用于去除聚合物和清洁工件的活性自由基处理制造技术

本发明专利技术实施例提供一种去除聚合物的方法。施加水溶液到在其上设置有聚合物的半导体工件上。水溶液包括被构造为响应于能量而生成活性自由基的能量接收器。施加能量到水溶液上以在水溶液中生成活性自由基并去除聚合物。本发明专利技术还提供了一种生成所述活性自由基的处理工具。本发明专利技术实施例涉及用于去除聚合物和清洁工件的活性自由基处理。

Active free radical treatment for removal of polymer and clean workpiece

Embodiments of the present invention provide a method for removing polymers. An aqueous solution is applied to a semiconductor workpiece with a polymer thereon. The aqueous solution consists of an energy receiver configured to generate reactive free radicals in response to energy. The energy is applied to the aqueous solution to generate active radicals in aqueous solution and remove the polymer. The present invention also provides a processing tool for generating the active radicals. The embodiments of the present invention relate to the treatment of active radicals for removing polymers and cleaning workpieces.

【技术实现步骤摘要】
用于去除聚合物和清洁工件的活性自由基处理
本专利技术实施例涉及用于去除聚合物和清洁工件的活性自由基处理。
技术介绍
在制造集成电路(IC)中，执行半导体制造工艺的多步骤序列以逐渐在半导体工件上形成电子电路。半导体制造工艺可包含，例如，离子注入、等离子体蚀刻和聚合物清洁。聚合物清洁是用于去除其他半导体制造工艺所使用的聚合物或者去除由其他半导体制造工艺所产生的聚合物的工艺。其他半导体制造工艺例如离子注入和等离子体蚀刻。聚合物可包含，例如，离子注入光刻胶和/或氟碳聚合物。常用于在前段制程(FEOL)中去除聚合物的一种类型的聚合物清洁工艺是硫酸-过氧化氢混合物(SPM)清洁工艺。
技术实现思路
根据专利技术的一些实施例，提供了一种用于去除聚合物的方法，所述方法包括：将水溶液施加到半导体工件上，所述半导体工件上布置有聚合物，其中，所述水溶液包括构造为响应于能量而生成活性自由基的能量接收器；以及对所述水溶液施加能量以在所述水溶液中生成所述活性自由基并去除所述聚合物。根据本专利技术的另一些实施例，还提供了一种用于去除聚合物的处理工具，所述处理工具包括：化学输送器件，被构造为施加带有能量接收器的水溶液到半导体工件上，所述能量接收器被构造为响应于能量而生成活性自由基；以及能量输入器件，被构造为施加能量到所述能量接收器上，同时，所述化学输送器件施加所述水溶液到所述半导体工件上，以生成所述活性自由基。根据本专利技术的又一些实施例，还提供了一种用于去除聚合物的方法，所述方法包括：执行半导体制造工艺以在半导体工件上形成聚合物；从臭氧化去离子水或过氧化氢生成具有羟基自由基的液体；和施加所述液体到所述半导体工件上以从所述半导体工件去除所述聚合物。附图说明结合附图阅读以下详细说明，可更好地理解本公开的各方面。应注意到，根据本行业中的标准惯例，各种部件未按比例绘制。实际上，为了简化说明，可以任意增加或减少各种部件的尺寸。图1A-1C示出了使用活性自由基去除聚合物的方法的一些实施例的一系列截面图。图2示出了图1A-1C的方法的一些实施例的流程图。图3示出了用于生成带有活性自由基的蒸汽的处理工具的一些实施例的截面图。图4A和4B示出了用于生成带有活性自由基的水溶液的处理工具的一些实施例的截面图。图5-22示出了使用用于聚合物清洁的活性自由基制造鳍式场效晶体管(FinFET)的方法的一些实施例的一系列截面图和透视图。图23示出了图5-22的方法的一些实施例的流程图。具体实施方式本公开提供了许多不同的实施例或示例，用于实现本公开的不同特征。下文描述了组件和布置的具体实例，以简化本公开。当然，这些仅仅是实例，并不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可包含第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，也可包含在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本公开可重复多个示例中的标号和/或字母。这种重复是出于简洁与清晰目的，其本身并不表示所论述的各种实施例和/或构造间存在关系。此外，为了便于描述，本文使用空间相对术语，例如“低于”、“下面”、“下方”、“上面”、“上部”等来描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。空间相对术语旨在包含除附图所示的方向之外使用或操作中的器件的不同方向。该装置可调整为其他方向(旋转90度或者面向其他方向)，而其中所使用的空间相关叙词可做相应解释。一些用于去除工件上的聚合物的硫酸-过氧化氢混合物(SPM)清洁工艺包括：在高温下将具有高硫酸浓度的硫酸溶液和过氧化氢溶液的混合物施加到聚合物上。例如，高温可超过100摄氏度，和/或例如，硫酸溶液中的高硫酸浓度以质量百分比(wt％)计可超过85％。高温和高硫酸浓度溶解或分离聚合物，且硫酸溶液和过氧化氢溶液发生反应以产生卡罗酸(例如，过氧单硫酸)。然后卡罗酸和/或过氧化氢与溶解的或分离的聚合物发生反应以氧化聚合物并将聚合物转化为水和二氧化碳。SPM清洁工艺的挑战是高热应力。特定聚合物，例如离子注入光刻胶，对制造中的部件产生应力，例如鳍场效应晶体管(finFET)的鳍，且高温可加剧应力。当部件尺寸较小时，例如小于约7纳米，部件脆弱且高热应力可能导致剥离和/或坍塌的高度可能性。此外，在某种程度上，SPM清洁工艺的温度降低，聚合物的溶解度降低，且清洁效率因此降低。SPM清洁工艺的另一挑战是溶解度和/或可润湿度。某些聚合物，例如，离子注入光刻胶和氟碳聚合物，在混合物中具有低溶解性和/或可润湿度，可能使清洁效率较低。由于卡罗酸是混合物中的主要氧化剂，SPM清洁工艺的另一挑战是聚合物的缓慢氧化。本应用针对使用活性自由基去除聚合物的方法和用于执行该方法的处理工具。在一些实施例中，施加水溶液到在其上设置有聚合物的半导体工件上。水溶液包括被构造为响应于能量而生成活性自由基的能量接收器。施加能量到水溶液上以在水溶液中生成活性自由基并去除聚合物。在活性自由基是羟基自由基的情况下，可有利地在低温下去除聚合物，例如低于约100摄氏度。因此，半导体工件上的热应力最小，且部件坍塌或剥离的可能性最低。此外，羟基自由基的高浓度，例如大于百万分之一(1ppm)，有利地增加水溶液和/或其他水溶液的溶解度和/或可润湿度，从而提高清洁效率。参考图1A-1C，一系列截面图100A-100C示出了使用活性自由基去除聚合物的方法的一些实施例。如图1A的截面图100A所示，执行一个或多个半导体制造工艺以在半导体工件104上方形成聚合物102。聚合物102可以是，例如，离子注入的光刻胶、无离子注入的光刻胶、氟碳聚合物和干蚀刻气体聚合物。半导体工件104包括半导体衬底和在一些实施例中一个或多个附加层和/或堆叠在其上的结构。半导体衬底可以是，例如，块状硅衬底(例如，单晶硅衬底)、锗衬底或III-V族衬底。在聚合物102是带有或无离子注入的光刻胶的实施例中，半导体制造工艺可，例如，包括旋涂或以其他方式沉积聚合物102和/或将离子注入聚合物102中。在聚合物102是氟碳聚合物的实施例中，半导体制造工艺可，例如，包括使用带有碳和氟(例如，四氟化碳)的工艺气体的干蚀刻。在聚合物102是干蚀刻气体聚合物的实施例中，半导体制造工艺可，例如，包括干蚀刻。如图1B的截面图100B所示，生成并施加包括活性自由基108的液体106到聚合物102上。在一些实施例中，液体106的活性自由基的浓度大于约1ppm，和/或液体106是水溶液或蒸汽。此外，在一些液体106是水溶液的实施例中，液体106的温度低于约100摄氏度，例如在30-90摄氏度之间。例如，液体106可以是在聚合物102的表面处温度低于约100摄氏度，和/或活性自由基的浓度大于约1ppm的水溶液。在替代实施例中，稳定的自由基，例如TEMPO，可用于替代活性自由基108。活性自由基108具有高度反应性、氧化性、亲水性或上述组合。例如，活性自由基108可以是羟基(OH)自由基。又例如，活性自由基108可以是寿命少于1秒且氧化电势大于1.8伏的自由基。自由基108与聚合物102发生反应并附着其上，以修改聚合物102并且从半导体工件104至少部分去除聚合物102。例如，活性自由基108可提高聚合物102的溶解度，增加聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于去除聚合物的方法，所述方法包括：将水溶液施加到半导体工件上，所述半导体工件上布置有聚合物，其中，所述水溶液包括构造为响应于能量而生成活性自由基的能量接收器；以及对所述水溶液施加能量以在所述水溶液中生成所述活性自由基并去除所述聚合物。

【技术特征摘要】
2016.04.12 US 15/096,3811.一种用于去除聚合物的方法，所述方法包括：将水溶液施加到半导体工件上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中杰，曾鸿辉，杨棋铭，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71