TW200414279A - System and method for removing process material crust photoresist layer, or process residue from a treatment object - Google Patents

System and method for removing process material crust photoresist layer, or process residue from a treatment object Download PDF

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Daniel J Devine
Craig Ranft
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Description

立、赞明說明(1) 【發::屬之技術領域 特別是有::2::::半導體和平面顯示器的製程, 阻外殼的移除。 ,阻的移除,其揭示離子佈植光 【先前技術】 元件製 在 述基板 的表面 石夕、氮 後,這 程中趨 阻材料 釋,這 趕出氫 學性質 些光阻 連結。 是外殼 習 移除硬 素,例 度的氫 仍然是 一般是 形成積 化矽或 些材料 入換雜 和一般 些改變 原子, 和鍵結 層和雙 這些改 造過程中 半導體晶 體電路元 是光阻以 必須被移 物質的光 光阻材料 性質的光 也因此在 結構。經 鍵和三鍵 變性質的 ,各種的 圓或平面 件。例如 在許多的 除。這些 阻材料。 之特性是 阻,已經 其渗透的 由分析這 的碳原子 光阻層的 材料係沉積在基板上。上 玻璃基板,以使部分基板 ’一裸晶片可以以二氧化 製程步驟中保護基板。之 材料可能包括在高摻雜製 這種經由離子佈植過的光 不同的。已經有理論解 有足夠的能量在其光阻中 所有深度當中,改變其化 些改變的光阻層顯現^這 一般,具有高程度的交互 表面一般稱作佈植外殼或 知技術已經發展 化的外殼。其中 如CF4。雖然許多 氣,對於移除佈 必須的媒介。然 出很多製程使用乾電漿製程以試 t成功的技術係在電漿中使用鹵 習知技術建議其它成份,例如低 植外殼有效或是有幫助,但使鹵 而,含有鹵素的電漿並不會對於 200414279 五、發明說明(2) 阻有選擇性,而可能傷害到晶圓上的元件或結構。 美國專利第4 8 6 1 4 2 4號中,有揭示一種方法係在氫氣 中不使用函素。然而’该扁專利揭示反而在電漿中使用氧 氣’其理由係因為其在氧氣中使用具有不確定性,非揮發 性的氧化物(例如,五氧化二磷),其揭示於該篇專利第j 頁’第50-57行。其值得有趣且值得注意的地方是,在第4 頁1第2 5—26行揭示的、在97%濃度的氮氣中,僅有使用3% 低濃度的氳氣。因此,在之後會說明該篇美國專利和本發 明所揭示的是相反的。 另外’美國專利第5 6 2 8 8 7 1號中,揭示使用包含電漿 之氫氣的方法。如同美國專利第48 6 1 424號,此篇引證案 使用不含氧的電漿,以避免在移除佈植外殼的過程中產生 上述的非揮發性的氧化物(第1頁,57 —64行)。更進一步, 其在另一步驟,在移除佈植外殼後,僅使用氧氣以移&佈 植外殼之下的大量的光阻(第2頁,29-4〇行)。因此,美國 專利第562887 1號及美國專利第486 1 424號和本發明以^所 揭示的是相反的。 此外,引證案亦揭示移除在移除佈植外殼和其下之光 阻的殘留物之實施範例。如以下所述的,其殘留^勿可以包 括任何濺擊出的矽或是二氧化矽(或是任何在基板上形成^ 的物質,例如碳化物或佈植的物質)。因為可能有超過一 種的佈植物質,美國專利第486 1 42 4號使用濕式蝕^匕 如硝酸,或是氧氣電漿以移除殘留物。這些後續的步驟 在佈植外殼移除後所實施的(第4頁,41—48)行。對於殘留
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專利第562887 1號 物的移除,美國專利第486 1 424號和美國 所使用的方法是相近的。 本發明提供一裝置和方法 多優點,會在以下的部分描述 其不使用鹵素 且具有許 【發明 在 漿反應 除反應 室中產 合氧氣 製程物 烷。其 内容】 接下來 糸統, 物體的 生一沒 和碳氫 體的外 另一特 殼是一般光阻 的。另 以移除 殘留物 一特徵 光阻層 更加詳細 其反應室 製程反應 有鹵素的 化合物氣 殼。其一 徵為,製 在進行離 ’碳氫化 沒有改變 的描述,其揭示具有一 中有一反應物體,及一 外殼。在本發明的一方 電漿(至少是近似),直 體形成,以在製程物體 特徵為,其碳氫化合物 程物體是一光阻,且其 :佈植時,在其光阻表 合物氣體和氧氣所形成 眭枭的部分,及離子佈 反應室的電 種方法以移 面,在反應 中電漿係組 上移除至少 氣體係為甲 製程物體外 面所形成 的電漿係用 植所產生的 在本發明之另一方面, 漿係不包含鹵素(至少是在一處理室產生一電漿,其電 氣,因此其全部的混合氣辦似 2,而是使用組合氧氣的氫 漿以移除製程物體外殼。括至少15%的氫氣,產生電 且另一特徵,氫氣係為一 $特彳玫為’ II氣係為純氫氣, 體。其又一特徵為其氣,氣含量為15%〜85%之混合氣 反應氣體的一丰。乳佔反應氣體的一半或是氫氣佔 丁 乃一特徼盔 y 馬’係使用氫氣和氧氣電漿以
200414279 五、發明說明(4) --- 移除光阻;®、、/7 士 k ^ 留物。Θ /又有改變性質的部分,及離子佈植所產生的殘 二月之另一方面,其係採用不包含鹵素的電漿,大 子以體:r聚中r至少一種叫或是叫分 w % R Μ ^勿體外片又。又一另一方面,本發明提供一種 阻#係;=統和方法,以從處理物體上移除光阻層。其光 層。G佈其最外的外嶋^ 使么a佈植所形成。其處理物體係放置在處理室中。 喂:ί^t的電漿而係由氫氣組合氧氣以形成第-電 ί其物:rr部分的外殼,以留 戈?::留物在處理物體上。其殘留物係和二卜 卜双或疋敢内層的部分有關。一二將 化合氣所形成’以移除處理:體:之=氳 方法上供電漿反應 最外的外殼層,其最外的外殼層係包括’-:形成’且可能產生殘留物。其 ;:】::佈植 t。-第-電襞,其不包含南素:係放置在處理室 形成,在處理室中移除處理物體声::氧氣所 留下外殼層下光阻層之最内層 =口^料殼,以 物。提供-不含齒素之第二電漿;t:部分的殘留 氧氣所形成,以移除外殼層下之光阻層==:二體和 子佈植所產生之殘留物。 处物體上離 第9頁 1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 200414279
本發明之另一方面,使用一種電漿反 處理物體上之製程殘留物。其製程殘留物係^ ^以移除 上之離子佈植光阻所產生的。—不含_素之電將^里,, 氫化合物氣體和氧氣在反應室中所形成, =^ ^ 物。 Μ移除製程殘留 μ ί ί 另—方面,使用—種電漿反應以,以移除 處理物體上之製程殘留物。其製程殘留物係 上移除離子佈植光阻時所產生的。一不含南素之;^物$ 由含氫之氣體和氧氣在反應室中所形成,因此其全=氣體 至少包含1 5%的氫氣,並以此氣體所產生之電漿移除 殘留物。 ” 【實施方式】 【實施例】 第一圖係揭示一感應電偶電漿反應系統1〇〇。一半導 體晶圓102係放置在一處理室106的支撐盤1〇4上。支撐盤 1 04可以藉由加熱系統加熱,或是藉由冷卻系統冷卻以在 製程中加熱或是冷卻晶圓。氣體係經由系統的抽氣出口 112抽出。支撐盤1〇4係支撐在一站立物上(未顯示)。支撐 盤可以是電性絕緣的或是選擇性的連接到RF偏壓。加速離 子係向晶圓方向推進,以加速製程的進行,請參照例如美 國專利第553423 1號。需注意的是此圖以及本發明的另外、 圖示並沒有按照尺度編彙以幫助讀者的了解。 一電裝反應室114係位於一處理室1〇6上。請注意,在
1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第10頁 200414279 五、發明說明(6) 1此可對一晶圓提供超過一 未在此彙示出來。一制t 6^ 便說明,其並 ⑽的各元件需要接地、,\\的頂部盤116係因電漿產生室 料形成。電漿產生室的周壁係使^係由例如1呂的導電材 非導電材料形成,且 大:例如石英或是氧化鋁的 的周壁係固定在基礎;。其電漿產生室 室的頂部蓋子116可反應V"/部盤η6。-電漿產生 電漿產生室μ θ η Α或疋其它的導電材料,或是和 电水座生至的周壁相同的材料所一 :厂”頂部蓋和電浆反應室之間以;供一真I::;1二 進口丨22係位於其頂部蓋丨18以引導氣體進入反應室 孫接2接電漿產生室的引導物,例如是引導線圈124, 係k供電源給電漿產生室。在本實施例中,其引導線圈 124係為銅管的螺旋狀線圈,且大致上包圍電漿產生室兩 ?或是四圈。其引導線圈亦可以為其它不同的樣式,例如 疋一圓錐形或是一煎餅形。引導線圈係經由一阻抗 或是一變壓器連接到RF來源126(未於圖中顯示)。其連接 引導RF供應器一般是以ISM標準頻率13. 56,27. 12, 4〇·68ΜΗζ ’或是其它13·56ΜΗζ 準頻率的譜波,但任 何1〜100MHZ之RF頻率皆可以接受。一般來說,電源係經由 阻抗調整網連接到線圈。RF能量一般是以5〇〇〜5〇〇〇w施加 在感應線圈。由於本發明是以組合誘導連結電漿反應器來 敘述,其它電漿反應器或是產生器都是可以被應用^因 此被了解的。以下提供一些電漿反應器做為參考選擇,但 1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第11頁 200414279
不供作限制其範圍,例如 微波反應器。 平板反應器,ERC反應器,及 y刀離法拉第遮罩1 28係在感應線圈〗24和電漿產生室 ,:。为離法拉第遮罩! 28的底部係位於反應室的頂部 ° Ϊ縮的圓形封條(未顯示)係在電裝反應室 口;、水產生至的頂部平板1 1 β間做真空封著。 ,為2罩128是接地的,其可以減少線圈和電漿之間 的電谷耦a 。但即使是電容耦合減少,仍然會有一些電容 麵合從遮罩的縫隙134穿出來。電容耦合的減少可以減少 電漿電位的調整,及半導體晶圓被帶電離子轟擊的影塑。 中性的粒子則持續的產生及流動到晶圓表面。如上所^, 然而本發明仍然可能有帶電離子轟擊半導體晶圓的現象, 但疋需了解勢能的非選擇性機械衝擊力量是伴隨著的。 在遮罩中形成的縫隙的數量和大小是可以變動以改 電容耦合的程度。在本示範性的實施例中,法拉第遮 128定義出狹長的,且大約是!公分寬,或是更小的縫 其縫隙係延著遮罩呈現I字型,且其中形成縫係的加大 徑的末端部分1 35。為了增加磁場耦合線圈丨24和電漿室 11 4中之電漿,因此將這些加大孔徑的末端部分包含在 内,然而必須最低限度的增加電場耦合。在本示範性 施例中,為使用20Omni的晶圓,法拉第遮罩的直徑大約日貝 20 0mm,其大約有8個縫係或者更多,且彼此是分=開的Ί 必須注意的是來源的直徑是可以比2〇〇mm還要大',且 允許有更多數目的縫係。(例如:3 0 0_晶圓、下—世代更
200414279 五、發明說明(8) 大的晶圓,^平面顯示面板系統,其可能需用到更大的電 漿來源。目鈾為止’光阻外殼的移除已在本發明中描述, 所以可以了解任何適用的法拉第遮罩丨28都可以被使用, 且事貫上’法拉第遮罩是不需要的。同時,亦可以了解I 縫隙的法拉第遮罩可以應用在感應電漿產生系統。然而, I縫隙法拉第遮罩可用在任何感應電漿反應器,以增加磁 場耦合,且沒有產生反向電場效應。再者,直角形的末端 部分是不需要的,且其它形狀也可利用以達到此突出之效 果。在本實施例中,末端孔徑部分丨35之高度gh(大約為 3 5mm),且和鄰接的末端孔徑部分間有不同的厚度s(大約 為12mm) 〇 請參照第1圖’氣體是由質量流動控制_MFC1、MFC2 控制,其中有開關閥。在本實施例中,MFC丨係用以導入氧 氣,通過一喷頭120。然而,MFC2係用以導入碳氫氣體, 例如:曱烷。形成有佈植過光阻外殼的晶圓係置於乾蝕刻 系統中,通入曱烷和氧氣的混和氣體。更佳者,通入5 〇 % 的曱烷混和5 0 %的氧氣、2 5 %的甲烷混和7 5 %的氧氣、7 5 °/◦的 曱烧混和2 5 %的氧氣。需注意的是,本實施例氣體以百分 比作為單位,一般也可以sccm作為單位。其它的製程參 數’可以使用感應線圈通入大約3 〇 〇 〇 W,且反應室1 〇 6的壓 力大約是3torr。一般,習知技術係以低能量和低壓力下 反應。如此,以習知技術的製程壓力和能量,而使用新的 反應氣體可得到比習知技術更佳的效果。然而,如後所 述’在移除佈植過光阻外殼的技術中,增加壓力和能量可
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200414279 五、發明說明(9) 以得到更佳的效果。若使用這些參數,佈植過光阻外殼可 以,分鐘2〜8微米的速度移除。之後的實驗也顯示,只有 少ϊ或是沒有任何殘留物遺留。本發明可應用任何可產生 低分子量碳氫分子團的氣體(CH2或⑶3)。例如:甲烷、丙 烷、乙烷、乙炔、丙二烯、丁二烯或甲基丙二烯、丙烷、 丁烯、環丙烷、二甲基胺、二甲基乙醚、二甲基丙烷、異 丁烷、乙烷、二丁炔、乙烯、亞丙烯或丙烯、甲醇或任何 付合上述要件的碳氫氣體。上述的氣體可以以丨5 8 5 %的 比例混和。 上述的碳氫氣體和氧氣之混合氣體不只移除佈植過後 的光阻外殼。易言之,混合氣體除了移除光阻外殼之外, 也移除之下沒有改變性質的光阻。此外,殘留物亦可以移 除。因此,可以調整製程以移除殘留物、佈植過後的光阻 外殼,及沒有改變性質的光阻。此外,本實施例所用之方 法可用一次的製程移除佈植過後的光阻外殼、沒有改變性 質的光阻、及殘留物,且上述物質之移除可以同時發生。 上述的製程亦同時對光阻外殼產生底切(under cu 11 i ng ),其係因為光阻層的側壁一般平行於離子佈植之 方向,也因此在側壁的光阻外殼會比表面的光阻外殼較 薄。所以,較薄之側壁光阻外殼會被移除,暴露出光阻, 因此造成底切。採用適當的電漿可連續的移除光阻外殼, 及其下主體光阻。目此應用順向蝕刻製程可完全暴露出光 阻層及,、上之/光阻外殼,並不需要用到反應離子餘刻步驟 RIE,此優點係歸因於上述底切的效果。
200414279 五、發明說明(ίο) 另外’氫氣可以由含氫氣體所取代。請參照第1圖, · 氫氣可以藉著MFC2導引到反應容器。氫氣組合氧氣亦可以 達到類似的效果。其中一較佳之範例為5〇%的氫氣組合5〇% 的氧氣。並且,在處理3 0 0mm的晶圓時以壓力為1 t〇rr的製 程條件移除光阻外殼,可以得到極佳的效果。另外,在氳 氣含量可在15%〜85%,製程壓力可以在〇·5〜41:〇1^的範圍。 再一次說明的是,氩氣和氧氣的混合氣體可以以一個製程 步驟移除(1)光阻外殼、(2 )光阻外殼之下沒有改變性質的 光阻、(3 )殘留物。再者,如上所述,上述u ) ( 2冗3 )的物 質可以連續的被移除。就如同碳氫氣體/氧氣所產生的電 籲 聚’適當比例的氫氣/氧氣電漿,在氣體順流的製程環境 中’亦可以以一個單一步驟,高效能的連續移除光阻外殼 和其下的光阻。如同碳氫氣體/氧氣所產生的電漿,適當 比例的氫氣/氧氣電漿亦可移除離子佈植光阻的殘留物, 其無關乎前製程是遺留何種殘留物的製程。 本發明避免在電漿中使用鹵素(例如:氟、氯、溴, 和,),其在本發明申請專利範圍中即說明”不含鹵素”。 ^疋指本發明之電漿不導入鹵素氣體,而不是只本發明實 轭中不會產生任何鹵素。本實施例的π不含鹵素,,是只實用 十的近似。士發明不用_素係因為鹵素對於光阻外殼沒有籲 遠擇性。易έ之,_素會攻擊處理標的,例如:形成有氧 化物的^圓,或是光阻之下的電路結構,造成不預期的蝕 刻或ί € :所:本發明僅用碳氣氣體或氫氣。 需注意的是’光阻本身是穩定的碳氫物質聚合鏈結。
200414279 五、發明說明(11) --- 也因此一習知技術避免使用含碳氫的電漿,因為其確定加 入碟氫會沉積碳氫物質或使佈植過的光阻表面聚合。其 中’光阻是甲烷移除兩個氫原子後之Cl所形成。已知的另 一習知技術係利用此反應,以達到CH2沉積的效果。所以, 由以上所述得知,習知技術皆是避免使用含碳氫的電漿。 由以上討論得知,習知技術係應用齒素分子以移除佈 植金屬外殼和殘留物。習知技術不應用含碳氫氣體之另外 二個理由是,當含氫氣體(包括氫本身)應用在電漿之中, 氯會立刻從電漿中清除i素分子。例如:如果存在有氯, 會形成氯化氫。因此會有從任何鹵素產生酸的影響,例 如·氯化氫、氟化氫、溴化氫、和碘化氫。如此減少鹵素 的應用’也因此習知技術使用之含氫濃度非常少以克服此 困^ °據此,習知技術皆認定氫會有效的移除_素,且對 $乾钱刻‘私造成損傷。上述論點和聚合作用的影響組 口 ’ 0兒明任何無法有效移除佈植之光阻外殼之問題,皆在 本發明被解決。 將也因此,本發明要解決理論上聚合作用的問題。在電 :中相對回含置的氧氣組合CH2,在光阻表面終結[仏鏈結 立的私序。也就是說,有足夠的氧氣以氧原子阻斷CH2鏈 的形成例如,HCH0很容易產生。這穩定的包含甲醛的分 :其通#在電漿中為氣態分子,當產生的時候,即被抽 枯。也因此,在本發明中部分導入的氧氣被碳氫氣體銷耗 掉。 本發明對於佈植光阻外殼和殘留物的移除,有顯著的
200414279 五、發明說明(12) 結果,至少部分是產生CH2或ch3分子。 需注意的是’本發明預期氫氣和氧氣以大約i 5 % ~ 8 5 % 的比例組合,對於光阻外殼有很顯著的移除效果。且發明 人已熟知使用含氫的習知技術。在電漿中加入含氫氣體, 例如:N扎、N2馬、& S或其氫化物,並施加高能量,和高壓 力應會有顯著的效果。其目的是增加氫分子和光阻外殼的 反應。綜上所述,本發明會更詳細整個移除佈植光阻外殼 和殘留物的方法。 請參照第2〜6圖,如第2圖所示,步驟2 〇 〇係為使用第j 圖的系統移除光阻外殼。第3及第4圖則揭示以基板2〇4剝 除光阻2 0 2開始形成佈植光阻過程(只揭示其一部分)。在 第)圖中,泰m的光阻202係暴露在離子206下(使用箭號標 不),形成包圍其下未改變性質部分212的佈植光阻外殼 2 j 0。摻雜物包括砷、磷和硼但不限定其範圍。上述佈^植 =能二常是大約在5〜5嶋的範圍。以高劑量的佈 植為例,劑置可以大於丨· 〇 χ 1〇15i〇ns/cm2。 請參照第4圖,原本的光阻層2〇2因為離子佈 至少3種不同的方法改變(在佈植後的任何組合 :員層2:4、趙U(含量較少)埋藏有無機嶋^ ^ 如.砷、磷、硼)。當這些佈植離子滲入 = 硬化。這光阻的碳化可以視為光 ^ 進一步,原本的光阻可以以第三種 ^ 變。當佈植離子攻墼渚右祧氺阻勺霜 一種方法改 卞文搫/又有被先阻包覆的區域,佈植離子可
2UU414279 五、發明說明(13) 以從基板上濺擊中历 π访、u ,出原子(通常基板的頂層214是矽或杲一气 化矽)。上述濺擊出的原次疋一虱 u , # rb Tt/ 曰开/成在頂層2 1 4和側壁2 1 ί使;::::=7分較少。上述之後兩個』應 ⑴包含上有厚/邊緣217。因此光阻外殼 請參照第2、4、和第5圖,步驟2〇 殼的步驟202開妒,卜碲十分# 两即但w尤阻和外 露在1 上述之佈值的光阻2〇2和外殼210係暴 嫂1吏用虱虱和虱軋產生的電漿20 2當中(以第5圖的箭頭 ^ 。如上所述,製程條件可以為兩者氣體是以50%的比 歹’此和,或是以接近1 5%〜85%的比例範圍混和。其 力可以為O.j〜4T〇rr,其上限值可以接近15T〇rr,較佳為 ITorr。接著,暴露在氫和氧的電漿222當中,其中光阻外 殼之下的光阻212應該會遺留在基板204上,如第5圖所 不。關於光阻外殼或其它效應產生之殘留物會在以 、JL·* 4 呵 述〇 °月參照第5圖’在步驟2 2 2移除光阻外殼,和步驟2 2 4 移除光阻外殼之下遺留在基板2〇4上的光阻212後,可以使 用任何習知的製程,其不限定只在包含氧的製程,亦可以 有包含氮和接近2%的氫。 請參照第6圖,在之後的步驟2 2 4,殘留物2 3 0可能還 遺留在基板2 0 4上。需注意的是,殘留物2 3 0為揭示清楚的 緣故,並沒有按照比例,而將其放大。上述之殘留物可以 包含(1)濺擊出的矽或是氧化矽(一氧化矽或是二氧或石夕, 或是任何在基板上形成的物質)。(2)碳化物質(3)佈值的
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物質。所以,殘留物2 3 〇包含上述任何物質,也就是說, 殘留物係為離子佈植後所殘留的物質。 在步驟2 32,殘留物230係以由氫氣和氧氣的混和氣體 所產生的電漿2 3 4移除(在第6圖以箭號標示)。如上所述, 甲烧氣體可以用作碳氫氣體,其中甲烷氣體的範圍為 7〜85%。更特別的,50%甲烷和50%氧氣、25%甲烷和75%氧 氣、、7 5%甲烷和25%氧氣,均已證明是有效的。製程壓力可 以為0·5〜4Torr,其上限值可以接近UTorr,較佳為1T〇rr 和3Torr均已證明是有效的。因為電漿會對光阻和殘留物 具有選擇性’而遺留其下沒有改變性質的結構,以上整個 且包含步驟232的方法證明是有效的。 仍明參照苐6圖’在本發明之一較佳實施例中,執行 完步驟222後,可以跳過步驟224,直接執行步驟232。也 就是說’步驟222之氫氣/氧氣電漿可以主要用作移除光阻 外殼。之後,在步驟232以碳氫氣體/氧氣電漿移除主體光 阻和1植殘留物。當然,上述的範例,很容易發生在電漿 下連繽的移除光阻外殼和主體光阻。請參照第1圖和第2 圖’需提供選擇氫氣或碳氫氣體向上流之MFC1。此部分的 手段可以為熟習此技藝人士由本發明所了解而實行的。 由上所述’在此和習知技術做一簡略的比較。4 2 4和 8 7 1號專利同樣的考慮到暴露光阻外殼在含氧的電漿,因 為其確定離子佈植所形成的氧化殘留物是非常難以移除 ,。相對,,本發明完全跳過這個假設,而使用氫氣組合 氧氣’或氫氣組合碳氫氣體所產生之電漿,其也得到很好
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的效果。在本發明所揭露,實施本發明之 物是非常微小的。根據本發明傑出的效果,=孔化之殘留 殼所產生的殘留物,不論其量為多少,均可=佈植光阻外 施移除。*此’本發明提出一新的光 =士發明之實 是佈植光阻外殼的移除。 、勺耗例,特別 和其它習知技術比較,不含氧的含氫 非常慢。因此,424和871號專利教導兩步驟蝕刻速率 其中氧氣係用在第二步驟以達到合理的蝕巧速除製私, 的,本發明含氧的電漿即使僅使用單一步驟、=。相對 好的可接受的㈣速率。易言之,碳氫氣體亦,可提供更
或氫氣/氧氣電漿可有效以單一步驟移除佈植二電J, 的主體光阻和殘留物。 卜双’其下 如上所述,本發明提供一實施例提供— 外殼例如是佈植的光阻的方法。其使用 氣以產生-不含氫的電漿,進而以上述的電二=二, 甲烷可供做一碳氫氣體。此電漿亦可以移除佈:外^ ;自 主體光阻和殘留物。此電漿可能同樣的使用含氫氣體 含氫氣體可能是氫氣組合氧氣。有些技術係使用氯氣/氧 的電漿處王里’並伴隨暴露在碳氫氣體/氧氣為基 礎的電漿。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其並非用以 限^本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神 和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保i 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 W
200414279 圖式簡單說明 f 1圖係顯不本發明處理系統的概略圖。 第2圖係顯不本發明從處理物體上移除離子佈植光阻 層的流程圖。 、第3圖-和第4圖係顯示本發明光阻外殼在離子佈植下 成的剖面示意圖。 變的移除光阻外… 其移ί6之圖:Λ示意本圖發明遺留下-繼^ 電漿反應系統 符號說明】 1 0 2〜半導體晶圓; I 0 6〜處理室; 114〜電漿反應室; II 8〜環狀封條; 1 24〜引導線圈; 1 2 8〜法拉第遮罩; 202〜剝除光阻; 206〜離子; 2 1 2〜未改變性質部分; 2 1 6〜側壁; 222〜電漿; 1 0 0〜感應電偶 104〜支撐盤; 11 2〜抽氣出口; 11 6〜頂部盤; 122〜氣體進口; 1 2 6〜R F來源; 1 3 5〜孔控的末端部分 204〜基板; 2 1 0〜佈植光阻外殼·, 2 1 4〜頂層; Λ ’ 21 7〜厚度邊緣; 2 3 0〜殘留物;
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Claims (1)

  1. 200414279 六、申請專利範圍 -制1r姑ί電漿反應系統,至少適用於從—處理物體移除 衣私材料外殼,包括·· 合氧氣其中該處理室中產生一使用一碳氫氣體組 二被移陕電,’使得放置在此電漿下的一製程材料外殼得 素。示,该電漿不含鹵素,至少是僅含非常微量的鹵 t如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 μ石反氣氣體在該電漿中產生低分子量的分子。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之電漿反應系統,其中 °〆氏刀子量的分子包括大體小於30之分子量。 兮ν4·如申請專利範圍第2項所述之電漿反應系統,其中 “ 7刀子在電漿中至少包括CH2分子和CH3分子其中之一。 令%如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 ^ ;私材料是光阻,且該製程材料外殼是由對於一處理物 一上之原光阻層進行離子佈植所形成的。 \如申請專利範圍第5項所述之電漿反應系統,其中 2衣私材料外殼係位於該原光阻層未改變性質的區域之 士 ^且由該碳氫氣體組合該氧氣的所產生之電漿係用以移 示。亥7光阻位於未改變性質的區域之上。 兮制\如申請專利範圍第6項所述之電漿反應系統,其中 二亡,材料外殼和該原光阻層未改變性質的區域係使用該 人氫氣體組合氧氣所產生的電漿連續的移除。 5 8 ·如申睛專利範圍第7項所述之電漿反應系統,其中 以電漿係使用向下流的電漿產生裝置所產生的。 第22頁 l〇12-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 200414279 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該處理物體是一半導體晶圓。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該碳氫氣體係佔所有混合物1 5%〜85%的比例和氧氣混和。 11.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該破氮氣體是曱烧。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 7 5%的曱烷和25%的氧氣形成一混和氣體。 1 3.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,更包 括一感應線圈以至少2 0 0W的能量導入能量到該電漿中。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,更包 括一感應線圈以至少3 0 0 0W的能量導入能量到該電漿中。 1 5.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,更包 括一平板反應器以產生該電漿。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,更包 括一微波電漿來源以產生該電漿。 1 7.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該處理室是在壓力大體為0.5〜15Torr的範圍。 1 8.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該處理室的壓力大體為3Torr。 1 9.如申請專利範圍第1項所述之電漿反應系統,其中 該處理室的壓力大體為ITorr。 2 0. —種適用於在一電漿反應系統中從一處理物體移 除一製程材料外殼的方法,包括下列步驟:
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    哕雷將一處理室中以一碳氫氣體與氧氣組合產生一電漿, 产^ =不3齒素’至少是僅含非常微量的鹵素,使得放置 2ι锻下的一製程材料外殼得以被移除。 雍糸j·如申請專利範圍第2 0項所述之適用於在一電漿反 二二15從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 Μ石反21虱體在該電漿中產生低分子量的分子。 i 如申凊專利範圍第2 1項所述之適用於在一電漿反 二低乂中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 ^刀子量的分子包括大體小於30之分子量。
    鹿系^ +如,申請專利範圍第21項所述之適用於在一電漿反 二直中兮伙一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 二了 ^分子在電漿中至少包括CH2分子和ch3分子其中之 如申請專利範圍第20項所述之適用於在一電漿反 從一處理物體移除-製程材料外殼的方法,其中 材料是光阻’且該製程材料外殼是由對於—處理物 γf原光阻層進行離子佈植所形成的,且該電漿是為 了接觸製程材料所產生的。
    25.如申请專利範圍第24項所述之適用於在一電漿反 :=中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 μ衣权材料外忒係位於該原光阻層未改變性質的區域之 且忒適用於在一電漿反應系統中從一處理物體移除一 I程材料外殼的方法係用以移除光阻該未改變性質的區
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    200414279 六、申請專利範圍 2 6 ·如申請專利範圍第2 5項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,包括 使用該電漿連續的移除該製程材料外殼和該原光阻層未改 變性質的區域。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括向下流的產生的電漿。 2 8.如申請專利範圍第2 〇項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該處理物體是一半導體晶圓。 29·如申請專利範圍第20項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該碳氫氣體係佔所有混合物15%〜85%的比例和氧氣混和。 30·如申請專利範圍第20項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該碳氫氣體是曱烷。 3 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 75%的曱烧和25%的氧氣形成一混和氣體。 3 2 ·如申請專利範圍第2 〇項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括以至少500W的能量導入能量到該電漿中。 33·如申請專利範圍第20項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包
    1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第25頁 200414279 六、申請專利範圍 -------- 括以至少5 0 0W〜50 0 0W的能量導入能量到該電漿中。 / 3 4 ·如申請專利範圍第2 0項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使该電漿室的在壓力大體為〇5〜15τ〇υ的範圍的步驟。 / 3 5 ·如申請專利範圍第2 0項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使4電浆室的在壓力大體為3 T 0 r r的步驟。 36·如申請專利範圍第2〇項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使該電漿室的在壓力大體為1T〇rr的步驟。 3 7 · —種電漿反應系統,至少適用於從一處理物體移 除一製程材料外殼,包括: 一處理室,其中該處理室中的產生一使用一含氫氣體 組合氧氣的電漿,以致於所有的氣體包括至少丨5%的氫 氣’使得放置在此電漿下的一製程材料外殼得以被移除, §玄電聚大體的不含_素。 3 8 ·如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,其 中該含氫氣體本質上包含氫氣。 3 9 ·如申請專利範圍第3 8項所述之電漿反應系統,其 中該氫氣和該氧氣組成大體各佔所有混和氣體的1 / 2。 4 0 ·如申請專利範圍第3 8項所述之電漿反應系統,其 中該其中該氫氣佔所有混合物的1 5%〜85%。 4 1 ·如申請專利範圍第38項所述之電漿反應系統,更 包括使該電漿室的在壓力大體為〇·5〜15Torr的範圍的步
    1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第26頁 200414279 六、申請專利顧 """ " - 驟。 4 2 ·如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,其 中該製程材料是光阻,且該製程材料外殼是由對於一處理 物體上之原光阻層進行離子佈植所形成的。 43·如申請專利範圍第42項所述之電漿反應系統,i 中該其中該製程材料外殼係位於該原光阻層未改變性;、 區域之上,且由該碳氫氣體組合該氧氣的所產生二] 用以移除該光阻未改變性質的區域之上。 …水係 44·如申請專利範圍第43項所述之電漿反應系統, 中該製程材料外殼和該原光阻層未改變性質的區域係傕用 該氫氣組合氧氣所產生的電漿連續的移除。 ’、用 4 5 ·如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,复 中邊處理物體是一半導體晶圓。 /、 46·如申請專利範圍第37項所述之電漿反應系統,复 中该含氫氣體係佔所有混合物1 5 %〜8 5 %的比例和氧氣混、 和 〇 47·如申請專利範圍第37項所述之電漿反應系統,更 包括一感應線圈以至少5 〇 〇w的能量導入能量到該電漿中。 48·如申請專利範圍第37項所述之電漿反應系統,更 包括一感應線圈以至,500〜 500 0w的能量導入能量到节 漿中。 ^ 49·如申請專利範圍第37項所述之電漿反應系統,更 包括一平板反應器以產生該電漿。 50·如申請專利範圍第37項所述之電默反應系統,更
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    200414279 六、申請專利範圍 包括一微波電漿來源以產生該電漿。 5 1.如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,其 中該處理室是在壓力大體為〇. 5〜15 Torr的範圍。 5 2 ·如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,其 中該處理室的壓力大體為3 Torr。 5 3 ·如申請專利範圍第3 7項所述之電漿反應系統,其 中該處理室的壓力大體為lTorr。 5 4. —種適用於在一電漿反應系統中從一處理物體移 除一製程材料外殼的方法,包括下列步驟: 在一處理室中的產生一使用一含氫氣體組合氧氣的電 漿,以致於所有的氣體包括至少1 5 %的氫氣,使得放置在 此電漿下的一製程材料外殼得以被移除,該電漿大致不含 鹵素。 5 5 ·如申請專利範圍第5 4項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該含氫氣體本質上包含氫氣。 5 6 ·如申請專利範圍第5 5項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該氩氣和該氧氣組成大體各佔所有混和氣體的1 / 2。 5 7 ·如申請專利範圍第5 6項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該氫氣佔所有混合物的1 5%〜85%。 5 8 ·如申請專利範圍第5 5項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包
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    括使该電漿室的在壓力大體為〇. 5〜丨5T〇rr的範圍的步驟。 / 5 9·如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該製程材料是光阻’且該製程材料外殼是由對於—處理物 體上之原光阻層進行離子佈植所形成的。 / 60·如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該處理物體是一半導體晶圓。 / 61·如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,其中 該含氫氣體係佔所有混合物15%〜85%的比例和氧氣混和'。 6 2 ·如申請專利範圍第5 4項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括以至少5 0 0 W的能量導入能量到該電漿中。 6 3.如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括以至少5 0 0〜5 0 0 0W的能量導入能量到該電漿中。 64·如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使該電漿室的在壓力大體為〇·5〜1 5Torr的範圍的步驟。 6 5 ·如申請專利範圍第5 4項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使該電漿室的在壓力大體為3Torr的步驟。 66.如申請專利範圍第54項所述之適用於在一電漿反
    1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第29頁 200414279 六、申請專利範圍 二二ί中從~處理物體移除一製程材料外殼的方法,更包 括使j電漿室的在壓力大體為灯…犷的步驟。 ^ 一制·種電漿反應系統,至少適用於從一處理物體移 示一衣程材料外殼,包括: 翁务理至,其中該處理室中的產生一使用一氣體組合 使得放,該電漿中產生至少一Cl分子及一CH3分子, 將大,& 此電漿下的一製程材料外殼得以被移除,該電 水大體的不含鹵素。 除一 6^—分種;適用於在一電漿反應系統中從一處理物體移 除ςj料外殼的方法,包括下列步驟: 少-CH二使及用一二體氧氣的電聚,該電聚中產生至 材料外嗖得U β 子,使传放置在此電漿下的一製程 6 一二被將移除’該電聚大體的不含函素。 9 · 種電漿反應系统,$ φ、益m . 除-光阻層,該光阻層包括 適用於從-處理物體移 暴露該光阻在一離子佈:二= '的外殼,該外殼係由 -處理室’其中該處理括$系統包括. 中; 至包括该處理物體支持於其 第一裝置,該第一裝置導 處理室處理室,該第一電漿係^ ^齒素一第一電漿至該 外層的外殼在第一電漿中,移盼印=氣組合氧氣,提供最 分,以在處理物體上留 ^ =層的外殼的約略—部 第-梦W,兮笼 層最内層的部分; 弟一衣置,该弟二裝置係至 内層部分之約略一部分, 以移除讜光阻層之最 以致於殘留物遺留在處理物體取 200414279 六、申請專利範圍 上,該殘留物係有關於最外層光阻外殼和最内層的光阻層 的一部分的其中之一;及 第三裝置,該第三裝置係用以產生一不含鹵素之第二 電漿,該第二電漿係使用碳氫氣體組合氧氣,暴露該殘留 物在該第二電漿中以從該處理物體上移除該殘留物。 7 0. —種適用於在一電漿反應系統中從一處理物體至 少移除一光阻層的方法’該光阻層包括一最外層的外殼’ 其中該最外層的外殼係由暴露在離子佈植源所形成的,包 括下列步驟: 在一處理室中支持一處理物體; 產生不含鹵素之一第一電漿至該處理室處理室,該第 一電漿係使用氫氣組合氧氣,提供最外層的外殼在第一電 漿中,移除最外層的外殼的約略一部分,以在處理物體上 留下光阻層最内層的部分; 移除該光阻層之最内層部分之約略一部分,以致於殘 留物遺留在處理物體上,該殘留物係有關於最外層光阻外 殼和最内層的光阻層的一部分的其中之一;及 產生一不含鹵素之第二電漿,該第二電漿係使用碳氫 氣體組合氧氣,暴露該殘留物在該第二電漿中以從該處理 物體上移除該殘留物。 7 1. —種電漿反應系統,至少適用於從一處理物體移 除一光阻層,該光阻層包括一最外層的外殼,該外殼係由 暴露該光阻在一離子佈植源形成的,另外可能產生外殼外 的佈植殘留物,該系統包括:
    I Η
    1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第31頁 414279 六、申請專利範圍 一處理室,其中該處理室包括該處理物體支持於其 中; 第了裴置,該第一裝置產生一第一電漿於該處理室 ’忒第一電漿係使用氳氣組合氧氣,以致於該第一電漿 致上不含i素,且提供最外層的外殼在第一電漿中,移 ^最外層的外殼的約略一部分,以在處理物體上留下光阻 層最内層的部分和該佈植殘留物之至少一部分; 雷將第rf置,該第二裝置係用以產生一不含鹵素之第二 大水’ 4第二電漿係使用碳氫氣體組合氧氣,該第二電漿 上不δ鹵素’暴路该光阻層的下層部分和佈植殘留物 的任何部分在該第二電漿中以從該處理物體上移除。 + β ·如申請專利範圍第71項所述之電漿反應系統,其 ^第衣置移除该光阻外殼的大體一部分,以致於該光 所L:層"卩分對應到未改變性質的光阻區域,該未改變性 二卜二:區域係在最外層的光阻外殼之下,且該第二裝置 移除该光阻下層部分的大體一部分。 少移一用於在一電漿反應系統中從-處理物體至 該外殼係由暴露d ίi層包括一最外層的外殼, 產生外妒#沾 離子佈植源形成的,另外可能 m佈植殘留物,該方法包括下列步驟: 支持一處理物體於一處理室中; 產生一第一電漿於該處理 Φ將总杜 氣組合氧氣,…該第一電漿:致係使用氣 最外層的外殼在第一電漿中^不含齒素,且提供 τ移除最外層的外殼的約略〜
    200414279 六、申請專利範圍 處理物體上留下光阻層最内層的部分和該佈植 殘留物之至少一部分; 1 m 葡二::含齒素之第二電漿,該第二電漿係使用碳氫 = 該第二電漿大致上不含函*,暴露該光阻 二二和佈植殘留物的任何部分在該第二電漿中以 伙该處理物體上移除。 / 74·如申請專利範圍第71項所述之適用於 應系統中從一處理物體至少移除一光阻 水 第-裝置移除至少該最外層光阻外殼的;:::分其= 於该光阻的下層部分對應到未改變性質的 二, 改變性質的光阻區域係在最外層的光阻外殼之;:且二 二裝置移除該光阻下層部分的大體一部分。 - 7 5·種電漿反應系統,至少適用於從一考将4心触必 ^ - t ^ ^ ,¾ t ^ 物體上,從處理物體上移除離+蚀二丄刀係形成在處理 -處理官:!i! 佈植光阻,該系統包括: 組合氧氣的電,,將一製程殘使用-碳氫氣體 除兮制p綠匆从 免曼遠物放置在電漿中處理以移 丨示4製私殘留物,該電漿不含ώ ^ ^ 的_素。 电κ +3 _素,至少是僅含非常微量 -種適用於在一電製反應系 少移除一光阻層的方法,一制#戌μ 奶蔽王 上,日$ + ^★田仏祕 製私殘遠物係形成在處理物體 方= 物體移除離子佈植光阻之-部分,該 方法包括下列步驟: 於一處理室中的產生一使用-碳氫氣體組合氧氣的電
    200414279 六、申請專利範圍 漿,以致於該電漿不含南素, 素,將一製程殘留物放置在電將僅s非常微量的鹵 电水中處理以移除該製程殘留 物。 77· —種電漿反應系統, 除一製程殘留物,該製程殘/適用於從一處理物體移 至少-部分從處理物體上移除==處理物體上,且 括: 承離子佈植光阻,該系統包 一處理室,其中該處理室 組合氧氣的電t,該電裝大;:=:使用-含氮氣體 f的氫氣’將-製程殘留物放置 在電!中處理以移除該製程殘留物。 78.Λ申請專利範圍第77項所述之電漿反應系统,盆 中该含氫氣體本質上包含氫氣。 ^…、、’、 ,ι、二一制種Λ用於在一電漿反應系統中從-處理物體至 留r方法,該製程殘留物係形成在處理 1 v從處理物體上移除離子佈植光阻之一部 为,该方法包括下列步驟: 處理至,其中該處理室中的產生一使用一 組合氧氣的電t,該電聚大致上不含函素,以致 #雪將φ _ )15 %的氫氣將一製程殘留物放置 在電漿中處理以移除該製程殘留物。 80.如申請專利範圍第79項所述之適用於在一電漿反 應系統中從一處理物體至少移除/製程殘留物的方法,兑 中該含氫氣體本質上包含氫氣。 〃
    1012-5874-PF(Nl);Wayne.ptd 第34頁
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