[發明專利]蝕刻裝置和用于蝕刻工件的材料的方法

有效

• 申請號: 201210127461.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102760672B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: S.伯恩里德;T.菲舍爾;R.費爾格;M.拉里施
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 馬永利,盧江

技術領域

各種實施例總體上涉及蝕刻裝置和用于蝕刻工件的材料的方法。

背景技術

對于半導體器件中的銅布線或者銅互連的提供，當前存在兩種用于銅的沉積的主流金屬化方案。

雙鑲嵌工藝被用于微間距金屬化，并且被主要用在邏輯和存儲器件中。在雙鑲嵌工藝中，可在圖案化絕緣層（例如氮化硅）下面蝕刻（例如干法蝕刻）通路孔（via）。然后可在通路孔中鍍銅。化學機械拋光（CMP）可隨后被用來清除晶片表面上的銅并使銅線彼此分離。由于昂貴的反應離子蝕刻（RIE）、鍍銅和CMP處理，這種金屬化方案被主要用于其中低電流允許薄層處理的信號布線。

銅的圖案鍍敷在常規上被用于需要粗銅線和導電凸塊（例如晶片封裝中的銅凸塊陣列）的應用。可使用抗蝕劑掩模來鍍銅，該抗蝕劑掩模可大大厚于所期望的銅厚度。這種金屬化方案被主要用于其中必須在金屬線中傳輸大電流的大功率器件。圖案鍍銅比雙鑲嵌金屬化方法便宜，然而，用于創建長期有效的掩模的光刻工藝和鍍敷工藝本身非常昂貴。

一旦已執行銅金屬化，就可執行銅金屬化層的圖案化。

對銅金屬化層進行圖案化的第一方法是通過執行圖案化銅蝕刻。可通過抗蝕劑掩模以及使用銅濕法蝕刻化學品（chemistry）來執行銅的層的圖案化蝕刻，該濕法蝕刻化學品是化學蝕刻劑。雖然圖案化濕法蝕刻方案被通常用于結構化或蝕刻半導體晶片上的其他金屬（例如鋁），但是它不是用于半導體工業中的銅蝕刻的可行方案，因為銅蝕刻工藝高度地受到晶片上的化學蝕刻劑的流體動力學的影響。

商業上可用于金屬（例如銅）的濕法處理或濕法蝕刻的工具提供多種不同的流體動力學。用于生產線（line）前端處理的一種常見工具是自動批量槽（tank）工具。具有待蝕刻的結構的晶片可被完全地浸入充滿化學蝕刻劑的槽中。化學蝕刻劑可從位于槽的底部的擴散器均勻地流過槽。可使用溢出沖洗來再循環該蝕刻劑。由于缺乏對流體動力學的控制，這種工具的流體動力學為晶片蝕刻提供了非常差的均勻性。

用于執行待蝕刻的晶片表面的濕法蝕刻的另一常見工具是噴酸工具（SAT）。晶片（按照一批25-50）可在處理室內轉動，同時在晶片上方經由噴嘴提供化學蝕刻劑。化學蝕刻劑可分布在待蝕刻的晶片的表面上，并且由使用離心力提供晶片的轉動和另一方面通過提供由噴嘴提供的化學蝕刻劑的新的供給的組合來替代。然而，由噴酸工具提供的均勻性高度地依賴于可實現的化學蝕刻劑的最大流量。

如上所示，兩種工藝（槽工具和噴射工具）沒有提供足夠的均勻性以用作適合于半導體工業的直接金屬（銅）結構化工藝。

發明內容

一個實施例是一種蝕刻裝置，所述蝕刻裝置包括：處理室，其包括蝕刻劑；配置成提供蝕刻劑的層流的結構；以及工件操作器（handler），其被配置成沿著預定義軌道移動工件經過蝕刻劑的層流。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標記貫穿不同的視圖通常指代相同的部分。附圖不一定是按比例的，而是通常把重點放在圖示本發明的原理上。在下面的描述中，參照下面的附圖來描述本發明的各種實施例，其中：

圖1示出根據一個實施例的蝕刻裝置；

圖2示出根據一個實施例的蝕刻裝置；

圖3A和3B示出根據各種實施例的蝕刻裝置；

圖4示出根據一個實施例的蝕刻裝置；

圖5示出根據一個實施例的蝕刻裝置；

圖6示出根據一個實施例的蝕刻裝置中的蝕刻劑的流動的模擬；

圖7示出根據一個實施例的蝕刻裝置；

圖8A至8E示出根據各種實施例的蝕刻裝置的示圖（illustration）；

圖9A至9F示出根據各種實施例的蝕刻裝置的示圖；

圖10示出根據一個實施例的蝕刻裝置的實施；

圖11示出根據一個實施例的用于蝕刻工件的材料的方法；

圖12示出根據一個實施例的用于蝕刻工件的材料的方法；

圖13A和13B示出根據一個實施例的蝕刻裝置的示圖；

圖14A和14B示出根據一個實施例的蝕刻裝置的示圖。

具體實施方式

下面的詳細描述參照了附圖，所述附圖作為示圖示出其中可實踐本發明的特定細節和實施例。詞“示例性”在本文中被用來是指“用作例子、實例、或示圖”。在本文中被描述為“示例性”的任何實施例或設計不一定被解釋為相對于其他實施例或設計是優選的或有利的。