[发明专利]衬底冷冻干燥装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年10月13日提交的美国专利申请号为No.13/273,000，名称为“SUBSTRATE FREEZE DRY APPARATUS AND METHOD”的专利申请的优先权，其要求于2011年05月31日提交的美国临时专利申请号为No.61/491,727，名称为“NOVEL DAMAGE-FREE METHOD FOR REMOVING LIQUIDS FROM SEMICONDUCTOR WAFERS CONTAINING SEMICONDUCTING,MEMS,OR PHOTOELECTRIC DEVICES”的专利申请的优先权，这些申请基于所有目的通过引用全部并入本申请中。

技术领域

本发明半导体装置的形成。尤其是，本发明涉及在半导体形成期间将液体从衬底上移除的装置或方法。

背景技术

在半导体晶片处理期间，湿法处理需要从半导体装置上连续地移除液体。

随着半导体装置的尺寸持续缩小到较小的尺寸，需要更高的深宽比结构而来实现期望的装置性能。微电子/半导体装置的制造过程需要多个处理步骤的反复执行，这些处理步骤如，材料沉积，平面化，特征图案化，特征蚀刻，以及特征清洁。向着更高的深宽比结构的动力给这些传统的制造工艺中的许多带来了挑战。例如蚀刻或清洁之类的湿法工艺（通常会占高于25%的工艺流程）在高深宽比特征上会因为在干燥期间的毛细力而特别具有挑战性。这些毛细力的强度取决于正在干燥的蚀刻流体、清洁流体、或者冲洗流体的表面张力与接触角、以及特征部间距与深宽比。如果干燥期间所产生的力过大的话，则高深宽比特征将会塌陷并且可能会产生黏滞力（stiction）。特征部的塌陷以及黏滞力将严重降低装置的产量（yeild）。

发明内容

为了实现上述意图并且根据本发明的目的，提供了用于冷冻干燥衬底的装置。提供了用于容纳衬底的腔室。用于支撑和静电夹持衬底的静电夹盘（ESC：electrostatically chuck）放置在腔室内。温度控制器控制静电夹盘的温度。冷凝器连接到该腔室。真空泵与该腔室流体连接。

在本发明的另一个实施例(manifestation)中，提供了一种用于冷冻干燥来自衬底的液体的方法。该液体由干燥化学剂（chemistry）所取代。该衬底被放置在干燥腔室的静电夹盘之上。将该衬底夹持至该静电夹盘上。利用该静电夹盘以背侧超冷却该衬底至低于该化学剂的凝固点从而凝固该干燥化学剂。降低该腔室中的压力从而移除该凝固的干燥化学剂。加热该衬底从而在不融化该干燥化学剂的情况下升华（sublimate）该干燥化学剂。

本发明的这些以及其他特征将会结合下面的附图以及本发明的详细说明在下面进行更详细的描述。

附图说明

将在附图中以示例而并非以限制为目的对本发明进行解释，其中相同的附图标记表示相同的元件。

图1是本发明的实施方式中的冷冻干燥装置的示例图；

图2显示了计算机系统，其适于用来实现本发明的实施方式中所使用的控制器；

图3是本发明的实施方式的高阶流程图；

图4A是干燥化学剂已经取代清洁液体之后衬底的横截面图；

图4B是图4A的部分放大图；

图5A是冷冻干燥化学剂中的一些已经汽化后的衬底的横截面图；

图5B是图5A的部分放大图；

图6是塌陷百分比与凝固温度的关系图；

图7是在无水分的N2气氛中塌陷百分比与凝固温度的关系图。

具体实施方式

下面将参照附图所示的少数优选实施方式来详细描述本发明。在下文中，为了全面的理解本发明，阐述了很多特定的细节。然而，对本领域技术人员来说，很显然，本发明可以在不具有这些细节的部分或全部的环境之下实现。在其他实施方式中，则未详细描述公知的工艺步骤和/或结构以免不必要地使本发明难以理解。