TW473555B - High density plasma CVD process for making dielectric anti-reflective coating - Google Patents

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473555 A7 B7 經 濟… 部 智 慧、 財. 產， 局- 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 發明背景 1 .發明領域 本發明傜針對一種沈積氧氮化矽和二氣化砂的方法， 其以一種方式使得這些化學増強的光阻不會受使用高密 度電漿（HDP)時所産生的胺基或懸空鍵所污染。通常， 在比平常壓力範圍低且在較高的功率使用高密度電漿 (HDP)CVD条統來沈積氣氮化矽DARC和二氧化矽，藉以容 許使用〇2氣當作DARC的氣源而達成本發明。 2 .先前技_之說明 氣氮化矽D A R C已經廣用於D ϋ V光刻術，且特別引人注 意的是改善光刻過程，因為它的可調性折射率及對光阻 的高蝕刻選擇性。光阻污染偽使用或應用氧氮化矽膜的 膜時的一較大問題；尤其是由於胺基的存在，已知中和 酸觸媒時其會污染化學増強之光阻，及使光阻部分不溶 於顯影劑中。 化學增強的光阻之成像機構係一種由輻射接受光子的 光酸發生劑，其産生一種會催化化學反應的酸。此改變 光阻的溶解性，而使其可被顯影劑所去除。化學增強的 光阻在曝光時必須産生催化酸。任何環境的污染或其它 脱酸過程或基材汚染結果可IT導_致一異一常的一光一阻$1-廓。 化學増強的正光阻之本身有在含氮的基材如氣氮化砂 、氮化矽及氮化鈦上成為"足部”的趨勢。污染量強烈地 取決於光阻的化學。 防止光阻被氧氮化矽污染的典型方法僳沈積額外的二 -3 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） n i n n In n I · I n I n If n n I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473555 A7 ____B7_ 五、發明說明（> ) 氧化砂及/或電漿處理以氧化氣氮化砂的表面。在此方 法中，R F P E C V D (電漿增強的化學氣相沈積）係在真空中 操作，且此糸統的壓力範圍僳1托至2 Q托。習知的D A R C 膜傺在約1 . 5托至1 Q托的壓力範圍中沈積。在此壓力範 圍，因為有爆炸的危險而不能使用〇2氣體。因此，通 常使用 n2〇 氣體當作氧氮化矽和二氣化矽的氣源。以 其它方式，g卩使有附加的二氣化矽膜當作壁障層，但此 層可能含有來自N20反應氣體的氮及/或胺基。視化學 增強的光阻對於基材膜中氮含量的敏感性而定，表面處 的極少量胺基或懸空鍵可能導致光阻污染，如第1圖中 所示。 美國專利5 , 6 1 4，0 5 5掲示一種高密度電漿C V D及蝕刻反 應器。特別地，第6和8圔之實施例的電漿反應器傜用 於執行任何C V D薄膜沈積。在第1 ί)欄第1 6 - 2 3行中，其指 出這些反應器係特別有用於使用高反應性化學前驅物如 矽烷的任何薄膜之沈積。在該專利的此部分更掲示説反 應器可用於二氧化矽以外的薄膜，如鑽石，且這些實施 例可執行具有高介電常數的材料之沈積。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 ’0 55的專利的電漿方法傜如下達成：提供一種真空處 理室，其容納一欲被處理的工件且其一備具有天線，包 括一實質上圓頂形部，至少部分圍繞一電漿發生區域， 及一豎立的圓柱形部，位於該實質上圓頂形部之下方； 將一含有電負性氣體的處理氣送入該處理室内；共振地 耦合RF電訊號至該天線；及非共振地及感應地該天線將 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A.l規格（210 X 297公釐） 473555 A7 B7 五、發明說明（^ 入該處理氣之該處理室的電漿發生區域内所 内，藉以使該工件被該電漿所處理。 專利的電漿方法中，電負性氣體可包含鹵素 可另外包括一種用於二氧化矽的先質氣體。 5, 626, 922中掲示一種藉電漿CVD法來形成薄 理方法，其中在磁場的存在下産生高密度電 的第2欄第63行至第3欄第15行中指出為了 30托的範圍同樣高的壓力下産生及維持高密 在低真空下於柱狀空間中産生E C R。之後， 、液體或固體的導入柱狀空間内以産生一種 持在高壓下，侔獲得一種具有濃縮産品氣體 産品氣體的濃度偽大於習知的ECR CVD方法 的氣體濃度。 前段中之掲示内容指出所獲得的薄膜包括碩 、卜碩、DLC及絶綠陶瓷、金屬膜，特別是 的金屬之膜》 經 濟 部 智 慧、 財 產 局- 員 工 消 費 合 社 印 製 電磁能偶合 形成的電漿 在’0 5 5的 ，而處理氣 美國專利 膜的電漿處 漿。 1 9 2 2專利 在與Q . G 3至 度電漿，而 將一種氣體 電漿，其保 的空間，該 中一般使用 其緊鄰的 膜、鑽石膜 具有高熔點 美國專利 積含鈦的導 密度電漿， 分鐘之速率 或較少的氯 因此，製 偽光阻污染 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5, 721,021掲示一種使用高密度電漿CVD來沈 電性薄膜之方法。恃別地，産生一種低壓高 具有2 . 5 k W的射頻'功率-輸-出，能以約10奈一米一/ 沈積出氮化鈦膜。所獲得的氮化鈦膜具有1 ：!； 含量、金屬光澤和低阻抗。 備氣氮化矽DARC的先前方法之一個明顯缺點 的存在，儘管使用附加的二氣化矽及/或電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0^ 297公釐） 473555 A7 B7 五、發明說明（* 漿處理來氣化氧氮化矽的表面，此光阻污染仍保持原樣 的。 製備氣氮化砂DARC的先前技藝方法之另一個明顯缺點 偽在於：當使用R F P E C V D時，此方法必須在約1托至約2 0 托壓力範圍的真空条統中進行，更典型地，在約1 . 5托 至約10托壓力範圍的沈積DARC膜；然而，在此壓力範圍 中由於爆炸的危險所以不能使用〇 2 ^ 製備氣氮化矽DARC的先前方法之又一個明顯缺點僳在 於：由於爆炸的危險而不能使用0 2 ,因此使用N 2 0氣 當作氣氮化矽和二氣化矽的氣源；然而，當用附加的二 請 先 閲 讀 背 之 注 意 事 項 N 及 ，氮 時的 層體 障氣 壁應 作反 當ο 2 膜 = 矽自 化來 氧有 含 於 處 程 製 使 會 用 使 的 氣 視 此 因 ο 險 風 之 基 胺 或 表如 定向 而傾 性的 感染 敏污 的阻 量光 含致 氤導 中有 膜鍵 材空 綦懸 於或 對基 阻胺 光量 的少 強極 增的 學處 化而 矽 化 氮 氧 如 材 基 氮 含 該 實 證 所 部 足。 " 鈦 的化 上氮 材及 基矽 氮化 含氮 由 、 線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 矽 化 氧 CV二 漿及 電膜 度矽 密化 高氮 用氣 使的 種層 一 塗 供射 提反 於抗 在 、 的電 目介 一 於 述明用 概發造 明本製 發 來 統 条 糸 D V C 睽 ti 度 密 高 用 使 種 1 供 提 於 在 的 目 ο 1 法另 方明 之發 膜本 I罩

法 4 方 Η 之S1 膜的 矽例 化fcb 氤一 氧任 的傺 層品 塗學 射化 。 反的Ar 抗砂/ 2 、 化 N 電氮/ 2 介氧 ο 於積/ 用沈H4 诰於S1 製用或 來中 2 統其/N 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 473555 經濟部智慧財產局°貝工消費合作社印製 A7 _B7_ 五、發明說明（） 本發明又一目的在於提供一種使用高密度電漿C V D条 統來製造用於介電、抗反射塗層的氣氮化矽膜及二氣化 矽罩膜之方法，其中用於沈積附加之二氣化矽壁障層的 化學品傜任一比例的S i Η 4 / 0 2或S i Η 4 / 0 2 / A r。 本發明猶一目的在於提供一種使用高密度電漿CVD条 統來製造用於介電、抗反射塗層的氧氮化矽膜及二氧化 , 矽罩膜之方法，其中任何頻率或任何RF功率的組合可用 當作功率源，範圍為約5 0瓦至約5 , 0 0 0瓦。 本發明猶再一 B的在於提供一種使用高密度電漿C V D 糸統來製造用於介電、抗反射塗層的氧氮化矽膜及二氧 化矽罩膜之方法，其中任何頻率或任何R F功率的組合可 用當作Ar濺射的偏壓功率，範圍為ϋ瓦至約4, 000瓦。 本發明更一目的在於提供一種使用高密度電漿CVD条 統來製造用於介電、抗反射塗層的氣氮化矽膜及二氧化 矽罩膜之方法，其中HDP CVD室的壓力偽介於0.1毫托和 約2 [)毫托之間。 本發明猶再一目的在於提供一種使用高密度電漿C V D 条統來製造用於介電、抗反射塗層的氣氮化矽膜及二氧 化矽罩膜之方法，其中在沈積作業期間S iH 4的流速可 在約1 s c c m至約_5_0 0 s c c ηΓ的—範一圍一内-「且一在一^尤一積^期--間-G 2--的 流速亦可在約Isccia至約500sccm的範圍内。 本發明更一目的在於提供一種使用高密度電漿CVD条 統來製造用於介電、抗反射塗層的氣氪化矽膜及二氧化 矽罩膜之方法，其中在沈積作業期間Ar的流速可在約 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473555 A7 B7 五、發明說明（知

Osccm至約500sccm的範圍内；用於背部冷卻的He氣可在 約〇托至約2 G托的範圍内；而靜電夾具功率可在0 V至 2，0 0 0 V的範圍内。 大體上，在一能容許使用0 2當作D AR C的氧源之較低 壓力範園内和較高的功率，使用高密度電漿（H D P ) C V D条 統來沈積氣氮化矽D A R C及二氣化矽，而達成本發明。 (H D P ) C V D法使用至少二種不同的功率當作電漿發生源， 以用於沈積部，及一種偏壓功率，以用於使用Ar氣的濺 射部。此方法係在幾毫托的範圍内操作，因此能使用〇 2 氣和311]4氣！>因為其之較低壓力範圍、較高功率及現 場濺射，而提供一種高品質的薄膜，使用S i Η 4 / 0 2 / N 2 來沈積氧氮化矽，而使用S i Η 4 / 0 2來沈積作為附加壁 障層的二氧化矽，其不含有氤成分。依本發明方法所製 備的化學增強之光阻偽不産生任何HDP氧化物膜的污染。 圖式之簡單說明 第1圖大體上傜一種光阻輪廓的照片，顯示氧氮化矽 D A R C層上的”足部”或污染，其中具體言之，1 a表示没有 罩和電漿；1 h示氧氮化矽加上罩氧化物在1 0 G A ; 1 c表示 氧氮化矽加上罩氧化物在2 0 Q A ; 1 d表示氧氮化矽加上罩 氧化物茌3—21Π;—第T6圖表示-氧-氮-化—砂—加一上罩-氣-氮-化-物-在一3士0-A ，於1 2 0瓦的電漿處理後；而第1 f圖表示氣氮化矽加上 仟瓦的電漿處理後 第2 _偽依本發明方法所製備的化學增強之光阻的照 Η ,其中沒有HDP氣化物的污染，如沒有”足部π所顯示 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]0 X 297公釐） 請 先 閒 言買 背 之 注 意 事 項 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^

氧氮化物在3 2 0 A 473555 經濟部智慧財產忌員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 者。 發明之詳細說明 本發明傜在較低的壓力範圍和較高的功率範圍使用高 密度電漿（HDP)CVD來沈積氣氮化矽DARC及二氣化矽，因 此容許使用〇 2氣當作D A R C的氣源。 本發明的H D P C V D方法使用至少二種不同的功率當作 電漿發生源，以用於沈積部，或一種偏壓功率，以用於 使用A r氣的濺射部。由於在幾毫托的範圍内操作，本發 明方法容許使用〇2氣連同SiH4氣。本發明的HDP CVD 方法亦提供高品質的薄膜，因為其使用較低壓力範圍、 較高功率及現場濺射。 本發明方法中使用任一比例的S i Η 4 / 〇 2 / N 2或S i Η 4 / Ο 2 / Ν 2 / A r來沈積氣氮化矽，且使用任一比例的S i Η 4 / 0 2或S i Η 4 / Ο 2 / A r來沈積作為附加壁障層的二氣化矽 ，其不含有氮成分。由於本發明方法的結果，化學增強 之光阻係不招致任何H D P氣化物膜的污染。 本發明方法之一重要特微像在於可使用HDP氣氮化矽 而不需要二氧化矽單層，因為其偽為比習用的PECVD膜 較密和較清潔之薄膜。 實例 在真空反應器室内，使用高密度電漿（Η I) P ) C V D方法來 沈積氣氮化矽D A R C及二氧化砂，且中任何頻率或任何R F 功率的組合可用當作功率源，範圍為約5 0瓦至約5 , 0 0 0 瓦，及在低壓範圍於約Q . 1毫托至約20毫托的真空室中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇χ 297公釐） -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 473555

   五、發明說明（8) Ar濺射的偏壓功率係在〇瓦至約4，000瓦的範圍內’且使用〇2 氣當作DARC的氧源。在沈積期間〇2的流速係介於約Isccm和約 500sccm之間，而在沈積期間N2的流速係介於約Osccm和約500sccm 之間。 在本發明一實施例中，當沈積氧氮化矽時，則利用SiH4/02/N2 化學品，而所獲得的高密度電漿係爲比習知薄膜較密且較淸潔的 薄膜。此係非常正面的，因爲可使用HDP氮氧化矽而不需要二氧 化矽罩層。 然而，當使用SiH4/02/N2混合物來沈積氧氮化矽時，則可藉沈 積SiH4/02而使用二氧化矽當作附加的壁障層，其不含有氮成分。 圖式簡單說明 第1圖大體上係一種光阻輪廓的照片，顯示氧氮化矽DARC層 上的足部”或污染，其中具體言之，la表示沒有罩和電漿；lb示 氧氮化矽加上罩氧化物在1 00 A ; 1 c表示氧氮化矽加上罩氧化物在 200 A; Id表示氧氮化矽加上罩氧化物在3 20A;第le圖示氧氮化 矽加上罩氧氮化物在3 20A，於120瓦的電漿處理後；而第if圖 表示氧氮化矽加上氧氮化物在3 20 A，於一仟瓦的電漿處理後。 第2圖係依本發明刀法所製備的化學增強之光阻的照片，其 中在800A沒有HDP氧化物的污染’如沒有"足部"所顯示者。 -10- Μ 7.

   公告本 六 圍 第881097 68號「用於製造介電抗反射塗層的高密度電漿CVD 方法」專利案申覆書 （90年7月修正） Λ申請專利範圍 1. 一種使用高密度電漿CVD系統來製備含氮的基材之改良 方法，該其材選自於氧氮化矽、氮化矽及氮化鈦膜，特 徵在於防止當用爲介電抗反射塗層時的光阻污染，該方 法包括： 提供一容納晶圓的處理室，其真空度係足以使得在該 處理室的電漿發生區域中能用02當作氧源而沒有爆炸的 危險； 將一種選自於3丨^：4/02爪2或SiH4/02/N2/Ar的氣體混合 物導入處理室內；及 使處理室接受足夠頻率的RF電訊號而在該處理室的電 漿發生區域中產生高密度電漿，因此由該RF電訊號所產 生的高密度電漿來處理該晶圓。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該膜係氧氮化矽且 該氣體混合物係SiH4/02/N2。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該膜係氧氮化矽且 該氣體混合物係SiH2/02/N2/Ar。 4. 一種使用高密度電漿CVD系統來製備二氧化矽罩膜之改 良方法’其特徵在於防止當用爲介電抗反射塗層時的光 阻污染，該方法包括： 提供一容納晶圓的處理室，其真空度係足以使得在該 處理室的電漿發生區域中能用02當作氧源而沒有爆炸的 473555 危險； 產生一種選自於SilVO2或SiH4/02/Ar的氣體混合物； 使處理室接受足夠頻率的RF電訊號而在該處理室的電 漿發生區域中產生高密度電漿，因此由該RF電訊號所產 生的高密度電漿來處理該晶圓。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該膜係二氧化矽罩 膜且該氣體混合物係SiH4/02。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該膜係二氧化矽罩 膜且該氣體混合物係SiH4/02/Ar。 7. 如申if專利範圍第1項之方法，其中該足以能使用〇2而 不會有爆炸危險的真空度係0.1毫托至20毫托。 8. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該足以能使用〇2當 作氧源而不會有爆炸危險的真空度係0.1毫托至20毫托。 9. 如申請專利範圍第2項之方法，其中以isccm至500sccm 的流速導入氣體混合物的SiH4成分。 10. 如申請專利範圍第3項之方法，其中以isccm至500sccm 的流速導入氣體混合物的SiH4成分。 11. 如申請專利範圍第1 0項之方法，其中 以 Osccm 至 500sccm 的流速導入Ar濺射成分。 12·如申請專利範圍第5項之方法，其中以 Isccm 至 5OOsccm 的流速導入氣體混合物的SiH4成分。 如申請專利範圍第6項之方法，其中以Osccm至500sccm 的流速導入Ar濺射成分。 -2-