TW521335B - Etching method for insulation film - Google Patents
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Description
521335 A7 B7 技術領域 本發明係關於一種絕緣膜之蝕刻方法,特別言之,其係 適用於高縱橫比之接觸孔之蝕刻,而為適當之方法。” 背景技術 隨著近年來半導體積體電路之高密度化,接觸孔之縱橫 比正逐漸增Λ,為形成此種接觸孔,曾使用π8/ΑΓ/〇2系之 蝕刻氣體。 然而,於使用Csh/Ar/O2系之蝕刻氣體時,除蝕刻率緩慢 而產量差之問題外,亦出現抗蝕劑遮光罩選擇比低、產生 弓(壺)形之問題。 發明之揭示 本發明之目的在於提供一種絕緣膜之蝕刻方法,其可提 昇蝕刻率及抗蝕劑遮光罩選擇比,同時抑制弓形。
為解決上述課題,根據本發明,其特徵在於使用一混合 氣體作為蝕刻氣體,該混合氣體至少包含:C - 4、C/F比 大於0.625之第一氟碳系氣體;F - 4、C/F比大於〇·5之第二 氟碳系氣體;Ar氣體;與〇2氣體。 藉由混合使用C多且C/F比大之第一氟碳系氣體、與F多 且C/F比小之第二氟碳系氣體,可利用第一氟碳系氣體獲 致抗蝕劑遮光罩選擇比,同時利用第二氟碳系氣體抑制弓 ,形之產生,且可獲致蝕刻率,而可提昇蝕刻率及抗蝕劑遮 光罩選擇比兩者。 另外,根據本發明,其特徵在於第一氟碳系氣體為C大 於4、C/F比大於0.625之C5F8氣體或c4f6氣體。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公---- 521335 A7 B7 五、發明説明(2 ) 另外’根據本發明,其特徵在於該第二氟碳系氣體為選 自CF4氣體、CA6氣體、C3F8氣體、(:48氣體之任一者。 藉此方式,可抑制弓形之產生,並提昇蝕刻率,而可有 效率地形成高縱橫比之接觸孔。 於此處’藉由增大第二氟碳系氣體之C/F比(亦即使cf4— C2F6_> C#8〜C4F8),可有效率地生成蝕刻種源(主要為CFX 自由基)’而可更加改善蝕刻率。 另外,根據本發明,其特徵在於該第一氟碳系氣體與該 第一氟碳系氣體之流量比(第一氟碳系氣體流量/第二氟碳 系氣體流量)為〇·5以上。 藉此方式,可抑制蝕刻率降低,而確保抗蝕劑遮光罩選 擇比。 另外,根據本發明,其特徵在於該混合氣體係另含氫氟 碳系氣體。於此處,該氫氟碳系氣體較佳為⑶而。 藉此方式,幾乎不會對弓形和蝕刻率造成任何影響,而 可更加提昇抗姓劑遮光罩選擇比。 另外根據本發明,其特徵在於該混合氣體整體之C/F比 為0.5以上。 另外’ «本發明’其特徵在於該絕緣膜切氧化膜 再者’根據本發明’其特徵在於該矽氧化膜之上層或下 '係顯露切氮化膜。另外,根據本發明,其特徵:於係 目灯對準接觸孔之形成步驟中’進行該錢化膜之姓刻。 另外’根據本發明’其特徵在於係使形成有該絕緣膜 基板溫度為80至120。(:。 -5- A7 B7 521335 五、發明説明( 藉由使基板溫度於上述溫度範圍内,可使蝕刻率、抗蝕 劑遮光罩選擇比、弓 、 <谭比弓形率、底徑率、矽氮化膜選擇比維持 為良好的值。 圖式簡軍說曰1 圖1為顯TF本發明之一實施例所例示蝕刻裝置之概略構 成截面圖。 圖2為_不本發明之一實施例所例示蝕刻試料之構成截 面圖,圖2 (a)係顯示蝕刻前,圖2 係顯示蝕刻後。 圖3係顯示本發明之一實施例所例示之以氟碳種類及流 量比為參數時之蝕刻特性。 圖4係顯不本發明之一實施例所例示之蝕刻氣體整體之 C/F比計算結果。 a 圖5係顯示本發明之一實施例所例示之eh添加量與蝕刻 特性之關係’圖5 (a)係顯示蝕刻率、抗蝕劑遮光罩選擇比 ’圖5 (b)係顯示弓形率、底徑率。 圖6係顯示本發明之一實施例所例示之添加量與餘刻 特性之關係’圖6 (a)係顯示姓刻率、抗触劑遮光罩選擇比 ,圖6 (b)係顯示弓形率、底徑率。 圖7係顯示本發明之一實施例所例示之c#8添加量與蚀刻 特性之關係’圖7 (a)係顯示蚀刻率、抗I虫劑遮光罩選擇比 ,圖7 (b)係顯示弓形率、底徑率。 圖8為顯示本發明之一實施例所例示蝕刻試料之構成截 面圖 圖9係顯示本發明之一實施例所例示之CF4添加量與蚀刻 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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特性之關係。 圖10係顯示本發明之一實施例所例示之蝕刻特性之溫度 關聯性。 1以實發明之晕祛$能 以下兹參照圖示,說明本發明實施型態所例示之蝕刻方 法。 圖1為顯示本發明之一實施型態所例示蝕刻裝置之概略 構成截面圖。於此實施型態中,第一氟碳系氣體為具直鏈 分子結構之,第二氟碳系氣體為CF4,而使用 C4F6/CF4/Ar/02系混合氣體。 於圖1中,於處理室1内,係設置上部電極2及電納3。 此私納3亦兼為下部電極。另外,於上部電極2中,係設置 氣體嘴出孔2a,以將蝕刻氣體導入處理室i中。 上述電納3係支撐於將電納支撐台4上,係經由絕緣板5 將電納支撐台4保持於處理室丨中。高頻電源13、u係分別 連接至上邵電極2及電納3,以使導入處理室丨之蝕刻氣體 電漿化。 於電納支撐台4上係設置冷媒室1〇,經由冷媒供給管i〇a 及冷媒排出管l〇b,使液態氮等冷媒於冷媒室1〇内循環。而 由此處產生之冷熱係經由電納支撐台4及電納3,以傳熱至 '晶圓W ’藉此可冷卻晶圓w。 於電納3上係設置靜'電吸盤6。靜電吸盤6之構成為·以 永醯亞胺薄膜8a、8b夾住導電層7。直流高壓電源ι2係連接 至導電層7,藉由對導電層7施予直流高電壓,以對晶圓% -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) ~~ -------- 521335 A7 B7 五、發明説明(5 ) 造成庫侖力的作用,而可於電納3上固定晶圓W。 另外,於電納3及靜電吸盤6上,係設置導入氦氣之氣體 通道9。經由此氣體通道9,可將氦氣供給至晶圓W之内側 ,藉此冷卻載置於電納3上之晶圓W。氣體通道9係經由開 關閥18a及流量調整閥18b連接至氦氣供應源18,而可控制 晶圓W内面之氦氣壓力。 氣體供給管la及排氣管lb係連接至處理室1。氣體供給管 la係經由開關閥14a至17a、及流量調整閥14b至17b,以連接 至C4F6氣體供給源14、CF4氣體供給源15、Ar氣體供給源16 、及〇2氣體供給源17。 排氣管lb係連接至真空泵,以此真空泵對處理室1内加 以排氣,藉此可調節處理室1之壓力。 於進行絕緣膜之蝕刻時,係將形成有絕緣膜之晶圓W載 置於電納3上,藉由靜電吸盤6加以固定。 _ -- 其次,對處理室1内加以排氣,持續調節處理室1内之壓 力,並開啟開關閥14a至17a,將C4F6氣體、CF4氣體、Ar氣 體、及02氣體導入處理室1内。 可藉由流量調整閥14b至17b調節C4F6氣體、CF4氣體、Ar 氣體、及02氣體之流量比。為確保抗蝕劑遮光罩選擇比, C4F6氣體與CF4氣體之流量比(C4F6氣體流量/CF4氣體流量) 、較佳為0.5以上。 其次,將源自高頻電源13之RF動力(60 MHz)施加於上部 電極2上,同時將源自高頻電源11之RF動力(2 MHz)施加於 電納3上,藉此使蝕刻氣體電漿化,而進行絕緣膜之蝕刻 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 521335 A7 B7 五、發明説明( 。此時,為有效率地冷卻晶圓w,係開啟開關閥丨8a,使氦 氣通過氣體通道9,而供給至晶圓w之内側。藉由以流量 凋整閥18b調節氦氣之壓力,可控制晶圓w之冷卻溫度。蝕 刻條件較佳為:上部電極2及電納3之RF動力約為14〇至 2100W、處理室i内之壓力約為133至931以(1〇至7〇爪化⑺ 、電納3之溫度約為—2〇至2(rc、晶圓w之溫度約為8〇至12〇 °C。 C4F6氣組之分子中c (碳原子)數多,故可供給系自由 基(CF*、CF2*、CF,)等大量之蝕刻種源,並促進碳系聚 合物(堆積,可提昇蝕刻率,並提昇抗蝕劑選擇比,惟易 於產生弓形。 QF6氣體之所以易於產生弓形,其原因在於碳系聚合物 大量堆積於接觸孔之入口附近,故於其堆積部分之下側反 而難以形成堆積,而接觸孔側壁部分之蝕刻係於此部分進 行之故。 是故,於易於產生弓形之氣體中,加入分子中f(氟 原子)數多、且C/F比小之eh氣體,藉此可抑制碳系聚合物 堆積於接觸孔之入口,而最終可抑制產生弓形。 當碳系聚合物堆積則抗蝕劑選擇比提高之原因為:在氧 化膜之蝕刻面上,氧化膜中所含之氧係經濺出,有助於碳 '系聚合物之分解,相對於此,於抗蝕劑之表面上,即使藉 由離子衝擊等,亦無法輕易去除碳系聚合物之故。再者, CF4氣體可抑制碳系聚合物堆積,並促進㈣,故可提弄蚀 刻率。特別S之,藉由混合C4F6氣體與CP#氣體,可供給大 _ _9_ 本紙張尺度適财s s家標準(CNS) A4規格(⑽χ 297公董) —-- 521335 A7 B7 五、發明説明(7 ) 量之蝕刻種源,並抑制碳系聚合物堆積。藉此即使於形成 縱橫比大於10之接觸孔時,亦可抑制孔之脫落性惡化,而 可有效率地形成大於10之高縱橫比接觸孔。 又,除Si02膜外,絕緣膜亦可為PSG膜、BSG膜、BPSG膜 、AsSG膜、AsPSG膜、AsBSG膜等。另外,於上述實施型態 中,係說明使用C4F6/CF4/Ai:/02系氣體之情況,惟除具直鏈 分子結構之C4F6氣體以外,亦可使用具環狀分子結構之C4F6 、C5F8氣體。另外,除CF4氣體以外,亦可使用C2F6氣體' C3F8氣體、C4F8氣體。 另外,於上述實施型態中,係說明混合2種不同系統之 氟碳氣體與Ar/〇2系氣體之方法,惟亦可使用3種以上不同 系統之氟碳氣體。另外,亦可另行添加CH2F2氣體、CH3F氣 體等於分子結構中具有氫之氫氟碳系氣體。若添加CH2F2氣 體等,於CH2F2氣體中所含之氫可捕集氟,藉此可增加蝕刻 氣體之C/F比,而更加提昇抗蝕劑選擇比。 再者,於上述實施型態中,所說明之方法係使用對上部 電極及於下部電極兩者施加高頻電壓之型態之RIE裝置,以 進行蝕刻,惟亦適用於磁控管RIE裝置、ECR (電子共振旋 轉加速器)電漿蝕刻裝置、HEP (赫利孔波激發電漿)蝕刻裝 置、ICP (誘發結合電漿)蝕刻裝置、TCP (傳送結合電漿)蝕 、刻裝置等中。以下茲參照實驗數據,以說明本發明之實施 例。 圖2 (a)為顯示本發明之一實施例所例示蝕刻試料之構成 截面圖。於圖2 (a)中,氧化碎膜22 (熱氧化膜)係積層於碎 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 五、發明説明( 基板21上’而形成有開口處24之光抗蝕劑膜23係積層於氧 化矽膜22上。於此處,氧化矽膜22之膜厚Th為2微米,光抗 餘劑膜23之膜厚Tr為600奈米,開口處24之直徑^1(1)為〇.15微 米。使用此圖2 (a)之試樣’使用圖1之|虫刻裝置,以進行蚀 刻ET。 圖2 (b)為顯示蝕刻後之弓形之截面圖。於圖2 (b)中,冬 進行圖2 (a)之試樣之蝕刻ET時,於氧化矽膜22内係形成具 弓形之接觸孔。 定義表示弓形程度之弓形率為:弓徑Gc/頂徑Tc。此弓形 率最佳為1,較佳範圍為0.95至1.05 (±5%以内)。又,弓徑 Gc為接觸孔25沿線中最為膨出處之直徑,而頂徑丁c為接觸 孔25最上端之直徑。 另外’底從B c為接觸孔2 5之底部直徑。底徑率係定義為 底徑Be/頂徑Tc,其值最佳為1。然而,當孔徑小而深時, 底徑率將變小。一般而言,頂徑約為〇·15微米,而孔深為2 至3微米時,為30%之過度餘刻,而底徑率約為7〇〇/〇。 本貫施例之抗银劑遮光罩選擇比為:氧化碎膜22之触刻 率除以平坦部分之光抗蝕劑膜23之蝕刻率所得值。抗蝕劑 遮光罩選擇比愈大愈好,較佳為5.0以上。 為比較本發明之一實施例所例示之蚀刻結果與以往例, '係進行根據以往例之触刻。以往例之姓刻條件為:於 15/380/19 seem之流量比下,使用C5F8/Ar/02系混合氣體。另
外’上部電極2之RF動力係設定為2170 W、下部電極3之RF 動力為1550 W、壓力為2·00 Pa (15 mTorr)、晶圓W内面上之 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 521335 A7 B7 五、發明説明(9 ) 氦壓·力於中心為2000 Pa (15 Torr)、邊緣為3330 Pa (25 Torr) 、頂部溫度為60°C、牆壁溫度為50°C、底部溫度為20°C。 關於蝕刻時間,於求取蝕刻率及抗蝕劑選擇比時,其為 30%蝕刻不足之條件,於評估截面形狀時,其為相當於 30%過度蝕刻之4分48秒。電極間之間隔為25毫米。 於此情況下,於晶圓W之中心、中段、邊緣上,蝕刻率 分別為560、558、504奈米/分鐘,於琢面之抗蝕劑遮光罩選 擇比分別為4.9、5.4、5.0,弓形率分別為1.02、1.06、1.03 ,底徑Be分別為107、108、95奈米,底徑率分別為71.3、 72.0、63.3 %,而得弓形之截面形狀。 另一方面,此實施例之蝕刻條件為:在25/10/500/26 seem 之流量比下,使用C4F6/CF4/Ar/02系混合氣體,以C4F6為第 一氟碳系氣體、CF4為第二氟碳系氣體。另外,上部電極2 之RF動力係設定為1800 W、下部電極3之RF動力為1800 W 、壓力為2.66 Pa (20 mTorr)、晶圓W内面上之氦壓力於中心 為 665 Pa (5 Torr)、邊緣為 3330 Pa (25 Torr)、頂部溫度為 60 °C、牆壁溫度為50°C、底部溫度為-10°C。關於蝕刻時間, 於求取蝕刻率及抗蝕劑選擇比時,其為30%蝕刻不足之條 件,於評估截面形狀時,其為相當於30%過度蝕刻之4分24 秒。 於此情況下,於晶圓W之中心、中段、邊緣上,蝕刻率 分別為5 8 8、606、622奈米/分鐘,於琢面之抗蝕劑遮光罩 選擇比分別為5.7、5.3、5.5,弓形率分別為1.00、1.00、 1.00,底徑Be分別為99、93、109奈米,底徑率分別為66.0、 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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521335 A7 B7__ 五、發明説明(10 ) 62.0、 72.7 %,而得不具弓形之截面形狀。 依此方式,使用C4F6/CF4/Ar/02系混合氣體進行蝕刻,以 取代C5F8/Af/02系混合氣體,藉此可將弓形率抑制於± 5 % 以内,並可提昇蝕刻率至約1.12倍、抗蝕劑選擇比至約1.08 倍。 另外,以C2F6為第二氟碳系氣體,而以C4F6/C2F6/Ar/02系 混合氣體取代C4F6/CF4/Ar/02系混合氣體進行蝕刻。評估截 面形狀時之30%過度蝕刻之蝕刻時間為4分32秒,其他蝕刻 條件係與前述實施例相同。 於此情況下,於晶圓W之中心、中段、邊緣上,触刻率 分別為608、636、686奈米/分鐘,於琢面之抗蝕劑遮光罩選 擇比分別為6·2、5·9、6.0,弓形率分別為0.98、0.99、1.00 ’底徑Be分別為105、99、99奈米,底徑率分別為7〇.〇、 66.0、 66.0 %,而得不具弓形之截面形狀。 依此方式,使用C4F6/C2F6/Ar/02系混合氣體進行蝕刻,以 取代C^F^CFVAr/O2系混合氣體,藉此亦可將弓形率抑制於 ± 5 %以内,而可提昇蝕刻率至約ι·ΐ9倍、抗蝕劑選擇比至 約1.18倍。 另外,以CSF8為第一氟碳系氣體,而以C5F8/CF4/Ar/〇2系 w合氣體取代C4F6/CF4/Ar/〇2系混合氣體進行姓刻。試樣為 '以硬為底層、於其上形成厚3微米之BPSG膜所得物。另外 ,藉由蝕刻所形成之孔之直徑為〇·25微米。 I虫刻條件為.在25/15/500/25 seem之流量比下,上部電極 2之RF動力係設定為1750 W、下部電極3之即動力為i8〇〇 w -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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521335 A7 B7 五、發明説明(11 、壓力為2·66 Pa (20 mTorr)、晶圓W内面上之氦壓力於中心 為 665 Pa (5 T〇rr)、邊緣為 3330 Pa (25 Torr)、頂部溫度為 2〇 °C、牆壁溫度為60°c、底部溫度為50°c,蝕刻時間為相當 於30%過度蝕刻之時間。 於此情況下,於晶圓W之中心、中段、邊緣上之平均蝕 刻率為680.5奈米/分鐘。 另外,於晶圓W之中心、中段、邊緣上,於琢面之抗蝕 劑遮光罩殘膜量分別為184、158、86奈米(初期膜厚約為8〇〇 不米)弓开^率分別為1.00、1.00、1.00,底徑率分別為〇 59 、0.59、0.59 〇 裝 另一方面,自上述氣體系統中去除CF4,其他條件則與上 述情況相同,使用qiVAr/O2系混合氣體以進行蝕刻,以作 為比較例。結果為:平均蝕刻率為5611奈米/分鐘,於晶 圓W之中%、中段、邊緣上,於琢面之抗蝕劑遮光罩殘膜 f分別為91、112、33奈米(初期膜厚约為800奈米),弓形率 分別為M5、U0、丨·05,底徑率分別為0.77、0.67、0.62。 依此方式使用CJs作為第一氟碳系氣體,而使用 C5F8/CF4/Ar/02系混合氣體時,底徑率雖呈若干惡化,惟弓 形率為良好的1.00,相較於比較例,可將触刻率提昇至約 1·2〇倍。另外,相較於比較例,因抗蝕劑遮光罩之殘膜量 .較多,故可知係提昇抗蝕劑遮光罩選擇比。 圖3係顯示本發明之一每、 〶她例所例示之以氟碳種類及流 量比為參數時之蝕刻絲从 士 f生。處理條件與先前之實施例相同 ’其過度蝕刻為30%。於H 1^ 万、圖3中,C/F比大之第一氟碳系氣 一 _ -14- 尺度適财S @家標準(CNS) A鐵藏 521335 A7 B7 五、發明説明(12 ) 體為Cj6,而C/F比小之第二氟碳系氣體係表為cxFy,曲線 A1、八2為 CxFy=CF4,曲、線 Bl、B2為 CxFy=C2F6,曲線 Cl、C2 為 CxFy=C3F8 ’ 曲線Dl、D2為 CxFy=C4F8。 於圖3中,在總氣體流相同(35 seem)下,若增大匸4卩6氣 體對CxFy氣體之流量比((:4匕氣體流量/ ^匕氣體流量),則抗 蚀劑遮光罩選擇比提高,蚀刻率亦增加。可認為此乃因氣 體整體之C/F比增加所致之姓刻種源增加、及碳系聚合物之 堆積,對提昇蝕刻率及提昇抗姓劑遮光罩選擇比產生作用 之故。 , 另一方面,在CJ6氣體流量相同(25 seem)下,若增大cxFy 氣體流量,則蝕刻率雖增大,但抗蝕劑遮光罩選擇比卻降 低。可忍為此乃因CxFy氣體流量若增加,則氣體整體之c/f 比降低,由是使碳系聚合物之堆積減少之故。是以,自抗 蚀劑遮光罩選擇比之觀點而言,C4F6氣體對CxFy氣體之流量 比(C4F0氣體流量/CxFy氣體流量)較佳為〇·5以上,更佳為1 以上。另外,自蝕刻率之觀點而言,€4?6氣體之流量較佳 為20 seem以上。 圖4係顯示本發明之一實施例所例示之蝕刻氣體整體之 C/F比計算結果。 於圖4中’可知ο:4;?6氣體對CxFy氣體之流量比為1以上時 ,姓刻氣體整體之C/F比會成為0.5以上。於圖3中,C/F比 為0.5以上之情況係示為圓形。如圖3所示,為提昇抗蝕劑 遮光罩選擇比,較佳係使兩種氟碳系氣體混合後之蝕刻氣 體整體C/F比為〇.5以上。 -15- 本紙張尺度適用中國國冢標準(CNS)_A4規格(210X297公釐)-- ----- 521335 A7 B7 五、發明説明(13 ) 另外,使CxFy更換為CF4—C2F6—C3F8—C4F8,藉此可使抗 蝕劑遮光罩選擇比維持為大略定值,並可提昇蝕刻率。可 認為此乃因CxFy中之C數(X)增加而使CxFy中之C/F比(x/y)保 持為0.5以上,故使碳系聚合物堆積之影響變小之故。是以 ,自蝕刻率之觀點而言,於CxFy中之C數(X)較佳為大的值。 又,0^广(:4?8時,因C數(X)較大,故係促進碳系聚合物 之堆積。是以,若於Si02膜上形成縱橫比大於10之接觸孔 ,則孔之脫落性變差。但對PSG膜、BSG膜、BPSG膜、 AsSG膜、AsPSG膜、AsBSG膜等低熔點膜而言,因有可能維 持孔之脫落性,故CxFy= C4F8i混合氣體特別適用於此等低 溶點膜之蚀刻上。 圖5至7係分別顯示於改變C/F比小之第二氟碳系氣體流 量(添加量)時,調查蝕刻率、於平坦處之抗蝕劑遮光罩選 擇比、弓形率、底徑率之變化所得結果。本發明之一實施 例所例示之CF4添加量與蝕刻特性之關係,圖5 (a)係顯示蝕 刻率、抗蝕劑遮光罩選擇比,圖5 (b)係顯示弓形率、底徑 率。圖5為CF4之情況,圖6為C2F6之情況,圖7為C3F8之情 況。另外,於此等圖中,圖5 (a)、圖6 (a)、圖7 (a)係顯示蝕 刻率、與平坦處抗蚀劑遮光罩選擇比之變化,圖5 (b)、圖 6 (b)、圖7 (b)係顯示弓形率、底徑率之變化。蝕刻條件為 、:C4F6/CxFy/Ar/02 之流量比為 35/0至 35/700/36 seem,上部電 極2之RF動力為2200 W、下部電極3之RF動力為1800 W、壓 力為2.66 Pa (20 mTorr)、晶圓W内面上之氦壓力於中心為665
Pa (5 Torr)、邊緣為3330 Pa (25 Torr)、頂部溫度為60°C、牆壁 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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溫度為50°C、底部溫度為—1〇。〇。 關於蝕刻時間,於求取蝕刻率及抗蝕劑選擇比時,其為 30/〇蝕刻不足之條件,於評估截面形狀時,其為相當於 30%過度蝕刻之時間。 如此等圖所示,藉由添加π*、仏匕、C3f8,係提昇蝕刻 率,亦改善弓形率,並改善底徑率。另一方面,藉由添加 CF4、CJ6、C#8 ,可使抗蝕劑遮光罩選擇比暫時上昇,但 若再增加添加量則有逐漸降低之傾向。是故,cF4、C2F6、 c#8之添加量較佳為圖中附有直的實線之C/F比=〇·52以上 之範圍(實線以左)。 然而,於藉由自行對準技術以形成接觸孔(自行對準接 觸孔)之蚀刻步驟中’如圖8所示,係經由抗姓劑遮光罩31 ’以蚀刻碎氧化膜32,於形成深達碎基板33之接觸孔34時 ’於下層形成之閘電極35周圍形成之矽氮化膜(SiN膜)36有 時會經顯露。 如上所述,於顯露出矽氮化膜之步驟中,於形成接觸孔 之姓刻中,有必要增高矽氧化膜對矽氮化膜之選擇比(碎氮 化膜選擇比)。圖9係顯示因CF4添加量不同而引起之碎氧化 膜(BPSG膜)蝕刻率、抗蝕劑遮光罩選擇比(琢面)、碎氮化 膜選擇比(SiN選擇比)之變化測定結果。 蝕刻條件為:C4F6/CF4/Ar/02之流量比為16/0至10/800/16 seem,上部電極2之RF動力為1530 W、下部電極3之pjp動力 為1350 W、壓力為3.99 Pa (30 mTorr)、晶圓w内面上之氛壓 力於中心為665 Pa (5 Torr)、邊緣為1330 Pa (1〇 τ〇ΙΤ)、頂部 -17· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 x 297公釐) '_ " ^ - 521335 A7 B7 五、發明説明(15 ) 溫度為40°C、牆壁溫度為60°C、底部溫度為50°C。另外, 關於蝕刻時間,於測定蝕刻率及抗蝕劑遮光罩選擇比時為 90秒,於測定矽氮化膜選擇比時為相當於100%過度蝕刻之 時間。又,矽氧化膜之厚度為1400奈米,接觸孔徑為400奈 米。 同樣地如圖9所示,藉由添加CF4,係提昇蝕刻率及SiN選 擇比。但若增加CF4之添加量,則抗蝕劑遮光罩選擇比有降 低之傾向。因此,於該圖所示之例示中,CF4之添加量較佳 為約10 seem以下,若表為C/F比,較佳為圖中附有實線之 C/F比= 0.54以上者(實線以左)。 又,於矽氮化膜形成於矽氧化膜上之結構中,即使於蝕 刻矽氧化膜時,亦可得與上述情況相同之效果。 圖10係顯示矽氧化膜(P-Si02膜)之蝕刻率、抗蝕劑遮光 罩選擇比(琢面處)、弓形率(弓形CD率)、底徑率(底徑CD 率)、矽氮化膜選擇比之溫度關聯性之測定結果。 蝕刻條件為:使C4F6/CF4/Ar/02系混合氣體之流量比為 24/9/700/30 seem (底部溫度為-20、0°C(晶圓溫度為 80、100°C )時),及為30/1 1/850/36 seem(底部溫度為0、20°C (晶圓溫度 為 100、120°C)時)。 其他蝕刻條件為:上部電極2之RF動力為1800 W、下部 電極3之RF動力為2100 W、壓力為2.66 Pa (20 mTorr)至3.33 Pa (25 mTorr)、晶圓W内面上之氦壓力於中心為2000 Pa (15
Torr)、邊緣為4660 Pa(35 Ton:)、頂部溫度為60°C、牆壁溫度 為50°C、底部溫度為-20至20°C(晶圓溫度為80至120°C)。關 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 521335 五、發明説明( 於姓刻時間,士人、a, — ^ β μ ,Α 化膜蝕刻率與抗蝕劑遮井^嫘 比時為相當於30%㈣不足之時間,之^先罩選擇 20%過度蝕刻之時間。 ,、〈外為相當於 々以圖所不,可知蝕刻率、抗蝕劑遮光罩選摆 y 率二:率、彻膜選擇比分別均有溫度相關性。、弓形 對==:遮光罩選_晶圓溫度低時較大,但 時車六佳、、 弓元率、及底徑率而T ’晶圓溫度高 •乂。。亦即,可知此等具有互換的關係。晶圓溫度若超 過⑽c (底部溫度40t),則抗姓劑會軟化、變質,而無法 保時作為遮光罩之形狀。因此,晶圓溫度較佳為嶋。 如上述又說明,根據本發明,藉由混合2種以上之氟碳 系氣體以進行姓刻,可抑制產生弓形,同時可提昇姓刻率 及抗蝕劑遮光罩選擇比。另外,於顯露出矽氮化膜時,可 提昇矽氮化膜選擇比。 產業上利用1 根據本發明之絕緣膜之蝕刻方法,係可使用於進行半導 體裝置之製造之半導體製造產業中,因此係具產業上利用 性〇 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐)
Claims (1)
- 521335 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 1 . 一種絕緣膜之蚀刻方法,其特徵在於使用一混合氣體作 為蚀刻氣體’該混合氣體至少包含:C 2 4、C/F比大於 0.625之第一氟碳系氣體;F - 4、C/F比大於0.5之第二 氟碳系氣體;Ar氣體;與〇2氣體。 2 .根據申請專利範圍第1項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵 在於該第一氟碳系氣體為C5F8氣體或C4F6氣體。 3 ·根據申請專利範圍第2項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵 在於該第二氟碳系氣體為選自CF4氣體、C2F6氣體、C3F8 氣體、<^48氣體之任一者。 4 ·根據申請專利範圍第1項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵在 於該第一氟碳系氣體與該第二氟碳系氣體之流量比(第 一氟碳系氣體流量/第二氟碳系氣體流量)為〇·5以上。 5 .根據申請專利範圍第1項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵 在於該混合氣體係另含氫氟碳系氣體。 6 ·根據申請專利範圍第5項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵 在於該氫氟碳系氣體為CH2F2。 7 . 根據申請專利範圍第1項之絕緣膜士你系丨、a 豕胰(蝕刻万法,其特徵 在於該混合氣體整體之C/F比為0.5以±。 8 ·根據申請專利範圍第1項之絕緣膜之# $ 在於該絕緣膜為矽氧化膜。 方法,其特徵裝 訂y.根據申請專 〜w刈万法, 在於該碎氧化膜之上層或了層係顯露出碎氮化膜 10·根據申請專利範圍第9項之絕緣膜之蚀刻方、会 -20- 521335 8 8 8 8 A B c D 、申請專利範圍 在於係在自行對準接觸孔之形成步驟中,進行該矽氧化 膜之蝕刻。 11·根據申請專利範圍第1項之絕緣膜之蝕刻方法,其特徵 在於係使形成有該絕緣膜之基板溫度為80至120°C。 -21 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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