[发明专利]减小等离子体刻蚀中的反射功率的方法

说明书

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，Transformer Coupled Plasma)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(Throttle valve)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(TCP Window)；线圈101用于产生相应频率的电磁场，也称之为源功率(Source Power)，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(Bias Power)，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TCP 100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)一定的气压，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)一定的气压，从而在反应腔104内形成了均匀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匀的接触。

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(Bias Power)，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，Dielectric Anti-reflect Coating)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。