TWI697940B - 使用ｉｃｐ剝離劑的分層植入型光阻剝離製程 - Google Patents

使用ｉｃｐ剝離劑的分層植入型光阻剝離製程 Download PDF

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Abstract

用於，例如在離子植入被提供之後，將一光阻從一基板移除的多個製程。在一實施例中，一製程可以包括放置一具有一體光阻的基板及一在一處理室中形成於該體光阻上的外殼。該製程可以包括在該處理室中初始化一第一剝離製程。該製程可以包括在該第一剝離製程期間擷取一與一電漿相關的光發射訊號。該製程可以包括至少部分地基於該光發射訊號識別該第一剝離製程的一端點。該製程可以包括至少部分地基於該端點終止該第一剝離製程。該製程可以包括初始化一第二剝離製程以將該光阻從該基板移除。

Description

使用ICP剝離劑的分層植入型光阻剝離製程
本申請案主張的優先權利益為申請日2016年2月26日的美國申請案申請號62/300,370，其發明名稱為「使用ICP剝離劑的分層植入型光阻剝離製程」。本申請案主張的優先權利益為申請日2016年3月2日的美國申請案申請號62/302,485，其發明名稱為「植入型光阻剝離製程」，其於此併入本案供參考。
本揭露大致上關於半導體製造和較特別地關於在半導體處理中移除光阻和剩餘物的一製程。
電漿處理係被廣泛地使用於半導體產業中用以沉積、蝕刻、阻劑移除、和半導體晶片及其他基板的相關處理。電漿處理設備可以被使用於，舉例來說，在積體電路製造中的光阻剝離塗佈。隨著離子值入先進節點(advanced node)(例如，20nm或更少的節點)的光阻塗佈可能構成挑戰。舉例而言，一堅硬的外殼在植入期間可以形成於一已經接收大部分離子的光阻上。尚未被植入的剩餘的光阻(例如，體光阻)可以被該外殼部分地或完整地包覆。
令人滿意的是：在離子植入之後在基板去熱退火用以摻質活化之前，乾淨地移除光阻以致沒有殘留物，殘留物會造成生產量下降。在一些例子中，這可以被達到的，藉由：(1)電漿剝離後接著濕清潔；(2)只有電漿剝離；或者(3)只有濕剝離。
在一電漿剝離器中的光阻灰化剝離製程可以是等向性製程。一光阻灰化剝離製程可以移除在光阻底部的外殼，然後可以移除體光阻。若使用一電漿剝離製程將光阻完全移除，在電漿剝離期間一些剩餘物可能因為剩餘物硬化而不會被接下來的濕剝離清除。因此，對於先進節點(例如，20/16nm節點)，僅為了用於後離子植入光阻剝離，很多的製造商已經轉換到濕剝離。濕剝離的用途僅可以降低氧化。然而，若僅由濕剝離移除光阻，可能需要更多的具侵略性的化學來移除在離子植入期間所形成的外殼層。此可以攻擊基板和引起缺陷。
本揭露的多個實施方式的觀點和優點將經由以下的實施方式而部分地被陳述，或者可從該實施方式而被學習到，或者可透過該等實施方式的實作而被學習到。
本揭露的一實施例觀點係指用於將光阻從一基板移除的一剝離製程。該製程包括放置一具有一體光阻的基板和一在一處理室中形成於該體光阻上的外殼。該製程包括 在該處理室中初始化一第一剝離製程。該製程包括在該第一剝離製程期間，擷取一與一電漿相關的光發射訊號。該製程包括至少部分地基於該光發射訊號，識別一與移除至少一部分該外殼有關的端點。該製程包括至少部分地基於該端點而終止該第一剝離製程。該製程包括初始化一第二剝離製程以將該光阻從該基板移除。
可以由本揭露的這些實施方式完成變化和修改。其它的觀點係指用於將一光阻從一基板移除的系統、方法、製程、及裝置。
不同的實施方式的這些和其它特徵、觀點及優點將隨著參照下述的實施方式和所附加的申請專利範圍而變得更好理解。附隨的多個圖式(這些圖式併入和構成此說明書的一部分)圖解本揭露的多個實施方式及隨之一起的實施例，和用來解釋相關的原理。
60:substrate 基板
100:photoresist/bulk photoresist 光阻/體光阻
120:crust 外殼
125:top portion 頂部
128:side portion 側部
200:strip process 剝離製程
202:step 步驟
204:step 步驟
206:step 步驟
208:step 步驟
210:step 步驟
212:step 步驟
214:step 步驟
216:step 步驟
300:optical emission signal 光發射訊號
305:high emission phase 高發光階段
310:point 點
315:drop 下降
320:point 點
325:low emission phase 低發光階段
500:plasma processing apparatus 電漿處理裝置
502:gas inlet 氣體入口
504:plasma source 電漿源
506:RF source RF源
508:plasma 電漿
510:substrate 基板
512:pedestal 基座
514:RF bias RF偏壓
516:exhaust channel 排氣通道
522:controller 控制器
525:optical emission sensor 光發射感測器
對本領域的技藝人士之一而言的多個實施方式的詳細討論於本說明書中陳述，此作為所附加的多個圖式的參考，其中：第1圖描述離子植入之後的光阻的一截面顯示在離子植入期間的因反應的一外殼層。
第2圖描述根據本揭露的實施方式的一實施例方法的流程圖。
第3圖描述具有代表外殼移除的一端點的一實施例光發射訊號。
第4圖描述根據本揭露之實施方式的一實施例截面顯示從光阻的頂端移除的外殼層的一頂部。
第5圖描述根據本揭露之實施方式的一實施例處理裝置。
現在詳細地參照實施方式，其係以多個圖式圖解一或更多的實施例。每一個實施例係為了解釋實施方式而提供，並非本揭露的限制。事實上，對於一般熟習本項技藝人士而言很明顯的是，在不離開本揭露的精神或範圍之下，實施方式可以被修改和變化。舉例來說，被圖解或被描述作為一個實施方式之一部分的特徵，可以與另一個實施一起使用而產生一更進一步的實施方式。因此，吾人想要的是，本揭露的觀點涵蓋這樣的修改和變化。
本揭露的實施例觀點係指剝離製程用於從一基板移除光阻。舉例來說，該基板可經使用作為從水平和(或)垂直方向的個別地不同層的移除的部分對於輕摻雜植入剝離(Low Dose Implant Strip,LDIS)/重摻雜植入剝離(High Dose Implant Strip,HDIS)。在一些實施方式中，一電漿剝離製程可以與一濕剝離製程(例如，一濕清除製程)結合，進而滿足有關還原氧化物形成、還原基板損失、及表面清除需求之較廣範 圍的製程需求，以便改善生產量。較特別地，在一些實施方式中，一電漿剝離製程可以被使用於外殼移除，且一濕剝離製程可以被用來移除體光阻。根據本揭露的實施例觀點的剝離製程，可以被使用於積體電路製造的先進節點(例如，16nm節點以下)。此可以允許不同的整體方案來使用不同的乾剝離和濕剝離結合，以擴大剝離製程窗口。
較特別地，根據本揭露的多個實施例，一電漿剝離製程可以被使用於外殼移除。在該電漿剝離製程期間與一引出的電漿相關的一光發射訊號，可以被用來測定該電漿剝離製程的一端點(endpoint)。在該光發射訊號中的該端點可以代表外殼的移除，或者，在一些案例中，代表外殼的頂部從體光阻的移除。一旦達到該端點，可利用一濕剝離製程來移除體光阻。
在此方式中，本揭露的多個觀點可以提供許多的技術效果和優點。舉例來說，一電漿剝離製程可以允許外殼的頂部的定向移除。接下來是體光阻的濕剝離的外殼頂部的移除可以導致降低的氧化。於濕剝離製程期間在濕剝離之前的外殼頂部的移除也可以允許一較少的侵略性的化學，此導致降低的缺陷。
在一些實施方式中，上述所提到的技術效果和優點可以由一製程所提供，該製程可以包括放置一具有一體光阻的基板和一在一處理室中形成於該體光阻(例如，在離子 植入期間)上的外殼。該製程可以包括在該處理室中初始化一第一剝離製程。該製程可以包括在該第一剝離製程期間擷取一與一電漿相關的光發射訊號。該製程可以包括至少部分地基於該光發射訊號識別一與移除該外殼的至少一部分相關的端點。該製程可以包括至少部分地基於該端點終止該第一剝離製程。該製程可以包括初始化一第二剝離製程以將該光阻從該基板移除。在一些實施方式中，隨著該第二剝離製程該製程可以包括執行(多個)後續處理製程(例如，一退火程序)。
在一些實施方式中，該第一剝離製程可以經操作而將外殼的至少一部分從體光阻移除。該第二剝離製程可以經操作移除體光阻的至少一部分。該第一剝離製程可以是一電漿剝離製程，其將該基板暴露在一於該處理室中引出的電漿。該第二剝離製程可以是一濕剝離製程。
在一些實施方式中，該光發射訊號(例如，與在大約300nm至大約800nm範圍的一或更多的波長相關的一光發射訊號，像是大約309nm、像是777nm)可以包括一高發光階段，接續有一下降至一低發光階段。相對於該低發光階段該高發光階段可以與較高的光發射相關。
在一些實施方式中，該端點可以相應於在光發射訊號中代表移除的外殼的一點。舉例來說，隨著在該光發射訊號中自該高發光階段的該下降，該端點可以相應於一點， 而該點係在一局部最小值的一臨界值內。
在一些實施方式中，該端點可以相應於在該光發射訊號中代表移除的外殼的一頂部的一點。舉例來說，該端點可以相應於一點，該點係在一局部最小值的一臨界值內發生於該光發射訊號的該高發光階段期間。
關於一「基板(substrate)」或「晶片(wafer)」為圖解和討論之目的討論本揭露的觀點。一般熟習本項技藝人士利用於此提供的多個揭露將理解本揭露的實施例觀點可以被用於與任何半導體基板、工作件、或其他適合的基板相關。除此之外，術語「大約」與數字的值的使用意欲參照所敘及的數字的值的10%以內。
第1圖顯示離子植入之後在一基板60(例如，一或更多的層在一基板上)上的一實施例光阻。較特別地，在離子植入之後，從體光阻100和植入物的交互作用，在光阻(例如體光阻(100))的側部上和頂部周圍有一「外殼」120的形成。該外殼120可以包括形成於體光阻100的頂端上的一頂部125和形成於體光阻100的側邊上的一側部128。外殼120的頂部125可以是最厚的和外殼120的側部128的厚度向下漸減至底端。
第2圖係根據本揭露的實施方式，描述一用於移除光阻(例如，體光阻和外殼)之實施例剝離製程200的一流程圖。第2圖可以利用一電漿處理裝置而至少部分地被植入， 像是如第5圖所描述的電漿處理裝置。除此之外，第2圖描述為圖解和討論之目的以一特定命令所執行的步驟。一般熟習本項技藝人士利用於此提供的多個揭露將理解於此揭露的任何方法或製程的各種步驟可以被改編、修改、重新安排、同時地執行、省略、及(或)以各種方式擴張(例如，包括多重子步驟)而沒有偏離本揭露的範圍。
在步驟202(製程可以包括放置一基板於一處理室中)，像是一電漿處理室。該基板可以包括如上所討論的由於離子植入而形成於一體光阻上的一外殼。一實施例基板係如第1圖所示。在一些實施方式中，處理室可以包括一感應電漿源，其經組態於處理室中的處理氣體中引出一感應電漿。該感應電漿可以產生自由基(radicals)和中性粒子(neutral)用於從基板移除外殼。一實施例處理室係如第5圖所示。
請參照第2圖的步驟204，該製程可以包括在處理室中初始化一第一剝離製程(像是一電漿剝離製程)。一實施例電漿剝離製程可以使用一感應電漿源，在一處理氣體中感應一電漿以產生自由基和中性粒子。根據本揭露的實施例自由基和中性粒子，可以被用來從體光阻剝離外殼。在一些實施方式中，該電漿剝離製程可以以一侵略性的化學(使用額外的例如CF4)來執行。
一電漿剝離製程的實施例製程參數如下：溫度：大約20℃至80℃，像是大約25℃； 壓力：大約15mT至大約100mT，像是大約40mT；RF電力：大約300W至大約2000W，像是大約1500W；O2流：大約500sccm至大約3000sccm；CF4流：大約0%至大約2%，像是0~20sccm。
以上的製程參數僅為實施例目的提供。一般熟習本項技藝人士利用於此提供的多個揭露將理解在一些實施方式中，不同的製程參數可以被用於該電漿剝離製程而沒有偏離本揭露的範圍。
在步驟206，方法可以包括截取與電漿剝離製程的電漿相關的一光發射訊號。該光發射訊號可以是，舉例來說，代表隨著時間從電漿發射的電磁輻射的一或更多的波長的頻譜功率。該光發射訊號可以從各種的來源獲得。在一些實施方式中，在處理期間該光發射訊號可以及時地被測量。在一些實施方式中，該光發射訊號可以是基於與基板或測試基板的先前處理相關的資料(例如，歷史資料)。
舉例來說，在測試基板的處理期間不同的剝離製程的光發射訊號可以被獲得。該光發射訊號可以被分析和被用來測定剝離製程的一模型光發射光譜。該模型光發射光譜可以用各種方式測定(例如，使用一平均值、加權平均、或其他演算法)。根據本揭露的實施例該模型光發射光譜可以被用來作為該光發射訊號用以識別一端點。
第3圖描述根據本揭露的實施例，在處理期間與 一電漿相關的一光發射訊號300的一圖示。第3圖的圖示在水平軸上劃分時間和沿著垂直軸劃分頻譜功率。該光發射訊號300可以與在大約300nm至大約800nm範圍的一或更多的波長相關，像是309nm、像是777nm。如第3圖所示，該光發射訊號300可以包括一高發光階段305，其接續著一下降315至一低發光階段325。相對於該低發光階段325該高發光階段305可以與一較高的發射相關。
請參照第2圖的步驟208，該剝離製程200可以基於該光發射訊號測定一端點是否已經達到。在一些實施方式中，該端點可以相應於在該光發射訊號中代表從體光阻移除除外殼的一點。舉例來說，請參照第3圖，隨著從該高發光階段305的該下降315，在該光發射訊號300中的一局部最小值(例如，一下降(dip))的一臨界值內的一點310，可以代表從體光阻移除外殼。
在一些實施方式中，在電漿剝離製程期間，藉由分析與一電漿相關之被量測的光發射訊號，該端點可被及時測定。隨著從一高發光階段的下降，當位在該光發射訊號中的局部最小值的一臨界值內的一點被達到時(例如，第3圖中的點310)，一控制器或其它控制裝置可以測定一端點已經達到了。
在一些實施方式中，對於被執行的特定電漿剝離製程，藉由分析一與歷史資料或測試資料(例如，一模型光 發射訊號)相關的光發射訊號，該端點可以被測定。隨著剝離製程的初始化相對於一點的時間可以被識別(例如，大約22.6秒)，隨著在該光發射訊號中從一高發光階段的下降，該點係在一局部最小值的一臨界值內。該端點可以被測定而與被識別的時間相對應。
在一些實施方式中，該端點可以相應於在該光發射訊號中代表從體光阻僅移除外殼頂部的一點。舉例來說，請參照第3圖，本案發明人已發現在高發光階段305於光發射訊號中一局部最小值(例如，一下降(dip))之一臨界值內的一點320，可以代表僅自該體光阻移除外殼頂部。
在一些實施方式中，在電漿剝離製程期間，藉由分析一與電漿相關之被量測的光發射訊號，該端點可以及時被測定。在一高發光階段期間，當在該光發射訊號中的在一局部最小值之一臨界值內的一點被達到時(例如，第3圖中的點320)，一控制器或其它控制裝置可以測定一端點已經達到。
在一些實施方式中，對於特定的電漿剝離製程被執行時，藉由分析一與歷史資料或測試資料(例如，一模型光發射訊號)相關的光發射訊號，該端點可以被測定。隨著剝離製程的初始化相對於一點的時間可以被識別(例如，大約15.8秒)，該點係在該光發射訊號中一局部最小值一高發光階段的一臨界值內。此端點可以被測定而與被識別的時間相對應。
第4圖係描述對於電漿剝離製程，於測得一端點後的一實施例光阻。如圖所示，在電漿剝離製程期間，外殼120的一頂部已經被移除了。根據本揭露的實施例觀點，在測得第一剝離製程的端點時，形成於體光阻100側端上之外殼120的一側部128仍保留著。
請參照第2圖的步驟208，若未測得一端點已被達到，該製程移至步驟210，即電漿製程持續進行第一剝離製程直到該端點被測定已經達到了。若一端點被測定已達到，該製程繼續進行步驟212，即終止第一剝離製程。
在步驟214，製程包括執行一第二剝離製程，以移除光阻主體。在一些實施方式中，第二剝離製程可以是濕剝離製程。濕剝離製程可以利用例如像是一濕化學浴(wet chemical bath)。因為外殼的至少一部分係在濕剝離製程之前被移除，所以一較少的侵略性化學可以被用於濕剝離製程。舉例來說，在一些實施方式中，濕剝離製程可以是一包括過氧化氫(hydrogen peroxide)和氫氧化銨(ammonium hydroxide)的洗浴。
在步驟216，製程可以包括在基板上執行多個後續處理步驟。如一實施例，一退火程序可以被執行以在基板中活化摻雜物(dopant)。其他後續處理步驟可以相應於積體電路製造技術被執行而沒有偏離本揭露的範圍。
第5圖描述一根據本揭露之範例性實施方式的實 施例電漿處理裝置500，其可以被用來執行電漿剝離製程形成光阻移除製程的一部分。電漿處理裝置500可以包括一氣體入口502，其可以提供氣體予一電漿源504，該電漿源504由一RF源506供電。一電漿508係經產生，一基板510被暴露於該電漿。基板510可以被支撐在一基座512上，為加速在電漿508中的多個離子之目的一RF偏壓514可以被施加到該基座512。一幫浦(圖未顯示)被連接至一排氣通道516。處理裝置500係為圖解和討論之目的提供。一般熟習本項技藝人士利用於此提供的多個揭露將理解其它處理裝置可以被用來實施於此揭露的實施例製程的觀點而沒有偏離本揭露的範圍。
在一些實施方式中，如第5圖所示，處理裝置500可以包括一光發射感測器525，其經組態而獲得一與基板510相關的光發射訊號(例如，第3圖的光發射訊號300)。舉例來說，光發射感測器525可以是一光譜計(optical spectrometer)。
光發射訊號可以被提供至一或更多的控制器522。根據本揭露的示範性實施方式，控制器522基於自該光發射訊號識別的一端點，可用以控制一剝離製程的終止。控制器可以是獨自存在的控制器或是裝置的整體控制系統的部分。在一些實施方式中，控制器可以包括一或更多的處理器和一或更多的記憶裝置。一或更多的記憶裝置可以儲存多個電腦可讀指令，其當被執行造成處理器執行操作，像是根據本揭露的示範性實施方式一端點的測定。控制器522可以和處 理裝置500放在一起或者遠離處理裝置500。光發射訊號可以透過任何適合的通訊媒體(例如，有線的、無線或有線的結合及無線通訊媒體)使用任何適合的通訊協定自光發射感測器525連通。
關於本申請標之特定示範性實施方式，雖然本申請標的已經過詳細地說明，然而將意識到的是：一般熟習本項技術的人士根據獲自前述的理解，應可輕易地對這些實施方式產生修飾、變化、及等效物。因此，本揭露的範圍係當作實施例而不是當作限制，且本標的揭露並未排除涵蓋可為任一於此技術領域具通常知識者所得以輕易知悉之針對本申請標的這些修飾、變化、及(或)附加
200:strip process 剝離製程
202:step 步驟
204:step 步驟
206:step 步驟
208:step 步驟
210:step 步驟
212:step 步驟
214:step 步驟
216:step 步驟

Claims (14)

  1. 一種用於將光阻從一基板移除的製程，其包含：放置一具有一體光阻的基板和一在一處理室中形成於該體光阻上的外殼；在該處理室中初始化一第一剝離製程；在該第一剝離製程期間擷取一與一電漿相關的光發射訊號，其中該光發射訊號包含一高發光階段，其接續有一下降至一低發光階段，相對於該低發光階段，該高發光階段與較高的光發射相關；至少部分地基於該光發射訊號，識別一與移除至少一部分該外殼有關的端點，其中該端點相應於位在該光發射訊號中代表移除該外殼之一頂部的一點，且該位在該光發射訊號中代表移除該外殼之該頂部的該點，係發生於該光發射訊號的該高發光階段期間一局部最小值的一臨界值內；至少部分地基於該端點終止該第一剝離製程；以及初始化一第二剝離製程以便從該基板移除該體光阻。
  2. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中該第一剝離製程係可操作以從該體光阻移除該外殼的至少一部分。
  3. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中該第二剝離製程係可操作以移除該體光阻的至少一部分。
  4. 根據申請專利範圍第2項的製程，其中該第一剝離製程係一電漿剝離製程，其將該基板暴露在一於該處理室中引出的電漿。
  5. 根據申請專利範圍第3項的製程，其中該第二剝離製程係一濕剝離製程。
  6. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中該光發射訊號係與一或更多的在大約300nm至大約800nm的範圍的波長相關。
  7. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中該端點相應於在該光發射訊號中代表移除該外殼的一點。
  8. 根據申請專利範圍第7項的製程，其中隨著從該高發光階段在該光發射訊號中的該下降代表移除該外殼的在該光發射訊號中的該點係在一局部最小值的一臨界值內。
  9. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中隨著該第二剝離製程該製程包含執行一後續處理製程。
  10. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中在由該基板移除體光阻後的一後續處理製程包含一退火程序。
  11. 根據申請專利範圍第1項的製程，其中該外殼係於一離子植入製程期間形成。
  12. 一種用於從一基板移除光阻的製程，其包含：放置一具有一體光阻的基板和一在一電漿處理室中形成於該體光阻上的外殼；在該電漿處理室中初始化一電漿剝離製程； 在相應於一位在一光發射訊號中代表移除該外殼的一點的端點處，終止該電漿剝離製程，其中該光發射訊號包含一高發光階段，其接續有一下降至一低發光階段，相對於該低發光階段，該高發光階段與較高的光發射相關，該端點相應於位在該光發射訊號中代表移除該外殼之一頂部的一點，且該位在該光發射訊號中代表移除該外殼之該頂部的該點，係發生於該光發射訊號的該高發光階段期間一局部最小值的一臨界值內；以及在終止該電漿剝離製程之後，初始化一濕剝離製程以從該基板移除該體光阻。
  13. 根據申請專利範圍第12項的製程，其中在該光發射訊號中代表移除該外殼的該點，係在該光發射訊號中隨著從該高發光階段的該下降位在一局部最小值的一臨界值內。
  14. 一種用於從一基板移除光阻的剝離製程，其包含：放置一具有一體光阻的基板和一在一電漿處理室中形成於該體光阻上的外殼；在該電漿處理室中初始化一電漿剝離製程；在相應於一位在一光發射訊號中代表移除該外殼之一頂部的一點的端點處，終止該電漿剝離製程，其中該光發射訊號包含一高發光階段，其接續有一下降至一低發光階段，相對於該低發光階段，該高發光階段與較高的光發射相關，該端點相應於位在該光發射訊號中代表移除該外殼 之一頂部的一點，且該代表移除該外殼之該頂部的位在該光發射訊號中的該點，係發生於該光發射訊號的該高發光階段期間一局部最小值的一臨界值內；以及在終止該電漿剝離製程之後，初始化一濕剝離製程以從該基板移除該體光阻和該外殼的剩餘物。
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