專利名稱：從襯底去除硅的碳氧化物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及從襯底去除硅的碳氧化物，特別是在回收測(cè)試襯底時(shí)。
背景技術(shù)：
在制造電子器件時(shí)，各種材料可以被沉積到諸如半導(dǎo)體晶片或者顯示板之類的襯底上，或者隨后被從襯底刻蝕，以形成諸如過孔、摻雜劑區(qū)域和互連線之類的特征。這些材料可以包括含金屬材料，例如鋁、銅、鉭、鎢以及它們的化合物。沉積在襯底上的其它材料包括用于將配線和圖案的多個(gè)層彼此隔離的電介質(zhì)(諸如氧化硅或者氮化硅)以及低k(低介電常數(shù))材料?？梢允褂冒R射(也被稱為物理氣相沉積或者PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)和熱生長(zhǎng)在內(nèi)的各種技術(shù)來(lái)沉積這些不同的材料。除了沉積材料，還可以執(zhí)行其它的制造工藝，包括用雜質(zhì)摻雜半導(dǎo)體層、擴(kuò)散、離子注入、刻蝕、化學(xué)和機(jī)械拋光(CMP)、清潔、以及熱處理。
在這些制造工藝中，包含硅晶片的測(cè)試襯底常常被用來(lái)保證工藝在合適的規(guī)范內(nèi)運(yùn)行。使用過的測(cè)試襯底可以被回收，而不是在測(cè)試襯底被用于測(cè)試特定的工藝之后將其丟棄?；厥展に囈话惆ㄈコ练e層或者材料，并且可選地，甚至去除一部分的下方硅材料，使得測(cè)試襯底的保留硅材料是清潔的并且基本不含添加材料或者其它的污染物。因而，回收工藝意在將測(cè)試襯底恢復(fù)到與新的測(cè)試襯底相同的規(guī)范。
用于回收襯底的常規(guī)方法包括如下的若干技術(shù)，例如，化學(xué)刻蝕、研磨或者拋光。濕法化學(xué)刻蝕一般包括將襯底浸入到酸性或者堿性浴液中，以將多余的材料從襯底去除。干法化學(xué)刻蝕(也被稱為等離子體刻蝕)包括在真空室中通過暴露于等離子體氣體將多余材料從襯底去除。研磨和拋光包括使用研磨介質(zhì)和拋光漿料平坦化和減薄襯底而將沉積材料層去除。
在測(cè)試襯底的回收中，特別困難的是去除沉積的硅的碳氧化物，因?yàn)槠渚哂袩o(wú)機(jī)和碳兩種成分，包括例如具有高的碳含量的無(wú)定型的氧化硅，并且可以包括其它材料，諸如氮和氫。當(dāng)硅的碳氧化物具有提供小于約3.5的低介電常數(shù)(k)的組成時(shí)，其可以被用作低介電常數(shù)材料(硅的碳氧化物)。低k電介質(zhì)減小了集成電路中的RC延遲時(shí)間，允許相應(yīng)地增大金屬互連的密度，因而允許更小的電路。因此，諸如硅的碳氧化物之類的低k電介質(zhì)的沉積，對(duì)于制造更小并且更精細(xì)的電路(具有小于90nm的特征尺寸)是重要的。在這些沉積工藝中，測(cè)試襯底用于保證在襯底上沉積具有規(guī)定低k性質(zhì)的硅的碳氧化物。
理想的是，回收和再使用被用于測(cè)試硅的碳氧化物的工藝的測(cè)試襯底。然而，常規(guī)的硅的碳氧化物的去除工藝常常不能適當(dāng)?shù)貜臏y(cè)試襯底去除所述材料。例如，硅的碳氧化物常常難以被化學(xué)去除，因?yàn)闊o(wú)機(jī)和有機(jī)元素的組合使得該材料對(duì)于多種化學(xué)組合物的反應(yīng)性較低，并且這樣的組合物可能在襯底上留下粘膠狀殘余物。同樣，諸如研磨和拋光之類的常規(guī)手段可能導(dǎo)致襯底由于施加到襯底上的不均勻的壓力而翹曲。拋光還導(dǎo)致襯底表面上的過多的劃傷或者表面下的晶格損傷。這樣的表面損傷不利地影響襯底表面的后續(xù)沉積工藝特性，從而改變沉積工藝的結(jié)果。因此，常規(guī)回收的襯底常常僅僅適用于作為機(jī)械級(jí)測(cè)試晶片(例如，用于機(jī)械手測(cè)試，用于評(píng)價(jià)精確的晶片定位)，而不能適合用作用于評(píng)價(jià)沉積或者刻蝕工藝的測(cè)試級(jí)襯底。常規(guī)的去除方法還可能腐蝕掉過多量的襯底表面，在不得不將襯底丟棄之前，限制了測(cè)試襯底可以被回收和再使用的次數(shù)。因此，常規(guī)的硅的碳氧化物的去除技術(shù)常常不能提供令人滿意的對(duì)于這些材料的去除以允許測(cè)試襯底的再使用。
因此，理想的是，使用能夠去除硅的碳氧化物材料的無(wú)機(jī)和碳組分兩者的方法從襯底去除硅的碳氧化物。還理想的是，獲得一種方法，該方法不會(huì)導(dǎo)致襯底的翹曲、表面劃傷或者表面下?lián)p傷。還理想的是，能夠用具有生產(chǎn)價(jià)值的方法有成本效益地去除硅的碳氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
在一種處理包括硅的碳氧化物的襯底的方法中，硅的碳氧化物被從襯底去除。襯底上的硅的碳氧化物通過暴露于含氧氣體并同時(shí)將襯底加熱到小于或者等于約400℃的溫度而被脫碳，從而將硅的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧化硅。通過將氧化硅暴露于含氟酸性溶液去除氧化硅；或者通過將襯底暴露于包括含氟氣體的等離子體工藝氣體，去除基本整個(gè)厚度的氧化硅，來(lái)去除氧化硅。在初始工藝步驟中，硅的碳氧化物也可以被沉積在襯底上。
一種能夠執(zhí)行這些工藝的襯底處理設(shè)備包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括罩殼，所述罩殼包括用于接納襯底的支座，所述襯底具有硅的碳氧化物層；氣體入口，用于將含氧氣體引入到室中；以及加熱器，用于加熱室中的襯底，以去除襯底上的氧化硅。此外，襯底處理設(shè)備還包括浴池，用于接納具有氧化硅的襯底，所述浴池包括含氟酸性溶液，用于去除襯底上的氧化硅。
在另一種方法中，包括硅的碳氧化物的襯底被置于等離子體區(qū)中，并且包括含氟氣體和含氧氣體的工藝氣體被引入到等離子體區(qū)中。工藝氣體被保持在約200mTorr-約2000mTorr的壓強(qiáng)下。通過將約200W-約2000W的功率水平的RF能量耦合到工藝氣體，來(lái)激發(fā)工藝氣體。能夠執(zhí)行此工藝的襯底處理設(shè)備包括等離子體室，所述等離子體室包括罩殼，所述罩殼具有用于接納至少一個(gè)襯底的支座；氣體入口，用于將工藝氣體引入到室中；氣體激發(fā)器，用于維持所述室中的工藝氣體的等離子體；以及排出端口，用于從室去除工藝氣體。


根據(jù)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施例的附圖、隨后的說(shuō)明、權(quán)利要求，本發(fā)明的這些特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。然而，應(yīng)該理解，每一個(gè)特征可以一般地用于本發(fā)明，而不僅僅是在特定的附圖中，本發(fā)明包括這些特征的任意組合，在附圖中圖1A是硅的碳氧化物被沉積在其上的襯底的示意性剖視圖；圖1B是示出了在去除硅的碳氧化物之后圖1A的經(jīng)處理的襯底的示意性剖視圖；
圖2是包括能夠?qū)σ慌r底上的硅的碳氧化物進(jìn)行脫碳的反應(yīng)器的襯底處理設(shè)備的示意性剖視圖；圖3是襯底處理設(shè)備的濕法化學(xué)浴的示意性剖視圖；以及圖4是襯底處理設(shè)備的等離子體室的另一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式
用于高效處理襯底20以從襯底20去除硅的碳氧化物22的工藝允許例如將襯底再使用作為沉積或者其它工藝中的測(cè)試晶片。雖然在從材料被初始地沉積在其上的測(cè)試襯底去除硅的碳氧化物層的情況下說(shuō)明了硅的碳氧化物的去除工藝，但是應(yīng)該理解，該去除工藝可以用于從襯底(包括其上正在制造集成電路和顯示板的產(chǎn)品襯底)去除全部或者刻蝕部分的硅的碳氧化物材料或者層。硅的碳氧化物22通常包括具有約5-約40wt％碳的氧化硅，并且還可以包含其它材料，諸如氮或者氫。硅的碳氧化物22可以通過諸如化學(xué)氣相沉積工藝或者液體前驅(qū)體旋涂工藝的沉積工藝(例如，由加利福尼亞Santa Clara的應(yīng)用材料公司提供的用于形成“BLACKDIAMONDTM”或者“SILKTM”的工藝)來(lái)形成。硅的碳氧化物22包括小于約3.5(例如從約2到約3.4)的介電常數(shù)。硅的碳氧化物22可以被形成在晶片24的下方表面26上，所述晶片24可以例如為硅或者化合物半導(dǎo)體晶片，并且，硅的碳氧化物22可以甚至基本覆蓋晶片24的下方表面26，如圖1A所示。硅的碳氧化物22可以包括基本為平面的膜(如圖所示)，或者可以包括其中具有多個(gè)刻蝕特征的層。硅的碳氧化物22還可以形成在晶片24的一個(gè)或者多個(gè)側(cè)表面28上。去除工藝?yán)硐氲貜囊r底20去除硅的碳氧化物22，而基本不過量地腐蝕或者以其它方式損傷下方的晶片24，從而允許晶片被再使用于后續(xù)的測(cè)試和/或處理。
在一個(gè)方案中，去除硅的碳氧化物22的一種方法包括將襯底20加熱到小于或者等于約400℃的溫度，同時(shí)將其表面30暴露到含氧氣體。在加熱的同時(shí)將表面30暴露到含氧氣體使硅的碳氧化物22脫碳，形成具有較低碳含量或者基本不具有碳含量的氧化硅。通常，硅的碳氧化物22具有許多孔，這些孔允許含氧氣體滲透到材料中，以與處于內(nèi)部區(qū)域中的碳反應(yīng)，形成諸如二氧化碳和一氧化碳之類的揮發(fā)性氣體。例如，無(wú)定型的硅的碳氧化物可以具有約2-約40Vol％的孔隙率。合適的含氧氣體包括氧類物質(zhì)，例如，O2、O3、H2O、H2O2及其混合物。適于對(duì)包含約5-約40wt％碳的硅的碳氧化物22進(jìn)行脫碳的工藝條件包括，將襯底20暴露于氧氣，同時(shí)將襯底加熱到約250℃-約300℃的溫度，持續(xù)約40-約80分鐘的時(shí)間。
在脫碳工藝的一個(gè)方案中，硅的碳氧化物22的表面30在包括反應(yīng)器40的襯底處理設(shè)備25中暴露于含氧氣體中，同時(shí)加熱襯底20，如圖2所示。在此方案中，反應(yīng)器40包括處于罩殼43中的支座42，支座42用于接納一個(gè)或者一批襯底20(如圖所示)。支座42可以包括底座44，底座44具有多個(gè)平行的隆起物46，所述隆起物46是間隔開的，以在其間定義的溝槽中支撐襯底20。在所示的方案中，反應(yīng)器40具有圍繞反應(yīng)器主體的線圈48，線圈48由功率供應(yīng)裝置50供電。工藝氣體源52可以是含氧氣體源，其將包括例如含氧氣體的工藝氣體提供到反應(yīng)器40的氣體入口54。廢的含氧氣體和諸如一氧化碳和二氧化碳的氣態(tài)副產(chǎn)物經(jīng)由排出端口56從反應(yīng)器排出，所述排出端口56可以連接到排氣泵或者通向大氣。控制器58通過控制氣體閥60和功率供應(yīng)裝置50來(lái)控制反應(yīng)器40的操作?？刂破?8包括用于設(shè)定功率供應(yīng)裝置50的功率水平以持續(xù)所期望的加熱時(shí)間的程序代碼，以及用于控制閥60的操作以設(shè)定到反應(yīng)器40中的工藝氣體流率的程序代碼。
在一個(gè)方案中，通過使用線圈48在反應(yīng)器40中加熱襯底20，對(duì)硅的碳氧化物22進(jìn)行脫碳，所述線圈48是加熱器并且包括電阻加熱元件。例如，線圈48可以由電阻材料制成，所述電阻材料例如為NICHROMETM，一種用于電阻加熱元件的鎳鉻合金，其具有高的電阻并能夠耐高溫；二硅化鉬；或者其它材料。在此方案中，功率供應(yīng)裝置50是常規(guī)的電阻加熱器功率供應(yīng)裝置，其可以包括閉環(huán)控制系統(tǒng)，所述閉環(huán)控制系統(tǒng)包括用于使電流通過電阻加熱器元件的PID自動(dòng)溫度控制器、用于測(cè)量反應(yīng)器40中的溫度的熱電偶、以及數(shù)字溫度讀數(shù)器。加熱器功率供應(yīng)裝置還可以具有可調(diào)節(jié)最小或者最大電流極限和可編程升溫速率和停留時(shí)間。反應(yīng)器40的罩殼43可以由例如氧化硅、石英或者氧化鋁制成。在加熱期間，反應(yīng)器40可以持續(xù)地用含氧氣體沖洗，以保持高的氧含量。到反應(yīng)器40中的含氧氣體(諸如O2)的合適的流率可以例如為約2000sccm到約5000sccm。雖然在所示方案中的加熱器為線圈48，但是也可以使用諸如平面或者管狀加熱器的其它加熱器。
在另一個(gè)工藝變例中，通過將表面30暴露于在反應(yīng)器40內(nèi)形成的等離子體來(lái)對(duì)硅的碳氧化物22進(jìn)行脫碳。在此方案中，反應(yīng)器40是等離子體室，其用于形成包括激發(fā)工藝氣體的等離子體，例如包括含氧物質(zhì)的激發(fā)工藝氣體。在此方案中，反應(yīng)器40中的含氧氣體被激勵(lì)到等離子體狀態(tài)，以形成具有高氧化能力的氧原子，來(lái)氧化襯底20上的硅的碳氧化物22。工藝氣體還可以包括諸如氮?dú)饣蛘邭鍤獾南♂寶怏w。工藝氣體可以通過將RF或者微波能量施加到氣體來(lái)激發(fā)。例如，在一個(gè)方案中，一批襯底20被放置在反應(yīng)器40中，并且暴露于通過向線圈43施加電流而形成的等離子體，在此方案中，線圈43是氣體激發(fā)器，其包括通過由反應(yīng)器40中的含氧氣體形成等離子體而產(chǎn)生熱的感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈被供電，以將能量感應(yīng)耦合到反應(yīng)器40中的含氧氣體。功率供應(yīng)裝置50是感應(yīng)線圈功率供應(yīng)裝置，其施加適當(dāng)?shù)墓β孰娖揭约ぐl(fā)氣體，諸如從約200W到約2000W的功率電平。含氧氣體以約250sccm到約500sccm的流率流入到等離子體室中，氣體被保持在從約200mTorr到約2000mTorr的壓強(qiáng)下。如果不用感應(yīng)線圈，含氧氣體也可以由反應(yīng)器40的壁周圍的電極(沒有示出)或者反應(yīng)器40外部的微波施加器(沒有示出)來(lái)激發(fā)。
在硅的碳氧化物22被暴露于含氧氣體并且加熱以將基本全部的硅的碳氧化物22轉(zhuǎn)化為包含比以前更低水平的碳或者基本不含碳的氧化硅22之后，可以使用濕法化學(xué)刻蝕步驟去除此氧化硅以及原始的硅的碳氧化物的殘余的未氧化部分。在濕法化學(xué)刻蝕工藝中，襯底20被浸入襯底處理設(shè)備25的浴池70中，如圖3所示。浴池70包括處于容器74中的化學(xué)刻蝕劑溶液72，所述容器74由耐化學(xué)刻蝕劑溶液的材料制成。選擇化學(xué)刻蝕劑溶液72的組成，以刻蝕掉氧化硅22，而基本不腐蝕襯底20的下方的硅。在一個(gè)方案中，化學(xué)刻蝕劑溶液包括例如含氟酸性溶液，其能夠去除氧化硅22。耐含氟酸性溶液的合適的容器74包括聚合物容器。在一個(gè)實(shí)施例中，含氟酸性溶液包括濃度為約1vol％到約12vol％的HF。
化學(xué)刻蝕溶液還可以包括碳去除組分，其能夠與氧化硅22中的任何殘余的含碳物質(zhì)或者殘余的硅的碳氧化物反應(yīng)。含氟酸性溶液和碳去除組分一同作用來(lái)破壞硅的碳氧化物22中的硅-氧物質(zhì)和碳物質(zhì)兩者中的鍵合，由此從襯底20去除氧化硅和殘余的碳。在一個(gè)方案中，合適的碳去除組分包括H2SO4。例如，溶液可以包括約1wt％-約10wt％的HF，以及約30wt％-約40wt％的H2SO4。在溶液中HF與H2SO4的理想摩爾比可以從約1∶10到約1∶20。雖然在一個(gè)方案中，化學(xué)刻蝕劑溶液可以基本由HF和H2SO4組成，但是在其它方案中，溶液可以包括其它組分，諸如HNO3、H2O2以及NH4F中的至少一種。合適的浸入時(shí)間可以從約10分鐘到約60分鐘?；瘜W(xué)刻蝕劑溶液可以去除大部分的硅的碳氧化物22，包括任何殘留的層22的經(jīng)氧化以及未氧化的部分，并且包括不會(huì)過量腐蝕下方的襯底20的成分。
如果不用濕法刻蝕工藝來(lái)去除由對(duì)硅的碳氧化物22進(jìn)行脫碳形成的氧化硅，也可以通過將氧化硅的表面30暴露于在圖2的反應(yīng)器40內(nèi)形成的等離子體，使用干法等離子體工藝來(lái)去除氧化硅和殘余的碳(如果有的話)，在此方案中，反應(yīng)器40是等離子體室。在此方案中，等離子體包括包括受激發(fā)的含氟物質(zhì)的激發(fā)氣體。包括含氟氣體的工藝氣體被引入到反應(yīng)器40并且被激勵(lì)到等離子體狀態(tài)，以形成氟物質(zhì)，該氟物質(zhì)與氧化硅反應(yīng)形成揮發(fā)性的氟化硅，所述氟化硅被從反應(yīng)器40排出。含氟氣體可以是例如CF4、NF3或者SF6。含氟氣體還可以包括含氧氣體，諸如前面提及的氣體。含氟氣體也可以通過將RF或者微波能量施加到氣體來(lái)激發(fā)。例如，在一個(gè)方案中，放置在反應(yīng)器40中的多個(gè)襯底20被暴露于通過將電流施加到線圈43而形成的含氟等離子體，在此方案中，線圈43充當(dāng)氣體激發(fā)器并且是感應(yīng)線圈，用于通過將能量感應(yīng)耦合到氣體來(lái)在反應(yīng)器40中由氣體形成等離子體。功率供應(yīng)裝置50施加適當(dāng)?shù)墓β仕揭约ぐl(fā)氣體，諸如從約200W-約2000W的功率水平。含氟氣體以從約100sccm-約700sccm的流率流入室，并且氣體被保持在約200mTorr-約2000mTorr的壓強(qiáng)下。
在另一個(gè)工藝中，襯底20上的硅的碳氧化物22在一個(gè)等離子體工藝步驟中既被脫碳又被去除其氧化硅含量。在此工藝中，硅的碳氧化物22的表面30被暴露于圖2的反應(yīng)器40 中的包括含氟氣體和含氧氣體兩者的工藝氣體的等離子體。在此方案中，含氟氣體形成氟物質(zhì)，該氟物質(zhì)與氧化硅反應(yīng)形成揮發(fā)性的硅-氟物質(zhì)，含氧氣體與硅的碳氧化物22中的碳反應(yīng)，形成諸如一氧化碳和二氧化碳之類的碳-氧物質(zhì)，然后從反應(yīng)器40將它們排出。含氧氣體可以例如是O2、O3、H2O、H2O2及其混合物；而含氟氣體可以例如是CF4、NF3或者SF6。通過將RF或者微波能量施加到氣體來(lái)激發(fā)工藝氣體。如圖所示，多個(gè)襯底20可以被放置在反應(yīng)器40中，并且暴露于通過將電流施加到感應(yīng)線圈43以將能量感應(yīng)耦合到工藝氣體而形成的等離子體。功率供應(yīng)裝置50施加合適的功率水平以激發(fā)工藝氣體，諸如從約200W-約2000W的功率水平。工藝氣體以約300sccm-約1200sccm的流率流入室中，并且氣體被保持在約200mTorr-約2000mTorr的壓強(qiáng)下，以基本去除襯底20上的硅的碳氧化物22的整個(gè)層。
在上述的工藝中，硅的碳氧化物22被從襯底20去除。硅的碳氧化物22可以利用襯底處理設(shè)備102形成在襯底20上，襯底處理設(shè)備102包括化學(xué)氣相沉積室106，其實(shí)施例被示于圖4中。室106能夠在新的襯底20上形成硅的碳氧化物22，或者在去除先前沉積的硅的碳氧化物22之后被回收的襯底上形成硅的碳氧化物22。室106包括圍壁118，所述圍壁118包括頂板119、側(cè)壁121和底壁122，它們一起限定出工藝區(qū)113。例如，在一個(gè)方案中，圍壁118包括部分圓頂?shù)捻敯?19，頂板119處于工藝區(qū)113的上方。沉積氣體可以通過氣體供應(yīng)源130引入到室106中，氣體供應(yīng)源130包括沉積氣體源131和氣體分配器132。在所示的方案中，氣體分配器132包括一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)管133，所述導(dǎo)管133具有一個(gè)或者多個(gè)氣體流量閥134a和134b和一個(gè)或者多個(gè)圍繞襯底20的外周的氣體出口135a以及一個(gè)或者多個(gè)處于襯底20上方的出口135b和135c，以在室106中提供優(yōu)化的沉積氣體流。襯底支座100的靜電卡盤108中的電極145可以由電極功率供應(yīng)裝置143供電，以在處理期間將晶片靜電地保持在支座表面180上。晶片輸送器153也可以被設(shè)置來(lái)將襯底20布置在支座100的晶片接納表面180上。廢的工藝氣體和工藝副產(chǎn)物通過排出系統(tǒng)120從室106排出，所述排出系統(tǒng)120可以包括排出導(dǎo)管127，其接收來(lái)自工藝區(qū)113的廢的工藝氣體；節(jié)流閥129，其控制室106中的工藝氣體壓強(qiáng)；以及一個(gè)或者多個(gè)排氣泵140。
在一個(gè)方案中，可以通過氣體激發(fā)器116激發(fā)沉積氣體，以處理襯底20，所述氣體激發(fā)器116包括天線117，天線117具有一個(gè)或者多個(gè)感應(yīng)器線圈111a和111b，所述感應(yīng)器線圈111a和111b可以具有關(guān)于室106的中心的圓對(duì)稱性，以將能量耦合到室106的工藝區(qū)113中的工藝氣體。例如，天線117可以包括圍繞室106的圓頂板119的頂部的第一感應(yīng)器線圈111a和圍繞圓頂頂板119的側(cè)部的第二感應(yīng)器線圈111b。感應(yīng)器線圈可以由第一、第二RF功率供應(yīng)裝置142a、142b單獨(dú)供電。氣體激發(fā)器116還可以包括一個(gè)或者多個(gè)工藝電極，所述工藝電極可以被供電來(lái)激發(fā)工藝氣體。還可以設(shè)置遠(yuǎn)程室147來(lái)激發(fā)諸如清潔氣體的工藝氣體，所述工藝氣體通過將RF或者微波能量耦合到遠(yuǎn)程室147的功率供應(yīng)裝置149激發(fā)，并且激發(fā)氣體可以經(jīng)由具有流量閥134c的導(dǎo)管148輸送到室106，例如來(lái)清潔所述室。
為了例如通過在襯底20上形成硅的碳氧化物電介質(zhì)層22來(lái)處理襯底20，工藝室106被排空并且保持在預(yù)定的負(fù)壓下。然后，通過晶片輸送器153將襯底20提供在支座100上，并且通過經(jīng)由電極功率供應(yīng)裝置143向支座100中的電極145施加電壓，可以將襯底20保持在支座100上。氣體供應(yīng)源130將工藝氣體提供到室106，并且氣體激發(fā)器116將RF或者微波能量耦合到工藝氣體，以激發(fā)氣體來(lái)處理襯底20。在工藝過程中產(chǎn)生的排出物通過排出系統(tǒng)120從室106排出。
室106可以由控制器194控制，所述控制器194包括程序代碼，所述程序代碼具有操作室106的組件來(lái)處理室106中的襯底20的指令集。例如，控制器194可以包括襯底定位指令集，用于操作襯底支座100和晶片輸送器153中的一個(gè)或者多個(gè)來(lái)將襯底定位在室106中；氣體流量控制指令集，用于操作氣體供應(yīng)源130和流量控制器，以設(shè)定到室106的氣體流量；氣體壓強(qiáng)控制指令集，用于操作排出系統(tǒng)120和節(jié)流閥，以保持室106中的壓強(qiáng)；氣體激發(fā)器控制指令集，用于操作氣體激發(fā)器116，以設(shè)定氣體激發(fā)功率水平；溫度控制指令集，用于控制室106中的溫度；以及工藝監(jiān)視指令集，用于監(jiān)視室106中的工藝。
在操作中，硅的碳氧化物材料通過如下操作來(lái)沉積將有機(jī)硅烷前驅(qū)體氣體和氧氣或者臭氧流入到室106中，并且將襯底20加熱到例如約300℃到約400℃的溫度。沉積工藝是熱CVD工藝，該熱CVD工藝用于形成具有足夠低的介電常數(shù)的硅的碳氧化物。有機(jī)硅烷前驅(qū)體氣體應(yīng)該具有至少一個(gè)硅-碳鍵，諸如甲基硅烷、二甲基硅烷(DMS)、三甲基硅烷(TMS)、四甲基硅烷(T4MS)、以及苯基甲基硅烷。因?yàn)槠渖虡I(yè)可得性和高的硅-碳鍵數(shù)量，TMS和T4MS是優(yōu)選的前驅(qū)體氣體。在一個(gè)示例性工藝中，使用TMS、氧氣和氦氣組成的工藝氣體。在這樣的工藝的一個(gè)實(shí)施例中，首先，流率為2650sccm的氦氣被引入到室106中，并且氣體流量已經(jīng)穩(wěn)定到3.5Torr的壓強(qiáng)時(shí)，節(jié)流閥129被部分關(guān)閉，并且使得室106中的壓強(qiáng)達(dá)到期望的沉積壓強(qiáng)水平。一旦達(dá)到所期望的壓強(qiáng)水平并且將該壓強(qiáng)維持?jǐn)?shù)秒，就將工藝氣體流入到室106中，工藝氣體包括流率為1450sccm的TMS、流率為800sccm的氧氣和流率為400sccm的氦載氣。工藝氣體用以950W的功率水平施加到間距約200密耳的電極的RF功率來(lái)激發(fā)，以在襯底20上沉積硅的碳氧化物22。室106的壁118可以被保持在約50℃-60℃的溫度下。根據(jù)這樣的工藝沉積的硅的碳氧化物一般具有約2.1-約2.2g/cm3的密度。工藝還可以包括采用1000sccm的氦載氣流率的附加等離子體沖洗步驟和1850sccm的流率的氦沖洗步驟。在沉積硅的碳氧化物之后，可以在常規(guī)的爐或者真空中通過將硅的碳氧化物加熱到約300℃-約500℃的溫度至少約10分鐘，將其固化以提高其耐吸濕性。
參考本發(fā)明的某些優(yōu)選方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述；但是，其它的方案也是可以的。例如，如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的，例如在硅的碳氧化物中的特征刻蝕中，可以去除或者部分去除其它類型的硅的碳氧化物。此外，如對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的，還可以根據(jù)所描述的實(shí)施例的參數(shù)，使用等效于針對(duì)去除工藝所描述的那些的可替換步驟。因此，權(quán)利要求的精神和范圍不應(yīng)限于本文所包含的優(yōu)選方案的描述。
權(quán)利要求
1.一種用于處理包括硅的碳氧化物的襯底的方法，包括(a)通過將所述襯底暴露于含氧氣體同時(shí)將所述襯底加熱到小于或者等于約400℃的溫度，來(lái)將所述硅的碳氧化物脫碳，由此將所述硅的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧化硅；以及(b)通過如下操作中的至少之一去除所述襯底上的所述氧化硅(i)將所述氧化硅暴露于含氟酸性溶液；或者(ii)通過將所述襯底暴露于包括含氟氣體的工藝氣體的等離子體，去除基本整個(gè)厚度的所述氧化硅。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(a)包括將所述襯底暴露于含氧氣體，所述含氧氣體包括如下物質(zhì)中的至少之一(i)O2或O3；(ii)H2O；或者(iii)H2O2。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(a)包括設(shè)定工藝條件，以通過從所述硅的碳氧化物去除約5重量％-約40重量％的碳來(lái)對(duì)所述硅的碳氧化物脫碳。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(a)包括將所述襯底加熱(i)到從約250℃-約300℃的溫度；(ii)持續(xù)從約40分鐘-約80分鐘的時(shí)間；(iii)通過激發(fā)所述含氧氣體來(lái)加熱，其中，通過將RF能量耦合到所述氣體以形成含氧氣體的等離子體來(lái)激發(fā)所述含氧氣體；或者(iv)通過將電流通過電阻加熱器來(lái)加熱。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(b)包括將所述襯底暴露于含氟酸性溶液，所述含氟酸性溶液包括濃度從約1體積％-約12體積％的HF。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在(b)中，所述含氟氣體包括CF4、NF3或SF6。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，(b)還包括如下操作中的至少之一(i)將所述工藝氣體保持在約200mTorr-約2000mTorr的壓強(qiáng)下；(ii)通過將約200W-約2000W的功率水平的能量耦合到所述工藝氣體來(lái)維持等離子體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述工藝氣體還包括含氧氣體。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述含氟氣體包括CF4、NF3或SF6，所述含氧氣體包括O2或者O3。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述工藝氣體包括CF4和O2。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述工藝包括稀釋氣體。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述稀釋氣體包括氮?dú)饣驓鍤狻?br> 13.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述襯底上沉積所述硅的碳氧化物的初始步驟。
14.一種襯底處理設(shè)備，包括(a)反應(yīng)器，包括(i)罩殼，所述罩殼包括用于接納襯底的支座，所述襯底包括硅的碳氧化物；(ii)氣體入口，用于將所述含氧氣體引入到所述反應(yīng)器中；(iii)加熱器，用于加熱所述反應(yīng)器中的所述襯底，由此將所述硅的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧化硅；以及(b)包括含氟酸性溶液的浴池，用于接納包括氧化硅的襯底，以去除所述襯底上的所述氧化硅。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述加熱器包括用于維持所述室中的所述含氧氣體的等離子體的氣體激發(fā)器，并且所述設(shè)備還包括用于從所述室去除所述氣體的排出端口，由此所述硅的碳氧化物層被脫碳以形成氧化硅。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中，所述支座能夠接納多個(gè)襯底。
17.一種襯底處理設(shè)備，包括(a)反應(yīng)器，包括(i)罩殼，所述罩殼包括用于接納多個(gè)襯底的支座，每一個(gè)襯底包括硅的碳氧化物；(ii)氣體入口，用于將所述含氧氣體供應(yīng)到所述罩殼中；(iii)加熱器，能夠通過將所述襯底加熱到小于或者等于約400℃的溫度來(lái)對(duì)所述硅的碳氧化物進(jìn)行脫碳，由此將所述硅的碳氧化物轉(zhuǎn)化為氧化硅；以及(b)等離子體室，包括(i)罩殼，所述罩殼包括用于接納至少一個(gè)襯底的支座，所述襯底包括氧化硅；(ii)氣體入口，用于將所述含氟氣體引入到所述室中；(iii)氣體激發(fā)器，用于維持所述室中的所述含氟氣體的等離子體，由此所述氧化硅與所述含氟氣體反應(yīng)，形成揮發(fā)性的氟化硅物質(zhì)；以及(iv)排出端口，用于去除所述揮發(fā)性氟化硅物質(zhì)，由此去除所述襯底上的所述氧化硅。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述等離子體室包括用于接納多個(gè)襯底的支座。
19.一種襯底處理設(shè)備，包括(a)等離子體室，包括(i)罩殼，所述罩殼包括用于接納至少一個(gè)襯底的支座，所述襯底包括硅的碳氧化物；(ii)氣體入口，用于將含氟氣體引入到所述室中；(iii)氣體激發(fā)器，用于維持所述室中的所述含氟氣體的等離子體，由此所述硅的碳氧化物與所述含氟氣體反應(yīng)，形成揮發(fā)性的氟化硅物質(zhì)；以及(iv)排出端口，用于去除所述揮發(fā)性氟化硅物質(zhì)，由此去除所述襯底上的所述氧化硅，以在所述襯底上形成殘余的碳層；以及(b)反應(yīng)器，包括(i)罩殼，所述罩殼包括用于接納多個(gè)襯底的支座，每一個(gè)襯底包括殘余的碳層；(ii)氣體分配器，用于將含氧氣體供應(yīng)到所述罩殼；(iii)加熱器，能夠?qū)⑺鲆r底加熱到小于或者等于約400℃的溫度，以灰化所述襯底上的所述殘余的碳層。
20.一種等離子體室，包括(a)罩殼，所述罩殼包括用于接納至少一個(gè)襯底的支座，所述襯底包括硅的碳氧化物；(b)氣體入口，用于將工藝氣體引入到所述室中，所述工藝氣體包括含氟氣體和含氧氣體；(c)氣體激發(fā)器，用于維持所述室中的所述工藝氣體的等離子體，由此所述硅的碳氧化物分別與所述含氟氣體和所述含氧氣體反應(yīng)，形成揮發(fā)性的硅-氟物質(zhì)和碳-氧物質(zhì)；以及(iv)排出端口，用于從所述室去除所述揮發(fā)性的硅-氟物質(zhì)和碳-氧物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于處理襯底的方法，包括在襯底上沉積硅的碳氧化物和從襯底去除硅的碳氧化物。襯底上的硅的碳氧化物通過暴露于激發(fā)的含氧氣體而被脫碳，所述激發(fā)的含氧氣體加熱襯底并且將硅的碳氧化物層轉(zhuǎn)化為氧化硅層。氧化硅通過暴露于含氟工藝氣體的等離子體而被去除?；蛘撸瑲埩舻难趸杩梢酝ㄟ^含氟酸性浴去除。在另一個(gè)方案中，含氟氣體和含氧氣體的等離子體被激發(fā)來(lái)從襯底去除硅的碳氧化物。
文檔編號(hào)H01L21/3105GK101026096SQ20061016238
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者克里什納·維帕, 雅什拉·布特那格爾, 羅納德·拉亞達(dá)亞, 文卡塔·巴拉伽納 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司