CN1330395A - 去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法,适用于金属图案或是接触孔图案的限定,在进行蚀刻与剥除光致抗蚀剂步骤之后,利用磁场加强型反应离子蚀刻法清除残留物质,其反应条件如下:以含氟与氧的气体当作反应气体、采用10～50mtorr的压力、采用20～100高斯的磁场。根据本发明的光致抗蚀剂后残留物质的清除方法,能够有效地去除残留物质,并且减少金属腐蚀的可能性以及避免缺陷产生。
Description
本发明涉及一种超大型集成电路(integrated circuits；ICs)制造技术，特别是去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，该方法能够提高清除效率，并且降低制造成本。
以下利用图1A～图1D所示的限定金属图案(metal pattern)的制造工艺的剖面图，以说明现有技术清除残留物质的方法。
首先，请参照图1A，提供一形成有若干半导体元件(图未显示)的半导体基底10，然后，形成绝缘层12，用来覆盖上述半导体基底10。接下来，再次形成钛/氮化钛(Ti/TiN)复合层以当作扩散阻挡层(diffusion barrier)14，接着利用金属溅射法(sputtering)以在上述阻挡层14的表面形成一铝铜金属层16，其次，在上述铝铜金属层16表面沉积一钛/氮化钛复合层以当作防反射层18(anti-reflection coating；ARC)。此外，标号20代表利用传统的光刻技术(photolithography)形成的光致抗蚀剂图案(photoresist pattern)。
之后，请参照图1B与图1C，去除未被光致抗蚀剂图案20遮蔽的防反射层18、铝铜金属层16与阻挡层14，直到露出上述绝缘层12为止，此时得到所需的铝铜金属图案16a，以及外形轮廓有些许变化的光致抗蚀剂图案20a。然后，剥除光致抗蚀剂图案20a，由于光致抗蚀剂图案20a的材料与上述蚀刻的环境特性，通常在金属图案16a的侧壁(side walls)会形成一层残留物质(residue)22。
接着，请参照图1D，将半导体基底10(晶片)移至含有胺类(amine)的化学试剂槽(例如商品名EKC或ACT)，再移至有机溶剂槽，如异丙醇(IsopropylAlcohol；IPA)，或直接移至去离子水槽(deionized water tank)，亦即以湿式清洗的方式去除上述残留物质22。
由于铝铜金属的蚀刻气体通常含有氯，加上胺类水解后的氢氧离子会形成导电溶液而容易导致铝铜本身产生电池效应(electrogalvanic cell)，而造成铜铝金属局部腐蚀的现象，例如图1D的标号30所示的缺角。再者，上述含有胺类的化学试剂价格相当昂贵。
因此，为了改善此问题，有人提出一种残留物质的清除方法，以等离子干式清洗方式取代湿式清洗，以期避免上述现有缺点，上述等离子干式清洗方式例如利用微波电源(microwave power)以产生等离子，并且利用射频电源产生偏压，在400～700mtorr的压力下，导入适当的反应气体，进行两阶段的清洗，以去除侧壁残留物质。
然而，上述等离子干式清洗方式仍然难以完全去除残留物质，需要辅以后续的清除步骤。再者，此种现有等离子干式清洗方式需要添购较特殊的机器(此机器需结合微波与射频功能)，而大幅度增加设备的成本。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，此方法可有效地去除蚀刻与去除光致抗蚀剂后所残留的物质，并且使用集成电路产业常用的磁场加强反应离子蚀刻(Magnetic Enhance ReactiveIon Etch，MERIE)机，即可达到清除残留物质的效果。
本发明的另一目的在于提供一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，不需要使用含胺类的化学试剂，而减少金属腐蚀的可能性。再者，本发明的去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，不但适用于金属图案的限定也适用于接触孔(via)的限定。
根据上述目的，本发明提供一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，适用于金属图案的限定，该清除方法包括下列步骤：(a)提供一半导体基底，该基底形成有多个半导体元件；(b)在该半导体基底形成一铝铜金属层；(c)在该铝铜金属层表面形成一光致抗蚀剂图案；(d)利用该光致抗蚀剂图案当作蚀刻掩模，并且选择性蚀刻该铝铜金属层，以形成一铝铜金属图案；(e)剥除该光致抗蚀剂图案，此时该铝铜金属图案的侧壁具有残留物质；以及(f)利用磁场加强型反应离子蚀刻法(MERIE)清除该残留物质。最好是上述步骤(f)的反应条件如下：以含氟与氧的气体当作反应气体、采用10～50mtorr的压力、采用20～100高斯的磁场。在此种低压的环境下，同时施以磁场能够有效地去除残留物质。
再者，上述清除方法之中，该光致抗蚀剂图案可以是有机聚合物材料构成。并且，步骤(d)选择性蚀刻是采用例如氯气(Cl2)及/或氯化硼(BCl3)的含氯的气体当作反应气体。
并且，上述清除方法之中，该含氟与氧的气体例如为四氟化碳及氧气。
再者，上述清除方法之中，步骤(f)可以采用大约200W～500W的射频电源。而清除时间界于10～60秒之间。
根据上述目的，本发明提供另一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，适用于接触孔图案的限定，该清除方法包括下列步骤：(a)提供一半导体基底，该基底形成有多个半导体元件；(b)在该半导体基底形成一绝缘层；(c)在该绝缘层表面形成一光致抗蚀剂图案；(d)利用该光致抗蚀剂图案当作蚀刻掩模，并且选择性蚀刻该绝缘层，以形成一接触孔图案；(e)剥除该光致抗蚀剂图案，此时该接触孔图案的侧壁具有残留物质；(f)利用磁场加强型反应离子蚀刻法清除该残留物质。最好是上述步骤(f)的反应条件如下：以含氟与氧的气体当作反应气体、采用10～50mtorr的压力、采用20～100高斯的磁场。
为了使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图作详细说明。附图中：
图1A～图1D是根据现有技术限定铝铜金属图案的制造工艺的剖面图。
图2A～图2D是根据本发明一优选实施例限定铝铜金属图案的制造工艺剖面图。
标号的说明：
10、100～半导体基底。
12、120～绝缘层。
14、140～扩散阻挡层。
16、160～铝铜金属层。
16a、160a～铝铜金属图案。
18、180～防反射层。
20、20a、200、200a～光致抗蚀剂图案。
22、220～残留物质。
实施例
以下利用图2A～2D所示的限定金属图案(metal pattem)的制作工艺剖面图，以更详细地说明本发明清除残留物质的方法。
首先，请参照图2A，提供一形成有若干半导体元件(图未显示)的半导体基底100，然后，利用例如化学气相沉积的方式(chemical vapor deposition；CVD)形成绝缘保护层120，用来覆盖上述半导体基底100。然后，再次利用CVD法以形成钛/氮化钛(Ti/TiN)复合层以当作扩散阻挡层(diffusionbarrier)140，接着利用金属溅镀法(sputtering)以在上述阻挡层140的表面形成一铝铜金属层160，其次，在上述铝铜金属层160表面沉积一钛/氮化钛复合层以当作防反射层180(anti-reflection coating；ARC)。再者，标号200代表利用传统的光刻技术(photolithography)形成的光致抗蚀剂图案(photoresistpattern)，并且光致抗蚀剂图案200设置于欲形成金属图案的位置。
之后，请参照图2B与图2C，利用各向异性干蚀刻法，在氯气(Cl2)或氯化硼(BCl3)等气体的存在下，以去除未被光致抗蚀剂图案200遮蔽的防反射层180、铝铜金属层160与阻挡层140，直到露出上述绝缘层120为止，此时得到所需的铝铜金属图案160a，以及外形轮廓有些许变化的光致抗蚀剂图案200a。然后，利用就地(in-situ)剥除法在同一蚀刻机器或同一反应室(chamber)进行光致抗蚀剂图案200a的去除，此时改用含有氧气(O2)及氮气(N2)的反应气体，以去除有机材料构成的光致抗蚀剂图案200a，然而由于光致抗蚀剂图案材料200a的粘稠特性，加上前述含氯气体与金属铝及水气产生反应而形成图2C所示的残留物质220，通常形成于金属图案160a的侧壁(sidewalls)。
接着，请参照图2D，为了清除此残留物质220，将半导体基底(晶片)移至利用磁场加强型反应离子蚀刻(magnetic enhanced reactive ion etching；MERIE)机，如Applied Materials公司的MxP或MxP+机型，在低压的环境下采用射频(radio frequency；RF)电源产生偏压(bias)，另外配合磁场(magneticfield)以增加离子解离、促进离子轰击(ion bombardment)效果，以去除上述含有聚合物质的残留物质220。此时例如采用300W的射频电源、导入流量40sccm的氧气与10sccm的四氟化碳(CF4)于此机台的反应室、将压力控制在大约20mtorr、并施以大约20高斯(Gauss)的磁场，处理大约30秒钟。经过上述磁场加强型反应离子清除后，残留物质220几乎完全地去除。后续仅需要利用去离子水槽再次将晶片清洗即可。
本实施例以限定铝铜金属图案为例，然而本发明不限于此，亦即上述清除残留物质的方法亦可适用于蚀刻绝缘层以形成接触孔的场合。
发明特征与效果
本发明的特征在于将半导体基底(晶片)移至利用既有的磁场加强型反应离子蚀刻机，在低压的环境下采用射频电源产生偏压，另外配合磁场以去除含有聚合物质的残留物质220。
根据本发明的清除方法，不需要特殊的机器亦能够有效地去除残留物质，降低缺陷产生，同时避免使用含胺类的化学试剂而减少铝铜金属腐蚀的可能性，并且降低制造成本。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作出各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求所界定。
Claims (16)
1.一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，适用于金属图案的限定，该清除方法包括下列步骤：
(a)提供一半导体基底，该基底形成有多个半导体元件；
(b)在该半导体基底形成一铝铜金属层；
(c)在该铝铜金属层表面形成一光致抗蚀剂图案；
(d)利用该光致抗蚀剂图案当作蚀刻掩模，并且选择性蚀刻该铝铜金属层，以形成一铝铜金属图案；
(e)剥除该光致抗蚀剂图案，此时该铝铜金属图案的侧壁具有残留物质；
(f)利用磁场加强型反应离子蚀刻法清除该残留物质。
2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(f)中，反应离子蚀刻的反应条件如下：
以含氟与氧的气体当作反应气体、采用10～50mtorr的压力、采用20～100高斯的磁场。
3.如权利要求1所述的清除方法，其中该光致抗蚀剂图案由有机聚合物材料构成。
4.如权利要求1所述的清除方法，其中步骤(d)选择性蚀刻采用含氯的气体当作反应气体。
5.如权利要求4所述的清除方法，其中该含氯气体是氯气及/或氯化硼气体。
6.如权利要求2所述的清除方法，其中该含氟与氧的气体系四氟化碳及氧气。
7.如权利要求5所述的清除方法，其中该氟与氧气体的使用量的比率为1∶4。
8.如权利要求2所述的清除方法，其中步骤(f)采用200W～500W的射频电源。
9.如权利要求2所述的清除方法，其中步骤(f)的清除时间界于10～60秒之间。
10.一种去除光致抗蚀剂后残留物质的清除方法，适用于接触孔图案的限定，该清除方法包括下列步骤：
(a)提供一半导体基底，该基底形成有多个半导体元件；
(b)在该半导体基底形成一绝缘层；
(c)在该绝缘层表面形成一光致抗蚀剂图案；
(d)利用该光致抗蚀剂图案当作蚀刻掩模，并且选择性蚀刻该绝缘层，以形成一接触孔图案；
(e)剥除该光致抗蚀剂图案，此时该接触孔图案的侧壁具有残留物质；
(f)利用磁场加强型反应离子蚀刻法清除该残留物质。
11.如权利要求10所述的方法，其中步骤(f)的反应条件为：
以含氟与氧的气体当作反应气体、采用10～50mtorr的压力、采用20～100高斯的磁场。
12.如权利要求10所述的清除方法，其中该光致抗蚀剂图案由有机聚合物材料构成。
13.如权利要求11所述的清除方法，其中该含氟与氧的气体为四氟化碳及氧气。
14.如权利要求13所述的清除方法，其中该氟与氧气体的使用量的比率为1∶4。
15.如权利要求11所述的清除方法，其中步骤(f)系采用大约200W～500W的射频电源。
16.如权利要求11所述的清除方法，其中步骤(f)的清除时间介于10～60秒之间。
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