專利名稱：具有修正的蝕刻的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及等離子體蝕刻。更具體的說，本發(fā)明涉及等離子體蝕刻以形成具有高縱橫比的深開口，例如但不限于高縱橫比接觸(HARC)。
背景技術：
在半導體晶片處理期間，利用公知的構圖和蝕刻工藝在晶片中限定半導體器件的特征。在這些工藝中，光致抗蝕劑(PR)材料可沉積在晶片上，然后曝光于由掩模板過濾的光。掩模板一般是構圖有阻擋光行進穿過該掩模板的示例性特征幾何形狀的玻璃板。
穿過掩模板后，光接觸到光致抗蝕劑材料的表面。光改變了光致抗蝕劑材料的化學成分，以便顯影劑可以除去一部分光致抗蝕劑材料。在正光致抗蝕劑材料的情況下，去除曝光區(qū)域，且在負光致抗蝕劑材料的情況下，去除未曝光區(qū)域。其后，蝕刻晶片以從不再由光致抗蝕劑材料保護的區(qū)域除去下面的材料，由此在晶片中限定了所希望的特征。
通常，集成電路中的耦合電容直接與用來形成介質層的材料的介電常數(shù)k成比例。常規(guī)集成電路中的介質層傳統(tǒng)上由SiO2形成，其具有約4.0的介電常數(shù)。在半導體器件中作為增加線密度和工作頻率的結果，由SiO2形成的介質層不能有效地使導線絕緣到避免增加耦合電容水平所需的程度。
為了努力減小集成電路中的耦合電容水平，半導體工業(yè)已從事于研究研制具有比SiO2的介電常數(shù)低的介電常數(shù)的材料，其適用于形成集成電路中的介質層。已研制了許多有希望的材料，其有時稱為“低-k材料”。在說明書和權利要求中，將低-k材料定義為介電常數(shù)k小于4的材料。氟硅酸鹽玻璃是低-k電介質的一個實例，其具有約3.7的介電常數(shù)。這構成了摻雜到SiO2中的約7-9％的氟。
另一種令人感興趣的低-k材料是包含有機硅酸鹽玻璃或OSG的化合物。作為實例而不是限制，這種有機硅酸鹽電介質包括來自加利福尼亞州圣何塞市的Novellus的CORALTM；來自加利福尼亞州SantaClara的Applied Materials的Black DiamondTM；可從荷蘭的ASMInternational N.V.獲得的AuroraTM可從加利福尼亞州Santa Clara的Sumitomo Chemical America公司獲得的Sumika Film，和來自新澤西莫里森的Allied Signal的HOSPTM。有機硅酸鹽玻璃材料具有結合到二氧化硅晶格中的碳和氫原子，其降低了該材料的密度并由此降低了該材料的介電常數(shù)。這種膜的介電常數(shù)一般＜3.0。
高縱橫比開口具有高開口深度與開口直徑比。掩模例如光致抗蝕劑掩?；蛴惭谀Ｓ脕硖峁╅_口圖案。如果需要厚掩模以允許蝕刻高縱橫比開口，則該開口的臨界尺寸會受到掩模厚度的限制。
正在研制光致抗蝕劑的各種形成。新的光致抗蝕劑可能不太抗蝕刻。利用這種光致抗蝕劑的蝕刻可能會具有低選擇性。

發(fā)明內容
為了實現(xiàn)上述和根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種經由襯底上的掩模蝕刻蝕刻層中的特征的方法。將襯底放置在工藝腔室中。將蝕刻等離子體提供給工藝腔室，在此蝕刻等離子體開始蝕刻。在蝕刻層中用蝕刻等離子體蝕刻特征。在該特征的蝕刻期間修正(ramp)至少一個蝕刻等離子體參數(shù)，以優(yōu)化等離子體參數(shù)至改變的蝕刻深度，且用該修正的等離子體蝕刻該特征直至將該特征蝕刻到一特征深度為止。
下面將利用本發(fā)明的詳細描述并結合附圖來更詳細地描述本發(fā)明的這些和其它特征。


在附圖中借助實例而不是借助限制來說明本發(fā)明，并且在附圖中類似的參考數(shù)字表示相似的元件，其中圖1是本發(fā)明實施例的高級流程圖。
圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明處理的襯底的截面示意圖。
圖3是可用在本發(fā)明優(yōu)選實施例中的工藝腔室的示意圖。
圖4是提供蝕刻等離子體給工藝腔室的實施例的更詳細的流程圖。
圖5是形成蝕刻氣體的氣體之一的流速與時間的關系曲線圖。
圖6是分立的和不連續(xù)的梯狀函數(shù)修正的曲線圖。
圖7是基線主蝕刻和第一修正蝕刻的光致抗蝕劑選擇性的曲線圖。
圖8A和8B示出計算機系統(tǒng)，其適合于實施本發(fā)明實施例中使用的控制器。
圖9A-C是在剝離光致抗蝕劑之后在第一修正蝕刻的各個階段處特征的截面的顯微照片。
圖9D是在剝離光致抗蝕劑之后利用基線主蝕刻蝕刻的特征的截面的顯微照片。
圖10A-C是在剝離光致抗蝕劑之前在第一修正蝕刻的各個階段處特征的截面的顯微照片。
圖10D是在剝離光致抗蝕劑之前利用基線主蝕刻蝕刻的特征的截面的顯微照片。
圖11A是在剝離了光致抗蝕劑之后，利用第二修正測試主蝕刻蝕刻的特征的截面的顯微照片。
圖11B是在剝離了光致抗蝕劑之后利用基線蝕刻蝕刻的特征的截面的顯微照片。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考如附圖所示的本發(fā)明的多個優(yōu)選實施例來詳細地描述本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的全面理解，列出了多個具體細節(jié)。然而，對于本領域技術人員顯而易見的是，在沒有這些具體細節(jié)中的一些或所有的情況下可實施本發(fā)明。在其它情況下，為了不使本發(fā)明不必要地晦澀難懂，沒有詳細地描述公知的工藝步驟和/或結構。
圖1是本發(fā)明實施例的高級流程圖。將具有蝕刻層和掩模的襯底提供給工藝腔室(步驟104)。圖2A是襯底204的截面示意圖，該襯底204可以是部分晶片或晶片上的層。在襯底204上方形成蝕刻層208。盡管示出了蝕刻層208位于襯底204上，但在其它實施例中一層或多層可位于蝕刻層208和襯底204之間。在蝕刻層208上方形成掩模212。盡管示出了掩模212位于蝕刻層208上，但在其它實施例中可將一層或多層如抗反射涂層放置在掩模212和蝕刻層208之間。在優(yōu)選實施例中，蝕刻層208是單層。優(yōu)選地，在形成蝕刻層的單層的整個厚度上，該單層是均勻的。
圖3是可用在本發(fā)明優(yōu)選實施例中的工藝腔室300的示意圖。在該實施例中，等離子體處理腔室300是由加利福尼亞弗里蒙特的LamResearch公司制造的200mm 2300 Exelan，其包括限制環(huán)302、上電極304、下電極308、氣體源310和排氣泵320。氣體源310可包括第一氣體源312、第二氣體源314和第三氣體源316。在等離子體處理腔室300內，襯底晶片204設置在下電極308上，在該襯底晶片204上方沉積了蝕刻層。下電極308并入用于支持襯底晶片204的適合的襯底夾緊機械裝置(例如靜電的、機械的夾具等)。反應器頂部328并入直接設置在下電極308對面的上電極304。上電極304、下電極308和限制環(huán)302限定了有限的等離子體容積(volume)340。氣體由氣體源310經由進氣口343提供給該有限的等離子體容積，且經由限制環(huán)302和排氣口從有限的等離子體容積由排氣泵320排出。排氣泵320形成等離子體處理腔室的出氣口。在該實施例中，上電極304接地。RF源348電連接至下電極308。腔室壁352限定了等離子體外殼，在該等離子體外殼中設置了限制環(huán)302、上電極304和下電極308。RF源348可包括27MHz的電源和2MHz的電源。將RF功率連接至電極的不同組合是可以的。控制器335可控制地連接至RF源348、排氣泵320、限制環(huán)302、連接至沉積氣體源312的第一控制閥337、連接至蝕刻氣體源314的第二控制閥339和連接至附加氣體源316的第三控制閥341。進氣口343將來自氣體源312、314、316的氣體提供到所述等離子體處理外殼中。噴頭可連接至進氣口343。進氣口343可以對于每個氣體源是單一入口、或者對于每個氣體源是不同入口、或者對于每個氣體源是多個入口、或者其它可能的組合。本發(fā)明的其它實施例可使用其它類型的等離子體工藝腔室，如由Lam Research公司制造的2300 Exelan。
然后將蝕刻等離子體提供給工藝腔室300(步驟108)。圖4是提供蝕刻等離子體給工藝腔室(步驟108)的實施例的更詳細的流程圖。這可通過將蝕刻氣體提供給工藝腔室300(步驟404)來完成。該蝕刻氣體可以是一種或多種氣體的混合物。例如，該蝕刻氣體可以是來自第一氣體源312的第一氣體、來自第二氣體源314的第二氣體、和來自第三氣體源316的第三氣體的混合物。然后可將該蝕刻氣體轉變成蝕刻等離子體(步驟408)。在以上所示的工藝腔室300中，這可通過將來自RF電源348的RF功率提供給下電極308來完成，其激發(fā)該蝕刻氣體以將該蝕刻氣體轉變成蝕刻等離子體。
圖8A和8B示出計算機系統(tǒng)800，其適合于實施本發(fā)明實施例中使用的控制器335。圖8A示出了計算機系統(tǒng)的一種可能的物理形式。當然，該計算機系統(tǒng)可具有從集成電路、印刷電路板和小手提裝置直至超巨型計算機范圍的多種物理形式。計算機系統(tǒng)800包括監(jiān)視器802、顯示器804、外殼806、磁盤驅動器808、鍵盤810和鼠標812。磁盤814是用于將數(shù)據(jù)傳送給計算機系統(tǒng)800和從計算機系統(tǒng)800傳送數(shù)據(jù)的計算機可讀媒質。
圖8B是計算機系統(tǒng)800的方塊圖的實例。附著到系統(tǒng)總線820上的是很多種子系統(tǒng)。處理器822(也稱為中央處理單元或CPU)耦接至存儲器件，其包括存儲器824。存儲器824包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。如本領域中公知的，ROM用作將數(shù)據(jù)和指令單向地傳送給CPU，且RAM一般用于以雙向的方式傳送數(shù)據(jù)和指令。這兩種類型的存儲器都可包括以下描述的任一合適的計算機可讀媒質。固定盤826還雙向耦接至CPU 822；它提供另外的數(shù)據(jù)存儲能力且還可包括以下描述的任一計算機可讀媒質。固定盤826可用于存儲程序、數(shù)據(jù)等，且一般是比主存儲慢的次級存儲媒質(如硬盤)。將認識到，在適當?shù)那闆r下，留在固定盤826內的信息可以以標準的形式并入如存儲器824中的虛擬存儲器?？梢苿颖P814可采用以下描述的任一計算機可讀媒質的形式。
CPU 822還耦接至多種輸入/輸出裝置，如顯示器804、鍵盤810、鼠標812和揚聲器830。通常，輸入/輸出裝置可以是視頻顯示器、跟蹤球、鼠標、鍵盤、傳聲器、觸敏顯示器、變頻卡閱讀機、磁帶或紙帶閱讀機、寫字板、輸入筆、聲音或筆跡識別器、生物測定學閱讀機(biometrics reader)、或其它計算機中的任意一種。CPU 822任選地可利用網(wǎng)絡接口840耦接至另一計算機或電信網(wǎng)絡。利用這種網(wǎng)絡接口，期望CPU可從網(wǎng)絡接收信息，或可在執(zhí)行上述方法步驟的過程中將信息輸出給網(wǎng)絡。此外，本發(fā)明的方法實施例可在CPU 822上單獨地執(zhí)行，或者可結合共享一部分處理的遠程CPU在網(wǎng)絡如因特網(wǎng)上執(zhí)行。
另外，本發(fā)明的實施例進一步涉及具有計算機可讀媒質的計算機存儲產品，該計算機可讀媒質在其上具有計算機代碼用于執(zhí)行多種計算機實施的操作。媒質和計算機代碼可以是為了本發(fā)明專門設計和構造的那些媒質和計算機代碼，或者它們可以是計算機軟件領域中的技術人員公知且可獲得的類型。計算機可讀媒質的實例包括但不限于磁媒質，如硬盤、軟盤和磁帶；光學媒質，如CD-ROM和全息照相器件；磁光媒質，如光學軟盤；和專門配置用于存儲和執(zhí)行程序代碼的硬件器件，如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)以及ROM和RAM器件。計算機代碼的實例包括如由編譯器產生的機器代碼，和包含由計算機使用解釋器執(zhí)行的更高級代碼的文件。計算機可讀媒質還可以是由體現(xiàn)為載波的計算機數(shù)據(jù)信號發(fā)送的且表示可由處理器執(zhí)行的指令序列的計算機代碼。
在反應器中，使用蝕刻等離子體來經由掩模蝕刻至少一個特征(步驟112)。通過修正至少一個蝕刻參數(shù)來優(yōu)化該蝕刻(步驟116)。蝕刻等離子體參數(shù)是可控制地改變以改變所得到的等離子體構成的任一變量。在優(yōu)選實施例中，所修正的蝕刻參數(shù)是對于形成蝕刻氣體的氣體中的至少一種來說壓力增加和流量增加中的至少一個。在其它實施例中，可修正其它蝕刻參數(shù)，如激發(fā)功率、偏置功率、RF頻率、溫度、晶片下面的He流量、限制環(huán)位置、間隙高度、或改變等離子體構成(包括但不限于，改變?yōu)闅怏w腔室的滯留時間)的任何其它參數(shù)。在說明書和權利要求書中，修正被限定為改變等離子體參數(shù)以更好地優(yōu)化在給定層的每一深度的蝕刻的工藝。
等離子體參數(shù)的改變導致蝕刻等離子體構成的改變。例如，當氣流增加時，新的蝕刻等離子體構成產生了，其可對輪廓具有不同的蝕刻特性、選擇性和影響。同樣偏置功率的增加可提供對輪廓具有不同的蝕刻特性、選擇性和影響的不同蝕刻等離子體構成。通過修正改變等離子體構成的一些原因是1)基于對于給定制法發(fā)生的蝕刻特性隨著特征變深的自然改變而對給定結果優(yōu)化等離子體構成。這種稱為與縱橫比相關的蝕刻(ARDE或有時為RIE-滯后)的現(xiàn)象通常是由于將包含在蝕刻反應中的種類傳輸給特征底部的效率降低引起的。因為等離子體構成自然對于不同特征深度不同地影響特征，所以修正了等離子體，并且特定結果的最佳制法隨著蝕刻的進行而改變。2)在該工藝期間限制相對“侵蝕性”制法的使用。由于按照需要侵蝕性制法僅用于一部分蝕刻時間，而不是用于整個蝕刻工藝，因此修正最小化了侵蝕性制法的使用。以及3)通過多個步驟修正該工藝最小化了在單個步驟制法中引起的不希望有的效應。
在以下部分中討論了修正工藝的可能的實施方式。通過修正產生的蝕刻優(yōu)選可用于獲得多種結果，它們中的一些彼此有關。通過修正提供的一種優(yōu)化可使用修正來增加蝕刻等離子體相對于蝕刻停止和/或相當斜的輪廓的蝕刻侵蝕性。相對于蝕刻停止的侵蝕性蝕刻具有一種制法，該制法如果應用到工藝的整個持續(xù)時間，那么將比相對于蝕刻停止不太侵蝕性的蝕刻的制法在更大的深度處蝕刻停止。在蝕刻中相當斜的輪廓產生了超過兩度的斜度。相對于錐形輪廓的侵蝕性蝕刻是比相對于錐形輪廓不太侵蝕性的蝕刻產生具有更小角度的斜度的蝕刻。另一優(yōu)化可以用來保護掩模。在這種實施例中，提供這樣的修正，該修正從相對低的掩模蝕刻速率開始，然后隨著修正時間的過去而增加掩模蝕刻速率，結果導致掩模蝕刻速率的整體降低和對掩模選擇性的整體增強。這種類型的修正保護掩模，因為該修正被優(yōu)化以最小化用于改變特征深度的掩模蝕刻速率制法?？墒褂昧硪粌?yōu)化來減小彎曲。在這種實施例中，提供這樣的修正，該修正在由該修正提供的不同蝕刻條件的情況下改變彎曲的位置。在進行上述操作時，利用由于在修正期間彎曲的連續(xù)移動引起的彎曲減小來蝕刻該特征。另一優(yōu)化可提供具有減少的條紋的最終結果的修正。該修正允許僅僅當工藝期間需要時才使用制法，同時在修正工藝開始時利用產生較少的條紋的制法。
圖5是形成蝕刻氣體的氣體之一的流速與時間的關系曲線圖。不同的修正方案可用于增加或降低在該修正時間內的蝕刻參數(shù)。為了說明的目的，盡管實際上可以修正任何數(shù)量的在前列出的參數(shù)，但對于該修正方案在此使用了流速參數(shù)。線性修正508是流速隨時間線性增加的修正，如所示的。子線性修正512是流速隨時間以子線性方式增加或降低的修正，如所示的。這種類型的修正的實例是指數(shù)、二次或雙曲線函數(shù)，但許多其它更復雜的函數(shù)也是合適的。超線性修正504是流速隨時間以超線性方式增加或降低的修正，如所示的。在該圖中的所有修正都是實際上可以用軟件或模擬該修正的一系列分立步驟逼近的連續(xù)修正。優(yōu)選地，該修正方案是非線性的。
圖6是分立的和不連續(xù)的梯狀函數(shù)修正604的曲線圖。該分立修正604在分立步驟中隨時間增加流量。虛線616示出分立修正604提供流量隨時間的線形增加。在該實例中，示出了7個分立步驟。其它實施例可具有更多或更少的步驟。優(yōu)選地，梯狀函數(shù)修正具有至少三個步驟。更優(yōu)選地，該梯狀函數(shù)修正具有至少五個步驟。更優(yōu)選地，該梯狀函數(shù)修正具有至少七個步驟。最優(yōu)選地，該梯狀函數(shù)修正具有與軟件能合理提供的一樣多的步驟，以便最接近地模擬連續(xù)修正。對于使用分立步驟的修正來說，修正時間的持續(xù)時間限定為從第一步驟的結束到最后步驟的開始。在這種限定下，修正是從時間t1到t2，如所示的。一旦指定了終點，這些步驟就可以一個一個單獨地手動輸入或者可以由計算機生成。在圖5示出的實例中，該修正是線性的，然而在其它實施例中該修正可以是非線性的。
在一個實施例中，僅修正了一種氣體。在其它實施例中，修正了更多種氣體。多種氣體和其它修正參數(shù)可在單獨的修正函數(shù)或在同一修正函數(shù)一起修正。
在該實施例中，修正的目的是當首先蝕刻特征時，對于不足的特征深度而優(yōu)化等離子體。為了相對于小縱橫比的掩模選擇性來優(yōu)化該修正，可使用比更高縱橫比更接近蝕刻停止的條件。例如在低縱橫比下，蝕刻可利用具有保護光致抗蝕劑的等離子體參數(shù)的工藝。這提供用于掩模的整體增加的蝕刻選擇性和提高的保護。隨著特征變得更深，修正等離子體構成直到提供更加侵蝕性的蝕刻來蝕刻該較深的特征，但是這常常會犧牲選擇性。通過修正該氣體，根據(jù)由步驟的深度指定的需要，使蝕刻變得更有侵蝕性。如在三個或更多步驟的修正中提供的使侵蝕性接近適合蝕刻深度有助于最小化工藝犧牲，如掩模蝕刻。在整個蝕刻中利用侵蝕性步驟將更快地侵蝕掩模，從而需要較厚的掩模，這將增加臨界尺寸。修正時，僅當較高縱橫比需要時才使用侵蝕性蝕刻。
圖2B是在高縱橫比特征216經由掩模212蝕刻到蝕刻層208中之后，具有蝕刻層208的襯底204的截面示意圖。在該實例中，在蝕刻特征216期間去除了幾乎所有的(如果不是所有的)掩模212。希望該特征蝕刻盡可能是選擇性的以去除盡可能少的掩模材料選擇性，以允許較薄的掩模，其會產生較小的臨界尺寸。
本發(fā)明的優(yōu)點之一是提供具有較薄掩模的較深的高縱橫比蝕刻，其提供較小的臨界尺寸?？梢酝瑫r發(fā)生或者可以對在前實施例分別優(yōu)化的另一優(yōu)點是彎曲減小。該要求是針對具有垂直側壁的矩形蝕刻輪廓的。將彎曲寬度限定為頂部的CD和輪廓最寬位置的CD之間的差。彎曲位置的深度可以根據(jù)蝕刻工藝改變。一個優(yōu)點是相對于單個位置處產生的彎曲來平滑通過一系列制法在位置范圍內產生的彎曲。如在此所示的，修正的好處是利用單個修正方案立刻優(yōu)化多個蝕刻特性的能力?？赏ㄟ^本發(fā)明提供的修正優(yōu)化的實例是蝕刻選擇性、彎曲控制、條紋控制、頂部和底部CD的控制、蝕刻速率和輪廓控制(優(yōu)選形成矩形輪廓)。
實例在本發(fā)明的實例中，襯底是硅襯底，蝕刻層是氧化硅介電層，以及掩模是光致抗蝕劑掩模。
基線主蝕刻利用以下制法在上述的Exelan中進行介電層的基線主蝕刻。工藝腔室壓力設置為約45毫托。27MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。2MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。提供了形成蝕刻氣體的約300sccm流量的Ar、30sccm流量的C4F8、和10sccm流量的O2。冷卻襯底的氦冷卻壓力為20托。下電極保持在0℃。上電極保持在140℃。進行基線蝕刻約250秒。
第一修正測試主蝕刻第一修正測試主蝕刻包括具有以下制法的五個步驟工藝。在每個步驟中，將工藝腔室壓力設定為45毫托。27MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。2MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。冷卻襯底的氦冷卻壓力為20托。下電極保持在0℃。上電極保持在140℃。
在第一步驟中，提供了形成蝕刻氣體的約170sccm流量的Ar、15sccm流量的C4F8、和6sccm流量的O2。進行第一步驟50秒。在第二步驟中，提供了形成蝕刻氣體的約200sccm流量的Ar、19sccm流量的C4F8、和7sccm流量的O2長達150秒，其提供了試樣(coupon)1。在第三步驟中，提供了形成蝕刻氣體的約220sccm流量的Ar、21sccm流量的C4F8、和7sccm流量的O2長達70秒。在第四步驟中，提供了形成蝕刻氣體的約250sccm流量的Ar、23sccm流量的C4F8、和8sccm流量的O2長達60秒，其提供了試樣2。在第五步驟中，提供了形成蝕刻氣體的約300sccm流量的Ar、30sccm流量的C4F8、和10sccm流量的O2長達40秒，其提供了試樣3。因此，所有三種構成的氣體的流速被分別向上修正。
圖7是對于基線主蝕刻704和第一修正蝕刻708的光致抗蝕劑選擇性的曲線圖。如從圖可以看到的，第一修正蝕刻的初始選擇性比基線主蝕刻的選擇性大得多。接近該工藝結束，第一修正蝕刻的修正導致第一修正蝕刻的選擇性成為與基線蝕刻的選擇性大約相同。大體說來，在第一修正蝕刻期間比基線主蝕刻去除了更少的光致抗蝕劑。因此，第一修正蝕刻可使用更薄的光致抗蝕劑掩模，這改善了特征的臨界尺寸。
表1

表1示出了基線主蝕刻和第一修正蝕刻的不同試樣的彎曲寬度、深度、縱橫比、和工藝時間?；€主蝕刻的彎曲寬度為0.257微米。第一修正蝕刻的各個階段的彎曲寬度小于0.257微米。深度示出了第一修正蝕刻提供了較深的蝕刻深度。表1還示出了第一修正蝕刻提供了具有減少的掩模損耗的較高縱橫比。
表2

表2示出了對于基線蝕刻和在修正蝕刻的各個階段的每個試樣的體累積光致抗蝕劑蝕刻的和累積的選擇性。
圖10A是在第一修正蝕刻的第二步驟之后特征1004的截面的顯微照片。第一和第二步驟的高選擇性提供了大的光致抗蝕劑厚度1008。圖10B是在第一修正蝕刻的第四步驟之后特征1004的截面的顯微照片。第三和第四蝕刻步驟允許蝕刻到更高的縱橫比，如所示的且更接近于基線的選擇性。圖10C是在第一修正蝕刻的第五步驟之后特征1004的截面的顯微照片。第五步驟允許蝕刻到更高的縱橫比，如所示的，且現(xiàn)在它的選擇性與基線蝕刻的選擇性相似。圖10D是利用基線主蝕刻所蝕刻的特征1016的截面的顯微照片。由于減小的總工藝時間，由基線主蝕刻形成的特征1016不如由第一修正蝕刻形成的特征1004那樣深。另外，由基線主蝕刻形成的特征1016看起來顯示出比由第一修正蝕刻形成的特征1004更彎，并且僅僅在它已被蝕刻到修正蝕刻的深度時才愈加惡化。另外，即使由基線主蝕刻形成的特征1016不如在第一修正蝕刻的第五步驟之后的特征1004那樣深，在第五蝕刻步驟之后的光致抗蝕劑掩模的厚度1010也比基線主蝕刻之后的光致抗蝕劑掩模的厚度1018大。這將允許較薄的掩模用于第一修正蝕刻，以獲得比利用具有較厚光致抗蝕劑掩模的基線主蝕刻可獲得的更深的特征。相反地，對于利用修正的較深的蝕刻可以使用相同的掩模厚度?；€蝕刻還會顯示出自限制效應。
圖9A是在第一修正蝕刻的第二步驟之后且在從試樣剝離了光致抗蝕劑之后的特征904的截面的顯微照片。圖9B是在從試樣剝離了光致抗蝕劑之后在第一修正蝕刻的第四步驟之后的特征904的截面的顯微照片。圖9C是在從試樣剝離了光致抗蝕劑之后在第一修正蝕刻的第五步驟之后的特征904的截面的顯微照片。圖9D是在剝離了光致抗蝕劑之后利用基線主蝕刻所蝕刻的特征916的截面的顯微照片。去除光致抗蝕劑有助于更好地說明由本發(fā)明提供的改進的輪廓。
第二修正測試主蝕刻第二修正測試主蝕刻包括具有以下制法的三個步驟工藝。27MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。2MHz的RF源提供約1500瓦的功率給下電極。冷卻襯底的氦冷卻壓力為20托。下電極保持在0℃。上電極保持在140℃。
在第一步驟中，在30毫托的工藝腔室壓力下提供了形成蝕刻氣體的約200sccm流量的Ar、15sccm流量的C4F8、和6sccm流量的O2。進行第一步驟150秒。在第二步驟中，在45毫托的工藝腔室壓力下提供了形成蝕刻氣體的約280sccm流量的Ar、25sccm流量的C4F8、和7sccm流量的O2。第二步驟設置為長達100秒。在第三步驟中，在50毫托的工藝腔室壓力下提供了形成蝕刻氣體的約330sccm流量的Ar、30sccm流量的C4F8、和8sccm流量的O2長達100秒。因此，所有三種構成的氣體的流速和腔室壓力被分別向上修正。
圖11A是在剝離了光致抗蝕劑之后，利用第二修正測試主蝕刻所蝕刻的特征1104的截面的顯微照片。圖11B是在剝離了光致抗蝕劑之后，利用基線蝕刻所蝕刻的特征1116的截面的顯微照片。去除光致抗蝕劑有助于更好地說明由本發(fā)明提供的改進的輪廓。還可看到由第二修正測試主蝕刻提供的較深的蝕刻。
如由第一實例所示的，本發(fā)明的修正通過使用較低流速提供了改進的整體選擇性，該較低流速具有在開始通過使用不太侵蝕性的條件保護光致抗蝕劑的能力。如由這兩個實例所示的，由于彎曲在其位置利用改變的等離子體條件來改變時被平滑，因此本發(fā)明的修正提供較窄的整體彎曲寬度。
這些實例從該工藝的主要部分期間提供了修正。在這些實例中，將修正時間的持續(xù)時間限定為從第一步驟的結束到最后步驟的開始。在這種限定下，第一修正測試主蝕刻將具有總共370秒蝕刻工藝的約150+70+60＝280秒持續(xù)時間的修正。在以上限定下，第二修正測試主蝕刻每個都將具有100秒持續(xù)時間的修正。優(yōu)選該修正具有至少30秒的持續(xù)時間。更優(yōu)選該修正具有至少100秒的持續(xù)時間。最優(yōu)選該修正具有至少200秒的持續(xù)時間。對于連續(xù)修正，該修正時間為從連續(xù)修正的開始到結束。
在以上限定下，優(yōu)選在該修正期間蝕刻至少約0.5微米。更優(yōu)選地，在修正期間蝕刻至少1微米。最優(yōu)選地，在修正期間蝕刻至少2微米。對于第一修正測試主蝕刻，在該蝕刻的370秒持續(xù)時間的280秒期間進行修正。因此，該修正出現(xiàn)長達蝕刻持續(xù)時間的280/370＝76％。優(yōu)選地，該修正出現(xiàn)長達該蝕刻持續(xù)時間的至少10％。更優(yōu)選地，該修正出現(xiàn)長達該蝕刻持續(xù)時間的至少30％。最優(yōu)選地，該修正出現(xiàn)長達該蝕刻持續(xù)時間的至少70％。
本發(fā)明可應用于任一類型的抗蝕劑，包括但不限于更容易被蝕刻的新近的193nm抗蝕劑，以便增加的選擇性是更大的值。利用修正，可以使用較薄的抗蝕劑來獲得與用較厚抗蝕劑以其它方式獲得的相同的特征深度。相反，通過保護掩模，對于給定的抗蝕劑厚度該修正使更深的蝕刻成為可能。另外，如果需要較深的蝕刻，則代替用不同的參數(shù)實驗，這可以通過簡單繼續(xù)該修正至較深的深度來實現(xiàn)，以便看到是哪組參數(shù)產生了所希望的蝕刻深度和選擇性。
在本發(fā)明的其它實施例中，蝕刻層可以是導電層，如硅或金屬層。
雖然已根據(jù)多個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但存在改變、置換和多種替代等價物，其落入本發(fā)明的范圍內。還應當注意到，存在實施本發(fā)明的方法和設備的多種替換方式。因此旨在以下所附權利要求被解釋為包括如落入本發(fā)明的真實精神和范圍內的所有的這些改變、置換和多種替代等價物。
權利要求
1.一種經由襯底上的掩模蝕刻蝕刻層中的特征的方法，包括將襯底放置在工藝腔室中；將蝕刻等離于體提供給該工藝腔室，在此該蝕刻等離子體開始蝕刻；用該蝕刻等離子體蝕刻該蝕刻層中的特征；在該特征的蝕刻期間修正至少一個蝕刻等離子體參數(shù)，以優(yōu)化等離子體參數(shù)至改變的蝕刻深度，并用該修正的等離子體蝕刻直至將該特征蝕刻到一特征深度為止。
2.如權利要求1所述的方法，其中在該特征的蝕刻期間修正至少一個蝕刻等離子體參數(shù)以優(yōu)化等離子體參數(shù)是從下述的至少一種中選擇的提供相對于蝕刻停止增加蝕刻侵蝕性以增加特征深度的修正，提供相對于錐形輪廓增加蝕刻侵蝕性的修正，提供通過從具有較高掩模選擇性的制法修正到較低選擇性來增加對于該掩模的整體選擇性的修正，提供移動彎曲位置以減小整體彎曲的修正，以及提供減少整體條紋的修正。
3.如權利要求1至2中任何一個所述的方法，其中該蝕刻層是單層。
4.如權利要求3所述的方法，其中該單層是均勻層。
5.如權利要求1至4中任何一個所述的方法，其中該修正存在大于30秒的時間周期。
6.如權利要求1至5中任何一個所述的方法，其中該修正存在大于該蝕刻的持續(xù)時間的50％。
7.如權利要求1至6中任何一個所述的方法，其中該修正是非線性修正。
8.如權利要求1至7中任何一個所述的方法，其中該蝕刻層是介電層。
9.如權利要求1至8中任何一個所述的方法，其中該修正提供了相對于蝕刻停止增加蝕刻侵蝕性的修正。
10.如權利要求1至9中任何一個所述的方法，其中該修正降低了該蝕刻層和該掩模之間的蝕刻選擇性。
11.一種由權利要求1至10中任何一個的方法形成的半導體芯片。
12.一種用于執(zhí)行權利要求1至10中任何一個的方法的設備。
13.一種經由襯底上的掩模蝕刻蝕刻層中的特征的設備，包括等離子體工藝腔室，包括腔室壁，其形成等離子體處理腔室外殼；襯底支撐，其用于支撐該等離子體處理腔室外殼內的襯底；壓力調節(jié)器，其用于調節(jié)該等離子體處理腔室外殼中的壓力；至少一個電極，其用于將功率提供給該等離子體處理腔室外殼以維持等離子體；進氣口，其用于將氣體提供到該等離子體處理腔室外殼中；以及出氣口，其用于將氣體從該等離子體處理腔室外殼中排出；氣體源，其與該進氣口流體連接，控制器，其可控制地連接至該氣體源、該至少一個電極、該壓力調節(jié)器、該進氣口、和該出氣口中的至少一個，包括至少一個處理器；以及計算機可讀媒質，包括計算機可讀代碼，其用于在該特征蝕刻期間修正至少一個蝕刻等離子體參數(shù)以根據(jù)蝕刻深度來優(yōu)化等離子體參數(shù)，并利用修正的等離子體來蝕刻直至將該特征蝕刻至特征深度為止。
14.一種經由襯底上的掩模蝕刻蝕刻層中的特征的方法，包括將該襯底放置在工藝腔室中；將第一蝕刻等離子體構成提供給該工藝腔室，其中該第一蝕刻等離子體構成開始蝕刻該蝕刻層中的特征；提供第二蝕刻等離子體構成，其中該第二蝕刻等離子體構成繼續(xù)蝕刻該蝕刻層中的特征；以及提供第三蝕刻等離子體構成，其中該第三蝕刻等離子體構成繼續(xù)蝕刻該蝕刻層中的特征，其中該第三蝕刻等離子體構成相對于蝕刻停止比該第二蝕刻等離子體構成更有侵蝕性，且該第二蝕刻等離子體構成相對于蝕刻停止比該第一蝕刻等離子體構成更有侵蝕性。
15.如權利要求14所述的方法，其中該第一蝕刻等離子體比該第二蝕刻等離子體更有選擇性，且該第二蝕刻等離子體比該第三蝕刻等離子體更有選擇性。
全文摘要
一種經由襯底上的掩模蝕刻蝕刻層中的特征的方法。將襯底放置在工藝腔室中。將蝕刻等離子體提供給該工藝腔室，在此該蝕刻等離子體開始蝕刻。用該蝕刻等離子體蝕刻該蝕刻層中的特征。在該特征的蝕刻期間修正至少一個蝕刻等離子體參數(shù)，以隨著蝕刻深度的改變來優(yōu)化等離子體參數(shù)，并且用該修正的等離子體來蝕刻該特征直至將該特征蝕刻到一特征深度為止。
文檔編號H01L21/311GK1886823SQ200480035066
公開日2006年12月27日 申請日期2004年9月15日 優(yōu)先權日2003年9月26日
發(fā)明者K·卡納里克, A·埃普勒 申請人:蘭姆研究有限公司