用于光掩模刻蝕的終點檢測的制作方法
【專利說明】用于光掩?？涛g的終點檢測
[0001]本申請是申請日為2007年10月26日申請的申請?zhí)枮?00710165355.6，并且發(fā)明名稱為“用于光掩?？涛g的終點檢測”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明的實施方式主要涉及集成電路的制造以及涉及在集成電路的制造中使用的掩模制造。
【背景技術】
[0003]微電子或集成電路器件的制造一般涉及需要在半導體、電介質(zhì)和導電襯底上執(zhí)行的數(shù)百個獨立步驟的復雜工藝。這些工藝步驟的實施例包括氧化、擴散、離子注入、薄膜沉積、清潔、刻蝕和光刻。使用光刻和刻蝕(常稱為圖案轉移步驟)，預期的圖案首先轉移至光敏材料層，例如，光刻膠，并然后在后續(xù)刻蝕期間轉移至下方材料層。在光刻步驟中，涂覆的光刻膠層通過掩?；虬瑘D案的光掩模而暴露于輻射源以致圖案的圖像形成在光刻膠中。通過在適合的化學溶液中顯影，將部分光刻膠去除，由此形成構圖的光刻膠層。使用該光刻膠圖案作為掩模，下方材料層暴露于反應性環(huán)境，例如，使用濕刻或干刻，其致使圖案轉移至下方材料層。
[0004]光掩模上的圖案，其通常形成在玻璃或石英襯底上支撐的含金屬層上。然而，在這種情形下，光刻膠圖案與通過掩模暴露光刻膠相反通過直寫技術，例如，使用電子束或其他適宜的輻射束而產(chǎn)生。使用構圖的光刻膠作為掩模，該圖案可使用等離子體刻蝕轉移至下方含金屬層。適宜于在高級器件制造中使用的可市售購得的光掩模刻蝕設備的實施例是Tetra?光掩?？涛g系統(tǒng)，可從 Applied Materials, Inc., Santa Clara, California.(加利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司)購得。術語“掩?！?、“光掩模”或“掩模版”將可交替使用一般表不含圖案的襯底。
[0005]在處理期間，來自光掩模的刻蝕的終點數(shù)據(jù)可用于確定工藝是否按照所需的規(guī)定而進行，以及是否獲得諸如刻蝕均勻性的預期結果。由于刻蝕掩模一般具有其本身的一組特征或圖案，使用相同工藝菜單刻蝕的不同光掩?？赡墚a(chǎn)生不同的終點數(shù)據(jù)，由此難以確定對于特定的光掩模是否已獲得預期的刻蝕結果。
[0006]隨著不斷減小的器件尺寸，用于先進技術的光掩模的設計和制造變得越來越復雜，并且臨界尺寸和工藝均勻性的控制變得更加重要。因此，迫切需要光掩模制造的改善的工藝控制，諸如用于為每個光掩模生成一致的終點數(shù)據(jù)的改進的裝置和方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的實施方式主要提供一種用于刻蝕襯底的方法和裝置。本發(fā)明尤其適合于刻蝕光掩模，以及真空處理使用的其他襯底。
[0008]在一個實施方式中，提供一種用于刻蝕襯底的方法，該方法包括(a)提供具有襯底支撐構件的刻蝕腔室，該襯底支撐構件包括在中心區(qū)域的至少第一窗口和在外圍區(qū)域中的第二窗口，(b)在襯底支撐構件上提供襯底，(C)向刻蝕腔室導入工藝氣體，(d)由工藝氣體生成用于刻蝕襯底的等離子體，(e)使用終點檢測系統(tǒng)通過第一窗口檢測第一光信號以及通過第二窗口檢測第二光信號，以及基于從所檢測的第一和第二光信號的至少其中之一獲得的信息而終止等離子體。
[0009]在另一實施方式中，一種用于刻蝕襯底的方法包括(a)提供具有襯底支撐構件的刻蝕腔室，該襯底支撐構件包括第一窗口和第二窗口，(b)在襯底支撐構件上提供襯底，(c)由工藝氣體生成用于刻蝕襯底的等離子體，(d)提供包括光檢測器的終點檢測系統(tǒng)，(e)使用光檢測器通過第一窗口和第二窗口監(jiān)控至少一個光信號，以及(f)基于從至少一個光信號獲得的信息而終止等離子體。
[0010]在本發(fā)明的另一實施方式中，提供一種用于刻蝕襯底的裝置，該裝置包括等離子體刻蝕腔室、在腔室內(nèi)的襯底支撐構件，該襯底支撐構件具有設置在中心區(qū)域的第一窗口和設置在外圍區(qū)域的第二窗口，以及通過第一窗口和第二窗口與腔室可運動耦合的終點檢測系統(tǒng)。
[0011]在另一實施方式中，一種用于襯底刻蝕的裝置可包括含襯底支撐構件的等離子體刻蝕腔室，配置為在反射模式和透射模式的至少其中之一操作的終點檢測系統(tǒng)，其中該終點檢測系統(tǒng)包括設置在襯底支撐構件的中心區(qū)域的第一光學部件和設置在襯底支撐構件的外圍區(qū)域的第二光學部件。
[0012]另一實施方式提供一種用于襯底刻蝕的裝置，該裝置包括等離子體刻蝕腔室，在該腔室內(nèi)的襯底支撐構件，該襯底支撐構件具有在其中設置的第一窗口和第二窗口，該第一窗口位于支撐構件的中心區(qū)域，以及通過第一和第二窗口與腔室運動耦合的終點檢測系統(tǒng)。
[0013]在另一實施方式中，一種用于刻蝕襯底的方法可包括提供具有襯底支撐構件的刻蝕腔室，該襯底支撐構件包括在中心區(qū)域的第一窗口和在外圍區(qū)域的第二窗口，在襯底支撐構件上提供襯底，向刻蝕腔室中導入工藝氣體，由工藝氣體產(chǎn)生用于刻蝕襯底的等離子體，使用終點檢測系統(tǒng)通過第一窗口檢測第一光信號以及通過第二窗口檢測第二光信號，以及基于由所檢測的第一和第二光信號的至少其中之一獲得的信息而終止等離子體。
[0014]在再一實施方式中，一種用于刻蝕襯底的方法包括(a)提供具有襯底支撐構件的亥IJ蝕腔室，該襯底支撐構件包括在中心區(qū)域的第一窗口和在外圍區(qū)域的第二窗口，(b)在襯底支撐構件上提供襯底，(C)由工藝氣體產(chǎn)生用于刻蝕襯底的等離子體，(d)提供包括光檢測器的終點檢測系統(tǒng)，(e)使用光檢測器通過第一窗口和第二窗口的至少其中之一來監(jiān)控至少一個光信號，以及(f)基于由至少一個光信號獲得的信息終止等離子體。
【附圖說明】
[0015]因此為了得到并可詳細理解本發(fā)明的以上所述特征、優(yōu)點和目的，將參照附圖中示出的實施方式對以上簡要概述的本發(fā)明進行更具體的描述。
[0016]然而，值得注意，由于本發(fā)明可以允許其他等效實施例，因此附圖僅示出本發(fā)明的典型實施例，并不意在限定其范圍。
[0017]圖1A示出結合本發(fā)明的一個實施方式的工藝腔室；
[0018]圖1B示出用于根據(jù)本發(fā)明的實施方式終點監(jiān)控的兩個光學結構的橫截面視圖；
[0019]圖1C是終點檢測的一個實施方式的俯視示意圖；
[0020]圖2示出用于終點檢測的在襯底上的樣品位置；
[0021]圖3示出用于終點檢測的具有外圍位置的6英寸襯底的俯視圖；
[0022]圖4A-C示出制造期間幾種類型的光掩模的示意性結構；
[0023]圖5是用于終點檢測使用的不同光信號的說明；
[0024]圖6是用于刻蝕光掩模的工藝的一個實施方式的流程圖；
[0025]圖7是具有包括光纖束的終點檢測系統(tǒng)的刻蝕腔室的另一實施方式的示意圖；
[0026]圖8是示例性檢測器的一個實施方式的示意圖；
[0027]圖9是適合于刻蝕光掩模版的具有終點檢測系統(tǒng)的刻蝕反應器的另一實施方式的不意圖；
[0028]圖10是襯底支架的俯視示意圖，其說明在處理期間由掩模版覆蓋的區(qū)域內(nèi)的中心窗口和邊緣窗口的分布；
[0029]圖11是用于光掩?？涛g工藝的一個實施方式的平均終點、左終點和頂終點圖；
[0030]圖12是在光掩模版刻蝕工藝的一個實施方式期間使用側面OES得到的終點數(shù)據(jù)圖；
[0031]圖13是相同光掩模版刻蝕工藝的兩個周期期間獲得的終點數(shù)據(jù)圖；
[0032]圖14是使用歸一化的透射終點信息用于監(jiān)控刻蝕工藝的方法的一個實施方式的流程圖；
[0033]圖15-16是掩模層的頂部和底部之間出現(xiàn)薄膜干涉的示意圖；
[0034]圖17描述圖16中所示的透射信號Tl、T2和T3的強度；
[0035]圖18說明圖17中描述的透射信號；
[0036]圖19、20和21是說明通過使用由光刻膠層吸收的波長利用終點監(jiān)控信號的刻蝕工藝；
[0037]圖22是在光掩模版刻蝕工藝期間獲得的終點數(shù)據(jù)的另一視圖；
[0038]圖23描述由來自光刻膠層的光干涉占主要的終點信號；
[0039]圖24描述終點信號，其中通過使用深UV波長監(jiān)控信號使來自光刻膠層的光干涉最小化；
[0040]圖25是用于刻蝕光掩模版并具有既利用OES終點信息又利用TEP終點信息的終點檢測系統(tǒng)的工藝腔室的一個實施方式的示意圖；
[0041]圖26描述了有利于光致抗蝕劑吸收的波長選擇的曲線。
[0042]為便于理解，只要可能，所使用的相同的附圖標記代表附圖中同一元件?？梢岳斫庖粋€實施例的元件和特征可以不需要進一步的描述而有利地合并到其他實施例中。
[0043]然而，值得注意，由于本發(fā)明可以允許其他等效實施例，因此附圖僅示出本發(fā)明的示例性實施例，并不意在限定其范圍。
【具體實施方式】
[0044]本發(fā)明提供具有改善的工藝監(jiān)控的用于刻蝕光掩模襯底的方法和裝置，例如，通過在光掩模的不同區(qū)域提供光學監(jiān)控。雖然討論和示例性實施例主要關于光掩模襯底的刻蝕，本發(fā)明的各種實施方式同樣適于其他適宜襯底的工藝監(jiān)控，包括透明襯底或電介質(zhì)襯底。
[0045]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的等離子體刻蝕腔室10的橫截面示意視圖。適合的等離子體刻蝕腔室包括從加利福尼亞的圣克拉拉的應用材料公司市售購買的Tetra? II光掩?？涛g腔室或去耦等離子體源(DPS?)腔室。其他工藝腔室也可結合本發(fā)明的實施方式使用，包括，例如，電容耦合平行板腔室和電磁增強離子刻蝕腔室，以及不同設計的電感耦合等離子體腔室。本文所示的刻蝕腔室10的特定的實施方式為示例性目的提供，不應當用于限定本發(fā)明的范圍。預期本發(fā)明可以在其他處理系統(tǒng)中，包括來自其他制造商的那些系統(tǒng)中使用。
[0046]工藝腔室10 —般包括圓柱側壁或腔室主體12，安裝在主體12上的可透過能量的頂13。頂13可以是平的、矩形的或弓形的、圓錐形的、圓頂形或多半徑形。至少一個感應線圈26設置在頂13的至少一部分上。在圖1A所示的實施方式中，示出了兩個同心線圈26。工藝腔室的腔室主體12和腔室底部17可由金屬，諸如陽極化鋁形成，以及頂13可以由可透過能量的材料諸如陶瓷或其他電介質(zhì)材料形成。
[0047]襯底支撐構件16設置在工藝腔室10中以在處理期間支撐襯底220。支撐構件16可以是傳統(tǒng)的機械卡盤或靜電卡盤，并且支撐構件16的至少一部分電性導電且能作為工藝偏置陰極。雖未示出，光掩模適配器可用于將光掩模固定于支撐構件16上。光掩模適配器一般包括壓邊覆蓋支撐構件的上部分的下部和具有適合的尺寸和形狀的開口以固定光掩模的頂部。在一個實施方式中，光掩模適配器的頂部具有正方形開口。在2001年6月26日美國專利N0.6，251，217公開了一種適合的光掩模適配器。
[0048]工藝氣體從工藝氣體源48通過圍繞支撐構件16外圍設置的氣體分配器22導入工藝腔室10中。用于每種工藝氣體，或可選地，用于工藝氣體混合物的質(zhì)量流量控制器(未示出)設置在工藝腔室10和工藝氣體源48之間以調(diào)節(jié)工藝氣體的各自流速。
[0049]等離子體區(qū)14由工藝腔室10、襯底支撐構件16和頂13限定。通過將來自電源27的功率經(jīng)由RF匹配網(wǎng)絡35提供給感應線圈26而由工藝氣體在等離子體區(qū)14中生成等離子體。支撐構件16可包括設置在其中的電極，其通過電極電源28供電并經(jīng)過匹配網(wǎng)絡25在工藝腔室10中產(chǎn)生電容電場。典型地，RF功率施加給支撐構件16中的電極，同時主體12電性接地。電容電場，其橫跨支撐構件16的平面，影響帶電物質(zhì)的方向以提供襯底220的