(57)【要約】基板（３０）は、基板（３０）を第１の温度に保ちながら、基板（３０）を活性化したストリッピングガスに曝し、前記基板を第２の温度に保ちながら、前記基板を活性化した不動態化ガスに曝すことによってクリーニングされる。他の形態では、基板（３０）は、離れたチャンバ内でストリップ及び不動態化される。基板の上部を加熱するために、ヒータ（３２０）がクリーニングチャンバ（１２０）に設けられる。
2004514272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のクリーニング方法であって、前記方法は、
基板を第１の温度に保ちながら、基板を活性化されたストリップガスに曝すステップと、
基板を第２の温度に保ちながら、基板を活性化された不動態化ガスに曝すステップとを有し、前記不動態化ガスは、少なくとも約２０体積％のＨ２Ｏを有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ストリップガスは、前記基板から残余のレジストを除去するために選択された体積流量速度のＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記不動態化ガスは、前記基板からエチャント副産物を除去するために選択された堆積流量速度のＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の温度は、前記第１の温度より高いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の温度は、約１５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の温度は、約１５０℃以下であり、前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の温度は、約２０℃〜約１００℃であり、前記第２の温度は、約２００℃〜約３５０℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記不動態化ガスは、少なくとも約８０体積％のＨ２Ｏを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
基板のクリーニング方法であって、前記方法は、
第１のチャンバ内に基板支持するステップと、
前記第１のチャンバ内に活性化したストリップガスを与えるステップと、
第２のチャンバに前記基板を支持するステップと、
前記第２のチャンバ内に活性化した不動態化ガスを与えるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記ストリップガスは、前記基板から残余のレジストを除去するために選択された体積流量速度のＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記不動態化ガスは、前記基板からエチャント副産物を除去するために選択された体積流量速度のＨ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基板は、前記第１のチャンバ内で第１の温度に維持され、前記第２のチャンバ内で第２の温度に維持されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の温度は、約１５０℃以下であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の温度は、約１５０℃以下であり、前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の温度は、約２０℃〜約１００℃であり、前記第２の温度は、約２００℃〜約３５０℃であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ストリップガスは、酸素と窒素を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記ストリップガスは、Ｈ２Ｏを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記不動態化ガスは、少なくとも約２０体積％のＨ２Ｏを有することを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項２１】
チャンバ内で基板をクリーニングする方法であって、前記方法は、
前記チャンバ内に基板を支持するステップと、
前記基板を第１の温度に保ち、前記チャンバ内に活性化したストリップガスを与えるステップと、
前記基板を第２の温度に保ち、前記チャンバ内に活性化した不動態化ガスを与えるステップと、
前記チャンバ内で前記基板を冷却するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記ストリップガスは、前記基板から残余のレジストを除去するために選択された体積流量速度のＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記不動態化ガスは、前記基板からエチャント副産物を除去するために選択された体積流量速度のＨ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記基板は、約１５０℃以下の温度に冷却されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の温度は、約１５０℃以下であり、前記第２の温度は、約１５０℃以上であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
基板のクリーニング方法であって、前記方法は、
前記基板の上方から前記基板を加熱しながら、前記基板を活性化したクリーニングガスに曝すステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記クリーニングガスは、前記基板から残余のレジストを除去するために選択された体積流量速度のＯ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むストリップガスを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記クリーニングガスは、前記基板からエチャント副産物を除去するために選択された堆積流量速度のＨ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含む不動態化ガスを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記基版は、前記基板の上方から前記基板を加熱することによって第１と第２の温度に保たれることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
基板を処理する方法であって、前記方法は、
上方から前記基板を加熱し、下方から前記基板を冷却しながら、前記基板を活性化したプロセスガスに曝すステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記基板は、少なくとも５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができるヒータによって上方から加熱されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記基板は、少なくとも１５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができるヒータによって上方から加熱されることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
基板を処理する方法であって、前記方法は、
少なくとも５０℃／秒の割合で上方から前記基板を加熱しながら、基板を活性化したプロセスガスに曝スステップを有することを特徴とする方法。
【請求項３５】
前記基板は、少なくとも約１５０℃／秒の割合で加熱されることを特徴とする請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
基板のクリーニング装置であって、
基板支持体と、
ガスディストリビュータと、
ガスエナジャイザーと、
ガス排気装置と、
前記基板支持体より上方にあるヒータと、
を有し、
それにより、前記支持体上に置かれた基板は、前記ヒータによって加熱され、且つ前記ガスガスディストリビュータを通して導入され、前記ガスエナジャイザーによって活性化され、且つ前記ガス排気装置によって排気されるガスによってクリーニングされることを特徴とする装置。
【請求項３７】
前記ガスディストリビュータは、ストリップガスを導入するのに適していることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記ストリップガスは、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含み、且つ前記ガスディストリビュータは、基板から残余のレジストを除去するために選択された体積流量速度で前記ストリップガスを導入するのに適していることを特徴とする請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記ガスディストリビュータは、不動体化ガスを導入するのに適していることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４０】
前記不動態化ガスは、前記基板からエチャント副産物を除去するために選択された堆積流量速度のＨ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含み、前記ガスディストリビュータは、前記基板からエッチャント副産物を除去するために選択された体積流量速度で前記不動態化ガスを導入するのに適していることを特徴とする請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記ヒータは、少なくとも約５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４２】
前記ヒータは、少なくとも約１５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４３】
前記支持体は、熱移送流体を含むのに適したチャンネルを有することを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４４】
前記支持体は、少なくとも約５０℃／秒の割合で前記基板を冷却することができることを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４５】
前記ヒータは、１つまたはそれ以上の赤外線ランプを有することを特徴とする請求項３６に記載の装置。
【請求項４６】
基板処理装置であって、
基板支持体と、
ガスディストリビュータと、
ガスエナジャイザーと、
ガス排気装置と、
前記基板支持体より上方にあるヒータと、
を有し、
それにより、前記支持体上に置かれた基板は、前記ヒータによって加熱され、且つ前記ガスガスディストリビュータを通して導入され、前記ガスエナジャイザーによって活性化され、且つ前記ガス排気装置によって排気されるガスによってクリーニングされ、及び前記ヒータは、少なくとも約５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができることを特徴とする装置。
【請求項４７】
前記ヒータは、少なくとも約１５０℃／秒の割合で前記基板の上部を加熱することができることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記支持体は、熱移送流体を含むのに適したチャネルを有することを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４９】
前記支持体は、少なくとも約５０℃／秒の割合で前記基板を冷却することができることを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項５０】
前記ヒータは、１つまたはそれ以上の赤外線ランプを有することを特徴とする請求項４４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
集積回路の製造において、能動及び受動デバイスは、誘電体の層を交互に堆積し及びエッチングし、例えば二酸化シリコン、ポリシリコン、及び金属化合物や金属合金のような材料を半導電性にしたり、導電性にすることによって、例えば半導体ウエハのような基板上に形成される。これらの層は、基板上にホトレジストのレジスト層及び／または酸化物のハードマスクを与えることによって、またレジスト層を露出したり、パターン化するためにリソグラフを用いることによってエッチングされ、エッチングされたフィーチャのパターンを形成する。このパターン化されたレジストのフィーチャに隣接する層の部分がエッチングされて、ゲート、ビア、コンタクトホール、トレンチ、及び／または金属の相互接続ラインを形成する。エッチングは、一般にハロゲン含有ガスの容量性または誘導性に結合されたプラズマを用いて行われる。これについては、例えば、”Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ＶＬＳＩ Ｅｒａ， Ｖｏｌ． １， Ｃｈａｐｔｅｒ １６， ｂｙ Ｗｏｌｆ ａｎｄ Ｔａｕｂｅｒ， Ｌａｔｔｉｃｅ Ｐｒｅｓｓ， １９８６に記載されており、レファレンスによってここに取り込まれる。
【０００２】
このエッチングプロセスは、（ｉ）残余のレジスト、（ｉｉ）エッチャント副産物、及び（ｉｉｉ）エッチングされたフィーチャの側壁上に側壁堆積物を残す。残余のレジストは、エッチャントガスによってエッチングされず、そしてエッチングプロセス後に基板上に残るこれらの残りのレジスト部分である。エッチャント副産物は、エッチングされたフィーチャ上でハロゲンを含むエッチャントの吸収によって生じる。側壁の堆積物は、エッチングプロセス中に、エッチャントガス、金属を含む層、及びレジストの反応によって、及びフィーチャの側壁上での反応副産物の凝縮によって形成される。エッチングされた基板をクリーニングする方法の一つは、ドライクリーニング方法であり、この方法において、ガスのプラズマがストリッピング（または、アッシング）プロセスにおいて基板上に残っている残余のレジストを除去するため、及び不動態化（パッシベーション）プロセスにおいて基板上のエッチャント副産物を除去するために用いられる。基板上の側壁堆積物は、ウエットな化学エッチング方法によって除去されるか、またはそれらは、ドライクリーニングプロセスにおいて少なくとも部分的に除去される。
【０００３】
酸素、窒素、または水蒸気のプラズマを用いる従来のストリッピング方法は、基板から残余のレジストをストリップするために用いられる。これら、従来のストリッピング技術は、特に、ポリマー化したレジストがプラズマへの露出によって硬化された場合、基板から全てのレジストをストリップするのにはどきどき有効ではない。酸化物の硬いマスクレジストに対して、酸化物層をストリップするか、基板上に残すことができる。一般に、残余の酸化物の硬いマスクは、基板上に残され、続くプロセスステップで、誘電体層が残余の酸化物上に堆積される。さらに、一般に、適当なストリッピングプロセスがプロセスのスループットを低下させる。また、ストリッピングプロセスは、側壁堆積物を硬化して、その堆積物を除去するのを困難にする。
【０００４】
不動態化（パッシベーティング）技術において、基板上のエッチャント副産物が除去または不活性化され、例えば、アンモンニア及び／または水のような不動態化ガスを用いることによって、エッチングごの腐蝕問題を減少する。従来の不動態化技術は、幾つかの制限を有している。一つの制限は、受け入れることができるプロセススループットを有している従来の技術が短期間、即ち、基板の周囲の湿気への露出後約１〜５時間の間だけ基板のエッチング後の腐蝕を防ぐことができことである。この短い耐腐蝕期間は望ましくない。何故ならば、基板が先ず雰囲気に曝された後、エッチング後のプロセスステップが１〜２時間以内に行われることが必要であり、これは厳しい、柔軟性のない製造スケジュールを生じるからである。しばしは、基板をエッチングすることができないか、または、既にエッチングされていれば、不動態化及びストリッピングチャンバから取り出すことができない。
【０００５】
したがって、例えば、基板上の残余のレジスト及びエッチャント残留物を除去するために基板をクリーニングすることができる必要性がある。また、エッチング後の腐蝕を減少することが望まれる。さらに、プロセススループットを低下させることなく基板をクリーニングすることができることが望まれる。
【０００６】
（発明の概要）
本発明は、これらの必要性を満足する。本発明の１つの特徴においては、基板をクリーニングする方法は、基板を第１の温度に保ちながら、基板を活性化されたストリップピングガス（ストリップするためのガス、以下、ストリップガスと呼ぶ）に曝すステップ、および基板を第２の温度に保ちながら、基板を活性化された不動態化ガスに曝すステップを有する。この不動態化ガスは、少なくとも約２０体積％のＨ２Ｏを有する。
【０００７】
本発明の他の特徴においては、基板をクリーニングする方法は、基板を第１のチャンバ内に支持するステップ、第１のチャンバに活性化されたストリップガスを与えるステップ、基板を第２のチャンバ内に支持するステップ及び第２のチャンバに活性化された不動態化ガスを与えるステップを有する。
【０００８】
本発明の他の特徴においては、チャンバ内で基板をクリーニングする方法は、基板をチャンバ内に支持するステップ、基板を第１の温度に維持し、チャンバに活性化されたストリップガスを与えるステップ、基板を第２の温度に維持し、チャンバに活性化された不動態化ガスを与えるステップ、及び基板をチャンバ内で冷却するステップを有する。
【０００９】
本発明の他の特徴においては、基板をクリーニングする方法は、基板を基板の上方から加熱しながら、基板を活性化されたクリーニングガスに曝すステップを有する。
【００１０】
本発明の他の特徴においては、基板を処理する方法は、基板を上方から加熱し、そして基板を下から冷却しながら、基板を活性化されたプロセスガスに曝すステップを有する。
【００１１】
本発明の他の特徴においては、基板を処理する方法は、少なくとも約５０℃／秒の速度で、基板を上方から加熱しながら、基板を活性化されたプロセスガスに曝すステップを有する。
【００１２】
本発明の他の特徴においては、基板をクリーニングする装置は、基板支持体、ガスディストリビュータ（分配器）、ガスエナジャイザー、ガス排気装置、及び支持体の上方にヒータを有し、それにより支持体上の基板がヒータによって加熱され、ガスディストリビュータを通して導入され、ガスエナジャイザーによって活性化され、そしてガス排気装置によって排気されるガスによってクリーニングされる。
【００１３】
本発明の他の特徴においては、基板処理装置は、基板支持体、ガスディストリビュータ、ガスエナジャイザー、ガス排気装置、及び支持体上にあるヒータを有し、それにより支持体上の基板がヒータによって加熱され、ガスディストリビュータを通して導入され、ガスエナジャイザーによって活性化され、そしてガス排気装置によって排気されるガスによってクリーニングされ、前記ヒータは、少なくとも約５０℃／秒の割合で、基板の上部を加熱することができる。
【００１４】
（発明の実施の形態）
本発明の方法及び装置は、例えば半導体ウエハのような基板を処理するのに有用であるが、例えばプリント回路基板、平坦なパネルディスプレイ、及び液晶ディスプレイのような他の基板を処理するためにも用いられる。したがって、本説明は、本発明の実施の形態を示し、本発明を限定するように意図されない。
【００１５】
例示的プロセスにおいて、基板３０上の層がエッチャントガスによってエッチングされる。図１Ａは、ワークピース３５上に形成された層を有する基板３０を示す。ワークピース３５は、例えばシリコン、ガリウム砒素化物等のような半導体材料を有する。これらの層は、１つの形態では、（ｉ）例えば、シリコンオキシニトライド、有機ＡＲＣ、チタニウム、タングステン、チタニウム−タングステン、またはチタニウムナイトライドを有する拡散バリア層４０、（ｉｉ）例えば、アルミニウムまたはアルミニウムと銅の合金、及び選択的にシリコンを含む電気的導電層４５、及び（ｉｉｉ）例えば、シリコン、チタニウムナイトライド、またはチタニウムタングステンを有する非反射層５０を有する。例えばＳｉＯ２のような酸化物層（図示せず）を拡散バリア層４０の下に設けることもできる。例えば、ホトレジストまたは電子ビームレジストのパターン化された耐エッチング層６０がこれらの層の上に置かれる。層の露出した部分にエッチングガスが与えられて、図１Ｂに図示されたように１またはそれ以上の層を通して延びるライン、トレンチ、ホール、またはビアを形成する。
【００１６】
エッチングプロセス後、基板３０上に残るエッチャント副産物７５と共に残余のレジスト７０が１またはそれ以上のクリーニングプロセスにおいて除去され、腐蝕に耐える続く処理用のきれいな基板を提供する。残余のレジスト７０は、基板３０上で下にある層のエッチングを防ぐために用いられるあらゆる保護材料を有することができる。残余のレジスト７０は、エッチング後、基板３０上に残るレジスト６０の一部である。１つ形態では、残余のレジスト７０は残留のポリマー化ホトレジストまたは酸化物の硬いマスクを有する。適切なポリマー化ホトレジスト材料は、Ｓｈｉｐｌｅｙ Ｃｏ．， Ｍａｒｌｂｏｒｏ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，または、Ｔｏｋｙｏ Ｏｈｋａ Ｋｏｇｙｏ （ＴＯＫ） Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｋａｗａｓａｋｉ， Ｊａｐａｎから商業的に利用可能である。フィーチャ上のエッチャント副産物７５は、エッチング後基板上に残る、例えば塩素またはフッ素のような残留ハロゲンのラジカルを含む。また、エッチャント副産物７５は、残留ハロゲンのラジカルがエッチングされた層の金属と反応するときに形成される副産物の化合物を有する。１つのクリーニングプロセスにおいて、残余のレジスト７０は、活性化されたストリッピング（または、アッシング）ガスを用いてストリップされる。他のクリーニングプロセスにおいて、基板３０上のエッチャント副産物７５は、活性化された不動態化ガスを用いて不動態化される。
【００１７】
エッチングされたフィーチャの側壁上の側壁堆積物８０は、エッチングプロセス中に形成される。この側壁堆積物８０は、（ｉ）炭素と水素、（ｉｉ）例えば、アルミニウムまたはチタニウムのような金属含有層からの金属、及び（ｉｉｉ）例えば、塩素、ホウ素及び／又は窒素のようなエッチャントガス種を含む有機化合物を有する。側壁堆積物８０の構成物および化学量論は、金属含有層の化学的構成物、レジスト、及びフィーチャをエッチングするために用いられるエッチャントガスに依存する。側壁堆積物８０の少なくとも一部は、ストリップガス及び／又は不動態化ガスによって除去され得る。一般に、ウエットな化学的エッチングプロセスが、ドライクリーニングプロセス後フィーチャ上に残っている側壁堆積物８０を除去するために用いられる。
【００１８】
図２を参照すると、基板３０は、基板３０をエッチングするための１またはそれ以上のエッチングチャンバ１１０、及びエッチングプロセス後基板３０上に残っている残余のレジスト７０とエッチャント副産物７５を除去するための１またはそれ以上のクリーニングチャンバ１２０を有するマルチチャンバ装置内でエッチングされ、及びクリーニングされる。エッチングチャンバ１１０、クリーニングチャンバ１２０、移送チャンバ１２５、及びロードロックチャンバ１３０は、全て、基板３０の汚染を減少するために、低圧に維持された真空にシールされた雰囲気に相互接続されている。プロセス中、ロボットのアーム１３５が基板３０をロードロックチャンバ１３０から移送チャンバ１２５ヘ移送し、その後プロセスチャンバの１つヘ移送する。
【００１９】
基板３０上の金属含有層は、例えば、図３に概略示され、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ． ｉｎ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから商業的に利用可能なＤＰＳ Ｍｅｔａｌ Ｅｔｃｈ Ｃｅｎｔｕｒａ ｃｈａｍｂｅｒのようなプロセスチャンバ内でエッチングされる。ここに示されているプロセスチャンバ１１０の特定の実施の形態は、本発明のみを示すために設けられており、本発明の範囲を制限するために用いられるべきではない。チャンバ１１０は、このチャンバ１１０のプロセスゾーン１４５内に支持体１４０を有する。基板３０がロボットのアーム１３５によってこの支持体１４０上に配置される。基板３０は、基板３０の温度を制御するために、例えばヘリウムのような冷却ガスが保たれる溝１５５を有する機械的チャック、又は静電チャック１５０を用いて、エッチング中、正しい位置に保持される。
【００２０】
基板を処理している間、チャンバ１１０は、低圧に保たれ、プロセスガスが基板３０の周辺の周りに配置されたガスディストリビュータ１６０を通してチャンバ１１０へ導入される。プロセスガスは、例えば、誘導性、容量性、又はマイクロ波フィールドのようなプロセスゾーン１４５に活性の電磁界を結合するガスエナジャイザーによって活性化される。図示された形態において、プロセスチャンバ１１０に隣接している誘導性コイル１６５は、例えば、約２００ワットから約２０００ワットまで可能である電源電力レベルのＲＦ電圧を用いて動作されるコイル電源によって電力供給されると、チャン１１０内に誘導性電界を形成する。代わりに又はさらに、容量性電界をチャンバ１１０内に形成することができる。支持体１４０の少なくとも一部は、カソード電極１７５として働くように電気的に導電性にすることができる。このカソード電極１７５は、アノード電極１８０として働くように電気的に接地されるチャンバ１１０の側壁と共に、プロセスガスを活性化するために容量的に結合することができるプロセスゾーン１４５にプロセス電極を形成する。このカソード１７５は、例えば、約１０ワットから約１０００ワットまでの電力レベルにあるＲＦ電圧を用いて動作される電極電源１８５によって電力供給される。容量性電界は、基板３０の面に実質的に垂直であり、基板３０へプラズマ種を加速して、基板３０の垂直に向けられた異方性エッチングを与える。プロセス電極１７５、１８０及び／又は誘導性コイル１６５に印加されたＲＦ電圧の周波数は、一般に約５０ＫＨｚから約６０ＫＨｚまでであり、より一般的には、約１３．５６ＫＨｚである。
【００２１】
プロセスチャンバ１１０の天井は、平坦又は矩形形状、アーチ状、円錐形状、ドーム形状、または多くの丸みのあるドーム形状にすることができる。１つの形態において、インダクターコイル１６５は、プラズマソース電力のより効率的な使用、及び基板３０の中心上に増大したプラズマイオンフラックスの均一性を直接与える“平坦にされた”ドーム形状を有する多重半径ドーム形状のインダクターコイルの形状でプロセスチャンバ１１０の側壁１８０の周りに巻かれる。
【００２２】
プラズマが容量性に生成されると、プロセスゾーン１４５に形成されたプラズマは、磁気的に増強されたリアクタ（図示せず）を用いて増強され、このリアクタにおいて、例えば永久磁石又は電磁コイルのような磁界発生器が用いられ、プラズマの密度及び均一性を増すためにプロセスゾーン１４５に磁界を与える。磁界は、レファレンスによってここに取り込まれる米国特許第４，８４２，６８３号に記載されているように、基板３０の面に平行に回転する磁界の軸を有する回転磁界を有する。
【００２３】
使用済みのプロセスガス及びエッチャント副産物は、プロセスチャンバ１１０内に低圧を達成することができる排気システム１９５によってプロセスチャンバ１１０から排気される。チャンバ１１０の圧力を制御するためのスロットルバルブ２００が排気装置に設けられる。また、光学的終点測定システム（図示せず）が、例えば、感知できるガス状の種に相当する特定の波長の光放射の変化を測定することによって、又は干渉技術によって、特定の層に対するエッチングプロセスの終了を決めるために用いられることができる。
【００２４】
エッチャントガスの配合は、高いエッチング速度、及びエッチングされている層に高い選択性エッチングを与えるために、選択される。エッチャントガスは、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、ＳｉＣｌ４、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＢＢｒ３、ＣＨＦ３、Ｎ２等の１つまたはそれ以上を含むことができる。例示的プロセスにおいて、非反射層５０が、約８ｍＴｏｒｒの圧力、約１６００ワットのソース電力レベル、約１４５ワットのバイアス電力レベル、約４Ｔｏｒｒの裏側のヘリウム圧力、および約５０℃のカソード温度で、約９０ｓｃｃｍのＣｌ２および約３０ｓｃｃｍのＢＣｌ３を含む活性化されたエッチャントガスでエッチングされる。その後、導電性の層４５が、約１４ｍＴｏｒｒの圧力、約１６００ワットのソース電力レベル、約１５０ワットのバイアス電力レベル、約８Ｔｏｒｒの裏側のヘリウム圧力、および約５０℃のカソード温度で、約８０ｓｃｃｍのＢＣｌ３および約１０ｓｃｃｍのＣＨＦ３を含む活性化されたエッチャントガスでエッチングされる。その後、拡散バリア層４０と選択的に酸化物層の一部が、約１０ｍＴｏｒｒの圧力、約１６００ワットのソース電力レベル、約１２５ワットのバイアス電力レベル、約８Ｔｏｒｒの裏側のヘリウム圧力、および約５０℃のカソード温度で、約３０ｓｃｃｍのＣｌ２、約５ｓｃｃｍのＢＣｌ２および約３０ｓｃｃｍのＮ２またはＡｒを含む活性化されたエッチャントガスでエッチングされる。
【００２５】
エッチングの完了後、基板３０は、例えば支持体１４０においてリフトピン（図示せず）を上昇する空気昇降装置によってチャックが外され、支持体１４０の面から基板３０を上昇する。ロボット転送アーム１３５は、基板３０と支持体１４０間に挿入され、基板をリフトピンから離して上昇する。その後、リフトピンは、支持体１４０へ引き込まれ、ロボットアーム１３５は、基板をエッチングチャンバ１１０から、移送チャンバ１２５へ転送する。
【００２６】
エッチャント副産物７５と残余のレジスト７０を除去するために、基板３０は移送チャンバ１２５から、例えば図４に概略示され、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｃ． ｉｎ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， Ｃｌｉｆｏｒｎｉａから商業的に利用できる“ＡＰＳ”チャンバのようなクリーニングチャンバ１２０へ移送される。ここに示されるクリーニングチャンバ１２０は、本発明のプロセスを示すためにのみ与えられており、本発明の範囲を制限するために用いられるべきでない。何故ならば、エッチャント副産物７５を除去したり、基板３０から残余のレジストをストリップするために他のクリーニングチャンバを用いることができるからである。基板３０は、ロボットアーム１３５によって支持体２１０上に配置され、機械的又は静電チャック２１２によって処理の間正しい位置に任意に保持される。
【００２７】
クリーニングチャンバ１２０において、プロセスゾーン２１５の支持体上２１０上に保持された基板３０をクリーニングするために、活性化されたクリーニングガスが形成される。支持体２１０は、プロセスゾーン２１５に基板３０を支持する。支持体２１０内または支持体の下に、例えば赤外線ランプ２２０のような加熱源が用いられ、下記に説明されるように基板３０を加熱する。クリーニングガスは、ガスディストリビュータ２２２によってリモートチャンバ２３０にあるリモートプラズマ発生ゾーン２２５へ導かれる。用語“リモート”によって、リモートチャンバ２３０の中心は、クリーニングチャンバ１２０のプロセスゾーン２１５から一定の上流の距離にあることを意味している。リモートチャンバ２３０において、クリーニングガスは、拡散器２３５、例えばシャワーヘッド拡散器を通してプロセスゾーン２１５へ導入する前に、クリーニングガスにエネルギーが与えられ、クリーニングガスの成分のイオン化又は解離を生じるように、マイクロ波又はＲＦエネルギーをリモートチャンバ２３０へ結合することによって活性化される。使用済みのクリーニングガス及び副産物は、クリーニングチャンバ内に低圧を達成することができる排気装置２４０によって、クリーニングチャンバ１２０から排気される。約３００〜約３０００ｍＴｏｒｒの圧力を維持するために、排気装置２４０にスロットルバルブ２４０が使用される。
【００２８】
図４に示された形態において、リモートチャンバ２３０は、リモートプラズマゾーン２２５の少なくとも一部を含むチューブ形状のキャビティを有する。リモートチャンバ２３０へのクリーニングガスの流れは、マスフローコントローラ又はガスバルブ２５０によって調整される。リモートチャンバ２３０は、マイクロ波を透過し、クリーニングガスと反応しない、クオーツ、アルミニウム酸化物、又は単結晶サファイアのような誘電体材料から作られる壁を有する。マイクロ波発生器２５５は、リモートチャンバ２３０のリモートプラズマゾーン２２５へマイクロ波放射を結合するために、用いられる。適切なマイクロ波発生器２２５は、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ． Ｗｏｂｕｒｎ， Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓから商業的に利用可能な“ＡＳＴＥＸ”マイクロ波プラズマ発生器である。一般に、マイクロ波発生装置２２５は、マイクロ波アプリケータ２６０、マイクロ波同調装置２６５、およびマグネトロンマイクロ波発生器２７０を有する。このマイクロ波発生器は、約２００から約３０００ワットの電力レベルで、及び約８００ＭＨｚから約３０００ＭＨｚの周波数で動作される。
【００２９】
１つの形態において、リモートプラズマゾーン２２５は、プロセスゾーン２１５から充分離れていて、解離又はイオン化したガス状の化学種の幾らかの再結合を可能にする。活性化したクリーニングガスにおける自由電子及び帯電種の、その結果の減少した濃度が基板３０上の能動デバイスへのチャージアップ損傷を最小にし、リモートプラズマゾーン２２５に形成された活性化したガスの化学反応性の良好な制御を行なう。１つの形態において、リモートプラズマゾーン２２５の中心は、プロセスゾーン２１５の中心から少なくとも約５０ｃｍの距離に保たれる。
【００３０】
残余のレジスト７０は、クリーニングチャンバ１２０内で行われるストリッピング（又は、アッシング）プロセスにおいて基板３０から除去される。ストリップガスは、Ｏ２、Ｎ２、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、またはＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を有する。ポリマー化したレジストをストリップするのに適したストリップガスは、（ｉ）酸素、及び（ｉｉ）酸素活性ガス又は蒸気、例えば水蒸気、窒素ガス、又はフルオロカーボンガス、上に挙げられたもののいずれかを含むフルオロカーボンガスを有する。酸素活性ガスは、ストリップガスの酸素ラジカルの濃度を増加する。好適なストリップガスの配合は、約６：１〜約２００：１、より好ましくは、約１０：１〜約１２：１の体積流量比の酸素と窒素を含む。５リットルのプロセスチャンバ１２０に対して、適切なガス流速は、酸素の３０００〜３５００ｓｃｃｍ及び窒素の３００ｓｃｃｍを有する。１つの形態において、ストリップガスは、約１４００ワットの電力レベルで活性化され、約２トルの圧力で約１５秒間クリーニングチャンバ１２０へ導入された約３５００ｓｃｃｍのＯ２、約２００ｓｃｃｍのＮ２、及び任意のＨ２Ｏを有する。１つの形態において、ストリップガスにおける水蒸気の含有量は、適当なストリップ速度を得るために、混合された酸素と窒素のガスの含有量の体積に対して約２０％以下であるべきである。水蒸気の容積流量ＶＨ２０と酸素及び窒素の混合容積流量（ＶＯ２＋ＶＮ２）の好適な比は、約１：４〜約１：４０、より好ましくは、約１：１０である。残余のレジストが酸素のハードマスクを有するとき、好適なストリップガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、およびＨＦを含む、例えばハロゲン含有ガスのような、酸化物をストリップすることができるガスである。基板は、約１０秒間〜約１０００秒間、より好適には、約４５秒間ストリップガスに曝される。米国特許第５，５４５，２８９号（ここにレファレンスによって取り込まれる）に記載されるように、単一のストリッピングステップが行われるか、又は多重ストリッピングステップが行われる。
【００３１】
また、クリーニングチャンバは、基板から腐蝕性のエッチャント副産物７５を除去し、エッチングされた基板３０上に腐蝕性物質又は汚染物質が形成しないように、基板３０を不動態化するために用いられる。不動態化ガスは、Ｈ２Ｏ、ＮＨ３、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、Ｎ２、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、ＣＨ３Ｆの１つまたはそれ以上を含むことができる。１つの形態において、水素を含むガスまたは蒸気は、水素、水蒸気、アンモニア、メタノール、硫化水素、及びそれらの混合物を含む不動態化ガスとして働くことができる。他の形態では、不動態化ガスは、（ｉ）アンモニアと酸素、又は（ｉｉ）任意の酸素と窒素を有する水蒸気を含む。不動態化ガスがアンモニアと酸素を含むとき、アンモニアと酸素の体積流量比は、好ましくは、約１：１〜約１：５０であり、より好ましくは、約１：５〜約１：２０であり、最も好ましくは、約１：１０である。５リットルの容積チャンバに対して、好適なガス流量は３００ｓｃｃｍのＮＨ３と３０００ｓｃｃｍのＯ２を含む。代わりに、少なくとも約８０体積％のＨ２Ｏ、及び好ましくは約１００体積％のＨ２Ｏを含む不動態化ガスは、エッチャント副産物７５を不動態化するために用いることができる。１つの形態において、不動態化ガスは、約１４００ワットの電力レベルで活性化され、約２Ｔｏｒｒの圧力で約１５秒間クリーニングチャンバ１２０へ導入された約５００ｓｃｃｍのＨ２Ｏを有する。バブラーが用いられた場合、アルゴンかヘリウムのような不活性のキャリアガスは、水蒸気を真空チャンバヘ移送するためにバブラーを通過することができる。不動態化を増大するために、酸素、窒素、又は他の添加物を任意に加えることができる。この形態では、不動態化ガスは、少なくとも約２０体積％のＨ２Ｏを有する。酸素及び窒素の追加の効果は、水蒸気（ＶＨ２０）体積流量と酸素及び窒素（ＶＯ２＋ＶＮ２）の組合された体積流量の比に依存する。不動態化ガスとして使用される水蒸気ＶＨ２０の体積流量と酸素及び窒素（ＶＯ２＋ＶＮ２）の組合された体積流量の好ましい比は、少なくとも約１：２、より好ましくは、約１：２〜約２：１、そして最も好ましくは、約１：１である。ストリッピングプロセスと同様に、及び米国特許第５，５４５，２８９号に記載されているように、不動態化は、単一ステップ又はマルチステップのいずれかで行われる。１つの形態において、基板は、約１０秒〜約１００秒間、好ましくは、約４５秒間不動態化ガスに曝される。１つの形態において、マルチサイクル不動態化プロセス、例えば、３サイクルプロセスが腐蝕を防止するのに特に効果的であることが発見された。
【００３２】
比較的低い温度のストリップ及び比較的高い温度の不動態化を有するプロセスは、改善された残余のレジスト７０とエッチャント副産物７５の除去、及び改善された耐腐蝕性を提供する。耐腐蝕性の期間が延びることは、部分的に処理された基板が次の処理ステップを待つ間蓄積することができるので望ましいことである。従来の不動態化プロセスは、一般にこれらの耐腐蝕性の期間を延ばすことができない。さらに、低い温度のストリップと高い温度の不動態化は、側壁の堆積８０の硬化を減少し、それによって、プロセスのスループットを増加するつづくウエットな化学エッチングプロセスにおける堆積の除去を容易にする。
【００３３】
したがって、本発明の１つの形態において、基板３０は、クリーニンチャンバ内で、第１温度でストリップされ、第２の温度で不動態化される。このストリッピングステップと不動態化ステップは、如何なる順番で行なってもよいし、多くの中間処理を伴って、又多くの繰返し処理を伴って行ってもよい。図５に示されるように、１つの形態において、エッチングされた基板３０は、第１の温度に基板の温度を保ち、その後不動態化のために基板を第２の温度に加熱することによって、クリーニングチャンバ内でクリーニングされる。１つの形態において、支持体２１０の加熱源２２０は、ストリップ中基板を約１５０℃、より好ましくは約２０℃〜約１００℃、そして最も好ましくは約５０℃以下の第１の温度に保つ。その後、加熱は増加され、不動態化中基板を約１５０℃、より好ましくは２００℃、さらにより好ましくは約２００℃〜約３５０℃、そして最も好ましくは約２５０℃以上の第２の温度に保つ。
【００３４】
基板の製造効率を増加するために、図５の発明のクリーニングプロセスのスループットが増大される。クリーニングプロセスのスループットによって、それはある時間に処理されることができる基板の数を意味する。クリーニングチャンバ１２０の支持体２１０にある加熱源２２０は、基板３０の処理に悪影響を与えることなく、第１の温度から第２の温度へ基板を加熱するのに必要な時間を最小にするために、充分強力であるべきである。１つの形態において、支持体にある加熱源２２０は、少なくとも１０℃／秒の割合で基板３０を加熱することが効果的である。また、スループットは、他の基板がクリーニングチャンバ１２０内でクリーニングされている間に、クリーニングされた基板３０の冷却を可能にするために、分離した冷却チャンバを設けることによって増加される。
【００３５】
スループットをさらに向上するのに有用なクリーニングプロセスの他の形態が図６に示され、そこで、クリーニングチャンバが基板３０をクリーニングするために提供される。例えば、第１のクリーニングチャンバが所望のストリップ温度に保たれ、第２のクリーニングチャンバが所望の不動態化温度に保たれる。温度の異なる２つのクリーニングチャンバを備えることによって、第１の温度から第２の温度へチャンバ内で基板を加熱するステップが除かれ、それによって、基板に対する処理時間を減少することができる。また、１つの基板をストリップしている間に他の基板を不動態化することができるので、クリーニングプロセスのスループットはさらに減少される。
【００３６】
図７に示されるように、プロセススループット及びストリップ性を向上するために、クリーニングチャンバ１２０の他の形態が開発された。図７のクリーニングチャンバ１２０は、基板３０の上部を直接加熱するために配置されたヒータ３２０を有する。例えば、ヒータ３２０は、図示されるように基板３０上に直接配置されるか、基板の周りに（図示せず）配置されてもよい。１つの形態において、ヒータ３２０は、基板３０の上面を加熱するために、クリーングチャンバ１２０内、またはクリーニングチャンバ上に配置することができる１つまたはそれ以上のランプモジュールに、１つまたはそれ以上の赤外線ランプを有する。１つの形態において、加熱源２２０は、少なくとも５０℃／秒、より好ましくは、少なくとも１００℃／秒の割合で基板３０の上面を加熱することができる。図７に示される形態では、支持体２１０は、冷却された基体３３０を有する。例えば、基体３３０には、チャネル３３５が設けられ、それを通して、熱交換器から熱の移送流体が基体３３０の温度及び支持体２１０上の基板３０の温度を冷却するために通される。１つの形態では、基体３３０は、少なくとも約５０℃／秒、より好ましくは、少なくとも約１００℃／秒の割合で基板３０を冷却することができる。代わりに、基板３０の温度を制御するために、例えばヘリウムのような冷却ガスが保たれる溝を静電チャックに設けることができる。
【００３７】
図８に示すように、エッチングされた基板３０は、冷却のために図７のクリーニングチャンバ１２０へ移送される。ヒータ３２０は、基板をストリップするために、基板を、例えば約１５０℃、より好ましくは約２０℃〜約１００℃、最も好ましくは約５０℃以下の第１の温度に加熱し、維持するように第１のレベルで動作される。その後、ヒータは、基板を不動態化するために、基板を、例えば約１５０℃、より好ましくは約２００℃、さらに好ましくは約２００℃〜約３５０℃、最も好ましくは約２５０℃以上の第２の温度に加熱し、維持するように第２のレベルで動作される。不動態化に続いて、基体３３０は、クリーニングチャンバ１２０において基板１２０のさらなる処理または蓄積のために約７０℃の温度に基板を冷却するために用いられる。代わりに、分離した冷却チャンバを備えることもできる。
【００３８】
図７のクリーニングチャンバは、基板３０の上部を急速に加熱し、さらに基板を急速に冷却することができる。したがって、異なる温度で基板をストリップし、不動体化するために、単一チャンバを用いることができ、従来技術に比してスループットを向上する。この予測されない結果は、図７に示されたクリーニングチャンバにおけるヒータ３２０と基体３３０の配列によると考えられる。クリーニングチャンバ１２０における冷却期間は、従来の冷却チャンバにおける冷却期間以下である。これは、基体３３０の急速な冷却能力、及び組合された上面加熱と底部冷却の協働温度効果によると考えられる。基板３０が下から加熱されるとき、基板３０の上部を所望の温度に効率的に加熱するために、基板の底部は、所望の処理温度より高い温度でなければならない。反対に、図７に示されるように、基板が上方から加熱される場合、上面は底面より高い温度である。したがって、上面が所望の温度に達すると、基板３０上のヒータ３２０で加熱される基板３０から消散される熱は殆どない。この効果は、処理中に基板３０の底部を冷却することによって増加され、それにより、基板の上部から基板の底部への大きな温度傾斜を有するウエハを処理することができる。
【００３９】
本発明は、その好適な実施の形態に関してかなり詳細に説明したけれども、他の実施の形態も可能である。例えば、ストリップと不動体化のステップの順序は逆であってもよいし、または、上部の加熱及び底部の冷却を伴うマルチクリーングチャンバが図６のプロセスと同様であるが、冷却チャンバが除かれたプロセスを順次行うようにすることもできる。他の同様の変更が本発明の範囲から逸脱することなく行われることができる。従って、請求項はここに含まれる好適な実施の形態の説明に限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
基板上に金属含有層を有する基板の概略横断面図である。
【図１Ｂ】
エッチングに続く図１Ａの基板の断面図である。
【図２】
エッチングチャンバとクリーニングチャンバを有するマルチチャンバ装置の平面図である。
【図３】
エッチングチャンバの概略横断面図である。
【図４】
クリーニングチャンバの概略横断面図である。
【図５】
基板のクリーニングプロセスを示すフローチャートである。
【図６】
基板のクリーニングプロセスの他の形態を示すフローチャートである。
【図７】
クリーニングチャンバの他の形態の概略横断面図である。
【図８】
基板のクリーニングプロセスの他の形態を示すフローチャートである。
【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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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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2004514272.tif 000040
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