TWI390592B - 利用二氧化碳以進行基板灰化之方法及裝置 - Google Patents

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Description

利用二氧化碳以進行基板灰化之方法及裝置
本發明係關於一種自基板移除殘餘物的方法及裝置。
在半導體處理期間，(乾)電漿蝕刻處理可用於去除或蝕刻掉沿著微細線路的材料或圖案化在矽基板之上的介層孔或接觸孔中的材料。電漿蝕刻處理通常包括使用可完全覆蓋的已圖案化之保護層，例如光阻層，定位處理室之中的半導體基板。一旦基板定位在處理室之中後，立即將具有預設流量之可離子化且分離的氣體混合物導入處理室之中，同時節流真空泵而達到大氣處理壓力。之後，當所存在之一定比例的氣體物種被已加熱之電子離子化時，即形成電漿，其中上述電子係藉由電感型或電容型射頻(RF)功率的轉移而加熱，或利用微波功率而加熱，例如，電子迴旋共振器(ECR)。又，已加熱之電子用以分離大氣之氣體物種中的某些物種且產生適用於露出表面的蝕刻化學物質之反應物種。一旦形成電漿之後，則利用電漿蝕刻基板上的選定表面。調整處理而使其達到適當的條件，包括期望之反應物的適當濃度與用以在基板的選定區域中蝕刻出各種特徵(例如，溝槽、介層孔、接觸孔等等)的離子量。能進行蝕刻的此種基板材料必須為二氧化矽(SiO2 )、低介電常數(即低k)介電材料、多晶矽與氮化矽。一旦利用如乾電漿蝕刻來將該圖案自圖案化光阻層轉移到底下的介電層後，剩餘的光阻層及後蝕刻殘餘物可經由灰化(或剝除)處理而移除。例如，在習知灰化處理中，讓具有剩餘光阻層的基板暴露於氧電漿中，藉由雙原子氧(O2 )的導入及其離子化/分離而形成該氧電漿。
本發明係關於一種利用電漿灰化處理而將基板上的殘餘物移除之方法。該電漿灰化處理利用包含二氧化碳的處理氣體。此外， 該處理氣體可包含如烴氣之鈍化氣體。
根據一實施例，說明一種自基板移除殘餘物的方法及具有引起電腦系統來控制殘餘物移除處理之程式指令的電腦可讀取媒體，其包含：將該基板配置於一電漿處理系統中，該基板具有形成於其上的一介電層及覆蓋該介電層的一遮罩層，其中該遮罩層包含形成於其中之一圖案，並且由於一用以將該遮罩層中之該圖案轉移到該介電層的蝕刻處理，該介電層包含形成於其中之一圖案；將包含二氧化碳(CO2 )之一處理氣體導入；於該電漿處理系統中，從該處理氣體形成一電漿；及利用該電漿自該基板移除該遮罩層。
根據另一實施例，說明一種自一基板移除光阻的電漿處理系統，其包含：一電漿處理室，用以促進一處理氣體形成電漿；及一控制器，連接於該電漿處理室且用以執行一處理配方，該處理配方利用該處理氣體而形成一電漿，以自該基板移除該光阻，其中該處理氣體包含二氧化碳(CO2 )。
在下列說明中，為了解釋性而非限制性之目的而提出特定細節，如電漿處理系統的特定幾何特徵以及各種過程的描述。然而，吾人應了解可將本發明施行在離開上述特定細節之其他實施例中。
在材料處理方法中，圖案蝕刻包含在基板的上表面塗佈薄層的感光材料，例如光阻，並接著圖案化此光阻，俾能提供蝕刻期間於基板上用以將此圖案轉移到底下薄膜的遮罩。感光材料的圖案化通常包括利用如微光刻系統來將感光材料暴露到電磁(EM)輻射的幾何圖案中，接著使用顯影溶劑去除照射區域之感光材料(在正型光阻的情況下)、或非照射區域之感光材料(在負型光阻的情況下)。此外，此遮罩層可包含多個次層。
例如，如圖1A到1C中所示，可利用包含有圖案2之感光層 3(如圖案化光阻)的遮罩，用以將特徵部圖案轉移到基板5上的薄膜4。利用如乾電漿蝕刻來將圖案2轉移到薄膜4，俾能形成特徵部6。在完成蝕刻後，立即將遮罩3移除。
如上文提及，習知上藉由將遮罩暴露到含O2 氣體所形成的電漿中，可移除該遮罩。然而，本發明者已認識到此一方法會損害介電膜，特別是低k介電膜。諸如此類之損害可影響到介電質中經蝕刻之特徵部的臨界尺寸，或者可增加該介電質的介電常數。本發明者更認識到碳可使介電質及低k膜不易起化學變化，俾能極小化對此類膜的損害。因而，在一實施例中，利用包含二氧化碳(CO2 )之處理氣體來移除遮罩3。相較於O2 電漿蝕刻處理，CO2 的使用可減少對介電質的損害。在另一實施例中，利用包含二氧化碳(CO2 )及鈍化氣體之處理氣體來移除遮罩3。例如，鈍化氣體可包含烴氣(Cx Hy )，其中x、y代表大於或等於一之整數。烴氣(Cx Hy )可包含一種以上的C2 H4 、CH4 、C2 H2 、C2 H6 、C3 H4 、C3 H6 、C3 H8 、C4 H6 、C4 H8 、C4 H10 、C5 H8 、C5 H10 、C6 H6 、C6 H10 或C6 H12 ，或上述兩種以上。或者，處理氣體更包含鈍氣、如惰性氣體(即He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)。甚或者，處理氣體更包含O2 、CO、NO、NO2 或N2 O或上述兩種以上的組合。
根據一實施例，圖2係顯示電漿處理系統1，其包含：電漿處理室10；診斷系統12，連接於電漿處理室10；及控制器14，連接於診斷系統12及電漿處理室10。控制器14係用以執行包含上述認定化學物質(即有無Cx Hy 及/或其他氣體等之CO2 )至少其中之一的處理配方，俾能自基板移除光阻及/或其他殘餘物，例如蝕刻殘餘物。此外，控制器14係用以接收來自診斷系統12之至少一終點信號，且對該至少一終點信號進行後處理，俾能正確地決定該處理之終點。在所示的實施例中，圖2所示之電漿處理系統1利用電漿進行材料處理。電漿處理系統1包含蝕刻室及灰化室或其組合。
根據圖3中所示之實施例，電漿處理系統1a可包含：電漿處 理室10；基板支座20，供待處理之基板25固定在其上；及真空泵抽系統30。基板25可為一半導體基板、一晶圓或一液晶顯示面板。電漿處理室10可用以促進與基板25之表面相鄰之處理區15中的電漿之產生。經由氣體注入系統(未圖示)導入可離子化的氣體或氣體的混合物且調整處理壓力。例如，控制機構(未圖示)可用以節流真空泵抽系統30。電漿可用以產生預定之材料處理所需的特定材料，及/或幫助從基板25的外露表面去除材料。電漿處理系統1a可用以處理任何所欲尺寸的基板，例如200mm基板、300mm基板或更大者。
藉由靜電夾鉗系統將基板25固定於基板支座20。又，基板支座20更包括：含有再循環冷媒流體的冷卻系統，其可從基板支座20吸收熱量且將熱量傳遞至熱交換器系統(未圖示)、或當加熱時，將熱量從熱交換器系統傳遞到基板支座20。此外，可藉由背面氣體系統將氣體傳送到基板25的背面，俾能提高基板25與基板支座20之間的氣體-間隙的熱傳導性。當在提高或降低溫度下需要基板的溫度控制時，就可使用此種系統。例如，背側氣體系統包括兩區段的氣體分佈系統，其中氦氣的氣隙壓力在基板25的中央與邊緣之間可獨立地改變。在其他實施例中，基板支座20以及電漿處理室10與電漿處理系統1a中的任一其他元件的壁面，可具有加熱/冷卻元件，例如電阻式加熱元件、或電熱式加熱器/冷卻器。
在圖3所示的實施例中，基板支座20包括電極，而RF功率可經由此電極連接於處理空間15之中的處理電漿。例如，藉由從RF產生器40通過阻抗匹配網路50而傳遞至基板支座20的RF功率以使基板支座20在RF電壓時為電性偏壓。RF偏壓係用以加熱電子而形成並保持電漿。在此結構中，系統係如同反應性離子蝕刻(RIE)反應器之操作，其中處理室與上部氣體注入電極係當作接地面。通常，RF偏壓的頻率範圍從約0.1MHz到約100MHz。電漿處理所需的RF系統已為熟悉本項技藝人士所熟知。
或者，在多個頻率下對基板支座電極施以RF功率。又，藉由 降低反射之功率而使阻抗匹配網路50用以提高轉移到電漿處理室10之中的電漿之RF功率。匹配網路型態(例如L型、π型、T型等等)與自動控制方法為熟悉本項技藝者所熟知。
再者，電漿處理系統1a包含一氣體注入系統(未顯示)，用以將處理氣體導入處理區15。氣體注入系統包含位於基板上方的噴淋頭氣體注入系統，其係為熟悉真空處理之技藝者所熟知。或者，氣體注入系統包含多區段氣體注入系統。例如，氣體注入系統包含：第一組氣體注入孔，連接於一氣體供給系統且用以將處理氣體導入基板上方實質上中央區域；及第二組氣體注入孔，連接於一氣體供給系統且用以將處理氣體導入基板上方實質上周圍區域。
真空泵抽系統30包括：抽真空速度能夠到達每秒約5000公升(及更大)的渦輪式分子真空泵(TMP)與用以節流處理室壓力的閘閥。在乾電漿蝕刻用之習知電漿處理裝置中，通常採用每秒1000至3000公升的TMP。TMPs適用於低壓處理，典型上低於約50mTorr的情況。在高壓處理(即大於約100mTorr)的情況時，則使用機械式增壓泵及乾式概略泵。又，使監視處理室壓力用之裝置(未圖示)連接於電漿處理室10。壓力測量裝置為，例如MKS儀器公司(馬里蘭州安德瓦市)所販售的628B型巴拉德隆電容式絕對壓力計。
控制器14包含微處理器、記憶體及數位I/O埠，其不僅能夠監測來自電漿處理系統1a的輸出，更能夠產生足以傳達並引起輸入到電漿處理系統1a的控制電壓。又，控制器14不僅連接於背面氣體輸送系統(未圖示)、基板/基板基座溫度量測系統(未圖示)、及/或靜電夾鉗系統(未圖示)並與其交換資訊，更連接於RF產生器40、阻抗匹配網路50、氣體注入系統(未圖示)、真空泵抽系統30並與其交換資訊。例如，儲存於記憶體之中的程式係根據處理配方而引起輸入到電漿處理系統1a之前述元件的輸入，俾能進行自基板去除光阻的方法。控制器14的一實例為美國德州奧斯汀市之 戴爾公司的戴爾精密工作站610TM 。
可將控制器14設置在相對於電漿處理系統1a的現場，或可將其設置在相對於電漿處理系統1a的遠端。例如，使用直接連線、內部網路及網際網路至少其中一種，而使控制器14能夠與電漿處理系統1a交換資料。例如，在用戶處(及裝置製造廠等等)使控制器14連接於內部網路；或，例如，在供應商處(及設備製造商)使其連接於內部網路。此外，例如控制器14可連接於網際網路。又，例如，另一電腦(即控制器、伺服器等等)可經由直接連線、內部網路及網際網路至少其中一種而存取控制器14，俾能交換資料。
診斷系統12包括光學診斷子系統(未圖示)。光學診斷子系統包含如(矽)光電二極體或光電倍增管(PMT)等用以測量電漿所發出之光線強度的偵測器。診斷系統12更包括濾光器，例如窄頻干涉濾光器。在另一實施例中，診斷系統12包括直線型CCD(電荷連接裝置)、CID(電荷注入裝置)陣列及例如光柵或稜鏡等分光裝置的至少一個。此外，診斷系統12具有用以測量特定波長之光線的單色儀(例如光柵/偵測器系統)、或用以測量光譜的分光鏡(例如旋轉式光柵)，例如美國專利第5888337號所述之裝置，在此其全部內容併入作為參考。
診斷系統12包括例如來自尖峰感測器系統或維樂帝儀器公司的高解析度發射光譜(OES)感測器。此種OES感測器具有跨越紫外光(UV)、可見光(VIS)及近紅外光(NIR)光譜的寬譜。解析度約1.4埃，亦即此種感測器能夠收集240至1000nm之間的5550種波長。OES感測器可配備高感度的小型光纖UV-VIS-NIR分光計，並接著與2048像素之直線型CCD陣列整合成一體。
分光計接收經由單一或成捆之光纖傳遞而來的光線，其中光纖所輸出之光線係跨越具有固定之光柵的直線型CCD陣列而色散。類似於上述結構，穿過光學真空窗孔的光線係經由凸球面鏡而聚焦在光纖的輸入端之上。三個調整成各用於特定光譜範圍(UV、VIS及NIR)的分光計係構成處理室所需的感測器。各分光 計包含獨立的A/D轉換器。近年來，依據感測器的用途，每0.1至1.0秒可記錄一個完整的發射頻譜。
在圖4所示之實施例中，電漿處理系統1b類似於圖3之實施例且除了參考圖3所述的元件之外，更包含固定、或機械性或電性旋轉的磁場系統60，俾能潛在地提高電漿密度及/或改善電漿處理一致性。此外，控制器14係連接於磁場系統60，俾能調整旋轉速度及磁場強度。旋轉磁場的設計與實施為熟悉本項技藝者所熟知。
在圖5所示之實施例中，電漿處理系統1c類似於圖3或圖4之實施例，且更包含上部電極70，而來自RF產生器72的RF功率係經由阻抗匹配網路74而連接於上部電極70。施加於上部電極之RF功率的頻率範圍自約0.1MHz至約200MHz。此外，施加於下部電極之功率的頻率範圍自約0.1MHz至約100MHz。又，控制器14係連接於RF產生器72與阻抗匹配網路74，俾能控制施加於上部電極70的RF功率。上部電極的設計與實施為熟悉本項技藝者所熟知。
在圖6所示之實施例中，電漿處理系統1d類似於圖3、4及5之實施例，且更包含感應線圈80，而來自RF產生器82的RF功率係經由阻抗匹配網路84連接於感應線圈80。來自感應線圈80的RF功率係經由介電窗孔(未圖示)而感應性連接於電漿處理區15。施加於感應線圈80之RF功率的頻率範圍自約10MHz至約100MHz。類似地，施加於夾具電極之功率的頻率範圍自約0.1MHz至約100MHz。此外，可採用有槽的法拉第屏障(未圖示)以降低感應線圈80與電漿之間的電容連接。又，控制器14係連接於RF產生器82與阻抗匹配網路84，俾能控制施加於感應線圈80的功率。在另一實施例中，如同在變壓器連接電漿(TCP)反應器之中的情況，感應線圈80為從上方而與電漿處理區15相通的「螺旋」線圈或「盤狀」線圈。電感連接電漿(ICP)源、或變壓器連接電漿(TCP)源的設計與實施為熟悉本項技藝者所熟知。
或者，可利用電子迴旋共振器(ECR)形成電漿。在又一實施例中，可由赫利康波的射出而形成電漿。在又一實施例中，電漿可隨著傳播表面波而形成。上述各電漿源為熟悉本項技藝者所熟知。
在下列討論中，描述一種利用電漿處理裝置自基板移除遮罩層或殘餘物或其兩者的方法。該電漿處理裝置包含各種元件，例如圖2到6中所述及其組合。
在一實施例中，移除步驟包含形成電漿，該電漿由包含二氧化碳之處理氣體所形成。在另一實施例中，處理氣體更包含鈍化氣體，例如烴氣(Cx Hy )。例如，一處理參數空間包含：約20至約1000 mTorr的處理室壓力；CO2 處理氣體流量的範圍，自約50至約1000 sccm；視需要Cx Hy 處理氣體流量的範圍，自約50至約1000 sccm；上部電極(如圖5中的元件70)RF偏壓的範圍，自約500至約2000 W；及下部電極(如圖5中的元件20)RF偏壓的範圍，自約10至約500 W。並且，上部電極偏壓頻率的範圍可自約0.1 MHz至約200 MHz，如約60 MHz。此外，下部電極偏壓頻率的範圍可自約0.1 MHz至約100 MHz，如約2 MHz。
在另一替代性實施例中，將RF功率供應至上部電極而非下部電極。在另一替代性實施例中，將RF功率供應至下部電極而非上部電極。
通常，利用實驗設計(DOE)方法可決定移除遮罩層或殘餘物或其兩者的時間。然而，亦可利用終點偵測而加以決定。終點偵測的一可能方法係為監測電漿區域所發出的一部份光譜，其指出電漿化學中的改變何時發生，該改變係由於實質上接近自基板移除光阻的結束並與底下材料膜接觸而得。例如，指出此類改變的一部份光譜包含482.5 nm(CO)的波長，且可利用光發射光譜法(OES)而加以量測。在相應於監測波長之發射位準跨越一具體指定的門檻(如下降到實質上0或增加到一特定位準之上)之後，可將一終點視為被完成。亦可使用其他提供終點資訊的波長。又，可將蝕刻時間延長到包含一過灰化時期，其中該過灰化時期構成蝕刻處理 之開始與相關終點偵測間之時間的一部份(即1至100%)。
在一範例中，描述一種移除遮罩層及後蝕刻殘餘物的方法，該方法接在用以將圖案轉移到底下介電層的乾蝕刻處理之後。介電層包含一超低介電常數(超低k或ULK)材料。例如，ULK材料包含利用電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理所形成的多孔SiCOH膜。利用如圖3中所述電漿處理裝置可施行移除步驟。然而，所討論的方法不限於此例示性描述的範疇內。
如上文提及，本發明者發現相較於O2 灰化處理，於電漿灰化處理中利用CO2 可減少對介電質的損害。本發明者更已發現改變灰化處理的某些實施態樣可減少介電質中經蝕刻之特徵部的臨界尺寸偏離。表1描述在各種乾電漿灰化處理(表1中所呈現)及HF濕清洗之後，ULK膜中經蝕刻之特徵部的臨界尺寸偏離(CD偏離，以奈米單位量測，nm)。對於密集地位於ULK膜(密集ULK CD偏離)內的特徵部及並非密集地位於ULK膜(分離(Iso)ULK CD偏離)內的特徵部來說，提供位於特徵部頂端(頂端)、特徵部中間深度(中間)及特徵部底部(底部)的CD偏離。
如表格1說明，施行乾電漿灰化步驟之處理情況的改變，其包含改變處理壓力、偏壓RF功率及處理氣體組成。從表格1的審視中，CO2 之流量的增加可導致密集及分離特徵部(見測試樣品C0及C4)之CD偏離中的邊際減少。此外，處理壓力的減少可導致密集及分離特徵部(見測試樣品C1及C2)之CD偏離中的邊際減少。又此外，偏壓RF功率的增加可導致密集及分離特徵部(見測試樣品C1及C4)之CD偏離中的邊際減少。進一步從表格1的審視中，鈍化氣體的加入可導致密集及分離特徵部(見測試樣品C1及C8)之CD偏離中的邊際減少，該鈍化氣體包含在處理氣體組成中加入CH4 。對於測試樣品C5來說，將總處理氣體流量的90%導入基板上方實質上位於基板之中央部份處，而將總處理氣體流量剩餘的10%導入實質上接近基板的邊緣部份。以如此方式，可進一步減少密集及分離特徵部之CD偏離。
仍參考表格1，測試樣品C9到C12說明在乾電漿灰化步驟之前施行前處理步驟的效果。該前處理步驟包含將基板暴露於具有烴氣(如CH4 )及鈍氣之前處理處理氣體所形成的電漿中。該鈍氣可包含如Ar之惰性氣體，或其可包含N2 。前處理步驟的使用影響密集及分離特徵部之CD偏離中的邊際減少。對於測試樣品C13來說，在乾電漿灰化步驟期間，施行烴氣及鈍氣(Ar)之導入。前處理步驟邊際地影響接在殘餘物移除步驟之後的CD偏離。
根據本發明之一實施例，圖7描述於電漿處理系統中移除基板上殘餘物之方法的流程圖。步驟400開始於將處理氣體導入電漿處理系統的步驟410，其中處理氣體包含二氧化碳(CO2 )。該處理氣體更包含鈍化氣體。例如，鈍化氣體包含烴氣(Cx Hy )，其中x、y代表大於或等於一之整數。烴氣(Cx Hy )可包含一種以上的C2 H4 、CH4 、C2 H2 、C2 H6 、C3 H4 、C3 H6 、C3 H8 、C4 H6 、C4 H8 、C4 H10 、C5 H8 、C5 H10 、C6 H6 、C6 H10 或C6 H12 ，或上述兩種以上。或者，處理氣體更包含鈍氣、如惰性氣體(即He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)。甚或者，處理氣體更包含O2 、CO、NO、NO2 或N2 O或上述兩種以上的組 合。
在420中，於電漿處理系統中利用如圖2到6所述系統之一及其組合，而從處理氣體形成電漿。
在430中，將包含殘餘物的基板暴露到420中所形成的電漿，該殘餘物包含但不限於光阻層或光阻層的殘餘物、ARC層或後蝕刻殘餘物。在第一段時間之後，步驟400結束。通常可藉由灰化光阻層所需的時間來指定將具有光阻層之基板暴露到電漿的第一段時間。通常，預先決定移除殘餘物所需的時間。或者，經由第二段時間或過灰化時間段，可進一步擴大時間段。如上所述，過灰化時間可包含一部份的時間，如第一段時間的1至100%，且此過灰化時段可包含超過終點偵測之灰化的延長。
根據另一實施例，在步驟410到430所述的電漿灰化處理之前可加上一前處理步驟。在執行電漿灰化處理以移除任何殘餘遮罩層及/或其他殘餘物之前，可利用前處理步驟來鈍化各種表面。
根據本發明之另一實施例，圖8描述一種於電漿處理系統中在基板上之介電層中形成特徵部的方法。該方法說明於流程圖500，其開始於在基板上形成介電層之步驟510。介電層包含一氧化層，如二氧化矽(SiO2 )，且可由包含化學氣相沉積(CVD)之多種處理來形成。或者，介電層具有小於SiO2 之介電常數的標準介電常數值，其大約為4(例如，熱性二氧化矽之介電常數的範圍自約3.8至約3.9)。更具體地，介電層可具有小於約3.0的介電常數或範圍自約1.6至約2.7的介電常數。
或者，介電層可具有低介電常數(或低k)介電膜的特性。介電層包含有機、無機及無機-有機混合材料至少其中一種。此外，介電層可為多孔或非多孔。例如，介電層包含利用CVD技術所沉積之無機、矽酸鹽為主的材料，例如氧化的有機矽烷(或有機矽氧烷)。此類膜的例子包含應用材料股份有限公司所販售的黑鑽石TM CVD有機矽酸鹽玻璃(OSG)膜，或Novellus Systems所販售的CoralTM CVD膜。同時，多孔介電膜包含單相材料，例如氧化矽為 主的基質，其具有在固化處理期間被打斷之CH3 鍵，俾能創造小空洞(或細孔)。此外，多孔介電膜包含雙相材料，例如具有有機材料(如成孔材料)細孔之氧化矽為主的基質，其在固化處理期間被蒸發。或者，介電膜包含利用SOD技術所沉積之無機、矽酸鹽為主的材料，例如氫倍半矽氧烷(HSQ)或甲基倍半矽氧烷(MSQ)。此類膜的例子包含Dow Corning所販售的FOx HSQ、Dow Corning所販售的XLK多孔HSQ及JSR Microelectronics所販售的JSR LKD-5109。又或者，介電膜包含利用SOD技術所沉積之有機材料。此類膜的例子包含Dow Chemical所販售的SiLK-I、SiLK-J、SiLK-H、SiLK-D與多孔SiLK半導體介電樹脂，及Honeywell所販售的FLARETM 及Nano-glass。
在520中，於基板上形成覆蓋介電層之一圖案化遮罩層，例如圖案化光阻層。遮罩層包含單一層或複數層。例如，遮罩層包含一或多個軟性遮罩層及視需要一或多個硬性遮罩層。例如，利用如光阻旋塗系統之習知技術可形成一光阻層。藉由利用習知技術，例如步進微光刻系統及顯影溶劑，可在光阻膜內形成圖案。
在530中，遮罩層圖案係轉移到介電層，俾能於該介電層中形成特徵部。利用乾蝕刻技術來完成圖案轉移，其中於電漿處理系統中施行蝕刻處理。例如，當蝕刻如氧化矽、二氧化矽等之氧化介電膜時，或當蝕刻如氧化的有機矽烷之無機低k介電膜時，蝕刻氣體組成通常包含氟碳為主的化學物質，如C4 F8 、C5 F8 、C3 F6 、C4 F6 、CF4 等至少一種，或氟碳氫為主的化學物質或其組合，及鈍氣、氧及CO至少一種。此外，例如，當蝕刻有機低k介電膜時，蝕刻氣體組成通常包含含氮氣體及含氫氣體至少一種。如前述之選擇性蝕刻介電膜的技術係為熟悉介電蝕刻處理之此項技藝者所熟知。
在540中，將遮罩層圖案、或剩餘光阻或後蝕刻殘餘物等移除。藉由將基板暴露到含CO2 之處理氣體所形成的電漿中而施行遮罩層的移除。處理氣體更包含一鈍化氣體。例如，鈍化氣體可 包含烴氣(Cx Hy )，其中x、y代表大於或等於一之整數。烴氣(Cx Hy )可包含一種以上的C2 H4 、CH4 、C2 H2 、C2 H6 、C3 H4 、C3 H6 、C3 H8 、C4 H6 、C4 H8 、C4 H10 、C5 H8 、C5 H10 、C6 H6 、C6 H10 或C6 H12 ，或上述兩種以上。或者，處理氣體更包含鈍氣、如惰性氣體(即He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)。甚或者，處理氣體更包含O2 、CO、NO、NO2 或N2 O或上述兩種以上的組合。
在電漿處理系統中，利用如圖2到6所述系統之任何一種而從處理氣體形成電漿，並將包含遮罩層之基板暴露到所形成的電漿。通常可藉由移除光阻所需的時間來指定將具有光阻之基板暴露到電漿的時間段。通常，預先決定移除光阻層所需的時間。然而，經由第二段時間或過灰化時間段，可進一步擴大時間段。如上所述，過灰化時間可包含一部份的時間，如時間段的1至100%，且此過灰化時段可包含超過終點偵測之灰化的延長。
在一實施例中，將光阻圖案轉移到介電層及移除該光阻係施行於相同的電漿處理系統中。在另一實施例中，將光阻圖案轉移到介電層及移除該光阻係施行於不同的電漿處理系統中。
根據另一實施例，一前處理過程可處在步驟540所述的電漿灰化處理之前。在施行電漿灰化處理之前，可利用前處理過程來鈍化包含介電層之表面的各種表面，俾能移除任何剩餘的遮罩層及/或其他殘餘物。可利用前處理過程來鈍化形成於介電層中之特徵部的側壁，俾能避免電漿灰化處理期間特徵部之臨界尺寸(CD)的偏離。例如，前處理過程可包含將遮罩層及介電層暴露到前處理處理氣體所形成的電漿，該前處理處理氣體包含一或多個烴氣及視需要一或多個鈍氣，例如惰性氣體或氮氣。
根據又一實施例，在電漿灰化處理期間，調整步驟540所述之電漿灰化處理，俾能減少形成於介電層中之特徵部的CD偏離。例如，流往實質上位於基板之中央部份上方區域的處理氣體之流量，可相對於流往實質上位於基板之周圍部份上方區域的處理氣體之流量而變。
雖然在上述細節中，已僅就本發明之確切實施例而說明，然而熟悉本項技藝者將容易地意識到在沒有實質上離開本發明之新穎教示及優點下，很多修改在實施例中係可能的。因此，意指所有諸如此類之修改應包含在本發明之範疇內。
1‧‧‧電漿處理系統
1a‧‧‧電漿處理系統
1b‧‧‧電漿處理系統
1c‧‧‧電漿處理系統
1d‧‧‧電漿處理系統
2‧‧‧圖案
3‧‧‧遮罩
4‧‧‧薄膜
5‧‧‧基板
6‧‧‧特徵部
10‧‧‧電漿處理室
12‧‧‧診斷系統
14‧‧‧控制器
15‧‧‧處理區
20‧‧‧基板支座
25‧‧‧基板
30‧‧‧真空泵抽系統
40‧‧‧RF產生器
50‧‧‧阻抗匹配網路
60‧‧‧磁場系統
70‧‧‧上部電極
72‧‧‧RF產生器
74‧‧‧阻抗匹配網路
80‧‧‧感應線圈
82‧‧‧RF產生器
84‧‧‧阻抗匹配網路
400‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
420‧‧‧步驟
430‧‧‧步驟
500‧‧‧流程圖
510‧‧‧步驟
520‧‧‧步驟
530‧‧‧步驟
540‧‧‧步驟
在隨附圖式中：圖1A、1B及1C顯示一薄膜之典型圖案蝕刻過程的另一略圖；根據本發明之一實施例，圖2顯示一電漿處理系統的簡化略圖；根據本發明之另一實施例，圖3顯示一電漿處理系統的略圖；根據本發明之另一實施例，圖4顯示一電漿處理系統的略圖；根據本發明之另一實施例，圖5顯示一電漿處理系統的略圖；根據本發明之另一實施例，圖6顯示一電漿處理系統的略圖；根據本發明之一實施例，圖7描述一種在電漿處理系統中移除基板上之遮罩層的方法；及根據本發明之另一實施例，圖8描述一種在基板上蝕刻薄膜的方法。
1‧‧‧電漿處理系統
10‧‧‧電漿處理室
12‧‧‧診斷系統
14‧‧‧控制器

Claims (21)

  1. 一種自基板移除殘餘物的方法，用以自一基板移除殘餘物，包含：基板配置步驟，將該基板配置於一電漿處理系統中，該基板具有：形成於其上的一介電層；及覆蓋該介電層的一遮罩層；其中該遮罩層包含形成於其內之一圖案，並且該介電層包含由於一蝕刻處理而形成於其內的一特徵部，該蝕刻處理用來將該遮罩層中的該圖案轉移到該介電層；前處理步驟，在導入包含二氧化碳(CO2 )之處理氣體之前，對該遮罩層進行前處理，其中該前處理包含：將包含一烴氣及一鈍氣之一前處理處理氣體導入，其中該烴氣具有化學式Cx Hy ，其中x及y為整數；於該電漿處理系統中，從該前處理處理氣體形成一前處理電漿；及將該遮罩層及該介電層暴露於該前處理電漿；處理氣體導入步驟，將包含二氧化碳(CO2 )之一處理氣體導入該電漿處理系統；電漿形成步驟，於該電漿處理系統中，從該處理氣體形成一電漿；及遮罩層移除步驟，利用該電漿自該基板移除該遮罩層。
  2. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中，該處理氣體導入步驟更包含導入具有該二氧化碳(CO2 )之一鈍化氣體。
  3. 如申請專利範圍第2項之自基板移除殘餘物的方法，其中，該處理氣體導入步驟更包含導入一烴氣(Cx Hy )，其中x及y為大於或等於一之整數。
  4. 如申請專利範圍第3項之自基板移除殘餘物的方法，其中，該處理氣體導入步驟包含導入C2 H4 、CH4 、C2 H2 、C2 H6 、C3 H4 、C3 H6 、C3 H8 、C4 H6 、C4 H8 、C4 H10 、C5 H8 、C5 H10 、C6 H6 、C6 H10 或C6 H12 ，或上述兩種以上的組合。
  5. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中，該處理氣體導入步驟更包含導入一鈍氣。
  6. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有一低介電常數介電層之一基板配置於該電漿處理系統中。
  7. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有一多孔介電層及一非多孔介電層至少其中之一的一基板配置於該電漿處理系統中。
  8. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有一介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含一有機材料及一無機材料至少其中一種。
  9. 如申請專利範圍第8項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有一介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含一無機有機混合材料。
  10. 如申請專利範圍第8項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有一介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含氧化的有機矽烷。
  11. 如申請專利範圍第8項之自基板移除殘餘物的方法，其中 該基板配置步驟包含將具有介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含氫倍半矽氧烷及甲基倍半矽氧烷至少其中一種。
  12. 如申請專利範圍第8項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含一矽酸鹽為主的材料。
  13. 如申請專利範圍第10項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有介電層之一基板配置於該電漿處理系統中，該介電層包含一聚集膜，該聚集膜包含矽、碳及氧。
  14. 如申請專利範圍第13項之自基板移除殘餘物的方法，其中該基板配置步驟包含將具有在該聚集膜中的氫之一基板予以配置。
  15. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，其中該處理氣體導入步驟更包含導入O2 、CO、NO、NO2 或N2 O或上述兩種以上的組合。
  16. 如申請專利範圍第1項之自基板移除殘餘物的方法，更包含：將該電漿處理系統之一室的壓力維持在80mT；及將800W的RF功率連接於該室。
  17. 如申請專利範圍第16項之自基板移除殘餘物的方法，其中該處理氣體導入步驟包含讓該處理氣體以750 sccm的流量流入該處理室。
  18. 如申請專利範圍第17項之自基板移除殘餘物的方法，其中將該處理氣體之總流量的90%導入到實質上接近該基板之一中央部份，而將該處理氣體之總流量的其餘10%導入到實質上接近該基板之一邊緣部份。
  19. 如申請專利範圍第18項之自基板移除殘餘物的方法，更包含：藉由將CH4 與Ar之混合物導入至室壓在10mT與50mT間的該室，以施行一前處理步驟。
  20. 一種電漿處理系統，用以自一基板移除光阻，該電漿處理系統包含：一電漿處理室，用以促進由一前處理處理氣體及一處理氣體形成一電漿，俾自一基板上的一介電層移除光阻；及一控制器，連接於該電漿處理室且用以執行一處理配方，該處理配方包含：在導入包含二氧化碳(CO2 )之該處理氣體之前，對該光阻進行前處理，其中該前處理包含：將包含一烴氣及一鈍氣之該前處理處理氣體導入，其中該烴氣具有化學式Cx Hy ，其中x及y為整數；於該電漿處理系統中，從該前處理處理氣體形成一前處理電漿；及將該光阻及該介電層暴露於該前處理電漿；將包含二氧化碳(CO2 )之該處理氣體導入該電漿處理系統；於該電漿處理系統中，從該處理氣體形成一電漿；及利用該電漿自該基板移除該光阻。
  21. 如申請專利範圍第20項之電漿處理系統，其中該處理氣體更包含一鈍化氣體。
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