本发明专利技术涉及在等离子体处理系统中检查在基片的第一层形成的接触部的接触孔以确定该接触部是否达到设置在第一层下方的金属层的方法。该方法包括使气体混合物流入等离子体处理系统的等离子体反应器中，该气体混合物包括含氯的气体流。该方法还包括：使来自气体混合物的等离子体放电；以及将该接触部暴露于等离子体。该方法进一步包括：在暴露之后，检测金属氯化物是否存在于该接触孔中。
【技术实现步骤摘要】
一般而言，本专利技术涉及基片制造技术，尤其是，本专利技术涉及在等离子体处理系统中用于检查接触孔的方法和装置。
技术介绍
在基片的处理过程中，例如半导体基片或玻璃板(如在平板显示器制造中使用的半导体基片或玻璃板)经常采用等离子体。例如作为基片处理的一部分，将基片分成多个小片(die)、或矩形区域，其每一个都将变成一个集成电路。然后在一系列步骤中对基片进行处理，其中选择性地除去(蚀刻)和沉积一些材料用以在其上形成电气元件。在典型的等离子体处理中，在蚀刻之前，用硬化乳胶的薄膜(即，如光致抗蚀剂掩模)涂布基片。然后选择性地除去硬化乳胶的区域，使下层的元件暴露出来。然后将基片放置在等离子体处理室中的基片支撑结构上，其包括单极或双极电极，称作卡盘或基座。然后适当的蚀刻剂源流入处理室中并被放电以形成等离子体，从而蚀刻基片的暴露区域。现参照图1，其示出了等离子体处理系统组件的简化示意图。通常，一组适宜的气体从气体分配系统122通过入口108流入室102中。随后可以将这些等离子体处理气体电离以形成等离子体110，以便处理(例如蚀刻或沉积)基片114(如半导体基片或玻璃板)的暴露区域，其用在静电卡盘116上的边缘环115进行定位。此外，衬垫117在等离子体和等离子体处理室之间提供热屏，并帮助优化在基片114上的等离子体110。气体分配系统122通常是由包含等离子体处理气体(例如C4F8、C4F6、CHF3、CH2F3、CF4、HBr、CH3F、C2F4、N2、O2、Ar、Xe、He、H2、NH3、SF6、BCl3、Cl2、WF6等)的压缩气筒124a-f组成的。压缩气筒124a-f可以用提供局部排气通风的外壳128进一步加以保护。质量流量控制器126a-f通常是整装设备(由传感器、控制阀、以及控制和信号处理电子仪器组成的)，其通常用于半导体工业来测量和调节到等离子体处理系统中的气体的质量流量。注入器109将作为气溶胶的等离子体处理气体124引入室102中。通过介电窗104使感应线圈131与等离子体分开，并通常在等离子体处理气体中诱导时改变电流用以产生等离子体110。介电窗既保护感应线圈免受等离子体110的影响，又允许产生的RF场透入等离子体处理室中。在导线130a-b处进一步耦合于感应线圈131的是匹配网络132，其可以进一步耦合于RF发生器138。匹配网络132设法使RF发生器138(其通常是在13.56MHz和50欧姆的条件下进行操作的)的阻抗匹配于等离子体110的阻抗。通常，将某种类型的冷却系统结合于卡盘以便一旦在等离子体被点火之后即可达到热平衡。冷却系统本身通常包括冷却器，其通过卡盘内的空腔泵送冷却剂，并泵送在卡盘和基片之间的氦气。除了除去产生的热量以外，氦气还允许冷却系统快速控制热散逸。也就是说，增加氦气压力接着也就增加了传热速率。大多数等离子体处理系统还通过复杂的包括操作软件程序的计算机加以控制。在典型的操作环境中，制造过程参数(例如电压、气流混合、气体流速、压力等)通常是为特定的等离子体处理系统和特定的制法(recipe)而设置的。在常见的称作双嵌入式的基片制造方法中，介质层是通过将通路孔或插孔充满的导电插头来进行电连接的。通常，孔形成在介质层中，其通常衬有TaN或TiN阻挡层，然后用一组导电材料(例如铝(Al)、铜(Cu)等)来充满，其允许在两组导电图样之间进行电接触。这在基片上的两个激活区(如源域/漏极域)之间建立起电接触。在介质层表面上的多余导电材料通常是通过化学机械抛光(CMP)除去的。然后沉积氮化硅覆盖层用以覆盖铜。通常有三种常用的用于制造双嵌入式基片的方法通路第一方法(via-first)、沟槽第一方法(trench-first)、以及自对准方法(self-align)。在通路第一方法的一个实例中，首先用光致抗蚀剂涂布基片，然后通过平版印刷使通路图样化。接着，进行各向异性蚀刻贯穿表面覆盖材料并向下蚀刻通过基片的低k层(low-k layer)，然后在氮化硅阻挡层上中止，刚好在下面的金属层的上方。接着，将通路光致抗蚀剂层剥去，并且施加沟槽光致抗蚀剂和通过平版印刷来进行图样化。一般而言，一些光致抗蚀剂将残留在通路的底部，或通路可以由有机ARC插头来覆盖，以便在沟槽蚀刻过程中防止下部通路被过度蚀刻。然后进行第二各向异性蚀刻贯穿表面覆盖材料并向下蚀刻低k材料至所希望的深度。此蚀刻形成沟槽。然后剥去光致抗蚀剂并用非常软的低能蚀刻来打开在通路底部的氮化硅阻挡层，其中低能蚀刻将不会引起下面的铜溅射进入通路。如上所述，沟槽和通路充满导电材料(例如铝(Al)、铜(Cu)等)并通过化学机械抛光(CMP)来进行抛光。一种可选替代的方法是沟槽第一方法。在一个实例中，用光致抗蚀剂涂布基片并施加以沟槽平版印刷图样。然后进行各向异性干蚀刻贯穿表面硬掩模(典型地，其仍为SiN、TiN或TaN)，接着剥去光致抗蚀剂。将另一种光致抗蚀剂施加于沟槽硬掩模的上方，然后通过平版印刷使通路形成图样。然后进行第二各向异性蚀刻贯穿覆盖层并部分地向下蚀刻进入低k材料。此蚀刻形成部分通路。然后在具有硬掩模的通路上方的沟槽剥去光致抗蚀剂。然后进行沟槽蚀刻贯穿覆盖层并部分地向下蚀刻低k材料至所希望的深度。此蚀刻还清理通路孔，同时中止于位于通路底部的最后的阻挡层上。然后用特定的蚀刻来打开底部阻挡层。第三种方法是自对准方法。此方法结合氧化物蚀刻步骤，但需要两个分开的用介入(intervening)氮化物掩模的ILD(层间电介质)沉积步骤和蚀刻步骤。下部(通路)电介质是用氮化物蚀刻中止在顶部和底部的沉积。对顶部氮化物进行掩蔽和蚀刻以形成通路硬掩模。这需要特定的氮化物蚀刻方法。然后进行顶部(线)电介质的沉积。最后，将沟槽掩模对准已被蚀刻在氮化物中的通路孔，然后用一个蚀刻步骤蚀刻在两个氧化物层中的沟槽和通路。为了便于讨论，图2A图示了叠层的理想化的剖视图，其表示在平版印刷步骤之前典型的半导体IC的各层。在随后的讨论中，术语如“上方”和“下方”，在本文中其可以用来讨论层之间的空间关系，可以但不必总是表示所涉及到的层之间的直接接触。应当注意到，在示出层的上方、下方或之间可以存在其他另外的层。另外，并不是所有的示出层必须存在，一些或所有的示出层可以用其他不同层来代替。在叠层的底部，示出了层208，其包括半导体如SiO2。在层208的上方设置有阻挡层204，其通常包括氮化物或碳化物(SiN或SiC)。双嵌入式基片进一步包括一组包括M1 209a-b在内的金属层，其通常包括铝或铜。在阻挡层204上方设置有中间电介质(IMD)层206(如珊瑚(Coral)等)，其包括低k材料(如SiOC等)。在IMD层206的上方，可以放置覆盖层203，其通常包括SiO2。在覆盖层203的上方可以设置沟槽掩模层202，其通常包括TiN、SiN、TaN或TEOS。图2B示出了在进一步加入光致抗蚀剂层220和BARC层222之后图2A的叠层的有些理想化的剖视图。图2C示出了在通过平版印刷术处理光致抗蚀剂层220和BARC层222之后图2B的叠层的有些理想化的剖视图。在该实施例中，用一组沟槽214a-b形成光致抗蚀剂掩模图样。图2D示出了图2C的叠层的剖视图，其是在等离子体系统中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在等离子体处理系统中检查在基片的第一层形成的接触部的接触孔以确定所述接触部是否达到设置在所述第一层下方的金属层的方法，包括：使气体混合物流入所述等离子体处理系统的等离子体反应器中，所述气体混合物包括含氯的气体流；使来自所 述气体混合物的等离子体放电；将所述接触部暴露于所述等离子体中；以及在所述暴露之后，检测金属氯化物是否存在于所述接触孔中。
【技术特征摘要】
US 2004-3-30 10/813,9131.一种在等离子体处理系统中检查在基片的第一层形成的接触部的接触孔以确定所述接触部是否达到设置在所述第一层下方的金属层的方法，包括使气体混合物流入所述等离子体处理系统的等离子体反应器中，所述气体混合物包括含氯的气体流；使来自所述气体混合物的等离子体放电；将所述接触部暴露于所述等离子体中；以及在所述暴露之后，检测金属氯化物是否存在于所述接触孔中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括利用显微镜观测所述金属氯化物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述检测包括利用自上而下的SEM技术观测所述金属氯化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是Cl2。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是BCl3。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是CH3Cl。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是CHF2Cl。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是HCl。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是HBr。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是Br2。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是CuCl2。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体是CuxCly，其中x和y是整数。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属组基本上由Cu组成。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属组基本上由Al组成。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体流优选为所述气体混合物总流量的约1％和100％之间。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体流优选为所述气体混合物总流量的约10％和80％之间。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述含氯的气体流最优选为所述气体混合物总流量的约50％。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体处理系统采用约2MHz的偏压动力装置。19.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体处理系统采用约27MHz的RF动力装置。20.根据权利要求1所述的方法，其中所述等离子体处理系统采用约60MHz的RF动...
【专利技术属性】
技术研发人员：金智洙，李相现，姜世安，比内沃斯哈姆，严必明，礼萨萨贾迪，彼得K勒文哈德特，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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