从衬底去除硅的碳氧化物制造技术

本发明专利技术公开了一种用于处理衬底的方法，包括在衬底上沉积硅的碳氧化物和从衬底去除硅的碳氧化物。衬底上的硅的碳氧化物通过暴露于激发的含氧气体而被脱碳，所述激发的含氧气体加热衬底并且将硅的碳氧化物层转化为氧化硅层。氧化硅通过暴露于含氟工艺气体的等离子体而被去除。或者，残留的氧化硅可以通过含氟酸性浴去除。在另一个方案中，含氟气体和含氧气体的等离子体被激发来从衬底去除硅的碳氧化物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及从衬底去除硅的碳氧化物，特别是在回收测试衬底时。
技术介绍
在制造电子器件时，各种材料可以被沉积到诸如半导体晶片或者显示板之类的衬底上，或者随后被从衬底刻蚀，以形成诸如过孔、掺杂剂区域和互连线之类的特征。这些材料可以包括含金属材料，例如铝、铜、钽、钨以及它们的化合物。沉积在衬底上的其它材料包括用于将配线和图案的多个层彼此隔离的电介质(诸如氧化硅或者氮化硅)以及低k(低介电常数)材料。可以使用包括溅射(也被称为物理气相沉积或者PVD)、化学气相沉积(CVD)和热生长在内的各种技术来沉积这些不同的材料。除了沉积材料，还可以执行其它的制造工艺，包括用杂质掺杂半导体层、扩散、离子注入、刻蚀、化学和机械抛光(CMP)、清洁、以及热处理。在这些制造工艺中，包含硅晶片的测试衬底常常被用来保证工艺在合适的规范内运行。使用过的测试衬底可以被回收，而不是在测试衬底被用于测试特定的工艺之后将其丢弃。回收工艺一般包括去除沉积层或者材料，并且可选地，甚至去除一部分的下方硅材料，使得测试衬底的保留硅材料是清洁的并且基本不含添加材料或者其它的污染物。因而，回收工艺意在将测试衬底恢复到与新的测试衬底相同的规范。用于回收衬底的常规方法包括如下的若干技术，例如，化学刻蚀、研磨或者抛光。湿法化学刻蚀一般包括将衬底浸入到酸性或者碱性浴液中，以将多余的材料从衬底去除。干法化学刻蚀(也被称为等离子体刻蚀)包括在真空室中通过暴露于等离子体气体将多余材料从衬底去除。研磨和抛光包括使用研磨介质和抛光浆料平坦化和减薄衬底而将沉积材料层去除。在测试衬底的回收中，特别困难的是去除沉积的硅的碳氧化物，因为其具有无机和碳两种成分，包括例如具有高的碳含量的无定型的氧化硅，并且可以包括其它材料，诸如氮和氢。当硅的碳氧化物具有提供小于约3.5的低介电常数(k)的组成时，其可以被用作低介电常数材料(硅的碳氧化物)。低k电介质减小了集成电路中的RC延迟时间，允许相应地增大金属互连的密度，因而允许更小的电路。因此，诸如硅的碳氧化物之类的低k电介质的沉积，对于制造更小并且更精细的电路(具有小于90nm的特征尺寸)是重要的。在这些沉积工艺中，测试衬底用于保证在衬底上沉积具有规定低k性质的硅的碳氧化物。理想的是，回收和再使用被用于测试硅的碳氧化物的工艺的测试衬底。然而，常规的硅的碳氧化物的去除工艺常常不能适当地从测试衬底去除所述材料。例如，硅的碳氧化物常常难以被化学去除，因为无机和有机元素的组合使得该材料对于多种化学组合物的反应性较低，并且这样的组合物可能在衬底上留下粘胶状残余物。同样，诸如研磨和抛光之类的常规手段可能导致衬底由于施加到衬底上的不均匀的压力而翘曲。抛光还导致衬底表面上的过多的划伤或者表面下的晶格损伤。这样的表面损伤不利地影响衬底表面的后续沉积工艺特性，从而改变沉积工艺的结果。因此，常规回收的衬底常常仅仅适用于作为机械级测试晶片(例如，用于机械手测试，用于评价精确的晶片定位)，而不能适合用作用于评价沉积或者刻蚀工艺的测试级衬底。常规的去除方法还可能腐蚀掉过多量的衬底表面，在不得不将衬底丢弃之前，限制了测试衬底可以被回收和再使用的次数。因此，常规的硅的碳氧化物的去除技术常常不能提供令人满意的对于这些材料的去除以允许测试衬底的再使用。因此，理想的是，使用能够去除硅的碳氧化物材料的无机和碳组分两者的方法从衬底去除硅的碳氧化物。还理想的是，获得一种方法，该方法不会导致衬底的翘曲、表面划伤或者表面下损伤。还理想的是，能够用具有生产价值的方法有成本效益地去除硅的碳氧化物。
技术实现思路
在一种处理包括硅的碳氧化物的衬底的方法中，硅的碳氧化物被从衬底去除。衬底上的硅的碳氧化物通过暴露于含氧气体并同时将衬底加热到小于或者等于约400℃的温度而被脱碳，从而将硅的碳氧化物转化为氧化硅。通过将氧化硅暴露于含氟酸性溶液去除氧化硅；或者通过将衬底暴露于包括含氟气体的等离子体工艺气体，去除基本整个厚度的氧化硅，来去除氧化硅。在初始工艺步骤中，硅的碳氧化物也可以被沉积在衬底上。一种能够执行这些工艺的衬底处理设备包括反应器，所述反应器包括罩壳，所述罩壳包括用于接纳衬底的支座，所述衬底具有硅的碳氧化物层；气体入口，用于将含氧气体引入到室中；以及加热器，用于加热室中的衬底，以去除衬底上的氧化硅。此外，衬底处理设备还包括浴池，用于接纳具有氧化硅的衬底，所述浴池包括含氟酸性溶液，用于去除衬底上的氧化硅。在另一种方法中，包括硅的碳氧化物的衬底被置于等离子体区中，并且包括含氟气体和含氧气体的工艺气体被引入到等离子体区中。工艺气体被保持在约200mTorr-约2000mTorr的压强下。通过将约200W-约2000W的功率水平的RF能量耦合到工艺气体，来激发工艺气体。能够执行此工艺的衬底处理设备包括等离子体室，所述等离子体室包括罩壳，所述罩壳具有用于接纳至少一个衬底的支座；气体入口，用于将工艺气体引入到室中；气体激发器，用于维持所述室中的工艺气体的等离子体；以及排出端口，用于从室去除工艺气体。附图说明根据说明了本专利技术的实施例的附图、随后的说明、权利要求，本专利技术的这些特征、方面和优点将变得更好理解。然而，应该理解，每一个特征可以一般地用于本专利技术，而不仅仅是在特定的附图中，本专利技术包括这些特征的任意组合，在附图中图1A是硅的碳氧化物被沉积在其上的衬底的示意性剖视图；图1B是示出了在去除硅的碳氧化物之后图1A的经处理的衬底的示意性剖视图； 图2是包括能够对一批衬底上的硅的碳氧化物进行脱碳的反应器的衬底处理设备的示意性剖视图；图3是衬底处理设备的湿法化学浴的示意性剖视图；以及图4是衬底处理设备的等离子体室的另一个实施例的示意性剖视图。具体实施例方式用于高效处理衬底20以从衬底20去除硅的碳氧化物22的工艺允许例如将衬底再使用作为沉积或者其它工艺中的测试晶片。虽然在从材料被初始地沉积在其上的测试衬底去除硅的碳氧化物层的情况下说明了硅的碳氧化物的去除工艺，但是应该理解，该去除工艺可以用于从衬底(包括其上正在制造集成电路和显示板的产品衬底)去除全部或者刻蚀部分的硅的碳氧化物材料或者层。硅的碳氧化物22通常包括具有约5-约40wt％碳的氧化硅，并且还可以包含其它材料，诸如氮或者氢。硅的碳氧化物22可以通过诸如化学气相沉积工艺或者液体前驱体旋涂工艺的沉积工艺(例如，由加利福尼亚Santa Clara的应用材料公司提供的用于形成“BLACKDIAMONDTM”或者“SILKTM”的工艺)来形成。硅的碳氧化物22包括小于约3.5(例如从约2到约3.4)的介电常数。硅的碳氧化物22可以被形成在晶片24的下方表面26上，所述晶片24可以例如为硅或者化合物半导体晶片，并且，硅的碳氧化物22可以甚至基本覆盖晶片24的下方表面26，如图1A所示。硅的碳氧化物22可以包括基本为平面的膜(如图所示)，或者可以包括其中具有多个刻蚀特征的层。硅的碳氧化物22还可以形成在晶片24的一个或者多个侧表面28上。去除工艺理想地从衬底20去除硅的碳氧化物22，而基本不过量地腐蚀或者以其它方式损伤下方的晶片24，从而允许晶片被再使用于后续的测试和/或处理。在一个方案中，去除硅的碳氧化物22的一种方法包括将衬底20加热到小于或者等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理包括硅的碳氧化物的衬底的方法，包括：（ａ）通过将所述衬底暴露于含氧气体同时将所述衬底加热到小于或者等于约４００℃的温度，来将所述硅的碳氧化物脱碳，由此将所述硅的碳氧化物转化为氧化硅；以及（ｂ）通过如下操作中的至少之一去除所述衬底上的所述氧化硅：（ｉ）将所述氧化硅暴露于含氟酸性溶液；或者（ｉｉ）通过将所述衬底暴露于包括含氟气体的工艺气体的等离子体，去除基本整个厚度的所述氧化硅。

【技术特征摘要】
US 2006-2-21 11/359,3011.一种用于处理包括硅的碳氧化物的衬底的方法，包括(a)通过将所述衬底暴露于含氧气体同时将所述衬底加热到小于或者等于约400℃的温度，来将所述硅的碳氧化物脱碳，由此将所述硅的碳氧化物转化为氧化硅；以及(b)通过如下操作中的至少之一去除所述衬底上的所述氧化硅(i)将所述氧化硅暴露于含氟酸性溶液；或者(ii)通过将所述衬底暴露于包括含氟气体的工艺气体的等离子体，去除基本整个厚度的所述氧化硅。2.如权利要求1所述的方法，其中，(a)包括将所述衬底暴露于含氧气体，所述含氧气体包括如下物质中的至少之一(i)O2或O3；(ii)H2O；或者(iii)H2O2。3.如权利要求1所述的方法，其中，(a)包括设定工艺条件，以通过从所述硅的碳氧化物去除约5重量％-约40重量％的碳来对所述硅的碳氧化物脱碳。4.如权利要求1所述的方法，其中，(a)包括将所述衬底加热(i)到从约250℃-约300℃的温度；(ii)持续从约40分钟-约80分钟的时间；(iii)通过激发所述含氧气体来加热，其中，通过将RF能量耦合到所述气体以形成含氧气体的等离子体来激发所述含氧气体；或者(iv)通过将电流通过电阻加热器来加热。5.如权利要求1所述的方法，其中，(b)包括将所述衬底暴露于含氟酸性溶液，所述含氟酸性溶液包括浓度从约1体积％-约12体积％的HF。6.如权利要求1所述的方法，其中，在(b)中，所述含氟气体包括CF4、NF3或SF6。7.如权利要求1所述的方法，其中，(b)还包括如下操作中的至少之一(i)将所述工艺气体保持在约200mTorr-约2000mTorr的压强下；(ii)通过将约200W-约2000W的功率水平的能量耦合到所述工艺气体来维持等离子体。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述工艺气体还包括含氧气体。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述含氟气体包括CF4、NF3或SF6，所述含氧气体包括O2或者O3。10.如权利要求8所述的方法，其中，所述工艺气体包括CF4和O2。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述工艺包括稀释气体。12.如权利要求11所述的方法，其中，所述稀释气体包括氮气或氩气。13.如权利要求1所述的方法，包括在所述衬底上沉积所述硅的碳氧化物的初始步骤。14.一种衬底处理设备，包括(a)反应器，包括(i)罩壳，所述罩壳包括用于接纳衬底的支座，所述衬底包括硅的碳氧化物；(ii)气体入口，用于将所述含氧气体引入到所述反应器中；(iii)加热器，用于加热所述反应器中的所述衬底，由此将所述硅的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里什纳维帕，雅什拉布特那格尔，罗纳德拉亚达亚，文卡塔巴拉伽纳，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]