TW380284B - Method for improving etching uniformity during a wet etching process - Google Patents
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Description
f pπ月丨^ i#正/臭i&y補免· _案號87〗·9.? 五、發明說明（4) Μ /έρ a 铬ιΤΡ 細說明如下： 列亚配合所附圖式 圖式之簡單說明 =广綠示一旋轉式濕飯刻機台之部份示意圖 t 4· 員 明 本
後 否. 變 疋 實 質 ή 容 在本比較例中係使用Semi 7nhAh〇〇r- Δ x auctor Equipment and ZUbeh〇er A (SEZ)公司所生產的濕蝕刻機台Spin J^:5〇〇〇A硼石夕玻璃(BSG)進行剝除 則為厚度約2 00 0〜2200A的氮化石夕層，為了達到良好的钱刻 選擇比，所使用的酸液為硫酸/氫氟酸（1〇:1)的蝕刻液。 本比較例所採用之蝕刻程式配方（reci pe)如表】所示： 表.1 1. B S G姓刻 化學品：H2SO4/HF(20:l〜3.^ 溫度：20〜60°C · 時間：7 0〜1 8 0 s e c 轉速：1000 rpm 2.N2 清洗（purge) 化學品：n2 時間：5 sec 轉速：2000 rpm 3.去離子水洗務 化學品：去離子水 時間：15 sec 轉速：800 rpm 4.N2乾燥 化學品：n2 時間：15 sec 轉速：2000 rpm
C:\ProgramFiles\Patent\0593-3866-E. ptc第 7 頁 1998.10.13. 007
本發明疋有關於半導體製程技 種在濕#刻製程巾改盖，w且特别疋有關於— 农枉甲改善蝕刻均勻度的方法。 特定二m技術，它是利用薄膜與 技術的優點是製程單#，$旦、φ &工J浔膘。此 刻適用化學反快。不過，^為濕式餘 具方向性，所以屬於等向性的蝕刻。 身龙不 批Ϊ ^ ί此，濕式化學姓刻由於設備簡單，而且成本 低、產此雨，再加上具有優秀的蝕刻選擇比，因此在目前 的半導，製程巾，濕式化學姓刻經常用來作為複晶石夕、氧 化夕氮化石夕、或金屬等材料的全面性银刻（匕1 ank e七 etch)或剝除（strip)。近來在某些製程中，由於電漿蝕刻 無法提供所需的蝕刻選擇比、無損傷的介面與無微粒污染 的晶圓’而濕蝕刻通常具有極高的蝕刻比，且可利用超高 純度的化學品來提高微粒的控制’因此在最近的VLs丨製程 中’濕式化學蝕刻有復甦的跡象。 濕式化學蝕刻可以採用批次（ba tCh)的方式進行，或 是以一次一片晶圓的方式進行。近年來隨著晶圓的尺寸增 大的趨勢，目前的機台較傾向採用單一晶圓的反應室 (single-wafer processing chamber)，以取其經濟上、 以及製程整合上的優點。 第1圖顯示一種單槽式的旋轉蝕刻機台的部份示意 圖。此種機台一次僅對一片晶圓進行截刻，有別於以批次 方式處理的浸洗式機台。如圖中所示，晶圓1〇係置於一旋
C:\Program Files\Patent\0593-3866-E.ptd第 4 頁 年卩月丨和哆·正 案號 87115022 五、發明說明（5) 實施例 在本實施例中同樣使用別2公司之Spin etcher-wet master 201機台，對厚度約5〇〇〇A的硼矽玻璃層進行剝 除，但在喷塗蝕刻液之前，先在較低的轉速下（7〇〇rpm)進 行一道去離子水的清洗步驟’並將去離子水的流量控制在 0.2〜ll/min左右。經過2秒鐘的清洗後，將轉速提 蝕刻所需的轉速（120〇rpm)，以使晶圓上的水膜更 勻，同時將晶圓表面多餘的水分旋離晶圓表面，秋= 進行蝕刻液的喷塗，所使用的酸液為硫酸/氫氟酸= 蝕刻液。本實施例所用之程式配方如表2所示： .）的 表2
C:\ProgramFiles\Patent\0593-3866-E.ptc第 8 頁 1998.10.13. 008 1.去離子水洗滌 化學品：去離子水 一1 時間：2 sec 轉速：700 rpm 2.晶圓空轉 化學品.無 時間：2 sec 轉速：1200 rpm 3.BSG蝕刻 化學品.H2SO4/HF (20:1 〜3·1) 溫度：20〜60〇C 時間：30-80 sec 轉速：1200 rDm 4.N2 清洗（purge) 化學品：n2 ——-時間：5 sec 轉速：2000 rpm 5.去離子水洗滌 化學品·去離子水 時間：15 sec 速：800 rpm 6.晶圓空轉 化學品·無 時間：5 sec ΙΪ·速：2500 rpm 7.N2乾燥 化學品：n2 時間：10 sec #速：2000 rpm 五、發明說明（2) ' ' 1~~ - 轉夾頭20 (spin chuck)上，當旋轉夾頭帶動晶片旋轉 後，經由上方的喷嘴30將蝕刻液4〇喷塗在旋轉中的晶圓表 蝕刻液將因為離心力的影響而往晶片外圍移動，最後 政佈在整個晶圓表面，而將晶圓表面的薄膜加以姓刻去除 或剝除。 ” 此種敍刻方式’當應用在黏稠度較高的酸液時，例如 硫酸、碟酸等，由於受到酸液本身黏稠度的影響，很難將 酸度均勻地散佈在整個晶片上，因而導致蝕刻不均勻的現 象有°卩伤區域會造成钮刻不完全，而在其他區域則有底 切（undercutting)的現象，嚴重影響產品的良率。而隨著 疋件的尺寸越做越小，薄膜厚度減少，而晶圓尺寸越來越 大，如何在整片晶圓上達到一致的蝕刻均勻度，就顯更 為重要。 " 有鑑於此，本發明的主要目的就是為了解決上述問題 而提供一種在濕蝕刻製程中改善蝕刻均勻度的方法，其適 用於旋轉式的濕蝕刻機台。 為達上述目的，本發明提供一種濕蝕刻製程中改善蝕 刻均勻度的方法’其特徵在於：以酸液進行蝕刻之前，先 於晶圓表面形成一水膜。由於所形成的水膜可以使後續黏 稠的酸液均勻地散佈在晶圓表面，因此提高了蝕刻的均勻 度。 詳而言之，本發明之濕蝕刻製程包括下列步驟：（ 提供一半導體晶圓，其上形成有一薄膜；（b)將去離子水 喷塗於旋轉中之晶圓，以在晶圓表面形成一水膜；以及
五、發明說明（3) 酸液喷塗於晶圓表面以蝕刻晶 (C)在水膜旋乾之前，將 圓上之薄膜。 根據本發明之方法，其中步 驟（C)蝕刻之轉速，以避免去離；H轉速通常小於步 外，在步驟⑻與步驟(c)之間可更包括曰二 轉的步驟，在此期間，停止去離匕括一日曰圓空 昇至步驟(C)之既定轉速”匕步驟的7目的疋:、’並:將轉速提 以更均勻地覆蓋在晶圓上，並 、疋為了讓水膜可 以避免過多的水分與後續的酸；旋離晶圓’ 件的破壞。 文液產生大置的熱能，造成元 在步驟（b)中，去離子水較佳的流量為0 且其操作時間僅需1〜6秒鐘。根攄太 ·、’ . 11/min * 例，，此步驟僅需2秒鐘。由發二；：實施 多加了 一道洗濯步驟，但是就整體 e發明的方法 不大。 登體而έ，對產能的影響並 在本發明之上述方法中，渴鉦加& & 列任意-種或-種以上之混合溶液：：J用” $可為下 酸，磷酸，以及醋酸。特別是春使二文，虱說酸’确 作為㈣液時，採用本發明之黏稍度較高的硫酸 ^ .. 、 （又艮製程，將可使#刻約勾 度作一明顯的提昇。在晶圓上用來 材料，如紹…或非金屬材的薄膜可為金屬 = 填石夕i!(PSG)，夕玻璃叫氣化梦，氣 氧化矽，以及旋塗式玻璃（s0G )等。 為讓本發明之上述和其他目沾 、他目的、特徵、和優點能更明
f pπ月丨^ i#正/臭i&y補免· _案號87〗·9.? 五、發明說明（4) Μ /έρ a 铬ιΤΡ 細說明如下： 列亚配合所附圖式 圖式之簡單說明 =广綠示一旋轉式濕飯刻機台之部份示意圖 t 4· 員 明 本
後 否. 變 疋 實 質 ή 容 在本比較例中係使用Semi 7nhAh〇〇r- Δ x auctor Equipment and ZUbeh〇er A (SEZ)公司所生產的濕蝕刻機台Spin J^:5〇〇〇A硼石夕玻璃(BSG)進行剝除 則為厚度約2 00 0〜2200A的氮化石夕層，為了達到良好的钱刻 選擇比，所使用的酸液為硫酸/氫氟酸（1〇:1)的蝕刻液。 本比較例所採用之蝕刻程式配方（reci pe)如表】所示： 表.1 1. B S G姓刻 化學品：H2SO4/HF(20:l〜3.^ 溫度：20〜60°C · 時間：7 0〜1 8 0 s e c 轉速：1000 rpm 2.N2 清洗（purge) 化學品：n2 時間：5 sec 轉速：2000 rpm 3.去離子水洗務 化學品：去離子水 時間：15 sec 轉速：800 rpm 4.N2乾燥 化學品：n2 時間：15 sec 轉速：2000 rpm
C:\ProgramFiles\Patent\0593-3866-E. ptc第 7 頁 1998.10.13. 007 年卩月丨和哆·正 案號 87115022 五、發明說明（5) 實施例 在本實施例中同樣使用別2公司之Spin etcher-wet master 201機台，對厚度約5〇〇〇A的硼矽玻璃層進行剝 除，但在喷塗蝕刻液之前，先在較低的轉速下（7〇〇rpm)進 行一道去離子水的清洗步驟’並將去離子水的流量控制在 0.2〜ll/min左右。經過2秒鐘的清洗後，將轉速提 蝕刻所需的轉速（120〇rpm)，以使晶圓上的水膜更 勻，同時將晶圓表面多餘的水分旋離晶圓表面，秋= 進行蝕刻液的喷塗，所使用的酸液為硫酸/氫氟酸= 蝕刻液。本實施例所用之程式配方如表2所示： .）的 表2
C:\ProgramFiles\Patent\0593-3866-E.ptc第 8 頁 1998.10.13. 008 1.去離子水洗滌 化學品：去離子水 一1 時間：2 sec 轉速：700 rpm 2.晶圓空轉 化學品.無 時間：2 sec 轉速：1200 rpm 3.BSG蝕刻 化學品.H2SO4/HF (20:1 〜3·1) 溫度：20〜60〇C 時間：30-80 sec 轉速：1200 rDm 4.N2 清洗（purge) 化學品：n2 ——-時間：5 sec 轉速：2000 rpm 5.去離子水洗滌 化學品·去離子水 時間：15 sec 速：800 rpm 6.晶圓空轉 化學品·無 時間：5 sec ΙΪ·速：2500 rpm 7.N2乾燥 化學品：n2 時間：10 sec #速：2000 rpm 發明說明（6) 射，上述比較例與實施例中，量測其蝕刻均勻产盥蝕 刻速率的結果列於表3。 』]9厪與蝕 表3 「 ------Ϊ. 钱刻迷率 (A/min) — 匕較例 -------- 均勻度之標準差 fStd U%) 1========= --J 钱刻迷率 (A/min) f施例 均句度之標準差 TT〇/\ 25296 17.3 20112 v ^ lU U y〇 ) 12 7 L-13092 21.2 18832 10 9 ""--==========¾] 由表3可知，在實施例中所增加的一道洗濯步驟，可 將蝕刻均勻度提昇5到丨〇個百分比，可見水臈的形成確實 可使黏稠的酸液更均勻地散佈在晶圓表面。此外，該步驟 僅需2秒鐘，而且由表中得知，水膜對蝕刻速率影響並不 大’因此對產能不至於造成太大影響，更顯示出本發 方法亟具實用價值。 x 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精^ 和範圍内’當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之^ 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ”遷
Claims (1)
- 六、申請專利範圍 1. 一種濕姓刻製程中改善独刻均勻度的方法，包括下 列步驟： (a)提供一半導體晶圓，其上形成有一薄膜；以及 (b )在以酸液蝕刻該薄膜之前’於該晶圓表面形成〆 水膜。 2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜爲 一金屬材料。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該金屬材 料為銘或銅。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜為 一非金屬材料。 、 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該非金屬 材料係擇自下列所組成之群組：矽’氧化矽，硼磷矽玻 璃’磷矽玻璃’硼矽玻璃，氮化矽’氮氧化矽，以及旋塗 式玻璃。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該酸液係 擇自下列所組成之群組：硫酸’氫氟釀，硝酸，磷酸，醋 酸’以及其混合物》 7:如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜為 一删珍玻璃雇’且該酸液為硫酸與氫氟酸之混合溶液。 8. —種改良式的濕蝕刻製程，包括下列步驟： (a) 提供一半導體晶圓，其上形成有一薄膜； (b) 將去離子水喷塗於旋轉中之上述晶圓，以在該晶 圓表面形成一水膜；以及六、申請專利範圍 (c)在上述水臈旋乾之前 面以钮刻該晶圓上之薄膜。 曰9.如申請專利範圍第8項所述之 明圓轉速小於步驟（C)之晶圓轉速。 10.如申請專利範圍第8項所述之;零=^:::秦、中步驟（b) Ί(口2括一將水膜均勻 1.如申明專利範圍第8項所述之，甘 去離子水的流量為〇.2~11/min。 12. 如申請專利範圍第11項所述之 之操作時間約1〜6秒鐘。 ' 、^_ 13. 如申請專利範圍第8項所述之 一金屬材料。 14. 如申請專利範圍第13項所述 材料為鋁或銅 將'塗於該晶圓表 :為步驟（b )之1 5.如申请專利範圍第8項所述之 —非金屬材料。 、 1 6 .如申請專利範圍第1 5項所述之 屬材料係擇自下列所組成之群組：梦，氧化矽，硼磷矽玻 璃，磷矽玻璃，硼矽玻璃，氮化矽，氮氧化矽，以及旋塗 式玻璃 17·如申請專利範圍第8項所述之 擇自下列所組成之群組：錢，氫氟 酸 以及其混合物。 ΐβ,如申請專利範圍第8項所述之♦I 其中該酸液係 消酸’磷酸，醋 中該薄膜為11頁 六、申請專利範圍 一硼矽玻璃層，且該酸液為硫酸與氫氟酸之混合溶液。 1·· C:\ProgramFiles\Patent\0593-3866-E. ptd第 12 頁
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