專利名稱：有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種半導體的制造方法，且特別是有關于一種有機底部抗反射涂布層(Bottom Anti-Reflective Coating，BARC)的蝕刻方法。
而且，在進行蝕刻的工藝時，必須先蝕刻有機底部抗反射涂布層。而蝕刻有機底部抗反射涂布層通常是使用干式蝕刻的方式，即用等離子體來轟擊未被光阻圖案覆蓋的有機底部抗反射涂布層的表面。
公知蝕刻有機底部抗反射涂布層所使用的等離子體蝕刻氣體是氧氣(O2)。但是，使用氧等離子體蝕刻有機底部抗反射涂布層時，由于氧等離子體對光阻圖案的側向蝕刻率(Etch Rate)會大于縱向蝕刻率，因此雖然氧等離子體能夠有效的移除底部抗反射涂布層，其也蝕刻光阻而使光阻圖案變薄及劣化，此光阻層的變薄及劣化就會使晶元上欲蝕刻材質(zhì)層的關鍵尺寸(Critical Dimension，CD)產(chǎn)生誤差。
有鑒于此，公知的一種改善上述問題的方法是于上述的等離子體蝕刻氣體中添加其它輔助氣體例如氮氣、溴化氫或二氧化硫，利用氮氣、溴化氫或二氧化硫抑制氧等離子體對光阻圖案的側向蝕刻率。然而，只要是使用含氧等離子體蝕刻有機底部抗反射涂布層，即使其對于光阻圖案的側向蝕刻率再小，也都會維持一定的比率，而使有機類的光阻圖案過度消耗造成蝕刻關鍵尺寸(Etching Critical Dimension，ECD)的偏差(Bias)，使得對線寬關鍵尺寸的誤差大小仍然是不易掌握。
根據(jù)上述目的本發(fā)明提出一種有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，此方法是依序于基底上形成材質(zhì)層、底部抗反射涂布層與光阻圖案后，使用至少包括部分取代氟烷氣體的等離子體蝕刻氣體對底部抗反射涂布層進行蝕刻。其中，部分取代氟烷氣體蝕刻底部抗反射涂布層，并且于光阻圖案側壁形成氟烷聚合物以防止光阻圖案被蝕刻。
其中，上述的等離子體蝕刻氣體還包括一輔助氣體，此輔助氣體可以是氯氣、氮氣、部分取代氟烷氣體或全取代氟氣體。等離子體蝕刻反應室的操作條件為壓力在5mtorr至50mtorr左右、源功率(SourcePower)為300watts至700watts左右，偏壓功率(Bias Power)為50watts至180watts左右。
本發(fā)明是使用部分取代氟烷氣體作為蝕刻有機底部抗反射涂布層的等離子體蝕刻氣體，由于部分取代氟烷氣體可以在蝕刻有機底部抗反射涂布層時，于光阻圖案的側壁上形成氟烷聚合物，此氟烷聚合物可以保護光阻圖案的側壁避免受到蝕刻，因此，使圖案間的間隙不會變大而影響圖案的關鍵尺寸，并且可以提高關鍵尺寸的精確度。
附圖標記說明100基底102材質(zhì)層104有機底部抗反射涂布層106光阻圖案108開口110氟烷聚合物

圖1A至圖1B為依照本發(fā)明一實施例的一種蝕刻有機底部抗反射涂布層的工藝剖面圖。
請參照圖1A，首先提供一基底100，此基底100例如是硅基底。此基底100上依序形成一層材質(zhì)層102以及一層有機底部抗反射涂布層104。材質(zhì)層102的材質(zhì)包括介電材料、導體材料或金屬材料，其可例如是氧化硅、氮化硅、多晶硅、非晶硅、鋁、銅等材質(zhì)層102的形成方法例如是化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition，CVD)。有機底部抗反射涂布層104的材質(zhì)例如是聚醯亞胺，有機底部抗反射涂布層的形成方法例如是旋轉涂布法(Spin Coating)。然后，于有機底部抗反射涂布層104上形成一光阻圖案106，此光阻圖案106具有開口108暴露部分底部抗反射涂布層104。
接著請參照圖1B，在一蝕刻機臺中進行蝕刻工藝，以移除開口108所暴露的部分有機底部抗反射涂布層104。此蝕刻機臺例如是高密度等離子體磁場蝕刻(High Density Plasma Etcher，HDPE)機臺。在此蝕刻工藝中，使用的等離子體蝕刻氣體包括部分取代氟烷氣體(CxHyFz)與其它輔助氣體。其中，對于部分取代氟烷氣體而言，是以氟的含量需大于氫的含量的部分取代氟烷氣體，對于蝕刻有機底部抗反射涂布層具有較佳的效果。輔助氣體則包括氯氣、氮氣、部分取代氟烷氣體(例如氟化甲烷(CH3F)、二氟甲烷(CH2F2)等)或全取代氟氣體(例如四氟化碳(CF4)、六氟化二碳(C2F6)、六氟化二碳(C2F6)、八氟化三碳(C3F8)或八氟化四碳(C4F8)等)。
在本實施例中，CxHyFz例如是CH3F，輔助氣體例如是氮氣。蝕刻反應室的操作條件為壓力在5mtorr至50mtorr左右、電源功率(SourcePower)為300watts至700watts左右，偏壓功率(Bias Power)為50watts至180watts左右。
以三氟甲烷作為等離子體氣體蝕刻有機底部抗反射涂布層時，由于三氟甲烷會于光阻圖案106的側壁上形成氟烷聚合物110，保護光阻圖案106的側壁避免受到側向蝕刻，使圖案間的間隙不會變大而影響圖案的關鍵尺寸。
因此，本發(fā)明可由控制等離子體蝕刻氣體中主蝕刻氣與輔助氣體的組成及流量，控制沉積于光阻圖案側壁的氟烷聚合物的厚度，以進一步控制光阻圖案關鍵尺寸的精確度。
此外，若材質(zhì)層102的材質(zhì)為多晶硅、非晶硅或硅，使用含氧等離子體蝕刻有機底部抗反射涂布層104時，由于氧會與材質(zhì)層102的硅反應而在材質(zhì)層102的表面形成一層原生氧化層，因此在進行下一步驟前，必須進行一清潔工藝移除此原生氧化物層。然而，本發(fā)明是以三氟甲烷等離子體蝕刻有機底部抗反射涂布層，因此不會在材質(zhì)層102上形成原生氧化層，可以使工藝較為簡便。
接著請參照表一，說明使用不同等離子體蝕刻氣體蝕刻有機底部抗反射涂布層的蝕刻偏差值(Etch Bias)。
表一

如表一所示，使用SO2/O2與HBr/O2作為有機底部抗反射涂布層的蝕刻氣體時，SO2/O2與HBr/O2蝕刻有機底部抗反射涂布層的蝕刻偏差值皆為負數(shù)，表示使用氧氣的等離子體蝕刻氣體蝕刻有機底部抗反射涂布層，會使光阻圖案受到較大的側向蝕刻而造成關鍵尺寸偏差。
使用CHF3、CHF3/Cl2與CHF3/N2作為有機底部抗反射涂布層的蝕刻氣體時，CHF3、CHF3/Cl2與CHF3/N2蝕刻有機底部抗反射涂布層的蝕刻偏差值為零甚至為正數(shù)，表示使用含有部分取代氟烷氣體的等離子體蝕刻氣體蝕刻有機底部抗反射涂布層，可以防止光阻圖案受到側向蝕刻，甚至可以于光阻圖案的側壁形成氟烷聚合物，使圖案間的間隙不會變大而影響圖案的關鍵尺寸。
此外，就補助氣體而言，于部分取代氟烷氣體中加入氮氣作為蝕刻有機底部抗反射涂布層的等離子體蝕刻氣體時，隨著氮氣含量的增加，蝕刻偏差值會增加。而于部分取代氟烷氣體中加入氯氣作為蝕刻有機底部抗反射涂布層的等離子體蝕刻氣體時，隨著氯氣含量的增加，蝕刻偏差值會減少。因此，由控制輔助氣體的流量，可以控制關鍵尺寸的精確度。
由上述本發(fā)明實施例可知，以部分取代氟烷氣體作為蝕刻有機底部抗反射涂布層的等離子體蝕刻氣體，由于部分取代氟烷氣體可以在蝕刻有機底部抗反射涂布層時，于光阻圖案的側壁上形成氟烷聚合物，此氟烷族聚合物保護光阻圖案的側壁避免受到蝕刻，使圖案間的間隙不會變大而影響圖案的關鍵尺寸。
此外雖然上述的實施例中，本發(fā)明的等離子體配方是用于有機底部抗反射涂布層的干式蝕刻，然而熟悉該項技術者應知本發(fā)明的等離子體配方也可以用于其它有機層的蝕刻。而且，本發(fā)明所使用的蝕刻機臺并不限于高密度等離子體蝕刻機，當然也可以是去耦等離子體源(Decoupled Plasma Source，DPS)機臺、反應性離子蝕刻(Reactive IonEtching，RIE)機臺、或下降蒸汽蝕刻(Down Stream Etching)機臺等。
雖然本發(fā)明已以一實施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書為準。
權利要求
1.一種有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該方法包括提供一基底；于該基底上形成一材質(zhì)層；于該材質(zhì)層上形成一有機底部抗反射涂布層；于該有機底部抗反射涂布層上形成一光阻圖案；以及以至少包括一部分取代氟烷氣體的一蝕刻氣體對該有機底部抗反射涂布層進行蝕刻，并且該部分取代氟烷氣體于該光阻圖案的側壁形成一氟烷聚合物以避免該光阻圖案的側壁被蝕刻。
2.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該部分取代氟烷氣體包括三氟甲烷。
3.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該蝕刻氣體還包括一輔助氣體。
4.如權利要求3所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體還包括氯氣。
5.如權利要求3所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體還包括氮氣。
6.如權利要求3所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體還包括部分取代氟烷氣體。
7.如權利要求6所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體選自CH3F與CH2F2所組的族群。
8.如權利要求3所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體還包括全取代氟烷氣體。
9.如權利要求8所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該輔助氣體選自CF4、C2F6、C3F8與C4F8所組的族群。
10.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該有機底部抗反射涂布層的材質(zhì)包括聚醯亞胺。
11.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該材質(zhì)層的材質(zhì)包括介電材料。
12.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該材質(zhì)層的材質(zhì)包括導體材料。
13.如權利要求1所述的有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，其特征為該材質(zhì)層的材質(zhì)包括金屬材料。
14.一種等離子體蝕刻氣體，適用于蝕刻有機底部抗反射涂布層，其特征為該等離子體蝕刻氣體至少包括一部分取代氟烷氣體(CxHyFz)，該部分取代氟烷氣體(CxHyFz)的氟的含量大于氫的含量(z＞y)；以及一輔助氣體。
15.如權利要求14所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體包括氯氣。
16.如權利要求14所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體包括氮氣。
17.如權利要求14所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體包括部分取代氟烷氣體。
18.如權利要求17所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體選自CH3F與CH2F2所組的族群。
19.如權利要求14所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體還包括全取代氟烷氣體。
20.如權利要求19所述的等離子體蝕刻氣體，其特征為該輔助氣體選自CF4、C2F6、C3F8與C4F8所組的族群。
全文摘要
一種有機底部抗反射涂布層的蝕刻方法，是依序在基底上形成材質(zhì)層、有機底部抗反射涂布層與光阻圖案后，使用至少包括部分取代氟烷氣體的等離子體蝕刻氣體對有機底部抗反射涂布層進行蝕刻。其中，部分取代氟烷氣體蝕刻有機底部抗反射涂布層，并且于光阻圖案側壁形成氟烷聚合物以防止光阻圖案的側壁被蝕刻。
文檔編號G03F7/26GK1437073SQ0210342
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月5日 優(yōu)先權日2002年2月5日
發(fā)明者梁明中 申請人:旺宏電子股份有限公司