专利名称：利用保护性罩幕的光罩等离子体蚀刻法的制作方法
技术领域：
本发明实施例是有关于等离子体蚀刻铬的方法，特别是有关于在光罩制作过程中蚀刻铬层的方法。
背景技术：
在制作集成电路(IC)或晶片时，代表晶片不同层的图案是由晶片设计者所创造。一系列可多次使用的罩幕或光罩是由这些图案所产生，以便在制造制程中将每层晶片层的设计转移至半导体基板上。罩幕图案产生系统使用准确雷射或电子束将每一层晶片设计的图像转移至相对的罩幕上。罩幕的用途十分近似于照相底片，以将每层电路图案转换至半导体基板上。上述数层是使用连续的制程制作而成，并转换成可包含每个完整晶片的微小电晶体与电子电路。因此，在罩幕内的缺陷亦可能转移至晶片上，而可能对效能有不利影响。严重的缺陷会使得罩幕完全无用。通常，一组15至30个罩幕可用以建构出一个晶片，且这些罩幕可重复使用。
罩幕是通常为一侧具有一层铬的玻璃或石英基板。铬层是由抗反射涂层与光敏光阻所覆盖。在图案化制程过程中，利用部分光阻曝光于紫外光下而将电路设计写于罩幕上，并使曝光的部分在显影剂中可溶解。光阻的可溶部分是被移除以产生图案。此图案使暴露的下方铬层可被蚀刻。蚀刻制程将罩幕上光阻被移除处的铬层与抗反射涂层移除，即，暴露的铬层是被移除。
使用于图案化的另一种罩幕是为公知的石英相位移罩幕。石英相位移罩幕类似于上述的罩幕，不过在石英相位移罩幕中，通过具图案的铬层而暴露出的石英区交错邻接面积是被蚀刻至具有大约等于光波长一半的深度，而此特性可在制作过程中用来将电路图案转移至基板上。铬层在石英蚀刻之后被移除。因此，当光通过石英相位移罩幕而使基板上的光阻曝光时，通过罩幕上开口而射于光阻上的光是相对于通过紧密邻接开口的光呈180度相位差(out of phase)。因此，可能在罩幕边缘散射的光是被邻接开口边缘的光散射所造成的180度相位差而抵销，因此造成在光阻预定区域中的光紧密分布。光紧密分布有助于使具有较小关键尺寸的特征显露。同样地，用于无铬蚀刻微影的罩幕亦可利用通过两罩幕石英部分而造成的光的相位移而使光阻具有图像，藉此改良用以显影光阻图案的光分布。使用掺杂钼(Mo)的图案化氮化硅层亦可以实现因通过罩幕而产生的光相位移，此使得通过罩幕的图案化部分的图像光与通过藉由图案化层的开口而暴露的石英基板的光是呈180度相位差。
在一个蚀刻制程中，例如有干式蚀刻、反应性离子蚀刻或等离子体蚀刻，等离子体是用来增强化学反应并蚀刻罩幕上的具图案铬层。不幸地，习知铬蚀刻制程常因等离子体冲击用以图案化铬层的光阻材料而呈现出蚀刻偏差。因为光阻在铬蚀刻过程中被冲击，具图案的光阻的关键尺寸无法准确地转移至铬层上。因此，对于关键尺寸小于约5微米的罩幕，习知铬蚀刻制程并无法产生可接受的表现。此结果造成罩幕蚀刻特征的不均匀性且进而减小利用罩幕制造具有小型关键尺寸的元件特征的能力。
随着罩幕关键尺寸持续缩减，蚀刻均匀的重要性持续增加。因此，亟需具有高度蚀刻均匀性的铬蚀刻制程。
因此，需要一种改良式的铬蚀刻制程。
发明内容
本发明提供蚀刻铬的方法。在一个实施例中，蚀刻铬的方法包含在制程反应室中提供具有铬层与具图案的光阻层的膜堆叠；沉积保角形的保护层于具图案的光阻层上；蚀刻保角形保护层而使铬层通过具图案的光阻层而暴露；以及蚀刻铬层。
本发明另提供形成光罩的方法。在一个实施例中，形成光罩的方法包含图案化位于具有至少一层铬层的光罩层上的罩幕层；沉积保角形保护层于此光罩层上；蚀刻铬层通过具有保护层沉积其上的罩幕层而暴露下方层；以及移除罩幕层与保护层。
本发明以上所列举的特征，已在上述的说明文字中辅以图式做更详细与更特定的阐述。然而需注意的是本发明附加的图式仅为代表性实施例，并非用以限定本发明的范围，其他等效的实施例仍应包含在本发明的范围中。
图1是为实施例中适合于蚀刻铬层的蚀刻反应器的概要截面图；图2是为实施例中蚀刻铬层的方法的流程图；图3A至图3I是为利用本发明铬层蚀刻方法的一个实施例所制成的石英光罩；图4A至图4G是为利用本发明铬层蚀刻方法的一个实施例所制成的石英相位移罩幕；图5A至图5F是为利用本发明铬层蚀刻方法的一个实施例所制成的石英相位移罩幕；图6是为制程系统实施例的概要截面图，例如为一个包含图1反应器的群集工具。
为有助于了解，同样的附图标记是用以表示用在不同图式中的同样元件。
主要元件符号说明114 匹配网路 112 等离子体功率源120 气体面板 154 支援系统146 控制器148 存储器152 支援电路 140 偏压功率源142 匹配网路 138 升降机构156 氦气源166 夹盘功率源168 热源功率供给 164 真空泵110 天线 122 基板116 气体入口 124 支撑底座190 铬层 188 开口
170 制程系统 100 制程反应室134 加热元件 158 气体导管144 加热器182 光罩转接器320 特征 310 沟槽316 宽度(关键尺寸)310 保护层418 石英相位移罩幕430 开口406 抗反射层 404 铬层432 保护层434 特征502 石英层554 衰减层具体实施方式
图1绘示实施例的蚀刻制程反应室100的概要截面图，其中可以利用本发明的石英蚀刻方法。在此揭示可加以使用的合适反应器包含，例如有，分立等离子体源(DPS)II反应器、或Tetra I与Tetra II光罩蚀刻系统，上述的设备皆可在位于加州圣塔摩尼卡的Applied Material公司所购得。蚀刻制程反应室100亦可作为如图6所示的制程系统170的制程模组，其例如有可于Applied Material公司购得的Centura积体半导体晶圆制程系统。制程系统亦可包含适合于灰化制程的第一反应室172以及适合于聚合物沉积的第二反应室174。合适的灰化与沉积反应室的实例包含AXIOM HTTM与Tetra II制程反应室，此等亦可于由Applied Material公司所购得。
在此所绘示的制程反应室100的特定实施例是为举例说明的目的，而并非用以限定本发明的范围。
返回图1，制程反应室100通常包含具有基板底座124的制程反应室主体102，以及控制器146。反应室主体102具有传导壁104可支撑一个大致上平面的介电顶板108。制程反应室100的其他实施例可具有其他种类的顶板，例如半球型顶板。天线110是设置在顶板108上。天线110包含一或多个可选择性控制的感应线圈元件(两个共轴元件110a与110b是绘示于图1中)。天线110通过第一匹配网路114而耦接至等离子体功率源112上。等离子体功率源112通常在可调频率于约50kHz至约13.56MHz的范围内可产生大约3000W的功率。在一个实施例中，等离子体功率源112在大约13.56MHz的频率时提供约100至约600W的感应耦合RF功率。
基板底座(阴极)124是通过第二匹配网路142而耦接至偏压功率源140上。偏压功率140在脉冲频率于约1至约10kHz时可提供介于大约0至大约600W的功率。偏压源140产生脉冲RF功率输出。或者，偏压源140可产生脉冲DC功率输出。偏压源140亦可以提供定值的DC以及/或RF功率输出。
实施例中，偏压源140是装设为可在频率介于约1至约10kHz时提供小于约600W的RF功率，并具有介于约10至约95％的工作周期。在另一个实施例中，偏压源140是装设为可在频率介于约2至约5kHz时提供介于约20至约150W的RF功率，并具有介于约80至约95％的工作周期。
在装设为DPS反应器的实施例中，基板支撑底座包含静电夹盘160。静电夹盘160包含至少一个夹箝电极132且是由夹盘功率供给166所控制。在可供选择的实施例中，基板底座124可包含基板保持机构--例如基座夹环、真空夹盘、机械夹盘等。
气体面板120是连接至制程反应室100以提供制程以及/或其他气体进入制程反应室主体102的内部。在图1中所示的实施例中，气体面板120是连接至一或多个形成在反应室主体102的侧壁104的通道118内的入口116上。然而一或多个入口116可位于其他位置上，例如，在制程反应室100的顶板108上。
实施例中，气体面板120是用以提供氟化的制程气体通过入口116而进入制程反应室主体102的内部。在制程过程中，等离子体是由制程气体所形成并通过来自等离子体功率源112的感应耦合功率而得以维持。等离子体可选择性地由遥控方式形成或由其他方法加以激发。实施例中，由气体面板120提供的制程气体包含氟化气体与含碳气体中的至少一种。氟化与含碳气体的实例包含三氟甲烷与四氟化碳。其他氟化气体可以包含一氟化二碳、六氟化四碳、全氟丙烷与八氟环戊烷中的一或多种气体。
利用节流阀162与真空泵164以控制制程反应室100内的压力。真空泵164与节流阀162可将反应室压力维持在大约1至大约20毫托的范围内。
利用通过壁104的含液体导管(未显示)可控制壁104的温度。壁温度是通常维持在摄氏大约65℃。通常，反应室壁104是由金属(例如，铝、不锈钢等)所形成且连接至电性接地106上。制程反应室100亦包含制程控制、内部诊断、终点侦测等习知系统。这些系统是共同绘示为支援系统154。
光罩转接器182是用以牢固基板122(如倍缩光罩或其他工件)于基板支撑底座124上。光罩转接器182通常具有被磨细以覆盖底座124的上表面(如，静电夹盘160)的下部分184，以及具有形状与大小可支撑基板122的上部分186。开口188通常大致上位于关于底座124的中央位置上。接合器182通常由抗蚀刻、抗高温的单一块材料所形成，例如聚亚醯胺陶瓷或石英。合适的光罩转接器是揭示于2001年1月26日获证的美国专利号6251217中，而在此是以参考方式并入此案内容。边环126可覆盖以及/或将转接器182牢固在底座124上。
升降机构138是用以降低或升高转接器182，进而使基板122可置于或离开基板支撑底座124。一般来说，升降机构138包含数个通过各自引导孔136的升降插稍(在此仅绘示一个升降插稍130)。
在操作上，利用稳定基板底座124的温度而控制基板122的温度。实施例中，基板支撑底座124包含加热器144以及也可以包含散热片128。加热器144可以为一或多个有热交换流体在其中流动的流体导管。在另一个实施例中，加热器144可包含至少一个由热源功率供给168所调控的加热元件134。或者，来自气体源的背端气体(如，氦气(He))是通过气体导管158而进入通道中，其中通道形成于基板122下方的底座表面内。背端气体有利于底座124与基板122间的热交换。在制程中，底座124可利用嵌入式加热器144而被加热至稳态温度，在与氦背端气体结合后，上述特征即有利于基板122的均匀加热。
控制器146包含中央处理单元(CPU)150、存储器148与CPU 150的支援电路152，以及其有助于制程反应室100与蚀刻制程的元件控制，此部分将于下文中阐述。控制器146可以为任何供一般目所用的电脑处理器，其可用于工业设定以控制各种反应室与次处理器。CPU 150的存储器148可以是一或多个随时存取的存储器元件，例如随机存取存储器(RAM)、唯读存储器(ROM)、软碟、硬碟或任何其他形式的数位储存，不管是局部或遥控的记忆储存。支援电路152耦接至CPU 150上以支援处理器。这些电路包含接入、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路、辅助系统等。本发明的方法通常是储存于存储器148或其他CPU 150可存取而可当作软体常式的电脑可读媒介中。可供选择地，这样的软体常式亦可被储存以及/或由第二CPU(未显示)所执行，其中第二CPU与受CPU 150控制的硬体距离遥远。
图2是为实施例中蚀刻铬层的方法200的流程图。尽管下述的方法200是有关于用以制作光罩的基板，方法200亦可用在其他铬蚀刻应用中。
可能以电脑可读形式储存于控制器146的存储器148中或其他储存媒介中的方法200是以步骤202开始，在步骤202中，具有膜堆叠设置其上的基板122是设置在基板底座124上。实施例中，基板122支撑于转接器182的开口188中。在图1所描绘的设置于基板122上的膜堆叠包含光学穿透的以硅为基础的材料--例如石英(即，二氧化硅(Si02)层192)，其具有不透光的光遮蔽铬层190--也就是所谓的光罩材料--而形成位于石英层192表面上的图案化罩幕。铬层190可以为铬以及/或氮氧化铬。膜堆叠亦可包含衰减层(未显示)--例如掺杂钼(Mo)的氮化硅(SiN)或硅化钼(MoSi)-位于石英层192与铬层190之间。
在步骤204中，光阻层是在铬层上被图案化。光阻层可利用任何合适的方法而加以图案化。膜堆叠亦可以设置在具有光阻已图案化的制程反应室中。
在步骤206中，保角形保护层是沉积于具图案的光阻层上。保护层可以是聚合物，例如为具有氢的碳聚合物。保护层可被沉积至具有介于约100至约500埃的厚度，而在另一个实施例中，厚度可介于约150至约200埃。
实施例中，可利用由一或多种氟碳制程气体-尤其例如为三氟甲烷以及/或八氟环丁烷-所形成的等离子体而沉积保护层。或者，等离子体可包含能够改进沉积均匀性的氩气。实施例中，利用具有介于约200至约500W的等离子体功率以及介于约0至约20W的偏压功率以沉积保护层。在另一个实施例中，偏压功率是小于约10W。在等离子体制程中用于形成保护层的制程气体实例可包含大约100sccm的三氟甲烷与大约100sccm的氩气，并在具有大约3至大约20毫托的反应室压力下维持一段时间直到保护层厚度到达约500埃。
在步骤208中，利用保护层与光阻当作蚀刻罩幕以蚀刻铬层。铬蚀刻步骤208包含首先移除设置于具图案光阻的开口中的保护层的水平部分以将铬层中一些部分暴露。相较于保护层的水平部分，因为移除设置在具图案光阻的侧壁上保护层中垂直部分的速率非常慢，铬层被蚀刻且设置于已图案光阻的侧壁上的保护层是大致上维持其开口的关键尺寸(CD)，藉此使罩幕关键尺寸得以准确地转移至形成于铬层的开口上，上述特征是发生于步骤208中。
在实施例的蚀刻步骤208中，由一或多种氟化制程气体所形成的等离子体是经由气体入口116而被导入制程反应室100中。制程气体的实例可包含有四氟化碳与三氟甲烷。制程气体可另包含惰性气体，例如有氦气、氩气、氙气、氖气与氪气。
在另一个实施例中，含有铬的基板122可利用Tetra I、Tetra II或DPSII蚀刻模组并使用流速为2至50sccm的四氟化碳与流速10至50sccm的三氟甲烷而加以蚀刻。在一个特定的制程配方中是提供具有流速为9sccm的四氟化碳以及流速26sccm的三氟甲烷。制程反应室中的压力被控制在小于约40毫托，且在一个实施例中，是介于约1与约10毫托之间，例如2毫托。
在铬蚀刻步骤208过程中，小于约600W的基板偏压功率被施加至支撑底座124上以使基板122具偏压；而在第一个实例中，此偏压功率小于约100W，在第二个实例中，此偏压功率介于30与约80W之间。在一个特定的制程配方中，是于可调脉冲频率在约1至约10kHz下施加约65W的偏压功率。或者，偏压功率可为上述的脉冲形式。
在步骤208中，利用施加来自等离子体源功率112的介于约300与约600W的RF功率至天线110上而得以维持由制程气体产生的等离子体。不过等离子体亦可藉由其他方法而加以激发。实施例中，约420W的RF功率在频率约13.56MHz时施加至天线110上。
暴露在基板122上的铬层190是被蚀刻直到达到终点。终点可由时间、光学干涉测量法、反应室气体发射光谱或其他合适方法而加以决定。可在同样进行沉积步骤的制程系统170或制程反应室100中原处进行蚀刻步骤。
蚀刻制程的另一个实例是阐述于美国专利申请号10/235,223中，其于2002年9月4日申请，在此是以参考方式并入该案的全部内容。其他合适的金属蚀刻制程亦可加以利用。
在步骤210中，于蚀刻制程208之后留下的光阻与保护层是被移除。实施例中，利用灰化制程以移除留下的光阻与保护层。可在同样进行蚀刻步骤208的制程系统170或制程反应室100中原处进行移除步骤210。
铬蚀刻方法200优于习知蚀刻方法的处包含减少蚀刻偏差，进而使方法200可用于产生微小关键尺寸的蚀刻应用中。再者，铬蚀刻方法200可更准确地从光阻上转移关键尺寸至形成在铬层的开口上，使得后续利用具图案铬层而蚀刻的数层能呈现出良好转移的关键尺寸，因此方法200可用于制作具有小线宽的罩幕-例如45纳米节点应用上。
图3A至图3G绘示利用上述的方法200而被制作于石英光罩340中的膜堆叠300i的实施例。下标「i」为一个整数，表示在图3A至图3G中所示的膜堆叠中不同的制作阶段。
在图3A中所绘示的膜堆叠3001包含具有铬层304设置于其上的石英层302。铬层304是通常为铬以及/或上述的氧化铬层。膜堆叠3001可以包含形成在铬层304上的抗反射层306(以非实体图显示)。抗反射层306可为铬氧化的薄层或其他合适材料。膜堆叠3001亦包含第一光阻层308设置于铬层304或抗反射层306上，若抗反射层存在的话。
第一光阻层308是被图案化且被当作用以蚀刻铬层304的蚀刻罩幕以形成特征320而使下方石英层302暴露出，如同在图3B绘示的膜堆叠3002。
保角形保护层310是沉积在光阻308上。保护层310覆盖在形成于光阻308中的特征320的侧壁上，此特征并具有预定的厚度以定义具有宽度316的沟槽310，此是为图3C中所绘示的膜堆叠3003。选定宽度316为具有将被转移至铬层304上的预定关键尺寸。
可利用由含氯气体(如，氯气)或含氟气体(如，六氟化硫或四氟化碳)所形成的等离子体以蚀刻铬层304。蚀刻制程是大致上为非等向性，因此可突破位于沟槽314底部的保护层以暴露并进而蚀刻铬层，而不会对宽度316造成重大改变。
如此，关键尺寸316被转移至形成于铬层304的开口318上，如同图3D中所示的膜堆叠3004。
在开口318于铬层304上形成之后，可利用--例如灰化制程--以移除仍存在的第一光阻层308，进而产生膜堆叠3005，如图3E所示。光阻层38的移除制程可额外移除仍存在的保护层310而留下二元光罩340。
或者，膜堆叠3005可经进一步处理以形成如图3F至图3I所示的相位移罩幕。为了形成相位移罩幕，第二光阻层324是首先沉积于膜堆叠3005上，并填满开口318而形成如图3F所示的膜堆叠3006。第二光阻层324接着被图案化。通常当形成石英相位移罩幕时，图案化的第二光阻层324将位于交替开口318的底部的石英层302暴露出，如同图3G所示的膜堆叠3007。
通过具图案的第二光阻层324而暴露的石英层302是可利用由一或多种氟化的制程气体所形成的等离子体而加以蚀刻。制程气体的实例可包含四氟化碳与三氟甲烷。制程气体可另包含惰性气体，例如有氦气、氩气、氙气、氖气与氪气。在蚀刻石英层302的过程中，施加于基板支撑上的偏压功率可为上述的脉冲形式。
选定蚀刻的终点，使得绘示于图3H的膜堆叠3008中的已蚀刻石英沟槽326的深度328与通过石英层302的一段预设光波长的180度相位移的长度大约相等，此波长的光是用于石英相位移罩幕中。通常波长为193与124纳米。因此，深度328通常约为172或240纳米，然而其他用在不同微影光波长的罩幕可有其他深度。在石英沟槽326被蚀刻之后，留下的第二光阻层324是利用灰化而加以移除，如此仍留存的膜堆叠3009形成如图3I所示的石英相位移罩幕330。
图4A至图4G绘示利用上述的方法200而被制作于石英相位移罩幕418中的膜堆叠400i的实施例。下标「i」为一个整数，表示在图4A至图4G中所示的膜堆叠中不同的制作阶段。
在图4A中所绘示的膜堆叠4001包含具有铬层402设置于其上的石英层404。铬层404是通常为铬以及/或上述的氧化铬层。膜堆叠4001可以包含形成在铬层404上的抗反射层406(选择性)(以非实体图显示)。膜堆叠4001亦包含第一光阻层408设置于铬层404或抗反射层406上，当抗反射层存在时。第一光阻层408是被图案化以形成可暴露铬层404的开口430，如图3B中所示的膜堆叠4002。
保角形保护层432是沉积在铬层404与第一光阻层上，并覆盖着开口430的底部与侧壁，如同在图4C中所示的膜堆叠4003。保护层432的沉积方法可与上述沉积保护层310的方法有关。选定保护层432的厚度，使得定义于保护层432的垂直侧壁之间的特征434具有预设的宽度436。
保护层432与第一光阻层408是作为罩幕以蚀刻位于铬层404内的开口410，而使下方石英层402暴露出，正如同在图4D绘示的膜堆叠4004。蚀刻制程是大致上为非等向性，因此突破位于特征434底部的保护层432以暴露并进而蚀刻铬层404，而不会对宽度436造成重大改变。如此，由特征410所定义的关键尺寸是被转移至形成于铬层404内的开口438上。铬层404可如上述方法而加以蚀刻。藉由例如灰化或其他合适方法而将保护层432与第一光阻层408移除，如图4E中所示的膜堆叠4005。
铬层404是当作蚀刻罩幕以蚀刻石英层402，如同图4F中所示的膜堆叠4006。石英层402以上述方法蚀刻以形成具有底部416的沟槽404。通过开口438的石英层404蚀刻是大致上转移宽度436至沟槽440上。
选定石英蚀刻的终点，使得已蚀刻的石英沟槽440底部416的深度414与通过石英层402的一段预定波长的180度相位移的长度大约相等，此波长的光如上述是用于石英相位移罩幕中。
在沟槽440于石英层402上形成之后，可利用合适制程--例如上述的铬蚀刻制程--以移除仍存在的铬层404，最后留下膜堆叠4007以成为石英相位移罩幕442，如图4G所示。
图5A至图5F绘示利用上述的方法200而被制作于无铬蚀刻微影罩幕540中的膜堆叠500i的实施例。下标「i」为一个整数，表示在图5A至图5F中所示的膜堆叠中不同的制作阶段。
在图5A中所绘示的膜堆叠5001包含具有光罩层504设置于其上的石英层502。光罩层504包含铬层552-例如铬以及/或上述的氧化铬-设置于衰减层552上。衰减层554通常具有与通过石英层502一段预定波长的180度相位移的长度大约相等，此波长的光可用于石英相位移罩幕中。通常波长为193与248纳米。因此，衰减层的厚度是通常为约50至约100纳米，然而对可用于不同微影光波长以及/或不同稀薄材料的罩幕而言，其他的深度也适用。
一个任意的抗反射层506(以非实体图显示)可形成于光罩层504上。第一光阻层508是设置于光罩层504或抗反射层506上，当抗反射层存在时。
第一光阻层508是被图案化且被当作蚀刻罩幕以蚀刻光罩层504而形成特征520，进而使下方石英层502暴露出，如同在图5B所绘示的膜堆叠5002。
保角形保护层510是沉积在光阻508上。保护层510覆盖在形成于光阻508中的特征520的侧壁上，此特征并具有预定的厚度以定义具有宽度516的沟槽514，此是为图5C中所绘示的膜堆叠5003。选定宽度516为具有将被转移至光罩层504上的预定关键尺寸(例如，衰减层554与铬层552)。
可在一个二步骤制程中蚀刻光罩层504，其中首先蚀刻铬层552，接着蚀刻衰减层554。利用由含氯气体(如，氯气)或含氟气体(如，六氟化硫或四氟化碳)所形成的等离子体以蚀刻铬层552。蚀刻制程是大致上为非等向性，因此突破位于沟槽514底部的保护层底部512以暴露并进而蚀刻铬层，而不会对宽度516造成重大改变。
可利用由含氯气体(如，氯气)以及/或含氟气体(如，六氟化硫或四氟化碳)所形成的等离子体以蚀刻衰减层554。此二步骤蚀刻制程是大致上为非等向性，因此突破位于沟槽514底部的保护层以暴露并进而蚀刻铬层，而不会对宽度516造成重大改变。已图案化的铬层是当作用以蚀刻衰减层的罩幕。如此，关键尺寸，现被定义为宽度516，是被转移至形成于光罩层504的开口518上，此是绘示于图5D中所示的膜堆叠5004。
衰减层554可由包含(i)一或多种含氟的聚合化材料；(ii)含氯气体；或者(iii)惰性气体，的制程气体所形成的等离子体而加以蚀刻。制程气体中亦可以包含一种聚合化限制或抑制气体。
一或多种含氟气体可包含一或多种含氟的碳氢化合物、无氢的含氟气体、或上述的组合。一或多种的含氟碳氢化合物可具有通式CXHYFZ，其中x为碳原子个数，为1至5的整数、y为氢原子个数，为1至8的整数、以及z为氟原子个数，为1至8的整数。含氟的碳氢气体的实例包含三氟甲烷、一氟甲烷、二氟甲烷、五氟乙烷、二氟乙烷、以及上述的组合。具有1至2个碳原子、1至4个氢原子与1至5个氟原子的含氟碳氢气体，例如三氟甲烷，可用于蚀刻衰减层554时。
无氢含氟气体可具有1至5个的碳原子，以及4至8个的氟原子。其他无氢的氟碳气体可以包含四氟化碳、六氟乙烷、六氟化四碳、全氟丙烷、八氟环丁烷、八氟环戊烷、以及上述的组合。或者，制程气体可包含额外的制程气体，例如氟硫化物-六氟化硫(SF6)。
含氟气体可有利地用于形成钝化高分子沉积物，其沉积在形成于已图案化光阻材料与已蚀刻的光学穿透材料内的开口的表面，特别是侧壁上。钝化的聚合物沉积物可避免特征的过度蚀刻，进而改进转移至衰减层554上的关键尺寸。由一或多种含氟碳氢气体所形成的等离子体产生可蚀刻位于基板122上的衰减层554的含氟物种，而不需要有氧化气体的存在。
含氯气体是由包含氯气(Cl2)、四氯化碳(CCl4)，、氯化氢(HCl)以及上述组合的群中选定，并用以提供高度反应性自由基以蚀刻光学穿透的材料。含氯气体提供具蚀刻能力的自由基的来源，以及氢气或含碳含氯气体可提供用以形成钝化高分子沉积物的材料来源，此沉积物可以改善蚀刻偏差。
制程气体亦可包含惰性气体，当此惰性气体解离为包含制程气体的等离子体的一部份时，其可产生溅射物种而增加特征的蚀刻速率。存在成为等离子体的一部分的惰性气体亦可加强制程气体的解离。此外，添加于制程气体中的惰性气体形成离子化的溅镀物种，且可进一步将任何在刚蚀刻完成的特征侧壁上的聚合物沉积物溅射离开，因此减少任何钝化沉积物并提供可控制的蚀刻速率。吾人观察发现，制程气体中添加惰性气体可改进等离子体稳定性与蚀刻均匀性。惰性气体的实例包含有氩气(Ar)、氦气(He)、氖气(Ne)、氙气(Xe)、氪气(Kr)与上述的组合，其中氩气与氦气较常使用。
在实例中，蚀刻衰减层554的制程气体可包含氯气、三氟甲烷，以及为惰性气体的氩气。或者，制程气体可包含一或多种聚合化限制气体--例如氧气、臭氧、氮气或上述的组合--，可利用控制基板上的钝化高分子沉积物的形成与移除进而控制制程气体的蚀刻速率。含氧气体增强无氧物种的形成，此物种可与其他物种反应以减少沉积于已蚀刻特征上的高分子(即，钝化沉积物)形成。例如，氧气与等离子体制程的一些自由基--如，CF2--反应以形成挥发性自由基-例如，COF2，，其可由制程反应室中排出。
制程气体-包含惰性气体与选择性气体--的总流速是以大于约15sccm的流速被导入--例如介于约15sccm与约200sccm的流速--以在蚀刻反应室中蚀刻150毫米×150毫米大小的光微影光罩基板。含氯气体以介于约5sccm与约100sccm间的流速被导入制程反应室中以蚀刻一个150毫米×150毫米大小的光微影光罩基板。当含氟气体导入于制程反应室中时，其流速是介于约1sccm与约50sccm之间，以蚀刻一个150毫米×150毫米大小的光微影光罩基板。当惰性气体导入于制程反应室中时，其流速是介于约0sccm与约100sccm之间，以蚀刻一个150毫米×150毫米大小的光微影光罩基板。选择性地，当聚合物限制气体导入于制程反应室中时，其流速是介于约1sccm与约100sccm之间，以蚀刻一个150毫米×150毫米大小的光微影光罩基板。制程气体的个别流速与总流速可视制程因子的数目而改变，制程因子例如有制程反应室的大小、待处理的基板大小、以及操作者所需的特定蚀刻轮廓。
一般而言，制程反应室是维持在大约2毫托与约50毫托之间。在制程过程中，可维持反应室压力在大约3毫托与约20毫托之间，例如3毫托与10毫托。
在开口518于铬层504上形成之后，可利用--例如灰化制程--以移除仍存在的第一光阻层508，进而留下膜堆叠5005，如图5E所示。光阻层508的移除制程可额外移除仍存在的保护层510。
光罩层504的铬部分(如，具图案的铬层552)可利用合适的制程加以移除，例如使用上述的干式蚀刻制程。由膜堆叠5006所留下的石英层502与具图案的MoSi层554形成无铬蚀刻微影罩幕540，如图5F所示。
因此，本发明提供一种可改进沟槽特性的蚀刻铬层的方法。因此，在此揭示的蚀刻铬层的方法有助于制作适合于图案化具有小型关键尺寸的特征。
虽然前文已阐述本发明的具体实施例，在不脱离本发明的基本精神与范围下，当可设计出本发明的其他具体实施例，且本发明的范围是由所附的权利要求所界定的。
权利要求
1.一种蚀刻一铬层的方法，包含提供一膜堆叠于一制程反应室中，该膜堆叠具有一铬层与一具图案的光阻层；沉积一保角形(conformal)保护层于该具图案的光阻层上；蚀刻该保角形保护层以通过该具图案的光阻层暴露该铬层；以及蚀刻该铬层。
2.如权利要求1所述的方法，其中该沉积的步骤包含沉积一聚合物，使其具有介于约100至约500埃之间的厚度。
3.如权利要求2所述的方法，其中该聚合物是为含氢的碳聚合物。
4.如权利要求1所述的方法，其中该沉积的步骤另包含由一或多种氟碳制程气体形成一等离子体。
5.如权利要求4所述的方法，其中该一或多种氟碳制程气体是为三氟甲烷或八氟环丁烷的至少其中一种。
6.如权利要求4所述的方法，其中该沉积步骤另包含导入氩气至该等离子体中。
7.如权利要求1所述的方法，其中该沉积的步骤包含施加一介于约0至约20瓦的偏压功率。
8.如权利要求1所述的方法，其中该沉积的步骤包含施加一小于约10瓦的偏压功率。
9.如权利要求7所述的方法，其中该沉积步骤另包含引导约100sccm的三氟甲烷至该制程反应室中；引导约100sccm的氩气至该制程反应室中；由该三氟甲烷与氩气形成一等离子体；以及维持一反应室压力在大约3至大约20毫托。
10.如权利要求7所述的方法，其中该沉积步骤另包含沉积一碳聚合物，使其具有介于约150至约200埃之间的厚度。
11.如权利要求1所述的方法，其中该蚀刻步骤另包含施加一脉冲偏压功率。
12.如权利要求2的方法，其中该沉积与该蚀刻步骤是在该制程反应室的原处(in-situ)进行。
13.一种形成一光罩的方法，包含图案化一光罩层上的一罩幕层，该光罩层包含至少一铬层；于该罩幕层上沉积一保角形保护层；蚀刻该铬层通过具有该保护层设置其上的罩幕层以将一下方层暴露；以及移除该罩幕层与该保护层。
14.如权利要求13所述的方法，其中该沉积的步骤包含沉积一聚合物，使其具有介于约100至约500埃之间的厚度。
15.如权利要求14所述的方法，其中该聚合物是为具有氢的碳聚合物。
16.如权利要求13所述的方法，其中该沉积步骤另包含由三氟甲烷或八氟环丁烷中的至少一种形成一等离子体。
17.如权利要求16所述的方法，其中该沉积步骤另包含导入氩气至该等离子体中。
18.如权利要求13所述的方法，其中该沉积的步骤包含施加一介于约0至约20瓦的偏压功率。
19.如权利要求13所述的方法，其中该蚀刻铬层的步骤另包含提供至少一种的氟碳制程气体至一制程反应室中；以及利用数个小于600瓦的功率脉冲以偏压位于该制程反应室中一基板支撑件上的该罩幕层。
20.如权利要求13所述的方法，其中该罩幕层与该保护层的该移除步骤可在该制程反应室中原处进行其中蚀刻该铬层的该步骤是于同处进行。
21.如权利要求13所述的方法，其中该罩幕层与该保护层的该移除步骤是可在该制程系统中原处进行，其中该制程系统具有制程反应室与之耦接。
22.如权利要求13所述的方法，另包含利用具图案的铬层以蚀刻一衰减层(attenuating layer)。
23.如权利要求22所述的方法，其中该衰减层包含钼。
24.如权利要求22所述的方法，另包含移除该具图案的铬层。
25.如权利要求13所述的方法，另包含形成一具图案的光阻层于该具图案的铬层上，其中该铬层中的至少一第一开口是以光阻填满，且铬层中的至少一第二开口是经由具图案的光阻而开通；通过该第二开口蚀刻该石英层；以及移除该具图案的光阻层。
26.一种由一方法形成的光罩，包含图案化位于一膜堆叠上的一光阻层，该膜堆叠具有一含铬层；利用小于20瓦的偏压以沉积一保角形保护层于该具图案的光阻层上；利用作为一蚀刻罩幕的该具图案的光阻层与保护层以蚀刻该含铬层；以及移除该蚀刻罩幕。
27.如权利要求26所述的光罩，其中该沉积的步骤包含沉积一聚合物，使其具有介于约100至约500埃之间的厚度。
28.如权利要求26所述的光罩，其中该膜堆叠另包含一钼层，其是利用作为一蚀刻罩幕的该具图案的含铬层而加以图案化；以及其中该具图案的含铬层的至少一部份是被移除。
29.如权利要求26所述的光罩，另包含数个蚀刻特征，位于该石英层中。
30.如权利要求29所述的光罩，其中该石英层中的该蚀刻特征是由一制程所形成，包含形成一第二具图案的光阻层于该具图案的含铬层上，其中该含铬层中的至少一第一开口是以光阻填满，且该含铬层中的至少一第二开口是经由该第二具图案的光阻而开通；通过该第二开口而蚀刻该石英层；以及移除该第二具图案的光阻层。
全文摘要
本发明提供一种蚀刻铬层与形成光罩的方法。在一个实施例中，蚀刻铬的方法包含在制程反应室中提供具有铬层的膜堆叠；图案化位于膜堆叠上的光阻层；沉积保角形保护层于具图案的光阻层上；蚀刻保角形保护层以使铬层通过具图案的光阻层而暴露；以及蚀刻铬层。本发明蚀刻铬层的方法是特别适合于制作光罩。
文档编号G03F1/26GK101054673SQ20061007481
公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者M·钱德拉楚得, A·库玛, W·－F·亚 申请人:应用材料股份有限公司