晶圓凈化裝置、刻蝕機(jī)臺及大馬士革刻蝕方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了晶圓凈化裝置、刻蝕機(jī)臺及大馬士革刻蝕方法，晶圓凈化裝置內(nèi)設(shè)置用于裝載晶圓的內(nèi)腔和用于氣體流通的外腔，通過機(jī)械泵的吸引力使內(nèi)腔中的刻蝕后的晶圓上的刻蝕殘留氣體向排氣通道平行流動(dòng)，并經(jīng)過排氣通道沿外腔排出，從而可以避免刻蝕殘留氣體在內(nèi)腔中向上流動(dòng)，減小未刻蝕晶圓表面的刻蝕殘留氣體濃度，避免與未刻蝕晶圓表面反應(yīng)形成污染物；并且通過在內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)置具有一定間隔距離的晶圓卡塊，使得存放于其上的晶圓也能夠以一定間距隔開，進(jìn)一步減小了刻蝕殘留氣體在晶圓表面的濃度，避免刻蝕后的晶圓對未刻蝕的晶圓表面造成交叉污染和缺陷，提高了銅互連的可靠性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體
，具體涉及一種晶圓凈化裝置、金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺及其大馬士革刻蝕方法。
技術(shù)介紹
隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步，追求高速度、高器件密度、低功耗以及低成本的芯片成為超大規(guī)模集成電路制造的趨勢。集成規(guī)模加大了芯片中的導(dǎo)線密度，從而使導(dǎo)線寬度和間距不斷減小，互聯(lián)中的電阻和電容所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)越來越明顯。當(dāng)器件的尺寸小到一定技術(shù)節(jié)點(diǎn)后，就需要克服阻容遲滯帶來的信號傳播延遲、線間干擾以及功率耗散等。然而在后段銅互聯(lián)工藝中，低介電常數(shù)(10--)材料和金屬硬掩模(161:211188^)工藝的加入，成為集成電路工藝發(fā)展的又一必然選擇。金屬硬掩模一體化刻蝕技術(shù)采取主刻蝕和去膠在同一腔體內(nèi)進(jìn)行刻蝕溝槽和通孔，大大節(jié)約了工藝時(shí)間和成本，它除了帶來最大的利益之外，對工藝的要求更加苛刻。 目前，后段銅互連使用的金屬硬質(zhì)掩模大馬士革一體化刻蝕技術(shù)工藝上還存在缺陷，尤其在干法刻蝕過程中，刻蝕過的晶圓和未刻蝕的晶圓受刻蝕過程中散發(fā)出來的氣體影響，在一個(gè)？0即里晶圓之間出現(xiàn)交叉污染現(xiàn)象，靠近？0即上方位置的未蝕刻的晶圓表面的光阻與刻蝕后揮發(fā)出來的氣體發(fā)生反應(yīng)生成一種副產(chǎn)品附在光阻表面，受到影響的晶圓存在明顯的空間效應(yīng)，并且與散發(fā)出的刻蝕后殘留氣體的濃度有著很強(qiáng)的相關(guān)性，當(dāng)晶圓進(jìn)入刻蝕腔刻蝕時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的光阻就相當(dāng)于一層硬掩模使刻蝕難以進(jìn)行，刻蝕完成后被阻擋區(qū)域的薄膜層就會殘留下來，如圖1所示，圖1為填充銅之后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖，缺陷^形成于刻蝕的溝槽頂部，從而導(dǎo)致填銅之后銅連線6破損，影響銅互連的可靠性。 如下圖23和2)3，同一晶圓表面未刻蝕前與刻蝕后的電子掃描顯微鏡圖片對比，刻蝕前表面生成的副產(chǎn)品(虛線框住的部分)導(dǎo)致蝕刻后出現(xiàn)典型的缺陷(虛線框框住的部分)。 產(chǎn)生缺陷機(jī)理為:未反應(yīng)晶圓的光阻表面，接觸孔下底部的銅以及光阻去除后的金屬硬掩模011吣，這些區(qū)域均會受刻蝕后殘留氣體的影響。 產(chǎn)生缺陷的化學(xué)反應(yīng)式如下: 81^4+21120 — 8102 丨 +4冊丨；01？2十！！20 — 010+2冊 | 丁 10+冊一丁 10冊 冊+順3—(順4) ？ I 上述由于交叉污染而導(dǎo)致的刻蝕缺陷，會影響后續(xù)工藝的順利進(jìn)行以及器件的質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服以上問題，本專利技術(shù)旨在提供晶圓凈化裝置、金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺及其大馬士革刻蝕方法，通過晶圓凈化裝置將存放于其中的晶圓上的刻蝕殘留氣體及時(shí)排出晶圓凈化裝置外，減少刻蝕殘留氣體在晶圓凈化裝置內(nèi)的停留時(shí)間以及降低其濃度。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種晶圓凈化裝置，其包括: 內(nèi)腔，用于裝載晶圓； 多層晶圓卡塊，在豎直方向上以一定的間隔分布于所述內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)壁上，其用于支撐多個(gè)晶圓在豎直方向上以一定的間隔排布； 外腔，連接于所述內(nèi)腔外側(cè)； 排氣通道，在豎直方向上排布于所述內(nèi)腔的一側(cè)的側(cè)壁上，且穿過所述內(nèi)腔的側(cè)壁到所述外腔，使所述內(nèi)腔與所述外腔連通； 機(jī)械泵，連接于所述外腔，用于使所述內(nèi)腔中刻蝕殘留氣體平行流動(dòng)并流經(jīng)所述排氣通道、沿所述外腔而排出。 優(yōu)選地，所述外腔與所述內(nèi)腔具有共用的側(cè)壁，所述排氣通道為排氣孔；所述排氣孔穿透所述共用的側(cè)壁。 優(yōu)選地，所述機(jī)械泵通過一管道連接于所述外腔的底部。 優(yōu)選地，所述內(nèi)腔中的刻蝕殘留氣體沿水平方向平行流動(dòng)。 本專利技術(shù)還提供了一種金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺，包括:用于對晶圓進(jìn)行大馬士革刻蝕工藝的多個(gè)工藝腔，連接于多個(gè)所述工藝腔之間的傳送腔，傳送裝置，其通過所述傳送腔將所述晶圓在多個(gè)所述工藝腔之間進(jìn)行搬運(yùn)，以及用于存儲晶圓的存儲腔，其連接于所述傳送腔的一端；其還包括上述的晶圓凈化裝置，所述晶圓凈化裝置位于所述存儲腔的一端。 本專利技術(shù)還提供了一種采用上述的刻蝕機(jī)臺進(jìn)行金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕的方法，其特征在于，包括: 在每個(gè)所述工藝腔中對所述晶圓進(jìn)行大馬士革刻蝕工藝中相應(yīng)的刻蝕過程； 通過所述傳送裝置將在所述工藝腔完成相應(yīng)刻蝕過程的所述晶圓取出，并傳送至所述存儲腔； 所述傳送裝置將所述晶圓傳送至所述晶圓凈化裝置的所述內(nèi)腔內(nèi)部； 在所述機(jī)械泵的驅(qū)動(dòng)下，所述內(nèi)腔中的刻蝕殘留氣體平行流動(dòng)，并穿過所述排氣通道、沿所述外腔而排出； 經(jīng)一定的時(shí)間后，所述傳送裝置將所述晶圓取出，并傳送至進(jìn)行下一個(gè)刻蝕過程的所述工藝腔中； 依此循環(huán)，直至完成所述大馬士革刻蝕工藝。 優(yōu)選地，所述大馬士革刻蝕工藝的各個(gè)刻蝕過程依次包括: 步驟01:在表面具有硬掩膜層的襯底上涂覆光刻膠并光刻，以所述光刻后的光刻膠為掩膜刻蝕出凹槽結(jié)構(gòu)的過程； 步驟03:在完成所述步驟02中的刻蝕過程的襯底上涂覆光刻膠并光刻，以所述光刻后的光刻膠為掩膜刻蝕出通孔結(jié)構(gòu)的過程； 步驟05:去除光刻膠的過程； 步驟06 ；繼續(xù)向下刻蝕，使所述通孔結(jié)構(gòu)達(dá)到目標(biāo)結(jié)構(gòu)，并在通孔結(jié)構(gòu)上部刻蝕出溝槽結(jié)構(gòu)的過程。 優(yōu)選地，所述刻蝕殘留氣體沿水平方向平行流動(dòng)。 本專利技術(shù)的晶圓凈化裝置和金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺及刻蝕方法，晶圓凈化裝置內(nèi)設(shè)置用于裝載晶圓的內(nèi)腔和用于氣體流通的外腔，通過機(jī)械泵的吸引力使內(nèi)腔中的刻蝕后的晶圓上的刻蝕殘留氣體向排氣通道平行流動(dòng)，并經(jīng)過排氣通道沿外腔排出，從而可以避免刻蝕殘留氣體在內(nèi)腔中向上流動(dòng)，減小未刻蝕晶圓表面的刻蝕殘留氣體濃度，避免與未刻蝕晶圓表面反應(yīng)形成污染物；并且通過在內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)置具有一定間隔距離的晶圓卡塊，使得存放于其上的晶圓也能夠以一定間距隔開，進(jìn)一步減小了刻蝕殘留氣體在晶圓表面的濃度，避免刻蝕后的晶圓對未刻蝕的晶圓表面造成交叉污染和缺陷，提高了銅互連的可靠性。 【附圖說明】 圖1為填充銅之后的晶圓結(jié)構(gòu)示意圖 圖23為刻蝕前的晶圓表面的掃描電子顯微鏡圖片 圖2)3為刻蝕后的晶圓表面的掃描電子顯微鏡圖片 圖3為本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的晶圓凈化裝置示意圖 圖4為本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺的示意圖 圖5為本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕方法的流程示意圖 圖6為使用本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的晶圓凈化裝置之前和之后存儲盒內(nèi)的氟離子濃度曲線示意圖 圖7為使用本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的晶圓凈化裝置之前和之后晶圓表面的缺陷顆粒數(shù)目曲線示意圖 【具體實(shí)施方式】 為使本專利技術(shù)的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本專利技術(shù)的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本專利技術(shù)并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍內(nèi)。 本專利技術(shù)提供了一種晶圓凈化裝置，其包括:用于裝載晶圓的內(nèi)腔，連接于內(nèi)腔外側(cè)的外腔；在豎直方向上以一定的間隔分布于內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)壁上的多層晶圓卡塊，用于支撐多個(gè)晶圓在豎直方向上以一定的間隔排布；在豎直方向上排布于內(nèi)腔的一側(cè)的側(cè)壁上且穿過內(nèi)腔的側(cè)壁到外腔的排氣通道，其使內(nèi)腔與外腔連通；連接于外腔的機(jī)械泵，用于使所述內(nèi)腔中刻蝕殘留氣體平行流動(dòng)并流經(jīng)排氣通道、沿外腔而排出。 以下將結(jié)合附圖3-5和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)的晶圓凈化裝置、金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺及刻蝕方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。其中，圖3為本專利技術(shù)的一個(gè)較佳實(shí)施例的晶圓凈化裝置示意圖；圖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶圓凈化裝置，其特征在于，其包括：內(nèi)腔，用于裝載晶圓；多層晶圓卡塊，在豎直方向上以一定的間隔分布于所述內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)壁上，其用于支撐多個(gè)晶圓在豎直方向上以一定的間隔排布；外腔，連接于所述內(nèi)腔外側(cè)；排氣通道，在豎直方向上排布于所述內(nèi)腔的一側(cè)的側(cè)壁上，且穿過所述內(nèi)腔的側(cè)壁到所述外腔，使所述內(nèi)腔與所述外腔連通；機(jī)械泵，連接于所述外腔，用于使所述內(nèi)腔中刻蝕殘留氣體平行流動(dòng)并流經(jīng)所述排氣通道、沿所述外腔而排出。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種晶圓凈化裝置，其特征在于，其包括: 內(nèi)腔，用于裝載晶圓； 多層晶圓卡塊，在豎直方向上以一定的間隔分布于所述內(nèi)腔的內(nèi)側(cè)壁上，其用于支撐多個(gè)晶圓在豎直方向上以一定的間隔排布； 外腔，連接于所述內(nèi)腔外側(cè)； 排氣通道，在豎直方向上排布于所述內(nèi)腔的一側(cè)的側(cè)壁上，且穿過所述內(nèi)腔的側(cè)壁到所述外腔，使所述內(nèi)腔與所述外腔連通； 機(jī)械泵，連接于所述外腔，用于使所述內(nèi)腔中刻蝕殘留氣體平行流動(dòng)并流經(jīng)所述排氣通道、沿所述外腔而排出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓凈化裝置，其特征在于，所述外腔與所述內(nèi)腔具有共用的側(cè)壁，所述排氣通道為排氣孔；所述排氣孔穿透所述共用的側(cè)壁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓凈化裝置，其特征在于，所述機(jī)械泵通過一管道連接于所述外腔的底部。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓凈化裝置，其特征在于，所述內(nèi)腔中的刻蝕殘留氣體沿水平方向平行流動(dòng)。5.一種金屬硬質(zhì)掩膜大馬士革一體化刻蝕機(jī)臺，包括:用于對晶圓進(jìn)行大馬士革刻蝕工藝的多個(gè)工藝腔，連接于多個(gè)所述工藝腔之間的傳送腔，傳送裝置，其通過所述傳送腔將所述晶圓在多個(gè)所述工藝腔之間進(jìn)行搬運(yùn)，以及用于存儲晶圓的存儲腔，其連接于所述傳送腔的一端；其特征在于，還包括權(quán)利要求1所述的晶圓凈化裝置，所述晶圓凈化裝置位于所述存儲腔的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李全寶，劉斌，江旻，曾林華，任昱，呂煜坤，朱駿，張旭升，
申請(專利權(quán))人：上海華力微電子有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31