CN100392821C - 去除蚀刻残余的聚合物的方法 - Google Patents

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Abstract

一种去除蚀刻残余的聚合物的方法，先提供形成有蚀刻残余的聚合物的基板，再以含氢等离子处理此基板，然后以湿式清洁法去除基板上的聚合物。其中，氢等离子处理步骤可改变聚合物的化学性质，令其更容易在后续的湿式清洁步骤中被去除。

Description

去除蚀刻残余的聚合物的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺，且特别是有关于一种自基板上去除蚀刻残余的聚合物的方法。
背景技术
在半导体工艺中，一材料层的图案化工艺通常包括形成图案化光致抗蚀剂的微影步骤，以及其后以图案化光致抗蚀剂为掩模的蚀刻步骤。由于光致抗蚀剂为有机物，所以在蚀刻步骤结束后，基板上常会残留一些成分为聚合物的蚀刻残余物，其将造成许多问题。例如，在镶嵌开口(damascene opening)的工艺中，即常有蚀刻残余的聚合物形成在开口的侧壁上。如该聚合物未以适当方法加以去除，其将影响后续的金属填充工艺，并因此而降低金属内连线的品质。
为解决聚合物残留的问题，现有技术在蚀刻步骤结束后，以湿式清洁法(wet clean)去除基板上残留的聚合物，其利用含界面活性剂的溶液来清洗基板。然而，对采用金属硬掩模层的镶嵌开口工艺而言，其基板(晶片)中央部分的镶嵌开口侧壁上的聚合物却常有清洁不完全的情形，致使金属内连线的品质大受影响，而令产品的良率大幅降低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是提供一种去除蚀刻残余聚合物的方法，可较现有方法更彻底地去除基板上的聚合物。
本发明要解决的另一技术问题是提供可在镶嵌开口的蚀刻步骤结束后，更彻底地去除镶嵌开口中蚀刻残余聚合物的方法。
本发明的去除蚀刻残余的聚合物的方法步骤如下。首先提供其上形成有聚合物的基板，此聚合物为一蚀刻残余物。接着使用含氢等离子处理此基板，再以湿式清洁法去除基板上的聚合物。
在上述方法中，含氢等离子处理步骤可在产生该蚀刻残余物的干蚀刻步骤后，于进行该干蚀刻步骤的同一蚀刻室中进行(即原位(in-situ)的方式)，以节省时间，并降低基板因搬运而受损的风险。另外，含氢等离子的产生气体亦可包括氮气，以使此聚合物更容易在后续进行湿式清洁时分散至溶液中。
本发明的氢等离子处理步骤可改变蚀刻残余的聚合物的化学性质，令其更容易在随后的湿式清洁步骤中被除去。因此，如在镶嵌开口的蚀刻工艺后使用本发明的方法，即可更彻底地去除镶嵌开口中的蚀刻残余聚合物，而得以保持后续形成的金属内连线的品质。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示常见的双镶嵌开口工艺的一例；
图2～3接续图1，为本发明优选实施例的去除蚀刻残余的聚合物的方法的流程剖面图。
附图标记说明
100：基板
110：介电层
120：硬掩模层
122、124：中间层
130：图案化光致抗蚀剂层
140：非等向性蚀刻
150：介层孔
150a：介层孔预开口
160：沟渠
170：双镶嵌开口
180：聚合物
190：含氢等离子
197：湿式清洁处理
具体实施方式
本优选实施例以双镶嵌开口的蚀刻步骤后的聚合物去除步骤为例，其并非用以限制本发明的范围。
请参照图1，其绘示出常见的双镶嵌开口工艺的一例。此工艺先在基板100上形成介电层110，其材质例如是氧化硅或硅基(silicon-based)低介电常数材料，如HSQ、MSQ等等。接着在介电层110上形成硬掩模层120，其材质例如是氮化硅或金属等。当硬掩模层120的材质为氮化钛(TiN)等金属时，其上下通常形成有中间层(intermediate layer)122及124，例如是无机介电层，其具有阻挡及增加附着力等功效。
然后，定义硬掩模层120(未绘示)并蚀刻暴露出的介电层110，以在介电层110中形成介层孔预开口150a，其位于预定形成介层孔的位置。接着，在硬掩模层120上形成用以定义沟渠的图案化光致抗蚀剂层130，再以光致抗蚀剂层130为掩模，使用干式非等向蚀刻法再次定义硬掩模层120，并蚀刻暴露出的介电层110，以将介层孔预开口150a加深为介层孔150，同时形成沟渠160，而光致抗蚀剂层130与上中间层124则被蚀去。此介层孔150与沟渠160即合为双镶嵌开口170，其侧壁形成有蚀刻残余的聚合物180。在上述工艺中，如介电层110的材质为氧化硅等硅基介电材料，则其蚀刻气体通常为含氟气体，如CHF3、CF4等，此时聚合物180中即含有氟。
请参照图2，其绘示本发明优选实施例的去除蚀刻残余的聚合物的方法中的含氢等离子处理步骤。如图2所示，接着使用含氢等离子190处理经过上述工艺的基板100，其所使用的等离子产生气体例如是使用氢气与氮气的混合气体，或是氢气与作为载气的惰性气(如氩、氦等)的混合气体。
当等离子气体为氢气与氮气时，氢气的流量优选为50～800sccm，氮气的流量优选为10-500sccm，所用功率优选为50～2000W，且压力优选为30mTorr～1Torr。当等离子气体为氢气与作为载气的惰性气时，氢气的流量亦优选为50～800sccm，且所用功率与压力的优选范围与前述者相同，而载气流量可视实际需求调整。
请参照图3，接着进行湿式清洁步骤197以洗去聚合物180，其例如使用含有界面活性剂的水溶液。此溶液中所添加界面活性剂例如是四级铵盐。
在此实施例中，如双镶嵌开口170的蚀刻步骤所用的蚀刻气体含氟，则聚合物180中即含有氟。因此，在进行含氢等离子190的处理时，注入聚合物180中的氢会与氟形成氟化氢(HF)，其将在后续的湿式清洁处理197时变成氢氟酸，而可加速聚合物180的崩解。另外，如所使用的等离子产生气体包括氢气与氮气，则此氮-氢等离子的处理会在聚合物链上形成胺基(-NH2)，使此聚合物更容易在后续进行湿式清洁时分散至溶液中。
实例
为证明本发明的功效，以下特举出数个上述双镶嵌开口工艺的实例，其中有4个使用氮/氢等离子处理晶片的本发明实例，以及4个未以含氢等离子处理晶片的现有比较例。这些实例的处理条件及其在湿式清洁后测得的聚合物缺陷的数目同列于下表1中，其中括号中的t表示用以产生等离子的顶部(top)高频射频源(HF-RF)，且b表示用以产生晶片偏压的底部(bottom)低频射频源(LF-RF)。另外，N2及H2的流量单位为sccm。
表1
Figure C20041009232400071
由上表1可知，本发明在湿式清洁步骤前先以含氢等离子处理基板的做法，确可大幅降低基板上聚合物缺陷的数目，亦即可更彻底地去除镶嵌开口中的蚀刻残余聚合物，而得以保持后续形成的金属内连线的品质，并有效提高产品的良率。
另外，虽然上述优选实施例以双镶嵌开口的工艺为例作说明，但本发明的范围并不仅限于此，而可应用至单镶嵌开口(介层孔或布线沟渠)的工艺，或是其它有蚀刻残余聚合物问题的图案化工艺。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围以所附权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种去除蚀刻残余的聚合物的方法，包括：
提供一基板，该基板上有一介电层，该介电层中有一开口，该介电层上有用以定义该开口的一图案化的金属硬掩模层，且该开口的侧壁上形成有作为蚀刻残余物的一聚合物；
使用一含氢等离子处理该基板；以及
使用湿式清洁法去除该基板上的该聚合物，
其中，前述含氢等离子可改变前述聚合物的化学性质，令其可被前述湿式清洁法除去。
2.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子处理步骤以原位的方式，在产生该蚀刻残余物的一干蚀刻步骤所使用的同一蚀刻室中进行。
3.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子的产生气体包括氢气与氮气。
4.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子的产生气体包括氢气与作为载气的惰性气。
5.如权利要求4所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该惰性气为氩气或氦气。
6.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该开口包括一双镶嵌开口。
7.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该聚合物含氟。
8.如权利要求1所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该湿式清洁步骤使用一含四级铵盐的水溶液去除该基板上的该聚合物。
9.一种去除蚀刻残余的聚合物的方法，包括：
提供形成有一图案化金属硬掩模层与一镶嵌开口的一基板，其中该镶嵌开口的侧壁上形成有一聚合物，该聚合物为形成该镶嵌开口的一干蚀刻步骤的蚀刻残余物，且该干蚀刻步骤使用含氟的蚀刻气体；
使用一含氢等离子处理该基板；以及
使用湿式清洁法去除该基板上的该聚合物，
其中，前述含氢等离子可改变前述聚合物的化学性质，令其可被前述湿式清洁法除去。
10.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子处理步骤以原位的方式，在该干蚀刻步骤所使用的同一蚀刻室中进行。
11.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子的产生气体包括氢气与氮气。
12.如权利要求11所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中在含氢等离子处理步骤中，氢气的流量为50～800sccm，氮气的流量为10-500sccm，所用功率为50～2000W，且压力为30mTorr～1Torr。
13.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该含氢等离子的产生气体包括氢气与作为载气的惰性气。
14.如权利要求13所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该惰性气为氩气或氦气。
15.如权利要求13所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中在该含氢等离子处理步骤中，氢气的流量为50～800sccm，所用功率为50～2000W，且压力为30mTorr～1Torr。
16.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该镶嵌开口为一双镶嵌开口。
17.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该镶嵌开口形成在一氧化硅层或一硅基低介电常数材料层中。
18.如权利要求9所述的去除蚀刻残余的聚合物的方法，其中该湿式清洁步骤使用一含四级铵盐的水溶液去除该基板上的该聚合物。
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