利用分压调节化学氧化物去除工艺的方法和系统技术方案

公开了一种用于修整衬底上的特征的方法和系统。在衬底的化学处理期间，在受控条件下将衬底暴露于反应性气相化学物质，如ＨＦ／ＮＨ↓［３］。也可引入具有反应气相化学的惰性气体。开发出与第一反应物、第二反应物和可选惰性气体有关的工艺模型。在指定目标修整量后，利用工艺模型来确定用于实现指定目标的工艺配方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于处理衬底的方法和系统，更具体而言，涉及用于衬底的化学处理的系统和方法。
技术介绍
在半导体处理过程中，可利用(干法)等离子体蚀刻工艺来去除或蚀刻沿细线或图案化在硅衬底上的过孔或触点内的材料。等离子体蚀刻工艺通常包括将具有上覆的图案化保护层(例如光刻胶层)的半导体衬底定位在处理室内。衬底定位到室内之后，以预定流率将可离子化的、离解的气体混合物引入室内，同时节流真空泵以获得环境处理压强。此后，当电子将存在的部分气体物质(species)离子化时，形成等离子体，其中电子是电感性或电容性通过传输射频(RF)功率，或例如利用电子回旋加速器共振(ECR)产生的微波功率来加热的。而且，受热电子用来离解某些种类的环境气体物质，并生成适于暴露表面蚀刻化学处理的反应物物质。形成等离子体后，选定的衬底表面就被等离子体蚀刻。调节此工艺至合适的条件，包括适当浓度的所需反应物和离子的量，从而在衬底的选定区域蚀刻各种特征(例如，沟槽、过孔、触点、栅极等)。这种需要蚀刻的衬底材料包括二氧化硅(SiO2)、低k介电材料、多晶硅和氮化硅。在材料处理过程中，蚀刻这种特征通常包括将在掩模层内形成的图案传递给下面的膜，在该膜内形成各个特征。掩模可以例如包括光敏材料例如(负性或正性)光刻胶多层(包括光刻胶涂层和抗反射涂层(ARC))，或者掩模可以包括由将例如光刻胶的第一层中的图案传递给下面的硬掩模层而形成的硬掩模。
技术实现思路
本专利技术涉及用于处理衬底的方法和系统。在本专利技术的一个方面，描述了一种用于在化学氧化物去除工艺中实现衬底上的特征的目标修整量的方法，包括利用包括第一反应物、第二反应物和处理压强在内的工艺配方执行化学氧化物去除工艺，以在保持至少一个恒定参数恒定的同时获取作为可变参数的函数的修整量数据，其中可变参数是第一组参数中的一个，第一组参数包括第一反应物的量、第二反应物的量和处理压强，不同于可变参数的至少一个恒定参数是第二组参数中的一个，第二组参数包括第一反应物的量、第二反应物的量和处理压强；确定修整量数据和可变参数之间的关系；利用目标修整量数据和关系来确定可变参数的目标值；通过将衬底暴露于利用可变参数的目标值和至少一个恒定参数的工艺配方，来化学处理衬底上的特征；以及从特征基本去除目标修整量。在本专利技术的另一个方面，给出了一种用于利用工艺配方执行化学氧化物去除工艺以实现衬底上的特征的目标修整量的方法，包括确定修整量数据和工艺配方的某一气体物质的分压之间的关系；设置目标修整量；利用关系和目标修整量来确定该气体物质的分压的目标值；根据该气体物质的分压的目标值来调节工艺配方；以及通过将衬底暴露于工艺配方来化学处理衬底上的特征。在本专利技术的另一个方面，给出了一种用于在化学氧化物去除工艺中实现衬底上的目标修整量的系统，包括化学处理系统，其用于通过在一段暴露时间内将衬底暴露于工艺配方来改性衬底上的暴露表面层，工艺配方具有第一处理气体的量、第二处理气体的量、可选惰性气体的量和处理压强；热处理系统，其用于热处理衬底上的经化学改性的表面层；以及控制器，其耦合到化学处理系统，并且被配置成对于一个或多个恒定参数使用修整量和可变参数之间的关系，其中可变参数是第一组参数中的一个，第一组参数包括第一反应物的所述量、第二反应物的所述量、可选惰性气体的量和处理压强，并且不同于可变参数的一个或多个恒定参数是第二组参数中的一个，第二组参数包括第一反应物的量、第二反应物的量、可选惰性气体的量和处理压强。附图说明在附图中图1A图示了根据本专利技术实施例的用于化学处理系统和热处理系统的传输系统的示意图；图1B图示了根据本专利技术另一实施例的用于化学处理系统和热处理系统的传输系统的示意图；图1C图示了根据本专利技术另一实施例的用于化学处理系统和热处理系统的传输系统的示意图；图2示出了根据本专利技术实施例的处理系统的示意性剖视图；图3示出了根据本专利技术实施例的化学处理系统的示意性剖视图；图4示出了根据本专利技术另一实施例的化学处理系统的透视图；图5示出了根据本专利技术实施例的热处理系统的示意性剖视图；图6示出了根据本专利技术另一实施例的热处理系统的透视图； 图7图示了根据本专利技术实施例的衬底支座的示意性剖视图；图8图示了根据本专利技术实施例的气体分配系统的示意性剖视图；图9A图示了根据本专利技术另一实施例的气体分配系统的示意性剖视图；图9B给出了根据本专利技术实施例的图9A中所示的气体分配系统的放大图；图10A和10B给出了根据本专利技术实施例的图9A中所示的气体分配系统的透视图；图11示出了根据本专利技术实施例的衬底升降组件；图12示出了根据本专利技术实施例的热绝缘组件的侧视图；图13示出了根据本专利技术实施例的热绝缘组件的顶视图；图14示出了根据本专利技术实施例的热绝缘组件的剖面侧视图；图15示出了用于处理衬底的流程图；图16给出了在化学氧化物去除工艺中对于某一压强修整量数据与反应气体比率之间的函数关系；图17给出了在化学氧化物去除工艺中对于另一压强修整量数据与反应气体比率之间的函数关系；图18给出了根据本专利技术一个实施例的化学氧化物去除工艺中的分压的工艺模型；图19给出了根据本专利技术另一个实施例的化学氧化物去除工艺中的分压的工艺模型；以及图20给出了根据本专利技术实施例的在化学氧化物去除工艺中实现目标修整量的方法。具体实施例方式在材料处理方法中，图案蚀刻包括在衬底上表面上涂布光敏材料(例如光刻胶)薄层，随后将其图案化以提供用于在蚀刻时将此图案传递至下面薄膜的掩模。光敏材料的图案化通常包括利用例如微光刻系统由辐射源通过光罩(和相关光学器件)曝光光敏材料，然后利用显影溶液去除光敏材料的辐照区域(在正性光刻胶的情况下)或未辐照区域(在负性光刻胶的情况下)。另外，可以使用多层和硬掩模来蚀刻薄膜中的特征。例如，当用硬掩模蚀刻薄膜中的特征时，采用在薄膜主要蚀刻步骤之前的单独的蚀刻步骤将光敏层中的掩模图案转移至硬掩模层。硬掩模可例如选自用于硅处理的几种材料，包括例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或碳。为了减小形成在薄膜中的特征尺寸，可用例如两步法对硬掩模进行侧面修整，该两步法包括硬掩模层暴露表面的化学处理以改性硬掩模层的表面化学，以及硬掩模层暴露表面的后处理以解吸改性的表面化学。根据一个实施例，图1A示出了用于例如利用掩模层修整来处理衬底的处理系统1。处理系统1包括第一处理系统10和耦合到第一处理系统10的第二处理系统20。例如，第一处理系统10可包括化学处理系统，第二处理系统20可包括热处理系统。或者，第二处理系统20可包括衬底冲洗系统，例如水冲洗系统。另外，如图1A所示，传输系统30可耦合到第一处理系统10，以将衬底传入和传出第一处理系统10和第二处理系统20，并与多元制造系统40交换衬底。第一和第二处理系统10、20和传输系统30可例如包括多元制造系统40内的处理元件。例如，多元制造系统40可将衬底传入或传出处理元件，所述处理元件包括诸如蚀刻系统、沉积系统、涂布系统、图案化系统、测量系统等之类的设备。为了隔离第一和第二系统中进行的工艺，可用隔离组件50耦合各个系统。例如，隔离组件50可包括提供热隔离的热绝缘组件和提供真空隔离的闸门阀组件中的至少之一。当然，处理系统10和20以及传输系统30可以任意次序布置。或者，在另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在化学氧化物去除工艺中实现衬底上的特征的目标修整量的方法，包括：利用包括第一反应物、第二反应物和处理压强在内的工艺配方执行化学氧化物去除工艺，以在保持至少一个恒定参数恒定的同时获取作为可变参数的函数的修整量数据，其中所述可变 参数是第一组参数中的一个，第一组参数包括所述第一反应物的量、所述第二反应物的量和处理压强，不同于所述可变参数的所述至少一个恒定参数是第二组参数中的一个，第二组参数包括所述第一反应物的量、所述第二反应物的量和处理压强；确定所述修整量数 据和所述可变参数之间的关系；利用所述修整量数据和所述关系来确定所述可变参数的目标值；通过将所述衬底暴露于利用所述可变参数的所述目标值和所述至少一个恒定参数的所述工艺配方，来化学处理所述衬底上的所述特征；以及从所述特征 基本去除所述目标修整量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-30 10/812,3551.一种用于在化学氧化物去除工艺中实现衬底上的特征的目标修整量的方法，包括利用包括第一反应物、第二反应物和处理压强在内的工艺配方执行化学氧化物去除工艺，以在保持至少一个恒定参数恒定的同时获取作为可变参数的函数的修整量数据，其中所述可变参数是第一组参数中的一个，第一组参数包括所述第一反应物的量、所述第二反应物的量和处理压强，不同于所述可变参数的所述至少一个恒定参数是第二组参数中的一个，第二组参数包括所述第一反应物的量、所述第二反应物的量和处理压强；确定所述修整量数据和所述可变参数之间的关系；利用所述修整量数据和所述关系来确定所述可变参数的目标值；通过将所述衬底暴露于利用所述可变参数的所述目标值和所述至少一个恒定参数的所述工艺配方，来化学处理所述衬底上的所述特征；以及从所述特征基本去除所述目标修整量。2.如权利要求1所述的方法，其中所述利用所述工艺配方执行所述化学氧化物去除工艺的步骤包括如下可变参数和不同于所述可变参数的至少一个恒定参数，其中所述可变参数选自由以下各项组成的组第一反应物的分压、第二反应物的分压、处理压强、所述第一反应物的摩尔分数和所述第二反应物的摩尔分数，并且所述至少一个恒定参数选自由以下各项组成的组所述第一反应物的所述分压、所述第二反应物的所述分压、所述处理压强、所述第一反应物的所述摩尔分数、所述第二反应物的所述摩尔分数、所述第一反应物对所述第二反应物的质量分数、所述第一反应物对所述第二反应物的摩尔比、所述第一反应物的质量、所述第二反应物的质量、所述第一反应物的质量流率、所述第二反应物的质量流率、所述第一反应物的摩尔数、所述第二反应物的摩尔数、所述第一反应物的摩尔流率和所述第二反应物的摩尔流率。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一反应物的所述量包括所述第一反应物的分压、所述第二反应物的分压、处理压强、所述第一反应物的摩尔分数和所述第二反应物的摩尔分数中的一个，并且不同于所述可变参数的所述至少一个恒定参数是第二组参数中的一个，所述第二组参数包括所述第一反应物的所述分压、所述第二反应物的所述分压、所述处理压强、所述第一反应物的所述摩尔分数、所述第二反应物的所述摩尔分数、所述第一反应物对所述第二反应物的质量分数、所述第一反应物对所述第二反应物的摩尔比、所述第一反应物的质量、所述第二反应物的质量、所述第一反应物的质量流率、所述第二反应物的质量流率、所述第一反应物的摩尔数、所述第二反应物的摩尔数、所述第一反应物的摩尔流率和所述第二反应物的摩尔流率。4.如权利要求1所述的方法，其中所述从所述特征基本去除所述修整量的步骤包括通过在所述化学处理之后升高所述衬底的温度来热处理所述衬底。5.如权利要求1所述的方法，其中所述从所述特征基本去除所述修整量的步骤包括在所述化学处理之后在水溶液中冲洗所述衬底。6.如权利要求1所述的方法，其中所述执行所述化学氧化物去除工艺的步骤包括使用包括HF气体和NH3气体的工艺配方。7.如权利要求2所述的方法，其中所述执行所述化学氧化物去除工艺的步骤还包括使用具有惰性气体的工艺配方，其中所述第一组参数还包括所述惰性气体的分压，并且所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳红宇，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]