[发明专利]蚀刻装置和用于蚀刻工件的材料的方法

说明书

技术领域

各种实施例总体上涉及蚀刻装置和用于蚀刻工件的材料的方法。

背景技术

对于半导体器件中的铜布线或者铜互连的提供，当前存在两种用于铜的沉积的主流金属化方案。

双镶嵌工艺被用于微间距金属化，并且被主要用在逻辑和存储器件中。在双镶嵌工艺中，可在图案化绝缘层（例如氮化硅）下面蚀刻（例如干法蚀刻）通路孔（via）。然后可在通路孔中镀铜。化学机械抛光（CMP）可随后被用来清除晶片表面上的铜并使铜线彼此分离。由于昂贵的反应离子蚀刻（RIE）、镀铜和CMP处理，这种金属化方案被主要用于其中低电流允许薄层处理的信号布线。

铜的图案镀敷在常规上被用于需要粗铜线和导电凸块（例如晶片封装中的铜凸块阵列）的应用。可使用抗蚀剂掩模来镀铜，该抗蚀剂掩模可大大厚于所期望的铜厚度。这种金属化方案被主要用于其中必须在金属线中传输大电流的大功率器件。图案镀铜比双镶嵌金属化方法便宜，然而，用于创建长期有效的掩模的光刻工艺和镀敷工艺本身非常昂贵。

一旦已执行铜金属化，就可执行铜金属化层的图案化。

对铜金属化层进行图案化的第一方法是通过执行图案化铜蚀刻。可通过抗蚀剂掩模以及使用铜湿法蚀刻化学品（chemistry）来执行铜的层的图案化蚀刻，该湿法蚀刻化学品是化学蚀刻剂。虽然图案化湿法蚀刻方案被通常用于结构化或蚀刻半导体晶片上的其他金属（例如铝），但是它不是用于半导体工业中的铜蚀刻的可行方案，因为铜蚀刻工艺高度地受到晶片上的化学蚀刻剂的流体动力学的影响。

商业上可用于金属（例如铜）的湿法处理或湿法蚀刻的工具提供多种不同的流体动力学。用于生产线（line）前端处理的一种常见工具是自动批量槽（tank）工具。具有待蚀刻的结构的晶片可被完全地浸入充满化学蚀刻剂的槽中。化学蚀刻剂可从位于槽的底部的扩散器均匀地流过槽。可使用溢出冲洗来再循环该蚀刻剂。由于缺乏对流体动力学的控制，这种工具的流体动力学为晶片蚀刻提供了非常差的均匀性。

用于执行待蚀刻的晶片表面的湿法蚀刻的另一常见工具是喷酸工具（SAT）。晶片（按照一批25-50）可在处理室内转动，同时在晶片上方经由喷嘴提供化学蚀刻剂。化学蚀刻剂可分布在待蚀刻的晶片的表面上，并且由使用离心力提供晶片的转动和另一方面通过提供由喷嘴提供的化学蚀刻剂的新的供给的组合来替代。然而，由喷酸工具提供的均匀性高度地依赖于可实现的化学蚀刻剂的最大流量。

如上所示，两种工艺（槽工具和喷射工具）没有提供足够的均匀性以用作适合于半导体工业的直接金属（铜）结构化工艺。

发明内容

一个实施例是一种蚀刻装置，所述蚀刻装置包括：处理室，其包括蚀刻剂；配置成提供蚀刻剂的层流的结构；以及工件操作器（handler），其被配置成沿着预定义轨道移动工件经过蚀刻剂的层流。

附图说明

在附图中，相同的附图标记贯穿不同的视图通常指代相同的部分。附图不一定是按比例的，而是通常把重点放在图示本发明的原理上。在下面的描述中，参照下面的附图来描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出根据一个实施例的蚀刻装置；

图2示出根据一个实施例的蚀刻装置；

图3A和3B示出根据各种实施例的蚀刻装置；

图4示出根据一个实施例的蚀刻装置；

图5示出根据一个实施例的蚀刻装置；

图6示出根据一个实施例的蚀刻装置中的蚀刻剂的流动的模拟；

图7示出根据一个实施例的蚀刻装置；

图8A至8E示出根据各种实施例的蚀刻装置的示图（illustration）；

图9A至9F示出根据各种实施例的蚀刻装置的示图；

图10示出根据一个实施例的蚀刻装置的实施；

图11示出根据一个实施例的用于蚀刻工件的材料的方法；

图12示出根据一个实施例的用于蚀刻工件的材料的方法；

图13A和13B示出根据一个实施例的蚀刻装置的示图；

图14A和14B示出根据一个实施例的蚀刻装置的示图。

具体实施方式

下面的详细描述参照了附图，所述附图作为示图示出其中可实践本发明的特定细节和实施例。词“示例性”在本文中被用来是指“用作例子、实例、或示图”。在本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为相对于其他实施例或设计是优选的或有利的。