本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種解決干刻制程柵層殘留的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

刻蝕，是指用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過程?？涛g的基本目的，是在涂膠(或有掩膜)的硅片上正確的復(fù)制出掩膜圖形。

刻蝕，通常是在光刻工藝之后進(jìn)行。我們通常通過刻蝕，在光刻工藝之后，將想要的圖形留在硅片上。從這一角度而言，刻蝕可以被稱之為最終的和最主要的圖形轉(zhuǎn)移工藝步驟。在通常的刻蝕過程中，有圖形的光刻膠層〔或掩膜層)將不受到腐蝕源顯著的侵蝕或刻蝕，可作為掩蔽膜，保護(hù)硅片上的部分特殊區(qū)域，而未被光刻膠保護(hù)的區(qū)域，則被選擇性的刻蝕掉。

干法刻蝕，是利用氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體，通過經(jīng)光刻而開出的掩蔽層窗口，與暴露于等離子體中的硅片行物理和化學(xué)反應(yīng)，刻蝕掉硅片上暴露的表面材料的一種工藝技術(shù)法。該工藝技術(shù)的突出優(yōu)點在于，可以獲得極其精確的特征圖形。超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求微細(xì)化加工工藝能夠嚴(yán)格的控制加工尺寸，要求在硅片上完成極其精確的圖形轉(zhuǎn)移。任何偏離工藝要求的圖形或尺寸，都可能直接影響產(chǎn)品性能或品質(zhì)，給生產(chǎn)帶來無法彌補的損害。由于干法刻蝕技術(shù)在圖形軼移上的突出表現(xiàn)，己成為亞微米尺寸下器件刻蝕的最主要工藝方法。在特征圖形的制作上，已基本取代了濕法腐蝕技術(shù)。

目前LTPS工藝中，柵極(Gate)采用Dry Etching(干法刻蝕)工藝，然而干蝕刻生成物MoClx的沸點較低，容易附著在制程腔內(nèi)壁難以揮發(fā)完全，一旦脫落到產(chǎn)品pattern圖層上，容易造成gate residue(柵極殘留)，從而影響產(chǎn)品良率，需要定期保養(yǎng)清潔來改善，但清潔保養(yǎng)時間較長，直接影響設(shè)備產(chǎn)能，現(xiàn)有的PostAsh工藝清潔效果仍然不明顯。

現(xiàn)有采用RCA洗滌為代表的濕式洗滌。由于濕式洗滌能以簡便的裝置除去反應(yīng)生成物(沉積物)，所以在半導(dǎo)體裝置等電子裝置的制造中被廣泛使用。然后，濕式洗滌存在問題是由于使用大量的藥液，所以造成運行成本很高，而且環(huán)境負(fù)荷也很大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N解決干刻制程柵層殘留的方法和應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，具有改善柵極殘余、降低保養(yǎng)時間和清潔保潔的頻率、提高制程腔的有效利用時間、提高設(shè)備綜合良率和提升產(chǎn)品良率的作用。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種解決干刻制程柵層殘留的方法，該方法包括：柵極刻蝕制程前對制程腔進(jìn)行SF₆+O₂處理與通O₂處理的組合方式以去除柵極層殘留物。

進(jìn)一步地，所述方法包括先對制程腔進(jìn)行SF₆+O₂處理后，再采用O₂處理的方式去除柵極層殘留物。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，通過SF₆+O₂處理，主要將沸點較高的Mo的含氯化合物進(jìn)行反應(yīng)，得到沸點較低的生成物。生成物的沸點較低，汽化后，使得真空蒸汽壓升高。通過通O₂處理，O₂將生成物稀釋后，并通過Purge的方法從真空系統(tǒng)抽氣口抽走。從而，避免制程腔壁附著物掉落到產(chǎn)品的patterm涂層上造成柵極殘留。同時，根據(jù)本發(fā)明提供的方法，也能夠?qū)⒏煞涛g中生成的Mo的含氟化合物(如氟化物和氟氧化合物)從制程腔中清除掉。

進(jìn)一步地，所述的柵極層殘留物包括制程腔附著物Mo的含氯化合物，如Mo的氯化物，以及可能存在的Mo的氯氧化合物。

進(jìn)一步地，通過SF₆+O₂處理包括將Mo的含氯化合物的氯置換出來，得到含Mo的氟氧化物的生成物。在一些具體的實施例中，所述生成物中包含Mo的氟氧化合物和Mo的氯氧化合物。對于所述生成物中的Mo的氯氧化合物以及附著物中可能存在的Mo的氯氧化物，通過SF₆+O₂處理能夠進(jìn)一步將Mo的氯氧化合物的氯置換出來，得到Mo的含氟化合物。對于Mo的含氯化合物(包括Mo的氯化物和Mo的氯氧化合物)而言，氯的含量越高，沸點越高，蒸汽壓越小，越難以揮發(fā)去除。在一些具體的實施例中，所述Mo的氟氧化物為MoF₄O。同時，通過SF₆+O₂處理也能夠?qū)⒅瞥糖恢写嬖诘目涛g后的Mo的氟化物轉(zhuǎn)化為Mo的氟氧化物。

根據(jù)本發(fā)明提供的方法，通過SF₆+O₂處理，主要目的是將沸點較高的Mo的含氯化合物(如Mo的氯化物以及可能存在的Mo的氯氧化物)進(jìn)行反應(yīng)，得到沸點較低的化合物(如Mo的氟氧化合物，以及Mo的氯氧化物)等。得到的氯含量降低的Mo的氯氧化物也可進(jìn)一步通過SF₆+O₂處理，得到Mo的含氟化合物。同時，通過SF₆+O₂處理也能夠?qū)⒅瞥糖恢写嬖诘目涛g后的Mo的氟化物轉(zhuǎn)化為Mo的氟氧化物。通過SF₆+O₂處理后，蒸汽壓升高。

進(jìn)一步地，所述的SF₆+O₂處理進(jìn)行10pcs或大于10pcs。

進(jìn)一步地，所述通O2處理包括，通入O₂將所述SF₆+O₂處理的生成物進(jìn)行稀釋，然后抽真空去除。

進(jìn)一步地，所述通O₂處理可以重復(fù)執(zhí)行，也即“通入O₂將所述SF₆+O₂處理的生成物進(jìn)行稀釋，然后抽真空去除”的操作可以多次重復(fù)進(jìn)行。在一些具體的實施例中，所述通O₂處理執(zhí)行30次或以上。

通過所述通O₂處理，能夠?qū)⑺鯯F₆+O₂處理的生成物(包括Mo的含氟化合物，以及可能存在的Mo的氯氧化物)進(jìn)行稀釋，并通過抽真空的方式從制程腔中抽出，達(dá)到去除的目的。

根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供了一種干刻制程方法，包括上述的方法對制程腔進(jìn)行處理，然后進(jìn)行干刻制程。其能夠降低制程腔的保養(yǎng)時間和清潔保潔的頻率、提高制程腔的有效利用時間、提高設(shè)備綜合良率和提升產(chǎn)品良率。

通常情況下，設(shè)備清潔保養(yǎng)及復(fù)機MQC所需時間約27小時，而通過本發(fā)明的SF₆+O₂Season+O₂purge的方法可以降低保養(yǎng)時間，且柵層殘留亦有明顯改善，既提高設(shè)備綜合良率(OEE)又可提升產(chǎn)品良率。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1顯示了本發(fā)明方法的原理圖；其中，A為PR，B為Mo，C為GI(SIN_X/SIO_X)；

圖2顯示了干法刻蝕中離子化碰撞示意圖，其中，A為電子，B為轟擊，C為原子，D為新電離電子；

圖3顯示了干法刻蝕中分解碰撞示意圖；其中，A為電子，B為轟擊；

圖4顯示了干法刻蝕中激發(fā)松弛碰撞示意圖；其中，A為電子，B為激發(fā)，C為松弛，D為hv；

圖5顯示了物理性刻蝕與化學(xué)性刻蝕示意圖，其中，A為物理性刻蝕；B為化學(xué)性刻蝕；

圖6顯示了干刻蝕的工作原理示意圖；其中，A為電漿，B為制程氣體，C為射頻電源，D為電阻，E為非金屬薄膜，F(xiàn)基板；

圖7顯示了雙重金屬鑲嵌開口結(jié)構(gòu)示意圖；其中，A為介層窗開口，B為溝渠，C為襯底，D為介電層，E為硬掩模層，F(xiàn)為抗反射層；

在附圖中，附圖并未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例一

本實施例是對本發(fā)明方法的詳細(xì)說明，具體如下：

在對本實施例進(jìn)行詳細(xì)說明之前，本發(fā)明對干法刻蝕的基本原理進(jìn)行介紹：

干蝕刻定義：

蝕刻，就是通過“電漿(Plasma)蝕刻”即干蝕刻或“濕式化學(xué)蝕刻”將顯影后沒有被光阻覆蓋的薄膜去除，做出需要的線路圖案；

干蝕刻，即將特定氣體置于低壓狀態(tài)下施以電壓，將其激發(fā)成電漿，對特定膜層加以化學(xué)性蝕刻或離子轟擊，達(dá)到去除膜層的一種蝕刻方式；

簡單的說，干蝕刻：去掉不想要的薄膜，留下想要的。

電漿中有兩類碰撞：

1、彈性碰撞

無能量交換，較常發(fā)生，但對蝕刻影響不大。

2、非彈性碰撞

能量交換，對蝕刻影響較大；主要反應(yīng)方式由：離子化碰撞；分解碰撞；激發(fā)松弛碰撞。

離子化碰撞原理

當(dāng)電子與一個原子或者分子相碰撞時，它會將部分能量傳遞給收到原子核或者分子核束縛的軌道電子上。如果該電子獲得的能量足以脫離核子的束縛，它就會變成自由電子，此過程稱為粒子碰撞游離。離子化碰撞非常重要，它產(chǎn)生并維持電漿。

e-+A→A⁺+2e-

圖2為干法刻蝕中離子化碰撞示意圖，反應(yīng)方程式Cl+e→Cl^-+2e；

分解碰撞

當(dāng)電子和分子碰撞時，如果因撞擊而傳遞到分子的能量比分子的鍵合能量更高時，那就能打破化學(xué)鍵并且產(chǎn)生自由基。

e-+AB→A+B+e-

自由基是至少帶有一個不成對電子的一種分子碎片，因此并不穩(wěn)定。自由基在化學(xué)上是非?；顫姷?，因為他們有一種很強的傾向去搶奪其它原子或者分子的電子以形成穩(wěn)定的分子。

圖3為干法刻蝕中分解碰撞示意圖，反應(yīng)式如下

e+CF₄→CF₃^*+F^*+e

激發(fā)松弛碰撞

激發(fā)：碰撞傳遞足夠多的能量而使軌道電子躍遷到能量更高的軌道的過程。

e-+A→A^*+e-

激發(fā)狀態(tài)不穩(wěn)定且短暫，在激發(fā)軌道的電子會迅速掉到最低的能級或基態(tài)，此過程稱為松弛。激發(fā)的原子或者分子迅速松弛到原來的基態(tài)，并以光子的形式把它從電子碰撞中得到的能量釋放出來。

A^*→A+hv

圖4為干法刻蝕中激發(fā)松弛碰撞示意圖；其中，A為電子，B為激發(fā)，C為松弛，D為hv。

干法刻蝕方式

干刻蝕中起作用的主要是自由基和正離子。自由基化學(xué)性質(zhì)很活潑，很容易和膜表面分子發(fā)生反應(yīng)，可達(dá)到膜層去除的作用。反應(yīng)生成物作為廢氣排除。

帶正電的離子在電場的作用下幾乎垂直撞向基板，轟擊膜層表面的分子鍵合，促進(jìn)自由基的化學(xué)反應(yīng)，并使表面產(chǎn)生的反應(yīng)物脫落。

干刻蝕是以自由基為主，還是以正離子為主。是根據(jù)使用的不同分為2中：物理性刻蝕；化學(xué)性刻蝕。

物理性刻蝕：是電漿中的正離子在電場的作用下加速。垂直轟擊薄膜表面，是非等向性的蝕刻(電場方向蝕刻速率較大)。

化學(xué)性刻蝕：是電漿中的自由基與薄膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是等向性的蝕刻(各方向蝕刻速率一致)。

圖5為物理性刻蝕與化學(xué)性刻蝕示意圖，其中，A為物理性刻蝕；B為化學(xué)性刻蝕。

干刻蝕的工作原理

反應(yīng)氣體在高頻電場作用下產(chǎn)生電漿(Plasma)。

電漿與基板發(fā)生作用將沒有被光刻膠掩蔽的非金屬薄膜蝕刻掉。

圖6為干刻蝕的工作原理示意圖；其中，A為電漿，B為制程氣體，C為射頻電源，D為電阻，E為非金屬薄膜，F(xiàn)基板。

由此可知，干法刻蝕在刻蝕表面材料時，既存在化學(xué)反應(yīng)又存在物理反應(yīng)。因此在刻蝕特性上既表現(xiàn)出化學(xué)的等方性，又表現(xiàn)出物理的異方性。

所謂等方性，是指縱橫兩個方向上均存在刻蝕。而異方性，則指單一縱向上的刻蝕。

干法刻蝕的主要過程。反應(yīng)腔體內(nèi)氣體等離子體中的離子，在反應(yīng)腔體的扁壓作用下，對被刻蝕的表面進(jìn)行轟擊，形成損傷層，從而加速了等離子中的自由活性激團(tuán)在其表面的反應(yīng)，經(jīng)反應(yīng)后產(chǎn)生的反應(yīng)生成物，一部分被分子泵從腔體排氣口排出，一部分則在刻蝕的側(cè)壁上形成淀積層。干法刻蝕就是在自由活性激團(tuán)與表面反應(yīng)和反應(yīng)生成物不斷淀積的過程中完成的。離子轟擊體現(xiàn)了干法刻蝕的異方性，而由于側(cè)壁的淀積，則很好的抑制了自由活性激團(tuán)反應(yīng)時，等方性作用對側(cè)壁的刻蝕。正因為干法刻蝕這一物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的獨特方式，在異方性和等方性的相互作用下，可以精確的控制圖形的尺寸和形狀，體現(xiàn)出濕法刻蝕無法比擬的優(yōu)越性，成為亞微米圖形刻蝕的主要工藝技術(shù)之一。

但是干法刻蝕中的反應(yīng)生成物(沉積物)又是干法刻蝕存在的一個缺陷。

為此，本實施例提供了如下解決方案。

結(jié)合圖1所示，對本實施例進(jìn)行描述：

主要原理如下：

Mo+SF₆+O₂:

Mo+6F^＊→MoF₆↑

Mo+4F^＊+O^＊→MoF₄O↑(此反應(yīng)式為圖1中第二幅圖所代表發(fā)生的反應(yīng)的示意)；

Mo+Cl₂+O₂：

Mo+2O^＊+2Cl^＊→MoCl₂O₂↑

Mo+5Cl^＊→MoCl₅↑(此反應(yīng)式為圖1中第三幅圖所代表發(fā)生的反應(yīng)的示意)。

常溫下，MoF₆沸點35℃，MoCl₅沸點268℃。對于Mo的含氯化合物(如Mo的氯化物和Mo的氯氧化合物)，氯含量越高，沸點越高，蒸汽壓越小，越難以揮發(fā)去除。

Gate etching制程前對制程腔進(jìn)行SF₆+O₂Season 10pcs+O₂purge 30次，通過SF₆+O₂season&O₂purge方法可除去chamber(腔室)附著物Mo的含氯化合物(如MoCl₅和可能存在的Mo的氯氧化合物MoCl_xO_y，如MoCl₂O₂)。通入SF₆+O₂，可發(fā)生反應(yīng)，例如MoCl₅+4F^＊+O^＊→MoFxOy，并反復(fù)purge(清除)將附著物置換并抽出。

通過SF₆+O₂處理將Mo的含氯化合物中的氯元素置換出來，得到包含氟氧化合物MoF_xO_y(如MoF₄O)以及氯含量降低的Mo的氯氧化合物的生成物。Mo的氯氧化合物可通過進(jìn)一步的SF₆+O₂處理，得到Mo的含氟化合物。同時，通過SF₆+O₂處理也能夠?qū)⒅瞥糖恢写嬖诘目涛g后的Mo的氟化物轉(zhuǎn)化為Mo的氟氧化物。通過SF₆+O₂處理后，真空蒸汽壓升高。通入少量的O₂使制程腔內(nèi)的生成物稀釋，并通過Purge(清除)的方法將生成物從真空系統(tǒng)抽氣口抽走達(dá)到自清潔效果，AOI(自動光學(xué)檢查)量測GE殘數(shù)量，并與正常制程進(jìn)行差異對比。

本實施例能夠有效去除Gate etching制程中殘留物，并且能夠降低設(shè)備清潔保養(yǎng)的頻率，提高制程腔的有效利用時間。

本實施例的方法也可以降低保養(yǎng)時間，且Gate residue亦有明顯改善，既提高OEE又可提升產(chǎn)品良率。

相比較本實施例的技術(shù)，現(xiàn)有方法中也存在一些處理相關(guān)生產(chǎn)物的方式，但是其與本實施例存在很大的區(qū)別。

比如，在專利公開號為CN101276746A中，提出了通過進(jìn)行氧氣等離子體處理來除去含氟化碳的反應(yīng)生成物的工序，該反應(yīng)生成物是通過依次對基板上具有多層膜的被處理物的各層進(jìn)行蝕刻而堆積形成的，在除去上述反應(yīng)物后，使用氟化氫氣體來除去含氧化物的反應(yīng)生成物的工序。

其具體是將具有多層膜的被處理物配置在減壓環(huán)境中的工序；向上述減壓環(huán)境環(huán)境中導(dǎo)入反應(yīng)氣體的工序；產(chǎn)生上述反應(yīng)氣體的等離子體并依次蝕刻上述多層膜的工序；通過進(jìn)行氧氣等離子體處理來除去通過上述蝕刻而堆積的含氟化碳的反應(yīng)生成物的工序；以及在上述蝕刻后，使用氟化氫氣體來除去含氧化物的反應(yīng)生成物的工序。

該方法只是減少了去除反應(yīng)生成物的時間，縮短了整體工序，但是在去除效果，對設(shè)備的保養(yǎng)等方面，并沒有詳細(xì)說明，也沒有給出本實施例的上述操作方式。

另外，在專利文件CN1959931A中公開一種干刻蝕后的清洗工藝，其首先將不活潑氣體導(dǎo)入反應(yīng)室中，以清洗反應(yīng)室，以及抽除反應(yīng)室的所有氣體。其中，可以先進(jìn)行清洗反應(yīng)室或先進(jìn)行抽除反應(yīng)室的所有氣體。

所述的不活潑氣體為氮氣或氦氣等。

而且，其又提供了一種雙重金屬鑲嵌開口的制造方法，該開口包括襯底，在襯底上依序形成一介電層與一硬掩模層，再于第一反應(yīng)室中對硬掩模層進(jìn)行干式蝕刻工藝，以形成一溝渠圖案。

所述的硬掩模層為金屬硬掩模層，材質(zhì)可以為鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭等。在硬掩模層之后與形成溝渠圖案之前，還可以在硬掩模層上形成一層抗反射層，且此抗反射層的材質(zhì)可以為氮氧化硅。

在其說明書中也公開了如下內(nèi)容：在干式刻蝕工藝所使用的等離子體具有含氟氣體，會與硬掩模層反應(yīng)形成如Ti_xF_yO_z的副產(chǎn)物。通過其提供的清洗工藝，能夠除去該副產(chǎn)物，避免后續(xù)形成于雙重金屬鑲嵌開口中的金屬內(nèi)連線的電性失誤。

該方法能夠有效去除干法刻蝕工藝后所形成的副產(chǎn)物，以維持后續(xù)所形成的結(jié)構(gòu)的電性。而且其不含有化學(xué)反應(yīng)，因此不會改變刻蝕工藝所定義的圖案形狀，而且，在其應(yīng)用于雙重金屬鑲嵌工藝時，可以防止蝕刻工藝中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物殘留在雙重金屬鑲嵌開口中，避免造成后續(xù)金屬內(nèi)連線的電性不一致，進(jìn)而防止良率降低。

雖然其具有如上特性，但是該方法與本實施例提供的除去殘留物的方式不同，而且該方法不能夠降低設(shè)備清潔保養(yǎng)的頻率，提高制程腔的有效利用時間，不能降低保養(yǎng)時間，因此與本實施例存在區(qū)別。

雖然在本文中參照了特定的實施方式來描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解的是，這些實施例僅僅是本發(fā)明的原理和應(yīng)用的示例。因此應(yīng)該理解的是，可以對示例性的實施例進(jìn)行許多修改，并且可以設(shè)計出其他的布置，只要不偏離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。應(yīng)該理解的是，可以通過不同于原始權(quán)利要求所描述的方式來結(jié)合不同的從屬權(quán)利要求和本文中所述的特征。還可以理解的是，結(jié)合單獨實施例所描述的特征可以使用在其他所述實施例中。