乾式非等離子體處理系統和使用方法

2023-09-17 06:31:20 1

專利名稱：乾式非等離子體處理系統和使用方法
技術領域：
本發明涉及用於處理襯底以去除氧化物的乾式非等離子體處理系統和 方法，更具體而言，涉及用於對襯底進行化學和熱處理的乾式非等離子體 處理系統和方法。
背景技術：
在材料處理的方法工程中，圖案蝕刻包括將薄層的諸如光刻膠的感光 材料塗到襯底的上表面，隨後該上表面被圖案化以提供用於在蝕刻過程中 將此圖案轉移到下覆的薄膜的掩膜。感光材料的圖案化一般涉及使用例如 微光刻技術通過光柵(以及相關光學器件)由輻射源對感光材料進行曝 光，之後使用顯影劑去除感光材料的被輻射的區域(如在正光刻膠的情況 下)或者去除未被輻射的區域(如在負光刻膠的情況下)。
此外，能實施多層和硬掩膜用於蝕刻薄膜中的特徵。例如，當使用硬 掩膜蝕刻薄膜中的特徵時，使用用於薄膜的主蝕刻步驟之前單獨的步驟將 感光層中的掩膜圖案轉移到硬掩膜層。硬掩膜能例如從用於矽處理的若干
材料中選擇，該材料例如包括二氧化矽(Si02)、氮化矽(Si3N4)和碳。
為了減小在薄膜中形成的特徵尺寸，例如使用兩步驟處理橫向修正硬 掩膜，該兩步驟處理包括為了改變硬掩膜層的表面化學性質而對硬掩膜層 的曝光的表面進行化學處理，以及為了解除吸附被改變的表面的化學性質 對硬掩膜層的曝光表面進行後處理。

發明內容
本發明涉及用於處理襯底的乾式非等離子體處理系統和方法，並涉及 用於化學和熱處理襯底的乾式非等離子體處理系統和方法。
這些和/或者其它方面的任何一者可以由根據本發明的用於去除氧化物 材料的處理系統提供。在一個實施例中，用於去除襯底上氧化物材料的處 理系統包括溫度控制處理室，其被構造成包含其上具有氧化物材料的襯 底。溫度控制襯底保持器安裝在處理室內，並被構造成與處理室基本熱隔 離，並被構造成支撐襯底。真空抽吸系統被耦合到處理室。化學處理系統 耦合到處理室，並被構造成將處理氣體引入到處理室，所述處理氣體包括 作為初始成分的HF和可選的氨(NH3)，其中，處理氣體改變在襯底上 的暴露的表面層的化學性質。熱處理系統耦合到所述處理室，並被構造成 升高襯底的溫度，其中，升高了的溫度使得化學性質被改變的表面層蒸發；控制器被構造成控制引入到襯底的處理氣體的量和設定襯底的溫度。
在另一實施例中，用於去除襯底上的氧化物材料的方法和計算機可讀 介質包括在處理室中的襯底保持器上設置具有所述氧化物材料的所述襯 底。在使用襯底保持器以將襯底的溫度設定為低於100攝氏度的化學處理 溫度的同時，通過將襯底暴露於氣體混合物來對襯底進行化學熱處理，所
述氣體混合物包括作為初始成分的HF和可選的氨(NH3)。在化學處理 之後，通過將襯底加熱到化學處理溫度以上的溫度來對襯底進行熱處理。


在附圖中
圖1示出了根據本發明實施例的用於執行化學氧化物去除處理的乾式 非等離子體處理系統的框圖2示出了根據本發明另一實施例的用於執行化學氧化物去除處理的 乾式非等離子體處理系統；
圖3A和圖3B示出了用於執行根據本發明另一實施例的執行千式非等
離子體化學去除處理的襯底保持器；
圖4A和圖4B示出了用於執行根據本發明另一實施例的乾式非等離子 體化學去除處理的襯底保持器；以及
圖5示出了執行根據本發明實施例的乾式非等離子體化學去除處理的 方法的流程圖。
具體實施例方式
在以下描述中，為了說明而非限制的目的，闡述具體的細節，諸如處
理系統的特定的幾何尺寸和各種部件和處理的描述。然而，應該理解到，
本發明可以在脫離這些具體細節的其它實施例中得到實施。 根據一個實施例，圖l表示用於使用乾式非等離子體處理(諸如化學氧化 物去除處理)處理來處理襯底以例如修整氧化物掩膜或者去除天然氧化物 或者去除含SiOx的殘留物的處理系統lOl。例如，處理系統101被構造成 便於化學處理工藝和熱處理工藝，在化學處理工藝過程中改變襯底上的氧 化材料的化學性質，在熱處理工藝過程中解除吸附化學性質被改變的襯底 材料。圖1表示用於處理襯底上的氧化材料的處理系統101的框圖。處理系 統101包括構造成處理襯底的處理室110、耦合到處理室110並被構造成
將處理氣體引入到安裝在處理室110中的襯底的化學處理系統120、耦合 到處理室110並被構造成升高襯底的溫度的熱處理系統130以及耦合到處 理室110、化學處理系統120和熱處理系統130並被構造成根據處理配方 控制處理系統101的控制器150。
例如，熱處理系統120被構造成引入包括第一氣態成分(其具有HF 作為初始成分)和可選的第二氣態成分(其具有氨(NH3)作為初始成 分)的處理氣體。這兩個氣態成分可以一起引入或者彼此獨立地引入。例 如，獨立的氣體/蒸氣輸送系統可以用來引入每個氣態成分。此外，化學處 理系統120還能包括溫度控制系統，其用於升高蒸氣輸送系統的溫度以為 了防止其中的處理蒸氣冷凝。
此外，任一氣態成分或者兩者能用諸如惰性氣體的運載氣體引入。惰 性氣體能包括諸如氬的稀有氣體。當然，其它氣體也能夠包括在處理氣體 中。通過將氧化物材料暴露於該兩個氣態成分的對襯底上的氧化物材料進 行化學處理造成氧化物材料表面的化學性質改變到自限制深度。在對襯底 上的氧化物材料進行化學處理過程中，能控制襯底溫度。例如，襯底溫度 能設定為低於IOO攝氏度的化學處理溫度。
還參照圖1，熱處理系統130能將襯底的溫度升高到化學處理溫度以 上的溫度，或者從約50攝氏度到約45Q攝氏度的溫度範圍，並且期望 地，襯底溫度能在約IOO攝氏度到約300攝氏度的範圍。例如，襯底溫度 可以在從約IOO攝氏度到約200攝氏度的範圍。對化學性質被改變的氧化 物表面層的熱處理造成這些表面層蒸發。
控制器150包括微處理器、存儲器和能產生足以通信的控制電壓的數 字I/0埠 (潛在地包括D/A和/或者A/D轉換器)並啟動到處理室110、 化學處理系統120和熱處理系統的輸入以及監視從這些系統的輸出。存儲 在存儲器中程序被用來根據所存儲的處理配方與系統120和130互相作 用。
可選地，或者附加地，控制器15Q能耦合到一個或者多個附加的控制器/計算機(未示出)，並且控制器150能從附加的控制器/計算機獲得配 置和/或者構造信息。
在圖1中，示出單個處理元件(120和13Q)，但是這不是本發明所 要求的。處理系統101除了獨立的處理元件之外還能包括任何數量的具有 與之相關的任何數量的控制器的處理元件。
控制器150能用來構造任何數量的處理元件(120和130)，並且控 制器150能收集、提供、處理、存儲和顯示來自處理元件的數據。控制器 150能包括許多用於控制一個或者多個處理元件的應用。例如，控制器 150能包括圖形用戶界面(GUI)部件(未示出)，其能提供容易地使用 使用戶能監視和/或者控制一個或者多個處理元件的界面。
處理系統101還能包括壓力控制系統(未示出)。壓力控制系統能耦 合到處理室110，但是這不是必需的。在可選的實施例中，壓力控制系統 能被不同地構造和不同地耦合。壓力控制系統能包括一個或者多個壓力閥 (未示出)，以用於排出處理室110中的氣體和/或者用於調節處理室110 內的壓力。可選地，壓力控制系統還能包括一個或者多個泵(未示出)。 例如， 一個泵可以用來增大處理室內的壓力，另一泵可以用來抽空處理室 110。在另一實施例中，壓力控制系統能包括用於密封處理室的密封件。
此外，處理系統101能包括排氣控制系統。排氣控制系統能耦合到處 理室110，但是這不是必需的。在可選的實施例中，排氣控制系統能被不 同地構造和不同地耦合。排氣控制系統能包括排氣氣體收集容器(未示 出)，並能用來從處理流體中去除汙染物。可選地，排氣控制系統能用來 再循環處理流體。
現在參照圖2，根據另一實施例示出處理系統200的簡化框架圖。處 理系統200包括處理室210、溫度控制襯底保持器220、真空抽吸系統 250、化學分配系統和輻射加熱系統，其中溫度控制襯底保持器220被構 造成與處理室210基本隔離，並被構造成支撐襯底225，真空抽吸系統 250耦合到處理室210以升高處理室210的溫度，化學分配系統240耦合 到處理室210並被構造成將處理氣體引入處理空間245中以為了化學處理 襯底225，輻射加熱系統230耦合到處理室210，並被構造成熱處理襯底225。襯底225經由襯底轉移系統(未示出)通過轉移開口 (未示出)轉 移進出處理室210。
化學分配系統240被構造成引入處理氣體以例如改變襯底225上的氧 化物材料的化學性質。化學分配系統240被構造成引入一個或者多個處理 氣體，該處理氣體包括但不限於HF、 NH3、 N2、 H2、 Q2、 CO、 C02、 NO、 N02、 N20、 CxFy (其中x、 y是整數)、CxHzFy (其中x、 y禾flz是 整數)等。例如，處理氣體能包括具有HF作為初始成分的第一氣態成分 和具有氨(NH3)作為初始成分的可選第二氣態成分。兩個氣態成分可以 使用氣體供應系統242被一起或者彼此獨立地引入。例如，獨立的氣體/蒸 氣供應系統可以用來引入每個氣態成分。此外，化學分配系統240還能包 括溫度控制系統，其用於升高化學分配系統240的溫度以防止其中的處理 蒸氣冷凝。附加地，任一氣態成分或者兩者能用諸如惰性氣體的運載氣體 引入。惰性氣體能包括諸如氬的稀有氣體。當然，也能引入其它氣體。
如圖2所示，化學分配系統2鄰能布置在襯底225的外周邊緣的上 方。化學分配系統240可以包括多個繞處理空間245的圓周分布的噴射孔 或者噴嘴。此外，交替成組的一個或者多個孔或者噴嘴可以用來獨立地引 入每個氣態成分(例如，HF和氨)。可選地，化學分配系統240能布置 在輻射加熱系統230內。可選地，化學分配系統24Q能布置在襯底225上 方的上組件內，而輻射加熱系統230位於化學分配系統240的外周邊緣的 上方但還在襯底225的視野內。化學分配系統240能是多區域流體分配系 統以調節處理氣體到處理室210內的多區域的流動。
此外，輻射加熱系統230被構造成加熱程度225以例如解除吸附在襯 底上化學性質被改變的氧化物材料。輻射加熱系統230能包括一個或者多 個加熱燈。每個加熱燈可以例如包括滷鉤燈。以成組的一個或者多個燈布 置的加熱燈可以用來空間地調節對襯底225的加熱。輻射加熱系統230還 包括窗，其被構造成保持處理室210中的真空狀況並對紅外(IR)電磁 (EM)輻射基本透明。例如，該窗可以包括石英或者期望地蘭寶石。盡 管在乾式非等離子體處理中可以消耗(由石英製成的)窗，可以選擇足以 厚至減小其更換次數和有關更換成本的厚度。還參照圖2，襯底保持器220包括襯底溫度控制系統260，其被構造 成對襯底保持器220或者襯底225或者兩者的溫度執行監視、調節或者控 制或者其兩個或者更多個的組合中的至少一者。例如，襯底保持器220和 襯底溫度控制系統260可以包括用於提高襯底225和襯底保持器220之間 的熱接觸的襯底夾持系統(即，電氣或者機械夾持系統)、加熱系統、冷 卻系統、用於提高襯底225和襯底保持器220之間的導熱性的襯底背側氣 體供應系統、溫度傳感器等。
此外，襯底保持器22Q包括襯底升降系統262，該襯底升降系統262 包括升降銷組件(未示出)，其能夠升高和降低三個或者更多個升降銷以 豎直地將襯底225從襯底保持器220的上表面和處理室210中的轉移平面 轉移和轉移到襯底保持器220的上表面和處理室210中的轉移平面，並豎 直地將襯底225轉移到襯底保持器220的上表面和處理室210的加熱平面 和從襯底保持器220的上表面和處理室210的加熱平面轉移。此外，襯底 保持器220能包括背側氣體供應系統264，其被構造成將氣體供應到襯底 225的背側。
在襯底225的化學處理過程中，襯底225擱在襯底保持器220上，並 且溫度被控制到低於約100攝氏度的化學處理溫度，同時襯底225被暴露 於處理氣體以改變襯底225上的氧化物材料的化學性質。在化學處理過程 中，襯底225可以被夾持到襯底保持器220，並且背側氣體流能從背側氣 體供應系統264開始流動以影響襯底225和襯底保持器220之間導熱性。
在對襯底225進行化學處理之後，使用輻射加熱系統230升高襯底 225的溫度以解除吸附化學性質被改變的氧化物材料。在對襯底225進行 熱處理的過程中，使用襯底升降系統262使襯底225能升高到襯底保持器 220的上方並從襯底保持器22Q移動到加熱平面達足以從襯底保持器220 基本熱解耦襯底225的一段距離。此外，襯底225可以升降以接近輻射加 熱系統230以為了減小在加熱過程中其它室部件看見輻射加熱系統230的 程度。優選地，襯底225被加熱，而其它室部件沒有被加熱。此外，當襯 底225升高到襯底保持器220的上方時，可以引導可選的來自背側氣體供 應系統264的淨化氣體流以為了減小在解除吸附處理的過程中襯底225的背側的汙染。
現在參照圖3A、 3B、 4A和4B，根據另一實施例描述襯底保持器組 件300。襯底保持器組件300包括被構造成支撐襯底325並被構造成耦合 到處理室310的襯底保持器320。襯底保持器組件300還包括具有夾持電 極382的靜電夾持(ESC)系統380，其被構造成將襯底225電夾持到襯 底保持器220。
此外，襯底保持器組件300包括襯底溫度控制系統360。襯底溫度控 制系統360包括熱交換器，其被構造成通過入口流體供應線362供應傳熱 流體並通過出口流體供應線364接收傳熱流體，來使傳熱流體循環流經設 置在襯底保持器320中的流體通道366。通過調節熱交換器中的流體溫 度，能調節襯底保持器320的溫度。儘管僅僅示出了單個區域流體循環系 統，循環系統可以包括多流體區域。
此外，襯底保持器組件300包括襯底升降系統370，其包括能升高和 降低三個或者更多個升降銷以為了豎直地將襯底325轉移到襯底保持器 32Q的上表面和處理室31Q中的轉移平面和從襯底保持器320的上表面和 處理室310中的轉移平面轉移的升降銷組件。
在升降銷組件中，襯底升降銷372能耦合到公共的升降銷元件，並能 降低到低於襯底保持器320的上表面。利用例如電氣驅動系統(具有電氣 步進電動機或者螺紋杆)或者氣動驅動系統(具有氣缸)的驅動機構提供 了用於升高和降低公共的升降銷元件的裝置。襯底325能經由機械手轉移 系統(未示出)通過門閥(未示出)和與轉移平面平齊的室供應通道轉移 進出處理室310，並被襯底升降銷接收。 一旦襯底325從轉移系統接收， 它能通過降低襯底升降銷372而降低到基座320的上表面(參見圖3A和 圖4A)。此外，襯底325可以在加熱襯底325的過程中升高到襯底保持器 320的上方(參見圖3B和4B)。襯底升降銷372可以包括由諸如石英或 者蘭寶石的絕熱材料製成的銷帽374，以為了從襯底升降銷372熱解耦襯 底325。
還有，襯底保持器組件320包括背側氣體供應系統364，其被構造成 將傳熱氣體或者淨化氣體或者兩者供應襯底325的背側。在襯底325的化學處理過程中，在背側氣體供應系統364將諸如氦的傳熱氣體供應到襯底
325的背側以為了提高襯底325和襯底保持器320之間的熱接觸的同時能 使用ESC系統380將襯底325夾持到襯底保持器320 (參見圖3A和圖 4A)。襯底溫度控制系統然後能被利用來調節襯底325的溫度。在對襯底 325進行熱處理過程中，在背側氣體供應系統364將淨化氣體流39Q供應 到襯底325的背側以為了減小襯底背側的汙染物的同時能使用襯底升降系 統370將襯底325升高到襯底保持器的上方(參見圖3B和圖4B)。
在對襯底325進行化學處理的過程中，襯底325擱在襯底保持器320 上，並且溫度被控制到低於約100攝氏度的化學處理溫度，同時襯底325 被暴露於處理氣體以改變襯底325上的氧化物材料的化學性質。在化學處 理的過程中，使用ESC系統380將襯底325夾持到襯底保持器320，並且 背側氣體能從背側氣體供應系統364開始流動以為了提高襯底325和襯底 保持器320之間的導熱性(參見圖3A和圖4A)。
在對襯底325進行化學處理之後，使用襯底325上方的輻射加熱系統 330升高襯底325的溫度以解除吸附化學性質被改變的氧化物材料。在對 襯底325進行化學處理的過程中，使用襯底升降系統362能使襯底325升 高到襯底保持器320的上方並從襯底保持器320移動達足以從襯底保持器 320基本熱解耦襯底325的一段距離。此外，襯底325可以升降到接近輻 射加熱系統330以為了在加熱過程中減小其它室部件看見輻射加熱系統 300的程度。優選地，襯底325被加熱而其它室部件不被加熱。可選地， 當襯底325被升高到襯底保持器320的上方時，能引導可選的來自背側氣 體供應系統364的淨化氣體流，以為了在解除吸附處理過程中減小襯底 325的背側的汙染物(參見圖3B和圖4B)。
此外，參照圖4A和4B，輻射屏蔽332可以用來減小在加熱襯底325 的過程中對其它室部件的加熱。襯底325例如能升降到接近輻射屏蔽332 的底部。輻射屏蔽332可以包括一個或者多個開口 334以允許在加熱過程 中源自襯底325的氣態材料通過。此外，在對襯底325的熱處理的過程 中，諸如惰性氣體(例如，的氣體N2等)的淨化氣體能引入到由輻射屏 蔽332、襯底325和輻射加熱系統33Q所圍起的空間中。此外，輻射屏蔽可以耦合到處理室310的上部。輻射屏蔽可以是裸金屬屏蔽或者陶瓷屏蔽 或者它例如可以是陽極化處理的金屬屏蔽或者塗覆的金屬屏蔽。
再次參照圖2，真空抽吸系統250能包括真空泵和用於調節室壓力的 門閥。真空抽吸系統25Q能例如包括渦輪分子真空泵(TMP)，其具有高 達約每秒5000升(以上)的抽吸速度。例如，TMP可以是Seiko STP-A803真空泵或者Ebara ET1301W真空泵。TMP用於低壓處理，通常低於 約50mTorr。對於高壓(例如，大於約100mTorr)或者低產量處理(即， 沒有氣體流)，能使用機械增壓泵和初級幹泵。
還參照圖2，處理系統200還包括具有微處理器、存儲器和能產生足 以通信的控制電壓的數字I/O埠的控制器270，並啟動到處理系統200 的輸入以及監視來自處理系統200 (諸如溫度和壓力感測裝置)的輸出。 此外，控制器270能耦合到襯底保持器220、化學分配系統240、氣體供 應系統242、輻射加熱系統230、真空抽吸系統250、襯底溫度控制系統 26Q、襯底升降系統262和背側氣體供應系統264，並能與襯底保持器 220、化學分配系統240、氣體供應系統242、輻射加熱系統230、真空抽 吸系統250、襯底溫度控制系統260、襯底升降系統262和背側氣體供應 系統264交換信息。例如，存儲在存儲器中的程序能用來根據處理配方啟 動到處理系統200的前述部件的輸入。控制器270的一個示例是可從 Texas的Austin的Dell Corporation購買到的DELL PRECISION WORKSTATION 610TM。
控制器270還可以實施為通用的計算機、處理器、豎直信號處理器 等，它們使襯底處理設備響應於控制器290執行包含在計算機可讀介質中 的一個或者更多個指令的一個或者更多個序列而執行本發明的處理步驟的 一部分或者所有。計算機可讀介質或者存儲器用於保持根據本發明的教導 編程的指令和用於包含數據結構、表、記錄或者在此處描述的其它數據。 計算機可讀介質的示例是緻密盤、硬碟、軟盤、帶、磁光碟、PROM (EPROM、 EEPROM、快閃記憶體EPROM) 、 DRAM、 SRAM、 SDRAM或者 任何其它磁介質、緻密盤(例如，CD-ROM)或者任何其它光學介質、穿 孔卡片、紙帶或者其它具有孔的圖案的物理介質、載波或者任何其它計算機能讀取的介質。
控制器270可以相對於處理系統200定位，或者它可以經由網際網路或 者企業內部網際網路相對於處理系統200遠程定位。因而，控制器270能使 用方向耦合、企業內部網際網路和網際網路中至少一者與處理系統200交換數 據。控制器270可以耦合到客戶(g卩，設備製造者)所在位置處的企業內 部網際網路，或者耦合到賣主(即，裝備製造商)所在位置處的企業內部互 聯網。此外，另一計算機(即，控制器。伺服器等)能訪問控制器270以 經由方向耦合、企業內部網際網路和網際網路中至少一者來交換數據。
現在參照圖5，根據實施例示出了對襯底執行幹非等離子體處理的方 法。例如，處理工藝包括用於去除在襯底上的氧化物材料的處理。乾式非 等離子體處理工藝包括化學處理，在此化學處理的過程中，襯底的具有氧 化物材料的暴露表面被包括作為初始成分的HF或者氨(NH3)或者HF和 NH3兩者的處理氣體進行化學處理。暴露於初始成分HF和/或者N&能去 除諸如氧化的矽(或者SiQx)的氧化物材料，和/或者通過將此材料與被 化學處理的材料進行置換來消耗氧化物材料。隨著暴露於處理材料的進 行，氧化物材料的去除和/或者化學性質的改變的速率的降低造成自限制特 徵。
在化學熱處理之後，執行解除吸附處理以為了去除化學性質被改變的 表面層。由於化學處理工藝的自限制特徵，可以期望地交替執行非等離子 體蝕刻和隨後的解除吸附處理，這能允許精確地控制去除處理。解除吸附 處理能包括熱處理工藝，在熱處理的處理內襯底的溫度被升高足以高到允 許化學性質被改變的表面層揮發。
該方法包括在步驟S510開始的流程圖，在步驟S510，在被構造成便 於化學和解除吸附處理的處理系統中設置襯底。例如，處理系統包括在圖 1或者圖2中描述的系統中的一者。
在步驟S520，襯底上的氧化物材料被化學處理。在乾式非等離子體處 理的化學處理工藝過程中，處理氣體的每個成分可以一起引入(例如，混 合)，或者彼此單獨地引入(即，HF獨立於NH3引入)。此外，處理氣 體還能包括諸如稀有氣體(g卩，氬)的惰性氣體。惰性氣體可以與HF或者NH3中一者一起引入，或者它可以獨立於前述氣態成分中的每個而引
入。在序列號為10/812,347、題為"Processing System and Method For Treating a Substrate"的審査待決的美國專利申請中描述了關於稀有氣體與 NH3 —起引入以為了控制對二氧化矽的去除的進一步的細節，其全部內容 通過引用方式全部結合於此。
此外，在化學處理過程中，可以選擇處理壓力以影響被去除的氧化物 材料的量。處理壓力能在從約lmtoor到約100torr的範圍。此外，在化學 處理過程中，可以選擇襯底溫度以影響被去除的氧化物材料的量。襯底溫 度能在從約攝氏度到約200攝氏度的範圍，或者襯底溫度能低於100攝氏 度。例如，溫度能在從約IO攝氏度到50攝氏度的範圍。在序列號為 10/817,417、題為"Method and System For Performing a Chemical Qxide Removal Process"的審查未決的美國專利申請中描述了關於設定襯底溫度 以為了控制去除量的進一歩細節，其全部內容通過引用而全部結合於此。
在步驟S530，對襯底上化學性質被改變的氧化物材料進行熱處理。在 熱處理過程中，襯底溫度能升高到約50攝氏度以上，或者約100攝氏度 以上。此外，可以在對襯底熱處理的過程中引入惰性氣體。惰性氣體可以 包括稀有氣體或者氮。
此外，在對襯底進行化學和熱處理的過程中，能針對從約IO攝氏度 到約450攝氏度的溫度範圍構造處理室。可選地，室溫度能在約30攝氏 度到約60攝氏度的範圍。用於襯底的溫度能在從約1Q攝氏度到約450攝 氏度的範圍。可選地，襯底溫度能在約30攝氏度到約60攝氏度的範圍。
在一個示例中，在襯底上使用化學氧化物去除處理去除諸如天然氧化 物膜的氧化物膜的一部分或者全部。在另一示例中，在襯底上使用化學氧 化物去除處理修整諸如氧化物硬掩膜的氧化物膜的一部分或者全部。氧化 物膜能包括二氧化矽(Si02)，或者更一般地，例如SiOx。在又一個示例 中，在襯底上去除含SiOx的殘留物的一部分或者全部。
儘管以上詳細地描述了本發明的僅僅某些實施例，但是本領域的技術 人員將易於理解到在實質性地脫離本發明的新穎性教導和優點的情況下可 以在實施例中進行許多修改。因而，所有這樣的修改都意在包括在本發明的範圍內。
權利要求
1. 一種處理系統，其用於去除襯底上的氧化物材料，包括溫度控制處理室，其被構造成包含在其上具有所述氧化物材料的所述襯底；ss溫度控制襯底保持器，其安裝在所述處理室內並被構造成與所述處理室基本熱隔離，並被構造成支撐所述襯底；真空抽吸系統，其耦合到所述處理室；化學處理系統，其耦合到所述處理室，並被構造成將處理氣體引入到所述處理室，所述處理氣體包括作為初始成分的HF和可選的氨(NH3)，其中，所述處理氣體改變所述襯底上的暴露表面層的化學性質；熱處理系統，其耦合到所述處理室，並被構造成升高所述襯底的溫度，其中，升高了的所述溫度使得化學性質被改變的所述表面層蒸發；以及控制器，其被構造成控制引入到所述襯底的所述處理氣體的量和所述襯底所設定的溫度。
2. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，所述熱處理系統包括一個或者多個輻射加熱燈。
3. 根據權利要求1所述的處理系統，還包括襯底升降系統，其耦合到所述襯底保持器，並被構造成當使用所述輻射加熱系統加熱所述襯底時將所述襯底升高到所述襯底保持器的上方的升高位置。
4. 根據權利要求3所述的處理系統，還包括-背側氣體供應系統，其耦合到所述襯底保持器，並被構造成當所述襯底被升高到所述襯底保持器上方時將淨化氣體供應到所述襯底的背側，以減小所述襯底的背側的汙染物。
5. 根據權利要求3所述的處理系統，還包括輻射屏蔽，其耦合到所述溫度控制處理室，並被構造成包圍所述熱處理系統的外周邊緣，其中，所述輻射屏蔽、所述熱處理系統和處於所述升 高位置的所述襯底形成基本封閉的空間，並且其中，所述熱處理系統包括布置在所述襯底上方的一個或者多個輻射 熱燈。
6. 根據權利要求5所述的處理系統，其中，所述輻射屏蔽包括一個或者多個貫通開口，以允許氣體通過。
7. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，所述化學處理系統還被構 造成與所述處理氣體一起供應運載氣體。
8. 根據權利要求7所述的處理系統，其中，所述運載氣體包括惰性氣體。
9. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，獨立於所述氨引入所述HF。
10. 根據權利要求9所述的處理系統，其中，所述HF與氬一起引入。
11. 根據權利要求l所述的處理系統，其中，所述氨與氬一起引入。
12. 根據權利要求1所述的處理系統，所述熱處理系統包括多區域燈 加熱系統。
13. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，所述控制器 被構造成監視、調節或者控制所述襯底的溫度或者所述處理室中的所述處理氣體的量、或者其任何組合。
14. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，在所述襯底上的所述氧 化物膜包括二氧化矽(Si02)。
15. 根據權利要求1所述的處理系統，其中，所述化學處理系統包括 多區域流體分配系統，其被構造成調節所述處理氣體到所述處理室內多區 域的流動。
16. —種去除在襯底上的氧化物材料的方法，包括在處理室中的襯底保持器上設置具有所述氧化物材料的所述襯底；在使用所述襯底保持器以將所述襯底的溫度設定為低於100攝氏度的 化學處理溫度的同時，通過將所述襯底暴露於氣體混合物來對所述襯底進 行化學熱處理，所述氣體混合物包括作為初始成分的HF和可選的氨(NH3);以及在所述化學處理之後，通過將所述襯底加熱到所述化學處理溫度以上 的溫度來對所述襯底進行熱處理。
17. 根據權利要求16所述的方法，其中，所述化學處理包括引入包括 作為初始成分HF和氨(NH3)的處理氣體，並且其中，所述HF和所述氨 彼處獨立地引入。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，所述引入所述處理氣體還包 括與所述氨一起引入惰性氣體。
19. 根據權利要求16所述的方法，其中，對所述襯底進行所述熱處理 包括將所述襯底的溫度升高到100攝氏度以上。
20. 根據權利要求16所述的方法，還包括在對所述襯底進行所述熱處理之前，將與所述襯底保持器熱接觸的所 述襯底移動到升高位置。
21. 根據權利要求20所述方法，還包括在所述處理室中設置輻射屏蔽，所述輻射屏蔽被構造成包圍所述輻射 加熱系統的外周邊緣；以及形成由輻射加熱系統、所述輻射屏蔽和在所述升高位置處的所述襯底 所界定的基本封閉的空間。
22. 根據權利要求20所述的方法，還包括在對所述襯底進行所述熱處理過程中，將淨化氣體引入到所述襯底和 所述襯底保持器之間所述襯底的背側，以減小汙染物到所述襯底的背側的 運輸。
23. 根據權利要求22所述的方法，其中，所述引入所述淨化氣體包括 引入惰性氣體。
24. —種計算機可讀介質，其包含用於在襯底處理系統中進行執行的程序指令，所述程序指令在被所述襯底處理系統執行時使所述襯底處理系統執行以下步驟在處理室中的襯底保持器上設置具有所述氧化物材料的所述襯底；在使用所述襯底保持器以將所述襯底的溫度設定為低於100攝氏度的化學處理溫度的同時，通過將所述襯底暴露於氣體混合物來對所述襯底進行化學熱處理，所述氣體混合物包括作為初始成分的HF和可選的氨(NH3);以及在所述化學處理之後，通過將所述襯底加熱到所述化學處理溫度以上 的溫度來對所述襯底進行熱處理。
全文摘要
描述一種用於去除氧化物材料的乾式非等離子體處理系統和方法。處理系統被構造成在受到的控制的狀況(包括表面溫度和氣體壓力)下提供對一個或者多個襯底的化學處理，其中每個襯底暴露於包括HF和可選地的NH3的氣態化學物。此外，處理系統被構造成提供對每個襯底的熱處理，其中，對每個襯底進行熱處理以去除每個襯底上被化學處理的表面。
文檔編號H01L21/302GK101473419SQ200780023348
公開日2009年7月1日 申請日期2007年4月26日 優先權日2006年6月22日
發明者埃裡克·J·施特朗, 馬丁·肯特 申請人:東京毅力科創株式會社