[发明专利]使用照射刻蚀溶液来降低材料粗糙度的加工系统和平台

说明书

描述了照射刻蚀溶液提从而供对材料的受控刻蚀的加工系统和平台实施例。这些加工系统和平台将液体刻蚀溶液沉积在待刻蚀的材料上并且照射该液体刻蚀溶液从而调节反应物水平。该液体刻蚀溶液具有第一反应物水平，并且该照射使该液体刻蚀溶液具有不同于该第一水平的第二反应物水平。用经照射的刻蚀溶液使该材料改性，并且去除经改性的材料。该输送、暴露和去除可以重复从而提供循环的刻蚀。进一步地，氧化和溶解可以同时发生或者可以在多个步骤中发生。被刻蚀的材料可以是多晶材料、多晶金属、和/或其他材料。液体刻蚀溶液可以包括被照射从而形成过羟基自由基的过氧化氢。

相关申请的交叉引用

本申请还要求以下申请的优先权：2018年12月14日提交的名称为“ROUGHNESSREDUCTION METHODS FOR WET ETCH OF POLYCRYSTALLINE MATERIALS[用于多晶材料的湿法刻蚀的粗糙度降低方法]”的美国临时专利申请序列号62/779,604；和2018年11月4日提交的名称为“PHOTONICALLY TUNED ETCHANT REACTIVITY[光调整刻蚀剂反应性]”的美国临时专利申请序列号62/726,603；和2019年2月27日提交的名称为“ROUGHNESS REDUCTIONMETHODS FOR MATERIALS USING ILLUMINATED ETCH SOLUTIONS[使用照射刻蚀溶液的材料粗糙度降低方法]”的美国专利申请序列号16/287,669；2019年5月3日提交的名称为“PROCESSING SYSTEMS AND PLATFORMS FOR ROUGHNESS REDUCTION OF MATERIALS USINGILLUMINATED ETCH SOLUTIONS[使用照射刻蚀溶液来降低材料粗糙度的加工系统和平台]”的美国专利申请序列号16/402,634，每个申请通过引用以其全文并入本文。

背景技术

本披露内容涉及用于微电子工件的制造的方法，包括用于微电子工件上的材料层的刻蚀工艺。

微电子工件内的器件形成通常涉及与微电子工件的衬底上的多个材料层的形成、图案化和去除相关的一系列制造技术。刻蚀工艺通常用于将材料层从衬底的表面去除。随着用于形成在微电子工件上的电子器件的待刻蚀材料的特征尺寸不断缩小，在宏观尺度和微观尺度上控制刻蚀均匀性越来越困难。使用液体刻蚀溶液的传统湿法刻蚀工艺通常缺乏对于刻蚀行为的精确纳米级控制。在有少量材料要被去除的情况下和/或期望平滑的表面光洁度的情况下，这种控制的缺乏成为问题。

尤其地，在用于多晶材料的刻蚀工艺期间的粗糙度控制是具有挑战性的任务。多晶材料取决于多晶材料的表面晶体取向而对刻蚀剂显现出变化的反应性。多晶材料还在多晶材料的晶界和缺陷位点处对刻蚀剂显现出变化的反应性。这种变化的反应性导致传统湿法刻蚀工艺中不期望的刻蚀变化性和表面粗糙度。

图1A至图1B(现有技术)提供了与这种现有的刻蚀溶液和关于变化的反应性和不期望的刻蚀变化性的相关问题相关联的简图。

首先看图1A(现有技术)，提供了用于传统刻蚀方法的示例实施例100。液体刻蚀溶液106被施加到微电子工件的衬底108的表面上的材料104。对于示例实施例100，被刻蚀的材料104是钴(Co)，并且该材料104先前已经形成在衬底108的表面上。对于示例实施例100，液体刻蚀溶液106提供了氧化溶解刻蚀机制。对于该氧化溶解刻蚀机制，材料104被液体刻蚀溶液106氧化并且然后被液体刻蚀溶液106溶解。