增强离子植入的抗蚀剂去除的等离子体干式剥离预处理的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及衬底处理，更具体地涉及在离子植入之后从衬底去除抗蚀剂的系统和 方法。
【背景技术】
[0002] 这里给出的【背景技术】描述是为了总体地表示本公开的背景。至本【背景技术】章节中 描述的程度的当前指名发明人的工作以及在申请提交时不会以其它方式定性为现有技术 的描述的各个方面既不明确地也不隐含地认为是相对本公开的现有技术。
[0003] 衬底处理系统被用来沉积或移除衬底上的薄膜。在处理期间，光阻剂层可被沉积 到衬底上。光阻剂层可随后被布图以限定掩模区域和未掩模区域以供后续离子植入。在离 子植入期间，材料离子在电场中加速并被导向至衬底。离子用来改变衬底的物理、化学和/ 或电气性质。衬底的掩模区域用来阻挡离子。离子被植入到衬底在未掩模区域内的露出层 中。当离子植入步骤完成时，通常在执行额外的处理之前去除光阻掩模。
[0004] 现在参见图1A-1C，其示出用于处理衬底的方法。在图IA中，在20,例如使用旋涂 或其它适宜的方法将光阻剂层形成在衬底的外表面上。在22,将光阻剂层布图成掩模区域 和无掩模区域。在24,用离子轰击衬底。离子在衬底的非掩模区域被植入到衬底中。衬底 的掩模区域内的光阻剂层阻挡离子。在后继处理期间，在26将光阻剂层去除。在28,执行 对衬底的进一步处理。
[0005] 在图IB中，在30可使光阻剂层暴露于紫外（UV)光以使光阻剂交联。在24用离 子轰击之前执行对UV光的暴露。
[0006] 在IC中，示出在离子轰击之后去除光阻剂层的方法。在34,将衬底布置在处理站 内。在36,将衬底加热至预定温度。在一些示例中，衬底被加热至285°C的温度。在38,将 处理气提供给处理站，提供或冲击等离子体并且等离子体将光阻剂剥离。
[0007] 光阻剂层的掩模区域内的高离子植入剂量（大于约IX IO15离子/cm2)可在光阻 剂层的最外侧表面上形成碳质硬壳层。在一些示例中，硬壳层具有将近700埃的厚度。另 外，离子植入处理通过断链机理和通过光阻剂解除保护反应将下层的光阻剂分解成更小和 更易挥发的部分，所述光阻剂解除保护反应是由通过离子植入处理产生的光致酸造成的。
[0008] 由于硬壳层/等离子体反应的高活化能（I. 6-2. 6eV)，使用等离子体去除硬壳层 需要升高的温度。然而，当加热时，由于通过硬壳层下的分解的光阻剂释放气体压力，植入 的光阻剂具有爆炸或爆裂的趋势。爆裂产生缺陷并造成线路断开。一些方法将剥离处理温 度降至爆裂发生的温度以下。然而，这些较低的温度也显著地降低了灰化率（ash rate)和 产量。
[0009] 如图IB所示，在离子植入之前已使用将衬底暴露于紫外（UV)光，以使光阻剂层交 联。这种手法使得衬底不大容易爆裂，但UV暴露造成临界尺寸（CD)损失。除了出现化学 增强的光阻剂外，UV暴露也产生光致酸，当光致酸受热时引起解除保护反应并产生不想要 的易挥发化合物，这是UV暴露的设计所禁止的。
【发明内容】
[0010] -种处理衬底的方法包括使衬底暴露于来自UV光源并具有预定波长范围的UV 光。衬底包括已用离子轰击过的光阻剂层。该方法包括在使衬底暴露于UV光的同时将衬 底的温度控制在低于或等于第一温度的温度下。该方法包括在使衬底暴露于UV光之后使 用等离子体去除光阻剂层并同时将衬底的温度保持在低于或等于剥离处理温度下。
[0011] 在其它特征中，第一温度低于或等于引起解除保护反应的热活化阈值。第一温度 低于或等于75°C。第一温度低于或等于50°C。
[0012] 在其它特征中，在使衬底暴露于UV光之前，衬底具有未经处理的爆裂温度。在使 衬底暴露于UV光之后，衬底具有经UV处理的爆裂温度。经UV处理的爆裂温度高于未经处 理的爆裂温度。剥离处理温度被设定为高于或等于未经处理的爆裂温度并低于或等于经UV 处理的爆裂温度。剥离温度高于或等于未经处理的爆裂温度并比经UV处理的爆裂温度低 10°C至 40°C。
[0013] 在其它特征中，预定波长范围在172_245nm之间。衬底中离子的剂量大于约 I X IO15离子/cm 2。该方法包括在使衬底暴露于UV光的同时使清洗气流过。
[0014] 一种处理衬底的衬底处理系统包括第一处理站，所述第一处理站包括UV光源以 使衬底暴露于具有预定波长范围的UV光。衬底包括已用离子轰击过的光阻剂层。第一衬 底支承件支承衬底并在暴露于UV光的期间将衬底的温度控制在低于或等于第一温度的温 度下。第二处理站包括第二衬底支承件，用以在光阻剂剥离期间支承衬底并将衬底的温度 控制在剥离处理温度下。在光阻剂剥离期间，处理气供给源将处理气提供至处理站。等离 子体发生器在光阻剂剥离期间在处理站中产生等离子体。
[0015] 在其它特征中，在暴露于UV光期间，第一衬底支承件控制衬底的温度至低于或 等于引起解除保护反应的热活化阈值。第一温度低于或等于75°C。第一温度低于或等于 50 cC 〇
[0016] 在其它特征中，衬底在暴露前具有未经处理的爆裂温度。衬底在暴露后具有经UV 处理的爆裂温度。经UV处理的爆裂温度高于未经处理的爆裂温度。第二衬底支承件在光 阻剂剥离期间将衬底的温度控制在高于或等于未经处理的爆裂温度和低于或等于经UV处 理的爆裂温度的温度下。第二衬底支承件在光阻剂剥离期间将衬底的温度控制在高于或等 于未经处理的爆裂温度和等于经UV处理的爆裂温度或比经UV处理的爆裂温度低10-40°C 的温度下。
[0017] 在其它特征中，预定波长范围在172_245nm之间。光阻剂中离子的剂量大于约 I X IO15离子/cm 2。第一处理站在暴露于UV光的期间使清洗气流过。
[0018] 本公开的进一步适用领域将从详细说明、权利要求书和附图中变得显而易见。详 细说明和特定示例仅为了解说目的并且不旨在限制本公开的范围。
【附图说明】
[0019] 从详细说明和附图中将更充分地理解本公开，在附图中：
[0020] 图1A-1C是示出根据现有技术使用光阻剂层和离子轰击处理衬底的方法和剥离 光阻剂的方法的示例的流程图；
[0021] 图2是示出根据本公开的包括处理站的多级顺序处理工具的示例的功能框图；
[0022] 图3是示出根据本公开的包括处理站的多级顺序处理工具的另一示例的功能框 图；
[0023] 图4是示出根据本公开的包括处理站的多级顺序处理工具的另一示例的功能框 图；
[0024] 图5是根据本公开的紫外（UV)组件和处理站的示例的横截面图；
[0025] 图6是根据本公开的等离子体处理站的示例的功能框图；
[0026] 图7A-7C是示出根据本公开的使用光阻剂层和离子轰击处理衬底的方法和剥离 光阻剂的方法的示例的流程图；以及
[0027] 图8示出因变于示例性UV灯泡的波长的强度。
[0028] 在附图中，可重复使用一些附图标记来表示相同和/或相似的要素。
【具体实施方式】
[0029] 根据本公开，衬底在离子植入之后且在去除光阻剂层之前暴露于UV光。在一些示 例中，衬底在暴露于UV光期间被冷却并在光阻剂去除期间被保持在预定剥离处理温度以 下。根据本公开的UV预处理相对于尚未用UV光源处理过的衬底升高了衬底的爆裂温度。 在较高剥离处理温度下去除光阻剂而不会爆裂的能力使得灰化率和产量能够提高。
[0030] 不受理论约束，相信离子植入处理本身已经产生光致酸并解除光致产酸剂的活 化。离子产生的裂变更容易通过UV激励而变得可交联。由于光阻剂无论如何正被去除，因 此不考虑由于UV暴露造成的CD损失。然而，由于光致酸已出现，因此光阻剂层在UV暴露 期间可保持在使解除保护反应开始的热活化阈值以下。在一些示例中，在解除保护反应的 热活化阈值以下执行UV暴露。在一些示例中，在UV暴露期间衬底的温度被保持在低于或 等于75°C，或者低于或等于50°C，但也可使用其它温度值。
[0031] 前面的示例是在多站顺序处理工具的背景下描述的。然而，可以理解前面的公开 不仅限于此。相反，本公开可实现在包括UV光源和等离子体处理站的任何衬底处理系统 中。仅作为示例，等离子体可以是使用RF源和匹配网络或另一适宜设备产生的RF等离子 体、或者使用等离子体管或另一适宜设备产生的微波等离子体。等离子体可在处理室内或 在远端产生。
[0032] 现在参见图2,其示出表示衬底处理工具100的一个示例的功能框图。衬底处理工 具100包括输入装载锁闭件102。衬底通过端口 104被引入到输入装载锁闭件102。