[发明专利]用于从基片去除金属氧化物的装置和方法

说明书

本申请是申请号为200680035902.2、申请日为2006年9月22日、发明名称为“用于从基片去除金属氧化物的装置和方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明大体上涉及基片制造技术，尤其是用于从基片去除金属氧化物的装置和方法。

背景技术

在基片（例如，半导体基片或如在平板示出器中使用的玻璃板）处理中，经常使用等离子。例如，作为基片处理的一部分，基片被分为多个模片，或者矩形区域，其每个会成为一个集成电路。然后在一系列的步骤中处理基片，在这些步骤中材料被有选择性地去除（蚀刻）或沉积。在几个纳米的级别上控制晶体管门关键尺寸（CD）是最优先的，因为对目标门长度的每个纳米的偏离可直接影响这些器件的运行速度。

然后，硬化乳胶的区域被有选择地去除，使得下层的部分暴露在外。然后，将基片置于等离子处理室中的基片支撑结构上，该支撑结构包括单极或双极电极，称为卡盘或基架。然后，合适的蚀刻剂气体源流入该室中并且激发形成蚀刻该基片暴露区域的等离子。

铜（Cu）通常被用于互连基片上的微电子电路。但是，在大块Cu（bulk Cu）沉积之前，通常需要某些类型的铜溅射沉积处理，以沉积薄的种子层（约至约）。Cu种子层通常为大块Cu颗粒和膜的形成提供成核位置。即，首先可使用PVD（等离子气相沉积）工艺沉积阻挡层，然后仍可使用PVD工艺沉积Cu种子，以及最后可使用电化学镀法（ECP）沉积其余的大块铜。

通常，ECP包括将基片（带有Cu种子）放置于塑料的基片固定架上。然后阴极利用导电的钢环固定该基片，并将其浸入包括有硫酸（H₂SO₄）、硫酸铜（Cu(SO₄)）和其它添加成分的镀液中。电流从阳极流到该阴极，该阳极是铜板。在该溶液中，Cu(SO₄)分离为铜离子Cu²⁺和硫酸盐离子SO₂^2-。当铜离子被吸引到基片表面时，它们会被吸收在在该铜种子层上。

但是，出现了Cu集成的新的方法以克服电流集成方案的缺口。例如，一种新出现的技术是利用化学Cu镀，其可代替铜种子和/或Cu填充。通常，在下面的阻挡层（例如，Ti、Tin、Ta、TaN、W、WN、Ru，等）被Pd/Sn胶体催化，该Pd/Sn胶体作为用于化学铜沉积的活化剂。活化后，在该催化表面发生Cu的化学沉积。通常，Cu沉积物的覆盖度达到100%，并且通过调节工艺，Pd的吸附量极大地增加。但是，为了确保均一性，该阻挡层必须基本上不含任何金属氧化物，它们会在化学Cu镀工序之前形成。

如通常所知道的那样，去除金属氧化物的相对简单且低成本的方法可以是使用大气压（或高压）等离子射流（APPJ），其通常允许等离子集中在基片的特定位置上，由此最小化对基片上模片的潜在损坏。APPJ设备通常将大量的惰性气体（例如，He，等）与少量反应性气体（例如，H₂、O₂，等）在环形体积（例如，管筒、柱体）中相混合，该环形体积形成于rf-通电电极（沿该源的纵轴）和接地电极之间。然后，所生成的等离子通过由气体流入（influx）（气体流入（gas influent））产生的压力被压出该环形体积（等离子流出（effluent））的一端。可通过调节气体流入压力以及APPJ设备上排出孔的形状和大小来控制该等离子流出的形状和大小。

另外，APPJ可与反应性离子蚀刻（RIE）相结合，用于去除金属氧化物。通常，RIE结合化学和离子处理以从基片去除材料。一般地，等离子中的离子通过撞击基片表面并且破坏在该表面上原子的化学键以使它们更易与该化学处理的分子反应而增强化学处理。当在大气压力条件下运行时，大气压等离子与低压等离子相比往往相对便宜，因为低压等离子需要成熟的泵系统以在接近于真空条件下运行。APPJ设备往往易受到电弧放电影响。