專利名稱：用于檢查等離子體處理系統(tǒng)中接觸孔的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及基片制造技術(shù)，尤其是，本發(fā)明涉及在等離子體處理系統(tǒng)中用于檢查接觸孔的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在基片的處理過(guò)程中，例如半導(dǎo)體基片或玻璃板(如在平板顯示器制造中使用的半導(dǎo)體基片或玻璃板)經(jīng)常采用等離子體。例如作為基片處理的一部分，將基片分成多個(gè)小片(die)、或矩形區(qū)域，其每一個(gè)都將變成一個(gè)集成電路。然后在一系列步驟中對(duì)基片進(jìn)行處理，其中選擇性地除去(蝕刻)和沉積一些材料用以在其上形成電氣元件。
在典型的等離子體處理中，在蝕刻之前，用硬化乳膠的薄膜(即，如光致抗蝕劑掩模)涂布基片。然后選擇性地除去硬化乳膠的區(qū)域，使下層的元件暴露出來(lái)。然后將基片放置在等離子體處理室中的基片支撐結(jié)構(gòu)上，其包括單極或雙極電極，稱作卡盤或基座。然后適當(dāng)?shù)奈g刻劑源流入處理室中并被放電以形成等離子體，從而蝕刻基片的暴露區(qū)域。
現(xiàn)參照?qǐng)D1，其示出了等離子體處理系統(tǒng)組件的簡(jiǎn)化示意圖。通常，一組適宜的氣體從氣體分配系統(tǒng)122通過(guò)入口108流入室102中。隨后可以將這些等離子體處理氣體電離以形成等離子體110，以便處理(例如蝕刻或沉積)基片114(如半導(dǎo)體基片或玻璃板)的暴露區(qū)域，其用在靜電卡盤116上的邊緣環(huán)115進(jìn)行定位。此外，襯墊117在等離子體和等離子體處理室之間提供熱屏，并幫助優(yōu)化在基片114上的等離子體110。
氣體分配系統(tǒng)122通常是由包含等離子體處理氣體(例如C4F8、C4F6、CHF3、CH2F3、CF4、HBr、CH3F、C2F4、N2、O2、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6、BCl3、Cl2、WF6等)的壓縮氣筒124a-f組成的。壓縮氣筒124a-f可以用提供局部排氣通風(fēng)的外殼128進(jìn)一步加以保護(hù)。質(zhì)量流量控制器126a-f通常是整裝設(shè)備(由傳感器、控制閥、以及控制和信號(hào)處理電子儀器組成的)，其通常用于半導(dǎo)體工業(yè)來(lái)測(cè)量和調(diào)節(jié)到等離子體處理系統(tǒng)中的氣體的質(zhì)量流量。注入器109將作為氣溶膠的等離子體處理氣體124引入室102中。
通過(guò)介電窗104使感應(yīng)線圈131與等離子體分開(kāi)，并通常在等離子體處理氣體中誘導(dǎo)時(shí)改變電流用以產(chǎn)生等離子體110。介電窗既保護(hù)感應(yīng)線圈免受等離子體110的影響，又允許產(chǎn)生的RF場(chǎng)透入等離子體處理室中。在導(dǎo)線130a-b處進(jìn)一步耦合于感應(yīng)線圈131的是匹配網(wǎng)絡(luò)132，其可以進(jìn)一步耦合于RF發(fā)生器138。匹配網(wǎng)絡(luò)132設(shè)法使RF發(fā)生器138(其通常是在13.56MHz和50歐姆的條件下進(jìn)行操作的)的阻抗匹配于等離子體110的阻抗。
通常，將某種類型的冷卻系統(tǒng)結(jié)合于卡盤以便一旦在等離子體被點(diǎn)火之后即可達(dá)到熱平衡。冷卻系統(tǒng)本身通常包括冷卻器，其通過(guò)卡盤內(nèi)的空腔泵送冷卻劑，并泵送在卡盤和基片之間的氦氣。除了除去產(chǎn)生的熱量以外，氦氣還允許冷卻系統(tǒng)快速控制熱散逸。也就是說(shuō)，增加氦氣壓力接著也就增加了傳熱速率。大多數(shù)等離子體處理系統(tǒng)還通過(guò)復(fù)雜的包括操作軟件程序的計(jì)算機(jī)加以控制。在典型的操作環(huán)境中，制造過(guò)程參數(shù)(例如電壓、氣流混合、氣體流速、壓力等)通常是為特定的等離子體處理系統(tǒng)和特定的制法(recipe)而設(shè)置的。
在常見(jiàn)的稱作雙嵌入式的基片制造方法中，介質(zhì)層是通過(guò)將通路孔或插孔充滿的導(dǎo)電插頭來(lái)進(jìn)行電連接的。通常，孔形成在介質(zhì)層中，其通常襯有TaN或TiN阻擋層，然后用一組導(dǎo)電材料(例如鋁(Al)、銅(Cu)等)來(lái)充滿，其允許在兩組導(dǎo)電圖樣之間進(jìn)行電接觸。這在基片上的兩個(gè)激活區(qū)(如源域/漏極域)之間建立起電接觸。在介質(zhì)層表面上的多余導(dǎo)電材料通常是通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去的。然后沉積氮化硅覆蓋層用以覆蓋銅。
通常有三種常用的用于制造雙嵌入式基片的方法通路第一方法(via-first)、溝槽第一方法(trench-first)、以及自對(duì)準(zhǔn)方法(self-align)。在通路第一方法的一個(gè)實(shí)例中，首先用光致抗蝕劑涂布基片，然后通過(guò)平版印刷使通路圖樣化。接著，進(jìn)行各向異性蝕刻貫穿表面覆蓋材料并向下蝕刻通過(guò)基片的低k層(low-k layer)，然后在氮化硅阻擋層上中止，剛好在下面的金屬層的上方。接著，將通路光致抗蝕劑層剝?nèi)?，并且施加溝槽光致抗蝕劑和通過(guò)平版印刷來(lái)進(jìn)行圖樣化。一般而言，一些光致抗蝕劑將殘留在通路的底部，或通路可以由有機(jī)ARC插頭來(lái)覆蓋，以便在溝槽蝕刻過(guò)程中防止下部通路被過(guò)度蝕刻。然后進(jìn)行第二各向異性蝕刻貫穿表面覆蓋材料并向下蝕刻低k材料至所希望的深度。此蝕刻形成溝槽。然后剝?nèi)ス庵驴刮g劑并用非常軟的低能蝕刻來(lái)打開(kāi)在通路底部的氮化硅阻擋層，其中低能蝕刻將不會(huì)引起下面的銅濺射進(jìn)入通路。如上所述，溝槽和通路充滿導(dǎo)電材料(例如鋁(Al)、銅(Cu)等)并通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)來(lái)進(jìn)行拋光。
一種可選替代的方法是溝槽第一方法。在一個(gè)實(shí)例中，用光致抗蝕劑涂布基片并施加以溝槽平版印刷圖樣。然后進(jìn)行各向異性干蝕刻貫穿表面硬掩模(典型地，其仍為SiN、TiN或TaN)，接著剝?nèi)ス庵驴刮g劑。將另一種光致抗蝕劑施加于溝槽硬掩模的上方，然后通過(guò)平版印刷使通路形成圖樣。然后進(jìn)行第二各向異性蝕刻貫穿覆蓋層并部分地向下蝕刻進(jìn)入低k材料。此蝕刻形成部分通路。然后在具有硬掩模的通路上方的溝槽剝?nèi)ス庵驴刮g劑。然后進(jìn)行溝槽蝕刻貫穿覆蓋層并部分地向下蝕刻低k材料至所希望的深度。此蝕刻還清理通路孔，同時(shí)中止于位于通路底部的最后的阻擋層上。然后用特定的蝕刻來(lái)打開(kāi)底部阻擋層。
第三種方法是自對(duì)準(zhǔn)方法。此方法結(jié)合氧化物蝕刻步驟，但需要兩個(gè)分開(kāi)的用介入(intervening)氮化物掩模的ILD(層間電介質(zhì))沉積步驟和蝕刻步驟。下部(通路)電介質(zhì)是用氮化物蝕刻中止在頂部和底部的沉積。對(duì)頂部氮化物進(jìn)行掩蔽和蝕刻以形成通路硬掩模。這需要特定的氮化物蝕刻方法。然后進(jìn)行頂部(線)電介質(zhì)的沉積。最后，將溝槽掩模對(duì)準(zhǔn)已被蝕刻在氮化物中的通路孔，然后用一個(gè)蝕刻步驟蝕刻在兩個(gè)氧化物層中的溝槽和通路。
為了便于討論，圖2A圖示了疊層的理想化的剖視圖，其表示在平版印刷步驟之前典型的半導(dǎo)體IC的各層。在隨后的討論中，術(shù)語(yǔ)如“上方”和“下方”，在本文中其可以用來(lái)討論層之間的空間關(guān)系，可以但不必總是表示所涉及到的層之間的直接接觸。應(yīng)當(dāng)注意到，在示出層的上方、下方或之間可以存在其他另外的層。另外，并不是所有的示出層必須存在，一些或所有的示出層可以用其他不同層來(lái)代替。
在疊層的底部，示出了層208，其包括半導(dǎo)體如SiO2。在層208的上方設(shè)置有阻擋層204，其通常包括氮化物或碳化物(SiN或SiC)。雙嵌入式基片進(jìn)一步包括一組包括M1 209a-b在內(nèi)的金屬層，其通常包括鋁或銅。在阻擋層204上方設(shè)置有中間電介質(zhì)(IMD)層206(如珊瑚(Coral)等)，其包括低k材料(如SiOC等)。在IMD層206的上方，可以放置覆蓋層203，其通常包括SiO2。在覆蓋層203的上方可以設(shè)置溝槽掩模層202，其通常包括TiN、SiN、TaN或TEOS。
圖2B示出了在進(jìn)一步加入光致抗蝕劑層220和BARC層222之后圖2A的疊層的有些理想化的剖視圖。
圖2C示出了在通過(guò)平版印刷術(shù)處理光致抗蝕劑層220和BARC層222之后圖2B的疊層的有些理想化的剖視圖。在該實(shí)施例中，用一組溝槽214a-b形成光致抗蝕劑掩模圖樣。
圖2D示出了圖2C的疊層的剖視圖，其是在等離子體系統(tǒng)中對(duì)溝槽掩模層202已經(jīng)進(jìn)行過(guò)處理，并進(jìn)一步將溝槽214a-b延伸到覆蓋層203之后圖2C的疊層的剖視圖。
圖2E示出了在除去了光致抗蝕劑層220和BARC層222之后圖2D的疊層的剖視圖。
圖2F示出了圖2E的疊層的剖視圖，其是在設(shè)置第二光致抗蝕劑層216和BARC層218以產(chǎn)生第二金屬層和將它連接到第一金屬層209a-b的通路之后圖2E的疊層的剖視圖。
圖2G示出了圖2F的疊層的剖視圖，其是在已經(jīng)打開(kāi)了光致抗蝕劑層并已經(jīng)進(jìn)行了蝕刻用以部分地蝕刻進(jìn)入IMD層206從而產(chǎn)生通路之后圖2F的疊層的剖視圖。
圖2H示出了圖2G的疊層的剖視圖，其是在已經(jīng)剝?nèi)チ斯庵驴刮g劑層216和BARC層218，并且已經(jīng)進(jìn)行了另外的蝕刻過(guò)程用以將溝槽延伸到所希望的深度并通過(guò)通路的蝕刻中止在阻擋層204上之后圖2G的疊層的剖視圖。
在圖2I中，通過(guò)利用如CH2F2、CH3F等已經(jīng)對(duì)阻擋層204進(jìn)行了蝕刻。
在圖2J中，已經(jīng)進(jìn)行了化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程用以向下拋光疊層至覆蓋層203，并且已經(jīng)沉積了導(dǎo)電材料(如鋁(Al)、銅(Cu)等)用以接觸已有的M1金屬材料。
然而，利用目前的等離子體處理技術(shù)可能難以滿足對(duì)于在基片上高電路密度的日益提高的要求，其中亞微米通路接觸部和溝槽具有較高的縱橫比。尤其是，其難以確定任何給定的接觸部或溝槽是否已被足夠蝕刻以與下面的層形成實(shí)際的電連接。現(xiàn)參照?qǐng)D3A，其是如圖2所示的疊層的剖視圖，其中已經(jīng)出現(xiàn)了柵欄(fencing)302。現(xiàn)參照?qǐng)D3B，其是如圖2所示的疊層的剖視圖，其中已經(jīng)出現(xiàn)了角侵蝕304?，F(xiàn)參照?qǐng)D3C，其是如圖2所示的疊層的剖視圖，其中已經(jīng)出現(xiàn)了部分蝕刻的接觸部或溝槽306。
例如，可能特別具有挑戰(zhàn)性的是確定在干蝕刻之后分離的接觸孔(例如開(kāi)爾文通路等)是否很好地落在金屬表面上。一種方法涉及利用掃描電子顯微鏡(SEM)或其他適宜的顯微鏡來(lái)承擔(dān)接觸陣列的任務(wù)，然后比較每個(gè)接觸部之間的對(duì)比度差(contrastdifference)。
SEM通常涉及到聚焦光柵電子束來(lái)通過(guò)樣品表面(例如基片等)，其可以與陰極射線管(CRT)同步。通過(guò)檢測(cè)到的來(lái)自樣品的二次電子流來(lái)調(diào)制CRT的亮度，以便觀測(cè)CRT來(lái)顯示二次電子強(qiáng)度隨在樣品上的位置而變化的圖像。這種變化很大程度上依賴于聚焦光束在入射到樣品上的入射角，從而產(chǎn)生形貌學(xué)圖像。通過(guò)比較幾組接觸部和溝槽之間的對(duì)比度，則可以確定有問(wèn)題的區(qū)域。例如，當(dāng)用高對(duì)比度來(lái)與幾組對(duì)比度進(jìn)行比較時(shí)，其他接近定位的具有低對(duì)比度的接觸部可能具有潛在的降落問(wèn)題(即，與下部表面的實(shí)質(zhì)上的電接觸等)。然而，在具有非常高的縱橫比的接觸部中，SEM對(duì)于降落問(wèn)題可能只具有較低的敏感性，這是因?yàn)槎坞娮涌梢员唤亓粼谕坊驕喜劭涨恢?。此外，?dāng)觀測(cè)分離的接觸部(沒(méi)有接近定位的鄰域(neighbor)的接觸部)時(shí)，這種方法會(huì)變得更加無(wú)效。
另一種技術(shù)涉及到利用金屬淀積技術(shù)(例如等離子體氣相淀積(PVD)、離子化金屬等離子體(IMP)等)在分離的接觸部上沉積金屬，而后接著用適當(dāng)?shù)那邢骷夹g(shù)(例如聚焦離子束等)來(lái)對(duì)接觸部進(jìn)行切削以便觀看圖像。然而，利用金屬淀積技術(shù)可能很難使具有高縱橫比的接觸部被基本上充滿。此外，任何觀測(cè)到的圖像都可能易于受到切削技術(shù)的切削角的影響。而且，切削技術(shù)的實(shí)施還往往是很昂貴的，因此僅可以間歇性地使用。
鑒于上述原因，希望有一些方法和裝置可以用于檢查等離子體處理系統(tǒng)中的接觸孔。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在等離子體處理系統(tǒng)中檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定該接觸孔是否達(dá)到設(shè)置在第一層下方的金屬層的方法。該方法包括使氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中，該氣體混合物包括含氯的氣體流。該方法還包括使來(lái)自氣體混合物的等離子體放電(striking)；以及將接觸部暴露于等離子體中。該方法進(jìn)一步包括在暴露之后，檢測(cè)金屬氯化物是否存在于接觸孔中。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，本發(fā)明涉及在等離子體處理系統(tǒng)中檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定該接觸孔是否達(dá)到設(shè)置在第一層下方的金屬層的裝置。該裝置包括使氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中的設(shè)備，該氣體混合物包括含氯的氣體流。該裝置還包括使來(lái)自氣體混合物的等離子體放電的設(shè)備；以及將接觸部暴露于等離子體的設(shè)備。該裝置進(jìn)一步包括在暴露之后，檢測(cè)金屬氯化物是否存在于接觸孔中的設(shè)備。
下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述和以下附圖結(jié)合在一起將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些和其他特點(diǎn)。


本發(fā)明以舉例方式來(lái)說(shuō)明附圖，而不是用來(lái)限制本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)號(hào)代表相似的部件，以及其中圖1圖示了等離子體處理系統(tǒng)元件的簡(jiǎn)化示意圖；圖2A圖示了疊層的理想化的剖視圖，其表示在平版印刷步驟之前典型的半導(dǎo)體IC的各層；圖2B示出了在加入了第一光致抗蝕劑層和第一BARC層之后圖2A的疊層的有些理想化的剖視圖；圖2C示出了在通過(guò)平版印刷術(shù)已經(jīng)對(duì)第一光致抗蝕劑層和第一BARC層處理過(guò)之后圖2B的疊層的有些理想化的剖視圖；圖2D示出了在對(duì)溝槽掩模層已經(jīng)處理過(guò)之后圖2C的疊層的剖視圖；圖2E示出了在已經(jīng)對(duì)第一光致抗蝕劑層和第一BARC層進(jìn)行處理之后圖2D的疊層的剖視圖；圖2F示出了在設(shè)置了第二光致抗蝕劑層和第二BARC層之后圖2E的疊層的剖視圖；
圖2G示出了圖2F的疊層的剖視圖，其是在已經(jīng)打開(kāi)了第二光致抗蝕劑層并已進(jìn)行蝕刻以部分地蝕刻進(jìn)入IMD層從而產(chǎn)生通路之后圖2F的疊層的剖視圖；圖2H示出了在已經(jīng)剝?nèi)サ诙庵驴刮g劑層和第二BARC層之后圖2G的疊層的剖視圖；圖2I示出了圖2H的疊層的剖視圖，其中已經(jīng)對(duì)阻擋層進(jìn)行了蝕刻；圖2J示出了圖2H的疊層的剖視圖，其中已經(jīng)進(jìn)行了化學(xué)機(jī)械拋光處理以向下拋光疊層至覆蓋層；圖3A示出了疊層的剖視圖，其中已經(jīng)形成了柵欄；圖3B示出了疊層的剖視圖，其中已經(jīng)發(fā)生了角侵蝕；圖3C示出了疊層的剖視圖，其中已經(jīng)形成了部分蝕刻的接觸部或溝槽306；圖4A-4C示出了簡(jiǎn)化的一組疊層，其代表根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的典型的已經(jīng)暴露于含氯的氣體中的半導(dǎo)體IC的各層；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的在暴露于Cl2之后在分離的接觸部上形成的氯化銅的簡(jiǎn)化的自上而下的SEM圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的基片的簡(jiǎn)化示意圖，其已經(jīng)在等離子體處理系統(tǒng)中暴露于含氯的氣體，其中描繪了在雙嵌入式蝕刻處理的不同階段的一組區(qū)域；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種簡(jiǎn)化方法，其用于檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定該接觸部是否達(dá)到設(shè)置在第一層下方的金屬層。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將參照如圖示于附圖的幾個(gè)優(yōu)選具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。在下面的描述中，陳述了許多細(xì)節(jié)以便充分理解本發(fā)明。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，下面的描述是顯而易見(jiàn)的，其可以在沒(méi)有某些或所有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，對(duì)眾所周知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)地描述，以便沒(méi)有模糊本發(fā)明的不必要的描述。
雖然不希望受到學(xué)說(shuō)的限制，但在本文中發(fā)明人相信與所暴露的金屬量相比，金屬暴露于含氯的氣體(例如Cl2等)可以產(chǎn)生相當(dāng)體積的金屬氯化物。一般而言，通過(guò)在等離子體處理系統(tǒng)中離解氯氣可以產(chǎn)生活性組分。然后氯組分與暴露的金屬表面原子起反應(yīng)形成金屬氯化物的反應(yīng)產(chǎn)物。
在一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括Cl2。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括BCl3。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括CH3Cl。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括CHF2Cl。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括HCl。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體中包括HBr。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體中包括Br2。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括CuCl2。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體包括CuxCly，其中x和y是整數(shù)。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體中包括Ar，其為了幫助維持等離子體。
在另一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選使用2MHz的偏壓動(dòng)力裝置(biaspower setting)。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選使用27MHz的RF動(dòng)力裝置。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選使用60MHz的RF動(dòng)力裝置。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，優(yōu)選暴露于含氯的氣體中10秒鐘。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體為等離子體氣體混合物總流量的約1％至約100％之間。例如，含氯的氣體流可以在約1SCCMCl2(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米/分)與約99SCCM Ar和約100SCCM Cl2與約0SCCM Ar之間。
在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體優(yōu)選為等離子體氣體混合物總流量的約10％至約80％之間。例如，含氯的氣體流可以在約10SCCM Cl2與約90SCCM Ar和約80SCCM Cl2與約20SCCMAr之間。
在另一個(gè)具體實(shí)施例中，含氯的氣體最優(yōu)選為等離子體氣體混合物總流量的約50％。例如，含氯的氣體流可以為約50SCCM Cl2和約50SCCM Ar。
例如，在用包括銅金屬的雙嵌入式方法制造的基片中，將其暴露于Cl2可以產(chǎn)生大量的氯化銅(CuClx)，其可以顯著地膨脹(為暴露的金屬體積的約6至10倍)以便于基本上充滿接觸孔或溝槽。隨后，所產(chǎn)生的暴露在基片表面上的金屬氯化物可以很容易地用自上而下的SEM來(lái)加以觀測(cè)。
在等離子體處理系統(tǒng)中在基片上的金屬表面原子可以以非顯而易見(jiàn)的方式暴露于含氯的氣體中。隨后，可以形成顯著膨脹的金屬氯化物。本發(fā)明者相信，這種體積膨脹是由于在多孔金屬中包含有氯組分而引起的。例如，在氯化處理之后，銅的暴露區(qū)域可以膨脹至其原始尺寸的6至10倍。
圖4A-4C示出了簡(jiǎn)化的一組疊層，其代表根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的典型的已經(jīng)暴露于含氯的氣體中的半導(dǎo)體IC的各層。在疊層的底部，示出了層408，其包括半導(dǎo)體如SiO2。在層408的上方設(shè)置有阻擋層404，其通常包括氮化物或碳化物(SiN或SiC)。雙嵌入式基片進(jìn)一步包括一組包括M1在內(nèi)的金屬層，其通常包括鋁或銅。在阻擋層404的上方設(shè)置有中間電介質(zhì)(IMD)層406，其包括低k材料(例如SiOC等)。在IMD層406的上方，可以放置覆蓋層403，其通常包括SiO2。在覆蓋層403的上方可以設(shè)置溝槽掩模層402，其通常包括TiN、SiN或TaN。
現(xiàn)參照?qǐng)D4A，其是簡(jiǎn)化的疊層，其中已經(jīng)形成了柵欄412。在暴露于大量的含氯的氣體之后，可以形成金屬氯化物413，其可以很容易地用自上而下的SEM來(lái)加以觀測(cè)。
現(xiàn)參照?qǐng)D4B，其是簡(jiǎn)化的疊層，其中已經(jīng)發(fā)生了角侵蝕414。在暴露于大量的含氯的氣體之后，可以形成金屬氯化物415，其可以很容易地用自上而下的SEM來(lái)加以觀測(cè)。
現(xiàn)參照?qǐng)D4C，其是簡(jiǎn)化的疊層，其中接觸部417僅被部分蝕刻。不同于圖4A-4B，其暴露于含氯的氣體之后不可能產(chǎn)生可以很容易地用自上而下的SEM而加以觀測(cè)的金屬氯化物。
現(xiàn)參照?qǐng)D5，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的在暴露于Cl2之后在分離的接觸部上形成的氯化銅的簡(jiǎn)化的自上而下的SEM圖。
現(xiàn)參照?qǐng)D6，其是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的基片的簡(jiǎn)化示意圖，其已經(jīng)在Lam Research Exelan HPT(例如HP、DFC等)等離子體處理系統(tǒng)中暴露于含氯的氣體中，其中示出了在雙嵌入式蝕刻處理的不同階段的一組區(qū)域。該等離子體處理系統(tǒng)的操作參數(shù)約為70mT、在300W下為27MHz、在0W下為2MHz、100SCCMCl2、100SCCM Ar、下部電極溫度為20℃、以及背面的氦為15T、時(shí)間為10秒。
在區(qū)域1中，雙嵌入式制造方法已經(jīng)進(jìn)行到這樣的階段，其中TEOS層已經(jīng)基本上被蝕刻。由于未蝕刻的Coral層和SiC屏蔽層可以提供對(duì)銅層的屏蔽，因此不可能產(chǎn)生相當(dāng)大量的氯化銅(如CuClx)。
在區(qū)域2中，雙嵌入式制造方法已經(jīng)進(jìn)行到這樣的階段，其中Coral層已經(jīng)被蝕刻。由于在具有較高的縱橫比的接觸部(如較小的接觸部尺寸)的情況下，SiC的未蝕刻層仍然可以存在于銅層的上方，因此只有具有較低的縱橫比的接觸部(如較大的接觸部尺寸)可以產(chǎn)生氯化銅(如CuClx)，而具有較高的縱橫比的接觸部則不可能產(chǎn)生氯化銅。
在區(qū)域3中，雙嵌入式制造方法已經(jīng)進(jìn)行到這樣的階段，其中SiC層已經(jīng)被蝕刻，從而將銅暴露于含氯的氣體中，并產(chǎn)生相當(dāng)大量的氯化銅(如CuClx)。
現(xiàn)參照?qǐng)D7，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一種簡(jiǎn)化方法，用于檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定該接觸部是否達(dá)到了設(shè)置在第一層下方的金屬層。最初，在步驟702中，氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中，該氣體混合物包括含氯的氣體流。然后，在步驟704中，使來(lái)自氣體混合物的等離子體放電。然后，在步驟706中，將該接觸部暴露于等離子體中。最后，在步驟708中，檢測(cè)在接觸孔中金屬氯化物是否存在。
雖然通過(guò)若干優(yōu)選具體實(shí)施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但在本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍之內(nèi)可以有各種變化、變更以及等效替換，其均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，雖然已經(jīng)連同來(lái)自Lam Research公司的等離子體處理系統(tǒng)(例如ExelanTM、ExelanTMHP、ExelanTMHPT、2300TM、VersysTMStar等)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是也可以使用其他的等離子體處理系統(tǒng)。本發(fā)明還可以和各種直徑(例如200mm、300mm等)的基片一起使用。此外，還可以使用包括除了氯氣之外的氣體的等離子體蝕刻劑。還應(yīng)當(dāng)注意到，有許多可選替換方式來(lái)實(shí)施本發(fā)明的方法。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括在等離子體處理系統(tǒng)中檢查接觸孔的方法和裝置。另外的優(yōu)點(diǎn)包括將制造成品率存在的問(wèn)題降至最低程度，以及優(yōu)化等離子體處理方法的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明已借助于特定的具體實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明和描述。應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍內(nèi)可以進(jìn)行多種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種在等離子體處理系統(tǒng)中檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定所述接觸部是否達(dá)到設(shè)置在所述第一層下方的金屬層的方法，包括使氣體混合物流入所述等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中，所述氣體混合物包括含氯的氣體流；使來(lái)自所述氣體混合物的等離子體放電；將所述接觸部暴露于所述等離子體中；以及在所述暴露之后，檢測(cè)金屬氯化物是否存在于所述接觸孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測(cè)包括利用顯微鏡觀測(cè)所述金屬氯化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述檢測(cè)包括利用自上而下的SEM技術(shù)觀測(cè)所述金屬氯化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是Cl2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是BCl3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是CH3Cl。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是CHF2Cl。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是HCl。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是HBr。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是Br2。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是CuCl2。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體是CuxCly，其中x和y是整數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬組基本上由Cu組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬組基本上由Al組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體流優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約1％和100％之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體流優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約10％和80％之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述含氯的氣體流最優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約50％。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約2MHz的偏壓動(dòng)力裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約27MHz的RF動(dòng)力裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約60MHz的RF動(dòng)力裝置。
21.一種在等離子體處理系統(tǒng)中檢查在基片的第一層形成接觸部的接觸孔以確定所述接觸部是否達(dá)到設(shè)置在所述第一層下方的金屬層的裝置，包括使氣體混合物流入所述等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中的設(shè)備，所述氣體混合物包括含氯的氣體流；使來(lái)自所述氣體混合物的等離子體放電的設(shè)備；將所述接觸部暴露于所述等離子體中的設(shè)備；以及在所述暴露之后，檢測(cè)金屬氯化物是否存在于所述接觸孔中的設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述檢測(cè)包括利用顯微鏡觀測(cè)所述金屬氯化物。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述檢測(cè)包括利用自上而下的SEM技術(shù)觀測(cè)所述金屬氯化物。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是Cl2。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是BCl3。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是CH3Cl。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是CHF2Cl。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是HCl。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是HBr。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是Br2。
31.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是CuCl2。
32.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體是CuxCly，其中x和y是整數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述金屬組基本上由Cu組成。
34.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述金屬組基本上由Al組成。
35.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體流優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約1％和100％之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體流優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約10％和80％之間。
37.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述含氯的氣體流最優(yōu)選為所述氣體混合物總流量的約50％。
38.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約2MHz的偏壓動(dòng)力裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約27MHz的RF動(dòng)力裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述等離子體處理系統(tǒng)采用約60MHz的RF動(dòng)力裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及在等離子體處理系統(tǒng)中檢查在基片的第一層形成的接觸部的接觸孔以確定該接觸部是否達(dá)到設(shè)置在第一層下方的金屬層的方法。該方法包括使氣體混合物流入等離子體處理系統(tǒng)的等離子體反應(yīng)器中，該氣體混合物包括含氯的氣體流。該方法還包括使來(lái)自氣體混合物的等離子體放電；以及將該接觸部暴露于等離子體。該方法進(jìn)一步包括在暴露之后，檢測(cè)金屬氯化物是否存在于該接觸孔中。
文檔編號(hào)G01B21/00GK1684241SQ20051005885
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者金智洙, 李相現(xiàn), 姜世安, 比內(nèi)·沃斯哈姆, 嚴(yán)必明, 禮薩·薩賈迪, 彼得·K·勒文哈德特 申請(qǐng)人:朗姆研究公司