專利名稱：通過熱處理從所蝕刻的襯底去除鹵素殘余物的集成方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種用于在半導體襯底上制造器件的方法和裝置。更具體 地，本發(fā)明涉及到在等離子體蝕刻半導體襯底上的層之后去除含鹵素殘余物的 方法和裝置。
背景技術：
超大規(guī)模集成(ULSI)電路包括數(shù)百萬個電子器件(例如晶體管)，其 形成于半導體襯底上，如硅(Si)襯底，并在器件中共同實施各種功能。通常， 在ULSI電路中所使用的晶體管都是互補型金屬氧化物半導體(CMOS)場效 應晶體管。CMOS晶體管具有包括多晶硅柵極和柵極電介質并且設置在于襯底 中形成的源極區(qū)和漏極區(qū)之間的柵極結構。
等離子體蝕刻通常用在晶體管和其它電子器件制造中。在用于形成晶體管 結構的等離子體蝕刻工藝期間，通常將一層或多層膜堆疊結構(例如硅、多晶 硅、二氧化鉿(Hf02) 、 二氧化硅(Si02)、金屬材料等的層)暴露于蝕刻劑， 該蝕刻劑包括至少一種含鹵素氣體如溴化氫(HBr)、氯氣(Cl2)、四氟化碳 (CF4)等。這種工藝導致含鹵素殘余物在所蝕刻的特征、蝕刻掩模以及襯底 上的其它結構的表面上積累。
當暴露于非真空環(huán)境(例如在工廠接口或者襯底存儲盒中)時和/或在連 續(xù)處理期間，從在蝕刻期間所沉積的含鹵素殘余物釋放氣態(tài)鹵素和鹵素基反應 物(例如，溴(Br2)、氯氣(Cl2)、氯化氫(HC1)等)。所釋放的鹵素和 鹵素基反應物產(chǎn)生顆粒污染物并導致處理系統(tǒng)和工廠接口內(nèi)部的侵蝕，以及襯 底上暴露出的金屬層部分的侵蝕。處理系統(tǒng)和工廠接口的清洗以及被侵蝕部分 的替換是耗時且昂貴的工序。
已經(jīng)開發(fā)了幾種工藝用于去除在所蝕刻襯底上的含鹵素殘余物。例如，所 蝕刻襯底可被傳送到遠程等離子體反應器中，以將所蝕刻的襯底暴露于氣體混 合物，該氣體混合物將含卣素殘留物轉換成無腐蝕性揮發(fā)性化合物，其可被脫
氣并被泵出反應器。然而，這種工藝需要專用的處理室以及附加步驟，導致裝 置費用增加，制造產(chǎn)率和產(chǎn)量下降，導致高制造成本。
在另一實例中，含鹵素殘余物可封裝于所蝕刻的襯底上直到需要進行下一 處理的時間，這時，去除封裝。
因此，需要一種用于從襯底去除含鹵素殘余物的改進方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種從蝕刻襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法和系統(tǒng)。一個實施例 中，從襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法包括:提供具有真空密封平臺的處理系統(tǒng)， 在平臺的處理室中用包括鹵素的化學物質處理襯底，和在平臺中處置被處理的 襯底以從被處理的襯底釋放揮發(fā)性殘余物。
另一實施例中， 一種從襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法包括提供處理系統(tǒng)，
其具有處理室和設置在處理室外部的襯底加熱器；在處理室中用包括鹵素的化
學物質蝕刻襯底；在處理系統(tǒng)中時用襯底加熱器處理被蝕刻的襯底以從襯底釋
放揮發(fā)性殘余物；并在加熱襯底時檢測襯底透光度的變化以確定處理終點。
在再一實施例中， 一種從襯底去除含鹵素殘余物的方法包括提供具有至 少一個處理室和包括加熱元件的室的處理系統(tǒng)；在處理室中用包括鹵素的化學
物質蝕刻襯底；在包括加熱元件的室中處理被蝕刻的襯底，以及在加熱期間將 襯底暴露于03。


因此為了能詳細地理解本發(fā)明上述特征，將參照實施方式對以上的概述進 行對本發(fā)明更具體的描述。其中一些于附圖中示出。然而，應注意，附圖僅示 出了本發(fā)明的典型實例且因此不應考慮為對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明承 認其他等效實施例。
圖1描述了本發(fā)明處理系統(tǒng)的一個實施例的示意圖； 圖2描述了圖1處理系統(tǒng)真空交換腔室的截面圖； 圖3描述了圖1處理系統(tǒng)的傳送腔室的局部截面圖；以及 圖4描述了示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例去除襯底上的含鹵素殘余物的方 法的工藝為了便于理解，在此盡可能用相同的附圖標記表示附圖中共同的相同元 件。預期一個實施例的元件和特征有利地結合到其他實施例中而不需進一步敘 述。
然而，注意，附圖僅示出本發(fā)明的示范性實施例且因此不能認為是對本發(fā) 明本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明允許其他等效實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明提供一種用于在襯底晶片經(jīng)過、在途中、在主蝕刻室和襯底承載
FOUP之間的任一位置處進行預處理和/或后處理(主蝕刻室外部)而不進入專 用于預或后處理的分離室中的方法和系統(tǒng)。襯底經(jīng)過的位置包括但不限于真空 交換腔室和傳送室。而且，本發(fā)明提供一種用于途中后處理的方法和系統(tǒng)，該 途中后處理諸如從使用包括鹵素的蝕刻劑所蝕刻的襯底去除含鹵素殘余物。預 期可在系統(tǒng)中真空平臺下方任意位置處進行含鹵素殘余物去除工藝。在一個實 施例中，在襯底蝕刻期間所沉積的含鹵素殘余物通過熱處理去除，該熱處理在 處理室的真空密封平臺中進行。用于熱處理的真空密封平臺部分包括在機械葉 片上和在主蝕刻室和晶片承載FOUP之間處在理系統(tǒng)真空下的任何其他合適 位置的真空交換腔室、傳送室、處理室。熱處理加熱所蝕刻的襯底并將含鹵素 殘余物轉換為可被泵出的非揮發(fā)性化合物。將進行含鹵素殘余物去除工藝所選 的位置選擇為"在途中"，以便不會不利地影響整個工藝循環(huán)時間。本發(fā)明基 本上防止了處理系統(tǒng)和襯底的環(huán)境受污染物和侵蝕的影響，同時保持高產(chǎn)率和 工藝產(chǎn)量。
圖1是其中進行去除含鹵素殘余物的熱工藝的處理系統(tǒng)100的一個實施例 的示意性俯視圖。在一個實施例中，處理系統(tǒng)100為適當裝配的CENTURA 集成處理系統(tǒng)，商業(yè)上可從應用材料公司獲得，其位于Santa Clara， Califomia。 預期其它處理系統(tǒng)(包括來自其他制造商的那些處理系統(tǒng))適于受益于本發(fā)明。
系統(tǒng)100包括其真空密封處理平臺104、工廠界面(factory interface) 102 和系統(tǒng)控制器144。平臺104包括多個處理室，示出為處理室110、 112、 132、 128、 120和連接到真空襯底傳送室136的至少一個真空交換腔室122。于圖1 中示出了兩個真空交換腔室122。工廠界面102通過真空交換腔室122連接到 傳送室136。
一個實施例中，工廠界面102包括至少一個機座108和至少一個工廠界面 機械手114，以便于傳送襯底。機座108構成為接收一個或多個前開式標準艙 (FOUP)。于圖1的實施例中示出兩個FOUP106A-B。具有葉片116設置于 機械手114一端上的工廠界面機械手114構成為從工廠界面102將襯底傳送到 處理平臺104的真空交換腔室122。任選地，將一個或多個度量臺118連接到 工廠界面102的端子126，以便于在位于工廠界面102中時測量襯底。
每個真空交換腔室122都具有連接到工廠界面102的第一端口和連接到傳 送室136的第二端口。真空交換腔室122連接到壓力控制系統(tǒng)(未示出)，其 抽氣并排空真空交換腔室122以便于在傳送室136的真空環(huán)境和工廠界面102 的基本大氣(例如，空氣)環(huán)境之間傳送襯底。
傳送室136具有設置于其間的真空機械手130。真空機械手130具有能夠 在真空交換腔室122和處理室110、 112、 132、 128、 120之間傳送襯底124 的葉片134。
在一個實施例中，至少一個處理室110、 112、 132、 128、 120是蝕刻室。 例如，蝕刻室可以是能從應用材料公司獲得的去耦等離子體源(DPS)室。DPS 蝕刻室使用電感源以產(chǎn)生高密度等離子體并包括射頻(RF)功率源以偏置襯 底。替換地，至少一個處理室110、 112、 132、 128、 120可以是可從應用材料 公司獲得的HARTTM、 E-MAX 、 DPS 、 DPS II、 PRODUCER E或ENABLER 蝕刻室中的其中之一，或者是其它室，包括從其他制造商獲得的那些。蝕刻室、 例如室10可使用含鹵素氣體蝕刻設置于其中的襯底124。含卣素氣體的實例 包括溴化氫(HBr)、氯氣(Cl2)、四氟化碳(CF4)等。在蝕刻襯底124之 后，含鹵素殘余物留在襯底表面上。含鹵素殘余物通過在此描述的熱處理去除。 熱處理可在平臺104中原位進行，如在被裝配以加熱襯底的處理室IIO、 112、 132、 128和120的其中之一中進行。在其中進行熱處理的平臺104的區(qū)域還 包括能量產(chǎn)生器和設置以在熱處理期間監(jiān)控襯底的傳感器，從而可監(jiān)控襯底溫 度。在示范性實施例中，熱處理工藝在真空交換腔室122中進行，然而，熱處 理工藝可在被適當裝配的系統(tǒng)100的區(qū)域中進行。
系統(tǒng)控制器144耦接到處理系統(tǒng)100。系統(tǒng)控制器144通過使用系統(tǒng)100 的處理室110、 112、 132、 128、 120的直接控制、或者替換地通過控制與處理 室110、 112、 132、 128、 120和系統(tǒng)100相關的計算機(或控制器)來控制系
統(tǒng)100的操作。操作中，系統(tǒng)控制器144能使數(shù)據(jù)收集并從各自的腔室和系統(tǒng) 控制器144反饋以最優(yōu)化系統(tǒng)100的性能。
系統(tǒng)控制器144通常都包括中央處理單元(CPU) 138、存儲器140和輔 助電路142。 CPU 138是在工業(yè)裝置中可以使用的通用計算機處理器中的任一 種形式。輔助電路142通常耦接到CPU 138并且可包括緩存器、時鐘電路、 輸入/輸出子系統(tǒng)、電源等。當通過CPU 138執(zhí)行時，軟件程序，諸如參考 圖4在以下描述的去除含鹵素殘余物的方法400，將CPU 138轉換為專用計算 機(控制器)144。軟件程序還可通過第二控制器(未示出)存儲和/或執(zhí)行， 該第二控制器與系統(tǒng)100距離較遠。
圖2描述了用于在襯底上進行熱處理的真空交換腔室122的一個實施例。 真空交換腔室122通常都包括腔室主體202、第一襯底夾持器204、第二襯底 夾持器206、溫度控制底座240和能源如加熱器模塊270。傳感器298設置在 溫度控制底座240中。腔室主體202可由材料單體制成，如鋁。腔室主體202 包括第一側壁208、第二側壁210、頂部214和底部216，其限定了室體218。 通常由石英構成的窗250設置在腔室主體202的頂部214中，并且至少部分地 被加熱器模塊270覆蓋。在一個實施例中，將多個燈294設置在加熱器模塊 270中以產(chǎn)生襯底熱處理的熱量。在一個實施例中，燈294是石英鹵素燈，其 提供具有在約700nm和約14000nm之間波長的紅外線輻射。從燈294產(chǎn)生的 紅外線輻射可向襯底提供熱量并增加襯底溫度至約500攝氏度。通常，傳感器 678的波長被選擇為穿過該材料和/或膜的透明性高度變化，該材料和/或膜 在追求測量的溫度范圍內(nèi)，例如熱處理終點的溫度范圍內(nèi)加熱。
在一個實施例中，傳感器298是適合于測量在100攝氏度和約500攝氏度 之間襯底溫度范圍的InGaAs 二極管傳感器。傳感器298與光學準直器292和 濾波器278光學對準。光學準直器292設置在光導管276 (即光纖)的端部274 和襯底296之間的基座240中。光導管276檢測穿過襯底296和準直器292 至濾波器278所收集的能量。濾波器278適合于將自光學準直器292收集的信 號濾波并僅將具有所需波長的IR光提供給傳感器298。
在一個實施例中，光學準直器292具有孔徑，選擇該孔徑以允許能量進入 光導管276,該光導管276以選擇以最小化進入導管276中的離散能量和其它 噪聲的預定角度290入射到襯底上。例如，光學準直器292的所選角度290
僅允許光288在由將被聚集的角度290所限定的錐形內(nèi)通過襯底，并防止以所 選角度290以外的角度入射到襯底的光進入到光導管276中。可防止自室壁 284的不希望的反射光和/或自環(huán)境282、 280產(chǎn)生的噪聲干擾通過準直器292 進入到光導管276并最終通過濾波器278到達傳感器298的信號。之后進一步 分析到達傳感器298的光能以計算襯底296的溫度。
可控制室體218的壓力以使真空交換腔室122被抽空為基本上與傳送室 136的環(huán)境相匹配，且對其排氣以基本上與工廠界面102的環(huán)境相匹配。腔室 主體202包括一個或多個排氣通道230和泵氣通道232，以在排氣和抽空期間 在室體218內(nèi)提供層流從而最小化顆粒污染。排氣通道230可另外耦接到氣源 252以將氣體混合物提供到室體218中。從氣源252提供的氣體實例包括氮氣 (N2)、氬氣(Ar)、氫氣(H2)、垸類、烯烴、氦氣(He)、氧氣(02)、 臭氧(03)、水蒸汽(H20)等。泵氣通道232耦接到泵236以抽空氣體并將 真空交換腔室122的壓力控制在所需點。
第一裝載端口 238設置在室主體202的第一壁208中，以允許襯底214 在真空交換腔室122和工廠界面102之間傳送。第一狹口閥(slit valve) 244 選擇性地密封第一裝載端口 238，以將真空交換腔室122與工廠界面102隔離。 第二裝置端口 239設置在腔室主體202的第二壁210中，以允許襯底124在真 空交換腔室122和傳送室136之間被傳送?；九c第一狹口閥244相似的第二 狹口闊246選擇性地密封第二裝載端口 239，以將真空交換腔室122與傳送室 136的真空環(huán)境隔離開。
第一襯底夾持器204同心地耦接到(即疊層到其頂部)第二襯底夾持器 206，該第二襯底夾持器206設置在腔室底部216上方。襯底夾持器204、 206 通常都安裝在環(huán)箍220上，該環(huán)箍220耦接到穿過腔室主體202底部216延伸 的軸258。每個襯底夾持器204、 206都配置以保持一個襯底。軸258耦接到 設置在真空交換腔室122外部的升降機構260，其控制襯底夾持器204和206 在腔室主體202內(nèi)的升高。第一襯底夾持器204用于保持自工廠界面102的未 被處理的襯底，同時第二襯底夾持器206用于保持從傳送室136返回的被處理 的襯底(例如蝕刻襯底)。在圖2中描述的實施例中，在于任一個處理室110、 112、 132、 128和120中處理之后，被處理襯底296設置在第二襯底夾持器206 上。
圖3描述了圖1的處理系統(tǒng)100的傳送室136的局部截面圖。在圖3中描 述的實施例中，傳送室B6配置以熱處理襯底，以使揮發(fā)性殘余物從襯底釋放。 設置在傳送室136中的襯底可通過任何適當?shù)募訜崞骰蛘吣茉醇訜?，在一個實 施例中，襯底可通過嵌入到傳送室機械手130的葉片134中的電阻加熱元件 322來加熱。在另一個實施例中，襯底可通過設置在傳送室136頂部中、上或 者在傳送室136下方的加熱器模塊302加熱。加熱器模塊302包括適合于加熱 襯底的一個或多個燈306。在再一實施例中，襯底可通過設置在傳送室136中 的加熱基座314加熱?；?14包括電阻加熱器322或其它合適的加熱器件。 預期在傳送室136中或者在真空下系統(tǒng)100的其他部分中通過其它方法加熱襯 底。
在加熱襯底期間，襯底可暴露于一種或多種氣體中，該氣體便于從襯底釋 放揮發(fā)物，并便于從該系統(tǒng)去除所釋放的揮發(fā)物。在圖3中描述的實施例中， 傳送室136包括氣體通道318，該通道適于將不同處理氣體從氣源316提供到 傳送室136的內(nèi)部容積中。從氣源316提供的氣體實例包括氮氣(N2)、氬氣 (Ar)、氫氣(H2)、烷類、烯烴、氦氣(He)、氧氣(02)、臭氧(03)、 水蒸汽(H20)等。
任選地，傳送室136可被裝配以在加熱期間感應襯底溫度。在一個實施例 中，將能量產(chǎn)生器304設置在傳送室136的頂部上，該傳送室136將通過襯底 296傳送的能量信號提供給傳感器310。能量產(chǎn)生器304為激光、寬束光源或 者其它合適波產(chǎn)生器，且在一個實施例中，產(chǎn)生器304是一種燈306。
準直器312設置在襯底296的下方，以聚集從產(chǎn)生器304穿過襯底396 在預定入射角度內(nèi)傳輸?shù)哪芰?24。穿過襯底296傳輸并通過準直器聚集的能 量隨后通過纖維光導被傳輸?shù)絺鞲衅?10，用于確定襯底溫度，如上面參考圖 2所描述。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明用于從襯底去除含鹵素殘余物的方法400的流程 圖。方法400在圖1的處理裝置100中進行。預期方法400在其他合適的處理 系統(tǒng)中進行，包括從其他制造商獲得的那些。
方法400通過將其上設置有層的襯底提供給處理系統(tǒng)100中的蝕刻室的步 驟402開始，該蝕刻室例如是蝕刻室110、 112、 132、 128和120中的其中之 一，以進行蝕刻。工廠界面機械手114將要待處理的襯底從FOUP 106A-B中
的其中之一傳送到真空交換腔室122中的第一襯底夾持器204。該襯底可以是 其上進行膜處理的任一種襯底或者是材料表面。在一個實施例中，襯底可具有 用于形成一結構的形成于其上的一層或多層，該結構例如是柵極結構。襯底可 選地利用掩膜層作為設置在襯底上的蝕刻掩模和/或蝕刻停止層，以促進特征 或結構向襯底的傳送。在另一實施例中，襯底可具有多層例如膜疊層，用于形 成不同圖案和/或特征，例如雙嵌入式結構等。襯底可以是如結晶硅(例如 Si〈0O或Si<lll>)、氧化硅、應變硅、硅鍺、摻雜或未摻雜多晶硅、摻雜 或未摻雜硅晶片和構圖或未構圖的晶片絕緣體上硅(SOI)、碳摻雜氧化硅、 氮化硅、摻雜硅、鍺、砷化鎵、玻璃、藍寶石、設置在硅上的金屬層等。襯底 可具有各種尺寸如200nm或300nm直徑晶片，以及矩形或方形面板。在本發(fā) 明中描述的實施例中，襯底是硅半導體襯底。
在一個實施例中，傳送到真空交換腔室122中的襯底可通過加熱器模塊 270或者通過真空交換腔室122中的溫度可控基座240被預加熱到預定溫度。 在另一實施例中，襯底被預加熱同時其在傳送室機械手130的葉片上。在一個 實施例中，襯底被預加熱至在約20攝氏度和約400攝氏度之間的溫度。在與 真空交換腔室122和傳送室136內(nèi)的壓力基本相等之后，真空機械手130將襯 底傳送到其中一個處理室如室110，以進行蝕刻處理。
在步驟404中，襯底在處理室110中被蝕刻以在襯底上形成所需特征和圖 案。在襯底具有設置在襯底表面上的掩膜層的實施例中，蝕刻處理蝕刻掩膜層 同時形成所需特征和圖案。
在一個實施例中，襯底通過提供具有至少一種含鹵素氣體的氣體混合物被 蝕刻。含鹵素氣體的合適實例包括但不限于溴化氫(HBr)、氯氣(Cl2)、四 氟化碳(CF4)等。在適合于蝕刻多晶硅的示范性實施例中，提供到處理室110 中的氣體混合物以在約20sccm和300sccm之間，如在20sccm和約60sccm之 間，例如約40sccm的流速提供包括溴化氫(HBr)和氯氣(Cl2)氣體的氣體 混合物。以氣體混合物提供惰性氣體至處理室110。合適的惰性氣體實例包括 氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)等。在一個實施例中，通過氣體混合 物以在約Osccm和約200sccm之間，諸如在約Osccm和約40sccm之間，例如 約20sccm的流速提供惰性氣體如N2。通過氣體混合物提供還原氣體如一氧化 碳(CO)。蝕刻工藝的等離子體功率可保持在約200瓦特和約3000瓦特之間， 諸如約500瓦特和約1500瓦特之間，例如約1100瓦特，且偏置功率可保持在 約0瓦特和約300瓦特之間，如約0瓦特和約80瓦特之間，例如約20瓦特。 處理壓力能被控制在約2mTorr和約100mTorr之間，諸如在約2mTorr和約 20mTorr之間，例如約4mTorr，且襯底溫度可保持在約0攝氏度和約200攝氏 度之間，如在約O攝氏度和約IOO攝氏度之間，例如約45攝氏度。
在蝕刻工藝期間，被蝕刻材料與蝕刻劑化學物質的成分相組合，以及與掩 膜層的成分相組合，如果有的話，和蝕刻工藝的副產(chǎn)物相組合，從而形成含鹵 素殘余物。在一個實施例中，在襯底上將被蝕刻的材料可包括光致抗蝕劑層、 硬掩模層、底部抗反射涂層(BARC)、多晶硅、結晶硅、柵氧化物、金屬柵 如氮化鈦(TiN)和高k材料如氧化鋁(A1203)、含鉿氧化物。合適的硬模膜 層實例包括氮化硅、TEOS、氧化硅、非晶硅和碳化硅。含鹵素殘余物沉積在 襯底表面上。如果暴露于大氣壓和/或水蒸氣中，則含鹵素殘余物釋放(例如 排氣)氣態(tài)反應物如溴(Br2)、氯氣(Cl2)、氯化氫(HC1)、溴化氫(HBr) 等。釋放這種反應物會導致處理裝置及工廠界面在襯底傳送期間受侵蝕和顆粒 污染，如圖1所述的真空氣密處理平臺104和工廠界面102。在將金屬層如 Cu、 Al、 W暴露于襯底表面的實施例中，如果不通過以下所述的發(fā)明處理去 除所釋放的氣態(tài)反應物，則金屬層會被所釋放的氣態(tài)反應物侵蝕，從而不利地 降低在襯底上形成的器件性能。
鹵素也存在于襯底表面上，該襯底以蝕刻之外的方式在真空環(huán)境中被處 理。因此，預期使用下述方法中可應用部分從這些襯底去除鹵素。
在步驟406中，在完成處理之后將被處理(蝕刻)的襯底從蝕刻處理室 110中移走。被處理(蝕刻)的襯底隨后被傳送到處理系統(tǒng)100中除了進行蝕 刻處理的蝕刻室以外的任一室中，以進行熱處理，如以下進一步描述。例如， 被蝕刻襯底隨后被傳送到包括其它處理室112、 132、 128、 120、傳送室136、 真空交換腔室122中任一個的加熱室或平臺104中的其它部件中，其中襯底可 被加熱以釋放鹵素。任選地，熱處理可發(fā)生在工廠界面102、度量臺118中。 被處理(例如被蝕刻)襯底在步驟408中被熱處理，以在于FOUP 106 A-B或 其他位置中暴露于大氣條件或水蒸汽中之前從襯底去除在步驟404期間所產(chǎn) 生的含鹵素殘余物。預期步驟406可省略，且下述熱處理步驟408可在其中將 蝕刻襯底或者將襯底暴露于鹵素中的室中進行，或者步驟408可在真空交換腔
室或者其它合適的位置進行。還預期如果上述的熱處理步驟406有效地從被蝕
刻襯底去除鹵素則步驟408可省略。
步驟408中，襯底可被熱處理以從襯底去除卣素和/或含鹵素殘余物。在 一個實施例中，進行步驟408同時將襯底設置在機械手114、 130中的其中之 一上，該機械手具有加熱元件或者被構成為將襯底設置在足夠接近適合加熱襯 底至釋放揮發(fā)物溫度的加熱器的位置處。例如，進行步驟408的熱處理工藝同 時在隨后于各室之間傳送襯底的程序期間，將襯底設置在傳送機械手130上。 替換地，在步驟408中襯底可被定位在襯底支撐裝置中，同時進行熱處理。在 一個實施例中，步驟408的熱處理在真空交換腔室122或傳送室136或處理室 112、 132、 128、 120的其中之一中其它相似結構區(qū)域中進行。以下示范性描 述中，步驟408被描述為在真空交換腔室122中進行。預期加熱步驟和氣體暴 露與傳感步驟的至少其中之一在平臺104其他適當裝配的區(qū)域中或者工廠界 面102中進行。
在步驟408的示范性實施例中，在真空交換腔室122中進行熱處理工藝， 以從被蝕刻襯底表面去除含鹵素殘余物。由第二襯底夾持器206固定的被蝕刻 襯底向著加熱器模塊270升高襯底124，從而增加向襯底熱傳送的強度。來自 加熱器模塊270的熱量導致襯底表面溫度上升，從而導致設置在被蝕刻襯底表 面上的鹵素基反應物被釋放和/或被排出。隨著襯底溫度升高，硅襯底光能吸 收性能也變化。例如，隨著來自加熱器模塊270的光286加熱硅襯底且襯底溫 度上升，由襯底吸收的光能由于在高襯底溫度下硅材料高的光能吸收而增加。 由此，當硅襯底被加熱時較少光被傳輸穿過硅襯底。通過由傳感器298測量襯 底透光度的變化，可計算襯底溫度且能保持熱處理工藝期間控制襯底溫度的工 藝終點。
一個實施例中，加熱器模塊270以在約5秒和約120秒之間諸如約20秒 將襯底加熱至在約20攝氏度和約500攝氏度之間，諸如在約150攝氏度和約 400攝氏度之間，例如約300攝氏度的溫度。通過加熱器模塊270進行的襯底 快速加熱允許被蝕刻襯底上的含鹵素殘余物被去除，而不會增加工藝循環(huán)時 間。在一個實施例中，在預定時間周期中襯底可通過加熱器模塊270加熱直到 自其去除被蝕刻襯底上的含鹵素殘余物。替換地，終點可通過控制襯底溫度來 檢測，例如通過控制穿過襯底的光透射來檢測。
一個實施例中，從氣源252將氣體混合物提供到真空交換腔室122同時加
熱被蝕刻襯底。被蝕刻襯底暴露于氣體混合物中并與該氣體混合物反應。氣體 混合物將被排出的卣素基反應物轉換成非侵蝕性揮發(fā)化合物，其被泵出真空交
換腔室122。氣體混合物可包括含氧氣體如02、 03、水蒸汽(H20)、含氫氣 體如H2、合成氣體、水蒸汽(H20)、烷類、烯烴等或者惰性氣體如氮氣(N2)、 氬氣(Ar)、氦氣(He)等。例如，氣體混合物可包括氧氣、氮氣，和含鹵 素氣體。 一個實施例中，含氫氣體是氫氣(H2)和水蒸汽(H20)中的至少一 種。另一實施例中，氣體混合物包括臭氧(03)。在襯底上存在掩膜層的實施 例中，掩膜層可與含鹵素殘余物一起去除，例如在真空交換腔室中剝離光致抗 蝕劑的掩模。
一個實施例中，可以以在約100sccm和約10,000sccm之間，例如約 7000sccrn的流速提供氣體混合物。在由使用溴基蝕刻化學物質導致的含鹵素 殘余物大部分是溴基殘余物的實施例中，氣體混合物包括臭氧(03 / 02)和/ 或其它惰性氣體如02和N2。臭氧氣體(03 / 02)以在約100sccm和約 10，000sccm之間，例如約7000sccm的流速提供。替換地，惰性氣體以在約 100sccm和約10，000sccm之間如約500sccm的流速與臭氧氣體(03 / 02) — 起提供。殘余氣體分析器(RGA)可用于檢測剩余在被蝕刻襯底表面上的含鹵 素殘余物。
任選地，進行其中熱處理襯底被返回到系統(tǒng)的處理室110、 112、 132、 128、 120中的其中之一的步驟410，用于在從真空環(huán)境移走之前的另外處理。在步 驟408的鹵素去除工藝之后，在隨后處理期間，襯底將不會將鹵素引入到處理 室中，從而防止對處理室的損壞。 -
在任選步驟412中，熱處理的襯底在真空交換腔室122中冷卻。步驟412 中，在鹵素殘余物去除步驟408之后，溫度受控基座240被升高以接觸在第二 襯底夾持器206上支撐的被蝕刻襯底，以將襯底冷卻至所需溫度。被蝕刻的襯 底經(jīng)由基座240傳輸熱量來冷卻。 一個實施例中，被蝕刻襯底可被冷卻到在約 10攝氏度和約125攝氏度之間范圍內(nèi)的溫度，其允許被蝕刻襯底返回到FOUP 106 A-B而不會導致對FOUP 106 A-B的損傷。
當在步驟412中冷卻襯底時，真空交換腔室122同時被抽空，為之后步驟 414中的襯底傳送工藝做準備，以最小化工藝循環(huán)時間。一旦真空交換腔室122
和工廠界面102的壓力相匹配，就打開第一狹口閥244以允許工廠界面機械手 114進入真空交換腔室122，從而從真空交換腔室122移走被蝕刻的襯底并4每 其返回到FOUP 106A-B的其中之一中。自FOUP 106A-B的新的未被處理的襯 底可被傳送到第一襯底夾持器204的真空交換腔室122中，同時被蝕刻襯底從、 第二襯底夾持器206被移走，從而四次連續(xù)處理襯底，如由圖3中描述的回線 表示的。替換地，在被蝕刻襯底的熱處理工藝在除了真空交換腔室122之外的 平臺104區(qū)域中進行的實施例中，在完成步驟408之后，將被蝕刻襯底移動到 真空交換腔室122中或處理室132、 128、 120的其中之一中。
由此，本發(fā)明提供一種從襯底去除鹵素和/或含鹵素殘余物的方法和裝 置。該方法和裝置有利地防止襯底被污染和沉積在襯底上的金屬膜暴露部分被 侵蝕，并防止由被釋放的鹵素導致的處理系統(tǒng)的污染和侵蝕，從而提高產(chǎn)率和 生產(chǎn)量。
雖然前述內(nèi)容涉及到本發(fā)明的實施例，但是可得出本發(fā)明的其它和進一步 實施例而不超出其基本范圍，且其范圍通過以下的權利要求確定。
權利要求
1、一種從襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法，包括提供具有真空密封平臺的處理系統(tǒng)；用包括鹵素的化學物質在所述平臺的處理室中處理襯底；以及在所述平臺中處置所述被處理的襯底以從被處理襯底釋放揮發(fā)性殘余物。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括當位于所述平臺中的真空交換腔室中時加熱所述被處理的襯底。
3、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括加熱在設置于所述平臺中的機械手葉片上的所述被處理襯底。
4、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括在耦接到所述處理室的傳送室中加熱所述被處理的襯底。
5、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處理所述襯底還包括 將所述襯底暴露于包括溴化氫的含鹵素氣體。
6、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括將被處理的襯底加熱到在約200攝氏度和約500攝氏度之間的溫度。
7、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括在所述處理系統(tǒng)的真空交換腔室中將所述被處理的襯底暴露于選自o2、03、 H20、烷類、烯烴和H2中一種的氣體。
8、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還 包括在所述處理系統(tǒng)的真空交換腔室中將被所述處理的襯底暴露于o3同時加熱所述襯底。
9、 根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，暴露所述被處理的襯底還 包括將所述被處理的襯底暴露于所述氣體中約5秒和約120秒之間的時間。
10、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處置所述被處理的襯底還包括將壓力保持在約5Torr和約300Torr之間同時加熱所述襯底。
11、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，加熱所述被處理的襯底還 包括-感應通過所述襯底的信號變化同時加熱所述襯底。
12、 根據(jù)權利要求ll所述的方法，其特征在于，感應信號變化還包括 確定與所述信號變化相關的襯底溫度。
13、 根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，還包括 當達到預定溫度時結束所述襯底的加熱。
14、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，處理所述襯底還包括使用溴化氫、氯氣和四氟化碳的至少其中之一處理所述襯底。
15、 一種從襯底去除含鹵素殘余物的方法，包括 提供具有處理室和設置在所述處理室外部的襯底加熱器的處理系統(tǒng)； 在所述處理室中用包括鹵素的化學物質蝕刻所述襯底； 在所述處理系統(tǒng)中時用所述襯底加熱器處理被蝕刻的襯底以從所述襯底釋放揮發(fā)性殘余物；和在加熱襯底時檢測襯底透光度的變化。
16、 根據(jù)權利要求15的所述方法，其特征在于，檢測襯底透光度的變化 還包括確定所述加熱工藝的終點。
17、 根據(jù)權利要求15的所述方法，其特征在于，蝕刻所述襯底還包括將所述襯底暴露于包括溴的含鹵素氣體。
18、 根據(jù)權利要求15的所述方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底 還包括將所述被蝕刻的襯底暴露于選自02、 03、 H20、烯烴、烷類和H2中至少 其中之一的氣體。
19、 根據(jù)權利要求15的所述方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底還包括 在真空交換腔室中將被蝕刻的襯底暴露于03同時加熱所述襯底。
20、 根據(jù)權利要求15的所述方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底還包括將所述襯底暴露于IR光。
21、 根據(jù)權利要求20所述的方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底還包括傳感穿過所述襯底傳輸?shù)腎R光變化。
22、 一種從襯底去除含鹵素殘余物的方法，包括提供具有至少一個處理室和構成為用于在其中加熱襯底的室的處理系統(tǒng)；在所述處理室中用包括溴的化學物質蝕刻所述襯底-，在構成為用于加熱所述襯底的室中處理所述被蝕刻的襯底；禾口 在加熱期間將被蝕刻的襯底暴露于o3。
23、 根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，還包括 將所述被蝕刻的襯底暴露于光同時加熱所述襯底；和 通過控制通過所述襯底的透光度變化確定所述襯底的溫度。
24、 根據(jù)權利要求23所述的方法，其特征在于，所述光通過加熱燈或寬 帶光源的至少一種激光器產(chǎn)生。
25、 根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底 還包括；在傳送室中加熱所述襯底。
26、 根據(jù)權利要求22所述的方法，其特征在于，處理所述被蝕刻的襯底 還包括在真空交換腔室中加熱所述襯底。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法和裝置。一個實施例中，于系統(tǒng)中在途中進行揮發(fā)性殘余物去除工藝同時在襯底上進行鹵素處理工藝。揮發(fā)性殘余物去除工藝在除了鹵素處置處理室和FOUP之外的系統(tǒng)中進行。一個實施例中，提供一種從襯底去除揮發(fā)性殘余物的方法，該方法包括提供具有真空密封平臺的處理系統(tǒng)，在平臺處理室中用包括鹵素的化學物質處理襯底，和在平臺中處置被處理的襯底以從被處置的襯底釋放揮發(fā)性殘余物。
文檔編號H01L21/00GK101170055SQ200710165339
公開日2008年4月30日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權日2006年10月26日
發(fā)明者史蒂文·H·金, 布雷特·克里斯琴·胡金森, 桑迪·M·溫, 洛金龐, 索斯藤·萊爾, 肯尼恩·J·巴恩基, 馬修·芬頓·戴維斯, 馬克·納什·卡瓦吉奇 申請人:應用材料股份有限公司