(57)【要約】      （修正有）【課題】金属エッチングと、残存フォトレジスト及び残留側壁パッシベーションの剥離のための改良された技術を提供する。【解決手段】単一のエッチングチャンバ内で、金属エッチングと、エッチングマスク剥離と、残留側壁パッシベーションの除去とを実行する方法。ウエハは、エッチングチャンバ内に配置される。ウエハ上で、金属エッチングが実行される。酸素とアルゴンとの混合物等の剥離ガスが、エッチングチャンバに提供され、酸素プラズマを形成するために励起される。酸素プラズマは、エッチングマスクをウエハから剥離させ、残留側壁パッシベーションを除去する。酸素プラズマは、更に、エッチングチャンバをクリーニングする。【選択図】図３
2012023385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るステップであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成されるステップと、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断するステップと、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成するステップと、
前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、残留側壁パッシベーションの一部を除去するステップと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、更に、
前記エッチングチャンバ内において、前記基板に、前記エッチャントガスからの前記プラズマを静電気的に引き付けるステップと、
前記エッチングチャンバ内において、前記基板に、前記エッチングマスク剥離ガスからの前記プラズマを静電気的に引き付けるステップと、を備える方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、
前記エッチングチャンバは、金属エッチングチャンバである、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記残留側壁パッシベーションの一部を除去する前記ステップは、更に、前記エッチングチャンバの壁から残留物を除去する、方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、
前記エッチングマスク剥離ガスは酸素を含む、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、更に、
ロードロック内に前記基板を配置するステップと、
前記エッチングチャンバ内に前記基板を配置するために、前記ロードロックから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、更に、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出した後、腐食パッシベーションチャンバに前記基板を配置するステップと、
ウエハを非プラズマ高温水蒸気に晒すステップと、を備える方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、更に、
前記腐食パッシベーションチャンバから冷却ステーションに前記基板を搬送するステップと、
前記冷却ステーションにおいて前記基板を冷却するステップと、
前記冷却ステーションから前記ロードロックへ前記基板を搬送するステップと、を備える方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び前記剥離ステップの間、圧力を１乃至８０ミリトールに維持するステップを備える、方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び前記剥離ステップの間、前記基板を１０℃乃至１００℃の温度に維持するステップを備える、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、
前記エッチャントガスからの前記プラズマを静電気的に引き付ける前記ステップは、前記基板を支持するチャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけるステップを含み、
前記エッチングマスク剥離ガスからの前記プラズマを静電気的に引き付ける前記ステップは、前記基板を支持する前記チャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけるステップを含む、方法。
【請求項１２】
請求項４記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び前記剥離ステップの間、圧力を１乃至８０ミリトールに維持するステップを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び剥離ステップの間、前記基板を１０℃乃至１００℃の温度に維持するステップを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、
前記エッチャントガスからの前記プラズマを静電気的に引き付ける前記ステップは、前記基板を支持するチャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけるステップを含み、
前記エッチングマスク剥離ガスからの前記プラズマを静電気的に引き付ける前記ステップは、前記基板を支持する前記チャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけるステップを含む、方法。
【請求項１５】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るステップであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して前記基板上に残留側壁パッシベーションが形成されるステップと、
前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、側壁パッシベーションの一部を除去するステップと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項１６】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする装置であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記装置は、
エッチングチャンバに前記基板を配置する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成する手段と、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去る手段であって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成される手段と、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成する手段と、
前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、残留側壁パッシベーションの一部を除去する手段と、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出す手段と、を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造に関する。特に、本発明は、金属エッチングと、残存フォトレジスト及び残留側壁パッシベーションの剥離のための改良された技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム結線を使用する半導体デバイス等、特定のタイプの半導体デバイスの製造においては、アルミニウム又はチタニウム等の金属層が、金属エッチングデバイス内でエッチングされ、残留側壁パッシベーション及び残存フォトレジストが残る。
【０００３】
説明を容易にするために、図１では、従来技術のエッチングツール１０の説明図を示しており、これは、ロードロック１２と、金属エッチングチャンバ１４と、剥離チャンバ１６と、冷却ステーション１８とを備える。
【０００４】
エッチングマスク（フォトレジストマスク又はハードマスク）の下に配置された金属層を有する半導体ウエハは、ロードロック１２に配置され、これにより、エッチングツール１０内の負圧を維持しながら、半導体ウエハをエッチングツール１０に入れることができる。この例において、エッチングマスクは、フォトレジストマスクである。ロードロック１２から、ウエハは、金属エッチング専用の金属エッチングチャンバ１４に搬送される。反応イオンエッチングチャンバ等のこうしたエッチングチャンバは、通常、エッチングできるようにプラズマを生成する。エッチングチャンバ１４は、例えば、金属エッチング中にエッチャントガスとしてＣｌ2及びＢＣｌ3（三塩化ホウ素）を使用する。Ｎ2又はＣＨＦ3等の添加物を、エッチングの性質に応じて追加することができる。
【０００５】
一部の従来技術の反応イオン金属エッチングチャンバ１４では、ウエハに近接する電極にバイアスを加え、ウエハ全体で電位を形成し、プラズマをウエハに静電気的に引き付け、エッチングを強化する。こうしたエッチングチャンバは、更に、１乃至２０ミリトール（ｍＴ）程度の内圧を有する傾向がある。プラズマは、エッチングマスクによって保護されていない金属層の一部をエッチングして取り去り、金属結線が形成される。このエッチング工程では、再堆積エッチング生成物により、残留側壁パッシベーションが形成される。
【０００６】
半導体ウエハは、次いで、エッチングチャンバ１４から剥離チャンバ１６に搬送される。剥離チャンバ１６は、下流プラズマデバイスにすることが可能であり、ウエハから離れた位置でプラズマを生成し、半導体ウエハをプラズマにより生成されたイオンに晒す。剥離チャンバ１６は、更に、１トール程度の圧力で動作する傾向にあり、これは、一般に、金属エッチングチャンバ内の圧力よりも大幅に高い。剥離チャンバ１６は、フォトレジストマスクを除去する。従来技術において、一部の剥離チャンバは、更に、腐食保護を提供するために、ウエハを水蒸気プラズマに晒すことで、腐食パッシベーションを提供する。
【０００７】
図２は、基板を形成する半導体ウエハ２２の一部の側面図で、アルミニウム層がエッチングされアルミニウム結線２３が形成されており、更に、この半導体ウエハ２２にはエッチングマスク剥離及び腐食パッシベーションが施されている。再堆積エッチング金属残留物は、アルミニウム結線２３とフォトレジストマスクの側面に堆積し、残留側壁パッシベーション２５を形成している。アルミニウム結線に関して、残留側壁パッシベーションは、再堆積エッチング残留物により形成される場合があり、これは塩化物又はフッ化物の形態のアルミニウムである可能性がある。アルミニウム残留物が酸素に晒される時、酸化アルミニウムが形成され、これは、従来の剥離チャンバでは除去が困難な傾向にある。フォトレジストマスクが剥離された後、フォトレジストマスクに隣接する残留側壁パッシベーション２５の一部は残存する場合があり、「コウモリの耳」２６が形成される。他の工程において、「コウモリの耳」は非常に薄く、倒れかかり、「ベール」を形成する場合がある。
【０００８】
残留側壁パッシベーション２５は、大部分がアルミニウム又はチタニウム等の無機材料で構成されており、多くの場合、剥離チャンバ１６では残留側壁パッシベーション２５を除去することができない。
【０００９】
半導体ウエハ２２は、次に、剥離チャンバ１６から冷却ステーション１８に搬送され、ここで半導体ウエハ２２は冷却される。半導体ウエハ２２は、次に、冷却ステーション１８から、再びロードロック１２に搬送され、エッチングツール１０内の負圧を維持しながら、半導体ウエハ２２をエッチングツール１０から取り出せるようになる。半導体ウエハ２２は、エッチングツール１０から湿式化学剤槽２０へ搬送することが可能であり、残留側壁パッシベーション２５の一部を除去するために、ここでウエハを侵襲性化学物質に晒すことが可能である。ＥＫＣ２６５及びＡＣＴ９３５は、残留側壁パッシベーションを剥離させるために湿式化学剤槽において使用される化学物質の例である。
【００１０】
湿式化学剤槽は、維持する費用が高くなる傾向にある。消費される化学物質及び取り扱いにおける環境への配慮と、化学物質の処分とにより、化学槽のコストは更に増加する。除去される残留物の量が増加すると、消費される化学物質の量も増加する。
【００１１】
カリフォルニア州フレモント所在のＬＡＭリサーチ社のＴＣＰ（商標）９６００ＰＴＸ  Ｍｅｔａｌ  Ｅｔｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍ等の現在のエッチングツールでは、二つの誘導結合プラズマエッチングチャンバを二つのマイクロ波剥離チャンバと組み合わせる。各エッチングチャンバはプラズマソースを必要とし、各剥離チャンバもプラズマソースを必要とするため、これにより、エッチングツールのコストと複雑性は増加する。ＴＣＰ（商標）９６００ＰＴＸ  Ｍｅｔａｌ  Ｅｔｃｈ  Ｓｙｓｔｅｍでは、剥離チャンバにおいて、酸素窒素剥離のための６０秒間の剥離工程と、３０秒間の水蒸気プラズマ腐食パッシベーションとを行い、剥離チャンバ内の合計工程時間を９０秒間とすることが推奨されている。
【００１２】
従来技術のエッチングツール及び湿式化学剤槽における工程時間は、エッチングチャンバでのエッチング時間と、剥離チャンバでのエッチングマスク剥離時間と、剥離チャンバでの腐食パッシベーション時間と、エッチングチャンバ及び剥離チャンバ間の搬送時間と、湿式化学剤槽での残留側壁パッシベーション除去の時間との合計が含まれる。二つのエッチングチャンバ及び二つのストリップチャンバ間の搬送時間は、処理時間を増加させる。従来技術において、湿式化学剤槽での残留側壁パッシベーション除去の時間は、約２０分間になる場合がある。
【００１３】
ＢＣＬ3は酸素と反応して、エッチングチャンバを汚染する不揮発性残留物を形成するため、通常は、ＢＣＬ3を使用するエッチングチャンバには酸素を入れないことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平８−２１３３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記の観点から、残留側壁パッシベーションの改良された除去を提供することが望ましい。更に、費用の少ないエッチングルールを提供することが望ましい。更に、エッチングツールのスループットを増加させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、一実施形態において、エッチングツールのエッチングチャンバにおいて、金属層をエッチングし、有機材料のエッチングマスクを剥離させ、残留側壁パッシベーションを除去する方法に関する。エッチングマスクの剥離及び側壁パッシベーションの除去は、エッチングチャンバ内の酸素プラズマ又はその他の剥離プラズマによって、エッチングチャンバ内で達成される。このエッチングチャンバは、エッチングマスクの剥離と残留側壁パッシベーションの除去との両方を約３０秒間で行うことが可能な場合がある。腐食パッシベーションは、高温度環境においてウエハを水蒸気に晒す腐食パッシベーションチャンバ内で提供される。
【００１７】
本発明は、第二の実施形態において、基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的に通じてエッチングする方法に関し、前記金属含有層の一部はエッチングマスクの下に配置され、前記金属含有層の一部はエッチングマスクの下に配置されず、エッチングチャンバ内に基板を配置することと、エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させることと、エッチングチャンバ内のガスからプラズマを生成することと、エッチングマスクの下に配置されていない金属含有層をエッチングで取り去ること及び残留側壁パッシベーションを形成することと、エッチャントガスの流入を中断することと、エッチングマスク剥離ガスをエッチングチャンバに流入させることと、エッチングチャンバ内のエッチングマスク剥離ガスからプラズマを形成することと、エッチングマスクを剥離させ取り去ること及び基板がエッチングチャンバ内にある間にある程度の残留側壁パッシベーションを除去することと、エッチングチャンバから基板を取り出すことと、のステップを含む。
【００１８】
本発明の前記その他の特徴は、本発明の詳細な説明において、図との関連において、更に詳しく説明されよう。
本発明は、同様の参照番号が類似の要素を示す添付図面の各図において、例示的且つ非限定的に示される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のエッチングツールを示す説明図である。
【図２】半導体ウエハの一部を示す断面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態の説明図である。
【図４Ａ】本発明の好適な実施形態において使用する工程を示すフローチャートである。
【図４Ｂ】本発明の好適な実施形態において使用する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に例示したくつかの好適な実施形態に基づき、本発明を詳細に説明する。以下の説明において、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について述べる。しかしながら、当業者に明らかなように、本発明は、こうした具体的な詳細の一部又は全部がなくとも実施することができる。また、本発明がいたずらに不明瞭になるのを避けるために、周知の工程ステップ及び／又は構造については説明していない。
【００２１】
説明を容易にするために、図３では、本発明のエッチングツールの説明図を示しており、これは、ロードロック３２と、エッチングチャンバ３４と、腐食パッシベーションチャンバ３６と、冷却ステーション３８とを備える。図４Ａ及び４Ｂは、下で説明する工程のフローチャートを示す。
【００２２】
エッチングツール３０の動作において、基板４４は、ロードロック３２に配置され、これにより、エッチングツール３０内の負圧を維持しながら、半導体ウエハをエッチングツール３０に入れることができる（ステップ４０２）。図３に示す例において、基板４４は、金属含有層４５が付いた半導体ウエハであり、金属含有層の一部はエッチングマスク４６の下に配置されている。ロードロック３２から、ウエハは、金属エッチングチャンバ３４に搬送される（ステップ４０４）。好適な実施形態において、エッチングチャンバ３４は、反応イオンチャンバである。本発明の他の実施形態において、エッチングチャンバ３４は、プラズマ生成デバイスを有する他のタイプのエッチングチャンバを使用することができる。好適な実施形態において、エッチングチャンバ内の圧力は、１乃至８０ミリトールに維持される。更に好ましくは、エッチングチャンバ内の圧力は、１乃至４０ミリトールに維持される。最も好ましくは、エッチングチャンバ内の圧力は、５乃至２０ミリトールに維持される。これは、多くの従来技術の剥離チャンバにおいて維持される圧力よりも低い圧力である。
【００２３】
エッチングチャンバ３４のエッチングサイクル中には、エッチャントガスをエッチングチャンバ３４内に流入させる（ステップ４０６）。本発明の好適な実施形態において、エッチャントガスは、Ｃｌ2及びＢＣｌ3（三塩化ホウ素）を含む。他の実施形態において、Ｎ2又はＣＨＦ3等の添加物を、エッチングの性質に応じて追加することができる。エッチャントガスの量は、従来技術において知られている。
【００２４】
電力は、高周波電力として、エッチャントガスに供給され、プラズマを生成するためにエッチャントガスに誘導結合される（ステップ４０８）。好適な実施形態において、エッチャントガスに供給される電力は、３００乃至３，０００ワットである。更に好ましくは、エッチャントガスに供給される電力は、３００乃至１，５００ワットである。最も好ましくは、エッチャントガスに供給される電力は、６００乃至１，０００ワットである。他の実施形態では、エッチャントガスをプラズマに変換するために、マイクロ波電力又は静電結合等、他の方法を使用する。
【００２５】
基盤を支持するチャックにバイアス電圧を加え、ウエハ全体で電位を生じさせ、これにより、エッチャントガスから生成されたプラズマをウエハに静電気的に引き付ける（ステップ４１０）。好適な実施形態において、バイアス電圧は、−１０乃至−１，０００ボルトである。更に好ましくは、バイアス電圧は、−２５乃至−６００ボルトである。最も好ましくは、バイアス電圧は、−５０乃至−４００ボルトである。バイアス電圧は様々な要素に応じて変化するため、バイアス電力を測定する方が容易である。本発明の好適な実施形態において、バイアス電力は、１０乃至８００ワットである。更に好ましくは、バイアス電力は、２５乃至５００ワットである。最も好ましくは、バイアス電力は、５０乃至２５０ワットである。
【００２６】
ウエハ温度は、１０乃至１００℃に維持される（ステップ４１２）。更に好ましくは、ウエハは、２０乃至８０℃の温度に維持される。最も好ましくは、ウエハは、４０乃至６０℃の温度に維持される。
【００２７】
エッチャントガスからのプラズマは、ウエハの表面に衝突し、エッチングマスクの下になっていない金属含有層の一部をエッチングして取り去る（ステップ４１４）。金属含有層のエッチングされた部分から出た残留物の一部は、金属含有層上に再堆積し、残留側壁パッシベーションを形成する。加えて、炭素ベースの残留物及びその他の残留物といったエッチャントガスからの残留物は、有機物の性質を有し、エッチングチャンバ３４の壁に堆積する。金属含有層が十分にエッチングされた後、エッチャントガスの流入が中断され（ステップ４１６）、エッチングは停止され、エッチングサイクルは完了する。
【００２８】
次に、剥離サイクルが開始される。剥離ステップ中、エッチングマスク剥離ガスが、次にエッチングチャンバ３４に導入される（ステップ４１８）。本発明の好適な実施形態において、剥離ガスは、０乃至１００％のアルゴン及び０乃至１００％の酸素を含む。更に好ましくは、剥離ガスは、０乃至５０％のアルゴン及び５０乃至１００％の酸素を含む。最も好ましくは、剥離ガスは、０乃至１０％のアルゴン及び９０乃至１００％の酸素を含み、例えば、５％のアルゴン及び９５％の酸素である。他の実施形態において、剥離ガスは、酸素と、アルゴンと、四フッ化炭素と、ヘリウムと、キセノンと、六フッ化硫黄と、窒素と、水素と、ネオンとを、別個に含むことが可能であり、或いはこれらの混合物を含むことが可能である。好ましくは、剥離ガスの混合物は、約７０乃至８０％のヘリウムと約２０乃至３０％の酸素とにすることが可能であり、或いは窒素と水素とにすることが可能である。
【００２９】
好適な実施形態においては、電力は、高周波電力として、剥離ガスに供給され、エッチングチャンバにおいて剥離ガスからプラズマを生成するために誘導結合される。（ステップ４２０）高周波電力は、酸素を励起及びイオン化し、酸素を酸素プラズマに変換する。好適な実施形態において、剥離ガスに供給される電力は、３００乃至３，０００ワットである。更に好ましくは、剥離ガスに供給される電力は、３００乃至１，５００ワットである。最も好ましくは、剥離ガスに供給される電力は、６００乃至１，０００ワットである。本発明の好適な実施形態において、エッチャントガスに投入する電気量は、剥離ガスに投入する電気量と同じであり、複雑性の少ない手順が提供される。しかしながら、他の好適な実施形態においては、エッチャントガスに投入する電気量は、剥離ガスに投入する電気量とは異なる。
【００３０】
基板を支持するチャックにバイアス電圧を加え、これにより、剥離ガスから生成されたプラズマをウエハに静電気的に引き付ける（ステップ４２２）。好適な実施形態において、バイアス電圧は、−１０乃至−１，０００ボルトである。更に好ましくは、バイアス電圧は、−１００乃至−８００ボルトである。最も好ましくは、バイアス電圧は、−２００乃至−６００ボルトである。バイアス電圧は様々な要素に応じて変化するため、バイアス電力を測定する方が容易である。本発明の好適な実施形態において、バイアス電力は、５０乃至１，５００ワットである。更に好ましくは、バイアス電力は、１００乃至１，０００ワットである。最も好ましくは、バイアス電力は、５００乃至８００ワットである。本発明の好適な実施形態において、エッチング中に使用されるバイアス電圧及びバイアス電力は、剥離中に使用されるバイアス電圧及びバイアス電力とは異なる。しかしながら、他の好適な実施形態において、エッチング中に使用されるバイアス電圧及びバイアス電力は、剥離中に使用されるバイアス電圧及びバイアス電力と同じである。
【００３１】
剥離中、ウエハ温度は、１０乃至１００℃の好ましい温度に維持される（ステップ４２４）。更に好ましくは、ウエハは、２０乃至８０℃の温度に維持される。最も好ましくは、ウエハは、４０乃至６０℃の温度に維持される。本発明の好適な実施形態において、エッチング中のウエハ温度は、剥離中のウエハ温度とほぼ等しい温度に維持され、複雑性の少ない手順が提供される。しかしながら、他の実施形態において、エッチング中、エッチング中のウエハ温度は、剥離中のウエハ温度とは異なる。
【００３２】
剥離ガスによって生成されたプラズマは、この例においてはフォトレジストマスクであるエッチングマスク（ステップ４２６）と、ほとんど又はすべての残留側壁パッシベーション（ステップ４２８）とを剥離させ取り去る。エッチングチャンバのプラズマソースにより生成された励起酸素ラジカルは、有機フォトレジスト層の剥離において主要なコンポーネントとなる。酸素プラズマは、炭素ベースの残留物をエッチングチャンバ３４の壁から取り除くことが分かっている（ステップ４３０）。その結果、エッチングチャンバ３４内のウエハからフォトレジストを剥離させる間に、エッチングチャンバ３４はエッチングチャンバ自体をクリーニングする。このクリーニングにより、追加のクリーニングを行う必要性が減少する。剥離ガスの流入は、その後、中断される（ステップ４３２）。
【００３３】
次に、ウエハは、エッチングチャンバ３４から（ステップ４３４）、腐食パッシベーションチャンバ３６へ搬送される（ステップ４３６）。腐食パッシベーションチャンバ３６は、腐食保護を設けるために高温の非プラズマ水蒸気にウエハを晒すことで腐食パッシベーションを提供する（ステップ４３８）。本発明の一態様は、プラズマソースを使用することなく、腐食パッシベーションを提供する。高温の非プラズマ水蒸気は、下流プラズマソースからの水蒸気プラズマを利用した腐食パッシベーションとほぼ同じスループットで、腐食パッシベーションを提供することが分かっている。腐食パッシベーションチャンバ３６の水蒸気は、塩素残留物と共にＨＣｌを形成する。高温によりＨＣｌを放逐し、塩素がアルミニウムと反応する前にアルミニウム表面から塩素を除去することにより、腐食パッシベーションが提供される。他の実施形態では、水蒸気プラズマを使用する腐食パッシベーションチャンバを使用することができる。
【００３４】
ウエハは、次に、腐食パッシベーションチャンバ３６から、冷却ステーション３８へ搬送され（ステップ４４０）、ここで半導体ウエハは冷却される（ステップ４４２）。半導体ウエハは、次に、冷却ステーション３８から、ロードロック３２へ戻り（ステップ４４４）、エッチングツール３０内の負圧を維持しながら、エッチングルール３０から半導体ウエハを取り出すことができるようになる。半導体ウエハは、その後、エッチングツール３０のロードロック３２から（ステップ４４６）、湿式化学剤槽へ搬送され（ステップ４４８）、ここでウエハは侵襲性化学物質に晒され、残りの残留側壁パッシベーションが除去される。ＥＫＣ２６５及びＡＣＴ９３５は、残留側壁パッシベーションを剥離させるために湿式化学剤槽において使用される化学物質の例である。ほとんど又はすべての残留側壁パッシベーションはエッチングチャンバにおいて除去されるため、ウエハを化学剤槽に入れておく時間は、従来技術よりも大幅に短縮することになる。ウエハは、その後、湿式槽から取り出され（ステップ４５０）、更に処理が施され、デバイスが完成する。
【００３５】
本発明の好適な実施形態におけるエッチングツール及び湿式化学剤槽での処理時間は、エッチングチャンバでのエッチング時間と、エッチングチャンバでのエッチングマスク剥離及び残留側壁パッシベーション除去時間と、腐食パッシベーションチャンバでの腐食パッシベーション時間と、エッチングチャンバ及び腐食パッシベーションチャンバ間での搬送時間と、湿式化学剤槽での時間との合計を含む。エッチングチャンバを使用した好適な実施形態でのエッチングマスク剥離時間は、従来技術の剥離チャンバでのエッチングマスク剥離時間よりも短くなる傾向にある。好適な実施形態のエッチングチャンバでの残留側壁パッシベーション時間は、通常、従来技術の湿式化学剤槽での残留側壁パッシベーションよりも大幅に短い。例えば、好適な実施形態のエッチングチャンバでの残留側壁パッシベーション除去時間は、３０秒乃至１分程度にすることが可能であり、一方、従来技術の湿式化学剤槽での残留側壁パッシベーションは、２０分程度かかる場合がある。エッチングチャンバが残留側壁パッシベーションの剥離に使用されるため、好適な実施形態の湿式化学剤槽での時間は、従来技術の湿式化学剤槽での時間よりも大幅に短くなる。例えば、好適な実施形態において、湿式化学剤槽での時間は、５乃至１０分程度にすることが可能であり、一方、従来技術の湿式化学剤槽での時間は、２０分程度になる場合がある。こうした湿式化学剤槽で短縮される時間は、スループットを増やすだけでなく、ウエハ当たりの消費化学物質の量も減少するため、化学物質の補給頻度を減らすこと、或いは槽のサイズを小さくすることが可能となる。好適な実施形態の腐食パッシベーションでの腐食パッシベーション時間は、従来技術の剥離チャンバでの腐食パッシベーション時間と同程度の長さにすることができる。
【００３６】
本発明の好適な実施形態において、各エッチングツールシステム３０は、単一のロードロックと、単一の腐食パッシベーションチャンバと、単一の冷却ステーションと、少なくとも三つのエッチングツールチャンバとを備える。本発明の別の実施形態において、エッチングマスク剥離中には、純酸素が使用される。加えて、単一のガスの使用により、更に簡単な工程にすることが可能である。他の実施形態においては、他の添加物をアルゴンの代わりに使用することができる。
【００３７】
他の実施形態において、エッチングツールは、ロードロックと、エッチングチャンバと、冷却ステーションとを備え、腐食パッシベーションチャンバを備えない。本発明の別の実施形態において、湿式化学剤槽は使用されず、残留側壁パッシベーションの除去は、すべてエッチングチャンバ内で行われる。湿式化学剤槽の排除により、望ましいドライ工程が提供され、有害で、時間がかかり、高価である湿式槽の必要性が排除される。
【００３８】
以上、いくつかの好適な実施形態の観点から本発明を説明してきたが、本発明の範囲に入る変形例、置換例、及び均等物が存在する。また、本発明の方法及び装置を実施する多くの代替方法が存在することにも留意されたい。従って、前記特許請求の範囲は、本発明の本来の趣旨及び範囲に入るすべての変形例、置換例、及び均等物を含むものとして解釈されるべきである。
【図１】
2012023385.tif 000003
【図２】
2012023385.tif 000004
【図３】
2012023385.tif 000005
【図４Ａ】
2012023385.tif 000006
【図４Ｂ】
2012023385.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
第１のサイクルと、
第２のサイクルと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備え、
前記第１のサイクルは、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るステップであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成されるステップと、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断するステップと、を備え、
前記第２のサイクルは、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成するステップと、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の前記部分の前記再堆積した一部から形成される残留側壁パッシベーションを除去するステップであって、前記エッチングマスクの剥離と前記残留側壁パッシベーションの除去とは、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスク剥離ガスによって生成されたプラズマを使用して同時に行われる、ステップと、
前記エッチングチャンバへの前記エッチングマスク剥離ガスの前記流入を中断するステップと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える、方法。
【請求項２】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
第１のサイクルと、
第２のサイクルと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備え、
前記第１のサイクルは、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るステップであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成されるステップと、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断するステップと、を備え、
前記第２のサイクルは、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させるステップと、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成するステップと、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の前記部分の前記再堆積した一部から形成される残留側壁パッシベーションを除去するステップであって、前記エッチングマスクの剥離と前記残留側壁パッシベーションの除去とは、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスク剥離ガスによって生成されたプラズマを使用して同時に行われ、前記同時の剥離および除去の間、バイアス電圧が適用される、ステップと、
前記エッチングチャンバへの前記エッチングマスク剥離ガスの前記流入を中断するステップと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える、方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法であって、更に、
前記エッチングチャンバ内において、前記基板に、前記エッチャントガスからの前記プラズマを静電気的に引き付けるステップを備える方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
前記エッチャントガスからの前記プラズマを静電気的に引き付ける前記ステップは、前記基板を支持するチャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけるステップを含む、方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法であって、
前記剥離および除去の間に適用される前記バイアス電圧は、前記基板を支持するチャックに、−１０乃至−１，０００ボルトのバイアス電力でバイアスをかけることによって適用される、方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法であって、
前記エッチングチャンバは、金属エッチングチャンバである、方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の方法であって、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記残留側壁パッシベーションの一部を除去する前記ステップは、更に、前記エッチングチャンバの壁から残留物を除去する、方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の方法であって、
前記エッチングマスク剥離ガスは酸素を含み、塩素を含まない、方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の方法であって、更に、
ロードロック内に前記基板を配置するステップと、
前記エッチングチャンバ内に前記基板を配置するために、前記ロードロックから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の方法であって、更に、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出した後、腐食パッシベーションチャンバに前記基板を配置するステップと、
ウエハを非プラズマ高温水蒸気に晒すステップと、を備える方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の方法であって、更に、
前記腐食パッシベーションチャンバから冷却ステーションに前記基板を搬送するステップと、
前記冷却ステーションにおいて前記基板を冷却するステップと、
前記冷却ステーションからロードロックへ前記基板を搬送するステップと、を備える方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び前記剥離ステップの間、圧力を１乃至８０ミリトールに維持するステップを備える、方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法であって、更に、
前記エッチングステップ及び前記剥離ステップの間、前記基板を１０℃乃至１００℃の温度に維持するステップを備える、方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の方法であって、
前記剥離させて取り去るステップは、前記基板に向けて酸素プラズマを加速させて、前記金属含有層の、再堆積して残留側壁パッシベーションを形成する部分を除去する工程を備える、方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載の方法であって、
前記剥離させて取り去るステップは、前記残留側壁パッシベーションの大部分を除去する、方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載の方法であって、
前記剥離させて取り去るステップは、前記残留側壁パッシベーションをすべて除去する、方法。
【請求項１７】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るサイクルであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して前記基板上に残留側壁パッシベーションが形成される第１のサイクルと、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の、再堆積して側壁パッシベーションを形成する部分の、一部を除去するサイクルであって、前記剥離および除去は、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、エッチングマスク剥離ガスから生成されたプラズマを使用して同時に行われる、第２のサイクルと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項１８】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする方法であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記方法は、
エッチングチャンバに前記基板を配置するステップと、
前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去るサイクルであって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して前記基板上に残留側壁パッシベーションが形成される第１のサイクルと、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の、再堆積して側壁パッシベーションを形成する部分の、一部を除去する第２のサイクルであって、前記剥離および除去は、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、エッチングマスク剥離ガスから生成されたプラズマを使用して同時に行われ、前記第２のサイクルの間、バイアス電圧が適用される、第２のサイクルと、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出すステップと、を備える方法。
【請求項１９】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする装置であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記装置は、
エッチングチャンバに前記基板を配置する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成する手段と、
前記エッチャントガスから生成された前記プラズマを使用して、前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去る手段であって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成される手段と、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成する手段と、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の、再堆積して残留側壁パッシベーションを形成する部分の、一部を除去する手段であって、前記剥離および除去は、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスク剥離ガスから生成されたプラズマを使用して同時に行われる、手段と、
前記エッチングチャンバへの前記エッチングマスク剥離ガスの前記流入を中断する手段と、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出す手段と、を備える装置。
【請求項２０】
基板上に配置された金属含有層を少なくとも部分的にエッチングする装置であって、
前記金属含有層の一部がエッチングマスクの下に配置される一方で、前記金属含有層の一部が前記エッチングマスクの下に配置されず、
前記装置は、
エッチングチャンバに前記基板を配置する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチャントガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内で前記エッチャントガスからプラズマを生成する手段と、
前記エッチャントガスから生成された前記プラズマを使用して、前記エッチングマスクの下に配置されていない前記金属含有層の一部をエッチングして取り去る手段であって、前記金属含有層の前記エッチングにより取り去られた部分の一部が、前記基板が前記エッチングチャンバ内にある間に、再堆積して残留側壁パッシベーションが形成される手段と、
前記エッチングチャンバへの前記エッチャントガスの前記流入を中断する手段と、
前記エッチングチャンバ内にエッチングマスク剥離ガスを流入させる手段と、
前記エッチングチャンバ内の前記エッチングマスク剥離ガスからプラズマを生成する手段と、
前記エッチングマスクを剥離させて取り去り、前記金属含有層の、再堆積して残留側壁パッシベーションを形成する部分の、一部を除去する手段であって、前記剥離および除去は、前記基板が同じ前記エッチングチャンバ内にある間に、前記エッチングマスク剥離ガスから生成されたプラズマを使用して同時に行われる、手段と、
前記剥離および除去が同時に行われる間、バイアス電圧を適用する手段と、
前記エッチングチャンバへの前記エッチングマスク剥離ガスの前記流入を中断する手段と、
前記エッチングチャンバから前記基板を取り出す手段と、を備える装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の装置であって、
前記エッチングマスク剥離ガスは酸素を含み、塩素を含まない、装置。
【外国語明細書】
2012023385000001.pdf
2012023385000002.pdf
2012023385000003.pdf
2012023385000004.pdf