專利名稱：用于改善的器件集成的光刻膠剝離方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于處理半導體基片的方法和裝置。
背景技術：
光刻膠是ー種在ー些制造エ藝中用于在處理過程中在例如半導體晶片等エ件上形成帶圖案涂層的光敏材料。在將光刻膠涂層的表面暴露于高能輻射圖案之后，光刻膠的部分被去除以呈現出下面的表面，使得其余表面受到保護。可以在露出的表面和其余的光刻膠上進行諸如蝕刻、沉積和離子植入等半導體處理。在進行ー種或多種半導體處理之后，在剝離操作中去除其余的光刻膠。
發明內容
本文提供了減少硅晶片或其它基片的錯位的基于氫氣的光刻膠剝離操作的方法和裝置。根據各個實施例，基于氫氣的光刻膠剝離方法可以采用下列技術中的ー種或多種I)通過使用具有最小過剝離持續時間的短時處理而使得氫氣預算最小化，2)提供稀釋的氫氣，例如，2%-16%的氫氣濃度,3)通過控制處理條件和化學成分而使得材料損耗最小化,4)使用低溫脫膠，5)控制植入條件和濃度，以及6)執行ー種或多種剝離后通風處理。還提供了適于執行光刻膠剝離方法的裝置。方法包括將其上布置有光刻膠的基片提供給反應腔室；以及將所述基片暴露于由處理氣體產生的等離子體以由此從基片上去除光刻膠，所述處理氣體包括氮氣和氫氣并且具有約2%和16%之間的氫氣濃度[H]。在一些實施例中，所述處理氣體包括分子態氮(N2)和分子態氫(H2)。在一些實施例中，所述處理氣體基本不包含含氧化合物。在實施例中，氫氣濃度在約2%和10%之間并且可以小于8%。在一些實施例中，氫氣濃度約為4%。處理氣體化學成分的示例包括H2/N2、H2/N2/Ar以及H2/N2/He。在一些實施例中，基片在時間t內暴露于等離子體，并且[H]和時間t的叉積([H] Xt)在約50和2000sccm秒之間或者大約在約50和500SCCm秒之間。在一些實施例中，基片溫度在約285° C以下，例如約200° C和250° C之間。本文所提供的公開內容的另一方案是ー種方法，該方法包括將其上布置有光刻膠的基片提供給反應腔室；將該基片暴露于由處理氣體產生的等離子體以由此從該基片上去除光刻膠，所述處理氣體包括氫氣；以及在將該基片暴露于等離子體之后，在約200° C和450° C之間的基片溫度下對該基片進行通風。在一些實施例中，所述方法進ー步包括在對該基片進行通風之后，在至少大約800° C的基片溫度下執行高溫植入驅動處理。在一些實施例中，處理氣體的氫氣濃度可以為16%或更大。在一些實施例中，處理氣體的氫氣濃度[H]小于16%。在一些實施例中，處理氣體的氫氣濃度[H]小于10%。在一些實施例中，處理氣體的氫氣濃度[H]小于5%。本文所公開的主題的另一方案是ー種裝置，該裝置包括等離子體源；氣體入口，其用于將氣體混合物導入該等離子體源中；噴淋頭，其位于該氣體入口的下游；基片支撐件，其位于該噴淋頭的下游，所述基片支撐件包括基座和控制被支撐在基片支撐件上的基片的溫度的溫度控制機構；以及控制器，其用于執行指令集，所述指令集用于執行本文所述的方法。在一些實施例中，指令集包括將氣體混合物導入氣體入ロ的指令，該氣體混合物包括氮氣和氫氣并且具有約2%和16%之間的氫氣濃度[H]。在一些實施例中，指令集包括將基片的溫度保持在大約285° C或更低的指令。
圖1A-1D描繪了在離子植入和剝離操作之前和之后半導體制造的各個階段。
圖2示出了圖示光刻膠剝離處理的ー些操作的流程圖。圖3是示出了在如下步驟之后原子濃度達到硅晶片的400人深度的曲線圖a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離等離子體，b)暴露于使用4%H2的光刻膠剝離等離子體，c)裸控Si晶片，以及d)在900° C下進行30s的快速熱處理(RTP)退火。圖4示出了在如下步驟之后硅晶片的FTIR光譜a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離，b)暴露于使用4%H2的光刻膠剝離，以及c)裸控Si晶片。圖5A和5B示意性地示出了柵極下方的碳摻雜硅。圖6示出了晶態Si中碳含量作為暴露于氫等離子體的函數的分析。圖7示出了圖示光刻膠剝離處理的ー些操作的流程圖。圖8示出了在如下步驟之后的基片的FTIR光譜a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離等離子體并且在空氣中進行12小時的200° C退火，以及b)與控制相比，暴露于使用4%H2的光刻膠剝離等離子體并且在空氣中進行12小時的200° C退火。圖9是示出了適于實現本文描述的方法的下游等離子體裝置的方案的示意性圖
/Jn o圖10是示出適于實現本文描述的方法的多站式裝置的俯視圖的簡化示意圖。
具體實施例方式在本發明的下面的詳述中，為了提供對本發明的全面理解，闡述了多個具體的實施例。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，可以不使用這些具體的細節來實現本發明，或者可通過使用替代的元件或處理來實現本發明。在其它情形下，未對公知的處理、程序和部件進行詳細說明，以免不必要地使本發明的方案難以理解。在該申請中，術語“エ件”、“半導體晶片”、“晶片”和“局部制造集成電路”將可互換地使用。本領域技術人員將理解的是，術語“局部制造集成電路”可指代在集成電路制造的多個階段中的任意階段期間的硅晶片。下面的詳細描述假設在晶片上實現本發明。然而，本發明不限于此。エ件可以具有各種形狀、尺寸和材料。除了半導體晶片之外，可以利用本發明的其它エ件包括諸如顯示器、印刷電路板等各種物品。光刻膠是ー種在ー些制造エ藝中用于在處理過程中在例如半導體晶片等エ件上形成帶圖案涂層的光敏材料。在將光刻膠涂層的表面暴露于高能輻射圖案之后，光刻膠的部分被去除以呈現出下面的表面，使得其余表面受到保護。可以在露出的表面和其余的光刻膠上進行諸如蝕刻、沉積和離子植入等半導體處理。在進行ー種或多種半導體處理之后，在剝離操作中去除其余的光刻膠。線前端(FEOL)制造エ藝包括p和n MOSFET以及其它晶體管制造エ藝、DRAM存儲電容器制造エ藝和閃存浮置柵極制造エ藝，FEOL制造エ藝會涉及多種光刻圖案形成操作以及多種光刻膠剝離處理。在一些實施例中，光刻膠剝離處理可以為或者可以包括高劑量植入剝離(HDIS)或其它植入剝離處理。在離子植入期間，例如硼離子、ニ氟化硼離子、銦離子、鎵離子、鉈離子、磷離子、神離子、銻離子、鉍離子、碳離子、氙離子、氬離子或鍺離子等摻雜劑離子朝向エ件目標加速。離子植入到エ件的暴露區域中以及其余的光刻膠表面中。處理可以形成井區域(源扱/漏扱)、輕摻雜漏極(LDD)、暈植入區域和雙擴散漏極(DDD)區域以及其它植入區域。離子植入 使光刻膠充滿植入物種并且耗盡表面的氫氣。光刻膠的外層或外殼形成可能比下面的整體(bulk)光刻膠層更致密的碳化層。這兩個層具有不同的熱膨脹率并且以不同的速率對剝離處理做出反應。外層和整體層之間的差別在端子(post)高劑量離子植入光刻膠中非常明顯。在高劑量植入中，離子劑量可以大于I X IO15離子/Cm2，并且能量可以從IOKeV至大于lOOKeV。傳統的HDIS處理采用氧氣化學成分，其中ー價氧等離子體遠離處理腔室而形成，然后被引導至エ件表面處。活性氧與光刻膠結合以形成氣態副產物，用真空泵去除氣態副產物。對于HDIS，需要額外的氣體來去除植入的含有氧的摻雜劑。主要的植入剝離考慮包括剝離速率、殘渣量以及露出的和下面的膜層的膜損耗。在植入和剝離之后，殘渣通常可見于基片表面上。殘渣是由于在高能植入過程中的噴濺、夕卜殼的非完全去除、和/或光刻膠中植入原子的氧化引起的。在剝離之后，表面應當是沒有殘渣或者基本沒有殘渣以確保高產量并且免除對于額外殘渣去除處理的需要。殘渣可通過過剝離來去除，過剝離即指剝離處理在經過去除所有光刻膠所標定要求的點之后的繼續。不幸的是，在常規的植入剝離操作中，過剝離有時去除一些下面的功能器件結構。在器件層，來自晶體管源極/漏極區域的甚至極小的硅損耗可能不利地影響器件性能和產量，對于以<32nm設計規則或更低的設計規則制造的超淺接合器件尤其如此。在一些實施例中，該方法和裝置可用于高效且有效地去除高劑量離子植入之后的光刻膠材料。該方法和裝置不限于高劑量植入剝離(HDIS)。該方法和裝置也不限于任何特定類型的植入摻雜劑。例如，所述的方法和裝置可有效地用于中等或低劑量植入之后的剝離。盡管討論了諸如硼、神和磷等具體的摻雜劑離子，所述的方法和裝置可有效地用于剝離充滿諸如氮氣、氧氣、碳、鍺和鋁等其它摻雜劑的光刻膠。此外，該方法和裝置不限于光刻膠的植入后去除，而且可用于去除尚未經過植入的光刻膠。本文所述的方法和裝置采用基于氫氣的化學成分來去除光刻膠和/或相關的殘渣。在一些實施例中，化學成分包括含有任選氣體的氫氣，任選氣體諸如為氮氣、氦氣、氬氣以及基本無氧化劑或者基于氟的化學成分的類似氣體。在其它ー些實施例中，化學成分可以包括含氧化合物和/或含氟化合物。本文所述的剝離處理通常涉及到由來自包含各種組成氣體的氣體產生等離子體。如上所述，本文所述的剝離化學成分基于氫。分子態氫(H2)通常是產生等離子體的氣體的主要組分。在一些其他實施例中，用于整體剝離處理的操作中的ー種或多種的剝離化學成分是由主要由H2和N2組成的氣體生成的。盡管諸如H2/N2化學成分等基于氫氣的剝離化學成分使得光刻膠清潔、快速且有效地去除，但是已經意外地發現ー些基于氫氣的剝離處理在FEOL制造過程中造成硅基片的錯位或其它缺陷。這些缺陷可以包括器件集成度。Si晶體的錯位的形成會不利于器件性能。在一些情況下，錯位會使得晶格應變的積極效果無效并且使器件減速。在其它情況下，錯位會造成產量損失。在另外的情況下，錯位可能產生器件可靠性問題，影響長期操作。本文所述的方法和裝置在減少或者最小化缺陷的同時提供了有效的光刻膠剝離。圖1A-1D描繪了離子植入和剝離操作之前和之后的半導體制造的各個階段。盡管圖1A-1D提供了可以采用本文所述的方法的制造エ藝的示例，但方法不限于此，并且可以通過使用FEOL處理的特定應用來采用任何基于氫氣的光刻膠剝離處理。圖IA示出了涂有光刻膠材料103的半導體基片101。基片101可以包括一層或多層沉積膜，例如，氧化物膜、 硅化物接觸件和/或多晶硅膜，或者可以為裸硅基片，包括例如絕緣體上硅型基片。最初，光刻膠材料涂布整個基片表面。然后，將光刻膠暴露于通過掩膜生成的帶圖案輻射并且顯影以去除材料的一部分，例如，圖IA所示的位于其余光刻膠材料103之間的開ロ 104。然后，基片暴露于離子植入處理。在離子植入期間，エ件或晶片的表面植入有摻雜劑離子。該處理可以為例如等離子體浸入離子植入(PIII)或者離子束植入。離子轟擊包括暴露的硅層101和光刻膠103的基片表面。通過高能離子植入，少量的下層材料107可能被噴濺到光刻膠側壁。參見圖1B。該材料可以包括ー些植入物種、等離子體或離子束中的其它材料以及植入的副產物。材料可以包括硅、鋁、碳、氟、鈦、諸如鈷的其它接觸材料以及元素和化合物形式的氧。實際的物種取決于離子植入之前基片的組成、光刻膠以及植入的物種。在暴露的硅層101中，形成摻雜區109。離子能或轟炸的強度決定了摻雜區的深度或厚度。離子通量的密度決定了摻雜的程度。離子還可以充滿光刻膠表面以形成外殼層105。外殼層105可以為碳化且高度交聯的聚合物鏈。外殼通常耗盡氫氣并且充滿植入物種。外殼層105比整體光刻膠層103致密。相對密度取決于離子通量，而外殼層的厚度取決于尚子能。該外殼層105比下面的整體光刻膠103更難以剝離。外殼層的去除速率可比下面的整體光刻膠慢50%或75%。整體光刻膠含有相對高水平的化學鍵合氮氣及其ー些原始澆鑄溶劑。在例如150° C以上或200° C以上的高晶片溫度下，整體光刻膠會除氣并且相對于外殼層膨脹。然后，隨著下面的整體光刻膠在外殼下方積累壓力，整個光刻膠會“爆裂”。光刻膠爆裂是顆粒和處理缺陷的來源，因為殘渣尤其難以從晶片表面和腔室內部清除。通過高劑量離子植入，外殼和下面的整體光刻膠層之間的密度差甚至更高。外殼還可以更厚。圖IC示出了在未能完全去除光刻膠103和側壁噴濺殘渣107的剝離之后的基片。側壁噴濺殘渣107可以包括在常規剝離化學成分下不形成揮發性化合物的顆粒。這些顆粒可在常規剝離操作之后保留。殘渣還可以包括與常規剝離化學成分中使用的活性氧形成的植入物種的氧化物，諸如氧化硼和氧化神。外殼105的部分還可以保留在基片上。由于幾何尺寸原因，外殼側壁和光刻膠通孔底部的角部可能難以剝離。還可能存在由于兩個相鄰曝光區域之間的非曝光留下的沉積薄層(stringers)和長且窄的光刻膠殘渣段。這些殘渣顆粒可通過過剝離來去除。過剝離是剝離處理經過去除全部光刻膠所標定要求的點的繼續。如果在晶片的ー些區域而不是其它區域中完全去除光刻膠，則剝離處理的繼續將導致從已經剝離的區域去除通常為硅和氧化硅的額外材料。圖ID示出了在已經去除全部殘渣之后的基片。本文描述的是能夠用于在離子植入或其它圖案形成后處理之后剝離光刻膠的含氫等離子體剝離處理。例如，對于端子光暈植入脫膠，可以實現本文所述的方法和裝置。該方法和裝置減少了會有損器件集成度的Si或其它基片的錯位。如上所述，在一些實施例中，含氫的等離子體可以包含或者可以不包含諸如氧和氟物種等其它活性物種。不 受特定理論約束，認為錯位更易于由不包含氧、氟或能夠與氫反應的其它物種的氫基等離子體形成。然而，在一些實施例中，本文所述的方法可有利地與包含氧、氟和其它反應性物種的氫基等離子體以及那些不包含氧、氟和其它反應性物種的氫基等離子體一起使用。根據各個實施例，基于氫氣的脫膠處理采用下列技術中的ー種或多種1)通過使用具有最小過剝離持續時間的短時處理而使得氫氣預算最小化，2)提供稀釋的氫氣，例如，2%-16%的H2, 3)通過控制處理條件和化學成分而使得材料損耗最小化，4)使用低溫脫膠，5)控制植入條件和濃度，以及6)執行ー種或多種剝離后通風處理。下面將對這些技術進行討論。圖2示出了圖示光刻膠剝離處理的ー些操作的流程圖。處理200起始于塊201處，提供其上面有光刻膠的基片。上面參照圖1A-1C對具有光刻膠的基片的示例進行了說明。基片可以為例如包括絕緣體上娃基片的娃基片。在一些實施例中，光刻膠可以直接位于娃基片的表面上。在一些實施例中，沉積的膜或材料的一層或多層可以為硅或其它基片與光刻膠之間。在一些實施例中，光刻膠和基片可經過了離子植入處理。處理200在塊203處繼續整體光刻膠剝離。在一些實施例中，塊203之前可進行去除薄的外殼層的ー種或多種操作或者可以包括去除薄的外殼層的ー種或多種操作。在一些實施例中，塊203涉及到基于氫氣的剝離化學成分。剝離化學成分的示例包括H2/N2、H2/N2/Ar、H2/N2/He、H2/N2/其它惰性氣體、H2/Ar、H2/He以及H2/其它惰性氣體。除了 H2之外或者作為H2的另外選擇，可以使用其它含氫化合物。示例包括順2。除了 N2、Ar或He之外或者作為N2、Ar或He的另外選擇，可以使用其它惰性化合物。在這些示例中，剝離化學成分不包含氧化劑或含鹵素化合物。在其它ー些實施例中，作為所述的N2和惰性氣體的替代或者除了 N2和惰性氣體之外，剝離化學成分可以包括氧化劑和/或氟或其它含鹵素化合物。在一些實施例中，氧化劑可以為相對強的氧化劑，諸如O2，或者為弱氧化劑。弱氧化劑的示例包括諸如ニ氧化碳(C02)、一氧化碳(CO)等碳氧化物、諸如氧化亞氮(N2O)、一氧化氮(NO)、ニ氧化氮(NO2)等氮氧化物以及諸如一氧化硫(S0)和ニ氧化硫(SO2)等硫氧化物。其它弱氧化物的示例包括任何含氧的烴(CxHyOz )和水(H2O)。強氧化物的其它示例包括臭氧(O3)和過氧化氫(H2O2)。含氟化合物的示例包括三氟化氮(NF3)、六氟化硫(SF6)、六氟こ燒(C2F6)、四氟甲燒(CF4)、三氟甲燒(CHF3)、ニ氟甲烷(CH2F2)、八氟丙烷(C3F8)、八氟環丁烷(C4F8)、八氟[I-] 丁烷(C4F8)、八氟[2_] 丁烷(C4F8)、八氟異丁烯(C4F8)、氟(F2)，等等。處理200在塊205處繼續，檢測整體脫膠端點。塊205可涉及到紅外檢測、光學檢測、放射檢測或者其它適當的檢測方法。處理200在塊207處繼續進行過剝離操作。在一些實施例中，過剝離化學成分和處理條件與用于塊203中整體光刻膠剝離的過剝離化學成分和處理條件相同。在一些其它的實施例中，塊205可涉及到使用與塊203中所使用的不同的化學成分、組分濃度、或處理條件。示例包括使用比塊203中較低的溫度或者較低的氫氣濃度。過剝離操作可被測量為整體剝離操作的百分比持續時間。Si晶片或其它基片的至少部分由光刻膠覆蓋，直到到達終端為止。在過剝離過程中，基片可尤其易于受到由基于氫氣的化學成分引起的錯位的影響。過剝離步驟的持續時間是通過實驗確定的，并且可以在不同的掩膜水平和植入步驟處不同。在一些實施例中，過剝離持續時間的范圍從到終點時間的約0%至200%，例如，0%至50%或者0%至20%。使得過剝離最小化還減少熱預算和基片向等離子體的暴露。在一些實施例中，通過用氮氣或另外的惰性氣體稀釋氫氣來減少吸收到Si或其它基片中的氫氣。例如，氫氣濃度[H]可以在約2%和16%之間，這是以容積流百分比測量出的。圖3是示出在如下步驟之后達到娃晶片的400 A深度的原子濃度(由Secondary IonMass Spectrometry (SIMS)測量到的)的曲線圖a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離等離子體，b)暴露于使用4%H2的光刻膠剝離等離子體，c)裸控Si晶片，以及d)在900° C下進行30s的快速熱處理(RTP)退火。氮氣用作a)和b)的稀釋劑。圖3驗證了剝離之后晶片中H原子的數量與光刻膠剝離等離子體中的[H]相關。圖3還驗證了在RTP退火之后這些原子被逐出，RTP后曲線未示出任何高于噪聲的信號。不受特定理論約束，認為逐出H原子的諸如RTP退火的剝離后處理會導致能夠造成錯位的Si晶體的沖擊波。盡管具有16%[H]的剝離處理氣體產生了在去除沉積薄層和其它殘渣時快且有效的清除，但是這樣會造成基片中的錯位。因此，在一些實施例中，使用具有小于16%[H]的剝離處理氣體，例如，在2%和15%或者2%和10%之間，以減少缺陷。在一些實施例中，[H]小于8%或5%。圖4示出了在如下步驟之后硅晶片的FTIR光譜a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離，b)暴露于使用4%H2的光刻膠剝離，以及c)裸控Si晶片。如圖4所不,對于4%和16%的光譜，顯示出Si-H鍵合的増加，但是僅對16%的光譜顯示出Si-H2鍵合的増加。這表明，能夠通過剝離化學成分中的[H]來調節Si晶片中的鍵合。
在一些實施例中，控制剝離處理氣體中的氫氣以調節系統中氫氣的摻入，同時調節鍵合。這可利用[H] X每層約I和2400sCCm秒之間的時間的叉積來實現，以容積流和t來測量[H]。例如，[H] X時間可以在約50和2000sccm秒之間，例如每層在50和IOOOsccm秒之間，或者每通過剝離裝置在約50和500sCCm秒之間。注意的是，根據各個實施例，具有在這些范圍內的叉積的剝離操作也可以具有或者可以不具有如上所述小于16%的[H]。在一些實施例中，在100° C和400° C之間的溫度執行剝離操作。在一些實施例中，溫度在約285° C以下，例如在200° C和285° C之間，或者在約200° C和250° C之間。可以通過溫度來影響到Si晶體的氫氣吸收、晶體內部的氫氣擴散、Si-H和Si-H2鍵的形成以及錯位形成和傳播。可以通過溫度來影響扭結對形成和運動。低溫尤其是低熱預算(限定為時間和溫度的乘積，単位為s !()可以具有錯位形成和傳播的強的動力學效果。不受特定理論約束，認為氫氣擴散速率和/或Si-H和Si-H2鍵的形成速率可能呈現出阿瑞尼阿斯(Arrhenius)反應，與溫度指數相關，與時間和濃度線性相關。因此，在一些實施例中，200° C和285° C之間或者約200° C和250° C之間的處理溫度會減少有利的一種或多種機制，包括器件集成度。然后，可以通過在基片清除殘渣的同時使材料損耗最小化來確定總的熱預算。在一些實施例中，控制植入條件和濃度。圖5A示出了在柵極下的碳摻雜硅。由于較短的Si-C鍵，Si晶體中的碳雜質產生應變。拉伸應力得到了大于平衡的格柵常數和較長的Si-Si鍵。從器件的角度看，這是有益的，使得電荷載流子的濃度較高且器件更快速。從機械角度看，這是有害的并且會輔助缺陷的形成。在一些實施例中，基于氫氣的剝離處理會導致碳耗盡，在晶體中形成空位并且增加應變。這示于圖5B中。圖6示出了晶質Si中的碳含量作為暴露于氫等離子體的函數的SIMS分析。隨著等離子體中的氫氣濃度從4%增加到16%，測量到更低水平的碳。對于控制，測量到最高 水平的碳，此時不存在等離子體。由于脫膠而植入的C和H之間的交互作用示于圖6中。在一些實施例中，通過降低摻雜劑植入濃度而使得由于氫和碳(或者諸如碳、硼、磷、神等其它摻雜元素)之間的反應而導致的氫對基片應變的效果最小化。例如，+/-15%的碳植入調制結合氫等離子體處理使得應變エ藝可以提高性能，而不會導致出現不期望的錯位。根據各個實施例，在6至IOKeV的能量，C植入劑量范圍是5*1014至5*1016。例如，處理可以在8KeV時使用6*1015的劑量。在一些實施例中，對于非基于氫氣的剝離計算出的摻雜劑植入劑量可減少15%。在如上所述的相同或其它實施例中，可以在ー種或多種基于氫氣的光刻膠剝離處理之后進行通風處理。圖7示出了圖示出光刻膠剝離處理的ー些操作的流程圖。處理700開始于塊701處，在此處提供其上面有光刻膠的基片。如上所述，在一些實施例中，光刻膠和基片先前已經經過了植入處理。處理700在塊703處繼續，在此處執行基于氫氣的剝離處理。上面討論的剝離化學成分，其可以主要包括例如用N2或其它惰性稀釋劑稀釋的H2。注意的是，根據各個實施例，塊703可以包括外殼去除操作、整體光刻膠操作和過剝離操作中的ー種或多種。在塊703期間，氫氣混合到基片中。處理700在塊705處繼續，以相對低的溫度進行通風，例如，約200° C和450° C之間的溫度。圖8示出了在如下步驟之后的FTIR光譜a)暴露于使用16%H2的光刻膠剝離等離子體并且在空氣中進行12小時的200° C退火，以及b)與控制相比，暴露于使用4%H2的光刻膠剝離等離子體并且在空氣中進行12小時的200° C退火。圖8示出了能夠以相對低的溫度逐出混合進去的氫氣。不受特定理論約束，認為這些相對低的溫度能夠逐出氫原子，而不會造成在例如RTP處理所使用的較高溫度下發生的錯位。根據各個實施例，可在小于約450° C、小于400° C、小于約300° C時發生低溫通風。返回圖7，在一些實施例中，處理700在塊707處繼續，進行的是高溫植入驅動。高溫植入驅動可涉及到例如在800° C或更高溫度下的RTP處理。在一些實施例中，在塊707之前，塊703和705均執行多次，例如，在FEOL處理期間，每當執行光刻膠剝離時均可執行通風操作。在其它ー些實施例中，塊703對于不同的FEOL器件執行多次(例如，NMOS制造執行一次，PMOS制造執行一次，等等)，在塊707之前執行單次通風。在其它ー些實施例中，可以在塊707之前執行多次通風處理。例如，如果塊703執行十次，則塊705可執行一次至十次。通常包括分子態氫的含氫氣體被導入等離子體源。導入等離子體源的氣體包含化學活性物種，化學活性物種將在等離子體源中被離子化或者進行其它處理以形成等離子體。如上所述，在一些實施例中，進氣可主要包含分子態氫以及諸如氮氣等ー種或多種惰性氣體。在一些實施例中，進氣不包括含氧化合物。在一些實施例中，進氣僅包含為弱氧化劑的含氫化合物。本領域技術人員將理解的是，可能存在其它物種的痕量。導入等離子體源的氣體可以進行預混合、部分混合或不進行混合。
等1 子體廣生依照本發明，可以使用各種類型的等離子體源，包括RF、DC和基于微波的等離子體源。在優選的實施例中，使用下游RF等離子體源。300mm晶片的示例RF等離子體功率的范圍在約300瓦至約10千瓦之間。在一些實施例中，RF等離子體功率在約2000瓦和5000瓦之間，例如為3500W。·
喂淋頭組件根據各個實施例，等離子體氣體經由噴淋頭組件被分配到工作表面。噴淋頭組件可以接地或者可以有施壓以吸引ー些電荷物種，同時不影響中性物種流到晶片，例如，0-1000瓦的偏壓。等離子體中的許多帶電荷物種在噴淋頭處再結合。組件包括噴淋頭本身，噴淋頭可以為具有孔的金屬板，孔將等離子體和惰性氣體的混合物引導到反應腔室中。噴淋頭在較大區域上重新分配來自等離子體源的活性氫，使得可以使用較小的等離子體源。噴淋頭孔的數量和布置可設定為使得剝離速率和剝離速度均勻度最優化。如果等離子體源居中位于晶片上方，則為了朝向外部區域推動活性氣體，噴淋頭孔在噴淋頭中央優選地較小且較少。噴淋頭可具有至少100個孔。適合的噴淋頭包括Novellus Systems, Inc. ofSan Jose, CA提供的Gamma xPR噴淋頭或者GxT插入式噴淋頭。在不設有噴淋頭組件的實施例中，等離子體直接進入處理腔室。
處理胳室處理腔室可以為用于所執行的剝離操作的任何適當的反應腔室。處理腔室可以為多腔室裝置的ー個腔室，或者其可以僅為單腔室裝置。腔室還可以包括多個站，在多個站處同時對不同晶片進行處理。處理腔室可以為植入、蝕刻或其它光刻膠調節處理所發生的同一腔室。在其它的實施例中，保留単獨的腔室以進行剝離。處理腔室壓強的范圍可以從約600毫托至2托。在一些實施例中，壓強的范圍從約0.9托至I. 5托。處理腔室包括ー個或多個處理站，在處理站上進行剝離操作。在一些實施例中，一個或多個處理站包括預熱站、至少一個剝離站和過灰站。晶片支撐件構造為在處理期間支撐晶片。晶片支撐件還可以在處理期間與晶片進行傳熱以根據需要來調節晶片溫度。在一些實施例中，晶片被支撐在多個最小接觸件上，而不與晶片支撐件的表面平面進行物理接觸。主軸拾取晶片并且將晶片從ー個站轉移到另ー個站。圖9是示出適于在晶片上實現本發明的下游等離子體裝置900的方案的示意性圖解。裝置900具有由噴淋頭組件917分隔開的等離子體生成部911和曝光腔室901。在曝光腔室901的內部，晶片903停靠在臺板(或載物臺)905上。臺板905填充有加熱/冷卻元件。在一些實施例中，臺板905還構造為用于向晶片903施加偏壓。借助導管907通過真空泵在曝光腔室901中達到低壓。氣態氫(含有或不含有稀釋氣體/載氣)和ニ氧化碳(或其它弱氧化劑)的源經由入口 909將氣流提供到裝置的等離子體生成部911中。等離子體生成部911部分由感應線圈913圍繞，感應線圈913依次與電源915連接。在操作過程中，氣體混合物被導入到等離子體生成部911中，感應線圈913被供給能量，并且在等離子體生成部911中產生等離子體。噴淋頭組件可有施壓或接地而將物種流引導到曝光腔室901中。如上所述，晶片903可以進行溫度控制，和/或可以施加RF偏壓。可以使用等離子體源911和感應線圈913的各種配置和幾何形狀。例如，感應線圈913可以交錯的圖案環繞等離子體源911。在另ー示例中，等離子體源911的形狀可以為圓頂形，而不是柱形。公開的另一個方案是被構造為實現本文所述的方法的裝置。適當的裝置包括用于實現處理操作的硬件和具有用于控制依照本發明的處理操作的指令的系統控制器。機器可讀介質可與控制器連結并且包含用于控制這些操作的處理條件的指令。系統控制器通常將包括一個或多個存儲器裝置以及ー個或多個處理器，所述處理器配置為執行指令以使裝置將執行依照本發明的實施例的方法。包含用于控制處理操作的指令的機器可讀介質可與系統控制器連結。在圖9和圖10中，例如，控制器950可以與處理腔室的部件連接，并且控制剝離操作的處理氣體組成、壓強、溫度和晶片指標。 用于控制處理操作的指令可以進行硬件編碼或者可以為軟件。在一些實施例中，系統控制器包括程序，程序可以包括任何形式的邏輯。例如，程序可以包括硬件編碼到使具體算法實現為硬件的數字信號處理器或類似處理器上的邏輯。程序還可以包括可以在通用型計算機上執行的固件指令的軟件。適合的等離子體腔室和系統包括由Novellus Systems, Inc. of San Jose, CA提供的Gamma 2100,2130 I2CP (交錯感應耦合等離子體)G400和GxT。其它系統包括來自Axcelis Technoioties Inc. of Rockville, Maryland 的Fusion Line、來自 PSK Tech Inc.in Korea 的 TERA 21 以及來自 Mattson Technology Inc. in Fremont, CA 的 Aspen。另外，各種剝離腔室可構造在群集工具上。例如,剝離腔室可添加到由Applied Materials ofSanta Clara, CA提供的Centura群集工具中。圖10是示出包括站1、2、3、4、5和6的多站式裝置的俯視圖的簡化示意圖。晶片經由腔室1001在站I處進入裝置，依次轉移到每個站以便在該站處進行處理操作并且在處理完成之后經由腔室1002從站6退出。上文所述的裝置/處理可與光刻圖案形成工具或處理結合使用，例如，用于制造或生產半導體器件、顯示器、LED、光伏電池板等。通常，盡管不是必要的，這些工具/處理將在普通制造設施中一起使用或起作用。薄膜的光刻圖案形成通常包括下述步驟中的ー些或全部，每個步驟由于多種可能的工具而能夠進行(1)使用旋涂或噴涂工具將光刻膠涂覆到エ件即基片上；(2)使用熱板或爐或UV固化工具使光刻膠固化；(3)用諸如晶片步進器等工具將光刻膠暴露于可見光或UV或X射線光；(4)對光刻膠進行顯影以選擇性地去除光刻膠并且因此使用諸如濕性光具座等工具使其形成圖案；(5)利用干法蝕刻工具或等離子體輔助蝕刻工具將光刻膠圖案轉印到下層薄膜或エ件上；以及(6)使用諸如RF或微波等離子體脫膠器等工具來去除光刻膠。盡管已經依照幾個優選的實施例對本發明進行了說明，但是本發明不應局限于上面給出的具體形式。可以應用在上述優選實施例上的多種變型例。
權利要求
1.一種方法，包括 將其上面布置有光刻膠的基片提供給反應腔室；將所述基片暴露于由處理氣體產生的等離子體以由此從所述基片上去除光刻膠，所述處理氣體包括氮氣和氫氣并且具有約2%和16%之間的氫氣濃度[H]。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述處理氣體包括分子態氮(N2)和分子態氫(H2)。
3.如權利要求I所述的方法，其中，所述處理氣體基本不包含含氧化合物。
4.如權利要求I所述的方法，其中，所述氫氣濃度在約2%和10%之間。
5.如權利要求I所述的方法，其中，所述氫氣濃度小于約8%。
6.如權利要求I所述的方法，其中，所述氫氣濃度約為4%。
7.如權利要求I所述的方法，其中，所述處理氣體選自由H2/N2、H2/N2/Ar和H2/N2/He組成的組。
8.如權利要求I所述的方法，其中，所述基片在時間t內暴露于所述等離子體，并且[H]和所述時間t的叉積([H] Xt)在約50和2000sccm秒之間。
9.如權利要求8所述的方法，其中，[H]Xt在約50和500sccm秒之間。
10.如權利要求I所述的方法，其中，所述基片溫度在約285°C以下。
11.如權利要求I所述的方法，其中，所述基片溫度在約200°C和250° C之間。
12.—種方法,包括 將其上面布置有光刻膠的基片提供給反應腔室； 將所述基片暴露于由處理氣體產生的等離子體以由此從所述基片上去除光刻膠，所述處理氣體包括氫氣； 在將所述基片暴露于所述等離子體之后，在約200° C和450° C之間的基片溫度下使所述基片通風。
13.如權利要求12所述的方法，進一步包括在使所述基片通風之后，在至少約800° C的基片溫度下執行高溫植入驅動處理。
14.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理氣體進一步包括弱氧化劑。
15.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理氣體的所述氫氣濃度[H]為16%或更大。
16.如權利要求12所述的方法,其中,所述處理氣體的所述氫氣濃度[H]小于16%。
17.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理氣體的所述氫氣濃度[H]小于10%。
18.如權利要求12所述的方法，其中，所述處理氣體的所述氫氣濃度[H]小于5%。
19.如權利要求I所述的方法，進一步包括將光刻膠涂覆到所述基片上，將所述光刻膠曝光，使所述光刻膠形成圖案，并且將所述圖案轉印到所述基片上。
20.一種裝置,包括 等離子體源， 氣體入口，其用于將氣體混合物導入到所述等離子體源中， 噴淋頭，其位于所述氣體入口的下游，以及 基片支撐件，其位于所述噴淋頭的下游，所述基片支撐件包括基座和控制被支撐在所述基片支撐件上的基片的溫度的溫度控制機構；以及控制器，其用于執行指令集，所述指令集包括將氣體混合物導入到所述氣體入口中的指令，所述氣體混合物包括氮氣和氫氣并且具有在約2%和16%之間的氫氣濃度[H]。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述指令集進一步包括將所述基片的所述溫度保持在約285° C或更低的指令。
全文摘要
本發明提供了減少硅晶片或其它基片的錯位的基于氫氣的光刻膠剝離操作的方法和裝置。根據各個實施例，基于氫氣的光刻膠剝離方法可以采用下述技術中的一種或多種1)通過使用具有最小過剝離持續時間的短時處理而使得氫氣預算最小化，2)提供稀釋的氫氣，例如，2%-16%的氫氣濃度，3)通過控制處理條件和化學成分而使得材料損耗最小化，4)使用低溫脫膠，5)控制植入條件和濃度，以及6)執行一種或多種剝離后通風處理。還提供了適于執行所述光刻膠剝離方法的裝置。
文檔編號H01L21/311GK102955381SQ20121030882
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月27日 優先權日2011年8月26日
發明者羅伊·沙夫維, 柯克·奧斯特洛夫斯基, 大衛·張, 樸 俊, 巴渝·特迪約斯沃爾, 帕特里克·J·洛德 申請人:諾發系統公司