无等离子体脱卤的系统和方法技术方案

一种从衬底上去除残留卤素物质的衬底处理系统包括处理室和布置在所述处理室中以支撑衬底的衬底支撑件。所述衬底包括残留的卤素物质。加热器在处理时段期间将所述衬底加热至100℃至700℃的预定温度范围内的温度。室压强控制器在所述处理时段期间将所述处理室内的压强控制在大于10托并且小于800托的预定压强范围内。蒸气发生器在所述处理时段期间用于在所述处理室内供应水蒸气或向所述处理室供应水蒸气中的至少一者。

System and method of dehalogenation without plasma

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无等离子体脱卤的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月8日提交的美国专利申请No.15/671,926的优先权。上述申请的全部公开内容通过引用合并于本专利技术。
本公开涉及衬底处理系统和方法，更具体地涉及用于对衬底进行无等离子体脱卤的系统和方法。
技术介绍
这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。目前所命名的专利技术人的工作，在该
技术介绍
部分以及本说明书的在申请时不会以其他方式被认为是现有技术的方面中描述的程度上，既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。衬底处理系统可用于沉积、蚀刻或处理诸如半导体晶片之类的衬底上的膜。衬底处理系统通常包括处理室、气体分配器件(例如喷头)和衬底支撑件。在处理时段期间，衬底被布置在衬底支撑件上。可以将不同的气体混合物引入到处理室中，并且等离子体可以在一些工艺中用于活化化学反应。当前的蚀刻处理依赖于含卤素物质的化学品，所述卤素物质例如氟(F)，氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。在蚀刻处理之后，高含量的卤素物质残留在衬底的表面上(例如1E15原子/cm2)。残留的卤素除非去除，否则会导致下游加工问题，例如器件电性能下降和空气中的水分凝结，这可能导致图案塌陷、颗粒问题和其他问题。随着特征尺寸的不断减小，残留卤素的去除工艺需要满足日益严格的少于1个单层的材料损失要求。当前的技术难以在维持足够的残留卤素去除的同时满足该要求。由于牢固的硅-氟(Si-F)键，氟通常是最难去除的卤素物质。当前许多技术不能充分解决氟去除问题。等离子体处理可用于去除残留的卤素。例如，暴露于使用诸如分子氧(O2)、分子氢和二氧化碳(H2/CO2)、水(H2O)和/或分子氮和分子氢(N2/H2)之类的等离子体气体的等离子体可以使用。尽管这些等离子体处理可有效去除Cl、Br或I，但其通常无法有效去除来自衬底表面的F。例如，通过基于H2O的等离子体去除的F被限制为30-40％。等离子体还经由等离子体中的氧通过氧化引起材料损失。当使用N2/H2等离子体时，由于H从处理室内的陶瓷或石英部件中清除氧气，因而也会发生氧化。典型的氧化水平为10-20埃(A)，其超过了<1单层材料损失的要求。具有RF偏置的等离子体可有效地去除视线暴露表面中的包括F在内的卤素，但会导致氧化和材料损失增加。偏置的等离子体也难以渗透到诸如3DNAND结构之类的凹陷特征中。去离子水(DIW)可以有效去除卤素，但去除氟的效率仍被限制在70％。然而，随着技术的进步，在DIW暴露后的干燥过程中，衬底上的高深宽比(HAR)结构对塌陷和损坏越来越敏感。也可以使用高温退火。当衬底暴露于高温(例如，温度>800℃)下时，残留卤素也可以从衬底上去除。此温度与外延生长的膜(例如硅(Si)、硅锗(SiGe)、磷化硅(SiP)等)不兼容。暴露于高温退火还会引起诸如膜性能改变、原子扩散、掺杂剂轮廓偏移等等问题。
技术实现思路
一种从衬底上去除残留卤素物质的衬底处理系统包括处理室和布置在所述处理室中以支撑衬底的衬底支撑件。所述衬底包括残留的卤素物质。加热器在处理时段期间将所述衬底加热至100℃至700℃的预定温度范围内的温度。室压强控制器在所述处理时段期间将所述处理室内的压强控制在大于10托并且小于800托的预定压强范围内。蒸气发生器在所述处理时段期间用于在所述处理室内供应水蒸气或向所述处理室供应水蒸气中的至少一者。在其他特征中，所述衬底包括外延膜，并且在所述处理时段期间，所述预定温度范围是从400℃到550℃。所述衬底包括选自由硅(Si)、硅锗(SiGe)、磷化硅(SiP)和碳化硅(SiC)组成的组的材料。在所述处理时段期间，所述预定温度范围是从550℃到700℃。所述预定压强范围是从50托到500托。在其他特征中，所述预定压强范围是从100托到300托。在没有等离子体的情况下执行残留卤素物质的去除。所述处理室包括加载锁。所述处理室包括感应耦合等离子体(ICP)室。在其他特征中，所述加热器被集成到所述衬底支撑件中。所述加热器选自由红外(IR)加热器和发光二极管(LED)加热器组成的组。蒸气发生器在所述处理时段期间使用包含一种或多种气体的气体混合物和金属催化剂在处理室中产生水蒸气。在其他特征中，所述蒸气发生器在所述处理时段期间产生所述水蒸气。导管将所述蒸气发生器连接到所述处理室。加热器将所述导管加热到高于100℃的温度。在其他特征中，在所述处理时段期间，所述预定温度范围是从400℃到700℃。一种衬底处理工具包括所述衬底处理系统。蚀刻室使用卤素物质蚀刻所述衬底。机械手将所述衬底从所述蚀刻室传送到所述衬底处理系统。根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：图1是示出根据本公开的衬底表面上的氟含量作为蒸气压强的函数的示例的图。图2是根据本公开的执行蚀刻或残留物去除以及无等离子体脱卤的ICP室的示例的功能框图；图3-4是根据本公开的执行无等离子体脱卤的处理室的示例的功能框图；图5是根据本公开的处理室的示例的功能框图，该处理室使用远程等离子体源执行诸如蚀刻或残留物去除之类的等离子体处理并且执行无等离子体脱卤；图6是根据本公开的包括至少一个执行无等离子体脱卤的处理室的衬底处理工具的示例的功能框图；和图7是示出根据本公开的用于执行无等离子体脱卤化的方法的示例的流程图。在附图中，附图标记可以重复使用以标识类似和/或相同的元件。具体实施方式根据本专利技术的系统和方法用于从衬底去除残留的卤素物质。本文所述的系统和方法使用在高压和高温下的水蒸气以去除残留的卤素物质，卤素物质包括F、Cl、Br和/或I。在一些示例中，使用去离子水(DIW)产生水蒸气。该系统和方法使衬底在大于10托的压强和升高的温度(例如，大于300℃)下暴露于水蒸气达预定时间，以使水蒸气能与衬底表面上的残留卤素物质反应。随后将水蒸气从室内排空。在将衬底冷却至高于100℃的温度以防止潜在的残留水冷凝后，将其从室中移除。根据本公开的系统和方法提供了高水平(>90％)的氟去除，这与湿法清洁法相当，同时几乎没有导致材料损失。现在参照图1，示出了衬底上残留的氟含量与水蒸气压的函数关系。可以看出，衬底上的残留氟含量随水蒸气压强的增大而降低。根据本公开的用于使用水蒸气进行无等离子体脱卤的系统和方法可以在与诸如蚀刻或去除残留物的现有工艺相同的室中进行、在单独的室中执行和/或在加载锁中执行。例如在图2中，在感应耦合等离子体(ICP)室中实施无等离子体脱卤，该室也执行蚀刻或残留物去除。在图3-4中，在独立的室中实现无等离子体脱卤。在图5中，在室中实现无等离子体的脱卤，该室也使用远程等离子体源进行蚀刻或残留物去除。在图6中，示出了包括多个室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从衬底上去除残留卤素物质的衬底处理系统，其包括：/n处理室；/n衬底支撑件，其布置在所述处理室中以支撑衬底，其中，所述衬底包括残留的卤素物质，以及/n加热器，其用于在处理时段期间将所述衬底加热至100℃至700℃的预定温度范围内的温度；/n室压强控制器，其用于在所述处理时段期间将所述处理室内的压强控制在大于10托并且小于800托的预定压强范围内；和/n蒸气发生器，其在所述处理时段期间用于在所述处理室内供应水蒸气或向所述处理室供应水蒸气中的至少一者。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 US 15/671,9261.一种从衬底上去除残留卤素物质的衬底处理系统，其包括：
处理室；
衬底支撑件，其布置在所述处理室中以支撑衬底，其中，所述衬底包括残留的卤素物质，以及
加热器，其用于在处理时段期间将所述衬底加热至100℃至700℃的预定温度范围内的温度；
室压强控制器，其用于在所述处理时段期间将所述处理室内的压强控制在大于10托并且小于800托的预定压强范围内；和
蒸气发生器，其在所述处理时段期间用于在所述处理室内供应水蒸气或向所述处理室供应水蒸气中的至少一者。


2.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述衬底包括外延膜，并且在所述处理时段期间，所述预定温度范围是从400℃到550℃。


3.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中，所述衬底包括选自由硅、硅锗(SiGe)、磷化硅(SiP)和碳化硅(SiC)组成的组的材料。


4.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中，在所述处理时段期间，所述预定温度范围是从550℃到700℃。


5.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述预定压强范围是从50托到500托。


6.根据权利要求1所述的衬底处理系统，其中所述预定压强范围是从100托到300托。


7.根据权利要求1所述的衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱济，贾廷德·库马尔，马克·卡瓦古奇，伊夫兰·安格洛夫，瑟奇·科舍，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US