电介质膜处理方法技术

一种用于在蚀刻操作后清洁衬底表面的方法和系统包括确定与该衬底表面有关的多个工艺参数。该工艺参数限定与该衬底表面有关的特性比如待清洁的衬底表面、待除去的污染物、在该衬底上形成的特征以及在制造操作中使用的化学品。根据该工艺参数确定多个施加化学物质。该多个施加化学物质包括具有第一不相溶液体与第二不相溶液体结合起来并有分布于该第一不相溶液体中的固体微粒的乳剂的第一施加化学物质。包括该第一施加化学物质的该多个施加化学物质被施加到该衬底表面从而通过从该衬底表面基本上除去该微粒和聚合物残留污染物同时保持该特征和该低k电介质材料（特征通过该材料形成）的特性而增强该清洁工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及半导体衬底处理，尤其涉及蚀刻操作后清洁衬底表面的方法。
技术介绍
半导体器件是通过各种制造操作得到的。这些制造操作在半导体晶圆(晶圆或衬底)上限定多个特征，这些特征跨越多个层次。在基础层次上，限定具有扩散区的多个晶体管器件。在后续层次上，使用金属连线的互连(interconnections)被限定并被电气连接于下面的晶体管器件，从而形成半导体器件，比如集成电路(1C)、存储单元等等。低k电介质 材料被用于分开并隔离这些特征和其它的层以获得能充分工作的半导体器件。为了在各特征之间提供更好的隔离并进一步减少耦合电容和功率消耗，通过引入毛孔(pores)并通过用化学品(比如碳或氟)进行掺杂而进一步减少所用的低k电介质材料的介电常数。所产生的极低k电介质材料是良好的隔离物，使用更少的电力并带来更小的耦合电容。在各种制造操作过程中，该衬底被暴露于各种污染物。各制造操作中使用的、该衬底暴露于其中的任何材料或化学品是潜在的污染源。各制造操作中使用的化学品，比如工艺气体、蚀刻化学品、沉积化学品等在该衬底表面上留下沉积物，作为微粒或聚合物残留污染物。该微粒污染物的尺寸是在该衬底上制造的特征的临界尺寸(critical dimensions)的量级上。在制造过程中，这些污染物卡到难以到达的区域中，比如围绕精细特征的沟槽中。传统的清洁工艺使用机械清洁法以清洁掉表面上的这些微粒和聚合物残留污染物。然而，随着走向更小的特征尺寸的技术进步，使用机械清洁工艺清洁该表面变得非常有挑战性，因为精细的特征很容易被损害。如果污染物没有被合适地除去，这些污染物邻近区域中的特征有可能变得无法工作。除去这种小污染物而不对该晶圆上的特征或低k材料带来负面影响是非常有挑战性的。而且，隔离特征中使用的极低k电介质材料带来了新的挑战，因为该材料的各种性质，比如机械强度、热稳定性和对不同衬底层的粘着性等等，有时候会被妥协。当该极低k电介质材料暴露于各种制造操作的苛刻条件下时，该电介质材料可能被工艺化学品和/或被该制造工艺物理或化学损害。该损害可能是由于紧紧毗邻各特征并暴露于工艺化学品的一部分该极低k电介质材料的碳含量的耗尽。碳的耗尽导致电介质膜层中介电常数的增力口。在剥离操作过程中，例如，用于剥离特征附近的碳基(carbon based)光阻层的剥离等离子体可能通过耗尽来自该低k材料的碳而损害暴露于该剥离等离子体的该低k材料。该低k材料中的碳耗尽导致对电容耦合起作用的该低k电介质膜层中的介电常数的增加。因此，通过除去或修复受损的低k电介质膜层(特征通过这些低k电介质膜层形成)而基本上恢复该低k电介质膜层的特性从而保持各特征的功能性以及各集成电路器件的功能性是必要的。而且，用金属作为集成电路生产中的导电材料已经很长时间了。目前，在前端使用钨以与各晶体管接触，同时铝和铜是连线互连的后端的优选金属。这些金属是很有化学活性的，有可能与周围环境中的湿气和氧以及施加到该表面的其它工艺化学品发生化学反应，导致金属锈蚀。金属锈蚀会对制成的器件的电气完整性造成负面影响，这迫使工艺流程过程中的金属钝化。从上文可以清楚看出，一种最理想的清洁方法应当能够执行上面列出的各种功能，即，微粒除去、聚合物残留除去、受损低k除去和修复以及金属钝化。在这种背景下，本专利技术的实施方式出现了。
技术实现思路
通过提供用于处理蚀刻操作后的衬底表面的改进的清洁方法，本专利技术满足了该需要，该方法提供多种功能，包括微粒除去、聚合物残留除去、受损低k除去和修复以及金属钝化。应当看出，本专利技术可以以多种方式实施，包括装置和方法。下面描述本专利技术的一些创新性实施方式。在一个实施方式中，公开一种用于在蚀刻操作后清洁衬底表面的方法。该方法包括确定与该衬底表面有关的多个工艺参数。这些工艺参数限定与该衬底表面有关的特性比如待清洁的衬底表面、待除去的污染物、在该衬底上形成的特征以及在制造操作(比如蚀亥IJ)中使用的化学品。根据工艺参数和工艺需求的评估，可以确定施加化学物质并序贯或同时施加。为了除去微粒，该施加化学物质包括具有第一不相溶液体与第二不相溶液体结合起来的乳剂。该第二不相溶液体形成多个散布于该第一不相溶液体内的液滴。该乳剂进一步包括分布于该第一不相溶液体内的固体微粒。为了除去聚合物残留，该施加化学物质包含能够膨胀并协助除去聚合物残留的有机溶剂。为了除去受损低k，该施加化学物质包含氧化硅蚀刻剂。为了修复受损低k，该施加化学物质包含活性硅化合物。为了钝化金属，该施加化学物质包含极性功能团以与金属表面相互作用。然后将所确定的施加化学物质施加到该衬底表面从而结合的化学物质通过序贯从该衬底表面除去该微粒和聚合物残留污染物同时保持该特征和该低k电介质材料(特征通过该材料形成)的特性而增强该清洁工艺。在本专利技术的另一个实施方式中，公开一种用于在蚀刻操作后清洁衬底表面的系统。该系统包括衬底支撑装置以接收、支撑和传送该衬底穿过该系统，还包括化学品输送机构以在清洁操作过程中向该衬底表面输送多个施加化学品，其中至少一个施加化学品是具有第二不相溶液体和固体微粒的第一不相溶液体的乳剂，该第二不相溶液体作为液滴散布在该第一不相溶液体中，该固体微粒分布于该第一不相溶液体中。该化学品输送机构包括多个被配置为向该衬底表面输送和除去合适的施加化学物质的进口端口和出口端口。足量的合适施加化学物质被施加到该衬底表面从而该施加化学物质基本上与该污染物相互作用，并有效将其除去。因此，该多个施加化学物质被用于增强该清洁操作，带来基本上清洁的衬底。通过下面结合附图进行的详细说明，本专利技术的其他方面和优点会变得更加显而易见，其中附图是用本专利技术的示例的方式进行描绘的。附图说明参考下面的描述，并结合附图，可以最好的理解本专利技术。这些图不应当被认为是将本专利技术限制于这些优选实施方式，而只是为了说明和理解。图I是依照本专利技术的一个实施方式，具有各种污染物和对该低k电介质材料的损害的衬底的横截面示意图。图2描绘了，依照本专利技术的一个实施方式，用于从衬底表面除去微粒污染物的乳剂化学品的物理示意图。图2A和2B描绘了，依照本专利技术的一个实施方式，该乳剂化学品在从该衬底表面除去微粒污染物中的作用过程(functioning)。图3A描绘了受损低k电介质膜层的横截面视图，而图3B描绘了，在本专利技术的一个实施方式中，从该衬底表面除去该受损低k电介质膜层之后该衬底的横截面视图。 图4描绘了，根据本专利技术的一个实施方式，从该衬底表面除去微粒污染物时使用的施加器的横截面示意图。图5描绘了，在本专利技术的一个实施方式中，在修复受损低k电介质膜时使用的、图4中描绘的施加器的一个实施方式。图6描绘了，在本专利技术的一个实施方式中，修复受损低k电介质膜时使用的、图4和图5中描绘的施加器的一个替代实施方式。图7描绘了，根据本专利技术的一个实施方式，具有在清洁衬底表面时使用的多个施加器的清洁室的横截面示意图。图8表示，在本专利技术的一个实施方式中，涉及衬底表面的清洁的各操作的流程图。具体实施例方式现在将描述用于更好地有效地清洁衬底表面的一些实施方式。然而，对于本领域的技术人员来说，显然，本专利技术没有这些具体细节中的一些或全部仍然可以实现。在其它情况下，没有详细地描述熟知的处理操作以免不必要地模糊本专利技术。传统方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在蚀刻操作后清洁衬底表面的系统，包含：被配置为接收、支撑和传送该衬底的衬底支撑装置；以及具有多个被配置为向该衬底表面输送和除去多个施加化学物质的进口端口和出口端口的化学品输送机构，其中在清洁过程中适当的施加化学物质与微粒和聚合物残留污染物相互作用并将该微粒和聚合物残留污染物从该衬底表面除去，同时保持特征的功能性和围绕该衬底表面上的该特征形成的低k电介质材料的低k特性。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尹秀敏，朱吉，约翰·M·德拉里奥斯，马克·威尔考克森，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：