專利名稱：面對等離子的壁的水蒸氣鈍化的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及在制造集成電路的過程中的等離子體清洗。特別地， 本發(fā)明涉及在圖案化蝕刻介電層與沉積之間執(zhí)行的等離子體清洗。
背景技術：
高級集成電路，諸如對45nm節(jié)點構想出來的高級集成電路，將需要 使用超低k介電(電絕緣)材料以用于連接兩層配線之間的層間(interlevel) 介電層。介電常數低于3.9(二氧化硅的介電常數值)的低k材料已經進入商 業(yè)量產。然而，未來將會需要更低的介電常數，例如低于2.5。此材料的一 示例為Black Diamond II (BDII)介電質，其可由美國加州圣大克勞拉市 Applied Materials公司所購得。Li在美國專利申請案No. 2003/0194495 中描述到，此介電材料被表征為碳摻雜的氧化硅(也被稱為碳氧化硅〉，其 具有高于10at。/。的碳百分比。改良物是包括有BDIIx介電質(其被UV硬化 且具有30%的孔隙度〉，以及用電子來硬化的DBIIebeam ( DBII電子束) 介電質。其它含碳的低k介電質是已知的，包括有Silk⑧與Cydotene (苯 環(huán)丁烯)介電材料，其可由Dow Chemical公司獲得。許多這些材料被表征 為有機或聚合介電質。
用來形成層間互連(interlevel interconnect)的一原型結構在

圖1的截 面圖中示出。下介電層10包括形成于其表面的導電部件12。用于高級層 間連接的導電部件12典型地由銅構成，但是類似的幾何結構應用于接觸硅 基板的活性半導體區(qū)域。超低k介電材料的上介電層14被沉積在下介電層 10與導電部件上方?？?6被光刻限定，且被蝕刻穿過上介電層14至導電 部件12。對于用在銅金屬化的典型雙鑲嵌互連，孔16由形成了至導電部 件12的垂直互連的窄的下方通孔與形成了集成電路不同部分之間的水平 互連的寬的上方溝槽所構成。對于雙鑲嵌結構，導電部件12可以是形成在 下介電層10中的被填滿銅的溝槽的一部分。在該孔已經被蝕刻之后，薄的
基本上共形的阻擋層(例如Ta/TaN)通常藉由磁控濺鍍鍍覆至孔16的側壁 上，并鍍覆至上介電層14的場區(qū)域上。然后薄的基本共形的銅晶種層被沉 積在阻擋層上(通常也是藉由磁控濺鍍)。之后，銅被電鍍至16內以及場 區(qū)域上方。最后，化學機械研磨(CMP)被用來去除孔16外面的銅。
光刻蝕刻步驟(甚至在光阻灰化之后)常常將碳或氟碳聚合層18留在 孔16的側壁上，這被有利地用來實現高各向異性蝕刻，但是在蝕刻停止后 會殘留。也會殘余一蝕刻殘余物20于溝槽底部，其是為蝕刻化學的碳、硅 與氟副產物的組合。再者，導電部件12中暴露的銅可能已經氧化成氧化銅。 又，灰化殘余物22傾向于形成在孔16的唇部。若孔16底部的蝕刻殘余 物20與氧化銅沒有在金屬化沉積之前阻擋層沉積以先被去除，蝕刻殘余物 20與氧化銅會增加接觸電阻。聚合覆層18與灰化殘余物22會干擾阻擋層 至介電層14的鍵結，因此阻擋層與銅通孔結構在制造或操作持續(xù)時間會分 層(delaminate)，造成了顯著的可靠性問題。因而，在阻擋層沉積以先去除 殘余物18、 20、 22與氧化銅是有需要的。
就傳統的氧化硅介電質而言，藉由在蝕刻與沉積步驟之間濺鍍蝕刻經 圖案化晶圓以去除殘余物來干式清洗晶圓是普遍的。這樣的濺鍍蝕刻典型 地包括有高能量離子，高能量離子不會較大地影響相對較硬的氧化硅介電 質。然而，低k介電層傾向于相對較軟。所以，濺鍍蝕刻傾向于有害地蝕 刻且劣化低k介電層。較軟的化學蝕刻可以利用被產生在清洗腔室內且鄰 近于晶圓的氧等離子體(即原位等離子體)而被執(zhí)行。對于早期型式的具有 約3.7介電常數k且非多孔性的低k介電質，此清洗過程已經被證明令人 滿意。然而，對于大部分近期的具有約2.5介電常數k與大于10%孔隙度 的超低k膜，原位氧等離子體已經被證明無法令人滿意。所被相信的是， 氧等離子體包括高比例的氧原子，這些氧原子被吸引至負自偏壓，其中該 負自偏壓形成在暴露于等離子體的漂浮體上。接著，氧離子撞擊超低k膜， 且具有足夠能量來破壞超低k膜。因而，此技術已經被開發(fā)成從遠程等離 子體源(remote plasma source, RPS)產生的氧等離子體來清洗經圖案化 晶圓，如同Wood等人于美國專利公開2004/0219789中所揭示的。遠程 產生的等離子體是強調電中性自由基，雖然離子在等離子體抵達處理空間
時會殘留；而原位等離子體是強調被產生在處理空間中或靠近處理空間的
帶電荷離子。遠程產生的氧等離子體會發(fā)射許多中性且低能量氧自由基至 晶圓，其會氧化且與不同的殘余物發(fā)生化學反應以將其去除。
然而，對于超低k介電材料，激化的氧已經被證明無法令人滿意。介 電常數的降低常常藉由介電材料中高孔隙度來獲得。BDII介電層可以具有 超過10%(甚至高于30%)的孔隙度。因此，這些介電層不僅非常柔軟，這 些介電層對于一氧化干式清洗也是極易反應的。此外，被并入介電質中的 氧傾向于產生比硅與碳鍵更極性的鍵，而增加了介電常數。故而，基于還 氧化學的干式清洗已經被開發(fā)出，其使用例如遠程產生的NH3 (參閱授予 Kropewnicki等人的美國專利US6，440，864)或相對較高H2壓力的等離子 體。氫方式已經普及，但是結果依然無法完全令人滿意。甚至氫等離子體 中非常少量的水蒸氣會較大地降低多孔性低k膜的厭水性質，且因而傾向 于增加了介電常數。甚至純氫等離子體會傾向于劣化低k材料。再者，合 理的蝕刻速率已經藉由增加腔室壓力被達到，但是電源能力必須依循所增 加的壓力。此外，在更高的氫壓力下，來自遠程等離子體源而被離子化且 泄漏入清洗腔室的氬的比例會增加。氫離子傾向于被吸引至晶圓，且我們 相信這些氫離子會破壞多孔性低k材料。
本案申請人與其它人在美國專利申請11/334,803(其在2006年1月 17日提交且在此被并入本文以作為參考)描述一種利用遠程產生的純氫氣 或氫與氦氣的混合氣體的等離子體以預清洗多孔性低k介電質的過程。等 離子體被產生于遠程等離子體源中，且離子從源輸出被過濾使得僅有氫自 由基可以抵達晶圓。使用遠程產生的自由基以進行腔室清洗及這樣的遠程 等離子體源的示例是已經被Chen等人揭示于"Advances in remote Plasma Sources For Cleaning 300 mm and Flat Panel CVD Systems," Semiconductor Magazine, 2003年8月，第6頁之中。清洗效能可以藉由 于低的氫分壓下操作而被改善，例如對于純氫是低于150毫托且較佳為 30毫托。雖然清洗效能已經被觀察到十分良好，昂貴的遠程等離子體源在 其失效前卻展現短壽命。所被相信的是，氫等離子體會攻擊且蝕刻等離子 體源的鋁壁。陽極化的鋁壁，如同化學類似的氧化鋁壁一樣，被觀察到在 氫等離子體中會劣化。以石英壁來取代鋁壁可以某種程度地增加壽命。然 而，石英內襯的等離子體源甚至更昂貴，且石英也已經被觀察到在氫等離 子體中會劣化。類似的蝕刻效應已經被觀察到存在于等離子體源與離子過 濾器之間的氧化鋁內襯中。

發(fā)明內容
等離子體處理腔室是在處理氣體(例如蝕刻或清洗氣體，特別是例如氫 的還原氣體)的等離子體引發(fā)之前被鈍化以未激化水蒸氣。較佳地，鈍化對 每 一 次基板處理循環(huán)執(zhí)行。
本發(fā)明對于具有遠程等離子體源而具有介電質壁的等離子體預清洗腔 室是特別有用的，氫或氫與氦混合物在該遠程等離子體源中遠程地被產生 成等離子體，離子從遠程等離子體源被過濾以提供氫自由基的激化氣體。 這樣與水蒸氣鈍化整合在一起的清洗過程可以有效地清洗多孔性與軟的低
k介電質。
質流控制器下游的約1托壓力的水蒸氣可以在室溫下自動地從液態(tài)水
被產生，且被真空抽吸加壓至20托或更低。同樣的水蒸氣能夠被用以在 更低的壓力下(例如小于1毫托的分壓)供應水蒸氣。
附圖簡述
圖1為一層間互連結構或通孔的截面圖。
圖2為一清洗腔室的截面圖，其中該清洗腔室使用遠程等離子體源且
可應用于本發(fā)明。
圖3為一遠程等離子體源的截面圖。
圖4為水蒸氣供應系統的詳細配管圖。
圖5為水蒸氣鈍化與遠程等離子體源清洗的流程圖。
圖6為時序圖，其顯示出真空腔室中水蒸氣分壓在停止注入水蒸氣之
后會減^氐。
圖7為柱形圖，其示出利用水蒸氣鈍化來改善清洗效能。
優(yōu)選實施方式的詳細描述
美國專利申請11/334,803中描述的氫預清洗有利地配送清洗等離子 體的水成分，藉以避免多孔性低k介電質的介電常數的劣化。然而，所相 信的是，包括水蒸氣的傳統等離子體是對于氧化鋁與其它介電質壁提供一 些保護。此專利申請案的等離子體預清洗過程能夠藉由尚未被激化成等離 子體的水蒸氣來鈍化遠程等離子體源與其它面對等離子體的壁而被改善，
較佳地是在引發(fā)含氫但不含水的等離子體之前。
圖2的橫截面示圖繪示的遠程等離子體清洗腔室30包括真空處理腔 室32，真空處理腔室32包括蓋子34，蓋子34可以繞著樞紐被開啟且藉 由真空泵送系統36被引動。基座38包括電阻式加熱器46,電阻式加熱器 46選擇性地被供有來自加熱器電源48的電流以將晶圓40的溫度升高至所 希望的蝕刻或預清洗溫度。
用于預清洗的過程氣體為純氫氣(H2),或氫與氦(He)的組合物，其中 該純氫氣是選擇性地從氫氣源50經由質流控制器52被供應，該組合物選 擇性地從氦氣源54經由另 一質流控制器56被供應?？梢匀〈伤Ｍ?氦比例的單一 H2/He氣體供應源。安裝在蓋子34上的遠程等離子體源 (remote plasma source, RPS)60接收來自供應線62的過程氣體，且將其 激化成等離子體。遠程等離子體源60可以為各式各樣的型式。圖3示意性 繪示的示例性RF感應式遠程等離子體源64包括介電質管66，感應線圈 68包覆圍繞此介電質管66。 RF電源70向線圏68供應電力，線圏68感 應地將RF能量耦合至管64的鉆孔內，以將在管66內流動的氣體激化成 為等離子體。在本發(fā)明中，氫氣H2被激化成等離子體，該等離子體包括 有帶電荷離子H+與中性氫自由基H*。高級的遠程等離子體源傾向于更復 雜(例如依賴環(huán)面激化管)，且其它型式的等離子體發(fā)生器是可能的。經激 化的氣體經由供應管72被輸送至位于噴灑頭42后方的氣體岐管74。
請再參照圖2,遠程等離子體源位于真空腔室32的上游。離子過濾器 沿著遠程等離子體源60與岐管74之間的路徑被設置，以去除任何氫離子 H+,使得僅有中性氫自由基HM氐達晶圓40。離子過濾器包括兩個磁鐵76、 77，其被設置成跨越供應管72彼此相對，以投射出跨越管內部的一磁場B
而偏斜或捕獲帶電荷的氫離子?？梢瞥慕殡娰|管襯里78可被設置在供應
管72內，且介電質腔室襯里79可以覆蓋住岐管74的壁，以保護這些壁 且減少氫自由基的再結合。在一實施例中，管襯里78是由氧化鋁(AI203) 所制成，且岐管襯里79與噴灑頭72是由石英(Si02)所制成的。因此，經 激化的氣體可以經由噴灑頭41均勻地被輸送至正被清洗的晶圓40。
在本發(fā)明的此實施例中，內含液態(tài)水池82的真空密封的瓶件80被安 裝在腔室蓋子34上，并且質流控制器84測量來自瓶件80而進入遠程等 離子體源60的水蒸氣。水的蒸氣壓在室溫約20托，其遠高于遠程等離子 體源60所操作的真空水平。因而， 一旦瓶件80已經被往回抽吸，具有約 20托壓力的水蒸氣就存在于瓶件80中液態(tài)水池82上方的頭空間86。瓶 件80直接地被安裝在腔室蓋子34上以減少配管長度，其中水蒸氣可能會 冷凝在配管的壁上；而氣體源50、 54與其質流控制器52、 56典型地被安 裝在遠程氣體面板上而具有至腔室30與其遠程等離子體源60的長配管 88。液態(tài)水的單次注入已經被觀察到能夠持續(xù)超過100000次晶圓循環(huán)， 其與下述觀察一致持續(xù)8秒的5 sccm水蒸氣的總量為0.66 cc大氣壓水 蒸氣且因而約0.54 x 1 (T3cc液態(tài)水的示例性程序。即使如此，水位感應器 有利地被包括在水瓶件80中。
水蒸氣供應系統的更完整的實施例被繪示在第4圖中。第一隔離閥90 將質流控制器84從水瓶件80分離開，且第二隔離閥92將質流控制器84 從連接至遠程等離子體源60的供應線62分離開。此外，環(huán)繞著質流控制 器84的旁流線94包括有第三隔離閥96。這些隔離閥對于往回抽吸水瓶件 80(可以在腔室維護時將水瓶件80隔離開)與去除從管冷凝的水是有用的。
如圖2所示，接收可讀媒體102的計算機化控制器100控制泵送系統 36、加熱器電源48、遠程等離子體源60、氣體質流控制器52、 56、 84。 可讀媒體102可以為一磁盤或光盤(例如軟盤片或CD片)，可讀媒體102 包含有過程程序，控制器100根據此過程程序能控制腔室30中鈍化與預 清洗操作以及晶圓傳送出入腔室30和隔離閥90、 92、 96操作的順序。
根據本發(fā)明的 一 方面，少量水在等離子體引發(fā)之前被脈沖地注入遠程 等離子體源60與因而腔室30內。水蒸氣在所有的壁上形成一薄的水覆層。
在水蒸氣注入停止且腔室被抽吸至次托范圍的操作壓力之后，水蒸氣大量 地蒸發(fā)。然而，化學吸收，尤其是化學吸收至金屬或金屬氧化物(例如氧化
鋁或石英)，是在壁上形成一非常薄的水層。在"Modeling the pump-down of a reversibly adsorbed phase. I. Monolayer and submonolayer initial coverage," Journal of Vacuum Science and Technology A, vol. 13 (2), 1995，第467-475頁中，Redhead公開了在小于1毫托水蒸氣壓時薄膜 由單層(monolayer)的水來形成。所相信的是，O-H鍵會形成在金屬氧化物 或金屬的原生IU匕物(native oxide)上。在"The chemistry of water on alumina surfaces: Reaction dynamics什om first principles," Science, vol. 282 October 9， 1998， 265-268頁中，Haas等人揭示了水分子會在氧化鋁 表面形成O-H鍵?？上嘈诺氖?，O-H鍵可以避免離子氫從面對等離子體的 壁去除，例如氧或金屬(例如氧化鋁中的鋁)。最后，真空抽吸脫附且去除 水單層。然而，我們的觀察為，若水蒸氣鈍化在每一晶圓循環(huán)被執(zhí)行，則
保護在整個過程的等離子體階段中延續(xù)。
若等離子體包含水成分(如同現有技術所實施的)，同樣的保護機制適
用。然而，水等離子體會有害地影響低k介電質。雖然利用水蒸氣來鈍化 會在晶圓上沉積一些水，預清洗通常被執(zhí)行在剛從具有20托水蒸氣的清 洗室(clean room)環(huán)境被插入的晶圓，因而一些水涂層是不可避免的且應該 與鈍化持續(xù)時間典型地被脈沖注入腔室內的1托水蒸氣比較。再者，標準 的預清洗過程將晶圓加熱至超過300°C。若加熱僅在水蒸氣的脈沖注入之 后開始，且若等離子體引發(fā)在加熱完成之后被延遲數秒，極少量的水在等 離子體或氫自由基的存在下會殘留在晶圓上。
圖3所繪示的流程圖顯示在每一次晶圓循環(huán)所執(zhí)行的等離子體清洗過 程。雖然本發(fā)明可以在多晶圓批次腔室內被實施，較佳的清洗過程在單晶 圓腔室(如圖2所繪示者)內執(zhí)行。在抽吸加壓步驟110,腔室壓力稍微不受 控制，但是大致上低于6.5托。在部分步驟110的持續(xù)時間，分離預清洗 腔室30與中央轉送腔室的狹縫閥(slit valve)被開啟，以允許機械手臂葉片 移除腔室內一已經被預清洗的晶圓，且將其更換為一未被處理的晶圓。較 佳地在狹縫閥被關閉之后，大量的氫與氦(例如各為2000 sccm)被流入腔
室以凈化(purge)腔室。在唧筒加壓步驟110結束，較佳地在狹縫閥被關閉 之后，水蒸氣鈍化則被執(zhí)行。例如，5 sccm的水蒸氣被流入腔室持續(xù)8秒。 必須注意的是，伴隨著大量的氫與氦，1托的腔室壓力會產生約1毫托的 水蒸氣分壓，因此小于10毫托的水蒸氣分壓是明顯有效的。遠程等離子 體源沒有被開啟，因而凈化氣體或水蒸氣沒有被激化成等離子體，且其流 動通過遠程等離子體源進入腔室成為未經激化氣體。
在加熱步驟112，停置在基座上的未經處理的晶圓在操作持續(xù)時間被 加熱至維持在基座中的溫度，例如25(TC至35CTC。加熱器電源供應會被 開啟，以將基座加熱至預定溫度，例如350。C。在加熱步驟112的持續(xù)時 間，水蒸氣供應被中斷，且之后的過程循環(huán)不再繼續(xù)供應水蒸氣。氫流動 持續(xù)，但是氦供應停止。腔室被維持在相對較高的6.5托壓力，以促進加 熱與腔室的熱平衡。在氬補充步驟114以預備等離子體引發(fā)時，大量的氬 (例如1000 sccm)被供應至腔室內，且持續(xù)供應大量氫。腔室壓力維持在 高的6.5托壓力。在抽吸降壓步驟116，腔室壓力被減低至1托以預備等 離子體引發(fā)。相同量的氬被供應，且少量的氫與選擇性的氦被供應(若后者 被用在清洗)。在引發(fā)步驟118，至遠程等離子體源的RF供應最后被開啟 以引發(fā)氣體(現在大部分為氬)成為等離子體。在過渡步驟120,腔室被抽吸 降壓至用于等離子體預清洗的較佳腔室壓力，清洗量的氫與可能的氦被供 應，且氬供應^皮部分地減少。
在等離子體引發(fā)之時，僅有單層的水會被預期涂覆于壁與晶圓上。如 圖6所示(其繪示水蒸氣注入停止之后腔室內水蒸氣分壓)，過量的水蒸氣 迅速地被唧筒抽出，且水蒸氣分壓被減低至小于3xl0-e托。非常低的水 分壓可以確保最小的與蝕刻化學的干擾，其中該蝕刻化學涉及從軟的低k 介電質上清洗光阻與其它殘余物。然而，殘留在腔室壁上的暫時性的水單 層似乎足夠以保護面對等離子體的壁對抗氫等離子體。
參照圖5,在等離子體蝕刻步驟122，晶圓被等離子體預清洗，其中 該等離子體是依賴氫與選擇性包含氦的還原化學。不需要氬以維持等離子 體。已經發(fā)展出兩個最佳化的預清洗程序。第一個程序包括在被供應僅400 sccm氪的60毫托腔室環(huán)境內的30秒蝕刻。第二個程序包括在被供應400
sccm氫與1200 sccm氦的350毫托腔室環(huán)境內的30秒蝕刻。可以發(fā)展 出其它蝕刻參數。然而，當蝕刻等離子體為還原化學(尤其是氬自由基化學) 且不包含大量水或氧化劑(例如氧)時，水蒸氣鈍化似乎特別有用。等離子 體蝕刻步驟122完成晶圓的預清洗，且遠程等離子體源在步驟122結束被 關閉。然后，操作返回到步驟110,以在另一晶圓上執(zhí)行相同的過程。
明顯的是，鈍化的許多效果可以藉由在加熱步驟112或可能氬補充步 驟114或抽吸步驟116中而在引發(fā)步驟118之前將未激化的水蒸氣供應至 遠程等離子體源被獲得。已經觀察到的是，只要H20已經形成在抽吸加壓 步驟110中，在后續(xù)的步驟112、 114、 116中持續(xù)流動不會有明顯的效果。
水蒸氣鈍化已經被觀察到可以增加預清洗步驟的效能。如圖7的柱形 圖所示，光阻蝕刻速率已經被觀察到可以從沒有鈍化的約120 nm/min增 加至在引發(fā)氫等離子體之前具有水蒸氣鈍化的約200 nm/min。再者，清洗 的選擇性已經被觀察到從約30增加至高于90,其中選擇性被定義為光阻 蝕刻速率與正被清洗超低k介電質的蝕刻速率的比值。
鈍化也已經被觀察到可以增長遠程等離子體源的壽命。在腔室已經被 處理不超過1800片晶圓而遠程等離子體源的總操作時間900分鐘之后， 若不藉由鈍化，清洗過程會完全地偏移且光阻蝕刻速率會被減低至低于其 原始值的30%。藉由水蒸氣過程，清洗過程顯示出對于所測試晶圓的數目 沒有劣化，更詳細地說為10000片晶圓(其對應于5000分鐘的遠程等離子 體源操作時間)。
在處理晶圓的另 一相繼試驗中，不藉由任何鈍化，微粒添加物的數目 已經被觀察到在0.12|iim每片晶圓上成長至200添加物。之后，此試驗被 持續(xù)于相同的腔室與遠程等離子體源中。添加物立即地下降至低于30，且 在20片額外的晶圓中持續(xù)地下降至低于10。
水蒸氣有利地被用在本發(fā)明中，因為其已經被應用在類似的腔室且成
本低與更換容易。然而，氣體可以被用來取代水，氣體在所有的壁表面上(尤 其是氧化鋁表面)具有更高的化學吸收。這樣的氣體的示例為CH4、 CO與 C02，其可以從其自身的氣體槽(例如被裝在氣體面板上)被供應。當這些氣 體被用在鈍化時，這些氣體不被激化成等離子體，而是以其未激化氣體型
式經由遠程等離子體源被供應或被供應至腔室內。
本發(fā)明對于延長遠程等離子體源的壽命是特別有用的。然而，其也會 鈍化輸送管、噴灑頭、與等離子體反應器的其它具有壁而暴露至等離子體 或自由基的部件而不管是介電質還是金屬材質。
雖然本發(fā)明已經以在預清洗氣體引發(fā)之前遠程等離子體源的鈍化而被 描述，本發(fā)明不被如此地限制。遠程等離子體源可以被用在去除整個光阻 的主要灰化步驟。此外，用于其它型式的等離子體蝕刻且更特別地使用還 原化學的蝕刻及無論是使用遠程或原位等離子體的腔室是可受益自本發(fā) 明。
本發(fā)明不被受限于處理硅晶圓，而可以被用于處理其它類型的基板(例 如玻璃與其它介電質面板)。
例如，氫原子(無論是中性自由基或帶電荷離子)對于在不同類型基板 (包括金屬與非金屬)上腐蝕性產物的化學還原是有用的。例如，歷史與考 古的人工制品的金屬表面能夠用一束氫原子來清洗。這些氫原子常常在類 似于用在半導體工業(yè)的遠程等離子體源的等離子體發(fā)生器中產生。類似的 氫等離子體發(fā)生器在氫激光器中被用做為來源。迄今為止，設備是昂貴的， 這部分地因自等離子體發(fā)生器于氫等離子體持續(xù)存在時的短暫壽命。藉由 將氣體氫交替地供應至被供電的等離子體發(fā)生器與將水蒸氣供應至未被供 電的等離子體發(fā)生器，以暫時性地鈍化等離子體發(fā)生器與下游輸送系統的 面對等離子體的壁，本發(fā)明可以容易地被應用于這樣的氫等離子體發(fā)生器。 如同前述數據，鈍化持續(xù)時間可以實質上小于等離子體產生持續(xù)時間，因 此總清洗產能沒有被不利地影響。等離子體發(fā)生器的輸出束可以在清洗與 鈍化步驟兩者持續(xù)時間被導向基板，但是若水蒸氣被導引離開正被處理的 基板，或氫等離子體的末期使用者， 一些應用可以受益。
因此，本發(fā)明同時改善了清洗過程且增加了腔室部件與構件的壽命， 而對于產能、復雜性與系統及其操作的成本具有極小沖擊。
權利要求
1. 一種用以處理一等離子體處理腔室內一基板的鈍化方法，其包含下列步驟:將非激化狀態(tài)的鈍化氣體注入至所述處理腔室內，其中所述鈍化氣體至少與水蒸氣一樣可以被大量化學吸收在所述處理腔室的壁上；以及然后在所述處理腔室內于處理氣體的等離子體中處理所述基板。
2. 如權利要求1所述的鈍化方法，其特征在于，所述鈍化氣體為水蒸
3. 如權利要求1所述的鈍化方法，其特征在于，所述鈍化氣體選自由 CH4、 CO與C02所構成的組。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的鈍化方法，其特征在于，所述等 離子體為一還原等離子體。
5. 如權利要求1至3中任一項所述的鈍化方法，其特征在于，所述處 理氣體包含氫。
6. 如權利要求1至3中任一項所述的鈍化方法，其特征在于，所述處 理氣體選自由(1)氫與(2)氫及氦所構成的組。
7. 如權利要求6所述的鈍化方法，其特征在于，所述處理腔室包括遠 程等離子體源，所述遠程等離子體源具有連接至所述處理腔室的內部的輸 出管，且水蒸氣與處理氣體被注入所述遠程等離子體源內，其中所述遠程 等離子體源實質上沒有在注入步驟持續(xù)時間被啟動，而是在處理步驟持續(xù) 時間被啟動以將處理氣體激化成等離子體。
8. 如權利要求6所述的鈍化方法，其特征在于，所述處理腔室還包括 設置在所述遠程等離子體源與所述腔室之間的離子過濾器，所述鈍化氣體 與所述處理氣體流動通過所述離子過濾器。
9. 如權利要求2所述的鈍化方法，其特征在于，所述處理腔室包括遠 程等離子體源，所述遠程等離子體源具有連接至所述處理腔室的內部的輸 出管，且水蒸氣與處理氣體被注入所述遠程等離子體源內，且其中所述遠 程等離子體源實質上不是在注入步驟持續(xù)時間被啟動，而是在處理步驟持 續(xù)時間被啟動以將處理氣體激化成等離子體。
10. 如權利要求1至第3中任一項所述的鈍化方法，其特征在于，所 述處理步驟清洗介電層。
11. 如權利要求10所述的鈍化方法，其特征在于，所述處理步驟是從 所述介電層去除殘余物。
12. 如權利要求10所述的鈍化方法，其特征在于，所述介電層為多孔 性，且具有低于3.9的介電常數。
13. 如權利要求1至第3中任一項所述的鈍化方法，還包括在注入步 驟結束之后與在等離子體被激化以從所述腔室去除水蒸氣之前，抽吸所述 處理腔室。
14. 一種等離子體處理方法，其包括對于多個連續(xù)被處理基板的每一 者所執(zhí)行的下列步驟將基板插入至等離子體處理腔室內，所述等離子體處理腔室包括支撐 基板的基座、位于所述基座對面的氣體噴灑頭、與遠程等離子體源，其中 所述遠程等離子體源具有其輸出連接至位于所述噴灑頭后方的岐管的供應 管；使水蒸氣通過所述遠程等離子體源而不將水蒸氣激化成有效的等離子體；使還原處理氣體通過所述遠程等離子體源且將其激化成等離子體；以及然后熄滅所述等離子體且從所述等離子體處理腔室移出基板。
15. 如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述還原處理氣體包含 氫且實質上不包含水蒸氣或氧。
16. 如權利要求14所述的方法，其特征在于，所述基板包括介電層， 所述介電層具有被蝕刻穿透其間的孔。
17. 如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述介電層具有低于 3.9的介電常數。
18. —種鈍化與處理方法，其包括下列步驟將未激化的水蒸氣注入至真空處理腔室內，所述真空處理腔室包含要 處理的基板；抽吸所述真空處理腔室，以從所述真空處理腔室去除大量水蒸氣；以及然后將處理氣體激化成等離子體，以處理位于所述真空處理腔室內的 所述基板。
19. 如權利要求18所述的方法，其特征在于，所述基板包含介電層， 所述介電層具有低于3.9的介電常數，且所述處理氣體包含氫且實質上不 包含水與氧，且從基板上游的等離子體中過濾氫離子。
20. 如權利要求18或19所述的方法，其特征在于，所述水蒸氣與所 述處理氣體被流入遠程等離子體源內，其中所述遠程等離子體源將其輸出 輸送至所述等離子體處理腔室，其中所述遠程等離子體源實質上沒有在注 入步驟持續(xù)時間被啟動，而是在激化步驟持續(xù)時間被啟動。
21. —種操作氫等離子體源的方法，其包括重復一系列下列步驟 在等離子體發(fā)生器沒有被啟動時使水蒸氣通過所述等離子體發(fā)生器的第一步驟；以及在所述等離子體發(fā)生器被啟動時使氫氣通過所述等離子體發(fā)生器的第 二步驟。
22. 如權利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一步驟的持續(xù)時 間小于所述第二步驟的持續(xù)時間。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種從一遠程等離子體源(60)提供氫自由基的腔室鈍化方法，其對于在涂覆一阻擋層至一通孔內之前以氫等離子體來清洗低k介電質是特別有用的。對于每一晶圓，腔室是以水蒸氣(86)(或其它甚至更能被化學吸收在面對等離子體的壁上的氣體)來鈍化，其中該水蒸氣在氫等離子體引發(fā)之前被通過遠程等離子體源。水蒸氣被吸收在壁(78，79)上，例如遠程等離子體源的氧化鋁與石英部件，且形成一保護性單層，保護性單層能夠持續(xù)足夠長久以在氫等離子體產生持續(xù)時間保護壁。藉此，面對等離子體的壁(尤其是介電質，例如氧化鋁)可以被保護免于蝕刻。
文檔編號C23C14/00GK101379213SQ200780005031
公開日2009年3月4日 申請日期2007年1月30日 優(yōu)先權日2006年2月10日
發(fā)明者X·傅 申請人:應用材料股份有限公司