降低光刻胶层在等离子体浸没式离子注入中降解的方法

专利名称：降低光刻胶层在等离子体浸没式离子注入中降解的方法
降低光刻胶层在等离子体浸没式离子注入中降解的方法相关申请的交叉引用本申请要求Martin A. Hilkene等人2009年1月沈号申请的专利名称“REDUCING PHOTORESIST LAYER DEGRADATION IN PLASMA IMMERSION ION IMPLANTATION(降低光刻胶层在等离子体浸没式离子注入中降解)，，的美国临时申请61/206，075的优先权。背景等离子体浸没式离子注入已成为离子束注入的极其有效的替代方案。将诸如半导体晶片的工件浸没于含有待被离子注入的化学物种(例如掺杂物)的气体所形成等离子体中。对于用于半导体中的掺杂物种而言，该工艺气体可为诸如砷、硼或磷的掺杂物种的氢化物或氟化物。该离子注入剂量率为该等离子体离子密度的函数，而该离子注入深度分布为施加至该工件的偏置电压的函数。如本文所使用，术语“离子注入剂量”指该工件注入层中经离子注入的原子的浓度，该浓度通常以每立方厘米的原子为单位来测量。术语“剂量率 (dose rate)”指在离子注入期间，剂量的增加的时间。在一些应用中，该离子注入根据由光刻工艺所沉积的光刻胶掩模建立在工件表面上的预设图案来执行。在此状况下，该光刻胶掩模是一层薄膜，该薄膜的厚度大于离子的穿透深度。对于诸多应用(诸如场效应晶体管的源极及漏极的掺杂)而言，结深由该注入深度分布决定，而该注入深度分布由施加至该工件的偏置电压控制。对于典型结深而言，该偏置电压相对较高，在数万伏范围内。光刻胶层内存在的离子的影响是通过破坏光刻胶中的氢-碳键而对光刻胶造成损害。该光刻胶具有足够的多孔性以允许游离氢经由该光刻胶而除气(outgas)。由于氢原子的损失，该损害导致光刻胶薄膜的碳化，并最终导致自光刻胶层的顶表面开始形成碳-碳键。随着这些碳-碳键增长，类金刚石无孔(diamond-like non-porous)区域开始在光刻胶薄膜中生长， 且该生长从光刻胶薄膜的顶表面开始，并向下进展。一旦此区域已生长至足够的厚度，则其会捕捉住尚未经碳化的光刻胶薄膜的较低(剩余)部分中所产生的氢气。所捕捉的氢气在光刻胶薄膜中形成最终会破裂的气泡，从而导致光刻胶薄膜失效，进而产生无法接受程度的污染。另一问题在于，在该等离子体浸没式离子注入工艺完成之后，难以除去该类金刚石的碳化光刻胶。若在该离子注入工艺完成之后整个光刻胶层已碳化的情况下，则尤其如此。 需要在该离子注入工艺完成之后除去所有光刻胶，以避免在后续制造步骤中的工艺污染。除去该碳化光刻胶的问题已通过以单独连续努力而使用一个三步光刻胶灰化工艺除去所有光刻胶来解决，该工艺由以下三个步骤组成(1)晶片表面的去离子水冲洗， (2)氧灰化步骤，以及C3)暴露于硫酸和过氧化氢。此三步光刻胶除去工艺具有三个局限性。第一，其既不能防止也不能消除由光刻胶的起泡或失效所导致的污染。第二，其未必除去所有碳化的光刻胶。第三，普遍认为灰化工艺的第二步骤的氧化学反应可从该工件的一些区域移除所注入的掺杂物种(诸如硼)，进而降低整个工件表面上的掺杂物分布的均勻性。因此需要一个等离子体浸没式离子注入工艺，该工艺不会引起光刻胶层失效，同时允许所有光刻胶材料在注入工艺完成之后得以除去。概述
一种用于工件的等离子体浸没式离子注入方法，该工件在其顶表面上具有光刻胶掩模，该方法用以防止由该光刻胶碳化所引起的光刻胶失效。该方法包括执行连续离子注入子步骤，每一个该离子注入子步骤都具有一段持续时间，在该段持续时间期间，仅光刻胶层的部分顶部分受到离子注入损害。在每一个所述连续离子注入子步骤之后，通过执行灰化子步骤除去该光刻胶的该部分顶部分，并且同时将该光刻胶层的剩余部分留在原位置。 连续离子注入子步骤的数目足以达到该工件中预设离子注入剂量。附图简要说明因此，获得且可详细理解本发明的示范性实施例的方式，即上文简要概述的本发明的更特定描绘可参照其实施例进行，这些实施例图示于附图式中。应了解，本发明中并未讨论一些熟知工艺以避免混淆本发明。

图1描绘了根据实施例的等离子体反应器。图2A、图2B、图2C及图2D示出了在常规的离子注入工艺期间光刻胶层的损害或碳化区域的生长。图3是根据实施例工艺的流程图。图4A至图4G描绘了在图3的工艺中的连续离子注入子步骤及灰化子步骤之后的光刻胶层。图5A至图5C是同期时序图，这些时序图描绘了在晶片上使用RF偏置电压的实施例，其中图5A描绘了以时间为函数的含有离子注入物种的气体的流速，图5B描绘了以时间为函数的氧气的流速，以及图5C描绘了以时间为函数的偏压功率发生器的输出。图6A至图6C是同期时序图，这些时序图描绘了在晶片上使用脉冲D. C.偏置电压的实施例，其中图6A描绘了以时间为函数的含有离子注入物种的气体的流速，图6B描绘了以时间为函数的氧气的流速，以及图6C描绘了以时间为函数的偏压功率发生器的输出。为了促进理解，在可能的情况下，已使用相同元件符号来代表各图共同的相同元件。预期可将实施例的元件及特征结构有利地并入其它实施例中而无需进一步叙述。然而，应注意得是附图仅描绘本发明的示范性实施例，并且因此不应视为其范畴的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施例。具体描述图1示出了等离子体浸没式离子注入工具，该工具适合执行根据实施例的方法。 反应器腔室102由顶壁104、圆柱形侧壁106及底板108所围住。晶片支撑底座110可支撑工件(诸如半导体晶片112)而使其面向顶壁104，并且在该晶片112与该顶壁104之间界定有处理区114。中空外部凹角导管(reentrant conduit) 116在腔室102的相对两侧之间延伸，并且通过端口(port) 117及端口 118(位于该腔室102的相对两侧上的顶壁104中) 耦接至该腔室102的内部空间。该中空凹角导管116完成延伸穿过该处理区114的闭合路径。顶壁104是气体分配板，其包括位于顶壁104的底表面122中的气体注入孔120的阵列，且这些气体注入孔120由内部气室(gas plenum) 1 供给气体。射频(RF，Radio Frequency)等离子体源功率发生器130通过RF阻抗匹配元件 132连接至RF功率施加器134。视情况而定，改变或扫描RF频率(而非使用阻抗匹配元件 132)以找出阻抗匹配。该RF功率施加器134将RF功率耦合至该凹角导管116中。在图1 的实施例中，该RF功率施加器134包括缠绕于铁芯134-2周围的线圈134-1，该铁芯134-2环绕凹角导管116的一部分。RF偏压功率发生器140通过RF阻抗匹配元件142连接至底座110的导电元件(诸如晶片支撑底座110内的绝缘电极144)。虽然未描绘在图1中，但是该反应器可进一步包括第二中空外部凹角导管，该第二中空外部凹角导管与图1中描绘的导管116相似但却横向于(transverse)导管116。与图1中描绘的RF功率施加器134 相似的第二 RF功率施加器将来自RF发生器的RF源功率耦合至该第二导管中。气源150包括工艺气体的第一气体供应器152，该工艺气体含有待注入在晶片112 中的化学物种(诸如掺杂物种的氢化物或氟化物)。举例而言，该掺杂物种可为砷、磷或硼。 该气体供应器152通过质量流量控制器装置巧4及主阀156连接至气体分配板或顶壁104 的内部气室124。该气源150进一步包括灰化物种(诸如氧)的第二气体供应器158。该第二气体供应器158通过质量流量控制器159并且通过主阀156连接至气室124。系统控制器170管理质量流量控制器154、159，主阀156及RF发生器130、140。该控制器170通过控制该源功率发生器130的输出功率来调节该离子注入剂量率，并且通过控制该偏压功率发生器140的输出功率来调节离子注入深度分布。该控制器具有第一用户界面172，其用于接受用户定义的总注入时间T，该总注入时间T可由用户选择以决定注入剂量。该控制器170进一步具有第二用户界面174，其用于接受用户定义的时间窗口(time window)的数目n，总注入时间T将得以划分为这些时间窗口。该控制器170的第三用户界面176接受用户定义的时间t，该时间t用于执行连续离子注入时间窗口之间的部分氧灰化中间步骤(interim step) 0该控制器170的第四用户界面178接受用户定义的延迟时间 d，当在不同工艺气体之间过渡时，需要该延迟时间d以稳定腔室压力。在等离子体浸没式离子注入之前，将光刻胶掩模放置于该晶片表面上，以将该离子注入限于期望的图案内。等离子体浸没式离子注入通过以下步骤执行使来自供应器 152的含有注入物种的气体流经该顶壁气体分配板104 ；自RF发生器130施加对应于期望注入剂量率的等离子体源功率，以及自RF发生器140施加对应于期望离子注入深度或深度分布的等离子体偏压功率水平。一种方法为持续维持前述工艺条件直到达到晶片表面中注入离子的期望浓度。在一些工艺中，视所选择的工艺条件而定，此持续时间可为60秒或更多。达到期望离子注入深度所需要的偏置电压可为大约80V至20KV的等级。问题在于，使光刻胶暴露于具有能量在千伏范围内的离子会因碳-氢键断裂而使该光刻胶受到损害，进而最终导致该光刻胶薄膜的碳化。图2A至图2D示出了在等离子体浸没式离子注入工艺期间，光刻胶层200在离子轰击下随着时间的转变。该光刻胶层200为覆盖在基板202(对应于图1晶片11 上的掩模。如图2A至图2D中所描绘，碳化自该光刻胶的顶表面开始。最初，该光刻胶层200为均勻的(图2A)。该光刻胶层200的顶部分204因碳-氢键的断裂及氢的除气而开始碳化。 随着工艺持续，经碳化的顶部分204向下生长(图2C)直到几乎整个光刻胶层200都被碳化(图2D)。此时，碳化的光刻胶中大部分已形成类金刚石的碳-碳键，进而使其非常难以除去。为了解决此问题，控制器170经程序化将该离子注入工艺划分为连续子步骤 (sub-step)，这些子步骤由光刻胶灰化子步骤分隔开。离子注入子步骤和灰化子步骤以交替顺序执行。将每个离子注入子步骤执行一段持续时间，而该段持续时间等于所需的总注入时间T除以离子注入子步骤的数目η。将每个灰化子步骤执行一段持续时间，该段持续时间恰足以除去在之前离子注入子步骤期间受损害的光刻胶的顶层，并同时完整留下该光刻胶的剩余部分。在每个离子注入子步骤期间，控制器170将来自气体供应器152的含有注入物种的气体的流速设置在预设水平，同时将来自气体供应器158的氧气流速保持为零， 并且将偏压功率发生器140的输出设置为预设功率(电压)水平，以在晶片112中提供期望的注入深度分布。在每个氧灰化子步骤期间，控制器170通过停止自偏压功率发生器140 至晶片底座110的功率流(power flow)(同时持续施加来自RF源功率发生器130的等离子体源功率)来暂停离子注入，并将来自含有注入物种的气体供应器152的气体流速降低至最低水平，且建立来自氧气供应器158的预设氧气流速。图3描绘了整个注入工艺，其包括注入子步骤及灰化子步骤的交替顺序。第一步骤为沉积该光刻胶掩模(图3的方框500)。此第一步骤可执行在与图1的离子注入等离子体反应器的不同的腔室中。随后，在图1反应器中执行该等离子体浸没式离子注入子步骤(图3的方框505)。此后，执行灰化子步骤(图3的方框510)，并同时将该晶片留在图 1的反应器中的原位置(in place) 0依次重复方框505及方框510的操作，直至将这些操作执行η次(方框51幻。随后，晶片112经受最终灰化工艺，该工艺除去所有光刻胶(方框 520)。此最后灰化步骤可在另一个反应器中执行。图4Α至图4G描绘了完全在图1的反应器内进行的连续注入及灰化子步骤期间的光刻胶层200及基板202。在图4Α至图4G的实例中，注入子步骤的数目η为3。在注入之前，该光刻胶层200是均勻的(图4Α)。当将第一离子注入子步骤进行达到期望注入剂量所需时间的一部分(1/ 之后，该光刻胶层200的第一顶部分203(图4B)已因碳-氢键的断裂及来自等离子体的离子轰击造成的氢的除气而受到损害。在一实施例中，该离子注入子步骤的持续时间受到充分限制以避免因类金刚石的碳-碳键的形成而造成受损害的顶层 203的完全碳化。在第一灰化子步骤期间，暂停离子注入并除去受损害的第一顶部分203， 进而留下光刻胶的未受损害的剩余部分(图4C)。执行第二离子注入子步骤，进而在该光刻胶层200的剩余部分中产生受损害的第二顶部分205 (图4D)。第二灰化子步骤除去该受损害的第二顶部分205 (图4E)。第三离子注入子步骤形成剩余光刻胶层200的受损害的第三顶部分207(图4F)。在第三灰化子步骤中除去该受损害的第三顶部分(图4G)。灰化子步骤中的每一个步骤可能无法完全除去所有光刻胶。因此，可从离子注入腔室移出该晶片，并将其放置在反应器中，而该反应器经配置为以执行最终更彻底的灰化步骤。图4A至图4G中所描绘的顺序涉及光刻胶层厚度的连续减小。每一个灰化子步骤除去该光刻胶层的一部分。在连续离子注入子步骤的最后步骤期间，光刻胶厚度为最小。因此，最初光刻胶厚度应足以确保在最终离子注入子步骤之前由连续灰化子步骤引起的光刻胶厚度的连续降低不会将光刻胶厚度降低至光刻胶中的离子穿透深度以下。此厚度依在离子注入子步骤期间施加的离子能量或偏置电压而定。在一实例中，光刻胶的离子穿透深度约为lOnm，并且每一个离子注入子步骤损害光刻胶的Inm厚的顶层。每一个灰化子步骤通过除去约Inm的光刻胶来移除受损害的层。在此实例中，存在有三个离子注入子步骤，且该光刻胶层具有约12nm的初始厚度，从而使得在两个离子注入和灰化子步骤之后，剩余光刻胶厚度不会小于光刻胶中的离子注入穿透深度。在一实施例中，每一个离子注入子步骤的持续时间足够短以防止在连续的受离子损害的顶部分203、205、207中形成大量的碳-碳键。当容许光刻胶中碳-氢键的断裂及氢
7的损失时，受限制的注入子步骤的持续时间可避免形成难以除去的具有主要为类金刚石的结构的薄膜。或者，即使在受损害层的一部分中已经形成类金刚石的结构，但在注入子步骤结束时，该受损害层为初始光刻胶厚度的一部分(l/η)，且因此与已完全碳化的整个光刻胶层相比而言，其较易于除去。在需要较大的注入剂量或较长的总注入时间T的情况下，通过增加离子注入经划分成子步骤的数目n，则可获得这些理想的结果。
图1的控制器170的操作描绘于图5A、图5B及图5C的同期时序图 (contemporaneous timing diagram)中。图5A为来自气体供应器152的气体流速以时间为函数的曲线图。此气流提供将被离子注入的物种(例如，诸如砷、硼或磷的掺杂物种的氟化物或氢化物)。图5B为来自氧气供应器158的气体流速以时间为函数的曲线图。图5C 为来自偏压功率发生器140的RF电压输出的曲线图。这些曲线图描绘控制器170管理通过质量流量控制器154的含有掺杂物的气体、通过质量流量控制器159的氧气和偏压功率发生器140的输出的方式。 第一离子注入子步骤发生在图5A至图5C中时间零至时间A。在该离子注入子步骤期间，含有注入物种的气体流速处于预设最大速率Rl (图5A)，氧气的气体流速处于零(图 5B)，且RF偏置电压处于对应于期望离子注入深度的预设水平(图5C)。该RF偏压频率可约为13. 56MHz。在该离子注入子步骤期间为零的氧气气体流速防止氧离子注入。在时间A， 关掉该偏压功率(图5C)以结束该离子注入子步骤。自时间A至时间B出现过渡时期，在该过渡时期期间由含有注入物种的气体过渡至氧气，且在该过渡时期期间，腔室压力可能波动。在此过渡时期期间，含有注入物种的之气体流速(图5A)降至最低速率R2，同时氧气流速(图5B)上升至预设最大速率Ro。自时间A至时间B的过渡时期的持续时间(通常为几秒)取决于质量流量控制器的响应及腔室压力控制系统的特性。在时间B，该腔室压力已稳定。自时间B至时间C发生灰化子步骤，在此步骤期间，等离子体为氧等离子体，该氧等离子体除去在先前离子注入子步骤期间受损害的光刻胶的顶部分203(图4B)。在时间C， 该受损害的光刻胶顶部分203(图4B)已被除去或几乎被移除，并且第二过渡时期开始。此第二过渡时期自时间C延伸至时间D，在此期间，氧气的气体流速(图5B)下降，而含有注入物种的气体流速(图5A)上升，进而产生腔室压力的一些波动。在时间D，氧气流速已达到零，而含有注入物种的气体流速已达到预设最大速率R1，且腔室压力已稳定，进而结束该过渡时期。当再次开启偏压功率时(图5C)，第二离子注入子步骤自时间D开始。自时间零至时间D发生的事件构成完整循环，该循环重复η次，其中在图5Α至图5C的实例中η为3。每一个离子注入子步骤可具有约2-90秒的持续时间，在该持续时间期间，通过质量流量控制器154的含有注入物种的气体流速可在约5-350sCCm的范围中，且晶片上的偏置电压为80V至20KV的等级。自时间A至时间B的过渡时期可具有约两秒的持续时间。自时间B至时间C的灰化子步骤可具有约1-20秒的持续时间，在该持续时间期间，通过质量流量控制器159的氧气气体流速可在约5-lOOsccm的范围中，而通过质量流量控制器IM 的含有注入物种的气体流速最低为约^ccm。所需离子注入时间经划分成的子步骤的数目 η足以将每一个离子注入子步骤限制于一段持续时间，在该段持续时间内，形成在光刻胶层的顶部上的受损害层不会完全碳化，且生长至总光刻胶厚度的一部分。虽然上文描述是参照使用施加至晶片或晶片支撑底座110的RF偏置电压的实施例，但是其它实施例可使用直流(D. C.)偏压源或脉冲D. C.偏压源。该脉冲D.C.偏压源可具有微秒量级的脉冲持续时间以及千赫量级的脉冲重复率。依所期望的注入剂量以及依等离子体离子密度而定，每一个离子注入子步骤的持续时间可约为2-100秒。在晶片上使用脉冲D.C.偏压的工艺描绘于图6A、图6B及图6C的同期时序图中。图6A为来自含有离子注入物种的气体供应器152的气体流速以时间为函数的曲线图。图6B为来自氧气供应器 158的气体流速以时间为函数的曲线图。图6C为施加至晶片112的脉冲D. C.偏置电压的曲线图。第一离子注入子步骤发生于图6A至图6C中的时间零至时间A。在该离子注入子步骤期间，含有注入物种的气体流速处于预设最大速率Rl (图6A)，氧气流速处于零(图6B)， 且脉冲D. C.偏置电压处于对应于所期望的离子注入深度预设水平(图6C)。在该离子注入子步骤期间为零的氧气气体流速防止氧离子注入。在时间A，关掉该偏压功率(图6C)以结束该离子注入子步骤。自时间A至时间B出现一过渡时期，在该过渡时期期间，由含有注入物种的气体过渡至氧气，且在该过渡时期期间，腔室压力可能波动。在此过渡时期期间， 含有注入物种的气体流速(图6A)降至最低速率R2，而氧气流速(图6B)上升至预设最大速率Ro。在时间B，该腔室压力已稳定。自时间B至时间C发生灰化子步骤，在此期间，等离子体为氧等离子体，该氧等离子体除去在之前离子注入子步骤期间受损害的光刻胶顶部分。在时间C，该受损害的光刻胶顶部分已被除去或几乎被除去，并且第二过渡时期开始。 此第二过渡时期自时间C延伸至时间D，在此期间，氧气气体流速(图6B)下降，而含有注入物种的气体流速(图6A)上升，进而产生腔室压力的一些波动。在时间D，氧气气体流速已达到零，而含有注入物种的气体流速已达到预定最大速率R1，且腔室压力已稳定，进而结束该过渡时期。当再次开启脉冲D. C.偏压功率时(图6C)，第二离子注入子步骤自时间D开始。自时间零至时间D发生的事件构成完整循环，该循环重复η次。每一个离子注入子步骤的持续时间受到充分限制，以使得形成在光刻胶中的受损害的顶部分不会变为完全无孔。此特征防止了因为碳-氢键的断裂而在该光刻胶内游离氢的捕获。此种氢的捕获会在光刻胶中产生气泡且导致光刻胶失效。因此，一实施例中的方法防止常规的等离子体浸没式离子注入工艺中经历的主要失效模式。该离子注入子步骤持续时间也受充分限制，以防止在光刻胶的受损害的顶部分中形成大量碳-碳键，进而导致难以除去类金刚石的材料。因此，一实施例中的方法有助于在离子注入之后容易且彻底地除去光刻胶。结果，常规的三步注入后光刻胶除去工艺可能并非必需。举例而言，可省略掉该工艺中的第二步骤(氧等离子体灰化步骤)。虽然上文涉及本发明的实施例，但是在不脱离本发明的基本范畴的情况下，可设计本发明的其它及进一步实施例，且本发明的范畴由下面的权利要求书决定。
权利要求
1.一种用于工件的等离子体浸没式离子注入方法，该工件在其顶表面上具有光刻胶层，该方法包含以下步骤执行数个连续离子注入子步骤，每一个所述离子注入子步骤都具有一段持续时间，在该段持续时间期间，通过移除氢所造成的转变通常限于该光刻胶层的顶部分；在每一个所述连续离子注入子步骤之后，通过执行灰化子步骤而移除所述顶部分，并且同时将所述光刻胶层的剩余部分留在原位置；其中所述连续离子注入子步骤的数目足以达到所述工件的区域中的预设离子注入剂量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中每一个离子注入子步骤的持续时间受到充分限制，以防止所述光刻胶层的所述顶部分转变为主要含有碳-碳键的材料。
3.根据权利要求1所述的方法，其中每一个离子注入子步骤的持续时间受到充分限制，以防止所述光刻胶层的所述顶部分转变为主要为无孔的材料。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述顶部分因为该光刻胶层中的氢-碳键已断裂而受到损害。
5.根据权利要求1所述的方法，其中每一个离子注入子步骤包含以下步骤(a)将含有离子注入物种的气体流入所述腔室中，(b)将等离子体维持在所述腔室中，(c)将对应于期望离子注入深度的偏置电压施加至所述工件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中每一个灰化子步骤包含以下步骤(a)将含有氧的气体流入所述腔室中，同时对所述工件施加可忽略的偏压功率或不施加偏压功率，并且同时限制或停止所述含有离子注入物种的气体的流速，(b)持续将等离子体维持在所述腔室中，(c)在开始下一个离子注入子步骤之前，暂停所述含有氧的气体的流动。
7.根据权利要求6所述的方法，还包含在每一个离子注入子步骤之后且在随后的灰化子步骤之前，执行第一过渡，所述过渡包含以下步骤停止将偏压功率施加至所述工件；降低流入该腔室中的所述含有离子注入物种的气体的流速； 增加流入所述腔室中的所述含有氧的气体的流速。
8.根据权利要求7所述的方法，还包含在每一个灰化子步骤之后且在随后的离子注入子步骤之前，执行第二过渡，该第二过渡包含以下步骤增加流入该腔室中的所述含有离子注入物种的气体的流速；将流入所述腔室中的所述含有氧的气体的流速降低至可忽略水平或零水平。
9.一种用于工件的等离子体浸没式离子注入方法，包含以下步骤将光刻胶层沉积在该工件的顶表面上，并且将该工件放置在等离子体反应器腔室中； 执行连续离子注入子步骤，每一个所述离子注入子步骤都具有一段持续时间，在该段持续时间期间，通过移除氢所造成的转变通常限于所述光刻胶层的顶部分，每一个所述离子注入子步骤包含以下步骤(a)将含有离子注入物种的气体流入所述腔室中，(b)将等离子体维持在所述腔室中，(C)将对应于期望离子注入深度的偏置电压施加至所述工件； 在每一个所述连续离子注入子步骤之后，将灰化子步骤执行一段持续时间，该段持续时间足以移除仅所述光刻胶层的所述顶部分，所述灰化子步骤包含以下步骤(a)移除或降低所述工件上的偏置电压；(b)使含有氧的气体流入所述腔室中，并且同时降低或停止所述含有离子注入物种的气体的流速；(c)持续将等离子体维持在所述腔室中；(d)在开始下一个离子注入子步骤之前，暂停所述含有氧的气体的流动；其中所述连续离子注入子步骤的数目足以达到所述工件的区域中的预设离子注入剂量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中每一个离子注入子步骤的持续时间受到充分限制，以防止所述光刻胶层的所述顶部分转变为主要含有碳-碳键的材料。
11.根据权利要求9所述的方法，其中每一个离子注入子步骤的持续时间受到充分限制，以防止所述光刻胶层的所述顶部分转变为主要为无孔的材料。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述顶部分因为该光刻胶层中氢-碳键已断裂而受到损害。
13.根据权利要求9所述的方法，还包含在每一个离子注入子步骤之后，且在随后的灰化子步骤之前，执行第一过渡，所述过渡包含以下步骤停止将偏压功率施加至所述工件；降低流入该腔室中的所述含有离子注入物种的气体的流速； 增加流入所述腔室中的所述含有氧的气体的流速。
14.根据权利要求13所述的方法，还包含在每一个灰化子步骤之后且在随后的离子注入子步骤之前，执行第二过渡，所述过渡包含以下步骤增加流入该腔室中的所述含有离子注入物种的气体的流速；将流入所述腔室中的所述含有氧的气体的流速降低至可忽略水平或零水平。
15.一种用于工件的等离子体浸没式离子注入方法，该工件在其顶表面上具有光刻胶层，该方法用以在该工件的区域中获得预设离子注入剂量，该方法包含以下步骤执行连续离子注入子步骤，每一个该离子注入子步骤都具有一段持续时间，该段持续时间少于获得所述预设剂量所需的时间；在每一个所述连续离子注入子步骤之后，通过执行灰化子步骤而除去所述光刻胶层的顶部分，并且同时将所述光刻胶层的剩余部分留在原位置；其中所述连续离子注入子步骤的数目足以达到所述预设离子注入剂量。
全文摘要
一种用于工件的等离子体浸没式离子注入方法，该工件在其顶表面具有光刻胶掩模，该方法用以防止由该光刻胶碳化引起的光刻胶失效。该方法包括执行连续离子注入子步骤，每一个所述离子注入子步骤都具有一段持续时间，在该段持续时间期间，仅该光刻胶层的部分顶部分受到离子注入损害。在每一个所述连续离子注入子步骤之后，通过执行灰化子步骤除去该光刻胶的该部分顶部分，并且同时将该光刻胶层剩余部分留在原位置。该连续离子注入子步骤的数目足以达到该工件中的预设离子注入剂量。
文档编号H01L21/027GK102217039SQ200980145214
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月17日 优先权日2009年1月26日
发明者卡提克·桑瑟南姆, 延·B·塔, 彼得·I·波尔什涅夫, 马丁·A·希尔金, 马耶德·A·福阿德 申请人:应用材料股份有限公司