去除材料的系统和方法技术方案

公开了一种用于从处理对象上去除工艺材料外壳、诸如离子注入光阻剂的方法。利用与氧气结合的烃气体产生没有卤素的等离子体，从而使所述外壳遭受等离子体。可使用甲烷作为烃气体。该等离子体可用来去除下层未改性的光阻剂和离子注入相关残余物。该等离子体可类似地利用与氧气结合的含氢气体产生，该含氢气体可以是纯氢气。使用了几种技术，其将处理对象暴露于基于氢／氧的等离子体，随后暴露于基于烃／氧的等离子体。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及一种器件处理，包括半导体和平板显示器处理，尤其涉及用于去除至少一个离子注入光阻剂层的系统和方法。本专利技术公开描述的是光阻剂注入外壳的去除。
技术介绍
在制造器件的过程中，不同材料被放置在通常为硅晶片或者平板玻璃衬底的衬底上，从而将衬底的表面的一些部分转换成功能集成电路器件。例如，可在裸露的硅晶片上覆盖诸如二氧化硅(硅氧化物或氧化物)、硅的氮化物和光阻剂的材料掩膜，从而在不同处理步骤中保护该晶片。在某些处理之后，必须从晶片的表面去除材料。这些材料可包括已经经过高剂量离子注入的光阻剂层，其中离子注入驱动注入的种(species)进入光阻剂。这种离子注入光阻剂展现出与原始光阻剂非常不同的特性。理论上，由于这些种提供了足以从光阻剂驱除氢的能量，因此这些种使光阻剂改性，从而改变了其在整个穿透厚度上的化学特性和粘合结构。对这些粘合层的分析显示，该层具有高水平的交联和高水平的双或者三键连碳原子。该光阻剂的改性表面层通常被称作注入外壳(implant crust)或者简单外壳。现有技术已经开发出了利用干等离子体工艺尝试去除硬化外壳的多种处理。这些技术中更成功的技术都具有在等离子体中使用卤素的特殊特征。例如，经常使用四氟化碳CF4。虽然这些现有技术提出在等离子体中的诸如低浓度的氢的其他成分是有效的并且有助于去除注入外壳，但又提出卤素是负责的制剂。但不理想的是，等离子中的卤素种没有针对光阻剂加以选择，并且可能损坏晶片上的有效器件和结构。在美国专利No.4861424(下文中称作’424专利)中公开了一种未使用带有氢的卤素的方法。但由于该专利例如在第1栏50-57行断言有疑问的不挥发氧化物(例如五氧化二磷)在存在氧气时形成，所以直接教导了在等离子体中不使用氧气。与为了去除注入外壳而不使用氧气的这一教导一致，’424专利教导了使用与氢气结合的氮气来替代(例如参见第2栏，38-39行)。另外还提出要注意，只有3％的低氢气含量与97％的氮气一起使用，如第4栏，25-26行所述。由于如下所述的原因，’424专利方法被认为与本专利技术所述的方法完全相反。在美国专利No.5628871(下文称作’871专利)中可以看到使用含氢的等离子体的另一现有技术。与’424专利一样，该文献使用了氧自由等离子体，从而避免在去除注入外壳的过程中形成上述不挥发氧化物(见第1栏，57-64行)。另外，为了去除大量的下层光阻剂，只在去除注入外壳之后应用了利用氧气的一个单独步骤(例如见第2栏，29-40行)。因此’871使用了与’424专利一致的方法，并且对于去除注入外壳，该方法直接与本专利技术所采用的方法相反，如下所述。但是，现有技术也包括去除在去除注入光阻剂外壳和下层光阻剂之后残留的残余物的多个示例。如下所述，残余物可包括任何或者所有溅射的硅或者硅氧化物(或者任何制成衬底的材料)、碳化材料和注入种的残余。应该明白，在同一时刻可以存在一种以上的注入种。在这点上，’424专利采用了利用湿硝酸曝光或者氧气等离子体的方法。后者通常在注入外壳已经被去除之后使用(例如见第4栏，41-48行)。’871专利针对残余物去除具有与’424专利相同的特点。本专利技术提供了不使用卤素的系统和方法，具有额外的优点，如下所述。
技术实现思路
如下文中将更详细描述的，公开了一种至少用于从处理对象上去除工艺材料外壳的等离子体反应器系统及方法，其中该系统具有包含处理对象的处理室。在本专利技术的一个方面，至少近似没有卤素的等离子体在处理室中利用与氧气结合的烃气体产生，其方式使得工艺材料遭受等离子体以用来至少去除工艺材料外壳。在一个特征中，使用甲烷作为烃气体。在另一特征中，工艺材料为光阻剂，并且工艺材料外壳通过在处理对象的表面上离子注入原始光阻剂层而形成。在再一特征中，烃/氧等离子体用于去除光阻剂层的未改性部分和离子注入相关残余物中的至少一种。在本专利技术的另一方面，其中至少近似没有卤素的等离子体利用与氧气结合的含氢气体在处理室产生，整个气体混合物包括至少15％的氢，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体以用来至少去除工艺材料外壳。在一个特征中，含氢气体基本主要由氢气构成。在另一特征中，氢气在整个气体混合物中占大约15％-85％。在再一特征中，氢气和氧气占整个气体混合物的至少大约一半。在又一特征中，氢/氧等离子体用于去除光阻剂层的未改性部分和离子注入相关残余物中的至少一种。在本专利技术的另一方面，至少大体不含卤素的等离子体利用与氧气结合的气体产生，其方式使得在等离子体中产生CH2基和CH3基中的至少一种，从而使工艺材料外壳遭受等离子体以用来至少去除工艺材料外壳。在本专利技术的另一方面，提供了一种用于从处理对象去除光阻剂层的等离子体反应器系统和方法。该光阻剂层包括通过使光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳。处理对象被支承在处理室中。利用与氧气结合的氢气产生至少大体不含卤素的第一等离子体，其方式使得处理室中的处理对象的最外面的外壳遭受该第一等离子体，以用来至少去除该最外面的外壳的相当大的部分，从而使光阻剂层的最里面的部分留在处理对象上。然后去除该光阻剂层的最里面的部分的相当大的一部分，从而有残余物残留在该处理对象上。所述残余物涉及最外面的外壳和光阻剂层的最里面部分中的至少一个。利用与氧气结合的烃气体产生至少大体不含卤素的第二等离子体。将处理对象暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上去除所述残余物。在本专利技术的另一方面，使用一等离子体反应器系统来至少从处理对象上去除光阻剂层。该光阻剂层包括通过将光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳，其方式使得可能额外形成残余物。处理对象被支承在处理室中。利用与氧气结合的氢气产生的第一等离子体，从而该第一等离子体基本不含卤素，并且其方式使得至少所述最外面的外壳遭受该第一等离子体，以便去除该最外面的外壳的至少一部分，从而使光阻剂层的下层部分以及至少一部分残余物留在处理对象上。然后利用与氧气结合的烃气体产生第二等离子体，从而该第二等离子体基本不含卤素，并且将所述光阻剂层的下层部分和注入残余物的任何残留部分暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上将其去除。在本专利技术的另一方面，使用一等离子体反应器系统来至少从处理对象上去除工艺残余物，其中该工艺残余物形成在该处理对象上，至少部分为从处理对象上去除注入光阻剂的结果。在一腔室中利用与氧气结合的烃气体产生等离子体，其方式使得工艺残余物遭受该等离子体，以便用来去除该工艺残余物。所述等离子体至少近似不含卤素。在本专利技术的另一方面，使用一等离子体反应器系统来至少从处理对象上去除工艺残余物，其中该工艺残余物形成在该处理对象上，至少部分为从处理对象上去除注入光阻剂的结果。在一腔室中利用与氧气结合的含氢气体产生等离子体，整个气体混合物包括至少15％的氢气，其方式使得工艺残余物遭受等离子体，以用来去除该工艺残余物。附图说明通过结合附图参照下述详细说明将了解本专利技术，对附图简要说明如下。图1是根据本专利技术使用的一处理系统的正视示意图；图2是流程图，示出了根据本专利技术实施的具有更多优点的整个方法的一个实施例，用于从加工对象上去除离子注入光阻剂层；图3和4是横截面示意图，示出了当光阻剂暴露于离子注入种时注入外壳的形成；图5是横截面示意图，示出了根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种至少用于从处理对象上去除工艺材料外壳的等离子体反应器系统，包括：处理室，在该处理室中利用与氧气结合的烃气体产生等离子体，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除所述工艺材料外壳，所述等离子体至少近似没有卤素。

【技术特征摘要】
US 2002-9-18 60/412,0671.一种至少用于从处理对象上去除工艺材料外壳的等离子体反应器系统，包括处理室，在该处理室中利用与氧气结合的烃气体产生等离子体，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除所述工艺材料外壳，所述等离子体至少近似没有卤素。2.一种至少用于从处理对象去除工艺材料外壳的方法，包括以下步骤在处理室中利用与氧气结合的烃气体产生等离子体，所述等离子体至少近似没有卤素，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除所述工艺材料外壳。3.如权利要求2所述的方法，其中所述处理室是等离子体室，所述方法在等离子反应器系统中实施。4.一种至少用于从处理对象上去除工艺材料外壳的等离子体反应器系统，包括处理室，在该处理室中利用与氧气结合的含氢气体产生等离子体，所述等离子体基本没有卤素，整个气体混合物包括至少15％的氢，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除所述工艺材料外壳。5.一种至少用于从处理对象去除工艺材料外壳的方法，包括以下步骤在处理室中利用与氧气结合的含氢气体产生等离子体，所述等离子体基本没有卤素，整个气体混合物包括至少15％的氢，其方式使得工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除所述工艺材料外壳。6.如权利要求5所述的方法，其中所述处理室是等离子体室，所述方法在等离子反应器系统中实施。7.一种至少用于从处理对象上去除工艺材料外壳的等离子体反应器系统，包括处理室，在该处理室中利用与氧气结合的气体产生不含卤素的等离子体，其方式使得在所述等离子体中产生CH2基和CH3基中的至少一种，从而使工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除工艺材料外壳。8.一种至少用于从处理对象去除工艺材料外壳的方法，包括以下步骤在处理室中利用与氧气结合的气体产生不含卤素的等离子体，其方式使得在所述等离子体中产生CH2基和CH3基中的至少一种，从而使工艺材料外壳遭受等离子体，以用来去除工艺材料外壳。9.一种至少用于从处理对象上去除光阻剂层的等离子体反应器系统，所述光阻剂层包括通过使光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳，所述系统包括处理室，所述处理对象被支承在该处理室中；第一装置，在所述处理室中利用与氧气结合的氢气产生不含卤素的第一等离子体，其方式使得所述最外面的外壳遭受该第一等离子体，以用来至少去除该最外面的外壳的相当大的部分，从而使光阻剂层的最里面的部分留在处理对象上；第二装置，用于至少去除所述光阻剂层的所述最里面的部分的相当大的一部分，有残余物残留在该处理对象上，所述残余物涉及光阻剂层的所述最外面的外壳和最里面部分中的至少一个；和第三装置，利用与氧气结合的烃气体产生不含卤素的第二等离子体，将残余物暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上去除所述残余物。10.一种至少用于从处理对象上去除光阻剂层的方法，所述光阻剂层包括通过使光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳，所述方法包括将所述处理对象支承在处理室中；在所述处理室中利用与氧气结合的氢气产生不含卤素的第一等离子体，其方式使得所述最外面的外壳遭受该第一等离子体，以用来至少去除该最外面的外壳的相当大的部分，从而使光阻剂层的最里面的部分留在处理对象上；至少去除所述光阻剂层的所述最里面的部分的相当大的一部分，有残余物残留在该处理对象上，所述残余物涉及光阻剂层的所述最外面的外壳和最里面部分中的至少一个；和利用与氧气结合的烃气体产生不含卤素的第二等离子体，将残余物暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上去除所述残余物。11.一种至少用于从处理对象上去除光阻剂层的等离子体反应器系统，所述光阻剂层包括通过使光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳，其方式使得可能额外形成注入残余物，所述系统包括处理室，所述处理对象被支承在该处理室中；第一装置，在所述处理室中利用与氧气结合的氢气产生第一等离子体，从而该第一等离子体基本不含卤素，并且其方式使得至少所述最外面的外壳遭受该第一等离子体，以便去除该最外面的外壳的至少一部分，从而使所述光阻剂层的下层部分以及至少一部分所述注入残余物留在处理对象上；和第二装置，利用与氧气结合的烃气体产生第二等离子体，从而该第二等离子体基本不含卤素，并且将所述光阻剂层的下层部分和注入残余物的任何残留部分暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上将其去除。12.一种至少用于从处理对象上去除光阻剂层的方法，所述光阻剂层包括通过使光阻剂暴露于离子注入源而形成的最外面的外壳，其方式使得可能额外形成注入残余物，所述方法包括将所述处理对象支承在处理室中；在处理室中利用与氧气结合的氢气产生第一等离子体，从而该第一等离子体基本不含卤素，并且其方式使得至少所述最外面的外壳遭受该第一等离子体，以便去除该最外面的外壳的至少一部分，从而使所述光阻剂层的下层部分以及至少一部分所述注入残余物留在处理对象上；和利用与氧气结合的烃气体产生第二等离子体，从而该第二等离子体基本不含卤素，并且将所述光阻剂层的下层部分和注入残余物的任何残留部分暴露于该第二等离子体，以便从处理对象上将其去除。13.一种至少用于从处理对象上去除工艺残余物的等离子体反应器系统，该工艺残余物形成在该处理对象上，至少部分为从处理对象上去除离子注入光阻剂的结果，所述系统包括处理室，在该处理室中利用与氧气结合的烃气体产生等离子体，其方式使得工艺残余物遭受该等离子体，以便用来去除该工艺残余物，所述等离子体至少近似不含卤素。14.一种至少用于从处理对象上去除工艺残余物的方法，该工艺残余物形成在该处理对象上，至少部分为从处理对象上去除离子注入光阻剂的结果，所述方法包括在处理室中利用与氧气结合的烃气体产生至少近似不含卤素的等离子体，其方式使得工艺残余物遭受该等离子体，以便用来去除该工艺残余物。15.一种至少用于从处理对象上去除工艺残余物的等离子体反应器系统，该工艺残余物形成在该处理对象上，至少部分为从处理对象上去除离子注入光阻剂的结果，所述系统包括处理室，在该处理室中利用与氧气结合的含氢气体产生基...

【专利技术属性】
技术研发人员：勒内乔治，约翰扎贾克，丹尼尔J迪瓦恩，克雷格兰夫特，安德烈亚斯卡达瓦尼克，
申请(专利权)人：马特森技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]