[发明专利]硬掩模开口以及利用硬掩模开口的蚀刻形貌控制

说明书

技术领域

本发明涉及在半导体器件制造过程中利用掩模蚀刻蚀刻层。更具体地，本发明涉及在半导体器件制造过程中通过硬掩模蚀刻高纵横比特征。 

背景技术

在半导体晶片处理期间，通过图案化的掩模限定该半导体器件的特征。 

为了提高密度，则要降低特征尺寸。这可通过减小特征的关键尺寸(CD)来实现，这需要提高的分辨率。 

在蚀刻层中形成高纵横比特征时，硬掩模层可利用硬掩模层上方的掩模形成在蚀刻层上方。另外，多层抗蚀剂广泛用于高性能ULSI器件的制造过程中。多层抗蚀剂通常包括图案化抗蚀剂层、旋涂玻璃(SOG)中间层和底部抗蚀剂层。该图案化抗蚀剂层可以是光刻胶。该底部抗蚀剂层可以是喷溅碳薄膜，或旋涂碳薄膜。 

发明内容

为了实现前面所述的以及按照本发明的目的，提供一种蚀刻在基片上方并设在掩模下方的硬掩模层下方的蚀刻层的方法。该基片设在等离子处理室中。该硬掩模层通过将具有COS或CS₂组分的硬掩模开口(opening)气体通入该等离子室、由该硬掩模开口 气体形成等离子和停止该硬掩模开口气体的通入而开口。通过该硬掩模将该特征蚀刻进该蚀刻层。去除该硬掩模。 

在本发明另一表现形式中，提供一种蚀刻在基片上方并设在掩模下方的硬掩模层下方的蚀刻层的方法，其中该硬掩模包括碳基材料或掺杂硅的碳基组分之一。该基片设在等离子处理室中。该硬掩模层通过将包括由O₂、CO₂、N₂或H₂的至少一个与COS或CS₂添加剂组成的开口组分的硬掩模开口气体通入该等离子室、由该硬掩模开口气体形成等离子以及停止该硬掩模开口气体的通入来开口。通过该硬掩模将特征蚀刻进该蚀刻层。去除该硬掩模。 

在本发明另一表现形式中，提供一种打开形成在基片上方的蚀刻层上的碳基硬掩模层的方法。该硬掩模层设在图案化的掩模下方。该基片设在等离子处理室中。该硬掩模层通过将包括COS组分的硬掩模开口气体通入该等离子室、从该硬掩模开口气体形成等离子和停止该硬掩模开口气体的通入而开口。该硬掩模层由无定形碳组成，或由旋涂碳组成，该硬掩模开口气体还包括O₂。 

在本发明另一表现形式中，提供一种开口多层抗蚀剂掩模中的旋涂碳层的方法，该掩模形成在基片上方的蚀刻层上。该多层抗蚀剂掩模包括该旋涂碳层、设在该旋涂碳层上方的氧化物基材料层和设在该氧化物基材料层上方的图案化的掩模。该基片设在等离子处理室中。使用该图案化的掩模对该氧化物基材料层进行图案化。使用该图案化的氧化物基材料层，通过将包括COS组分的硬掩模开口气体通入该等离子处理室、由该硬掩模开口气体形成等离子和停止该硬掩模开口气体的通入而对该旋涂碳层开口。该硬掩模开口气体可进一步包括O₂。特征可通过该开口的旋涂碳层蚀刻进该蚀刻层，然后，该图案化的旋涂碳层可移出该室。 

在本发明另一表现形式中，提供一种用于在基片上方以 及掩模下方的含碳硬掩模下方的蚀刻层中蚀刻高纵横比特征的设备。提供等离子处理室，包括形成等离子处理室外壳的室壁，在该等离子处理室外壳内支撑基片的基片支撑件，调节该等离子处理室外壳中压强的压强调节器，提供功率至该等离子处理室外壳用以维持等离子的至少一个电极，电气连接至该至少一个电极的至少一个RF功率源，用于将气体提供进该等离子处理室外壳的气体入口，以及用于从该等离子处理室外壳排出气体的气体出口。气体源与该气体入口流体连通，并包括开口组分源、蚀刻气体源和添加剂源。控制器，以可控方式连接至该气体源、该RF偏置源和至少一个RF功率源，并包括至少一个处理器和计算机可读介质。该计算机可读介质包括开口该硬掩模层的计算机可读代码，包括将硬掩模开口气体通入该等离子室的计算机可读代码，该开口气体包括来自该开口组分源的O₂、CO₂、N₂或H₂的至少一种组成的开口组分以及来自该添加剂源的COS或CS₂添加剂，由该硬掩模开口气体形成等离子的计算机可读代码，和停止该硬掩模开口气体的通入的计算机可读代码，通过该硬掩模将特征蚀刻进该蚀刻层的计算机可读代码，包括从该蚀刻气体源提供蚀刻气体的计算机可读代码，由该蚀刻气体形成等离子的计算机可读代码，和停止该蚀刻气体的计算机可读代码，和去除该硬掩模的计算机可读代码。