TWI376721B - System and method for removal of photoresist in transistor fabrication for integrated circuit manufacturing - Google Patents

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1376721 九、發明說明： 相關申請 本申請案所主張的優先權已於2003年1〇月13日公告為美國 暫時專利申請案第60/511，029號，在此一併提出以做為^考: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種半導體製造，且特別有關於一種積體電 路製造前段製程中移除光阻的系統或方法。 【先前技術】 f 1圖為光阻（RP)剝除反應室與反應源的標準結構示意圖， 其中氣體由一組流量控制器與控制閥1〇1經過管道1〇2引至電衆 源103中。在電漿源1〇3甲，大部分的氣體會分解（且部分離子 化），且會經由分佈/阻擋系統104進入晶圓製程封箱105中。將 需剝除光阻與殘留物的晶圓107置於平台.106上，使晶圓上的光 阻以及殘留物與自由基進行’反應以形成揮發性或水：性反應產 物，在經由導管108 #出。此類型之光阻剝除反應室廣泛地被應 用，因為用來剝除光阻的反應物質幾乎全為中性， 於大量的帶電粒子環境中’因為帶電粒子會損壞敏感性材;;以及 積體電路中的各層’所以不欲見。在製造電晶體時，此移除光阻 的剝除系統可用在1C前期製程，也可用於後期製程，以形成内連 線金屬線，利用電路圖案連接各電晶體且連到外部電路。 許多特定光阻剥除製程應用於前期電晶體製造中，包括佈植 後的剝除以及钱刻後的剝除，以用來對各層進行圖案化處理或製 造開口 ’纟中最關鍵的剝除製程係為於高濃度摻雜的離子佈植 後、圖案化閘極電極的蝕刻後、形成電晶體接面與閘極連結之開 口的蝕刻後執行，其中形成電晶體接面與閉極連結之開口的蝕刻 稱為接觸洞蝕刻。這些光阻移除製程的應用可為單一步驟，但通 常為兩步驟甚至更多的步驟。然而，因為電晶體的尺寸越來越小， 而且晶圓表面上的關鍵層也越來越薄，會使目前這些光阻剝除製 1012-6611-PF;Ice 5 1376721 程將變得不適用。 用於2用於高濃度摻雜佈植的光阻製程常包括多重步驟，因為 除乂；一二光Γ常具有複合的物理結構’所以必須以多重步驟移 如第1圖所而U述多重步驟的第一步驟或前兩個步驟係利用 第1圖所不之氣態設備執行，且常用濕化學品（常於化學浴中） 進行殘留物的最終清潔步趣.於古.曲 理往;9胃·> j f步驟，同拫度離子佈植後之殘留物的物 !號200所示；在佈植製程進行時，第一層m 研-顯-ΐ」ίΐ收大部分的離子，以在佈植製程中作為罩幕， ==硬皮當接收到了一定的離子量時，會變成石墨態、高 =錯連，-=、以碳為主要成分的聚合物；未經離子佈植處理的殘 =光稱為塊狀光阻）以符號202表示；由圖中顯示硬皮與塊狀 住阻皆與碎203接觸’其中硬.皮可將塊狀光阻部分包住或全部包 =斤以备晶圓在高濃度佈植⑽η步驟中進行單一高溫（大於2〇〇 f Λ理丄驟广就會產生「凸出」的光阻；此「凸出」的光阻在 内&時會使存於阻劑中的溶劑變成氣態且撐大硬皮下方，當壓力 ^ 一定程度時，固化硬皮會破裂或是與料離以將壓力茂出； 在早一步驟剝除中，此顧光阻的凸出現象可以容忍與忽略若 2凸起，塊狀光阻與硬皮的钱刻都會比在標準以氧為主的剝除 -般在2GG〜3GG°C下進行）快；在單—步驟乾剝除製程後， :殘留的顆粒常利用濕浴清潔作物理與化學移除，包括物理震 盪，如百萬波超音波。 然而，佈植後的光阻結構常包括具有非常相異材料特性的兩 層’所以常需要利用兩步或兩步以上的氣相步驟進行移除且希 望在剝除後能降低微粒數目至水準。此外，由於固化硬皮很 難利用一般的反應性自由基移除而塊狀光阻可以，所以在多數多 重步驟剝除製程中’還要在小於12(rc下再進行第一步驟的硬皮移 除以避免凸起的產生；由於晶.圓是在低溫下進行處理的，所以 必須提供額外的反應活化機制以達到足夠的剝除率與產率；此 外，在純氧中的硬皮剝除速率常很慢，使成本過高，所以要添加 額外添加物，包括添加氟的氣體或含氫與氮的混合氣體，再經電 1012 -6611-PF；Ice 6 1376721 漿源產生器作用後，產生反應性物質原子氧，以使更多電漿攻擊，， 硬皮材料，此技術已於1994年被Hirose在J〇urnal 〇f the Electrochemical Society揭露，但此技術依然無法使硬皮的生產 蝕刻率增快且提高，因此，依然需要其它技術來活化交錯連結碳. 聚合物硬皮的蝕刻；在許多此類製程中，可利用電子轟擊來提供 所需之活化能，以加速硬皮的蝕刻。 . 而移除殘留塊狀光阻（在離子佈植時未被化學性改變的部分） 的第二步驟會在比硬皮蝕刻步驟更高溫下進行，以加速蝕刻率， 且此佩度一般至少為200 C，且在硬皮被破壞後，就不會有凸起產 士的危險了，因為壓力已經不會再增加，所以處理的溫度可以更 高。在此步驟中，塊狀光阻會變成氣態物質，且此未被離子佈植 改變的光阻也會快速地被化學性蝕刻移除；此步驟與一般光阻剥 除相當類似’因為此光阻底層在圖案化製程與摻雜製程中大體上 然而 因為離子佈植的負面效應，使得移除塊狀光阻一般而 2是最終步驟，且在移除大部分硬皮與全部的塊狀光阻後，也 =艮難將殘留物移除’此殘留物常是由阻劑硬皮(碳聚合物、摻 斤士形Λ的，其中矽化合物是最常被發現位於光阻側壁 健㈣μ 15分的摻質會在硬皮㈣深處被發現，因為離子 佈植製程會m氧切切產生於_表面上以被辭 :濺j的矽會穿透且縮減光阻結構的側壁； 層石夕或二氧化梦於硬皮側壁；此材料一般而言不會(尤 =剝除製㈣）錢狀光轉除步料產生 的且可溶的型態，且同時具有相當的化學阻性，因轉此變 驟=步=在殘留物移除步驟t之經摻雜:界 執:強因為可能部分 塊狀.光阻剝除時，常會 物.，-般添加物為氟化氣體或含氮與 物:特 9_氮氣或惰性氣體與其它為氯氣的「形成氣體 7 1012-6611-PF；Ice 1376721 FG)」’此添加物可使殘留物轉變成溶於水的型態，以於去離子（di) 水清洗中移除，此殘留物移除製程還是常會留下未反應的殘留物 而難以被DI水移除’這些剩下的殘餘物需要以濕化學浴移除，因 為在之後摻質進入矽的高溫退火中需要完全清潔的晶圓。 在閘極（現行與未來1C技術都用多晶梦）钮刻製程後的剝除製 程也需要使用兩步製程，這也是因為大部分的含梦殘留物在利用 一般以氧為主的氣體混合物作光阻移除處理後還是會殘留此殘 留物有時可以添加少量氟化碳的氣體如四亂化碳或六敦乙烧之混 合物所移除，這些少量的原子氟或其它反應性物質會攻擊含石夕殘 留物，以移除或在表面上形成鬆的、水溶性的灰； 加物會在高溫移除製程令出現，攻擊間極介電質，如二氧二： 氮氧化矽，且氟原子會穿過多晶矽閘極電極材料與介電質反應， 所以有些用形成氣體的氣體混合物會用其它 以降低對閉極電極的負面效果。在剝除製程中，減=擊=與 電材料等同於提升先進技術，因為閘極長度—般約為晶圓 上，、它關鍵構件圖案尺寸的一半。 最後關鍵的剝除製程為接觸窗蝕刻後的光阻移除，接觸窗蝕 ，製程係停在接合處（junctiQn)與閉極的石夕化物或金屬材料上， 此材料會隨半導體技術改變而改變，形成接觸洞必須移除介電質 化梦，且必須完全移除接觸洞中介電f且露出接觸洞的底部 才其完成蝕刻，而在閘極以及源極與汲極的接觸洞的蝕刻常需要 ίϋ不同量的介電f，所以在㈣後，常會留下切的聚合物殘 3 ’此時就需要光阻移除製程將其移除；在理想的情況中，剝 :'程在移除光阻與殘留物時並不會造成任何接觸洞底部材料損 2、傷害或品質的下降，但大部分用來作接合處的矽化物材料包 I化鈷與矽化鎳，這些材料皆對氧敏感，且會因為氧而使品質 ^。兩步移除步驟在蝕刻後可成功地將殘留的光阻移除， 留物大致上為無機物。 x …创ίIc中之電晶體的製造裡，以氧為主的氣體混合物是所有制 -、的主要類型，不論是電晶體製程早期圖案化與離子佈值以 l〇12-6gi1_PF;Ice 8 I376721 r 佈線皆是如此’氧之所以被選用原因在於原子 被選用，水氣雖然也可產二二= ==厚度大於微米等級，且傳統上的二==) 率:=Ϊ=Γ':Γ剝除製程需要高剝除率舆生產 场持Id造成本，运表示移除率必須為每分鐘數微求或更 ::，直到目前，在電晶體製造時所露出的晶圓表面(一 對少量的氧切或氧切㈣失並不敏感，這使 的氧在電漿剝除光阻時成為較佳、安全且 ;==::裡的氣體添加物在光阻移除時 ^程生產力且移除殘留物，此氣體添加物包括氫或 = 巧稱為形成氣體)與氟化氣體或其混合物，結果發現少量/ 虱氣添加物可改善光阻剝除率。 、 ^傳統上，在阻劑移除製程中所使用的含氟氣體或經稀釋的冬 C合如形成氣體，可使殘留物變成水溶性物質，由於這此 = ΐ成二氧切與其下方石夕的損失或損害，造成1C產； 面影響’所以添加少量添加物如含形成氣體、氫、 氮或氟等氣體可以被接受β ^. 物漿系統已藉由含少量氧或不含氧的氣體混合 =對s』表面上暴露的綠材料進行氧_除，早射導 =除步驟主要所使㈣氣體為氫氣氣體，尤其在形成内連線時，. :要避免晶圓暴露内連線金屬的氧化，此内連線金屬常為鋁或 :’而内連線介電質常為二氧化矽，後段Ic製造中常使用盔氧的 尚濃度氫氣，使銅與低介電常數質暴露在剝除反應物質中（如 閱wal f ried等人的美國專利第6, 630,權號），其中氨氣可用月 降低銅表面氧化現象的發生。 含氫且無氧的氣體混合物也可用來處理晶圓表面，以避免腐 l〇12-6611-PF;Ice 9 1376721 ，氣虔隔絕；以及連接氣流裝置至電漿源上，以在處理製程時蔣 二質的主要來源，以於處理製程時用來將工作件丄;= 質中，以移除光阻層。 ㈣ ^ 製造積體電路的整體技射，包括主動元件結構支 = 款且在中間步驟中，於形成電性内連線結構前， 留；的方法：包括··在形成電性内連線結構前，暴露； 阻與主動7C件結構的暴露區至一種或多種反應性物 電 二„質係由氣體遇合物所產生，包括作為反應性 主要來源氫氣，以移除圖案化光阻與相關殘留物，在移除光阻 殘留物時，光阻錢留物持續地暴露於以氫為㈣反應性物質卜 在用來製造積體電路的技術中，該積體電路 連”構的主動元件結構，且在主動元件結構上形成電== 結構别使用-光阻層，此光阻與相關殘留物係藉由將光阻與 儿件結構暴露區暴露至-種或多種反應性物質中而移除，而反應 性物質的產生制用包括氫氣的氣體混合物，以在電漿源中作^ 主要的反應性物質來源，以使光阻與殘留物持續暴露於以氣為^ =應性物質中；與上述製程相關的㈣裝置包提 至製程反應室中。 ^ L促供 【實施方式】 下列描述可使熟習此技藝之人士得以應用本發明，且提供 利應用與其所需要件’熟知此技藝之m瞭解下列所描述 施例之許多變化也屬於本發明之範圍，於此所提到的一些内容也 可用其它實施例t，因此，本發明並未被下列所述之實施例所限 定，且請注意圖示的尺寸與形狀並非真實情況，尸、是用以說明。 在現行與未來的ic製造中’會集合非常薄的材料層，般約 100〜3GG埃’來作為接合層或護層，如上述（或任何被能量化離子 所活化的製程）RIE所產生的負面效果會使表面層受到濺擊或受 1012-6611-PF;工ce 11 1376721 &代元件中，許多層再也無法承受這種濺擊或蝕刻所造 *盔電晶體之敏感接合區上的二氧化矽保護罩會被濺擊， =ϋ 1βδ ,的存在，可能就是矽本身被濺擊；在現行IC製造（包 .^微米技術）之摻雜時的剝除或清潔製程中，保護矽的二氧

杜板失1〇或更多埃是可以被接受的’但目前（130〜90nm IC 八有超乍接合處若矽的損失或氧化小於i埃才可以被接受； ^者’對接合處的料行中等能量氫離子佈植依齡對其造成損 。三因此，在先前技藝中對經佈植光阻硬皮所進行的RIE蝕刻在 現行ic製程中並不適宜。 在未來半導體製造技術中，必須避免因金屬遷移造成電晶體 ίίί或二氧切的少量損失或晶圓污染，在未來幾年的65nm 1C 每技，中，接合處（在每次高濃度摻雜佈植後的剝除與清潔）的 ♦既^失或氧化0.5埃也無法被接受，在45nm技術中，任何損 失或損壞都無法被接受，且在剝除製程後，鈉污染的程度必須小 於每平方公分百億原子，但以上述氮RIE方法來移除硬皮的方 式依然會對矽或矽化物造成損害、濺擊或污染，所以並盔法 上述需求。 … 在關鍵尺寸小於約10〇11111的1(：裡，保護製造中電晶體所露出 的矽或矽化物表面越來越重要’尤其是對每個電晶體源極與汲極 的超窄接合處而言，希望在離子佈植後，其石夕的損失或氧化可以 最小化；此外，閘極電極側壁對蝕刻圖案化也是相當敏感。第3 φ 圖為MOS電晶體300的剖面圖，尚包括基底矽3〇1、接合處3〇2、 閘極電極303與閘極介電層3〇4，其中閘極側壁3〇5與矽化物層 306容易有矽或矽化物的損失或氧化（通常在間隙壁出現時才會二 現，其中間隙壁為簡明起見未顯示，且位於閘極電極相鄰兩側）。 在MOS電晶體中，接合處與閘極側壁的接觸區也對氧化與其 匕化學因素敏感，第4圖為{Jos電晶體400的剖面圖，包括基底 矽4(Π、閘極介電質402、接合處403、閘極電極（為簡化起見^顯 示侧壁間隙壁）404、覆蓋電晶體的絕緣層4〇5、蝕刻過絕緣層4〇\ 的接觸洞406、接合處與閘極材料的接觸洞底部的損害4〇7 : 1012-6611-PP；Ice 12 奈米二^的IC*製造技術在離子佈植進行時，會有厚度約小於約3 化矽薄層保護源極與汲極接合區，以在離子佈植時防止 面被污染或被損害，但暴露在攝氏數百度之氧電漿時， 所;依然會使矽的氧化，所以此護層必須更薄，或不要用在 ϋ π i中、’或在65奈米1C元件中只留下少許的矽表面或乾脆 .^ 面進打保護。離子佈植後之光阻或殘留物移除製程的矽 1雜^氧化或㈣在接合處會使梦與掺質有不欲見之損失，由 基佈植會損害石夕，所以在—般先前技藝光阻剝除環境中，會 藉由氧原子進行更快速的氧化。 I人，先刖技藝中之HDI光阻多重移除製程中，必須避免許多對 路二ίί露矽或二氧化矽的1面影響，用於硬皮蝕刻或殘留物移 、触 的離子轟擊常會因濺擊而造成材料的損失，如以40eV的 m表格以符號5⑽表示，此表顯示離子的 二厂能Ϊ所對應的濺擊產出常數（sputter yield 〇e icient)，實際上只要使用比氦重的氣體皆會產生濺擊現 ί田即使ί離子能量小於4〇eV也會，而最小離子氫氣在濺擊時所 的能置較向（約為100eV)，所以常避免使用然而，矽或二氧 匕=表面所吸收的氫原子可藉由對每個矽進行離子撞擊而活化， X少梦或氧化㈣損失，但這會在暴露的二氧切表面產生一 二〕°在塊狀剝除步驟中，氧氣的使用會使氧離子穿過犧 ^罩幕二氧化矽層，以在護層上的接合處形成次氧化物 su -〇xlde)。在殘留物移除步驟中，當離子能量施加至殘留物（以 及接合處表面與所有暴露區）以引發活化化學反應時，若比氦重 氣體用來作為電㈣，就會”或二氧㈣產线擊損失，因此， 一般硬皮或殘留物的離子活化蝕刻所使用的剝除化學與矽或矽化 物的知失類似。總而言之’在任何步驟中利的氫離子轟擊會 接合處的矽造成損害，使部分非晶矽與矽形成氫鍵。. 現行多晶矽閘極在嘸刻後，利用以氧為主的光阻剝除與殘 物移除會受限於矽的損失或閘極電極側壁的氧化，過去ic製造產 出不會被1〜2奈米的多晶石夕氧化或損失所影響，因為其閘極長度 l〇12-6611-PF;Ice 13 1376721 並不長（約90〜150奈米的技術）。對於多晶矽的影響來自於兩不 同機構，首先，在氧剝除蝕刻時，光阻或側壁殘留物所釋放出的 鹵素（常為氣或溴）相對於多晶矽為少量，且13〇奈米技術所使用 的光阻並未含氟，所以氟並不會是鹵素的來源之一；第二，在傳 統的氧剝除製程中，含殘留物的矽會留在光阻側壁，且部分會變 成氧化矽，這會使得它們在乾製程步驟中除非在剝除製程中二用 氟氣，否則難以被移除，在殘留物移除步驟中使用氟會使矽從 極電極側壁暴露的區域損失，這所有側壁㈣會損失超過數個# 米，且從晶圓中間到邊緣都會損失，而使圖案化製程中閘極$ 的變異更加嚴重。 ^ 當閘極長度為70奈米或更小時，會在剝除時增加氧的量，奋 65nm技術會進步到30nra或更小尺寸時，Ic製造商也會在$ ’ 微影製程中使用重量百分比為2G%或更多的氟，以改善光阻 的穿透度’有些製造商也會使用硬罩幕來圖案化閘極電極 = 阻圓案化製程在介於多晶梦或金屬閘極材料與光感層間使用其= 硬罩幕（如金屬或非晶碳）薄層材料’以降低對閑極電極侧

面=果’因為光阻與抗反射塗佈（ARC)層會在圖案化閘極電極進 行剝除，但硬罩幕的使用必須進行額外的製程步驟 的沈積與移除，因此會提高成本，當DRAM $500元或更少時，硬罩幕的沈積、圖案 ：==約為 本數個百分比或更多，因此，某坻製造商舍、^ 個明圓成 接利用光阻罩幕做閘極電極的圖案化，在此例中， 製程會使側壁氧化或被侵蝕，因為氧原 用氧的釗除 物中被釋放出來，而且會使光阻側壁形成切的=阻=: 長度變異整個影響看來，氧的存在會 異太大，而在光阻移除製程時造成問題吏㈣製程的内部變 ，製造商會在独刻多晶石夕前利用硬罩 免閘極結構與光阻中的氟直接接觸，缺而 因此需避 晶石夕層覆蓋與保護，氟依然可以經多^ :使閘極介電質被多 夕日日砂擴散至閘極電容中，因 1012-6611-PF;Ice 14 1376721 此’任何的剝除製程都要避免氟的存在，以防止它擴散到閘極介 電質中。乾式剝除常用來移除硬罩幕與清潔殘留物（如用在非晶碳 硬罩幕）’此製程不會造成閘極側壁的氧化，即使閘極為金屬或多 晶矽也是如此，目前利用氧的剝除製程在閘極蝕刻後的硬罩幕與 殘留物剝除製程時也會釋放出氯，也會使側壁產生氧化，而這種 現象也是難以被接受的。 用於電晶體製造中的它種類型的光阻剝除製程在接觸洞姓刻 後對氧敏感’當到達電晶體接合處或閘極表面時’钱刻製程就會 終止，而終點常為矽化-物或金屬，若結合處為矽化鎳，則氧電漿 就會在矽化鎳表面形成氧化矽，而我們相信這會影響矽化物的接 觸，阻與材料的電性，而這對IC速度而言相當重要，因此，結論 就是在接觸窗蝕刻後為移除光阻與殘留物的以氧為主的乾蝕刻製 程越來越不適用。 上述離子佈植光阻的剝除與殘留物殘留製 中的關義刻步驟般，若大量使用氧氣會產=題，=體= 希望以氫氣作為化學活性物質的主要來源，而且必須可以用於蝕 刻，目前在剝除製程的系統中也使用少量的氫氣添加物，在此岸 用中，係以氮氣稀釋約％的氫氣，且此混合氣體稱為「形成氣體」， ^氣體不會有爆炸的危險，只要在燃點以下，即使在大量使用的 不會爆炸’目前使用氫氣的剝除製程常要避開使用高 二里的：體’以符合剝除系統的特定安全量測與構件，然而，不 =來將會需要離子活化來移除離子佈植阻義除後所遺留的 =乾式或濕式清潔都會使矽氧化或造成矽的損失。當 子源中且利用偏壓加速離子時，所添加的惰性氣體 $㈣擊’因此，在離子佈植後剝除與殘留物清潔中， II不ί被接受大流量且以惰性氣體稀釋的氣體，反而 是需要大流量的氩。 J此县：Ϊ利用大量氩氣的剝除製程需要特別的量測以避免 即使疋少量的氣體洩露5援措φ 尤 後τγ璐曰曰-二 環境中因為工廠和設備的成本很高’ 像1C廢疋目削全世界花費最高的工廠，許多今曰所使用的光阻剝 1012-6611-PF；Ice 15 1376721 為，極電極圖案化蝕刻後之光阻或硬罩幕材料與殘留物的剝除；. 第三重要應用為介電質蝕刻（稱為接觸窗蝕刻）後的光阻剥除與殘 =物移除二以在介電層中形成開口使電晶體的閘極與結合處連 結。本揭露對於這些不同應用都會使用特定的氣體混合物與製程 條件來將光阻與殘留物移除，本揭露所使用的晶圓條件如下所. =丄且特別是適於元件尺寸等於或小於90奈米的半導體技術以 提高ic的效能，這些方法對於先前技藝之移除光阻與殘留物有許 多，點存在，如不會損害或移除多餘1埃的晶圓上薄介電護層， 或疋氧化電晶體上關鍵的矽或矽化物或使其損失。 在上述應用中，可使用單一步驟或多重步驟，其中多重步驟 在許夕例子中可棱供較好的結杲，這些步驟可使用能量化的離子 轟擊’如揭露方式的取代實施例所示，利用能量化的離子轟擊應零 該在晶圓相對於電漿源之處使用剝除反應室裝置，本發明實施例 中關於氫氣、貴重氣體、氧氣、氮氣與含氟氣體佔混合氣體中的 比例係依整體氣壓而定，以及用來提供轟擊能量至離子上的俨 量，本發明實施例裡的混合氣體也會根據晶圓是否與電漿源相鄰 而變，若電漿源與晶圓離很遠，則製程中會以中性自由基為主， 且可忽略由離子所誘發的濺擊。 土’ 在因離子活化而得利的特定步驟中，本發明實施力可將晶 至於電裝源的相鄰處，在此例中，電㈣產生所需的離子與中性 自由基，以使光阻與/或殘留物中的有機聚合物反應且揮發，、在此· 例中，本發明實施例可包括將射頻偏壓提供至晶圓承， 以加速離子》 ° 氣體混合物的確切組成係根據製程中的應用與步驟而定，在 大部分的應用中，可以接受加入一些惰性氣體尤其是氦氣，在某 些例子的一些或所有步驟中，甚至其流速可以比氫還大，'加入少: 量的氧氣、氮氣與/或含氟氣體對許多應用而言是可接受的而且有 幫助，因此電聚中氧氣'氮氣與氟整體約佔氫的20%，ς加少量的 氣體可增進光阻或殘留物的移除，同時也可避免暴露的敏感表面 被蝕刻、損害或氧化，這些電晶體表面在製造時部分包括矽或如 1012-6611-PF;Ice 17 i 1376721 ^氧化矽或金屬矽之矽化合物，當氣體混合物中含大量氫時，含 虱或氮氣體添加物可防止作為晶圓表面護層之氧化矽或苴它敏感 Ϊ料的姓刻或還原，這些添加物也可防止變成電晶體之^部分的 暴露梦的姓刻。 在任，或所有步驟中，剥除與殘留物移除製程可用或不用離 子轟擊或高溫晶圓來促進剝除或移除反應，而電漿的產生可使用 任何類型的電漿源’如誘導偶合或電容偶合微波，一般而言，剝 ”殘留物移除製程可在大範圍的氣壓下執行，如從約^二到 ，，々5T〇rr，製程的整體流速可從每分鐘約5〇〜2萬立方公分，提供 ΐ電f源的功率從數百瓦至約5千瓦，晶圓溫度可從室溫至約350 f，剝除光阻與移除殘留物的一些步驟可利用適度的能量(一般每 子小於約1 GGeV)離子轟擊，以促進剝除或殘留物轉換的化學反 炎，對300mm的晶圓而言，提供製離子轟擊能量化離子的能量約 ‘、·' 10〜1000瓦，此能量係根據氣壓與產生電漿的能量來決定。 本發明主要詩製造晶s電晶體三個步驟後之光阻剝除斑殘 留物移除裡’此三個步驟為： 搞/丄形成Λ窄接合處的高劑量離子（HID)佈植，這些摻質稱為源 極/汲極延伸摻質與源極/汲極摻質。 2.圖案化電晶體閘極電極的多晶矽或金屬蝕刻製程。 ^接觸洞的㈣’對晶圓上的第—絕緣層進行㈣，以連接 電日日體的源極、汲極與閘極電極。 與應用無關的製程氣體組成 在，所有的實施例裡，氫氣是主要注入電漿源中的反應氣 例子中，還可以與惰性氣體或少量的反應性添加物 3氧或但等氣體混合，而本發明實施例的氣體混合物中各氣體 的實際比例係與整體氣㈣提供至轟擊離子的能量相關，我們發 中添加少量，如數個百分比或更少，含氧或氮氣體可以 製程率與剝除後的晶圓清潔度，這些優點在大範圍氣壓中以 ，各是離子Α擊類型裡都可見’再者，本發明的實施例可改善電 曰曰體主要部分之梦與以石夕為主之層的清潔效率，這都可以降低ic 1012 -6611-PF；Ice 18 1 1376721 成本且改善iC的效能與可靠度。 以下為以氫為主剝除製程的兩主要實 殘留物移除製程需要離子4擊處理與否 ’：刀別為剝除或 用離子轟擊，囡盏―了”—4 1 、 而大为的應用都需使 术_列于干，離子活化製程也可在較- 程各擁有它們較佳的氣體混合物或配方：：二：剝除製 ，除應用對晶圓溫度較不敏感，所以可=擇 ^ ^ -點。 力町南女教1低的皿度，如光阻剝除的初始 壓下:般而剝除製程，度(約120〜30(rc)會於較高氣 仃k樣會對曰曰圓產生較尚流量的中性反應物質，這些製 程涉及中性物質姓刻的表面化學，這些製程不需要由約10〜^電 2電聚所產生的帶電物質’因此，它們不會因濺擊暴露表面而 k成石夕的損失，這類型製程-般可利用較高比例的重氣體物質。 在未利用能量化離子轟擊的步驟中，本發明實施例可包括氫 氣或含大量惰性氣體的混合物’如氬等用來稀釋起為氣氣好幾倍 的氣體。在其它例子中，離子轟擊會出現在特定步驟裡，本發明 之實施例可利用少量氣體以產生較重離子，然而，較重的惰性氣 體（如氬）比需保持在非常低的濃度範圍中，如小於約200mT〇rr， =降低因濺擊所造成的材料損失。在所有例子中，依然可使用氫 氣數倍的氦氣，因為它很輕，而且不會離子化大部分的製程電漿。 其它用於本發明實施例之反應氣體比例也與氣壓以及剝除製 程中是否使用能量化離子轟擊相關，若電漿源與晶圓相隔很遠， 氧、氮與氟的綜合濃度最多約為氫的20%，電漿源與晶圓相鄰的其 它氣體的濃度限制也一樣，但離子能量會小於約20ev，此為離子 轟擊晶’圓表面材料的最小能量，（此中情況在相鄰晶圓的低壓電毁 裡會發生，但離子不會因與晶圓承載結構分離的射頻功率源而加 速）’當整體氣壓相對於提供至能量化離子至晶圓之功率為高時， 1012"6611-PF;Ice 19 丄瑪721 士發明實施例之氡、氟與氮的綜合濃度與上相同 ΓϋΓ離子加速能量與決定離子能量的整體氣壓比 壓（T〇rr)i2擊，一般而言，當能量密度（平方公分的瓦數）與氣 氮的卷辦嘍小於或等於0·3，會產生一點點矽濺擊，且氧'氟與 氮的整體濃度會以10%為限。 一 j製程中所使用的不同類型添加氣體的流速限制可以具體限 =若無使用其它氣體的情況下，I氧氣體的整體流速應該不會 15%還多；若氡氣（〇2)為唯一的反應性氣體，其比例不應超 =氫氣1 ίο% ;若水氣（h2〇)為唯一的反應性氣體，其比例約為氣 I的15/，含氟軋體的整體比例應該小於氫氣的5%，以在較高濃 鸟*進匕于钱刻，即使製程氣體以氫氣為主；含氮氣體_般^為 >氣的2(U，若n2在某一步驟為唯一的添加氣體，其比例可為氫 =20%;若NH3為唯一的含氮氣體，其比例可約為氣氣的2⑽， 右是使用化0,則佔氫氣的ι〇%ο 山其它可作為反應物質的氣體包括：氧、臭氧、水氣、二氧化 碳醇、氮、氧化說、氨、亂氣、四氟化碳、三氣化氮、六說化 硫、六氟乙烷等，而常使用的氣體為氧、氮與氟，但不包含沈 物質如矽、砷、溴或磷。 ，當小能量（30〜50eV間）離子轟擊在製程任一步驟發生時，氣 體混合物應使用較低濃度的貴重氣體、氡、氮或含氟氣體，以避 ^表面材料的損失，貴重氣體、氧、氮或含氟氣體的整體濃度一 般應該小於或等於約氫的1〇%。當氫氣少於或貴重氣體或其它反應 物質或只佔其數百分比時，離子能量就約為1〇〇eV或更小，在這 些情況中，添加氣體的整體與部分流量可由上述離子轟擊之最大 流量等比計算而桴。 未限定至單一應用的揭露的剝除製程的其它特徵 本發明實施例氣體流量外之製程條件包括： ^製程氣壓約為2mTorr〜 5Torr ”而較低製程氣壓如i〇〇mT〇rr 常，及較低整體氣體流速，因此，壓力為2mT〇rr〜5〇mT〇rr的整 體氣流一般為每分鐘50標準立方公分（SCCM)，與每分鐘數個標準 -20 1012-6611-PF；Ice 1376721 公升（Slpm)差不多，若氣壓大於數百時，氣流一般大於或 等於約100SCCM，但小於約20Slpm，中等氣壓（约50mTorr〜 400Torr)整體氣流範圍约為50SCCM〜10SLPM。 提供至電漿源的能量如微波或誘導型態以產生反應性物質之 範圍約為50〜5000瓦，誘導型電漿源的能量可比壓力或流速來得 大，微波源的能量範圍可相同，而用高一點的能量（大於3千瓦） 如2.45GHz的微波，需要比1標準管（tube)大的體積源，如一升 或更多。 在本發明實施例中，不論是增進離子能量或產生電漿的電容 耦合射頻能量範圍應該根據氣壓與來源類型受嚴格的限制，此限 制為氣壓作用與電漿源所產生的離子流量，利用純氫所產生的電 漿源與產生非常高離子流量，如每平方公分超過1〇mA，對2〇〇咖 晶圓而言，偏壓功率可至數百瓦，而能量與晶圓成正比。 使用大量的較重氣體可降低最大功率，一般而言小於1〇〇瓦， 對200IM!晶圓而言甚至可小於50瓦。當氣壓較高或電漿源能量較 低時，離子流密度會降低，離子能量需要等量降低。 在壓力小於或等於約100mT〇rr的一般電容放電中，即使是被 限制在非常低的功率密度時，如每平方公分小於或約為0 05瓦且 對300咖晶圓而言為35瓦，可能離子能量不夠低，不能避免濺擊 現象的產生。中空陰極裝置放電可以承受固定功率密度的較小電 壓，因此適用於本發明之實施例，然而，一般射頻功率對晶圓面 積之比為瓦/每平方公分，再除以氣壓（τ〇ΓΓ)的值應該小於或約 〇·5，此小氣壓值一般為1T〇rr或更高，以確保對敏感區域的離 損害被控制在一定範圍中。 ,整體氣體流速應該足以提供合適的光阻剝除或殘留物移除 率，在光阻剝除處理中，約為每分鐘數微米的移除率需要每分鐘 約20升的反應氣流量，這麼高的速率一般而而在未來並不需要， 反應氣體流速在1/〇〇〜l〇〇〇〇SCCM已可適用於所有一般製程，若加 入惰性氣體作為稀釋劑（因為其它反應性添加氣體相對而言流量〜 較小）’整體的氣體流速在20000〜30000SCCM，在少量材料移除= 1012-6611-PF:Ice 21 丄丄76721 殘留物的預剝除處理，整體流量可以更小，在此 ， 可為數十個_至丨咖謂，使 使製程較為緩慢，但-般而言並不需[ 里Μ 氣體可 ==殘留物移除製程的-般機制以及防制關物表面 與晶==-=物/電==:㈣的電栽源 化的電㈣與aB圓相鄰，使離子能量 」力率源需》離，在上述裝置中，若碳或碳氫聚合物比氧少， 弁：ΐίΙΓ應至剝除系統中電漿源)可以一定速率移除大部分的 in右所以適用於ic製程，而移除的情況係根據光阻所做 :的處理而有所不θ，將少量的氧或氮家到氫十可以增加蝕刻 ^也不會對電晶體敏感區域暴露㈣造成損害或氧化，這是因 為軋與氮原子跟碳的反應性比氫原子更強，在某些例子中，氧或 氮原子可有效地活化光阻被氫剝除的反應，因為這些原子比更 能與光阻聚合鍵反應，當聚合鍵斷掉時，氫就更加容易與聚合物 1懸吊鍵反應，因此少量的氧可以增進整體的光阻剝除率，再者， 碳原子或氧原子與碳鍵為放熱反應，以分別形成強鍵結的物質CN 或C0。 當能量化的離子轟擊用於所需的應用中時，如何避免暴露含 矽層的濺擊與反應性離子蝕刻是相當重要的，利用以氫為主的氣 體與小於lOOeV的離子能量可大幅地減少因離子所產生的濺擊， 然而，純氫氣體會使暴露的矽或二氧化矽被反應性離子蝕刻，因 為晶圓表面會吸时大量的氫，此氫原子與矽反應形成揮發性的 SiL，且與Si〇2反應形成水氣與SiHc本發明未被任何理論所限 定，在完全飽和之前，非常少量的氧化物質如氧原子或氮藉由與 SiHn的反應避免氫的蝕刻，形成NH、NH2、〇H或Hsi〇，且留^未飽 和的Si或一點被氫所飽和，當氮或氧存在時，也有可能形成si〇 或SiN,然而，.因為氫原子的流量高，所以會报快地再次被還原成 Si(藉放熱反應），而產生Si、0H或NH自由基，由於氧和氣與石夕 具有較咼的反應性’所以其含量必須很少，以避免形成或 1012-6611-PF;Ice 22 1376721 本發明實施例的實際應用 剝除離子佈植光阻 在高濃度離子佈植後的阻劑與殘的 裡的最大挑戰，因為移除碳化硬皮與剝除===用 而且要避免矽的微量損傷、蝕刻或氧 二：：很因難的’ =移除，因為離子佈植時彻鐘到光阻側壁且硬皮會 成於表面上，此應用的製程可包括_步或多步，其中 2襄般對晶圓的清潔效果較佳，因為它可以針對各層類型 利用不时式移除’在本揭露發明中，所有步驟都是利用二 主的混合物，加上少量的氧或氮或其它含氧或含氣氣體 = 雜光阻移除，將本臝用於先進的Ic製造中可圓面 ^ 在早-步驟製程中’存在著兩種取代方法，本發明 -取代實施例係將晶圓加熱至175〜300t，且將晶圓至於 源所產生的自由基流中，此電漿源可與晶圓相隔 圓相鄰。在另一例子中，沒有電位提供至任何晶圓結構距與： 或其它結構），而是利用高溫使光阻包括硬皮與反應性自由二 流中產，化學反應’傳統上，經此處理後，遺留在晶圓上二殘留 物會非常少，如需要，依然遺留的殘留物可利用濕化學處理㈣， 以下為本發明實施例單一步驟之例： 、 晶圓溫度於200〜275。(： 氫氣流量為500〜4000SCCM 未反應氣體流量小於或約4〇〇〇SCCM 氧氣流量為5〜80SCCM 總氣壓為.5〜1500mTorr 電漿離子源能量為1〇〇〜3000瓦 將晶圓至於雙真空系統中，以最小化氫氣的洩漏 製程實施例中之摻雜光阻多重移除步驟之總步驟為兩步.或兩 步以上，且一開始與之後所有的步驟可利用不同組合進行，第一 步驟可為蝕刻硬皮、蝕刻硬皮與塊狀光阻、或只是移除濺鍍至光 1012-6611-PF:Ice 24 1376721 阻罩幕側壁上的矽，最後步驟常為移除在大部分或所有硬皮盘. 狀光阻移除後依然遺留的殘留物。 /、 當第一步驟使用無離子轟擊時，下游的晶圓裝置溫度會提高 (至少約175。〇 ’其可使用以氫為主要反應氣體且流速約為2〇〇〜 2^0000SCCM的氣體混合物，而氧的流速約為氫流速的〇丨〜⑽，而· ，性氣體（氦或氬）的流速约為氫的一半或兩倍，也可將少於⑽的 氟化氣體加入其中，製程區域中的總氣壓約為1〇mT〇rr〜5T〇rr， 在此第一剝除步驟中，基於反應性自由基與晶圓溫度升高的綜合 效果，硬皮和塊狀光阻都會被蝕刻，只會留下些許殘留物於晶 表面上。 在本發明另一實施例中，一開始的步驟可能只是將光阻或硬· 皮的矽從其表面移除，此步驟可於反應室中利用較低溫（小於12〇 )與低壓電漿（約3〜50mTorr)進行，氫的流速約為2〇〇〜 20000SCCM’涵養或淡的添加氣體總壓約為〇 2〜1〇〇SCCM，其中增 ，對離子轟擊能量的能量源可以分開或不分開，在此例中，適度 能量離子、光子與電子轟擊會活化對於光阻側壁矽與/或光阻表面 經離子佈植的硬皮的自由基化學反應。 在本發明一實施例中，移除未佈植光阻的第二步驟可與第一 步驟合用’且於較高溫（大於15(rc)與較高壓（大於1〇〇mT^rr)下 進行，且可使用較高流量的氫（約為2〇〇〜2〇〇〇〇scCM)，且含氧、 氮與/或氟的添加氣流小於.最的10%，若利用氮氣，其最多可為氫# 氣流的20%，一般而言，氫愈多，電漿的解離程度會越低，所以對 矽的反應性就會越低，這表示在相同濃度下，氮比氧的化學參與 度為低，傳統上，此沪驟的電漿源能量可以比處理步驟還大，約 為300〜5000瓦。以下為一特定製程步驟的條件：晶圓溫度25〇 C '氣壓0_ 6Torr、氫流量3000SCCM、氧流量60SCCM、電漿源的 射頻2700瓦。以下為另一特定製程步驟的條件：晶圓溫度25(rc、 氣壓ITorr、氫流量4000SCCM、氮流量r400SCCM、電漿源的射頻 1500 瓦。 第一步驟後可接續將晶圓表面上的殘留物移除，此最終步驟 1012-6611-PP；Ice 25 1376721 5T二的：，溫度(約為2〇〜35〇°C)與氣壓(約3mTorr〜 的電漿源所發出，適度能量的離子轟擊，此能量為鄰近晶圓 ，此為獨立或非獨立能量源，且提供額外能量办 瓦數不超過（μ/ΛϊΛΤ7 1千瓦，且每平方公分的 在較尚墨（大於0. 3Torr)中，額外能量 對氣壓（T〇rr)不會超過"， 中額二= ==而定，在另一實施例中，塵力小於約 虱 100SCCM ：r'〇S? ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 梯宙翁 早而σ，含氧和氮的氣體的流速不超過氫的1〇%，若 使用氟’其>，IL速约小於氫的2%。 μ明—特定實施例係執行兩步製程，第—步驟係將晶圓至 於與電槳源分開，第二步驟係對晶圓做離子轟擊電漿處理，第一 =驟可將硬皮與塊狀光阻移除，而第二步驟係將殘留物移除。在 第一步驟十，晶圓係利用以氫為主的氣體混合物所產生的反應性 自由基處理’其溫度在3〇秒〜5分鐘内由室溫緩慢升至〇亡， 而所使用的氣體包括95〜98%的氫，而其它部分為氧，而氣壓約 為〇. 5〜1.2Τ〇ΓΓ，所使用的電漿源射頻約為5〇〇〜3〇〇〇瓦。在第 二步驟中，處理晶圓的電漿之氣壓約為3〜2〇T〇rr，所使用的氣體 包括98〜100%的氫，而其它部分為氧，所使用的電漿源可為誘導 偶合電漿源，且射頻能量約為7〇〇〜2〇〇〇瓦，增加離子能量的額 外射頻能量對200mm晶圓而言可至1〇〇瓦，在五步驟中，曰 度在15〇t下約保持15秒〜3分鐘。 日日圓脈 本發明的一些實施例在許多步驟中，包括硬皮移除、塊狀光 阻剝除或殘留物移除，使用非常少量的（少於或只有幾個百分比） 的氟來作為添加氣體，但氟的蝕刻作用會使矽或氧化矽產生不預 見的損失，然而’大量的氫氣會與氟形成HF而使氟去活化。 閘極電極圖案化後的剝除 此製程的目的係於閘極電極圖案化蝕刻步驟後將有機光阻與 無機殘留物完全移除，此製程為單一步驟或多重步驟，閘極電和5 l〇X2-661l^PF；Ice 26 1376721 圖案化製程可利用或不利用硬罩幕來對閘極材料 理’此硬罩幕可使用碳聚合物、金屬或其它比光阻更難進ϊ = 向性蝕刻的材料’當進行閘極電極圖案化蝕刻時，圖案 ::被!:除，但必須比硬罩幕早’如此，光阻剝除製程就不需要 特殊的製純學來處理，在某些例子to碳彳b合物硬罩幕），硬 罩幕的移除製程與光阻剝除製程類似，在移除硬罩幕後， 幕的殘留物’若硬罩幕的成分以碳為主，殘留物就 會與閘極圖案化所使用的光阻類似，在此例中（與某些其它例 子），硬罩幕剝除與殘留物移除可由本發明獲利，本發明較佳實施 例的基本内容係利用以氫為主的氣體作為反應性物質源以剝 移除殘留物’此氣體也可包括少量的含氧或氮氣體與/或非常少:量 的氟’本製程成功的關鍵在於圖案化後的閘極的 損失越小越好。 j乳化：¾ 在二例子中’使用含氟聚合物的光阻可在未來用來圖案化 閘極電極，再者，因為蝕刻閘極材料係使用鹵素氣體（傳統上為含 氣，漠氣體），所以閘極電極側壁的殘留物也會包含_素，本發明 含氫量高的氣體會減少自由齒素氣體原子從製程反應室线露至大 氣中，其中_素氣體會钱刻暴露的多晶石夕或金屬表面，這是因為 ，和-素的親和力大 '氫有兩來源：第-為經多晶耗刻製程後 在閘極電極光阻與側壁上所遺留的殘留物；第二，來自於聚合物 光阻中的氟，此在剝除時會大幅減少進而提升電晶體的特性且辦Φ 加IC產量。侧壁矽氧化， s 本發明實施例所執行的剥除製程常為一步或兩步，在較高壓 f無，量化電子轟擊中之單—步驟裡，可利用貴重氣體稀釋且最 10/。的含氧或氮氣體’使閘極電極側壁的矽損失或氧化減少，此 ^中”重氣體添加物約為氫的3倍，整體氣體流量每分鐘約為 私準立方公分至約10標準升，製程壓力約為數mTorr至 ，製程中的晶圓溫度約從事溫至35〇充，提供至電漿源的射 頻能S可從100〜30000瓦，較低壓（小於約100mT〇rr)剝除製程之 離子轟擊可用於帛-步驟或之後的步驟，惰性氣體或反應性添加 1012-6611-pf；Ice 27 * 1376721 2濃度必須減少，以下為惰性氣體的配方：氦可至氫的約50%，’ 它較重的惰性氣體應小於約丨0 %，含氧或氮氣體流或其混合 於氫的5%。 ’ 在已揭露的實施例兩步製程中，通常第一步為移除塊狀光 阻，而第二步為移除含矽與齒素原子的殘留物。在本發明大部分· 實施例裡，第一步係於與晶圓分離的電漿源裝置中處理，已揭露 的實施例的第一步具有98〜99 5%的氫而其餘為氧的氣體混合 物’在另-實施例中，具有9〇〜98%的氫而其餘為氮的氣體混^ 物，在此兩例中之第一製程步驟裡，晶圓一般置於15〇t約20秒 至2分鐘，晶圓製程區的氣壓約為⑽⑽化厂〜丨5T〇rr，用於電漿 源的射頻能量約為300〜3000瓦。第二步驟可以在下個裝置或鄰 近晶圓的電漿源裡進行，在之前的例子裡，晶圓溫度可至25〇它， 且氣，混合物包括99%的氫氣與少於1%之含氧、氮或氣的反應性 添加氣體，在之後的例子中，可利用少量的射頻能量提供離子流 至晶圓載平台上，如此離子轟擊可幫助光阻或硬罩幕移除後無機 殘，物的分解，在本發明大部分實施例裡，氣體混合物裡大部分 為氫，且包括數個百分比的添加氣體，可以使用非常少量的氟， 一般的量約為氫的1%或以下，增加離子能量的功率每平方公分約 為〇· 3瓦，而氣壓約為5mT〇rr〜5T〇rr，且偏壓係根據所用的氣壓 而有所不同。 以氫為主的製程並無法用於所有應用中，其中一個原因是因φ ，原子氫會閘極介電質與基底矽介面間產生介面態，最近發現簡 單的形成氣體在適合的溫度（450〜65〇〇c )下可鈍化介面態且將閘 極修復至較佳狀態。 接觸洞钱刻後的剝除 、此殘留物的剝除與移除主要目的，係於利用介電質蝕刻製程 形成介層洞後，將所有有機光阻與無機殘留物完全移除，以形成 電晶體的源極/汲極與閘極間的連接，此剝除製程可為單一或多重 步驟，且可在相同的反應室中執行所有或部分蝕刻製程，或在分. 離或不同的反應室中執行，在蝕刻後，所遺留的光阻與殘留物的 1012-6611-PF;Ice 28 1376721 材料係為被蝕刻過的光阻與二氧化矽或氮化矽，此發明較佳實施 例基本上是利用氫氣作為反應性物質的主要來源，以將殘留物剝 除與移除，任何步驟所用的製程氣體可包括少量的含氧或氮氣與/ 或非常少量的氟，這比目前所使用利用氧的的剝除製程為佳，因 為它可大幅地減少材料的損失或電晶體接合處矽化物.層的 性。 矽的損失、氧化或損壞係被多於一種機制所造成，首先，存 f於側壁殘留物中的氟在先前技藝中接續接觸洞蝕刻、可能會損 壞矽化物、以氧為主的剝除處理時會被釋放出來；第二，含氧化 矽硬化殘留物的移除需要氟，但氟卻會損壞矽化物，·最後，用在 先則技藝中以氧為主的蝕刻中的氧會氧化矽化物。在已揭露發明 中，剝除製程裡所使用的氣體具有蝕刻效果，所以可預防接觸洞 侧壁之含石夕殘留物的氧化與硬化，使用少量的氧或說添加物不會 使蝕刻後殘留物嚴重地硬化，也不會使矽化物氧化。然而，本發 明實施例使用含氡或氮添加物，使用此氣體添加物，即使使用少 量，也可大幅增加製程的移除率和效果，利用已揭露的剝除製程 在某些例子中可減少剝除後移除步驟的需求，因為它可以避免氧 化的產生；若使用殘留物移除製程，不需使用太多氟，因為氮已 足夠將含矽殘留物分解或移除。 本發明的剝除製程常用一個或兩個步驟，其中單一步驟製程 係將大部分的有機光阻移除，然後在於濕化學欲終將殘留物移 除。傳統上，在兩步製程中，第—步驟係將光阻聚合物移除，第 ，步驟係將切㈣物㈣。單—㈣製程係於較高氣壓或無能 篁化離子縣中執行其氣體混合物係以貴重氣體稀釋最多約⑽ 含氧或氮氣體在此例中，貴重氣體添加物的量約為氫的3倍，如 此會使形成電晶體接合處、非常敏感的石夕化物（未來常為石夕化錄） 的氧化減少，其中矽化鎳的厚度約為12〇〜23〇埃，且技術越好厚 度越薄，氣體的整體流量每分鐘約為50標準平方公分〜1〇標準 =製程壓力約為數心町至30Torr，此壓力與剝除反應室相 關’製程中的晶圓溫度約由室溫至305〇c，提供至電浆源的射頻能 29 1012-6611-PF；Ice

Claims (1)

1376721 101. 7. 1 3 101年7月13曰修IE替換Μ 第093130849號 年月曰修正替換j 申請專利範圍： .1·在一晶圓上製造一積體電路的一整體技術中， :件結構支撐一電性内連線結構’且在一中間步驟中，於該 2内連線結構前，一圖案化光阻層用於該整體技術中，、」； 除該圖案化光阻層與相關殘留物的方法，包括： 移 2成該電性内連線結構前，暴露出該圖案化光阻層… ^件…構的該暴露區至-種或多種反應性物質之—電衆源中， 反應性物質係由一氣體混合物所產生， 二 =要來源氫氣’以移除該圖案化光阻與該相關殘留物了在移= 性:Γ;留物時’該光阻與殘留物持續地暴露於以氫為主的反應: 支乂利範圍第1項所述之方法’其中該圖案化光阻被 元二槿上’以形成至少一閘極電極，以作為該主動 ，以選擇性覆蓋一閘極電極區且暴露該閘極電 本層的其匕區域’之後，該圖案化光阻層盥 區進閘極偏】處理，以移除在該暴露區中的該閘=極日層之暴路 s圓主範圍第2項所述之方法，其中該選擇性暴露該 曰曰回主要係暴路於該中性反應性物質中。 ㈣Ist專利範圍第3項所述之方法，其中該光阻的剥除盘 二留物：移除係於一單一步驟中執行，利用⑴約働一二 2旦5T〇rr的-製程氣麼，⑴）每分鐘卜5標準公升的一氣氣产 :旦作=氣體混合物的一部份’ (iii)氫氣流量卜麵 = 體混合物的一部份，(1V)5〇°〜_瓦的-能量： 準k供至該電漿源，以及（〇12()〜25代的—晶圓溫度。 2mT 5.二申τ凊專利範圍第2項所述之方法，其中該暴露利用⑴約 ν °ΓΓ 〇ΓΓ的一製程氣壓，（11)每分鐘約50〜20 000標準立方 氣體混合物整體氣流量，（山）約⑽〜遍瓦的—能量 該電漿源，以及（lv)室溫至約35〇°c的—晶圓溫度。 從小範圍第5項所述之方法，其中該晶圓溫度至少 ;#。’該*a'反應性物質利用-射頻功率能量化，該射 1012-6611-PF2 34 1376721 第 093130849 號 -Ί Τ —才日修正替換頁 101年7月13日修正替換頁 頻功率提供至切該晶圓之__結構， 應性物質。 b篁化移向該晶圓之該反 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法苴 • 300咖晶圓而言為1〇〜5〇〇瓦。 ” βχ射頻功率對 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，1切圖宏外丄 被-整體絕緣層所支撑，此整體絕緣層於該主、光阻層 被圖案化與受支撐，以用敕栌、Μ 兀件、，‘°構上直接 ^ _ 牙 用於在該整體絕緣層中蝕刻接艏門η甘 :;接觸開口⑴延伸過該整體絕緣層以接觸該主=二:構； 接觸配置’以及(11細過形成於該圖案化光阻層 9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中 一矽化鎳層直接與該電性内連線結構接觸。〃 ^ 10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，直φ卞 約為120〜230埃。 方法，其中該矽化鎳的厚度 11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中於該 在該製程反應室f的-氣壓約為2mTQn_〜5T町 ^八: =_標準立方公分的一氣體混合物整體氣流量， t的-晶圓溫度 該電㈣，以及（1V)室溫至約_ …it申請專利範圍第8項所述之方法，其中該晶圓溫度至少 =、M2〇C開始，且-射頻功率提供至支樓該晶圓之一以 迠菫化移向該晶圓之該反應性物質。 13. 如中請專利範㈣12項所述之方法，其中該射頻 300mm晶圓而言為1〇〜500瓦。 了 14. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該暴露包括至少 一步驟’其中⑴在該製程反應室中的—製程氣屡約_mT町〜 2. 5T〇rr’（η)每分鐘約2〜5標準公升的一氫氣流量，作為該氣 體混合物的一部份，（iii)每分鐘約1〇〇〜5〇〇標準cc的一氮氣流 量，作為該氣體混合物的一部份，（iv)5〇〇〜3〇〇〇瓦的一能量水準 提供至該電漿源’以及（v)120〜25〇t的一晶圓溫度。 1012-6611-PF2 35 1376721 第093130849號 1⑴年7月13曰修正替換頁 15.如申請專利^圍第 要係暴露於從該電漿源所產 '之方法’其中暴露該晶圓主 中。 且無經加速之該中性反應性物質 16.如申請專利範圍第8 行之兩步驟’ 一第一步肆主 要係移除該殘留物。 =所述之方法，其中暴露包括依序執 係移除該光阻，然後一第二步驟主 17.如申請專利範圍第μ項所汁★+、 用一氟化碳氣體執行，以作為該人法，其中該第二步驟利 為每分鐘10〜50標準cc。 物的一部份，其流速約 括氮8項所述之方法，其中該氣體混合物包 括虱虱，其机里最南約為主要流量氫氣的2〇%。 19. 如申請專利範圍第16項所述之太>土甘士"、 Α 應室中的-製程氣壓約400mT〇rr〜2. :丨)二在鐘該約製;呈反5 口：的5一，流量，作為該氣體混合物的-部心⑴約為 風„里5〜m的—氮氣流量，作為該氣體混合物的—部份， 二50。〜3000瓦的一能量水準提供至該電漿源，以及⑴以。〜 250 C的一晶圓溫度。 20. 如申請專利範圍第i項所述之方法，其中暴露該晶圓主要 係暴路於從該電漿源所產生且無經加速之該中性反應性物質中。 21. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中暴露包括將該光 阻與相關殘留物置於至少依序兩步驟之該反應性物質中，該步驟 係利用-第-氣體混合物與一第二氣體混合物以產生該反應性物 質，其中該第一氣體混合物與該第二氣體混合物不同，但該第一 與第二氣體混合物皆包括足夠的氫，以使氫作為該反應性物質的 主要來源。 、 2 2.如申β青專利範圍第21項所述之方法，其中該第一氣體混 合物包括含氮氣體’其流速最高約氫氣的20%。 23.如申請專利範圍第21項所述之方法，其中暴露該晶圓主 要係暴露於從該第一氣體混合物所產生且無經加速之該中性反應 性物質中。 1012-6611-PF2 36 U76721 第093130849號 日修正替換頁 101年7月13日修正替換頁 二ΤΙ利㈤22項二之方法，其中該第二氣體混 合物包括一含氟氣體。 令第I5 ·二請人專:域圍第23項所述之方法，其中該晶圓置於從 以第一軋體/1：1：45物所產生且經加速的該反應性物質。 26·如f請專利範圍第21項所述之任—方法、，其中該第一氣 體混合物包括含氧氣體’且其流速最高為該氫氣的刚。 合物^^。圍第％項所述之方法，其中該第二氣體混 項所述之方法，包括將晶圓置於一 28.如申請專利範圍第 120〜300°C的溫度中。 29. 如申明專利範圍第丨項所述之方法’其中該氣體混合物包 括至少一氮氣與氫氣，且其流速最高約為該氫氣的2〇%。 30. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，其中暴露包括將該光 阻與相關殘留物在u步驟裡置於該反應性物質中，該些步驟 利，一系列不同氣體混合物來產生一系列該反應性物質，且包括 以氫作為該反應性物質的一主要來源，且該些步驟的一開始係利 用該反應性物質的中性物質，且該系列步驟之一用 反應性物質的能量化物質。 31. 如申請專利範圍第30項所述之方法，其中該隨後步驟 直接移除該殘留物。 32.如申請專利範圍第3〇項所述之方法，其中該晶圓被一晶 圓支稽物所支#，且該方法包括在一步或多步該步驟中提供—射 頻功率至該晶圓支撐物上，以能量化該反應性物質，其中該射頻 功率對300mm晶圓而言約為〜1〇〇〇瓦。 33_如申請專利範圍第3〇項所述之方法，其中該隨後步驟利 用一系列製程參數，包括（i )在該製程反應室中的一製程氣壓約 2mT〇rr〜5T〇rr，（Π)該氣體混合物的一整體流量約為每分鐘5〇 〜20000標準立方公分，（iii)1〇〇〜5〇〇〇瓦的一能量水準提供至 該電漿源’以及（i v)最高為3 5 0 °C的一晶圓溫度。 34_如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該光阻預先以— 1012-6611-PF2 37 切卜萃ϋ修正替換頁| 101年7月13日修正替換頁 1376721 第093130849號 η ^里離子佈植’以於其上形成_硬皮’且將該光阻置於約小於 120 C-步或多步步驟中’且該反應性物質被能量化，以移除或軟 化至少該硬皮的一外層部分。 35·如申請專利範圍第34項所述之方法，其中暴露包括將該 光阻與相關殘㈣置於利用—㈣不同氣體混合物之—系列步韓 生—㈣該反應性物f，所❹料包括以氫作為該反 = = 要來源，且該些步驟的-開始係利用該反應性物 貝的π里化物質，以軟化或移除所有或部分該硬皮。 在^6兹如/^專士利範圍第&項所述之方法，其中在該暴露時⑴ 在該衣程反應至中的一製程氣壓約2mT〇rr〜5T〇rr(ii)該氣體混 :- L)：^。能量水準提供至該錢源，以及㈤最高為3抓 包括請專/道㈣36項所述之方法，其巾該氣體混合物 ⑽二 氨氣，且其流速最高約為該氫氣的2〇%。 38如申請專利範圍第37項所述之方法，其中該 流篁母分鐘約為2〜5俨進斗，r;!•、兮-严 1nk 5.钻率升，（11)該虱氣與/或氨氣的流速約為 ;里以及(.U (111)在該暴露時之一氣壓於〇.025〜"Torr ㈣的溫度在該暴露時最高今3()代，且提供至該電 聚源的此量水準為9〇〇〜3〇〇〇瓦間。 包括3氧9_:申Λ專：範圍第36項所述之方法，其中該氣體混合物 匕括氧軋且其流迷最高約為該氫氣的10%。 40.如申請專利範圍第39項所述之方法，立 包括氮氣，且其流速約為該氫氣的5〜1G%» 〃 代口 流量i1·二申:Λ利範圍第39項所述之方法，其中⑴該主要氫氣 2〜5%，（i里U)在臬準升，（11)該氧氣流量約為該主要氫氣的 (ηι)在暴露時該製程壓力約為^^〜丨 圓溫度約為120〜3〇(Tc，且裎# $哕Φ码、κ )該曰曰 〜3000瓦間。 且美供至該電漿源的該能量水準為1〇00 1012-6611-PF2 38 1376721

I3767iL 麵號 101年5月16曰修正替換頁 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（7)圖。 (二） 本代表圖之元件符號簡單說明： 700〜晶圓製程設備； 702〜晶圓； 704〜第一真空負載鎖定室； 706〜真空裝置； 101. 5. 1 6 年月日修正替換頁 701〜承載站； 703〜自動承載裝置； 705〜第二負載鎖定室； 707〜製程反應室。 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 益 〇 s 1012-6611-PF1 4