结合动态弯液面的无应力蚀刻处理制造技术

在构图的半导体衬底上用于平坦化并控制不均匀性的系统和方法包括接收构图的半导体衬底。构图的半导体衬底具有填充图形中的多个部件的导电互连材料。导电互连材料具有过覆盖部分。去除大量过覆盖部分并且过覆盖部分的剩余部分具有不均匀性。映射该不均匀性，确定最优方案并开发动态弯液面蚀刻处理配方以校正不均匀性。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以校正不均匀性以基本平坦化过覆盖部分的剩余部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及双镶嵌半导体制造处理，具体涉及在半导体制造处理中用于平坦化部件(features)和层的方法和系统。
技术介绍
在半导体制造中双镶嵌制造处理变得更加普及。在典型的镶嵌制造处理中，在预先构图的形成在半导体衬底中的沟槽和通路中或形成在半导体衬底上的薄膜中淀积一或多种导电材料以形成需要的电路互连，常常形成导电材料的过量的或过覆盖(overburden)部分。导电材料的过覆盖部分是不需要并且不希望的，对于制造双镶嵌部件以及提供用于后续处理的均匀和平坦化表面都是必须去除的。典型地通过化学机械抛光(CMP)和电化学抛光(ECP)(例如，蚀刻)处理以及CMP和ECP处理的结合从半导体衬底去除导电材料的过覆盖部分。这些处理的每个都具有明显的不足。例如，典型地ECP具有相对较低的产量，较差的均匀性并且不能有效去除不导电材料。CMP需要实体接触处理，典型地该处理留下导电残留物，或造成各种材料的腐蚀，或导致不均匀去除，并且不能适宜地平坦化互连以及夹层介电材料(ILD)的顶面。CMP也对余下的互连和ILD结构造成应力相关的损坏(例如，夹层脱离，剥落)。目前使用材料的较差夹层粘附特性进一步恶化了CMP引起的应力损坏。减少CMP处理的实际作用力(physical force)以减少实际应力(physical stress)常常导致不能接受的低产率和其它较差处理性能参数。根据前述，需要改进的平坦化系统和方法以均匀并基本上去除过覆盖材料同时最小化对剩余部件的实际应力。改进的平坦化系统和方法适于用在半导体制造中以及用于如双镶嵌处理或其它半导体制造处理。
技术实现思路
广泛地讲，本专利技术通过提供用于平坦化和蚀刻半导体衬底的系统和方法满足这些需要。可理解为通过包括如处理、装置、系统、计算机可读介质、或者器件的多种方式完成本专利技术。下面描述本专利技术的几个创造性实施例。一个实施例包括一种用于平坦化构图的半导体衬底的方法，该方法包括接收构图的半导体衬底。构图的半导体衬底具有填充图形中的多个部件的导电互连材料。导电互连材料具有过覆盖部分。去除大量过覆盖部分并且过覆盖部分的剩余部分具有不均匀性。映射不均匀性并开发动态弯液面蚀刻处理配方(recipe)以校正不均匀性。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以校正不均匀性以基本平坦化过覆盖部分的剩余部分。导电互连材料可包括铜和/或铜元素。在双镶嵌处理中在构图的半导体衬底上形成图形。映射不均匀性可包括确定衬底的不均匀性轮廓。衬底的不均匀性轮廓可包括确定在前处理(例如，大量去除处理)的不均匀性轮廓模型(profilemodel)。开发校正不均匀性的动态弯液面蚀刻处理配方可包括确定用于后续处理的去除速率轮廓模型，将衬底的不均匀轮廓与后续处理的去除率轮廓模型进行比较，以及最优化后续处理的一或多个参数。后续处理包括由动态弯液面蚀刻处理、干法蚀刻处理、以及湿法蚀刻处理组成的组中的至少一个处理。也可最优化用于去除大量过覆盖部分的大量去除处理以基本消除在用于后续接收的构图的半导体衬底的大量去除处理期间由不均匀性轮廓模型描绘的不均匀性的连续产生。由此该实施例提供在前处理的数据反馈以动态调整和最优化在前处理的各个操作。该实施例也能提供数据前馈以动态调整和最优化后续处理的后续操作。去除大量过覆盖部分可以包括在CMP操作中去除大量过覆盖部分。CMP操作是较低的向下力(down-force)的CMP操作。去除大量过覆盖部分也可以包括最小化施加到衬底的侧应力量的各种方法。在过覆盖部分上也可形成附加层。附加层为基本平坦的。去除大量过覆盖部分也包括基本完全去除附加层。附加层和过覆盖部分可具有基本1∶1的蚀刻选择性。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理可包括监测动态弯液面蚀刻处理并向动态弯液面蚀刻处理控制器提供反馈。动态弯液面蚀刻处理控制器可根据反馈自动修改动态弯液面蚀刻处理配方的至少一个方面。动态弯液面蚀刻处理控制器可相对衬底表面移动动态弯液面。监测动态弯液面蚀刻处理也可包括用计量传感器扫描衬底表面。计量传感器可以被包括在动态弯液面中。计量传感器也可映射不均匀性。另一实施例提供形成半导体器件的方法。该方法包括接收构图的半导体衬底。半导体衬底具有填充图形中的多个部件的导电互连材料。导电互连材料具有过覆盖部分。去除大量过覆盖部分留下具有不均匀性的过覆盖部分的剩余部分。映射不均匀性。开发动态弯液面蚀刻处理配方以校正不均匀性。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以将不均匀性校正为基本平坦化过覆盖部分的剩余部分。而且另一实施例提供形成双镶嵌互连结构的方法。该方法包括接收双镶嵌构图的半导体衬底。半导体衬底，具有填充双镶嵌图形中的一或多个部件的导电互连材料。导电互连材料具有具有不均匀性的过覆盖部分。在过覆盖部分上形成附加层，基本平坦地形成附加层。蚀刻附加层和至少部分过覆盖部分以去除大量过覆盖部分，基本完全地去除附加层。过覆盖部分的剩余部分具有不均匀性。映射不均匀性。开发动态弯液面蚀刻处理配方以校正不均匀性。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以将不均匀性校正为基本平坦化过覆盖部分的剩余部分。应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理可包括监测动态弯液面蚀刻处理并向动态弯液面蚀刻处理控制器提供反馈。监测动态弯液面蚀刻处理也可以包括用计量传感器扫描衬底表面。计量传感器可以包括在动态弯液面中。本专利技术提供最小化机械应力同时基本消除局部不均匀性的优点。由于接下来的邻近蚀刻处理可精确补偿任何CMP的不平坦性(例如，边缘效应、局部或整体的不平坦性，等等)因此明显放宽了CMP平坦度要求从而本专利技术也实现较宽的CMP宽限度。从结合附图、通过本专利技术原理示例说明的下面详细描述，本专利技术的其它方面和优点变得明显。附图说明通过结合下面附图的详细描述更容易理解本专利技术，并且相同的附图标记表示相同的结构元件。图1表示根据本专利技术一个实施例的构图的半导体衬底。图2表示根据本专利技术一个实施例的增加的附加层。图3表示根据本专利技术一个实施例的基本平坦的过覆盖部分。图4A表示根据本专利技术一个实施例的经历了第二蚀刻处理的衬底。图4B表示根据本专利技术一个实施例的经历了阻挡去除处理的衬底。图5是根据本专利技术一个实施例的，执行局部平坦化的方法操作的流程图。图6A-6D表示根据本专利技术一个实施例的，对衬底施加的一系列化学转化和回蚀处理以提高局部均匀性。图7是根据本专利技术一个实施例的对衬底施加的化学转化和回蚀处理以提高局部均匀性的方法操作的流程图。图8是根据本专利技术一个实施例的校正整体不均匀性的方法操作的流程图。图9表示根据本专利技术一个实施例的基本去除的、平坦化的过覆盖部分。图10A描述根据本专利技术一个实施例执行示例的晶片处理操作的邻近头(proximity head)。图10B表示根据本专利技术一个实施例的部分邻近头的顶视图。图11A描述根据本专利技术一个实施例的示例性邻近头。图11B描述根据本专利技术一个实施例的，邻近头和由邻近头形成的弯液面的剖面图。图12表示根据本专利技术一个实施例的晶片处理系统。图13是根据本专利技术一个实施例的，用于提供基本平坦和均匀的过覆盖部分的可选方法操作的流程图。图14表示根据本专利技术一个实施例的晶片处理系统的框图。图15是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平坦化构图的半导体衬底的方法包括：接收具有填充图形中的多个部件的导电互连材料的构图的半导体衬底，导电互连材料具有过覆盖部分；去除大量过覆盖部分，过覆盖部分的剩余部分具有不均匀性；映射不均匀性；开发动态 弯液面蚀刻处理配方以校正不均匀性；以及应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以校正过覆盖部分的剩余部分的不均匀性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-1-30 10/769,4981.一种用于平坦化构图的半导体衬底的方法包括接收具有填充图形中的多个部件的导电互连材料的构图的半导体衬底，导电互连材料具有过覆盖部分；去除大量过覆盖部分，过覆盖部分的剩余部分具有不均匀性；映射不均匀性；开发动态弯液面蚀刻处理配方以校正不均匀性；以及应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理以校正过覆盖部分的剩余部分的不均匀性。2.根据权利要求1的方法，其中去除大量过覆盖部分包括在CMP操作中去除大量过覆盖部分。3.根据权利要求1的方法，其中去除大量过覆盖部分包括在低向下力的CMP操作中去除大量过覆盖部分。4.根据权利要求1的方法，其中去除大量过覆盖部分包括对衬底施加最小的侧应力。5.根据权利要求1的方法，进一步包括，在过覆盖部分上形成附加层，附加层是基本平坦的。6.根据权利要求5的方法，其中去除大量过覆盖部分包括基本完全去除附加层。7.根据权利要求5的方法，其中附加层和过覆盖部分具有基本1:1的蚀刻选择性。8.根据权利要求1的方法，其中应用使用动态弯液面蚀刻处理配方的动态弯液面蚀刻处理包括监测动态弯液面蚀刻处理；以及向动态弯液面蚀刻处理控制器提供反馈。9.根据权利要求8的方法，其中动态弯液面蚀刻处理控制器根据反馈自动修改动态弯液面蚀刻处理配方的至少一个方面。10.根据权利要求8的方法，其中动态弯液面蚀刻处理控制器相对衬底表面移动动态弯液面。11.根据权利要求8的方法，其中监测动态弯液面蚀刻处理包括用计量传感器扫描衬底表面。12.根据权利要求11的方法，其中在动态弯液面中包括计量传感器。13.根据权利要求11的方法，其中计量传感器映射不均匀性。14.根据权利要求1的方法，其中映射不均匀性包括确定衬底的不均匀性轮廓。15.根据权利要求14的方法，其中确定衬底的不均匀轮廓包括确定大量去除处理的不均匀性轮廓模型。16.根据权利要求15的方法，进一步包括优化用于去除大量过覆盖部...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD贝利三世，M瑞夫肯，M克罗立克，P亚德夫，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]