使用等离子体与固态源的组合的蚀刻金属工艺的制作方法
【专利说明】使用等离子体与固态源的组合的蚀刻金属工艺
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求享有于2013年10月7日所提交的名称为"APPARATUS FOR ETCHING SUBSTRATES PRODUCING NON-VOLATILE BYPRODUCTS USING COMBINATION OF PLASMA AND LED SOURCES"的临时申请第61/887,830号；及2013年10月3日所提交的名称为"L抓BAWD OPTICAL SOURCE COUPLED WITH PLASMA S0URC护的临时申请第61/886,521 号；及2014年5 月 29 日所提交的名称为'中R0CESS FOR ETCHING METAL USING A COMBINATION OF PLASMA AND S化ID STATE SOURCES"的非临时申请第14/290,861号的优先权，通过引用将运些申请 的整体内容并入本文。
【背景技术】
[0003] 在半导体装置中使用诸如铜和钻之类的金属作为导电性互连材料是有利的，因为 运些金属能实现高导电性及电路速度。另一方面，此类金属难W图案化。因此，使用镶嵌法 (damascene)和双镶嵌法处理技术形成迄今仍为优越的铜互连引线，从而在基板(诸如用于 形成半导体装置的半导体基板)上的电介质层中形成开口。将铜沉积在电介质层上并沉积 在开口内。抛光/平坦化从电介质上方移除铜，留下嵌入开口内的铜。W此方式，光刻的负担 从铜转移至更易控制的电介质层。嵌入的铜包括上表面，所述上表面基本上与其中形成有 铜的经图案化的电介质层的顶表面共面。
[0004] 减法式金属蚀刻（sub化active metal etching)为镶嵌法工艺流程的替代方案。 沉积邻接的金属层，并接着图案化所述金属层W形成水平的电性互连。被用来进行减法式 金属蚀刻的一个工艺使用等离子体。等离子体选择性地移除金属，然而，等离子体可能在基 板上W及在处理腔室内再沉积含金属的残留物。此类残留物可为难W移除的，且此类残留 物可能对半导体装置和腔室具有有害的影响。
【发明内容】
[0005] 描述了从基板W及从蚀刻处理腔室的内表面移除蚀刻残留物的方法。等离子体处 理将基板上的金属转换为金属副产物，金属副产物沉积于晶片上也沉积于蚀刻处理腔室的 内表面上。使用发光二极管在相对低溫下脱附（desorb)金属副产物，使金属副产物可从基 板和蚀刻处理腔室被移除。
[0006] 为了更好地理解本发明的性质和优点，应参照W下说明书和附图。然而，应理解 到，各图仅为了说明的目的而提供，且不意在限定为对本发明的范围的限制。
【附图说明】
[0007] 图1为根据某些实施方式的用于从基板移除金属的示例性方法；
[000引图2为根据某些实施方式的示例性基板处理系统；
[0009] 图3为根据某些实施方式的用于基板处理系统的脉冲式处理顺序的实例；
[0010] 图4为蚀刻处理腔室的示意图，所述蚀刻处理腔室可用于执行根据某些实施方式 的工艺；
[0011] 图5为示例性多腔室基板处理系统的示意性顶视图，所述示例性多腔室基板处理 系统可用于执行根据某些实施方式的工艺。
[0012] 在附图中，相似的部件和/或特征结构可具有相同的参考标记。此外，同类的多个 部件可通过在参考标记后加上一破折号W及第二标记（该标记区别开类似的部件）加 W区 另IJ。如果在说明书中仅使用第一参考标记，该叙述内容可适用于具有相同第一参考标记(无 论第二参考标记为何)的类似部件的任一者。
【具体实施方式】
[0013] 本发明的某些实施方式设及对半导体装置的制造而言有帮助的方法。尽管本发明 对生产许多种半导体装置有帮助，但本发明的某些实施方式对生产具有金属层的半导体装 置特别有帮助，所述金属层W等离子体工艺进行减法式图案化(sub化actively pattern)， 如下文描述更多细节。然而，应理解到，也可利用此类工艺W减法式图案化非金属层并移除 后续残留物。
[0014] 描述了从基板的表面和从蚀刻处理腔室的内表面移除铜副产物的方法。将具有铜 层的基板安置于腔室中。等离子体处理将铜转换成含铜副产物，含铜副产物沉积于基板和 腔室的内表面上。使用UV能量来脱附(desorb)含铜副产物，使得含铜副产物可从腔室被排 出。
[0015] 为了更好地理解和认识本发明，现请参照图1，其为根据实施方式的示例性铜蚀刻 和铜副产物移除工艺100的流程图。在操作110中，将具有铜层的基板安置于处理腔室中。可 同步或按顺序执行操作120至150。在操作120中，将铜层暴露于自由基蚀刻剂气体。尽管有 数种蚀刻剂气体可供使用，但在某些实施方式中，蚀刻剂气体可包括氯、氨、氧或更复杂的 气体，诸如C2曲0H和被称为六氣乙酷丙酬化exaf luoroacetylacetone)化fac)的CF3C(0) C出C(0)CF3。在某些实施方式中，可单独使用所述气体，而在其它实施方式中可结合和/或连 续地(in series)使用所述气体。在一个实施方式中，可使用含氯气体。在另一实施方式中， 可使用包括氨的气体。在另一实施方式中，可使用含氧气体。在进一步的实施方式中，可同 步使用HC1和C2此气体。在更进一步的实施方式中，使用包括出化的气体。在另一实施方式 中，接着含氯气体之后的是后续含氨气体。在又一实施方式中，同步使用含氯气体和含氨气 体二者。在进一步的实施方式中，使用含氧气体，接着使用含氨气体和含氧气体。在某些实 施方式中，可使用包括HC1及C2此的气体。在一个实施方式中，可使用包括此化的气体，接着 使用hfac气体。在其它实施方式中，蚀刻剂气体可包括面化物、氧化剂和/或氨化物。在某些 实施方式中，可在250摄氏度W下暴露于蚀刻剂气体。在其它实施方式中，可在150摄氏度W 下的溫度进行所述暴露。
[0016] 在操作130中，铜副产物可作为在操作120中的暴露的结果而形成。铜副产物的成 分依据铜层暴露于何种气体而有所变化。在某些实施方式中，铜副产物可包括铜和氯。在其 它实施方式中，铜副产物可包括铜和氨。在进一步的实施方式中，铜副产物可包括铜和氧， 和/或铜和hfac。铜副产物沉积于腔室的内表面上和沉积于基板上。
[0017] 在操作140中，将铜副产物暴露于福射。在某些实施方式中，从具有介于lOnm与 2000皿之间的波长的固态源发射福射。在其它实施方式中，波长可介于60皿与50化m之间。 在一个实施方式中，固态源为led,而在另一实施方式中，固态源为激光二极管。可在不背离 本发明的情况下使用其它固态源或光源。
[0018] 在操作150中，至少某些铜副产物因为暴露于福射的缘故而脱附。更具体地说，至 少某些铜副产物被转化成更具挥发性的物种，所述更具挥发性的物种可被气化并随后从蚀 刻腔室被移除。
[0019] 在某些实施方式中，可在基板暴露于一种或更多种蚀刻剂气体的等离子体流出物 的同时，使一种或更多种铜副产物暴露于福射。在其它实施方式中，在基板暴露于一种或更 多种蚀刻剂气体的等离子体流出物之后，使一种或更多种铜副产物暴露于福射。在进一步 的实施方式中，暴露于等离子体流出物和暴露于福射是持续地W脉冲方式进行的。
[0020] 图2示出了可于实施方式中利用的基板处理系统200的实例。基板处理系统200具 有由一个或更多个腔室壁210所围绕的基板处理区域205。在一个实施方式中，至少一个腔 室210壁为窗口212。基板支撑件215设置于基板处理腔室内，并被配置成于基板处理操作期 间在基板处理区域205中支撑基板220。可使用气体输送系统225将一种或更多种工艺气体 输送至基板处理区域205。感应