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：
本發明涉及半導體器件的形成。更具體地，本發明涉及介電層蝕刻工藝。 在半導體晶片處理過程中，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構的玻璃板，該幾何結構阻止 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
的化學成分從而顯影機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 該暴露的區域，而在負光刻膠材料的情況中，去除未暴露的區域。所以，蝕刻該晶片以從不 再受到該光刻膠材料保護的區域去除下層的材料，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)已經用于0. 04 y m以下器件 的制造。這種沉浸光刻技術使得工藝能夠低于110nm節點。大規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，在用于一個或多個抗反射涂層 (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之一是管理"蝕刻預算"并 防止光刻膠的表面退化，同時獲得目標關鍵尺寸(CD)。這里，"蝕刻預算"通常是暴露結構 (這個例子中是光刻膠)可經受蝕刻劑而不會過度損壞所持續的時間量。
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和物理方式去除目標材料，所以，該蝕刻工藝對于環境參數的變 化非常敏感。傳統的蝕刻控制中的這種因素之一是非負載效應，其中該蝕刻特性根據圖案 (特征)的尺寸和密度而變化，即，待蝕刻層(蝕刻層)的"負載"變化。
發明內容
為了實現前述以及按照本發明的目的，提供一種方法，用以蝕刻設在抗反射層 (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域和密集區域，(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循環，其中每個循環包括(bl)修整-蝕刻階段， 其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區域選擇性修整該掩模的分離區域，以 及(b2)沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層，同時進一步蝕刻該掩模特征的底部中 的該ARL。該修整和開口產生對在該分離區域中的掩模的凈修整。 本發明的另一方面中，提供一種設備，用以蝕刻設在抗反射層(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域和 密集區域。該設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 離子處理室外殼內支撐基片的基片支撐件、用以調節該等離子處理室外殼內壓力的壓力調
6節器、至少一個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。控制器以可控方式連接到該氣體源和至少一個電極。該控制器包括至少一個處理器 以及計算機可讀介質。該計算機可讀介質包括用于修整和開口的計算機可讀代碼，其包括 多個循環，其中用于每個循環的計算機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算機可讀代碼，由該修整_蝕刻氣體生成第一等離子的計
算機可讀代碼，該第一等離子蝕刻該掩模特征底部中的該ARL并相對該密集區域選擇性修 整該掩模的分離區域，用于停止來自該修整_蝕刻氣體源的該修整_蝕刻氣體的計算機可 讀代碼，用于從該沉積_蝕刻氣體源提供沉積_蝕刻氣體的計算機可讀代碼，用于由該沉 積_蝕刻蝕刻氣體源生成第二等離子的計算機可讀代碼，該第二等離子在該掩模上沉積沉 積層同時進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_蝕刻氣體的計算機可讀代碼，用于使用該修整過的掩模蝕刻該介電層的計算機可讀代 碼，以及用于去除該掩模的計算機可讀代碼。 本發明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結合附圖更詳細地說明。
在附圖中，本發明作為示例而不是作為限制來說明，其中類似的參考標號指出相 似的元件，其中 圖1是可用于本發明一個實施例的工藝的高層流程圖。 圖2A-D是按照本發明一個實施例處理的層疊的剖視示意圖。 圖3是按照本發明一個實施例的該修整和開口步驟更詳細流程圖。 圖4A-C是按照本發明一個示例處理的分離區域中掩模特征(大掩模特征)的剖
視示意圖。 圖5A-C是按照本發明對應圖4A-C的示例處理的密集區域中掩模特征(小掩模特 征)的剖視示意圖。 圖6A是多個該修整和開口步驟的循環之后分離區域中掩模特征(大掩模特征) 的剖視示意圖。 圖6B是多個該修整和開口步驟的循環之后密集區域中掩模特征(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是可用于實施本發明的等離子處理室的示意圖。 圖9A-B說明一計算機系統，其適于實現用于本發明實施例的控制器。
具體實施例方式
現在將根據其如在附圖中說明的幾個實施方式來具體描述本發明。在下面的描述 中，闡述許多具體細節以提供對本發明的徹底理解。然而，對于本領域技術人員，顯然，本發 明可不利用這些具體細節的一些或者全部而實施。在有的情況下，公知的工藝步驟和/或 結構沒有說明，以避免不必要的混淆本發明。
為了便于理解，圖1是可用于本發明一實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，該掩模可 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可包括有機底部抗反射涂層(BARC)層和無機 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域216和密集區域218。該 分離區域216通常包括數量較少的較大掩模特征，該密集區域218通常包括數量較多的較 小掩模特征。例如，該密集區域128中掩模特征與該分離區域126中的CD的比可以是1 : 2 至l : 10。 S卩，該分離區域216特征是具有大特征214a的區域，而該密集區域218是具有 小特征214b的區域。 該分離區域216中，該介電層208的蝕刻有減緩的趨勢，結果該介電層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，參照本發明一個實施 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，選擇性地修整該掩模的側壁228，從而該分離區域216中該掩 模特征的CD 226相對于該密集區域218放大，如圖2B所示。該密集區域218中的掩模特 征以及該分離區域216和該密集區域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工藝的更詳細的工藝流程圖。在這個示例 中，該修整和開口工藝在多個兩階段循環中執行。每個循環的第一階段(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域218 (步驟304)有選擇地修 整該分離區域216中的該掩模特征的側壁。每個循環的第二階段(沉積-蝕刻階段)在該 掩膜上沉積沉積層，同時進一步蝕刻該掩模特征的底部(步驟308)中的該ARL210。該修整 和開口步驟的每個循環在該分離區域中產生對掩膜的凈修整。額外的階段可以添加到每個 循環。該修整和開口步驟包括兩個或多個循環，優選地至少三個循環。更優選地，這個步驟 包括四至十二個循環。更優選地，該步驟重復六至七個循環。 參照本發明一個實施例，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。更優選地，該沉積氣體進一步包括載體氣體，如N2和 /或Ar。 在這個實施例中，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循環中，該分離區域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循環中，該密 集區域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BARC211和無機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ARL蝕刻是局部蝕刻，并且不會在一個循環中完全去除該 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 該側壁215a和215b也部分去除。因為該包含NF3的修整-蝕刻氣體在該分離區域216中 比在該密集區域218中具有更高的蝕刻速率，所以該分離區域216中該掩模特征214a的側 壁214a比該密集區域218中該掩模特征214b的側壁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的側壁215a和215b， 同時進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可以是包括碳氫化合物的聚合物(主要成分為碳氫化合物的聚合 物)。通常，每個沉積_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壁215a、215b上的沉積層的厚度。進而，該分離區域216 中的該沉積層可比該密集區域218中的該沉積層厚。該沉積-蝕刻氣體還可在該分離區域 216中的掩模特征的側壁215a上比在該密集區域218中的掩模特征的側壁214b上沉積更 多的沉積材料。 在這個示例中，每個沉積-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，在每個循環結束時，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壁，由于該 修整_蝕刻工藝中的微負載效應比該沉積_蝕刻工藝中的微負載更占優勢，所以該分離區 域216中的該掩模特征214a的側壁215a上的沉積層仍不足以完全恢復之前的修整_蝕刻 階段期間損失的側壁。因而，該分離區域中，如圖4C中，該修整和開口步驟減少該掩模的側 壁，同時基本上保持該掩模最初的厚度，導致該掩模的凈修整。另一方面，該密集區域中，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。 在任一個區域中，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階段，該分離區域216中的該掩模特 征214a的該側壁215a相對該密集區域218被選擇性修整，同時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示范性說明多個該修整和開口步驟循環之后該分離區域216中該掩模特征 214a的剖視圖。通過重復該修整_蝕刻階段和該沉積_蝕刻階段，將該分離區域中的該掩 模特征214的該側壁215a—點點向下修整到所需的形貌。同時，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示意性說明多個該修整和開口步驟 循環之后該密集區域218中的該掩模特征214b的剖視圖。密集區域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。
應當注意，為了在每個沉積-蝕刻階段沉積薄沉積層而重復多個循環(多循環工 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點。首先，該多循環工 藝提供更好的形貌調節。沉積較厚的聚合物層的單個長沉積_蝕刻步驟往往產生稱作"方
9包化"的形貌(如圖7A所示)，在極端情況下，該特征甚至會被夾斷。另一方面，單個長修 整-蝕刻步驟會產生刻面的形貌(如圖7B所示)。多個交替的修整-蝕刻步驟和沉積-蝕 刻步驟的循環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，應當注意，因為設計規則的要求，改變 該分離區域中最初掩模特征的CD是不希望的或者是不實際的。 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該介 電層208 (步驟112)。圖2C示出蝕刻進該介電層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。可執行額外的形成步驟(步驟124)。例如，然后可在該特 征中形成觸點242。在形成觸點之后可執行額外的工藝。 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一步蝕刻該ARL的第二階段。該等 離子處理室400包括限制環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。優選地，該處理室400能夠蝕刻介電層。更優選地，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，該基片204設在該下部電極408上方。該下部電極408 結合合適的基片卡緊機構(例如，靜電、機械夾緊等等)用以夾持該基片204。該反應器頂 部428結合該上部電極404，其設為正對該下部電極408。該上部電極404、下部電極408 和限制環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 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。可以有不同的將RF功率連接到電極的組合方 式。在Lam ResearchCorporation的電介質蝕刻系統系統的情況中，如Exelan⑧系列，由 Fremont, California的LAM Research Corporation ,其可用于本發明的優選實施例，該 27MHz、2MHz和60MHz功率源構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，可使用該電介質蝕刻系統，如硅氧化物或有機硅酸鹽玻璃。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，并且將執行修整_蝕刻和沉積_蝕刻作為多個循環的每個循環的兩個階段交替，從 而該修整_蝕刻和該沉積_蝕刻在該分離區域中產生對掩模的凈修整。
圖9A和9B說明了一個計算機系統1300，其適于實現用于本發明的實施方式的控 制器435。圖9A示出該計算機系統一種可能的物理形式。當然，該計算機系統可以具有從 集成電路、印刷電路板和小型手持設備到巨型超級計算機的范圍內的許多物理形式。計算 機系統1300包括監視器1302、顯示器1304、機箱1306、磁盤驅動器1308、鍵盤1310和鼠標 1312。磁盤1314是用來與計算機系統1300傳入和傳出數據的計算機可讀介質。
圖9B是計算機系統1300的框圖的一個例子。連接到系統總線1320的是各種各樣 的子系統。處理器1322 (也稱為中央處理單元，或CPU)連接到存儲設備，包括存儲器1324。 存儲器1324包括隨機訪問存儲器(RAM)和只讀存儲器(R0M)。如本領域所公知的，ROM用 作向CPU單向傳輸數據和指令，而RAM通常用來以雙向的方式傳輸數據和指令。這兩種類 型的存儲器可包括下面描述的任何合適的計算機可讀介質。固定磁盤1326也是雙向連接 到CPU1322 ;其提供額外的數據存儲并且也包括下面描述的任何計算機可讀介質。固定磁 盤1326可用來存儲程序、數據等，并且通常是次級存儲介質(如硬盤)，其比主存儲器慢。 可以理解的是保留在固定磁盤1326內的信息可以在適當的情況下作為虛擬存儲器以標準 的方式結合在存儲器1324中。可移動存儲器1314可以采用下面描述的任何計算機可讀介 質的形式。 CPU1322還連接到各種輸入/輸出設備，如顯示器1304、鍵盤1310、鼠標1312和
揚聲器1330。通常，輸入/輸出設備可以是下面的任何一種視頻顯示器、軌跡球、鼠標、鍵
盤、麥克風、觸摸顯示器、轉換器讀卡器、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算機。CPU1322可選地可使用網絡接口 1340連接到另一臺計算機
或者電信網絡。利用這樣的網絡接口，計劃在執行上述方法步驟地過程中，CPU可從網絡接
收信息或者向網絡輸出信息。此外，本發明的方法實施方式可在CPU1322上單獨執行或者
可在如Internet的網絡上與共享該處理一部分的遠程CPU —起執行。 另外，本發明的實施方式進一步涉及具有計算機可讀介質的計算機存儲產品，在
計算機可讀介質上有用于執行各種計算機實現的操作的計算機代碼。該介質和計算機代碼
可以是那些為本發明目的專門設計和構建的，或者它們可以是對于計算機軟件領域技術人
員來說公知并且可以得到的類型。計算機可讀介質的例子包括，但不限于磁介質，如硬盤、
軟盤和磁帶；光介質，如CD-ROM和全息設備；磁_光介質，如光軟盤；以及為了存儲和執行
程序代碼專門配置的硬件設備，如專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)以及ROM和
RAM器件。計算機代碼的例子包括如由編譯器生成的機器代碼，以及包含高級代碼的文件，
該高級代碼能夠由計算機使用解釋器來執行。計算機可讀介質還可以是在載波中由計算機
數據信號攜帶的并且表示能夠被處理器執行的指令序列的計算機代碼。 多循環兩階段工藝用來執行該修整和開口 (圖1中的步驟108)，其中該分離區域
(大掩模特征)中的該掩模特征的側壁相對密集區域(小掩模特征)選擇性修整，同時蝕刻 該特征的底部中的該ARL。參照本發明一個實施例，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)的一個示 例提供100-500sccm、優選地300sccm NF^流。壓力設在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 和應用。在一個優選實施例中，NF3是該修整-蝕刻氣體的唯一成分沒有任何載體或者調諧 氣體。每個修整_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壁減少該循環所需的量。側壁減少的量通過對于給定的參數設置下該 修整_蝕刻階段的持續時間來控制，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。在該室內提供40-200mTorr，優選地80mTorr的壓力。該第二 RF源448提供 60MHz頻率的100-500瓦特功率，優選地400瓦特。在別的實施例中，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，取決于晶片和應用。在別的 實施例中，每個循環可進一步包括額外的沉積和/或形貌成形階段。每個沉積_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在先前的修整_蝕刻階段損失的掩 模厚度。該循環的凈修整的量可通過在給定的參數設置下該修整_蝕刻階段和該沉積_蝕 刻階段的持續時間來控制，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。通過控制每個循環的該兩階段，以及循環的數 量，在該修整和開口步驟結束，去除該掩模特征的底部中的該ARL，以及修整該分離區域中 該特征的側壁以補償在隨后的電介質蝕刻中的微負載效應。 待蝕刻介電層208的一個示例可以是傳統的蝕刻層，如SiN、SiC、氧化物或低k電
介質。可使用傳統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域(大特征)和該密集區
域(小特征)之間的CD偏差。該修整-蝕刻和沉積_蝕刻循環可根據需要重復許多次以
獲得對該掩模的理想修整從而實現該介電層的目標CD，以及去除該掩模特征的底部中的該
ARL。該修整和開口，其提供該分離區域的擴大的CD(即，"負向微負載"直到該ARL蝕刻)，
補償該介電層蝕刻期間的微負載效應，以便在最終特征中實現目標CD。 盡管本發明依照多個實施方式描述，但是存在落入本發明范圍內的改變、置換和
各種替代等同物。還應當注意，有許多實現本發明方法和設備的可選方式。所以，其意圖是
下面所附的權利要求解釋為包括所有這樣的落入本發明主旨和范圍內的改變、置換和各種
替代等同物。
1權利要求
一種用以蝕刻設在抗反射層(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域和密集區域；修整和開口包括多個循環，每個循環包括修整-蝕刻階段，其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區域選擇性修整該掩模的分離區域；以及沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層，同時進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生對在該分離區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. 根據權利要求1所述的方法，其中該圖案化掩模是光刻膠掩模。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中該ARL包括有機底部抗反射涂層(BARC)和無機電 介質抗反射涂層(DARC)。
4. 根據權利要求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. 根據權利要求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 在先前的修整_蝕刻階段中去除的掩模的厚度。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中該修整和開口基本上保持分離圖案區域中的最初 掩模厚度并減少掩模側壁。
7. 根據權利要求6所述的方法，其中該修整和開口基本上保持密集圖案區域中的最初 掩模形貌。
8. 根據權利要求1-7任一項所述的方法，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. 根據權利要求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. 根據權利要求9所述的方法，其中該沉積_蝕刻氣體進一步包括 H"以及載體氣體，包括N2或Ar至少一種。
11. 根據權利要求1-7任一項所述的方法，其中該修整和開口包括至少三個循環。
12. 根據權利要求11所述的方法，其中該修整和開口包括四到十二個循環。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中該修整和開口包括六到七個循環。
14. 一種用以蝕刻設在抗反射層(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備，該掩模具有該掩模特征的分離區域和密集區域，該設備包 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支撐基片的基片支撐件；用以調節該等離子處理室外殼內壓力的壓力調節器；至少一個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電極，包括 至少一個處理器；以及計算機可讀介質包括用于修整和開口的計算機可讀代碼，其包括多個循環，其中用于每個循環的計算機可 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算機可讀代碼； 由該修整_蝕刻氣體生成第一等離子的計算機可讀代碼，該第一等離子蝕刻該掩模特征底部中的該ARL并相對該密集區域選擇性修整該掩模的分離區域；用于停止來自該修整_蝕刻氣體源的修整_蝕刻氣體的計算機可讀代碼； 用于從該沉積_蝕刻氣體源提供沉積_蝕刻氣體的計算機可讀代碼； 用于由該沉積-蝕刻蝕刻氣體源生成第二等離子的計算機可讀代碼，該第二等離子在該掩模上沉積沉積層同時進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_蝕刻氣體的計算機可讀代碼； 用于使用修整過的掩模蝕刻該介電層的計算機可讀代碼；以及 用于去除該掩模的計算機可讀代碼。
15. —種用以蝕刻設在抗反射層(ARL)下方的介電層的設備，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域和密集區域，該設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并相對該密集區域選 擇性修整該掩模的分離區域；用于沉積-蝕刻的裝置，配置為在該掩模上沉積沉積層同時進一步蝕刻該掩模特征底 部中的該ARL ;以及用于交替運行該用于修整_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-蝕刻產生對在該分離區域中的掩模 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. 根據權利要求15所述的設備，其中該圖案化掩模是光刻膠掩模，以及其中該ARL包 括有機底部抗反射涂層(BARC)和無機電介質抗反射涂層(DARC)。
17. 根據權利要求15所述的設備，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. 根據權利要求17所述的設備，其中該用于沉積_蝕刻的裝置所沉積的該沉積層基 本上恢復被用于修整_蝕刻的裝置去除的該掩模的厚度。
19. 根據權利要求15所述的設備，其中該用于修整和開口的裝置基本上保持分離圖案 區域中的最初掩模厚度并減少掩模側壁，以及基本上保持密集圖案區域中最初掩模形貌。
20. 根據權利要求15所述的設備，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. 根據權利要求1或2所述的方法，其中該ARL包括有機底部抗反射涂層(BARC)和 無機電介質抗反射涂層(DARC)。
22. 根據權利要求1-2和21任一項所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段將聚合物材料 沉積為該沉積層。
23. 根據權利要求1-2和21-22任一項所述的方法，其中該沉積_蝕刻階段所沉積的該 沉積層基本上恢復在先前的修整_蝕刻階段中去除的該掩模的厚度。
24. 根據權利要求l-2和21-23任一項所述的方法，其中該修整和開口基本上保持分離 圖案區域中的最初掩模厚度并減少掩模側壁。
25. 根據權利要求l-2和21-24任一項所述的方法，其中該修整和開口基本上保持密集 圖案區域中最初掩模形貌。
26. 根據權利要求1-2和21-25任一項所述的方法，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. 根據權利要求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. 根據權利要求27所述的方法，其中該沉積_蝕刻氣體進一步包括 H^以及載體氣體，包括N2或Ar至少一種。
29. 根據權利要求l-2和21-28任一項所述的方法，其中該修整和開口包括至少三個循環。
30. 根據權利要求29所述的方法，其中該修整和開口包括四到十二個循環。
31. 根據權利要求30所述的方法，其中該修整和開口包括六到七個循環。
32. 根據權利要求15或16所述的設備，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. 根據權利要求15-16和32任一項所述的設備，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被該用于修整_蝕刻的裝置去除的掩模的厚度。
34. 根據權利要求15-16和32-33任一項所述的設備，其中該用于修整和開口的裝置基本上保持分離圖案區域中的最初掩模厚度并減少該掩模側壁，以及基本上保持密集圖案區 域中最初掩模形貌。
35. 根據權利要求15-16和32-24任一項所述的設備，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域和密集區域，(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循環，其中每個循環包括(b1)修整-蝕刻階段，其蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL并相對該密集區域選擇性修整該掩模的分離區域，和(b2)沉積-蝕刻階段，其在該掩模上沉積沉積層同時進一步蝕刻該掩模特征的底部中的該ARL。該修整和開口產生對在該分離區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 優先權日2007年8月20日
發明者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