DE102017118084A1 - Halbleitervorrichtung, Werkzeug und Verfahren zum Herstellen - Google Patents

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung wird mittels eines Reinigungsprozesses hergestellt. Der Reinigungsprozess verwendet ein Halbleiter-Herstellungswerkzeug, das eine Nassreinigungssektion und eine Plasmareinigungssektion hat. Die Halbleitervorrichtung ist in einer Nassreinigungskammer in der Nassreinigungssektion angeordnet, wo ein Nassreinigungsprozess ausgeführt wird. Nach der Vollendung, und ohne Durchbrechen der Atmosphäre, wird die Halbleitervorrichtung aus der Nassreinigungssektion herausgenommen und in einer Plasmareinigungskammer in der Plasmareinigungssektion angeordnet. Dann wird eine Plasmareinigung ausgeführt.

Description

  • PRIORITÄTSANSPRUCH UND QUERVERWEIS
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/512,909 , eingereicht am 31. Mai 2017, mit dem Titel „SEMICONDUCTOR DEVICE, TOOL, AND METHOD OF MANUFACTURING“, die hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielzahl verschiedener elektronischer Anwendungen verwendet, wie zum Beispiel Personalcomputer, Mobiltelefone, Digitalkameras und sonstige elektronische Geräte. Halbleitervorrichtungen werden in der Regel hergestellt, indem nacheinander isolierende oder dielektrische Schichten, leitfähige Schichten und halbleitende Schichten von Material über einem Halbleitersubstrat abgeschieden werden und die verschiedenen Materialschichten mittels Lithografie- und Ätzprozessen strukturiert werden, um Schaltkreiskomponenten und -elemente darauf zu bilden.
  • Die Halbleiterindustrie verbessert fortgesetzt die Integrationsdichte verschiedener elektronischer Komponenten (zum Beispiel Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren usw.) durch fortgesetzte Reduzierungen der kleinsten Strukturelementgröße, wodurch mehr Komponenten auf einer gegebenen Fläche integriert werden können. Jedoch entstehen in dem Maße, wie die kleinsten Strukturelementgrößen reduziert werden, zusätzliche Probleme innerhalb jedes der Prozesse, die verwendet werden, und diese zusätzlichen Probleme sollten gelöst werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es ist anzumerken, dass, gemäß der üblichen Praxis in der Industrie, verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Die Abmessungen der verschiedenen Strukturelemente können im Interesse der Klarheit der Darstellung beliebig vergrößert oder verkleinert werden.
  • 1A-1C veranschaulichen das Ausbilden einer Durchkontaktierungsöffnung und einer Grabenöffnung in einem Dielektrikum mit niedrigem k-Wert gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 2A-2C veranschaulichen ein Halbleiter-Herstellungswerkzeug gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 3 veranschaulicht das Ausbilden von leitfähigem Material innerhalb der Durchkontaktierungsöffnung und der Grabenöffnung gemäß einigen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereit. Im Folgenden werden konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und dienen nicht der Einschränkung. Zum Beispiel kann die Ausbildung eines ersten Strukturelements über oder auf einem zweiten Strukturelement in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen die ersten und zweiten Strukturelemente in direktem Kontakt ausgebildet sind, und können auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Strukturelemente zwischen den ersten und zweiten Strukturelementen ausgebildet sein können, so dass die ersten und zweiten Strukturelemente nicht unbedingt in direktem Kontakt stehen. Darüber hinaus kann die vorliegende Offenbarung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und schafft nicht automatisch eine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
  • Des Weiteren können räumlich relative Begriffe, wie zum Beispiel „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen, im vorliegenden Text verwendet werden, um die Beschreibung zu vereinfachen, um die Beziehung eines Elements oder Strukturelements zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturelementen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Die räumlich relativen Begriffe sollen neben der in den Figuren gezeigten Ausrichtung noch weitere Ausrichtungen der Vorrichtung während des Gebrauchs oder Betriebes umfassen. Die Vorrichtung kann auch anders ausgerichtet (90 Grad gedreht oder anders ausgerichtet) sein, und die im vorliegenden Text verwendeten räumlich relativen Deskriptoren können gleichermaßen entsprechend interpretiert werden.
  • Es werden nun Ausführungsformen mit Bezug auf konkrete Ausführungsformen beschrieben, wie zum Beispiel ein Reinigungsprozess während eines Via-First-Trench-Last-Damascene-Prozesses für einen 20 nm-, 16 nm-, 10 nm-, 7 nm- oder 5 nm-Prozessknoten. Jedoch können die im vorliegenden Text beschrieben Ideen in jedem geeigneten Prozess angewendet werden.
  • Wir wenden uns nun den 1A-1C zu. 1 veranschaulicht ein Substrat 101 mit aktiven Bauelementen (nicht separat veranschaulicht), Metallisierungsschichten 103 (die sowohl ein nicht-bezeichnetes dielektrisches Material als auch leitfähige Elemente 105 innerhalb des dielektrisches Materials enthalten), einer ersten Ätzstoppschicht 107, einer zweiten Ätzstoppschicht 109, einer dritten Ätzstoppschicht 110 und einer ersten dielektrischen Schicht 111. In einer Ausführungsform kann das Substrat 101 Volumensilizium, dotiert oder undotiert, oder eine aktive Schicht eines Silizium-auf-Isolator (SOI)-Substrats umfassen. Im Allgemeinen umfasst ein SOI-Substrat eine Schicht aus einem Halbleitermaterial wie zum Beispiel Silizium, Germanium, Silizium-Germanium, SOI, Silizium-Germanium auf Isolator (SGOI) oder Kombinationen davon. Zu anderen Substraten, die verwendet werden können, gehören mehrschichtige Substrate, Gradientensubstrate oder Hybridorientierungssubstrate.
  • Die aktiven Bauelemente können eine breite Vielzahl verschiedener aktiver Bauelemente umfassen, wie zum Beispiel Transistoren und dergleichen, und passive Bauelemente, wie zum Beispiel Kondensatoren, Widerstände, Induktoren und dergleichen, die dafür verwendet werden können, die gewünschten strukturellen und funktionalen Teile des Designs zu generieren. Die aktiven Bauelemente und die passiven Bauelemente können unter Verwendung jedes geeigneten Verfahrens entweder in, oder anderenfalls auf, dem Substrat 101 gebildet werden.
  • Die Metallisierungsschichten 103 werden über dem Substrat 101 und den aktiven Bauelementen gebildet und sind dafür ausgelegt, die verschiedenen aktiven Bauelemente zu verbinden, um Funktionsschaltungen für das Design zu bilden. In einer Ausführungsform werden die Metallisierungsschichten aus abwechselnden Schichten aus dielektrischem und leitfähigem Material gebildet und können durch jeden geeigneten Prozess gebildet werden (wie zum Beispiel Abscheidung, Damascene, Dual-Damascene usw.). In einer Ausführungsform können eine bis vier Metallisierungsschichten vorhanden sein, die von dem Substrat 101 durch mindestens eine Zwischenschichtdielektrikum (ILD)-Schicht getrennt sind, aber die genaue Anzahl der Metallisierungsschichten ist vom Design abhängig.
  • Die leitfähigen Elemente 105 sönnen in einem oberen Abschnitt der Metallisierungsschichten 103 gebildet werden. Es handelt sich um eine Region, mit der eine Interconnect-Verbindung 305 (in 1A nicht veranschaulicht, aber unten mit Bezug auf 3 veranschaulicht und beschrieben) eine physische und elektrische Verbindung herstellt. In einer Ausführungsform können die leitfähigen Elemente 105 ein Material wie zum Beispiel Kupfer sein, das beispielsweise mittels eines Damascene- oder Dual-Damascene-Prozesses gebildet wird, wodurch eine Öffnung innerhalb eines oberen Abschnitts der Metallisierungsschichten 103 gebildet wird, die Öffnung mit einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Kupfer, gefüllt und/oder überfüllt wird, und ein Planarisierungsprozess ausgeführt wird, um das leitfähige Material in die Metallisierungsschichten 103 einzubetten. Jedoch können jedes geeignete Material und jeder geeignete Prozess verwendet werden, um die leitfähigen Elemente 105 zu bilden.
  • Eine erste Ätzstoppschicht 107 wird dafür verwendet, die darunterliegenden Strukturen zu schützen und einen Steuerungspunkt für einen anschließenden Ätzprozess zum Beispiel durch die zweite Ätzstoppschicht 109 hindurch bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann die erste Ätzstoppschicht 107 unter Verwendung von Plasmaverstärktem chemischem Aufdampfen (PECVD) aus Aluminiumoxynitrid (AlON) gebildet werden, obgleich alternativ auch andere Materialien, wie zum Beispiel Nitride, Carbide, Boride, Kombinationen davon oder dergleichen, sowie alternative Techniken zur Bildung der ersten Ätzstoppschicht 107, wie zum Beispiel Niederdruck-CVD (LPCVD), PVD oder dergleichen, verwendet werden könnten. Die erste Ätzstoppschicht 107 kann eine Dicke zwischen etwa 50 Å und etwa 2.000 Å, wie zum Beispiel etwa 200 Å, haben.
  • Nachdem die erste Ätzstoppschicht 107 gebildet wurde, um die leitfähigen Elemente 105 zu bedecken, wird die zweite Ätzstoppschicht 109 über der ersten Ätzstoppschicht 107 gebildet. In einer Ausführungsform wird die zweite Ätzstoppschicht 109 aus einem Material, wie zum Beispiel einem Kohlenstoff-dotierten Oxid, wie zum Beispiel SiOC, gebildet, obgleich auch jedes andere geeignete Material verwendet werden kann. Das Material der zweiten Ätzstoppschicht 109 kann mittels eines Abscheidungsprozesses, wie zum Beispiel chemisches Aufdampfen, physikalisches Aufdampfen, Atomschichtabscheidung oder dergleichen, gebildet werden und kann auf eine Dicke zwischen etwa 10 Å und etwa 200 Å, wie zum Beispiel etwa 40 Å, abgeschieden werden. Jedoch können jeder geeignete Bildungsprozess und jede geeignete Dicke verwendet werden.
  • Nachdem die zweite Ätzstoppschicht 109 gebildet wurde, wird die dritte Ätzstoppschicht 110 über der zweiten Ätzstoppschicht 109 gebildet. In einer Ausführungsform wird die dritte Ätzstoppschicht 110 aus einem Material wie zum Beispiel Aluminiumoxid gebildet, obgleich jedes geeignete Material, wie zum Beispiel Aluminiumnitrid, verwendet werden kann. Das Material der dritten Ätzstoppschicht 110 kann mittels eines Abscheidungsprozesses, wie zum Beispiel chemisches Aufdampfen, physikalisches Aufdampfen, Atomschichtabscheidung oder dergleichen, gebildet werden und kann auf eine Dicke zwischen etwa 10 Å und etwa 200 Å, wie zum Beispiel etwa 40 Å, abgeschieden werden. Jedoch können jeder geeignete Bildungsprozess und jede geeignete Dicke verwendet werden.
  • Nachdem die dritte Ätzstoppschicht 110 gebildet wurde, kann die erste dielektrische Schicht 111 gebildet werden, um zu helfen, die Interconnect-Verbindung 305 (in den 1A-1C nicht veranschaulicht, aber weiter unten mit Bezug auf 3 veranschaulicht und besprochen) von anderen benachbarten elektrischen Verlegeleitungen zu isolieren. In einer Ausführungsform kann die erste dielektrische Schicht 111 zum Beispiel ein dielektrischer Film mit niedrigem k-Wert sein, der dafür vorgesehen ist zu helfen, die Interconnect-Verbindung 305 von anderen Strukturen zu isolieren. Durch Isolieren der Interconnect-Verbindung 305 kann die Widerstand-Kapazität (RC)-Verzögerung der Interconnect-Verbindung 305 reduziert werden, wodurch die Gesamteffizienz und die Geschwindigkeit der Elektrizität durch die Interconnect-Verbindung 305 verbessert werden.
  • In einer Ausführungsform kann die erste dielektrische Schicht 111 ein poröses Material sein, wie zum Beispiel SiOCN, SiCN oder SiOC, und kann gebildet werden, indem zunächst eine Vorläuferschicht über der dritten Ätzstoppschicht 110 gebildet wird. Die Vorläuferschicht kann sowohl ein Matrixmaterial als auch ein Porogen umfassen, das zwischen das Matrixmaterial gestreut wird, oder kann alternativ das Matrixmaterial auch ohne das Porogen umfassen. In einer Ausführungsform kann die Vorläuferschicht zum Beispiel durch gleichzeitiges Abscheiden der Matrix und des Porogens mittels eines Prozesses wie zum Beispiel Plasma-verstärktes chemisches Aufdampfen (PECVD) gebildet werden, wobei das Matrixmaterial zur selben Zeit wie das Porogen abgeschieden wird, wodurch die Vorläuferschicht gebildet wird, wobei das Matrixmaterial und das Porogen miteinander vermischt werden. Wie aber der Durchschnittsfachmann erkennt, ist die gleichzeitige Abscheidung mittels eines gleichzeitigen PECVD-Prozesses nicht der einzige Prozess, der dafür verwendet werden kann, die Vorläuferschicht zu bilden. Jeder geeignete Prozess, wie zum Beispiel Vormischen des Matrixmaterials und des Porogen-Materials als eine Flüssigkeit und anschließendes Aufschleudern des Gemischs auf die Metallisierungsschichten 103, kann ebenfalls verwendet werden.
  • Die Vorläuferschicht kann auf eine Dicke gebildet werden, die ausreicht, um die Isolierungs- und Verlegungseigenschaften bereitzustellen, die von der ersten dielektrischen Schicht 111 gewünscht werden. In einer Ausführungsform kann die Vorläuferschicht aus eine erste Dicke T1 zwischen etwa 10 Å und etwa 1000 Å gebildet werden, wie zum Beispiel etwa 300 Ä. Jedoch sollen diese Dicken lediglich veranschaulichend sein und sollen nicht den Geltungsbereich der Ausführungsformen einschränken, da die genaue Dicke der Vorläuferschicht jede geeignete gewünschte Dicke sein kann.
  • Das Matrixmaterial oder dielektrische Basismaterial kann mittels eines Prozess wie zum Beispiel PECVD gebildet werden, obgleich alternativ jeder geeignete Prozess, wie zum Beispiel chemisches Aufdampfen (CVD), physikalisches Aufdampfen (PVD) oder auch Aufschleudern verwendet werden kann. Der PECVD-Prozess kann Vorläufer wie zum Beispiel Methyldiethoxysilan (DEMS) verwenden, obgleich alternativ auch andere Vorläufer verwendet werden können, wie zum Beispiel andere Silane, Alkylsilane (zum Beispiel Trimethylsilan und Tetramethylsilan), Alkoxysilane (zum Beispiel Methyltriethoxysilan (MTEOS), Methyltrimethoxysilan (MTMOS), Methyldimethoxysilan (MDMOS), Trimethylmethoxysilan (TMMOS) und Dimethyldimethoxysilan (DMDMOS)), lineare Siloxane und zyklische Siloxane (zum Beispiel Octamethylcyclotetrasiloxan (OMCTS) und Tetramethylcyclotetrasiloxan (TMCTS)), Kombinationen davon und dergleichen. Wie der Durchschnittsfachmann jedoch erkennt, sind die im vorliegenden Text angeführten Materialien und Prozesse lediglich veranschaulichend und sollen die Ausführungsformen nicht einschränken, da alternativ beliebige andere geeignete Matrix-Vorläufer ebenfalls verwendet werden können.
  • Nachdem die Vorläuferschicht mit dem in dem Matrixmaterial verteilten Porogen gebildet wurde, wird das Porogen aus dem Matrixmaterial entfernt, um die Poren innerhalb des Matrixmaterials zu bilden. In einer Ausführungsform wird das Entfernen des Porogens durch einen Ausheilungsprozess ausgeführt, der das Porogen-Material aufbrechen und verdampfen kann, wodurch das Porogen-Material diffundieren und das Matrixmaterial verlassen kann, wodurch ein strukturell intaktes poröses dielektrisches Material als die erste dielektrische Schicht 111 zurückbleibt. Zum Beispiel kann ein Ausheilen zwischen etwa 200°C und etwa 500°C, wie zum Beispiel bei etwa 400°C, zwischen etwa 10 Sekunden und etwa 600 Sekunden, wie zum Beispiel etwa 200 Sekunden, verwendet werden.
  • Wie der Durchschnittsfachmann jedoch erkennt, ist der oben beschriebene thermische Prozess nicht das einzige Verfahren, das dafür verwendet werden kann, das Porogen aus dem Matrixmaterial zu entfernen, um die erste dielektrische Schicht 111 zu bilden. Alternativ können auch andere geeignete Prozesse, wie zum Beispiel das Bestrahlen des Porogens mit UV-Strahlung zum Zersetzen des Porogens oder das Verwenden von Mikrowellen zum Zersetzen des Porogens, verwendet werden. Diese und alle sonstigen geeigneten Prozesse zum teilweisen oder vollständigen Entfernen des Porogens sollen alle in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • 1A veranschaulicht außerdem ein Aufbringen einer Antireflexionsschicht 113. In einer Ausführungsform kann die Antireflexionsschicht 113 eine Stickstoff-freie Antireflexionsbeschichtung sein und kann ein Polymerharz, einen Katalysator und ein Vernetzungsmittel umfassen, die alle zum Verteilen in ein Lösemittel gegeben werden. Das Polymerharz umfasst eine Polymerkette mit Wiederholungseinheiten, wie zum Beispiel ein Vernetzungsmonomer und ein Monomer mit Chromophoreinheiten. In einer Ausführungsform kann das Monomer mit der Chromophoreinheit Vinylverbindungen umfassen, einschließlich substituiertes und unsubstituiertes Phenyl, substituiertes und unsubstituiertes Anthracyl, substituiertes und unsubstituiertes Phenanthryl, substituiertes und unsubstituiertes Naphthyl, substituierte und unsubstituierte heterozyklische Ringe, die Heteroatome enthalten, wie zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel oder Kombinationen davon, wie zum Beispiel Pyranyl oder Acridinyl. Die Substituenten in diesen Einheiten können jede Hydrocarbyl-Gruppe sein und können des Weiteren Heteroatome enthalten, wie zum Beispiel Sauerstoff, Schwefel oder Kombinationen davon, wie zum Beispiel Alkylene, Ester, Ether, Kombinationen davon oder dergleichen, mit einer Anzahl an Kohlenstoffatomen zwischen 1 und 12.
  • Das Vernetzungsmonomer kann dafür verwendet werden, das Monomer mit anderen Polymeren innerhalb des Polymerharzes zu vernetzen, um die Löslichkeit der Antireflexionsschicht 113 zu modifizieren, und kann optional eine säurelabile Gruppe haben. In einer konkreten Ausführungsform kann das Vernetzungsmonomer eine Kohlenwasserstoffkette umfassen, die außerdem zum Beispiel eine Hydroxylgruppe, eine Carboxylsäuregruppe, eine Carboxylestergruppe, Epoxidgruppen, Urethangruppen, Amidgruppen, Kombinationen davon und dergleichen umfasst.
  • Der Katalysator kann eine Verbindung sein, die dafür verwendet wird, eine chemisch aktive Spezies zu generieren und eine Vernetzungsreaktion zwischen den Polymeren innerhalb des Polymerharzes zu initiieren, und kann zum Beispiel ein thermischer Säuregenerator, ein Photosäuregenerator, ein Photobasengenerator, geeignete Kombinationen davon oder dergleichen sein. In einer Ausführungsform, in der der Katalysator ein thermischer Säuregenerator ist, generiert der Katalysator eine Säure, wenn ausreichend Wärme an die Antireflexionsschicht 113 angelegt wird. Zu konkreten Beispieles des thermischen Säuregenerators gehören Butansulfonsäure, Trifluormethansulfonsäure, Nanoflurbutansulfonsäure, Nitrobenzyltosylate, wie zum Beispiel 2-Nitrobenzyltosylat, 2,4-Ninitrobenzyltosylat, 2,6-Dinitrobenzyltosylat, 4-Nitrobenzyltosylat, Benzensulfonate, wie zum Beispiel 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl-4-chlorbenzensulfonat, 2-Trifluormethyl-6-nitrobenzyl-4-nitrobenzensulfonat, Phenolsulfonatester, wie zum Beispiel Phenyl, 4-Methoxybenzensulfonat, Alkylammoniumsalze von organischen Säuren, wie zum Beispiel Triethylammoniumsalz von 10-Camphorsulfonsäure, Kombinationen davon oder dergleichen.
  • Das Vernetzungsmittel kann auch der Antireflexionsschicht 113 hinzugefügt werden. Das Vernetzungsmittel reagiert mit den Polymeren in dem Polymerharz in der Antireflexionsschicht 113, wodurch die Erhöhung der Vernetzungsdichte des Photoresists unterstützt wird, was hilft, die Resiststruktur und den Widerstand gegen das Trockenätzen zu verbessern. In einer Ausführungsform kann das Vernetzungsmittel ein Melamin-basiertes Mittel, ein Harnstoff-basiertes Mittel, ein Ethylen-Harnstoff-basiertes Mittel, ein Propylen-Harnstoff-basiertes Mittel, ein Glycoluril-basiertes Mittel, ein aliphatischer zyklischer Kohlenwasserstoff mit einer Hydroxyl-Gruppe, eine Hydroxyalkyl-Gruppe oder eine Kombination davon, sauerstoffhaltige Derivate des aliphatischen zyklischen Kohlenwasserstoffs, Glycoluril-Verbindungen, etherifizierte Aminoharze, ein Polyether-Polyol, ein Polyglycidilether, ein Vinylether, ein Triazin, Kombinationen davon oder dergleichen sein.
  • Die Materialien für die Antireflexionsschicht 113 können zum Verteilen in ein Lösemittel gegeben werden. In einer Ausführungsform kann das Lösemittel ein organisches Lösemittel sein und kann jedes geeignete Lösemittel umfassen, wie zum Beispiel Ketone, Alkohole, Polyalkohole, Ether, Glycolether, zyklische Ether, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Propionate, Lactate, Milchester, Alkylenglycolmonoalkylether, Alkyllactate, Alkylalkoxypropionate, zyklische Lactone, Monoketon-Verbindungen, die einen Ring enthalten, Alkylencarbonate, Alkylalkoxyacetat, Alkylpyruvate, Lactatester, Ethylenglycolalkyletheracetate, Diethylenglycole, Propylenglycolalkyletheracetate, Alkylenglycolalkyletherester, Alkylenglycolmonoalkylester oder dergleichen.
  • Nachdem das Material für die Antireflexionsschicht 113 hergestellt wurde, kann das Material für die Antireflexionsschicht 113 verwendet werden, indem zunächst das Material für die Antireflexionsschicht 113 auf die erste dielektrische Schicht 111 aufgebracht wird. Das Material für die Antireflexionsschicht 113 kann auf die erste dielektrische Schicht 111 dergestalt aufgebracht werden, dass das Material für die Antireflexionsschicht 113 einen frei liegende Oberseite der ersten dielektrischen Schicht 111 beschichtet, und kann mittels eines Prozesses aufgebracht werden wie zum Beispiel ein Aufschleuderprozess, ein Tauchbeschichtungsverfahren, ein Luftrakelbeschichtungsverfahren, ein Vorhangbeschichtungsverfahren einen Drahtstabbeschichtungsverfahren, ein Gravurbeschichtungsverfahren, ein Laminierverfahren, ein Extrusionsbeschichtungsverfahren, Kombinationen davon oder dergleichen. In einer Ausführungsform kann das Material für die Antireflexionsschicht 113 dergestalt aufgebracht werden, dass sie eine Dicke zwischen etwa 50 nm und etwa 500 nm, wie zum Beispiel etwa 300 nm, hat.
  • Nachdem die Antireflexionsschicht 113 gebildet wurde, kann eine erste Hartmaske 115 über der Antireflexionsschicht 113 gebildet werden. In einer Ausführungsform kann die erste Hartmaske 115 ein Maskierungsmaterial mit einer anderen Ätzselektivität als das Material der zweiten Ätzstoppschicht 109 sein, wie zum Beispiel Titannitrid (TiN), obgleich auch jedes andere geeignete Material, wie zum Beispiel Titanoxid, verwendet werden kann. Die erste Hartmaske 115 kann mittels eines Abscheidungsprozesses wie zum Beispiel chemisches Aufdampfen, physikalisches Aufdampfen, Atomschichtabscheidung, Kombinationen davon oder dergleichen gebildet werden, und kann auf eine anfängliche zweite Dicke T2 zwischen etwa 50 Å und etwa 800 Å, wie zum Beispiel etwa 300 Å, gebildet werden. Es kann jedoch jede geeignete Dicke verwendet werden kann.
  • Nachdem die erste Hartmaske 115 gebildet wurde, kann sie strukturiert werden, um eine Maskierungsschicht für einen anschließenden Ätzprozess (zum Beispiel einen unten beschriebenen ersten Ätzprozess 121) bereitzustellen, um eine Durchkontaktierungsöffnung 119 zu bilden. In einer Ausführungsform kann die erste Hartmaske 115 strukturiert werden, indem ein erster Photoresist 118 über der ersten Hartmaske 115 angeordnet wird und dann der erste Photoresist 118 belichtet und entwickelt wird, um einen strukturierten Photoresist zu bilden. In einer Ausführungsform ist der erste Photoresist 118 ein Dreischicht-Photoresist mit einer unteren Antireflexionsbeschichtungs (BARC)-Schicht, einer Zwischenmaskenschicht und einer oberen Photoresistschicht (in 1A nicht separat veranschaulicht). Es kann jedoch jede geeignete Art von lichtempfindlichem Material oder Kombination von Materialien verwendet werden. Nachdem der erste Photoresist 118 strukturiert wurde, wird die Struktur des ersten Photoresists 118 dann beispielsweise mittels eines anisotropen Ätzprozesses, wie zum Beispiel eines reaktiven Ionenätzprozesses, zu der ersten Hartmaske 115 übertragen. Es kann jedoch jeder geeignete Prozess verwendet werden.
  • In einer Ausführungsform kann die erste Hartmaske 115 strukturiert werden, um eine Maske für die Durchkontaktierungsöffnung 119 zu bilden. Insofern kann die erste Hartmaske 115 dergestalt strukturiert werden, dass die Durchkontaktierungsöffnung 119 eine erste Breite W1 zwischen etwa 10 nm und etwa 40 nm, wie zum Beispiel etwa 25 nm, hat. Es können jedoch jegliche geeigneten Abmessungen verwendet werden.
  • Nachdem die erste Hartmaske 115 strukturiert wurde, kann die Struktur der ersten Hartmaske 115 mittels eines ersten Ätzprozesses zu der ersten dielektrischen Schicht 111 übertragen werden (in 1A durch die Wellenlinien mit der Bezugszahl 121 dargestellt). In einer Ausführungsform kann der erste Ätzprozess 121 zum Beispiel ein anisotroper Ätzprozess sein, wie zum Beispiel ein reaktives Ionenätzen mit Ätzmitteln, die zum Ätzen der ersten dielektrischen Schicht 111 geeignet sind. Es kann jedoch jedes geeignete Ätzverfahren oder jede geeignete Kombination aus Ätzverfahren verwendet werden kann.
  • Unter Verwendung des ersten Ätzprozesses 121 und der ersten Hartmaske 115 wird die Struktur der ersten Hartmaske 115 zu der Antireflexionsschicht 113 und dann zu der ersten dielektrischen Schicht 111 übertragen, und die Durchkontaktierungsöffnung 119 wird gebildet. In einer Ausführungsform hilft die Übertragung der Struktur von der ersten Hartmaske 115 in die erste dielektrische Schicht 111 hinein, den Durchkontaktierungsabschnitt 307 der Interconnect-Verbindung 305 in die erste dielektrische Schicht 111 hinein zu bilden. In einer konkreten Ausführungsform kann der Durchkontaktierungsabschnitt 307 der Interconnect-Verbindung 305 durch den ersten Ätzprozess 121 so gebildet werden, dass er sich auf eine erste Tiefe D1 zwischen etwa 200 Å und etwa 2000 Å, wie zum Beispiel etwa 800 Å, in die erste dielektrische Schicht 111 hinein erstreckt. Es kann jedoch jede geeignete Tiefe verwendet werden.
  • 1B veranschaulicht, dass, nachdem die Durchkontaktierungsöffnung 119 gebildet wurde, der erste Photoresist 118 entfernt wird. In einer Ausführungsform wird der erste Photoresist 118 mittels eines Prozesses wie zum Beispiel Ashing entfernt, wobei die Temperatur des ersten Photoresists 118 erhöht wird, bis sich der erste Photoresist 118 thermisch zersetzt; an diesem Punkt kann der erste Photoresist 118 auf einfache Weise entfernt werden. Jedoch kann auch jeder andere geeignete Prozess verwendet werden, wie zum Beispiel ein Nass- oder Trockenätzen, oder auch das Entfernen des ersten Photoresists 118 mittels des gleichen Ätzprozesses, der die Durchkontaktierungsöffnung 119 bildete.
  • Nachdem der erste Photoresist 118 entfernt wurde, kann ein zweiter Photoresist 125 abgeschieden und strukturiert werden, um Öffnungen zu bilden, um die Strukturierung von Grabenöffnungen 129 zu unterstützen. In einer Ausführungsform ist der zweite Photoresist 125 eine Dreischicht-Photoresist mit einer unteren Antireflexionsbeschichtungs (BARC)-Schicht, einer Zwischenmaskenschicht und einer oberen Photoresistschicht (in 1B nicht separat veranschaulicht). Es kann jedoch jede geeignete Art von lichtempfindlichem Material oder jede geeignete Kombination von Materialien verwendet werden kann.
  • Nachdem der zweite Photoresist 125 über der ersten Hartmaske 115 und der Durchkontaktierungsöffnung 119 angeordnet wurde, wird der zweite Photoresist 125 strukturiert. In einer Ausfiihrungsform kann der zweite Photoresist 125 strukturiert werden, indem ein lichtempfindliches Material in dem zweiten Photoresist 125 (zum Beispiel die obere Photoresistschicht in dem Dreischicht-Photoresist) mit einer strukturierten Energiequelle (zum Beispiel Licht) beispielsweise durch ein Retikel belichtet wird. Das Auftreffen der Energie bewirkt eine chemische Reaktion in jenen Teilen des lichtempfindlichen Materials, die durch die strukturierte Energiequelle getroffen wurden, wodurch die physikalischen Eigenschaften der belichteten Abschnitte des Photoresists dergestalt modifiziert werden, dass sich die physikalischen Eigenschaften der belichteten Abschnitte des zweiten Photoresists 125 von den physikalischen Eigenschaften der nicht-belichteten Abschnitte des zweiten Photoresists 125 unterscheiden. Der zweite Photoresist 125 kann dann zum Beispiel mit einem Entwickler (nicht separat veranschaulicht) entwickelt werden, um den belichteten Abschnitt des zweiten Photoresists 125 von dem nicht-belichteten Abschnitt des zweiten Photoresists 125 zu trennen, und die Struktur der oberen Photoresistschicht kann durch die Zwischenmaskenschicht und die unterseitige Antireflexionsbeschichtungsschicht verlängert werden.
  • In einer Ausführungsform kann der zweite Photoresist 125 dergestalt strukturiert werden, dass der zweite Photoresist 125 verwendet werden kann, um die Grabenöffnungen 129 durch die erste dielektrische Schicht 111 hindurch zu bilden. Insofern kann der zweite Photoresist 125 so gebildet werden, dass er Öffnungen mit einer zweiten Breite W2 zwischen etwa 40 nm und etwa 150 nm, wie zum Beispiel etwa 50 nm, hat. Es kann jedoch jede geeignete Abmessungen verwendet werden.
  • Nachdem der zweite Photoresist 125 angeordnet und strukturiert wurde, kann ein zweiter Ätzprozess (in 1B durch die Wellenlinien dargestellt, die mit der Bezugzahl 127 versehen sind) dafür verwendet werden, Grabenöffnungen 129 zu bilden, die gefüllt werden, um Durchkontaktierungsabschnitte 303 der Interconnect-Verbindung 305 zu bilden. In einer Ausführungsform kann der zweite Ätzprozess 127 dem ersten Ätzprozess 121 ähneln. Zum Beispiel kann der zweite Ätzprozess 127 ein anisotroper Ätzprozess sein, wie zum Beispiel ein reaktiver Ionenätzprozess, der Ätzmittel verwendet, die für die erste dielektrische Schicht 111 selektiv sind.
  • Der zweite Ätzprozess 127 dient dazu, die Grabenöffnungen 129 zu bilden und auch die Durchkontaktierungsöffnung 119 vollständig durch die erste dielektrische Schicht 111 hindurch zu verlängern. Außerdem wird die darunterliegende dritte Ätzstoppschicht 110 freigelegt, deren Material so gewählt wird, dass der zweite Ätzprozess 127 gestoppt oder zumindest verlangsamt wird und verhindert wird, dass der zweite Ätzprozess 127 über die dritte Ätzstoppschicht 110 hinaus ätzt. Insofern können sich die Durchkontaktierungsöffnungen 119 in, aber nicht durch, die dritte Ätzstoppschicht 110 erstrecken.
  • 1C veranschaulicht außerdem, dass die Durchkontaktierungsöffnungen 119 durch die dritte Ätzstoppschicht 110 und die zweite Ätzstoppschicht 109 hindurch verlängert werden können. In einer Ausführungsform wird der Durchbruch der Durchkontaktierungsöffnungen 119 durch die dritte Ätzstoppschicht 110 und die zweite Ätzstoppschicht 109 mittels eines oder mehrerer Nassätzprozesse ausgeführt, in denen flüssige Ätzmittel mit der dritten Ätzstoppschicht 110 und dann mit der zweiten Ätzstoppschicht 109 in Kontakt gebracht werden.
  • Nachdem die dritte Ätzstoppschicht 110 und die zweite Ätzstoppschicht 109 so strukturiert wurden, dass die Durchkontaktierungsöffnungen 119 verlängert sind, können die Durchkontaktierungsöffnungen 119 durch die erste Ätzstoppschicht 107 hindurch verlängert werden. In einer Ausführungsform legt die Verlängerung der Durchkontaktierungsöffnungen 119 durch die erste Ätzstoppschicht 107 die darunterliegenden leitfähigen Elemente 105 frei und kann beispielsweise mittels eines Nass- oder Trockenätzprozesses ausgeführt werden, obgleich jedes geeignete Verfahren verwendet werden kann.
  • Nachdem die leitfähigen Elemente 105 freigelegt wurden, kann das Abtragen einer Auskleidung ausgeführt werden, um jegliches Material von der ersten dielektrischen Schicht 111 zu entfernen, das in die Grabenöffnungen 129 und Durchkontaktierungsöffnungen 119 gelangt ist. In einer Ausführungsform kann das Abtragen einer Auskleidung mittels eines Ätzprozesses, wie zum Beispiel eines Trockenätzens, ausgeführt werden. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform das Trockenätzen zum Abtragen einer Auskleidung die Öffnungen reinigen sowie mindestens teilweise die Ecken der Durchkontaktierungsöffnungen 119 und der Grabenöffnungen 129 abrunden. Es können jedoch jegliche geeigneten Abmessungen verwendet werden.
  • 1C und 2A-2C veranschaulichen, dass, nachdem die leitfähigen Elemente 105 freigelegt wurden und das Abtragen der Auskleidung ausgeführt wurde, der zweite Photoresist 125 mittels eines Reinigungs- oder Abziehprozesses entfernt wird, der sowohl den zweiten Photoresist 125 entfernt sowie alle verbliebenen Reste 131 entfernt, die von den vorherigen Prozessen übrig geblieben sind (zum Beispiel die Ätzrückstände), die Oberflächen der Grabenöffnungen 129 und der Durchkontaktierungsöffnungen 119 vor dem Anordnen einer ersten Sperrschicht 301 (in den 2A-2C nicht veranschaulicht, aber unten mit Bezug auf 3 beschrieben) reinigt und vorreinigt, und optional Ladungen ableitet, die sich auf den freigelegten Oberflächen angesammelt haben könnten. In einer Ausführungsform kann der Reinigungsprozess einen Nassreinigungsprozess 250 umfassen (auch als ein Nassätzreinigungsprozess bezeichnet), gefolgt von einer Plasmabehandlung, die beide in einer einzigen All-in-one-Kombiprozessmaschine 200 ausgeführt werden, ohne dass ein Durchbruch zu einer Außenatmosphäre stattfindet. Wie zum Beispiel in 2A veranschaulicht, umfasst die Kombiprozessmaschine 200 sowohl eine Nassätzsektion 202 als auch eine Plasmabehandlungssektion 204, zusammen mit einer Transferstation 206 zwischen der Nassätzsektion 202 und der Plasmabehandlungssektion 204, die allesamt in einem Außengehäuse 281 untergebracht sind, das die Nassätzsektion 202, die Plasmabehandlungssektion 204 und die Transferstation 206 von einer äußeren Umgebung trennt.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Nassätzsektion 202 einen Zufuhrtank 210, um eine geeignete Zufuhr eines ersten Ätzmittels zu jeder von mehreren Nassätzstationen 208 bereitzustellen. Das erste Ätzmittel wird verwendet, um die Rückstände 131 aus der Durchkontaktierungsöffnung 119 und der Grabenöffnung 129 zu entfernen, und ist insofern mindestens teilweise von den Materialien und Produkten abhängig, die während der vorausgegangenen Prozesse verwendet werden. Jedoch kann in einer Ausführungsform, in der die erste Ätzstoppschicht 107 Aluminiumoxynitrid ist, die leitfähigen Elemente 105 Kupfer sind und die Rückstände ein fluoriertes Polymer sind, das erste Ätzmittel eine Lösung sein, die einen Oxidator und ein Lösemittel umfasst.
  • Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform der Oxidator Wasserstoffperoxid sein, obgleich auch jeder andere geeignete Oxidator, wie zum Beispiel Ozonwasser oder Phosphatsalze, verwendet werden kann. In einer Ausführungsform kann der Oxidator in die Lösung mit einer Konzentration von weniger als etwa 25 %, wie zum Beispiel etwa 15 %, gegeben werden. Es kann jedoch jede geeignete Konzentration verwendet werden.
  • Das organische Lösemittel wird dafür verwendet, den Oxidator zu verdünnen und bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann das organische Lösemittel eine organische Flüssigkeit sein, wie zum Beispiel Ethylenglycol, Propylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Tetrahydrothiophen-1,1-dioxid, Dimethylsulfoxid, Dimethylacetamid, 4-Methylmorpholin, 4-Methylmorpholineoxid, 4-Methoxypyridinoxidhydrate, Ammoniumhydroxid, Tetramethylammoniumhydroxid, Tetraethylammoniumhydroxid, Gemische davon oder dergleichen. Das organische Lösemittel kann in der Lösung in einer Konzentration zwischen etwa 5 % und etwa 50 %, wie zum Beispiel etwa 30 %, vorhanden sein. Jedoch können jedes geeignete Material und jede geeignete Konzentration verwendet werden.
  • Optional können auch andere Additive in die Lösung für das erste Ätzmittel gegeben werden. Zum Beispiel können Ätzhemmer, wie zum Beispiel Benzotriazol oder Imidazol, in die Lösung gegeben werden, um die Ätzeigenschaften des ersten Ätzmittels besser zu steuern. Jegliche geeigneten Additive können der Lösung für das erste Ätzmittel beigegeben werden.
  • Das erste Ätzmittel kann durch einen ersten Zulauf 212, der mit einer geeigneten Einrichtung verbunden ist, in den Zufuhrtank 210 (auch als ein Tagestank bekannt) eingeleitet werden. Falls die Komponenten des ersten Ätzmittels (zum Beispiel der Oxidator, das organische Lösemittel und sonstige Additive) als separate Komponenten empfangen werden, kann optional eine optionale Mischeinheit (nicht separat veranschaulicht) stromaufwärts des Zufuhrtanks 210 angeordnet werden. In dieser Ausführungsform werden die einzelnen Komponenten in die Mischeinheit eingeleitet und vermischt, bevor sie in den Zufuhrtank 210 eingeleitet werden.
  • Der Zufuhrtank 210 hat außerdem eine zweite Zuleitung 214 zum Recyceln des ersten Ätzmittels, das durch die Nassätzstationen 208 verwendet wurde. Zum Beispiel ist die zweite Zuleitung 214 zu dem Zufuhrtank 210 mit jeweiligen Auslässen von jeder der Nassätzstationen 208 verbunden, so dass, nachdem das erste Ätzmittel in den Nassätzstationen 208 beispielsweise während des Nassreinigungsprozesses 250 verwendet wurde, das verwendete erste Ätzmittel zurück in den Zufuhrtank 210 recycelt werden kann, um recycelt zu werden.
  • Um bei der Rückgewinnung des verwendeten ersten Ätzmittels zu helfen, so dass das erste Ätzmittel für eine andere Nutzung recycelt werden kann, umfasst der Zufuhrtank 210 außerdem einen dritten Zulauf 216 (und einen zugeordneten Strömungsmesser 217), um zusätzliche Komponenten für das erste Ätzmittel zu empfangen, um die Wirksamkeit der ersten Ätzmittel wiederzuerlangen. Zum Beispiel können zusätzliche Mengen des Oxidators (eine Oxidatorspitze) durch den dritten Zulauf 216 zugegeben werden, um die Konzentration des Oxidators in dem Zufuhrtank 210 anzuheben und helfen, allen Oxidator zurückzugewinnen, der während des Nassreinigungsprozesses 250 in den Nassätzstationen 208 verwendet wurde oder auf sonstige Weise verloren gegangen ist.
  • Gleichermaßen können zusätzliche Mengen des Lösemittels oder sonstiger Additive als Konzentrationsspitze zugegeben werden, um die Fähigkeit des ersten Ätzmittels, die gewünschten Ergebnisse zu erbringen, zurückzugewinnen oder auf sonstige Weise zu erhalten. In einigen Ausführungsformen können Proben des ersten Ätzmittels (entweder aus dem Tagestank oder den Nassätzstationen 208) genommen und analysiert werden, und erforderlichenfalls kann ein Auffüllbetrag für jede Komponente bestimmt werden. Eine solche Auffüllmenge jeder Komponente kann dann durch den dritten Zulauf 216 zugegeben werden.
  • Ein erster Auslauf 218 von dem Zufuhrtank 210 wird zu einem jeweiligen Zulauf einer jeden der Nassätzstationen 208 (weiter unten mit Bezug auf 2B beschrieben) verlegt, um jeder der Nassätzstationen 208 frisches erstes Ätzmittel für den in den Nassätzstationen 208 ausgeführten Nassreinigungsprozess 250 zuzuführen. Optional umfasst der erste Auslauf 218 zusätzliche Einheiten, die helfen, die physikalischen Eigenschaften des ersten Ätzmittels zu steuern, nachdem es den Zufuhrtank 210 verlässt und bevor das erste Ätzmittel in dem Nassreinigungsprozess 250 verwendet wird. Zum Beispiel kann der erste Auslauf 218 eine erste Pumpe 262, um die Strömungsrate des ersten Ätzmittels zu steuern, eine erste Heizvorrichtung 264, um die Temperatur des ersten Ätzmittels zu steuern, und einen ersten Filter 266, um zu helfen, das erste Ätzmittel zu reinigen, umfassen. Es können jedoch alle geeigneten Steuerungssysteme verwendet werden.
  • Der erste Auslauf 218 führt das erste Ätzmittel einer Anzahl von Nassätzstationen 208 zu. In der in 2A veranschaulichten Ausführungsform führt der erste Auslauf 218 das erste Ätzmittel zu vier Nassätzstationen 208. Jedoch soll diese Anzahl von Nassätzstationen 208 nur veranschaulichend sein. Es kann jede geeignete Anzahl von Nassätzstationen 208 in der Nassätzsektion 202 der Kombiprozessmaschine 200 verwendet werden.
  • 2B veranschaulicht eine Draufsicht einer Ausführungsform einer einzelnen Nassätzstation 208. In dieser Ausführungsform ist die Nassätzstation 208 eine Aufschleuderstation und umfasst eine rotierende Aufspannvorrichtung 224, einen Ausgabearm 226 und eine Schiene 232. Die rotierende Aufspannvorrichtung 224 empfängt das Substrat 101 und hält das Substrat 101 während der Verarbeitung.
  • Der Ausgabearm 226 hat eine Düse 228, um das erste Ätzmittel auf das Substrat 101 auszugeben, dergestalt, dass das erste Ätzmittel in physischen Kontakt mit dem Rückstand 131 kommt. In einer Ausführungsform kann der Ausgabearm 226 relativ zu der rotierenden Aufspannvorrichtung 224 beweglich sein, dergestalt, dass sich der Ausgabearm 226 über das Substrat 101 bewegen kann (in 2B durch den Pfeil veranschaulicht, und der Ausgabearm ist in Strichlinien veranschaulicht), um das erste Ätzmittel gleichmäßig auszugeben. Der Ausgabearm 226 kann sich mit Hilfe der Schiene 232 vor und zurück bewegen, die einen festen Bezug bereitstellt, um den Ausgabearm 226 in seiner Bewegung zu unterstützen.
  • Während des Nassreinigungsprozesses 150 wird das Substrat 101 auf der rotierenden Aufspannvorrichtung 224 angeordnet, und die rotierende Aufspannvorrichtung 224, die das Substrat 101 hält, dreht sich mit einer Geschwindigkeit zwischen etwa 100 U/min und etwa 1000 U/min, wie zum Beispiel etwa 500 U/min, obgleich jede geeignete Geschwindigkeit verwendet werden kann. Während sich die rotierende Aufspannvorrichtung 224 dreht, kann sich der Ausgabearm 226 über das Substrat 101 bewegen und kann das Ausgeben des ersten Ätzmittels auf das Substrat 101 durch die Düse 228 beginnen. Die Drehung des Substrats 101 hilft dem ersten Ätzmittel, sich gleichmäßig über das Substrat 101 zu verteilen und Reinigungsvariationen aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung des ersten Ätzmittels zu mindern.
  • In einer Ausführungsform kann das erste Ätzmittel auf eine Temperatur zwischen etwa 25°C und etwa 6o°C, wie zum Beispiel etwa 50°C, verteilt werden. Darüber hinaus kann das erste Ätzmittel mit einer Strömungsrate zwischen etwa 500 ml/min und etwa 2500 ml/min, wie zum Beispiel etwa 1500 ml/min, verteilt werden. Um zu helfen, das Entfernen der Rückstände 131 sicherzustellen, kann der Nassreinigungsprozess 250 für eine Dauer zwischen etwa 30 s und etwa 240 s, wie zum Beispiel etwa 120 s, fortgesetzt werden. Es können aber auch alle anderen geeigneten Prozessbedingungen und Zeiträumen verwendet werden.
  • Darüber hinaus ist dem Durchschnittsfachmann klar, dass die Aufschleuderkonfiguration, die in 2B veranschaulicht und oben beschrieben ist, nur veranschaulichend sein soll und nicht die Ausführungsformen einschränken soll. Vielmehr kann alternativ auch jede andere geeignete Konfiguration für die Nassätzstation 208 verwendet werden, um das erste Ätzmittel aufzubringen, wie zum Beispiel eine Tauchbeschichtungskonfiguration, eine Luftrakelbeschichtungskonfiguration, eine Vorhangbeschichtungskonfiguration, eine Drahtstabbeschichtungskonfiguration, eine Gravurbeschichtungskonfiguration, eine Laminierkonfiguration, eine Extrusionbeschichtungskonfiguration, Kombinationen davon oder dergleichen. Alle diese geeigneten Konfigurationen für die Nassätzstation 208 sollen in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • Nachdem der Nassätzprozess 250 vollendet wurde, kann das erste Ätzmittel entfernt werden, und das Substrat 101 kann vor dem Entfernen der Nassätzstation 208 getrocknet werden. In einer Ausführungsform kann das Substrat 101 getrocknet werden, indem der Fluss des ersten Ätzmittels durch die Düse 228 gestoppt wird, während mindestens eine teilweise Rotation zum Aufschleudern des verbliebenen ersten Ätzmittels aufrecht erhalten wird. Darüber hinaus kann gewünschtenfalls auch ein Abspülmaterial, wie zum Beispiel entionisiertes Wasser, auf das Substrat 101 verteilt werden, um das Entfernen des ersten Ätzmittels zu unterstützen. Und zum Schluss kann ein Trocknungsprozess, wie zum Beispiel das Verteilen eines Trocknungsmaterials, wie zum Beispiel IPA, zusammen mit der Anwendung von Stickstoff (N2), dafür verwendet werden, das Substrat 101 zu trocknen. Es kann jedoch jedes geeignete Verfahren zum Entfernen des ersten Ätzmittels und zum Trocknen des Substrats 101 verwendet werden.
  • Wir wenden uns nun wieder 2A zu. Nachdem der Nassreinigungsprozess 250 in der Nassätzstation 208 vollendet wurde, kann das Substrat 101 durch die Transferstation 206 aus der Nassätzstation 208 entfernt werden. In einer Ausführungsform kann die Transferstation 206 ein oder mehrere Roboterarme sein (in 2A nicht einzeln veranschaulicht), die das Substrat 101 ergreifen, bewegen und von der Nassätzstation 208 beispielsweise zur Plasmabehandlungssektion 204 transferieren können. In einer Ausführungsform können die Roboterarme in die Nassätzstation 208 hineinreichen, das Substrat 101 ergreifen und das Substrat 101 in die Transferstation 206 transferieren. Befindet sich das Substrat im Inneren, kann die Transferstation 206 Türen haben, die sich schließen, um die Transferstation 206 von der Nassätzstation 208 zu isolieren, dergestalt, dass die Nassätzstation 208 für die weitere Verarbeitung erneut geöffnet werden kann. Nachdem sie von der Nassätzstation 208 isoliert wurde, kann sich die Transferstation 206 zur nächsten Station öffnen, zum Beispiel dem Plasmabehandlungssystem 201, und die Roboterarme, die immer noch das Substrat 101 halten, können sich in die nächste Station erstrecken und das Substrat 101 zur weiteren Verarbeitung ablegen.
  • 2C veranschaulicht eine Ausführungsform eines der mehreren Plasmabehandlungssysteme 201 (zusammen mit den Zuläufen und Abflüssen), die dafür verwendet werden kann, die freigelegten Oberflächen zu behandeln. In einer Ausführungsform kann das Plasmabehandlungssystem 201 ein Behandlungsgas-Zufuhrsystem 203 umfassen, das ein oder mehrere Behandlungsgase zu einer Plasmabehandlungskammer 254 führen kann. Das Behandlungsgas-Zufuhrsystem 203 führt die verschiedenen gewünschten Behandlungsgase über eine Behandlungsgas-Steuereinheit 213 und ein Verteilerrohr 205 zu der Plasmabehandlungskammer 254. Das Behandlungsgas-Zufuhrsystem 203 kann auch helfen, die Strömungsrate der Behandlungsgase in die Plasmabehandlungskammer 254 zu steuern, indem die Strömung und der Druck eines Trägergases durch das Behandlungsgas-Zufuhrsystem 203 gesteuert werden.
  • In einer Ausführungsform kann das Behandlungsgas-Zufuhrsystem 203 mehrere Behandlungsgaszulieferer 211 zusammen mit einer optionalen Trägergaszufuhr 207 enthalten. Darüber hinaus sind zwar nur zwei Behandlungsgaszulieferer 211 in 2C veranschaulicht, doch das dient lediglich der besseren Übersichtlichkeit, da jede geeignete Anzahl von Behandlungsgaszulieferern 211, wie zum Beispiel ein Behandlungsgaszulieferer 211 für jedes Behandlungsgas, das in dem Plasmabehandlungssystem 201 verwendet werden soll, verwendet werden kann. Zum Beispiel können in einer Ausführungsform, in der fünf separate Behandlungsgase verwendet werden, fünf separate Behandlungsgaszulieferer 211 vorhanden sein.
  • Jeder der einzelnen Behandlungsgaszulieferer 211 kann ein Behälter, wie zum Beispiel ein Gasspeichertank, sein, der entweder lokal bei der Plasmabehandlungskammer 254 oder von der Plasmabehandlungskammer 254 entfernt angeordnet ist. Alternativ kann der Behandlungsgaszulieferer 211 eine Einrichtung sein, die die gewünschten Behandlungsgase unabhängig herstellt und zuführt. Es kann jede geeignete Quelle für die gewünschten Behandlungsgase als der Behandlungsgaszulieferer 211 verwendet werden, und alle solche Quellen sollen in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • In einer Ausführungsform liefern die einzelnen Behandlungsgaszulieferer 211 ein Behandlungsgas zu der Behandlungsgas-Steuereinheit 213 durch erste Leitungen 252 mit ersten Ventilen 258. Die ersten Ventile 258 werden durch eine Steuereinheit 227 gesteuert, die das Einleiten der verschiedenen Behandlungs- und Trägergase in die Plasmabehandlungskammer 254 steuert und reguliert.
  • Optional kann in Ausführungsformen, in denen das Behandlungsgas in den Behandlungsgaszulieferern 211 selbst keine Inertgase sind, eine Trägergaszufuhr 207 ein gewünschtes Trägergas oder Verdünnungsgas zuführen, das dafür verwendet werden kann zu helfen, die verschiedenen gewünschten Behandlungsgase in die Plasmabehandlungskammer 254 zu drücken oder zu transportieren. Das Trägergas kann ein Inertgas oder ein sonstiges Gas sein, das nicht mit den Behandlungsgasen oder mit Nebenprodukten der Reaktionen der Behandlungsgase reagiert. Zum Beispiel kann das Trägergas Stickstoff (N2), Helium (He), Argon (Ar), Kombinationen davon oder dergleichen sein, obgleich auch andere geeignete Trägergase verwendet werden können.
  • Die Trägergaszufuhr 207 oder Verdünnungsmittelzufuhr kann ein Behälter sein, wie zum Beispiel ein Gasspeichertank, der sich entweder lokal in der Plasmabehandlungskammer 254 oder von der Plasmabehandlungskammer 254 entfernt befindet. Alternativ kann die Trägergaszufuhr 207 eine Einrichtung sein, die das Trägergas unabhängig herstellt und der Behandlungsgas-Steuereinheit 213 zuführt. Es kann jede geeignete Quelle für das Trägergas als die Trägergaszufuhr 207 verwendet werden, und alle solche Quellen sollen in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein. Die Trägergaszufuhr 207 kann das gewünschte Trägergas zu der Behandlungsgas-Steuereinheit 213 durch eine zweite Leitung 260 mit einem zweiten Ventil 256 zuführen, die die Trägergaszufuhr 207 mit den ersten Leitungen 252 verbindet. Das zweite Ventil 256 wird ebenfalls durch die Steuereinheit 227 gesteuert, die das Einleiten der verschiedenen Ätzmittel und Trägergase in die Plasmabehandlungskammer 254 steuert und reguliert. Nachdem sie kombiniert wurden, können die Leitungen zu der Behandlungsgas-Steuereinheit 213 gerichtet werden, um einen gesteuerten Eintritt in die Plasmabehandlungskammer 254 zu ermöglichen.
  • Die Plasmabehandlungskammer 254 kann jede gewünschte Form haben, die sich zum Verteilen der Behandlungsgase und zum Inkontaktbringen der Behandlungsgase mit dem Substrat 101 eignet. In der in 2C veranschaulichten Ausführungsform hat die Plasmabehandlungskammer 254 eine zylindrische Seitenwand und einen Boden. Jedoch ist die Plasmabehandlungskammer 254 nicht auf eine zylindrische Form beschränkt, und es kann alternativ jede andere geeignete Form, wie zum Beispiel ein hohles quadratisches Rohr, eine achteckige Form oder dergleichen, verwendet werden. Darüber hinaus kann die Plasmabehandlungskammer 254 von einem Kammergehäuse 215 umgeben sein, das aus einem Material besteht, das gegenüber den verschiedenen Prozessmaterialien inert ist. Insofern kann das Kammergehäuse 215 zwar jedes geeignete Material sein, das den chemischen Abläufen und dem Druck widerstehen kann, die während des Behandlungsprozesses anzutreffen sind, doch kann das Kammergehäuse 215 in einer Ausführungsform aus Stahl, Edelstahl, Nickel, Aluminium, Legierungen davon, Kombinationen davon und dergleichen bestehen.
  • Innerhalb der Plasmabehandlungskammer 254 befindet sich eine Montageplattform 245, um das Substrat 101 während des nicht-flüssigen Plasmabehandlungsprozesses 270 zu positionieren und zu steuern. Die Montageplattform 245 kann das Substrat 101 mittels einer Kombination aus Klemmbacken, Unterdruck und/oder elektrostatischen Kräften halten und kann außerdem Heiz- und Kühlmechanismen enthalten, um die Temperatur des Substrats 101 während der Prozesse zu steuern. In einer konkreten Ausführungsform kann die Montageplattform 245 vier Kühlzonen umfassen, wie zum Beispiel eine innere Temperaturzone, eine mittlere innere Temperaturzone, eine mittlere äußere Temperaturzone und eine äußere Temperaturzone (nicht einzelnen veranschaulicht), um das Substrat 101 während des Behandlungsprozesses zu erwärmen und zu kühlen. Die verschiedenen Temperaturzonen können gasförmige oder flüssige Wärmeübertragungsmaterialien verwenden, um die Temperatur des Substrats 101 während des Behandlungsprozesses präzise zu steuern, obgleich alternativ jede geeignete Anzahl von Heiz- oder Kühlzonen verwendet werden kann.
  • Die Montageplattform 245 kann zusätzlich eine erste Elektrode 220 umfassen, die mit einem ersten HF-Generator 222 gekoppelt ist. Die erste Elektrode 220 kann elektrisch durch den ersten HF-Generator 222 (unter der Steuerung der Steuereinheit 227) bei einer HF-Spannung während des Plasmabehandlungsprozesses 270 vorgespannt werden. Durch das elektrische Vorspannen wird die erste Elektrode 220 dafür verwendet, eine Vorspannung für die ankommenden Behandlungsgase bereitzustellen und zu helfen, sie zu einem Plasma zu entzünden. Darüber hinaus wird die erste Elektrode 220 ebenfalls verwendet, das Plasma während des Plasmabehandlungsprozesses 270 aufrecht zu erhalten, indem die Vorspannung aufrechterhalten wird.
  • Darüber hinaus ist zwar eine einzelne Montageplattform 245 in 2C veranschaulicht, doch dient dies lediglich der besseren Übersichtlichkeit und soll nicht einschränkend sein. Vielmehr kann jede beliebige Anzahl von Montageplattformen 245 zusätzlich in der Plasmabehandlungskammer 254 enthalten sein. Insofern können mehrere Halbleitersubstrate während eines einzigen Plasmabehandlungsprozesses geätzt werden.
  • Darüber hinaus umfasst die Plasmabehandlungskammer 254 einen Sprühkopf 229. In einer Ausführungsform empfängt der Sprühkopf 229 die verschiedenen Behandlungsgase aus dem Verteilerrohr 205 (beispielsweise durch eine Behandlungsheizvorrichtung 272) und hilft, die verschiedenen Behandlungsgase in der Plasmabehandlungskammer 254 zu verteilen. Der Sprühkopf 229 kann dafür ausgelegt sein, die Behandlungsgase gleichmäßig zu verteilen, um unerwünschte Prozessbedingungen zu minimieren, die aus einer ungleichmäßigen Verteilung entstehen können. In einer Ausführungsform kann der Sprühkopf 229 ein kreisrundes Design mit Öffnungen haben, die gleichmäßig um den Sprühkopf 229 herum verteilt sind, um das Verteilen der gewünschten Behandlungsgase in die Plasmabehandlungskammer 254 hinein zu erlauben.
  • Die Plasmabehandlungskammer 254 umfasst außerdem eine obere Elektrode 221 zur Verwendung als einen Plasmagenerator. In einer Ausführungsform kann der Plasmagenerator ein Transformator-gekoppelter Plasmagenerator sein und kann zum Beispiel eine Spule sein. Die Spule kann an einen zweiten HF-Generator 223 angeschlossen sein, der dafür verwendet wird, die obere Elektrode 221 (unter der Steuerung der Steuereinheit 227) mit Energie zu versorgen, um das Plasma während der Einleitung der Behandlungsgase zu entzünden.
  • Zwar ist die obere Elektrode 221 oben als ein Transformator-gekoppelter Plasmagenerator beschrieben, doch sollen die Ausführungsformen nicht auf einen Transformator-gekoppelten Plasmagenerator beschränkt sein. Vielmehr kann alternativ jedes geeignete, Verfahren zum Generieren von Plasma verwendet werden, wie zum Beispiel induktiv gekoppelte Plasma-Systeme, magnetisch verstärktes reaktives Ionenätzen, Elektronenzyklotronresonanz, ein räumlich abgesetzter Plasmagenerator oder dergleichen. Alle diese Verfahren sollen in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • Die Plasmabehandlungskammer 254 kann auch mit einer oder mehreren Vakuumpumpen 225 zum Leerpumpen der Plasmabehandlungskammer 254 verbunden sein. In einer Ausführungsform arbeitet die Vakuumpumpe 225 unter der Steuerung der Steuereinheit 227 und kann dafür verwendet werden, den Druck in der Plasmabehandlungskammer 254 auf einen gewünschten Druck zu steuern. Darüber hinaus kann, nachdem der Behandlungsprozess vollendet ist, die Vakuumpumpe 225 dafür verwendet werden, die Plasmabehandlungskammer 254 in Vorbereitung auf das Entfernen des Substrats 101 zu entleeren.
  • Der Plasmabehandlungsprozess (in 2C durch die Wellenlinien dargestellt, die mit der Bezugzahl 270 versehen sind) kann initiiert werden, indem die gewünschten Behandlungsgase in die Behandlungsgaszulieferer 211 eingeleitet werden, während das gewünschte Verdünnungsmittel in die Trägergaszufuhr 207 eingeleitet wird. Dabei sind zwar die speziellen Behandlungsgase und Trägergase mindestens teilweise von den Materialien der darüberliegenden Struktur (zum Beispiel der ersten Ätzstoppschicht 107, den leitfähigen Elementen 105, der zweiten Ätzstoppschicht 109 usw.) und dem Rückstand 131 abhängig, doch können in einer konkreten Ausführungsform, in der die erste Ätzstoppschicht 107 Aluminiumoxynitrid ist und die leitfähigen Elemente 105 Kupfer sind, Behandlungsgase wie zum Beispiel N2, H2, CH4, O2, Ozon, Ar, Luft, N2H2, N2H4, CxFy, Kombinationen davon oder dergleichen in die Behandlungsgaszulieferer 211 eingeleitet werden. Darüber hinaus kann in Ausführungsformen, in denen die Behandlungsgase nicht-reaktiv sind, das Trägergas ein nichtreaktives Gas sein, wie zum Beispiel Argon, Helium, Kombinationen davon oder dergleichen, und kann in die Trägergaszufuhr 207 eingeleitet werden. Es können jedoch beliebige geeignete Behandlungsgase und Verdünnungsmittel verwendet werden.
  • Optional, oder gewünschtenfalls nacheinander, können die Behandlungsgase so gewählt werden, dass sie Ladungen freisetzen, die sich während vorausgegangener Prozesse aufgebaut haben könnten und Defekte verursachen können. In einer Ausführungsform werden die Behandlungsgase auf der Grundlage der Fähigkeit der Behandlungsgase gewählt, entweder die Ladungen zu neutralisieren, die bereits vorhanden sind, oder ansonsten zumindest keine zusätzlichen Ladungen während des Plasmabehandlungsprozesses 270 zu generieren. In speziellen Ausführungsformen können die Behandlungsgase so gewählt werden, dass sie Kationen oder Anionen sind, wie zum Beispiel Stickstoff (N2) oder Wasserstoff (H2), die alle Ladungen freisetzen, die bereits vorhanden sind.
  • Nachdem das oder die Behandlungsgase in die Behandlungsgaszulieferer 211 eingeleitet wurden, kann der Plasmabehandlungsprozess 270 dadurch initiiert werden, dass die Steuereinheit 227 die gewünschten Behandlungsgaszulieferer 211 verbindet und optional die Trägergaszufuhr 207 mit der Plasmabehandlungskammer 254 verbindet. In einer konkreten Ausführungsform kann das Behandlungsgas in die Plasmabehandlungskammer 254 mit einer Strömungsrate zwischen etwa 100 ml/h und etwa 300 ml/h, wie zum Beispiel etwa 250 ml/h, eingeleitet werden. Darüber hinaus kann die Plasmabehandlungskammer 254 auf einer Prozesstemperatur zwischen etwa 25 °C und etwa 80 °C, wie zum Beispiel etwa 30 °C, und einem Prozessdruck zwischen etwa 0,1 Torr und etwa 100 Torr, wie zum Beispiel etwa 50 Torr, gehalten werden. Es können jedoch beliebige geeignete Strömungsraten, Temperaturen und Drücke verwendet werden.
  • Nachdem die Behandlungsgase in die Plasmabehandlungskammer 254 eingeleitet wurden, können die Behandlungsgase zu dem Plasma entzündet werden. In einer Ausführungsform kann die Steuereinheit 227 damit beginnen, zuerst eine HF-Leistung bei 60 MHz (die Quellenleistung an der oberen Elektrode 221) zwischen etwa 100 W und etwa 1000 W, wie zum Beispiel etwa 200 W, anzulegen und eine HF-Leistung bei 2 MHz (die Vorspannungsenergie an der ersten Elektrode 220) zwischen etwa 100 W und etwa 1000 W, wie zum Beispiel etwa 200 W, anzulegen. Der Entzündungsschritt kann über eine Dauer zwischen etwa 1 s und etwa 100 s, wie zum Beispiel etwa 2 Sekunden, aufrecht erhalten werden, um das Entzünden des Plasmas sicherzustellen.
  • Nachdem das Entzünden stattgefunden hat, kann der Plasmabehandlungsprozess 270 dafür verwendet werden, die freiliegenden Oberflächen zu behandeln und sicherzustellen, dass alle verbliebenen Rückstände 131 aus den Durchkontaktierungsöffnungen 119 und den Grabenöffnungen 129 entfernt werden. In einer Ausführungsform stellt der durch die Steuereinheit 227 gesteuerte Plasmabehandlungsprozess 270 die HF-Leistung bei 60 MHz auf zwischen etwa 200 W und etwa 2000W, wie zum Beispiel etwa 1500 W, ein und stellt außerdem die HF-Leistung bei 2 MHz auf zwischen etwa 200 W und etwa 2000 W, wie zum Beispiel etwa 1500 W, ein. Der Plasmabehandlungsprozess 270 wird mit dem Behandeln der freiliegenden Oberflächen über eine Dauer zwischen etwa 5 s und etwa 100 s, wie zum Beispiel etwa 45 Sekunden, fortgesetzt. Es können jedoch beliebige geeignete Prozessparameter und Zeiträumen verwendet werden.
  • Darüber hinaus ist zwar oben eine konkrete Ausführungsform des Ätzprozesses mit Bezug auf 2C beschrieben worden, doch sollen diese Besprechungen lediglich veranschaulichend sein und sind nicht dafür gedacht, die Ausführungsformen einzuschränken. Vielmehr kann jede geeignete Kombination aus Ätzmitteln, Trägergasen und Prozessbedingungen verwendet werden. Alle derartigen Kombinationen sollen in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • Durch die Verwendung des Nassabziehprozesses zusammen mit der Plasmabehandlung können Defekte aus dem Vorhandensein der polymeren Rückstände reduziert oder sogar komplett beseitigt werden. Darüber hinaus können auch Metallkorrosion (zum Beispiel Oxidation) oder galvanische Effekte, die aufgrund des Vorhandenseins eines Nassstreifens und des Abspülens mit entionisiertem Wasser auftreten, vermieden werden. Und schließlich kann ein abnormaler Filmverlust aufgrund ankommender Ladung beim Trockenätzen durch das Entladen der Ladungen vermieden werden. All dies hilft beim Erreichen einer besseren Adhäsion und Überdeckung später abgeschiedener Materialien (zum Beispiel der ersten Sperrschicht 301 und von leitfähigem Material, wie weiter unten mit Bezug auf 3 beschrieben wird).
  • Darüber hinaus wird der oben beschriebene Reinigungsprozess zwar so beschrieben, dass der Nassreinigungsprozess 250 vor dem Plasmabehandlungsprozess 270 stattfindet, doch soll dies nur veranschaulichend und nicht einschränkend sein. Vielmehr kann jede geeignete Reihenfolge von Prozessschritten, wie zum Beispiel das Ausführen des Plasmabehandlungsprozesses 270 nach dem Nassreinigungsprozess 250, verwendet werden. Jede geeignete Reihenfolge von Prozessschritten soll in vollem Umfang im Geltungsbereich der Ausführungsformen enthalten sein.
  • Nachdem der Reinigungsprozess vollendet wurde, kann die erste Sperrschicht 301 abgeschieden werden, um zu helfen, ein anschließend gebildetes leitfähiges Material (weiter unten besprochen) zu isolieren und zu schützen. In einer Ausführungsform kann die erste Sperrschicht 301 ein Sperrmaterial umfassen, wie zum Beispiel Titan, Titannitrid, Kombinationen davon oder dergleichen, und kann mittels eines Prozesses wie zum Beispiel chemisches Aufdampfen (CVD), physikalisches Aufdampfen (PVD), Atomschichtabscheidung (ALD) oder dergleichen gebildet werden. Die erste Sperrschicht 301 kann auf eine Dicke zwischen etwa 0,1 µm und etwa 20 µm, wie zum Beispiel etwa 0,5 µm, gebildet werden.
  • Nachdem die erste Sperrschicht 301 gebildet wurde, um die Grabenöffnungen 129 und die Durchkontaktierungsöffnungen 119 auszukleiden, werden die Grabenöffnungen 129 und die Durchkontaktierungsöffnungen 119 mit einem leitfähigen Material ausgefüllt, um die Interconnect-Verbindung 305 mit einem Durchkontaktierungsabschnitt 307 (in den Durchkontaktierungsöffnungen 119) und dem Grabenabschnitt 309 (in der Grabenöffnung 129, und mittels einer Strichlinie so veranschaulicht, dass er von dem Durchkontaktierungsabschnitt 307 getrennt ist, obgleich ein physisches Anzeichen der Trennung vorhanden sein kann, aber nicht muss) zu bilden. Das leitfähige Material kann Kupfer umfassen, obgleich alternativ auch andere geeignete Materialien verwendet werden können, wie zum Beispiel Aluminium, Legierungen, dotiertes Polysilizium, Kombinationen davon und dergleichen. Das leitfähige Material kann durch Abscheiden einer Keimschicht (nicht separat veranschaulicht), Elektroplattieren von Kupfer auf die Keimschicht und Füllen und Überfüllen der Grabenöffnungen 129 und der Durchkontaktierungsöffnung 119 gebildet werden. Nachdem die Grabenöffnungen 129 und die Durchkontaktierungsöffnung 119 gefüllt wurden, können überschüssige Abschnitte der ersten Sperrschicht 301, der Keimschicht und von leitfähigem Material außerhalb der Grabenöffnungen 129 und der Durchkontaktierungsöffnung 119 durch einen Planarisierungsprozess entfernt werden, wie zum Beispiel chemisch-mechanisches Polieren (CMP), obgleich jeder geeignete Abtragsprozess verwendet werden kann.
  • In einer Ausführungsform enthält ein Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug eine erste Nassätzreinigungsstation, eine erste Plasmabehandlungsstation und eine Transferstation, die funktional zwischen der ersten Nassätzreinigungsstation und der ersten Plasmabehandlungsstation angeordnet ist, und ein Außengehäuse, das die erste Nassätzreinigungsstation, die erste Plasmabehandlungsstation und die Transferstation vollständig umgibt. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren eine zweite Nassätzreinigungsstation. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren einen Zufuhrtank, der funktional mit der ersten Nassätzreinigungsstation und mit der zweiten Nassätzreinigungsstation verbunden ist. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren eine zweite Plasmabehandlungsstation. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren einen ersten Behandlungsgaszulieferer, der funktional mit der ersten Plasmabehandlungsstation und der zweiten Plasmabehandlungsstation verbunden ist. In einer weiteren Ausführungsform enthält der erste Behandlungsgaszulieferer ein Ladungsfreisetzungs-Behandlungsgas. In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Nassätzreinigungsstation eine Aufschleuderstation.
  • In einer Ausführungsform enthält ein Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug eine Nassätzsektion, die mehrere Nassätzkammern umfasst, eine erste Transferstation, die so angeordnet ist, dass sie mit mindestens einer der Nassätzkammern zusammenwirkt, und eine Plasmabehandlungssektion, die mehrere Plasmabehandlungskammern umfasst, wobei mindestens eine der mehreren Plasmabehandlungskammern so angeordnet ist, dass sie mit der ersten Transferstation zusammenwirkt, wobei die Nassätzsektion, die erste Transferstation und die Plasmabehandlungssektion Teil einer einzigen Maschine sind. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren einen Zufuhrtank, der mit jeder der Nassätzkammern verbunden ist. In einer Ausführungsform enthält das Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug des Weiteren einen ersten Zulauf zu dem Zufuhrtank, einen zweiten Zulauf zu dem Zufuhrtank und einen dritten Zulauf zu dem Zufuhrtank. In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Zulauf mit einer Mischeinheit verbunden. In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Zulauf ein Spitzenzulauf. In einer weiteren Ausführungsform ist der dritte Zulauf ein Recyclingzulauf der Nassätzkammern. In einer weiteren Ausführungsform umfasst mindestens eine der Nassätzkammern eine drehbare Aufspannvorrichtung.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes enthält: Bilden einer Öffnung durch eine dielektrische Schicht hindurch, um ein leitfähiges Element eines Halbleiterwafers frei zu legen, Anordnen des Halbleiterwafers in einem ersten Verarbeitungswerkzeug, Nassreinigen des Halbleiterwafers in dem ersten Verarbeitungswerkzeug, Plasmareinigen des Halbleiterwafers in dem ersten Verarbeitungswerkzeug, und Herausnehmen des Halbleiterwafers aus dem ersten Verarbeitungswerkzeug nach dem Plasmareinigen des Halbleiterwafers. In einer weiteren Ausführungsform wird die Nassreinigung mindestens teilweise mittels eines Aufschleuderprozesses ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Aufschleuderprozess das Inkontaktbringen eines Nassätzmittels auf den Halbleiterwafer. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Inkontaktbringen des Nassätzmittels das Abziehen des Nassätzmittels aus einem Zufuhrtank. In einer weiteren Ausführungsform setzt das Plasmareinigen Ladungen auf dem Halbleiterwafer frei. In einer weiteren Ausführungsform generiert das Plasmareinigen ein Plasma aus Stickstoff oder Wasserstoff.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes enthält: Freilegen einer leitfähigen Schicht durch eine dielektrische Schicht hindurch über einem Halbleiterwafer, Entfernen von Rückständen durch Inkontaktbringen eines flüssigen Ätzmittels mit der dielektrischen Schicht und der leitfähigen Schicht, wobei das Inkontaktbringen des flüssigen Ätzmittels in einer ersten Nassätzkammer eines ersten Verarbeitungswerkzeugs ausgeführt wird, und Ausführen einer Plasmareinigung nach dem Entfernen der Rückstände, wobei das Ausführen der Plasmareinigung in einer Plasmabehandlungskammer des ersten Verarbeitungswerkzeugs ausgeführt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird das Plasmareinigen unter Verwendung von Sauerstoff ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform setzt das Plasmareinigen Ladungen aus einer dielektrischen Schicht frei. In einer weiteren Ausführungsform wird das Plasmareinigen mindestens teilweise unter Verwendung des Plasmas aus Stickstoff oder Wasserstoff ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das flüssige Ätzmittel ein Oxidans in einem Lösemittel. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das flüssige Ätzmittel des Weiteren einen Inhibitor. In einer weiteren Ausführungsform ist der Rückstand ein fluoriertes Polymer.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Reinigen eines Halbleiterwafers Folgendes: Platzieren eines Halbleiterwafers auf einer Dreh-Aufspannvorrichtung, Aufbringen eines Nassätzmittels auf den Halbleiterwafer, während sich der Halbleiterwafer dreht, Herunternehmen des Halbleiterwafers von der Dreh-Aufspannvorrichtung, und Platzieren des Halbleiterwafers auf einer Montageplattform in einer Plasmabehandlungskammer, ohne dass ein Durchbruch zu einer Außenatmosphäre stattfindet, und Plasmabehandeln des Halbleiterwafers. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Plasmabehandeln des Halbleiterwafers des Weiteren das Freisetzen von Ladungen aus dem Halbleiterwafer. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Plasmabehandeln das Generieren eines Plasmas aus Stickstoff. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Plasmabehandeln das Generieren eines Plasmas aus Wasserstoff. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Aufbringen des Nassätzmittels das Aufbringen eines Oxidans. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren des Weiteren das Abscheiden einer ersten Sperrschicht nach dem Plasmabehandeln des Halbleiterwafers. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren des Weiteren das Plattieren eines leitfähigen Materials auf die erste Sperrschicht.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Reinigen einer Halbleitervorrichtung Folgendes: Platzieren einer Halbleitervorrichtung in einem ersten Verarbeitungswerkzeug, Bewegen der Halbleitervorrichtung zu einer Nassätzsektion des ersten Verarbeitungswerkzeugs, Bewegen der Halbleitervorrichtung zu einer Plasmabehandlungssektion des ersten Verarbeitungswerkzeugs, und Herunternehmen der Halbleitervorrichtung von dem ersten Verarbeitungswerkzeug. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren des Weiteren das Entfernen von Rückständen von der Halbleitervorrichtung, während sich die Halbleitervorrichtung in der Nassätzsektion befindet. In einer Ausführungsform enthält das Verfahren des Weiteren das Freisetzen von Ladungen von der Halbleitervorrichtung, während sich die Halbleitervorrichtung in der Plasmabehandlungssektion des ersten Verarbeitungswerkzeugs befindet. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Freisetzen von Ladungen von der Halbleitervorrichtung des Weiteren das Generieren eines Plasmas aus Stickstoff oder Wasserstoff. In einer weiteren Ausführungsform wird das Bewegen der Halbleitervorrichtung zu der Nassätzsektion vor dem Bewegen der Halbleitervorrichtung zu der Plasmabehandlungssektion des ersten Verarbeitungswerkzeugs ausgeführt. In einer weiteren Ausführungsform wird das Bewegen der Halbleitervorrichtung zu der Nassätzsektion nach dem Bewegen der Halbleitervorrichtung zu der Plasmabehandlungssektion des ersten Verarbeitungswerkzeugs ausgeführt.
  • Das oben Dargelegte umreißt Merkmale verschiedener Ausführungsformen, so dass der Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Dem Fachmann ist klar, dass er die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als Basis für das Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen verwenden kann, um die gleichen Zwecke und/oder die gleichen Vorteile wie bei den im vorliegenden Text vorgestellten Ausführungsformen zu erreichen. Dem Fachmann sollte auch klar sein, dass solche äquivalenten Bauformen nicht das Wesen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung verlassen, und dass er verschiedene Änderungen, Substituierungen und Modifizierungen an der vorliegenden Erfindung vornehmen kann, ohne vom Wesen und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 62512909 [0001]

Claims (21)

  1. BEANSPRUCHT WIRD:
  2. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug, das Folgendes umfasst: eine erste Nassätzreinigungsstation, eine erste Plasmabehandlungsstation, eine Transferstation, die funktional zwischen der ersten Nassätzreinigungsstation und der ersten Plasmabehandlungsstation angeordnet ist, und ein Außengehäuse, das die erste Nassätzreinigungsstation, die erste Plasmabehandlungsstation und die Transferstation vollständig umgibt.
  3. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 1, das des Weiteren eine zweite Nassätzreinigungsstation umfasst.
  4. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 2, das des Weiteren einen Zufuhrtank umfasst, der funktional mit der ersten Nassätzreinigungsstation und mit der zweiten Nassätzreinigungsstation verbunden ist.
  5. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, das des Weiteren eine zweite Plasmabehandlungsstation umfasst.
  6. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 4, das des Weiteren einen ersten Behandlungsgaszulieferer umfasst, der funktional mit der ersten Plasmabehandlungsstation und der zweiten Plasmabehandlungsstation verbunden ist.
  7. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 5, wobei der erste Behandlungsgaszulieferer ein Ladungsfreisetzungs-Behandlungsgas enthält.
  8. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Nassätzreinigungsstation eine Aufschleuderstation ist.
  9. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug, das Folgendes umfasst: eine Nassätzsektion, die mehrere Nassätzkammern umfasst, eine erste Transferstation, die so angeordnet ist, dass sie mit mindestens einer der Nassätzkammern zusammenwirkt, und eine Plasmabehandlungssektion, die mehrere Plasmabehandlungskammern umfasst, wobei mindestens eine der mehreren Plasmabehandlungskammern so angeordnet ist, dass sie mit der ersten Transferstation zusammenwirkt, wobei die Nassätzsektion, die erste Transferstation und die Plasmabehandlungssektion Teil einer einzigen Maschine sind.
  10. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 8, das des Weiteren einen Zufuhrtank umfasst, der mit jeder der Nassätzkammern verbunden ist.
  11. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 9, das des Weiteren Folgendes umfasst: einen ersten Zulauf zu dem Zufuhrtank, einen zweiten Zulauf zu dem Zufuhrtank, und einen dritten Zulauf zu dem Zufuhrtank.
  12. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 10, wobei der erste Zulauf mit einer Mischeinheit verbunden ist.
  13. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zweite Zulauf ein Spitzenzulauf ist.
  14. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der dritte Zulauf ein Recyclingzulauf von den Nassätzkammern ist.
  15. Halbleitervorrichtungs-Herstellungswerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei mindestens eine der Nassätzkammern eine drehbare Aufspannvorrichtung umfasst.
  16. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bilden einer Öffnung durch eine dielektrische Schicht hindurch, um ein leitfähiges Element eines Halbleiterwafers frei zu legen, Anordnen des Halbleiterwafers in einem ersten Verarbeitungswerkzeug, Nassreinigen des Halbleiterwafers in dem ersten Verarbeitungswerkzeug, Plasmareinigen des Halbleiterwafers in dem ersten Verarbeitungswerkzeug, und Entfernen des Halbleiterwafers von dem ersten Verarbeitungswerkzeug nach dem Plasmareinigen des Halbleiterwafers.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Nassreinigung mindestens teilweise mittels eines Aufschleuderprozesses ausgeführt wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Aufschleuderprozess das Inkontaktbringen eines Nassätzmittels auf den Halbleiterwafer umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Inkontaktbringen des Nassätzmittels das Entfernen des Nassätzmittels aus einem Zufuhrtank umfasst.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Plasmareinigen Ladungen auf dem Halbleiterwafer frei setzt.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Plasmareinigen Plasma aus Stickstoff oder Wasserstoff generiert.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10804094B2 (en) 2016-05-06 2020-10-13 Applied Materials, Inc. Methods of depositing SiCON with C, O and N compositional control
DE102018104644A1 (de) 2017-08-30 2019-02-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Halbleiterbauteil und sein herstellungsverfahren
US10685870B2 (en) * 2017-08-30 2020-06-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method of manufacture
US12119344B2 (en) * 2020-09-25 2024-10-15 Intel Corporation Multi-layer etch stop layers for advanced integrated circuit structure fabrication
US11447865B2 (en) * 2020-11-17 2022-09-20 Applied Materials, Inc. Deposition of low-κ films
CN113828583A (zh) * 2021-09-17 2021-12-24 西安理工大学 一种冷水系统中均压电极的表面除垢装置及除垢方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900103A (en) * 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
US6007675A (en) * 1996-07-09 1999-12-28 Gamma Precision Technology, Inc. Wafer transfer system and method of using the same
US20020044860A1 (en) * 2000-04-05 2002-04-18 Yoshinobu Hayashi Processing system
US20030045098A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
WO2003041149A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Bae Kim Yong Integrated dry-wet processing apparatus and method for removing material on semiconductor wafers using dry-wet processes
US20090142931A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Chieh-Ju Wang Cleaning method following opening etch
US20140242804A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Integrated Platform for Improved Wafer Manufacturing Quality
US9147592B2 (en) * 2012-08-08 2015-09-29 Applied Materials, Inc. Linked vacuum processing tools and methods of using the same
US20170014871A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-cycle wafer cleaning method

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004881A (en) 1997-04-24 1999-12-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Digital wet etching of semiconductor materials
US7223676B2 (en) * 2002-06-05 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Very low temperature CVD process with independently variable conformality, stress and composition of the CVD layer
US20030084918A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-08 Kim Yong Bae Integrated dry-wet processing apparatus and method for removing material on semiconductor wafers using dry-wet processes
US20030230385A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-18 Applied Materials, Inc. Electro-magnetic configuration for uniformity enhancement in a dual chamber plasma processing system
US8241701B2 (en) * 2005-08-31 2012-08-14 Lam Research Corporation Processes and systems for engineering a barrier surface for copper deposition
US9117860B2 (en) 2006-08-30 2015-08-25 Lam Research Corporation Controlled ambient system for interface engineering
KR101423350B1 (ko) 2006-08-30 2014-07-24 램 리써치 코포레이션 인터페이스 가공을 위한 제어 분위기 시스템
JP4928562B2 (ja) 2006-12-05 2012-05-09 芝浦メカトロニクス株式会社 ロボット装置およびこれを備えた処理装置、処理システム、処理方法
US8703605B2 (en) * 2007-12-18 2014-04-22 Byung Chun Yang High yield and high throughput method for the manufacture of integrated circuit devices of improved integrity, performance and reliability
US7834457B2 (en) * 2008-02-28 2010-11-16 International Business Machines Corporation Bilayer metal capping layer for interconnect applications
US20100075488A1 (en) 2008-09-19 2010-03-25 Applied Materials, Inc. Cvd reactor with multiple processing levels and dual-axis motorized lift mechanism
JP5361847B2 (ja) * 2010-02-26 2013-12-04 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、この基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体及び基板処理装置
US9512520B2 (en) 2011-04-25 2016-12-06 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate processing system
KR101568748B1 (ko) 2011-11-01 2015-11-12 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치의 제조 장치 및 기록 매체
JP5871844B2 (ja) 2013-03-06 2016-03-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体及び基板処理システム
US9916995B2 (en) 2014-02-24 2018-03-13 Lam Research Corporation Compact substrate processing tool with multi-station processing and pre-processing and/or post-processing stations
US9847289B2 (en) * 2014-05-30 2017-12-19 Applied Materials, Inc. Protective via cap for improved interconnect performance
JP6499496B2 (ja) * 2015-04-15 2019-04-10 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 廃液処理方法および廃液処理装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5900103A (en) * 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
US6007675A (en) * 1996-07-09 1999-12-28 Gamma Precision Technology, Inc. Wafer transfer system and method of using the same
US20020044860A1 (en) * 2000-04-05 2002-04-18 Yoshinobu Hayashi Processing system
US20030045098A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
WO2003041149A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Bae Kim Yong Integrated dry-wet processing apparatus and method for removing material on semiconductor wafers using dry-wet processes
US20090142931A1 (en) * 2007-11-29 2009-06-04 Chieh-Ju Wang Cleaning method following opening etch
US9147592B2 (en) * 2012-08-08 2015-09-29 Applied Materials, Inc. Linked vacuum processing tools and methods of using the same
US20140242804A1 (en) * 2013-02-27 2014-08-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Integrated Platform for Improved Wafer Manufacturing Quality
US20170014871A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-cycle wafer cleaning method

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Publication number Publication date
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