双层光刻胶干法显影的方法和装置制造方法及图纸

一种在等离子体处理体系内蚀刻在基片上的抗反射涂层（ＡＲＣ）的方法，该方法包括：　　　　引入处理气体，所述处理气体包括一种或多种共同含有氮（Ｎ）、氢（Ｈ）和氧（Ｏ）的气体；　　　　在所述等离子体处理体系内由该处理气体形成等离子体；和　　　　将具有所述ＡＲＣ层的所述基片暴露于所述等离子体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及等离子体处理基片的方法与装置，和更特别地涉及双层光刻胶干法显影的方法。
技术介绍
在半导体处理过程中，可采用(干法)等离子体蚀刻工艺，沿细线或在硅基片上构图的通路或接触点内除去或蚀刻材料。等离子体蚀刻工艺通常包括在处理腔室内，用覆盖式构图的保护层，例如光刻胶层定位半导体基片。一旦基片在腔室内被定位，则将可电离、解离的气体混合物以预定的流速引入到腔室内，同时调节真空泵，以实现周围的工艺压力。之后，当藉助或者感应或者电容式射频(RF)功率(power)，或使用例如电子回旋谐振(ECR)的微波功率的转移而加热的电子电离所存在的部分气体物质时，形成等离子体。此外，加热的电子起到解离周围气体物质中的一些物质的作用并生成适合于暴露表面蚀刻化学的反应物。一旦形成等离子体，基片的所选表面被等离子体蚀刻。调节该工艺以实现合适的条件，其中包括所需反应物和在基片的所需区域内蚀刻各种部件(feature)(例如，沟槽、通路、接触点等)的离子群的合适浓度。其中要求蚀刻的合适基片材料包括二氧化硅(SiO2)、低-k介电材料、多晶硅和氮化硅。专利技术概述本专利技术涉及等离子体处理基片的方法与装置，和涉及双层光刻胶层干法显影的方法与装置。在本专利技术的一方面中，公开了在等离子体处理体系中，蚀刻在基片上的抗反射涂层(ARC)的方法与装置。引入处理气体，所述处理气体包括一种或多种共同(collectively)含有氮(N)、氢(H)和氧(O)的气体。在等离子体处理体系内由该处理气体形成等离子体。基片暴露于该等离子体下。另外，公开了形成双层掩模用以蚀刻在基片上的薄膜的方法与装置。在基片上形成薄膜。在薄膜上形成抗反射涂层(ARC)。在ARC层上形成光刻胶图案。通过使用处理气体蚀刻ARC层，将光刻胶图案转印到ARC层上，所述处理气体包括一种或多种共同含有氮(N)、氢(H)和氧(O)的气体。附图的简要说明在附图中附图说明图1A、1B和1C示出了图案蚀刻薄膜的典型工序的示意图；图2示出了根据本专利技术一个实施方案的等离子体处理体系的简化的示意方框图；图3示出了根据本专利技术另一实施方案的等离子体处理体系的示意方框图；图4示出了根据本专利技术另一实施方案的等离子体处理体系的示意方框图；图5示出了根据本专利技术另一实施方案的等离子体处理体系的示意方框图；图6示出了根据本专利技术另一实施方案的等离子体处理体系的示意方框图；图7示出了根据本专利技术一个实施方案，在等离子体处理体系中，蚀刻在基片上的抗反射涂层(ARC)的方法；图8列出了根据本专利技术另一实施方案，形成双层掩模用以蚀刻在基片上的薄膜的方法。数个实施方案的详细说明在材料处理方法中，图案蚀刻包括施加光敏材料，如光刻胶的薄层，到基片的上表面上，随后构图该薄层，以便在蚀刻过程中提供将该图案转印到下部薄膜上的掩模。光敏材料的构图通常包括使用例如微型平版印刷体系，通过辐射源经光敏材料的网版(和相关镜片)曝光，接着使用显影溶剂，除去光敏材料的辐照过的区域(如同正性光刻胶的情况一样)或未辐照过的区域(如同负性光刻胶的情况一样)。可实现多层掩模用于蚀刻在薄膜内的部件。例如，如图1A-C所示，双层掩模6可用作蚀刻薄膜4的掩模，所述双层掩模6包括具有使用常规平版印刷技术形成的图案2的光敏层3和有机抗反射涂层(ARC)7，其中在薄膜4的主要蚀刻步骤之前，使用独立的蚀刻步骤，将在光敏层3内的掩模图案2转印到ARC层7上。在一个实施方案中，处理气体用作双层光刻胶干法显影的方法，所述处理气体包括含氮(N)的气体、含氢(H)的气体和含氧(O)的气体。或者，两种或多种氮(N)、氢(H)和氧(O)可包括在单一的气体内。例如，可作为双层光刻胶干法显影方法引入氨气-氧气(NH3/O2)基化学。在可供替代的实施方案中，可使用氮气-氢气-氧气(N2/H2/O2)基化学促进有机ARC层的蚀刻。或者，在前面的两种化学中，可添加一氧化碳(CO)，或使用它替代O2。或者，处理气体可包括氨气(NH3)、一氧化碳(CO)和氧气(O2)。或者，处理气体可进一步包括氦气(He)。可使用这种化学产生长宽比大于或等于约3/1(3-to-1)，或甚至大于或等于约4/1的高长宽比部件。根据一个实施方案，图2描述了等离子体处理体系1，它包括等离子体处理腔室10、连接到等离子体处理腔室10上的诊断(diagnostic)系统12，以及连接到诊断系统12和等离子体处理腔室10上的控制器14。控制器14被构造为使含至少一种以上所述化学的工艺配方(process recipe)(即NH3/O2，N2/H2/O2，NH3/CO，N2/H2/CO，NH3/O2/CO等)实现蚀刻有机ARC层。另外，构造控制器14，以接收来自诊断系统12的至少一个终点信号和后处理至少一个终点信号，以便准确测定该工艺的终点。在所示的实施方案中，图2所示的等离子体处理体系1利用等离子体供材料处理。等离子体处理体系1可包括一个蚀刻腔室。根据图3描述的实施方案，等离子体处理体系1a可包括等离子体处理腔室10、基片支架20，其中待处理的基片25固定在所述基片支架20上，和真空泵体系30。基片25可以例如是半导体基片、晶片或液晶显示器。可以例如构造等离子体处理腔室10，以促进在与基片25表面相邻的处理区域15内生成等离子体。将可电离气体或气体混合物经气体注入体系(未示出)引入并调节工艺压力。例如，可使用控制装置(未示出)调节真空泵体系30。可利用等离子体产生对预定材料处理特异的材料，和/或辅助从基片25的暴露表面上除去材料。可构造等离子体处理体系1a处理200mm基片、300mm基片，或任何尺寸的基片。基片25可以例如藉助静电吸附体系固定到基片支架25上。此外，基片支架20可以例如进一步包括含循环冷却剂流的冷却体系，所述冷却体系接收来自基片支架20的热量并将热量传递到换热器体系(未示出)中，或当加热时，传递来自换热器体系的热量。此外，可例如经背侧气体体系将气体传输到基片25的背侧，以改进在基片25和基片支架20之间的气体-间隙传热。当在升高或降低的温度下要求基片的温度控制时可使用这种体系。例如，背侧气体体系可包括两个区的气体分布体系，其中可在基片25的中心和边缘之间独立地变化氦气间隙压力。在其它实施方案中，加热/冷却元件，如耐热元件，或热电加热器/冷却器可包括在基片支架20内，以及等离子体处理腔室10的腔室壁上和在等离子体处理体系1a内的任何其它组件上。在图3所示的实施方案中，在处理空间15内，基片支架20可包括RF电源经其连接到处理等离子体上的电极。例如，可将来自RF发生器40的RF电源经阻抗匹配网络50传输到基片支架20上，在RF电压下，使基片支架20电偏移。RF偏压可起到加热电子以形成并维持等离子体的作用。在这种结构中，体系可作为反应性离子蚀刻(RIE)反应器操作，其中腔室和上部气体注入电极起到接地表面的作用。RF偏压的典型频率范围可以是约0.1MHz-约100MHz。用于等离子体处理的RF体系是本领域技术人员公知的。或者，在多种频率下，施加RF电源到基片支架的电极上。此外，在等离子体处理腔室10内，阻抗匹配网络50通过降低反射能量起到改进RF电源转移到等离子体上的作用。匹配网络的形貌(例如L-型、π-型、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在等离子体处理体系内蚀刻在基片上的抗反射涂层(ARC)的方法，该方法包括引入处理气体，所述处理气体包括一种或多种共同含有氮(N)、氢(H)和氧(O)的气体；在所述等离子体处理体系内由该处理气体形成等离子体；和将具有所述ARC层的所述基片暴露于所述等离子体。2.权利要求1的方法，其中所述处理气体包括NH3。3.权利要求1的方法，其中所述处理气体包括N2和H2。4.权利要求1、2或3的方法，其中所述处理气体包括O2和CO中的至少一种。5.权利要求1、2或3的方法，其中所述处理气体进一步包括氦气。6.权利要求1的方法，其中进行第一时间段的所述将具有所述ARC层的所述基片暴露于所述等离子体。7.权利要求6的方法，其中通过终点检测测定所述第一时间段。8.权利要求7的方法，其中所述终点检测包括发光光谱法。9.权利要求6的方法，其中所述第一时间段相当于蚀刻所述ARC层的时间和通过第二时间段来延长。10.权利要求9的方法，其中所述第二时间段是所述第一时间段的一部分。11.一种形成双层掩模用以蚀刻在基片上的薄膜的方法，该方法包括在所述基片上形成所述薄膜；在所述薄膜上形成抗反射涂层(ARC)；在所述ARC层上形成光刻胶图案；和使用处理气体，通过等离子体蚀刻，将所述光刻胶图案转印到所述ARC层上，其中所述处理气体包括一种或多种共同含有氮(N)、氢(H)和氧(O)的气体。12.权利要求11的方法，其中所述处理气体包括NH3。13.权利要求11的方法，其中所述处理气体包括N2和H2。14.权利要求11、12或13的方法，其中所述处理气体包括O2和CO中的至少一种。15.权利要求11、12或13的方法，其中所述处理气体进一步包括氦气。16.权利要求11的方法，其中进行第一时间段的所述ARC层的所述蚀刻。17.权利要求16的方法，其中通过终点检测测定所述第一时间段。18.权利要求17的方法，其中所述终点检测包括发光光谱法。19.权利要求16的方法，其中所述第一时间段相当于蚀刻所述ARC层的时间和通过第二时间段来延长。20.权利要求19的方法，其中所述第二时间段是所述第一时间段的一部分。21.用以蚀刻在基片上的抗反射涂层(ARC)的等离子体处理体系，该体系包括用于促进由处理气体形成等离子体的等离子体处理腔室；和连接到所述等离子体处理腔室并构造为使用所述处理气体实现工艺配方的控制器，其中所述处理气体包括一种或多种共同含有氮(N)、氢(H)和氧(O)的气体。22.权利要求21的体系，其中所述体系进一步包括连接到所述等离子体处理腔室并连接到所述控制器上的诊断体系。23.权利要求22的体系，其中所述诊断体系被构造为接收与从所述等离子体中发射的光相关的信号。24.权利要求21的体系，其中所述处理气体包括NH3。25.权利要求21的体系，其中所述处理气体包括N2和H2。26.权利要求21、24或25的体系，其中所述处理气体包括O2和CO中的至少一种。27.权利要求21、24或25的体系，其中所述处理气体进一步包括氦气。28.权利要求22的体系，其中所述控制器引起具有所述ARC层的所述基片暴露于所述等离子体下第一时间段。29.权利要求28的体系，其中通过由所述诊断体系测定的终点检测来测定所述第一时间段。30.权利要求29的体系，其中所述诊断体系包括发光光谱器件。31.权利要求28的体系，其中所述第一时间段相当于蚀刻所述ARC层的时间和通过第二时间段来延长。32.权利要求31的体系，其中所述第二时间段是所述第一时间段的一部分。33.在等离子体处理体系中，在基片上的抗反射涂层(ARC)内蚀刻高长宽比部件的方法，该方法包括引入含氨(NH3)和一氧化碳(CO)的处理气体；在所述等离子体处理体系内由该处理气体形成等离子体；和将具有所述ARC层的所述基片暴露于所述等离子体，其中所述高长宽比部件包括大于或等于约3/1的长宽比。34.权利要求33的方法，其中所述处理气体进一步包括氦气。35.权利要求34的方法，其中氦气的流速范围为约5-约300sccm。36.权利要求33的方法，其中进行第一时间段的将具有所述ARC层的所述基片暴露于所述等离子体。37.权利要求36的方法，其中通过终点检测测定所述第一时间段。38.权利要求37的方法，其中所述终点检测包括发光光谱法。39.权利要求36的方法，其中所述第一时间段相当于蚀刻所述ARC层的时间和通过第二时间段来延长。40.权利要求39的方法，其中所述第二时间段是所述第一时间段的一部分。41.权利要求33的方法，其中NH3的流速为约50-约1000sccm。42.权利要求41的方法，其中CO的流速为约5-约300sccm。43.一种形成双层掩模用以蚀刻在基片上的薄膜的方法，该方法包括在所述基片上形成所述薄膜；在所述薄膜上形成抗反射涂层(ARC)；在所述ARC层上形成光刻胶图案；和使用处理气体，通过等离子体蚀刻高长宽比部件，将所述光刻胶图案转印到所述ARC层上，其中所述处理气体包括氨(NH3)和一氧化碳(CO)，其中所述高长宽比部件包括大于或等于约3/1的长宽比。44.权利要求43的方法，其中所述处理气体进一步包括氦气。45.权利要求44的方法，其中氦气的流速范围为约5-约300sccm。46.权利要求43的方法，其中进行第一时间段的所述ARC层的所述蚀刻。47.权利要求46的方法，其中通过终点检测测定...

【专利技术属性】
技术研发人员：五十岚义树，稻泽刚一郎，樋口公博，V·巴拉苏布拉马尼雅姆，西村荣一，R·金，P·桑索内，萩原正明，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：