TW200947560A - Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process - Google Patents

Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process Download PDF

Info

Publication number
TW200947560A
TW200947560A TW097145999A TW97145999A TW200947560A TW 200947560 A TW200947560 A TW 200947560A TW 097145999 A TW097145999 A TW 097145999A TW 97145999 A TW97145999 A TW 97145999A TW 200947560 A TW200947560 A TW 200947560A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
substrate
reactor
etching
layer
Prior art date
Application number
TW097145999A
Other languages
English (en)
Inventor
Duo-Wen Ding
Changhun Lee
Teh-Tien Su
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of TW200947560A publication Critical patent/TW200947560A/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321After treatment
    • H01L21/3213Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

200947560 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明的實施例一般涉及半導體處理技術,尤其涉及用於 以在互連結構中的材料層中’蝕刻出具有所需輪廓和臨界 尺寸(CD)之特徵的方法。 【先前技術】 對於半導體元件的下一代超大型積體電路(VLSI)和 極大型積體電路(ULSI ),可靠地製備亞半微米(sub_half micron)及更小特徵是關鍵技術之一。然而,由於推動了 電路技術的限制,VLSW ULSI技術中互連的縮減尺寸 在處理月b力上寄予了額外要求。對於和uLSI實現 和提兩單獨基板與晶片的電路密度及品質的持續努力來 說,閘極圖案的可靠形成很重要。 山由於特徵尺寸已經變得更小而特徵的高寬比變得更 尚,需要將材料蝕刻成具有更好輪廓控制和均勾性管理 :特徵的敍刻製程。在钱刻期間,通常將包括至少一含 m體的氣_合物詩提供㈣的反應 :=在基板上的材料1含齒素氣體供應到處理室 面。然而钱刻室中的氣體分佈板而至基板的上表 表面均勺地八佈刻期間’氣體混合物可能不能橫貫基板 两巧g地分佈,由此導致篡 的餘刻輪摩不均勻性心和邊緣部分之間 第1圖不出藉由習知蝕刻技術所 200947560 蝕刻之基板,從基板中心的點A到基板邊緣的點B在基 板上所形成之特徵的臨界尺寸(CD)圖。由於由電漿產 生的反應蝕刻劑可能不會橫貫基板表面均勻地分佈在 基板的中心部分A和邊緣部分B中導致的蝕刻行為是不 同,如箭頭102所示,從而導致已蝕刻特徵的cD變化 和實際尺寸從其目標尺寸的偏移。特徵的不均勻cd· 廓可能導致不期望的缺陷,並且進—步不利地影響後續 處理步驟,最終退化或損害成品積體電路結構的性能。 因此,需要一種具有優良的CD均勻性控制在基板上 姓刻特徵的方法。 【發明内容】 本發明的多個實施例關於蝕刻設置在基板上的金屬層 以便橫貫基板形成具有特徵所需輪廓和均勻臨界尺寸 (CD )之特徵的方法。在一個實施例中,一種用於蝕刻 成置在基板上之金屬層的方法包括在蝕刻反應器中提供 一基板,該基板具有設置在基板上的金屬層;使包含至 少一含氣氣體和鈍化氣體的氣體混合物流入到所述反應 器中’ U及㈣&所述氣體混合物形成&電聚來餘刻所 述金屬層鈍化氧體包括氮氣和不飽和烴氣體,其中氮 氣與不飽和烴氣體具有在大約1:3至大約20:1之間的氣 體流速比。 在另-個實施例中,一種用於蝕刻設置在基板上之金 5 200947560 屬層以便开>成互連結構的方法,其包括在姓刻反應器中 提供具有一鋁層的基板,該鋁層適於設置在基板上的互 連結構,將包含BCh、Ch和鈍化氣體的氣體混合物流 入到所述反應器中;以及使用由所述氣體混合物形成的 電漿,通過圖案化遮罩層來蝕刻所述鋁層。鈍化氣體包 括氮氣和不飽和烴氣體,其中氮氣與不飽和烴氣體具有 在大約1:3和大約20:1之間的氣體流速比。 在另一個實施例中,一種用於蝕刻設置在基板上之金 屬層以便形成互連結構的方法包括在蝕刻反應器中提供 基板,該基板具有一圖案化遮罩層,其係在設置於基 板上的鋁層(其適於一互連結構)上;將包含Βα3、ci2 和鈍化氣體的氣體混合物流入到所述反應器中;以及使 用由所述氣體混合物形成的電漿通過圖案化遮罩層來蝕 刻所述鋁層。鈍化氣體包括N2氣體和CsEU氣體,其中 &氣體與C2H4氣體的氣體流速比在大約1 : 3至大約 φ 20 : 1之間,且其中所述C#4氣體連同稀釋氣體以c2h4 氣體比稀釋氣體約25:75至約35:65間的分子比,供應到 所述蝕刻反應器中。 【實施方式】 本發明的實施例包括使用包括至少一含氣氣體和鈍化 氣體的氣體混合物,來電漿钱刻設置在基板上的金屬層 的方法,其中鈍化氣體包括至少一氮氣和不飽和烴氣 200947560 體。所述氣體混合物以當在維持橫貫基板所形成之特徵 的均勻臨界尺寸(critical dimension,CD)時,保持特徵 之輪廓及尺寸的方式,來蝕刻金屬層。 第2圖示出適於執行根據本發明之金屬層蝕刻的電漿 源蝕刻反應器202 —實施例的示意橫截面圖。適於實施 本發明的示例性蝕刻反應器是全部可從加利福尼亞州
Santa Clara 市的 Applied Materials. Inc (應用材料有限 _ 公司)獲得的去耦電漿源(Decoupled Plasma Source, DPS)、DPS-II、DPS-II AdvantEdge HT、DPS Plus、或 DPS DT、HART、HART TS蝕刻反應器。預計可以在其 它姓刻反應器中執行這裡描述的金屬層蝕刻製程,包括 來自其它製造商的反應器。 在一個實施例中’反應器202包括處理室210。處理 至210是通過節流閥227耦合到真空泵236的高真空容 器。處理室210包括導電室壁230。使用位於壁230中 ❹ 和/或其周圍的含流體管道(未示出)來控制室壁230的 溫度。室壁230連接到電接地234。概塾231被設置在 至210中用於覆蓋壁230的内表面。概墊231有助於室 210的原位自清潔能力,以便可以容易地去除沉積在襯 墊23 1上的副產品和殘渣。 處理室210還包括支樓底座216和喷頭232。支律底 座216以分隔關係設置在喷頭232的下面。支撐底座216 可以包括用於在處理期間保持基板2〇〇的靜電卡盤 226。由DC電源220來控制提供給靜電卡盤226的電力。 7 200947560 通過匹配網路224支撐底座216耦合到射頻(rf)偏 壓功率源222。偏壓功率源222 —般能夠產生大約〇到 3〇〇〇瓦的偏置功率。可選地,偏壓功率源222可以是 或脈衝DC源。 至少部分地通過調節支撐底座216的溫度來控制支撐 在支撐底座216上基板200的溫度。在一個實施例中, 支撐底座216包括在其中形成的用於流通冷卻劑的通 ❹ 道。另外,從氣體源248提供的諸如氦(He)氣的背面 氣體’適於提供到在基板200背面與形成在靜電卡盤 表面中之凹槽(未示出)間所設置的通道中。背面如 氣在底座216與基板200之間提供有效熱傳遞。靜電卡 盤226還可以包括在卡盤體内的用於在處理期間加熱卡 盤226的電阻加熱器(未示出)。 喷頭232被安裝到處理室21〇的頂蓋213。氣體面板 238流體耦合到在噴頭232與頂蓋213之間限定的充氣 Ο 室(未不出)。噴頭232包括多個孔,以允許提供到充氣 室的氣體從氣體面板238進入處理室210。 通過阻抗變壓器219 (例如,四分之一波長匹配短截 線)噴頭232和/或臨近其放置的上電極228麴合到rf 源功率218。RF源功率218 —般能夠產生大約〇到5〇〇〇 瓦的源功率。 在基板處理期間’使用氣體面板23 8和節流閥227來 控制室210内部體積的氣體壓力。在一個實施例中,將 至210内部的氣體壓力維持在大約〇丨到999 mTorr。可 200947560 以將基板200維持在約攝氏10度到約攝氏500度之間的 溫度。 包括中央處理器(CPU) 244、記憶體242和輔助電路 246的控制器24〇耦合到反應器2〇2的不同組件,以助 二控制本發明的處理。記憶體242可以是對於反應器 5 244為Μ地或遠端的任何電腦可讀媒介,諸如隨 機存取3己憶體(RAM )、唯讀記憶體(R〇M )、軟碟、硬 ❹碟、或數位存儲的任何其它形式。為了以常規方式支援 CPU 244 ’辅助電路246耦合到CPU 244。這些電路包括 回速緩衝記憶體、電源 '時鐘電路、輸入/輸出電流和子 系統等。當由CPU 244執行時,存儲在記憶體242中的 軟體程式或一系列程式指令使反應器202執行本發明的 蝕刻製程。 第2圖僅不出可以用於實施本發明之多種類型電漿反 應器的個不例性配置。例如,可以使用不同麵合機制 參 將不同類型的源功率及偏置功率耦合到電漿室中。同時 使用源功率和偏置功率允許獨立控制電漿密度和相對於 電漿之基板的偏置電壓。在某些應用中,可以在與放置 基板的至不同的室中產生電漿,例如遠端電漿源,並且 隨後使用現有技栃·φΡΑ 议術中已知的技術將電漿導入到所述室 中。 第3圖不出根據本發明一實施例蝕刻金屬層之蝕刻製 程300的一實施例流㈣。第4α_4β 刻製程3GG的順序的示意橫截面圖。製程可以為控 200947560 制器240所執行的指令而存儲在記憶體242中,以在諸 如反應器202或其它適當蝕刻反應器的電漿處理室中執 行製程300。 製程3 00開始於方框3〇2,在反應器2〇2中提供一具 有薄琪堆疊400基板402,薄膜堆疊400包含設置在基 板402上的金屬層404。薄膜堆疊400可以被用於在基 板402上形成互連結構。在某些實施例中,可選阻擋層 406可以設置在金屬層4〇4上。圖案化遮罩層4〇8,例如 硬遮罩、光阻遮罩或它們的組合,可以被用作限定開口 410的蝕刻遮罩,以暴露薄膜堆疊4〇〇的部分412便於 在其中蝕刻特徵。 在第4A圖所示實施例中,金屬層4〇4是含鋁層。含鋁 層的適當示例包括鋁金屬、鋁合金等。在示例性實施例 中,金屬層404是鋁金屬(A1)層。鋁金屬層4〇4具有在 大約1000 A和大約20000 A之間的鋁厚度,諸如大約 ❹ 3000 A和大約7000 A,例如大約4000 A。設置在金屬層 404上的可選阻擋層4〇6用於防止下層金屬層4〇4擴散 到相鄰層中。阻播層4〇6的適當示例可以是鈕(丁& )、氮 化钽(TaN)、氮化矽鈕(TaSiN)、氮化鈦(彻)、及鈦 (Ti)或它們的組合。除其它矽薄膜之外,圖案化遮罩 層408可為選自由氧化發、氮化石夕、敗氧化石夕(、 非晶碎U-Si)或碳化石夕、非晶碳(α_碳)所组成之一群 組的單層形式。替代地,圖案化遮罩層4〇8可以是至少 包含兩層的複合遮罩形式,一層從上述材料中選擇而第 200947560 二層包含有機光阻遮罩。太力 在/又有可選阻擔層406的實施 例中,圖案化遮罩層40S -Γ 1 » 可以直接設置在金屬層404上。 在示例性實施例中,圄安 ΛΛ a ^ 圖案化遮罩層408疋氮氧化梦 (Sl〇N) f I個實施例中,薄膜堆疊400適於在後 端製程中製備互連結構。 在方框304,為了通過由圖案化遮罩層4〇8限定的開 口 410蝕刻金屬層404,金屬層蝕刻氣體混合物供應到 反應器202中。如第4B圖所示,金屬層蝕刻氣體混合物 蝕刻金屬層404,以便在金屬層4〇4中形成特徵416。在 具有可選阻擋層406的實施例中,可以使用在方框3〇4 所供應用於蝕刻金屬層404的相同氣體混合物,來蝕刻 可選阻擋層406。替代地,可以由與金屬層蝕刻氣鱧混 合物不同並且選擇性蝕刻金屬層404上之可選阻擋層 406的阻撞層钱刻氣體混合物,來餘刻可選阻擋層4〇6。 在一個實施例中’可以使用在蝕刻製程的不同時期期間 所供應的不同氣體混合物’在單一室中姓刻可選阻播層 406和金屬層404。在示例性實施例中,可以由包括至少 一含_素氣體的阻擋層蝕刻氣體混合物來蝕刻可選阻擋 層 406。 在一個實施例中,在方框304供應的金屬層蝕刻氣體 混合物包括含氯氣體。含氯氣體被用於提供蝕刻金屬層 4〇4的反應蝕刻劑。含氯氣體的適當示例包括BC13、Cl2、 或HC1中的至少一種。在一個實施例中,在氣體混合物 中含氣氣體以在大約20 seem和大約800 seem之間的速 200947560 率供應在這裡描述的特定實施例中,用於蝕刻金屬層 4〇4的含氣氣體包括BC1# Ch氣體。以在大約I· 和大約400 之間的速率供應Bcl3氣體,而以在大 約10 seem和大約800 sccm之間的速率供應cl2氣體。 此外,在氣體混合物中供應鈍化氣體,用於在蝕刻製 程期間鈍化例如蝕刻特徵的側壁之蝕刻特徵416的一部 分,以便維持正在蝕刻之金屬層4〇4的垂直輪廓,直到 在金羼層404.中形成特徵的所需深度。在一個實施例 中,鈍化氣體包括含氮氣體和不飽和烴氣體。含氮氣體 的適當示例包括Nr ΝΑ等。不飽和烴氣體的適當示例 包括含有一C = C一或一c ξ c—單體(諸如c2H4、C3H6、 QH8等)的任何碳和氫系聚合物。在示範實施例中,不飽 和烴氣體至少包括N2氣體和c2h4氣體。 在一個實施例中’在蝕刻製程期間n2氣體提供鈍化物 種。在金屬蝕刻製程期間鈍化物種與氣體混合物中的離 〇 解氣離子反應,並在蝕刻特徵的表面及侧壁上形成敗化 金屬。沉積在蝕刻特徵的表面及側壁上所形成的氮化金 屬,以控制在金屬層404中所形成之特徵的垂直輪廓和 臨界尺寸的方式來鈍化蝕刻特徵。 此外,在蝕刻製程期間在氣體混合物中供應的不飽和 烴氣體還形成聚合物’鈍化蝕刻特徵的側壁和表面,從 而提供在金屬層404中所形成之特徵的優良垂直輪廓。 在個實施例中,在氣體混合物中連同化學惰性氣體供 應不飽和烴氣體。在不飽和烴氣體是c2H4氣體的實施 12 200947560 例中,用氦(He)氣稀釋c#4。在c#4和He稀釋氣體 的總氣體流中QH4與He的分子比在大約25%和大約 35〇/〇之間。例如,對於大約2.33的稀釋因數,以大約3〇% 到70%( C^HrHe)的(:出4與He比,用He氣來稀釋c2H4。 在常規技術中,由於純QH4趨於爆炸和易燃,出於安全 原因,建議使用He氣中稀釋的c^4之低分子比,諸如 2.7% : 97,3%的C2H4:He ’以便防止c2h4氣體過量。另 夕卜’在常規技術中認為’為了提供寬的製程視窗和能夠 獲得近垂直蝕刻輪廓,需要稀釋氣流的更高總量。然而, 發明人已經發現,稀釋氣流的過高流量在電漿中將產生 高流動紊流,導致氣流波動和電漿不穩定。在將要蝕刻 的金屬是鋁(A1)的實施例中,發明人已經發現,在撞 擊鋁材料層的表面時來自稀釋氣流的氦離子趨於產生大 量二次電+。由於銘材料具有比諸如石夕、光阻或氧化梦 的其它材料高的二次發射係數’因此當受到來自氦離子 〇 的二次電子撞擊時,鋁表面趨於與來自氦離子.的二次電 子反應,從而影響在氣體混合物中產生的電漿密度。氦 離子與鋁表面之間的反應可能影響橫貫處理反應器的整 體離子密度和分佈’從而導致氣體流量波動和電漿不穩 定。因此,在He氣中稀釋之QH4的高分子比(在C2H4 和1^稀釋氣體的總氣體流中c#4氣體高於25%)連同 &氣與總氣體混合物的所需氣流比’導致金屬層蝕刻製 程中的#刻及純化行為的優良控制。在〇2^和心稀释 氣體的總氣體流中CsH4氣體的更高量還可以在氣體混 13 200947560 合物中提供更高濃度的鈍化物種’這提高在基板表面上 形成的鈍化保護。 另外,在蝕刻期間,稀釋氣體中GH4氣體的更高濃度 還可能影響處理室中維持的壓力。蝕刻期間更高的處理 Μ力可以提好子碰撞的更高可能性,&而辅助整體银 刻反應。因此,通過將處理壓力控制在諸如大於10毫 托的相對更高的範圍,連同QH4氣體的高濃度,來獲得 ❹分子碰撞的更高可能性,從而導致氣體混合物中更高濃 度的鈍化物種並提高在基板表面上形成的鈍化保護。在 示例性實施例中,將稀釋氣體中c^4的分子比乘以處理 室壓力(毫托)得到的值控制在大於大約125,以在蝕 刻期間獲得所需數量的鈍化物種。例如,在C2h4與稀釋 氣體的分子比是25% (0.25)且室壓控制在15 mT的實 施例中,分子比0.25乘以室壓15等於3 75 ( 〇 25χ 15=3.75) ’大於1>25。在另一個實施例中,將c2H4與稀 鬱 釋氣體的分子比乘以處理室壓力到的值控制在大於 1.2 5,諸如大於1 · 5,例如’大於2。 此外’來自He稀釋氣體的二次電子還可能與來自氣體 混合物中供應的含氣氣體的氣離子反應。因此,通過控 制在氣體混合物中供應的含氣氣體的量,可以利用從含 氣亂體釋放的足夠的氯離子量來減少由He稀.釋氣體一 次電子引起的紊流。由於來自He稀釋氣體的二次電子可 以有效地與氣反應來降低氣體混合物中殘餘的二次電子 總量’因此有效降低了由He稀釋氣體二次電子引起的電 200947560 漿不穩定和氣流波動。在一個實施例中,可以將在氣體 混合物中供應的含氣氣體的量控制為與供應到蝕刻反應 器中的He稀釋氣體的量基本相等。例如,可以以基本.等 於供應到餘刻反應器中He稀釋氣體速率的流速來供應 含氯氣體。在含氣氣禮包括BCI3和Cl2氣體的實施例 中’可以將在氣體混合物中供應的(:12氣體控制在基本 等於供應到蝕刻反應器中的He稀釋氣體速率。在這個特 定實施例中,以在大約100 sccm和大約3〇〇 sccm之間 的流速’諸如在大約125seem和大約250 seem之間供應 C12氣體。 在姓刻期間’橫貫基板402的不同區域,例如基板402 的中心或邊緣’可能接收從喷頭232供應的不同量的氣 體混合物,導致基板402的不同區域中餘刻速率的變 化。例如’由於氣體混合物中供應的反應物種,諸如來 自含氣氣體的反應蝕刻劑和來自氮氣及不飽和烴氣體的 鈍化物種,可能具有不同原子品質和平均流徑,向基板 邊緣傳播的每種氣體種類的流速/速度可能是不同的,在 基板402的不同區域中獲得的氣體物種比可能變化。例 如’與不飽和烴氣體相比’氮氣具有橫貫基板表面更快 且更均勻的流速。至於在氣體混合物中供應的不飽和烴 氣體’基於電漿離解,不飽和烴物種傾向從基板中心橫 貫基板表面到基板邊緣形成長聚合物鏈,導致沿基板邊 緣比基板中心附近累積更大量和更長鏈的不飽和烴物 種。這種效果勝過不飽和烴氣體(諸如QH4氣體)的更高 15 200947560 濃度及钱刻製程期間控制之更高製程壓力的製程參數。 累積在基板表面上更大量的鈍化物種提供高的鈍化保 蒦仁疋k供較低的姓刻速率,因而,導致在基板表面 中具有比目標臨界尺寸(CD)更寬的實際臨界尺寸(cd) 的蝕刻特徵’這也被稱為CD增量(CD gain)。相反地, 在累積有較小量鈍化物種和產生較大量反應蝕刻劑的基 板區域中’可能在基板表面上獲得窄的臨界尺寸(CD ), g 這也被稱為CD損失(CD loss)。因此,通過調節氮氣、 不飽和烴氣體之間的流量及流量比,和氣體混合物中供 應之稀釋氣體中包含的不飽和烴氣體的分子濃度,可以 相對調節氣體混合物中供應的每種氣體物種的移動性。 因此’可以獲得在鈍化物種與反應餘刻劑之間的所需比 值,提供鈍化保護及蝕刻行為的優良控制,從而形成橫 貫金屬層404的寬度具有所需輪廓和尺寸的特徵。因 此’可以獲得橫貫基板表面所分佈的經調節且經平衡量 〇 之鈍化物種’從而提供在基板上的材料層404内形成的 蝕刻特徵416的均勻臨界尺寸(CD )。 在基板邊緣需要較少鈍化保護但是需要用於蝕刻的較 高反應物種的實施例中,可以採用C2H4氣體與n2氣體 的低流速比,諸如相對較高量的N2氣體的較小量的C2H4 氣體’來減少在基板邊緣附近形成的長鏈碳_碳聚合物的 存在’從而促進基板邊緣蝕刻速率。相反,在基板邊緣 需要較高純化保護但是需要用於蝕刻的較低反應物種的 實施例中’可以採用CsH4氣體與N2氣體的較高流速比, 200947560 諸如相對較小量的N2氣體的較高量的C2H4氣體,來提 高在基板邊緣附近形成的長鏈碳-碳聚合物的量。 在一個實施例中,N2氣體與C2H4氣體(具有在稀釋氣 體中30%的分子濃度)之間的流速比在大約1:3和大約 20:1之間。在另一個實施例中,n2氣體與C2H4氣體之 間的流速比在大約1:丨和大約1 〇: 1之間,諸如3 :丨。在 又一個實施例中,在氣體混合物中供應的N2氣體和c2H4 _ 氣體(具有在稀釋氣體中3〇%的濃度)被配置成具有基 本相等的量’諸如具有N2氣體和c2h4氣體(具有在稀 釋氣體中30%的濃度)的1:1的流速比。替代地,在氣 體混合物中以在大約lsccm和大約500sccm之間的速率 i、應N2氣體’諸如在大約isccjn和大約3〇sccm之間。 以在大約lsccm和大約1〇〇sccni之間的速率供應c2H4 氣體(具有在稀釋氣體中3〇%的濃度),諸如在大約lsccm 和大約3〇Sccm之間。可選地,氣體混合物還可以包括惰 ⑩ 性氣體。惰性氣體的適當示例包括Ar、He、Xe、Kr等。 在方框306,由氣體混合物形成電漿,以將金屬層4〇4 餘刻成在钱刻特徵416上的所需輪廓和均勻臨界尺寸 (CD)。電漿解離該氣體混合物,在氣體混合物中形成 反應蝕刻劑和鈍化物種,藉此以提供金屬層4〇4中形成 之特徵416均勻臨界尺寸(CD)的方式來钱刻和純化金 屬層404 。 將金屬層蝕刻氣體混合物供應到蝕刻反應器2〇2時調 節幾個製程參數。在一個眘缺/ . , ^ 1U貫施例中,在大約5 mTorr到 17 200947560 ❹ 大約2〇〇 mTorr之間調節蝕刻反應器中氣體混合物的壓 力’例如在大約1 0 m.Torr到大約30 mTorr之間。將基板 溫度維持在大約丨〇〇c和大約90°C之間,例如,在大約 3〇°C和大約60°C之間。可以大約4〇〇瓦到大約3〇〇〇瓦 的功率(例如’大約1200瓦)施加RF源功率,用以由氣 體混合物提供電漿。可以在大約〇 seem到大約200 sccm 之間的流速,例如大約5 sccm到大約4〇 sccm提供諸如 Ar或He的載氣。可以將蝕刻時間設置在大約6〇秒到大 約400秒。在達到底層基板4〇2已經暴露的終點信號之 後,結束蝕刻金屬層404的處理。可以通過任何適當方 法確定所述終點。例如,可以通過監控光發射、預定時 間週期的終結或通過用於確定已經充分去除將要姓刻的 電介質阻擋層406的另一個標識,確定所述終點。 第5圖示出通過在方框3〇4中描述的氣體混合物中供 應的氮氣和不飽和烴氣體間的所選流速比,從基板中心 的點A到基板邊緣的點B在姓刻的基板術丨形成之特 徵416的臨界尺寸(c Ή、阁 I、》* · 才CCD) ®。以適當選擇的氮氣和不飽 和烴氣體之間的流速比,可以獲得橫貫基板表面的均勾 臨界尺寸(CD),由此保持橫貫基板表面之㈣特徵的 所需和均勻輪廓。 本發明的實施例提供一種用 、蚀刻互連結構中的金屬 層的改進方法。通過選擇用於 七 挪糾的鈍化氣體之所需比 率,由此有效調節在金屬層 ^ ^„ 办成之特徵的所得臨界尺 寸,所述方法有利地保持在互 尺 逆、構中形成之特徵的輪 18 200947560 靡和尺寸。 雖然前述内容涉及本發明的實施例,但在不偏離本發 明基本範圍的條件下,可以設計出本發明的其它和另外 實施例,本發明的範圍由以下的申請專利範圍確定。 【圖式簡單說明】 為了可以詳細理解本發明的上述特徵的方式,參考附 圖中示出的實施例給出在上面概述的本發明的更加明確 ® 的描述。 第1圖示出藉由習知技術來蝕刻基板而橫貫基板形成 的特徵的臨界尺寸(CD)圖; 第2圖是根據本發明一實施例所使用之電襞反應器的 示意橫截面圖; 第3圖是根據本發明一實施例,蝕刻製程的一實施例 流程圖; ❷ 第4A-4B圖是設置在基板上之互連結構的一實施例截 面圖;以及 第5圖示出通過根據本發明一實施例的蝕刻製程來蝕 刻基板而橫貫基板形成的特徵之臨界尺寸(CD)圖。 為了便於理解,已經盡可能地使用相同元件符號來代 表附圖中共有的相同元件。預計可以將—個實施例的元 件和特徵有利地合併到其它實施例’而不需要額外敘述。 然而,需要指出的是,附圖僅示出本發明的示例性實 19 200947560 施例,由於本發明可以允許其它等效實施例,因此不能 認為附圖限制了本發明的範圍。
【主要元件符號說明】 102箭頭 B基板邊緣的點 202反應器 213頂蓋 2 1 8 RF源功率 220 DC電源 224匹配網路 227節流閥 230室壁 232噴頭 236真空泵 240控制器 244中央處理器 248氣體源 302方框 306方框 402基板 406可選阻擋層 410 開口 A基板中心的點 200基板 210處理室 216支撐底座 2 1 9阻抗變壓器 222偏壓功率源 226靜電卡盤 228上電極 231襯墊 234電接地 238氣體面板 242記憶體 246輔助電路 300蝕刻製程 3 04方框 400薄膜堆疊 404金屬層 408圖案化遮罩層 4 1 2部分 20 200947560 416特徵 ❹
21

Claims (1)

  1. 200947560 七、申請專利範圍: ι_ 一種用於姓刻一設置在一基板上的金屬層以形成— 互連結構的方法,其包括: 在一蝕刻反應器中提供一基板,該基板具有一設置 在基板上的金屬層; 將一包含至少一含氣氣體和一鈍化氣體的氣體混合 物流入所述反應器中,所述鈍化氣體包括氮氣和不飽和 & 烴氣體’其中所述氤氣和所述不飽和烴氣體具有約卜3 至約20:1間的氣體流速比;以及 使用一由所述氣體混合物形成的電漿來蝕刻所述金 屬層。 2·如申s奢專利範圍第1項所述之方法,其中所述蝕刻更 包括: 通過由一圖案化遮罩層所限定的開口來蝕刻所述金 ❹ 屬層。 如申》青專利範圍第2項所述之方法,其中所述遮罩層 係氧化石夕、氮化石夕、氮氧化石夕⑻⑽卜非晶石夕卜_Si)、碳 化矽以及非晶碳(α-碳)中的至少一種。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述金屬層 為一含銘層。 22 200947560 5.如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述氣體混 合物的所述流入更包括: 將(3丨2氣體以約10 seem至約800 seem間的速率流 入;以及 將BC13氣體以約20 seem至約400 sccm間的速率流 入。 ❿ 6.如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述含氮氣 體為N2,且所述不飽和烴氣體為c2H4。 7·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中所述不飽和 煙氡體係連同一稀釋氣體供應到所述蝕刻反應器。 ❹ 8.如申請專利範圍第7項所述之方法,其中所述稀釋氣 體為He。 如申印專利範圍第7項所述之方法,其中所述不飽和 25體和所述稀釋氣體係以不飽和烴氣體比稀釋氣體約 5:75至約35:65間的分子比, 供應到所述姑刻反應器中 10, 申%專利範圍第9項所述之方法,更包括: 將所 mT〇rr 之間 塊餘刻反應器的壓力維持在約5 mT〇rr至約200 23 200947560 如申請專利範圍第1G項所述之方法,其中在所述稀 釋氣體中所述不餘和烴氣體的分子比乘α所述反應器壓 力得到的值大於約1.2 5。 12. 如申請專利範圍第7項所述之方法,其帽述稀釋 氣體係以大體上等於所述含氯氣體流速的流速供應。 e 13. 如申請專利範圍第丨項所述之方法,其中所述氣體 混合物的流入更包括: 將所述氮氣以約1 sccm至約500 sccm間的速率流 入;以及 將所述不飽和烴氣體以約1 sccm至約1〇〇 sccm間 的速率流入。 ❹ 14.如申請專利範圍第2項所述之方法,其中在所述金 屬層和所述圖案化遮罩層之間設置一阻擋層。 15· —種蝕刻一設置在一基板上之金屬層的方法,其包 括: 在蝕刻反應器中提供一具有一鋁層的基板,該鋁層 適於一設置在基板上之互連結構; 將一包含BC13、Cl2和一鈍化氣體的氣體混合物流 入所述反應器中’所述鈍化氣體包括氮氣和不飽和烴氣 24 200947560 體,其中所述氮氣和所述不飽和烴氣體具有約u至約 20:1間的氣體流速比;以及 使用一由所述氣體混合物形成的電漿通過一圖案化 遮罩層來蝕刻所述鋁層。 16. 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中流入所述 氣體混合物更包括: 調節所述氮氣和所述不飽和烴氣體間的流速比,以 ® 調整在所述鋁層中所形成之特徵的臨界尺寸。 17. 如申請專利範圍第15項所述之方法,其中所述不飽 和烴氣體和所述稀釋氣體係以不飽和烴氣體比稀釋氣艎 約25:75至約35:65間的分子比,供應到所述蝕刻反應器 中。 ❹ 18.如申請專利範圍第I?項所述之方法,其中所述反應 . 器壓力係維持在'約5 mTorr至約200 mTorr間。 19_如申請專利範圍第18項所述之方法,其中在所述稀 釋氣體中所述不飽和烴氣體的分子比乘以所述反應器壓 力得到的值大於約1.25。 20. —種蝕刻一設置在一基板上之材料層的方法,其包 括: 25 200947560 在一勉刻反應器中提供一基板’該基板具有一圖案 化遮罩層,其係設置在一設置於基板上的鋁層(其適於一 互連結構)上; 將一包含BCI3、eh和鈍化氣體的氣體混合物流入 所述餘刻反應器中’所述鈍化氣體包括N2氣體和c2h4 氣體’其中N2氣體與C2h4氣體的氣體流速比在約1 : 3 至約20 : 1間,其中所述c2h4氣體係連同一稀釋氣體以 QH4氣體比稀釋氣體約25:75至約35:65間的分子比, 供應到所述银刻反應器中;以及 使用一從所述氣體混合物形成的電漿,通過所述圖 案化遮罩層蝕刻所述鋁層。 21.如申請專利範圍第2〇項所述之方法,其中所述反應 器屋力係維持在約5 mTorr至約200 mTorr間,且其中所 述稀釋氣體中C2H4氣體的分子比乘以所述反應器壓力 得到的值係控制在大於1.25。 26
TW097145999A 2007-11-28 2008-11-27 Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process TW200947560A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/946,562 US20100003828A1 (en) 2007-11-28 2007-11-28 Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process with a highly concentrated unsaturated hydrocarbon gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW200947560A true TW200947560A (en) 2009-11-16

Family

ID=40437052

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW097145999A TW200947560A (en) 2007-11-28 2008-11-27 Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20100003828A1 (zh)
EP (1) EP2065923A3 (zh)
JP (1) JP2009135498A (zh)
KR (1) KR101046818B1 (zh)
CN (1) CN101452881A (zh)
SG (1) SG153011A1 (zh)
TW (1) TW200947560A (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007143394A2 (en) 2006-06-02 2007-12-13 Nielsen Media Research, Inc. Digital rights management systems and methods for audience measurement
US9373521B2 (en) 2010-02-24 2016-06-21 Tokyo Electron Limited Etching processing method
CN102270602A (zh) * 2010-06-04 2011-12-07 和舰科技(苏州)有限公司 一种铝导线的形成方法
US8546263B2 (en) 2011-04-27 2013-10-01 Applied Materials, Inc. Method of patterning of magnetic tunnel junctions
US8647977B2 (en) 2011-08-17 2014-02-11 Micron Technology, Inc. Methods of forming interconnects
US9368368B2 (en) * 2014-07-21 2016-06-14 Tokyo Electron Limited Method for increasing oxide etch selectivity
US20230238248A1 (en) * 2022-01-26 2023-07-27 Nanya Technology Corporation Method of processing substrate

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3905820A (en) * 1972-01-27 1975-09-16 Hoechst Ag Light sensitive copolymers, a process for their manufacture and copying compositions containing them
SE434517B (sv) * 1976-11-25 1984-07-30 Extensor Ab Komposition med bevexningsmotverkande egenskaper, anvendbar sasom skeppsbottenferg, innehallande partikelformigt polytetrafluoreten samt anvendning derav
EP0255989B1 (de) * 1986-08-06 1990-11-22 Ciba-Geigy Ag Negativ-Photoresist auf Basis von Polyphenolen und Epoxidverbindungen oder Vinylethern
US5108842A (en) * 1988-12-22 1992-04-28 General Electric Company Curable dielectric polyphenylene ether-polyepoxide compositions useful in printed circuit board production
US5162450A (en) * 1989-02-17 1992-11-10 General Electric Company Curable dielectric polyphenylene ether-polyepoxide compositions
EP0785572A2 (en) * 1996-01-22 1997-07-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dry etching method for aluminium alloy and etching gas therefor
EP0935446B1 (en) * 1996-07-09 2007-02-07 Orthopaedic Hospital Crosslinking of polyethylene for low wear using radiation and thermal treatments
US5849641A (en) * 1997-03-19 1998-12-15 Lam Research Corporation Methods and apparatus for etching a conductive layer to improve yield
US6776792B1 (en) * 1997-04-24 2004-08-17 Advanced Cardiovascular Systems Inc. Coated endovascular stent
US6949289B1 (en) * 1998-03-03 2005-09-27 Ppg Industries Ohio, Inc. Impregnated glass fiber strands and products including the same
US6010966A (en) * 1998-08-07 2000-01-04 Applied Materials, Inc. Hydrocarbon gases for anisotropic etching of metal-containing layers
US6177353B1 (en) * 1998-09-15 2001-01-23 Infineon Technologies North America Corp. Metallization etching techniques for reducing post-etch corrosion of metal lines
WO2002015244A2 (en) * 2000-08-16 2002-02-21 Massachusetts Institute Of Technology Process for producing semiconductor article using graded expitaxial growth
DE10042152A1 (de) * 2000-08-26 2002-03-28 Basf Coatings Ag Mit aktinischer Strahlung aktivierbares Thixotropierungsmittel, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE10048275C1 (de) * 2000-09-29 2002-05-29 Basf Coatings Ag Thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbares Mehrkomponentensystem und seine Verwendung
DE10048849A1 (de) * 2000-10-02 2002-04-18 Basf Coatings Ag Verfahren zur Herstellung eines thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbaren Mehrkomponentensystems und seine Verwendung
DE10048847A1 (de) * 2000-10-02 2002-04-18 Basf Coatings Ag Lösemittelhaltiges, thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbares Mehrkomponentensystem und seine Verwendung
DE10129970A1 (de) * 2001-06-21 2003-01-09 Basf Coatings Ag Thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare Beschichtungsstoffe, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US6565659B1 (en) * 2001-06-28 2003-05-20 Advanced Cardiovascular Systems, Inc. Stent mounting assembly and a method of using the same to coat a stent
JP2003059906A (ja) * 2001-07-31 2003-02-28 Applied Materials Inc エッチング方法およびキャパシタを形成する方法
DE10140156A1 (de) * 2001-08-16 2003-03-20 Basf Coatings Ag Thermisch und mit aktinischer Strahlung härtbare Beschichtungsstoffe und ihre Verwendung
US20030096090A1 (en) * 2001-10-22 2003-05-22 Boisvert Ronald Paul Etch-stop resins
DE10154030A1 (de) * 2001-11-02 2003-05-22 Basf Coatings Ag Effektgeber, wässriger Beschichtungsstoff, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
US6764658B2 (en) * 2002-01-08 2004-07-20 Wisconsin Alumni Research Foundation Plasma generator
DE10200929A1 (de) * 2002-01-12 2003-07-31 Basf Coatings Ag Polysiloxan-Sole, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US7060632B2 (en) * 2002-03-14 2006-06-13 Amberwave Systems Corporation Methods for fabricating strained layers on semiconductor substrates
US7074623B2 (en) * 2002-06-07 2006-07-11 Amberwave Systems Corporation Methods of forming strained-semiconductor-on-insulator finFET device structures
US6995430B2 (en) * 2002-06-07 2006-02-07 Amberwave Systems Corporation Strained-semiconductor-on-insulator device structures
US7270761B2 (en) * 2002-10-18 2007-09-18 Appleid Materials, Inc Fluorine free integrated process for etching aluminum including chamber dry clean
US20040229470A1 (en) * 2003-05-14 2004-11-18 Applied Materials, Inc. Method for etching an aluminum layer using an amorphous carbon mask
US7198675B2 (en) * 2003-09-30 2007-04-03 Advanced Cardiovascular Systems Stent mandrel fixture and method for selectively coating surfaces of a stent
US7109513B2 (en) * 2003-12-30 2006-09-19 Fuji Xerox Co., Ltd. Use of wicking means to manage fluids on optical level sensing systems
WO2005112092A2 (en) * 2004-05-11 2005-11-24 Applied Materials, Inc. CARBON-DOPED-Si OXIDE ETCH USING H2 ADDITIVE IN FLUOROCARBON ETCH CHEMISTRY
JP2006228986A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2006310634A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
US7277176B2 (en) * 2005-05-10 2007-10-02 Uvp, Inc. Emission filter X-Y array
US7964512B2 (en) * 2005-08-22 2011-06-21 Applied Materials, Inc. Method for etching high dielectric constant materials

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090055469A (ko) 2009-06-02
US20100003828A1 (en) 2010-01-07
SG153011A1 (en) 2009-06-29
CN101452881A (zh) 2009-06-10
EP2065923A2 (en) 2009-06-03
KR101046818B1 (ko) 2011-07-06
EP2065923A3 (en) 2010-03-10
JP2009135498A (ja) 2009-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI352387B (en) Etch methods to form anisotropic features for high
TW201837979A (zh) 半導體處理裝置
JP5913965B2 (ja) 金属酸化物のハードマスクの形成方法
US7300597B2 (en) Selective etch process of a sacrificial light absorbing material (SLAM) over a dielectric material
US6991739B2 (en) Method of photoresist removal in the presence of a dielectric layer having a low k-value
JP2915807B2 (ja) 六弗化イオウ、臭化水素及び酸素を用いる珪化モリブデンのエッチング
TW201826386A (zh) 用於高深寬比結構之移除方法
US7056830B2 (en) Method for plasma etching a dielectric layer
TW200947560A (en) Methods for adjusting critical dimension uniformity in an etch process
JP2007103942A (ja) 炭素系ハードマスクを開く方法
US6855643B2 (en) Method for fabricating a gate structure
TWI692809B (zh) 蝕刻方法
KR20070089082A (ko) 기판의 부식을 제어하기 위한 방법
TWI766866B (zh) 蝕刻方法
TW589403B (en) Mechanism for bow reduction and critical dimension control in etching silicon dioxide using hydrogen-containing additive gases in fluorocarbon gas chemistry
KR20040102337A (ko) 기판으로부터 잔류물을 제거하는 방법
JP2022513260A (ja) 3dnand応用のためのメモリセルの製造
KR101224747B1 (ko) 감소된 에칭률 마이크로-로딩을 갖는 텅스텐 실리사이드에칭 공정
TW202226378A (zh) 選擇性各向異性金屬蝕刻
JP2005045053A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2022500850A (ja) 準安定活性ラジカル種を使用する原子層処置プロセス
JP2022116000A (ja) 空隙を形成するためのシステム及び方法
JP2023113700A (ja) 炭化タングステン膜の接着性及び欠陥を改善する技法
JP2008172184A (ja) プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
TW200303053A (en) A high selectivity and residue free process for metal on thin dielectric gate etch application