[发明专利]原位金属硬掩模形状控制的脉冲电介质蚀刻工艺

权利要求书

1.一种蚀刻多层膜堆叠中自对准的通孔和沟槽的方法，该多层膜堆叠由在等离子体处理装置中的温度受控的静电卡盘支承，其中在所述自对准的通孔和沟槽的蚀刻期间所述温度受控的静电卡盘调节所述多层膜堆叠的温度，所述方法包括交替以下步骤：(a)在保持所述温度受控的静电卡盘在45至80℃下时，蚀刻含氮化钛材料的金属硬掩模(MHM)下的低k材料，以及(b)在保持所述温度受控的静电卡盘在90至130℃下时，MHM圆整和去除Ti基残留物，并重复步骤(a)和(b)至少一次，其中重复步骤(a)中的所述低k材料和所述金属硬掩模与原始步骤(a)中的所述低k材料和所述金属硬掩模相同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属硬掩模由选自TiN、TiSiN、TiTaN和TiON以及它们的组合中的材料形成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)和(b)在电容耦合等离子体室中进行，在步骤(a)的过程中，将27和60兆赫的RF功率在300至500瓦特下供给，并且所述电容耦合等离子体室在40至80毫托的真空压强下，同时供给包括C_xF_yH_z(x≥1，y≥1，z≥0)、含氧气体和含氮气体的工艺气体持续10至30秒，并在步骤(b)的过程中，60兆赫的RF功率在100至300瓦下供给，并且所述电容耦合等离子体室在20至40毫托的真空压强下，同时供给含有C_xF_y(x≥1，y≥1)和含氮气体的不含氧工艺气体持续10至30秒。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述等离子体处理装置包括双频率中等密度的电容耦合等离子体反应器，该电容耦合等离子体反应器包括上喷头电极和下电极，并且在步骤(a)的过程中在2兆赫RF偏置以100至200瓦被提供给所述下电极。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(b)进行的总时间高达60秒，步骤(a)/步骤(b)的时间比为1:3至3:1。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和(b)完成时所述金属硬掩模的拐角被整圆且避免了所述金属硬掩模下方的所述低k材料的底切。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)的过程中所述含氮化钛材料的蚀刻选择性为至少5:1(低k的蚀刻速率/TiN的蚀刻速率)，在步骤(b)的过程中所述蚀刻选择性为0.5:1至2:1(低k的蚀刻速率/TiN的蚀刻速率)。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和(b)被重复二至四次。

9.根据权利要求3所述的方法，其中，在步骤(a)的过程中所述工艺气体是C₄F₈、CO、N₂和Ar，并且在步骤(b)的过程中所述不含氧工艺气体是CF₄和N₂或CF₄和NH₃。