[发明专利]气相蚀刻系统和方法

说明书

本发明描述了用于干式去除微电子工件上的材料的方法和系统。所述方法包括：接纳具有露出待被至少部分地去除的目标层的表面的工件；将所述工件放置在干式非等离子体蚀刻室中的工件保持器上；以及从所述工件选择性去除所述目标层的至少一部分。选择性去除包括操作干式非等离子体蚀刻室以执行以下步骤：将工件的表面暴露于在35℃至100℃范围内的第一设定点温度下的化学环境以化学改变目标层的表面区域，然后，将工件的温度升高至等于或高于100℃的第二设定点温度，以去除目标层的经化学处理的表面区域。

技术领域

本发明涉及用于处理衬底的干式非等离子体处理系统和方法，并且更具体地涉及用于衬底的化学处理和热处理的干式非等离子体处理系统和方法。

背景技术

在生产半导体器件的成本和性能方面保持竞争力的需求提高了对不断增加集成电路的器件密度的需求。而且，为了在半导体集成电路中实现更高集成度和小型化，需要稳健的方法来减小形成在半导体衬底上的电路图案的尺寸。这些趋势和要求对将电路图案从一个层转移到另一个层的能力带来了越来越大的挑战。

光刻是用于通过将掩模上的几何形状和图案转移到半导体晶片的表面来制造半导体集成电路的主流技术。理论上，使光敏材料暴露于图案化的光以改变其在显影溶液中的溶解度。一旦成像并显影，则光敏材料的可溶于显影化学物质的部分被除去，并保留电路图案。

此外，为了推进光学光刻以及适应其缺陷，正在进行持续性的进步以建立可替代的图案化策略，以便为半导体制造工业配备亚30nm的技术节点。光学光刻(193i)与多重图案化、EUV(极紫外)光刻和DSA(直接自组装)图案化结合被认为是正在被评估以满足积极图案化(aggressive patterning)的不断增长的需求的一些有前途的候选者。伴随着当前图案化方案和先进图案化方案两者日益复杂的情况，使用了大量材料，这进一步增加了蚀刻选择性和相对于另一种材料选择性去除一种材料的能力的负担。

无论是改善掩模预算还是准备用于改变多图案形成的形貌的心轴，先进的图案化方案利用各种组合物的多层掩模。这样的多层掩模包括晶体硅和非晶硅、无定形碳、硅氧化物(SiO_x)、硅氮化物(SiN_y)、硅氮氧化物(SiO_xN_y)、含硅减反射涂层(SiARC)等。根据工艺流程和图案化方案，可以使用随后的蚀刻步骤来相对于另一种材料蚀刻或去除一种材料。例如，可以期望相对于其他材料/膜(诸如有机介电层(ODL)、晶体硅和非晶硅、无定形碳、二氧化硅(SiO_x)、硅氮化物(SiN_y))选择性去除SiARC或硅氮氧化物(SiO_xN_y)。

当前的去除技术包括向工件施加湿法蚀刻化学物质，其由于蚀刻机制而具有固有的缺点。湿法工艺的显著限制包括待去除的材料相对于衬底上存在的其他材料(包括硅氧化物(SiO_x)和硅氮化物(SiN_y)等)的较差的蚀刻选择性。此外，湿法工艺会遭受图案损坏和缺陷，这限制了准确的(有针对性的)、干净和选择性的材料蚀刻。此外，已经探索了干式等离子体工艺。然而，这样的工艺会导致图案损坏。因此，开发新的系统和工艺是必要的，以使得能够干净地、选择性地、有针对性地和相对快速地去除图案化方案中使用的各种材料等应用。

发明内容

本发明的实施方案涉及用于处理衬底的干式非等离子体处理系统和方法，并且更具体地涉及用于衬底的化学处理和热处理的干式非等离子体处理系统和方法。另外的实施方案包括各种材料的选择性气相非等离子体蚀刻。