具有arl蚀刻的掩模修整的制作方法

专利名称：具有arl蚀刻的掩模修整的制作方法
具有ARL蚀刻的掩模修整
背景技术：
本发明涉及半导体器件的形成。更具体地，本发明涉及介电层蚀刻工艺。 在半导体晶片处理过程中，使用公知的图案化和蚀刻工艺在晶片中形成半导体器
件的特征。在这些(光刻)工艺中，光刻胶(PR)材料沉积在晶片上，然后暴露于经过中间
掩模过滤的光线。中间掩模通常是图案化有模板特征几何结构的玻璃板，该几何结构阻止 光传播透过中间掩模。 通过该中间掩模后，该光线接触该光刻胶材料的表面。该光线改变该光刻胶材料
的化学成分从而显影机可以去除该光刻胶材料的一部分。在正光刻胶材料的情况中，去除 该暴露的区域，而在负光刻胶材料的情况中，去除未暴露的区域。所以，蚀刻该晶片以从不 再受到该光刻胶材料保护的区域去除下层的材料，并由此在该晶片中形成所需要的特征。 波长193nm氟化氩(ArF)激元激光(ArF光刻技术)已经用于0. 04 y m以下器件 的制造。这种沉浸光刻技术使得工艺能够低于110nm节点。大规模集成电路中的这种小的 特征需要更高的分辨率并因此由于更薄的图案化图像的焦深(景深)限制而需要更薄的光 刻胶。例如，用于某些DRAM工艺(如位线)的ArF光刻使用厚度小于lOOnm的非常薄的 光刻胶。而且，光刻胶材料软且脆弱，在光刻胶图案化之后，在用于一个或多个抗反射涂层 (ARC)的等离子蚀刻工艺期间，如底部抗反射涂层(BARC)和氮氧化硅(SiON)层，这样薄的 光刻胶很容易受到不希望的蚀刻。因此，在短波光刻中主要挑战之一是管理"蚀刻预算"并 防止光刻胶的表面退化，同时获得目标关键尺寸(CD)。这里，"蚀刻预算"通常是暴露结构 (这个例子中是光刻胶)可经受蚀刻剂而不会过度损坏所持续的时间量。
另外，理想的蚀刻工艺必须将掩模上的图案精确地传递到下方待蚀刻的层。然 而，由于该蚀刻工艺以化学和物理方式去除目标材料，所以，该蚀刻工艺对于环境参数的变 化非常敏感。传统的蚀刻控制中的这种因素之一是非负载效应，其中该蚀刻特性根据图案 (特征)的尺寸和密度而变化，即，待蚀刻层(蚀刻层)的"负载"变化。

发明内容
为了实现前述以及按照本发明的目的，提供一种方法，用以蚀刻设在抗反射层 (ARL)下方的介电层。该方法包括(a)在该ARL上方形成具有掩模特征的图案化掩模，该 掩模具有该掩模特征的分离区域和密集区域，(b)修整和开口，以及(c)使用该修整过的掩 模蚀刻该介电层。该修整和开口包括多个循环，其中每个循环包括(bl)修整-蚀刻阶段， 其蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL并相对该密集区域选择性修整该掩模的分离区域，以 及(b2)沉积-蚀刻阶段，其在该掩模上沉积沉积层，同时进一步蚀刻该掩模特征的底部中 的该ARL。该修整和开口产生对在该分离区域中的掩模的净修整。 本发明的另一方面中，提供一种设备，用以蚀刻设在抗反射层(ARL)下方的介电 层和在该ARL上方形成带有掩模特征的图案化掩模。该掩模具有该掩模特征的分离区域和 密集区域。该设备提供有等离子处理室，其包括形成等离子处理室外壳的室壁、用以在该等 离子处理室外壳内支撑基片的基片支撑件、用以调节该等离子处理室外壳内压力的压力调
6节器、至少一个用以提供功率至该等离子处理室外壳以维持等离子的电极、提供气体至该 等离子处理室外壳的气体入口以及用于从该等离子处理室外壳排出气体的气体出口 。气体 源与该气体入口流体连通，并包括修整_蚀刻气体源、沉积_蚀刻气体源和介电层蚀刻气 体源。控制器以可控方式连接到该气体源和至少一个电极。该控制器包括至少一个处理器 以及计算机可读介质。该计算机可读介质包括用于修整和开口的计算机可读代码，其包括 多个循环，其中用于每个循环的计算机可读代码包括用于从该修整-蚀刻气体源提供修 整_蚀刻气体以形成沉积层的计算机可读代码，由该修整_蚀刻气体生成第一等离子的计
算机可读代码，该第一等离子蚀刻该掩模特征底部中的该ARL并相对该密集区域选择性修 整该掩模的分离区域，用于停止来自该修整_蚀刻气体源的该修整_蚀刻气体的计算机可 读代码，用于从该沉积_蚀刻气体源提供沉积_蚀刻气体的计算机可读代码，用于由该沉 积_蚀刻蚀刻气体源生成第二等离子的计算机可读代码，该第二等离子在该掩模上沉积沉 积层同时进一步蚀刻该掩模特征底部中的该ARL，用于停止来自该沉积-蚀刻气体源的沉 积_蚀刻气体的计算机可读代码，用于使用该修整过的掩模蚀刻该介电层的计算机可读代 码，以及用于去除该掩模的计算机可读代码。 本发明的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附图更详细地说明。


在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相 似的元件，其中 图1是可用于本发明一个实施例的工艺的高层流程图。 图2A-D是按照本发明一个实施例处理的层叠的剖视示意图。 图3是按照本发明一个实施例的该修整和开口步骤更详细流程图。 图4A-C是按照本发明一个示例处理的分离区域中掩模特征(大掩模特征)的剖
视示意图。 图5A-C是按照本发明对应图4A-C的示例处理的密集区域中掩模特征(小掩模特 征)的剖视示意图。 图6A是多个该修整和开口步骤的循环之后分离区域中掩模特征(大掩模特征) 的剖视示意图。 图6B是多个该修整和开口步骤的循环之后密集区域中掩模特征(小掩模特征) 的剖视示意图。 图7A-B是分别具有方包化形貌和刻面形貌掩模特征的剖视示意图。 图8是可用于实施本发明的等离子处理室的示意图。 图9A-B说明一计算机系统，其适于实现用于本发明实施例的控制器。
具体实施例方式
现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述 中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发 明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或 结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
为了便于理解，图1是可用于本发明一实施例的工艺的高层流程图。在待蚀刻的 介电层上方提供图案化掩模(步骤104)。例如，该介电层可以是氮化物氧化物层，该掩模可 以是光刻胶掩模。图2A是形成在基片204上方的待蚀刻介电层208、形成在该介电层208 上方的抗反射层(ARL)210以及形成在该ARL210上方、具有特征214的图案化光刻胶掩模 212的剖视示意图，形成层叠200。该ARL210可包括有机底部抗反射涂层(BARC)层和无机 介电抗反射涂层(DARC)层。 该掩模层212图案化以形成具有掩模特征侧壁215a、215b的掩模特征214(214a、 214b)。如图2A所示，该图案化掩模212包括掩模特征的分离区域216和密集区域218。该 分离区域216通常包括数量较少的较大掩模特征，该密集区域218通常包括数量较多的较 小掩模特征。例如，该密集区域128中掩模特征与该分离区域126中的CD的比可以是1 : 2 至l : 10。 S卩，该分离区域216特征是具有大特征214a的区域，而该密集区域218是具有 小特征214b的区域。 该分离区域216中，该介电层208的蚀刻有减缓的趋势，结果该介电层208的特征 (如沟槽)的最终CD 220比该掩模特征214a的最初CD 222小。另外，该图案化掩模212 倾向于在该蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL210过程中恶化。因而，参照本发明一个实施 例，在蚀刻该介电层208之前提供掩模-修整和底部_开口 (ARL蚀刻)工艺(图1中的步 骤108)。在该掩模-修整和底部_开口 (ARL剥除)工艺过程中，在蚀刻该ARL210并从该 掩模特征的底部去除的同时，选择性地修整该掩模的侧壁228，从而该分离区域216中该掩 模特征的CD 226相对于该密集区域218放大，如图2B所示。该密集区域218中的掩模特 征以及该分离区域216和该密集区域218中该掩模层212的厚度基本上被掩模_修整和底 部开口工艺保持。使用该修整后的特征236a，该介电层208的最终CD224(图2B)基本上等 于最初掩模特征124a的最初CD 222 (图2A)。 图3是用于该修整和开口工艺的多循环工艺的更详细的工艺流程图。在这个示例 中，该修整和开口工艺在多个两阶段循环中执行。每个循环的第一阶段(修整-蚀刻阶段) 蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL210，并且还相对该密集区域218 (步骤304)有选择地修 整该分离区域216中的该掩模特征的侧壁。每个循环的第二阶段(沉积-蚀刻阶段)在该 掩膜上沉积沉积层，同时进一步蚀刻该掩模特征的底部(步骤308)中的该ARL210。该修整 和开口步骤的每个循环在该分离区域中产生对掩膜的净修整。额外的阶段可以添加到每个 循环。该修整和开口步骤包括两个或多个循环，优选地至少三个循环。更优选地，这个步骤 包括四至十二个循环。更优选地，该步骤重复六至七个循环。 参照本发明一个实施例，该掩模是光刻胶(PR)，并且该修整-蚀刻阶段(步骤 304)使用包括NF3的修整-蚀刻气体。更优选地，该沉积气体进一步包括载体气体，如N2和 /或Ar。 在这个实施例中，该沉积-蚀刻阶段(步骤308)使用包括C^的沉积-蚀刻气体， 并且将聚合材料沉积为该沉积层。该沉积_蚀刻气体可以是CF4、 H2和Ar的组合，或CF4、 112、^和Ar的组合。 图4A-4C示意性说明该修整和开口步骤的每个循环中，该分离区域216中的掩模 特征214a的剖视图。类似地，图5A-5C示意性说明该修整和开口步骤的每个循环中，该密 集区域218中的掩模特征214b的剖视图。如图4A和5A所示，该图案化掩模212形成在该
8介电层208上方的该ARL210的上方。通常，该ARL210包括有机BARC211和无机DARC213。 该底部抗反射层211在该掩模特征的底部暴露出来。 如图4A和4B所示，该修整-蚀刻阶段在该掩模特征214a、214b的该底部232a、 232b中蚀刻该ARL210。这个ARL蚀刻是局部蚀刻，并且不会在一个循环中完全去除该 ARL210或BARC211。另外，该掩模212的顶部234a、234b以及该掩模特征214a和214b的 该侧壁215a和215b也部分去除。因为该包含NF3的修整-蚀刻气体在该分离区域216中 比在该密集区域218中具有更高的蚀刻速率，所以该分离区域216中该掩模特征214a的侧 壁214a比该密集区域218中该掩模特征214b的侧壁215b减少的更多。
该沉积-蚀刻阶段中，该沉积-蚀刻气体在该掩模212上沉积沉积层230，覆盖该 掩模特征214a、214b的底部232a和232b以及该掩模特征214a、214b的侧壁215a和215b， 同时进一步蚀刻该掩模特征214a和214b的底部232a和232b中的该ARL210，如图4C和 5C所示。该沉积层230可以是包括碳氢化合物的聚合物(主要成分为碳氢化合物的聚合 物)。通常，每个沉积_蚀刻阶段中，沉积在该掩模的顶部234a、234b上的该沉积层230的 厚度大于沉积在该掩模特征的该侧壁215a、215b上的沉积层的厚度。进而，该分离区域216 中的该沉积层可比该密集区域218中的该沉积层厚。该沉积-蚀刻气体还可在该分离区域 216中的掩模特征的侧壁215a上比在该密集区域218中的掩模特征的侧壁214b上沉积更 多的沉积材料。 在这个示例中，每个沉积-蚀刻阶段所沉积的该沉积层230厚度基本上与被先前 的修整-蚀刻阶段去除的掩膜的厚度相同，如图4C和5C所示。S卩，在每个循环结束时，该 掩模212的最初厚度可由该沉积层230基本上保持。然而，至于该掩模特征的侧壁，由于该 修整_蚀刻工艺中的微负载效应比该沉积_蚀刻工艺中的微负载更占优势，所以该分离区 域216中的该掩模特征214a的侧壁215a上的沉积层仍不足以完全恢复之前的修整_蚀刻 阶段期间损失的侧壁。因而，该分离区域中，如图4C中，该修整和开口步骤减少该掩模的侧 壁，同时基本上保持该掩模最初的厚度，导致该掩模的净修整。另一方面，该密集区域中，如 图5C所示，该掩模的最初形貌(即，该掩模的厚度和该掩模特征的形状)基本上可以保留。 在任一个区域中，在该修整_蚀刻和沉积_蚀刻阶段中至始至终蚀刻该掩模特征的底部的 该ARL210。 因而，通过控制该修整和开口步骤中的两个阶段，该分离区域216中的该掩模特 征214a的该侧壁215a相对该密集区域218被选择性修整，同时从该掩模特征的底部开口 该ARL210并保持该掩模212的最初厚度。 图6A示范性说明多个该修整和开口步骤循环之后该分离区域216中该掩模特征 214a的剖视图。通过重复该修整_蚀刻阶段和该沉积_蚀刻阶段，将该分离区域中的该掩 模特征214的该侧壁215a—点点向下修整到所需的形貌。同时，为了随后的介电层蚀刻工 艺，开口该掩模特征的底部214a中的该ARL210。图6B示意性说明多个该修整和开口步骤 循环之后该密集区域218中的该掩模特征214b的剖视图。密集区域218中，该ARL210在 该掩模特征的底部中开口 ，但是该掩模基本上保持其最初厚度和掩模特征形貌。
应当注意，为了在每个沉积-蚀刻阶段沉积薄沉积层而重复多个循环(多循环工 艺)比在较大程度的修整和开口之后一次沉积厚沉积层具有许多优点。首先，该多循环工 艺提供更好的形貌调节。沉积较厚的聚合物层的单个长沉积_蚀刻步骤往往产生称作"方
9包化"的形貌(如图7A所示)，在极端情况下，该特征甚至会被夹断。另一方面，单个长修 整-蚀刻步骤会产生刻面的形貌(如图7B所示)。多个交替的修整-蚀刻步骤和沉积-蚀 刻步骤的循环提供更好的形貌控制，具有最小或在没有方包化的以及更直的侧壁。另外，该 聚合物层变得致密，最小化脱层、条纹、起泡(剥落)。例如，厚沉积层(例如超过200nm)， 易于从该掩模剥落，尤其在该掩模特征的边缘。另外，应当注意，因为设计规则的要求，改变 该分离区域中最初掩模特征的CD是不希望的或者是不实际的。 回到图l，该修整和开口 (步骤108)之后，将特征穿过该修整后的掩模蚀刻进该介 电层208 (步骤112)。图2C示出蚀刻进该介电层208的特征240 (240a、240b)。
回到图1，然后剥除该掩模212和该ARL210(步骤116)。图2D示出该掩模212和 该ARL210去除之后的层叠200。可执行额外的形成步骤(步骤124)。例如，然后可在该特 征中形成触点242。在形成触点之后可执行额外的工艺。 图8是可用于上述修整和开口的处理室400的示意图，该工艺包括蚀刻该ARL和 选择性修整该掩模的第一阶段以及沉积该沉积层和进一步蚀刻该ARL的第二阶段。该等 离子处理室400包括限制环402、上部电极404、下部电极408、通过气体入口连接的气体 源410和连接到气体出口的排气泵420。该气体源410包括修整-蚀刻气体源412和沉 积_蚀刻气体源416。优选地，该处理室400能够蚀刻介电层。更优选地，该处理室400还 可剥除该掩模(和ARL)从而在原位完成掩模-修整、电介质蚀刻和掩模-剥除。因此，该 气体源410可包括额外的气体源，如用于该介电层的蚀刻气体源418和掩模剥除的气体源 (未示)。在等离子处理室400内，该基片204设在该下部电极408上方。该下部电极408 结合合适的基片卡紧机构(例如，静电、机械夹紧等等)用以夹持该基片204。该反应器顶 部428结合该上部电极404，其设为正对该下部电极408。该上部电极404、下部电极408 和限制环402形成受限等离子容积。气体由该气体源410提供到该受限等离子容积并由该 排气泵420通过该限制环402和排气端口排出该受限等离子容积。第一RF源444电气连 接到该上部电极404。第二 RF源448电气连接到该下部电极408。室壁452围绕该限制环 402、该上部电极404和该下部电极408。该第一 RF源444和该第二 RF源448两者可包括 27MHz功率源、2MHz功率源和60MHz功率源。可以有不同的将RF功率连接到电极的组合方 式。在Lam ResearchCorporation的电介质蚀刻系统系统的情况中，如Exelan⑧系列，由 Fremont, California的LAM Research Corporation ,其可用于本发明的优选实施例，该 27MHz、2MHz和60MHz功率源构成该连接到该下部电极的第二 RF功率源448，以及该上部电 极接地。控制器435以可控方式连接到该RF源444、448、排气泵420和该气体源410。该 待蚀刻层208是介电层时，可使用该电介质蚀刻系统，如硅氧化物或有机硅酸盐玻璃。该控 制器435控制该RF源444、448、排气泵420、该修整-蚀刻气体源412和该沉积-蚀刻气体 源416，并且将执行修整_蚀刻和沉积_蚀刻作为多个循环的每个循环的两个阶段交替，从 而该修整_蚀刻和该沉积_蚀刻在该分离区域中产生对掩模的净修整。
图9A和9B说明了一个计算机系统1300，其适于实现用于本发明的实施方式的控 制器435。图9A示出该计算机系统一种可能的物理形式。当然，该计算机系统可以具有从 集成电路、印刷电路板和小型手持设备到巨型超级计算机的范围内的许多物理形式。计算 机系统1300包括监视器1302、显示器1304、机箱1306、磁盘驱动器1308、键盘1310和鼠标 1312。磁盘1314是用来与计算机系统1300传入和传出数据的计算机可读介质。
图9B是计算机系统1300的框图的一个例子。连接到系统总线1320的是各种各样 的子系统。处理器1322 (也称为中央处理单元，或CPU)连接到存储设备，包括存储器1324。 存储器1324包括随机访问存储器(RAM)和只读存储器(R0M)。如本领域所公知的，ROM用 作向CPU单向传输数据和指令，而RAM通常用来以双向的方式传输数据和指令。这两种类 型的存储器可包括下面描述的任何合适的计算机可读介质。固定磁盘1326也是双向连接 到CPU1322 ;其提供额外的数据存储并且也包括下面描述的任何计算机可读介质。固定磁 盘1326可用来存储程序、数据等，并且通常是次级存储介质(如硬盘)，其比主存储器慢。 可以理解的是保留在固定磁盘1326内的信息可以在适当的情况下作为虚拟存储器以标准 的方式结合在存储器1324中。可移动存储器1314可以采用下面描述的任何计算机可读介 质的形式。 CPU1322还连接到各种输入/输出设备，如显示器1304、键盘1310、鼠标1312和
扬声器1330。通常，输入/输出设备可以是下面的任何一种视频显示器、轨迹球、鼠标、键
盘、麦克风、触摸显示器、转换器读卡器、磁带或纸带阅读器、书写板、触针、语音或手写识别
器、生物阅读器或其他计算机。CPU1322可选地可使用网络接口 1340连接到另一台计算机
或者电信网络。利用这样的网络接口，计划在执行上述方法步骤地过程中，CPU可从网络接
收信息或者向网络输出信息。此外，本发明的方法实施方式可在CPU1322上单独执行或者
可在如Internet的网络上与共享该处理一部分的远程CPU —起执行。 另外，本发明的实施方式进一步涉及具有计算机可读介质的计算机存储产品，在
计算机可读介质上有用于执行各种计算机实现的操作的计算机代码。该介质和计算机代码
可以是那些为本发明目的专门设计和构建的，或者它们可以是对于计算机软件领域技术人
员来说公知并且可以得到的类型。计算机可读介质的例子包括，但不限于磁介质，如硬盘、
软盘和磁带；光介质，如CD-ROM和全息设备；磁_光介质，如光软盘；以及为了存储和执行
程序代码专门配置的硬件设备，如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)以及ROM和
RAM器件。计算机代码的例子包括如由编译器生成的机器代码，以及包含高级代码的文件，
该高级代码能够由计算机使用解释器来执行。计算机可读介质还可以是在载波中由计算机
数据信号携带的并且表示能够被处理器执行的指令序列的计算机代码。 多循环两阶段工艺用来执行该修整和开口 (图1中的步骤108)，其中该分离区域
(大掩模特征)中的该掩模特征的侧壁相对密集区域(小掩模特征)选择性修整，同时蚀刻 该特征的底部中的该ARL。参照本发明一个实施例，其中该掩模是光刻胶，该第一阶段(修 整_蚀刻阶段)提供包含NF3的修整-蚀刻气体。修整-蚀刻阶段(步骤304)的一个示 例提供100-500sccm、优选地300sccm NF^流。压力设在140mTorr。该基片保持在20。C的 温度。该第二 RF源448提供60MHz频率的400瓦特功率。在别的实施例中，该第二 RF源 448可提供2MHz频率的100-500瓦特功率，或27MHz频率的100-500瓦特功率，取决于晶片 和应用。在一个优选实施例中，NF3是该修整-蚀刻气体的唯一成分没有任何载体或者调谐 气体。每个修整_蚀刻阶段中，在将包含该NF3修整-蚀刻气体引入该室之后，由其形成修 整_蚀刻等离子以选择性修整该掩模和蚀刻该ARL，如上所述。停止该修整_蚀刻气体流从 而将该掩模特征的侧壁减少该循环所需的量。侧壁减少的量通过对于给定的参数设置下该 修整_蚀刻阶段的持续时间来控制，如气体流率、压力和RF功率，以及该ARL的厚度。
沉积-蚀刻阶段(步骤308)的一个示例提供含CF4的气体(如20-200sccm CF4和20-200sccm H2)作为沉积-蚀刻气体，以及载体气体(含20-200sccm N2和/或50-500sccm Ar)。优选地，该沉积-蚀刻气体包括60sccm CF4、70sccm H2、30sccm N2，带有120sccm Ar 的载体气体。在该室内提供40-200mTorr，优选地80mTorr的压力。该第二 RF源448提供 60MHz频率的100-500瓦特功率，优选地400瓦特。在别的实施例中，该第二 RF源448可提 供2腿z频率的100-500瓦特，或27腿z频率的100-500瓦特，取决于晶片和应用。在别的 实施例中，每个循环可进一步包括额外的沉积和/或形貌成形阶段。每个沉积_蚀刻阶段 中，将该含C^的蚀刻气体引入该室后，由其形成等离子以沉积沉积层并进一步蚀刻该ARL， 如上所述。停止该含CF4蚀刻气体流从而该沉积层恢复在先前的修整_蚀刻阶段损失的掩 模厚度。该循环的净修整的量可通过在给定的参数设置下该修整_蚀刻阶段和该沉积_蚀 刻阶段的持续时间来控制，如气体流率、压力和该RF功率，以及该ARL的厚度。通常，该修 整_蚀刻阶段越长，该沉积_蚀刻阶段越长。通过控制每个循环的该两阶段，以及循环的数 量，在该修整和开口步骤结束，去除该掩模特征的底部中的该ARL，以及修整该分离区域中 该特征的侧壁以补偿在随后的电介质蚀刻中的微负载效应。 待蚀刻介电层208的一个示例可以是传统的蚀刻层，如SiN、SiC、氧化物或低k电
介质。可使用传统的蚀刻制法来蚀刻该待蚀刻层。 为了剥除该掩模和该ARL(步骤116)，可使用氧气灰化。 如上所述，该修整和开口工艺，其在去除该ARL过程中组合该修整_蚀刻阶段和该
沉积-蚀刻阶段，使得能够在随后的介电层蚀刻中控制该分离区域(大特征)和该密集区
域(小特征)之间的CD偏差。该修整-蚀刻和沉积_蚀刻循环可根据需要重复许多次以
获得对该掩模的理想修整从而实现该介电层的目标CD，以及去除该掩模特征的底部中的该
ARL。该修整和开口，其提供该分离区域的扩大的CD(即，"负向微负载"直到该ARL蚀刻)，
补偿该介电层蚀刻期间的微负载效应，以便在最终特征中实现目标CD。 尽管本发明依照多个实施方式描述，但是存在落入本发明范围内的改变、置换和
各种替代等同物。还应当注意，有许多实现本发明方法和设备的可选方式。所以，其意图是
下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨和范围内的改变、置换和各种
替代等同物。
1权利要求
一种用以蚀刻设在抗反射层(ARL)下方的介电层的方法，该方法包括在该ARL上方形成具有掩模特征的图案化掩模，该掩模具有该掩模特征的分离区域和密集区域；修整和开口包括多个循环，每个循环包括修整-蚀刻阶段，其蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL并相对该密集区域选择性修整该掩模的分离区域；以及沉积-蚀刻阶段，其在该掩模上沉积沉积层，同时进一步蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL，其中该修整和开口产生对在该分离区域中的掩模的净修整；和使用该修整过的掩模蚀刻该介电层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中该图案化掩模是光刻胶掩模。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中该ARL包括有机底部抗反射涂层(BARC)和无机电 介质抗反射涂层(DARC)。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中该沉积-蚀刻阶段将聚合物材料沉积为沉积层。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中该沉积_蚀刻阶段所沉积的该沉积层基本上恢复 在先前的修整_蚀刻阶段中去除的掩模的厚度。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中该修整和开口基本上保持分离图案区域中的最初 掩模厚度并减少掩模侧壁。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中该修整和开口基本上保持密集图案区域中的最初 掩模形貌。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中该修整_蚀刻阶段包括 提供包括NF3的修整-蚀刻气体；由该修整_蚀刻气体形成等离子；以及 停止该修整-蚀刻气体流。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中该沉积_蚀刻阶段包括 提供包括CF4的沉积-蚀刻气体；由该沉积_蚀刻气体形成等离子；以及 停止该沉积-蚀刻气体流。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中该沉积_蚀刻气体进一步包括 H"以及载体气体，包括N2或Ar至少一种。
11. 根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中该修整和开口包括至少三个循环。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中该修整和开口包括四到十二个循环。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中该修整和开口包括六到七个循环。
14. 一种用以蚀刻设在抗反射层(ARL)和形成在该ARL上方的具有掩模特征的图案 化掩模的下方的介电层的设备，该掩模具有该掩模特征的分离区域和密集区域，该设备包 括等离子处理室，包括 形成等离子处理室外壳的室壁；用以在该等离子处理室外壳内支撑基片的基片支撑件；用以调节该等离子处理室外壳内压力的压力调节器；至少一个用以提供功率至该等离子处理室外壳以维持等离子的电极；提供气体至该等离子处理室外壳的气体入口；以及用于从该等离子处理室外壳排出气体的气体出口 ；气体源，与该气体入口流体连通，包括；修整_蚀刻气体源； 沉积-蚀刻气体源；以及 介电层蚀刻气体源；控制器，以可控方式连接到该气体源和该至少一个电极，包括 至少一个处理器；以及计算机可读介质包括用于修整和开口的计算机可读代码，其包括多个循环，其中用于每个循环的计算机可 读代码包括用于从该修整_蚀刻气体源提供修整_蚀刻气体以形成沉积层的计算机可读代码； 由该修整_蚀刻气体生成第一等离子的计算机可读代码，该第一等离子蚀刻该掩模特征底部中的该ARL并相对该密集区域选择性修整该掩模的分离区域；用于停止来自该修整_蚀刻气体源的修整_蚀刻气体的计算机可读代码； 用于从该沉积_蚀刻气体源提供沉积_蚀刻气体的计算机可读代码； 用于由该沉积-蚀刻蚀刻气体源生成第二等离子的计算机可读代码，该第二等离子在该掩模上沉积沉积层同时进一步蚀刻该掩模特征底部中的该ARL ;用于停止来自该沉积_蚀刻气体源的沉积_蚀刻气体的计算机可读代码； 用于使用修整过的掩模蚀刻该介电层的计算机可读代码；以及 用于去除该掩模的计算机可读代码。
15. —种用以蚀刻设在抗反射层(ARL)下方的介电层的设备，在该ARL上方形成具有掩 模特征的图案化掩模，该掩模具有该掩模特征的分离区域和密集区域，该设备包括用于修整和开口的装置，包括用于修整_蚀刻的装置，配置为蚀刻该掩模特征底部中的该ARL并相对该密集区域选 择性修整该掩模的分离区域；用于沉积-蚀刻的装置，配置为在该掩模上沉积沉积层同时进一步蚀刻该掩模特征底 部中的该ARL ;以及用于交替运行该用于修整_蚀刻的装置和该用于沉积-蚀刻的装置的装置，其中该修整-蚀刻和该沉积-蚀刻产生对在该分离区域中的掩模 的净修整；以及使用该修整过的掩模蚀刻该介电层的装置。
16. 根据权利要求15所述的设备，其中该图案化掩模是光刻胶掩模，以及其中该ARL包 括有机底部抗反射涂层(BARC)和无机电介质抗反射涂层(DARC)。
17. 根据权利要求15所述的设备，其中该用于沉积-蚀刻的装置将聚合物材料沉积为 沉积层。
18. 根据权利要求17所述的设备，其中该用于沉积_蚀刻的装置所沉积的该沉积层基 本上恢复被用于修整_蚀刻的装置去除的该掩模的厚度。
19. 根据权利要求15所述的设备，其中该用于修整和开口的装置基本上保持分离图案 区域中的最初掩模厚度并减少掩模侧壁，以及基本上保持密集图案区域中最初掩模形貌。
20. 根据权利要求15所述的设备，其中该修整-蚀刻的装置包括修整-蚀刻气体源，用 以提供包括NF3的修整-蚀刻气体，以及其中该用于沉积_蚀刻的装置包括沉积_蚀刻源， 用以提供包括CF4和H2的沉积-蚀刻气体。
21. 根据权利要求1或2所述的方法，其中该ARL包括有机底部抗反射涂层(BARC)和 无机电介质抗反射涂层(DARC)。
22. 根据权利要求1-2和21任一项所述的方法，其中该沉积_蚀刻阶段将聚合物材料 沉积为该沉积层。
23. 根据权利要求1-2和21-22任一项所述的方法，其中该沉积_蚀刻阶段所沉积的该 沉积层基本上恢复在先前的修整_蚀刻阶段中去除的该掩模的厚度。
24. 根据权利要求l-2和21-23任一项所述的方法，其中该修整和开口基本上保持分离 图案区域中的最初掩模厚度并减少掩模侧壁。
25. 根据权利要求l-2和21-24任一项所述的方法，其中该修整和开口基本上保持密集 图案区域中最初掩模形貌。
26. 根据权利要求1-2和21-25任一项所述的方法，其中修整_蚀刻阶段包括 提供包括NF3的修整-蚀刻气体；由该修整_蚀刻气体形成等离子；以及 停止该修整-蚀刻气体流。
27. 根据权利要求26所述的方法，其中该沉积_蚀刻阶段包括提供包括CF4的沉 积_蚀刻气体；由该沉积_蚀刻气体形成等离子；以及 停止该沉积-蚀刻气体流。
28. 根据权利要求27所述的方法，其中该沉积_蚀刻气体进一步包括 H^以及载体气体，包括N2或Ar至少一种。
29. 根据权利要求l-2和21-28任一项所述的方法，其中该修整和开口包括至少三个循环。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中该修整和开口包括四到十二个循环。
31. 根据权利要求30所述的方法，其中该修整和开口包括六到七个循环。
32. 根据权利要求15或16所述的设备，其中该用于沉积-蚀刻的装置将聚合物材料沉 积为沉积层。
33. 根据权利要求15-16和32任一项所述的设备，其中该用于沉积_蚀刻的装置所沉 积的该沉积层基本上恢复被该用于修整_蚀刻的装置去除的掩模的厚度。
34. 根据权利要求15-16和32-33任一项所述的设备，其中该用于修整和开口的装置基本上保持分离图案区域中的最初掩模厚度并减少该掩模侧壁，以及基本上保持密集图案区 域中最初掩模形貌。
35. 根据权利要求15-16和32-24任一项所述的设备，其中该修整-蚀刻的装置包括修 整_蚀刻气体源，用以提供包括NF3的修整-蚀刻气体，以及，其中该用于沉积_蚀刻的装置包括沉积_蚀刻源，用以提供包括CF4和H2的沉 积-蚀刻气体。
全文摘要
提供一种用以蚀刻设在抗反射层(ARL)下方的介电层的方法。该方法包括(a)在该ARL上方形成具有掩模特征的图案化掩模，该掩模具有该掩模特征的分离区域和密集区域，(b)修整和开口，和(c)使用该修整过的掩模蚀刻该介电层。该修整和开口包括多个循环，其中每个循环包括(b1)修整-蚀刻阶段，其蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL并相对该密集区域选择性修整该掩模的分离区域，和(b2)沉积-蚀刻阶段，其在该掩模上沉积沉积层同时进一步蚀刻该掩模特征的底部中的该ARL。该修整和开口产生对在该分离区域中的掩模的净修整。
文档编号H01L21/3065GK101779277SQ200880103493
公开日2010年7月14日 申请日期2008年8月19日 优先权日2007年8月20日
发明者S·M·列扎·萨贾迪, 苏普利亚·戈亚尔, 许东浩, 金智洙 申请人:朗姆研究公司