干式非等离子体处理系统和使用方法

文档序号:6887801阅读:224来源:国知局
专利名称:干式非等离子体处理系统和使用方法
技术领域
本发明涉及用于处理衬底以去除氧化物的干式非等离子体处理系统和 方法,更具体而言,涉及用于对衬底进行化学和热处理的干式非等离子体 处理系统和方法。
背景技术
在材料处理的方法工程中,图案蚀刻包括将薄层的诸如光刻胶的感光 材料涂到衬底的上表面,随后该上表面被图案化以提供用于在蚀刻过程中 将此图案转移到下覆的薄膜的掩膜。感光材料的图案化一般涉及使用例如 微光刻技术通过光栅(以及相关光学器件)由辐射源对感光材料进行曝 光,之后使用显影剂去除感光材料的被辐射的区域(如在正光刻胶的情况 下)或者去除未被辐射的区域(如在负光刻胶的情况下)。
此外,能实施多层和硬掩膜用于蚀刻薄膜中的特征。例如,当使用硬 掩膜蚀刻薄膜中的特征时,使用用于薄膜的主蚀刻步骤之前单独的步骤将 感光层中的掩膜图案转移到硬掩膜层。硬掩膜能例如从用于硅处理的若干
材料中选择,该材料例如包括二氧化硅(Si02)、氮化硅(Si3N4)和碳。
为了减小在薄膜中形成的特征尺寸,例如使用两步骤处理横向修正硬 掩膜,该两步骤处理包括为了改变硬掩膜层的表面化学性质而对硬掩膜层 的曝光的表面进行化学处理,以及为了解除吸附被改变的表面的化学性质 对硬掩膜层的曝光表面进行后处理。

发明内容
本发明涉及用于处理衬底的干式非等离子体处理系统和方法,并涉及 用于化学和热处理衬底的干式非等离子体处理系统和方法。
这些和/或者其它方面的任何一者可以由根据本发明的用于去除氧化物 材料的处理系统提供。在一个实施例中,用于去除衬底上氧化物材料的处 理系统包括温度控制处理室,其被构造成包含其上具有氧化物材料的衬 底。温度控制衬底保持器安装在处理室内,并被构造成与处理室基本热隔 离,并被构造成支撑衬底。真空抽吸系统被耦合到处理室。化学处理系统 耦合到处理室,并被构造成将处理气体引入到处理室,所述处理气体包括 作为初始成分的HF和可选的氨(NH3),其中,处理气体改变在衬底上 的暴露的表面层的化学性质。热处理系统耦合到所述处理室,并被构造成 升高衬底的温度,其中,升高了的温度使得化学性质被改变的表面层蒸发;控制器被构造成控制引入到衬底的处理气体的量和设定衬底的温度。
在另一实施例中,用于去除衬底上的氧化物材料的方法和计算机可读 介质包括在处理室中的衬底保持器上设置具有所述氧化物材料的所述衬 底。在使用衬底保持器以将衬底的温度设定为低于100摄氏度的化学处理 温度的同时,通过将衬底暴露于气体混合物来对衬底进行化学热处理,所
述气体混合物包括作为初始成分的HF和可选的氨(NH3)。在化学处理 之后,通过将衬底加热到化学处理温度以上的温度来对衬底进行热处理。


在附图中
图1示出了根据本发明实施例的用于执行化学氧化物去除处理的干式 非等离子体处理系统的框图2示出了根据本发明另一实施例的用于执行化学氧化物去除处理的 干式非等离子体处理系统;
图3A和图3B示出了用于执行根据本发明另一实施例的执行千式非等
离子体化学去除处理的衬底保持器;
图4A和图4B示出了用于执行根据本发明另一实施例的干式非等离子 体化学去除处理的衬底保持器;以及
图5示出了执行根据本发明实施例的干式非等离子体化学去除处理的 方法的流程图。
具体实施例方式
在以下描述中,为了说明而非限制的目的,阐述具体的细节,诸如处
理系统的特定的几何尺寸和各种部件和处理的描述。然而,应该理解到,
本发明可以在脱离这些具体细节的其它实施例中得到实施。 根据一个实施例,图l表示用于使用干式非等离子体处理(诸如化学氧化 物去除处理)处理来处理衬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的残留物的处理系统lOl。例如,处理系统101被构造成 便于化学处理工艺和热处理工艺,在化学处理工艺过程中改变衬底上的氧 化材料的化学性质,在热处理工艺过程中解除吸附化学性质被改变的衬底 材料。图1表示用于处理衬底上的氧化材料的处理系统101的框图。处理系 统101包括构造成处理衬底的处理室110、耦合到处理室110并被构造成
将处理气体引入到安装在处理室110中的衬底的化学处理系统120、耦合 到处理室110并被构造成升高衬底的温度的热处理系统130以及耦合到处 理室110、化学处理系统120和热处理系统130并被构造成根据处理配方 控制处理系统101的控制器150。
例如,热处理系统120被构造成引入包括第一气态成分(其具有HF 作为初始成分)和可选的第二气态成分(其具有氨(NH3)作为初始成 分)的处理气体。这两个气态成分可以一起引入或者彼此独立地引入。例 如,独立的气体/蒸气输送系统可以用来引入每个气态成分。此外,化学处 理系统120还能包括温度控制系统,其用于升高蒸气输送系统的温度以为 了防止其中的处理蒸气冷凝。
此外,任一气态成分或者两者能用诸如惰性气体的运载气体引入。惰 性气体能包括诸如氩的稀有气体。当然,其它气体也能够包括在处理气体 中。通过将氧化物材料暴露于该两个气态成分的对衬底上的氧化物材料进 行化学处理造成氧化物材料表面的化学性质改变到自限制深度。在对衬底 上的氧化物材料进行化学处理过程中,能控制衬底温度。例如,衬底温度 能设定为低于IOO摄氏度的化学处理温度。
还参照图1,热处理系统130能将衬底的温度升高到化学处理温度以 上的温度,或者从约50摄氏度到约45Q摄氏度的温度范围,并且期望 地,衬底温度能在约IOO摄氏度到约300摄氏度的范围。例如,衬底温度 可以在从约IOO摄氏度到约200摄氏度的范围。对化学性质被改变的氧化 物表面层的热处理造成这些表面层蒸发。
控制器150包括微处理器、存储器和能产生足以通信的控制电压的数 字I/0端口 (潜在地包括D/A和/或者A/D转换器)并启动到处理室110、 化学处理系统120和热处理系统的输入以及监视从这些系统的输出。存储 在存储器中程序被用来根据所存储的处理配方与系统120和130互相作 用。
可选地,或者附加地,控制器15Q能耦合到一个或者多个附加的控制器/计算机(未示出),并且控制器150能从附加的控制器/计算机获得配 置和/或者构造信息。
在图1中,示出单个处理元件(120和13Q),但是这不是本发明所 要求的。处理系统101除了独立的处理元件之外还能包括任何数量的具有 与之相关的任何数量的控制器的处理元件。
控制器150能用来构造任何数量的处理元件(120和130),并且控 制器150能收集、提供、处理、存储和显示来自处理元件的数据。控制器 150能包括许多用于控制一个或者多个处理元件的应用。例如,控制器 150能包括图形用户界面(GUI)部件(未示出),其能提供容易地使用 使用户能监视和/或者控制一个或者多个处理元件的界面。
处理系统101还能包括压力控制系统(未示出)。压力控制系统能耦 合到处理室110,但是这不是必需的。在可选的实施例中,压力控制系统 能被不同地构造和不同地耦合。压力控制系统能包括一个或者多个压力阀 (未示出),以用于排出处理室110中的气体和/或者用于调节处理室110 内的压力。可选地,压力控制系统还能包括一个或者多个泵(未示出)。 例如, 一个泵可以用来增大处理室内的压力,另一泵可以用来抽空处理室 110。在另一实施例中,压力控制系统能包括用于密封处理室的密封件。
此外,处理系统101能包括排气控制系统。排气控制系统能耦合到处 理室110,但是这不是必需的。在可选的实施例中,排气控制系统能被不 同地构造和不同地耦合。排气控制系统能包括排气气体收集容器(未示 出),并能用来从处理流体中去除污染物。可选地,排气控制系统能用来 再循环处理流体。
现在参照图2,根据另一实施例示出处理系统200的简化框架图。处 理系统200包括处理室210、温度控制衬底保持器220、真空抽吸系统 250、化学分配系统和辐射加热系统,其中温度控制衬底保持器220被构 造成与处理室210基本隔离,并被构造成支撑衬底225,真空抽吸系统 250耦合到处理室210以升高处理室210的温度,化学分配系统240耦合 到处理室210并被构造成将处理气体引入处理空间245中以为了化学处理 衬底225,辐射加热系统230耦合到处理室210,并被构造成热处理衬底225。衬底225经由衬底转移系统(未示出)通过转移开口 (未示出)转 移进出处理室210。
化学分配系统240被构造成引入处理气体以例如改变衬底225上的氧 化物材料的化学性质。化学分配系统240被构造成引入一个或者多个处理 气体,该处理气体包括但不限于HF、 NH3、 N2、 H2、 Q2、 CO、 C02、 NO、 N02、 N20、 CxFy (其中x、 y是整数)、CxHzFy (其中x、 y禾flz是 整数)等。例如,处理气体能包括具有HF作为初始成分的第一气态成分 和具有氨(NH3)作为初始成分的可选第二气态成分。两个气态成分可以 使用气体供应系统242被一起或者彼此独立地引入。例如,独立的气体/蒸 气供应系统可以用来引入每个气态成分。此外,化学分配系统240还能包 括温度控制系统,其用于升高化学分配系统240的温度以防止其中的处理 蒸气冷凝。附加地,任一气态成分或者两者能用诸如惰性气体的运载气体 引入。惰性气体能包括诸如氩的稀有气体。当然,也能引入其它气体。
如图2所示,化学分配系统2邻能布置在衬底225的外周边缘的上 方。化学分配系统240可以包括多个绕处理空间245的圆周分布的喷射孔 或者喷嘴。此外,交替成组的一个或者多个孔或者喷嘴可以用来独立地引 入每个气态成分(例如,HF和氨)。可选地,化学分配系统240能布置 在辐射加热系统230内。可选地,化学分配系统24Q能布置在衬底225上 方的上组件内,而辐射加热系统230位于化学分配系统240的外周边缘的 上方但还在衬底225的视野内。化学分配系统240能是多区域流体分配系 统以调节处理气体到处理室210内的多区域的流动。
此外,辐射加热系统230被构造成加热程度225以例如解除吸附在衬 底上化学性质被改变的氧化物材料。辐射加热系统230能包括一个或者多 个加热灯。每个加热灯可以例如包括卤钩灯。以成组的一个或者多个灯布 置的加热灯可以用来空间地调节对衬底225的加热。辐射加热系统230还 包括窗,其被构造成保持处理室210中的真空状况并对红外(IR)电磁 (EM)辐射基本透明。例如,该窗可以包括石英或者期望地兰宝石。尽 管在干式非等离子体处理中可以消耗(由石英制成的)窗,可以选择足以 厚至减小其更换次数和有关更换成本的厚度。还参照图2,衬底保持器220包括衬底温度控制系统260,其被构造 成对衬底保持器220或者衬底225或者两者的温度执行监视、调节或者控 制或者其两个或者更多个的组合中的至少一者。例如,衬底保持器220和 衬底温度控制系统260可以包括用于提高衬底225和衬底保持器220之间 的热接触的衬底夹持系统(即,电气或者机械夹持系统)、加热系统、冷 却系统、用于提高衬底225和衬底保持器220之间的导热性的衬底背侧气 体供应系统、温度传感器等。
此外,衬底保持器22Q包括衬底升降系统262,该衬底升降系统262 包括升降销组件(未示出),其能够升高和降低三个或者更多个升降销以 竖直地将衬底225从衬底保持器220的上表面和处理室210中的转移平面 转移和转移到衬底保持器220的上表面和处理室210中的转移平面,并竖 直地将衬底225转移到衬底保持器220的上表面和处理室210的加热平面 和从衬底保持器220的上表面和处理室210的加热平面转移。此外,衬底 保持器220能包括背侧气体供应系统264,其被构造成将气体供应到衬底 225的背侧。
在衬底225的化学处理过程中,衬底225搁在衬底保持器220上,并 且温度被控制到低于约100摄氏度的化学处理温度,同时衬底225被暴露 于处理气体以改变衬底225上的氧化物材料的化学性质。在化学处理过程 中,衬底225可以被夹持到衬底保持器220,并且背侧气体流能从背侧气 体供应系统264开始流动以影响衬底225和衬底保持器220之间导热性。
在对衬底225进行化学处理之后,使用辐射加热系统230升高衬底 225的温度以解除吸附化学性质被改变的氧化物材料。在对衬底225进行 热处理的过程中,使用衬底升降系统262使衬底225能升高到衬底保持器 220的上方并从衬底保持器22Q移动到加热平面达足以从衬底保持器220 基本热解耦衬底225的一段距离。此外,衬底225可以升降以接近辐射加 热系统230以为了减小在加热过程中其它室部件看见辐射加热系统230的 程度。优选地,衬底225被加热,而其它室部件没有被加热。此外,当衬 底225升高到衬底保持器220的上方时,可以引导可选的来自背侧气体供 应系统264的净化气体流以为了减小在解除吸附处理的过程中衬底225的背侧的污染。
现在参照图3A、 3B、 4A和4B,根据另一实施例描述衬底保持器组 件300。衬底保持器组件300包括被构造成支撑衬底325并被构造成耦合 到处理室310的衬底保持器320。衬底保持器组件300还包括具有夹持电 极382的静电夹持(ESC)系统380,其被构造成将衬底225电夹持到衬 底保持器220。
此外,衬底保持器组件300包括衬底温度控制系统360。衬底温度控 制系统360包括热交换器,其被构造成通过入口流体供应线362供应传热 流体并通过出口流体供应线364接收传热流体,来使传热流体循环流经设 置在衬底保持器320中的流体通道366。通过调节热交换器中的流体温 度,能调节衬底保持器320的温度。尽管仅仅示出了单个区域流体循环系 统,循环系统可以包括多流体区域。
此外,衬底保持器组件300包括衬底升降系统370,其包括能升高和 降低三个或者更多个升降销以为了竖直地将衬底325转移到衬底保持器 32Q的上表面和处理室31Q中的转移平面和从衬底保持器320的上表面和 处理室310中的转移平面转移的升降销组件。
在升降销组件中,衬底升降销372能耦合到公共的升降销元件,并能 降低到低于衬底保持器320的上表面。利用例如电气驱动系统(具有电气 步进电动机或者螺纹杆)或者气动驱动系统(具有气缸)的驱动机构提供 了用于升高和降低公共的升降销元件的装置。衬底325能经由机械手转移 系统(未示出)通过门阀(未示出)和与转移平面平齐的室供应通道转移 进出处理室310,并被衬底升降销接收。 一旦衬底325从转移系统接收, 它能通过降低衬底升降销372而降低到基座320的上表面(参见图3A和 图4A)。此外,衬底325可以在加热衬底325的过程中升高到衬底保持器 320的上方(参见图3B和4B)。衬底升降销372可以包括由诸如石英或 者兰宝石的绝热材料制成的销帽374,以为了从衬底升降销372热解耦衬 底325。
还有,衬底保持器组件320包括背侧气体供应系统364,其被构造成 将传热气体或者净化气体或者两者供应衬底325的背侧。在衬底325的化学处理过程中,在背侧气体供应系统364将诸如氦的传热气体供应到衬底
325的背侧以为了提高衬底325和衬底保持器320之间的热接触的同时能 使用ESC系统380将衬底325夹持到衬底保持器320 (参见图3A和图 4A)。衬底温度控制系统然后能被利用来调节衬底325的温度。在对衬底 325进行热处理过程中,在背侧气体供应系统364将净化气体流39Q供应 到衬底325的背侧以为了减小衬底背侧的污染物的同时能使用衬底升降系 统370将衬底325升高到衬底保持器的上方(参见图3B和图4B)。
在对衬底325进行化学处理的过程中,衬底325搁在衬底保持器320 上,并且温度被控制到低于约100摄氏度的化学处理温度,同时衬底325 被暴露于处理气体以改变衬底325上的氧化物材料的化学性质。在化学处 理的过程中,使用ESC系统380将衬底325夹持到衬底保持器320,并且 背侧气体能从背侧气体供应系统364开始流动以为了提高衬底325和衬底 保持器320之间的导热性(参见图3A和图4A)。
在对衬底325进行化学处理之后,使用衬底325上方的辐射加热系统 330升高衬底325的温度以解除吸附化学性质被改变的氧化物材料。在对 衬底325进行化学处理的过程中,使用衬底升降系统362能使衬底325升 高到衬底保持器320的上方并从衬底保持器320移动达足以从衬底保持器 320基本热解耦衬底325的一段距离。此外,衬底325可以升降到接近辐 射加热系统330以为了在加热过程中减小其它室部件看见辐射加热系统 300的程度。优选地,衬底325被加热而其它室部件不被加热。可选地, 当衬底325被升高到衬底保持器320的上方时,能引导可选的来自背侧气 体供应系统364的净化气体流,以为了在解除吸附处理过程中减小衬底 325的背侧的污染物(参见图3B和图4B)。
此外,参照图4A和4B,辐射屏蔽332可以用来减小在加热衬底325 的过程中对其它室部件的加热。衬底325例如能升降到接近辐射屏蔽332 的底部。辐射屏蔽332可以包括一个或者多个开口 334以允许在加热过程 中源自衬底325的气态材料通过。此外,在对衬底325的热处理的过程 中,诸如惰性气体(例如,的气体N2等)的净化气体能引入到由辐射屏 蔽332、衬底325和辐射加热系统33Q所围起的空间中。此外,辐射屏蔽可以耦合到处理室310的上部。辐射屏蔽可以是裸金属屏蔽或者陶瓷屏蔽 或者它例如可以是阳极化处理的金属屏蔽或者涂覆的金属屏蔽。
再次参照图2,真空抽吸系统250能包括真空泵和用于调节室压力的 门阀。真空抽吸系统25Q能例如包括涡轮分子真空泵(TMP),其具有高 达约每秒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用于低压处理,通常低于 约50mTorr。对于高压(例如,大于约100mTorr)或者低产量处理(即, 没有气体流),能使用机械增压泵和初级干泵。
还参照图2,处理系统200还包括具有微处理器、存储器和能产生足 以通信的控制电压的数字I/O端口的控制器270,并启动到处理系统200 的输入以及监视来自处理系统200 (诸如温度和压力感测装置)的输出。 此外,控制器270能耦合到衬底保持器220、化学分配系统240、气体供 应系统242、辐射加热系统230、真空抽吸系统250、衬底温度控制系统 26Q、衬底升降系统262和背侧气体供应系统264,并能与衬底保持器 220、化学分配系统240、气体供应系统242、辐射加热系统230、真空抽 吸系统250、衬底温度控制系统260、衬底升降系统262和背侧气体供应 系统264交换信息。例如,存储在存储器中的程序能用来根据处理配方启 动到处理系统200的前述部件的输入。控制器270的一个示例是可从 Texas的Austin的Dell Corporation购买到的DELL PRECISION WORKSTATION 610TM。
控制器270还可以实施为通用的计算机、处理器、竖直信号处理器 等,它们使衬底处理设备响应于控制器290执行包含在计算机可读介质中 的一个或者更多个指令的一个或者更多个序列而执行本发明的处理步骤的 一部分或者所有。计算机可读介质或者存储器用于保持根据本发明的教导 编程的指令和用于包含数据结构、表、记录或者在此处描述的其它数据。 计算机可读介质的示例是致密盘、硬盘、软盘、带、磁光盘、PROM (EPROM、 EEPROM、闪存EPROM) 、 DRAM、 SRAM、 SDRAM或者 任何其它磁介质、致密盘(例如,CD-ROM)或者任何其它光学介质、穿 孔卡片、纸带或者其它具有孔的图案的物理介质、载波或者任何其它计算机能读取的介质。
控制器270可以相对于处理系统200定位,或者它可以经由互联网或 者企业内部互联网相对于处理系统200远程定位。因而,控制器270能使 用方向耦合、企业内部互联网和互联网中至少一者与处理系统200交换数 据。控制器270可以耦合到客户(g卩,设备制造者)所在位置处的企业内 部互联网,或者耦合到卖主(即,装备制造商)所在位置处的企业内部互 联网。此外,另一计算机(即,控制器。服务器等)能访问控制器270以 经由方向耦合、企业内部互联网和互联网中至少一者来交换数据。
现在参照图5,根据实施例示出了对衬底执行干非等离子体处理的方 法。例如,处理工艺包括用于去除在衬底上的氧化物材料的处理。干式非 等离子体处理工艺包括化学处理,在此化学处理的过程中,衬底的具有氧 化物材料的暴露表面被包括作为初始成分的HF或者氨(NH3)或者HF和 NH3两者的处理气体进行化学处理。暴露于初始成分HF和/或者N&能去 除诸如氧化的硅(或者SiQx)的氧化物材料,和/或者通过将此材料与被 化学处理的材料进行置换来消耗氧化物材料。随着暴露于处理材料的进 行,氧化物材料的去除和/或者化学性质的改变的速率的降低造成自限制特 征。
在化学热处理之后,执行解除吸附处理以为了去除化学性质被改变的 表面层。由于化学处理工艺的自限制特征,可以期望地交替执行非等离子 体蚀刻和随后的解除吸附处理,这能允许精确地控制去除处理。解除吸附 处理能包括热处理工艺,在热处理的处理内衬底的温度被升高足以高到允 许化学性质被改变的表面层挥发。
该方法包括在步骤S510开始的流程图,在步骤S510,在被构造成便 于化学和解除吸附处理的处理系统中设置衬底。例如,处理系统包括在图 1或者图2中描述的系统中的一者。
在步骤S520,衬底上的氧化物材料被化学处理。在干式非等离子体处 理的化学处理工艺过程中,处理气体的每个成分可以一起引入(例如,混 合),或者彼此单独地引入(即,HF独立于NH3引入)。此外,处理气 体还能包括诸如稀有气体(g卩,氩)的惰性气体。惰性气体可以与HF或者NH3中一者一起引入,或者它可以独立于前述气态成分中的每个而引
入。在序列号为10/812,347、题为"Processing System and Method For Treating a Substrate"的审査待决的美国专利申请中描述了关于稀有气体与 NH3 —起引入以为了控制对二氧化硅的去除的进一步的细节,其全部内容 通过引用方式全部结合于此。
此外,在化学处理过程中,可以选择处理压力以影响被去除的氧化物 材料的量。处理压力能在从约lmtoor到约100torr的范围。此外,在化学 处理过程中,可以选择衬底温度以影响被去除的氧化物材料的量。衬底温 度能在从约摄氏度到约200摄氏度的范围,或者衬底温度能低于100摄氏 度。例如,温度能在从约IO摄氏度到50摄氏度的范围。在序列号为 10/817,417、题为"Method and System For Performing a Chemical Qxide Removal Process"的审查未决的美国专利申请中描述了关于设定衬底温度 以为了控制去除量的进一歩细节,其全部内容通过引用而全部结合于此。
在步骤S530,对衬底上化学性质被改变的氧化物材料进行热处理。在 热处理过程中,衬底温度能升高到约50摄氏度以上,或者约100摄氏度 以上。此外,可以在对衬底热处理的过程中引入惰性气体。惰性气体可以 包括稀有气体或者氮。
此外,在对衬底进行化学和热处理的过程中,能针对从约IO摄氏度 到约450摄氏度的温度范围构造处理室。可选地,室温度能在约30摄氏 度到约60摄氏度的范围。用于衬底的温度能在从约1Q摄氏度到约450摄 氏度的范围。可选地,衬底温度能在约30摄氏度到约60摄氏度的范围。
在一个示例中,在衬底上使用化学氧化物去除处理去除诸如天然氧化 物膜的氧化物膜的一部分或者全部。在另一示例中,在衬底上使用化学氧 化物去除处理修整诸如氧化物硬掩膜的氧化物膜的一部分或者全部。氧化 物膜能包括二氧化硅(Si02),或者更一般地,例如SiOx。在又一个示例 中,在衬底上去除含SiOx的残留物的一部分或者全部。
尽管以上详细地描述了本发明的仅仅某些实施例,但是本领域的技术 人员将易于理解到在实质性地脱离本发明的新颖性教导和优点的情况下可 以在实施例中进行许多修改。因而,所有这样的修改都意在包括在本发明的范围内。
权利要求
1. 一种处理系统,其用于去除衬底上的氧化物材料,包括温度控制处理室,其被构造成包含在其上具有所述氧化物材料的所述衬底;ss温度控制衬底保持器,其安装在所述处理室内并被构造成与所述处理室基本热隔离,并被构造成支撑所述衬底;真空抽吸系统,其耦合到所述处理室;化学处理系统,其耦合到所述处理室,并被构造成将处理气体引入到所述处理室,所述处理气体包括作为初始成分的HF和可选的氨(NH3),其中,所述处理气体改变所述衬底上的暴露表面层的化学性质;热处理系统,其耦合到所述处理室,并被构造成升高所述衬底的温度,其中,升高了的所述温度使得化学性质被改变的所述表面层蒸发;以及控制器,其被构造成控制引入到所述衬底的所述处理气体的量和所述衬底所设定的温度。
2. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,所述热处理系统包括一个或者多个辐射加热灯。
3. 根据权利要求1所述的处理系统,还包括衬底升降系统,其耦合到所述衬底保持器,并被构造成当使用所述辐射加热系统加热所述衬底时将所述衬底升高到所述衬底保持器的上方的升高位置。
4. 根据权利要求3所述的处理系统,还包括-背侧气体供应系统,其耦合到所述衬底保持器,并被构造成当所述衬底被升高到所述衬底保持器上方时将净化气体供应到所述衬底的背侧,以减小所述衬底的背侧的污染物。
5. 根据权利要求3所述的处理系统,还包括辐射屏蔽,其耦合到所述温度控制处理室,并被构造成包围所述热处理系统的外周边缘,其中,所述辐射屏蔽、所述热处理系统和处于所述升 高位置的所述衬底形成基本封闭的空间,并且其中,所述热处理系统包括布置在所述衬底上方的一个或者多个辐射 热灯。
6. 根据权利要求5所述的处理系统,其中,所述辐射屏蔽包括一个或者多个贯通开口,以允许气体通过。
7. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,所述化学处理系统还被构 造成与所述处理气体一起供应运载气体。
8. 根据权利要求7所述的处理系统,其中,所述运载气体包括惰性气体。
9. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,独立于所述氨引入所述HF。
10. 根据权利要求9所述的处理系统,其中,所述HF与氩一起引入。
11. 根据权利要求l所述的处理系统,其中,所述氨与氩一起引入。
12. 根据权利要求1所述的处理系统,所述热处理系统包括多区域灯 加热系统。
13. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,所述控制器 被构造成监视、调节或者控制所述衬底的温度或者所述处理室中的所述处理气体的量、或者其任何组合。
14. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,在所述衬底上的所述氧 化物膜包括二氧化硅(Si02)。
15. 根据权利要求1所述的处理系统,其中,所述化学处理系统包括 多区域流体分配系统,其被构造成调节所述处理气体到所述处理室内多区 域的流动。
16. —种去除在衬底上的氧化物材料的方法,包括在处理室中的衬底保持器上设置具有所述氧化物材料的所述衬底;在使用所述衬底保持器以将所述衬底的温度设定为低于100摄氏度的 化学处理温度的同时,通过将所述衬底暴露于气体混合物来对所述衬底进 行化学热处理,所述气体混合物包括作为初始成分的HF和可选的氨(NH3);以及在所述化学处理之后,通过将所述衬底加热到所述化学处理温度以上 的温度来对所述衬底进行热处理。
17. 根据权利要求16所述的方法,其中,所述化学处理包括引入包括 作为初始成分HF和氨(NH3)的处理气体,并且其中,所述HF和所述氨 彼处独立地引入。
18. 根据权利要求17所述的方法,其中,所述引入所述处理气体还包 括与所述氨一起引入惰性气体。
19. 根据权利要求16所述的方法,其中,对所述衬底进行所述热处理 包括将所述衬底的温度升高到100摄氏度以上。
20. 根据权利要求16所述的方法,还包括在对所述衬底进行所述热处理之前,将与所述衬底保持器热接触的所 述衬底移动到升高位置。
21. 根据权利要求20所述方法,还包括在所述处理室中设置辐射屏蔽,所述辐射屏蔽被构造成包围所述辐射 加热系统的外周边缘;以及形成由辐射加热系统、所述辐射屏蔽和在所述升高位置处的所述衬底 所界定的基本封闭的空间。
22. 根据权利要求20所述的方法,还包括在对所述衬底进行所述热处理过程中,将净化气体引入到所述衬底和 所述衬底保持器之间所述衬底的背侧,以减小污染物到所述衬底的背侧的 运输。
23. 根据权利要求22所述的方法,其中,所述引入所述净化气体包括 引入惰性气体。
24. —种计算机可读介质,其包含用于在衬底处理系统中进行执行的程序指令,所述程序指令在被所述衬底处理系统执行时使所述衬底处理系统执行以下步骤在处理室中的衬底保持器上设置具有所述氧化物材料的所述衬底;在使用所述衬底保持器以将所述衬底的温度设定为低于100摄氏度的化学处理温度的同时,通过将所述衬底暴露于气体混合物来对所述衬底进行化学热处理,所述气体混合物包括作为初始成分的HF和可选的氨(NH3);以及在所述化学处理之后,通过将所述衬底加热到所述化学处理温度以上 的温度来对所述衬底进行热处理。
全文摘要
描述一种用于去除氧化物材料的干式非等离子体处理系统和方法。处理系统被构造成在受到的控制的状况(包括表面温度和气体压力)下提供对一个或者多个衬底的化学处理,其中每个衬底暴露于包括HF和可选地的NH<sub>3</sub>的气态化学物。此外,处理系统被构造成提供对每个衬底的热处理,其中,对每个衬底进行热处理以去除每个衬底上被化学处理的表面。
文档编号H01L21/302GK101473419SQ200780023348
公开日2009年7月1日 申请日期2007年4月26日 优先权日2006年6月22日
发明者埃里克·J·施特朗, 马丁·肯特 申请人:东京毅力科创株式会社
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