(57)【要約】      （修正有）【課題】炭素質堆積物をもたらすエッチングプロセス後のエッチング速度の低下を防止する方法を提供する。【解決手段】エッチングプロセスがチャンバー内において炭素質堆積物をもたらす誘導結合プラズマチャンバー内で、プラテン上の連続する基板をエッチングする方法であって、(a)基板のエッチング加工を中断すること;(b)酸素又は酸素含有プラズマをチャンバー内に流し、ガス状の副生成物を取り除くこと;及び(c)基板のエッチング加工を再開することを含み、該方法が更に、:(d)ステップ(b)の後、アルゴンプラズマをチャンバー内に、バイアスされたプラテンで流すステップを含むことを特徴とする基板をエッチングする方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングプロセスがチャンバー内において炭素質堆積物をもたらす誘導結合プラズマチャンバー内で、プラテン上の連続する基板をエッチングする方法であって、該方法が、:
(a)  基板のエッチング加工を中断すること;
(b)  酸素又は酸素含有プラズマを該チャンバー内に流し(running)、ガス状の副生成物を取り除くこと;及び
(c)  基板のエッチング加工を再開すること
を含み、
該方法がさらに、
(d)  ステップ(b)の後、アルゴンプラズマを該チャンバー内に、バイアスされた該プラテンで流す(running)ステップ
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
ステップ(d)が、500秒〜1200秒続く、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ(d)が約600秒続く、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該プラテンがRFバイアスされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
該RFバイアスの電力が、400w〜1000wである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該RFバイアスの電力が約800wである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該アルゴンプラズマが誘導結合プラズマである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングプロセスがチャンバー内において炭素質堆積物をもたらすチャンバー内で、プラテン(platen)上の連続する基板をエッチングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのエッチングプロセスは、エッチングチャンバーにおいて、炭素質堆積物をもたらす場合がある。これは、具体的には、半導体及び他の関連産業において広く用いられている、ポリイミド(PI)被覆シリコンウエハーを加工する際に当てはまる。高品質の金属/金属界面を確実にするために、スパッタエッチプロセス(典型的にはArを用いる)により、金属堆積の前にウエハー表面から材料を取り除くことが、一般的及び望ましい。このステップは通常は、物理蒸着(PVD)プレクリーンモジュールにおいて実施される。しかしながら、PVDプレクリーンモジュールを介した、PIウエハーの長期に渡る又は頻繁なエッチングは、チャンバーの蓋及び壁の周りに、スパッタされた材料の積層を引き起こしうる。この炭素質の材料は、具体的には加工の間に、粒子がほぐれてチャンバー中を移動し始めることができるようなレベルまで堆積する可能性があり、そして、それらがウエハーの上に落下してウエハーを汚染する可能性がある。
【０００３】
酸素プラズマの高頻度の使用によりこの課題を解決しようとしていることが知られている。この酸素のステップは、比較的短くてよく(例えば60秒)、プラテンバイアスを必要としないコンディショニングステップとしての役割を果たす場合がある。酸素プラズマの、炭化されたチャンバー内への導入が、容易にポンプ引きすることのできるCO/CO2をもたらす、炭素の酸化を促進することとなると考えられている。該材料を取り除くことで、該粒子の数が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１において分かるように、出願人は、光学分光法を介してプロセス全体をモニターした。酸素プラズマの初期段階の間は、チャンバー内のO2レベルは低い一方で、COレベルは高いように見える。恐らく、この酸素が、PIエッチングから生じる炭素種を、平衡に達する前にCOに転化しているところである。
【０００５】
酸素プラズマ処理の頻度は、顧客によって、彼らが経験する粒子形成の速度及び彼らが有する可能性のある任意の他の要件に応じて、選択されがちである。しかしながら、150〜300ÅのSiO2(又は同等物)が、それに続く堆積ステップより前に取り除かれる典型的なArスパッタクリーンエッチについては、50〜100以内のPI被覆ウエハーで、O2プラズマクリーンが必要とされることとなりそうである。このプロセスは効果的な粒子制御を提供するが、出願人は、前記の酸素処理に続いて、エッチ速度の急激な減少が直後に起こることを発見した。エッチ速度の低下は、20〜30%であると測定された。これは明らかに、連続するウエハー間の均一性の重大な欠如につながり、そして多くの半導体製造業者は、もし彼らがこの課題に気付いていたならば、このエッチ速度の初期低下又は結果として起こる処理能力の低下を容認しなかっただろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エッチングプロセスがチャンバー内において炭素質堆積物をもたらすチャンバー内で、プラテン上の連続する基板をエッチングする方法に存し、該方法は、:
(a)  基板のエッチ加工を中断すること;
(b)  酸素又は酸素含有プラズマを該チャンバー内に流し(running)、ガス状の副生成物を取り除くこと;及び
(c)  基板のエッチ加工を再開すること
を含み、
該方法がさらに、
(d)  ステップ(b)の後、アルゴンプラズマを該チャンバー内に、バイアスされた該プラテンで流す(running)ステップ
を含むことを特徴とする。
【０００７】
好ましくは、ステップ(d)は500秒〜1200秒続き、そして具体的には、およそ600秒の間ステップ(d)を実施することが好ましい。
【０００８】
該プラテンは、好ましくはRFバイアスされており、その場合、RFバイアス電力は400ワット〜1000ワットであってよい。約800wのRFバイアス電力が具体的には好ましい。
【０００９】
該アルゴンプラズマは誘導結合プラズマであることが都合よい。
【００１０】
本発明を上記に特定してきたが、上記に又は以下の記載において提示した構成要件の、任意の発明性のある組み合わせを含むということが理解されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明は、様々な方法で行うことができ、今からそれらは、例として、添付の図面に関連する本発明の実施態様として、説明される。その図面において、
【図１】図１は、PI加工後のO2プラズマ処理の間のCO対O2のプロットである。
【図２】図２は、O2プラズマ処理が、単独で又はそれに続くAr処理との組み合わせで用いられた場合の、O2プラズマ処理前後のエッチ速度のプロットである。
【図３】図３は、本発明の実施態様において利用されているPVDチャンバーの概略図である。
【図４】図４は、ある条件に対するエッチ速度の比較のプロットを示している。
【図５】図５は、バイアス又はプラズマ密度の要因としてのエッチ速度を示すプロットである。
【図６】図６は、本発明の実施態様の使用に起因するエッチ速度の安定性を図示している。そして、
【図７】図７は、様々なバイアス条件に対するエッチ速度の回復の比較を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に関連してすでに示されているように、炭素質堆積物の問題点は、断続的なO2プラズマステップを用いて首尾よく対処することができる。しかしながら、図２の左側においてよく明示されているように、通常のアルゴンプラズマエッチが実行された場合、その結果エッチ速度は大幅に低下する。しかしながら、図２の右側において分かるように、出願人は、驚くべきことに、チャンバーをバイアスされたArプラズマに供した場合、その結果エッチ速度の低下はほとんど無視できるということを見つけ出した。
【００１３】
特にこのO2の後、チャンバー内でArプラズマが生じ(is struck)、プラテンはバイアスに供される。
【００１４】
PVDプレクリーンモジュールの概略図を図３に図示している。このモジュールは、10で大まかに示されているが、ガス注入口12を有するセラミックのチャンバー11、ウエハー装着位置と加工位置との間で移動可能なプラテン13、チャンバー内で既知の方法でプラズマ15を誘導結合するための包囲ストラップ14、及び排気口16を備える。このプラテンは、プラテンをバイアスするためのRF供給17に接続している。
【００１５】
このモジュールは、PVDシステムにおける金属堆積ステップよりも前にウエハーをクリーンにするために用いられる。ウエハーは、示されていないRFソースに接続されているストラップ14及びプラテンへのRF供給を用いてプラズマを発生させる(strikes)真空チャンバー内の、プラテンアセンブリに取り付けられる。
【００１６】
ポリイミドウエハーのAr含有プラズマでのスパッタエッチングの後、セラミックの壁及びチャンバーの蓋は、高炭素表面から放出される炭素堆積で被覆される。この炭素堆積は、すでに説明されているように、O2に基づくプラズマステップにより取り除かれる。この酸素処理の後、一部の酸素が内部のチャンバーセラミック及びチャンバーの上部にあるガス入口点の内部に存在することになる可能性がある。この酸素はプラズマ加工の間の温度上昇により撹拌される場合があり、そしてそれ故にチャンバー中に拡散する場合があり、このことがプラズマの特質を変え、その結果としてエッチ速度を低下させる。
【００１７】
アルゴン回復プラズマは、チャンバーを高温にさらすことにより機能し、そしてこのことが、チャンバー本体内にトラップされた酸素の、プラズマ中への、気体状態での拡散を引き起こす。ある程度の時間の後、十分な酸素がセラミックの壁から取り除かれ、エッチ速度をその元の値に回復させることとなる。このプロセスは、ダミーウエハーを用いてか、又はエッチングすることのできるセラミックで被覆されたプラテン上で、実行される。
【００１８】
Arスパッタエッチ及びArコンディショニングステップは、よく似たプロセス条件を有する。Arコンディショニングステップは、好ましくは、コンディショニングウエハーを必要としないようにするために、厚いセラミックのプラテン(例えば数mm厚)上で実施されうる。
【００１９】
所与の時点でのチャンバーのエッチデータは、SiO2ウエハーについて、プラズマエッチの既知の持続時間の前後で厚さを測る試験を行うことにより測定することができる。Pi加工の様々な段階での結果は以下に示される通りである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
おおよそエッチ速度の30%の低下が酸素プラズマ処理に起因すること、及びこれは600秒のバイアスアルゴン回復プラズマの後に、その元の値に完全に回復させることができるということが分かるだろう。
【００２２】
図４において、アルゴン処理がバイアスなしで行われた場合に、回復速度がかなり低いことから、プラテンバイアスの重要性が分かる。
【００２３】
600秒のバイアスプラズマは、>99%の回復をもたらした。このエッチ速度は、一般に、プラズマの密度及びそれ故にウエハーの表面でのイオン束に関連していることが知られている。プラズマ密度は、放出される光の強度を検出するために光学顕微鏡を用いてモニターすることができる。様々な周波数(例えば図５においてはO2=772nm及びAr=763nm)で放出される光の強度を検出するために、典型的には光学発光分光計が用いられる。回転磁束(rotation flux)に関連する統合(integrated)プラズマ強度は、バイアスされていないピークについては、バイアスされている場合よりも典型的には大きい。しかしながら、ガスの流量(600sccm)及びコイルの電力(1500w)を増加させてバイアスプラズマの密度とマッチさせることにより、バイアスされていないプラズマの強度を増加させたときでも、エッチ速度はなお改善しなかった。
【００２４】
図５は、Ar及びO2プラズマ加工の間に得られた光学スペクトルを示している。高い強度のバイアスされていないAr回復ステップが際立っており、測定されたエッチ速度もまた示されている。
【００２５】
回復ステップについて観察されたプラズマ強度は、この場合のバイアスされたアルゴンプラズマよりもわずかに高く、それでもまだ、エッチ速度の回復は同等のバイアスされたプラズマと同じ程度に良好ではない。それ故に、プラテンバイアスは、予想外のエッチ速度の回復を達成する際に、プラズマ強度を増加させることとは別の役割を果たしているものと見受けられる。
【００２６】
図６は、600秒のバイアスされたArプラズマでのエッチ速度回復の安定性を図示している。これは、50ウエハー毎に起こるO2/Ar回復ステップについて、550PIウエハーを加工した後に得られた結果を示している。エッチ速度は、ほとんどの顧客仕様書の範囲内に入る、1.65のウエハー-ウエハー間の不均一性1σ(%)を有する。
【００２７】
図７の表は、回復とバイアスの関係を図示している。バイアスを増加させることで、回復の速度は向上するが、400〜800ワットでは、改善における増加は、限られたものであり、好ましいプロセスは、600ワットでの実施であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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