專利名稱：處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理方法，具體而言，涉及例如在真空處理容器內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以除去形成于被處理體表面上的有機(jī)膜層的處理方法。
背景技術(shù)：
在形成半導(dǎo)體集成電路配線時(shí)，具有例如形成配線用接觸孔或接觸槽的工序。在這些工序中，在含有例如硅氧化物等的絕緣膜層上形成保護(hù)膜層和防反射膜層，再用光刻技術(shù)形成接觸孔或接觸槽的圖案，然后，使用等離子體處理裝置根據(jù)它們各自的形狀進(jìn)行蝕刻，形成接觸孔和接觸槽。此后，使用同一個(gè)等離子體處理裝置或其它等離子體處理裝置施行灰化處理，以除去保護(hù)膜層。
例如，圖5A和圖5B表示現(xiàn)有的蝕刻工藝。如圖5A所示，在芯片的硅層101上，由上層至下層，形成光致抗蝕膜層(PR膜層)102、防反射膜層(BARC(BOTTOM ANTI REFLECTION COATING)層)103、硅氧化物膜層(SiO2膜層)104和硅氮氧化物膜層(SiON膜層)105，再于SiO2膜層104和SiON膜層105上利用蝕刻形成接觸孔106。在將如圖5A所示的PR膜層102進(jìn)行灰化處理時(shí)，如該圖所示，利用灰化除去SiO2膜層104上的PR膜層102(包括BARC層103)。在這種現(xiàn)有技術(shù)的處理中，將例如經(jīng)過表面鈍化處理的鋁制處理室或氧化鋁制處理室用作等離子體處理裝置的真空處理容器(處理室)。
另一方面，還有當(dāng)處理室的材料受到等離子體的損害隨時(shí)間產(chǎn)生顆粒的問題。特別是在鋁制或氧化鋁制等處理室材料中含鋁時(shí)，當(dāng)使用含氟氣體進(jìn)行蝕刻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生氟化鋁顆粒。因此，最近使用在處理室內(nèi)表面噴鍍例如氧化釔(Y2O3)等陶瓷材料使得耐等離子體性得到提高的處理室，以盡可能延長處理室的定期清理周期。
但是，可以看到，當(dāng)在噴鍍了陶瓷——例如噴鍍了氧化釔——的處理室內(nèi)用預(yù)定的蝕刻氣體進(jìn)行蝕刻時(shí)，如圖5A所示，在SiO2膜層104上形成接觸孔106，然后在該處理室中使用例如氧氣在預(yù)定壓力下(例如200mTorr)進(jìn)行灰化、如圖5B所示地除去PR膜層102時(shí)，在灰化后的SiO2膜層104的表面，特別是在接觸孔106的周邊會(huì)因蝕刻產(chǎn)生異常的凹坑狀凹陷(下文簡稱為“凹坑”)107。
本發(fā)明目的就是為了解決上述問題而提供一種處理方法，它在為提高耐等離子體性而噴鍍了含有氧化釔等金屬成份的陶瓷的真空容器內(nèi)實(shí)施灰化，從有機(jī)膜層的下層膜層上除去有機(jī)膜層時(shí)，能夠極力抑制因異常蝕刻而產(chǎn)生的凹坑。

發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第1的處理方法是一種在真空處理容器中產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以除去形成在被處理體表面上的有機(jī)膜層的處理方法，其特征在于，具有在第一壓力下，將上述有機(jī)膜層的過剩處理率設(shè)定在15％以下，除去上述有機(jī)膜層的工序；和使用與該工序相同的處理氣體，在高于第一壓力的第二壓力下除去上述有機(jī)膜層的工序。
本發(fā)明的第2的處理方法的特征在于，上述第一壓力設(shè)在100mTorr以下。
本發(fā)明的第3的處理方法的特征在于，由第一壓力導(dǎo)致的上述有機(jī)膜層的過剩處理率和由第二壓力導(dǎo)致的上述有機(jī)膜層的過剩處理率之和設(shè)定在100％以下。
本發(fā)明的第4的處理方法的特征在于，使用至少含有氧氣的氣體作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第5的處理方法的特征在于，使用氧氣作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第6的處理方法的特征在于，使用氮氧混合氣作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第7的處理方法的特征在于，使用至少含N或H其中任一方的氣體作為處理氣體。
本發(fā)明的第8的處理方法的特征在于，在上述真空處理容器內(nèi)與上述等離子體接觸的部分含有金屬成份。
本發(fā)明的第9的處理方法的特征在于，上述金屬成份為釔。
本發(fā)明的第10的處理方法的特征在于，含有上述金屬成份的部分為氧化釔。
本發(fā)明的第11的處理方法的特征在于，上述有機(jī)膜層是保護(hù)層。
本發(fā)明的第12的處理方法的特征在于，在上述有機(jī)膜層的下面形成有硅氧化物膜層。
本發(fā)明的第13的處理方法的特征在于，上述硅氧化物膜層是含碳的硅氧化物膜層、含氟的硅氧化物膜層、含氫的硅氧化物膜層中的任一種。
本發(fā)明的第14的處理方法的特征在于，上述有機(jī)膜層的下面形成有氮化硅膜層、多晶硅膜層、金屬膜層中的任一種。
本發(fā)明的第15的處理方法的特征在于，這種在真空處理容器中產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以除去形成在被處理體表面上的有機(jī)膜層的處理方法，具有在100mTorr以下的壓力下，將上述有機(jī)膜層的過剩處理率設(shè)定在15％以下，除去上述有機(jī)膜層的工序。
本發(fā)明的第16的處理方法的特征在于，使用至少含有氧氣的氣體作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第17的處理方法的特征在于，使用氧氣作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第18的處理方法的特征在于，使用氮氧混合氣作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第19的處理方法的特征在于，使用至少含N或H其中任一方的氣體作為上述處理氣體。
本發(fā)明的第20的處理方法的特征在于，在上述真空處理容器內(nèi)與上述等離子體接觸的部分含有金屬成份。
本發(fā)明的第21的處理方法的特征在于，上述金屬成份為釔。
本發(fā)明的第22的處理方法的特征在于，含有上述金屬成份的部分為氧化釔。
本發(fā)明的第23的處理方法的特征在于，上述有機(jī)膜層是保護(hù)層。
本發(fā)明的第24的處理方法的特征在于，在上述有機(jī)膜層的下面形成有硅氧化物膜層。
本發(fā)明的第25的處理方法的特征在于，上述硅氧化物膜層是含碳的硅氧化物膜層、含氟的硅氧化物膜層、含氫的硅氧化物膜層中的任一種。
本發(fā)明的第26的處理方法的特征在于，上述有機(jī)膜層的下面形成氮化硅膜層、多晶硅膜層、金屬膜層中的任一種。
本發(fā)明的第27的處理方法，它在真空處理容器內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以除去形成在被處理體表面上的有機(jī)膜層，其特征在于，具有在第一壓力下，除去所述有機(jī)膜層的工序；和使用與該工序相同的處理氣體，在高于所述第一壓力的第二壓力下除去所述有機(jī)膜層的工序，由所述第一壓力導(dǎo)致的所述有機(jī)膜層的過剩處理率和由第二壓力導(dǎo)致的所述有機(jī)膜層的過剩處理率之和設(shè)定在100％以下。
本發(fā)明的第28的處理方法的特征在于，使用氧氣作為所述處理氣體。
本發(fā)明的第29的處理方法的特征在于，使用氮氧混合氣體作為所述處理氣體。
本發(fā)明的第30的處理方法的特征在于，使用至少含N或H其中任一方的氣體作為所述處理氣體。
本發(fā)明的第31的處理方法的特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用氧氣除去所述有機(jī)膜層的工序。
本發(fā)明的第32的處理方法的特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用氮氧混合氣體除去所述有機(jī)膜層的工序。
本發(fā)明的第33的處理方法的特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用至少含N或H其中任一方的氣體除去所述有機(jī)膜層的工序。


圖1是本發(fā)明的處理方法中所用的磁控管RIE型蝕刻處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2A、圖2B、圖2C是使用如圖1所示的蝕刻處理裝置形成接觸孔的工序的剖面示意圖；圖3A、圖3B是使用如圖1所示的蝕刻處理裝置，利用本發(fā)明的處理方法對(duì)PR膜層施行灰化處理的工序的剖面示意圖；圖4A、圖4B是用于說明由圖2A、圖2B、圖2C和圖3A、圖3B中所示工序形成的接觸孔的肩臺(tái)損失(shoulder loss)的示意圖。
圖5A、圖5B是使用圖1所示蝕刻處理裝置，按照現(xiàn)有處理方法進(jìn)行PR膜層灰化的工序的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)圖1～圖4B所示的實(shí)施方式說明本發(fā)明。
圖1表示實(shí)施本發(fā)明的處理方法時(shí)所用的磁控管RIE型蝕刻處理裝置(以下簡稱為“處理裝置”)的剖面圖。該處理裝置如圖1所示，包括內(nèi)面經(jīng)過氧化釔噴鍍的鋁制處理室1；由絕緣材料2A支撐配置在該處理室1內(nèi)的下部電極2，使之能夠升降的氧化鋁制支持體3；和配置在該支持體3的上方且供給處理氣體并兼作上部電極的噴淋頭4(下文，根據(jù)需要也稱為“上部電極”)。
上述處理室1的形狀為，上部為小室徑的上室1A，下部為大室徑的下室1B。上室1A由偶極化磁體5包圍。該偶極化磁體5收容在由多塊各向異性的柱狀磁塊連成環(huán)狀的磁體形成的殼體內(nèi)，在上室1A中形成總體方向一致的水平磁場(chǎng)。在下室1B的上部形成有用于搬出搬入芯片的出入口，該出入口處設(shè)有閘閥6。且經(jīng)匹配器7A使下部電極2與13.56MHz的高頻電源7相連，由該高頻電源7給下部電極2施加預(yù)定的高頻功率，在上室1A內(nèi)和上部電極4之間，形成垂直方向的電場(chǎng)。因此，在上室1A內(nèi)，由高頻電源7產(chǎn)生的電場(chǎng)和由偶極化磁體5產(chǎn)生的水平磁場(chǎng)通過處理氣體發(fā)生磁控管放電，產(chǎn)生供給到上室1A內(nèi)的處理氣體的等離子體。
在上述下部電極2的上面設(shè)有靜電卡盤8，該靜電卡盤8的電極板8A與高壓直流電源9連接。因此，在高真空度下，由高壓直流電源9向電極板8A施加高電壓，由靜電卡盤8利用靜電吸附芯片W。在該下部電極2的外圍，設(shè)有單晶硅制聚焦環(huán)10，將在上室1A內(nèi)生成的等離子體收集到芯片W上。在聚焦環(huán)10的下側(cè)，設(shè)有安裝在支持體3上部的排氣環(huán)11。在該排氣環(huán)11上，沿整圈等間隔地形成有多個(gè)孔，使上室1A內(nèi)的氣體經(jīng)這些孔排向下室1B。
利用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)12和波紋管13使上述支持體3能在上室1A和下室1B之間升降。因此，在將芯片W供給到下部電極2上時(shí)，利用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)12使下部電極2與支持體3一起下降至下室1B，打開閘閥6，經(jīng)未圖示的輸送機(jī)構(gòu)將芯片W送至下部電極2。而在處理芯片W時(shí)，利用滾珠絲杠機(jī)構(gòu)12使下部電極2與支持體3一起上升，將下部電極2和噴淋頭4之間的間隙設(shè)定為適于處理芯片W的距離。并且，在下部電極2的內(nèi)部，形成有與冷媒管14相連的冷媒管路2B，冷媒通過冷媒管14在冷媒管路2B內(nèi)形成循環(huán)，將芯片W調(diào)節(jié)至預(yù)定溫度。而且，在支持體3、絕緣材料2A、下部電極2和靜電卡盤8上分別形成有氣體通路2C，由氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)15經(jīng)氣管15A在靜電卡盤8和芯片W之間的間隙中以預(yù)定的壓力供給例如氦氣作為背側(cè)氣體(backside gas)，利用氦氣提高靜電卡盤8和芯片W之間的傳熱性。另外，16為波紋管罩。
在上述噴淋頭4的上面形成氣體導(dǎo)入部4A，該氣體導(dǎo)入部4A經(jīng)配管17連接供氣系統(tǒng)18。供氣系統(tǒng)18具有CF4氣供給源18A、C4F8氣供給源18B、CH2F2氣供給源18C、氧(O2)氣供給源18D、氬(Ar)氣供給源18E和CO氣供給源18F。這些氣體供給源18A、18B、18C、18D、18E和18F根據(jù)芯片W的不同處理階段，分別經(jīng)閥門18G、18H、18I、18J、18K、18L以及質(zhì)量流量計(jì)18M、18N、18O、18P、18Q、18R，以預(yù)定的流量適當(dāng)選擇氣體將單一氣體或多種氣體供至噴淋頭4，當(dāng)選擇多種氣體時(shí)，調(diào)節(jié)混合氣體，使之在噴淋頭4的內(nèi)部具有預(yù)定混合比。在噴淋頭4的下表面，遍布整個(gè)面地均勻設(shè)有多個(gè)孔4B，經(jīng)這些孔4B由噴淋頭4向上室1A內(nèi)供給混合氣體，以作為處理氣體。另外，圖1中，1C為排氣管，19為由與排氣管1C相連的真空泵等構(gòu)成的排氣機(jī)構(gòu)。
下面，參照?qǐng)D2A～圖4B說明使用上述處理裝置的本發(fā)明處理方法的實(shí)施方式。圖2A～圖2C用于說明接觸孔形成工序，圖3A、圖3B用于說明光致抗蝕膜層(PR膜層)的灰化工序，圖4A、圖4B用于說明接觸孔肩臺(tái)部。
首先，參照?qǐng)D2A～圖2C說明使用上述處理裝置形成接觸孔的工序。在用于該工序的芯片的硅層201上，在此前的工序中，如圖2A所示，由上至下形成PR膜層202、防反射膜層(BARC層)203、硅氧化物膜層(SiO2膜層)204和硅氮氧化物膜層(SiON膜層)205，另外，在PR膜層202上，利用光刻技術(shù)形成接觸孔的圖案206。
在形成接觸孔時(shí)，在現(xiàn)有的已知條件下，如圖2A～圖2C所示，使用上述處理裝置對(duì)芯片W進(jìn)行蝕刻，形成接觸孔。首先，通過蝕刻除去BARC層203。即，打開與供氣系統(tǒng)18的CF4氣供給源18A、氧氣供給源18D和氬氣供給源18E相應(yīng)的閥門18G、18J和18K，將這些氣體供給源與上部電極4連接，同時(shí)，用質(zhì)量流量計(jì)18M、18P和18Q分別設(shè)定氣體CF4、氧氣和氬氣的流量(例如CF4/O2/Ar＝80/20/160sccm)，將該處理氣體供給上部電極4。并且，通過排氣機(jī)構(gòu)19將處理室1內(nèi)的壓力設(shè)為例如40mTorr。在該狀態(tài)下，當(dāng)給下部電極2施加例如1500W的高頻功率時(shí)，則在下部電極2和上部電極4之間產(chǎn)生CF4氣、氧氣和氬氣的混合氣體的等離子體，由該等離子體對(duì)BARC層203進(jìn)行蝕刻，以將其去掉(參照?qǐng)D2B)。
當(dāng)BARC層203的蝕刻結(jié)束后，排掉殘留氣體，更換處理氣體，在SiO2膜層204上形成接觸孔。按照同上所述的要點(diǎn)，將供氣系統(tǒng)18的C4F8氣供給源18B、氧氣供給源18D和氬氣供給源18E連接至上部電極4，分別設(shè)定這些處理氣體的流量(例如C4F8/O2/Ar＝6/3/500sccm)，同時(shí)，將處理室1內(nèi)的壓力設(shè)定在例如60mTorr。在該狀態(tài)下，給下部電極2施加例如1500W的高頻功率，由C4F8氣、氧氣和氬氣的混合氣體的等離子體對(duì)SiO2膜層204進(jìn)行蝕刻，形成接觸孔207(參照?qǐng)D2C)。
當(dāng)SiO2膜層204蝕刻結(jié)束后，排掉殘留氣體，更換處理氣體，進(jìn)行SiO2膜層204的過量蝕刻。在此，按照同上所述的要點(diǎn)，將C4F8氣供給源18B、CO氣供給源18F和氬氣供給源18E連接至上部電極4，分別設(shè)定這些處理氣體的流量(例如C4F8/CO/Ar＝12/360/280sccm)，同時(shí)，將處理室1內(nèi)的壓力設(shè)定在例如45mTorr。在該狀態(tài)下，給下部電極2施加例如1500W的高頻功率，則產(chǎn)生C4F8氣、CO氣和氬氣的混合氣體的等離子體，對(duì)SiO2膜層204進(jìn)行過量蝕刻。在該階段下，在SiON膜層205上等處，粘著有蝕刻殘?jiān)?br> 在此，轉(zhuǎn)換處理氣體，通過蝕刻除去SiON膜層205上等處的蝕刻殘?jiān)?。此時(shí)，按照同上所述的要點(diǎn)，將氧氣供給源18D和氬氣供給源18E連接至上部電極4，分別設(shè)定這些處理氣體流量(例如O2/Ar＝20/100sccm)，同時(shí)，將處理室1內(nèi)的壓力設(shè)定在例如40mTorr。在該狀態(tài)下，給下部電極2施加例如500W的高頻功率，由氬氧混合氣的等離子體經(jīng)短時(shí)間蝕刻除去SiON膜層205上的堆積物。
在除去SiON膜層205上的堆積物后，排掉殘留氣體，更換處理氣體，進(jìn)行SiON層205的蝕刻。在此，按照同上所述的要點(diǎn)，將CH2F2氣供給源18C、氧氣供給源18D和氬氣供給源18E連接至上部電極4，分別設(shè)定這些處理氣體的流量(例如CH2F2/O2/Ar＝20/10/100sccm)，同時(shí)，將處理室1內(nèi)的壓力設(shè)定在例如80mTorr。在該狀態(tài)下，給下部電極2施加例如500W的高頻功率，由CH2F2氣、氧氣和氬氣的混合氣體的等離子體通過蝕刻除去如圖2C所示的SiON膜層205，形成如圖3A所示的接觸孔207。
在形成接觸孔后，排掉殘留氣體，更換處理氣體，在該處理室1內(nèi)將由本發(fā)明處理方法得到的PR膜層202灰化。在此，按照同上所述的要點(diǎn)，將氧氣供給源18D連接至上部電極4，將氧氣的壓力和流量分別設(shè)定在實(shí)施本發(fā)明的處理方法時(shí)所必需的預(yù)定值。在該狀態(tài)下，給下部電極2施加例如300W的高頻功率，由氧氣的等離子體使PR膜層202灰化，將其完全除去，從而由圖3A所示狀態(tài)變成圖3C所示狀態(tài)。在本實(shí)施方式中僅使用氧氣作為處理氣體，但也可以使用氧氣與其它氣體例如氮?dú)獾幕旌蠚怏w，或者至少含有N或H其中任一方的氣體，例如可單獨(dú)使用氨氣或氮?dú)浠旌蠚庾鳛樘幚須怏w。重要之處在于，只要能使PR膜層202灰化的氣體即可。
在本發(fā)明的處理方法中，優(yōu)選為以兩個(gè)階段對(duì)PR膜層202進(jìn)行灰化。即，本發(fā)明的處理方法由使用氧氣在第一壓力下進(jìn)行PR膜層202灰化的第一工序和使用氧氣在高于第一壓力的第二壓力下進(jìn)行PR膜層202灰化的第二工序組成。第一壓力優(yōu)選為遠(yuǎn)低于現(xiàn)有壓力(例如200mTorr)的100mTorr以下，更優(yōu)選為50～20mTorr。由于第一壓力設(shè)定在100mTorr以下，所以，即使因處理室1內(nèi)的氧化釔噴鍍部分對(duì)PR膜層202造成氧化釔金屬污染時(shí)，也能防止起因于釔的異常蝕刻，防止在接觸孔207的周圍產(chǎn)生凹坑，除去PR膜層202。當(dāng)?shù)谝粔毫Τ^100mTorr時(shí)，因釔污染有在接觸孔206的周圍產(chǎn)生凹坑的趨勢(shì)，而當(dāng)?shù)谝粔毫^低時(shí)，即使能防止形成凹坑，但也有如圖4A所示的肩臺(tái)損失207A增大的趨勢(shì)。
上述肩臺(tái)損失207A的定量定義如下即，如圖4B所示，起點(diǎn)為接觸孔207的側(cè)壁的延長線為L1，起點(diǎn)為接觸孔207的開口端的延長線為L2，將這兩條延長線L1、L2所成角(約為90°)的角平分線設(shè)為L3。當(dāng)將該角平分線L3與肩臺(tái)的交點(diǎn)設(shè)為C時(shí)，則兩延長線L1、L2的交點(diǎn)與交點(diǎn)C之間的角平分線L3的長度δ即為肩臺(tái)損失207A的大小。因此，如上所述，接觸孔207優(yōu)選為肩臺(tái)損失越小越好。
并且，為抑制肩臺(tái)損失，第二壓力優(yōu)選為高壓，例如超過100mTorr的壓力，更優(yōu)選為200～300mTorr。由第一壓力向第二壓力轉(zhuǎn)換的時(shí)刻優(yōu)選為由第一壓力使PR膜層202被100％灰化(下文稱為臨界灰化點(diǎn)r)的時(shí)刻，以抑制肩臺(tái)損失207A。過量蝕刻的時(shí)刻可由現(xiàn)有的已知的終點(diǎn)檢測(cè)裝置(未圖示)通過檢測(cè)CO2等等離子體活性種的特定波長變化來判斷。當(dāng)在第一壓力(100mTorr以下)下產(chǎn)生臨界灰化前轉(zhuǎn)換至第二壓力時(shí)，就有可能產(chǎn)生凹坑，所以不予選用。
而且，優(yōu)選為由第一壓力使PR膜層202的過剩處理率在15％以下，更優(yōu)選為0～10％。PR膜層202的過剩處理率是指，將PR膜層202的過量灰化量除以PR膜層202的膜厚得到的百分比。當(dāng)該過剩處理率超過15％時(shí)，肩臺(tái)損失207A大，所以不予選用。且優(yōu)選為由第一壓力產(chǎn)生的PR膜層202的過剩處理率與由第二壓力產(chǎn)生的PR膜層202的過剩處理率之和在100％以下，更優(yōu)選為50～100％。當(dāng)該總和值超過100％時(shí)，肩臺(tái)損失207A大，所以不予選用。
且可推知，凹坑的產(chǎn)生除與氧氣壓力有關(guān)之外，還與氧氣的滯留時(shí)間——即氧氣在處理室1內(nèi)的滯留時(shí)間——有關(guān)。而且，已經(jīng)得到證實(shí)的現(xiàn)象是氧氣在第一壓力(100mTorr以下的壓力)時(shí)的滯留時(shí)間越長，越有利于防止產(chǎn)生凹坑，而在第二壓力(超過100mTorr)時(shí)則剛好相反，即，滯留時(shí)間越短，越有利于防止產(chǎn)生凹坑。并且，還證實(shí)了當(dāng)延長氧氣在第一壓力時(shí)的滯留時(shí)間時(shí)肩臺(tái)損失變大的現(xiàn)象。滯留時(shí)間(τ)可由下式①求得τ＝V/S＝pV/Q(毫秒)①在此，V為芯片面積乘以上下兩電極之間的間隙尺寸而得到的容積(L)，S為排氣機(jī)構(gòu)19的排氣速度(L/s)，p為處理室內(nèi)的壓力(Torr)，Q為氣體總流量(sccm)。另外1Torr·L/s＝79.05sccm而且，PR膜層202的灰化和過量灰化還可就在第一壓力下，即在100mTorr以下的壓力下進(jìn)行。此時(shí)就可防止在接觸孔207的周圍產(chǎn)生凹坑。但當(dāng)氧氣的滯留時(shí)間延長時(shí)，如上所述，有使接觸孔207的肩臺(tái)損失增大的趨勢(shì)。
如上所述，按照本實(shí)施方式，當(dāng)在內(nèi)表面實(shí)施了氧化釔噴鍍等陶瓷噴鍍的處理室1內(nèi)誘生等離子體，以除去形成于芯片W的表面上的PR膜層202時(shí)，用氧氣作為處理氣體，在第一壓力下——例如100mTorr以下的壓力下——除去PR膜層202，然后繼續(xù)使用氧氣，在高于第一壓力的第二壓力下——例如超過100mTorr的壓力下——除去PR膜層202，因此，在為提高耐等離子體性而實(shí)施氧化釔噴鍍等含有金屬成份的陶瓷噴鍍的處理室1內(nèi)，在SiO2膜層204上形成接觸孔207后，在施行灰化由SiO2膜層204除去保護(hù)膜層202時(shí)，可防止在SiO2膜層204上——特別是在接觸孔207的周圍——產(chǎn)生因異常蝕刻而形成的凹坑107(參照?qǐng)D5B)。
按照本實(shí)施方式，由于將因第一壓力——例如100mTorr以下的壓力——造成的PR膜層202的過剩處理率設(shè)定在15％以下，所以能夠確實(shí)抑制接觸孔207的肩臺(tái)損失。并且，由于將因第一壓力——例如在100mTorr以下的壓力——造成的PR膜層202的過剩處理率和第二壓力——例如超過100mTorr的壓力——造成的PR膜層202的過剩處理率之和設(shè)定在100％以下，所以，在可防止產(chǎn)生凹坑的同時(shí)，還能抑制接觸孔207的肩臺(tái)損失207A。并且，即使省略在第二壓力下的處理，將氧氣壓力設(shè)定在100mTorr以下，僅在該壓力下除去PR膜層202，也能防止在接觸孔207的周圍產(chǎn)生凹坑。當(dāng)處理室1內(nèi)與氧氣接觸的部分含有金屬成份——例如含有金屬釔或氧化釔——時(shí)，能夠防止在接觸孔207的周圍產(chǎn)生凹坑。而且，在SiO2膜層204上形成作為有機(jī)膜層的BARC層203和PR膜層202時(shí)，能夠確實(shí)并以高精度形成接觸孔207。
在本實(shí)施例中，將上述處理裝置設(shè)定為如下的工藝條件，進(jìn)行形成接觸孔207的SiO2膜層204上的PR膜層202和BARC層203的灰化。此時(shí)，改變第一壓力下的處理時(shí)間和第二壓力下的處理時(shí)間，將由第一和第二壓力造成的最終過量灰化量設(shè)定為340％。且PR膜層202和BARC層203的合計(jì)膜厚為780nm。并且，第一壓力下的灰化率為936nm/min，第二壓力下的灰化率為1140nm/min。
實(shí)施例1在本實(shí)施例中，氧氣的第一壓力設(shè)定為20mTorr，在該壓力下對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行50秒的灰化(臨界灰化)，然后，將第二壓力設(shè)定為200mTorr，在該壓力下將PR膜層202和BARC層203進(jìn)行2分19秒的灰化。結(jié)果，在接觸孔207的周圍不產(chǎn)生凹坑。此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為30.4nm。
1.下部電極13.56MHz，300W；2.上下兩電極之間的間隙尺寸27mm；3.在第一壓力(20mTorr)下的氧氣流量＝50sccm；氧氣的滯留時(shí)間＝26.8ms；4.在第二壓力(200mTorr)下的氧氣流量＝900sccm；氧氣的滯留時(shí)間＝14.9ms；5.T和W/B的溫度60℃/60℃；在此，T為上部電極溫度，W為處理室壁面溫度，B為下部電極溫度；6.背側(cè)氣體壓力(中間/周邊)7/40Torr。
實(shí)施例2在本實(shí)施例中，將氧氣在第一壓力、第二壓力以及各壓力下的流量設(shè)定為與實(shí)施例1相同，在第一壓力下對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行60秒的灰化以后，在第二壓力下對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行2分11秒的灰化。結(jié)果，在接觸孔207的周圍沒有產(chǎn)生凹坑。此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為34.1nm，大于實(shí)施例1中的情況。
實(shí)施例3在本實(shí)施例中，將氧氣的第一壓力、第二壓力以及各壓力下的流量設(shè)定為與實(shí)施例1相同，在第一壓力下對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行40秒的灰化以后，在第二壓力下對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行2分27秒的灰化。結(jié)果，盡管在接觸孔207的周圍產(chǎn)生了少許凹坑，但與現(xiàn)有技術(shù)相比，還是能極大程度地抑制凹坑的產(chǎn)生。且此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為29.5nm，小于實(shí)施例1時(shí)的肩臺(tái)損失。
實(shí)施例4在本實(shí)施例中，將氧氣的第一壓力設(shè)定為20mTorr的低壓，而氧氣的流量與實(shí)施例1～3一樣，設(shè)定為50sccm，只在20mTorr的壓力下進(jìn)行340％的過量灰化。結(jié)果，在接觸孔207的周圍沒有產(chǎn)生凹坑。此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為62nm，大于實(shí)施例1時(shí)的肩臺(tái)損失。
實(shí)施例5在本實(shí)施例中，除氧氣流量變?yōu)?50sccm以外，在同于實(shí)施例4的條件下進(jìn)行灰化處理。此時(shí)的滯留時(shí)間為8.9ms。結(jié)果，在接觸孔207的周圍沒有產(chǎn)生凹坑。而此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A是45nm，小于實(shí)施例4時(shí)的肩臺(tái)損失。
實(shí)施例6在本實(shí)施例中，除氧氣流量改為250sccm之外，在同于實(shí)施例3的條件下進(jìn)行灰化處理。此時(shí)的滯留時(shí)間為5.4ms。結(jié)果，在接觸孔207的周圍盡管有極少凹坑產(chǎn)生，但與現(xiàn)有技術(shù)相比，還是能極大程度地抑制凹坑的產(chǎn)生。而此時(shí)接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為35.3nm，小于實(shí)施例4、5任一例時(shí)的肩臺(tái)損失。
并且，當(dāng)考慮到抑制凹坑的產(chǎn)生時(shí)，第一壓力中的氧氣滯留時(shí)間優(yōu)選為5ms以上，更優(yōu)選為10ms以上。且上述實(shí)施例中，第一壓力設(shè)定為20mTorr，但已經(jīng)確認(rèn)，在60mTorr時(shí)也具有與上述實(shí)施例同樣的抑制肩臺(tái)損失的趨勢(shì)。
比較例1在本比較例中，用現(xiàn)有的處理方法對(duì)PR膜層202和BARC層203進(jìn)行灰化。即，氧氣壓力設(shè)定為200mTorr，同時(shí)，氧氣流量設(shè)定為900sccm，經(jīng)3分鐘處理進(jìn)行340％的過量灰化。結(jié)果，在接觸孔207的周圍產(chǎn)生許多明顯的深坑。但此時(shí)的接觸孔207的肩臺(tái)損失207A為18.8nm，比上述各實(shí)施例時(shí)的肩臺(tái)損失都小。此時(shí)，對(duì)過量灰化30％、50％、100％和200％時(shí)的情況進(jìn)行研究后，結(jié)果確認(rèn)過量灰化量越大，則凹坑發(fā)生就越顯著。
比較例2在本比較例中，除將比較例1的氧氣流量設(shè)定為300mTorr以外，其它與比較例1一樣地進(jìn)行處理。此時(shí)氧氣滯留時(shí)間為44.7ms。結(jié)果產(chǎn)生許多更深于比較例1的明顯的凹坑。
另外，除上述各實(shí)施例和各比較例之外，在使用具有硅氧化物膜的金屬污染評(píng)價(jià)用仿真芯片進(jìn)行處理直至開始灰化之前，結(jié)果，在用于上述各實(shí)施例中的噴鍍有氧化釔的處理室內(nèi)進(jìn)行處理時(shí)，仿真芯片表面的氧化釔污染大約為1011原子/cm2。在氧化釔污染約為1010原子/cm2時(shí)也確認(rèn)產(chǎn)生了凹坑。另外，在沒有噴鍍氧化釔的處理室內(nèi)使用同樣的仿真芯片進(jìn)行同樣處理時(shí)，結(jié)果，氧化釔的污染在4.3×108原子/cm2(測(cè)定下限)以下。在沒有噴鍍氧化釔的處理室的情況下，與壓力無關(guān)，不產(chǎn)生凹坑。
本發(fā)明人等根據(jù)上述各實(shí)施例和各比較例等，可在通過噴鍍含有如氧化釔的金屬成份的陶瓷而提高了耐等離子體性的處理室內(nèi)利用灰化處理除去PR膜層后的凹坑的原因進(jìn)行討論的結(jié)果，得出以下推論。即，當(dāng)對(duì)SiO2膜層104進(jìn)行蝕刻時(shí)，在施行了作為噴鍍了含金屬成份陶瓷的噴鍍了氧化釔的處理室內(nèi)部，有可能有蝕刻副產(chǎn)物的堆積膜(deposition沉積物)。因此，在對(duì)PR膜層102進(jìn)行灰化時(shí)，沉積物就隨同氧化釔而落下并聚積在芯片上，該釔等金屬成份就殘留在除去PR膜層后的SiO2膜層104上，該部分受到選擇性蝕刻而產(chǎn)生凹坑。因此，在如上所述的各個(gè)實(shí)施例中，作出改變氧氣等處理氣體等處理?xiàng)l件的變更而進(jìn)行一系列處理的結(jié)果是，當(dāng)處理氣體的壓力設(shè)定為低于現(xiàn)有技術(shù)(比較例)時(shí)，即使灰化時(shí)發(fā)生含釔的沉積物落到PR膜層上102的情況，也能防止產(chǎn)生凹坑。
另外，上述各實(shí)施例闡明了在PR膜層下形成SiO2膜層的情況，而這也適用于形成SiOC(含碳硅氧化物膜)層、SiOF(含氟硅氧化物膜)層、SiOH(含氫硅氧化物膜)層和SiN(氮化硅膜)層、多晶硅膜層、金屬膜層等時(shí)。
且，本發(fā)明不受上述實(shí)施方式的任何限制。例如，本發(fā)明也能適用于對(duì)上部電極等其它處理室內(nèi)部件噴鍍氧化釔時(shí)的情況。重要的是，在含有金屬成份的真空處理容器內(nèi)，在與等離子體接觸的部分除去形成于被處理體表面上的PR膜層等有機(jī)膜層時(shí)，只要將至少含有氧氣的處理氣體的壓力設(shè)定在遠(yuǎn)低于現(xiàn)有技術(shù)的壓力(例如200mTorr)下的低壓下即可，這樣的發(fā)明也包括在本發(fā)明內(nèi)。
按照本發(fā)明能夠提供使得在為提高耐等離子體性而進(jìn)行了氧化釔噴鍍等含有金屬成份的陶瓷噴鍍的真空處理容器內(nèi)進(jìn)行灰化，從而能夠極大地抑制當(dāng)由有機(jī)膜層的下層膜層除去有機(jī)膜層時(shí)因異常蝕刻在下層膜層上造成的凹坑。
權(quán)利要求
1.一種處理方法，它在真空處理容器內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以除去形成在被處理體表面上的有機(jī)膜層，其特征在于，具有在第一壓力下，除去所述有機(jī)膜層的工序；和使用與該工序相同的處理氣體，在高于所述第一壓力的第二壓力下除去所述有機(jī)膜層的工序，由所述第一壓力導(dǎo)致的所述有機(jī)膜層的過剩處理率和由第二壓力導(dǎo)致的所述有機(jī)膜層的過剩處理率之和設(shè)定在100％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于使用氧氣作為所述處理氣體。
3.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于使用氮氧混合氣體作為所述處理氣體。
4.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于使用至少含N或H其中任一方的氣體作為所述處理氣體。
5.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用氧氣除去所述有機(jī)膜層的工序。
6.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用氮氧混合氣體除去所述有機(jī)膜層的工序。
7.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，具有在100mTorr以下的壓力下，使用至少含N或H其中任一方的氣體除去所述有機(jī)膜層的工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種處理方法，它具有在處理室(1)內(nèi)產(chǎn)生處理氣體的等離子體，以便由形成在芯片(W)表面上的PR膜層(202)等有機(jī)膜層的下層的SiO
文檔編號(hào)H01L21/70GK101026097SQ20071008618
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者戶田昭仁, 小川和人 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社