TW561546B - Processing method - Google Patents

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Akihito Toda
Kazuto Ogawa
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Tokyo Electron Ltd
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Description

561546 A7 B7 五、發明説明（巧） 〔技術領域〕 本發明係有關處理方法，更詳述時係有關例如予以產 生處理氣體之電漿於真空處理容器內來去除形成於被處理 體表面之有機膜層用的處理方法。 〔背景技術〕 當要形成半導體積體電路之配線時，有例如用於形成 配線用之接觸孔或溝等用的過程（製程）。而在該等製程 ，乃在氧化矽物所形成之絕緣膜層上予以形成抗蝕劑膜層 及防止反射膜層，再由光刻（平版照相）技術來形成接觸 孔或溝之圖型後，使用電漿處理裝置來依據各個形狀實施 蝕刻而形成接觸孔或溝。然後，使用同一之電漿處理裝置 或另外之電漿處理裝置實施灰化（Ashing)來去除抗蝕劑膜 層。 例如，圖5 A、圖5 B係顯示習知之灰化過程的圖。 如圖5A所示，在矽層1 〇 1上，從上層至下層予以形成 光致抗蝕劑膜層（P R膜層）1 0 2，防止反射膜層〔 BARC(BOTTOM ANTI REFLECTION COATING)層〕1 〇 3 ，氧化矽膜層（S i〇2膜層）1 〇 4及氮氮化矽膜層（ SiON膜層）105，再者，在於Si〇2膜層104及 S i Ο N膜層）1 0 5，以蝕刻來形成有接觸孔1 〇 6。 當要灰化圖5A所示之PR膜層1 〇 2時，應由灰化來去 除同圖所示之S i〇2膜層1 〇 4上之PR膜層（包括 BARC膜層103)。而在如此之習知處理，作爲電漿 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 561546 A7 B7 五、發明説明（2) ^ ~~ 處理裝置之真空處理容器（以下簡稱爲處理室）乃使用施 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 加有防蝕（耐酸）鋁處理之鋁製處理室，或氧化鋁製之處 理室。 然而，會具有處理室之材料由於電漿而受到損害，而 經過時間會產生粒子之問題。尤其在如防鈾鋁製或氧化鋁 製之處理室材料含有鋁的狀態時，倘若使用氟系氣體實施 蝕刻，則會產生氟化鋁之粒子。爲此，最近乃使用熔（解 噴）射例如氧釔（Y 2 0 3 )等之陶瓷於處理室內面，以提 高耐電漿性的處理室來盡可能地加長處理室之定期性淸潔 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，在熔射陶瓷，例如在實施有熔射氧釔之處理室 內，以使用所定之蝕刻氣體來進行蝕刻時，如圖5 A所示 予以形成接觸孔1 0 6於S i 0 2膜層1 〇 4，接著在同一 處理室內使用例如〇2氣體且以所定壓力（例如， 200mTor r)來進行灰化，以例如圖5B所示來去 除P R膜層1 0 2時，察明會在灰化後之S i ◦ 2膜層 1 0 4表面，尤其由接觸孔1 〇 6周邊之異常蝕刻，產生 凹下狀之陷口（以下簡稱爲陷口）1 0 7。 本發明係爲了解決上述課題而發明者，其目的係擬提 供一種爲了增進耐電漿性而在實施了含有氧釔溶射等金屬 成分之陶瓷熔射的真空處理容器內進行灰化，以令有機膜 層從其下層膜層去除時，能顯著地抑制在下層膜層由異常 鈾刻而產生的陷口之處理方法者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " ^ 561546 A7 B7 五、發明説明（3) 〔發明之揭示〕 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了達成上述目的，有關本發明之申請專利範圍第1 項（以下簡稱爲申請項1 ，下同），係產生處理氣體之電 漿於真空處理容器內來去除形成於被處理體表面之有機膜 層的處理方法，其特徵爲具備有：以第1壓力來去除上述 有機膜層之過程，及使用與該過程之同一處理氣體，並以 較第1壓力爲高之第2壓力來去除上述有機膜層的過程。 本發明之申請項2的處理方法，係上述第1壓力設定 成1 OOmTo r r以下爲其特徵。 本發明之申請項3的處理方法，係由上述第1壓力對 上述有機膜層所進行之超過處理率設定爲1 5 %以下爲其 特徵。 本發明之申請項4的處理方法，係由上述第1壓力對 上述有機膜層所進行之超過處理率和由第2壓力對上述有 機膜層所進行之超過處理率的合計設定爲1 〇 〇 %以下爲 其特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之申請項5的處理方法，係作爲上述處理氣體 乃使用至少含有〇2氣體之氣體爲其特徵。 本發明之申請項6的處理方法，係作爲上述處理氣體 乃使用〇2氣體爲其特徵。 本發明之申請項7的處理方法，係作爲上述處理氣體 乃使用N 2和0 2的混合氣體爲其特徵。 本發明之申請項8的處理方法，係作爲上述處理氣體 乃使用至少包含N或Η的其中之一的氣體爲其特徵。 本紙張尺度it用中國國家標準（ CNS )八4祕（210X297公釐) ""~ ~ -6- 561546 A7 _____B7___ 五、發明説明（4) 本發明之申請項9的處理方法，係將在上述真空處理 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 容器內要接觸於上述電漿之部分包含有金屬成分爲其特徵 〇 本發明之申請項1 0的處理方法，係上述金屬成分爲 釔爲其特徵。 本發明之申請項1 1的處理方法，係包含有上述金屬 成分之部分爲氧化釔爲其特徵。 本發明之申請項1 2的處理方法，係上述有機膜層爲 抗鈾劑層爲其特徵。 本發明之申請項1 3的處理方法，係上述有機膜層下 面形成有氧化矽膜層爲其特徵。 本發明之申請項1 4的處理方法，係上述氧化矽膜層 爲含有碳之氧化矽膜層，含有氟之氧化矽膜層，含有氫之 氧化矽膜層中的任何其中之一爲其特徵。 本發明之申請項1 5的處理方法，係在上述有機膜層 下面形成氮化矽膜層、多晶矽膜層、金屬膜層中的任何其 中之一爲其特徵。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 本發明之申請項1 6的處理方法，係產生處理氣體之 電漿於真空處理容器內來去除形成於被處理體表面之有機 膜層的處理方法，其特徵爲具備有：以1 0 0 m T 〇 r r 以下之壓力來去除上述有機膜層的過程。 本發明之申請項1 7的處理方法，係設定處理上述有 機膜層之超過處理率爲15%以下爲其特徵。 本發明之申請項1 8的處理方法，係作爲上述處理氣 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐） 561546 A7 _______B7 五、發明説明（5) 體乃使用至少含有〇2氣體之氣體爲其特徵。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之申請項1 9的處理方法，係作爲上述處理氣 體乃使用〇2氣體爲其特徵。 本發明之申請項2 0的處理方法，係作爲上述處理氣 體乃使用N 2和〇 2的混合氣體爲其特徵。 本發明之申請項2 1的處理方法，係作爲上述處理氣 體乃使用至少包含有N或Η中的其中之一的氣體爲其特徵 〇 本發明之申請項2 2的處理方法，係將在上述真空處 理容器內會接觸於上_電漿之部分包含有金屬成分爲其特 本發明之申請項2 3的處理方法，係上述金屬成分爲 釔爲其特徵。 本發明之申請項2 4的處理方法，係包含有上述金屬 成分之部分爲氧化釔爲其特徵。 本發明之申請項2 5的處理方法，係上述有機膜層爲 抗蝕劑層爲其特徵。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之申請項2 6的處理方法，係上述有機膜層下 面形成有氧化矽膜層爲其特徵。 本發明之申請項2 7的處理方法，係上述氧化矽膜層 爲含有碳之氧化矽膜層，含有氟之氧化矽膜層，含有氫之 氧化矽膜層中的任何其中之一爲其特徵。 本發明之申請項2 8的處理方法，係在上述有機膜層 下面形成氮化矽膜層、多晶矽膜層、金屬膜層中的任何其 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐） -8 - 561546 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（6 ) 中之一爲其特徵。 〔實施發明用之最佳形態〕 以下，將依據圖1至圖4所示之實施形態來說明本發 明。 圖1係以模式顯示在實施本發明之處理方法時所使用 的磁控（電子）管R I E型鈾刻處理裝置（以下簡處理裝 置）之剖面圖。該處理裝置係例如圖1所示，具備有：實 施有氧釔熔射於內面之鋁製處理室1 ;配置於該處理室1 內之下部電極2以藉由絕緣材料2 A支承的可升降的鋁製 支承體3 ;及配置於該支承體3上方且供應處理氣體並兼 用爲上部電極之蓮蓬頭（shower head) 4 (以下隨著所需 也會稱爲下部電極）。 上述處理室1 ，上部乃形成作爲小口徑之上室1 A， 而下部乃形成作爲大口徑之下室1 B。上室1 A係由偶極 (雙極）環狀磁鐵5所圍繞著。該偶極環狀磁鐵5係形成 爲容納複數之各向異性扇形柱狀磁鐵於由環狀之磁性體所 形成的外殻內，而作爲整體形成朝一方向之一樣水平磁場 於上室1 A內。在下室1 B上部形成用於搬入搬出晶圓W 用之出入口，而安裝有閘閥6於該出入口。又在下部電極 2，以藉由匹配器7A來連接於13 . 56MHz之高頻 電源7，而從該高頻電源7 .對下部電極2施加有所定之高 頻電力（功率），致使在上室1 A內與上部電極4間形成 朝垂直方向的磁場。因此，在上室1 A內，藉由處理氣體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·
、1T 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -9 - 561546 A7 B7 五、發明説明（7) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 且由高頻電源7所形成之電場和偶極環狀磁鐵5所形成之 水平磁場來形成磁控管放電，以生成要供予上室1 A內用 之處理氣體電漿。 於上述下部電極2上面配置靜電夾盤8，且對該靜電 夾盤8連接有高壓直流電源9。由而在高真空下，從高壓 直流電源9施加高電壓於電極板8 A時，可由靜電夾盤8 來實施靜電吸著晶圓W。配置單晶（體）矽製之聚焦環 1 〇於該下部電極2的外周圍，以令生成於上室1 A內之 電漿收集於晶圓W。又配置有安裝於支承體3上部排氣環 1 1於聚焦環1 0下側。該排氣環1 1形成有遍及整個四 周之複數的孔且成朝圓周方向隔著相等間隔，而藉由該等 孔來排氣上室1 A內之氣體至下室1 B。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 上述支承體3乃藉由滾珠螺桿（絲槓）機構1 2及伸 縮囊1 3形成可升降於上室1 A和下室1 B之間。由而， 在供予晶圓W至下部電極2上時，藉由滾珠螺桿機構1 2 令下部電極2與支承體3 —齊下降至下室1 B，且打開閘 閥6而由未圖示之搬運機構來供晶圓給予下部電極2上。 當要處理晶圓W時，就藉由滾珠螺桿1 2來使下部電極2 與支承體3 —齊上升，並定置下部電極2和蓮蓬頭4之間 隙成適合於處理晶圓的距離，而冷媒則則藉由冷媒配管來 循環於冷媒流道2 B內，以調整晶圓W成所定之溫度。再 者，在支承體3，絕緣材料2A，下部電極2及靜電夾盤 8，各形成有流道2 C，而從氣體導入機構1 5藉由氣體 配管1 5 A以所定壓力供應例如H e氣體作爲背後氣體來 ϋ張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> ~ -10 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 B7 五、發明説明（8) 供應於靜電夾盤8和晶圓W間的細小間隙，以提高靜電夾 盤8和晶圓W間之熱傳導性。再者，1 6爲伸縮囊蓋。 在上述蓮蓬頭4上面形成有氣體導入部4 A，並藉由 配管1 7連接供應系1 8於該氣體導入部4 A。氣體供應 系1 8具有CF4氣體供應源1 8A，C4F8氣體供應源 1 8B，CH2F2氣體供應源1 8C，〇2氣體供應源 1 8D，Αχ*氣體供應源1 8E及C ◦氣體供應源1 8F 。而該等之氣體供應源18Α，18Β，18C，18D ，18Ε，18F 係藉由閥 18G，18Η，181 ， 18J，18Κ，18L及質量流控制器18Μ，18Ν ，18〇，18Ρ，18Q，18R，以依據晶圓W之處 理階段予以適當地選擇單一氣體或複數種之氣體且以所定 流量來供應各氣體至蓮蓬頭4，而在選擇複數種之氣體時 ，將在蓮蓬頭4內部調整作爲具有所定之混合比率的混合 氣體。蓮蓬頭4下面配置有遍及整面成均勻之複數的孔， 且藉由該等孔從蓮蓬頭4供應作爲處理氣體之混合氣體至 上室1Α內。再者，圖1中，1C爲排氣管，19爲連接 於排氣管1 C之由真空泵等所形成之排氣機構。 接著，將參照圖2Α至圖4Β下，說明有關使用上述 處理裝置之本發明的處理方法之實施形態。圖2 Α至圖 2 C係要形成接觸孔之過程（製程），圖3 A，圖3 B係 要灰化光致抗蝕層（PR膜層）之過程，圖4A，圖4B 係要說明接觸孔肩部用之說明圖。 首先’將參照第2 A至圖2 C下，說明使用上述處理 本紙¥尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐) " 1 ~^ - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 B7 五、發明説明（9) 裝置之接觸孔形成過程。於此一過程所使用之晶圓的矽層 2 0 1係如圖2 A所，與前述同樣從上層朝下層予以形成 PR膜層202，防止反射膜層（BARC層）203， 氧化矽膜層（S i〇2膜層）2 0 4及氮氮化矽膜層（ S i〇N層）2 0 5 ，再者，在於P R膜層2 0 2，則由 光刻技術來形成有接觸孔的圖型2 0 6。 當要形成接觸孔時，係使用上述處理裝置且以習知之 蝕刻條件來鈾刻晶圓W成如圖2 A至圖2 C所示，以形成 接觸孔。首先，由鈾刻來去除BARC層203。亦即， 打開對於氣體供應系1 8之C F 4氣體供應源1 8 A，〇2 氣體供應源1 8 D及A r氣體供應源1 8 E的閥1 8 G， 1 8 J ，1 8 K，以連接該等之氣體供應源於上部電極4 之同時，由質量流控制器18M，18P，18Q來設定 各C F4氣體，〇2氣體及A r氣體之流量成所定之流量（ 例如 CF4/〇2/Ar = 80/20/1 6 0 s c cm) ，並供予該等處理氣體至上部電極4。又藉由排氣機構 1 9來設定處理室1內之壓力成爲例如4 OmT 〇 r r。 並以該狀態下，施加例如1 5 Ο 0 W之高頻電力於下部電 極2時，就會在下部電極2和上部電極4之間，產生C F 4 氣體，〇2氣體及A r氣體的電漿，而由該電漿來蝕刻 BARC層203並加以去除（參照圖2B)。 絡結B A R C層2 0 3之蝕刻後，淸除所剩之氣體且 更換處理氣體來對於S i〇2膜層2 0 4形成接觸孔。亦即 ，將氣體供應系18之C4F8氣體供應源18B ’ 02氣 本紙張尺度適用中國國家標準(CNsYm規格（210 X 2刃公釐j I n I I I I I I I 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -12- 561546 A7 B7 ____ 五、發明説明（1〇) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體供應源1 8 D及A r氣體供應源1 8 E，以與上述同樣 之要領來連接上部電極4，而設定該等之處理氣體的各流 量（例如，C4F8/〇2/Ar = 6/ 3/ 500 s c c m)之同時，設定處理室1內之壓力成爲例如6 0 m T 〇 r r。並以該狀態下，施加例如1 5 0 0 W之高頻 電力於下部電極2，而由C4F8氣體，〇2氣體及Ar氣 體之混合氣體的電漿來蝕刻S i〇2膜層2 0 4，以形成接 觸孔2 0 7 (參照圖2 C )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 終結鈾刻S i〇2膜層2 0 4後，予以淸除剩餘氣體且 更換處理氣體，而對於S i 〇2膜層2 0 4實施過蝕刻。對 於該過蝕刻，乃令C 4 F 8氣體供應源1 8 B，C〇氣體供 應源1 8 F及A r氣體供應源1 8 E，以與上述同樣之要 領來連接於上部電極4，而設定該等之處理氣體的各流量 (例如，C4F8/C〇/Ar = 12/360/280 s c cm)之同時，設定處理室1內之壓力成爲例如4 5 m T 〇 r r。並以該狀態下，施加例如1 5 0 0 W之高頻 電力於下部電極2時，就會產生C4Fs氣體，c〇氣體及 A I*氣體之混合氣體的電漿，而予以過蝕刻S i 0 2膜層 204。在此一階段，將會在S i〇N膜層205上等附 著蝕刻之殘餘。 爲此，以切換處理氣體，而由蝕刻來去除S i Ο N膜 層2 0 5上等之蝕刻殘餘。對於該蝕刻，乃以與上述同樣 之要領連接〇2氣體供應源1 8D及A r氣體供應源1 8 E 於上部電極4，且設定該等處理氣體之各流量（例如，〇2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) — — -13- 561546 A7 B7 五、發明説明（Μ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) /八1* = 20/10〇3(：(：111)之同時，設定處理室1 內之壓力成爲例如4 0 m Τ 〇 r r。並以該狀態下，施力口 例如5 0 0W之高頻電力於下部電極2，且由〇2氣體及 A r氣體之混合氣體的電漿來實施短時間的蝕刻，以去除 S i〇N膜層2 0 5上等之澱積（堆積）物。 去除S i ON膜層2 0 5上等之澱積物後，予以淸 除所剩餘之氣體而更換處理氣體，以蝕刻S i Ο N膜層 2 0 5。對於此鈾刻，乃令C Η 2 F 2氣體供應源1 8 C， 〇2氣體供應源1 8D及Ar氣體供應源1 8Ε，以與上述 同樣之要領來連接於上部電極4，而設定該等處理氣體之 各流量（例如，c Η 2 F 2 / 〇 2/ A r = 2 0 / 1 0 / 1 〇 〇 s c cm)之同時，設定處理室1內之壓力成爲例 如8 0 m Τ 〇 r I*。並以該狀態下，施加例如5 0 0 W之 高頻電力於下部電極2，且由CH2F2氣體，〇2氣體及 A r氣體之混合氣體的電漿來蝕刻圖2 C所示之S i〇N 膜層2 0 5並予以去除，而形成如圖3 A所示之接觸孔 2 0 7° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成接觸孔2 0 7後，予以淸除剩餘氣體且更換處理 氣體，且在同一處理室1內，由本發明之處理方法來灰化 P R膜層2 0 2。而該灰化係以與上述同一要領來連接〇2 氣體供應源1 8 D於上部電極4，且設定〇2氣體之壓力及 流量各成爲要實施本發明之處理方法用的所定之値，並以 該狀態下，施加例如3 0 0 W之高頻電力於下部電極，且 由〇2氣體之電漿灰化PR膜層202，而從圖3A所示之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -14- 561546 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 —_ _B7__ 五、發明説明（12) 狀態直至圖3 B所示之狀態爲止予以完全去除。於本實施 形態雖作爲處理氣體以使用單獨之◦ 2氣體來處理，但作爲 處理氣體，除了 02氣體以外，也可使用例如與N2氣體之 混合氣體，或至少包含N或Η中之任一方的氣體，例如單 獨之ΝΗ3氣體或Ν2氣體和Η2氣體的混合氣體。主要能 灰化P R膜層2 0 2之氣體，就可使用。 在本發明之處理方法，理想爲以二階段來灰化P R膜 層2 0 2爲佳。亦即，本發明之處理方法係由使用0 2氣體 且以第1壓力來灰化PR膜層2 0 2的第1過程，及使用 氣體且以較第1壓力爲高之第2壓力來灰化P R膜層的 第2過程所形成。第1壓力理想爲較習知之壓力（例如， 200mTor r)具有顯著之低的lOOmTorr以 下者，更理想爲50〜20mTorr。由於設定第1壓 力於1 OOmTo r r以下，因而，即使產生了起因於處 理室1內之氧釔熔射部的對於P R層之由氧釔引起的金屬 污染，也可防止起因於釔之異常蝕刻，使得能在不產生陷 口於接觸孔2 0 7周邊之狀態下來去除P R膜層2 0 2。 第1壓力倘若超過1 〇 OmT 〇 r r時，就具有會產生由 釔污染爲原因而引起接觸孔2 0 6周邊之陷口之虞，而第 1壓力倘若過低時，雖可防止產生陷口，但具有如圖4 A 所示，會使肩部2 0 A成爲大之虞。 上述肩部耗損2 0 7，在定量性上係定義成如下。亦 即如圖4 B所示，假定從接觸孔2 0 7側壁之延長線作爲 L 1，從接觸孔2 0 7之開口端的延長線作爲L 2。而兩延 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210>α97公釐] "" -15 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 -線· 561546 A7 B7 五、發明説明（13> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 長線L i，L 2所形成之角度（略爲9 〇。）的二等分（分 爲兩個相等）線作爲L 3。且與該二等分線l 3和肩部之交 叉點作爲C時’兩延長線L 1，L 2之交叉點及交叉點c之 間的二等分線L 3之長度5，將成爲肩部損耗2 〇 7 A之大 小。因此’接觸孔2 0 7以如上述，肩部損耗愈小愈爲佳 〇 又第2壓力乃爲了抑制肩部損耗，理想爲高的壓力例 如超過1〇OmTo r r之壓力，更理想爲2 〇 〇〜 300mT 〇 r I*。而作爲要從第1壓力切換爲第2壓力 之時刻，乃爲了抑制肩部損耗2 0 7 A，理想爲完成 1 0 0 %灰化P R膜層2 0 2 (以下簡稱爲「恰好灰化」 )之時刻爲佳。而過蝕刻時刻係可由習知之終點偵測裝置 (未圖示）來偵測C〇2等之電漿活性種的特定波長之變化 而判斷，又在以第1壓力（1 〇 〇 m T 〇 r r以下）完成 1合當灰化之前，予以切換成第2壓力時，具有可發生陷口 之虞，因此，並理想。 經濟部智葸財產局員工消費合作社印製 而由第1壓力所實施之PR膜層2 0 2之過處理率， 以1 5 %爲理想，更理想爲0〜1 〇 %。所謂P R膜層 2 0 2的過處理率係指P R膜層2 0 2之所超過灰化量以 P R膜層2 0 2之膜厚來除的値，由百分率來表示者。當 過處理率超過1 5%時，肩部損耗2 0 7A會變大而不理 想。又理想爲由第1壓力所產生之PR膜層2 0 2的過處 理率和由第2壓力所產生之P R膜層的過處理率之合計在 於1 0 0%以下，更理想爲5 0〜1 0 0%。該合計値當 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS )A4規格（210X297公釐） -16- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 ___B7________ 五、發明説明（j 超過1 0 0 %時，因會加大肩部損耗，因此並不理想。 又有關產生陷口乙事，除了〇2氣體之壓力引起之外’ 可推測有關連於◦ 2氣體之居留時間，亦即在處理室1內之 〇2氣體的滯留時間。而在〇2氣體爲第1壓力（1 0 0 m 丁 〇 r r以下之壓力）時，確認了滯留時間愈長愈可防 止發生陷口之現象，而在〇2氣體爲第2壓力（超過1 〇 〇 m T 〇 r r之壓力）時，反而確認滯留時間愈短愈能防止 發生陷口之現象。又在〇2氣體爲第1壓力時，滯留時間變 長，確認會使肩部損耗成爲大的現象。再者，滯留時間（ r)可由下面之①式來求出。 r =V/S = pV/Q(m 秒）.........① 上述公式之V係晶圓面積乘上上下兩電極間的間隙尺寸之 容積（L) ，S爲排氣機構19之排氣速度（L/秒）， P爲處理室內之壓力（T 〇 r j: ) ，Q爲氣體之總流量（ s c c m 〇 又灰化PR膜層2 0 2及過灰化，也可僅由第1壓力 ，亦就是1 0 0 m T 〇 r r以下之壓力來進行。該時，可 防止產生陷口於接觸孔2 0 7周邊之情事。但〇2氣體之滯 留時間變長時，會具有如上述之增大肩部2 0 7的肩部損 耗之虞。 如以上所說明，依據本實施形態，當產生處理氣體之 電漿於實施有氧紀溶射等之陶瓷溶射在內面的處理室1內 ，以去除所形成於晶圓W表面之P R膜層2 0 2時，因構 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) A4規^ ( 210X297公釐) I I I I —裝— II 訂—— 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- 561546 A7 _ B7 五、發明説明（^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 成作爲處理氣體使用0 2氣體，且以第1壓力，例如以 lOOmTor r以下之壓力去除PR膜層202後，接 著使用〇2氣體，且以較第1壓力高之第2壓力，例如以超 過lOOmTorr之壓力來去除PR膜層202，以致 爲了增進耐電漿性而在施加有包含氧釔溶射成分等之金屬 成分的陶瓷溶射之處理室1內，對於S i〇2膜層2 0 4形 成接觸孔2 0 7後，進行灰化而從S i〇2膜層2 0 4去除 抗蝕劑膜層2 0 2時，可防止尤其在S i〇2膜層2 0 4上 所產生之由發生於接觸孔2 0 7周邊的異常鈾刻所形成之 陷口（參照圖5 B )。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
又依據本實施形態，因設定由第1壓力，例如以 lOOmTor r以下之壓力來進行PR膜層202之過 處理率成爲1 5 %以下，因此，可確實地抑制接觸孔 2 0 7之肩部損耗。又因設定由第1壓力，例如以1 〇 〇 mTo r r以下之壓力所進行的PR膜層2 0 2之過處理 率和由第2壓力，例如以超過1 OOmTo r r之壓力所 進行的PR膜層2 0 2之過處理率的合計成爲1 〇 〇%以 下，因而可防止產生陷口之同時，可抑制接觸孔2 0 7之 肩部損耗2 0 7 A。又即使省略由第2壓力所進行之處理 ，並設定〇2氣體於1 〇 OmT 〇 r r以下之壓力，且僅以 該壓力來實施去除P R膜層2 0 2，也可防止在接觸孔 2 0 7周邊所會產生之陷口。又在處理室1內之會接觸於 〇2氣體之電漿爲含有金屬成分，例如包含釔或氧釔時，可 防止在接觸孔2 0 7周邊產生陷口。而且形成有BARC 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) -18- 561546 A7 B7 五、發明説明（16) 層20 3及PR膜層202於S i〇2膜層204上來作爲 有機膜層時，可確實且成高精度地形成接觸孔2 0 7。 於本實施形態乃設定上述處理裝置成下述之處理條件 ，而灰化形成有接觸孔2 0 7之S ί〇2膜層2 0 4上的 PR膜層202及BARC層203。該時，予以變化在 第1壓力下之處理時間和在第2壓力下之處理時間，且由 第1 ，第2之壓力所實施之最後的過灰化量設定成340 %。再者，PR膜層202及BARC層203之合計膜 厚爲7 8 0 nm。又在第1壓力下之灰化率爲9 3 6 nm /mi η (分），在第2壓力下之灰化率爲1140nm /分。 (實施例1 ) 本實施形態係予以設定〇2氣體之第1壓力爲2 0 mTorr ，且在該壓力下，實施灰化PR膜層202及 B A R C層2 0 3有5 0秒鐘（恰好灰化）後，設定第2 壓力爲200mT〇rr ，且在該壓下，實施灰化PR膜 層202及BARC層203有2分19秒鐘。其結果， 在接觸孔2 0 7周邊並未產生陷口。又該時之接觸孔 207的肩部損耗207A爲30·4nm。 〔處理條件〕
1 .下部電極：13 · 56MHz，300W 2 .上下兩電極間的間隙尺寸·· 2 7 m m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公着） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 561546 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17) 3 .在第1壓力（2 0] iiTorr)下之〇 2氣體 流 量 =50 seem 〇 2氣體之滯留時間=2 6 . 8 m秒鐘 4 •在第2壓力下之〇2 氣體流量=900s c c r η 〇 2氣體之滯流時間=1 4 . 9 m秒鐘 5 _ T及W/B之溫度： 6 0 °C / 6 0 °C 上 述之T爲上部電極之 溫度，W爲處理室壁面之 溫 度 ，B爲 下部電極之溫度 6 .背後氣體之壓力（ 中央部/周緣部）： Ί / 4 0 T 〇 r r (實施例2 ) 於本實施例，將設定〇2氣體之第1，第2的壓力及在 各壓力下之氣體流量成與實施例1時相同，而在第1壓力 下，灰化PR膜層202及BARC層203有60秒鐘 後，在第2壓力下，灰化P R膜層2 0 2及B A R c層 203有2分11秒鐘，其結果，在接觸孔207周邊， 並未產生陷口。又該時之接觸孔2 0 7之肩部損耗 2 0 7A爲3 4 . 1 nm，較實施例1時肩部損耗有加大 〇 (實施例3 ) 在本實施例’將設定〇2氣體之第1 ’第2的壓力及在 各壓力下之氣體流量成與實施例1時相同’而在第丨壓力 本紙張尺度適用中國國家標準(QNS ) A4規格（210X297公釐> :~' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 _B7____ _ 五、發明説明（1Q) 下，灰化PR膜層202及BARC層203有40秒鐘 後’在第2壓力下，灰化PR膜層2 0 2及BARC層 2 0 3有2分2 7秒鐘。其結果，在接觸孔2 0 7周邊， 並未產生陷口。又該時之接觸孔2 0 7之肩部損耗 207A爲29.5nm，較實施例1時肩部損耗有變小 (實施例4 ) 於本實施例，將設定〇2氣體之第1壓力爲2 0 m T 〇 r r之低壓狀態，〇2氣體之流量設定成與實施例1 〜3同樣50 s c cm，且僅以2〇mT 〇 r r之壓力下 進行3 4 0%的過灰化。其結果，在接觸孔2 0 7周邊， 並未產生陷口。又該時之接觸孔2 0 7的肩部損耗 2 0 7 A爲6 2 nm，較實施例1時肩部損耗有加大。 (實施例5 ) 在本實施例，除了改變〇2氣體之流量爲1 5 0 s c c m之外，以與實施例4時同樣條件來進行灰化處理 。該時之滯留時間爲8 . 9 m秒。其結果，在接觸孔 2 0 7周邊，並未產生陷口。又該時之接觸孔2 0 7的肩 部損耗2 0 7 A爲4 5 n m，較實施例4時肩部損耗有變 小。 (實施例6 ) 本紙張尺度適用中國國家4準（C；NS i A4規格（210X297公釐）1 "" -21 - I I— I — I I I I I I 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 561546 A7 B7 五、發明説明（19) 於本實施例，除了改變〇2氣體之流量爲2 5 0 s c c m之外’以與實施例3時同樣條件來進行灰化處理 ° s亥時之滯留時間爲5 · 4 m秒。其結果，在接觸孔 2 0 7周邊，僅有產生少許之陷口，但較習知者可顯著地 抑制陷口之產生。又該時之接觸孔2 0 7的肩部損耗 207A爲35 . 3nm’較實施例4，5任何之一肩部 損耗有變小。 又從抑制陷口之產生的觀點言，在第1壓力之〇2氣體 的滯留時間，理想爲5 m秒以上，更理想爲1 〇 m秒以上 。又在上述實施例，第1壓力雖設定成20mTorr ， 但甚至在於6 OmT 〇 r r時，也確認與上述實施例同樣 有傾向於抑制肩部損耗。 (比較例1 ) 在本比較例係以習知方法來灰化P R膜層2 0 2及 BARC層203。亦就是，設定〇2氣體之壓力爲200 mTo r r之同時，設定〇2氣體之流量爲9 00 s c cm ，並進行3分鐘來實施3 4 0%之過灰化處理。其結果， 在接觸孔2 0 7周邊產生了多數之凹陷極深且顯明的陷口 。但該時之接觸孔207之肩部損耗207A爲18.8 n m，較上述各實施例時，肩部損耗變小。又該時也對於 過灰化作爲30%，50%，100%，200%時進行 調查，其結果，確認過灰化量愈大所產生之陷口愈成顯著 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公嫠） ---^-------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) %? 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -22- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 B7 五、發明説明（2〇) (比較例2 ) 於本比較例，除了設定比較例1之〇2氣體壓力爲 3 0 0 m T 〇, r r之外，進行與比較例1同樣之處理。該 時之〇2氣體的滯留時間爲4 4 · 7 m秒。其結果，較比較 例1產生多數之凹陷顯著的陷口。 又與上述各實施例及比較例爲另外，以使用附有氧化 矽膜之金屬污染評價用之假晶圓進行剛要灰化之前爲止之 處理，其結果，在上述實施例所採用之氧釔溶射處理室內 所處理之假晶圓表面的氧釔污染爲1 0 〃原子/ c m 2之程 度。即使氧釔污染爲1 0 1 ^原子/ c m 2之程度，也確認 具有陷口的產生。另一方面，在未施加氧釔之處理室內， 以使用假晶圓來進行同樣處理的結果，氧釔污染爲3 X 1 0 1 8原子/ c m 2 (測量下限）以下。在於未施加氧紀 溶射之處理室時，即使不依賴壓力也未發生陷口。 本發明人等乃依據上述各實施例及各比較例等會對於 在由如氧釔之包含有金屬成分的陶瓷熔射來增進耐電漿性 之處理室內去除P R膜層後所能產生的陷口之原因，加以 檢討之結果，獲得以下之推論。亦即，當蝕刻S i〇2時， 將在作爲包含金屬成分之陶瓷熔射，實施有氧釔熔射的處 理室內部，會形成電漿副生成物之堆積膜（澱積物）。而 在灰化PR膜層102 (參照圖5A)時，澱積物會伴隨 釔會落下於晶圓上且儲存堆積，致使該釔等之金屬成分會 留置於去除P R膜層後之S i〇2膜層1 〇 4上，使得該部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) "" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-23- 561546 A7 B7 五、發明説明（21) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 分會受到選擇性鈾刻而產生陷口。爲此，將◦ 2氣體等之處 理氣體的處理條件，以如上述各實施例予以實施種種的變 更進行一連串之處理的結果，確認予以設定處理氣體成爲 習知者（如比較例）更爲低壓時，即使在灰化時，含有紀 之澱積物落下於PR膜層1 0 2上，也可防止產生陷口。 再者，於上述各實施例雖顯示有關形成S i 0 2膜層於 p R層下面時之狀態。但可思爲即使形成有s i〇c (碳 含有氧化矽膜）層，S i 0 F (氟含有氧化矽膜）層， S i 0H (氫含有氧化矽膜）層，或形成有s i N (氮化 矽膜）層，多晶矽膜層，金屬膜層等也可適用。 再者，本發明並不會僅限制於上述實施形等而已，也 可適用本發明於例如施加氧紀熔射於上部電極等之其他處 理室內部之零件的狀況時。主要在於會接觸電漿部分的含 有金屬成分之真空處理容器內，當要進行去除形成於被處 理體表面之P R膜層等的有機膜層時，至少令包含有〇2氣 體之處理氣體的壓力予以設定成較習知之壓力（例如， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 0 0 m T 〇 r r )格外低之低壓的處理方法就可實施， 且有關如此之發明，也包括於本發明內。 依據本發明，可提供一種爲了增進提高耐電漿性而在 施加有氧釔熔射等之包含有金屬成分的陶瓷熔射之真空處 理容器內實施灰化，以令有機膜層從其下層膜層去除時， 可顯著地抑制由異常之蝕刻所引起的陷口產生於下層膜層 之處理方法。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 561546 A7 B7 五、發明説明（22) 〔圖式之簡單說明〕 圖1係顯示使用於本發明之處理方法的磁控（電子） 管R I E型蝕刻處理裝置之剖面圖。 圖2 A，圖2 B，圖2 C係顯示使用圖1所示之蝕刻 裝置來形成接觸孔的過程之剖面圖。 圖3 A，圖3 B係顯示使用圖1所示之蝕刻裝置，而 由本發明之處理方法來灰化P R膜層的過程之剖面圖。 圖4A，圖4B係用於說明在圖2A，圖2B，圖 2 C及圖3 A，圖3 B所示之過程所形成的接觸孔之肩部 損耗用的說明圖。 圖5 A，圖5 B係顯示使用圖1所示之蝕刻處理裝置 ，而由習知之處理方法來灰化P R膜層的過程之剖面圖。 〔符號之說明〕 1 :處理室 1 A :上室 1 B :下室 1C:排氣管 2 :下部電極 2 A :絕緣材料 2 B :冷媒流道 3 :支承體 4 :蓮蓬頭（上部電極） 4 B :孔 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） -裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 561546 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（23) 5 =偶極（雙極）環狀磁鐵 6 :閘閥 7:高頻電源 7 A :匹配器 8 :靜電夾盤 8 A :電極板 9 :高壓直流電源 1 0 :聚焦環 1 1 :排氣環 1 2 :滾珠螺桿機構 1 3 :伸縮囊 14:冷媒配管 1 5 :氣體導入機構 1 5 A :氣體配管 1 6 :伸縮囊蓋 1 7 :配管 1 8 :氣體供應系 1 8 A : C F 4氣體供應源 1 8 B : C 4 F 8氣體供應源 1 8 C : C Η 2 F 2氣體供應源 1 8 D :〇2氣體供應源 1 8 E : A r氣體供應源 1 8 F : C ◦氣體供應源 1 8 G 〜1 8 L :閥 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐)~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-26 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A7 B7 五、發明説明（j 1 8 Μ〜1 8 R :質量流控制器 19:排氣機構 1 0 1 :矽層 1 0 2 :光致抗鈾刻膜層（P R膜層） 1 0 3 :防止反射膜層（BARC層） 1 0 4 :氧化矽膜層 1 0 5 :氮氧化矽膜層 1 0 6 :接觸孔 1 0 7 :陷口 2 0 1 :矽層 2 0 2 : P R 層 203 :防止反射膜層（BARC層） 2 0 4 :氧化矽（S i〇2 )膜層 2 0 5 :氮氧化矽膜層 206:接觸孔之圖型 2 0 7 :接觸孔 2 〇 7 A :肩部損耗 C : L 3和肩部之交叉點 ‘ L i :從接觸孔開口端之延長線 L 2 :從接觸口側壁之延長線 L 3 :二等分級 W :晶圓 5 : L i，L 2之交叉點和交叉點C間之L 3的長度 本紙張尺細侧辦（CNS Μ娜（腹歸⑸ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 561546 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 1 1 . 一種處理方法，係產生處理氣體之電漿於真空處 理容器內來去除形成於被處理體表面之有機膜層的處理方 法，其特徵爲具備有：以第1壓力來去除上述有機膜層之 過程，及使用與該過程之同一處理氣體，並以較第1壓力 爲高之第2壓力來去除上述有機膜層的過程。 2 _如申請專利範圍第1項之處理方法，其中上述第 1壓力設定成1〇〇mTo r r以下。 3 ·如申請專利範圍第1項之處理方法，其中由上述 第1壓力對上述有機膜層所進行之超過處理率設定爲· 1 5 %以下。 4 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中由上述 第1壓力對上述有機膜層所進行之超過處理率和由第2壓 力對上述有機膜層所進行之超過處理率的合計設定爲 1 0 0 %以下。 5 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中作爲上 述處理氣體使用至少含有〇2氣體。 6 .如申請專利範圍第5項之處理方法，其中作爲上 述處理氣體使用〇2氣體。 7 ·如申請專利範圍第5項之處理方法，其中作爲上 述處理氣體使用N2和〇2之混合氣體。 8 ·如申請專利範圍第1項之處理方法，其中作爲上 述處理氣體使用至少包含有N或Η的其中之一的氣體。 9 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中將在上 述真空容器內會接觸於上述電漿之部分包含有金屬部分。 本ϋ尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210><297公釐1 28- 一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561546 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 1 0 .如申請專利範圍第9項之處理方法，其中上述 金屬部分爲紀。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 1 .如申請專利範圍第9項之處理方法，其中包含 有上述金屬部分爲氧化釔。 1 2 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中上述 有機膜層爲抗蝕劑層。 1 3 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中上述 有機膜層下面形成有氧化矽膜層。 1 4 .如申請專利範圍第1 3項之處理方法，其中上 述氧化矽膜層爲含有碳之氧化矽膜層，含有氟之氧化矽膜 層，含有氫之氧化矽膜層中的任何其中之一。 1 5 .如申請專利範圍第1項之處理方法，其中在上 述有機膜層下面形成有氮化矽膜層、多晶矽膜層、金屬膜 層中的任何其中之一。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 . —種處理方法，係產生處理氣體之電漿於真空 容器內來去除形成於被處理體表面的有機膜層之處理方法 ，其特徵爲具備有：以1 0 OmT 〇 r r以下之壓力來去 除上述有機膜層的過程。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中設 定上述有機膜層之（超）過處理率爲1 5%以下。 1 8 .如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中作 爲上述處理氣體使用至少含有〇2氣體。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之處理方法，其中作 爲上述處理氣體使用〇2氣體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29 _ 561546 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 2 0 ·如申請專利範圍第1 8項之處理方法，其中作 爲上述處理氣體使用N2和〇2的混合氣體。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 1 ·如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中作 爲上述處理氣體使用至少包含有N或Η中的其中之一。 2 2 ·如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中將 在上述真空容器內會接觸於上述電漿之部分包含有金屬部 分。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之處理方法，其中上 述金屬部分爲纟乙。 2 4 .如申請專利範圍第2 2項之處理方法，其中包 含有上述金屬部分爲氧化釔。 2 5 .如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中上 述有機膜層爲抗蝕劑層。 2 6 ·如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中上· 述有機膜層下面形成有氧化矽膜層。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項之處理方法，其中上 述氧化矽膜層爲含有碳之氧化矽膜層，含有氟之氧化矽膜 層，含有氫之氧化矽膜層中的任何其中之一。 2 8 ·如申請專利範圍第1 6項之處理方法，其中在 上述有機膜層下面形成有氮化矽膜層、多晶矽膜層、金屬 膜層中的任何其中之一。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） -30 _
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