用于从衬底去除光刻胶的方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种用于在等离子体处理系统中从衬底去除光刻胶的方法和系统，包括：引入包含Ｎ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］的处理气体，其中ｘ和ｙ表示大于或者等于１的整数。此外，处理化学物可以还包括添加的惰性气体，诸如稀有气体（即Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）。本发明专利技术还描述了一种用于在衬底上的薄膜中形成特征的方法，其中该方法包括：在衬底上形成介电层；在介电层上形成光刻胶图案；通过刻蚀将光刻胶图案转移到介电层；以及利用由包含Ｎ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］的处理气体形成的等离子体从介电层去除光刻胶，其中ｘ和ｙ是大于或者等于１的整数。

【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从衬底去除光刻胶的方法和设备。
技术介绍
在半导体处理中，(干法)等离子体刻蚀工艺可以被用来去除或者刻蚀沿着图案化于硅衬底上的精细线或者图案化于硅衬底上的过孔或者接触区内的材料。等离子体刻蚀工艺通常包括将具有例如光刻胶层的上覆图案化的保护层的半导体衬底置于处理室中。一旦衬底被置于该室内，可离子化可离解的气体混合物以预定流率被引入该室内，同时真空泵被节流以获得环境处理压强。此后，当存在的气体物质的一部分被通过射频(RF)功率电感性或者电容性转移加热或者通过利用例如电子回旋共振(ECR)的微波功率加热的电子电离时，形成等离子体。而且，热电子用于离解周围气体物质中的某些，并且生成适于暴露表面刻蚀化学反应的反应性物质。一旦形成等离子体，衬底的选定表面被等离子体刻蚀。将工艺进行调节以获得合适的条件，包括用于刻蚀衬底的选定区域中的各种特征(例如沟槽、过孔、接触区等)的所期望的反应物和总的离子的合适浓度。这样的需要进行刻蚀的衬底材料包括二氧化硅(SiO2)、低介电常数(即，低k)介电材料、多晶硅、和氮化硅。一旦图案被从图案化的光刻胶层转移到下面的介电层，则利用例如干法等离子体刻蚀通过灰化(或者剥离)工艺去除光刻胶的残留层和刻蚀后的残余物。例如，在传统的灰化工艺中，具有残留光刻胶层的衬底被暴露于氧等离子体，该氧等离子体通过引入双原子氧(O2)并且对其进行电离/离解来形成。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面中，一种用于从衬底去除光刻胶的方法包括将所述衬底放置于等离子体处理系统中，所述衬底具有形成于其上的介电层，所述光刻胶上覆于所述介电层，其中所述光刻胶提供用于将特征刻蚀到所述介电层中的掩模；引入包含NxOy的处理气体，其中x和y是大于或者等于1的整数；在所述等离子体处理系统中由所述处理气体形成等离子体；以及利用所述等离子体从所述衬底去除所述光刻胶。在本专利技术的另一个方面中，描述了一种在衬底上的介电层中形成特征的方法，包括在所述衬底上形成所述介电层；在所述介电层上形成光刻胶图案；通过刻蚀将所述光刻胶图案转移到所述介电层；以及利用由包含NxOy的处理气体形成的等离子体从所述介电层去除所述光刻胶，其中x和y是大于或者等于1的整数。在本专利技术的另一个方面中，描述了一种用于从衬底去除光刻胶的等离子体处理系统，包括等离子体处理室，用于使处理体形成等离子体；和控制器，所述控制器耦合到所述等离子体处理室并且配置来执行利用所述工艺气体形成等离子体以从所述衬底去除所述光刻胶的工艺流程，其中所述处理气体包含NxOy，且x和y是大于或者等于1的整数。本申请基于2003年12月23日递交的美国非临时专利申请No.10/743,275，通过引用将其全部内容包含在本文中。附图说明在附图中图1A、1B和1C示出了用于图案刻蚀薄膜的典型工序的另一个示意性表示；图2示出了根据本专利技术一个实施例的等离子体处理系统的简化示意图；图3示出了根据本专利技术另一个实施例的等离子体处理系统的简化示意图；图4示出了示出了根据本专利技术另一个实施例的等离子体处理系统的简化示意图；图5示出了示出了根据本专利技术另一个实施例的等离子体处理系统的简化示意图；图6示出了示出了根据本专利技术另一个实施例的等离子体处理系统的简化示意图；图7表示根据本专利技术一个实施例在等离子体处理系统中刻蚀衬底上的抗反射涂(ARC)层的方法；和图8表示根据本专利技术另一个实施例形成用于刻蚀衬底上的薄层的双层掩模的方法。具体实施例方式在材料处理方法中，图案刻蚀包括将诸如光刻胶之类的光敏材料薄层涂覆到衬底的上表面上，该光敏材料薄层随后被图案化，以提供用于在刻蚀过程中将此图案转移到下面的薄膜的掩模。光敏材料的图案化一般包括利用例如微光刻系统由辐射源通过光罩(和相关的光学器件)进行曝光，然后利用显影溶剂去除光敏材料的被辐射区域(如正型光刻胶的情形)或者未辐射区域(如负型光刻胶的情形)。例如，如图1A到1C所示，包括具有图案2的光敏层3(诸如图案化的光刻胶)的掩模可以被用来将特征图案转移到衬底5上的薄膜4中。利用例如干法等离子体刻蚀将图案2转移到薄膜4，以形成特征6，一旦完成刻蚀，就去除掩模3。在一个实施例中，包含NxOy的处理气体被用于去除掩模3，其中x，y表示大于或者等于1的整数。包含NxOy的处理气体可以包括NO、NO2和N2O中的至少一种。或者，处理气体还可以包括惰性气体，诸如稀有气体(即He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn)。根据一个实施例，图2中所描绘的等离子体处理系统1包括等离子体处理室10、耦合到等离子体处理室10的诊断系统12、以及耦合到诊断系统12和等离子体处理室10的控制器14。控制器14被配置来执行包括上述化学品(即，NxOy等)中的至少一种从衬底去除光刻胶的工艺流程。此外，控制器14被配置来接收来自诊断系统12的至少一个终点信号，并且后处理该至少一个终点信号，以精确地确定该工艺的终点。在图示的实施例中，图2所示的等离子体处理系统1利用等离子体进行材料处理。等离子体处理系统1可以包括刻蚀室，灰化室，或其组合。根据图3所示的实施例，等离子体处理系统1a可以包括等离子体处理室10、待处理的衬底25被固定到其上的衬底支座20、和真空泵吸系统30。衬底25可以是半导体衬底、晶片或者液晶显示器。等离子体处理室10可以被配置成有利于在邻近衬底25表面的处理区域15中生成等离子体。可电离气体或者气体混合物通过气体注入系统(没有示出)被引入，并且处理压强被调节。例如，控制机构(没有示出)可以被用来节流真空泵吸系统30。可以利用等离子体来生成专用于预定材料处理的材料，和/或来帮助从衬底25的暴露表面去除材料。等离子体处理系统1a可以被配置来处理任何所期望尺寸的衬底，诸如200mm衬底、300mm衬底或者更大的衬底。衬底25可以通过静电夹持系统固定在衬底支座20上。此外，衬底支座20可以例如还包括冷却系统，该冷却系统包括再循环冷却流，其接收来自衬底支座20的热量并将热量传送到热交换系统(未示出)，或者当加热时传送来自热交换系统的热量。而且，气体可以经由背面气体系统传送到衬底25的背面，以提高衬底25和衬底支座20之间的气体间隙热导率。这种系统可用在当需要控制衬底的温度以升高和降低温度时。例如，背面气体系统可以包括两区域气体分配系统，其中氦气间隙压强可以在衬底25的中心和边缘之间独立变化。在其他实施例中，诸如电阻加热元件或热电加热器/冷却器之类的加热/冷却元件可以被包括在衬底支座20以及等离子体处理室10的室壁和等离子体处理系统1a内的任何其他组件中。在图3所示的实施例中，衬底支座20可以包括电极，其中RF功率通过该电极耦合到处理空间15中的处理等离子体。例如，衬底支座20可以被从RF发生器40经由阻抗匹配网络50发送到衬底支座20的RF功率电偏置在RF电压。RF偏置可用来加热电子以形成并维持等离子体。在这种配置中，系统可操作为反应离子刻蚀(RIE)反应室，其中室和上部气体注入电极充当地平面。RF偏置的一般频率范围可以从0.1MHz到100MHz。用于等离子体处理的RF系统对于本领域技术人员来说是公知的。或者，RF功率被以多个频率施加到衬底支座电极上。此外，阻抗匹配网络50用来通过减少反射功率来改进等离子体处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从衬底去除光刻胶的方法，包括：将所述衬底放置于等离子体处理系统中，所述衬底具有形成于其上的介电层，所述光刻胶上覆于所述介电层，其中所述光刻胶提供用于将特征刻蚀到所述介电层中的掩模；引入包含Ｎ↓［ｘ］Ｏ↓［ｙ］的处理气 体，其中ｘ和ｙ是大于或者等于１的整数；在所述等离子体处理系统中由所述处理气体形成等离子体；以及利用所述等离子体从所述衬底去除所述光刻胶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-23 10/743,2751.一种用于从衬底去除光刻胶的方法，包括将所述衬底放置于等离子体处理系统中，所述衬底具有形成于其上的介电层，所述光刻胶上覆于所述介电层，其中所述光刻胶提供用于将特征刻蚀到所述介电层中的掩模；引入包含NxOy的处理气体，其中x和y是大于或者等于1的整数；在所述等离子体处理系统中由所述处理气体形成等离子体；以及利用所述等离子体从所述衬底去除所述光刻胶。2.如权利要求1所述的方法，其中所述引入所述处理气体的操作包括引入NO、NO2和N2O中的至少一种。3.如权利要求1所述的方法，其中所述引入所述处理气体的操作还包括引入惰性气体。4.如权利要求3所述的方法，其中所述引入所述惰性气体的操作包括引入稀有气体。5.如权利要求1所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有低介电常数的介电层的衬底。6.如权利要求1所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有多孔介电层和无孔介电层中的至少一种的衬底。7.如权利要求1所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含有机材料和无机材料中的至少一种的介电层的衬底。8.如权利要求7所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含无机-有机杂化材料的介电层的衬底。9.如权利要求7所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含氧化有机硅烷的介电层的衬底。10.如权利要求7所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含氢硅倍半氧烷和甲基硅倍半氧烷中的至少一种的介电层的衬底。11.如权利要求7所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含硅酸盐基材料的介电层的衬底。12.如权利要求9所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括放置具有包含包括硅、碳和氧的聚集膜的介电层的衬底。13.如权利要求12所述的方法，其中所述放置具有所述介电层的所述衬底的操作包括将氢置于所述聚集膜中。14.一种在衬底上的介电层中形成特征的方法，包括在所述衬底上形成所述介电层；在所述介电层上形成光刻胶图案；通过刻蚀将所述光刻胶图案转移到所述介电层；以及利用由包含NxOy的处理气体形成的等离子体从所述介电层去除所述光刻胶，其中x和y是大于或者等于1的整数。15.如权利要求14所述的方法，其中所述利用...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦迪亚纳森巴拉苏布拉马尼恩，稻沢刚一郎，
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]