改善已 蝕刻過的開口的臨界尺寸的保持，並因此降低蝕刻錐度。
雖然前述涉及本發明的實施方式，但在不偏離本發明的基本範圍內可設計 其它和進一步的實施方式，並且本發明的範圍由以下權利要求書確定。
權利要求
1.一種用於處理光刻中間掩模的方法，包括在設置於中間掩模的抗蝕劑材料層上放置模具，該中間掩模具有形成於光學透明襯底上的金屬光掩模層；在所述中間掩模上固化所述抗蝕劑材料；去除所述模具以在固化的抗蝕劑材料上留下印跡；將經過壓印的中間掩模放置在處理腔室中的支架構件上；使用在所述處理腔室中形成的等離子體，蝕刻經過壓印的抗蝕劑材料的凹陷區域以暴露部分所述金屬光掩模層；以及應用所述等離子體以透過壓印過的抗蝕劑材料蝕刻所述金屬光掩模層的暴露部分。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，固化步驟進一步包括 傳送透過所述模具固化所述抗蝕劑材料的能量以固化與所述模具保持接觸的所述抗蝕劑材料。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，蝕刻經過壓印的抗蝕劑材 料的凹陷區域的步驟進一步包括提供第一氣體混合物到所述處理腔室,其中等離子體由該第一氣體混合物 形成，所述第一氣體混合物包括氧氣體、含滷素氣體以及含氯氣體。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，蝕刻經過壓印的抗蝕劑材 料的凹陷區域的步驟進一步包括提供惰性氣體到所述第一氣體混合物中，所述惰性氣體佔總氣體混合物體 積的大約5%到約40%之間。
5.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，蝕刻所述金屬光掩模層的暴露部分的步驟進一步包括提供第二氣體混合物到所述處理腔室中，其中等離子體由該第二氣體混合 物形成，所述第二氣體混合物包括含氧氣體、含滷素氣體以及含氯氣體。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，蝕刻經過壓印的抗蝕劑材 料的凹陷區域並蝕刻所述金屬光掩模層的暴露部分的步驟在處理腔室中原處 執行。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，進一步包括將抗蝕劑材料的第二層沉積於經過蝕刻的金屬光掩模層上；構圖所述抗蝕劑材料的第二層以暴露衰減材料；以及穿透所構圖的抗蝕劑材料的第二層而等離子蝕刻所述衰減材料的暴露部 分以形成相移光掩模。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，構圖所述抗蝕劑材料的第 二層的步驟進一步包括壓印所述抗蝕劑材料的第二層；蝕刻經過壓印的抗蝕劑材料第二層的凹陷區域以暴露部分衰減材料。
9. 一種處理光刻掩模的方法，包括將掩模放置在處理腔室的支架構件上，其中所述中間掩模包括形成於光學 透明襯底上的金屬光掩模層和沉積於所述金屬光掩模層之上的經過壓印的抗蝕劑材料；將包括含氧氣體、含氯氣體和含滷素氣體的處理氣體引入到所述處理腔室中；利用從所述處理氣體形成的等離子體，蝕刻經壓印的抗蝕劑材料的凹陷區 域以暴露部分所述金屬光掩模層；以及利用所述等離子體透過經壓印的抗蝕劑材料而蝕刻所述金屬光掩模層的 暴露部分。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，蝕刻經壓印的抗蝕劑材料 的凹陷區域的步驟進一步包括從含氧氣體、含滷素氣體以及含氯氣體形成所述等離子體。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述蝕刻經壓印的抗蝕 劑材料的凹陷區域的步驟進一步包括與所述含氧氣體、所述含滷素氣體以及所述含氯氣體一起提供惰性氣體， 所述惰性氣體佔用於形成所述等離子體的總氣體體積的大約5%至約40%。
12. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，所述等離子體基本不包 括惰性氣體。
13. 根據權利要求10所述的方法，其特徵在於，蝕刻所述金屬掩模層的 暴露部分的步驟進一步包括從含氧氣體、含滷素氣體以及含氯氣體形成等離子體。
14. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，蝕刻經壓印的抗蝕劑材料 的暴露區域以及蝕刻所述金屬光掩模層的暴露區域的步驟在處理腔室中原位 執行。
15. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，進一步包括 將抗蝕劑材料的第二層沉積在經蝕刻的金屬光掩模層之上； 構圖所述抗蝕劑材料的第二層以暴露衰減材料；以及透過所構圖的抗蝕劑材料的第二層而等離子蝕刻所述衰減材料的暴露部 分以形成相移光掩模。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，構圖所述抗蝕劑材料的 第二層的步驟進一步包括壓印所述抗蝕劑材料的第二層。
17. —種處理光刻中間掩模的方法，包括提供一個中間掩模，該中間掩模具有形成於光學透明襯底之上的金屬光掩 模層以及沉積於所述金屬光掩模層之上的經壓印的抗蝕劑材料；在第一蝕刻步驟中，蝕刻經壓印的抗蝕劑材料的凹陷區域以暴露部分所述 金屬光掩模層；以及在第二蝕刻步驟中，透過已壓印的抗蝕劑材料而蝕刻所述金屬光掩模層的 暴露部分，其中所述第一或第二蝕刻步驟中的至少其中之一利用由包括含氧氣 體、含氯氣體以及一種含滷素氣體的工藝氣體形成的等離子體。
18. 根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，在所述第一和第二蝕刻 步驟中都利用包括含氧氣體、含氯氣體以及含滷素氣體的所述工藝氣體。
19. 根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，應用於所述第一和第二 蝕刻步驟中的工藝氣體中含氧氣體、含氯氣體以及含氯素氣體所佔比例不同。
20. 根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述第一和第二蝕刻步 驟在同一個處理腔室中執行。
全文摘要
本發明的實施方式提供一些利用經過壓印的抗蝕劑材料而蝕刻金屬層的方法。在一個實施方式中，一種處理光刻中間掩模的方法包括提供具有形成於光學透明襯底上的金屬光掩模層以及沉積在金屬光掩模層上的壓印抗蝕劑材料的中間掩模，在第一蝕刻步驟中蝕刻經過壓印的抗蝕劑材料的凹陷區域以暴露部分金屬光掩模層，以及在第二蝕刻步驟中透過經過壓印的抗蝕劑材料蝕刻金屬光掩模層的暴露部分，其中第一或第二蝕刻步驟的至少其中之一利用從包含含氧、含滷素以及含氫氣體的處理氣體形成的等離子體。在一個實施方式中，在第一和第二蝕刻步驟中都利用工藝氣體。在另一實施方式中，第一和第二蝕刻步驟在同一處理腔室中執行。
文檔編號G03F7/00GK101174086SQ20071014950
公開日2008年5月7日 申請日期2007年9月4日 優先權日2006年11月2日
發明者阿傑伊·庫瑪, 馬德哈唯·R·錢德拉喬德 申請人:應用材料股份有限公司