[发明专利]表面处理方法及用于所述方法的组合物

说明书

本发明提供了用于处理表面的方法及用于所述方法的组合物，其中表面处理层形成于所述表面上，从而在所述表面经受半导体制造过程中的典型清洁步骤时使图案塌缩最小化或防止图案塌缩。

技术领域

本申请主张2018年1月16日提交的美国临时申请案编号62/617,688以及2017年3月24日交的美国临时申请案编号62/476,182的优先权，它们的内容以引用方式整体并入本文中。

技术领域

本发明一般涉及表面的液体处理，更尤其涉及需要形成疏水层的表面的液体处理。

背景技术

在低于20nm的临界尺寸，在清洁与干燥期间的FinFET与电介质叠层的图案塌缩已成为半导体制造过程中的主要问题。图案塌缩的传统理论暗示漂洗与干燥期间的高毛细力是导致塌缩现象的主要因素。然而，其他化学与基材特性也可能器重要作用，也就是，液体表面张力与黏度、基材机械强度、图案密度与纵横比，以及清洁剂对基材表面的化学损害。

发明内容

已发现到，赋予半导体基材(例如，硅或铜晶圆)表面疏水层(例如，疏水单层)的低表面张力改性液可使在清洁或干燥期间驱使图案塌缩的毛细力最小化。不希望受限于理论，据信当接触角，即液体(例如，水)接触基材表面时产生的角度处于或接近90度时，拉普拉斯压力是最小化的。这与低表面张力流体的存在结合可大大地减少造成图案塌缩的力量。

一般而言，本发明提供了用于处理半导体基材(例如，图案化晶圆)的图案化表面的方法与组合物，其中在所述表面上形成疏水层，从而在所述表面经受半导体制造过程中的典型清洁与干燥步骤时使图案塌缩最小化或防止图案塌缩。本文公开的方法应用在所述表面上形成疏水层的组合物，以使经处理的表面具有至少约50度的水接触角。

在一些实施方案中，本发明的特征在于表面处理方法。此类方法可以，举例来说，通过下列进行：使表面处理组合物接触基材(例如，半导体基材)的表面，所述表面处理组合物包括下列(例如，由下列组成或基本上由下列组成)：至少一种非质子溶剂与至少一种表面处理剂，其中所述表面处理剂包括含Si化合物，并且所述表面处理组合物在所述表面上形成表面处理层(例如，疏水单层)，以使所述表面具有至少约50度的水接触角。

在一些实施方案中，本发明的特征在于用于处理半导体基材的方法，所述半导体基材具有设置在所述基材的表面上的图案。所述方法可包括使表面处理组合物接触所述表面，其中所述表面处理组合物包括下列(例如，由下列组成或基本上由下列组成)：至少一种非质子溶剂与至少一种表面处理剂，所述至少一种表面处理剂包括含Si化合物，并且所述表面处理组合物在所述表面上形成表面处理层，以使所述表面具有至少约50度的水接触角。所述图案包括具有至多约20nm尺寸的形貌。

在一些实施方案中，本发明的特征在于用于清洁具有设置在晶圆表面上的图案的晶圆的方法。此类方法可以，举例来说，通过下列进行：a)使含水清洁剂接触所述表面；b)任择地，使第一漂洗溶液接触所述表面；c)使表面处理组合物接触所述表面，其中所述表面处理组合物包括下列(例如，由下列组成或基本上由下列组成)：至少一种非质子溶剂与至少一种表面处理剂，所述至少一种表面处理剂包括含Si化合物，并且所述表面处理组合物在所述表面上形成表面处理层，以使所述表面具有至少约50度的水接触角；d)使所述表面与第二漂洗溶液接触；e)干燥所述表面；以及f)移除所述表面处理层。在一些实施方案中，所述图案包括具有至多约20nm尺寸的形貌。

在一些实施方案中，本发明的特征在于表面处理组合物包括下列(例如，由下列组成或基本上由下列组成)：至少一种非质子溶剂与至少一种表面处理剂，其中所述表面处理剂为含Si化合物，所述含Si化合物含有三甲基硅烷基基团、氨基甲硅烷基基团、或二硅氮烷基团，并且所述表面处理组合物在表面上形成表面处理层，以使所述表面具有至少约50度的水接触角。在一些实施方案中，当所述含Si化合物包括二硅氮烷基团时，所述二硅氮烷基团不包括Si-H键。