專利名稱：：用于低k刻蝕后的無損灰化工藝和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于利用干法等離子體工藝去除襯底上的刻蝕后殘留物(post-etchresidue)的方法和系統(tǒng)，更具體而言涉及用于執(zhí)行低介電常數(shù)(低k)層上的刻蝕后殘留物的無損去除的方法和系統(tǒng)，其中低k層的介電常數(shù)小于Si02的介電常數(shù)。
背景技術(shù)：
：在半導(dǎo)體領(lǐng)域中已知的是，互連延遲是提高集成電路(IC)的速度和性能方面的一個主要限制因素。一種最小化互連延遲的方式是在IC的生產(chǎn)期間使用低介電常數(shù)(低k)材料來減小互連電容。因而，近年來，低k材料已被開發(fā)用來替代相對較高介電常數(shù)的絕緣材料，例如二氧化硅。具體而言，低k膜被用于半導(dǎo)體器件的金屬層之間的層間和層內(nèi)介電層。另外，為了進(jìn)一步減小絕緣材料的介電常數(shù)，材料膜形成有孔，即，多孔低k介電膜。這種低k膜可通過類似于施加光刻膠的旋涂電介質(zhì)(SOD)方法沉積，或者通過化學(xué)氣相沉積(CVD)來沉積。因而，低k材料的使用很容易適應(yīng)于現(xiàn)有的半導(dǎo)體制造工藝。盡管低k材料有希望用于制作半導(dǎo)體電路，但是本發(fā)明的發(fā)明人已認(rèn)識到，這些膜也提供了許多挑戰(zhàn)。首先，低k膜往往比更傳統(tǒng)的介電層堅固性低，并且可能在晶片處理期間受到損傷，例如被一般用在對介電層進(jìn)行圖案化的刻蝕和等離子體灰化工藝損傷。此外，某些低k膜往往在受損時是高度反應(yīng)性的，尤其是在圖案化之后，從而允許低k材料吸附水汽和/或與其他蒸汽和/或可能改變介電層的電屬性的工藝污染物反應(yīng)。結(jié)果，原本具有低介電常數(shù)的低k材料受到損傷，導(dǎo)致其介電常數(shù)增大并且其最初具有的優(yōu)勢丟失。目前，從具有低k層的先進(jìn)半導(dǎo)體器件去除刻蝕后殘留物的操作是通過將這些層暴露于干法等離子體灰化工藝來進(jìn)行的。具體而言，干法等離子體采用了基于氧氣的化學(xué)過程；但是，己經(jīng)觀察到，傳統(tǒng)的氧氣等離子體如上所述對低k層有損傷。作為替換，已研究了基于氮氣、氫氣和氨氣的化學(xué)過程，但是這些化學(xué)過程已被證明對低k層下層的刻蝕停止層具有很差的刻蝕選擇性。在等離子體灰化期間去除刻蝕停止層可能導(dǎo)致潛在的半導(dǎo)體器件損傷。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種用于利用干法等離子體工藝去除襯底上的刻蝕后殘留物的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行低介電常數(shù)(低k)層上的刻蝕后殘留物的無損去除的方法，其中低k層的介電常數(shù)小于Si02的介電常數(shù)。根據(jù)一個實施例，描述了一種從襯底去除刻蝕后殘留物的方法。將具有介電層的襯底置于等離子體處理系統(tǒng)中，其中介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值，介電層具有利用刻蝕工藝形成在其中的特征，并且該特征具有通過刻蝕工藝形成在其上的刻蝕后殘留物。引入包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體的處理氣體，其中含氧氣體包括氧氣(02)、CO、或C02或其任意組合。在等離子體處理系統(tǒng)中由處理氣體形成等離子體。將襯底暴露于等離子體以去除刻蝕后殘留物，根據(jù)另一個實施例，描述了一種從襯底去除刻蝕后殘留物的方法。將具有介電層的襯底置于等離子體處理系統(tǒng)中，其中介電層具有利用刻蝕工藝形成在其中的特征，并且該特征具有通過刻蝕工藝形成在其上的刻蝕后殘留物，并且介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值。引入包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體的處理氣體，其中含氧氣體包括CO、或C02或其任意組合。在等離子體處理系統(tǒng)中由處理氣體形成等離子體。將襯底暴露于等離子體以去除刻蝕后殘留物，同時不引起介電層的介電常數(shù)值發(fā)生實質(zhì)性變化。根據(jù)又一個實施例，描述了一種用于從襯底上的介電層中的特征去除刻蝕后殘留物的等離子體處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括等離子體處理室和控制器，等離子體處理室適用于由處理氣體形成等離子體以從特征去除刻蝕后殘留物，控制器耦合到等離子體處理室并且被配置為執(zhí)行利用處理氣體的工藝流程。處理氣體包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體，其中含氧氣體包括CO、或C02、或02或其任意組合。介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值，并且刻蝕后殘留物的去除不引起介電層的介電常數(shù)值發(fā)生實質(zhì)性變化。在附圖中圖1A、1B和1C示出了用于圖案化刻蝕薄膜的典型流程的示意性圖示；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)的簡化示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的等離子體處理系統(tǒng)的示意圖；以及圖7給出了在根據(jù)本發(fā)明實施例的等離子體處理系統(tǒng)中從襯底上的介電層去除刻蝕后殘留物的方法。具體實施方式在材料處理方法中，圖案刻蝕包括向襯底的上表面施加光敏材料(例如光刻膠)的薄層，這一薄層隨后被圖案化以提供用于在刻蝕期間將該圖案轉(zhuǎn)印到下層的薄膜的掩模。光敏材料的圖案化一般涉及例如使用微光刻系統(tǒng)由輻射源通過光敏材料的光罩(和相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件)進(jìn)行曝光，接著利用顯影溶劑去除光敏材料的被照射區(qū)域(在正型光刻膠的情況下)或未被照射區(qū)域(在負(fù)型光刻膠的情況下)。例如，如圖1A-C所示，包括光敏層3(在光敏層3上利用傳統(tǒng)光刻技術(shù)形成有圖案2)的刻蝕掩模6可被用作用于刻蝕介電層4的掩模，其中光敏層3中的掩模圖案2被利用刻蝕工藝轉(zhuǎn)印到介電層4上?？涛g停止層7可用于輔助刻蝕工藝的結(jié)束，同時防止刻蝕工藝穿透下層的襯底層5。例如，刻蝕停止層可包括氮化硅或碳化硅以用于硅處理。一旦執(zhí)行刻蝕工藝，光敏材料的殘余和刻蝕后殘留物8就被留在特征9的表面上。在刻蝕工藝之后，去除刻蝕后殘留物。傳統(tǒng)上，如上所述，氧氣等離子體被用于去除這種殘留物；但是，已經(jīng)觀察到，這種傳統(tǒng)工藝損傷了介電層，并且在許多情況下引起了層的介電常數(shù)的增加。在先進(jìn)半導(dǎo)體器件中，介電層包括低介電常數(shù)(低k)材料。例如，介電層的介電常數(shù)值小于Si02的介電常數(shù)，后者約為4(例如，熱二氧化硅的介電常數(shù)可以從3.8到3.9)?；蛘呃纾殡姵?shù)值可以小于2.5。例如，介電層的特征可以是超低k材料。介電層可包括有機(jī)、無機(jī)和無機(jī)-有機(jī)混合材料中的至少一種。另外，介電層可以是多孔的或非多孔的。例如，介電層可包括無機(jī)的基于硅酸鹽的材料，例如利用CVD技術(shù)沉積的氧化有機(jī)硅烷(或有機(jī)硅氧垸)。這種層的示例包括可從AppliedMaterialsInc.購得的BlackDiamondCVD有機(jī)硅酸鹽玻璃(OSG)膜，或可從NovellusSystems購得的CoralCVD膜。另外，多孔介電層可包括單相材料，例如具有CH3鍵的基于氧化硅的基體，CH3鍵在固化工藝期間被打斷以產(chǎn)生小的孔隙(或孔)。另外，例如，多孔介電層可包括雙相材料，例如具有有機(jī)材料(例如，孔生材料)的孔的基于氧化硅的基體，其中所述有機(jī)材料在固化工藝期間被蒸發(fā)?；蛘撸殡妼涌砂o機(jī)的基于硅酸鹽的材料，例如利用SOD技術(shù)沉積的氫硅倍半氧烷(HSQ)或甲基硅倍半氧垸(MSQ)。這種膜的示例包括可從DowComing購得的FOxHSQ、可從DowCorning購得的XLK多孔HSQ以及可從JSRMicroelectronics購得的JSRLKD-5109。又或者，介電層可包括利用SOD技術(shù)沉積的有機(jī)材料。這種膜的示例包括可從DowChemical購得的SiLK-I、SiLK-J、SiLK-H、SiLK-D和多孔SiLK半導(dǎo)體介電樹脂、可從Honeywell購得的Nano-glass以及FLARETM。在一個實施例中，描述了一種用于利用包括含氮(N)氣體、含氫(H)氣體和含氧(O)氣體在內(nèi)的處理氣體來從介電層去除刻蝕后殘留物的工藝?；蛘?，在單種氣體中可包括氮(N)、氫(H)和氧(O)中的兩種或更多種。例如，基于氨氣-氧氣(NH3/02)的化學(xué)過程可被引入作為從低k介電層去除刻蝕后殘留物的方法。在替換實施例中，基于氮氣-氫氣-氧氣(N2/H2/02)的化學(xué)過程可用于從低k介電層去除刻蝕后殘留物?；蛘撸梢蕴砑右谎趸?CO)，或用于替代前兩種化學(xué)過程中的o2?；蛘?，可以添加二氧化碳(co2)，或用于替代前三種化學(xué)過程中的02?；蛘撸幚須怏w還可包括惰性氣體，例如稀有氣體(即，氦、氖、氬、氪、氙等)。根據(jù)一個實施例，在圖2中示出了等離子體處理系統(tǒng)1，該系統(tǒng)1包括等離子體處理室10、耦合到等離子體處理室10的診斷系統(tǒng)12以及耦合到診斷系統(tǒng)12和等離子體處理室10的控制器14。控制器14被配置為包括上述化學(xué)過程(即，NH3/02、N2/H2/02、NH3/CO、N2/H2/CO、NH3/C02、N2/IVC02等)中的至少一種的工藝流程，以從介電層去除刻蝕后殘留物。另外，控制器14被配置為從診斷系統(tǒng)12接收至少一個終點信號并對至少一個終點信號進(jìn)行后處理以準(zhǔn)確地確定工藝的終點。在圖示實施例中，圖2中所示的等離子體處理系統(tǒng)1采用等離子體來進(jìn)行材料處理。等離子體處理系統(tǒng)l可包括刻蝕室。根據(jù)圖3中所示的實施例，等離子體處理系統(tǒng)la可包括等離子體處理室10、襯底夾持器20和真空泵系統(tǒng)30，在襯底夾持器20上附著有待處理的襯底25。襯底25可例如是半導(dǎo)體襯底、晶片或液晶顯示屏。等離子體處理室10可被配置為適用于在襯底25的表面附近的處理區(qū)域15中生成等離子體?？呻x子化的氣體或氣體混合物經(jīng)由氣體注入系統(tǒng)(未示出)被引入，并且工藝壓強被調(diào)節(jié)。例如，控制機(jī)構(gòu)(未示出)可用于節(jié)流真空泵系統(tǒng)30。等離子體可用于產(chǎn)生特定于預(yù)定的材料處理的材料，并且/或者幫助從襯底25的暴露表面去除材料。等離子體處理系統(tǒng)la可被配置為處理任何大小的襯底，例如200mm襯底、300mm襯底或更大的襯底。襯底25可經(jīng)由靜電夾緊系統(tǒng)附著于襯底夾持器20。此外，襯底夾持器20還可包括包含再循環(huán)冷卻劑流的冷卻系統(tǒng)，再循環(huán)冷卻劑流從襯底夾持器20接收熱量并將熱量傳到熱交換器系統(tǒng)(未示出)，或者在加熱時傳送來自熱交換器系統(tǒng)的熱量。而且，氣體可經(jīng)由背面氣體系統(tǒng)傳輸?shù)揭r底25的背面，以提高襯底25和襯底夾持器20之間的氣體間隙熱導(dǎo)率。這種系統(tǒng)可用在需要在升高或降低的溫度下對襯底進(jìn)行溫度控制時。例如，背面氣體系統(tǒng)可包括兩區(qū)氣體分配系統(tǒng)，其中氦氣間隙壓強可以在襯底25的中心和邊緣之間獨立變化。在其他實施例中，諸如電阻加熱元件或熱電加熱器/冷卻器之類的加熱/冷卻元件可被包括在襯底夾持器20中以及包括在等離子體處理室10的室壁和等離子體處理系統(tǒng)la內(nèi)的任何其他部件中。在圖3所示的實施例中，襯底夾持器20可包括電極，RF功率通過該電極耦合到處理空間15中的處理等離子體。例如，襯底夾持器20可經(jīng)由從RF發(fā)生器40通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)50發(fā)送到襯底夾持器20的RF功率而電偏置在某一RF電壓。RF偏置可用來加熱電子以形成并維持等離子體。在該配置中，系統(tǒng)可工作為反應(yīng)離子刻蝕(RIE)反應(yīng)器，其中室和上氣體注入電極用作地表面。RF偏置的典型頻率可以從約0.1MHz到約100MHz。用于等離子體處理的RF系統(tǒng)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的?；蛘?，RF功率以多個頻率被施加到襯底夾持器電極。此外，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)50用來通過減少反射功率來提高RF功率向等離子體處理室10中的等離子體的傳輸。匹配網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?例如，L型、兀型、T型等)和自動控制方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。真空泵系統(tǒng)30可例如包括泵速能達(dá)到5000公升每秒(以及更大)的渦輪分子真空泵(TMP)和用于節(jié)流室壓強的門閥。在傳統(tǒng)的用于干法等離子體刻蝕的等離子體處理設(shè)備中，一般采用1000到3000公升每秒的TMP。TMP可用于低壓處理，這種低壓處理一般小于約50mTorr。對于高壓處理(即，大于約100mTorr)，可使用機(jī)械增壓泵和干法粗抽泵。此外，用于監(jiān)視室壓強的設(shè)備(未示出)可耦合到等離子體處理室10。壓強測量設(shè)備可例如是可從MKSInstrumentsInc.(Andover,MA)購得的628B型Baratron絕對電容壓力計。控制器14包括微處理器、存儲器和數(shù)字I/O端口，該數(shù)字I/O端口能夠生成足以與等離子體處理系統(tǒng)la通信并激活對等離子體處理系統(tǒng)la的輸入以及監(jiān)視來自等離子體處理系統(tǒng)la的輸出的控制電壓。而且，控制器14可耦合到RF發(fā)生器40、阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)50、氣體注入系統(tǒng)(未示出)、真空泵系統(tǒng)30、以及背面氣體傳輸系統(tǒng)(未示出)、襯底/襯底夾持器溫度測量系統(tǒng)(未示出)和/或靜電夾緊系統(tǒng)(未示出)，并可與其交換信息。例如，存儲在存儲器中的程序可用于根據(jù)工藝流程激活到等離子體處理系統(tǒng)la的前述部件的輸入以執(zhí)行刻蝕有機(jī)ARC層的方法?？刂破?4的一個示例是可從DellCorporation,Austin,Texas購得的DELLPRECISIONWORKSTATION610TM?？刂破?4可位于等離子體處理系統(tǒng)la本地，或者可經(jīng)由因特網(wǎng)或內(nèi)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)離等離子體處理系統(tǒng)la。因而，控制器14可利用直接連接、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、或因特網(wǎng)或其任意組合來與等離子體處理系統(tǒng)la交換數(shù)據(jù)?？刂破?4可耦合到客戶站點(即，器件制造商等)處的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，或者耦合到供應(yīng)商站點(即，裝備制造商)處的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)。此外，另一計算機(jī)(即，控制器、服務(wù)器等)可經(jīng)由直接連接、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、或因特網(wǎng)或其任意組合來訪問控制器14以交換數(shù)據(jù)。診斷系統(tǒng)12可包括光學(xué)診斷子系統(tǒng)(未示出)。光學(xué)診斷子系統(tǒng)可包括諸如(硅)光電二極管或光電倍增管(PMT)之類的檢測器，該檢測器用于測量從等離子體發(fā)射的光強。診斷系統(tǒng)12還可包括諸如窄帶干涉濾波器之類的濾光器。在替換實施例中，診斷系統(tǒng)12可包括線性CCD(電荷耦合器件)、CID(電荷注入器件)陣列或諸如光柵或棱鏡之類的光發(fā)散器件或其任意組合。另外，診斷系統(tǒng)12可包括用于測量給定波長的光的單色儀(例如，光柵/檢測器系統(tǒng))或用于測量光譜的分光計(例如，具有旋轉(zhuǎn)光柵的分光計)，例如在美國專利No.5,888,337中描述的設(shè)備。診斷系統(tǒng)12可包括高分辨率光學(xué)發(fā)射譜(OES)傳感器，例如來自PeakSensorSystems或VerityInstrumentsInc.的傳感器。這種OES傳感器具有跨紫外(UV)、可見(VIS)和近紅外(NIR)光譜的寬廣光譜。分辨率約為1.4埃，g卩，傳感器能夠收集從240到1000nm的5550個波長。例如，OES傳感器可配備有高靈敏度微型光纖UV-VIS-NIR分光計，該分光計又集成有2048像素的線性CCD陣列。分光計接收通過單根光纖或集束光纖發(fā)送來的光，其中從光纖輸出的光利用固定光柵發(fā)散在線性CCD陣列上。利用上述配置，透過光學(xué)真空窗口的光可經(jīng)由凸球面鏡聚焦到光纖的輸入端上。三個分光計(每個被特別調(diào)諧用于給定譜范圍(UV、VIS和NIR))形成了處理室10的傳感器。每個分光計包括獨立的A/D轉(zhuǎn)換器。最后，取決于傳感器的使用，可以每0.1到l.O秒記錄全發(fā)射譜。在圖4所示的實施例中，等離子體處理系統(tǒng)lb可類似于圖2或3的實施例，并且除了包括參考圖2和圖3所述的那些部件以外，還可包括固定的、或機(jī)械或電旋轉(zhuǎn)的磁場系統(tǒng)60，以潛在地增大等離子體密度和/或提高等離子體處理均勻性。而且，控制器14可耦合到磁場系統(tǒng)60以調(diào)控旋轉(zhuǎn)速度和場強。旋轉(zhuǎn)磁場的設(shè)計和實現(xiàn)方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。在圖5所示的實施例中，等離子體處理系統(tǒng)lc可類似于圖2或圖3的實施例，并且還可包括上電極70，RF功率可以從RF發(fā)生器72通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)74耦合到上電極70。用于向上電極施加RF功率的典型頻率可以從約O.lMHz到約200MHz。另外，用于向下電極施加功率的典型頻率可以從約0.1MHz到約100MHz。而且，控制器14耦合到RF發(fā)生器72和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)74以控制向上電極70施加RF功率的操作。上電極的設(shè)計和實現(xiàn)方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。在圖6所示的實施例中，等離子體處理系統(tǒng)ld可類似于圖2和3的實施例，并且還可包括電感線圈80，RF功率經(jīng)由RF發(fā)生器82通過阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)84耦合到電感線圈80。RF功率從電感線圈80通過介電窗口(未示出)電感性地耦合到等離子體處理區(qū)域15。用于向電感線圈80施加RF功率的典型頻率可以從約lOMHz到約lOOMHz。類似地，用于向卡盤電極施加功率的典型頻率可以從約0.1MHz到約100MHz。另外，縫隙式Faraday屏蔽(未示出)可用于減少電感線圈80和等離子體之間的電容性耦合。而且，控制器14耦合到RF發(fā)生器82和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)84以控制向電感線圈80施加功率的操作。在替換實施例中，電感線圈80可以是從上部與等離子體處理區(qū)域15通信的"螺旋"線圈或"扁平"線圈，就像在變壓器耦合等離子體(TCP)反應(yīng)器中一樣。電感耦合等離子體(ICP)源或變壓器耦合等離子體(TCP)源的設(shè)計和實現(xiàn)方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的?；蛘?，等離子體可利用電子回旋共振(ECR)形成。在另一個實施例中，等離子體是通過引入螺旋波形成的。在又一個實施例中，等離子體是通過傳播表面波形成的。上述的每種等離子體源對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是公知的。在下面的討論中，給出了一種利用等離子體處理設(shè)備從介電層去除刻蝕后殘留物的方法。等離子體處理設(shè)備可包括例如參考圖2到6所述的各種元件或其組合。在一個實施例中，一種從介電層去除刻蝕后殘留物的方法包括基于NH3/CO的化學(xué)過程。例如，工藝參數(shù)空間可包括約20到約1000mTorr的室壓強、范圍從約50到約2000sccm的NH3處理氣體流率、范圍從約50到約1000sccm的CO處理氣體流率、范圍從約0到約2000W的上電極(例如，圖5中的元件70)RF偏置以及范圍從約10到約1000W的下電極(例如，圖5中的元件20)RF偏置。另外，上電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約200MHz，例如約為60MHz。另外，下電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約100MHz，例如約為2MHz。在另一個實施例中，從介電層去除刻蝕后殘留物的方法包括基于NH3/02的化學(xué)過程。例如，工藝參數(shù)空間可包括約20到約1000mTorr的室壓強、范圍從約50到約2000sccm的NH3處理氣體流率、范圍從約50到約1000sccm的02處理氣體流率、范圍從約0到約2000W的上電極(例如，圖5中的元件70)RF偏置以及范圍從約10到約1000W的下電極(例如，圖5中的元件20)RF偏置。另外，上電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約200MHz，例如約為60MHz。另外，下電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約100MHz，例如約為2MHz。在又一個實施例中，從介電層去除刻蝕后殘留物的方法包括基于NH3/C02的化學(xué)過程。例如，工藝參數(shù)空間可包括約20到約1000mTorr的室壓強、范圍從約50到約2000sccm的NH3處理氣體流率、范圍從約50到約1000sccm的C02處理氣體流率、范圍從約0到約2000W的上電極(例如，圖5中的元件70)RF偏置以及范圍從約10到約1000W的下電極(例如，圖5中的元件20)RF偏置。另外，上電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約200MHz，例如約為60MHz。另外，下電極偏置頻率可以從約0.1MHz到約100MHz，例如約為2MHz。在一個示例中，給出了利用例如圖5中所描述的等離子體處理設(shè)備來從介電層去除刻蝕后殘留物的方法。但是，所討論的方法的范圍并不受該示例性內(nèi)容的限制。表I給出了采用了下面的示例性工藝方案在去除刻蝕后殘留物后(SiCOH低k)介電層中刻蝕的特征的臨界尺寸(CD)(頂部、中部和底部)(nm，納米)以及在刻蝕后殘留物之后相對于在去除刻蝕后殘留物之前特征的臨界尺寸的偏移(CD偏移)(nm):室壓強=約400mTorr;上電極RF功率=約0W;下電極RF功率=約300W;處理氣體流率NH3/CO二約1200/600sccm;電極70(見圖5)的下表面和襯底夾持器20上襯底25的上表面之間的間隔約為60mm;下電極溫度(例如，圖5中的襯底夾持器20)=約20。C;上電極溫度(例如，圖5中的電極70)=約60。C;室壁溫度=約60。C;背面氦氣壓強中心/邊緣=約10/35Torr;刻蝕時間約為125秒。臨界尺寸和臨界尺寸偏移是針對嵌套特征(緊密間隔特征)和隔離特征(寬松間隔特征)提供的。另外，還針對用于從介電層去除刻蝕后殘留物的其他兩種工藝流程提供了臨界尺寸和臨界尺寸偏移。首先，提供了傳統(tǒng)的基于氧氣(02)的化學(xué)過程室壓強二約20mTorr;上電極RF功率=約300W;下電極RF功率=約0W;處理氣體流率(VAr二約200/550sccm;電極70(見圖5)的下表面和襯底夾持器20上襯底25的上表面之間的間隔約為60mm;下電極溫度(例如，圖5中的襯底夾持器20)=約20。C;上電極溫度(例如，圖5中的電極70)二約60°C;室壁溫度=約60°C;背面氦氣壓強中心/邊緣=約10/35Torr;刻蝕時間約為55秒。其次，提供了基于氨氣(NH3)的化學(xué)過程室壓強二約400mTorr;上電極RF功率二約OW;下電極RF功率=約300W;處理氣體流率NH3二約1800sccm;電極70(見圖5)的下表面和襯底夾持器20上襯底25的上表面之間的間隔約為60mm;下電極溫度(例如，圖5中的襯底夾持器20)二約20。C;上電極溫度(例如，圖5中的電極70)二約60。C;室壁溫度二約60。C;背面氦氣壓強中心/邊緣=約10/35Torr;刻蝕時間約為120秒。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表I所示，當(dāng)采用具有CO的基于氨氣(NH3)的化學(xué)過程時，CD偏移明顯地減小。例如，嵌套特征的CD偏移小于或等于5nm，并且隔離特征的CD偏移小于10nm。另外，臨界尺寸的偏移不能超過臨界尺寸的約10%。盡管僅基于氨氣的化學(xué)過程的CD偏移是合理的，但是本發(fā)明人已認(rèn)識到，利用該化學(xué)過程去除刻蝕后殘留物引起了對(低k)介電層下層的刻蝕停止層的過量去除。圖7給出了用于在根據(jù)本發(fā)明實施例的等離子體處理系統(tǒng)中從襯底上的(低k)介電層去除刻蝕后殘留物的方法的流程圖。過程400開始于410，在410中處理氣體被引入到等離子體處理系統(tǒng)，其中處理氣體包括含氮(N)氣體、含氫(H)氣體和含氧(0)氣體。例如，處理氣體可包括氨氣(NH3)和氧氣(02)?；蛘?，處理氣體可包括氮氣(N2)、氫氣(H2)和氧氣(02)?；蛘?，處理氣體可包括氨氣(NH3)和一氧化碳(CO)?；蛘撸幚須怏w可包括氮氣(N2)、氫氣(H2)和一氧化碳(CO)?；蛘撸幚須怏w可包括氨氣(NH3)和二氧化碳(C02)?；蛘撸幚須怏w可包括氮氣(N2)、氫氣(H2)和二氧化碳(C02)?；蛘?，處理氣體還可包括惰性氣體，例如稀有氣體。在420中，在等離子體處理系統(tǒng)中例如使用圖2到6中描述的任何一種系統(tǒng)或其組合由處理氣體形成等離子體。在430中，包括介電層(其上有刻蝕后殘留物)的襯底被暴露于在420中形成的等離子體，以去除刻蝕后殘留物而不損傷介電層。在該實施例中，暴露于等離子體可以使介電層下層的刻蝕停止層的厚度減少小于約10%。盡管上面僅詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易意識到，在實施例中可以作出許多修改，而實質(zhì)上并不脫離本發(fā)明的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點。因此，所有這些修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種從襯底去除刻蝕后殘留物的方法，包括將具有介電層的所述襯底置于等離子體處理系統(tǒng)中，其中所述介電層具有利用刻蝕工藝形成在其中的特征，并且所述特征具有通過所述刻蝕工藝形成在其上的所述刻蝕后殘留物；引入包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體的處理氣體，其中所述含氧氣體包括氧氣(O2)、CO、或CO2或其任意組合；在所述等離子體處理系統(tǒng)中由所述處理氣體形成等離子體；以及將所述襯底暴露于所述等離子體以去除所述刻蝕后殘留物，其中所述介電層具有小于SiO2的介電常數(shù)的介電常數(shù)值。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入所述處理氣體的步驟還包括引入惰性氣體。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述引入所述惰性氣體的步驟包括引入稀有氣體。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入所述含氮氣體和所述含氫氣體的步驟包括引入氨氣(NH3)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入所述含氮氣體和所述含氫氣體的步驟包括引入氮氣(N2)和氫氣(H2)。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入所述處理氣體的步驟包括引入麗3和CO。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述引入所述處理氣體的步驟包括弓1入麗3和02。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介電層包括多孔介電層。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述介電層具有小于2.5的介電常數(shù)值。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成所述等離子體的步驟包括將射頻(RF)功率耦合到所述襯底置于其上的襯底夾持器。11.一種從襯底去除刻蝕后殘留物的方法，包括將具有介電層的所述襯底置于等離子體處理系統(tǒng)中，其中所述介電層具有利用刻蝕工藝形成在其中的特征，并且所述特征具有通過所述刻蝕工藝形成在其上的所述刻蝕后殘留物，并且所述介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值；引入包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體的處理氣體，其中所述含氧氣體包括CO、或C02或這兩者；在所述等離子體處理系統(tǒng)中由所述處理氣體形成等離子體；以及將所述襯底暴露于所述等離子體以去除所述刻蝕后殘留物，同時不引起所述介電層的所述介電常數(shù)值發(fā)生實質(zhì)性變化。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述放置具有所述介電層的所述襯底的步驟包括放置在所述介電層下有刻蝕停止層的襯底。13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述刻蝕停止層包括氮化硅或碳化硅。14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述將所述襯底暴露于所述等離子體的步驟導(dǎo)致所述刻蝕停止層的損耗小于所述刻蝕停止層的厚度的約1015.—種用于從襯底上的介電層中的特征去除刻蝕后殘留物的等離子體處理系統(tǒng)，包括等離子體處理室，適用于由處理氣體形成等離子體以從所述特征去除所述刻蝕后殘留物；以及耦合到所述等離子體處理室的控制器，所述控制器被配置為執(zhí)行利用所述處理氣體的工藝流程，所述處理氣體包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體，其中所述含氧氣體包括CO、或C02、或02或其任意組合，其中所述介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值，并且所述刻蝕后殘留物的所述去除不引起所述介電層的所述介電常數(shù)值發(fā)生實質(zhì)性變化。16.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述含氮氣體和所述含氫氣體包括NH3。17.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述含氮氣體和所述含氫氣體包括N2和H2。18.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述介電層的所述介電常數(shù)值小于2.5。19.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述介電層形成在所述襯底上，且下層有刻蝕停止層，并且所述刻蝕后殘留物的所述去除引起的所述刻蝕停止層的損耗小于所述刻蝕停止層的厚度的約10%。20.如權(quán)利要求15所述的等離子體處理系統(tǒng)，其中所述特征在所述刻蝕后殘留物的所述去除之前包括至少一個臨界尺寸，并且所述刻蝕后殘留物的所述去除引起的所述至少一個臨界尺寸的偏移不超過所述至少一個臨界尺寸的約100%。21.—種用于從襯底上的介電層中的特征去除刻蝕后殘留物的等離子體處理系統(tǒng)，包括等離子體處理室，適用于由處理氣體形成等離子體以從所述特征去除所述刻蝕后殘留物；以及耦合到所述等離子體處理室的控制器，所述控制器被配置為執(zhí)行利用所述處理氣體的工藝流程，所述處理氣體包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體，其中所述含氧氣體包括CO、或C02或這兩者，其中所述介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值，并且所述刻蝕后殘留物的所述去除不引起所述介電層的所述介電常數(shù)值發(fā)生實質(zhì)性變化。22.—種包含用于運行在計算機(jī)系統(tǒng)上的程序指令的計算機(jī)可讀介質(zhì)，所述程序指令當(dāng)被所述計算機(jī)系統(tǒng)運行時，使得所述計算機(jī)系統(tǒng)控制等離子體處理系統(tǒng)執(zhí)行以下步驟將具有介電層的所述襯底置于等離子體處理系統(tǒng)中，其中所述介電層具有利用刻蝕工藝形成在其中的特征，并且所述特征具有通過所述刻蝕工藝形成在其上的所述刻蝕后殘留物；引入包括含氮氣體、含氫氣體和含氧氣體的處理氣體，其中所述含氧氣體包括氧氣(02)、CO、或C02或其任意組合；在所述等離子體處理系統(tǒng)中由所述處理氣體形成等離子體；以及將所述襯底暴露于所述等離子體以去除所述刻蝕后殘留物，其中所述介電層具有小于Si02的介電常數(shù)的介電常數(shù)值。全文摘要提供了一種用于低介電常數(shù)(低k)層中的特征刻蝕之后的襯底灰化的工藝。低k層可包括超低k材料或多孔低k材料。該工藝可被配置為去除刻蝕副產(chǎn)物，同時保留特征的臨界尺寸?；一に嚢ㄊ褂煤秃瑲涞幕瘜W(xué)物質(zhì)以及包括氧元素的鈍化化學(xué)物質(zhì)，例如O₂、CO、或CO₂或其任意組合。文檔編號H01L21/02GK101238551SQ200680028670公開日2008年8月6日申請日期2006年5月24日優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日發(fā)明者西野雅,道格拉斯·M·特瑞克凱特申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社