(57)【要約】【課題】【解決手段】本明細書に記載の様々な実施形態は、処理歩留まりを改善するために、ベベルエッジ上の望ましくない堆積物を除去するための改良されたメカニズムを提供する。実施形態は、ベベルエッジの銅を、銅に比べて高いエッチング選択比で流体によって湿式エッチングできる銅化合物に変換するために、銅メッキ基板のベベルエッジを処理する装置および方法を提供する。一実施形態において、銅に対して高い選択比で銅化合物の湿式エッチングを行うと、湿式エッチング処理チャンバ内で基板ベベルエッジの不揮発性の銅を除去することが可能になる。ベベルエッジでのプラズマ処理は、正確な空間制御で、基板のエッジ面から約２ｍｍ以下（例えば、約１ｍｍ、約０．５ｍｍ、または、約０．２５ｍｍ）の範囲まで、ベベルエッジの銅を除去することを可能にする。さらに、ベベルエッジの銅を除去する上述の装置および方法では、デバイス領域に銅エッチング流体が飛び散って銅薄膜の欠陥および薄化を引き起こす問題が起こらない。したがって、デバイスの歩留まりを大幅に改善することができる。【選択図】図２Ａ
2011504299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のベベルエッジ上の銅薄膜を処理して、前記銅薄膜を、湿式エッチングによって除去される銅化合物に変換する方法であって、
プラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に前記基板を配置する工程と、
前記基板支持体から離間して配置されたガス分配プレートに組み込まれたガス供給部を通して処理ガスを流す工程と、
前記基板の前記ベベルエッジ付近で処理プラズマを生成して、前記基板の前記ベベルエッジ上の前記銅薄膜を銅化合物に変換する工程であって、前記生成された処理プラズマは、前記基板のエッジ面から約２ｍｍ未満の範囲にある銅薄膜を前記銅化合物に変換する、工程と、
湿式エッチング流体を含む湿式エッチング装置内に前記基板を配置して、前記ベベルエッジ上の前記銅化合物を除去する工程と、を備える、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記ベベルエッジ上の前記銅化合物が前記湿式エッチング流体によって前記ベベルエッジからエッチングされる際の前記銅薄膜に対する湿式エッチング選択比は、約２０：１より大きい、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記銅化合物は、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、および、ＣｕＯCＣｌDからなる群から選択され、Ｅ、Ｘ、Ｙ、Ｃ、および、Ｄは数字である、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記処理ガスは、酸素含有ガスと、フッ素含有ガスまたは塩素含有ガスのいずれかと、を含む、方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記湿式エッチング流体は、クエン酸アンモニウム、フッ化水素、硝酸、および、クエン酸からなる群から選択されたエッチャントを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記生成された処理プラズマは、前記基板の前記エッジ面から約１ｍｍ以下の範囲にある銅薄膜を＋／１約０．１ｍｍの空間制御で前記銅化合物に変換する、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記基板は、バリア層と、前記バリア層の上の銅シード層と、前記銅シード層の上のメッキ銅層とを有し、前記銅薄膜は、前記銅シード層および前記メッキ銅層の両方を含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、
前記プラズマ処理チャンバ内に前記基板を配置する前に、前記基板の背面上の前記銅薄膜を除去する工程を備える、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記ベベルエッジ付近の前記処理プラズマは、前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板支持体を囲む下側エッジ電極、および、前記基板支持体に対向する前記ガス分配プレートを囲む上側エッジ電極によって、容量的または誘導的に生成される、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記上側エッジ電極および前記下側エッジ電極の間の距離は、約１．５ｃｍ未満であり、前記処理プラズマを閉じ込める、方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記処理ガスは、前記基板の中央付近もしくは前記基板の前記ベベルエッジ付近に配置されたガス供給部によって、または、前記基板の前記中央付近に配置されたガス供給部および前記基板の前記ベベルエッジ付近に配置された追加のガス供給部によって、前記プラズマ処理チャンバに供給される、方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法であって、前記ガス分配プレートと、前記分配プレートに対向する前記基板の表面と、の間の距離は、プラズマが前記ガス分配プレートと前記基板の前記表面との間に生成されることを防ぐように、約０．６ｍｍ未満である、方法。
【請求項１３】
請求項２に記載の方法であって、前記ベベルエッジ上の前記銅化合物が前記湿式エッチング流体によって前記ベベルエッジからエッチングされる際の前記銅薄膜に対する湿式エッチング選択比は、約１００：１より大きい、方法。
【請求項１４】
基板のベベルエッジ上の銅薄膜を処理して、前記銅薄膜を、湿式エッチングによって除去される銅化合物に変換する方法であって、
前記基板の背面上の前記銅薄膜を除去する工程と、
前記基板の前記背面上の前記銅薄膜を除去した後、プラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に前記基板を配置する工程と、
前記基板支持体から離間して配置されたガス分配プレートに組み込まれたガス供給部を通して処理ガスを流す工程と、
前記基板の前記ベベルエッジ付近で処理プラズマを生成して、前記基板の前記ベベルエッジ上の前記銅薄膜を銅化合物に変換する工程であって、前記生成された処理プラズマは、前記基板のエッジ面から約２ｍｍ未満の範囲にある銅薄膜を前記銅化合物に変換する、工程と、
湿式エッチング流体を含む湿式エッチング装置内に前記基板を配置して、前記ベベルエッジ上の前記銅化合物を除去する工程と、
を備え、
前記ベベルエッジ上の前記銅化合物が前記湿式エッチング流体によって前記ベベルエッジからエッチングされる際の前記銅薄膜に対する湿式エッチング選択比は、約２０：１より大きい、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記銅化合物は、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、および、ＣｕＯCＣｌDからなる群から選択され、Ｅ、Ｘ、Ｙ、Ｃ、および、Ｄは数字である、方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、前記処理ガスは、酸素含有ガスと、フッ素含有ガスまたは塩素含有ガスのいずれかと、を含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、前記湿式エッチング流体は、クエン酸アンモニウム、フッ化水素、硝酸、および、クエン酸からなる群から選択されたエッチャントを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法であって、前記生成された処理プラズマは、前記基板の前記エッジ面から約１ｍｍ以下の範囲にある銅薄膜を約０．１ｍｍの空間制御で前記銅化合物に変換する、方法。
【請求項１９】
請求項１４に記載の方法であって、前記ベベルエッジ付近の前記処理プラズマは、前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板支持体を囲む下側エッジ電極、および、前記基板支持体に対向する前記ガス分配プレートを囲む上側エッジ電極によって、容量的または誘導的に生成される、方法。
【請求項２０】
請求項１４に記載の方法であって、前記ベベルエッジ上の前記銅化合物が前記湿式エッチング流体によって前記ベベルエッジからエッチングされる際の前記銅薄膜に対する湿式エッチング選択比は、約１００：１より大きい、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には基板製造技術に関し、特に、プラズマ暴露を用いて、ベベルエッジの薄膜（銅など）を液体に溶けやすい物質に変換するための装置および方法に関する。ベベルエッジで変換されたフィルムは、次いで、高いエッチング選択比を有する湿式エッチング剤によって除去される。
【背景技術】
【０００２】
基板、例えば、半導体基板（または、ウエハ）、または、平板ディスプレイの製造に用いられるようなガラスパネルなどの処理では、しばしば、プラズマが利用される。基板処理中、基板（またはウエハ）は、複数のダイすなわち長方形の領域に分割される。複数のダイの各々が集積回路になる。基板は、次いで、材料が選択的に除去（すなわちエッチング）および蒸着される一連の工程で処理される。
【０００３】
銅は、アルミニウムよりも、抵抗率が低く、エレクトロマイグレーションおよびストレスボイド耐性が良好であるため、多くの集積回路製造業者にとって、デバイスの相互接続に最適な導電体になっている。銅配線構造を形成する一方法は、電気メッキ処理を用いる。典型的な銅電気メッキ処理では、タンタル（Ｔａ）および／または窒化タンタル（ＴａＮ）のバリア層が、基板上に最初に蒸着される。次に、銅シード層がバリア層の上に形成される。銅シード層は、化学蒸着（ＣＶＤ）および物理蒸着（ＰＶＤ）を含むさまざまな技術によって蒸着することができる。次いで、基板は、銅シード層上に銅層（ギャップ充填層とも呼ぶ）を堆積させるために、電解質メッキ溶液の槽の中に配置される。
【０００４】
メッキが完了した後、基板は、通例、基板上の任意の過剰すなわち残留メッキ溶液を除去および中和するために脱イオン水を含む溶液が供給されるリンスステーションに搬送される。メッキ処理中に、基板のベベルエッジおよび／または背面で望ましくない銅メッキが生じる場合があり、それは、微粒子の供給源となる。基板の背面上の望ましくない銅メッキの除去は、比較的容易である。しかし、ベベルエッジ上の望ましくない銅メッキの除去は、より困難である。
【０００５】
上記に鑑みて、処理歩留まりの向上のため、ベベルエッジ上の望ましくない堆積物を除去する改良されたメカニズムを提供する装置および方法が求められている。
【発明の概要】
【０００６】
概して、実施形態は、処理歩留まりを改善するために、ベベルエッジ上の望ましくない堆積物を除去するための改良されたメカニズムを提供することにより、上記の要求を満たす。上述の実施形態は、ベベルエッジの銅を、銅に比べて高いエッチング選択比で流体によって湿式エッチングできる銅化合物に変換するために、銅メッキ基板のベベルエッジを処理する装置および方法を提供する。あるいは、銅化合物は、専用ベベルエッジプラズマエッチングチャンバでエッチングできる。銅化合物の湿式エッチングまたは乾式エッチングのいずれかにより、湿式エッチング処理チャンバまたは専用乾式エッチングプラズマチャンバにおいて、不揮発性の銅を除去することが可能になる。ベベルエッジでのプラズマ処理は、正確な空間制御で、基板のエッジ面（エッジ自体、very edge）から約２ｍｍ以下（例えば、約１ｍｍ、約０．５ｍｍ、または、約０．２５ｍｍ）の範囲まで、ベベルエッジの銅を除去することを可能にする。さらに、ベベルエッジの銅を除去する上述の装置および方法では、デバイス領域に銅エッチング流体が飛び散って銅薄膜の欠陥および薄化を引き起こす問題が起こらない。したがって、デバイスの歩留まりを大幅に改善することができる。
【０００７】
本発明は、処理、装置、またはシステムなど、種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【０００８】
一実施形態では、基板のベベルエッジ上の銅薄膜を処理して、銅薄膜を、湿式エッチングによって除去される銅化合物に変換する方法が提供されている。その方法は、プラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に基板を配置する工程を備える。方法は、さらに、基板支持体から離間して配置されたガス分配プレートに組み込まれたガス供給部を通して処理ガスを流す工程を備える。方法は、さらに、基板のベベルエッジ付近で処理プラズマを生成して、基板のベベルエッジ上の銅薄膜を銅化合物に変換する工程を備える。生成された処理プラズマは、基板のエッジ面から約２ｍｍ未満の範囲にある銅薄膜を銅化合物に変換する。さらに、その方法は、湿式エッチング流体を含む湿式エッチング装置内に基板を配置して、ベベルエッジ上の銅化合物を除去する工程を備える。
【０００９】
別の実施形態では、基板のベベルエッジ上の銅薄膜を処理して、銅薄膜を、湿式エッチングによって除去される銅化合物に変換する方法が提供されている。その方法は、基板の背面上の銅薄膜を除去する工程と、基板の背面上の銅薄膜を除去した後、プラズマ処理チャンバ内の基板支持体上に基板を配置する工程と、を備える。方法は、さらに、基板支持体から離間して配置されたガス分配プレートに組み込まれたガス供給部を通して処理ガスを流す工程を備える。方法は、さらに、基板のベベルエッジ付近で処理プラズマを生成して、基板のベベルエッジ上の銅薄膜を銅化合物に変換する工程を備える。生成された処理プラズマは、基板のエッジ面から約２ｍｍ未満の範囲にある銅薄膜を銅化合物に変換する。さらに、その方法は、湿式エッチング流体を含む湿式エッチング装置内に基板を配置して、ベベルエッジ上の銅化合物を除去する工程を備える。ベベルエッジ上の銅化合物が湿式エッチング流体によってベベルエッジからエッチングされる際の銅薄膜に対する湿式エッチング選択比は、約２０：１より大きい。
【００１０】
本発明のその他の態様および利点については、本発明の原理を例示した添付図面を参照しつつ行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面を参照して行う以下の詳細な説明から、本発明を容易に理解することができる。なお、同じ符号は、同じ構造要素を示している。
【００１２】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に従って、銅メッキされた基板を示す断面図。
【００１３】
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に従って、基板背面およびベベルエッジから望ましくない銅を除去するための装置を示す図。
【００１４】
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に従って、銅エッチング流体が基板背面から拡散してベベルエッジと基板前面の一部とを覆った後の銅メッキ基板の一部を示す断面図。
【００１５】
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に従って、背面およびベベルエッジ上の望ましくない銅を除去する処理工程後の銅メッキ基板を示す図。
【００１６】
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従って、ベベルエッジ付近がプラズマに暴露されている銅メッキ基板を示す断面図。
【００１７】
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従って、ベベルエッジの銅化合物を除去するための湿式エッチングを受けた後の銅メッキ基板を示す図。
【００１８】
【図３】本発明の一実施形態に従って、ベベルエッジプラズマを生成するよう構成されたプラズマシステムを示す断面図。
【００１９】
【図３Ａ】本発明の一実施形態に従って、図３のベベルエッジを含む領域Ｂを示す拡大断面図。
【００２０】
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従って、ベベルエッジの銅を除去する処理を示すフローチャート。
【００２１】
【図４Ｂ】本発明の別の実施形態に従って、ベベルエッジの銅を除去する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
処理歩留まりの向上のため、ウエハのベベルエッジ上の望ましくない堆積物を除去する改良されたメカニズムのいくつかの代表的な実施形態を提供する。当業者にとって明らかなように、本発明は、本明細書で説明する具体的な詳細事項の一部または全てがなくとも実施可能である。
【００２３】
図１Ａは、本発明の一実施形態に従って、前面１１０、背面１２０、および、前面と背面の間のエッジ面（very edge）１３０を有する基板本体１００を有する銅メッキされた基板１０５の断面図を示す。基板本体１００は、他の薄膜およびフィーチャ（構成）を備えていないウエハであってよい。基板本体１００は、前処理で形成された様々な薄膜およびフィーチャを有していてもよい。図１Ａの基板１０５は、逆さまの状態であり、基板の前面１１０が下を向いている。図１Ａにおいて、基板前面１１０およびエッジ面１３０を覆うタンタル（Ｔａ）および／または窒化タンタル（ＴａＮ）などの、バリア層１０１が存在する。一実施形態において、Ｔａ、ＴａＮ、または、Ｔａ／ＴａＮのバリア層の厚さは、１５０Å未満である。バリア層１０１は、基板前面、ベベルエッジ、および、時に基板背面の一部を覆う。
【００２４】
バリア層１０１上には、銅メッキ中に核形成部位を開始するために必要な銅シード層が存在する。銅シード層１０２は、化学蒸着（ＣＶＤ）または物理蒸着（ＰＶＤ）によって蒸着することができる。図１Ａの実施形態に示した銅シード層１０２は、ＰＶＤによって蒸着され、基板の前面、ベベルエッジ、および、時に基板の背面を覆う。一実施形態において、銅シード層の厚さは、２０００Å未満であってよく、１０００Å未満であることが好ましい。銅シード層１０２上には、電解メッキ（ＥＣＰ）などのメッキ処理によって堆積された銅層１０３が存在する。銅層の厚さは、約５００Åないし約８０００Åの間である。
【００２５】
銅層１０３は、メッキ処理中に、シード層１０２上に形成される。銅層１０３は、銅シード層１０２によって覆われた基板の部分の上に主に形成される。銅層１０３が形成された後には、基板のエッジ面１３０を覆う銅表面１３１と、基板１００の前面を覆う銅表面１１１が存在する。
【００２６】
メッキ処理中に、基板のエッジおよび／または背面で望ましくない銅メッキが生じる場合がある。かかる望ましくないメッキの程度は、部分的にはシード層の形成に依存して決まる。さらに、一部の銅メッキ処理では、シード層蒸着中にシャドウマスクまたは同様の技術を用いて、基板周囲の最外部（例えば、外側の２ｍｍ）への蒸着を排除する。図１Ａに示した例では、シード層の蒸着中にシャドウマスクを用いていない。
【００２７】
一実施形態において、銅メッキの過剰な形成（図では、エッジビード１５０）が、層１０３のエッジに形成される。エッジビード１５０は、シード層１０２のエッジで局所的に電流密度が高くなることによって生じる場合があり、通例は、エッジ面１３０から２〜５ｍｍ以内に形成される。エッジビード１５０によって厚さが増すと、基板１０５の表面がエッジビードによって平坦でなくなるため、望ましくない。さらに、エッジビード１５０は、その後の処理中に脱落して、微粒子の問題を引き起こす場合がある。層１０１、１０２、および、１０３は、複合層１０４を形成する。
【００２８】
ベベルエッジおよび基板背面に堆積した銅は望ましくない。ベベルエッジおよび基板背面の端部には、デバイスを形成することができない。これらの領域に堆積した銅薄膜は、その後の処理中に、微粒子の問題を引き起こしうる。さらに、これらの領域に堆積した銅は、基板の処理に用いられる処理チャンバを汚染しうる。銅で汚染された処理チャンバ内の銅は、銅で汚染された処理チャンバ内で処理される他の基板上に蒸着または落下する場合があり、デバイス領域に拡散してデバイスを動作不能にしうる。
【００２９】
さらに、銅は、不揮発性金属であり、乾式エッチング処理によって除去することができない。ベベルエッジおよび基板背面における望ましくない銅がプラズマ処理中にエッチングされると、その銅は処理チャンバ内にとどまることになる。銅堆積物を除去するには、例えば手動で、湿式洗浄するためにチャンバを停止する必要がある。湿式洗浄のために連続的な処理を中断させることは、製造スループットに重大な影響を与えうる。したがって、次のプラズマ処理の前に、ベベルエッジおよび基板背面における望ましくない銅を除去することが重要である。
【００３０】
基板１０５を銅層１０３でメッキした後、基板１０５は、１または複数の処理チャンバで、メッキ工程で残った銅電解質溶液を中和および除去する処理工程を受ける。銅電解質溶液が基板１０５から除去された後、背面洗浄処理が実行され、基板１０５の背面１２０およびエッジ面１３０上に堆積された銅薄膜を除去する。
【００３１】
図１Ｂは、本発明の一実施形態に従って、基板背面およびベベルエッジから望ましくない銅を除去するための装置１１５を示す図である。基板１０５は、基板ホルダ（図示せず）によって下向きの状態で水平に保持される。基板が回転された状態で、窒素分子（Ｎ2）、ヘリウム（Ｈｅ）、または、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガス流が、流体流路１６０を通して基板１０５の前面に導入される。流体流路１６０は、基板１０５の前面に供給される不活性ガスを収容するガスタンク１６５に接続されている。銅エッチング流体が、ディスペンサ１７０から基板１０５の背面１２０に導入される。ディスペンサ１７０は、銅エッチング流体を収容するタンク１７２に接続された液体流路１７１に結合されている。一実施形態では、銅エッチング流体は、硫酸である。別の実施形態では、銅エッチング流体は、硫酸および過酸化水素の混合物である。他の実施形態では、硝酸、クエン酸、または、同様の洗浄流体が用いられてもよい。
【００３２】
銅エッチング流体は、基板１０５の背面１２０全体に拡散し、ベベルエッジおよび基板１０５の前面１１１の一部の上の銅表面１３１を覆う。図１Ｂに示すように、拡散した洗浄流体は、基板背面１２０、ベベルエッジ上の銅表面１３１、および、基板前面の一部の上の銅表面１１１において、薄膜１８０を形成する。図１Ｃは、本発明の一実施形態に従って、銅エッチング流体が基板背面１２０から拡散してベベルエッジと基板前面の一部とを覆った後の銅メッキ基板１０５の一部を示す断面図である。銅エッチング流体の前縁部から基板本体１００のエッジ面までの距離を、距離「Ａ」とする銅エッチング流体の前縁部は、不活性ガス流１６１によって、基板前面１１１における位置「Ｅ」にとどまる。
【００３３】
上述の処理は、不活性ガス流を用いて、ベベルエッジから特定の距離（距離Ａなど）において銅洗浄流体を防ぐ。高度な技術にとっては、基板表面上の利用可能な領域をウエハのエッジ面まで拡げることが望ましい。通例、利用可能な領域をベベルエッジから約２ｍｍ（例えば、「Ａ」〜２ｍｍ）の位置まで拡張することが目標となり、ベベルエッジから約１ｍｍの位置まで拡張することが好ましい。将来の技術では、利用可能な領域は、ベベルエッジから約０．５ｍｍあるいは０．５ｍｍ未満にまで拡張される可能性がある。
【００３４】
しかしながら、上述の基板背面およびベベルエッジから望ましくない銅を除去する方法および装置の空間制御は、一貫性と精度がそれほど高くない。距離「Ａ」を一貫して約２ｍｍに維持するのは困難である。また、銅エッチング流体は、ベベルエッジの銅を完全に除去しないこともある。さらに、銅エッチング流体は、しばしば、前面１１１の他の部分に飛び散って、主要なデバイス領域に欠陥、スポット（染み）、および、銅の厚さのばらつきを引き起こす。
【００３５】
図１Ｄは、本発明の一実施形態に従って、背面およびベベルエッジ上の望ましくない銅を除去する処理工程後の基板１０５を示す図である。図１Ｄに示すように、いくつかの銅の島１１０が、ベベルエッジ上に突出している。距離「Ａ」は、基板ごとに異なる。さらに、銅エッチング流体が飛び散って、一部の領域（領域ａおよびｂなど）で銅の厚さが薄くなっている。
【００３６】
利用可能な領域を基板エッジから１ｍｍ未満の位置まで拡張する高度な技術にとっては、上述の処理は、約±０．１ｍｍ以下の正確な制御で基板エッジから１ｍｍ以下の位置まで利用可能な領域を拡げるのに十分な精度を持っていない。
【００３７】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、ベベルエッジ付近がプラズマ１９０に暴露されている基板１０５’の断面図を示す。基板１０５’は、例えば、図１Ｂで上述した処理を用いて、背面の銅を除去するために湿式エッチングを受けた後である。しかしながら、銅を除去するための湿式エッチングは、主に基板背面上の銅を除去する。ベベルエッジ上の銅は、除去の対象ではない。したがって、銅は、図２Ａに示したように、ベベルエッジの側面および基板の上面だけに存在する。基板１０５’は、前面を上に向けて、プラズマチャンバ２００内の基板支持体２１０上に配置されている。基板１０５’の上面１１１の中央部分は、プラズマ遮蔽２２０で覆われている。露出されたベベルエッジは、エッジ面１３０から距離「Ｂ」までの部分である。エッジ面１３０で銅表面１３１’は、プラズマ１９０に暴露され、プラズマ１９０によって、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物に変換される。Ｅ、Ｘ、Ｙ、Ｃ、および、Ｄは数字である。Ｃｕに対する銅化合物のエッチング選択比が高いエッチング液（クエン酸アンモニウムを含む液体など）によって、銅化合物を湿式エッチングすることができる。エッチング液の他の例としては、ＨＦ、ＨＣｌ、および、クエン酸などがある。
【００３８】
距離「Ｂ」は、統合処理が実現しようとするエッジ除外である。例えば、統合処理が１ｍｍのエッジ除外条件を有する場合、距離「Ｂ」は、約１ｍｍである。距離「Ｂ」は、機械的なハードウエアによって制御されるため、繰り返し可能であり、一定であることが可能である。
【００３９】
図２Ｂは、本発明の一実施形態に従って、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物を除去するための湿式エッチングを受けた後の基板１０５’を示す。ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物に変換されていない基板の前面上の銅薄膜だけが、基板上に残っている。ベベルエッジ上の変換されたＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDの薄膜は、湿式エッチング剤によってエッチングされている。クエン酸アンモニウムなどのエッチング流体は、銅に対する銅化合物の選択比が高いことから、エッチングされていない島を残すことなく、すべての銅化合物を除去するのに十分な期間、基板表面をエッチング流体に接触させることができる。一実施形態において、湿式エッチングの選択比は、約２０よりも大きく、約２０の選択比とは、銅の湿式エッチング速度に対する材料の湿式エッチング速度の比が、約２０であることを意味する。別の実施形態において、湿式エッチングの選択比は、約５０ないし約１００の間である。
【００４０】
プラズマを用いて、ベベルエッジの銅薄膜を銅化合物（ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなど）に変換することによって、空間制御が大きく改善される。約１ｍｍ（または、１ｍｍ未満）までの空間制御が可能になる。また、エッチングされない島の問題がなくなる。さらに、前の工程での銅の除去が主に基板背面に対して行われるため、銅エッチング流体が、基板前面に飛び散り、デバイス領域の銅の欠陥および薄化を引き起こす可能性がかなり低くなる。
【００４１】
図２Ｂに示したように、バリア層１０１は基板１０５上に残される。バリア層１０１は、プラズマチャンバ内で湿式エッチングまたはエッチングできる。バリア層１０１は、通例、揮発性の材料（Ｔａおよび／またはＴａＮなど）で形成されるため、プラズマチャンバ内で乾式エッチング可能である。
【００４２】
図３は、基板のベベルエッジ付近でプラズマ処理を実行するためのプラズマ処理チャンバ３００の一実施形態を示す。チャンバ３００は、上面に基板３５０を載置した基板支持体３４０を有する。一実施形態において、基板支持体３４０は、ＲＦ（高周波）電源（図示せず）によって電力供給される静電チャックである。別の実施形態では、基板支持体３４０は、通常の電極である。基板支持体３４０は、ＤＣ（直流）またはＲＦバイアスされてよい。基板支持体３４０に対向して、中央ガス供給部３６１を備えたガス分配プレート３６０が設けられている。また、ガス分配プレート３６０は、基板３５０のベベルエッジにガスを供給するエッジガス供給部３６３を有する。基板支持体は、さらに、ＲＦ電力供給、バイアス、または、接地されてよい。基板３５０のエッチング中、チャンバ３００は、容量結合エッチングプラズマまたは誘導結合エッチングプラズマを生成するためにＲＦ電力を供給されてよい。基板３５０は、図３の領域Ｂおよび図３Ａの拡大された領域Ｂに示すように、基板のエッジの上面および下面を含むベベルエッジ３１７を有する。図３Ａにおいて、ベベルエッジ３１７は、太い直線および曲線で強調されている。
【００４３】
基板支持体３４０のエッジを囲んで、アルミニウム（Ａｌ）などの導電材料から形成された下側エッジ電極３２０が設けられている。基板支持体３４０および下側エッジ電極３２０の間には、基板支持体３４０および下側エッジ電極３２０を電気的に分離する下側誘電体リング３２１が設けられている。一実施形態では、基板３５０は、下側エッジ電極３２０と接触していない。下側エッジ電極３２０の外側には、別の下側絶縁リング３２５が設けられており、基板３５０側の下側エッジ電極３２０の表面を拡張している。
【００４４】
ガス分配プレート３６０を囲んで、アルミニウム（Ａｌ）などの導電材料から形成された上側エッジ電極３１０が設けられている。上側エッジ電極３１０は、上側誘電体リング３１１によってガス分配プレート３６０から電気的に絶縁される。上側エッジ電極３１０の外側には、上側絶縁リング３１５が設けられており、基板３５０側の上側エッジ電極３１０の表面を拡張している。
【００４５】
一実施形態において、下側エッジ電極３２０はＲＦ電源３２３に接続され、上側エッジ電極３１０は接地される。基板のベベルエッジの処理中に、ＲＦ電源３２３は、処理プラズマを生成するために、約２ＭＨｚないし約６０ＭＨｚの間の周波数、かつ、約１００ワットないし約２０００ワットの間の電力で、ＲＦ電力を供給する。ベベルエッジ処理中、基板支持体３４０およびガス分配プレート３６０は、電気的に浮遊するよう維持される。別の実施形態において、下側電極３４０は、ＲＦ電源３２４に接続される。基板のベベルエッジの処理中に、ＲＦ電源３２４は、処理プラズマを生成するために、約２ＭＨｚないし約６０ＭＨｚの間の周波数、かつ、約１００ワットないし約２０００ワットの間の電力で、ＲＦ電力を供給する。ベベルエッジ処理中、ガス分配プレート３６０は、電気的に浮遊するよう維持され、下側エッジ電極３２０および上側エッジ電極３１０は両方とも接地される。
【００４６】
上述のハードウエア構成の２つの実施形態は、例示に過ぎないため、他の構成のベベルエッジリアクタを用いてもよい。他のタイプのベベルエッジリアクタの詳細については、２００７年６月５日出願の米国特許出願第１１／７５８，５７６号（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５８９）「Ｅｄｇｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ」、２００７年６月５日出願の米国特許出願第１１／７５８，５８４号（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５９２）「Ｅｄｇｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｖｅｒｓ」、２００６年５月２４日出願の米国特許出願第１１／４４０，５６１号（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５６０）「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ｒｅｍｏｖｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  Ｂｅｖｅｌ  Ｅｄｇｅ  ａｎｄ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｏｆ  Ｗａｆｅｒ」、２００６年２月１５日出願の米国特許出願第１１／３５５，４５８号（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５３７）「Ｐｌａｓｍａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｒｅａｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ」、２００６年２月２７日出願の米国特許出願第１１／３６３，７０３号（代理人整理番号ＬＡＭ２Ｐ５３８）「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｌａｓｍａ  Ｅｔｃｈｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ」を参照のこと。ここに挙げた関連特許出願の各々の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００４７】
処理プラズマは、上側誘電体リング３１１、上側エッジ電極３１０、上側絶縁リング３１５、下側誘電体リング３１２、下側エッジ電極３２０、および、下側絶縁リングによって閉じ込められるよう構成される。１または複数の処理ガスが、ガス供給部３６１を通して供給される。一実施形態において、ガス供給部は、ガス分配プレート３６０の中央付近に配置される。あるいは、１または複数の処理ガスは、処理チャンバ３００の他の部分に配置されたガス供給部を通して供給されてもよく、例えば、基板３５０のベベルエッジ付近に配置されたエッジガス供給部３６３を通してチャンバ３００の縁部で供給されてもよい。
【００４８】
一実施形態において、上側エッジ電極３１０および下側エッジ電極３２０の間の間隔ＤEEは、１．５ｃｍ未満であり、それによって、プラズマの閉じ込めが保証される。１．５ｃｍ未満のＤEEによれば、幅（ＤW）と基板エッジ付近の開口部のギャップ（ＤEE）との間の比を４：１未満にすることが可能であり、それにより、プラズマの閉じ込めが保証される。ＤWは、基板エッジ付近の開口部の幅である。一実施形態において、ＤWは、下側絶縁リング３２５の幅または上側絶縁リング３１５の幅である。チャンバ圧力は、ベベルエッジの処理中、約２０ｍＴｏｒｒないし約１００Ｔｏｒｒの間、より好ましくは約１００ｍＴｏｒｒないし約２Ｔｏｒｒの間に維持される。ガス分配プレート３６０および基板３５０の間の間隔ＤSは、ベベルエッジの処理中に、ガス分配プレート３６０および基板３５０の間にプラズマが形成されないように、０．６ｍｍ未満である。
【００４９】
図３に示したプラズマチャンバ３００の実施形態は、例示に過ぎない。ベベルエッジ処理のためのプラズマチャンバの他の実施形態も可能である。別の実施形態では、容量結合処理プラズマを生成するために、ＲＦ電源が上側エッジ電極３１０に接続され、下側エッジ電極３２０が接地されてもよい。あるいは、上側エッジ電極３１０または下側エッジ電極３２０のいずれかを、誘電材料に埋め込まれた誘導コイルで置き換えてもよい。この実施形態では、誘導コイルがＲＦ電源に接続され、反対側のエッジ電極が接地される。ＲＦ電源は、ベベルエッジ３１７を処理するための誘導結合エッチングプラズマを生成するよう、電力を供給する。プラズマチャンバのさらなる説明については、２００６年５月２４日出願の米国特許出願第１１／３４４０，５６１号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ｒｅｍｏｖｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｂｅｖｅｌ  Ｅｄｇｅ  ａｎｄ  Ｂａｃｋｓｉｄｅ  ｏｆ  Ｗａｆｅｒ」を参照のこと。ここに挙げた関連特許出願の開示は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５０】
基板エッジ付近かつ上側エッジ電極３１０および下側エッジ電極３２０の間で生成されたプラズマは、ベベルエッジにおいて露出した銅を処理し、ベベルエッジの銅薄膜をＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどに変換する。一実施形態において、処理プラズマガス源は、Ｏ2、ＣＯ2、および、Ｎ2Ｏなどの酸素含有ガスを含む。酸素含有ガスは、銅薄膜をＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの酸素含有化合物に変換する助けとなる。処理ガス源は、フッ素含有ガス（ＮＦ3、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、または、ＣＦ4など）、または、塩素含有ガス（Ｃｌ2またはＨＣｌなど）を含んでもよい。フッ素含有ガスは、銅薄膜をＣｕＯXＦYなどのフッ素含有化合物に変換する助けとなる。塩素含有ガスは、銅薄膜をＣｕＯCＣｌDなどの塩素含有化合物に変換する助けとなる。一実施形態において、処理ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、および、ラドン（Ｒａ）などの不活性ガスによって希釈される。
【００５１】
酸素含有ガスだけを含む処理プラズマについては、処理温度は、２００℃を超える温度である。チャンバ圧力は、ベベルエッジの処理中、約２０ｍＴｏｒｒないし約１００Ｔｏｒｒの間、より好ましくは約１００ｍＴｏｒｒないし約２Ｔｏｒｒの間に維持される。酸素含有ガスと、フッ素含有ガスまたは塩素含有ガスのいずれかとを含む処理プラズマについては、処理温度は、約１０℃ないし約５０℃の間であり、約１５℃ないし約３５℃の間であることが好ましい。１または複数のプラズマガスは、中央ガス供給部３６１またはエッジガス供給部３６３を通して、もしくは、両方のガス供給部を通して、供給することができる。
【００５２】
図２Ａについて上述したように、基板は、プラズマ処理のためにプラズマチャンバ３００に送られる前に、背面の銅を除去するために最初の背面湿式エッチングを受ける必要がある。その後、基板は、ベベルエッジ付近の銅薄膜をＹ材料に変換するためのプラズマ処理を受ける。プラズマ処理に続いて、基板は、銅化合物および銅の間のエッチング選択比が高い１または複数の化学物質で湿式エッチングされる。図４Ａは、プラズマ処理を用いて、ベベルエッジにおける銅薄膜の除去を支援する処理のフローチャート４００を示す。工程４０１において、銅メッキされた基板が、基板背面上の銅残留物を除去するために、背面銅除去装置（図１Ｂに示した装置など）内に配置される。工程４０３で、背面の銅が除去される。一実施形態では、銅湿式エッチング剤が、基板の背面に供給される。銅湿式エッチング剤が基板前面に到達するのを防ぐために、不活性ガスが、基板の前面に吹き付けられる。背面の銅が除去された後、基板は、残留した銅湿式エッチング剤を基板表面から除去するために、リンスおよび洗浄される。
【００５３】
背面の銅が除去された後、基板は、工程４０５でベベルエッジプラズマ処理チャンバ内に配置される。工程４０７で、ベベルエッジ上の銅薄膜を銅化合物に変換するために、処理プラズマが、ベベルエッジ付近で生成される。なお、銅化合物は、銅化合物のための湿式エッチング剤について、銅よりも湿式エッチング選択比が高い。生成されたプラズマは、ベベルエッジにのみ存在する。ベベルエッジプラズマ処理チャンバは、ベベルエッジ付近の領域にプラズマを限定するよう構成される。処理プラズマに暴露される基板表面のベベルエッジからの距離は、約５ｍｍ未満、好ましくは約２ｍｍ未満、最も好ましくは１ｍｍ未満になるように、リアクタの設計によって制御可能である。処理プロセスは適切なハードウエアによる乾式プロセスであるため、約±０．１ｍｍの変動で１ｍｍ以下になるように、ベベルエッジ処理を空間的に制御することができる。工程４０９で、基板は、湿式エッチング装置（タンクなど）内に配置され、銅よりもエッチング選択比の高い変換済みの銅化合物（ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、ＣｕＯCＣｌDなど）をエッチングする化学物質を含む湿式エッチング流体の中に浸漬される。一実施形態において、湿式エッチングの選択比は、約２０よりも大きく、約２０の選択比とは、銅の湿式エッチング速度に対する材料の湿式エッチング速度の比が、約２０であることを意味する。別の実施形態において、湿式エッチングの選択比は、約５０ないし約１００の間である。ベベルエッジでプラズマ処理された銅化合物はエッチングされ、基板前面の銅薄膜はエッチングされずに残る。一実施形態では、湿式エッチング流体はクエン酸アンモニウムを含む。別の実施形態では、湿式エッチング流体はフッ化水素（ＨＦ）を含む。さらに別の実施形態では、湿式エッチング流体は硝酸またはクエン酸を含む。
【００５４】
図４Ａに記載の処理において、銅メッキ基板は、最初に背面の銅を除去され、背面の銅が除去された直後にプラズマ処理される。しかしながら、ベベルエッジの銅のプラズマ処理、および、湿式エッチング流体によるベベルエッジの銅化合物の除去は、背面の銅が除去された直後に実行可能であるが、直後に実行されなくてもよい。銅をＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物に変換するベベルエッジプラズマ処理、および、銅化合物の除去は、他の誘電体蒸着およびエッチング処理の後に実行されてもよい。
【００５５】
あるいは、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、またはＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物は、図３に示したものと同様の専用ベベルエッジプラズマチャンバ内でプラズマによって除去されてもよい。ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物は、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、または、他の種類の不活性ガスなどの搬送ガスと組み合わされたＢＣｌ3によって除去されてよい。処理温度は、約１００℃ないし約３００℃の間である。動作圧は、約２０ｍＴｏｒｒないし約１０Ｔｏｒｒの間である。
【００５６】
図４Ｂは、専用ベベルエッジプラズマエッチングチャンバを用いる処理フロー４５０を示す。処理工程４０１、４０３、４０５、４０７は、図４Ａの処理工程と同様である。工程４０７で、ベベルエッジの銅薄膜がＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物に変換された後、基板は、上述の搬送ガスおよびＢＣｌ3による処理など、ベベルエッジプラズマによって、ＣｕＯE、ＣｕＯXＦY、または、ＣｕＯCＣｌDなどの銅化合物を除去するために、工程４１１においてベベルエッジプラズマチャンバ内でエッチングされる。ベベルエッジプラズマチャンバは、工程４０５および４０７において銅を銅化合物に変換するために用いられるものと同じであってよい。あるいは、銅化合物を有する基板は、銅化合物をエッチングするために別のベベルエッジプラズマチャンバに搬送されてもよい。銅化合物をエッチングするために用いられるベベルエッジプラズマチャンバは、銅の不揮発性の性質のために、専用のものである必要がある。
【００５７】
本発明の概念は、ベベルエッジに銅を有する任意の基板に適用することができる。基板は、銅でメッキされている必要はない。例えば、ＰＶＤまたはＣＶＤ銅シード層を備える基板において、上述の装置および方法によってベベルエッジの銅を除去することができる。
【００５８】
上述の実施形態は、ベベルエッジの銅を、銅に比べて高いエッチング選択比で流体を用いて湿式エッチングできる銅化合物に変換するために、銅メッキ基板のベベルエッジを処理する装置および方法を提供する。あるいは、銅化合物は、専用ベベルエッジプラズマエッチングチャンバでエッチングできる。湿式または乾式いずれかの銅化合物のエッチングは、湿式エッチング処理チャンバまたは専用乾式エッチングプラズマチャンバにおいて、不揮発性の銅の除去を可能にする。ベベルエッジでのプラズマ処理は、正確な空間制御で１ｍｍ以下（例えば、０．５ｍｍまたは０．２５ｍｍ）の範囲まで、ベベルエッジの銅を除去することを可能にする。さらに、ベベルエッジの銅を除去する上述の装置および方法では、デバイス領域に銅エッチング流体が飛び散って銅薄膜の欠陥および薄化を引き起こす問題が起こらない。
【００５９】
理解を深めるために、上述の発明について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内で、ある程度の変更や変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。
【図１Ａ】
2011504299.tif 000003
【図１Ｂ】
2011504299.tif 000004
【図１Ｃ】
2011504299.tif 000005
【図１Ｄ】
2011504299.tif 000006
【図２Ａ】
2011504299.tif 000007
【図２Ｂ】
2011504299.tif 000008
【図３】
2011504299.tif 000009
【図３Ａ】
2011504299.tif 000010
【図４Ａ】
2011504299.tif 000011
【図４Ｂ】
2011504299.tif 000012
【国際調査報告】
2011504299.tif 000013
2011504299.tif 000014