专利名称：半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，特别是涉及一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其中采用从含有氢气(H2)的混合气体中产生的等离子体实现光致抗蚀剂的去除，即灰化。
背景技术：
光刻工艺是半导体制造工艺的一种，其包括步骤将光致抗蚀剂旋涂到半导体衬底上，从而在所述衬底上形成光致抗蚀剂层；将光致抗蚀剂层有选择地暴露在光线中；对暴露的光致抗蚀剂层显影，从而在所述半导体衬底的顶部形成光致抗蚀剂图案；蚀刻或将杂质注入到所述半导体衬底的暴露部分中；以及在所述蚀刻或杂质注入过程中起着掩模作用的光致抗蚀剂图案去除(灰化)。
在完成灰化后，某些步骤紧随其后，例如，用于互连形成于晶片上的器件的布线，以及金属布线层的形成，用于形成起着焊垫等作用的金属膜，其目的是为了连接至芯片外部。
在这些步骤当中，灰化是一种蚀刻工艺，用于在蚀刻或离子注入后去除光致抗蚀剂的。就这里的使用情况而言，光致抗蚀剂是指用于蚀刻在底部衬底上图案或有选择地将离子注入到所述衬底的暴露部分中的掩模。
由于此类灰化工艺通常是采用氧气(O2)等离子体实现的，所以所述的光致抗蚀剂去除是一种氧化反应，其中光致抗蚀剂与氧气发生反应。另外，由于氧化作用与燃烧具有联系，所以将所述光致抗蚀剂的去除成为“灰化”。将用于进行灰化处理的设备定义为“灰化机”。
随着半导体制造技术的最新发展，要求器件具备高度集成和高速度，所以对晶片制作工艺的要求越来越严格，由此引发了一个问题，即作为晶片主要成分的硅的量会逐渐损失。
在灰化过程中以氧气为工艺气体生成等离子体的情况下，晶片表面的一部分会与氧气反应形成氧化物层。形成于晶片表面的一部分上的氧化物膜会导致掺杂多晶硅的显著损失，掺杂多晶硅可以作为制作要求具备浅接面的器件和电极的材料。
另外，在传统的光致抗蚀剂灰化工艺中，向晶片进行高剂量离子注入之后，可能会发生爆孔现象。为了避免爆孔(popping)现象，要降低工艺温度或者在高剂量离子注入后进一步执行加固工艺。但是，爆孔现象仍然没有解决。
在高密度硅衬底中，具有436nm波段的G线(G-line)光或具有365nm波段的I线(I-line)光的波长太长，以至于线宽过大，无法在衬底上加以界定。因此，要想获得更高的精确度，分别具有248nm波段和193nm波段的高剂量离子注入深紫外(DUV)光和X光得到了更为方便地应用。
而且，由于传统的I线光致抗蚀剂是由大分子构成的，并且具有高度的粘性，所以在高密度硅衬底中会被高剂量离子注入DUV光致抗蚀剂替代。
但是，这些高剂量离子注入DUV光致抗蚀剂具有这样一个问题，即通过采用氧气的传统灰化工艺无法彻底去除残余的光致抗蚀剂。
发明内容
因此，本发明是在考虑到上述问题的情况下创造的，本发明的目的是提供一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其中，光致抗蚀剂的去除，即灰化是采用从包含氢气(H2)的混合气体中产生的等离子体实现的。
本发明的另一个目的是提供一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其中，使氧化硅膜的形成最小化，从而在不发生爆孔现象的情况下防止硅的损失，甚至可以将残余的高剂量离子注入DUV光致抗蚀剂彻底清除。
本发明的又一个目的是提供一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其中，灰化效率会得到增强。
为了实现本发明的上述目标，本发明提出在灰化过程中采用氢气(H2)等离子体，以便从半导体衬底上去除光致抗蚀剂。本发明适用于所有的光致抗蚀剂灰化处理，对高剂量离子注入衬底尤其有效。
根据本发明，可以通过一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法实现上述目标，其包括的步骤有将光致抗蚀剂旋涂到半导体衬底上，从而在衬底上形成光致抗蚀剂层；将光致抗蚀剂有选择地暴露在光线中；对被暴露的光致抗蚀剂层显影，从而在半导体衬底的顶部形成光致抗蚀剂图案；蚀刻或将杂质注入到半导体衬底的暴露部分中；以及去除在蚀刻或离子注入过程中起着掩模作用的光致抗蚀剂图案，即灰化，其中灰化是利用从含有氢气(H2)的混合气体中产生的等离子体完成的，因此，即使在高温下，也不会发生爆孔现象，从而避免了颗粒的生成。
特别地，由于含有氢气的混合气体中产生的等离子体的使用最小化氧化物膜的生成，因此硅的损失也可以被降到最小。
另外，所述半导体衬底优选由高剂量离子注入制造的衬底。
另外，所述光致抗蚀剂优选包含DUV(深紫外线)光致抗蚀剂。
另外，含有氢气(H2)的混合气体最好是氢气与氮气(N2)或氦气(He)的气体混合物。
另外，以混合气体的总体积为基础，氢气在混合气体中氢气(H2)的体积含量优选在2％到100％的范围内。
最后，优选在100℃到200℃的温度范围内进行灰化。
根据本发明的另一个方面，可以通过一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法实现上述目标，其包括的步骤有将光致抗蚀剂旋涂到半导体衬底上，从而在衬底上形成光致抗蚀剂层；有选择地将光致抗蚀剂层暴露在光线中；对被暴露的光致抗蚀剂层显影，从而在半导体衬底的顶部形成光致抗蚀剂图案；蚀刻或将杂质注入到半导体衬底的暴露部分中；以及去除在蚀刻或离子注入过程中起着掩模作用的光致抗蚀剂图案，即灰化，其中灰化是利用从含有氢气(H2)的混合气体或氨气(NH3)中产生的等离子体完成的，因此，即使在高温下，也不会发生爆孔现象，从而避免了颗粒的生成。
通过下述结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和其他优势会得到更加清晰的理解，其中图1是根据传统方法在完成灰化后得到的硅衬底的透射电子显微图(TEM)。
图2是根据本发明的一实施例在完成灰化后得到的硅衬底的透射电子显微图(TEM)。
具体实施例方式
现在，将参照对优选实施例予以说明的附图对本发明进行更加详细的说明。灰化是根据下面的表1中总结的条件完成的。
表1
简单说来，工艺A是一种传统的灰化工艺，其中，采用了流速为7000sccm的O2和流速为800sccm的N2，工艺温度为250℃，历时75秒。在灰化结束后，形成的氧化物膜的厚度通过透射电子显微镜测量。结果如图1所示。所测得的氧化物膜的厚度为17。
接下来，工艺B是根据本发明的一具体实施例进行的灰化处理，其中，采用了流速为8000sccm的H2/N2，工艺温度为250℃，历时285秒。在灰化结束后，形成的氧化物膜的厚度通过透射电子显微镜测量。结果如图2所示。氧化物的厚度很小，以至无法测量。
在如表1总结的条件下进行工艺A和工艺B之后，通过观察口观察每个工艺腔的内部。结果，在传统工艺(工艺A)中观察到了爆孔现象，而在根据本发明的一个实施例(工艺B)采用含有氢气的混合气体(H2/N2)的工艺中未发生爆孔现象。
表2
在表2中总结的条件下，对每个包含高剂量离子注入DUV光致抗蚀剂的晶片进行灰化后，测量残留在晶片上的光致抗蚀剂的量。
工艺C为传统工艺，其中，在2托的工艺压力下，采用了流速为17000sccm的O2和流速为1900sccm的N2，工艺温度为250℃，历时150秒，以去除光致抗蚀剂。
工艺D为根据本发明的工艺，在2托的工艺压力下，采用了流速为8000sccm的O2和流速为8000sccm的H2/N2，工艺温度为150℃，历时150秒，以去除光致抗蚀剂。
作为在各自条件下去除光致抗蚀剂的结果，工艺C残留了大量的光致抗蚀剂，而工艺D则彻底清除了残留的光致抗蚀剂。
具体地说，当采用氢气或含有氢气的气体，例如，如表2所示的氢气与氮气(N2)或氦气(He)的混合气体去除光致抗蚀剂时，可以将光致抗蚀剂彻底去除。同样地，甚至在采用氢基气体(hydrogen-based gas)，例如氨气的气体时，可以预期将残留的光致抗蚀剂彻底清除。
甚至在100到200℃的处理(反应)温度下，也可以将光致抗蚀剂彻底清除。
工业应用从上述结果可以看出，由于本发明的方法在去除光致抗蚀剂的过程中防止了氧化物膜的形成，因此可以防止用于制作要求浅接面的器件和电极的材料的掺杂单晶硅或多晶硅的损失。
另外，在灰化过程中，采用本发明的方法去除高剂量离子注入光致抗蚀剂时，即使在200℃或更高的温度下也不会发生爆孔现象，从而避免了颗粒的产生，这有助于半导体制造成品率的提高。
根据本发明的方法，即使在低温下采用基于氢气的化合物或混合物去除残留的，基本上在高密度硅衬底中使用的高剂量离子注入DUV光致抗蚀剂时，也能将残留的光致抗蚀剂彻底清除。
尽管已经出于说明的目的展示了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将意识到，在不违背后附的权利要求书中所揭示的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和删减都是可能的。
权利要求
1.一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其包括以下步骤将一光致抗蚀剂旋涂到半导体衬底上，从而在所述衬底上形成一光致抗蚀剂层；有选择地将光致抗蚀剂层暴露在光线中；对所述被暴露的光致抗蚀剂层显影，从而在所述半导体衬底的顶部形成一光致抗蚀剂图案；蚀刻或将杂质注入到所述半导体衬底的暴露部分中；以及去除在所述蚀刻或离子注入过程中起着掩模作用的所述光致抗蚀剂图案，即灰化。其中，所述灰化是采用从含有氢气(H2)的混合气体中产生的等离子体完成的，从而，即使在高温下也不会发生爆孔现象，从而避免了颗粒的产生。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述半导体衬底是由高剂量离子注入制造的衬底。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂包括一DUV(深紫外线)光致抗蚀剂。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述的含有氢气(H2)的混合气体是氢气与氮气(N2)或氦气(He)的气体混合物。
5.如权利要求1到4中任何一项所述的方法，其中，以混合气体的总体积为基础，在所述混合气体中氢气(H2)的体积含量在2～100％的范围内。
6.如权利要求1到4中任何一项所述的方法，其中，灰化是在100～200℃的温度下完成的。
7.一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其包括的步骤有将一光致抗蚀剂旋涂到半导体衬底上，从而在所述衬底上形成一光致抗蚀剂层；有选择地将光致抗蚀剂层暴露在光线中；对所述被暴露的光致抗蚀剂层显影，从而在所述半导体衬底的顶部形成一光致抗蚀剂图案；蚀刻或将杂质注入到所述半导体衬底的暴露部分中；以及去除在所述蚀刻或离子注入过程中起着掩模作用的所述光致抗蚀剂图案，即灰化，其中，所述灰化是采用从含有氢气(H2)的混合气体中或氨气(NH3)中生成的等离子体完成的，从而，即使在高温下也不会发生爆孔现象，从而避免了颗粒的产生。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述半导体衬底是由高剂量离子注入制造的衬底。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述光致抗蚀剂包括一DUV(深紫外线)光致抗蚀剂。
10.如权利要求7所述的方法，其中，所述的含有氢气的混合气体是氢气与氮气(N2)或氦气(He)的气体混合物。
11.如权利要求7到10的任何一项所述的方法，其中，以混合气体的总体积为基础，在所述混合气体中氢气(H2)的体积含量在2～100％的范围内。
12.如权利要求7到11的任何一项所述的方法，其中，灰化是在100～200℃的温度下完成的。
全文摘要
这里公开一种在半导体制造工艺中去除光致抗蚀剂的方法，其中光致抗蚀剂的去除，即灰化是采用从含有氢气(H
文档编号G03F7/42GK1701414SQ200480000891
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月29日 优先权日2003年5月30日
发明者秋相旭 申请人:Psk有限公司