專利名稱：制造半導體器件的方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造半導體器件的方法，及控制系統(tǒng)。
技術背景在近來的半導體元件中，在互連線中的信號傳輸延遲決定了元件 的操作速度。在互連線中的信號傳輸?shù)难舆t常數(shù)由互連線的電阻率和 相鄰的互連線之間的電容的乘積來表示。因此，鑒于提高元件的操作 速度，有如下的增長趨勢，即，使用介電常數(shù)小于傳統(tǒng)的二氧化硅(Si02) 膜的介電常數(shù)的低介電常數(shù)的材料作為絕緣夾層，并且使用具有小的 電阻率的銅(Cu)作為互連線。由大馬士革工藝形成使用銅作為互連材料的多層互連線。在大馬 士革工藝中，通過蝕刻經(jīng)由具有形成在其中的預定的圖案的抗蝕膜， 在絕緣夾層中形成例如互連溝槽和通路孔的凹部，在所述凹部中沉淀 阻擋金屬膜，以銅膜填充所述凹部，并且通過化學機械拋光(CMP)移除 延伸到凹部的外部的部分銅膜及阻擋金屬膜，從而形成銅互連線或者 銅通路。在大馬士革工藝中，鑒于準確地控制晶體管的操作定時與操作電 壓與設計一樣，在半導體襯底上以相同的尺寸設計的任何互連線應該具有相同的電阻率。因此，有必要準確地形成與設計的互連線及通路 一樣的互連線及通路。因為如上所述在大馬士革工藝中通過以銅膜填充凹部來形成互連線及通路，所以為了理想的尺寸控制，有必要形成 具有均勻的截面區(qū)域的凹部。換言之，要求凹部的寬度及深度的精確 控制。然而在多層結構中，單獨的層具有不同的圖案的孔徑比(互連線 和通路的面積與層的總面積的比，亦稱為數(shù)據(jù)比)。例如，處理大電 流的具有大比率的源互連線比的上層趨向于具有大于下層的孔徑比的 更大的孔徑比?？紤]到產品的差異，在襯底上的圖案的孔徑比可以是大約從20到80%。即使使用具有相同的圖案寬度的掩模圖案，但是因為圖案的孔徑 比的差異導致可獲得的凹部的不同的寬度，還存在問題。為了在多層 結構中準確地形成與設計的互連線圖案一樣的互連線圖案，因此，有 必要建立即使在不同的圖案的孔徑比下，對尺寸的波動不敏感的制造 工藝。已經(jīng)已知了校正與要蝕刻的單獨的層的孔徑比相對應的尺寸變化 的常規(guī)技術。日本特開專利申請No. H9 - 82691描述了一項技術，g卩，當要蝕 刻的層的孔徑比大或者當蝕刻掩膜具有倒錐形輪廓時，縮短蝕刻氣體 的保留時間，及在相反的情形延長蝕刻氣體的保留時間。據(jù)報道，該 技術成功地減少了由要蝕刻的層的孔徑比及蝕刻掩模的錐角所決定的 臨界尺寸損失。日本特開專利申請No.H9 - 326382描述了在確定了由在其內進行 蝕刻的開口的面積所決定的蝕刻參數(shù)之后執(zhí)行蝕刻的技術。該文獻描 述了隨著要蝕刻的面積增加降低氯的流速的同時，蝕刻大部分的鋁合 金的技術。日本特開專利申請No. 2004 - 311972描述了，不管所要形成的圖案，能抑制尺寸偏移而且獲得預期的蝕刻輪廓的蝕刻(技術)，通過 使用具有表面積相當于要蝕刻的物體的圖案的孔徑比的聚焦環(huán)時允許進行蝕刻，以便控制要被清除的氟根的數(shù)量。順便而言，隨著半導體器件的縮小的推進，對于使用光致抗蝕劑 的蝕刻技術，精加工也已經(jīng)變得更必要了。三層抗蝕劑工藝被認為精 加工的方法。在三層抗蝕劑工藝中，首先，在襯底上的層上覆涂厚的 下抗蝕劑作為精加工的目標。接著，在該下抗蝕層的上面形成中間膜。 進一步地在其上，通過覆涂形成上抗蝕層，上抗蝕層典型地是適合于 ArF光刻法的抗蝕膜，上抗蝕層受到光刻曝光和顯影，從而形成用作加 工的掩模。如果發(fā)生任何未對準，只要通過02灰化或者通過使用有機 溶劑的剝膜移除的上抗蝕層，再次形成上抗蝕層，并且受到光刻曝光 及顯影。日本特開專利申請No. H7 - 183194描述了通過高密度等離子 體CVD形成三層抗蝕劑的中間膜的技術，目的是在蝕刻下抗蝕層的過 程中改善臨界尺寸損失及圖案輪廓。采用通過低溫CVD而形成的Si02 膜作為此處的中間膜。曰本特開專利申請No.2006 - 32卯8描述了通過由ArF抗蝕劑組成 的掩模層蝕刻有機抗反射膜的技術，其中通過變化用于產生等離子體 而施加的射頻功率來控制形成在抗反射膜中的開口的尺寸。據(jù)報道， 該技術成功地使有機抗反射膜的開口尺寸小于蝕刻之前掩模層的開口 圖案的尺寸。該文獻還描述了，在此有機抗反射膜的蝕刻中，在用于 產生等離子體所施加的射頻功率的變化可能導致CD偏移，其被定義為 在晶圓的中間部分在抗反射膜的底部(底部CD)測量的開口的直徑對 于在掩模層的頂部(頂部CD)測量的開口的直徑的偏移量。然而，在日本特開專利申請No. 2004 - 311972中所描述的技術需 要在每次加工不同孔徑比的層時，恢復用于聚焦環(huán)的分離及附著的真 空裝置的處理室的大氣壓力。從大氣壓力再次達到倉室的穩(wěn)定真空狀態(tài)需要花費很長時間，并且這意味著增大所謂的間歇期并且意味著裝 置操作效率的嚴重降低。在日本特開專利申請No. H9 - 82691及No. H9 - 326382中描述的 技術，通過變化在其下蝕刻包含在最終產品中的要被加工的層(例如， 日本特開專利申請No. H9 - 82691中的耐火的含金屬的多晶硅/金屬硅 化物層，及在日本特開專利申請No.H9 - 326382中的Si02膜)的蝕刻 條件，校正與要蝕刻的層的孔徑比相對應的尺寸偏移。然而，本發(fā)明 人從他們的調查中發(fā)現(xiàn)，在通過大馬士革工藝形成互連溝槽的過程中， 即使通過控制在其下蝕刻作為形成互連溝槽的目標的絕緣夾層的蝕刻 條件，作出了校正與圖案的孔徑比相對應的尺寸偏移的所有努力，仍 然難以以良好的可控性校正尺寸的偏移。日本特開專利申請No.2006 - 32908描述了控制抗反射膜的開口的 尺寸，抗反射膜只存在于制造過程中而不保留在最終產品中，但是鑒 于確保最終產品的良好的電特性，重要的是最終產品所包含的材料的 尺寸。即使可以將抗反射膜的開口的尺寸控制到預定值，但是最終產 品所包含的材料的尺寸不能總是控制到預期值。如后面參考圖19所描 述，即使要施加的射頻功率(極限功率)是變化的，但是最終產品所 包含的要加工的絕緣夾層的尺寸控制導致失敗。發(fā)明內容在一個實施例中，提供了一種制造半導體器件的方法，包括在形成在半導體襯底上的將要加工的絕緣膜中，形成凹部，其用 作互連溝槽或者通路孔，通過在要加工的絕緣膜上按照抗反射膜和上抗蝕膜的順序層疊抗反射 膜和上抗蝕膜，并且通過經(jīng)由具有預定圖案的掩模的光刻曝光并顯影， 在上抗蝕膜內形成開口，使用包含氟基氣體的第一蝕刻氣體，經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜蝕 刻該抗反射膜，及將形成在抗反射膜中的圖案轉印到要加工的絕緣膜；并且 針對多個絕緣膜重復形成凹部，以便形成分別對應多個絕緣膜的 不同圖案的多個凹部，從而形成多層結構；其中在每一個形成凹部中在蝕刻抗反射膜中，與尺寸偏移A(L2 -LO相關聯(lián)的一個蝕刻條件的值，對應于形成在上抗蝕膜內的開口的孔 徑比而變化，以便隨著開口的孔徑比增加而減少尺寸的偏移A(L2-L0， 其中L,為在上抗蝕膜內在形成開口中獲得的上抗蝕膜內的開口的寬 度，而L2為在轉印該圖案中在絕緣膜內形成的凹部的寬度。由于這種結構，在這樣形成凹部時， 一個蝕刻條件的值可以取決 于在上抗蝕膜中形成的開口的孔徑比而變化，以便隨著孔徑比增加而 減少尺寸的偏移A (L2 - LO，并且即使多個絕緣膜具有不同的孔徑比， 也使尺寸偏移A (L2 - LO落在預定范圍內。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，因為經(jīng)由用作掩模的這樣的上抗蝕膜的蝕刻應該 在確保低電離度(ionicity)(倉室內壓力大，極限功率小，及偏置功 率小)的條件下進行，當上抗蝕膜由不耐受例如離子轟擊的沖擊的、 例如適合于ArF光刻法的抗蝕膜的材料組成時，與孔徑比相對應的尺 寸波動非常大。本發(fā)明人也從他們廣泛的調査中發(fā)現(xiàn)這樣的尺寸偏移 更可能在蝕刻例如Si02膜的絕緣膜時候發(fā)生。例如，對于在其中形成 凹部的要加工的絕緣膜上形成單層上抗蝕膜，并且經(jīng)由用作掩模的上 抗蝕膜蝕刻要加工的絕緣膜的情況，與孔徑比相對應的尺寸波動趨向 在絕緣膜中發(fā)生。可替換地，如后面所描述的，對于在其中形成凹部 的要加工的絕緣膜上形成由下抗蝕膜、中間絕緣膜及上抗蝕膜組成的 多層抗蝕膜時，進行蝕刻的情況，當經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜蝕刻中 間絕緣膜時，與孔徑比相對應的尺寸波動可能在中間絕緣膜中發(fā)生。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使圖案的孔徑比不同，在蝕刻絕緣膜之前，而不 是在蝕刻絕緣膜(包括中間絕緣膜)期間，通過假設在蝕刻對尺寸波 動非常敏感的絕緣膜中的預期的尺寸偏移而做出反向修正，也可以抑制尺寸波動。這種反向修正可以通過基于尺寸偏移A(L2-L,)，控制與 尺寸偏移相關的一個蝕刻條件的值來生效，A(L2-L,)表示相對于上 抗蝕膜的開口的寬度L。在將包含在最終產品中的絕緣膜中形成的凹部的開口的寬度L2，所述上抗蝕膜的開口通過在上抗蝕膜中在形成開口中，光刻曝光及顯影上抗蝕膜而獲得。根據(jù)所述方法，可以精確地 校正將包含在最終產品中的要加工的絕緣膜的尺寸波動。如后面參考圖4所描述的，在恒定的蝕刻條件下，越大孔徑比導 致越大的尺寸偏移A(L2-LD。因此，即使在不同圖案的孔徑比的條件 下，通過基于取決于孔徑比的、在其下尺寸偏移A(L2-Li)隨著孔徑比 的增加而減少的蝕刻條件來蝕刻抗反射膜，也可以抑制尺寸的波動。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在抗反射膜的全部的蝕刻條件當中， 包含在第一蝕刻氣體中的一種組成氣體的流速、在其上放置半導體襯 底的工作臺的溫度、在其內迸行蝕刻的倉室內的壓力、及偏置功率， 都與尺寸偏移A (L2 - LD相關聯(lián)。特別是對于將CF4氣體用作第一蝕刻 氣體的情況，發(fā)現(xiàn)CF4氣體的流速與尺寸偏移A(L2 -")有著良好的關 聯(lián)。因此，即使圖案的孔徑比變化，以隨著孔徑比增加而CF4的流速 減小的這種方式的抗反射膜的蝕刻，也可以防止在加工后的尺寸偏移。在本實施例的制造半導體器件的方法中，在這樣在上抗蝕膜中形成開口中，在絕緣膜上層疊抗反射膜及上 抗蝕膜之前，在絕緣膜上按照層疊下抗蝕膜和中間絕緣膜的順序層疊 下抗蝕膜及中間絕緣膜，并且在中間絕緣膜上層疊抗反射膜和上抗蝕 膜，及將形成在抗反射膜中的圖案轉印到要加工的絕緣膜還包括 經(jīng)由上抗蝕膜和用作掩模的抗反射膜蝕刻中間絕緣膜； 經(jīng)由用作掩模的中間絕緣膜蝕刻下抗蝕膜；及經(jīng)由用作掩模的下抗蝕膜蝕刻要加工的絕緣膜。此處的中間絕緣 膜可以是Si02膜。從本發(fā)明人的調查來看，可以揭示出，對于以這種方式使用由下 抗蝕膜、中間絕緣膜及上抗蝕膜組成的多層抗蝕膜的情況，當經(jīng)由用 作掩模的上抗蝕膜蝕刻中間絕緣膜時，與孔徑比相對應的尺寸波動變 得非常大。因為上抗蝕膜是由更不耐受例如離子轟擊的沖擊的、例如適合于ArF光刻法的抗蝕膜所組成，所以經(jīng)由用作掩模的這樣的上抗蝕膜的蝕刻應該在確保低電離度的條件下進行。如上所描述，在這個 階段發(fā)生非常大的尺寸的波動。另一方面，在使用下抗蝕層作為掩模 蝕刻絕緣夾層的過程中，可以在高離子狀態(tài)下(倉室內壓力小、極限 功率大，并且偏置功率大)進行蝕刻，以便幾乎不發(fā)生與孔徑比相對 應的尺寸波動。因此，在經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜蝕刻中間絕緣膜之 前，通過假設在蝕刻中間絕緣膜時所預期的尺寸波動的量，做出反向 修正，可以抑制中間絕緣膜的尺寸波動，并且這樣的尺寸波動的抑制 狀態(tài)還可以在其后的加工中也保持不變。在另一個實施例中，提供了一種控制制造半導體器件的工序的控制系統(tǒng)，該工序包括在形成在半導體襯底上的要加工的絕緣膜中形成凹部，其用作互 連溝槽或者通路孔，通過在要加工的所述絕緣膜上按照抗反射膜和上抗蝕膜的順序層疊抗 反射膜和上抗蝕膜，并且經(jīng)由具有預定圖案的掩模通過光刻曝光并顯 影，在上抗蝕膜內形成開口，使用包含氟基氣體的第一蝕刻氣體，經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜蝕 刻抗反射膜，及將形成在抗反射膜中的圖案轉印到要加工的絕緣膜；并且針對多個絕緣膜重復形成凹部，以便形成分別對應多個絕緣膜的 不同圖案的多個凹部，從而形成多層結構；本系統(tǒng)包括存儲器單元，其存儲表格，該表格存儲在蝕刻抗反射膜中的與尺 寸偏移A (L2 - LD相關聯(lián)的一個蝕刻條件的值以及形成在上抗蝕膜中的開口的孔徑比，其中Ll為在上抗蝕膜內在形成開口中獲得的上抗蝕膜 內的開口的寬度，而L2為在轉印該圖案中在絕緣膜內形成的凹部的寬 度，因為兩者相關聯(lián)，因此隨著孔徑比增加，尺寸的偏移A(L2-LD減 少；孔徑比數(shù)據(jù)獲取單元，其為在多層結構中的多個絕緣膜的每一個獲得孔徑比；及條件決策單元，根據(jù)由孔徑比數(shù)據(jù)獲取單元所獲得的孔徑比，參 考存儲器單元中的相關表，為在多層結構中的多個絕緣膜的每一個， 確定與孔徑比相關聯(lián)的一個蝕刻條件的值。由于這個結構，即使圖案的孔徑比變化，加工后的尺寸偏移幾乎 可以不變化。應當理解的是，上述要素的任意隨機組合，及本發(fā)明的表達中的 方法、裝置、系統(tǒng)、記錄介質、計算機程序等等的任何替換作為本發(fā) 明的實施例是有效的。根據(jù)本發(fā)明，在形成多層結構的過程中，通過在多個絕緣膜中形 成不同圖案的互連溝槽或者通路孔，不管圖案中的差異，可以使互連 線的寬度或者通路孔的寬度均勻。


從以下結合附圖的特定優(yōu)選實施例的描述中，本發(fā)明的上述及其 它的目的、優(yōu)點、及特征將更清晰可見，其中圖1A到3C是示出了在本發(fā)明的一個實施例中的制造半導體器件 的工序的剖面圖；圖4是示出了在恒定蝕刻條件下，在參考圖1A到3C說明的第二 絕緣夾層中，形成雙重大馬士革溝槽的工序中所觀察到的，根據(jù)不同 的孔徑比，在溝槽的在底部的尺寸偏移ACD(L2-L,)的圖；圖5是示出在不同的孔徑比下，在互連溝槽的底部寬度L2的波動的機理的圖；圖6是示出在蝕刻抗反射膜的過程中，在不同的蝕刻氣體(純凈 的CF》的流速下，在溝槽的底部尺寸偏移ACD(L2-LG的圖；圖7是示出了孔徑比和互連溝槽的底部的尺寸偏移ACD之間的關 系的圖；圖8A到8C是示出當在蝕刻抗反射膜的過程中的CF4氣體的流速 根據(jù)孔徑比而變化時所觀察到的，在底部的尺寸偏移△ CD(L2 - L,)和尺 寸的圖；圖9是示出當變化工作臺的溫度的同時，蝕刻抗反射膜時所觀察 到的，在其上放置半導體襯底的工作臺的溫度rc)與在底部的尺寸 偏移A CD(L2 - L0之間的關系的圖；圖IO是示出當變化倉室內的壓力的同時，蝕刻抗反射膜時所觀察 到的，在其內進行蝕刻的倉室的壓力與在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0 之間的關系的圖；圖ll是示出當變化偏置功率的同時，蝕刻抗反射膜時所觀察到的， 偏置功率與在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0之間的關系的圖；圖12是示出當使用CF4和CHF3的混合氣體作為蝕刻氣體，變化 CHF3的流速的同時，蝕刻抗反射膜所觀測到的，CHF3氣體的流速與在 底部的尺寸偏移A CD(L2 - M)之間的關系的圖；圖13是示出當使用CF4和02的混合氣體作為蝕刻氣體，變化02 氣體的流速的同時，蝕刻抗反射膜時所觀測到的，02氣體的流速與在 底部的尺寸偏移ACD(L2-LD之間的關系的圖；圖14是示出了一個實施例中的制造半導體器件的工序的流程圖；圖15是示出了包含孔徑比和與孔徑比相關聯(lián)的蝕刻條件的表格；圖16是示出了在一個實施例中的蝕刻條件控制系統(tǒng)的結構的圖；圖17A到18C是示出了在本發(fā)明的另一個實施例中的制造半導體 器件的工序的剖面圖；以及圖19是示出當變化極限功率的同時蝕刻抗反射膜時所觀察到的， 極限功率與尺寸偏移A CD(L2 -")之間的關系的圖。
具體實施方式
現(xiàn)在在此將參考示例性實施例描述本發(fā)明。本領域技術人員將認 識到可以利用本發(fā)明的教導完成許多可替換的實施例而且本發(fā)明不局 限于出于說明目的而示出的實施例。參考附圖，下面的段落將描述本發(fā)明的實施例。在所有的附圖中， 任何同樣的要素將被指定以同樣的附圖標記，并且不會重復其解釋。圖1A到3C是示出本實施例中的制造半導體器件的工序的剖面圖。半導體器件100包含半導體襯底102及多層結構，多層結構具有 按照以下順序層疊在半導體襯底102上的絕緣膜104、第一絕緣夾層 106、蝕刻停止膜(etching stopper film) 110和第二絕緣夾層111 。第 二絕緣夾層111包含典型地由SiOC膜組成的低k膜(低介電常數(shù)膜) 112、及典型地由Si02膜組成的保護絕緣膜114。第一絕緣夾層106具 有在其中形成的下互連線108。雖然在本圖內未示出，但是半導體襯底 102在表面上，或者其表面的部分中具有例如晶體管的元件。半導體襯 底102可以是例如硅襯底。在附圖中表示的單層不必需總是單層，而 是可以具有多層結構。再者，在這個結構中，在第二絕緣夾層111中形成與下互連線108 連接的大馬士革互連結構。首先，當讓蝕刻停止膜110保留在下互連 線108上未被移除的時候，在第二絕緣夾層111中形成通路孔。其后，在第二絕緣夾層111上形成用來形成互連溝槽的抗蝕膜。 在本實施例中，使用由下抗蝕膜116、中間絕緣膜118、及上抗蝕膜122 組成的多層抗蝕膜115。多層抗蝕膜115還包含形成在中間絕緣膜118 和上抗蝕膜122之間的抗反射膜120。上抗蝕膜122可以是在使用ArF準分子激光器作為光源的光刻法 中所使用的抗蝕膜。上抗蝕膜122可以配置為使用典型地根據(jù)三層抗 蝕工藝類似于通常在多層抗蝕膜中使用的材料，并且可以是化學增幅 型抗蝕膜。下抗蝕膜116可以配置為使用比上抗蝕膜122更耐受典型 地可歸因于離子轟擊的沖擊的材料。下抗蝕膜116典型地可以是用于i 線光刻法的抗蝕膜。下抗蝕膜116可以配置為使用類似于用作下抗蝕 膜的材料，通常采用典型地根據(jù)三層抗蝕工藝的多層抗蝕膜，并且典 型地可以由酚醛(Novolac)型正抗蝕劑、聚酰亞胺樹脂、熱固化型苯 酚(phenol)等等配置。中間絕緣膜118可以是例如Si02膜。抗反射 膜120可以典型地由基于芳香族聚酯的材料配置。在抗反射膜120上形成上抗蝕膜122,然后經(jīng)由掩模，上抗蝕膜 122用ArF準分子激光曝光，從而在上抗蝕膜122中形成用來形成互連 溝槽的開口130。圖1A是示出這個階段的狀態(tài)的圖。緊接著，經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜122蝕刻抗反射膜120(圖1B)。 用來蝕刻抗反射膜120的氣體(第一蝕刻氣體)可以包括含氟氣體。 適合于ArF光刻法的抗蝕膜是更不耐受典型地由離子轟擊導致的沖擊， 因此理想地是選擇用來蝕刻抗反射膜120的氣體，其在蝕刻期間釆用 通過氣體的分解所產生的沉積物質來保護抗蝕劑，并且呈現(xiàn)出小的濺 射、或者抗轟擊效應。對于在本實施例中用于抗反射膜120的蝕刻氣 體，唯一可以采用的是主要僅包含CF4氣體的純凈的CF4氣體。此處"主 要僅包含CF4氣體"的表述指的是除了 CF4氣體之外的氣體的濃度不高 于影響蝕刻特性的水平。通過使用純凈的CF4氣體，可以保護上抗蝕 膜122，并且也可以保護抗反射膜120以便抑制抗反射膜120的粗糙度 的增加。需要在低電離度的條件下進行經(jīng)由適合于ArF光刻法的抗蝕 膜的蝕刻。例如，將極限功率可調整到1000W或者更低。通過調整， 可以抑制適合于ArF光刻法的抗蝕膜的粗糙度的增大，并且可以保持 預期的蝕刻后所獲得的輪廓。緊接著，經(jīng)由上抗蝕膜122和用作掩模的抗反射膜120，蝕刻中間絕緣膜118(圖1C)。在此使用的蝕刻氣體可以是CF4/Ar混合氣體。其后，經(jīng)由上抗蝕膜122、抗反射膜120、和用作掩模的中間絕緣 膜118，蝕刻下抗蝕膜116(圖2A)。在此使用的蝕刻氣體可以是N2/02 混合氣體。在蝕刻下抗蝕膜116的過程中，也可能蝕刻了上抗蝕膜122 及抗反射膜120。即使在這種情況下，中間絕緣膜118可以起到掩模的 作用，也可以以精確的方式將在上層的圖案轉印到下抗蝕膜116中。緊接著，經(jīng)由中間絕緣膜118及用作掩模的下抗蝕膜116順序地 蝕刻保護絕緣膜114及低k膜112(圖2B)。因為此處的下抗蝕膜116 由比上抗蝕膜122更強的抗歸因于離子轟擊的沖擊的材料組成，所以 可以在比蝕刻抗反射膜120和中間絕緣層118等的條件的電離度更大 的電離度的條件下進行蝕刻。此處蝕刻保護絕緣膜114及低k膜112 的蝕刻氣體可以是CF4/CHF3/Ar/02的混合氣體。盡管在蝕刻保護絕緣 膜114及低k膜112的過程中可能蝕刻了中間絕緣膜118，但是因為下 抗蝕膜116可以起到掩模的作用，仍然可以以準確的方式將上層的圖 案轉印到保護絕緣膜114及低k膜112。緊接著，通過02灰化移除下抗蝕膜116(圖3A)。其后，典型地通 過使用CF4/02的混合氣體作為蝕刻氣體移除蝕刻停止膜110，從而允 許曝光下互連線108的表面(圖3B)。通過該工藝，形成了連接到下互 連線108的雙重大馬士革溝槽140 (互連溝槽142及通路孔144)。緊 接著，以互連材料填充雙重大馬士革溝槽140，然后通過CMP移除從 雙重大馬士革溝槽140膨脹出來的一部分互連材料，從而形成上互連 線132 (圖3C)。如上所述，在將上抗蝕膜122的圖案轉印到第二絕緣夾層111的 過程中存在著常規(guī)的問題，其原因體現(xiàn)在，在恒定蝕刻條件下，開口 i30的底部寬度"(寬度L,)(見圖1A)和互連溝槽142的底部寬度L2 (寬度L2)(見圖3B)之間的在底部的尺寸偏移ACD(L2-L1)(尺 寸偏移A(L2-L0)根據(jù)由開口 130所占的面積與上抗蝕膜122的總面 積的比(以下，稱為"孔徑比")而變化?？讖奖瓤梢愿鶕?jù)開口的設 計數(shù)據(jù)來決定，這一點將參考EB轉換在后面解釋。如上述，本發(fā)明人 發(fā)現(xiàn)，通過控制在蝕刻抗反射膜的步驟中的蝕刻條件，在蝕刻中間絕 緣膜118時假設其后所預期的尺寸偏移做出反向修正，并且從而可以 抑制最后的在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0中的波動。更特別地，本發(fā) 明人發(fā)現(xiàn)可以通過變化與蝕刻抗反射膜相關的全部的蝕刻條件中與A (L2-LD相關的一個蝕刻條件的值同時的蝕刻抗反射膜抑制在底部的尺 寸偏移ACD(L2-L0的波動，以便根據(jù)孔徑比，隨著孔徑比增加而減少 尺寸偏移A(L2-L0。特別地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當使用純凈的CF4氣體蝕刻抗反射膜120 時，蝕刻氣體(純凈的CF4氣體)的流速與在底部的尺寸偏移ACD(L2 -LO顯示出具有良好的相關性，而且，當在多個絕緣膜中形成具有不同 圖案的互連溝槽或者通路孔從而形成多層結構時，通過控制蝕刻氣體 的流速，不管圖案的差異，可以使互連及通路孔的寬度相等。下面將 解釋特定的例子。圖4是示出了在參考圖1A到圖3C所解釋的在第二絕緣夾層111 中，在形成雙重大馬士革溝槽140的工序中，與不同的孔徑比相關的 在底部的尺寸偏移ACD(L2-")的圖。對于所有情況在此將蝕刻條件設 置為相同的。如圖4所示，隨著孔徑比變大，在底部的尺寸偏移ACD (L2-L1) 轉入到加側。因為開口 130的底部寬度L1是幾乎保持恒定，所以可以 知道是，隨著孔徑比變大，互連溝槽142的底部寬度L2增加。圖5是示出在不同的孔徑比下，在互連溝槽142的底部寬度L2波 動的機理的圖。如果孔徑比大，那么暴露于表面的上抗蝕膜122的區(qū)域減少。因此，通過與上抗蝕膜122的反應在蝕刻期間可能產生的沉積物質的數(shù)量變小，要蝕刻的部分(抗反射膜120及中間絕緣膜118)的錐角變小，因此其在底部的溝槽的尺寸增加。因為該尺寸被反射到下層，所以可推測出互連溝槽142的底部寬度L2也變大。另一方面，如果孔徑比小，在蝕刻期間產生的沉積的物質的數(shù)量增加，要蝕刻的 部分的錐角變大，那么，其在底部的溝槽的尺寸變小。因為該尺寸被反射到下層，所以可推測出互連溝槽142的底部寬度L2也變小。當在 具有小的電離度的條件下，經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜122進行蝕刻時， 可推測出這種波動可能在中間絕緣膜118中發(fā)生。從參考圖4及圖5所解釋的結果中，可推測出，當孔徑比大時， 通過蝕刻抗反射膜120以使互連溝槽142的底部寬度L2變窄，以及， 當孔徑比小時，通過蝕刻抗反射膜120以使互連溝槽142的底部寬度 L2加寬，不管孔徑比如何，在各個單獨層中可使互連溝槽142的底部寬度L2均勻。圖6是示出在蝕刻抗反射膜120的過程中，在蝕刻氣體(純凈的CF4 氣體)的不同的流速下，在底部的尺寸偏移ACD(L2 - LD的圖。橫坐標 表示在蝕刻抗反射膜120的過程中蝕刻氣體(純凈的CF4氣體)的流 速(sccm)，而縱坐標表示在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0。在此在蝕 刻抗反射膜120時，CF4氣體的流速是變化的而其它固定的條件如下 晶圓工作臺的溫度20°C、倉室壓力80 mTorr、極限功率500W、偏置 功率450W。如圖6所示，隨著CF4氣體的流速增加而在底部的尺寸偏 移ACD(L2 - LJ轉入到加側。因為開口 130的底部寬度Li是幾乎保持 恒定，所以可以知道的是，隨著CF4氣體的流速增加，互連溝槽142的底部 寬度L2增加。從參考圖4及圖6所解釋的結果中，可推測出，當孔徑比大時， 通過減少CF4氣體的流速以使互連溝槽142的底部寬度L2變窄，以及， 當孔徑比小時，通過增加CF4氣體的流速以使互連溝槽142的底部寬度L2加寬，不管孔徑比如何，在單獨層中可使互連溝槽142的底部寬 度L2均勻。圖7是示出了孔徑比和互連溝槽142的在底部的尺寸偏移ACD之 間的關系的圖。這里是一個示例性的情況，其中將CF4氣體的流速調 整為125sccm(條件A) 、 100sccm(條件B)，和75sccm(條件C)。 縱坐標代表距離基準值(零、中心)在單獨的底部的尺寸偏移ACD(L2 -LD的偏差(nm)，所述基準值由當CF4氣體的流速調整為100 sccm而 孔徑比調整為35%時而獲得的在底部的尺寸偏移A CD(L2 - L0而定義。 如圖所示，隨著孔徑比增加而在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0，即互連 溝槽142的底部寬度L2增加。根據(jù)在最終產品中的互連線電阻率的可容許等級可以計算出A CD偏移的容許范圍。圖7示出示例性的情況，其中相對于基準值的A CD偏差的容許范圍是土2.5 nm。在圖中，陰影區(qū)域表示容許范圍。通 過基于孔徑比，選擇允許ACD偏差落入容許范圍之內的條件，不管孔 徑比如何，可以在單獨層中使互連溝槽142的底部寬度L2均勻。對于孔徑比是大約20到30%的示例性的情況，通過在條件A下 蝕刻抗反射膜120，互連溝槽142的底部寬度L2可以落入在容許范圍 中。同樣地，對于在孔徑比為大約26到44%，通過在條件B下蝕刻抗 反射膜120，并且對于孔徑比為大約40到51%，則為通過在條件C下， 互連溝槽142的底部寬度L2可以落入在容許范圍中。當孔徑比是大約 26到30%時，可以采取無論條件A和B的任何一個，并且當孔徑比是 大約40到44%時，可以采取無論條件B和C的任何一個。例如，如果 孔徑比是28%，無論將CF4流速調整為125sccm(條件A)還是100sccm (條件B)，互連溝槽142的底部寬度L2都可以落入容許范圍中。圖8A到8C是示出了在蝕刻抗反射膜120的過程中，在取決于孔 徑比的CF4氣體的不同流速下，在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0和尺寸的圖。如參考圖1A到圖3C所解釋的，形成了雙重大馬士革溝槽140， 如圖8A所示，與互連圖案的孔徑比20%、 27%、 35%、 43%和50%相 對應，分別設置CF4氣體的流速為125sccm、 113sccm、 100sccm、 87sccm 和75sccm。圖8B示出在單獨的孔徑比下，在底部的尺寸偏移A CD(L2 -LO。圖8C示出在單獨的孔徑比下，互連溝槽142的底部尺寸(底部 寬度L2) (3 a (尺寸測量后的偏差)。如圖所示，不管孔徑比如何， 將在底部的尺寸偏移A CD(L2 - L!)調節(jié)到幾乎恒定。還可以將互連溝槽 142的底部寬度L2的偏移抑制在5nm之內。如上述，證明了可以通過控制抗反射膜120的蝕刻條件來控制互 連溝槽142的底部寬度乙2。以上描述示出了示例性的情況，其中用于蝕刻抗反射膜120的條 件是例如使用純凈的CF4氣體作為蝕刻氣體，并且取決于孔徑比而 變化CF4氣體的流速，然而只要他們與尺寸偏移ACD(L2-L0相關，也 可以改變任何其他的條件。這樣的蝕刻條件例子包括半導體襯底(晶 圓工作臺)的溫度、在其中進行蝕刻的蝕刻倉室的壓力、和偏置功率。 另外的示例性的條件，其中除了 CF4氣體的任何其他氣體被用作蝕刻 抗反射膜120的蝕刻氣體，可以根據(jù)孔徑比變化這些氣體的流速。下 面將解釋特定的例子。圖9是示出當變化工作臺的溫度的同時，蝕刻抗反射膜120時所 觀察到的，在其上放置半導體襯底(晶圓)的工作臺的溫度rc)與 在底部的尺寸偏移ACDOU-Li)之間的關系的圖。在此采用的其他的條 件是150mTorr的倉室壓力、500W極限功率、和500W的偏置功率， 所有的條件都是固定的。在此使用的蝕刻氣體是以400sccm的固定流 速輸送的純凈的CF4氣體。從圖9中可以知道，在底部的尺寸偏移A CD(L2-LJ，即，互連溝槽142的底部寬度L2隨著在其上放置半導體 襯底的工作臺的溫度增加而增加。從該結果來看，可推測出，當孔徑 比大時，通過降低在其上放置半導體襯底的工作臺的溫度，以使互連溝槽142的底部寬度L2變窄；以及，當孔徑比小時，通過提高在其上放置半導體襯底的工作臺的溫度，以使互連溝槽142的底部寬度k變 寬，不管孔徑比如何，在單獨層中可使將互連溝槽142的底部寬度L2 均勻。圖IO是示出當變化在其中進行蝕刻的倉室的壓力的同時，蝕刻抗 反射膜120時所觀測到的，在其中進行蝕刻的倉室的壓力與在底部的 尺寸偏移ACD(L2-LD的關系的圖。在此采用的其他的條件是在其上 放置晶圓的工作臺的溫度為20°C、極限功率為500W、及偏置功率為 500W，所有的條件是固定的。在此使用的蝕刻氣體是以400sccm的固 定流速輸送的純凈的CF4氣體。從圖10可以知道，在底部的尺寸偏移 ACD(L2-LJ， g卩，互連溝槽142的底部寬度L2隨著在其中迸行蝕刻 的倉室的壓力增加而增加。從該結果來看，可推測出，當孔徑比大時， 通過降低在其中進行蝕刻的倉室的壓力，以使互連溝槽142的底部寬 度L2變窄；以及，當孔徑比小時，通過提高在其中進行蝕刻的倉室的 壓力，以使互連溝槽142的底部寬度L2變寬，不管孔徑比如何，在單 獨層中可使互連溝槽142的底部寬度L2均勻。圖11是示出當變化偏置功率的同時蝕刻抗反射膜120時所觀察到 的，偏置功率與在底部的尺寸偏移ACD(L2-L,)的關系的圖。在此采用 的其他的條件是在其上放置晶圓的工作臺的溫度為2(TC、倉室壓力 為150mtorr、及極限功率為500W，所有的條件是固定的。在此使用的 蝕刻氣體是以400sccm的固定流速輸送的純凈的CF4氣體。從圖11可 以知道，在底部的尺寸偏移ACD(L2-")，即，互連溝槽142的底部寬 度L2隨著偏置功率下降而增加。從該結果來看，可推測出，當孔徑比 大時，通過提高偏置功率以使互連溝槽142的底部寬度L2變窄，以及， 當孔徑比小時，通過降低偏置功率以使互連溝槽142的底部寬度L2變 寬，不管孔徑比如何，在單獨層中可使互連溝槽142的底部寬度L2均 勻。圖12是示出當使用CF4和CHF3的混合氣體作為蝕刻氣體，變化 CHF3的流速的同時，蝕刻抗反射膜120時所觀測到的，在CHF3氣體 的流速與在底部的尺寸偏移A CD(L2 - Lt)之間關系的圖。在此采用的其 他的條件是在其上放置晶圓的工作臺的溫度為20'C、倉室壓力為 150mTorr、偏置功率為500W，并且極限功率為500W，所有的條件是 固定的。蝕刻氣體中的CF4氣體的流速被固定到400sccm。從圖12可 以知道，在底部的尺寸偏移ACD(L2-L0，即，互連溝槽142的底部寬 度L2隨著CHF3氣體的流速下降而增加。從該結果來看，可推測出， 當孔徑比大時，通過提高CHF3氣體的流速，以使互連溝槽142的底部 寬度L2變窄，以及，當孔徑比小時，通過降低CHF3氣體的流速以便 加寬互連溝槽142的底部寬度L2,不管孔徑比如何，在單獨層中可使 互連溝槽142的底部寬度L2均勻。圖13是示出當使用CF4和02的混合氣體作為蝕刻氣體，變化02 的流速的同時，蝕刻抗反射膜120時所觀測到的，02氣體的流速與在 底部的尺寸偏移ACD(L2 - Li)之間關系的圖。在此釆用的其他的條件 是在其上放置晶圓的工作臺的溫度為20°C、倉室壓力為150mTorr、 偏置功率為500W，并且極限功率為500W，所有的條件是固定的。蝕 刻氣體中的CF4氣體的流速被固定到400sccm。從圖13可以知道，在 底部的尺寸偏移ACD(L2 - L!),即，互連溝槽142的底部寬度L2隨著 02氣體的流速提高而增加。從該結果來看，可推測出，當孔徑比大時， 通過降低02氣體的流速以使互連溝槽142的底部寬度L2變窄，以及， 當孔徑比小時，通過提高02氣體的流速以便使互連溝槽142的底部寬 度L2變寬，不管孔徑比如何，在單獨層中可使互連溝槽142的底部寬 度"均勻。如上述，可推測出，通過獲得相關數(shù)據(jù)，及通過變化蝕刻條件的 數(shù)據(jù)以隨著孔徑比增加而減少在底部的尺寸偏移A CD(L2 - LO，不管孔 徑比如何，在單獨層中可使互連溝槽142的底部寬度L2均勻，所述相 關數(shù)據(jù)是與抗反射膜120相關的全部的蝕刻條件中與在底部的尺寸偏移ACD(L2 - L,)相關的蝕刻條件的值，和在底部的尺寸偏移ACD(L2 -L,)之間的相關數(shù)據(jù)。圖14是示出此實施例中制造半導體器件的工序的流程圖。在本實施例中，在實際制造半導體器件100之前，預先獲得在底 部的尺寸偏移ACD(L2 - Li)有關的至少一個蝕刻條件的值和在底部的 尺寸偏移A CD(L2 - Li)的相關數(shù)據(jù)，該至少一個蝕刻條件出自以前參考 圖1B所解釋的與抗反射膜120有關的全部的蝕刻條件(S100)。接著，在第二絕緣夾層111上形成多層抗蝕膜115，所述多層抗蝕 膜115具有按照如下順序層疊的下抗蝕膜116、中間絕緣膜118、抗反 射膜120、及上抗蝕膜122 (S110)。緊接著，獲得將要形成在將要加 工的第二絕緣夾層111中的凹部的孔徑比數(shù)據(jù)(S120)。其后，根據(jù) 在步驟S100中所獲得的相關數(shù)據(jù)和孔徑比，基于孔徑比，確定適合于 抗反射膜120的一個蝕刻條件的值，以便隨著孔徑比增加，而減少在 底部的尺寸偏移ACD(L2-L0 (S130)。接著，根據(jù)在步驟S130中所確定的蝕刻條件的值來蝕刻抗反射膜 120 (S140)。然后順序地蝕刻中間絕緣膜118、下抗蝕膜116、及第 二絕緣夾層lll (S150)。其后，通過灰化來移除殘留的下抗蝕膜116 (S160)。然后蝕刻蝕刻停止膜IIO (S170)。然后將互連材料充滿雙 重大馬士革溝槽140，從而形成上互連132 (S180)。然后以互連材料 填充雙重大馬士革溝槽140，從而形成上互連線132 (S180)。利用這 些處理，形成了用于單層的互連線。為了下一層的形成(在S190中為 是)，該處理返回到步驟SUO，并且同樣地重復。步驟S120和S130 的處理可以先于步驟SllO?？商鎿Q地，在根據(jù)單層的孔徑比形成多層 結構以前，可以確定用于單層的蝕刻條件的值并且可以建立制法，而 不是每次形成每一層時確定該值。仍然可替換地，預先建立使孔徑比與對應于所述孔徑比的蝕刻條 件的值關聯(lián)的表格，該表格例如圖15所示，而非針對每次處理獲得相 關數(shù)據(jù)，以便能根據(jù)孔徑比確定蝕刻條件的對應值。在此示出的示例 性的情況假定孔徑比在從大于等于20%到小于等于50%的范圍內變化，并且設置了適合于如下三組孔徑比的條件，S卩，大于等于20%并且小 于28%;大于等于28%并且小于43。/。；和大于等于43%并且小于等于 50%。在此示出示例性的情況，采用純凈的CF4氣體作為蝕刻氣體， 在CF4氣體的不同的流速下。通過由CAD生成的EB轉換數(shù)據(jù)(轉換成用于電子束光刻儀器的 光刻數(shù)據(jù))，可以在制造其過程中獲得用作掩模的掩模原版(reticle)， 所述掩模用于將圖案轉印到上抗蝕膜122。在EB轉換過程中，可以收 集精確的孔徑比作為數(shù)據(jù)。在單獨的過程中預先準備存儲掩模原版的 名稱和孔徑比的相關表，根據(jù)掩模原版的名稱推導(fetched)孔徑比， 根據(jù)所推導的孔徑比歸類圖15示出的表格，并且可以確定CF4氣體的 適當?shù)牧魉佟＿@種過程可以由作業(yè)者參考該表格進行，或者可以由系 統(tǒng)自動地執(zhí)行。能執(zhí)行這樣控制的示例性的系統(tǒng)將顯示如下。圖16是示出本實施例中的蝕刻條件控制系統(tǒng)300的結構的圖。蝕 刻條件控制系統(tǒng)300具有孔徑比數(shù)據(jù)獲取裝置302、條件決策單元304、 掩模原版信息存儲單元306、及狀態(tài)存儲單元308。該掩模原版信息存 儲單元306包含存儲有掩模原版名稱和對應的孔徑比的相關表格。狀 態(tài)存儲單元308包含了存儲有例如圖15所示的孔徑比的表格，所述孔 徑比與孔徑比相對應的蝕刻條件相關聯(lián)。孔徑比數(shù)據(jù)獲取裝置302接 受輸入的掩模原版名稱，并且查找掩模原版信息存儲單元306，根據(jù)掩 模原版名稱獲得孔徑比數(shù)據(jù)。根據(jù)由孔徑比數(shù)據(jù)獲取裝置302獲得的 孔徑比數(shù)據(jù)，查找狀態(tài)存儲單元308，條件決策單元304選擇蝕刻條件。 條件決策單元304控制蝕刻儀器400，以便在由此選定的蝕刻條件下蝕 刻抗反射膜120。在圖16中示出的蝕刻條件控制系統(tǒng)300的各個的部分以功能為基 礎表示為模塊，并非以硬件為基礎的結構。通過實現(xiàn)如圖所示的部分的硬件和軟件任意的組合可以實現(xiàn)蝕刻條件控制系統(tǒng)300的各個的部 分，主要包括任意電腦的CPU、存儲器、安裝到存儲器的程序，存儲程序的存儲器單元例如硬盤、和用于連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的接口。本領域 技術人員可以容易地理解對于實現(xiàn)這些結構的方法和儀器容許做各種 各樣的修改。(對比例)圖19是示出當變化極限功率的同時蝕刻抗反射膜120時所觀察到 的，施加的RF電源(極限功率)與在底部的尺寸偏移ACD(L2 - LD的關系的圖。在此釆用的其他的條件是在其上放置晶圓的工作臺的溫度為20°C、倉室壓力為150mTorr、及偏置功率為500W，所有的條件是 固定的。在此使用的蝕刻氣體是以400sccm的固定流速輸送的純凈的 CF4氣體。從圖19可以知道，在底部的尺寸偏移ACD(L2 - L!),艮口， 互連溝槽142的底部寬度L2即使極限功率是變化其也不變化。對于互連溝槽142的底部寬度L2保持不變的推定原因，典型地可 以是如下(i) 在抗反射膜120中的開口的尺寸在這些條件下本質上不變化；或者(ii) 在抗反射膜120中的開口尺寸確實變化，但是在下中間絕緣 膜118中的開口尺寸不僅僅受到抗反射膜120中的開口的尺寸的變化 的影響。根據(jù)本發(fā)明人的推論，不但在抗反射膜120中的開口的尺寸波動， 而且其上的抗蝕膜的底部的尺寸波動可以影響抗反射膜120下面的中 間絕緣膜118中的開口的尺寸的控制。在本施例中，當蝕刻中間絕緣 膜118時通過適當?shù)卦O置所采用的蝕刻條件的值，中間絕緣膜118中 的開口的尺寸可以不同，并且由于在該過程中存在的沉積物，可以加中在開口 130底部的尺寸，并且可推測出， 這些會以協(xié)同的方式影響其下的中間絕緣膜118中的開口的尺寸。將 這樣的現(xiàn)象考慮進去，應該理解的是，重要的是，考慮要并入最終產 品的在絕緣膜中形成的凹部的寬度L2來控制與尺寸偏移有關的蝕刻條件的值，而非考慮在抗反射膜中的開口的尺寸波動來控制蝕刻條件的 值。參考附圖已經(jīng)描述了本發(fā)明的各實施例，只不過作為本發(fā)明的例 子，允許采用其他任何各種各樣的結構。在上述實施例中，描述了使用多層抗蝕膜115，在要加工的第二絕 緣夾層111中形成雙重大馬士革溝槽140示例性情況。然而，本發(fā)明 還可以適用于使用單抗蝕膜層的情況。將參考圖17A到圖i8C解釋該 處理。下列解釋將只針對于與參考圖1A到圖3C做出的解釋的不同方 面，其中將不會重復對于重疊方面的解釋。在多層結構上形成用來形成互連溝槽的抗蝕膜，所述多層結構具 有按照如下順序在半導體襯底102上層疊的各層絕緣膜104、第一絕 緣夾層106、蝕刻停止膜110、及第二絕緣夾層111。在該過程中，在 多層結構上形成抗反射膜204和抗蝕膜206。與上抗蝕膜122相似，抗 蝕膜206可以是用于利用ArF準分子激光器作為光源的光刻法的抗蝕 膜。在抗反射膜204上形成抗蝕膜206之后，通過ArF準分子激光器 經(jīng)由光掩模曝光抗蝕膜206,并且因此在抗蝕膜206中形成開口 210， 經(jīng)由開口 210形成互連溝槽。圖17A是示出此階段的圖。然后經(jīng)由用 作掩模的抗蝕膜206蝕刻抗反射膜204(圖17B)。并且在本過程中，純 凈的CF4氣體可以用作蝕刻抗反射膜204的蝕刻氣體。其后經(jīng)由中間絕緣膜206及用作掩模的抗反射膜204順序地蝕刻 保護絕緣膜114及低k膜112 (圖ISA)。在本過程中，CF4/CHF3/Ar 的混合氣體可以用作蝕刻氣形成互連溝槽220。然后通過02灰化移除抗蝕膜206和抗反射膜204 (圖18B)。其后，形成與下互連線108互通的通路孔，并且以互連材 料填充由通路孔和互連溝槽220所組成的雙重大馬士革溝槽140，從而 形成上互連線212 (圖18C)。通過該過程，形成半導體器件200。同 樣在此例子中，根據(jù)孔徑比，通過控制抗反射膜204至少一個的蝕刻 條件可以影響到可能在保護絕緣膜114中存在的尺寸波動的反向校正， 因此不管圖案的孔徑比如何，可以抑制在第二絕緣夾層111中形成的 互連溝槽220的尺寸波動。雖然上面的描述解決的是由雙重大馬士革工藝形成雙重大馬士革 溝槽的情況，但是本發(fā)明還可以適用于單一的大馬士革工藝?？商鎿Q 地，本發(fā)明還適用于任何種類的、包括通過其首先形成通路孔的通路 孔優(yōu)先(via-first)工藝，和通過其首先形成溝槽的溝槽優(yōu)先工藝 (trench-first)的雙重大馬士革工藝。雖然上面的描述解決的是如下情況，即，根據(jù)在上抗蝕膜中形成 的開口的孔徑比，變化與尺寸偏移A CD(L2 - LO相關的一個蝕刻條件的 值的同時，蝕刻抗反射膜，該蝕刻條件出自與蝕刻抗反射膜有關的全 部的蝕刻條件，以便隨著孔徑比增加而減少尺寸偏移A(L2-L0，但是 可以可替換地，分別地根據(jù)孔徑比，分別變化與尺寸偏移A(L2-L0有 關的多個蝕刻條件的值的同時，蝕刻抗反射膜，以便隨著孔徑比增加 而減少尺寸偏移A(L2-")。很顯然本發(fā)明不局限于上述實施例，在沒有脫離本發(fā)明的保護范 圍和精神的條件下可以改進變化。
權利要求
1.一種制造半導體器件的方法，包括通過以下步驟在形成在半導體襯底上的要加工的絕緣膜中形成凹部，該凹部用作互連溝槽或者通路孔，這些步驟包括在要加工的所述絕緣膜上按順序層疊抗反射膜和上抗蝕膜，并且通過經(jīng)由具有預定圖案的掩模的光刻曝光并顯影，在所述上抗蝕膜內形成開口，使用包含氟基氣體的第一蝕刻氣體，經(jīng)由用作掩模的所述上抗蝕膜蝕刻所述抗反射膜，及將形成在所述抗反射膜中的圖案轉印到要加工的所述絕緣膜；并且針對多個所述絕緣膜重復所述形成凹部的步驟，以便形成分別對應所述多個所述絕緣膜的不同圖案的多個凹部，從而形成多層結構；其中在所述形成凹部的每一個中在所述蝕刻所述抗反射膜的步驟中，與尺寸偏移Δ(L2-L1)相關聯(lián)的一個蝕刻條件的值，對應于形成在所述上抗蝕膜內形成的開口的孔徑比而變化，以便隨著所述開口的所述孔徑比增加而減少所述尺寸偏移Δ(L2-L1)，其中L1是在所述上抗蝕膜內形成開口的步驟中獲得的所述上抗蝕膜內的所述開口的寬度，而L2是在所述轉印圖案的步驟中在所述絕緣膜內形成的凹部的寬度。
2. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中在所述蝕刻所述抗反射膜的步驟中與所述尺寸偏移A(L2 - LD 相關聯(lián)的所述一個蝕刻條件是包含在所述第一蝕刻氣體中的組成氣 體的流速、放置所述半導體襯底的工作臺的溫度、進行蝕刻的倉室內 的壓力，或者偏置功率。
3. 根據(jù)權利要求I的制造半導體器件的方法， 其中所述第一蝕刻氣體包含CF4;并且在所述蝕刻所述抗反射膜的步驟中與所述尺寸偏移A(L2 - L,)相 關聯(lián)的所述一個蝕刻條件是CF4的流速，以便隨著在所述上抗蝕膜中形成的所述開口的孔徑比增加而減少CF4的流速的同時蝕刻所述抗反 射膜。
4. 根據(jù)權利要求3的制造半導體器件的方法， 其中所述第一蝕刻氣體是純凈的CF4氣體。
5. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，在所述上抗蝕膜中形成開口的步驟中，在所述絕緣膜上層 疊所述抗反射膜及所述上抗蝕膜之前，在所述絕緣膜上按順序層疊下 抗蝕膜和中間絕緣膜，并且在所述中間絕緣膜上層疊所述抗反射膜和 所述上抗蝕膜，及所述將形成在所述抗反射膜中的圖案轉印到要加工的所述絕緣膜的步驟進一步包括經(jīng)由所述上抗蝕膜和用作掩模的所述抗反射膜蝕刻所述中間絕緣膜；經(jīng)由用作掩模的所述中間絕緣膜蝕刻所述下抗蝕膜；并且 經(jīng)由用作掩模的所述下抗蝕膜蝕刻要加工的所述絕緣膜。
6. 根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中，在所述蝕刻所述中間絕緣膜的步驟中，在從蝕刻要加工的 所述絕緣膜的條件降低電離度的條件下蝕刻所述中間絕緣膜。
7. 根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法，其中，在所述蝕刻所述抗反射膜的步驟中，在從蝕刻要加工的所 述絕緣膜的條件降低電離度的條件下蝕刻所述抗反射膜。
8. 根據(jù)權利要求5的制造半導體器件的方法， 其中所述中間絕緣膜是Si02膜。
9. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中所述上抗蝕膜是使用ArF準分子激光器作為光源的光刻法中 所用的抗蝕膜；并且在所述上抗蝕膜中形成開口的步驟中，通過使用ArF準分子激光 器作為光源的光刻法在所述上抗蝕膜中形成所述開口。
10. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法，其中，通過在所述形成凹部時的所述一個蝕刻條件的值被改變的 多個條件下，在要加工的多個絕緣膜的每一個中形成同樣圖案的所述 凹部，來預先獲得與所述一個蝕刻條件和所述尺寸偏移A (L2 - L0的值 的相關數(shù)據(jù)，以及在每一個所述形成凹部的步驟中的蝕刻所述抗反射 膜的步驟中，根據(jù)所述孔徑比和所述相關數(shù)據(jù)來變化所述一個蝕刻條 件的值，以便隨著所述孔徑比增加而使在所述相關數(shù)據(jù)中所述凹部的 寬度變窄。
11. 根據(jù)權利要求1的制造半導體器件的方法， 其中預先獲得存儲了所述一個蝕刻條件和所述孔徑比的值的相關表格，使這些值相關聯(lián)，以便隨著所述孔徑比增加，所述尺寸偏移A(" -L!)減少，并且在每一個所述形成凹部的步驟中的蝕刻所述抗反射膜的 步驟中，根據(jù)所述孔徑比和所述相關表格，在采用與所述孔徑比相關 聯(lián)的所述蝕刻條件的值的同時，蝕刻所述抗反射膜。
12. —種控制制造半導體器件的工序的控制系統(tǒng)，所述工序包括 通過以下步驟在形成在半導體襯底上的要加工的絕緣膜中形成凹部，該凹部用作互連溝槽或者通路孔，這些步驟包括在要加工的所 述絕緣膜上按順序層疊抗反射膜和上抗蝕膜，并且經(jīng)由具有預定圖案 的掩模通過光刻曝光和顯影，在所述上抗蝕膜內形成開口，使用包含氟基氣體的第一蝕刻氣體，經(jīng)由用作掩模的所述上抗蝕 膜蝕刻所述抗反射膜，及將形成在所述抗反射膜中的圖案轉印到要加工的所述絕緣膜；并且針對多個所述絕緣膜重復形成所述凹部，以便形成分別對應所述 多個所述絕緣膜的不同圖案的多個凹部，從而形成多層結構； 所述系統(tǒng)包括存儲器單元，該存儲器單元存儲表格，該表格存儲了在所述蝕刻 抗反射膜步驟中的與尺寸偏移A (L2 - LO相關聯(lián)的一個蝕刻條件的多個 值以及形成在所述上抗蝕膜中的所述開口的孔徑比，其中L^是在所述 上抗蝕膜內在所述形成開口中獲得的所述上抗蝕膜內的所述開口的寬 度，而L2為在所述轉印圖案中在所述絕緣膜內形成的凹部的寬度，使 所述多個值與所述孔徑比相關聯(lián)，以便隨著孔徑比的增加，尺寸偏移 A(L2-L0減少；孔徑比數(shù)據(jù)獲取單元，為在所述多層結構中的所述多個絕緣膜的 每一個獲得所述孔徑比；及條件決策單元，根據(jù)由所述孔徑比數(shù)據(jù)獲取單元所獲得的所述孔徑比，參照在所述存儲器單元中的所述相關表，對于在所述多層結構 中的所述多個絕緣膜的每一個，確定與所述孔徑比相關聯(lián)的所述一個 蝕刻條件的值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造半導體器件的方法及控制系統(tǒng)。當在多個絕緣膜中通過形成具有不同圖案的互連溝槽或者通路孔而形成多層結構時，在絕緣夾層上按照抗反射膜和上抗蝕膜的順序來層疊抗反射膜和上抗蝕膜，并且經(jīng)由用作掩模的上抗蝕膜蝕刻抗反射膜，其中在改變與Δ(L₂-L₁)有關的至少一個蝕刻條件的值的同時，蝕刻抗反射膜，以便根據(jù)孔徑比，隨著要在上抗蝕膜中形成的開口的孔徑比增加而減少尺寸偏移Δ(L₂-L₁)，Δ(L₂-L₁)表示相對于上抗蝕膜的開口的寬度L₁，在絕緣膜中形成的凹部的開口的寬度L₂的尺寸偏移。
文檔編號H01L21/02GK101266943SQ200810086140
公開日2008年9月17日 申請日期2008年3月17日 優(yōu)先權日2007年3月16日
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