JP3001639B2 - 半導体基板のストリッピング、パッシベーション及び腐食の抑制 - Google Patents
半導体基板のストリッピング、パッシベーション及び腐食の抑制Info
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- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description
【発明の詳細な説明】 本願は、ローズらによる1994年２月３日出願の米国特
許出願通り番号第08/191,828号；チェンらによる1994年
６月29日出願の米国特許出願通し番号第08/268,377号；
及び、チェンらによる1995年１月９日出願の米国特許出
願通し番号第08/369,237号の優先権を主張し、これらの
全ては参照としてここに併合される。
許出願通り番号第08/191,828号；チェンらによる1994年
６月29日出願の米国特許出願通し番号第08/268,377号；
及び、チェンらによる1995年１月９日出願の米国特許出
願通し番号第08/369,237号の優先権を主張し、これらの
全ては参照としてここに併合される。
集積回路の製造においては、金属を備える層を基板上
に堆積し、この層の上にポリマー又は酸化物により構成
されるレジストを形成し、そして層の露出部分をエッチ
ングすることにより、導電性の造作（ぞうさく）が形成
される。特にハロゲン含有エッチャント（例えば、C
l2、BCl3、CCl4、SiCl4、CF4、NF3、SF6及びこれらの混
合物、これらは例えばSilicon Processing for the VLS
I Era,Vol.1,Chapter 16,by Wolf and Tauber,Lattice
Press,1986に記載され、この開示内容は、参照としてこ
こに併合される）が、基板のエッチングに用いられ、例
えば、反応性イオンエッチングにおいては、エッチング
された基板はエッチャント残留物及び副生成物によって
汚染される。特に、造作がAl−CuやTi−Ｗの如く電池対
物質となることができるような合金で構成されている場
合に、これらの汚染物は、特に雰囲気中の湿気と共同し
て、導電性の造作を腐食することがある。汚染物副生成
物は、例えば、エッチャントからの残留ハロゲン、導電
性の造作からの金属、及び／又はポリマーのレジスト材
料との間の反応により生成される。これらは導電性の造
作の側部上で反応副生成物が凝縮することにより、側壁
堆積物の形態となることがある。また、エッチングの後
に、エッチャントガスによるエッチングがされなかった
残留レジストが、基板上に残ることもある。
に堆積し、この層の上にポリマー又は酸化物により構成
されるレジストを形成し、そして層の露出部分をエッチ
ングすることにより、導電性の造作（ぞうさく）が形成
される。特にハロゲン含有エッチャント（例えば、C
l2、BCl3、CCl4、SiCl4、CF4、NF3、SF6及びこれらの混
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Press,1986に記載され、この開示内容は、参照としてこ
こに併合される）が、基板のエッチングに用いられ、例
えば、反応性イオンエッチングにおいては、エッチング
された基板はエッチャント残留物及び副生成物によって
汚染される。特に、造作がAl−CuやTi−Ｗの如く電池対
物質となることができるような合金で構成されている場
合に、これらの汚染物は、特に雰囲気中の湿気と共同し
て、導電性の造作を腐食することがある。汚染物副生成
物は、例えば、エッチャントからの残留ハロゲン、導電
性の造作からの金属、及び／又はポリマーのレジスト材
料との間の反応により生成される。これらは導電性の造
作の側部上で反応副生成物が凝縮することにより、側壁
堆積物の形態となることがある。また、エッチングの後
に、エッチャントガスによるエッチングがされなかった
残留レジストが、基板上に残ることもある。
このような汚染物の不利な効果を減らすためにエッチ
ング済み基板を処理し、基板上の残留レジストを除去す
ることが知られている。この基板の処理は、（ｉ）残留
レジスト（通常、ストリッピングと称される）を除去
し、（ii）汚染物を除去又は変換し（通常、パッシベー
ションと称され、例えばCF4プラズマへの暴露を通じて
なされる）、（iii）導電性の造作の全ての部分の上に
保護層を形成する（通常、抑制と称され、例えばCHF3プ
ラズマへの暴露を通じてなされる）。しかし、既知のス
トリッピング、パッシベーション及び抑制の処理は、非
常に長い処理時間を要し、及び／又は、高価で使用が難
しく又は危険な材料を使用することを要する。
ング済み基板を処理し、基板上の残留レジストを除去す
ることが知られている。この基板の処理は、（ｉ）残留
レジスト（通常、ストリッピングと称される）を除去
し、（ii）汚染物を除去又は変換し（通常、パッシベー
ションと称され、例えばCF4プラズマへの暴露を通じて
なされる）、（iii）導電性の造作の全ての部分の上に
保護層を形成する（通常、抑制と称され、例えばCHF3プ
ラズマへの暴露を通じてなされる）。しかし、既知のス
トリッピング、パッシベーション及び抑制の処理は、非
常に長い処理時間を要し、及び／又は、高価で使用が難
しく又は危険な材料を使用することを要する。
また、既知のパッシベーション及びストリッピングの
方法は、非常にはやく、例えば１から５時間内に、効果
がなくなり基板の腐食を許してしまうことがある。基板
の処理において少なくとも次のステップ（典型的には、
レジスト及び／又は汚染物の少なくとも一部を除去する
ストリッピング処理）までは、基板上のエッチング済み
造作の腐食を防止することが、一般的には重要である。
腐食を防止する処理が、短い時間しか効果的でなけれ
ば、このことが、製造プロセスの時間設定に関して重大
な制限となり、例えば、装置の故障により製造に不測の
遅れが生じた場合は、全バッチウエハが損失することに
もなり得る。
方法は、非常にはやく、例えば１から５時間内に、効果
がなくなり基板の腐食を許してしまうことがある。基板
の処理において少なくとも次のステップ（典型的には、
レジスト及び／又は汚染物の少なくとも一部を除去する
ストリッピング処理）までは、基板上のエッチング済み
造作の腐食を防止することが、一般的には重要である。
腐食を防止する処理が、短い時間しか効果的でなけれ
ば、このことが、製造プロセスの時間設定に関して重大
な制限となり、例えば、装置の故障により製造に不測の
遅れが生じた場合は、全バッチウエハが損失することに
もなり得る。
摘要 本発明の第１の側面に従って、エッチャント副生成物
の不利な効果を減ずるためのエッチング済み基板を処理
する改良プロセスを、我々は見出した。このプロセス
は、複数のパッシベーションサイクルを備える。最初の
サイクルでは、パッシベーションガスがチャンバ52内に
導入され、パッシベーションガスからプラズマが発生す
る。その後、パッシベーションガスの流れが止められ
て、チャンバ内のプラズマが消失する。２番目のサイク
ルでは、パッシベーションガスが再びチャンバ内に導入
され、プラズマが再び発生する。各サイクルにおいて、
プラズマ活性化されたパッシベーションガスは基板20上
でエッチャント副生成物24と反応して、真空チャンバか
ら排出されるガス状副生成物を生成させる。複数のサイ
クルのプロセスは、空気中における腐食に対して改良さ
れた耐性を有する基板を与える。
の不利な効果を減ずるためのエッチング済み基板を処理
する改良プロセスを、我々は見出した。このプロセス
は、複数のパッシベーションサイクルを備える。最初の
サイクルでは、パッシベーションガスがチャンバ52内に
導入され、パッシベーションガスからプラズマが発生す
る。その後、パッシベーションガスの流れが止められ
て、チャンバ内のプラズマが消失する。２番目のサイク
ルでは、パッシベーションガスが再びチャンバ内に導入
され、プラズマが再び発生する。各サイクルにおいて、
プラズマ活性化されたパッシベーションガスは基板20上
でエッチャント副生成物24と反応して、真空チャンバか
ら排出されるガス状副生成物を生成させる。複数のサイ
クルのプロセスは、空気中における腐食に対して改良さ
れた耐性を有する基板を与える。
また、本発明の第２の側面に従って、エッチング済み
基板を処理してその上のエッチャント副生成物及び残留
レジストを減少せしめ又は除去せしめる、複数のサイク
ルのパッシベーション及びストリッピングのプロセス
を、我々は見出した。パッシベーションのステップで
は、パッシベーションガスがチャンバ52内に導入され
て、パッシベーションガスからプラズマが発生して基板
20をパッシベーションする。ストリッピングのステップ
では、ストリッピングガスがチャンバ内に導入され、ス
トリッピングガスからプラズマが発生して、基板20上の
残留レジストをストリッピングする。ストリッピング及
びパッシベーションのステップは、少なくとも１回、好
ましくはステップもともと行われたと同じ順序で、繰り
返されて、複数のサイクルのプロセスを生じる。このプ
ロセスでは、パッシベーションのステップはストリッピ
ングのプロセスの前に行ってもよく、又はその逆でもよ
い。
基板を処理してその上のエッチャント副生成物及び残留
レジストを減少せしめ又は除去せしめる、複数のサイク
ルのパッシベーション及びストリッピングのプロセス
を、我々は見出した。パッシベーションのステップで
は、パッシベーションガスがチャンバ52内に導入され
て、パッシベーションガスからプラズマが発生して基板
20をパッシベーションする。ストリッピングのステップ
では、ストリッピングガスがチャンバ内に導入され、ス
トリッピングガスからプラズマが発生して、基板20上の
残留レジストをストリッピングする。ストリッピング及
びパッシベーションのステップは、少なくとも１回、好
ましくはステップもともと行われたと同じ順序で、繰り
返されて、複数のサイクルのプロセスを生じる。このプ
ロセスでは、パッシベーションのステップはストリッピ
ングのプロセスの前に行ってもよく、又はその逆でもよ
い。
説明 下記の図面の説明は、好ましく例示的な特徴の詳述を
含んでいる。これらの特徴のそれぞれが、本発明に一般
的に、特定の図に関連してだけではなく、用いることが
でき、本発明はこれらの特徴の組み合わせ又は二つ以上
を含んでいる。
含んでいる。これらの特徴のそれぞれが、本発明に一般
的に、特定の図に関連してだけではなく、用いることが
でき、本発明はこれらの特徴の組み合わせ又は二つ以上
を含んでいる。
図1aは、エッチング済みの金属含有造作を有する基板
の模式的縦断面図であり、ここへのエッチャント副生成
物、残留レジスト及び側壁堆積物を示し； 図1bは、図1aの基板のパッシベーション及びストリッ
ピング後の模式的縦断面図であり、エッチャント副生成
物及び残留レジストが除去されたことを示し； 図1cは、図1bの基板の側壁堆積物の除去後の模式的縦
断面図であり； 図1dは、図1cの基板の、アミンを用いた抑制後の模式
的縦断面図であり、基板に吸収されたアミンを示し；そ
して、 図２は、本発明のプロセスの実施に適切な真空チャン
バの、模式的縦断面図である。
の模式的縦断面図であり、ここへのエッチャント副生成
物、残留レジスト及び側壁堆積物を示し； 図1bは、図1aの基板のパッシベーション及びストリッ
ピング後の模式的縦断面図であり、エッチャント副生成
物及び残留レジストが除去されたことを示し； 図1cは、図1bの基板の側壁堆積物の除去後の模式的縦
断面図であり； 図1dは、図1cの基板の、アミンを用いた抑制後の模式
的縦断面図であり、基板に吸収されたアミンを示し；そ
して、 図２は、本発明のプロセスの実施に適切な真空チャン
バの、模式的縦断面図である。
本発明のプロセスは、シリコンやガリウムヒ素等の半
導体材料を典型的に備えたエッチング済み基板20の上で
行われる。基板20上の導電性の造作22は好ましくは、金
属層、例えば、アルミニウム、Al−Cu合金等のアルミニ
ウム合金、銅及び随意シリコンを備え、また、例えば、
Ti、Ｗ、Ti−Ｗ合金、又は、TiN、及び／又は、例えばS
i、TiN又はTi−Ｗ合金等の反射防止層を含む拡散遮蔽層
を備えていてもよい。基板20は、（ｉ）エッチャント副
生成物24、（ii）残留レジスト26、及び（iii）造作の
側壁上の側壁堆積物27を有する、エッチング済みの導電
性の造作22を有している。造作22上のエッチャント副生
成物24は、典型的には、基板20のエッチング中に生成さ
れるラジカル及び化合物を含有する残留ハロゲンを備え
ている。残留レジスト26は、エッチング後に基板上に残
るレジストの一部である。造作22の側壁堆積物27は典型
的には、（ｉ）炭素及び水素、（ii）アルミニウム等の
金属含有層からの金属、及び、（iii）ボロン及び窒素
等のエッチャントガスを含んだ有機化合物を備える。
導体材料を典型的に備えたエッチング済み基板20の上で
行われる。基板20上の導電性の造作22は好ましくは、金
属層、例えば、アルミニウム、Al−Cu合金等のアルミニ
ウム合金、銅及び随意シリコンを備え、また、例えば、
Ti、Ｗ、Ti−Ｗ合金、又は、TiN、及び／又は、例えばS
i、TiN又はTi−Ｗ合金等の反射防止層を含む拡散遮蔽層
を備えていてもよい。基板20は、（ｉ）エッチャント副
生成物24、（ii）残留レジスト26、及び（iii）造作の
側壁上の側壁堆積物27を有する、エッチング済みの導電
性の造作22を有している。造作22上のエッチャント副生
成物24は、典型的には、基板20のエッチング中に生成さ
れるラジカル及び化合物を含有する残留ハロゲンを備え
ている。残留レジスト26は、エッチング後に基板上に残
るレジストの一部である。造作22の側壁堆積物27は典型
的には、（ｉ）炭素及び水素、（ii）アルミニウム等の
金属含有層からの金属、及び、（iii）ボロン及び窒素
等のエッチャントガスを含んだ有機化合物を備える。
パッシベーション、ストリッピング及び基板20の腐食
抑制に適した装置50は、図２に模式的に示される。装置
50は、エッチングチャンバ（図示されず）を備え、これ
は、真空に保たれたロードロック移送領域（図示され
ず）により、プラズマ発生領域54と真空領域56とを有す
る真空チャンバ52に接続される。ガス流入口60を通って
真空チャンバ52内にプロセスガスが進入し、「シャワー
ヘッド」タイプの拡散器62によって真空領域56内で均一
に分散される。「バスケット」フープ状支持体（図示の
如く）又はペデスタル（図示されず）を備えてもよい基
板支持体64が、真空チャンバ内に基板20を保持するため
に備えられ、フォーカスリング70が基板20の周りにプロ
セスガスの流れを維持する。基板の加熱には、赤外ラン
プ72等の熱源が用いられてもよい。ガス状の副生成物と
消費済みプロセスガスは、真空チャンバ52内を少なくと
も１ミリトールの圧力に維持することが可能な排気シス
テム（図示されず）により、排気口74を通って真空チャ
ンバ52から排出される。
抑制に適した装置50は、図２に模式的に示される。装置
50は、エッチングチャンバ（図示されず）を備え、これ
は、真空に保たれたロードロック移送領域（図示され
ず）により、プラズマ発生領域54と真空領域56とを有す
る真空チャンバ52に接続される。ガス流入口60を通って
真空チャンバ52内にプロセスガスが進入し、「シャワー
ヘッド」タイプの拡散器62によって真空領域56内で均一
に分散される。「バスケット」フープ状支持体（図示の
如く）又はペデスタル（図示されず）を備えてもよい基
板支持体64が、真空チャンバ内に基板20を保持するため
に備えられ、フォーカスリング70が基板20の周りにプロ
セスガスの流れを維持する。基板の加熱には、赤外ラン
プ72等の熱源が用いられてもよい。ガス状の副生成物と
消費済みプロセスガスは、真空チャンバ52内を少なくと
も１ミリトールの圧力に維持することが可能な排気シス
テム（図示されず）により、排気口74を通って真空チャ
ンバ52から排出される。
装置50のプラズマ発生領域54に接続されたマイクロウ
ェーブプラズマ発生器組立体80を用いて、プロセスガス
からプラズマを発生させてもよい。適切なマイクロウェ
ーブ発生器組立体80は、マサチューセッツ州ウォバーン
のApplied Science ＆ Technology,Inc.から商業的に入
手可能な「ASTEX」マイクロウェーブプラズマ発生器で
ある。典型的には、マイクロウェーブ発生器組立体80
は、マイクロウェーブアプリケータ82、マイクロウェー
ブ同調組立体84、及びマグネトロンマイクロウェーブ発
生器86を備える。また、RF−発生のプラズマや誘導結合
のプラズマ等の別のプラズマも、効果的である。
ェーブプラズマ発生器組立体80を用いて、プロセスガス
からプラズマを発生させてもよい。適切なマイクロウェ
ーブ発生器組立体80は、マサチューセッツ州ウォバーン
のApplied Science ＆ Technology,Inc.から商業的に入
手可能な「ASTEX」マイクロウェーブプラズマ発生器で
ある。典型的には、マイクロウェーブ発生器組立体80
は、マイクロウェーブアプリケータ82、マイクロウェー
ブ同調組立体84、及びマグネトロンマイクロウェーブ発
生器86を備える。また、RF−発生のプラズマや誘導結合
のプラズマ等の別のプラズマも、効果的である。
本発明のプロセスを行うにあたり、エッチング済み基
板20が、適当な温度及び圧力に維持された真空チャンバ
52内に移送される。そして（ｉ）複数のパッシベーショ
ンのステップ、又は（ii）複数のパッシベーション及び
レジストストリッピングのステップを備えた複数のサイ
クルが、エッチング済みの基板の処理に用いられて、基
板上のエッチャント残留物及び副生成物の不利な影響を
減少させる。
板20が、適当な温度及び圧力に維持された真空チャンバ
52内に移送される。そして（ｉ）複数のパッシベーショ
ンのステップ、又は（ii）複数のパッシベーション及び
レジストストリッピングのステップを備えた複数のサイ
クルが、エッチング済みの基板の処理に用いられて、基
板上のエッチャント残留物及び副生成物の不利な影響を
減少させる。
複数のサイクルのパッシベーションのプロセスは、少
なくとも２つのパッシベーションのサイクルを備え、基
板上にエッチャント副生成物のみが存在する場合、又は
別のストリッピングのステップで基板のストリッピング
を行う方が望ましい場合に、望ましい。第１のサイクル
では、チャンバ52内に後で説明するパッシベーションガ
スが導入され、パッシベーションガスからプラズマが発
生する。プラズマ活性化されたパッシベーションガス
は、基板20上でエッチャント副生成物24と反応してガス
上の副衛生物を生成し、これは真空チャンバから排出さ
れる。その後、パッシベーションガスの流れが止めら
れ、チャンバ内のプラズマが消失する。第２のパッシベ
ーションのサイクルでは、チャンバ内にパッシベーショ
ンガスが再び導入され、チャンバ内にプラズマが再び発
生される。
なくとも２つのパッシベーションのサイクルを備え、基
板上にエッチャント副生成物のみが存在する場合、又は
別のストリッピングのステップで基板のストリッピング
を行う方が望ましい場合に、望ましい。第１のサイクル
では、チャンバ52内に後で説明するパッシベーションガ
スが導入され、パッシベーションガスからプラズマが発
生する。プラズマ活性化されたパッシベーションガス
は、基板20上でエッチャント副生成物24と反応してガス
上の副衛生物を生成し、これは真空チャンバから排出さ
れる。その後、パッシベーションガスの流れが止めら
れ、チャンバ内のプラズマが消失する。第２のパッシベ
ーションのサイクルでは、チャンバ内にパッシベーショ
ンガスが再び導入され、チャンバ内にプラズマが再び発
生される。
更に典型的には、残留レジスト及びエッチャント副生
成物が基板から同時に除去できるように、ストリッピン
グのステップ及びパッシベーションのステップを共に備
えた複数のサイクルのプロセスを用いることが望まし
い。パッシベーションのステップでは、パッシベーショ
ンガスがチャンバ52内に導入され、パッシベーションガ
スからプラズマが発生されて、基板20をパッシベーショ
ンする。ストリッピングのステップでは、後に説明する
ストリッピングガスがチャンバ内に導入され、ストリッ
ピングガスからプラズマが発生されて、基板20上のポリ
マーのレジスト又は酸化物ハードマスクをストリッピン
グする。このストリッピングのステップ及びパッシベー
ションのステップは少なくとも一回、好ましくはこれら
ステップが最初に行われた同じ順番で、繰り返され、複
数のサイクルのプロセスを生じさせる。このプロセスに
おいて、パッシベーションのステップはストリッピング
のステップの前に行われてもよく、その逆でもよい。典
型的には、各プロセスステップの間に、安定化のステッ
プが行われ、引続くステップのために、このステップ中
にプロセス条件が安定化される。
成物が基板から同時に除去できるように、ストリッピン
グのステップ及びパッシベーションのステップを共に備
えた複数のサイクルのプロセスを用いることが望まし
い。パッシベーションのステップでは、パッシベーショ
ンガスがチャンバ52内に導入され、パッシベーションガ
スからプラズマが発生されて、基板20をパッシベーショ
ンする。ストリッピングのステップでは、後に説明する
ストリッピングガスがチャンバ内に導入され、ストリッ
ピングガスからプラズマが発生されて、基板20上のポリ
マーのレジスト又は酸化物ハードマスクをストリッピン
グする。このストリッピングのステップ及びパッシベー
ションのステップは少なくとも一回、好ましくはこれら
ステップが最初に行われた同じ順番で、繰り返され、複
数のサイクルのプロセスを生じさせる。このプロセスに
おいて、パッシベーションのステップはストリッピング
のステップの前に行われてもよく、その逆でもよい。典
型的には、各プロセスステップの間に、安定化のステッ
プが行われ、引続くステップのために、このステップ中
にプロセス条件が安定化される。
一般的には、複数のサイクルのプロセスのいずれにお
いても、プロセス全体の継続時間の全時間が増加されな
くとも、サイクルの数が多いほど、処理済みの基板20
に、より高い耐腐食性を与える。しかし、サイクルの数
が少なくなれば、より速いプロセスのスループットを与
えるので、特に各プロセスステップの間の安定化の継続
時間が長い場合は、サイクルの数は、好ましくは約１か
ら約10サイクル、更に好ましくは約２から約５サイクル
である。
いても、プロセス全体の継続時間の全時間が増加されな
くとも、サイクルの数が多いほど、処理済みの基板20
に、より高い耐腐食性を与える。しかし、サイクルの数
が少なくなれば、より速いプロセスのスループットを与
えるので、特に各プロセスステップの間の安定化の継続
時間が長い場合は、サイクルの数は、好ましくは約１か
ら約10サイクル、更に好ましくは約２から約５サイクル
である。
好ましくは、複数のサイクルプロセスの各パッシベー
ションのステップ又は随意のストリッピングのプロセス
は、約１から約60秒、更に好ましくは２から30秒、最も
好ましくは２から20秒の、継続時間を有する。複数のサ
イクルのパッシベーション及びストリッピングのプロセ
スでは、各サイクルの中のパッシベーションのステップ
は、典型的には同じサイクルのストリッピングのステッ
プと同じ継続時間を有するが、これらのステップはまた
異なる継続時間を有していてもよい。全プロセスの継続
時間は、約１〜180秒、更に好ましくは１〜60秒であ
る。
ションのステップ又は随意のストリッピングのプロセス
は、約１から約60秒、更に好ましくは２から30秒、最も
好ましくは２から20秒の、継続時間を有する。複数のサ
イクルのパッシベーション及びストリッピングのプロセ
スでは、各サイクルの中のパッシベーションのステップ
は、典型的には同じサイクルのストリッピングのステッ
プと同じ継続時間を有するが、これらのステップはまた
異なる継続時間を有していてもよい。全プロセスの継続
時間は、約１〜180秒、更に好ましくは１〜60秒であ
る。
複数のサイクルプロセスに使用するために適したパッ
シベーションガスは、基板20上のエッチャント副生成物
24と反応して真空チャンバ52からの排気が可能なガス状
副生成物を生成することが可能な、何らかのガスを含ん
でいる。例えば、エッチャント副生成物24が塩素を含ん
でいる場合は、パッシベーションガスは、水素含有ガス
を備え、これは塩素と反応して塩化水素酸等のエッチャ
ント副生成物を生成し、このエッチャント副生成物は真
空チャンバ52から排出される。（ｉ）アンモニア及び酸
素、又は、（ii）随意酸素及び窒素を有する水蒸気、を
含んだ適切なパッシベーションガスは、このステップに
用いることが可能である。パッシベーションガスがアン
モニア及び酸素を備える場合は、酸素に対するアンモニ
アの体積流量比は、約1:1から約1:20、更に好ましくは
約1:5から約1:15、最も好ましくは約1:10である。５リ
ッターの容量のチャンバ52に対しては、好ましいガス流
れは、300sccmNH3と3000sccmO2とを備える。アンモニア
と酸素のパッシベーションガスを用いた場合は、10秒の
パッシベーションのステップと10秒のストリッピングの
ステップとを備える２−サイクルのプロセスが、高い対
腐食性と高いプロセススループット効率の最善の組み合
わせを与える。なお、このパッシベーションガスは、酸
素、窒素、フルオロカーボン、水蒸気、アンモニア、水
素又はこれらの混合物から選択される少なくとも１つの
ガスを備えていてもよい。
シベーションガスは、基板20上のエッチャント副生成物
24と反応して真空チャンバ52からの排気が可能なガス状
副生成物を生成することが可能な、何らかのガスを含ん
でいる。例えば、エッチャント副生成物24が塩素を含ん
でいる場合は、パッシベーションガスは、水素含有ガス
を備え、これは塩素と反応して塩化水素酸等のエッチャ
ント副生成物を生成し、このエッチャント副生成物は真
空チャンバ52から排出される。（ｉ）アンモニア及び酸
素、又は、（ii）随意酸素及び窒素を有する水蒸気、を
含んだ適切なパッシベーションガスは、このステップに
用いることが可能である。パッシベーションガスがアン
モニア及び酸素を備える場合は、酸素に対するアンモニ
アの体積流量比は、約1:1から約1:20、更に好ましくは
約1:5から約1:15、最も好ましくは約1:10である。５リ
ッターの容量のチャンバ52に対しては、好ましいガス流
れは、300sccmNH3と3000sccmO2とを備える。アンモニア
と酸素のパッシベーションガスを用いた場合は、10秒の
パッシベーションのステップと10秒のストリッピングの
ステップとを備える２−サイクルのプロセスが、高い対
腐食性と高いプロセススループット効率の最善の組み合
わせを与える。なお、このパッシベーションガスは、酸
素、窒素、フルオロカーボン、水蒸気、アンモニア、水
素又はこれらの混合物から選択される少なくとも１つの
ガスを備えていてもよい。
あるいは、水蒸気のみを備えるパッシベーションガス
も、エッチャント副生成物24のパッシベーションに用い
ることが可能である。真空チャンバ52が５リッターの容
量を有する場合は、水蒸気の流量は好ましくは約100か
ら1000sccm、更に好ましくは約500sccmである。水蒸気
を備えるパッシベーションガスに対しては、各20秒間の
継続時間を有するパッシベーションのステップとストリ
ッピングのステップとを備えた３サイクルの複数サイク
ルプロセスを用いれば、最善の腐食性の結果が達成され
た。水蒸気は、ボイラないしバブラ100内で形成され、
これはフィードライン102により真空チャンバ52に接続
されている。ボイラないしバブラは、水を蒸発させるに
充分高い温度及び充分低い圧力に維持される。ボイラが
用いられる場合は、ボイラ内の水は水の沸点近くの温度
まで加熱されている。典型的には、ボイラ内の圧力は、
約50トールから約200トール、更に好ましくは100トール
から150トールの範囲にある。バブラが用いられる場合
は、水蒸気を真空チャンバ52へ移動させるためにアルゴ
ンやヘリウム等の不活性キャリアガスがバブラ内を通過
していてもよい。
も、エッチャント副生成物24のパッシベーションに用い
ることが可能である。真空チャンバ52が５リッターの容
量を有する場合は、水蒸気の流量は好ましくは約100か
ら1000sccm、更に好ましくは約500sccmである。水蒸気
を備えるパッシベーションガスに対しては、各20秒間の
継続時間を有するパッシベーションのステップとストリ
ッピングのステップとを備えた３サイクルの複数サイク
ルプロセスを用いれば、最善の腐食性の結果が達成され
た。水蒸気は、ボイラないしバブラ100内で形成され、
これはフィードライン102により真空チャンバ52に接続
されている。ボイラないしバブラは、水を蒸発させるに
充分高い温度及び充分低い圧力に維持される。ボイラが
用いられる場合は、ボイラ内の水は水の沸点近くの温度
まで加熱されている。典型的には、ボイラ内の圧力は、
約50トールから約200トール、更に好ましくは100トール
から150トールの範囲にある。バブラが用いられる場合
は、水蒸気を真空チャンバ52へ移動させるためにアルゴ
ンやヘリウム等の不活性キャリアガスがバブラ内を通過
していてもよい。
基板をパッシベーションし又はパッシベーション及び
ストリッピングする複数のプロセスに用いることができ
る好ましいガスは、水蒸気、酸素及び窒素を備えてい
る。体積による、（ｉ）水蒸気（VH20）と（ii）酸素及
び窒素両方（V02＋VN2）の比に依存して、プロセスガス
は主にパッシベーション機能を有するか、又は、主にス
トリッピング機能を有する。体積による比（VH20）：
（V02＋VN2）が、約1:2から約2:1、好ましくは0.8:1か
ら1:0.8、特に約1:1である場合は、プロセスガスは、主
にパッシベーションガスとして機能し；そして、別のレ
ジストストリッピングのステップが用いられて基板上の
レジストを除去する。体積による比（VH20）：（V02＋V
N2）が、約1:4から約1:40、好ましくは1:6から1:20、特
に約1:10である場合は、プロセスガスは、主にストリッ
ピングガスとして機能し；そして、別のパッシベーショ
ンのステップが用いられて基板を保護する。ストリッピ
ングガスとして主に作用するには、適切なストリッピン
グ速度を与えるために、水蒸気含有量は体積で、酸素と
質素のガス含有量の合計の約20％よりも少なくなるべき
である。水蒸気を添加すれば、エッチャント副生成物の
いずれかをパッシベーションすることにより、よって、
基板のストリッピングとパッシベーションを同時に可能
にすると考えられる。どのプロセスガス混合物において
も、窒素に対する酸素の体積による比は、好ましくは約
1:1から約50:1、更に好ましくは1:1から20:1、特に10:1
である。
ストリッピングする複数のプロセスに用いることができ
る好ましいガスは、水蒸気、酸素及び窒素を備えてい
る。体積による、（ｉ）水蒸気（VH20）と（ii）酸素及
び窒素両方（V02＋VN2）の比に依存して、プロセスガス
は主にパッシベーション機能を有するか、又は、主にス
トリッピング機能を有する。体積による比（VH20）：
（V02＋VN2）が、約1:2から約2:1、好ましくは0.8:1か
ら1:0.8、特に約1:1である場合は、プロセスガスは、主
にパッシベーションガスとして機能し；そして、別のレ
ジストストリッピングのステップが用いられて基板上の
レジストを除去する。体積による比（VH20）：（V02＋V
N2）が、約1:4から約1:40、好ましくは1:6から1:20、特
に約1:10である場合は、プロセスガスは、主にストリッ
ピングガスとして機能し；そして、別のパッシベーショ
ンのステップが用いられて基板を保護する。ストリッピ
ングガスとして主に作用するには、適切なストリッピン
グ速度を与えるために、水蒸気含有量は体積で、酸素と
質素のガス含有量の合計の約20％よりも少なくなるべき
である。水蒸気を添加すれば、エッチャント副生成物の
いずれかをパッシベーションすることにより、よって、
基板のストリッピングとパッシベーションを同時に可能
にすると考えられる。どのプロセスガス混合物において
も、窒素に対する酸素の体積による比は、好ましくは約
1:1から約50:1、更に好ましくは1:1から20:1、特に10:1
である。
複数のサイクルのストリッピング及びパッシベーショ
ンプロセスにおいてポリマー樹脂をストリッピングする
に適したストリッピングガスは、（ｉ）酸素、及び、
（ii）水蒸気、窒素ガス、又はフルオロカーボンガス等
の酸素活性化ガス又は蒸気とを含むが、フルオロカーボ
ンガスには、CF4、C2F6、CHF3、C3H2F6及びC2H4F2（例
えば、ローズへの米国特許第5,221,424号、及びフワン
らへの米国特許第5,174,856号に開示され、これら両者
はここに参照として併合される）が含まれる。例えば、
好ましいストリッピングガスの組成は、酸素と窒素と
を、約6:1から約200:1、更に好ましくは10:1から12:1の
体積流量比で備え、例えば、５リッターの真空チャンバ
52に対する適切なガス流量は、O2が3000から3500sccm、
N2が300sccmである。
ンプロセスにおいてポリマー樹脂をストリッピングする
に適したストリッピングガスは、（ｉ）酸素、及び、
（ii）水蒸気、窒素ガス、又はフルオロカーボンガス等
の酸素活性化ガス又は蒸気とを含むが、フルオロカーボ
ンガスには、CF4、C2F6、CHF3、C3H2F6及びC2H4F2（例
えば、ローズへの米国特許第5,221,424号、及びフワン
らへの米国特許第5,174,856号に開示され、これら両者
はここに参照として併合される）が含まれる。例えば、
好ましいストリッピングガスの組成は、酸素と窒素と
を、約6:1から約200:1、更に好ましくは10:1から12:1の
体積流量比で備え、例えば、５リッターの真空チャンバ
52に対する適切なガス流量は、O2が3000から3500sccm、
N2が300sccmである。
酸素ハードマスクのストリッピングに適切なストリッ
ピングガスは、ハロゲン含有ガスを含み、例えば、C
F4、C2F6、CHF3、C3H2F6、C2H4F2及びHFである。また、
BCl3、CCl4又はSiCl4等の他のハロゲンガスを用いて側
壁堆積物の除去を容易にすることもできるが、塩素含有
ガスを用いた場合は、パッシベーションチャンバの塩素
ガスによる汚染を防止するために、装置50のエッチング
チャンバ（図示されず）内で酸化物ストリッピングプロ
セスが行われるべきである。典型的には、ストリッピン
グのステップにおいては酸化物ハードマスクの一部だけ
がストリッピングされ、これに続くステップが用いられ
て、基板上の誘電又は絶縁層を堆積する。
ピングガスは、ハロゲン含有ガスを含み、例えば、C
F4、C2F6、CHF3、C3H2F6、C2H4F2及びHFである。また、
BCl3、CCl4又はSiCl4等の他のハロゲンガスを用いて側
壁堆積物の除去を容易にすることもできるが、塩素含有
ガスを用いた場合は、パッシベーションチャンバの塩素
ガスによる汚染を防止するために、装置50のエッチング
チャンバ（図示されず）内で酸化物ストリッピングプロ
セスが行われるべきである。典型的には、ストリッピン
グのステップにおいては酸化物ハードマスクの一部だけ
がストリッピングされ、これに続くステップが用いられ
て、基板上の誘電又は絶縁層を堆積する。
複数のサイクルのプロセスにおいては、真空チャンバ
52の圧力及び温度は、その後のパッシベーションのステ
ップ又はストリッピングのステップの間に変化されても
よく、又は、その後のサイクル間で変化されてもよく、
又は、実質的に一定に維持されてもよい。好ましくは、
真空チャンバ52は、約１から約100トール、更に好まし
くは１から10トール、最も好ましくは２トールに維持さ
れる。随意、第２のステップ又はサイクルにおいて、チ
ャンバ52内の圧力は、約１トールより低い、更に典型的
には500ミリトールよりも低い、最も典型的には、約100
ミリトールよりも低い第２の低い圧力に減じられる。典
型的には、基板20は、ランプヒータ72を用いて、約150
℃から約400℃、更に好ましくは200℃から380℃の温度
に加熱される。好ましくは、プロセススループット効率
を向上するため、その後のステップの間の圧力及び温度
の変化は最小限にされる。
52の圧力及び温度は、その後のパッシベーションのステ
ップ又はストリッピングのステップの間に変化されても
よく、又は、その後のサイクル間で変化されてもよく、
又は、実質的に一定に維持されてもよい。好ましくは、
真空チャンバ52は、約１から約100トール、更に好まし
くは１から10トール、最も好ましくは２トールに維持さ
れる。随意、第２のステップ又はサイクルにおいて、チ
ャンバ52内の圧力は、約１トールより低い、更に典型的
には500ミリトールよりも低い、最も典型的には、約100
ミリトールよりも低い第２の低い圧力に減じられる。典
型的には、基板20は、ランプヒータ72を用いて、約150
℃から約400℃、更に好ましくは200℃から380℃の温度
に加熱される。好ましくは、プロセススループット効率
を向上するため、その後のステップの間の圧力及び温度
の変化は最小限にされる。
装置50のマイクロウェーブプラズマ発生器80を用い
て、ストリッピング又はパッシベーションガスからプラ
ズマが生成される。プラズマが基板20の加熱を生じさせ
る場合は、基板の温度が実質的に一定となるように、マ
イクロウェーブ発生器80のパワーレベルが制御される。
典型的には、マイクロウェーブ発生器80のパワー出力
は、500から2500ワット、更に好ましくは800から1500ワ
ットの範囲にある。
て、ストリッピング又はパッシベーションガスからプラ
ズマが生成される。プラズマが基板20の加熱を生じさせ
る場合は、基板の温度が実質的に一定となるように、マ
イクロウェーブ発生器80のパワーレベルが制御される。
典型的には、マイクロウェーブ発生器80のパワー出力
は、500から2500ワット、更に好ましくは800から1500ワ
ットの範囲にある。
複数のサイクルパッシベーションプロセスは、従来の
プロセスよりも、高いプロセススループットと優えた耐
腐食性を与えることができる。シングルサイクルのプロ
セスを用いて得られると同等又はより優れた耐腐食性
が、短い継続時間のプロセスで得られる能力は、複数の
サイクルのプロセスの予期せぬ商業的な利点である。複
数のサイクルのパッシベーションプロセスは高いスルー
プットを与えることができると考えられており、その理
由は、より速い拡散のメカニズムにより、エッチャント
副生成物をより速く除去させることができるからであ
る。第１のパッシベーションのステップでは、エッチャ
ント副生成物24は、基板20の表面から除去される。その
後、パッシベーション種は残留レジスト24及び側壁堆積
物27の中へと拡散するに違いなく、そこでエッチャント
副生成物24と反応し、そして、その反応生成物が拡散に
よりレジスト又は側壁から出て行くに違いなく、その後
脱着される。パッシベーションガスの流れが複数のサイ
クルのパッシベーションプロセスにおいて停止された場
合は、パッシベーション副生成物の脱着が更に速く生じ
るはずである。その後に続く空乏化及び拡散のプロセス
により、エッチャント副生成物24のパッシベーションを
より速くより効率良くすることができる。
プロセスよりも、高いプロセススループットと優えた耐
腐食性を与えることができる。シングルサイクルのプロ
セスを用いて得られると同等又はより優れた耐腐食性
が、短い継続時間のプロセスで得られる能力は、複数の
サイクルのプロセスの予期せぬ商業的な利点である。複
数のサイクルのパッシベーションプロセスは高いスルー
プットを与えることができると考えられており、その理
由は、より速い拡散のメカニズムにより、エッチャント
副生成物をより速く除去させることができるからであ
る。第１のパッシベーションのステップでは、エッチャ
ント副生成物24は、基板20の表面から除去される。その
後、パッシベーション種は残留レジスト24及び側壁堆積
物27の中へと拡散するに違いなく、そこでエッチャント
副生成物24と反応し、そして、その反応生成物が拡散に
よりレジスト又は側壁から出て行くに違いなく、その後
脱着される。パッシベーションガスの流れが複数のサイ
クルのパッシベーションプロセスにおいて停止された場
合は、パッシベーション副生成物の脱着が更に速く生じ
るはずである。その後に続く空乏化及び拡散のプロセス
により、エッチャント副生成物24のパッシベーションを
より速くより効率良くすることができる。
複数のサイクルのパッシベーション及びストリッピン
グのプロセスは、従来技術よりも速いスループット及び
優れた耐腐食性を実証した。ストリッピングのステップ
が残留レジスト26及び側壁堆積物27の部分を除去し、そ
の結果、残留レジスト26及び側壁堆積物27をより薄く、
より多孔的にし、また、残留レジスト26内へのパッシベ
ーション種の拡散と、レジスト26から外への反応生成物
の拡散とを促進する。複数のサイクルのプロセスは、基
板のパッシベーション後少なくとも24時間、更に典型的
には少なくとも48時間、雰囲気湿度による腐食への耐性
を有する基板を提供する。これは、約１から２時間の耐
腐食性しか典型的に与えない従来技術に対して実質的な
改善である。改善された耐腐食性により、更に効率の高
い処理スケジュールを可能にし、製造のロスを低くす
る。
グのプロセスは、従来技術よりも速いスループット及び
優れた耐腐食性を実証した。ストリッピングのステップ
が残留レジスト26及び側壁堆積物27の部分を除去し、そ
の結果、残留レジスト26及び側壁堆積物27をより薄く、
より多孔的にし、また、残留レジスト26内へのパッシベ
ーション種の拡散と、レジスト26から外への反応生成物
の拡散とを促進する。複数のサイクルのプロセスは、基
板のパッシベーション後少なくとも24時間、更に典型的
には少なくとも48時間、雰囲気湿度による腐食への耐性
を有する基板を提供する。これは、約１から２時間の耐
腐食性しか典型的に与えない従来技術に対して実質的な
改善である。改善された耐腐食性により、更に効率の高
い処理スケジュールを可能にし、製造のロスを低くす
る。
基板を真空下で下式のアルキルアミンに暴露すること
により、複数のプロセスから得られる耐腐食性を更に向
上させることができ； ここで、R3はアルキル基であり、好ましくは、１から５
の炭素原子を含むアルキル基であり、例えば、メチル、
エチル又はプロピルであり;R2とR3のそれぞれは、同じ
でも異なっていてもよいが、水素原子又はアルキル基で
あり、好ましくは、１から５の炭素原子を含むアルキル
基であり、例えば、メチル、エチル又はプロピルであ
る。好ましくは、アミンの一部分がガス状の形態で存在
しアミンのこの一部分が基板上で吸着されるように、真
空チャンバ内のアミンの蒸気圧がなることが好ましい。
このアミンの抑制のステップでは、アミンは、造作の表
面に吸着されたパッシベーション層を形成し、これは造
作の腐食を抑制する。アミン抑制層は、高い電池対活性
を示す金属合金を含む造作22に対して、これらの金属の
腐食を防止するに有用である。
により、複数のプロセスから得られる耐腐食性を更に向
上させることができ； ここで、R3はアルキル基であり、好ましくは、１から５
の炭素原子を含むアルキル基であり、例えば、メチル、
エチル又はプロピルであり;R2とR3のそれぞれは、同じ
でも異なっていてもよいが、水素原子又はアルキル基で
あり、好ましくは、１から５の炭素原子を含むアルキル
基であり、例えば、メチル、エチル又はプロピルであ
る。好ましくは、アミンの一部分がガス状の形態で存在
しアミンのこの一部分が基板上で吸着されるように、真
空チャンバ内のアミンの蒸気圧がなることが好ましい。
このアミンの抑制のステップでは、アミンは、造作の表
面に吸着されたパッシベーション層を形成し、これは造
作の腐食を抑制する。アミン抑制層は、高い電池対活性
を示す金属合金を含む造作22に対して、これらの金属の
腐食を防止するに有用である。
アミン抑制のステップを行うに際しては、アミンの蒸
気が真空チャンバ52のシンク領域内に、基板20に充分な
アミンを吸着させるに充分な時間導入され、基板が雰囲
気に暴露された際に少なくとも24時間基板20の腐食を抑
制する。一般には、この24時間の間に、基板20の腐食を
抑制する必要性を取り除く付加的な処理ステップを受け
る。基板20のアミン暴露の時間が長いほど、腐食の抑制
の効率が高くなる。しかし、プロセスのスループットの
効率に対しては、約120秒未満、更に好ましくは約90秒
未満、最も好ましくは約60秒未満、アミンが基板に暴露
される。アミン露出のステップでは、真空領域56は、好
ましくは約１から約100トールの範囲に、更に好ましく
は１トールから約10トールの範囲の圧力に維持される。
気が真空チャンバ52のシンク領域内に、基板20に充分な
アミンを吸着させるに充分な時間導入され、基板が雰囲
気に暴露された際に少なくとも24時間基板20の腐食を抑
制する。一般には、この24時間の間に、基板20の腐食を
抑制する必要性を取り除く付加的な処理ステップを受け
る。基板20のアミン暴露の時間が長いほど、腐食の抑制
の効率が高くなる。しかし、プロセスのスループットの
効率に対しては、約120秒未満、更に好ましくは約90秒
未満、最も好ましくは約60秒未満、アミンが基板に暴露
される。アミン露出のステップでは、真空領域56は、好
ましくは約１から約100トールの範囲に、更に好ましく
は１トールから約10トールの範囲の圧力に維持される。
アミンの蒸気圧は真空チャンバ52内でアミンの少なく
とも一部がガス化するように充分高く、且つ、真空チャ
ンバ52内でアミンの少なくとも１部が基板20に吸着され
るよう充分低くなるべきである。アミンのアルキル部分
は、メチル、エチル及びプロピル等のアルキルを備える
ことが好ましく、各アルキルは、１から５個の炭素を備
えることが好ましい。適切なアミンには、モノ−アルキ
ル、ジ−アルキル及びトリ−アルキル置換の、メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミンが含まれ、これは
モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミ
ン等であり、その理由は、これらのアミンは沸点が低
く、商業的にすぐに入手可能だからである。使用可能な
特定のアミンには、トリメチルアミン（BP2.9℃）、こ
れは好ましいものであり、ジエチルアミン（BP7.4℃）
及びモノメチルアミン（BP−6.3℃）である。好ましく
は、アミンは、少なくとも２つのアルキル部分、更に好
ましくは３つのアルキル部分を備える。これらのアミン
の中で、トリメチルアミンが好ましく、その理由は、三
級（トリアルキル）アミンが二級（ジアルキル）アミン
よりも効率の高い抑制剤と考えられるからであり、次
に、二級アミンは、一級（モノアルキル）アミンよりも
効率の高い抑制剤であると考えられる。しかし、これら
のアミンの毒性及び商業的な入手可能性もまた、適当な
アミンの選択を支配する。
とも一部がガス化するように充分高く、且つ、真空チャ
ンバ52内でアミンの少なくとも１部が基板20に吸着され
るよう充分低くなるべきである。アミンのアルキル部分
は、メチル、エチル及びプロピル等のアルキルを備える
ことが好ましく、各アルキルは、１から５個の炭素を備
えることが好ましい。適切なアミンには、モノ−アルキ
ル、ジ−アルキル及びトリ−アルキル置換の、メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミンが含まれ、これは
モノメチルアミン、ジメチルアミン及びトリメチルアミ
ン等であり、その理由は、これらのアミンは沸点が低
く、商業的にすぐに入手可能だからである。使用可能な
特定のアミンには、トリメチルアミン（BP2.9℃）、こ
れは好ましいものであり、ジエチルアミン（BP7.4℃）
及びモノメチルアミン（BP−6.3℃）である。好ましく
は、アミンは、少なくとも２つのアルキル部分、更に好
ましくは３つのアルキル部分を備える。これらのアミン
の中で、トリメチルアミンが好ましく、その理由は、三
級（トリアルキル）アミンが二級（ジアルキル）アミン
よりも効率の高い抑制剤と考えられるからであり、次
に、二級アミンは、一級（モノアルキル）アミンよりも
効率の高い抑制剤であると考えられる。しかし、これら
のアミンの毒性及び商業的な入手可能性もまた、適当な
アミンの選択を支配する。
アミン蒸気は、アミンガス又は液体アミンを備えたア
ミンソース104から発生される。液体アミンソース104
は、フィードライン102によって真空チャンバ52に流体
的に接続され、液体アミンの少なくとも一部を気化させ
るに充分に高い温度及び充分に低い圧力に維持された、
ボイラ又はバブラを備えている。好ましくは、ボイラ又
はバブラは、室温に維持される。ボイラの圧力は、好ま
しくは約50トールから約200トール、更に好ましくは100
から150トールである。ボイラが用いられる場合は、ボ
イラは液体アミンの沸点と実質的に同じ温度に維持され
て、アミン蒸気を発生させる。バブラが用いられる場合
は、バブラ内でバブルとなったアルゴン又はヘリウム等
のキャリアガスが、真空チャンバ52へアミン蒸気を運
ぶ。
ミンソース104から発生される。液体アミンソース104
は、フィードライン102によって真空チャンバ52に流体
的に接続され、液体アミンの少なくとも一部を気化させ
るに充分に高い温度及び充分に低い圧力に維持された、
ボイラ又はバブラを備えている。好ましくは、ボイラ又
はバブラは、室温に維持される。ボイラの圧力は、好ま
しくは約50トールから約200トール、更に好ましくは100
から150トールである。ボイラが用いられる場合は、ボ
イラは液体アミンの沸点と実質的に同じ温度に維持され
て、アミン蒸気を発生させる。バブラが用いられる場合
は、バブラ内でバブルとなったアルゴン又はヘリウム等
のキャリアガスが、真空チャンバ52へアミン蒸気を運
ぶ。
ストリッピング、パッシベーション及び随意アミン抑
制のステップの後、パッシベーションされストリッピン
グされた基板20はチャンバから取り出され、エッチャン
ト溶液内でエッチングされエッチングプロセスで形成す
る側壁堆積物27を除去する。従来からのウェットケミカ
ルエッチャント溶液が適している。このプロセスでは、
ウエハは、ニュージャージ州アレンタウンのAdvanced C
hemical Technologiseから商業的に入手可能な「ACT」9
00シリーズ又はHF含有ウェットケミカルエッチャントで
エッチングされる。ウェットエッチングの後、ウエハは
脱イオン水でリンスされ残留しているウェットエッチャ
ントを除去する。
制のステップの後、パッシベーションされストリッピン
グされた基板20はチャンバから取り出され、エッチャン
ト溶液内でエッチングされエッチングプロセスで形成す
る側壁堆積物27を除去する。従来からのウェットケミカ
ルエッチャント溶液が適している。このプロセスでは、
ウエハは、ニュージャージ州アレンタウンのAdvanced C
hemical Technologiseから商業的に入手可能な「ACT」9
00シリーズ又はHF含有ウェットケミカルエッチャントで
エッチングされる。ウェットエッチングの後、ウエハは
脱イオン水でリンスされ残留しているウェットエッチャ
ントを除去する。
実施例 以下の実施例が、本発明のプロセスを例示する。実施
例の全てが、カリフォルニア州サンタクララのアプライ
ドマテリアルズ社から商業的に入手可能な「AMAT PREC
ISION 5000 METAL ETCHER」において実施された。こ
の「PRECISION 5000」装置は、パッシベーション及び
ストリッピングチャンバ（図示のように）に接続される
エッチングチャンバ（図示されず）を有し、雰囲気に暴
露されることなく、基板はエッチングチャンバからパッ
シベーション及びストリッピングチャンバへと移送が可
能である。装置のエッチングチャンバ（図示されず）は
また、チャンバ内のプラズマ強度を増強する磁場を随意
発生させるために、チャンバを包囲する誘導コイルを備
えている。これらの実施例は、直径約200mm（８イン
チ）、厚さ0.73mmのシリコンウエハ上で実施された。
例の全てが、カリフォルニア州サンタクララのアプライ
ドマテリアルズ社から商業的に入手可能な「AMAT PREC
ISION 5000 METAL ETCHER」において実施された。こ
の「PRECISION 5000」装置は、パッシベーション及び
ストリッピングチャンバ（図示のように）に接続される
エッチングチャンバ（図示されず）を有し、雰囲気に暴
露されることなく、基板はエッチングチャンバからパッ
シベーション及びストリッピングチャンバへと移送が可
能である。装置のエッチングチャンバ（図示されず）は
また、チャンバ内のプラズマ強度を増強する磁場を随意
発生させるために、チャンバを包囲する誘導コイルを備
えている。これらの実施例は、直径約200mm（８イン
チ）、厚さ0.73mmのシリコンウエハ上で実施された。
パッシベーション及びストリッピングの後、所定の時
間のインターバルの間、処理済みの基板を雰囲気に暴露
し、又は相対湿度約40％までの範囲の高い湿度レベルに
暴露し、その後、暗視野条件の顕微鏡又は電子操作顕微
鏡により、基板を測定することにより、基板の耐腐食性
が試験される。基板の腐食は、金属の造作上に形成され
た、腐食した水化種により生じた散乱光の小片として目
に見える。腐食は、パッシベーション及びストリッピン
グのステップの直接の後、２時間から７日までのインタ
ーバルにおいて測定され、ないしは、ウェットケミカル
エッチングの後、１、２又は３週間のインターバルにお
いて測定される。
間のインターバルの間、処理済みの基板を雰囲気に暴露
し、又は相対湿度約40％までの範囲の高い湿度レベルに
暴露し、その後、暗視野条件の顕微鏡又は電子操作顕微
鏡により、基板を測定することにより、基板の耐腐食性
が試験される。基板の腐食は、金属の造作上に形成され
た、腐食した水化種により生じた散乱光の小片として目
に見える。腐食は、パッシベーション及びストリッピン
グのステップの直接の後、２時間から７日までのインタ
ーバルにおいて測定され、ないしは、ウェットケミカル
エッチングの後、１、２又は３週間のインターバルにお
いて測定される。
実施例１〜11 これらの実施例においては、（ｉ）TiWバリア層；（i
i）厚さ約550nmのアルミニウム−シリコン−銅導電性金
属層で、このアルミニウム合金はシリコン1.5％と銅0.5
％を含み；及び（iii）チタンの反射防止層を備える造
作を有する基板上において、単一又は複数のサイクルの
パッシベーション及びストリッピングのプロセス実施さ
れた。この以前に、基板はBCl3、Cl2及びN2ガス混合物
を用いた反応性イオンエッチングにおいてエッチングさ
れていた。
i）厚さ約550nmのアルミニウム−シリコン−銅導電性金
属層で、このアルミニウム合金はシリコン1.5％と銅0.5
％を含み；及び（iii）チタンの反射防止層を備える造
作を有する基板上において、単一又は複数のサイクルの
パッシベーション及びストリッピングのプロセス実施さ
れた。この以前に、基板はBCl3、Cl2及びN2ガス混合物
を用いた反応性イオンエッチングにおいてエッチングさ
れていた。
実施例１〜11の腐食試験のプロセス条件及び結果が、
表１に示される。パッシベーションのステップは、500s
ccmの体積流量で流される水蒸気を用いてなされた。ス
トリッピングのステップは、酸素、窒素、及び随意水蒸
気を記載の流量で備えるストリッピングガスを用いて実
施された。これらのプロセス全てにおいて、真空チャン
バは２トールの圧力に維持された。一般に、複数のサイ
クルのパッシベーション及びストリッピングプロセス
は、単一サイクルのプロセスと比較して、優れた腐食性
の結果を提供した。
表１に示される。パッシベーションのステップは、500s
ccmの体積流量で流される水蒸気を用いてなされた。ス
トリッピングのステップは、酸素、窒素、及び随意水蒸
気を記載の流量で備えるストリッピングガスを用いて実
施された。これらのプロセス全てにおいて、真空チャン
バは２トールの圧力に維持された。一般に、複数のサイ
クルのパッシベーション及びストリッピングプロセス
は、単一サイクルのプロセスと比較して、優れた腐食性
の結果を提供した。
実施例７に用いられた複数のサイクルのパッシベーシ
ョン及びストリッピングプロセスは、最良の耐腐食性を
提供した。このプロセスでは、各パッシベーションステ
ップ及びストリッピングステップは継続時間が20秒であ
り、また、パッシベーションステップとストリッピング
ステップは、３回繰り返された。72時間よりも長く96時
間迄の耐腐食性が得られた。
ョン及びストリッピングプロセスは、最良の耐腐食性を
提供した。このプロセスでは、各パッシベーションステ
ップ及びストリッピングステップは継続時間が20秒であ
り、また、パッシベーションステップとストリッピング
ステップは、３回繰り返された。72時間よりも長く96時
間迄の耐腐食性が得られた。
実施例６と７とを比較することにより、同じ全複数サ
イクルプロセスの時間に対して、サイクルの数が増加す
れば、より良好な耐腐食性を与えることが示唆される。
イクルプロセスの時間に対して、サイクルの数が増加す
れば、より良好な耐腐食性を与えることが示唆される。
実施例７と９とを比較すれば、最終のストリッピング
のステップが基板の耐腐食性を実質的に増加させている
ことが見出される。最終のストリッピングステップが実
施されていない実施例９では、３から７時間までの耐腐
食性が見出された；実施例７では、72時間を超える耐腐
食性が見出された。最終のストリッピングステップが耐
腐食性を増加させるのは、ストリッピングガスの酸素が
造作のアルミニウムを酸化し、金属の造作上の酸化アル
ミニウムの保護層を形成するからであると考えられる。
のステップが基板の耐腐食性を実質的に増加させている
ことが見出される。最終のストリッピングステップが実
施されていない実施例９では、３から７時間までの耐腐
食性が見出された；実施例７では、72時間を超える耐腐
食性が見出された。最終のストリッピングステップが耐
腐食性を増加させるのは、ストリッピングガスの酸素が
造作のアルミニウムを酸化し、金属の造作上の酸化アル
ミニウムの保護層を形成するからであると考えられる。
実施例11は、パッシベーション及びストリッピングの
サイクルの数を増加させることにより、最も速い全処理
時間が達成されることが可能であることを例証してい
る。
サイクルの数を増加させることにより、最も速い全処理
時間が達成されることが可能であることを例証してい
る。
実施例12〜40 これらの実施例では、（ｉ）3000sccm及び300sccmの
アンモニアを備えるパッシベーションガスと、（ii）酸
素3000sccmと窒素300sccmを備えるストリッピングガス
を用いた複数サイクルプロセスが用いられた。
アンモニアを備えるパッシベーションガスと、（ii）酸
素3000sccmと窒素300sccmを備えるストリッピングガス
を用いた複数サイクルプロセスが用いられた。
これらの実施例用いられる基板の造作は、順に、
（ｉ）銅0.5％を含むアルミニウム合金の厚さ3,500オン
グストロームの層、（ii）450オングストロームのTiNの
層、（iii）1,000オングストロームのTiの層、及び、
（iv）365オングストロームのTiNの層を備えていた。こ
の以前に、基板は、BCl3、Cl2及びN2、随意CF4を備える
ガス混合物を用いた反応性イオンエッチングにおいてエ
ッチングされていた。
（ｉ）銅0.5％を含むアルミニウム合金の厚さ3,500オン
グストロームの層、（ii）450オングストロームのTiNの
層、（iii）1,000オングストロームのTiの層、及び、
（iv）365オングストロームのTiNの層を備えていた。こ
の以前に、基板は、BCl3、Cl2及びN2、随意CF4を備える
ガス混合物を用いた反応性イオンエッチングにおいてエ
ッチングされていた。
これらの全ての実施例に対して、継続時間約10秒の初
期安定化ステップが実施された。このステップでは、基
板は真空チャンバ移送された。チャンバの温度は、約60
から100℃の温度から、約325℃の温度にまで勾配上昇
し、チャンバの圧力は、約10から50ミリトールの圧力か
ら、約２トールの圧力に勾配上昇した。O23000sccmとNH
3300sccmを備えるパッシベーションガスが、チャンバ内
を流された。安定化のステップの後、基板をパッシベー
ションしてストリッピングするために適したプロセスガ
ス条件が、以下に記載されるように維持された。
期安定化ステップが実施された。このステップでは、基
板は真空チャンバ移送された。チャンバの温度は、約60
から100℃の温度から、約325℃の温度にまで勾配上昇
し、チャンバの圧力は、約10から50ミリトールの圧力か
ら、約２トールの圧力に勾配上昇した。O23000sccmとNH
3300sccmを備えるパッシベーションガスが、チャンバ内
を流された。安定化のステップの後、基板をパッシベー
ションしてストリッピングするために適したプロセスガ
ス条件が、以下に記載されるように維持された。
実施例12〜21 実施例12〜21は、L9（４つのプロセス変数に対して各
変数が３つのレベル）、直交要因配置実験を用いて処理
された。表IIには、４つのプロセス変数と、各変数に対
して用いられた３つのレベルが記載される。表IIIに
は、10のウエハのそれぞれを処理するために用いられた
実際のプロセス条件が記載される。実施例21は実施例12
と同じプロセス条件で試行され、実験の再現性を証明し
た。これらの実施例では、最初のパッシベーション及び
ストリッピングサイクルは、約325℃の温度において行
われ、２番目のパッシベーションのサイクルの温度は、
表IIに示されるように変化された。表IIIでは、変数PS/
PTは、単一のパッシベーション及びストリッピングサイ
クルの継続時間を全複数サイクルプロセス時間で割った
ものを表す。変数P/（Ｐ＋Ｓ）は、単一のパッシベーシ
ョンステップの全時間をパッシベーション及びストリッ
ピングサイクルの全時間で割ったものを表す。
変数が３つのレベル）、直交要因配置実験を用いて処理
された。表IIには、４つのプロセス変数と、各変数に対
して用いられた３つのレベルが記載される。表IIIに
は、10のウエハのそれぞれを処理するために用いられた
実際のプロセス条件が記載される。実施例21は実施例12
と同じプロセス条件で試行され、実験の再現性を証明し
た。これらの実施例では、最初のパッシベーション及び
ストリッピングサイクルは、約325℃の温度において行
われ、２番目のパッシベーションのサイクルの温度は、
表IIに示されるように変化された。表IIIでは、変数PS/
PTは、単一のパッシベーション及びストリッピングサイ
クルの継続時間を全複数サイクルプロセス時間で割った
ものを表す。変数P/（Ｐ＋Ｓ）は、単一のパッシベーシ
ョンステップの全時間をパッシベーション及びストリッ
ピングサイクルの全時間で割ったものを表す。
光学顕微鏡でウエハは100Xに拡大されて検査され、ス
トリッピングの直後にウエハ上に残留するフォトレジス
トを評価し、また、６及び24時間ウエハが雰囲気に暴露
された後のウエハの腐食を同定した。ウエハのいずれに
も、フォトレジストは観察されず、６及び24時間の試験
のインターバルの後にも、いずれのウエハにおいても腐
食の兆候は観察されなかった。これらの実施例は、複数
のサイクルのパッシベーション及びストリッピングのプ
ロセスを用いて得られる腐食性能の変化性が低いことを
例証している。
トリッピングの直後にウエハ上に残留するフォトレジス
トを評価し、また、６及び24時間ウエハが雰囲気に暴露
された後のウエハの腐食を同定した。ウエハのいずれに
も、フォトレジストは観察されず、６及び24時間の試験
のインターバルの後にも、いずれのウエハにおいても腐
食の兆候は観察されなかった。これらの実施例は、複数
のサイクルのパッシベーション及びストリッピングのプ
ロセスを用いて得られる腐食性能の変化性が低いことを
例証している。
実施例22〜31 実施例22〜31も、L9直交要因配置実験を用いて処理さ
れた。要因配置変数及びレベルは、表IVに列挙される。
表Ｖは、実施例22〜31の各々を処理するために用いられ
る処理条件を示す。実施例31は、実施例22と同じプロセ
ス条件で試行され、実験の再現性を証明した。
れた。要因配置変数及びレベルは、表IVに列挙される。
表Ｖは、実施例22〜31の各々を処理するために用いられ
る処理条件を示す。実施例31は、実施例22と同じプロセ
ス条件で試行され、実験の再現性を証明した。
処理の後、ウエハの各々は光学顕微鏡を用いて100Xに
拡大されて評価された。ウエハ上にフォトレジストは何
も見出されず、ひどい腐食を示した実施例30を除いて、
６及び24時間後、どの実施例も腐食は示さなかった。
拡大されて評価された。ウエハ上にフォトレジストは何
も見出されず、ひどい腐食を示した実施例30を除いて、
６及び24時間後、どの実施例も腐食は示さなかった。
これらの実施例の結果は、パッシベーション及びスト
リッピングのプロセスをより長くしストリッピングプロ
セス温度をより高くすることにより基板の耐腐食性が向
上することを、例証している。
リッピングのプロセスをより長くしストリッピングプロ
セス温度をより高くすることにより基板の耐腐食性が向
上することを、例証している。
実施例32〜40 実施例32〜40では、複数のサイクルのパッシベーショ
ン及びストリッピングプロセスを用いて、ウエハ２組が
処理された。第１の組のウエハは、ストリッピング及び
パッシベーションプロセスの直後のウエハの耐腐食性を
評価するために処理された。第２番目のウエハは、スト
リッピング及びパッシベーションの済んだウエハがウェ
ットケミカルエッチングされた後の耐腐食性を評価する
ために処理された。
ン及びストリッピングプロセスを用いて、ウエハ２組が
処理された。第１の組のウエハは、ストリッピング及び
パッシベーションプロセスの直後のウエハの耐腐食性を
評価するために処理された。第２番目のウエハは、スト
リッピング及びパッシベーションの済んだウエハがウェ
ットケミカルエッチングされた後の耐腐食性を評価する
ために処理された。
実施例32〜36に用いられた第１の組のウエハは、２サ
イクルのパッシベーション及びストリッピングプロセス
を用いて処理された。各サイクルにおけるパッシベーシ
ョン及びストリッピングステップは、約10秒の継続時間
試行され、合計で40秒間の複数のサイクル処理時間を与
えた。複数のサイクルの全処理時間は、各パッシベーシ
ョンステップ及びストリッピングステップの間に２秒の
インターバルを３回含むので、49秒であった。最初のサ
イクルのパッシベーションのステップ及びストリッピン
グステップは、共に、325℃の温度で実施され、２番目
のサイクルのパッシベーションのステップ及びストリッ
ピングのステップは共に、380℃の温度で実施された。
イクルのパッシベーション及びストリッピングプロセス
を用いて処理された。各サイクルにおけるパッシベーシ
ョン及びストリッピングステップは、約10秒の継続時間
試行され、合計で40秒間の複数のサイクル処理時間を与
えた。複数のサイクルの全処理時間は、各パッシベーシ
ョンステップ及びストリッピングステップの間に２秒の
インターバルを３回含むので、49秒であった。最初のサ
イクルのパッシベーションのステップ及びストリッピン
グステップは、共に、325℃の温度で実施され、２番目
のサイクルのパッシベーションのステップ及びストリッ
ピングのステップは共に、380℃の温度で実施された。
処理がなされた後、ウエハは相対湿度40％の室温の雰
囲気下に保持された。所定の時間のインターバル後の、
ウエハ上の残留レジスト及び腐食が、光学顕微鏡を用い
て評価された。ウエハの評価は、１、２、３、４及び７
日後に行われた;5枚のウエハ全てが最初の日の後に評価
され、４枚が第２日後、３枚が第３日後、このようにし
て、第７日後に、ただし１つのウエハが評価された。こ
れらの時間のインターバルの後、ウエハのいずれにも腐
食は見出されなかった。
囲気下に保持された。所定の時間のインターバル後の、
ウエハ上の残留レジスト及び腐食が、光学顕微鏡を用い
て評価された。ウエハの評価は、１、２、３、４及び７
日後に行われた;5枚のウエハ全てが最初の日の後に評価
され、４枚が第２日後、３枚が第３日後、このようにし
て、第７日後に、ただし１つのウエハが評価された。こ
れらの時間のインターバルの後、ウエハのいずれにも腐
食は見出されなかった。
実施例37〜40に使用された第２番目の組のウエハもま
た、２−サイクルのパッシベーション及びストリッピン
グプロセスを用いて処理された。実施例37の各パッシベ
ーション及びストリッピングのステップの継続時間は10
秒であった；実施例38では５秒；実施例39では３秒；そ
して、実施例40では２秒であった。最初のサイクルのパ
ッシベーション及びストリッピングのステップは、共
に、325℃ぼ温度で実施され、第２番目のサイクルのパ
ッシベーション及びストリッピングステップは共に、38
0℃の温度で行われた。
た、２−サイクルのパッシベーション及びストリッピン
グプロセスを用いて処理された。実施例37の各パッシベ
ーション及びストリッピングのステップの継続時間は10
秒であった；実施例38では５秒；実施例39では３秒；そ
して、実施例40では２秒であった。最初のサイクルのパ
ッシベーション及びストリッピングのステップは、共
に、325℃ぼ温度で実施され、第２番目のサイクルのパ
ッシベーション及びストリッピングステップは共に、38
0℃の温度で行われた。
処理が行われた後、ウエハは40％の相対速度環境下で
室温で保存された。24時間後、観察される腐食はウエハ
のいずれにもなかった。
室温で保存された。24時間後、観察される腐食はウエハ
のいずれにもなかった。
その後、HF含有の酸性溶液を用いてウェットケミカル
エッチングがなされた。エッチングが行われた後、再び
ウエハは相対湿度40％のチャンバ内に室温で保存され、
１、２及び３週間のインターバルで、光学顕微鏡により
評価された。３週間の後においても、いずれのウエハに
も腐食は観察されなかった。実施例37〜40は、２秒間の
パッシベーション及びストリッピングのステップの継続
時間を用いて処理されたウエハと、10秒間のパッシベー
ション及びストリッピングのステップの継続時間を用い
て処理されたウエハの間には差異がなかったことを例証
した。
エッチングがなされた。エッチングが行われた後、再び
ウエハは相対湿度40％のチャンバ内に室温で保存され、
１、２及び３週間のインターバルで、光学顕微鏡により
評価された。３週間の後においても、いずれのウエハに
も腐食は観察されなかった。実施例37〜40は、２秒間の
パッシベーション及びストリッピングのステップの継続
時間を用いて処理されたウエハと、10秒間のパッシベー
ション及びストリッピングのステップの継続時間を用い
て処理されたウエハの間には差異がなかったことを例証
した。
実施例41〜53 実施41〜53は、単一又は複数のサイクルパッシベーシ
ョン及びストリッピングのステップを用いて処理され
た。これらの実施例全てにおいては、パッシベーション
ガスは下記の如く、蒸気及び随意酸素と窒素を備えてい
た。
ョン及びストリッピングのステップを用いて処理され
た。これらの実施例全てにおいては、パッシベーション
ガスは下記の如く、蒸気及び随意酸素と窒素を備えてい
た。
実施例41〜53の基板上の造作は、（ｉ）厚さ100μｍ
のTiのバリア層、（ii）1000nm又は1050nmのいずれかの
厚さの、Cuを0.5％含有するAlの導電性層、及び（iii）
36nm又は45nmのいずれかの厚さのTiNの反射防止層を備
えていた。ウエハは、BCl3、Cl2及びN2を備えるガス混
合物を用いた反応性イオンエッチングにおいてエッチン
グされており、エッチングの前にはフォトレジストは約
1,8から２μｍの厚さを有していた。
のTiのバリア層、（ii）1000nm又は1050nmのいずれかの
厚さの、Cuを0.5％含有するAlの導電性層、及び（iii）
36nm又は45nmのいずれかの厚さのTiNの反射防止層を備
えていた。ウエハは、BCl3、Cl2及びN2を備えるガス混
合物を用いた反応性イオンエッチングにおいてエッチン
グされており、エッチングの前にはフォトレジストは約
1,8から２μｍの厚さを有していた。
基板上に複数のサイクル及び単一サイクルのプロセス
の両方が実施されたが、単一サイクルプロセスのあるも
のは、50秒の全プロセス時間で、適切な耐腐食性を提供
した。これらの造作の金属合の電解活性が充分に低いた
め、全プロセス時間をこれ以上短くしようとしなけれ
ば、複数サイクルプロセスは必要ないからであると考え
られる。
の両方が実施されたが、単一サイクルプロセスのあるも
のは、50秒の全プロセス時間で、適切な耐腐食性を提供
した。これらの造作の金属合の電解活性が充分に低いた
め、全プロセス時間をこれ以上短くしようとしなけれ
ば、複数サイクルプロセスは必要ないからであると考え
られる。
実施例41〜45 実施例41〜45においては、ウエハ「バスケット」又は
フープが、真空チャンバ内で基板の支持に用いられた。
ウエハバスケットに基板が置かれた後、初期のチャンバ
安定化のステップが、約15秒間実施された。この安定化
のステップでは、表VIに示された流量でプロセスガスが
真空チャンバ内に流され、真空領域の温度及び圧力は所
望のプロセスレベルに維持された。安定化の後、表VIに
示されるように、単一のサイクルのパッシベーション及
びストリッピングのプロセスが実施された。プロセスの
パッシベーションのステップは、20秒の継続時間を有
し、ストリッピングのステップは、40秒の継続時間を有
した。
フープが、真空チャンバ内で基板の支持に用いられた。
ウエハバスケットに基板が置かれた後、初期のチャンバ
安定化のステップが、約15秒間実施された。この安定化
のステップでは、表VIに示された流量でプロセスガスが
真空チャンバ内に流され、真空領域の温度及び圧力は所
望のプロセスレベルに維持された。安定化の後、表VIに
示されるように、単一のサイクルのパッシベーション及
びストリッピングのプロセスが実施された。プロセスの
パッシベーションのステップは、20秒の継続時間を有
し、ストリッピングのステップは、40秒の継続時間を有
した。
実施例41から45までの腐食試験の結果は、表VIに列挙
される。基板の値腐食性がパッシベーションの温度を下
げることに影響されず（実施例41と42、並びに、実施例
43と44を比較せよ）、また、ストリッピング温度の上昇
によっても影響されない（実施例44と45を比較せよ）こ
とが観察された。
される。基板の値腐食性がパッシベーションの温度を下
げることに影響されず（実施例41と42、並びに、実施例
43と44を比較せよ）、また、ストリッピング温度の上昇
によっても影響されない（実施例44と45を比較せよ）こ
とが観察された。
実施例46〜52 実施例46〜52では、パッシベーション及びストリッピ
ングのステップのプロセス条件は一定に維持され、パッ
シベーション及びストリッピングのステップの継続時間
は、表VII及びVIIIに示されるように、変化された。実
施例46〜50では、パッシベーションのステップはストリ
ッピングのステップに先行し、実施例51及び52では、ス
トリッピングのステップがパッシベーションステップに
先行した。実施例49は、２−サイクルのパッシベーショ
ン及びストリッピングのステップが用いられた。
ングのステップのプロセス条件は一定に維持され、パッ
シベーション及びストリッピングのステップの継続時間
は、表VII及びVIIIに示されるように、変化された。実
施例46〜50では、パッシベーションのステップはストリ
ッピングのステップに先行し、実施例51及び52では、ス
トリッピングのステップがパッシベーションステップに
先行した。実施例49は、２−サイクルのパッシベーショ
ン及びストリッピングのステップが用いられた。
これらの実施例では、真空チャンバ内に基板を保持す
るためにペデスタル（図示されず）が用いられた。この
ペデスタルが基板の温度の更なる制御を可能にしたが、
その理由は、ウエハバスケットホルダと比べてより大き
なペデスタルの質量が、基板の温度を安定化させるから
である。
るためにペデスタル（図示されず）が用いられた。この
ペデスタルが基板の温度の更なる制御を可能にしたが、
その理由は、ウエハバスケットホルダと比べてより大き
なペデスタルの質量が、基板の温度を安定化させるから
である。
パッシベーションのステップでは、H2O500sccm、O210
00sccm及びN2100sccmを備えるプロセスガスが用いられ
て、真空領域が約２トールの圧力に維持された。マイク
ロウェーブ発生器86のパワーレベルは、約1400ワットに
維持された。
00sccm及びN2100sccmを備えるプロセスガスが用いられ
て、真空領域が約２トールの圧力に維持された。マイク
ロウェーブ発生器86のパワーレベルは、約1400ワットに
維持された。
ストリッピングのプロセスにおいては、O23500sccm及
びN2300sccmを備えるプロセスガスが用いられて、真空
チャンバが約２トールの圧力に維持された。マイクロウ
ェーブパワーレベルは、約1000ワットに維持された。
びN2300sccmを備えるプロセスガスが用いられて、真空
チャンバが約２トールの圧力に維持された。マイクロウ
ェーブパワーレベルは、約1000ワットに維持された。
これらの実施例は、200から300℃までの基板温度を用
いた、単一サイクルの水ベースのパッシベーション及び
ストリッピングプロセスが、有効な耐腐食性を与えるこ
とが可能であることを例証した。記載された金属含有層
を有する造作に対して、少なくとも約150秒の全継続時
間を有する単一サイクルプロセスが適切な耐腐食性を与
え、複数のサイクルのプロセスは必要がなかった。これ
らの実施例はまた、パッシベーションのステップ及びス
トリッピングのステップの順番は、基板の耐腐食性が影
響しないことを例証した。
いた、単一サイクルの水ベースのパッシベーション及び
ストリッピングプロセスが、有効な耐腐食性を与えるこ
とが可能であることを例証した。記載された金属含有層
を有する造作に対して、少なくとも約150秒の全継続時
間を有する単一サイクルプロセスが適切な耐腐食性を与
え、複数のサイクルのプロセスは必要がなかった。これ
らの実施例はまた、パッシベーションのステップ及びス
トリッピングのステップの順番は、基板の耐腐食性が影
響しないことを例証した。
実施例53 実施例53は、好ましい単一サイクルのストリッピング
及びパッシベーションプロセスを例示し、このプロセス
条件は、表IXに開示される。このプロセスは有利であ
り、その理由は、適度に高いウエハスループットを与え
る一方で、有効なパッシベーション及びストリッピング
の品質を維持するからである。このプロセスを用いてパ
ッシベーションされたウエハは、雰囲気に暴露された場
合に24時間以上の耐腐食性があることを例証した。
及びパッシベーションプロセスを例示し、このプロセス
条件は、表IXに開示される。このプロセスは有利であ
り、その理由は、適度に高いウエハスループットを与え
る一方で、有効なパッシベーション及びストリッピング
の品質を維持するからである。このプロセスを用いてパ
ッシベーションされたウエハは、雰囲気に暴露された場
合に24時間以上の耐腐食性があることを例証した。
実施例54及び55 これらの実施例は、基板上の部分的にエッチングされ
た高い腐食性のTi−Ｗ層の腐食を防止するために、単一
サイクルの水蒸気パッシベーションプロセスを用いるこ
とが可能であることを例示する。これらの実施例では、
完全な反応性イオンエッチング、パッシベーション及び
ストリッピングプロセスのシーケンスが記載される。こ
れらの実施例に用いられるウエハは、（ｉ）Ti−Ｗ合金
のバリア層、（ii）アルミニウム含有合金の導電性層、
及び（iii）反射防止層を備えた造作を有していた。ウ
エハ上の造作は、下側のTi−Ｗバリア層が露出するまで
エッチングされた。Ti−Ｗ層はエッチングされなかった
が、その理由は、その下の回路デバイスがプラズマエッ
チングプロセスによって傷害されるからである。部分的
にエッチングされたTi−Ｗバリア層は、雰囲気に暴露さ
れれば急速に腐食され、その理由は、合金中の金属の電
解結合が腐食を促進するさらである。従って、部分的に
エッチングされたバリア層は、エッチングの後直ちに水
蒸気含有プラズマを用いてパッシベーションされる。
た高い腐食性のTi−Ｗ層の腐食を防止するために、単一
サイクルの水蒸気パッシベーションプロセスを用いるこ
とが可能であることを例示する。これらの実施例では、
完全な反応性イオンエッチング、パッシベーション及び
ストリッピングプロセスのシーケンスが記載される。こ
れらの実施例に用いられるウエハは、（ｉ）Ti−Ｗ合金
のバリア層、（ii）アルミニウム含有合金の導電性層、
及び（iii）反射防止層を備えた造作を有していた。ウ
エハ上の造作は、下側のTi−Ｗバリア層が露出するまで
エッチングされた。Ti−Ｗ層はエッチングされなかった
が、その理由は、その下の回路デバイスがプラズマエッ
チングプロセスによって傷害されるからである。部分的
にエッチングされたTi−Ｗバリア層は、雰囲気に暴露さ
れれば急速に腐食され、その理由は、合金中の金属の電
解結合が腐食を促進するさらである。従って、部分的に
エッチングされたバリア層は、エッチングの後直ちに水
蒸気含有プラズマを用いてパッシベーションされる。
実施例54及び55の基板は、２−ステージのエッチング
プロセスを用いるエッチングチャンバ（図示されず）内
でエッチングされる。第１番目のエッチングのステージ
では、流量50sccmのBCl3、流量40sccmのCl2及び流量20s
ccmのN2を備えたエッチャントガスが、エッチングチャ
ンバ内に導入された。チャンバ内の圧力は、約200ミリ
トールに維持された。チャンバ内のカソードに印加され
たRFパワーは約400ワットであり、そして、誘導コイル
を用いて40ガウスの磁場が発生されて、プラズマを励起
した。第１番目のエッチングのステージでは、基板上の
アルミニウム含有層が貫いてエッチングされるまでまで
行われ、このエッチングのステップの終点は、光放出技
術により測定された。第２番目のエッチングのステージ
では、基板上の厚さ1500オングストロームのTi−Ｗバリ
ア層が、Ti−Ｗ層の500オングストロームだけエッチン
グされるまでエッチングされ、基板上にTi−Ｗ層が1000
オングストロームだけ残った。第２番目のエッチングの
ステージでは、BCl325sccm、Cl2sccm及びN220sccmを備
えたプロセスガスがチャンバ内に導入され、チャンバは
約20ミリトールの圧力に維持された。カソードに印加さ
れたRFパワーは、250ワットのレベルに維持され、チャ
ンバ内でプラズマを励起するために、40ガウスの磁場が
用いられた。第２のエッチングのステージは、約40秒間
行われた。
プロセスを用いるエッチングチャンバ（図示されず）内
でエッチングされる。第１番目のエッチングのステージ
では、流量50sccmのBCl3、流量40sccmのCl2及び流量20s
ccmのN2を備えたエッチャントガスが、エッチングチャ
ンバ内に導入された。チャンバ内の圧力は、約200ミリ
トールに維持された。チャンバ内のカソードに印加され
たRFパワーは約400ワットであり、そして、誘導コイル
を用いて40ガウスの磁場が発生されて、プラズマを励起
した。第１番目のエッチングのステージでは、基板上の
アルミニウム含有層が貫いてエッチングされるまでまで
行われ、このエッチングのステップの終点は、光放出技
術により測定された。第２番目のエッチングのステージ
では、基板上の厚さ1500オングストロームのTi−Ｗバリ
ア層が、Ti−Ｗ層の500オングストロームだけエッチン
グされるまでエッチングされ、基板上にTi−Ｗ層が1000
オングストロームだけ残った。第２番目のエッチングの
ステージでは、BCl325sccm、Cl2sccm及びN220sccmを備
えたプロセスガスがチャンバ内に導入され、チャンバは
約20ミリトールの圧力に維持された。カソードに印加さ
れたRFパワーは、250ワットのレベルに維持され、チャ
ンバ内でプラズマを励起するために、40ガウスの磁場が
用いられた。第２のエッチングのステージは、約40秒間
行われた。
エッチングが行われた後、ウエハはエッチングチャン
バ（図示されず）からパッシベーション及びストリッピ
ングチャンバへと移送された。実施例54では、ウエハは
別々のステップでパッシベーションされ、ストリッピン
グされた。パッシベーションのステップでは、チャンバ
内に水蒸気が500sccmの流量で導入される。マイクロウ
ェーブプラズマ発生器に800ワットのRFパワーが印加さ
れ、ウエハが250℃まで加熱された。このパッシベーシ
ョンのステップは、45秒の全時間で行われた。パッシベ
ーションが行われた後、別のストリッピングのステップ
においてウエハはストリッピングされた。ストリッピン
グのステップは、300sccmの流れの酸素と200から300scc
mまでの流れの窒素とを備えたストリッピングガスを用
いた。マイクロウェーブ発生器では1400ワットのRFパワ
ーレベルが維持され、ウエハの温度は250℃に維持され
た。パッシベーションのステップとストリッピングのス
テップの双方において、チャンバの圧力は２トールに維
持された。実施例54のパッシベーションされたウエハ
は、雰囲気に暴露された際に実質的に耐腐食的であっ
た。
バ（図示されず）からパッシベーション及びストリッピ
ングチャンバへと移送された。実施例54では、ウエハは
別々のステップでパッシベーションされ、ストリッピン
グされた。パッシベーションのステップでは、チャンバ
内に水蒸気が500sccmの流量で導入される。マイクロウ
ェーブプラズマ発生器に800ワットのRFパワーが印加さ
れ、ウエハが250℃まで加熱された。このパッシベーシ
ョンのステップは、45秒の全時間で行われた。パッシベ
ーションが行われた後、別のストリッピングのステップ
においてウエハはストリッピングされた。ストリッピン
グのステップは、300sccmの流れの酸素と200から300scc
mまでの流れの窒素とを備えたストリッピングガスを用
いた。マイクロウェーブ発生器では1400ワットのRFパワ
ーレベルが維持され、ウエハの温度は250℃に維持され
た。パッシベーションのステップとストリッピングのス
テップの双方において、チャンバの圧力は２トールに維
持された。実施例54のパッシベーションされたウエハ
は、雰囲気に暴露された際に実質的に耐腐食的であっ
た。
実施例55のウエハは単一のステップのプロセスにおい
てパッシベーションされストリッピングされた。3000sc
cmの流れの酸素、200sccmの流れの窒素及び300sccmの流
れの水蒸気がチャンバ内に導入された。140ワットのパ
ワーレベルのプラズマが約90秒間発生して、ウエハをス
トリッピングしパッシベーションした。実施例55のパッ
シベーションされたウエハも、雰囲気下において腐食に
対して耐性を示したことが観察された。ストリッピング
及びパッシベーションの後、パッシベーションされたウ
エハ上に1000オングストロームの厚さで残ったバリア層
が、ウェットケミカルエッチングプロセスを用いて除去
された。このプロセスに付加的に、ニュージャージ州ア
レンタウンのAdvanced Chemical Technologiesから商業
的に入手可能な「ACT」900シリーズ液状エッチャントを
用いて、ウエハは化学的にエッチングされた。エッチン
グがなされた後、ウエハは脱イオン水でリンスされ、残
留エッチャントが除去された。
てパッシベーションされストリッピングされた。3000sc
cmの流れの酸素、200sccmの流れの窒素及び300sccmの流
れの水蒸気がチャンバ内に導入された。140ワットのパ
ワーレベルのプラズマが約90秒間発生して、ウエハをス
トリッピングしパッシベーションした。実施例55のパッ
シベーションされたウエハも、雰囲気下において腐食に
対して耐性を示したことが観察された。ストリッピング
及びパッシベーションの後、パッシベーションされたウ
エハ上に1000オングストロームの厚さで残ったバリア層
が、ウェットケミカルエッチングプロセスを用いて除去
された。このプロセスに付加的に、ニュージャージ州ア
レンタウンのAdvanced Chemical Technologiesから商業
的に入手可能な「ACT」900シリーズ液状エッチャントを
用いて、ウエハは化学的にエッチングされた。エッチン
グがなされた後、ウエハは脱イオン水でリンスされ、残
留エッチャントが除去された。
本発明はある好ましい態様に関して詳細に説明されて
きたが、他の形態も可能である。例えば、ここに開示さ
れたもの以外のパッシベーション及びストリッピングの
プロセスを用いて複数のサイクルのプロセスを実施する
ことが可能である。また、単一サイクルの水蒸気ベース
のパッシベーション及びストリッピングのプロセスが、
他のパッシベーション及びストリッピングのプロセスと
結合して、より大きな耐腐食性及びプロセス効率を提供
することも可能である。従って、添付した請求の範囲の
趣旨及びその範囲は、ここに含まれる好ましい態様の記
載に限定されるべきではない。
きたが、他の形態も可能である。例えば、ここに開示さ
れたもの以外のパッシベーション及びストリッピングの
プロセスを用いて複数のサイクルのプロセスを実施する
ことが可能である。また、単一サイクルの水蒸気ベース
のパッシベーション及びストリッピングのプロセスが、
他のパッシベーション及びストリッピングのプロセスと
結合して、より大きな耐腐食性及びプロセス効率を提供
することも可能である。従って、添付した請求の範囲の
趣旨及びその範囲は、ここに含まれる好ましい態様の記
載に限定されるべきではない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ３６９，９５３ (32)優先日 平成７年１月９日(1995．1．9) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 シェイ，ピーター アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94087，サニーヴェール，ブレアー ア ヴェニュー 833，ナンバー４ (72)発明者 イッシャロム，カーメル イスラエル，コリアット モッズキン 26418，モーデチ フォゲルマン スト リート 14／２ (72)発明者 ロウ，ウェスレイ アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95129，サン ノゼ，ジョンソン アヴ ェニュー 1695 (72)発明者 パパニュ，ジェームス エス. アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94903，サン ラファエル，ホリー ド ライヴ 351 (72)発明者 マク，スティーヴ エス．ワイ. アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94566，プレザントン，モンテビノ ド ライヴ 878 (72)発明者 ローデス，チャールズ スティーヴン アメリカ合衆国，カリフォルニア州 93065，シミ ヴァレイ，ショール ク リーク コート 1049 (72)発明者 シエイ，ブライアン タイワン，ファリエン，リン―チェン ストリート １ レーン エスピー．５ (72)発明者 ラッチフォード，スコット イアン アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94087，サニーヴェール，セサミ ドラ イヴ 1207 (72)発明者 ウィリアムス，カレン エー. アメリカ合衆国，カリフォルニア州 95128，サン ノゼ，スプルアンス ス トリート 1186 (72)発明者 ユーウォン，ヴィクトリア アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94024，ロス アルトス，マリノヴィッ チ ウェイ 1408 (56)参考文献 特開 平５−109673（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140923（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−83337（ＪＰ，Ａ) 米国特許5221424（ＵＳ，Ａ) 国際公開92／00601（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065
Claims (14)
- 【請求項１】エッチャント副生成物をその上に有する基
板をパッシベーションするプロセスであって： （ａ）真空チャンバ内に基板を置くステップと、 （ｂ）パッシベーションガスを真空チャンバ内に導入し
て、パッシベーションガスからプラズマを発生させるス
テップと、 （ｃ）パッシベーションガスの流れを止めて、プラズマ
を消失させるステップと、 （ｄ）ステップ（ｂ）と（ｃ）を少なくとも１回繰り返
し、エッチャント副生成物を有する基板をパッシベーシ
ョンするステップと、 （ｅ）パッシベーションされた基板をチャンバから取り
除くステップと を備えるプロセス。 - 【請求項２】残留レジストとエッチャント副生成物をそ
の上に有する基板をストリッピング及びパッシベーショ
ンするプロセスであって： （ａ）基板を真空チャンバ内に置くステップと、 （ｂ）真空チャンバ内にパッシベーションガスを導入し
パッシベーションガスからプラズマを発生させることに
より、エッチャント副生成物を有する基板をパッシベー
ションするステップと、 （ｃ）ステップ（ｂ）の前又は後は、真空チャンバ内に
ストリッピングガスを導入しストリッピングガスからプ
ラズマを発生させることにより、基板からレジストをス
トリッピングするステップと、 （ｄ）ステップ（ｂ）と（ｃ）が行われた同じ順番で、
少なくとも１回ステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返すス
テップと、 （ｅ）パッシベーションされストリッピングされた基板
をチャンバから取り除くステップと を備えるプロセス。 - 【請求項３】基板が、空気に少なくとも24時間暴露され
た際に腐食に対して耐性を有するように、ステップ
（ｄ）が充分な数の回数行われる請求項１又は２のいず
れかに記載のプロセス。 - 【請求項４】ステップ（ｄ）が１〜10サイクル行われる
請求項１、２又は３のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項５】基板が、側壁堆積物を有する造作を有し、
ステップ（ｅ）の後、エッチャント溶液を用いて側壁堆
積物がエッチングされ、エッチャント溶液を用いてのエ
ッチングの後、基板が、空気に少なくとも１週間暴露さ
れた際に腐食に対して耐性を有している、請求項１又は
２のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項６】パッシベーションガスが水蒸気を備える請
求項１、２、３又は４のいずれかに記載のプロセス。 - 【請求項７】パッシベーションガスが水蒸気、酸素及び
窒素を備え、（水蒸気）の（酸素及び窒素の合計）に対
する体積による比が2:1〜1:2である請求項１〜６のいず
れかに記載のプロセス。 - 【請求項８】パッシベーションガスが水蒸気、酸素及び
窒素を備え、（水蒸気）の（酸素及び窒素の合計）に対
する体積による比が1:4〜1:40である請求項１〜６のい
ずれかに記載のプロセス。 - 【請求項９】酸素の窒素に対する体積による比が、1:1
〜50:1である請求項７又は８のいずれかに記載のプロセ
ス。 - 【請求項１０】パッシベーションガス又はストリッピン
グガスが、酸素、窒素、フルオロカーボン、水蒸気、ア
ンモニア、水素又はこれらの混合物から選択される少な
くとも１つのガスを備える請求項２に記載のプロセス。 - 【請求項１１】パッシベーションのステップ中に、又は
パッシベーション及びストリッピングのステップ中に、
真空チャンバが（ｉ）150℃〜400℃の範囲内のある温度
及び（ii）１トール〜100トールの範囲内のある圧力に
維持される請求項１又は２のいずれかに記載のプロセ
ス。 - 【請求項１２】ステップ（ｂ）においては、真空チャン
バ内の圧力が、少なくとも１トール以上である第１の圧
力に維持され、ステップ（ｃ）においては、真空チャン
バ内の圧力が、500ミリトール未満である第２の圧力に
維持される請求項１に記載のプロセス。 - 【請求項１３】エッチャント副生成物をその上に有する
基板をパッシベーションするプロセスであって： （ａ）真空チャンバ内に基板を置くステップと、 （ｂ）水蒸気、酸素及び窒素を備えるパッシベーション
ガスを真空チャンバ内に導入するステップと、 （ｃ）パッシベーションガスからプラズマを発生させる
ステップと、 （ｄ）パッシベーションガスの流れを止めて、プラズマ
を消失させるステップと、 （ｅ）ステップ（ｂ）〜ステップ（ｄ）を少なくとも１
回繰り返し、エッチャント副生成物を有する基板をパッ
シベーションするステップと、 （ｆ）パッシベーションされた基板をチャンバから取り
除くステップと を備えるプロセス。 - 【請求項１４】（水蒸気）の（酸素及び窒素の合計）に
対する体積による比が2:1〜1:2である請求項13に記載の
プロセス。
Applications Claiming Priority (10)
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|---|---|---|---|
| US19182894A | 1994-02-03 | 1994-02-03 | |
| US08/268,377 US5545289A (en) | 1994-02-03 | 1994-06-29 | Passivating, stripping and corrosion inhibition of semiconductor substrates |
| US08/268,377 | 1995-01-06 | ||
| US08/191,828 | 1995-01-06 | ||
| US36995395A | 1995-01-09 | 1995-01-09 | |
| US08/369,953 | 1995-01-09 | ||
| US191,828 | 1995-01-09 | ||
| US268,377 | 1995-01-09 | ||
| US369,953 | 1995-01-09 | ||
| PCT/US1995/001100 WO1995021458A1 (en) | 1994-02-03 | 1995-01-27 | Stripping, passivation and corrosion inhibition of semiconductor substrates |
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|---|---|
| JPH09503103A JPH09503103A (ja) | 1997-03-25 |
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ID=27392956
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101805071B1 (ko) * | 2016-04-05 | 2017-12-06 | 주식회사 쎄네스 | 틸팅 장치를 포함하는 콘크리트 시험 장치 |
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|---|---|---|---|---|
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| US7476291B2 (en) * | 2006-09-28 | 2009-01-13 | Lam Research Corporation | High chamber temperature process and chamber design for photo-resist stripping and post-metal etch passivation |
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- 1995-01-27 DE DE69529023T patent/DE69529023T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-27 KR KR1019950704391A patent/KR100362599B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-01-27 EP EP95908705A patent/EP0692141B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0692141B1 (en) | 2002-12-04 |
| KR960702185A (ko) | 1996-03-28 |
| DE69529023T2 (de) | 2003-07-31 |
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| JPH09503103A (ja) | 1997-03-25 |
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