專利名稱：前端制程等離子體介導(dǎo)的灰化方法及設(shè)備的制作方法
前端制程等離子體介導(dǎo)的灰化方法及設(shè)備
背景技術(shù)：
本公開內(nèi)容總體上涉及前端制程(front end of line) (FEOL)等離子體介導(dǎo)的灰化方法，所述方法提供有機(jī)材料從半導(dǎo)體基板的有效移除，同時(shí)使得能夠在處理期間減少基板氧化和/或侵蝕，并且更具體地，涉及等離子體介導(dǎo)的灰化方法，其中所述等離子體中活性氮與活性氧的比率基本上大于從氧氣(O2)與氮?dú)? )的氣體混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率。集成電路制造方法可總體上劃分成前端制程(FEOL)及后端制程(back end of line) (BEOL)處理。FEOL方法聚焦于構(gòu)成集成電路的不同器件的制造，而BEOL方法聚焦于形成集成電路的不同器件之間的金屬互連。關(guān)于國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖(International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS))對(duì)FEOL處理的檢驗(yàn)揭示了在包括等離子體灰化的若干關(guān)鍵領(lǐng)域中未來(lái)器件所面臨的主要性能挑戰(zhàn)。例如，對(duì)等離子體灰化的藍(lán)圖設(shè)想對(duì)于45納米(nm)級(jí)每個(gè)清潔步驟的目標(biāo)硅損失不大于0. 4埃，并且對(duì)于32nm級(jí)不大于0.3埃。通常，諸如注入有非常淺的摻雜劑、SiGe、高-k電介質(zhì)、金屬柵等的硅的敏感基板材料在光致抗蝕劑移除過(guò)程期間暴露且可發(fā)生基板損壞。基板損壞可總體上呈基板侵蝕 (例如，由蝕刻、濺射等引起的基板的一部分的實(shí)體移除)、基板氧化、摻雜劑漂白(dopant bleaching)/濃度改變或其組合的形式。這些改變?yōu)椴划?dāng)?shù)?，因?yàn)槠鋵⒏淖兓鍖拥碾妼W(xué)、 化學(xué)及物理性質(zhì)。此外，在下層中形成的經(jīng)圖案化的輪廓中的小偏差可不利地影響最終集成電路的器件性能、收率及可靠性。例如，在源極及漏極注入應(yīng)用中，在執(zhí)行高劑量注入之前，經(jīng)圖案化的光致抗蝕劑層形成于硅基板上方的源極區(qū)及漏極區(qū)處。在高劑量注入期間， 光致抗蝕劑經(jīng)受相對(duì)高能量離子，所述相對(duì)高能量離子在大致等于或稍大于光致抗蝕劑中的離子的范圍的深度處誘發(fā)交聯(lián)反應(yīng)。此交聯(lián)反應(yīng)及所得氫損失生成光致抗蝕劑層的硬化上部部分，其大體上稱為殼(crust)。殼的物理及化學(xué)性質(zhì)視注入條件而變化，且總體上較能抵抗等離子體介導(dǎo)的灰化。由于此原因，需要更具侵蝕性的等離子體化學(xué)物質(zhì)來(lái)移除抗蝕劑。然而，同時(shí)，極淺的接合深度要求抗蝕劑移除過(guò)程中的非常高的選擇性。在高劑量離子注入剝離期間必須避免源極/漏極區(qū)的硅損失或硅氧化。例如，過(guò)度硅損失可有害地更改在給定外加電壓下的電流飽和，以及引起歸因于減小的接合深度的寄生漏電，從而不利地更改器件的電學(xué)功能。當(dāng)前的等離子體介導(dǎo)的灰化方法總體上不適合于此類型的應(yīng)用。傳統(tǒng)FEOL等離子體介導(dǎo)的剝離方法通常為基于氧氣0)2)的，其之后為濕式清潔步驟。然而，基于氧氣的等離子體方法可引起顯著量的基板表面氧化，通常數(shù)量級(jí)為約10 埃以上。因?yàn)楣钃p失一般已知為由等離子體抗蝕劑剝離方法的硅表面氧化決定，所以使用基于氧氣(O2)的等離子體灰化方法被許多人視為對(duì)于用于先進(jìn)邏輯器件的32及更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)而言為不可接受的，在用于先進(jìn)邏輯器件的32及更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)中需要幾乎“零”基板損失，且引入了對(duì)表面氧化極度敏感的諸如嵌入式SiGe源極/漏極、高k閘極電介質(zhì)、金屬柵及MSi觸點(diǎn)的新材料。同樣地，已發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)含氟等離子體方法除了引起不可接受的基板損失之外，而且引起摻雜劑漂白。其它FEOL等離子體灰化方法使用諸如合成氣體(forminggas) (N2/H2)的還原化學(xué)物質(zhì)，因?yàn)楹铣蓺怏w與基板氧化相關(guān)，所以其提供良好結(jié)果，但由于其較低抗蝕劑移除速率而具有產(chǎn)量問(wèn)題。此外，已發(fā)現(xiàn)氫氣等離子體誘發(fā)摻雜劑分布的改變，此有害地影響器件的電學(xué)性質(zhì)。由于此原因，先前的等離子體介導(dǎo)的灰化方法一般被視為不適合用于在用于先進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)則的FEOL方法流程中移除光致抗蝕劑。因此，由于被看作為與用于這些設(shè)計(jì)規(guī)則的等離子體介導(dǎo)的灰化相關(guān)聯(lián)的不可克服的問(wèn)題(例如，基板損失、摻雜劑漂白等)，故已將大量注意力貫注在光致抗蝕劑的濕式化學(xué)移除上。如將在本文中證明的，申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)適用于先進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)則的提供最小基板損失、摻雜劑漂白等的可行的等離子體介導(dǎo)的剝離方法。重要的是，應(yīng)注意灰化方法與蝕刻方法顯著不同。盡管兩種方法可均為等離子體介導(dǎo)的，但蝕刻方法明顯地不同，不同的處在于選擇等離子體化學(xué)物質(zhì)來(lái)通過(guò)經(jīng)由光致抗蝕劑掩模中的開口移除基板表面的部分而將影像永久地轉(zhuǎn)印至基板中。蝕刻等離子體一般使基板在低溫及低壓(數(shù)量級(jí)為毫托)下暴露至高能量離子轟擊以實(shí)體地移除基板的選定部分。此外，暴露至該離子的基板的所述選定部分一般以比光致抗蝕劑掩模的移除速率大的速率移除。相對(duì)照地，灰化方法一般指代移除光致抗蝕劑掩模及在蝕刻期間形成的任何聚合物或殘余物。灰化等離子體化學(xué)物質(zhì)比蝕刻化學(xué)物質(zhì)的侵蝕性小得多，并且一般經(jīng)選擇而以比下面的基板的移除速率大得多的速率移除光致抗蝕劑掩模層。此外，大多數(shù)灰化方法加熱基板以進(jìn)一步增加等離子體反應(yīng)性及晶片產(chǎn)量，且在相對(duì)更高的壓力(數(shù)量級(jí)為托)下執(zhí)行。因此，蝕刻方法與灰化方法是針對(duì)用于非常不同的目的的光致抗蝕劑及聚合物材料的移除，且因而需要完全不同的等離子體化學(xué)物質(zhì)及方法。成功的灰化方法并不用于將影像永久地轉(zhuǎn)印至基板中。相反，成功的灰化方法是由在不影響或移除下面的層(例如，基板、低k介電材料等)的情況下的光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物移除速率所定義的?；谇笆鰞?nèi)容，現(xiàn)有技術(shù)中需要如先進(jìn)設(shè)計(jì)規(guī)則所需的用于光致抗蝕劑移除的可行方案。發(fā)明簡(jiǎn)述本文中公開這樣的方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備配置為在等離子體中提供基本上大于從氧氣(O2)與氮?dú)? )的氣體混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的活性氮與活性氧的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于從基板移除光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的前端制程等離子體灰化方法包括將包括光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的基板放置到反應(yīng)室中；從含有氧元素和氮元素的氣體混合物產(chǎn)生等離子體，其中所述等離子體所具有的活性氮與活性氧的比率大于可從由氧氣與氮?dú)饣旌衔镄纬傻牡入x子體獲得的活性氮與活性氧的比率；和將所述基板暴露于所述等離子體以從所述基板選擇性地移除光致抗蝕劑、 聚合物和/或殘余物。在另一實(shí)施方案中，該方法包括將包括光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的基板放置到反應(yīng)室中；產(chǎn)生等離子體；和將所述基板暴露于所述等離子體以從所述基板選擇性地移除光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物，其中該等離子體所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從由包含氧氣與氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比
6率。一種用于從基板灰化光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的等離子體設(shè)備，所述等離子體設(shè)備包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生部件，其中所述等離子體配置為所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從由包含氧氣與氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率；與所述等離子體產(chǎn)生部件流體連通的處理室，所述處理室容納基板；和在所述等離子體和所述基板中間的材料，所述材料配置為在將所述基板暴露于所述等離子體之前從所述等離子體移除活性氧。在另一實(shí)施方案中，該等離子體設(shè)備包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生部件；容納基板的處理室，所述處理室與所述等離子體產(chǎn)生部件流體連通；和在所述等離子體和所述基板中間的材料，該材料配置為增強(qiáng)該等離子體中的活性氮。在又一實(shí)施方案中，該等離子體設(shè)備包括包括至少兩個(gè)獨(dú)立的氣體源的氣體輸送部件，其中所述氣體源與分離的等離子體產(chǎn)生區(qū)流體連通；和容納基板的處理室，所述處理室與所述等離子體產(chǎn)生區(qū)流體連通，其中所述等離子體產(chǎn)生區(qū)配置為在將所述基板暴露于等離子體之前將形成于所述分離的等離子體產(chǎn)生區(qū)中的所述等離子體混合。在再一實(shí)施方案中，該等離子體設(shè)備包括主要?dú)怏w源，所述主要?dú)怏w源配置為輸送第一氣體以形成等離子體；次要?dú)怏w源，所述次要?dú)怏w源配置為將第二氣體輸送至所述等離子體以增強(qiáng)活性氮的形成，使得該等離子體所具有的比率的活性氮與活性氧的比率大于可從氧氣與氮?dú)獾牡入x子體獲得的活性氮與活性氧。在再一實(shí)施方案中，該等離子體設(shè)備包括等離子體產(chǎn)生部件，所述等離子體產(chǎn)生部件在足以將晶片表面處的等離子體的電子溫度保持在約5. 0電子伏特或低于約5. 0電子伏特的功率和壓力操作。從連同附圖進(jìn)行的本發(fā)明的下列詳細(xì)描述，將更完全地理解本發(fā)明的實(shí)施方案的這些及其它特征及優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)注意，權(quán)利要求的范圍由其中的敘述限定，且并不由在該描述中闡述的特征及優(yōu)點(diǎn)的特定論述限定。附圖簡(jiǎn)述在結(jié)合下圖閱讀時(shí)可最佳地理解對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，其為例示性實(shí)施方案，在所述附圖中

圖1示例柱狀圖，其展示與根據(jù)本發(fā)明形成的等離子體相比較，由氧氣(O2)及氮?dú)?N2)形成的現(xiàn)有技術(shù)等離子體所產(chǎn)生的活性氮與活性氧的相對(duì)量，在根據(jù)本發(fā)明形成的等離子體中活性氮與活性氧的比率基本上大于可從氧氣及氮?dú)獾默F(xiàn)有技術(shù)等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率。圖2用圖形說(shuō)明作為用于形成等離子體的氣體混合物中的氧含量的函數(shù)的歸一化氧化硅生長(zhǎng)，其中氣體組分包括氧氣(O2)與氮?dú)?N2)混合物，及氧氣(O2)與合成氣體 (h2/N2)混合物。圖3示意性地說(shuō)明例示性等離子體設(shè)備，所述等離子體設(shè)備配置為增強(qiáng)活性氮與活性氧的比率，使得基本上大于可從氧氣及氮?dú)獾默F(xiàn)有技術(shù)等離子體獲得的活性氮與活性
氧的比率。圖4說(shuō)明柱狀圖，其展示基于氧化亞氮的等離子體(N2O)與由氧氣(O2)與合成氣體(n2/H2)的氣體混合物形成的現(xiàn)有技術(shù)等離子體相比較的氧化硅生長(zhǎng)及光致抗蝕劑灰化速率；及由合成氣體(N2/H2)形成的另一現(xiàn)有技術(shù)等離子體。圖5A-C說(shuō)明展示與現(xiàn)有技術(shù)的基于氧氣(O2)的等離子體與基于氧化亞氮的等離子體相比較的基板損壞的柱狀圖，以及P-MOS高劑量離子注入清潔應(yīng)用(p-MOS high-dose ion implant cleaning application)后的掃描電子顯微鏡圖像?；鍝p壞包括⑴從絕緣體上硅(silicon-on-insulator) (SOI)測(cè)試結(jié)構(gòu)的硅損失、(ii)裸硅測(cè)試晶片上的氧化硅生長(zhǎng)，及(iii)從硅熱氧化物測(cè)試晶片的氧化硅損失。圖5B和5C中的SEM圖像用圖片說(shuō)明對(duì)于由O2與隊(duì)/吐氣體混合物形成的等離子體(b)及由氧化亞氮?dú)怏w形成的等離子體 (c)，在等離子體剝離、隨后以去離子水沖洗以后的俯視圖。圖6說(shuō)明柱狀圖，其展示對(duì)于基于氧化亞氮的等離子體、基于合成氣體的等離子體、基于氧氣及合成氣體的等離子體，及具有高氫氣含量的h2/N2等離子體，作為等離子體化學(xué)物質(zhì)的函數(shù)的硅基板損失、摻雜劑損失及光致抗蝕劑灰化速率。圖7用圖形說(shuō)明對(duì)于基于氧化亞氮的等離子體，以及氧氣及合成氣體等離子體， 作為所移除的抗蝕劑的函數(shù)的硅氧化。該圖例示了具有及不具有活性氮富集構(gòu)造及具有最佳化氧化亞氮?jiǎng)冸x等離子體條件的氧化亞氮等離子體條件。圖8用圖形說(shuō)明柱狀圖，其展示對(duì)于在具有及不具有活性氮富集構(gòu)造的情況下獲得的圖7的氧化亞氮等離子體，活性氧與活性氮的相對(duì)量及活性氧與活性氮的對(duì)應(yīng)比率。圖9用圖形說(shuō)明基于氧化亞氮的等離子體與由氧氣及合成氣體形成的等離子體相比較，作為強(qiáng)度的函數(shù)的波長(zhǎng)。圖10用圖形說(shuō)明對(duì)于在不同功率設(shè)定下的基于氧化亞氮的等離子體，活性氮與活性氧的相對(duì)量及活性氮與活性氧的對(duì)應(yīng)比率。還展示對(duì)于這些等離子體的對(duì)應(yīng)氧化硅生長(zhǎng)。圖11用圖形說(shuō)明對(duì)于基于氧化亞氮的等離子體、具有CF4添加劑的基于氧化亞氮的等離子體、從O2氣體及合成氣體形成的等離子體，及由O2氣體及隊(duì)氣體形成的等離子體， 活性氮與活性氧的相對(duì)量及活性氮與活性氧的對(duì)應(yīng)比率。圖12用圖形說(shuō)明作為氧化等離子體的電子溫度的函數(shù)的硅氧化的量。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將了解，為簡(jiǎn)單且清楚起見(jiàn)而說(shuō)明附圖中的元件且其未必按比例繪制。發(fā)明詳述本文中揭示用于從基板選擇性地移除光致抗蝕劑、經(jīng)離子注入的光致抗蝕劑(ion implanted photoresist)、聚合物、殘余物和/或類似有機(jī)物質(zhì)的等離子體介導(dǎo)的灰化方法及設(shè)備。如本文中將描述的，所述等離子體介導(dǎo)的灰化方法及設(shè)備提供相對(duì)高灰化速率、最小或無(wú)基板損失、最小的或無(wú)對(duì)下面材料(例如，高k介電材料)的損壞，及最小的或無(wú)對(duì)摻雜劑分布的改變等諸多優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果，本文中描述的等離子體介導(dǎo)的光致抗蝕劑灰化方法及設(shè)備適用于對(duì)32nm及更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)的FEOL處理，其中基板損失必須保持為最小值(小于0. 3埃)，且電性質(zhì)需要基本上不由該光致抗蝕劑移除方法改變。所述等離子體介導(dǎo)的灰化方法總體上包括增加等離子體中的活性氮與活性氧的比率，使得所述比率基本上大于一般可從氧氣(O2)與氮?dú)?N2)混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)活性氮及活性氧總體上指代經(jīng)高能激發(fā)但電中性的原子或分子氮及氧物質(zhì)。圖1概念性地說(shuō)明基于由氧氣(O2)及氮?dú)?N2)形成的等離子體的活性氮與活性氧的可獲得比率的差異，且將這些比率與通過(guò)實(shí)踐申請(qǐng)人的發(fā)明可獲得的比率相對(duì)照。如圖的左側(cè)展示，由氧氣及氮?dú)獾幕旌衔镄纬傻默F(xiàn)有技術(shù)等離子體展現(xiàn)活性氮與活性氧的比率，其包括比活性氮相對(duì)較高量的活性氧，申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)此與用來(lái)形成等離子體的特定氧氣及氮?dú)饨M成無(wú)關(guān)。與此相對(duì)照，申請(qǐng)人已發(fā)現(xiàn)用于增加等離子體中活性氮與活性氧的比率的各種手段，該比率基本上大于可從由含有氧氣與氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的比率。參看圖2，其用圖形展示作為用于形成等離子體的包括氧氣(O2)及氮?dú)?N2)的現(xiàn)有技術(shù)氣體混合物中的氧氣(O2)含量的函數(shù)的氧化物生長(zhǎng)。經(jīng)評(píng)估的氣體混合物包括含有氧氣及氮?dú)獾幕旌衔?，以及含有氧氣及合成氣體的混合物，其中該合成氣體在氮?dú)庵泻?3%的氫氣。如所展示，甚至為痕量的氧氣的影響仍對(duì)基板氧化造成有害效應(yīng)。在0%的氧氣下觀察到最小“非零”表面改質(zhì)。關(guān)于該兩種氣體混合物，對(duì)于包括合成氣體的所形成的等離子體觀察到更高氧化速率，其指示形成于該等離子體內(nèi)的活性氫物質(zhì)顯著增強(qiáng)了硅氧化。通過(guò)改變活性氮與活性氧的比率，申請(qǐng)人已意外地發(fā)現(xiàn)可最小化表面氧化的手段。出于比較的目的，由含有氮元素及氧元素兩者的氣體(例如，氧化亞氮)形成的等離子體在類似條件下展現(xiàn)出作為氧含量的函數(shù)的小于約4埃的氧化物生長(zhǎng)。如將在本文中更詳細(xì)地論述，用于增加等離子體中活性氮與活性氧的比率的各種手段包括使用過(guò)濾介質(zhì)(filters)、吸氣劑等以移除和/或吸收在O2的激發(fā)時(shí)在等離子體中產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)，從而通過(guò)減少等離子體內(nèi)活性氧的量而更改活性氮與活性氧的比率。其它手段包括(諸如)通過(guò)從包括含有氮元素及氧元素兩者的添加氣體的氣體混合物形成等離子體而增加活性氮的量。例如，已發(fā)現(xiàn)從氧化亞氮(N2O)氣體或含有其的氣體混合物產(chǎn)生等離子體將提供等離子體中活性氮的量相對(duì)于活性氧的量的顯著增加，因此提供相對(duì)于可從由氧氣(O2)及氮?dú)?N2)形成的等離子體獲得的比率的顯著的活性氮與活性氧的比率增加。還可以個(gè)別地或組合地使用催化劑、氣體添加劑、在等離子體處理期間降低操作壓力、降低功率設(shè)定、等離子體室內(nèi)的不同材料(例如，由石英而非藍(lán)寶石形成的上擋板) 等以增加活性氮與活性氧的比率，使得其基本上大于可從由含有氧氣及氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，等離子體介導(dǎo)的灰化方法總體上包括從氣體混合物產(chǎn)生包含活性氮及活性氧的反應(yīng)性物質(zhì)，且將基板暴露于所述反應(yīng)性物質(zhì)。等離子體氣體混合物的具體組分總體上視改變活性氮與活性氧的比率所使用的特定實(shí)施方案而定。例如，等離子體可由氣態(tài)氧化亞氮自身或氧化亞氮?dú)怏w與含氟氣體、氧化性氣體、惰性氣體、還原氣體及其各種組合產(chǎn)生。另外，氧化亞氮?dú)怏w或氧化亞氮?dú)怏w混合物可進(jìn)一步包括各種添加劑以增加光致抗蝕劑移除速率和/或最小化對(duì)下面的材料(例如，介電材料)、基板、金屬、摻雜劑濃度等的損壞。應(yīng)注意，盡管氧化亞氮在上文被特定地引用為適用于相對(duì)于使用氧氣 (O2)及氮?dú)?N2)獲得的活性氮與活性氧的比率增加等離子體中活性氮與活性氧的比率，但也預(yù)期包括氧元素及氮元素兩者的其它氣體(例如，氧化氮、三氧化二氮等)。再另外地，該混合物可由在處理室中合并的兩種以上的等離子體形成。例如，由含氧氣體形成的等離子體可與由含氮?dú)怏w形成的等離子體混合。以此方式，所述等離子體中的一者可由氧氣(O2)形成，且另一等離子體可由提供增加的活性氮的含氮?dú)怏w形成。相反地，所述等離子體中的一者可由氮?dú)?N2)形成，且另一等離子體可由含氧氣體形成。
圖3說(shuō)明總體上由參考數(shù)字10指示的用于產(chǎn)生多個(gè)等離子體流的例示性設(shè)備。 該等離子體設(shè)備10總體上包括氣體輸送部件12、等離子體產(chǎn)生部件14、處理室16及排氣管18。該氣體輸送部件12可包括與一個(gè)或多個(gè)氣體源20流體連通的氣體凈化器(未圖示)，該一個(gè)或多個(gè)氣體源20與該等離子體產(chǎn)生部件流體連通。使用微波激發(fā)作為用于從氣體混合物產(chǎn)生等離子體的合適能源的實(shí)例，等離子體產(chǎn)生部件304包括微波罩36，其總體上為分區(qū)的矩形盒，等離子體管38穿過(guò)該微波罩。如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，微波等離子體產(chǎn)生部件14配置為引起將輸入氣體激發(fā)為等離子體以便產(chǎn)生反應(yīng)性物質(zhì)。除了微波能量以外，等離子體產(chǎn)生部件304還可使用RF能激發(fā)源等操作。等離子體管38包括多個(gè)氣體入口 22，展示了其中的兩個(gè)，來(lái)自氣體輸送部件12的氣體20被進(jìn)料到所述入口中。自氣體入口延伸的等離子體管部分連接在等離子體能源下游。以此方式，在該設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生不同等離子體，所述等離子體接著在暴露基板之前混合。一旦激發(fā)，將反應(yīng)性物質(zhì)引入至處理室16的內(nèi)部區(qū)中，以用于將反應(yīng)性物質(zhì)均勻地傳送至工件M(諸如，涂布有抗蝕劑的半導(dǎo)體晶片)的表面。在此方面，一個(gè)或多個(gè)擋板沈、觀包括于處理室16內(nèi)。盡管在下文中未進(jìn)一步詳細(xì)描述擋板的操作的特定方式，但關(guān)于此操作的額外信息可在上文參考的第10/249，964號(hào)中發(fā)現(xiàn)。為了增強(qiáng)光致抗蝕劑和 /或蝕刻后殘余物與由上游等離子體產(chǎn)生的反應(yīng)性物質(zhì)的反應(yīng)速率，工件M可由加熱元件組(例如，鎢絲鹵素?zé)?，圖中未示)加熱。底板30(相對(duì)于紅外線輻射為透明的)安置于處理室16與加熱元件32之間。排氣管18的入口 34與底板中的開口流體連通以用于將廢氣收納于排氣管18中。再次，應(yīng)理解，等離子體灰化設(shè)備10表示可結(jié)合實(shí)踐本發(fā)明使用的一種此類器件的實(shí)例，以便從不同氣體流產(chǎn)生不同等離子體，隨后在將基板暴露于等離子體之前混合所述不同等離子體。其它合適等離子體設(shè)備包括在約100托下操作以便提供較低電子溫度的中壓等離子體系統(tǒng)(MPP)以及單一等離子體管構(gòu)造及無(wú)擋板的那些等離子體系統(tǒng)(諸如， 寬源區(qū)域等離子體)?？蓱?yīng)用于不同實(shí)施方案的合適含氮?dú)怏w包括但不限于N2、N2O, NO、N2O3> NH3> NF3> N2F4、C2N2、HCN、N0C1、C1CN、(CH3) 2NH、(CH3)NH2, (CH3) 3N、C2H5NH2、其混合物等。用于添加至氣體混合物的合適惰性氣體包括但不限于氦、氬、氮、氪、氙、氖等。合適含氟氣體包括在由等離子體激發(fā)時(shí)產(chǎn)生氟反應(yīng)性物質(zhì)的那些氣態(tài)化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，氟氣態(tài)化合物在等離子體形成條件下為氣體，且選自由具有通式CxHyFz的化合物組成的組(其中χ為自0至4的整數(shù)，且y為自0至9的整數(shù)，且ζ為自1至9的整數(shù)，條件為當(dāng)χ = 0時(shí)則y及ζ均等于1，且當(dāng)y為0時(shí)則χ為1至4且ζ為1至9)，或其組合。備選地，含氟氣體為F2、SF6&其混合物，必要時(shí)包括由上述通式CxHyFz定義的含氟氣體。在暴露于等離子體時(shí)，含氟氣體小于等離子體氣體混合物的總體積的約5%，以使選擇性最大化。在其它實(shí)施方案中，在暴露于等離子體時(shí)，含氟化合物小于等離子體氣體混合物的總體積的約3%。在又其它實(shí)施方案中，在暴露于等離子體時(shí)，含氟化合物小于等離子體氣體混合物的總體積的約1%。合適還原氣體包括但不限于諸如H2、CH4、NH3、CxHy的含氫氣體(其中χ為自1至3 的整數(shù)，且y為自1至6的整數(shù))及其組合。所使用的含氫化合物為產(chǎn)生足夠原子氫物質(zhì)
10以增加對(duì)在蝕刻期間形成的聚合物及蝕刻殘余物的移除選擇性的化合物。特別優(yōu)選的含氫化合物為以氣態(tài)存在且在等離子體形成條件下釋放氫以形成諸如自由基或氫離子的原子氫物質(zhì)的那些化合物?；跓N的含氫化合物氣體或可部分地由諸如溴、氯或氟的鹵素或由氧、氮、羥基及胺基取代。氫氣(H2)優(yōu)選呈氣體混合物的形式。在一個(gè)實(shí)施方案中，氫氣混合物為含有氫氣及惰性氣體的那些氣體。合適惰性氣體的實(shí)例包括氬、氮、氖、氦等。特別優(yōu)選氫氣混合物為基本上由氫氣及氮?dú)饨M成的所謂的合成氣體。尤其優(yōu)選的是其中氫氣的量在總合成氣體組合物的約1體積％至約5體積％的范圍內(nèi)的合成氣體。盡管可利用大于5%的量，但歸因于氫氣的爆炸風(fēng)險(xiǎn)，安全性變成問(wèn)題。合適氧化性氣體包括但不限于02、O3> CO、CO2, H2O等。當(dāng)使用氧化性氣體時(shí)，一般優(yōu)選地在暴露于基板之前從等離子體移除任何Cf及O-物質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)基板氧化的起因?yàn)榛迮c0*及0-物質(zhì)的反應(yīng)。這些物質(zhì)可容易地?cái)U(kuò)散通過(guò)生長(zhǎng)的SiOx表面氧化物，從而導(dǎo)致相對(duì)較厚的氧化物生長(zhǎng)。另外，這些物質(zhì)的擴(kuò)散可由在表面氧化物中存在或誘發(fā)的電場(chǎng)增強(qiáng)。由于此原因，用于最小化氧化物生長(zhǎng)的策略應(yīng)解決兩個(gè)問(wèn)題，S卩抑制Cf及0-形成，及減少或消除電場(chǎng)及氧化物帶電。如上文提及，移除可通過(guò)增加在等離子體處理期間反應(yīng)室內(nèi)的壓力、添加劑的添加、含有氮及氧元素兩者的氣體(例如，氧化氮)的添加、過(guò)濾介質(zhì) (例如，原子及離子過(guò)濾介質(zhì))的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。等離子體介導(dǎo)的灰化方法可在常規(guī)等離子體灰化系統(tǒng)中實(shí)踐。本發(fā)明并不意欲限于用于等離子體灰化的任何特定硬件。例如，可使用利用電感耦合等離子體反應(yīng)器的等離子體灰化器，或可使用下游等離子體灰化器，例如，微波驅(qū)動(dòng)、RF驅(qū)動(dòng)等。鑒于本公開內(nèi)容， 特定等離子體灰化器的設(shè)定及最佳化將完全在本領(lǐng)域技術(shù)人員的技能范圍內(nèi)。等離子體灰化器總體上包括等離子體產(chǎn)生室及等離子體反應(yīng)室。僅出于例示性目的，在可購(gòu)自亞舍立半導(dǎo)體科技有限公司(Axcelis TechnologiesJnc.)(本發(fā)明的受讓人)的300mm RpS320 下游微波等離子體灰化器中，在反應(yīng)室中將基板加熱至在室溫與450°C之間的溫度。在處理期間所使用的溫度可為恒定的，或者在處理期間為勻變的或步進(jìn)的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到增加溫度為增加灰化速率的方法。反應(yīng)室內(nèi)的壓力優(yōu)選地減少至約0.1托以上。更優(yōu)選地，在約0.5托至約4托的范圍內(nèi)操作壓力。在一些應(yīng)用中，諸如其中非所要氧物質(zhì)(例如，Cf、0-)的氣相重組為所要的以便增加等離子體中活性氮與活性氧的比率的應(yīng)用，可利用大于4托的較高操作壓力，在一些實(shí)施方案中使用大于10托的操作壓力。用于激發(fā)氣體及形成等離子體能源的功率優(yōu)選地在約1000瓦特(W)至約5000W之間?？墒褂幂^低功率設(shè)定來(lái)增加等離子體中活性氮與活性氧的比率，其可應(yīng)用于其它類型的等離子體灰化工具中。經(jīng)由氣體入口將包含氧氣及氮?dú)獾臍怏w混合物進(jìn)料到等離子體產(chǎn)生室中。接著將氣體暴露于等離子體產(chǎn)生室內(nèi)的優(yōu)選地在約1000瓦特(W)與約5000瓦特之間的能源(例如，微波能量)，以從氣體混合物產(chǎn)生經(jīng)激發(fā)原子或高能原子。所產(chǎn)生的等離子體包含從用于等離子體氣體混合物中的氣體形成的電中性及帶電粒子及經(jīng)激發(fā)的氣體物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在等離子體到達(dá)晶片的前選擇性地移除帶電離子。對(duì)于300mm下游等離子體灰化器，總氣體流動(dòng)速率優(yōu)選地為自約500至12，000標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘(sccm)。光致抗蝕劑、經(jīng)離子注入的光致抗蝕劑、聚合物、殘余物及類似有機(jī)物質(zhì)通過(guò)與由等離子體產(chǎn)生的經(jīng)激發(fā)或高能原子(即，活性物質(zhì))反應(yīng)而被從基板選擇性地移除。如本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到的，可為了端點(diǎn)偵測(cè)而光學(xué)地監(jiān)視該反應(yīng)。任選地，在等離子體灰化方法之后執(zhí)行沖洗步驟，以便移除揮發(fā)性化合物和/或沖洗在等離子體處理期間形成的可移除化合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，沖洗步驟使用去離子水，但也可包括氫氟酸等。沖洗步驟(若施加)可包括旋轉(zhuǎn)沖洗歷時(shí)約1至10分鐘，其后為旋干過(guò)程。例如，可進(jìn)行對(duì)等離子體硬件構(gòu)造的修改以增加活性氮與活性氧的比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，將原子和/或離子α過(guò)濾介質(zhì)和/或催化劑材料安置于基板與等離子體源中間以便減少等離子體中活性氧的量。此過(guò)濾介質(zhì)可為催化過(guò)濾介質(zhì)和/材料、表面重組過(guò) it^VM (surface recombination filter)(gas-phase recombination filter)等。例如，過(guò)濾介質(zhì)可為反應(yīng)性氣體在與晶片表面相互作用之前所經(jīng)過(guò)的表面反應(yīng)性金屬或金屬合金、陶瓷、石英或藍(lán)寶石材料。此過(guò)濾介質(zhì)的有效性可通過(guò)控制反應(yīng)性表面的溫度以及反應(yīng)性表面的形狀及表面粗糙度來(lái)增強(qiáng)。在另一實(shí)施方案中，修改利用雙擋板的等離子體灰化工具以使得上擋板由石英而非藍(lán)寶石形成，也已發(fā)現(xiàn)此增加活性氮與活性氧的比率。通過(guò)用石英而非藍(lán)寶石形成等離子體管將觀察到類似效應(yīng)。可用于減少等離子體中的活性氧含量的合適吸氣劑包括但不限于諸如B、Mg、Al、Be、Ti、Cr、Fe、Mn、Ni、Rb、 Ir、Pb、Sr、Ba、Cs等的金屬，或諸如PrNi5, Nd2Ni17等的金屬間化合物，或諸如TiO2, Ta2O5, &02、Al203、Fe0等的陶瓷，或諸如CO、NO、烴類、碳氟化合物等的氣態(tài)物質(zhì)，或諸如Si、Ge等的半導(dǎo)體，或有機(jī)金屬化合物。用于形成活性氮的合適催化劑包括但不限于諸如狗、(0、附、 Ru、Re、Pt、Mo、Pd等的金屬或諸如MgAl2O4等的陶瓷?；钚缘纬梢部赏ㄟ^(guò)使用諸如He、 Ar、Kr、Xe的氣體添加劑，或通過(guò)等離子體源的設(shè)計(jì)要素(諸如，等離子體源表面材料及溫度)，或通過(guò)等離子體源的操作方法(諸如，激發(fā)頻率、功率密度、電子溫度、氣體混合比)或類似于此的方式來(lái)促進(jìn)。在另一實(shí)施方案中，利用在使反應(yīng)性物質(zhì)暴露于基板之前選擇性地移除帶電粒子的下游等離子體灰化器，諸如，可購(gòu)自美國(guó)馬薩諸塞州的貝弗利(Beverly，ΜΑ)的亞舍立半導(dǎo)體科技有限公司(Axcelis Technologies, Inc.)的商標(biāo)名為RpS320的下游微波等離子體灰化器。對(duì)于FEOL處理，一般希望在將基板暴露于反應(yīng)性物質(zhì)之前從反應(yīng)性物質(zhì)移除基本上所有帶電粒子。以此方式，基板不會(huì)暴露至可有害地影響基板的電性質(zhì)的帶電粒子。將基板暴露于電中性反應(yīng)性物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物移除。額外/新出現(xiàn)的要求為對(duì)維持等離子體灰化方法與高k電介質(zhì)及金屬柵材料的兼容性的需要。為了促進(jìn)兼容性，氧化亞氮?dú)怏w混合物或上文論述的可用于增加活性氮與活性氧的比率的各種手段中的任一者可包括經(jīng)選擇以減少對(duì)這些材料的損壞同時(shí)維持足夠反應(yīng)性以移除光致抗蝕劑及經(jīng)注入的殼材料的添加劑。合適化學(xué)添加劑包括但不限于諸如 CF4, CHF3> C2F6, HBr, Br、HCl、Cl2, BC13、CH3Cl、CH2Cl2 等的含鹵素材料。這些含鹵素添加劑可有效地用于增強(qiáng)對(duì)被稱為經(jīng)離子注入的光致抗蝕劑的殼的光致抗蝕劑層部分的移除。以此方式，多步驟等離子體灰化方法可用于移除殼，其后為侵蝕性較小的等離子體化學(xué)物質(zhì)以便移除下面的光致抗蝕劑、聚合物及殘余物，其后視情況為鈍化或殘余物移除等離子體步驟。例如，為了在經(jīng)離子注入的光致抗蝕劑的等離子體灰化期間保護(hù)柵電極和/或柵電介質(zhì)，第一步驟可包括使用包括含鹵素添加劑的氧化亞氮?dú)怏w混合物形成等離子體以移除光致抗蝕劑殼，其后為等離子體灰化步驟，其包括僅使用氣態(tài)氧化亞氮形成等離子體(即，侵蝕性比含有含鹵素添加劑的等離子體小得多的等離子體)。應(yīng)注意，多個(gè)等離子體步驟中的一個(gè)或多個(gè)不需要等離子體具有的活性氮與活性氧的比率大于可從氧氣及氮?dú)獾牡入x子體獲得的活性氮與活性氧的比率。在一些實(shí)施方案中，多個(gè)步驟中僅有一個(gè)步驟包括產(chǎn)生具有所期望的更高活性氮與活性氧的比率的等離子體。該等離子體介導(dǎo)的灰化方法可用于以最小基板損失及最小摻雜劑漂白、摻雜劑分布改變或摻雜劑濃度改變等諸多優(yōu)點(diǎn)來(lái)從半導(dǎo)體基板有效地灰化(即，移除)光致抗蝕劑、 經(jīng)離子注入的光致抗蝕劑、聚合物和/或蝕刻后殘余物。有利的是，該氧化亞氮等離子體灰化方法可經(jīng)最佳化以具有相對(duì)于硅的大于10，000 1的灰化選擇性。光致抗蝕劑總體上為用于將圖像轉(zhuǎn)印至下面的基板的有機(jī)光敏膜。本發(fā)明總體上可應(yīng)用于灰化在 g 線(g-line)、i 線(i-line)、DUV、193nm、157nm、電子束(e-beam)、EUV、 浸漬式微影應(yīng)用等中使用的那些光致抗蝕劑。此包括但不限于酚醛清漆(novolak)、聚乙烯苯酚、丙烯酸酯、縮醛、聚酰亞胺、縮酮、環(huán)烯烴等。本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于本發(fā)明將顯而易見(jiàn)適用于本發(fā)明中的其它光致抗蝕劑調(diào)配物。視所選擇的光致抗蝕劑化學(xué)物質(zhì)及顯影劑而定，光致抗蝕劑可為正性作用的或負(fù)性作用的?；蹇苫旧蠟橛糜谥圃旒呻娐返娜魏伟雽?dǎo)體基板。合適半導(dǎo)體基板總體上包括或可含有硅；應(yīng)變硅(strained silicon)；硅鍺基板(例如，SiGe)；絕緣體上硅；高k 介電材料；諸如W、Ti、TiN、TaN等的金屬；GaAs ；碳化物、氮化物、氧化物等。有利的是，該方法可應(yīng)用于從半導(dǎo)體基板(諸如，摻雜區(qū)上)的材料損失為不當(dāng)?shù)娜魏纹骷圃?。僅出于說(shuō)明的目的呈現(xiàn)以下實(shí)施例，且其并不意欲限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1 在此實(shí)施例中，將涂布于硅基板上的光致抗蝕劑暴露于可購(gòu)自亞舍立半導(dǎo)體科技有限公司(Axcelis Technologies, Inc.)的RapicKtrip320等離子體灰化工具中的氧化亞氮?jiǎng)冸x化學(xué)物質(zhì)。光致抗蝕劑為可購(gòu)自Fuji公司(Fuji Company)的商標(biāo)名為IOi的i線 (i-line)光致抗蝕劑，且將其沉積于1. 9微米厚的硅基板上。在壓力為1托、溫度為240°C， 且功率設(shè)定為3500瓦特下，通過(guò)使氧化亞氮?dú)怏w以7標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(slm)流動(dòng)至等離子體灰化工具中而形成等離子體化學(xué)物質(zhì)。將氧化亞氮等離子體剝離方法的灰化速率、貫穿晶片均勻性(cross wafer uniformity)及氧化物生長(zhǎng)與無(wú)氧還原等離子體(合成氣體)及基于氧氣的等離子體相比較。在壓力為1托、溫度為240°C，且功率設(shè)定為3500瓦特下，由以7slm的流動(dòng)速率進(jìn)入等離子體灰化工具中的合成氣體的氣體混合物(氮?dú)庵械?%氫氣)形成還原等離子體。在溫度為240°C且功率設(shè)定為3500瓦特下，使用以7slm進(jìn)入等離子體灰化工具中的90%氧氣(O2)及10%的合成氣體(氮?dú)庵械?%氫氣)形成基于氧氣的等離子體。在將光致抗蝕劑暴露至各個(gè)等離子體歷時(shí)8或15秒之后量測(cè)灰化速率及非均勻性。通過(guò)將未涂布硅基板暴露于各個(gè)等離子體歷時(shí)300秒來(lái)量測(cè)氧化物生長(zhǎng)。圖4說(shuō)明結(jié)果。如所預(yù)期的，對(duì)于基于氧氣的等離子體，氧化物生長(zhǎng)顯著地為約12
埃(人)且展現(xiàn)約7.8 μ m/min的最高灰化速率。相反，還原等離子體及氧化亞氮等離子體展示相對(duì)于基于氧氣的等離子體的顯著改良但具有較低灰化速率。與還原等離子體相比，基于氧化亞氮的等離子體展現(xiàn)較少氧化物生長(zhǎng)；與還原等離子體的~4人相比，基于氧化亞氮的等離子體為約3.0 A。值得注意的是，與還原等離子體的約Ι.Ομπι/min的灰化速率相比， 基于氧化亞氮的等離子體展現(xiàn)約4 μ m/min的灰化速率。而且，在相同處理?xiàng)l件下，基于氧化亞氮的等離子體的灰化非均勻性(非均勻性=2.8%)顯著好于合成氣體(> 10% )。實(shí)施例2.在此實(shí)施例中，將少量CF4添加至不同等離子體氣體混合物且在RapicKtrip320 等離子體灰化工具中進(jìn)行處理。將硅基板暴露于不同等離子體化學(xué)物質(zhì)，并且測(cè)量氧化物生長(zhǎng)。結(jié)果在下文的表1中展示。在每一例子中，在壓力為1托且功率設(shè)定為3500瓦特下， 使用以7slm的流動(dòng)速率進(jìn)入等離子體灰化工具的氣體混合物形成各種等離子體。如該表中所指示，噴淋至等離子體灰化工具中的CF4的量(在所指示處)為20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分鐘(sccm)。表 權(quán)利要求
1.一種用于從基板移除光致抗蝕劑、經(jīng)注入的光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的前端制程等離子體灰化方法，所述方法包括將包括光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的所述基板放置到反應(yīng)室中；從含有氧元素和氮元素的氣體混合物產(chǎn)生等離子體，其中所述等離子體所具有的活性氮與活性氧的比率大于可從由氧氣和氮?dú)饣旌衔镄纬傻牡入x子體獲得的活性氮與活性氧的比率；和將所述基板暴露于所述等離子體以從所述基板選擇性地移除光致抗蝕劑、聚合物和/ 或殘余物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述至少一種含有氧元素和氮元素的氣體包含氧化亞氮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括將所述含有氧和氮的氣體混合物暴露于催化劑以增強(qiáng)活性氮的形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括將氣體添加劑輸入到所述含有氧和氮的氣體混合物以增強(qiáng)活性氮的形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括在由石英形成的等離子體管中產(chǎn)生所述等離子體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括使所述等離子體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)以減少所述氣體混合物中活性氧的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括將所述等離子體暴露于吸氣劑以減少所述氣體混合物中活性氧的量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述方法包括降低容納所述等離子體和所述基板的室壓力以增強(qiáng)活性氮的形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體產(chǎn)生步驟包括將所述含有氧和氮的氣體混合物暴露于rf能，以產(chǎn)生所述等離子體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體產(chǎn)生步驟包括將所述含有氧和氮的氣體混合物暴露于微波能，以產(chǎn)生所述等離子體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中將所述基板暴露于所述等離子體包括在暴露所述基板之前，從反應(yīng)性物質(zhì)移除基本上所有的帶電粒子。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體具有處于5.0電子伏特或低于5.0電子伏特的電子。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端制程灰化方法，其中所述氣體混合物還包含CF4。
14.一種用于從基板移除光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的前端制程等離子體灰化方法，所述方法包括將包括光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的所述基板放置到反應(yīng)室中；產(chǎn)生等離子體；和將所述基板暴露于所述等離子體以從所述基板選擇性地移除光致抗蝕劑、聚合物和/ 或殘余物，其中所述等離子體所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從由包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)將所述等離子體暴露于用于相對(duì)于活性氧增強(qiáng)活性氮的形成的催化劑而形成的。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)將氣體添加劑引入到用于產(chǎn)生所述等離子體的氣體混合物中而形成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)下列方法形成的在暴露所述基板之前，使所述等離子體暴露于過(guò)濾介質(zhì)， 以減少所述等離子體中的活性氧的量。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)在暴露所述基板之前使所述等離子體暴露于吸氣劑以減少所述等離子體中的活性氧的量而形成的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)減少經(jīng)調(diào)適以容納所述等離子體和所述基板的反應(yīng)室中的壓力而形成的， 其中所述壓力以有效地相對(duì)于活性氧增強(qiáng)活性氮的形成的量減少。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)在暴露所述基板之前使所述等離子體與石英擋板接觸而形成的。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)在由石英形成的等離子體管中產(chǎn)生所述等離子體而形成的。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中其所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣和氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率的等離子體，是通過(guò)使用含有至少一種含有氧元素和氮元素兩者的氣體的氣體混合物產(chǎn)生所述等離子體而形成的。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體具有處于5.0電子伏特或低于5. 0電子伏特的電子溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的前端制程灰化方法，其中所述至少一種含有氧元素和氮元素兩者的氣體為氧化亞氮。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的前端制程灰化方法，其中所述氣體混合物含有含氧氣體和含氮?dú)怏w，條件為當(dāng)所述含氮?dú)怏w為N2時(shí)，所述含氧氣體不為O2，并且當(dāng)所述含氧氣體為A 時(shí)，則所述含氮?dú)怏w不為n2。
26.一種用于從基板灰化光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的等離子體設(shè)備，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生部件，其中所述等離子體配置為所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從由包含氧氣與氮?dú)獾臍怏w混合物形成的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率；與所述等離子體產(chǎn)生部件流體連通的處理室，所述處理室容納所述基板；和在所述等離子體和所述基板中間的材料，所述材料配置為在將所述基板暴露于所述等離子體之前從所述等離子體移除活性氧。
27.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的等離子體設(shè)備，其中所述材料為吸氣劑。
28.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的等離子體設(shè)備，其中所述材料為選自由表面重組過(guò)濾介質(zhì)、催化過(guò)濾介質(zhì)和氣相重組過(guò)濾介質(zhì)組成的組的過(guò)濾介質(zhì)。
29.根據(jù)權(quán)利要求沈所述的等離子體設(shè)備，其中所述過(guò)濾介質(zhì)包含氧化鋁陶瓷或藍(lán)寶石材料。
30.一種用于從基板灰化光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的等離子體設(shè)備，所述設(shè)備包括用于產(chǎn)生等離子體的等離子體產(chǎn)生部件；容納基板的處理室，所述處理室與所述等離子體產(chǎn)生部件流體連通；和在所述等離子體和所述基板中間的材料，所述材料配置為增強(qiáng)所述等離子體中的活性氮。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的等離子體設(shè)備，其中所述材料為催化劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體具有處于5.0電子伏特或低于5. 0電子伏特的電子溫度。
33.一種用于從基板灰化光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的等離子體設(shè)備，所述設(shè)備包括包括至少兩個(gè)獨(dú)立的氣體源的氣體輸送部件，所述氣體源與分離的等離子體產(chǎn)生區(qū)流體連通；容納基板的處理室，所述處理室與所述等離子體產(chǎn)生區(qū)流體連通，其中所述等離子體產(chǎn)生區(qū)配置為在將所述基板暴露于混合的等離子體之前，將形成于所述分離的等離子體產(chǎn)生區(qū)中的所述等離子體混合。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的等離子體設(shè)備，其中所述至少兩個(gè)獨(dú)立的氣體源包含用于提供含氮?dú)怏w的氣體源和用于提供含氧氣體的氣體源。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體具有處于5.0電子伏特或低于5. 0電子伏特的電子溫度。
36.一種用于從基板灰化光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物的等離子體設(shè)備，所述設(shè)備包括主要?dú)怏w源，所述主要?dú)怏w源配置為輸送第一氣體以形成等離子體；次要?dú)怏w源，所述次要?dú)怏w源配置為將第二氣體輸送至所述等離子體以增強(qiáng)活性氮的形成，使得所述等離子體所具有的活性氮與活性氧的比率大于可從氧氣與氮?dú)獾牡入x子體獲得的活性氮與活性氧的比率。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的前端制程灰化方法，其中所述等離子體具有處于5.0電子伏特或低于5. 0電子伏特的電子溫度。
全文摘要
用于從基板移除有機(jī)材料的前端制程(FEOL)等離子體介導(dǎo)的灰化方法總體上包括將該基板暴露于等離子體以從該基板選擇性地移除光致抗蝕劑、經(jīng)注入的光致抗蝕劑、聚合物和/或殘余物，其中該等離子體所含有的活性氮與活性氧的比率大于可從包含氧氣及氮?dú)獾臍怏w混合物的等離子體獲得的活性氮與活性氧的比率。該等離子體展現(xiàn)出高產(chǎn)量，同時(shí)最小化和/或防止基板氧化及摻雜劑漂白。還描述了等離子體設(shè)備。
文檔編號(hào)H01L21/311GK102232243SQ200980145871
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者伊萬(wàn)·貝里, 卡洛·瓦爾德弗里德, 奧蘭多·埃斯科爾西亞, 羅士堅(jiān) 申請(qǐng)人:艾克塞利斯科技公司