DE69020200T2

DE69020200T2 - Verfahren zum Entfernen von Titannitrid.

Info

Publication number: DE69020200T2
Application number: DE69020200T
Authority: DE
Inventors: Francis Joseph Carney; George Francis Carney; James Howard Knapp
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: NXP USA Inc
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2010-03-13
Also published as: US4877482A; JP2903607B2; CA2002861A1; CA2002861C; EP0388749B1; JPH02305977A; MY105247A; DE69020200D1; KR100204199B1; EP0388749A1; KR900014637A

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zum Entfernen von Nitridbeschichtungen von Metalloberflächen, wobei ein gasförmiges Plasma verwendet wird, das eine reaktive Fluorverbindung umfaßt.
Metallwerkzeug- und Formoberflächen werden im allgemeinen zum besseren Schutz beschichtet, um die Abnutzungseigenschaften zu verbessern und um besser mit Materialien wechselzuwirken, die mit der Metalloberfläche in Berührung kommt. Metallwerkzeug- und Formoberflächen verwenden im allgemeinen Chrombeschichtungen aus diesen Gründen. Sobald jedoch die Chrombeschichtung beginnt, durchgescheuert zu werden, ist sie äußerst schwierig zu entfernen, so daß die Metallwerkzeug- und Formoberflächen erneut beschichtet werden müssen. Ein Verfahren zum Entfernen von Chrombeschichtungen ist das umgekehrte Galvanisieren. Jedoch zerstört dies häufig das darunter liegende Grundmetall, insbesondere, wenn das darunter liegende Grundmetall selbst Chrom enthält. Ein anderes Verfahren, das verwendet wird, um Chrombeschichtungen zu entfernen, ist nasses, chemisches Ätzen. Nasses, chemisches Ätzen ätzt häufig nicht gleichförmig und deshalb kann das Ätzen auch das darunter liegende Grundmetall beschädigen. Wenn das darunter liegende Grundmetall beschädigt ist, muß häufig die Metallwerkzeug- oder Formoberfläche überarbeitet werden oder wird unbrauchbar gemacht.
Eine andere allgemein verwendete Beschichtung bei Metallwerkzeugen und Formen ist Titannitrid. Zusätzlich dazu, die Abnützungseigenschaften zu verbessern und die Haltbarkeit von Metallwerkzeug oder Form zu erhöhen, hat Titannitrid eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit und ist ausgezeichnet in Verbindung mit Kunststoffen. Jedoch ist Titannitrid auch schwierig von Metallwerkzeug und Formoberflächen zu entfernen, ohne das darunter liegende Grundmetall zu beschädigen. Verschiedene Entfernungsverfahren schließen nasses, chemisches Ätzen ein, das den gleichen Schwierigkeiten wie bei Titannitrid begegnet, wie sie oben bei Chrom erörtert worden sind. Es werden auch Mittel zur Strahlentfernung verwendet. Dies wiederum ergibt eine ungleichförmige Entfernung des Titannitrids und eine mögliche Beschädigung des darunter liegenden Grundmetalls.
Die japanische Patentanmeldung JP 870028727 mit der Veröffentlichungsnummer JP 63196039 und am 15. August 1988 veröffentlicht lehrt ein Plasmaätzverfahren, das bei der Herstellung von Halbleitereinrichtungen zweckmäßig ist. Diese Anmeldung lehrt das Plasmaätzen durch ein Kontaktfenster hindurch, um einen Bereich der Aluminiummetallisierung freizulegen. Eine Titannitridschicht wird anfangs auf der Aluminiummetallisierung angeordnet und wird geätzt. Die Titannitridschicht wird plasmageätzt, indem eine geringe Menge an Schwefelfluorid-Reaktionsgas in einem Kohlenwasserstoff-Reaktionsgas eingeschlossen wird, das Fluoratome enthält, um es zum Plasmaätzen von dielektrischen Schichten zu verwenden. Dies ermöglicht, daß die Ätzgeschwindigkeit der Titannitridschicht scharf erhöht wird, ohne die Ätzgeschwindigkeit einer dielektrischen Schicht zu beeinträchtigen.
US-Patent 4,786,352, das am 22. November 1988 an David W. Benzing erteilt worden ist, lehrt eine Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen vor Ort von Innenoberflächen einer Verarbeitungskammer und/oder Werkzeugs oder von Substraten, die in der Kammer angeordnet sind. Dieses Patent behauptet, daß die Vorrichtung und das Verfahren äußerst wirksam beim Reinigen von Abscheidungen aus Siliciumdioxyd, Siliciumnitrid, organischen Verbindungen und anderen dielektrischen Verbindungen, sowie bei vielen Arten von Verunreinigungen ist. Das geoffenbarte Verfahren lehrt das Ätzen solcher Abscheidungen, wobei ein gasförmiges Plasma verwendet wird, das eine Fluorart enthält.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird geschaffen ein Verfahren zum Entfernen von Beschichtungen aus Titannitrid von Metallwerkzeug- und Formoberflächen, das die Schritte umfaßt:
Bereitstellen einer Metallwerkzeug- oder Formoberfläche, auf der eine Beschichtung aus Titannitrid angeordnet ist;
Reinigen der Beschichtung aus Titannitrid, die auf der Metallwerkzeug- oder Formoberfläche angeordnet ist;
Anordnen der genannten mit Titannitrid beschichteten Metallwerkzeug- oder Formoberfläche in einem Plasmareaktor;
Aussetzen der genannten mit Titannitrid beschichteten Metallwerkzeug- oder Formoberfläche einem gasförmigen Plasma, das eine reaktive Fluorart umfaßt, wodurch die Beschichtung aus Titannitrid vollständig entfernt wird, um die Metallwerkzeug- oder Formoberfläche freizulegen.

Beschreibung der Erfindung im einzelnen

Typischerweise ist es wünschenswert, Metallwerkzeug- und Formoberflächen mit Titannitrid zu beschichten, um das Grundmetall zu schützen, die Abnützeigenschaften zu verbessern und das Schmiervermögen zu erhöhen. Beschichtungen aus Titannitrid arbeiten äußerst gut bei Formplatten zur Verwendung beim Einschließen von Halbleitereinrichtungen sowie bei anderen Arten von Werkzeugen und Formen. Jedoch sind Beschichtungen aus Titannitrid äußerst schwierig von den Grundmetalloberflächen zu entfernen, ohne das darunter liegende Metall zu beschädigen, sobald die Nitridoberflächen begonnen haben, abgenutzt zu werden.
Um Beschichtungen aus Titannitrid von den Metallwerkzeugund Formoberflächen zu entfernen, ohne das darunter liegende Metall zu beschädigen, ist es wünschenswert, die Nitridbeschichtung zu reinigen. Eine Möglichkeit, mit der dies gemacht werden kann, schließt zuerst das Reinigen der Nitridbeschichtung mit Aceton ein, dem eine Reinigung mit Isopropylalkohol folgt. Die Nitridbeschichtung wird dann einer Reinigung mit Methanol unterzogen, die keine Reste auf der Nitridbeschichtung läßt. Schließlich wird die mit Nitrid beschichtete Metalloberfläche in einem Plasmareaktor angeordnet und einem gasförmigen Plasma ausgesetzt, das aus reinem Sauerstoff besteht. Man sollte beachten, daß Verunreinigungen auf der Nitridbeschichtung die Entfernung der Nitridbeschichtung selbst hindert.
Sobald die Beschichtung aus Titannitrid gereinigt worden ist, wird sie einem gasförmigen Plasma ausgesetzt, das reaktive Fluorarten umfaßt. Die reaktiven Fluorarten können aus einem oder mehreren der Gase abgeleitet werden, die CF&sub4;, CHF&sub3;, C&sub2;F&sub6;, SF&sub6;, und andere Fluor enthaltende Gase einschließen. Das gasförmige Plasma kann von einem ein einziges Fluor enthaltenden Gas, einer Mischung von Fluor enthaltenden Gasen oder einer Mischung von Fluor enthaltenden Gasen und kein Fluor enthaltenden Gasen abgeleitet werden. Es hat sich herausgestellt, daß das Verfahren zum Entfernen von Nitridbeschichtungen von Metallwerkzeug- und Formoberflächen am besten in einem Plasmareaktor arbeitete, der eine trommelförmige Kammer hat, in der der Kammerdruck im Bereich von 66,66 bis 666,61 Pa (0,5 bis 5,0 Torr) ist, die Kammertemperatur im Bereich von 313 bis 373 Kelvin (40 bis 100ºC) und die an den Plasmareaktor angelegte Leistung im Bereich von 100 bis 1000 Watt ist.
Ein spezielles Beispiel eines Verfahrens zum Entfernen von Beschichtungen aus Titannitrid von Metallwerkzeug- und Formoberflächen schließt das anfängliche Reinigen der Beschichtung aus Titannitrid in der oben geoffenbarten Weise ein. Sobald die Beschichtung aus Titannitrid gereinigt worden ist, wird die mit Titannitrid beschichtete Metallwerkzeugoder Formoberfläche in einem Plasmareaktor angeordnet, der eine trommelförmige Kammer hat, wie eine Tegal 965 Plasmaätzvorrichtung. Der Plasmadruck wird auf ungefähr 133,32 Pa (1,0 Torr) eingestellt, die Kammertemperatur ist ungefähr 353 Kelvin (80 ºC) und die an die Plasätzvorrichtung angelegte Leistung ist ungefähr 400 Watt. Das Gas, von dem das Plasma abgeleitet wird, ist eine Mischung, die 91,5% CF&sub4; und 8,5% O&sub2; umfaßt. Man sollte beachten, daß die Reaktionszeit von der Beschichtungsmenge mit Titannitrid abhängt, die auf der Metallwerkzeug- oder Formoberfläche abgesetzt ist. Das Plasma, das die reaktive Fluorart enthält, beschädigt die darunter liegende Metallwerkzeug- oder Formoberfläche nicht, wenn es innerhalb einer vernünftigen Zeitdauer nach der vollständigen Entfernung der Beschichtung aus Titannitrid entfernt wird.

Claims

1. Ein Verfahren zum Entfernen von Beschichtungen aus Titannitrid von Metallwerkzeug- und Formoberflächen, das die Schritte umfaßt:

Bereitstellen einer Metallwerkzeug- oder Formoberfläche, auf der eine Beschichtung aus Titannitrid angeordnet ist;

Reinigen der Beschichtung aus Titannitrid, die auf der Metallwerkzeug- oder Formoberfläche angeordnet ist;

Anordnen der genannten mit Titannitrid beschichteten Metallwerkzeug- oder Formoberfläche in einem Plasmareaktor;

Aussetzen der genannten mit Titannitrid beschichteten Metallwerkzeug- oder Formoberfläche einem gasförmigen Plasma, das eine reaktive Fluorart umfaßt, wodurch die Beschichtung aus Titannitrid vollständig entfernt wird, um die Metallwerkzeug- oder Formoberfläche freizulegen.

2. Das Verfahren des Anspruches 1, bei dem der Reinigungsschritt die Schritte umfaßt:

Reinigen der Nitridbeschichtung mit Aceton;

Reinigen der genannten Nitridbeschichtung mit Isopropylalkohol;

Reinigen der genannten Nitridbeschichtung mit Methanol; und

Aussetzen der genannten Nitridbeschichtung einem gasförmigen Plasma, das aus Sauerstoff besteht.

3. Das Verfahren des Anspruches 1 oder 2, bei dem der Aussetzungsschritt einschließt, die mit Nitrid beschichtete Metalloberfläche einer reaktiven Fluorart auszusetzen, die aus einem oder mehreren der Gase in der Gruppe abgeleitet ist, die umfaßt CF&sub4;, CHF&sub3;, C&sub2;F&sub6; und SF&sub6;.

4. Das Verfahren des Anspruches 1, 2 oder 3, bei dem der Schritt des Anordnens einschließt, Anordnen der mit Nitrid beschichteten Metalloberfläche in einem Plasmareaktor, der eine trommelförmige Kammer aufweist, wobei der Kammerdruck in dem Bereich von 66,66 bis 666,61 Pa (0,5 bis 5,0 Torr) ist, die Kammertemperatur in dem Bereich von 313 bis 373 Kelvin (40 bis 100 ºC) ist und die Leistung in dem Bereich von 100 bis 1000 Watt ist.

5. Das Verfahren des Anspruches 4, bei dem der Schritt des Anordnens einschließt, Anordnen der mit Nitrid beschichteten Metalloberfläche in einem Plasmareaktor, der eine trommelförmige Kammer aufweist, wobei der Kammerdruck ungefähr 133,32 Pa (1,0 Torr) ist, die Kammertemperatur ungefähr 353 Kelvin (80 ºC) ist und die Leistung ungefähr 400 Watt ist.