(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理チャンバにおいて、エッチング後に基板の表面に付着した塩化物を除去するパッシベーション処理を行う方法であって、前記基板は、該基板上に配置されたフォトレジスト層を含み、前記方法は、
前記プラズマ処理チャンバのプラズマ発生領域と前記基板との間に単一のプレートバッフルを設置する工程を備え、前記単一のプレートバッフルは、
該単一のプレートバッフルの中央領域に配置される中央遮断部と、
該中央遮断部を囲む環状多孔部と、を含み、前記環状多孔部は、複数の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔は、反応性中性種を含むＨ2Ｏプラズマが前記貫通孔を通過して前記基板の表面に到達することを可能にするように構成されているとともに、前記貫通孔は、前記プラズマ発生領域から前記貫通孔を通過する紫外線が前記基板の表面に直接当たらずに前記貫通孔の内壁に当たるような寸法を有しており、また、
Ｈ2Ｏ蒸気を前記プラズマ処理チャンバ内に流し込む工程と、
前記Ｈ2Ｏ蒸気から前記Ｈ2Ｏプラズマを発生させる工程と、
前記Ｈ2Ｏプラズマを用いて前記基板をパッシベートする工程と、を備え、
前記中央遮断部が、前記プラズマ発生領域からの距離と、前記基板からの距離とに基づいて設定された大きさを有しており、前記中央遮断部の大きさは、前記Ｈ2Ｏプラズマから生じる紫外線を遮って前記パッシベーション中に前記基板の前記表面上に直接当たることを防止する大きさに設定されており、
前記単一のプレートバッフルが、別個の偏向プレートの使用を必要とせずに前記パッシベーションが起こることを可能にするように構成されている、方法。
【請求項２】
前記発生工程が、マイクロ波源を用いて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記中央遮断部が、前記プラズマ発生領域からの前記Ｈ2Ｏプラズマの一部分を偏向して、前記基板に直接当たらないようにするように構成されている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記孔の少なくとも幾つかが、０．００６インチから０．３インチの間の内径を有する、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記中央遮断部の直径が、１インチと４インチの間である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記単一のプレートバッフルの直径が、８インチである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板が、集積回路の製造に使用される、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記エッチングは、前記フォトレジスト層が前記基板上に配置されている間に塩素含有エッチング液を用いて行われるエッチングを表す、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法であって、
前記中央遮断部の大きさは、さらに前記貫通孔の寸法にも基づいて設定されており、前記中央遮断部と前記環状多孔部との関係により紫外線が前記基板の表面に直接当たることを防止する大きさに設定されている、方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法であって、
前記基板をパッシベートする工程は、前記基板の表面に付着した塩化物を除去する、方法。
【請求項１１】
基板の表面に付着した塩化物を除去するパッシベーション処理を行う際に使用するために構成されたプラズマ処理システムであって、前記基板は、該基板上に配置されるフォトレジスト層を含み、前記プラズマ処理システムは、
プラズマ発生領域と、
前記プラズマ発生領域と前記基板との間に配置される単一のプレートバッフルと、を備え、前記単一のプレートバッフルは、
前記単一のプレートバッフルの中央領域に配置され、前記プラズマ発生領域内で生成されるＨ2Ｏプラズマから生じた紫外線を遮って前記基板の前記表面上に直接当たらないようにする中央遮断部と、
前記中央遮断部を囲む環状多孔部と、を含み、前記環状多孔部は、複数の貫通孔を含み、前記複数の貫通孔は、前記Ｈ2Ｏプラズマが前記孔を通過して前記基板の表面に到達することを可能にするように構成されているとともに、前記貫通孔は、前記プラズマ発生領域から前記貫通孔を通過する紫外線が前記基板の表面に直接当たらずに前記貫通孔の内壁に当たるような寸法を有しており、
前記プラズマ処理システムは、また、
前記単一のプレートバッフルの下に配置されて、前記パッシベーション中に前記基板を支持するためのチャックを備え、
前記中央遮断部は、前記プラズマ発生領域からの距離と、前記基板からの距離と、前記貫通孔の寸法とに基づいて設定された大きさを有しており、前記中央遮断部の大きさは、前記中央遮断部と前記環状多孔部との関係により紫外線が前記基板の表面に直接当たることを防止する大きさに設定されており、
前記単一のプレートバッフルが、別個の偏向プレートの使用を必要とせずに前記パッシベーションが起こることを可能にするように構成されている、プラズマ処理システム。
【請求項１２】
前記パッシベーション中に前記Ｈ2Ｏプラズマを維持するためのマイクロ波源をさらに備える、請求項１１に記載のプラズマ処理システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のプラズマ処理システムであって、
前記中央遮断部が、前記プラズマ発生領域からの前記Ｈ2Ｏプラズマの一部分を偏向して、前記基板に直接当たらないようにするように構成されている、プラズマ処理システム。
【請求項１４】
請求項１１ないし１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理システムであって、
前記単一のプレートバッフルが、前記処理中に前記プラズマ発生領域から３インチ離れた所に配置されるように構成されている、プラズマ処理システム。
【請求項１５】
請求項１１ないし１４のいずれか一項に記載のプラズマ処理システムであって、
前記複数の貫通孔の少なくとも幾つかが、０．００６インチから０．３インチの間の内径を有する、プラズマ処理システム。
【請求項１６】
請求項１１ないし１５のいずれか一項に記載のプラズマ処理システムであって、
前記中央遮断部の直径が、１インチから４インチの間である、プラズマ処理システム。
【請求項１７】
請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載のプラズマ処理システムであって、
前記単一のプレートバッフルの直径が、８インチである、プラズマ処理システム。
【請求項１８】
請求項１１ないし１７のいずれか一項に記載のプラズマ処理システムであって、
前記プラズマ処理システムが、集積回路の製造に使用される基板をパッシベーション処理するように構成されている、プラズマ処理システム。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体集積回路（ＩＣ）の製造に関する。具体的には、本発明は、半導体基板を金属エッチング後にパッシベートするための装置および方法に関する。
背景技術
半導体ＩＣ製造において、コンポーネントトランジスタなどのデバイスは、基板上に形成される。基板は、典型的にはシリコンからなる。基板の用途には、例えば、ＩＣまたはフラットパネルディスプレイの製造がある。様々な材料からなる連続層を、基板上に堆積させて、層スタックを形成する。次いで、ＩＣのデバイスを互いに結合して所望の回路を形成するために、金属配線が使用されてもよい。
上記金属配線を形成するためには、適切なリソグラフィー技術を行った後に、メタライゼーション層を含む層スタックの層の一部分をエッチングしてもよい。例示的には、そのようなリソグラフィー技術の１つは、コンタクトまたはステッパリソグラフィシステムにおいてフォトレジスト材料を露光することによりフォトレジスト層をパターニングする工程と、フォトレジスト材料を現像してマスクを形成し、その後のエッチングを容易にする工程と、を伴う。メタライゼーション層のうち、マスクで保護されていない領域は、適切なエッチング液を用いてエッチング除去することができ、メタライゼーション配線またはメタライゼーション形状を残す。
基板のエッチングは、場合によっては、揮発性の副生物を作り出し得る。この副生物には、例えば、塩化化合物などが含まれる。塩化化合物などのこれらの副生物は、エッチングプロセス中に基板に吸着され得る。エッチング終了後、アッシング工程を使用して、フォトレジスト層と、エッチング中に基板に吸着された塩化化合物の幾らかとを除去してもよい。従来技術では、アッシングは、典型的には、Ｏ2／Ｎ2をアッシングソースガスとして用いるプラズマ反応炉システムにおいて達成される。従来技術のプラズマ反応炉は、典型的には、上記Ｏ2／Ｎ2をアッシングソースガスとして用いるアッシング用に特に構成されている。
従来技術のアッシングシステムは、図１を参照すると、より良く理解され得る。図１では、例えばウエハからフォトレジスト層をストリップするのに適切であり得る非常に簡略化されたアッシングシステム１００が示される。マイクロ波源１３０は、マイクロ波を生成する。このマイクロ波は、典型的には導波路１１８を通過し、ポート１０２を通して導入されたＯ2／Ｎ2ソースガスを励起し、それにより、Ｏ2／Ｎ2プラズマおよびＵＶ光を生成する。
Ｏ2／Ｎ2プラズマおよびＵＶ光は、アッシングチャンバ１０８に入り、そして偏向プレート１０４により偏向される。偏向プレート１０４は、典型的には、ＵＶ光を遮って、ウエハ１１２を直接露光しないようにする。公知のように、プラズマが偏向プレート１０４に接すると、プラズマの帯電種、電子、および反応性中性種の幾らかが再結合され得る。再結合は、プラズマの反応特性を変え得る。例示的には、反応性中性種は、再結合されると反応性がより低くなる可能性があり、それにより、アッシングプロセスを行う際の効率に影響を及ぼし得る。
偏向後、Ｏ2／Ｎ2プラズマは、アッシングチャンバ１０８内を下方に移動し続け、バッフルプレート１１０に接する。これにより、反応性中性種のさらなる再結合と、帯電種および電子の再結合とが起こり得る。残りのＯ2／Ｎ2プラズマは、バッフルプレート１１０の孔を通って拡散し、そしてウエハ１１２（チャック１１４上に配置された状態で示されている）に接して、ウエハ上のフォトレジストをアッシングするとともに、吸着された塩化化合物の幾らかを除去する。残りのＯ2／Ｎ2プラズマおよびアッシングの副生物はすべて、排出口１１６を通ってアッシングチャンバ１０８から出ていく。
アッシングチャンバ１０８内のバッフルプレート１１０および偏向プレート１０４は、典型的には、Ｏ2／Ｎ2プラズマをウエハ１１２全体に均一に分配するように構成される。偏向プレート１０４は、図２を参照すると、より良く理解され得る。図２には、従来技術の偏向プレート１０４が示される。この偏向プレート１０４は、石英またはＯ2／Ｎ2プラズマでエッチングされにくい同様の適切な材料からなっていてもよい。１つの従来技術例では、中実の偏向プレート１０４は、厚さ約０．１３インチ、外径約２インチの実質的にディスク形であってもよい。偏向プレート１０４は、典型的には、Ｏ2／Ｎ2プラズマ励起中に生成されるＵＶ光による直接露光からウエハを保護するような大きさにされる。
バッフルプレート１１０は、図３を参照するとより良く理解され得る。図３には、例示的な従来技術のバッフルプレート１１０が示される。このバッフルプレート１１０は、外径約８．４インチ、厚さ約０．１３インチの実質的にディスク形であってもよい。バッフルプレート１１０もまた、石英からなっていてもよく、同様にＯ2／Ｎ2プラズマでエッチングされにくい別の適切な材料からなっていてもよい。バッフルプレート１１０の中央部は、典型的には、均一な孔分布を有する多孔領域２０４を含む。１つの例示的な従来技術のバッフルプレートでは、多孔領域２０４の典型的な孔２０６は、約０．１３インチの内径を有していてもよく、そして、多孔領域２０４のその他の孔から約０．５インチだけ間隔をあけて配置されてもよい。多孔領域は、バッフルプレート１１０の周囲までずっと広がっていてもよく、環状領域２０８で終わっていてもよい。図３に示されるように、多孔領域２０４を囲む環状領域２０８は、中実であってもよく、そして、アッシングチャンバ１０８内でバッフルプレート１１０を支持するために用いられてもよい。
従来技術のアッシングシステム、例えば図１のアッシングシステム１００は、過去において、フォトレジスト材料と、吸着された塩化化合物の幾らかとを除去する場合に有用であることが分かっているが、最近の基板をアッシングする場合、基板によっては不適切であることが分かっている。例示的には、従来技術のアッシングシステムは、基板のメタライゼーション層の一部分としてＣｕを使用する基板に起こる腐食の問題点に取り組む点では不適切である。なぜなら、メタライゼーション層の高Ｃｕ濃度が、ガルバーニ効果を引き起こし、これが、エッチング終了後に配線腐食の問題点を悪化させ得るからである。従来技術のアッシングシステムでアッシングされた基板に見られたように、吸着された塩化化合物が適切に除去されなければ、結果として得られるＩＣには、使用中に欠陥が生じてしまう可能性がある。
従来技術のアッシングシステムが、吸着されたＣｌ2を適切に除去できないことにより、かなり幅の狭い設計ルールを使用するＩＣにおいても問題点が起こる。配線幅が十分に広い場合、幾らかの腐食が起こっても、ＩＣの性能に過度には影響を及ぼさない可能性がある。しかし、最近のＩＣ回路は、より高い回路密度を達成するために、ますます幅の狭い設計ルールでスケールされている。その結果、配線幅、または隣接する配線間の間隔は、着実に減少してきている。例示的には、４メガビット（Ｍｂ）のダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）ＩＣでは、約０．８ミクロンの線幅が許容可能と考えられているが、２５６ＭｂのＤＲＡＭ  ＩＣは、好ましくは、０．２５ミクロンという細さの配線、またはそれよりも細い配線さえ使用している。配線幅が狭くなってきているため、腐食の問題点に対処するための安全マージンは、より少なくなっている。なぜなら、より細い配線は、より腐食損傷しやすい可能性があるからである。このことは、メタライゼーション層にＣｕが使用される場合にも、上記理由のため、二重に当てはまる。
吸着された塩化化合物をより多く除去するために、従来技術では、アッシングプロセスの前に行われ得る別個のパッシベーション工程が提供されている。このパッシベーション工程では、吸着された塩化化合物の多くを除去して、腐食損傷を最小限に抑える。基板をパッシベートするために、典型的には、Ｈ2Ｏプラズマが使用される。Ｈ2Ｏプラズマの反応性中性種と、基板との反応により、エッチング中に基板に吸着された塩化化合物がより多く除去され、それにより、腐食損傷が最小限に抑えられる。パッシベーションは、メタライゼーション層にＣｕが存在する場合、または、メタライゼーション線が細い場合に有用であることが分かっている。
従来技術では、典型的には、アッシングに使用するチャンバと同じチャンバをパッシベーションにも使用する。しかし、従来技術のアッシングチャンバ１０８をＨ2Ｏパッシベーションに用いる場合、比較的長いパッシベーションプロセス時間が必要とされ得ることが分かっている。なぜなら、従来技術のアッシングチャンバ１０８はＯ2／Ｎ2アッシングのために最適にされており、また、従来技術のアッシングチャンバ１０８の二重プレート構造のため、反応性中性種の再結合の程度が高いからである。上記のように、これにより、反応性中性種の密度が低減されるとともに、基板がパッシベートされる際の効率が低減される。他にも理由はあるが、高い程度の再結合が起こる理由は、反応性中性種の多くが、２つのプレート、即ち、偏向プレート１０４およびバッフルプレート１１０の大きい内面に接したときに再結合されるからである。
上記に鑑みて、より高い程度の効率で基板をパッシベートおよびアッシングする改良された装置および方法が望まれている。改良された装置および方法は、好ましくは、吸着されたＣｌ2を高パーセンテージで除去して金属腐食の問題点を軽減し、なおかつ、そのようなパッシベーションおよびアッシングに必要とされる時間を最小限にする。
発明の開示
本発明は、１つの実施形態では、金属エッチング後に基板を処理するためのプラズマ処理チャンバで使用するために構成されたバッフルプレートに関する。基板は、基板上に配置されたフォトレジスト層を含む。バッフルプレートは、プラズマ処理チャンバのプラズマ発生領域と、基板との間に配置される。バッフルプレートは、バッフルプレートの中央領域に配置された中央遮断部を含む。バッフルプレートは、中央遮断部を囲む環状多孔部をさらに含む。環状多孔部は、複数の貫通孔を含み、複数の貫通孔は、反応性中性種を有するＨ2Ｏプラズマがこれらの孔を通過して基板の表面に到達することを可能にするように構成される。
別の実施形態では、本発明は、プラズマ処理チャンバにおいて、エッチング後に基板を処理する方法に関する。基板は、基板上に配置されたフォトレジスト層を含む。この方法は、プラズマ処理チャンバのプラズマ発生領域と、基板との間にバッフルプレートを設置する工程を含む。バッフルプレートは、バッフルプレートの中央領域に配置された中央遮断部と、中央遮断部を囲む環状多孔部とを含む。環状多孔部は、複数の貫通孔を含み、複数の貫通孔は、Ｈ2Ｏプラズマの反応性中性種がこれらの孔を通過して基板の表面に到達することを可能にするように構成される。
この方法は、Ｈ2Ｏ蒸気をプラズマ処理チャンバ内に流し込む工程をさらに含む。この方法はまた、Ｈ2Ｏ蒸気からＨ2Ｏプラズマを発生させる工程を含む。このＨ2Ｏプラズマを用いて基板を処理する工程もさらに含まれる。
さらに他の実施形態では、本発明は、基板を処理する際に使用するために構成されたプラズマ処理システムに関する。基板は、基板上に配置されたフォトレジスト層を含む。プラズマ処理システムは、プラズマ発生領域と、プラズマ発生領域と基板との間に配置されたバッフルプレートとを含む。バッフルプレートは、バッフルプレートの中央領域に配置された中央遮断部を含む。バッフルプレートは、中央遮断部を囲む環状多孔部をさらに含む。環状多孔部は、複数の貫通孔を含み、複数の貫通孔は、プラズマ発生領域で発生されたＨ2Ｏプラズマがこれらの孔を通過して基板の表面に到達することを可能にするように構成される。プラズマ処理システムはまた、バッフルプレートの下に配置され、処理中に基板を支持するためのチャックを含む。
以下、本発明の上記およびその他の特徴を、以下の図面とともに、発明の詳細な説明において、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
添付の図面とともに以下の説明を参照することにより、本発明が、そのさらなる利点とともに最良に理解され得る。
図１は、説明を容易にするために非常に簡略化された従来技術のアッシングシステム１００を示す。
図２は、従来技術の偏向プレートを示す。
図３は、従来技術の偏向プレートとともに用いられる従来技術のバッフルプレートを示す。
図４は、本発明の１つの実施形態による本発明のプラズマパッシベーションチャンバの簡略化された概略図を示す。
図５は、本発明の１つの実施形態による本発明のバッフルプレートを示す。
図６は、Ｈ2Ｏパッシベーションのストリップレートの不均一性の向上を説明するための、局所ストリップレート対テストウエハを横切る位置のグラフを示す。
発明を実施するための最良の形態
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を示す。ただし、本発明がこれらの具体的な詳細の幾らかまたはすべてを伴わずに実施され得ることは、当業者に明らかであろう。その他の場合、本発明を不必要に不明瞭にしないよう、周知のプロセス工程については詳細には説明していない。
本発明の１つの態様によれば、本発明の装置は、基板表面の反応性中性密度を増加させることにより、基板のパッシベーション効率を大幅に向上する。本発明のパッシベーション装置は、プラズマ処理チャンバ内で反応性中性種の再結合に利用可能な内部表面積を最小限にすることを伴うため、基板表面に到達する前に再結合され得る反応性中性種はより少ない。再結合する反応性中性種がより少ない場合、基板表面の反応性中性密度が増加し、パッシベーション効率の向上につながり得る。
本発明の別の態様によれば、本発明のバッフルプレートにより、基板全体にわたって反応性中性種がより均一に分配される。この態様によれば、本発明のバッフルプレートは、多孔領域に囲まれる中実の中央領域を含む。反応性中性種は、本発明のバッフルプレートの中実領域を回り込んで移動し、そして多孔領域を通過して、基板表面全体にわたって反応性中性種がより均一な密度で形成されるようにウエハに向かって移動し得る。
本発明のパッシベーション技術は、マイクロ波を使用するプラズマ処理チャンバを含むいかなる公知のプラズマ処理チャンバで行われてもよい。その他のアッシングシステムは、Ｈ2Ｏプラズマを発生することができるものである限り、等しく使用され得る。例示的に、その他のＲＦシステムが使用されてもよいことが企図される。
本発明の特徴および利点についてさらに詳述するために、再結合が起こる機構を検討することが有用である。プラズマ反応炉により発生されたＨ2Ｏプラズマは、帯電種、中性種、および電子からなり得る。Ｈ2Ｏプラズマの最も活性なパッシベーション元素は、Ｏ、ＯＨおよびＨなどの反応性中性種であり得ると考えられる。反応性中性種Ｏは、基板上で炭素原子と反応してＣＯ2を形成し、そして、反応性中性種Ｈは、パッシベーション中に基板中のＣｌ分子と反応してＨＣｌを形成すると考えられている。概して、パッシベーション効率は、反応性中性種密度の増加に伴って増加する。
しかし、上記のように、反応性中性種密度は、プラズマ処理チャンバの内面に接したときに起こる再結合により低減され得る。反応性中性種の再結合により、分子が形成されるが、これらの分子は、基板のパッシベーションにはより不活性である。反応性中性種再結合反応の例としては、例えば、Ｈ＋Ｏ＝ＯＨ、Ｏ＋Ｏ＝Ｏ2、Ｈ＋Ｈ＝Ｈ2、ＨＯ＋Ｈ＝Ｈ2Ｏ、などがあり得る。再結合された分子は、パッシベーションにおいて、より不活性である傾向があるため、反応性中性種の再結合を最小限に抑えることが概して望ましい。本発明のパッシベーション技術は、基板に向かって移動している途中にプラズマに接する内部表面積を最小にすることにより、反応性中性種の再結合を有利に最小限に抑え、それにより、パッシベーションレートを向上する。
図４は、本発明のパッシベーション技術を実現するのに適したプラズマパッシベーションチャンバ４０６の簡略化された概略図を示す。図４において、図１の構成要素と同じ参照番号を有する構成要素は概して同じ機能を果たす。ただし、プラズマパッシベーションチャンバ４０６は、多くの様々な点で、従来技術のプラズマ処理システム１００とは異なっている。１つには、プラズマパッシベーションチャンバ４０６はここでは、Ｈ2Ｏプラズマパッシベーションのために最適化されている。別の実施例として、プラズマパッシベーションチャンバ４０６は、好ましくは、図１の二重プレート構成（プレート１０４および１１０）の代わりに、本発明のバッフルプレート４２０を１つだけ使用する。
図４では、Ｈ2Ｏ蒸気は、ポート１０２で励起されてプラズマになる。ポート１０２、具体的にはポート１０２の下側部分は、プラズマ発生領域であると考えられ得る。なぜなら、この領域は、マイクロ波励起によりプラズマ種の大多数が形成される領域を表すからである。Ｈ2Ｏプラズマは、基板１１２に向かって移動する途中に、バッフルプレート４２０に接する。本実施例では、バッフルプレート４２０は、幅８．４インチであり、ポート１０２から３．７インチの所に配置される。Ｈ2Ｏプラズマからの帯電種および電子の幾らかと、反応性中性種の幾らかとが、バッフルプレート４２０の表面に接したとき再結合し得る。しかし、かなりのパーセンテージの反応性中性種がバッフルプレート４２０の孔を通過し、基板１１２の表面において反応性中性種の濃度を実質的に均一にする。Ｈ2Ｏプラズマ種は、基板表面と反応して、例えば吸着された塩化化合物を除去するなどのパッシベートを行って、それにより、腐食損傷を低減する。
本明細書において詳細に説明されるように、本発明のバッフルプレート４２０は、実質的に多孔性の領域に囲まれる中央遮断領域を含む。多孔領域は、上記Ｈ2Ｏプラズマが通過することを可能にするが、中央遮断領域は、プラズマ発生領域（例えば、ポート１０２の下側部分）からの集中したホットプラズマ材料ジェットを偏向し、それにより、この集中したプラズマホットジェットが、基板の中心部だけを過度にパッシベートすることを防ぐ。
中央遮断領域はまた、ＵＶ光が基板１１２に直接当たるのを防ぐ。このようにして、バッフルプレート４２０の中央遮断領域は、基板１１２がパッシベーション中に受ける直接照射ＵＶ損傷を防ぐ助けとなる。ＵＶ光は、パッシベーション中にフォトレジストを硬化させることにより、基板１１２に損傷を与え得る。この硬化は、その後のフォトレジスト除去工程でのフォトレジストの除去をより困難にし得る。
本発明のバッフル４２０プレートは、図５を参照するとより良く理解され得る。図５には、バッフルプレート４２０が示される。このバッフルプレート４２０は、実質的にディスク形であってもよい。また、このバッフルプレート４２０は、石英またはパッシベーションプラズマにより容易に攻撃されない別の適切な材料からなっていてもよい。バッフルプレート４２０は、中実且つ円形であってもよい中央遮断領域４３２と、中央遮断領域４３２を囲む環状多孔領域４３４とを有する。中央遮断領域４３２は直径４３０を有し、この直径４３０は、プラズマパッシベーションチャンバのポートから（例えば、ポート１０２から）の距離、および／または、基板からの距離を考慮に入れて、ポート１０２からのプラズマを偏向するため、および／または、ＵＶ光を遮って基板１１２を直接露光しないようにするために適切な大きさに設定され得る。
さらに詳述するために、プラズマ励起中に生成されるＵＶ光は、典型的には、ポート１０２（即ち、プラズマ発生領域）からプラズマパッシベーションチャンバ４０６内を照射する。ＵＶ光の幾らかは下方向および外側に向けて照射し得るため、中央遮断領域４３２によりプラズマパッシベーションチャンバ４０６内に作られる影の大きさは、中央遮断領域自体よりも大きい場合がある。中央遮断領域４３２により作られる影の大きさは、中央遮断領域とＵＶ源との間の距離に反比例し得る。さらに、影の大きさは、典型的には、影と中央遮断領域との間の距離に正比例する。さらに、影の大きさは、典型的には、中央遮断領域自体のサイズに正比例して変わる。従って、中央遮断領域４３２の適切なサイズは、幾分かは、これらのファクタにより決定される。
１つの実施形態では、中央遮断領域４３２を囲む環状多孔領域４３４は、多数の孔から構成されていてもよい。典型的な孔４３６は、一定の直径を有していてもよく、そして、バッフルプレート４２０を貫通してドリルでまっすぐに開けられてもよい。複数の孔自体は、例えば放射状、直線状、またはその組み合わせ、などのいかなるパターンで配置されてもよい。１つの実施形態では、孔の寸法は、バッフルプレート４２０がプラズマパッシベーションチャンバ内に配置されたときに、上から孔に入るいかなるＵＶ光も、好ましくは、基板表面に直接当たらずに孔の内壁に当たるような寸法である。この特徴のため、中央遮断領域を、表面全体の上に影を作るために必要なサイズよりも小さいサイズにすることが可能になる。これらの孔は、プラズマが通過することを可能にするが、実質的にすべてのＵＶ光が基板１１２の表面に到達するのを阻止する。上記のように、このＵＶ光の一部分は、既にバッフルプレート自体の中央遮断領域により遮られている。このため、基板１１２は、従来技術の別個の偏向プレートを使用しなくても、直接の照準線ＵＶ露光を受けずにバッフルプレート４２０のすぐ下に配置され得る。
例えば従来技術の図１と比較して、本発明のバッフルプレートは、１つのプレートしか使用しないため、再結合のために利用可能な内部表面積を最小にする。従って、従来技術の偏向プレートの表面積が完全に無くなる。さらに、本発明の１つのバッフルプレートでは中央遮断領域の孔が低減または削減されているので、再結合のために利用可能な表面積が縮小している。言い換えれば、本発明のプレートを使用することにより、単に従来技術の偏向プレートを無くすことだけで達成される表面積の縮小よりも大幅な縮小が、自明でない態様で得られる。再結合面積がより少ないため、より高い密度の反応性中性種が基板表面に到達でき、その結果、より速いパッシベーションレートと、より高いスループットとが得られる。
本発明のプロセスはまた、基板１１２の表面全体にわたって反応性中性種をより均等に分散させることにより、パッシベーションの均一性を向上し得る。これまで、全体に孔を有するプレート、例えば従来技術のバッフルプレート１１０を用いれば、基板表面全体にわたって反応性中性種がより均等に分布されるであろうと考えられてきた。従って、そのようなプレートは、過去において、しばしば偏向プレートとともに用いられることが多かった（この組み合わせは、再結合表面積を大きくするという不利な点がある）。
本発明により、場合によっては、反応性中性種のさらに均一な分配が得られることが分かった。図４から、例えばポート１０２などのプラズマ源から流れる反応性中性種が、バッフルプレート４２０の中央遮断領域４３２を回り込んで偏向され、環状多孔領域４３４を通過して基板１１２に移動することが理解できる。偏向する中央遮断部が多孔部と同一平面上にあるため、基板表面でのプラズマの分配の向上が達成されると考えられる。さらに、中央遮断領域４３２を回り込むプラズマの流れにより、反応性中性種がバッフルプレート４２０の中央の下に引き込まれ、基板の表面に、より均等なプラズマ密度が得られると考えられる。
上記のように、パッシベーション不均一性の改善により得られる１つの利点は、塩化化合物の除去が改善されることである。別の利点として、本発明のパッシベーション装置は、その後のアッシング工程でフォトレジストがより容易にストリップされるようにし得る。これは、パッシベーション中に既にフォトレジストの幾らかのストリップが起こるからである。本発明のパッシベーション技術の場合と同様に、パッシベーションがより均一であれば、基板がより均一にストリップされ得るため、パッシベーション後の基板全体にわたって、より均一なフォトレジスト厚が存在し得る。フォトレジスト層の厚さが均一であれば、その後のアッシング工程の間に、すべてのフォトレジストが、フォトレジストに吸着された塩化化合物とともに除去され得る可能性がより高い。
本発明のパッシベーション技術の使用に適した特定の処理パラメータおよび条件は、幾分かは、プラズマパッシベーションチャンバの特定のタイプおよび幾何学的形状に依存する。１つの例として、表１は、９６００ＳＥTMまたは９６００ＰＴＸTMプラズマパッシベーションチャンバ内で、フォトレジスト層を有する８インチのシリコンウエハ（直径２００ｍｍ）をパッシベートする場合に、本発明のパッシベーション技術で用いられる本発明のバッフルプレートの可能な概略の寸法をまとめたものである。表１の寸法の場合、バッフルプレート自体は、約８インチ、好ましくは、約８．３インチの直径を有する。バッフルプレートは、約０．１インチから約０．２インチの間の厚さを有し、好ましくは、約０．１３インチの厚さを有する。ただし、これらの値は例示にすぎず、異なるチャンバ、反応炉タイプ、および／または基板タイプによって変動し得る。本出願人らは、以下の範囲の変動のすべてを試験したわけではない。しかし、これらの範囲は、上記チャンバ内で上記ウエハに対して本発明を実施するのに適切であり得る。
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実施例
比較目的のために、以下の実験を行い、本発明のパッシベーション技術によるフォトレジストストリップレートおよび均一性の向上を評価した。以下に示す実施例は、本発明のパッシベーション技術の１つの適用例を例示しているだけであって、本発明をその他の基板、層スタック構造および／またはパッシベーションシステムに適用した場合の本発明の有用性を限定するものとして解釈されるべきではないことに注目されたい。
この実験には、８インチのシリコンウエハを使用した。試験目的のために、基板上にパターンをエッチングせず、全面に堆積させた厚さ１７，０００オングストロームのＧ−ＬｉｎｅTMフォトレジスト層を使用した。これらの実験のウエハを、上記の９６００ＰＴＸTMプラズマパッシベーションチャンバ内で処理した。Ｈ2Ｏ蒸気を、パッシベーションプロセスガスとして、約７５０ｓｃｃｍの流量で使用した。１５秒のパッシベーション持続時間全体にわたって、チャンバ圧を約２．０Ｔｏｒｒに維持した。ウエハ温度を約２７５℃に維持し、マイクロ波出力を約１，０００ワットに維持した。
本発明の技術の１つの実施形態に従ってパッシベートされたウエハを、図４および図５に示される１つのバッフルプレートを備えて構成される上記プラズマパッシベーションチャンバ内で処理した。従来技術の技術に従ってパッシベートされたウエハも上記プラズマパッシベーションチャンバ内で試験したが、ここでは、従来技術の二重プレート構成、即ち、図２、図３Ａおよび図３Ｂに示される偏向プレートおよびバッフルプレート、を有するプラズマパッシベーションチャンバを用いた。このパッシベーション実験のおおよそのプロセス結果を、以下の表２にまとめている。
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表２に示されるように、本発明のパッシベーション技術は、従来技術のストリップレート０．６５μ／ｍｉｎと比較して、商業的に有利なストリップレート０．７２μ／ｍｉｎを達成した。材料がより速いレートで除去されるため、本発明の技術を用いることにより、スループットが向上し得る。本発明の技術は、１−シグマ法による不均一性として３％未満を達成しており、これに対して、従来技術の技術を実行した場合は約１８％の不均一性である。ここで、１−シグマ法は、４９カ所の所定の測定点の基板厚を基板の処理前後で比較することにより判定される相対不均一性のパーセンテージを提供するものである。
ストリッピングの均一性の向上について、図６を参照して説明する。図６には、１つの実験で得られた局所ストリップレート対テストウエハを横切る位置のグラフが示される。従来技術では、ウエア中心での局所ストリップレート８５０は、約０．９２μ／ｍｉｎであるが、外径部での局所ストリップレート８００は、約０．５４μ／ｍｉｎである。ウエハ径にわたってストリップレートに大きな変動があるため、従来技術の技術の均一性は比較的乏しく、例えば、前の実施例では１８％の不均一性であった。
それに対して、本発明の技術では、ウエハ中心で約０．６９μ／ｍｉｎの局所ストリップレート８１０が得られ、外径部でのストリップレート８０６は、約０．７５μ／ｍｉｎとして示されている。ウエハ径にわたるストリップレート差がより少ないため、均一性が向上し、例えば、前の実施例では３％であった。
中央遮断領域を有する本発明のバッフルプレートを本発明のパッシベーション技術で用いる別の利点は、パッシベーション中に基板が均一に加熱されることである。本発明のバッフルプレートの代わりに、表面全体にわたって孔を有するバッフルプレートを用いると、Ｈ2Ｏプラズマのホットジェットが、プラズマ源の下にある孔（典型的には、バッフルプレートの中心部にある孔）を通ってまっすぐ下に流されるであろう。Ｈ2Ｏプラズマのホットジェットが基板の周囲領域よりも中心部により多く当たるようにされると、基板の中心部が、周辺領域よりも多く加熱され得る。その結果、基板表面にわたる基板温度が不均一になり、基板の不均一なストリッピングおよびパッシベーションにつながる。
Ｈ2Ｏプラズマのホットジェットが直接基板中心部に流れるのを阻止するために、本発明のパッシベーション構成は、Ｈ2Ｏプラズマが基板全体にわたってより均一に分配されることを可能にする。その結果、基板のストリッピングおよびパッシベーションが、より均一にされる。
以上、本発明を幾つかの好適な実施形態について説明してきたが、本発明の範囲内には変形、置換、および等価物がある。また、本発明の技術を実現する多数の代替の方法があることにも注目されたい。従って、以下の添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内にあるそのような変形、置換、および等価物をすべて含むものとして解釈されるよう意図される。
【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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