專利名稱：使用h的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體元件的制作方法，特別是涉及一種從晶圓上同時移除光阻和釋放電荷的方法。
背景技術：
在半導體元件的制造過程中，由光學微影定義的光阻圖案層通常是用作為蝕刻晶圓下層的光罩。蝕刻之后的光阻層，例如是光阻或電子束光阻(E-Beam Resist)，通常是在氧電漿制程中被移除。在此氧電漿制程中，晶圓是置放于光阻剝除制程室以及通入主要成份是氧氣的蝕刻氣體配方(Recipe)。此氧氣的蝕刻氣體更可包含其它物質，例如是H2O蒸氣和少量的氮氣。主要包含氧氣的氣體離子電漿形成在晶圓的上方并用來移除光阻層。
如圖1所示意地繪示，因為氧基(O2Radicals)的負電特性，在以氧電漿為主的光阻移除制程中，氧基離子會有捕捉電漿中的電子的高度傾向，這會導致相對低的電子密度而造成不均勻空間分布的氧電漿。此不均勻空間分布的氧電漿會依次引發(fā)電荷累積在晶圓上，而晶圓上的電荷累積則會造成某些缺陷，包括有接墊孔蝕(Pad Pitting)、伽凡尼金屬腐蝕(GalvanicMetal Corrosion)、鎢腐蝕(Tungsten Dredging)以及低品質的閘極氧化物等，然不限于此。
因此，非常需要一種可實質消除晶圓上電荷累積的光阻移除的方法。
由此可見，上述現有的半導體元件的制作方法在制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決半導體元件的制作方法存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般制造方法又沒有適切的制造方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的半導體元件的制作方法，便成了當前業(yè)界極需改進的目標。
有鑒于上述現有的半導體元件的制作方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新的使用H2O電漿同時移除光阻和釋放電荷的方法，能夠改進一般現有的半導體元件的制作方法，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現有的半導體元件的制作方法存在的缺陷，而提供一種新的同時移除光阻以及釋放電荷的方法，藉以使用H2O電漿來移除光阻，可實質減少電荷在晶圓表面上的累積，因而解決了電荷累積所造成缺陷的問題從而更加適于實用。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種同時移除光阻以及釋放電荷的方法，藉以臨界的方式使用H2O電漿，可省去習知另一H2O烘烤制程(BakingProcess)，如此一來，可大幅降低制造的時間、能源及成本，從而更加適于實用。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發(fā)明提出的一種從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其至少包括以下步驟置放該基板于一反應室中；通入一氣體至該反應室中，其中該氣體具有一壓力，且至少包含一H2O反應物，該H2O反應物具有至少實質為70％的一分壓；以及于該反應室中形成一電漿以去除該光阻層。
本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術措施來進一步實現。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，更至少包括調整該氣體的該壓力至實質介于0.1托爾與10托爾之間。
前述從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的光阻層至少包含選自于由光阻以及電子束光阻所組成的一族群。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的基板更包括一金屬層，至少部份該光阻層位于該金屬層上。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的金屬層包含一鋁基或鎢基的金屬氮化物。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的基板更包括一金屬層以及至少部份位于該金屬層上的一介電層，至少部份該光阻層位于該介電層上。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的金屬層包含一鋁基或鎢基的金屬氮化物以及該介電層包含一氮氧化硅。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的氣體更包含一非反應物。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的非反應物至少包含選自于由氬氣、氦氣以及上述的組合所組成的一族群。
前述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其中所述的氣體更包含一氟基反應物。
本發(fā)明與現有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術方案可知，本發(fā)明的主要技術內容如下為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種同時移除光阻以及釋放電荷的方法，其步驟至少包括置放基板于反應室中，通入氣體至反應室中，其中氣體具有一壓力，且至少包含一H2O反應物(Reactive Species)，H2O反應物具有至少實質為70％的一分壓，以及釋放在反應室中的自由電子，以于反應室中形成一電漿。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述的氣體的壓力實質介于0.1托爾與10托爾之間。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述的氣體更包含一非反應物，例如是氬氣、氦氣以及上述的組合。
依照本發(fā)明一較佳實施例，上述的氣體更包含一氟基反應物。
應用上述同時移除光阻以及釋放電荷的方法，由于是在晶圓在進行光阻剝除制程時，以臨界的方式同時減少晶圓表面上電荷的累積，所以本發(fā)明與其它習知制程相比，本發(fā)明所用的方法不僅相對簡單且有效率，更大幅降低制造時間、能源及成本。
經由上述可知，本發(fā)明是有關于一種以臨界(In-Situ)的方式從基板或晶圓剝除光阻層的方法，其是利用一H2O電漿配方(Recipe)在光阻剝除時，可實質地防止電荷累積在基板或晶圓上。
綜上所述，本發(fā)明特殊的使用H2O電漿同時移除光阻和釋放電荷的方法，提供一種同時移除光阻以及釋放電荷的方法，藉以使用H2O電漿來移除光阻，可實質減少電荷在晶圓表面上的累積，因而解決了電荷累積所造成缺陷的問題。另外，本發(fā)明提供一種同時移除光阻以及釋放電荷的方法，藉以臨界的方式使用H2O電漿，可省去習知另一H2O烘烤制程(BakingProcess)，如此一來，可大幅降低制造的時間、能源及成本。其具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并在同類方法中未見有類似的設計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在方法上或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，并產生了好用及實用的效果，且較現有的半導體元件的制作方法具有增進的多項功效，從而更加適于實用，而具有產業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是繪示習知以氧氣電漿為主的光阻移除方法所造成晶圓表面電荷累積的示意圖；圖2是繪示用來實施本發(fā)明方法的典型電漿反應室的示意圖；圖3是繪示本發(fā)明的方法步驟的流程圖；圖4是繪示本發(fā)明以H2O電漿為主的光阻移除方法所造成晶圓表面電荷釋放的示意圖；圖5A～圖5C是繪示使用習知氧電漿配方以及本發(fā)明H2O電漿配方來進行光阻剝除后的晶圓表面電荷圖；圖6A～圖6B是使用習知氧電漿配方進行光阻剝除后定義在晶圓上的金屬接墊的光學顯微鏡照片；圖7A～圖7B是使用本發(fā)明H2O電漿配方進行光阻剝除后定義在晶圓上的金屬接墊的光學顯微鏡照片；圖8A是繪示使用另一H2O烘烤制程來對付鎢腐蝕問題的習知制程的流程示意圖；圖8B是繪示使用本發(fā)明H2O電漿的光阻剝除方法來解決鎢腐蝕問題的典型制程的流程示意圖；圖9A是繪示去電荷前的典型的晶圓表面電荷圖；圖9B是繪示以臨界方式在晶圓上進行另一習知H2O烘烤制程后的晶圓表面電荷圖；以及圖9C是繪示以臨界方式在晶圓上進行H2O電漿去電荷制程后的晶圓表面電荷圖。
100在反應室內放置一晶圓 110通入制程氣體至反應室內120在反應室內產生射頻130在反應室內釋放出自由電子200電漿反應室210外殼220晶圓平臺 230氣體入口噴嘴240氣體入口 260廢氣出口270真空幫浦 280基板或晶圓282光阻層284制程氣體290H2O電漿具體實施方式
為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的使用H2O電漿同時移除光阻和釋放電荷的方法其具體實施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
本發(fā)明的目的在于提供一種以臨界的方式從基板或晶圓移除光阻層但不會有電荷實質累積在基板或晶圓上的方法。本實施例中，使用H2O的電漿配方以在移除光阻層時實質防止電荷(例如正電荷)累積在基板或晶圓上。在光阻剝除制程中，使用H2O的電漿配方，可以抑制電荷累積與電荷增加所引起的電化學問題，包括有接墊孔蝕、伽凡尼金屬腐蝕、鎢腐蝕以及低品質的閘極氧化物等，然不限于此。
本方法是在電漿反應室中進行，例如傳統的光阻剝除室、電漿蝕刻反應器或其它合適的電漿反應室。圖2是繪示應用于本發(fā)明的方法的例示電漿反應室200，包括定義電漿反應室200的外殼210。晶圓平臺220是位于電漿反應室200中，欲處理的基板或晶圓是放置于此晶圓平臺220上，淋浴頭(shower head)形狀的氣體入口噴嘴230是位于晶圓平臺220的上方，反應氣體經由連通到氣體入口噴嘴230的氣體入口240進入電漿反應室200，而連接到真空幫浦270的廢氣出口260是用來將電漿反應室200抽真空，電場產生器(圖中未示)是用來在電漿反應室200內產生一足夠大的電場，以使流進此電漿反應室200中的制程氣體可以解離而離子化，電漿是使用例如從電漿反應室200內的負偏壓電極引起的場發(fā)射，在電漿反應室200中釋放或放射的自由電子來初始化，在本實施例中，用來產生H2O電漿的電場可在微波頻率的范圍中，此微波電場的功率大小是實質介于100瓦特至10000瓦特之間。
請參照圖2和圖3所示的流程圖，關于本發(fā)明的方法，首先在步驟100中，于電漿反應室中將基板或晶圓280置放于晶圓平臺220上，此基板或晶圓280可由半導體材料所組成，例如硅。基板或晶圓280包括有形成在其上的光阻層282，此光阻層282至少包括例如光阻或電子束光阻，光阻層282至少部份位于基板或晶圓280的金屬層上；或至少部份位于基板或晶圓280的介電層上(介電層至少部份位于基板或晶圓280的金屬層上)，金屬層至少包含例如鋁基或鎢基的金屬氮化物，介電層至少包含氮氧化硅或其它介電材料?；旧?，基板或晶圓280剛進行完蝕刻制程，其中使用光阻層當作是光罩來圖案化下層的金屬層或介電層。
在步驟110中，在壓力之下經由氣體入口240以及氣體入口噴嘴230，將包含一或多個化學物質的制程氣體284輸送入至電漿反應室200中。此一或多個化學物質被反應室內產生的電場所離子化。此一或多個化學物質至少包含H2O、氬氣、氦氣、氟基物質以及上述的組合，其中H2O與氟基物質以及上述的組合是至少包含反應物，氬氣、氦氣以及上述的組合是非反應物。在本發(fā)明中，沒有使用氧氣或氮氣的物質以防止電荷累積。在初始化電漿之前，電漿反應室200內由制程氣體所施加的壓力(分壓)，被調整至實質為制程氣體284所施加的總壓力的70％至100％之間。
在步驟120中，利用電場產生器在電漿反應室200中產生電場。
在步驟130中，釋放在電漿反應室200中的自由電子穿越過制程氣體以于電漿反應室200中形成純H2O電漿290。當此純H2O電漿290被安定化后，在電漿反應室200中所施加的制程氣體284的壓力被調整到實質介于0.1托爾與10托爾之間。如圖4所示意地繪示，純H2O電漿290從基板或晶圓280上移除或剝除光阻層282時，并沒有在基板或晶圓280上實質累積電荷。
圖5A～圖5C為繪示使用習知的氧電漿配方與本發(fā)明的H2O電漿配方在裸硅晶圓(沒有光阻披覆)上進行光阻剝除之后的晶圓表面電荷圖。此表面電荷圖可比較習知方法與本發(fā)明方法之間的去電荷能力。更特別的是，圖5A為繪示第一晶圓在經過光阻剝除制程處理80秒后的表面電荷圖，其是使用第一習知的氧氣電漿配方，此第一習知的氧氣電漿配方至少包含每分鐘5000立方公分(sccm)的氧氣流量、每分鐘200立方公分的氮氣流量以及每分鐘500立方公分的H2O流量。第一晶圓具有8.18伏特與標準差0.17伏特的平均表面電荷。圖5B為繪示第二晶圓在經過光阻剝除制程處理120秒后的表面電荷圖，其是使用第二習知的氧氣電漿配方，此第二習知的氧氣電漿配方至少包含每分鐘500立方公分的氧氣流量。第二晶圓具有14.1伏特與標準差7.77伏特的平均表面電荷。圖5C為繪示第三晶圓在經過光阻剝除制程處理130秒后的表面電荷圖，其是使用本發(fā)明的H2O電漿配方，此H2O電漿配方至少包含每分鐘500立方公分的H2O流量。第三晶圓具有0.328伏特與標準差0.058伏特的平均表面電荷。
圖6A～圖6B與圖7A～圖7B為使用習知的氧電漿配方與本發(fā)明的H2O電漿配方來進行光阻剝除處理之后，定義在晶圓上的金屬接墊的光學顯微鏡照片。圖6A～圖6B是顯示使用習知氧電漿配方進行光阻剝除處理后的金屬接墊的光學顯微鏡照片。如照片所示，金屬接墊在使用氧電漿配方的光阻剝除處理后會有嚴重的接墊孔蝕產生。圖7A～圖7B是顯示使用本發(fā)明H2O電漿配方進行光阻剝除處理后的金屬接墊的光學顯微鏡照片。如照片所示，使用可在光阻剝除制程時中和或釋放電荷的H2O電漿配方進行光阻剝除處理后，金屬接墊事實上不會有接墊孔蝕產生。
在光阻剝除處理后，某些產品的晶圓有約為20分鐘的等候時間。可發(fā)現使用習知氧電漿配方進行光阻剝除處理后的產品晶圓上的上金屬有嚴重的伽凡尼金屬腐蝕。一般認為腐蝕的嚴重程度是由于這些產品上累積正電荷而加速伽凡尼金屬腐蝕。本發(fā)明的H2O電漿配方因為延長腐蝕窗的時間至約4小時，故可實質解決伽凡尼金屬腐蝕的問題。這樣可依次允許等候窗的時間延長。需注意的是加入氧氣或氮氣至H2O電漿配方中會實質減少腐蝕窗的時間至約20分鐘，一般認為是由于加入氧氣或氮氣至H2O電漿配方中會感應正電荷而導致伽凡尼金屬腐蝕的惡化。
隨著次微米技術的發(fā)展，減小金屬線與金屬(例如鎢)填充介層窗之間的疊置誤差會引起一些技術上的困難，介層窗的鎢插塞的電荷感應腐蝕(Dredge)是其中一個問題，用本發(fā)明的H2O電漿配方取代氧電漿配方來進行光阻剝除制程可實質解決鎢腐蝕的問題。圖8A為繪示習知制程的流程圖，現今皆會外加一H2O烘烤制程(沒有射頻)去對付鎢腐蝕的問題。然而，一些電荷在經過外加的H2O烘烤制程后仍殘留在晶圓表面上，若使用H2O電漿配方的話，如圖8B所繪示的制程流程圖，可不需要另一H2O烘烤制程就可實質移除晶圓表面上的殘留電荷。
本發(fā)明的另一方面是提供至少包含使用上述H2O電漿配方的去電荷制程，在本發(fā)明中，使用H2O電漿可用來移除來自基板的所有電荷。H2O電漿去電荷制程具有比另一習知的H2O烘烤制程有更大的去電荷的能力，其可從圖9A～圖9C所繪示的表面電荷圖中發(fā)現。圖9A為繪示在去電荷前一典型的晶圓表面電荷圖，此晶圓在去電荷之前具有10.6伏特與標準差0.176伏特的平均表面電荷。圖9B為繪示以臨界方式沒有射頻進行另一習知H2O烘烤制程處理晶圓50秒后的晶圓表面電荷圖，此晶圓在經過習知方法去電荷后具有2.26伏特與標準差0.154伏特的平均表面電荷。圖9C為繪示以臨界方式進行H2O電漿去電荷制程處理晶圓130秒后的晶圓表面電荷圖，此晶圓在使用H2O電漿去電荷后具有1.57伏特與標準差0.214伏特的平均表面電荷。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其至少包括以下步驟置放該基板于一反應室中；通入一氣體至該反應室中，其中該氣體具有一壓力，且至少包含一H2O反應物，該H2O反應物具有至少實質為70％的一分壓；以及于該反應室中形成一電漿以去除該光阻層。
2.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于更至少包括調整該氣體的該壓力至實質介于0.1托爾與10托爾之間。
3.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的光阻層至少包含選自于由光阻以及電子束光阻所組成的一族群。
4.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的基板更包括一金屬層，至少部份該光阻層位于該金屬層上。
5.根據權利要求4所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的金屬層包含一鋁基或鎢基的金屬氮化物。
6.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的基板更包括一金屬層以及至少部份位于該金屬層上的一介電層，至少部份該光阻層位于該介電層上。
7.根據權利要求6所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的金屬層包含一鋁基或鎢基的金屬氮化物以及該介電層包含一氮氧化硅。
8.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的氣體更包含一非反應物。
9.根據權利要求8所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的非反應物至少包含選自于由氬氣、氦氣以及上述的組合所組成的一族群。
10.根據權利要求1所述的從基板同時移除光阻層和去電荷藉以防止該基板充電的方法，其特征在于其中所述的氣體更包含一氟基反應物。
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種以臨界(In－Situ)的方式從基板或晶圓剝除光阻層的方法，其是利用一H
文檔編號H01L21/324GK1770019SQ200510079870
公開日2006年5月10日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權日2004年6月29日
發(fā)明者李元榜, 吳子揚, 潘昇良, 林耀輝, 賴育志, 陳德芳 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司