用于去除硬掩模的基于水蒸气的含氟等离子体

摘要

提供了用于对工件进行硬掩模(例如，掺杂硼的非晶碳硬掩模)去除工艺的装置、系统和方法。在一个示例实施中，方法包括在处理腔室中，将工件支撑在工件支撑件上。方法可包括使用等离子体源在等离子体腔室中由工艺气体生成等离子体。等离子体腔室可通过隔栅与处理腔室分开。方法可包括将工件暴露于一种或多种在等离子体中生成的自由基以对工件进行等离子体去胶工艺以从工件至少局部去除硬掩模层。方法可包括在等离子体去胶工艺期间，将工件暴露于作为钝化剂的水蒸气。

说明书

优先权声明

本申请要求于2018年10月26日提交的名称为“Water Vapor Based FluorineContaining Plasma for Removal of Hardmasl(用于去除硬掩模的基于水蒸气的含氟等离子体)”的美国临时申请系列号62/750,908的优先权权益，其通过引用并入本文。

本申请要求于2018年12月6日提交的名称为“Water Vapor Based FluorineContaining Plasma for Removal of Hardmask(用于去除硬掩模的基于水蒸气的含氟等离子体)”的美国临时申请系列号62/776,116的优先权权益，其通过引用并入本文。

本申请要求于2019年3月14日提交的名称为“Water Vapor Based FluorineContaining Plasma for Removal of Hardmask(用于去除硬掩模的基于水蒸气的含氟等离子体)”的美国临时申请系列号62/818,260的优先权权益，其通过引用并入本文。

本申请要求于2019年7月11日提交的名称为“Water Vapor Based FluorineContaining Plasma for Removal of Hardmask(用于去除硬掩模的基于水蒸气的含氟等离子体)”的美国临时申请系列号62/872,873的优先权权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及处理半导体工件。

背景技术

等离子体去胶工艺(例如，干式去胶工艺)可用于半导体制造作为用于去除工件上图案化的硬掩模和/或其他材料的方法。等离子体去胶工艺可使用从由一种或多种工艺气体生成的等离子体提取的反应性的物质(例如，自由基)来从工件的表面刻蚀和/或去除光阻层和其他掩模层。例如，在一些等离子体去胶工艺中，来自在远程等离子体腔室中生成的等离子体的中性物质穿过隔栅进入处理腔室。中性物质可暴露至工件，比如半导体晶片，以从工件表面去除硬掩模。

发明内容

本公开的实施方式的方面和优点将部分在以下描述中陈述，或可从描述中得知，或可通过实施方式的实践而得知。

在一个示例实施中，方法包括在处理腔室中，将工件支撑在工件支撑件上。方法可包括使用等离子体源在等离子体腔室中由工艺气体生成等离子体。等离子体腔室可通过隔栅与处理腔室隔开。方法可包括将工件暴露于在等离子体中生成的一种或多种自由基，对工件进行等离子体去胶工艺，以从工件至少局部去除硬掩模层。方法可包括在等离子体去胶工艺期间，将工件暴露于作为钝化剂的水蒸气。

本公开的其他示例方面涉及用于处理工件的系统、方法和装置。

参考以下描述和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图阐释了本公开的实施方式，并且与描述一起用来解释相关的原理。

附图说明

指导本领域技术人员的实施方式的详细讨论阐释在参考了所附附图的说明书中，其中：

图1描绘了对高纵横比结构的示例硬掩模去除工艺；

图2描绘了根据本公开的示例实施方式的高纵横比结构的示例硬掩模去除工艺；

图3描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图4描绘了根据本公开的示例实施方式的示例方法的流程图；

图5描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图6描绘了根据本公开的示例实施方式的在隔栅处水蒸气的示例注入；

图7描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图8描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体处理装置；

图9描绘了高纵横比结构的示例硬掩模去除工艺；以及

图10描绘了根据本公开的示例实施方式的对高纵横比结构的示例硬掩模去除工艺。

具体实施方式

现在将详细参考在附图中阐释了其一个或多个示例的实施方式。通过实施方式的解释，而非限制本公开来提供每个示例。实际上，对本领域技术人员明显的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可对实施方式进行各种修改和变化。例如，阐释或描述为一个实施方式的一部分的特征可与另一个实施方式一起使用，以产生仍进一步的实施方式。因此，期望本公开的方面覆盖这种修改和变化。

本公开的示例方面涉及在半导体处理中用于从工件去除硬掩模层(例如，掺杂硼的非晶碳硬掩模)的工艺。在高纵横比介电刻蚀应用中，各种材料，比如掺杂硼或金属的非晶碳可用作硬掩模层，以生产先进的半导体器件。在进行刻蚀工艺后，等离子体去胶工艺可用于去除剩余硬掩模。随着器件特征持续减小，对于刻蚀后硬掩模去除，都会要求相对于二氧化硅和氮化硅层非常高的硬掩模选择性。

在等离子体去胶工艺中相对于二氧化硅和氮化硅的硬掩模的选择性不够会在工件处理中造成挑战，比如在半导体加工中从高纵横比结构去除硬掩模。例如，图1描绘了用于高纵横比结构50的示例硬掩模去除工艺。高纵横比结构50包括基材55，比如硅基材上设置的多个氮化硅层54和二氧化硅层56。高纵横比结构50与临界尺寸CD相关。在刻蚀工艺后，在高纵横比结构50上会残留硬掩模52。

等离子体去胶工艺60可对高纵横比结构5上进行以去除硬掩模52。等离子体去胶工艺可将硬掩模52暴露于等离子体腔室中生成的一种或多种物质以去除硬掩模52。如图1中显示，如果用于硬掩模52的等离子体去胶工艺相对于氮化硅和二氧化硅的选择性差，高纵横比结构50可导致锯齿状的侧壁，负面地影响临界尺寸CD要求。

本公开的示例方面涉及用于去除硬掩模层的具有改善的选择性和更快抛光速率(ash rate)的等离子体去胶工艺，比如从具有一层或多层氮化硅层和一层或多层二氧化硅层的高纵横比结构去除硬掩模层。在一些实施方式中，在等离子体去胶工艺期间，水蒸气可与含氟的化学品结合用作工艺气体。水分子可充当钝化剂以减少在去胶工艺期间二氧化硅和氮化硅的去除。

在不偏离本公开的范围的情况下，水蒸气可以各种方式暴露至工件。例如，在一些实施方式中，可引入水蒸气作为工艺气体的部分和/或与工艺气体结合。工艺气体可包括含氟气体和其他气体(例如，氧气、氢气、稀释气体等)。等离子体源(例如，感应等离子体源)可在工艺气体中诱导等离子体。作为另一示例，水蒸气可在等离子体后输送至将等离子体腔室与处理腔室隔开的隔栅下方的处理腔室。作为仍另一示例，在等离子体后，在隔栅处，比如隔栅的栅板之间可引入水蒸气。

这样，根据本公开的示例方面的硬掩模去除工艺可提供许多技术效果和效益。例如，，根据本公开的示例方面的硬掩模去除工艺可提供改善的工件中硬掩模层相对于二氧化硅层和氮化硅层的选择性。作为另一示例，根据本公开的示例方面的硬掩模去除工艺可提供高抛光速率，比如大于约1500埃每分钟。

为了阐释和讨论的目的，参考“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例方面可与任何半导体基材或其他合适的基材结合使用。另外，术语“约”与数值的联合使用旨在指在叙述的数值的百分之二十(20％)以内。“基座”指可用于支撑工件的任何结构。

图2描绘了用于根据本公开的示例实施方式的具有高纵横比结构50的工件的示例硬掩模去除工艺70的概述。高纵横比结构50包括在基材55，比如硅基材上设置的多层氮化硅层54和多层二氧化硅层56。高纵横比结构50与临界尺寸CD相关。在刻蚀工艺后，在高纵横比结构50上会残留留硬掩模52。

根据本公开的示例方面的等离子体去胶工艺70可对高纵横比结构50进行以去除硬掩模52。等离子体去胶工艺70可将硬掩模52暴露于由含氟气体(例如，CF

氮化硅和二氧化硅层的钝化导致等离子体去胶工艺70对硬掩模层(例如，掺杂硼的非晶硬掩模层)相对于氮化硅和二氧化硅层的选择性改善。因为改善了的等离子体去胶工艺70的选择性，高纵横比结构50可导致光滑的侧壁，导致改善临界尺寸(CD)控制。

图3描绘了根据本公开的示例实施方式的可用于进行硬掩模去除工艺的示例等离子体处理装置100。如阐释的，等离子体处理装置100包括处理腔室110和与处理腔室110隔开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的工件支撑件或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至工件114的表面。

为了阐释和讨论的目的，参考感应耦合的等离子体源讨论了本公开的方面。使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可使用任何等离子体源(例如，感应耦合的等离子体源、电容耦合等离子体源等)。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，如以下详细地描述)可从气体源150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼(Faraday shield)128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图3中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110分开。隔栅200可用于从等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露至工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔径和厚度可影响带电粒子和中性粒子二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成，和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可接地。在一些实施方式中，栅组件可包括具有单个栅板的单个栅。

如图3中显示，装置100可包括被配置用于将工艺气体输送至等离子体腔室120，例如，经气体分布通道151或其他分布系统(例如，喷头)的气体输送系统150。气体输送系统可包括多个原料气管线159。使用阀和/或质量流量控制器可控制原料气管线159以将期望的量的气体输送入等离子体腔室作为工艺气体。如图3中显示，气体输送系统150可包括用于输送含氟气体的原料气管线(例如，CF

根据本公开的示例方面，装置100可包括用于输送水蒸气(H

图4描绘了根据本公开的示例方面的一个示例方法(300)的流程图。方法(300)将参考图3的等离子体处理装置100通过示例讨论。方法(300)可以在任何合适的等离子体处理装置中实施。为了阐释和讨论的目的，图4描绘了以特定的顺序进行的各步骤。使用本文提供的本公开，本领域技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以以各种方式省略、扩展、同时进行、重新布置和/或修改本文所述方法的各个步骤。另外，在不偏离本公开的范围的情况下，可进行各种另外的步骤(未阐释)

在(302)处，方法可包括进行刻蚀工艺以刻蚀工件上的层。相对于方法(300)的其余部分，可在单独的处理装置中进行刻蚀工艺或可使用同一处理装置进行。刻蚀工艺可去除工件上的层的至少一部分。

在(304)处，方法可包括将工件放置在等离子体处理装置的处理腔室中。处理腔室可与等离子体腔室隔开(例如，通过隔栅组件隔开)。例如，方法可包括将工件114放置在图3的处理腔室110中的工件支撑件112上。

在(306)处，方法可包括进行等离子体去胶工艺，例如，以从工件去除硬掩模层。等离子体去胶工艺可包括，例如，在等离子体腔室120中由工艺气体生成等离子体，用隔栅组件200过滤离子，和允许中性自由基穿过隔栅组件200。中性自由基可暴露至工件114以从工件至少局部去除硬掩模。

在(306)处，在等离子体去胶工艺期间使用的工艺气体可包括含氟气体。例如，工艺气体可包括CF

在工艺气体中可包括其他合适的气体。例如，工艺气体可包括O

在(308)处，方法可包括将工件暴露于作为钝化剂的水蒸气。水蒸气可改善去胶工艺对硬掩模层相对于氮化硅层和二氧化硅层的选择性。可引入水蒸气作为部分工艺气体和/或与工艺气体结合。例如，原料气管线157可将原料气体引入等离子体腔室120。以下将详细地讨论用于引入水蒸气作为钝化剂的其他合适的方法。

在图4的(310)，方法可包括从处理腔室取出工件。例如，工件114可从处理腔室110中的工件支撑件112取出。然后可调整等离子体处理装置，用于其他工件的进一步处理。

在不偏离本公开的范围的情况下，可使用用于引入水蒸气作为钝化剂的其他合适的方法。例如，图5描绘了类似于图3的等离子体处理装置的等离子体处理装置100。然而，图5的装置100包括水蒸气原料管线157，其被布置用于将水蒸气输送至处理腔室110。更具体地，水蒸气原料管线157可耦合至水蒸气分布口170，其被布置用于在隔栅200下方的位置处，比如在隔栅200和工件114之间的位置处提供水蒸气。控制阀和/或质量流量控制器158可控制水蒸气进入处理腔室的流速。温度调节系统(例如，一个或多个热源)可用于调节原料线157的一个或多个部分或所有原料线157的温度，以减少来源于水蒸气的冷凝。

图6描绘了根据本公开的示例实施方式的将水蒸气引入至等离子体处理装置的示例。如图显示，图6描绘了根据本公开的示例实施方式的用于等离子体后水蒸气的注入的示例隔栅200。隔栅200包括以平行关系设置的第一栅板210和第二栅板220。可提供第一栅板210和第二栅板220用于离子/UV过滤。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。来自等离子体的物质215可暴露至隔栅200。带电粒子(例如，离子)可在它们通过隔栅200中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。

在第二栅板220之后，可配置水蒸气注入源230用于将水蒸气232引入到穿过隔栅200的物质中。包括由水蒸气注入所产生的水分子的混合物225可穿过第三栅板235，用于暴露至处理腔室的工件。

为了示例目的，参考具有三个栅板的隔栅来讨论本示例。在不偏离本公开的范围的情况下，使用本文提供的公开，本领域普通技术人员将理解，可使用更多或更少的栅板。另外，在处理腔室中的隔栅中和/或隔栅后的任何点，水蒸气可与物质混合。例如，水蒸气注入源230可位于第一栅板210和第二栅板220之间。

在不偏离本公开的范围的情况下，使用其他等离子体处理装置可实施根据本公开的示例方面的等离子体去胶工艺。

图7描绘了根据本公开的示例实施方式可用于实施各工艺的示例等离子体处理装置500。等离子体处理装置500类似于图3的等离子体处理装置100。

更具体地，等离子体处理装置500包括处理腔室110和与处理腔室110隔开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，惰性气体)可从气体源150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图7中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110隔开。隔栅200可用于从在等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露至工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔径和厚度可影响带电粒子和中性粒子二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可接地。

图7的示例等离子体处理装置500可操作地在等离子体腔室120中生成第一等离子体502(例如，远程等离子体)并且在处理腔室110中生成第二等离子体504(例如，直接等离子体)。如本文使用的，“远程等离子体”指远离工件，比如在通过隔栅与工件隔开的等离子体腔室中生成的等离子体。如本文使用的，“直接等离子体”指直接暴露至工件的等离子体，比如在具有可操作地支撑工件的基座的处理腔室中生成的等离子体。

更具体地，图7的等离子体处理装置500包括基座112中具有偏置电极510的偏置源。偏置电极510可经合适的匹配网络512耦合至RF功率发生器514。当偏置电极510用RF能供能时，第二等离子体504可由处理腔室110中的混合物生成，用于直接暴露至工件114。处理腔室110可包括用于排出来自处理腔室110的气体的排气口516。

如图7中显示，装置100可包括配置用于将工艺气体输送至等离子体腔室120，例如，经气体分布通道151或其他分布系统(例如，喷头)的气体输送系统150。气体输送系统可包括多个原料气管线159。工艺气体可经充当喷头的隔栅200输送至处理腔室110。

使用阀和/或质量流量控制器可控制原料气管线159以将期望量的气体输送入等离子体腔室作为工艺气体。如图7中显示，气体输送系统150可包括用于输送含氟气体(例如，CF

根据本公开的示例方面，装置500可包括用于输送水蒸气(H

在不偏离本公开的范围的情况下，在图6的装置500中以其他方式可引入水蒸气作为钝化剂。例如，在处理腔室中的位置，比如在隔栅200下方的位置，可引入水蒸气。作为另一示例，在隔栅的栅板210和220之间，可引入水蒸气。

图8描绘了类似于图3和图7的处理腔室的处理腔室600。更具体地，等离子体处理装置600包括处理腔室110和与处理腔室110隔开的等离子体腔室120。处理腔室110包括可操作地支撑待处理的工件114，比如半导体晶片的基材支架或基座112。在该示例阐释中，通过感应耦合的等离子体源135在等离子体腔室120(即，等离子体生成区)中生成等离子体，并且将期望的物质通过隔栅组件200从等离子体腔室120引导至基材114的表面。

等离子体腔室120包括介电侧壁122和顶棚124。介电侧壁122、顶棚124和隔栅200限定了等离子体腔室内部125。介电侧壁122可由介电材料，比如石英和/或氧化铝形成。感应耦合的等离子体源135可包括邻近介电侧壁122围绕等离子体腔室120设置的感应线圈130。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合至RF功率发生器134。工艺气体(例如，惰性气体)可从气体源150和环形气体分配通道151或其他合适的气体引入机构提供至腔室内部。当用来自RF功率发生器134的RF功率为感应线圈130供能时，可在等离子体腔室120中生成等离子体。在特别的实施方式中，等离子体处理装置100可包括任选的接地的法拉第笼128，以减少感应线圈130与等离子体的电容耦合。

如图8中显示，隔栅200将等离子体腔室120与处理腔室110隔开。隔栅200可用于从等离子体腔室120中通过等离子体生成的混合物进行离子过滤，以生成过滤的混合物。在处理腔室中，过滤的混合物可暴露至工件114。

在一些实施方式中，隔栅200可为多板隔栅。例如，隔栅200可包括以彼此平行关系间隔开的第一栅板210和第二栅板220。第一栅板210和第二栅板220可分开一定距离。

第一栅板210可具有具备多个孔的第一栅图案。第二栅板220可具有具备多个孔的第二栅图案。第一栅图案可与第二栅图案相同或不同。带电粒子可在它们通过隔栅中的每个栅板210、220的孔的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可相对自由地流过第一栅板210和第二栅板220中的孔。每个栅板210和220的孔径和厚度可影响带电粒子和中性粒子二者的透过性。

在一些实施方式中，第一栅板210可由金属(例如，铝)或其他导电材料制成和/或第二栅板220可由导电材料或介电材料(例如，石英、陶瓷等)制成。在一些实施方式中，第一栅板210和/或第二栅板220可由其他材料，比如硅或碳化硅制成。如果栅板由金属或其他导电材料制成，则栅板可接地。

图8的示例等离子体处理装置600可操作地在等离子体腔室120中生成第一等离子体602(例如，远程等离子体)并且在处理腔室110中生成第二等离子体604(例如，直接等离子体)。如图显示，等离子体处理装置600可包括从与远程等离子体腔室120相连的竖直侧壁122延伸的有角度的介电侧壁622。有角度的介电侧壁622可形成处理腔室110的一部分。

第二感应等离子体源635可靠近介电侧壁622放置。第二感应等离子体源635可包括经合适的匹配网络612耦合至RF发生器614的感应线圈610。当用RF能供能时，感应线圈610可由处理腔室110中的混合物诱导直接等离子体604。法拉第笼628可设置在感应线圈610和侧壁622之间。

基座112可在竖直方向V上移动。例如，基座112可包括可配置用于调节基座112和隔栅组件200之间距离的竖直提升器616。作为一个示例，基座112可放置在第一竖直位置，用于使用远程等离子体602处理。基座112可在第二竖直位置，用于使用直接等离子体604处理。第一竖直位置相对于第二竖直位置可更靠近隔栅组件200。

图8的等离子体处理装置600包括基座112中具有偏置电极510的偏置源。偏置电极510可经合适的匹配网络512耦合至RF功率发生器514。处理腔室110可包括用于排出来自处理腔室110的气体的排气口516。

如图8中显示，装置100可包括配置用于将工艺气体输送至等离子体腔室120，例如，经气体分布通道151或其他分布系统(例如，喷头)的气体输送系统150。气体输送系统可包括多个原料气管线159。工艺气体可经充当喷头的隔栅200输送至处理腔室110。

使用阀和/或质量流量控制器可控制原料气管线159以将期望量的气体输送入等离子体腔室作为工艺气体。如图8中显示，气体输送系统150可包括用于输送含氟气体(例如，CF

根据本公开的示例方面，装置600可包括用于输送水蒸气(H

在不偏离本公开的范围的情况下，在图8的装置600中以其他方式可引入水蒸气作为钝化剂。例如，在处理腔室中的位置，比如在隔栅200下方的位置可引入水蒸气。作为另一示例，在隔栅的栅板210和220之间，可引入水蒸气。

在一些实施方式中，本文公开的等离子体处理装置的一个或多个可包括减少沿着水蒸气输送路径的水冷凝的特征。示例特征可包括，例如，加热的质量流量控制器和/或阀位于水蒸气原料管线中水蒸气源的下游。另一示例特征可包括可操作地加热从水蒸气源至腔室的水蒸气原料管线的热度追踪。可控制热度追踪以维持腔室和/或水蒸气源的温度以上的原料气管线温度。

在一些实施方式中，水蒸气源可位于靠近腔室以减小原料气管线长度和减小潜在的冷凝区。在示例实施中，可配置上述装置以在水蒸气原料管线的下游引入稀释气体(例如，N

在一些实施方式中，等离子体处理装置可包括非水冷却的等离子体腔室和/或非水冷却的处理腔室形体以减少等离子体腔室和/或处理腔室内部的冷凝。而是，热交换器可与在腔室壁的通道中循环的热流体结合使用以维持升高的腔室壁温度以减少冷凝。在一些实施方式中，可操作用于排空腔室的泵以减少腔室中水蒸气的停留时间。

现在将陈述用于使用水蒸气作为钝化剂的等离子体去胶工艺的示例工艺参数。

工艺气体：H

稀释气体：N

工艺压力：约300mTorr至约4000mTorr

感应耦合的等离子体源功率：约600W至约5000W

工件温度：约25℃至约400℃

工艺周期：约30秒至约1200秒

用于工艺气体的气体流速：

H

CF

O

稀释气体：约0sccm至约1000sccm

工艺气体：H

稀释气体：N

工艺压力：约300mTorr至约4000mTorr

感应耦合的等离子体源功率：约600W至约5000W

工件温度：约25℃至约400℃

工艺周期：约30秒至约1200秒

用于工艺气体的气体流速：

H

CF

O

H

稀释气体：约0sccm至约1000sccm

工艺气体：H

稀释气体：N

工艺压力：约300mTorr至约4000mTorr

感应耦合的等离子体源功率：约600W至约5000W

工件工艺温度：约25℃至约400℃

工艺周期：约30秒至约1200秒

用于工艺气体的气体流速：

H

CF

O

N

稀释气体：约0sccm至约1000sccm

工艺气体：H

稀释气体：N

工艺压力：约300mTorr至约4000mTorr

感应耦合的等离子体源功率：约600W至约5000W

工件工艺温度：约25℃至约400℃

工艺周期：约30秒至约1200秒

用于工艺气体的气体流速：

H

CH

O

N

稀释气体：约400sccm至约600sccm

工艺气体：H

稀释气体：N

工艺压力：约300mTorr至约4000mTorr

感应耦合的等离子体源功率：约600W至约5000W

工件工艺温度：约25℃至约400℃

工艺周期：约30秒至约1200秒

用于工艺气体的气体流速：

H

CH

O

N

稀释气体：约400sccm至约600sccm

以下表1提供了对硼非晶碳硬掩模层(BACL)的示例选择性和来源于含CF

表1

本公开的示例方面还可涉及在半导体加工中用于从工件去除氮化钛(TiN)硬掩模层的工艺。各种材料，比如TiN广泛地用于介电刻蚀作为硬掩模以产生先进的半导体设备。在干式刻蚀工艺后，等离子体去胶工艺可用于去除TiN硬掩模。随着器件特征连续减小，需要与钨、氧化物和/或其他氮化物层相比对TiN非常高的硬掩模选择性，用于刻蚀后有效去除硬掩模而不导致损伤底层结构。

在等离子体去胶工艺中相对于钨和其他下方的金属层、氧化物或氮化物层的硬掩模的选择性不够会在工件处理中造成挑战，此类硬掩模去除不充分，或损伤下方的基材结构。例如，在硬掩模去除期间，对TiN硬掩模的选择性不够会损伤下方的氧化物、氮化物和钨层，导致电阻增大，其可导致有害的设备性能。常规的去除硬掩模层的等离子体去胶方法可导致伴随着氧化物层缺失和氮化物层缺失的钨层或其他金属层的氧化。

图9描绘了用于高纵横比结构700的示例硬掩模去除工艺。高纵横比结构700包括在基材708，比如钨基材上设置的多层氧化物层702和至少一层氮化硅层704。在刻蚀工艺后，硬掩模710会残留在高纵横比结构700上。

等离子体去胶工艺715可对高纵横比结构700进行以去除硬掩模710。等离子体去胶工艺可将硬掩模710暴露于一种或多种等离子体腔室中生成的物质以去除硬掩模710。如图9中显示，如果等离子体去胶工艺对硬掩模710的选择性相对于基材708是差的，等离子体去胶工艺715可导致对至少一部分的基材708损伤和/或去除至少一部分的基材708，负面地影响高纵横比结构700的性能。另外，等离子体去胶工艺715可损伤氧化物层702和氮化硅层704，导致氧化物层和氮化物层缺失。

如图10中显示，根据本公开的示例方面的等离子体去胶工艺720可对高纵横比结构700进行以去除硬掩模710。等离子体去胶工艺720可将硬掩模710暴露于一种或多种从含氟气体(例如，CF

图3、5、6、7和8描绘了根据本公开的示例实施方式的可用于进行等离子体去胶工艺720的示例等离子体处理装置。图4描绘了根据本公开的示例方面的去除氮化钛硬掩模的一个示例方法(300)的流程图。方法(300)可以在任何合适的等离子体处理装置中实施以进行根据本公开的示例实施方式的等离子体去胶工艺。

在实施例1-5中陈述了使用水蒸气以增加对去除TiN硬掩模层的选择性的用于等离子体去胶工艺的示例工艺参数。

以下表2中提供了水蒸气和含氟等离子体的去胶工艺对TiN硬掩模层去除的示例选择性：

表2

以下表3中提供了从暴露于水蒸气和含氟等离子体的去胶工艺，对钨基材层的示例选择性：

表3

如表2和3中显示，根据本公开的示例实施方式的等离子体去胶工艺可实现对TiN远高于100的选择性。以这种对TiN的选择性，可控制钨氧化，并且氧化物层和氮化硅层可维持光滑的侧壁配置。

尽管已经结合其特定的示例实施方式详细地描述了本主题，但是应当理解，本领域技术人员在获得前述的理解之后，可容易地为这些实施方式产生改变、变型和等效方案。因此，示例了而不是限制了本公开的范围，并且本公开不排除包括对本领域技术人员是显然的对本主题的这种修改、变型和/或添加。