專利名稱：具有arl蝕刻的掩模修整的制作方法
具有ARL蝕刻的掩模修整
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成。更具體地，本發(fā)明涉及介電層蝕刻工藝。 在半導(dǎo)體晶片處理過程中，使用公知的圖案化和蝕刻工藝在晶片中形成半導(dǎo)體器
件的特征。在這些(光刻)工藝中，光刻膠(PR)材料沉積在晶片上，然后暴露于經(jīng)過中間
掩模過濾的光線。中間掩模通常是圖案化有模板特征幾何結(jié)構(gòu)的玻璃板，該幾何結(jié)構(gòu)阻止 光傳播透過中間掩模。 通過該中間掩模后，該光線接觸該光刻膠材料的表面。該光線改變該光刻膠材料
的化學(xué)成分從而顯影機(jī)可以去除該光刻膠材料的一部分。在正光刻膠材料的情況中，去除 該暴露的區(qū)域，而在負(fù)光刻膠材料的情況中，去除未暴露的區(qū)域。所以，蝕刻該晶片以從不 再受到該光刻膠材料保護(hù)的區(qū)域去除下層的材料，并由此在該晶片中形成所需要的特征。 波長193nm氟化氬(ArF)激元激光(ArF光刻技術(shù))已經(jīng)用于0. 04 y m以下器件 的制造。這種沉浸光刻技術(shù)使得工藝能夠低于110nm節(jié)點(diǎn)。大規(guī)模集成電路中的這種小的 特征需要更高的分辨率并因此由于更薄的圖案化圖像的焦深(景深)限制而需要更薄的光 刻膠。例如，用于某些DRAM工藝(如位線)的ArF光刻使用厚度小于lOOnm的非常薄的 光刻膠。而且，光刻膠材料軟且脆弱，在光刻膠圖案化之后，在用于一個(gè)或多個(gè)抗反射涂層 (ARC)的等離子蝕刻工藝期間，如底部抗反射涂層(BARC)和氮氧化硅(SiON)層，這樣薄的 光刻膠很容易受到不希望的蝕刻。因此，在短波光刻中主要挑戰(zhàn)之一是管理"蝕刻預(yù)算"并 防止光刻膠的表面退化，同時(shí)獲得目標(biāo)關(guān)鍵尺寸(CD)。這里，"蝕刻預(yù)算"通常是暴露結(jié)構(gòu) (這個(gè)例子中是光刻膠)可經(jīng)受蝕刻劑而不會過度損壞所持續(xù)的時(shí)間量。
另外，理想的蝕刻工藝必須將掩模上的圖案精確地傳遞到下方待蝕刻的層。然 而，由于該蝕刻工藝以化學(xué)和物理方式去除目標(biāo)材料，所以，該蝕刻工藝對于環(huán)境參數(shù)的變 化非常敏感。傳統(tǒng)的蝕刻控制中的這種因素之一是非負(fù)載效應(yīng)，其中該蝕刻特性根據(jù)圖案 (特征)的尺寸和密度而變化，即，待蝕刻層(蝕刻層)的"負(fù)載"變化。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)前述以及按照本發(fā)明的目的，提供一種方法，用以蝕刻設(shè)在抗反射層 (ARL)下方的介電層。該方法包括(a)在該ARL上方形成具有掩模特征的圖案化掩模，該 掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和密集區(qū)域，(b)修整和開口，以及(c)使用該修整過的掩 模蝕刻該介電層。該修整和開口包括多個(gè)循環(huán)，其中每個(gè)循環(huán)包括(bl)修整-蝕刻階段， 其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選擇性修整該掩模的分離區(qū)域，以 及(b2)沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層，同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征的底部中 的該ARL。該修整和開口產(chǎn)生對在該分離區(qū)域中的掩模的凈修整。 本發(fā)明的另一方面中，提供一種設(shè)備，用以蝕刻設(shè)在抗反射層(ARL)下方的介電 層和在該ARL上方形成帶有掩模特征的圖案化掩模。該掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和 密集區(qū)域。該設(shè)備提供有等離子處理室，其包括形成等離子處理室外殼的室壁、用以在該等 離子處理室外殼內(nèi)支撐基片的基片支撐件、用以調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)壓力的壓力調(diào)
6節(jié)器、至少一個(gè)用以提供功率至該等離子處理室外殼以維持等離子的電極、提供氣體至該 等離子處理室外殼的氣體入口以及用于從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出口 。氣體 源與該氣體入口流體連通，并包括修整_蝕刻氣體源、沉積_蝕刻氣體源和介電層蝕刻氣 體源?？刂破饕钥煽胤绞竭B接到該氣體源和至少一個(gè)電極。該控制器包括至少一個(gè)處理器 以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于修整和開口的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其包括 多個(gè)循環(huán)，其中用于每個(gè)循環(huán)的計(jì)算機(jī)可讀代碼包括用于從該修整-蝕刻氣體源提供修 整_蝕刻氣體以形成沉積層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，由該修整_蝕刻氣體生成第一等離子的計(jì)
算機(jī)可讀代碼，該第一等離子蝕刻該掩模特征底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選擇性修 整該掩模的分離區(qū)域，用于停止來自該修整_蝕刻氣體源的該修整_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可 讀代碼，用于從該沉積_蝕刻氣體源提供沉積_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼，用于由該沉 積_蝕刻蝕刻氣體源生成第二等離子的計(jì)算機(jī)可讀代碼，該第二等離子在該掩模上沉積沉 積層同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征底部中的該ARL，用于停止來自該沉積-蝕刻氣體源的沉 積_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼，用于使用該修整過的掩模蝕刻該介電層的計(jì)算機(jī)可讀代 碼，以及用于去除該掩模的計(jì)算機(jī)可讀代碼。 本發(fā)明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明。


在附圖中，本發(fā)明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標(biāo)號指出相 似的元件，其中 圖1是可用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的工藝的高層流程圖。 圖2A-D是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例處理的層疊的剖視示意圖。 圖3是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的該修整和開口步驟更詳細(xì)流程圖。 圖4A-C是按照本發(fā)明一個(gè)示例處理的分離區(qū)域中掩模特征(大掩模特征)的剖
視示意圖。 圖5A-C是按照本發(fā)明對應(yīng)圖4A-C的示例處理的密集區(qū)域中掩模特征(小掩模特 征)的剖視示意圖。 圖6A是多個(gè)該修整和開口步驟的循環(huán)之后分離區(qū)域中掩模特征(大掩模特征) 的剖視示意圖。 圖6B是多個(gè)該修整和開口步驟的循環(huán)之后密集區(qū)域中掩模特征(小掩模特征) 的剖視示意圖。 圖7A-B是分別具有方包化形貌和刻面形貌掩模特征的剖視示意圖。 圖8是可用于實(shí)施本發(fā)明的等離子處理室的示意圖。 圖9A-B說明一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其適于實(shí)現(xiàn)用于本發(fā)明實(shí)施例的控制器。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將根據(jù)其如在附圖中說明的幾個(gè)實(shí)施方式來具體描述本發(fā)明。在下面的描述 中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然，本發(fā) 明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的一些或者全部而實(shí)施。在有的情況下，公知的工藝步驟和/或 結(jié)構(gòu)沒有說明，以避免不必要的混淆本發(fā)明。
為了便于理解，圖1是可用于本發(fā)明一實(shí)施例的工藝的高層流程圖。在待蝕刻的 介電層上方提供圖案化掩模(步驟104)。例如，該介電層可以是氮化物氧化物層，該掩?？?以是光刻膠掩模。圖2A是形成在基片204上方的待蝕刻介電層208、形成在該介電層208 上方的抗反射層(ARL)210以及形成在該ARL210上方、具有特征214的圖案化光刻膠掩模 212的剖視示意圖，形成層疊200。該ARL210可包括有機(jī)底部抗反射涂層(BARC)層和無機(jī) 介電抗反射涂層(DARC)層。 該掩模層212圖案化以形成具有掩模特征側(cè)壁215a、215b的掩模特征214(214a、 214b)。如圖2A所示，該圖案化掩模212包括掩模特征的分離區(qū)域216和密集區(qū)域218。該 分離區(qū)域216通常包括數(shù)量較少的較大掩模特征，該密集區(qū)域218通常包括數(shù)量較多的較 小掩模特征。例如，該密集區(qū)域128中掩模特征與該分離區(qū)域126中的CD的比可以是1 : 2 至l : 10。 S卩，該分離區(qū)域216特征是具有大特征214a的區(qū)域，而該密集區(qū)域218是具有 小特征214b的區(qū)域。 該分離區(qū)域216中，該介電層208的蝕刻有減緩的趨勢，結(jié)果該介電層208的特征 (如溝槽)的最終CD 220比該掩模特征214a的最初CD 222小。另外，該圖案化掩模212 傾向于在該蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL210過程中惡化。因而，參照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施 例，在蝕刻該介電層208之前提供掩模-修整和底部_開口 (ARL蝕刻)工藝(圖1中的步 驟108)。在該掩模-修整和底部_開口 (ARL剝除)工藝過程中，在蝕刻該ARL210并從該 掩模特征的底部去除的同時(shí)，選擇性地修整該掩模的側(cè)壁228，從而該分離區(qū)域216中該掩 模特征的CD 226相對于該密集區(qū)域218放大，如圖2B所示。該密集區(qū)域218中的掩模特 征以及該分離區(qū)域216和該密集區(qū)域218中該掩模層212的厚度基本上被掩模_修整和底 部開口工藝保持。使用該修整后的特征236a，該介電層208的最終CD224(圖2B)基本上等 于最初掩模特征124a的最初CD 222 (圖2A)。 圖3是用于該修整和開口工藝的多循環(huán)工藝的更詳細(xì)的工藝流程圖。在這個(gè)示例 中，該修整和開口工藝在多個(gè)兩階段循環(huán)中執(zhí)行。每個(gè)循環(huán)的第一階段(修整-蝕刻階段) 蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL210，并且還相對該密集區(qū)域218 (步驟304)有選擇地修 整該分離區(qū)域216中的該掩模特征的側(cè)壁。每個(gè)循環(huán)的第二階段(沉積-蝕刻階段)在該 掩膜上沉積沉積層，同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征的底部(步驟308)中的該ARL210。該修整 和開口步驟的每個(gè)循環(huán)在該分離區(qū)域中產(chǎn)生對掩膜的凈修整。額外的階段可以添加到每個(gè) 循環(huán)。該修整和開口步驟包括兩個(gè)或多個(gè)循環(huán)，優(yōu)選地至少三個(gè)循環(huán)。更優(yōu)選地，這個(gè)步驟 包括四至十二個(gè)循環(huán)。更優(yōu)選地，該步驟重復(fù)六至七個(gè)循環(huán)。 參照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，該掩模是光刻膠(PR)，并且該修整-蝕刻階段(步驟 304)使用包括NF3的修整-蝕刻氣體。更優(yōu)選地，該沉積氣體進(jìn)一步包括載體氣體，如N2和 /或Ar。 在這個(gè)實(shí)施例中，該沉積-蝕刻階段(步驟308)使用包括C^的沉積-蝕刻氣體， 并且將聚合材料沉積為該沉積層。該沉積_蝕刻氣體可以是CF4、 H2和Ar的組合，或CF4、 112、^和Ar的組合。 圖4A-4C示意性說明該修整和開口步驟的每個(gè)循環(huán)中，該分離區(qū)域216中的掩模 特征214a的剖視圖。類似地，圖5A-5C示意性說明該修整和開口步驟的每個(gè)循環(huán)中，該密 集區(qū)域218中的掩模特征214b的剖視圖。如圖4A和5A所示，該圖案化掩模212形成在該
8介電層208上方的該ARL210的上方。通常，該ARL210包括有機(jī)BARC211和無機(jī)DARC213。 該底部抗反射層211在該掩模特征的底部暴露出來。 如圖4A和4B所示，該修整-蝕刻階段在該掩模特征214a、214b的該底部232a、 232b中蝕刻該ARL210。這個(gè)ARL蝕刻是局部蝕刻，并且不會在一個(gè)循環(huán)中完全去除該 ARL210或BARC211。另外，該掩模212的頂部234a、234b以及該掩模特征214a和214b的 該側(cè)壁215a和215b也部分去除。因?yàn)樵摪琋F3的修整-蝕刻氣體在該分離區(qū)域216中 比在該密集區(qū)域218中具有更高的蝕刻速率，所以該分離區(qū)域216中該掩模特征214a的側(cè) 壁214a比該密集區(qū)域218中該掩模特征214b的側(cè)壁215b減少的更多。
該沉積-蝕刻階段中，該沉積-蝕刻氣體在該掩模212上沉積沉積層230，覆蓋該 掩模特征214a、214b的底部232a和232b以及該掩模特征214a、214b的側(cè)壁215a和215b， 同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征214a和214b的底部232a和232b中的該ARL210，如圖4C和 5C所示。該沉積層230可以是包括碳?xì)浠衔锏木酆衔?主要成分為碳?xì)浠衔锏木酆?物)。通常，每個(gè)沉積_蝕刻階段中，沉積在該掩模的頂部234a、234b上的該沉積層230的 厚度大于沉積在該掩模特征的該側(cè)壁215a、215b上的沉積層的厚度。進(jìn)而，該分離區(qū)域216 中的該沉積層可比該密集區(qū)域218中的該沉積層厚。該沉積-蝕刻氣體還可在該分離區(qū)域 216中的掩模特征的側(cè)壁215a上比在該密集區(qū)域218中的掩模特征的側(cè)壁214b上沉積更 多的沉積材料。 在這個(gè)示例中，每個(gè)沉積-蝕刻階段所沉積的該沉積層230厚度基本上與被先前 的修整-蝕刻階段去除的掩膜的厚度相同，如圖4C和5C所示。S卩，在每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)，該 掩模212的最初厚度可由該沉積層230基本上保持。然而，至于該掩模特征的側(cè)壁，由于該 修整_蝕刻工藝中的微負(fù)載效應(yīng)比該沉積_蝕刻工藝中的微負(fù)載更占優(yōu)勢，所以該分離區(qū) 域216中的該掩模特征214a的側(cè)壁215a上的沉積層仍不足以完全恢復(fù)之前的修整_蝕刻 階段期間損失的側(cè)壁。因而，該分離區(qū)域中，如圖4C中，該修整和開口步驟減少該掩模的側(cè) 壁，同時(shí)基本上保持該掩模最初的厚度，導(dǎo)致該掩模的凈修整。另一方面，該密集區(qū)域中，如 圖5C所示，該掩模的最初形貌(即，該掩模的厚度和該掩模特征的形狀)基本上可以保留。 在任一個(gè)區(qū)域中，在該修整_蝕刻和沉積_蝕刻階段中至始至終蝕刻該掩模特征的底部的 該ARL210。 因而，通過控制該修整和開口步驟中的兩個(gè)階段，該分離區(qū)域216中的該掩模特 征214a的該側(cè)壁215a相對該密集區(qū)域218被選擇性修整，同時(shí)從該掩模特征的底部開口 該ARL210并保持該掩模212的最初厚度。 圖6A示范性說明多個(gè)該修整和開口步驟循環(huán)之后該分離區(qū)域216中該掩模特征 214a的剖視圖。通過重復(fù)該修整_蝕刻階段和該沉積_蝕刻階段，將該分離區(qū)域中的該掩 模特征214的該側(cè)壁215a—點(diǎn)點(diǎn)向下修整到所需的形貌。同時(shí)，為了隨后的介電層蝕刻工 藝，開口該掩模特征的底部214a中的該ARL210。圖6B示意性說明多個(gè)該修整和開口步驟 循環(huán)之后該密集區(qū)域218中的該掩模特征214b的剖視圖。密集區(qū)域218中，該ARL210在 該掩模特征的底部中開口 ，但是該掩模基本上保持其最初厚度和掩模特征形貌。
應(yīng)當(dāng)注意，為了在每個(gè)沉積-蝕刻階段沉積薄沉積層而重復(fù)多個(gè)循環(huán)(多循環(huán)工 藝)比在較大程度的修整和開口之后一次沉積厚沉積層具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，該多循環(huán)工 藝提供更好的形貌調(diào)節(jié)。沉積較厚的聚合物層的單個(gè)長沉積_蝕刻步驟往往產(chǎn)生稱作"方
9包化"的形貌(如圖7A所示)，在極端情況下，該特征甚至?xí)粖A斷。另一方面，單個(gè)長修 整-蝕刻步驟會產(chǎn)生刻面的形貌(如圖7B所示)。多個(gè)交替的修整-蝕刻步驟和沉積-蝕 刻步驟的循環(huán)提供更好的形貌控制，具有最小或在沒有方包化的以及更直的側(cè)壁。另外，該 聚合物層變得致密，最小化脫層、條紋、起泡(剝落)。例如，厚沉積層(例如超過200nm)， 易于從該掩模剝落，尤其在該掩模特征的邊緣。另外，應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)則的要求，改變 該分離區(qū)域中最初掩模特征的CD是不希望的或者是不實(shí)際的。 回到圖l，該修整和開口 (步驟108)之后，將特征穿過該修整后的掩模蝕刻進(jìn)該介 電層208 (步驟112)。圖2C示出蝕刻進(jìn)該介電層208的特征240 (240a、240b)。
回到圖1，然后剝除該掩模212和該ARL210(步驟116)。圖2D示出該掩模212和 該ARL210去除之后的層疊200?？蓤?zhí)行額外的形成步驟(步驟124)。例如，然后可在該特 征中形成觸點(diǎn)242。在形成觸點(diǎn)之后可執(zhí)行額外的工藝。 圖8是可用于上述修整和開口的處理室400的示意圖，該工藝包括蝕刻該ARL和 選擇性修整該掩模的第一階段以及沉積該沉積層和進(jìn)一步蝕刻該ARL的第二階段。該等 離子處理室400包括限制環(huán)402、上部電極404、下部電極408、通過氣體入口連接的氣體 源410和連接到氣體出口的排氣泵420。該氣體源410包括修整-蝕刻氣體源412和沉 積_蝕刻氣體源416。優(yōu)選地，該處理室400能夠蝕刻介電層。更優(yōu)選地，該處理室400還 可剝除該掩模(和ARL)從而在原位完成掩模-修整、電介質(zhì)蝕刻和掩模-剝除。因此，該 氣體源410可包括額外的氣體源，如用于該介電層的蝕刻氣體源418和掩模剝除的氣體源 (未示)。在等離子處理室400內(nèi)，該基片204設(shè)在該下部電極408上方。該下部電極408 結(jié)合合適的基片卡緊機(jī)構(gòu)(例如，靜電、機(jī)械夾緊等等)用以夾持該基片204。該反應(yīng)器頂 部428結(jié)合該上部電極404，其設(shè)為正對該下部電極408。該上部電極404、下部電極408 和限制環(huán)402形成受限等離子容積。氣體由該氣體源410提供到該受限等離子容積并由該 排氣泵420通過該限制環(huán)402和排氣端口排出該受限等離子容積。第一RF源444電氣連 接到該上部電極404。第二 RF源448電氣連接到該下部電極408。室壁452圍繞該限制環(huán) 402、該上部電極404和該下部電極408。該第一 RF源444和該第二 RF源448兩者可包括 27MHz功率源、2MHz功率源和60MHz功率源?？梢杂胁煌膶F功率連接到電極的組合方 式。在Lam ResearchCorporation的電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)系統(tǒng)的情況中，如Exelan⑧系列，由 Fremont, California的LAM Research Corporation ,其可用于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該 27MHz、2MHz和60MHz功率源構(gòu)成該連接到該下部電極的第二 RF功率源448，以及該上部電 極接地。控制器435以可控方式連接到該RF源444、448、排氣泵420和該氣體源410。該 待蝕刻層208是介電層時(shí)，可使用該電介質(zhì)蝕刻系統(tǒng)，如硅氧化物或有機(jī)硅酸鹽玻璃。該控 制器435控制該RF源444、448、排氣泵420、該修整-蝕刻氣體源412和該沉積-蝕刻氣體 源416，并且將執(zhí)行修整_蝕刻和沉積_蝕刻作為多個(gè)循環(huán)的每個(gè)循環(huán)的兩個(gè)階段交替，從 而該修整_蝕刻和該沉積_蝕刻在該分離區(qū)域中產(chǎn)生對掩模的凈修整。
圖9A和9B說明了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1300，其適于實(shí)現(xiàn)用于本發(fā)明的實(shí)施方式的控 制器435。圖9A示出該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一種可能的物理形式。當(dāng)然，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以具有從 集成電路、印刷電路板和小型手持設(shè)備到巨型超級計(jì)算機(jī)的范圍內(nèi)的許多物理形式。計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)1300包括監(jiān)視器1302、顯示器1304、機(jī)箱1306、磁盤驅(qū)動器1308、鍵盤1310和鼠標(biāo) 1312。磁盤1314是用來與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1300傳入和傳出數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
圖9B是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1300的框圖的一個(gè)例子。連接到系統(tǒng)總線1320的是各種各樣 的子系統(tǒng)。處理器1322 (也稱為中央處理單元，或CPU)連接到存儲設(shè)備，包括存儲器1324。 存儲器1324包括隨機(jī)訪問存儲器(RAM)和只讀存儲器(R0M)。如本領(lǐng)域所公知的，ROM用 作向CPU單向傳輸數(shù)據(jù)和指令，而RAM通常用來以雙向的方式傳輸數(shù)據(jù)和指令。這兩種類 型的存儲器可包括下面描述的任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤1326也是雙向連接 到CPU1322 ;其提供額外的數(shù)據(jù)存儲并且也包括下面描述的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁 盤1326可用來存儲程序、數(shù)據(jù)等，并且通常是次級存儲介質(zhì)(如硬盤)，其比主存儲器慢。 可以理解的是保留在固定磁盤1326內(nèi)的信息可以在適當(dāng)?shù)那闆r下作為虛擬存儲器以標(biāo)準(zhǔn) 的方式結(jié)合在存儲器1324中?？梢苿哟鎯ζ?314可以采用下面描述的任何計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)的形式。 CPU1322還連接到各種輸入/輸出設(shè)備，如顯示器1304、鍵盤1310、鼠標(biāo)1312和
揚(yáng)聲器1330。通常，輸入/輸出設(shè)備可以是下面的任何一種視頻顯示器、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵
盤、麥克風(fēng)、觸摸顯示器、轉(zhuǎn)換器讀卡器、磁帶或紙帶閱讀器、書寫板、觸針、語音或手寫識別
器、生物閱讀器或其他計(jì)算機(jī)。CPU1322可選地可使用網(wǎng)絡(luò)接口 1340連接到另一臺計(jì)算機(jī)
或者電信網(wǎng)絡(luò)。利用這樣的網(wǎng)絡(luò)接口，計(jì)劃在執(zhí)行上述方法步驟地過程中，CPU可從網(wǎng)絡(luò)接
收信息或者向網(wǎng)絡(luò)輸出信息。此外，本發(fā)明的方法實(shí)施方式可在CPU1322上單獨(dú)執(zhí)行或者
可在如Internet的網(wǎng)絡(luò)上與共享該處理一部分的遠(yuǎn)程CPU —起執(zhí)行。 另外，本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步涉及具有計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的計(jì)算機(jī)存儲產(chǎn)品，在
計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上有用于執(zhí)行各種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的操作的計(jì)算機(jī)代碼。該介質(zhì)和計(jì)算機(jī)代碼
可以是那些為本發(fā)明目的專門設(shè)計(jì)和構(gòu)建的，或者它們可以是對于計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域技術(shù)人
員來說公知并且可以得到的類型。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括，但不限于磁介質(zhì)，如硬盤、
軟盤和磁帶；光介質(zhì)，如CD-ROM和全息設(shè)備；磁_光介質(zhì)，如光軟盤；以及為了存儲和執(zhí)行
程序代碼專門配置的硬件設(shè)備，如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)以及ROM和
RAM器件。計(jì)算機(jī)代碼的例子包括如由編譯器生成的機(jī)器代碼，以及包含高級代碼的文件，
該高級代碼能夠由計(jì)算機(jī)使用解釋器來執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以是在載波中由計(jì)算機(jī)
數(shù)據(jù)信號攜帶的并且表示能夠被處理器執(zhí)行的指令序列的計(jì)算機(jī)代碼。 多循環(huán)兩階段工藝用來執(zhí)行該修整和開口 (圖1中的步驟108)，其中該分離區(qū)域
(大掩模特征)中的該掩模特征的側(cè)壁相對密集區(qū)域(小掩模特征)選擇性修整，同時(shí)蝕刻 該特征的底部中的該ARL。參照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，其中該掩模是光刻膠，該第一階段(修 整_蝕刻階段)提供包含NF3的修整-蝕刻氣體。修整-蝕刻階段(步驟304)的一個(gè)示 例提供100-500sccm、優(yōu)選地300sccm NF^流。壓力設(shè)在140mTorr。該基片保持在20。C的 溫度。該第二 RF源448提供60MHz頻率的400瓦特功率。在別的實(shí)施例中，該第二 RF源 448可提供2MHz頻率的100-500瓦特功率，或27MHz頻率的100-500瓦特功率，取決于晶片 和應(yīng)用。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，NF3是該修整-蝕刻氣體的唯一成分沒有任何載體或者調(diào)諧 氣體。每個(gè)修整_蝕刻階段中，在將包含該NF3修整-蝕刻氣體引入該室之后，由其形成修 整_蝕刻等離子以選擇性修整該掩模和蝕刻該ARL，如上所述。停止該修整_蝕刻氣體流從 而將該掩模特征的側(cè)壁減少該循環(huán)所需的量。側(cè)壁減少的量通過對于給定的參數(shù)設(shè)置下該 修整_蝕刻階段的持續(xù)時(shí)間來控制，如氣體流率、壓力和RF功率，以及該ARL的厚度。
沉積-蝕刻階段(步驟308)的一個(gè)示例提供含CF4的氣體(如20-200sccm CF4和20-200sccm H2)作為沉積-蝕刻氣體，以及載體氣體(含20-200sccm N2和/或50-500sccm Ar)。優(yōu)選地，該沉積-蝕刻氣體包括60sccm CF4、70sccm H2、30sccm N2，帶有120sccm Ar 的載體氣體。在該室內(nèi)提供40-200mTorr，優(yōu)選地80mTorr的壓力。該第二 RF源448提供 60MHz頻率的100-500瓦特功率，優(yōu)選地400瓦特。在別的實(shí)施例中，該第二 RF源448可提 供2腿z頻率的100-500瓦特，或27腿z頻率的100-500瓦特，取決于晶片和應(yīng)用。在別的 實(shí)施例中，每個(gè)循環(huán)可進(jìn)一步包括額外的沉積和/或形貌成形階段。每個(gè)沉積_蝕刻階段 中，將該含C^的蝕刻氣體引入該室后，由其形成等離子以沉積沉積層并進(jìn)一步蝕刻該ARL， 如上所述。停止該含CF4蝕刻氣體流從而該沉積層恢復(fù)在先前的修整_蝕刻階段損失的掩 模厚度。該循環(huán)的凈修整的量可通過在給定的參數(shù)設(shè)置下該修整_蝕刻階段和該沉積_蝕 刻階段的持續(xù)時(shí)間來控制，如氣體流率、壓力和該RF功率，以及該ARL的厚度。通常，該修 整_蝕刻階段越長，該沉積_蝕刻階段越長。通過控制每個(gè)循環(huán)的該兩階段，以及循環(huán)的數(shù) 量，在該修整和開口步驟結(jié)束，去除該掩模特征的底部中的該ARL，以及修整該分離區(qū)域中 該特征的側(cè)壁以補(bǔ)償在隨后的電介質(zhì)蝕刻中的微負(fù)載效應(yīng)。 待蝕刻介電層208的一個(gè)示例可以是傳統(tǒng)的蝕刻層，如SiN、SiC、氧化物或低k電
介質(zhì)?？墒褂脗鹘y(tǒng)的蝕刻制法來蝕刻該待蝕刻層。 為了剝除該掩模和該ARL(步驟116)，可使用氧氣灰化。 如上所述，該修整和開口工藝，其在去除該ARL過程中組合該修整_蝕刻階段和該
沉積-蝕刻階段，使得能夠在隨后的介電層蝕刻中控制該分離區(qū)域(大特征)和該密集區(qū)
域(小特征)之間的CD偏差。該修整-蝕刻和沉積_蝕刻循環(huán)可根據(jù)需要重復(fù)許多次以
獲得對該掩模的理想修整從而實(shí)現(xiàn)該介電層的目標(biāo)CD，以及去除該掩模特征的底部中的該
ARL。該修整和開口，其提供該分離區(qū)域的擴(kuò)大的CD(即，"負(fù)向微負(fù)載"直到該ARL蝕刻)，
補(bǔ)償該介電層蝕刻期間的微負(fù)載效應(yīng)，以便在最終特征中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)CD。 盡管本發(fā)明依照多個(gè)實(shí)施方式描述，但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的改變、置換和
各種替代等同物。還應(yīng)當(dāng)注意，有許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法和設(shè)備的可選方式。所以，其意圖是
下面所附的權(quán)利要求解釋為包括所有這樣的落入本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的改變、置換和各種
替代等同物。
1權(quán)利要求
一種用以蝕刻設(shè)在抗反射層(ARL)下方的介電層的方法，該方法包括在該ARL上方形成具有掩模特征的圖案化掩模，該掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和密集區(qū)域；修整和開口包括多個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)包括修整-蝕刻階段，其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選擇性修整該掩模的分離區(qū)域；以及沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層，同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL，其中該修整和開口產(chǎn)生對在該分離區(qū)域中的掩模的凈修整；和使用該修整過的掩模蝕刻該介電層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該圖案化掩模是光刻膠掩模。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中該ARL包括有機(jī)底部抗反射涂層(BARC)和無機(jī)電 介質(zhì)抗反射涂層(DARC)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該沉積-蝕刻階段將聚合物材料沉積為沉積層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段所沉積的該沉積層基本上恢復(fù) 在先前的修整_蝕刻階段中去除的掩模的厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該修整和開口基本上保持分離圖案區(qū)域中的最初 掩模厚度并減少掩模側(cè)壁。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中該修整和開口基本上保持密集圖案區(qū)域中的最初 掩模形貌。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其中該修整_蝕刻階段包括 提供包括NF3的修整-蝕刻氣體；由該修整_蝕刻氣體形成等離子；以及 停止該修整-蝕刻氣體流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段包括 提供包括CF4的沉積-蝕刻氣體；由該沉積_蝕刻氣體形成等離子；以及 停止該沉積-蝕刻氣體流。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中該沉積_蝕刻氣體進(jìn)一步包括 H"以及載體氣體，包括N2或Ar至少一種。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其中該修整和開口包括至少三個(gè)循環(huán)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中該修整和開口包括四到十二個(gè)循環(huán)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該修整和開口包括六到七個(gè)循環(huán)。
14. 一種用以蝕刻設(shè)在抗反射層(ARL)和形成在該ARL上方的具有掩模特征的圖案 化掩模的下方的介電層的設(shè)備，該掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和密集區(qū)域，該設(shè)備包 括等離子處理室，包括 形成等離子處理室外殼的室壁；用以在該等離子處理室外殼內(nèi)支撐基片的基片支撐件；用以調(diào)節(jié)該等離子處理室外殼內(nèi)壓力的壓力調(diào)節(jié)器；至少一個(gè)用以提供功率至該等離子處理室外殼以維持等離子的電極；提供氣體至該等離子處理室外殼的氣體入口；以及用于從該等離子處理室外殼排出氣體的氣體出口 ；氣體源，與該氣體入口流體連通，包括；修整_蝕刻氣體源； 沉積-蝕刻氣體源；以及 介電層蝕刻氣體源；控制器，以可控方式連接到該氣體源和該至少一個(gè)電極，包括 至少一個(gè)處理器；以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于修整和開口的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其包括多個(gè)循環(huán)，其中用于每個(gè)循環(huán)的計(jì)算機(jī)可 讀代碼包括用于從該修整_蝕刻氣體源提供修整_蝕刻氣體以形成沉積層的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 由該修整_蝕刻氣體生成第一等離子的計(jì)算機(jī)可讀代碼，該第一等離子蝕刻該掩模特征底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選擇性修整該掩模的分離區(qū)域；用于停止來自該修整_蝕刻氣體源的修整_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 用于從該沉積_蝕刻氣體源提供沉積_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 用于由該沉積-蝕刻蝕刻氣體源生成第二等離子的計(jì)算機(jī)可讀代碼，該第二等離子在該掩模上沉積沉積層同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征底部中的該ARL ;用于停止來自該沉積_蝕刻氣體源的沉積_蝕刻氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 用于使用修整過的掩模蝕刻該介電層的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及 用于去除該掩模的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
15. —種用以蝕刻設(shè)在抗反射層(ARL)下方的介電層的設(shè)備，在該ARL上方形成具有掩 模特征的圖案化掩模，該掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和密集區(qū)域，該設(shè)備包括用于修整和開口的裝置，包括用于修整_蝕刻的裝置，配置為蝕刻該掩模特征底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選 擇性修整該掩模的分離區(qū)域；用于沉積-蝕刻的裝置，配置為在該掩模上沉積沉積層同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征底 部中的該ARL ;以及用于交替運(yùn)行該用于修整_蝕刻的裝置和該用于沉積-蝕刻的裝置的裝置，其中該修整-蝕刻和該沉積-蝕刻產(chǎn)生對在該分離區(qū)域中的掩模 的凈修整；以及使用該修整過的掩模蝕刻該介電層的裝置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中該圖案化掩模是光刻膠掩模，以及其中該ARL包 括有機(jī)底部抗反射涂層(BARC)和無機(jī)電介質(zhì)抗反射涂層(DARC)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中該用于沉積-蝕刻的裝置將聚合物材料沉積為 沉積層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中該用于沉積_蝕刻的裝置所沉積的該沉積層基 本上恢復(fù)被用于修整_蝕刻的裝置去除的該掩模的厚度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中該用于修整和開口的裝置基本上保持分離圖案 區(qū)域中的最初掩模厚度并減少掩模側(cè)壁，以及基本上保持密集圖案區(qū)域中最初掩模形貌。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中該修整-蝕刻的裝置包括修整-蝕刻氣體源，用 以提供包括NF3的修整-蝕刻氣體，以及其中該用于沉積_蝕刻的裝置包括沉積_蝕刻源， 用以提供包括CF4和H2的沉積-蝕刻氣體。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中該ARL包括有機(jī)底部抗反射涂層(BARC)和 無機(jī)電介質(zhì)抗反射涂層(DARC)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1-2和21任一項(xiàng)所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段將聚合物材料 沉積為該沉積層。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-22任一項(xiàng)所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段所沉積的該 沉積層基本上恢復(fù)在先前的修整_蝕刻階段中去除的該掩模的厚度。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l-2和21-23任一項(xiàng)所述的方法，其中該修整和開口基本上保持分離 圖案區(qū)域中的最初掩模厚度并減少掩模側(cè)壁。
25. 根據(jù)權(quán)利要求l-2和21-24任一項(xiàng)所述的方法，其中該修整和開口基本上保持密集 圖案區(qū)域中最初掩模形貌。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1-2和21-25任一項(xiàng)所述的方法，其中修整_蝕刻階段包括 提供包括NF3的修整-蝕刻氣體；由該修整_蝕刻氣體形成等離子；以及 停止該修整-蝕刻氣體流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段包括提供包括CF4的沉 積_蝕刻氣體；由該沉積_蝕刻氣體形成等離子；以及 停止該沉積-蝕刻氣體流。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中該沉積_蝕刻氣體進(jìn)一步包括 H^以及載體氣體，包括N2或Ar至少一種。
29. 根據(jù)權(quán)利要求l-2和21-28任一項(xiàng)所述的方法，其中該修整和開口包括至少三個(gè)循環(huán)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中該修整和開口包括四到十二個(gè)循環(huán)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中該修整和開口包括六到七個(gè)循環(huán)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的設(shè)備，其中該用于沉積-蝕刻的裝置將聚合物材料沉 積為沉積層。
33. 根據(jù)權(quán)利要求15-16和32任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該用于沉積_蝕刻的裝置所沉 積的該沉積層基本上恢復(fù)被該用于修整_蝕刻的裝置去除的掩模的厚度。
34. 根據(jù)權(quán)利要求15-16和32-33任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該用于修整和開口的裝置基本上保持分離圖案區(qū)域中的最初掩模厚度并減少該掩模側(cè)壁，以及基本上保持密集圖案區(qū) 域中最初掩模形貌。
35. 根據(jù)權(quán)利要求15-16和32-24任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中該修整-蝕刻的裝置包括修 整_蝕刻氣體源，用以提供包括NF3的修整-蝕刻氣體，以及，其中該用于沉積_蝕刻的裝置包括沉積_蝕刻源，用以提供包括CF4和H2的沉 積-蝕刻氣體。
全文摘要
提供一種用以蝕刻設(shè)在抗反射層(ARL)下方的介電層的方法。該方法包括(a)在該ARL上方形成具有掩模特征的圖案化掩模，該掩模具有該掩模特征的分離區(qū)域和密集區(qū)域，(b)修整和開口，和(c)使用該修整過的掩模蝕刻該介電層。該修整和開口包括多個(gè)循環(huán)，其中每個(gè)循環(huán)包括(b1)修整-蝕刻階段，其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區(qū)域選擇性修整該掩模的分離區(qū)域，和(b2)沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層同時(shí)進(jìn)一步蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL。該修整和開口產(chǎn)生對在該分離區(qū)域中的掩模的凈修整。
文檔編號H01L21/3065GK101779277SQ200880103493
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月20日
發(fā)明者S·M·列扎·薩賈迪, 蘇普利亞·戈亞爾, 許東浩, 金智洙 申請人:朗姆研究公司