半導(dǎo)體加工中，在晶片表面形成光刻膠圖形，然后通過刻蝕在襯底或者襯底上面的薄膜層中選擇性地除去相關(guān)材料就可以將電路圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠下面的材料層上。這一工藝過程要求非常精確。但是，各種因素例如不斷縮小的線寬、材料毒性以及不斷變大的晶片尺寸等都會(huì)使實(shí)際過程困難得多（圖1）。

　applied materials公司電介質(zhì)刻蝕部總經(jīng)理brian shieh說：“前段（feol）和后段（beol）電介質(zhì)刻蝕的要求各不相同，因此要求反應(yīng)器基本功能具有很大的彈性，對(duì)于不同的要求都能夠表現(xiàn)出很好的性能�！� 　

　dow chemical公司新技術(shù)部總監(jiān)michael mills說：“從目前和近期的發(fā)展來看，電介質(zhì)刻蝕設(shè)備還不會(huì)出現(xiàn)很大問題�！�

　“目前的研究重點(diǎn)是雙嵌入式工藝、低k材料和高縱寬比接觸孔的刻蝕。"hitachi high technologies america公司高級(jí)工藝經(jīng)理jason ghormley說：“氧化硅刻蝕要求能夠精確控制各向異性刻蝕過程，盡量減少側(cè)壁鈍化層，同時(shí)保證整體結(jié)構(gòu)比較完美。這是氧化硅刻蝕的一個(gè)普遍問題，因?yàn)槠?u>工藝控制與化學(xué)反應(yīng)相關(guān)。對(duì)于氧化硅刻蝕來說，在反應(yīng)器中使用含硅材料是非常有用的，因?yàn)樗芸刂品雍秃甲杂苫谋壤�，有助于在垂直方向的刻蝕反應(yīng)和控制側(cè)壁鈍化層之間取得平衡�！�

　后段和前段面臨的問題 　

shieh認(rèn)為雙嵌入式工藝是很復(fù)雜的應(yīng)用，因?yàn)樗婕暗礁鞣N各樣的材料以及相應(yīng)的整合問題，例如光刻膠或barc對(duì)微通孔（via）的部分或全部填充、多層掩膜版的使用、硬掩膜層或金屬掩膜層的使用等。他說：“我們需要的是一整套解決方案，不管用戶的要求是什么，它都能很好地達(dá)到要求。方法之一是使刻蝕具有很寬的工藝窗口，能夠提供經(jīng)過優(yōu)化的最佳工藝條件和很好的工藝控制能力，滿足下一代材料和技術(shù)的要求。這些新功能可以同時(shí)解決前段（feol）和后段（beol）面臨的各種問題。當(dāng)然，對(duì)于feol和beol來說，也許還需要做一些很小的調(diào)整，但是其基本功能應(yīng)該是一樣的�！�

　　前段（feol）的主要問題是刻蝕結(jié)構(gòu)變得越來越小，縱寬比變得越來越大，因此重點(diǎn)是如何確保正確的選擇比以及如何控制刻蝕后的結(jié)構(gòu)和頂部/底部cd，“從硬件角度來看，為了縮短等離子體存活時(shí)間，必須提高氣體流量和降低氣體壓力。此外，控制離子密度和能量分布也是非常重要的。”shieh說，“從工藝角度來看，必須合理控制刻蝕粒子混合物中各組分的比例，使等離子體化學(xué)反應(yīng)過程得到優(yōu)化�！�

　　還有一個(gè)比較普遍而且重要的問題是如何減小刻蝕工藝對(duì)低k材料的破壞�，F(xiàn)在，半導(dǎo)體正在向低k工藝發(fā)展。為此，人們設(shè)計(jì)了各種beol整合方案，希望能夠盡可能減小有效電容。shieh說：“眾所周知，在電介質(zhì)刻蝕過程中，低k材料會(huì)受到各種物理或電化學(xué)的傷害。applied materials等公司為此進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)通過刻蝕設(shè)備各種軟硬件特征結(jié)構(gòu)和功能的設(shè)計(jì)與開發(fā)，可以盡可能提高刻蝕工藝窗口，在超低壓/低能環(huán)境中有效地完成光刻膠的原位去除，最大程度地保持低k材料的介電常數(shù)。潔凈工作模式則可以消除氟記憶效應(yīng)。這些新功能可以進(jìn)一步保證k值不變，并且在同一反應(yīng)器中完成多步工藝，縮短工藝周期。” 　

選擇比問題 　　

mills非常清楚選擇比問題給電介質(zhì)刻蝕帶來的困擾。他說：“人們普遍認(rèn)為實(shí)際生產(chǎn)過程必須能夠達(dá)到20:1以上的選擇比�！币簿褪钦f，欲刻蝕材料的刻蝕速度必須比圖形定義層材料的刻蝕速度快20倍以上�！耙郧埃ǔＳ霉饪棠z作為圖形定義和阻止刻蝕的材料。當(dāng)欲刻蝕材料為氧化硅或fsg時(shí)，只需使氧化物的刻蝕速度比光刻膠快20倍以上就可以了。這一要求并不太高，因?yàn)楣饪棠z是有機(jī)物，而氧化硅或fsg是無機(jī)物，性質(zhì)完全不一樣。但是對(duì)于silk（低k電介質(zhì)）來說，我們就必須先問問自己該如何進(jìn)行刻蝕。因此silk和光刻膠一樣，都是有機(jī)物。目前所采用的方法是在光刻膠和silk之間增加一層無機(jī)薄膜層，silk刻蝕之前先通過刻蝕反應(yīng)將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到無機(jī)薄膜層上，然后對(duì)silk進(jìn)行刻蝕。經(jīng)過圖形轉(zhuǎn)移的無機(jī)薄膜層在silk刻蝕過程中起到與光刻膠類似的作用。silk和氧化硅的刻蝕選擇比可以高達(dá)40:1�！�

　問題在于有些材料既不是有機(jī)物也不是無機(jī)物，而是介于兩者之間�！艾F(xiàn)在，你需要一些與有機(jī)/無機(jī)混合物或類osg材料相比，刻蝕速度更慢的物質(zhì)。”mills說。“解決辦法有三種。第一種方法是在刻蝕時(shí)采用多層堆疊硬掩膜技術(shù)，硬掩膜可以是有機(jī)、無機(jī)甚至是金屬層。因?yàn)?