專利名稱：去除光致抗蝕劑的方法及應用該方法的等離子體處理設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子技術領域，具體地，涉及一種去除光致抗蝕劑的方法及應用該
方法的等離子體處理設備。
背景技術：
隨著科技進步，大規(guī)模集成電路已經(jīng)應用到社會生產(chǎn)的各個領域當中，其對集成 度和加工精度的要求也越來越高。半導體加工企業(yè)必須不斷提高自身的生產(chǎn)能力和加工質 量才能符合新的市場需求。 半導體器件的加工，是以光致抗蝕劑為中間媒介并利用其抗蝕性能實現(xiàn)圖形的變 換、轉移和處理，最終把圖形信息傳遞到硅片上的一種工藝。加工過程包括①圖形傳遞工 藝，在待加工硅片表面均勻涂布光致抗蝕劑，使之形成光致抗蝕劑薄層，然后通過顯影操作 將所需圖形精確傳遞到光致抗蝕劑薄層上；②刻蝕工藝，通過化學和/或物理方法，將硅片 上未被光致抗蝕劑掩蔽的部分除去，從而獲得具有所需圖形特征的硅片表面。
經(jīng)過上述刻蝕工藝處理后的硅片結構如圖1所示，多晶硅2附著在介質層3上，多 晶硅2的表面為光致抗蝕劑1。其中，光致抗蝕劑主要是由聚合物和其他有機、無機材料組 成，其大致可分為正型抗蝕劑和負型抗蝕劑兩種。 在實際應用中，要得到硅片成品還需將其表面的光致抗蝕劑去除，然而在經(jīng)過等 離子刻蝕或離子注入等處理后，光致抗蝕劑表面會形成一定厚度的富碳結構或類似富碳結 構的硬化層，這使得有效并均勻地去除光致抗蝕劑變得困難，并且在去除光致抗蝕劑的過 程中還會對硅片(本文所說的硅片包括介質層及多晶硅/單晶硅層)表面有損傷。特別是 近年來，隨著低k值材料(k值在2.5以下)的應用、關鍵尺寸的減小以及多晶硅/單晶硅 層和介質層的厚度變薄，也就對快速均勻地去除光致抗蝕劑、同時有效減少甚至避免對硅 片表面的損傷提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種去除光致抗蝕劑的方法，其能夠快速、均勻地去 除硅片上含有硬化層的光致抗蝕劑，同時不會損傷硅片表面。 本發(fā)明還提供一種應用上述去除光致抗蝕劑的方法的等離子體處理設備，其同樣 能夠快速、均勻地去除硅片上含有硬化層的光致抗蝕劑，同時不會損傷到硅片表面。
為此，本發(fā)明提供一種去除光致抗蝕劑的方法，包括下述步驟 100)借助于第一種工藝氣體對硅片表面的光致抗蝕劑進行刻蝕，以便至少去除光 致抗蝕劑上的硬化層； 200)借助于第二種工藝氣體繼續(xù)對所述光致抗蝕劑進行刻蝕，以去除剩余的光致 抗蝕劑。 其中，所述第一種工藝氣體的組分包括02和CHxFy，或者包括02、N2和CHxFy，或者 包括02、 C02和CHxFy，或者包括02、 N2、 C02和CHxFy。
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其中，所述第二種工藝氣體的組分包括02，或者包括02和n2，或者包括02和C02，或 者包括02、^和C02。 其中，所述第一種工藝氣體中的02流量大于所述第一種工藝氣體總流量的40%。
其中，所述第一種工藝氣體中的CHxFy流量小于等于所述第一種工藝氣體總流量 的30%。其中，所述CHxFy氣體為CF4、 CHF3、 CH2F2、 CH3F中的一種或幾種。 其中，所述第二種工藝氣體中的02流量大于所述第二種工藝氣體總流量的40%。 其中，所述第一種工藝氣體中o2和n2的流量比例在i : i 6 : i的范圍內(nèi)，o2 和co2的流量比例在i : i 8 : i的范圍內(nèi)。 其中，所述第二種工藝氣體中o2和n2的流量比例在i : i 6 : i的范圍內(nèi)，o2 和co2的流量比例在i : i 8 : i的范圍內(nèi)。 其中，在步驟100)中，采用第一種工藝氣體進行刻蝕的時間為5 15秒。
其中，根據(jù)520nm譜線控制所述步驟100)和/或步驟200)的終止時刻。
其中，該方法中所采用的工藝參數(shù)如下上電極的功率維持在200 800W之間，下 電極的功率維持在0 20W之間，并且反應腔室內(nèi)的壓力維持在20 80mTorr之間。
作為另一個技術方案，本發(fā)明還提供了一種等離子體處理設備，其包括反應腔室 及上、下電極，并且應用上述去除光致抗蝕劑的方法，以快速、均勻地去除硅片表面的光致 抗蝕劑，并減少甚至避免對硅片表面的損傷。
本發(fā)明具有下述有益效果 本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法，首先借助于含有02、 CHxFy等組分的第一 種工藝氣體對光致抗蝕劑的硬化層進行快速刻蝕，待硬化層被完全去除后，再借助于不含 CHxFy的第二種工藝氣體刻蝕剩余的光致抗蝕劑，以避免CHxFy氣體損傷硅片表面(例如硅 片上的多晶硅、介質層的表面)。因此，本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法既能夠快速、均 勻地去除含有硬化層的光致抗蝕劑，又能夠減少甚至避免損傷硅片表面，進而還能夠有效 地提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工質量。 類似地，由于本發(fā)明提供的等離子體處理設備應用了本發(fā)明所提供的上述去除光 致抗蝕劑的方法，因而其同樣能夠快速、均勻地去除含有硬化層的光致抗蝕劑，并且能夠減 少甚至避免損傷硅片表面(例如硅片上的多晶硅、介質層的表面)，進而還能夠有效地提高 企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工質量。


圖1為帶有光致抗蝕劑的硅片結構示意圖； 圖2為本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法的流程示意圖； 圖3為帶有未被去除的光致抗蝕劑的硅片示意圖；以及 圖4為采用本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法處理后的硅片示意圖。
具體實施例方式
為使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明提 供的去除光致抗蝕劑的方法及應用該方法的等離子體處理設備進行詳細描述。
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請參閱圖2，本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法主要包括以下步驟 100)在反應腔室中，借助于第一種工藝氣體對硅片表面的光致抗蝕劑進行刻蝕，
以便至少去除光致抗蝕劑上的硬化層。 200)借助于第二種工藝氣體繼續(xù)對所述光致抗蝕劑進行刻蝕，以去除剩余的光致 抗蝕劑。 其中，步驟100)中所采用的第一種工藝氣體的組分包括02、CHxFy、N2、C02等氣體， 在此，02和CHxFy為主要成分，不可或缺；而N2和C02可以加入也可以不加入，或者只加入 其中的一種。例如，第一種工藝氣體的組分可以包括02、CHxFy，或者包括02、N2、CHxFy，或者 包括02、 C02、 CHxFy，或者包括02、 N2、 C02、 CHxFy等。其中的CHxFy代表一類含氟氣體，具體 地，其可以為CF4、CHF3、CH2F2、CH3F中的一種或者為其中幾種的混合氣體。
至于各組分的含量比值，可以通過調整各組分的流量值來實現(xiàn)。例如，各組分氣體 的流量值可在下述范圍內(nèi)進行調整，即，02流量大于第一種工藝氣體總流量的40%，例如可 以使02流量介于第一種工藝氣體總流量的51%和89%之間；CHxFy流量小于等于第一種工 藝氣體總流量的30%，例如可以使CHxFy氣體流量小于等于總流量的19% ;02和N2的流量
比例在i : i 6 : i的范圍內(nèi)，02和0)2的流量比例在i : 1 8 : i的范圍內(nèi)。 在實際工藝過程中，使腔室內(nèi)壓力維持在20 80mTorr之間，例如可以使壓力維 持在30mTorr (如下面應用實例中所示的)，也可以使其維持在20 29mTorr之間或維持在 31 49mTorr之間。使上電極的功率維持在200 800W之間，例如可以使其維持在200 390W之間；使下電極的功率維持在0 20W之間，例如可以使其維持在0W(如下面應用實 例中所示的)，也可以使其維持在1 20W之間。并且，以一定流量向反應腔室內(nèi)注入工藝 氣體。各氣體組分的體積流量可以根據(jù)實際工藝需要進行調整，例如，可以在下述范圍內(nèi)進 行調整02， 50 290Sccm ;CHxFy， 6 49Sccm ;N2和/或C02， 10 200Sccm。
這樣，借助于第一種工藝氣體所形成的等離子體對硅片表面的光致抗蝕劑進行刻
蝕，能夠快速并有效地去除光致抗蝕劑的硬化層。該硬化層的厚度一般為200 A以上，為了 防止CHxFy氣體所形成的含F(xiàn)等離子體對硅片表面(例如硅片上的多晶硅、介質層的表面) 造成損傷，應將刻蝕時間控制在15秒之內(nèi)，例如控制在5 15秒之間。
事實上，在步驟100)中可以借助于520nm譜線對本步驟的終止時刻進行控制。這 是因為，520nm譜線可反映出等離子體氣氛中的C-0濃度變化，當光致抗蝕劑的硬化層被去 除干凈后，反應腔室中的C-O濃度會明顯增加，此時的520nm譜線強度也將明顯增大，據(jù)此 便可準確判斷出步驟IOO)的終止時刻。當然，在實際工藝中也可以根據(jù)具體工藝需要而采 用其他波段的譜線進行終止時刻的判定；或者，也可以根據(jù)預先實驗獲得的本步驟工藝所 需時間或經(jīng)驗值來確定步驟100)的終止時刻。 在步驟100)中去除光致抗蝕劑上的硬化層并到達終止時刻后，便可進入到步驟 200)以繼續(xù)對剩余的光致抗蝕劑進行刻蝕并將其完全去除。由于步驟100)處理之后所剩 下的光致抗蝕劑不含有硬化層而較易去除，同時為防止對硅片表面的損傷，因而在該步驟 200)中采用不含CHxFy的第二種工藝氣體進行刻蝕。該第二種工藝氣體的組分包括02、 N2、C02等氣體，其中02流量大于第二種工藝氣體總流量的40% ，并且02和N2的流量比例在
i : i 6 : i的范圍內(nèi)，02和0)2的流量比例在1 : 1 8 : i的范圍內(nèi)。至于步驟200)
中的其他工藝參數(shù)，可以與步驟100)中的類似，在此不再贅述。
在該步驟200)中同樣可以借助于520nm譜線來確定步驟200)的終止時刻。具體 地，當光致抗蝕劑完全被去除后，反應腔室中的C-0濃度隨之降低，此時，520nm譜線強度也 將出現(xiàn)明顯的降低，基于此便可以確定本步驟200)的終止時刻。當然，也可以采用類似于 步驟IOO)中所述的其他方式來確定步驟200)的終止時刻。 經(jīng)過本發(fā)明所述方法處理后，對硅片介質層的損耗可以限制在2-3丄以下。由此可 見，采用本發(fā)明提供的方法可以減少甚至避免對硅片的損傷。 下面以一個具體應用實例來詳細說明本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑方法及其效 果。 請參閱圖3，其中示出了帶有光致抗蝕劑的硅片。其中，光致抗蝕劑厚度為
5000 i ，且其表層形成有富碳或類似富碳結構的硬化層，該硬化層厚度為200 A左右。
第一步利用本申請人提供的NMC508A型等離子刻蝕機而對圖3所示硅片的表面
進行去除光致抗蝕劑的操作。本步驟中的含氟氣體采用ciyv并且所采用的工藝參數(shù)如
下 壓力30mT ; 上電極功率350W; 下電極功率OW; 工藝氣體組分及含量比例(以各氣體的流量值表示) 02流量100Sccm、 N2流量50sccm、 CH2F2流量15sccm。 以上述參數(shù)對光致抗蝕劑持續(xù)刻蝕10s，可均勻地去除厚度800;左右的光致抗
蝕劑。由于光致抗蝕劑的硬化層厚度為200;左右，所以經(jīng)過10s的刻蝕后，可確保該硬化 層已被徹底去除。 第二步對已去除硬化層的光致抗蝕劑繼續(xù)進行刻蝕。本步驟中所采用的工藝參 數(shù)如下 壓力40mT ;
上電極功率350W;
下電極功率OW; 工藝氣體組分及含量比例(以各氣體的流量值表示)
02 f克量100Sccm、 N2 f克量50sccm。 本步驟中的刻蝕速率約為5000義/min，以實現(xiàn)對剩余光致抗蝕劑的快速刻蝕，并 通過監(jiān)測520nm譜線強度變化來確定本步驟的終止時間。 采用如上所述的兩步處理后，圖3所示硅片表面的光致抗蝕劑可被徹底去除，于 是得到圖4所示的硅片。通過仔細比較圖3和圖4可以看出，采用本發(fā)明提供的方法不僅 能夠快速、均勻且徹底地去除硅片表面的光致抗蝕劑，而且相對于現(xiàn)有方法還能夠減少甚 至避免對硅片表面的損傷。 需要指出的是，盡管前述應用實例中采用了本申請人提供的型號為NMC508A的等 離子刻蝕機，然而在實際應用中也可以采用其他廠家其他型號的等離子體處理設備，并且 諸如電極功率、刻蝕時間、氣體含量比例等的工藝參數(shù)可以根據(jù)所采用的等離子體處理設 備和所處理硅片的不同而作相應的調整。
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此外，本發(fā)明還提供了一種等離子體處理設備，其包括反應腔室、上/下電極，并 且該等離子體處理設備應用了本發(fā)明提供的上述去除光致抗蝕劑的方法，以快速、均勻地 去除硅片表面的光致抗蝕劑，并且減少甚至避免對硅片表面造成損傷。 可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內(nèi)的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，包括下述步驟100)借助于第一種工藝氣體對硅片表面的光致抗蝕劑進行刻蝕，以便至少去除光致抗蝕劑上的硬化層；200)借助于第二種工藝氣體繼續(xù)對所述光致抗蝕劑進行刻蝕，以去除剩余的光致抗蝕劑。
2. 根據(jù)權利要求1所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第一種工藝氣體 的組分包括02和CHxFy，或者包括02、 n2和CHxFy，或者包括02、 C02和CHxFy，或者包括02、 n2、C02禾口 CHxFy。
3. 根據(jù)權利要求1所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第二種工藝氣體 的組分包括02，或者包括02和n2，或者包括02和C02，或者包括02、 n2和C02。
4. 根據(jù)權利要求2所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第一種工藝氣體 中的02流量大于所述第一種工藝氣體總流量的40%。
5. 根據(jù)權利要求2所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第一種工藝氣體 中的CHxFy流量小于等于所述第一種工藝氣體總流量的30%。
6. 根據(jù)權利要求2所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述CHxFy氣體為CF4、 CHF3、 CH2F2、 CH3F中的一種或幾種。
7. 根據(jù)權利要求3所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第二種工藝氣體 中的02流量大于所述第二種工藝氣體總流量的40%。
8. 根據(jù)權利要求2所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第一種工藝氣體中o2和n2的流量比例在i : i 6 : i的范圍內(nèi)，o2和co2的流量比例在i : i 8 : i 的范圍內(nèi)。
9. 根據(jù)權利要求3所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，所述第二種工藝氣體中o2和n2的流量比例在i : i 6 : i的范圍內(nèi)，o2和co2的流量比例在i : i 8 : i 的范圍內(nèi)。
10. 根據(jù)權利要求i所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，在步驟ioo)中，采用第一種工藝氣體進行刻蝕的時間為5 15秒。
11. 根據(jù)權利要求1所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，根據(jù)520nm譜線控制 所述步驟100)和/或步驟200)的終止時刻。
12. 根據(jù)權利要求1所述的去除光致抗蝕劑的方法，其特征在于，該方法中所采用的工 藝參數(shù)如下上電極的功率維持在200 800W之間，下電極的功率維持在0 20W之間，并 且反應腔室內(nèi)的壓力維持在20 80mTorr之間。
13. —種等離子體處理設備，包括反應腔室及上、下電極，其特征在于，其應用如權利要 求1至12中任意一項所述的去除光致抗蝕劑的方法，以快速、均勻地去除硅片表面的光致 抗蝕劑，并減少甚至避免對硅片表面的損傷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種去除光致抗蝕劑的方法，包括100)借助于第一種工藝氣體對硅片表面的光致抗蝕劑進行刻蝕，以便至少去除光致抗蝕劑上的硬化層；200)借助于第二種工藝氣體繼續(xù)對所述光致抗蝕劑進行刻蝕，以去除剩余的光致抗蝕劑。此外，本發(fā)明還提供一種應用上述去除光致抗蝕劑的方法的等離子體處理設備。本發(fā)明提供的去除光致抗蝕劑的方法和等離子體處理設備能夠快速均勻地去除硅片表面的光致抗蝕劑，并且可有效減小甚至避免對硅片表面的損傷，同時還具有提高生產(chǎn)效率和加工質量等的優(yōu)點。
文檔編號G03F7/42GK101738877SQ20081022665
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月19日 優(yōu)先權日2008年11月19日
發(fā)明者朱哲淵 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司