TW571001B - Method for residue-free anisotropic etching of aluminum and its alloys - Google Patents

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Marlene Li
Jeffrey Stokes
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Description

571001 五、發明說明（1) 發明範田壽 本發明係關於銘及鋁合金之無殘留物 法。 初谷向異性蝕刻方 背景技藝之簡單說明 此藝中揭示蝕刻鋁及鋁合金之各藉古i 些說明於後。 .方法。此等方法之一 那瓦它（Nawata)等人在1986年1〇月21日屮 說明書字號4, 6 1 8, 3 98揭示一種乾式蝕刻方法版之美國一專利 化硼、氣和烴之蝕刻劑來源氣體混合物 ’，其中二氣 銘或其合金。該發明使得在高速下，以低+ f電渡以餘刻 來達成鋁及其合金之苳向異性畔刻作用成=能量密度 法蘭克（Frank)在1994年1月11日出版之美° 字號5, 277, 7 5 0揭示一種各向異性乾式姓刻方國專利說明書 用蝕刻遮蔽來蝕刻半導體積體電路中之含X鋁法，其係使 金屬層。蝕刻作用係以含碘化合物之嚴格各^銘合金之敷 氣體混合物來實行，該碘化合物在正常條件;2攻擊蝕刻 中形成傳導線之明確界定垂直剖面。 會揮發，其
哈亞沙卡（11&7&3&1^)等人在1 9 94年3月29曰屮 專利說明書字號5, 2 98, 1 1 2揭示一種將要處理=之美國 除去之方法及設備，其係藉由在含有製造半 組成物質 使用之物質在其中之反應室中，使用包含自元=凡件中所 包含氫元素之氣體或者使用包含氟之氣體、包氣體及 及包含氣之氣體之乾式灰化法來實行。 氣之氣體 馬（Ma)等人在1 9 98年7月14日出版之美國專 刊說明書
第6頁 571001 發明說明（2) 5 779古926揭示一種蝕刻基質上多組份紹合 上沒有蝕刻劑殘留物形成之方法。在#古4山 牡吞貝 於含電漿產生器及電漿電極之加工室內收曰土貝知置 Vr之加工氣體導入加工室，該加工氣體具有，積流速 以形成解離Cr電衆離子及未解離cv電：離η子广 體，和（i i )能增強含氣氣體之解離作用 3 "虱 藉由⑴對電聚產生器施用在第一能旦\^性氣體組成。 (u)對電毁電極施用在第二能量水平之RF電、άW和 氣體離子化以形成有力打擊基質之電敵離子；= 體積流速^和第一能量水平對第二能量水平之&旦乱祖之 合併被選擇，以至於含氣之姓刻氣體 ^ 犯里 ^之 至少約U:1之解離C1+電敷離子及未解離 ^目比為 解離C1+離子相對於未解離c丨+離子 7辦子。 从c: η Λ A 2 卞之增加置以每分鐘至少 ，=〇宅微米之钱刻速度钮刻基質上多組份紹合金，而‘ 基吳上沒有形成钱刻劑殘留物。 此藝中已知’為在㈣铭或其合金時得到可接受餘刻剖 面，所以重要的係為了在穿過遮蔽之圖形之連續垂直蝕刻 期間保護蝕刻圖形壁不被附隨的反應性種類進一步蝕刻\ 所以要鈍化蝕刻側壁。鈍化膜係藉由蝕刻圖形形成時\在 其側壁之上反應形成保護性膜之氣體組合物（即，側壁鈍 ，釗）來形成。氮（&)氣係通常使用之側壁鈍化劑。雖然 亂鈍化作用提供可接受之蝕刻剖面，可是氮氣之使用可、造 成=想要殘留物（例如，氮化矽或氮化銅（當蝕刻鋁—銅合 金寸））之產生，其可係難以除去的。如果留在原地，此等 571001 五，發明说明⑶、屬連絡線間的橋樑，在元件中引發電問題 殘衍物邛成為Λ · 姐从 ·用作為側壁鈍化劑。可是，在典型 .ί^\\ Xi& m ,λ. ,CM已使 例如 烴（例如 烴作為飩化劑之使用使鋁之蝕刻速度緩慢 屯漿蝕刻隻· e 即，低於每分鐘約5,⑽〇埃（Α))。當蝕 至無法接咬=二 度（即，大於約5毫瓦/公分2，或約i ，期間使用二二增進電容連結或電感連結蝕刻室内的鋁 %安培/公分曰致基質表面之離子撞擊，造成遮蔽層以 蝕刻速度時:^ 二果遮蔽層厚度增加以償，則難以 及鋁層之快速蝕刻 。 達到想要的蝕刻圖形别面0奴人人 頃想要提供一種蝕刻雜t 1金之方法，其在提供實質 上無殘留物之钱刻表面之时提供遮蔽層之上够之可接受 選擇性、提供想要之ϋ剴别面及提供可接受之錄姓刻速 度_ 〇 %在典型電漿加工設備中’電装產生來源之能量係在與基 二偏壓裝置之能量一起的共同控制之下。例如，在平行板 二聚室中’電漿來源能量之增加使令基質偏壓之給予基 玄之能量自動增加。 々為了在避免損傷基質元件之時，提供在姓刻力〇工期間勝 過周圍钱刻遮蔽物質的對鋁之增加選擇性，所以我們曾 =t兒，來源能量控制之電漿產生設備，其係與基質偏壓 ί ί之忐量控制分開。另外，我們曾發現，在雉持鋁之、 u刻速度之時，前述各別能量控制之使用使得含經物^
第8頁 571001 五、發明說明（4) 月皂加入^ i生亥|J 我們發現 之各別能量 在其中被钱 铭圖形之側 勝過鄰近遮 之存在，蝕 異性蝕刻條 藉由使電 應性種類之 偏壓可固定 平圖形表面 件之充分基 外）控制勝i 時加至在圖 之側壁上及 間一樣曝露 層被除去（4 實地表面及 物薄層仍適 本發明方 異性钱刻銘 體。姓刻作 能量控制之
’使用電焚產生來源及用 ^ ^ 用以使基質偏壓之裝置 控制設備，合併烴對φ將 、 方…工… 兒漿來源氣體抑或對基質 刻之力口工至（或浴）之λ ;^入，伟选大扣禮為扣丨说 壁 ip丨J δ又丨角 ，S、併、坦對齋妝 方…工… 兒漿來源氣體抑或對基質 广 .θ 力入’使得在保護蝕刻過 、即/ k供側壁鈍化作用）之時，能同時增進 蔽物矣的鋁之蝕刻作用.選 ^ y π适擇性。由於含烴物質 刻過圖形之側壁上形成 田π 3 /工W貝 ^ nr , ^ ^ 战之來合物，足以在各向 件下，保濩蝕刻過鋁側壁。 毁產生來源之能量增加， 數目可大量增加。藉由2表面上存在之反 以產生各向異性姓刻：：別控制基質偏壓，該 之重離子撞擊、结果：不會引發所有水 質偏壓達到時，蝕刻劑 J各向異性蝕刻條 1鄰近遮蔽物質的對鋁 g且合物（除離子撞擊 形表面之電漿種類，聚人選擇性。藉由將烴同 底部中。因為圖形侧：之薄層沉積在圖形 於钱刻劑種類下，所以雖缺$各向異性钱刻期 t各向異性蝕刻期間，沉…、、團形底部之聚合物 在圖形之底部中之聚八：K平表面，即在 於保護側壁表面不被二刻薄層被除去），聚合 法包括使用由電漿來源氣體 及銘合金，該來源氣體包含2，毁來各向 用在具有電漿產生來源及美I ^虱體及含烴氣 加工設備内發生。 "貝偏壓裝置之各別 571001 7L、妗叫说明（·「)） 含氣氣體較佳係選自下列各物：C 12、HC 1、BC丨3、 CC I,、S i C 、CHC 1:,、CC 1·Α、C丨1C 1J 及其混合物。含氣氣 體史佳係不含氟。含氣氣體最佳係C 12。 含烴氣體較佳有化學式CxHy，其中當y係在自約1至約1 2 範圍内時，X通常係在自約1至約5範圍内。更佳地，X係在 自1至3範圍内，而y係在自1至6範圍内。最佳地，含烴氣 體係CH4。 電漿來源氣體中氣：碳之原子比較佳係在自約5 : 1至約 - 2 0 0 ·. 1範圍内；更佳係自約1 0 : 1至約2 0 : 1。烴中氫：碳之原 子比較佳係在自約1 : 1至約4 : 1範圍内。 電漿來源氣體亦可包含添加@體，其有助於蝕刻剖面控 制。添加氣體較佳係選自下列各物：BC13、N2、CF4、C2F6、 C4F8、CHF3、CH2F2、CHC13、CHC12F、CC12F2、C2C12F4、 CBrF3、CBr2F2、02及其混合物。可是，其他類似添加氣體 可供剖面控制使用。添加氣體更佳係不含氧。添加氣體最 ‘ 佳係BC 13。
電漿來源氣體通常包括選自下列各物之無反應性稀釋氣 體：氬、氦、氣、氪及其混合物，由於其之低成本，所以 以氬為較佳。 電漿之電子密度較佳係至少1 011電子-/公分3，最佳係約 1012電子_/公分3。基質偏壓較佳係少於約-2 0 0伏特。基質 偏壓範圍最佳係在自約-5 0伏特至約-1 5 0伏特。 本發明之方法特別有效於蝕刻鋁合金，例如，鋁-銅及 I呂-銅-石夕合金，其較純I呂易於產生更多不想要殘留物。
第10頁 571001 反、發明％明π;) 木發明之方法尤其有效於在具大開口面積（即，其中開 口而積組成品圓表而積之約6 5 %以上）之基質上沉積之鋁或 奶合金層之實質上無殘留物蚀刻作用。 圖示之簡革說明 圖1係應用材料之仙杜拍^ (Applied Materials，
Cl·:NTURp)蝕刻系統之橫切面圖，其係在本發明中有效之 蝕刻加工設備之實例。
圆2 a係圖1中所示之應用材料之仙杜拉@蝕刻系統中使用 之各別金屬蝕刻分立電漿來源（DPS)室型式之詳細圖示。 圆2b係各別金屬蝕刻DPS室之垂直橫切面圖，其係取自 美國專利字號5，7 7 9，9 2 6。此圖顯示電漿來源能量之單獨 能量控制2 6 8及偏壓能量之2 7 0。 圖3係已在基質3 1 0上沉積之鋁層3 0 8中所蝕刻之圖形3 0 6 之例舉說明。此例舉說明係提供來顯示鋁線條側壁之蝕刻 剖面係如何測量，其係與脫離想要之垂直壁（9 0 ° )之内含 角度有關。 圖4係一圖表，其顯示使來源氣體流速40 2、C12:CH4比例 4 0 4、加工室壓力4 0 6及來源能量4 0 8增加在鋁蝕刻終點時 間上影響，其係鋁蝕刻速度之指示（即，終點時間愈短， 姓刻速度愈快）。 . 圖5係一圖表，其顯示使來源氣體流速5 0 2、C12:CH4比例 5 0 4、加工室壓力5 0 6及來源能量5 0 8增加在链線條側壁之 蝕刻剖面角度上影響。 圖6係一圖表，其顯示使來源氣體流速6 0 2、C12:CH4比例
第11頁 571001
五、發明說明（7) 6 〇4、加工室壓力6 0 6及來源能量6 〇 8增加在蝕刻剖面微負 荷，Δ0 (即，在相同基質上，稠密排列線條之平均蝕刻剖 面角度和孤立線條之平岣蝕刻剖面角度間差異）上影響。 圖7係一圖表，其顯示使來源氣體流速7 〇 2、C 12: C H4比例 704、加工室壓力706及來源能量7〇8增加在蝕刻後留下之 殘留物$上景》響。钱刻後留下之殘留物量係以任意單位顯 示，其係在於20k倍率下進行之掃描電子顯微鏡（SEM)之比 較求值後^曰疋’其中存在於給予表面積上的沉積物之數目 係在從1至1 0的比例下比較及評估。 圖8係一圖表，其顯示在保持1 8 0 0瓦之固定來源能量 時，使偏壓能量增加對蝕刻完成後，殘留於晶圓中心内及 邊緣上的光阻劑之總量的影響。 圖9係一圖表，其顯示使C 12流速9 0 2、BC13流速9 04、Ar 流速9 0 6及CΗ*流速9 0 8改變在鋁合金钱刻終點時間影響， 該終點時間係銘合金姓刻速度之指示。
圖10係一圖表，其顯示使Cl2流速1 0 0 2、BC13流速1 0 04、 A r流速1 0 0 6及C H4流速1 0 〇 8改變在钱刻後留下之殘留物量 影響。殘留物係由計算在約2微米2之面積中觀察到的沉積 物數目來定量，如在20k倍率下進行之SEM上所示。 圖1 1係一圖表，其顯示使C 12流速1 1 0 2、B C 13流速1 1 0 4、 Ar流速11 0 6及CH4流速11 08改變在光阻蝕刻速度影響。 發明之詳細說明 我們發現一種半導體元件中鋁及鋁合金之實質上無殘留 物蝕刻之改良方法，該半導體元件包括互連構造及觸點。
第12頁 571001 厶、發叫％"/1 (8) 方法本身及實行木發明之方法的較佳 後。 1.定義 作為詳細說明之前言，應注意，當 申請專利範圍中使用時，單數形π — π 物，除非文中另有清楚指示。 對本發明之說明特別重要的特殊用 用語’’鋁合金π包括半導體工業中通 類。此種合金包括，但不限於，例如 -矽合金。合金之鋁含量通常為9 0 %或 用語π各向異性蝕刻作用"係_不是 速度加工之#刻作用。如果#刻作用 (例如，僅有垂直地）進行，則钱刻加 異性。 用語π方向比π通常係指特別圖形之 之比。在圖形有超過一個寬度的情形 用最小寬度。 用語π偏壓能量”係指施用於基質支 產生負電壓之能量。負電壓通常係用 離子朝向基質之方向性。 在本文中使用時，用語π氣”想要包 應性钱刻劑類的其他含氣化合物。 用語π分立電漿來源”係指一種電漿 量輸入電聚來源產生器及輸入基質偏 加工參數詳細說明於 在本申請書及所附之 及”該”包括複數指示 辭定義於後。 常使用的銘之合金種 ，鋁-銅合金及鋁-銅 更高。 在所有方向皆以相同 僅限於以一個方向 工被認為係完全各向 高度尺寸對寒度尺寸 中，方向比計算中使 撐座以在基質表面上 於控制離子撞擊能及 含Cl2以及能產生反 產生設備，其有使能 壓裝置之各別控制。
第13頁 571001 五、發叫況明（{)) 屯漿來源能量控制器通常控制用以產生電漿及決定電漿密 度之誘導偶合KF能t之供應，而偏壓能量控制器控制用以 在半導體基質表面上產生DC偏電壓的RF能量之供應。偏電 壓影響基質表面上的離子撞擊能量。此分立電漿來源通常 合併有來源及偏壓對彼此之分開（分立）影響之標準。由加 州’聖塔克拉拉之應用材料公司（A p p H e d M a t e r i a 1 s，
Inc· of Santa Clara，California)供應之恩杜 拉®(ENDURA®)金屬沉積系統及仙杜拉（CENDURA(g))金屬蝕 例 刻系統皆認為係"DPS"系統，其包括分立電敷來源能量及
偏壓能量控制。由其他製造商供應之類似設備可由不 門語來解釋。 T ^ ^ f ^ a ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 側壁的檢切剖面。在本文 側壁與下層λ質Η备庚^夕情形中’姓刻剖面係使用 基質垂直：4通“佳3明二當角度係9〇。日夺，側壁與 線條側壁被認為係漸小的;V，γ/在係；^於其9『（正）時， 倒退或下切的（即，線條底負；;!立，側壁被認為係 3例舉說明正及負角度線條側=其頂部表面為窄）。圖 用语蝕刻剖面微負荷"係 之平均蝕刻剖面角度與孤【：：二’稠密排列線條 異。例如，如果調密排列線;均蝕刻剖面角度間差 9 0。，而相同基質上孤立U平均蝕刻剖面角度為 85。，則蝕刻剖面微負俨條,平均蝕刻剖面角度係 知'5 (即 ’ 9〇。- 85。=5。、
苐14頁 571001 I五、發明說明（ίο) i I 用語”圖形π係指，但不限於，互連、觸點、經過點、溝 丨渠及組成基質表面之地形圖的其他構造。 i ： 用語”圖形大小M係指圖形之最小尺寸。 用語”高密度電漿”係指，但不限於，具至少1011電子-/ 丨公分3電子密度之電漿。 ! 用語”烴”係指，但不限於，具通式CxHy之含氫及碳化合 I物，其中X較佳係在從約1至約5範圍内，而y較佳係在從約 I 1至約12範圍内。 41· I 用語π離子撞擊π係指，但不限於，基質表面被離子（及 與離子一起存在之其他受激原子種類）的物理撞擊。離子 撞擊經常用於自基質表面除去原：子，其中係使用物理動量 轉移來達成原子除去。 用語π開口面積π係指已有開口向其中形成之基質之面積 丨（即，基質已有圖形和蝕刻以形成接觸經過點、溝渠，等 I等）。具有開口面積之基質係中開口已在大百分比（即，超
I 過約6 5 %)基質表面上形成之基質。 用語”氧化物損失π係指氧化矽層之消失，該氧化矽層通 常係三明治般在基質和擴散障蔽層間。
用語π電漿π係指包含大致相等數目之正及負電荷之部份 離子化氣體，以及一些其他數目未離子化氣體顆粒。 用語π側壁鈍化作用π係指大穿過遮蔽的圖形之連續垂直 蝕刻期間，保護蝕刻過圖形之側壁不被附隨的反應性種類 進一步钱刻。 用語”來源能量”係指用於產生電漿離子及中子之能量，
第15頁 571001 不論係Λ接在蝕刻室或遙遠地，如在微波電漿產生器之情 形中~ I I .貧行本發明之設備 具有將能t給予電漿產生來源及基質偏壓裝置之各別控 制之設備係由楊易（Yan Ye)等人在第十一屆國際電激加工 討論會（1996年3月7日）之會刊（proceedings of the Eleventh International Symposium of Plasma Processing)中說明，且在電化學學會會刊
IN (Electro-chemical Society Proceedings)(1996 年96-12 冊，2 2 2-2 33頁）中發表。 圖1示出可在本發明之實行中·使用之蝕刻加工設備之橫 切圖不’應用材料之仙杜拉®蝕刻系統（應用材料公司， 聖塔克拉克，加州）。仙杜gg)蝕刻系統係全自動半導體 製造系統，其使用容納2 〇 〇 〇毫米晶圓之單一晶圓、多室設 計。如圖1中所示，仙杜#蝕刻系統包括分立電漿來源 (DPS)室102;南級線條-及—鈍化（“？）室1〇4;晶圓定向室 1 06 ; 一冷卻，室108 ;及獨立操作之負載鎖室110。後文實例 一及一中况明之實驗係使用系統2 9 8 2仙杜拉⑥蝕刻系 實行。系統2 98 2與圖工中所示之一般仙杜拉沒钱刻系統； 同的係系統2 98 2包括僅一個ASp室。 + 圖2 a不出仙杜拉⑧蝕刻系統中使用之型式之各別金屬钱 刻DPS室102之詳％圄—人印 ^ ^ ^ οπο 圖不。金屬蝕刻DPS室102包括陶瓷μ 丁盲 2 0 2，標準單極性靜卞丄α 瓦I頂 9nR s二。 静毛夾盤（ESC) 2 0 4，及1.0英吋焦點環 2 0 6。拱頂2 0 2保持扃m〜 衣 在固疋溫度，以在加工期間控制顆粒之 571001 五 、發明說明（12) 形成。氣體（丁、經·由使翁賊八右认a 嘴2 08導入室内。室壓由刀呈::之一四個陶曼乳體注入噴 壓力控制系統m控獨基型節流闊212之閉環 DPS钱刻室102使用兩# 士 腿，以產生及電Λ=，料調整在約2 才阿在度電毀（即，具至少1 〇11雷早-/八 分3電子密度）。晶圓係〗q R R 、 Λ 壓。電漿來源之分立本& # g量來源成為偏 Μ 控制，其在改變來源量及離子密度可單獨 學之時提供具寬加=力及金屬钱刻氣體化 圖2b係各別金屬餘二之二度9均句電漀(〈5%變動）。 刻G中，基質22 5 ¥刻^至102之垂直橫切面圖示。在钮 保持在原位。镍♦+置於加工至.1 02中並藉由靜電失盤273 電極257盥猫fr /失盤2 73躺在陰極電漿電極25 7之上，該 壁⑽電接地=(f)能量來源27G連接。室之 加工ί二電;；2體分布器265導入和分布在整個 電漿產生器2 ^^ 子如措由將RF電流施用於電感線圈 2 55係與單獨@制之=電激來源氣體形成，言玄t焚產生器 極電極257係藉由“ ίί ”（RF)能量來源26 8連接。陰L 巧7上而相對於陽謂電壓施用於陰極電極4· 成之電毁離子被吸引^極258地電偏離，以至於室1〇2内形 加工氣體及姓刻劑副：：二f:撞擊及姓刻基質22 5。廢 102。節流閥m係放系統274排出加工室 力。金屬钮刻DPS室^乳裝>置中提供’以控制室102内壓 0 2之更洋細說明在馬（M a)等人於丨9 9 8
571001 五、發明说明π:υ 年7月1 /1曰出版之美國專利說明書字號5，7 7 9，9 2 6中發現， 其之揭示全部併於本文供參考。 後文之實例三、四及五說明之實驗係使用應用材料之系 統5 0 8 4原型蝕刻加工系統來實行。系統5 0 8 4係全自動半導 體製造系統，其使用非常類似於系統2 9 8 2仙杜拉@蝕刻系 統，但容納1 5 0毫米晶圓之單一晶圓、多室設計。系統 5084維持三個加工室（兩個原型DPS室及一個ASP室），其與 中央負載鎖室連接。系統5 0 84設備能以與應用材料之系統 2 9 8 2設備類似方式實行相同功能。 I I I.鋁及其合金之無殘留物各向異性蝕刻方法 本發明之方法包含鋁或鋁合金之各向異性蝕刻作用，其 使用由包含反應性含氣類及含烴氣體之電漿來源氣體形成 之電漿及獨立控制之電漿產生來源及基質偏壓裝置。蝕刻 加工室可使用具有或不具有用以增加電漿離子含量之RF連 結内線圈之外部或局部產生之電漿來源。 含氣類通常係由較佳係選自下列各物之氣體產生：C 12、 HC1、BC13、CC14、SiCl4、CHC13、CC12F2、CHC12F 及其混合 物。含氣類更佳係由不含氟之氣體產生。含氣類最佳係由 Cl2產生。 用以提供蝕刻過鋁圖形表面之側壁鈍化作用之含烴氣體 通常係加至組成電漿來源氣體之其他氣體内。含烴氣體較 佳有化學式CxHy，其中當y係在自約1至約12範圍内時，X通 常係在自約1至約5範圍内。更佳地，X係在自1至3範圍 内，而y係在自1至6範圍内。最佳地，含烴氣體係C H4。
第18頁 571001
當在本文屮使用時，用語π側哩鈍化作用π係指在穿過遮 蔽之[§丨形之連續垂直蝕刻期問，保護蝕刻過圖形之側壁不 被附隨的反應性種類進一步蝕刻。另外，藉由調整電漿來 源氣體中氣、碳及氫之相對比例，可能得到在蝕刻完成後 使整個圖形表面鈍化之額外利益，因此在後續加工及元件 使用期間提供增強之耐腐蝕性。氣或含氣氣體或含烴氣體 較佳係以相對量提供，以致t漿來源氣體中氣：碳之原子 比在約5 : 1至約2 0 0 : 1範圍内；更佳係從約1 0 : 1至約1 0 0 : 1。 烴中氫：碳之原子比較佳係在約1 : 1至約4 : 1範圍内。 電漿來源氣體更可包含添加氣體，其幫助剖面控制，此 處添加氣體較佳係選自包括：BC丨3、N2、CF4、C2F6、C4F8、 CHF3、CH2F2、CHC13、CHC12F、CC12F2、C2C12F4、CBrF3、 CBr2F2、02及其混合物。可是，其他類似添加氣體可用於 剖面控制。添加氣體更佳係不含氧。氧在電漿來源氣體中 之存在可使鋁相對於光阻遮蔽物質之優先蝕刻作用的電漿 來源氣體之選擇性降低，造成不想要的光阻遮蔽層之蝕刻 · 速度。最佳添加氣體係BC13。 電漿來源氣體通常包含無反應性稀釋氣體，此處無反應 性稀釋氣體係選自包括：氬、氦、氙、氪及其混合物，由 於其之低成本，以氬為較佳。 - 蝕刻作用較佳係使用其中電漿來源能量係與基質偏壓能 量分開控制之加工設備來實行。其之一般說明提供在前文 之段落I I中。電漿之電子密度較佳係至少1 011電子·/公 分3，而更佳係約1 〇12電子-/公分3。 -
苐19頁 571001 五•妗叫说叫Π 5) ----------——— 為從供異性1¾刻作, ^ , ., . t ’乍用’在使蝕刻遮蔽層表面上之離 子#繫t減少之時，小心柃牛丨丨比〜 m 曰 心雖 弟基Α偏壓能S。在本文說明 之設備中，偏壓能觉較值作，| 巧、於約3 〇 Q瓦·更佳倍少么/^ 2 0 0瓦；最佳係少於約1 〇 〇瓦。 ’ ’、 ' 後义之表1提供根據本發明 …殘留編“乍用之較佳之：法”及甘/或其合金之實 之系統2982仙杜拉⑧蚀刻年扣工條件’ ”使用應用材料 前文之段落[[中。/丨糸統，其示於圖！及2中並說明於 表1 .蝕刻鋁及鋁合 加工參數 較佳力 更佳加工你杜 -4¾- Z r$j ^ jtrT -/ir-t T / /jlL 電漿來源能量(瓦） 300-2000 - 一一 1’不^卞 ^00^0 取週且加工f条件 800-1200 基質偏壓能量(瓦） 50-300 50-200 50-100 Cl2流速⑽^!!) 50-200 50-100 50-90 CH4 流速(50〇11) MOO 1-50 Γ20 " BC12流速⑽⑽） 0-200 0-100 0-50 Ar 流速(seem) 0-200 20-200 20-100 典型總氣體流 (seem) 50-350 50-200 80-180 加工室壓力（毫托） 5-50 5-25 8-12 基座溫度(°c)* 10-80 20-60 30-50 加工室壁溫(°c) 20-100 40-100 80 ' '
溫度通常i沒生0二一ϋ座溫度。例如，約50 °c 之基座溫度通常將造成約9 0 - 1 0 0 t之基質溫度。 實例1 : 實驗係為了在以各種量將氣及曱烧加至電漿來源氣體之
第20頁 57l001 五、發明說明（16) 時，比較保持定值之C丨2及BC 13之蝕刻劑類混合物的鋁合金 餘刻速度而進行。 加工工作係以應用材料之系統2 9 8 2蝕刻加工設備來實 行，其示於圖1及2中並說明於前文之段落丨丨中。 下列之膜堆積，從頂至底，係供本研究使用：1 · 8微米丄一 條光阻（由加州，福利蒙特（Frem〇nt，CA)之TFI供應）； iί450埃（A)TiNARC(抗反射塗覆層）；ll，5oo埃Al — o·5%
Cu; 70 0埃Ti障蔽層；及1· 12微米氧化矽，在矽晶圓基質 上。 ' 所有基質皆使用具線條及空白圖形之i —線條光阻遮蔽來 作出圖形，同時圖形大小為約〇 · 4微米而縱橫比為 2^:1· TlN ARC係使用商業供應之卜線條步進器來作出圖 形。 鋁合金及鈦障蔽係使用下列加工參數蝕刻：i〇〇 sccm ，40 sccm BC13 和5 或1〇 sccm n^^CH4; 12〇〇 瓦來源能 ^ 150瓦偏壓能量；10-20毫托加工室壓力；了托在基質 面之氦反壓；45t基質溫度；及8〇°C加工室壁和拱 線條之高度（即’姓刻深度）為約i微米。記錄用以 達成該钱刻深度所需之終點時間。你 ^ L _ — ^ + ^ Π 使用不同電漿來源氣 體、加工室溫度及流速之姓刻作用 主〇山 4作用之終點時間記錄於後文 表2中。 ι食氮和含甲烧電^〇^^呂合金姓刻速度之生 輕 571001
五、發明說明（17) 壓力(毫托） Ν2 流⑽。!!!) CH4 流(seem) 終點時間(秒) #刻速及 10 5 - 34 10 轉 5 45 _ 10,680 ^ 10 10 - 34 HJ00^ 10 _ 10 53 9,000~^· 20 5 - 32 15^000^^ 20 • 5 42 UA〇〇~^ 20 10 - 31 15,480~^ 20 - 10 48 10,020 ^
雖然叙合金兹刻速度在钮刻電漿含曱烧時比在钱刻電繁 含氮時為明顯較低，但是在每一不同加工室壓力及來源氣 體流速下，使用含甲烷來源氣蟫所得之蝕刻速度仍適當地 超過每分鐘5，〇 〇 〇埃之最低可接受蝕刻速度。 田 實例2 ： 貝例係為了測量铭合金姓刻速度、钱刻剖面、钱刻剖面 微負荷、蝕刻後殘留之光阻遮蔽層之厚度及鋁合金線條及 空白之钱刻後留下之殘留物量而進行，其每一皆係電襞來 源氣體組合物（即，改變C 12 ·· CH4比例）、總氣體流速、加工 至壓力及來源能量之函數。
加工工作係以應用材料之系統2 9 8 2蝕刻加工設備來實 订’其示於圖1及2中並說明於前文之段落II中。 下列之膜堆積，從頂至底，係供本研究使用：1 · 8微米丄一 線條光阻（由加州，福利蒙特之TFI供應）；4 5 0埃TiN ARC; ^,5 0 0埃a卜〇·5% Cu; 7 0 0埃Ti障蔽層；及1·12微米氧化 分’在矽晶圓基質上。
22頁 571001 發叫说叫U8) 所有丛货皆使用具線條及空白圆形之i -線條光阻遮蔽來 作出圖形，同B年圖形大小為約〇 . 4微米而縱橫比為 2. 5 : 1 . T i Ν Λ RC係使用商業供應之i -線條步進器來作出磡 形υ 奶合金及鈦障蔽係使用下列加工參數蝕刻：8 0 0 - 1 6 0 0瓦 來源能f ; 1 5 0瓦偏壓能量；8 - 1 6 '毫托加工室壓力；7托在 基質晶圆背面之氦反壓；45 °C基質溫度；及80 °C加工室壁 和拱頂溫度。C12/CH4比例係從6 : 1改變至33 : 1。在本組實 驗中沒有使用添加氣體（例如，B C 13)。 每一線條之高度（即，蝕刻深度）為約1微米。記錄用以 達成該蝕刻深度所需之終點時巧。蝕刻過鋁線條之壁之蝕 刻剖面角度，相對於下層基質，係以度數來測量（以垂 直，即9 0 °C ，蝕刻剖面為理想的）。每一剖面微負荷 (△ ° )係藉由使相同基質上，稠密排列線條之平均蝕刻剖 面角度與孤立線條之平均蝕刻剖面角度比較來測量。 蝕刻終點時間、蝕刻剖面角度、蝕刻剖面微負荷及蝕刻 完成時光阻厚度皆提供在後文表3中，其皆係下列加工變 數之函數：電漿來源氣體之C 12: CH4比例；電漿來源氣體之總 流速；加工室壓力；及來源能量（偏壓能量保持固定在1 5 0 瓦）。 表3·改變C,9: CL比例及其他加工變數在鋁合金蝕刻結果上 影響
第23頁 571001 五、發明說明（19)
本文接著要說明之蝕刻判 說明。圖3顯示基質3 0 6之1線心係參考圖3來最佳例舉 切圖示。蝕刻剖面—般俜 妗 及空白3 0 4之圖形的橫 咖面角度…条側壁繼之橫切剖面。 間角度。角α係從線條和下層基質3〇6之表面 條側壁3 0 8測量。例如， ^^土，表面3 1 〇内部朝向線 壁剖面，其中線條在其基美且表示”漸尖”線條側 比較，α 2係9 0。，以$私綠作 土矢表面3 1 0 )較寬。藉 直相交。另外，α 3係1 〇 5 且多側—壁形成與基質表面310垂 面，其中線條在其基部較在=頂;倒=或下切線條側壁剖 改變電漿來源氣體c丨c 、更乍。 力；及來源能量等加工變數4 =:源氣體流速；加工室壓 角度·，蝕刻後留下之殘留匕生刻終點時間；蝕刻剖面 物里’及蝕刻剖面微負荷等蝕刻性 第24頁 571001 厶、發[|/|%丨丨/1 (20) 能變數上影饗各別示於圆4 - 8 ^使每一加工變數增加在銘 蝕钊速度；蝕刻刟而角度；蝕刻刟面微負荷；及蝕刻後留下 之殘衍物量上的一般影響概述於下文表4。 表4 .使各種加工變數增加在鋁合金蝕刻結果上的一般影響 加工參數 你合金蚀 刻 速度 蚀刻别面角 度 蝕刻剖面 微負何 蝕刻後留下 之殘留物 總流速 t 1 A CI2:CH4 比例 个 个 个 ψ γ 个 个 壓力 1 个 个 來源能量 个 个 个 /
f =增加；ΐ丨=強烈增加；丨'減少；丨丨=強烈減少； =實質上無改變。 平均姓刻終點時間係使用作為铭合金钱刻速度之指示。 終點時間愈短，蝕刻速度愈快。圖4顯示使來源氣體流速 4 0 2 ; C 12: CH4比例4 0 4 ;加工室壓力4 0 6 ;及來源能量4 0 8增 -加在蝕刻終點時間上影響。如圖4所示，使Cl2: CH4比例404 增加在鋁合金蝕刻速度中造成戲劇性增加（由蝕刻終點時 間之減少來指出）。使加工室壓力4 0 6增加亦在鋁合金蝕刻 速度中產生明顯增加。使來源氣體流速4 0 2及來源能量4 0 8 增加在鋁合金蝕刻速度中產生更適度增加。 . 圖5顯示來源氣體流速5 0 2、C 12: C H4比例5 0 4、加工室壓 力5 0 6、及來源能量5 0 8增加在鋁線條側壁之蝕刻剖面角度 上影響。如圖5中所示，使來源能量5 0 8增加在钱刻剖面角 度中造成戲劇性增加（即，使蝕刻剖面角度接近9 0 ° )。使
第25頁 571001 五、發明說明（21) C込二CH4比例5 04增加亦在蝕刻剖面角度中產生明顯增加 使來；原氧體流速5 〇 2增加在钱刻剖面角度中產峰声治 加，然而增加加工室壓力5 0 6使银刻剖面角H更適度曰 β圖6顯示使來源氣體流速6 02、C12:CH4比例6〇4、加工室 壓力0 6、及來源能罝6 0 8增加在姓刻剖面微負荷上景彡塑。 =中所示，使Cl2:CH4比例6〇4增加在姓刻剖面微負 :^劇性減少。使來源能量6〇8增加在蝕刻剖面微負荷 f適度減少。使來源氣體流速6〇2增加在蝕刻剖面微 負何上有明顯影響。 力:工室壓力6 0 6使钱刻剖面微負荷適度增加。這被 Z氣二為當使用較南室壓日夺，·使氣氣之停留時間增加。 喊條㈣，而增加之停留時間造成增加之剖面 觀察到較=ί孤：：：：較位在稠密排列之内的線條中 圖7 J 蝕刻剖面微負荷增加。 C源氣體流速7〇2、Ci2:CH4比例7。4、加工室 能量7°8增…刻後留下之殘留物量上 二二下之/1留物量係以任意單位顯示，其係在 定’其中存在於給予表面積上比較求值後指 1。的比例下比較及評估。鋁：：數目係在從1至 係链或鋼之化合物。如圖7中°所亍餘2留二之殘留物通常 力…史來源氣體流速ml 量Λ造成明顯增 之殘留物量中造成適度增加原…08增加在钱刻後留下
571001 五、發叫y/ji/i (u) 實例3 : 實驗係為了測f使Cll4流速、來源能量、偏壓能量及加 工，支·壓力改變在鋁合金（〇 · 5 % C u )圖形之蝕刻作用上影響 而進行。 此加工工作係在應用材料之系統5 0 8 4原型蝕刻加工設備 中實行。系統5 0 8 4有與圖1和2中所示的應用材料之系統 2 9 8 2蝕刻加工設備相同特徵。蝕刻室包括具有1 5 〇毫米晶 圆處理之機械夾之金屬分立電將來源（DPS)。
下列之膜堆積，從頂至底，係供本研究使用：1. 4微米i -線條光阻（由加州，福利蒙特之T F I供應）；2 5 0埃（A ) T i N ARC; 8000埃Cu; 1000埃TiN障蔽層；及約1微米 氧化矽，在矽晶圓基質上。 所有基質皆使用具線條及空白圖形之i —線停光萷爽 作出圖形，同時圖形大小為約U微米而縱 TiN ARC係使用商業供應之i—線條步進器來作出圖形。 於光阻遮蔽之成圖作用後，使基質在蝕刻作用寸， 習用烤爐内以11 〇 °c烘烤至少一小時。 則’、 鋁合金及氮化鈦障蔽層係使用下列參數蝕
Cl2、0-25 sccm BC13、〇一2 0 SCCm CH4、75 SV 1200-1800瓦來源能量；loo — 瓦偏壓能旦· Γ’ 加工室壓力；8托基質晶圓背面上的氦反壓^ ^15毫托 度及40 -6 5 t加工室璧壓力。記錄蝕刻終點 C基質溫 蝕刻後（沒有光阻剝落），為了殘餘氣之β。 使晶圓在習用烤爐内以丨1〇烘烤至少8小^ :作用，所以 、。接著，晶圓 571001 λ.，發叫％ "/丨ηυ 之一半在商業供應之電漿灰化器内剝去光阻，然後浸在6 5 〜C之商業供應溶劑中2 0分鐘以除去聚合物。 以未剝除之品圓求取蝕刻後留下之光阻量。以剝除後晶 圓求取氣化物损失（在開口面積及稠密排列中）、側壁表面 粗糙度（即，小孔）、侧壁剖面角度及蝕刻後留下之殘留物 觉。流速、來源能量、偏壓能量及加工室壓力之改變 在每一前述標準上之影響被分析。 後文之圖8及表5顯示在蝕刻期間維持固定來源能量 (1 8 0 0瓦）之時，增加偏壓能量（1 0 0、1 3 0、1 6 0瓦）在蝕刻 完成後留在晶圓之中央8 0 2内及邊緣8 04上之光阻遮蔽物質 之總量上影響。每一操作之加工參數如下：90 seem Cl2， 0 - 25 seem BC13，20 seem CH4，75 seem Ar; 10 毫托加工 室壓力；8托晶圓基質背面上的氦反壓；6 0 °C基質溫度；及 6 5 °C加工室壁溫度，除1 00瓦偏壓能量操作外，其有40 °C 之壁溫（先前處理之實驗顯示改變加工室溫度在鋁蝕刻結 果上有一點影響）。 表5.增加偏壓能量在總殘留光阻上之影響 來源能量（瓦） 1800 1800 1800 偏壓能量（瓦） 100 130 160 總光阻殘留-中央(埃） 8700 7700 6300 總光阻殘留-邊緣(埃） 7700 6800 6000 如前述圖8及表5中所示，在1800瓦之固定來源能量下， 使偏壓能量以僅小量（3 0瓦之增加量）增加導致在晶圓之中 央8 0 2内及邊緣8 04上留下之光阻之總量戲劇性減少。藉由
第28頁 571001 、發明說明（24) 2 8及表5中呈現之數據之插補法，頃清楚，在其中供給電 水產生來源及供給基質偏壓裝置之能量係在共同控制下的 i口 ί設備中，在適足以產生令人滿意之鋁蝕刻速度之來源 月b畺下操作將造成光阻遮蔽層之快速消失。 立曰加之偏壓能量使氧化物損失增加，然而側壁表面粗糙 度仍t目對地未受影響。增加之來源能量在側壁表面粗糙度 上有最小影響，但確貫會在圖形之底部造成鋁合金之過度
蝕刻（即，側壁表面粗糙度>90。），明顯地係由於使反應 性種類密度增加。 在任何樣本上未觀察到殘留物。 於蝕刻處理發展期間，評估咚變CH4流速之影響，以側 壁鈍化能力、鋁合金蝕刻速度、殘留物產生；及對勝過光 阻之蝕刻鋁合金之選擇性之角度評估。最初結果證明，在 各向異性蝕刻方法中，CH4可提供足夠鈍化作用給鋁線條 之側壁。可是，餘刻終點時間係以約23_35%之量增加（從 無CH4使用時的54秒，至20 sccm CH4使用時的75- 90秒）。 攸1 0至1 5宅托增加之加工室壓力使蝕刻終點時間稍微減少 (至72秒，當20 seem CH4使用時）。
實例4 : 貫驗係為了測量使電漿來源氣體組合物、加工室壓力及 偏壓改變在銘合金（1 % C u )圖形之姓刻作用上影響而進 行。使用钱刻鋁合金（〇 · 5 % Cu )圖形之實例3中說明之同一 一般方法。 下列之膜堆積，從頂至底，係供本研究使用：1 · 4微米i 一
第29頁 571001 五、發明說明（25) 線條光阻（由加州，福利蒙特之T F I供應）；2 5 0埃T i N A RC ; 8 0 0 0埃A 1 - 1% C u ; 1 0 0 0埃T i N障蔽層；及約1微米氧化矽， 在矽晶圓基質上。 所有基質皆使用具線條及空白圖形之i -線條光阻遮蔽來 作出圖形，同時圖形大小為約0. 4微米而縱橫比為2. 5 : 1。 T i N AR C係使用商業供應之i -線條步進器來作出圖形。 蝕刻作用係使用前文實例3中說明之應用材料之系統 5 0 8 4原型蝕刻加工設備來實行。鋁合金及氮化鈦障蔽層係 使用下列方法參數來银刻：90 -100 seem Cl2、25 seem BC13、10-20 seem CH4、0-75 seem Ar; 1500 瓦來源能量； 7 5 - 1 0 0瓦偏壓能量；1 0 - 1 5毫托.加工室壓力；8托基質晶圓 背面上的氦反壓；6 0 °C基質溫度及6 5 °C加工室壁溫度。記 錄蝕刻終點時間。 分析使電漿來源氣體組合物、加工室壓力及偏壓能量改 變在蝕刻終點時間及蝕刻後留下之殘留物量上影響。（蝕 刻後，在0. 5 % C u圖形上未曾觀察到殘留物。）結果示於表 6並說明於後。 表6 · 改變I呂合金钱刻方法參數在殘留物控制及钱亥1j I冬止點 時間上影響
第30頁 571001 五、發明說明（26) C“(sccm) 90 BCl^sccm) __ 25 CH4(sccm) ~W Ar(sccm) 75 壓力（毫托） 10 偏壓能量（瓦）__ 100 蝕刻終點時間(秒） Too 殘留物-中央 «… 殘留物-邊緣 90^ 2? ! io ί〇0~ 82^ 響 研究從10至15毫托增加之加工室壓 貝 。雖然終點時間減少1 8~2 2%， e θ 在鋁蝕刻速度上影 面中仍看到一些殘留物。 仁疋在晶圓之開口面積表 研究氬對鋁蚀刻速度上及殘留你快以 二 , ^物控制之貢獻。者兩將忠 源氣體組合物中省略氬時，鋁鉍方丨4 ώ 貝欣 田私漿來 之開口面積表面中觀察到一此殘@. 彳一疋在日日0 _W 一坟邊物。虱之存在提供以夸 激氬類的增加之離子撞擊，其提供表面清潔作用。’、 雖然同時地增加Cl2流速（自90 %^至1〇〇 sccm)、 CH4流速（自20 seem至io sccm)和氬流速（自75 sccm至4〇 seem)及減少偏壓能量（自1〇〇瓦至75瓦）造成終點時間之 35%減少，可是在所有表面面積上皆觀察到殘留物。 概略言之，前述實例3及4中說明之實驗之結果顯示， C &可在使鋁合金姓刻速度減少，但仍可接受，之代價 下，用於使#刻過鋁合金圖形之側壁鈍化。增加電激來源 能量（1 2 0 0 — 1 8 0 0瓦）造成圖形底部處鋁之過度钱刻（即，” 側壁剖面角度> 9 0。）。較高偏壓能量（丨〇 〇 —丨6 〇瓦）明顯縮
第31頁 571001 五、發明說明（27) ，光卩且遮蔽層之生存期，然而使蝕刻速度微負荷增加。較 南力工至壓力（1 〇 — 15笔托）一般使基質独刻速度增加。車^ 高加工室壓力亦造成在鋁合金（1 % Cu)圖形表面上\冗積之乂 殘留物（通常係銅化合物）增加。電漿來源氣體中氬之存在 ，明有助於自蝕刻過鋁合金圖形表面除去殘留物。 杏改變CH4、CL、BCI3和Ar之流速之十組設計過實驗（八個 實$中有1/2重複四個因數，加上兩個中心點操作）係為了
=九氧體流速在紹合金（1 % C u )圖形之姓刻作用上主要”影 ^ 2進行。在鋁合金蝕刻上的主要影響係由改變每一氣體 之流速所引起係清楚的；可是，各種氣體間的交互作用$ 不清楚。 兩個中心點操作包含在十個晶圓操作之總數中。中心點 =^係以前述實例3中說明之鋁合金（1% Cu)圖形上的單向 貝氣為基準來選擇。本實驗中使用之因素及水平列於下文 表7中。 因素 ^、JL /U 1 Cl2 流(seem) u / _ π，上 BC13 流(seem) 啕释準實」 Ar 流(seem) 驗之因素>5 CH4 流㈣。!!!) 低 70 15 40 10 中心 90 30 70 15 高 110 ~ 45 100 20
I列膜堆積，從頂至底，係供本研究使用：1 · 4微米卜線 條光阻（由加州，福利蒙特之TFI供應）；2 5 0埃TiN ARC; 8 0 0 0埃Ai-1% Cu; 1〇〇〇埃TiN障蔽層；及約丨微米氧化矽，
第32頁 571001 1、發叫说明（28) 在矽品圓基货上。 所有基货皆使用具線條及空白圖形之i -線條光阻遮蔽來 作出圆形，同時圖形大小為約0 · 4微米而縱橫比為2 · 5 : 1 · τ 1 Ν Λ R C係使用商業供應之1 一線條步進器來作出圖形。 蝕刻作用係使用前文實例3中說明之應用材料之系統 5 0 8 4原型蝕刻加工設備來實行。鋁合金及氮化鈦障蔽層係 使用下列方法參數來蝕刻：1 2毫托加工室壓力；1 5 0 0瓦來 源能量；1 0 0瓦偏壓能量；8托基質晶圓背面上的氦反壓；
6 0 °C陰極溫度及6 5 t：加工室壁溫度。 顯示使CH4、C 12、BC I3和Ar之流速改變在鋁合金蝕刻終 點時間、蝕刻後留下之殘留物章及光阻蝕刻速度上影響之 曲線各別提供在圖9-11中。增加每一氣體之流速在蝕刻結 果上主要影響概述於後文表8中。 表i二it加各種蝕刻劑氣體^之一速速餘刻結果上主要 影響 ^ 氣體 #呂合金ϋ 刻速度 蝕刻後留下 之殘留物 光阻钱刻 速度
丄i =強烈減少； 、Ar流速9 0 6及CH4 影響。如圖9中所 个=增加；t t二強烈增加；丨=減少； 圖9示出使(：12流速9 0 2、6(：13流速9〇4 流速9 0 8改變在鋁合金蝕刻終點時間上 571001 示，增加C h流速（以參考數字9 0 2表示）在鋁合金蝕刻速度 屮造成戲劇性增加（由蝕刻終點時間之減少來指出）。增加 C 11<流速9 0 8在銘合金蝕刻速度中造成明顯減少。增加Ar流 速9 0 ί;在鋁合金蝕刻速度中造成適度減少。增加BC13流速 9 0 4在奶合金蚀刻速度中造成適度減少。 圖1 0示出使Cl2流速1〇〇2、BC13流速1〇〇4、Ar流速1 0 0 6及
C ^流速1 0 0 8改變在蝕刻後留下之殘留物量上影響。殘留 物係藉由計算在約2微米2之面積中觀察到的沉積物數目來 定量，如在20k倍率下進行之SEM上所示。如圖1〇中所示， 增加C 12流速1 〇 〇 2在钱刻後留下之殘留物量中造成戲劇性 增加。這被認為係由於具較高C j 2流的增加之紹钱刻速 度。因為氣-铭產物化合物較氣-銅姓刻產物化合物有非常 多揮發性，所以如果鋁合金钱刻速度特別高，則鋁合金圖 形完全蝕刻後留下增加量之含銅殘留物。 增加C H4流速1 0 0 8和B C 13流速1 0 0 4在姓刻後留下之殘留物 量中造成明顯減少。增加A r流速1 〇 〇 6在姓刻後留下之殘留 “ 物量中造成適度減少，且SE Μ顯微照片可見地證明A r在控 制殘留物中的重要性。（在前述實例4中說明之實驗中預先 證明氬加入之必須性）。在任何操作之晶圓之邊緣上未觀 察到殘留物。 · _ 圖1 1示出改變Cl2流速1 1 02、BC 13流速1 1 04、Ar流速1 1 06 及CH4流速1 1 〇 8在光阻蝕刻速度上影響。如圖1 1中所示， 增加C 12流速1 1 〇 2在光阻蝕刻速度中造成戲劇性增加。增 加CH4流速1 1 〇 8在光阻蝕刻速度中造成戲劇性減少。增加 571001 五、發明說明（30)
Ar流速1 1 〇 6亦在光阻蝕刻速度中造成明顯減少。增加β c ^ i ^速1 1 04在光阻蝕刻速度中造成適度減少。以CH4、Ar和 BC Ι3之增加之流速觀察到的光阻蝕刻速度中減少同樣係由 於氣體混合物中氣之稀釋作用。 一般言之’以增加之C Η4流改良側壁粗糙度（即，側壁表 面較少小孔）°更發表於高C 12流方法期間，CH4對側壁鈍化 作用之A力 因為較高程度之側壁侵襲似乎係由於電漿中 增加之氣而發生。 本實驗中觀察到無剖面方向。 總而s之’ Cl提供足以防止小孔而不會在蝕刻過圖形 表面上產生殘留物之側壁鈍化作用。ch4加入作用使鋁蝕 刻=點最高時間以約23- 3 5%減少；可是，仍可得到每分鐘 =8, 0 0 0埃之可接文鋁合金飯刻速度。增加偏壓能量 致增加之光阻玄1丨球# —p B . 做幻連度；可疋，少於約-2 0 0伏特（較佳係在 ^ ^ ^ ^ ® ) ^ ^ ^ f it t ^ ^ -Γ 較大過度“(V7由：量圖形底部處銘… - V _ . . . 90之下切或倒退钱刻剖面角度來 幸:：V二=電焚來源能量範圍，約3°°瓦至約20 0 0瓦； 洲瓦至約160。瓦;最佳係約80。瓦至 車乂低加工室壓力（5 - 5 η古k ϋ ,丄 ^^ „, ^ V, J ΓΛ；!5'25 ί ^ ^ ^8'12 電聚來源氣體之較佳氬含量二亦，留物控 J!^20^^ 2 0 0 sccm〇it 下之殘留物量中造成明二先，刻速度及姓刻後留 月顯土曰加。電漿來源氣體之較佳C 12
第35頁 571001 几、發叫说叫πι) 含量範®從約50 seem至約20 0 seem。電漿來源氣體之較 佳絶流速範®從約5 0 s c c m至約3 5 0 s c c m。 整體言之，對鋁合金蝕刻作用而言，發展出一種無殘留 物蝕刻方法，其藉由於蝕刻期間時，烴對加工室之加入作 用來避免蝕刻過鋁合金表面之小孔。 本發明提供一種鋁及鋁合金之各向異性蝕刻方法，其在 提供實質上無殘留物表面之時，提供可接受之蝕刻速度及 良好蝕刻剖面角度，而不會使遮蔽層消失。 又 本發明之方法特別有效於蝕刻具高（即，大於約〇 5 金含量之鋁合金。 ° 本發明之方法亦尤其有效於耷大開口面積（即，苴中 口面積組成晶圓表面積之約65%以上）之基質上沉積之汗 紹合金層之實質上無殘留物蝕刻作用。、 、 或 前述較佳具體實施例並不打算用來限制本發 因此熟諳此藝者可鑑於本發明揭示，擴 ^杏二可， 符合後文發明申請專利範圍之主旨。、、a -只轭例至
O:\61\61278.PTD 第36頁

Claims (1)

  1. 571001 D8 繼麵案7月 |六、申請專利範
    種於存在有產生自含烴類來源氣體的電漿下基質 上紹層或銘合金層之實質上無殘留物各向異性姓刻方法，該 方法包含··使用由電黎來源氣體產生之電漿蝕刻該鋁或該鋁 合金，該來源氣體包括含氣氣體及具化學式cxHy之烴類氣 體/、中X係在從1至5範圍内，而y係在從丄至範圍 内’且其中該電黎來源氣體中氣：碳之原子比係在4¾ 5:1至 200:1範圍内’而㈣作用係在加卫設備中發生該設備提 供誘導能量電漿產生及一各別基質偏壓裝置，且其中該電聚 係一具有電子密度至少為1〇"電子_/公分3之高密度電漿產 生自該基質加工設備内部。 2·如申請專利範圍第i項之方法，其中該含氣氣體係選自 包括：Cl2、HC1、BC13、CC14、SiCl4、CHC13、CC12F2、CHC12F 及其混合物。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該含氣氣體不包含 氟。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中該含氣氣體係Cl2。 5·如申請專利範圍第1項之方法，其中X介於1至3範圍 内，且y介於1至6範圍内。 6 ·如申請專利範圍第5項之方法，其中該烴類氣體係 ______ ______第 37 頁__________ (請先閲讀背面之注意事項再填ιβι頁) I 訂 經濟部智慧財^¾¾工消費合作社印W 571001 經濟部智慧时4¾¾工消費合作社ίνΚ A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 CH4。 7 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿來源氣體中 氯：碳之原子比係在從10:1至20:1範圍内，而該烴中氫：碳 之原子比係在從1:1至4:1範圍内。 8 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿來源氣體更 包含選自下列各物之添加氣體：BC13、N2、CF4、C2F6、C4F8、 CHF3、CH2F2、CHC13、CHC12F、CC12F2、C2C12F4、CBi*F3、 CBqF〗、〇2及其混合物。 9 ·如申請專利範圍第8項之方法，其中該添加氣體不包含 氧。 1 〇·如申請專利範圍第9項之方法，其中該添加氣體係 BC13。 11.如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿來源氣體 更包含選自下列各物之無反應性稀釋氣體：氬、氦、氙、氪 及其混合物。 12·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中該無反應性稀釋 氣體係氮。 第38頁 ^ CNS ) AmMi 2i〇x 297.^t ) (請先閲讀背面之注意事項再 頁) 571001 A8 B8 C8 D8 κ、申請專利就圍 U.如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿之電子密 度係在10"電子-/公分3至1〇12電子·/公公3範圍内。 14·如申請專利範圍第1項之方 〇伏特至-200伏特範圍内。 法，其中該基質偏壓係在 經濟部智慧財^ί^;"ϋ(工消費合作社印# Μ.如申請專利範圍第14項之方法，其中該基質偏壓係 在-50伏特至-150伏特範圍内。 I6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該誘導能量電漿 係在能量瓦至2000瓦範圍内操作，頻率2ΜΗζ。 17·如中請專利範圍第16項之方法，其中該誘導能量電浆 係在能量800瓦至12〇〇瓦範圍内操作。 18.如申請專利範圍第1項之方法，其中該方法係在加工 室壓力範圍由5毫托至50毫托之間執行。 19·如申請專利範圍第！項之方法，其中該方法係在基質 溫度50°C至10CTC範圍内執行。 20. 一種於存在有一產生自含烴類來源氣體的電漿下基質 上銘層或銘合金層之實質上無殘留物各向異性姓刻方法，該 方法包含：使用一電漿蚀刻該銘或該銘合金，其中該電漿中 第39頁 .艾迷用中國國家標f i CNS ) A4規格（21〇>< 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再 -- 頁)
    •1. 571001 A8 B8 C3 D8 經濟部智慧財凌¾¾工消費合作社印κ 六、申請專利範圍 產生之反應性種類實質上包括含氣氣體及具化學式CxHy之 丈二類氣體’其中X係在從1至5範圍内，而y係在從1至i 2 範圍内，而蝕刻作用係在基質加工室中發生，其中電子密度 係至少1 〇11電子_/公分3之電漿係產生自該基質加工設備内 4 ’且一不同於產生該電漿之能量源係用於施加能量以偏壓 該基質。 21 ·如申請專利範圍第20項之方法，其中該烴類氣體係 ch4 〇 22. —種基質上鋁層或鋁合金層之實質上無殘留物各向異 ^生韻刻方法’該方法包含：使用一電漿蝕刻該鋁或該鋁合 金’其中該電漿中產生之反應性種類實質上包括含氣氣體及 具化學式CxHy之烴類氣體，其中x係在從1至5範圍内，而 y係在從1至12範圍内，且其中該電漿來源氣體中氣：碳之 原子比係在從5:1至2〇〇:1範圍内，而蝕刻作用係在基質加 工室中發生’其中一誘導能量高密度之電漿產生自該基質加 工設備内部’且一不同於產生該電漿之能量源係用於施加能 ，量以偏壓該基質。 23. 如申請專利範圍第22項之方法，其中該烴類氣體係 CKU 0 24·如申請專利範圍第23項之方法，其中該烴類氣體係第4G頁 L, ,；. ；>： )i] ip mmt ( C'NS ) ( ：z 10 X 297-^¾ ) (請先閲讀背面之注意事項再填頁) 訂
    .1. 571001 A8 B8 C8 D8 i六 申請專利範圍 c2h, (請先閲讀背面之注意事項再填頁) • Iπ·ν 訂
    經濟部智慧財是¾¾工消費合作社IV 頁 1Α 4 第 Κ.ΐ也用令國國家標) A4規格（210X297公釐） 571001 公告本 修正 年Λ 曰 92. 7· 3Q 104
    104 第1圖 (先前技藝)
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