TW451271B

TW451271B - Method for forming fine pattern

Info

Publication number: TW451271B
Application number: TW089110238A
Authority: TW
Inventors: Ichiro Okabe; Hiroki Arai
Original assignee: Semiconductor Leading Edge Tec; Asm Japan Kk
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-08-21
Also published as: JP2001051424A; US6586163B1; JP3320685B2; EP1058155A2; EP1058155A3; KR20010007158A

Description

* 4512 71 五、發明說明（l) ----- 本發明係有關於使用氮化石夕系膜之新穎的微細圖案形成方法。特別是有關於使形成微細圖案時的微影製程中光阻的駐波（standing wave)致果為最小值，並且使在裝置衣&工程中氮化石夕系膜的穩定性增加之微細圖案的形成方法’本發明可利用於例如形成製造半導體裝置等時的微細圖案之方法。為了滿足ULS I製造所要求之尺寸經密度及解像度之微影製程的周邊技術，習知為減低由基板而曝光光之反射的技術（反射防止技術）。由基板而反射之曝光光，例如為因光阻膜之感光性薄膜的内部之薄膜干涉所引起。發生這樣的薄膜干涉時，會發生稱為駐波之光阻膜厚度方向的曝光，而減低光阻圖案的解像度。又’因基板而使曝光之光反射時，會發生所謂多重干涉之伴隨光阻的膜厚度變動之尺寸變動，該變動會惡&光阻圖案的尺寸精度。再者，因基板而反射之曝光的光，由於基板的凹凸、而隨機地在斜面方向行進。因此會使本來應遮光的區域感光而發生無法形成所希望的圖案之問題 (白色模糊影像（halation))。由於該問題會因來自基板的反射光強度之比例而越明顯，因此如果減低反射光則可控制該問題。因此，已有比以前更多的討論嘗試減低來自基板的反射光。反射防止的方法根據其原理可大致分為兩類。其中之一為所讀的吸光性膜，也就是使雨吸收曝光之光性質強的膜作為反射防止膜之方法，另一方法為种用光干涉進行反

第4頁 4512 71 五'發明說明（2) 射防止之方法。前者之代表例為在塗佈光阻前在基板上塗佈吸光性有機膜之 ARC CAnti-Reflective coating)方法。由於大部分透過光阻向基板之光在到達基板面前被吸光性有機膜所吸收’因而抑制了來自基板返回至光阻膜之光的強度。再者’ARC方法是記載於1991年的（Proceeding of SPIE) 14 6 3卷第16至29頁，以及特開昭59-93448號公報。利用光干涉之反射防止技術例如是在A丨、w、s i、i 等高反射基板上，沈積Si 〇xNy、Si Νχ等反射防止膜之方法。該方法中反射防止膜的厚度是設定在從光阻和反射防0 止膜之境界面的反射光以及從反射防止膜和基板之境界面的反射光互相為逆位相的關係。此時，由於該等反射光在反射防止膜的内部互相抵銷，因而減低進入光阻之反射光。該方法是記載於特開昭59-654 0號公報、特開昭 57-130481 號公報以及 1994 年之（Proceeding of SPIE) 2197 卷第 722 至 732 頁或 1982 年之（Technical Digests of International Electron Device Meeting)第399 至402 頁。

在段差大之下地基板上使用ARC時，段差上部如第1圖所示’反射防止膜1 02的臈厚度變得比段差下部薄β因此考慮段差上部的情況下必須設定反射防止膜為充分的膜厚度。然而’形成微細圖案時使用厚膜的反射防止膜，對圖案厚度之反射防止膜的膜厚度比，也就是縱橫比（aspect

第5頁 451271 五、發明說明（3) ratio)變得非常大。此時，反射防止膜的加工非常困難’同時容易發生形成之圖案倒塌的不良現象。相對於此’使用利用光干涉之反射防止法的以〇3£化、 Si Nx等反射防止膜，由於可以CVI)方法沈積，即使在下地基板上發生段差，亦可得到均一膜厚度。因此如果利用光干涉之反射防止法’可得到比ARC方法優良之反射防止效果0 利用光干涉之反射防止法所習知使用之s i 〇χ 、s i Νχ

等反射防止膜的表面含有大量鹼性的氮素。該膜上塗佈 positive type (以下稱為正型）之化學放大光阻進行曝光時’在曝光後實行光阻的加熱步驟（PEB步驟），光阻中的酸與反射防止膜表面的氮素所具有之非共有電子對鍵結。其結果為在光阻和基板之境界面的附近，會發生氧濃度降低的情況。光阻在氧濃度低下的部分有較不溶解於顯像液的特性。因此’在光阻和基板之境界面附近之氧濃度下降，結果易發生光阻圖案波形失真β光阻圖案的波形失真因為使圖案線寬的控制性惡化’因此不是較佳的現象。為了解決上述問題，（；特開平1〇_189441號公報）揭 j 露在反射防止膜的表面積層不含氮素的物質（例如以電漿U CVD方法做成之SiO膜）之後塗佈光阻的方法。然而，本發明人等進行之實驗，發現在反射防止膜上沈積Si〇膜，並，無法防止光阻的的波形失真。又’ S i 0X Ny、S i Nx等反射防止臈，例如在未滿4 〇〇 °c溫

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度下以電漿CVD方法沈積時’該等膜中包含大量的氫原子。在半導體裝置中殘留含多量的氫原子之膜的裝置製過程進行中，在該製程中進行多樣的熱工程，因而反射止膜中的氫從膜中脫離而往非結晶矽.鋁以及銅等的電部分及BPSG等之層間膜的部分擴散。該等現象會引起電路材及層間膜的品質劣化，並使裝置的可靠性減低。例如，如第4圖之步驟，沈積反射防止膜7步驟後間膜12 (BPSG等）的成膜及回流（refl〇w)之步驟。上^〔步驟所使用的溫度通常為7〇〇〜8〇〇。〇，會引起反射防止臈7 之膜組成變化。特別是習知的方法在沈積氮化矽系之臈時，膜中所含有的氩（包含在Si_H、N_H鍵）脫離而變化膜組成。其結果是發生獏的光學定數的變化和應力變化、膜的剝離。如果發生該等變化之膜無法作為反射防止膜的功效，將給予裝置之各特性不良影響。在微細圖案的形成步驟完成之後剝離除去反射防止膜可有效的防止起因於氫素脫離之品質降低。然而，該處理將直接造成步驟的增加。

沈積S i Ox Ny、S i Nx等反射防止膜之方法，亦可為減壓 CVD。如果是減壓CVD ’可減少反射防止膜中的氫原子濃度。不過以減壓CVD沈積反射防止膜，則必須加熱基板至 8 0 0 °C左右。在這樣咼溫下的處理基板會發生熱變形。而且以減壓 CVD沈積之膜比一般的膜内應力高，基板容易變形。由於半導體裝置製造用的基板在今後傾向於越來越大，因此控

第7頁 4512 7 1 五'發明說明（5) 制基板的熱變形及膜内應力是重要的。反射明’使用叫〜、㈣等反射防止膜而控制反射先的衫響之方法，雖然比ARC方法優良，但由 Ϊί ((;; 案之波形失真、（2)裝置的可靠::降低以及（3)基板容易變形等問題。 - 本發明為了解決上述問題，旨在於提供變形、可防止裝置的可靠性降低且可形成精= 圖案的微細圖案之形成方法。良好之先阻 (1 )為了達到上述目的，本發明之微細地基板上塗佈光阻並以翠一波長曝光而案形之成= 成微細圖案之方法，包括：在下地基板上，直 :層沈積虱化矽糸m;在前述膜上’直接或經由其他層形成光阻，’將前述光阻進行曝光，而轉寫光罩圖案；以及以轉寫之光阻圖案作為光罩而蝕刻氮化矽系膜。 (2 )前述氮化矽系膜對195 nm以下的〇有U以上3.5以下的折射率，以及以以上㈠/下較的佳衰減係數，並具有l〇nm以上2〇〇nm以下的膜厚度。如果滿足本條件’冑述氮切系之膜則具有充分作為反射防功能。 (3 )則述沈積氮化矽系膜步驟較佳是使用電漿裝。置且配置刖述下地基板部分的溫度設定在4〇〇°c以上7〇〇 c以下，且原材料氣體中所含之氨設定在1〇m〇i%以進行。

第8頁 451271 五、發明說明（6) _ 如果使用該溫度範圍及氣體條件沈積氮化矽系膜則可減低膜中的氫濃度。〇 (4)在上述方法加入前述光阻形成步驟之前，在400 C以上7〇〇 °c以下的溫度條件下使用電漿CVD裝置而沈積前述氧化^夕膜步驟是有效的方法。本發明所得之氧化矽膜是在40 0 °C以下形成比習知的氧化發膜之膜密度高，因此可控制化學放大型光阻所含的氧擴散至氡化矽膜中。且，氧化矽中所含之氮的含有量可變小。根據本發明’氫的含有濃度可變小，且可形成膜内應力變小的氮化矽系的反射防止膜。因而以第4圖等之步驟之膜組成的變化和脫落氣體大至上不會發生且光學定數亦穩定。因此’幾乎沒有後來高溫的步驟加入之裝置下層之膜組成的變化’而可使用反射防止膜。又，裝置的製造工程上，在沒有移除反射防止膜時等由於是熱穩定的，而難以給予裝置的各特性影響。簡單圖式說明. 第1圖係顯示習知技術（ARC方法）問題的概念圖。第2 a ~ f圖係顯示本發明實施例1以及比較例1之製程的剖面圖。第3圖係顯示實施例1及比較例丨之對於從光阻_基板界面之光強度反射率之氮化矽膜厚度依存性的圖。第4a~f圖係顯示本實施例2及比較例2之製程之剖面圖0

451 2 71 五、發明說明（7) --- 而的r^)係顯不實施例2中對於從光阻-BPSG基板界面的下地1£域之光強度反射率的氮化矽磨厚度依圖。第5圖（b )係顯示實施例2中對於從光阻_bpsg基板界面的下2區域之光強度反射率的氮化石夕磨厚度依存性的圖。第6圖（a )係顯示比較例2中對於從光阻基板界面的下地1區域之光強度反射率的氮化矽磨厚度依存性的圖。第6圖（b )係顯示比較例2中對於從光阻_BpsG基板界面的下地1區域之光強度反射率的氮化矽磨厚度依存性的圖。圖第7a〜f圖係顯示本實施例3及比較例3之製程之剖面第8圖係顯示實施例3中對於從光阻—氧化矽基板界面之光強度反射率的氮化矽磨厚度依存性的圖。第9圖係顯示比較例3中對於從光阻-氧化矽基板界面之光強度反射率的氮化矽磨厚度依存性的圖。 r 第圖（a)為以實施例3方法圖案化的15〇 nm寬度的光阻圖案剖面圖。第1 0圖（b)為以比較例3方法圖案化的1 5〇 nm寬度的光阻圖案剖面圖。第Π圖為本發明之實施例4及比較例4之試料的剖面圖。

2118-3224-PF.ptd 第10頁 451271 五、發明說明（8) 第1 2圖係顯示藉由本發明之實施例4及比較例4之方法成膜之氮化矽膜的昇溫脫離分析（TDS )的結果。實施例實施例1 以下參考第2及3圖說明本發明之實施例1。苐2圖所示為說明本發明之實施例1的微細圖案形成方法的步驟。在第2圖中，符號1及1’分別代表光阻及光阻圖案’符號2及2’則分別代表加工前後的鎢膜（w膜），符號 3及3’分別代表加工前後的氮化鈦膜（TiN膜），符號4及 4分別代表加工前後的聚矽膜。又，第2圖中符號5代表氧化碎膜（Si〇2膜）’符號6為基板，符號7為氮化矽膜。更進一步’第2圖中，符號8及9代表光阻1的曝光所用的曝光光及光罩。本實施例之微細圖案形成方法中，如第2圖所示，在被加工基板6上以電漿CVD方法沈積氮化矽膜7，在該氮化石夕膜上部形成光阻1 β本實施例中，光阻1是使用Clar iant 公司製造之聚丙烯系正型ArF光阻β 為了計算發生在光阻丨和氮化矽膜7之境界面之反射光 =，射率’以刀光橢圓對稱儀一eiiipS〇ffleter)測 =光阻1、氣化碎膜7、w膜2、1>^膜3的光學定數。其結果得$對波長1 93 nm的光之表丄的值。再者，氮化矽膜7的成膜疋使用曰本ASM公司所製的電漿CVI)裝置，以5〇〇充的溫度條件’原料氣體是採用SiH4(2〇〇sccm^〇N2 (1〇〇〇sccm 3 〇

4512 71 五、發明說明（9) 使用镇結果計算從光阻1到基板6之界面的區域（以下稱為光阻-基板界面）所形成的反射率，求出如下所示之特性。第3圖顯示有第2圖之構成之下地（從基板6到氮化矽赛.1.)的上方塗佈具有前述表1之光學定數之光阻1進行曝光時，光阻-基板界面中強度反射率就是入射光的強度I和反射光強度R的比I/R對氮化矽膜7的膜厚度之依存性的計算結果。上述計算可使用例如「基礎光學（255頁）」（工| 惠榮•上原富美哉著：現在工學社）等文獻詳述之計算 ^進行。如第3圖所示之結果判斷反射防止膜（氮化妙權 :的膜厚度為73nm時，從下地的反射率成極小值可箱细 07線寬度控制性。阻1 表1 物質率衰減勝數公司製光阻 1.71 0.018 氮化矽 0.959 0.448 鎢Cw) 1.305 3.201 TiN 丨丨〜 1.629

再者’為了使線寬度控制性達到最大值，而採用從光至下地界面之區域發生之反射率為極小值的條件，但

4 512 71 五、發明說明反射率為極小值並不是必須的口 θ 值為最小值的條件下可；要疋抑制強度反射率的度即可。了達到微影技術所要求之尺寸精度程本實施例的微細圖案形以電漿CV0方法在膜2上 t方法根據上述的計算結果’ 之後，具有前述表Μ光學定的I化梦膜7。 (第2圖（a))。之先阻1為〇. 5 //m之膜厚度接，以ArF準分子雷射步進機（6χ stepper)進行圖案曝光（第2 氫氧化氨水溶液等之有機鹼系。之後，以四甲基理，报忐η 1 s 〜驗系水〉谷液為顯像液進行顯像處理’形成0.15以m之密集線圖案（第之圖⑷）。之4電(SEM)觀察上述所得之光阻圖案有於4在^严声太=有圖案侧面的粗糙不平。該結果為沒 : 、子又之曝光不均，總之是指可抑制從下地基板的反射而減低膜干涉效果。χ，上述的微細圖案形成方法不會發生從下地的亂反射而產生圖案尺寸的波形失 '一真，即，確認可得到防止白色模糊影像，而其結果良好的光阻圖案。本實施例的微細圖案形成方法中，經上述之處理得到之光阻圖案Γ作為光罩將氮化矽膜7蝕刻，進行圖案轉寫 (第2圖（d))。在本實施例中，上述的蝕刻是使用Lam研究室製造的蝕刻裝置（TCP-94 0 0 )，採用CHF3為蝕刻氣體而進行。接著’藉由將基板6暴露於氧氣電漿氣體中，除去光

第13頁 4512 71 五、發明說明（11) 阻圖案Γ (第2圖（e))。繼續將圖案轉寫之氮化矽膜7作為光罩蝕刻下地基板。上述之蝕刻使用應用材料股份有限公司製造的標準蝕刻系統裝置，使用蝕刻氣體HBr/Cl2 02混和氣體而進行。藉由進行上述一連串步驟，可在基板6上轉寫〇.15#m密集配線圖案。使用Ho 1 on公司所製的關鍵性尺寸測量系統 (critical dimension measurement system (ESPA-61 ) )調查晶圓内2 5點的配線圖案之線寬的變化，結果示於表 2。如表2所不’本實施例的微細圖案形成方法形成之晶圓内的線寬變化是以3 σ值表示，為9. 7 nm。再者，測定支配線圖案的設計值假設為1 5Onm。其結果發現本實施例的微細圖案形成方法具有充分的尺寸控制性。表2 氮化矽膜厚度 C 3σ值〕實施例1 73 nm 9.7 nm 比較例1 45 nm 19.2 nm 比較例1 以下，說明與實施例1之方法比較之比較例1。本比較例的圖案形成方法，與實施例1同樣地，如第2圖所示以電漿CVD方法在被加工基板6的上面沈積氮化矽膜7 ’繼續在

第14頁五、發明說明（12) ------ 其上，形成例如聚丙烯系的正型光阻所組成之光阻層。但j本比較例與實施例i不同的是氮化矽膜7的膜厚度 ’’·、 nm。再者’上述以外的步驟與實施例1相同。以與實，例1相同的方法計算’以比較例1形成之晶圓上光阻—基丄界面中強度反射率為34% (參考第3圖），為比實施例1 大的值。 H〇i〇n公司所製的關鍵性尺寸測量系統（ESPA-61 )調 —晶圓内25點的配線圖案之線寬的變化之結果，該變化3 :，為19.2nffl (參照表2 )。如上所述看出比較例1的方法、光阻基板界面之強度反射率大，而判斷比實施例1的方法之線寬控制性要低。然而，上述實施例中光阻i的曝光波長限定為〗93nm , 但本發明並未限定，如果曝光波長為1 95rm以下。亦可得到同等的效果。又’上述的實施例中’氮化矽膜7的折射率及衰減係 t刀別限疋為1·959及0.448，但本發明並不限於上述值。具體的說，折射率在4至3. 5的範圍内，衰減係數在 0. 2至0· 8的範圍内，可得到相同的效果。上述之實施例中，氮化矽膜7的膜厚度限定為”⑽，二阁不限於該膜厚度，氮化矽膜7的膜厚度至2〇〇η 範圍内皆可。 …。上述之貫施例中，氮化矽膜7的成膜時之溫度限 ϋ C，但並不限於該溫度，在400至70trc的範圍内

第15頁 4512 71 五、發明說明（13) 更進一步，上述之實施例中，氮化矽膜7的成膜時的氣體條件限定為§丨{14(20〇3(^111)/%(100〇3(：(：111)，但並不限於該氣體條件，原材料中的氨量在1 〇m〇 1 %以下亦可。實施例2 接著參考第4至6圖說明本發明之實施例2。第4圖所示為說明本發明實施例2的微細圖案形成方法的步驟。再者，第4圖中與第2圖所示之構成要素相同且對應’因此省略同一符號所附的說明。第4圖中，符號1〇代表加工之矽化鎢膜（WSi膜），符號11代表加工之非晶質矽膜，又符號丨2及12，分別表示加工前後的BPSG膜。再者’非晶質矽膜1〇和基板6之間介有與該等絕緣的氧化矽膜（圖中未示）。本實施例的微細圖案形成方法，如第4圖所示，在已閉配線圖案化的下地基板6上以電漿CVD方法沈積氮化石夕膜。在本實施例中’是使用直徑3 0 0mm的半導體裝置製造之晶圓為基板6。氮化矽膜7上沈積約為1〇〇0nm膜厚度的摻雜领及碟之氧化矽膜（BPSG ) 12膜。更進一步，在BPsg 1 2上形成光阻1 ^本實施例中，光阻1是使用東京應化製造的環烯烴系正型光阻。為了計算光阻1和BPSG膜12的境界面（以下稱為「光 BPSG界面」）發生之反射光的反射率，藉由分光糖圓 ^稱儀測定光阻1、肿％膜12、氮化矽膜7 1^膜1〇的光子定數。其結果得到對於波長19311111之表3的值。再者，氮化石夕膜7的成膜與和實施例j相同，使用日本公司所製 451271 五、發明說明（14) 造的電槳CVD裝置，設定以下為成膜涤件：

成膜溫度：5 0 0 °C 氣體條件：SiH4 ( 20 0 sccm)/N2(l〇〇〇sccm) 表3 m 砸孪衰聊數 ...................m 170 0.018 實触J2.t酬2獅 1.959 0.44S 銳例2獅 IlW 2663 0.^0 t_J2 獅 WSi 1.032 2223 觀例2*jr_j2娜 BPSG 1.562 _ 銳例2.tb*^J2獅從第4圖判斷，本實施例中，光阻1之下地具有2種構造。一個為BPSG膜12/氮化矽膜7/WSi膜40 /非晶質矽膜11/ 氧化矽膜（未圖示）/構成矽基板6的積層構造的部分。另一為BPSG膜12/氮化矽膜7/構成矽基板6的積層構造部分。本實施例中前述下地構成標記為「下地1」，後者的下地構成標記為「下地2」》分別計算光阻-BPSG界面中在：) 下第1級下第2之強度反射率之結果示於第5圖（a) (b)。如該等結果所示，光阻-BPS界面的強度反射率隨著 . BPSG膜12的膜厚度變動’但設定氮化矽膜7的厚度為70nm 、 __f ..... ·...........·—· -.....--- —................ ，可控制該強度反射率在下Α Γ及下地2的範圍ϋ至τ〇

第17頁 451271 五、發明說明（15) %。因此，如果依照此設定，可預期良好的線寬度控制性。本實施例的微細圖案形成方法，根據上述的計算結果’籍由電毁CVD方法成膜具有7〇ηηι之膜厚度之氮化妙膜7 於WSi膜10上。之後，在氮化矽膜7上積層bpsg膜12，在更上面，塗佈0, 7 膜厚度的具有前述表3之光學定數之光阻1 (第4圖（d ))。以掃瞄式電子顯微鏡觀察如上所得光阻1之結果，圖案侧面的粗縫相當小，且亦未發生從下地的亂反射之圖案尺寸的波形失真，即’確認得到可防止白色模糊影像，其結果良好的光阻圖案。本實施例的微細圖案形成方法，由上述之處理得到之光阻圓案Γ作為光罩蝕刻BPSG膜12，進行圖案轉寫。本實施例中，上述的蝕刻是使用東京電子股份有限公司製造的平行平板型標準蝕刻裝置’並以CHF3/CF4混和氣體作為蝕刻氣體而進行。接著’藉由暴露基板6於氧氣電襞氣趙中，除去光阻囷案1’ （第4圖（e))。繼續以囷案轉寫之BPSG膜12作為光罩蝕刻氮化矽膜7。上述之蝕刻是使用應用材料公司製造的標準蝕刻裝置，使用CF4/02混和氣體為蝕刻氣體。經由進行上述一連串的步驟，可在基板6上轉寫〇.i8"m直徑的窗圖案（第4圖（f))。使用Ho 1 on公司所製的關鍵性尺寸測量系統（ESPA -61 )調查晶圓内25點的窗圖案之直徑的變化之結果，該變化

第18頁 451 2 71 五、發明說明（16) 3 σ值為1. 2nm (參照表2 )。再者，測定之窗圖案的設計值應該為180nra。如上結果看出本實施例之微細圖案形成方法具有充分的尺寸控制性。又，以Nikon公司製造的長尺寸測量裝置（光波61 ) 面内25點測量形成於下地基板之閘配線圖案的晶圓内的位置經過第4圖之步驟b~f後變成的程度。該變化量之3 算出結果示於表4。再者，位置變化的原因主要認為是沈積矽膜7時的熱處理中晶圓的變形，及形成之氮化矽膜7的應力。位置變化的容許範圍是線寬的20%以内，即，線寬為180nm時為36nm以内。如表4所示之結果，以本實施例的微細圖案形成方法所形成的晶圓，其全面閘配線圖案的位置變化是在容許範圍内。表4 實驗位置 3<y ( nm) 實施例2 32.4 比較例2 58.1 比較例2 以下，說明與實施例2之方法比較之比較例2。本比較例的圖案形成方法，如第4圖所示以電漿CVD方法在已形成閘配線圖案化之下地基板上面以低壓CVD方法沈積氮化矽

第19胃 4S1 2 71 五、發明說明（17) 膜7 ’接著沈積約為lOOOnm膜厚度的摻雜硼及碟之氧化石夕膜（BPSG ) 12膜，繼續形成光阻1 (本實施例中，光阻i是使用東厅、應化製造的環稀煙系正型光阻）β本比較例使用的妙基板6為與實施例2相同的直徑300min的半導趙裝置製造的晶圓。為了計算光阻1和BPSG膜12的境界面，也就是光阻 -BPSG界面的反射率，藉由分光橢圓對稱儀測定以減壓CVD 方法沈積之氮化矽膜7的光學定數。其結果得到對於波長 1 93nm之表3的值。比較例2中，氮化矽膜7是使用東京雷子公司製造的減壓CV裝置，設定沈積溫度為8〇〇 t而沈積。再者’氮化矽膜7以外的膜與實施例2是相同的。第6圖（a)及第6圖（b)是在具有上述之構造之下地上塗佈具有前述表3之光學定數之光阻1而進行曝光時，光阻-基板界面中強度反射率對氮化矽膜7之膜厚度阿依存性’與實施例2相同的求出下第1及下地2分別的結果。如該等結果所示’光阻-基板界面中強度反射率如果設定為氮化矽膜7的厚度為80 nm，下地1及下地2與實施例2相同，皆可控制在5〜10 %的範圍内《因此，比較例2的方法如果使用該等設定亦可預期良好的線寬度控制性。比較例2的微細圖案形成方法，基於上述的計算結果’藉由減壓CVD方法在WSi膜10上沈積具有80nm之膜厚度的氮化矽磨7。之後，在氮化矽膜7的上面積層BPSG膜12，在更上面塗佈具有前述表3之光學定數之具〇.7#m之膜厚度的光阻1 (參照第4圖（b))。

第20頁 4512 71 五、發明說明（18) 接著，以ArF準分子雷射步進機進行曝光（參照第4圖 (c) »之後，藉由四甲基胺氩氧水溶液等之有機鹼系水溶液為顯像液進行顯像處理，形成〇·18#πι的密集線圖案 (第 4 圖（d))。以掃瞄式電子顯微鏡觀察如上所得光阻1之結果，圖案側面的粗链不平相當小，且亦未發生從下地的亂反射之圈案尺寸的波形失真，即，確認可得到防止白色模糊影像，其結果良好的光阻圈案。以後’藉由將所得之光阻圖案1’作為光罩以實施例2的相同方法蝕刻BPSG膜12及氮化矽膜7，可轉寫0. 18直徑的窗圈案於晶圓上。使用Ho 1 on公司所製的關鍵性尺寸測量系統（ESPA-61 )調查晶圓内25點的窗圖案之直徑的變化之結果，該變化 3s值為12. lnm (參照表2)。再者，測定之窗圖案的設計值應該為180nm。如上結果看出本實施例之微細圖案形成方法具有與實施例2相同的尺寸控制性》又，以Nikon公司製造的長尺寸測量裝置（光波6 I ) 面内25點測量形成於下地基板之閘配線圖案的晶圓内的位置經過第4圖之步騍b〜f後變成的程度。該變化量之3s之算出結果示於表4。如表4所示，比較例2的微細圖案形成方法形成之晶園，其全面之閘配線圖案的位置變化比實施例 2大。該結果是以比較例2的方法沈積氮化矽膜7時，由於長時間曝光，因此發明比實施例2大的晶圓變形。然而’上述實施例中光阻1的曝光波長限定為193ηιη，但本發明並未限定，如果曝光波長為195nm以下》亦可得

第21頁 4512 7 五'發明說明（19) 到同等的效果。又，上述的實施例中’氮化矽膜7的折射率及衰減係數分別限定為1· 959及〇· 448，但本發明並不限於上述的值。具體的說，折射率在1.4至3.5的範圍内，衰減係數在〇· 2至0. 8的範圍内，可得到相同的效果。上述之實施例中，氮化矽臈7的膜厚度限定*7〇nm，但並不限於該膜厚度，氮化矽臈7的膜厚度在1〇至2〇〇1^的範圍内皆可。又’上述之實施例中，氮化矽膜7的成膜時之溫度限定為500 °C，但並不限於該溫度，在4〇〇至7〇〇。〇的範圍内皆可。更進一步’上述之實施例中’氮化矽膜7的成膜時氣體條件限定為81114(20〇3(：(：111)/^2(100〇5<：€：111)，但並不限於該氣體條件，原材料中的氣量在1 〇 mo 1 %以下亦可。實施例3 參照第7〜10圖說明本發明之實施例3。第7圖是顯示本發明之實施例3的微細圈案形成方法的步驟的圖。再者，第7圖是與第2圖或第4圖所示之構成要素相同，因此省略說明同一符號所附的說明。第7圖中，符號13及13’分別表示加工前後的多結晶矽膜’又，符號14及14’分別表示加工前後的氧化矽膜《再者’多結晶矽膜1 3、1 3’和基板6之間介有與該等絕緣的氧化矽膜（圖中未示）。本實施例的微細圖案形成方法，如第7圖所示，在被

4 51 2 7 j 五 '發明說明（20) 一加工基板上以電漿CVD方法沈積氮化矽膜7。在氮化;s夕膜7 之上以電漿CVD方法沈積約為i〇nm膜厚度的氧化矽膜14。更進一步’在氧化矽膜14上形成例如聚丙烯系的正型光阻組成之光阻1。本實施例中’光阻丨是使用住友化學工，製造的ArF準分子雷射用光阻（PAR_1(H)。氮化$夕膜7 是與實施例1中相同沈積條件下沈積。又，氧化矽膜14的沈積是使用日本ASM公司製造的電漿CVD裝置，並設定以下的沈積條件：成膜溫度：5 0 〇。(：氣體條件：SiH4 ( 2 0 0 sccm)/N2(10G〇sccm) 為了計算光阻1與氧化矽膜14之境界面之反射率，藉由分光橢圓對稱儀測定光阻1、即氧化矽膜〗4的光學定數。其結果’得到對應波長193ηιη的光之表5的值。表5 m 拆轉衰·數 m 172 Q018 1.959 0.448 势蝴3·⑽例3麵軸势(在50〇t 1562 Q000 細氣似K在30fc 1321 0.000 卿J3娜 mm) OSfM 2100 實5祕J3n_J3传用

LL曰修正i _I_. , L . . » 3 煩請委員明示’本案修正裣是否變更原實賀此容案號891102狀五、發明說明（2〇) ::基板上以電漿CVD方法沈積氮化矽膜7。在氮化矽之上以電漿CVD方法沈積約為! 〇nm膜厚度的氡化矽膜公丨更進一步，在氧化矽膜14上形成例如聚丙烯 =組成之光阻1。本實施例中，光阻丨是使用住友化學^ 業製造的ArF準分子雷射用光阻（PAR„1〇1)。氮化是與實施例1 t相同沈積條件下沈積。又，氧化矽臈14的沈積是使用日本ASM公司製造的電漿CVD裝置，並設定以的沈積條件：

成膜溫度：5 0 0 °C _氣體條件：SiKLUOOscciiO/I^OnnoOsccm) 為了計算光阻1與氧化矽膜14之境界面之反射率，藉由分光橢圓對稱儀測定光阻1、即氧化矽膜1 4的光學定數。其結果，得到對應波長1 9 3 n m的光之表5的值。表5 m 砸李 mmm. m 1.72 0.018 獅 1.959 o.m 實触J3*tb蝴J3棚氣似K在3XfC 1.562 αοω 獅J3個細喊(在对c 1321 αοοο t醜3個摇質妙 0.9¾ 2100 晒 3 娜

2118-3224-PFl.ptc 第23頁 2 7| 五'發明說明（21) 使用該結果計算在光阻_基板界面的下所不之特性。丁 as Μ 第8圖是進行曝光具有第7圖所示之構成的下地

的上面塗佈有前述表 J 戶之佑y光阻基板界面中強度反射率對氮化矽膜7的膜厚 ς之依存性的計算結果。如第8圖所示之結果可知氮化 ,7的臈厚度為24η„時’可控制來自下地的反射率㈣大小’如果以此設定’可預期良好的線寬度控制性。用從此J $ 了使線寬度控制性達到最大值，而採下地界面之區域發生之反射率為極小值的條 :率；；Π為極小值並不是必須的，只要是抑制強度反 1ΐ Ϊ f 值的條件下可達到微影技術所要求之尺寸精度程度即可。施例的微細圓案形成方法根據上述的計算結果’ &方法在多結晶矽膜13上成膜具有2411111之膜厚度瞪声择。接著，塗佈以電裝CVD方法沈積具有l〇nm之、又氧化矽膜14 ^其後更進一步，塗佈具有0.3"m膜 ϋ之广前述表5之光學定數之住友化學工業製造之光阻 (PAR-101 )。著以ΑΓ/準分子雷射步進機進行圖案曝光（第7圖之後’以四甲基氫氧化氨水溶液等之有機鹼系 ^溶=為顯像液進行顯像處理’，成g. m之密集線圖案（第7圖（c))。以電子掃瞄顯微鏡（SEM )觀察上述所得之光阻圖案

第24頁 451 2γ1 五、發明說明（22)

之結果’圖案側面的粗糙小’且確認不會發生光阻—氧化梦膜界面之光阻1’的波形失真D 本實施例的微細圖案形成方法中，經上述之處理得到之光阻圖案Γ作為光罩將氮化矽膜7蝕刻，進行圖案轉寫 (第7圖（d))。在本實施例中，上述的蝕刻是使用Lain研究室製造的蝕刻裝置（TCP-9400 )，採用CHF3為蝕刻氣體而進行。接著’將圖案轉寫之氮化矽膜7作為光罩蝕刻下地基板。上述之蝕刻使用應用材料股份有限公司製造的標準蚀刻系統裝置’使用#刻氣體HBr/Cl2 02混和氣體而進行。藉由進行上述一連串步驟’可在基板6上轉寫0.15弘m 之多結晶珍膜13’組成之配線圖案（第7圖（f))。使兩Ho 1 on公司所製的關鍵性尺寸測量系統（ESpA_6工 )調查晶圓内2 5點的配線圖案之線寬的變化，結果示於表 2。如表2所示’本實施例的微細圖案形成方法形成之晶圓内的線寬變化是以3σ值表示為9.7 nm。再者，測定支配線圖案的設計值假設為1 50nm。其結果發現本實施例的微細圖索形成方法具有充分的尺寸控制性。比較例3 以下’說明與實施例3之方法比較之比較例3。本比較例的圖案形成方法’如第7圖所示以電漿cvd方法在被加工基板上沈積氮化矽膜7，接著以電漿CVD方法沈積氧化矽膜’繼續’形成例如聚丙烯系之正型光阻組成之光阻1。本比較例中’在2〇〇 #〇!直徑的矽晶圓上沈積2ηιη之膜

第25頁五、發明說明（23) 作ίίΪί: J5。’更進-步在其上’沈積非晶質矽膜而學工i公ϊ 光ί1 分是子使二與/施:3相同的住友化 )。、 ΛΓί早分子雷射用之光阻（PAR-101 。更進一步，以與實施例丨相同的條件沈積氮化矽膜7 , 〇矽膜14疋使用日本ASM公司製造的電漿CVD裝置以3〇〇 c的沈積溫度沈積的。為了计算在光阻1和氧化矽膜14之境界面的反射率，測定氧化矽膜1 4的光學定數。其結果，得到對應波長 1 93nm的光之表5的值。使用該結果’計算在光阻-基板界面的反射率，求出以下所示之特性。第9圖是進行曝光具有上述構成的下地（從基板6至氧化矽膜14)的上面塗佈有前述表5的光學定數之光阻1時，光阻-基板界面中強度反射率對氮化矽膜7的膜厚度之依存性的計算結果。如第9圖所示之結果可知氮化矽膜7的膜厚度為23nra時，可控制來自下地的反射率為2%大小。因此，如果以此設定，可預期良好的線寬度控制性。本實施例的微細圖案形成方法根據上述的計算結果，以電漿CVD方法在非晶質膜上成膜具有2 3nm之膜厚度的氮化矽膜7。接著，塗佈以電漿CVD方法在300 t之沈積溫度下沈積具有l〇nm之膜厚度的氧化石夕膜14。其後更進一步’ 塗佈具有0.3从m膜厚度之具前述表5之光學定數之住友化學工業製造之光阻（PAR-1 01 )(參照第7圖（c))。

第26頁 451271 五、發明說明（24) 接著以ArF準分子雷射步進機進行圖案曝光（第7圖 C b ))。之後’以四甲基氫氧化氨水溶液等之有機鹼系水溶液為顯像液進行顯像處理，形成0,15 #ιπ之密集線圖案（第7圖（c))。以電子掃胳顯微鏡（SEM)觀察上述所得之光阻圖案 Γ之結果可知圖案侧面的粗韃不平小，來自下地的反射光亦可控制。然而，以上述電子顯微鏡觀察，確認在光阻__ 氧化矽膜界面發生光阻Γ的波形失真（第10圖（b))。比較例3的微細圖案形成方法中，經上述之處理得到之光阻圖案Γ作為光罩將氮化矽膜7蝕刻，進行圖案轉寫 (第7圖（d))。在本實施例申，上述的钱刻是使用Lam研究室製的蝕刻裝置（TCP-9400 )，採用CHF3為蝕刻氣體而進行。接著，將圖案轉寫之氮化矽膜7作為光罩蝕刻下地基板（參照第7圖（e ))。上述之姓刻使用應用材料股份有限公司製造的標準钱刻裝置’使用蝕刻氣體HBr/Cl2〇2混和氣體而進行。繼續，藉由將基板6暴露於氧氣電漿氣體中，除去光阻Γ。藉由進行上述一連串步驟，可在基板6上轉寫0.15 之多結晶發膜13’組成之配線圖案（第7圖（^) )° 使用Holon公司所製的關鍵性尺寸測量系統（EspA_6l )調查晶圓内2 5點的配線圖案之線寬的變化的結果，晶圓内的線寬變化以值表示為16.8 nm (參照表2)。由該結果判斷比較例3的微細圖案形成方法，比實施例3的微細

第27頁~ 451 2 71 五、發明說明（25) 圖案形成方法容易產生大的線寬度變化。線寬度變化的惡化是光阻圖案發生波形失真形狀，且蝕刻步驟中線寬度控制性惡化的原因。然而，上述實施例中光阻1的曝光波長限定為193nm，仁本發明並未限定’如果曝光波長為以下。亦可得到同等的效果。又’上述的實施例中，氮化矽膜7的折射率及衰減係數刀別限疋為1.959及0.448 ’但本發明並不限於上述的值。具體的說’折射率在1.4至3.5的範圍内，衰減係數在 0 · 2至0, 8的範圍内，可得到相同的效果。又’上述之實施例中，氮化矽膜7的膜厚度是以與實施例1相同而沈積，但氮化矽膜的膜厚度即沈積溫度並無限制。即，氮化矽膜7的膜厚度在1〇至2〇〇ηιη的範圍内皆可’又其沈積溫度（CVD溫度）在4〇〇至700 °c的範圍内亦可。上述之實施例中，氮化矽膜7的成膜時的氣體條件限定為$1114(20〇8(^111)/1^2(10〇〇8(^111)’但並不限於該氣體條件’原材料中的氨量在1〇 mol %以下亦可。更進一步，上述之實施例中，氮化矽膜7的沈積時的溫度限定為500 t，但其CVD溫度並不無限制，在4〇〇至7〇〇 °C的範圍内皆可。實施例4 接著’參照第1 1圖說明本發明之實施例4及比較例4。第11圖係顯示本發明實施例4及比較例4的步驟說明之

第28頁 451 2 71 五、發明說明（26) --- 圖。再者’與第2圖或第4圖所厂要素，因此省略說明同一的#Γ之構成要素對應為相同之如第u圖所示之本實施;^所附的說明。司製造的電漿CVD裝置（£agle、比較例，使用日本ASM公矽膜7。沈積步驟之詳細成膜〇 )在矽基板6上沈積氮化、蛛件示於表6。 %) —1 ·ι. 一 sa 1¾ ---------- 卿勸0¾) mm脚⑸ 熱1〇分後） k 0782 2241 0.451 0.3S2 Θ 接著’使用昇溫脫離氣體分析裝置（TDS )調查氮化矽膜的熱穩定性’進行在加熱時由膜中發生之氫氣體的定量。測定是使用電子科學有限公司製造的龍1)-冗八1〇()()$。其結杲示於第12圖。第12圖中，橫軸表示試料的溫度’又縱轴表示脫離之氫分子的量。從比較例4沈積之氮化矽膜可看出’比由實施例4沈積之氮化矽膜放出叫多量的氫分子β 451271 五、發明說明（27) 又，測定分別由實施例4及比較例4得到氮加熱分鐘之後氣切膜的光學定數之折氮減=數），看出以比較例4形成之氮化石夕膜比實施例4得到的氮化矽膜之加熱前後的光學定數的變化大（、參照表6 )。因此，如果以實施例4的條件，可得到比熱穩定性的氮化珍膜。权列4優良雖然，上述的實施例是設定為如表6所示之氮化的成膜條件’但其條件並不限於表6的條彳，原材料氣體所含之胺的量在l〇mol%以下，且成膜溫度|4〇(rc〜7〇(rc 的範圍内亦可。其他的條件，熟悉此項技術者可在瞭範圍内做各種的變更及改良。、本發明是由以上說明所構成，可達到以下所示的果。藉由採用在下地基板上，直接或經由其他層沈積氮化矽系膜；在前述膜上’直接或經由其他層而形成光阻；將前述光阻進行曝光，而轉寫光罩圖案；以及以轉寫之光阻圖案作為光罩而蝕刻氮化矽系膜的微細圖案形成方法，可形成在微影技術中不需採用反射防止膜之高精度的微細圖案。又，沈積前述氮化矽膜之步驟，是使用電漿CVD裝置，且配置前述基板部分的溫度是設定在400它以上7001 以下，且原材料氣體中所含胺設#在10m〇l %以下而實行，因此可沈積熱穩定性高的氮化矽膜，且可控制在氮化石夕膜之沈積時發生之晶圓的熱變形。

451271 五、發明說明（28) ---- 又，沈積前述IL化石夕系之胞 t ^ . /nnVl r乐之犋之後使用電漿CVD裝置在 4 0 0 C以上7 0 0 C以下的溫度体丛 ^ ^ 技,二& "也丄，没條件下沈積氧化矽膜’在其直接上面，進彳丁形成光阻之光阻安& , , , 且的曝光’因此在轉寫光罩圖案的步驟時，可抑制光阻-基祐@ 亩 ^ 上丄,^ 板界面中光阻圖案的波形失具’並可形成尚精度之微細圖案。符號說明 1〜光阻； L鎢膜； 3~TiN 膜； 4~聚矽膜； 5〜S i 〇2膜； 7〜氮化矽膜； 9〜光罩； 11〜加工非晶質矽膜 12’〜加工BPSG膜； 1 ’〜光阻圖案； 2’〜加工鎢膜； 3’〜加工ή N膜； 4’〜加工聚矽膜； 6〜基板； 8〜曝光光； 1 0~加工WS i膜； 12〜BPSG膜； 13〜多結晶矽膜； 13’~加工多結晶發膜；14~氧化梦膜；膜 14’〜加工氧化石夕膜；40~反射防止膜（ARC 41〜光阻。

Claims

^、申請專利範圍 1 一種微細圖案形成方法，在下地基板上塗佈矣阻並以單一波長曝光而形成微細光阻圖案’藉由將該光阻圖案作為光罩而银刻下地基板形咸微細圖案，包括：在下地基板上’直接或經由其他層沈積氮化矽系膜；在前述膜上’直接或經由其他層而形成光阻；將前述光阻進行曝光，而轉寫光罩圖案；以及以轉寫之光阻圖案作為罩幕而蝕刻氮化矽系膜。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之微細圖案形成方法，其中前述氮化石夕系膜對195 nm以下的曝光波長顯示有1.4 以上3 _ 5以下的折射率，以及〇 2以上0. 8以下的衰減係數’並具有10 nm以上200 nm以下的膜厚度。 3.如申請專利範圍第1或2項所述之微細圖案形成方法，其中前述沈積氮化石夕系膜步驟是使用電裝CVD裝置，且配置前述下地基板部分的溫度設定在4〇〇它以上7〇〇以下，且原材料氣體中所含氨設定在10mol%以下而進行。 4·如申請專利範圍第1或2項所述之微細圖案形成方法，其中形成前述光阻步驟之前，具有沈積氧化梦膜之步 5.如申靖專利範圍第4項所述之微細.圖案形成方法，其中沈積前述氧化矽系膜步驟是使用電漿CVD裝置，且配置前述下地基板部分的溫度設定在4〇(TC以上7〇(rc以下而進行。 6.如申請專利範圍第3項所述之微細圖案形成

第32頁 451 2 7t 六、申請專利範圍 7 ·如申請專利範園第6項所述之微細圖案形成方法，其中沈積前述氧化矽系膜步驟是使用電漿CVD裝置，且配置前述下地基板部分的溫度設定在400 °C以上70 0 °C以下而進行。

第33頁公 t ^號 89210436 年月曰申請專利範圍 ---------------------- 1 _ 一種適用於空間侷限的扳手接頭構造，其至少包括有本體及驅動體所組成，其中該本體的適當位置上樞設有驅動體，且該驅動體的一端係為多邊形狀的驅動部，並於該驅動部的末端形成一多邊形圓球狀的接頭部，而上述之接頭部的最大外徑上設有凹槽，且該凹槽係環繞於接頭部而設的，以供阻塞體套置於驅動體上，而使驅動體與套筒間的接觸性更緊密確實，進而使扳手之驅動體能以較佳的角度直接插置於套筒上，以增加扳手的適用性及施工之便利性。

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