刻蚀后残留聚合物的去除方法及刻蚀结构的形成方法技术

本发明专利技术公开了一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，包括步骤：提供刻蚀后的衬底；利用含氢的气体对所述衬底进行第一等离子体处理；利用含氧的气体对所述衬底进行第二等离子体处理。本发明专利技术的聚合物去除方法在避免刻蚀结构的孔径变大的前提下，改善了刻蚀后残留聚合物的去除效果。本发明专利技术还公开了一种刻蚀结构的形成方法，其通过两次等离子体处理，形成了质量较好的刻蚀结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种刻蚀后残留聚合物 的去除方法及刻蚀结构的形成方法。
技术介绍
随着超大规模集成电路器件特征尺寸不断地等比例缩小，集成度不 断地提高，对可以完整地将掩膜图形复制到衬底表面的刻蚀技术的要求也越来越高。不但要求刻蚀的均匀性好；还要求刻蚀后形成的刻蚀结构 具有较好的侧壁形状。为此，现有的刻蚀过程中常需要产生一些附着于 侧壁上的聚合物(polymer),其可以在刻蚀过程中防止发生^f黄向刻蚀， 形成具有较好的侧壁形状的刻蚀结构。图1至3是i兌明现有的刻蚀方法的器件剖面示意图。图1为刻蚀前的器 件剖面示意图，如图1所示，在硅衬底101上生长介质层102，该介质层102 可以是氧化硅层，然后在介质层102的表面涂布光刻胶103，并光刻形成 刻蚀结构的图形。图2为刻蚀后的器件剖面示意图，如图2所示，利用刻蚀工艺将未被 光刻胶保护的介质层102刻蚀去除。在刻蚀过程中，通常所用的刻蚀反应 气体会包含CF4、 CF8、 C5F8、 C4F6、 CHF3中气体中的一种，它们与光刻 胶、刻蚀生成物等会产生一定的结合，形成聚合物210,该聚合物210能 阻挡对侧壁的刻蚀，增强刻蚀的方向性，从而实现对刻蚀结构的孔径尺 寸的良好控制。但是，这些聚合物在刻蚀完成后必须去除，否则将成为增加产品表 面缺陷密度的颗粒和污染物源，毁坏器件功能，影响器件的成品率和可个关键步骤，其去除效果的好坏也备受关注。现有的去除刻蚀后残留聚合物的方法主要有两种， 一种是湿法清洗 的方法，另一种则是利用氧气等离子体实现的清洗方法，但这两种方法都有不足的地方对于湿法清洗的方法，是在刻蚀后利用特殊的化学溶剂对衬底进行 清洁以去除残留的聚合物的方法，如通常可以用去光阻液(EKC)或标 准清洗液l (SC1)进行该种湿法清洁；但是，该种湿法清洗方法不仅实 现起来较为麻烦、成本较高，而且往往不能将残留的聚合物完全去除干 净，仍会残留下部分难溶的聚合物微粒。图3为采用现有的湿法清洗方法 去除残留聚合物后的器件剖面图，如图3所示，在刻蚀完成后，若未能完 全去除聚合物，则在刻独的沟槽内仍会残留一些聚合物微粒310,这些残 留聚合物微粒310—般都很小，甚至可以逃过正常的镜检进入后面的工艺 流程，但随着工艺的进行，这些残留的聚合物微粒往往会发生移动，在 衬底表面形成凝:粒缺陷，并最终对器件性能造成不可弥补的影响。对于等离子体清洗方法，是在刻蚀完成后，采用含氧的气体对衬底 进行等离子处理，以消除刻蚀沟槽内的聚合物的方法。但是，采用该等 离子体方法处理后常会出现刻蚀结构的孔径变大的现象，影响到了对图 形线宽的控制。图4为采用现有的等离子体清洗方法去除残留聚合物后的 器件剖面图，如图4所示，利用氧气等离子体清洗后，在介质层102内形 成的刻蚀结构401的孔径变大了。其原因在于，刻蚀后的聚合物中残留了 大量的F—离子，当利用02进行等离子体处理时，该F—离子会与刻蚀结构 的侧壁介质层发生进一步的刻蚀反应，结果导致刻蚀结构的孔径变大， 影响了对图形线宽的控制。有关刻蚀后残留聚合物的去除方法，在公开号为CN1848383的中国 专利申请中还包括了更多的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，可以改善刻蚀后残留聚合物的去除效果。本专利技术还提供一种刻蚀结构的形成方法，其通过改善刻蚀后残留聚 合物的去除效果而提高了刻蚀结构的形成质量。本专利技术提供一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，包括步骤 提供刻蚀后的衬底；利用含氢的气体对所述衬底进行第 一等离子体处理； 利用含氧的气体对所述衬底进行第二等离子体处理。 其中，所述含氢的气体可以为氢气；所述含氧的气体可以为氧气或 臭气。其中，所述第 一等离子体处理和所述第二等离子体处理过程中还通 入了载气体，且所述载气体至少包含氮气、氩气或氦气中的一种。其中，所述含氢气体与所述载气体的流量比在3: l至20: l之间。 其中，所述含氧气体与所述载气体的流量比在1: 30至1: IO之间。其中，所述第一等离子体处理的功率在100W至800W之间，腔室 压力在50至200mTorr之间，通入的含氢气体的流量在50sccm至 800sccm之间。其中，所述第二等离子体处理的功率在200W至600W之间，腔室 压力在10至100mTorr之间，通入的含氧气体的流量在5sccm至50sccm 之间。本专利技术具有相同或相应技术特征的一种刻蚀结构的形成方法，包括 步骤提供村底；利用掩膜在所述衬底上形成刻蚀结构的图案；对所述衬底进行刻蚀，形成所述刻蚀结构；利用含氢的气体对所述刻蚀后的衬底进行第 一等离子体处理；利用含氧的气体对所述刻蚀后的村底进行第二等离子体处理。其中，所述第一等离子体处理和所述第二等离子体处理过程中还通 入了载气体，且所述载气体至少包含氮气、氩气或氦气中的一种。其中，所述含氢气体与所述载气体的流量比在3: l至20: l之间。 其中，所述含氧气体与所述载气体的流量比在1: 30至1: IO之间。 其中，所述刻蚀、第一等离子体处理和第二等离子体处理是利用同 一台等离子体刻蚀设备完成。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术的刻蚀后残留聚合物的去除方法，先利用第 一等离子体处理 中含氢的气体破坏了残留聚合物中的稳定的化学键，并将F—离子去除； 再利用第二等离子体处理中含氧的气体将剩余的聚合物较为彻底地去除。利用本专利技术的刻蚀后残留聚合物的去除方法，不仅可以改善残留聚 合物的去除效果，还可以有效防止因F-离子存在而引发的刻蚀结构的 孔径变大的现象。本专利技术的刻蚀结构的形成方法，在刻蚀后，进行了第一等离子体处 理和第二等离子体处理，在保持孔径不变的前提下，较为彻底地去除了 刻蚀后残留的聚合物，提高了刻蚀结构的形成质量。 附图说明图1为刻蚀前的器件剖面示意图2为刻蚀后的器件剖面示意图3为采用现有的湿法清洗方法去除残留聚合物后的器件剖面图； 图4为采用现有的等离子体清洗方法去除残留聚合物后的器件剖面图5为采用本专利技术第一实施例的流程图6为采用本专利技术第一实施例中去除残留聚合物后的器件剖面图；图7为本专利技术第二实施例的双镶嵌刻蚀结构形成方法的流程图； 图8为本专利技术第二实施例中形成层间介质层后的器件剖面示意图； 图9为本专利技术第二实施例中形成通孔后的器件剖面图； 图10为本专利技术第二实施例中形成沟槽后的器件剖面示意图； 图11为本专利技术第二实施例中去除残留聚合物后的器件剖面图。 具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。本专利技术的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，并且可利用许 多适当的材料制作，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本专利技术 并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替 换无疑地涵盖在本专利技术的保护范围内。其次，本专利技术利用示意图进行了详细描述，在详述本专利技术实施例时， 为了便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不 应以此作为对本专利技术的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽 度及深度的三维空间尺寸。本专利技术的刻蚀后残留聚合物的去除方法，先利用含氢的等离子体气 体对残留聚合物中的F—离子进行了去除，然后，再利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，其特征在于，包括步骤：提供刻蚀后的衬底；利用含氢的气体对所述衬底进行第一等离子体处理；利用含氧的气体对所述衬底进行第二等离子体处理。

【技术特征摘要】
1、一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，其特征在于，包括步骤提供刻蚀后的衬底；利用含氢的气体对所述衬底进行第一等离子体处理；利用含氧的气体对所述衬底进行第二等离子体处理。2、 如权利要求1所述的去除方法，其特征在于所述含氢的气体 为氢气。3、 如权利要求1所述的去除方法，其特征在于所述含氧的气体 为氧气或臭气。4、 如权利要求1所述的去除方法，其特征在于所述第一等离子 体处理和所述第二等离子体处理过程中还通入了载气体。5、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述载气体至少 包含氮气、氩气或氦气中的一种。6、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述含氢气体与 所述载气体的流量比在3: 1至20: 1之间。7、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述含氧气体与 所述载气体的流量比在l: 30至1: IO之间。8、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述第一等离子 体处理的功率在IOOW至800W之间。9、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述第一等离子 体处理的腔室压力在50至200mTorr之间。10、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所述第一等离子 体处理中通入的含氢气体的流量在50sccm至800sccm之间。11、 如权利要求4所述的去除方法，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘乒，马擎天，尹晓明，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]