[發(fā)明專利]樹脂膜評價方法和制造半導體裝置的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710196089.3
• 申請日: 2007-12-03
• 公開（公告）號: CN101192555A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 上柳壽子;柴田聰;金木勵起;宮川纮平
• 申請（專利權）人: 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/266;G03F7/42
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發(fā)明涉及一種樹脂膜評價方法，其允許在例如半導體集成電路裝置的制造工藝中高效地評價在使用包括光敏樹脂膜如光致抗蝕劑膜的樹脂膜作為掩模用荷能帶電粒子處理半導體基板后，被處理的樹脂膜的變質(degenerateion)程度及其去除特性。并且本發(fā)明還涉及應用樹脂膜評價方法制造半導體裝置的方法。

背景技術

在半導體裝置如半導體集成電路裝置的制造工藝中，一種常用的技術是在半導體基板上形成光敏樹脂膜如光致抗蝕劑膜的圖案，并使用該圖案作為掩模。例如，該圖案被用作掩模，以便以離子注入的方法在半導體基板中注入雜質如磷、硼或砷。然后，例如形成MOS(金屬氧化物半導體)晶體管的源/漏區(qū)和漏擴展區(qū)。在干蝕刻中，當圖案被用作為掩模時底膜(underlying?film)或半導體基板暴露于蝕刻氣體等離子體。然后，底膜或半導體基板依照該圖案被加工成形。

在這種離子注入或干蝕刻中用作掩模的光致抗蝕劑膜受到離子注入中的離子或干蝕刻中的等離子體的離子轟擊。其間，光致抗蝕劑膜的表面硬化或變質。光致抗蝕劑受到的離子轟擊越多，表面硬化或變質的程度越高(例如，見日本專利申請公開第H6-252042號和第2004-191833號)。

當在光致抗蝕劑膜的表面上形成如上所述的硬化或變質的層(下文中稱為變質層)時，當注入劑量很高時很難去除光致抗蝕劑膜。大約140℃的硫酸-過氧化氫混合物(SPM)被廣泛使用以便去除光致抗蝕劑膜(以清洗半導體基板)。然而，僅使用SPM不能完全地去除光致抗蝕劑膜。因此，為了去除在離子注入中用作掩模的光致抗蝕劑膜，光致抗蝕劑膜首先通過各向同性氧等離子體的降流(down?flow)去除，然后半導體基板用SPM徹底地清洗。以這種方式，沒有光致抗蝕劑膜殘渣的半導體基板被進一步加工。

在半導體裝置的通常的制造工藝中，光致抗蝕劑膜去除工序和具體的工藝條件一旦確定就不被改變。另一方面，為了確定光致抗蝕劑膜去除條件，要評價包括光致抗蝕劑膜的樹脂膜的硬化或變質程度。樹脂膜的評價如下進行。

圖14A至14E顯示了解釋廣泛使用的現(xiàn)有技術樹脂膜評價方法的橫剖面圖。如圖14A中所示，所需的膜102如氧化硅膜和光致抗蝕劑膜103在硅基板101上以此順序從底部形成。然后，如圖14B中所示，光致抗蝕劑膜103經(jīng)具有所需圖案的中間掩模104暴露于曝光105如紫外線、電子或X射線。經(jīng)曝光的光致抗蝕劑膜103被顯影，用凈化水清洗，并后烘烤以使光致抗蝕劑膜103具有如圖14C所示的圖案。隨后，如圖14D所示，使用該圖案作為掩模通過離子注入將離子106如磷、硼或砷注入在半導體基板101中。在此，其中注入了離子106的光致抗蝕劑膜103的表面層形成了變質層112，該變質層112的分子結構不同于深層部分。然后，如圖14E中所示進行上述的氧等離子體處理和SPM清洗以去除光致抗蝕劑膜103。

在清洗后，去除光致抗蝕劑的表面用激光束110照射，并且探測被抗蝕劑殘渣111反射的光(或被抗蝕劑殘渣111散射的光)來確定微粒計數(shù)。如果光致抗蝕劑膜103在規(guī)定的條件下被去除，則以此方式確定的微粒計數(shù)是指示在光致抗蝕劑膜103的表面上形成的變質層112的硬化或變質程度的指標。當在規(guī)定條件下進行離子注入時，微粒計數(shù)是指示施加于包括變質層112的光致抗蝕劑膜103上的去除條件的抗蝕劑去除能力的指標。以此方式，就能評價硬化或變質的程度和樹脂膜的去除特性。

當如圖14D中所示的離子注入用干蝕刻如等離子體蝕刻來替代時，上述的評價方法同樣適用。在這種情況下，可根據(jù)微粒計數(shù)來評價由于暴露于蝕刻氣體等離子體而在光致抗蝕劑膜103的表面層中形成的變質層的硬化或變質程度以及等離子體蝕刻的光致抗蝕劑膜103的去除特性。

在半導體集成電路裝置的制造工藝中，如果要檢查，通常不定期地通過上述的評價方法來檢查樹脂膜如光致抗蝕劑膜的去除情況。在一些情況下，通過測量SEM(掃描電子顯微術)圖像來確定由于形成變質層而引起的抗蝕劑的收縮以評價干蝕刻過程中的變質程度。

發(fā)明內容

在最近的具有帶有更精細圖案的半導體元件的半導體集成電路裝置中，在硅基板上形成具有淺pn結的雜質區(qū)，并且多層布線結構的層間絕緣膜傾向于具有低介電常數(shù)(低-k)。因此，當如上所述通過氧等離子體處理和SPM清洗去除光致抗蝕劑膜時，下面的問題就會變得明顯起來。