一種等離子體刻蝕基片的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體刻蝕基片的方法，通過設(shè)置刻蝕過程中，反應(yīng)腔內(nèi)溫度變化，實現(xiàn)刻蝕過程中反應(yīng)腔溫度相比傳統(tǒng)工藝反應(yīng)腔溫度降低，實現(xiàn)在較低溫度下減少光刻膠損耗、提高基片刻蝕的選擇比的目的。以溫度作為刻蝕工藝設(shè)計的主要考慮參數(shù)，當(dāng)待刻蝕基片光刻膠層厚度較小或者刻蝕工藝的選擇比要求較高時，通過部分工藝或整個工藝的溫度調(diào)整，保證整個刻蝕工藝中，反應(yīng)腔內(nèi)的溫度有所降低，保證了光刻膠在刻蝕反應(yīng)結(jié)束前不會完全被損耗，提高了基片刻蝕的選擇比。
【專利說明】一種等離子體刻蝕基片的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體刻蝕工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種降低光刻膠損耗的等離子體刻蝕工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]等離子體處理裝置廣泛應(yīng)用于集成電路的制造工藝中，如沉積、刻蝕等。其中，等離子體處理裝置的主要原理是通過施加射頻功率源使得反應(yīng)氣體被電離產(chǎn)生等離子體。等離子體中含有大量的電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等活性粒子，上述活性粒子可以和待處理半導(dǎo)體基片的表面發(fā)生多種物理和化學(xué)反應(yīng)，使得半導(dǎo)體基片表面的形貌發(fā)生改變，即完成刻蝕過程；另外，上述活性離子比常規(guī)的氣態(tài)反應(yīng)物具有更高的活性，可以促進(jìn)反應(yīng)氣體間的化學(xué)反應(yīng)，即可以實現(xiàn)等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
[0003]半導(dǎo)體基片刻蝕前首先要在基片表面涂覆光刻膠，利用光刻膠的準(zhǔn)確曝光將所需的刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體基片的刻蝕基底上，光刻膠可以作為掩膜覆蓋在刻蝕區(qū)以外的區(qū)域，保護(hù)刻蝕區(qū)以外的半導(dǎo)體基底不被刻蝕。在刻蝕反應(yīng)過程中，等離子體在刻蝕基底的同時也會對光刻膠進(jìn)行刻蝕，如果設(shè)定的工藝參數(shù)不恰當(dāng)，光刻膠有可能會在刻蝕反應(yīng)結(jié)束前消耗殆盡，使得刻蝕不能完成既定的目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕基片的方法，所述基片包括光刻膠層和所述光刻膠層下方的目標(biāo)刻蝕層，所述方法在一等離子體反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，設(shè)置刻蝕過程中所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第一溫度和第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度至少5°C，所述第一溫度下光刻膠層的刻蝕速率大于所述第二溫度下光刻膠層的刻蝕速率。
[0005]優(yōu)選的，刻蝕反應(yīng)開始階段反應(yīng)腔內(nèi)溫度為第一溫度，刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度至少10°c。
[0006]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)開始階段和結(jié)束階段之間設(shè)置若干不同溫度，所述若干不同溫度范圍介于所述第一溫度和第二溫度之間。
[0007]優(yōu)選的，刻蝕反應(yīng)過程中所述第一溫度和第二溫度的持續(xù)時間大于等于10s。
[0008]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)開始后，所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度不斷減小。
[0009]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間相等。
[0010]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間不相等。
[0011]優(yōu)選的，刻蝕反應(yīng)開始階段反應(yīng)腔內(nèi)溫度為第二溫度，刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第一溫度，所述刻蝕反應(yīng)開始階段到刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段，所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度不斷升高。
[0012]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)過程中所述第一溫度和第二溫度的持續(xù)時間大于等于10s。
[0013]優(yōu)選的，所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間不相等。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明通過設(shè)置刻蝕過程中，反應(yīng)腔內(nèi)溫度變化，實現(xiàn)刻蝕過程中反應(yīng)腔溫度相比傳統(tǒng)工藝反應(yīng)腔溫度降低，實現(xiàn)在較低溫度下減少光刻膠損耗、提高基片刻蝕的選擇比的目的。以溫度作為刻蝕工藝設(shè)計的主要考慮參數(shù)，當(dāng)待刻蝕基片光刻膠層厚度較小或者刻蝕工藝的選擇比要求較高時，通過調(diào)整部分階段工藝或整個階段工藝的溫度，保證整個刻蝕工藝中，反應(yīng)腔內(nèi)的溫度有所降低，保證了光刻膠在刻蝕反應(yīng)結(jié)束前不會完全被損耗，提高了基片刻蝕的選擇比。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0016]如下附圖構(gòu)成了本說明書的一部分，和說明書一起列舉了不同的實施例，以解釋和闡明本發(fā)明的宗旨。以下附圖并沒有描繪出具體實施例的所有技術(shù)特征，也沒有描繪出部件的實際大小和真實比例。
[0017]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)腔內(nèi)溫度和反應(yīng)時間的示意圖；
[0018]圖2不出本發(fā)明所述基片的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖3示出本發(fā)明一實施例反應(yīng)腔內(nèi)溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖；
[0020]圖4示出本發(fā)明另一實施例反應(yīng)腔內(nèi)溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖；
[0021]圖5示出本發(fā)明另一實施例反應(yīng)腔內(nèi)溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖；
[0022]圖6示出本發(fā)明另一實施例反應(yīng)腔內(nèi)溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖。

【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明公開了一種等離子體刻蝕基片的方法，為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0024]在利用等離子體對半導(dǎo)體基片進(jìn)行刻蝕反應(yīng)的工藝中，半導(dǎo)體基片刻蝕前首先要在基片表面涂覆光刻膠，利用光刻膠的準(zhǔn)確曝光將所需的刻蝕圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體基片的刻蝕基底上，光刻膠可以作為掩膜覆蓋在刻蝕區(qū)以外的區(qū)域，保護(hù)刻蝕區(qū)以外的半導(dǎo)體基底不被刻蝕。在刻蝕反應(yīng)過程中，等離子體在刻蝕基底的同時也會對光刻膠進(jìn)行刻蝕。在同一刻蝕條件下，目標(biāo)刻蝕材料與光刻膠材料的刻蝕速率比成為選擇比。一個高選擇比的刻蝕工藝刻蝕到適當(dāng)?shù)纳疃葧r停止，并且要求保護(hù)的光刻膠也未被刻蝕掉。隨著科技發(fā)展，對半導(dǎo)體芯片的尺寸要求越來越小，意味著半導(dǎo)體基片刻蝕的關(guān)鍵尺寸(CD)越來越小，而關(guān)鍵尺寸越小，要求的選擇比越高。而圖形幾何尺寸的縮小要求減薄光刻膠厚度，如果設(shè)定的工藝參數(shù)不恰當(dāng)，光刻膠有可能會在刻蝕反應(yīng)結(jié)束前消耗殆盡，使得刻蝕不能完成既定的目標(biāo)。因此如何保證在光刻膠厚度一定的情況下，減少光刻膠層的消耗，提高基片的刻蝕選擇比是本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題。
[0025]在等離子體刻蝕基片的工藝中，反應(yīng)腔內(nèi)的溫度是影響光刻膠層消耗的一個主要因素，溫度越高，光刻膠的刻蝕速率越快，光刻膠消耗的越多。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)反應(yīng)腔內(nèi)溫度和反應(yīng)時間的示意圖，據(jù)圖可知，現(xiàn)有技術(shù)刻蝕反應(yīng)過程中反應(yīng)腔內(nèi)的溫度通常保持較為恒定的值。
[0026]為了降低光刻膠消耗，提高基片刻蝕選擇比，可以采取在刻蝕過程中降低反應(yīng)腔內(nèi)溫度的方法。本發(fā)明提供一種等離子體刻蝕基片的方法，所述方法在一等離子體反應(yīng)腔(圖中未示出)內(nèi)進(jìn)行。圖2示出本發(fā)明進(jìn)行刻蝕的基片結(jié)構(gòu)示意圖，包括作為掩膜的光刻膠層100、光刻膠層100下方的目標(biāo)刻蝕層200以及基底層300，刻蝕過程包括下列步驟:設(shè)置刻蝕過程中所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度至少包括第一溫度和第二溫度，為了有效地減少光刻膠的損耗，所述第一溫度和所述第二溫度溫差大于等于5°C ;刻蝕反應(yīng)過程中，反應(yīng)腔內(nèi)還可能包括若干不同的溫度，調(diào)整刻蝕工藝的其他參數(shù)，使得等離子體分別在不同溫度下對基片進(jìn)行等離子體刻蝕；直至實現(xiàn)預(yù)定的刻蝕結(jié)果。
[0027]圖3示出本發(fā)明一實施例的溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖，刻蝕開始階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C11,刻蝕結(jié)束階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C12，由圖可知C11溫度高于C12溫度。在本實施例中，C11溫度保持一定時間，該時間大于10s，目的在于較好的穩(wěn)定刻蝕開始時基片的關(guān)鍵尺寸(CD)，隨著刻蝕工藝的進(jìn)行，基片刻蝕工藝對溫度的要求降低，為了降低光刻膠層的損耗，本實施例逐漸降低反應(yīng)腔內(nèi)的溫度，隨著反應(yīng)腔內(nèi)溫度的不斷降低，基片刻蝕的選擇比不斷升高，當(dāng)刻蝕反應(yīng)接近結(jié)束階段時，反應(yīng)腔內(nèi)的溫度穩(wěn)定在C12，并維持一大于1s的時間，直至刻蝕反應(yīng)結(jié)束。在本實施例中，反應(yīng)腔內(nèi)溫度呈下降趨勢，為了有效地減少光刻膠的損耗，C11溫度比C12溫度高出至少5°C。相比溫度一直維持在C11的刻蝕工藝，光刻膠的損耗減小。
[0028]圖4示出另一實施例的溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖，圖4所示的實施例跟圖3所示實施例大致相同，刻蝕開始階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為c21，C21溫度保持一定時間，目的在于較好的穩(wěn)定刻蝕開始時基片的關(guān)鍵尺寸(CD)，隨著刻蝕工藝的進(jìn)行，基片刻蝕工藝對溫度的要求降低，為了降低光刻膠層的損耗，本實施例逐漸降低反應(yīng)腔內(nèi)的溫度直至反應(yīng)結(jié)束，此時反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C22，本實施例中，所述C21的溫度比C22的溫度高出至少10°C。
[0029]圖5示出另一實施例的溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖，圖5所示的實施例中,刻蝕開始階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C31，刻蝕結(jié)束階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C32，C31溫度高出C32溫度至少10°C?？涛g工藝從刻蝕開始至刻蝕結(jié)束，反應(yīng)腔內(nèi)的溫度一直呈下降趨勢。本實施例在改變溫度的同時，調(diào)整其他工藝參數(shù)，保證在提高基片的刻蝕選擇比的同時，實現(xiàn)基片的均勻刻蝕。
[0030]圖6示出另一實施例的溫度隨反應(yīng)時間變化的示意圖，圖6所示的實施例中,刻蝕開始階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C41，刻蝕結(jié)束階段，設(shè)置反應(yīng)腔內(nèi)溫度為C42，C41溫度低于C42溫度至少5°C。在本實施例中，盡管反應(yīng)腔內(nèi)溫度呈上升趨勢，由于刻蝕反應(yīng)開始時溫度C41設(shè)置的較低，故相對于現(xiàn)有技術(shù)在較高的溫度下持續(xù)刻蝕基片，光刻膠的損耗依然得到減小，故本實施例的技術(shù)方案同樣起到解決本發(fā)明技術(shù)問題的目的。
[0031]上述實施例根據(jù)刻蝕工藝需要的選擇比和給定的光刻膠厚度進(jìn)行刻蝕工藝的設(shè)計，通過調(diào)整刻蝕過程中反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為至少相差5°C，實現(xiàn)基片刻蝕可以在較低的溫度下進(jìn)行，保證了光刻膠在刻蝕反應(yīng)結(jié)束前不會完全被損耗，提高了基片刻蝕的選擇比。本領(lǐng)域技術(shù)人員在進(jìn)行工藝開發(fā)時，將溫度參數(shù)作為一個重要的工藝參數(shù)，根據(jù)溫度參數(shù)的變化設(shè)計與之匹配的其他工藝參數(shù)，在保證反應(yīng)過程中溫度發(fā)生變化的同時，刻蝕反應(yīng)能夠正常進(jìn)行。
[0032]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體刻蝕基片的方法，所述基片包括光刻膠層和所述光刻膠層下方的目標(biāo)刻蝕層，所述方法在一等離子體反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行，其特征在于:設(shè)置刻蝕過程中所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第一溫度和第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度至少5°c，所述第一溫度下光刻膠層的刻蝕速率大于所述第二溫度下光刻膠層的刻蝕速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:設(shè)置刻蝕反應(yīng)開始階段反應(yīng)腔內(nèi)溫度為第一溫度，設(shè)置刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第二溫度，所述第一溫度高于所述第二溫度至少10°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)開始階段和結(jié)束階段之間設(shè)置若干不同溫度，所述若干不同溫度范圍介于所述第一溫度和第二溫度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)開始后，所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度不斷減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)過程中所述第一溫度和第二溫度的持續(xù)時間大于等于10s。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間相等。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間不相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:刻蝕反應(yīng)開始階段反應(yīng)腔內(nèi)溫度為第二溫度，刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段反應(yīng)腔內(nèi)的溫度為第一溫度，所述刻蝕反應(yīng)開始階段到刻蝕反應(yīng)結(jié)束階段，所述反應(yīng)腔內(nèi)的溫度不斷升高。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)過程中所述第一溫度和第二溫度的持續(xù)時間大于等于10s。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述等離子體刻蝕基片的方法，其特征在于:所述刻蝕反應(yīng)過程中，所述第一溫度和所述第二溫度持續(xù)的時間不相等。
【文檔編號】H01L21/3065GK104347390SQ201310330254
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】李俊良, 倪圖強(qiáng) 申請人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司