[發(fā)明專利]用犧牲支撐材料無(wú)塌陷干燥高深寬比結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510593234.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105448778B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅特莎娜·李瑪麗;斯蒂芬·希拉德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朗姆研究公司
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;H01L21/02
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所 31263
• 代理人: 樊英如;李獻(xiàn)忠

本發(fā)明涉及用犧牲支撐材料無(wú)塌陷干燥高深寬比結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。在分別使用濕法蝕刻流體和/或濕法清洗流體中的至少一種來(lái)對(duì)包括多個(gè)高深寬比(HAR)結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行濕法蝕刻和/或濕法清洗中的至少一種且不干燥該襯底之后，執(zhí)行用于干燥該襯底的系統(tǒng)和方法。使用包括支撐材料的溶劑來(lái)置換多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)之間的流體。在溶劑汽化之后，支撐材料從溶液析出且至少部分地填充多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)。多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)暴露于非等離子體基刺激，以去除支撐材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及用于處理襯底的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及用于無(wú)塌陷地干燥襯底的高深寬比(HAR)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

在此提供的背景描述出于大體上提供本公開(kāi)的背景的目的。在本背景段落中描述的程度上的目前提名的發(fā)明者的工作和在申請(qǐng)時(shí)可能無(wú)資格另外作為現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面既未清楚地，也未隱含地被承認(rèn)作為針對(duì)本公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)。

諸如半導(dǎo)體晶片之類的襯底的制作典型地要求多個(gè)處理步驟，處理步驟可能包括材料沉積、平坦化、特征圖案形成、特征蝕刻和/或特征清洗。這些處理步驟典型地在處理襯底期間重復(fù)一次或多次。

隨著半導(dǎo)體器件持續(xù)縮小至較小的特征尺寸，日益要求高深寬比(HAR)結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到期望的器件性能目標(biāo)。HAR結(jié)構(gòu)的使用對(duì)一些襯底處理步驟產(chǎn)生了挑戰(zhàn)。例如，由于在干燥襯底的期間生成的毛細(xì)作用力而導(dǎo)致諸如蝕刻和清洗的濕法處理引起關(guān)于HAR結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。毛細(xì)作用力的強(qiáng)度取決于正被干燥的蝕刻流體、清洗流體或漂洗流體的表面張力、接觸角，特征間距和/或結(jié)構(gòu)的深寬比。如果在干燥期間生成的毛細(xì)作用力太高，則HAR結(jié)構(gòu)將被拉緊或塌陷于彼此上，從而嚴(yán)重地降低器件產(chǎn)量。

為了解決這一問(wèn)題，一種方法使用具有比去離子水更低的表面張力的漂洗液體來(lái)防止結(jié)構(gòu)塌陷。該方法雖然對(duì)于相對(duì)地較低的深寬比的結(jié)構(gòu)而言大體上是成功的，但具有與使用去離子水的方法相同的塌陷和粘滯問(wèn)題。漂洗流體仍然具有有限的量的表面張力，該表面張力在干燥期間生成對(duì)于脆性HAR結(jié)構(gòu)而言仍然太強(qiáng)的力。

備選的用于干燥HAR結(jié)構(gòu)的方法牽涉利用超臨界流體來(lái)使漂洗流體溶解并沖洗漂洗流體。超臨界流體在被適當(dāng)?shù)靥幚頃r(shí)無(wú)表面張力。然而，在使用超臨界流體時(shí)，出現(xiàn)若干技術(shù)和制造挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)包括較高的裝備和安全成本、較長(zhǎng)的處理時(shí)間、在處理期間可變的溶劑質(zhì)量、由于流體的擴(kuò)散和可調(diào)的性質(zhì)而導(dǎo)致的極大的靈敏度以及由超臨界流體與處理室的構(gòu)件的相互作用引起的晶片缺陷/污染問(wèn)題。

另一用于防止高深寬比結(jié)構(gòu)的塌陷的策略是添加支承結(jié)構(gòu)的永久性機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)于包括較高的成本和負(fù)面地影響生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的處理復(fù)雜性的該方法存在若干折中方案。此外，永久性機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)限于支承某些類型的HAR結(jié)構(gòu)。

作為備選的用于干燥HAR結(jié)構(gòu)的方法，還提出了冷凍干燥。冷凍干燥通過(guò)首先冷凍溶劑且然后直接地在真空下升華而消除塌陷。冷凍干燥避免使毛細(xì)作用力最小化的液體/蒸氣界面。雖然有希望，但與競(jìng)爭(zhēng)的方法相比，冷凍干燥具有相對(duì)地較高的成本、較低的生產(chǎn)能力和較大的缺陷。

還可以執(zhí)行HAR結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的表面改性。在該方法中，小分子可以化學(xué)地粘合至HAR結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。小分子通過(guò)防止材料接觸時(shí)的材料的粘滯或通過(guò)變更濕法化學(xué)制程的接觸角以使拉普拉斯(Laplace)壓強(qiáng)最小化而改善塌陷性能。表面改性未完全地消除干燥處理期間的可能造成損壞的干燥力和結(jié)構(gòu)變形。此外，在改變表面材料時(shí)，要求新定制的分子粘合至HAR結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。

發(fā)明內(nèi)容

在分別使用濕法蝕刻流體和/或濕法清洗流體中的至少一種來(lái)對(duì)包括多個(gè)高深寬比(HAR)結(jié)構(gòu)的襯底進(jìn)行濕法蝕刻和/或濕法清洗中的至少一種且不干燥該襯底之后，執(zhí)行用于干燥該襯底的方法。該方法包括使用包括支撐材料的溶劑來(lái)置換多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)之間的流體。在溶劑汽化之后，支撐材料從溶液析出且至少部分地填充多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)。多個(gè)HAR結(jié)構(gòu)暴露于非等離子體基刺激，以去除支撐材料。