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Dokumentenidentifikation DE69529023T2 31.07.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0692141
Titel VERFAHREN ZUR PHOTOLACK-ENTFERNUNG, PASSIVIERUNG UND KORROSIONSINHIBIERUNG VON HALBLEITENDEN SCHEIBEN
Anmelder Applied Materials, Inc., Santa Clara, Calif., US
Erfinder CHEN, Jian, Santa Clara, US;
HSIEH, Peter, Sunnyvale, US;
ISH-SHALOM, Carmel, 26418 Koriat Motzkin, IL;
LAU, Wesley, San Jose, US;
PAPANU, S., James, San Rafael, US;
MAK, S., Steve, Pleasanton, US;
RHOADES, Steven, Charles, Simi Valley, US;
SHIEH, Brian, Hualien, TW;
LATCHFORD, Ian, Scott, Sunnyvale, US;
WILLIAMS, A., Karen, San Jose, US;
YU-WANG, Victoria, Los Altos, US
Vertreter Kahler, Käck & Mollekopf, 86899 Landsberg
DE-Aktenzeichen 69529023
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 27.01.1995
EP-Aktenzeichen 959087057
WO-Anmeldetag 27.01.1995
PCT-Aktenzeichen PCT/US95/01100
WO-Veröffentlichungsnummer 0095021458
WO-Veröffentlichungsdatum 10.08.1995
EP-Offenlegungsdatum 17.01.1996
EP date of grant 04.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.07.2003
IPC-Hauptklasse H01L 21/321
IPC-Nebenklasse H01L 21/311   

Beschreibung[de]

Bei der Fertigung von integrierten Schaltungen werden elektrisch leitende Strukturen auf Halbleitersubstraten ausgebildet, indem eine Schicht mit einem Metall auf dem Substrat abgeschieden wird, ein Resist, der aus Polymer oder Oxid besteht, auf der Schicht ausgebildet wird, und die freiliegenden Teile der Schicht geätzt werden.

Insbesondere wenn Halogen enthaltende Ätzmittel (z. B. Cl&sub2;, BCl&sub3;, CCl&sub4;, SiCl&sub4;, CF&sub4;, NF&sub3;, SF&sub6; und Gemische von diesen, wie beispielsweise in Silicon Processing for the VLSI Era, Band 1, Kapitel 16, von Wolfund Tauber, Lattice Press, 1986, beschrieben, deren Offenbarung durch den Hinweis hierin aufgenommen wird) verwendet werden, um das Substrat zu ätzen, z. B. beim reaktiven Ionenätzen, wird das geätzte Substrat mit Atzmittelresten und -nebenprodukten verunreinigt. Diese Verunreinigungen können insbesondere in Verbindung mit der Umgebungsfeuchtigkeit die leitenden Strukturen korrodieren, insbesondere wenn die Strukturen aus Legierungen bestehen, die galvanisch koppeln können, wie z. B. Al-Cu oder Ti-W. Die Verunreinigungsnebenprodukte werden beispielsweise durch Reaktion zwischen restlichem Halogen aus dem Ätzmittel, Metall in den leitenden Strukturen und/oder Polymerresistmaterial erzeugt. Sie können in Form von Seitenwandabscheidungen vorliegen, die durch Kondensation von Reaktionsnebenprodukten auf den Seiten der leitenden Strukturen gebildet werden. Nach dem Atzen kann auch restliches Resist, das von den Ätzgasen nicht geätzt wird, auf dem Substrat bleiben.

Es ist bekannt, das geätzte Substrat zu behandeln, um die nachteiligen Wirkungen solcher Verunreinigungen zu verringern und das restliche Resist auf dem Substrat zu entfernen. Die Substratbehandlungen können (i) Entfernen des restlichen Resists (gewöhnlich als Ablösen bezeichnet), (ii) Entfernen oder Verändern der Verunreinigung (gewöhnlich als Passivierung bezeichnet, beispielsweise durch Aussetzen einem CF&sub4;-Plasma) und/oder (iii) Ausbilden einer Schutzschicht über einem Teil der oder der gesamten leitenden Struktur (gewöhnlich als Inhibierung bezeichnet, beispielsweise durch Aussetzen einem CHF&sub3;-Plasma) umfassen.

US-A-5 174 856 offenbart einen Prozess zur Entfernung von Photoresist und zur Inaktivierung von Korrosion bildenden Materialien, die nach einem Metallätzprozess verbleiben. Der Prozess umfasst einen ersten Ablöseschritt unter Verwendung eines Plasmas aus entweder O&sub2;-Gas oder einer Kombination von O&sub2;-Gas und N&sub2; und/oder einem Fluorkohlenwasserstoffgas, gefolgt von einem anschließenden Plasmaschritt unter Verwendung einer Kombination von O&sub2; und NHs. In einem weiteren Beispiel offenbart EP-A-0 416 774 eine Nachätzbehandlung für Proben von Aluminium enthaltenden Verdrahtungsschichten, welche die Behandlung der Probe mit (i) einem Plasma eines Gases mit einer Sauerstoffkomponente, um das Resist auf dem Verdrahtungsmaterial durch Reaktion mit Sauerstoff zu entfernen, und (ii) einer anschließenden Behandlung in einem Plasmagas mit einer Wasserstoffkomponente, die eine Reaktion des Wasserstoffs mit der Halogenkomponente (Cl, Br, etc.), die an dem Verdrahtungsmaterial haftet, bewirkt, um HCl oder HBr zu erzeugen, beinhaltet.

Bekannte Ablöse-, Passivierungs- und Inhibierungsbehandlungen erfordern jedoch übermäßig lange Behandlungszeiten und/oder erfordern die-Verwendung von Materialien oder einer Anlage, die teuer, schwierig oder gefährlich zu verwenden sind.

Bekannte Passivierungs- und Ablöseverfahren können auch unwirksam werden und zu schnell, z. B. in 1 bis 5 Stunden, eine Korrosion des Substrats ermöglichen. Es ist im Allgemeinen wichtig, eine Korrosion der geätzten Strukturen auf dem Substrat für zumindest bis zum nächsten Schritt bei der Bearbeitung des Substrats zu verhindern (typischerweise eine Ablösebehandlung, die das Resist und/oder zumindest einige, der Verunreinigungen entfernt). Wenn die Behandlung, die die Korrosion verhindert, nur für eine kurze Zeit wirksam ist, erlegt dies der Zeitsteuerung des Produktionsprozesses ernste Einschränkungen auf und kann zum Verlust einer gesamten Serie von Wafern führen, wenn eine unerwartete Verzögerung bei der Produktion besteht, die beispielsweise durch einen Anlagenausfall verursacht wird.

Wir haben gemäß der Erfindung einen Passivierungs- und Ablöseprozess mit mehreren Zyklen aufgefunden, der die Behandlung eines geätzten Substrats ermöglicht, um Ätzmittelnebenprodukte und das restliche Resist auf diesem zu verringern oder zu entfernen. Im Passivierungsschritt wird Passivierungsgas in die Kammer 52 eingeleitet und ein Plasma wird aus dem Passivierungsgas erzeugt, um das Substrat 20 zu passivieren. Im Ablöseschritt wird Ablösegas in die Kammer eingeleitet und ein Plasma aus dem Ablösegas erzeugt, um das restliche Resist auf dem Substrat 20 abzulösen. Die Ablöse- und Passivierungsschritte werden mindestens einmal in derselben Reihenfolge, in der die Schritte ursprünglich durchgeführt wurden, wiederholt. Bei dem Prozess kann der Passivierungsschritt vor dem Ablöseschritt durchgeführt werden oder umgekehrt.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.

BESCHREIBUNG

Die nachstehende Beschreibung der Zeichnungen umfasst eine Darstellung über bevorzugte und beispielhafte Merkmale.

Fig. 1a ist eine schematische Ansicht eines Substrats mit geätzten, Metall enthaltenden Strukturen im vertikalen Querschnitt, welche Ätzmittelnebenprodukte, restliches Resist und Seitenwandabscheidungen auf diesen zeigt;

Fig. 1b ist eine schematische Ansicht des Substrats von Fig. 1a nach dem Passivieren und Ablösen im vertikalen Querschnitt, welche die Entfernung der Ätzmittelnebenprodukte und des restlichen Resists zeigt;

Fig. 1c ist eine schematische Ansicht des Substrats von Fig. 1b nach der Entfernung der Seitenwandabscheidungen im vertikalen Querschnitt;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Vakuumkammer im vertikalen Querschnitt, die sich zur Ausführung des Prozesses der vorliegenden Erfindung eignet.

Der Prozess der vorliegenden Erfindung wird an einem geätzten Substrat 20 durchgeführt, das typischerweise ein Halbleitermaterial wie z. B. Silizium oder Galliumarsenid umfasst. Die leitenden Strukturen 22 auf dem Substrat 20 umfassen vorzugsweise eine Metallschicht, beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung wie z. B. eine Al-Cu- Legierung, Kupfer und wahlweise Silizium, und können auch eine Diffusionssperrschicht mit beispielsweise Ti, W, einer Ti-W-Legierung oder TiN und/oder eine Antireflexionsschicht mit beispielsweise Si, TiN oder einer Ti-W-Legierung umfassen. Das Substrat 20 weist geätzte leitende Strukturen 22 mit (i) Atzmittelnebenprodukten 24, (ii) restlichem Resist 26 und (iii) Seitenwandabscheidungen 27 auf den Seitenwänden der Strukturen 22 auf, wie schematisch in Fig. 1a gezeigt. Die Ätzmittelnebenprodukte 24 auf den Strukturen 22 umfassen typischerweise restliche Halogen enthaltende Radikale und Verbindungen, die während des Ätzens des Substrats 20 gebildet werden. Das restliche Resist 26 sind jene Teile des Resists, die nach dem Ätzen auf dem Substrat verbleiben. Die Seitenwandabscheidungen 27 auf den Strukturen 22 umfassen typischerweise organische Verbindungen, die (i) Kohlenstoff und Wasserstoff, (ii) Metall von den Metall enthaltenden Schichten wie z. B. Aluminium und (iii) Ätzgasspezies wie z. B. Bor und Stickstoff enthalten.

Eine Vorrichtung 50, die zur Passivierung, zum Ablösen und zum Inhibieren der Korrosion des Substrats 20 geeignet ist, ist schematisch in Fig. 2 gezeigt. Die Vorrichtung 50 umfasst eine Ätzkammer (nicht dargestellt), die durch einen Ladeschleusen-Transportbereich, der unter Vakuum gehalten wird (auch nicht dargestellt), mit einer Vakuumkammer 52 mit einer Plasmaerzeugungszone 54 und einer Vakuumzone 56 verbunden ist. Prozessgase treten durch einen Gaseinlass 60 in die Vakuumkammer 52 ein und werden durch eine Zerstäuberdüse 62 vom "Duschkopf"-Typ gleichmäßig in der Vakuumzone 56 verteilt. Ein Substratträger 64, der einen "Wannen"-Ringträger (wie gezeigt) oder einen Sockel (nicht dargestellt) umfassen kann, ist zum Halten des Substrats 20 in der Vakuumkammer vorgesehen, und ein Fokussierring 70 hält die Prozessgasströmung um das Substrat 20 aufrecht. Eine Wärmequelle wie z. B. Infrarotlampen 72 können verwendet werden, um das Substrat 20 zu heizen. Gasförmige Nebenprodukte und verbrauchtes Prozessgas werden aus der Vakuumkammer 52 durch einen Auslass 74 über ein Auslasssystem (nicht dargestellt) ausgelassen, das in der Lage ist, einen Druck von mindestens etwa 0,133 Pa (1 mTorr) in der Vakuumkammer 52 aufrechtzuerhalten.

Eine Mikrowellen-Plasmageneratoranordnung 80, die mit der Plasmaerzeugungszone 54 der Vorrichtung 50 verbunden ist, kann verwendet werden, um ein Plasma aus dem Prozessgas zu erzeugen. Eine geeignete Mikrowellengeneratoranordnung 80 ist ein "ASTEX"-Mikrowellenplasmagenerator, der von Applied Science & Technology, Inc., Woburn, Massachusetts, kommerziell erhältlich ist. Typischerweise umfasst die Mikrowellengeneratoranordnung 80 eine Mikrowellenanlegungsvorrichtung 82, eine Mikrowellenabstimmanordnung 84 und einen Magnetron- Mikrowellengenerator 86. Alternative Plasmaerzeugungsquellen wie z. B. durch RF erzeugte Plasmen und induktiv gekoppelte Plasmen sind auch wirksam.

Um den Prozess der vorliegenden Erfindung durchzuführen, wird ein geätztes Substrat 20 in die Vakuumkammer 52 überführt, die auf geeigneter Temperatur und geeignetem Druck gehalten wird. Ein Prozess mit mehreren Zyklen mit entweder (i) mehreren Passivierungsschritten oder (ii) mehreren Passivierungs- und Resistablöseschritten wird dann verwendet, um das geätzte Substrat zu behandeln, um die nachteilige Wirkung von Ätzmittelresten und -nebenprodukten auf dem Substrat zu verringern.

Der Prozess mit mehreren Zyklen umfasst sowohl Ablöse- als auch Passivierungsschritte, so dass restliches Resist und Ätzmittelnebenprodukte gleichzeitig vom Substrat entfernt werden können. Im Passivierungsschritt wird Passivierungsgas in die Kammer 52 eingeleitet und ein Plasma wird aus dem Passivierungsgas erzeugt, um das Substrat 20 zu passivieren. Im Ablöseschritt wird Ablösegas, wie nachstehend beschrieben, in die Kammer eingeleitet und ein Plasma wird aus dem Ablösegas erzeugt, um das Polymerresist oder die Oxidhartmaske auf dem Substrat 20 abzulösen. Die Ablöse- und Passivierungsschritte werden mindestens einmal in derselben Reihenfolge, in der die Schritte ursprünglich durchgeführt wurden, wiederholt. Bei dem Prozess kann der Passivierungsschritt vor dem Ablöseschritt durchgeführt werden oder umgekehrt. Typischerweise wird ein Stabilisierungsschritt zwischen federn Prozessschritt durchgeführt, während dem die Prozessbedingungen für den anschließenden Schritt stabilisiert werden.

Im Allgemeinen sieht eine größere Anzahl von Zyklen eine höhere Korrosionsbeständigkeit des bearbeiteten Substrats 20 vor, selbst wenn die gesamte Zeitdauer des gesamten Prozesses nicht verlängert wird. Da jedoch eine kleinere Anzahl von Zyklen einen schnelleren Prozessdurchsatz vorsieht, insbesondere wenn die Dauer der Stabilisierungsperiode zwischen jedem Prozessschritt lang ist, ist die Anzahl der Zyklen vorzugsweise mehr als 1 bis 10 Zyklen und bevorzugter 2 bis 5 Zyklen.

Vorzugsweise weist jeder Passivierungsschritt und Ablöseschritt des Prozesses mit mehreren Zyklen eine Dauer im Bereich von etwa 1 bis etwa 60 Sekunden, bevorzugter 2 bis 30 Sekunden und am meisten bevorzugt 2 bis 20 Sekunden auf. Bei den Passivierungs- und Ablöseprozessen mit mehreren Zyklen weist der Passivierungsschritt innerhalb jedes Zyklus typischerweise dieselbe Dauer auf wie der Ablöseschritt innerhalb desselben Zyklus, diese Schritte können jedoch auch verschiedene Dauern aufweisen.

Geeignete Passivierungsgase zur Verwendung in dem Prozess mit mehreren Zyklen umfassen ein beliebiges Gas, das in der Lage ist, mit den Ätzmittelnebenprodukten 24 auf dem Substrat 20 zu reagieren, um gasförmige Nebenprodukte zu erzeugen, die aus der Vakuumkammer 52 ausgelassen werden können. Wenn die Ätzmittelnebenprodukte 24 beispielsweise Chlor umfassen, kann das Passivierungsgas ein Wasserstoff enthaltendes Gas umfassen, das mit dem Chlor reagiert, um Ätzmittelnebenprodukte wie z. B. Chlorwasserstoffsäuredampf zu erzeugen, der aus der Kammer 52 ausgelassen wird. Geeignete Passivierungsgase umfassen Wasserdampf mit wahlweisem Sauerstoff und Stickstoff.

Alternativ kann ein Passivierungsgas mit nur Wasserdampf verwendet werden, um die Ätzmittelnebenprodukte 24 zu passivieren. Wenn die Vakuumkammer 52 ein Fassungsvermögen von fünf Litern auf weist, ist die Wasserdampf- Durchflussrate vorzugsweise etwa 100 bis 1000 sccm und bevorzugter etwa 500 sccm. Für Passivierungsgas mit Wasserdampf wurden unter Verwendung eines Mehrzyklusprozesses mit drei Zyklen mit Passivierungs- und Ablöseschritten mit einer Dauer von jeweils 20 Sekunden optimale Korrosionsergebnisse erzielt. Der Wasserdampf wird in einem Siedekessel oder Bubbier 100, der Wasser enthält und der mit der Vakuumkammer 52 durch die Speiseleitung 102 verbunden ist, gebildet. Der Siedekessel oder Bubbier wird auf einer ausreichend hohen Temperatur und auf einem ausreichend niedrigen Druck gehalten, um das Wasser zu verdampfen. Wenn ein Siedekessel verwendet wird, wird das Wasser im Siedekessel auf eine Temperatur nahe dem Siedepunkt von Wasser erhitzt. Typischerweise liegt der Druck im Siedekessel im Bereich von etwa 66,5 hPa - 266 hPa (50 Torr bis etwa 200 Torr) und liegt typischer im Bereich von 133 hPa - 200 hPa (100 Torr bis 150 Torr). Wenn ein Bubbier verwendet wird, kann ein inertes Trägergas wie z. B. Argon oder Helium durch den Bubbier geleitet werden, um Wasserdampf in die Vakuumkammer 52 zu transportieren.

Bevorzugte Gase, die in den Prozessen mit mehreren Zyklen verwendet werden können, umfassen Wasserdampf, Sauerstoff und Stickstoff. In Abhängigkeit von dem Volumenverhältnis von (i) Wasserdampf (VH2O) zu (ii) Sauerstoff und Stickstoff zusammen (VO2 + VN2) kann das Prozessgas hauptsächlich eine Passivierungsfunktion oder hauptsächlich eine Ablösefunktion auf weisen. Wenn das Volumenverhältnis von VH2O : (VO2 + VN2) etwa 1 : 2 bis etwa 2 : 1, vorzugsweise 0,8 : 1 bis 1 : 0,8 und insbesondere etwa 1 : 1 beträgt, wirkt das Prozessgas hauptsächlich als Passivierungsgas; und ein separater Resistablöseschritt wird verwendet, um das Resist auf dem Substrat zu entfernen. Wenn das Volumenverhältnis von VH2O : (VO2 + VN2) etwa 1 : 4 bis etwa 1 : 40, vorzugsweise 1 : 6 bis 1 : 20 und insbesondere etwa 1 : 10 beträgt, wirkt das Prozessgas hauptsächlich als Ablösegase und ein separater Passivierungsschritt kann verwendet werden, um das Substrat zu passivieren. Um hauptsächlich als Ablösegas zu dienen, sollte der Wasserdampfgehalt geringer als etwa 20 Volumen-% des kombinierten Sauerstoff- und Stickstoffgasgehalts sein, um angemessene Ablöseraten vorzusehen. Es wird angenommen, dass die Wasserdampfzugabe zur Passivierung von einigen der Ätzmittelnebenprodukte führt, wobei somit gleichzeitiges Ablösen und Passivieren des Substrats ermöglicht wird. In einem Prozessgasgemisch beträgt das Volumenverhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff vorzugsweise etwa 1 : 1 bis etwa 50 : 1 und bevorzugter 1 : 1 bis 20 : 1 und insbesondere etwa 10 : 1.

Ein geeignetes Ablösegas zum Ablösen von Polymerresist in dem Ablöse- und Passivierungsprozess mit mehreren Zyklen umfasst (i) Sauerstoff und (ii) ein Sauerstoff aktivierendes Gas oder Dampf wie z. B.. Wasserdampf, Stickstoffgas oder Fluorkohlenwasserstoffgas, wobei die Fluorkohlenwasserstoffgase CF&sub4;, C&sub2;F&sub6;, CHF&sub3;, C&sub3;H&sub2;F&sub6; und C&sub2;H&sub4;F&sub2; umfassen (wie beispielsweise im US-Patent Nr. 5 221 424, Rhoades, und im US-Patent Nr. 5 174 856, Hwang et al., -offenbart). Ein bevorzugtes Ablösegas umfasst beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff in einem Volumendurchflussverhältnis von etwa 6 : 1 bis etwa 200 : 1 und bevorzugter 10 : 1 bis 12 : 1, beispielsweise umfasst eine geeignete Gasdurchflussrate für eine Vakuumkammer 52 von 5 Litern 3000 bis 3500 sccm O&sub2; und 300 sccm N&sub2;.

In dem Prozess mit mehreren Zyklen können der Druck und die Temperatur der Vakuumkammer 52 zwischen aufeinanderfolgenden Passivierungs- oder Ablöseschritten verändert werden oder zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen verändert werden oder im Wesentlichen konstant gehalten werden. Vorzugsweise wird die Vakuumkammer 52 auf einem Druck im Bereich von etwa 1,33 hPa-133 hPa (1 bis etwa 100 Torr), bevorzugter 1,33 hPa-13,3 hPa (1 bis 10 Torr) und am meisten bevorzugt von 2,66 hPa (2 Torr) gehalten. Wahlweise wird in einem zweiten Schritt oder Zyklus der Druck in der Kammer 52 auf einen zweiten, niedrigeren Druck von weniger als etwa 1,33 hPa (1 Torr), typischer weniger als 0,665 hPa (500 mTorr) und am typischsten weniger als etwa 13,3 Pa (100 mTorr) verringert. Typischerweise wird das Substrat 20 unter Verwendung der Lampenheizvorrichtungen 72 auf eine Temperatur von etwa 150ºC bis etwa 400ºC und bevorzugter von 200ºC bis 380ºC erhitzt. Vorzugsweise wird die Änderung des Drucks und der Temperatur zwischen aufeinanderfolgenden Schritten minimiert, um die Prozessdurchsatzleistung zu erhöhen.

Ein Plasma wird aus dem Ablöse- oder Passivierungsgas unter Verwendung des Mikrowellen-Plasmagenerators 80 der Vorrichtung 50 erzeugt. Wenn das Plasma bewirkt, dass sich das Substrat 20 erhitzt, wird der Leistungspegel des Mikrowellengenerators 80 so reguliert, dass die Temperatur des Substrats im Wesentlichen konstant bleibt.

Typischerweise liegt die Ausgangsleistung des Mikrowellengenerators 80 im Bereich von 500 bis 2500 Watt und bevorzugter 800 bis 1500 Watt.

Die Passivierungs- und Ablöseprozesse mit mehreren Zyklen haben einen schnelleren Durchsatz als und eine überlegene Korrosionsbeständigkeit gegenüber Prozessen des Standes der Technik demonstriert. Es wird angenommen, dass die Ablöseschritte Teile des restlichen Resists 26 und der Seitenwandabscheidungen 27 entfernen, wodurch das restliche Resist 26 und die Seitenwandabscheidungen 27 dünner und poröser gemacht werden und sowohl die Diffusion von passivierenden Spezies in das restliche Resist 26 als auch die Diffusion von Reaktionsprodukten aus dem Resist 26 verstärkt werden. Der Prozess mit mehreren Zyklen stellt ein Substrat bereit, das gegen Korrosion durch Umgebungsfeuchtigkeit für mindestens 24 Stunden und typischer mindestens 48 Stunden nach der Passivierung des Substrats beständig ist. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber Prozessen des Standes der Technik, die typischerweise eine Korrosionsbeständigkeit für nur etwa 1 bis 2 Stunden vorsehen. Die verbesserte Korrosionsbeständigkeit ermöglicht effizientere Bearbeitungspläne und verringert die Fertigungsverluste.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele erläutern den Prozess der vorliegenden Erfindung. Alle Beispiele wurden in einem System "AMAT PRECISION 5000 METAL ETCHER", das von Applied Materials, Santa Clara, Kalifornien, kommerziell erhältlich ist, durchgeführt. Die Vorrichtung "PRECISION 5000" hatte eine Ätzkammer (nicht dargestellt), die mit der Passivierungs- und Ablösekammer (wie gezeigt) verbunden war, so dass das Substrat von der Ätzkammer zur Passivierungs- und Ablösekammer transportiert werden kann, ohne es der Atmosphäre auszusetzen. Die Ätzkammer der Vorrichtung (nicht dargestellt). umfasste auch eine Induktionsspule, die die Kammer umgab, zum wahlweisen Erzeugen eines Magnetfelds, um die Intensität des Plasmas in der Kammer zu verstärken. Die Versuche wurden an Siliziumwafern mit einem Durchmesser von etwa 200 mm (8 Inch) und einer Dicke von 0,73 mm durchgeführt.

Nach der Passivierung und dem Ablösen wurde die Korrosionsbeständigkeit der Substrate getestet, indem die bearbeiteten Substrate einer Atmosphäre ausgesetzt wurden oder das Substrat erhöhten Feuchtigkeitspegeln im Bereich von bis zu etwa 40% relativer Feuchtigkeit für festgelegte Zeitintervalle ausgesetzt wurde und anschließend die Substrate in einem Mikroskop unter Dunkelfeldbedingungen oder in einem Rasterelektronenmikroskop untersucht wurden. Die Korrosion des Substrats war als Flecken von gestreutem Licht sichtbar, das durch die korrodierte hydroskopische Spezies verursacht wurde, die auf den Metallstrukturen gebildet wurde. Die Korrosion wurde entweder direkt nach den Passivierungs- und Ablöseschritten in Intervallen von 2 Stunden bis 7 Tagen; oder alternativ, nachdem ein Nassätzschritt durchgeführt wurde, und in Intervallen von 1, 2 und 3 Wochen gemessen.

Beispiele 1-11

In diesen Beispielen wurden entweder einzelne oder Mehrzyklus-Passivierungs- und -Ablöseprozesse an Substraten mit Strukturen durchgeführt, die (i) eine TiW-Sperrschicht; (ii) eine ungefähr 550 nm dicke leitende Aluminium- Silizium-Kupfer-Metallschicht, wobei die Aluminiumlegierung 1,5% Silizium und 0,5% Kupfer enthielt; und (iii) eine Antireflexionsschicht aus Titan umfassten. Die Substrate wurden vorher in einem reaktiven. Ionenätzprozess unter Verwendung eines Gasgemisches aus BCl&sub3;, Cl&sub2; und N&sub2; geätzt.

Die Prozesse mit einzelnem Zyklus werden nur für den Vergleichszweck erwähnt; sie bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung.

Die Prozessbedingungen und die Ergebnisse der Korrosionstests für die Beispiele 1-11 sind in Tabelle I beschrieben. Der Passivierungsschritt wurde unter Verwendung von Wasserdampf bewirkt, den man mit einer Volumendurchflussrate von 500 sccm strömen ließ. Der Ablöseschritt wurde unter Verwendung eines Ablösegases, das aus Sauerstoff, Stickstoff und wahlweise Wasserdampf bestand, in den beschriebenen Durchflußraten durchgeführt. In allen Prozessen wurde die Vakuumkammer auf einem Druck von 266 Pa (2 Torr) gehalten. Im Allgemeinen sahen die Passivierungs- und Ablöseprozesse mit mehreren Zyklen im Vergleich zu den Prozessen mit einzelnem Zyklus überlegene Korrosionsergebnisse vor.

Der für Beispiel 7 verwendete Passivierungs- und Ablöseprozess mit mehreren Zyklen stellte die beste Korrosionsbeständigkeit bereit. In diesem Prozess wies jeder Passivierungs- und Ablöseschritt eine Dauer von 20 Sekunden auf und die Passivierungs- und Ablöseschritte wurden dreimal wiederholt. Eine Korrosionsbeständigkeit von mehr als 72 bis 96 Stunden wurde erhalten.

Der Vergleich der Beispiele 6 und 7 lässt darauf schließen, dass für dieselbe gesamte Mehrzyklus-Prozesszeit eine erhöhte Anzahl von Zyklen eine bessere Korrosionsbeständigkeit bereitstellt.

Beim Vergleich von Beispielen 7 und 9 wird beobachtet, dass ein Endablöseschritt die Korrosionsbeständigkeit des Substrats wesentlich erhöht. In Beispiel 9, in dem der Endablöseschritt nicht durchgeführt wurde, wurde eine Korrosionsbeständigkeit von 3 bis 7 Stunden beobachtet; wohingegen in Beispiel 7 eine Korrosionsbeständigkeit, die 72 Stunden überschritt, beobachtet wurde. Es wird angenommen, dass ein Endablöseschritt die Korrosionsbeständigkeit erhöht, da der Sauerstoff in dem Ablösegas das Aluminium in den Strukturen oxidiert, was eine dünne Schutzschicht aus Aluminiumoxid auf den Metallstrukturen bildet.

Beispiel 11 demonstriert, dass die schnellste Gesamtbearbeitungszeit durch Erhöhen der Anzahl von Passivierungs- und Ablösezyklen erzielt werden kann.

TABELLE I

(1) Für alle Ablöseschritte wurde die an den Mikrowellengenerator angelegte RF-Leistung auf 1400 Watt gehalten.

(2) Die Reproduzierbarkeit wurde für dieses Beispiel demonstriert.

(3) Drei Passivierungszyklen + zwei Ablösezyklen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Passivieren von Halogen enthaltenden Verunreinigungen von Ätzmittelnebenprodukten [5, 15; 2, 3] auf einem Substrat durch Entfernen [3, 3] oder Verändern der Halogen enthaltenden Verunreinigungen und Ablösen durch Entfernen des restlichen Resists [2, 3], wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Legen des Substrats in eine Vakuumkammer;

(b) Passivieren der Ätzmittelnebenprodukte durch Entfernen oder Verändern der Halogen enthaltenden Verunreinigungen des Ätzmittelrests durch Einleiten eines Plasmas aus Gas mit einem Wasserdampf in die Vakuumkammer, wobei der Passivierungsschritt eine Dauer von 10 bis 30 s [6, 13] aufweist und bei einer Temperatur von 200ºC bis 250ºC durchgeführt wird;

(c) vor oder nach Schritt (b) Ablösen von Resist vom Substrat durch Einleiten eines Ablösegases in die Vakuumkammer und Erzeugen eines Plasmas aus dem Ablösegas, wobei das Ablösegas Sauerstoff und Stickstoff umfasst und wobei der Ablöseprozess bei einer Temperatur von 200 bis 250ºC durchgeführt wird [9, 1];

(d) mindestens einmal Wiederholen der Schritte (b) und (c) [6, 10] in derselben Reihenfolge wie die Schritte (b) und (c) durchgeführt wurden, wobei die Gesamtzeit für die Passivierungs- und Ablöseschritte mit mehreren Zyklen mindestens 100 s beträgt [Beispiel 11; 14, 4];

(e) Entnehmen des Substrats aus der Kammer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Zusammensetzung des Passivierungsgases bei jeder fortlaufenden Wiederholung von Schritt (b) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösegas Sauerstoff und Stickstoff umfasst, wobei das Volumenverhältnis von (i) Sauerstoff und (ii) Stickstoff 30 : 2 beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablösegas Wasserdampf, Sauerstoff und Stickstoff umfasst, wobei das Volumenverhältnis von (i) Wasserdampf zu (ii) Sauerstoff 1 : 10 beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Passivierungsschritts ein Druck von 0,1333 hPa bis 133, 3 hPa herrscht.







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