CN101410941B - 用于去除衬底上的残留物的刻蚀后处理系统 - Google Patents

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CN101410941B CN2007800113224A CN200780011322A CN101410941B CN 101410941 B CN101410941 B CN 101410941B CN 2007800113224 A CN2007800113224 A CN 2007800113224A CN 200780011322 A CN200780011322 A CN 200780011322A CN 101410941 B CN101410941 B CN 101410941B
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Abstract

本发明描述了用于去除光刻胶和在刻蚀工艺期间形成的刻蚀残余物的刻蚀后处理系统。例如，刻蚀残余物可以包括含卤素材料。刻蚀后处理系统包括真空室、耦合到真空室的自由基产生系统、耦合到自由基参数系统并被配置来将反应自由基分配在衬底上方的自由基气体分配系统、以及耦合到真空室并被配置来支撑衬底的高温支座。高温支座包括被配置来最小化衬底滑动的刻槽上表面。

Description

用于去除衬底上的残留物的刻蚀后处理系统
相关申请的交叉引用
本申请与同日提交且律师案卷号为no.287925US的题为“METHODOF REMOVING RESIDUE ON A SUBSTRATE”的共同未决美国专利申请no.xx/xxx，xxx以及同日提交且律师案卷号为no.287929US的题为“GASDISTRIBUTION SYSTEM FOR A POST-ETCH TREATMENT SYSTEM”的共同未决美国专利申请no.xx/xxx，xxx相关，这些申请的全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及用于处理衬底的方法和设备，并更具体而言，涉及用于在刻蚀工艺之后的衬底的损伤减少处理的刻蚀后处理系统。
背景技术
在半导体处理期间，可以利用(干法)等离子体刻蚀工艺沿着被图案化在硅衬底上的精细线路或在被图案化在硅衬底上的过孔或接触内去除或刻蚀材料。等离子体刻蚀工艺通常涉及将具有位于其上的图案化保护掩模层(例如光刻胶层)的半导体衬底放置在处理室中。一旦衬底被放置在室中，在对真空泵进行节流控制以实现环境处理压力的同时，将可电离的离解气体混合物以预定流率引入到室中。此后，当通过经由射频(RF)功率以电感或电容方式的传输或者经由利用例如电子回旋共振(ECR)的微波功率所加热的电子来使所存在的气体物质的一部分电离时，形成等离子体。另外，被加热的电子用于使环境气体物质中的一些物质离解并产生适于暴露表面化学刻蚀的一种(或多种)反应物质。一旦形成了等离子体，由等离子体刻蚀衬底的被选择的表面。可以调节该工艺以实现合适的条件以在衬底的被选择区域中刻蚀各种特征结构(例如，沟槽、过孔、触头等)，所述合适的条件包括合适的期望反应物和离子群的浓度。需要刻蚀的这些衬底材料包括二氧化硅(SiO2)、低介电常数(即，低k)的介电材料、多晶硅和氮化硅。一旦利用例如干法等离子体刻蚀将图案从图案化掩模层转移到其下层，经由灰化(或剥离)工艺去除光刻胶的剩余层和刻蚀后残余物。例如，在传统的灰化工艺中，将具有剩余光刻胶层的衬底暴露于通过引入双原子氧(O2)并使得电离/离解形成的氧等离子体。但是，在衬底附近的等离子体的形成可以导致不受控地暴露于高能带电粒子(例如，高能电子等)和电磁(EM)辐射(例如，紫外(UV)辐射)，这可以引起对其下层和/和衬底的损伤，对于器件制造商而言这是不可接受的。
发明内容
本发明涉及用于处理衬底的系统，并涉及用于利用原子或分子自由基来处理衬底的系统。
根据一个实施例，描述了用于利用原子或分子自由基流来去除衬底上的残余物的处理系统。根据另一实施例，处理系统包括：处理室，其包括处理空间；远程自由基产生系统，其耦合到所述处理室并被配置来接收处理气体并由所述处理气体产生自由基，并将所述自由基传输到所述处理室中所述衬底上方的所述处理空间；支座，其耦合到所述处理室并被配置来支撑所述处理室的所述处理空间中的衬底并控制所述衬底的温度。所述支座包括形成在所述支座的上表面中的一个或多个槽，并且其中所述一个或多个槽中的至少一个延伸到所述支座的边缘。该系统中还包括真空泵吸系统，其耦合到所述处理室并被配置来抽空所述处理室。根据本发明的另一方面，处理系统包括：处理室，其包括处理空间；以及远程自由基产生系统，其耦合到所述处理室并被配置来接收处理气体并由所述处理气体产生自由基，并且将所述自由基传输到所述处理室所述衬底上方。用于以最小化所述衬底的滑动的方式支撑所述衬底的装置放置在所述处理室中。还包括用于加热所述衬底的装置以及真空泵吸系统，所述真空泵吸系统耦合到所述处理室并被配置来抽空所述处理室。
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工艺过程的示意性表示；
图2示出了根据本发明的实施例的处理系统的示意图；
图3示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图4示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图5示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图6A和6B示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图7示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图8A和8B示出了根据本发明的另一实施例的处理系统的示意图；
图9表示根据本发明的实施例的衬底夹持器的上表面的俯视图；
图10表示根据本发明的另一实施例的衬底夹持器的上表面的俯视图；
图11表示根据本发明的另一实施例的衬底夹持器的上表面的俯视图；并且
图12表示根据本发明的实施例去除衬底上的残余物的方法。
具体实施方式
在下面的描述中，为了帮助对本发明的全面理解并且出于说明而非限制的目的，阐述了具体细节，例如处理系统的特定几何形状以及各种工艺的描述。然而，应当理解，在脱离这些具体细节的其他实施例中也可实施本发明。
在材料处理方法中，图案刻蚀包括将光敏材料(例如光刻胶)的薄层涂覆到衬底的上表面，其随后被图案化以提供用于在刻蚀期间将此图案转移到其下的位于衬底上的薄膜的掩模。光敏材料的图案化通常涉及使用例如微光刻系统由辐射源通过光敏材料的光罩(和相关光学元件)进行曝光，随后使用显影溶剂去除光敏材料的被辐射区域(如在正性刻胶的情况下)或未被辐射区域(如在负性光刻胶的情况下)。
例如，如图1A至1C所示，可以利用包括具有图案2的光敏层3的掩模(例如图案化的光刻胶)将特征图案转移到衬底5上的薄膜4中。例如使用干法等离子体刻蚀将图案2转移到薄膜4以形成特征结构6，并在刻蚀完成时去除掩模3。传统地，通过将衬底浸没在诸如氧等离子体之类的等离子体中来去除掩模3以及诸如来自多晶硅刻蚀的卤素残余物之类的其他残余物，并使剩余的掩模和刻蚀后残余物灰化(或剥离)。但是，当对具有敏感或精密结构或层的衬底进行干法清洁时，例如在半导体制造的线前端(FEOL)应用期间，直接暴露于等离子体由于高能(带电)粒子、电磁辐射等的存在而可能具有有害的效应。
根据一个实施例，图2中描绘了处理系统100，其包括处理室110，处理室110具有被配置来支撑衬底125的支座120，在衬底125上进行诸如刻蚀后处理工艺之类的处理工艺。衬底125可以例如是半导体衬底、晶片或液晶显示器。另外，自由基产生系统115经由自由基输运系统140耦合到处理室110。
处理室110还通过管道和压力控制系统(例如，真空阀等)耦合到真空泵吸系统170，其中泵吸系统170被配置来将处理室110、自由基输运系统140、和自由基产生系统115抽空到适于在衬底125上进行处理工艺并适于在自由基产生系统115中产生自由基的压力。
仍参考图2，自由基产生系统115被配置来由气体供应系统160通过一个或多个气体供应管道162供应的处理气体来远程地产生原子自由基或分子自由基或两者。在自由基产生系统115中远程地形成的自由基通过自由基输运系统140传输并被引入到衬底125上方的处理空间145。自由基输运系统140在提供对自由基流动的最小阻抗并抑制自由基在到达衬底表面之前的再结合的同时将自由基引到处理空间145。例如，自由基输运系统可以包括具有耦合到自由基产生系统115的出口的管道入口和耦合到处理室110的管道出口的管道。
自由基产生系统115被配置来产生一种或多种化学自由基，这些自由基被配置来在对衬底125具有最小损伤的情况下与剩余掩模层或残余光刻胶、刻蚀后残余物等发生化学反应并将其去除。例如，自由基产生系统115可以包括上游等离子体源，其被配置来由包括含氧气体或含氟气体或两者的处理气体产生氧或氟自由基。例如，处理气体可以分别包括氧气(O2)、CO、CO2、NO、NO2、N2O(或更一般地，NxOy)、N2、三氟化氮(NF3)、NH3、O3、XeF2、CIF3或C3F8(或更一般地，CxFy)、或其中两者或更多者的组合。自由基产生系统115可以包括可从MKSInstruments Inc.商业获得的
Figure G2007800113224D00051
反应气体发生器、
Figure G2007800113224D00052
产品(90Industrial Way，Wilmington，MA01887)。
除了将处理气体供应到自由基产生系统115之外，气体供应系统160还可以被进一步配置来将辅助处理气体通过一个或多个气体供应管道162供应到自由基产生系统115。辅助处理气体可以用作载气以帮助将自由基产生系统115中形成的自由基传输到处理空间145，或者辅助处理气体可以用于稀释处理气体和由处理气体形成的自由基。辅助气体可以包括惰性气体，例如稀有气体(即，He、Ne、Ar、Kr、Xe)或氮气(N2)或其组合。例如，将氮气与氧气(O2)一起添加到自由基产生系统115可以帮助O2的离解。另外，气体供应系统160可以被配置来将辅助处理气体通过一个或多个气体供应管道164直接引到处理室110。
虽然未示出，但是气体供应系统160可以包括一个或多个气体源、一个或多个控制阀、一个或多个过滤器和/或一个或多个质量流量控制器。例如，处理气体或辅助处理气体的流率可以在从约1sccm(每分钟标准立方厘米)到约10000sccm(即，10每分钟标准公升，slm)的范围内。例如，处理气体或辅助处理气体的流率可以在从约1slm到约5slm的范围内。又例如，处理气体或辅助处理气体的流率可以在从约3slm到约5slm的范围内。
在自由基产生系统115的下游，自由基流动通过自由基输运系统140并流入处理室110内的处理空间145。自由基输运系统140可以耦合到蒸汽管线温度控制系统(未示出)以控制温度。例如，温度可以设定为从约20摄氏度到约100摄氏度的范围内，并作为另一个示例，温度可以设定为从约40摄氏度到约80摄氏度的范围内。另外，例如，自由基输运系统140的特征可以在于超过约50公升/秒的高传导率。
一旦自由基流动进入处理空间145，自由基就与衬底125的表面上的残余物发生化学反应。支座120被配置来利用耦合到温度控制系统130并嵌入在支座120内的加热元件135来升高衬底125的温度。加热元件135可以是电阻加热元件，或者加热元件135可以包括热电器件的阵列。在未决的题为“METHOD AND APPARATUS FOR RAPID TEMPERATURECHANGE AND CONTROL”的美国专利申请No.10/809,787中提供了用于在衬底夹持器中使用热电器件的更多细节，该申请的全部内容通过引用结合于此。例如，温度控制系统130可以被配置来将衬底125的温度升高至高达约500℃。在一个实施例中，衬底温度可以在从约40℃到约500℃的范围内。在另一实施例中，衬底温度可以在从约100℃到约300℃的范围内。另外，处理室110可以耦合到被配置来控制室壁的温度的温度控制系统130。
除了升高衬底125的温度之外，支座120还被配置来在处理期间支撑衬底125。支座120还可以包括抬升销组件(未示出)，其能够升高和降低三个或更多个抬升销，以使衬底125向着或离开支座120的上表面和处理室110中的转移平面竖直地转移。
在抬升销组件中，衬底抬升销可以耦合到共同的抬升销元件，并可以降低到支座120的上表面以下。利用例如电驱动系统(具有步进式电动机和螺杆)或气动驱动系统(具有气筒)的驱动机构提供了用于升高和降低共同的提示销元件的手段。衬底125可以经由机械转移系统(未示出)经过门阀(未示出)和对准在转移平面上的室馈通通路移入和移出处理室110，并被衬底抬升销接收。一旦从转移系统接收到衬底125，就可以通过降低衬底抬升销来将其降低到支座120的上表面。
本发明人已经认识到，诸如刻蚀后清洁系统之类的传统处理系统包括用于夹持衬底的衬底夹紧机构(例如，静电卡盘)，和/或用于帮助衬底的温度控制的衬底背侧气流系统。虽然对于本发明的一些实施例可以使用这些特征，但是本发明人已经确定，衬底夹紧和/或晶片背侧气流对于刻蚀后清洁处理是不必要的，尤其是在使用远程自由基产生器的情况下。即，本发明人发现，刻蚀后清洁系统的支座可以简化以显著降低成本。因此，根据本发明的一个实施例，处理系统包括不具有夹紧机构、不具有背侧气流机构、或者不具有这些特征中的任一者的支座。
为了防止衬底在支座120上移动或滑动，支座120的上表面可以刻有一个或多个槽，其中一个或多个槽中的至少一个延伸到支座的边缘。在将衬底125转移到支座120的上表面期间，支座120的上表面中的一个或多个槽例如使得能够允许衬底125的移动(或滑动)的润滑层的形成最小化。一个或多个槽中的至少一个延伸到支座120的边缘，以允许被陷在衬底125的背侧与支座120的上表面之间的环境气体(其可以引起润滑层的形成)的逃逸。
此外，在衬底125转移离开支座120的上表面期间，支座120的上表面中的一个或多个槽例如使得当将衬底125从支座120的上表面初始移动时衬底125对支座120的粘附(由于吸力)最小化。一个或多个槽中的至少一个延伸到支座120的边缘，以允许衬底125的背侧与支座120的上表面之间的环境气体穿过以容易抬离衬底。
现在参考图9至11，提供了用于将支座的上表面刻有一个或多个槽的数个示例。如图9-11中的任一者所示的支座构造可以用于本文所公开的任意处理系统。图9描绘了具有第一阵列的槽701和第二阵列的槽702的支座120，第一阵列的槽701和第二阵列的槽702形成了基本矩形图案。第一阵列的槽701和第二阵列的槽702基本彼此垂直并延伸到支座120的周缘。图10描绘了具有第一阵列的基本径向的槽801和第二阵列的基本环形的槽802的支座120′，第一阵列的基本径向的槽801和第二阵列的基本环形的槽802形成了基本环形的图案。第一阵列的槽801和第二阵列的槽802彼此基本垂直，并且第一阵列的径向槽801延伸到支座120′的周缘。图11描绘了具有延伸到支座120＂的周缘的基本径向的槽901的阵列的支座120＂。
如图2所示，排气管线将处理室110连接到真空泵吸系统170。真空泵吸系统170包括真空泵，以将处理室110排空到期望的真空程度，并在处理期间将气态物质从处理室110去除。自动压力控制器(APC)和可选的阱可以与真空泵串联使用。真空泵可以包括干粗抽泵。或者，真空泵可以包括能够具有高达5000公升每秒(和更高)的泵吸速度的涡轮分子泵(TMP)。在处理期间，处理气体或辅助处理气体或其任意组合可以被引入到处理室110中，并且可以通过APC调节室压。例如，室压可以在从约1mTorr到约50Torr的范围内，并在另一示例中，室压可以在从约1Torr到约10Torr的范围内。APC可以包括蝴蝶阀或门阀。阱可以收集来自处理室110的副产物。
另外，处理系统100内的任意元件可以涂覆有陶瓷材料，例如氧化铝或氧化钇。例如，任意元件可以涂覆有选自由以下材料组成的组中的材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
仍参考图2，处理系统100还可以包括控制系统180，其被配置来操作和控制处理系统100的操作。控制系统180耦合到处理室110、支座120、温度控制系统130、自由基产生系统115、气体供应系统160和真空泵吸系统170。
控制系统180可以包括微处理器、存储器和数字I/O端口，数字I/O端口能够生成足以传输并激活处理系统100的输入以及监视来自处理系统100的输出的控制电压。而且，控制系统180耦合到处理室110、支座120、温度控制系统130、自由基产生系统115、气体供应系统160和真空泵吸系统170，并与之交换信息。存储在存储器中的程序被用于根据存储的处理方案控制处理系统100的前述组件。处理系统控制系统180的一个示例是可以从Texas，Dallas的Dell Corporation获得的DELL PRECISIONWORKSTATION610TM。控制系统180还可以实现为通用计算机、数字信号处理器等等。
但是，控制系统180可实现为响应于执行存储器中包含的一个或多个指令中的一个或多个序列的处理器来基于本发明的处理步骤执行微处理器中的一部分或全部的通用计算机系统。这些指令可以从诸如硬盘或可移除介质驱动器之类的其他计算机可读介质读取到控制器存储器中。多处理布置中的一个或多个处理器可以被用作控制器微处理器以执行主存储器中包含的指令的序列。在可选实施例中，可以代替软件指令或与软件指令结合使用硬线电路。于是，实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。
控制系统180可以包括诸如控制器存储器之类的至少一种计算机可读介质或存储器，以保存根据本发明教导编程的指令并包含实现本发明所需的数据结构、表、记录或其他数据。计算机可读介质的示例是紧致盘、硬盘、软盘、磁带、磁光盘、PROM(EPROM、EEPROM、闪存EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或其他磁介质、紧致盘(CD-ROM)或其他光介质、穿孔卡、纸带或其他具有孔图案的物理介质、载波(以下描述)或任何其他计算机可读的介质。
本发明包括存储在计算机可读介质中的任一种上或其组合上的软件，用于控制控制器180、用于驱动实现本发明的一个或多个设备、并/或用于使控制器能够与人类用户交互。这些软件可以包括但不限于设备驱动、操作系统、开发工具和应用软件。这些计算机可读介质还包括本发明的计算机程序产物以执行载实现本发明时执行的处理的全部或部分(如果处理是分布式的)。
本发明的计算机编码设备可以是任何可翻译或可执行编码机构，包括但不限于代码(script)、可翻译程序、动态链接库(DLL)、Java类、和完整的可执行程序。而且，为了更良好的性能、可靠性和/或成本，本发明的处理的部分可以是分布的。
此处使用的术语“计算机可读介质”表示参与向控制系统180的处理器提供指令以执行的任何介质。计算机可读介质可以采取许多形式，包括但不限于非易失性介质、易失性介质和传播介质。非易失性介质包括例如光盘、磁盘和磁光盘，诸如硬盘或可移除介质驱动器。易失性介质包括诸如主存储器之类的动态存储器。而且，计算机可读介质的各种形式可以涉及实现对控制器的处理器的一个或多个指令的一个或多个序列以用于执行。例如，指令可以最初承载在远程计算机的磁盘上。远程计算机可以远程地将用于实现本发明的全部或部分的指令加载到动态存储器中，并通过网络将指令发送到控制器180。
控制系统180可以位于处理系统100本地，或者可以经由因特网或内联网位于处理系统100的远程。从而，控制系统180可以利用直接连接、内联网或因特网中的至少一种与处理系统100交换数据。控制系统180可以耦合到客户位置(即，器件制作者等)处的内联网，或者耦合到供应商位置(即，设备制造商)处的内联网。此外，另一计算机(即，控制器、服务器等)可以经由直接连接、内联网或因特网中的至少一种访问控制系统180以交换数据。
如上所述，图2的处理系统100提供了远程自由基产生和将这种自由基输运到处理室内的衬底。这种配置可以允许诸如衬底的刻蚀后清洁之类的处理，同时最小化了能够由衬底附近的高能带电粒子引起的对衬底的损伤。但是，利用远程自由基产生器可以降低衬底的处理速率和/或引起衬底的不均匀处理。本发明人已经发现，诸如自由基输运系统的几何形状之类的设计特征可以影响自由基的均匀分布，以及自由基的再结合(其影响衬底处的处理速率)。一般而言，自由基向衬底表面的不受阻碍的流动减少了再结合以提高处理速率，但是对气流的阻碍(例如分配空间)可以提高均匀性，但降低了处理速率。因此，本发明的实施例包括控制均匀衬底处理和/或衬底处理速率的不同自由基输运系统。
现在参考图3，描述根据另一实施例的处理系统200。处理系统200可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统200包括自由基输运系统240，自由基输运系统240具有通过管道242耦合到自由基产生系统115的出口的气体分配增压腔244。气体分配增压腔将从管道242接收的自由基通过形成在气体分配板246中的多个开口分配在处理空间245内。气体分配增压腔244包含基本圆柱形的体积。
气体分配板246可以被设计为具有多个开口，所述多个开口的数量在从约1个开口到约1000个开口范围内，并理想地在从约10个开口到约100个开口的范围内。另外，例如，气体分配板246可以被设计为具有多个开口，每个开口具有从约1mm到约100mm范围内、并理想地在从约2mm到约20mm范围内的长度。
在一个实施例中，一个或多个开口均匀地分布在气体分配板246上。或者，在另一实施例中，一个或多个开口的分布不均匀。例如，气体分配板246的周边区域内的开口比在气体分配板246的中心区域内的开口多。
气体分配板246可以由诸如铝或阳极化铝之类的金属或者陶瓷制成。例如，气体分配板246可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氮化铝等制成。另外，气体分配板246可以涂覆有诸如氧化铝或氧化钇之类的陶瓷材料。例如，气体分配板246可以涂覆有选自由以下材料组成的组中的材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
现在参考图4，根据另一实施例描述处理系统300。处理系统300可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统300包括自由基输运系统340，自由基输运系统340具有耦合到自由基产生系统115的出口的气体扩散器344。气体扩散器344将从自由基产生系统115接收的自由基通过形成在气体分配板346中的多个开口分配在处理空间345内，其中气体分配板346耦合到气体扩散器344的出口。例如，气体扩散器344包括基本锥形的容积。另外，例如图4所示，气体扩散器344可以包括耦合到第二入口区域343的第一入口区域342。第一入口区域342和第二入口区域343可以例如是基本锥形的，其中第一入口区域342的半角小于第二入口区域343的半角。例如，第一入口区域342的半角可以小于或等于约45度。或者，例如，第一入口区域342的半角可以小于或等于约20度。还或者，例如，第一入口区域342的半角可以小于或等于约15度。气体分配板346可以例如与图3的实施例相似。
现在参考图5，根据另一实施例描述处理系统400。处理系统400可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统400包括自由基输运系统440，自由基输运系统440具有耦合到自由基产生系统115的出口的气体扩散器444。气体扩散器444将从自由基产生系统115接收的自由基分配在处理空间445内。例如，气体扩散器444包括基本锥形的容积。另外，例如图5所示，气体扩散器444可以包括耦合到第二入口区域443的第一入口区域442。第一入口区域442和第二入口区域443可以例如是基本锥形的，其中第一入口区域442的半角小于第二入口区域443的半角。例如，第一入口区域442的半角可以小于或等于约45度。或者，例如，第一入口区域442的半角可以小于或等于约20度。还或者，例如，第一入口区域442的半角可以小于或等于约15度。
现在参考图6A和6B，根据另一实施例描述处理系统500。处理系统500可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统500包括自由基输运系统540，自由基输运系统540具有耦合到自由基产生系统115的出口的气体扩散器544。气体扩散器544将从自由基产生系统115接收的自由基分配在处理空间545内。例如，气体扩散器544包括基本锥形的容积。或者，例如图6A所示，气体扩散器544可以包括耦合到第二入口区域543的第一入口区域542。第一入口区域542和第二入口区域543可以例如是基本锥形的，其中第一入口区域542的半角小于第二入口区域543的半角。例如，第一入口区域542的半角可以小于或等于约45度。或者，例如，第一入口区域542的半角可以小于或等于约20度。还或者，例如，第一入口区域542的半角可以小于或等于约15度。
如图6A和6B所示，扩散器板546位于气体扩散器544的第一入口区域542的出口和第二入口区域543的入口之间。或者，扩散器板546位于气体扩散器544的第二入口区域543的出口处。扩散器板546包括诸如圆盘之类的中心体548，中心体548由一个或多个支撑臂547(图6B中示出了两个支撑臂)支撑，留下了自由基可以流动通过的一个或多个通路549(图6B中示出了两个通路)。可以是圆形、矩形或任意形状的中心体548被配置来使从自由基产生系统115的输出发散的气流的轴向冲量减弱。可选地，如图4所示，气体分配板也可以用在扩散器板546的下游。
扩散器板546可以由诸如铝或阳极化铝之类的金属或者陶瓷制成。例如，扩散器板546可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氮化铝等制成。另外，扩散器板546可以涂覆有诸如氧化铝或氧化钇之类的陶瓷材料。例如，扩散器板546可以涂覆有选自由以下材料组成的组中的材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
现在参考图7，根据另一实施例描述处理系统600。处理系统600可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统600包括自由基输运系统640，自由基输运系统640具有耦合到自由基产生系统115的出口的气体扩散器644。气体扩散器644将从自由基产生系统115接收的自由基分配在处理空间645内。例如，气体扩散器644包括基本锥形的容积。另外，例如图7所示，气体扩散器444可以包括耦合到第二入口区域643的第一入口区域642。第一入口区域642和第二入口区域643可以例如是基本锥形的，其中第一入口区域642的半角小于第二入口区域643的半角。例如，第一入口区域642的半角可以小于或等于约45度。或者，例如，第一入口区域642的半角可以小于或等于约20度。还或者，例如，第一入口区域642的半角可以小于或等于约15度。
如图7所示，扩散器板646位于气体扩散器644的第一入口区域642的出口和第二入口区域643的入口之间。或者，扩散器板646位于气体扩散器644的第二入口区域643的出口处。扩散器板646可以例如被设计为与如图6A和6B所示的扩散器板546相似；但是，其还可以包括锥形中心体647，锥形中心体647由两个或多个支撑臂支撑，留下了自由基可以流动通过的两个或多个通路。可以是圆形、矩形或任意形状的锥形扩散器体647被配置来使从自由基产生系统115的输出发散的气流的轴向冲量减弱。可选地，如图4所示，气体分配板也可以用在扩散器板646的下游。
现在参考图8A和8B，根据另一实施例描述处理系统700。处理系统700可以例如与图2的实施例相似，其中相似附图标记表示相同或相似部件。处理系统700包括自由基输运系统740，自由基输运系统740具有耦合到自由基产生系统115的出口的气体扩散器744。气体扩散器744将从自由基产生系统115接收的自由基分配在处理空间745内。例如，气体扩散器744包括基本锥形的容积。另外，例如图8A所示，气体扩散器744可以包括耦合到第二入口区域743的第一入口区域742。第一入口区域742和第二入口区域743可以例如是基本锥形的，其中第一入口区域742的半角小于第二入口区域743的半角。例如，第一入口区域742的半角可以小于或等于约45度。或者，例如，第一入口区域742的半角可以小于或等于约20度。还或者，例如，第一入口区域742的半角可以小于或等于约15度。
如图8A和8B所示，扩散器板746位于气体扩散器744的第二入口区域743的出口处。扩散器板746可以例如被设计为与如图7所示的扩散器板646相似。扩散器板746包括锥形中心体747，锥形中心体747由一个或多个支撑臂支撑，留下了自由基可以流动通过的一个或多个通路。或者，扩散器板746包括被配置来支撑锥形中心体747的蒸汽分配板，其中多个开口749被形成为穿过扩散器板746的处于气体扩散器744的锥形中心体747的基部和第二入口区域743的内壁之间的周边区域。可以是圆形、矩形或任意形状的锥形中心体747被配置来使从自由基产生系统115的输出发散的气流的轴向冲量减弱。
仍然参考图8A和8B，处理系统700还可以包括支座边缘环750和/或扩散器板边缘环752，或包括两者，以阻挡处理气体超过衬底125的周缘流动到真空泵吸系统170。支座边缘环750或扩散器板边缘环752或两者可以被配置来将衬底125的周缘处的流通空间减小约10％到约80％(理想地从约20％到约50％)。这可以提供自由基在衬底上更均匀的分布，并/或可以提高衬底的处理速率。
支座边缘环750或扩散器板边缘环752或两者可以由诸如铝或阳极化铝之类的金属或者陶瓷制成。例如，每个环可以由石英、硅、氮化硅、碳化硅、氧化铝、氮化铝等制成。另外，每个环可以涂覆有诸如氧化铝或氧化钇之类的陶瓷材料。例如，每个环可以涂覆有选自由以下材料组成的组中的材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
图12表示根据实施例用于从衬底去除残余物的方法的流程图。流程图1000以将具有残余物的衬底布置在处理室中的支座上的1010开始。支座可以是图9-11的支座构造中的任意一种，并且处理室可以包括如图2至8所述的处理室中的任一者，或其任意组合。残余物可以包括来自刻蚀工艺的残余物。
在1020，将处理气体引到耦合到处理室的自由基产生室。在一个实施例中，处理气体包括NxOy，其中x和y是大于或等于1的整数。处理气体可以包括NO、N2O或NO2中的一种或多种，或者其中两种或更多种的组合。优选地，处理气体包括N2O，其被预期在使用诸如本文所揭示的那些远程自由基产生系统时提供良好的处理速率。如下所讨论的，NxOy气体可以与N2和/或O2一起使用，或不与N2和/或O2一起使用。或者，处理气体还包括含氧气体，例如O2、CO或CO2，或者其中两种或更多种的组合。本发明人已经认识到，虽然含氧气体由于对衬底的可能损伤而对于本地等离子体是不期望的(尤其在FEOL操作中)，但是在远程自由基产生器中使用的含氧气体可以在最小化损伤的同时促进衬底的处理速率。或者，处理还包括含氮气体，例如N2、NH3或NF3，或者其中两种或更多种的组合。或者，处理气体还包括含卤素气体，例如CxFy，其中x和y是大于或等于1的整数。又或者，处理气体还包括N2和O2。又或者，处理气体由N2O、N2和O2组成。或者，处理气体还包括诸如稀有气体之类的惰性气体。
例如，处理参数空间可以包括约1到约10Torr的室压、从约3到约5slm范围内的处理气体流率、以及从约100摄氏度到约300摄氏度范围内的支座温度。
在1030，在自由基产生室中形成处理气体的自由基。可以通过形成等离子体并引起处理气体的离解来形成自由基。或者，可以采用用于使处理气体离解的其他技术，包括诸如紫外(UV)辐射之类的电磁(EM)辐射
在1040，将由处理气体形成的自由基从自由基产生室传输到处理室。例如，自由基可以通过如图2至8所述的自由基输运系统中的任一者或其任意组合来传输。
在1050，将衬底暴露于自由基流，并去除残余物。衬底可以在不暴露于自由基产生室中的等离子体的情况下暴露于自由基。
尽管以上只详细描述了本发明的某些示例性实施例，但是本领域技术人员将很容易意识到，在示例性实施例中可以作出许多修改，而实质上不脱离本发明的新颖教导和优点。因此，所有这些修改都应当包括在本发明的范围内。

Claims (27)

1.一种处理系统，包括：
处理室，其包含处理空间；
远程自由基产生系统，其耦合到所述处理室并被配置来接收处理气体并由所述处理气体产生自由基，并将所述自由基传输到所述处理室中衬底上方的所述处理空间；
支座，其耦合到所述处理室并被配置来支撑所述处理室的所述处理空间中的衬底并控制所述衬底的温度，其中所述支座包含形成在所述支座的上表面中的一个或多个槽，并且其中所述一个或多个槽中的至少一个延伸到所述支座的最外周边缘，所述支座不具有背侧气流机构；以及
真空泵吸系统，其耦合到所述处理室并被配置来抽空所述处理室。
2.如权利要求1所述的处理系统，还包括：
气体分配系统，其耦合到所述自由基产生系统的出口并被配置来将所述自由基分配在所述衬底上方。
3.如权利要求1所述的处理系统，其中所述支座包含被配置来控制所述衬底的所述温度的一个或多个加热元件，或者一个或多个冷却元件，或者其组合。
4.如权利要求1所述的处理系统，其中所述支座由其上具有涂层的铝形成。
5.如权利要求4所述的处理系统，其中所述涂层是阳极层。
6.如权利要求4所述的处理系统，其中所述涂层包含至少一种III族元素。
7.如权利要求4所述的处理系统，其中所述涂层包含选自由以下材料组成的组中的至少一种材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
8.如权利要求1所述的处理系统，其中所述支座包含具有一个或多个电阻加热元件的加热控制元件。
9.如权利要求1所述的处理系统，其中所述支座包含具有一个或多个热电器件的加热控制元件。
10.如权利要求1所述的处理系统，其中所述处理室由其上具有涂层的铝形成。
11.如权利要求10所述的处理系统，其中所述涂层是阳极层。
12.如权利要求10所述的处理系统，其中所述涂层包含至少一种III族元素。
13.如权利要求10所述的处理系统，其中所述涂层包含选自由以下材料组成的组中的至少一种材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
14.如权利要求2所述的处理系统，其中所述气体分配系统包括：
气体分配板，其用于将所述自由基通过多个开口分配在所述处理室内；以及
增压腔，其耦合到所述自由基产生系统的所述出口，并被配置来从所述自由基产生系统接收所述自由基并将所述自由基供应到所述气体分配板中的所述多个开口。
15.如权利要求14所述的处理系统，其中所述气体分配板由其上具有涂层的铝形成。
16.如权利要求15所述的处理系统，其中所述涂层是阳极层。
17.如权利要求15所述的处理系统，其中所述涂层包含至少一种III族元素。
18.如权利要求15所述的处理系统，其中所述涂层包含选自由以下材料组成的组中的至少一种材料：Al2O3、Sc2O3、Sc2F3、YF3、La2O3、Y2O3和DyO3。
19.如权利要求1所述的处理系统，还包括：
处理气体供应系统，其耦合到所述自由基产生系统，并被配置来将所述处理气体供应到所述自由基产生系统。
20.如权利要求19所述的处理系统，其中所述处理气体供应系统被配置来供应O2、N2、NO、NO2、N2O、CO、CO2、NH3、NF3或CF4中的一种，或者其中两种或更多种的组合。
21.如权利要求20所述的处理系统，还包括：
边缘环，其耦合到所述处理室并被配置来围绕所述处理空间以阻挡自由基流动超过所述衬底的周缘。
22.如权利要求21所述的处理系统，其中所述边缘环包括耦合到所述支座的周缘的支座边缘环。
23.如权利要求2所述的处理系统，还包括：
边缘环，其耦合到所述处理室并被配置来围绕所述处理空间以阻挡自由基流动超过所述衬底的周缘，其中所述边缘环包括耦合到所述气体分配系统的周缘的边缘环。
24.如权利要求1所述的处理系统，其中所述一个或多个槽包括：
沿着第一方向延伸的第一阵列的槽；以及
沿着与所述第一方向垂直的第二方向延伸的第二阵列的槽。
25.如权利要求1所述的处理系统，其中所述一个或多个槽包括第一阵列的径向的槽。
26.如权利要求25所述的处理系统，其中所述一个或多个槽还包括：
与所述第一阵列的槽的垂直的第二阵列的环形的槽。
27.一种处理系统，包括：
处理室，其包含处理空间；
远程自由基产生系统，其耦合到所述处理室并被配置来接收处理气体并由所述处理气体产生自由基，并将所述自由基传输到所述处理室所述衬底上方；
放置在所述处理室中用于以最小化所述衬底的滑动的方式支撑所述衬底的装置，其中，所述用于支撑所述衬底的装置包含形成在所述装置的上表面中的一个或多个槽，并且其中所述一个或多个槽中的至少一个延伸到所述用于支撑所述衬底的装置的最外周边缘，所述用于支撑所述衬底的装置不具有背侧气流机构；
用于加热所述衬底的装置；以及
真空泵吸系统，其耦合到所述处理室并被配置来抽空所述处理室。
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