[發明專利]用于增加光阻移除率之裝置及等離子體灰化方法

無效

• 申請號: 200580037928.6
• 申請日: 2005-09-01
• 公開（公告）號: CN101053063A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: D·費利斯;P·哈摩;A·貝克內爾
• 申請（專利權）人: 艾克塞利斯技術公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01J37/32;G03F7/42
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平;楊松齡

【相關申請案交互參照】

本申請案根據2004年9月1日申請之美國臨時申請 案第60/606,360號主張優先權，在此并入該臨時申請案 以供參照。

【發明所屬之技術領域】

本發明系關于半導體制造，特別是關于用于自基板移 除光阻劑和后蝕刻殘留物(post?etch?residue)之等離子 體灰化方法。

【先前技術】

近來，許多注意力集中于發展用于新一代電子產業之 低k介電質薄膜。當集成電路裝置之體積變小，沿著信號 傳導連接線之電阻電容RC延遲時間成為限制整體芯片速 度之主要因素之一。隨著冶銅技術之進展，電阻(R)已被 推展至其實際之最低極限。因此，注意力即轉移至降低電 容(C)以增進整體芯片之速度。達成此目標的方法之一系 降低環繞連接線之絕緣薄膜之介電常數(通常表示 為”k”)，藉以降低電容并增進整體芯片之速度。

傳統上，二氧化硅(SiO₂)被用來當成絕緣薄膜材料。 其所謂低k和高k乃是相對于二氧化硅(SiO₂)之介電常數 (k)而言，換言之，低k材料通常是指介電常數小于二氧 化硅(例如，小于約3.9)之材料，而高k材料通常是指介 電常數大于二氧化硅(例如，大于約3.9)之材料。低k材 料通常包括，但不限于，有機聚合物(organic?polymers)、 添加氟之非結晶碳(amorphous?fluorinated?carbons)、 奈米發泡材料(nanofoams)、含有機聚合物之硅基絕緣體、 摻碳之硅氧化物、摻氟之硅氧化物、及其它類似材料。

于基板(例如晶圓)上制造集成電路時，其最終之集成 電路產出之前須經過許多制程步驟。低k介電材料，特別 是含碳之低k介電材料，對于其中某些制程步驟可能較為 敏感。例如，用于灰化步驟之等離子體可同時剝除光阻材 料并移除部份含碳之低k介電質薄膜?；一ǔＶ敢缘入x 子體媒介之剝除方法，通過暴露于等離子體之下，殘余之 光阻劑和后蝕刻殘留物被自基板剝除或移除。此灰化方法 通常于蝕刻或植入制程執行之后發生，光阻材料于蝕刻或 植入制程中被當成屏蔽以在其下之基板蝕刻出電路布局 或是被用于選擇性地植入離子于該基板的露出區域。該灰 化步驟之后通常跟隨濕性化學處理以移除蝕刻殘留物之 痕跡。然而，此濕性化學處理可能導致該低k介電質品質 之降低，材質流失，同時也會造成介電常數之增加。

灰化方法和蝕刻方法有相當的差異是很重要的。雖然 兩者皆可以等離子體來媒介進行，蝕刻方法顯著不同處在 于其中等離子體之化學作用被選擇以透過光阻劑屏蔽之 中空部分來移除基板表面部分區域以將影像永久性地轉 印至該基板上。此等離子體通常包含低溫(例如，大約從 室溫(約21℃)至大約140℃)及低壓(在毫托(millitorr) 的位階)下之高能量離子轟擊以移除基板之一部份。并且， 暴露于離子下之基板部份通常以一大于或等于光阻劑屏 蔽移除率之效率被移除。

相對于蝕刻方法，灰化方法通常是指選擇性地移除光 阻劑屏蔽和蝕刻過程中形成之任何聚合物或殘留物?；一? 等離子體之化學性質比蝕刻等離子體之化學性質較不具 侵略性且通常被選擇以一個比其下基板之移除率大得多 之效率來移除光阻劑屏蔽層。此外，大部分的灰化方法會 將基板加熱至大于200℃之溫度以增加等離子體的活性， 并且是在相當高的壓力(在一托的位階)下執行。由此可 見，蝕刻和灰化方法系針對相當不同之材質之移除，且就 其本身而言，系分別利用了完全不同的等離子體化學性質 和方法。成功的灰化方法并不在于永久性地轉印影像至基 板上。確切地說，成功的灰化方法乃取決于不影響且不移 除下層材質，例如低k介電層的前提下，對于光阻劑，聚 合物和殘留物之移除率。

研究指出，使用含有氧、氮、氟之氣體源以產生灰化 等離子體之光阻劑移除方法對于造成低k介電質品質之 降低有相當大的影響。盡管含有這些氣體源之混合物能有 效率地自基板灰化光阻劑，此等氣體源之使用已被證明對 于含有低k介電質之基板是極其不利的。例如，含氧等離 子體于等離子體制程中即會提高低k介電層之介電常數。 介電常數之增加至少會影響互連電容值，其更直接對組件 之性能造成沖擊。此外，含氧等離子體通常亦不建議被用 于使用銅金屬層之先進組件制造，因為金屬銅易被氧化。