KR101196617B1

KR101196617B1 - 포토마스크 제조에 적합한 크롬층의 플라즈마 에칭 방법

Info

Publication number: KR101196617B1
Application number: KR1020060007615A
Authority: KR
Inventors: 시아오이 첸; 마이클 그림버젠; 마드하비 찬드라추드; 제프리 엑스. 트란; 아자이 쿠마; 시몬 탐; 라메쉬 크리쉬나머씨
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2012-11-05
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: KR20060086865A; US20060166107A1; EP1686421B1; TWI367400B; US7829243B2; TW200639591A; EP1686421A3; EP1686421A2; JP2006215552A

Abstract

크롬을 에칭하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 크롬을 에칭하는 방법은 에칭 챔버에 패터닝된층을 통해 부분적으로 노출된 크롬층을 갖는 막스택을 제공하는 단계, 프로세스 챔버에 적어도 하나의 할로겐 함유 프로세스 가스를 제공하는 단계, 600Watt 미만의 다수의 전력 펄스로 프로세싱 챔버의 기판 지지체 상에 배치된 층을 바이어싱하는 단계, 및 패터닝된 마스크를 통해 크롬층을 에칭하는 단계를 포함한다. 본 명세서에 개시된 크롬층을 플라즈마 에칭하는 방법은 포토마스크를 제조하는데 특히 적합하다.

Description

포토마스크 제조에 적합한 크롬층의 플라즈마 에칭 방법{METHOD FOR PLASMA ETCHING A CHROMIUM LAYER SUITABLE FOR PHOTOMASK FABRICATION}

도 1은 크롬층을 에칭하기에 적합한 에칭 반응기의 일 실시예의 개략적 단면도;

도 2는 크롬층을 에칭하는 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도;

도 3a-3i는 본 발명의 크롬층 에칭 방법의 일 실시예를 이용하여 제조된 석영 포토마스크의 일 실시예도;

도 4a-4g는 본 발명의 크롬층 에칭 방법의 일 실시예를 이용하여 제조된 석영 위상 이동 마스크의 일 실시예도;

도 5a-5f는 본 발명의 크롬층 에칭 방법의 일 실시예를 이용하여 제조된 석영 위상 이동 마스크의 일 실시예도; 및

도 6은 도 1의 반응기를 포함하는, 예를 들어, 클러스터 툴과 같은 프로세싱 시스템의 일 실시예의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *

100 : 에칭 프로세싱 챔버 102 : 챔버 바디

110 : 안테나 118: 채널

본 발명의 실시예들은 일반적으로 크롬의 플라즈마 에칭 방법에 관한 것으로, 특히 포토마스크를 제조하는 동안 크롬층을 에칭하는 방법에 관한 것이다.

집적회로(IC) 또는 칩 제조시, 칩의 상이한 층들을 나타내는 패턴이 칩 설계자에 의해 형성된다. 제조 프로세스 동안 반도체 기판상에 각각의 칩층의 설계를 전사시키기 위해 상기 패턴으로부터 일련의 재사용가능한 마스크, 또는 포토마스크들이 형성된다. 마스크 패턴 발생 시스템은 정밀 레이저 또는 전자 빔을 사용하여 각각의 마스크 상에 칩 각각의 층 설계를 이미지화시킨다. 다음, 마스크가 반도체 기판상에 각각의 층에 대한 회로 패턴을 전사키기기 위해 포토그래피 네거티브형으로 사용된다. 이들 층들은 프로세스 시퀀스를 이용하여 증착되며 각각 완성된 칩을 포함하는 작은 트랜지스터 및 전기 회로로 전사된다. 따라서, 마스크에서의 임의의 결함이 칩으로 전사될 수 있어, 잠재적으로 칩 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 결함이 많으면 마스크를 충분히 이용하지 못할 수 있다. 통상적으로 15-30개의 마스크 세트가 칩을 구성하는데 사용되며 반복적으로 사용될 수 있다.

통상적으로 마스크는 한쪽 측면상에 크롬층을 갖는 유리 또는 석영 기판이다. 크롬층은 비반사 코팅 및 감광성 레지스트로 커버된다. 패터닝 프로세스 동안, 자외선 광에 레지스트 부분을 노출시키고 현상액에서 용해가능한 노출된 부분을 만듦으로써 상기 마스크상에 회로 디자인이 기록된다. 다름, 레지스트의 용해가능한 부분이 제거되어, 노출된 하부 크롬이 에칭되게 한다. 에칭 프로세스는 레지스트가 제거되는 위치에서 마스크로부터 크롬 및 비반사층들을 제거한다, 즉, 노출된 크롬이 제거된다.

패터닝에 이용되는 또다른 마스크는 석영 위상 이동 마스크로서 공지되어 있다. 석영 위상 이동 마스크는, 패터닝된 크롬층을 통해 노출된 석영 영역들의 교번하는 인접한 영역들이 제조 동안 기판에 회로 패턴을 전사시키기 위해 이용되는 광 파장의 절반과 대략 동일한 깊이로 에칭된다는 것을 제외하고, 상기 개시된 마스크와 유사하다. 크롬층은 석영 에칭 이후 제거된다. 따라서, 광이 기판상에 배치되는 레지스트를 노출시키기 위해 석영 위상 이동 마스크를 통해 보임에 따라, 마스크의 하나의 개구부를 통해 레지스트에 충돌하는 광은 바로 인접한 개구부를 통과하는 광을 기준으로 위상이 180도 벗어나게 된다. 따라서, 마스크 개구부의 에지에서 산란될 수 있는 광은 인접한 개구부의 에지에서 산란되는 광의 위상이 180도 벗어남으로써 소거되어, 레지스트의 예정된 영역에 엄격한 광 분포가 야기된다. 엄격한 광 분포는 보다 작은 최소선폭을 갖는 피쳐(feature)의 기록을 용이하게 한다. 유사하게, 크롬리스(chromeless) 에칭 리소그래피를 위해 사용되는 마스크는 레지스트를 순차적으로 이미지화시키기 위해 2개의 마스크의 석영 부분을 통과하는 광의 위상 이동을 또한 이용하여, 레지스트 패턴을 현상하기 위해 이용되는 광 분포를 개선시킨다. 마스크를 지나는 광의 위상 이동은 패터닝된층의 개구부들을 통해 노출된 석영 기판을 통과하는 광에 대해 위상이 180도 벗어난 마스크의 패터닝된 부분들을 통과하는 이미징 광이 야기되는 몰리브덴으로 도핑된 실리콘 질화물(SiN)의 패터닝된 층을 이용하여 또한 구현될 수 있다.

건식 에칭, 반응성 이온 에칭, 또는 플라즈마 에칭으로 공지된 일 에칭 프로세스에서, 플라즈마는 화학 반응을 강화시키고 마스크의 패터닝된 크롬 영역을 에칭하는데 이용된다. 바람직하지 못하게, 종래의 크롬 에칭 프로세스는 크롬층을 패터닝하는데 이용되는 포토레지스트 재료상의 공격으로 인해 에칭 바이어스를 나타낸다. 크롬 에칭 동안 레지스트가 공격됨에 따라, 패터닝된 레지스트의 최소선폭이 크롬층에 정확하게 전사되지 않는다. 따라서, 종래의 크롬 에칭 프로세스는 약 5㎛ 미만의 최소선폭을 갖는 마스크에 대해 허용가능한 결과를 산출할 수 없다. 이는 마스크의 에칭된 피쳐의 불균일성을 야기시켜 이에 따라 마스크를 사용하는 작은 최소선폭을 갖는 장치에 대해 피쳐를 제조하는 능력을 감소시킨다.

마스크의 최소선폭 축소가 지속됨에 따라, 에칭 균일성의 중요도는 증가한다. 따라서, 높은 에칭 균일성을 갖는 크롬 에칭 프로세스가 상당히 요구되고 있다.

따라서, 개선된 크롬 에칭 프로세스가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 높은 에칭 균일성을 갖는 크롬 에칭 프로세스를 제공하는 것이다.

본 발명은 전반적으로 크롬층을 에칭하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 크롬층을 에칭하는 방법은 프로세싱 챔버에서 지지되는 기판상에 배치된 크롬층을 갖는 막스택을 제공하는 단계, 프로세싱 챔버에서 프로세스 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 600Watt 미만의 다수의 전력 펄스로 크롬층을 바이어싱하는 단계 및 패터닝된 마스크를 통해 크롬층을 에칭하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 면에서, 포토마스크를 형성하는 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 상기 방법은 크롬층 상에서 마스크층을 패터닝하는 단계, 에칭 프로세스를 이용하여 소정 깊이로 마스크층을 통해 노출된 크롬층 부분들을 플라즈마 에칭하는 단계, 및 마스크층을 제거하는 단계를 포함하며, 상기 에칭 프로세스는 적어도 하나의 할로겐 함유 프로세스 가스로부터 플라즈마를 형성하는 단계, 및 600Watt 미만의 다수의 전력 펄스로 크롬층을 바이어싱하는 단계를 포함한다.

또다른 실시예에서, 프로세싱 챔버에 배치된 기판 지지체 상의 크롬층 위에 패터닝된 마스크층을 갖는 기판을 제공하는 단계, 프로세싱 챔버내에 적어도 하나의 불소화 프로세스 가스로부터 기판 지지체에 대해 이격되어 배치된 이온-라디컬 실드 위에서 플라즈마를 형성하는 단계, 600Watt 미만의 다수의 전력 펄스로 크롬층을 바이어싱하는 단계, 이온-라디칼 실드를 통과하는 라디칼을 대부분(predominantly) 이용하여 마스크층을 통해 노출된 크롬층 부분들을 에칭하는 단계, 및 마스크층을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 특징들은 하기의 상세한 설명들을 참조로 이해될 것이며, 상기에서 간략히 요약된 본 발명의 보다 특정한 설명은, 일부가 첨부되는 도면에서 도시되는 실시예들로 참조될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예만을 나타내는 것으로 본 발명의 범주 및 정신을 제한하고자 하는 것이 아니며, 본 발명은 등가의 다른 유효 실시예를 허용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.

발명의 이해를 돕기 위해, 도면에서 공통되는 동일한 부재들의 표시는 가능한 동일한 참조부호를 사용하였다. 또한, 일실시예의 특징은 조합된 실시예의 상세한 설명 없이도 개시되지 않은 실시예들을 포함하여 다른 실시예와 바람직하게 통합될 수 있다.

도 1은 본 발명의 석영 에칭 방법을 실행할 수 있는 에칭 프로세싱 챔버(100)의 일 실시예의 개략도이다. 본 명세서에서 개시된 기술을 이용하는데 적용될 수 있는 적절한 반응기로는 예를 들어, 캘리포니아 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스사에서 입수되는 비결합 플라즈마 소스(DPS

)Ⅱ 반응기, 또는 테트라 Ⅰ 및 테트라Ⅱ 포토마스크 에칭 시스템이 있다. 에칭 프로세싱 챔버(100)는, 예를 들어, 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한, Centura

통합 반도체 웨이퍼 프로세싱 시스템과 같이, 도 6에 도시된 것처럼 프로세싱 시스템(170)의 프로세싱 모듈로서 또한 이용될 수 있다. 또한 프로세싱 시스템은 애싱에 적합한 제 1 챔버(172) 및 폴리머 증착에 적합한 제 2 챔버(174)를 포함할 수 있다. 적절한 애싱 및 증착 챔버의 예로는 어플라이드 머티어리얼스사로부터 입수가능한 AXIOM HT^TM 및 테트라Ⅱ 프로세싱 챔버가 있다. 본 명세서에서 도시된 프로세싱 챔버(100)의 특정 실시예는 본 발명의 범주를 제한하는데 사용되는 것이 아니라 본 발명의 설명을 위한 것이다.

다시 도 1을 참조로, 일반적으로 프로세싱 챔버(100)는 기판 페데스탈(124)을 갖는 프로세스 챔버 바디(102) 및 제어기(146)를 포함한다. 챔버 바디(102)는 실질적으로 평탄한 유전체 실링(ceiling)(108)을 지지하는 도전성 벽(104)을 갖는다. 프로세싱 챔버(100)의 다른 실시예로는 돔형상의 실링과 같이 다른 형태의 실링을 포함한다. 안테나(110)는 실링(108) 위에 배치된다. 안테나(110)는 선택적으로 제어될 수 있는 하나 이상의 유도성 코일 부재(도 1에 두 개의 동축 부재(110a, 110b)가 도시됨)를 포함한다. 안테나(110)는 제 1 매칭 네트워크(114)를 통해 플라즈마 전력원(112)에 결합된다. 플라즈마 전력원(112)은 통상적으로 약 50kHz 내지 약 13.56MHz 범위에서 동조가능한 주파수에서 약 3000 와트(W)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 전력원(112)은 약 100 내지 약 600W의 유도성 결합된 RF 전력을 제공하며, 또다른 실시예에서는 플라즈마 전력원(112)이 약 250 내지 약 600W의 유도성 결합된 RF 전력을 제공한다.

기판 페데스탈(캐소드)(124)은 제 2 매칭 네트워크(142)를 통해 바이어싱 전력원(140)에 결합된다. 바이어싱 소스(140)는 약 1 내지 약 10kHz 범위에서 동조가능한 펄스 주파수에서 약 0 내지 약 600W 사이를 제공한다. 바이어싱 소스(140)는 펄스형 RF 전력 출력을 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 바이어싱 소스(140)는 펄스형 DC 전력 출력을 발생시킬 수 있다. 소스(140)는 또한 일정한 DC 및/또는 RF 전력 출력을 제공하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 바이어싱 소스(140)는 약 10 내지 약 95 퍼센트 사이의 듀티 사이클로, 약 1 내지 약 10kHz 사이의 주파수에서 약 600Watt 미만의 펄스형 RF 전력을 제공하도록 구성된다. 또다른 실시예에서, 바이어싱 소스(140)는 약 80 내지 약 95 퍼센트 듀티 사이클로, 약 2 내지 약 5kHz 사이의 주파수에서, 약 10 내지 약 150Watt 사이의 펄스형 RF 전력을 제공하도록 구성된다. 또다른 실시예에서, 바이어싱 소스는 약 10W의 펄스형 RF 전력을 제공한다.

DPS

반응기로서 구성된 일 실시예에서, 기판 지지 페데스탈(124)은 정전척(160)을 포함한다. 정전척(160)은 적어도 하나의 클램핑 전극(132)을 포함하며 척 전력원(166)에 의해 제어된다. 대안적 실시예에서, 기판 페데스탈(124)은 서셉터 클램핑 링, 기계적 척 등과 같은 기판 보유 메커니즘을 포함할 수 있다.

가스 패널(120)은 프로세스 챔버(102)의 내부에 프로세스 및/또는 다른 가스들을 제공하도록 프로세싱 챔버(100)에 결합된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 가스 패널(120)은 챔버 (102) 측벽(104)에 있는 채널(118)에 형성된 하나 이상의 주입구(116)에 결합된다. 하나 이상의 주입구(116)는 예를 들어 프로세싱 챔버(100)의 실링(108)에 있는 다른 위치에 제공될 수 있다는 것이 고려된다.

일 실시예에서, 가스 패널(120)은 주입구(116)를 통해 프로세스 챔버 바디(102)의 내부로 불소화(fluorinated) 프로세스 가스를 제공하도록 구성된다. 프로세싱 동안, 플라즈마가 프로세스 가스로부터 형성되고 플라즈마 전력원(112)으로부터 유도성 전력 커플링을 통해 유지된다. 대안적으로 플라즈마는 다른 방법에 의해 점화되거나 원격적으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 가스 패널(120)로부터 제공된 프로세스 가스는 적어도 불소화 가스 및 탄소 함유 가스를 포함한다. 불소화 및 탄소 함유 가스의 예로는 CHF₃ 및 CF₄가 포함된다. 다른 불소화 가스는 C₂F, C₄F₆, C₃F₈및 C₅F₈중 하나 이상을 포함할 수 있다.

프로세싱 챔버(100)의 압력은 트로틀 밸브(162) 및 진공 펌프(164)를 사용하여 제어된다. 진공 펌프(164) 및 트로틀 밸브(162)는 약 1 내지 약 20mTorr의 범위에서 챔버 압력을 유지할 수 있다.

벽(104)의 온도는 벽(104)을 지나 연장되는 액체-함유 도관(미도시)을 사용하여 제어될 수 있다. 벽 온도는 일반적으로 섭씨 약 65도로 유지된다. 일반적으로, 챔버 벽(104)은 금속(예를 들어, 알루미늄, 스테인레스 스틸 등)으로 형성되며 전기적 접지(106)에 결합된다. 또한 프로세싱 챔버(100)는 프로세스 제어, 내부 진단, 엔드포인트 검출 등을 위한 종래의 시스템을 포함한다. 이러한 시스템은 전체적으로 지지 시스템(154)으로 도시된다.

레티클 어댑터(182)는 기판 지지 페데스탈(124)상에 기판(레티클 또는 다른 제품)(122)을 고정하는데 사용된다. 일반적으로 레티클 어댑터(182)는 페데스탈(124)의 상부 표면(예를 들어, 정전척(160))을 커버하도록 밀링된 하부 부분(184) 및 기판(122)을 보유하는 크기 및 형상인 개구부(188)를 갖는 상부 부분(186)을 포함한다. 일반적으로 개구부(188)는 페데스탈(124)에 대해 실질적으로 중심이 설정된다. 일반적으로 어댑터(182)는 단일의 에칭 저항성 부품, 폴리이미드 세라믹 또는 석영과 같은 온도 저항성 재료로 형성된다. 적절한 레티클 어댑터는 2001년 6월 26일자로 발행된 미국 특허 No.6,251,217호에 개시되어 있으며 상기 문헌은 본 명세서에서 참조된다. 에지 링(126)은 페데스탈(124)에 어댑터(182)를 커버 및/또는 고정할 수 있다.

리프트 메커니즘(138)은 기판 지지 페데스탈(124) 상에 또는 그로부터 어댑터(182) 및 기판(122)을 하강 및 상승시키는데 사용된다. 일반적으로, 리프트 메커니즘(138)은 각각의 가이드 홀(136)을 통해 이동하는 다수의 리프트 핀(하나의 리프트 핀(130)이 도시됨)을 포함한다.

동작시, 기판(122) 온도는 기판 페데스탈(124)의 온도를 안정화시킴으로써 제어된다. 일 실시예에서, 기판 지지 페데스탈(124)은 히터(144) 및 선택적 히트 싱크(128)를 포함한다. 히터(144)는 열 전송 유체가 흐르도록 구성된 하나 이상의 유체 도관일 수 있다. 또다른 실시예에서, 히터(144)는 히터 전력원(168)에 의해 조절되는 적어도 하나의 가열 부재(134)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 가스 소스(156)로부터의 후방 가스(예를 들어, 헬륨(He))가 가스 도관(158)을 통해 기판(122) 아래 페데스탈 표면에 형성된 채널에 제공된다. 후방 가스는 페데스탈(124)과 기판(122) 사이의 열 전달을 용이하게 하는데 사용된다. 프로세싱 동안, 페데스탈(124)은 헬륨 후방 가스와 조합되어 정상상태 온도로 내장된 히터(144)에 의해 가열되어 기판(122)의 균일한 가열을 용이하게 할 수 있다.

선택적으로, 이온-라디칼 실드(127)는 페데스탈(124) 위의 챔버 바디(102)에 배치될 수 있다. 이온-라디칼 실드(127)는 챔버벽(102)과 페데스탈(124)로부터 전기적으로 절연되며 일반적으로 다수의 개구부(129)를 갖는 실질적으로 평탄한 플레이트(131)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 실드(127)는 다수의 레그(125)에 의해 페데스탈 상부의 챔버(102)내에서 지지된다. 개구부(129)는 프로세스 챔버(102)의 상부 프로세스 체적(178)에 형성된 플라즈마로부터 이온-라디칼 실드(127)와 기판(122) 사이에 위치된 하부 프로세스 체적(180)을 통과하는 이온의 양을 제어하는 실드(127)의 표면에 있는 원하는 개구부 영역을 한정한다. 개구부 영역이 클수록, 이온-라디칼 실드(127)를 더 많은 이온들이 통과할 수 있다. 이처럼, 플레이트(131)의 두께와 함께 개구부(129)의 크기 및 분포는 체적(180)내의 이온 밀도를 제어한다. 결과적으로, 실드(127)는 이온 필터이다. 본 발명에 바람직하게 적용할 수 있는 적절한 실드의 예는 Kumar 등에 의해 "Method And Apparatus For Photomask Plasma Etching"이란 명칭으로 2004년 6월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 10/882,084호에 개시되며, 상기 문헌은 본 명세서에서 전체가 참조된다.

제어기(146)는 중앙 처리 유닛(CPU)(150), 메모리(148), 및 CPU(150)에 대한 지지 회로(152)를 포함하며 하기에 보다 상세히 설명되는 것처럼, 에칭 프로세스 및 프로세싱 챔버(100)의 부품 제어를 용이하게 한다. 제어기(146)는 다양한 챔버 및 서브-프로세서를 제어하기 위한 산업환경(industrial setting)에 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. CPU(150)의 메모리(148)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM), 플로피 디스크, 하드 디스크, 또는 다른 임의의 형태의 디지털 저장기, 로컬 또는 리모트한 것과 같이 쉽게 이용가능한 하나 이상의 메모리일 수 있다. 지지 회로(152)는 종래의 방식으로 프로세서를 지지하기 위해 CPU(150)에 결합된다. 이들 회로는 캐시, 전력원, 클록 회로, 입/출력 회로 및 서브시스템 등을 포함한다. 진보적인 방법이 일반적으로 메모리(148) 또는 소프트웨어 루틴으로서 CPU(150)에 액세스가능한 다른 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된다. 대안적으로, 이러한 소프트웨어 루틴은 또한 CPU(150)에 의해 제어되는 하드웨어로부터 원격적으로 위치된 제 2 CPU(미도시)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다.

도 2는 크롬을 에칭하기 위한 방법(200)의 일 실시예 흐름도이다. 방법(200)은 포토마스크를 제조하는데 사용되는 기판을 참조로 하기에 설명되지만, 상기 방법(200)은 다른 크롬 에칭 분야에도 바람직하게 사용될 수 있다.

제어기(146)의 메모리(148) 또는 다른 저장 매체에 컴퓨터 판독가능한 형태로 저장될 수 있는 방법(200)은 기판(122)이 지지 페데스탈(124) 상에 위치되는 단계(202)에서 시작된다. 일 실시예에서, 기판(122)은 어댑터(182)의 개구부(188)에 위치된다. 도 1에 도시된 기판(122)은 포토마스크 재료로 공지된 불투명한 광차단 크롬층(190)을 가지며, 석영층(192)의 표면 상에 패터닝된 마스크를 형성하는 석영(즉, 실리콘 이산화물(SiO₂))층(192)과 같이 선택적으로 투과성있는 실리콘 기재 재료를 포함한다. 크롬층(190)은 크롬 및/또는 크롬 옥시질화물일 수 있다. 또한 기판(122)은 석영층(192)과 크롬층(190) 사이에 삽입된, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 실리콘(MoSi)으로 도핑된 실리콘 질화물(SiN)과 같은 감쇄층(attenuating layer)(미도시)을 포함할 수 있다.

단계(204)에서, 레지스트층이 크롬층 위에서 패터닝된다. 레지스트층은 임의의 적절한 방식에 의해 패터닝될 수 있다.

선택적 단계(206)에서, 패터닝된 레지스트층 위에 컨포멀한 보호층이 증착된다. 보호층은 수소를 갖는 탄소 폴리머와 같은 폴리머일 수 있다. 보호층은 약 100 내지 약 500 옴스트롱 사이의 두께로 증착될 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 150 내지 약 200 옴스트롱 사이이다.

일 실시예에서, 보호층은 예를 들어, CHF₃ 및/또는 C₄F₈과 같이, 하나 이상의 탄화불소 프로세싱 가스로 형성된 플라즈마를 이용하여 증착된다. 선택적으로, 플라즈마는 Ar을 포함하며, 이는 증착 균일성을 개선시킨다. 일 실시예에서, 보호층은 약 200 내지 약 500W 사이의 플라즈마 전력, 약 0 내지 약 20W 사이의 바이어스 전력을 사용하여 증착될 수 있다. 또다른 실시예에서, 바이어스 전력은 약 10W 미만이다. 플라즈마 프로세스에서 보호층을 형성하기 위해 이용되는 예시적인 프로세스 가스는 약 100sccm CHF₃ 및 약 100sccm Ar을 이용하며 약 500 옴스트롱 두께에 이르는 보호층을 형성하기 위해 약 3 내지 약 20milliTorr의 챔버 압력에서 유지된다.

단계(208)에서, 크롬층은 에칭 마스크로서 패터닝된 레지스트(및 존재한다면, 보호층)을 이용하여 에칭된다. 크롬 에칭 단계(208)는 크롬층의 노출된 부분에 패터닝된 레지스트의 개구부에 배치된 보호층의 수평 부분을 먼저 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 패터닝된 레지스트의 측벽상에 배치된 보호층의 수직 부분이 보호층의 수평 부분에 비해 매우 서서히 제거됨에 따라, 패터닝된 레지스트의 측벽 상에 배치된 보호층은 개구부의 최소선폭(CD)을 실질적으로 유지하여, 에칭 단계(208) 동안 크롬층에 형성된 개구부에 마스크 CD의 정확한 전사를 허용하면서 크롬층이 에칭된다.

일 실시예에서, 하나 이상의 할로겐 함유 프로세스 가스로부터 플라즈마를 형성하는 에칭 단계(208)는 가스 입구(116)를 통해 프로세싱 챔버(100)에 도입된다. 예시적인 프로세스 가스로는 다른 것들 중에서도 불화탄소 가스, Cl₂, HBr, HCl, CF₄ 및 CHF₃중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 프로세싱 가스는 O₂를 포함할 수 있다. 프로세싱 가스는 He, Ar, Xe, Ne, 및 Kr과 같은 불활성 가스를 더 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 크롬을 포함하는 기판(122)은 2 내지 50 sccm 유량의 CF₄및 10 내지 50sccm 유량의 CFH₃를 공급함으로써, 테트라 Ⅰ 및 테트라Ⅱ 또는 DPS

Ⅱ 에칭 모듈을 사용하여 에칭된다. 특정 프로세스 레시피는 9sccm 유량의 CF₄, 26sccm 유량의 CHF₃를 제공한다. 프로세스 챔버 압력은 약 40mTorr 미만으로 제어되며 일 실시예에서는 약 1.5 내지 약 15mTorr 사이이다.

크롬 에칭 단계(208) 동안, 기판을 바이어싱하기 위해 약 600W 미만의 펄스형 바이어스 전력이 지지 페데스탈(124)에 인가된다. 제 1 예에서, 기판(112)은 약 150W 미만의 펄스형 RF 전력으로 바이어스되며, 제 2 예에서, 기판(112)은 약 10W의 펄스형 RF 전력으로 바이어스된다. 바이어스 전력은 예를 들어, 약 1 내지 약 10kHz 범위의 주파수 및 약 10 내지 약 95 퍼센트 사이의 듀티 사이클과 같이, 상기 개시된 주파수 및 듀티 사이클로 펄스화된다. 펄스형 바이어스 전력은 DC 및/또는 RF일 수 있다. 또다른 실시예에서, 바이어싱 소스(140)는 약 2 내지 약 5kHz 사이의 주파수에서, 약 80 내지 약 95 퍼센트 사이의 듀티 사이클로 약 10 내지 약 150W 사이의 펼스형 RF 전력을 제공한다. 또다른 실시예에서, 바이어싱 소스는 약 10W의 펄스형 RF전력을 제공한다.

단계(208) 동안, 프로세스 가스로부터 형성된 플라즈마는 플라즈마 전력원(112)으로부터 안테나(110)에 약 250 내지 약 600W 사이의 RF 전력을 인가함으로써 유지된다. 플라즈마는 임의의 수의 방법에 의해 점화될 수 있다는 것이 고려된다.

기판(122)상에 노출된 크롬층(190)은 엔드포인트에 도달할 때까지 에칭된다. 엔드포인트는 시간, 광학적 간섭법, 챔버 가스 방출 분광사진 또는 다른 적절한 방식에 의해 결정될 수 있다. 에칭 단계는 증착 단계(206)가 수행되는 프로세싱 시스템(170) 또는 프로세싱 챔버(100)에서 인-시츄(in-situ)로 수행될 수 있다.

이온-라디칼 실드(127)가 존재하는 실시예에서, 플라즈마로부터의 전자는 이온-라디칼 실드(127)의 표면에 전위를 형성하도록 플레이트(131)와 충돌한다. 이러한 전위는 플라즈마에 존재하는 이온을 끌어당기며 하부 프로세스 체적(180)으로 개구부(129)를 통과하는 이온의 수를 제한한다. 플라즈마의 중성 라디칼은 하부 프로세스 체적(180)으로 이온-라디칼 실드(127)의 개구부(129)를 통과한다. 따라서, 기판(122)상에 배치된 크롬층(190)은 기판을 가격하는 이온의 양을 제어하면서 플라즈마에 의해 형성된 라디칼에 의해 대부분 에칭된다. 기판(122)상의 이온 충돌의 감소는 레지스트 마스크가 종래의 에칭 프로세스에 비교하여 적극적으로 접착되지 않기 때문에 에칭 바이어스를 감소시켜, 마스크로부터 에칭된 층으로 최소선폭의 개선된 정확한 전사를 발생시킨다.

이온-라디칼 실드는 또다른 크롬 에칭 프로세스를 이용할 수 있으며, 예를 들어, 에칭 프로세스는 2002년 9월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 No. 10/235,223호에 개시되며, 이는 본 명세서에서 전체가 참조된다. 다른 적절한 금속 에칭 프로세스가 이용될 수 있다는 것이 고려된다.

단계(210)에서, 에칭 단계(208) 이후 남아있는 레지스트 및 보호층이 제거된다. 일 실시예에서, 남아있는 레지스트 및 보호층은 애싱에 의해 제거된다. 제거 단계(210)는 에칭 단계(208)가 수행되는 프로세싱 시스템(170) 또는 프로세싱 챔버(100)에서 인-시츄로 수행될 수 있다.

종래의 에칭 방법에 대한 크롬 에칭 방법(200)의 장점으로는 에칭 바이어스가 감소되어, 작은 최소선폭을 형성하는 에칭 분야에 상기 방법(200)을 매우 바람직하게 한다는 것이다. 또한, 크롬 에칭 방법(200)이 레지스트로부터 크롬층에 형성된 개구부에 정확하게 최소선폭을 전사시켜, 패터닝된 크롬층을 이용하여 순차적으로 에칭된 층들이 최소선폭의 양호한 전사를 나타내어, 방법(200)이 45nm 노드 분야와 같이, 작은 라인폭을 가지는 마스크를 제조하는데 매우 바람직하도록 한다.

도 3a-3g는 상기 개시된 방법(200)을 이용하는 석영 포토마스크(340)로 제조되는 막 스택(300_i)의 일 실시예를 나타낸다. 첨자 "i"는 도 3a-3g에 도시된 막 스택의 상이한 제조 단계를 나타내는 정수이다.

도 3a에 도시된 막 스택(300₁)은 상부에 크롬층(304)을 갖는 석영층(302)을 포함한다. 크롬층(304)은 상기 개시된 것처럼 통상적으로 크롬 및/또는 크롬 산화물이다. 크롬층(304) 상에 선택적 비반사층(306)(가상으로 도시)이 형성될 수 있다. 비반사층(306)은 얇은 크롬 산화물층 또는 다른 적절한 재료일 수 있다. 제 1 레지스트층 (308) 은 크롬층(304) 또는 제공되는 경우 비반사층(306) 상에 배치된다.

제 1 레지스트층(308)이 패터닝되어 크롬층(304)을 에칭하기 위한 에칭 마스크로서 이용되어 도 3b에 도시된 막 스택(300₂)에 도시된 것처럼 하부 석영층(302)을 노출시키는 피쳐(320)를 형성한다.

선택적으로, 컨포멀한 보호층(310)이 레지스트(308) 위에 증착된다. 보호층(310)은 도 3c에 도시된 막 스택(300₃)에 도시된 것처럼 폭(316)을 갖는 트렌치(314)를 형성하기 위해 예정된 두께를 갖는 레지스트(308)에 형성된 피쳐(320)의 측벽을 커버한다. 폭(316)은 크롬층(304)으로 전사되는 예정된 최소선폭을 갖도록 선택된다.

크롬층(304)은 방법(200)을 이용하여 에칭된다. 일 실시예에서, 크롬층(304)은 염소-함유 가스(Cl₂) 또는 불소-함유 가스(SF₆ 또는 CF₄)로부터 형성된 플라즈마를 이용하여 에칭될 수 있다. 실질적으로 에칭 프로세스는 이방성이어서, 트렌치(34)의 하부에서 보호층을 관통하여(breaking through) 폭(316)을 크게 변화시키지 않고 크롬층을 노출시키고 순차적으로 에칭할 수 있다. 이처럼, 폭(316)에 의해 구현되는 최소선폭이 도 3d에 도시된 막 스택(300₄)에 도시된 것처럼 크롬층(304)에 형성된 개구부(318)로 전사된다.

개구부(318)가 크롬층(304)에 형성된 이후, 나머지 제 1 레지스트층(308)이 예를 들어, 애싱에 의해 제거되어, 도 3e에 도시된 막 스택(300₅)이 남게된다. 레지스트층(308)에 대한 제거 프로세스는 남아있는 보호층(310)을 추가적으로 제거하 며, 바이너리(binary) 포토마스크(340)를 남긴다.

선택적으로, 막 스택(300₅)은 도 3f-3i에 도시된 위상 이동 마스크를 형성하도록 추가로 처리될 수 있다. 위상 이동 마스크를 형성하기 위해, 제 2 레지스트층(324)이 먼저 막 스택(300₅)상에 배치되며, 도 3f에 도시된 막 스택(300₆)에 도시된 것처럼 개구부(318)를 채운다. 다음, 제 2 레지스트층(324)이 패터닝된다. 통상적으로 석영 위상 이동 마스크가 형성되는 경우, 패터닝된 제 2 레지스트층(324)이 도 3g에 도시된 막 스택(3007)에 도시된 것처럼, 교대로 개구부(318)의 하부에서 석영층(302)에 노출된다.

패터닝된 제 2 레지스트층(312)을 통해 노출되는 석영층(302)은 하나 이상의 불소화 프로세스 가스로부터 형성된 플라즈마를 이용하여 에칭된다. 예시적인 프로세스 가스는 다른 것들 중에서 CF₄ 및 CHF₃를 포함할 수 있다. 또한 프로세싱 가스는 He, Ar, Xe, Ne 및 Kr과 같은 불활성 가스를 더 포함할 수 있다. 석영층(302)을 에칭하는 동안, 기판 지지체에 인가된 바이어스 전력이 상기 개시된 것처럼 펄스화될 수 있다.

석영 에칭의 엔드포인트는 도 3h에 도시된 막 스택(300₈)에 도시된 에칭된 석영 트렌치(326)의 깊이(328)가 석영 위상 이동 마스크를 이용하도록 광의 예정된 파장에 대해 석영층(302)을 통해 180도 위상 이동의 길이와 대략 동일하도록 선택된다. 전형적인 파장은 193 내지 248nm이다. 따라서 깊이(328)는 통상적으로 약 172 또는 240nm이나, 상이한 리소그래피 광 파장을 이용하는 마스크에 대해 다른 깊이가 이용될 수 있다. 석영 트렌치(326)가 에칭된 이후, 남아 있는 제 2 레지스 트 층(324)이 예를 들어, 애싱에 의해 제거되어, 남아있는 막 스택(300₉)은 도 3i에 도시된 것처럼 석영 위상 이동 마스크(330)를 형성한다.

도 4a-4g는 상기 개시된 방법(200)을 이용하여 석영 위상 이동 마스크(418)로 제조되는 막 스택(400_i)의 일 실시예를 나타낸다. 첨자 "i"는 도 4a-4g에 도시된 막 스택의 상이한 제조 단계를 나타내는 정수이다.

도 4a에 도시된 막 스택(400₁)은 상부에 배치되는 크롬층(404)을 갖는 석영층(402)을 포함한다. 크롬층(404)은 상기 개시된 것처럼 통상적인 크롬 및/또는 크롬 산화물이다. 선택적 비반사층(406)(가상으로 도시됨)은 크롬층(404)상에 배치될 수 있다. 제 1 레지스트층(408)은 크롬층(404) 또는 존재하는 경우 비반사층(406) 상에 배치될 수 있다. 제 1 레지스트층(408)은 도 3b에 도시된 막 스택(400₂)에 도시된 것처럼 크롬층(404)을 노출시키는 개구부(430)를 형성하도록 패터닝된다.

선택적 컨포멀한 보호층(432)이 크롬층(404) 및 제 1 레지스트층(408)에 증착되며, 도 4c에 도시된 막 스택(400₃)에 도시된 것처럼 개구부(430)의 하부 및 측벽을 커버한다. 보호층(432)은 상기 보호층(310)을 참조로 개시된 것처럼 증착될 수 있다. 보호층(432)의 두께는 보호층(432)의 수직 부분들 사이에 형성된 피쳐(434)가 예정된 폭(436)을 갖도록 선택된다.

보호층(432)과 제 1 레지스트층(408)이 크롬층(404)에 개구부(410)를 에칭하 기 위한 마스크로서 사용되어, 도 4d에 도시된 막 스택(400₄)에 도시된 것처럼 하부 석영층(402)을 노출시킨다. 실질적으로 에칭 프로세스는 이방성이어서, 피쳐(434)의 하부에서 보호층(432)을 관통하여 폭(436)을 크게 변화시키지 않고 크롬층(404)을 노출 및 순차적으로 에칭할 수 있다. 이처럼, 피쳐(410)에 의해 한정된 최소선폭은 크롬층(304)에 형성된 개구부(438)로 전사된다. 크롬층(404)은 상기 개시된 것처럼 에칭될 수 있다.

다음, 크롬층(404)이 석영층(402)을 에칭하기 위한 에칭 마스크로서 이용된다. 석영층(402)은 하부(416)를 갖는 트렌치(44)를 형성하기 위해 상기 개시된 것처럼 에칭될 수 있다. 개구부(438)를 지나는 석영층(404)의 에칭은 실질적으로 트렌치(440)로 폭(436)을 전사시킨다.

석영 에칭의 엔드포인트는 도 4f 에 도시된 막 스택(400₅) 에 도시된 바와 같이 에칭된 석영 트렌치(440)의 깊이(414)가 상기 개시된 것처럼 석영 위상 이동 마스크를 이용하도록 의도된 광의 예정된 파장에 대해 석영층(402)을 지나 180도 위상 이동된 길이와 대략 동일하도록 선택된다.

트렌치(440)가 석영층(402)에 형성된 이후, 남아있는 크롬층(404)은 예를 들어, 상기 개시된 크롬 에칭과 같은 적절한 프로세스에 의해 제거되어 도 4g에 도시된 막 스택(400₇) 에 도시된 석영 위상 이동 마스크(442)처럼 막 스택(400₆)을 남겨둔다.

도 5a-5f는 상기 개시된 방법(200)을 이용하는 크롬리스 에칭 리소그래피 마스크(540)으로 제조되는 막 스택(500_i)의 일 실시예를 나타낸다. 첨자 "i"는 도 5a-5f에 도시된 막 스택의 상이한 제조 단계를 나타내는 정수이다.

도 5a에 도시된 막 스택(500₁)은 상부에 배치되는 포토마스크층(504)을 갖는 석영층(502)을 포함한다. 포토마스크층(504)은 감쇄층(554) 위에, 상기 개시된 것처럼 크롬 및/또는 크롬 산화물과 같은 크롬층(552)을 포함한다. 감쇄층(554)은 일반적으로 석영 위상 이동 마스크를 이용하도록 예정된 광 파장에 대해 석영층(502)을 통해 180도 위상 이동의 길이와 대략 동일한 두께를 갖는다. 전형적인 파장은 193 및 248nm이다. 따라서, 감쇄층의 두께는 통상적으로 약 50 내지 약 100nm 이지만, 상이한 리소그래피 광 파장 및/또는 상이한 감쇄 재료를 이용하도록 마스크에 대해 다른 깊이가 사용될 수 있다.

선택적인 비반사층(506)(가상으로 도시)이 포토마스크층(504)상에 형성될 수 있다. 제 1 레지스트층(508)이 포토마스크층(504) 또는 제공되는 경우, 비반사층(506)상에 증착된다.

제 1 레지스트층(508)이 패터닝되어 포토 마스크층(504)을 에칭하는 에칭 마스크로서 이용되어 도 5b에 도시된 막 스택(500₂)에 도시된 바와 같이 하부 석영층(502)를 노출시키는 피쳐(520)를 형성한다.

선택적 컨포멀한 보호층(510)이 레지스트(508) 상에 증착될 수 있다. 보호층(510)은 도 5c에 도시된 막 스택(500₃)에 도시된 것처럼 폭(516)을 갖는 트렌치(514)를 형성하기 위해 예정된 두께를 갖는 레지스트(508)에 형성된 피쳐(520)의 측벽을 커버한다. 폭(516)은 포토마스크층(504)(예를 들어, 감쇄층(554) 및 크롬층(552))로 전사되는 예정된 최소선폭을 갖도록 선택된다.

포토마스크층(504)은 감쇄층(554)의 에칭으로 이어지는 크롬층(552)을 먼저 에칭하기 위해 2단계 프로세스로 에칭될 수 있다. 크롬층(552)은 앞서 개시된 방식으로 에칭될 수 있다. 실질적으로 에칭 프로세스는 이방성으로, 트렌치(514) 하부에서 보호층의 하부(512)를 통해 폭(516)을 크게 변화시키지 않고 크롬층을 노출 및 순차적으로 에칭할 수 있다.

감쇄층(554)은 염소-함유 가스(Cl₂) 및/또는 불소-함유 가스(SF₆또는 CF₄)로부터 형성된 플라즈마를 이용하여 에칭될 수 있다. 2단계 에칭 프로세스는 실질저으로 이방성으로, 트렌치(514)의 하부에서 보호층을 통해 폭(516)을 크게 변화시키지 않고 크롬층을 노출 및 순차적으로 에칭할 수 있다. 패터닝된 크롬층은 감쇄층(554)을 에칭하기 위한 마스크로서의 기능을 한다. 이처럼, 현재 형성되는 폭(516)의 최소선폭이 도 5d에 도시된 막 스택(500₄)에 도시된 것처럼 포토마스크층(504)에 형성된 개구부(518)로 전사된다.

감쇄층(554)은 (i) 하나 이상의 불소 함유 중합 재료, (ii) 염소 함유 가스, 및 선택적으로 (iii) 불활성 가스를 포함하는 프로세싱 가스에 의해 플라즈마 에칭될 수 있다. 중합화 제한 또는 방지 가스가 프로세싱 가스에 포함될 수도 있다.

하나 이상의 불소 함유 가스는 하나 이상의 불소 함유 탄화수소, 수소 유리(free) 불소 함유 가스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 하나 이상의 불소 함유 탄화수소는 일반식 CxHyFz을 가질 수 있으며, x는 탄소 원자의 1 내지 5의 정수이고, y는 수소 원자의 1 내지 8의 정수이고, z는 불소 원자의 1 내지 8의 정수 이다. 불소 함유 탄화수소 가스의 예로는 CHF₃, CH₃F, CH₂F₂, C₂HF₅, C₂H₄F₂ 및 이들의 조합을 포함한다. 1 내지 2 의 탄소 원자, 1 내지 4의 수소 원자, 및 1 내지 5의 불소 원자를 갖는 CHF₃와 같은 탄소 함유 탄화수소 가스가 감쇄층(554)을 에칭하는데 사용될 수 있다.

수소 유리 탄화수소 가스는 1 내지 5의 탄소 원자 및 4 내지 8의 불소 원자를 포함할 수 있다. 수소 유리 탄화수소 가스의 예로는 CF₄, C₂F₆, C₄F₆, C₃F₈, C₄F₈ , C₅F₈ 및 이들의 조합을 포함한다. 선택적으로, 프로세싱 가스는 황 헥사불소(SF₆)와 같은 황 불화물의 부가적인 에칭 가스를 포함할 수 있다.

불소 함유 가스는 패터닝된 레지스트 재료 및 에칭된 광학적으로 투과성있는 재료에 형성된 개구부의 표면, 특히 측벽상에 패시베이팅 폴리머 증착물을 형성하는데 바람직하게 사용될 수 있다. 패시베이팅 폴리머 증착물은 피쳐 한정부의 과도한 에칭을 방지하여, 감쇄층(554)에 평탄화된 최소선폭 치수의 전사를 개선시킨다. 하나 이상의 불소 함유 탄화수소 가스로부터 형성된 플라즈마는 산화 가스의 존재 없이 기판(122) 상에 감쇄층(554)을 에칭하는 불소-함유 종을 산출한다.

염소-함유 가스는 염소(Cl₂), 사염화탄소(CCl₄), 염화수소(HCl), 및 이들의 조합의 그룹에서 선택되며 광학적으로 투과성있는 재료를 에칭하기 위해 반응성이 높은 라디칼을 공급하는데 사용된다. 염소-함유 가스는 에칭 라디칼의 소스를 제공하며 수소 또는 탄소-함유 염소-함유 가스는 에칭 바이어스를 개선시킬 수 있는 패시베이팅 폴리머 증착물을 형성하는 재료의 소스를 제공할 수 있다.

또한 프로세싱 가스는 불활성 가스를 포함할 수 있으며, 이들이 프로세싱 가스를 포함하는 플라즈마의 일부로서 이온화되는 경우, 피쳐 한정부의 에칭 속도를 증가시키는 스퍼터링 종이 발생된다. 플라즈마의 일부로서 불활성 가스의 존재는 프로세싱 가스의 분해를 강화시킬 수도 있다. 추가적으로, 프로세스 가스에 첨가된 불활성 가스는 이온화된 스퍼터링 종을 형성하여 새롭게 에칭된 피쳐 한정부의 측벽상에 형성된 폴리머 증착물을 추가로 스퍼터-오프(sputter-off)시킬 수 있어, 임의의 패시베이팅 증착물을 감소시키고 제어가능한 에칭 속도를 제공한다. 프로세싱 가스에 불활성 가스의 포함은 개선된 플라즈마 안정성 및 개선된 에칭 균일성을 제공한다. 불활성 가스의 예로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 크립톤(Kr), 및 이들의 조합이 포함되며, 일반적으로는 아르곤과 헬륨이 사용된다.

일 실시예에서, 감쇄층(554)을 에칭하기 위한 프로세싱 가스는 염소(Cl₂) 가스, 트리플로루메탄(CHF₃), 및 불활성 가스로서 아르곤을 포함할 수 있다. 선택적으로, 프로세싱 가스는 산소, 오존, 질소, 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 중합화 제한 가스를 포함할 수 있으며, 기판 상에 패시베이팅 폴리머 증착물의 형성 및 제거를 제어함으로써 프로세싱 가스의 에칭 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. 산소 함유 가스는 패시베이팅 증착물로서 에칭된 피쳐 한정부의 표면상에 증착되는 폴리머의 형성을 감소시키기 위해 다른 종과 반응하는 유리 산소 종의 형성을 강화시킨다. 예를 들어, 산소 가스는 CF₂와 같은 플라즈마 프로세스의 라디칼의 일부와 반응하여, 프로세싱 챔버로부터 배기되는 COF₂와 같은 휘발성 라디칼을 형성한다.

불활성 가스 및 선택적 가스를 포함하는 프로세싱 가스의 전체 유량은 에칭 챔버에서 150mm×150mm 스퀘어 포토리소그래피 레티클 기판을 에칭하기 위해 약 15sccm 내지 약 200sccm 사이와 같이 약 15sccm 이상의 유량으로 주입된다. 염소 함유 가스는 150mm×150mm 스퀘어 포토리소그래피 레티클 기판을 에칭하기 위해 약 5sccm 내지 약 100sccm 사이의 유량으로 프로세싱 챔버로 주입된다. 불소 함유 가스가 프로세싱 챔버로 주입되는 경우, 약 1 sccm 내지 약 50 sccm 사이의 유량이 150mm×150mm 스퀘어 포토리소그래피 레티클 기판을 에칭하는데 사용된다. 불활성 가스가 프로세싱 챔버로 주입되는 경우, 약 0sccm 내지 약 100sccm 사이의 유소이 150mm×150mm 스퀘어 포토리소그래피 레티클 기판을 에칭하는데 사용될 수 있다. 선택적으로, 중합화 제어 가스가 프로세싱 챔버에 주입되는 경우, 약 1sccm 내지 약 100sccm 사이의 유량이 150mm×150mm 스퀘어 포토리소그래피 레티클 기판을 에칭하는데 사용된다. 프로세싱 가스의 개별 및 전체 가스 흐름은 프로세싱 챔버의 크기, 처리되는 기판의 크기 및 오퍼레이터에 의해 요구되는 특정 에칭 프로파일과 같이 다수의 프로세싱 요인을 기초로 가변적이다.

일반적으로, 프로세싱 챔버 압력은 약 2milliTorr 내지 약 50milliTorr 사이로 유지된다. 약 3milliTorr 내지 약 20milliTorr 사이, 예를 들어, 3milliTorr 내지 10milliTorr의 챔버 압력이 에칭 프로세스 동안 유지될 수 있다.

개구부(518)가 포토마스크층(504)에 형성된 이후, 나머지 제 1 레지스트층(508)이 예를 들어 애싱에 의해 제거되어, 도 5e에 도시된 것처럼 막 스택(500₅)을 남긴다. 레지스트층(508)에 대한 제거 프로세스는 나머지 보호층(510)을 부가적으로 제거한다.

포토마스크층(504)의 크롬부분(예를 들어, 패터닝된 크롬층(552))은 상기 개시된 것처럼 드라이 에칭 프로세스와 같은 적절한 프로세스에 의해 제거된다. 석영층(502) 및 막스택(500₆)으로부터 남아있는 패터닝된 MoSi층(554)은 도 5f에 도시된 크롬리스 에칭 리소그래피 마스크(540)로 형성된다.

따라서, 크롬층을 에칭하는 방법은 종래의 프로세스에 비해 트렌치 특성을 개선시키는 장점을 제공한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 크롬층 에칭 방법은 작은 최소선폭을 갖는 피쳐를 패터닝하는데 적합한 포토마스크의 제조를 용이하게 한다.

지금 까지 본 발명의 실시예에 대해 설명되었지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 사상 및 범주를 이탈하지 않고 고안될 수 있고, 하기에 첨부되는 청구항에 의해 본 발명의 범위가 결정된다.

Claims

크롬층을 에칭하는 방법으로서,

석영층 상에 배치되는 크롬층을 갖는 막스택(filmstack)을 에칭 챔버에 제공하는 단계 ― 상기 크롬층은 패터닝된 층을 통해 부분적으로 노출됨 ―;

프로세싱 챔버에 Cl₂ 및 O₂ 가스를 제공하는 단계;

상기 프로세싱 챔버 내에 배치되는 이온-라디칼 실드(ion-radical shield) 위에서 이온들 및 에칭 라디칼들을 포함하는 프로세스 가스들로부터의 플라즈마를 형성하는 단계;

에칭 라디칼들이 상기 이온-라디칼 실드를 통해 상기 프로세싱 챔버의 기판 지지체 상에 배치된 기판으로 통과하도록 600 Watt 미만의 다수의 전력 펄스들로 바이어스를 인가하는 단계; 및

상기 이온-라디칼 실드 아래에서 패터닝된 마스크를 통해 상기 크롬층을 에칭하는 단계

를 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
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제 1 항에 있어서,

상기 Cl₂ 및 O₂ 가스를 제공하는 단계는, Ar, He, Xe, Ne 및 Kr로 이루어진 그룹에서 선택된 불활성 가스를 상기 프로세싱 챔버에 흘려보내는 단계를 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바이어스를 인가하는 단계는 10 내지 95 퍼센트의 듀티 사이클로 전력을 펄싱하는 단계를 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 바이어스를 인가하는 단계는 1 내지 10kHz의 주파수에서 전력을 펄싱하는 단계를 더 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마를 형성하는 단계는 250 내지 600Watt의 플라즈마 전력을 제공하는 단계를 더 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 플라즈마를 형성하는 단계는,

상기 이온-라디칼 실드 위에 플라즈마를 형성하는 단계; 및

상기 이온-라디칼 실드 아래에서 상기 크롬층을 에칭하는 단계

를 더 포함하는, 크롬층을 에칭하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 패터닝된 층은,

레지스트층에 적어도 하나의 개구부를 형성하기 위해 상기 레지스트층을 패터닝하는 단계; 및

상기 패터닝된 레지스트 상에 컨포멀한 보호층을 증착하는 단계

를 포함하는 방법에 의해 형성되는, 크롬층을 에칭하는 방법.
포토마스크를 형성하는 방법으로서,

a) 석영층 상에 배치되는 적어도 하나의 크롬층을 포함하는 포토마스크층상에서 마스크층을 패터닝하는 단계;

b) Cl₂ 및 O₂ 가스를 프로세싱 챔버에 제공하는 단계;

상기 프로세싱 챔버 내에 배치되는 이온-라디칼 실드(ion-radical shield) 위에서 프로세스 가스 혼합물로부터 이온들 및 에칭 라디칼들을 포함하는 플라즈마를 형성하는 단계;

에칭 라디칼들이 상기 이온-라디칼 실드를 통해 상기 프로세싱 챔버의 기판 지지체 상에 배치된 기판으로 통과하도록 600 Watt 미만의 다수의 전력 펄스들로 바이어스를 인가하는 단계; 및

상기 프로세싱 챔버로 상기 프로세스 가스의 플라즈마를 유지하는 단계

를 포함하는 에칭 프로세스를 이용하여, 상기 마스크층을 통해 상기 크롬층을 에칭하는 단계; 및

c) 상기 마스크층을 제거하는 단계; 및

d) 상기 이온-라디칼 실드 아래에서 상기 크롬층을 에칭하는 단계

를 포함하는, 포토마스크를 형성하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 Cl₂ 및 O₂ 가스를 제공하는 단계는,

Ar, He, Xe, Ne 및 Kr로 이루어진 그룹에서 선택된 불활성 가스를 상기 프로세싱 챔버에 흘려보내는
단계를 포함하는, 포토마스크를 형성하는 방법.
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제 11 항에 있어서, 상기 마스크를 패터닝하는 단계는,

레지스트층에 적어도 하나의 개구부를 형성하기 위해 레지스트층을 패터닝하는 단계;

상기 패터닝된 레지스트상에 컨포멀한 보호층을 증착하는 단계; 및

에칭을 위해 상기 컨포멀한 층이 노출되도록 상기 보호층의 부분들을 제거하는 단계

를 포함하는, 포토마스크를 형성하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 패터닝된 크롬층을 이용하여 감쇄층을 에칭하는 단계; 및

상기 패터닝된 크롬층을 제거하는 단계

를 더 포함하는, 포토마스크를 형성하는 방법.
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