專利名稱：在薄膜的等離子體蝕刻過(guò)程中探測(cè)終止點(diǎn)的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要涉及用于監(jiān)控和控制制造集成電路裝置中使用的過(guò)程的方法。更具體些，本發(fā)明涉及一種用于在等離子體蝕刻膜疊層(例如電介質(zhì)膜疊層)的過(guò)程中探測(cè)終止點(diǎn)的方法。
在集成電路的制造中，特征被蝕刻到膜疊層中并填充不同的材料以形成所需的電路。為了便于理解，此公開(kāi)集中在作為涉及膜疊層的蝕刻的一個(gè)典型技術(shù)的雙鑲嵌整合。然而，應(yīng)該理解，在此公開(kāi)的技術(shù)不局限于雙鑲嵌整合(dual damascene integration)并可以應(yīng)用到需要終止點(diǎn)的任何膜疊層的蝕刻中。
通常，雙鑲嵌整合用來(lái)形成復(fù)雜集成電路裝置中的高速線路互連。在雙鑲嵌整合中，槽和通孔是由低介電常數(shù)(低-κ)材料構(gòu)成的，例如氟硅酸鹽玻璃(FSG)，有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)，例如黑金剛石(BLACK DIAMOND)或珊瑚(CORAL)，或者旋轉(zhuǎn)涂布有機(jī)物(spin-on organic，SOO)，例如絲綢(SILK)或FLARE，并填充銅或其它合適的導(dǎo)體。銅被用來(lái)減少金屬互連線的阻抗，及低-κ材料用來(lái)減少金屬互連間的寄生電容。
圖1A示出了在銅線102上形成的雙鑲嵌疊層100。通常，雙鑲嵌疊層由硬掩模和層間絕緣體的序列制造。在下面的論述中，術(shù)語(yǔ)例如“上面”和“下面”在此用來(lái)論述層間的空間關(guān)系，但不總是表示所涉及的層間的直接接觸。應(yīng)該注意可能表示所示或所述層的上面、下面或?qū)娱g的其它額外的層。而且，不是所有的所述或所述層需要被表示并且一些或所有可能被其它不同層替代。
例如，雙鑲嵌疊層100包括頂部硬掩模104，介電膜疊層106及擴(kuò)散式疊層(diffusion barrier，也稱擴(kuò)散勢(shì)壘)108。介電膜疊層106包括低-κ層間絕緣體110、112和嵌入的硬掩模114。頂部硬掩模104保護(hù)層間絕緣體(dielectric，也稱絕緣材料)110不受光致抗蝕劑脫模過(guò)程中使用的化學(xué)藥品的影響及可以根據(jù)目標(biāo)應(yīng)用被忽略。擴(kuò)散式疊層108防止銅102和層間絕緣體112之間的原子的不需要的擴(kuò)散。嵌入的硬掩模114和擴(kuò)散式疊層108分別作為用于槽和通孔蝕刻的蝕刻終止層。
雙鑲嵌整合有兩種主要的方法先蝕刻槽的方法和先蝕刻通孔的方法。在先蝕刻槽的方法中，當(dāng)在疊層100中形成槽后，在雙鑲嵌疊層100中形成通孔圖案并蝕刻。在先蝕刻通孔的方法中，當(dāng)在疊層100中形成通孔后，在雙鑲嵌疊層100中形成槽圖案并蝕刻。一種叫做掩埋通孔或自對(duì)準(zhǔn)鑲嵌過(guò)程的較不通用的雙鑲嵌整合的方法包括在沉積層間絕緣體110和頂部硬掩模104之前使嵌入的硬掩模114形成圖案并在疊層100中一步完成槽和通孔的蝕刻。
圖1B-1D示出了典型的先蝕刻槽的雙鑲嵌過(guò)程。在圖1B中，具有槽圖案的光致抗蝕劑掩模116被施于頂部硬掩模104上。通過(guò)蝕刻槽掩模116，穿過(guò)頂部硬掩模104和層間絕緣體110，終止在嵌入的硬掩模114上，在疊層100中形成槽118。在圖1C中，已經(jīng)剝掉槽掩模(圖1B中的116)，并且將具有通孔圖案的光致抗蝕劑掩模120施于頂部硬掩模104和暴露的嵌入的硬掩模114上。通過(guò)蝕刻通孔掩模120，穿過(guò)蝕刻終止層114和層間絕緣體112，終止在擴(kuò)散式疊層108上，在疊層100中形成通孔122。
在圖1D中，暴露的擴(kuò)散式疊層108已經(jīng)通過(guò)蝕刻過(guò)程被打開(kāi)，并且通孔掩模(圖1C中的120)已被剝掉。銅124沉積到槽118和通孔122中，并被磨光與槽118的表面相平。槽118和通孔122通常由諸如鉭這樣的材料作為襯里以防止銅擴(kuò)散到層間絕緣體110、112中。在圖1E中，一層擴(kuò)散式疊層125沉積于疊層100上以覆蓋銅124。
圖1F-1I示出了先蝕刻通孔的雙鑲嵌過(guò)程。在圖1F中，具有通孔圖案的光致抗蝕劑掩模126被施于頂部硬掩模104上。通過(guò)蝕刻通孔掩模126，穿過(guò)頂部硬掩模104、層間絕緣體110、嵌入的硬掩模114和層間絕緣體112，并終止在擴(kuò)散式疊層108上，在疊層100中形成通孔128。在圖1G中，光致抗蝕劑掩模(圖1F中的126)已經(jīng)被剝掉，并將具有槽圖案的光致抗蝕劑掩模130施于頂部硬掩模104上。通過(guò)蝕刻槽掩模130，穿過(guò)頂部硬掩模104和層間絕緣體110，終止在嵌入的硬掩模114上，在疊層100中形成槽132。
在圖1H中，暴露的底部硬掩模114已經(jīng)通過(guò)蝕刻過(guò)程被打開(kāi)，并且槽掩模(圖1G中的130)已經(jīng)被剝掉。銅134沉積到通孔128和槽132中，并被磨光與槽132的表面相平。通孔128和槽132通常由諸如鉭這樣的材料作襯里以防止銅擴(kuò)散到層間絕緣體110、112中。在圖1I中，一層擴(kuò)散式疊層135沉積于疊層100上以覆蓋銅134。
例如，在槽蝕刻中，嵌入的硬掩模114通常保持在介電膜疊層106r中。當(dāng)被用作蝕刻終止層時(shí)，嵌入的硬掩模114需要有選擇性以蝕刻，通常意味著嵌入的硬掩模114的蝕刻速度顯著慢于層間絕緣體110的蝕刻速度。通常，被用作蝕刻終止層的材料，例如SiNx或SiC，趨向于相對(duì)于低-κ層間絕緣體具有高介電系數(shù)(κ)值，提高了介電膜疊層106的總κ值。介電膜疊層106的總κ值的提高導(dǎo)致寄生電容的增加并損害了疊層減輕電延遲的能力。因此，希望消除高-κ嵌入的硬掩模114，或至少減少其對(duì)寄生電容的影響。然而，蝕刻控制在沒(méi)有有效蝕刻終止層時(shí)是困難的。
在沒(méi)有有效蝕刻終止層時(shí)控制蝕刻的一種方法是定時(shí)蝕刻(timed-etch)。然而，定時(shí)蝕刻可能具有很低的成品率，因?yàn)槠錄](méi)有解決引入材料的變化，例如，從一個(gè)疊層到下一個(gè)疊層的膜厚度的變化，材料成分導(dǎo)致的蝕刻速度的不同，及實(shí)質(zhì)相同的蝕刻系統(tǒng)的蝕刻速度的不同。
單個(gè)或多個(gè)離散波長(zhǎng)干涉測(cè)量是在蝕刻過(guò)程中不需要蝕刻終止層來(lái)探測(cè)終止點(diǎn)的光學(xué)診斷方法的實(shí)例。在單波長(zhǎng)干涉測(cè)量中，光束指向晶片的表面。然后從晶片反射的信號(hào)建設(shè)性地或破壞性地結(jié)合以產(chǎn)生周期性干擾帶。當(dāng)達(dá)到對(duì)應(yīng)于要除去的材料的厚度的干涉帶的預(yù)定數(shù)量時(shí)，蝕刻過(guò)程停止。通常，來(lái)自雙鑲嵌結(jié)構(gòu)中的接口(或下面的金屬特性)的強(qiáng)烈反射使得很難使用干涉測(cè)量方法來(lái)探測(cè)蝕刻終點(diǎn)。此外，干涉測(cè)量方法在解決引入材料變化時(shí)有局限性，因?yàn)槠錅y(cè)定的是與絕對(duì)特征尺寸相反的特征尺寸中的相對(duì)變化。
如前所述，需要一種在蝕刻膜疊層過(guò)程中探測(cè)終止點(diǎn)而不會(huì)明顯增加膜疊層的總κ值的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在等離子體處理室中控制等離子體蝕刻過(guò)程的方法。該方法包括將在其上具有疊層(layer stack)的基片引入等離子體處理室中，疊層包括置于終止點(diǎn)生成層上的第一層。該方法還包括當(dāng)監(jiān)控穿過(guò)等離子體處理室內(nèi)部的光束的吸收率時(shí)，蝕刻穿過(guò)第一層并至少部分蝕刻穿過(guò)終止點(diǎn)生成層，其中，終止點(diǎn)生成層選自當(dāng)蝕刻時(shí)產(chǎn)生可探測(cè)的吸收率的變化的材料。終止點(diǎn)生成層的特征在于至少第一特征和第二特征至少之一。第一特征是厚度不足以作為用于蝕刻的蝕刻終止層，及第二特征是對(duì)用于蝕刻穿過(guò)第一層的蝕刻劑的選擇性不足以作為蝕刻終止層。另外，該方法包括當(dāng)探測(cè)可探測(cè)的變化時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用于在等離子體處理室中蝕刻的基片。基片包括第一層和置于第一層下的終止點(diǎn)生成層。終止點(diǎn)生成層選自一種材料，該材料在蝕刻終止點(diǎn)生成層時(shí)產(chǎn)生穿過(guò)等離子體處理室的光束的吸收率的可探測(cè)的變化。終止點(diǎn)生成層的特征在于不充足的厚度/選擇性的組合作為同樣蝕刻穿過(guò)第一層的等離子體蝕刻的蝕刻終止層。
在另一實(shí)施例中，本方法涉及在等離子體處理室中或蝕刻穿過(guò)疊層的低κ層的方法，該低κ層置于終止點(diǎn)生成層上。該方法包括將在其上具有疊層的基片引入等離子體處理室中。該方法還包括生成穿過(guò)等離子體處理室內(nèi)部的光束。另外，該方法包括當(dāng)通過(guò)直接吸收測(cè)量技術(shù)監(jiān)控光束的吸收率時(shí)，蝕刻穿過(guò)的疊層，包括低κ層，其中，終止點(diǎn)生成層選自一種材料，該材料在被蝕刻時(shí)產(chǎn)生可探測(cè)的吸收率的變化。終止點(diǎn)生成層的特征在于不充足的厚度/選擇性的組合(combination)作為用于蝕刻的蝕刻終止層。該方法還包括當(dāng)探測(cè)到可探測(cè)的變化時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
結(jié)合附圖，在下面的具體描述中詳細(xì)論述本發(fā)明的這些和其它的特征及優(yōu)點(diǎn)。


本發(fā)明是通過(guò)舉例來(lái)描述的，但是不僅限于此。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件。其中圖1A示出了在形成槽和通孔之前的雙鑲嵌疊層。
圖1B示出了在圖1A所示的雙鑲嵌疊層中形成的槽。
圖1C示出了在圖1B所示的雙鑲嵌疊層中形成的通孔。
圖1D示出了圖1B和圖1C中的分別填充了銅的槽和通孔。
圖1E示出了沉積于圖1D所示的疊層上的用于覆蓋銅的一層擴(kuò)散式疊層。
圖1F示出了在圖1A所示的雙鑲嵌疊層中形成的通孔。
圖1G示出了在圖1F所示的雙鑲嵌疊層中形成的槽。
圖1H示出了圖1F和圖1G中的分別填充了銅的槽和通孔。
圖1I示出了沉積于圖1H所示的疊層上的用于覆蓋銅的一層擴(kuò)散式疊層。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括終止點(diǎn)生成層的膜疊層。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的裝配有單通道直接吸收測(cè)量裝置的蝕刻系統(tǒng)的示意圖。
圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝配有多通道直接吸收測(cè)量裝置的蝕刻系統(tǒng)的示意圖。
圖3C是裝有腔環(huán)降吸收測(cè)量裝置的蝕刻系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖中的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下的描述中，列出了許多特殊的細(xì)節(jié)以便完全理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然，沒(méi)有部分或全部這些特殊細(xì)節(jié)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)。在其它的例子中，沒(méi)有詳細(xì)論述眾所周知的過(guò)程步驟和/或特征以防止模糊本發(fā)明。參考附圖和下面的描述可以更好地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)。
依照本發(fā)明的一方面，為膜疊層提供一終止點(diǎn)生成層。與現(xiàn)有技術(shù)的蝕刻終止層不同，終止點(diǎn)生成層不是必須含有必備的選擇性或厚度來(lái)終止蝕刻。事實(shí)上，因?yàn)槭褂玫挺孰娊橘|(zhì)材料是基于減少寄生電容的重要考慮，所以可以從具有低κ值、相同κ值、或稍高κ值的材料中選擇終止點(diǎn)生成層，而不考慮終止蝕刻的蝕刻選擇性和厚度需求。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層可以具有與被蝕刻層相同的化學(xué)成分但是稍微不同的化學(xué)計(jì)量(stoichiometry)?；瘜W(xué)計(jì)量?jī)H需要與在蝕刻到達(dá)終止點(diǎn)生成層時(shí)由探測(cè)裝置觸發(fā)信號(hào)足夠不同。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層可以具有相同的化學(xué)成分但是富集(enrich)有一種或多種同位素。同位素的類型和同位素?cái)v雜物濃度被選擇以至少足夠在蝕刻到達(dá)終止點(diǎn)生成層時(shí)由探測(cè)裝置觸發(fā)信號(hào)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層可以具有與被蝕刻層不同的化學(xué)成分。層的化學(xué)成分的差別是探測(cè)裝置可以探測(cè)到的差別，以在蝕刻到達(dá)終止點(diǎn)生成層時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
與傳統(tǒng)的蝕刻終止層不同，終止點(diǎn)生成層導(dǎo)致對(duì)膜疊層的總κ值或者膜疊層的其它電學(xué)和/或化學(xué)性質(zhì)的可忽略的和/或有利低擾動(dòng)。在一實(shí)施例中，使用直接吸收測(cè)量技術(shù)完成終止點(diǎn)生成層的蝕刻的探測(cè)。在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，可以使用配置有單通道結(jié)構(gòu)(single-pass configuration)或多通道結(jié)構(gòu)(multi-pass configuration)來(lái)實(shí)現(xiàn)探測(cè)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，蝕刻終止點(diǎn)生成層的蝕刻的探測(cè)是使用波長(zhǎng)調(diào)制光譜法來(lái)完成的。在又一實(shí)施例中，使用波長(zhǎng)調(diào)制光譜法完成終止點(diǎn)生成層的蝕刻的探測(cè)。完成蝕刻終止點(diǎn)生成層的蝕刻的探測(cè)也可以使用電氣測(cè)量技術(shù)，發(fā)射光譜法(OES)，或其它諸如傅里葉變換紅外光譜學(xué)(FTIR)的基于吸收的方法，或腔環(huán)降技術(shù)，如果其能夠在等離子體中探測(cè)終止點(diǎn)生成層材料或材料的副產(chǎn)品的存在。
參考典型附圖和以下的描述可以更好的理解本發(fā)明的多種實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)。為了舉例說(shuō)明，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的膜疊層200。膜疊層200包括膜層(film layer)202、204。作為例子，膜層202、204可以由諸如氟硅酸鹽玻璃(FSG)、有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)或旋轉(zhuǎn)涂布(spin-on)有機(jī)物(SOO)的低κ材料制造。OSG的例子包括黑金剛石和珊瑚。SOO的例子包括絲綢和耀斑。依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，終止點(diǎn)生成層206使用諸如多方法膜沉積過(guò)程嵌入膜疊層200中，例如膜層202、204之間。對(duì)于雙鑲嵌整合，膜疊層200可以被堆疊在銅線上。
在一個(gè)實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層206是與膜層202、204具有相同化學(xué)成分的薄膜，但是化學(xué)計(jì)量稍微與膜層202、204不同。有利地，僅化學(xué)計(jì)量稍微不同(確切的變化程度依賴于所用探測(cè)技術(shù)和探測(cè)設(shè)備的敏感度)以避免實(shí)質(zhì)上改變膜疊層200的電學(xué)和/或化學(xué)特性。例如，膜層202、204及終止點(diǎn)生成層206可能是由具有SiOxCyHz成分的OSG制造的，并且可以增加終止點(diǎn)生成層206中的一個(gè)或多個(gè)C、Si、O和H的餾分(fraction)使得層206具有與膜層202、204稍微不同的化學(xué)計(jì)量。
在等離子體蝕刻期間，為了產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)而監(jiān)控的氣相種類依靠在終止點(diǎn)生成層206中的具有不同相對(duì)比例的化學(xué)元素和蝕刻氣體(etchant gases)。通常，蝕刻氣體包括氧氣和含氟氣體。例如，如果在終止點(diǎn)生成層206中的具有不同相對(duì)比例的化學(xué)元素是C和/或H，那么CO或HF等離子體種類(plasma species)濃度的變化可以在蝕刻過(guò)程中被探測(cè)到并被用于產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意CO和HF可以在蝕刻終止點(diǎn)生成層206前在等離子體中被觀測(cè)，但是在層202被蝕刻穿過(guò)或終止點(diǎn)生成層206被至少部分蝕刻時(shí)，可以觀測(cè)到CO或HF等離子體種類的濃度的顯著變化。
因此，在層202被蝕刻穿過(guò)或終止點(diǎn)生成層206被蝕刻時(shí)發(fā)生等離子體種類的濃度的變化，也就是，副產(chǎn)品。當(dāng)探測(cè)到濃度的變化時(shí)，可產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。如上解釋，該變化可以通過(guò)使終止點(diǎn)生成層206的化學(xué)計(jì)量稍微不同于膜層202和/或204的化學(xué)計(jì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層206是具有與膜層202、204相同的化學(xué)元素的薄膜，但是富集(enrich)有同位素，以致該元素的同位素比例基本上是由該元素的自然或典型比例修改得到的。注意用于富集而選的同位素的自然或典型水平在富集前在終止點(diǎn)生成層中可以為0或非0。優(yōu)選地，在終止點(diǎn)生成層206中被富集的同位素與膜層一致，例如，在終止點(diǎn)生成層206中的同位素可以是膜層202、204中的化學(xué)元素的同位素。例如，如果膜層202、204和終止點(diǎn)生成層206是由含有SiOxCyHz成分的OSG制造的，那么可以在終止點(diǎn)生成層206中富集一個(gè)或多個(gè)下列同位素碳-13(13C)，氘(2H或D)，氧-17(17O)，氧-18(18O)，硅-29(29Si)和硅-30(30Si)。
在等離子體蝕刻期間，為了產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)而監(jiān)控的氣相種類依靠在終止點(diǎn)生成層206中的富集的同位素和蝕刻劑氣體。例如，如果13C和/或D包括在終止點(diǎn)生成層206中，那么13CO或DF可以在蝕刻終止點(diǎn)生成層206時(shí)被監(jiān)控，并且在觀測(cè)到13CO或DF的濃度的變化時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。應(yīng)當(dāng)注意，在蝕刻終止點(diǎn)生成層206前可觀測(cè)CO和HF，但是僅在終止點(diǎn)生成層206被蝕刻時(shí)可以觀測(cè)到13CO或DF的顯著濃度。
在可選實(shí)施例中，代替用同位素標(biāo)記的終止點(diǎn)生成層206，而是用同位素標(biāo)記或富集在終止點(diǎn)生成層206上方的膜層202或在終止點(diǎn)生成層206下方的膜層204。在另一實(shí)施例中，層(202或204)中之一可以被用同位素標(biāo)記或富集并且終止點(diǎn)生成層206可以被一起忽略。如前述實(shí)施例，監(jiān)控附加物(interest)的等離子體種類的濃度以確定何時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例中，終止點(diǎn)生成層206是具有與膜層202、204不同化學(xué)成分的膜。通常，終止點(diǎn)生成層206的化學(xué)成分被選擇，以使膜疊層200的整體化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有被實(shí)質(zhì)改變。例如，膜層202、204和終止點(diǎn)生成層206可以都是由硅酸鹽材料制成，但是選擇與膜層202、204的硅酸鹽材料不同的終止點(diǎn)生成層206的硅酸鹽材料。
例如，如果膜層202、204都是由OSG或FSG制成的，終止點(diǎn)生成層206可以用硼磷硅酸鹽玻璃(borophosphosilicate，BPSG)或由原硅酸四乙酯(orthosilicate，TEOS)的化學(xué)蒸氣沉積形成的二氧化硅制造的。在BPSG的情況下，可以通過(guò)監(jiān)控等離子體中BF、BH、PF、PH、BO、PO或其它包括B-和P-的種類的濃度變化而探測(cè)蝕刻過(guò)程的終止點(diǎn)。在TEOS的情況下，可以通過(guò)監(jiān)控等離子體中的CO濃度的變化而探測(cè)蝕刻過(guò)程的終止點(diǎn)。如果膜層202、204是由OSG制造的，終止點(diǎn)生成層206可以由FSG制造，并且可以監(jiān)控等離子體中的HF濃度的變化。
表1顯示了對(duì)于不同的低-κ電介材料的終止點(diǎn)生成層的例子。
表1對(duì)于低-κ電介材料的終止點(diǎn)生成層的例子

與本發(fā)明原理相符，表1中列出的終止點(diǎn)生成層在嵌入到膜疊層時(shí)不會(huì)導(dǎo)致膜層疊的總κ值的顯著變化。除了表1中列出的終止點(diǎn)生成層，其它的終止點(diǎn)生成層也可行。下面討論用于選擇合適的終止點(diǎn)生成層的一般準(zhǔn)則。
通常，終止點(diǎn)生成層206選擇為與膜層202、204兼容，也就是，本發(fā)明沒(méi)有顯著地改變膜疊層200的化學(xué)和/或物理特征。終止點(diǎn)生成層206的κ值可能低于、相似或稍微高于薄膜202、204的κ值。通常，終止點(diǎn)生成層206的κ值越低越好。
終止點(diǎn)生成層206對(duì)膜疊層200的總κ值的影響是κ值和終止點(diǎn)生成層206的厚度的函數(shù)。如果終止點(diǎn)生成層206的κ值與膜層202、204的κ值相當(dāng)或較低，終止點(diǎn)生成層206可以被制造為相對(duì)較厚以保證不顯著增加疊層的總κ值而可靠的探測(cè)終止點(diǎn)。然而，如果終止點(diǎn)生成層206的κ值高于膜層202、204的κ值，那么終止點(diǎn)生成層206可以被制造為相對(duì)較薄以限制其對(duì)總κ值的影響為較小值。因?yàn)榻K止點(diǎn)生成層206不是必須作為蝕刻終止層(也就是，具有必要的選擇性或厚度以終止蝕刻)，終止點(diǎn)生成層僅需要具有通過(guò)所選的探測(cè)技術(shù)/設(shè)備的觸發(fā)探測(cè)所需的厚度。
再次強(qiáng)調(diào)終止點(diǎn)生成層206與蝕刻終止層不同。例如，終止點(diǎn)生成層206不需要具有蝕刻的選擇性(selectivity to etching)，而傳統(tǒng)的蝕刻終止層需要具有蝕刻選擇性。該情況易使得選擇的終止點(diǎn)生成層206具有與膜層202、204相似或較低的κ值，這就導(dǎo)致對(duì)膜疊層200的總κ值的擾動(dòng)很小或可忽略。
此外，在終止點(diǎn)生成層206被暴露時(shí)，蝕刻在終止點(diǎn)生成層206上的薄膜202的特征不停止。相反，可以在終止點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生前完全移開(kāi)暴露的終止點(diǎn)生成層206。這就減少了形成特征所需的步驟數(shù)。在傳統(tǒng)蝕刻終止層的情況下，蝕刻在蝕刻終止層暴露時(shí)停止。在隨后的步驟中可能需要移開(kāi)暴露的蝕刻終止層。
傳統(tǒng)的蝕刻終止層通常需要有足夠的厚度來(lái)補(bǔ)償過(guò)蝕刻。在本發(fā)明中，不用擔(dān)心過(guò)蝕刻。事實(shí)上，有必要蝕刻暴露的終止點(diǎn)生成層206以引起可探測(cè)的附加物的等離子體種類的濃度的變化，其用來(lái)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。因?yàn)椴恍枰K止點(diǎn)生成層206來(lái)補(bǔ)償過(guò)蝕刻，可以把終止點(diǎn)生成層制造成比傳統(tǒng)蝕刻終止層更薄而仍然能夠產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
等離子體種類或蝕刻副產(chǎn)品的濃度取決于生產(chǎn)率和損失率的結(jié)合。附加物的等離子體種類的生產(chǎn)率會(huì)在蝕刻由薄膜202進(jìn)行到終止點(diǎn)生成層206時(shí)改變。在優(yōu)選實(shí)施例中，該變化是通過(guò)使用多個(gè)敏感探測(cè)技術(shù)之一，例如直接吸收、波長(zhǎng)調(diào)制光譜法、頻率調(diào)制光譜法、FTIR或腔環(huán)降法，監(jiān)控附加物的等離子體種類的吸收來(lái)確定的。也可以采用發(fā)射光譜法，盡管其敏感度可能較低。
通常，吸收光譜法涉及使光束穿過(guò)蝕刻等離子體。光束的波長(zhǎng)要選擇為與附加物的等離子體種類的共振吸收波長(zhǎng)之一接近。作為由附加物等離子體種類吸收的結(jié)果的光束亮度的變化表明附加物等離子體種類濃度的變化。當(dāng)觀測(cè)到該變化時(shí)，可以產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的適合的原位監(jiān)控膜疊層的等離子體蝕刻的蝕刻系統(tǒng)300。注意到蝕刻系統(tǒng)312僅是一個(gè)舉例，本發(fā)明可以在任何等離子體蝕刻器中實(shí)現(xiàn)，與所使用的激發(fā)、維持和/或控制等離子體的技術(shù)無(wú)關(guān)。典型的蝕刻系統(tǒng)300包括光源302、反應(yīng)室304和光探測(cè)器306。反應(yīng)室304具有與直徑方向相對(duì)的窗口308、310，該窗口在選定的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)是光學(xué)透明的。晶片312安裝在反應(yīng)室304內(nèi)部，位于電極314、316之間。電極314由RF電源(圖中未顯示)提供電壓，而電極316接地。在其它實(shí)施例中，頂部電極316可以由RF電源以相同或不同的RF頻率供電。盡管圖3A示出了電容耦合等離子體反應(yīng)器，該技術(shù)可以應(yīng)用于諸如電感耦合或微波系統(tǒng)的其它反應(yīng)器類型中。晶片312包括帶有諸如如上所述的終止點(diǎn)生成層的膜疊層，例如電介膜疊層。
在運(yùn)行時(shí)，適當(dāng)?shù)奈g刻劑氣體(圖中未顯示)供給反應(yīng)室304并被施加電壓以在晶片312上方形成等離子體320。為了原位監(jiān)控附加物的等離子體種類，控制光源302將光束322通過(guò)窗口308指入反應(yīng)室304。盡管圖中未顯示，諸如準(zhǔn)直透鏡系統(tǒng)或光纖系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)可以被用來(lái)引導(dǎo)來(lái)自光源302的光束322到達(dá)窗口308。光束322在離開(kāi)窗口310前通過(guò)等離子體320。光束322的波長(zhǎng)選擇與附加物的等離子體種類的吸收波長(zhǎng)之一相近。同樣，如果在反應(yīng)室304中存在附加物的等離子體種類，光束322可能在通過(guò)等離子體320之后被部分吸收。由光探測(cè)器306探測(cè)在324指示的發(fā)射光束。
在一實(shí)施例中，光源302是能夠在紅外線、可視和/或UV光譜范圍內(nèi)運(yùn)行的溫控激光二極管。等離子體蝕刻中多個(gè)附加物的種類具有接近紅外線的吸收躍遷(transition)，例如HF在1.33μm，CO在1.567μm，HCI在1.747μm及O2在0.761μm。其它的種類例如CF、CF2和CF3具有較長(zhǎng)波長(zhǎng)的基本躍遷，但是可以通過(guò)探測(cè)振動(dòng)諧音躍遷在紅外線附近獲取。
在一實(shí)施例中，激光二極管302產(chǎn)生波長(zhǎng)或頻率調(diào)制激光束。頻率調(diào)制光譜法使用與吸收譜線寬度同等的或大于吸收譜線寬度的調(diào)制頻率，然而，波長(zhǎng)調(diào)制光譜法使用遠(yuǎn)小于吸收譜線寬度的調(diào)制頻率。激光驅(qū)動(dòng)電流326可以由低噪聲電流驅(qū)動(dòng)器328產(chǎn)生，低噪聲電流驅(qū)動(dòng)器對(duì)由信號(hào)發(fā)生器332(例如以100Hz)產(chǎn)生的輸入鋸齒波形330與由信號(hào)發(fā)生器336(例如以50Hz)產(chǎn)生的輸入正弦波形334的疊加作出響應(yīng)。波形330、334在被輸入到電流驅(qū)動(dòng)器328前由電路338相加。
激光驅(qū)動(dòng)電流326的DC量級(jí)和激光的溫度(通常接近房間溫度，例如在0-50℃之間)決定了用來(lái)掃描的初始激光波長(zhǎng)。鋸齒成分掃描通過(guò)吸收躍遷的激光波長(zhǎng)。正弦調(diào)制使得使用光束吸收的相敏探測(cè)更容易。激光波長(zhǎng)被選擇為與附加物的等離子體種類的吸收躍遷波長(zhǎng)相近，并且通常選擇鋸齒波形330，以使激光波長(zhǎng)掃描寬度與被監(jiān)控的光譜特性的譜線寬度相當(dāng)。
在一實(shí)施例中，光探測(cè)器306是高速光電二極管，并且激光頻率被鎖定在附加物的等離子體種類的振動(dòng)躍遷的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)分量，使得甚至于在高背景電噪聲存在時(shí)的敏感探測(cè)成為可能。在一實(shí)施例中，鎖定方案包括將光電二極管電流340沿著來(lái)自信號(hào)發(fā)生器336的正弦波形342輸入到鎖定放大器342。鎖定放大器342通常提供應(yīng)用在調(diào)制頻率f或在諧波nf的光電二極管電流340的相敏探測(cè)的適當(dāng)?shù)脑鲆妗V波和相位調(diào)節(jié)的性能。然后，鎖定放大器342的輸出被模數(shù)轉(zhuǎn)換器344數(shù)字化并被計(jì)算機(jī)346分析。
在運(yùn)行時(shí)，光電二極管電流340的相對(duì)變化被用來(lái)確定吸收的變化并因此確定蝕刻過(guò)程中附加物等離子體種類的濃度。例如，當(dāng)使用運(yùn)行在標(biāo)稱的波長(zhǎng)1.33μm的激光時(shí)，可以通過(guò)由光電二極管306探測(cè)到的光電二極管電流340的相對(duì)變化而探測(cè)出在反應(yīng)室304中的HF的相對(duì)濃度的變化?；诮K止點(diǎn)生成層和蝕刻劑氣體確定的HF或其它合適的蝕刻副產(chǎn)品的濃度的變化可以用來(lái)作為蝕刻終止點(diǎn)的指示標(biāo)志。
上述的吸收探測(cè)技術(shù)涉及將光束322通過(guò)等離子體320一次，也就是，單通道結(jié)構(gòu)。為了提高敏感性，光束322可以通過(guò)等離子體320多次，也就是，多通道(或白血球)結(jié)構(gòu)。在出版物中也討論了許多這些探測(cè)技術(shù)。例如作者為H.S.Sun，V.Patel，B.Singh，C.K.Ng和E.A.Whittaker的標(biāo)題為《使用可調(diào)二極管激光吸收光譜法的敏感等離子體蝕刻終止點(diǎn)探測(cè)》(《Sensitive plasma etchingendpoint detection using tunable diode laser absorption spectroscopy》)(應(yīng)用物理文摘，卷64，21期，pp.2279-2781)及作者為DavidE.Copper和Ramon U.Martinelli的《近紅外二極管激光監(jiān)控分子種類》(《Near-infrared diode lasers monitor molecular species》)(激光器聚焦世界，1992年11月)，所有結(jié)合于此作為參考。
圖3B示出了蝕刻系統(tǒng)347，其中兩個(gè)多通道反射鏡348、350以與直徑相對(duì)的方式安裝在反應(yīng)室304的外部。反射鏡348、350安裝在反應(yīng)室304的外部以防止在蝕刻過(guò)程中污染晶片312。激光二極管302將激光束351指向反射鏡348。激光束351經(jīng)過(guò)反射鏡348并在反射鏡348、350之間來(lái)回反射。激光束351在其在反射鏡348、350之間來(lái)回反射時(shí)經(jīng)過(guò)等離子體320。隨著每次往返，部分激光束351離開(kāi)反射鏡350。在激光束351使得預(yù)定通道數(shù)量通過(guò)等離子體320后由光電二極管306探測(cè)在353標(biāo)記的發(fā)射的激光束。
圖3C示出了另一蝕刻系統(tǒng)355，其中反應(yīng)室304位于光腔352內(nèi)，該光腔是由直徑相對(duì)、高反射凹面鏡354、356構(gòu)成。運(yùn)行時(shí)，光源302將激光束358在與附加物的等離子體種類的吸收躍遷波長(zhǎng)接近的波長(zhǎng)注入光腔352。通常，將激光束358以選擇的循環(huán)率注入到光腔352中以持續(xù)監(jiān)控附加物的等離子體種類的發(fā)展直到探測(cè)到蝕刻終止點(diǎn)。激光束358在反射鏡354、356之間來(lái)回反射多次直到其強(qiáng)度衰減?？商鎿Q地，室窗口308和/或室窗口310可能包括內(nèi)表面上的反射涂層來(lái)達(dá)到示出的反射鏡354和/或反射鏡356的目的。激光束358在反射鏡354、356之間的每次反射過(guò)程中經(jīng)過(guò)反應(yīng)室304和等離子體320。在光腔352中的部分激光束358隨著激光束358的每次來(lái)回反射被傳過(guò)反射鏡356并被光探測(cè)器306探測(cè)到。圖中標(biāo)號(hào)為360的發(fā)射束顯示在示波器362上。
發(fā)射束360的強(qiáng)度衰減到注射光束358的強(qiáng)度的1/e所需的時(shí)間被稱為光腔352中的“環(huán)降時(shí)間”。腔環(huán)降時(shí)間是光腔352的長(zhǎng)度、激光束358的往返通過(guò)時(shí)間、本征腔損失量級(jí)和附加物的等離子體種類的吸收的函數(shù)。通過(guò)測(cè)定腔環(huán)降時(shí)間，可以確定附加物的等離子體種類的吸收。測(cè)定的腔環(huán)降時(shí)間所具有的準(zhǔn)確度對(duì)本征腔損失敏感。因此光腔352形成穩(wěn)定的共振腔非常重要，例如通過(guò)光學(xué)匹配多種嵌入的光腔。
在另一實(shí)施例中，頻率調(diào)制光譜法技術(shù)可以被用來(lái)在完成槽蝕刻時(shí)，及更特別地，在等離子體蝕刻器中的電介質(zhì)槽蝕刻時(shí)產(chǎn)生來(lái)自“傳統(tǒng)的”蝕刻終止層的終止點(diǎn)信號(hào)。在傳統(tǒng)蝕刻終止層上使用頻率調(diào)制光譜法提高了很多情況下的探測(cè)靈敏度，保證了蝕刻在將具有更高處理量時(shí)終止。
如前所述，HF或CO的吸收率可以被測(cè)定并被用來(lái)在蝕刻穿過(guò)上覆蓋層時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。注意到在一些情況下，不需要刻入下面層(但是如果需要可以蝕刻下面層)來(lái)獲取終止點(diǎn)信號(hào)，這是因?yàn)楸┞督o蝕刻劑的上覆蓋層的表面積在上覆蓋層被蝕刻穿過(guò)時(shí)被減小，因此改變了產(chǎn)生的蝕刻副產(chǎn)品的成分。蝕刻副產(chǎn)品成分的變化可能被用來(lái)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。在這種情況下，下面層可能代表任何與上覆蓋層不同的層，只要下面層的存在可以在用來(lái)蝕刻上覆蓋層的蝕刻劑蝕刻穿上覆蓋層時(shí)能夠引起蝕刻副產(chǎn)品的可探測(cè)的變化。因此在這些情況下，盡管可以提供獨(dú)立的終止點(diǎn)生成層，但是不是絕對(duì)必須的。
例如，某雙鑲嵌疊層可以使用置于TEOS或BPSG層上的SiO2上覆蓋層。例如，當(dāng)在TEOS或BPSG層上形成通孔時(shí)，可以在SiO2層上蝕刻槽。該種情況下，HF或CO的濃度會(huì)在蝕刻穿過(guò)SiO2上覆蓋層時(shí)改變，因此觸發(fā)終止點(diǎn)信號(hào)的產(chǎn)生。當(dāng)然如果需要，在蝕刻進(jìn)行到下面TEOS層或BPSG層時(shí)由于HF或CO的濃度的變化引起的吸收率的變化同樣也可以被用來(lái)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
作為另一有用的應(yīng)用實(shí)例，可以監(jiān)控HF(或CO)的吸收率以在低-κ雙鑲嵌應(yīng)用中產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)，例如在低-κ層置于另一層之上時(shí)的情況下。作為例子，一些雙鑲嵌應(yīng)用可能包括OSG層(低-κ)被置于FSG層(比OSG層的κ稍高)之上。該種情況下，可以在OSG層內(nèi)形成槽，而通孔被置于FSG層內(nèi)。因?yàn)樵诮o定水平的線間電容比面間電容更顯著(由于較小的線間間隔)，這種安排是可行的。通過(guò)監(jiān)控基于CO或HF的濃度的吸收率，可以探測(cè)到何時(shí)一層(例如OSG)被蝕刻穿過(guò)或何時(shí)蝕刻進(jìn)行到下面層(例如FSG)。OSG是作為低-κ材料的舉例，也可以采用其它合適的低-κ材料。同樣，F(xiàn)SG也是作為形成雙鑲嵌的通孔的所在層的舉例，也可以采用其它合適的層。
如前所述，本發(fā)明提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)是源自終止點(diǎn)生成層的使用，在產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)時(shí)，該層不需要具有蝕刻終止層的選擇性和/或厚度的要求。使用該終止點(diǎn)生成層是有優(yōu)點(diǎn)的，因?yàn)檫@樣的終止點(diǎn)生成層可以被設(shè)計(jì)成對(duì)膜疊層的總κ值和/或其它電氣和/或化學(xué)特性幾乎沒(méi)有擾動(dòng)。這在雙鑲嵌整合中特別有用，其中電介膜疊層的總κ值的增加可以損害疊層的減小電延遲的能力。
另一主要優(yōu)點(diǎn)是終止點(diǎn)生成層厚度選擇的靈活性，因?yàn)榻K止點(diǎn)生成層不需要補(bǔ)償過(guò)蝕刻。這在現(xiàn)代高密度IC應(yīng)用中是特殊的優(yōu)點(diǎn)，該類型的應(yīng)用中，特性隨著更窄的設(shè)計(jì)規(guī)劃和更薄的膜疊層日益提高，推動(dòng)了高密度應(yīng)用。只要選擇的探測(cè)技術(shù)和/或設(shè)備可以探測(cè)蝕刻過(guò)程中的變化，終止點(diǎn)生成層的厚度和/或蝕刻層和終止點(diǎn)生成層之間的差異可以根據(jù)需要達(dá)到最小。
此外，提供終止點(diǎn)生成層可能花費(fèi)較少?？梢允褂帽任g刻終止層材料成本低的材料和/或涂漆或放置終止點(diǎn)生成層的過(guò)程花費(fèi)較少。在某些情況下，創(chuàng)建終止點(diǎn)生成層所需的步驟比放置蝕刻終止層所需的步驟少。因此，創(chuàng)建合成電路的時(shí)間較短和/或花費(fèi)較少。
盡管用多個(gè)不同的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有各種更改，變化或等同替換。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何更改，變化或等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制在等離子體處理室中的等離子體蝕刻過(guò)程的方法，包括將在其上具有疊層的基片引入所述等離子體處理室，所述疊層包括設(shè)置在終止點(diǎn)生成層之上的第一層；當(dāng)監(jiān)控穿過(guò)所述等離子體處理室的內(nèi)部的光束的吸收率時(shí)，蝕刻穿過(guò)所述第一層并至少部分蝕刻穿過(guò)所述終止點(diǎn)生成層，其中，所述終止點(diǎn)生成層選自當(dāng)被蝕刻時(shí)產(chǎn)生所述吸收率的可探測(cè)的變化的材料，所述終止點(diǎn)生成層的特征在于第一特征和第二特征中的至少一個(gè)，所述第一特征為沒(méi)有足夠的厚度作為用于所述蝕刻的蝕刻終止層，所述第二特征為用于蝕刻穿過(guò)所述第一層的蝕刻劑沒(méi)有足夠的選擇性以作為所述蝕刻終止層；以及當(dāng)探測(cè)所述可探測(cè)的變化時(shí)，產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ材料形成，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κ材料相關(guān)的κ值更低的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ材料形成，所述終止點(diǎn)生成層由具有與所述第一層的所述低-κ材料相關(guān)的κ值基本上近似的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ材料形成，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κ材料相關(guān)的κ值更高的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層的所述低-κ材料具有在1.8到3.7之間包括的κ值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層的終止點(diǎn)生成層材料與所述第一層的第一層材料相比在化學(xué)計(jì)量上稍微不同，選擇所述終止點(diǎn)生成層材料，以當(dāng)在基本上沒(méi)有偏離所述第一層材料的電特性和化學(xué)特性之一的情況下進(jìn)行蝕刻時(shí)，產(chǎn)生所述可探測(cè)的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，除了在所述終止點(diǎn)生成層中使在所述終止點(diǎn)生成層材料的所述化學(xué)成分中的至少一種元素的至少一種同位素被富集以外，所述終止點(diǎn)生成層的終止點(diǎn)生成層材料的化學(xué)成分與所述第一層的第一層材料的化學(xué)成分相同，當(dāng)蝕刻所述終止點(diǎn)生成層時(shí)，所述一種同位素的濃度足以產(chǎn)生所述可探測(cè)的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述一種元素是碳(C)以及所述一種同位素是13C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述一種元素是氫(H)以及所述至少一種同位素是2H。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述一種元素是氧(O)以及所述一種同位素是氧-17(17O)和氧-18(18O)中的一種。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述一種元素是硅(Si)以及所述一種同位素是硅-29(29Si)和硅-30(30Si)中的一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層的終止點(diǎn)生成層材料的化學(xué)成分與所述第一層的第一層材料的化學(xué)成分不同，選擇所述終止點(diǎn)生成層的所述化學(xué)成分，以當(dāng)在基本上沒(méi)有偏離所述第一層材料的電特性和化學(xué)特性之一的情況下進(jìn)行蝕刻時(shí)，產(chǎn)生所述可探測(cè)的變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述探測(cè)使用直接吸收測(cè)量技術(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述探測(cè)使用多通道結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述探測(cè)使用單通道結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述探測(cè)使用頻率調(diào)制光譜法。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述探測(cè)使用波長(zhǎng)調(diào)制光譜法。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述監(jiān)控使用傅立葉變換紅外光譜法。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述探測(cè)使用腔環(huán)降技術(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ氟硅酸鹽玻璃(FSG)材料形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κFSG材料相關(guān)的κ值更低的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有與同所述第一層的所述低-κFSG材料相關(guān)的κ值基本上近似的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κFSG材料相關(guān)的κ值更高的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)材料形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κOSG材料相關(guān)的κ值更低的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有與同所述第一層的所述低-κOSG材料相關(guān)的κ值基本上近似的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κFSG材料相關(guān)的κ值更高的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一層由低-κ旋轉(zhuǎn)涂布有機(jī)(SOO)材料形成。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κSOO材料相關(guān)的κ值更低的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有與同所述第一層的所述低-κSOO材料相關(guān)的κ值基本上近似的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層由具有比與所述第一層的所述低-κFSG材料相關(guān)的κ值更高的κ值的終止點(diǎn)生成層材料形成。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法還包括提供用于生成所述光束的光源，選擇所述光束以具有接近等離子體種類的吸收波長(zhǎng)的波長(zhǎng)，其存在會(huì)引起所述可探測(cè)的變化。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述吸收率的所述可探測(cè)的變化相應(yīng)于所述等離子體處理室的所述內(nèi)部中的CO濃度的變化。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述吸收率的所述可探測(cè)的變化相應(yīng)于所述等離子體處理室的所述內(nèi)部中的HF濃度的變化。
35.一種用于在等離子體處理室中蝕刻的基片，包括第一層，以及終止點(diǎn)生成層，設(shè)置在所述第一層之下，所述終止點(diǎn)生成層選自當(dāng)所述終止點(diǎn)生成層被蝕刻時(shí)產(chǎn)生穿過(guò)所述等離子體室的內(nèi)部的光束的吸收率的可探測(cè)的變化的材料，所述終止點(diǎn)生成層的特征在于，不充足的厚度/選擇性的組合作為用于還蝕刻穿過(guò)所述第一層的等離子體蝕刻的蝕刻終止層。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的基片，其中，所述第一層由低-κ氟硅酸鹽玻璃(FSG)材料形成。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的基片，其中，所述第一層由低-κ有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)材料形成。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的基片，其中，所述第一層由低-κ旋轉(zhuǎn)涂布有機(jī)(SOO)材料形成。
39.在等離子體處理室中，一種用于蝕刻穿過(guò)疊層的低-κ層的方法，所述低-κ層設(shè)置在終止點(diǎn)生成層之上，所述方法包括將在其上具有所述疊層的基片引入所述等離子體處理室；生成穿過(guò)所述等離子體處理室的內(nèi)部的光束；蝕刻穿過(guò)所述疊層，包括所述低-κ層，同時(shí)通過(guò)直接吸收測(cè)量技術(shù)監(jiān)控所述光束的吸收率，其中，所述終止點(diǎn)生成層選自當(dāng)被蝕刻時(shí)產(chǎn)生所述吸收率的可探測(cè)的變化的材料，所述終止點(diǎn)生成層的特征在于，不充足的厚度/選擇性的組合作為用于所述蝕刻的蝕刻終止層；以及當(dāng)探測(cè)到所述可探測(cè)的變化時(shí)，產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層的終止點(diǎn)生成層材料與所述低-κ層的低-κ層材料相比在化學(xué)計(jì)量上稍微不同。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層材料具有比與所述低-κ層的所述低-κ材料相關(guān)的κ值更低的κ值。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層材料具有與所述低-κ材料的κ值基本上相等的κ值。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述終止點(diǎn)生成層材料具有比與所述低-κ層的所述低-κ材料相關(guān)的κ值更高的κ值。
44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，除了在所述終止點(diǎn)生成層中使所述終止點(diǎn)生成層材料的所述化學(xué)成分中的至少一種元素的至少一種同位素被富集，所述終止點(diǎn)生成層的終止點(diǎn)生成層材料的化學(xué)成分與所述低-κ層的低-κ層材料的化學(xué)成分相同，當(dāng)所述終止點(diǎn)生成層被蝕刻時(shí)所述一種同位素的濃度足以產(chǎn)生所述可探測(cè)的變化。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在蝕刻具有置于終止點(diǎn)生成層之上的第一層的疊層時(shí)控制等離子體蝕刻過(guò)程的方法。該方法包括在監(jiān)控穿過(guò)等離子體處理室內(nèi)部的光束的吸收率時(shí)，蝕刻穿過(guò)第一層并至少部分蝕刻穿過(guò)終止點(diǎn)生成層，其中，終止點(diǎn)生成層選自從當(dāng)被蝕刻時(shí)能產(chǎn)生可探測(cè)的吸收率變化的材料。終止點(diǎn)生成層的特征在于第一特征和第二特征中的至少一個(gè)。第一特征是厚度不足以作為蝕刻終止層，及第二特征是用于蝕刻穿過(guò)第一層的蝕刻劑的選擇性不足以作為蝕刻終止層。該方法還包括在探測(cè)到可探測(cè)的變化時(shí)產(chǎn)生終止點(diǎn)信號(hào)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1708837SQ200380101944
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者布賴恩·K·麥克米林, 埃里克·赫德森, 杰弗里·馬克斯 申請(qǐng)人:朗姆研究公司