使用臭氧气体和氢自由基的工件加工制造技术

提供了一种用于加工工件的方法。该工件可包括钌层和铜层。在一个示例实施方式中，用于加工工件的方法可以包括将工件支撑在工件支撑件上。该方法可以包括在该工件上对该钌层的至少一部分进行臭氧蚀刻工艺。该方法还可包括在工件上进行氢自由基处理工艺，以去除该铜层上的氧化物层的至少一部分。上的氧化物层的至少一部分。上的氧化物层的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】
使用臭氧气体和氢自由基的工件加工


[0001]本公开总体上涉及半导体加工。

技术介绍

[0002]化学机械抛光(CMP)可以用于半导体工件的抛光。在典型的CMP工艺中，将工件(例如晶片)放置为与附接到平台上的旋转抛光垫相接触。在该工件的CMP加工期间，将CMP浆料(通常是化学反应性磨料混合物)供应给该垫。在该CMP工艺期间，在该垫和/或工件旋转的同时，抛光头向该工件施加压力。由于该垫平行于该工件的旋转运动的影响，浆料通过与待抛光的该工件膜发生化学和机械相互作用而完成该抛光。以这种方式持续抛光，直到有效地去除该工件上的期望的膜为止。

技术实现思路

[0003]本公开的各个实施方式的各方面和优点将在以下说明中部分阐述，或可从本说明中得知，或可通过各实施方式的实践而得知。
[0004]本公开的方面涉及一种用于加工工件的方法，该工件包括铜层和钌层，该方法包括：将工件放置在加工腔室中的工件支撑件上，已经使用CMP工艺加工该工件，以至少部分地去除铜层；在该钌层上进行臭氧蚀刻工艺，以至少部分地去除钌层，其中，该臭氧蚀刻工艺包括将该工件暴露于含有臭氧气体的工艺气体；对该工件进行氢自由基处理工艺以去除存在于该铜层上的氧化物层的至少一部分；以及从该加工腔室中取出该工件。
[0005]该本公开的方面涉及一种用于加工工件的方法，该工件包括铜层、钌层和低k介电材料层，该方法包括：将工件放置在加工腔室中的工件支撑件上，已经使用CMP工艺加工该工件，以至少部分地去除铜层；将该工件暴露于包含臭氧气体的第一工艺气体，以使该臭氧气体至少部分地蚀刻该钌层；容许含有含氢气体的第二工艺气体进入等离子体腔室；对感应线圈供能，以由第二工艺气体生成含有一种或多种蚀刻物质的远程等离子体；使用隔栅过滤在该远程等离子体中生成的该一种或多种蚀刻物质，以产生经过滤的混合物，其中该经过滤的混合物包含一种或多种氢自由基；在该加工腔室中将该工件暴露于该经过滤的混合物，以使该经过滤的混合物至少部分地蚀刻该铜层上的氧化物层；以及从该加工腔室取出该工件。
[0006]参考以下说明和所附权利要求，各种实施方式的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解。结合入该说明书中并且构成该说明书的一部分的附图阐释了该本公开的实施方式，并且与该说明一起用来解释相关的原理。
[0007]附图简要说明
[0008]参照附图，在说明书中对本领域技术人员阐述了各实施方式的详细讨论，其中：
[0009]图1描绘了根据本公开的示例实施方式的示例工件加工方法；
[0010]图2描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体加工装置；
[0011]图3描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体加工装置；
[0012]图4描绘了根据本公开的示例实施方式的示例等离子体加工装置；
[0013]图5描绘了根据本公开的示例实施方式的示例工件加工方法的示例流程图；
[0014]图6描绘了根据本公开的示例实施方式的使用等离子体后(post
‑
plasma)气体注入的氢自由基的示例生成；
[0015]图7描绘了根据本公开的示例实施方式的使用细丝(filament)的氢自由基的示例生成；且
[0016]图8描绘了根据本公开的示例实施方式的使用等离子体后注入的含臭氧的气体的示例注入。
具体实施方式
[0017]现在将详细参考在附图中阐释了其一个或多个示例的实施方式。通过解释这些实施方式，而非限制本公开的方式来提供每个示例。实际上，对本领域技术人员明显的是，在不偏离本公开的范围或精神的情况下，可对这些实施方式进行各种修改和变化。例如，阐释或描述为一个实施方式的一部分的特征可与另一个实施方式一起使用，以产生又一实施方式。因此，期望本公开的方面覆盖这种修改和变化。
[0018]本公开的示例方面涉及用于加工工件的方法，以从准备用于进一步加工的工件表面去除金属层(诸如铜层和钌层)。更具体地，本公开的示例方面涉及利用臭氧蚀刻工艺去除工件上的钌层。在使用该臭氧蚀刻工艺去除该钌层之前，可以预先经由CMP工艺处理该工件，以从该工件上去除至少一部分该铜层。另外，在一些实施方式中，然后可以将该工件暴露于氢自由基处理工艺中，以去除存在于该工件上的剩余铜层上的氧化物残留物或氧化物层。
[0019]在典型的CMP工艺中，将工件(例如，半导体晶片)放置为与附接到平台的旋转抛光垫相接触。在该工件的CMP加工期间，将CMP浆料(通常是有研磨作用的化学反应性混合物)供应给该垫。在该CMP期间，该垫和工件旋转，同时抛光头向该工件施加压力。由于该垫平行于该工件的旋转运动的影响，浆料通过与待抛光的工件膜发生化学和机械相互作用而完成该抛光。以这种方式持续抛光，直到有效地去除该工件上的期望的膜为止。
[0020]在半导体制造的不同阶段，通常使用CMP加工来去除和抛光多余的铜金属。例如，在用于形成多层次铜互连(multilevel copper interconnect)的半导体制造工艺中，通过电化学金属沉积及随后的铜CMP加工来形成金属化的铜线或铜通孔。在一些工艺中，通过常规的干法蚀刻工艺对层间介电(ILD)表面进行图案化，以形成用于垂直和水平互连的通孔和沟槽，并连接至子层互连结构。该图案化的ILD表面在ILD表面上并在该蚀刻的沟槽和通孔内涂覆有附着促进层(诸如钛或钽)和/或扩散阻挡层(诸如钌)。然后，例如通过籽铜层及随后的电化学沉积的铜层，在该附着促进层和/或该扩散阻挡层上涂覆有铜。持续电沉积，直到该结构被沉积的金属填充为止。最后，使用CMP加工以去除铜覆层、附着促进层和/或扩散阻挡层(例如钌)，直到获得具有该介电(二氧化硅和/或低k介电)表面露出的抬高部分的平坦化表面。该通孔和沟槽仍然填充有形成电路互连的导电性铜。
[0021]当使用CMP工艺以去除铜层和阻挡层(诸如钌层)两者时，通过该CMP工艺可能不能有效地去除大量钌残留物，因此通过CMP加工无法实现所需的钌层的去除。另外，CMP加工可导致残留在工件上的铜层的表面氧化。
[0022]CMP加工还可能损坏工件上的其他层，诸如低k介电材料层。多孔和无孔的低k介电材料可以在二氧化硅基质中包含有机成分，诸如甲基基团。这些材料可具有结合进二氧化硅晶格的碳和氢原子，这降低了该材料的介电常数。
[0023]因此，本公开的示例方面提供了一种工件加工方法，该方法包括臭氧蚀刻工艺，该臭氧蚀刻工艺用于从该工件上有效去除钌层而不损坏其他低k介电材料层。在完成该臭氧蚀刻工艺之后，可以将该工件暴露于氢自由基处理工艺，以从剩余的铜层中去除任何氧化物残留物，并且还有助于铜层的退火。
[0024]本公开的各方面提供了许多技术效果和益处。例如，本文提供的示例工艺允许更坚固地去除钌层，而不会损坏该工件上的其他材料或材料层，诸如低k介电材料层。此外，本文提供的方法允许蚀刻钌层而不损坏该工件上的其他低k介电材料层。另外，本文提供的方法使得来自铜层的氧化物残留物减少，同时进行该铜层的退火。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于加工工件的方法，所述工件包括铜层和钌层，所述方法包括：将工件放置在加工腔室中的工件支撑件上，所述工件已经使用CMP工艺加工以至少部分地去除所述铜层；在所述钌层上进行臭氧蚀刻工艺，以至少部分地去除所述钌层，其中，所述臭氧蚀刻工艺包括将所述工件暴露于含有臭氧气体的工艺气体；在所述工件上进行氢自由基处理工艺，以去除存在于所述铜层上的氧化物层的至少一部分；和从所述加工腔室取出所述工件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述臭氧蚀刻工艺包括：容许所述含有臭氧气体的工艺气体进入所述加工腔室；和将所述工件暴露于所述臭氧气体中，以便去除所述钌层的至少一部分。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述工艺气体包括臭氧气体和氧气。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述工艺气体包括以体积计约1％至约50％的臭氧气体。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述臭氧蚀刻工艺在约20℃至约300℃的工艺温度下执行。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述臭氧蚀刻工艺在约100mT至约100T的工艺压力下执行。7.根据权利要求2所述的方法，其中，由隔栅隔开所述加工腔室和等离子体腔室，进一步地，其中，容许臭氧工艺气体穿过所述隔栅中的一个或多个气体注入口。8.根据权利要求2所述的方法，其中，由隔栅隔开所述加工腔室和等离子体腔室，进一步地，其中，容许臭氧工艺气体进入所述加工腔室包括容许所述臭氧工艺气体进入所述等离子体腔室并且允许所述臭氧工艺气体流经所述隔栅进入所述加工腔室。9.根据权利要求2所述的方法，其中，容许臭氧工艺气体穿过所述加工腔室中的一个或多个气体注入口。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氢自由基处理工艺包括：容许工艺气体进入等离子体腔室；对感应线圈供能，以由所述工艺气体生成远程等离子体；使用隔栅过滤在所述远程等离子体中生成的一种或多种物质，以产生含有一种或多种氢自由基的经过滤的混合物，所述隔栅将所述等离子体腔室与所述加工腔室隔开；和在所述加工腔室中将所述工件暴露于所述经过滤的混...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祺，杨海春，仲華，杨晓晅，
申请(专利权)人：玛特森技术公司，
类型：发明
国别省市：