CN102091703B - 清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法及接触孔的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法及接触孔的形成方法。其中清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，包括：向刻蚀腔室内通入气体，设置预定的工作频率；随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率，使刻蚀腔室侧壁的聚合物厚度达到最佳。本发明使在刻蚀腔室内形成的接触孔的线宽达到目标尺寸。

Description

清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法及接触孔的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法及接触孔的形成方法。
背景技术
在集成电路的制造中，通常通过刻蚀工艺将沉积在半导体衬底上的材料，比如二氧化硅、氮化硅、多晶硅、金属、金属硅化物和单晶硅以预定好的图形刻蚀形成栅、通路、接触孔、沟道或者互连线。
在刻蚀工艺中，刻蚀残余物(经常指聚合物)会沉积在刻蚀腔内的腔壁和其它部件的表面上，刻蚀残余物的组成依赖于蒸发的刻蚀气体的类型、被刻蚀的材料、以及衬底上掩模层的化学组成。例如，当被刻的是金属层，例如铝等，对金属层的刻蚀会导致金属物质的蒸发。另外，衬底上的掩模层也会部分的被刻蚀气体蒸发出来形成气态的烃、氟代烃、氯代烃或者含氧物质。这些蒸发的气态物质冷凝下来，形成包括聚合副产物的刻蚀剂的残余物。所述聚合副产物包括硅氟化物、金属氯化物或者氧气以及高度氟代和/或氯代的烃。
现有在刻蚀以氧化硅为材料的绝缘介质层形成接触孔之前，通常会对刻蚀腔室进行清洗，现有技术的一种方法是将刻蚀腔室的频率设置为27MHz，但是在此频率下，设定预定功率对刻蚀腔室进行清洗。但采用这种方法进行清洗后的刻蚀腔室侧壁仍残留有过多的聚合物，使后续刻蚀形成接触孔时，会由于刻蚀腔侧壁形成的聚合物积聚过多，导致晶圆表面产生过多的颗粒，使接触孔的刻蚀不完全或产生短路现象。
对于这些聚合物，还可以采用如申请号为200410012071.X的中国专利申请文件中描述一种清洗刻蚀腔侧壁产生的污染物的方法进行去除。
然而，上述清洗方法对刻蚀腔室进行清洗后，由于对聚合物清洗得过于干净，而导致后续接触孔刻蚀后线宽过小，达不到目标尺寸的情况发生。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法及接触孔的形成方法，防止刻蚀腔侧壁形成的聚合物会因积聚过多，导致接触孔刻蚀不完全或产生短路象；或聚合物过少而导致接触孔线宽达不到目标尺寸。
为解决上述问题，本发明提供一种清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，包括：向刻蚀腔室内通入气体，对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗；在设定的工作频率下，随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率。
可选的，所述预定的工作频率为55MHz～65MHz。
可选的，所述清洗时间由0秒向40秒渐变。
可选的，所述刻蚀腔室的功率由700W向0W渐变。
可选的，所述向刻蚀腔室内通入的气体为氩气和氧气。
可选的，所述刻蚀腔室的功率随清洗时间呈线性下降。
本发明还提供一种接触孔的形成方法，包括：向刻蚀腔室内通入气体，对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗；在设定的工作频率下，随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率；将依次形成有布线层、绝缘介质层和图案化光刻胶层的半导体衬底放入刻蚀腔室内；以图案化光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘介质层至露出布线层，形成接触孔，所述接触孔的线宽为目标尺寸；去除图案化光刻胶层。
可选的，所述预定的工作频率为55MHz～65MHz。
可选的，所述清洗时间由0秒向40秒渐变。
可选的，所述刻蚀腔室的功率由700W向0W渐变。
可选的，所述向刻蚀腔室内通入的气体为氩气和氧气。
可选的，所述刻蚀腔室的功率随清洗时间呈线性下降。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：在预定的工作频率下，随着工艺时间的增加减小刻蚀腔室的功率，可以很好的控制刻蚀腔室侧壁的聚合物量达到最佳，使后续刻蚀形成接触孔时，聚合物积聚的量不会影响气体刻蚀接触孔所需的流量，也不会在晶圆表面产生过多颗粒，使接触孔的线宽达到目标尺寸。
附图说明
图1是本发明清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的具体实施例流程图；
图2是本发明洗刻蚀腔室侧壁聚合物时刻蚀腔室的功率随时间变化的关系图；
图3至图5为制作接触孔过程中采用本发明的方法的示意图。
具体实施方式
现有技术在刻蚀绝缘介质层形成接触孔的过程中，由于刻蚀腔室侧壁残留有过多的聚合物，使后续刻蚀形成接触孔时，会由于刻蚀腔侧壁形成的聚合物积聚过多，导致晶圆表面产生过多的颗粒，使接触孔的刻蚀不完全或产生短路现象。而如果刻蚀腔室侧壁的聚合物清洗后，残留过少的话，又会导致后续接触孔刻蚀后线宽过小，达不到目标尺寸的情况发生。
为了解决上述问题，本发明采用新的清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，具体流程如图1所示，执行步骤S1，向刻蚀腔室内通入气体，对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗。
本实施例中的聚合物可能是在刻蚀形成接触孔时，刻蚀气体与绝缘介质层的氧化硅材料反应形成沉积至刻蚀腔室侧壁的物质。
本实施例中，去除上述刻蚀腔室侧壁聚合物的气体为氩气和氧气的混合气体，其中氩气为载气体。其中氩气的流量为100sccm～200sccm，氧气的流量为100sccm～200sccm。
执行步骤S2，在设定的工作频率下，随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率。
在本实施例中，所述设定工作频率为55MHz～65MHz。优选工作频率为60MHz，在此工作频率下处理刻蚀腔室侧壁的聚合物，会使处理效果达到最好。
在预定工作频率下，采用氩气和氧气的混合气体对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗，如图2所示，随着清洗时间的增加，不断调整刻蚀腔室的功率，即：刻蚀腔室的功率随时间呈线性下降。例如在清洗初始，设定刻蚀腔室的功率为350W；当清洗时间达到0.2秒时，刻蚀腔室的功率逐渐下降至300W；随着清洗时间达到0.4秒时，刻蚀腔室的功率降至250W；而当清洗时间变化至0.6秒时，则刻蚀腔室的功率也随之下降至200W；在清洗时间变化至0.8秒时，刻蚀腔室的功率变化至150W。
经过上述的方法，在预定的工作频率下，随着工艺时间的增加减小刻蚀腔室的功率，可以很好的控制刻蚀腔室侧壁的聚合物量达到最佳，使后续刻蚀形成接触孔时，聚合物积聚的厚度不会影响气体刻蚀接触孔所需的流量，使接触孔的线宽达到目标尺寸。
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图3至图5为制作接触孔过程中采用本发明的方法的示意图。如图3所示，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100上已包含有晶体管或存储器或金属连线等结构；在半导体衬底100上形成布线层102，其中布线层102的材料可以为铝或铝铜合金或多晶硅，如果布线层102的材料为铝、铜或铝铜合金的话，则形成方法为溅镀法或电镀法等；如果布线层102的材料为多晶硅，则形成方法为化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法等。
继续参考图3，用化学气相沉积法或物理气相沉积法在布线层102上形成1绝缘介质层104，用于膜层间的绝缘隔离以及互连结构的形成，所述绝缘介质层104的材料可以是未掺杂的硅玻璃或其它低介电常数材料，所述低介电常数材料例如碳氧化硅(SiCO)或氟化硅玻璃(FSG)等。用旋涂法在绝缘介质层104旋涂光刻胶层106，经过曝光显影工艺后，在光刻胶层106上定义出光刻胶接触孔图形。
考图4，将带有各膜层的半导体衬底100放入刻蚀腔室108内，以光刻胶层106为掩膜，沿光刻胶接触孔图形，用干法刻蚀法刻蚀绝缘介质层104至露出布线层102，形成接触孔110。
由于在刻蚀形成接触孔110之前，在设定工作频率下，采用氩气和氧气的混合气体对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行了清洗，如图2所示，随着清洗时间的增加，不断调整刻蚀腔室的功率，即：刻蚀腔室的功率随时间呈线性下降，这样很好的控制刻蚀腔室侧壁的聚合物量达到最佳。在刻蚀的过程中，此时聚合物积聚的厚度不会影响气体刻蚀接触孔所需的流量，也不会在半导体衬底100表面的顶层膜层上产生过多颗粒使接触孔110的线宽达到目标尺寸。
如图5所示，将半导体衬底100从刻蚀腔室内取出，然后采用灰化法或湿法刻蚀法去除光刻胶层。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，其特征在于，包括：
向刻蚀腔室内通入气体，对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗；
在设定的工作频率下，随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率，所述刻蚀腔室的功率随清洗时间呈线性下降。
2.根据权利要求1所述的清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述设定的工作频率为55MHz~65MHz。
3.根据权利要求1所述的清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述清洗时间由0秒向40秒渐变。
4.根据权利要求1所述的清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述刻蚀腔室的功率由700W向0W渐变。
5.根据权利要求1所述的清洗刻蚀腔室侧壁聚合物的方法，其特征在于，所述向刻蚀腔室内通入的气体为氩气和氧气。
6.一种接触孔的形成方法，其特征在于，包括：
向刻蚀腔室内通入气体，对刻蚀腔室侧壁的聚合物进行清洗；
在设定的工作频率下，随着清洗时间的增加减小刻蚀腔室的功率，所述刻蚀腔室的功率随清洗时间呈线性下降；
将依次形成有布线层、绝缘介质层和图案化光刻胶层的半导体衬底放入刻蚀腔室内；
以图案化光刻胶层为掩膜，刻蚀绝缘介质层至露出布线层，形成接触孔，所述接触孔的线宽为目标尺寸；
去除图案化光刻胶层。
7.根据权利要求6所述的接触孔的形成方法，其特征在于，所述设定的工作频率为55MHz~65MHz。
8.根据权利要求6所述的接触孔的形成方法，其特征在于，所述清洗时间由0秒向40秒渐变。
9.根据权利要求6所述的接触孔的形成方法，其特征在于，所述刻蚀腔室的功率由700W向0W渐变。
10.根据权利要求6所述的接触孔的形成方法，其特征在于，所述向刻蚀腔室内通入的气体为氩气和氧气。
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