改善光刻胶粘附性和重新使用一致性的氢处理方法

专利名称：改善光刻胶粘附性和重新使用一致性的氢处理方法
改善光刻胶粘附性和重新使用一致性的氢处理方法背景技术灰化是等离子体传播的剥离工艺，通过该工艺，光刻胶、有机上覆层 和/或聚合物残余物在暴露于等离子体时被从衬底剥离或去除。通常，在进 行了其中光刻胶材料被用作用于将图案刻蚀到衬底中的光掩模的刻蚀工艺之后，进行灰化。灰化工艺也被用于去除诸如抗反射涂层(ARC)之类的 其它有机层(如果有的话)。此外，灰化工艺可以用于去除错位的光刻胶 图案("重新使用晶片")并且可以在剥离(lift-o的工艺中进行。已知的是， 在灰化之前进行的工艺步骤可能使得光刻胶和ARC的表面改性和/或可能 形成聚合物/残余物。当灰化时非常理想的是，尽可能快地完全去除光刻胶 和其它有机上覆层、聚合物/残余物，而不会存在构成下面层的材料的任何 损失。注意到灰化工艺明显不同于刻蚀工艺是重要的。虽然两种工艺都是等 离子体传播的，但是刻蚀工艺的明显不同之处在于，所选择的等离子体化 学物质通过穿过光刻胶掩模中的开口去除衬底表面的若干部分，将图像永 久性地转移到衬底中。等离子体一般包括低温下的高能离子轰击，以去除 衬底的若干部分。而且，衬底的暴露于离子的部分通常以等于或大于光刻 胶掩模的去除速率的速率被去除。相反，灰化工艺一般涉及选择性去除光 刻胶掩模和在刻蚀过程中形成的任何聚合物或残余物。灰化等离子体化学 物质的攻击性远远低于刻蚀化学物质，并且通常，所选择的灰化等离子体 化学物质以远远大于下方衬底的去除速率的速率去除光刻胶掩模层。而 且，大多数灰化工艺将衬底加热到大于20(TC的温度，以提高等离子体的 反应性。因此，刻蚀工艺和灰化工艺涉及去除明显不同的材料，因此，需 要完全不同的等离子体化学物质和工艺。成功的灰化工艺不会用于将图像 永久性转移到衬底中。相反，成功的灰化工艺受到光刻胶、聚合物和残余 物去除速率的限制，不会影响或去除包括下方衬底的层。在等离子体灰化处理过程中，重要的是将各种特征的临界尺寸(CD) 保持在严格受控的规范内，以及促进适当的下层表面条件，以便在光刻胶 和/或聚合物/残余物去除之后的工艺步骤中进行成功的金属填充。在下方 层中形成的图案化外形中的小的偏差可以不利地影响器件性能、最终集成 电路的成品率和可靠性。传统上，灰化等离子体由含氧气体产生。但是， 已经发现，含氧等离子体易于损坏用于先进集成电路制造中使用的某些材 料。例如，己知在等离子体处理过程中，含氧等离子体提高低k电介质下 方层的介电常数。介电常数的提高影响互连电容等，这直接影响器件性 能。而且，使用含氧等离子体通常对于使用铜金属层的先进器件制造是不 那么优选的。为了克服这些问题，已经开发了无氧等离子体化学物质。有限的几种 无氧等离子体已经被用于将去除光刻胶、有机上覆层和聚合物/残余物从包 含低k电介质材料的衬底去除，而不会物理地损伤低k电介质层。无氧等 离子体通常由氢/氮气混合物产生，所述氢/氮气混合物还可以包含氟气。 然而，在某些情况下，已经发现使用这样的无氧等离子体将改变和/或影响 下方衬底的化学、力学和电性能。例如，将含碳和/或氢的低k电介质材料 暴露于由氢、氮和氟气体混合物产生的无氧等离子体会导致明显的损伤。 有时，在等离子体处理之后的衬底测量检测过程中，检测不到这样的损 伤。但是，在随后的等离子体灰化之后通常可能使用的湿法清洁工艺中， 这样的损伤可能容易地被显现出来，其中，含碳和/或氢的低k电介质材料 中的一些部分被去除。电介质材料的去除部分成为特征的临界尺寸(CD)变化的来源，而这样的变化常常是不能接受的，并且影响整体的器件成品 率。而且，即使不涉及到湿法清洁工艺，电介质材料的电和力学性能可能 由于暴露于无氧等离子体而被改变，从而影响工作性能。碳被认为在等离 子体暴露过程从电介质材料中耗尽。因为无氧等离子体通常由含有氮的气体混合物产生，所以人们认为氮以如下方式损伤电介质其在随后的金属填充(metal filling)工艺中产生问题，诸如在沟槽结构的底部生成空洞。 因此，需要改善的无氧等离子体灰化工艺。发明内容为了解决这些和其它需要，本发明部分地提供了无氧等离子体灰化方 法，其中下方衬底层的表面性能基本不被灰化方法改变。在第一方面中，提供了一种用于从半导体衬底选择性去除光刻胶、有 机上覆层和/或聚合物/残余物而基本不降低下方衬底层的粘附性能的等离 子体灰化方法。所述方法一般包括将衬底置于等离子体反应器中；将氢 源气体提供到所述等离子体反应器，并且在能量源的存在下使得所述氢源 气体反应以生成基于氢的等离子体；以及将所述衬底在等离子体灰化条件 下暴露于所述基于氢的等离子体，所述等离子体灰化条件足以选择性地去 除所述光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物，从而留下处于经还原的 状态的下方电介质层或氧化物层。更具体地，所述衬底包括沉积在电介质层或氧化物层上的光刻胶层和/ 或有机层，其中所述电介质层或氧化物层在沉积所述光刻胶层和/或有机上 覆层之前用基于氢的等离子体的进行了处理。在一个实施例中，衬底的电 介质或氧化物层的氢预处理与本发明的基于氢的等离子体灰化工艺的组 合，选择性地去除了光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物，从而留下 处于经还原的状态的所述下方电介质层或氧化物层，使得所述下方电介质 层或氧化物层的粘附性能基本不被所述等离子体灰化工艺劣化。在一些实施例中，氢源气体优选包括含氢气体和稀有气体，诸如氢气 和氦。在其它实施例中，基于氢的等离子体基本不含反应性氮物质和反应 性氧物质。在其它实施例中，所述下方电介质层或氧化物层的反射率基本没有被 所述等离子体灰化处理改变。在其它实施例中，所述下方电介质层或氧化 物层的润湿角基本没有被所述等离子体灰化处理改变。在本发明的另一个方面中，提供了一种用于从半导体衬底选择性去除 光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物而基本不降低下方衬底层的粘附 性能的等离子体灰化方法。所述方法包括提供包括电介质或氧化物表面 层的衬底并用第一基于氢的等离子体预处理所述电介质或氧化物表面层， 以产生包括经过氢处理的电介质氧化物层的衬底。然后，在所述经过氢处理的电介质或氧化物层上沉积至少一个光刻胶层、有机上覆层和/或聚合物 /残余物，并且通过刻蚀工艺图案化所述光刻胶层，以产生在所述经过氢处 理的电介质或氧化物层上包括经刻蚀的光刻胶图案的衬底。然后，将所述 在所述经过氢处理的电介质或氧化物层上包括经刻蚀的光刻胶图案的衬底 在等离子体灰化条件下暴露于第二基于氢的等离子体，所述等离子体灰化 条件足以选择性地去除所述光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物，从 而留下处于经还原的状态的所述下方的经过氢处理的电介质或氧化物层， 使得所述下方的经过氢处理的电介质或氧化物层的粘附性能基本没有被所 述等离子体灰化工艺劣化。下面将结合下面的正文和附图，更详细地描述本发明的这些和其它实 施例，以及其许多优点和特征。


图l示出根据本发明的方法可使用的示例性膜叠层。 图2是示出了本发明的示例性方法的流程图。图3是可以实施本发明的方法的反应器的一个实施例的简化图。
具体实施方式
根据本发明，已经出人意料地发现了在无氧环境中的光刻胶灰化和/或 重新使用之后，可以保持经过氢处理的电介质和/或氧化物衬底层的表面化 学和粘附性能。更具体地，已经发现在光刻胶层的基于氢的剥离处理(例 如灰化和/或重新使用)之后，经过氢处理的电介质和氧化物衬底表面保持 了良好的粘附性、反射率和湿润角。此外，已经发现，可以保持经刻蚀的衬底的良好的临界尺寸(CD)以及电介质层的介电常数。在一个方面中，提供了用于从衬底选择性地去除光刻胶、有机上覆层 和/或聚合物/残余物而不改变下方衬底层的表面化学和粘附性能的方法。 通常，该方法包括在沉积光刻胶层之前用氢预处理衬底(例如，通过基于 氢的等离子体)，然后在刻蚀、刻蚀后处理、重新使用等过程屮利用基于 氢的等离子体对衬底进行灰化，以从衬底选择性地去除光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物。本发明的基于氢的灰化工艺可以在刻蚀后使用， 以去除残余光刻胶，或者可以在重新使用剥离工艺中使用，以去除错位的 图案。在初始氢表面预处理之后的基于氢的灰化工艺明显减小了表面化学 中毒，同时在灰化之后保持了足够的粘附性能。灰化选择性可以被定义为光刻胶和其它的有机上覆层较之下方层的相 对去除速率。通常优选的是，具有至少50: 1的灰化选择性，其中光刻胶 的去除速率比下方衬底层的去除速率快至少50倍。更优选地，灰化选择 性大于100: 1。I.示例性膜层叠图1是包括衬底102的膜100的剖视图。衬底102可以是例如硅衬 底、锗衬底、硅锗衬底等。膜100可以还包括一系列沉积在衬底102上的 材料层。具体地，下阻挡层104可以被可选地沉积在衬底102上(通常包 括诸如SiOC的电介质，或者由例如二氧化硅(Si02)、 二氧化铪(Hf02)、 Advanced Patterning Film (APF)(可从Santa Clara, Calif.的应用材料公司 获得)等组成的硬掩模)。然后，电介质或氧化物层106可以随后被沉积在 下阻挡层104上(或直接沉积在衬底102上)。然后，光刻胶层108可以 被沉积在电介质或氧化物层106上。根据本发明的一些实施例，如在下面 将进一步详细描述的，电介质或氧化物层106优选在沉积光刻胶层108之 前用氢进行预处理。本领域技术人员将认识到，衬底还可以包括多个处于 衬底上的附加层。例如，在一些实施例中，衬底可以包括如本领域己知的 包括绝缘材料、刻蚀停止层、沟槽层等在内的附加电介质层。膜层叠100的层可以利用任何常规的薄膜沉积技术来形成，诸如原子 层沉积(ALD)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增 强CVD (PECVD)、高密度等离子体CVD (HDP-CVD)等。膜的制造可以 使用例如CENTURA 、 ENDURATM、 ULTIMA 以及可从Santa Clara， Calif.的应用材料公司获得的其它半导体晶片处理系统中的相应处理反应器 来进行。可选的下阻挡层104可以被沉积到约500埃到约1500埃的厚度，并且可以利用诸如PECVD的工艺来形成。在本发明的一个实施例中，下阻挡 层104可以通过如下方法来形成将前驱体化合物(诸如将含硅前驱体(硅烷、TEOS、或诸如TMS的含硅烷和碳前驱体等)、N20、 C02和/或 诸如He、 Ar、 N2的载气组合；含碳前驱体和载气的组合((:3116等)；或含 硅和碳的前驱体的组合)以例如约500 sccm到约10000sccm的流率供应到 等离子体处理室，可选地以约10sccm到约10000sccm的流率供应掺杂 剂，以约lsccm到约100000sccm的流率提供惰性气体，将衬底温度维持 在约IO(TC到约500。C之间，将室压维持在约500 Torr以下，并且提供约 0.03 W/cm2到约1500 W/cm2之间的RF功率。电介质或氧化物层106可以被沉积在下阻挡层104上(或衬底102 上)。在一个实施例中，电介质或氧化物层106包括低k电介质材料，诸 如有机硅酸盐材料、多孔氧化物材料、硅倍半氧烷材料、聚对亚二甲苯基 膜、旋涂玻璃材料(诸如未掺杂的硅剥离(USG)、掺氟硅剥离(FSG) 等)或其组合。有机硅酸盐基低k电介质层的一个示例是可从Santa Clara， Calif.的应用材料公司获得并且以商标BLACK DIAMONDtm出售的低k电 介质层。或者，电介质或氧化物层106可以包括抗反射涂层(ARC)，所述抗 反射涂层控制用于在随后的光刻图案化过程中(在下文讨论)对光刻胶进 行曝光的光的反射。随着特征尺寸的减小，光刻工艺固有的光学限制(诸 如光反射)可以引起刻蚀掩模图案转移工艺的误差。因此，可以使用抗反 射涂层(ARC) 。 ARC可以包括有机抗反射涂层(OARC)(例如聚酰胺 等)或电介质抗反射涂层(DARC)(例如，氮化硅(SiN)等)。优选的 DARC材料包括无氮ARC，诸如在美国专利No. 6,853,043中所描述的那 些，美国专利No. 6,853，043通过引用被全文包括于此。DARC材料的一个 示例是可从Santa Clara, Calif.的应用材料公司获得的DARC 193 。电介质或氧化物层106可以具有约200埃到约1000埃的厚度。电介质 层106可以利用诸如PECVD的方法来形成。通常，利用诸如由Santa Clam, Calif.的应用材料公司制造的DxZtm室的CVD处理室，可以使用如 下的沉积工艺参数来形成电介质层106。可以用于形成等离子体的工艺参数范围如下约300 °C到约550 。C的室温；约2 Torr到约10 Torr的室 压；约25 W/cm2到约1000 W/cm2的RF功率；约5-200 sccm的SiH4气体 流率；约1000-10,000 sccm的氧源气体流率；约0到10,000 sccm的惰性气 体流率等。适于沉积电介质或氧化物层106的具体方法在美国专利No. 6,853,043中有描述。此外，如上所述，电介质或氧化物层106优选在沉积 光刻胶层108 (在下面进行了更详细描述)之前用氢(例如，氢等离子 体)进行预处理。然后，如本领域技术人员已知的，光刻胶层108可以被沉积在电介质 或氧化物层106上，并且利用适当的辐射进行图案化。光刻胶一般是用于 将图像转移到下方衬底的有机光敏膜。本发明一般可适用于用于例如g-线、i-线、DUV， 193nmm以及157nm、 130 nm、 90nm应用等的那些光刻 胶。这包括但不限于，线性酚醛树脂(novolaks)、聚乙烯基苯酚、丙烯 酸酯、縮醛、聚酰胺、縮酮、环状烯烃等。考虑到本发明，其它适用于本 发明的光刻胶配方对于本领域技术人员是清楚的。依据光刻胶的化学性质 和所选的显影剂，光刻胶可以是正性的或负性的。有机上覆层的示例包括 但不限于，ARC、底面抗反射涂层(BARC)和其它作为掩模整体的典型 部分的特有的牺牲材料。虽然在上面的描述中使用了单层的电介质或氧化物层106，但是应该 理解，如本领域中已知的，本发明的其它实施例可以使用两层或更多层彼 此层叠的独立的层。此外，膜100可以包括本领域已知的硬掩模层(没有 示出)。这样的掩模层可以包括光刻胶层108，并且可以由二氧化硅 (Si02)、 二氧化铪(Hf02)、 Advanced Patterning Film (APF)(可从Santa Clam, Calif.的应用材料公司获得)等构成。II.改善光刻胶粘附性和重新使用一致性的示例性方法 图2是本发明的方法200的流程图。根据方法200，在方框204，刻 蚀后的衬底被放置在能够执行光刻胶剥离的处理室中。衬底可以是例如在 先前的刻蚀或沉积处理之后已经被放置在室中的，或者其可以是根据需要 被新转移到室中的。任何能够执行光刻胶剥离的合适处理室可以用于本发明，诸如下面参考图3所描述的处理室。或者，可以使用由Santa Clara, CA的应用材料公司制造的AXIOMTM反应器、同样由应用材料公司制造的 APPLIED CENTURA ENABLERtm或由Mattson制造的合适的光刻胶灰化室。在方框206，方法200继续，其中氢源气体被提供到处理室，并且被 激发以形成基于氢的等离子体。作为示例，可以使用约100 - 10000 seem 的氢源气体流率，并且可以将约20 - 3000 W的RF功率施加到源气体。室 中的压力可以维持在约0.3到20 Torr，并且衬底温度可以维持在约15到 550°C。在本发明的一个实施例中，根据需要，还可以将100到2000W的 RF偏置施加到衬底。在方框208，光刻胶层108被基于氢的等离子体在灰 化条件下剥离，所述灰化条件足以选择性地去除光刻胶层108和/或有机上 覆层，从而留下处于经还原状态的所述下方电介质或氧化物层106，使得 下方电介质或氧化物层106的粘附性能基本没有被灰化工艺变劣。根据本发明，为了改善光刻胶层108与下方电介质或氧化物层106的 粘附性并且减小剥离过程中电介质或氧化物层106 (或下方的亚层，例如 氧化物、掩模等)的中毒，衬底的电介质或氧化物层106可以在可选的方 框202处(在步骤202b的光刻胶沉积和刻蚀之前)用原子游离氢进行预 处理。不是意在受到理论的限制，存在于层106的表面上的氧化物被认为 由游离原子氢还原，从而改善了表面性能。在一个实施例中，在可选的步骤202a，电介质氧化物层106被暴露于 基于氢的等离子体。氢等离子体可以例如在PRODUCERtm室中在40(TC下 形成，其中压力为约4Torr， RF功率为约200 W，并且氢源气体流率为约 400 sccm。对于厚度为500埃到1500埃的下阻挡层104，处理可以应用5-45秒，并且在一个实施例中，为15秒。氢等离子体处理也可以在可从应 用材料公司得到的DxZ室中利用300°C、 10 Torr禾Q 1000 W以下的RF功 率来进行。适用于方框208的灰化工艺和可选的方框202的氢处理的氢源气体包 括含氢的化合物。示例性的氢源气体包括烃、氟代烃、氢气、氨或其混合 物。优选的氢源气体在等离子体形成条件下处于气态，并且在等离子体形成条件下释放氢，以形成诸如原子氢物质的反应性氢。烃或氟代烃一般是 非取代的，或者可以被诸如溴、氯或氟的卤素部分取代。氢源气体烃气体 的示例包括甲烷、乙烷和丙垸。优选的氢源气体是氢气和稀有气体的混合物。适用于本方法的稀有气体的示例包括周期表的vm族中的气体，诸如氩、氖、氦等。虽然现有技术的无氧等离子体一般使用包括氢气和氮气混合物的形成气体组合物，但 是在一个实施例中，优选排除在工艺中使用显著量的氮气。结果，因为形 成气体此后被定义为包含氢和氮气混合物(在形成气体混合物中，氮按体 积计一般大于约70%或更多)，所以在一个实施例中，明确排除在工艺中 使用形成气体。在一个实施例中，氢源气体是基本没有氮物质和氧物质 的，并且所得的基于氢的等离子体是基本没有反应性氮物质和反应性氧物 质的。特别优选用于本发明的是包括氢和氦气的气体混合物。氦气产生等离 子体中的氦原子，其被认为是轻原子并且容易扩散到衬底，这导致用于产 生反应性氢物质的等离子体的优异载体特性。在一些实施例中，气体混合物中的氢气的百分比按体积计不超过气体 混合物的5°%。但是，更高的氢气量是可接受的，并且有时优选用于增大 光刻胶和有机上覆层的去除速率和选择性。优选地，气体混合物中的氢气的量从总体积的约1%到约99%。更优选地，气体混合物中的氢气的量从 总体积的约3%到约30%。如上所述，已经出人意料地发现，在根据本发明的光刻胶灰化和/或重 新使用之后，可以保持经过氢处理的电介质和/或氧化物衬底层的表面化学 和粘附性能。更具体地，己经发现，在光刻胶层的基于氢的剥离之后，经 过氢处理的电介质和氧化物衬底表面保持良好的粘附性、反射率和润湿 角，即，这样的性能没有受到灰化工艺的显著改变或者影响。此外，已经 发现，可以保持经刻蚀衬底的良好的临界尺寸(CD)以及电介质层的介电 常数。作为示例，在基于氢的光刻胶剥离之后，在进行和不进行重新使用的 情况下，对于经过氢处理的电介质(诸如DARC 193 )可以获得50到65度(例如63.3度)的润湿角，以及良好的粘附性。因此，在一个实施例中，本发明的基于氢的灰化工艺不会显著降低下方衬底层(诸如下方的 经过氢处理的电介质或氧化物层)的粘附性能。在另一个实施例中，本发明的基于氢的灰化工艺不会显著改变下方衬 底层(例如，经过氢处理的电介质层或氧化物层)的反射率或聚焦深度。 在另一个实施例中，本发明的基于氢的灰化工艺不会显著改变下方衬底层 (例如，经过氢处理的电介质层或氧化物层)的润湿角。例如，基于氢的灰化工艺不会将经过氢处理的衬底层的润湿角改变超过30度。根据本发明的一些方面，已经出人意料地发现例如在灰化和/或重新使 用过程中，基于氢的灰化和下方电介质或氧化物层的氢预处理的组合导致 保持电介质或氧化物层在光刻胶层的剥离之后的粘附和表面化学特性的能 力提高。因此，经剥离的衬底的进一步处理(包括但不限于间隙填充特 性、光刻胶粘附性、掩模对准性、重新使用一致性等)可以被改善。III.示例性灰化室本发明的方法可以在本领域中已知的适用于灰化工艺的常规等离子体 反应器中实施。具体地，本文所述的等离子体灰化方法不意在被限制于任何具体的等离子体灰化器。例如，可以使用采用感应耦合等离子体反应器 的等离子体灰化器，或者可以使用下游等离子体灰化器。在一个实施例 中，如本领域已知的，等离子体灰化器是下游等离子体灰化器，诸如 Santa Clara, California的应用材料公司制造的AXIOMTM反应器，或者是由 Mattson制造的离线灰化器室。作为示例，图3示出了可以用于实施方法200中的多个部分的系统30 的示意图。此系统30—般包括处理室300、气体板330、控制单元310、 以及其它硬件构件(诸如电源和真空泵)。用于本发明的系统30的细节 在美国专利No. 6,364,954中有描述，该美国专利通过引用被包括于此。下面简要描述此系统30的显著特征。系统30的示例包括可从Santa Clara, Calif.的应用材料公司商购的CENTURAO系统，PRECISION 5000 系统和PRODUCERtm系統。处理室300 —般包括支撑底座350，其用于支撑诸如半导体晶片390 的衬底。此底座350通常可以利用移位机构(没有示出)在室300内沿垂 直方向移动。根据具体的工艺，晶片390可以在处理之前被加热到所期望 的温度。在本发明中，晶片支撑底座350由嵌入的加热器元件370加热。 例如，底座350可以通过将电流从AC电源306施加到加热器元件370而 被以电阻方式加热。晶片390回过头来被底座350加热。诸如热电偶的温 度传感器372也被嵌入晶片支撑底座350中，以常规方式监测底座350的 温度。所测量的温度被用于反馈环，以控制用于加热元件370的电源36， 使得晶片温度可以被维持或控制在适于具体工艺应用的期望温度。底座 350可选地利用等离子体或通过辐射加热(没有示出)来加热。真空泵302用于抽空处理室300，并且用于维持适当的气体流和室 300内的压力。喷头320位于晶片支撑底座350的上方，处理气体通过喷 头320引入室300中。喷头320被连接到气体板330，所述气体板330控 制和供应用于工艺序列的不同步骤的各种气体。喷头320和晶片支撑底座350还形成一对间隔开的电极。当在这对电 极之间产生电场时，引入室300的处理气体被激发成等离子体。通常，通 过将晶片支撑底座350经匹配网络(没有示出)连接到射频(RF)功率源 (没有示出)来产生电场。或者，RF功率源和匹配网络可以被耦合到喷 头320，或者耦合到喷头320和晶片支撑底座350两者。在充分描述了本发明的若干实施例之后，本领域技术人员将清楚根据 本发明的沉积低介电常数氧化物层的许多其它等同或替换方法。这些替换 和等同方法被包括在本发明的范围中。
权利要求
1.一种用于从半导体衬底选择性去除光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物的等离子体灰化方法，所述方法包括将衬底置于等离子体反应器中，所述衬底包括沉积在电介质层或氧化物层上的光刻胶层和/或有机层，其中所述电介质层或氧化物层在沉积所述光刻胶层和/或有机上覆层之前用基于氢的等离子体的进行处理；将氢源气体提供到所述等离子体反应器，并且在能量源的存在下使得所述氢源气体反应以生成基于氢的等离子体；以及将所述衬底在等离子体灰化条件下暴露于所述基于氢的等离子体，所述等离子体灰化条件足以选择性地去除所述光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物，从而留下处于还原状态的下方电介质层或氧化物层。
2. 如权利要求1所述的等离子体灰化方法，其中所述下方电介质层或 氧化物层处于还原状态，使得所述下方电介质层或氧化物层的粘附性能基 本没有被所述等离子体灰化方法劣化。
3. 如权利要求1或2所述的等离子体灰化方法，其中所述衬底在等离 子体灰化条件下暴露于所述基于氢的等离子体，使得所述下方电介质层或 氧化物层的反射率基本没有被所述等离子体灰化方法改变。
4. 如权利要求1至3任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述衬 底在等离子体灰化条件下暴露于所述基于氢的等离子体，使得所述下方电 介质层或氧化物层的润湿角基本没有被所述等离子体灰化方法改变。
5. 如权利要求1至4任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述基 于氢的等离子体基本没有反应性氮物质和反应性氧物质。
6. —种用于从半导体衬底选择性去除光刻胶、有机上覆层和/或聚合物 /残余物的等离子体灰化方法，所述方法包括提供包括电介质或氧化物表面层的衬底；用第一基于氢的等离子体预处理所述电介质或氧化物表面层，以产生 包括经过氢处理的电介质氧化物层的衬底；在所述经过氢处理的电介质或氧化物层上沉积至少一个光刻胶层、有机上覆层和/或聚合物/残余物；通过刻蚀工艺图案化所述光刻胶层，以产生在所述经过氢处理的电介 质或氧化物层上包括经刻蚀的光刻胶图案的衬底；将所述在所述经过氢处理的电介质或氧化物层上包括经刻蚀的光刻胶 图案的衬底在等离子体灰化条件下暴露于第二基于氢的等离子体，所述等 离子体灰化条件足以选择性地去除所述光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/ 残余物，从而留下处于经还原的状态的所述下方的经过氢处理的电介质或 氧化物层。
7. 如权利要求6所述的等离子体灰化方法，其中所述电介质或氧化物 层处于经还原的状态，使得所述下方的经过氢处理的电介质或氧化物层的 粘附性能基本没有被所述等离子体灰化方法劣化。
8. 如权利要求6或7所述的等离子体灰化方法，其中所述氢预处理、 所述刻蚀工艺和所述等离子体灰化在一个等离子体反应器中进行。
9. 如权利要求6或7所述的等离子体灰化方法，其中所述氢预处理在第一等离子体反应器中进行，所述刻蚀工艺和所述等离子体灰化在第二等离子体反应器中进行。
10. 如权利要求6至9任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述 下方的经过氢处理的电介质或氧化物层的反射率基本没有被所述等离子体 灰化方法改变。
11. 如权利要求6至10任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述 下方的经过氢处理的电介质或氧化物层的润湿角基本没有被所述等离子体 灰化方法改变。
12. 如权利要求6至11任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述 第二基于氢的等离子体基本没有反应性氮物质和反应性氧物质。
13. 如权利要求1所述的等离子体灰化方法，其中所述氢源气体组合 物基本由含氢气体和稀有气体组成。
14. 如权利要求6所述的等离子体灰化方法，其中所述第二氢源气体 组合物基本由含氢气体和稀有气体组成。
15. 如权利要求13或14所述的等离子体灰化方法，其中所述稀有气体是氦。
16. 如权利要求13至15任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所 述含氢气体选自由烃、氟代烃和氢气组成的组。
17. 如权利要求13至15任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述含氢气体是氢气。is.如权利要求i至n任意一项所述的等离子体灰化方法，其中所述等离子体灰化是重新使用灰化工艺。
全文摘要
本发明提供了用于从衬底选择性地去除光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物而不改变下方衬底层的表面化学和粘附性能的方法。通常，该方法包括在沉积光刻胶层之前用氢预处理衬底(例如，通过基于氢的等离子体)，然后在刻蚀、刻蚀后处理、重新使用等过程中利用基于氢的等离子体对衬底进行灰化，以从衬底选择性地去除光刻胶、有机上覆层和/或聚合物/残余物。本发明的基于氢的灰化工艺可以在刻蚀后使用，以去除残余光刻胶，或者可以在重新使用剥离工艺中使用，以去除错位的图案。在初始氢表面预处理之后的基于氢的灰化工艺明显减小了表面化学中毒，同时在灰化之后保持了足够的粘附性能。
文档编号H01L21/3105GK101273443SQ200680035475
公开日2008年9月24日 申请日期2006年9月26日 优先权日2005年9月26日
发明者温迪·H·叶 申请人:应用材料公司