CN102033437A - 去胶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去胶方法，该方法包括：采用O2等离子体轰击去胶对象，并检测CO生成物，当检测到CO的下降量达到预设值时，停止O2等离子体轰击过程，开始采用CO2等离子体轰击去胶对象残留物。本发明既可以有效去除去胶对象，同时减少了对低k介质的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制作技术领域，具体涉及去胶方法。
背景技术
互连是指由导电材料，如铝、多晶硅或铜等金属制成的连线将电信号传输到芯片的不同部分。金属线在集成电路(IC，Integrated Circuit)中传导信号，介质层可以保证信号不受邻近金属线的影响。由于绝缘介质的介电常数即，k值越小，相邻导线间的电耦合损失越小，因此，通常选用低k值的介质作为层间介质(ILD，InterLayer Dielectric)。
在刻蚀完成后，光刻胶在硅片表面不再有用，需要去除光刻胶。去除光刻胶的方法分为：等离子体干法去胶和湿法清洗两种。等离子体干法去胶通常采用氧气(O2)等离子体，其原理是：光刻胶的主要成分是碳氢聚合物，O原子可很快与光刻胶反应生成挥发性的一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和水等主要生成物，从而去除光刻胶。
由于低k介质是软而多孔的材料，因此在去胶过程中，其很容易被O2侵蚀，导致k值升高，从而使得相邻导线间的电耦合损失增大，信号的传播速度变慢，芯片性能下降。
目前，通常采用如下三种方法减少O2等离子体干法去胶过程对低k介质的损伤：
一、减少O2的流量，将O2流量由通常的1000～2000毫升/分钟(sccm)降低到300～500sccm。该方法不能有效降低对k介质的损伤，因此较少被使用。
二、降低去胶压力。通常采用的去胶压力为100～200毫托(mtor)，为了降低高压情况下氧自由基对低k介质的损伤，一般将压力降低到20～40mtor。但是仅仅采用较低的去胶压力，也存在缺点：一是机台的泵功率需要足够大才能承受如此低的压力，且气体流量需要在较大的情况下才能将反应室内的压力迅速降低到如此低；二是低压的O2流会使得等离子体的方向性轰击增强，在一定程度上造成低k材料保护层的损耗。
三、降低去胶温度。该方法应用较为普通。传统的氧化膜的铜制成中，为了追求O2流的吞吐量，都采用高温，温度一般在250度以上。当低k材料被广泛应用后，目前一般将低k材料的去胶温度降低到25度，以求最大化地降低对低k介质的损伤。这样做的缺点是，去胶速率慢，吞吐量较低，影响产能。
另外，由于CO2不会对低k介质造成损伤，因此现有技术也会采用1步低压力小流量CO2等离子体去胶法，但这种方法的缺点是反应速率较低，时间较长，而且反应腔的粒子环境不好控制，比较容易产生大量不容易清除的多晶残留物。如果低k介质的k值更低如：k＜2.4，为了更有效地减少低k介质的等离子体损伤，可能会用到氮气(N2)、氢气(H2)等气体，但是这些气体的去胶速率更慢，反应腔环境更难维护。
发明内容
本发明提供一种去胶方法，以减少去胶过程对低k介质的损伤。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种去胶方法，去胶对象位于低k值层间介质上方，该方法包括：
采用氧气O2等离子体轰击去胶对象，并检测一氧化碳CO生成物，当检测到CO的下降量达到预设值时，停止O2等离子体轰击过程，开始采用二氧化碳CO2等离子体轰击去胶对象残留物。
所述检测CO生成物包括：
采用光发射谱检测CO信号值，按照预设取样频率对CO信号进行取样，当发现在第一预设时长内，CO信号的变化范围在预设范围内时，计算该时长内CO信号的平均值，将该平均值作为CO信号基准值，继续对CO信号进行取样，当发现在第二预设时长内CO信号基准值与CO信号值的差值始终大于预设值时，确定CO的下降量达到预设值。
所述预设值为CO信号基准值与a的乘积，其中，a的范围为0.8～0.9。
所述采用O2等离子体轰击去胶对象为：
采用的刻蚀反应腔的压力为：100～200毫托mtor，刻蚀反应腔的源压为：200～500瓦w，刻蚀反应腔的偏压为：0～200w，O2的流量为：1000～2000毫升/分钟sccm。
所述采用CO2等离子体轰击去胶对象残留物为：
采用的刻蚀反应腔的压力为：20～50mtor，刻蚀反应腔的源压为：200～500w，刻蚀反应腔的偏压为：0～200w，CO2的流量为：300～500sccm，反应时间为：30～60秒。
所述去胶对象为光刻胶或有机抗反射涂层。
与现有技术相比，本发明既可以有效去除去胶对象，同时减少了对低k介质的损伤。
附图说明
图1为本发明实施例提供的去胶方法流程图；
图2为采用本发明提供的去胶方法去除底部抗反射涂层(BARC)的示意图；
图3为采用本发明提供的去胶方法去除光刻胶的示意图；
图4-1为采用现有的去胶方法后，密集区通孔、疏松区通孔的俯视图和密集区沟道、疏松区沟道的剖面图；
图4-2为采用本发明提供的去胶方法后，密集区通孔、疏松区通孔的俯视图和密集区沟道、疏松区沟道的剖面图；
图5-1为采用现有的去胶方法后，晶圆上的缺陷示意图；
图5-2为采用本发明提供的去胶方法后，晶圆上的缺陷示意图；
图6为采用现有的去胶方法和本发明提供的去胶方法后，低k介质的介电常数变化对比图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的去胶方法流程图，其中，去胶对象位于低k值层间介质上方，如图1所示，其具体步骤如下：
步骤101：采用O2等离子体轰击去胶对象，并实时检测生成物，当生成物中的CO的下降量达到预设值时，停止O2等离子体轰击过程。
可以采用光发射谱检测生成物的信号值，并按照预设取样频率例如：5次/秒，对CO信号进行取样，当发现在第一预设时长如：3秒内，CO信号的变化范围在预设范围内时，则确定CO信号稳定，计算该时长内CO信号的平均值，将该平均值作为CO信号基准值，此后，继续对CO信号进行取样，当发现在第二预设时长如：1秒内CO信号基准值与CO信号值的差值始终大于预设值时，确定去胶对象已基本去除完毕，停止O2等离子体轰击过程。这里，预设值通常为a*CO信号基准值，其中，a＝0.8～0.9。
本步骤中，刻蚀反应腔的压力可为：100～200mtor，刻蚀反应腔的源压即27MHz的功率(W27)可为：200～500瓦(w)，刻蚀反应腔的偏压即2MHz的功率(W2)可为：0～200w，O2的流量可为：1000～2000毫升/分钟(sccm)。
步骤102：采用CO2等离子体轰击去胶对象残留物。
CO2不会对低k介质造成损伤。
本步骤中，刻蚀反应腔的压力可为：20～50mtor，刻蚀反应腔的源压即27MHz的功率(W27)可为：200～500w，刻蚀反应腔的偏压即2MHz的功率(W2)可为：0～200w，CO2的流量可为：300～500sccm，反应时间可为：30～60秒(s)。
由于有机抗反射涂层(ARC，AntiReflective Coating)的化学成分与光刻胶相似，因此，图1所示实施例中的去胶对象可以为光刻胶，也可以为有机ARC。
从图1所示实施例可以看出，本发明中，首先采用O2等离子体轰击光刻胶或有机ARC，当检测到CO明显下降时，停止O2等离子体轰击过程，开始采用CO2等离子体轰击去胶对象残留物。由于光刻胶或有机ARC的主要成分是碳氢聚合物，O原子可很快与光刻胶反应生成CO，当CO明显下降时，即可确定光刻胶或有机ARC已基本被去除完毕，为了不对低k介质造成损伤，对于剩余的少量光刻胶或ARC采用CO2等离子体去除。可见，本发明实施例可以有效去除光刻胶或有机ARC，同时，减少了对低k介质的损伤。
图2为采用本发明提供的去胶方法去除底部抗反射涂层(BARC)的示意图。
图3为采用本发明提供的去胶方法去除光刻胶的示意图。
图4-1为采用现有的去胶方法后，密集区通孔、疏松区通孔的俯视图和密集区沟道、疏松区沟道的剖面图；
图4-2为采用本发明提供的去胶方法后，密集区通孔、疏松区通孔的俯视图和密集区沟道、疏松区沟道的剖面图。
从图4-1、4-2可以看出，与现有的去胶方法相比，采用本发明提供的去胶方法后，密集区通孔、疏松区通孔、密集区沟道、疏松区沟道上的缺陷并没有显著增加。
图5-1为采用现有的去胶方法后，晶圆上的缺陷示意图，其中，缺陷总数为23颗。
图5-2为采用本发明提供的去胶方法后，晶圆上的缺陷示意图，其中，缺陷总数为26颗。
从图5-1、5-2也可以看出，与现有的去胶方法相比，采用本发明提供的去胶方法后，晶圆上的缺陷并没有显著增加。
图6为采用现有的去胶方法和本发明提供的去胶方法后，低k介质的介电常数(k值)变化对比图，其中，横坐标为低k介质上的13个取样点，纵坐标为低k介质的介电常数，上边的曲线为采用现有的去胶方法后，低k介质的介电常数的曲线，下边的曲线为采用本发明提供的去胶方法后，低k介质的介电常数的曲线。很显然，采用本发明提供的去胶方法后，低k介质的介电常数明显低于采用现有的去胶方法后的介电常数。
以上所述仅为本发明的过程及方法实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种去胶方法，去胶对象位于低k值层间介质上方，该方法包括：
采用氧气O2等离子体轰击去胶对象，并检测一氧化碳CO生成物，当检测到CO的下降量达到预设值时，停止O2等离子体轰击过程，开始采用二氧化碳CO2等离子体轰击去胶对象残留物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测CO生成物包括：
采用光发射谱检测CO信号值，按照预设取样频率对CO信号进行取样，当发现在第一预设时长内，CO信号的变化范围在预设范围内时，计算该时长内CO信号的平均值，将该平均值作为CO信号基准值，继续对CO信号进行取样，当发现在第二预设时长内CO信号基准值与CO信号值的差值始终大于预设值时，确定CO的下降量达到预设值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设值为CO信号基准值与a的乘积，其中，a的范围为0.8～0.9。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用O2等离子体轰击去胶对象为：
采用的刻蚀反应腔的压力为：100～200毫托mtor，刻蚀反应腔的源压为：200～500瓦w，刻蚀反应腔的偏压为：0～200w，O2的流量为：1000～2000毫升/分钟sccm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用CO2等离子体轰击去胶对象残留物为：
采用的刻蚀反应腔的压力为：20～50mtor，刻蚀反应腔的源压为：200～500w，刻蚀反应腔的偏压为：0～200w，CO2的流量为：300～500sccm，反应时间为：30～60秒。
6.如权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述去胶对象为光刻胶或有机抗反射涂层。
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