专利名称：：减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法
技术领域：
：本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法。
背景技术：
：在大规模集成电路(IC)的制造过程中，随着集成电路的集成度的不断增加，半导体元件的面积逐渐缩小，集成电路的设计线宽也越来越小。在现有技术中，一般都是通过刻蚀的方法在半导体元件上形成极细微尺寸的电路结构，而等离子体刻蚀则是最常用的刻蚀方法之一。在所述的等离子体蚀刻中，一般是使用一组大功率的射频激励电源使得反应腔内的刻蚀气体在高频电场(频率通常为13.56MHz)作用下产生辉光放电，使刻蚀气体的分子或原子发生电离，形成高密度的等离子体(Plasma)；然后由另一组功率较小的偏压电源引导上述所形成的等离子体垂直于被刻蚀物体运动，然后与暴露在等离子体下的待蚀刻材料分子进行化学反应，生成具有挥发性的生成物，从而去除所需蚀刻的待蚀刻材料。图1为现有技术中的一种等离子刻蚀装置的示意图。如图1所示，该等离子刻蚀装置包括变压器耦合等离子体(TCP，TransformerCoupledPlasma)100、线圈101、气体喷嘴102、石英盖板103、反应腔104、静电吸附盘(ESC)105、偏置功率发生器106、节流阀(Throttlevalve)107和涡轮分子泵(TMP)108。其中，变压器耦合等离子体100用于给线圈101提供相应的能量，以产生高频电磁场，所述刻蚀气体(例如，氯气Cl2)可通过气体喷嘴103输入反应腔104中；反应腔104为圆柱状容器，上端石英盖板封口，一般将该石英盖板称为TCP窗口(TCPWindow)；线圈101用于产生相应频率的电磁场，也称之为源功率(SourcePower)，用于使所输入的刻蚀气体的分子或原子发生电离，从而产生一定浓度的等离子体；静电吸附盘105用于放置需要进行刻蚀的晶圆，且该静电吸附盘105的底部与偏置功率发生器106连接，并由该偏置功率发生器106产生偏置功率(BiasPower),用于引导上述所形成的等离子体垂直于被刻蚀物体运动；反应腔104的下部接节流阀107和涡轮分子泵108，用于使输入反应腔104中的刻蚀气体保持一定的压力，并在刻蚀结束后将反应腔104内的气体及生成物抽出。图1所示的等离子刻蚀装置可用于对金属线的刻蚀，所述的金属一般为铝(Al)。以下将以对铝线的刻蚀方法为例对等离子体刻蚀方法进行介绍。图2为现有技术中的等离子体刻蚀方法的流程图。如图2所示，现有技术中的等离子体刻蚀方法包括如下所述的步骤步骤201，进行稳定化处理工艺。在本步骤中，将所需刻蚀的晶圆放置于反应腔104中的静电吸附盘105上之后，并不马上开启上述等离子体刻蚀装置的射频电能进行刻蚀工艺，而是由TCP100通过气体喷嘴103将所需的刻蚀气体输入到反应腔104中，并通过涡轮分子泵108使得上述被通入的刻蚀气体保持(servo)—定的气压，该步骤大约持续30秒钟。通过该步骤，使得所述刻蚀气体在反应腔104内保持(servo)—定的气压，从而在反应腔104内形成了均勻而稳定的刻蚀气体氛围，也可以使待处理的晶圆的表面和其周围的刻蚀气体有了充分而均勻的接触。其中，上述刻蚀气体中可以包括氯气(Cl2)、氩气(Ar)和CHF3等气体；所述刻蚀气体的压力一般为8毫托(Mtorr)。步骤202，进行绝缘抗反射层刻蚀工艺，即由所述刻蚀气体产生等离子体，并使用所产生的等离子体对绝缘抗反射层进行刻蚀。在本步骤中，可通过线圈101产生一个具有相应源功率的高频电磁场，使上述的刻蚀气体的分子或原子发生电离，从而产生一定浓度的等离子体；然后，再通过偏置功率发生器106产生一个偏置功率(BiasPower)，引导上述所形成的等离子体垂直于被刻蚀物体运动，对绝缘抗反射层(DARC，DielectricAnti-reflectCoating)进行刻蚀，以去除相应的绝缘抗反射层，从而形成相应的图形(Pattern)。其中，在上述刻蚀过程中，源功率一般为1100瓦(W)，偏置功率一般为80瓦(W)，所述刻蚀气体的压力一般为8毫托(Mtorr)。步骤203，进行黏接层去除工艺，即通过等离子体刻蚀去除黏接层。在现有技术中，由于绝缘抗反射层与金属层的粘接力不强，因此一般在绝缘抗反射层与金属层之间还沉积有一层黏接层，用于粘接绝缘抗反射层与金属层。该黏接层的主要成分一般为Ti或TiN。在本步骤中，将利用步骤202中所形成的图形，使用等离子对该粘接层进行相应地刻蚀，以暴露出该黏接层之下的金属铝层。其中，在上述刻蚀过程中，所使用的刻蚀气体一般包括氯气(Cl2)和BCl3等气体；源功率一般为450500瓦(W)，偏置功率一般为180瓦(W)，所述刻蚀气体的压力一般为8毫托(Mtorr)。步骤204，进行主蚀刻(ME，MainEtch)工艺。在本步骤中，将利用步骤202中形成的图形，对金属铝层进行相应地刻蚀。在进行主刻蚀工艺时，所使用的刻蚀气体一般包括氯气(Cl2)和BCl3等气体。步骤205，进行底黏接层去除工艺，即通过等离子体刻蚀去除底黏接层。在现有技术中，由于绝缘抗反射层与基底材料的粘接力不强，因此一般在绝缘抗反射层与基底材料之间还沉积有一层底黏接层，用于粘接绝缘抗反射层与基底材料。该底黏接层的主要成分一般为Ti或TiN。在本步骤中，将利用步骤202中所形成的图形，使用等离子对该底粘接层进行相应地刻蚀。步骤206，对上述底黏接层进行过刻蚀工艺。为了防止所需刻蚀的金属铝层未被完全刻蚀，在本步骤中，还将进行过刻蚀工艺，即在已刻蚀到底黏接层的底部时，对该底黏接层之下的氧化层(即基底材料)再进行一定的刻蚀，以保证将所需刻蚀的金属铝层完全刻蚀干净。步骤207，释放电荷工艺。在步骤中，将把所刻蚀的晶圆上的电荷完全释放，从而使得晶圆可以顺利地进行下一步的处理。根据上述的等离子体刻蚀方法可知，在上述步骤202中，所使用的源功率为1100W,偏置功率为80W，所使用的刻蚀气体为Cl2、Ar和CHF3等气体；而在上述步骤203中，所使用的源功率为450W，偏置功率为180W，且所使用的刻蚀气体为Cl2和BCl3等气体。也就是说，在执行完步骤202并准备执行步骤203时，所述的源功率将从1100W瞬间变化到450W，偏置功率也从80W变化到180W，且所使用的刻蚀气体也发生了变化。由于上述的反应腔中的环境条件发生了极大的变化，使得反应腔的腔体本身的构件无法进行相应的调整(turning)和反馈，因而导致反射功率变大。而当反射功率过大时，反应腔腔体上的聚合物将有可能被轰击并掉落在晶圆上，使得半导体器件上的逻辑电路发生短路或断路，从而造成产品报废，大大降低了产品的良率。因此，如何尽可能地减小反射功率是半导体制造工艺中必须关注的问题。
发明内容有鉴于此，本发明提供一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，该方法能有效地减小等离子体刻蚀中的反射功率，提高产品的良率。根据上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，对所需刻蚀的晶圆依次进行稳定化处理工艺、绝缘抗反射层刻蚀工艺、黏接层去除工艺、主蚀刻工艺、底黏接层去除工艺、过刻蚀工艺和释放电荷工艺后，完成对晶圆的金属层的刻蚀，该方法还包括在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺和黏接层去除工艺之间进行转变处理工艺；所述转变处理工艺包括将源功率降低到预先设置的第一源功率值，并使所述降低后的源功率在预先设定的源功率持续时间内保持不变，然后再将所述降低后的源功率降低到黏接层去除工艺所需的源功率值。所述预先设置的第一源功率值为600900瓦；所述源功率持续时间为48秒。在所述转变处理工艺中，所述刻蚀气体的成分、流量与所述绝缘抗反射层刻蚀工艺中的刻蚀气体的成分、流量相同。该方法还进一步包括在所述的转变处理工艺中，将偏置功率升高到预先设置的偏置功率值，并使所述升高后的偏置功率在预先设定的偏置功率持续时间内保持不变，然后再将所述升高后的偏置功率升高到黏接层去除工艺所需的偏置功率值。所述预先设置的偏置功率值为130150W；所述偏置功率持续时间为24秒。该方法还进一步包括在所述的转变处理工艺中，使刻蚀气体的气压改变为预设的气压值。所述预设的气压值为911毫托。该方法还进一步包括在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺中，使节流阀在角度持续时间内与水平面保持预先设定的角度。所述预先设定的角度为1050度。该方法还进一步包括在所述黏接层去除工艺和主蚀刻工艺中，使用预先设定的第二源功率值。所述预先设定的第二源功率值为480650W。由上可知，本发明提供了一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，由于在该方法中，在上述绝缘抗反射层刻蚀工艺与黏接层去除工艺之间，增加一个转变处理工艺，使得源功率可以比较平缓地减小，从而可以大大减小反射功率，提高产品的良率。图1为现有技术中的一种等离子刻蚀装置的示意图。图2为现有技术中的等离子体刻蚀方法的流程图。图3为本发明的减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法流程图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举具体实施例并参照附图，对本发明进行进一步详细的说明。本发明提供了一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，在该方法中，将对所需刻蚀的晶圆依次进行稳定化处理工艺、绝缘抗反射层刻蚀工艺、转变(transition)处理工艺、黏接层去除工艺、主蚀刻工艺、底黏接层去除工艺、过刻蚀工艺和释放电荷工艺，以完成对晶圆的金属层的刻蚀。其中，在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺和黏接层去除工艺之间增加了一个转变处理工艺。在所述转变处理工艺中，首先将源功率降低到预先设置的源功率值，并使所述降低后的源功率在预先设定的持续时间内保持不变，然后再将所述降低后的源功率降低到黏接层去除工艺所需的源功率值。由于上述的方法在上述绝缘抗反射层刻蚀工艺与黏接层去除工艺之间增加了一个转变处理工艺，使得源功率可以比较平缓地从一个较高的值逐渐减小到一个较低的值，使得反应腔的腔体可逐步适应反应腔中的环境条件的变化，并进行相应的调整(turning)和反馈，从而可以大大减小反射功率，提高产品的良率。本发明所提供的方法仍然可采用图1所示的等离子刻蚀装置进行说明。图3为本发明的减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法流程图。如图3所示，所述减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法包括如下所述的步骤步骤301，对所需刻蚀的晶圆进行稳定化(stable)处理工艺。在本步骤中，在将所需刻蚀的晶圆放置于反应腔中并通入相应的刻蚀气体之后，并不马上开启上述等离子体刻蚀装置进行刻蚀工艺，而是通过涡轮分子泵使得上述被通入的刻蚀气体保持(servo)—定的气压，从而在反应腔内形成均勻而稳定的刻蚀气体氛围，也可以使待处理的晶圆的表面和其周围的刻蚀气体进行充分而均勻的接触。该步骤一般持续30秒钟。步骤302，对所需刻蚀的晶圆进行绝缘抗反射层刻蚀工艺，即由所述刻蚀气体产生等离子体，并使用所产生的等离子体对上述晶圆的绝缘抗反射层进行刻蚀。在本步骤中，线圈将产生一个具有相应源功率的高频电磁场，使上述的刻蚀气体的分子或原子发生电离，从而产生一定浓度的等离子体；然后，再通过偏置功率发生器产生偏置功率，引导上述所形成的等离子体垂直于被刻蚀物体运动，对绝缘抗反射层进行刻蚀，以去除相应的绝缘抗反射层，从而形成相应的图形。其中，在上述绝缘抗反射层刻蚀过程中，源功率一般为1100瓦(W)，偏置功率一般为80瓦(W)，所述刻蚀气体的压力一般为8毫托(Mtorr)；所述刻蚀气体中可以包括氩气(Ar)、氯气(Cl2)和CHF3等气体；所述刻蚀气体的压力一般为8毫托(Mtorr)；所述刻蚀气体的流量分别为Ar的流量为95105标准毫升/分钟(sccm，StandardCubicCentimeterperMinute),Cl2的流量为5565sccm,CHF3的流量为3545sccm。优选的，所述Ar的流量为lOOsccm，Cl2的流量为60sccm，CHF3的流量为40sccm。步骤303，对所需刻蚀的晶圆进行转变(transition)处理工艺。在本步骤，将对所需刻蚀的晶圆进行转变处理工艺，以尽可能地减小反射功率。其中，所述转变处理工艺包括将源功率降低到预先设置的源功率值，并使所述降低后的源功率在预先设定的持续时间内保持不变，然后再将所述降低后的源功率降低到黏接层去除工艺所需的源功率值。例如，在对上述晶圆的绝缘抗反射层进行刻蚀之后，并不立即通过等离子体刻蚀去除黏接层，而是先将源功率从Iioow降低到预先设置的源功率值，并使得上述降低后的源功率在一定的持续时间(为了便于区分，可将该持续时间称为源功率持续时间)内保持不变；然后再将该降低后的源功率降低到黏接层去除工艺所需的源功率值(例如，450500W)。在本发明中，所述预先设置的源功率值为600900W，所述源功率持续时间为48秒(S)。优选的，所述预先设置的源功率值为750W，所述源功率持续时间为5秒。在进行上述转变处理工艺后，源功率的瞬间变化幅度将显著减小，从而使得反应腔的腔体可以根据源功率的变化而进行相应的调整(turning)和反馈，因而可有效地减小反射功率，提高产品的良率。另外，在步骤303中的转变处理工艺中，所述刻蚀气体的成分、流量与步骤302中的绝缘抗反射层刻蚀工艺中的刻蚀气体的成分、流量相同，并未发生改变。步骤304，对所需刻蚀的晶圆进行黏接层去除工艺，即通过等离子体刻蚀去除黏接层。在本步骤中，将利用步骤302中所形成的图形，使用等离子对上述晶圆上的粘接层进行相应地刻蚀，以暴露出该黏接层之下的金属铝层。所述黏接层的主要成分一般为Ti或TiN。其中，在上述刻蚀过程中，所使用的刻蚀气体一般包括Cl2和BCl3等气体；源功率一般为450500W，偏置功率一般为180W，所述刻蚀气体的压力一般为SMtorr；所述刻蚀气体的流量分别为Cl2的流量为75Skccm，BCl3的流量为758kccm。优选的，所述Cl2的流量为80sccm，BCl3的流量为80sccm。步骤305，对所需刻蚀的晶圆进行主蚀刻工艺。在本步骤中，将利用步骤302中形成的图形，对所述晶圆上的金属铝层进行相应地主刻蚀工艺。在进行主刻蚀工艺时，所使用的刻蚀气体一般包括CljPBCl3等气体；源功率一般为450500W，偏置功率一般为120W，所述刻蚀气体的压力一般为IOMtorr；所述刻蚀气体的流量分别为Cl2的流量为11512Mccm，BCl3的流量为75CN102024669A说明书6/7页8kccm。优选的，所述Cl2的流量为120sccm，BCl3的流量为80sccm。步骤306，对所需刻蚀的晶圆进行底黏接层去除工艺，即通过等离子体刻蚀去除底黏接层。在本步骤中，将利用步骤302中所形成的图形，使用等离子对底粘接层进行相应地刻蚀。该底黏接层的主要成分一般为Ti或TiN。其中，所使用的刻蚀气体一般包括Cl2和BCl3等气体；源功率一般为450500W,偏置功率一般为120W，所述刻蚀气体的压力一般为SMtorr;所述刻蚀气体的流量分别为Cl2的流量为105115sccm，BCl3的流量为8595sccm。优选的，所述Cl2的流量为llOsccm，BCl3的流量为90sccm。步骤307，对所需刻蚀的晶圆的底黏接层进行过刻蚀工艺。为了防止所需刻蚀的金属铝层未被完全刻蚀，在本步骤中，还将对上述晶圆的底黏接层进行过刻蚀工艺，即在已刻蚀到底黏接层的底部时，对该底黏接层之下的氧化层(即基底材料)再进行一定的刻蚀，以保证将所需刻蚀的金属铝层完全刻蚀干净。步骤308，对所需刻蚀的晶圆进行释放电荷工艺。在步骤中，将把上述晶圆上的电荷完全释放掉，从而使得晶圆可以顺利地进行下一步的处理。此外，为了进一步地减小反射功率，在上述减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法中还可以进一步包括如下所述的一个或多个步骤1)在上述的转变处理工艺中，将偏置功率升高到预先设置的偏置功率值，并使所述升高后的偏置功率在预先设定的持续时间内保持不变，然后再将所述升高后的偏置功率降低到黏接层去除工艺所需的偏置功率值。例如，可先将偏置功率从80W升高到预先设置的偏置功率值，并使得上述升高后的偏置功率在预先设定的持续时间(为了便于区分，可将该持续时间称为偏置功率持续时间)内保持不变；然后再将该升高后的偏置功率升高至黏接层去除工艺所需的偏置功率值180W。所述预先设置的偏置功率值为130150W，所述偏置功率持续时间为秒24秒。优选的，所述预先设置的偏置功率值为140W，所述偏置功率持续时间为2秒。2)在上述的转变处理工艺中，改变刻蚀气体的气压。即在上述的转变处理工艺中，对气体压力进行改变，使刻蚀气体的气压改变为预设的气压值，以减小反射功率。例如，可通过涡轮分子泵使得上述刻蚀气体的气压由原来的SMtorr改变为预设的气压值，并在该步骤结束时，再将上述刻蚀气体的气压改变成原来的SMtorr。所述预设的气压值可以为9IlMtorr；优选地，所述的预设的气压值为lOMtorr。由于在相同的气体环境中，气压越高，越容易被伺服(servo)，即越容易保持该气压不变，且气压越高，等离子体也越容易被电离化，从而也可有效地减小反射功率。幻在上述的绝缘抗反射层刻蚀工艺中，控制节流阀的角度。即在上述的绝缘抗反射层刻蚀工艺中(即上述步骤302中)，对相应伺服Mervo)压力的节流阀的角度进行控制，使得在通入刻蚀气体时，该节流阀在一定的持续时间(为了便于区分，可将该持续时间称为角度持续时间)内与水平面保持预先设定的角度，8从而可更快地增大所通入的刻蚀气体的气压，使得刻蚀气体可以更快地进入气压稳定的状态，进而可减小反射功率。所述预先设定的角度为1050度，所述角度持续时间为秒14秒。优选的，所述预先设置的偏置功率值为25或沈度，所述角度持续时间为3秒。4)在上述的黏接层去除工艺和主蚀刻工艺中，使用预先设定的源功率值。根据实验的结果得知，在偏置功率一定的情况下，如果源功率越大，则相应的反射功率就会越小。但是，如果仅增大源功率，则最终所形成的铝线的关键尺寸、外形和轮廓将会发生变化，从而对产品的稳定性造成较大的影响。因此，在保证关键尺寸、外形和轮廓的前提下，为了适当的减少反射功率，可在上述的黏接层去除工艺和主蚀刻工艺中，使用预先设定的源功率值，即改变上述的步骤304和步骤305中的源功率的大小。在本发明的技术方案中，上述预先设定的源功率值为480650W。优选的，预先设定的源功率值为500W，此时可以在铝线的尺寸、外形和轮廓均不受影响的情况下，最大程度地减小反射功率。此外，在本发明的技术方案中，可在图3所示的流程中增加上述4种步骤中的任意一种或多种步骤，本发明对此不做限定。通过上述的介绍可知，在本发明所提供的上述减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法中，由于在绝缘抗反射层刻蚀工艺与黏接层去除工艺之间增加了转变处理工艺，使得源功率可以比较平缓地从一个较高的值逐渐减小到一个较低的值，瞬间的变化值不至于太大，使得反应腔的腔体可逐步适应反应腔中的环境条件的变化，并进行相应的调整(turning)和反馈，从而有效地减小了反射功率，提高了产品的良率；此外，还可在上述的减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法中增加其它的减小反射功率的步骤，从而进一步地减小发射功率，提高产品的良率。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做的任何修改、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1.一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，对所需刻蚀的晶圆依次进行稳定化处理工艺、绝缘抗反射层刻蚀工艺、黏接层去除工艺、主蚀刻工艺、底黏接层去除工艺、过刻蚀工艺和释放电荷工艺后，完成对晶圆的金属层的刻蚀，其特征在于，该方法还包括在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺和黏接层去除工艺之间进行转变处理工艺；所述转变处理工艺包括将源功率降低到预先设置的第一源功率值，并使所述降低后的源功率在预先设定的源功率持续时间内保持不变，然后再将所述降低后的源功率降低到黏接层去除工艺所需的源功率值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述预先设置的第一源功率值为600900瓦；所述源功率持续时间为48秒。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述转变处理工艺中，所述刻蚀气体的成分、流量与所述绝缘抗反射层刻蚀工艺中的刻蚀气体的成分、流量相同。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括在所述的转变处理工艺中，将偏置功率升高到预先设置的偏置功率值，并使所述升高后的偏置功率在预先设定的偏置功率持续时间内保持不变，然后再将所述升高后的偏置功率升高到黏接层去除工艺所需的偏置功率值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述预先设置的偏置功率值为130150W；所述偏置功率持续时间为24秒。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括在所述的转变处理工艺中，使刻蚀气体的气压改变为预设的气压值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设的气压值为911毫托。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺中，使节流阀在角度持续时间内与水平面保持预先设定的角度。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预先设定的角度为1050度。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还进一步包括在所述黏接层去除工艺和主蚀刻工艺中，使用预先设定的第二源功率值。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述预先设定的第二源功率值为480650W。全文摘要本发明公开了一种减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法，对所需刻蚀的晶圆依次进行稳定化处理工艺、绝缘抗反射层刻蚀工艺、黏接层去除工艺、主蚀刻工艺、底黏接层去除工艺、过刻蚀工艺和释放电荷工艺后，完成对晶圆的金属层的刻蚀，其特征在于，该方法还包括在所述绝缘抗反射层刻蚀工艺和黏接层去除工艺之间进行转变处理工艺。通过使用本发明所提供的方法，可有效地减小反射功率，提高产品的良率。文档编号H01L21/00GK102024669SQ200910195409公开日2011年4月20日申请日期2009年9月9日优先权日2009年9月9日发明者孙长勇,张松山申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司