具有热内表面的小体积处理室制造技术

一种处理基板的系统及方法包括将基板装载到等离子体室中和将等离子体室的压力设定为预定压力设定值。限定等离于体区的多个内表面被加热到大于约２００℃的处理温度。处理气体被注入等离子体区内，以形成等离子体，且基板被处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及蚀刻半导体基板，更具体地涉及等离子体蚀刻半导体基板的系统及方法。
技术介绍
一般而言，集成电路器件(呈半导体基板和晶片形式)的制造包括等离子体蚀刻室的使用。等离子体蚀刻室能在蚀刻如由光致抗蚀剂掩模限定的基板上的选择的层。等离子体蚀刻室被配置为接收处理气体(即，蚀刻化学物质)，同时射频(RF)功率被应用于等离子体蚀刻室的一个或多个电极。也为特定工艺控制等离子体蚀刻室内的压力。在将想要的RF功率应用于电极时，激活室中的处理气体，以便产生等离子体。等离子体因而被配置为进行半导体晶片的选择层的想要的蚀刻。低挥发性副产物在某些现有技术等离子体蚀刻工艺中产生。例如，在使用含氯气体(例如，Cl2和HCl)的铜蚀刻工艺中，副产物是CuClx。CuClx在室温时是不挥发的。低挥发性副产物通常冷凝在室壁上。最终，副产物积累到一定厚度。积累的副产物接着开始从室壁“剥落”，因此变成显著的颗粒源。颗粒可污染在室中被蚀刻的基板。意识到等离子蚀刻室的内表面暴露于等离子体，常常将该室设计为允许简单的衬套部(例如，盘、环、柱形)的使用。由于这些衬套部被配置为将等离子体限制在正在被处理的基板上，所以这些衬套部连续暴露并被正在处理的等离子体攻击。由于这种暴露，这些衬套部最终腐蚀或聚集，产生聚合物结垢现象，这要求更换或彻底的清洗。然而，对于实际成本和清洗和更换所需要的失去的生产时间而言，这些衬套部的清洗和/或更换成本可变得非常昂贵。鉴于上述，需要一种大体消除由于等离子体蚀刻室的壁上副产物聚集造成颗粒污染的系统和方法。
技术实现思路
广言之，本专利技术通过提供一种用于处理基板的改良系统满足这些需要。应理解，本专利技术可以多种方式(包括工艺、设备、系统、计算机可读介质或装置)实现。一个实施例包括处理基板的方法。该方法包括将基板装载到等离子体室中和将等离子体室的压力设定为预定压力设定值。限定等离子体区的多个内表面被加热到处理温度。处理气体被注入等离子体区内，以形成等离子体并处理基板。处理温度可大于约200度(例如，在约200℃和约400℃之间，或更高的温度)。所述方法进一步包括通过冷收集器从等离子体区吸走副产物蒸汽，以在冷收集器中冷凝副产物蒸汽。冷收集器具有比处理温度低至少约50℃的温度。处理基板可包括蚀刻基板。处理基板也可包括在基板上蚀刻铜膜。加热限定等离子体区的内表面至处理温度可包括使基板的表面保持在足以使得副产物蒸汽冷凝在基板表面上的第二温度，以在基板上沉积膜。第二温度比处理温度低至少约50℃。预定压力设定值小于大气压力。预定压力设定值在约1毫托和约500毫托的范围内。等离子体室是小体积等离子体室。小体积等离子体室包括第一电极。第一电极形成用于支承基板的吸盘。也可包括第二电极。第二电极是多个内表面的一个。第一和第二电极隔开预定距离。预定距离在约0.5cm和约5cm之间的范围内。小体积等离子体室包括热衬垫，其中热衬垫形成多个内表面的部分。处理基板包括无应力平面化，其中将基板图案化，具有填充图案中的多个特征的传导互连材料。传导互连材料包括具有至少一个不均匀度的覆盖层部分。无应力平面化包括将覆盖层部分平面化，覆盖层部分平面化包括将附加层沉积在覆盖层部分上；及将所述附加层和覆盖层部分平面化，所述附加层在平面化工艺中大体被完全去除。另一实施例提供了一种包括第一电极的小体积等离子体室，所述第一电极形成用于支承基板的吸盘。还包括第二电极。第二电极大体平行于第一电极设置。第一电极和第二电极隔开预定距离。也包括热衬垫。热衬垫和第二电极形成限定等离子体区的几个内表面的部分。小体积等离子体室也可包括冷收集器。所述冷收集器比限定等离子体区的多个内表面充分冷，以大体使得副产物蒸汽在冷收集器中冷凝。所述冷收集器通过通道连接至等离子体区。另一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，所述方法包括将图案化的基板装载到等离子体室中。所述基板具有填充图案中的多个特征的传导互连材料。所述传导互连材料包括具有至少一个不均匀度的覆盖层部分。所述等离子体室的压力被设定为预定压力设定值。限定等离子体区的多个内表面被加热到大于约200℃的处理温度。处理气体被注入所述等离子体区内，以形成等离子体。处理所述基板，包括在所述覆盖层部分上形成附加层；及将所述附加层和所述覆盖层部分平面化。所述附加层在所述平面化工艺中大体被完全去除。通过冷收集器从等离子体区吸走副产物蒸汽，以在所述冷收集器中冷凝所述副产物蒸汽。传导互连材料包括铜。本专利技术提供了一种具有多个内表面的小体积等离子体室，其中这些内表面能被大体均匀地加热到处理温度，以确保副产物蒸汽(特别是具有低挥发性的副产物蒸汽)不会冷凝在内表面上，从而不会形成颗粒污染源。并且，副产物蒸汽被从等离子体区吸走，并通过副产物蒸汽可冷凝的冷收集器。冷收集器被充分地物理隔离，从而大体防止由冷凝的副产物蒸汽形成的颗粒迁移到正在被处理的基板。本专利技术提供了大体上使颗粒产生和所形成的基板污染最小的优点。这通过大体消除等离子体化学物质在等离子体室的内表面上的冷凝实现。在与等离子体区至少部分物理隔离的冷收集器中进行冷凝。根据下面结合例示本专利技术的原理的附图做出的详细描述，本专利技术的其它方面和优点将变得显然。附图说明根据以下结合附图给出的详细描述，将容易理解本专利技术，并且相同参考标号表示相似的结构元件。图1A示出根据本专利技术的一个实施例的小体积等离子体蚀刻处理室的侧视图。图1B是根据本专利技术的一个实施例用于在上述等离子体室中蚀刻基板的方法操作的流程图；图2A示出根据本专利技术的一个实施例的在双镶嵌工艺中的图案化的半导体基板。图2B示出根据本专利技术的一个实施例添加的附加层。图3示出根据本专利技术一个实施例的大体平坦的覆盖层部分。图4A示出根据本专利技术的一个实施例已经经历第二蚀刻工艺的基板。图4B示出根据本专利技术的一个实施例已经经历隔层去除工艺的基板。图5是根据本专利技术的一个实施例执行局部平面化的方法操作的流程图。图6A-6D示出根据本专利技术的一个实施例应用于基板以提高局部均匀度的化学转化和回蚀工艺的顺序。图7是根据本专利技术的一个实施例应用于基板以提高局部均匀度的化学转化和回蚀工艺的方法操作的流程图。图8是根据本专利技术的一个实施例纠正全局不均匀度的方法操作的流程图。图9示出根据本专利技术的一个实施例的大体去除的平面化的覆盖层部分。具体实施例方式现在将描述用于在基板上执行等离子体蚀刻工艺的改进系统和方法的几个示范性实施例。对本领域的技术人员来说显然的是，没有这里阐述的具体细节的一些或全部也可实施本专利技术。一个实施例提供了一种体积较小的包括电容耦合RF源的等离子体蚀刻室。小体积等离子体蚀刻室的内表面面积足够小，使得内表面面积容易被加热到高温(例如，大于约200℃)。所述高温足以大体防止低挥发性副产物在内表面上冷凝。电容耦合RF等离子体蚀刻室使用之间有窄间隙的平行板。平行板形成顶部和底部电极，同时基板位于底部电极上，且顶部电极非常靠近基板的表面。在此构造中，顶部和底部电极形成内表面区域的大部分。图1A示出根据本专利技术的一个实施例的小体积等离子体蚀刻处理室100的侧视图。正在被处理的基板108被夹到也充当底部电极的被加热的吸盘102。吸盘102也可是静电吸盘。聚焦环122也可包括在底部电极中。处理气体从气体源通过入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理基板的方法，包括：将基板装载到等离子体室中；将所述等离子体室的压力设定为预定压力设定值；加热限定等离子体区的多个内表面到大于约２００℃的处理温度；将处理气体注入所述等离子体区内，以形成等离子体；及 处理所述基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD拜利三世，T倪，
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]