專利名稱：減少時分復(fù)用蝕刻工藝中縱橫比相關(guān)蝕刻的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于等離子體蝕刻基板中的圖形的方法和裝置。更具體地，本發(fā)明涉及，通過控制用于蝕刻高縱橫比硅結(jié)構(gòu)的交替的淀積和蝕刻步驟，減少該結(jié)構(gòu)的制造中的縱橫比相關(guān)蝕刻。
背景技術(shù)：
硅中的三維結(jié)構(gòu)的制作廣泛地用于制造微機電(MEMS)器件。該結(jié)構(gòu)常常具有高的縱橫比(AR)以及數(shù)十至數(shù)百微米的深度。而且，大部分器件設(shè)計需要具有不同尺寸的結(jié)構(gòu)，并且因此不同的AR共同存在于單一的微芯片上。
多種處理技術(shù)已應(yīng)用于制作三維微結(jié)構(gòu)。使用等離子體狀態(tài)下的反應(yīng)性氣體的干法蝕刻是一種較常使用的用于硅蝕刻的工藝。時分復(fù)用(TDM)等離子體蝕刻技術(shù)已由Suzuki等人(US 4,579,623)、Kawasaki等人(US 4,795,529)和Laermer等人(US 5,501,893)描述，且典型地用于MEMs應(yīng)用。TNM蝕刻工藝典型地在反應(yīng)器中執(zhí)行，該反應(yīng)器配置有高密度等離子體源和射頻(RF)偏置基板電極。TDM蝕刻工藝使用交替的蝕刻和淀積步驟。例如，在蝕刻硅基板時，六氟化硫(SF6)用作蝕刻氣體，而八氟環(huán)丁烷(C4F8)用作淀積氣體。在蝕刻步驟中，SF6有助于硅的自發(fā)的和各向同性的蝕刻；在淀積步驟中，C4F8有助于保護性聚合物鈍化到蝕刻結(jié)構(gòu)的側(cè)壁和底部。在后繼的蝕刻步驟中，在高能和定向離子轟擊之后，由前面的淀積步驟而涂覆在蝕刻結(jié)構(gòu)底部的聚合物膜將被移除，以使硅表面暴露用于進一步的蝕刻。側(cè)壁上的聚合物膜將保留，抑制橫向蝕刻。TDM工藝在蝕刻和淀積工藝步驟之間周期性交替，以使得能夠以高的蝕刻速率在掩蔽的硅基板中限定高縱橫比的結(jié)構(gòu)。圖1提供了對TDM蝕刻工藝的示意性說明。
TDM工藝由多個步驟組成。一組步驟被稱為一個周期(例如，蝕刻和淀積)。一個周期的兩次或多次“重復(fù)”被稱為一個循環(huán)。在一個循環(huán)中順序執(zhí)行多個周期時，在現(xiàn)有技術(shù)中已知，對步驟配方參數(shù)進行小的改變，以增強外形控制(例如，變形)。在變形的情況中，一個循環(huán)可以由一系列的兩個或更多周期組成，其中周期中的步驟并非嚴格地與其他周期中的步驟相同。周期中的步驟可以進一步被分為一個或多個子步驟(例如，蝕刻步驟可被細分為聚合物移除子步驟和各向同性硅蝕刻子步驟)。
在深硅蝕刻中存在充分記載的縱橫比相關(guān)蝕刻(ARDE)現(xiàn)象。已經(jīng)觀察到，硅蝕刻速率隨著深度或縱橫比(其被定義為圖形深度除以圖形寬度)的增加而下降。在三維結(jié)構(gòu)的制作過程中，ARDE效應(yīng)可以以兩種方式表現(xiàn)。首先，在進行具有恒定寬度的圖形蝕刻工藝時，圖形縱橫比隨著蝕刻時間的增加而增加，導(dǎo)致了蝕刻速率隨時間下降。其次，當具有不同尺寸的圖形出現(xiàn)在相同的基板上并且一起同時蝕刻時，相比于較窄的溝槽，以較快的速率蝕刻較寬的溝槽。在這兩種情況中，蝕刻速率隨著縱橫比的增加而下降。在圖2的截面中示出了ARDE的示例。在該情況中，具有自2.5μm至100μm范圍寬度的溝槽被定位為同另一溝槽相鄰，并且在一個工藝中蝕刻。在使溝槽深度相對于100μm寬的溝槽的深度歸一化時，測量ARDE滯后，該ARDE滯后有時被稱為反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)滯后，并且圖3中給出了結(jié)果。在該情況中，當100μm寬的溝槽被蝕刻到130μm的深度時，10μm寬的溝槽僅被蝕刻到94μm的深度，而2.5μm寬的溝槽僅被蝕刻到62μm的深度。
ARDE效應(yīng)為MEMS器件制作帶來了挑戰(zhàn)性的復(fù)雜化問題。當具有多種橫向尺寸的結(jié)構(gòu)共存并且一次蝕刻時，所得到的垂直尺寸是不同的，其可能與器件設(shè)計要求不相容。即使對于單一的結(jié)構(gòu)，在蝕刻進程中，垂直蝕刻速率不是恒定的，其可能再次帶來工藝控制問題。事實上，RIE滯后是高度復(fù)雜的現(xiàn)象，并且提出了許多機制用于解釋蝕刻速率隨增加的縱橫比的變化。通常，許多因素對RIE滯后有顯著的貢獻，諸如(i)蝕刻結(jié)構(gòu)的底部的離子束流損失；和(ii)由于中性遮蔽和Knudsen輸運引起的反應(yīng)性中性核素耗盡。
實際上，MEMS器件的設(shè)計者和器件的制造者不得不應(yīng)對ARDE效應(yīng)。一個廣泛使用的方法是使用蝕刻停止層。在絕緣體上硅(SOI)和玻璃上硅(SOG)晶片中，埋設(shè)的氧化物層用于停止蝕刻，以補償RIE滯后。然而，在使用SOI或SOG晶片時，出現(xiàn)了兩個缺點。第一個缺點是硅/氧化物界面處的缺口，其常常是不利的。第二個缺點是，SOI和SOG晶片比硅晶片更昂貴。
可替換地，許多團體調(diào)查了用于減輕ARDE效應(yīng)的其他手段。下面是這些調(diào)查的總述。
Doh等人報告了在電子回旋共振(ECR)等離子體蝕刻系統(tǒng)中在增加的偏置電壓和增加的偏置頻率時的RIE滯后的改進。Doh等人教導(dǎo)了在ECR系統(tǒng)中通過C4F8+H2等離子體來蝕刻二氧化硅(SiO2)。該偏置電壓范圍是自100至300伏特，而偏置頻率范圍是自100kHz至1MHz，并且腔室壓力范圍是自3.0mTorr至7.5mTorr。較高的偏置頻率和偏置電壓導(dǎo)致了RIE滯后的顯著減少，并且下降的壓力也對較小的RIE滯后有貢獻。盡管Doh等人非常詳細地教導(dǎo)了等離子體參數(shù)對RIE滯后的影響，但是他們的技術(shù)使用單一步驟的工藝，并且他們并未教導(dǎo)或暗示將其用于TDM工藝中。而且，與在蝕刻硅時獲得結(jié)果的本發(fā)明不同，Doh等人的結(jié)果是在蝕刻二氧化硅時獲得的。
Lill等人公開了在感應(yīng)耦合等離子體(ICP)系統(tǒng)中通過SF6等離子體蝕刻多晶硅的實驗中的RIE滯后結(jié)果。在高的壓力(高達20mTorr)和介質(zhì)陰極溫度(即，45℃)時報告了減少的RIE滯后。盡管該結(jié)果是值得注意的，但是多晶硅是通過單一步驟的工藝蝕刻的。不同地，TDM工藝利用交替的淀積和蝕刻方案。
Tsujimoto等人教導(dǎo)了一種方法，其中減少氣體駐留時間，以減少RIE滯后。在ICP系統(tǒng)中使用Cl2等離子體蝕刻多晶硅。在較低的腔室壓力下，觀察到RIE滯后減少。然而，利用Cl2等離子體的蝕刻工藝不是TDM工藝，并且利用Cl2等離子體的非常低的蝕刻速率和低的掩膜選擇性，使得蝕刻大于數(shù)十微米深度的三維結(jié)構(gòu)是不切實際的。
Chung等人(美國專利申請No.2003/0171000)教導(dǎo)了通過兩種方法減少TDM硅蝕刻工藝的ARDE。第一種方法教導(dǎo)了，修改圖案的幾何特征，使寬的和窄的圖形之間的負載相等。第二種方法教導(dǎo)了，關(guān)閉自動壓力控制閥，以提升蝕刻和淀積步驟中的工藝壓力。Chung等人未教導(dǎo)增加淀積時間、減少蝕刻時間、增加聚合物淀積速率、或者降低聚合物移除速率，以修正ARDE。此外，Chung等人未教導(dǎo)或暗示在工藝過程中對蝕刻深度差使用實時反饋，以修正ARDE。
Richard等人(SPIE會議“Microelectroinic & MEMs Technologies”，Edinburgh(UK)，2001年5月)執(zhí)行了一系列的設(shè)計實驗，以使用TDM工藝減少ARDE。在他們的實驗過程中，他們發(fā)現(xiàn)，通過較短的蝕刻時間、低的壓力、低的臺板(platen)(RF偏置)功率和增加的淀積時間，來使ARE最小。Richard等人未公開用于實時測量工藝中滯后程度的方法。而且，Richard等人未公開在TDM工藝過程中使用閉環(huán)自適應(yīng)配方控制使ARDE最小。
Lill等人(美國專利No.6,632,321)教導(dǎo)了，使用干涉測量用于實時蝕刻速率控制。Lill等人使用的干涉測量基于紫外(UV)光源，而本發(fā)明使用激光源。Lill等人教導(dǎo)了，使用單一的光束監(jiān)視強度的周期變化，以確定蝕刻速率。然而，本發(fā)明人使用多個光束直接測量作為光束之間相位差的干涉，以確定它們的蝕刻深度差，其測量蝕刻速率。Lill等人教導(dǎo)了，來自表面的光反射用于監(jiān)視蝕刻速率，但是未教導(dǎo)直接測量至少兩個不同的圖形寬度，用于實時蝕刻深度控制。此外，Lill等人教導(dǎo)了用于維持恒定的蝕刻速率的控制方法，而本發(fā)明未監(jiān)視蝕刻速率，而是控制工藝，以控制至少兩個不同尺寸圖形之間的蝕刻深度差。而且，Lill等人未考慮對時分復(fù)用工藝應(yīng)用實時控制。結(jié)果，Lill等人未教導(dǎo)減少蝕刻步驟時間、增加聚合物淀積時間、減少聚合物移除速率或者增加聚合物淀積速率，作為對TDM硅蝕刻工藝中的ARDE的解決方案。
Ayon等人(Journal of Electrochem.Soc.，146(1)339-349(1999))教導(dǎo)了，通過使用高的(140sccm)SF6流速，使TDM工藝的ARDE最小。Ayon等人報告了，在其中使ARDE最小的制度中，圖形外形的底面隨著跨越圖形尺寸的凸起和凹陷而改變。該效應(yīng)是不理想的。Ayon等人未考慮工藝的實時測量和控制，以使ARDE最小。
Laermer等人(美國專利No.6,720,268)教導(dǎo)了在工藝過程中使用光學發(fā)射光譜，用于確定在TDM工藝過程中聚合物何時清除。Laermer等人未教導(dǎo)使用雙光束干涉儀用于實時工藝反饋。此外，Laermer等人未教導(dǎo)使用實時測量同時測量兩個圖形，以減少ARDE。
Hopkins等人(美國專利No.6,187,685)討論了導(dǎo)致TDM工藝中的ARDE的機制。具體地，該機制如下相比于窄的溝槽，較多的淀積出現(xiàn)在寬的溝槽中(可假定由于輸運限制)，導(dǎo)致了相比于窄的圖形，在較寬的(較低的縱橫比)圖形中移除了較多的聚合物，并且在較寬的(較低的縱橫比)圖形中硅蝕刻速率是較高的，由此蝕刻和鈍化(移除和淀積)的凈效果使窄的和寬的圖形的蝕刻速率相等。Hopkins等人教導(dǎo)了，通過多種方法可以實現(xiàn)RIE滯后補償效果，其允許蝕刻和淀積條件的明智的平衡，以實現(xiàn)相同的效果。Hopkins等人教導(dǎo)了，脈沖RF偏置也呈現(xiàn)了TDM硅蝕刻工藝中的ARDE的減少。Hopkins等人未考慮使用實時度量來監(jiān)視或修改工藝。
因此，需要減少TDM工藝中的ARDE效應(yīng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中未提供由本發(fā)明產(chǎn)生的益處。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種改進方案，其克服了現(xiàn)有技術(shù)器件的不足，并且對半導(dǎo)體處理技術(shù)的發(fā)展有顯著貢獻。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法，該方法包括將基板置于真空腔室中；借助于等離子體，在所述基板上淀積鈍化層；借助于等離子體，移除至少一部分所述鈍化層；借助于等離子體，自所述基板蝕刻材料；執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)；隨時間監(jiān)視所述基板上的不同尺寸的圖形；基于所述監(jiān)視步驟，控制工藝循環(huán)步驟；和，自真空腔室移除基板。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法，該方法包括將基板置于真空腔室中；借助于等離子體，在所述基板上淀積聚合物；借助于等離子體，移除至少一部分所述聚合物；借助于等離子體，自所述基板蝕刻材料；執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)；在至少一個步驟中調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，以獲得至少兩個不同尺寸圖形的相等的蝕刻深度；和，自真空腔室移除基板。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種用于減少基板的等離子體蝕刻過程中的縱橫比相關(guān)蝕刻的裝置，包括真空腔室；至少一個氣體供應(yīng)源，用于將至少一種工藝氣體供應(yīng)到所述真空腔室中；排氣裝置，其與所述真空腔室連通；下電極，其安置在所述真空腔室中；基板保持器，其連接到所述下電極；等離子體源，用于在所述真空腔室中生成等離子體；工藝控制器，用于交替地借助于等離子體在基板上淀積鈍化層，借助于等離子體移除至少一部分淀積的鈍化層，并且借助于等離子體自基板蝕刻材料；和差分干涉儀，其耦合到所述工藝控制器，所述差分干涉儀生成指出至少兩個不同尺寸圖形之間深度差的信號，并且所述工藝控制器響應(yīng)于由所述差分干涉儀生成的信號，改變至少一個工藝參數(shù)。
前面略述了本發(fā)明的某些相關(guān)目的。這些目的應(yīng)被解釋為僅說明了預(yù)期發(fā)明的某些較顯著的特征和應(yīng)用。通過以不同的方式應(yīng)用公開的本發(fā)明，或者在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)修改本發(fā)明，可以獲得許多其他的有利結(jié)果。因此，通過參考除了權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之外的發(fā)明概述和優(yōu)選實施例的詳細描述，結(jié)合附圖，可以獲得本發(fā)明的其他目的以及對本發(fā)明的更加全面的理解。

發(fā)明內(nèi)容
為了概述本發(fā)明，本發(fā)明包括一種用于深硅溝槽蝕刻的改進方法和裝置，其使用交替的周期性蝕刻工藝或者時分復(fù)用(TDM)工藝，以減少縱橫比相關(guān)蝕刻(ARDE)。
更具體地，本發(fā)明提供了，使用實時度量設(shè)備(例如，雙光斑干涉儀相機)，隨時間監(jiān)視兩個不同尺寸圖形的蝕刻，計算蝕刻深度差信號，將該信號反饋到工藝控制器，并且調(diào)節(jié)工藝以使監(jiān)視圖形之間的蝕刻深度差最小。
本發(fā)明的特征在于，提供一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法。該方法包括將基板置于真空腔室中。該基板可以是半導(dǎo)體基板，諸如硅、砷化鎵或者任何已知的半導(dǎo)體，包括化合物半導(dǎo)體，例如II族和VI族化合物以及III族和V族化合物。該基板也可以是導(dǎo)體或電介質(zhì)材料，諸如玻璃或石英。在淀積步驟的過程中，借助于等離子體將鈍化層淀積在基板上。第一等離子體是在真空腔室中由第一工藝氣體生成的，該第一工藝氣體諸如是八氟環(huán)丁烷，用于在基板上淀積鈍化層。鈍化層由聚合物或者碳氟化合物聚合物組成，或者可以是硅、碳、氮化物或者任何其他已知的可經(jīng)由等離子體淀積的鈍化材料。在移除步驟的過程中，借助于等離子體，移除至少一部分鈍化層。第二等離子體是在真空腔室中由第二工藝氣體生成的，該第二工藝氣體諸如是六氟化硫、氬和氧的混合物，用于自基板移除鈍化層。在蝕刻步驟的過程中，借助于等離子體，自基板蝕刻材料，該材料諸如是硅。第三等離子體是在真空腔室中由第三工藝氣體生成的，該第三工藝氣體諸如是六氟化硫，用于自基板蝕刻材料。執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)。實時地監(jiān)視基板上的不同尺寸的圖形?；谒O(jiān)視的步驟控制工藝循環(huán)步驟，以減少ARDE。最后，在完成蝕刻工藝是，自真空腔室移除基板。
本發(fā)明的另一特征在于，提供一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法。該方法包括將基板置于真空腔室中。該基板可以是半導(dǎo)體基板，諸如硅、砷化鎵或者任何已知的半導(dǎo)體，包括化合物半導(dǎo)體，例如II族和VI族化合物以及III族和V族化合物。該基板也可以是導(dǎo)體或電介質(zhì)材料，諸如玻璃或石英。在淀積步驟的過程中，借助于等離子體將鈍化層淀積在基板上。第一等離子體是在真空腔室中由第一工藝氣體生成的，該第一工藝氣體諸如是八氟環(huán)丁烷硫，用于在基板上淀積鈍化層。鈍化層由聚合物或者碳氟化合物聚合物組成，或者可以是硅、碳、氮化物或者任何其他已知的可經(jīng)由等離子體淀積的鈍化材料。在移除步驟的過程中，借助于等離子體，移除至少一部分鈍化層。第二等離子體是在真空腔室中由第二工藝氣體生成的，該第二工藝氣體諸如是六氟化硫、氬和氧的混合物，用于自基板移除鈍化層。在蝕刻步驟的過程中，借助于等離子體，自基板蝕刻材料，該材料諸如是硅。第三等離子體是在真空腔室中由第三工藝氣體生成的，該第三工藝氣體諸如是六氟化硫，用于自基板蝕刻材料。調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，諸如淀積時間段、移除時間段和蝕刻時間段，以將工藝蝕刻、聚合物移除和淀積速率量化為縱橫比的函數(shù)。該工藝參數(shù)可以進一步被限定為聚合物的淀積速率，可以通過提供給腔室中淀積氣體的RF功率、流入腔室中的淀積氣體的流速、或者腔室中的淀積氣體的壓力來控制該工藝參數(shù)?？商鎿Q地，該工藝參數(shù)可以進一步被限定為移除聚合物的速率，可以通過提供給腔室中移除氣體的RF功率、流入腔室中的移除氣體的流速、或者腔室中移除氣體的壓力來控制該工藝參數(shù)?？商鎿Q地，該工藝參數(shù)可以進一步被限定為蝕刻材料的速率，可以通過提供給腔室中蝕刻氣體的RF功率、流入腔室中的蝕刻氣體的流速、或者腔室中蝕刻氣體的壓力來控制該工藝參數(shù)。執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)。最后，在完成蝕刻工藝時，自真空腔室移除基板。
本發(fā)明的另一特征在于，提供一種用于減少基板等離子體蝕刻過程中的縱橫比相關(guān)蝕刻的裝置。該基板可以是半導(dǎo)體基板，諸如硅、砷化鎵或者任何已知的半導(dǎo)體，包括化合物半導(dǎo)體，例如II族和VI族化合物以及III族和V族化合物。該基板也可以是導(dǎo)體或電介質(zhì)材料，諸如玻璃或石英。該裝置包括真空腔室，其具有至少一個氣體供應(yīng)源，用于向真空腔室中供應(yīng)至少一種工藝氣體；和排氣裝置，其與該真空腔室連通?；谙嚓P(guān)聯(lián)的工藝選擇工藝氣體，即，淀積聚合物(八氟環(huán)丁烷)、移除聚合物(六氟化硫、氬和氧的混合物)、或者自基板蝕刻材料(六氟化硫)。自基板蝕刻的材料通常是硅。下電極被安置在真空腔室中，用于將偏置施加到置于基板保持器上的基板，該基板保持器連接到下電極。該偏置可以由RF或DC電源供電。等離子體源在真空腔室中生成等離子體。通過工藝控制器控制所生成的等離子體，用于交替地借助于第一等離子體在基板上淀積鈍化層，借助于第二等離子體移除至少一部分淀積的鈍化層，并且借助于第三等離子體自基板蝕刻材料。差分干涉儀耦合到所述工藝控制器。該差分干涉儀生成投射到基板上的激光光束，并且實時地測量基板上至少兩個不同尺寸圖形之間的深度差，由此可以通過耦合到差分干涉儀的工藝控制器調(diào)節(jié)工藝。該工藝控制器響應(yīng)于由差分干涉儀生成的信號，改變至少一個工藝參數(shù)，由此減少TDM工藝過程中的ARDE。
前面廣泛地略述了本發(fā)明的更顯著和更重要的特征，以便于能夠更好地理解后面的本發(fā)明的詳細描述，由此可以更加全面地認識對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻。下面將描述本發(fā)明的額外的特征，其形成了本發(fā)明的權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當認識到，可容易地利用所公開的概念和具體實施例，作為用于修改或設(shè)計用于實現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其他的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)當認識到，該等同構(gòu)造并不偏離所附權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的精神和范圍。


圖1是用于深硅蝕刻的TDM蝕刻工藝的圖示；圖2是使用用于深硅蝕刻的TDM工藝執(zhí)行的蝕刻的掃描電子顯微鏡(SEM)照片，其示出了現(xiàn)有技術(shù)的ARDE外形；圖3是使用現(xiàn)有技術(shù)的TDM工藝的圖形蝕刻深度相對于圖形ARDE寬度的曲線圖；圖4是使用TDM工藝的聚合物淀積速率相對于圖形縱橫比的曲線圖；圖5是使用TDM工藝的聚合物移除速率相對于圖形縱橫比的曲線圖；圖6是使用TDM工藝的各向同性硅蝕刻速率相對于圖形縱橫比的曲線圖；圖7是一個TDM周期的蝕刻深度相對于時間的曲線圖；圖8是一個TDM周期的蝕刻深度相對于時間的曲線圖；圖9是下述TDM工藝的蝕刻深度相對于時間的曲線圖，在該工藝中，減少蝕刻時間，以使窄的和寬的圖形具有相同的蝕刻深度，由此消除了ARDE；
圖10是下述TDM工藝的蝕刻深度相對于時間的曲線圖，在該工藝中，減少聚合物蝕刻速率，以使窄的和寬的圖形具有相同的蝕刻深度，由此消除了ARDE；圖11是下述TDM工藝的蝕刻深度相對于時間的曲線圖，在該工藝中，增加淀積時間，以使窄的和寬的圖形具有相同的蝕刻深度，由此消除了ARDE；圖12是下述TDM工藝的蝕刻深度相對于時間的曲線圖，在該工藝中，增加淀積速率，以使窄的和寬的圖形具有相同的蝕刻深度，由此消除了ARDE；圖13是使用用于深硅蝕刻的TDM工藝執(zhí)行的蝕刻的掃描電子顯微鏡照片，其示出了通過調(diào)節(jié)子步驟蝕刻時間使ARDE最??；圖14是蝕刻速率相對于圖形寬度的曲線圖，其示出了通過改變TDM工藝的蝕刻時間控制ARDE；圖15是使用用于深硅蝕刻的TDM工藝執(zhí)行的蝕刻的掃描電子顯微鏡照片，其示出了通過調(diào)節(jié)蝕刻子步驟時間使ARDE最?。粓D16是蝕刻速率相對于圖形尺寸的曲線圖，其示出了通過改變TDM工藝的蝕刻時間控制ARDE；圖17是在一個TDM周期的過程中窄的圖形和寬的圖形之間的蝕刻深度差的曲線圖示；圖18是示出了在TDM硅蝕刻工藝中使用干涉儀的簡化示意圖；圖19是示出了在TDM硅蝕刻工藝中使用干涉儀的簡化示意圖，其被配置為測量蝕刻深度差；圖20是被配置用于提供TDM工藝中的實時ARDE控制的等離子體反應(yīng)器的示意圖；圖21是用于在每個TDM周期終點維持至少兩個圖形之間的蝕刻深度差的工藝控制算法的流程圖；并且圖22是用于在每個TDM周期終點維持至少兩個圖形之間的蝕刻深度差的另一工藝控制算法的流程圖。
在附圖的數(shù)個示圖中，相似的參考字符表示相似的部分。
具體實施例方式
我們公開了一種用于通過調(diào)節(jié)聚合物淀積、聚合物移除和/或自基板蝕刻材料，減少或消除TDM蝕刻工藝中的RIE滯后(ARDE)的改進的方法和裝置。
我們還公開了，使用實時度量設(shè)備、差分干涉儀，用于生成指出至少兩個不同尺寸圖形之間的深度差的信號，以減少或消除TDM蝕刻工藝中的RIE滯后(ARDE)。
RIE滯后減少示例如由圖1顯而易見的，需要開始于三個基礎(chǔ)物理工藝(聚合物淀積、聚合物移除和各向同性硅蝕刻)，以便于減少或消除RIE滯后。所有三個子工藝的蝕刻和淀積特性均是圖形尺寸(縱橫比)相關(guān)的。然而，圖形尺寸相關(guān)性對于這三個子工藝中的每一個是不同的。
在典型的TDM硅蝕刻工藝中，聚合物淀積步驟使用C4F8作為氣體前體。該淀積工藝可以在存在或不存在RF偏置的情況下執(zhí)行。在不具有RF偏置的情況中，存在最小的基板離子轟擊。圖4示出了作為圖形縱橫比函數(shù)的聚合物淀積速率的實驗測量結(jié)果。在測試的壓力范圍上，在溝槽底部處測量的淀積速率隨著縱橫比的增加而下降(例如，對于固定的淀積時間，相比于具有相同深度的較寬的圖形，較窄的圖形接收較少的淀積)。
相比于聚合物淀積工藝，Ar/SF6基聚合物移除工藝部分是離子驅(qū)動的。然而，在聚合物移除步驟的過程中添加O2將驅(qū)使工藝走向離子輔助化學機制。圖5示出了在縱橫比范圍上溝槽底部處的聚合物移除速率的實驗數(shù)據(jù)。如測量結(jié)果所證實的，在該工藝條件下鈍化移除速率是弱縱橫比相關(guān)的，在較低的縱橫比圖形中，鈍化移除是稍快的。
各向同性硅蝕刻工藝在本質(zhì)上是更化學的(非離子驅(qū)動)。典型地，在TDM硅蝕刻工藝中，蝕刻子工藝過程中的RF偏置被設(shè)定為實現(xiàn)可接受的圖形外形的最低值，以努力使硅蝕刻的掩膜的選擇性最大。圖6示出了作為縱橫比函數(shù)的各向同性硅蝕刻速率。該各向同性硅蝕刻速率是縱橫比的強函數(shù)，較小的縱橫比顯著具有較高的蝕刻速率。
為了更好地理解三個子工藝和ARDE之間的相互關(guān)聯(lián)，構(gòu)造了一個簡單的模型，其中P(x)在淀積子工藝中淀積的聚合物厚度S(x)每個TDM周期的硅蝕刻深度Rcomp(x)在圖形x中合成TDM周期Si的Si蝕刻速率Rdep(x)在圖形x中聚合物淀積速率Rpoly(x)在圖形x中聚合物移除速率Riso(x)在圖形x中各向同性Si蝕刻的速率tdep淀積時間(在工藝配方中設(shè)定)tetch蝕刻時間(在工藝配方中設(shè)定)tpoly etch(x)移除聚合物鈍化的時間tiso(x)在圖形x中實際的各向同性Si蝕刻時間使用上面的項，我們可以計算下列項在一個周期中蝕刻的硅S(x)＝Riso(x)*tiso(x)聚合物厚度P(x)＝Rdep(x)*tdep聚合物移除時間tpoly etch(x)＝P(x)/Rpoly(x)＝Rdep(x)*tdep/Rpoly(x)各向同性硅蝕刻時間tiso(x)＝tetch-tpoly etch(x)＝tetch-(Rdep(x)*tdep/Rpoly(x))因此S(x)＝Riso(x)*(tetch-(Rdep(x)*tdep/Rpoly(x)))基于上式，一個TDM循環(huán)中的合成硅蝕刻速率是各向同性硅蝕刻速率、聚合物淀積時間、聚合物移除速率、蝕刻時間和淀積時間的函數(shù)。
為了檢查TDM該蝕刻工藝中的ARDE，考慮兩個不同尺寸圖形的合成硅蝕刻速率。
S(1)＝Riso(1)*(tetch-(Rdep(1)*tdep/Rpoly(1)))S(2)＝Riso(2)*(tetch-(Rdep(2)*tdep/Rpoly(2)))對于其中不存在ARDE的情況，對于不同的圖形寬度，S(x)應(yīng)是相同的。
S(1)＝S(2)聚合物移除速率幾乎獨立于圖形尺寸，因此我們可以使用如下近似Rpoly(1)～Rpoly(2)＝Rpoly執(zhí)行替換并且重新排列項，得到tetch＝tdep*(Riso(1)*Rdep(1)-Riso(2)*Rdep(2))/(Rpoly*(Riso(1)-Riso(2)))上式使配方指明的蝕刻時間同配方指明的淀積時間關(guān)聯(lián)，作為各向同性硅蝕刻速率、淀積速率和聚合物移除速率的函數(shù)。通過將工藝蝕刻、聚合物移除和淀積速率量化為縱橫比的函數(shù)，并且選擇適當?shù)呐浞綍r間，可以減少TDM工藝中的RIE滯后。
相反地，對于指明的配方時間，可以調(diào)節(jié)工藝步驟，由此作為縱橫比的函數(shù)的工藝蝕刻、聚合物移除和淀積速率的行為導(dǎo)致了最小的ARDE。
圖7和8示出了在一個TDM周期過程中的兩個具有不同寬度的圖形的蝕刻深度。在點“A”處，兩個圖形開始于相同的深度。在蝕刻步驟的終點，點“B”處，由于較低縱橫比圖形中的較高聚合物淀積速率，較寬的圖形中的淀積聚合物膜的厚度大于較窄的圖形(圖4)。蝕刻步驟的第一部分用于在各向同性硅蝕刻可以發(fā)生之前移除聚合物。由于聚合物移除速率幾乎獨立于縱橫比(圖5)并且小的圖形開始于較薄的聚合物層，因此窄的圖形將首先清除聚合物膜(點“C”)。這允許硅蝕刻在窄的圖形中進行，同時繼續(xù)清除較寬的圖形中的剩余的聚合物。在清除了較寬的圖形時(點“D”)，窄的圖形已蝕刻到硅中的一定深度。(基本上窄的圖形獲得“領(lǐng)先的”硅蝕刻，同時自較寬的圖形清除額外的聚合物)。一旦從較寬的圖形清除了聚合物，它們開始以比窄圖形更高的速率蝕刻(圖6)。在區(qū)間“E”中，寬的和窄的圖形均進一步蝕刻到硅中。由于增加的各向同性蝕刻時間，因此窄的圖形是較深的，但是較寬的圖形以較快的速率蝕刻。在點“F”處，寬的和窄的圖形達到相同的深度-此時停止蝕刻將導(dǎo)致不具有ARDE的工藝。當允許蝕刻前行通過點“F”時，較寬的圖形相比于較小的圖形繼續(xù)較快地蝕刻，導(dǎo)致了典型的ARDE工藝。
基于該模型，對于開始于相同深度的圖形，通過確保TDM周期終止于點“F”，可以實現(xiàn)零ARDE TDM工藝。如果圖形開始于不同的深度，則可以調(diào)節(jié)TDM工藝，以補償不同的開始深度，用于隨著蝕刻的進行實現(xiàn)零滯后。該補償可能耗用一個或多個周期來完成。
對于設(shè)定的TDM配方，存在四種用于調(diào)節(jié)工藝以實現(xiàn)零ARDE工藝的方法·調(diào)節(jié)配方蝕刻時間·調(diào)節(jié)聚合物移除速率·調(diào)節(jié)配方淀積時間·調(diào)節(jié)聚合物淀積速率圖7中示意性示出的工藝(基線工藝)將呈現(xiàn)ARDE。
圖9示出了基線工藝的修改方案，其中減少蝕刻時間，使得窄的和寬的圖形具有相同的蝕刻深度，由此消除ARDE。
圖10示出了基線工藝的修改方案，使得增加聚合物移除時間(聚合物移除速率降低)。這可以這樣實現(xiàn)，即，改變淀積工藝子步驟使聚合物更耐蝕刻化學物質(zhì)，或者修改蝕刻步驟使得在移除聚合物時效率較低。淀積和/或蝕刻子步驟中的工藝變化可以包括氣體流量、氣體組成、工藝壓力、或者施加(到基板支撐或者高密度源)的RF功率中的變化。可替換地，可以使蝕刻步驟分為多個子步驟，使子步驟中的一個(優(yōu)選地是第一個蝕刻子步驟)最優(yōu)化，以實現(xiàn)導(dǎo)致零ARDE的聚合物移除速率。
圖11示出了基線工藝的修改方案，使得增加淀積時間。增加淀積時間增加了淀積在圖形中的聚合物的厚度。增加淀積的聚合物厚度將增加給定的蝕刻工藝的聚合物移除時間。
圖12示出了基線工藝的修改方案，使得增加聚合物淀積速率。增加淀積的聚合物的厚度將增加給定蝕刻工藝的聚合物移除時間。增加淀積速率可以通過改變淀積子步驟中的一個或多個工藝變量實現(xiàn)。這些調(diào)節(jié)可以包括改變氣體流量、氣體組成、工藝壓力、或者施加的RF功率。典型地淀積速率隨著高密度工藝的增加、工藝壓力的增加和氣體流量的增加而增加。
盡管所示的基線工藝導(dǎo)致了ARDE，但是可以獲得呈現(xiàn)出反轉(zhuǎn)的ARDE的基線工藝(較小的圖形蝕刻得較快)。上文所述的四種方法還可以用于使用相似的方法調(diào)節(jié)基線工藝以減少反轉(zhuǎn)ARDE。
圖13示出了通過調(diào)節(jié)子步驟蝕刻時間使ARDE最小。SEM截面“E”對應(yīng)于圖7中的范圍“E”中的點。在模型預(yù)測時，TDM蝕刻工藝呈現(xiàn)出反轉(zhuǎn)ARDE，窄的圖形比較寬的圖形蝕刻得更快。圖13的SEM截面“F”對應(yīng)于圖7中的點“F”附近的工藝。圖14中的圖形深度相對于溝槽寬度的測量結(jié)果(F系列)呈現(xiàn)出，對于具有10μm至100μm范圍寬度的溝槽，ARDE被減少到小于5％。這與現(xiàn)有技術(shù)的工藝(圖3)比較，對于具有10μm至100μm范圍寬度的溝槽，現(xiàn)有技術(shù)的工藝呈現(xiàn)出30％的ARDE。圖13的SEM截面“G”對應(yīng)于圖7中的范圍“G”中的點。在該情況中，較寬的圖形比窄的圖形蝕刻得更快(典型地ARDE)。
圖15示出了使用調(diào)節(jié)蝕刻子步驟時間的方法使ARDE最小而得到的寬度范圍為自5μm至40μm的圖形的SEM截面。圖16示出了由圖15的SEM截面測量得到的蝕刻深度相對于圖形尺寸的圖線。
在5μm至100μm范圍的圖形上的ARDE從38％減少到10％。在2.5μm至100μm范圍的圖形上的ARDE從53％減少到23％。
在本發(fā)明的另一實施例中，使用干涉儀在TDM工藝過程中測量至少兩個不同尺寸的圖形之間的蝕刻深度差。為了監(jiān)視兩個不同尺寸的圖形之間的蝕刻深度差，有利的是，觀察TDM工藝過程中的蝕刻深度差的行為。
圖17示出了在一個TDM周期中窄的圖形和寬的圖形之間的蝕刻深度差。該曲線圖示出了兩個開始于相同深度的圖形(初始蝕刻深度增量為零)。在該周期的淀積子步驟的過程中，窄的和寬的圖形之間的蝕刻深度差大于零(較寬的圖形具有較高的淀積速率)。一旦開始蝕刻子步驟，則蝕刻增量將顯現(xiàn)具有大于零的值的小的負斜率。這反映了寬的和窄的圖形中的聚合物移除(盡管在較寬的圖形中是稍快的)。一旦在窄的圖形中清除了聚合物(由于它們在淀積過程中接收了較薄的膜)，則硅將開始在窄的圖形中蝕刻(較寬的圖形仍通過聚合物鈍化)。在該階段過程中(窄的圖形蝕刻硅，較寬的圖形仍清除聚合物)，蝕刻深度差的斜率變得大于零，而蝕刻深度差值保持大于零。一旦較寬的圖形清除了聚合物鈍化層并且開始蝕刻，則蝕刻深度差的斜率再一次變成負的(較寬的圖形具有比窄的圖形高的各向同性硅蝕刻速率)。最初在清除聚合物并且兩種圖形開始蝕刻時，蝕刻深度差值仍大于零(小的圖形具有較深的反轉(zhuǎn)ARDE)。在剩余的蝕刻步驟的過程中的某些時間點處，較寬的圖形的深度將追上并且等于窄的圖形(最小ARDE)。如果允許蝕刻步驟前行通過該時間，則較寬的圖形繼續(xù)較快地蝕刻(負的蝕刻差斜率)并且蝕刻深度差將變?yōu)樨摰?較寬的圖形比窄的圖形深)。在該點處，該工藝將產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)的ARDE外形(圖2)。
現(xiàn)有技術(shù)中已知，使用雙光斑干涉儀相機(twin spot interferometriccamera)(例如，Jobin Yvon Horiba的TDM-200)，在TDM硅蝕刻工藝過程中測量圖形的深度。圖18示出了干涉儀相機及其典型的對TDM硅蝕刻工藝的應(yīng)用的簡化示意圖。在該配置中，激光束中的一個被置于所關(guān)注的圖形上，而另一光束被安置在基板的掩蔽部分上。在蝕刻過程中，在待蝕刻圖形上的光束的路徑長度增加，引起了其自身同安置在掩蔽表面上的參考光束之間的相位差。在該配置中，可以監(jiān)視圖形相對于掩蔽表面的蝕刻速率和蝕刻深度。TDM-200具有典型的30μm的光束直徑，以及典型的240μm的光束間隔。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使用雙光斑干涉儀相機可以測量兩個不同尺寸的圖形之間的蝕刻深度差。圖19示出了被配置用于測量蝕刻深度差的干涉儀相機的簡化示意圖。盡管將激光束安置在具有小于光束直徑尺寸的圖形密集陣列中仍可以工作，但是理想地，激光束將配合在待測量的圖形中。在該配置中，相機將測量兩個圖形的蝕刻深度差，但是不測量單獨圖形的蝕刻速率或絕對蝕刻深度。配備有三個或更多的光束的相機(一個在掩膜表面上，一個在較窄的圖形上，一個在較寬的圖形上)將允許同時測量兩個或更多圖形的絕對蝕刻深度、蝕刻速率差和蝕刻速率。
在器件掩膜中并入測試圖形以協(xié)助ARDE測量是有用的。在雙光斑干涉儀相機的情況中，構(gòu)造由中心位于環(huán)中的開圓(open circle)組成的測試圖形是有用的。該圓的尺寸可以對應(yīng)于所關(guān)注的最寬的圖形。環(huán)的厚度可以對應(yīng)于所關(guān)注的最窄的圖形尺寸。環(huán)的半徑可以對應(yīng)于兩個激光束之間的距離。如果外環(huán)的寬度小于激光光斑尺寸，則可以使用一系列的同心環(huán)或者環(huán)形的圖形陣列，以改善蝕刻深度差的測量的信號噪聲比。
可替換地，測試圖案可以由密集的孔陣列組成?？椎某叽缈梢孕∮诠馐叽纭ｊ嚵械某叽鐟?yīng)大于光束。較寬圖形和較窄圖形陣列的中心應(yīng)理想地隔開與雙光束間隔相同的距離。
在工藝過程總實時地測量寬的和窄的圖形之間的蝕刻深度差的能力，允許許多用于控制ARDE的控制方案。
在本發(fā)明中，使用實時度量方法(例如，雙光斑干涉儀相機)監(jiān)視兩個不同尺寸的圖形隨時間的蝕刻，計算蝕刻深度差信號，將該信號反饋到工藝控制器，并且調(diào)節(jié)TDM工藝以使所監(jiān)視的圖形之間的蝕刻深度差最小。
圖20示出了被配置用于在TDM工藝過程中實時控制ARDE的等離子體反應(yīng)器的示意圖。TDM處理腔室由下列部件組成真空腔室12，其具有腔室12中的基板支撐14；氣體供應(yīng)源16，用于引入工藝氣體；高密度等離子體源18，用于生成等離子體；第一電壓源20，其具有第一組抗匹配22，用于向高密度等離子體源18施加電壓；第二電壓源24(具有阻抗匹配26的DC或RF)，用于向基板支撐14施加電壓；用于壓力控制的機構(gòu)(例如，節(jié)流閥)；排氣裝置28，用于排空腔室12；和工藝控制器30，用于維持所需的工藝設(shè)定點(例如，氣體流量、壓力、電壓等)。實時蝕刻深度差監(jiān)視器40(例如，雙光束干涉儀相機)測量至少兩個不同圖形尺寸之間的蝕刻深度差。該蝕刻深度差同所需的蝕刻深度差比較。如果測量值和所需值之間的差大于所允許的誤差容限，則工藝控制器在當前的或后繼的TDM周期過程中調(diào)節(jié)工藝，以達到所需的蝕刻深度差值。
一種用于調(diào)節(jié)TDM工藝的方法是下述工藝控制算法，即該工藝控制算法通過調(diào)節(jié)蝕刻步驟(或子步驟)的蝕刻時間，在每個TDM周期的終點，維持至少兩個圖形之間的蝕刻深度差。在圖21中示出了該方法的流程圖。在該方法中，通過用戶錄入的值，或者通過圖形之間的當前EDD的直接測量，確定兩個圖形之間的所需蝕刻深度差(EDD)。典型地，所需EDD值是零(無ARDE)。一旦選擇了所需的值，則開始TDM工藝。在TDM周期的過程中，測量所述差之間的EDD，并且將其同所需值比較。對于二步驟(淀積和蝕刻)TDM硅蝕刻，蝕刻深度差將遵循與圖17相似的曲線。在TDM周期的蝕刻步驟開始時，EDD(窄的圖形-寬的圖形)將大于零。隨著蝕刻步驟的進行，EDD將獲得具有大于零的值的負斜率。對于所需EDD值是零的情況，控制器監(jiān)視EDD并且在測得EDD值是零(或所需值)時終止蝕刻步驟。在該配置中，控制器在一個周期中控制EDD。
重要的是，應(yīng)當注意，上面的示例假設(shè)傳統(tǒng)的ARDE的存在(高縱橫比的圖形蝕刻得較慢)。使用TDM硅蝕刻工藝，已觀察到反轉(zhuǎn)ARDE。可以使用相似的方法在TDM硅蝕刻過程中測量和修正反轉(zhuǎn)(inverse)ARDE。
圖22示出了用于調(diào)節(jié)TDM工藝的可替換的實時ARDE控制算法。在該情況中，設(shè)定EDD標準，執(zhí)行用戶指明的TDM周期，在TDM周期過程中測量EDD，將測量的EDD同所需的EDD比較。如果存在差異，則軟件控制器修改周期配方，以使測量EDD和實際EDD之間的差最小。在該配置中，控制器在TDM工藝中逐個周期地控制EDD。
上面的示例討論了關(guān)于TDM硅蝕刻工藝的ARDE最小化。重要的是，應(yīng)當注意，可以將在線度量和工藝反饋算法應(yīng)用于許多材料系統(tǒng)，該許多材料系統(tǒng)包括化合物半導(dǎo)體(例如，GaAs、InP、SiGe等)、金屬(例如，Al、Mo、Ti、W、Cr)和電介質(zhì)(例如，SiN、聚合物等)。而且，該方法沒有必要限于應(yīng)用到TDM工藝，而是可是應(yīng)用到傳統(tǒng)工藝。
本公開內(nèi)容包括所附權(quán)利要求中包含的內(nèi)容，以及前面的描述的內(nèi)容。盡管本發(fā)明以其具有一定程度的特殊性的優(yōu)選的方式得到了描述，但是應(yīng)當理解，優(yōu)選形式的本公開內(nèi)容僅作為示例，并且在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以采用部件的構(gòu)造和組合以及排列的細節(jié)的多種修改。
現(xiàn)已描述了本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法，所述方法包括將基板置于真空腔室中；借助于等離子體，在所述基板上淀積鈍化層；借助于等離子體，移除至少一部分所述鈍化層；借助于等離子體，自所述基板蝕刻材料；執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)；隨時間監(jiān)視所述基板上的不同尺寸的圖形；基于所述監(jiān)視步驟，控制工藝循環(huán)步驟；和自真空腔室移除基板。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)視步驟進一步包括由差分干涉儀生成初始信號；在開始所述工藝循環(huán)步驟之前，評估所述初始信號；在所述工藝循環(huán)步驟過程中，由所述差分干涉儀生成工藝信號；將所述工藝信號同所述初始信號比較；和當所述工藝信號約等于所述初始信號時，終止工藝循環(huán)步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蝕刻步驟進一步包括多個子步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述蝕刻步驟進一步包括至少一個各向同性子步驟。
5.一種用于減少等離子體蝕刻工藝中的縱橫比相關(guān)蝕刻的方法，所述方法包括將基板置于真空腔室中；借助于等離子體，在所述基板上淀積聚合物；借助于等離子體，移除至少一部分所述聚合物；借助于等離子體，自所述基板蝕刻材料；執(zhí)行重復(fù)淀積步驟、移除步驟和蝕刻步驟的工藝循環(huán)；在至少一個步驟中調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，以獲得至少兩個不同尺寸圖形的相等蝕刻深度；和自真空腔室移除基板。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是淀積時間段。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是移除時間段。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是蝕刻時間段。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是聚合物的淀積速率。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過提供給所述腔室中淀積氣體的RF功率，控制所述聚合物的淀積速率。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過流入所述腔室中的淀積氣體的流速，控制所述聚合物的淀積速率。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過所述腔室中淀積氣體的壓力，控制所述聚合物的淀積速率。
13.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是聚合物的移除速率。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過提供給所述腔室中移除氣體的RF功率，控制所述聚合物的移除速率。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過流入所述腔室中的移除氣體的流速，控制所述聚合物的移除速率。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中通過所述腔室中移除氣體的壓力，控制所述聚合物的移除速率。
17.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述工藝參數(shù)是材料的蝕刻速率。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過提供給所述腔室中蝕刻氣體的RF功率，控制所述材料的蝕刻速率。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過流入所述腔室中的蝕刻氣體的流速，控制所述材料的蝕刻速率。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中通過所述腔室中蝕刻氣體的壓力，控制所述材料的蝕刻速率。
21.一種用于減少基板的等離子體蝕刻過程中的縱橫比相關(guān)蝕刻的裝置，包括真空腔室；至少一個氣體供應(yīng)源，用于將至少一種工藝氣體供應(yīng)到所述真空腔室中；排氣裝置，其與所述真空腔室連通；下電極，其安置在所述真空腔室中；基板保持器，其連接到所述下電極；等離子體源，用于在所述真空腔室中生成等離子體；工藝控制器，用于交替地借助于等離子體在基板上淀積鈍化層，借助于等離子體移除至少一部分淀積的鈍化層，并且借助于等離子體自基板蝕刻材料；和差分干涉儀，其耦合到所述工藝控制器，所述差分干涉儀生成指出至少兩個不同尺寸圖形之間的深度差的信號，并且所述工藝控制器響應(yīng)于由所述差分干涉儀生成的信號，改變至少一個工藝參數(shù)。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述工藝參數(shù)是提供給所述腔室中所述工藝氣體的RF功率。
23.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述工藝參數(shù)是流入所述腔室中的所述工藝氣體的流速。
24.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述工藝參數(shù)是所述腔室中所述工藝氣體的壓力。
25.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述工藝控制器能夠執(zhí)行下列步驟在啟動所述等離子體控制系統(tǒng)之前，評估由所述差分干涉儀生成的初始信號；在所述等離子體控制系統(tǒng)的操作過程中，通過所述差分干涉儀監(jiān)視工藝信號；將工藝信號同初始信號比較；和當工藝信號約等于初始信號時，終止所述等離子體控制系統(tǒng)的操作。
26.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述差分干涉儀測量相位差。
27.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述差分干涉儀使用激光器作為光源。
28.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述差分干涉儀具有直徑約為50微米的激光光斑尺寸。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于減少縱橫比相關(guān)蝕刻的方法和裝置，該縱橫比相關(guān)蝕刻通過交替的淀積/蝕刻工藝在半導(dǎo)體基板中等離子體蝕刻深的溝槽時觀察到。在交替的淀積/蝕刻工藝過程中，實時地監(jiān)視基板上的多個不同尺寸的圖形。然后，基于自監(jiān)視器接收的信息，在交替的淀積/蝕刻工藝中調(diào)節(jié)至少一個工藝參數(shù)，以獲得基板上的至少兩個不同尺寸圖形的相等蝕刻深度。
文檔編號H01L21/302GK1977364SQ200580022125
公開日2007年6月6日 申請日期2005年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者賴守亮, 大衛(wèi)·約翰遜, 拉塞爾·韋斯特曼 申請人:優(yōu)利訊美國有限公司