Brevet FR2715742A1 — publié le 19950804

La présente invention concerne un procédé d'incinération par plasma d'un photorésist d'une plaquette de semiconducteur, et plus particulièrement un procédé d'incinération d'un photorésist avec prétraitement à l'oxygène de la chambre de réaction. On sait que le fait d'ajouter de la vapeur d'eau à un plasma d'oxygène améliore généralement la vitesse d'incinération, en particulier dans le cas d'une incinération de type à courant descendant, et présente d'autres effets favorables tels que l'absence de gravure chimique de la plaquette et de corrosion des inter- connexions en aluminium. L'instabilité de la vitesse d'incinération constitue un inconvénient de l'incinération de type à courant descendant au moyen d'un plasma d'oxygène additionné de vapeur d'eau. On suppose que cette instabilité est liée à des phénomènes d'adsorption et de désorption des molécules d'eau sur la paroi interne de la chambre de réaction. La figure 1 des dessins annexés représente les variations de la vitesse d'incinération à partir de la valeur initiale après exposition de la chambre de réaction à l'atmosphère à des fins de réparation et d'entretien, en dépit du fait que la chambre a été mise sous vide avant l'incinération. Des tenta- tives ont été faites pour stabiliser la vitesse d'incinération, par exemple en faisant précéder l'incinération par un traitement par un plasma d'oxygène ou en contrôlant la température superficielle de la paroi intçmrne de la chambre de réaction. Cependant, aucune de ces tentatives n'est parvenue à stabiliser la vitesse d'inciné- ration. Par exemple, comme le montre la figure 2 des dessins annexés, bien qu'un prétraitement par un plasma d'oxygène ait permi de rétablir temporairement la vitesse d'incinération, ce rétablissement n'était pas durable car la température superficielle de la paroi interne de la chambre de réaction a été augmentée par le plasma d'oxygène lui-même, ce qui finalement a fait baisser la vitesse d'incinéra- tion. Afin de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus, la présente invention a pour but de proposer un procédé d'incinération d'un résist dans une chambre de réaction de plasma qui comprend l'étape consistant à maintenir dans la chambre de réaction de plasma un courant de gaz contenant de l'oxygène non activé immédiatement avant l'incinération du résist par plasma. La présente invention a également pour but de proposer un procédé d'incinération d'un résist dans une chambre de réaction de plasma qui comprend les étapes consistant à mettre sous vide la chambre de réaction de plasma, à former un plasma d'oxygène dans une chambre de formation de plasma, à faire circuler un gaz contenant de l'oxygène non activé dans la chambre de réaction de plasma et à introduire dans la chambre de réaction de plasma une plaquette recouverte d'un résist pour l'incinération de celui- ci. De préférence, le courant de gaz contenant de l'oxygène non activé est maintenu dans la chambre de réaction de plasma pendant au moins 30 s. De préférence encore, le plasma est formé pendant au moins 30 s. Le gaz contenant de l'oxygène non activé est un gaz dont les molécules ne sont ni ionisées ni dans un état excité, mais sont dans leur état fondamental. Un exemple typique en sont les molécules d'oxygène neutre (02) à l'exclusion des ions oxygène (tels que 02+), de l'oxygène réactif neutre (O*) ou de l'ozone (03). Le gaz contenant de l'oxygène non activé est choisi dans le groupe formé par l'oxygène sensiblement pur, un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau, un mélange gazeux sensiblement identique au gaz utilisé pour un processus d'incinération et un mélange gazeux d'oxygène et d'un gaz inerte quelconque. Le prétraitement de la chambre de réaction de plasma au moyen du gaz contenant de l'oxygène non activé peut stabiliser la vitesse d'incinération même après que la chambre de réaction de plasma a été exposée à l'atmosphère. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfere aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: la figure 1 est une représentation graphique de l'évolution au cours du temps de la vitesse d'une incinération par un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau avec prétraitement par le vide pour toute incinération selon l'état de la technique, après exposition de la chambre de réaction à l'atmosphère. Cette figure montre que la vitesse d'incinération décroît progressivement au cours du temps. La figure 2 est une représentation graphique de l'évolution au cours du temps de la vitesse d'incinération avec prétraitement par le vide pour une incinéra- tion selon l'état de la technique comme ci-dessus, après exposition de la chambre de réaction à l'atmosphère. Cette figure montre qu'un prétraitement par un plasma d'oxygène rétablit temporairement la vitesse d'incinération. La figure 3 représente schématiquement un système de réaction de plasma pour l'incinération d'un photorésist situé sur une plaquette selon la présente invention. Sur cette figure, on voit qu'une première et une seconde chambres de réaction 2, 5 sont reliées à une chambre de transfert de plaquette 4 par des première et seconde vannes étanches au vide 3, 6, respectivement. La figure 4 représente une coupe transversale d'un appareil d'incinération du type à courant descendant selon la présente invention. On voit sur cette figure qu'une chambre de réaction de plasma 22 est séparée d'une chambre de formation de plasma 24 par un dispositif de type pomme d'arrosage 23 qui ne peut être traversé que par les espèces réactives neutres pour leur permettre d'atteindre la plaquette 21 qui doit subir l'incinération. La figure 5 est une représentation graphique montrant l'évolution au cours du temps de la vitesse d'incinération pour le premier mode de réalisation selon la présente invention. Dans celui-ci, la chambre de réaction ayant été exposée à l'atmosphère, un prétraitement par le vide est suivi par le passage d'un courant d'oxygène. Le courant d'oxygène rétablit progressivement la vitesse d'incinération. La figure 6 est une représentation graphique montrant l'évolution au cours du temps de la vitesse d'incinération pour le second mode de réalisation selon la présente invention. Dans celui-ci, la chambre de réaction ayant été exposée à l'atmosphère, un prétraitement par le vide est suivi par l'établissement d'un courant de mélange gazeux constitué par de l'oxygène (90 %) et de la vapeur d'eau (10 %). Le courant de mélange gazeux rétablit la vitesse d'incinération de la même manière que le courant d'oxygène. La figure 7 est une représentation graphique de l'évolution au cours du temps de la vitesse d'incinération pour le troisième mode de réalisation selon la présente invention. La chambre de réaction ayant été exposée à l'atmosphère, un prétraitement par le vide est suivi par un traitement par un plasma d'oxygène, puis par le passage d'un courant d'oxygène. Le passage du courant d'oxygène maintient la vitesse d'incinération initiale élevée. La figure 8 est une représentation graphique montrant l'évolution au cours du temps de la vitesse d'incinération pour le quatrième mode de réalisation selon la présente invention. La chambre de réaction ayant été exposée à l'atmosphère, un prétraitement par le vide est suivi par un traitement par un plasma d'oxygène, puis par la circulation d'un courant d'un mélange gazeux constitué par de l'oxygène (90 %) et de vapeur d'eau (10 %). Le courant de mélange gazeux maintient la vitesse d'incinération initiale élevée. Dans les modes de réalisation qui vont être décrits dans la suite, l'appareil d'incinération du type à écoulement descendant qui est représenté sur la figure 4 a été utilisé. Dans cet appareil, une plaquette 21 destinée à subir l'inciné- ration a été placée sur un porte-plaquette 20 chauffé à une température de 220C. Une énergie hyperfréquence de 1,5 kW à 13,56 MHz a été appliquée à une chambre de formation de plasma 24 par l'intermédiaire d'une fenêtre en verre de quartz 25. Une chambre de réaction de plasma 22 est séparée de la chambre de formation de plasma 24 par un dispositif de type pomme d'arrosage 23 qui ne se laisse traverser que par les espèces réactives neutres qui peuvent ensuite atteindre la plaquette 21. La distance séparant la plaquette 21 du dispositif de type pomme d'arrosage 23 est telle que les ions et les micro-ondes (hyperfréquences) qui parviennent à pénétrer dans la chambre de réaction de plasma 22 s'estompent suffisamment. Sauf indication contraire, les conditions de l'incinération et du prétraitement par un courant d'oxygène pour mesurer la vitesse d'incinération étaient les mêmes dans tous les modes de réalisation et sont présentées dans le tableau 1 ci-dessous. Dans le premier mode de réalisation, la chambre de réaction a été mise sous vide jusqu'à une pression d'environ 133 x 10-4 Pa (10-4 Torr) après avoir été exposée à l'atmosphère, et l'incinération initiale par un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau a eu pour conséquence une baisse de la vitesse d'incinération pour les mêmes raisons que dans l'état de la technique. Ensuite, un gaz constitué par de l'oxygène neutre a été amené à circuler dans la chambre de réaction pendant min à un débit de 1 000 Ncm3 et sous une pression de 133 Pa (1 Torr). Comme le montre la figure 5, la vitesse d'incinération a été rétablie progressivement par trois séries de courants consécutifs d'oxygène suivies chacune immédiatement par une opération d'incinération pour mesurer la vitesse d'incinération. Le tableau 1 ci-dessous montre les conditions opératoires préférées. TABLEAU 1 Incinération Prétraitement 02 900 Ncm3 02 1000 Ncm3 H20 100 Ncm3 Pression 133 Pa (1,0 Torr) Pression 133 Pa (1,0 Torr) Durée 5 min micro-ondes 1,5 kW température du porte- plaquette 220C température de la paroi interne 50C durée de l'incinération 30 s Dans le second mode de réalisation, après que la vitesse d'incinération ait baissé pour les mêmes raisons que dans le premier mode de réalisation, un gaz de procédé constitué par de l'oxygène (90 % en volume) et de vapeur d'eau (10 % en volume) a été amené à circuler pendant 5 min à un débit de 900 Ncm3 pour l'oxygène et de 100 Ncm3 pour la vapeur d'eau et sous une pression de 133 Pa (1 Torr) avant chaque incinération. Comme le montre la figure 6, la vitesse d'incinération a été rétablie progressivement par trois séries consécutives de courants de gaz de procédé suivies chacune immédiatement par une opération d'incinération pour mesurer la vitesse d'incinération. Dans le troisième mode de réalisation, la même série d'opérations a été mise en oeuvre jusqu'à la fin du traitement par un plasma d'oxygène d'une durée de s comme sur la figure 2, après quoi trois séries consécutives de courants d'oxygène et d'opérations d'incinération pour mesurer la vitesse d'incinération ont été réalisées. Les résultats présentés sur la figure 7 montrent que, contrairement au cas de la figure 2, la vitesse d'incinération n'a pas diminué à la suite du traitement par le plasma d'oxygène. Dans le quatrième mode de réalisation, l'oxygène utilisé dans le troisième mode de réalisation a été remplacé par un gaz d'incinération constitué par de l'oxygène (90 % en volume) et de la vapeur d'eau (10 % en volume). Les résultats présentés sur la figure 8 sont sensiblement identiques à ceux du troisième mode de réalisation. Concernant le cinquième mode de réalisation, la figure 3 montre le système de réaction de plasma utilisé dans ce mode de réalisation, qui comprend une première chambre de réaction de plasma 2, une seconde chambre de réaction de plasma 5, une première chambre de transfert de plaquette 1, une seconde chambre de transfert de plaquette 4 et une troisième chambre de transfert de plaquette 7. Chacune des chambres de transfert de plaquette est équipée de deux vannes étanches au vide. La vanne étanche au vide 8 est située entre l'atmosphère et la première chambre de transfert de plaquette 1 et la vanne étanche au vide 9 est située entre la première chambre de transfert de plaquette et la première chambre de réaction de plasma 2. La vanne étanche au vide 3 est située entre la première chambre de réaction de plasma 2 et la seconde chambre de transfert de plaquette 4 et la vanne étanche au vide 6 est située entre la seconde chambre de transfert de plaquette et la seconde chambre de réaction de plasma 5. La vanne étanche au vide 10 est située entre la seconde chambre de réaction de plasma 5 et la troisième chambre de transfert de plaquette 7 et la vanne étanche au vide 11 est située entre la troisième chambre de transfert de plaquette 7 et l'atmosphère. Toutes ces chambres peuvent être mises sous vide par un système de vide. Pendant le fonctionnement du dispositif, lorsqu'une plaquette passe de l'atmosphère à la première chambre de transfert de plaquette 1, la vanne 8 est ouverte et la vanne 9 est fermée. Lorsque la première chambre de transfert de plaquette 1 est sous un vide suffisant, la plaquette est transférée dans la première chambre de réaction de plasma 2, tandis que la vanne 8 est fermée et que la vanne 9 est ouverte. Cette succession d'opérations empêche l'air d'entrer dans la première chambre de réaction de plasma 2 dans laquelle des gaz à base d'halogénures sont utilisés pour graver des couches métalliques situées sur la plaquette. Les couches métalliques ayant été gravées pour former des configurations d'interconnexions au moyen de gaz à base d'halogénures, la plaquette est transférée dans la chambre de transfert de plaquette 4, tandis que la vanne 3 est ouverte et que la vanne 6 est fermée, puis dans la seconde chambre de réaction de plasma 5, tandis que la vanne 3 est fermée et que la vanne 6 est ouverte. Cette succession d'opérations empêche les gaz à base d'halogénures de pénétrer dans la seconde chambre de réaction de plasma 5. Le transfert de la plaquette de la première chambre de réaction de plasma 2 dans la seconde chambre de réaction de plasma 5 dure habituellement 180 s. Selon le cinquième mode de réalisation de la présente invention, immédiatement avant l'ouverture de la vanne 6 pour transférer la plaquette de la seconde chambre de transfert de plaquette 4 dans la seconde chambre de réaction de plasma 5, un gaz d'incinération est amené à circuler dans la seconde chambre de réaction de plasma 5 pendant 170 s. Puis, la plaquette est transférée dans la seconde chambre de réaction de plasma 5 pour l'incinération. La plaquette qui a subi l'incinération est transférée dans la troisième chambre de transfert de plaquette 7, tandis que la vanne 10 est ouverte et que la vanne 11 est fermée, puis la plaquette passe de la troisième chambre de transfert de plaquette 7 à l'atmosphère, tandis que la vanne 10 est fermée et que la vanne 11 est ouverte, ce qui empêche l'air de pénétrer dans la seconde chambre de réaction de plasma 5. Une caractéristique remarquable de ce mode de réalisation est qu'il permet d'empêcher la vitesse d'incinération de décroître, de même que le premier mode de réalisation, et ce sans modifier la succession des opérations par rapport à un procédé conventionnel. Dans le sixième mode de réalisation, des couches d'aluminiumcuivre-titane situées sur une plaquette ayant été gravées pour former des configurations d'interconnexions dans la première chambre de réaction de plasma 2 du système de réaction de plasma représenté sur la figure 3, la plaquette est transférée dans la seconde chambre de transfert de plaquette 4, tandis que la vanne 3 est ouverte et que la vanne 6 est fermée, puis dans la seconde chambre de réaction de plasma 5, tandis que la vanne 3 est fermée et que la vanne 6 est ouverte. De même que dans le cinquième mode de réalisation, un gaz de procédé est amené à circuler dans la seconde chambre de réaction de plasma 5 à un débit de 1 000 Ncm3 et sous une pression de 133 Pa (1,0 Torr) pendant 170 s immédiatement avant l'ouverture de la vanne 6 pour transférer la plaquette de la seconde chambre de transfert de plaquette 4 dans la seconde chambre de réaction de plasma 5. Ensuite, la plaquette est transférée dans la seconde chambre de réaction de plasma 5 pour l'incinération. Dans ce mode de réalisation, on obtient le même résultat que dans le cinquième mode de réalisation, à savoir que l'on évite une baisse de la vitesse d'incinération sans modifier la succession des opérations du procédé. On voit donc d'après ce qui précède que la présente invention permet de maintenir une production de plaquettes avec un rendement très élevé en évitant les instabilités de la vitesse d'incinération. REVENDICATIONS 1. Procédé d'incinération d'un résist dans une chambre de réaction de plasma, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à établir un courant de gaz contenant de l'oxygène non activé dans la chambre de réaction de plasma, introduire une plaquette munie d'un résist dans la chambre de réaction de plasma et réaliser une incinération par plasma du résist. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène non activé est de l'oxygène sensiblement pur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène non activé est un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène non activé est identique à un gaz utilisé pour un procédé d'incinéra- tion. 5. Procédé d'incinération d'un résist sur une plaquette par traitement d'une plaquette individuelle in situ dans une chambre de réaction de plasma, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à maintenir un courant de gaz contenant de l'oxygène non activé dans la chambre de réaction de plasma immédiatement avant l'incinération, le gaz contenant de l'oxygène non activé étant choisi dans le groupe consistant en de l'oxygène sensiblement pur, un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau et un gaz utilisé pour un procédé d'incinération. 6. Procédé d'incinération d'un résist dans une chambre de réaction de plasma, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à mettre sous vide la chambre de réaction de plasma après son exposition à l'atmosphère, établir un courant de gaz contenant de l'oxygène non activé dans la chambre de réaction de plasma, le gaz étant choisi dans le groupe consistant en de l'oxygène sensiblement pur, un mélange gazeux d'oxygène et de vapeur d'eau et un gaz utilisé pour un procédé d'incinération, et introduire une plaquette comportant le résist dans la chambre de réaction de plasma. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène non activé est amené à circuler dans la chambre de réaction de plasma pendant au moins 30 s. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène non activé est amené à circuler dans la chambre de réaction de plasma (22) après formation d'un plasma dans une chambre de formation de plasma (24) séparée de la chambre de réaction de plasma (22) par un dispositif de type pomme d'arrosage (23) qui empêche les particules chargées et les micro- ondes de pénétrer dans la chambre de réaction de plasma, mais qui permet aux espèces réactives électriquement neutres de pénétrer dans la chambre de réaction de plasma. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la formation de plasma est maintenue pendant au moins 30 s. 10. Procédé d'incinération d'un résist dans une chambre de réaction de plasma, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à produire un plasma d'un gaz pour procédé d'incinération dans une chambre de formation de plasma, faire circuler le gaz pour procédé d'incinération à l'état non activé dans la chambre de réaction de plasma, puis introduire une plaquette comportant un résist dans la chambre de réaction de plasma pour réaliser une incinération par plasma de type à courant descendant. 11. Procédé d'incinération d'un résist sur une plaquette au moyen d'un système de réaction de plasma comprenant une chambre de transfert de plaquette (4) reliée à une première chambre de réaction (2) par une première vanne étanche au vide (3) et à une seconde chambre de réaction (5) par une seconde vanne étanche au vide (6), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à ouvrir la première vanne étanche au vide (3) pour transférer la plaquette de la première chambre de réaction (2) dans la chambre de transfert de plaquette (4), puis à fermer la première vanne étanche au vide (3), à maintenir un courant d'un gaz contenant de l'oxygène non activé dans la seconde chambre de réaction (5), ledit gaz étant choisi dans le groupe consistant en de l'oxygène sensiblement pur, un mélange gazeux d'oxygène ou de vapeur d'eau et un gaz utilisé pour un procédé d'incinération, à interrompre le courant de gaz contenant de l'oxygène non activé, puis à ouvrir la seconde vanne étanche au vide (6) pour transférer la plaquette de la chambre de transfert de plaquette (4) dans la seconde chambre de réaction (5), à fermer la seconde vanne étanche au vide (6), puis à faire circuler dans la seconde chambre de réaction un gaz pour procédé d'incinération, et à réaliser l'incinération du résist sur la plaquette dans la seconde chambre de réaction (5). 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'incinération est accomplie au moyen d'un appareil d'incinération du type à courant descendant dans lequel le résist situé sur la plaquette (21) est retiré par des réactions chimiques avec des espèces réactives électriquement neutres qui sont produites dans une chambre de formation de plasma (24) et qui pénètrent dans la chambre de réaction de plasma (22) à travers un dispositif de type pomme d'arrosage (23) qui empêche les particules chargées et les micro-ondes de pénétrer dans la chambre de réaction de plasma (22).