[发明专利]基于H2化学过程中的高剂量植入剥离(HDIS)

说明书

技术领域

本发明涉及移除或剥离光致抗蚀剂材料的方法及设备以及从工件表面移除相关残余物。特定来说，此申请案涉及用于在离子植入或等离子体辅助掺杂植入(低剂量或高剂量植入的抗蚀剂)之后剥离抗蚀剂的方法及设备。 

背景技术

光致抗蚀剂是一种光敏材料，其用于某些制造工艺中以在处理期间在工件(例如半导体晶片)上形成经图案化涂层。在将涂布有光致抗蚀剂的表面暴露于高能辐射图案之后，移除一部分光致抗蚀剂以显露出下面的表面，而所述表面的剩余部分仍受到保护。对未被覆盖的表面及剩余的光致抗蚀剂执行诸如蚀刻、沉积及离子植入等半导体工艺。在执行一个或一个以上半导体工艺之后，在剥离操作中将剩余的光致抗蚀剂移除。 

在离子植入期间，使掺杂剂离子(例如，硼、二氟化硼、铟、镓、铊、磷、砷、锑、铋或锗等离子)朝向工件靶标加速。所述离子植入在所述工件的暴露区以及剩余的光致抗蚀剂表面中。所述工艺可形成阱区(源极/漏极)及轻掺杂漏极(LDD)及双扩散漏极(DDD)区。所述离子植入用植入物质浸渍抗蚀剂并耗尽表面上的氢。抗蚀剂外层或硬壳形成可比下伏体抗蚀剂层厚许多的碳化层。这两个层具有不同的热膨胀率且以不同的速率对剥离工艺作出反应。 

在后高剂量离子植入抗蚀剂中，外部层与体层之间的不同相当明显。在高剂量植入中，离子剂量可大于1×10¹⁵离子/平方厘米，且能量可为从10千电子伏到大于100千电子伏。传统的高剂量植入剥离(HDIS)工艺采用氧化学物质，其中远离处理室形成单原子氧等离子体且然后将其引导到工件表面处。反应性氧与光致抗蚀剂组合以形成气态副产物，所述副产物用真空泵来移除。对于HDIS，需要额外的气体来移除含氧的已植入掺杂剂。 

主要的HDIS考虑因素包含剥离速率、残余物量及所暴露层及下伏薄膜层的薄膜损失。HDIS及剥离之后通常会在衬底表面上发现残余物。所述残余物可因高能植入期间的溅射、硬壳的不完全移除及/或抗蚀剂中植入原子的氧化而产生。在剥离之后，所述表面上应没有残余物或大致没有残余物，以确保高产量且不再需要额外的残余物移除处理。可通过过度剥离来移除残余物，即，在超过移除全部光致抗蚀剂所需标称点之后继续进行所述剥离工艺。遗憾的是，在常规的HDIS操作中，过度剥离有时也会移除一部分下伏功能装置结构。在装置层处，从晶体管源极/漏极区哪怕极少的硅 损失也会对装置性能及产量(尤其对以＜32纳米或其以下的设计规则而制造的超浅结装置)产生不利影响。 

因此，需要改进用于剥离光致抗蚀剂及与离子植入相关的残余物的方法及设备(对于HDIS尤其如此)，从而可在维持可接受的剥离速率的同时使硅损失最小化且留下极少或不留下残余物。 

发明内容

本发明通过提供用于从工件表面剥离光致抗蚀剂并移除与离子植入相关的残余物的经改进方法及设备来解决前述需要。使用元素氢、弱氧化剂及含氟气体来产生等离子体。在某些实施例中，将惰性气体引入到处于等离子体源下游及喷淋头上游的等离子体，从而引导气体进入反应室中。与惰性气体一起流动的等离子体活化气体与高剂量植入抗蚀剂反应，从而将硬壳层及体抗蚀剂层两者移除，以低硅损失使工件表面大致没有残余物且。 

在本发明一个方面中，其方法包括根据以下操作在处理室中从工件上移除材料：向等离子体源中引入包括元素氢的气体、弱氧化剂及含氟气体；从引入到所述等离子体源中的气体产生等离子体；及在所述等离子体源下游及工件上游引入惰性气体。所述等离子体活化气体向工件行进，且与反应室中的喷淋头上游的惰性气体组合。所述等离子体中的带电物质可在接触到喷淋头时放电或部分放电。 

包括元素氢、弱氧化剂及含氟气体流的等离子体活化气体与惰性气体一起到达工件并与来自工件的材料反应。弱氧化剂的实例包含二氧化碳、一氧化碳、二氧化氮、氧化氮、水、过氧化氢或这些气体的组合。所述弱氧化剂优选地为二氧化碳。所述含氟气体可以是四氟化碳、包含氢氟碳化合物的其它碳氟化合物、元素氟、三氟化氮、六氟化硫、这些气体的组合等等。所述含氟气体优选地为四氟化碳。所述惰性气体可以是氩、氦、氮、这些气体的组合，等等。优选惰性气体为氩。引入到等离子体源中的气体可以预先混合或不预先混合，且可包含体积约为1％到99％或约0.1％到约10％或约3％到5％的弱氧化剂。所述惰性气体可以元素氢的体积流速的约0.15倍及10倍或约2倍的体积流速引入。在工件处，所述气体可包含体积至多约占1％的弱氧化剂物质及体积约占0.1％到0.5％的含氟气体物质。