TW202416378A - 可灰化硬遮罩之過氧化氫電漿蝕刻 - Google Patents

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Abstract

本文描述之技術係關於一種用於蝕刻一基板上之一可灰化硬遮罩(AHM)的方法。該方法包括由一氣體混合物形成一電漿，其中該氣體混合物包括一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣，其中該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定，且其中該電漿包含過氧化氫物種。該方法進一步包括藉由使該AHM曝露於該電漿來蝕刻該AHM。

Description

可灰化硬遮罩之過氧化氫電漿蝕刻
相關申請案
本申請案主張2023年9月22日申請之題為「可灰化硬遮罩之過氧化氫電漿蝕刻(Hydrogen Peroxide Plasma Etch of Ashable Hard Mask)」的美國非臨時申請案第18/472,551號之權益；該非臨時申請案主張2022年10月3日申請之題為「可灰化硬遮罩之過氧化氫電漿蝕刻(Hydrogen Peroxide Plasma Etch of Ashable Hard Mask)」的美國臨時專利申請案第63/378,220號之權益；出於所有目的，該兩個申請案特此以引用方式併入。
本發明係有關於可灰化硬遮罩之過氧化氫電漿蝕刻。
半導體製造製程可包括沉積可灰化硬遮罩(AHM)，一種通常使用PECVD及CxHy前驅物(諸如甲烷及/或乙炔(CH4、C2H2))沉積之非晶碳膜。AHM可在矽晶圓上使用，例如作為圖案化遮罩及/或用於在後續處理期間保護下伏材料。習知地，許多具有AHM之矽晶圓由於難以移除AHM塗層而被丟棄。舉例而言，需要基於O2與CxFy氣體之混合物的電漿來移除AHM，AHM產生氟自由基，但亦產生被視為溫室氣體且有問題且清洗成本高昂的氟化副產物。
在一些實施例中，本文描述之技術係關於一種方法，該方法包括：由一氣體混合物形成一電漿，其中：該氣體混合物包括一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣；該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定；且該電漿包括過氧化氫物種；及藉由使一基板上之一可灰化硬遮罩(AHM)曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
在一些實施例中，本文描述之技術係關於一種方法，該方法包括：在一電漿室內提供包括一可灰化硬遮罩(AHM)之一基板；將一氣體混合物提供至該電漿室，該氣體混合物包括一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣，其中該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定；在該電漿室中形成包括過氧化氫物種之一電漿；及藉由使該AHM曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
本揭示內容大體上係關於可灰化硬遮罩(AHM)之過氧化氫(H 2O 2)電漿蝕刻。本文描述了用於使用包含過氧化氫物種之電漿來蝕刻AHM的方法及系統。可使用直接真空抽吸方法或使用載體氣體來輸送過氧化氫。載體氣體可包括一或多種稀有氣體(諸如Ar、Ne、Kr或He)、壓縮乾燥空氣(CDA)、N 2、氫氣或其混合物。在一些情況下，在蝕刻AHM時(及/或緊接在蝕刻AHM後)，使用氫氣、N 2、氦氣或其混合物來減少對下伏材料之損壞可為有益的。
AHM習知地在半導體處理期間用作耐電漿蝕刻之遮罩。本發明系統及方法有利地使得能夠使用過氧化氫電漿(例如，含有過氧化氫物種及諸如載體氣體物種的其他物種)自基板(例如，矽)電漿蝕刻(或移除) AHM。在一些情況下，過氧化氫電漿不含鹵素自由基(例如，氟自由基)或鹵化副產物(例如，氟化副產物)，此可為有利的，因為鹵素物種可為有毒的及/或腐蝕性的且昂貴。在一些情況下，過氧化氫電漿不含硫自由基或含硫副產物，此可為有利的，因為硫物種可為有毒的及/或腐蝕性的。
在一些情況下，用於形成過氧化氫電漿之氣體混合物不含氧氣(或含有小於1%之氧氣，或小於0.1%之氧氣，或小於0.01%之氧氣)。如本文進一步描述，氧電漿亦可用於移除AHM，然而，發現氧電漿比本文中用於移除AHM之過氧化氫電漿攻擊性更強。與本文描述的使用過氧化氫電漿之AHM移除相比，氧電漿之攻擊性可引起下伏及/或相鄰的層及/或結構之氧化增加。
本文描述的用於AHM之過氧化氫電漿蝕刻之系統及方法可包括能夠將受控量的過氧化氫蒸氣輸送至電漿室之過氧化氫源。
過氧化氫電漿可用於移除AHM，或與AHM反應以使其更容易藉由濕式蝕刻製程移除。在一些情況下，在過氧化氫電漿蝕刻製程之後，可使用濕式蝕刻(例如，使用HF、硫酸、液體H 2O 2或其組合)來蝕刻AHM。過氧化氫電漿可用於自基板(例如，半導體晶圓)或工具中上面沉積有AHM塗層之組件(諸如基座、晶圓固持器、覆板及/或護罩)蝕刻或移除AHM。
當使用載體氣體時，載體氣體可為許多不同的物種，諸如稀有氣體(例如，氬氣、氦氣等)、氮氣、CDA或氫氣。然而，電漿中之某些物種(諸如氬氣)有可能損壞矽基板且使經蝕刻之晶圓表面無法使用，因此在一些情況下，可使用對基板損壞較小之替代載體氣體，諸如CDA、N 2、氦氣或其混合物。在一些情況下，氫氣可用作過氧化氫電漿之載體氣體，當藉由過氧化氫電漿來蝕刻AHM時，氫氣可形成H +物種以將樣品還原。在一些情況下，由於AHM被過氧化氫電漿蝕刻，基板或基板上之膜(例如，金屬、絕緣體或半導體膜)可被氧化(或部分氧化)，然後在蝕刻完成(例如，使用氫處理製程)後，基板或膜可被還原(或部分還原)，從而產生可隨後處理之基板或膜。在一些情況下，基板或膜可受到AHM被過氧化氫電漿蝕刻的影響，但未受到不利影響(例如，使得基板及/或膜可隨後被處理)。
圖1為系統100之示意圖，系統100可用於利用AHM使用含有過氧化氫物種之電漿來蝕刻樣品101 (例如，半導體晶圓，諸如矽晶圓，或半導體基板、絕緣基板或導電基板)。使用質量流量控制器(MFC) 152提供且控制載體氣體(例如，Ar、N 2、CDA、氦氣或其混合物)。載體氣體可被引導通過過氧化氫蒸發器容器110以經由製程管線(process line)發送過氧化氫蒸氣，製程管線可由處於背壓模式之背壓調節器154保持在例如812托(1大氣壓)的20托至2500托之壓力下。在此類情況下，過氧化氫相比於載體氣體之濃度將受到製程管線中之壓力的影響，且在一些情況下，可使用製程管線壓力來控制過氧化氫之濃度。在經由排氣裝置輸出之前，過氧化氫蒸氣由洗滌器120 (例如，填充金屬氧化物之洗滌器)分解。在其他實施例中，不使用載體氣體，且使用直接真空將過氧化氫蒸氣自過氧化氫蒸發器容器110抽吸至電漿室130。自過氧化氫蒸發器容器110輸送的過氧化氫之壓力及量均可影響提供至電漿室130之氣體混合物中的過氧化氫之濃度。
另外，閥V-1、V-2、V-3、MV-1及MV-2允許系統100引導載體氣體通過過氧化氫蒸發器容器110，以便將過氧化氫蒸氣自過氧化氫蒸發器容器110輸送至電漿室130。閥VRV-1為排氣安全閥，例如，在過氧化氫蒸發器容器110內過壓的情況下，或在H 2O 2快速分解的情況下。在一些情況下，閥V-1、V-2、V-3、MV-1及MV-2可為具有很少活動零件之薄膜閥，或適合於高純度氣體且不與過氧化物蒸氣發生反應的其他閥。該等閥亦配置在系統100中，以使得能夠藉由打開旁通閥V-1且關閉V-2及V-3而用載體氣體來清洗製程管線。止回閥CV-1防止自製程進入載體氣體源中之回流。真空泵140聯接至電漿室130。真空泵140能夠例如達到腔室中之15毫托極限真空壓力及3.6 ft 3/分鐘之氣體排量。
用於形成於電漿室130中之電漿的功率輸入可取決於電漿室130之大小及幾何形狀及/或其他因素。電漿之功率輸入可為5瓦至125瓦、1瓦至1000瓦、1瓦至100,000瓦，或可大於100,000瓦。電漿之頻率可為13.56 MHz，或在不同實施例中可為其他頻率。
一部分氣體可在輸入端132 (輸入端1)處自製程管線引入至電漿室130中，輸入端132係限制進入電漿室130中之流量的閥(例如，轉子流量計閥或針閥)且引導經由背壓調節器154至洗滌器120之流量的平衡。第二輸入端134 (輸入端2)係可用於將第二氣體(例如，用於沖洗系統之Ar氣、反應氣體或與過氧化氫不相容之氣體)引入電漿室130中的另一閥。真空泵140可連續運行以在電漿室130中形成真空且限制蝕刻副產物之沉積。電漿室130中之壓力可在蝕刻製程之前及期間藉由以下方式來控制：(1)真空設定，其判定當反應氣體輸送閥打開時的真空位準；(2)輸入端132閥(例如，轉子流量計閥)上之流動速率設定；及/或(3)真空泵140與電漿室130之間的節流閥(未示出)。舉例而言，當輸入端132閥打開時，電漿室130上游之管線將處於真空(來自真空泵140)，且來自過氧化氫蒸發器容器110的具有過氧化氫之載體氣體將流入電漿室130中。製程管線保持在高壓設定值(例如，20托至2500托，或812托)下，且背壓調節器154防止製程管線中之壓力超過設定值(例如，812托)。
電漿室130壓力可受到真空泵140的影響。壓力可影響離子密度，進而影響蝕刻均勻性。因此，壓力控制可用於控制蝕刻製程，諸如蝕刻係各向同性蝕刻抑或各向異性蝕刻。壓力控制可使用來自例如聯接至電漿室130之感測器160 (例如，壓力計)的回饋來進行。在此等情況下，控制系統可聯接至系統之組件(例如，用於引導流動之閥、用於控制流速之質量流量控制器(MFC)、用於控制溫度之過氧化氫容器加熱器、用於限制真空泵之泵送速度的節流閥)及感測器(例如，壓力計、熱電偶等)。控制系統可包括經組態以與系統之組件及感測器通信且控制系統之組件及感測器的處理器及有形的電腦可讀媒體(例如，區域記憶體儲存裝置，或在雲端之伺服器上)。控制系統可基於來自感測器之回饋來控制組件。電漿可在電漿室130 (具有待處理之晶圓或樣品)中直接產生，或電漿可在遠端產生且聯接至電漿室130中。含有待蝕刻之AHM的樣品(例如，具有AHM塗層之半導體晶圓)在AHM之電漿蝕刻期間可帶電或為中性的。
在圖1所示之系統100中，過氧化氫蒸氣組成及濃度可使用MFC 152、背壓調節器154、輸入端132流量設定及系統100中之閥在製程管線中控制(保持在例如812托或20托至2500托之恆定壓力下)。同時，在任何時間存在於電漿室130中的反應氣體分子之莫耳取決於通過電漿室130之氣體流速、腔室中之壓力及進入腔室的製程氣體混合物中之反應氣體的量。電漿室130中之氣體濃度取決於真空泵140之流量及排量。在一些情況下，在使用期間，壓力將無法保持穩定而會逐漸減小，例如在蝕刻執行之持續時間期間。
在一些情況下，圖1中之系統100可進一步包括溫度控制系統170，其可加熱或冷卻樣品101，例如以在處理期間維持腔室中之恆定溫度及/或使樣品101之溫度提高以使蝕刻速率增大。
電漿之功率、電漿室130中之壓力、進入電漿室130中的氣體之流速及電漿室130中的電漿中之過氧化氫(及/或其他組分)之濃度以及蝕刻中的樣本(例如，具有AHM塗層之半導體晶圓)之溫度在不同的實施例中可以改變。舉例而言，較高的電漿功率可使蝕刻速率增大，但亦可對下伏的膜/材料(例如，半導體基板)造成更多損壞(例如，氧化或蝕刻)。電漿中的較高過氧化氫物種濃度亦可使蝕刻速率增大，然而，電漿中的較高過氧化氫物種濃度亦可導致基板之損壞(例如，增加的氧化)或經蝕刻物種之再沉積(例如，回至蝕刻中之樣品上，或至系統之其他組件上，諸如基座、晶圓固持器、覆板及/或護罩)。進入電漿室130中的氣體之較高流速可減少經蝕刻物種之再沉積量，可使反應物種到達腔室以替換已消耗反應物的速率增大，且亦幫助移除電漿室130中存在之任何污染物。蝕刻中樣品的較高溫度亦可使蝕刻速率增大。舉例而言，AHM及/或基板之溫度可為25℃至450℃、50℃至450℃、50℃至300℃或150℃至300℃。基板溫度可在蝕刻期間主動地控制(加熱或冷卻)，或基板溫度可不受控制(例如，基板溫度可由於曝露於電漿而在蝕刻期間變熱)。
電漿之功率、電漿室130中之壓力、進入電漿室130中的氣體之流速及電漿室130中的電漿中之過氧化氫(及/或其他組分)之濃度亦可彼此相互作用。舉例而言，電漿室130中之壓力、進入電漿室130中的氣體之流速及電漿室130中的電漿中之過氧化氫(及/或其他組分)之濃度全部可判定蝕刻反應是否為表面反應受限制的。在條件導致蝕刻反應為表面反應受限制的情況下，提高電漿中的過氧化氫之濃度可使蝕刻速率增大。在另一實例中，電漿室130中之壓力及蝕刻中樣品之溫度可影響AHM之蒸發速率且因此影響蝕刻速率。
在一些情況下，在蝕刻期間，電漿室130可具有約200毫托至600毫托或約200毫托至約300毫托、200毫托至1托、10毫托至10托或10 -4托至1大氣壓的壓力。進入電漿室130中的氣體之流速(或通過過氧化氫蒸發器110的載體氣體之流速)可為10 sccm至200 Lpm或10 sccm至10 Lpm或10 sccm至1 Lpm。在蝕刻期間輸入至電漿室130中的氣體中之過氧化氫蒸氣之濃度可為0.1%至99.9%、0.1%至90%、0.1%至50%、1%至50%、10%至50%、0.1%至40%、1%至40%、10%至40%，或大於0.1體積%或大於體積1%或大於2.5體積%或大於10體積%，或為0.1體積%至10體積%，或0.1體積%至2.5體積%，或1體積%至10體積%，或1體積%至2.5體積%，或2.5體積%至10體積%，或1體積%至大於10體積%。製程時間或蝕刻持續時間或(AHM於電漿之)曝露時間可為1分鐘至10分鐘或10秒至100分鐘。
自過氧化氫蒸發器容器110輸送至電漿室130之氣體混合物可具有如下的過氧化氫濃度：500體積百萬分點(ppmv)至4000 ppmv或100 ppmv至100,000 ppmv，或大於0.1體積%，或大於1體積%，或大於2.5體積%，或大於10體積%，或0.1體積%至10體積%，或0.1體積%至2.5體積%，或1體積%至10體積%，或1體積%至2.5體積%，或2.5體積%至10體積%，或1體積%至大於10體積%。
另外，輸送至電漿室130之氣體混合物可含有濃度為500 ppmv至4000 ppmv或100 ppmv至400,000 ppmv或小於1重量%或小於10重量%之水蒸氣。在一些組態中，氣體混合物可含有約1/3或約1/4的過氧化氫蒸氣與水之莫耳比。在其他情況下，過氧化氫蒸氣與水之莫耳比可大於2或大於1或大於0.9或大於0.8或大於0.5，或可為約1至2.5或約1至5。
過氧化氫蒸發器容器110可填充有高品質過氧化氫以用於輸送至電漿室130。在一些情況下，過氧化氫具有與過氧化氫混合之水。在一些情況下，過氧化氫蒸發器容器110中之過氧化氫係無水的或實質上無水的。實際上，很難自過氧化氫移除所有的水，且在一些情況下，基本上無水之過氧化氫含有按重量計小於10%、小於1%、小於0.1%、小於0.01%或小於0.001%的水。在一些情況下，過氧化氫蒸發器容器110可填充有混合氣體，該混合氣體可含有過氧化氫及其他物種，諸如水。在一些情況下，過氧化氫蒸發器容器110中之過氧化氫與水混合，其中混合物(或混合氣體)中之水量小於10重量%、小於2重量%、小於0.5重量%、小於1000 ppm、小於100 ppm、小於10 ppm，或為10 ppm至99重量%，或100 ppm至75重量%，或100 ppm至35重量%，或10 ppm至1重量%，或1重量%至99重量%，或30重量%至99重量%，或30重量%至75重量%。使用具有低水含量之過氧化氫電漿來電漿蝕刻AHM可為有利的，此係因為水可在電漿中形成H +，此在一些情況下可不期望地減少樣品101之下伏層或相鄰結構。在其他情況下，當具有AHM之基板上存在不同類型的基板或下伏層時，添加水可有利於AHM之蝕刻速率及效率。在一些情況下，來自過氧化氫蒸發器容器110之氣體混合物不具有故意引入之硫物種或含鹵素物種。在一些情況下，氣體混合物具有濃度小於0.1體積%或小於0.01體積%之硫物種。在一些情況下，氣體混合物具有濃度小於0.1體積%或小於0.01體積%之含鹵素物種。
輸送受控制且一致濃度的過氧化氫蒸氣以形成過氧化氫電漿之能力係困難的。另外，難以將液體(例如，以薄霧或液滴之形式)注入電漿室中以產生電漿。輸送過氧化氫之系統及方法，特別地本文所述的能夠輸送受控制且一致濃度的過氧化氫蒸氣以形成過氧化氫電漿之彼等系統及方法，進一步描述於美國專利第8,282,708號、第9,410,191號、第9,545,585號、第9,610,550號、第10,363,497號及第11,634,816號；美國專利公開案第US20200291517A1號及第US20200393086A1號；及國際公開案第WO2016/164380號和第WO2017/027581號中，其中之每一者係以全文引用方式併入本文中。輸送過氧化氫之此類系統及方法可用於本文描述之系統及方法中，例如用於圖1中之過氧化氫蒸發器容器110中。本文描述了輸送過氧化氫之系統及方法的一些實例。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法包括過氧化氫源，該等過氧化氫源經組態以提供且維持氣體混合物中之過氧化氫蒸氣的濃度，該濃度實質上隨著時間的推移而穩定(或隨著時間維持在實質上恆定的值或相對恆定值)。氣體混合物中之過氧化氫蒸氣的濃度(或體積分數)可為實質上穩定的，例如，若濃度在一小時的氣體混合物輸送中維持在平均值之5%內或3%內或1%內。氣體混合物中之過氧化氫蒸氣的濃度(或體積)可為實質上穩定的，例如，若濃度在一小時內具有高達5%或高達3%或高達1%之標準偏差。
舉例而言，圖1中之過氧化氫蒸發器容器110可經組態以經由使用載體氣體或藉由使用真空直接自過氧化氫蒸發器容器110抽吸過氧化氫蒸氣來提供隨著時間(例如，約一小時)實質上穩定(或實質上恆定)濃度的氣體混合物中之過氧化氫蒸氣。在一些情況下，氣體混合物中之過氧化氫蒸氣濃度實質上隨著時間的推移而穩定，其中過氧化氫濃度為500體積百萬分點(ppmv)至4000 ppmv或100 ppmv至100,000 ppmv，或大於0.1體積%或大於1體積%或大於2.5體積%或大於10%，或為0.1%至10%，或0.1體積%至2.5體積%，或1體積%至10體積%，或1體積%至2.5體積%，或2.5體積%至10體積%，或1體積%至大於10體積%。
本文描述之系統及方法中的將過氧化氫蒸氣輸送至電漿室(或其他系統組件，例如儲存容器)之過氧化氫源(例如，圖1中之過氧化氫蒸發器容器110)可利用載體氣體將過氧化氫蒸氣自源輸送至電漿室，或可使用真空直接自過氧化氫源抽取過氧化氫蒸氣。在一些實施例中，過氧化氫源可包括與多組分液體源(例如，過氧化氫水溶液)之蒸氣相流體接觸的預載載體氣體，及/或具有藉由薄膜自過氧化氫溶液分離出之蒸氣相的過氧化氫非水(或無水)溶液。
本文描述之過氧化氫源獨特地能夠提供實質上隨著時間的推移而穩定的受控制濃度之過氧化氫蒸氣。根據拉午耳定律，當液體溶液之蒸氣相被載體氣體連續掃除時，揮發性較大之組分將比揮發性較小之組分蒸發地更快，從而導致液體溶液中之各組分的動態(或變化)濃度，且同樣地，自液體溶液產生的蒸氣中之各組分的動態(或變化)濃度。若揮發性較大之組分繼續蒸發，則溶液中揮發性較小之組分將變得更加濃縮，在一些情況下(例如，過氧化氫水溶液)，此可形成穩定溶液且將其轉化為高度濃縮之有害材料。本文描述之系統及方法的過氧化氫源克服此類限制且經組態以例如藉由使用與多組分液體源之蒸氣相流體接觸的預載載體氣體，及/或使用具有藉由薄膜自過氧化氫溶液分離出之蒸氣相的過氧化氫非水(或無水)溶液來輸送隨著時間穩定濃度的過氧化氫蒸氣。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法的過氧化氫源可包括：(a)多組分液體源，其具有視情況藉由薄膜自液體源分離出之蒸氣相(例如，含有過氧化氫水溶液，或含有過氧化氫及溶劑之溶液)；(b)與蒸氣相流體接觸的預載載體氣體源，其中預載載體氣體包含一載體氣體及液體源之至少一種組分；及(c)用於輸送包含液體源之至少一種組分的氣流的設備。薄膜可為過氧化氫可滲透之薄膜，特別地實質上不透氣之薄膜，例如，全氟化離子交換膜，諸如NAFION®薄膜。在一些實施例中，用於輸送含製程氣體之氣流的設備為含有蒸氣相之頂部空間的出口，其直接或間接連接至電漿室，從而允許含製程氣體之氣流自頂部空間流至電漿室。用於輸送來自此源之過氧化氫的方法可包括調整操作條件，例如預載載體氣體之溫度及壓力、載體氣體之流速、液體源之濃度及液體源之溫度及壓力，過氧化氫可作為製程氣體精確且安全地輸送。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法的過氧化氫源可包括：(a)水性過氧化氫源及藉由水性過氧化氫源提供之氣相，其中水性過氧化氫源包含初始濃度下之過氧化氫，且其中氣相包含過氧化氫及水；(b)與氣相流體接觸的載體氣體，由此形成過氧化氫氣流且由此形成過氧化氫氣流，水性過氧化氫源中之過氧化氫的濃度增大至高於初始濃度的第二濃度；(c)填充管，其使用包含在低於第二濃度之第三濃度下的過氧化氫之過氧化氫水溶液來補充水星過氧化氫源；及(d)將過氧化氫氣流輸送至待修改之材料的設備，其中所輸送的過氧化氫氣流包含在實質上穩定之穩態濃度下的過氧化氫。舉例而言，使氣體混合物中之過氧化氫蒸氣濃度在一小時中維持具有平均值之3%或至多5%內的標準偏差達將被認為實質上穩定的(或相對恆定的)。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法的過氧化氫源可包括：(a)過氧化氫非水(或無水)溶液，其具有藉由薄膜自過氧化氫溶液分離出之蒸氣相；(b)與蒸氣相流體接觸之載體氣體或真空；及(c)用於將包含來自源之過氧化氫的氣流輸送至電漿室(或其他系統組件，例如儲存容器)的設備。薄膜可為例如全氟化離子交換膜，諸如NAFION®薄膜。在一些實施例中，用於輸送包含過氧化氫之氣流的設備為含有蒸氣相之頂部空間的出口，其直接或間接連接至電漿室，從而允許含過氧化氫之氣流自頂部空間流至電漿室。藉由調整系統及裝置之操作條件，例如載體氣體或真空之溫度及壓力、過氧化氫溶液之濃度及過氧化氫溶液之溫度及壓力，過氧化氫蒸氣可在氣體混合物中精確且安全地輸送。在一些實施例中，呈蒸氣相且輸送至電漿室的過氧化氫之量可藉由添加能量(例如，熱能、旋轉能或超音波能)至過氧化氫溶液來控制。在一些情況下，用於操作此類過氧化氫源之方法可包括：(a)提供具有藉由薄膜自過氧化氫溶液分離出之蒸氣相的過氧化氫非水溶液；(b)使載體氣體或真空與蒸氣接觸；及(c)將包含實質上無水過氧化氫之氣流輸送至電漿室。
上述來源的多組分液體溶液及/或過氧化氫非水溶液可為例如非水溶液，為含有以下各者之溶液：醇、多元醇、酚、內酯、醯胺、酯、聚酯、醚、羧酸、多元羧酸、磺酸、亞磺酸、膦酸、次膦酸、有機溶劑、無機溶劑、芳香化合物、多元芳香化合物、雜環化合物(包括多元雜環化合物)、氟化醚、氟化醇、氟化磺酸、氟化羧酸、聚羧酸、氟化膦酸、深共熔溶劑(諸如揭示於美國專利第3,557,009號中且以引用方式併入本文中的深共熔溶劑)及其組合，該等組合不含大量的水。用於此類多組分液體溶液及/或過氧化氫非水溶液的溶劑之實例包括鄰苯二甲酸二乙酯、碳酸丙烯酯、磷酸三乙酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯-聚乙烯吡咯烷酮共聚物、苯六甲酸、苯六醇、四氫苯醌、1,8-辛二醇、2,6-二氯苯酚、吖啶、8-羥基喹啉、芐酸、1,4-二噁烷、乙酸戊酯、DMF、DMSO、二甲基乙醯胺、2-乙基-1-己醇、糠醇、2-辛醇、2-甲基-2-庚醇及其組合。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法的過氧化氫源可包括用於含有過氧化氫之製程溶液的儲存裝置。該儲存裝置可包括：一殼體，其中安置有芯材料；一製程溶液，該製程溶液容納在該殼體內且與芯材料流體接觸，使得溶液被吸附至芯材料上，由此稀釋芯材料內之溶液；及一頂部空間，該頂部空間容納在該殼體內且由芯材與製程溶液分開。製程溶液含有過氧化氫及視情況的一或多種其他組分(例如，水、溶劑或本文描述之液體中的任一者)。在一些情況下，製程溶液含有無水過氧化氫。在各種實施例中，該殼體經組態以允許載體氣體流過頂部空間或經組態以允許通過頂部空間抽真空以產生包含製程溶液之氣相的氣流以將該氣流輸送至電漿室(或其他系統組件，例如儲存容器)。在一些實施例中，裝置中的製程溶液之量按重量計為製程溶液/芯材料複合物之約30%至1900%，或按重量計為製程溶液/芯材料複合物之約30%至800%，或按重量計為製程溶液/芯材料複合物之約30%至100%。
在一些實施例中，上述裝置之芯材料為表面積在100至1000 m 2/g之範圍內的多孔結構。在各種實施例中，芯材料經組態以吸收超過42質量% (或「w/w」)的過氧化氫，或吸收超過50% w/w的過氧化氫，或超過100% w/w或超過200% w/w或超過800% w/w或超過1000% w/w或超過1900% w/w的過氧化氫。在一些實施例中，過氧化氫溶液之濃度低於30% w/w。在一些實施例中，過氧化氫溶液之濃度隨著時間(諸如經過不少於大約1小時或不少於100小時之時間段)穩定。在一些實施例中，裝置輸出的過氧化氫蒸氣之濃度隨著時間(例如，大約1小時)穩定。
在一些實施例中，芯材料形成為織物、粉末、一或多個磚塊、一或多個塊狀物、一或多個珠粒、一或多個顆粒、一或多種擠出物或一或多個丸粒。在一些實施例中，芯材料為已經用機械精整製程處理之非織織物，例如紡粘、針粘合、穿孔粘合、梳理及其任何組合。在一些實施例中，非織織物為聚四氟乙烯(PTFE)織物。在一些實施例中，芯材料形成為網狀。在一些實施例中，芯材料由諸如以下各者之材料形成：氧化鋁、鋁氧化物、二氧化鈦、矽氧、二氧化矽、石英、活性碳、碳分子篩、碳熱解物、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯(PE)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯/聚對苯二甲酸乙二醇酯共聚物、聚丙烯(PP)、人造絲、氧化鋯、沸石、高矽沸石、聚甲基戊烯(PMP)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯/聚丙烯共聚物、親水性高密度聚乙烯(HDPE)、疏水性高密度聚乙烯(HDPE)、親水性UHMW聚乙烯、疏水性UHMW聚乙烯、全氟烷氧基烷烴(PFA)、聚偏二氟乙烯(PVF)、絲綢、天絲(tencel)、海綿材料、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)及/或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚吡啶、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸/丙烯酸酯共聚物、聚碳酸酯、聚丙烯醯胺、聚丙烯酸酯/丙烯醯胺共聚物、纖維素材料及其任何組合。在一些實施例中，網狀基板螺旋纏繞在該殼體內。
在一些實施例中，上述儲存裝置包括鄰近網狀物安置之分離器，其中分離器經組態以支撐且分離螺旋纏繞之網狀物的各層。在某些實施例中，分離器由PTFE形成。
在一些實施例中，芯材料為選自由聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚吡啶及其任何組合組成之群組的水凝膠。在各種實施例中，水凝膠為20% PEG水凝膠或40% PEG水凝膠。在一些實施例中，水凝膠被包裹在PTFE網狀物中及/或可進一步包括鄰近網狀物安置之分離器。
在一些實施例中，用於使用上述過氧化氫源輸送過氧化氫蒸氣的方法包括使含有過氧化氫之製程溶液與封閉殼體內之芯材料接觸，使得溶液被吸附至芯材料上，由此稀釋芯材料內之製程溶液；使芯材料曝露於載體氣體或真空，由此形成包含製程溶液之氣相的氣流；及將該氣流輸送至電漿室(或系統之其他組件)。殼體可經組態以允許載體氣體流過容納在殼體內之頂部空間，或經組態以允許通過頂部空間抽真空，且頂部空間可藉由芯材料與製程溶液分離。
在一些實施例中，過氧化氫蒸氣輸送系統包括設置在殼體內之製程溶液，其中製程溶液與安置在殼體內之芯材料接觸，使得溶液被吸附至芯材料上，由此稀釋芯材料內之製程溶液。化學品輸送系統亦可包括與製程溶液之頂部空間中的氣相流體接觸的載體氣體或真空，由此在頂部空間內形成可運輸氣流。化學品輸送系統可進一步包括與殼體流體連通且用於將氣流輸送至電漿室(或系統之其他組件)的設備。在一些實施例中，殼體允許載體氣體流過容納在殼體內之頂部空間或允許通過頂部空間抽真空。
上述的過氧化氫源方法及系統(包括製程溶液及芯材料)可進一步包含使用各種組件來容納及控制其中所用之氣體及液體的流量。舉例而言，該等方法及系統可包括一或多個質量流量控制器、閥、止回閥、過濾器、壓力計、氣體感測器、調節器、轉子流量計及泵。本文提供之方法及系統亦可包括各種加熱器、熱電偶及溫度控制器以控制系統之各種組件及方法之步驟的溫度。
在一些實施例中，本文描述之系統及方法包括過氧化氫源(諸如上述之過氧化氫源)，該等過氧化氫源經組態以提供且維持水與過氧化氫之一莫耳比，該莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定(或隨著時間的推移維持在實質上或相對恆定的值)。氣體混合物中的實質上隨著時間的推移而穩定的水與過氧化氫之莫耳比可為實質上穩定的，例如，若莫耳比(或過氧化氫濃度及水濃度)在一小時氣體混合物輸送中維持在平均值之1%內或3%內或5%內。氣體混合物中的實質上隨著時間的推移而穩定的水與過氧化氫之莫耳比可為實質上穩定的，例如，若莫耳比在一小時中具有1%或3%或高達5%之標準偏差。舉例而言，圖1中之過氧化氫蒸發器容器110可經組態以經由使用載體氣體或藉由使用真空以自過氧化氫蒸發器容器110直接抽吸過氧化氫蒸氣來提供氣體混合物中的實質上恆定濃度之過氧化氫及水。過氧化氫蒸氣濃度及水濃度可為本文描述之濃度中的任一者。
聯接至電漿室130之感測器160可為壓力計、真空計、光學感測器(例如，反射計)、薄膜終點偵測器、溫度計或熱電偶及/或殘餘氣體分析器中之一或多者。舉例而言，感測器160可為經組態以量測電漿室130中存在之電漿物種及/或已蝕刻物種的殘餘氣體分析器。在另一實例中，感測器160可為經組態以在蝕刻期間量測來自樣本101之表面之反射的反射計。在此等情況下，感測器160可用於偵測AHM何時被蝕刻掉及電漿何時開始蝕刻下伏基板(例如，Si)。
在一些情況下，將含有AHM之樣本101置放在電漿室130內之基座上進行處理。在一些情況下，可使用過氧化氫電漿來移除及/或清除基座上之塗層(例如，AHM或其他膜)或殘留物。在一些實施例中，使用過氧化氫電漿同時清潔基座且蝕刻AHM。在一些實施例中，可選擇性地移除AHM膜，同時在表面上留下氧化物及金屬膜。 實例：使用過氧化氫電漿之AHM蝕刻
在此實例中，使用含過氧化氫蒸氣之電漿來蝕刻各自具有AHM之兩個矽晶圓。此實例展示：在某些條件下，過氧化氫電漿可用於蝕刻(移除，或實質上移除)AHM，而在其他條件下，過氧化氫實質上不移除AHM。圖1中之系統100用於執行此實例之蝕刻測試，且氮氣(N 2)氣體被用作載體氣體以將過氧化氫蒸氣自過氧化氫蒸發器容器110輸送至電漿室130。自每一晶圓上切下五個試樣(大約1” X 1”方形)，先進行FTIR分析，然後使用張力計對去離子(DI)水液滴進行接觸角分析。在五個試樣中，將四個試樣用於2X2實驗設計中之測試，其中自變數為RF功率及腔室壓力，且兩個位準為高及低，如表1所示。將晶圓置放在穿孔鋁樣品盤上且使用含過氧化氫蒸氣之電漿進行蝕刻。對於此等測試，蝕刻時間保持恆定為10分鐘。 表1：電漿蝕刻測試之實驗設計(2X2)
壓力
高 低
RF功率 高 高壓力 低壓力
高功率 高功率
低 高壓力 低壓力
低功率 低功率
圖2展示來自此實例中的兩個晶圓上之AHM膜的傅立葉轉換紅外光譜法(FTIR)資料200。資料200展示作為波數之函數的吸光度，其中FTIR光譜210針對標記為67ZSG2之第一晶圓，且FTIR光譜220針對標記為68ZSD1之第二晶圓。與技術文獻(例如，Antonelli等人的「Patterning with Amorphous Carbon Thin Films」，電化學學會，ECS會刊，35 (4) pp. 701-716 (2011))中引用的來自一些典型類型之AHM膜之FTIR光譜相比，來自此實例中的兩個晶圓之AHM膜之FTIR光譜210及220具有一些微小差別。此實例中之AHM膜在約1715 cm -1處具有突出尖峰，此並非文獻中通常引用之吸光度。此尖峰可與C=O鍵相關，且指示此實例中之AHM中存在氧。FTIR光譜210及220亦展示在約1110 cm -1處之尖峰，其可與Si-O尖峰(例如，在Si基板/AHM界面處)相關。舉例而言，與C=O尖峰相比，C=C尖峰(例如，在約1600 cm -1處)相對較小。FTIR光譜210及220中之總吸光度具有相對低的量值，從而可能指示此實例中之膜比在正常200 nm至500 nm範圍內沉積之AHM薄。來自晶圓67ZSG2之試樣的FTIR光譜210展示比來自晶圓68ZSD1之試樣的FTIR光譜220稍大的尖峰大小，此可能歸因於晶圓67ZSG2上之AHM膜較厚。此外，晶圓67ZSG2之顏色係比晶圓68ZSD1上看見之顏色更淺的藍色，但光譜特徵幾乎相同，此表明儘管存在顏色差異，但AHM組成相同。
圖1中之系統100用於執行此實例中之所有過氧化氫電漿蝕刻。該系統使用13.56 MHz RF產生器。來自此實例中的兩個晶圓中之每一者之四個試樣的實驗蝕刻參數總結於表2中。對於所有測試，蝕刻時間保持恆定為10分鐘。圖3展示如在蝕刻測試之前藉由FTIR量測的來自過氧化氫源容器(圖1中之110)之輸出的量測結果。在500 sccm之載體流量及27℃之容器殼溫度320 (「黏度溫度」)下，自容器輸出之氣體具有約2,400 ppmv之平均過氧化氫蒸氣濃度310及約1,000 ppmv之平均水濃度330。實驗室環境溫度判定過氧化氫源容器殼溫度320，該溫度之範圍為25.5℃至29℃。據了解，來自過氧化氫源容器之過氧化氫及水濃度直接隨溫度改變，且在此情況下，蒸發器容器缺乏溫度控制係變化之根源。 表2：來自晶圓67ZSG2及68ZSD1之試樣的過氧化氫電漿蝕刻參數。(「X」指示遺漏資料。)
電漿蝕刻設定 測試 1 2 3 4 5 6 7 8
試樣 A1-68ZSD1 A2-67ZSG2 B1-68ZSD1 B2-67ZSG2 C1-68ZSD1 C2-67ZSG2 D1-68ZSD1 D2-67ZSG2
RF功率 瓦 125 125 50 50 50 50 125 125
參考：最大值/最小值 瓦 X / 8 10 / 7 0 / 0 0 / 0 6 / 6 6 / 6 0 / 0 0 / 0
持續時間 分鐘 10 10 10 10 10 10 10 10
腔室流量 立方公分/分鐘 50 50 10 10 50 50 10 10
壓力開始 毫托 730 730 280 270 730 730 300 300
壓力結束 毫托 630 620 210 210 670 670 220 220
真空設定 毫托 550 550 250 250 550 550 250 250
黏度溫度 C 29 28 28 28 26 26 26 25.5
表2中之「參考」係指反射回至RF產生器中之RF能量。此能量可被簡單地視為不可用於執行蝕刻之能量，因此為了獲得更有效之蝕刻結果，需要較低的反射能量。在此等測試中，較高反射能量在以較高壓力條件進行之四次測試期間出現，且自結果(例如，測試後之FTIR光譜)可明顯看出，與在較低壓力下進行之蝕刻相比，AHM移除較差。當壓力較高時，反射的RF能量在低功率及高功率設定下都很高。蝕刻機之硬體在測試之間沒有變化。不受理論限制，此等結果可指示腔室中較高濃度的離子導致RF能量被反射回來，從而潛在地限制可與表面反應之離子的自由平均路徑。「X」指示第一樣本上的未收集之資料點。
如表2所示，壓力變化在所有蝕刻期間出現。在最初的氣體穩定期之後，峰值壓力在電漿被撞擊後之瞬間出現，然後壓力在整個蝕刻過程中逐漸下降。最大壓降在高功率/高壓力測試2中出現(自壓力開始730毫托至壓力結束620毫托有110毫托之差)，且最小壓降在以低功率/低壓力條件進行之測試4中出現(60毫托)。
基板溫度之變化亦可影響蝕刻效率，因為大多數材料之共同影響為較高的製程溫度促進更快的蝕刻速率。本文描述之電漿蝕刻系統(例如，圖1中之100)可為「冷」電漿系統，其中電漿產生熱，且處理中之材料可在電漿蝕刻期間受熱。在其他情況下，本文描述之系統可包括主動溫度控制系統，例如包括樣品(或基板)加熱及/或冷卻元件。據觀察，穿孔鋁樣品盤在10分鐘蝕刻期間顯著加熱，使得在運行之後移除試樣時，該盤摸起來很熱(例如，大於約50℃)。因此，在後續測試中，置放在盤上之下一個試樣可經歷一定預熱，因為不允許盤在蝕刻測試之間完全冷卻至室溫，因為此種延遲會導致蝕刻實驗需要過多量的時間。相反，在功率位準之每次變化之前執行兩分鐘「虛擬」電漿循環以將盤預熱，從而對所有試樣進行一定預熱。為了更好的製程控制及均勻性，溫度控制系統可用於在處理期間維持腔室中之恆定溫度。
由於結果係明確的，每一測試條件產生顯著差異，因此上述變化來源並未對此等測試中所用之過氧化氫電漿化學品可移除AHM之總體判定產生歧義，且在某些條件下比其他化學品更有效地移除AHM。
圖4A至圖7B展示來自此實例之FTIR結果。FTIR資料係使用具有MCT/A偵測器之Thermo-Scientific Nicolet 6700 FTIR光譜儀獲得。圖4A至圖7B中之FTIR光譜410a至410b、510a至510b、610a至610b及710a至710b展示蝕刻之前的資料，且FTIR光譜420a至420b、520a至520b、620a至620b及720a至720b展示蝕刻之後的結果。
圖4A及圖4B展示來自低功率/高壓力條件(分別為測試5及測試6)之結果。此等參數導致四種條件中的AHM移除效率最低。遮罩之外觀沒有變化，且FTIR資料證實了視覺證據。如圖4A及圖4B所示，在FTIR光譜410a (蝕刻之前)FTIR光譜與420a(蝕刻之後)之間及在FTIR光譜410b (蝕刻之前)與FTIR光譜420b (蝕刻之後)之間，含碳化合物在約2935 cm -1及約1720 cm -1處的量值僅最小程度地減小。
圖5A及圖5B展示來自高功率/高壓力條件(分別為測試1及測試2)之結果。將高功率與高壓力組合提供比低功率/高壓力效率高的蝕刻條件，但保留了大量的AHM。如圖5A及圖5B所示，在FTIR光譜510a (蝕刻之前)與FTIR光譜520a (蝕刻之後)之間及在FTIR光譜510b (蝕刻之前)與FTIR光譜520b (蝕刻之後)之間，含碳化合物在約2935 cm -1及約1720 cm -1處的量值僅稍微減小。刻蝕之後，約1110 cm -1處的Si-O-Si尖峰亦明顯增大，從而指示基礎矽基板亦可受到刻蝕製程的影響。
圖6A及圖6B展示來自低功率/低壓力條件(分別為測試3及測試4)之結果。此等參數導致幾乎完全移除AHM，因為與光譜610a (蝕刻之前)及光譜610b (蝕刻之前)相比，碳化合物尖峰被降低至接近痕量級，如圖6A及圖6B中之FTIR光譜620a (蝕刻之後)及FTIR光譜620b (蝕刻之後)所示。然而，蝕刻之後的試樣B2-67ZSG2上之碳化合物的尖峰大小(在FTIR光譜620b中)大於B1-68ZSD1上之碳化合物的尖峰大小(在FTIR光譜620a中)，從而指示此低功率/低壓力蝕刻在自B2-67ZSG2移除AHM方面效率較低，此可能歸因於試樣之厚度較大。可能需要額外的功率及/或製程時間以自B2-67ZSG2完全移除AHM。
低功率/低壓力蝕刻測試3及4及效率較低的高功率/高壓力測試1及2的FITR光譜中之共同點為Si氧化物結構在約1110 cm -1處的擴大，從而可能指示額外氧化物在矽基質上形成。此亦可指示過度的離子轟擊，此可使矽表面變粗糙且導致不必要的損壞。然而，此等實例之蝕刻時間並非最佳的，且在AHM已被移除之後於電漿的任何曝露可有助於矽基板之更改。由於蝕刻時間未最佳化，因此在此實例中蝕刻效率亦降低，此係因為在AHM已被完全移除之後仍用來蝕刻基板的非生產性時間。可將蝕刻製程持續時間最佳化以實現完全膜移除，而無需額外的功率及時間支出，此亦可減少對基板之不良損壞。
圖7A及圖7B展示來自高功率/低壓力條件(分別為測試7及測試8)之結果。與光譜710a (蝕刻之前)及光譜710b (蝕刻之前)相比，各個圖7A及圖7B中之光譜720a (蝕刻之後)及光譜720b (蝕刻之後)展示AHM的最完全移除。蝕刻之後的在約1850 cm -1至約1400 cm -1之範圍內的小銳峰不應被解釋為來自AHM之殘留物，而為雜訊(例如，水)，該雜訊被在蝕刻之前拍攝的光譜中之約1720 cm -1處之較大AHM尖峰掩蓋。如下文之接觸角結果所示，在蝕刻期間曝露於過氧化氫電漿使表面具有強親水性。不受理論限制，此可解釋在FTIR光譜中觀察到的水尖峰之量值增大，此係因為水自氧化矽表面蒸發可由於親水性之顯著增加而被抑制。
再一次，約1110 cm -1處之Si-O-Si尖峰的放大在圖7A及圖7B之光譜720a及720b中係明顯的，但亦伴隨著在約1040 cm -1處形成另一種矽氧化物結構。在其他蝕刻測試中未觀察到的此尖峰表明矽基板之氧化更強烈，及可能的由於離子轟擊增加造成之損壞。因此，雖然高功率/低壓力之參數可導致AHM的最完全移除，但可進行進一步最佳化(例如，可降低RF功率，及/或將持續時間最佳化)，此可導致有效移除AHM而不使矽基板的氧化增加。
無論功率設定如何，自此實例中之測試中可明顯看出，較低的製程壓力比高製程壓力提供更有效的蝕刻，此可歸因於自由平均路徑增加而促進了與樣品表面之離子相互作用。
可將諸如功率、壓力、時間、溫度及電漿化學之過氧化氫電漿蝕刻條件最佳化，以自基板移除AHM，同時對基板(或基板上之膜或結構，諸如金屬、絕緣體或半導體膜)之氧化及/或損害最少。舉例而言，可使用小於、大於或介於此實例中之測試中所使用的功率及壓力之間的功率及壓力。電漿中之過氧化氫濃度可例如藉由控制過氧化氫源容器之溫度來改變。亦可控制且改變載體氣體流量。
表3展示此實例中用於接觸角量測之蝕刻條件。由於低壓力運行之電漿證實對於移除AHM最有效，因此決定了對在較高壓力下運行之樣品進行接觸角量測的價值有限。因此，對來自每一晶圓之兩個新試樣執行高功率及低功率設定下的低壓力蝕刻，從而複製初始試樣組上所使用的相同參數。對於此等測試，將來自每一晶圓之試樣對一起蝕刻，如表3所示。 表3：用於來自晶圓67ZSG2及68ZSD1之接觸角測試試樣的電漿蝕刻參數。
低功率/低壓力 高功率/低壓力
電漿蝕刻設定 測試 蝕刻 S1 蝕刻 S2
試樣 S1-68ZSD1 S1-67ZSG2 S2-67ZSG2 S2-67ZSG2
RF功率 瓦 50 50 125 125
參考：最大值/最小值 瓦 0 / 0 0 /0 0 / 0 0 / 0
持續時間 分鐘 10 10 10 10
腔室流量 立方公分/分鐘
壓力開始 毫托 270 270 290 290
壓力結束 毫托 210 210 210 210
真空設定 毫托 250 250 250 250
黏度溫度 C 28 28 28 28
蝕刻前及蝕刻後的接觸角量測結果展示於表4中。此實例中之接觸角量測結果係使用Biolin Scientific Theta-Lite光學張力計(精度為+/- 0.1°，液滴角範圍為0至180°)獲得。為了評估試樣之矽側受電漿影響的程度，電漿在腔室中面朝下且與穿孔鋁樣品盤接觸，在試樣之兩側量測接觸角。矽側為基板的與AHM塗層相對之側。顯然，具有AHM塗層的一側受的影響更嚴重，如蝕刻前後的接觸角之較大差所指示。但蝕刻後的矽側上之接觸角的顯著減少可證實展示Si-O-Si尖峰之峰值大小增加的FTIR資料。此等結果亦展示在高功率/低壓力參數下蝕刻的試樣上之矽氧化物的形成增加。 表4：在低壓力及低功率與高功率下蝕刻之樣品的接觸角結果。
接觸角 蝕刻前 已蝕刻 電漿 差
試樣 AHM 矽側 AHM 矽側 AHM 矽側
S1-68ZSD1 73 53 6 11 50瓦/低壓力 67 42
S1-67ZSG2 79 65 3 19 50瓦/低壓力 76 46
S2-68ZSD1 68 54 NV 12 125瓦/高壓力 --- 42
S2-67ZSG2 73 57 NV 14 125瓦/高壓力 --- 43
表4中之接觸角值為在8秒採樣週期內進行的所有量測之平均值，所用方法使得Biolin張力計之高速相機在採樣週期期間拍攝410張單獨照片。(採樣週期係方法中之使用者可更改變數，因為在輕微吸光表面上之量測必須以短暫的採樣間隔執行。) 對於此實例中所使用之張力計，通常最好利用1 μL至10 μL之液滴大小來獲得可重複的結果。另外，較大液滴通常比較小液滴受重力影響更大，從而導致在表面之量測結果中偏向更高的接觸角(更強的疏水性)。由於高親水性，此實例中之S2試樣的AHM側在蝕刻後未提供可量測的液滴角度，從而導致測試液滴以不規則形狀擴散。
圖8A及圖8B展示在8秒採樣週期中來自兩個晶圓之試樣的未蝕刻矽側之量測結果。圖8A展示一個晶圓的量測之接觸角810a及量測之液滴體積820a，且圖8B展示另一晶圓的量測之接觸角810b及量測之液滴體積820b。當液滴在量測期間由於蒸發而損失體積時，兩個晶圓的量測之接觸角810a及810b (圖8A及圖8B)稍微減小。矽表面上的液滴體積820a及820b (圖8A及圖8B)減小之影響顯得最小，即使在各個圖8A及圖8B所示的資料之間，液滴大小改變高達2 μL。亦可出現其他類型之量測誤差，諸如影像的記錄方式可視監視器之解析度而產生一些振盪。藉由將最終接觸角值報告為量測週期中之所有量測的平均值來減少量測不一致的影響，如將在圖9A至圖9B中所描述的。
量測一致性之重要因素係樣品表面本身，且需要清潔且均勻之表面條件以獲得代表性且可重複的量測結果。對於此實例中之AHM樣品，晶圓在本文描述之實驗之前的歷史係未知的，此可解釋不同試樣之間的接觸角變化中之一些。在晶圓上之一些些區域中，刮痕及輕微磨損亦顯而易見，此使得很難根據接觸角之微小變化得出結論。儘管此實例中之資料存在微小變化，但蝕刻前量測結果與蝕刻後量測結果之間的巨大差異提供了過氧化氫電漿在更改樣品表面時的有效性之明確資料。
圖9A至圖9B以圖形方式展示表4中之平均接觸角測試資料，且圖9C及圖9D展示來自該等測試之接觸角影像。在試樣之矽側(背面)上觀察到的變化指示蝕刻發生在晶圓周圍的所有區域，且因此可使用過氧化氫電漿來蝕刻一堆具有AHM之樣品。舉例而言，間隔物(或支座)可用於將堆疊中之樣品(例如，晶圓)分開，且過氧化氫電漿可同時蝕刻來自所有樣品之AHM。在一些情況下，在蝕刻樣品之正面上的AHM塗層期間，可保護樣品之背面(例如，背面上含有敏感塗層及/或特徵之晶圓)免受過氧化氫​​電漿影響。舉例而言，可將兩個晶圓背對背置放，以在AHM蝕刻期間保護晶圓之背面。在一些情況下，在蝕刻期間可使用特種工具(例如，晶圓固持器)以防止電漿物種到達背面或降低背面處的電漿物種之濃度。
來自此實例中之測試的結果展示過氧化氫電漿可用於自矽基板移除AHM。使用乾燥氮氣載體氣體引入的由濃度超過2,000 ppmv之過氧化氫及大約1,000 ppmv之水份含量組成的蒸氣產生的13.56 mHz之RF電漿展示以範圍自50瓦至125瓦之功率位準及10分鐘之製程時間蝕刻矽晶圓上之AHM的有效性。FTIR光譜及接觸角之不同用於確認有效性程度。過氧化氫電漿對試樣之AHM膜及矽基板均產生反應離子蝕刻。接觸角量測結果確認試樣之兩側在蝕刻之後變得親水性更高。在低壓力(例如，約250毫托)下利用過氧化氫蒸氣之電漿蝕刻比在高壓力(例如，大於約600毫托)下更有效地移除AHM。 比較實例：使用氧電漿之AHM蝕刻
此比較實例展示氧氣亦可用於移除AHM，然而，發現氧電漿比過氧化氫電漿攻擊性更強。因此，先前實例及此比較實例展示：過氧化氫電漿移除AHM之效果可與氧電漿一樣，且使用過氧化氫電漿可為有利的，因為過氧化氫電漿對下伏及/或鄰近的膜及/或結構之損害較少。
在此比較實例中，使用含氧物種之電漿(即，氧電漿)而非過氧化氫電漿來蝕刻具有AHM之兩個矽晶圓。此比較實例展示氧電漿可用於移除AHM，然而，發現氧電漿蝕刻比AHM之過氧化氫電漿攻擊性強。與過氧化氫電漿相比，氧電漿之攻擊性可為有害的，例如，氧電漿更有可能影響(例如，氧化或蝕刻)鄰近或下伏的層或結構，且通常更難控制(例如，更難避免在AHM已實質上移除之後損壞下伏表面)。
圖10中之系統1000用於執行此比較實例之蝕刻測試，其中來自氧氣源1010之氧氣被輸送至電漿室130。亦展示了「沖洗氣體」源1012，出於維護或出於安全原因，該源可供應惰性氣體(例如，氮氣)以沖洗系統，例如，以在操作期間沖洗氧氣或其他有害氣體。自每一經處理晶圓切下試樣(1” X 1”方形)以在2X2實驗設計中進行FTIR分析，其中自變數為RF功率及腔室壓力，且兩個位準為高及低，如表1所示。在此比較實例之測試中，將基板(矽晶圓)置放在穿孔鋁樣品盤上且使用氧電漿蝕刻10分鐘。此比較實例中之矽晶圓及AHM膜與上述實例中所使用的矽晶圓及AHM膜相同，該等矽晶圓及AHM膜之FTIR光譜如圖2所示，且在上述實例中予以描述。
在此實例中，圖10中之系統1000用於執行氧電漿蝕刻。該系統使用13.56 MHz RF產生器。來自此實例中的兩個晶圓中之每一者之四個試樣的實驗蝕刻參數總結於表5中。對於所有測試，蝕刻時間保持恆定為10分鐘。如在上述實例中，在功率位準之每次變化之前執行兩分鐘「虛擬」電漿循環以將盤預熱，從而對所有試樣進行一定預熱。 表5：來自晶圓67ZSG2及68ZSD1之試樣的氧電漿蝕刻參數。
電漿蝕刻設定 測試 13 18 14 19 15 20 17 21
試樣 H1-68ZSD1 H2-67ZSG2 I1-68ZSD1 I2-67ZSG2 J1-68ZSD1 J2-67ZSG2 K1-68ZSD1 K2-67ZSG2
RF功率 瓦 125 125 125 125 50 50 50 50
參考：最大值/最小值 瓦 0 / 0 1 / 1 0 / 0 0 / 0
持續時間 分鐘 10 10 10 10 10 10 10 10
氧氣流量 立方公分/分鐘 250 250 250 250 250 250 250 250
壓力 毫托 225 225 550 550 550 550 225 225
真空設定 毫托 200 200 500 500 500 500 200 200
圖11至圖14展示來自此比較實例之FTIR結果，其係使用具有MCT/A偵測器之Thermo-Scientific Nicolet 6700 FTIR光譜儀獲得。圖11展示來自高功率/高壓力測試14之結果；圖12展示來自低功率/低壓力測試17之結果；圖13展示來自低功率/高壓力測試15之結果；且圖14展示來自高功率/低壓力測試13之結果。圖11至圖14中之FTIR光譜1110、1210、1310及1410展示蝕刻之前的資料，且FTIR光譜1120、1220、1320及1420展示蝕刻之後的結果。
在圖11至圖14中，FTIR光譜1120、1220、1320及1420展示表5中之所有條件導致自矽晶圓有效移除AHM。相比之下，上述實例中只有部分使用過氧化氫之條件導致有效移除AHM。在圖11至圖14中之一些光譜中(例如，在1120及1420中)亦可看到約1110 cm -1處之Si-O-Si尖峰及約1040 cm -1處之矽氧化物結構的放大。FTIR資料表明，氧電漿比過氧化氫電漿攻擊性更強，此可導致矽基板之氧化更強烈，及由於離子轟擊增加造成之損壞。然而，表面之薄層(例如，小於10 nm)的成分變化(例如，由於氧化)無法使用FTIR直接偵測，因為FTIR並非一種高度表面敏感技術(FTIR之典型分析深度約為微米)。
圖15展示使用光發射光譜法獲得的本文中之實例中所使用的電漿之光譜。過氧化氫電漿(即，「H2O2 + Ar」)的以實驗方式獲得之光譜包括尖峰1505。不受理論限制，尖峰1505可對應衍生自過氧化氫之自由基。氧電漿(即，「O2 + Ar」)的以實驗方式獲得之光譜包括在來自過氧化氫電漿(即，「H2O2 + Ar」)之光譜中未觀察到的尖峰1510。不受理論限制，圖15中之光譜看上去展示氧電漿包括在過氧化氫電漿中未看到的氧自由基尖峰(例如，在尖峰1510中)。氧自由基可導致表面或結構在AHM蝕刻製程期間損壞或氧化。舉例而言，氧自由基在附著至矽表面時不僅可穿透表面形成相對較的氧化物層，而且可將表面處之兩個矽原子轉化為單一橋聯氧原子(形成SiO 2及/或矽氧烷(即，Si=O))。所得的SiO 2及/或矽氧烷表面性質可受到影響(例如，該等表面性質可藉由移除表面羥基且將其轉化為單個氧原子來降低親水性)。
實例及比較實例展示過氧化氫電漿在移除AHM方面可與氧電漿一樣有效，且使用過氧化氫電漿可為有利的，此係因為過氧化氫電漿對下伏及/或鄰近的膜及/或結構損害較小。氧電漿之攻擊性使其比過氧化氫電漿更難控制，相反，使用過氧化氫電漿之AHM蝕刻製程可更容易調節(或更容易最佳化)。舉例而言，使用過氧化氫電漿比氧電漿更容易判定以盡可能溫和的條件有效移除AHM的條件，以盡量減少對下伏及周圍結構造成之損壞。過氧化氫電漿之攻擊性較小的蝕刻亦可提供更寬的製程窗口，其中，例如，AHM實質上自基板移除且對基板上之其他層及/或結構沒有顯著氧化(或損壞)。 方法
圖16及圖17為用於使用過氧化氫電漿來蝕刻基板上之AHM的方法1600及1700之流程圖。方法1600及1700可使用圖1之系統100或類似系統來執行。系統100可進一步包括一控制系統(圖1中未示出)，該控制系統包括一處理器及一有形的電腦可讀媒體(例如，區域記憶體儲存裝置，或在雲端中之伺服器上)，以控制系統100執行本文描述之方法，例如方法1600及1700。
圖16為根據一些實施例的用於使用過氧化氫電漿來蝕刻基板上之AHM的方法1600之流程圖。在區塊1610中，形成一過氧化氫電漿。舉例而言，可將一過氧化氫蒸氣與一載體氣體之一氣體混合物添加至一電漿室中，或可使用一真空將過氧化氫蒸氣直接抽吸至該電漿室中。在一些情況下，可在一遠端電漿源中形成該過氧化氫電漿，然後可將該過氧化氫電漿引入至該腔室中。當使用一載體氣體時，該載體氣體可為不同的物種，諸如稀有氣體(例如，氬氣、氦氣等)、氮氣、CDA或氫氣。在一些情況下，方法1600可進一步包括一區塊，在該區塊中，形成一惰性氣體電漿，然後將過氧化氫蒸氣添加至該惰性氣體電漿以形成該過氧化氫電漿。該惰性氣體電漿可在該電漿室中形成或遠離該電漿室形成。
區塊1610中之用於形成電漿的氣體混合物中之過氧化氫蒸氣之濃度可大於0.1體積%或大於1體積%或大於2.5體積%或大於10體積%，或為0.1體積%至10體積%，或0.1體積%至2.5體積%，或1體積%至10體積%，或1體積%至2.5體積%，或2.5體積%至10體積%，或1體積%至大於10體積%。過氧化氫蒸氣與載體氣體之混合物可包含小於10重量%的水，或小於1重量%的氧氣(或可包括本文描述之過氧化氫材料組合物中之任一者)。在一些情況下，在該氣體混合物中，過氧化氫與水之莫耳比大於一，或過氧化氫與氧之莫耳比大於一。在一些情況下，過氧化氫可為無水的。在一些情況下，輸入至電漿室中之氣體混合物(例如，過氧化氫蒸氣與載體氣體之混合物)可實質上不含氧氣。然而，由於過氧化氫在電漿內分解成水及氧氣，因此在所得的電漿中可能存在一些水及/或氧氣。在一些情況下，該氣體混合物沒有故意引入之硫或含鹵素物種。在一些情況下，該氣體混合物具有一濃度小於0.01體積%之硫物種。在一些情況下，該氣體混合物具有一濃度小於0.01體積%之含鹵素物種。
在區塊1620中，藉由使一基板上之一AHM曝露於該過氧化氫電漿來蝕刻該AHM。該基板可為半導體晶圓，例如矽或其他類型之材料。可選擇電漿條件(諸如RF功率及壓力)及蝕刻之曝露時間，以在10分鐘或更短時間內實質上移除該AHM。視情況，亦可在蝕刻期間控制基板(或樣品)溫度。可調節該等參數以控制AHM蝕刻速率及電漿攻擊性(例如，以限制對基板上之其他層及/或結構的氧化或損壞)。在一些情況下，可選擇電漿條件及曝露時間以自該基板實質上移除AHM且使該基板在蝕刻期間不實質上氧化。在一些情況下，該基板將進一步具有安置於其上的鄰近AHM或在AHM下方之一或多個層及/或結構，且亦可選擇電漿條件及曝露時間以使彼等層及/或結構在蝕刻期間不實質上氧化。在一些情況下，蝕刻期間所使用的RF功率量高於使用氧電漿移除AHM所需的最小RF功率量。在一些情況下，蝕刻在室溫下進行，而在其他情況下，溫度可控製或不控制在25℃至450℃之範圍內。
在可選區塊1630中，回應於來自一殘餘氣體分析器或一反射計之一量測結果使該蝕刻停止。舉例而言，殘餘氣體分析器可經組態以監測電漿室中之物種，且可用於藉由偵測電漿室內之電漿物種中的蝕刻副產物之變化來判定層何時已被實質上蝕刻。在另一實例中，反射計可量測樣品表面之光學性質(例如，在特定波長下或在特定波長範圍上的反射率之量值，或可分析表面反射之光譜)，以判定AHM在被蝕刻時的厚度，或偵測AHM何時被實質上移除。
圖17為根據另一實施例的用於使用過氧化氫電漿來蝕刻基板上之AHM的方法1700的流程圖。
在區塊1710中，在一電漿室內提供具有一AHM之一基板。該基板可為半導體晶圓，例如矽或其他類型之材料。在區塊1720中，將一氣體混合物提供至該電漿室。該氣體混合物可包括過氧化氫蒸氣及一載體氣體。該載體氣體可為許多不同物種，諸如稀有氣體(例如，氬氣、氦氣等)、氮氣、CDA或氫氣。在其他情況下，可使用真空將過氧化氫蒸氣直接抽吸至該電漿室中，且在此類情況下，不將載體氣體添加至該氣體混合物。該氣體混合物中之過氧化氫蒸氣之一濃度可大於0.1體積%或大於1體積%或大於2.5體積%或大於10體積%，或為0.1體積%至10體積%，或0.1體積%至2.5體積%，或1體積%至10體積%，或1體積%至2.5體積%，或2.5體積%至10體積%，或1體積%至大於10體積%。在一些情況下，在該氣體混合物中，過氧化氫與水之莫耳比大於一，或過氧化氫與氧之莫耳比大於一。過氧化氫蒸氣與該載體氣體之混合物可包含小於10重量%的水，及/或小於1體積%的氧氣(或可包括本文描述之過氧化氫材料組合物中之任一者)。在一些情況下，如本文所述，過氧化氫可為無水的。在一些情況下，過氧化氫蒸氣與該載體氣體之混合物可實質上不含氧氣。然而，由於過氧化氫在電漿內分解成水及氧氣，因此在所得的電漿中可能存在一些水及/或氧氣。在一些情況下，該氣體混合物沒有故意引入之硫或含鹵素物種。在一些情況下，該氣體混合物具有一濃度小於0.01體積%之硫物種。在一些情況下，該氣體混合物具有一濃度小於0.01體積%之含鹵素物種。
在區塊1730中，在該電漿室中由該氣體混合物形成包含過氧化氫物種之一過氧化氫電漿。在一些情況下，可在一遠端電漿源中形成該過氧化氫電漿，然後可將該過氧化氫電漿引入至該腔室中。在一些情況下，方法1700可進一步包括一區塊，在該區塊中，形成一惰性氣體電漿，然後將過氧化氫蒸氣添加至該惰性氣體電漿以形成該過氧化氫電漿。該惰性氣體電漿可在該電漿室中形成或遠離該電漿室形成。
在區塊1740中，藉由使一基板上之一AHM曝露於該過氧化氫電漿來蝕刻該AHM。可選擇電漿條件(諸如RF功率及壓力)及蝕刻之曝露時間，以在10分鐘或更短的時間內實質上移除AHM。亦可選擇電漿條件及曝露時間以在蝕刻期間自該基板實質上移除AHM且不實質上移除該基板。在一些情況下，該基板將進一步具有安置於其上的鄰近AHM或在AHM下方之一或多個層及/或結構，且亦可選擇電漿條件及曝露時間以使彼等層及/或結構在蝕刻期間不實質上氧化。在一些情況下，蝕刻期間所使用的RF功率量高於使用氧電漿移除AHM所需的最小RF功率量。在一些情況下，蝕刻在室溫下進行，而在其他情況下，溫度可控製或不控制在25℃至450℃之範圍內。
在方法1600及1700之一些情況下，該基板進一步包含一分層結構，該分層結構包含在AHM下方或鄰近AHM之一或多個薄膜。在一些情況下，由於使用過氧化氫電漿可能實現的相對溫和且可控之AHM蝕刻速率，在蝕刻期間可不改變或實質上不改變(例如，不實質上氧化)該分層結構。因此，本文描述之過氧化氫AHM蝕刻方法及系統對自上面安置有敏感層及/或結構的基板移除AHM特別有利。
在方法1600及1700之一些情況下(在區塊1610、1620、1730及1740中)，使用一RF功率及一壓力來形成一電漿，使該AHM曝露於該電漿持續一曝露時間，且該方法進一步包含在該蝕刻期間控制該RF功率、該壓力及該曝露時間以實質上移除AHM而使該基板或該基板上之一層或結構不實質上氧化。在一些情況下，該蝕刻期間所使用的一最小RF功率量高於在同等的壓力、時間及溫度條件下使用一氧電漿移除該AHM將需要的一最小RF功率量。 實施例
條款1. 一種方法，該方法包含：由一氣體混合物形成一電漿，其中：該氣體混合物包含一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣；該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定；且該電漿包含過氧化氫物種；及藉由使一基板上之一可灰化硬遮罩(AHM)曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
條款2. 如條款1之方法，其中該氣體混合物進一步包含實質上隨著時間的推移而穩定的水與過氧化氫之一莫耳比。
條款3. 如條款1之方法，其中該氣體混合物進一步包含一載體氣體，且其中該過氧化氫蒸氣之該濃度大於2.5%。
條款4. 如條款3之方法，其中該載體氣體包含N 2、氫氣、氦氣、Ar、壓縮乾燥空氣(CDA)或其混合物。
條款5. 如條款1之方法，其中該氣體混合物進一步包含一濃度小於1重量%的水，且其中該氣體混合物中的水與過氧化氫之一莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
條款6. 如條款1之方法，其中該氣體混合物包含一濃度小於0.1體積%之硫物種。
條款7. 如條款1之方法，其中該氣體混合物包含一濃度小於0.1體積%之含鹵素物種。
條款8. 如條款1之方法，其中該基板係一半導體晶圓或一矽晶圓。
條款9. 如條款1之方法，其中該基板在該蝕刻期間處於環境溫度下，或該基板之一溫度在該蝕刻期間介於25℃與450℃之間。
條款10. 如條款1之方法，該方法進一步包含使用一殘餘氣體分析器監測該蝕刻期間的已蝕刻物種，且其中回應於來自該殘餘氣體分析器之一量測結果使該蝕刻停止。
條款11. 如條款1之方法，該方法進一步包含使用一反射計監測該蝕刻期間的已蝕刻物種，且其中回應於來自該反射計之一量測結果使該蝕刻停止。
條款12. 如條款1之方法，其中在少於10分鐘之電漿曝露中將該AHM實質上移除。
條款13. 如條款1之方法，其中使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
條款14. 如條款1之方法，其中：使用一RF功率及一壓力來形成該電漿；使該AHM曝露於該電漿持續一曝露時間；且該方法進一步包含控制該RF功率、該壓力及該曝露時間以實質上移除該AHM而使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
條款15. 如條款1之方法，其中該蝕刻期間所使用的一最小RF功率量高於在同等的壓力、時間及溫度條件下使用一氧電漿移除該AHM將需要的一最小RF功率量。
條款16. 一種方法，該方法包含：在一電漿室內提供包含一可灰化硬遮罩(AHM)之一基板；將一氣體混合物提供至該電漿室，該氣體混合物包含一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣，其中該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定；在該電漿室中形成包含過氧化氫物種之一電漿；及藉由使該AHM曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
條款17. 如條款16之方法，其中該氣體混合物進一步包含水與過氧化氫之一莫耳比，該莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
條款18. 如條款16之方法，其中該氣體混合物進一步包含一載體氣體，且其中該過氧化氫蒸氣之該濃度大於2.5%。
條款19. 如條款16之方法，其中該氣體混合物進一步包含一濃度小於1重量%的水，且其中該氣體混合物中的水與過氧化氫之一莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
條款20. 如條款16之方法，其中：使用一RF功率及一壓力來形成該電漿；使該AHM曝露於該電漿持續一曝露時間；且該方法進一步包含控制該RF功率、該壓力及該曝露時間以實質上移除該AHM而使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
已詳細地參考所揭示發明之實施例，該等實施例之一或多個實例已在附圖中示出。已藉由解釋本發明技術之方式提供各實例，而非作為對本發明技術之限制。實際上，雖然已關於本發明之特定實施例詳細地描述了說明書，但將了解，熟習此項技術者在理解前文之後可容易地設想到此等實施例之更改、變化及等效物。舉例而言，圖示或描述為一個實施例之一部分的特徵可與另一實施例一起使用以得到又一實施例。因此，本發明標的旨在涵蓋在所附申請專利範圍及其等效物之範疇內的所有此等修改及變化。在不背離在所附申請專利範圍中更具體地闡述的本發明之範疇的情況下，本發明之此等及其他修改及變化可由一般熟習此項技術者實踐。此外，一般熟習此項技術者將瞭解，先前描述僅為舉例說明且不欲限制本發明。
儘管本發明已經參考上述實例進行描述，但將理解，修改及變化包含在本發明之範疇內。因此，本發明僅受以下申請專利範圍限制。
100:系統 101:樣品 110:過氧化氫蒸發器容器/過氧化氫蒸氣器 120:洗滌器 130:電漿室 132:輸入端 134:第二輸入端 140:真空泵 152:質量流量控制器(MFC) 154:背壓調節器 160:感測器 170:溫度控制系統 200:傅立葉轉換紅外光譜法(FTIR)資料 210:FTIR光譜 220:FTIR光譜 310:平均過氧化氫蒸氣濃度 320:容器殼溫度 330:平均水濃度 410a:FTIR光譜 410b:FTIR光譜 420a:FTIR光譜 420b:FTIR光譜 510a:FTIR光譜 510b:FTIR光譜 520a:FTIR光譜 520b:FTIR光譜 610a:FTIR光譜 610b:FTIR光譜 620a:FTIR光譜 620b:FTIR光譜 710a:FTIR光譜 710b:FTIR光譜 720a:FTIR光譜 720b:FTIR光譜 810a:量測之接觸角 810b:量測之接觸角 820a:量測之液滴體積 820b:量測之液滴體積 1000:系統 1010:氧氣源 1012:「沖洗氣體」源 1110:FTIR光譜 1120:FTIR光譜 1210:FTIR光譜 1220:FTIR光譜 1310:FTIR光譜 1320:FTIR光譜 1410:FTIR光譜 1420:FTIR光譜 1505:尖峰 1510:尖峰 1600:方法 1610:區塊 1620:區塊 1630:區塊 1700:方法 1710:區塊 1720:區塊 1730:區塊 1740:區塊 1750:區塊 CV-1:止回閥 MV-1:閥 MV-2:閥 VRV-1:排氣安全閥 V-1:閥 V-2:閥 V-3:閥
圖1為根據一些實施例的可用於使用含有過氧化氫蒸氣之電漿利用AHM來蝕刻晶圓的系統之示意圖。
根據一些實施例，圖2展示來自AHM膜之傅立葉轉換紅外光譜法(FTIR)資料。
根據一些實施例，圖3展示如藉由FTIR量測的來自過氧化氫源容器之輸出的量測結果。
根據一些實施例，圖4A至圖7B展示來自過氧化氫電漿蝕刻測試之FTIR結果。
圖8A及圖8B展示來自兩個晶圓的試樣之未蝕刻矽側之量測結果。
根據一些實施例，圖9A至圖9B用圖形展示表4中之接觸角測試資料，且圖9C及圖9D展示來自測試之接觸角的快照。
圖10為可用於使用氧電漿利用AHM來蝕刻晶圓之系統的示意圖。
圖11至圖14展示來自用於使用氧電漿利用AHM來蝕刻晶圓之比較實例的FTIR結果。
根據一些實施例，圖15展示使用光發射光譜法獲得的本文中之實例中所用的電漿之光譜。
圖16為根據一些實施例的用於使用過氧化氫電漿蝕刻基板上之AHM的方法之流程圖。
圖17為根據一些實施例的用於使用過氧化氫電漿蝕刻基板上之AHM的方法之流程圖。
1600:方法
1610:區塊
1620:區塊
1630:區塊

Claims (20)

  1. 一種方法，該方法包含： 由一氣體混合物形成一電漿，其中： 該氣體混合物包含一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣； 該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定；且 該電漿包含過氧化氫物種；及 藉由使一基板上之一可灰化硬遮罩(AHM)曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
  2. 如請求項1之方法，其中該氣體混合物進一步包含水與過氧化氫之一莫耳比，該莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
  3. 如請求項1之方法，其中該氣體混合物進一步包含一載體氣體，且其中該過氧化氫蒸氣之該濃度大於2.5%。
  4. 如請求項3之方法，其中該載體氣體包含N 2、氫氣、氦氣、Ar、壓縮乾燥空氣(CDA)或其混合物。
  5. 如請求項1之方法，其中該氣體混合物進一步包含一濃度小於1重量%的水，且其中該氣體混合物中的水與過氧化氫之一莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
  6. 如請求項1之方法，其中該氣體混合物包含一濃度小於0.1體積%之硫物種。
  7. 如請求項1之方法，其中該氣體混合物包含一濃度小於0.1體積%之含鹵素物種。
  8. 如請求項1之方法，其中該基板係一半導體晶圓或一矽晶圓。
  9. 如請求項1之方法，其中該基板在該蝕刻期間處於環境溫度下，或該基板之一溫度在該蝕刻期間介於25℃與450℃之間。
  10. 如請求項1之方法，該方法進一步包含使用一殘餘氣體分析器監測該蝕刻期間的已蝕刻物種，且其中回應於來自該殘餘氣體分析器之一量測結果使該蝕刻停止。
  11. 如請求項1之方法，該方法進一步包含使用一反射計監測該蝕刻期間的已蝕刻物種，且其中回應於來自該反射計之一量測結果使該蝕刻停止。
  12. 如請求項1之方法，其中在少於10分鐘之電漿曝露中將該AHM實質上移除。
  13. 如請求項1之方法，其中使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
  14. 如請求項1之方法，其中： 使用一RF功率及一壓力來形成該電漿； 使該AHM曝露於該電漿持續一曝露時間；且 該方法進一步包含控制該RF功率、該壓力及該曝露時間以實質上移除該AHM而使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
  15. 如請求項1之方法，其中該蝕刻期間所使用的一最小RF功率量高於在同等的壓力、時間及溫度條件下使用一氧電漿移除該AHM將需要的一最小RF功率量。
  16. 一種方法，該方法包含： 在一電漿室內提供包含一可灰化硬遮罩(AHM)之一基板； 將一氣體混合物提供至該電漿室，該氣體混合物包含一濃度大於0.1體積%之過氧化氫蒸氣，其中該氣體混合物中之該過氧化氫蒸氣之該濃度實質上隨著時間的推移而穩定； 在該電漿室中形成包含過氧化氫物種之一電漿；及 藉由使AHM曝露於該電漿來蝕刻該AHM。
  17. 如請求項16之方法，其中該氣體混合物進一步包含水與過氧化氫之一莫耳比，該莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
  18. 如請求項16之方法，其中該氣體混合物進一步包含一載體氣體，且其中該過氧化氫蒸氣之該濃度大於2.5%。
  19. 如請求項16之方法，其中該氣體混合物進一步包含一濃度小於1重量%的水，且其中該氣體混合物中的水與過氧化氫之一莫耳比實質上隨著時間的推移而穩定。
  20. 如請求項16之方法，其中： 使用一RF功率及一壓力來形成該電漿； 使該AHM曝露於該電漿持續一曝露時間；且 該方法進一步包含控制該RF功率、該壓力及該曝露時間以實質上移除該AHM而使該基板在該蝕刻期間不實質上氧化，或使該基板上之一層或結構在該蝕刻期間不實質上氧化。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7105442B2 (en) * 2002-05-22 2006-09-12 Applied Materials, Inc. Ashable layers for reducing critical dimensions of integrated circuit features
US6964928B2 (en) * 2002-08-29 2005-11-15 Chentsau Ying Method for removing residue from a magneto-resistive random access memory (MRAM) film stack using a dual mask
EP1924334A4 (en) 2005-09-13 2009-11-11 Rasirc METHOD FOR PRODUCING A HIGH-PURITY FLOW
US11634815B2 (en) 2008-07-03 2023-04-25 Rasirc, Inc. Method, system, and device for storage and delivery of process gas from a substrate
US8258041B2 (en) * 2010-06-15 2012-09-04 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating metal-bearing integrated circuit structures having low defect density
US9299581B2 (en) * 2011-05-12 2016-03-29 Applied Materials, Inc. Methods of dry stripping boron-carbon films
MX2014011521A (es) 2012-03-28 2015-01-16 Rasirc Inc Metodo de suministro de un gas de proceso a partir de una solucion multi-componente.
WO2014014511A1 (en) 2012-07-16 2014-01-23 Rasirc Method, system, and device for delivery of high purity hydrogen peroxide
KR102178326B1 (ko) 2012-12-18 2020-11-13 램 리써치 코포레이션 산소-함유 세라믹 하드 마스크들 및 관련 습식-세정들
EP3142712B1 (en) 2014-05-13 2019-08-07 Rasirc, Inc. Method of delivering hydrogen peroxide for decontaminating a material
US9514954B2 (en) 2014-06-10 2016-12-06 Lam Research Corporation Peroxide-vapor treatment for enhancing photoresist-strip performance and modifying organic films
JP6885922B2 (ja) 2015-04-06 2021-06-16 ラシルク, インコーポレイテッドRasirc, Inc. 過酸化水素溶液の精製のための方法およびシステム
WO2017027581A1 (en) 2015-08-10 2017-02-16 Rasirc, Inc. Methods and systems for generating process gases
US10363497B2 (en) 2016-02-18 2019-07-30 Rasirc, Inc. Devices, systems, and methods for controlled delivery of process gases
US10490399B2 (en) 2016-03-09 2019-11-26 Tokyo Electron Limited Systems and methodologies for vapor phase hydroxyl radical processing of substrates
WO2017222938A1 (en) 2016-06-20 2017-12-28 Applied Materials, Inc. Cleaning process for removing boron-carbon residuals in processing chamber at high temperature
EP3710126A4 (en) 2017-11-17 2021-08-11 Rasirc, Inc. PROCESS, SYSTEM AND DEVICE FOR STORAGE AND DISTRIBUTION OF TREATMENT GAS FROM A SUBSTRATE
WO2020131608A1 (en) 2018-12-18 2020-06-25 Mattson Technology, Inc. Carbon containing hardmask removal process using sulfur containing process gas
EP3931863A4 (en) 2019-02-25 2023-04-26 Board of Regents, The University of Texas System LARGE SURFACE METROLOGY AND PROCESS CONTROL FOR ANISOTROPIC CHEMICAL ETCHING

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