專利名稱：灰化裝置,灰化方法及用于制造半導體器件的方法
技術領域：
本發明涉及一種灰化裝置，一種灰化方法和一種用于制造半導體器件的方法，該裝置和方法能減少殘留在被處理體上的異物。
首先，在底膜101上利用濺鍍形成氮化鈦膜102。有多種膜可作為底膜101，例如，由底層是氮化鈦膜，上層是鋁合金膜構成的具有層疊構造的膜。接著，在該氮化鈦膜102上形成作為防反射涂層的防反射涂層103。然后在防反射涂層103上涂敷光致抗蝕膜，利用光致抗蝕膜的曝光、顯影，在防反射涂層103上形成保護圖案104a。
然后，以該保護圖案104a為掩膜對防反射涂層103進行干蝕刻。接著以該保護圖案104a為掩膜對氮化鈦膜102進行干蝕刻。
然后，對由鋁合金膜及氮化鈦膜構成的底膜101進行連續的蝕刻(未示出)。接著，從蝕刻裝置取出晶片放到空氣中，再將該晶片放進灰化裝置的室內，除去保護圖案104a及防反射涂層103(未示出)。
在如上所述的傳統的用于制造半導體器件的方法中，鋁合金膜的蝕刻和氮化鈦膜的蝕刻在同一蝕刻裝置中進行。因為這個原因，在蝕刻室內，就會殘留利用含氯氣體對鋁合金膜進行蝕刻時產生的生成物(A1-C1)，該生成物105如圖7所示，殘留在對氮化鈦膜102進行蝕刻后的晶片(底膜101)上。這種殘留的生成物105與空氣中的水分反應后形成異物，這些異物就是微粒的來源。
圖8(a)～圖8(c)示出了其它傳統的用于制造半導體器件的方法。
首先，如圖8(a)所示，在底膜101上利用濺鍍形成氮化鈦膜102。接著，在該氮化鈦膜102上，形成作為防反射涂層的防反射涂層103。然后在防反射涂層103上涂敷光致抗蝕膜，利用光致抗蝕膜的曝光、顯影，在防反射涂層103上形成保護圖案104a。
接著，如圖8(b)所示，以該保護圖案104a為掩膜對防反射涂層103利用干蝕刻。接著，以該保護圖案104a為掩膜對氮化鈦膜102進行干蝕刻。
接下來，如圖8(c)所示，將晶片從蝕刻裝置轉移到灰化室中，利用灰化過程除去保護圖案104a和防反射涂層103。這時灰化裝置中放置晶片的載物臺的溫度為250℃左右的高溫。在這一灰化過程中，在將晶片放置在高溫的載物臺上后，將晶片保持在載物臺上15～30秒，以調整并穩定該室的壓力。
在如上所述的其它的用于制造半導體器件的方法中，調節并穩定壓力所用的時間相對較長，會導致防反射涂層103固化。由于這個原因，即使利用灰化過程去除保護圖案104a及防反射涂層103，如圖8(c)所示，在氮化鈦膜102上仍會留有灰化殘渣的防反射涂層殘渣106。結果，降低了半導體器件的可靠性。

發明內容
如上所述，在圖7所示的用于制造半導體器件的方法中，殘留在蝕刻室內的生成物(A1-C1)在對氮化鈦膜102蝕刻后殘留在晶片表面，而且這種殘留的生成物105與空氣的水分反應后，形成異物，該異物就會導致微粒問題。另外，在圖8所示的用于制造半導體器件的方法中，在氮化鈦膜102表面上，留有作為灰化殘渣的防反射涂層殘渣106。結果，降低了半導體器件的可靠性。
基于上述考慮，本發明的目的是提供一種灰化裝置，一種灰化方法，和一種制造半導體器件的方法，該裝置和方法能夠減少殘留在被處理體上的異物。本發明的另一目的是提供一種灰化裝置，一種灰化方法，和一種制造半導體器件的方法，該裝置和方法能夠抑制殘留在氮化鈦膜上的灰化殘渣。
為了解決上述問題，根據本發明的灰化裝置使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，對被處理體上的光致抗蝕膜進行灰化，其中，以光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻。該裝置包括一個灰化室；一個用于將被處理體放置在該灰化室中的載物臺；一個氣體導入系統，用于導入灰化氣體至放置在載物臺上的被處理體的附近；以及一個等離子系統，用于對通過該氣體導入系統導入的灰化氣體進行等離子化，其中，該灰化氣體是包含氧氣及氮氣的混合氣體或者水蒸氣。
通過使用上述的灰化裝置，即使蝕刻裝置的蝕刻室內的生成物殘留在被處理體上，該殘留的生成物能夠通過等離子化水蒸氣去除。
另外，在根據本發明的灰化裝置對上述的光致抗蝕膜進行灰化時，最好將含有氧氣及氮氣的混合氣體導入至被處理體附近，進行第一步灰化；最好將水蒸氣導入至被處理體附近，進行第二步灰化。
另外，根據本發明的灰化裝置，該被處理體可以具有在底膜上形成的氮化鈦膜，在氮化鈦膜上形成的防反射涂層，以及在防反射涂層上形成的光致抗蝕膜。
另外，根據本發明的灰化裝置，還包括一個用于將載物臺控制在高溫的溫度控制系統，其中，在對光致抗蝕膜和防反射涂層進行灰化時，在第一步灰化之前，為了調整并穩定灰化室內的壓力，被處理體要在控制高溫的載物臺上優選保持5～7秒。因為被處理體在載物臺上保留了5～7秒這樣較短的時間，所以，能夠阻止防反射涂層的固化。因此，即可以通過灰化去除光致抗蝕膜和防反射涂層，也能夠阻止防反射涂層殘渣作為灰化殘渣殘留在氮化鈦膜上。結果，提高了半導體器件的可靠性。
根據本發明的灰化方法，通過使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，對被處理體上的光致抗蝕膜進行灰化處理，其中，以該光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻，該方法包括以下步驟在灰化室內設置被處理體；第一步導入氧氣和氮氣的混合氣體至被處理體附近，并將該氣體等離子化，從而對光致抗蝕膜進行灰化處理；以及第二步導入水蒸氣至被處理體附近，并將該氣體的等離子化，從而對被處理體上的異物進行灰化處理。
通過使用上述的灰化方法，殘留在蝕刻室內的生成物即使殘留在被處理體上，通過等離子化水蒸氣及其灰化處理，可去除該生成物。
另外，在根據本發明的灰化方法中，該被處理體可以在底膜上形成氮化鈦膜，在該氮化鈦膜上形成防反射涂層，和在防反射涂層上形成光致抗蝕膜。
另外，在根據本發明的灰化方法中，在對光致抗蝕膜及防反射涂層進行第一步灰化之前，為了調整并穩定灰化室內的壓力，被處理體要在高溫控制下的載物臺上優選保持5～7秒。因為被處理體在載物臺上保留了5～7秒這樣較短的時間，所以可以阻止防反射涂層的固化，也能夠阻止防反射涂層殘渣作為灰化殘渣殘留在氮化鈦膜上。
根據本發明的用于制造半導體器件的方法，其特征在于包括以下步驟在底膜上形成氮化鈦膜的步驟；在該氮化鈦膜上涂敷光致抗蝕膜，并將其曝光、顯影的步驟；使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，以光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻的步驟；導入含有氧氣及氮氣的混合氣體至光致抗蝕膜附近，并將該混合氣體等離子化，用于對光致抗蝕膜進行灰化的步驟；以及導入水蒸氣至氮化鈦膜附近，并將該氣體等離子化，用以對氮化鈦膜上的異物進行灰化的步驟。
通過使用上述用于制造半導體器件的方法，殘留在蝕刻室的生成物，即使殘存在被處理體上，利用等離子化的水蒸氣對氮化鈦膜上的異物進行灰化，也可以將異物去除。
另外，根據本發明的用于制造半導體器件的方法的第四步，優選在第三步之后進行，是將被處理體在真空狀態下從蝕刻裝置傳送到灰化裝置。因為被處理體是通過真空傳送到灰化裝置而沒有在空氣中暴露，所以即使殘留在蝕刻室內的生成物殘留在被處理體上，也可以阻止該殘留的生成物與空氣中的水分發生反應。
根據本發明的用于制造半導體器件的方法，其特征在于包括以下步驟第一步是在底膜上形成氮化鈦膜；第二步是在該氮化鈦膜上形成防反射涂層；第三步是在該防反射涂層上涂敷光致抗蝕膜并將其曝光、顯影；第四步是使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，以該光致抗蝕膜為掩膜對防反射涂層及氮化鈦膜進行蝕刻；第五步是導入氧氣和氮氣的混合氣體至光致抗蝕膜附近，并將該混合氣體等離子化，用于對光致抗蝕膜及防反射涂層進行灰化；以及第六步是導入水蒸氣至氮化鈦膜附近，并將該氣體等離子化，用于對氮化鈦膜上的異物進行灰化。
另外，根據本發明的用于制造半導體器件的方法，在上述的第四步和第五步之間還包括一個為了調整并穩定灰化室內的壓力，被處理體要在高溫控制下的載物臺上保持5～7秒的步驟。所以，能夠阻止防反射涂層的固化，也能夠阻止防反射涂層殘渣作為灰化殘渣殘留在氮化鈦膜上。
圖8(a)～圖8(c)示出了另一種傳統的用于制造半導體器件的方法的剖面圖。


圖1至圖5示出了根據本發明實施例的用于制造半導體器件的方法的剖面圖。圖6是示出了去除圖4所示的保護圖案及防反射涂層(BARC)使用的灰化裝置的結構。
首先，如圖1所示，在硅襯底(未示出)的上方形成底膜1，該底膜1可以是各種膜，例如，可以使用底層是氮化鈦膜，上層是鋁合金膜構成的具有層疊構造的膜。接著在該底膜1上，利用濺鍍工藝形成氮化鈦膜2。然后在氮化鈦膜2上形成作為防反射涂層的防反射涂層3。然后在防反射涂層3上涂敷光致抗蝕膜4。
接著，如圖2所示，將光致抗蝕膜4曝光、顯影，在防反射涂層3上形成保護圖案4a。
然后，如圖3所示，以該保護圖案4a為掩膜，利用干蝕刻對防反射涂層3進行加工。這時的蝕刻條件如下使用Cl2/CHF3/Ar的混合氣體作為蝕刻氣體，氣體流量為Cl2氣體40-80sccm；CHF3氣體0-10sccm；Ar氣體0-100sccm。另外，在蝕刻氣體中可以使用Ar氣體，也可以不使用Ar氣體進行蝕刻。
如圖4所示，以保護圖案4a為掩膜，利用干蝕刻對氮化鈦膜2進行處理，蝕刻連續進行從而對防反射涂層3進行蝕刻。接著，對由鋁合金膜及氮化鈦膜構成的底膜1連續進行蝕刻。
然后，如圖5所示，使用灰化裝置去除保護圖案4a及防反射涂層3。
換言之，從蝕刻裝置中取出具有如圖4所示剖面的晶片，該晶片不在空氣中暴露，在真空狀態下傳送到灰化裝置中的灰化室。關于灰化裝置將在后面說明。接著將晶片放置在載物臺上，為了調整并穩定灰化室內的壓力，晶片在載物臺上要保留5～7秒左右。然后進行第二步的灰化處理，第一步的灰化條件是使用氧氣/氮氣的混合氣體作為灰化氣體，氣體流量為氧氣100～1000sccm；氮氣為100～500sccm，并且灰化時間為30～60秒左右。第二步的灰化條件是使用水蒸氣作為灰化氣體，氣體流量為100～500sccm，并且灰化時間為20～40秒左右(30秒為最佳)。這兩個階段的灰化處理是連續進行的。
如圖6所示，灰化裝置具有一個灰化室11，在灰化室11上設有一個排氣孔，排氣孔與真空泵連接(未示出)。另外，灰化室11設有一個氣體導入孔，該氣體導入孔與氣體管線12的一端連接。
第一～第三流量控制器13～15與氣體管線12的另一端連接。第一流量控制器13與一個氧氣瓶17連接；第二流量控制器14與一個氮氣瓶18連接；第三流量控制器15與一個水蒸氣瓶19連接。
在灰化室11內設置了放置被處理體晶片23的載物臺21，載物臺21可控制在250℃左右的高溫，該載物臺21接地，并且在灰化室11內與載物臺21相對的位置，設有導入微波(2.45GHz)的導入孔。
接著，對使用如圖6所示的灰化裝置的灰化方法進行說明。
這種灰化裝置是微波降低流量類型的灰化裝置。
首先，在晶片23上按照圖4所示方式在氮化鈦膜2上形成防反射涂層3和保護圖案4a，該晶片被放入灰化室11中，并使晶片23保持在載物臺21上。然后，為了調整并穩定灰化室11內的壓力，要讓晶片23在載物臺21上保持5～7秒左右，這時載物臺的溫度要控制在250℃左右。
然后，進行第一步灰化處理。更特別地，從氧氣瓶17、氮氣瓶18中將氧氣、氮氣通過氣體管線12按照箭頭方向導入灰化室11中。這樣，氧氣/氮氣的混合氣體從晶片23的上方導入。這時的氣體流量用第一及第二流量控制器13、14控制之后，從晶片23上方將2.45GHz的微波導入灰化室。將上述氣體等離子化，對保護圖案4a及防反射涂層3進行灰化處理。
接著進行第二步灰化處理。即關閉氧氣瓶17和氮氣瓶18，打開H2O氣瓶19，將灰化氣體由氧氣、氮氣轉換為水蒸氣。然后將水蒸氣通過氣體管線12，按箭頭所示導入到灰化室11中，這時的氣體流量用第三流量控制器15控制。從晶片23上方將2.45GHz的微波導入灰化室，由此將上述氣體等離子化后，對防反射涂層3進行灰化，這樣的話，鋁合金膜的蝕刻與氮化鈦膜的蝕刻在同一裝置進行，殘留在蝕刻室內的生成物(A1-C1)即使殘留在晶片23上，也可以除去這一生成物。
在上述實施例中，從蝕刻裝置中取出的晶片并不暴露在空氣中，而是在真空的狀態下傳送并投入到灰化裝置中的灰化室11中，因此，殘留在灰化室內的生成物(A1-C1)即使殘留在晶片上，也可以控制殘留的生成物不與空氣中的水分進行反應。并且如上所述，利用第二步的灰化，也能夠除去殘留在晶片23上的生成物。
另外，在上述實施例中，晶片放在載物臺上，為了調整并穩定灰化室內的壓力，要將晶片在載物臺上保留5～7秒的短時間，由于時間短，可以阻止防反射涂層3的固化。因此利用灰化處理既可以去除保護圖案4a及防反射涂層3，如圖5所示，也可以抑制殘留在氮化鈦膜2上的防反射涂層灰化殘渣。結果，可以提高半導體器件的可靠性。
應當注意的是，上述實施例中的蝕刻裝置，也可以是對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置。因此，用于鋁合金膜的蝕刻裝置，也可用于對防反射涂層進行蝕刻。
本發明并不局限于上述實施例，可以做出各種變化。例如，灰化氣體的流量等灰化條件可做適當改變。
根據上述本發明，即使殘留在蝕刻裝置中蝕刻室內的生成物殘留在被處理體上，也可以利用水蒸氣的等離子化，對氮化鈦膜上的異物進行灰化，以去除其異物。也就是說，本發明提供了一種灰化裝置，一種灰化方法，和一種用來制造半導體器件的方法，該裝置和方法能夠減少殘留在被處理體上的異物。
另外，根據上述本發明，被處理體保持在載物臺上的時間被控制在5～7秒內。結果，本發明提供了一種灰化裝置，一種灰化方法，和一種用來制造半導體器件的方法，該裝置和方法能夠抑制殘留在氮化鈦膜上的灰化殘渣。
盡管本發明已經參照附圖和優選實施例進行了說明，但是，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。本發明的各種更改，變化，和等同物由所附的權利要求書的內容涵蓋。
權利要求
1.一種灰化裝置，通過使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置對被處理體上的光致抗蝕膜進行灰化處理，其特征在于，以光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻，所述裝置包括一個灰化室；一個用于將被處理體放置在所述灰化室中的載物臺；一個氣體導入系統，用于導入灰化氣體至放置在載物臺上的被處理體的附近；以及一個等離子系統，用于對通過所述氣體導入系統導入的灰化氣體進行等離子化，其中，所述灰化氣體是包含氧氣及氮氣的混合氣體或者水蒸氣。
2.根據權利要求1所述的灰化裝置，其中，當所述光致抗蝕膜被灰化時，導入包含氧氣和氮氣的混合氣體至被處理體附近，進行第一步灰化，并且導入水蒸氣至被處理體附近，進行第二步灰化。
3.根據權利要求1或2所述的灰化裝置，其中，所述被處理體具有一個在底膜上形成的氮化鈦膜，一個在所述氮化鈦膜上形成的防反射涂層，和一個在防反射涂層膜上形成的光致抗蝕膜。
4.根據權利要求3所述的灰化裝置，還包括一個用于將載物臺控制在高溫的溫度控制系統，其中，在對光致抗蝕膜和防反射涂層進行灰化時，在第一步灰化之前，為了調整并穩定灰化室內的壓力，被處理體要在控制高溫的載物臺上保持5～7秒。
5.一種灰化方法，通過使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，在被處理體上的光致抗蝕膜進行灰化，其特征在于，以所述光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻，所述方法包括以下步驟在灰化室內設置被處理體；第一步包括導入氧氣和氮氣的混合氣體至被處理體附近，并將所述氣體等離子化，從而對光致抗蝕膜進行灰化；以及第二步包括導入水蒸氣至被處理體附近，并將所述氣體等離子化，從而對被處理體上的異物進行灰化處理。
6.根據權利要求5所述的灰化方法，其中，所述被處理體具有一個在底膜上形成的氮化鈦膜，一個在所述氮化鈦膜上形成的防反射涂層，以及一個在防反射涂層膜上形成的光致抗蝕膜。
7.根據權利要求6所述的灰化方法，其中，在對光致抗蝕膜及防反射涂層進行灰化時，在實施第一步之前，為了調整并穩定灰化室內的壓力，所述被處理體要在高溫控制下的載物臺上保持5～7秒。
8.一種用于制造半導體器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟第一步是在底膜上形成氮化鈦膜；第二步是在所述氮化鈦膜上涂敷光致抗蝕膜，并將其曝光、顯影；第三步是使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，以所述光致抗蝕膜為掩膜對氮化鈦膜進行蝕刻；第四步是導入氧氣及氮氣的混合氣體至光致抗蝕膜附近，并將所述混合氣體等離子化，用于對光致抗蝕膜進行灰化處理；以及第五步是導入水蒸氣至氮化鈦膜附近，并將所述氣體等離子化，用以對氮化鈦膜上的異物進行灰化。
9.根據權利要求8所述的用于制造半導體器件的方法，其中，所述第四步，在第三步之后，將被處理體在真空狀態下從蝕刻裝置傳送到灰化裝置。
10.一種用于制造半導體器件的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟第一步是在底膜上形成氮化鈦膜；第二步是在所述氮化鈦膜上形成防反射涂層；第三步是在所述防反射涂層上涂敷光致抗蝕膜并將其曝光、顯影；第四步是使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻裝置，以所述光致抗蝕膜為掩膜對防反射涂層及氮化鈦膜進行蝕刻；第五步是導入氧氣和氮氣的混合氣體至光致抗蝕膜附近，并將所述混合氣體等離子化，用于對光致抗蝕膜及防反射涂層進行灰化；以及第六步是導入水蒸氣至氮化鈦膜附近，并將所述氣體等離子化，用于對氮化鈦膜上的異物進行灰化。
11.根據權利要求10所述的用于制造半導體器件的方法，還包括一個在上述第四步與第五步之間進行的步驟，該步驟包括，為了調整并穩定灰化室內的壓力，被處理體要在高溫控制下的載物臺上保持5～7秒。
全文摘要
本發明提供了一種灰化裝置，一種灰化方法，和一種用于制造半導體器件的方法，該裝置和方法能夠減少殘留在被處理體上的異物。該用于制造半導體器件的方法包括以下步驟在底膜1上形成氮化鈦膜2；在氮化鈦膜2上涂敷光致抗蝕膜，將該光致抗蝕膜曝光、顯影；使用對鋁合金膜進行蝕刻的蝕刻加工裝置，以光致抗蝕膜4a為掩膜，對氮化鈦膜2進行蝕刻；將氧氣及氮氣的混合氣體導入光致抗蝕膜附近，并將該氣體進行等離子化處理，從而對光致抗蝕膜進行灰化；將水蒸汽導入氮化鈦膜附近，并將該氣體進行等離子化處理，從而對氮化鈦膜上的異物進行灰化。
文檔編號H01L21/302GK1395294SQ0212446
公開日2003年2月5日 申請日期2002年6月26日 優先權日2001年6月27日
發明者柴田巧 申請人:精工愛普生株式會社