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GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an die Herstellung
von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, und richtet
sich insbesondere an das chemisch mechanische Polieren von Kupfer
enthaltenden Materialschichten, etwa von Metallisierungsschichten
in technisch äußerst fortschrittlichen
integrierten Schaltungen.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Bei
der Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen,
werden diverse Materialschichten auf einem Substrat abgeschieden und
durch Fotolithografie, Ätzen
und Ionenimplantation und dergleichen strukturiert, um eine riesige
Anzahl einzelner Strukturelemente, etwa Schaltungselemente, in der
Form von Transistoren, Kondensatoren, Widerständen und dergleichen zu schaffen.
Aufgrund der ständig
abnehmenden Strukturgrößen der einzelnen
Strukturelemente wurden fortschrittliche Fotolithografie- und Ätztechniken
entwickelt, die das Auflösen
kritischer Dimensionen, d. h. minimaler Strukturgrößen, deutlich
unterhalb der Wellenlänge der
für das Übertragen
von Bildern von einer Maskenschicht auf das Substrat verwendeten
Strahlung zulassen. Da diese fortschrittlichen Abbildungstechniken äußerst sensitiv
für darunter
liegende Materialschichten und für
die Oberflächentopografie
sind, ist es häufig
notwendig, das Substrat einzuebnen, um eine im Wesentlichen ebene
Oberfläche
für das
Aufbringen weiterer zu strukturierender Materialschichten bereit
zu stellen. Dies gilt insbesondere für sogenannte Metallisierungsschichten,
die in integrierten Schaltungen notwendig sind, um die einzelnen Schaltungselemente
elektrisch zu verbinden. Abhängig
von den Strukturgrößen der
Schaltungselemente und deren Anzahl sind typischerweise mehrere
Metallisierungsschichten, die aufeinander gestapelt und elektrisch
durch sogenannte Kontaktlöcher
verbunden sind, erforderlich, um die komplexe Funktion aktueller
integrierter Schaltungen herzustellen.
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Es
ist daher eine übliche
Praxis bei der Herstellung gestapelter Metallisierungsschichten,
die Substratoberfläche
vor dem Ausbilden einer nachfolgenden Metallisierungsschicht einzuebnen.
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Das
chemisch mechanische Polieren (CMP) hat sich als eine zuverlässige Prozesstechnik
für diesen
Zweck erwiesen. Beim chemisch mechanischen Polieren eines Substrats
wird zusätzlich
zur mechanischen Entfernung von Material eine Schleifmittellösung zugeführt, die
typischerweise ein oder mehrere chemische Mittel enthält, die
chemisch mit dem Material bzw. Materialien reagieren, wobei dann
die Reaktionsprodukte wirksamer durch das mechanische Polieren entfernt
werden können.
Ferner werden die Relativbewegung zwischen dem Substrat und einem Polierkissen
sowie die Kraft, mit der das Substrat gegen das Polierkissen gedrückt werden,
und die Zusammensetzung der Schleifmittellösung gesteuert, um die gewünschte Abtragsrate
zu erreichen.
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In
jüngster
Zeit hat das chemisch mechanische Polieren an Bedeutung zugenommen,
da Aluminium zunehmend durch Kupfer in modernsten integrierten Schaltungen
ersetzt wird, die Strukturgrößen im Bereich
deutlich unter einem Mikrometer aufweisen. Für minimale Strukturgrößen von
0,25 μm
und darunter, ist die Arbeitsgeschwindigkeit der integrierten Schaltungen
nicht mehr durch die Schaltgeschwindigkeit der einzelnen Transistorelemente
sondern im Wesentlichen durch die sogenannte Verbindungsleitungsverzögerung bestimmt,
d. h. durch die RC-Zeitkonstante, die durch die parasitären Kapazitäten zwischen
benachbarten Verbindungsleitungen und den entsprechend hohen Widerständen dieser Metallleitungen
hervorgerufen werden.
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Eine
steigende Anzahl einzelner Schaltungselemente pro Einheitsfläche erfordert,
dass die Anzahl der Verbindungsleitungen noch schneller anwächst, während die
Abmessungen der einzelnen Leitungen, d. h. deren Querschnittsfläche, reduziert wird.
Eine größere Anzahl
von Verbindungsleitungen mit reduzierter Querschnittsfläche bedeutet
jedoch eine höhere
parasitäre
Kapazität
zwischen benachbarten Leitungen in Verbindung mit einem anwachsenden
Widerstand dieser Leitungen. Daher verwenden Halbleiterhersteller
zunehmend Kupfer als die Metallisierungsleitung, wobei möglicherweise
damit einhergehend ein Material mit kleinem ε als Dielektrikum verwendet
wird, um die parasitären
RC-Zeitkonstanten durch die besseren Eigenschaften von Kupfer im
Vergleich zu Aluminium hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit
und der Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Elektromigration zu verringern.
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Zusätzlich zu
den vielen Problemen, die bei der Verarbeitung von Kupfer in einer
Halbleiterfabrik beteiligt sind, stellt es sich heraus, dass Kupfer
nicht sehr effizient in großen
Mengen durch gut etablierte Abscheideverfahren, etwa die chemische
Dampfabscheidung und die Sputter-Abscheidung aufgebracht werden
kann. Ferner kann Kupfer nicht in effizienter Weise durch konventionelle
anisotrope Ätzverfahren strukturiert
werden. Daher wird anstatt des Aufbringens von Kupfer als eine ganzflächige Schicht
und Strukturieren von Metallleitungen, das sogenannte Damaszener-Verfahren
als eine Standard-Prozesstechnik
angewendet. In der Damaszener-Technik werden Gräben und Kontaktlöcher in
einer dielektrischen Schicht gebildet und anschließend wird
das Metall, d. h. das Kupfer, in die Gräben und Kontaktlöcher eingefüllt, wobei
ein gewisser Betrag an Überfüllung vorzusehen
ist, um die Gräben
und Löcher
zuverlässig
zu füllen.
Vor dem Abscheiden des Kupfers, das typischerweise durch einen Plattierungsprozess bewerkstelligt
wird, etwa durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren, muss
eine Barrierenschicht vorgesehen werden, um das Heraus-Diffundieren von
Kupfer in das benachbarte Dielektrikum zu minimieren. Anschließend wird
eine dünne
Kupfersaatschicht für
gewöhnlich
unter Verwendung der Sputter-Abscheidung aufgebracht, um den nachfolgenden
Plattierungsprozess in Gang zu setzen. Nach der Abscheidung des
Kupfervolumenmaterials muss das überschüssige Metall,
einschließlich
der dünnen
Barrierenschicht und der Saatschicht zuverlässig entfernt werden, um Kupfergräben und
Kontaktlöcher
zu erhalten, die elektrisch zueinander isoliert sind. Das überschüssige Material
wird durch chemisch mechanisches Polieren abgetragen, wobei das
Abtragen des Kupfervolumenmaterials in einer ersten Polierphase
und das Entfernen von Kupfer, des Barrierenmaterials und zu einem
gewissen Grad des Dielektrikums, während der letzten Phase des
Polierprozesses erforderlich ist. Typischerweise wird der Poliervorgang
in mindestens zwei Schritten ausgeführt, die eine unterschiedliche
Chemie für
die Schleifmittellösungen
sowie unterschiedliche Parametereinstellungen für die Geschwindigkeit der Relativbewegung und/oder
der auf das Substrat während
dieser unterschiedlichen Polierschritte angewendeten Andruckskraft
erfordern.
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Typischerweise
werden Schleifstoffe zu der Schleifmittellösung für den ersten Schritt des CMP-Prozesses
hinzugefügt,
um eine gewünschte hohe
Abtragsrate für
das Kup fervolumenmaterial zu erhalten, wohingegen in der abschließenden Phase der
Schritt des Entfernens komplexer ist, da typischerweise zwei oder
mehrere Materialien gleichzeitig poliert werden müssen, d.
h. Kupfer, das Barrierenmaterial und das Dielektrikum. Im Fall eines
herkömmlichen
Dielektrikums, etwa von Siliciumdioxid, sind das Dielektrikum und
typischerweise das Barrierenmaterial deutlich härter als das Kupfer, so dass das
Kupfer schneller als die anderen Materialien abgetragen wird. Des
Weiteren muss ein gewisses Maß an "Nachlauf-Polierung" angewendet werden,
um die vollständige
Entfernung leitenden Materials auf Oberflächenbereichen des dielektrischen
Materials sicherzustellen, um damit Leckströme zwischen benachbarten Leitungen
zu minimieren. Das vollständige
Entfernen des leitenden Materials über ein Substrat hinweg mit
einem Durchmesser von 200 mm oder in späteren Generationen von 300
mm ist jedoch eine herausfordernde Aufgabe und führt notwendigerweise zu einem
gewissen Maß an
Einkerbung und Erosion der Metallisierungsstruktur, wie dies detaillierter in 1 gezeigt
ist.
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1 zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Teils einer typischen
Damaszener-Struktur 100. Die Struktur 100 umfasst
ein Substrat 101, das Schaltungselemente (nicht gezeigt)
und möglicherweise
eine oder mehrere Metallisierungsschichten (nicht gezeigt) aufweisen
kann. Auf dem Substrat 101 ist eine dielektrische Schicht 102,
beispielsweise mit Siliciumdioxid und/oder Siliciumnitrid und dergleichen,
gebildet. Mehrere schmale Gräben 105 und
ein weiter Graben 103, der mit einem Kontaktloch 104 verbunden
ist, sind in der dielektrischen Schicht 102 gebildet. Die
Gräben 105, 103 und
das Kontaktloch 104 sind von einer Barrierenschicht 106, die
beispielsweise Tantalnitrid aufweist, bedeckt und sind mit Kupfer
gefüllt.
Die Struktur 100 kann durch gut etablierte Fotolithografie-
und Ätzverfahren
in Kombination mit Sputter-Abscheidung und Elektroplattierung, wie
dies zuvor erläutert
ist, gebildet werden. Die Struktur 100 ist nach dem Entfernen
des überschüssigen Materials
durch chemisch mechanisches Polieren gezeigt. Wie zuvor angemerkt
ist, muss während
der abschließenden
Phase des Polierprozesses ein gewisses Maß an Nachlauf-Polierung vorgesehen
werden, um zuverlässig
leitendes Material außerhalb
der Gräben 105 und 103 zu
entfernen. Dies führt
jedoch zu einem erhöhten
Verlust an Kupfer in den Gräben 105 und
insbesondere in dem weiten Graben 103, wie dies durch 108 angedeutet
ist, und was für
gewöhnlich
als Einkerbung bezeichnet wird. Des Weiteren geht der Polier-Prozess einher
mit einem Verlust an Dielektrikum, wie dies durch 107 angedeutet
und im Allgemeinen als Erosion be zeichnet ist, wobei das Maß an Einkerbung
und Erosion ferner auch von dem speziellen Muster abhängt, das
zu Polieren ist, wie dies durch 109 gekennzeichnet ist,
so dass der Betrag an Erosion, d. h. der Verlust an Dielektrikum,
zwischen den engen Gräben 105 größer ist
als in den restlichen dielektrischen Bereichen.
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Obwohl
ein gewisses Maß an
Einkerbung hinsichtlich der elektrischen Isolierung zwischen benachbarten
Gräben
wünschenswert
sein kann, muss eine weitergehende Einkerbung vermieden werden, da
ein ungebührlicher
Kupferverlust in den Gräben 103 und 105 zu
einer verkleinerten Querschnittsfläche und damit zu einer beeinträchtigten
Leitfähigkeit während des
Betriebs des Bauteils führt.
Es ist daher zu einer gängigen
Praxis geworden, spezielle Mittel zu der Schleifmittellösung hinzuzufügen, um
die Poliergleichförmigkeit
zu verbessern, indem beispielsweise sogenannte Inhibitoren zur Vermeidung
des Ätzens,
d. h. der chemischen Reaktion, an den Gräben 103, zu verhindern,
solange benachbarte Kupfergebiete mit einer größeren Höhe während des Abtrags des Kupfervolumenmaterials,
poliert werden. Daher kann die Damaszener-Struktur 100 zusätzlich zu
den typischen CMP-Defekten, etwa von Teilchen, ferner Schleifmittelreste
oder Niederschläge
oft in Form organischer Verbindungen nach Beendigung des CMP-Prozesses aufweisen.
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Daher
können
spezielle Additive in die Schleifmittellösung im abschließenden Schritt
eingeführt
werden oder können
sogar in einer abschließenden
Spülung
der Struktur 100 eingesetzt werden, um diese Defekte zu
entfernen. Es können
dennoch Additive in Form von organischen Verbindungen auf dem Substrat
verbleiben und können
ein Ablösen
der weiteren Schichten, die auf der Damaszener-Struktur 100 abzuscheiden
sind, bewirken. Ein weiteres Problem beim chemisch mechanischen
Polieren der Struktur 100 besteht in der Korrosion von
Kupfer, die durch die in die letzte Schleifmittellösung oder
bei einer anschließenden
Spülungsbehandlung
eingeführten
Additive noch verstärkt
werden kann. Eindringende bzw. Grübchen bildende Korrosion stellt
jedoch eine ernsthafte Beeinträchtigung
der Zuverlässigkeit dar,
da das Abscheiden nachfolgender Schichten beeinträchtigt und
die elektrischen Eigenschaften der Kupferleitungen verschlechtert
werden.
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Die
Patentanmeldung US 2002/0115284 A1 offenbart die Verwendung einer
Wasserstoffperoxidlösung
zum Reinigen einer Kupfer-Damascenerstruktur, um CMP- Rückstände zu entfernen, wobei die
Prozesstemperatur in einem Bereich von 30–40°C gehalten wird, um das Kupfer
nicht allzu sehr zu korrodieren.
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Die
Patentanmeldung US 2002/0155681 A1 offenbart ein Verfahren zum Entfernen
von Verunreinigen von Substratoberflächen, z. B. von Kupferoberflächen, nach
einem CMP, wobei eine wässrige
Lösung
verwendet werden kann, die Ozon in einer Konzentration von 10 bis
200 ppm und Wasserstoffperoxid mit der 2–4-fachen Konzentration aufweist.
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Die
Patentanmeldung JP 2001-308053 A offenbart ein Verfahren zum Reinigen
von Kupferleitungen mit Wasser, das 0,1–0,6 Gew.-% Wasserstoffperoxid
enthält,
um Leitungen bereitzustellen, die frei von metallischen Verunreinigungen
sind.
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Die
nach dem CMP sehr reaktionsfreudige Kupferoberfläche kann durch die offenbarten
Verfahren jedoch nicht ausreichend vor eindringender bzw. Grübchen bildender
Korrosion geschützt
werden.
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Angesicht
der zuvor erläuterten
Probleme ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Prozesssequenz bereit zu stellen, die eine eindringende bzw. Grübchen bildende
Korrosion der Kupferoberfläche
nach dem CMP verhindert oder zumindest weiter reduziert.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an ein Verfahren
zum Verringern der Kupferkontamination durch Additive, die Korrosion und/oder
die Herstellung anschließender
Schichten negativ beeinflussen, wobei diese Additive während der
Behandlung oder dem Spülen
des Substrats, beispielsweise während
und nach dem chemisch mechanischen Poliervorgang, eingeführt werden.
Dazu wird vor dem Trocknen des Substrats für die weitere Verarbeitung
eine Spülbehandlung
durchgeführt
mit einem oxidierenden Mittel, so dass organische Kontaminationsstoffe
entfernt werden können,
und die Kupferoberfläche
wird in konsistenter Weise über
die Strukturmuster und über
das gesamte Substrat hinweg oxidiert. Folglich ist die Verwendung
organischer Additive, etwa von Korrosionsinhibitoren, Oberflächenreaktionsmitteln
und Komplexen chemischen Mitteln, die momentan in fortschrittlichen
CMP-Prozessen als notwendig erachtet werden, dennoch möglich, ohne
ungebührlich
nachfolgende Prozesse nachteilig zu beeinflussen. Somit kann die
Defektrate deutlich reduziert werden, wobei die oxidierte Kupferoberfläche eine
zuverlässigere
Basis für
nachfolgende Abscheideprozesse liefert, da das Entfernen einer zusammenhängenden
Oxidoberfläche
ein deutlich zuverlässigerer
und reproduzierbarerer Prozess als das Entfernen korrodierter Oberflächenbereiche
ist.
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Insbesondere
wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn
diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird; es
zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Damaszener-Struktur
nach Abschluss eines konventionellen CMP-Prozesses; und
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2 schematisch
eine CMP-Station in vereinfachter Weise, die zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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Detaillierte
Beschreibung
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen gezeigt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende
detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen,
die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten
Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Es
sollte beachtet werden, dass in den folgenden anschaulichen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auf einen chemisch mechanischen Poliervorgang
als einem typischen Beispiel einer "Nass"-Behandlung
eines Metall enthaltenden Substrats Bezug genommen wird, wobei die
Verwendung organischer Additive zur Erzielung einer verbesserten
Wirkung der Nass-Behandlung erforderlich ist. Das Prinzip der vorliegenden
Erfindung kann jedoch auch auf beliebige Nass- chemische Ätztechniken
und dergleichen angewendet werden, die für das Verarbeiten von Kupfer
enthaltenden Substraten in Betracht gezogen werden.
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2 zeigt
schematisch in sehr vereinfachter Weise eine CMP-Station 200,
die zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung geeignet sein kann. Die CMP-Station 200 umfasst
drei CMP-Einheiten 210, 220 und 230,
die unabhängig
voneinander arbeiten können.
Jede der CMP-Einheiten 210, 220 und 230 umfasst
einen Polierkopf mit einem geeigneten Antriebsmittel. Die Polierköpfe 201 sind
so ausgebildet, um ein zu polierendes Substrat 240 aufzunehmen,
in Position zu halten und zu transportieren. Ferner umfassen die
CMP-Einheiten 210, 220 und 230 jeweils einen
Polierteller mit einem darauf vorgesehenen Polierkissen 202 und
einem Kissenkonditionierer 203 sowie einen Flüssigkeitsapplikator 204 zum
Zuführen eines
benötigten
Fluids, etwa einer Schleifmittellösung, zu dem Polierkissen 202.
Es sollte beachtet werden, dass die CMP-Station 200 äußerst komplex ist
und für
gewöhnlich
diverse Antriebsmittel zum Antreiben der Polierkissen 202 relativ
zu den Polierköpfen 201,
wie dies durch die entsprechenden Pfeile angedeutet ist, aufweisen.
Ferner sind der Polierkopf 201 und das zugehörige Antriebsmittel
so gestaltet, um den Substrattransport von einer CMP-Einheit zu einer
weiteren zu bewerkstelligen, so dass ein Substrat der Reihe nach
von den CMP-Stationen 210, 220 und 230 prozessiert
wird. Ferner sind die Polierköpfe 201 typischerweise
so gestaltet, um das Ausüben
einer spezifizierten Andruckskraft auf ein daran angebrachtes Substrat
zu ermöglichen,
oder in modernen CMP-Anlagen ermöglichen
es die Polierköpfe 201, dass
unterschiedliche Andruckskräfte
auf unterschiedliche Substratbereiche ausgeübt werden.
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Während des
Betriebs wird ein Substrat 240 mit Kupfer enthaltenden
Oberflächenbereichen,
die zu polieren sind, etwa eine Damaszener-Struktur, wie sie zuvor
mit Bezug zu 1 beschrieben ist, zu der CMP-Einheit 210 zugeführt. Prozessparameter,
etwa die Größe der Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Polierkissen 202 und dem Polierkopf 201,
die ausgeübte
Andruckskraft, die Art der durch den Flüssigkeitsapplikator 204 zugeführten Schleifmittellösung, der
Polierzeit und dergleichen, werden entsprechend dem spezifizierten
Prozessrezept eingestellt. Wie zuvor angemerkt wurde, werden typischerweise
zumindest zwei Polierschritte ausgeführt, um überschüssiges Material von einer Metallisierungsschicht,
etwa der Damaszener-Struktur 100, zu entfernen. Nach Abschluss
der ersten Phase des CMP-Prozesses wird das Substrat 240 zu
der CMP-Einheit 220 transportiert,
um einen weiteren Polierschritt entsprechend dem spezifizierten
Prozessrezept unterworfen zu werden. Wenn der in der Prozesseinheit 220 ausgeführte Schritt
der letzte Prozess in der Poliersequenz ist, wird typischerweise
die Schleifmittellösungszusammensetzung
so gewählt,
um die Einkerbung von Kupfergräben,
etwa der Gräben 105, 103, zu
minimieren und um die Korrosion der freigelegten Kupferoberflächen zu
reduzieren. Wie zuvor erläutert ist,
werden typischerweise ein oder mehrere organische Additive hinzugefügt, die
in anschließenden Spülbehandlungen
nicht vollständig
entfernbar sind. Abhängig
von dem Prozessrezept kann das Substrat 240 zu der CMP-Einheit 230 transportiert
werden, um eine Spülbehandlung
auszuführen,
um damit Partikel und/oder Additive von der Substratoberfläche zu entfernen.
Im Gegensatz zu konventionellen Prozessrezepten wird in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
eine Spülbehandlung
in der CMP-Einheit 230 ausgeführt, wobei zumindest in einer
abschließenden
Phase der Spülbehandlung
ein oxidierendes Mittel durch den Flüssigkeitsapplikator 204 zugeführt wird,
so dass zusätzlich
zum Entfernen der organischen Verbindungen die freigelegten Kupferoberflächen in
konsistenter Weise oxidiert werden, so dass damit die Oberflächenbereiche
des Kupfers passiviert werden und im Wesentlichen eindringende Korrosion
des Kupfers vermieden wird. In einer Ausführungsform wird eine Wasserstoffperoxidlösung mit 1,0–5,0 Gew.-%
Wasserstoffperoxid in deionisiertem Wasser zu dem Polierkissen 202 zugeführt.
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Eine
Behandlung im Bereich von ungefähr 10–30 Sekunden
bei Anwendung der Wasserstoffperoxidlösung stellt eine im Wesentlichen
vollständige
Oxidation der freigelegten Kupferbereiche etwa der Oberflächenbereiche
der Gräben 105, 103 der Struktur 100,
sicher. Üblicherweise
wird eine Andruckskraft, die auf das Substrat 240 während dem Spülen des
Substrats mit der Wasserstoffperoxidlösung ausgeübt wird, verringert im Vergleich
zu der Andruckskraft, die während
der Poliersequenz ausgeübt
wird. Typischerweise wird eine Andruckskraft, die auf das Substrat 240 während des
Spülens
ausgeübt
wird, im Bereich von ungefähr
100 Newton bis 1000 Newton gehalten. Nach Abschluss des Spülzyklus
wird das Substrat 240 von der CMP-Station 200 entfernt
und wird getrocknet, so dass das Substrat 240 für weitere
Prozesse, etwa das Abscheiden weiterer Materialschichten, freigegeben
wird. Aufgrund der im Wesentlichen vollständig oxidierten Kupferoberflächenbereiche
kann eine eindringende bzw. Grübchen
bildende Korrosion im Wesentlichen vermieden werden und die Wirksamkeit
der nachfolgenden trockenen Reinigungsprozesse, die zum Bereitstellen
einer im Wesentlichen reinen Kupferoberfläche erforderlich sind, ist
deutlich verbessert, da eine zusammenhängende Kupferoxidschicht zuverlässiger abgetragen
werden kann, als lokale Bereiche mit eindringender Korrosion. Somit
kann die Bauteilzuverlässigkeit
deutlich verbessert werden, indem die Beeinträchtigung der Leitfähigkeit
der Kupferleitungen und das Ablösen
nachfolgender abgeschiedener Materialschichten reduziert wird.
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Gegebenfalls
wird der pH-Wert der Spüllösung mit
dem Wasserstoffperoxid auf ungefähr
4 oder höher
eingestellt, um das Ausbilden einer äußerst passivierenden Kupferoxidschicht
auf freigelegten Kupferoberflächenbereichen
zu fördern.
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In
einer Ausführungsform
kann es hinsichtlich einer reduzierten Prozesszeit vorteilhaft sein,
die Spüllösung bei
erhöhter
Temperatur im Bereich von ungefähr
40–65°C bereit
zu stellen. Somit kann eine Spülzeit
von ungefähr
5–15 Sekunden
ausreichend sein, um im Wesentlichen vollständig die freigelegten Kupferoberflächenbereiche
zu oxidieren. Die Entfernung von Partikeln und das weitere Spülen können vor
und/oder nach dem Spülen
mit einem oxidierenden Mittel entsprechend den Prozesserfordernissen ausgeführt werden.
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Es
gilt also, dass die vorliegende Erfindung es ermöglicht, effektiv organische
Verbindungen zu entfernen, die in konventioneller Weise zur Kupferkontamination
in anschließenden
Abscheideprozessen führen,
während
gleichzeitig die freigelegten Kupferoberflächenbereiche oxidiert werden.
Durch Bereitstellen einer im Wesentlichen vollständig oxidierten Kupferoberfläche können daher
anschließende
Abscheidesequenzen, die vorhergehende Reinigungsprozesse zum Bereitstellen
einer reinen Kupferoberfläche
benötigen,
in effizienterer und zuverlässigerer
Weise ausgeführt
werden. Somit ist die Bauteilleistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit
deutlich erhöht.
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Weitere
Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Folglich ist
diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke
gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der
vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind
die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als
die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.