專利名稱：活動(dòng)硬掩模的等離子體刻蝕過(guò)程中的原地光刻膠剝離的制作方法
活動(dòng)硬掩模的等離子體刻蝕過(guò)程中的原地光刻膠剝離
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?00880017184.5，申請(qǐng)日為2008年5月19日，申請(qǐng)人為朗姆研究公司，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“活動(dòng)硬掩模的等離子體刻蝕過(guò)程中的原地光刻膠剝離”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過(guò)程中穿過(guò)硬掩模刻蝕硅層。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及打開硬掩模之后光刻膠的原地剝離。在半導(dǎo)體晶片處理過(guò)程中，該半導(dǎo)體器件的特征可以是由圖案化的硬掩模限定的。使用光刻膠并通過(guò)對(duì)該硬掩模的等離子體刻蝕，可以將該半導(dǎo)體器件特征轉(zhuǎn)移到該硬掩模中。在特征被轉(zhuǎn)移到該硬掩模中之后，該硬掩模上剩余的光刻膠可以被除去。傳統(tǒng)上，使用獨(dú)立的設(shè)備來(lái)打開該硬掩模以及除去該光刻膠。在打開該硬掩模之后，晶片被從該等離子體反應(yīng)器中除去并被放入單獨(dú)的灰化設(shè)備以剝離剩余的光刻膠。在這種情況下，需要另一個(gè)昂貴的設(shè)備來(lái)單獨(dú)進(jìn)行光刻膠的剝離，這要求額外的制造空間和晶片處理時(shí)間。從等離子體室中除去晶片可能導(dǎo)致晶片與環(huán)境接觸，這會(huì)導(dǎo)致被刻蝕表面的改變并導(dǎo)致剝離工藝之前晶片表面狀態(tài)的不一致。

發(fā)明內(nèi)容
為了完成前述并相應(yīng)于本發(fā)明的目的，提供一種在硅層中刻蝕特征的方法。在該硅層上方形成硬掩模層。在該硬掩模層上方形成光刻膠層。打開該硬掩模層。通過(guò)提供剝離氣體剝離該光刻膠層；通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及當(dāng)剝離該光刻膠層后，停止該剝離氣體。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種在硅層中刻蝕特征的方法。在該硅層上方形成硬掩模層。在該硬掩模層上方形成底部防反射涂覆層。在該底部防反射涂覆層上方形成光刻膠層。打開該底部防反射涂覆層。打開該硬掩模層。通過(guò)提供剝離氣體剝離該底部防反射涂覆層和該光刻膠層；通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及當(dāng)剝離該光刻膠層后，停止該剝離氣體。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，提供一種用于在硅層中刻蝕特征的裝置，其中該硅層在硬掩模層下，該硬掩模層在光刻膠層下。該裝置包含等離子體處理室，氣體源和控制器。該等離子體處理室包含形成等離子體處理室外殼的室壁；用于在該等離子體處理室外殼中支撐基片的基片支架；用于調(diào)節(jié)該等離子體處理室外殼中的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器；用于向該等離子體處理室外殼提供能量以維持等離子體的至少一個(gè)電極；電氣連接于該至少一個(gè)電極的至少一個(gè)RF電源；用于向該等離子體處理室外殼中提供氣體的氣體入口 ；以及用于從該等離子體處理室外殼排出氣體的氣體出口。該氣體源與該等離子體處理室的該氣體入口流體連通，并包含打開氣體源；以及剝離氣體源。
該控制器可控地連接于該氣體源和該等離子體處理室的該至少一個(gè)RF電源，并包含至少一個(gè)處理器；和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含用于打開該硬掩模層的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及用于剝離該光刻膠層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，且該用于剝離該光刻膠層的計(jì)算機(jī)可讀代碼包含用于提供剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用于通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及用于當(dāng)該光刻膠層被剝離后停止該剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼。下面，在本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，并結(jié)合以下附圖，對(duì)本發(fā)明的這些以及其它特征進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。


本發(fā)明是以附圖中各圖中的示例的方式，而不是以限制的方式描述的，其中同類的參考標(biāo)號(hào)表示類似的元件，且其中:圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的高水平流程圖。圖2是可以用于刻蝕的等離子體處理室的示意圖。圖3A-B描繪了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其適于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的控制器。圖4A-H是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式處理過(guò)的堆棧的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖中所示的一些優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。在下面的描述中，列舉了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，顯然，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，無(wú)需這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部本發(fā)明仍然能夠?qū)嵤?。在其他情況下，沒(méi)有對(duì)熟知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，以免不必要地模糊本發(fā)明。為了便于理解，圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中使用的工藝的高水平流程圖。在硅層上方形成硬掩模層(步驟100)。該硅層可以是多晶硅、晶體硅(比如硅晶片)、非晶硅或任何其它類型的娃。該娃層一般是純凈娃，其可以有摻雜物。在該硬掩模層上方形成底部防反射涂覆(BARC)層(步驟110)。該底部防反射涂覆層是可選的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，不使用該底部防反射涂覆層。在該底部防反射涂覆層上方形成光刻膠層(步驟120)。該光刻膠層是由特征組成的，該特征最終會(huì)被刻蝕入該硅層。在處理室中放置堆棧，其包括該硅層、該硬掩模層、該底部防反射涂覆層和該光刻膠層(步驟130)。使用打開氣體打開該底部防反射涂覆層(步驟140)。此工藝涉及等離子體刻蝕該底部防反射涂覆層以將該光刻膠層中限定的特征轉(zhuǎn)移到該底部防反射涂覆層中。然后使用打開氣體打開該硬掩模層(步驟150)。此工藝涉及等離子體刻蝕該硬掩模層以將該光刻膠層中限定的特征轉(zhuǎn)移到該硬掩模層中。除去或剝離剩余的光刻膠層和底部防反射涂覆層(步驟140)。在一個(gè)實(shí)施方式中，在打開該硬掩模層之后馬上或在短時(shí)間內(nèi)，使用用氧化化學(xué)物質(zhì)的低偏置功率工藝來(lái)剝離剩余的光刻膠和底部防反射涂覆層。剝離氣體可以包含02、N2、或H2，并可以有鹵素添加物。該打開該底部防反射涂覆層和該硬掩模層(步驟140和150)和該剝離該光刻膠層和該底部防反射涂覆層(步驟160)是在同一個(gè)等離子體室中原地執(zhí)行的。然后，從該室除去具有該硅層和該打開的硬掩模層的堆棧(步驟170)。現(xiàn)在該硅層準(zhǔn)備完畢，可以使用該硬掩模層圖案化了。在一個(gè)實(shí)施方式中，具有該硅層和該打開的硬掩模層的堆棧被放在另一個(gè)等離子體處理室中。然后將該特征刻蝕入該硅層以限定活動(dòng)區(qū)域(步驟180)。然后完全除去該硬掩模(步驟190)。圖2是可以用于實(shí)施本發(fā)明的等離子體反應(yīng)器的示意圖。在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，等離子體反應(yīng)器200包含頂部中心電極206、頂部外圍電極204、底部中心電極208和底部外圍電極210，均在室壁250中。頂部絕緣體環(huán)207將該頂部中心電極206與該頂部外圍電極204隔尚。底部絕緣體環(huán)212將該底部中心電極208與該底部外圍電極210隔離。也是在等離子體反應(yīng)器200中，基片280被置于該底部中心電極208的頂部。可選地，該底部中心電極208結(jié)合合適的基片卡持機(jī)構(gòu)(也就說(shuō)，靜電、機(jī)械夾持等)以固定該基片 280。氣體源224連接于該等離子體反應(yīng)器200并向該等離子體反應(yīng)器200的等離子體區(qū)域240中供應(yīng)打開和剝離氣體。在這個(gè)實(shí)施例中，該氣體源224包含打開氣體源264和剝離氣體源268。該打開氣體源264供應(yīng)用于打開該硬掩模層的氣體。該剝離氣體源268供應(yīng)用于在打開該掩模層之后剝離或除去該硬掩模層上剩余的光刻膠層的氣體。高頻RF源252和低頻RF源254通過(guò)控制器235電氣連接于該等離子體反應(yīng)器200以向該電極204、206、208和210提供能量。該高頻RF源252產(chǎn)生高頻RF能量并將該高頻RF能量供應(yīng)到該等離子體反應(yīng)器200。優(yōu)選地，該高頻RF能量具有大于或等于20兆赫(MHz)的頻率。更優(yōu)選地，該高頻RF能量具有大于或等于27兆赫的頻率。再優(yōu)選地，該聞?lì)lRF能量具有大于或等于60兆赫的頻率。該低頻RF源254產(chǎn)生低頻RF能量并將該低頻RF能量供應(yīng)到該等離子體反應(yīng)器200。優(yōu)選地，該低頻RF能量具有小于或等于20兆赫(MHz)的頻率。更優(yōu)選地，該低頻RF能量具有小于或等于10兆赫的頻率。再優(yōu)選地，該低頻RF能量具有小于或等于2兆赫的頻率。該控制器235連接于該氣體源224、該高頻RF源252和該低頻RF源254。該控制器235控制該打開和剝離氣體向該等離子體反應(yīng)器200內(nèi)的流動(dòng)，以及該射頻能量從該高頻RF源252、該低頻RF源254的產(chǎn)生、該電極204,206,208和210，以及該排氣泵220。在此實(shí)施例中，提供約束環(huán)202以提供對(duì)該等離子體和氣體的約束，該等離子體和氣體從該約束環(huán)之間穿過(guò)并由該排氣泵220排出。圖3A和3B描繪了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其適于實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中使用的該控制器235。圖3A顯示了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的一種可能的物理形式。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可能具有許多種物理形式，從集成電路、印刷電路板和小型手持裝置到大型超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300包括監(jiān)視器302、顯示器304、外殼306、磁盤驅(qū)動(dòng)308、鍵盤310和鼠標(biāo)312。磁盤314是計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，用于向該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300傳送數(shù)據(jù)和從該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300接收數(shù)據(jù)。圖3B是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的方框圖的一個(gè)實(shí)施例。各種子系統(tǒng)連接于系統(tǒng)總線320。一個(gè)或多個(gè)處理器322 (也稱為中央處理單元，或CPU)耦合于存儲(chǔ)器件，包括存儲(chǔ)器324。存儲(chǔ)器324包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存貯器(ROM)。正如本領(lǐng)域中熟知的那樣，ROM能夠向該CPU單向傳送數(shù)據(jù)和指令，而RAM通?？梢杂糜谝噪p向方式傳送數(shù)據(jù)和指令。這兩種類型的存儲(chǔ)器可以包括下面所述的任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤326也雙向耦合于CPU 322 ;它提供額外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量而且還包括任何下述的的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。固定磁盤326可被用來(lái)存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)等等而且通常是比主存儲(chǔ)器更慢的第二級(jí)存儲(chǔ)介質(zhì)(比如硬盤)。應(yīng)當(dāng)理解，固定磁盤326中保存的信息，在適當(dāng)?shù)那闆r下，可以作為虛擬存儲(chǔ)器(virtual memory)以標(biāo)準(zhǔn)方式合并在存儲(chǔ)器324中?？梢瞥疟P314可以采取下述的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的形式。CPU 322也耦合于各種輸入/輸出設(shè)備，比如顯示器304、鍵盤310、鼠標(biāo)312和揚(yáng)聲器330。通常，輸入輸出設(shè)備可能是下述任何一種:視頻顯示器、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤、麥克風(fēng)、觸摸屏、傳感器讀卡器、磁帶或紙帶閱讀器、書寫板、觸摸筆、語(yǔ)音或筆跡識(shí)別器、生物特征閱讀器，或其它的電腦?？蛇x地，CPU322使用網(wǎng)絡(luò)接口 340耦合于另一臺(tái)計(jì)算機(jī)或電信網(wǎng)絡(luò)。使用這種網(wǎng)絡(luò)接口，可以想象，在執(zhí)行上述方法步驟的過(guò)程中，該CPU可以從網(wǎng)絡(luò)接收信息，或者可以輸出信息到網(wǎng)絡(luò)。而且，本發(fā)明的方法實(shí)施方式可以在CPU 322上單獨(dú)執(zhí)行或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)(比如因特網(wǎng))與共享部分處理的遠(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(chǔ)產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)具有用以執(zhí)行各種由計(jì)算機(jī)完成的操作的計(jì)算機(jī)代碼。該介質(zhì)和計(jì)算機(jī)代碼可以是為本發(fā)明的目的專門設(shè)計(jì)和制造的，也可以是對(duì)具有計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域的技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)熟知并可以獲得的。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)施例包括但不限于:磁介質(zhì)比如硬盤、軟盤和磁帶；光介質(zhì)比如⑶-ROM和全息器件；磁光(magneto-optical)介質(zhì)，比如光軟盤(floptical disks);和被專門配置為存儲(chǔ)和執(zhí)行程序代碼的硬件裝置，比如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)和ROM和RAM器件。計(jì)算機(jī)代碼的實(shí)施例包括比如由編譯器產(chǎn)生的機(jī)器碼和包含由計(jì)算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的更高級(jí)別代碼的文件。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可以是由嵌入載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸并表示由處理器執(zhí)行的指令序列的計(jì)算機(jī)代碼。為了便于理解本發(fā)明，圖4A是具有硅層410的堆棧400的橫截面示意圖。最終，特征要被刻蝕入此硅層中以限定活動(dòng)區(qū)域。該硅層410是大體純凈的硅，而不是二氧化硅或氮化硅。在此實(shí)施例中，該硅層410是硅晶片或硅基片。在該硅基片410上形成硬掩模層420 (步驟100)。在此實(shí)施方式中，該硬掩模層420可以是以硅為基底的。例如，該硬掩模層420可以是電介質(zhì)材料，比如Si02、SiON或Si3N4。該硬掩模層420可包含特定材料的單一層或不同材料的多個(gè)層并具有一定厚度。例如，在圖4A所示的實(shí)施方式中，該硬掩模層420包含約1000埃厚的SiO2層422，其在約1000埃厚的Si3N4層421上方。如圖4B所示，在該硬掩模層420上形成底部防反射涂覆層430(步驟110)。通常，在要使用光刻法在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上圖案化的材料層(在這種情況下是該硬掩模層420)和上面的光刻膠層(參看步驟120和下面的圖4C)之間形成底部防反射涂覆層430，以抑制從該材料層表面到該光刻膠層中的反射，其可能損害該圖案化。該底部防反射涂覆層430是可選的。在另一個(gè)實(shí)施方式中，不使用該底部防反射涂覆層。該底部防反射涂覆層430 (當(dāng)存在時(shí))具有一定的厚度。例如，在圖4B所示的實(shí)施方式中，該底部防反射涂覆層430具有約900埃的厚度。如圖4C所示，在該底部防反射涂覆層430上方形成具有特征的光刻膠層440 (步驟120)。光刻膠是一種對(duì)光敏感的材料。使用光將特征或圖案從光掩模轉(zhuǎn)移到光刻膠。在一個(gè)實(shí)施方式中，該光刻膠是一種聚合物材料。在該等離子體反應(yīng)器200中放置該堆棧400，其包括該硅基片410、該硬掩模層
420、該底部防反射涂覆層430和該光刻膠層440(步驟130)。首先，打開該底部防反射涂覆層430 (步驟140)，如圖4D所示。該光刻膠層440中限定的特征或圖案被轉(zhuǎn)移到該底部防反射涂覆層430。在圖4D所示的實(shí)施方式中，在打開該底部防反射涂覆層430之后，在該特征的底部，在SiO2下墊層422中形成細(xì)小凹陷423，該下墊層422是該硬掩模層420的一部分。接下來(lái)，打開該硬掩模層420 (步驟150)，如圖4E所示。該光刻膠層440中限定的特征被繼續(xù)轉(zhuǎn)移到該硬掩模層420。如果該硬掩模層420包含有不同材料形成的多個(gè)層
421、422的話，如圖4E所示的實(shí)施方式中一樣，然后將該特征轉(zhuǎn)移到該硬掩模層420的所有的層 421、422。在此實(shí)施方式中，為了打開該硬掩模層420 (步驟150)，將打開氣體流入該等離子體反應(yīng)器200。該打開氣體可包含CF4、CHF3、02或Ar。高頻RF源252向該等離子體反應(yīng)器200供應(yīng)頻率大于或等于20兆赫的RF能量。優(yōu)選地，該高頻RF能量具有大于或等于27兆赫的頻率。優(yōu)選地，該高頻RF能量供應(yīng)約150瓦到800瓦之間的RF能量。低頻RF源254向該等離子體反應(yīng)器200供應(yīng)頻率小于或等于20兆赫的RF能量。優(yōu)選地，該低頻RF能量具有約2兆赫的頻率。優(yōu)選地，該低頻RF能量供應(yīng)約300瓦到1200瓦之間的能量。使該打開氣體形成等離子體。使用該等離子體打開該硬掩模430。一旦該特征在該硬掩模層430中被打開之后，停止該打開氣體的流入。例如，下面是在圖4E所示的實(shí)施方式中使用的打開該硬掩模層420 (步驟150)的具體配方:壓強(qiáng)為120毫托；該高頻RF電源252供應(yīng)150瓦，頻率為27兆赫的RF能量；該低頻RF電源254供應(yīng)750瓦，頻率為2兆赫的RF能量；而該打開氣體流包含600sccm的Ar、IIOsccm 的 CF4、20sccm 的 CHF3 和 16sccm 的 O2。剝離該硬掩模層420上剩余的光刻膠層440和底部防反射涂覆層430(步驟160)。圖4F是在除去該光刻膠層440和該底部防反射涂覆層430之后，該堆棧400的橫截面示意圖。因此，只剩下該硅基片410和該硬掩模層420。在此實(shí)施方式中，將剝離氣體流入該等離子體反應(yīng)器200。在一個(gè)實(shí)施方式中，該剝離氣體至少包含02、N2或H2。例如,該剝離氣體可至少包含ΝΗ3、02和CO或C02。高頻RF源252向該等離子體反應(yīng)器200供應(yīng)高頻RF能量。優(yōu)選地，該高頻RF能量具有大于或等于20兆赫的頻率。更優(yōu)選地，該高頻RF能量具有大于或等于27兆赫的頻率。還優(yōu)選地,該高頻RF能量具有大于或等于60兆赫的頻率。優(yōu)選地，該高頻RF能量供應(yīng)約200瓦到800瓦之間的RF能量。更優(yōu)選地，該高頻RF能量供應(yīng)約300瓦的RF能量。低頻RF源254向該等離子體反應(yīng)器200供應(yīng)低頻RF能量。優(yōu)選地，該低頻RF能量供應(yīng)O到600瓦之間的RF能量。更優(yōu)選地，只有少量地，比如小于或等于50瓦的低頻RF能量被供應(yīng)到該等離子體反應(yīng)器200。更優(yōu)選地，沒(méi)有低頻RF能量被供應(yīng)到該等離子體反應(yīng)器200。使該剝離氣體形成等離子體，其用于將剩余的光刻膠層440和底部防反射涂覆層430剝離掉。該剝離該光刻膠層440和該底部防反射涂覆層430是在原地進(jìn)行的。該光刻膠層440和該底部防反射涂覆層430被剝離掉而該晶片留在該底部防反射涂覆層430和該硬掩模層420被打開的同一個(gè)等離子體室中并在該硬掩模層420被打開后很短的時(shí)間內(nèi)。一旦該光刻膠層440和底部防反射涂覆層430被完全除去后，停止該剝離氣體的流入。例如，以下是在圖4F所示的實(shí)施方式中使用的剝離該光刻膠層440和該底部防反射涂覆層430 (步驟160)的具體配方:壓強(qiáng)為300毫托；該高頻RF電源252供應(yīng)300瓦，頻率為27兆赫的RF能量；而該剝離氣體流包含IOOOsccm的O2，而氣體輸入的中心比重為50% (氣體通常是經(jīng)由兩個(gè)不同的路徑:中心和邊緣被送入該處理室的)。從該等離子體反應(yīng)器200除去該堆棧400，其包括該硅基片410和該打開的硬掩模層420 (步驟170)。穿過(guò)該打開的硬掩模層420將特征411刻蝕入該硅基片(步驟180)。用于刻蝕的配方依賴于待刻蝕材料的類型。在此實(shí)施方式中，因?yàn)樵摶?10是硅，所以應(yīng)當(dāng)選擇適于刻蝕硅材料的合適的配方。使刻蝕氣體流入該刻蝕室并向該刻蝕室提供一種或多種類型的RF能量以使該刻蝕氣體形成等離子體，其用于刻蝕該硅基片410。一旦刻蝕完成后，停止該刻蝕氣體的流入。圖4G是在特征411已經(jīng)被刻蝕入該硅基片410以限定活動(dòng)區(qū)域之后，該堆棧400的橫截面示意圖。除去剩余的硬掩模層420 (步驟190)?？梢允褂闷胀ǖ挠袡C(jī)層剝離工藝，比如可以使用磷酸(H3PO4)tj圖4H是在該硬掩模層420已經(jīng)被剝離之后，該堆棧400的橫截面示意圖。只留下了具有特征的硅基片410。在上述實(shí)施例中，打開該底部防反射涂覆層430和該硬掩模層420以及在打開該硬掩模層420之后剝離該光刻膠層440和該底部防反射涂覆層430是在同一個(gè)等離子體處理室中原地進(jìn)行的?？涛g該硅基片410和在刻蝕該硅基片410之后剝離該硬掩模層420是在其它地方在獨(dú)立的設(shè)備中進(jìn)行的。替代地，在另一個(gè)實(shí)施例中，所有五個(gè)步驟，打開該底部防反射涂覆層430 (步驟140)、打開該硬掩模層420 (步驟150)、剝離剩余的光刻膠層440和底部防反射涂覆層430 (步驟160)、刻蝕該硅基片410 (步驟180)和剝離該硬掩模層420 (步驟190)可以在原地完成。本發(fā)明適用于各種類型的刻蝕工藝，比如通孔刻蝕和溝槽刻蝕。本發(fā)明有許多益處。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在打開該硬掩模之后剝離該光刻膠層的過(guò)程中，不使用低頻RF能量或使用少量的低頻RF能量防止該硬掩模的上角倒圓(rounding)或倒角(faceting)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，硬掩模的倒角的減少可以減少刻蝕特征的小刻面。更高頻率的RF等離子體灰化提供了從該硬掩模層中的刻蝕特征的側(cè)壁除去聚合物淀積的更高的效率。還發(fā)現(xiàn)，此實(shí)施例延長(zhǎng)了各清潔之間的平均時(shí)間。在每次硬掩模打開工藝之后，使用氧化化學(xué)物質(zhì)對(duì)室進(jìn)行無(wú)晶片清潔以保持該反應(yīng)器內(nèi)部的清潔。在清潔過(guò)程中，HMO工藝之后在反應(yīng)器壁上積累的含氟聚合物淀積被除去。盡管無(wú)晶片清潔是在每個(gè)基片之后執(zhí)行的，然而掩藏該反應(yīng)器的部件并使用流體溶劑從反應(yīng)器部件表面洗去污染物的定期的濕法清潔也是需要的。該光刻膠層的原地剝離延長(zhǎng)了濕法清潔之間的平均時(shí)間，因?yàn)閯冸x和清潔兩者使用同樣的氧化化學(xué)物質(zhì)。因此，減少了由從反應(yīng)器壁表面剝落的聚合物薄片引起的微粒問(wèn)題的可能性。盡管本發(fā)明是依照幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述的，然而，存在落入本發(fā)明范圍的變更、置換、改變和各種等同替換。還應(yīng)當(dāng)注意，有許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的替代方式。因此，所附權(quán)利要求意在被解釋為包括所有這些變更、置換和各種等同替換均落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用在硅層中刻蝕特征的方法制造的半導(dǎo)體器件，包括: 在該硅層上方形成硬掩模層，其中該硬掩模層是以硅為基底的，其中該形成硬掩模層包含: 在該娃層上方形成第一層，其中該第一層是Si3N4 ;以及 在該第一層上方形成第二層，其中該第二層是SiO2 ;在該硬掩模層上方形成光刻膠層； 打開該硬掩模層；以及 剝離該光刻膠層，包含 提供剝離氣體； 通過(guò)提供頻率大于或等于27MHz的高頻RF能量和頻率小于20MHz的低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及當(dāng)剝離該光刻膠層后，停止該剝離氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該低頻RF能量具有O瓦的功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中該高頻RF能量具有在約200瓦到800瓦之間的功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中該高頻RF能量具有在約300瓦的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該剝離氣體包含從由02、N2和H2組成的組中選出來(lái)的至少一種氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5 所述的半導(dǎo)體器件，其中該剝離氣體進(jìn)一步包含鹵素。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中該打開該硬掩模層包含 提供打開氣體； 通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量使用該打開氣體形成等離子體；以及 當(dāng)該硬掩模層被打開后停止該打開氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中在該硬掩模層上方和該光刻膠層下是底部防反射涂覆層，進(jìn)一步包含 打開該底部防反射涂覆層；以及 剝離該底部防反射涂覆層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中該剝離該底部防反射涂覆層包含: 提供剝離氣體； 通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及 當(dāng)該底部防反射涂覆層被剝離后停止該剝離氣體。
10.一種用于在硅層中刻蝕特征的裝置，其中該硅層在硬掩模層下，該硬掩模層在光刻膠層下，包含: 等離子體處理室，包含: 形成等離子體處理室外殼的室壁； 用于在該等離子體處理室外殼中支撐基片的基片支架； 用于調(diào)節(jié)該等離子體處理室外殼中的壓強(qiáng)的壓強(qiáng)調(diào)節(jié)器； 用于向該等離子體處理室外殼提供能量以維持等離子體的至少一個(gè)電極；電氣連接于該至少一個(gè)電極的至少一個(gè)RF電源； 用于向該等離子體處理室外殼中提供氣體的氣體入口 ；以及 用于從該等離子體處理室外殼排出氣體的氣體出口； 與該氣體入口流體連通的氣體源，包含: 打開氣體源；以及 剝離氣體源；以及 可控地連接于該氣體源和該至少一個(gè)RF電源的控制器，包含: 至少一個(gè)處理器；以及 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包含: 用于打開該硬掩模層的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及 用于剝離該光刻膠層的計(jì)算機(jī)可讀代碼，包含 用于提供剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 用于通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及 用于當(dāng)該光刻膠層被剝離后停止該剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中該硬掩模包含在該硅層上方的Si3N4層以及在該Si3N4層上方的SiO2層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置 ，其中該低頻RF能量具有O瓦的功率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中該高頻RF能量具有在約200瓦到800瓦之間的功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該高頻RF能量具有在約300瓦的功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中該剝離氣體源包含02、N2或H2氣體源中至少一種以及其中該剝離氣體包含從由02、N2和H2組成的組中選出來(lái)的至少一種氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中該剝離氣體源進(jìn)一步包含鹵素源以及其中該剝離氣體進(jìn)一步包含鹵素。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中用于打開該硬掩模層的計(jì)算機(jī)可讀代碼包含: 從打開氣體源提供打開氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量使用該打開氣體形成等離子體的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及 當(dāng)該硬掩模層被打開后停止該打開氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中在該硬掩模層上方和該光刻膠層下是底部防反射涂覆層，進(jìn)一步包含 打開該底部防反射涂覆層的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及 剝離該底部防反射涂覆層的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中該剝離該底部防反射涂覆層的計(jì)算機(jī)可讀代碼包含: 用于提供剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼； 用于通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體的計(jì)算機(jī)可讀代碼，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及用于當(dāng)該底部防反射涂覆層被剝離后停止該剝離氣體的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，進(jìn)一步包含:用于刻蝕該硅層的計(jì)算機(jī)可讀代碼；以及用于剝離該硬掩模層的計(jì)算機(jī)可讀代碼。
全文摘要
提供一種在硅層中刻蝕特征的方法。在該硅層上方形成硬掩模層。在該硬掩模層上方形成光刻膠層。打開該硬掩模層。剝離該光刻膠層，通過(guò)提供剝離氣體；通過(guò)提供高頻RF能量和低頻RF能量用該剝離氣體形成等離子體，其中該低頻RF能量的功率小于50瓦；以及當(dāng)剝離該光刻膠層后，停止該剝離氣體。該打開該硬掩模層和該剝離該光刻膠層是在同一個(gè)室中執(zhí)行的。
文檔編號(hào)H01L21/3213GK103187267SQ201310072409
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者趙尚俊, 湯姆·崔, 韓太竣, 姜肖恩, 波羅跋枷羅·卡帕拉達(dá)蘇, 嚴(yán)必明 申請(qǐng)人:朗姆研究公司