[发明专利]制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种等离子体刻蚀方法，尤其涉及一种制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法。

背景技术

为了增加电子装置（例如晶体管、电容器等）的运作速度，在集成微电子电路中，该些装置的特征（feature）需要越来越小。该装置的特征的最小尺寸通常在习知中被称为关键尺寸（critical dimension，CD）。关键尺寸（CD）一般包括的特征为，例如线、行、开口、线与线之间的间距等的最小宽度。

制造此特征之一方法包括，在一掩模下方的材料层，亦即下方的层（underlying layer）的表面上，形成一图案化掩模，例如光阻掩模 （photoresist mask），然后使用图案化掩模作为一蚀刻掩模来蚀刻材料层。

一般来说，上述图案化掩模，是透过一微影处理被制造。将被形成的该特征的一图案(pattern)以光学方式转换到光阻层。然后，光阻被曝光，而光阻未被暴露的部分则被移除，然后，剩余的光阻则形成一图案化掩模。

随着半导体制造技术的不断进步，特征尺寸不断缩减，形成均匀的超精细结构已成为一个挑战，尤其对于光刻技术分辨率不足以达到目标尺寸时。为此，使用等离子体裁剪（trimming）技术尤为需要。目前裁减工艺主要为一步裁剪（trimming），此种方式尤其不足之处:

1、裁减尺寸(trimming CD )范围太小,一般<30nm；

2、特征尺寸（CD）微负载效应（microloading），即密集区(dense)和空旷区(iso)特征尺寸（CD）差值（Bias）大；

3、裁剪（trimming）时间过长造成图案倒塌。

发明内容

本发明公开了一种制作均匀的微细图案等离子体刻蚀方法，用以解决现有技术中采用一步裁剪工艺造成的裁剪尺寸范围小、密集区和空旷区特征尺寸差值大以及裁剪时间过长造成图案倒塌的问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种制作均匀的微细图案等离子体刻蚀方法，其中，在进行半导体裁剪工艺的过程中，步骤A：使用第一气体作为等离子体源进行硬掩模层的裁剪；步骤B：进行硬掩模层的固化工艺，以保持图形稳定，不会变形；步骤C：使用第二气体作为等离子体源进行硬掩模层的裁剪；步骤D：使用第三气体作为等离子体源进行硬掩模层的裁剪；所述第一气体、所述第二气体、所述第三气体分别具有不同的微负载效应，以减少密集区和空旷区特征尺寸之间的差值。如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，单独采用所述第一气体刻蚀后的空旷区特征尺寸较小，单独采用所述第二气体或第三气体刻蚀后的空旷区特征尺寸较大。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述第一气体为Cl2、O2、He混合气体。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述第二气体为HBr、O2、He混合气体。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述第三气体为CF4、CH2F2混合气体。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述步骤B中采用HBr等离子进行固化。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述步骤A中的工艺采用的上部功率：400-600W，下部功率：0W，Cl2：25-35sccm，O2：35-70sccm，He：70-100sccm，压力：10-20mt，工艺时间：15-25s。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述步骤B中的固化工艺采用的1200-1500W，下部功率：0W，HBr：120-150sccm，压力：6-10mt，工艺时间：65-75s。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述步骤C中的工艺采用的上部功率：1000-1200W，下部功率：0W，HBr：100-150sccm，O2：30-70sccm，He：50-100sccm，压力：10-20mt，工艺时间：20-30s。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，所述步骤D中的工艺采用的上部功率：30-600W，下部功率：0W，CF4：70-100sccm，CH2F2：15-30sccm，压力：10-20mt，时间：15-30s。

如上所述的制作均匀的细微图案等离子体刻蚀方法，其中，在步骤C之后进行第二次固化工艺，再进行步骤D。