專利名稱：一種防止重工光阻倒塌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝，特別是有關(guān)于一種防止重工光阻倒塌的光阻重工工藝。
微影工藝為決定集成電路制作中各層薄膜圖案及雜質(zhì)區(qū)域的關(guān)鍵步驟，因此微影技術(shù)的優(yōu)劣不僅會影響組件的積集度及性能，也影響了產(chǎn)能和制造成本。微影技術(shù)的原理在芯片表面涂布一層光阻材料，利用曝光顯影步驟將光罩上的圖案暫時轉(zhuǎn)移至覆蓋在芯片上的光阻層，以作為后續(xù)蝕刻或離子布植時的保護罩幕。當(dāng)完成蝕刻或離子布植之后，再將光阻層去除以進行后續(xù)的工藝。工藝的良好率和精確度與光阻的好壞有非常密切的關(guān)系，理想的微影工藝將光罩上的圖案完整地轉(zhuǎn)移至光阻上，而決定微影技術(shù)的良劣則取決于曝光步驟。由于芯片表面的反射率變化將會影響光阻曝光的結(jié)果，因此在組件的微影步驟時，必須將芯片表面的反射率控制在適當(dāng)?shù)姆秶?，以便得到良好且精?zhǔn)的光阻圖案。
然而，在深次微米工藝中，通常不易于多晶硅層上制作出令人滿意的光阻圖案。當(dāng)做出的光阻圖案失敗或未達(dá)制作標(biāo)準(zhǔn)時，便需要對芯片進行光阻重工(Rework)。即，將芯片上失敗或不滿意的光阻去除，然后再重新進行微影步驟。一般去光阻的方法主要有濕式去除法及干式去除法二種，濕式去除法是利用有機溶液或無機溶液剝除光阻，常用的有機溶液有丙酮(Acetone)及芳香族(Phenol Base)等，而無機溶液為硫酸及雙氧水等。干式去除法是以電漿方式對光阻進行剝除，通常使用含氧電漿(Oxygen Plasma)對光阻進行反應(yīng)性蝕刻，此類似燃燒反應(yīng)，使光阻形成氣態(tài)的CO、CO2及H2O，再利用電漿反應(yīng)室內(nèi)的真空系統(tǒng)抽離。為了能徹底地去除光阻，及避免電漿反應(yīng)所殘留的灰粒及其它物質(zhì)存留在芯片表面，可以采用濕式及干式兩者相互搭配的去光阻法來進行去光阻工藝。
在經(jīng)歷氧電漿的高溫燃燒作用及浸泡過含有強酸的去光阻液之后，芯片表面的濕度及反射率會產(chǎn)生變化而不同于原來的濕度及反射率。當(dāng)再次進行光阻曝光時，由于曝光機臺的設(shè)定參數(shù)與重工過的芯片表面的折射率無法配合，會造成光阻曝光不足或過量，致使經(jīng)顯影過的光阻發(fā)生變形或倒塌的情形。因此，當(dāng)重工過的芯片要進行再次微影步驟之前，必須配合芯片表面的濕度及反射率來重新調(diào)整曝光機臺的工藝參數(shù)，以防止重工光阻倒塌及避免不當(dāng)?shù)膱D案轉(zhuǎn)移而導(dǎo)致整個或整批芯片報廢。
然而，重新調(diào)整曝光機臺的工藝參數(shù)將會增加制作的時間，使工藝變得更加復(fù)雜及降低產(chǎn)能，若直接更換整批芯片又會造成制作成本過高。因此，亟需發(fā)展一種新的光阻重工方法，以在既有的半導(dǎo)體設(shè)備及工藝參數(shù)下，對原來的芯片進行光阻重工，以解決上述光阻重工后的倒塌問題，提高制作良好率及節(jié)省制作成本。
本發(fā)明的一個目的是提供一種防止重工光阻倒塌的方法，在去除光阻之后及再次進行微影步驟之前，先使用一氧化二氮氣體對芯片表面進行處理，使芯片表面的濕度及反射率回復(fù)至重工前的適當(dāng)范圍，而不需重新調(diào)整曝光機臺的工藝參數(shù)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種光阻重工方法，其可避免光阻重工后由于芯片表面的濕度及反射率的改變，而造成光阻倒塌的情形。
根據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明揭示一種防止重工光阻倒塌的方法，適用于半導(dǎo)體基材，此半導(dǎo)體基材上形成一第一光阻圖案，此方法的步驟包括去除第一光阻圖案，以及將半導(dǎo)體基材曝露于一氧化二氮氣體中一預(yù)定時間，以在基材的表面形成一原始氧化層。其中去除第一光阻圖案的步驟包括使用氧電漿去光阻及/或濕式去光阻。
本發(fā)明也揭示一種光阻重工方法，此方法的步驟包括提供一含有多晶硅層的半導(dǎo)體基材，形成一第一光阻圖案于多晶硅層上，去除第一光阻圖案，將半導(dǎo)體基材曝露于一氧化二氮氣體中一預(yù)定時間，以在多晶硅層的表面形成一原始氧化層，以及形成一第二光阻圖案于多晶硅層上。其中多晶硅層上更包括一抗反射涂蓋層(Anti-ReflectionLayer)，以及去除第一光阻圖案的步驟包括使用氧電漿去光阻及濕式去光阻。
圖號對照說明10半導(dǎo)體基底 12閘氧化層14多晶硅層16抗反射涂蓋層18光阻20柵極22～28步驟32～36步驟請參照

圖1，其中繪示一形成晶體管的柵極的工藝剖面示意圖。一半導(dǎo)體基材10上形成一閘氧化層12。較佳地，閘氧化層12可使用熱氧化法在溫度約為1000～1300℃的氧化爐管內(nèi)，于基材10表面形成一層二氧化硅(SiO2)。接著，在門氧化層12上形成一層多晶硅層14。多晶硅層14可利用化學(xué)氣相沉積法形成，形成的厚度約為500～5000埃，較佳為2000埃。隨后，在多晶硅層14上覆蓋一層抗反射涂蓋層(Anti-Reflective Coating，ARC)16。較佳地，抗反射涂蓋層16可使用化學(xué)氣相沉積法沉積一層氮氧化硅(SiON)材料于多晶硅層14上。抗反射涂蓋層16的厚度約為500～800埃，較佳為550埃，且其反射率約為1.5。
接著，形成一適當(dāng)?shù)恼蜇?fù)光阻層18于抗反射涂蓋層16上，光阻層18的材料可為任何適當(dāng)?shù)墓庾璨牧?。光阻?8可使用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄍ坎加诳狗瓷渫可w層16上，例如可使用旋涂法(Spin Coating)。接著，使用已知的曝光顯影技術(shù)以在光阻層18上定義出意欲的圖案。
當(dāng)制作出的光阻圖案不令人滿意時，例如不正確的形狀或尺寸，或者光阻圖案受損變形時，便必須對光阻進行重工。即，自芯片表面移除不滿意的光阻圖案，再重新形成一層新的光阻圖案。去除光阻的方法一般是將芯片置放于干式光阻去除機(Asher Photoresist Strip)，使用溫度約為240℃左右的氧電漿進行光阻剝除，然后再將芯片浸泡于含有硫酸、雙氧水及水的去光阻溶液中，以將芯片上的殘余光阻及氧電漿灰粒去除干凈。在高溫的電漿處理及強酸的化學(xué)溶液作用后，芯片表面的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，致使芯片表面的濕潤度(Moisture)以及反射率(Refractivity)明顯改變。此時，若在原有的曝光機臺上以預(yù)設(shè)的工藝參數(shù)對芯片上重工的光阻進行曝光時，容易因為曝光不足或過量而在顯影之后造成重工光阻變形或倒塌。因此，半導(dǎo)體廠的黃光部門必須針對每一個或每一批需要重工的芯片表面狀況來調(diào)整工藝參數(shù)，以于芯片上形成良好的重工光阻，防止光阻倒塌的情況發(fā)生。
為了避免在每次光阻重工后重新調(diào)整曝光機臺的工藝參數(shù)，以及防止重工光阻倒塌導(dǎo)致后續(xù)工藝良好率降低等問題，本發(fā)明提出一種防止重工光阻倒塌的光阻重工工藝。請參閱圖2，其中繪示一根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例的光阻重工工藝的流程圖。如圖2所示，首先在步驟22中使用干式去光阻法進行光阻去除。在本發(fā)明的一個較佳實施例中，將含有欲去除光阻的芯片置放于240℃的氧電漿中進行干式去除。接著于步驟24中，將經(jīng)過氧電漿處理的芯片浸泡于由硫酸、雙氧水及水組成的去光阻液中一段時間，以將殘留于芯片表面上的氧電漿灰粒及其它物質(zhì)徹底清除。
隨后在步驟26中，利用化學(xué)氣相沉積方式，將芯片置于通有一氧化二氮氣體的處理室內(nèi)一段時間，以在芯片表面長出一層富含氮(Nitrogen-rich)的薄的原始氧化層(Native Oxide)。此步驟的處理的時間約為5～15秒，較佳為10秒，處理室內(nèi)的氣體溫度約在350～500℃之間，較佳為400℃，一氧化二氮氣體的流量約為50～100sccm。
最后，在步驟28中，使用現(xiàn)有的微影步驟再次地形成光阻圖案于芯片表面。利用一氧化二氮氣體處理，使芯片表面的氮氧化硅的反射率會更加穩(wěn)定且與重工前的芯片表面的反射率一致。因此，重工過的芯片可在原來的曝光機臺上使用原有的工藝參數(shù)而不需要再調(diào)整，芯片上重工過的光阻不會發(fā)生倒塌情形，因而減少光阻再次重工的次數(shù)及降低制作成本。
在本發(fā)明的另一個較佳實施例中，去光阻的步驟也可僅使用氧電漿去光阻。請參閱圖3，其中繪示一根據(jù)本發(fā)明的另一個較佳實施例的光阻重工工藝的流程圖。如圖3所示，在步驟32中，先使用干式去光阻法進行光阻去除，將含有欲去除光阻的芯片置放于240℃的氧電漿中進行干式去除。接著于步驟34中，利用化學(xué)氣相沉積方式，將芯片置于通有一氧化二氮氣體的處理室內(nèi)一段時間，以在芯片表面長出一層富含氮的原始氧化層，一氧化二氮氣體處理的時間約為5～15秒，較佳約為10秒，氣體的溫度約在350～500℃之間，較佳約為400℃，而一氧化二氮氣體的流量約為50～100sccm。此時，經(jīng)由一氧化二氮氣體處理過的芯片表面的反射率值變得較穩(wěn)定且與光阻重工前的芯片表面的反射率值一致。因此，重工過的芯片可在原來的曝光機臺上使用原有的工藝參數(shù)而不需要再調(diào)整。最后，于步驟36中，使用現(xiàn)有的微影步驟再次地形成光阻圖案于芯片表面。
以下將就本發(fā)明的方法與現(xiàn)有方法進行光阻重工后的芯片檢測比較實驗，并將所得的結(jié)果顯示于表1。在本發(fā)明的實驗中將試驗的芯片分為三組，每一組的芯片表面依序形成有一層多晶硅層及一層光阻層。第一組的芯片在240℃左右的溫度下進行氧電漿去光阻，接著再將芯片浸泡于由硫酸、雙氧水與水組成的去光阻液中進行濕式去光阻，最后再形成一層圖案化的光阻層于多晶硅層上。第二組的芯片在240℃左右的溫度下進行氧電漿去光阻之后，再將芯片浸泡于由硫酸、雙氧水與水組成的去光阻液中進行濕式去光阻，隨后將芯片置于通有約400℃的一氧化二氮氣體的沉積反應(yīng)室中約10秒鐘，以在多晶硅層表面形成一層薄的原始氧化層，最后再形成一層圖案化的光阻層于多晶硅層上。第三組的芯片在約240℃左右的溫度下進行氧電漿去光阻，接著將芯片置于通有約400℃的一氧化二氮氣體的沉積反應(yīng)室中約10秒鐘，以形成一層薄的原始氧化層于多晶硅層表面，最后再形成一層圖案化的光阻層于多晶硅層上。本實驗中，使用現(xiàn)有的光罩錯誤檢測儀器KLA來對各組的芯片表面進行顯影后檢查(After Develop Inspection，ADI)，其結(jié)果如下表1(單位埃)

由實驗的結(jié)果可知，第一組的芯片在光阻重工之后，由于未進行一氧化二氮氣體處理，因而發(fā)生嚴(yán)重的光阻倒塌情形。第二組的芯片在經(jīng)過氧電漿及濕式去光阻之后，另外又經(jīng)歷約10秒的一氧化二氮處理，處理室內(nèi)的一氧化二氮氣體帶走芯片表面的濕氣，并且于芯片表面形成一層富含氮的原始氧化層，使芯片表面的濕度及反射率調(diào)整至重工前的適當(dāng)范圍，因此重工后的光阻并沒有發(fā)生倒塌情形。而第三組的芯片在經(jīng)歷氧電漿去光阻之后，又對芯片表面進行了約10秒的一氧化二氮處理，使芯片表面又重新回到重工前的濕度及反射率，也沒有光阻倒塌的情形發(fā)生。
由上可知，在集成電路的制作期間，使用本發(fā)明的方法進行光阻重工時，不論是使用濕式去光阻及/或干式去光阻之后，于再次進行微影步驟之前，先對芯片表面進行約10秒鐘的一氧化二氮氣體處理，便可使芯片表面的濕度及反射率回復(fù)至重工前的適當(dāng)范圍，因而可在原有的曝光機臺上使用原本設(shè)定的工藝參數(shù)進行曝光步驟，而不需重新調(diào)整工藝參數(shù)，也可以避免重工過的光阻發(fā)生倒塌情形。因此，應(yīng)用本發(fā)明的光阻重工方法確實可有效地防止重工光阻發(fā)生倒塌情形。
如熟悉此技術(shù)的人員所了解的，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包括在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止重工光阻倒塌的方法，適用于半導(dǎo)體基材，其特征在于該半導(dǎo)體基材上形成有一第一光阻圖案，該方法至少包括下列步驟去除該第一光阻圖案；將該半導(dǎo)體基材曝露于一氧化二氮氣體中一預(yù)定時間，以在該基材的表面形成一原始氧化層；以及形成一第二光阻圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于去除該第一光阻圖案的步驟包括使用氧電漿去光阻。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于去除該第一光阻圖案的步驟包括使用濕式去光阻。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于去除該第一光阻圖案的步驟包括使用氧電漿去光阻及濕式去光阻。
5.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于將該半導(dǎo)體基材曝露于一氧化二氮氣體中的該預(yù)定時間約為5～15秒鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將該半導(dǎo)體基材曝露于一氧化二氮氣體中的該預(yù)定時間約為10秒鐘。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該一氧化二氮氣體的流量約為50～100sccm。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該一氧化二氮氣體的處理溫度約為300～500℃。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該一氧化二氮氣體的處理溫度約為400℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防止重工光阻倒塌的方法，其是在去除芯片上不滿意的光阻之后及在再次進行微影步驟之前，先將芯片置放在通有一氧化二氮氣體(N
文檔編號H01L21/31GK1464535SQ0212208
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者楊人龍, 曾乙峰, 高明寬, 曾素玲, 陳隆 申請人:矽統(tǒng)科技股份有限公司