[发明专利]一种有机物层刻蚀方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机物层的等离子刻蚀方法，，特别涉及一种在低临界尺寸(critical dimension CD)要求下的有机物层的刻蚀方法。

背景技术

在半导体器件制造领域内，利用等离子来进行加工的各种反应腔普遍存在。随着加工精度越来越高，临界尺寸(critical dimension)越来越小，现在业界的临界尺寸已经达到了45nm以下，如22nm的CPU已经面世。而现有的通过光学方法对光刻胶进行照射来获得加工图形的方法最小临界尺寸仅能达到45nm左右，要获得更高精度的图形要付出巨大代价，不具有经济价值。为了在现有光刻技术条件下获得更小临界尺寸的加工能力，现有技术广泛采用了临界尺寸缩小技术，即在较大掩膜的基础上通过刻蚀形成具有梯形剖面的孔洞或沟槽，最终获得具有较小临界尺寸的掩膜。采用这一技术的关键是获得可以精确控制刻蚀结果的方法，使得刻蚀过程中图形尺寸能够均匀的缩小，且不会变形造成最终图形转换失真。采用这样的临界尺寸缩小技术可以应用到多种材料层的刻蚀，如绝缘材料层，通常是含硅的无机物如APL、SiO2，SiN等。这些材料层相对比较坚硬比较容易控制刻蚀形成的沟道形状。但是为了减少加工步骤直接获得高精度的图形化掩膜，现在也有在传统光刻胶下方添加一层较厚有机物材料层，通过刻蚀直接形成低临界尺寸掩膜的方法。在这样的材料层上刻蚀难度就要大的多，因为这些材料层与光刻胶类似，是较软的有机物材料层，所以也叫底层光刻胶(bottom photo resist BPR)。在刻蚀中这些材料层的侧壁很容易被破坏形成缺口造成图形失真。现有刻蚀方法往往采用HBr/O2，CO/O2，N2/H2等刻蚀气体来对这些BPR层进行刻蚀，但是用这些气体以及配套的刻蚀工艺很难获得精确的刻蚀图形。所以业界需要一种能够对这种有机物材料层进行精确刻蚀以形成低临界尺寸图形的刻蚀方法。

发明内容

本发明的发明内容只提供一个对本发明部分方面和特点的基本理解，其不是对本发明的广泛的概述，也不是用来特别指出本发明关键的要素或者勾画发明的范围。其唯一的目的是简化地呈现本发明的一些概念，为后续详细的描述本发明作一些铺垫。

本发明提供一种有机物层刻蚀方法，所述刻蚀方法包括：将待刻蚀基片放入等离子反应腔，所述基片上包括刻蚀目标有机物材料层；通入反应气体到等离子反应腔；向反应气体施加射频电能点燃等离子体，对所述基片进行刻蚀；其中所述反应气体包括主刻蚀气体，稀释气体，其中主刻蚀气体选自CO2，稀释气体选自Ar、N2、CO之一或者其混合物，稀释气体流量小于所述主刻蚀气体流量。其中所述刻蚀目标材料层包括一层有机物掩膜材料层，以及位于该有机物掩膜材料层上方图形化的无机材料层，所述图形化无机材料层具有第一临界尺寸。其中所述图形化无机材料层的图形通过位于其上方的具有第一临界尺寸图形的光刻胶为掩膜刻蚀获得。其中所述有机物掩膜材料层通过刻蚀在材料层底部形成具有第二临界尺寸的图形，其中第二临界尺寸小于第一临界尺寸。本发明进一步以具有第二临界尺寸图形的所述有机物掩膜材料层为掩膜刻蚀下方的第二无机材料层。

根据本发明特征其中所述有机物掩膜材料层厚度大于100nm。

根据本发明一实施例所述主刻蚀气体的流量与稀释气体流量比大于3∶2小于等于3∶1，或者大于5∶3小于等于5∶2。

根据本发明一实施例其特征在于所述反应气体还包括侧壁钝化气体COS，COS的其它流量小于稀释气体的气体流量。所述COS气体流量与主刻蚀气体的流量比例小于1∶10。根据本发明特征所述反应腔中通入反应气体后的气压为10-20mt。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不同的实施例，以解释和阐明本发明的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。

图1显示了本发明一个等离子反应腔图示。

图2显示了根据本发明一个实施例的刻蚀材料层结构示意图

图3显示了本发明一个实施例通过光刻形成图形化掩膜层后的材料层结构示意图

图4显示了本发明一个实施例的通过掩膜层刻蚀有机物材料层后的材料层刻蚀结构示意图。

图5a-5d显示了利用本发明第一到第四个实施例刻蚀方法刻蚀有机物材料层后材料层的截面图。

具体实施方式