[發明專利]對光刻膠具有高選擇比的無鹵素無定形碳掩膜蝕刻方法

無效

• 申請號: 200810095192.3
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101320224A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 金鐘穆;王竹戌;阿杰·M·喬希;景寶·劉;布賴恩·Y·浦
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: G03F7/36
• 分類號: G03F7/36;G03F7/075
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 趙飛

技術領域

本發明涉及電子制造業，尤其是在多層堆疊掩膜中蝕刻特征的工藝。

背景技術

隨著器件特征的特征尺寸小于100nm，特征的臨界尺寸(CD)要求成為衡量器件穩定性和可再現性的更重要的標準。在給定光學透明度下，光刻膠薄膜必須更薄以更好的分解，因此在無硬掩膜的情況下，很難得到足夠的蝕刻電阻。特征側壁的條紋是CD變化的主要來源之一。一般認為，當蝕刻襯底形成特征時，條紋從掩膜的側壁開始出現并且向下延伸入襯底。條紋的出現是光刻工藝和蝕刻工藝的共同結果。由顯影過程中由于酸的擴散引起的最初線邊緣粗糙度(LER)在蝕刻過程中加重。通過特征俯視圖進行的LER測量條紋被標準量化。而且，力學柔軟度、形成側壁的粗糙度和193nm?ArF光刻膠(PR)的厚度降低一起使蝕刻出無條紋的亞-100nm特征很困難。

為了得到較小的LER值，需要使用更大蝕刻電阻和/或更厚的掩膜材料，或改善蝕刻工藝的選擇比。前一種選擇增加了制造步驟，導致每個晶片的更高成本和復雜集成問題。然而，后一種選擇代表性地表現出幾個蝕刻工藝局限性，例如由對CD控制存在負面影響的不規則聚合體沉積導致的嚴重負載效應和LER的進一步增加。

發明內容

在本發明的一個實施例中，使用無鹵素等離子蝕刻工藝在包括無定形碳層的多層堆疊掩膜中定義特征。在特定實施例中，利用氧氣(O₂)、氮氣(N₂)、和一氧化碳(CO)蝕刻無定形碳層以形成能夠在襯底薄膜中制造具有低的線邊緣粗糙度值的亞-100nm特征的掩膜。在另一個實施例中，本發明在無鹵素無定形碳蝕刻前使用O₂等離子體預處理以在圖案化光刻膠層中第一次形成氧化硅區域來增加相對于包括非氧化硅的圖案化光刻膠的無定形碳蝕刻的選擇比。在進一步實施例中，O₂等離子體預處理也圖案化覆蓋無定形碳層的有機抗反射涂層以形成用于在電介質薄膜中蝕刻具有低線邊緣粗糙度值的亞-100nm特征的多層掩膜。

附圖說明

圖1是描述了通過根據本發明的特定實施例的多層掩膜蝕刻特征的方法的流程圖。

圖2A-2F是在根據本發明的一個實施例的多層掩膜中蝕刻特征的方法的截面示意圖。

圖3是用于執行根據本發明的一個實施例的方法的等離子蝕刻系統的截面示意圖。

具體實施方式

在不同實施例中，參考附圖描述了新的襯底處理方法。然而，即使缺少一個或多個這些具體細節，或者結合其它已知的方法、材料和設備不同的實施例也可以實施。在下面的描述中，為了提供對于本發明的完整理解提出很多具體細節，例如具體材料、尺寸和工藝參數等。在其它例子中，為了不使本發明變得晦澀，沒有細節描述眾所周知的半導體工藝和制造技術。在整個說明書中引用“一個實施例”意味著在本發明的至少一個實施例中包含該實施例中所描述的特定的特征、結構、材料或特性。在本說明書的不同地方出現短語“在一個實施例中”不必全部指同一個實施例。而且，在一個或多個實施例中特定的特征、結構、材料或特性可以合并在任何合適的方式中。

圖1示出了根據本發明的一個實施例蝕刻特征的方法100的流程圖。在制造過程中，方法100在襯底上執行。圖2A-2F示出了具有根據圖1所示的實施例制造的特征的襯底的截面圖。圖3示出了用于本發明的實施例的等離子蝕刻系統300。

圖1中的方法100從支撐210上的襯底薄膜220(圖2A)開始。在一個實施例中，支撐210是半導體晶片，例如，但是不局限于硅、鍺或通常所知的III-V族化合物半導體材料。在另一個實施例中，支撐210是玻璃或藍寶石材料。襯底薄膜220一般包含電介質層。在一個實施例中，電介質層是氮化物薄膜，而在另一個實施例中電介質層是硅的氧化物。然而，應該知道襯底薄膜220可以是包含本領域通常所知的各種其它材料的多層結構，例如，但是不局限于硅的氧化物、低-k材料和金屬。