存在常规低k和/或多孔低k介电材料时的光刻胶剥除方法技术

公开了一种用于从基片剥除光刻胶材料的两步处理方法，其中基片包括位于光刻胶材料之下的低ｋ介电材料以及覆盖在光刻胶材料和低ｋ介电材料上的聚合物膜。两步处理的第一步骤使用氧等离子体以去除聚合物膜。两步处理的第二步骤使用氨等离子体以去除光刻胶材料，其中第二步骤在第一步骤完成后开始。两步光刻胶剥除处理中的每个步骤分别由特定的处理参数值限定，这些处理参数包括化学成分、温度、压力、气流率、射频功率、以及频率和持续时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】存在常M/f氐k和/或多孔4氐k介电 材料时的光刻胶剥除方法
技术介绍
在半导体制造过程中，集成电路形成于由诸如硅等材料组成的 半导体晶片上(简称晶片)。为了在该晶片上形成集成电路，有 必要制备出大量(例如，数百万)的电子器件，例如不同类型的电 阻、二极管、电容以及晶体管。这些电子器件的制造过程包括在晶 片精确位置上沉积、去除和注入材料。通常^吏用一种称为光刻的处 理方法，以便于在晶片的精确位置上进行材料的沉积、去除和注入。在光刻处理中，光刻月交材冲+首先一皮沉积到晶片上。然后该光刻月交材冲+曝光于由中间4奄才莫(reticle)过滤的光线。该中间4奄才莫通常 为^^璃面一反，其形成有示例特^正几^T形状图案，该几4可形状可以阻 止光线穿过中间掩模。当穿过中间掩模后，光线接触光刻胶材料的 表面。该光线改变曝光的光刻力交材料的化学组成。4吏用正型光刻胶 材料，曝光使得曝光的光刻胶材料不溶于显影液。相反，使用负型 光刻胶材料，曝光4吏得曝光的光刻胶材料可溶于显影液。当曝光后， 光刻胶材料的可溶部分被去除，而剩下图案化的光刻胶层。然后，晶片被处理，以在没有被该图案化的光刻胶层覆盖的晶 片区域中去除、沉积或注入材^牛。在该晶片处理后，在,皮称作光刻 胶剥除的处理中，该图案化的光刻胶层从晶片被去除。在光刻胶剥 除处理中完全去除光刻胶材料是重要的，这是因为，保留在晶片表 面上的光刻胶材料可导致集成电路的缺陷。另外，该光刻胶剥除处理应当谨慎地进行，以避免化学上改变或物理上损坏晶片上的底层材料。
技术实现思路
在一个实施例中，公开了 一种用于从基片去除光刻胶材料的方 法。该方法包括提供具有覆盖低k介电材料的光刻胶材料的基片的操作，其中该光刻胶材料以及该低k介电材料均具有上覆的聚合物硬掩膜层限定。该方法还提供了用于进行第一剥除处理的操作，该 剥除处理使用氧等离子体以去除聚合物膜。该方法进一步提供了在 完成第 一剥除处理后进行第二剥除处理的才喿作。第二剥除处理〗吏用 氨等离子体以去除光刻胶材料。#丸行第 一剥除处理和第二剥除处理 时，均不会不利地损坏或去除下面的4氐k介电材料，并且不会磨蚀 (faceting )石更4务月莫(hardmask )(》口果存在的i舌)。在另 一个实施例中，公开了 一种用于从基片去除光刻胶材料的 方法。该方法包括提供具有覆盖低k介电材料的光刻胶材料的基片 的操作，该光刻胶材料以及低k介电材料均具有上覆的聚合物膜， 该聚合物力莫包4舌碳氟4匕合物成分或氢氟烃(hydrofluorocarbon )成 分。另外，该基片可使用或不使用在光刻胶材料以及低k介电材料 之间的硬4奄膜层限定。该方法还包括在基片上配置氧气，并将氧气 转化为活性形式，其中，氧气的活性形式影响聚合物膜的去除。当 大体上完全去除聚合物膜后，终止基片上的氧气配置(dispose )。 该方法进一步包括在终止基片上的氧气配置后，在基片上配置氨 气。氨气被转化为活性形式，其中，氨气的活性形式影响光刻胶材 料从基片的去除，并且不会导致下面的低k介电材料的实质性损坏 或去除，并且不会磨蚀硬掩膜(如果存在的话)。在另 一个实施例中，提供了 一种用于从基片去除光刻胶材料的 方法，该基片具有位于光刻胶材料下的低k介电材料，该光刻月交材 料以及该低k介电材料均具有上覆有聚合物膜，该聚合物膜包括碳 氟化合物成分或氬氟烃成分。在该方法的第一纟喿作中，在刚好去除 聚合物膜所必需的持续时间内将聚合物膜暴露于氧等离子体。聚合 物膜去除后，进行该方法的第二操作，在第二操作中，在完全去除 光刻胶材料所必需的持续时间内将光刻胶材料暴露于氨等离子体。本专利技术的其它方面和优点将会从以下结合附图并通过本专利技术 的实例说明的具体的描述而更加明显。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例的示例性等离子体蚀刻腔室的示意限定的理想结构的示意图2B是示出对应于图2A中的聚合物层、光刻月交层和BARC 层 一皮去除后的结构的理想结构的示意图3是示出根据本专利技术的一个实施例的用于从基片去除光刻胶 材并+的方法的流禾呈图的示意图4A是示出根据本专利技术的一个实施例的在进行两步剥除处理 之前的样品晶片表面的图像的示意图4B是示出在进行两步剥除处理之前的样品晶片表面的另一 个图像的示意图；图5A和图5B是示出在如表1中描述的进行两步剥除处理之 后，图4A和图4B中的^^羊品晶片图^f象的示意图；以及图6A和6B是示出在进4亍氬氟酸浸渍后，图5A和图5B中的 样品晶片图像的示意图。具体实施例方式在以下描述中，将阐明多个特别的细节，以提供对本专利技术的透 彻的理解。但是，明显地，对于本领域的技术人员而言，本专利技术可熟知的处理操作未具体描述，以避免不必要地混淆本专利技术。先进的集成电路通常使用低k介电材料作为相邻导线间的电绝 缘体，即作为中间层介电材料。低k介电材料被定义为具有比Si02 的k值小(即小于约3.9的k值)的绝缘材料。为了论述的目的， 具有小于约2.5的介电常数值(即k值)的低k介电材料被认为是 多孑L，，低k材料。另夕卜，具有大于或等于约2.5的介电常凄史值(即 k值)的低k介电材料被认为是密集或常规低k材料。使 用低k介电材料减少了在增加器件速度时在相邻导线之间的不期望 的电容耦合(即串扰)。本文中，通用术语低k介电材料指任 何类型的低k介电材料(即多孔型或密集/常规型)。为了在晶片上形成集成电路结构，通常有必要使低k介电材料 经受等离子体蚀刻处理。在晶片上的低k介电层的等离子体蚀刻中， 通常使用光刻胶掩模层以在低k介电层上形成掩模图案。该掩模图 案用于在等离子体蚀刻处理过程中保护下面的低k材料不净皮去除。 一旦该等离子体蚀刻处理完成，并且对应的4务模图案在该低k介电 层中形成，则光刻胶材料以及相关联的残留物需要乂人该晶片去除。 另夕卜，应当理解， 一旦等离子体蚀刻处理完成，则保留的低k介电材料的部分将会被暴露。光刻胶材料从晶片的去除可通过在晶片上 进行光刻胶剥除处理而完成。但是，光刻胶剥除处理需要以这样的方式进行，即其不会不利地影响下面的/暴露的低k介电材料，也不 会导致磨蚀存在于光刻胶材料以及低k介电材料之间的硬掩膜材料。本专利技术提供了 一种用于将光刻胶材料从基片剥除(即去除)的两步处理，其中，基片包括位于光刻胶材料之下的低k介电材料。 在一个实施例中，基片表现为半导体晶片。应当理解，术语基片、 半导体晶片和晶片在本专利技术中为同意用语。除了包括低k介电材料之外，该基片的特征在于其还具有覆盖光刻胶材料及低k介电材料 的聚合物膜或聚合物层。该聚合物膜为在光刻胶剥除处理之前执行 的晶片制造处理(例如，等离子体蚀刻处理)的副产品。在一个实 施例中，聚合物膜的特征在于其包括^友氟化合物成分或氢氟烃成分。用于剥除光刻胶材料的两步处理中的第 一步骤使用氧等离子该两步处理中的第二步骤使用氨等离子体以去除光刻胶材料，而不 会不利地损坏或去除下面的低k介电材料。应当理解，第二步骤在 第一步骤完成后开始。另外，还应当理解，该两步光刻月交剥除处理学性质、温度、压力、气流率、射频功率、以及持续时间。在该两步光刻月交剥除处理中，上述处理参凄史:帔限定为同时满足以下要求-均一地去除该光刻材津+,而不会不利地损坏下面的^f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从基片去除光刻胶材料的方法，包括：提供基片，所述基片具有覆盖低ｋ介电材料的光刻胶材料，其中，所述光刻胶材料和所述低ｋ介电材料均具有上覆的聚合物膜；使用氧等离子体执行第一剥除处理，以在没有不利地损坏或去除所述下面的低ｋ 介电材料的情况下去除所述聚合物膜；以及使用氨等离子体执行第二剥除处理，以在没有不利地损坏或去除所述下面的低ｋ介电材料的情况下去除所述光刻胶材料，其中，在所述第一剥除处理完成后执行所述第二剥除处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-5-10 11/126,6481.一种用于从基片去除光刻胶材料的方法，包括提供基片，所述基片具有覆盖低k介电材料的光刻胶材料，其中，所述光刻胶材料和所述低k介电材料均具有上覆的聚合物膜；使用氧等离子体执行第一剥除处理，以在没有不利地损坏或去除所述下面的低k介电材料的情况下去除所述聚合物膜；以及使用氨等离子体执行第二剥除处理，以在没有不利地损坏或去除所述下面的低k介电材料的情况下去除所述光刻胶材料，其中，在所述第一剥除处理完成后执行所述第二剥除处理。2. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，所述聚合物膜包括碳氟化合物成分或氢氟烃成分，其中， 由所述聚合物膜与所述氧等离子体反应产生的氟成分一皮监控， 以检测所述第一剥除处理的终点，所述第一剥除处理的终点与 所述氧等离子体中氟浓度的稳态同时发生。3. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，进 一步包4舌检测所述第二剥除处理的终点；在所述第二剥除处理的终点后，执行过剥除处理，所述 过剥除处理具有在乂人延续至所述终点的所述第二剥除处理的 持续时间的约10%到延续至所述终点的所述第二剥除处理的 持续时间的约200%范围内的持续时间，其中，以与所述第二 剥除处理相同的方式执行所述过剥除处理。4. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，所述第一剥除处理包4舌以/人约50冲示准立方厘米每分4中(sccm)到约1000 sccm范围内的流率在所述基片上配置氧 气，以及对所述氧气施加/人约50瓦特(W)到约2000 W的 范围内的射频(RF)功率，以将所述氧气转化为所述氧等离 子体。5. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，在所述光刻胶材津牛和所述低k介电材^f之间限定有硬掩膜 材料。6. 根据权利要求5所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，在不磨蚀所述硬掩膜材料的情况下执行所述第一和第二剥 除处理中的每一个。7. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，所述第二剥除处理包括以从约50标准立方厘米每分钟(sccm)到约2000 sccm范围内的流率在所述基片上配置氨 气，以及对所述氨气施加从约50瓦特(W)到约2000 W范 围内的射频(RF)功率，以将所述氨气转化为所述氨等离子 体。8. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其 中，所述第一剥除处理包括在包括所述基片和所述氧等离子 体的区域内，将压力保持在从约5毫托(mT)到约500 mT的范围内。39. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，其中，所述第二剥除处理包括当所述^f氐k介电材料具有小于 2.5的介电常数值时，在包括所述基片和所述氧等离子体的区 域内，将压力保持在从约5毫托(mT)到约500 mT的范围内，其中，所述第二剥除处理包括当所述4氐k介电材并+具 有大于或等于2.5的介电常数值时，在包括所述基片和所述氧 等离子体的区域内，将压力保持在从约5mT到约1000 mT的范围内。10. 根据权利要求1所述的用于从基片去除光刻胶材料的方法，进 一步包4舌将支撑所述基片的卡盘的温度保持在从约_ 40摄氏度rc)到约6crc的范围内。11. 一种用于从基片去除光刻胶材料的方法，包括提供基片，所述基片具有覆盖低k介电材料的光刻胶材 料，其中，所述光刻胶材料和所述低k介电材料均具有上覆的 聚合物膜，所述聚合物膜包括碳氟化合物成分或氢氟烃成分；在所述基片上配置氧气；将所述氧气转化为活性形式，其中，所述氧的活性形式 影响所述聚合物膜的去除；当大体上完全去除所述聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：海伦朱，R萨亚迪，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]