专利名称：图形转印方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，特别涉及图形转印方法，尤其涉及一种在图形转印步骤中控制图形关键尺度以及抑制不规则条纹的方法。
背景技术：
在半导体集成电路的制造过程中，常需要在晶圆上定义出极细微尺寸的图形，这 些图形的主要形成方式，是通过光蚀刻技术将微影后产生的光阻图形转印到光阻材料下的 晶圆上，以形成半导体集成电路的复杂架构。随着半导体集成电路上逻辑器件的尺寸缩小到65纳米及以下，对于器件关键尺 度的控制要求变得更加严苛。蚀刻过程包括各项同性蚀刻和非各项同性蚀刻。图1为非各 项同性蚀刻的蚀刻方向示意图，图2为各项同性蚀刻的蚀刻方向示意图。图1和图2中的 斜线条纹所示部分代表光阻材料，光阻材料下面的是晶圆表面，箭头代表蚀刻方向。非各项 同性蚀刻中，晶圆只受到垂直方向的蚀刻作用，图形的侧壁不会受到蚀刻，因此蚀刻产生的 晶圆图形的关键尺度将严格按照光阻图形的尺度。而各项同性蚀刻中，晶圆图形的侧壁也 会受到蚀刻的作用。由此可见，各项同性蚀刻不利于关键尺度精度。因此必须尽量抑制各 项同性蚀刻的影响。蚀刻中所用的主蚀刻气体通常为四氟化碳(CF4)。其中氟的作用是与构成晶圆的 硅或二氧化硅反应，产生挥发性的产物；碳的作用是提供聚合物的来源，抑制蚀刻的进行。 聚合物堆积在晶圆图形的侧壁上可以作为保护层，抑制各项同性蚀刻的影响。当氟的成分 增加时，蚀刻速率增加；当碳的成分增加时，蚀刻速率减缓。通过调整蚀刻气体的氟与碳比 值，可以获得合适的蚀刻速率。因此通常采用的蚀刻气体并不是纯四氟化碳，而是四氟化碳 和调谐气体的混合体。其中调谐气体的组分可以是C4F8、CHF3、CH2F2、CH3F、O2或其任意组合。 其中少量氧气(O2)可以与四氟化碳反应消耗部分的碳，使得氟碳比增加，而其它调谐气体 的作用都是把氟碳比降低到4以下。现有技术的图形转印过程中，蚀刻气体的组分是保持恒定的。这就导致了如下矛 盾在蚀刻初期需要加强对晶圆图形侧壁的保护，因此需要蚀刻气体的氟碳比较低，以便形 成足够的聚合物来抑制各项同性蚀刻的影响；在蚀刻后期，晶圆图形侧壁上堆积过多的聚 合物会导致侧壁上出现不规则的条纹，这会导致最终产品的电学性质变差，降低良品率，因 此又需要较高氟碳比的蚀刻气体，以便及时清楚过多的聚合物。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种图形转印方法，可以有效控制图形的关键尺度，并抑制 不规则条纹的出现。所述图形转印方法使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体在对晶圆上未被 光阻材料遮挡的部分进行蚀刻。所述使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体在对光阻材料下的晶圆进行蚀刻为在蚀 刻初始时，向反应室内通入组分包含四氟化碳和调谐气体的蚀刻气体，所述调谐气体的流量随着时间减小。所述调谐气体的流量随着时间减小为调谐气体的初始流量为IOsccm至 200sccm,随时间线性减小到0。所述调谐气体为三氟氢化碳CHF3、二氟二氢化碳CH2F2、氟三氢化碳CH3F或以上气体的任意组合。较佳地，所述蚀刻气体中含有氧气，并且氧气的流量随着时间升高。从以上技术方案可以看出，使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体在对晶圆上未被光阻材料遮挡的部分进行蚀刻，既保证在蚀刻初期能够产生足够的聚合物来对晶圆图形侧壁 进行保护，又可以在蚀刻后期及时清除过多的聚合物，避免图形侧壁上不规则条纹的产生。
图1为非各项同性蚀刻的蚀刻方向示意图；图2为各项同性蚀刻的蚀刻方向示意图；图3为本发明实施例的图形转印的流程图。
具体实施例方式本发明实施例提出的图形转印方法是，在图形转印的蚀刻过程中，线性改变蚀刻 气体中至少一种调谐气体的组分，使得蚀刻气体的氟碳比不断升高，这样既保证在蚀刻初 期能够产生足够的聚合物来对晶圆图形侧壁进行保护，又可以在蚀刻后期及时清除过多的 聚合物，避免图形侧壁上不规则条纹的产生。图形转印是在等离子体蚀刻机中进行，等离子体蚀刻机包括一个反应室、真空系 统、气体供应装置、电源装置组成。晶圆被送入反应室内并由真空系统将反应室压力降低。 在真空建立起来后，向反应室内通入蚀刻气体。电源装置将蚀刻气体激发为等离子体状态， 并将反应室置于垂直于晶圆放置平面的电场环境中。在激发状态，蚀刻气体中的氟与晶圆 上未被光阻材料遮挡的硅或二氧化硅反应，生成挥发性的产物并由真空系统排除。本发明采用的图形转印方法就是在上述过程中，使用氟碳比随时间升高的蚀刻气 体在对晶圆上未被光阻材料遮挡的部分进行蚀刻。以调谐气体仅包括三氟氢化碳(CHF3)为例，本发明实施例的图形转印的流程如图 3所示，包括如下步骤步骤301 在蚀刻初始时，向反应室内通入组分包含四氟化碳和三氟氢化碳的蚀 刻气体；步骤302 在蚀刻过程中调整所述三氟氢化碳的流量，使其随着时间减小。三氟氢化碳的初始流量可以是IOsccm至200sCCm，并随时间线性减小到0。从实 际应用的角度出发，流量随时间线性变化是相对易于实现的。但本发明技术方案并不限于 流量线性变化，采用任何一种单调减小的变化形式都是可以实现本发明技术效果。将调谐气体替换成CH2F2、CH3F, C4F8或其任意组合，并使得调谐气体中上述任一种 气体或其任意组合的流量随着蚀刻的进行不断降低，同样可以达到本发明的技术效果；相 对应，也可以是主蚀刻气体CF4含量的线性增加也可以达到同样的技术效果。既保证在蚀 刻初期能够产生足够的聚合物来对晶圆图形侧壁进行保护，又可以在蚀刻后期及时清除过多的聚合物，避免图形侧壁上不规则条纹的产生。由于蚀刻气体中包含的少量氧气的作用是提高氟碳比，因此可以用使蚀刻气体中 氧气流量随时间升高的方法来提高氟碳比，从而实现本发明技术效果。但要注意如果氧气 的含量达到一定程度时，再升高氧气流量会稀释氟的浓度，从而降低蚀刻反应速度，不利于 清除过多的聚合物。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种图形转印方法，其特征在于，使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体在对晶圆上未被光阻材料遮挡的部分进行蚀刻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体 在对光阻材料下的晶圆进行蚀刻为在蚀刻初始时，向反应室内通入组分包含四氟化碳和 调谐气体的蚀刻气体，所述调谐气体的流量随着时间减小。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调谐气体的流量随着时间减小为调 谐气体的初始流量为IOsccm至200SCCm，随时间线性减小到0。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述调谐气体为三氟氢化碳CHF3、二氟二 氢化碳CH2F2、氟三氢化碳CH3F或以上气体的任意组合。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述蚀刻气体中含有氧气，并 且氧气的流量随着时间升高。
全文摘要
本发明公开了一种图形转印方法，使用氟碳比随时间升高的蚀刻气体在对晶圆上未被光阻材料遮挡的部分进行蚀刻。本发明方案既保证在蚀刻初期能够产生足够的聚合物来对晶圆图形侧壁进行保护，又可以在蚀刻后期及时清除过多的聚合物，避免图形侧壁上不规则条纹的产生。
文档编号G03F7/00GK101819932SQ20091004671
公开日2010年9月1日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者沈满华, 黄怡 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司