[发明专利]用于去除表面层而不损失基片的中等压力等离子体系统

说明书

与相关申请的交叉参考

本发明根据35U.S.C§119(e)要求了12/06/2004提交的美国临时申请No 60/633,673的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及半导体处理，且特别地涉及在集成电路制造中从例如半导体晶片的工件选择性地去除表面层。将理解的是，虽然如下的论述针对半导体制造过程，但本发明可以应用于多种制造过程和设备，因此使得本发明不应限制于半导体制造。

背景技术

光致抗蚀剂掩模限定了集成电路(IC)的每层，从前段制程(FEOL)离子植入用于绝缘、P或N阱掺杂、阈值电压调节和源-漏触点，到后段制程(BEOL)等离子蚀刻或金属电镀和层间电介质蚀刻。当半导体器件内形成了每层后，这些涂层必须有效地且完全地去除。在此方面，抗蚀剂去除可以不同地描述为抗蚀剂灰化、抗蚀剂剥离或抗蚀剂蚀刻。虽然本讨论将进行对“蚀刻”的多种参考，但将理解的是，在本发明的上下文中，术语“蚀刻”通用地用于指灰化、剥离或蚀刻，且在合适时可以指多种其他的意思是表面层去除的过程。目前，利用下游等离子体生成设备是用于去除抗蚀剂的工业标准。在此解决方案中，一般的非反应性气体，例如O₂流过微波或射频放电，其中将其转化为等离子体，等离子体限定为受激分子、原子团、离子和电子的混合物。在等离子体内的带电种类当它们流过下游分配系统时可以再组合。然而，许多原子团可能具有充分长的寿命以达到晶片。对于使用氧作为流动气体的例子，单西格马亚稳态氧分子可能持续存在且最终与晶片表面相互作用(J.T.Jeong等，Plasma Sources Sci.Technol.7，282-285，1998)。高能离子轰击可能导致对半导体器件的部件或对晶片基片自身的有害的损坏。因此，不存在带电粒子可以防止在下游灰化工具中对集成电路(IC)的电损坏。

本说明书提供了以前在半导体制造过程中未使用过的基于表面波导放电技术的新颖的等离子体源。先前的等离子体系统的实施使用了电磁功率源来激活等离子体气体，例如由Moisson等人开发的Surfaguide器件(Moisson等人，IEEE Trans.Plasma Sci.，PS-12，203-214，1984)。然而，此设备的有限的冷却效率有力地限制了作为结果的等离子体的功率密度。先前已通常实施了油冷的等离子体源。然而，以高能量操作等离子体涉及非常高的温度。冷却油在这些条件下分解，从而在波导内的等离子体放电管的壁的外侧上沉积了碳化层。一旦初始化，则基于油的碳层随着微波暴露的增加而迅速地生长；最终，在波导内发生了灾难性的起弧且毁坏了等离子体放电管。因此，油冷系统不适合于高能等离子体放电。已报道了空气冷却的高功率等离子体系统，但它们的运行限制于大气压，即限制在高压状态中，使得作为结果的等离子体将不包含对于选择性地去除例如光致抗蚀剂的有机表面层所需的反应性种类(Y.Okamoto，High-Power Microwave-Induced Helium Plasma At Atmospheric Pressure For DeterminationOf Halogens In Aqueous Solution，Jap.Journ.Appl.Phys.38，L 338，1999)。