TW540114B - Substrate cleaning apparatus and method - Google Patents
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- H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
- H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
- H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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Description
經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 540114 A7 B7 五、發明説明() 發明領域: 本發明係與潔淨一基材有關。 發明背景: 積體電路之製造過程中,主動式或被動式元件係經 由選擇性沉積及蝕刻介電、半導體、導電材料層(例如: 二氧化矽、多晶矽、金屬化合物及合金)以形成於一基材 (例如:一半導體晶圓)上。利用該基材上的光阻層及/或 氧化物硬式罩幕層,這些層可被蝕刻以形成一蝕刻特徵 圖案,並採用微影技術或能量化氣體曝光該光阻層或圖 案化該光阻層。該些層中鄰接該圖案化光阻特徵的部位 受到蝕刻,以形成預先界定之閘道圖案、介電孔、接觸 孔、渠溝、及/或金屬内連線。典型之蝕刻方式係使用含 鹵素氣體之電容式或感應式耦合電漿,如Wolf及Tauber 所著之 Silicon Processing for the VLSI Era 第一冊第 6 章中的範例,並在此處併入該範例作為參考資料。 蝕刻處理可能在基材上遺留光阻殘留物及蝕刻性殘 留物。光阻殘留物係指不受蝕刻氣體的蝕刻作用,而在 蝕刻處理後依然在基材上的光阻殘留部位。而蝕刻性殘 留物可至少包含位於蝕刻特徵結構之側壁上的殘留物質 及/或側壁沉積物。蝕刻物質可使含i素之蝕刻氣體吸附 於蝕刻特徵結構上,因此可能使含金屬之特徵結構發生 腐蝕行為。側壁沉積物可經由蝕刻過程中的蝕刻氣體、 含金屬之層、及光阻間的反應而形成;及藉由特徵結構 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫上一貝)
540114 經濟部智慧財1局g V一消費合作社印货 A7 B7五、發明説明() 之侧壁上的反應殘留物聚集而形成。潔淨一經蝕刻基材 之方法中,一乾式蝕刻方法於剝除(或灰化)處理中使用 一氣體電漿以移除基材上的光阻殘留物,並於鈍化過程 中移除含齒素之殘留物質或使含齒素之殘留物質不具活 '陘。基材上的側壁沉積物典型上以濕式化學蝕刻方法加 以移除,或施以一乾式潔淨處理以移除至少一部分的該 側壁沉積物。 傳統剝除方法使用由氧氣、氮氣或水蒸氣組成之電 漿以剝除基材上的殘留光阻。這些傳統剥除技術有時無 法完全有效移除基材上的光阻,特別在光阻聚合物暴露 於一電漿中而產生硬化時,更加無法完全移除基材上的 光阻。使用氧化物硬式罩幕光阻時,該氧化層能被剥除 或遺留於基材上。典型上,殘餘的氧化物硬式罩幕係遺 留於基材上,而介電層於後續處理步驟中沉積至該殘餘 氧化物上。此外,充分的剥除處理通常亦會使製程產出 量下降。剥除處理也會使側壁沉積物硬化,而無法輕易 移除該沉積物。 鈍化技術中,基材上的蝕刻性殘留物被移除或使該 蝕刻性殘留物不具活性,係藉由使用鈍化氣體(例如:氨 氣及/或水蒸氣)減少後續蝕刻所造成的腐蝕問題。傳統鈍 化技術在使用上有其限制,其一限制為暴露基材於周圍 濕氣後,傳統鈍化技術通常只能在短時間範圍(典型上約 為1至5小時之間)内防止基材的後續蝕刻腐蝕行為。然 而,利用上不希望只取得短時間範圍的腐蝕阻抗,因為 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先¾讀背面之注意一爭項再填寫本頁) ---批衣 訂 線—— 540114 A7 B7 五、發明説明() (請先M讀背云之注*事項再填寫本\貝) 基材首次暴露於周遭氣氛後,後續蝕刻之處理步驟可能 需要執行1至2小時,因而導致生產排程緊湊或彈性不 佳之情事。基材因此經常無法進行蝕刻處理,或基材如 果已經蝕刻則不能移出處理室以避免產生腐蝕行為。 由於傳統乾式潔淨處理具有諸多缺點,光阻殘留物 及蝕刻性殘留物的移除通常採用濕式潔淨處理,以暴露 基材於濕式溶劑中。然而,濕式潔淨處理也具有諸多缺 點。舉例而言,採用濕式潔淨處理通常無法完全移除殘 留物,因而無法連續處理基材。此外,溶劑可能會攻擊 基材上的含金屬之特徵結構,基材上存在尺寸非常小的 含金屬之特徵結構時特別會受到攻擊。此外,所使用溶 劑價格亦可能非常昂貴並可能產生有害而不易處理的化 學物質。 因此,提出一種處理一基材(例如:移除基材上的光 阻殘留物及蝕刻性殘留物)之製程及設備,以期能進一步 減少後續蝕刻之腐蝕行為並於潔淨一基材時可減少暴露 基材至一濕式溶劑中的需求,確實有其必要性。 經濟部智慧財1局肖工消f合作社印^ 發明目的及概述: 本發明之目的係用以滿足下列需求。本發明之一實 施例中,一處理一基材之方法至少包含暴露一基材至一 能量化製程處理氣體(process gas)中,以蝕刻該基材;暴 露該基材至一能量化之潔淨氣體中;及在暴露該基材至 一能量化之潔淨氣體之前、期間或之後,暴露該基材於 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 540114 A7 B7 五、發明説明() 一至少包含一含1¾素物質及一含氫物質的能量化處理氣 體(treating gas)中。 (請先閱讀背云之洼意事項再填寫本一貝) 本發明之另一態樣中,一處理一基材之方法至少包 含暴露一基材至一能量化製程處理氣體中,以蝕刻該基 材;及暴露該基材於一至少包含一含氯物質的能量化處 理氣體中。 本發明之另一態樣中,一處理一基材之方法至少包 含暴露一基材至一能量化製程處理氣體中,以蝕刻該基 材;及暴露該基材於一至少包含一含氣物質及一含氫物 質的能量化處理氣體中。 本發明之另一態樣中,一處理一經蝕刻基材的方法 至少包含暴露該經蚀刻基材於一至少包含一第一卣素物 質的能量化製程處理氣體中,及暴露該經蝕刻基材於一 至少包含一第二函素物質的能量化製程處理氣體中。 本發明之另一態樣中,一潔淨一經蝕刻基材的方法 至少包含暴露一基材於一潔淨氣體中,而後,暴露該基 材於一至少包含NH3及H2之一或多者的能量化處理氣體 中 〇 經濟部智慧財1局員工消費合作钍印t 本發明之另一態樣中,一處理一基材之方法至少包 含暴露該基材於一能量化製程處理氣體中,以在一處理 區中蝕刻該基材:及暴露該基材於該處理區之一能量化 處理氣體中。 本發明之另一態樣中,一處理一經触刻基材的方法 至少包含在維持該基材溫度至少約200°C的同時,暴露該 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210X297公釐) 540114 Λ7 B7 五、發明説明() 經餘刻基材於一至少包含一含氧物質的能量化製程處理 氣體中;及使用一處理氣體以處理該基材,並浸潰該基 材於去離子水中以移除該基材上的蝕刻性殘留物。 圖式簡單說明: 本發明之特徵、態樣及優點經由下文說明之實施例、 所附申請專利範圍、及說明本發明實施例的圖式,將更 能被輕易了解。應當了解的是,本發明中的任一特徵並 不侷限於某些圖式中的内容,本發明至少包含任何該些 特徵的組合,其中: 第1 a圖所示為一基材之簡易側視圖,一含金屬之層位於 該基材上; 第1 b圖所示為第1 a圖中的基材經由蝕刻後所得的簡易 側視圖; 第2圖所示為一多處理室設備的簡易示意圖,該多處理 室具有一蝕刻處理室及一潔淨處理室; 第3圖所示為一蝕刻處理室之簡易側視圖; 第4圖所示為一潔淨處理室之簡易側視圖; 第5 a及5 b圖所示為說明基材潔淨處理之流程圖; 第6 a及6b圖所示為說明其他基材潔淨處理實施例之流 程圖;及 第7 a至7 c圖所示為說明其他基材潔淨處理實施例之流 程圖。 第頃 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (请先¾讀背会之注意旱項再填寫本一貝 装 竦 經濟部智慧財產局員工消費合作社印說 540114 A7 B7 涇濟部智慧財產局員工消費合作社印¾ (請先閎讀背面之注意事項弄4寫本頁) 裝 訂 線 五、發明説明() 圖號對照說明: 30 基材 40 擴散阻障材料 5 0 抗反射材料 67 特徵結構 70 蝕刻性殘留物 7 5 殘留物質 1 1 0 蝕刻處理室 1 2 5 轉送處理室 1 3 5 機器人手臂 1 4 5 處理區 155 凹槽 、162 氣體源 1 6 5 感應線圈 1 7 5 陰極 185 電極電源供應器 1 9 5 排放系統 210 支撐座 2 1 5 潔淨處理區 225 遠端電漿產生區 2 4 0 排放系統 25 0質量控制器或氣 260 微波發熱電極 270 磁控微波產生器 3 5 子層 45 導電材料 65 隙縫 60 光阻殘留物 80 侧壁沉積物 100 多處理室設備 1 2 0 潔淨處理室 1 3 0 真空阻絕處理室 140 支撐座 1 5 0 機械或靜電夾具 160 氣體供應器 164 氣體入口 170 線圈能量供應器 1 8 0 陽極 1 9 0 頂篷 200 節流閥 2 1 2靜電夾具 222 氣體分散器 2 3 0 遠端處理室 245 節流閥 閥門 2 5 5微波產生器 265 微波調節裝置 第9頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(2i0X 297公釐) 540114 A7 B7 五、發明説明() 發明詳細說明: (請先閱讀背奇之注意Η ·項再填寫本一貝) 本發明之製程及設備能有效處理如半導體晶圓之基 材,也能有效應用於印刷電路板、平面顯示器、及液晶 顯示器之他種基材的製程或處理。因此,本發明實施例 之說明並非用以限定本發明範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明的一實施例中,可處理一基材3 0,例如第1 a 圖所示,在子層(substraum)35上有一或多種材料,如數 字標示40,45,50所表示之層形於其上。該些層通常彼此 向上堆疊,該些層可至少包含介電層、半導體層、及導 電層。舉例而言,介電層至少包含二氧化碎、未掺雜之 矽酸鹽玻璃、磷矽酸鹽玻璃(PSG)、硼磷矽酸鹽玻璃 (BPSG)、氮化矽(Si3N4)、或沉積TEOS之玻璃;半導體 層至少包括含碎之層’例如’·多晶碎或秒化物;及導電 層,例如含金屬之層至少包含:鋁、銅、鈦、氮化鈦, 或如矽化鎢及矽化鈷之金屬矽化物。舉例而言,適用於 蝕刻位於基材 30上的層的蝕刻氣體包含:HC1、BC13、 HBr、Br2、Cl2、CC14、SiCl4、SF0、F2、NF3、HF、CF3、 CF4、CH3F、CHF3、C2H2F2、C2H2F4、C2H4F2、C2F6、C3F8、 C4F8、C2HF5、C4F10、CF2C12、CFC13、〇2、N2、He、及 上述氣體之混合物。該蝕刻氣體於蝕刻某些層及材料時 加以選用,以提供高蝕刻速率及高蝕刻選擇率。當依序 蝕刻多層時,具有第一、第二、第三…等成分之多組成 蝕刻氣體可依序導入處理室中,以蝕刻任一特定層。 第1 a圖所示為基材3 0之一實施例,其中有材料形 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) 540114 Λ7 B7 五 毯濟部智¾財產局員工消費合作社印t 發明説明 成於一子層 35上。子溫 于層3 5可包含半導體材料,例如: 矽、砷化鎵及此類材料 ^何针。位於子層3 5上的材料可至少包 含(i) 一擴散阻障材料^ , 〇、(11) 一導電材料45、及(Η!) — 抗反射(anti-reflectiVe、鉍扯 ^ t , ve)衬枓)〇。舉例而言,擴散阻障材 料至y包含· ^氧化矽、有機抗反射層(arc)、鈦、鎢、 鈦-鎢合金、4氮化鈦;導電材料至少包含鈦、鎢、鋁、 鋼、相似材料或上述材料之合金,及或矽;而抗反射材 料至少包含:矽、氮化鈦 '鈦鎢合金。亦可在擴散阻障 層40下方提供一諸如Si〇2的一種氧化物層(未顯示)。一 您圖案化的抗姓刻光阻材料6 〇,例如:聚合物光阻、或 抗電子束光阻則位於該些層上方。可供應蝕刻性氣體以 餘刻該些層的暴露部位,以形成延伸事透該些層之一或 多層的隙缝6 5,例如··線狀、渠溝或通道之縫隙6 5,並 在基材3 0上形成特徵結構6 7,如第1 b圖所示。 蝕刻處理後,仍然位於基材3 〇上的光阻殘留物60 及蝕刻性殘留物7 0可經由一或多道潔淨處理’以提供大 體上抗腐蝕之潔淨基材,以供後續處埋之用。光阻殘留 物6 0為經由蚀刻處理後,仍然位於基材3 0上的殘留材 料部分。對於用以蝕刻基材3 0上的一或多層底層材料的 蝕刻性氣體而言,光阻殘留物6 0包含任何具有相當程度 阻抗蝕刻性氣體的材料。在一實施例中,光阻殘留物60 至少包含殘留的光阻聚合物或氧化物硬式罩幕。適用的 光阻聚合物材料係購自Shipely公司、Marboro公司、 Massachusetts公司或位於東京橫濱市之T〇ky〇 〇hka 第11頁 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先聞讀背面之注意事項再填寫太頁) 裝 訂 ml - 1 I If --. I - i ·1·· 1 —!ι— I 署 is-11-— -- i ' 線 540114 A7 B7 經濟部智慧財產局p'x消費合作钍印¾ 五、發明説明() Kogyo (TOK)公司。位於該特徵結構上的蝕刻性殘留物70 可至少包含:(i) 殘留物質 75,舉例而言:可為殘留的 鹵素(如:氯或氟)自由基、含金屬之物質(如:一或多個 金屬氧化物)、或蝕刻處理後殘留的自素原子團與仍然位 於基材3 0上的蝕刻層中的金屬反應所形成的副產物化合 物;及/或(ii) 蝕刻過程中形成於經蝕刻特徵結構 67之 側壁上的側壁沉積物 80。該側壁沉積物可至少包含:(i) 包含碳及氫的有機化合物、(ii) 含金屬(例如··鋁或鈦) 之層所形成的金屬、及(iii)蝕刻性氣體(例如:氯、溴、 及/或氮)物質。側壁沉積物 8 0的組成及化學劑量比則端 視被蝕刻材料的化學組成、光阻材料 60、及用以蝕刻該 特徵結構6 7的蝕刻性氣體而定。在一實施例中,蝕刻性 殘留物70至少包含殘留物質75及側壁沉積物80二者。 該殘留物質可至少包含A1203、Ti〇2、Cu〇、及Si〇2之一 或多者,而側壁沉積物則至少包含碳、氫、氮之一或多 者;及齒素、氧、碎、及金屬之一或多者。藉由「潔淨 處理(c leaning)」即意謂基材 3 0上的殘留光阻、殘留物 質、及側壁沉積物之一或多者至少部分被移除或非活性 請參照第2圖,基材3 0可於一多處理室設備10 0中 進行蝕刻及潔淨處理。其中,該多處理室設備1 〇〇至少 包含一或多個姓刻處理室11 0,以蚀刻基材3 0 ;及一或 多個潔淨處理室1 20,以移除殘留光阻60及/或移除或非 活性化經由蝕刻處理後仍然位於基材3 0上的蝕刻性殘留 第12頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之^意事項再填寫太頁 裝 訂 —線 540114 A7 _ B7 __ 五、發明説明() 物70。蝕刻處理室1 1〇、潔淨處理室120、轉送處理室125、 真空阻絕處理室1 3 0可於一真空密閉環境中内部相互連 結,並可維持低壓以減少基材3 0的污染。在處理過程中, 一機器人手臂1 3 5將真空阻絕處理室1 3 〇中的基材3 0轉 送至一轉送處理室125,並隨後轉送至製程處理室之一 者中。 基材3 0可於一製程處理室1 1 0中進行蝕刻處理,如 購自應用材料公司之DSP型金屬蝕刻Centura處理室(DSP type Metal Etch Centura chamber)。此處所使用的製程處 理室11 0實施例僅用於說明,並非用以限定本發明範圍。 製程處理室1 10至少包含一支撐座 140,該支撐座 140 位於該處理室1 1 〇的處理區1 4 5内。基材3 0可藉由機器 人手臂1 3 5而置放至支撐座140上。蚀刻處理過程中, 供應一冷卻氣體(例如:氦氣)以控制基材3 0的溫度,而 基材30可藉由一具有凹槽155的機械或靜電夾具150, 而固持於一適當位置。 基材處理過程中,處理室1 10可維持於低壓,且處 理氣體可經由一具有一氣體源1 62及位於基材周圍附近 處的氣體入口 164之氣體供應器160,而導入至處理室110 中。此外,氣體散佈喷嘴頭(未顯示)可設置於基材3 0上 方。處理氣體可藉由一氣體增能器而具有能量,該氣體 增能器耦合一能量化電磁場(例如:非感應式、電容式、 或微波)至處理區14 5中。第3圖所示的一實施例中,一 鄰接於製程處理室1 1 〇的感應線圈1 6 5藉由操作一線圈 第13頁 適中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) "" ~ ~ (請先聞讀背圣之注*事項苒填寫本一貝.) --装 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 540114 Α7
經濟部智慧財產局員工消费合作社印¾ 月匕里供應备17 0以獲得能量,例如:經由操作電源功率 位卓約為200瓦至約2〇〇〇瓦而產生的射頻(RF)電壓,並 於處理110中形成一感應電場。此外,一電容式電場 也可形成於處理室110中。其中,支撐座丨4〇的至少一 4伤可具導電性以作為一陰極丄7 5。陰極丨7 5與可作為 陽極1 80的一電性接地處理室n 〇側壁相互連接而在處 理區145中形成處理電極,因此可在處理區145以電容 耦合方式激發處理氣體。陰極丨7 5可經由操作一電極電 源供應器1 8 5以獲得能量,例如:經由操作電源功率位 率約為10瓦至約1 〇〇瓦而產生的射頻(RF)電壓。該電容 式電場大體上與基材30的平面垂直,並可加速電漿物質 朝向基材3 0移動,以提供更趨於垂直方向的非等向性蝕 刻基材方式。施加於處理電極17〇, 180、及/或感應線圈165 的RF電壓之頻率範圍約5 00kHz至約60MHz,更特定而 言約為1 3.5 6 MHz。在一實施例中,陰極1 7 5也為一位 於靜電夾具150的一介電區中的電極。 製程處理室1 1 0之頂篷1 9 0 ’其形狀能為平坦或正 方形、拱形、圓錐形、圓頂形、或多半徑之圓頂形。在 一實施例中,覆蓋製程處理室之至少一部份的感應線圈 1 6 5 ’其為一具有「平坦」圓頂形之多半徑圓頂形,使電 漿電源功率更能有效率應用並增加正對於基材3 0中心上 方的電漿離子通量均勻性。 當電容效應產生時,形成於處理區145的電漿也可 使用磁性增益反應器(未顯示)而增強,其中一磁場產生 第Η頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背Vg之:>1{意事項再填寫本一貝) 裝 訂 淥 540114 A7 B7 五、發明説明() (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f ) 器(例如:永久性磁鐵或電磁性線圈)應用於處理區 1 4 5 之磁場中,以增加電漿密度及均勾性。該磁場可至少包 含一轉動磁場,該轉動磁場之轴向轉動平行於基材30之 平面,如美國專利申請案第4,842,6 83號所揭露之内容, 在此併入該案全部揭露内容以作為參考資料。 使用過的處理氣體及蝕刻性殘留物經由一具有維持 製程處理室1 1 0於低壓狀態的排放系統 1 9 5,而排放出 製程處理室 1 1 0。其中,一節流閥 2 0 0提供至該排放系 統中,以控制處理室 1 10的壓力。此外,可使用一光學 終點量測系統(未顯示)以量測方式決定某一層之蝕刻處 理的完成,例如:經由一可偵測到氣體物質或其他干涉 技術,量測某一波長對應的光激發變化。 經濟部智慧財產局員工消旁合作·社印η 為執行製程處理室 11 〇中的一蝕刻處理,一至少包 含蝕刻性氣體的能量化處理氣體可提供至處理區 145 中。經由「能量化處理氣體」,意謂活化或施加能量於處 理氣體以形成解.離物質、非解離物質、離子物質、及中 性物質之一或多者。可選擇蝕刻性氣體之組成,以針對 某一層或正被蝕刻之該些層提供高蝕刻速率及高蝕刻選 擇率。独刻含金屬之材料(例如:導電材料4 5)時,該# 刻性氣體可至少包含一或多種含鹵素之氣體,例如:C12、 BC13、CC14、SiCl4、CF4、NF3、SF6、Br2、HBr、ΒΒγ3、 CHF3、C2F2、及此類蝕刻性氣體之一或多者;並選擇性 使用一或多種添加氣體,例如:惰性氣體或不反應氣體, 如:H2、N2、02、He-02、及此類氣體。一示範處理過程 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 540114 Α7 Β7 五、發明説明() 中’抗反射材料5 〇係藉由暴露基材3 0至一能量化製程 處理氣體中而受到蝕刻,其中該能量化製程處理氣體至 少包含姓刻性氣體,該蝕刻性氣體更包含在壓力约為8 毫托耳、電源功率位準約1 6 〇 0瓦、偏壓功率位準約1 4 5 瓦、背向氦氣壓力约4托耳、及陰極溫度約50°C的處理 條件下所得流量約90 seem之CI2及約30 seem之BC13。 而後,導電材料4 5可藉由暴露至一能量化製程處理氣體 中而受到蚀刻,其中該能量化製程處理氣體至少包含蝕 刻性氣體’該蝕刻性氣體更包含在壓力約14毫托耳、 電源功率位準約1 600,瓦、偏壓功率位準約150瓦、背向 氦氣壓力約8托耳、及陰極溫度約5 〇 °c之處理條件下所 得流量約80 seem之Cl2、約5 seem之BC13、及約1〇 seem 之CHF·3。而後’擴散阻障層 40及選擇氧化層之一部份 可藉由導入一能量化製程處理氣體而受到蝕刻,其中該 能量化製程處理氣體至少包含蚀刻性氣體,該姓刻性氣 體更包含在壓力約1 〇毫托耳、電源功率位準約1 600瓦、 偏壓功率位準約12 5瓦、背向氦氣壓力約8托耳、及陰 極溫度約5 0 °C之處理條件下所得流量約3 0 seem 之 Cl2、 約 5 seem 之 BC13、及約 30 seem 之 N24 Ar。 触刻處理完成後,可解除基材3 0之夾附狀態並將基 材從支撐座140抬升,舉例而言:使用氣動式抬升設備 以提升抬升栓(未顯示),使基材3 0從支撐座1 40表面抬 升。機器人輸送手臂135可置入基材30與支撐座140之 間’以抬升基材3 0離開抬升栓。而後,該抬升栓縮回至 第16頁 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210乂 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装— 線 經濟部智慧財產局R工消費合作社印¾ 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印焚 540114 A7 B7 五、發明説明() 支撐座 1 4 0中,而機器人手臂1 3 5 輸送基材3 0離開蝕 刻處理室110並進入轉送處理室125中。 為移除蝕刻性殘留物7 0及殘留光阻7 6,可將基材3 0 從轉送處理室1 2 5轉送至潔淨處理室1 2 0,如第4圖所 示購自應用材料公司的先進式剝除及純化(Advanced Strip and Passivation; ASP )處理室。此處所示之潔淨處 理室 12 0僅用以說明本發明製程,非用以限定本發明範 圍,因其他處理室(包含第3圖所示的製程處理室110)也 能潔淨基材3 0。基材3 0藉由機器人手臂13 5而置放於 支撐座 210上,且在處理過程中可選用機械式或靜電式 夾具2 1 2支托於一適當地點。 第4圖之潔淨處理室類型中,一能量化處理製程氣 體至少包含潔淨氣體,該潔淨氣體係提供以潔淨處理區 2 1 5中支托於支撐座2 1 0上的基材3 0。支撐座2 1 0支撐 位於處理區215中的基材30,且至少可選用一靜電夾具 2 1 2。支撐座 2 1 0内部或下方的一加熱源(例如:一紅外 線照射器220)能加熱基材3 0。至少包含潔淨氣體的該製 程處理氣體可由一氣體分散器222而導入至一遠端處理 室230的一遠端電漿產生區225中。「遠端」一詞係指遠 端處理室2 3 0之中心位於潔淨處理室1 2 0之處理區2 1 5 中心的固定上流處。遠端處理室2 3 0中,該潔淨氣體在 經由一擴散器(例如:一喷嘴頭擴散器)而導入處理區2 1 5 之前,該潔淨氣體受到耦合微波或射頻能量的活化而獲 得能量進入遠端處理室230,使其組成物產生離子化或 第17頁 本紙張·尺度通用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背云之注意事項再填寫.f貝)
540114 A7 B7 五、發明説明() 解離。此外,該製程處理氣體也可在處理區2 1 5中獲得 能量。潔淨處理室1 2 0中使用過的潔淨氣體及殘留物可 經由一使該處理室達成低壓狀態的排放系統240加以排 放。排放系統240中的一節流閥245係用以維持處理室 壓力介於約150毫托耳至3000毫托耳之間。 第4圖所示的實施例中,遠端處理室2 3 0至少包含 一管狀腔體,該管狀腔體包含遠端電漿區22 5的至少一 部份。進入遠端處理室2 3 0之潔淨氣體流量經由一質量 流率控制器或氣體閥門 2 5 0進行調整。遠端處理室 2 3 0 可至少包含由介電材料(例如:微波大致上可穿透且不與 該潔淨氣體反應的石英、氧化鋁、或單晶藍寶石)組成的 室壁。一微波產生器2 5 5係用以產生微波輻射至遠端處 理室230的遠端電漿區225。一適用的微波產生器255 為購自應用科學及技術公司的“ASTEX”微波電漿產生 器。微波產生器2 5 5可至少包含一微波發熱電極2 6 0、 一微波調節裝置2 6 5、及一磁控微波產生器2 7 0。該微波 產生器可在電源功率位準約200瓦至約3000瓦及頻率約 8 00MHz至約300 0 MHz的條件下進行操作。在一實施例 中,遠端電漿區2 2 5與處理區2 1 5相距充分距離,使一 些解離或離子化的氣體化學物質得以再結合。此種經活 化潔淨氣體中的自由電子及帶電物質濃度降低的結杲, 可降低充電(charge-up)行為對基材 30上主動元件的損 傷,並對於遠端電漿區2 2 5中形成的活化氣體能具有較 佳的化學反應控制性。在一實施例中,遠端電漿區225 第18頁 本紙張·尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先¾讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 線 經濟部智慧財產局資工消費合作社印t 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印說 540114 A7 B7 五、發明説明() 的中心位置維持與處理區2 1 5的中心位置至少相距約5 0 公分。 潔淨處理可於潔淨處理室1 20中執行,藉由暴露基 材3 0於至少包含潔淨氣體之能量化處理氣體中,以移除 在基材受到蝕刻後依然位於基材上的殘留光阻6 0、及/或 移除或非活化蝕刻性殘留物70。基材30的殘留光阻60 可於剥除(灰化)處理中加以移除,係藉由暴露基材 3 0於 至少包含剝除氣體之能量化處理氣體中進行移除。舉例 而言,該剝除氣體可至少包含··〇2、N2、H2、H20、NH3、 cf4、c2f0、CHF3、C3H2F6、(:2h4f2、CH3F 之一或多者。 -一實施例中,一適用於剝除光阻聚合物的剥除氣體至少 包含:(1)氧氣、並選用(ii) 一氧氣活化氣體或蒸氣(例 如水蒸氣、氮氣、或氟碳氣體,其中該氟碳氣體包含上 述任一氣體),而該氧氣活化氣體可增加該剥除氣體中氧 根離子的濃度。該剝除氣體組成物可至少包含體積流率 比約6 : 1至約200 ·· 1的氧氣及氮氣,且該體積流率比 以約10 : 1至約12 : 1者為更佳。在容積5升之製程處 理室120中,一合適的氣體流率至少包含3000至 3 500 seem的02及300 seem的N2。在一實施例中,一剝除氣 體至少包含約3500 seem的Ο]及約200 seem的N2,並 選擇性使用300 seem的H2〇,該剝除氣體以約1 400瓦 之電源功率位準施加能量,並以約2托耳的壓力導入至 製程處理室12 0中約維持1 5秒鐘。在一實施例中,剥除 氣體中的水蒸氣含量應小於氧氣及氮氣混合體積之20 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X29*7公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫太I)
經濟部智慧財產局員工消費合作钍印%1 540114 A 7 B7 五、發明説明() % ,以獲得足夠的剝除速率。水蒸氣體積流率 VH2。與氧 氣及氮氣之混合體積(V02+ VN2)的一適用比率範圍約為 1 : 4至約1 : 4 0,並以1 : 10為更佳。當殘留光阻至少 包含氧化物硬式罩幕時,適用的剝除氣體應具有剝除氧 化物之能力,例如:包含 CF4、C2F6、CHF3、C3H2F6、C2H4F2、 及HF的含齒素氣體。基材可暴露於剥除氣體中約1 0秒 鐘至1 0 0 0秒鐘的時間範圍内,且以約4 5秒鐘為更佳。 可執行單一或多道剥除步驟,如美國專利申請案第 5,545,2 89號中揭露的内容,此處併入該申請案之全部揭 露内容作為參考資料。 潔淨處理也至少包含該鈍化基材 3 0的後蝕刻處理 (post-etch),尤其是導電材料45在蝕刻處理中受到蝕刻 時,可移除或非活性化(inactive)基材30上的腐蝕性殘留 物7 5。為使基材3 0鈍化,於處理區2 1 5中可提供至少 包含鈍化氣體的能量化氣體。該鈍化氣體組成物係選擇 以移除或非活性化腐蝕性殘留物(例如:殘留物 7 5)、或 防止在經蝕刻基材3 0上形成腐蚀性或污染性材料。鈍化 氣體可至少包含:H2〇、NH3、H2〇2、〇2、n2、CF4、C2F6、 CHF3、H2、C3H2F6、C2H4F2、CH3F 之一或多者。在一實 施例中,任何含氫的氣體或水蒸氣能作為鈍化氣體,亦 即鈍化氣體包含:氫氣、水蒸氣、氨氣、甲醇、硫化氫、 及上述氣體之混合物。另一實施例中,鈍化氣體至少包 含:(1)氨氣及氧氣;或(ii)水蒸氣,並選擇性使用氧 氣及氮氣。當鈍化氣體至少包含氨氣及氧氣時,氨氣與 第20頁 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) _!----1-------扣衣------、一5]------ (請先聞讀背S之注意H,項再填寫本一貝) 540114 A7 B7 經濟部智慧財產局資工消費合作钍印t 五、發明説明( 氧氣的體積流量比以约1 : 1至約1 : 50為佳,以約i : 5至約 1 · 2 0者為承社 >ι λj 為更佳’亚以約1 : 1 〇者為最佳。就5 公升容量的處理室120而言,一較佳氣體流率至少包含 3 00 seem 的 ΝΗ,;5 ι πλλ ^ 3及3000 sccm的〇2。此外,Η2〇體積至 /力8 0/Q的一鈍化氣體(且IQ體積以約⑽為更佳)能 用以鈍化蝕刻性殘留物75。一實施例中,一至少包含約 500 seem HA的鈍化氣體以電源功率位準約丨4〇〇瓦施以 能量,且在壓力約2托耳下導入至處理室12〇中約持續 15秒鐘。使用一吹泡器(bubbler:M#,一惰性載氣(例如: 氬氣或氦氣)能藉由吹泡器(bubbler)以傳輸水蒸氣至真空 處理室中。可選擇性使用氧氣、氮氣、或其他添加物: 鈍化氣體中以增強鈍化行為,此實施例中的鈍化氣體至 少包含約2〇%體積的Η。。添加氧氣及氮氣之影響則端 視水蒸氣(vH2〇)與氧氣及氮氣(Vm+vj之混合體積流量 比而定。作為一適用的鈍化氣體,水蒸氣(Vh2〇)與氧氣及 氮氣(V 0 2 + V N 2)之混合體積流量比以至少約^ : 2,以約丄· 2至約2 : 1者為更佳,並以約丨:丨者為最佳。執行剥 除處理時,如美國專利申請案第5,545,289號的討論,鈍 化步驟可為單一或多道步驟。在一實施例中,基材暴露 於战純化氣體中約1 〇秒鐘及1 〇〇杪鐘的時間範圍内,且 以約45秒鐘者為佳。一實施例中的多次循環鈍化處理(例 如:三次循環處理),已發現對於防止腐蝕特別具有效用。 一貫施例中,基材可於剝除及/或鈍化處理中加熱。 舉例而言,在潔淨處理室1 20(如第4圖中的潔淨處理室) 第21頁 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS ) A4規格(2〖0乂 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
14 A7 B7 五、發明説明 中潔淨基材30時’可使用照射器220加熱該基材至少約 150T:,且以加熱基材至少約250t者為更佳。加熱基材 請 讀 背 面 5 意 項 再 马 .太 頁 3〇能改善殘留光阻的移除速率、也可改善一些蝕刻性殘 留物(如:側壁沉積物 80中的 C1)的移除速率, ' 為 Cl 能立即從該侧壁沉積物擴散出。此外,去佶^ 印使用包含氧氣
的剝除密度時,高溫也能促使經蝕刻的令凰本Z 至鴒表面產生氧 化’使該經蝕刻的金屬不容易腐蝕。 基材3 0經由剥除或鈍化處理之後,可蝻… 』锊迗至一濕式 潔淨處理室(未顯示)中,在該濕式潔淨處理言由 五至τ的基材3 〇 可暴露於一溶劑中持續一短暫時間,以完令 &王移除殘留光 阻6 0及触刻性殘留物7 0。經由首次將潔淨虛 — 、 知里立中的 基材3 0潔淨’溶劑暴露時間及/或溶劑強 攻芡減弱,因而 降低溶劑蝕刻側壁所導致的蝕刻特徵結構 υ /及/或喪失 關鍵尺寸(critical dimension)的有害影響,‘— ^口在一些基材 處理中使用這些光阻材料薄層60或少量蝕刻性二 一 子聚合 物’具有將基材3 0暴露於一濕式溶劑(如:睡 碼目EKC科 技公司的EKC Z65溶劑或其他相似溶劑)中 以凡全移除殘 留光阻60或側壁聚合沉積物80的需求, 』使用去離子 水清洗之方式排除或取代該溶劑。基材製 「一 ρ又吾的可經 由大體上防止蝕刻溶劑之存在而造成該蝕刻 二 1*试〜構6 7 的損傷情事’並經由減少成本支出及製程启 展玍的%境傷 害而得以彰顯。 本發明已發現到基材在潔淨處理之前、期間或之後 暴露於一至少包含一處理氣體的製程處垤 礼植中,能改 第22頁 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2i〇x297公釐) 經濟部智慧財產局資工消費合作社印製 540114 A7 B7 五、發明説明() 善移除殘留光阻6 0或蝕刻性殘留物7 0的能力。該處理 氣體可選用以增強或改善基材之潔淨度,藉此減少基3 0 材在潔淨處理後,暴露至濕式溶劑的需求。處理氣體的 處理步驟可於一蝕刻處理室1 1 0、潔淨處理室1 2 0、或遠 端處理室中執行。一實施例中的處理氣體至少包含一鹵 素氣體。而一特定實施例中,處理氣體至少包含一含氫 物質及一含iS素物質。舉例而言,處理氣體可至少包含 HC1、HBr及 HF之一或多者。此外,處理氣體可至少包 含H2 ;及Ci2、Br2、F2之一或多者;或任何提供含氫物 質的組成物,如:NH3、CHF3、CH2F2、CH3F 或 H2、H2〇 之一或多者及等效氣體;及一鹵素氣體,如:HC bHBr、 HF、Cl2、Br2、F2、CF4、NF3、SF6、CHF3、C2F6、CH2F3、 CH3F之一或多者及等效氣體。 如第5 a圖及第5 b圖的一實施例中,經蝕刻之基材 3 0可在進行潔淨處理之前,藉由暴露於一至少包含處理 氣體的能量化製程處理氣體中執行前處理(pre-treat)。如 第5 a圖所示,基材3 0在被轉送至潔淨處理室1 2 0之前, 處理氣體可提供至蝕刻處理室11 〇中。此外,如第5b圖 所示,基材3 0可在潔淨處理室中進行處理。在另一實施 例中,蝕刻處理、處理氣體之處理及潔淨處理於相同處 理室中執行。第5 a圖的實施例中,基材3 0或基材3 0上 的一層的姓刻處理剛好完成之後或之前,一至少包含處 理氣體的製程處理氣體被提供至蚀刻處理室11 0之處理 區145中。第5b圖之實施例中,一至少包含處理氣體的 第23頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(2丨OX297公釐) (請先閱讀背云之注素-幕‘項一卉填寫大二貝)
540114 A7 B7 經濟部智慧財產局8工消費合作社印¾ 五、發明説明() 能量化製程處理氣體被提供至潔淨處理室1 2 0之處理區 2 1 5中。於處理期間或處理完成後,潔淨氣體被提供至 處理區2 1 5中,以移除基材3 0的殘留光阻6 0及/或蝕刻 性殘留物7 0。 本發明已發現到一至少包含一含氯物質的有效處理 氣體,特別能有效處理如第5 a圖中的基材3 0,在一實施 例中,該處理氣體至少包含一含氫物質及一含氯物質。 經由上述說明,本發明一實施例中的基材30可暴露至一 能量化製程處理氣體中,該能量化製程處理氣體至少包 含(1) HC1、(ii) H2及Cl2、及(iii) 一含氫物質之氣體及 一含氯物質之氣體。至少包含一含氫物質及一含氯物質 的處理氣體能有效移除至少部分的侧壁沉積物8 0,例如: 基材3 0上的側壁沉積聚合物。藉由使用處理氣體以處理 基材 3 0或使用潔淨氣體以潔淨該基材 3 0,已顯示出有 足量的蝕刻性殘留物7 0被移除,因而可減少或排除暴露 基材至一濕式溶劑或一濕式非水系溶劑中的需求性。處 理氣體中的含氫物質及含氯物質對於移除或協助移除逐 漸變細型態的蝕刻特徵結構67上的側壁沉積物8 0特別 有效用。一般相信至少包含HC1或H2/C12的處理氣體會 與側壁沉積物8 0產生反應,以移除蝕刻特徵結構6 7的 側壁沉積物。舉例而言,含氯物質可與金屬材料(例如: 鋁)產生反應,而含氫物質可與有機化合物(例如:銅)產 生反應。本發明一實施例已顯示出,藉由結合前處理及 鈍化處理的優點可以明顯改善抗腐蚀能力。 第24頁 (請先聞讀背云之注意事項再填寫木一貝) 裝--- 訂 線 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS )八4規格(2i〇X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印糾代 540114 Λ7 Β7 五、發明説明() 第 6a圖及第 6b圖所示為本發明的另一實施例。此 實施例中的基材3 0在潔淨處理之後,暴露於一至少包含 處理氣體的能量化製程處理氣體中。第6a圖的實施例中, 基材在潔淨處理之後,於潔淨處理室1 20中執行處理氣 體之處理。在潔淨處理完成之前或之後,處理氣體可被 提供至潔淨處理室1 20的處理區2 1 5中。此外,如第6b 圖所示,基材3 0可轉送至一處理室,例如:能執行基材 處理的第二潔淨處理室1 20。第6a圖及第6b圖的實施例 中,在基材施以潔淨處理後,可選用處理氣體以移除仍 然遺留於基材30上的殘留光阻60或蝕刻性殘留物70, 或軟化及/或鬆弛殘留光阻60或蝕刻性殘留物70,因此 殘留光阻6 0或蝕刻性殘留物7 0可於去離子水槽中或暴 露至一濕式溶劑中短暫時間以進行移除。 本發明已發現到使用至少包含氟的處理氣體能有效 處理基材 3 0,舉例而言:在基材施以潔淨處理後,可以 有效軟化及/或鬆弛基材3 0上的蝕刻性殘留物7 0。此外, 至少包含一含氫物質(例如:NH3、H2〇、H2之一或多者) 及一含氟物質(例如:NF3、CF4、F2、SF6、C2F6、及 CHF3) 的處理氣體已顯示出能有效移除及/或軟化基材 3 0上的 光阻聚合物及殘留物。一實施例中,一至少包含NH3及 含氟氣體(例如:nf3、CF4之一或多者)的處理氣體已顯 示出不須暴露基材3 0至一濕式溶劑中,也可有效移除蝕 刻性殘留物 7 0。一般相信經由施加能量於N Η 3、含氟氣 體、含氫及含氯物質,該些氣體可與側壁沉積物8 0產生 第25頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2.1 ΟΧ 297公釐) (請先聞讀背面之洼意葶項耳填冩上一貝)
經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 540114 A7 B7 五、發明説明() 反應並溶解側壁沉積物 8 0,以浸潰於去離子水中的方式 為例可移除該沉積物。此外,一般相信某一組成比例的 NH3及NF3混合物,以組成比例為3 : 1為例,當暴露於 一水溶液或他種極性溶劑時,該組成比例之 NH3及NF3 混合物能在基材3 0上形成一可釋放HF的膜層。综上所 述,濕式處理步驟(例如:去離子水浸潰)中能同時釋放 出HF並移除殘留物。 第6 a圖實施例的一優點為,在使用移除處理室表面 (例如:處理室 12 0之構件或壁的表面)之製程殘留物的 製程條件下,也可導入處理氣體。舉例而言:上述製程 殘留物係指在潔淨處理過程可能產生的殘留物及沉積於 表面所得之殘留物。藉由同時處理基材3 0及移除處理室 1 20表面上的殘留物,得以減少在一遠端處理室執行潔 淨步驟的需求,因此可改善產出量及基材製造的一致性。 因此,在一實施例中,在潔淨處理期間或完成之後,一 含鹵素的處理氣體被導入至潔淨處理室丨2 0之處理區2 1 5 中,以同時處理基材3 0及移除處理室表面上的殘留物。 在80 seem的NF3、240 seem的NH2、及對8叶基材之製 程處理室施加壓力2托耳及施以電源功率位準1.4千瓦 的製程條件下,處理氣體之導入體積流率範圍可約為80 seem 至約 1000 seem,以約 300 seem 至約 500 seem 為 更佳,並以約320 seem者為最佳。在一實施例中,處理 氣體可至少包含 H2、F2、NH3、NF3、CF4、CH4、CH3F、 及CHF3 —或多者。當基材30之蝕刻、潔淨、及處理皆 第26頁 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Μ規格(210X 297公釐)~ (請先W讀背云之注意事項耳填寫太一貝)
540114 Λ7 B7 五、發明说明 位於相同處理室時’處理氣體也可用以潔淨該處理室表 面上的殘留物’藉以移除蝕刻性殘留物及/或潔淨處理室 上的殘留物。舉例而T,於蝕刻處理室中使用HC1或H2/C12 的處理方式能移除晶圓的蝕刻性殘留物及蝕刻在處理室 表面的沉積副產物。 藉由選擇不會損傷基材3 0上經蝕刻的特徵結構6 7 及最大量處理基材30的製程條件,可增加第5a圖、第5b、 第6a或第6b圖中製程使用之處理氣體的效用。以第5a 及第5 b圖之貫施例而了,在|虫刻處理室i 1 〇中可至少包 含HC1的處理氣體’該處理氣體的體積流率範圍約80 seem 至約 250 seem’ 以約 1〇〇 seem 至約 200 seem 為更 佳,龙以約1 5 0 s c c m者為最佳,而在潔淨處理室丨2 〇或 8吋基材之製程處理室中則可施以等效體積流率。在處 理室11 〇壓力維持約2 5毫托耳、電源功率位準約5 〇 〇 瓦、及溫度約150°C之製程條件下,基材30可暴露於處 理氣體中至少約3〇秒鐘’以約120秒鐘者更佳,並以約 2 40秒鐘者最佳。第6a及6b圖之實施例中,潔淨處理室 120中可至少包含NH3及NF3的處理氣體,其中Νη;的 體積流率範圍約8 〇 s c c m至約1 0 0 0 s c c m,以約1 〇 〇 s c c瓜 至约400 seem為更佳,並以約240 seem者為最佳; 的體積流率範圍約5 s c c m至約2 0 0 s c c m,以約9 π 。 '· j ‘ vj s c c m 至約1 20 seem為更佳,並以約80 seem者為最佳;而Nh 與N F3之體積流率比範圍約1 · 1至約1 〇 . 1,以约)· 1 至約4 : 1為更佳,並以約3 ·· 1者為最佳。 第27頁 本紙浪尺度通用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先聞讀背云之注意W.項具填寫太一貝 ---裝 訂 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 540114 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明() 處理氣體的效用也可經由施加偏壓至基材 30而增 加。以第5 a及第5 b圖之實施例為例,一施加於蚀刻處 理室1 1 0中處理電極1 7 5的偏壓電源功率約0瓦至約1 5 0 瓦,以約20瓦至100瓦更佳,並以50瓦為最佳。藉由 掃瞄式電子顯微鏡(SEM)之觀察得知,處理氣體之處理過 程中施加偏壓電源可改善殘留材料6 0及蝕刻性殘留物7 0 之移除能力,因為遺留的光阻6 0及殘留物7 0量更少於 潔淨處理移除而遺留者。一般相信施加偏壓電源所產生 的離子通量協同處理氣體與側壁沉積物8 0進行反應,能 協助移除經蝕刻特徵結構6 7之側壁沉積物 8 0。偏壓電 源也可增加第6a及6b圖中處理製程的效用,舉例而言: 該偏壓電源功率可約0瓦至約600瓦,以約50瓦至300 瓦更佳,並以1 5 0瓦為最佳。 也可選擇基材3 0之溫度以增加潔淨處理及處理氣體 之處理效用。以第6a及6b圖實施例的潔淨處理為例, 己決定出處理基材30時,一介於約20°C至約100°C之間 的基材溫度於處理基材 3 0之過程中具有效用,舉例而 言:可溶解側壁沉積物 8 0。一般相信此係由於增強了反 應物質被吸附至基材以及使將基材受化學攻擊降至最低 所致。综上所述,本發明之一實施例中,基材3 0溫度係 維持於約 20 °C至約 1〇〇 °C。某一實施例中,基材在剝除 及鈍化處理中,以約2 5 0 °C之溫度潔淨該基材,而後冷卻 該基材約5 (TC至約1 〇〇°C以處理該基材。當基材3 0於相 同處理室中進行潔淨及處理時,以第6 a圖之實施例為例, 第28頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) .!·*」」----------裝.........訂----------線 (請先閲讀背面之注意事項再填·^本頁) 540114 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明() 基材之快速冷卻可藉由循環一熱傳送流體以通過處理室 中支撐座的方式進行。此外,當使用不同處理室時,如 第6b圖之實施例,一處理室可維持於約25 0°C的第一溫 度,而第二處理室可維持於約30°C至l〇〇°C的第二溫度。 藉由提供不同溫度於二處理室或快速冷卻基材 3 0,製程 產出量得以增加,如美國專利案 09/5 95,3 3 6,標題 “Substrate Cleaning Apparatus and Method”中所揭露的 内容,於此處併入該案揭露的内容以作為參考資料。 上述實施例的整合製程次序能改善殘留光阻60及蝕 刻性殘留物7 0之移除能力。經潔淨之基材通常不須暴露 於濕式溶劑中。第5a、5b、6a及6b圖之實施例中,使 用一用於蝕刻處理的較大處理窗口 ,以改善剝除光阻/殘 留物的能力。本發明能在相當低的溫度下使用去離子水, 以移除光阻60及殘留物70,而後暴露基材30於相當高 溫的含氧及/或含水蒸氣的氣體中。以此方式實施時具有 一優點,即高溫能提供較高的剝除光阻速率及改善控制 腐蝕之能力。此外,本發明提供整合其他製程的能力, 例如:整合暴露至高溫氮氣中的製程,以改善抗腐蝕性, 而不須使用傳統製程暴露基材3 0至濕式溶劑中。 如第7a、7b及7c圖的另一實施例中,基材30可在 施以潔淨處理之前,暴露至一至少包含一第一處理氣體 的能量化製程處理氣體中,並在潔淨處理之後,暴露至 一至少包含一第二處理氣體的能量化製程處理氣體中。 此實施例具有增加移除光阻6 0及蝕刻性殘留物7 0的能 第29頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) « - ! « ---------裝---------訂---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 540114 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A 7 B7 五、發明説明() 力,且甚至能進一步減少暴露基材6 0至一濕式溶劑的需 求。其中,該第一及第二處理氣體可為相同的氣體或不 同氣體。一實施例中,處理氣體之一者可至少包含氯氣。 而另一實施例中,處理氣體之一者可至少包含氟氣。在 某一實施例中,第一處理氣體至少包含一含氫物質及一 含氯物質(如:HC1);而第二處理氣體至少包含一含氫物質 及一含氟物質,例如:NH3及H2之一或多者及NF3、CF4、 及SF6之一或多者。如第7a圖所示,第一處理氣體可在 蝕刻處理之後或其間導入至蝕刻處理室1 1 0中,而第二 處理氣體可在潔淨處理之後或其間導入至潔淨處理室 中。第7b圖中,潔淨處理及第二處理製程於遠端處理室 中執行。第7c圖之實施例中,第一及第二處理氣體提供 至潔淨處理室。此外,蝕刻、潔淨及第一、第二處理製 程可於相同處理室中執行。 雖然本發明就較佳實施例及其他實施例進行諸多詳 盡說明。但以剥除處理及鈍化處理為例,可改變其處理 次序。此外,一至少包含氯的處理氣體可在潔淨處理之 前即先行導入。其他相似的改良實施例皆不脫離本發明 範圍。因此,所附加的申請專利範圍不應侷限於此處的 較佳實施例說明。 第30頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐) -:丨丨· ·----------裝---------計---------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
Claims (1)
- 540114 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1 . 一種處理一基材之方法,至少包含下列步驟: (a) 暴露一基材於一能量化製程處理氣體(process g a s)中,以钱刻該基材, (b) 暴露該基材於一能量化潔淨氣體中;及 (c) 在執行步驟(b)之前、期間或之後,暴露該基 材於一至少包含一含卣素物質及含氫物質的能量化處 理氣體(treating gas)中。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述潔淨氣 體至少包含一剝除氣體,其中該剝除氣體至少包含 〇2、N2、H2〇、NH3、CF4、C2F0、CHF3、C3H2F6、(:2H4F2、 及CH3F之一或多者,在處理條件下選用該剥除氣體 以至少移除該基材上的部分殘留光阻材料。 3 .如申請專利範圍第1項所述之方法’其中上述潔淨氣 體至少包含一鈍化氣體,其中該鈍化氣體至少包含 H2〇、NH3、H2〇2、02、N2、CF4、C2F0、CHF3、C3H2F6、 C2H4F2、或CH3F之一或多者,在處理條件下選用該 鈍化氣體以鈍化該基材。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法’其中上述處理氣 體至少包含一含氯物質。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述處理氣 第31頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---!-----------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 540114 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 體至少包含一含氟物質。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述處理氣 體至少包含NH3及H2之一或多者。 7. 如申請專利範圍第6項所述之方法,其中上述處理氣 體至少包含NF3、CF4、C2F0、及SF6之一或多者。 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述處理氣 體至少包含HC1、HBr、及HF之一或多者。 9. 如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述處理氣 體至少包含H2及Cl2、Βι:2、F2之一或多者。 1 0,如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述處理氣 體至少包含下列組合之一或多者··(i) H2〇、(11) H2〇2、 (ui) H2 及〇2、及(iv) H2 及 H2〇。 1 1 .如申請專利範圍第1項所述之方法,其中上述基材暴 露於一第一處理區之該蝕刻氣體中,且上述基材暴露 於一第二處理區之該潔淨氣體中。 1 2.如申請專利範圍第1 1項所述之方法,其中上述基材 暴露於該第一處理區之該處理氣體中。 第32頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) ---;-------------------訂·--------,绿 (請先閿讀背面之注音心事項再填冩本頁) 540114 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1 3 .如申請專利範圍第1 1項所述之方法,其中上述基材 暴露於該第二處理區之該處理氣體中。 1 4. 一種處理一基材之方法,至少包含下列步驟: (a) 暴露一基材於一能量化製程處理氣體中,以 蝕刻該基材;及(請先閱讀背面之注音?事項再填冩本頁) (b) 暴露該基材於一至少包含一含氯物質的能量 化處理氣 1 5 .如申請專利範圍第1 4項所述之方法,其中上述處理 氣體在加強移除基材上的蝕刻性殘留物及殘餘光阻的 處理條件下使用。 1 6 .如申請專利範圍第1 4項所述之方法,更包含下列步 驟: (c)暴露該基材於一能量化潔淨氣體中。 1 7.如申請專利範圍第1 6項所述之方法,其中上述步驟(c) 在步騾(b)之後實施。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 8.如申請專利範圍第1 6項所述之方法,其中上述步驟(b) 及步驟(c)在不同處理區中實施。 1 9 .如申請專利範圍第1 4項所述之方法,其中上述處理 第33頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) 540114 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 氣體至少包含一含氫物質。 (請先閱讀背面之注意事項再填冩本頁) 2 0.如申請專利範圍第1 9項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含HC1。 2 1 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法,其中上述處理 ^ 氣體至少包含H2及Cl2。 22. —種處理一基材之方法,至少包含下列步驟: (a) 暴露一基材於一能量化製程處理氣體中,以 I虫刻該基材;及 (b) 暴露該基材於一至少包含一含氯物質及一含 氫物質的能量化處理氣體中; 23. 如申請專利範圍第 22項所述之方法,其中上述處理 氣體在加強移除基材上的触刻性殘餘物及殘餘光阻的 處理條件下使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 24. 如申請專利範圍第 22項所述之方法,更包含下列步 驟: (c) 暴露該基材於一能量化潔淨氣體中。 2 5.如申請專利範圍第24項所述之方法,其中上述步驟(b) 在步驟(c)之後實施。 第34頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 540114 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 2 6.如申請專利範圍第24項所述之方法,其中上述步驟(b) 及步驟(c)在相同處理區中實施。 2 7 .如申請專利範圍第 2 2項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含一至少包含一含氟物質及一含氫物質的 化合物。 2 8 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含H2及F2。 2 9 .如申請專利範圍第 2 2項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含NH3及H2之一或多者;及NF3、CF4、 C2F6、SF0之一或多者。 3 0. —種處理一經蝕刻基材之方法,至少包含下列步騾: 暴露該經蝕刻的基材於一至少包含一第一含鹵素 物質的能量化製程處理氣體中;及 暴露該經蝕刻的基材於一至少包含一第二含鹵素 物質的能量化製程處理氣體中。 3 1 .如申請專利範圍第3 0項所述之方法,其中上述第一 含鹵素物質至少包含含氯物質。 3 2 .如申請專利範圍第3 0項所述之方法,其中上述第二 第35頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 」I H— : - . :: I -i m - - - I I I I · -I— i -11 --- 1 ..... 一口1 i I -- - I ....... --- - ..... - - n I (請先閱||背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 540114 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 含i素物質至少包含含氟物質。 3 3 . —種潔淨一經蝕刻基材之方法,至少包含下列步驟: (a) 暴露一基材於一潔淨氣體中;及 (b) 在步驟(a)之後,暴露該基材於一至少包含NH3 及H2之一或多者的能量化處理氣體中。 3 4 .如申請專利範圍第3 3項所述之方法,其中上述處理 氣體更包含NF3、CF4、C2F6、SF0之一或多者。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項所述之方法,其中上述潔淨 氣體至少包含一剥除氣體,而該剝除氣體更包含〇2、 N2、H2〇、NH3、CF4、C2F0、(:HF3、C3H2F6、(:2H4F2、 CH3F之一或多者,在處理條件下選用該剥除氣體以 至少部分移除該基材上的殘留光阻材料。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項所述之方法,其中上述潔淨 氣體至少包含一鈍化氣體,而該鈍化氣體更包含H2〇、 NH3、H2、H2〇2、〇2、N2、CF4、C2F0、CHF3、C3H2F6、 C2H4F2、或CH3F之一或多者,在處理條件下選用該 純化氣體以純化該基材。 3 7. —種處理一基材之方法,至少包含下列步驟: (a)暴露一基材於一能量化製程處理氣體中,以 第36頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公t ) f ^ T ,篆 IP— m a i f n i - -. I- nt i t . ί I—1 ft 1 -I1 —11 I I I ?1 n - -1 n —1 n ·— 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 540114 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 之 及區 ;理 材處 基該 該於 的材 區基 理該 處露 一 暴 於 \|7 位(b 刻 。 li中 體 氣 理 處 化 量 理 處 述 上 中 其 法 方 之 述。 所質 項物 7 素 3 鹵 第 含 圍 一 範含 利包 專少 請至 申體 如 氣 理 處 述 上 中。 其質 ’ 物 法氣 方含 之 一 述及 所質 項物 7 素 3 鹵 第含 圍 一 範含 利包 專少 請至 申體 如氣 第C1 圍 Η 範含 包 專少 請至 申體 如 氣 理 處 述 上 中 其 法 方 之 述 所 項 S 處 述 上 中 其 法 方 之 述 所 項 。 2 39C1 第及 2 圍 Η 範含 矛 包 專少 請 至 申體 如氣 7 3 含 包 更 法 方 該 。 , 驟 法步 方的 之體 述氣 所 淨 項潔 化 量 第能 圍 一 範至 利材 專基 請該 申露 如暴 • LI I —.r.:. I 1 I !— i n I I— ! 1 . Hi In (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 含的 包中 更體 法氣 方淨 該潔 ’ 化 法 量 方能 之 一 述的 所區 項理 7 處 3 二 第 第 圍 一 範至 利材 專基 青亥 申 露 如暴 驟 步 驟 步 列 下 含 包 少 至 法 方 的 材 基 刻 蚀 經 一 S 處 •一 ?| 種 頂 3 第 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 540114 A8 B8 C8 D8 t、申請專利範圍 (a) 維持該基材溫度至少約 200 °C時,暴露該經 蝕刻的基材於一至少包含一含氧物質的能量化製程處 理氣體中; (b) 使用一處理氣體以處理該基材;及 (c) 浸潰該基材於去離子水中,以移除該基材上 的蚀刻性殘留物。 45. 如申請專利範圍第44項所述之方法,其中上述步驟(b) 至少包含暴露該基材至一能量化潔淨氣體的步驟。 46. 如申請專利範圍第 44項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含一含_素物質。 47. 如申請專利範圍第44項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含一含鹵素物質及一含氫物質。 48 .如申請專利範圍第 44項所述之方法,其中上述處理 氣體至少包含NH3 ;及NF3、CF4、C2F6、SF6之一或 多者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第38頁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)
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