引言
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我們觀察到半導體制造過程中光刻膠掩模氧化硅濕法刻蝕過程中形成新的樹枝狀缺陷(DLD)。樹突是分枝狀晶體，表現出顯示晶體方向性的形態特征，如直的初生莖、次生側臂，甚至第三紀分枝。當非多面材料從過冷熔體或過飽和溶液中生長時，通常會觀察到樹枝狀晶體，其特征是光滑的拋物線狀尖端和尖端后面的側枝。通過許多分析和實驗，現已認識到表面張力和/或原子附著動力學中的各向異性對于穩定尖端區域防止尖端分裂起著重要作用。

大多數關于微電子器件制造過程中枝晶形成的報道主要與金屬腐蝕反應有關，因為在微電子器件陰極/陽極結構的腐蝕反應過程中，溶解的金屬離子如鋁、銀或銅的減少會導致金屬枝晶的成核和生長。然而，關于半導體加工中濕法刻蝕過程中枝晶形成的報道非常有限。在本文中，我們指出了在半導體制造過程中PR掩模氧化硅濕法刻蝕后檢測到的一種新型枝晶狀缺陷(DLD)及其去除方法。

實驗

圖1a展示了一個典型的帶有PR掩模的氧化物濕法刻蝕工藝，其中單元陣列中的氧化物隔離層被稀釋HF (dHF)的濕法化學腐蝕，而核心/外圍區域中的氧化物隔離層被KrF PR圖案(b)阻擋。在使用具有單晶片清潔劑的足夠的濕蝕刻劑去除氧化物隔離物后，300毫米晶片被用去離子水沖洗(DIW)并通過以高轉速連續旋轉干燥(c)。對旋轉干燥過程后的缺陷位置進行監測，并對DLD進行仔細檢查。

圖1 代表性光刻膠掩模氧化物濕法刻蝕工藝示意圖。(a)在單元和核心/外圍具有氧化物隔離物的柵極結構，其用PR掩蔽。(b)通過HF濕法蝕刻氧化物隔離物，(c)用DIW漂洗并旋轉干燥后的最終狀態 。

結果和討論

圖2b，這是典型DLD的高放大掃描電鏡圖像2a 表明DLD是由兩種不同的成分組成的。這種形態特征在小的非分枝DLD的掃描電鏡圖像上清晰可見(圖2c)，呈現出一種核殼混合結構。在電子顯微鏡分析過程中，當強電子束輻射到特定區域時，大部分缺陷被分解和/或升華；然而，盡管電子束輻射時間更長，支撐結構的框架仍然存在。這一結果表明DLD可能是一種有機/無機雜化復合材料，因為無機鹽如堿金屬或堿土金屬鹵化物很容易被電子束輻射分解。

圖2 典型DLD的掃描電鏡圖像

氟硅酸鹽納米晶體可以通過蒸發驅動結晶形成，更復雜的納米結構如納米板或納米線/納米棒也可以通過隨后的結晶融合和過飽和過程中的自組裝結晶生成。然而，據推測，經典的晶體生長模型不適合DLD形成，因為有機成分在形成和生長中起著重要作用，在該模型中，穩定的核通過單位細胞復制而簡單地擴大，而不會引起體或表面的結構變化。

一旦PR表面形成DLD，應用傳統的晶圓清洗工藝，如增加DIW清洗時間、SC1清洗和過氧化氫/ DIW混合物(H2O2/H2O)清洗，很難完全去除。在我們的研究中，發現兩種方法對消除DLD病是有效的。第一種方法包括在濕法刻蝕工藝之前對光刻膠表面進行氧等離子體處理。一般估計兩種等離子體處理效果；首先，聚合物表面的氧等離子體處理改變了表面組成，并通過極性基團的形成使聚合物表面趨向于高度親水，導致表面潤濕性的改善。其次，通過調節等離子體條件，光刻膠顯影后的有機殘留物可以重新移動，在光刻膠表面形成硬殼層。

結果表明，等離子體處理有效地消除了光刻膠表面的殘留物，提高了表面粗糙度。由于PR表面的等離子體處理效應阻礙了帶有相反電荷有機分子的氟硅酸鹽納米晶的聚集介導生長，因此難以生成DLDs。通過使用全晶圓缺陷檢測工具，確認了DLD形成的最終狀態。去除DLD的第二種方法是在最后的清洗步驟中引入臭氧化去離子水(O3/DIW)。由于其對有機污染物的高效去除，臭氧水處理能夠在室溫下短時間內有效去除DLD水中的有機成分。一旦有機骨架的去除開始，氟硅酸鹽聚集物或納米晶體本身可以通過簡單的DIW清洗過程容易地去除。因此，幾乎相同的缺陷檢查圖與圖6d 在最后的濕蝕刻過程中臭氧化水處理后觀察到。H2SO4/H2O2混合物也通常用于再移動有機化合物，例如等離子體蝕刻過程中產生的PR和聚合物。然而，它甚至可以攻擊公共關系掩模圖案幾秒鐘，因為H2SO4/H2O2混合物通常以高溫(120℃)和非常濃縮的形式(h2so 4∶h2so 4的2∶1至4∶1)使用。因此，在光刻膠掩模氧化物濕法蝕刻工藝中，它不適合DLD的遷移。

總結

本文指出了在半導體制造過程中，在光刻膠掩模氧化硅濕法刻蝕后觀察到的一種新的樹枝狀(DLD)缺陷。假設DLD是一種由氟硅酸鹽納米晶體(無機核)被一些有機分子(有機殼)分隔而成的中間晶體，樹枝狀結構是在溶劑蒸發和旋轉干燥過程中由有機/無機雜化結構組成的自組裝或聚集介導的晶體生長產生的。結果表明，在氧化物濕法刻蝕前，在光刻膠表面引入氧等離子體處理抑制了DLD的形成。最后，臭氧水(O3/DIW)處理通過消除有機骨架導致的中晶體結構的消失，在去除DLD方面非常有效。

　　審核編輯：湯梓紅