專利名稱：前清除殘留聚合物的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種清除半導體工藝殘留物的方法，且特別是涉及一種前清除(Pre-cleaning)殘留聚合物(Polymer)的方法。
背景技術：
干式蝕刻工藝是利用粒子轟擊的物理現(xiàn)象來進行薄膜侵蝕的一種技術，其中一種稱為等離子體蝕刻(Plasma Etching)的干式蝕刻方法，系利用等離子體將反應氣體的分子解離成對薄膜材質(zhì)具有反應性的(Reactive)離子，然后借著離子與薄膜間的化學反應，把暴露在等離子體下的薄膜反應成揮發(fā)性(Volatile)生成物，而后被真空抽離，來進行蝕刻的。然而此種方法雖具有優(yōu)選選擇性，但是非等向性就比較差，所以為了使干式蝕刻同時具有高選擇性與非等向性蝕刻的雙重優(yōu)點，一種稱為“反應性離子蝕刻法(Reactive IonEtch，簡稱RIE)”便被發(fā)展出來。
反應性離子蝕刻法是一種介于濺擊蝕刻(Sputtering Etch)與等離子體蝕刻之間的干式蝕刻技術。藉由結合物理與化學兩種去除薄膜的機構，可以獲得一種兼具非等向性蝕刻的雙重優(yōu)點與選擇性高的蝕刻技術。因此，適用于進行介層窗(Via)、接觸窗(Contact)、雙重鑲嵌(Dual Damascene)等工藝，此外，也被使用在去除例如是自對準接觸窗(Self Align CONT)、無接界接觸窗(Borderless CONT)、雙重鑲嵌工藝中介層窗與溝槽蝕刻的阻擋層(Stop Layer)。
進行干式蝕刻時，通常會利用含有氟化碳(Fluorocarbon Plasma)的氣體所產(chǎn)生的等離子體進行蝕刻，所使用的氣體從四氟化碳(Carbon Tetrafluoride，CF4)到現(xiàn)在的八氟化四碳(C4F8)、八氟化五碳(C5F8)或是六氟化四碳(C4F6)，都可以用來作為提供碳原子及氟原子的反應氣體。然而，殘留聚合物的去除是蝕刻工藝完成后之一重要步驟。如果我們使用高聚合物蝕刻調(diào)制法例如八氟化四碳、八氟化五碳或六氟化四碳氣體進行蝕刻，通常蝕刻工藝后會產(chǎn)生碳(C)、氟(F)、氮(N)、氧(O)等元素形成的聚合物，且殘留聚合物的去除將成為其后聚合物與光致抗蝕劑去除工藝之一大挑戰(zhàn)與負擔。特別是在金屬介層窗、接觸窗與雙重鑲嵌等等的蝕刻工藝，通常很難只以聚合物與光致抗蝕劑去除工藝來去除這些殘留聚合物。而且，這些殘留聚合物將成為金屬介層窗、接觸窗與雙重鑲嵌等工藝爭議之一大因素，還造成產(chǎn)品低產(chǎn)量(low yield)。
因此，在通入含有氟化碳氣體的等離子體進行蝕刻工藝后，會進行一個清除殘留聚合物的步驟。然而，以習知方法進行聚合物去除工藝之后，仍然可經(jīng)由電子顯微鏡觀察出在基底有聚合物殘留，而且這些殘留硬化的聚合物(harden polymer)就算像是不斷地使用溶劑(solvent)重復清洗的濕式清除(WetClean)也無法去除。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的任務在于提供一種前清除殘留聚合物的方法，可以預先軟化、燃燒甚至去除此蝕刻殘留聚合物，以節(jié)省工藝時間并且穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量。
本發(fā)明的另一任務在于提供一種清除殘留聚合物的方法，可以完全去除此蝕刻殘留聚合物，而且具有節(jié)省工藝時間以及穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量的功效。
本發(fā)明提出一種前清除殘留聚合物的方法。此方法以含有氟化碳的反應氣體進行蝕刻工藝之后，通入混合特定氣體的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除工藝，其中混合特定氣體可選擇例如氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體。由于混合特定氣體所產(chǎn)生的等離子體可軟化殘留聚合物、燃燒殘留聚合物，甚至去除硬化的殘留聚合物，所以在后續(xù)的清除工藝可以完全去除此蝕刻殘留聚合物并且可以減少工藝時間。
另外，本發(fā)明提出一種清除殘留聚合物的方法，此方法是在一般的蝕刻工藝的去除靜電步驟中，通入混合特定氣體的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除殘留聚合物工藝，其中混合特定氣體可選擇例如氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體。之后再配合一般的清除工藝，以完全去除殘留聚合物。
另外，本發(fā)明又提出一種清除殘留聚合物的方法。此方法是在一般蝕刻工藝中，通入混合特定氣體的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除殘留聚合物工藝，其中混合特定氣體可選擇例如氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體。之后再配合一般的清除工藝，以完全去除殘留聚合物。
依照本發(fā)明的第一實施例所述，本發(fā)明應用于形成金屬介層窗、接觸窗與雙重鑲嵌等等開口的蝕刻工藝時，是在進行去除靜電工藝(Dechuck)中，以混合特定氣體氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體取代原本使用的氬氣，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體同時進行前清除殘留聚合物工藝，此工藝只需要5秒。之后再配合一般的清除工藝，硬化的殘留聚合物就可以完全清除。所以本發(fā)明不但具有可徹底清除蝕刻殘留的聚合物的優(yōu)點，而且不會增加工藝時間，進而能穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量。
另外，依照本發(fā)明的第二實施例所述，本發(fā)明應用于去除自對準接觸窗、無接界接觸窗、雙重鑲嵌工藝中介電層蝕刻的阻擋層的蝕刻去除工藝中，于去除阻擋層之后隨即通入混合特定氣體氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除殘留聚合物工藝。之后再配合一般的清除工藝，硬化的殘留聚合物就可以被完全清除。而且由于前清除工藝可使聚合物消失或減少，所以能夠減短或刪除后續(xù)清除步驟及時間，并且不易受后續(xù)清洗機臺不穩(wěn)定的影響，對產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)定性及縮短產(chǎn)出時間均有幫助。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下附圖的簡單說明

圖1是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例一種清除殘留聚合物的步驟流程圖；圖2是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施例一種清除殘留聚合物的步驟流程圖；以及圖3A與圖3B是雙重鑲嵌工藝中形成介層窗開口與溝槽的制造流程示意圖。
附圖標記的簡單說明100～104，200～204步驟標號300基底302阻擋層304溝槽306介電層
308光致抗蝕劑層310介層窗開口具體實施方式
第一實施例圖1是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例一種清除殘留聚合物的步驟流程圖，可應用于在介電層中形成開口的蝕刻工藝，其中介電層例如是氧化硅介電層，而在介電層中形成的開口例如是金屬介層窗(Metal Via，簡稱MVIA)開口、接觸窗(Contact)開口與雙重鑲嵌(Dual Damascene)開口等。而且本實施例采用的是磁場增強式反應性離子蝕刻(Magnetic-Enhanced RIE，簡稱MERIE)系統(tǒng)的機臺。
通常進行蝕刻所使用的反應氣體是含有氟化碳的氣體，例如是八氟化四碳(C4F8)、八氟化五碳(C5F8)或六氟化四碳(C4F6)。因為以磁場增強式反應性離子蝕刻系統(tǒng)的機臺進行蝕刻工藝后，容易因其單一的磁場方向而有電子不均勻積聚(Accumulation)的問題，而有靜電累積于芯片表面，因此必須進行去除靜電(Dechuck)的步驟。此外，蝕刻工藝過后還會產(chǎn)生碳(C)、氟(F)、氮(N)、氧(O)等元素形成的聚合物(Polymer)殘留于芯片上難以清除。
請參照圖1，步驟100，通入混合特定氣體的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行去除靜電工藝，并可同時進行前清除(Pre-cleaning)殘留聚合物工藝，其中混合特定氣體的混合氣體可選擇例如氧氣與氮氣(O2+N2)、氫氣與氬氣(H2+Ar)、氬氣與氮氣(Ar+N2)或氧氣與氬氣(O2+Ar)的混合氣體，本實施例則是以混合氧氣與氮氣為優(yōu)選的選擇，其混合比(氮氣流量/氧氣流量)例如在2～0.5之間，而且，如果氮氣流量為xsccm、氧氣流量為ysccm時，x+y則在50～200sccm之間，進行去除靜電工藝的時間約為5秒即可。
當混合氧氣與氮氣所產(chǎn)生的等離子體吹向芯片表面，不但可以去除累積其上的電荷，而且由于氮氣可軟化蝕刻殘留聚合物；氧氣可燃燒蝕刻殘留聚合物，所以經(jīng)過此一步驟后，硬化的聚合物(Harden ploymer)將更易于被后續(xù)的步驟102去除。
接著，步驟102，進行清除工藝，此一步驟為一般的清除工藝例如為氧氣灰化(Ashing)或濕式清除(Wet Clean)工藝，用以去除聚合物、光致抗蝕劑等等標的物。最后，進行步驟104，結束清除殘留聚合物的工藝。
因為在進行去除靜電工藝的步驟中以混合特定氣體的等離子體取代原本使用的氬氣，可以使得硬化的蝕刻殘留聚合物被軟化、被燃燒，甚至被去除，之后再配合一般的清除工藝，硬化的殘留聚合物就可以完全清除。所以本發(fā)明不但具有可徹底清除蝕刻殘留的聚合物的優(yōu)點，而且不會增加工藝時間，進而能穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量(Yield)。
第二實施例圖2是依照本發(fā)明另一優(yōu)選實施例一種清除殘留聚合物的步驟流程圖，可應用于阻擋層(Stop Layer)的去除工藝，其中阻擋層例如是自對準接觸窗(Self Align CONT)、無接界接觸窗(Borderless CONT)、雙重鑲嵌工藝中的介電層蝕刻的阻擋層等等，其材質(zhì)例如是氮化硅、碳化硅或氮氧化硅。為說明上述阻擋層的位置，以雙重鑲嵌工藝中，形成介層窗開口的步驟中蝕刻去除阻擋層為例，請參照圖3A與圖3B所示的雙重鑲嵌工藝中形成介層窗開口與溝槽的制造流程示意圖。
請參照圖3A，在基底300上已形成有一層阻擋層302，而在阻擋層302上形成一具有溝槽304的介電層306。之后，于基底300上形成一層圖案化光致抗蝕劑層308，并暴露出阻擋層302。
然后，請參照圖3B，以光致抗蝕劑層308為掩模，進行蝕刻工藝，去除暴露出的阻擋層302，且持續(xù)蝕刻至基底300，以形成一介層窗開口310。
而此一去除介電層與介電層之間或是介電層與金屬層之間阻擋層的工藝，通常是以使用含有氟化碳的反應氣體進行蝕刻，其中反應氣體例如是八氟化四碳、八氟化五碳或六氟化四碳。蝕刻工藝過后易于產(chǎn)生碳、氟、氮、氧等元素形成的聚合物殘留于芯片上難以清除。
因此，請參照圖2，步驟200，通入混合特定氣體的混合氣體，利用混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除殘留聚合物工藝，其中混合特定氣體的混合氣體例如氫氣與氬氣、氬氣與氮氣、氧氣與氬氣或氧氣與氮氣的混合氣體，其中混合氣體中的氮氣流量例如在1～1000sccm之間、氧氣流量例如在1～1000sccm之間、氬氣流量例如在1～1000sccm之間以及氫氣流量例如在1～1000sccm之間。以氧氣與氮氣的混合氣體進行處理工藝時，氮氣與氧氣的混合比(流量)例如在2～0.5之間。當混合通入上述混合特定氣體的等離子體時，由于混合特定氣體的等離子體可去除蝕刻殘留聚合物，所以經(jīng)過此一步驟后，可以大大地減少后續(xù)步驟202所需的時間。
接著，步驟202，進行清除工藝，此一工藝例如為氧氣灰化或濕式清除工藝，用以去除包括聚合物、光致抗蝕劑等等標的物。最后，進行步驟204，結束清除殘留聚合物的工藝。
前清除殘留聚合物工藝中所通入的混合氣體所產(chǎn)生的等離子體可以清除硬化的殘留聚合物。所以本發(fā)明不但具有可徹底清除蝕刻殘留的聚合物的優(yōu)點，而且于后續(xù)工藝中由于聚合物的消失或減少，可減短或刪除后續(xù)清除步驟及時間，并且不易受后續(xù)清洗機臺不穩(wěn)定的影響，對產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)定性及縮短產(chǎn)出時間均有幫助。
簡而言的，本發(fā)明是在以含有氟碳化合物做為蝕刻氣體源進行蝕刻工藝之后，以氧氣與氬氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氮氣的混合氣體進行前清除殘留聚合物，以使蝕刻工藝所形成的聚合物易于在后續(xù)的清除步驟中去除，以縮短工藝的時間并提升工藝的產(chǎn)量。
綜合以上所述，本發(fā)明至少具有以下所述的優(yōu)點1.本發(fā)明在形成開口的蝕刻工藝時，不用額外增加其它步驟，即可達到完全清除蝕刻殘留的聚合物的目的。
2.本發(fā)明在去除介電層與介電層之間或是介電層與金屬層之間的阻擋層時，因為在此去除工藝后隨即利用混合特定氣體所產(chǎn)生的等離子體清除聚合物，所以可以節(jié)省后續(xù)如灰化或濕式清除等的清除工藝時間。
3.本發(fā)明因為可以徹底清除蝕刻制成殘留聚合物，所以較習知方法更可穩(wěn)定產(chǎn)品產(chǎn)量。
雖然本發(fā)明已結合一優(yōu)選實施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作出些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應當視后附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1.一種前清除殘留聚合物的方法，適于清除一蝕刻工藝后所殘留的聚合物，其中該蝕刻工藝是使用含有氟化碳的氣體作為蝕刻反應氣體，其步驟包括通入混合特定氣體之一混合氣體，利用該混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行一前清除殘留聚合物工藝。
2.如權利要求1所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氧氣與氮氣。
3.如權利要求2所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氮氣流量與氧氣流量混合比在2～0.5之間。
4.如權利要求2所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的總流量在50～200sccm之間。
5.如權利要求1所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氫氣與氬氣。
6.如權利要求5所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氫氣與氬氣的流量分別在1～1000sccm之間。
7.如權利要求1所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氬氣與氮氣。
8.如權利要求7所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氬氣與氮氣的流量分別在1～1000sccm之間。
9.如權利要求1所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氧氣與氬氣。
10.如權利要求9所述的前清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氧氣與氬氣的流量分別在1～1000sccm之間。
11.一種清除殘留聚合物的方法，適于清除一蝕刻工藝后所殘留的聚合物，其中該蝕刻工藝是使用含有氟化碳的氣體作為蝕刻反應氣體，以于一介電層形成一開口，其步驟包括進行一去除靜電工藝，其中該去除靜電工藝通入混合特定氣體之一混合氣體，利用該混合氣體所產(chǎn)生的等離子體同時進行一前清除殘留聚合物工藝；以及進行一清除工藝。
12.如權利要求11所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體包括氧氣與氮氣。
13.如權利要求12所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體的氮氣流量與氧氣流量混合比在2～0.5之間。
14.如權利要求12所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體的總流量在50～200sccm之間。
15.如權利要求11所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體包括氫氣與氬氣。
16.如權利要求11所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體包括氬氣與氮氣。
17.如權利要求11所述的清除殘留聚合物的方法，其中該去除靜電工藝通入的該混合氣體包括氧氣與氬氣。
18.如權利要求11所述的清除殘留聚合物的方法，其中進行該清除工藝的該步驟包括灰化與濕式清除其中之一。
19.一種清除殘留聚合物的方法，適于清除一蝕刻工藝后所殘留的聚合物，其中該蝕刻工藝是使用含有氟化碳的氣體作為蝕刻反應氣體，以去除一阻擋層，其步驟包括通入混合特定氣體之一混合氣體，利用該混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行一前清除殘留聚合物工藝；以及進行一清除工藝。
20.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氧氣與氮氣。
21.如權利要求20所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氮氣流量與氧氣流量混合比在2～0.5之間。
22.如權利要求20所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的總流量在50～200sccm之間。
23.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氫氣與氬氣。
24.如權利要求23所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氫氣與氬氣的流量分別在1～1000sccm之間。
25.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氬氣與氮氣。
26.如權利要求25所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氬氣與氮氣的流量分別在1～1000sccm之間。
27.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體包括氧氣與氬氣。
28.如權利要求27所述的清除殘留聚合物的方法，其中該混合氣體的氬氣與氧氣的流量分別在1～1000sccm之間。
29.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中進行該清除工藝的該步驟包括灰化與濕式清除其中之一。
30.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該阻擋層包括自對準接觸窗工藝中的介電層蝕刻的阻擋層。
31.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該阻擋層包括無接界接觸窗工藝中的介電層蝕刻的阻擋層。
32.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該阻擋層包括雙重鑲嵌工藝中的介電層蝕刻的阻擋層。
33.如權利要求19所述的清除殘留聚合物的方法，其中該阻擋層的材質(zhì)包括氮化硅、碳化硅與氮氧化硅其中之一。
全文摘要
一種前清除殘留聚合物的方法。此方法以含有氟化碳的反應氣體進行蝕刻工藝之后，通入混合特定氣體的混合氣體，利用此混合氣體所產(chǎn)生的等離子體進行前清除殘留聚合物工藝，其中混合特定氣體可選擇例如氧氣與氮氣、氫氣與氬氣、氬氣與氮氣或氧氣與氬氣的混合氣體。由于混合氣體所產(chǎn)生的等離子體可軟化殘留聚合物、燃燒殘留聚合物，甚至去除硬化的殘留聚合物，所以在后續(xù)的清除工藝可以完全去除此蝕刻殘留聚合物并且可以減少工藝時間。
文檔編號H01L21/02GK1468977SQ0215638
公開日2004年1月21日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權日2002年7月19日
發(fā)明者吳燕萍, 何岳風, 孫國維, 洪任谷 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司