[发明专利]使用双气室喷头的亚稳态激活的自由基选择性剥离和蚀刻的系统和方法

说明书

一种用于选择性蚀刻衬底的衬底处理系统包括第一室和第二室。第一气体输送系统向所述第一室供应惰性气体物质。等离子体产生系统产生在所述第一室中的包括离子和亚稳态物质的等离子体。气体分配装置从所述等离子体中去除所述离子，阻挡由所述等离子体产生的紫外(UV)光，并将所述亚稳态物质输送到所述第二室。衬底支撑件设置在所述气体分配装置下方以支撑所述衬底。第二气体输送系统将反应性气体物质输送到所述气体分配装置或位于所述气体分配装置下方的容积空间中的一者。所述亚稳态物质将能量传递给所述反应性气体物质，以比所述衬底的至少一种其他暴露材料选择性地更多地蚀刻所述衬底的一种暴露材料。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月18日提交的美国发明专利申请No.15/845,206的优先权，并且还要求于2016年12月20日提交的美国临时申请No.62/436,708，于2017年6月1日提交的美国临时申请62/513,615和于2017年10月6日提交的美国临时申请No.62/569,094的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及用于剥离光致抗蚀剂或者以高选择性从衬底选择性地去除膜的衬底处理系统。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

可以使用衬底处理系统来剥离诸如半导体晶片之类的衬底上的光致抗蚀剂。衬底处理系统通常包括处理室、气体分配装置和衬底支撑件。在处理期间，衬底布置在衬底支撑件上。可以将不同的气体混合物引入处理室，并且可以使用射频(RF)等离子体来激活化学反应。

基于等离子体的剥离技术通常使用自由基物质来去除光致抗蚀剂层。衬底处理系统可以使用电容耦合等离子体(CCP)或电感耦合等离子体(ICP)以在衬底上方直接产生自由基。CCP和ICP工艺通常在执行等离子体蚀刻工艺之后，用于原位光致抗蚀剂剥离。这些工艺的优点包括在没有真空破坏的情况下进行剥离和相对高的去除速率。然而，由直接等离子体产生的离子或真空紫外(VUV)光子可能损坏下伏的层并在暴露于直接等离子体的区域中引起可测量的衬底损失。

也可以使用利用例如ICP、电子回旋共振(ECR)或微波源等下游等离子体源的衬底处理系统。使用喷头可以使衬底暴露于离子和光子通量的量最小化。虽然这种方法具有较低的衬底损耗，但是由于在圆顶/管表面、室壁和/或喷头表面上的表面复合导致的损失，去除速率通常较低。此外，由于从如分子氧(O₂)、水(H₂O)、原子O、OH之类的背景物质产生的活性氧化物质和在等离子体产生期间直接暴露的圆顶/管材料的溅射，因而仍然存在可测量的衬底损失。

发明内容

一种用于选择性蚀刻衬底的衬底处理系统包括第一室和第二室。第一气体输送系统向所述第一室供应惰性气体物质。等离子体产生系统产生在所述第一室中的包括离子和亚稳态物质的等离子体。气体分配装置布置在所述第一室和所述第二室之间，以从所述等离子体中去除所述离子，阻挡由所述等离子体产生的紫外(UV)光，并将所述亚稳态物质输送到所述第二室。衬底支撑件设置在所述气体分配装置下方以支撑所述衬底。第二气体输送系统将反应性气体物质输送到所述气体分配装置或位于所述气体分配装置下方的容积空间(volume)中的一者。所述亚稳态物质将能量传递给所述反应性气体物质，以比所述衬底的至少一种其他暴露材料选择性地更多地蚀刻所述衬底的一种暴露材料。

在其他特征中，所述衬底的一种暴露材料包括光致抗蚀剂。所述衬底处理系统以所述光致抗蚀剂相对于所述衬底的至少一种其他暴露材料的大于50：1的比率蚀刻所述光致抗蚀剂。所述至少一种其他材料选自硅、硅锗和二氧化硅。所述惰性气体物质选自氦气、氩气、氖气、氪气和氙气。