[发明专利]极低硅损失高剂量植入剥离

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2009年12月11日申请并以引用方式并入本文的第12/636,582号美国专利申请案的优先权。

技术领域

本发明涉及从工件表面移除或剥离光致抗蚀剂材料并且移除相关残留物的方法及设备。在某些实施例中，本申请案涉及用于在离子植入或等离子体辅助掺杂植入之后剥离抗蚀剂(低剂量或高剂量植入抗蚀剂)的方法及设备。

背景技术

光致抗蚀剂为在处理期间在工件(例如半导体晶片)上形成经图案化涂层的某些制造工艺中所使用的感光材料。在使经光致抗蚀剂涂覆的表面暴露于高能量辐射的图案之后，移除所述光致抗蚀剂的一部分以显露下方的表面，并使剩余表面得以被保护。在未经遮盖表面及剩余光致抗蚀剂上执行半导体工艺(例如蚀刻、沉积及离子植入)。在执行一个或一个以上半导体工艺之后，以剥离操作移除剩余光致抗蚀剂。

在离子植入期间，使掺杂离子(例如硼离子、二氟化硼离子、铟离子、镓离子、铊离子、磷离子、砷离子、锑离子、铋离子或锗离子)朝工件目标加速。所述离子植入在所述工件的所暴露区中以及剩余光致抗蚀剂表面中。所述工艺可形成阱区(源极/漏极)及轻掺杂漏极(LDD)区及双扩散漏极(DDD)区。所述离子植入用植入物质灌注抗蚀剂，并使所述表面耗乏氢。所述抗蚀剂的外层或结壳形成碳化层，所述碳化层的密度可比下伏块体抗蚀剂层大。这两个层具有不同热膨胀速率，并在不同速率下对剥离工艺作出反应。

外层与块体层之间的差别在后高剂量离子植入抗蚀剂中相当显著。在高剂量植入中，离子剂量可大于1x10¹⁵离子/平方厘米，且能量可从10Kev到大于100keV。传统的高剂量植入剥离(HDIS)工艺采用氧气化学，其中远离工艺室形成单原子氧气等离子体，且接着使所述单原子氧气等离子体指向工件表面。反应性氧与光致抗蚀剂组合以形成用真空泵移除的气态副产物。对于HDIS，需要额外气体来移除具有氧气的所植入掺杂物。

主要的HDIS考虑因素包含剥离速率、残余物量及经暴露且下伏的膜层的膜损失。通常在HDIS及剥离之后在衬底表面上发现残留物。高能量植入期间的溅镀、结壳的不完全移除及/或抗蚀剂中的植入原子的氧化可产生所述残留物。在剥离之后，所述表面应无残留物或大体上无残留物，以确保高良率并消除对额外残留物移除处理的需要。可通过过剥离(即，超过移除所有光致抗蚀剂标称上所需的点的剥离工艺的继续)来移除残留物。遗憾的是，在常规HDIS操作中，过剥离有时移除下伏功能装置结构中的一些。在装置层处，即使来自晶体管源极/漏极区的硅损失极小，仍可不利地影响装置性能及良率，对于在＜32纳米设计规则或更小的条件下制造的极浅结装置来说尤其如此。

因此需要用于剥离光致抗蚀剂及离子植入相关残留物的改进的方法及设备，尤其对于HDIS来说，所述方法及设备最小化硅损失并使残留物较少或无残留物，同时维持可接受的剥离速率。

发明内容

本发明提供用于从工件表面剥离光致抗蚀剂并移除离子植入相关残留物的改进的方法。根据各种实施例，使用元素氢、含氟气体及保护剂气体来产生等离子体。等离子体活化气体与高剂量植入抗蚀剂发生反应，移除结壳及块体抗蚀剂层两者，同时保护工件表面的暴露部分。在低硅损失的情况下，所述工件表面大体上无残留物。

下文将参考相关联图式更详细地描述本发明的这些及其它特征及优点。

附图说明

图1A到1D描绘离子植入及剥离操作前后的各种半导体装置制造阶段。

图2A到2D描绘根据其中所述装置包含金属栅极的某些实施例的离子植入及剥离操作前后的各种半导体装置制造阶段。

图3A展示依据NF3流速及CF4流速而变的剩余残留物。

图3B展示依据NF3流速及CF4流速而变的硅损失。

图4及5为展示根据本发明的某些实施例的各种操作的工艺流程图。

图6展示依据CO2流速而变的硅损失。

图7展示适合实施本发明的方面的多台式循序架构。

图8为展示适合实施本发明的方面的设备的示意性说明。

具体实施方式

介绍