專利名稱：一種在制造光掩模時(shí)蝕刻鉬層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體蝕刻鉬層的方法，特別涉及在制造光掩模時(shí)蝕刻鉬層的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)或者芯片制造中，芯片設(shè)計(jì)者創(chuàng)造出代表芯片不同層的圖案。由這些圖案創(chuàng)造一系列可重復(fù)使用的掩?；蛘吖庋谀?，用以在制造期間把每個(gè)芯片層的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上。掩模圖案產(chǎn)生系統(tǒng)使用精密激光器或者電子束把芯片每層的設(shè)計(jì)映像到各掩模上。然后像照相底片一樣使用掩模將每層的電路圖案轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上。這些層使用連續(xù)的工藝逐步構(gòu)造，并將轉(zhuǎn)化為微小晶體管以及構(gòu)成每個(gè)完整芯片的電子電路。因此，掩模上的任何缺陷都會轉(zhuǎn)移到芯片，對性能產(chǎn)生潛在的不利影響。足夠嚴(yán)重的缺陷可能導(dǎo)致掩模完全無用。典型的，15到30輪掩?？捎脕順?gòu)造一個(gè)芯片并可以重復(fù)利用。
掩模通常為一側(cè)具有鉻層的玻璃或石英襯底。鉻層覆蓋有抗反射涂層和光刻膠。在圖案化工序期間，通過將光刻膠的部分暴露于紫外光下，使暴露部分溶解于顯影溶液中，將電路設(shè)計(jì)寫到掩模上。然后去除光刻膠溶解部分以形成圖案。該圖案允許蝕刻其下暴露的鉻。該蝕刻工藝將鉻和抗反射層從掩模上已去除光刻膠的位置上去除，即暴露的鉻被去除。
另一種用于圖案化的掩模被稱為相移掩模。該相移掩模類似于上述掩模，除了在其透過圖案化的鉻層暴露出的石英區(qū)之交替相鄰區(qū)域覆蓋有一層光衰減材料以外。該光衰減材料的厚度約等于在制造期間用于把電路圖案轉(zhuǎn)移到襯底上的光的波長的一半。在一實(shí)施例中，該光衰減材料層的厚度約為50nm和約100nm。可以考慮使用不同的厚度。該衰減材料層可以通過本領(lǐng)域中公知的方法例如化學(xué)汽相沉積(CVD)技術(shù)沉積。適合的光衰減材料實(shí)例包括硅化鉬、硅鉬棒(MoSi)、氧氮化硅鉬(MoSixNyOz)及其組合，或者任何其他對于經(jīng)過其中的光產(chǎn)生相移的材料。
在電路制造期間，由于光被引導(dǎo)透過相移掩模用以曝光襯底上的光刻膠，經(jīng)過掩模一個(gè)開口進(jìn)入光刻膠的光，相對于經(jīng)過覆蓋在緊鄰開口的光衰減材料的光成180度異相。結(jié)果，可能在掩模開口邊緣散射的光被相鄰開口邊緣散射的異相180度光抵消了，導(dǎo)致在光刻膠預(yù)定區(qū)域產(chǎn)生更緊湊的光分布。該更緊湊的光分布有利于方便記錄具有更小關(guān)鍵尺寸的特征。
在一蝕刻工藝中，如干法蝕刻、反應(yīng)離子蝕刻或者等離子體蝕刻，等離子體用于增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)并通過聚合物光刻膠圖案化掩模的鉻層。在剝離聚合物光刻膠后，用圖案化的鉻層作為掩模蝕刻光衰減材料。不合意的是，用于蝕刻光衰減材料(例如鉬)的傳統(tǒng)工藝通常由于對用來圖案化光衰減材料的鉻層中開口側(cè)壁的轟擊導(dǎo)致出現(xiàn)蝕刻偏差。由于在鉻蝕刻工藝中開口增大，不能將圖案化的鉻層的關(guān)鍵尺寸準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移到光衰減材料上。因此，對于關(guān)鍵尺寸小于約5μm的掩模，傳統(tǒng)的鉬蝕刻工藝不能產(chǎn)生可接受的結(jié)果。這導(dǎo)致掩模的蝕刻形狀不均勻并且相應(yīng)的降低了采用該掩模對具有小關(guān)鍵尺寸的器件形成特征圖形的能力。
隨著掩模的關(guān)鍵尺寸不斷減小，蝕刻均勻的重要性不斷提高。因此，在光掩模制造期間準(zhǔn)確保持關(guān)鍵尺寸的能力非常需要。
因此，需要一種適于光掩模制造的改進(jìn)的鉬蝕刻工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于制造光掩模的方法。在一實(shí)施例中，該制造光掩模的方法包括在工藝腔室中提供薄膜疊層，該薄膜疊層具有鉬層、遮光層和圖案化的第一光刻膠層，使用該第一光刻膠層作為掩模蝕刻該遮光層，并且使用圖案化的遮光層和該圖案化的的第一光刻膠層作為復(fù)合掩模蝕刻該鉬層。
在另一實(shí)施例中，一種制造光掩模的方法包括使用第一光刻膠層作為蝕刻掩模蝕刻一鉻層，蝕刻鉬層以通過由第一光刻膠層和鉻層限定的開口暴露下面的石英材料，在蝕刻鉬層或者鉻層至少其中之一的同一工藝腔室中去除第一光刻膠層，圖案化在該鉻層上的第二光刻膠層，使用該第二光刻膠層作為蝕刻掩模蝕刻該鉻層從而暴露該鉬層。


為了能夠更詳細(xì)的理解本發(fā)明的上述特征，可以通過參照實(shí)施例，對以上主要總結(jié)的本發(fā)明進(jìn)行更具體的描述，附圖中示出了一些實(shí)施例。但是，應(yīng)當(dāng)注意，附圖僅示出了本發(fā)明典型的實(shí)施例，因此不能視為對本發(fā)明范圍的限定，因?yàn)楸景l(fā)明容許其他等效的實(shí)施例。
圖1所示為用于蝕刻鉬層的工藝腔室一實(shí)施例的截面示意圖；圖1A所示為包括圖1中工藝腔室的處理系統(tǒng)的一實(shí)施例的平面截面圖；圖2所示為用于蝕刻鉬層方法的一實(shí)施例的流程圖；圖3A-3I所示為使用本發(fā)明鉬層蝕刻方法一實(shí)施例制造的石英相移光掩模的一實(shí)施例。
為了便于理解，盡可能的使用相同的參考符號來表示附圖中共有的相同元件。還應(yīng)該認(rèn)識到一個(gè)實(shí)施例的特征可以結(jié)合入另一個(gè)實(shí)施例中，包括那些在此處沒有明確說明的。
具體實(shí)施例方式
圖1表示用于蝕刻鉬的工藝腔室100的一實(shí)施例的示意圖?？梢赃m用于此處公開的教示內(nèi)容的工藝腔室包括去耦等離子體源(DPS)II工藝腔室，或者Tetra I和Tetra II光掩模蝕刻系統(tǒng)，這些設(shè)備都可由美國加州Santa Clara市的Applied Materials，Inc.公司獲得。此處示出的工藝腔室100的具體實(shí)施例，用于說明目的，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
工藝腔室100可以是圖1A所示工藝系統(tǒng)180的一部分。工藝系統(tǒng)180，例如同樣由Applied Materials，Inc.提供的Centura集成半導(dǎo)體晶圓工藝系統(tǒng)，可以包括用于灰化(ashing)的第一工藝腔室192和用于聚合物沉積的第二腔室194。適用的灰化和沉積腔室實(shí)例包括AXIOM HTTM和Tetra II工藝腔室，同樣可由Applied Materials，Inc.獲得。工藝腔室100，工藝腔室190、192以及裝載鎖定腔室198耦接到內(nèi)部設(shè)有機(jī)械手196的中心傳輸腔室194。該機(jī)械手196有助于工藝腔室100，工藝腔室190、192和裝載鎖定腔室198之間的襯底傳輸。
回到圖1，工藝腔室100通常包括工藝腔室102以及控制器146，該工藝腔室102在導(dǎo)電體(壁)104內(nèi)具有襯底基座124。腔室102具有基本為平面的介電頂板108。腔室102的其他變形可以具有其他類型的頂板，例如圓頂形頂板。在頂板108上設(shè)置天線110。該天線110包括可以選擇性控制的一個(gè)或者多個(gè)感應(yīng)線圈元件(圖1所示的兩個(gè)同軸元件110a和110b)。天線110通過第一匹配網(wǎng)絡(luò)114與等離子體功率源112耦接。等離子體功率源112通?？梢援a(chǎn)生在大約50kHz到大約13.56MHz的可調(diào)頻率下最高約3000瓦特(W)的功率。在一實(shí)施例中，等離子體功率源112提供大約100W到大約600W的約13.56MHz頻率的感應(yīng)耦合RF功率。
襯底基座(陰極)124通過第二匹配網(wǎng)絡(luò)142與偏壓電源140耦接。該偏壓源140在大約1到約10kHz可調(diào)脈沖頻率下可以提供大約0到約600瓦的功率。該偏壓源140產(chǎn)生脈沖RF功率輸出。作為替代，偏壓源140可以產(chǎn)生脈沖DC功率輸出?？梢钥紤]，該偏壓源140還可以產(chǎn)生恒定DC和/或RF功率輸出。
在一實(shí)施例中，該偏壓源140配置成在大約1到約10kHz的頻率范圍內(nèi)提供低于大約600W的RF功率，同時(shí)占空比在大約10％到約95％之間。在另一實(shí)施例中，該偏壓源140配置成在大約2到約5kHz的頻率范圍內(nèi)提供大約20W到大約150W的RF功率，同時(shí)占空比在大約80％到大約95％之間。
在配置成DPS工藝腔室的一實(shí)施例中，該襯底支撐底座124包括一靜電卡盤160。該靜電卡盤160包括至少一個(gè)夾鉗電極132，并且其通過卡盤電源166控制。在替代實(shí)施例中，襯底基座124可以包括襯底保持機(jī)構(gòu)，例如基座夾環(huán)、真空卡盤、機(jī)械卡盤等。
氣路板120耦接到工藝腔室102用以向該工藝腔室102內(nèi)部提供工藝氣體和/或其他氣體。在圖1所示的實(shí)施例中，該氣路板120與形成于腔室102側(cè)壁104的通道118內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)入口116耦接。應(yīng)該認(rèn)識到該一個(gè)或者多個(gè)入口116可以設(shè)置在其他位置，例如工藝腔室102的頂板108上。
在一實(shí)施例中，該氣路板120用于通過入口116向工藝腔室102內(nèi)部提供氟化工藝氣體。在工藝執(zhí)行過程中，由工藝氣體形成等離子體并通過來自等離子體功率源112的能量的感應(yīng)耦合維持該等離子體?；蛘?，該等離子體可以通過其他方法在遠(yuǎn)程或高溫下形成。在一實(shí)施例中，由氣路板120提供的工藝氣體包括氟化氣體、含氯氣體以及含碳?xì)怏w中至少之一。
腔室102內(nèi)的壓力通過節(jié)流閥162和真空泵164控制。該真空泵164和節(jié)流閥162可以將腔室壓力保持在約1到約20mTorr(毫托)范圍內(nèi)。
壁104的溫度可以采用通過壁104運(yùn)行的含液體導(dǎo)管(未示出)控制。壁的溫度通常保持在大約65攝氏度。典型的，腔室壁104由金屬(例如鋁、不銹鋼等)構(gòu)成并且與接地極106耦接。該工藝腔室102還包括用于工藝控制、內(nèi)部診斷和終點(diǎn)檢測等的傳統(tǒng)系統(tǒng)。該些系統(tǒng)共同表示為支持系統(tǒng)154。
標(biāo)線片接合器182用于將襯底122(例如十字線工件或者其他工件)固定到襯底支撐基座124上。標(biāo)線片接合器182通常包括被研磨用于覆蓋基座124上表面(例如靜電卡盤160)的下部184，和上部186，其具有尺寸和形狀適于支撐襯底122的開口188。開口188通常相對于底座124基本位于中心。接合器182通常由單獨(dú)的耐蝕刻、耐高溫材料形成，例如聚酰亞胺陶瓷或者石英。在2001年6月26日授權(quán)的美國專利No.6,251,217中公開了適用的標(biāo)線片接合器，在此通過參考結(jié)合進(jìn)來。邊緣環(huán)126可以覆蓋和/或固定接合器182到基座124。
升降機(jī)構(gòu)138用于降低或者提升接合器182，并因此帶動襯底122與襯底支撐基座124加載和分離。通常，升降機(jī)構(gòu)138包括多個(gè)升降針(圖中示出一個(gè)升降針130)，其通過相應(yīng)導(dǎo)孔136穿行。
在操作中，通過穩(wěn)定襯底基座124的溫度控制襯底122的溫度。在一實(shí)施例中，該襯底支撐基座124包括加熱器144和可選的加熱槽128。該加熱器144可以是配置成在其中流動傳熱流體的一個(gè)或者多個(gè)流體導(dǎo)管。在另一實(shí)施例中，加熱器144可以包括至少一個(gè)加熱元件134，其通過加熱功率源168控制?？蛇x地，通過氣體導(dǎo)管158向形成于襯底122之下基座表面內(nèi)的通道提供來自氣源156的背吹氣體(例如，氦氣(He))。背吹氣體用于促進(jìn)基座124和襯底122之間的熱傳輸。在工藝過程中，基座124可以通過嵌入加熱器144加熱到穩(wěn)定狀態(tài)溫度，從而結(jié)合氦背吹氣，促進(jìn)襯底122的均勻加熱。
控制器146包括中央處理單元(CPU)150、存儲器148和CPU150的支持電路152，該控制器146實(shí)現(xiàn)對工藝腔室102各元件以及它們在蝕刻工藝中的控制，以下將對此進(jìn)行更詳細(xì)討論。該控制器146可以是任何形式的通用計(jì)算機(jī)處理器，能夠在工業(yè)設(shè)置中用于控制各種腔室和子處理器。CPU150的存儲器148可以是一種或者多種現(xiàn)有的存儲器，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或者其他形式的數(shù)字、本地、或者遠(yuǎn)程存儲器。支持電路152與CPU150耦接，用于以傳統(tǒng)方式支持處理器。這些電路包括高速緩沖存儲器、電源、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路和子系統(tǒng)等。通常創(chuàng)造性的方法作為軟件程序存儲于存儲器148中或者CPU150可以訪問的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。或者，這些軟件程序還可以通過相對于CPU150控制的硬件位于遠(yuǎn)程的第二CPU(未示出)存儲和/或執(zhí)行。
圖2所示為用于蝕刻鉬層的方法200的一實(shí)施例的流程圖。鉬層可以為摻雜鉬(Mo)的氮化硅(SiN)、硅化鉬、硅鉬棒(MoSi)、氧氮化硅鉬(MoSixNyOz)及其組合，或者其他合適的光衰減含鉬材料。盡管以下參照用以制造圖3A-3I中光掩模340的薄膜疊層300i之實(shí)施例的工藝過程說明方法200，該方法200的有益屬性也可以用于其他鉬蝕刻應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)。下標(biāo)“i”為一整數(shù)，代表圖3A-3I中薄膜疊層的不同制造階段。
方法200可以以計(jì)算機(jī)可讀形式存儲于控制器146的存儲器148中或者其他存儲介質(zhì)中，該方法200開始于步驟202，此時(shí)將襯底122放置于支撐基座124上。在一實(shí)施例中，襯底122保持在接合器182的開口188中。該襯底122包括如圖3A所示的薄膜疊層3001。該薄膜疊層3001包括光學(xué)透明的硅基材料例如石英(即二氧化硅(SiO2))層302，不透明的遮光層304和鉬層330。不透明遮光層304設(shè)置在石英層302上。該遮光層304通常由鉻和/或氧化鉻構(gòu)成。在一實(shí)施例中，該遮光層304包括涂敷有氧化鉻薄層的鉻層，其總厚度約為500埃。該薄膜疊層3001可以包括形成于遮光層304上的可選的抗反射層306(如陰影所示)。該薄膜疊層3001還可以包括第一光刻膠層308，其位于遮光層304或者抗反射層306(當(dāng)存在時(shí))之上。該光刻膠層308的適用材料實(shí)例為由duPont de Nemours Chemical Company制造的“RISTON”，并且可以設(shè)置在遮光層304上，厚度約為200到600nm。該鉬層330插入在石英層302和遮光層304之間，并且在使用光掩模期間用作光衰減層產(chǎn)生光相移。
鉬層330通常具有一厚度約等于將用于相移掩模的光波長通過鉬層330產(chǎn)生180度相移的長度。典型波長為193和248nm。因此，鉬層330典型厚度為大約50到大約100nm，盡管對于使用不同光刻光波長的掩?？梢圆捎闷渌穸?。
步驟204，在圖3B所示的薄膜疊層3002中遮光層304之上，圖案化第一光刻膠層308以形成透過光刻膠層308的開口320暴露遮光層304的部分。該開口320通常將關(guān)鍵尺寸(CD)限定為寬度310。選擇該寬度310使其具有預(yù)定CD，該CD將被轉(zhuǎn)移到完成的開口，該開口限定了通過完成的光掩模的光路，如下進(jìn)一步的說明。該第一光刻膠層308可以通過任一適用的方法圖案化。
在可選步驟206，在圖3C所示的薄膜疊層3003中圖案化的第一光刻膠層308上沉積共形保護(hù)層332(conformal protective layer)。該保護(hù)層332可以是聚合物并且可以在執(zhí)行隨后任一描述的蝕刻工藝之同一(即，同樣)工藝系統(tǒng)和/或腔室中沉積該保護(hù)層332。該保護(hù)層332可被沉積至厚度為100埃到500埃之間，在另一實(shí)施例中，該厚度為150埃到200埃之間。在該實(shí)施例中，選擇開口320的寬度310使得在開口320側(cè)壁上共形地沉積的材料厚度將寬度310減少至目標(biāo)關(guān)鍵尺寸(CD)310’。在不使用保護(hù)層332的實(shí)施例中，寬度310為目標(biāo)CD。
在一實(shí)施例中，通過使用碳氟化合物工藝氣體，例如CHF3和/或C4F8及其它，沉積保護(hù)層332?？蛇x擇的，該工藝氣體可以包括用于稀釋和改進(jìn)沉積均勻性的氬。在一實(shí)施例中，可以使用大約200和大約500W之間的等離子體功率、大約0到大約20W之間的偏壓功率沉積該保護(hù)層332。一種用于形成保護(hù)層332的示例工藝氣體包括使用大約100sccm CHF3和大約100sccm的Ar形成等離子體。該形成的保護(hù)層332通常是含氫的碳聚合物，并且最多可以沉積至500埃的厚度。一種在圖案化的光刻膠層上沉積保護(hù)層用以隨后蝕刻下層的方法的實(shí)例描述在美國專利申請第11/044,339號中，其名稱為METHOD FOR PHOTOMAST PLASMA ETCHING USING A PROTECTEDMASK，由M.CHANDRACHOOD等人于2005年1月27日提交，在此通過參考結(jié)合其全部內(nèi)容。
在步驟208，使用圖案化的第一光刻膠層308作為蝕刻掩模蝕刻遮光層304以在圖3D所示的薄膜疊層3004的遮光層304中形成開口322。在使用保護(hù)層332的實(shí)施例中，鉻蝕刻步驟208包括去除位于圖案化光刻膠層的開口320中可選保護(hù)層的水平部分以暴露遮光層304的部分。由于和保護(hù)層的水平部分相比，位于圖案化光刻膠側(cè)壁的保護(hù)層332垂直部分去除非常緩慢，因此可以蝕刻遮光層304同時(shí)位于圖案化光刻膠側(cè)壁上的保護(hù)層332基本上保持開口的關(guān)鍵尺寸(CD)，從而在蝕刻步驟208可以實(shí)現(xiàn)掩模CD準(zhǔn)確轉(zhuǎn)移到形成于鉻層的開口。換句話說，圖案化的第一光刻膠層308的開口320的寬度310’準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移到遮光層304的開口322。在蝕刻鉻層330的工藝腔室100中或者在和工藝系統(tǒng)耦接的其他工藝腔室中可以執(zhí)行蝕刻遮光層304的步驟。
在一實(shí)施例中，步驟208由一種或者多種氟化工藝氣體形成等離子體并通過氣體入口116引入工藝腔室102中。典型工藝氣體可以包括CF4和CHF3及其他。該工藝氣體還可以包括惰性氣體，例如氦、氬、氙、氖和氪。
在另一實(shí)施例中，使用Tetra I、Tetra II或者DPSII蝕刻組件以2到50標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘(sccm)的速率提供CF4和10到50sccm的速率提供CHF3來蝕刻襯底122的暴露遮光層304。一個(gè)具體的工藝配方為以9sccm的速率提供CF4并以26sccm的速率提供CHF3。工藝腔室的壓力控制在低于約40mTorr，并且在一實(shí)施例中，在大約1mTorr到約10mTorr之間，例如2mTorr。
在鉻蝕刻步驟208，襯底偏壓功率，低于大約600W，并且在第一實(shí)施例中，低于大約100W，在第二實(shí)施例中，在30到大約80W之間，施加給支撐基座124以對襯底122施加偏壓。一個(gè)具體工藝配方為在1到大約10kHz的可調(diào)脈沖頻率范圍內(nèi)施加大約65W的偏壓功率。
在步驟208，通過由等離子體功率源112向天線110施加大約300W到大約600W的RF功率維持工藝氣體形成的等離子體。應(yīng)該認(rèn)識到可以通過任何方法激發(fā)等離子體。在一實(shí)施例中，在大約13.56MHz的頻率下向天線110施加大約250W的RF功率。
蝕刻暴露于襯底122上的遮光層304直到到達(dá)終點(diǎn)。該終點(diǎn)可以通過時(shí)間、光學(xué)干涉測量、腔室氣體發(fā)光光譜方法或者其他適用的方法確定。該蝕刻步驟可以在執(zhí)行沉積步驟206的同一工具或者工藝腔室中執(zhí)行。
另一示例蝕刻工藝公開在2002年9月4日提交的美國專利申請第10/235,223號中，在此通過參考結(jié)合其全部內(nèi)容。應(yīng)該認(rèn)識到也可以使用其他適用的鉻蝕刻工藝。
在步驟210，使用如圖3E所示薄膜疊層3005中其上具有圖案化的第一光刻膠層308的圖案化遮光層304作為蝕刻掩模蝕刻鉬層330。在鉬蝕刻工藝期間，該第一光刻膠層308(和可選層332，如果存在)保護(hù)形成于遮光層304的開口322的上邊緣，從而實(shí)現(xiàn)將關(guān)鍵尺寸(例如，開口322的寬度310’)更準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移至形成于鉬層330中的開口324。而且，該圖案化的第一光刻膠層308保護(hù)非常薄的氧化鉻涂層。如果在蝕刻期間去除了該氧化鉻涂層，則在遮光層上殘留的鉻的高反射會對隨后光刻工藝產(chǎn)生不良影響，如下進(jìn)一步描述。
可以通過工藝氣體等離子體蝕刻鉬層330從而在鉬層330中形成開口324暴露下面石英層302，該工藝氣體包括(i)一種或者多種含氟聚合材料，(ii)含氯氣體，以及可選的(iii)惰性氣體。在工藝氣體中還可以包含聚合限制或抑止氣體。
該一種或者多種含氟氣體可以包括一種或者多種含氟碳?xì)浠衔?、無氫含氟氣體或者其組合。該一種或者多種含氟碳?xì)浠衔锞哂型ㄊ紺xHyFz，其中x表示碳原子數(shù)為1到5的整數(shù)，y表示氫原子數(shù)為1到8的整數(shù)，z表示氟原子數(shù)為1到8的整數(shù)。含氟碳?xì)浠衔餁怏w的實(shí)例包括CHF3、CH3F、CH2F2、C2HF5、C2H4F2及其組合。當(dāng)蝕刻鉬層330時(shí)可以使用具有1到2個(gè)碳原子、1到4個(gè)氫原子和1到5個(gè)氟原子的含氟碳?xì)浠衔餁怏w，例如CHF3。
無氫碳氟化合物氣體可以具有1到5個(gè)碳原子和4到8個(gè)氟原子。無氫碳氟化合物氣體實(shí)例包括CF4、C2F6、C4F6、C3F8、C4F8、C5F8及其組合?？蛇x的，該工藝氣體可以包括其他蝕刻氣體例如，例如六氟化硫(SF6)的氟化硫。
使用含氟氣體有利于在形成于圖案化的光刻膠材料和蝕刻的光學(xué)透明材料中的開口表面特別是側(cè)壁上形成鈍化聚合物沉積。該鈍化聚合物沉積防止特征輪廓(feature definitions)的過度蝕刻，改善預(yù)定關(guān)鍵尺寸向鉬層330的轉(zhuǎn)移。由一種或者多種含氟碳?xì)浠衔餁怏w形成的等離子體產(chǎn)生含氟物質(zhì)(species)，其不需要氧化氣體即可蝕刻襯底122上的鉬層330。
該含氯氣體選自氯氣(Cl2)、四氯化碳(CCl4)、氯化氫(HCl)及其組合，并用于提供高活性基團(tuán)以蝕刻光學(xué)透明材料。該含氯氣體提供蝕刻原子源，并且含氫(或者含碳)含氯氣體可以提供材料源，用于形成可以改善蝕刻偏差的鈍化聚合物沉積。
該工藝氣體還可以包括惰性氣體，其在離子化為包含工藝氣體的等離子體的一部分時(shí)，產(chǎn)生濺射物質(zhì)以提高特征輪廓的蝕刻速率。作為等離子體一部分的惰性氣體之存在還可以提高工藝氣體的離解。此外，添加到工藝氣體中的惰性氣體形成離子化濺射物，并且還可以濺射分離新蝕刻的特征輪廓側(cè)壁上的任何已形成的聚合物沉積，從而減少任何鈍化沉積并提供可控制的蝕刻速率。已發(fā)現(xiàn)工藝氣體中含有惰性氣體可以提高等離子體的穩(wěn)定性并改善蝕刻均勻性。惰性氣體的實(shí)例包括氬(Ar)、氦(He)、氖(Ne)、氙(Xe)和氪(Kr)及其組合，通常應(yīng)用氬和氦。
在一實(shí)施例中，蝕刻鉬層330的工藝氣體包括氯氣(Cl2)、三氟甲烷(CHF3)以及作為惰性氣體的氬?？蛇x地，該工藝氣體可以包括一種或者多種聚合限制氣體，例如氧氣、臭氧、氮?dú)饣蛘咂浣M合，可以使用這些氣體通過控制襯底上鈍化聚合物沉積的形成和去除來控制工藝氣體的蝕刻速率。含氧氣體增加了與其他物質(zhì)反應(yīng)的無氧物質(zhì)的形成，從而減少沉積在蝕刻特征輪廓表面上作為鈍化沉積的聚合物的形成。例如，氧氣與等離子體工藝的某些基團(tuán)例如CF2反應(yīng)以形成易揮發(fā)基團(tuán)例如COF2，通過工藝腔室排出。
該工藝氣體，包括惰性氣體和可選氣體，的總流量速率在大于約15sccm，例如在蝕刻腔室中以大約15sccm和約200sccm之間的流速蝕刻150mm×150mm的正方形光刻十字襯底。含氯氣體以大約5sccm和約100sccm之間的流速輸入工藝腔室以蝕刻150mm×150mm的正方形光刻十字襯底。當(dāng)含氟氣體輸入工藝腔室時(shí)，使用大約1sccm和約50sccm之間的流速蝕刻150mm×150mm的正方形光刻十字襯底。當(dāng)將惰性氣體輸入工藝腔室時(shí)，使用大約0sccm和約100sccm之間的流速蝕刻150mm×150mm的正方形光刻十字襯底?？蛇x地，當(dāng)將聚合抑止氣體輸入該工藝腔室時(shí)，使用約1sccm和約100sccm之間的流速蝕刻150mm×150mm的正方形光刻十字襯底。工藝氣體的分氣流和總氣流可以根據(jù)許多工藝因素而改變，例如工藝腔室的尺寸，要處理的襯底的尺寸，以及操作者所需的特定蝕刻輪廓。
通常，工藝腔室的壓力保持在大約2mTorr和大約50mTorr之間。在蝕刻工藝期間可以保持大約2mTorr和大約50mTorr之間，例如3mTorr和10mTorr之間的腔室壓力。
在步驟212，如圖3F描述的薄膜疊層3006中所示，去除在蝕刻步驟210后剩余的第一光刻膠層308和可選保護(hù)層332。在一實(shí)施例中，通過灰化去除剩余光刻膠和保護(hù)層。例如，可以在圖1A的工藝腔室192(同樣的工藝系統(tǒng)180)或者執(zhí)行蝕刻步驟210的同一工藝腔室100中執(zhí)行灰化。
在步驟214，如圖3G描述的薄膜疊層3007所示，沉積、顯影并圖案化第二光刻膠層312以形成暴露下面遮光層304的開口326。步驟214可以參照如上步驟204執(zhí)行。在一實(shí)施例中，第二光刻膠層312沉積至大約200nm厚度，但也可以是其他厚度，在另一實(shí)施例中，該第二光刻膠層312至少具有和遮光層304一樣的厚度。
在步驟216，如圖3H描述的薄膜疊層3008所示，使用圖案化的第二光刻膠層312作為掩模蝕刻遮光層304的暴露部分以通過形成于遮光層304中的開口334暴露下面的鉬層330?？梢詤⒄杖缟喜襟E208以及可選步驟206執(zhí)行步驟216。開口334限定一相移特征，其更改了通過其中光的相位，以降低衍射并提高在通過光刻工藝形成特征輪廓中的分辨率。
在步驟218，如圖3I描述的薄膜疊層3009所示，去除第二光刻膠層312以形成衰減相移光刻光掩模340?？梢詤⒖家陨喜襟E212去除第二光刻膠層312。使用中，經(jīng)過由開口334限定的光掩模340區(qū)域的光342，相對于經(jīng)過由開口324限定的光掩模340區(qū)域的光344具有180度異相波長。
和傳統(tǒng)蝕刻方法相比，蝕刻方法200的優(yōu)點(diǎn)包括在光掩模制造期間可以在掩模層之間更準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移特征寬度，從而允許更好的控制制成掩模的CD。特別地，使用一復(fù)合掩模蝕刻光衰減層有利于減少蝕刻偏差，使得在制造過程中關(guān)鍵尺寸準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)移到光掩模的下層。因此，方法200非常適合需要小關(guān)鍵尺寸控制和復(fù)制的蝕刻應(yīng)用。
盡管以上提出了本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不脫離本發(fā)明基本范圍以及由以下權(quán)利要求確定的范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他和更多實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種制造光掩模的方法，包括在一工藝腔室中提供一薄膜疊層，所述薄膜疊層具有鉬層、遮光層和圖案化的第一光刻膠層；使用所述第一光刻膠層作為一掩模蝕刻所述遮光層，圖案化的遮光層和所述圖案化的第一光刻膠層形成一復(fù)合掩模；以及使用所述復(fù)合掩模作為一蝕刻掩模蝕刻所述鉬層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述遮光層包括鉻或者氧化鉻中至少其一。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鉬層包括鉬、摻雜鉬(Mo)的氮化硅(SiN)或者硅鉬棒(MoSi)中至少其一。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鉬層的步驟包括流入含氟氣體和含氯氣體至所述工藝腔室以形成氣體混合物；通過所述氣體混合物形成等離子體。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鉬層的步驟還包括流入惰性氣體至所述工藝腔室。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述流入含氟氣體的步驟還包括流入至少一種具有通式CxHyFz的含氟碳?xì)浠衔餁怏w，其中x表示碳原子為1到5的整數(shù)，y表示氫原子為1到8的整數(shù)，z表示氟原子為1到8的整數(shù)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述流入含氟氣體的步驟還包括流入至少一種無氫的碳氟化合物氣體，其具有1到5個(gè)碳原子和4到8個(gè)氟原子。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述流入含氯氣體的步驟還包括流入氯氣(Cl2)，和四氯化碳(CCl4)或者氯化氫(HCl)中至少其一，至所述工藝腔室中。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鉬層的步驟包括流入氯氣(Cl2)、三氟甲烷(CHF3)和氬至所述工藝腔室中以形成氣體混合物；和由所述氣體混合物形成等離子體。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括去除所述復(fù)合掩模的至少一部分。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括圖案化所述遮光層以暴露所述鉬層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述圖案化所述遮光層的步驟還包括圖案化所述遮光層上的一第二光刻膠層，其中在圖案化后至少一個(gè)蝕刻在鉬層中的開口保持填充有所述第二光刻膠。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鉬層的步驟暴露下面的光學(xué)透明的硅基材料。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述光學(xué)透明的硅基材料為石英。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在蝕刻所述遮光層之前，沉積一保護(hù)層在所述第一光刻膠層上。
16.一種形成光掩模的的方法，包括在一工藝腔室中提供一薄膜疊層，所述薄膜疊層具有光學(xué)透明硅基材料并且具有鉬層、遮光層和包括第一光刻膠層的復(fù)合掩模；使用所述復(fù)合掩模等離子體蝕刻所述鉬層以形成暴露光學(xué)透明硅基材料的第一開口；沉積第二光刻膠層于所述遮光層上；圖案化所述遮光層上的第二光刻膠層，其中在圖案化后所述第二光刻膠層填充所述第一開口；并且使用第二光刻膠層作為一蝕刻掩模等離子體蝕刻所述遮光層以形成暴露鉬層的第二開口。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述蝕刻鉬層的步驟還包括在蝕刻所述遮光層之前，沉積一共形聚合物層于所述第一光刻膠層上。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述鉬層包括鉬、摻雜鉬(Mo)的氮化硅(SiN)或者硅鉬棒(MoSi)中至少其一，并且所述遮光層包括鉻，并且光學(xué)透明硅基材料包括石英或者玻璃。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括在圖案化所述鉬層后和沉積所述第二光刻膠層前，去除所述第一光刻膠層。
20.一種形成光掩模的方法，包括提供具有鉻層、鉬層、圖案化的第一光刻膠層和石英材料層的薄膜疊層；使用圖案化的第一光刻膠層作為蝕刻掩模蝕刻所述鉻層；蝕刻所述鉬層以通過由所述第一光刻膠層和所述鉻層限定的開口暴露下面的石英材料；在蝕刻鉬層或者鉻層中至少其一的同一工藝腔室中去除所述第一光刻膠層；在所述鉻層上沉積第二光刻膠層；圖案化所述第二光刻膠層；并且使用所述第二光刻膠層作為蝕刻掩模蝕刻所述鉻層以暴露所述鉬層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造光掩模的方法。在一實(shí)施例中，該制造光掩模的方法包括在工藝腔室中提供具有鉬層和遮光層的薄膜疊層，圖案化遮光層上的第一光刻膠層，使用該第一光刻膠層作為掩模蝕刻遮光層，使用圖案化的遮光層和圖案化的第一光刻膠層作為復(fù)合掩模蝕刻鉬層。
文檔編號H01L21/027GK101046626SQ20061006635
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者瑪達(dá)薇·錢德瑞胡德, 艾杰伊·庫馬, 邱偉帆 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司