TWI400749B - 利用氣體化學之週期性調節及烴類之添加進行電漿剝除的方法 - Google Patents

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Description

利用氣體化學之週期性調節及烴類之添加進行電漿剝除的方法 相關申請案
本申請案為2003年4月9日Hudson et al.提出申請的美國專利申請第10/411,520，名稱〝METHOD FOR PLASMA ETCHING USING PERIODIC MODULATION OF GAN CHEMISTRY〞，之部份連續申請案，其內容併入本文以供參考。
本發明係有關一種藉由光阻罩所界定的結構進行蝕刻然後剝除該罩而在半導體晶圓上獲得一結構之方法。
於半導體電漿蝕刻應用中，常使用電漿蝕刻器將光罩圖案轉移到晶圓上的合意薄膜及/或膜堆疊(導體或介電性絕緣體)之電路和線條圖案。此係經由將在光罩圖案的開放區中的光阻材料底下之薄膜(和薄膜堆疊)蝕刻掉而達成的。此蝕刻反應可由化學活性物和與將在也稱為反應或處理室的真空包圍內所含的反應混合物中激發出放電所產生的荷電粒子(離子)予以起始。此外，該等離子也可透過在氣體混合物與晶圓材料之間造出的電場而朝向晶圓材料加速，產生沿著離子軌迹方向以稱為各向異性蝕刻之方式的蝕刻材料之定向移除。在蝕刻序列結束之時，經由將遮罩材料剝除而移除掉彼等，留下原來預期光罩圖案的 側面圖案之複本於其位所中。於蝕刻過程中，通常將光罩材料浸蝕及/或毀壞以換上圖案轉移，其結果也可能將某些毀壞和浸蝕轉移到底下層而留下諸如條紋、CD放大、刻面(faceting)，等不良圖案扭曲。
此外，對於低-k介電材料(k<3.0)，在光阻劑的剝除中，對該低-k介電材料可能產生毀壞，此可能增加k值。於此種剝除程序中，宜於限制此等在剝除過程中之毀壞。
 發明總論
為了達到前述且根據本發明目的，提供一種在基板上透過光阻蝕刻蝕罩蝕刻在一低-k介電層中的特徵(feature)之方法。於一基板上放置一低-k介電層。在該低-k介電層上放置一經圖案化的光阻罩。於該低-k介電層中蝕刻至少一特徵。實施三次以上的氣體-調節週期性剝除程序以剝除單一光阻罩。該氣體調節週期剝除程序的每一週期包括實施保護層形成階段和剝除階段。使用有沈積氣體化學的第一種氣體化學之保護層形成階段(其中該保護層形成階段係以每一週期約0.005至10秒實施)包括提供該第一種氣體化學及自該第一種氣體化學形成一電漿，其中在該至少一特徵的側壁上形成一保護層且增加該保護層的厚度。使用第二種利用剝除用氣體化學的氣體化學剝除光阻罩之剝除階段的實施(其中該第一種氣體化學不 同於該第二種氣化學，其中該蝕刻階段係以每一週期約0.005至10秒實施)包括提供該第二種氣體化學及自該第二種氣體化學形成一電漿，其中該保護層的厚度減低且剝除掉某些光阻罩。
對本發明另一體系中，提供一種基板上移除至少部份的單層之方法.實施例三個以上的週期之氣體調節性週期程序。該氣體調節性週期程序包括使用有氣體沈積化學的第一種氣體化學實施一保護層形成階段(每一週期約0.005至10秒)及使用一利用移除氣體化學的第二種氣體化學實施一移除階段以移除至少部份的單層，其中該第一種氣體化學不同於該第二種氣體化學，其中該移除階段係以每一週期約0.005至10秒來實施。該保護層形成階段包括提供該第一種氣體化學及自該第一種氣體化學形成電漿，此促成保護層之形成且使保護層厚度增加。該移除階段包括提供第二種氣體化學及自該第二種氣體化學形成一電漿以造成至少部份該單一層的移除。
本發明的此等和其他特色會在下面的發明詳細說明中配合下面圖式予以更詳細地說明。
較佳體系之詳細說明
至此要參照一些較佳體系(如附圖所示)詳細說明本發明。於下面的說明中，述及許多特定細部以提供對本發明的徹底了解。不過，要明白者，對於諳於此技者，可以不同到某些或全部此等特定細部即可實施本發明。於別的 情況中，對於熟知的程序步驟及/或結構，沒有給予詳細說明以不對本發明給予不必要地混淆。
為了幫助討論，圖1示出在本發明一體系中所用低-k介電層蝕刻程序之流程圖。較佳者，該低-k介電層為有機矽酸鹽玻璃(OSG)。圖2A-C為根據圖1程序的低-k介電層之示意側面圖。如圖2A中所示者，於一基板208上可沈積一低-k介電層204(步驟104)。該基板208可為矽晶圓或另一類型材料或可為在晶圓上的一層之部份。於該低-k介電層204上形成一封蓋層212(步驟108)。該封蓋層212可為氧化矽。通常，該對蓋層為介電材料保護層。該封蓋層212係在化學機械拋光(CMP)和其他程序中保護該低-k介電層204。封覆層212可為低-k介電層，因為該封蓋層的末端產品的部份之故。較佳者，該封蓋層為氧化矽基底材料。該封蓋層較佳者具有介於約200 Å與約1000 Å之間的厚度。於其他體系中，可能有一層以上的封蓋層或沒有封蓋層。在封蓋層212上面沈積一防反射塗層(ARC)214(步驟112)。該防反射塗層(ARC)214可為有機底防反射塗層(BARC)或無機介電性防反射塗層(DARC)。ARC具有在約100 Å與約1000 Å之間的厚度。在ARC上加上經圖案化的的阻罩216(步驟116)。該經圖案化的阻罩216具有一小孔220。該經圖案化的阻罩可經由安置一層光阻劑，暴露於光圖案後，予以蝕刻而形成。也可以使用形成圖案化阻罩的其他方法。該基板208可具有一接觸209和一障層210。
基板208可置於一蝕刻室內，於其中蝕刻該低-k介電層(步驟120)。可以使用電漿乾蝕刻來蝕刻該低-k介電層204，如圖2B中所示者，在經圖案化的阻罩216中於小孔220下方形成一開孔224。於低-k介電層蝕刻中有某些圖案化阻罩216被移除掉，此等低-k介電層蝕刻可使用化學蝕刻，例如使用以氟為基的蝕刻劑。下面會討論到此等蝕刻的特殊例子，不過也可用他種蝕刻方法。
然後提供氣體調節週期性剝除方法以移除光阻罩216和ARC層214而不損及低-k介電層(步驟124)。若ARC為DARC，就不需移除。於此例中所示的光阻罩216為從單一光阻劑層形成的單光阻罩。
於本發明某些體系中，可在剝除光阻罩216之前或之後打開障層210。
蝕刻程序
於本發明一體系中，在蝕刻步驟之中，可在特徵(feature)側壁上形成低-k介電保護層。形成保護層，例如10奈米厚或更厚的側壁鈍化層，然後蝕刻，同時使用該保護層作為鈍化層，係經認為會造成條紋和小刻面者。於不受理論所約束之下，此等厚度的層相信不足以確實針對條紋化提供合意的保護作用。而由本發明提供的薄保護層則相信可明顯地減少條紋。而由本發明提供的薄保護層則相信可明顯地減少條紋。此等薄保護層也可減少小刻面。此外也相信此亦可減少CD放大，提供CD控制或CD偏差 控制，此處CD偏差係定義為蝕刻中的CD變化。
於此體系中，提供一種方法，其中在保護層形成階段與蝕刻階段之間交錯進行原位(in-situ)氣體調節週期性蝕刻程序以增強整體效能而不會不當地損及簡單性和成本效用性。該調節係特定地包括程序進料氣體所組成及/或流動比例之週期性變異，且也可包括RF功率，氣體壓力，和溫度之同步化變異。該週期性程序的特徵在於總週期時間和週期時間比例，其為在保護層形成階段所用時間與蝕刻階段所用時間之間的比例。
2002年11月14日由Huang等提出申請之名稱為〝METHOD FOR PLASMA ETCHING PERFORMANCE ENHANCEMENT〞之美國專利申請第10/295,601號(其內容完全併入本文以供參考)揭露出可以使用一種原位電漿法在蝕刻進展中增進及/或修復光罩及/或蝕刻特徵的垂直側壁。於此等程序中，在晶圓暴露於蝕刻電漿合意期間之前及/或之後，起始一電漿化學程序步驟一短期間。
於此體系中，此種作法經修改使得負責保護光罩和側壁用之該程序步驟係以與相容的蝕刻階段交錯的氣體調節週期程序之階段導入。
該保護層形成程序可選擇成使得在要蝕刻的光罩表面及/或薄膜側壁之上形成一薄的材料膜以防止蝕刻浸蝕，刻面和條紋化。此薄塗層可為與後續剝除程序相容的材料以使最後移除變得容易但又比光罩材料更耐蝕刻。例如，可以使用含有非常低量到沒有其他元素之富碳薄膜未塗覆光阻 罩使被保護的光罩特徵不會被後續蝕刻程序所容易地浸蝕。換言之，其可改變光罩圖案的表面組成使得該光罩表現得像一假硬罩，具有非晶態碳硬罩之某些有期蝕刻特性。或者，該保護層形成程序也可用來使光罩圖案上的薄塗層之形成大部份彌補及/或修復被先前蝕刻程序所損壞/浸蝕的光罩圖案。該塗層對後續蝕刻反應的相對鈍性係有益者，如此就不會變更蝕刻步驟中所得之細微平衡。或者，可以使用程序條件來產生薄膜，其可提供對側壁的順暢保形覆蓋，防止因粗糙及/或波浪形側壁聚合物塗覆所致條紋化的起始。
蝕刻氣體混合物可包含蝕刻劑物和鈍化物種以不損及與蝕刻化學中的鈍化氣體相關聯之效益。蝕刻成分對鈍化成分的比例，加上複數種其他處理條件，都經精細地平衡以達到最佳處理結果，例如光阻選擇性，蝕刻各向異性和蝕刻速率等。放電功率可保持高且荷電粒子的能量也保持高值以在小尺寸結構中得到高蝕刻速率和良好的蝕刻各向異性。該保護形成和蝕刻循環係以多數個次數重複到蝕刻工作完成為止。
為了幫助了解，圖3顯示出本發明一體系中蝕刻低-k介電層步驟(步驟120)之更詳細流程圖。於氣體調節週期蝕刻程序中，係由一處理室進行至少兩階段之間的調節。一階段為經最優化以形成保護層之步驟(步驟316)。另一階段為經最優化蝕刻之步驟(步驟320)。此等階段之間的變更係經由氣體流速，及可能的RF功率，表面溫度，和氣 體壓力之同步化調節而達成。於較佳體系中，總週期時間不超過約21秒。更佳者，總週期時間係在0.01至10秒內實施。最佳者，總週期時間係在0.5至5秒內實施。較佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)為在0.01與20之間。更佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)為在0.05與5之間。最佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)係在0.2與1之間。較佳者，該氣體調節係在約3至50,000個週期之間進行。更佳者，該氣體調節係在約20至1000個週期之間進行。最佳者，該氣體調節係進行至少約100個週期。
於經最優化以形成保護層的階段中(步驟316)，保護層係經沈積在經蝕刻特徵的側壁上且可能在蝕刻罩的頂部。該沈積可為不對稱者使得在罩材上形成的沈積量較多於在側壁上者。此可藉助於對沈積源的位置之視線以及所選沈積方法的選擇性本質。換言之，沈積化學可選成使得因為材料的化學反應性之不同導致優先在光罩材料上形成塗層。於較佳體系中，係使用電漿增強化學氣相沈積(CVD)法在一蝕刻室內原位完成，其在光阻側壁上沈積一薄保護層。該沈積法可施加某些離子撞擊能量以促成此沈積選擇性。於此一程序中，側壁厚度可為光罩頂部上的層所具厚度之約三分之二。
於其他體系中，隨著蝕刻前緣進展過要蝕刻的材料，可改變處理條件以變更保護層的厚度與空間分布。例如，隨著蝕刻進行更深，可能宜於在要蝕刻的膜之側壁上形成一較厚的塗層以保護側壁免於被後續蝕刻之進一步扭曲。 可以對此提供隨蝕刻進行的週期性處理條件之變異。由於層形成和蝕刻係週期中分開的階段，因此可針對此結果將層形成階段所用程序條件最優化而不會干擾到蝕刻階段。可隨著蝕刻的進行調整總週期時間及/或週期時間比例，而對個別階段所用程序參數不加任何改變，以提供此種變異。於另一較佳體系中，只在側壁上沈積保護層。
於保護層形成階段中，沈積氣體中氟對碳比例不大於2：1。可用於電漿增進CVD的沈積化學之例子可為，(但不限於)CH3 F、CH2 F2 、C2 H5 F、C3 H7 F、C2 H3 F、CH4 、C2 H4 、C2 H6 、C2 H2 、C3 H8 、和SiH4 、Si(CH3 )4 、Si(C2 H5 )4 。較佳者，此等化學品係無鹵素者或具有不大於2：1的鹵素對碳比例。於不受理論所限制之下，該以碳為基的化學據信係形成薄的耐蝕刻性非晶態碳層。矽烷SiH4 係用來在光阻上形成一非晶態矽層(或多晶矽層)。此外，保護層可經由包含某些F和H成分予以改質。其他元素，例如F，的存在可用來在不同材料表面上產生選擇性活性使得在恰當離子撞擊下沈積會優先在一材料而不在他種材料上發生，例如在光阻罩材料上但不在SiO2 層上發生。也可用其他方法，例如濺鍍，來形成保護層。
表I為可在本發明一體系中的週期性程序所含保護層形成階段中用到的某些參數之表。
於此體系中，可經由施加由RF動力產生器供給的射頻(RF)電壓而在持著晶圓材料的基板上形成負電性(藉此對晶圓施加一偏壓)。此具有將荷正電粒子以由該RF電壓幅度所控制的負電性所決定之能量抽向電偏差之基板。如此，可以經由控制施加到基板持器的RF電力(及因而RF電壓)而供給及變異離子撞擊能量。
保護層形成階段(步驟316)為在週期性蝕程序(步驟312)中的一獨立階段，其可包括視不同材料的不同蝕刻應用所需沈積氣體之不同組合，其中該沈積可提供包圍著包括光罩特徵在內的蝕刻特徵之保護塗層。較佳者，投予此階段的週期時間為約0.005至7秒。更佳者，投予此階段的週期時間為約0.05至5秒。最佳者，投予此階段的時間為約0.25至2.5秒。較佳者，於單保護層形成階段期間在頂部及/或側壁上形成厚度小於100 Å之層。更佳者，在單保護層形成階段期間內，在頂部及/或側壁上形成厚度在約0.1與50 Å之間的層。最佳者，於草保護層形成階段期間係在頂部及/或側壁上形成厚度在約1與10 Å之間的層。於小於約10 Å的層厚度的情況中，可更準確地以單層分量來描述覆蓋率。於一體系中，在單保護層形成階段期間，保護層係形成一 單一單層。於另一體系中，在單保護層形成階段期間，保護層係形成一亞單層(sub-monolayer)，其中不是用單一厚子層或分子層完全覆蓋表面，而是提供某一百分比(亦即，75%)表面覆蓋率之層。
蝕刻階段320為週期性蝕刻程312中的一獨立階段，其係經實施用來推進蝕刻前緣，產生至少一蝕刻特徵(步驟320)。蝕刻應用可包括(但不限於)介電接觸蝕刻，包括高縱橫比接觸(HARC)；鑲嵌蝕刻；介電溝通蝕刻(淺或深)；自動調校(self-aligned)接觸蝕刻；閘罩開放(gate mask open)蝕刻；通孔介電蝕刻；雙一鑲嵌通孔蝕刻；雙鑲嵌溝道蝕刻；導體閘蝕刻；導體深溝蝕刻；導體淺溝隔離蝕刻；及硬罩開放蝕刻。
較佳者，該蝕刻階段係使用高離子能量以提供定向蝕刻。蝕刻階段可在單一蝕刻階段期間移除掉某些或全部的保護層。於第一蝕刻階段期間可能移除掉在某些表面上的所有保護層。於此例中，係移除掉形成光阻側壁及在特徵底部上的保護層。其他保護層部份只部份移除。於此例中，只有在光阻頂部表面上的保護層部份被移除。於其他體系中，其他部份的保護層可能部份移除掉或完全移除掉。蝕刻階段移除某些要蝕刻的層，且使蝕刻前緣推進。
由於週期性程序的蝕刻階段係使用高能離子來提供定向蝕刻，所以在蝕刻階段中可提供聚合物形成劑氣體。聚合物形成劑氣體可為，例如，烴類、氟碳化合物、和氫氟碳化合物，例如C4 F6 、C4 F8 、CH3 F、CH2 F2 、CH4 、C3 F6 、C3 F8 、和CHF3 。此等聚合物形成劑氣體會形成一聚合物層，其係在蝕刻階段中連續地沈積及蝕刻。
表II為在本發明一較佳體系中於週期性程序的蝕刻階段可用到的某些參數之表。
較佳者，投予此階段的週期時間為約0.005至14秒。更佳者，投予以階段的週期時間為約0.05至7秒。最佳者，投予此階段的週期時間為約0.025至2.5秒。較佳者，在單一蝕刻階段期間，蝕刻深度增加量為小於500 Å。更佳者，在單一蝕刻階段時間，蝕刻深度增加量為介於約5至250 Å之間。最佳者，在單一蝕刻階段期間，蝕刻深度增加量為在約10與50 Å之間。於單一蝕刻階段中蝕刻深度變化小於約10 Å的情況中，可將此變化更正確地描述為在單一蝕刻階段中移除掉的單層材料之分量。於一體系中，在單一蝕刻階段期間移除掉的材料量為約一單層。於另一體系中，在單一蝕刻階段期間移除掉的材料量為少於一單層。
週期性程序係經重複許多週期。於光阻罩上沈積另一保護層。於此例中，舊保護層的剩餘部份係變為新保護層 的部份。然後將圖案進一步蝕刻穿過光阻罩(步驟312)，提供一更深的接觸孔。較佳地，較氣體調節性，提供交錯的沈積階段和蝕刻階段之週期或迴圈係重複超過三次。更佳者，此週期係重複超過20次。最佳者，此週期係重複至少100次。
在不需要進一步蝕刻時，該氣體調節週期性程序(步驟312)係告完全。於最後一週期中，蝕刻階段可完全蝕刻掉保護層。不過，也可以使用週期蝕刻程序後的後續處理步驟來移除保護層及/或完成氧化物層之蝕刻。
於另一體系中，可在氧化物蝕刻完成之前就終止該氣體調節週期性程序，以讓一傳說蝕刻步驟加入來完成蝕刻。此可合宜地用來作為對氧化物層下面的停止層控制選擇性之手段。
光阻罩所用材料之例子可包括(但不限於較新世代的光阻劑)，例如，深UV光阻劑、193奈米光阻劑、157奈米光阻劑、EUV光阻劑、e-束光阻劑、及X-射線光阻劑。較舊世代的光阻聚合物材料係經設計為包含不飽和C-C鍵，例如C-C雙鍵和苯酚基，以提供所需的高耐蝕刻性，亦即對蝕刻用氣體混合物的惰性。此等鍵係堅固者且需要高活化能才能打斷，所以，在相當低的離子能量下，舊世下光阻劑對蝕刻用氣體混合物可能顯示顯著低的蝕刻速率。較新世代的光阻劑，包括193奈米和157奈米，可能不包含此等不飽和鍵，因為此等不飽和鍵會吸收平版剩法的曝光波長的光之故。沒有此等不飽和鍵會導致減低很多的 光阻蝕刻抗性。經由於週期性程序蝕刻之中在光阻劑上加以保護性塗層，光阻劑的抗蝕刻會獲得很大改良，即使在高離子撞擊能量下亦然。本發明可改良光阻劑的抗蝕刻性下之高離子撞擊能量可為50至2,000 eV。更佳者，該離子撞擊能量可為200至1,500 eV。最佳者，該離子撞擊能量為500至1,000 eV。
於不受理論所拘束之下，相信週期性處理可提供不同的處理訣竅，因為在短時間規模中沈積和蝕刻的極薄膜所具性質係不同於較厚膜所具性質者。使用氣體調節週期性處理作法下，以短週期時間，沈積出極薄保護層，例如側壁膜或在光阻劑表面的頂部上之膜。此膜和氧化物膜在該週期次一階段中會隨即以非常小的量蝕刻。該薄保護層厚度可在單層範圍內(亦即次-單層，單層，或數個原子或分子的層)。
在單層範圍內的薄保護層之產生係取決於沈積速率乘以沈積時間。有多種沈積速率和沈積時間組合可用來提供在單層範圍內的薄保護層。例如，提供約1奈米/秒的側壁沈積速率及約2奈米/秒的頂部表面沈積速率之沈積可在沈積步驟為0.25至0.5秒/週期之時提供具有約0.5奈米厚度的單層範圍薄保護層(亦即1奈米/秒沈積速率×0.5秒=0.5奈米沈積)。經由增加沈積速率和減短週期時間或減低沈積速率及增長週期時間可達到相同的單層範圍。此種伸縮性提供額外的控制變數。
在不受理論所約束之下，進一步認為隨著保護膜厚度 趨近組成分子的尺寸，例如趨近單層覆蓋，薄膜可獲得不同於保護膜的主體性質之化學和物理性質。於此法訣中，薄膜的概念不再可用且可能更正確地思考存在於材料表面和近表面區中的化學物種混合物。此等物種可能呈現為鬆散地結合之物理吸著物種，更緊結合的化學吸著物種，或為較大結構的部份，例如聚合物分子，玻璃，或大晶體。此等表面和近表面物種包括在週期性處理的保護層階段中所沈積的保護物種，不過也可能包括在週期性程序的蝕刻階段中沈積或發散出的物種，以及來自原基板或出自各種物種之間的化學反應之其他物種。於近單層體系中的獨特性質可能來自此等不同表面及近表面物種彼此之間及與基板材料之交互作用。此等交互作用會在較厚的保護膜之情況中(其中係以每一保護層階段中數層以上的單層覆蓋基板)受到壓制，且因而在下一蝕刻階段開始之時只暴露出保護材料的表面。
在不受理論所拘束之下，進一步認為於極端情況中，在每一週期內，表面接收有限的通量(flux)，於每一個別的保護和蝕刻階段中，對應於次單層覆蓋，可達到真正的新穎程序體系。於此情況中，更迭程序步驟的概念在顯微規模下變得不正確，即使其確實是用來控制該程序。於顯微規模下，會根據物種的到來與離去及此等物種的化學反應而進行表面反應。該等反應係連續地發生但係由能量物種，例如離子的偶而衝擊而加重(彼等離子可驅動高熱反應)。大部份的重要反應都是在此等短激發瞬間內發生 。於週期處理的次單層體系中，表面看起來是一以穩定狀態，其中達到表面的反應物流基本上為兩種不同電漿狀況的平均，而反應係於此等物種的混合物之間發生。
根據此為與傳統單步驟穩態蝕刻從根本上不相同的體系，因為到達表面的物種混合物係從兩種有別的電漿條件產生者之故。若將氣體調節週期程序的諸階段之程序條件合併成單一穩態法則步驟，則因為電漿中不同氣體的交互交作會導致到達表面的物種之所得時間平均通量受到改變。相信經由氣體調節週期處理按時間分開電漿條件，可以將到達表面的整個物種混合物控制到前所未有的程度。週期的兩個階段所用條件可能非常地不同，係因調節氣體化學的能力所致。其結果，在週期的不同階段中可能產生非常不同的化學物種而達到單步驟穩態程序所不可能達到之混合物。此混合物為週期的交錯階段所產生的兩個不同電漿條件所導致的漿流之線性組合。此等漿流的比例係由週期時間比例所控制。如此一來，週期時間比例變成一項額外的程序控制變數。
氣體週節週期處理作法能夠提供可在短週期時間體系中取得之近單層和次單層覆蓋(單層範圍)體系。經由充足地增加週期時間，也可能得到具有許多單層的厚度的大保護層，代以持續的蝕刻條件。於這兩種週期時間極端之間，可得到一行為連續區，以調合此兩極端作法特具的合宜結果與不合宜結果。所以，本發明氣體調節週期性處理可提供用來提供在此連續區中的所有此等體系之彈性。所 以總循環時間也變成一項額外的程序控制變數。
圖7A-E示意地闡明在使用次單層的快速週期處理體系中於一表面上組建材料。於此例中，週期性程序的每一階段為對表面部份添加物種，但在不同階段中產生不同的物種。此可由不同階段中在表面上以黑色和白色圓圈之間的變換表出。此等圓圈代表在氣相中與在表面上的沈積物分子。於圖7A中，顯示出具有尚未佔據的表面部位706之起始側壁表面704，圖7B顯示出週期程序的第一階段之效果，其中由第一階段的電漿條件所產生的第一沈積物分子物種708係沈積在表面704的表面部位706之上。可以看到在首次施以第一階段之中不是所有表面部位706都被佔據。圖7C顯示出第二階段的效果，其中由第二階段的電漿條件產生第二沈積物分子物種712，此物種因氣體化學及可能的其他程序參數之調節而不同於第一階段的第一沈積物分子物種708。於此第二階段施加中有小於一單層加到表面覆蓋中。圖7D顯示出接下去的週期性程序第一階段施加之效果。於此施用中，完成單層覆蓋且開始形成第二層。圖7E顯示出數個週期後的結果，此為混合膜，每一層係由第一和第二階段中產生的不同物種708、712所構成。
圖8A-D示意地闡示在較慢週期處理體系中於表面上的材料組建。此等用圖7A-E中的例子之相同條件達成，只將總週期時間增長約10倍。於圖8A中，顯示出有未佔據的表面部位806之初始表面804。圖8B顯示出該週期性程序的第一階段之效果，其中在側壁表面804的表面部位806 上沈積著由第一階段的電漿條件產生之第一沈積的分子物種808。於此情況中，在第一次施以第一階段之中，加上數層的表面覆蓋。圖8C顯示出週期性程序第二階段的效果，其中在第一沈積物分子物種808所形成的層上沈積由第二階段電漿條件產生的第二沈積物分子物種812。於第一次施以第二階段中加上數個單層的表面覆蓋。圖8D顯示出一加一半週期後的結果，其為兩不同膜的交錯堆疊，由第一物種808的層和第二物種812的層所構成的多層膜，各層分別是在週期性程序的單一階段中產生的。
此等例子係經呈出以顯示出在質上不同的顯微結果，其可在總週期時間變成可與沈積一表面單層所需時間相比之時達成。據信在此二例中產生的不同表面膜可對應於在晶圓結構上的不同程序結果，完全只根據總週期時間的變異而得者。此為簡單的例子，以沈積作為唯一的表面機制，不過類似的議論可用於更複雜的表面機制組合。例如，經由週期性程序的交錯階段使表面交錯地暴露於沈積物種和蝕刻劑物種，且在總週期時間與沈積或蝕刻單一表面單層所需時間可比之時，也可展現出有改變的行為。
如上面所討論者，據信經由使用交錯的保護和蝕刻步驟，可以減少條紋和小刻面且可提供更佳的蝕刻控制。在不受理論所約束之下，根信透過該交錯作法的氣體調節週期性處理與保護能力所可獲得之近單層和次單層保護性覆蓋體系可經控制且修改而提供有助於減低條紋和小刻面且提供較佳蝕刻控制之獨特性質。
氣體調節週期性處理步驟可經由同時使用相同的載體氣體流於形成保護層和蝕刻，而交錯地提供形成保護層所用反應物和蝕刻用反應物，而進行。此外，驅動率，溫度，及/或壓力可與氣體流同步地脈動變化以提供氣體調節週期程序中每一階段的最優條件。
於另一體系中，係將載體氣體與反應物的整個氣體混合物都交錯更換。再度地，RF功率，溫度及/或壓力都與氣體流同步脈動變化以提供週期程序中每一階段的最優條件。於另一體系中，對兩階段可用相同的氣體，但對每一階段改變相對流動比例。所以，要在氣體調節週期性程序的兩不同階段之間提供不同的氣體化學，可以使用兩完全不同的氣體，或使用相同的載體氣體但不同的活性氣體，或使用各具不同相對流速的相同氣體。
於對形成保護層和蝕刻兩階段使用相同載體氣體流的不同氣體化學之一例子中，來自蝕刻用氣體源的蝕刻劑氣體於保護層形成階段中係不提供到電漿處理室中者。此可經由不提供蝕刻氣體或沈積氣體成分而作到。例如，氧氣或含氧氣的氣體為蝕刻用氣體的關鍵蝕刻用成分。即使在蝕刻劑氣體中也用到C4 F6 ，於此例中，用C4 F6 而沒有氧氣係不能完成蝕刻者。所以，經由在保護層形成階段中不提供氧氣或含氧氣的氣體，即為一種在保護層形成階段中不提供蝕刻用氣體的方法，即使在保護層形成中有提供C4 F6 亦然。此外，較佳者，保護層形成程序為一種形成保護塗層的非，蝕刻性或最多為可忽略的蝕刻性者(包括少於 10%要蝕刻的層)。此種沈積程序可為，但不限於，電漿增強CVD沈積或濺鍍，係因CVD和濺鍍都不同來蝕刻之故。若沈積氣體與蝕刻階段中的聚合物形成劑相同時，可在蝕刻階段中提供沈積氣體。此外，在蝕刻階段中的偏功率可以較高以提供定向蝕刻。
經由提供沈積階段與在分開的蝕刻階段中含有聚合物形成劑以提供聚合可促成使用較高能量蝕刻用離子於較高的蝕刻速率和更佳的各向異性蝕刻。經由在蝕刻氣體混合物中保有鈍化氣體，可以使用較高的離子能量而沒有不可接受的蝕刻罩之浸蝕與損壞。此外，於蝕刻階段期間可達到各向異性蝕刻。經由使用包括交錯的保護層形成階段和蝕刻階段之週期性程序，可使光罩保護達到最優化。此種作法可以避開蝕刻用氣體與滯緩性氣體在放電中的交互作用。例如，可以選用沈積化學混合物以形成比蝕刻混合物產生者更硬且更耐的塗層。此外，可將沈積化學條件，例如壓力和濃度，依需要調定以使保護層形成性質例如組成和厚度最優化。
沈積氣體的某些成分可能宜於不與蝕刻氣體分混合，因為某些混合會減低已分開的沈積和蝕刻階段的效率之故。其結果，於此種情況中的控制器可使調節氣體流同步化使得在加入另一氣體之前，一氣體即告耗竭。
經由具有獨立的保護層形成階段和蝕刻一鈍化階段，處理條件，例如溫度、功率、壓力、離子能量、和處理氣體，可獨立地控制變異以提供每一階段最優條件。
在蝕刻和保護層形成兩階段中可以使用氬氣或其他情性氣體作為載體氣體。另一種惰性氣體的例子為氖。
於本發明一體系中，可能接觸到電漿(由放電所持續的化學品與荷電粒子之混合物)的室壁面積電作得儘可能地小且要保持在增溫下。此舉的目的為避免所謂的室〝記憶〞效應，其意為在一處理步驟中形成的室壁部位塗層中所含的化學元素可能釋放出而干擾後續步驟。經由減少在室壁部位上的總沈積，可以減低此種效應，避免可能除低性能的在兩不同階段之間的交互作用。
此外，也宜於使自先質源至處理室的氣體移動時間成為非常短。代表建立固定的合意流速所用時間及建立該氣體在處理室內完全不存在所用時間，之氣體流動穩定時間，可調成非常短使得從一穩定氣體混合物組成過渡到下一者可進行得非常快速。此舉的目的在於避免兩不同階段之間的化學品交互混合，此混合可能降低性能。
此外，也可能宜於使控制電力轉換成放電所用的電系統和控制網路針對放電條件和動力需求的變化非常快速地反應。再者，也宜於能夠快速地改變及穩定住處理室的其他外部狀況，例如氣體混合物的壓力及晶圓基板的溫度。經由使此等程序條件快速改變可促成較短的總週期時間且使程序條件可以在階段之間明顯地變異以使每一階段個別地最優化。所以，也宜於有一電腦化系統，其能夠控制且同步化程序條件的快速調節。電腦系統係用來送出對所需週期性變化的需求及使用對於提供處理室內的複數個條件變化所 用的各種裝置之預定時間延緩來同步化此等需求。
本發明其他體系可提供給週期程序一或更多額外的階段。例如，一氣體調節週期性程序可在單一週期內具有6個階段，例如三個沈積階段和三個蝕刻階段。額外階段的添加可能受到每一週期增加的複雜性所限制。
另一體系可消除在蝕刻階段中使用聚合物提供用的氣體。本發明另一體系可提供兩個蝕刻階段，取代一沈積階段和一蝕刻階段。於此一體系中，一蝕刻階段可為產生漸細輪廓的蝕刻處理條件，而第二蝕刻階段可為產生弓型輪廓的蝕刻處理條件。於短週期時間體系中，週期的每一階段可能修改要蝕刻表面的少於一，約一，或數個單層。於此例中，兩不同蝕刻階段之間的變更可產生精練的程序控制能力。再度地，氣體調節週期作法可提供遞送物種混合物到表面之能力，此係單步驟穩定狀態條件所不可能產生的。此外，每一階段中產生的物種之間的比例可由迥期時間比例而容易地控制。本發明另一體系可提供兩個沈積階段和單一蝕刻階段。本發明另一體系可提例一氣體調節週期程序序列，每一週期程序係由總週期時間，週期時間比例，及/或個別階段的條件予以區隔。此等階段條件包括氣體組成，氣體流速，RF功率，壓力，及/或溫度。要蝕刻的層為低-k介電膜例如有機矽酸鹽玻璃或SiLK。
週期剝除程序
為了幫助了解，圖4顯示出在本發明一體系中剝除一單 一光阻罩所用氣體調節週期剝除程序步驟(步驟124)之更詳細流程圖。在氣體調節週期剝除程序中，程序室後係在至少兩階段之間調節。一階段為經最優化以形成一保護層之步驟(步驟416)。另一階段為經最優化用於剝除之步驟(步驟426)。此等階段之間的變更係經由同步化調節氣體流速，及可能的RF功率，表面溫度，和氣體壓力而達成的。於較佳體系中，總週期時間不超過約21秒。更佳者，總週期時間係實施0.01至10秒。最佳者，總週期時間係實施0.5至5秒。較佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)係在0.01：1與20：1之間。更佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)係在0.05：1與5：1之間。最佳者，週期時間比例(保護：蝕刻)係在0.2：1與2：1之間。較佳者，氣體調節係進行約3至50,000週期。更佳者，氣體調節係進行約10至500個週期。最佳者，氣體調節係進行至少約50個週期。較佳者，氣體調節調期剝除程序係用來剝除單光阻罩。此單光阻罩為一種圖案化光阻罩，而非針對通孔蝕刻圖案化的光阻罩及針對溝道蝕刻圖案化之光阻罩。更佳者，此單光阻罩的單一光阻劑層。
於經最優化形成保護層之階段(步驟416)中，係在要蝕刻的特徵(feature)之側壁上及可能的光阻罩頂部上沈積一保護層。該沈積可為非對稱者，使得在側壁上所形成的沈積量多於在光阻罩上者。換言之，該沈積化學可選擇成因為材料化學反應性的差異而優先在側壁上形成塗層。於較佳體系中，係在蝕刻室內使用電漿增進化學氣相沈 積(CVD)法原位完成該沈積，其係在蝕刻特徵的側壁上沈積一薄保護層。此外，於較佳體系中，沈積與剝除步驟都是在相同室內實施。沈積程序可施加某些離子撞擊能量以促成此種沈積的選擇性。
於其他體系中，隨著剝除的進展可改變處理條件以變異保護層的厚度和空間分布。例如，隨著剝除的進展可能需要在特徵側壁上形成較厚的塗層。隨著蝕刻進展而變異週期處理條件可提供此項所用。由於層形成與剝除係週期中分開的階段，因此層形成階段的程序條件可針對此結果最優化而不會干擾到剝除階段。或者可隨著剝除的進行調整總週期時間及/或週期時間比例以提供此變異，而不必對個別階段所用程序參數給予任何改變。
保護層形成階段416為週期剝除程序412中的一獨立階段，其可視不同材料的不同應用所需而包括不同的沈積氣體組合，其中該沈積可繞著特徵加上保護塗層，較佳者，投予此階段的週期時間為約0.005至10秒。更佳者，投予此階段的週期時間為0.1至5秒。最佳者，投予此階段的週期時間為約0.2至2.5秒。較佳者，在單保護層形成階段期間在側壁上形成小於200 Å的厚度之層。更佳者，在單保護層形成階段期間於側壁上形成厚度在約0.1與100 Å之間的層。最佳者，在單保護層形成階段期間在側壁上形成厚度在約1與10 Å之間的層。於小於約10 Å層厚度的情況中，覆蓋率可正確地描述為單層的分闉。於一體系中，在單保護層形成階段期間，該保護層係形成單一單層。於另一 體系中，在單保護層形成階段期間，該保護層形成一次單層，其為不用單一原子或分子層完全覆蓋表面之層而是可能提供某一百分比(亦即，75%)表面變蓋率者。
剝除階段420為週期剝除程序128中的一獨立階段，其係經實施以推進剝除。
較佳者，投予此階段的週期時間為約0.005至10秒。更佳者，投予此階段的週期時間為約0.1至5秒。最佳者，投予此階段的週期時間為約0.2至2.5秒。
較佳者，此提供交錯的沈積和蝕刻階段之氣體調節週期迴圈係重複三次以上。更佳者，此週期係重複10次以上。最佳者，此週期係重複至少50次。
在不需要進一步蝕刻時，該氣體調節週期剝除程序(步驟124)即告完成。於最後一個週期中，蝕刻階段可能完全蝕刻掉該保護層。不過，也可以使用週期剝除程序後的後續處理步驟來移除保護層及/或完成該剝除程序。
在不受理論所約束之下，咸信該週期性處理可提供不同的處理體系，因為於短時間規模內沈積和蝕刻成的極薄膜所具性質係不同於較厚膜所具性質之故。使用氣體調節週期處理作法，於短週期時間之下，可沈積一極薄的保護層，例如側壁膜。薄保護層厚度可能在單層範圍內(亦即次單層、單層、或數個原子或分子的層)。
在單層範圍內的薄保護層之產生係決定於沈積速率乘以沈積時間。可以使用各種沈積速率/沈積時間組合來提供在單層範圍內的薄保護層。此種薄保護層的性質已在上 面有關蝕刻中討論過。
於不受理論所拘束之下，咸信經由週期地沈積一保護層及剝除光阻劑，可使保護層保持薄，而取代在一長步驟中連續地添加更多的保護層。
其上有要剝除的光阻層之要蝕刻層較佳者為一低-k介電膜例如有機矽酸鹽玻璃或SiLK。在剝除中，保護層可防止對該低-k介電膜之損壞。
於一體系中，可於二個階段中使用相同的氣體和程序參數，但每一階段要改變成分氣體的相對流動比例。
於另一體系中，可以使用相同的載體氣體於保護層形成與剝除兩階段，而交錯地提供形成保護層所用反應物與剝除所用反應物，來進行氣體調節週期處理步驟。此外，可將其他程序參數，例如RF功率，溫度，及1或壓力，與氣體流同步地脈動變化以提供氣體調節週期程序中每一階段之最優條件。
於另一體系中，係交錯變換包括載體氣體和反應物之整個體混合物。再度地，可將RF功率，溫度，及/或壓力相對於氣體流同步化脈動變換以提供週期程序中每一階段最優條件。如此，為了在氣體調節週期性剝除程序的兩不同階段之間提供不同的氣體化學，可以使用兩完全不同的氣體，或使用相同的載體氣體和不同的活性氣體，或使用各具不同相對流速之相同氣體。
於沈積氣體或剝除用氣體任一者中可加入惰性載體氣體。例如，可用C2 H4 和Ar完成沈積步驟。
在剝除中提供聚合物形成用氣體有助於控制剝除程序。
經由具有各自獨立的保護層形成階段和剝除階段，可以獨立地控制變異程序條件，例如溫度、功率、壓力、離子能量、和處理氣體，以提供每一階段最優條件。
本發明其他體系可能在週期剝除程序中加入一或更多額外的階段。一氣體調節週期性剝除程序可能具有6個階段，例如在一單一週期中有三個沈積階段和三個剝除階段。額外階段的添加可能受到每一週期增加的複雜性所限制。
另一體系可能消除在剝除階段中使用聚合物提供用氣體之舉。
於本發明一實施例中，係在一基板上放置OSG低-k介電層(步驟104)。於該低-k介電層上沈積一氧化矽封蓋層(步驟108)。該封蓋層為約500 Å厚。於該封蓋層上形成一有機AR層(步驟112)。於ARC上面形成一圖案化的光阻罩(步驟116)。於此實施例中，光阻劑為得自Shipley的193奈米PR。
然後將該基板置於一處理室內。圖5為可用於本發明較佳體系中的處理室500之示意圖。於此體系中，電漿處理500包括限制環502、上電極504、下電極508、氣體來源510、和一排放泵520。在該電漿處理室500內，其上面有沈積 氧化物層的基板晶圓580係放置在下電極508之上。下電極508中組入一適當的基板扣合機構(如靜電式、機械式夾具、或類似者)以固持該基板晶圓580。反應器頂部528組入緊對著下電極508配置之上電極504。該上電極504、下電極508、及限制環502界定該限制電漿容積540。氣體係由氣體源510透過氣體入口543供給到該限制電漿容積內且從限制電漿容積透過限制環502及排放口由排放泵520排放出。排放泵520形成該電漿處理室的氣體出口。一RF源548係經電連接到下電極508。室壁552界定一電漿外圍，於其中配置著限制環502、上電極504、和下電極508。RF源548可包括一27 MHz功率源及一2 MHz功率源。可以有不同的將RF動力連接到電極之組合。
於本發明一較佳體系中可以使用由Lam Research CorporationTM (Fremont,California)所製的2300 ExelanTM 介電蝕刻系統，其經修改以提供本發明所要求的週期時間。該2300 ExelanTM介電蝕刻系統為一種電容耦合系統。一控制器535以可控制方式連接到RF源548、排放泵520、和氣體源510。一淋頭係連接到氣體入口543。該氣體入口543可為用於每一氣體源的單一入口或為各氣體源的不同入口或各氣體源的複數個入口，或其他可能的組合。
圖6A和6B示出適合用來執行本發明體系中所用控制器535之電腦系統600。圖6A示出該電腦系統的一可能物理形式。當然，該電腦系統可有許多種物理形式，包括積體電路、印刷電路板、和小型手提裝置到巨型超電腦。電腦系統 600包括一監視器602、一顯示器604、外殼606、磁碟機608、鍵盤610、和滑鼠612。磁碟614為電腦可讀媒體，用來轉移資料進入及取出電腦系統600。
圖6B為電腦系統600的方塊圖之一例。許多次系統連接至系統匯流排620。處理器622(也稱為中央處理單元或CPU)係經耦合到儲存裝置，包括記憶體624。記憶體624包括隨機存取記憶體(RAM)和唯讀記憶體(ROM)。技藝中熟知者，ROM係作用來單方向地傳送資料和指令到CPU而RAM典型地係用來以雙向方式傳送資料和指令。此兩類型的記憶體都可包括任何適當的下述電腦可讀媒體。固定磁碟626也雙向地耦合劑CPU 622；其提供額外的資料儲存能力且也包括任何下述電腦可讀媒體。固定磁碟626可用來儲存程式，資料，和類似者且典型地為一種比初級儲存較慢的次級儲存媒體(例如硬碟)。要了解者，保留在固定磁碟626內的資訊可於恰當情況中以標準方式組入如虛擬記憶在記憶體624中者。可移除磁碟614可採任何種下述電腦可讀媒體之形式。
CPU 622也經耦合到各種輸入/輸出裝置，例如顯示器604、鍵盤610、滑鼠612，和揚聲器630。通常，輸入/輸出裝置可為任何下列者：視訊顯示器、軌迹球、滑鼠、鍵盤、傳聲器、觸感式顯示器、轉導卡讀器、磁帶或紙帶讀器、圖形輸入器、觸針、聲音或手寫辨識器、生物測定讀器、或其他電腦。CPU 622視需要可使用網路介面640耦合到另一電腦或遠程通訊網路。使用此等網路介面，可想到 者，在實施上述方法步驟的過程中，CPU可接收來自網路的資訊，或可輸出資訊到網路。再者，本發明方法體系可以僅在CPU 622上執行或可在網路上執行，例如搭配共有一部份處理的遠端CPU在網際網路(Internet)上執行。
此外，本發明體系進一步有關具有電腦可讀媒體的電腦儲存產品，其上具有電腦代碼以實施各種電腦執行操作。該媒體和電腦代碼可為經特定設定且構成以用於本發明目的者，或彼等可為熟諳電腦軟體技藝者所熟知且可取用之類型。電腦可讀媒體的例子包括，但不限於：磁性媒體例如硬碟，軟碟，和磁帶；光學媒體例如CD-ROMs且全息裝置；磁光學媒體例如光學軟碟；及經特定構組以儲存和執行程式代碼的硬體裝置，例如應用特異性積體電路(ASICs)，可編程邏輯裝置(PLDs)及ROM和RAM裝置。電腦代碼的例子包括機器代碼，例如由編譯器所產生者，及包含使用解譯程式由電腦執行的較高階代碼之檔案。電腦可讀媒體也可為由埋置於載波中由電腦資料信號傳遞且代表一序列可由處理器執行的指令之電腦代碼。
特徵係透過ARC層和低-k OSG層蝕刻的(步驟120)。使用100~500 sccm的Ar，3~15 sccm的C4 F8 ，1~10 sccm的O2 ，和30~200 sccm的N2 之蝕刻化學來蝕刻過低-k OSG層。室壓力係經調定到60~500毫托(mTorr)。由27 MHz RF源提供300~1500 W。
於特徵經完全蝕刻之後，對晶圓提供一氣體調節週期性剝除程序(步驟124)。於此例中，對保護層形成階段 (步驟416)和剝除階段(步驟420)使用相同成分氣體O2 和C2 H4 。與保護層形成階段(步驟416)和剝除階段(步驟420)之間變異此等氣體的氣體比例。
於此例中，保護層形成階段(步驟416)所用格式提供45毫托之壓力。於27 MHz提供300瓦(watts)，及在2 MHz提供100瓦。提供200 sccm的O2 。提供100 sccm的C4 H4 。此階段經提供每週期2秒。
於此例中，剝除階段(步驟416)所用格式提供45毫托之壓力。在27 MHz提供300瓦，且在2 MHz提供100瓦。提供200 sccm的O2 。提供10 sccm的C2 H4 。此階段經提供每一週期2秒。
其他體系可以使用在2毫托與300毫托之間的室壓。可提供在從50瓦至900瓦範圍內的功率。可提供在100-500 sccm之間的O2 。可提供在50-500 sccm之間的C2 H4 。每一階段可為每週期在0.1秒至5秒之間。於此等例子中，使用O2 作為剝除用氣體且使用C2 H4 作為保護層形成用氣體。較佳者，對於剝除，剝除用氣體對保護層形成用氣體之比例係大於2：1。更佳者，對於剝除，剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例係在10：1至2：1之間。較佳者，對於保護層形成，剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例係小於1：1。更佳者，對於保護層形成，剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例係在約1：1與1：10之間。
經由將沈積步驟和剝除步驟最優化，相對於一般連續性剝除程序，可將剝除損壞改善到>50%。最佳條件係決 定於低-k材料、前面的蝕刻步驟、及PR特性。氣體、RF功率、和壓力都必須最優化以獲得最佳結果。
於不希望受到理論所約束之下，咸信該沈積步驟係在低-k介電層中的側壁上形成薄保護塗層。隨後的剝除步驟同時剝除掉光阻罩且移除某些該保護塗層。經由提供週期性程序，可將保護層保持薄。此據信較同時剝除及提供保護塗層的單一步驟更為有利者。於此等程序中，單一步驟會繼續形成一保護層，使得在剝除程序結束時，可能保留一厚的保護層。此也為較提供單一保護層沈積步驟和單一剝除步驟的程序更為有利者。使用單一沈積步驟時，需要形成厚的保護層，其可能傷及所得特徵的臨界尺寸。
所以，保護層形成階段使用一第一種氣體化學而剝除階段使用不同於該第一種氣體化學的第二種氣體化學。於此例中，第一種氣體化學包括一保護層形成用氣體和一剝除用氣體，兩者比例不同使得第一種氣體化學可促成沈積而第二種氣體化學促成剝除。於其他體系中，該第一種氣體化學可僅包括保護層氣體而無剝除用氣體且該第二種氣體化學可僅包括剝除用氣體而無保護層形成用氣體。此等不同體系可概述為包括保護層形成用氣體的第一種氣體化學及包括剝除氣體的第二種氣體化學。
可用來形成保護層形成用氣體的氣體可選自C2 H4 、CH4 、CH4 、C2 H4 、C2 H6 、C2 H2 、C3 H8 、CO、SiH4 、Si(CH3 )4 、Si(C2 H5 )4 、CH3 F、C2 H5 F、C3 H7 F、和C2 H3 F的群組之中。通常，此等保護層氣體都是烴類。
可用為剝除用氣體的氣體可以選自O2 、H2 、N2 、水蒸氣、CO2 和NH3 的群組之中。
於就數個較佳體系說明過本發明之餘，仍有變更，組合，修飾和各種取代等效物落於本發明範圍之內。此外，也應該提及者，另有許多替代方式可用來實施本發明方法和裝置。所以，下面所附申請專利範圍理應解釋為包括落於本發明真正旨意和範圍之所有此等變更，組合，修飾，和各種取代等效物。
204‧‧‧低-k介電層
208‧‧‧基板
209‧‧‧接觸
210‧‧‧障層
212‧‧‧封蓋層
214‧‧‧防反射層
216‧‧‧圖案化阻罩
220‧‧‧小孔
224‧‧‧開孔
500‧‧‧電漿處理室
502‧‧‧限制環
504‧‧‧上電極
508‧‧‧下電極
510‧‧‧氣體源
520‧‧‧排放泵
528‧‧‧反應器頂部
535‧‧‧控制器
540‧‧‧限制電漿容積
543‧‧‧氣體入口
548‧‧‧RF源
552‧‧‧室壁
580‧‧‧基板晶圓
600‧‧‧電腦系統
602‧‧‧監視器
604‧‧‧顯示器
606‧‧‧外殼
608‧‧‧磁碟機
610‧‧‧鍵盤
612‧‧‧滑鼠
614‧‧‧磁碟
622‧‧‧處理器
624‧‧‧記憶體
626‧‧‧固定磁碟
630‧‧‧揚聲器
640‧‧‧網路介面
704，708‧‧‧起始側壁表面
706，806‧‧‧表面部位
708，808‧‧‧第一物種
712，812‧‧‧第二物種
本發明要在所附圖式的圖中舉例地而非限制地予以闡明，於圖式中相同的指示數字係指相似的元件且其中：圖1為本發明一體系中所用程序之流程圖。
圖2A-C為一根據圖1程序蝕刻過的低-k介電層之示意側視圖。
圖3為氣體調節性週期蝕刻程序之更詳細的流程圖。
圖4為氣體調節性週期剝除程序之更詳細流程圖。
圖5為在實施本發明中可用到的系統之示意圖。
圖6A和6B圖解說明一電腦系統，其適合用來執行在本發明一體系中用到的控制器。
圖7A-E以示意圖闡明本發明使用次單層的快速週期處理法中在一基板上組建材料之過程。
圖8A-D以示意圖闡明在較慢的週期處理法中於一基板上組建材料之過程。

Claims (20)

  1. 一種藉由基板上的光阻蝕刻罩在一低-k介電層中蝕刻一特徵(feature)之方法，其包括：將低-k介電層置於一基板上；將一經圖案化的光阻罩置於該低-k介電層上；在該低-k介電層中蝕刻至少一特徵；及實施超過三個的週期之氣體調節週期性剝除程序以剝除單一光阻罩，其中每一週期包括：使用第一種氣體實施保護層形成階段，其中該保護層形成階段係以每一週期約0.005至10秒實施，該保護層形成階段包括：提供該第一種氣體；和從該第一種氣體形成一電漿，其中在該至少一特徵的側壁上形成一保護層且增加該保護層的厚度，其中該保護層是一沉積的材料層，而該沉積的材料對該光阻罩的蝕刻反應呈鈍性；及使用第二種氣體實施剝除階段以剝除該光阻罩；其中該第一種氣體係不同於該第二種氣體，其中該剝除階段係以每一週期約0.005至10秒實施，該剝除階段包括：提供該第二種氣體；及從該第二種氣體形成一電漿，其中該保護層的厚度減低且剝除掉某些光阻罩。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該保護層形成階段形成一厚度小於200 Å之層。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該保護層形成階段形成一厚度在約0.1與100 Å之間的層。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該氣體調節週期性剝除程序係在電容耦合電漿處理室內實施。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該保護層形成階段和該剝除階段係在一共同的電漿處理室內實施。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該共同電漿處理室為一電容耦合電漿處理室，其中從該第一種氣體形成電漿之步驟包括提供電容耦合能量。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該氣體調節週期性剝程序係實施至少3個週期。
  8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第一種氣體包括一種保護層形成用氣體，且該第二種氣體包括一種剝除用氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該保護層形成用氣體為至少一種下列氣體：CH4 、C2 H4 、C2 H6 、C2 H2 、C3 H8 、CO、SiH4 、Si(CH3 )4 、Si(C2 H5 )4 、CH3 F、C2 H5 F、C3 H7 F、和C2 F3 F。
  10. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該剝除用氣體為至少一種下列氣體：O2 、H2 、N2 、水蒸氣、CO2 和NH3 。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該第一種 氣體中之剝除用氣體對保護層形成性氣體之比例低於1：1，且其中該第二種氣體中之剝除用氣體對保護層形成性氣體之比例在10：1與2：1之間。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該氣體調節週期性剝除程序係實施至少3個週期。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一種氣體包括一種保護層形成用氣體，且該第二種氣體包括剝除用氣體。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該保護層形成性氣體為至少一種下列氣體：CH4 、C2 H4 、C2 H6 、C2 H2 、C3 H8 、CO、SiH4 、Si(CH3 )4 、Si(C2 H5 )4 、CH3 F、C2 H5 F、C3 H7 F、和C2 H3 F。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該剝除用氣體為至少一種下列氣體：O2 、H2 、N2 、水蒸氣、CO2 和NH3 。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，其中該第一種氣體中的剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例為低於1：1，且其中該第二種氣體中之剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例在10：1與2：1之間。
  17. 一種用於移除基板上之至少一部分的單一層之方法，其包括：實施超過三個週期的氣體調節週期性程序，其中每一程序包括：使用具有沈積氣體化學的第一種氣體化學實施保護層 形成階段，其中該保護層形成階段係每一週期實施約0.005至10秒，該保護層形成階段包括：提供該第一種氣體化學；和從該第一種氣體化學形成一電漿，其促使保護層形成且使該保護層的厚度增加，其中該保護層是一沉積的材料層，而該沉積的材料對該基板的蝕刻反應呈鈍性；及實施一移除階段以使用利用移除氣體化學的第二種氣體化學移除至少部份的該單一層，其中該第一種氣體化學係不同於該第二種氣體化學，其中該移除階段係每一週期實施約0.005至10秒，該移除階段包括：提供該第二種氣體化學；及從該第二種氣體化學形成一電漿以促成至少部份該單一層之移除。
  18. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一種氣體中之剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例低於1：1。
  19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該第一種氣體中之剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例在1：1與1：10之間。
  20. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二種氣體中之剝除用氣體對保護層形成用氣體的比例在10：1與2：1之間。
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