專利名稱：無應(yīng)力拋光的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及雙鑲嵌半導(dǎo)體制備方法，尤其涉及，在半導(dǎo)體制備方法中平面化部件和層的方法和系統(tǒng)。
2、相關(guān)技術(shù)的描述雙鑲嵌制備方法在半導(dǎo)體制備中正在變得越來越普遍。在一個(gè)常用的雙鑲嵌制備方法中，先將一種或多種導(dǎo)電材料沉積于被組成圖案的溝槽和通道中以形成所期望的電路互連，溝槽和通道形成于半導(dǎo)體基片或形成于半導(dǎo)體基片上的膜中。經(jīng)常形成此導(dǎo)電材料的多余或過量部分。此導(dǎo)電材料的過量部分是多余的且不合需要的，并且為了制造鑲嵌特征和為了隨后步驟提供平坦的表面其必須被除去。經(jīng)常，過量部分形成地并不均衡，具有相應(yīng)于下面的層上形成的被組成圖案的溝槽和通道的低凹區(qū)域和凸起區(qū)域。
導(dǎo)電材料的過量部分一般通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)和電化學(xué)拋光(ECP)(例如，蝕刻法)法和CMP與ECP結(jié)合法從半導(dǎo)體基片去除掉。這些方法中的每一個(gè)都有顯著的缺點(diǎn)。通過實(shí)例，ECP一般具有相對(duì)較低的生產(chǎn)量，低均勻性并且不能有效地去除非導(dǎo)電材料。
CMP是物理接觸法，一般會(huì)遺留導(dǎo)電殘余物，或?qū)е赂鞣N材料的腐蝕，或?qū)е路蔷鶆虻厝コ⑶也荒苓m當(dāng)?shù)仄矫婊ミB和層間電介質(zhì)(ILD)。CMP也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力相關(guān)損失(例如，層間分層、剝離)以維持互聯(lián)和ILD結(jié)構(gòu)。CMP導(dǎo)致的應(yīng)力損失由于新近使用的材料的非常弱的層間粘著力性能而進(jìn)一步惡化(例如，低-k電介質(zhì)材料)。減少CMP方法的物理壓力以減少物理性應(yīng)力可能經(jīng)常導(dǎo)致難以接受的低生產(chǎn)率和其它差工藝性能參數(shù)。
圖1A顯示了一個(gè)常用的半導(dǎo)體基片100。常用的CMP方法已經(jīng)被應(yīng)用于半導(dǎo)體基片100以基本上除去過量層并暴露下面的層104。層104包括在先前制備過程中形成的部件(例如，通道、溝槽，等)。過量層的一部分以非均勻?qū)?02的形式保留在半導(dǎo)體基片100表面上。此非均勻?qū)?02在最厚部分具有大于大約500埃的厚度。非均勻?qū)?02的多個(gè)高處102A-102E被圖示出。舉例來說，由高處102A包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度大約少于100埃的區(qū)域。類似的，由高處102B包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度在大約100埃到大約200埃之間的區(qū)域。由高處102C包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度在大約200埃到300埃之間的區(qū)域。由高處102D包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度在大約300埃到400埃之間的區(qū)域。由高處102E包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度在大約400埃到大約500埃之間的區(qū)域。由高處102F包圍的區(qū)域可以代表非均勻?qū)?02具有厚度大于大約500埃的區(qū)域。
常用的CMP方法包括在半導(dǎo)體基片100的表面使用移動(dòng)磨光墊。摩擦產(chǎn)生于磨光墊與在半導(dǎo)體基片100的表面中的材料之間。摩擦除去半導(dǎo)體基片100表面中的材料的一部分。每種在半導(dǎo)體基片100的表面上的材料與磨光墊具有不同的摩擦系數(shù)。舉例來說，半導(dǎo)體基片100的表面可以包括氧化物(例如，氧化硅)和銅材料。氧化物與磨光墊具有第一摩擦系數(shù)，銅與磨光墊具有第二摩擦系數(shù)。第一摩擦系數(shù)一般不同于(即，高于或低于)第二摩擦系數(shù)。
在第一和第二摩擦系數(shù)產(chǎn)生差異的地方，應(yīng)力可以被施加到半導(dǎo)體基片100中。在兩個(gè)不同的摩擦系數(shù)相遇的點(diǎn)或區(qū)域，應(yīng)力可以基本集中。舉例來說，當(dāng)一個(gè)常用的CMP方法通過拋光銅層以暴露下面的氧化層時(shí)，壓力變得集中在產(chǎn)生不同摩擦系數(shù)的區(qū)域(即，銅層和氧化層相遇的區(qū)域)。
再次參考圖1A，當(dāng)磨光墊拋光過第一材料(即，暴露在下面的層104)到達(dá)第二材料(即，非均勻?qū)?02)時(shí)，摩擦系數(shù)改變。結(jié)果，拋光過程可以集中相當(dāng)大的應(yīng)力于半導(dǎo)體基片100上非均勻?qū)幼畋〉牡胤?例如，區(qū)域102A)。區(qū)域102A可以具有相對(duì)較大的面積。結(jié)果，應(yīng)力可以被傳遞到半導(dǎo)體基片100相對(duì)較大的部分。這些應(yīng)力可以基本上平行(即，水平)于基本上平行于基片100表面的應(yīng)力向量。這些應(yīng)力也可以基本上垂直于與半導(dǎo)體基片100的表面基本垂直的應(yīng)力向量。
圖1B顯示了一個(gè)半導(dǎo)體基片100的詳細(xì)的橫斷面視圖。如圖1A中所示，非均勻?qū)?02變得相對(duì)薄(例如，朝向外邊界)例如在區(qū)域102A中，非均勻?qū)幼兊酶右资苡纱怪焙退綉?yīng)力引起的損傷。舉例來說，如果磨光墊朝著方向120相對(duì)于基片表面移動(dòng)，非均勻?qū)?02的薄邊緣區(qū)域102A可能通過由下面的層104與磨光墊之間產(chǎn)生的第一摩擦系數(shù)和非均勻?qū)?02與磨光墊之間產(chǎn)生的第二摩擦系數(shù)間的差異產(chǎn)生的水平應(yīng)力被從下面的層104剝離。當(dāng)非均勻?qū)?02從下面的層104上剝離時(shí)，連到非均勻?qū)?02上的部件112可以在垂直方向被剝離或壓實(shí)。通過實(shí)施方式，部件112可以是一個(gè)充滿了導(dǎo)電材料(例如，銅，鋁，等)的通道從而與在下面的層116中的器件114接觸。當(dāng)導(dǎo)電材料被從通道112垂直剝離時(shí)，與設(shè)備114接觸的區(qū)域基本上減少。
圖1C顯示了有可能由常見的CMP方法導(dǎo)致的損傷132。由于第一摩擦系數(shù)(例如，層104與磨光墊之間)與通道112中的導(dǎo)電材料之間的第三摩擦系數(shù)間的差異，層104可以從通道112中的導(dǎo)電材料脫離。圖1D顯示了另一個(gè)由常見的CMP方法產(chǎn)生的損傷132的詳細(xì)視圖。如圖1D所示，在通道112中的導(dǎo)電材料相對(duì)于層104輕微地變形。結(jié)果，層104的邊緣134暴露出來。邊緣134能進(jìn)一步地在邊緣上集中應(yīng)力以致于導(dǎo)致層104的邊緣從通道112中的導(dǎo)電材料上剝離。
由于層104從通道112中的導(dǎo)電材料上剝離，因此在通道112中的導(dǎo)電材料和層104之間形成空隙132?？障?32在隨后的制備過程中可能導(dǎo)致無數(shù)問題(例如，腐蝕，不重合，等)?？障?32也會(huì)基本減少與設(shè)備114接觸的可靠性。如圖1A-C中所示，由常見的CMP方法傳遞到頂層102和104的壓力會(huì)損傷在下的一層或多層的部件112，114。
鑒于前述，需要一種改進(jìn)的、當(dāng)最小化物理性應(yīng)力以保留部件時(shí)能均勻且基本去除掉過量材料的平面化系統(tǒng)和方法。改進(jìn)的平面化系統(tǒng)和方法應(yīng)該適合于在半導(dǎo)體制備中使用并且應(yīng)該適用于例如雙鑲嵌工序或其它半導(dǎo)體制備工序。
發(fā)明概述概括地講，本發(fā)明通過提供一種改進(jìn)的基片清潔系統(tǒng)和方法來滿足這些需要。值得高興的是本發(fā)明可以用眾多方式實(shí)現(xiàn)，包括方法、儀器、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀媒體或裝置。本發(fā)明的一些創(chuàng)造性實(shí)施方式在下面描述。
一個(gè)實(shí)施方式提供了一種清潔基片的方法。此方法包括接收基片并在此基片的上表面進(jìn)行清潔的步驟?；ɑ旧喜缓c設(shè)備相關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處的上表面。上表面也包括第一材料和在第一材料中形成的器件結(jié)構(gòu)，此器件結(jié)構(gòu)由第二材料形成。此器件結(jié)構(gòu)具有暴露的器件表面。此器件表面具有第一表面粗糙度。
此器件結(jié)構(gòu)可以在鑲嵌(damascene)工序中形成?；静缓c設(shè)備相關(guān)的平面度不均勻處和與器件無關(guān)的平面不均勻處的頂表面可以包括被基本局部平面化和基本整體平面化的頂表面。
清潔工序基本上將第一表面粗糙度降低到低于大約20埃。清潔工序可包括動(dòng)態(tài)彎液面工序。清潔工序可以包括低下作用力(low down force)CMP工序。此低下作用力CMP工序可以包括使用低于大約1psi的下作用力。此清潔工序可以包括端點(diǎn)蝕刻工序。此清潔工序可以包括在基片表面使用刷子。此清潔工序進(jìn)一步包括在基片表面施用濕蝕刻化學(xué)劑。此清潔工序可以進(jìn)一步包括使用動(dòng)態(tài)彎液面(dynamic liquid meniscus)的清潔工序。
此清潔工序施加最小的剪切力。此清潔工序可以選擇地用于第一材料?；蛘?，此清潔工序可以選擇地用于第二材料。
另一個(gè)實(shí)施方式提供了一種用于制備基片的方法。此方法包括接收基片，此基片的上表面的平面化和在此基片上表面應(yīng)用清潔工序?；媳砻娴钠矫婊ㄆ秸曰鞠魏闻c設(shè)備相關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處。上表面包括第一材料和在第一材料中成形的器件結(jié)構(gòu)，此器件結(jié)構(gòu)由第二材料成形。此器件結(jié)構(gòu)有暴露的器件表面。此器件表面有第一表面粗糙度。
用以基本消除任何與器件有關(guān)的平面化化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處的基片平面化可以包括使用完全無應(yīng)力刻蝕平面化方法。用以基本消除任何與器件有關(guān)的平面不均勻處和與器件無關(guān)的平面不均勻處的基片平面化可以包括一種不施加壓力于基片的平面化方法，施加壓力于基片將在基片中成形的設(shè)備或結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致與壓力有關(guān)的損失。
然而另一個(gè)實(shí)施方式提供一種用于加工基片的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括平面化工序設(shè)備和無應(yīng)力清潔工序設(shè)備。此無應(yīng)力清潔工序可以包括動(dòng)態(tài)彎液面工序，清潔刷工序，低下作用力CMP工序或他們的組合。此清潔工序可以進(jìn)一步包括在基片表面使用濕蝕刻化學(xué)劑。此清潔工序可以進(jìn)一步包括應(yīng)用使用動(dòng)態(tài)彎液面的清潔工序。此無壓力清潔工序施加最小的剪切力。
結(jié)合附圖，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)從下面的詳述中體現(xiàn)，經(jīng)由實(shí)施方式闡明本發(fā)明的原理。


通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將容易理解本發(fā)明。
圖1A表示常用的半導(dǎo)體基片。
圖1B表示詳細(xì)的，半導(dǎo)體基片的橫斷面視圖。
圖1C表示另一個(gè)實(shí)施方式的可能由常用的CMP工序?qū)е碌膿p傷。
圖1D表示另一個(gè)可能由常用的CMP工序?qū)е碌膿p傷詳細(xì)視圖。
圖2A表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的具有圖案的半導(dǎo)體基片。
圖2B表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的額外的附加層。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的基本平坦的過量部分。
圖4A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式經(jīng)過第二刻蝕工序的基片。
圖4B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式經(jīng)過障礙層去除工序的基片。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，實(shí)施局部平面化方法的操作方法流程圖。
圖6A-6D表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，應(yīng)用于基片的以增強(qiáng)局部均勻性的一系列化學(xué)轉(zhuǎn)化和深蝕刻工序。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，基片上應(yīng)用的以增強(qiáng)局部均勻性的化學(xué)轉(zhuǎn)化和深蝕刻工序的操作方法流程圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，糾正整體非均勻性的操作方法流程圖。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，基本去除、平面化過量部分。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，基片上層區(qū)域的詳細(xì)視圖。
圖11A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，無應(yīng)力平面化基片的詳細(xì)視圖。
圖11B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，清洗系統(tǒng)的范例。
圖11C表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，低下作用力CMP系統(tǒng)系統(tǒng)的簡化圖表。
圖12A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，進(jìn)行示范基片加工工序的接近頭。
圖12B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，接近頭部分的頂視圖。
圖13A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，示范接近頭。
圖13B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，接近頭和由此接近頭成形的彎液面的剖視圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，無應(yīng)力制造基片的操作方法流程圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，基片處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施方式詳述現(xiàn)在描述幾個(gè)改進(jìn)的基片清潔系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在缺少一些和所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。改進(jìn)的清潔系統(tǒng)和方法的一個(gè)實(shí)施方式提供了對(duì)基片的清潔和/或拋光，此基片基本不含與器件有關(guān)和與器件無關(guān)的不均勻勻處。改進(jìn)的清潔系統(tǒng)和方法可以基本上減少表面粗糙度。改進(jìn)的清潔系統(tǒng)和方法也可以從基片的表面除去不符合要求的殘余物。
第一部分；無應(yīng)力平面化圖2A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，在雙鑲嵌工序中的被具有圖案的半導(dǎo)體基片200。作為半導(dǎo)體制備工序例如雙鑲嵌制備工序的一部分，在基片200上形成圖案?？梢允褂醚谀?mask)以形成基片200的圖案?；?00包括大的，稍微孤立的特征202(例如，槽、通道，等)，小的，稍微孤立的特征204和一些密集在一起的特征206。也包括一個(gè)阻隔層210。此阻隔層210一般不同于基片200或?qū)щ娀ミB材料120的材料。導(dǎo)電互連材料120可以是銅或銅合金或其它導(dǎo)電材料。
導(dǎo)電互連材料120的過量部分212在特征202、204、206的上面擴(kuò)展并且包括此過量部分212在厚度上相應(yīng)的局部變化214、216、218。如圖所示，與在過量部分212的厚度上具有稍微較小變化的較小特征204相比，過量部分212的較大特征202在較大厚度上具有相應(yīng)的減少。密集特征206稍微增加了過量部分212的厚度。
常見的蝕刻工序在整個(gè)晶片區(qū)域上以相當(dāng)均勻的速率蝕刻導(dǎo)電互連材料120的過量部分212并且因此常見的蝕刻工序?qū)⒃诮咏芗卣?06的阻隔層210被暴露之前暴露接近大特征202的阻隔層210。簡而言之，常見的蝕刻工序不能平面化導(dǎo)電互連材料的過量部分212。
圖2B表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式加入的附加層222。附加層222成形于過量部分212的上端。附加層222可以是一種基本平坦的充填材料(例如，旋涂玻璃(SOG)、多晶硅、聚合物抗蝕劑、雙層、UV或熱固性材料、或其它可以流動(dòng)以成形平面化表面且具有適合的蝕刻特性的材料)。任意的，在附加層222和過量部分212之間可以包括相對(duì)薄(例如，厚度大約25-100nm)的保形層224。保形層224可以是一個(gè)阻隔層或附加層。保形層224可以是能用于附加層222的多種材料。
附加層222和過量部分212具有基本上1∶1的蝕刻選擇性，以致隨后的蝕刻工序(例如，等離子體或氣態(tài)蝕刻工序)可以基本相同的速率蝕刻附加層222和過量部分212。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式基本平面化的過量部分212’。由于附加層222在疊加的層200、210、212、222至上形成基本平面化的表面，直到因?yàn)榫植孔兓?14、216、218被基本去除，剩余的過量部分212’被基本上部分平面化，第一蝕刻過程可以均勻地蝕刻附加層222和覆蓋整個(gè)區(qū)域的過量部分212。
一般的方法包括在附加層222和過量部分212間提供1∶1蝕刻選擇性的情況。舉例來說，如果附加層222是SOG，過量部分212是銅，則基于化學(xué)處理的鹵素(例如，Cl、F、Br、I)提供對(duì)SOG和銅的蝕刻速率的控制以允許調(diào)整到所期望的1∶1選擇性。雖然可以使用產(chǎn)生反應(yīng)鹵素的任何等離子體原料氣，CF4、Cl2和HCL是常見的例子?？梢哉{(diào)整以控制蝕刻率、選擇性、不均勻性和減少腐蝕的各種工藝參數(shù)包括變換例如基片溫度和包含一種或多種添加劑(例如，Ar、H2、Cl、O2、CH3X(X＝F、Cl、Br、I)、CH2F2和CH4)的工藝變量。
另一個(gè)方法包括與Ar或其它惰性氣體例如He、Xe、Ne、Kr一起噴濺主要的腐蝕劑，與其它添加劑一起作為銅過量部分212的初級(jí)蝕刻劑，以提供控制附加層222的蝕刻速率和剩余銅212上表面的鈍化。其它添加劑可以包括，例如H2和/或CF4。這些工序中的任一個(gè)都可以在從大約75攝氏度到大約400攝氏度的一個(gè)寬溫度范圍內(nèi)操作。
第一蝕刻工序是設(shè)計(jì)為由于局部變化214、216、218被基本消除而留下基本上局部平面化的殘余過量部分212’的蝕刻過程。一個(gè)或多個(gè)隨后的蝕刻工序?qū)⒊ミ^量部分212’的大量或大多數(shù)。進(jìn)行精蝕刻工序來繼續(xù)蝕刻工序以達(dá)到從阻擋層210除去過量部分212’的終點(diǎn)。精蝕刻工序也可以包括在大量蝕刻工序中。精蝕刻的隨后工序可以包括為了防止腐蝕和為下一步工序提供穩(wěn)定性而選擇性地除去阻隔層和鈍化剩余導(dǎo)電材料120。精蝕刻后的附加操作可以被設(shè)計(jì)為并不顯著地除去任何材料而僅僅是鈍化殘余導(dǎo)電材料120以防止腐蝕并為下一步工序提供穩(wěn)定性。
圖4A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式經(jīng)過第二蝕刻工序的基片200。第二蝕刻工序繼續(xù)直到終點(diǎn)，即阻隔層210在所有的位置基本上同時(shí)暴露并且僅剩下被特征202、204、206填充的導(dǎo)電材料(例如，銅、含銅合金及其組合、和其他導(dǎo)電材料)的120部分。
第一蝕刻工序和第二蝕刻工序可以基本相似或顯著不同。舉例來說，第一蝕刻工序可以是一個(gè)改善過量部分212的局部平面性的蝕刻工序，過量部分212的局部平面性歸因于局部非均勻勻處214、216、218(例如，由在下面的層中的特征202、204、206的位置、尺寸和聚集度所導(dǎo)致)。整個(gè)附加層222和過量部分212的一部分可以在第一蝕刻工序中被除去。通過比較，第二蝕刻工序可以是一個(gè)除去大量殘余物，平面化過量部分212’達(dá)到終點(diǎn)(即，當(dāng)阻隔層210被暴露時(shí))的更加優(yōu)選的蝕刻工序。
圖4B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式經(jīng)過除去阻隔層工序的基片。除去阻隔層210的一部分以暴露在下的掩模層402。僅保留在特征202、204、206中形成的阻隔層210的部分。一般的第二蝕刻工序以高速率去除大量的過量部分212并且優(yōu)選對(duì)阻隔層210有高選擇性。舉例來說，如果過量部分212是銅，鹵素基化學(xué)試劑(例如，Cl2、CF4、HCl、HBr、BCl3)就可以有效地應(yīng)用于第二蝕刻工序。在另一個(gè)方法中可以使用基于噴射工序的物理主蝕刻工序，例如Ar(或其它惰性氣體)?？梢哉{(diào)整多種工藝參數(shù)以控制蝕刻率和選擇性。多種工藝參數(shù)可以包括調(diào)整工藝變量例如活性組分的基片溫度平衡，和包括一種或多種添加劑(例如，H2、O2、Ar、He、Xe、Ne、Kr等)。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式完成局部平面化的操作方法的流程圖500。在操作505中，將附加層222附加到導(dǎo)電過量部分212的上部。在操作510中，使用第一蝕刻工序去除附加層222和導(dǎo)電過量部分212的大部分。在操作515中，使用第二蝕刻工序去除殘余的過量部分212’以達(dá)到終點(diǎn)。
在其它實(shí)施方式中，操作515也可以包括上述的精蝕刻工序。精蝕刻隨后的工序可以包括選擇性除去阻隔層和鈍化殘余的導(dǎo)電材料120以防止腐蝕并為下一步工序提供穩(wěn)定性。精蝕刻工序后附加的操作可以被設(shè)計(jì)為并不顯著地除去任何材料而只是鈍化導(dǎo)電材料120的殘余物以防止腐蝕并為下一步工序提供穩(wěn)定性。
圖6A-6D表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，為了增強(qiáng)局部均勻性而用于基片600的一系列化學(xué)轉(zhuǎn)換和深蝕刻工序。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，為了增強(qiáng)局部均勻性而用于基片600的化學(xué)轉(zhuǎn)換和深蝕刻工序的操作方法流程圖700。如圖6A所示，基片600有具有非平面表面輪廓606的基本非平面過量部分602，類似于上面圖2A中描述的基片200。
參閱圖6B和7，在操作705中，在過量部分602的頂部形成附加層604。附加層604可以沉積或形成于過量部分602上。舉例來說，通過過量部分602的最頂部的化學(xué)轉(zhuǎn)換可以形成附加層604。如果過量部分602是銅或銅合金，可控制的暴露于氣體可以形成銅反應(yīng)產(chǎn)物層604。一個(gè)實(shí)施方式是可以形成銅-鹵化層604的鹵化氣。銅反應(yīng)物層604擴(kuò)散入銅過量層602的表面以轉(zhuǎn)換銅過量層602的頂部部分。用于銅化學(xué)轉(zhuǎn)換的工藝是現(xiàn)有技術(shù)，例如Nagraj S.Kulkarni和Robert T.DeHoff，“Application of Volatility Diagrams for LowTemperature，Dry Etching，and Planarization of Copper”，Journal of ElectrochemicalSociety，149(11)G620-G632，2002。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，附加層604可以被沉積于過量部分602上。沉積層604可以包括聚合物層或沉積于過量部分602上的氧化層。
現(xiàn)在參閱操作710和圖6C，使用深蝕刻工序以除去附加層604。過量部分602的一部分也可以被除去。除去附加層604導(dǎo)致過量部分602的剖面的進(jìn)一步軟化(即，平面化)至剖面606’。銅-鹵化物也可以基本軟化過量部分602的輪廓。銅-鹵化物也可以維持對(duì)銅過量部分602基本上1∶1的選擇性深蝕刻。可以多次重復(fù)操作705和710以基本平面化過量部分602而得到隨后剖面606’和606”，如圖6D所示，直到所得剖面基本平面化。
利用形狀依賴化合物組成的銅過量部分602的化學(xué)轉(zhuǎn)化可以通過氧化在銅-反應(yīng)物類內(nèi)表面的銅而典型地得到。在這種情況下銅氧化作用可以包括一個(gè)將元素銅轉(zhuǎn)換成銅為正氧化態(tài)的銅化合物的化學(xué)轉(zhuǎn)換。舉例來說，在較低溫度(例如，＜200攝氏度)下在氯等離子體中在表面可以將銅氧化成氯化亞銅或氯化銅(CuCl或CuCl2)。
深蝕刻工序包括將銅化合物還原成另一種能在固定的基片溫度上揮發(fā)且離開殘余過量層602’表面的化合物。舉例來說，在反應(yīng)氫組分(例如，H2等離子體)存在下可以將CuCl2還原成揮發(fā)的Cu3Cl3。當(dāng)同時(shí)對(duì)銅過量部分602的外形(例如，剖面)平面化時(shí)，轉(zhuǎn)變部分的深蝕刻跟隨著交替的形狀依賴變換可以導(dǎo)致大量除去銅過量部分602。
在操作715中，如果過量部分602被基本平面化，此操作方法結(jié)束。二者擇一地，如果在操作715中，過量部分602沒有被基本平面化，此方法繼續(xù)上面的操作705。在一個(gè)實(shí)施方式中，操作705-715可以就地發(fā)生在單個(gè)蝕刻室內(nèi)。在一個(gè)可選擇的實(shí)施方式中，可以在外部發(fā)生操作710并且可以包括ECD或低-下作用力CMP工序以達(dá)到如圖6D所示的基本平面化過量部分602’。
在圖6A-7中描述的操作方法可以被用作平面大量去除法，即既對(duì)非平面的過量部分602平面化，又去除大量的過量部分602的操作。
現(xiàn)有技術(shù)已知，基片200，600的局部平面化可以由幾個(gè)已知的層厚繪圖技術(shù)的任何一個(gè)或多個(gè)來測定。舉例來說，渦流傳感器可以繪制過量部分212，212’的層厚，如已公開的Gotkis等人于2002年12月23日申請(qǐng)的名稱為使用渦流的薄膜基片的信號(hào)分離的系統(tǒng)，方法和設(shè)備(System，Method And ApparatusFor Thin-Film Substrate Signal Separation Using Eddy Current)的美國專利申請(qǐng)10/328,912和Gotkis等人于2002年9月19日申請(qǐng)的名稱為在多步次序中探測且繪制金屬殘留物的系統(tǒng)和方法(System And Method For Metal ResidueDetection And Mapping Within A Multi-Step Sequence)的美國專利申請(qǐng)10/251,033中描述，兩篇專利申請(qǐng)?jiān)诖巳囊?，結(jié)合使用。
上述圖1-7中描述的方法和系統(tǒng)描述了在過量部分中基本消除局部，與圖案有關(guān)的非均勻處的各種方法?？墒?，圖1-7中描述的方法和系統(tǒng)沒有直接提出全部非均勻處的校正。全部非均勻?qū)涌砂ㄔ谙鄬?duì)于基片邊緣和其它沒有局部化現(xiàn)象的非均勻?qū)拥幕行牡牟牧铣ニ俣鹊膮?shù)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式糾正全部非均勻?qū)拥牟僮鞣椒?00流程圖。在操作805中，接收具有局部化的非均勻處例如過量部分中與部件圖案有關(guān)的非均勻處的基片。在操作810中，例如通過CMP，ECP或在圖1-7中描述的方法和系統(tǒng)或其他現(xiàn)有技術(shù)的方法，基本消除局部化非均勻處?；救コ植炕蔷鶆蛱幮纬闪嘶揪植科矫婊倪^量部分，例如圖3中所示的平面化過量部分212’。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式基本去除的平面化部分902。此基本去除的平面化過量部分902可以是一個(gè)相對(duì)薄的過量部分例如幾百埃的厚度。
在操作815中，測繪具有平面化的過量部分的基片以確定和量化在平面化過的過量部分的任何全部非均勻處。如前述，現(xiàn)有技術(shù)已知，平面化的過量部分可以用幾種已知層厚測繪技術(shù)中的一種或多種來測繪?？梢栽谠?電流操作室內(nèi))或外部(電流操作室外部)測繪。在原處測繪法也可以是動(dòng)態(tài)的并且考慮到隨后的工藝隨著隨后工藝的進(jìn)行可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整。
在操作820中，如上述操作815中控制的，通過調(diào)節(jié)刻蝕工序以提出(address)在精蝕刻工序中探測全部非均勻處的特殊要求的充分無機(jī)械應(yīng)力工序中，全部非均勻處的位置和數(shù)量被除去。舉例來說，如果殘余的過量部分902在中心處的厚度是大約500埃并且在邊緣的厚度是300埃，可以調(diào)整此方法以低償中心到邊緣的非均勻處，由此整個(gè)阻隔層210被同時(shí)暴露。由于在精蝕刻工序中沒有機(jī)械力作用于基片，因此無應(yīng)力工序避免了上述的CMP問題。
對(duì)阻隔層210選定的方法(例如，選定的工藝參數(shù)值)是有選擇性的(即，此方法蝕刻阻隔層的速率大大低于對(duì)銅的蝕刻，例如，在這些方法中，一般在阻隔層上蝕刻銅的選擇范圍是大于大約1但小于大約3)并且使任何凹處最小化(例如，額外去除在特征202，204，206中的導(dǎo)電材料120)。
相對(duì)于阻隔層210殘余的大量屏蔽物，精蝕刻對(duì)殘余過量部分902和阻隔層210的銅具有相對(duì)低的蝕刻速率，以使在特征202、204、206內(nèi)的凹處最小化。結(jié)果，精蝕刻對(duì)于蝕刻銅不能具有很高的選擇性。
也可以包括最終的深蝕刻工序。最終的深蝕刻工序包括控制適當(dāng)?shù)倪x擇性和均勻性深腐蝕障礙材料和/或ILD材料，隨著銅和ILD損失最小化，以使最終結(jié)果具有基本整體均勻性和基本上平面化特征(例如，在精蝕刻和去除障礙工序的末端銅凹處是整體統(tǒng)一穿過基片200)。在這種情況下，最終的蝕刻將包括一個(gè)具有高選擇性以使銅損失最小化和銅凹處最小化的深蝕刻掩膜材料的均勻工序。舉例來說，鹵素濃度低且基片溫度低(例如，低于200攝氏度)的鹵素基工序?qū)⒈３值豌~蝕刻率同時(shí)仍然基本上化學(xué)蝕刻掉掩膜材料。可以使用包括鹵素活性組分的等離子體原料氣(例如，CF4、C2F6、C4F6)?？刂莆g刻率的添加劑可以包括Ar、O2、CH2F2并且也可以包括其它物質(zhì)。
如果在完成精蝕刻和最終深蝕刻工序的末端，整體銅凹處和/或掩模/ILD損失是非均勻性地穿過基片，此方法中必須進(jìn)行額外變化以糾正整體非均勻處。舉例來說，一般的實(shí)例是所述的中心快速或邊緣快速蝕刻率的蝕刻非均勻處的結(jié)果。這些實(shí)例中的任一個(gè)，都可以導(dǎo)致穿過基片的銅凹處中的變化和/或掩模/ILD損失。在最終的對(duì)掩模/ILD材料深蝕刻工序中，利用合適的均勻性和選擇性控制，通過計(jì)算此變化來獲得校正從而獲得具有銅和掩模損失最小化的整體平面化部件。在基片中心導(dǎo)致的大量銅凹處的中心快精蝕刻工序的實(shí)例中可以通過選擇性蝕刻掩模材料從而達(dá)到與部件202、204、206中相同銅水平的邊緣快精深蝕刻工序而被校正。在此方法中獲得的典型的選擇性大于大約2。為了得到均勻性控制的方法的變化包括壓力、穿過基片的溫度變化、離子流均勻性控制、氣體濃度和室壁溫度?？刂七x擇性的變化包括活性鹵素組分的濃度、基片溫度、和偏力。
第二部分不均勻蝕刻上述的無應(yīng)力局部和全部平面化工序往往會(huì)導(dǎo)致輕微的不均勻蝕刻。輕微的不均勻蝕刻最容易發(fā)生在基片上表面的兩種不同材料相遇的地方。圖10表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式基片上層1000的一個(gè)區(qū)域的詳細(xì)視圖。上層1000包括第一材料層1002和由第二材料1004形成的結(jié)構(gòu)1010(例如，通道、互連結(jié)構(gòu)，等)。第一材料1002可以是氧化物或掩模層并且可以包括多層。第二材料1004可以是導(dǎo)電材料(例如，銅、鋁、鎳、鐵、鈦、鉭等，和他們的組合)。導(dǎo)電材料1004通過第一材料層1002與在下面的層中形成的器件結(jié)構(gòu)形成互連(未示)。結(jié)構(gòu)1010也可以包括一種或多種現(xiàn)有技術(shù)已知的襯里材料1006。
第一材料層1002和導(dǎo)電材料1004在位置1014相遇。由于工藝參數(shù)不同，例如第一材料層1002和導(dǎo)電材料1004間的非常輕微的蝕刻率差異，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)非常輕微的導(dǎo)電材料凹陷。這個(gè)凹陷具有一個(gè)凹陷深度(Δh)，范圍約為0-500埃(Δh未按尺寸畫出)。
端點(diǎn)蝕刻可以被用來選擇性地蝕刻第一材料層1002，而不蝕刻導(dǎo)電材料1004和襯里材料1006。結(jié)果是，端點(diǎn)蝕刻可以顯著地消除凹陷從而使凹陷深度Δh接近0。端點(diǎn)蝕刻在共同未決并共有的美國專利申請(qǐng)No10/769,522中描述，申請(qǐng)日為2004年1月30日，名稱為“無應(yīng)力除去導(dǎo)體的系統(tǒng)和方法(Systemand Method for Stress Free Conductor Removal)”，在此全文作為參考。
第三部分清潔如前所述的，前述的無應(yīng)力局部和全部平面化方法可以用于平面化銅過量層。然而，往往結(jié)果是暴露的，平面化層得到相對(duì)粗糙的表面。圖11A表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
無應(yīng)力平面化基片1100的詳細(xì)視圖。無應(yīng)力平面化基片1100包括一個(gè)在第一材料層1002中形成的銅器件1102。第一材料層1002的暴露表面1103和銅器件1102的暴露表面1104可以相對(duì)粗糙。暴露表面1103的粗糙度被表示為粗糙度系數(shù)“r1”。銅表面1104的粗糙度被表示為粗糙度系數(shù)“r2”。粗糙度系數(shù)r1和r2，是各自表面1103和1104的峰間平均值。
如果銅器件1102和第一材料層1002具有基本上1∶1的蝕刻選擇性，那么r1和r2是基本相等的。舉例來說，r1和r2可以具有小于大約100nm的值。換句話說，如果對(duì)第一材料層1002進(jìn)行選擇蝕刻，那么r1可以小于或等于r2。舉例來說r1可以具有小于大約35nm的值，并且r2可以具有小于大約100nm的值。相反地，如果蝕刻選擇對(duì)銅器件1102進(jìn)行，那么r1可以大于或等于r2。舉例來說，r2可以具有小于大約35nm的值，并且r1可以具有小于大約100nm的值。相信表面粗糙的引起是因?yàn)榘l(fā)生在蝕刻過程中的化學(xué)反應(yīng)侵蝕。
一定程度的表面粗糙是可以被容許的，(例如，r1和r2小于或等于大約20埃)。然而，如果r1和r2中任一個(gè)超過大約20埃，那么隨后形成的材料層就不能很好地附著在表面1103和1104上。舉例來說，空隙可能出現(xiàn)在表面1104和成型在表面1104上的后生成材料層(未示)之間。這樣一個(gè)空隙減少了銅裝置1102和后生成材料層間的接觸面積。接觸面積的減少降低了接觸的效率，例如，導(dǎo)致電阻增大。這樣的空隙也會(huì)增加能進(jìn)一步降低接觸的腐蝕。下面將進(jìn)行更詳細(xì)地描述，清潔過程可以使用在表面1104上來減小粗糙度。
在前述的局部和整體的平面化工序后，蝕刻剩余物1106也會(huì)殘留在基片表面1103上和銅器件1102的表面1104上。蝕刻剩余物1106可能在表面1103和1104上包含金屬殘留物(例如，Ni、Cu、Al、Fe、Ti、Ta等)。換句話說或更進(jìn)一步的講，蝕刻剩余物1106會(huì)包含不能接受的大量的蝕刻化學(xué)成分(例如，Cl2、F、Br、I、CxHyFz，等)，蝕刻化學(xué)成份可能留在表面1103和1104上?？梢詰?yīng)用清潔過程以基本去除蝕刻剩余物1106。
清潔過程可以通過任意的幾種方法在表面1103和1104上應(yīng)用。圖11B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
清洗系統(tǒng)1150的一個(gè)實(shí)施方式。清洗系統(tǒng)包括一個(gè)刷盒1152。半導(dǎo)體基片1100可以被置入刷盒1152中。刷盒1152包括一個(gè)清潔刷1154和支撐裝置1156(例如，輥式拉邊器或其它類型的支撐裝置)。支撐裝置1156支撐并且在一些實(shí)施方式中還可以旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體基片1100。清洗液體(例如，DI水)或者清洗化學(xué)藥劑1158(例如，Ontrak clean 2500系列，產(chǎn)自Air Products and Chemicals of Allentown，Pennsylvania，或者ESC 700系列清洗化學(xué)藥劑例如ESC784產(chǎn)自ATMI同樣產(chǎn)地Allentown，Pennsylvania)通過刷子1154和/或一個(gè)噴嘴1160用于半導(dǎo)體基片1100。舉例來說，ESC784可以用來從基片表面氧化層去除含銅剩余物。刷子1154可以相對(duì)于半導(dǎo)體基片1100移動(dòng)。舉例來說，刷子1154可以被旋轉(zhuǎn)、移向基片表面或從基片表面移開，橫向地經(jīng)過半導(dǎo)體基片1100的表面。刷子1154也可以在壓力1154下進(jìn)入半導(dǎo)體基片表面1100。刷子1154和/或清洗劑或清洗化學(xué)藥劑1158可以去除蝕刻剩余物1106。
清洗化學(xué)藥劑1158可以被選擇用于銅器件1102的邊緣的第一材料層1002的表面1103。像清洗化學(xué)藥劑1158被選擇用于第一材料層1002的表面1103一樣，清洗化學(xué)藥劑1158也可以被選擇使用以去除銅裝置1102的粗糙表面1104一部分。
再次參考前述的圖10，在一個(gè)選擇的實(shí)施方式中，清洗化學(xué)藥劑1158可以被選擇用于器件1004的表面1005。清潔工序可以因此基本去除基片1002的頂端部分1012，直至Δh接近零。
清潔工序也可以施加最小化剪切力到平面1003、1103和1104，因?yàn)榉浅Ｐ〉奈锢碜饔昧Σ拍苡行ё饔迷诎雽?dǎo)體基片1100上。最小的剪切力基本上最小化任何與應(yīng)力相關(guān)的損失，這種損失可由以前的非無應(yīng)力工序技術(shù)導(dǎo)致(例如，常用的CMP工序)。
在一個(gè)
具體實(shí)施例方式
中，低下作用力CMP工序中可以使用清潔工序。圖11C是表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
低下作用力系統(tǒng)1170的簡圖。此低下作用力系統(tǒng)1170包括一個(gè)用來支撐半導(dǎo)體基片1100的磨頭1172。在磨光墊1174上磨頭1172支撐半導(dǎo)體基片1100。磨光墊1174相對(duì)半導(dǎo)體基片1100的表面是可移動(dòng)的(例如，在方向1177)。舉例來說，磨光墊1174可以是一個(gè)皮帶式的磨光墊，如所示的，可以通過輥1175移動(dòng)經(jīng)過半導(dǎo)體基片1100。換句話說，磨光墊1174可以如現(xiàn)有技術(shù)已知的固定在一個(gè)圓形盤或轉(zhuǎn)盤上。換句話或更進(jìn)一步地說，磨頭1172也可以相對(duì)于磨光墊1174移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn)、振蕩、從一側(cè)向另一側(cè)移動(dòng)等)半導(dǎo)體基片1100。
低下作用力CMP系統(tǒng)1170有一個(gè)最大的下作用力1176作用到半導(dǎo)體基片1100，小于大約1psi。由于半導(dǎo)體基片1100的表面被基本平面化，包括整體和局部，于是與常見的CMP工序不同，任何可能被施加到表面的壓力不會(huì)定位或特別的集中，如上面附圖1A-1C所描述的。更進(jìn)一步，低下作用力(例如，小于大約1psi)基本減小任何可能施加到被清潔的表面的壓力。由于至少部分地小于1psi的下應(yīng)力，材料去除率顯著地慢于典型的現(xiàn)有技術(shù)CMP工序中的速率。因?yàn)榻Y(jié)合低下作用力(例如，小于1psi)并且沒有任何應(yīng)力集中，于是任何作用到被清潔的表面的應(yīng)力可以安全的被保持在一個(gè)基本小于產(chǎn)生接觸面間破壞力的水平。舉例來說，應(yīng)力基本是兩種材料間的粘合力。
應(yīng)該理解詞組“下作用力”中的詞語“下”不是指明確的方向，而是指描述應(yīng)力1176在垂直方向作用到半導(dǎo)體基片1100的表面。舉例來說，如果磨光墊1174和磨頭1172成垂直方向，而不是圖中所示的水平方向，那么下作用力1176將被作用在水平方向。
第四部分使用動(dòng)態(tài)彎液面清潔清潔工序也可以通過控制覆蓋在表面1003、1103、和1104上的彎液面來進(jìn)行。彎液面可以通過一個(gè)接近頭控制，如共同未決并共有的美國專利申請(qǐng)NO.10/769,498，于2004年1月30日申請(qǐng)，名稱為“結(jié)合動(dòng)態(tài)彎液面的無應(yīng)力蝕刻過程(Stress Free Etch Processing in Combination with a Dynamic LiquidMeniscus)”中描述，在此全文作為參考。動(dòng)態(tài)彎液面工序?qū)Φ幕砻娌糠址浅Ｐ〉膮^(qū)域進(jìn)行操作。因此可以非常精確的控制作用其上的壓力。
圖12A表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
，執(zhí)行一個(gè)典型的基片制備的操作的接近頭1220，。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，當(dāng)接近頭1220在基片1230頂面1230a附近時(shí)，移動(dòng)完成清洗、磨光、或其它過程操作?？梢越邮艿氖墙咏^1230也可以用于制備基片1230的底表面1230b(例如，清洗、磨光等)。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)液體從1230a頂面被去除時(shí)，基片1230是旋轉(zhuǎn)的，因此接近頭1220可以以直線方式沿著機(jī)頭運(yùn)動(dòng)。通過使IPA1210通過原料入口1202，真空1212通過原料出口1204，并且去離子水1214通過原料入口1206，就可以產(chǎn)生彎液面1216。
圖12B表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式
，接近頭1220的部分的頂視圖。在一個(gè)具體實(shí)施方式
的頂視圖中，從左到右為一組原料入口1202，一組原料出口1204，一組原料入口1206，一組原料出口1204，一組原料入口1202。因此，當(dāng)N2/IPA和DIW被注入接近頭1220和晶片1230間區(qū)域時(shí)，真空去除N2/IPA和DIW連同任何可能殘留在晶片1230上的液體薄膜。在這里所被描述的原料入口1202、原料入口1206、和原料出口1204可以是任何合適的幾何形狀例如，圓形孔、方形孔等。在一個(gè)實(shí)施方式中，原料入口1202和1206和原料出口1204有圓形開孔。
圖13A表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的典型的接近頭1300。圖13B表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的接近頭1300和由接近頭1300形成的灣液面1350的截面圖。接近頭1300包括一個(gè)多重過程化學(xué)藥劑入口1304的圈，兩個(gè)多重IPA入口1302和1308的圈，和一個(gè)多重真空出口1306的圈。各種入口1302、1304、1306和出口1308安排在傳感器1320周圍。傳感器1320是一個(gè)計(jì)量的傳感器，可以計(jì)算由進(jìn)程頭1300提供的加工制備過程。傳感器可以是一個(gè)光學(xué)終點(diǎn)檢測傳感器，因此能夠使用上面描述的端點(diǎn)檢測系統(tǒng)和方法。
彎液面1350可以包括一個(gè)“干的”中心區(qū)域1352，這個(gè)區(qū)域的彎液面被去除，以致傳感器1320沒有在傳感器和晶片1230表面之間從彎液面1350插入制備化學(xué)藥品。當(dāng)接近頭處理晶片時(shí)，旋轉(zhuǎn)晶片1230且掃描接近頭1300，因此傳感器1320跨越晶片1230可以提供在原處掃描整個(gè)晶片表面的。傳感器1320也可以提供實(shí)時(shí)的蝕刻過程反饋。提供該實(shí)時(shí)反饋到一個(gè)控制整個(gè)工序的控制系統(tǒng)，將得到一個(gè)精確循環(huán)控制工序。精確循環(huán)控制工序可以允許控制系統(tǒng)互動(dòng)地實(shí)時(shí)調(diào)整控制工序。任何多重工藝參數(shù)都可以被調(diào)節(jié)，包括磨頭位置、濃度、溫度、停留時(shí)間、流量、壓力、化學(xué)成分、和其它工藝參數(shù)。這樣就得到更精確過程控制。一個(gè)更精確的過程控制允許使用更濃縮的化學(xué)成分，其又反過來減少晶片處理時(shí)間到最小。
原處，實(shí)時(shí)控制過程也可以將變量過程應(yīng)用到晶片表面，這樣可以校正晶片制備過程中的不均勻處。舉例來說，如果在拋光或清潔過程中，傳感器可以檢測基片1230的第一區(qū)域中的第一粗糙度。當(dāng)接近頭1300移過基片1230時(shí)，為了檢測粗糙度，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整制備方法(例如，化學(xué)濃度、停留時(shí)間、溫度，等)。結(jié)果，當(dāng)清潔或拋光過程作用到基片1230時(shí)，可以在原處動(dòng)態(tài)校正不均勻的表面粗糙度。
在一個(gè)選擇的實(shí)施方式中，不需要干燥區(qū)域1352。舉例來說，如果傳感器1320可以通過一個(gè)液體層(例如，彎液面1350)測量表面粗糙度，例如，將化學(xué)處理藥劑運(yùn)用到基片1230表面。
圖14是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，無應(yīng)力制備基片中實(shí)施的操作方法1400的流程圖。在操作1410中，接收基片用于處理。
在操作1420中，平面化基片的頂面。平面化的頂面基本不含與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處?；梢栽跓o應(yīng)力平面化工序中實(shí)現(xiàn)平面化，如附圖2A-9中所描述的。換句話說，基片可以在任何合適的工序中被平面化，所述工序可以成功地平面化此頂面以基本不含與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處，而沒有施加更多的壓力到基片。
頂面也包括第一材料(例如，氧化物)和在第一材料中形成的器件結(jié)構(gòu)(例如內(nèi)連接、開槽等)。器件結(jié)構(gòu)由第二材料構(gòu)成。第二材料可以是導(dǎo)電材料(例如，銅、鋁、鉭、和它們的化合物等)。第二材料也可以是不導(dǎo)電材料。一個(gè)裝置表面是暴露的。裝置表面具有第一表面粗糙度。第一粗糙度具有平均粗糙度系數(shù)大于大約40埃。
在操作1430中，在頂端表面應(yīng)用清潔工序以基本減小第一粗糙度到小于大約40埃。清潔工序可以是至少一個(gè)或多個(gè)低下力CMP工序、動(dòng)態(tài)彎液面工序、終點(diǎn)蝕刻工序、或者沖洗和清潔工序。操作方法可以就此結(jié)束。
圖15是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施方式
，一個(gè)基片制備系統(tǒng)1500的結(jié)構(gòu)圖。基片制備系統(tǒng)1500包括一個(gè)平面化過程設(shè)備1510和一個(gè)無應(yīng)力清洗設(shè)備1520。如上所述，平面化工序設(shè)備1510可以是任意類型的可以平面化基片1515以基本消除任何與器件有關(guān)的和與器件無關(guān)的不均勻處的平面化工序工具。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，平面化過程設(shè)備1510可以執(zhí)行如上面附圖2A-9所描述的平面化過程。
無應(yīng)力清潔工序工具1520可以是任何一種或多種的終點(diǎn)蝕刻工序工具、動(dòng)態(tài)彎液面工序工具、刷盒、和低下力CMP工序工具。
結(jié)合本發(fā)明說明書，在此使用的詞語“大約”表示+/-10％。舉例來說，短語“大約250攝氏度”指范圍為225攝氏度-275攝氏度。需要進(jìn)一步理解的是，在上述任一圖中的由操作表示的指令都不需要以所示的順序操作，且所有由操作表示的工序在本發(fā)明中可不必應(yīng)用。更進(jìn)一步，上面任何附圖所描述的工序也可以在軟件中執(zhí)行，所述軟件儲(chǔ)存在RAM，ROM或計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器，或微處理器控制系統(tǒng)中的任何一個(gè)或其組合中(例如，工序控制系統(tǒng))。
盡管前面的發(fā)明為理解清楚而進(jìn)行了略為詳細(xì)地描述，但顯然的是在隨后權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行某些改變和修改是可以實(shí)施的。因此，這些實(shí)施方式被認(rèn)為作為說明性的而不是限制性的，并且本發(fā)明不被這里所給出的細(xì)節(jié)限制，但可以在隨后權(quán)利要求范圍內(nèi)和等同情況下進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種清洗基片的方法，包括接收一個(gè)具有上表面的基片，上表面基本不含有與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處，上表面包括第一材料；和形成于第一材料中的器件結(jié)構(gòu)，此器件結(jié)構(gòu)具有暴露的器件表面，器件表面具有第一表面粗糙度，器件結(jié)構(gòu)由第二材料形成；以及對(duì)上表面進(jìn)行清潔工序。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中器件結(jié)構(gòu)在鑲嵌工序中形成。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中基本不含與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處的上表面包括被基本局部平面化和基本整體平面化的上表面。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序基本將第一表面粗糙度減少至少于大約20埃。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序包括動(dòng)態(tài)彎液面工序。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序包括低下作用力CMP工序。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中低下作用力CMP工序包括提供小于大約1psi的下壓力。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序包括端點(diǎn)蝕刻工序。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序包括在基片表面使用刷子。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中清潔工序更進(jìn)一步包括在基片表面施用濕蝕刻化學(xué)藥劑。
11.如權(quán)利要求9的方法，其中清潔工序更進(jìn)一步包括應(yīng)用使用動(dòng)態(tài)彎液面的清潔工序。
12.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序施加最小的剪切力。
13.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序選擇性地用于第一材料。
14.如權(quán)利要求1的方法，其中清潔工序選擇性地用于第二材料。
15.一種制備基片的方法，包括接收一個(gè)基片；平面化基片的上表面以基本去除任何與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處，所述上表面包括第一材料和形成于第一材料中的器件結(jié)構(gòu)，器件結(jié)構(gòu)具有暴露的器件表面，器件表面具有第一表面粗糙度，所述器件結(jié)構(gòu)由第二材料形成；并且對(duì)上表面進(jìn)行清潔工序。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中平面化基片以基本去除任何與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處包括基本無應(yīng)力蝕刻平面化工序。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中平面化基片以基本去除任何與器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處包括不向基片施加應(yīng)力的平面化工序，向基片施加應(yīng)力將會(huì)在在基片中成型的設(shè)備或結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致與應(yīng)力相關(guān)的損失。
18.一種制備基片系統(tǒng)，包括平面化工序設(shè)備；和無應(yīng)力清潔工序設(shè)備。
19.如權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中無應(yīng)力清潔工序包括動(dòng)態(tài)彎液面工序。
20.如權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中無應(yīng)力清潔工序包括清洗刷。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中清潔工序更進(jìn)一步包括在基片表面施用濕蝕刻化學(xué)藥劑。
22.如權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中清潔工序更進(jìn)一步包括施用動(dòng)態(tài)彎液面的清潔工序。
23.如權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中無應(yīng)力清潔工序包括低下作用力CMP工序。
24.如權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中無壓力清潔工序施加最小剪切力。
全文摘要
一種清洗基片的方法包括接收一個(gè)基片并且在基片上表面應(yīng)用無應(yīng)力清潔工序?；ɑ静缓信c器件有關(guān)的平面化不均勻處和與器件無關(guān)的平面化不均勻處的上表面。此上表面也包括第一材料和形成于第一材料中的器件結(jié)構(gòu)，器件結(jié)構(gòu)由第二材料形成。器件結(jié)構(gòu)有暴露的器件表面。器件表面具有第一表面粗糙度。也描述了無應(yīng)力清潔基片的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1767155SQ20051010382
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者A·D·拜利三世, S·P·羅霍卡爾, Y·金, S·麥克拉基 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司