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TW201409562A - 以光阻上之電漿預蝕刻處理形成特徵部的方法及設備 - Google Patents

以光阻上之電漿預蝕刻處理形成特徵部的方法及設備 Download PDF

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TW201409562A
TW201409562A TW102112126A TW102112126A TW201409562A TW 201409562 A TW201409562 A TW 201409562A TW 102112126 A TW102112126 A TW 102112126A TW 102112126 A TW102112126 A TW 102112126A TW 201409562 A TW201409562 A TW 201409562A
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TW
Taiwan
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mask
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plasma
photoresist
gas
Prior art date
Application number
TW102112126A
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藍恩迪普 斯里瓦斯坦瓦
鍾青華
金泰源
葛瑞 卡麥希
Original Assignee
蘭姆研究公司
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Publication date
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    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H10P76/204—
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
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Abstract

本發明提供透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法。該光阻遮罩具有圖型化遮罩特徵。提供含H2及N2之處理氣體。電漿係從該處理氣體產生，且光阻遮罩係曝露至該電漿。停止該處理氣體，並接著透過電漿處理光阻遮罩蝕刻特徵部進入下伏層。

Description

以光阻上之電漿預蝕刻處理形成特徵部的方法及設備
本發明關於減少光阻遮罩特徵之線寬粗糙度(LWR,line width roughness)、以及控制遮罩特徵的臨界尺寸(CD,critical dimension)。更具體地講，本發明關於圖型化光阻遮罩(透過其特徵部係形成於下伏層中)之預蝕刻電漿處理。
在半導體晶圓處理期間，半導體元件之特徵部係使用熟知的圖案成形及蝕刻處理在晶圓中被定義。在這些處理中，光阻(PR)材料可沉積於晶圓上並接著曝露至由標線片(reticle)所過濾的光。標線片可為透光性平板，其係利用阻擋光以防傳播通過標線片之示範性特徵幾何圖形而加以圖型化。
在通過標線片之後，光接觸光阻材料的表面。光改變光阻材料之化學成分以使顯影劑可移除一部份的光阻材料，導致圖型化光阻遮罩。在正光阻材料的情形中，移除曝露的區域，且在負光阻材料的情形中，移除未曝露的區域。因此，晶圓係蝕刻以從不再由圖型化光阻遮罩所保護之區域移除下伏材料，並從而在晶圓中產生期望特徵部。
當半導體積體電路特徵的臨界尺寸(CDs)縮小至45nm以下時，利用習知微影製程針對線及間隙特徵之光阻遮罩層的控制係達其限制。粗劣以及歪曲的線邊緣、以及光阻層的不完全顯影殘留物將在線及間隙特徵的邊緣上造成導致線邊緣粗糙度(LER)之顯著的粗糙度，以及造成 線及間隙特徵之CD中的差異(定義為CD的σ(標準差)並以nm來定義)，也就是線寬粗糙度(LWR)。此非均勻邊緣圖案將在針對半導體元件製造所需要之多蝕刻處理步驟期間傳送及/或放大，造成元件效能的退化及良率損失。
當從上往下看時，如圖1A顯示理想特徵具有「直得像把尺」的邊緣。然而，因為如以上所描述之各種理由，真實的線特徵可能呈現鋸齒狀並具有由特徵部之粗糙側壁所造成的線寬粗糙度(LWR)。LWR包含例如扭動的低頻粗糙度(如圖1B顯示)、以及例如不規則邊緣表面的高頻粗糙度(如圖1C顯示)。實際上，LWR係高頻LWR及低頻LWR的組合。LWR係當從上往下看時線特徵之邊緣有多平滑之測度。具有高LWR之特徵部一般係非常不應有的，因為沿著線特徵所量測之CD將因位置不同而有所不同，致使所產生之元件的操作變得不可靠。
為達成前述之內容且根據本發明之目的，因此提供透過光阻遮罩形成特徵部進入下伏層之方法。光阻遮罩具有圖型化遮罩特徵。提供含H2及N2的處理氣體。電漿係從處理氣體產生，且光阻遮罩係曝露至電漿。停止處理氣體，並接著透過電漿處理光阻遮罩蝕刻特徵部進入下伏層。
遮罩特徵可包含線-間隙圖案，且方法包含控制在處理氣體中N2關於H2的流量比，以使曝光減少遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)。H2及N2的流量比(H2：N2)可在2：1及10：1之間。曝光可允許光阻遮罩利用遮罩特徵之高度中的減少而回流，並減少遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)。
根據本發明之一實施態樣，處理氣體更包含氫氟碳化合物。氫氟碳化合物可為CH3F。方法可更包含控制在處理氣體中CH3F關於H2的流量比以使曝光減少遮罩特徵的間隙臨界尺寸(CD)。H2及氫氟碳化合物(H2：CH3F)的流量比可在10：1及100：1之間。曝光可在遮罩特徵之側壁上形成基於C-N之沉積。曝光可硬化光阻遮罩以便在形成特徵部期間增加遮罩選擇性給下伏層。
根據本發明之另一實施態樣，提供透過光阻遮罩形成特徵部 進入下伏層之方法，其中光阻遮罩包含具有線寬粗糙度(LWR)及間隙臨界尺寸(CD)之圖型化遮罩特徵。提供含H2、N2、及CH3F的處理氣體。電漿係從處理氣體產生且光阻遮罩係曝露至電漿，其中曝露光阻遮罩至電漿同時減少遮罩特徵的LWR及間隙CD。停止處理氣體。特徵部係透過電漿處理光阻遮罩蝕刻進入下伏層。
曝光允許光阻遮罩回流以便於減少遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)以及高度，同時在遮罩特徵的側壁上形成基於C-N之沉積。曝光在形成特徵部期間也可關於光阻遮罩增加選擇性給下伏層。
根據本發明之又另一實施態樣，提供透過圖型化光阻遮罩形成特徵部進入下伏層之設備。設備包含電漿處理腔室。電漿處理腔室包含形成電漿處理腔室外殼之腔室壁、在電漿處理腔室外殼內用以支撐並卡緊基板之夾盤、用以調節電漿處理腔室外殼中的壓力之壓力調節器、用以提供功率給電漿處理腔室外殼以維持電漿之至少一電極或線圈、用以提供氣體進入電漿處理腔室外殼之氣體入口、以及用以從電漿處理腔室外殼排出氣體之氣體出口。設備更包含與氣體入口流體連接之氣體源。氣體源包含含有H2氣體源、N2氣體源、以及可選的氫氟碳化合物氣體源、以及特徵形成氣體源的處理氣體源。設備更包含可操縱連接至氣體源、夾盤、以及至少一電極或線圈之控制器。控制器包含至少一處理器、以及非暫態電腦可讀取媒體。電腦可讀取媒體包含用以處理設置於下伏層之上的光阻遮罩之電腦可讀取碼。處理光阻的電腦可讀取碼包含提供含H2、N2、以及可選的氫氟碳化合物處理氣體之電腦可讀取碼、用以從處理氣體中形成電漿之電腦可讀取碼、用以曝露光阻遮罩至電漿的電腦可讀取碼，其中曝光同時減少遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)及臨界尺寸(CD)、以及用以停止處理氣體的電腦可讀取碼。電腦可讀取媒體更包含透過電漿處理光阻遮罩形成特徵部進入下伏層的電腦可讀取碼。
本發明的這些及其他特性將在本發明之詳細描述結合以下附圖中更詳細地描述於下文中。
10‧‧‧晶圓堆疊
12‧‧‧基板
14‧‧‧堆疊
16‧‧‧蝕刻層
18‧‧‧底部抗反射塗層
20‧‧‧光阻遮罩
22‧‧‧遮罩特徵
204‧‧‧基板
300‧‧‧電漿處理系統
302‧‧‧電漿反應器
304‧‧‧電漿處理腔室
306‧‧‧電漿電源供應器
308‧‧‧匹配網路
310‧‧‧TCP線圈
312‧‧‧電動窗
314‧‧‧電漿
316‧‧‧偏壓電源供應器
318‧‧‧匹配網路
320‧‧‧電極
324‧‧‧控制器
330‧‧‧氣體源/氣體供應機構
332‧‧‧第一成分氣體源
334‧‧‧第二成分氣體源
335‧‧‧第三成分氣體源
336‧‧‧附加成分氣體源
340‧‧‧氣體入口
342‧‧‧壓力控制閥
344‧‧‧泵浦
350‧‧‧腔室壁
352‧‧‧脈波控制器
400‧‧‧電腦系統
402‧‧‧處理器
404‧‧‧顯示裝置
406‧‧‧記憶體
408‧‧‧儲存裝置
410‧‧‧可移除式儲存裝置
412‧‧‧使用者介面裝置
414‧‧‧通訊介面
416‧‧‧通訊基礎架構
本發明係藉由舉例且不是藉由限制的方式說明於附圖的圖中，並且其中類似的參考數字指的是同樣的元件且其中：圖1A-C係用以解釋線寬粗糙度之示意圖。
圖2係顯示根據本發明之實施例中所處理，基板上所形成之堆疊層的示意橫剖面圖，其包含具有遮罩特徵之圖型化光阻遮罩及下伏層。
圖3係根據本發明實施例之預蝕刻電漿處理的處理流程圖。
圖4A及4B根據本發明之一實施例，分別示意地顯示在預蝕刻電漿處理之前及之後之光阻特徵的橫剖面圖。
圖5係根據本發明之另一實施例之預蝕刻電漿處理的處理流程圖。
圖6A及6B係根據本發明之另一實施例，分別示意地顯示在預蝕刻電漿處理之前及之後之光阻特徵的橫剖面圖。
圖7A及7B分別示意地顯示在使用H2及CH3F的預蝕刻電漿處理之前及之後之光阻特徵的橫剖面圖，以供與本發明之實施例之比較。
圖8係根據本發明實施例顯示可用於預蝕刻電漿處理之電漿處理腔室之示意圖。
圖9示意地顯示電腦系統，其適合於實施在本發明之實施例中所使用的控制器。
本發明現藉由參照附圖中所顯示的其若干較佳實施例來詳細地加以描述。以下的說明中，敘述許多細節以提供對本發明之透徹的理解。然而，對熟悉該領域者將顯而易見：本發明可在沒有這些特定細節之一些或所有者的情況下實施。在其他情況下，為人所熟知的製程步驟及/或結構已不詳細地描述以免不必要地混淆本發明。
為了便於了解，根據本發明之實施例，圖2係具有圖型化光阻(PR)遮罩之晶圓堆疊10之範例的示意橫剖面圖，特徵部係透過圖型化光 阻遮罩形成於下伏層中。晶圓堆疊10可包含基板12以及於基板12上所形成之層的堆疊14。如圖2顯示，下伏層18可包含圖型化光阻(PR)遮罩20以下之底部抗反射塗(BARC)層、以及設置在該BARC層以下的蝕刻層16。圖型化PR遮罩20以下之下伏層18可為硬遮罩層。BARC層及/或硬遮罩層可為有機物或無機物。蝕刻層16可為導電層或介電層。在此範例中，PR遮罩20係為193nm或更高之生成光阻材料所組成，並具有於其間形成包含複數線及間隙之線-間隙圖案的遮罩特徵22。PR層20可具有約45nm或更少之CD。在此線-間隙圖案範例中，CD係在相鄰線之間的間隙CD。在某些應用中，PR遮罩20可能被要求具有32nm、或20nm或甚至更少之CD。PR遮罩也被要求具有已改善的(也就是小的)線寬粗糙度(LWR)。該LWR可定義為遮罩特徵之平均線寬的標準差。
然而，本發明係不限制於在基板上層的特定堆疊，而適用於任何使用作為蝕刻遮罩以蝕刻下伏層之圖形化光阻遮罩。也應注意本發明係同時可應用於前段(FEOL)以及後段(BEOL)製程。
圖3係針對可使用於本發明實施例之方法的處理流程圖。該方法藉由PR遮罩的預蝕刻電漿處理在圖型化遮罩、也在所產生之蝕刻特徵中減少線及間隙特徵的LWR。如圖3顯示，具有圖型化光阻遮罩及下伏層之晶圓堆疊係放置於電漿腔室之中(步驟102)且光阻之預蝕刻電漿處理係在下伏層的蝕刻處理之前進行(步驟104)。在預蝕刻電漿處理中，含H2及N2之處理氣體係提供給腔室(步驟106)，並從該處理氣體產生處理電漿(步驟108)。在曝露圖型化光阻至處理電漿之後(步驟110)，停止處理氣體(步驟112)。接著，特徵部係使用適當的蝕刻氣體或蝕刻氣體之複數者並透過經電漿處理之光阻遮罩而蝕刻至下伏層中(步驟114)。其後的蝕刻步驟114可包含BARC/DARC層打開製程、硬遮罩(ACL)打開製程、介電質蝕刻製程、以及導體蝕刻製程。應注意在預蝕刻電漿處理中(步驟104)不打開或實質上不蝕刻透過光阻遮罩特徵所曝露之下伏層。換句話說，下伏層的蝕刻率係不可偵測或非常慢並因此可忽略。
使用H2之光阻材料的預蝕刻電漿處理已知可減少遮罩特徵 之線-間隙圖案中的LWR。氫氣(H2)之使用被認為可修正光阻遮罩層以提供平滑的表面、以及產生具有更均勻蝕刻抵抗力之表面。藉由電漿中H2成分的修正處理減少由光阻遮罩之表面而來的單一及雙C-O鍵結(作為化學反應)，以使該被修正的光阻遮罩於其後的蝕刻處理期間將維持更均勻的邊緣形變(也就是，在線邊緣中較少的不勻度)，得到較佳的LWR。作為物理反應，光阻遮罩因為修正處理而縮小。
申請人已發現：添加N2至H2的處理氣體更改善LWR。因此，根據本發明之實施例，處理氣體更包含N2以作為添加物。H2及N2組合之新處理氣體不僅改善了與習知只有H2之處理氣體相比的LWR(特別是高頻粗糙度)，也減少光阻材料的縮小(也就是，增加的CD)。據信預蝕刻電漿處理中的N2成分藉由降低玻璃轉移溫度而促進光阻材料的回流。例如，光阻材料可能具有100-110℃的玻璃轉移溫度，而回流可能發生在約40-45℃。回流使圖型化光阻的側壁平滑。
根據本發明之一實施例，圖4A及4B分別示意地顯示在光阻材料的預蝕刻電漿處理(回流)之前及之後之光阻圖案的橫剖面圖。遮罩特徵22的間隙CD係藉由光阻材料的回流從x1(圖4A)減少至x2(圖4B)，同時遮罩特徵的高度也從h1(圖4A)減少至h2(圖4B)。回流也減少遮罩特徵22的LWR。例如，觀察到4.7nm的LWR(在預蝕刻處理之前)係藉由使用H2及N2之處理氣體處理光阻材料而減少至2.9nm，而習知只有H2之處理減少LWR至3.6nm。然而，應注意這些數字係只針對舉例性目的且非限制的方式呈現。處理氣體中N2相對於H2的流量比、以及腔室的壓力及施用於電漿之功率，可加以控制以便減少遮罩特徵的LWR。
根據本發明之另一實施例，處理氣體可更包含氫氟碳化合物。氫氟碳化合物較佳為CH3F(氟甲烷)。然而，其他氫氟碳化合物(例如二氟乙烷)可使用。根據此實施例，光阻材料的預蝕刻電漿處理減少遮罩特徵的間隙CD、以及圖型化遮罩(及在所產生的蝕刻特徵部中)的線及間隙特徵的LWR。圖5係針對可使用於此實施例之方法的處理流程圖。如圖5顯示類似於之前的實施例，具有圖型化光阻遮罩及下伏層之晶圓堆疊(例如，看 圖2)係放置於電漿腔室中(步驟202)且光阻的預蝕刻電漿處理(步驟204)係在下伏層的蝕刻之前進行。在預蝕刻電漿處理(步驟204)中，含H2、N2、以及氫氟碳化合物之處理氣體係提供給腔室(步驟206)。在此範例中，使用CH3F以作為氫氟碳化合物。處理電漿係從處理氣體產生(步驟208)，且圖型化光阻係曝露至處理電漿(步驟210)，並接著停止處理氣體(步驟212)。在預蝕刻處理之後，特徵部係使用適當的蝕刻氣體或蝕刻氣體之複數者並透過經電漿處理之光阻遮罩而蝕刻至下伏層中(步驟214)。其後的蝕刻步驟214可包含BARC/DARC層的打開製程、硬遮罩(ACL)打開製程、介電質蝕刻製程、導體蝕刻製程、以及其他類似者。應注意在預蝕刻電漿處理(步驟204)中不打開或實質上不蝕刻透過光阻遮罩特徵所曝露的下伏層。換句話說，下伏層的蝕刻率係不可偵測或非常慢且因此可忽略。
根據本發明之一實施例，圖6A及6B分別示意地顯示在光阻材料的預蝕刻電漿處理(回流+沉積)之前與之後之光阻圖形的橫剖面圖。遮罩特徵22的間隙CD係藉由光阻材料的預蝕刻電漿處理從x1(圖6A)減少至x3(圖6B)，同時遮罩特徵的高度也從h1(圖6A)減少至h3(圖6B)。根據此實施例之減少的間隙CD係實質上小於在使用只含H2及N2處理氣體之先前的實施例中所獲得之減少的CD(x2)。間隙CD可能減少15-20nm。在此實施例中預蝕刻電漿處理也減少遮罩特徵22的LWR。例如，觀察到4.7nm的LWR(在預蝕刻電漿處理之前)係藉由使用H2及N2以及CH3F之處理氣體處理光阻材料而減少至3.2nm，而習知只有H2之處理減少LWR至3.6nm。然而，應注意這些數字係只針對舉例性目的且非限制的方式呈現。
如以上所描述，曝露光阻材料至處理電漿允許光阻遮罩回流以便減少遮罩特徵的LWR。遮罩特徵的高度也藉由回流減少。處理氣體的N2成分有助於回流處理。據信曝露光阻材料至含N2及氫氟碳化合物之處理電漿也在光阻遮罩之側壁上形成基於C-N之沉積物以便減少遮罩特徵的間隙CD。處理氣體的氫氟碳化合物(CH3F)成分在處理期間有助於沉積。因此，包含H2、N2、及氫氟碳化合物(例如，CH3F)的新處理氣體在單一的處理步驟中減少遮罩特徵的LWR及高度，同時在遮罩特徵的側壁上形成基於 C-N之沉積物。基於C-N之沉積物的生成也硬化光阻遮罩。應注意，在習知的預蝕刻電漿處理中，附加的沉積步驟在一開始是必要的以便減少CD，其典型地劣化遮罩特徵的LWR。
並且，其後的蝕刻處理在下伏層中形成特徵，觀察到預蝕刻電漿處理增加蝕刻劑對於下伏層的蝕刻選擇性(相對於光阻遮罩)。據信硬化之光阻遮罩比沒有預蝕刻電漿處理之光阻遮罩係更耐用且可耐受蝕刻劑。因此，雖然光阻遮罩的高度係藉由預蝕刻電漿處理而減少，但光阻遮罩承受得住蝕刻處理。
也應注意添加CH3F給習知H2處理氣體劣化LWR而間隙CD維持實質上地相同。為比較，圖7A及7B分別示意地顯示在使用H2及CH3F處理氣體之光阻材料的預蝕刻電漿處理之前與之後之光阻圖案的橫剖面圖。如圖7A及7B顯示，遮罩特徵22的間隙CD中沒有顯著的改變(x1~x4)，而遮罩特徵22的高度/形狀些微地改變。據信在此預蝕刻電漿處理中沒有回流發生或發生小回流。關於LWR，觀察到4.7nm的LWR(在預蝕刻電漿處理之前)係藉由使用H2及CH3F處理氣體處理光阻材料而些微地減少至4.4nm。然而，因為習知只有H2之處理減少LWR至3.6nm，所以例如添加CH3F至H2實際上劣化LWR，而不具有間隙CD之明顯減少。(應注意這些數字係只為舉例性目的且非限制的方式呈現。)因此，與習知H2處理氣體相比，CH3F添加劑沒有顯示或顯示小的優點。然而，若加入CH3F至H2+N2的預蝕刻電漿處理氣體，則如以上所描述LWR及間隙CD係同時減少。此係為本發明中預蝕刻電漿處理之新成分氣體組合無法預期的效果。
根據本發明實施例，回頭參考圖5，當提供處理氣體時(步驟206)，N2相對於H2的流量比係控制(步驟216)以使曝露光阻材料至電漿(步驟208)減少遮罩特徵的LWR。並且，CH3F相對於H2的流量比亦控制(步驟218)以使曝光(步驟208)減少遮罩特徵的間隙CD。一般來說，當CH3F的流量比增加時，間隙CD減少。腔室的壓力及供應給電漿之功率也可控制以達到間隙CD及LWR之減少的適合組合。
圖8示意地顯示可使用於本發明之一實施例之電漿處理系 統300的範例。電漿處理系統300包含電漿反應器302，其中具有由腔室壁350所定義之電漿處理腔室304。由匹配網路308所調整之電漿電源供應器306，供應功率給位於電動窗312附近的TCP線圈310作為提供功率給電漿處理腔室304之電極以在電漿處理腔室304中產生電漿314。TCP線圈(上電源)310可配置以在處理腔室304中產生均勻的擴散輪廓。例如，TCP線圈310可配置以在電漿314中產生環型的功率分布。電動窗312係提供以將電漿腔室304與TCP線圈310分離，同時允許能量從TCP線圈310傳至電漿腔室304。由匹配網路318所調整之晶圓偏壓電源供應器316提供功率給電極320以在由電極320所支撐之矽基板204上設定偏壓，俾使在此實施例中之電極320也是基板支台。脈波控制器352造成偏壓以形成脈動。脈波控制器352可在匹配網路318及基板支台之間或在偏壓電源供應器316及匹配網路318之間或在控制器324及偏壓電源供應器316之間或在某些其他配置中造成偏壓形成脈動。控制器324針對電漿電源供應器306及晶圓偏壓供應器316設定點。
電漿電源供應器306以及晶圓偏壓電源供應器316可配置以操作在特定的射頻頻率，舉例而言，13.56MHz、27MHz、2MHz、400KHz或其組合。電漿電源供應器306及晶圓偏壓供應器316可適當地按尺寸製作以供應一系列功率以達到期望之處理效能。例如，在本發明之一實施例中，電漿電源供應器306可在100到10000Watts的範圍中供應功率，且晶圓偏壓電源供應器316可在10到2000V的範圍中供應偏壓。並且，TCP線圈310及/或電極320可包含二或更多可由單一電源供應器供電或由多個電源供應器供電之次線圈或次電極。
如圖8所顯示，電漿處理系統300更包含氣體源/氣體供應機構330。氣體源包含第一成分氣體源332、第二成分氣體源334、以及第三成分氣體源335、以及可選擇地附加成分氣體源336。該第一、第二、及第三成分氣體如上所討論可分別為H2、N2、以及CH3F。可選擇之成分氣體可為用以蝕刻下伏層之蝕刻劑氣體。該氣體源332、334、335、及336係透過氣體入口340與處理腔室304流體連接。氣體入口可位於腔室304中任 何有利的位置，且可針對注入氣體採任何形式。然而，較佳地氣體入口可配置以產生「可調式」氣體注入輪廓，其允許流到處理腔室304中多個區域之個別氣流的獨立調整。處理氣體及副產物係經由壓力控制閥342(其為壓力調節器)、以及泵浦344(其也用於在電漿處理腔室304中維持特定的壓力並也提供氣體出口)從腔室304移除。氣體源/氣體供應機制330係藉由控制器324控制。蘭姆研究公司之Kiyo系統可使用於實行本發明之實施例。
圖9係顯示電腦系統400之高階方塊圖，其適合於實施在本發明之實施例中所使用的控制器324。電腦系統可具有許多實體形式，其範圍自積體電路、印刷電路板、以及小型手提裝置到大型超級電腦。電腦系統400包含一或更多處理器402，且更可包含電子顯示裝置404(用以顯示圖形、文字、及其他資料)、主記憶體406(例如，隨機存取記憶體(RAM))、儲存裝置408(例如，硬碟機)、可移除式儲存裝置410(例如，光碟機)、使用者介面裝置412(例如，鍵盤、觸屏、鍵板、滑鼠或其他指向裝置等)、以及通訊介面414(例如，無線網路介面)。通訊介面414允許軟體及資料經由連結在電腦系統400及外部裝置之間傳送。系統也可包含前述之裝置/模組所連接之通訊基礎架構416(例如，通訊匯流排、交越條、或網路)。
經由通訊介面414所傳送之訊息可為諸如電子、電磁性、光學性或其他可被通訊介面414所接收之訊號的訊號形式，其係經由傳送訊號且可使用用電線或電纜、光纖、電話線、無線電話連結、射頻連結、及/或其他通訊通道而實施的通訊連結。利用這樣的通訊介面，預期在執行以上所描述的方法步驟當中一或更多處理器402可從網路接收訊息，或可輸出訊息給網路。再者，本發明的方法實施例可在處理器上單獨地執行或可在網路上執行(例如與分擔一部分處理的遠端處理器結合之網際網路)。
術語「非暫時性電腦可讀取媒體」一般係用來代表諸如主記憶體、輔助記憶體、可移除式儲存媒體、以及諸如硬碟、快閃記憶體、磁碟機記憶體、CD-ROM、以及持續性記憶體之其他形式的儲存裝置且不應被解釋為涵蓋諸如載波或訊號之暫時性標的物。電腦碼的範例包含例如由編譯器所產生之機器碼、以及包含藉由使用直譯器之電腦所執行之較高階 碼的檔案。電腦可讀取媒體也可為由體現於載波之電腦資料訊號所傳送並代表可由處理器執行之指令的序列之電腦碼。
範例：在第一實施例中之預蝕刻電漿處理中(如以上所描述之步驟106)，含H2及N2的處理氣體係從氣體源330提供進入處理腔室304(限制的電漿容積)。處理氣體具有一流量，且成分氣體H2及N2的流量比係控制以便減少LWR。例如，H2及N2的流量比(H2：N2)可在2：1及10：1之間。較佳地，H2及N2的流量比在3：1及7：1之間。更佳地，H2及N2的流量比約為4：1。例如，H2的流量可為200sccm，且N2的流量可根據期望流量比相對於H2而進行調整，例如，在50sccm。
在第二實施例中之預蝕刻電漿處理中(如以上所描述之步驟206)，含H2、N2、及CH3F的處理氣體係從氣體源330提供進入處理腔室304(限制的電漿容積)。N2相對於H2的流量比係控制(步驟216)以使光阻材料的預蝕刻電漿處理(步驟210)減少遮罩特徵的LWR。CH3F相對於H2的流量比係也控制(步驟218)以使預蝕刻電漿處理(步驟210)減少遮罩特徵的間隙臨界尺寸(CD)。例如，H2及N2的流量比(H2：N2)可在2：1及10：1之間。較佳地，H2及N2的流量比在3：1及7：1之間。更佳地，H2及N2的流量比約為4：1。例如，H2的流量可為200sccm，且N2的流量相對於H2而進行調整，例如在50sccm。H2及氫氟碳化合物的流量比(H2：CH3F)可在10：1及100：1之間。較佳地，H2及CH3F的流量比在10：1及60：1之間。更佳地，H2及CH3F的流量比在10：1及40：1之間。例如，H2、N2、及CH3F的流量可分別為200sccm、50sccm、以及5sccm。當H2及N2的流量分別設定在200sccm及50sccm時，CH3F的流量可增加，例如在5sccm及15sccm的範圍之間。N2及CH3F之兩者的流量比可相對於H2之固定流量比而改變。一般來說，當CH3F的流量比增加時，間隙CD減少。腔室的壓力可在1mT到20mT的範圍之間，較佳地在5mT到15mT之間，或約10mT。功率也可調整以達到間隙CD及LWR之減少的合適組合。例如，TCP功率可在600W及1800W之間的範圍中以同時達成間隙CD及LWR之減少。TCP功率可為約900W。
雖然本發明已透過幾個較佳的實施例描述，但仍有落於本發 明之範圍內的的變化、置換、修改及各種替代之均等物。應注意有很多實施本發明之方法及設備的替代性方式。因此欲將以下所附之請求項解釋為將所有此變化、置換及各種替代之均等物包含為落在本發明之真實精神及範圍內。
102‧‧‧放置晶圓於腔室中
104‧‧‧PR遮罩的預蝕刻處理
106‧‧‧提供含H2及N2之處理氣體
108‧‧‧產生電漿
110‧‧‧曝露PR遮罩至電漿
112‧‧‧停止處理氣體
114‧‧‧蝕刻特徵於下伏層中

Claims (15)

  1. 一種透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，該光阻遮罩具有圖型化遮罩特徵，該方法包含：提供包含H2及N2之一處理氣體；從該處理氣體產生一電漿；曝露該光阻遮罩至該電漿；停止該處理氣體；及透過該電漿處理之光阻遮罩於該下伏層中蝕刻特徵部。
  2. 如申請專利範圍第1項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該處理氣體更包含氫氟碳化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該氫氟碳化合物係CH3F。
  4. 如申請專利範圍第1項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該遮罩特徵包含線圖案，該方法更包含：控制在處理氣體中N2相對於H2之流量比以使該曝露步驟減少遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)。
  5. 如申請專利範圍第4項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，H2及N2之流量比(H2：N2)在2：1及10：1之間。
  6. 如申請專利範圍第3項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，該遮罩特徵包含線圖案，該方法更包含：控制在處理氣體中CH3F相對於H2的流量比以使該曝露步驟減少遮罩特徵的間隙臨界尺寸(CD)。
  7. 如申請專利範圍第6項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，H2及氫氟碳化合物的流量比(H2：CH3F)在10：1及100：1之間。
  8. 如申請專利範圍第1項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該遮罩特徵包含線圖案，且該曝露步驟允許該光阻遮罩回流並減少該遮罩特徵的高度。
  9. 如申請專利範圍第8項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，該曝露步驟減少該遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)。
  10. 如申請專利範圍第2項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該曝露步驟在該遮罩特徵的側壁上形成基於C-N之沉積物。
  11. 如申請專利範圍第10項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該曝露步驟硬化該光阻遮罩以便增加在形成特徵部期間對下伏層的蝕刻劑之抗性。
  12. 一種透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，該光阻遮罩包含具有一線寬粗糙度(LWR)以及一間隙臨界尺寸(CD)之圖型化遮罩特徵，該方法包含有：提供包含H2、N2、及CH3F之一處理氣體；從該處理氣體產生一電漿；曝露該光阻遮罩至該電漿，其中該曝露步驟減少該遮罩特徵之該LWR及該CD二者；停止該處理氣體；及透過該電漿處理之光阻遮罩於該下伏層中蝕刻特徵部。
  13. 如申請專利範圍第12項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該曝露步驟允許該光阻遮罩回流以便減少該遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)以及高度，同時於該遮罩特徵的側壁上形成基於C-N之沉積物。
  14. 如申請專利範圍第12項的透過光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之方法，其中該曝露步驟相對於該光阻遮罩而增加在形成特徵部期間下伏層之選擇性。
  15. 一種透過一圖型化光阻遮罩於下伏層中形成特徵部之設備，該設備包含：一電漿處理腔室，包含：一腔室壁，用以形成電漿處理腔室之外殼；一夾盤，用以在電漿處理腔室外殼內支撐並卡緊一基板；一壓力調節器，用以調節電漿處理腔室外殼中之壓力；至少一電極或線圈，用以提供功率給電漿處理腔室外殼以維持電漿；一氣體入口，用以提供氣體進入電漿處理腔室外殼；及一氣體出口，用以從電漿處理腔室外殼排出氣體； 一氣體源，與該氣體入口流體連接，包含：一處理氣體源，包含H2氣體源、N2氣體源、以及可選擇的氫氟碳化合物氣體源；及一特徵形成氣體源；一控制器，可操控地連接至該氣體源、該夾盤以及該至少一電極或線圈，包含：至少一處理器；及非暫時性電腦可讀取媒體，包含：第一電腦可讀取碼，用以處理設置於下伏層之上之該光阻遮罩，包含：第二電腦可讀取碼，用以提供含H2、N2、以及可選擇的氫氟碳化合物之處理氣體；第三電腦可讀取碼，用以從該處理氣體形成電漿；第四電腦可讀取碼，用以曝露該光阻遮罩至電漿，其中該曝露步驟減少該遮罩特徵的線寬粗糙度(LWR)以及臨界尺寸(CD)二者；及第五電腦可讀取碼，用以停止該處理氣體；及第六電腦可讀取碼，用以透過該電漿處理之光阻遮罩於下伏層中形成特徵部。
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