用于高深宽比半导体器件结构的具有污染物去除的无黏附干燥工艺制造技术

本发明专利技术的实施例大体而言涉及一种清洁基板的方法及一种基板处理设备，所述基板处理设备设以进行所述清洁基板的方法。更具体地说，本发明专利技术的实施例涉及一种以减少或消除半导体器件特征之间的线黏附负面效应的方式清洁基板的方法。本发明专利技术的其它实施例涉及一种基板处理设备，所述基板处理设备允许以减少或消除形成在基板上的半导体器件特征之间的线黏附的方式清洁基板。

【技术实现步骤摘要】
用于高深宽比半导体器件结构的具有污染物去除的无黏附干燥工艺本申请为2013年11月21日递交的申请号为201380057383.X并且专利技术名称为“用于高深宽比半导体器件结构的具有污染物去除的无黏附干燥工艺”的专利技术专利申请的分案申请。专利技术背景专利
本专利技术的实施例大体而言涉及一种用于清洁半导体基板的方法和设备，更具体地说，涉及一种用于高深宽比半导体器件结构的无黏附清洁及/或干燥工艺。现有技术的描述在半导体器件的清洁中，必须从基板的表面去除液体和固体污染物，从而留下清洁的表面。湿式清洁工艺通常牵涉到清洁液的使用，例如清洁水溶液。湿式清洁基板之后，必须在清洁腔室中从基板的表面去除清洁液。目前，大多数的湿式清洁技术利用液体喷洒或沉浸步骤来清洁基板。在施加清洁液之后干燥具有高深宽比特征或具有空隙或孔洞的低k材料的基板是非常具有挑战性的。清洁液的毛细力时常导致这些结构中的材料变形，从而可能产生不良的黏附，所述黏附除了在基板上留下来自所使用的清洁溶液的残余物之外，还会损坏半导体基板。在后续干燥基板的过程中，上述缺点在具有高深宽比半导体器件结构的基板上尤其明显。线黏附或线塌陷是由于形成高深宽比沟槽或过孔的侧壁由于在一或多个湿式清洁工艺过程中陷在沟槽或过孔中的液体上方横跨液-气界面的毛细压力而弯向彼此所导致的。具有窄线宽和高深宽比的特征对于液-气和液-壁界面之间由于毛细压力(有时也被称为毛细作用力)而产生的表面张力差尤其敏感。目前可行的干燥作法，在防止由于器件尺度快速发展而导致线黏附中面临着急剧上升的挑战。因此，在本
中需要有减少或消除线黏附的干燥工艺，所述线黏附会降低基板上的半导体器件产率。
技术实现思路
本文中提供的实施例大体而言涉及一种清洁基板的方法及一种基板处理设备。更具体地说，实施例涉及一种以减少或消除半导体器件特征之间的线黏附负面效应的方式清洁基板的方法。其它的实施例涉及一种基板处理设备，所述基板处理设备允许以减少或消除半导体器件特征之间的线黏附的方式清洁基板。一个实施例大体而言涉及一种清洁基板的方法。所述方法包含以下步骤：使基板暴露于溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液；使所述基板暴露于超临界流体，以去除位于所述基板的所述表面上的溶剂；以及使所述基板暴露于等离子体。另一个实施例提供一种基板处理设备。所述设备具有传送腔室，所述传送腔室中设有机械手。所述机械手适以在多个耦接至所述传送腔室的处理腔室之间传送一或多个基板。在一些构造中，所述基板处理设备可以包括耦接至所述传送腔室的湿式清洁腔室。所述湿式清洁腔室具有基板支撑件及清洁溶液输送设备，所述清洁溶液输送设备适以提供清洁溶液至所述湿式清洁腔室的处理区。溶剂交换处理腔室被耦接至所述传送腔室。所述溶剂交换腔室具有基板支撑件并被耦接至液体溶剂输送设备，所述液体溶剂输送设备适以提供液体溶剂至所述溶剂交换腔室。超临界流体腔室被耦接至所述传送腔室。所述超临界流体腔室具有基板支撑件、加热元件、适以接收气体或液体CO2的端口及加压设备。等离子体腔室被耦接至所述传送腔室。所述等离子体腔室具有基板支撑件、喷头、适以接收卤素或氧气的端口及RF电源，所述RF电源适以在所述等离子体腔室的处理区中形成等离子体。另一个实施例提供一种基板处理设备。所述设备具有耦接至传送腔室的湿式清洁腔室。所述湿式清洁腔室具有基板支撑件及处理区，所述处理区被耦接至清洁溶液输送设备，所述清洁溶液输送设备适以提供清洁溶液至所述湿式清洁腔室的处理区。溶剂交换处理腔室被耦接至所述传送腔室。所述溶剂交换腔室具有基板支撑件并被耦接至液体溶剂输送设备，所述液体溶剂输送设备适以提供液体溶剂至所述溶剂交换腔室。超临界流体腔室被耦接至所述传送腔室。所述超临界流体腔室具有基板支撑件、加热元件、适以接收气体或液体CO2的端口及加压设备。等离子体腔室被耦接至所述传送腔室。所述等离子体腔室具有基板支撑件、喷头、适以接收卤素或氧气的端口及RF电源，所述RF电源适以在所述等离子体腔室的处理区中形成等离子体。所述传送腔室具有第一机械手，所述第一机械手适以在所述湿式清洁腔室、所述溶剂交换处理腔室、所述超临界流体腔室及所述等离子体腔室之间传送一或多个基板。附图简单说明为详细理解上述本专利技术的特征，可参照实施例及附图而对以上简单概述的本专利技术作更特定的描述。然而应注意，附图说明的只是本专利技术的典型实施例，因而不应将附图说明视为是对本专利技术范围作限制，因本专利技术可认可其它同样有效的实施例。图1图示湿式处理之后在干燥过程中形成在基板上的半导体器件结构内形成的特征之间由于产生毛细力所产生的黏附效应；图2A图示依据本文提供的某些实施例的基板处理设备；图2B图示依据本文提供的某些实施例的基板处理设备；图3A图示在依据本文提供的某些实施例的处理设备中的基板处理流程；图3B图示在依据本文提供的某些实施例的处理设备中的基板处理流程；图4A图示依据本文提供的某些实施例的湿式处理腔室的剖视图；图4B图示依据本文提供的某些实施例的溶剂过滤系统的示意图；图5A图示依据本文提供的某些实施例的超临界流体腔室的剖面示意图；图5B图示依据本文提供的某些实施例的图5A超临界流体腔室的示意侧视图；图5C图示依据本文提供的某些实施例的图5A超临界流体腔室的部分剖面示意图；图5D图示依据本文提供的某些实施例的图5C超临界流体腔室的示意侧视图；图5E示意性图示依据本文提供的某些实施例的超临界流体输送系统；图6图示表示CO2的相变图；图7图示依据本文提供的某些实施例的等离子体腔室的剖视图；以及图8图示依据本文提供的某些实施例用于清洁基板的方法步骤的流程图。为了便于理解，已在可能处使用相同的元件符号来指称所有图为相同的元件。构思的是，可以将一个实施例中揭示的元件有益地使用于其它实施例中而无需具体详述。不应将本文所参照的图式理解为依比例绘制，除非有特别说明。另外，时常将图简化，并且出于清晰地说明和解释的目的，将图的细节或部件省略。图和讨论用以解释以下讨论的原理，其中相同的标号表示相同的元件。具体描述本文提供的实施例大体而言涉及一种用以清洁基板的方法和设备。更具体地说，实施例涉及在已于基板上执行湿式清洁工艺之后，以减少或消除半导体器件特征之间形成的线黏附的方式清洁基板的方法。其它的实施例涉及一种基板处理设备，所述设备允许以减少或消除半导体器件特征之间的线黏附的方式清洁基板。在以下的描述中，出于解释的目的，提出许多具体的细节，以便提供对于本文所提供实施例的全面理解。然而，对于本
中普通技术人员而言，将显而易见的是可以在没有这些具体细节之下实施本专利技术。在其它的情况下，并未描述具体的设备结构，以免混淆所描述的实施例。下面的描述和图是说明性的实施例，而且不应被解读为限制本专利技术。图1为图示半导体器件100的示意性剖视图，其中线黏附已经发生在半导体器件100内的两个特征之间。如图示，高深宽比的器件结构被形成在基板的表面上。在处理过程中，器件结构102应保持在垂直方向上，并且壁106不应该穿过开口104而接触到相邻的器件结构102的壁106。当半导体器件100在被用湿化学品清洁之后正在被干燥时，器件结构102的壁106受到了由于位于开口104内的清洁液所形成的气-液界面所产生的毛细力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基板的方法，所述方法包含以下步骤：使基板暴露于第一溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液，其中所述基板上形成有高深宽比的特征；使所述基板暴露于第二溶剂，以去除位于所述基板的所述表面上的所述第一溶剂；以及使所述基板暴露于超临界流体，以去除位于所述基板的所述表面上的所述第二溶剂，其中使所述基板暴露于所述超临界流体包括：将处于液态的气体输送到位于第一处理腔室的处理空间中的所述基板的表面，以去除位于所述基板的所述表面上的至少一部分所述第二溶剂；使位于所述处理空间内的所述气体由所述液态相变为超临界态；以及使位于所述处理空间中的所述气体由所述超临界态等温减压为气态。

【技术特征摘要】
2012.11.26 US 61/729,965;2013.07.01 US 61/841,779;1.一种处理基板的方法，所述方法包含以下步骤：使基板暴露于第一溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液，其中所述基板上形成有高深宽比的特征；使所述基板暴露于第二溶剂，以去除位于所述基板的所述表面上的所述第一溶剂；以及使所述基板暴露于超临界流体，以去除位于所述基板的所述表面上的所述第二溶剂，其中使所述基板暴露于所述超临界流体包括：将处于液态的气体输送到位于第一处理腔室的处理空间中的所述基板的表面，以去除位于所述基板的所述表面上的至少一部分所述第二溶剂；使位于所述处理空间内的所述气体由所述液态相变为超临界态；以及使位于所述处理空间中的所述气体由所述超临界态等温减压为气态。2.如权利要求1所述的方法，其中所述气体包含二氧化碳(CO2)。3.如权利要求1所述的方法，其中所述第二溶剂包含与在所述液态时的所述气体混溶的非极性溶剂。4.如权利要求3所述的方法，其中所述第二溶剂选自于由丙酮、乙醇及甲醇所组成的群组。5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一溶剂包含极性溶剂且所述第二溶剂包含丙酮。6.如权利要求1所述的方法，其中所述使所述基板暴露于第二溶剂在第二处理腔室中进行，所述第二处理腔室通过传送腔室耦接至所述第一处理腔室。7.如权利要求1所述的方法，其中将处于所述液态的所述气体输送到所述基板的所述表面进一步包含：将第一数量的处于所述液态的所述气体以第一速率输送到所述处理空间；以及然后将第二数量的处于所述液态的所述气体以第二速率输送到所述处理空间，其中所述第二速率比所述第一速率大。8.如权利要求1所述的方法，其中使所述基板暴露于所述超临界流体进一步包含：致使所述超临界流体在等温减压位于所述处理空间内的所述气体之前以第一流率流过所述基板的表面。9.如权利要求1所述的方法，其中：所述气体包含二氧化碳(CO2)，且使位于所述处理空间中的所述气体由所述超临界态等温减压为所述气态的所述工艺在约40℃的温度下进行。10.如权利要求1所述的方法，其中将处于所述液态的所述气体输送到所述基板的所述表面进一步包含：将处于液态的所述气体输送到所述处理空间直到实现约50巴的压力。11.一种处理基板的方法，所述方法包含以下步骤：使基板暴露于第一溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液，其中所述基板上形成有高深宽比的特征；使所述基板暴露于第二溶剂，以去除位于所述基板的所述表面上的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·韦尔韦贝克，汉文·陈，罗曼·古科，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US