專利名稱：電介質(zhì)膜處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及半導(dǎo)體襯底處理，尤其涉及蝕刻操作后清潔襯底表面的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件是通過各種制造操作得到的。這些制造操作在半導(dǎo)體晶圓(晶圓或襯底)上限定多個(gè)特征，這些特征跨越多個(gè)層次。在基礎(chǔ)層次上，限定具有擴(kuò)散區(qū)的多個(gè)晶體管器件。在后續(xù)層次上，使用金屬連線的互連(interconnections)被限定并被電氣連接于下面的晶體管器件，從而形成半導(dǎo)體器件，比如集成電路(1C)、存儲單元等等。低k電介質(zhì) 材料被用于分開并隔離這些特征和其它的層以獲得能充分工作的半導(dǎo)體器件。為了在各特征之間提供更好的隔離并進(jìn)一步減少耦合電容和功率消耗，通過引入毛孔(pores)并通過用化學(xué)品(比如碳或氟)進(jìn)行摻雜而進(jìn)一步減少所用的低k電介質(zhì)材料的介電常數(shù)。所產(chǎn)生的極低k電介質(zhì)材料是良好的隔離物，使用更少的電力并帶來更小的耦合電容。在各種制造操作過程中，該襯底被暴露于各種污染物。各制造操作中使用的、該襯底暴露于其中的任何材料或化學(xué)品是潛在的污染源。各制造操作中使用的化學(xué)品，比如工藝氣體、蝕刻化學(xué)品、沉積化學(xué)品等在該襯底表面上留下沉積物，作為微?；蚓酆衔餁埩粑廴疚?。該微粒污染物的尺寸是在該襯底上制造的特征的臨界尺寸(critical dimensions)的量級上。在制造過程中，這些污染物卡到難以到達(dá)的區(qū)域中，比如圍繞精細(xì)特征的溝槽中。傳統(tǒng)的清潔工藝使用機(jī)械清潔法以清潔掉表面上的這些微粒和聚合物殘留污染物。然而，隨著走向更小的特征尺寸的技術(shù)進(jìn)步，使用機(jī)械清潔工藝清潔該表面變得非常有挑戰(zhàn)性，因?yàn)榫?xì)的特征很容易被損害。如果污染物沒有被合適地除去，這些污染物鄰近區(qū)域中的特征有可能變得無法工作。除去這種小污染物而不對該晶圓上的特征或低k材料帶來負(fù)面影響是非常有挑戰(zhàn)性的。而且，隔離特征中使用的極低k電介質(zhì)材料帶來了新的挑戰(zhàn)，因?yàn)樵摬牧系母鞣N性質(zhì)，比如機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和對不同襯底層的粘著性等等，有時(shí)候會被妥協(xié)。當(dāng)該極低k電介質(zhì)材料暴露于各種制造操作的苛刻條件下時(shí)，該電介質(zhì)材料可能被工藝化學(xué)品和/或被該制造工藝物理或化學(xué)損害。該損害可能是由于緊緊毗鄰各特征并暴露于工藝化學(xué)品的一部分該極低k電介質(zhì)材料的碳含量的耗盡。碳的耗盡導(dǎo)致電介質(zhì)膜層中介電常數(shù)的增力口。在剝離操作過程中，例如，用于剝離特征附近的碳基(carbon based)光阻層的剝離等離子體可能通過耗盡來自該低k材料的碳而損害暴露于該剝離等離子體的該低k材料。該低k材料中的碳耗盡導(dǎo)致對電容耦合起作用的該低k電介質(zhì)膜層中的介電常數(shù)的增加。因此，通過除去或修復(fù)受損的低k電介質(zhì)膜層(特征通過這些低k電介質(zhì)膜層形成)而基本上恢復(fù)該低k電介質(zhì)膜層的特性從而保持各特征的功能性以及各集成電路器件的功能性是必要的。
而且，用金屬作為集成電路生產(chǎn)中的導(dǎo)電材料已經(jīng)很長時(shí)間了。目前，在前端使用鎢以與各晶體管接觸，同時(shí)鋁和銅是連線互連的后端的優(yōu)選金屬。這些金屬是很有化學(xué)活性的，有可能與周圍環(huán)境中的濕氣和氧以及施加到該表面的其它工藝化學(xué)品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬銹蝕。金屬銹蝕會對制成的器件的電氣完整性造成負(fù)面影響，這迫使工藝流程過程中的金屬鈍化。從上文可以清楚看出，一種最理想的清潔方法應(yīng)當(dāng)能夠執(zhí)行上面列出的各種功能，即，微粒除去、聚合物殘留除去、受損低k除去和修復(fù)以及金屬鈍化。在這種背景下，本發(fā)明的實(shí)施方式出現(xiàn)了。

發(fā)明內(nèi)容
通過提供用于處理蝕刻操作后的襯底表面的改進(jìn)的清潔方法，本發(fā)明滿足了該需要，該方法提供多種功能，包括微粒除去、聚合物殘留除去、受損低k除去和修復(fù)以及金屬鈍化。應(yīng)當(dāng)看出，本發(fā)明可以以多種方式實(shí)施，包括裝置和方法。下面描述本發(fā)明的一些創(chuàng)新性實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的方法。該方法包括確定與該襯底表面有關(guān)的多個(gè)工藝參數(shù)。這些工藝參數(shù)限定與該襯底表面有關(guān)的特性比如待清潔的襯底表面、待除去的污染物、在該襯底上形成的特征以及在制造操作(比如蝕亥IJ)中使用的化學(xué)品。根據(jù)工藝參數(shù)和工藝需求的評估，可以確定施加化學(xué)物質(zhì)并序貫或同時(shí)施加。為了除去微粒，該施加化學(xué)物質(zhì)包括具有第一不相溶液體與第二不相溶液體結(jié)合起來的乳劑。該第二不相溶液體形成多個(gè)散布于該第一不相溶液體內(nèi)的液滴。該乳劑進(jìn)一步包括分布于該第一不相溶液體內(nèi)的固體微粒。為了除去聚合物殘留，該施加化學(xué)物質(zhì)包含能夠膨脹并協(xié)助除去聚合物殘留的有機(jī)溶劑。為了除去受損低k，該施加化學(xué)物質(zhì)包含氧化硅蝕刻劑。為了修復(fù)受損低k，該施加化學(xué)物質(zhì)包含活性硅化合物。為了鈍化金屬，該施加化學(xué)物質(zhì)包含極性功能團(tuán)以與金屬表面相互作用。然后將所確定的施加化學(xué)物質(zhì)施加到該襯底表面從而結(jié)合的化學(xué)物質(zhì)通過序貫從該襯底表面除去該微粒和聚合物殘留污染物同時(shí)保持該特征和該低k電介質(zhì)材料(特征通過該材料形成)的特性而增強(qiáng)該清潔工藝。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，公開一種用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括襯底支撐裝置以接收、支撐和傳送該襯底穿過該系統(tǒng)，還包括化學(xué)品輸送機(jī)構(gòu)以在清潔操作過程中向該襯底表面輸送多個(gè)施加化學(xué)品，其中至少一個(gè)施加化學(xué)品是具有第二不相溶液體和固體微粒的第一不相溶液體的乳劑，該第二不相溶液體作為液滴散布在該第一不相溶液體中，該固體微粒分布于該第一不相溶液體中。該化學(xué)品輸送機(jī)構(gòu)包括多個(gè)被配置為向該襯底表面輸送和除去合適的施加化學(xué)物質(zhì)的進(jìn)口端口和出口端口。足量的合適施加化學(xué)物質(zhì)被施加到該襯底表面從而該施加化學(xué)物質(zhì)基本上與該污染物相互作用，并有效將其除去。因此，該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)被用于增強(qiáng)該清潔操作，帶來基本上清潔的襯底。通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)會變得更加顯而易見，其中附圖是用本發(fā)明的示例的方式進(jìn)行描繪的。


參考下面的描述，并結(jié)合附圖，可以最好的理解本發(fā)明。這些圖不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是將本發(fā)明限制于這些優(yōu)選實(shí)施方式，而只是為了說明和理解。圖I是依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，具有各種污染物和對該低k電介質(zhì)材料的損害的襯底的橫截面示意圖。圖2描繪了，依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，用于從襯底表面除去微粒污染物的乳劑化學(xué)品的物理示意圖。圖2A和2B描繪了，依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該乳劑化學(xué)品在從該襯底表面除去微粒污染物中的作用過程(functioning)。圖3A描繪了受損低k電介質(zhì)膜層的橫截面視圖，而圖3B描繪了，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，從該襯底表面除去該受損低k電介質(zhì)膜層之后該襯底的橫截面視圖。
圖4描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，從該襯底表面除去微粒污染物時(shí)使用的施加器的橫截面示意圖。圖5描繪了，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在修復(fù)受損低k電介質(zhì)膜時(shí)使用的、圖4中描繪的施加器的一個(gè)實(shí)施方式。圖6描繪了，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，修復(fù)受損低k電介質(zhì)膜時(shí)使用的、圖4和圖5中描繪的施加器的一個(gè)替代實(shí)施方式。圖7描繪了，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，具有在清潔襯底表面時(shí)使用的多個(gè)施加器的清潔室的橫截面示意圖。圖8表示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，涉及襯底表面的清潔的各操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將描述用于更好地有效地清潔襯底表面的一些實(shí)施方式。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，顯然，本發(fā)明沒有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或全部仍然可以實(shí)現(xiàn)。在其它情況下，沒有詳細(xì)地描述熟知的處理操作以免不必要地模糊本發(fā)明。傳統(tǒng)方法主要關(guān)注提供從該襯底表面上除去特定類型的污染物的溶液。本行業(yè)中眾所周知的是，有可能對該襯底表面造成損害的污染物的類型不止一種。圖I描繪了具有多種污染物的襯底100的受損部分100-5的簡化示意圖。如圖所示，襯底100的部分100-5包括在襯底100上形成的低k電介質(zhì)膜層110。低k電介質(zhì)膜層110是使用旋涂、浸涂的任何一種或通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)形成的。用于形成低k電介質(zhì)膜層110的材料可以是SiCOH、多孔SiCOH、聚亞芳基醚、多孔聚亞芳基醚、多孔二氧化硅等。用碳摻雜該低k電介質(zhì)材料并將多個(gè)亞微米毛孔引入該低k電介質(zhì)材料以進(jìn)一步降低介電常數(shù)。毛孔可以是使用熟知技術(shù)引入的，因此沒有在本申請中對其進(jìn)行詳細(xì)討論。該低k電介質(zhì)膜層110可直接被形成在襯底表面上方，在前面制造好的層(比如蝕刻停止層120)上方或者在多個(gè)制造好的層之間(比如在蝕刻停止層120、硬掩模層130和/或光刻膠層118等等之間)。低k電介質(zhì)膜層110對透過低k電介質(zhì)膜層110形成的一個(gè)或更多個(gè)特征125或?qū)ο旅娴慕Y(jié)構(gòu)(t匕如向下連接到在襯底100上形成的晶體管的銅互連線150)提供隔離。使用低k電介質(zhì)膜層隔離襯底100上形成的特征125有助于減少各特征125之間的耦合電容，從而減少線路延遲。在低k電介質(zhì)膜層110上形成蝕刻停止層120以允許下面的觸點(diǎn)(contact)與銅互連線150的自我對準(zhǔn)并保持所形成的特征125的結(jié)構(gòu)完整性。特征125可以是使用雙鑲嵌工藝在該低k電介質(zhì)膜中蝕刻的。在毗鄰蝕刻特征125的電介質(zhì)膜層的頂部上形成硬掩模層或蓋層(cap layer) 130以保護(hù)下面的特征免于任何輪廓變形?？梢栽诘蚹電介質(zhì)膜層110的頂部上形成光刻膠層118，代替硬掩模層130。在剝離操作過程中，剝離蝕刻停止層120和硬掩模層/蓋層130時(shí)使用的化學(xué)品使得聚合物殘留105沉積在雙鑲嵌工藝過程中形成的通孔和溝槽中。聚合物殘留105緊密粘著于該襯底表面，因此難以除去。而且，任何遺留下來的在形成特征時(shí)使用的化學(xué)物質(zhì)可能以微粒115的形式沉積在該襯底表面上。由于微粒115的尺寸足夠小，它們很容易作為微粒污染物115進(jìn)入難以到達(dá)的區(qū)域中。因此，除去這些微粒污染物115和聚合物殘留105以便保持特征125的功能和低k電介質(zhì)膜層110的特性是必不可少的。而且，由于低k電介質(zhì)材料110的被妥協(xié)的材料性質(zhì)，低k電介質(zhì)膜層(材料)110的各部分，尤其是在圍繞特征的區(qū)域中的部分，在一個(gè)或更多個(gè)制造操作過程中可能被損害。例如持續(xù)暴露于蝕刻劑和蝕刻后化學(xué)物質(zhì)(比如剝離化學(xué)品)，由于從圍繞蝕刻后的特征125的碳摻雜低k電介質(zhì)膜層110中耗盡碳,可能導(dǎo)致對低k電介質(zhì)膜層110的損害。由于碳的耗盡，受損的低k電介質(zhì)膜層110呈現(xiàn)出比極低k電介質(zhì)材料110的介電常數(shù)更高的介電常數(shù)。因此，修復(fù)或除去受損的低k電介質(zhì)膜層對于減少電容耦合并進(jìn)一步減少功·率消耗是必不可少的。進(jìn)行有效的襯底清潔以除去微粒115和聚合物殘留105污染物并保持低k電介質(zhì)材料110的低k性質(zhì)對于保持所產(chǎn)生的半導(dǎo)體產(chǎn)品(例如微芯片)的質(zhì)量和功能是非常重要的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，確定與該襯底表面有關(guān)的多個(gè)工藝參數(shù)。這些工藝參數(shù)限定與待清潔表面有關(guān)的特性，比如形成該襯底表面的材料的類型和性質(zhì)、待除去的污染物的類型和性質(zhì)、制造操作中使用的各種化學(xué)物質(zhì)的類型等，從而可以確定用于清潔該襯底的適當(dāng)?shù)氖┘踊瘜W(xué)物質(zhì)。選擇多種施加化學(xué)物質(zhì)并以一種從該襯底表面基本上除去各種污染物(包括微粒和聚合物殘留污染物)的方式施加到該襯底表面。除了除去各種污染物意夕卜，該多種施加化學(xué)物質(zhì)中的一些被用于基本上除去或修復(fù)受損的低k電介質(zhì)膜層以得到基本上清潔的襯底。該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)可以被序貫施加，或者通過將它們混合起來而同時(shí)施加，從而在該清潔操作過程中有效除去超過一種類型的污染物。結(jié)合各種施加化學(xué)物質(zhì)的施加大大改善了該清潔工藝，帶來了非常清潔的襯底。在一個(gè)實(shí)施方式中，該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)包括第一施加化學(xué)物質(zhì)，該第一施加化學(xué)物質(zhì)作為第一不相溶液體與以液滴形式散布在該第一不相溶液體內(nèi)的第二不相溶液體的乳劑，其中遍布該第一不相溶液體散布有多個(gè)固體微粒。圖2、圖2A和2B描繪了該第一施加化學(xué)物質(zhì)在從該襯底表面除去該微粒污染物中的成分和作用。參考圖2，第一施加化學(xué)物質(zhì)201包括連續(xù)液體介質(zhì)207形式的第一不相溶液體、固體元件209形式的固體微粒和不相溶元件211形式的第二不相溶液體。固體微粒209和不相溶元件211均勻散布在連續(xù)的液體介質(zhì)207內(nèi)。不相溶元件211相對于連續(xù)液體介質(zhì)207不相溶。第一施加化學(xué)物質(zhì)201內(nèi)的固體微粒209被選擇為它們在緊鄰或接觸襯底100的表面時(shí)不粘著于襯底100的表面；在緊鄰或接觸微粒污染物115時(shí)能夠與襯底100表面上存在的微粒污染物115材料相互作用；避免溶解在第一施加化學(xué)物質(zhì)201的連續(xù)液體介質(zhì)207內(nèi)；能夠均勻散布在連續(xù)液體介質(zhì)207中而不形成固體微粒209的塊；并具有在清潔過程中不對該襯底表面造成損害的機(jī)械性質(zhì)。如果該固體微粒沒有均勻散布于連續(xù)液體介質(zhì)207內(nèi)的散布能力的話，可以將另外的化學(xué)散布劑添加到連續(xù)液體介質(zhì)207中以使得固體微粒209能夠均勻散布。圖2A和2B描繪了固體微粒209在從該襯底表面除去微粒污染物時(shí)的運(yùn)作過程。施加到該第一施加化學(xué)物質(zhì)的連續(xù)液體介質(zhì)207的向下的力使得固體微粒209能夠進(jìn)入該襯底表面上的微粒污染物115的相互作用范圍內(nèi)。該相互作用范圍可以被描述為與該污染物直接接觸或者足夠接近而與該污染物相互作用。該向下的力使得固體微粒209與微粒污染物能夠相互作用。不相溶元件的液滴可幫助固體微粒209和微粒污染物115之間的相互作用，如圖2A中所示。該交互作用足以克服將微粒污染物115保持到該襯底表面的粘著力并從襯底100的表面釋放該微粒污染物。當(dāng)固體微粒209離開該襯底表面時(shí)，被釋放的微粒污染物115與固體微粒209 —起離開該襯底表面，從而基本上除去微粒污染物115，如圖2B中所示。應(yīng)該注意，施加到固體微粒209上的向下的力還足以克服微粒污染物115和固體微粒209之間可能存在的任何排斥力以便能夠有效地除去微粒污染物115。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一不相溶液體207是極性溶劑而第二不相溶液體211是非極性溶劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，第一不相溶液體207是非極性溶劑而第二不相溶液體211是極性溶劑。對于有 關(guān)該第一施加化學(xué)物質(zhì)的確定、成分和施加的更多信息，可以參考申請?zhí)枮?1/374，154，申請日為 2006 年 2 月 3 日，名稱為“CLEANING COMPOUND AND METHOD AND SYSTEM FOR USINGTHE CLEANING COMPOUND”，轉(zhuǎn)讓給朗姆研究公司(本申請的受讓人)的美國專利申請。該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)進(jìn)一步包括第二施加化學(xué)物質(zhì)，其被施加到該襯底表面以基本上除去存在的任何聚合物殘留。有助于除去聚合物殘留的化學(xué)品包括有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑會穿透該聚合物殘留并使該聚合物殘留膨脹。然后固體微粒209能與膨脹的聚合物殘留相互作用從而克服該殘留和該表面之間的粘著力而除去該殘留。用于此目的的共同的有機(jī)溶劑包括異丙醇、丙酮、醋酸丁酯、乙二醇、甲醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙二醇單甲醚醋酸鹽、二甲基甲酰胺、二甲基醋酸鹽、二甲亞砜、環(huán)己基吡咯烷酮(CHP)等等。在一個(gè)實(shí)施方式中，該第二施加化學(xué)物質(zhì)被與該第一施加化學(xué)物質(zhì)混合而該結(jié)合的混合物被同時(shí)施加到該襯底表面從而該微粒和聚合物殘留污染物同時(shí)被從該襯底表面基本上除去。在此實(shí)施方式中，該第二施加化學(xué)物質(zhì)的濕法清潔化學(xué)物質(zhì)被與該第一施加化學(xué)物質(zhì)的連續(xù)液體介質(zhì)(第二不相溶液體和固體微粒散布于其中)混合起來，而該混合物被施加于該襯底表面以基本上除去微粒污染物和殘余聚合物殘留污染物。除了該第一和第二施加化學(xué)物質(zhì)外，該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)還包括第三施加化學(xué)物質(zhì)以在清潔操作過程中從該襯底表面選擇性地除去受損的低k電介質(zhì)膜層。該第三施加化學(xué)物質(zhì)是根據(jù)與該襯底100的表面有關(guān)的工藝參數(shù)確定的，該襯底100的表面包括毗鄰特征125的受損低k電介質(zhì)膜層135的特征點(diǎn)。該工藝參數(shù)還可包括在該受損低k電介質(zhì)膜層上方和/或下方形成的一個(gè)或更多膜層(比如蝕刻停止層、硬掩模層、光刻膠層等等)的特征點(diǎn)，其也需要被除去以維持特征125的輪廓。受損低k電介質(zhì)膜層135和相關(guān)膜層的特征點(diǎn)可包括膜層的類型、該膜層的成分、受損材料的厚度、待除去的相關(guān)膜層的厚度、形成特征的區(qū)域中該膜層的溫度等。這些工藝參數(shù)在各個(gè)襯底之間可能不同。將確定的第三施加化學(xué)物質(zhì)以可控方式施加以將受損低k電介質(zhì)膜層135以最佳方式暴露于該第三施加化學(xué)物質(zhì)，從而將它們從襯底100的表面基本上除去，同時(shí)保持剩余的低k電介質(zhì)材料110的低k電介質(zhì)特性。
圖3A和3B描繪了在除去受損低k電介質(zhì)膜層之前和之后該襯底表面上的形成特征的區(qū)域的橫截面示意圖。如圖3A所示，特征125是透過低k電介質(zhì)材料110、透過附加的膜層(比如蝕刻停止層120、光刻膠層118)并在襯底100的表面上形成的金屬層上方(比如銅互連層150)形成的。在該特征的蝕刻和蝕刻劑的后續(xù)清潔過程中，該特征周圍的區(qū)域被損害。該特征周圍的受損的低k電介質(zhì)膜層135可能是由于因?yàn)檫^多地暴露于剝離化學(xué)品或其它制造化學(xué)品而帶來的碳的耗盡。該第三施加化學(xué)物質(zhì)的可控施加選擇性地除去該特征周圍的受損低k電介質(zhì)膜層從而保持該特征的功能性。該第三施加化學(xué)物質(zhì)的可控施加還除去受損低k電介質(zhì)膜層上方或下方的其它膜層的部分以便該特征的輪廓得以保持，如圖3B中所示。對于有關(guān)該第三施加化學(xué)物質(zhì)的確定和施加的更多信息，可以參考申請?zhí)枮?1/644，779，申請日為 2006 年 12 月 21 日，名稱為“METHOD OF DAMAGED LOff-K DIELECTRICFILM LAYER REMOVAL”，轉(zhuǎn)讓給朗姆研究公司(本申請的受讓人)的美國專利申請。該第三施加化學(xué)物質(zhì)與該第一和第二施加化學(xué)物質(zhì)一起被施加于該襯底表面以便增強(qiáng)該污染物除去工藝。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過與該第一施加化學(xué)物質(zhì)結(jié)合而同時(shí)施加該第三施加化學(xué)物質(zhì)以將受損低k電介質(zhì)膜層與微粒污染物一起有效除去。在此實(shí)施方 式中，該第三施加化學(xué)物質(zhì)與該第一施加化學(xué)物質(zhì)的連續(xù)液體介質(zhì)結(jié)合起來而該混合物被施加于該襯底表面以便在微粒除去工藝過程中選擇性地除去受損低k電介質(zhì)膜層。該第二施加化學(xué)物質(zhì)的施加可以在該第一和第三施加化學(xué)物質(zhì)的施加之前或之后。在另一個(gè)實(shí)施方式中，通過與該第二施加化學(xué)物質(zhì)結(jié)合并施加到該襯底表面而同時(shí)施加該第三施加化學(xué)物質(zhì)。在此實(shí)施方式中，該第三施加化學(xué)物質(zhì)被與該第二施加化學(xué)物質(zhì)的濕法清潔化學(xué)物質(zhì)混合起來，而結(jié)合后的化學(xué)物質(zhì)被施加于該襯底表面。該第一施加化學(xué)物質(zhì)可以在該結(jié)合后的第二和第三施加化學(xué)物質(zhì)之前或之后施加到該襯底表面。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該第三施加化學(xué)物質(zhì)在施加該第一和第二施加化學(xué)物質(zhì)之后被相繼施加從而受損的低k電介質(zhì)膜層與該微粒和聚合物殘留污染物一起被選擇性地除去。在又一個(gè)實(shí)施方式中，該第三施加化學(xué)物質(zhì)與該第一施加化學(xué)物質(zhì)和該第二施加化學(xué)物質(zhì)的混合物結(jié)合起來。結(jié)合后的混合物被施加到該襯底表面以增強(qiáng)該清潔操作。在此實(shí)施方式中，該第三施加化學(xué)物質(zhì)與該第一施加化學(xué)物質(zhì)的連續(xù)液體介質(zhì)和該第二施加化學(xué)物質(zhì)的濕法清潔化學(xué)物質(zhì)的混合物混合起來。結(jié)合后的混合物被施加于該襯底表面以有效地除去該污染物和該受損低k電介質(zhì)膜層。隨著目前特征尺寸減小而密度增加的趨勢，從特征周圍的區(qū)域中除去受損低k電介質(zhì)膜材料被證明是非常有挑戰(zhàn)性的。當(dāng)前的除去受損材料的方法有可能損害毗鄰受損低k電介質(zhì)膜層的現(xiàn)有特征或會導(dǎo)致對低k電介質(zhì)材料110的附加損害是非常有趣可能的。因此，需要尋找恢復(fù)受損低k電介質(zhì)膜層的低k特性從而保存該特征的功能性的替代方式。到了這一階段，用于選擇性地修復(fù)受損低k電介質(zhì)膜層135的第四施加化學(xué)物質(zhì)被包括到該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)中以恢復(fù)受損低k電介質(zhì)膜層135的低k特性從而修復(fù)后的低k電介質(zhì)膜層呈現(xiàn)出低k電介質(zhì)材料110的明顯等效的特性。該第四施加化學(xué)物質(zhì)包括具有碳?xì)浠鶊F(tuán)的氣體化學(xué)物質(zhì)。通過可控施加以便受損的低k電介質(zhì)膜層充分暴露于該氣體化學(xué)物質(zhì)而將該氣體化學(xué)物質(zhì)的碳?xì)浠鶊F(tuán)中的碳引入該襯底上碳耗盡的低k電介質(zhì)膜層，從而基本上修復(fù)受損的低k電介質(zhì)膜層。對于有關(guān)用于修復(fù)受損低k電介質(zhì)膜層的第四施加化學(xué)物質(zhì)的確定和施加的更多信息，可以參考申請?zhí)枮?1/708，916，申請日為2007年2月20日，名稱為“METHOD OF LOff-K DIELECTRIC FILM REPAIR”，被轉(zhuǎn)讓給朗姆研究公司(本申請的受讓人)的美國專利申請。在一個(gè)實(shí)施方式中，該第四施加化學(xué)物質(zhì)被與該第一和第二施加化學(xué)物質(zhì)集成起來以通過基本上除去微粒和聚合物殘留污染物同時(shí)基本上修復(fù)該特征周圍的受損低k電介質(zhì)膜層以增強(qiáng)該清潔操作。通過用包括該第四施加化學(xué)物質(zhì)的施加化學(xué)物質(zhì)的混合物仔細(xì)處理該襯底表面，該特征的功能性和該低k電介質(zhì)材料的特性得以保存。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該第一、第二和第四施加化學(xué)物質(zhì)被連續(xù)施加到該襯底表面。該第一、第二和第四化學(xué)物質(zhì)的施加順序不重要，只要這三種施加化學(xué)物質(zhì)被施加以能夠基本上除去污染物，同時(shí)基本上修復(fù)受損的低k電介質(zhì)膜層。在另一個(gè)實(shí)施方式中，該第四施加化學(xué)物質(zhì)與該第一和第二施加化學(xué)物質(zhì)混合起來，而結(jié)合后的混合物被同時(shí)施加到該襯底表面以提供以最優(yōu)方式清潔的襯底。
除了上面列出的施加化學(xué)物質(zhì)之外，金屬鈍化化學(xué)物質(zhì)(比如苯并三唑(BTA))形式的第五施加化學(xué)物質(zhì)也被包括到該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)中以抑制該襯底上形成的金屬層的氧化。在制造操作過程中形成銅金屬層以對下面的特征(比如晶體管)提供互連能力。然而，在金屬沉積之后，該銅表面被暴露于制造工藝中的周圍環(huán)境中，這可能導(dǎo)致銅表面的銹蝕。銹蝕會導(dǎo)致到下面的器件的不可靠的連接能力，并因此導(dǎo)致無法工作的IC器件。銹蝕的問題可以通過向暴露的銅表面施加金屬鈍化化學(xué)品或腐蝕抑制劑(比如BTA)而減少。該金屬鈍化化學(xué)品可以被添加到該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)的任一個(gè)中以阻止金屬薄膜在濕法清潔工藝過程中被氧化。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，該金屬鈍化化學(xué)品可以與該第一、第二、第三或第四施加化學(xué)物質(zhì)相結(jié)合并在清潔操作過程中施加到該襯底表面以保護(hù)暴露的銅金屬層。通過在該清潔工藝過程中向該襯底表面施加該金屬鈍化化學(xué)品，暴露的金屬薄膜的損害和/或蝕刻被最小化，同時(shí)阻止了濕法處理工藝之后該金屬薄膜的氧化。該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)不限于上面提到的施加化學(xué)物質(zhì)，而是可以延伸到包括可用于進(jìn)一步清潔該襯底表面的任何雜質(zhì)和/或損害以便帶來的表面是基本上清潔的而且其上的期間是完全能夠發(fā)揮功能的其它施加化學(xué)物質(zhì)。在蝕刻后(post-etch)操作之后施加該上述施加化學(xué)物質(zhì)以基本上序貫或同時(shí)清潔該污染物并修復(fù)/除去受損低k電介質(zhì)材料。下面的表格中顯示了已經(jīng)呈現(xiàn)出滿意結(jié)果的多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)、它們的成分和施加條件。
表A :在處理電介質(zhì)表面上使用的化學(xué)品的分類和描述
權(quán)利要求
1.一種用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，包含 被配置為接收、支撐和傳送該襯底的襯底支撐裝置；以及 具有多個(gè)被配置為向該襯底表面輸送和除去多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)的進(jìn)口端口和出口端口的化學(xué)品輸送機(jī)構(gòu)，其中在清潔過程中適當(dāng)?shù)氖┘踊瘜W(xué)物質(zhì)與微粒和聚合物殘留污染物相互作用并將該微粒和聚合物殘留污染物從該襯底表面除去，同時(shí)保持特征的功能性和圍繞該襯底表面上的該特征形成的低k電介質(zhì)材料的低k特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)儲液槽和多個(gè)真空端口，其中該多個(gè)儲液槽被配置為通過適當(dāng)?shù)倪M(jìn)口端口向該襯底表面供應(yīng)適當(dāng)?shù)氖┘踊瘜W(xué)物質(zhì)，該多個(gè)真空端口被配置為通過相應(yīng)的出口端口除去該施加化學(xué)物質(zhì)、該污染物和在該清潔過程中釋放的受損低k電介質(zhì)膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進(jìn)一步包括控制機(jī)構(gòu)以控制該多個(gè)化學(xué)物質(zhì)中的每一個(gè)到該襯底表面的輸送以實(shí)現(xiàn)對該襯底表面的最佳清潔而不對在該襯底上形成的該特征和材料造成損害。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被配置為提供力的力輸送機(jī)構(gòu)，該力具有到該襯底表面的該施加化學(xué)物質(zhì)的法向分量，從而該施加化學(xué)物質(zhì)的各部分被帶入與污染物能夠相互作用的范圍內(nèi)以與該污染物相互作用并從該襯底表面除去該污染物而不對該襯底表面造成損害。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括以能夠通訊的方式連接到該化學(xué)品輸送機(jī)構(gòu)的計(jì)算系統(tǒng)以向該襯底表面施加適當(dāng)量的該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)以進(jìn)行清潔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的系統(tǒng)，其中該化學(xué)輸送機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括一個(gè)或更多個(gè)臨近頭，該臨近頭被配置為向該襯底表面提供足量的一個(gè)或更多個(gè)液態(tài)和氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)作為彎液面以實(shí)現(xiàn)清潔。
全文摘要
一種用于在蝕刻操作后清潔襯底表面的方法和系統(tǒng)包括確定與該襯底表面有關(guān)的多個(gè)工藝參數(shù)。該工藝參數(shù)限定與該襯底表面有關(guān)的特性比如待清潔的襯底表面、待除去的污染物、在該襯底上形成的特征以及在制造操作中使用的化學(xué)品。根據(jù)該工藝參數(shù)確定多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)。該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)包括具有第一不相溶液體與第二不相溶液體結(jié)合起來并有分布于該第一不相溶液體中的固體微粒的乳劑的第一施加化學(xué)物質(zhì)。包括該第一施加化學(xué)物質(zhì)的該多個(gè)施加化學(xué)物質(zhì)被施加到該襯底表面從而通過從該襯底表面基本上除去該微粒和聚合物殘留污染物同時(shí)保持該特征和該低k電介質(zhì)材料(特征通過該材料形成)的特性而增強(qiáng)該清潔工藝。
文檔編號H01L21/67GK102800611SQ20121020162
公開日2012年11月28日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者尹秀敏, 朱吉, 約翰·M·德拉里奧斯, 馬克·威爾考克森 申請人:朗姆研究公司