CN101802983A - 蚀刻后聚合物残留除去方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法和系统，包括确定用于从该衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的干式快速化学物质。该干式快速化学物质被配置为选择性地除去一区域中蚀刻操作留下的蚀刻后聚合物残留，其中在该区域中穿过低k电介质膜层形成特征。使用很短的快速处理施用该确定的干式快速化学物质以除去该蚀刻后聚合物残留的至少一部分同时最小化对该电介质膜层的损害。然后向该衬底表面施用湿式清洁化学物质。该湿式清洁化学物质的施用有助于基本上除去该短快速处理留下的蚀刻后聚合物残留。

Description

蚀刻后聚合物残留除去方法
技术领域
本发明大体设计半导体衬底处理，特别涉及通过干式和湿式处理的仔细的处理优化从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的改进的技术。
背景技术
随着技术进步进入深亚微米量级，集成电路(IC)芯片中的器件数量达到数千万。半导体器件的小型化中的这种量级带来了随之而来的一系列技术上的复杂性。其中之一是，与金属互连有关的电阻和寄生电容开始显著地影响IC的线路速度。为了改进IC的性能，半导体行业已经从铝金属转变到铜金属来用作互连，并在各金属互连线之间使用低k电介质材料代替二氧化硅。铜减少了电阻，因为与铝相比它是一种更好的导体并且更耐电迁移(electromigrationresistant)。对互连使用铜金属还能够带来更小的和更薄的导线从而可以在单块芯片中封装更多的器件。低k电介质材料减少了各金属线之间的寄生电容，从而提高了IC芯片的性能。
铜互连是使用被称为“双嵌入(dual damascene)”的处理制造的。双嵌入制造处理是当今最流行和最广泛实现的电介质蚀刻方法。嵌入指的是一种处理，通过该处理将由金属导线图案嵌入非导电(电介质)材料中，然后沉积金属以填充产生的沟槽并最终利用化学机械抛光将多余的金属除去。在双嵌入中，该处理连续产生被嵌入的通孔和沟槽，其中通孔形成从线路的一层(沟槽)到下一层的竖直连接。通孔和沟槽的嵌入蚀刻处理要求碳氟化合物、氢氟碳化合物、氧和氮气的混合物。这些蚀刻混合物可以在蚀刻过的结构的电介质侧壁和底部上留下聚合物残留。使用双嵌入处理的蚀刻操作可以使用不同的方案完成，比如光刻胶(PR)掩模方案或硬掩模方案。
在PR方案中，沉积蚀刻停止层以允许下面的触点与互联的自我对准，同时保持该特征的结构完整性。PR掩模用于蚀刻电介质膜层，然后将该PR层和该蚀刻停止层剥离。用于剥离该PR层和该蚀刻停止层的剥离化学物质有可能损害该低-k电介质膜层。而且，来自该PR掩模方案中使用的蚀刻化学物质的聚合物残留沿着狭窄的沟槽和通孔的壁沉积起来，使得该残留物难以除去。
在硬掩模方案中，使用电介质或金属硬掩模代替PR掩模。使用该硬掩模执行蚀刻。因为在这个方案中使用硬掩模，所以避免了剥离PR掩模的操作，由此使得PR剥离处理带来的损害最小化。然而，必须小心除去硬掩模以最小化对下面的电介质膜层和对其中形成的结构的损害。
传统上，蚀刻后残留已经使用湿式清洁化学物质用湿式化学处理除去。这些湿式化学物质适于除去具有金属成份的残留物，比如在不同氧化状态的铜的氧化物。然而，狭窄的通孔和沟槽中含碳的有机残留物带来了很大的挑战，因为很难除去这些残留物而不破坏蚀刻的电介质结构。进一步，只用湿式化学物质对于基本上除去这些有机残留物不是非常有效的。
鉴于上文，需要一种更加有效的除去蚀刻后聚合物残留而不破坏蚀刻的结构和围绕的电介质材料的方法。还需要减少使用的化学物质的复杂度以便降低清洁的成本同时提供更有效的清洁。还需要提供一种能够清洁良性条件下的衬底表面的替代方案。
发明内容
通过提供用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的改进方法和装置，本发明满足了这些需要。应当看出，本发明可以用多种方式实现，包括装置和方法。下面描述本发明的一些创新性的实施方式。
在一个实施方式中，公开一种用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法。该方法包含确定用于从该衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的干式快速化学物质。该干式快速化学物质被配置为选择性地除去一区域中蚀刻操作留下的蚀刻后聚合物残留，其中在该区域中穿过低k电介质膜层形成特征。使用很短的快速处理施用该确定的干式快速化学物质以除去该蚀刻后聚合物残留的至少一部分同时最小化对该电介质膜层的损害。然后向该衬底表面施用湿式清洁化学物质。该湿式清洁化学物质的施用有助于基本上除去该短快速处理留下的蚀刻后聚合物残留。
在本发明的另一个实施方式中，公开一种用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统。该系统包含在环境可控室中接收并支撑该衬底的衬底支撑装置。该衬底支撑装置被配置为在该环境可控室(壳室)中接收并沿着一个平面移动该衬底。使用在环境可控室中配置的快速化学物质施用器以向该衬底表面施用干式快速化学物质。在短快速处理中将该干式快速化学物质引入该壳室，从而干式快速化学物质的短施用能够基本上除去一区域中蚀刻操作留下的该聚合物残留，特征是在该区域中在该衬底表面上形成的。该快速化学物质施用器具有控制器以控制该干式快速化学物质在该环境可控室中的流动。使用的该干式快速化学物质包括清洁化学物质以有效地从该衬底表面上除去该聚合物残留的至少一部分。该系统进一步包括湿式清洁施用器以引入湿式清洁化学物质，该湿式清洁施用器具有控制器以控制该湿式清洁化学物质的施用从而能够基本上除去该短快速处理留下的聚合物残留。
通过下面结合附图进行的详细说明，本发明的其他方面和优点会变得更加显而易见，其中附图是用本发明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，可以最好的理解本发明。这些图不应当被认为是将本发明限制于这些优选实施方式，而只是为了说明和理解。
图1描绘了在低k电介质膜层中形成的特征中和特征周围的聚合物残留的横截面。
图2A描绘了，在本发明的一个实施方式中，用于施用干式快速和湿式化学物质的系统的横截面视图。
图2B描绘了，在本发明的另一个实施方式中，图2A中描绘的系统的替代实施方式。
图3描绘了，在本发明的一个实施方式中，涉及有效地除去干式快速和湿式化学物质的操作的流程图。
具体实施方式
现在将描述有效从衬底的低-k电介质膜层中形成的特征周围去除蚀刻后聚合物残留的几个实施例。然而，对于本领域技术人员，显然，本发明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的处理步骤和/或结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。
在蚀刻操作(如双嵌入蚀刻处理)中留下的有机成分的蚀刻后聚合物残留构成半导体制造处理中的真正挑战，因为这些聚合物残留难以去除。使用湿式清洁化学物质的传统的清洁操作实质上对去除聚合物残留并不是非常有效。此外，利用传统的清洁操作，衬底的表面暴露于该湿式清洁化学物质持续很长的时间以便这些湿式清洁化学物质作用于该聚合物残留并将这些残留从该衬底表面脱开。长时间暴露于这些湿式清洁化学物质会导致该电介质膜层s和下面的结构及特征损坏，如铜触点。为了有效去除该聚合物残留同时保持该电介质膜层和该下面的结构的特性，要利用干式和湿式清洁化学物质仔细地处理该衬底表面。
利用干式和湿式清洁化学物质仔细处理该衬底表面能够有效从该表面去除有机聚合物残留同时保持在该衬底上形成的特征以及做得到的半导体器件的质量，例如微芯片。在本发明的一个实施例中，确定一种干式快速化学物质(dry flash chemistry)用以去除该蚀刻后聚合物残留。该干式快速化学物质选择为该干式快速化学物质能够从该衬底的表面至少去除一部分该蚀刻后聚合物残留。该确定干式快速化学物质从该衬底100的表面有效去除该蚀刻后聚合物残留。优化该快速处理(flash process)以便对周围的低-k电介质膜层和该下面的结构的损害最小，通常通过限制较短施用时间。使用该干式快速化学物质的较短快速处理之后是湿式清洁操作，其中确定一种湿式清洁化学物质并施用到该衬底表面，从而将该短快速处理之后留下的该聚合物残留的剩余物基本上去除。正如在该快速处理中，优化该湿式清洁化学物质的施用从而使得对周围电介质膜层的损坏最小。使用干式和湿式清洁化学物质组合的好处有许多。例如，该短快速处理，使用干式快速化学物质，使得可使用复杂度更低并因此更便宜的湿式清洁化学物质来从该衬底的表面有效去除该有机聚合物残留。进而，该湿式清洁化学物质的施用时间大大降低，因为大部分该聚合物残留已经由该短快速处理去除。较少的将该湿式清洁化学物质施用到该衬底表面的时间导致对该低-k电介质膜层的损坏更小以及更高的产量。
图1说明衬底100的部分100-5的简化示意图，其中聚合物残留沿低-k电介质膜层中蚀刻的特征的壁和底部形成。如所示，该衬底100的部分100-5包括形成在该衬底100上的低-k电介质膜层110。该低-k电介质膜层110使用旋涂、浸涂之一形成，或通过化学气相沉积技术形成。形成该低-k电介质膜层110的材料可以是SiCOH、多孔SiCOH等之一。该低-k电介质材料掺杂有碳，并将许多亚微米孔引入该低-k电介质材料以进一步降低介电常数。可使用公知的技术引入孔，所以在本申请中不再详细讨论。该低-k电介质膜层110可直接形成在衬底表面上方、在先前制造的层(如蚀刻停止层)上方或在多个已经制造的层之间。该低-k电介质膜层110提供于通过该低-k电介质膜层110形成的一个或多个特征的隔离或与该下面的结构的特例，如铜连线150，其向下连接形成在该衬底100上的晶体管。使用低-k电介质膜层隔离形成在该衬底上的特征帮助降低特征之间的耦合电容，由此降低导线延迟。蚀刻停止层120形成在该低-k电介质膜层110上以允许下面的触点与该铜连线150自对准，以及保持所形成的特征的结构整体性。使用双嵌入处理在该低-k电介质膜中蚀刻特征105。硬掩模层或覆盖层130形成在所蚀刻的特征顶部以暴露下面的特征不会产生任何形貌畸变。在剥除操作期间，用于剥除该蚀刻停止层120和该硬掩模层/覆盖层130的化学物质导致聚合物残留140沉积在该双嵌入处理期间形成的通孔沟槽中。所以，实质上是要去除这些聚合物残留140从而保持该特征105的功能性以及和该低-k电介质膜层110的特性。
图2A说明用于使用干式快速化学物质去除该聚合物残留系统，在本发明一个实施例中。图2A的实施例说明示范性的等离子蚀刻反应室，其具有射频(RF)源和变换耦合等离子(TCP)或电容耦合等离子。本发明的实施例并不限于RF等离子蚀刻反应器，而是可采用任何其他的传统的蚀刻系统。衬底100通过入口开口(未示)容纳于第一环境可控等离子蚀刻反应室(第一壳室)152。图2A仅说明容纳于该环境可控室的该衬底100的一部分100-5。这只是为了举例说明该干式快速化学物质如何在清洁操作期间辅助去除该聚合物残留。该衬底100容纳于该第一壳室152并且设在衬底支撑装置上，如卡盘125-A。该卡盘125-A由耦接于匹配网络(未示)的射频发生器(RF)供电以在平面上接收和夹持该衬底100，从而该衬底100基本上暴露于施用在该第一壳室152中的一种或多种化学物质。尽管本发明的实施例描述为使用卡盘125-A来接收和夹持该衬底100的表面，但是也可使用其他类型的衬底夹持装置。
在图2A所示的实施例中，通过喷头160将蚀刻剂引入该第一壳室152，该喷头包括多个孔用以将气体蚀刻剂释放进该第一壳室152内该喷头160和该衬底100的表面之间的RF引起的等离子区域内。该喷头160连接到贮存器，其构造为保存并提供蚀刻剂化学物质至该第一壳室152。射频(RF)发生器通过匹配网络(未示)耦接于该喷头160并激励该喷头。该蚀刻剂化学物质用于使用双嵌入处理在该衬底100的表面上蚀刻一个或多个特征。该等离子蚀刻反应室是本行业公知的，所以不再具体描述。
蚀刻剂入口控制器将该蚀刻剂以可控方式引入该第一壳室152。用于该衬底100上蚀刻特征105的蚀刻剂通常包含氟化碳、水-氟化碳、氧气和氮气的混合物，其会在所蚀刻的结构和特征105的电介质侧壁和底部上留下聚合物残留。在该剥除操作期间，其中剥除该蚀刻停止层，来自该剥除化学物质的残留也会作为聚合物残留沿着形成在该衬底100的低-k电介质膜层110中的该特征105的底部和侧壁沉积。该第一壳室152包括出口，其在运行中连接到真空开口以在执行该蚀刻和剥除操作之后收集和去除该蚀刻剂和剥除化学物质。该蚀刻和剥除操作之后，该衬底100从该第一壳室152移至第二壳室154从而可清洁沉积在特征105中和周围的该聚合物残留。
设在该第二壳室154中的快速化学物质施用器使用短快速处理将干式快速化学物质引入该第二壳室154。本申请中使用的短快速处理定义为这样的化学处理，其中以持续非常短暂时间的快速短脉冲将该干式快速化学物质施用于该衬底100的表面。在一个实施例中，该短暂的时间可持续大约5到7秒。如参照该第一壳室152所描述的，将该衬底100接收并设在该第二壳室154内的卡盘125-B上。连接于该卡盘125-B的RF发生器激发该第二壳室154中的该卡盘125-B。该第二壳室154中，该衬底100的表面处理为该短快速处理。该干式快速化学物质基于沉积在该衬底的表面上的聚合物残留类型而选择。分析一个或多个与该聚合物残留相关的参数，并且基于该分析选择恰当干式快速化学物质。图2A中说明的本发明的实施例中，该快速化学物质施用器是设在该第二壳室154中的喷头165。该喷头165结构上类似于该第一壳室152中的该喷头160，并包括多个孔用以将干式快速化学物质释放进该第二壳室152内该喷头165和该衬底100的表面之间的RF引起的等离子区域。RF发生器通过匹配网络(未示)耦接于该喷头165并激励该喷头165。如关于蚀刻中提到的，该喷头165连接贮存器，其接收并通过该喷头165提供该干式快速化学物质至该第二壳室154。为了有效去除有机聚合物残留，该干式快速化学物质包括低压气体，如二氧化碳、氧气、氨气、氮气、氢气、甲烷、一氧化碳、氩气或这些低压气体的任何组合。
该干式快速化学物质的暴露本质上是各向同性的(所有方向一致)，这使得该干式快速化学物质能够均匀施用于该衬底100的表面的部分从而基本上去除该干式快速化学物质的该聚合物残留。
该快速化学物质施用器包括控制器以控制该干式快速化学物质流进该第二壳室154，从而该干式快速化学物质以可控的方式施用到该衬底100的表面。粘附于该电介质膜层的壁以及该特征底部的大部分该聚合物残留容易由该干式快速化学物质在该短快速处理期间剥除。所剥除的聚合物残留与该干式快速化学物质一起通过运行时连接到真空开口的出口迅速去除。该快速处理保持较短，因为长时间暴露于该干式快速化学物质会大大损害电介质壁和下面的特征。这个损伤可归因于下面的原因，即该低-k电介质膜层110中存在的碳原子可与等离子字中的自由基反应。在将该衬底100用该短快速处理处理之后，该衬底100通过第三壳室156中的进入口(未示)传送进该第三壳室156。
该衬底100通过该第三壳室156中的入口开口(未示)容纳在衬底支撑装置上，如托架125。该托架125包括销/滚轴以在平面上容纳和夹持该衬底100，并且运载以沿移动轴传输该衬底通过该第三壳室156，以及传送该衬底通过该第三壳室156的出口开口(未示)。该托架125还配置成沿转动轴转动该衬底100，从而该衬底100基本上暴露于施用在该第三壳室156中的该湿式清洁化学物质。该托架125包括嵌入物以在传输通过该第三壳室156时容纳并将该衬底100保持在适当位置。尽管本发明的实施例描述为使用托架125使用销/滚轴来容纳和夹持该衬底100的表面，但是可使用其他类型的衬底。
该第三壳室156包括湿式清洁施用器170以随着该衬底100传输通过该第三壳室156将湿式清洁化学物质引到该衬底100的表面。该湿式清洁化学物质基于沉积在该衬底100的表面上的聚合物残留的类型以及所使用的该干式快速化学物质而选择。因而，分析与该聚合物残留和该干式快速化学物质有关的一个或多个参数，并且基于该分析选择该湿式清洁化学物质。
在本发明的一个实施例中，用于施用该湿式清洁化学物质的该湿式清洁施用器170是设在该第三壳室156内的临近头，以及该湿式清洁化学物质施用为液体弯液面。这里所使用的、关于液体化学物质的术语“弯液面”指的是该相对的临近头表面和该衬底100的表面之间，部分由液体化学物质的表面张力约束和控制的一定容积的液体化学物质。由此形成的弯液面也是可控的，并且可以所控制的形状在表面上方移动，以及可用来该衬底100的表面去除污染物。在具体的实施例中，弯液面形状可由精确地液体化学物质传送和去除系统控制，该系统进一步包括计算系统。
关于弯液面的形成以及施用到衬底表面的更多信息，可参见：(1)美国专利No.6,616,772，公告于2003年9月9日，主题为“METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING和DRYING”；(2)美国专利申请No.10/330,843，递交于2002年12月24日，主题为“MENISCUS，VACUUM，IPA VAPOR，DRYINGMANIFOLD”(3)美国专利No.6,988,327，公告于2005年1月24日，主题为“METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING ASUBSTRATE USING A DYNAMIC LIQUID MENISCUS”(4)美国专利No.6,988,326，公告于2005年1月24日，主题为“PHOBICBARRIER MENISCUS SEPARATION和CONTAINMENT”；以及(5)美国专利No.6,488,040，公告于2002年12月3日，主题为“CAPILLARY PROXIMITY HEADS FOR SINGLE WAFERCLEANING AND DRYING”。每个都转让给Lam ResearchCorporation，本申请的受让人，并且每个都通过引用结合在这里。顶部和底部弯液面的额外信息，可参见该示范性的弯液面，如美国专利申请No.10/330,843中所揭示的，递交于2002年12月24日，主题为“MENISCUS，VACUUM，IPA VAPOR，DRYINGMANIFOLD”。通过引用将美国专利申请结合在这里，其转让给LamResearch Corporation，本申请的受让人。
如此处所述，邻近头是当设置在靠近该衬底100的表面时，能将精确体积的化学物质传递至待处理的衬底100的表面，并从该表面去除该化学物质的衬底处理装置。在一个实施方式中，该邻近头具有相对头表面(相对表面)，且该相对表面设置为基本平行于该衬底100的表面。在该相对表面和该衬底100的表面之间形成弯月面。该邻近头还可配置为传递多种化学物质，并配备了用于去除所传递的多种化学物质的真空口。
通过控制该化学物质向该弯月面的传递和去除，该弯月面可被控制并在该衬底100的表面上移动。在处理过程中，在部分实施方式中，该衬底100可被移动，而该邻近头保持静止，在其它实施方式中，该邻近头移动而该衬底100保持静止。此外，为了彻底处理，可以理解该处理可在任意方向发生，这样，该弯月面可被应用至非水平的表面(例如，垂直衬底或具有一定角度的衬底)。
有关邻近头的额外信息可参见2003年9月9日颁发的题为“METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING ANDDRYING.”的美国专利6,616,772中所述的示范性邻近头。该美国专利申请(已转让至Lam Research Corporation)在此引入作为参考。有关邻近蒸汽清洁和干燥系统的额外信息可参见2002年12月3日颁发的题为“CAPILLARY PROXIMITY HEADS FOR SINGLEWAFER CLEANING AND DRYING”的美国专利6,488,040中描述的示范性系统。该美国专利(已转让至Lam Research Corporation)在此引入作为参考。
该湿式清洁施用器170包括了控制该湿式清洁化学物质流进入该第三壳室156，从而使得该湿式清洁化学物质以受控方式被应用至该衬底表面的控制器。在使用邻近头的实施方式中，该邻近头包括了可操作地连接至真空口的出口，以在清洁操作过程中去除该湿式清洁化学物质以及在该第三壳室154中释放的聚合物残留物，从而可以导入新鲜的湿式清洁化学物质以进行更有效的清洁。该衬底被移动通过该第三壳室156，基本清洁的衬底被传递通过出口(未显示)。
图2B是本发明的一个替代性实施方式，其中单喷头160被用于向该第一壳室152中的该衬底100表面提供蚀刻剂，并在短干式快速处理中向该衬底100提供干式快速化学物质。在该实施方式中，该喷头160通过匹配网络(未显示)被连接至RF发生器，以对喷头160供能。同样地，在该第一壳室152中的卡盘被用于接受该衬底100，并通过匹配网络(未显示)由RF发生器供能。在该实施方式中，蚀刻剂(由贮器供应)被应用至该衬底的表面以蚀刻特征。在蚀刻操作后进行剥离操作以去除该蚀刻剂，并在短快速处理中向该衬底的表面应用短快速化学物质来基本去除在蚀刻和剥离操作中沉积的该聚合物残留物。通过结合蚀刻操作和采用单喷头160的干式快速操作，可大大减少清洁该衬底100的周期时间。此外，在一个室中合并两种操作防止环境空气中存在的其它杂质(在将衬底100由一个室转移至另一个室时)粘附至该衬底的表面或者衬底100上的材料和环境空气发生不想要的反应。
在该实施方式中，蚀刻终止层被沉积在该电介质膜层上，应用光刻胶(PR)掩膜，通过喷头160向该第一壳室152导入蚀刻剂，以通过该电介质膜层限定特征。该蚀刻剂以受控方式被应用至该衬底的表面，从而可以更有效地蚀刻该特征。用于蚀刻特征的蚀刻剂通常包括能在蚀刻结构的电介质侧壁和底部留下聚合物残留物的氟碳、氢氟碳、氧和氮气的混合物。该PR掩膜和该蚀刻终止层可采用通过碰头160导入的剥离化学物质在剥离操作中被剥除。
在剥离该PR掩膜和该蚀刻终止层的剥离操作过程中，该剥离化学物质的残留物也可能作为聚合物残留物沉积在衬底100的低K电介质膜层110中形成的特征的壁和底部。在该实施方式中，该剥离操作剥除了该硬掩膜层和该蚀刻终止层。
在成功的蚀刻和剥离操作后，该衬底在短快速处理中采用相同的喷头160以干式快速化学物质进行处理，从而去除蚀刻剂和剥离化学物质留下的聚合物残留物，如图2B所示。该干式快速化学物质与该聚合物残留物反应，并从该衬底100的表面释放至少一部分聚合物残留物。所释放的聚合物残留物与该干式快速化学物质立即通过与真空口可操作地连接的出口从该第一壳室152去除。该真空口可包括控制可从该第一壳室152去除的各种化学物质的量的控制器。该衬底随后被传输至第二室156。蚀刻剂和干式化学物质的供应科通过入口控制器进行控制。
第二室156包括湿式清洁施用器170，其将湿式清洁化学物质引入该第二室156中。该湿式清洁施用器170包括了控制该湿式清洁化学物质向该第二室156导入以有效清洁该衬底100的表面的控制器。在图2B所示的实施方式中，该湿式清洁涂布器为邻近头170，且该湿式清洁化学物质作为液体弯月面被应用至该衬底100的表面。由于该聚合物残留物的一部分已通过该短快速处理从该衬底的表面有效去除，可选择复杂性较低的湿式清洁化学物质，并在该衬底的表面上应用更短的时间，从而得到基本无残留物的衬底表面。
在图2A和2B所示的实施方式中，控制蚀刻剂、干式快速化学物质和湿式清洁化学物质的流的控制器可分别以可通信的方式连接至计算系统175(未显示)。在计算机系统175上运行的软件可用于调整该蚀刻剂、干式快速化学物质和湿式清洁化学物质的一个或多个参数，以确保该蚀刻剂、干式快速化学物质和湿式清洁化学物质以受控方式应用至该衬底100的表面，从而有效清洁。该计算系统175可位于任何位置，只要计算系统175可通信的连接至能够控制干式快速化学物质和湿式清洁化学物质的参数的控制器。同样地，该RF发生器可被连接至该计算系统175，从而可控制提供至喷头160/165和卡盘的能量，以得到最佳结果。该真空口的出口控制器也可连接至该计算系统175，从而有效控制清洁操作中对各种化学物质和聚合物残留物的去处。
在图2A和2B所示的实施方式中，该湿式清洁化学物质的引入并不限于可将湿式清洁化学物质作为液体弯月面引导至该衬底的表面的邻近头170。可采用其它形式将该湿式清洁化学物质应用至该衬底的表面，例如湿式化学物质浸泡、喷嘴或者刷盒。该干式快速化学物质可在该聚合物残留物上形成氧化过程或还原过程，并释放通过该电介质膜层形成的特征的电介质壁和底部的聚合物残留物。干式快速化学物质已经显示了满意的效果，包括低压干式气体如二氧化碳、氧气、氨气、氮气、氢气、一氧化碳、氩气、甲烷或其任意组合。干式快速化学物质的参数(包括压强、流速、功率和暴露时间)可通过计算系统175进行调节。已显示令人满意的结果的干式快速化学物质的参数包括介于约5mTorr至约40mTorr的压强，平均压强约为20mTorr，介于约50标准立方厘米每分钟(seem)和约1000seem的流速，平均流速约为400seem，介于50w至约1000w的功率，平均功率约为500w，介于3秒至约20秒的暴露时间，平均暴露时间约为5-10秒。由于大量的聚合物残留物已经从该衬底表面去除，可选择复杂性较低的湿式清洁化学物质来提供对该短快速处理剩余的聚合物残留物的最佳清洁。已经在去除剩余聚合物残留物中显示了令人满意的结果的湿式清洁化学物质包括简单的湿式清洁化学物质如氟化氢和氟化铵。
现在可参考图3更具体地描述从衬底表面去除蚀刻后聚合物残留物的方法。该方法起始于接受蚀刻操作后的衬底的操作，如操作310所示。在蚀刻和剥离操作过程中所用的蚀刻剂和剥离化学物质可在蚀刻了特征的低k电介质膜层的底部和壁上沉积聚合物残留物。根据该衬底100的表面上沉积的聚合物残留物的类型确定干式快速化学物质。分析该聚合物残留物的特征并根据该分析确定该干式快速化学物质，如操作315所示。通过短快速处理将确定的干式快速化学物质应用至该衬底的表面，如操作320所示。该短快速处理可使该干式快速化学物质对该聚合物残留物有效作用，并去除沉积在该电介质膜壁上沉积的大部分聚合物残留物，同时不损伤该电介质膜层或该封闭的特征。
该干式快速处理后立即进行湿式清洁操作。通过分析该聚合物残留物的特征确定湿式清洁化学物质，而该干式快速化学物质可通过一个或多个相应参数定义，如操作325所示。将确定的湿式清洁化学物质以受控方式应用至该衬底100的表面，如操作330所示。该湿式清洁化学物质可通过任意一种清洁工具施用，例如邻近头、刷握盒、湿箱浸泡或喷嘴。该湿式清洁化学物质进一步帮助去除该聚合物残留物，而不损伤该电介质膜层的特征和围绕的壁。该方法中继续进行操作335，其中可在该低k电介质膜层上形成额外的层和特征，以限定集成电路芯片(IC芯片)。可形成的部分额外的层包括阻挡层、为限定金属互连而沉积的铜膜层以及为分离不同制造操作中形成的特征而沉积的低k电介质膜层等。可重复该过程直至在该衬底上形成IC芯片或者达到制造的一定水平。
使用短快速处理和湿式清洁操作两者的优势包括使用了复杂度更低的湿式清洁化学物质，减少了清洁时间同时生成了基本没有聚合物的衬底，且由于使用了复杂度更低的湿式清洁化学物质而降低了成本。
尽管前述范明已经阐述目的较为具体地进行了描述，显然可知可在权利要求书的范围内实现一定的变化和改动。因此，本发明的实施方式应被视为是说明性而非限制性，且本发明并不限于此文中所提供的细节，而是可在权利要求的范围及等同范围内进行修改。

Claims (20)

1.一种用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，包含：
确定用于从该衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的干式快速化学物质，该干式快速化学物质被配置为选择性地除去区域中蚀刻操作留下的蚀刻后聚合物残留，其中在该区域中穿过低k电介质膜层形成特征，该干式快速化学物质是由干式清洁化学物质组成的；
使用短快速处理施用确定的干式快速化学物质，干式快速化学物质的该短快速施用能够除去该蚀刻后聚合物残留的至少一部分；以及
向该衬底表面施用湿式清洁化学物质，该湿式清洁化学物质的施用有助于基本上除去该短快速处理留下的蚀刻后聚合物残留。
2.如权利要求1所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该干式快速化学物质的施用跟随蚀刻操作以便最小化清洁周期时间。
3.如权利要求1所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该干式快速化学物质是根据由多个参数限定的蚀刻操作留下的蚀刻后聚合物残留的特征方面选择的。
4.如权利要求3所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该干式快速化学物质的施用是使用多个参数控制的以最小化对低k材料和在该低k材料中形成的特征的损害。
5.如权利要求1所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该干式快速化学物质使用氧化处理或还原处理中的一种来除去该蚀刻后聚合物残留。
6.如权利要求5所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该干式快速化学物质是低压干式气并且是氧、二氧化碳、氨、氮气、氢、乙烯、甲烷或其组合中的任一种。
7.如权利要求1所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中选择该湿式清洁化学物质以便防止对在该衬底中形成的特征以及该特征周围的电介质膜的损害。
8.如权利要求6所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该湿式清洁化学物质可以是氟化氢或氟化铵或其组合中的一种。
9.如权利要求1所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的方法，其中该聚合物残留包括含碳的有机化合物。
10.一种用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，包含：在环境可控室中接收并支撑该衬底的衬底支撑装置，该衬底支撑装置被配置为在该环境可控室中接收并沿着一个平面移动该衬底；以及
在环境可控室中配置的快速化学物质施用器，以使用短快速处理向该衬底表面施用干式快速化学物质，该快速化学物质施用器具有控制器以控制该干式快速化学物质的流动，干式快速化学物质的短施用能够基本上除去区域中蚀刻操作留下的聚合物残留，特征是在该区域中在该衬底表面上形成的；
其中该干式快速化学物质是根据蚀刻操作留下的聚合物残留的特征方面选择的，该干式快速化学物质的特征方面由多个参数限定。
11.如权利要求10所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该快速化学物质施用器控制器可通信地连接到计算系统，该计算系统管理控制该干式快速化学物质向该环境可控室的流动的多个参数。
12.如权利要求11所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该快速化学物质施用器通过在该环境可控室中配置的开口将该干式快速化学物质引入该环境可控室。
13.如权利要求10所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该系统进一步包括一个开口以将蚀刻化学物质引入该衬底表面以便在该衬底表面上蚀刻出特征，该蚀刻是在该短快速处理之前执行的。
14.如权利要求13所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中引入干式快速化学物质的该快速化学物质施用器与该蚀刻化学物质开口被置于同一环境可控室中以便于该短快速处理跟随该蚀刻处理从而最小化清洁周期时间。
15.如权利要求13所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该系统进一步包括湿式清洁施用器以引入湿式清洁化学物质，该湿式清洁施用器具有控制器以控制该湿式清洁化学物质的施用从而能够基本上除去该短快速处理留下的聚合物残留。
16.如权利要求15所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该湿式清洁化学物质是使用邻近头、槽中的湿式浸泡、刷盒组件或喷嘴之一施用的。
17.如权利要求10所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该干式快速化学物质使用氧化处理或还原处理中的一种来除去该蚀刻后聚合物残留。
18.如权利要求10所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该干式快速化学物质是低压干式气并且是氧气、二氧化碳、氨气、氮气、氢气、乙烯、甲烷或其组合中的任一种。
19.如权利要求15所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中选择该湿式清洁化学物质以便防止在被施用到该衬底表面时对在该衬底中形成的特征以及该特征周围的电介质膜的损害。
20.如权利要求19所述的用于从衬底表面除去蚀刻后聚合物残留的系统，其中该湿式清洁化学物质是氟化氢、氟化铵或其组合中的任一种。
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