專利名稱：用于蝕刻具有受控制的制程結果分配的方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例大體上有關于一種蝕刻方法。詳言之，本發(fā)明系有關 于用于蝕刻具有受控制的制程結果分配的方法。
背景技術：
在集成電路的制造中，各式制程參數(shù)的精準控制是在一基材內達到一 致的結果，以及達到基材到下一基材之間可重復的結果所必需的。在制程 期間，在溫度及整個基材的溫度梯度上的變動對于物質沉積，蝕刻率，級 階覆蓋，特征結構錐形角，及半導體組件的其它參數(shù)而言是不利的。因此， 在產(chǎn)生在該基材上的一預定的溫度分布圖樣是達到高產(chǎn)量的關鍵要求的2003年版的International Technology Roadmap for Semiconductors記載了在晶體管柵極關鍵尺寸(CD)上的減小對于未來的蝕刻技術而言將會 是一項重要的挑戰(zhàn)。因此，有許多的工作已被完成，用以研究柵極蝕刻制 程參數(shù)在控制CD的能力上的影響，因為柵極CD對于一組件的最終效能 有著重大的影響。已有數(shù)種關于柵極CD控制的不同的策略被發(fā)表，包括 有光阻整剪與柵極硬光罩蝕刻化學物的控制。前者的方法可將光阻尺寸減 'J、到低于光阻的側向蝕刻可微影地達到的尺寸，而后者的方法則依賴蝕刻 在硬光罩蝕刻期間被再沉積到側壁上的副產(chǎn)物來控制側向蝕刻相對于垂直 蝕刻的量并使側向蝕刻鈍化。蝕刻副產(chǎn)物造成的側壁鈍化并不單單局限在 硬光罩蝕刻步驟上，其亦會在柵極主蝕刻，軟著陸，及所有蝕刻步驟期間 發(fā)生。蝕刻副產(chǎn)物的沉積率被預期可遵守副產(chǎn)物的氣相濃度及副產(chǎn)物的黏著 系數(shù)。黏著系數(shù)已被使用在氣體-表面反應機構中用以描述一入射的氣相物 質被吸收到一表面中的可能性，且此系數(shù)典型地被近似為被反應性地吸收 到 一 表面上的物質數(shù)對總入射物質數(shù)的比例。
然而，傳統(tǒng)的基材托盤并不具有足夠的機構來控制在該基材上的基材 溫度分布。不能控制基材溫度均勻性對于在一單一基材內及在基材與基材 之間的制程均勻性，組件良率及經(jīng)過處理的基材的整體品質具有 一 不利的影響。因此，在此技藝中對于 一種用于蝕刻 一基材的改良的方法存在著需求。 發(fā)明內容本發(fā)明的實施例大體上提供用來蝕刻 一基材的方法。在一實施例中，該方法包括決定一基材溫度目標曲線(profile)，其對應在一基材上的蝕刻副 產(chǎn)物的 一均勻的沉積率，優(yōu)先地調節(jié) 一基材支撐件的 一第 一部分相對于該 基材支撐件的一第二部分的溫度用以獲得在該基材上的該基材溫度目標曲 線，及蝕刻在該被優(yōu)先地調節(jié)的基材支撐件上的該基材。在另 一 實施例中，該方法包括提供 一 第 一 制程控制旋鈕用來實施 一 第 一制程條件，其中該第一制程條件是由制程結果的一第一分配來代表；提 供一第二制程控制旋鈕用來實施一第二制程條件，其中該第二制程條件是 由制程結果的一第二分配來代表；將該第一及第二制程控制旋鈕兩者設定 至一預定的設定，其中該第一制程控制旋鈕選擇氣體注入該處理室的位置， 及該第二制程控制旋鈕選擇該基材支撐件的溫度曲線。在另一實施例中，該方法包括提供一基材至一處理室中，該處理室具 有一可選擇的物質分配于該處理室內，及一具有側向溫度控制的基材支撐 件，其中一由該基材支撐件及物質分配選擇所引起的溫度曲線包含一控制 參數(shù)組，用一第一控制參數(shù)組蝕刻一第一層物質，及用第二控制參數(shù)組蝕 刻第二層物質，其中該第一及第二參數(shù)組不相同。


本發(fā)明的 一 更為特定的描述可通過參照顯示于附圖中的實施例而被作 成，使得本發(fā)明的上述特征，優(yōu)點及目地可被詳細地了解。然而，應注意 的是，附圖中所示者為本發(fā)明的典型的實施例，因此不應被認為是本發(fā)明 范圍的限制，因為本發(fā)明可以有其它等效的實施例。
圖1A-B為柵極蝕刻制程的示意圖；圖2為一圖表，其顯示平均CD偏壓，基材溫度及經(jīng)過計算的黏著系 數(shù)之間的關系；圖3為一圖表，其顯示產(chǎn)物質量分數(shù)(mass fraction)與經(jīng)過標準化的距離之間的關系；圖4為一圖表，其顯示蝕刻副產(chǎn)物通量與基材板徑之間的關系； 圖5為一圖表，其顯示CD偏壓與基材半徑之間的關系； 圖6為一依據(jù)本發(fā)明的實施例的示范性半導體基材制程室的示意圖； 圖7-9為可圖6的制程室或其它制程室中實施的蝕刻制程的實施例的流程圖；圖10A-F顯示用來制造一結構的一連串順序的實施例，該結構可使用 圖7，圖8的方法，及/或圖9的方法來蝕刻；及圖11A-C顯示用來制造一結構的一連串順序的實施例，該結構可使用 圖7,圖8的方法，及/或圖9的方法來蝕刻。為了便于了解，相同的標號被用來代表在所有圖中的相同的組件。而 且， 一個實施例的組件及特征可在沒有進一步的詳述的下被包含到其它的 實施例中。主要組件符號說明 100 柵極結構 蝕刻反應器 天花板 氣體面4反 中央處理單元600 620 638 644 618 612 604 608 616102 氣相物質 610 處理室 630 導電本體(側壁) 640 控制器 646 支持電路 配接網(wǎng)絡及射頻等離子體電源 天線 684 電源第一出口端口 606 第二出口端口噴嘴 614 基材托盤組件 662 安裝板664 基座 668666 靜電夾頭 676674 嵌埋式絕緣體 672668,670 導管 690692 第二溫度感應器650648 環(huán)蓋 682680 夾持電極 684夾頭嵌埋式加熱器 流體源第一溫度感應器 控制器RF電源及配接電路夾頭電源702 決定一基材溫度目標曲線，其相應于蝕刻副產(chǎn)物在一基材上的 均勻；冗積比例704 偏好地調整一基材支撐件的一第一部分相對于該基材支撐件的 一第二部分的溫度，用以獲得于該基材上的該基材溫度目標曲線706 蝕刻在經(jīng)過偏好地調整的基材支撐件上的該基材802提供一用來實施一第一制程條件的制程控制旋鈕，其中該第一制 程條件是用制程結果的第一分配來代表804提供一用來實施一第二制程條件的制程控制旋鈕，其中該第二制 程條件是用制程結果的第二分配來代表806 將該第一及第二制程控制旋鈕兩者設定至一預定的設定，用以 產(chǎn)生制程結果的一第三分配，其中該制程結果的第三分配不同于制程結果 的第一及第二分配808 蝕刻一放置在一設置在一處理室內的基材支撐件上的基材，該 處理室具有被設定在該預定設定的第一及第二制程控制旋鈕，其中該第一 制程控制旋鈕選擇氣體注入到該處理室的位置，及該第二制程控制旋鈕選 擇該基材支撐件的溫度曲線902提供一基材至一處理室中，該處理室具有一可選擇的物質分配于 該處理室內及一具有側向溫度控制的基材支撐件，其中一由該基材支撐件 及一物質分配選擇所引發(fā)的溫度曲線包含了 一控制參數(shù)組904使用第一控制參數(shù)組來蝕刻一第一層物質906使用一第二控制參數(shù)組來蝕刻一第二層物質，其中該第一與第二 控制參數(shù)組是不相同的
具體實施方式
該柵極蝕刻制程的一示意圖被示于圖1A-B中。吾人已在實驗中觀察到柵極蝕刻偏壓與基材溫度有一很強的關連性，現(xiàn)將揭示此一關系，且展 示該柵極蝕刻副產(chǎn)物黏著系數(shù)與基材溫度的相依性，這讓在整個基材上的 制程結果分配的控制成為可能。蝕刻副產(chǎn)物的此一再沉積速率被預期會遵循副產(chǎn)物的氣相濃度及這些 副產(chǎn)物的黏著系數(shù)。黏著系數(shù)已被使用在氣體-表面反應機構中用以描述一入射的氣相物質102被吸收到一表面(被顯示為一柵極結構100)中的可能 性，且此系數(shù)典型地被近似為被反應性地吸收到一表面上的物質數(shù)對總入 射物質數(shù)的比例。該黏著系數(shù)與表面溫度的相依性的分析已被用來描述在 硅膜的取向附生的生長期間的雜質等級及二氧化硅在基材上的級階覆蓋沉 積行為。這兩個模型把該黏著系數(shù)和吸收，去吸附，及氣相物質在該表面 上的反應速率之間的竟爭關連在一起。因此，負值的私著系數(shù)可被解讀為 蝕刻良率。使用Bennet等人的方程式結合Langmuir的去吸附理論，溫度 相依性S^可被表示為<formula>formula see original document page 12</formula>(1)其中P為該副產(chǎn)物的部分壓力，NA為Avogadro數(shù)，M為該吸收物質的分子重量，R為理想氣體常數(shù)，T為溫度，及Eeff為用于沉積的能量與用于表面反應的能量兩者間的差異。假設不論早先的情況為何，該蝕刻副 產(chǎn)物均勻地再沉積到任何表面位置上，所以表面覆蓋率可被忽略。此假設 是合理的，因為在柵極蝕刻期間鈍態(tài)層被觀察到的厚度典型地大于一單一 的單層(monolayer)的厚度?？芍苯訌墓?1)中被擷取出來的兩個重要的蝕刻制程參數(shù)為到達該 表面的物質通量及基材溫度。這兩個可調諧的配方(recipe)參數(shù)對于鈍態(tài)物 質在柵極側壁上的黏著系數(shù)有重大的影響，因此該柵極CD偏壓在蝕刻之
后。在公式(1)中的顯然的復雜性在于Rads—項，其不易被決定且本身具有一些溫度的相依性。為了此分析，項將被用作為 一配適參數(shù)(fitting parameter)起將于下文中作進一步說明。為了要測試物質通量及基材溫度對于柵極蝕刻制程的影響，具有一多 晶硅柵極堆的圖案化的基材被制造出來。用來將基材形成圖案的光罩被設 計為用在90nm技術節(jié)點上。蝕刻實驗是在由Applied Materials公司所制 造的設有DPS II硅蝕刻室的Centura DPS蝕刻系統(tǒng)中實施的?；南?在一標準的柵極蝕刻室中使用一個四步驟制程(突破，主蝕刻，軟著陸，及 過度蝕刻)來蝕刻。預蝕刻及后蝕刻的CD在一由Applied Materials公司制 造的VeraSEM 度量系統(tǒng)上被測量?；臏囟葘τ谄骄鵆D偏壓的影響(CD偏壓被界定為后蝕刻CD減預 蝕刻CD)可在圖2中被清楚地看出。該數(shù)據(jù)顯示提高基材溫度造成平均柵 極線寬變窄，這與在較高的溫度下在閘側壁上的鈍態(tài)物質較少的理論吻合。 圖2中的黏著系數(shù)的最配適曲線緊緊地跟隨著平均CD偏壓數(shù)據(jù)且使用公 式(1)來加以計算，其中Eeff被假定為0,250eV及Rads=9E13 atoms/cm2s。 為了要確保此配適參數(shù)的值，Rads,是合理的，Rads的一獨立的計算可使 用下面的公式(2)的CD偏壓數(shù)據(jù)來實施<formula>formula see original document page 13</formula>當然，公式(2)所得到的Rads的平均值與在所考量的溫度范圍內經(jīng)由配適程序所獲得的數(shù)值相符。介于這三個測試(mns)的平均CD偏壓與基材溫 度之間的關系顯示-0.8607nm廠C的 一 平均變化率。在黏著系數(shù)上的相應百 分比變化，S*，為-0.2。/。廠C。示于圖2中的黏著系數(shù)的計算范圍亦與CF2 基團入射到 一被充能的硅基電極上所獲得的數(shù)值相符。圖2的CD偏壓平均值上的一標準差棒為在基材CD偏壓不均勻性內 的測量。不均勻性的程度對于所有三個基材溫度都是一致的，在邊緣區(qū)域 被觀察到的線寬比在中心區(qū)域的線寬小。在條件與這參個測試類似的情況下，于基材溫度均勻性內的測量顯示出，該基材溫度范圍小于土rc,這意謂著，這些例子中于基材線寬不均勻性內被觀察到的系導因于除了基材溫
度以外的其它東西。以前的工作顯示，在基材邊緣處的CD偏壓上的減小可以是通過降低 在此基材范圍內的副產(chǎn)物濃度來造成。此濃度梯度是因為在基材邊緣處相 對于基材中心處的一更有效率的蝕刻副產(chǎn)物去除所產(chǎn)生的。其結果為，對于一給定的基材溫度而言，在基材邊緣處的局部(local)的吸收率在吸收地 點的緊鄰周圍處，即，柵極側壁，被降低。鈍態(tài)物質的局部部分壓力可通 過饋入氣體注入到該室中的位置來加以部分地控制。圖3顯示仿真的結果， 其顯示三種不同的氣體注入設計。當氣體在室的頂部以 一垂直該基材表面 的方向上被注入到室中(在圖3中被標注為中心氣體饋入)，因為對流流動 的增加所造成的氣體速度的增加而使得在中心處的先驅物質的密度實際上 被降低。相反地，當氣體在室頂端處于一平行于該基材表面的方向上被注 入到室中時(在圖3中被標注為側邊氣體饋入)，流至基材表面的氣流是更 為擴散性的，且可獲得一更均勻的先驅物質的分配結果。通過利用基材溫度與黏著系數(shù)之間的關系以及蝕刻副產(chǎn)物在該蝕刻室 內的知識，基材CD偏壓均勻性可通過引入多溫度區(qū)于該靜電夾頭(ESC) 內被最佳化。 一 典型的柵極蝕刻制程的蝕刻副產(chǎn)物的徑向分配及黏著系數(shù) 的一相應的徑向要求被示于圖4中。因為黏著系數(shù)隨著溫度的改變在小的 溫度范圍內幾乎是線性的，所以預測的溫度曲線能夠非常接近地反映局部 氣相物質分配。因此，對于基材的邊緣區(qū)域而言，所想要的基材溫度必需 要比較低，用以補償因為抽泵所造成的鈍態(tài)物質的減少。實際上，此局部 的基材表面溫度降低可提高鈍態(tài)物質的黏著系數(shù)，用以保持一固定且均勻 的到達到該基材表面的被吸收物質的通量，及均勻的柵極線寬。圖5顯示三個例子 一處于均勻溫度的基材， 一具有雙區(qū)ESC的佳化 的狀態(tài)，及一被故意不當調整的制程用以突顯控制在整個基材上的CD偏 壓的能力。均勻基材溫度條件的在基材邊緣處的較小柵極線寬在圖5被觀 察到，當ESC的溫度被分為兩個區(qū)域(其中外區(qū)的溫度低于內區(qū)的溫度)時 可達到中心對邊緣偏壓均勻性上的一顯著的改善。ESC在均勻溫度的CD 偏壓范圍為15.3nm，及雙區(qū)ESC的CD偏壓范圍為9.5nm,其改善率達 37.9%。第三個例子顯示的是中心對邊緣基材溫度差的一夸大的情形，其 結果為該CD偏壓被故意朝向正值調整用以突顯出隨著基材溫度控制CD 偏壓的能力。在最低的基材溫度時，有更多的副產(chǎn)物在側壁被吸收且造成 的 一反逆的效果為邊緣線寬變得比基材中的線寬還要寬。綜言之，平衡吸收理論可被用來解釋在CD偏壓均勻性于晶體管柵極 蝕刻制程期間被觀察到的趨勢。詳言之，蝕刻副產(chǎn)物的黏著系數(shù)的溫度相 依性是很顯著的。因此， 一具有多個可獨立地控制的溫度區(qū)的ESC(如，在 DPS II硅蝕刻室中所設置者)對于關鍵蝕刻應用(如，柵極蝕刻)而言是最佳 的。相同的現(xiàn)象亦很可能發(fā)生在側壁鈍態(tài)化對于CD效能而言是很關鍵的 其它應用上，譬如鋁線的蝕刻或接點或介層孔的介電蝕刻。本文中所描述的蝕刻制程可被使用在等離子體蝕刻室中，譬如，一 HART蝕刻反應器，一 HART TS蝕刻反應器， 一解耦合的等離子體源 (DPS), DPS II，或DPS Plus,或CENTURA 蝕刻系統(tǒng)的DPS DT蝕刻 反應器，所有這些設備都可向設在美國加州Santa Clara市的Applied Materials公司購得。其它制造廠商的等離子體蝕刻室亦可被用來實施本發(fā) 明。該DPS反應器使用13.56MHz的感應等離子體源來產(chǎn)生及維持一高密 度等離子體及一 13.56MHz源偏壓功率來將一基材偏壓。該等離子體及偏 壓源的解耦合(decoupled)本質讓離子能量及離子密度可被獨立地控制。該 DPS反應器在來源及駢壓功率，壓力，及蝕刻氣體化學物上的改變提供一 寬闊的制程窗口且使用 一終點系統(tǒng)來決定該制程的終點。圖6顯示一可被用來實施本發(fā)明示范性蝕刻反應器600的示意圖。示 于本文中的該蝕刻反應器600的特定實施例是為了舉例的目地而被提供 的，其不應被用來限制本發(fā)明的范圍。蝕刻反應器600大體上包括一處理室610， 一氣體面板638及一控制 器640。該處理室610包括一導電本體(壁)630及一天花板620,它們圍起 一處理空間。處理氣體從該氣體面板638被提供至該室610的處理空間?？刂破?40包括一中央處理單元(CPU)644， 一內存642，及支持電路 646 ?？刂破?40被耦接至該蝕刻反應器600的控制構件并控制它們，制 程在該室610中被實施，以及可促進與集成電路代工廠的數(shù)據(jù)庫之間的一 非必要的數(shù)據(jù)交換。
在所描述的實施例中，天花板620是一大致平的構件。處理室610的 其它實施例可具有其它種類的天花板，如圓頂型天花板。在天花板610上 方設置有一天線其包含一或多個感應線圈組件(在圖中示出的是兩個同軸 線圈組件)。天線612被耦接至一配接網(wǎng)絡及射頻等離子體電源618。電力 被供應至天線612且在處理期間感應地耦接至形成在該室100內的等離子 體?；蛘?，室100可通過使用一電源684而利用電容等離子體耦接，這將 于下文中詳細說明。該氣體面板638被耦接至一或多個噴嘴，使得經(jīng)過該等噴嘴進入到該 室中的義流可被控制，藉以控制在該室中的物質分配。該一或多個噴嘴被 建構及/或安排成可實施制程氣體流位置，制程氣體流的流動方向或在該室 內的物質分配等功能中的至少一個。在一實施例中， 一具有至少兩個出口端口 604， 606的噴嘴608被提 供用以耦接至該室本體610的天花板620。出口端口 604， 606被建構來 分別引起一直接及一間接的氣流方向至該室中。例如，該第一出口端口 604 可提供一直接氣流方向，即，產(chǎn)生一大致垂直于該基材表面的氣流進入到 該室中。該第二出口端口 606可提供一間接的氣流方向，即產(chǎn)生一大致平 行于該基材表面的氣流進入到該室中，或在另一實施例中，被導引在一相 對于該基材的表面小于或等于60度的入射角度的方向上。一或多個出口端 口 604， 606可被設置在分開的噴嘴608上(即，每個噴嘴一個出口端口)。一托盤組件616被設置在該處理室600的內部空間606內的在噴嘴 608底下的位置處。該托盤組件616在處理期間固持該基材614。該托盤 組件616大體上包括數(shù)個舉升銷(未示出)被設置成穿過該托盤組件，它們 被建構將基材從托盤組件616上舉起，方便以一傳統(tǒng)的方式與一機器人(未 示出)交換該基材614。在一實施例中，該托盤組件616包括一安裝板662， 一基座664及一 靜電夾頭666。該安裝板662被耦接至該室本體630的底部612且包括用 來安排管路的信道，譬如流體管線，電力線及感應器導線等等，通至該基 座664及夾頭668。靜電夾頭666或基座664中的至少一個包括至少一非必要的嵌埋式加
熱器676,至少一非必要的嵌埋式絕緣體674，及復數(shù)根導管它們流體地 耦接至一提供一溫度調節(jié)流體的流體源672。在一示于圖6的實施例中， 一加熱器676被示范性地顯示在耦接到一電源供應器678的該靜電夾頭 666中，而被一環(huán)形絕緣體674分隔開的兩個導管668， 670則被顯示在 該基座664中。導管668, 670及加熱器676可被用來控制該托盤組件616 的溫度，藉以加熱及/或冷卻該靜電夾頭666，藉以至少部分地控制放置在 該靜電夾頭666上的基材614的溫度。形成在該基座664內的兩個分離的冷卻導管668, 670界定至少兩個 可獨立地控制的溫度區(qū)域。額外的冷卻導管及/或導管布局亦可被安排用以 界定額外的溫度控制區(qū)域。在一實施例中，第一冷卻導管668被安排在該 第二冷卻導管670的徑向內側，使得溫度控制區(qū)域是同心圓的區(qū)域。導管 668, 670可以是被徑向定向，或具有其它形狀的結構。冷卻導管668， 670 可被耦接至一溫控的熱傳流體的單一來源，或可被分別地耦接至一分離的 熱傳流體源。該絕緣體674是用 一物質制成的，該物質具有的導熱系數(shù)不同于與其 相鄰的該基座664的區(qū)域的物質的導熱系數(shù)。在一實施例中，該絕緣體674 具有的導熱系數(shù)小于該基座664導熱系數(shù)。在圖6所示的實施例中，該基 座664是用鋁或其它金屬物質所制成的。在一進一步的實施例中，絕緣體 674可用一具有一非等方向性(即，導熱系數(shù)是與方向有關)的物質制成。該 絕緣體674是用來局部地改變托盤組件616經(jīng)由該基座664到達導管668, 670的熱傳速率，相對于經(jīng)由該基底664的不具有一絕緣體于熱傳路徑上 的鄰近部分的熱傳速率。 一絕緣體674被側向地設置在該第一及第二冷卻 導管668, 670之間，用以在該托盤組件616的該等溫度控制區(qū)域之間提 供加強的熱絕緣。在示于圖6的實施例中，該絕緣體674被設置在導管668, 670之間， 藉以阻礙側向熱傳遞及促成該托盤組件616的側向溫度控制區(qū)域。因此， 通過控制插入件的數(shù)量，形狀，大小，位置及熱傳系數(shù)，則靜電夾頭666 及放在其上的基材614的溫度曲線就可被控制。雖然示于圖6中的該絕緣 體674是一環(huán)形的圓環(huán)，但該絕緣體674的形狀可以有許多不同的形狀。
一非必要的導熱膏或黏膠(未示出)可被施用在該基座664與靜電夾頭 666之間。該導電膏有助于靜電夾頭666與該基座64之間的熱交換。在 一示范性的實施例中，該私膠機械性地將該靜電夾頭666黏結到該基座 664上?；蛘撸撏斜P組件616可包括一硬件(如，夾子，螺釘，及類此者) 其被設計來將該靜電夾頭666固定到基座664上。該靜電夾頭666與該基座64的溫度系使用數(shù)個感應器來監(jiān)測。在示 于圖6的實施例中， 一第一溫度感應器690及一第二溫度感應器692被徑 向間隔地設置，使得第一溫度感應器690可將該托盤組件616的一 中心區(qū) 域的一公制的溫度表示提供給該控制器650,而該第二溫度感應器692可 將該托盤組件616的一周邊區(qū)域的一公制的溫度表示提供給該控制器 650。該靜電夾頭666被設置在該基座664上且被一蓋環(huán)648所圍。該靜電 夾頭666可用鋁，陶資，或其它適合在制程期間支撐該基材614的材質制 成。在一實施例中，該靜電夾頭666是陶乾?；蛘?，該靜電夾頭666可用 一真空夾頭，機械式夾頭或其它適當?shù)幕闹渭砣〈?。該靜電夾頭666大體上是用陶瓷或類似的介電材質制成且包含至少一 用 一 夾頭電源682來控制的夾持電極680 。該電極680(或設置在該夾頭666 或該基座664內的其它電極)可非必要地被耦接至一或多個RF電源用以維 持一用制程氣體及/或其它氣體形成的等離子體于該室600內。在示于圖6 的實施例中，電極680被耦接至一 RF電源及配接電路684，它能夠產(chǎn)生 一用來維持一用制程氣體形成的等離子體于該室600內的RF訊號。靜電夾頭666亦可包括數(shù)個信道(未示出)，如溝槽，它們被形成在夾 頭的基材支撐表面上且被流體地耦接至一熱傳氣體(或背側氣體)的來源(未 示出)。在操作時，背側氣體(如，氦氣(He))在控制的壓力下被提供至該信 道中，用以加強介于該靜電夾頭666與該基材614之間的熱傳遞。傳統(tǒng)地， 至少該靜電夾頭的基材支撐表面被提供可抵抗基材制程期間所使用的化學 物及溫度的涂層。圖7-9為可在室100或其它適當?shù)奶幚硎抑袑嵤┑奈g刻制程700,800, 900的實施例的流程圖。每一制程都可被用來制造示于圖10A-F及圖11A-C中的結構。雖然制程700， 800， 900是用來制造圖10A-F中的柵 極結構及在圖11A-C中的淺溝渠隔離(STI)結構，但該等制程亦可被有利地 用來蝕刻其它結構。制程700, 800, 900可被用來控制每一制程結果的側 向分配。例如，制程700, 800， 900可被用來產(chǎn)生蝕刻制程結果的一大致 均勻的中心至邊緣分配，其中制程結果包括蝕刻深度，CD偏壓，微負載 (microloading)，側壁曲線，鈍態(tài)物，蝕刻率，步階覆蓋性，特征結構變窄 角度及下切(undercutting),中的至少者。圖7的制程700開始于步驟702,決定一基材溫度目標曲線其相應于 蝕刻副產(chǎn)物在一基材上的均勻沉積比例。在步驟704， 一基材支撐件的一 第 一部分的溫度相對于該基材支撐件的一第二部分被偏好地調整，用以獲 得該基材溫度目標曲線于該基材上。在步驟706,該基材在該經(jīng)過偏好地 調整的基材溫度上被蝕刻。圖8的制程800開始于步驟802, —用來實施一第一制程條件制程控 制旋鈕被提供，其中該第一制程條件是用制程結果的第一分配來代表。在 步驟804， 一用來實施一第二制程條件制程控制旋鈕被提供，其中該第二 制程條件是用制程結果的第二分配來代表。在步驟806,該第一及第二制 程控制旋鈕兩者都被設定在一預定的設定位置，用以產(chǎn)生制程結果的一第 三分配，其中該制程結果的第三分配不同于制程結果的第一及第二分配。 在步驟808， 一放置在一設置在一處理室內的基材支撐件上的基材被蝕刻， 該處理室具有被設定在該預定的設定位置的第一及第二制程控制旋鈕，其 中該第一制程控制旋鈕選擇氣體注入到該處理室的位置，及該第二制程控 制旋鈕選擇該基材支撐件的溫度曲線。圖9的制程900在步驟902開始，其提供一基材至一處理室中，該處 理室具有一可選擇的物質分配于該處理室內及一具有側向溫度控制的基材 支撐件，其中一由該基材支撐件所引發(fā)的溫度曲線及一物質分配的選擇包 含了一控制參數(shù)組。在步驟904，使用第一控制參數(shù)組來蝕刻一第一層物 質。在步驟906，使用一第二控制參數(shù)組來蝕刻一第二層物質，其中該第 一與第二控制參數(shù)組是不相同的。方法900可在一單一層的遞增蝕刻期間 實施，其中每一遞增蝕刻步驟都如一層的蝕刻步驟般地被對待。 蝕刻方法700, 800， 900可被用來制造一值極結構，如圖10A-F所 示的順序?？刂菩o的設定及/或調整，物質分配，制程氣體流的方向，制 程氣體的注入位置及基材及/或基材支撐件的溫度曲線可在該薄膜堆100 的任何 一 層的蝕刻期間或在各層的蝕刻之間被實施。首先參照圖10A, —薄膜堆100被提供，它包括一光阻層1002, — BARC層1004， 一硬罩層1006, —柵極電極層1008及一設置在一基材 1014上的柵極介電層。該柵極介電層可包括一高k層1010及一非必要的 底下多晶硅層1012。該基材1014可以是半導體基材，硅基材，玻璃基材 及類此者中的任何一種。包含該薄膜堆1000在內的層可用一或多種適當 的傳統(tǒng)沉積技術，譬如，原子層沉積(ALD)，物理氣相沉積(PVD),化學氣 相沉積(CVD),等離子體強化的CVD(PECVD)，及類此者來制造。該薄膜 堆1000可由設在美國加州Santa Clara市的Applied Materials公司所制 造的CENTURA , PRODUCER , ENDURA 及其它半導體基材制程系 統(tǒng)用來沉積。在示于圖10A的實施例中，BARC層1004的一部分通過形 成在該光阻層1002上的一或多個孔洞1016而被露出來。該薄膜堆經(jīng)由這 些孔洞1016而被蝕刻。薄膜堆1000的蝕刻包括首先蝕刻該BARC層1004。該BARC層1004 典型地為一有機材質，以方便光阻層1002被形成圖樣。在BARC層1004 的蝕刻期間，流入到該處理室中的制程氣體流被大致相等的分到第 一 出口 端口 604及第二出口端口 606，用以控制在處理室內的物質分配。在其它 實施例中，蝕刻該BARC層1004可在從出口端口 604提供100%的流體 到從出口端口 606提供100%的流體之間變動，包括了界定于它們之間的 端口 604至端口 606的整個流體比例。在BARC層1004如圖10B所示地 已被蝕刻之后，孑L洞1016被用來蝕刻硬罩層1006，如圖10C所示。硬罩層1006可以是Si02， Si03， SiON或其它適當?shù)奈镔|。在蝕刻硬 罩層1006期間，進入到該處理室內的制程氣體的至少50%會是從出口端 口 606被提供的。在其它實施例中，該硬罩層蝕刻使用的氣體流分配在出 口端口 604， 606之間是大致相等的，或者是在出口端口 604, 606之間的 比例是約25: 75。在另一實施例中，該制程氣體流最好是從出口端口 606
被提供。當該硬罩層1006被蝕刻之后，該柵極電極層1008即被蝕刻，如 圖10D所示。該柵極電極層1008可包含一多晶硅層或一沉積在一多晶硅層上的金 屬層。該多晶硅層可以是a-Si或c-Si。適合使用在該柵極電極層1008上 的金屬層包括有鎢(W)，氮化鎢(WSi)，多晶硅鎢(W/poly)，鎢合金，鉭(Ta)， 氮化鉭(TaN)，硅化鉭氮化物(TaSiN)，氮化鈦(TiN),或它們的組合。柵極電極層1008的蝕刻可分段為主蝕刻步驟，軟著陸(soft landing) 蝕刻步驟及過度蝕刻(over etch)步驟。每一個步驟都具有一或多個制程參 數(shù)依據(jù)本發(fā)明被不同地設定。例如，在主蝕刻及軟著陸蝕刻步驟時，最好 是讓制程氣體流經(jīng)出口端口 604，而在過度蝕刻步驟時則平均地從出口端 口 604， 606提供。在其它實施例中，該過度蝕刻步驟最好是讓制程氣體 流經(jīng)出口端口 606。適用來蝕刻柵極電極層1008的制程氣體包括HBr， BCI3， HCI，氯氣(Cl2)，三氟化氮(NF3),六氟化硫氣體(SFe),及含碳與氟 氣體，如，CF4， CHF3, C4F8，中的至少一個。數(shù)種制程參數(shù)在蝕刻期間會被調整。在一實施例中，該室壓被調整于 約2mTorr至約100mTorr之間。 一介于約100瓦至約1500瓦之間的RF 源功率可被施加用以維持一 由制程氣體形成的等離子體。在蝕刻該柵極電極層1008之間，該柵極介電層被蝕刻。適合的柵極 介電層的物質包括，但不局限于，氧化物層， 一含氮層， 一氧化物與含氮 層的混合層，至少一或多層氧化物層夾住一含氮層，等等。在一實施例中， 該柵極介電層物質為一高k物質(高k物質具有大于4.0的介電常數(shù))。高k 物質的例子包括二氧化鉿(Hf02), 二氧化鋯(Zr02),硅氧化鉿(HfSi02),硅 氧化鋯(ZrSi02), 二氧化鉭(Ta02)，氧化鋁，摻雜了二氧化鉿的鋁，鉍鍶鈦 (BST)，及鉑鋯鈦(PZT)，等等。在示于圖10A-E的實施例中，該柵極介電層被顯示為一高K層1010 及一多晶硅層1012。該多晶硅層1012可如上文所述地被蝕刻。該高K層 1010可通過將該層1010曝露在一含一氧化碳的等離子體及一含囟素的氣 體中來被蝕刻。在蝕刻柵極介電層之后，該光阻層1002可通過使用一剝 除制程，譬如通過曝露到一含氧等離子體中，而被去除掉，如圖10F所示。蝕刻方法700， 800， 900可被用來制造一淺溝渠隔離(STI)結構，如 第11A-C圖所示的順序?？刂菩o，物質分配，制程氣體流的方向，制程 氣體注入位置及基材及/或基材支撐件的溫度曲線的設定及/或調整可在蝕 刻該薄膜堆的任何 一 層期間或蝕刻各層之間被實施。首先參照圖11A,該薄膜堆1100包括一光阻層1102及一沉積在一基 材1106上的多晶硅層1104。該基材1106可以是半導體基材，硅基材， 玻璃基材及類此者中的任何一個。在示于圖11A的實施例中，部分的多晶 硅層1104通過一或多個形成在該圖樣化的光阻層1102上的孔洞1108而 被外露。該薄膜堆1100系通過該等孔洞1108被蝕刻，用以形成該淺溝渠 隔離(STI)結構。該多晶硅層1104系使用一含面素氣體，譬如CI2， BCI3， HCI, HBr, CF4及類此者，而被蝕刻，如圖11B中所示。該多晶硅層的蝕刻可用飩態(tài) 沉積步驟被圓柱形地實施。多晶硅層的蝕刻可包括主蝕刻步驟，軟著陸(soft landing)蝕刻步驟及過度蝕刻(over etch)步驟，其中方法700， 800， 900可如上文所述地在這些蝕刻步驟中的至少 一 個步驟中被實施。在蝕刻該多 晶硅層1104之后，該光阻層1102可通過使用一剝除制程，譬如通過曝露 到一含氧等離子體中，而被去除掉，如圖11C所示。因此， 一蝕刻制程已被提供，其可控制制程結果側向地跨越一基材的 表面的分配。有利地，本發(fā)明的制程可通過可調整的制程控制來獲得中心 至邊緣的蝕刻深度，CD偏壓，微負載，側壁曲線，鈍態(tài)物，蝕刻率，步 階覆蓋性，特征結構變窄角度及下切的實質上均勻分布。雖然以上所述是有關于本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明的其它及進一步實 施例可在不偏離本發(fā)明的基本范圍下被達成，且本發(fā)明的范圍是由下面的 權利要求來界定的。
權利要求
1.一種用于蝕刻一基材的方法，其至少包含決定一基材溫度目標曲線，其對應于蝕刻副產(chǎn)物在一基材上的均勻沉積率；偏好地調整一基材支撐件的一第一部分相對于該基材支撐件的一第二部分的溫度，用以獲得在該基材上的該基材溫度目標曲線；及在該經(jīng)過偏好調整的基材支撐件上蝕刻該基材。
2. 如權利要求1所述的方法，其中決定該基材溫度目標曲線進一步包含決定蝕刻副產(chǎn)物橫跨該基材的表面的分配；及 將該分配與該基材溫度目標曲線關連在一起。
3. 如權利要求2所述的方法，其中決定該蝕刻副產(chǎn)物的分配進一步包含決定該基材的表面的 一黏著系數(shù)。
4. 如權利要求2所述的方法，其中決定該蝕刻副產(chǎn)物的分配進一步包含決定到達該基材的表面的物質的通量。
5. 如權利要求1所述的方法，其中決定該基材溫度目標曲線進一步包含將該蝕刻副產(chǎn)物的黏著與基材溫度之間的關系模型化；及 由此模型產(chǎn)生該基材溫度目標曲線。
6. 如權利要求1所述的方法，其中決定該基材溫度目標曲線進一步包含使用經(jīng)驗上的數(shù)據(jù)來產(chǎn)生該基材溫度目標曲線。
7. —種用于蝕刻一基材的方法，其至少包含提供一 第 一制程控制旋鈕來實施一 第 一制程條件，其中該第 一制程條件是由制程結果的一第一分配來代表；提供一第二制程控制旋鈕來實施一第二制程條件，其中該第二制程條件是由制程結果的一第二分配來代表；設定該第一與第二制程控制旋鈕至一預定的設定以產(chǎn)生制程結果的一 第三分配，其中該制程結果的第三分配是不同于該制程結果的第一與第二 分配；及蝕刻一基材，該基材被放置在一設置于一處理室內的基材支撐件上，該處理室具有該第一及第二制程控制旋鈕且使它們被設定至一預定的設 定，其中該第一制程控制旋鈕選擇氣體注入該處理室的位置，及該第二制程控制旋鈕選擇該基材支撐件的溫度曲線。
8. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步包含選擇直接氣體注入方向對間接氣體注方向的比例。
9. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步包含將占大多數(shù)的氣體于 一 大致垂直該基材的平面的方向上流入該處理室。
10. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步 包含將占大多數(shù)的氣體于一大致平行該基材的平面的方向上流入該處理室。
11. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步包含控制在該處理室內的鈍態(tài)物質的 一 局部的部分壓力。
12. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步 包含
13. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第二制程控制旋鈕進一步 包含偏好地將該基材支撐件的一第一部分相對于一第二部分加熱。
14. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第二制程控制旋鈕進一步 包含偏好地將該基材支撐件的 一周邊部分相對于 一 中心部分加熱。
15. 如權利要求7所述的方法，其中設定該第二制程控制旋鈕進一步 包含偏好地將該基材支撐件的一第一部分相對于一第二部分冷卻。
16. 如權利要求7所述的方法，其中蝕刻該基材進一步包含a) 蝕刻一 BARC層；b) 蝕刻一硬罩層；及c) 蝕刻 一柵極電極層，其中蝕刻步驟a-c中的至少兩個步驟對于該第 一及第二制程控制旋鈕的至少一個是在不同的設定下實施的。
17. 如權利要求16所述的方法，其中蝕刻該柵極電極層進一步包含 蝕刻一多晶硅層。
18. 如權利要求17所述的方法，其中蝕刻該柵極電極層進一步包含 蝕刻一在該多晶硅層上方的一金屬物質。
19. 如權利要求7所述的方法，其中蝕刻該基材進一步包含 蝕刻多晶硅用以形成一 高深寬比的特征結構。
20. 如權利要求19所述的方法，其中設定該第一制程控制旋鈕進一步 包含在直接氣體注入方向及間接氣體注入方向的兩個方向上將氣體流入該 處理室，其中直接氣體注入流量對間接氣體注入流量的比例介于約50: 50 至0: 100之間。
21. —種用于蝕刻一基材的方法，其至少包含提供一基材至一處理室中，該處理室具有一可選擇的物質分配于該處 理室內，及一具有側向溫度控制的基材支撐件，其中一由該基材支撐件及 一物質分配選擇所引起的溫度曲線包含一控制參數(shù)組；用一第一控制參數(shù)組蝕刻一第一層物質；及用 一第二控制參數(shù)組蝕刻 一第二層物質，其中該第 一及第二控制參數(shù) 組不相同。
22. 如權利要求21所述的方法，其中蝕刻該第一及第二層進一步包含蝕刻一掩膜層；及蝕刻多晶硅用以形成一 高深寬比的特征結構。
23. 如權利要求22所述的方法，其中用來蝕刻多晶硅的控制參數(shù)組進 一步包含在直接氣體注入方向及間接氣體注入方向的兩個方向上將氣體流入該 處理室，其中直接氣體注入流量對間接氣體注入流量的比例介于約50: 50 至0: 100之間。
24. 如權利要求21所述的方法，其中蝕刻該第一及第二層進一步包含蝕刻一掩膜層；及 蝕刻一柵極電極層。
25. 如權利要求24所述的方法，其中蝕刻該柵極電極層進一步包含 蝕刻一多晶硅層。
26. 如權利要求25所述的方法，其中蝕刻該柵極電極層進一步包含 蝕刻一在該多晶硅層上方的金屬物質。
27. 如權利要求21所述的方法，其更包含改變進入該處理室中的一氣體流分配，用以提供該第 一及第二控制參 數(shù)組之間的差異。
28. 如權利要求27所述的方法，其中改變在該處理室內的物質分配進 一步包含將占大多數(shù)的氣體于 一 大致垂直該基材的平面的方向上流入該處理室。
29. 如權利要求21所述的方法，其更包含改變氣體進入該處理室的方向，用以提供該第 一及第二控制參數(shù)組之 間的差異。
30. 如權利要求21所述的方法，其更包含改變該基材支撐件的溫度曲線，用以提供該第 一及第二控制參數(shù)組之 間的差異。
31. 如權利要求30所述的方法，其中改變溫度曲線進一步包含偏好地將該基材支撐件的一周邊部分相對于一中心部分加熱。
32. 如權利要求30所述的方法，其中改變溫度曲線進一步包含 偏好地將該基材支撐件的一第一部分相對于一第二部分冷卻。
33. 如權利要求21所述的方法，其更包含選擇該第 一及第二控制參數(shù)組，用以產(chǎn)生制程結果的 一 大致均勻的中 心至邊緣分布，其中該制程結果包括蝕刻深度，CD偏壓，微負載，側壁 曲線，鈍態(tài)物，蝕刻率，步階覆蓋性，特征結構變窄角度及下切(undercutting) 中的至少一個。
全文摘要
本發(fā)明的實施例大體上提供用來蝕刻一基材的方法。在一實施例中，該方法包括決定一基材溫度目標曲線(profile)，其對應在一基材上的蝕刻副產(chǎn)物的一均勻的沉積率；偏好地調節(jié)一基材支撐件的一第一部分相對于該基材支撐件的一第二部分的溫度用以獲得在該基材上的該基材溫度目標曲線；及蝕刻在被偏好地調節(jié)的基材支撐件上的該基材。在另一實施例中，該方法包括提供一基材于一處理室中，該處理室具有一可選擇的物質分配于該處理室內，及一具有側向溫度控制的基材支撐件，其中一由該基材支撐件及一物質分配選擇所引起的溫度曲線包含一控制參數(shù)組；用不同的控制參數(shù)組來分別蝕刻一第一層物質及蝕刻一第二層物質。
文檔編號H05B31/26GK101133682SQ200680006797
公開日2008年2月27日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權日2005年3月3日
發(fā)明者J·P·霍蘭, M·盛, N·加尼, T·J·克羅皮尼基, T·帕納古普洛斯, W·保爾 申請人:應用材料股份有限公司