KR-102961652-B1 - 콘택 산화물들의 선택적 제거를 위한 방법들

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Abstract

기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법은 산화물들을 선택적으로 제거하기 위한 이온 제어를 포함한다. 방법은, 기판을 불활성 가스의 이온들에 노출시키는 단계, 제1 바이어스 전력 공급부의 제1 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계, 제2 바이어스 전력 공급부의 제2 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계, 및 폴리머 재료의 스퍼터링을 억제하면서 기판 상의 적어도 하나의 콘택으로부터 선택적으로 산화물을 제거하기 위해 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하고, 산화물 제거는 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이다.

Inventors

코, 턱 풍
수디조노, 존 레너드

Assignees

어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20220926
Priority Date: 20210927

Claims (20)

기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법으로서, 상기 기판을 불활성 가스의 이온들에 노출시키는 단계; 제1 바이어스 전력 공급부의 제1 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 상기 제1 RF 주파수는 상기 불활성 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 제2 바이어스 전력 공급부의 제2 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 상기 제2 RF 주파수는 상기 불활성 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어하고 상기 제1 RF 주파수보다 높은 주파수임 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 상기 기판 상의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 상기 적어도 하나의 콘택으로부터 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 상기 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 상기 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하고, 이온 에너지를 증가시키도록 상기 제1 RF 주파수의 상기 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 산화물 제거가 상기 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 상기 제2 RF 주파수의 상기 제2 전력 레벨을 변경함으로써 상기 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가되고, 상기 방법은 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스에서 수행되는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 상기 이온 에너지를 증가시키기 위해, 산화물 제거 동안 불활성 가스 유량을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제2 항에 있어서, 상기 불활성 가스 유량은 0 초과 내지 50 sccm인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 폴리머 재료의 스퍼터링을 더욱 억제하기 위해 산화물 제거 동안 상기 기판의 온도를 섭씨 -20도 내지 섭씨 60도로 감소시키는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제4 항에 있어서, 상기 온도는 섭씨 -20도인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 산화물 제거 동안 0.7 mTorr 내지 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 RF 주파수는 400 kHz 내지 15 MHz이고, 상기 제2 RF 주파수는 40 MHz 내지 110 MHz인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제7 항에 있어서, 상기 제1 RF 주파수는 13.56 MHz이고, 상기 제2 RF 주파수는 60 MHz인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 산화물의 제거 대 폴리머 재료의 제거의 선택도 비(selectivity ratio)는 적어도 2:1인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 상기 폴리머 재료는 폴리이미드 재료 또는 폴리벤족사졸 재료인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 상기 콘택은 알루미늄 재료이고, 산화물은 알루미늄 산화물인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 불활성 가스는 아르곤인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 전력 레벨은 0 초과 내지 2000 W이고, 상기 제2 전력 레벨은 0 초과 내지 2000 W인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법으로서, 상기 기판을 0 초과 내지 50 sccm의 가스 유량을 갖는 아르곤 가스로부터의 이온들에 노출시키는 단계 ― 상기 가스 유량을 감소시키는 것은 이온 에너지를 증가시킴 ―; 기판 지지체에 제1 바이어스 전력 공급부로부터 13.56 MHz의 제1 RF 주파수를 공급하는 단계 ― 상기 제1 RF 주파수는 상기 아르곤 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 기판 지지체에 제2 바이어스 전력 공급부로부터 60 MHz의 제2 RF 주파수를 공급하는 단계 ― 상기 제2 RF 주파수는 상기 아르곤 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어함 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 상기 기판 상의 알루미늄 재료의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 상기 적어도 하나의 콘택으로부터 알루미늄 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 상기 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 상기 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하고, 이온 에너지를 증가시키도록 상기 제1 RF 주파수의 상기 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 알루미늄 산화물 제거가 상기 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 상기 제2 RF 주파수의 상기 제2 전력 레벨을 변경함으로써 상기 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가되고, 상기 방법은 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스에서 수행되는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제15 항에 있어서, 산화물 제거 동안 폴리머 재료의 스퍼터링을 추가로 억제하기 위해 산화물 제거 동안 상기 기판의 온도를 감소시키는 단계를 더 포함하고, 상기 온도는 섭씨 -20도인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제15 항에 있어서, 산화물 제거 동안 0.7 mTorr 내지 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
제15 항에 있어서, 알루미늄 산화물의 제거 대 폴리머 재료의 제거의 선택도 비는 적어도 2:1인, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법.
명령들이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 명령들은, 실행될 때, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법을 발생시키며, 상기 방법은: 상기 기판을 불활성 가스의 이온들에 노출시키는 단계; 제1 바이어스 전력 공급부의 제1 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 상기 제1 RF 주파수는 상기 불활성 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 제2 바이어스 전력 공급부의 제2 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 상기 제2 RF 주파수는 상기 불활성 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어하고 상기 제1 RF 주파수보다 높은 주파수임 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 상기 기판 상의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 상기 적어도 하나의 콘택으로부터 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 상기 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 상기 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하고, 이온 에너지를 증가시키도록 상기 제1 RF 주파수의 상기 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 산화물 제거가 상기 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 상기 제2 RF 주파수의 상기 제2 전력 레벨을 변경함으로써 상기 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가되고, 상기 방법은 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스에서 수행되는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
제19 항에 있어서, 상기 방법은: 폴리머 재료의 스퍼터링을 추가로 억제하기 위해 산화물 제거 동안 상기 기판의 온도를 감소시키는 단계 ― 상기 온도는 섭씨 -20도 내지 60도임 ―; 및 산화물 제거 동안 0.7 mTorr 내지 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계를 더 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.

Description

콘택 산화물들의 선택적 제거를 위한 방법들 [0001] 본원의 원리들의 실시예들은 일반적으로, 반도체 기판들의 반도체 프로세싱에 관한 것이다. [0002] 폴리머들은 경화성 유전체 재료로서 반도체 프로세스들에 도입되었다. 폴리머 재료들은 또한 내구성을 증가시키기 위해 전자 디바이스들, 이를테면 셀 폰들에 충격 내성(shock resistance)을 제공할 수 있다. 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스들 동안, 폴리머 재료들에 콘택들이 형성되고, 이러한 콘택들은 종종 쉽게 산화되며, 콘택의 저항을 감소시키기 위해 세정을 필요로 한다. 그러나, 본 발명자들은, 그러한 세정 프로세스들 동안, 폴리머 재료가 종종 콘택들 상으로 다시 스퍼터링되어, 세정 프로세스를 방해한다는 것을 발견하였다. [0003] 따라서, 본 발명자들은, 콘택 세정 동안 폴리머 스퍼터링을 최소화하여 스루풋을 증가시키고 콘택들의 저항을 감소시키는 개선된 프로세스들을 제공하였다. [0004] 기판 상의 콘택들의 향상된 세정을 위한 방법들 및 장치가 본원에서 제공된다. [0005] 일부 실시예들에서, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법은, 기판을 불활성 가스의 이온들에 노출시키는 단계; 제1 바이어스 전력 공급부의 제1 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 제1 RF 주파수는 불활성 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 제2 바이어스 전력 공급부의 제2 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 제2 RF 주파수는 불활성 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어하고 제1 RF 주파수보다 높은 주파수임 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 기판 상의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 적어도 하나의 콘택으로부터 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있고, 이온 에너지를 증가시키도록 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 산화물 제거가 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 변경함으로써 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가된다. [0006] 일부 실시예들에서, 방법은, 이온 에너지를 증가시키기 위해 산화물 제거 동안 불활성 가스 유량을 감소시키는 단계 ― 불활성 가스 유량은 0 초과 내지 대략 50 sccm임 ― , 폴리머 재료의 스퍼터링을 더욱 억제하기 위해 산화물 제거 동안 기판의 온도를 대략 섭씨 -20도 내지 대략 섭씨 60도로 감소시키는 단계 ― 온도는 대략 섭씨 -20도임 ―, 산화물 제거 동안 대략 0.7 mTorr 내지 대략 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계 ― 제1 RF 주파수는 대략 400 kHz 내지 대략 15 MHz이고 제2 RF 주파수는 대략 40 MHz 내지 대략 110 MHz이고, 제1 RF 주파수는 대략 13.56 MHz이고 제2 RF 주파수는 대략 60 MHz이고, 산화물의 제거 대 폴리머 재료의 제거의 선택도 비(selectivity ratio)는 적어도 2:1이고, 폴리머 재료는 폴리이미드 재료 또는 폴리벤족사졸 재료이고, 콘택은 알루미늄 재료이고 산화물은 알루미늄 산화물임 ― 를 더 포함할 수 있고, 방법은, 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스에서 수행되며, 불활성 가스는 아르곤이고, 그리고/또는 제1 전력 레벨은 0 초과 내지 대략 2000 W이고, 제2 전력 레벨은 0 초과 내지 대략 2000 W이다. [0007] 일부 실시예들에서, 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법은, 기판을 0 초과 내지 대략 50 sccm의 가스 유량을 갖는 아르곤 가스로부터의 이온들에 노출시키는 단계 ― 가스 유량을 감소시키는 것은 이온 에너지를 증가시킴 ―; 기판 지지체에 제1 바이어스 전력 공급부로부터 13.56 MHz의 제1 RF 주파수를 공급하는 단계 ― 제1 RF 주파수는 아르곤 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 기판 지지체에 제2 바이어스 전력 공급부로부터 60 MHz의 제2 RF 주파수를 공급하는 단계 ― 제2 RF 주파수는 아르곤 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어함 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 기판 상의 알루미늄 재료의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 적어도 하나의 콘택으로부터 알루미늄 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있고, 이온 에너지를 증가시키도록 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 알루미늄 산화물 제거가 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 변경함으로써 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가된다. [0008] 일부 실시예에서, 방법은 산화물 제거 동안 폴리머 재료의 스퍼터링을 추가로 억제하기 위해 산화물 제거 동안 기판의 온도를 감소시키는 단계 ― 온도는 대략 섭씨 -20도임 ―, 산화물 제거 동안 대략 0.7 mTorr 내지 대략 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있고, 그리고/또는 알루미늄 산화물의 제거 대 폴리머 재료의 제거의 선택도 비는 적어도 2:1이다. [0009] 일부 실시예에서, 실행될 때 기판 상의 콘택들을 세정하기 위한 방법을 발생시키는 명령들이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 개시된다. 방법은, 기판을 불활성 가스의 이온들에 노출시키는 단계; 제1 바이어스 전력 공급부의 제1 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 제1 RF 주파수는 불활성 가스의 이온들의 이온 에너지를 제어함 ―; 제2 바이어스 전력 공급부의 제2 RF 주파수를 기판 지지체에 공급하는 단계 ― 제2 RF 주파수는 불활성 가스의 이온들의 이온 밀도를 제어하고 제1 RF 주파수보다 높은 주파수임 ―; 및 폴리머 재료의 스퍼터링 및 폴리머 재료에 의한 기판 상의 적어도 하나의 콘택의 재오염을 억제하면서 적어도 하나의 콘택으로부터 산화물을 선택적으로 제거하기 위해, 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨 및 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함할 수 있고, 이온 에너지를 증가시키도록 제1 RF 주파수의 제1 전력 레벨을 변경함으로써, 산화물 제거가 적어도 하나의 콘택을 둘러싸는 폴리머 재료의 제거에 비해 선택적이며, 이온 밀도를 증가시키도록 제2 RF 주파수의 제2 전력 레벨을 변경함으로써 적어도 하나의 콘택 상의 산화물 제거의 레이트가 증가된다. [0010] 일부 실시예들에서, 방법은 폴리머 재료의 스퍼터링을 추가로 억제하기 위해 산화물 제거 동안 기판의 온도를 감소시키는 단계 ― 온도는 대략 섭씨 -20도 내지 대략 60도임 ―; 및 산화물 제거 동안 대략 0.7 mTorr 내지 대략 20 mTorr의 프로세스 압력을 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. [0011] 다른 그리고 추가의 실시예들이 아래에서 개시된다. [0012] 위에서 간략히 요약되고 아래에서 더 상세히 논의되는 본원의 원리들의 실시예들은 첨부된 도면들에 도시된 본원의 원리들의 예시적인 실시예들을 참조하여 이해될 수 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본원의 원리들의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하는데, 이는 본원의 원리들이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다. [0013] 도 1은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 단면도를 도시한다. [0014] 도 2는 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 기판 상의 콘택들을 세정하는 방법이다. [0015] 도 3은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 기판 상의 콘택의 단면도를 도시한다. [0016] 도 4는 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 기판에 충돌하는, 상이한 에너지들을 갖는 이온들의 단면도를 도시한다. [0017] 도 5는 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 기판 상의 콘택을 세정하는 불활성 가스의 이온들의 단면도를 도시한다. [0018] 도 6은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 기판 상의 세정된 콘택의 단면도를 도시한다. [0019] 도 7은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 콘택 저항 대 이온 에너지의 그래프를 도시한다. [0020] 도 8은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 폴리머에 대한 산화물 선택도의 그래프를 도시한다. [0021] 도 9는 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 웨이퍼 레벨 패키징 프로세스의 단면도들을 도시한다. [0022] 도 10은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 프로세스 챔버의 단면도를 도시한다. [0023] 도 11은 본원의 원리들의 일부 실시예들에 따른 구리 표면 상의 그래핀 형성의 등각도(isometric view)를 도시한다. [0024] 이해를 용이하게 하기 위해, 도면들에 대해 공통인 동일한 엘리먼트들을 지정하기 위해 가능한 경우 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 도면들은 실척대로 그려지지 않으며, 명확성을 위해 단순화될 수 있다. 일 실시예의 엘리먼트들 및 특징들은 추가의 언급없이 다른 실시예들에 유익하게 통합될 수 있다. [0025] 방법들 및 장치는, (척킹 없는) 기판 홀더 또는 ESC(electrostatic chuck)를 포함하는 기판 지지체에 다수의 주파수들을 공급할 수 있는 하드웨어를 사용하여, 폴리머 막에서 방향족(aromatic) 또는 주사슬 단편(main chain fragment)들의 선택적 스퍼터 제거를 가능하게 한다. 그러한 선택도는, 펌프 어웨이(pump away)될 수 없는 큰 폴리머 단편들의 더 적은 스퍼터링을 요구하는 스퍼터 에칭 프로세스들을 위해, 또는 폴리머의 주사슬 단편들이 스퍼터링되고 그런 다음 기판들 상에 증착될 것을 요구하는 폴리머 막들의 스퍼터 증착을 위해, 사용될 수 있다. 스퍼터 에칭의 경우, 주 폴리머 사슬들에 대해 덜 선택적이도록 플라즈마를 튜닝함으로써, 폴리머의 대규모 브레이크다운(breakdown)이 덜 발생하여, 효율적으로 펌프 어웨이되지 않는 더 큰 폴리머 단편들