TW316324B - - Google Patents

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經濟部中央橾率扃貝工消费合作社印製 316324 A7 _· _ B7_五、發明説明（1 ) 交叉參考 本案為1996年2月2日提出申謫之美國專利申誚案名稱 “具有混成導體及多半徑圓頂之RF®漿反應器”；該案為 1993年2月15日提出申請之美画第08/389,889號專利申請 案之部分連績案（二案皆併述於此K供參考）。本案亦為 1 994年9月16日提出申請之美画第08/30 7,87 0號專利申請 案之部分連缵案（併述於此以供參考）。背景 本發明.係闞於於基片上蝕刻多成份合金之方法。 積體霣路（1C)製造中•如第la圖所示，導霣紋路10用 來互連於半導體基片11上形成的互連霣子組件。導電紋路 10典型地包含障壁層，包括多成份合金之導電曆及抗反射 曆。導電紋路10之形成方式係經由（i)依序沈稹不同曆12 於基片11上，（ii)於沈積層上形成光阻圖揉13，及（Ui) 蝕刻沈積曆的暴露部分而形成纹路。典型地，沈積曆12係 使用氛蝕刻劑氣履例如C1*或ccute漿牲刻，概略敘述於 S. Wolf and R.N. Tauber, Silirron Pronfissing for the VLST Rra. Vol. I, Chap. 16：Dry Etching for VLSI, Lattice Press, Sunset Beach, California (1986)(併述於此以供參考）。 習知蝕刻方法之問题為相當無法控制蝕刻選擇性比， 亦即導霣曆12蝕刻速率對光阻13之胜刻速率比。欲使光阻 13有效保護下方専霣曆12,導霣曆蝕刻速率必須大於光阻 蝕刻速率。此外，蝕刻劑氣體與光阻13反應生成聚合物副 產物，沈積於剛蝕刻的紋路俩壁上形成“鈍化”層14,鈍 (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂

A 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央揉準局Λ工消费合作社印袋 316324 A7 B7 五、發明説明（2 ) 化層14限制俩壁的蛀刻並妨礙“各向同性”牲刻。當紋路 10倒垩被過度蝕刻或牲刻不足時，發生各向同性牲刻，结 果導致向内或向外傾斜的倒壁。雖然希望垂直“各向異性 ”蝕刻，但價壁上過多鈍化沈積物14難以清除。此外，聚 合物副產物沈積於小室壁上，導致片落而使基片11污染聚 合物副產物沈積物。如此，蝕刻方法之蝕刻選揮性比值較 佳至少約2.5,更佳至少約3。 習知蝕刻方法之另一問s，來自於用來形成導m曆12 之多成份合金。典型合金包括约97%鋁及2%矽及呈雜質 之钃。雖然鋁容易被含氣胜刻劑氣體蝕刻，但矽及網雜質 難K蝕刻•並形成蝕刻劑殘渣15殘留於基片上。形成蝕刻 劑f渣有數種理由。第一，矽及鋦雜質之蝕刻速率比鋁低 ，導致於基片上生成含鋦及矽之殘渣。第二，由齬及矽生 成之蝕刻劑副產物例如CaCl蒸汽壓於正常蝕刻條件下比 众1(：13蒸汽壓低。由於網及矽雜質堆積於鋁晶粒邊界，且 由於未反應擴散層於紹曆與陣壁曆例如TiaO之界面也生成 殘渣而難以蝕刻。 先前技術之去除蝕刻劑殘渣15之方法中，降低氯蝕刻 劑澹度而降低鋁蝕刻速率，因此矽及鋦可K鋁蝕刻速率之 相同速率蝕刻或濺鍍。然而，胜刻速率的準確平衡受到合 金组成之微小變化例如存在有雜質干擾。结果蝕刻方法僅 於狭窄的合金組成及製程條件範圍内有效。降低氯蝕刻劑 溻度也導致多成份合金之蝕刻速率降低，结果導致製程通 量降低。 本纸張尺度適用中國國家#準（CNS ) Λ4规格（210X297公釐） ----^^---Γ -裝------1T·------C 沐 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局—工消费合作杜印衷 A7 B7 五、發明説明（3 ) 另一種去除独刻爾殘渣15之方法中，薄«力偏轉基片 ，用來使霣漿雛子活潑擁擊基片11之霣埸增高，因此高能 量霣漿雛子將牲刻劑殘渣15喷濺脫離基片11。但高能《漿 雕子也嗔鍍及蝕刻於剛蝕刻纹路10側壁上形成的纯化沈積 物14。於間隔緊密玟路10俩垩上的鈍化沈積物14的牲刻速 率較高，原因為《漿離子被“通道化”並彈離間隔緊密紋 路的側壁。相反的，間隔逭離紋路1Q側壁上的鈍化沈積物 14之蝕刻速率較不高。结果導致高輪廓顯微負載，纹路10 的剖面輪廓隨紋路1Q間隔或間距改费。希望全部紋路1〇具 有均勻剖面而與纹路10間距無關。當经由於室頂接近基片 ，亦即距離基片6至9 cbs之小室内，經由Μ相當高功率位 準施用RF霄流至電漿霣極或感應線圈、而於接近基片11之 有限空間内形成霣漿時，輪麻顬微負載問題惡化。欲避免 此等問題，霣漿〇偏ffi或習知小室之來源功率常限於最高 功率約9QQ瓦，其限制基片11上蝕刻殘渣15的去除並提供 狭窄的製程窗。 另一種習知電漿處理小室使用遙遠霣漿源例如微波霣 漿源產生霣漿然後導引至基片11。遙遠鼋漿處理小室也使 用高能功率來產生《漿，因此改菩若干低功率«漿相Μ的 問題。但當由霣漿產生源自基片11移行相當長距截時，霄 漿内大部分解離離子重組而形成未解離«漿物種。如此導 致蝕刻製程窗變窄，不容易將製程參數例如蝕刻速率及殘 渣控制最缠化。 因此，須要一種蝕刻方法其可提供較离牲刻速率並減 本纸張尺度適用中國國家揉準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再1?^本頁) 裝. 訂 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 少胜刻劑殘渣之生成。也希望該鮏刻方法可经由控制於蝕 刻纹路側壁上形成鈍化沈稹物數1，而提供較少輪麻顯微 負載及大體各向異性蝕刻。又希望該蝕刻方法提供高胜刻 遵擇性比。也希望於基片充分近處產生高功率《漿*含有 相當大量解離霣漿離子而提供優異蝕刻性質。 概述 本發明係針對一種於基片上蝕刻多成份合金而大體未 生成蝕刻劑殘渣之方法。本發明之一個態搛中，基片放置 於包括電漿產生器及《漿霣福之處理小室内。處理氣體包 括（i)可於霣場解離而生成解離雄子及未解離離子之蝕刻 劑氣體，及Ui)可促進牲刻劑氣《解雛之惰性氣《引進處 理小室内。較佳處理氣髓包括容稹流量比％之（i)可解離 生成解離Cl + 電漿離子及未解離C1〆電漿離子之含氣氣》 及（ii)可促進含氯氣«解離之惰性氣《。處理氣嫌雛子化 而生成霣漿離子*霣漿雕子經由（i)施用第一功率位準之 RF電流至霣漿產生器及（ii)施用第二功率位準之RF霣流至 霣漿電極而活潑攛擊基片。選用（i)處理氣體之容積流虽 比第一功率位準對第二功率位準之功率比Pr的組 合，因此含氯蝕刻01氣艚離子化而生成解離C1» «漿離子 及未解離C1〆霄漿雄子而其澉目比至少約Q.6: 1。解離的 C1*離子相對於未解離的C1〆離子數量增加至K至少約50 0 πι/min之蝕刻速率蝕刻基片上之多成份合金而未於基片上 生成蝕刻麵殘渣。 本發明之另一態樣中，基片放置於處理小室之擬遙逭 本紙張尺度適用中國國家棣準（CNS ) Μ规格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注^Η項再填寫本頁) ,11 316S24 A7 B7 五、發明説明（5 ) 霣漿區段，該處理小室包括（i)室頂，室頂頂點高度Η高於 基片，對直徑D約150 ΒΒ至約3 0 4 aa之基Η而言，高度Η由 約100 ββ至約170 mm ;及（ii)可於室頂下方而於基片上方 生成霣漿之電漿產生器。處理氣髖包括容積比Vr之（i)含 氣氣體及（ii)惰性氣《引進室内。處理氣《於擬遙遠霣漿 區段離子化，因此含氯氣體大»直接於基片上方離子化， 生成數量比至少約0.6: 1之解離C1 +離子及未解離Cla+離 子，而蝕刻基片上之多成份合金，大驩並未生成牲刻劑殘 渣。由於擬遙違霣漿源於恰毗鄰基片及基片直接上方產生 相當大董霣漿，故蝕刻基片的«獎含有比未解雄C1〆離子 更大量之解離的C1 +離子。於擬遙缠«漿區段產生霣槳可 使霣漿於大量解離離子cr雄子重組生成未解離C1〆離子 前蝕刻基片。 鐘濟部中央梂準局貝工消费合作杜印策 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之又另一態樣中，施用於環繞處理小室的感應 線圏之RF電流頻率降至低於約6 MHZ之低頻，更佳約1至3 MHZ。於此低頻，減少來自感應線圈的霣容耦合，電漿功 率位準可增至高於75Q瓦，更佳高於1Q00瓦而提供高密度 感應耦合霣漿，未增高霣漿離子的掮擊動能而提供高蝕刻 速率，低蝕刻劑殘渣及低輪靡顯微負載。 圖示 本發明之此等及其它特點態樣及優點由下文示例說明 本發明之賁例的附豳、說明及隱附的申誚專利範園將更加 明瞭*附圖中： 第la圈（先前技術）為先前技術基片之垂直剖面示意 本纸伕又度適用中國國家標準（CNS ) A4洗格（210X297公釐） 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 . A7 B7 五、發明説明（6 ) 圓，顯示具有傾斜例壁及蝕刻劑殘渣於基片上生成的胜刻 紋路；

第lb園為根據本發明處理基片之垂直剖面示意圓，顯 示大«各向異性蝕刻紋路且大»並無蝕刻劑殘渣於基片上 I 第2丽為適合實施本發朋方法之處理小室之垂直剖面 不意·; 第3圖為線匾顯示欲提高氧對氯之容積流量比，電漿 内之（i)解雕氣雕子對未解離氣雛子之數字比及（ii)縴離 子數量； 第4圖為線匾顯示欲提高氧對氯之容積流量比，（i) 霄漿之平均離子流通量及（ii)電漿霣懕變化； 第5圖為線圖顯示欲提高氬對氯之容積流量比，霣漿 之離子能分布變化； 第6圖為線圓顯示對施用於感應線圈電漿產生器之不 同RF電流頻率，氧濺鍍速率變化；及 第7匾為線圓顯示對施用於感應線_霣漿產生器之不 同RF®流頻率，光姐蝕刻速率變化。 說明 本發明係針對一種於基片25上蝕刻多成份合金曆20而 未於基片2 5上生成蝕刻劑殘渣之蝕刻方法。第16_顯示根 據本發明之部分基片25。多成份合金2D典型地包含第一及 第二成份，第一成份比較第二成份大體對蝕刻劑電漿更具 反應性或具有更高蒸汽壓。由於反應性較高的第一成份比 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - ----^--Η---f .裝------訂------f 冰 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 較第二成份K更快速率蝕刻，或由於蒸汽壓較高而較快速 氣化，故多成份合金難K触刻。如此導致習知蝕刻方法於 基片25上形成第二成份胜刻劑殘渣。 蝕刻方法典型於基片25例如半導性矽或砷化鎵晶圓上 施行。由沈稹於基片2 5上之導霣層蝕刻導電纹路30,導電 歷典型包含（i)擴敗陣壁層3 5例如钛、钱、钛-鋳或氮化钛 ;(ii)包括第一成份如鋁及第二成份如铜及矽之専霣多成 份合金20 ;及（iii)包括矽，氮化钛或钛-鎢之抗反射餍40 。各層典型厚約1,000 η®至約10(3, 000 na。蝕刻光阻45例 如光阻施用於導霣層上，並使用光照相蝕刻法形成匾樣Κ 防止蝕刻下方導電層部分。蝕刻紋路3Q之典型尺寸為約0.2 至約10微米，紋路3Q間距典型由約Q. 2微米至約1Q微米。 逋合實施本發明之蝕刻方法之處理小室5Q示例說明於 第2鼴•市面上可以商品名DPS處理小室得自應用材料公 司（加州聖塔克來拉）。此處所示處理小室之特例遘合處 理半導«基片2 5僅供舉例說明本發明之用而不得用來限制 本發明之範圃。例如本發明之蝕刻方法可用來蝕刻任一種 基片25且可用於半導體製造以外的製法。 蝕刻方法中•基片25放置於處理小室50。包括含氯蝕 刻爾對惰性氣體之容積流最比Vr之處理氣體引進處理 小室5G内。含氯氣體可於霣漿離子化而生成解離C1 +鐮子 及未解離C1〆離子，惰性氣通可促進含氯氣體的解離。纆 由施用第一功率位準之卩卩霣流至處理小室鄰近之霣漿產生 器5 5而由處理氣體生成霣漿離子。經由施用第二功率位準 本紙張尺度遑用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -11 - (请先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央梂率局貝工消费合作社印製 316324 A7 B7 _ 五、發明説明（8 ) 之RF霄流至處理小室内的霣漿霣極60而將®漿雕子吸引至 基Η。（i)處理氣«之容稹流量比Vr，及（ii)第一功率位 準對第二功率位準之功率比Pr之組合，係選擇可使含氯蝕 刻劑氣«灕子化而生成(：1 +離子及C1〆離子之數字比至少 約0.6: 1。相信解雄C1*離子相對於未解離C1〆離子數量 增加，可更快速蝕刻多成份合金20之第一成份（胜刻速率 超遇約5Q0 nta/iain)而未犧牲第二成份之蝕刻速率，结果 於基片25上未生成蝕刻劑殘渣。 較佳使用具有擬遙适«漿區段6 0之處理小室5Q來播得 於小室内進行的蝕刻方法之最佳性質。處理小室50之擬遙 逭霣漿區段60包括（i)具有頂點高度Η高於基片之室頂62, 對直徑D約15Q mm至約304 aa (6至12英寸）之基片而言， 高度Η由約100 πβ至約175 BB ( 4至7英寸），及（ii)可於 室頂62下方及基片25直接上方生成霣漿之電漿產生器55。 更佳，處理小室之擬遙缠電漿區段60被毗鄰基片之俩壁63 環繞*容積至少約10,000 c·3,更佳約10, 000至的50 , 000 CB3。最佳，擬遙違«漿區段60之中心64位在基片25直接 上方約50至約150 bb距離，更佳距離基片2 5大於約75 bb 及小於125 bb距離。處理氣體使用放置於基片25周邊之氣 髖分配器65分配於處理區段60。 發現於擬遙遠霣漿區段6Q内，含氣氣體可離子化而以 至少約Q.6: 1，更佳至少約1: 1，及最佳大於約5: 1之數 Μ比生成解雛C1*離子及未解鐮C1〆»子而以高蝕刻速率 蝕刻基片25上之多成份合金20，而未於基片25上生成蝕刻 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 12 ------Η---f 裝-------訂^-----A沐 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印装 A7 B7_ 五、發明説明（9 ) 劑殘渣。由於《漿緊鄰基片2 5之相當大空間内產生，故含 比較未解《C1*離子更大量的解離C1*離子之霣漿胜刻基片 *如此可使«漿、於大躉解離離子C1*離子重组生成未解 離C1〆離子前蝕刻基片25。若霣漿區段60中心64遠離基片 25·例如距離大於約3Q cbs，則解離霣漿離子於由遙逭電 漿源移動至基片過程中簠姐生成未解離離子。相反地，若 霣漿區段60中心64太遇接近基片25,亦即少於約10 cms， 則高功率霄流施用於霣漿源*壜加霣漿離子的解離，引起 霣漿離子具有過高動能，结果導致蝕刻性能差。同理*若 霣漿區段60»積通大，則解離離子於電漿區段重姐，生成 未解離物種。又若電漿區段60«稹遇小，則由於賦能惰性 氣《離子的平均自由路徑遇小，専致情性氣體離子與蝕刻 劑氣《分子間之碰撞減少，故難以生成解離電漿離子。因 此理由故，較佳使用擬遙遠《漿區段60。 處理小室50室頂62可為平坦或矩形，拱形，维形，圓 頂形或多半徑圓頂形。較佳處理小室5Q具有高於基片之多 半徑圓頂形室頂62，而提供電漿源功率横跨霣漿區段60整 個容稹均勻分布，而增加蛀刻劑氣»的解離。圓頂形室頂 62提供之優黏為，接近基片25的解離雕子重組損失少於平 坦室頂，因此整個基片2 5的電漿離子密度更均勻。此乃由 於離子重組損失受室頂62靠近影響，圖頂形室頂比平坦形 室頂更逭離基片。 較佳，電漿產生器55包括感應線圏包裹於處理小室50 側壁66周匯。感應線圈電漿產生器55連接到RF功率源68。 本纸張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 13 ----：：---ΓΓ--rt------tT------ (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央揉準扃貝工消费合作社印簟 316324 A7 B7 五、發明説明（l〇 ) 當具有第一功率位準之RF霣流施用通過線圈時，線圏感應 耦合能董入小室50,而由霣漿區段60之處理氣體產生霣漿 。較隹*霣漿產生器55包括具有第2圔所示“平坦”圓頂 形之多半徑圇頂形感應線圏，其提供更有效使用霣漿源功 率及基片中心更大霣漿離子密度的優點。此乃由於離子密 度受感應線圈附近局部離子化影響，多半徑感應媒圈比半 球形線圈更接近基片中心。另一具體例中，室頂62包括多 半徑圓頂，具有至少一個中心半徑R及小於中心半徑R之角 隅半徑Γ，其中R/r係於約2至約10之範圍。 此種感應耦合RF處理小室5Q中，蝕刻選擇性增進，離 子損害降低，蝕刻輪邮增進，雕子密度均匀度改良，同時 霣漿離子密度或來源功率效率最佳。此種结果係經由遵照 特殊#型嬝圈-園頂幾何達成，包含圓頂頂點高度相對於 基片之特殊範匾。蝕刻選擇性係經由由電漿沈積鈍化物種 於基片2 5上提供。例如蝕刻二氧化矽層於聚矽曆上時•含 聚合物之鈍化物種比較二氧化矽更強力黏著於聚矽，因此 聚矽蝕刻比二氧化矽更慢而提供所須蝕刻理擇性。二氧化 矽蝕刻過程中，聚合物係由電漿之氟碳化合物氣«生成。 鋁蝕刻方法中聚合物係由來自基片2 5濺鍍於電漿之光阻生 成。問題為線圈圓頂形狀平坦化，或線圈更接近基片而增 加基片25中心的局部離子化，同時提高基片中心的離子密 度，抑制聚合物靠近基片中心沈積或生成。未生成聚合物 ，蝕刻S擇性降低或不存在。相反地，（經由未使圓頂形 線圈平坦化）減少基片中心的局部離子化，增進蝕刻S擇 本紙浪尺度速用中國國家椹準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -14 - ----^---^---------.1^--------Ci (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局—工消费合作杜印装 A7 B7 五、發明説明（11 ) 性I降低基片中心離子密度，因而雄子密度均勻度惡化。 胜刻通程中，基片25放置於小室50之霣漿陰極57a， 小室50壁63霄接地形成《漿隁極57b。蝕刻遇程中，可使 用機械或靜霣夾頭73固定基片2S。當经由施用RF«壓至陰 極57而使陰極57a相對於陽極57b«偏壓時，於小室50生成 的《漿雛子被吸引朝向基Μ 25,且活潑攛擊於基片上並蝕 刻基片。施加於電漿霣極57a，57b之RF電懕具有第二功率 位準約1QQ至约5QQ瓦，更典型1QQ至25Q瓦。選擇性地可使 用磁場（未顯示出）來促進電漿密度或均勻度。於擬遙逭 霣漿區段6Q之霣漿係經由（i)施加RF電流至環缡處理小室 50之感應線圈電漿產生器55而感應生成；（ii)經由腌用 RF電流至處理小室50之«漿霄極57a，571)而霣容生成；或 (iii)K感應及電容兩種方式生成。 施用於感應線圈之〇霣流第一功率位準對胨用於霣漿 霣極57a，5 7b之RF«壓第二功率位準之功率比Pr，係選擇 可增加解離離子數量，而未增加霣漿離子縴數或擯擊動能 。功率比Pr遇高，引起基片25邊度濺鍍，结果等致牲刻不 均勻及輪廓顯微負載高。相反地，功率比h過低引起胜刻 劑氣《解離成解離離子不足结果導致基片25上生成胜刻劑 殘渣。如此較佳功率比Pr至少约4 : 1 *更佳至少約7 : 1最 佳由約4 : 1至約10 : 1。 欲賁施蝕刻過程，小室50抽真空至約1橐托耳壓力， 基片25由维持於真空的轉移小室（未顯示出）轉移至小室 50。蝕刻劑處理氣《经由氣體分配器65引進小室50内，小 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 15 ----1.-----^裝------ir.------Ci (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 室50维持於妁1至約1000«托耳，更典型1〇至300«托耳 壓力。經由將RF電流通通感應嬢圈，經由腌用具有埸通Μ Ef之霣場至處理氣《而由處理氣Η瀛生霣漿雛子。RF僱蜃 霣壓腌加於基片25下方的陰櫃57a，引起感應產生的霣漿 雛子活潑擁擊於基片25上並鍤刻基片。用通的處理氣體及 触刻諝副產物通過排放***74由處理小室50排放，排放系 «Π4可於處理小室50達成最低壓力的1〇-*毫托耳。排放条 統設有節流I» 76來控制小室50之壓力。 包括（i)可於雎用霣場離子化生成解雛離子及未解難 雛子之含氯胜刻劑氣及（ii)慯性氣β的處理氣艚引進 處理小室50。（i)触刻耀氣髑對惰性氣《之容積流量比Vr 與（ii)用來產生並賦能電漿之霣流功率&Pr的组合係遭揮 可增加蝕刻劑氣《解離成解難離子，因此解雕離子數目占 霣漿雛子繡數至少約60%，更佳約80%。較佳處理氣《之 容稹潦功率比Pr，遢擇使胜刻劑氣體雕子化而以 至少的0.6: 1，更佳至少的1: 1的質1比生成解雛C1♦離 子及未解離C1〆離子。發現解雛Cl*_子對未解離C1〆離 子之比升高可提供良好胜刻速率，間時，大艚去除基片25 上的蝕刻劑殘渣。含氯氣«通麗，引起多成份合金之第一 成份例如鋁，比較第二成份例如矽及嗣Μ更高独刻速率蝕 刻，结果導致基片25上生成鍤刻蘭殘渣。惰性氣體«最， 引起基片2 5上的光阻逢度«鍍，结果導致光阻生成小面， 氣化物攢失及輪廓顯微負《高。相信於特3的容積涑蛋比 本紙張足度逋用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 16 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 裝. .訂 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印装 A7 B7 五、發明説明（I3)

Vr與功率&Pr之姐合，生成較大量解雄離子，而未增加霣 漿離子總數或播擊動能。此種«漿化學可以大體等於第二 成份蝕刻速率之触刻速率，蝕刻多成份合金20之第一成份 ，因此Μ高蝕刻速率蝕刻多成份合金20，而未於基片25上 生成蝕刻劑殘渣。 腌用於感應線圈電漿產生器55之RF霄流頻率可由約 400 KHZ至約13.56 ΜΗΖ。較佳使用低頻霄流，頻率低於約 6 MHZ，更佳約1至3 MHZ，最佳約2 MHZ，概略如美画第08 /3 07,87 0號專利申請案所述。於此等低頻，來自電漿功率 源之電容耦合減少，可提高電漿霣源功率高於約7 5Q瓦， 更佳1QQQ至16Q0瓦。如此提供高密度霄感耦合電漿，而未 可察覺地增加電漿離子撞擊動能。又，於此等條件下*蝕 刻劑氣體濃度可提高至約80%來提供高蝕刻速率，良好蝕 刻均勻度，輪廓顯微負載減少，及基片25上蝕刻劑殘渣減 少。根據本發明之此態樣，於升高功率位準之低頻RF電流 施用於感應線圈«漿產生器55，來提高雷漿來源功率至少 1.5因數而未增高電漿離子動能。更佳，頻率高於6 MHZ， 更典型約13.56 MHZ之RF®壓施用於霄漿電極57a，57b， 因此感應線圈及.霉漿霣極以極為不同頻率操作，因而遴免 RF干擾及RF匹配不安定。 較佳，蝕刻劑氣«對惰性氣體之容積流董比Vr及功率 ItPr· *選擇使独刻纹路30俩壁具有光滑面並與基片25形成 至少約85度夾角（α )·多成份合金2D之蝕刻速率對光阻45 之胜刻速率比大於約2.5,更佳大於3。又當陣壁層35沈積 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 17 (請先^讀背面之注^^項再填寫本瓦) 裝· 、tr 316324 A7 B7____ 五、發明説明（l4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於多成份層20下方時，容積流量比▽1>及功率比P-選擇使多 成份合金層2 0之蝕刻速率至少約為陣壁曆35之蝕刻速率的 5倍。陣壁曆35之蝕刻速率缓慢*可终止陣壁層35上的蛀 刻遇程而未蝕穿陣壁層35。如此，當多成份層20之蝕刻速 率為約500 nn/inin時，陣壁靥35之蝕刻速率須低於約100 m/fflin 〇 經濟部中央橾準扃負工消费合作社印製 逋當含氯蝕刻劑氣體的選擇係依據被蝕刻的多成份合 金層2 0之姐成而定。用於多成份鋁合金20,逋當含氯蝕刻 劑氣體包含 Cla，HC1，BC13，HBr，CC14，SiCl«，及其混 合物。蝕刻劑氣體於施加電場離子化，生成解離C1 +難子 及未解雛Cla +離子•其與鋁反應生成揮發性氛化鋁而由小 室50排放。雖然本發明係使用用來蝕刻含鋁曆之含氯蝕刻 劑氣體描述，但須了解蝕刻劑氣體可為任一種可解離而生 成解離離子，其可與多成份合金靥20進行反應而生成揮發 性物種，其可由處理小室5Q排放的任一種蝕刻劑氣體。例 如，蝕刻蘭氣體包括其它含鹵素氣體例如F，NF3, HF， CHF3 ， C0HaFa ， CH3F， CFaCla ， SFe ， CFC13 ， CF‘或SiCl‘ 。如此本發明非僅限於用來舉例說明本發明之含氯胜刻劑 氣«。較佳•蝕刻劑氣體也適合（i)蝕刻基片25表面或表 面上的“天然”氧化物膜，及（ii)於基片25上之蝕刻纹路 .30俩壁生成鈍化雇，Μ防紋路3 0的各向同性蝕刻。氣體鈍 化劑例如Na，HC1 · CHF3，CF«，CH4及其混合物也可添加 至處理氣體來控制蝕刻速率。 缠當惰性氣«包含氬，氙，氪及氖。較佳惰性氣赝於 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央梂率局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（i5) 施加霣場離子化而生成無數雛子化介穩態，用來增進主要 胜刻劑的解離。也希望情性氣《具有廣泛激光能Μ範園· 因此，介於被激光惰性氣«與主要蝕刻劑氣體間發生能量 轉移反應，促進蛀刻劑氣》解離。 較佳*處理氣«包括氯及氣之容積流量比Vr由約4: 1 至約1: 4,更佳由1.5: 1至1: 1。此種處理氣«姐成物提 供高蝕刻速率，極少或無殘渣殘留基片25上，及蝕刻選擇 性比大於3。更佳蝕刻劑氣醴包括(：乜及8(：13之容稹比於10 :1至1: 1之範圓。此種處理氣體组成物提供500至1000 ma/Bin之高蝕刻速率，大艚垂直玟路30具有俩壁夾角85至 90度角*及蝕刻遵擇性比大於2.5。對此處描述之處理小 室50而言，氯之適當流速由約40 seen至約250 scca，較 佳由7 0至18 5 s c c ffl ;氩之遘當流速由約10至15 Q s c c a，較 佳由50至100 seem;及BCU之逋當流速由約10至約150 seen，較佳由10至60 SCCffl 0 須了解處理氣»之真正流速 係依據小室50容積決定，因此本發明並非限於此處引述的 流速。 實例 下列實例示例說明本發明用來處理半導«基片25之装 置及方法。然而該装置及方法可用於業界人士顧然易知的 其它用途。如此本發明之範匯非僅限於此處提供的示例說 明例。 實例1 實例1驗證以恆定功率比Pr約8.3提高氤對氣之流量 本紙張又度逋用中國國家棣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 19 ——]I-Γ ·裝-----—訂^-----A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（16 ) 比，可增加解離氯離子數（C1*)相對於未解離或分子氯雕 子數（C1〆）而未塲加《漿之總離子數。本實例中包括鋁、 矽及鋦之多成份合金*20·於各種處理氣《流董比，使用 氣及氬蛀刻。此等實驗中，氯流*维持於1Q0 seem，但當 容積滾曇比▽••約1時，氯流量维持於75 scci。處理小室50 維持於10«托耳壓力。功率位準约1000瓦之1^霣流腌用於 感應線囿電漿產生器55,功率位準約120瓦之RF«流腌用 於霣漿霣極57a，57b。 第3醒為線_顬示呈氩對氱之容稹流量比增高之函數 ，（i)«漿内解離C1*離子對未解離C1〆離子之比之變化， 及（ii)電漿内雛子癉數之變化。離子一詞表示经由喪失或 獲得一個霣子而獲得淨電荷的原子或分子。可知於功率比 Pr約8.3增高氬對氯之容積流量比，可增加解雛氯離子數 (C1+)相對於未解離氱離子數（C1〆）·而未增加小室50内 之鐮子總數。當氰對f(之流董比由0增至1時，解離(：1*離 子數對未解雛C1〆離子數之比由0.4埔至1·而離子總數大 鱷保持固定於4X 10*e c/s。 解離CP雛子数及未解雛Cl/鐮子數係使用EQP質譜儀 (市面上得自英画威《頓Hiden分析公司）如“霣漿診斷 及研究用EQP霣譜儀” ，Hiden分析公司（ 1 9 95 )(併述於此 以供參考）所述測董。EQP質譜儀組合靜霣感拥器能最分 析儀與四簠質量濾波器。可構型供正或負離子操作的脈衝 計數電子倍增器可用來檢澍雛子。質譜儀對霣漿離子及中 子提供高動能範圃典型為16。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝·

,1T J— 本紙浪尺度適用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 20 經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（U) 實例2及3 實例2及3驗證對特選之容稹流量比Vr，功率比Pr， 平均霣漿離子《流通量《窩時，霣漿直流霣壓維持恆定， 而霄漿離子平均能量確實移至較低值。 二實例中，蝕刻基片25上包括鋁、矽及鋦之多成份合 金20。小室50維持於1Q奄托耳懕力。功率約1Q00瓦之 滾施用於感應線圈霣漿產生器55，120瓦RF«流腌用於霣 漿霣極57a，57b。 實例2中使用包括100 scci氯，45 seen BC13及13 scca«之處理氣體，小室50维持於10奄托耳壓力。功率約 10QQ瓦之RF®流_用於感應埭圈64，1QQ瓦之施用 於電漿電極7Q，72。第4匾顧示提高《對氯之容積流貴比 ，可使霣漿之平均離子霣流通量由約1.8至2.3 mA/caa。 實例3使用兩種不同處理氣«姐成。第一氣體组成（ 對應於第5 _之實心黑圓）包括100 seen氣及45 seem BC13而未含《氣。第二氣«組成（對應於第5圈之空心三 角）包括 100 seen氯，45 seen BC13及 13 seem氩氣。第 5鼷顧示兩種不同處理氣體组成之電漿離子能量分布變化 ，驗證選擇容積流量比▽「及霣場通曇E,可獲得具有離子能 量分布遷移至較低離子能平均值的蝕刻劑電漿。 實例4-6 於第6及7臑驗證施用於感應線圈霣漿產生器55之RF 霣流頻率的重要性。第6圔為線匾顯示對於腌用於感應線 圏之不同流頻率，氧濺玻速率之變化。第6_顯示基 本纸張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X 297公釐） 21 ----^—C .裝------訂------^ i (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（18 ) 片25上氧化矽層之氤«鍍速率以兩種方式下降：U)首先 ，於全部霣漿來源功率位準，瀦鍍速率於2 MHZ時比13.56 MHZ時低，（ii)第二，當霣漿來源功率位準升高高於約750 瓦時，於2 MHZ之濺鍍速率降低。 第7匾為線匾顯示施用於感應線圈霣漿產生器55之不 同RF«流頻率，光阻胜刻速率變化。雖然先前技術S期光 阻胜刻速率隨著霣漿功率位準升高至超通1QQQ瓦而有害地 增高|但於2 MHZ之低RF頻率，未觀察得此種光阻蝕刻速 率，原因為於此頻率，霣漿之霣容耦合減低故。第7圓中 可見於廣泛霣漿來源功率位準範園，2 MHZ之光阻牲刻速 率低於13.56 MHZ之光阻蝕刻速率。 雖然已經#照其較佳態樣相當细節地描述本發明，但 其它態樣亦羼可能。例如也可使用功能等於含氣蝕刻劑氣 «或惰性氣體的氣β。因此隨附的申誚専利範園並非僅限 於此處所含較佳態樣之說明。 I.----^---C 裝------1Τ------ (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央橾準扃貝工消费合作社印製 22 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 316324 A7 B7 五、發明説明（19 ) 元件標號對照 10 · 30....導電纹路 57a. ..電漿陰極 11 · 25——基片 57b. ..電漿隔極 12 · ...沈積層，導霣餍 60 .. ..霣漿電極， 13. ...光阻 擬遙逮霣漿區段 14. ...鈍化層 62 .. ..室頂 15 . ...蝕刻劑殘渣 63 .. .•壁 20 . ...多成份合金 64.. ..中心/感應線圈 35. ...擴散陣壁曆 65.. ..氣《分配器 40 . ...抗反射層 68.. ..RF功率源 45. ...蝕刻光阻 70， 72....¾漿霣極 50 · ...處理小室 74.. ..排放*** 55. ...電漿產生器 76 .. ..節流閥 ----r„--.·;---Γ -裝------—tr;-----C 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局負工消費合作社印裝 本紙張尺度逍用中國圃家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 23

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利祀圍 1. 一種於基片上蝕刻多成份合金而大«未於基片上生成 蝕刻劑殘渣之方法，該方法包括下列步»: U)將基片放置於包括霣漿產生器及霣漿霣極之 處理小室内； (b) 將處理氣髖引進氣《小室内，該處理氣»包 括容稹流量比Vr2(i)可雕子化生成解雕Cl + 電漿雄子 及未解雄C1〆電漿離子之含氯氣體，及（ii)可增進含 氣氣II解雛之携性氣《:及 (c) 離子化處理氣«生成電漿離子，其經由（i) 施用於第一功率位準之RF霣流至霣漿產生器及（ii)施 用於第二功率位準之RF^t流至電漿霣極，而賦能地撞 擊於基片上， 其中（i)第一功率位準對第二功率位準之功率比pr ，及（ii)容稹流量比Vr，經壤擇使含氣胜刻劑氣《離 子化生成解離C1 +電漿離子及未解離Cla+電漿離子， 而其數1比至少約0.6: 1，因此，以至少約500 na/Bin 之蝕刻速率胜刻基片上之多成份合金，而大體未於基 片上生成触刻劑殘潼。 2. 如申講專利範匾第1項之方法，其中於基片上之多成 份合金包括第一及第二成份，第一成份對霣漿離子比 較第二成份大«更具反應性，及其中該容稹流董Vr及 功率比Pr經選擇，而使第一成份K大髖等於第二成份 蝕刻速率之蝕刻速率胜刻。 3. 如申請專利範圃第1項之方法，其中該多成份合金经 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 24 ---;'--J---Γ 袭-- (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 316324 A8

   、申請專利範圍 經濟部中央揲率局負工消费合作社印裝 蝕刻生成紋路，纹路具有側壁，及其中該容稹流董比 Vr及功率經遘擇，使紋路俩壁與基片形成约85度 的夾角。 4.如申請専利範園第丨項之方法，其中該多成份合金上 方包括光阻，及其中該容積流量&Vr及功率&Pr绶選 擇，使多成份合金之蝕刻速率對光阻之蝕刻速率之比 為約2.5。 5 .如申謫專利範福第1項之方法，其中該含氣氣髑離子 化而以至少約1: 1之數量比生成解離C1*雛子及未解 離C1〆離子。 6. 如申請專利範園第1項之方法，其中該基片包括一層 位在多成份合金下方之陣壁曆，及該容積流量比卩《>及 功率比Pr經選擇而使該陣壁層之蝕刻速率低於約100 n«/分鐘。 7. 如申請専利範園第1項之方法，其中該含氯氣體對惰 性氣體之容積流*比Vr為約4 : 1至約1 : 4。 8. 如申請專利範園第1項之方法，其中該第一功率位準 對第二功率位準之功率比卩《>至少為約4: 1。 9. 如申請專利範匾第8項之方法，其中該第一功率位準 對第二功率位準之功率比？「至少為約7: 1。 10. 如申誧專利範園第1項之方法，其中該第一功率位準 至少為約750瓦。 11. 如申誚專利範園第1項之方法，其中該第二功率位準 低於约500瓦。 本紙張尺度逍用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 25 ---,r--^1.--^丨裝------訂·.-----Λ線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬揉準局貝工消费合作社印袈 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 12. 如申請專利範園第1項之方法，其中該腌用於感應埭 圈之RF®流頻率低於約6 MHZ。 13. 如申請専利範圍第1項之方法，其中該施用於霣漿霣 極之1^霣流大於約6 MHZ。 14. 如申請專利範園第1項之方法，其中該含氛氣體係選 自 Cla，HC1, BC13，HBr，CC1«，SiCU 及其混合物。 15. 如申請專利範園第1項之方法，其中該惰性氣體係選 自氬，氙，氪及氖。 16. 如申請專利範園第1項之方法，其中該處理氣《主要 係由Cla，BC13及氣組成。 Π.—種於基片上霣漿蝕刻多成份合金而大髖未生成蝕刻 劑殘渣之方法，該方法包括下列步驟： (a)將基片放置於處理小室之擬遙逭«漿區段， 該處理小室包括（i) 一個室頂，具有頂點位在高於基 片之高度H，高度Η對直徑D約150 an至約304 ηι之基 片而言由約100 B1B至約175 mil及（ii)-個霣漿產生器 ，其可於室頂下方及基片上方生成霣漿； (b)將處理氣體引進處理小室内，該處理氣»包括 容積流量比Vr2(i)可離子化生成解離漿離子及 未解離(：1广霣漿離子之含氯氣《，及（ii)可增進含氣 氣體解離之惰性氣體；及 (c)於擬遙逭電漿區段離子化處理氣髖，因而含 氱氣體大«位在基片直接上方離子化，而Μ數Μ比至 少約Q.6: 1生成解離C1*離子及未解離C1〆離子，因 本紙張尺度遑用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -26 - -------Γ '裝-----·卜訂-;-----^知 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中夬樑準局貝工消费合作社印裝 316324 A8 B8 C8 D8 '申請專利範圍 此蝕刻基片上之多成份合金大»未生成蝕刻劑殘渣。 18. 如申請専利範匾第17項之方法，其中於步驟（a)，處 理小室之擬遙适電漿區段係由毗酈基片之«壁包酾及 包括至少約1Q，QQQ cb3之容稹。 19. 如申請專利範園第18項之方法，其中於步驟（a)，處 理小室之擬遙逭霣漿區段具有中心位置距離基片約50 至約15Q uffl。 20. 如申請專利範園第18項之方法，其中於步驟（a)，處 理小室之擬遙遵霣漿區段室頂具有至少一種下述形狀 U)平坦； (b) 錐形； (c) 拱形；及 (d) 多半徑圓頂。 21. 如申誚專利範園第17項之方法，其中於擬遙逭霣漿區 段，含氯氣β離子化而以至少約1: 1之數量比生成解 «C1*離子及未解雛C1〆離子。 22. 如申請專利範園第17項之方法，其中該含氯氣髑對惰 性氣體之容稹流量比Vr由約1·· 1至約1〇: 1。 23. 如申謫專利範園第17項之方法，其中該處理氣髑於擬 遙遠霄黎區段，經由施用具有第一功率位準至少的750 瓦之RF電流至毗鄰擬遙遠霣漿區段之包括感應線圈的 霣漿產生器而離子化。 24. 如申請專利範圃第2 3項之方法，其中該於擬遙适霣漿 本紙張尺度逍用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 27 -----ft---^ 裝------^-1------C 冰 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本莧) 經濟部中央標準局貞工消费合作社印裝 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 區段之解離C1 +離子及未解離Cl〆離子，係經由施用 具有第二功率位準低於的500瓦之RFiS流至位在擬遙 遠《漿區段之霣漿電極而被吸引至基片。 25. 如申誚專利範匯第2 4項之方法，其中該第一功率位準 對第二功率位準之功率比〖《^至少約為4: 1。 26. 如申讅專利範圍第2 5項之方法，其中該第一功率位準 對第二功率位準之功率比卩「至少約為7: 1。 27. 如申謫專利範画第2 3項之方法，其中該廉用於感應線 圈之RF電流頻率低於約6 MHZ。 28. 如申請專利範園第24項之方法，其中該施用於霣漿® 極之RF電流頻率大於約6 MHZ。 29. 如申諫專利範匾第17項之方法，其中該含氯氣«係選 自 Cla，HC1，BC13，HBr，CC1«，SiCU及其混合物。 30. 如申講専利範第17項之方法，其中該惰性氣體係選 自飆，《，氰及氖及其混合物。 31. —種蝕刻包括多成份合金之基片而大*未生成蝕刻劑 殘渣之方法，該方法包括下列步驟： (a) 將基片放置於處理小室； (b) 將處理氣體引進處理小室内，該處理氣體包 括（i)可於霣埸解濉而生成解雛雛子及未解鑼難子之 蝕刻劑氣體，及（ii)可促進胜刻劑氣《解離之惰性氣 體；及 (c) 經由於環繞處理小室之感應線圈維持流 而施加電場至處理氣體生成電漿，該RF電流具有功率 本紙張又度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 28 -----Ί.--Γ .裝------iT-·^-----A抓 (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 316324 A8 B8 C8

   申請專利範圍 位準至少約750瓦及RF頻率低於約6 MHZ，獲得解離離 子對未解離離子比值充分升高，而以較高蝕刻速率* 蝕刻基片上之多成份合金且大體並未於基片上生成蝕 刻劑殘渣。 32. 如申請專利範匯第31項之方法•其中該蝕刻劑氣«對 惰性氣體之容積流量比Vr為約1: 1至約1Q: 1。 33. 如申請專利範園第31項之方法，其中該電場係經由施 加約1至3 MHZ頻率之RFfl[流至感應線圈而產生者。 34. 如申請專利範圏第31項之方法，其中該施加於感應線 圈之RF®流功率至少約1QQQ瓦。 35. 如申講專利範儷第31項之方法*其中該處理小室包括 電漿霣極，及係供吸引霣漿至基Η，及其中該方法又 包括腌加頻率大於6 ΜΗΖ之RF«壓至電漿電極的步驟。 ---^^---^ ·裝-----l· 訂.：-----A ^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 翅濟部中央樑準局負工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 29