專利名稱：等離子體刻蝕有機(jī)抗反射涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種在制造集成電路時用于等離子體刻蝕抗反射涂層的改進(jìn)方法。
本發(fā)明的背景集成電路制造通常要求刻蝕介電材料中的開口(opening)如接點(diǎn)和通路(via)。介電材料包括摻雜氧化硅如氟化氧化硅(FSG)，未摻雜氧化硅如二氧化硅，硅酸鹽玻璃如硼磷酸鹽硅酸鹽玻璃(BPSG)和磷酸鹽硅酸鹽玻璃(PSG)，摻雜或未摻雜熱生長氧化硅，摻雜或未摻雜TEOS沉積氧化硅等。電介質(zhì)摻雜劑包括硼，磷和/或砷。電介質(zhì)可覆蓋在導(dǎo)電或半導(dǎo)電層如多晶硅，金屬如鋁，銅，鈦，鎢，鉬或其合金，氮化物如氮化鈦，金屬硅化物如硅化鈦，硅化鈷，硅化鎢，硅化鉬等之上。
用于刻蝕氧化硅中的開口的各種等離子體刻蝕技術(shù)公開于U.S.5013398；U.S.5013400；U.S.5021121；U.S.5022958；U.S.5269879；U.S.5529657；U.S.5595627；U.S.5611888；和U.S.5780338。等離子體刻蝕可在中密度反應(yīng)器如描述于’398專利的平行板等離子體反應(yīng)器腔或描述于’400專利的三極管型反應(yīng)器中或在高密度反應(yīng)器如描述于’657專利的感應(yīng)耦合反應(yīng)器中進(jìn)行。U.S.6090304公開了一種在雙頻率等離子體反應(yīng)器中等離子體刻蝕半導(dǎo)體基材的方法，其中第一無線電頻率(RF)源通過RF匹配網(wǎng)絡(luò)連接到頂部淋浴頭電極上和底電極(其上承載有半導(dǎo)體晶片)通過第二匹配網(wǎng)絡(luò)連接到第二RF源上。
在處理半導(dǎo)體晶片時，通常在光刻膠的下方提供有機(jī)底抗反射涂層(BARC)以使用于顯影光刻膠中的開口(如接點(diǎn)孔)圖案的射線的光學(xué)反射最小化。有機(jī)ARC通常稱作BARC，而無機(jī)ARC稱作″介電″ARC或DARC。通常通過在光刻膠中形成的開口而等離子體刻蝕BARC，這樣將光刻膠圖案轉(zhuǎn)移至BARC。用于等離子體刻蝕有機(jī)ARC材料的刻蝕氣體混合物公開于U.S.5773199；U.S.5910453；U.S.6039888；U.S.6080678；和U.S.6090722。其中，’199專利公開了CHF3+CF4+O2+Ar的氣體混合物；’453專利公開了N2+He+O2或N2+O2或N2+He的氣體混合物；’888專利公開了O2+CO的氣體混合物；’678專利公開了O2+SO2的氣體混合物；和’722專利公開了C2F6+Ar的氣體混合物。
隨著設(shè)備幾何尺寸變得越來越小，對高刻蝕選擇性比率的需求更高，這樣穿過抗反射涂料得到等離子體刻蝕開口，同時保持臨界尺寸(CD)。因此，本領(lǐng)域需要一項(xiàng)提供高刻蝕選擇性和/或在理想的速率下刻蝕這些層的等離子體刻蝕技術(shù)。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明提供了一種以對下方層的選擇性刻蝕有機(jī)抗反射涂層的方法，包括將半導(dǎo)體基材支撐在等離子體刻蝕反應(yīng)器中，所述基材包括下方層之上的有機(jī)抗反射涂層，并激發(fā)無O2刻蝕劑氣體成等離子體態(tài)和刻蝕有機(jī)抗反射涂層中的開口，所述刻蝕劑氣體包含含硫氣體和載體氣體。
根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，開口包括具有雙波紋，自排列接點(diǎn)或自排列溝結(jié)構(gòu)的通路，接點(diǎn)，和/或溝。開口也可包含用于門電極的導(dǎo)體線的圖案。有機(jī)抗反射涂層可以是在圖案化光刻膠下方的聚合物膜。因?yàn)榭涛g劑氣體化學(xué)可鈍化光刻膠中的開口的側(cè)壁，刻蝕劑氣體使光刻膠的側(cè)刻蝕速率最小化，這樣保持光刻膠所確定的臨界尺寸。
等離子體刻蝕反應(yīng)器可包括ECR等離子體反應(yīng)器，感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器，電容耦合等離子體反應(yīng)器，螺旋波(helicon)等離子體反應(yīng)器或磁控管等離子體反應(yīng)器。優(yōu)選的等離子體刻蝕反應(yīng)器是感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器，包括通過電介質(zhì)窗口將RF能量耦合到腔中的平面天線。
含硫氣體優(yōu)選為SO2和優(yōu)選的載體氣體是He或Ar?？涛g劑氣體可進(jìn)一步包含HBr。在刻蝕步驟過程中，等離子體刻蝕反應(yīng)器中的壓力可以是最高100mTorr和/或基材支撐物的溫度可以是-20℃至+80℃。例如，含硫氣體可包含在流速5-200sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器的SO2和載體氣體可包含在流速5-150sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器的He或/或Ar。如果HBr包括在刻蝕氣體中，HBr可在流速5-150sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器。更優(yōu)選，SO2、HBr和He的流速是5-200sccm SO2、10-50sccm HBr和50-150sccm He。
刻蝕步驟之后可以是另外的刻蝕步驟并隨后用金屬填充開口。本發(fā)明方法也可包括以下步驟在基材上形成光刻膠層，使光刻膠層圖案化以形成多個開口，隨后刻蝕有機(jī)抗反射涂層中的導(dǎo)體線、通路或接點(diǎn)開口的金屬化圖案。
附圖的簡要描述

圖1A-D示意地表示一種可根據(jù)本發(fā)明工藝刻蝕的先通路雙波紋結(jié)構(gòu)，圖1A給出了刻蝕前狀態(tài)，圖1B給出了其中已刻蝕通路的刻蝕后狀態(tài)，圖1C給出了再圖案化用于溝刻蝕的結(jié)構(gòu)和圖1D給出了其中已刻蝕溝的刻蝕后狀態(tài)；圖2A-D示意地表示一種可根據(jù)本發(fā)明工藝刻蝕的先溝雙波紋結(jié)構(gòu)，圖2A給出了刻蝕前狀態(tài)，圖2B給出了其中已刻蝕溝的具有刻蝕后狀態(tài)，圖2C給出了再圖案化用于通路刻蝕的結(jié)構(gòu)和圖2D給出了其中已刻蝕通路的刻蝕后狀態(tài)；圖3A-B示意地表示一種可根據(jù)本發(fā)明工藝刻蝕的自排列雙波紋結(jié)構(gòu)，圖3A給出了刻蝕前狀態(tài)和圖3B給出了其中已刻蝕溝和通路的刻蝕后狀態(tài)；圖4示意地表示一種可用于進(jìn)行本發(fā)明工藝的感應(yīng)耦合高密度等離子體反應(yīng)器；和圖5示意地表示一種可用于進(jìn)行本發(fā)明工藝的中密度平行板等離子體反應(yīng)器。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制造工藝，其中開口可在薄有機(jī)抗反射涂層(BARC)中等離子體刻蝕，同時保持由上方光刻膠所確定的臨界尺寸。有機(jī)抗反射涂層是一種具有優(yōu)選的厚度約200nm或更低的烴膜。有機(jī)抗反射涂層用來提供對光平版印刷工藝的較好控制，其中開口如通路，接點(diǎn)或溝的圖案在光刻膠中形成。過去，通常用O2刻蝕BARC。但在O2等離子體刻蝕過程中，分子氧離解成側(cè)向刻蝕上方光刻膠和造成臨界尺寸(CD)改變的氧原子。根據(jù)本發(fā)明，光刻膠的側(cè)刻蝕可通過使用無O2的含硫刻蝕氣體而最小化。
BARC中的CD損失在刻蝕具有小線寬度的特征時是非所需的。使用含氟氣體在刻蝕BARC開口的同時保持CD可由于等離子體中的氟對下方層的侵蝕而造成分布和均勻性問題。按照本發(fā)明，這些問題可通過使用含硫刻蝕氣體而避免。含硫氣體優(yōu)選為SO2，并結(jié)合載體氣體如氬或氦。在優(yōu)選的實(shí)施方案，刻蝕氣體是無F的但可包括其它鹵素氣體如HBr。
該工藝通過激發(fā)刻蝕氣體成等離子體態(tài)和刻蝕BARC中的開口而進(jìn)行。為了使在刻蝕BARC過程中的CD損失最小化，最好用保護(hù)膜涂覆BARC和上方光刻膠中的刻蝕開口的側(cè)壁。而含氟和含O2刻蝕氣體可導(dǎo)致上述的CD，分布和均勻性問題，SO2作為刻蝕氣體提供幾個優(yōu)點(diǎn)。例如，因?yàn)殡y以在等離子體內(nèi)將SO2離解成有害的氧原子，CD損失可最小化，因?yàn)檩^少的游離氧原子可用于侵蝕光刻膠。另外，SO2可通過在其上形成保護(hù)膜而用于保護(hù)光刻膠中的開口的側(cè)壁?？蓪?shí)現(xiàn)在均勻性和分布上的改進(jìn)，因?yàn)锽ARC刻蝕是一種具有對下方介電，導(dǎo)電或半導(dǎo)電層的選擇性的離子輔助刻蝕?？傻玫竭x擇性，因?yàn)镾O2被吸收到要被刻蝕的BARC的表面上和O2通過撞擊離子而從SO2中釋放。所釋放的O2侵蝕在開口底部的BARC的碳和氫組分，而且當(dāng)?shù)竭_(dá)下方介電層時，下方層被刻蝕的速率慢于其中使用含氟刻蝕氣體的情形。
在TCPTM感應(yīng)耦合高密度等離子體刻蝕反應(yīng)器(得自Lam ResearchCorporation，本申請的受讓人)中進(jìn)行試驗(yàn)。反應(yīng)器包括通過電介質(zhì)窗口將RF能量感應(yīng)耦合到反應(yīng)器中的平面天線且要被刻蝕的半導(dǎo)體基材被承載在可向基材施加RF偏轉(zhuǎn)(bias)的底電極上。在下表中，P表示反應(yīng)器中的真空壓力(mTorr)，TCPTM表示供給至天線的功率(瓦)，BP表示供給至底電極的功率，氣體流速以單位sccm列出，D-CD是密集線中的CD偏轉(zhuǎn)(單位納米)和I-CD是隔離線中的CD偏轉(zhuǎn)(單位納米)。
表1
以上試驗(yàn)結(jié)果表明，含O2等離子體刻蝕氣體(試驗(yàn)1和2)導(dǎo)致最高CD損失，而對于無O2刻蝕氣體，與HBr結(jié)合時的較高量的SO2(試驗(yàn)3)導(dǎo)致較高CD損失。降低用于含HBr刻蝕氣體的SO2流速(試驗(yàn)4和5)導(dǎo)致可接受的CD損失。對于無O2和無HBr的氣體(試驗(yàn)6-12)，如果SO2流速低于100sccm，可得到稍微較好的CD損失值。氬的使用(試驗(yàn)No.10)提供與載體氣體是氦(試驗(yàn)6-9，11和12)時的類似CD損失結(jié)果。結(jié)果還表明，CD損失可通過增加底電極所提供的RF偏轉(zhuǎn)而降低。
表2給出了使用較早描述的TCPTM刻蝕腔的BARC刻蝕速率(ER，埃/分鐘)，其中腔壓力是5mTorr且TCPTM功率(瓦)，底功率(瓦)，He或Ar流速(sccm)，SO2流速(sccm)，和HBr速率(sccm)如表2所給出。因?yàn)锽ARC薄(低于200nm)，載體氣體如Ar和/或He的加入量可有效地提供BARC的所需刻蝕速率。
表2
表2所給出的結(jié)果表明，僅使用SO2和載體氣體如Ar或He可實(shí)現(xiàn)可接受的BARC刻蝕速率。增加He(試驗(yàn)14)使BARC刻蝕速率稍微下降，與使用較低流速的Ar和He的情形相比。
在研究O2等離子體刻蝕與SO2等離子體刻蝕之間在性能上的差異所進(jìn)行的試驗(yàn)中，在BARC開口過程中觀察氧原子的光學(xué)發(fā)射。根據(jù)發(fā)現(xiàn)，氧等離子體中的氧原子的光學(xué)發(fā)射(777.4nm和844nm波長)明顯強(qiáng)于SO2等離子體。這些結(jié)果表明，分子氧比SO2氣體明顯更容易在等離子體中離解。因?yàn)檠踉痈飨蛲缘乜涛g光刻膠和BARC，O2等離子體刻蝕導(dǎo)致CD損失。
在根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案刻蝕集成電路中的特征時，BARC可位于介電層如氮化硅或二氧化物，SiLK，BPSG，OSG，和低k材料之上。這些層可形成波紋結(jié)構(gòu)的一部分。在制造這些結(jié)構(gòu)的過程中，特征如接點(diǎn)，通路，導(dǎo)體線等在制造集成電路的介電材料如氧化物層中被刻蝕。本發(fā)明克服了已有刻蝕技術(shù)的問題，其中BARC刻蝕導(dǎo)致在BARC刻蝕之后在刻蝕介電層過程中的CD損失，均勻性的缺乏和分布的損失。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，BARC刻蝕可被引入單或雙波紋刻蝕工藝，其中摻雜和未摻雜氧化物膜(BPSG，PSG，TEOS)以0.25μm或更小尺寸被刻蝕至刻蝕深度至少1.8μm。該工藝可提供低或反轉(zhuǎn)RIE滯后，這可允許多級電介質(zhì)刻蝕應(yīng)用和能夠制造雙波紋設(shè)備。
圖1A-D示意地表明先通路雙波紋結(jié)構(gòu)如何可按照本發(fā)明進(jìn)行刻蝕。圖1A給出了刻蝕前狀態(tài)，其中對應(yīng)于通路的開口10提供在光刻膠遮蔽層12中，后者覆蓋BARC13，第一介電層14如氧化硅，第一光闌層16如氮化硅，第二介電層18如氧化硅，第二光闌層20如氮化硅，和基材22如硅晶片的堆積層。圖1B給出了在刻蝕之后的結(jié)構(gòu)，其中開口10延伸通過介電層14，18和第一光闌層16至第二光闌層20。圖1C給出了在再圖案化用于溝24的遮蔽層之后的結(jié)構(gòu)。圖1D給出了在刻蝕之后的結(jié)構(gòu)，其中第一介電層14向下刻蝕至第一光闌層16。
圖2A-D示意地說明先溝雙波紋結(jié)構(gòu)如何可按照本發(fā)明進(jìn)行刻蝕。圖2A給出了刻蝕前狀態(tài)，其中對應(yīng)于溝的開口30提供在光刻膠遮蔽層32中，后者覆蓋BARC33，第一介電層34如氧化硅，第一光闌層36如氮化硅，第二介電層38如氧化硅，第二光闌層40如氮化硅，和基材42如硅晶片的堆積層。圖2B給出了在刻蝕之后的結(jié)構(gòu)，其中開口30延伸通過介電層34至第一光闌層36。圖2C給出了在再圖案化用于通路44的遮蔽層之后的結(jié)構(gòu)。圖2D給出了在刻蝕之后的結(jié)構(gòu)，其中第二介電層38向下刻蝕至第二光闌層40上。
圖3A-B示意地說明雙波紋結(jié)構(gòu)如何可在單個步驟中按照本發(fā)明進(jìn)行刻蝕。圖3A給出了刻蝕前狀態(tài)，其中對應(yīng)于溝的開口50提供在光刻膠遮蔽層52中，后者覆蓋BARC53，第一介電層54如氧化硅，第一光闌層56如氮化硅，第二介電層58如氧化硅，第二光闌層60如氮化硅，和基材62如硅晶片的堆積層。為了在單個刻蝕步驟中通過第一光闌層56得到刻蝕通路，第一光闌層56包括開口64。圖2B給出了在刻蝕之后的結(jié)構(gòu)，其中開口50延伸通過介電層54至第一光闌層56和開口64延伸通過第二電介質(zhì)58至第二光闌層60。這種排列可稱作″自排列雙波紋″結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明工藝可用于刻蝕各種低k介電層上的BARC層，所述低k介電層包括摻雜氧化硅如氟化氧化硅(FSG)，硅酸鹽玻璃如硼磷酸鹽硅酸鹽玻璃(BPSG)和磷酸鹽硅酸鹽玻璃(PSG)，有機(jī)聚合物材料如聚酰亞胺，有機(jī)硅氧烷聚合物，聚亞芳基醚，碳-摻雜硅酸鹽玻璃，倍半硅氧烷玻璃，氟化和非氟化硅酸鹽玻璃，金剛石狀無定形碳，芳族烴聚合物如SiLK(得自Dow Chemical Co.的產(chǎn)品)，c-摻雜硅石玻璃如CORAL(得自Novellus Systems，Inc.的產(chǎn)品)，或介電常數(shù)低于4.0，優(yōu)選低于3.0的其它合適的介電材料。低k介電可覆蓋在中間層如隔絕層和導(dǎo)電或半導(dǎo)電層如多晶硅，金屬如鋁，銅，鈦，鎢，鉬或其合金，氮化物如氮化鈦，金屬硅化物如硅化鈦，硅化鈷，硅化鎢，硅化鉬等之上。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，BARC可覆蓋在導(dǎo)電或半導(dǎo)電層如多晶硅，金屬如鋁，銅，鈦，鎢，鉬或其合金，氮化物如氮化鈦，金屬硅化物如硅化鈦，硅化鈷，硅化鎢，硅化鉬等之上。例如，下方層可形成門電極的一部分。例如，BARC可在具有厚度1000-3000埃的導(dǎo)電多晶硅(polysilicon)層上形成，所述多晶硅層在厚度低于50埃的門氧化物如二氧化硅之上，所述門氧化物在硅基材之上。在形成門電極圖案時，光刻膠被圖案化和BARC按照本發(fā)明工藝被等離子體刻蝕，這樣部分的BARC被去除直至在多晶硅層上留下所需導(dǎo)體圖案。隨后，部分的多晶硅層被刻蝕掉以在硅基材上形成所需導(dǎo)體圖案。如果需要，附加的導(dǎo)電層如硅化物層(例如，硅化鎢)可提供在多晶硅上且本發(fā)明工藝可用于刻蝕在硅化物層上開口的BARC中的導(dǎo)體線的圖案。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案，BARC可提供在金屬導(dǎo)體層如鋁，銅或其合金上。在轉(zhuǎn)移圖案如導(dǎo)體線至金屬層時，在BARC之上的光刻膠可具有開口的所需導(dǎo)體圖案且BARC可按照本發(fā)明刻蝕以在BARC中刻蝕開口圖案直至它們在金屬層上開口。
等離子體可在各種等離子體反應(yīng)器中產(chǎn)生。這些等離子體反應(yīng)器通常具有使用RF能量，微波能量，磁場等以產(chǎn)生中至高密度等離子體的能量源。例如，高密度等離子體可在變壓器耦合等離子體(TCPTM)刻蝕反應(yīng)器(得自Lam Research Corporation，也稱作感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器)，電子-回旋加速器共振(ECR)等離子體反應(yīng)器，螺旋波等離子體反應(yīng)器或類似物中產(chǎn)生?？商峁└呙芏鹊入x子體的高流動等離子體反應(yīng)器的一個例子公開于共同擁有的U.S.5820723，在此將其內(nèi)容作為參考并入本發(fā)明。等離子體也可在平行板刻蝕反應(yīng)器如在共同擁有的U.S.6090304(在此將其內(nèi)容作為參考并入本發(fā)明)中描述的雙頻率等離子體刻蝕反應(yīng)器中產(chǎn)生。
本發(fā)明工藝可在感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器如圖4所示的反應(yīng)器100中進(jìn)行。反應(yīng)器100包括通過連接到反應(yīng)器下壁中的出口104上的真空泵而保持在所需真空壓力下的內(nèi)部102?？涛g氣體可供給至淋浴頭排列，將氣體由氣體供給源106供給至在電介質(zhì)窗口110的下側(cè)周圍延伸的增壓室108。高密度等離子體可在反應(yīng)器中通過將來自RF源112的RF能量供給至外部RF天線114如在反應(yīng)器頂部在電介質(zhì)窗口110之外的具有一種或多種轉(zhuǎn)彎的平面螺旋線圈而產(chǎn)生。等離子體產(chǎn)生源可以是以真空氣密方式可移動地安裝到反應(yīng)器上端的模塊化裝配排列的一部分。
半導(dǎo)體基材116如晶片在反應(yīng)器內(nèi)被承載在基材支撐物118如懸臂梁卡盤排列上，后者可移動地被來自反應(yīng)器側(cè)壁的裝配排列所承載?；闹挝?18在支撐物臂的一端，后者以懸臂梁方式安裝使得整個基材載體/支撐物臂組件可通過將該組件經(jīng)過反應(yīng)器側(cè)壁中的一個開口而從反應(yīng)器上取出?；闹挝?18可包括卡盤裝置如靜電卡盤120且基材可被電介質(zhì)聚焦環(huán)122所包圍?？ūP可包括用于在刻蝕工藝過程中將RF偏轉(zhuǎn)施加到基材上的RF偏轉(zhuǎn)電極。由氣體供給源106供給的刻蝕氣體可流過窗口110和下方氣體分布板124之間的通道并通過板124中的氣體出口進(jìn)入內(nèi)部102。反應(yīng)器也可包括由板124延伸的圓柱形或圓錐形加熱襯里126。
本發(fā)明工藝也可在平行板等離子體反應(yīng)器如圖5所示的反應(yīng)器200中進(jìn)行。反應(yīng)器200包括具有內(nèi)部202的腔，通過連接到反應(yīng)器壁中的出口上的真空泵204而保持在所需真空壓力。刻蝕氣體可通過由氣體供給源206供給氣體而供給至淋浴頭電極。中密度等離子體可在反應(yīng)器中通過將來自RF源212的RF能量供給至淋浴頭電極而產(chǎn)生且底電極或淋浴頭電極可電接地并可將處于兩種不同的頻率的RF能量供給至底電極。也可使用其它電容耦合刻蝕反應(yīng)器，如具有僅供給至淋浴頭或上電極或僅供給至底電極的RF功率的那些。
在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種在刻蝕0.3μm和較小的高縱橫比特征如導(dǎo)體線，通路和接點(diǎn)(包括在半導(dǎo)體基材上的介電、導(dǎo)電或半導(dǎo)電層中的自排列接點(diǎn)(SAC))之前等離子體刻蝕BARC層的工藝。在該工藝中，包含含硫氣體和載體氣體(例如，氬)的無O2氣體混合物在等離子體刻蝕反應(yīng)器中被激發(fā)至等離子體態(tài)。在刻蝕工藝過程中，BARC被吸附在BARC上的激發(fā)載體氣體和SO2的組合所刻蝕，BARC中的H和C被通過撞擊載體氣體離子而從吸附SO2中釋放的O2所刻蝕。
根據(jù)本發(fā)明，SO2的加入量有效地控制刻蝕氣體化學(xué)的刻蝕速率選擇性。即，如果使用包含SO2的刻蝕氣體，SO2刻蝕BARC而不會各向同性地侵蝕上方光刻膠?？涛g氣體混合物優(yōu)選包括惰性載體氣體和可有可無的其它氣體如HBr。氬是尤其有用的有助于SO2侵蝕BARC的惰性載體氣體。其它惰性氣體如He，Ne，Kr和/或Xe可用作惰性載體氣體。為了保持等離子體刻蝕反應(yīng)器中的低壓，引入反應(yīng)器的載體氣體的量可處于低流速。例如，對于中至高密度等離子體反應(yīng)器，氬可以25-300sccm的量供給至反應(yīng)器。
為了提供各向異性刻蝕，有益地通過基材載體將RF偏轉(zhuǎn)施加到半導(dǎo)體基材。例如，基材支撐物中的RF偏轉(zhuǎn)電極在可使用功率約50-1000瓦以適當(dāng)?shù)豏F偏轉(zhuǎn)6，8或甚至12英寸晶片。
反應(yīng)器壓力優(yōu)選保持在適用于支持反應(yīng)器中的等離子體的水平上。一般來說，太低的反應(yīng)器壓力可導(dǎo)致等離子體消失，而在高密度刻蝕反應(yīng)器中，太高的反應(yīng)器壓力可導(dǎo)致刻蝕光闌問題。對于高密度等離子體反應(yīng)器，反應(yīng)器優(yōu)選在低于30mTorr，更優(yōu)選低于10mTorr的壓力下。對于中密度等離子體反應(yīng)器，反應(yīng)器優(yōu)選在超過30mTorr，更優(yōu)選超過80mTorr的壓力下。由于在經(jīng)歷刻蝕的半導(dǎo)體基材上的等離子體限制，基材表面上的真空壓力可高于反應(yīng)器所設(shè)定的真空壓力。
支撐正在進(jìn)行刻蝕的半導(dǎo)體基材的基材載體充分冷卻該基材以防任何光刻膠在基材上的燃燒，例如，保持基材低于140℃。在高和中密度等離子體反應(yīng)器中，將基材支撐物冷卻至溫度-20至+80℃是足夠的?；闹挝锟砂ㄔ谄涮幚磉^程中用于將RF偏轉(zhuǎn)供給至基材的底電極和用于夾持基材的ESC。例如，基材可包含在晶片和ESC的上表面之間的所需壓力下通過供給氦而靜電夾持并冷卻的硅晶片。為了保持晶片處于所需溫度，例如，0-100℃，He可在晶片和卡盤之間的空間中保持在壓力2-30Torr下。
在處理半導(dǎo)體晶片的過程中，可以期望進(jìn)行一個或多個以下步驟BARC刻蝕，其中最好在使用薄光刻膠的同時保持臨界尺寸(CD)并去除任何氧化物；SiLK通路刻蝕，其中最好留下1000埃SiLK；通過光罩刻蝕(氮化物)，其中開口以對氧化物層的選擇性被刻蝕到氮化物中；第二SiLK刻蝕，其中它最好保持具有光滑的正面和具有最低小面化的CD；和氮化物整飾刻蝕，其中刻蝕對氧化物，SiLK和銅具有選擇性。
以上已描述了本發(fā)明的原理，優(yōu)選的實(shí)施方案和操作方式。但本發(fā)明不應(yīng)理解為局限于所討論的特殊實(shí)施方案。因此，上述實(shí)施方案應(yīng)該被認(rèn)為是說明性的而非限定性的，且應(yīng)該理解，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員可在不背離由以下權(quán)利要求所確定的本發(fā)明范圍的情況下對這些
權(quán)利要求
1.一種以對上方和/或下方層的選擇性刻蝕有機(jī)抗反射涂層的方法，包括將半導(dǎo)體基材支撐在等離子體刻蝕反應(yīng)器中，所述基材包括在下方層之上的有機(jī)抗反射涂層；激發(fā)無O2刻蝕氣體成等離子體態(tài)和刻蝕有機(jī)抗反射涂層中的開口，所述刻蝕氣體包含含硫氣體和載體氣體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中開口包括雙波紋，自排列接點(diǎn)或自排列溝結(jié)構(gòu)的通路，接點(diǎn)，和/或溝或門電極的導(dǎo)體線。
3.權(quán)利要求1的方法，其中有機(jī)抗反射涂層是其上具有圖案化光刻膠的聚合物膜，所述刻蝕氣體使光刻膠的側(cè)刻蝕速率最小化以保持由光刻膠所確定的臨界尺寸。
4.權(quán)利要求1的方法，其中等離子體刻蝕反應(yīng)器包括ECR等離子體反應(yīng)器，感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器，電容耦合等離子體反應(yīng)器，螺旋波等離子體反應(yīng)器或磁控管等離子體反應(yīng)器。
5.權(quán)利要求1的方法，其中等離子體刻蝕反應(yīng)器包括其中平面天線通過介電元件將RF能量感應(yīng)耦合到反應(yīng)器中的高密度感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器。
6.權(quán)利要求1的方法，其中含硫氣體是SO2和載體氣體是He或Ar。
7.權(quán)利要求1的方法，其中刻蝕氣體進(jìn)一步包含HBr。
8.權(quán)利要求1的方法，其中等離子體刻蝕反應(yīng)器中的壓力低于50mTorr和/或支撐基材的基材載體的溫度是-20℃至+80℃。
9.權(quán)利要求1的方法，其中等離子體刻蝕反應(yīng)器是具有天線和動力底電極的感應(yīng)耦合等離子體反應(yīng)器，所述天線被供給200-1000瓦RF能量和底電極被供給50-200瓦RF能量。
10.權(quán)利要求1的方法，其中含硫氣體包含在流速5-200sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器的SO2。
11.權(quán)利要求10的方法，其中載體氣體包含在流速5-150sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器的He或Ar。
12.權(quán)利要求11的方法，其中刻蝕氣體進(jìn)一步包含在流速0-150sccm下供給至等離子體刻蝕反應(yīng)器的HBr。
13.權(quán)利要求11的方法，其中SO2、HBr和He的流速是5-200sccmSO2、10-50sccm HBr和50-150sccm He。
14.權(quán)利要求1的方法，其中刻蝕氣體基本上由SO2和He組成。
15.權(quán)利要求1的方法，其中有機(jī)抗反射涂層中的開口在導(dǎo)電或半導(dǎo)電層上開口，所述層包括選自摻雜和未摻雜多晶硅或單晶硅，鋁或其合金，銅或其合金，鈦或其合金，鎢或其合金，鉬或其合金，氮化鈦，硅化鈦，硅化鎢，硅化鈷，和硅化鉬的含金屬層。
16.權(quán)利要求1的方法，其中開口是0.25微米或更小尺寸的開口。
17.權(quán)利要求1的方法，其中載體氣體選自Ar，He，Ne，Kr，Xe或其混合物。
18.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在刻蝕步驟過程中將RF偏轉(zhuǎn)施加到半導(dǎo)體基材上。
19.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在刻蝕步驟之后用金屬填充開口。
20.權(quán)利要求1的方法，其中刻蝕步驟作為制造波紋結(jié)構(gòu)的工藝的一部分進(jìn)行，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟形成光刻膠層作為遮蔽層，圖案化該光刻膠層以形成多個開口和刻蝕步驟形成有機(jī)抗反射涂層中的通路或接點(diǎn)開口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種其中有機(jī)抗反射涂層被無O
文檔編號H01L21/3213GK1505832SQ02809056
公開日2004年6月16日 申請日期2002年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者倪圖強(qiáng), 蔣維楠, C·奇昂, F·Y·林, C·李, D·N·李, 李, 林 申請人:蘭姆研究公司