ES2233055T3 - Procedimientos para grabar una capa que contiene aluminio. - Google Patents
Procedimientos para grabar una capa que contiene aluminio.Info
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Abstract
Un procedimiento para el grabado de porciones seleccionadas de una capa que contiene aluminio de un apilamiento de capas, estando dicho apilamiento de capas dispuesto sobre un substrato, estando dicha capa que contiene aluminio dispuesta debajo de una máscara de fotoresist que tiene un esquema sobre la misma, el cual comprende: proporcionar una cámara de tratamiento con plasma; posicionar dicho substrato que tiene sobre él dicho apilamiento de capas, incluyendo dicha capa que contiene aluminio y dicha máscara de fotoresist, dentro de dicha cámara de tratamiento con plasma; hacer fluir una fuente gaseosa grabadora que comprende HCl, una fuente gaseosa que contiene cloro y una fuente gaseosa que contiene oxígeno, dentro de dicha cámara de tratamiento con plasma; en la que un caudal de flujo de dicha fuente gaseosa que contiene oxígeno es menos del 20 por ciento de un caudal de flujo total de dicha fuente gaseosa grabadora, y en la que dicha fuente gaseosa grabadora está substancialmente librede BCl3; ignición de un plasma de dicha fuente gaseosa grabadora, en la que dicho plasma se usa para grabar al menos parcialmente a través de dicha capa que contiene aluminio.
Description
Procedimientos para grabar una capa que contiene
aluminio.
La presente invención se refiere al tratamiento
de substratos semiconductores. Más particularmente, la presente
invención se refiere a procedimientos para mejorar los resultados
del grabado mientras se graba a través de una capa que contiene
aluminio.
En el tratamiento de semiconductores, pueden
formarse dispositivos tales como componentes transistores sobre una
oblea o substrato semiconductor, el cual está hecho típicamente de
silicio. Las líneas de interconexión metálicas, las cuales
típicamente se graban a partir de una capa que contiene aluminio
dispuesta encima del substrato, pueden, a continuación, usarse para
unir los dispositivos entre sí para formar el circuito deseado.
Para facilitar la explicación, la Figura 1
ilustra una vista en sección transversal de un apilamiento de capas
20, el cual representa algunas de las capas formadas durante la
fabricación de un circuito integrado semiconductor típico. Aunque lo
expuesto aquí es un circuito integrado (CI) semiconductor con el fin
de facilitar su entendimiento, la presente exposición abarca
igualmente a substratos usados para fabricar otros componentes
electrónicos, p. ej., paneles de vidrio usados para fabricar
pantallas de panel plano. Es necesario indicar que pueden estar
presentes otras capas adicionales encima, debajo, o entre las capas
mostradas. Además, no todas las capas mostradas precisan
necesariamente estar presentes y algunas o la totalidad pueden ser
substituidas por otras capas diferentes.
En la parte inferior del apilamiento de capas 20,
se muestra un substrato 100. Encima del substrato 100, puede
formarse una capa de óxido 102, típicamente constituída por
SiO_{2}. Entre la capa 102 y una capa de metalización
posteriormente depositada 106, puede disponerse una capa barrera
104, típicamente formada por una capa que contiene titanio tal como
Ti, TiW, TiN u otros materiales barrera adecuados. En el caso de la
Figura 1, la capa barrera 104 representa una estructura
bi-capa, la cual incluye una capa de Ti situada
debajo de una capa de TiN. La capa barrera 104, en los casos en que
esta existe, funciona con el fin de prevenir la difusión de los
átomos de silicio desde la capa de óxido 102 al interior de la capa
que contiene aluminio.
La capa que contiene aluminio 106 puede
representar una capa de aluminio puro o puede representar una capa
formada por una de las aleaciones de aluminio conocidas tales como
Al-Cu, Al-Si, o
Al-Cu-Si. Las dos capas restantes de
la Figura 1, es decir, una capa de recubrimiento antireflectiva
(ARC) 108 y una capa de fotoresist (PR) 110 depositada encima,
pueden formarse, a continuación, encima de la capa que contiene
aluminio 106. La capa ARC 108, la cual comprende, típicamente, otra
capa que contiene titanio tal como TiN o TiW, puede ayudar a
prevenir que la luz (p. ej., procedente de la etapa de litografía
que copia el esquema del fotoresist) sea reflejada y dispersada por
la superficie de la capa que contiene aluminio 106.
La capa de fotoresist 110 representa una capa de
material fotoresist convencional, con el cual puede formarse un
esquema para su grabado, p. ej., mediante exposición a rayos
ultravioletas. Tal como resultará obvio, las capas de interés
particular para la presente invención son la capa que contiene
aluminio 106 y la capa de fotoresist 110, siendo todas las otras
capas opcionales. Las capas del apilamiento de capas 20 son
fácilmente reconocibles por los expertos en la técnica y pueden
formarse usando cualquiera de entre un cierto número de
procedimientos de deposición adecuados y conocidos, incluyendo la
deposición química en fase vapor (CVD), la deposición química en
fase vapor potenciada por plasma (PECVD), y la deposición física en
fase vapor (PVD) tal como la proyección de partículas.
Para formar las líneas de interconexión metálicas
anteriormente mencionadas, una porción de las capas del apilamiento
de capas, incluyendo la capa que contiene aluminio 106, pueden
grabarse usando una técnica de fotoresist adecuada. A modo de
ejemplo, una de dichas técnicas de fotoresist implica el copiado del
esquema de la capa de fotoresist 110 mediante la exposición del
material de fotoresist con un sistema de litografía por etapas o de
contacto, y el revelado del material de fotoresist para formar una
máscara con el fin de facilitar el grabado posterior. Usando un
grabador apropiado, las áreas de la capa que contiene aluminio que
están sin proteger por la máscara, pueden, a continuación, ser
grabadas usando una fuente gaseosa grabadora apropiada, dejando
después de esto esquemas o líneas interconectados que contienen
aluminio. A modo de ejemplo, un grabador comúnmente usado para el
grabado por plasma de la capa de aluminio es una mezcla de Cl_{2}
y BCl_{3}.
Con el fin de lograr una mayor densidad de
circuitos, se han reducido a menor escala dispositivos
semiconductores modernos con geometrías de grabado cada vez más
próximas. Como resultado de ello, los tamaños de los esquemas, es
decir, la anchura de las líneas de interconexión o los
espaciamientos (p. ej. surcos) entre líneas de interconexión
adyacentes, han disminuido continuamente. A modo de ejemplo, aunque
una anchura de línea de aproximadamente 0,8 micrómetros (\mum) se
considera aceptable en un CI de memoria de acceso aleatoria dinámica
(DRAM) de 4 megabit (Mb), los CI de DRAM de 256 Mb usan
preferiblemente líneas de interconexión tan finas como de 0,25
micrómetros o incluso más finas.
Las geometrías de grabado cada vez más
comprimidas presentan, sin embargo, muchos retos para los ingenieros
de procedimiento. Conforme los esquemas se hacen más pequeños y la
máscara de fotoresist se vuelve progresivamente más delgada, llega a
ser crecientemente más importante procedimientos de grabado que
puedan proporcionar resultados de grabado satisfactorios. Esto es
debido a que los resultados procedentes de los procedimientos de
grabado con Cl_{2}/BCl_{3} de la técnica anterior, tienden a
degradarse cuando el tamaño del esquema disminuye por debajo de un
cierto punto.
A modo de ejemplo, la selectividad del fotoresist
es un resultado del grabado que los ingenieros de procedimiento
constantemente se esfuerzan por mejorar. La selectividad del
fotoresist se refiere a la capacidad de un procedimiento de grabado
dado para discriminar entre la capa objetivo a grabar (la capa que
contiene aluminio en este caso) y la máscara de fotoresist. La
selectividad del fotoresist se expreasa frecuentemente en términos
de la velocidad de grabado a través de la capa objetivo frente a la
velocidad de grabado de la máscara de fotoresist. La selectividad
del fotoresist es absolutamente importante puesto que la máscara de
fotoresist usada en la fabricación de dispositivos semiconductores
modernos es completamente fina. Si un procedimiento de grabado
elegido tiene una selectividad de fotoresist demasiado baja, la
máscara de fotoresist puede consumirse antes de completarse el
grabado, dando lugar a que se produzcan daños del grabado en
regiones que están por debajo de la capa que contiene aluminio en
las cuales no se desea el grabado.
El residuo de micromáscara es otro resultado
importante del grabado que precisa atención. En general, es deseable
que el procedimiento de grabado elegido no deje residuos no deseados
o subproductos del grabado sobre la superficie del substrato después
del grabado. Esto es debido a que la presencia del residuo no
deseado puede interferir con las etapas posteriores del
procedimiento y/o con la característica propia del dispositivo
semiconductor resultante. Otro parámetro importante del grabado es
la velocidad de grabado a través de la capa que contiene aluminio.
Puesto que una mayor velocidad de grabado del aluminio es ventajosa
desde un punto de vista del costo del productor (es decir, el costo
de producción por substrato), es generalmente deseable una mayor
velocidad de grabado del aluminio.
Otro resultado aún importante del grabado es el
microcargado del perfil. El microcargado del perfil se produce dado
que el grabado que tiene lugar en los espaciamientos estrechos
pueden diferir de los que se producen en las regiones de entornos
abiertos. Esta diferencia puede ocasionar que el perfil de la pared
lateral de los esquemas en la región densa adopte una forma
diferente del perfil de la pared lateral de esquemas en la región de
entorno abierto. Con referencia a la Figura 2, por ejemplo, se
observa en ella que el microcargado del perfil ocasiona una pared
lateral 202 y una pared lateral 206 en la región de entorno abierto
que adopta un perfil más en forma cónica que en la pared lateral más
vertical 204 en la región densa. En este ejemplo, la Figura 2
representa el resultado después de que el apilamiento de capas de la
Figura 1 ha sido grabado con la fuente gaseosa grabadora a base de
Cl_{2}/BCl_{3} de la técnica anterior en una cámara de
tratamiento con plasma. Dado que el microcargado del perfil
representa una aberración en la dimensión crítica de los esquemas
grabados, es generalmente deseable minimizar el microcargado del
perfil. Estos y otros resultados del grabado son representativos de
los resultados del grabado que los ingenieros de procedimiento
constantemente se esfuerzan en optimizar para cumplir el reto de
fabricar dispositivos semiconductores modernos altamente densos.
La invención se refiere a un procedimiento de
acuerdo con las Reivindicaciones 1-13, para el
grabado de porciones seleccionadas de una capa que contiene aluminio
de un apilamiento de capas que está dispuesto sobre un
substrato.
Esta y otras ventajas de la presente invención
resultarán evidentes a partir de la lectura de las descripciones
detalladas siguientes y del estudio de las diversas figuras de los
dibujos.
La presente invención se ilustra a modo de
ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos
adjuntos, los cuales no están dibujados a escala con el fin de
simplificar la ilustración, y en los cuales números de referencia
iguales se refieren a elementos similares.
La Figura 1 ilustra una vista en sección
transversal de un apilamiento de capas, que representa las capas
formadas durante la fabricación de un CI semiconductor típico.
La Figura 2 ilustra una vista en sección
transversal de un apilamiento de capas de la Figura 1 después de que
la capa que contiene aluminio se ha grabado usando el procedimiento
químico de Cl_{2}/BCl_{3}.
La Figura 3 ilustra una vista en sección
transversal de un apilamiento de capas de la Figura 1 después de que
la capa que contiene aluminio se ha grabado usando el procedimiento
químico de la invención, el cual incluye HCl, una fuente gaseosa que
contiene cloro, y una fuente gaseosa que contiene oxígeno.
La Figura 4A es una gráfica que ilustra la
relación entre la velocidad de grabado del fotoresist y el caudal de
flujo de oxígeno (expresado como un porcentaje del caudal de flujo
total de la mezcla HCl/Cl_{2}/O_{2}) cuando no se encuentra
presente aluminio.
La Figura 4B es una gráfica que ilustra la
relación entre la velocidad de grabado del aluminio, la velocidad de
grabado del fotoresist y el caudal de flujo de oxígeno (expresado
como un porcentaje del caudal de flujo total de la mezcla
HCl/Cl_{2}/O_{2}) cuando se graba la capa de aluminio.
La Figura 5 es una gráfica que ilustra la
relación entre el residuo y el caudal de flujo de oxígeno (expresado
como un porcentaje del caudal de flujo total de la mezcla
HCl/Cl_{2}/O_{2}) mientras se está grabando a través de una capa
que contiene aluminio para un grabado a modo de ejemplo que usa el
régimen de grabado descrito en la invención.
La Figura 6 es una gráfica que ilustra la
relación entre la velocidad de grabado del fotoresist y el caudal de
flujo de oxígeno (expresado como un porcentaje del caudal de flujo
total de la mezcla HCl/Cl_{2}/O_{2}) mientras se está grabando a
través de una capa que contiene aluminio para un grabado a modo de
ejemplo que usa el régimen de grabado descrito en la invención.
La Figura 7 es una gráfica que ilustra la
relación entre la selectividad del fotoresist y el caudal de flujo
de oxígeno (expresado como un porcentaje del caudal de flujo total
de la mezcla HCl/Cl_{2}/O_{2}) mientras se está grabando a
través de una capa que contiene aluminio para un grabado a modo de
ejemplo que usa el régimen de grabado descrito en la invención.
La Figura 8 es una gráfica que ilustra la
relación entre el microcargado del perfil y el caudal de flujo de
oxígeno (expresado como un porcentaje del caudal de flujo total de
la mezcla HCl/Cl_{2}/O_{2}) mientras se está grabando a través
de una capa que contiene aluminio para un grabado a modo de ejemplo
que usa el régimen de grabado descrito en la invención.
La presente invención se describe ahora en
detalle con referencia a unas pocas realizaciones preferidas de la
misma tal como se ilustra en los dibujos adjuntos. En la siguiente
descripción, se fijan numerosos detalles específicos con el fin de
proporcionar un conocimiento completo de la presente invención. No
obstante, resultará obvio para un experto en la técnica que la
presente invención puede ponerse en práctica sin algunos o la
totalidad de estos detalles específicos. En otros casos, no se han
descrito con detalle etapas y/o estructuras de procedimientos bien
conocidos con el fin de no obscurecer innecesariamente la presente
invención.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el
grabado a través de la capa que contiene aluminio se optimiza
grabando el substrato en una cámara de tratamiento con plasma usando
una fuente gaseosa grabadora que incluye HCl, una fuente gaseosa que
contiene cloro y una fuente gaseosa que contiene cloro. Tal como
este término se usa aquí, la fuente gaseosa que contiene cloro
representa cualquier gas que contenga cloro, tal como, por ejemplo,
Cl_{2}, CCl_{4}, o similar (pero no HCl). La fuente gaseosa que
contiene oxígeno puede incluir CO, CO_{2}, NO_{x}, O_{2}, o
similares (bien solos o en combinación con un diluyente tal como
N_{2}, Ar, o preferiblemente He, o similares). En una realización
preferida, la fuente gaseosa grabadora usada incluye HCl, Cl_{2} y
O_{2}, estando el flujo de O_{2} limitado por debajo de
aproximadamente el 20% del flujo gaseoso total dentro de la cámara
de tratamiento con plasma. En el régimen descrito de parámetros de
grabado, se ha encontrado que, en presencia de aluminio expuesto, la
adición del O_{2} gaseoso reduce sorprendentemente la velocidad de
grabado del fotoresist.
La reducción de la velocidad de grabado del
fotoresist se dice que es sorprendente dado que la máscara de
fotoresist está típicamente basada en compuestos orgánicos, y la
adición de un gas que contiene oxígeno que se disocia y forma plasma
de oxígeno debería por ello acelerar el quemado o eliminación del
fotoresist. De hecho, el oxígeno se ha usado ampliamente en la
técnica anterior como una de las fuentes gaseosas usadas en los
procedimientos de decapado posterior del fotoresist, es decir, los
procedimientos diseñados para grabar rápidamente a continuación la
máscara de fotoresist.
El autor de la presente invención ha confirmado
igualmente que en una oblea de ensayo, es decir una cubierta en la
que únicamente se ha depositado fotoresist (es decir, sin una capa
que contenga aluminio debajo), la adición de O_{2} dentro de la
mezcla de HCl/Cl_{2} acelera realmente la velocidad de grabado del
fotoresist. Este resultado esperado se muestra en la Figura 4, en la
que se muestra la velocidad de grabado del fotoresist sobre una
oblea de ensayo que tiene encima de ella únicamente una capa de
fotoresist depositado en la línea I de la cubierta con relación al
caudal de flujo de oxígeno (expresado como un porcentaje del caudal
de flujo total de la mezcla HCl/Cl_{2}/O_{2}). Tal como puede
observarse en la Figura 4A, al incrementarse el caudal de flujo de
oxígeno se incrementa la velocidad de grabado del fotoresist en esta
situación.
Sin embargo, los datos experimentales muestran
que, dadas las condiciones del procedimiento en su totalidad, el
incremento del caudal de flujo del O_{2} gaseoso en la invención y
el régimen de grabado descrito, ayuda de hecho a disminuir la
velocidad de grabado del fotoresist cuando la capa que contiene
aluminio es la capa objetivo a grabar. Esto puede observarse en la
representación de la Figura 4B en la que la velocidad de grabado del
aluminio y la velocidad de grabado del fotoresist se representan
para un grabado a modo de ejemplo que usa la receta
HCl/Cl_{2}/O_{2} de la invención. Para el ejemplo de la Figura
4B, la velocidad de grabado del aluminio y la velocidad de grabado
del fotoresist se comportan tal como se esperaba cuando el caudal de
flujo de oxígeno está por encima del punto de ruptura
(aproximadamente 5% del volumen de flujo total en el ejemplo de la
Figura 4B). Es decir, la velocidad de grabado del aluminio disminuye
(debido a la formación de Al_{2}O_{3} relativamente estable) y
la velocidad de grabado del fotoresist aumenta al aumentar el flujo
de oxígeno. Curiosamente, la velocidad de grabado del aluminio y la
velocidad de grabado del fotoresist se comportan de una manera
totalmente inesperada cuando el flujo de oxígeno está por debajo del
punto de ruptura (aproximadamente 5% del volumen de flujo total en
el ejemplo de la Figura 4B). Es decir, en el régimen en el que el
caudal de flujo de oxígeno está por debajo del punto de ruptura, la
velocidad de grabado del aluminio no disminuye mientras que la
velocidad de grabado del fotoresist realmente disminuye.
La fuente gaseosa grabadora está substancialmente
libre de BCl_{3}. En otras palabras, se han logrado buenos
resultados de grabado en términos de la velocidad de grabado del
aluminio, selectividad del fotoresist, microcargado del perfil,
residuos de micromáscaras, y similares, con la adición de O_{2}
usando el régimen de grabado descrito y en ausencia de BCl_{3}.
Esto se cumple, incluso aunque no se encuentre BCl_{3} para
pasivar los esquemas de grabado, tal como es el caso del grabado con
Cl_{2}/BCl_{3} de la técnica anterior.
La ausencia de residuos de óxido de aluminio es
igualmente otro sorprendente hallazgo del procedimiento de grabado
de la invención. En general, el óxido de aluminio es un compuesto
muy estable. Al margen del área de los semiconductores, es
ampliamente conocido que el óxido de aluminio permite que los
componentes de aluminio sean altamente resistentes a los daños por
corrosión dado que el recubrimiento duradero de óxido de aluminio,
que se forma cuando el aluminio reacciona con el oxígeno del medio
ambiente, recubre la superficie del aluminio y detiene cualquier
corrosión posterior. Puesto que dentro de la mezcla de fuente
gaseosa grabadora se introduce una fuente gaseosa que contiene
oxígeno, sería de esperar que el óxido de aluminio, el cual es
igualmente relativamente no volátil, se formaría y existiría un
residuo de óxido de aluminio sobre la superficie de la oblea después
del grabado. Sin embargo, en el régimen de grabado aquí descrito,
existe sorprendentemente poco, si es que existe alguno, residuo
formado sobre la superficie del substrato después del grabado.
Aunque no es completamente conocido el motivo por
el cual la velocidad de grabado del fotoresist aumenta en ausencia
de aluminio y disminuye cuando se encuentra presente aluminio, el
autor de la presente invención especula que la sorprendente ausencia
de residuos de óxido de aluminio puede explicarse por el
relativamente bajo flujo de la fuente gaseosa que contiene oxígeno
(que limita la velocidad de formación de cualquier residuo de óxido
de aluminio), así como el apropiado ajuste de la orientación del
portaelectrodo (que controla la velocidad a la cual la superficie
del substrato es bombardeada durante el grabado). Mediante el
encuentro de un balance cuidadoso entre la velocidad de formación de
óxido de aluminio (así como de otro residuo) y la velocidad a la
cual los residuos son proyectados en forma de partículas fuera de la
superficie del substrato, puede obtenerse un resultado de grabado
substancialmente libre de residuos.
De hecho, se estima que el caudal de flujo de la
fuente gaseosa que contiene oxígeno juega un papel crucial en el
éxito del grabado del aluminio. Con el fin de evitar la presencia de
residuos después del grabado, el caudal de flujo de la fuente
gaseosa que contiene oxígeno está por debajo de aproximadamente el
20% (pero no el 0%) del caudal de flujo de la fuente gaseosa
grabadora total, más preferiblemente por debajo de aproximadamente
10% (pero no el 0%) y lo más preferiblemente entre aproximadamente
2% y aproximadamente 4%.
Las Figuras 5-8 ilustran algunos
de los resultados de grabado para un ejemplo de grabado en el que se
usa una mezcla de HCl/Cl_{2} y O_{2} como la fuente gaseosa
grabadora en una cámara de tratamiento con plasma de alta densidad,
a baja presión, acoplada inductivamente. La Figura 5 representa la
relación entre el residuo remanente (mostrado en una escala
arbitraria sobre el eje de las y) y el caudal de flujo de oxígeno
(expresado como un porcentaje del caudal de flujo total sobre el eje
de las x) para una receta a modo de ejemplo. Tal como puede
observarse, el residuo aumenta significativamente cuando aumenta el
caudal de flujo de oxígeno. Por debajo de un cierto caudal de flujo
(4% en el Ejemplo de la Figura 5), el residuo está sin embargo
sorprendentemente preferiblemente por debajo de aproximadamente 10%
(pero no el 0%) y lo más preferiblemente entre aproximadamente 2% y
aproximadamente 4%.
Las Figuras 5-8 ilustran algunos
de los resultados del grabado para un ejemplo de grabado en el que
se usa una mezcla de HCl/Cl_{2} y O_{2} como la fuente gaseosa
grabadora en una cámara de tratamiento con plasma de alta densidad,
a baja presión, acoplada inductivamente. La Figura 5 representa la
relación entre el residuo remanente (mostrado en una escala
arbitraria sobre el eje de las y) y el caudal de flujo de oxígeno
(expresado como un porcentaje del caudal de flujo total sobre el eje
de las x) para una receta a modo de ejemplo. Tal como puede
observarse, el residuo aumenta significativamente cuando aumenta el
caudal de flujo de oxígeno. Por debajo de un cierto caudal de flujo
(4% en el Ejemplo de la Figura 5), el residuo está sin embargo
sorprendentemente ausente. La Figura 6 representa la relación entre
la velocidad de grabado del fotoresist (en angstroms por minuto) y
el caudal de flujo de oxígeno (nuevamente expresado como un
porcentaje del caudal de flujo total). Tal como puede observarse en
el ejemplo de la Figura 6, la velocidad de grabado del fotoresist
disminuye sorprendentemente cuando aumenta el caudal de flujo de
oxígeno en el régimen mostrado (p. ej., entre aproximadamente 2% y
aproximadamente 6% en el ejemplo de la Figura 6).
La Figura 7 representa la relación entre la
selectividad del fotoresist (es decir, la velocidad de grabado del
aluminio con relación a la velocidad de grabado del fotoresist) y el
caudal de flujo de oxígeno (nuevamente expresado como un porcentaje
del caudal de flujo total). Tal como muestra el ejemplo de la Figura
7, la selectividad del fotoresist aumenta cuando aumenta el caudal
de flujo de oxígeno en el ejemplo de régimen de la figura (es decir,
entre aproximadamente 2% y aproximadamente 6%).
La Figura 8 representa la relación entre el
microcargado del perfil y el caudal de flujo de oxígeno (nuevamente
expresado como un porcentaje del caudal de flujo total). Tal como
muestra el ejemplo de la Figura 8, el microcargado del perfil
disminuye cuando aumenta el caudal de flujo de oxígeno en el ejemplo
de régimen de la figura (es decir, entre aproximadamente 2% y
aproximadamente 6%). La disminución del microcargado del perfil en
el régimen de grabado descrito es otra ventaja del procedimiento de
grabado de la invención.
En un ejemplo de grabado, una oblea de 200 mm
conteniendo encima de ella una capa de aluminio situada debajo de
una máscara de fotoresist de UV profundo, con un espesor aproximado
de 8.000 angstroms, se grabó en una cámara de tratamiento con plasma
acoplada inductivamente, de baja presión, alta densidad, conocida
como 9600 PTX, disponible de la Lam Research Corp. of Fremont,
California. Tal como los términos se usan aquí, alta densidad se
refiere a una densidad de plasma por encima de aproximadamente
10^{11} iones/cm^{3}, en tanto que baja presión se refiere al
hecho de que la presión en el interior de la cámara de plasma está
por debajo de aproximadamente 13,33 Pa durante el grabado. Por
supuesto, la invención no está limitada a ningún tipo particular de
material de fotoresist o tamaño de la oblea, y se contempla que la
invención pueda igualmente ponerse en práctica en otros tipos de
reactores de tratamiento con plasma, incluyendo los que poseen
plasma de más altas presiones y baja o media densidad.
En el sistema de tratamiento con plasma 9600 PTX
anteriormente mencionado, la potencia del electrodo inferior puede
estar entre aproximadamente 80 watios y aproximadamente 300 watios,
más preferiblemente entre aproximadamente 100 watios y
aproximadamente 220 watios, y preferiblemente a aproximadamente 160
watios. La potencia del electrodo inferior es un parámetro crítico
dado que este controla la velocidad de proyección de partículas del
residuo, tal como se ha mencionado anteriormente. Está contemplado
que este valor, así como otros valores aquí descritos, puedan
optimizarse para acomodarse a las exigencias de un sistema de
tratamiento con plasma particular, un tamaño de substrato
particular, o un tipo particular de capa que contenga aluminio y/o
fotoresist. Dicha optimización entra dentro de la capacidad de un
experto normal en la técnica dada en esta descripción.
La potencia del electrodo superior puede estar
entre aproximadamente 400 watios y aproximadamente 1.200 watios, más
preferiblemente entre aproximadamente 600 watios y aproximadamente
1.000 watios, y preferiblemente a aproximadamente 800 watios. La
presión en la cámara de plasma durante el grabado puede estar entre
aproximadamente 0,27 Pa y aproximadamente 2,7 Pa, más
preferiblemente entre aproximadamente 1,066 Pa y aproximadamente 1,6
Pa, y preferiblemente a aproximadamente 1,33 Pa. La presión es un
parámetro crítico dado que esta influye en el tiempo de permanencia
del plasma.
El caudal de flujo total de la fuente gaseosa
grabadora de HCl/fuente gaseosa que contiene cloro/fuente gaseosa
que contiene oxígeno (p. ej., HCl/Cl_{2}/O_{2}), puede estar
entre aproximadamente 50 centímetros cúbicos estándar por minuto
(sccm) y aproximadamente 300 sccm, más preferiblemente entre
aproximadamente 100 sccm y aproximadamente 200 sccm, y
preferiblemente a aproximadamente 150 sccm. La relación de la fuente
gaseosa que contiene cloro (p. ej., Cl_{2}) a HCl puede estar
entre aproximadamente 0,1:1 y aproximadamente 10:1, más
preferiblemente entre aproximadamente 0,25:1 y aproximadamente 4:1,
y preferiblemente a aproximadamente 2:1. El caudal de flujo del gas
que contiene oxígeno (p. ej., O_{2}) como un porcentaje del caudal
de flujo total puede estar entre aproximadamente 0% (pero no el 0%)
y aproximadamente 20%, más preferiblemente entre aproximadamente 0%
(pero no el 0%) y aproximadamente 10%, e incluso más preferiblemente
entre aproximadamente 2% y aproximadamente 4%. Tal como se ha
mencionado anteriormente, el caudal de flujo de oxígeno es un
parámetro crítico dado que este produce el sorprendente resultado de
reducir la velocidad de grabado del fotoresist y de formar de manera
sorprendente poco, si es que produce algo, de residuo en el régimen
de grabado descrito. La temperatura del electrodo puede estar entre
aproximadamente 20ºC y aproximadamente 80ºC, más preferiblemente
entre aproximadamente 40ºC y aproximadamente 60ºC, y preferiblemente
a aproximadamente 50ºC.
En la Tabla 1 que figura más adelante, se muestra
algunos resultados de ejemplos de grabado para un grabado de
aluminio usando el procedimiento químico de HCl/Cl_{2}/O_{2}.
Con fines de comparación, se muestran igualmente los resultados del
grabado obtenido usando parámetros de tratamiento similares pero
usando Cl_{2}/BCl_{3} como fuente gaseosa grabadora. Ambos
procedimientos se han ajustado de manera tal que no queda
substancialmente residuo después del grabado.
De acuerdo con otra realización de la presente
invención, la fuente gaseosa grabadora incluye Cl_{2}/HClCO_{2},
representando el CO_{2} el gas que contiene oxígeno. Se ha
encontrado que, cuando se usa CO_{2} como el gas que contiene
oxígeno en el grabado con Cl_{2}/HCl/O_{2} de la capa que
contiene aluminio, puede lograrse una ventana para el procedimiento
más amplia, es decir, el procedimiento es más permisivo en
proporcionar buenos resultados, particularmente con respecto a las
emisiones de residuos, a la vez que permite un intervalo mayor de
parámetros. En realizaciones preferidas, la fuente gaseosa grabadora
consiste esencialmente preferiblemente en los gases componentes
Cl_{2}/HCl/CO_{2} anteriormente mencionados y está
substancialmente libre de BCl_{3} o consiste esencialmente en los
gases componentes Cl_{2}/HCl/CO_{2} anteriormente mencionados y
un gas diluyente (tal como N_{2}, Ar o preferiblemente He) y está
substancialmente libre de BCl_{3}. Para el ejemplo de grabado se
usó un sistema de tratamiento con plasma 9600 PTX^{R} de alta
densidad, baja presión, aunque se contempla que la invención puede
llevarse igualmente a la práctica en otros tipos de reactores de
tratamiento con plasma, incluyendo los que poseen plasma de más
altas presiones y baja o media densidad.
En el sistema de tratamiento con plasma 9600 PTX
anteriormente mencionado, la potencia del electrodo inferior puede
estar entre aproximadamente 50 watios y aproximadamente 300 watios,
más preferiblemente entre aproximadamente 50 watios y
aproximadamente 250 watios, siendo el valor preferido de
aproximadamente 150 watios. Alternativamente o adicionalmente, se
puede controlar el voltaje del recubrimiento, pudiendo estar el
voltaje del recubrimiento a aproximadamente -85 voltios hasta
aproximadamente -145 voltios, con un valor preferido a
aproximadamente -115 voltios. La potencia del electrodo inferior y/o
el voltaje del recubrimiento es importante puesto que estos
(conjuntamente o individualmente) controlan la velocidad de
proyección de partículas del residuo. Está contemplado que estos
valores, así como otros valores aquí descritos, puedan optimizarse
para acomodarse a las exigencias de un sistema de tratamiento con
plasma particular, un tamaño de substrato particular, o un tipo
particular de capa que contenga aluminio y/o fotoresist, compatibles
con las relaciones relativas de los parámetros aquí descritos.
La potencia del electrodo superior puede estar
entre aproximadamente 300 watios y aproximadamente 900 watios, y
preferiblemente a aproximadamente 600 watios. La presión en la
cámara de plasma durante el grabado puede estar entre
aproximadamente 0,8 Pa y aproximadamente 1,87 Pa, y preferiblemente
a aproximadamente 1,33 Pa. La presión es un parámetro crítico dado
que este influye en el tiempo de permanencia del plasma.
El caudal de flujo total de la fuente gaseosa
grabadora de HCl/fuente gaseosa que contiene cloro/fuente gaseosa
que contiene oxígeno (p. ej., HCl/Cl_{2}/CO_{2}), puede estar
entre aproximadamente 50 centímetros cúbicos estándar por minuto
(sccm) y aproximadamente 300 sccm, más preferiblemente entre
aproximadamente 100 sccm y aproximadamente 200 sccm, y
preferiblemente a aproximadamente 150 sccm. La relación de la fuente
gaseosa que contiene cloro (p. ej., Cl_{2}) a HCl puede estar
entre aproximadamente 0,1:1 y aproximadamente 10:1, más
preferiblemente entre aproximadamente 0,25:1 y aproximadamente 4:1,
y preferiblemente a aproximadamente 2:1. El caudal de flujo del gas
que contiene oxígeno (p. ej., CO_{2}) como un porcentaje del
caudal de flujo total puede estar entre aproximadamente 0% (pero no
el 0%) y aproximadamente 50%, más preferiblemente entre
aproximadamente 0% (pero no el 0%) y aproximadamente 20%, e incluso
más preferiblemente entre aproximadamente 5% y aproximadamente 7%,
siendo el punto medio de aproximadamente 6% el preferido. Tal como
se ha mencionado anteriormente, el caudal de flujo de CO_{2} es un
parámetro crítico dado que este produce el sorprendente resultado de
reducir la velocidad de grabado del fotoresist y de formar de manera
sorprendente poco, si es que produce algo, de residuo en el régimen
de grabado descrito. La temperatura del electrodo puede estar entre
aproximadamente 20ºC y aproximadamente 80ºC, más preferiblemente
entre aproximadamente 40ºC y aproximadamente 60ºC, y preferiblemente
a aproximadamente 50ºC. La temperatura de la cámara está, en una
realización, a aproximadamente 70ºC, con la presión de cierre de He
a aproximadamente 1,33 Pa.
Aunque esta invención se ha descrito en términos
de diversas realizaciones preferidas, existen alteraciones,
permutaciones y equivalentes que caen dentro del alcance de esta
invención. Por ejemplo, es posible, y de hecho común, agregar un
diluyente tal como He dentro del caudal de la fuente gaseosa que
contiene oxígeno. Una mezcla de este tipo o una mezcla similar entra
dentro del alcance de esta invención. Como un ejemplo adicional,
aunque los ejemplos están dados con referencia a un sistema de
tratamiento con plasma acoplado inductivamente, se espera que la
técnica de grabado de la invención sea de aplicación igualmente en
otros tipos de sistemas de tratamiento con plasma (p. ej., los
basados en ECR, los basados en MORI, o los basados en diodos).
Igualmente, es preciso indicar que existen muchas vías alternativas
de implementación de los procedimientos y aparatos de la presente
invención.
Claims (13)
1. Un procedimiento para el grabado de porciones
seleccionadas de una capa que contiene aluminio de un apilamiento de
capas, estando dicho apilamiento de capas dispuesto sobre un
substrato, estando dicha capa que contiene aluminio dispuesta debajo
de una máscara de fotoresist que tiene un esquema sobre la misma, el
cual comprende:
proporcionar una cámara de tratamiento con
plasma;
posicionar dicho substrato que tiene sobre él
dicho apilamiento de capas, incluyendo dicha capa que contiene
aluminio y dicha máscara de fotoresist, dentro de dicha cámara de
tratamiento con plasma;
hacer fluir una fuente gaseosa grabadora que
comprende HCl, una fuente gaseosa que contiene cloro y una fuente
gaseosa que contiene oxígeno, dentro de dicha cámara de tratamiento
con plasma; en la que un caudal de flujo de dicha fuente gaseosa que
contiene oxígeno es menos del 20 por ciento de un caudal de flujo
total de dicha fuente gaseosa grabadora, y en la que dicha fuente
gaseosa grabadora está substancialmente libre de BCl_{3};
ignición de un plasma de dicha fuente gaseosa
grabadora, en la que dicho plasma se usa para grabar al menos
parcialmente a través de dicha capa que contiene aluminio.
2. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que dicha fuente gaseosa que contiene oxígeno es CO_{2}.
3. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que dicha fuente gaseosa que contiene oxígeno representa una mezcla
de CO_{2} y un gas diluyente.
4. El procedimiento de la Reivindicación 3, en el
que el gas diluyente es He.
5. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el
que la fuente gaseosa que contiene oxígeno es O_{2}.
6. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha fuente gaseosa que contiene
cloro es Cl_{2}.
7. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 6, en el que dicho plasma tiene una densidad de
al menos 10^{11} iones/cm^{3}.
8. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho caudal de flujo de dicha
fuente gaseosa que contiene oxígeno es entre 1 y 12 por ciento de
dicho caudal de flujo total.
9. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 7, en el que dicho caudal de flujo de dicha
fuente gaseosa que contiene oxígeno es entre 5 y 7 por ciento de
dicho caudal de flujo total.
10. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 9, en el que un ajuste de potencia superior
para dicha cámara de tratamiento con plasma está entre 300 W y 900
W.
11. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 10, en el que dicha presión está entre 0,8 Pa y
1,87 Pa.
12. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 11, en el que dicha cámara de tratamiento con
plasma es una cámara de tratamiento con plasma acoplada
inductivamente.
13. El procedimiento de cualquiera de las
Reivindicaciones 1 a 12, en el que el plasma es un plasma de alta
densidad, baja presión.
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