[发明专利]利用含氢自由基清洁自生氧化物的方法和设备

说明书

本申请是提交于2004年2月12日，申请号为200480007358.1，题为“利用含氢自由基清洁自生氧化物的方法和设备”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明是有关于一种基材清洁设备及一种用以清洗基材上沉积物的方法。

背景技术

在基材(例如半导体或显示器)工艺中，材料是沉积在基材上并经蚀刻以形成多个具导电性的导线、接触点、以及通孔。例如，使一含金属的导体在一基材上沉积；在该导体上形成一抗蚀图案；浸蚀该导体以形成多条导线；然后在经蚀刻的多条该导线上沉积一层介电层而成为有多条导线的一导电性图案。该介电层可再经过蚀刻以形成多个接触孔或多个通孔，分别露出其下层含金属的导体材料或其它基材区域。然后将导电材料沉积在多个蚀刻孔内以便与下层的导体呈电性连接。例如，在形成一含铜导线时，其介电层可经过蚀刻形成多个接触孔而露出下层的铜导体材料。然后可在外露的铜导体材料以及多个接触孔的表面上沉积一层薄的铜种晶层以协助后续的铜电镀工艺(至少填充一部份接触孔)。

然而，此含金属的导体材料可包含多种在进行后续处理步骤之前须先加以清洗的沉积材料。例如，此类沉积材料可包含在中间处理步骤中当导体外露在氧气物种下时所形成的自身氧化物膜。在剥除抗蚀剂的过程中，因使用含氧气体等离子剥除残余的抗蚀剂，所以常常形成自身氧化物膜。在多个不同的处理室之间(例如于浸蚀、剥除以及清洁处理步骤之间)运送基材时亦会形成自身氧化物。自身氧化物膜并非所要的，因为它会使此导体外露的表面与随后于其上所沉积的导电材料之间的接触面电阻增加。此多种的沉积物亦可包含从先前多道处理步骤中残留的其它多种工艺沉积物，例如含碳的、含硅的、含氟的以及含氮的残余物。此沉积物亦非所要的，因为它对于多个该导电材料在外露的导体表面上沉积有不良影响，例如在外露的多个材料与被沉积的多个材料之间的接口形成多个空隙或其它不规则分配。

在外露的导体表面上进行导电材料的沉积之前，可先进行前置清洗程序从含金属的导体中移除自身氧化物膜。在典型的前置清程序中，其含金属的导体的外露表面是以氩等离子清洗，其是以经激发的氩离子轰击基材造成喷溅而除去其膜。然而，激发离子时应施用的正确能量很难决定。若离子能量过剩，喷溅会扩及到下层的金属；若能量太低，则仍会有膜残留在该基材上。亦可使用一经激发的还原性气体(例如氢)清洗膜，经激发的还原性气体是与膜进行化学反应以减低该膜内的氧化物而形成挥发性的羟基和水蒸汽，例如美国专利第6,346,480号(颁给Cohen等人)所述，全文在此亦并入参考文献。然而，此还原剂对周围的材料亦有不良的化学效应，例如，此氢物种可与外露的该金属进行化学反应形成多个金属氢化物，其对多个该外露部份的导电性亦有不良影响。

习见的清洁方法尤其不适于清洗被低-k(低介电常数)材料(例如BlackDiamond^TM，低-k硅氧碳化物，由Applied Materials，Inc.，Santa Clara，California制作)围绕的含金属的表面。在该清洁方法中，其清洁气体在与低-k材料反应后会改变他们的介电值。例如，使用多种清洁气体组合物(例如O₂、O₂/N₂、O₂/H₂O、O₂/N₂/H₂O、O₂/CF₄以及O₂/CF₄/H₂O)的习见清洁处理方法会使低-k介电材料的k值增加，从k值约2.7增高至k值约4.0，该k值与氧化硅的k值相同。在此类清洁方法中，一般相信会有多个低-k材料特别(至少部份地)容易受损，因为在此类方法中产生的离子，尤其是较“轻”的离子，例如氢和氦离子，会深深的穿透该低-k材料并损及其层构造。半导体器件中较常使用低-k介电材质以改善其效能和速度，所以须要发展一种既可有效清洁此类基材又不会对介电常数值造成不利影响的方法。

据此，须要能使内含金属的材料在一干净的导电表面上沉积，而不会在表面上形成自身氧化物或其它污染物的沉积物。亦须要一种既能清洁导体又不会对周围材料有不良影响的方法。例如，须要能清洗含金属的导体上的自身氧化物膜，又不会使环绕在基材周围的低-k介电材料的k值改变。

发明内容