TW200926295A - Mask trimming with ARL etch - Google Patents

Description

200926295 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係相關於半導體裝置的形成。尤其是，本發明 係相關於介.電層的蝕刻處理。 【先前技術】 在半導體晶圓處理期間，使用眾所皆知的圖案化和蝕 Φ 刻處理來界定晶圓中之半導體裝置的特徵。在這些處理（ 光致微影術）、將光阻（PR )材料沈積在晶圓上，然後 暴露至由光罩所過濾之光線。光罩通常是玻璃板，其被圖 案化有阻隔光線傳播過光罩之例示特徵幾何圖案。 在通過光罩之後’光線接觸光阻材料的表面。光線改 變光阻材料的化學組成，使得顯影劑能夠移除一部份光阻 材料。在正光阻材料的例子中，移除露出的區域，及在負 光阻材料的例子中，移除未露出的區域。之後，蝕刻晶圓 〇 ’以從不再受到光阻材料保護的區域移除其下之材料，藉 以定義晶圓中的想要特徵。 具有波長1 93 nm之氟化氬（ArF )準分子雷射（ArF 微影技術）已被用於生產低於〇.〇4#m元件。此浸沒式微 影技術使處理低於110 nm節點。在極多數積體電路中的 此種小特徵需要較高的解析度和因此較薄的光阻劑，因爲 圖案化影像的焦點深度（視野深度）限制。例如，諸如 Bitline等用於特定DRAM處理的ArF微影術使用具有厚 度小於1 00 nm之極薄的光阻劑。光阻材料亦較軟和弱， 200926295 及在圖案化光阻劑之後，在對諸如底部抗反射塗佈（ B ARC)和氮氧化矽（SiON)層等一或多個抗反射塗佈（ ARC )層電漿蝕刻處理期間，容易且令人不想要地蝕刻此 種薄的光阻劑。因此，在達成目標臨界尺寸（CD)的同 時，管理“蝕刻預算”和防止光阻劑的表面退化是短波微影 術的主要挑戰之一。此處，“蝕刻預算”典型上是露出的結 構（在此例中是光阻劑）能夠經過蝕刻劑卻不會過渡破壞 之時間量。 此外，理想的蝕刻處理必須將遮罩上的圖案準確地轉 移到欲蝕刻的下面層。然而，因爲蝕刻處理化學式和物理 式移除目標材料，所以鈾刻處理對各種環境參數非常敏感 。習知蝕刻控制中之此種因素的其中之一是微負載效應， 其中蝕刻的特性在圖案（特徵）的尺寸和密度之變化下不 同，即、欲蝕刻之層（蝕刻層）的“負載”之變化。 【發明內容】 爲了達成上述和根據本發明的目的，提供一蝕刻介電 層之方法，該介電層設置在抗反射層（ARL )下方。此方 法包含（a)將具有遮罩特徵的圖案化遮罩形成在ARL上 ，遮罩具有遮罩特徵的隔離區和密集區；（b)修整和開 孔；及（c )使用修整遮罩來蝕刻介電層。修整和開孔包 含複數循環，其中各個循環包括（bl) —修整-蝕刻階段 ，其蝕刻遮罩特徵的底部中之ARL，和相對於密集區而選 擇性修整遮罩的隔離區；及（b2 ) —沈積-蝕刻階段，其 -6- 200926295 在進一步蝕刻遮罩特徵的底部中之ARL 積在遮罩上。修整和開孔產生隔離區中之 在本發明的另一實現中，提供一蝕刻 此介電層設置在抗反射層（ARL )下方， 的圖案化遮罩形成在ARL上。遮罩具有 區和密集區。設備設置有一電漿處理室， 形成一電漿處理室封閉體；一基板支撐體 φ 板在電漿處理室封閉體內；一壓力調整器 處理室封閉體中的壓力；至少一電極，用 漿處理室封閉體，以維持電漿；一氣體入 體到電漿處理室封閉體內；及一氣體出口 理室封閉體排出氣體。氣體源與氣體入口 包含一修整-蝕刻氣體源；一沈積-蝕刻氣 層蝕刻氣體源。控制器可控制式連接到氣 極。控制器包括至少一處理器和電腦可讀 φ 讀式媒體包诰用以修整遮罩的電腦可讀式 環，其中用於各個循環的電腦可讀式碼包 碼，用以從修整-蝕刻氣體源提供修整·蝕 積層；電腦可讀式碼，用以從修整-蝕刻 漿，此第一電漿蝕刻遮罩特徵的底部中之 密集區而選擇性修整遮罩的隔離區；電腦 停止來自修整-鈾刻氣體源的修整-蝕刻氣 碼，用以從沈積-蝕刻氣體源提供沈積-蝕 讀式碼，用以從沈積-餽刻氣體源產生第 同時將沈積層沈 遮罩的淨修整。 介電層之設備， 及具有遮罩特徵 遮罩特徵的隔離 其包括一室壁， ，用以支撐一基 ，用以調整電漿 以提供電力到電 口，用以提供氣 ，用以從電漿處 流體式連接，及 體源；及一介電 體源和至少一電 式媒體。電腦可 碼，包含複數循 含：電腦可讀式 刻氣體以形成沈 氣體產生第一電 ARL，和相對於 可讀式碼，用以 體；電腦可讀式 刻氣體；電腦可 二電漿，在進一 200926295 步蝕刻遮罩特徵的底部中之ARL同時，第二電漿將沈積 層沈積在遮罩上；電腦可讀式碼，用以停止來自沈積-蝕 刻氣體源的沈積-蝕刻氣體；電腦可讀式碼，用以使用修 整遮罩來蝕刻介電層；及電腦可讀式碼，用以移除遮罩。 下文中，將連同下面圖式和本發明的詳細說明更詳細 說明本發明的這些和其他特徵。 Q 【實施方式】 現在將參考如附圖所圖解說明的一些較佳實施例來詳 細說明本發明。在下面說明中，爲了全面瞭解本發明，將 陳述許多特定細節。然而，精於本技藝之人士應明白，在 沒有這些特定細節的一些或全部之下也可實施本發明。換 言之，將不再詳細說明眾所皆知的處理步驟及/或結構， 以免混淆本發明。 爲了幫助瞭解，圖1爲可用於本發明的實施例之處理 〇 的高階流程圖。將圖案化遮罩設置（步驟1 04 )在將被圖 案化的介電層上。例如，介電層可以是氮化物氧化物層， 及遮罩可以是光阻遮罩。圖2A爲形成堆疊200之形成在 基板204上的欲蝕刻之介電層208、形成在介電層208上 的抗反射層（ARL) 210、及形成在ARL 210上之具有特 徵214的圖案化光阻遮罩212之槪要橫剖面圖。ARL 210 可包括底部抗反射塗佈（B ARC )層和介電抗反射塗佈（ D A R C )層。 遮罩層212被圖案化以形成具有遮罩特徵側壁215a -8 - 200926295 、215b之遮罩特徵214 (214a、214b)。如圖2A所示， 圖案化遮罩212包括遮罩特徵的隔離區216和密集區218 。隔離區216典型上包括數量較少的較大遮罩特徵，而密 集區218典型上包括數量較多的較小遮罩特徵。例如，密 集區218和隔離區216中的遮罩特徵之CD比可以是1: 2 至1:10。也就是說，隔離區216的特色是具有大特徵 214a之區域，而密集區218的特色是具有小特徵214b之 區域。 在隔離區216中，介電層208的蝕刻容易慢下來，結 果，層208之諸如溝槽等特徵的最後CD 220小於遮罩特 徵214a的原有CD 2 22。此外，圖案化遮罩212容易在鈾 刻遮罩特徵的底部中之ARL期間退化。因此，根據本發 明的一實施例，在蝕刻介電層208之前提供遮罩修整和底 部開孔（ARL蝕刻）處理（圖1中的步驟108)。在遮罩 修整和底部開孔（ARL剝除）處理期間從遮罩特徵的底部 移除和蝕刻ARL 210的同時，遮罩的側壁228被選擇性 修整，使得如圖2B所示一般，在相對密集區218的隔離 區216中放大遮罩特徵的CD 226。藉由此遮罩修整和底 部開孔處理，而實質上維持密集區218中的遮罩特徵以及 隔離區216和密集區218二者中之遮罩層212的厚度。使 用修整特徵236a，介電層208的最後CD 224(圖2B中 )將實質上與原有遮罩特徵l24a的原有CD 222 (圖2A 中）相同。 圖3爲用於修整和開孔處理的多重循環處理之更詳細 -9- 200926295 處理流程圖。在此例中，以複數兩階段循環執行修整和開 孔處理。各個循環的第一階段（修整-蝕刻階段）蝕刻遮 罩特徵的底部中之A RL 210’並且相對於密集區218而選 擇性修整隔離區216中的遮罩特徵之側壁（步驟304 )。 各個循環的第二階段（沈積-蝕刻階段）在進一步蝕刻遮 罩特徵的底部中之ARL 210同時將沈積層沈積在遮罩上 (步驟308 )。修整和開孔步驟的各個循環產生隔離區中 φ 之遮罩的淨修整。可增加額外的階段到各個循環。修整和 開孔步驟包括二或更多循環，至少三循環較佳。更好的是 ，此步驟包括四至十二循環。更好的是，此步驟重複六至 七循環。 根據本發明的一實施例，遮罩是光阻劑（PR)，及 修整-蝕刻階段（步驟304 )使用含有NF3的修整_蝕刻氣 體。更好的是，沈積氣體另外包含載氣，諸如N2及/或 Ar等。 ❹ 在此實施例中，沈積-蝕刻階段（步驟3 08 )使用含 有CF4的沈積-触刻氣體，及沈積聚合物材料當作沈積層 。沈積-蝕刻氣體可以是CF4、H2、及Ar的組合，或CF4 、H2、N2、及Ar的組合。

圖4A-4C爲修整和開孔步驟的各個循環之隔離區216 中的遮罩特徵214a之槪要橫剖面圖。同樣地，圖5a_5C 爲修整和開孔步驟的各個循環中之密集區218的遮罩特徵 214b之槪要橫剖面圖。如圖4A及5A所示，將圖案化遮 罩212形成在ARL 210或介電層208上。典型上，ARL -10- 200926295 2 10包括有機BARC 211和無機DA RC 213。在遮罩特徵 的底部中露出BARC 21 1。 如圖4 A及4 B所示，修整-鈾刻階段蝕刻遮罩特徵 214a、214b 的底部 232a、232b 中之 ARL 210。此 ARL 蝕 刻是局部蝕刻，並未在一循環中完全移除 ARL 210或 BARC 211。此外，遮罩212的頂部234a、234b和遮罩特 徵214a及214b的側壁215a及215b亦被局部移除。因爲 含有NF3的修整-蝕刻氣體在隔離區2 1 6比密集區2 1 8具 有較高的蝕刻率，所以隔離區216中之遮罩特徵214a的 側壁215a比密集區218中之遮罩特徵214b的側壁215b 減少更多。 在沈積-蝕刻階段中，如圖4C及5C所示，在進一步 蝕刻遮罩特徵214a及214b的底部232a及232b中之ARL 210同時，沈積-蝕刻氣體將沈積層23 0沈積在遮罩212 上，覆蓋遮罩特徵214a、214b的底部232a及23 2b與遮 罩特徵214a、214b的側壁215a及215b。沈積層230可 以是含有碳氫化合物的聚合物（含碳氫化合物當作主要成 分之聚合物）。在各個沈積-蝕刻階段中，通常，沈積在 遮罩的頂部234a、234b上之沈積層230的厚度大於沈積 在遮罩特徵的側壁215a、215b上之沈積層的厚度。而且 ，隔離區216中的沈積層可以比密集區218的沈積層厚。 與密集區2 1 8中之遮罩特徵的側壁2 1 5b相比，沈積-蝕刻 氣體亦可沈積較多的沈積材料到隔離區216中之遮罩特徵 的側壁2 1 5 a上。 -11 - 200926295 在此例中，如圖4C及5C所示’各個沈積-触刻階段 沈積具有實質上與前一修整-蝕刻階段所移除的遮罩之厚 度相同的厚度之沈積層。也就是說，在各個循環的末端’ 遮罩212的原有厚度係實質上由沈積層230所維持。然而 ，關於遮罩特徵的側壁，因爲修整-蝕刻處理中的微負載 效應比沈積-蝕刻處理中來得明顯，所以隔離區2 1 6中之 遮罩特徵214a的側壁215a仍無法完全恢復前一修整-蝕 刻階段期間所失去的側壁。因此，在隔離區中，如圖4C 所示，在實質上維持遮罩的原有厚度同時，修整和開孔步 驟減少遮罩的側壁，產生遮罩的淨修整。另一方面，在密 集區中，如圖5C所示，實質上維持遮罩的原有外形（即 、遮罩的厚度和遮罩特徵的形狀）。在任一區域中，整個 修整-蝕刻和沈積-蝕刻階段蝕刻遮罩特徵的底部中之ARL 210 ° 因此，藉由控制修整和開孔步驟中的兩階段，在從遮 罩特徵的底部打開ARL 210和維持遮罩212的原有厚度 同時，相對於密集區218而選擇性修整隔離區216中之遮 罩特徵214a的側壁215a。 圖6A爲修整和開孔步驟的複數循環之後的隔離區 216中之遮罩特徵214a的槪要橫剖面圖。藉由重複修整-蝕刻階段和沈積·蝕刻階段，將隔離區中之遮罩特徵214 的側壁215a逐漸往下修整至想要的外形。同時，位階下 來的介電層蝕刻處理打開遮罩特徵214a的底部中之ARL 210。圖6B爲修整和開孔步驟的複數循環之後的密集區 -12- 200926295 218中之遮罩特徵214b的槪要橫剖面圖。在密集區218 中，在遮罩特徵的比不中打開ARL 210,但是遮罩實質上 維持其原有厚度和遮罩特徵外形。 應注意的是，重複各個沈積-蝕刻階段中用以沈積薄 沈積層的複數循環（多重循環處理）對在大量修整和開孔 之後一次沈積厚的沈積層上具有幾項優點。首先，多重循 環處理提供較佳的外形調諧。沈積較厚的聚合物層之單一 φ 長沈積-蝕刻步驟容易產生所謂的“麵包條狀”外形（如圖 7A所示），在極端例子中，特徵甚至會被掐掉。另一方 面，單一長的修整-蝕刻步驟產生刻面外形（如圖7B所示 )。交替修整-蝕刻步驟和沈積-蝕刻步驟之複數循環給予 最小甚至沒有麵包條狀之較好的外形控制，以及較強的側 壁。此外，聚合物層變得濃密，最小化的分層、輝紋、或 起泡（剝離）。例如，大於200 nm的厚沈積層容易自遮 罩剝離’尤其是在遮罩特徵的邊緣。此外，應注意的是， 〇 並不想要或真的由於設計規則的要求而改變原有遮罩的 CD。 回到圖1，在修整和開孔（步驟108)之後，經由修 整遮罩將特徵蝕刻到介電層208內（步驟112)。圖2C 爲鈾刻到介電層208內的特徵240 ( 240a、240b)圖。 回到圖1 ’然後剝除遮罩212和ARL 2 1 0 (步驟1 1 6 )°圖2D爲已移除遮罩212和ARL 210之後的堆疊200 圖。可執行額外的形成步驟（步驟124)。例如，然後可 在特徵中形成接點242。在形成接點之後可執行額外的處 -13- 200926295 理。 圖8爲可用於如上述之修整和開孔的處理室400之槪 要圖，包括用以鈾刻ARL和選擇性修整遮罩的第一階段 ，及用以沈積一沈積層和進一步蝕刻ARL之第二階段。 電漿處理室 400包含限制環402、上電極404、下電極 408、經由氣體入口連接之氣體源410、及連接到氣體出 口之排氣泵42 0。氣體源410包含修整-蝕刻氣體源412 和沈積-蝕刻氣體源416。較佳的是，處理室400能夠蝕 刻介電層。更好的是，處理室400亦能夠剝除遮罩（及 ARL)，使得能夠即時進行遮罩修整、介電蝕刻、和遮罩 剝除。因此，氣體源410可包含額外的氣體源，諸如用於 介電層之蝕刻氣體源418、和用於遮罩剝除之氣體源（未 圖示）等。在電漿處理室400內，將基板2 04設置在下電 極4 08上。下電極408結合適當的基板夾盤機構（如、靜 電、機械夾鉗等），用以支托基板204。反應器頂部428 結合被置放在直接與下電極408相對之上電極4 04。上電 極404、下電極408、和限制環402定義受限的電漿體積 。以氣體源4 1 0將氣體供應到受限的電漿體積，並且以排 氣泵420經由限制環402和排氣口從受限的電漿體積排出 。第一 RF源444電連接到上電極404。第二RF源448電 連接到下電極408。室壁452圍著限制環402、上電極 404、和下電極408。第一 RF源444和第二RF源448二 者可包含27 MHz電源、2 MHz電源、和60 MHz電源。 可以有連接RF功率到電極之不同組合。可用在本發明的 -14- 200926295 較佳實施例中之由加州的 Fremont之 LAM Research CorporationTM 所製造的諸如 Exelan®系列等 Lam Research Corporation的介電蝕刻系統之例子中，27 MHz、2 MHz 、和60 MHz電源構成連接到下電極之第二RF電源448， 及使上電極接地。控制器43 5可控制式連接到RF源444 、448，排氣泵420、和氣體源410。當諸如氧化矽或有機 矽酸鹽玻璃等欲蝕刻的層 208是介電層時使用 DFC System。控制器435控制RF源444、448，排氣栗420， 修整-蝕刻氣體源412，和沈積-蝕刻氣體源416，及交替 地執行修整-蝕刻和沈積-蝕刻，當作複數循環的各個循環 之兩階段，使得修整-蝕刻和沈積-蝕刻產生隔離區中之遮 罩的淨修整。 圖9A及9B爲適用於實施本發明的實施例所使用之 控制器435的電腦系統圖1300。圖9A爲電腦系統的一可 能實體形式圖。當然，電腦系統可具有許多實體形式，從 積體電路、印刷電路板、及小型手提式裝置到大型超級電 腦等。電腦系統1 300包括監視器1 302、顯示器1 304、機 殼1306、磁碟機1308、鍵盤1310、和滑鼠1312。碟 1314是電腦可讀式媒體，用以轉移資料進和出電腦系統 1 3 00 ° 圖9B爲電腦系統1 3 00的方塊圖之例子。裝附於系統 匯流排1 320的是範圍廣泛的各種子系統。處理器1 322 ( 又稱作中央處理單元，或CPU)耦合至包括記憶體1324 之儲存裝置。記憶體1 324包括隨機存取記憶體（RAM ) -15- 200926295 和唯讀記憶體（ROM)。如技藝中所眾所皆知的一般， ROM以單向移轉資料和指令到CPU，而RAM典型上以雙 向方式移轉資料和指令。這些記憶體類型二者可包括下面 所描述之任何適當的電腦可讀式媒體。固定碟1 3 26亦被 雙向式耦合至CPU 1322;其提供額外的資料儲存容量， 及亦可包括下面所描述之任何電腦可讀式媒體。固定碟 13 26可被用於儲存程式、資料等，並且典型上是比主要 U 儲存體慢之次要儲存媒體（諸如硬碟等）。應明白，在適 當例子中，可以標準方式結合保留在固定碟1326內的資 訊當作記憶體1 324中的虛擬記憶體。可移除式碟1314可 採用下面所描述之任何電腦可讀式媒體的形式。 CPU 1 322又被耦合至各種輸入/輸出裝置，諸如顯示 器1304、鍵盤1310、滑鼠1312、及揚聲器1330等。通 常，輸入/輸出裝置可以是下面任一樣：視頻顯示器、軌 跡球、滑鼠、鍵盤、麥克風、觸感式螢幕、轉換卡閱讀器 〇 、磁性或紙帶閱讀器、數位板、電子筆、語音或手寫辨識 器、生化科技閱讀器、或其他電腦。CPU 1 3 22可以使用 網路介面13 40任意耦合至另一電腦或電信網路。利用此 種網路介面，可預期在執行上述方法步驟期間，CPU自網 路接收資訊，或可輸出資訊到網路。而且，本發明的方法 實施例可完全在CPU 1 322上執行，或透過諸如網際網路 等網路連同共用一部份處理之遠端CPU —起執行。 此外，本發明的實施例另外係相關於具有有著用以執 行各種電腦實施操作之電腦碼在其上的電腦可讀式媒體之 -16- 200926295 電腦儲存產品。媒體和電腦碼可以是特別爲本發明所設計 和建構者，或可以是精於電腦軟體技術者所知且可利用者 。電腦可讀式媒體的例子包括，但並不侷限於：磁性媒體 ，諸如硬碟、軟式磁碟片、及磁帶等；光學媒體，諸如 CD-ROM和全像式裝置等；磁光媒體，諸如磁光式碟等； 和特別組配成儲存和執行程式碼之硬體裝置，諸如應用特 定積體電路（ASIC)、可程式化邏輯裝置（PLD)和 ROM和RAM裝置等。電腦碼的例子包括機器碼，諸如由 編譯器所產生的等；和使用解釋器由電腦所執行的含有較 高階碼之檔案。電腦可讀式媒體亦可是由含在載波中且代 表處理器可執行的一連串指令之電腦資料信號所傳輸之電 腦碼。 多重循環兩階段處理被用於執行修整和開孔（圖1中 的步驟108)，其中在蝕刻特徵的底部中之ARL同時，相 對於密集區（小遮罩特徵）而選擇性修整隔離區中的遮罩 特徵（大遮罩特徵）之側壁。根據本發明的一實施例，其 中遮罩是光阻劑，第一階段（修整-蝕刻階段）提供含有 NF3的修整-蝕刻氣體。修整·蝕刻階段（步驟304 )的例 子提供100-500 seem的流動，較佳的是300 seem NF3。 壓力被設定成140 mToor。將基板維持在溫度20°C。第二 RF源448提供頻率60 MHz的400 Watt。在其他實施例 中，依據晶圓和應用，第二RF源448可提供頻率2 MHz 的 1 00-500 Watt，或頻率 27 MHz 的 1 00-500 Watt。在較 佳實施例中，NF3是修整-蝕刻氣體的唯一成分，沒有任 -17- 200926295 何載氣或調諧氣體。如上述，在各個修整-蝕刻階段中， 在將含nf3的修整-蝕刻氣體引進到室內之後，自此形成 修整-蝕刻電漿，以選擇性修整遮罩和蝕刻ARL。停止修 整-蝕刻氣體的流動，使得能夠以想要用於循環的量來降 低遮罩特徵的側壁。降低側壁的量係可由諸如氣體流率、 壓力、及RF功率等指定設定的參數之修整-蝕刻階段的時 間週期所控制，ARL的厚度也一樣。 沈積-蝕刻階段（步驟308 )的例子提供諸如20-200 seem CF4等含CF4的氣體和2 0-200 seem H2當作沈積-蝕 刻氣體，以及含 20-200 seem N2 及 / 或 50-500 seem Ar 之載氣。較佳的是，沈積-蝕刻氣體包括60 seem CF4、70 seem H2、30 seem N2，以及 120 seem Ar 的載氣。將 40-200 mTorr，較佳的是 80 mTorr的壓力提供給室。第二 RF源448提供頻率60 MHz的100-500 Watt，較佳的是 400 Watt。在其他實施例中，依據晶圓和應用，第二RF 源448提供頻率2 MHz的1 00-500 Watt，或頻率27 MHz 的1 00-5 00 Watt。在其他實施例，各個循環可另外包括額 外的沈積及/或外形整型階段。在各個沈積-蝕刻階段中 ，在將含CF4鈾刻氣體引進到室內之後，自此形成電漿， 以如上述沈積一沈積層和進一步蝕刻ARL。停止含CF4蝕 刻氣體之流動，使得沈積層恢復前一修整-蝕刻階段所失 去的遮罩厚度。循環的淨修整量係可由諸如氣體流率、壓 力、及RF功率等指定設定的參數之修整·蝕刻階段的時間 週期所控制，ARL的厚度也一樣。通常，修整-蝕刻階段 -18- 200926295 越長，沈積-蝕刻階段越長。藉由控制各個循環的兩階段 與循環的數目’在修整和開孔步驟的尾端’移除遮罩特徵 的底部中之ARL，以及修整隔離區中的特徵之側壁’藉以 補償下一介電蝕刻中的微負載效應° 欲蝕刻的介電層2 0 8之例子可以是習知蝕刻層’諸如 SiN、SiC、氧化物、或低k介質。習知蝕刻步驟可被用於 蝕刻欲蝕刻的層。 U 可使用氧氣灰化剝除遮罩和ARL (步驟1 1 6 )。 如上述，在移除ARL期間組合修整-蝕刻階段和沈積-蝕刻階段之修整和開孔處理能夠在介電層的連續蝕刻中， 控制隔離區（大特徵）和密集區（小特徵）之間的CD偏 差。可視需要重複修整·蝕刻和沈積-蝕刻循環許多次，以 獲得遮罩的理想修整，以實現介電層的目標CD和移除遮 罩特徵的底部中之ARL。提供隔離區放大的CD之修整和 開孔（即、直到ARL蝕刻爲止的“負微負載”）補償鈾刻

φ 介電層期間的微負載效應，以實現最後特徵中的目標CD 〇 儘管已經由幾個較佳實施例說明本發明，但仍可有落 在本發明的範圍內之變化、修正、變更、及各種替代性同 等物。又應注意的是’具有許多實施本發明的方法和設備 之其他方式。因此，下面的申請專利範圍應被闡釋作包括 落在本發明的真正精神和範疇內之所有此種變化、修正、 變更、及各種替代性同等物。 -19- 200926295 【圖式簡單說明】 本發明係經由例子來圖解說明，但非限制，在附圖的 圖式中，相同參考號碼意指類似元件，其中： 圖1爲可用於本發明的實施例之處理的高階流程圖。 圖2A-D爲根據本發明的實施例所處理之堆疊的槪要 橫剖面圖。 圖3爲根據本發明的實施例之修整和開孔步驟的更詳 細流程圖。 圖4A-C爲根據本發明的例子所處理之隔離區（大遮 罩特徵）中的遮罩特徵之槪要橫剖面圖。 圖5A-C爲對應於圖4A-C之根據本發明的例子所處 理之密集區（小遮罩特徵）中的遮罩特徵之槪要橫剖面圖 〇 圖6A爲修整和開孔步驟的複數循環之後的隔離區（ 大遮罩特徵）中之遮罩特徵的槪要橫剖面圖。 圖6B爲修整和開孔步驟的複數循環之後的密集區（ 小遮罩特徵）中之遮罩特徵的槪要橫剖面圖。 圖7A-B分別爲具有麵包條狀外形和刻面外形之遮罩 特徵的槪要橫剖面圖。 圖8爲可用於實施本發明之電漿處理室的槪要圖。 圖9A-B爲適用於實施本發明的實施例所使用之控制 器的電腦系統圖。 【主要元件符號說明】 -20- 200926295 108 ： 修整和開孔 200 ： 堆疊 204 ： 基板 20 8 ·_ 介電層 210 ： 抗反射層 2 11： 有機底部抗反射塗佈 212 ： 圖案化光阻遮罩 213 : Ο 無機介電抗反射塗佈 214 ： 特徵 214a :遮罩特徵 2 14b :遮罩特徵 2 15a :遮罩特徵側壁 215b :遮罩特徵側壁 2 16： 隔離區 2 18： 密集區 〇 220 : 最後臨界尺寸 222 ： 原有臨界尺寸 224 ： 最後臨界尺寸 226 ： 臨界尺寸 22 8 ： 側壁 23 0 ： 沈積層 23 2a :底部 23 2b :底部 234a :頂部 -21 200926295 2 3 4 b :頂部 23 6a :修整特徵 240 :特徵 240a :特徵 240b :特徵 2 4 2 :接點 3 04 :蝕刻ARL和選擇性修整遮罩

3 08 :沈積沈積層和蝕刻ARL 4 0 0 :電漿處理室 4 0 2 ·限制環 4 0 4 :上電極 408 :下電極 4 1 0 :氣體源 412 :修整-蝕刻氣體源 4 1 6 :沈積-蝕刻氣體源 4 1 8 :蝕刻氣體源 4 2 0 :排氣泵 43 5 :控制器 444 :第一射頻源 448 :第二射頻源 452 :室壁 1 3 0 0 :電腦系統 1 3 02 :監視器 1 3 04 :顯示器 -22- 200926295 1 1 1 1 1 1 1 ❹ 1 1 1 1 :機殼 :磁碟機 :鍵盤 :滑鼠 :碟 :系統匯流排 :處理器 :記憶體 :固定碟 :揚聲器 :網路介面

Claims (1)

1. 200926295 十、申請專利範圍 1. 一種蝕刻介電層之方法，該介電層設置在抗反射 層（ARL)下方，該方法包含： 將具有遮罩特徵的圖案化遮罩形成在該ARL上，該 遮罩具有該等遮罩特徵的隔離區和密集區； 修整和開孔，包含複數循環，各個循環包含： 一修整-蝕刻階段，其蝕刻該等遮罩特徵的底部 φ 中之該ARL，和相對於該等密集區而選擇性修整該遮罩的 該等隔離區；及 一沈積-鈾刻階段，其在進一步蝕刻該等遮罩特 徵的該底部中之該ARL時，將沈積層沈積在該遮罩上， 其中該修整和開孔產生該等隔離區中之該等遮罩的淨修整 :及 使用該已修整的遮罩來鈾刻該介電層。 2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該圖案化 D 遮罩是光阻遮罩。 3·根據申請專利範圍第2項之方法，其中該ARL包 括有機底部抗反射塗佈（BARC )和無機介電抗反射塗佈 (DARC)。 4.根據申請專利範圍第1項之方法，其中該沈積-蝕 刻階段沈積聚合物材料當作該沈積層。 5 .根據申請專利範圍第4項之方法，其中該沈積-蝕 刻階段沈積該沈積層，該沈積層實質上恢復該先前修整_ 蝕刻階段中所移除之該遮罩的厚度。 -24- 200926295 6 ·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該修整和 開孔在該隔離圖案區中實質上維持該遮罩的原有厚度和降 低該遮罩的側壁。 7_根據申請專利範圍第6項之方法，其中該修整和 開孔實質上維持密集圖案區中之該遮罩的原有外形。 8.根據申請專利範圍第1項之方法，其中該修整-蝕 刻階段包含： 提供含有NF3之修整-飩刻氣體； 從該修整-蝕刻氣體形成電漿；及 停止該修整-蝕刻氣體的流動。 9 .根據申請專利範圍第8項之方法，其中該沈積-蝕 刻階段包含： 提供含有CF4之沈積-蝕刻氣體； 從該沈積-蝕刻氣體形成電漿；及 停止該沈積-蝕刻氣體的流動。 10. 根據申請專利範圍第9項之方法’其中該沈積-蝕刻氣體另外包含： H2 ;及 載氣，包括或Ar的至少其中之一。 11. 根據申請專利範圍第1項之方法’其中該修整和 開孔包含至少三循環。 12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中該修整 和開孔包含四至十二循環。 13. 根據申請專利範圍第12項之方法’其中該修整 -25- 200926295 和開孔包含六至七循環。 14. 一種蝕刻介電層之設備，該介電層設置在抗反射 層（ARL )下方，及具有遮罩特徵的圖案化遮罩形成在該 ARL上，該遮罩具有該等遮罩特徵的隔離區和密集區，該 設備包含： 一電漿處理室，包含： 一室壁，形成一電漿處理室封閉體； 一基板支撐體，用以支撐一基板在該電漿處理室 封閉體內； 一壓力調整器，用以調整該電漿處理室封閉體中 的壓力； 至少一電極，用以提供電力到該電漿處理室封閉 體，以維持電漿； 一氣體入口，用以提供氣體到該電漿處理室封閉 體內；及 一氣體出口，用以從該電漿處理室封閉體排出氣 體； 一氣體源，與該氣體入口流體式連接，包含： 一修整-飩刻氣體源； 一沈積-蝕刻氣體源；及 一介電層鈾刻氣體源； 一控制器，可控制式連接到該氣體源和該至少一電極 ，包含： 至少一處理器；及 -26- 200926295 電腦可讀式媒體’包含： 修整和開孔之電腦可讀式碼，包含複數循環 ，其中各個循環的電腦可讀式碼包含： 電腦可讀式碼’用以從該修整-蝕刻氣體源 提供修整-蝕刻氣體，以形成沈積層； 電腦可讀式碼，用以從該修整-蝕刻氣體產 生第一電漿，該第一電漿蝕刻該等遮罩特徵的底部中之該 ❹ ARL，和相對於該等密集區而選擇性修整該遮罩的該等隔 離區； 電腦可讀式碼，用以停止來自該修整-蝕刻 氣體源的該修整-蝕刻氣體； 電腦可讀式碼，用以從該沈積-蝕刻氣體源 提供沈積-蝕刻氣體； 電腦可讀式碼，用以從該沈積-蝕刻氣體源 產生第二電漿，在進一步蝕刻該等遮罩特徵的該底部中之 φ 該ARL時，該第二電漿將沈積層沈積在該遮罩上； 電腦可讀式碼，用以停止來自該沈積-蝕刻 氣體源的該沈積-蝕刻氣體； 電腦可讀式碼，用以使用該已修整的遮罩來 蝕刻該介電層；及 電腦可讀式碼，用以移除該遮罩。 15.〜種蝕刻介電層之設備，該介電層設置在抗反射 層（ARL )下方，具有遮罩特徵的圖案化遮罩形成在該 ARL上，該遮罩具有該等遮罩特徵的隔離區和密集區，該 -27- 200926295 設備包含·’ 修整和開孔機構，包含： 修整-蝕刻機構，被組配成蝕刻該等遮罩特徵的 底部中之該ARL，和相對於該等密集區而選擇性修整該遮 罩的該等隔離區； 沈積·蝕刻機構，被組配成在進一步蝕刻該等遮 罩特徵的該底部中之該ARL時，將沈積層沈積在該遮罩 ❹ i & 交替操作機構，用以交替操作該修整-蝕刻機構 和該沈積-蝕刻機構，其中該修整-蝕刻和該沈積-蝕刻產生 該等隔離區中之該遮罩的淨修整；及 蝕刻機構，用以使用該已修整的遮罩來蝕刻該介 電層。 16. 根據申請專利範圍第15項之設備，其中該圖案 化遮罩是光阻遮罩’且其中該ARL包括有機底部抗反射 Q 塗佈（BARC )和無機介電抗反射塗佈（DARC )。 17. 根據申請專利範圍第15項之設備，其中該沈積-蝕刻機構沈積聚合物材料當作該沈積層。 18. 根據申請專利範圍第17項之設備，其中該沈積-蝕刻機構沈積該沈積層，該沈積層實質上恢復該修整-蝕 刻機構所移除之該遮罩的厚度。 19. 根據申請專利範圍第15項之設備，其中該修整 和開孔機構在該隔離圖案區中實質上維持該遮罩的原有厚 度和降低該遮罩的側壁；及實質上維持密集圖案區中之該 -28- 200926295 遮罩的原有外形。 20.根據申請專利範圍第1 5項之設備，其中該修整-蝕刻機構包含一修整-蝕刻氣體源，用以提供含有NF3之 修整-蝕刻氣體，且其中該沈積-蝕刻機構包含一沈積-蝕刻 氣體源，用以提供含有CF4和H2之沈積-蝕刻氣體。

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