專利名稱：等離子體刻蝕方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造領(lǐng)域，尤其涉及等離子體刻蝕方法。
背景技術(shù)：
要的部分的工藝。通常主要用進(jìn)行化學(xué)刻蝕的濕刻蝕，可以使電路圖形變得 更精細(xì)的干刻蝕得至越來越廣泛的使用。干法刻蝕不用化學(xué)溶液而用腐蝕性 氣體或等離子體。
濕刻蝕中，用強(qiáng)酸的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行各向同性刻蝕，即使被掩模覆蓋的部 分也可以被刻蝕。相反，干法刻蝕用反應(yīng)離子刻蝕，其中，用例如等離子體 態(tài)的卣素的腐蝕性化學(xué)氣體和等離子體態(tài)離子進(jìn)行刻蝕。因此，干法刻蝕可 以實(shí)現(xiàn)只在襯底上按垂直方向進(jìn)行刻蝕的各向異性刻蝕，所以，干法刻蝕適
用于要求高精度的精細(xì)工藝，例如，適用于甚大規(guī)模集成電路(VLSI)工藝。
傳統(tǒng)的等離子體處理裝置包含導(dǎo)入反應(yīng)氣體的處理容器，以及在處理容 器內(nèi)作為相對(duì)配置的上部電極和下部電極。下部電極上設(shè)置半導(dǎo)體襯底，并 通過在下部電極上加高頻功率進(jìn)行激勵(lì)，利用在上部電極及下部電極之間產(chǎn) 生的電場(chǎng)使反應(yīng)氣體電離成等離子體，通過由此產(chǎn)生的等離子體在偏轉(zhuǎn)電壓 的作用下向半導(dǎo)體晶片高速運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)各向異性刻蝕，同時(shí)自由基(radical)成分 也參與對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行刻蝕。
但是，現(xiàn)有技術(shù)中，以光刻膠層為掩膜刻蝕其下的電介質(zhì)層時(shí)，等離子 體會(huì)對(duì)光刻膠層圖形化的通孔的側(cè)壁產(chǎn)生侵蝕，使得通孔側(cè)壁上產(chǎn)生條紋狀的凹槽。這樣的凹槽破壞了光刻膠層的圖形形狀，也就是改變了刻蝕電介質(zhì) 層的掩膜。從而使得在電介質(zhì)層上刻蝕出來的形狀偏離預(yù)期。
為了解決上述問題，業(yè)界提出在刻蝕電介質(zhì)層之前先對(duì)光刻膠層進(jìn)行預(yù)
處理的方法，具體包括步驟在半導(dǎo)體襯底的氧化物層上形成光刻膠層；使 用光刻的方法圖形化光刻膠層；對(duì)圖形化之后的光刻膠層進(jìn)行等離子體預(yù)處 理；再按照常規(guī)的工藝步驟刻蝕氧化物層。通過上述預(yù)處理，避免光刻膠層 的側(cè)壁出現(xiàn)條紋狀的凹槽，進(jìn)而避免在氧化物層上刻蝕出的形狀偏離預(yù)期。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)的方法有不足，由于待刻蝕的目標(biāo)層通常都比較厚， 因而光刻膠層也相應(yīng)的比較厚，所以要保證上述預(yù)處理的效果就必須使用高 能量的等離子體進(jìn)行高強(qiáng)度的預(yù)處理，但是，由此高能量的等離子體也會(huì)使 光刻膠層產(chǎn)生濺射，破壞光刻膠層。
隨著半導(dǎo)體制造的特征尺寸的不斷減小，上述等離子體光刻膠處理方法 仍然不能滿足對(duì)保持良好的刻蝕形狀的需求，因而需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)解決的問題是當(dāng)采用圖形化的光刻膠層為掩膜，利用等離子體 刻蝕其下的目標(biāo)層時(shí)，如何能更好地使得目標(biāo)層上刻蝕出的形狀符合預(yù)期。
為解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種等離子體刻蝕方法， 包括步驟(1)提供一半導(dǎo)體襯底，所述襯底上方包括刻蝕目標(biāo)層和位于刻蝕 目標(biāo)層上方的光刻膠層；(2)圖形化所述光刻膠層；(3)提供預(yù)處理氣體等離 子體，利用所述預(yù)處理等離子體處理所述光刻膠層；(4)以預(yù)處理后的光刻膠 層為掩膜刻蝕所述目標(biāo)層第一深度；(5)利用所述預(yù)處理等離子體再次處理所 述光刻膠層；(6)以所述再次處理后的光刻膠層為掩膜刻蝕目標(biāo)層第二深度； 所述預(yù)處理光刻月交層步驟中，所述預(yù)處理等離子體穿透光刻膠層的距離小于 或等于光刻膠層厚度的一半。
5可選地，步驟(3)至步驟(6)重復(fù)進(jìn)行，直到所述刻蝕目標(biāo)層^^皮刻蝕完畢。
可選地，所述刻蝕目標(biāo)層包括第一材料層，所述第一深度與第二深度的 和小于等于所述第一材料層的厚度。
可選地，所述刻蝕目標(biāo)層至少包括第一材料層和第二材料層，所述第一 深度與笫二深度之和小于等于所述第 一材料層與第二材料層的厚度之和。
可選地，所述惰性氣體選自He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn或前述氣體4姿任意比 例混合所形成的混合氣體。
可選地，形成預(yù)處理等離子體的射頻功率為200瓦至2000瓦。
可選地，形成預(yù)處理等離子體的射頻功率為500瓦至1500瓦。
可選地，利用所述預(yù)處理等離子體處理所述光刻膠層的時(shí)間為5秒至50秒。
可選地，在刻蝕目標(biāo)層中所使用的等離子體包含F(xiàn)等離子體和/或0等離 子體。
可選地，在刻蝕目標(biāo)層中所使用的等離子體包含Ar等離子體。 可選地，所述目標(biāo)層包括第一材料層為底部抗反射層。 可選地，所述底部抗反射層為無機(jī)底部抗反射層。
可選地，形成所述無機(jī)底部抗反射層的材料選自無定形碳、氮化硅、氮 氧化硅或氧化鈥(TiO )。
可選地，所述目標(biāo)層包括第二材料層為電介質(zhì)層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種等離子體刻蝕方法，包括步驟提供 半導(dǎo)體村底，所述半導(dǎo)體襯底上設(shè)有停止刻蝕層，所述停止刻蝕層上設(shè)有電 介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層上設(shè)有底部抗反射層，所述底部抗反射層上設(shè)有圖形化的光刻膠層；利用包含由惰性氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層；以 光刻膠層為掩膜，用等離子體刻蝕底部抗反射層至暴露所述電介質(zhì)層；第二 次用包含由惰性氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層；以光刻膠層為掩膜， 用等離子體刻蝕電介質(zhì)層至暴露所述刻蝕停止層；再次用包含由惰性氣體形 成的等離子體處理所述光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，用等離子體部分刻蝕 所述刻蝕停止層。
可選地，所述惰性氣體選自He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn或前述氣體按任意比 例混合所形成的混合氣體。
可選地，所述包含由惰性氣體形成的等離子體僅包含由惰性氣體形成的 等離子體。
可選地，三次形成包含由惰性氣體形成的等離子體的射頻功率分別為200 瓦至2000瓦。
可選地，三次形成包含由惰性氣體形成的等離子體的射頻功率分別為200 瓦至2000瓦。
可選地，三次用包含由惰性氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層的時(shí) 間為5秒、至50秒、。
可選地，在所述三個(gè)刻蝕步驟中所使用的等離子體包含F(xiàn)等離子體和/或 O等離子體。
可選地，在所述三個(gè)刻蝕步驟中所使用的等離子體包含Ar等離子體。 可選地，所述底部抗反射層為無機(jī)底部抗反射層。
可選地，形成所述無機(jī)底部抗反射層的材料選自無定形碳、氮化硅、氮 氧化珪或氧化鈥(TiO )。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在刻蝕半導(dǎo)體襯底上的多層刻蝕目標(biāo)層的步驟之前，均包括電離包含惰性氣體的預(yù)處理氣體以形成預(yù)處理等離子體，利用 預(yù)處理等離子體處理光刻膠層的步驟，從而避免光刻膠層的圖形側(cè)壁上形成 溝槽，進(jìn)而使得在電^h質(zhì)層上刻蝕出的形狀更符合預(yù)期。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例等離子體刻蝕方法的流程圖； 圖2至圖IO為根據(jù)上述流程進(jìn)行等離子體刻蝕的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕方法，用于刻蝕位于半導(dǎo)體襯底上方的刻 蝕目標(biāo)層，所述刻蝕目標(biāo)層上方設(shè)有光刻膠層。與現(xiàn)有技術(shù)只對(duì)光刻膠層作 一次高強(qiáng)度的、高能量的預(yù)處理不同，本發(fā)明在等離子體刻蝕過程中，設(shè)置 多次、低能量的預(yù)處理光刻膠層步驟，對(duì)光刻膠層作"低強(qiáng)度的，，預(yù)處理(soft pre-treatment),每一次預(yù)處理完成后再對(duì)目標(biāo)層進(jìn)4于某一深度的刻蝕。通過控 制預(yù)處理等離子體的能量，使預(yù)處理等離子體穿透光刻膠層的距離小于或等 于光刻膠層厚度的一半，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光刻膠層作"低強(qiáng)度的"預(yù)處理。
本發(fā)明的刻蝕目標(biāo)層可以只包括一層材料層或多層材料層。在刻蝕該目 標(biāo)層時(shí)，可以包括多個(gè)子刻蝕步驟，每一個(gè)子刻蝕步驟刻蝕目標(biāo)層至某一深 度，在每一個(gè)子刻蝕步驟前對(duì)光刻膠層作一次"低強(qiáng)度的"預(yù)處理。
具體而言，本發(fā)明的等離子體刻蝕方法包括如下步驟
(1) 提供一半導(dǎo)體襯底，所述襯底上方包括刻蝕目標(biāo)層和位于刻蝕目標(biāo)層 上方的光刻膠層；
(2) 圖形化所述光刻膠層；
(3) 提供預(yù)處理氣體等離子體，利用所述預(yù)處理等離子體處理所述光刻膠
層；(4) 以預(yù)處理后的光刻膠層為掩膜刻蝕所述目標(biāo)層第一深度；
(5) 利用所述預(yù)處理等離子體再次處理所述光刻膠層；
(6) 以所述再次處理后的光刻膠層為掩膜刻蝕目標(biāo)層第二深度；
所述預(yù)處理光刻膠層步驟中，所述預(yù)處理等離子體穿透光刻膠層的距離 小于或等于光刻膠層厚度的一半。
如圖1所示，本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕方法，包括步驟
5101, 提供半導(dǎo)體襯底；
5102, 在半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕停止層；
5103, 在刻蝕停止層上形成電介質(zhì)層；
5104, 在電介質(zhì)層上形成底部抗反射層；
5105, 在底部抗反射層上形成光刻力交層；
5106, 圖形化光刻膠層；
5107, 利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì)光刻膠層進(jìn)行第一次 預(yù)處理；
5108, 以預(yù)處理過的光刻膠層為掩膜，用等離子體刻蝕底部抗反射層至 暴露電介質(zhì)層；
5109, 利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì)光刻膠層進(jìn)行第二次 預(yù)處理；
SllO，以預(yù)處理過的光刻膠層為掩膜，用等離子體刻蝕電介質(zhì)層至暴露 所述刻蝕停止層；
Sill,利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì)光刻膠層進(jìn)行第三次 預(yù)處理；S112,以預(yù)處理過的光刻膠層為掩膜，用等離子體部分刻蝕所述刻蝕停 止層。
下面結(jié)合附圖對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，如圖2所示，執(zhí)行步驟S101,提供半導(dǎo)體襯底101。
半導(dǎo)體襯底101可以是半導(dǎo)體制造領(lǐng)域所使用的硅襯底。然后執(zhí)行步驟 S102,在半導(dǎo)體襯底101上形成刻蝕停止層102,即形成如圖3所示的結(jié)構(gòu)。
刻蝕停止層102的刻蝕速率要比之后形成在其上的電介質(zhì)層103小得多， 它的主要作用是4吏后續(xù)在電介質(zhì)層103上形成的溝槽的底部光滑并獲得良好 定義的形狀。
然后如圖4所示，執(zhí)行步驟S103,在刻蝕停止層102上形成電介質(zhì)層103。
電介質(zhì)層103所選用的材料有很多，例如氧化硅等氧化物、聚合物或碳 等無機(jī)物。在本發(fā)明中，用作電介質(zhì)層103的優(yōu)選材料是無定形碳。
接著執(zhí)行步驟S104,在電介質(zhì)層103上形成底部抗反射層104,形成如 圖5所示的結(jié)構(gòu)。
由于光源照射到后續(xù)形成的光刻膠層105上時(shí)，在光刻膠層105的上下 表面會(huì)產(chǎn)生反射而產(chǎn)生切口效應(yīng)和駐波效應(yīng)。而底部抗反射層104可以減小 光刻力交層105下表面的光反射，從而減輕切口效應(yīng)和駐波效應(yīng)。形成底部抗 反射層104 —般可以采用兩類材料。第一類為有機(jī)底部抗反射材料，此類有 機(jī)底部抗反射材料已廣泛的應(yīng)用于IC制程。第二類是無機(jī)底部抗反射層。這 類無機(jī)底部抗反射層的材料有無定形碳膜(a-C )、氮化硅(SiN )、氮氧化 硅(SiOxNy )和氧化鈦(TiO )等。
然后執(zhí)行步驟S105,在底部抗反射層上形成光刻膠層105,形成如圖6 所示的結(jié)構(gòu)。形成光刻月交層105的方法可以旋涂的方法，該方法以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所述之，具體步驟在此不再贅述。
然后執(zhí)行步驟S106，圖形化光刻膠層105,形成如圖7所示的結(jié)構(gòu)。
圖形化光刻膠層105的過程可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的光刻的方 法，即通過光刻設(shè)備利用圖形化的掩模對(duì)涂布有光刻膠層105的半導(dǎo)體村底 101進(jìn)行曝光處理。光刻膠層105被曝光的部分發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)特定 的溶劑產(chǎn)生從不溶到可溶的轉(zhuǎn)變，或者從可溶到不溶的轉(zhuǎn)變。使得光刻膠層 105上的特定區(qū)域可以被溶劑清除，而殘留下需要的圖形，從而形成刻蝕其下 覆層的掩膜。
接著執(zhí)行步驟S107，利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì)光刻膠 105進(jìn)行第一次預(yù)處理。步驟S107中使用的等離子體包含由惰性氣體形成的 等離子體。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，光刻膠層105表層的微觀結(jié)構(gòu)為網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，當(dāng) 使用包含惰性氣體形成的預(yù)處理等離子體填充這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)時(shí)，可以形成一 層由預(yù)處理氣體原子與光刻膠分子交聯(lián)形成的保護(hù)層(圖未示)。該保護(hù)層可 以防止使用等離子體刻蝕光刻膠層105下的覆層時(shí)，石皮壞光刻膠層105的側(cè) 壁，從而避免在光刻膠層105的圖形側(cè)壁上出現(xiàn)溝槽，進(jìn)而使得在電介質(zhì)層 上刻蝕出的形狀符合預(yù)期。下面以惰性氣體為例來說明預(yù)處理氣體的處理過 程。
步驟S107所述的第一次預(yù)處理步驟是為了防止在使用等離子體刻蝕打開 底部抗反射層104時(shí)，損傷光刻膠層105的側(cè)壁而在側(cè)壁上出現(xiàn)溝槽。
另外，本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，由于光刻膠分子網(wǎng)格的尺寸問題，使用 原子直徑較小的惰性氣體形成等離子體時(shí)，等離子體化的惰性氣體的原子會(huì) 穿越光刻膠分子網(wǎng)格。也就是說，當(dāng)使用直徑較小的惰性氣體形成等離子體 對(duì)光刻膠層105進(jìn)行預(yù)處理，僅在光刻膠層的表面形成保護(hù)層的難度加大。
11因此，本發(fā)明優(yōu)選的方法是采用He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn等原子直徑較大的惰 性氣體形成預(yù)處理光刻膠層的預(yù)處理等離子體。
并且，利用前述惰性氣體按任意比例混合所形成的混合氣體電離形成的 等離子體對(duì)光刻膠層105進(jìn)行預(yù)處理，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。采用混合 氣體電離形成等離子體具有額外的好處，因?yàn)楣饪淘陆粚?05表面的網(wǎng)格狀結(jié) 構(gòu)的網(wǎng)格大小并非完全一致，采用不同直徑的原子填充這些網(wǎng)格可以在光刻 膠層105表面形成更加致密的保護(hù)層。
為了讓預(yù)處理步驟和后續(xù)等離子體刻蝕的步驟可以在同 一個(gè)等離子體腔 室中進(jìn)行，進(jìn)行預(yù)處理所采用的等離子體處理除了由上述惰性氣體作為預(yù)處 理氣體形成的等離子體外，還可以包括其他成分。當(dāng)然，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)，當(dāng)預(yù)處理所釆用的等離子體僅包含由惰性氣體所形成的等離子體時(shí)，光 刻膠層105表面會(huì)形成比較"干凈"的保護(hù)層，不會(huì)有其它副產(chǎn)物的產(chǎn)生， 有利于對(duì)光刻膠層105的表面平整。
在上述預(yù)處理步驟中，對(duì)惰性氣體預(yù)處理氣體進(jìn)行電離的射頻功率為200 瓦至2000瓦，優(yōu)選在500瓦至1500瓦。這種優(yōu)選的電離功率可以^吏形成的 等離子體更好地嵌入光刻膠層105表面的網(wǎng)格之中。業(yè)內(nèi)人士均知離子加速 后的能量大小與頻率和功率都有關(guān)，所以上述功率設(shè)定的舉例只是在一定頻 率的參考值，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的需要可以有不同的參數(shù)設(shè)定。其中頻率和 功率的設(shè)定使得預(yù)處理離子獲得較低的能量后穿透入光刻膠分子網(wǎng)絡(luò)。該能 量的選擇使離子只能穿透到光刻膠一半厚度或小于一半厚度。如果離子能量 過大會(huì)造成入射的離子對(duì)光刻膠表面形成濺射(sputtering),光刻膠形狀無法 保持。
步驟S107利用由惰性氣體形成的等離子體處理半導(dǎo)體襯底101的時(shí)間為 5秒至50秒。在對(duì)半導(dǎo)體襯底101進(jìn)行第 一次預(yù)處理之后，可以執(zhí)行步驟S108,以預(yù)處理過的光刻膠層105為掩膜，用等離子體刻蝕底部抗反射層104至暴 露電介質(zhì)層，形成如圖8所示的結(jié)構(gòu)?？涛g所使用的等離子體含F(xiàn)和/或0, 同時(shí)也可以包括質(zhì)量較大的Ar等離子體。由于步驟S107的預(yù)處理，在底部 抗反射層104上所刻蝕出的形狀可以很好地符合預(yù)期。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在用等離子體刻燭底部抗反射層104的過程中， 在光刻膠層105表層形成的保護(hù)層也受到了傷害。如果不進(jìn)行修補(bǔ)，光刻膠 層105的側(cè)壁將會(huì)在后續(xù)刻蝕電介質(zhì)層103的過程中形成溝槽，從而不利于 保持電介質(zhì)層103上刻蝕出的形狀符合預(yù)期。
因此，接著執(zhí)行步驟S109，利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì) 光刻膠105進(jìn)行第二次預(yù)處理。步驟S109中使用的等離子體包含由惰性氣體 形成的等離子體。
行修補(bǔ)，將由惰性氣體原子補(bǔ)入被破壞的光刻膠層105的網(wǎng)格之中，從而加 固了光刻膠層105表面的保護(hù)層。
步驟S109所述的第二次預(yù)處理與步驟S107所述的第一次預(yù)處理相似， 用于處理的等離子體包括由惰性氣體形成的等離子體；惰性氣體優(yōu)選自He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn等原子直徑較大的惰性氣體或前述惰性氣體按任意比例混合 所形成的混合氣體；優(yōu)選的等離子體僅包括由惰性氣體形成的等離子體；對(duì) 惰性氣體進(jìn)行電離的射頻功率為200瓦至2000瓦，優(yōu)選在500瓦至1500瓦； 預(yù)處理的時(shí)間為5秒至50秒。
在第二次預(yù)處理之后，可以執(zhí)行步驟S110,以預(yù)處理過的光刻膠層105 為掩膜，用等離子體刻蝕電介質(zhì)層103至暴露刻蝕停止層102，形成如圖9所 示的結(jié)構(gòu)?？涛g所使用的等離子體含F(xiàn)和/或O,同時(shí)也可以包括質(zhì)量較大的 Ar等離子體。由于步驟S109的第二次預(yù)處理修4卜了光刻膠層105在步驟S108中被等離子體損傷的部分，因此在電介質(zhì)層103上所刻蝕出的形狀可以很好 地符合預(yù)期。
然后再執(zhí)行步驟Slll，利用由含惰性氣體的氣體形成的等離子體對(duì)光刻
膠105進(jìn)行第三次預(yù)處理。步驟S109中使用的等離子體包含由惰性氣體形成 的等離子體。
步驟Slll所述的笫三次預(yù)處理是對(duì)光刻膠層105表層的保護(hù)層進(jìn)行再次 修補(bǔ)，將步驟S110中被破壞的光刻膠層105的網(wǎng)格用惰性氣體原子補(bǔ)入，因 而再次加固了光刻膠層105表面的保護(hù)層。
步驟Slll所述的第三次預(yù)處理與步驟S107所述的第一次預(yù)處理相似， 用于處理的等離子體包括由惰性氣體形成的等離子體；惰性氣體優(yōu)選自Ar、 Kr、 Xe、 Rn等原子直徑較大的惰性氣體或前迷惰性氣體按任意比例混合所形 成的混合氣體；優(yōu)選的等離子體僅包括由惰性氣體形成的等離子體；對(duì)惰性 氣體進(jìn)行電離的射頻功率為200瓦至2000瓦，優(yōu)選在500瓦至1500瓦；預(yù) 處理的時(shí)間為5秒至50秒。
最后執(zhí)行步驟S112，以預(yù)處理過的光刻膠層105為掩膜，用等離子體部 分刻蝕所述刻蝕停止層102,形成如圖IO所示的結(jié)構(gòu)。這里所說的"部分刻 蝕"在本領(lǐng)域之中的另一種稱呼為"過刻蝕"。部分刻蝕所述刻蝕停止層102 的目的是對(duì)電介質(zhì)層103上的圖形形狀進(jìn)行修正，使其符合預(yù)期。而在本發(fā) 明中，經(jīng)過了步驟Slll所述的第三次預(yù)處理，電介質(zhì)層103上的圖形形狀會(huì) 更符合預(yù)期。
在本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例中，上述三個(gè)預(yù)處理步驟的工藝參數(shù)可以完全相 同，因而可以提高工藝適應(yīng)性，從而更加方便地在同一個(gè)等離子體腔室中完 成三個(gè)預(yù)處理步驟和三個(gè)刻蝕步驟。其中每次預(yù)處理后進(jìn)行的刻蝕步驟，刻 蝕深度可以是刻穿一層材料層如抗反射層104,也可以是分多次刻穿較厚的材料層如電介質(zhì)層103。
本申請(qǐng)雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本申請(qǐng)的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
1. 一種等離子體刻蝕方法，包括步驟(1)提供一半導(dǎo)體襯底，所述襯底上方包括刻蝕目標(biāo)層和位于刻蝕目標(biāo)層上方的光刻膠層；(2)圖形化所述光刻膠層；(3)提供預(yù)處理氣體等離子體，利用所述預(yù)處理等離子體處理所述光刻膠層；(4)以預(yù)處理后的光刻膠層為掩膜刻蝕所述目標(biāo)層第一深度；(5)利用所述預(yù)處理等離子體再次處理所述光刻膠層；(6)以所述再次處理后的光刻膠層為掩膜刻蝕目標(biāo)層第二深度；所述預(yù)處理光刻膠層步驟中，所述預(yù)處理等離子體穿透光刻膠層的距離小于或等于光刻膠層厚度的一半。
2. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于步驟(3)至步驟(6)重復(fù)進(jìn)行，直到所述刻蝕目標(biāo)層被刻蝕完畢。
3. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于所述刻蝕目標(biāo)層包括第一材料層，所述第一深度與第二深度的和小于等于所述第一材料層的厚度。
4. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于所述刻蝕目標(biāo)層至少包括第 一材料層和第二材料層，所述第 一深度與第二深度之和小于等于所述第 一材料層與第二材料層的厚度之和。
5. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于所述預(yù)處理氣體選自He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn或前述氣體按任意比例混合所形成的混合氣體。
6. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于形成預(yù)處理等離子體的射頻功率為200瓦至2000瓦。
7. 如權(quán)利要求1所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于利用所述預(yù)處理等離子體處理所述光刻膠層的時(shí)間為5秒至50秒。
8. 如權(quán)利要求4所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于所述第一材料層 為底部抗反射層，所述第二材料層為電介質(zhì)層。
9. 一種等離子體刻蝕方法，包括步驟^提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上設(shè)有停止刻蝕層，所述停止刻蝕層 上設(shè)有電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層上設(shè)有底部抗反射層，所述底部抗反射層上 設(shè)有圖形化的光刻膠層；利用預(yù)處理氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，用等離子體刻蝕底部抗反射層至暴露所述電介質(zhì)層；第二次用包含由惰性氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，用等離子體刻蝕電介質(zhì)層至暴露所述刻蝕停止層；再次用包含由惰性氣體形成的等離子體處理所述光刻膠層；以光刻膠層為掩膜，用等離子體部分刻蝕所述刻蝕停止層。
10. 如權(quán)利要求9所述的等離子體刻蝕方法，其特征在于所述惰性氣體 選自He、 Ar、 Kr、 Xe、 Rn或前述氣體按任意比例混合所形成的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及等離子體刻蝕方法。本發(fā)明在刻蝕半導(dǎo)體襯底上的多層刻蝕目標(biāo)層的步驟之前，均包括電離包含惰性氣體的預(yù)處理氣體以形成預(yù)處理等離子體，利用預(yù)處理等離子體處理光刻膠層的步驟，從而避免光刻膠層的圖形側(cè)壁上形成溝槽，進(jìn)而使得在電介質(zhì)層上刻蝕出的形狀更符合預(yù)期。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101465287SQ20081020537
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者倪圖強(qiáng), 高山星一 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司