(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングガスとして過フッ化炭化水素ガス混合物を使用するエッチング処理によって生じる高分子残渣の洗浄に適用する高分子残渣の前洗浄方法であって、
高分子残渣を除する洗浄処理の前に、酸素および窒素のガス混合物を提供し、該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して高分子残渣の前洗浄処理を行うことを特徴とする高分子残渣の前洗浄方法。
【請求項２】
絶縁層内に開口部を形成するために、反応ガスとして過フッ化炭化水素ガスを使用するエッチング処理により生じる高分子残渣の洗浄に適用する高分子残渣の洗浄方法であって、
デチャック処理を行い、デチャック処理用として酸素および窒素のガス混合物を提供し、該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して同時に高分子残渣の前洗浄処理を行うことと、
デチャック処理の後に、高分子残渣を除する洗浄処理を行うことを特徴とする高分子残渣の洗浄方法。
【請求項３】
停止層を除去するためエッチングガスとして過フッ化炭化水素ガス混合物を使用するエッチング処理によって生じる高分子残渣の洗浄に適用する高分子残渣の洗浄方法であって、
酸素および窒素のガス混合物を提供し、該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して高分子残渣の前洗浄処理を行うことと、
高分子残渣の前洗浄処理の後に、高分子残渣を除する洗浄処理を行うことを特徴とする高分子残渣の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願においては、２００１年７月２４日付出願の台湾特許出願番号第９０１１８０１１号の優先権を行使する。
本発明は、半導体加工における残渣の洗浄方法に関する。より詳しくは、本発明は高分子残渣の前洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチングは、薄膜エッチングを行う粒子照射方式に基づくエッチング技術である。プラズマ・エッチングはドライエッチングの一様式であり、反応するガス分子がプラズマによってイオン化されて、薄膜材料と反応するイオンを形成する。薄膜はプラズマに曝露された後、イオンと薄膜の間で起こる化学的相互作用によって揮発性生成物に変化する。次に揮発性生成物を除去してエッチング処理を完了する。しかし、この種のエッチング方法は選択性を提供できるものの、その異方性特性は満足なものではない。高度な選択性と異方性の両特性を提供するドライエッチング方法として、反応性イオン・エッチングが開発されている。
【０００３】
反応性エッチングは、プラズマ・エッチング方式とスパッターリング・エッチング方式を併用するドライエッチング技術の一様式であり、物理的および化学的メカニズムによって薄膜を除去する。その結果、高度な選択性を備えた異方性エッチングが行われる。反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）はビア、コンタクト、デュアル・ダマシンなどの製造に適用できる。さらにＲＩＥはビア、コンタクト、またはデュアル・ダマシンの製造過程において、ビアや溝のエッチングに使用する停止層の除去にも適用できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
反応性イオン・エッチングに使用するプラズマは、一般に四塩化炭素（ＣＦ4）を含む過フッ化炭化水素ガスから発生する。炭素原子やフッ素原子を提供する反応ガスとしてＣ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、またはＣ4Ｆ6も使用されている。しかし、エッチング処理完了後の高分子残渣の除去は必須工程である。もし、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、またはＣ4Ｆ6のようなポリマーを含むエッチング方法を採用してエッチングを実行すれば、エッチング処理完了時には炭素、フッ素、窒素、酸素分子から成る高分子残渣が発生する。高分子残渣の除去は続くポリマーおよびフォトレジスト洗浄処理で厄介な問題となり負担となるだろう。一般に、ポリマーおよびフォトレジストの代表的な洗浄処理では前述の高分子残渣を除去することは困難である。さらに、この種の高分子残渣はビア、コンタクト、デュアル・ダマシンの製造過程を複雑にするため、歩留りは低下することになる。
【０００５】
通常、高分子残渣の洗浄処理は、過フッ化炭化水素を使用するエッチング処理を行った後で行われる。しかし、従来の高分子残渣の洗浄処理では処理後でさえも、基板上に高分子残渣がまだ残っている。さらに、高分子残渣は硬化ポリマーであり、溶剤で繰り返しウエット洗浄しても除去することができない。
【０００６】
本発明は、エッチング処理の結果生じる高分子残渣を軟化させ、燃焼し、さらに除去する高分子残渣の前洗浄方法を提供する。したがって、処理時間を短縮し、一貫した歩留りを提供する。
【０００７】
本発明は、エッチング処理の結果生じる高分子残渣を完璧に除去するポリマーの洗浄方法を提供する。したがって、処理時間を短縮し、歩留りを維持する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高分子残渣の前洗浄方法を提供する。本方法は、反応ガスとして過フッ化炭化水素ガスを使用するエッチング処理の後に適用できる。酸素および窒素のガス混合物を導入してプラズマを発生させ、前洗浄処理を行う。酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマが硬化した高分子残渣を軟化させ、燃焼し、除去することもできるため、続く洗浄処理で高分子残渣を完璧に除去する。したがって続く洗浄処理の持続時間は短縮される。
【０００９】
さらに本発明は、エッチング処理のデチャック（dechuck）工程に酸素および窒素のガス混合物を導入する高分子残渣の洗浄方法を提供する。該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して前洗浄処理を行なう。さらに洗浄処理を行って高分子残渣を完璧に除去する。
【００１０】
さらに本発明は、酸素および窒素のガス混合物をエッチング処理に導入する高分子残渣の洗浄方法を提供する。該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して前洗浄処理を行なう。さらに洗浄処理を行って高分子残渣を完璧に除去する。
【００１１】
本発明の好適な第１実施例によると、ビア、コンタクト、デュアル・ダマシンを形成するためのエッチング処理に適用できる。酸素と窒素からなるガス混合物を導入して、デチャック処理の間に本来のアルゴンガスと置換する。該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを高分子残渣の前洗浄に使用すると、前洗浄処理に要する時間はわずか５秒である。次に、洗浄処理を行って硬化した高分子残渣を完璧に除去する。本発明は高分子残渣を完璧に除去するだけでなく、処理時間を増やさないで歩留りを維持する。
【００１２】
本発明の好適な第２実施例によると、ビア、コンタクトまたはデュアル・ダマシンを製造する間の停止層のエッチングに適用できる。酸素と窒素からなるガス混合物を導入して、本来のアルゴンガスと置換する。該酸素および窒素のガス混合物から発生するプラズマを使用して高分子残渣の前洗浄する。停止層の除去に続いて洗浄処理を行い、硬化した高分子残渣を完璧に除去する。前洗浄処理によって高分子残渣を減少させるかまたは完璧に除去するため、続く洗浄処理を削除または短縮できる。さらに、このように続く洗浄処理の洗浄チャンバーに不利な影響を与えないため、歩留りを維持して処理時間を短縮する。
【００１３】
前述の総体的な記載および以下の詳細な説明はいずれも例示であり、請求項に記載した本発明の説明のためのものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
図１は、本発明の好適な実施例による、高分子残渣の洗浄処理工程を示す工程系統図である。本発明の高分子残渣の洗浄処理は、絶縁層に開口部を形成するためのエッチング処理に適用でき、絶縁層にはシリコン酸化絶縁層が含まれ、絶縁層に形成される開口部には金属ビア（ＭＶＩＡ）開口部、コンタクト開口部、二重蝕刻模様の開口部（a dual damascene opening）などが含まれる。好適な実施例に使用するエッチャーの種類は磁気強化反応イオン・エッチャー（ＭＥＲＩＥ）として公知である。
【００１５】
従来のエッチング処理に使用する反応ガスには、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、またはＣ4Ｆ6のような過フッ化炭化水素ガスが含まれる。単一方向の磁場から生じる電子が不均一に蓄積するため、ＭＥＲＩＥエッチャー内でエッチング処理を行った後、ウエハ表面には静電気が発生する。したがってデチャック処理を行う。さらに、エッチング処理で発生する炭素、フッ素、窒素、酸素といった分子で形成される高分子残渣をウエハから洗浄除去することは困難である。
【００１６】
図１に示すように、工程１００では特定のガス混合物をエッチャーに送る。ガス混合物から発生するプラズマを使用してデチャック除去処理を行い、同時に高分子残渣の前洗浄処理を行う。特定のガス混合物には例えば酸素と窒素（Ｏ2＋Ｎ2）、水素とアルゴン（Ｈ2＋Ａｒ）、アルゴンと窒素（Ａｒ＋Ｎ2）、または酸素とアルゴン（Ｏ2＋Ａｒ）のようなガス混合物が含まれる。特に酸素と窒素のガス混合物はこの好適な実施例にいっそう適切であり、その混合比率（窒素流量／酸素流量の式によると）は２〜０．５の間である。窒素流量がｘ ｓｃｃｍ、酸素流量がｙで、ｘ＋ｙが５０〜２００の間であれば、静電気除去処理は約５秒で完了する。
【００１７】
Ｏ2＋Ｎ2ガス混合物から発生するプラズマはウエハ表面上に蓄積する電荷を除去するだけでなく、窒素ガスが高分子残渣を軟化させ、酸素ガスが高分子残渣を燃焼することができる。したがって、デチャック処理後の工程１０２で硬化ポリマーをさらに容易に除去する。
【００１８】
次に工程１０２で洗浄処理を行う。洗浄処理にはアッシングやウエット洗浄といった通常の洗浄処理が含まれ、ポリマーおよびフォトレジストといった材料を除去するために使用される。次に、工程１０４を実行して高分子残渣の洗浄処理を完了する。
【００１９】
デチャック処理を実行するために、特定のガス混合物により発生するプラズマとアルゴンガスを置換し、硬化した高分子残渣を軟化させ、燃焼して、さらに除去する。こうして続く洗浄処理で硬化した高分子残渣を完璧に除去する。本発明は、エッチング処理によって生じる高分子残渣を完璧に除去する方法を提供できるだけでなく、洗浄処理に長時間を必要とせずに歩留りを維持する。
【００２０】
（第２実施例）
図２は、本発明の他の好適な実施例による高分子残渣の洗浄処理工程を示す工程系統図である。第２の好適な実施例による高分子残渣の洗浄方法は停止層の除去処理に適用でき、停止層には絶縁層内の自動配列コンタクト、ボーダーレスコンタクト、二重の蝕刻模様などのエッチングに使用する停止層が含まれる。停止層にはシリコン窒化物、シリコン炭素、またはシリコン酸窒化物が含まれる。停止層の位置を適切に例示するために、一例として二重の蝕刻模様の処理でビア開口部を形成する停止層のエッチングを使用する。図３Ａおよび図３Ｂは二重の蝕刻模様の処理でのビア開口部と溝の製造を示す略断面図である。
【００２１】
図３Ａに示すように、基板３００上に停止層３０２を配置して提供する。停止層３０２上には、内部に形成された溝３０４を有する絶縁層３０６を配置する。基板３００上にはパターニング済みのフォトレジスト層３０８を配置し、停止層３０２を曝露する。
【００２２】
次に図３Ｂでは、フォトレジスト層３０８をマスクとして使用し、エッチングを行って曝露した停止層３０２と基板３００の一部を除去し、ビア開口部３１０を形成する。
【００２３】
絶縁層間、または絶縁層と金属層の間の停止層を除去する間、停止層のエッチング用として通常は過フッ化炭化水素反応ガスを使用する。過フッ化炭化水素反応ガスにはＣ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、またはＣ4Ｆ6が含まれる。エッチング処理で発生する炭素、フッ素、窒素および酸素といった分子で形成される高分子残渣をウエハから洗浄することは困難である。
【００２４】
その結果、図２に示すように、工程２００でエッチャーに特定のガス混合物を送り、ガス混合物から発生するプラズマを使用して高分子残渣の洗浄処理を行う。ガス混合物には例えば酸素と窒素（Ｏ2＋Ｎ2）、水素とアルゴン（Ｈ2＋Ａｒ）、アルゴンと窒素（Ａｒ＋Ｎ2）、または酸素とアルゴン（Ｏ2＋Ａｒ）という類のガス混合物が含まれる。ガス混合物内の窒素ガスの流量は１〜１０００ｓｃｃｍの間であり、ガス混合物内の酸素ガスの流量は１〜１０００ｓｃｃｍの間であり、アルゴンガスの流量は約１〜１０００ｓｃｃｍの間であり、水素ガスの流量は約１〜１０００ｓｃｃｍの間である。酸素ガスと窒素ガスの混合物を使用して処置処理を行うと、酸素ガスに対する窒素ガスの比率は、流量の式によると、２〜０．５の間となる。特定のガス混合物とともに発生するプラズマを工程２００に導入して高分子残渣を除去すると、続く洗浄処理２０２は大幅に短縮することができる。
【００２５】
洗浄処理２０２には、ポリマーおよびフォトレジストといった材料を除去する代表的な洗浄処理が含まれる。さらに工程２０４を実行して高分子残渣の洗浄処理を完了する。
【００２６】
したがって、高分子残渣の前洗浄処理に使用するガス混合物から発生するプラズマは硬化した高分子残渣を洗浄することができる。本発明は、エッチング処理から生じる高分子残渣を完璧に除去する利点を提供するだけでなく、前段階の前洗浄処理で高分子残渣を減少させ、または除去することによって、その後の洗浄処理を短縮する。したがって歩留りは維持され、製造時間は短縮される。
【００２７】
要約すると、本発明は、過フッ化炭化水素ガス源を使用するエッチング処理に続いて、高分子残渣を洗浄するために、酸素と窒素、水素とアルゴン、アルゴンと窒素、または酸素とアルゴンといったガス混合物を使用する前洗浄方法を提供する。エッチング処理の間に発生する高分子残渣がその後の洗浄処理で容易に除去されるため、製造時間は短縮され、歩留りは増加する。
【００２８】
前述の通り、開口部をエッチングする間に発生する高分子残渣を完璧に除去するためにこれ以上の工程を必要としない。さらに、絶縁層間または絶縁層と金属層の間の停止層を除去する際に、特定のガス混合物により発生するプラズマを高分子残渣の洗浄に使用する。アッシングやウエット洗浄といった続く洗浄処理は大幅に短縮される。さらに、本発明によると、エッチング処理によって生じる高分子残渣を完璧に除去することができる。つまり従来技術と比較すると、歩留りはより安定する。
【００２９】
本発明の構造に、発明の目的や意図とかけ離れることなく種々の改良や変更を成し得ることは当業者には明白であろう。前述の点を考慮して、本発明は提供される発明の改良や変更を包含し、それらは以下の特許請求の範囲およびその相当語句の目的の範囲内に含まれると解釈される。
添付の図面は本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれてその一部を構成する。図面は発明の実施例を例示し、明細書とともに発明の主旨の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の好適な実施例による、高分子残渣の洗浄処理工程を示す工程系統図である。
【図２】  図２は、本発明の他の好適な実施例による、高分子残渣の洗浄処理工程を示す工程系統図である。
【図３Ａ】  図３Ａは、ビア開口部と溝の二重蝕刻模様の製造工程を示す略断面図である。
【図３Ｂ】  図３Ｂは、ビア開口部と溝の二重蝕刻模様の製造工程を示す略断面図である。
【符号の説明】
１００      工程
１０２      工程
１０４      工程
２００      工程
２０２      洗浄処理
２０４      工程
３００      基板
３０２      停止層
３０４      溝
３０６      絶縁層
３０８      フォトレジスト層
３１０      ビア開口部
【図１】
0003876983.tif 000002
【図２】
0003876983.tif 000003
【図３Ａ】
0003876983.tif 000004
【図３Ｂ】
0003876983.tif 000005