专利名称：干式蚀刻工艺后的清洗工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路的清洗工艺的方法，尤其涉及一种在干式蚀刻工艺后所进行的清洗工艺的方法。
背景技术：
目前广泛应用在半导体工艺上的蚀刻装置，主要有两种一是湿式蚀刻，另一为干式蚀刻。前一种方法主要是利用化学反应来进行薄膜的蚀刻；而后面的方式则主要是利用物理的作用来进行。然而，当半导体步入亚微米阶段，且晶片尺寸已达12英寸，产品的均一性及蚀刻率显的相当重要。而干式蚀刻，因为属于各向异性的蚀刻技术，藉着对薄膜经蚀刻后的轮廓控制的优点，已成为现在半导体蚀刻工艺的主流。
然而，等离子体的反应气体会与芯片表面的成分反应，并产生一些副产物。以钨插塞的回蚀刻工艺为例，钨回蚀刻所使用的等离子体为含氟(F)的气体，此气体的氟元素会与芯片表面的氮化钛(TiN)黏着层反应，而形成TixFy。此TixFy会与空气中的水分反应，而形成TixFyOz。副产物如TixFyOz会造成后来制造的金属内连线产生缺陷，造成例如桥接现象(Bridge)等问题，而降低芯片的良率与可靠性。
干式蚀刻使芯片表面产生副产物的问题特别容易发生在金属内连线的工艺中，例如在双重金属镶嵌工艺中，用以形成导线与插塞的开口(双重金属镶嵌开口)的形成过程就很容易产生高分子残余物或金属氧化物。因此，必须寻求一有效的方式来去除这些副产物。
发明内容
本发明的目的是提供一种清洗工艺，适合对一芯片进行干式蚀刻工艺后进行，以移除干式蚀刻工艺的副产物。
本发明的再一目的是提供一种双重金属镶嵌开口的制造方法，以避免金属内连线的图案化工艺产生错误。
本发明的又一目的是提供一种双重金属镶嵌开口的制造方法，以移除蚀刻工艺的副产物。
本发明提出一种干式蚀刻工艺后的清洗工艺。其中干式蚀刻工艺是于反应室中对芯片进行的。清洗工艺包括a)将不活泼气体导入反应室中，以清洗反应室；以及b)抽除反应室的所有气体。其中，可以先进行步骤a或先进行步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b，以移除干式蚀刻工艺的副产物。
于一实施例中，上述不活泼气体例如是氮气或氦气。
于一实施例中，上述清洗工艺，还可利用不活泼气体等离子体轰击芯片。此不活泼气体等离子体例如是氩气等离子体。
本发明再提出一种双重金属镶嵌开口的制造方法，包括提供衬底，于衬底上依序形成一介电层与一硬掩模层，再于第一反应室中对硬掩模层进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案。然后，进行一第一清洗工艺，其步骤包括(a)将一第一不活泼气体导入第一反应室中，以清洗第一反应室；以及(b)抽除第一反应室的所有气体，其中，可先进行步骤a或步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b，以完全移除第一干式蚀刻工艺的副产物。接着，于衬底上形成一图案化光致抗蚀剂层，这层图案化光致抗蚀剂层具有一介层窗开口图案。随后，以图案化光致抗蚀剂层为掩模，于第二反应室中对介电层进行干式蚀刻工艺，以移除介层窗开口图案所暴露的介电层而形成一介层窗开口。接着，移除图案化光致抗蚀剂层，再进行一第二清洗工艺，其步骤包括(c)将一第二不活泼气体导入第二反应室中，以清洗第二反应室；以及(d)抽除第二反应室的所有气体，其中，可先进行步骤c或步骤d，且可重复进行步骤c与步骤d，以完全移除第二干式蚀刻工艺的副产物。之后，以硬掩模层为掩模，于第三反应室中对介电层进行干式蚀刻工艺，以移除沟渠图案所暴露的部分介电层，而于介层窗开口上形成一沟渠。最后，进行一第三清洗工艺，其步骤包括(e)将一第三不活泼气体导入第三反应室中，以清洗第三反应室；以及(f)抽除第三反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤e或步骤f，且可重复进行步骤e与步骤f，以完全移除第三干式蚀刻工艺的副产物。
于一实施例中，上述第一、第二、第三不活泼气体例如是氮气或氦气。而上述第一、第二、第三清洗工艺还可以利用不活泼气体等离子体轰击衬底，其中不活泼气体等离子体例如是氩气等离子体。
于一实施例中，上述硬掩模层为金属硬掩模层，且此金属硬掩模层的材质例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。
于一实施例中，于形成硬掩模层之后与形成沟渠图案之前，还可在硬掩模层上形成一层抗反射层。此抗反射层的材质例如是氮氧化硅。
本发明又提出一种双重金属镶嵌开口的制造方法，包括提供衬底，于衬底上依序形成一介电层与一硬掩模层，再于第一反应室中对硬掩模层进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案。然后，进行一第一清洗工艺，其步骤包括(a)将一第一不活泼气体导入第一反应室中，以清洗第一反应室；以及(b)抽除第一反应室的所有气体，其中，可先进行步骤a或步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b，以完全移除第一干式蚀刻工艺的副产物。接着，以硬掩模层为掩模，于第二反应室中对介电层进行干式蚀刻工艺，以移除沟渠图案所暴露的介电层，而形成一沟渠。然后，进行一第二清洗工艺，其步骤包括(c)将一第二不活泼气体导入第二反应室中，以清洗第二反应室；以及(d)抽除第二反应室的所有气体，其中，可先进行步骤c或步骤d，且可重复进行步骤c与步骤d，以完全移除第二干式蚀刻工艺的副产物。之后，于衬底上形成一图案化光致抗蚀剂层，这层图案化光致抗蚀剂层具有一介层窗开口图案，且介层窗开口图案形成于上述沟渠中。随后，以光致抗蚀剂层为掩模，于第三反应室中对介电层进行干式蚀刻工艺，以移除介层窗开口图案所暴露的介电层，而形成一介层窗开口，再移除光致抗蚀剂层。最后，进行一第三清洗工艺，其步骤包括(e)将一第三不活泼气体导入第三反应室中，以清洗第三反应室；以及(f)抽除第三反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤e或步骤f，且可重复进行步骤e与步骤f，以完全移除第三干式蚀刻工艺的副产物。
于另一实施例中，上述第一、第二或第三不活泼气体例如是氮气或氦气。此外，上述第一、第二或第三清洗工艺都可以再利用不活泼气体等离子体轰击衬底。此不活泼气体等离子体例如是氩气等离子体。
于另一实施例中，上述硬掩模层为金属硬掩模层，其材质例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。
于另一实施例中，于形成硬掩模层之后与形成沟渠图案之前，还可在硬掩模层上形成一层抗反射层，且此抗反射层的材质例如是氮氧化硅。
本发明所采用的清洁步骤，可以有效去除干式蚀刻工艺后所形成的副产物，以维持后续所形成的结构的电性。此外，由于本发明的清洁步骤不含化学反应，因此不会改变蚀刻工艺所定义的图案形状。而且，当本发明应用于双重金属镶嵌工艺时，可以防止蚀刻工艺中所产生的副产物残留在双重金属镶嵌开口中，避免造成后续金属内连线的电性不一致，进而防止良率降低为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是本发明所提供的一种清洗工艺100步骤流程图；图2A至图2E绘示本发明一实施例的双重金属镶嵌开口的制造方法流程剖面图；图3A至图3E绘示本发明另一实施例的双重金属镶嵌开口的制造方法流程剖面图。
主要元件符号说明100清洗工艺102、104、106步骤200、300衬底202、302介电层204、304硬掩模层205、305抗反射层206、306沟渠图案208、310图案化光致抗蚀剂层210、312介层窗开口图案212、314介层窗开口214、308沟渠具体实施方式
图1是本发明所提供的一种清洗工艺100步骤流程图。请参照图1，本发明提供的清洗工艺100，适于对一芯片进行干式蚀刻工艺后进行。此干式蚀刻工艺是于一反应室中进行，此清洗工艺100用以移除上述干式蚀刻工艺的副产物。首先，于反应室中对芯片进行干式蚀刻工艺，然后进行清洗工艺100。此清洗工艺100包括步骤102、104以及106。
首先，进行步骤102，将不活泼气体导入反应室中，以清洗反应室。不活泼气体例如是氮气、氦气、氩气或氪气。不活泼气体的流量例如是50SCCM至150SCCM。步骤102例如是在30G至60G的磁场以及40℃至60℃的温度下运作，并且维持10秒至30秒。
接着，进行步骤104，抽除上述反应室的所有气体。步骤104例如需要耗时约10秒至30秒，并且抽除至反应室气压小于1millTorr为止。
上述步骤102以及步骤104需至少进行一次，也可重复进行多次。在本实施例中，此清洗工艺100是先进行步骤102，但是本发明所提供的清洗工艺不以此为限，清洗工艺100也可以先进行步骤104，再进行步骤102。
然后，进行步骤106，利用不活泼气体等离子体轰击芯片，以移除干式蚀刻工艺的副产物。不活泼气体等离子体例如是氩气等离子体。完成步骤106后即可进入后续工艺。步骤106并非必要步骤。步骤106执行的时机可以在步骤102或步骤104之前。
本发明所采用的清洗工艺，可以有效去除干式蚀刻工艺后所形成的副产物，以维持后续所形成的结构的电性。此外，由于本发明的清洗工艺不含化学反应，因此不会改变蚀刻工艺所定义的图案形状。
以下将利用数个实施例作为例子来说明本发明，但这些实施例并不是要用来限定本发明的应用范围。本发明的清洗工艺至少可以应用在所有金属内连线工艺的干式蚀刻工艺之后，以清除干式蚀刻工艺所产生的副产物。
第一实施例图2A至图2E绘示本发明一种双重金属镶嵌开口的制造方法流程剖面图，此制造方法应用上述的清洗工艺。
请参照图2A，首先提供衬底200，衬底200例如是硅衬底。然后，于衬底200上形成介电层202。介电层202的材质例如是氧化硅或硅基(Silicon-based)低介电常数材料，如HSQ、MSQ等等。接着，于介电层202上形成一层硬掩模层204，硬掩模层204例如是金属硬掩模层，其材质例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。接着，可选择于硬掩模层204上形成一层抗反射层205，其材质例如是氮氧化硅。
之后，请参照图2B，于第一反应室中对硬掩模层204进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案206。然后，进行第一清洗工艺，以移除干式蚀刻工艺的副产物。而这道第一清洗工艺可视情形需要进行，且其步骤与清洗工艺100相同，故在此不再重述。
接着，请参照图2C，于衬底200上形成一图案化光致抗蚀剂层208，且图案化光致抗蚀剂层208具有一介层窗开口图案210。
然后，请参照图2D，以图案化光致抗蚀剂层208(请见图2C)为掩模，于第二反应室中对介电层202进行干式蚀刻工艺，以移除介层窗开口图案210(请见图2C)所暴露的介电层202，而形成一介层窗开口212，之后再移除图案化光致抗蚀剂层。接着，可视情况进行第二清洗工艺，以移除干式蚀刻工艺的副产物，且第二清洗工艺的内容与清洗工艺100相同，故在此不予重述。
之后，请参照图2E，以硬掩模层204为掩模，于一第三反应室中对介电层202进行干式蚀刻工艺，以移除沟渠图案206(请见图2B所示)所暴露的部分介电层202，而于介层窗开口212上形成一沟渠214。经过上述工艺即形成包括沟渠214以及介层窗开口212的双重金属镶嵌开口。然后，进行第三清洗工艺，以移除干式蚀刻工艺的副产物。而第三清洗工艺的内容与清洗工艺100相同，故在此不予重述。
由于以上干式蚀刻工艺所使用的等离子体具有含氟气体，会与硬掩模层204反应形成如TixFyOz的副产物。此副产物会造成后续的金属内连线产生缺陷，导致桥接现象等问题，而降低芯片的良率与可靠性。因此，进行上述第一、第二及第三清洗工艺，可移除上述各干式蚀刻工艺的副产物，进而避免后续形成于双重金属镶嵌开口中的金属内连线的电性失误。
第二实施例图3A至图3E绘示本发明另一种双重金属镶嵌开口的制造方法流程剖面图。
请参照图3A与图3B，其步骤与上一实施例雷同。都是先提供衬底300。然后，于衬底300上依序形成一层介电层302与硬掩模层304。而硬掩模层304例如是金属硬掩模层，其材质例如是钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。接着，可于硬掩模层304上形成一层抗反射层305。然后，于第一反应室中对硬掩模层304进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案306。之后，进行第一清洗工艺，以移除干式蚀刻工艺的副产物。
接着，请参照图3C，以硬掩模层304为掩模，于一第二反应室中对介电层302进行干式蚀刻工艺，以移除沟渠图案306(请见图3B)所暴露的介电层302，而形成一沟渠308。然后，进行第二清洗工艺，以移除上述干式蚀刻工艺的副产物，且第二清洗工艺的内容与清洗工艺100相同，故在此不再赘述。
接着，请参照图3D，于衬底300上形成一图案化光致抗蚀剂层310，其具有一介层窗开口图案312，这个介层窗开口图案312形成于沟渠308中。
之后，请参照图3E，以图案化光致抗蚀剂层310(请见图3D)为掩模，于一第三反应室中对介电层302进行干式蚀刻工艺，以移除介层窗开口图案312(请见图3D)所暴露的介电层302，而形成一介层窗开口314。然后，移除图案化光致抗蚀剂层310，再进行第三清洗工艺，以移除干式蚀刻工艺的副产物，且第三清洗工艺的内容与清洗工艺100相同，故在此不予重述。
综上所述，本发明的清洗工艺可以防止干式蚀刻工艺中所产生的副产物残留在双重金属镶嵌开口中，避免造成后续金属内连线的电性不一致，进而防止良率降低。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种干式蚀刻工艺后的清洗工艺，其中该干式蚀刻工艺是于一反应室中对一芯片进行的，该清洗工艺包括(a).将一不活泼气体导入该反应室中，以清洗该反应室；以及(b).抽除该反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤a或先进行步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b，以移除该干式蚀刻工艺的副产物。
2.如权利要求1所述的干式蚀刻工艺后的清洗工艺，其中该不活泼气体包括氮气或氦气。
3.如权利要求1所述的干式蚀刻工艺后的清洗工艺，还包括以一不活泼气体等离子体轰击该芯片。
4.如权利要求3所述的干式蚀刻工艺后的清洗工艺，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
5.一种双重金属镶嵌开口的制造方法，包括提供一衬底；于该衬底上依序形成一介电层与一硬掩模层；于一第一反应室中对该硬掩模层进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案；进行一第一清洗工艺，该第一清洗工艺包括a)将一第一不活泼气体导入该第一反应室中，以清洗该第一反应室；以及b)抽除该第一反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤a或先进行步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b，以完全移除该第一干式蚀刻工艺的副产物；于该衬底上形成一图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层具有一介层窗开口图案；以该图案化光致抗蚀剂层为掩模，于一第二反应室中对该介电层进行干式蚀刻工艺，以移除该介层窗开口图案所暴露的该介电层而形成一介层窗开口；移除该图案化光致抗蚀剂层；进行一第二清洗工艺，该第二清洗工艺包括c)将一第二不活泼气体导入该第二反应室中，以清洗该第二反应室；以及d)抽除该第二反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤c或先进行步骤d，且可重复进行步骤c与步骤d，以完全移除该第二干式蚀刻工艺的副产物；以该硬掩模层为掩模，于一第三反应室中对该介电层进行干式蚀刻工艺，以移除该沟渠图案所暴露的部分该介电层，而于该介层窗开口上形成一沟渠；以及进行一第三清洗工艺，该第三清洗工艺包括e)将一第三不活泼气体导入该第三反应室中，以清洗该第三反应室；以及f)抽除该第三反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤e或先进行步骤f，且可重复进行步骤e与步骤f，以完全移除该第三干式蚀刻工艺的副产物。
6.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第一不活泼气体包括氮气或氦气。
7.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第二不活泼气体包括氮气或氦气。
8.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第三不活泼气体包括氮气或氦气。
9.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第一清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
10.如权利要求9所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
11.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第二清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
12.如权利要求11所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
13.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第三清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
14.如权利要求13所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
15.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该硬掩模层为一金属硬掩模层。
16.如权利要求15所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该金属硬掩模层的材质包括钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。
17.如权利要求5所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，于形成该硬掩模层之后与形成该沟渠图案之前，还包括于该硬掩模层上形成一抗反射层。
18.如权利要求17所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该抗反射层的材质包括氮氧化硅。
19.一种双重金属镶嵌开口的制造方法，包括提供一衬底；于该衬底上依序形成一介电层与一硬掩模层；于一第一反应室中对该硬掩模层进行干式蚀刻工艺，以形成一沟渠图案；进行一第一清洗工艺，该第一清洗工艺包括a)将一第一不活泼气体导入该第一反应室中，以清洗该第一反应室；以及b)抽除该第一反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤a或先进行步骤b，且可重复进行步骤a与步骤b至少进行一次以上，以完全移除该第一干式蚀刻工艺的副产物；以该硬掩模层为掩模，于一第二反应室中对该介电层进行干式蚀刻工艺，以移除该沟渠图案所暴露的该介电层，而形成一沟渠；进行一第二清洗工艺，该第二清洗工艺包括c)将一第二不活泼气体导入该第二反应室中，以清洗该第二反应室；以及d)抽除该第二反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤c或先进行步骤d，且可重复进行步骤c与步骤d至少进行一次，以完全移除该第二干式蚀刻工艺的副产物；于该衬底上形成一图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层具有一介层窗开口图案，该介层窗开口图案形成于该沟渠中；以该图案化光致抗蚀剂层为掩模，于一第三反应室中对该介电层进行干式蚀刻工艺，以移除该介层窗开口图案所暴露的该介电层，而形成一介层窗开口；移除该图案化光致抗蚀剂层；以及进行一第三清洗工艺，该第三清洗工艺包括e)将一第三不活泼气体导入该第三反应室中，以清洗该第三反应室；以及f)抽除该第三反应室的所有气体；其中，可以先进行步骤e或先进行步骤f，且可重复进行步骤e与步骤f至少进行一次，以完全移除该第三干式蚀刻工艺的副产物。
20.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第一不活泼气体包括氮气或氦气。
21.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第二不活泼气体包括氮气或氦气。
22.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第三不活泼气体包括氮气或氦气。
23.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第一清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
24.如权利要求23所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
25.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第二清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
26.如权利要求25所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
27.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该第三清洗工艺还包括以一不活泼气体等离子体轰击该衬底。
28.如权利要求27所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该不活泼气体等离子体包括氩气等离子体。
29.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该硬掩模层为一金属硬掩模层。
30.如权利要求29所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该金属硬掩模层的材质包括钛、氮化钛、钽、氮化钽或氮化钨。
31.如权利要求19所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，于形成该硬掩模层之后与形成该沟渠图案之前，还包括于该硬掩模层上形成一抗反射层。
32.如权利要求31所述的双重金属镶嵌开口的制造方法，其中该抗反射层的材质包括氮氧化硅。
全文摘要
一种清洗工艺，适于对一芯片进行干式蚀刻工艺后进行。此干式蚀刻工艺是于一反应室中进行。此清洗工艺用以移除上述干式蚀刻工艺的副产物。此清洗工艺包括将不活泼气体导入反应室中，以清洗反应室。然后抽除该反应室的所有气体。此清洗工艺可以避免后续的金属内连线工艺产生缺陷。
文档编号H01L21/768GK1959931SQ200510119318
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月3日 优先权日2005年11月3日
发明者蔡健华, 吴宜静 申请人:联华电子股份有限公司