TW200301932A - Cleaning gas for semiconductor production equipment and cleaning method using the gas - Google Patents

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200301932 A7 B7 五、發明説明（1) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係有關爲製造半導體或TFT (thin film transistor) 液晶元素之成膜裝置或蝕刻裝置中，進行矽，氮化矽，氧 化矽，鎢等之成膜時，蝕蝕時，爲淸除堆積於裝置內之不 要堆積物的淸淨氣體及淸淨方法，以及半導體裝置之製造 方法。 先行技術中，爲製造半導體或TFT液晶元素之成膜裝置 ，或蝕刻裝置中，進行矽，氮化矽，氧化矽，鎢等之成膜 ，蝕刻時堆積於裝置內之堆積物通常是造成微粒產生之原 因，而不易製造良質膜時，務必隨時淸除此等堆積物。 先行做爲去除半導體製造裝置之堆積物的方法者如使 用NF3，CF4，（：46等氟系蝕刻氣體所勃起之等離子體後，使 堆積物進行鈾刻之方法者。惟，使用NF3之方法其NF3價格 極高，使用CF4，CaF6等全氟碳之方法則蝕刻速度緩慢，有 降低淸淨效率之問題點。又，使用全氟碳等之氟系淸淨氣 體進行蝕刻堆積物之方法藉由大量排出未反應氣體，對於 進行除害等後段步驟之負荷，暖化氣體之排出造成環境負 荷等問題。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 另外，於CF4，C2F6等全氟碳，SF6等氣體中添加〇2提昇 淸淨效率之方法被使用之，惟，添加過量〇2後，反而造成 降低淸淨效果爲公知者。添加〇2之效果有藉由（1)氧於勃 起過程解離後作用於碳（C)，硫黃（S)產生c 0 X，S 0 X者 ，（2)抑制C- C結合，S- S結合之產生，等使氟（F)易 於游離。惟，F與〇相互之作用較C -〇，S -〇弱，而過剩量 之氧 （〇)的存在則促進F原子團失活。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -5- 200301932 A7 B7 五、發明説明（2) 以F 2氣體做爲淸淨氣體使用之優點者如：進行淸淨交 易於除害性之例。先行之全氟碳，NF3之淸淨氣體其未反 應物被大重排出’除害時務必耗費局能量之局成本，而F 2 其反應性高，因此，先行一般除害方法可簡單進行且經 濟面佳者。 淸淨之基本反應依氟與堆積物而定，因此，只要被導 入氣體爲純氟者，其蝕刻效率理論上代表最高値者。 惟，目前流通於市場，易取得之氟氣其純度低，含有 不純物之 HF，〇2，N2，C〇2，H2〇，CF4，SF6 等氣體。其 中，HF藉由吸附等操作後較易去除，另外，n2，CF4， S F 6用於稀釋氣體，蝕刻氣體，因此，幾乎不因F 2之淸淨 有所不良影響，而，對於〇2，C02，H20之F2淸淨則恐有 不良影響。 [發明開示] 本發明課題係於此背景下提供一種蝕刻速度良好之淸 淨氣體及淸淨方法者，提供一種高度淸淨效率，且成本 成效性之淸淨氣體及淸淨方法，以及半導體裝置之製造方 法者。 本發明者爲解決該課題，進行精密硏討結果發現，使 氧及/或含氧化合物量含極低量之氟氣體之淸淨氣體其蝕 刻效果高，可提昇淸淨效率，進而完成本發明。 亦即，本發明係以下（1 )〜（1 6)所示之淸淨氣體及 淸淨方法，以及半導體裝置之製造方法者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 200301932 kl _ B7 五、發明説明（3) (1) 爲去除半導體或液晶製造裝置內之堆積物的淸 淨氣體中以氧及/或含氧化合物量爲lv〇l°/〇以下之氟氣體所 成者爲其特徵之淸淨氣體。 (2) 以氧及/或含氧化合物量爲0.5 vol %以下之氟氣 體所成者爲其特徵之該（1)所載淸淨氣體。 (3) 以氧及/或含氧化合物量爲O.lvol%以下之氟氣 體所成者爲其特徵之該（2)所載之淸淨氣體。 (4 )氟氣體之純度爲9 9 v ο 1 %以上之該 （1 )〜（3 )中 任一所載之淸淨氣體。 (5) 氟氣體之純度爲99.5 v 〇1%以上之該 （4)所載 之淸淨氣體。 (6) 含氧化合物爲至少1種選自Ν0，Ν20，Ν02， (：〇，（：〇2，？12〇，〇?2，〇2?2，及〇31^所成群之該（1)〜 (3)中任一所載之淸淨氣體。 (7) 含氧化合物爲至少1種選自C0，C02&H20所成 群之該 （6)所載之淸淨氣體。 (8) 含有至少 1種選自 He，Ar，N2，Ne，Kr，&Xe 所成群中之稀釋氣體之該（1)〜（3)中任一所載之淸淨 氣體。 (9) 含有至少1種選自He，Ar，及N2所成群之稀釋 氣體之該 （8)所載之淸淨氣體。 (10) 使用該（1)〜（9)中任一所載淸淨氣體者爲 其特徵之半導體或液晶製造裝置的淸淨方法。 (1 1)該（1)〜（9)中任一所載淸淨氣體藉由勃起產 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

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、1T 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 -7- 200301932 A7 __ B7 五、發明説明（4) 生等離子體，於該等離子體中進行半導體製造裝置內堆積 物之淸淨的該（1 〇)所載淸淨方法。 (12) 該等離子體之勃起源爲微波之該（11)所載淸 淨方法。 (13) 於50〜500°C之溫度範圍下使用淸淨氣體之該 (10)所載之淸淨方法。 . (14)於200〜500°C之溫度範圍下使淸淨氣體使用去等 離子體之該（10)所載淸淨方法。 (15) 以具有使用該（1)〜（9)任一所載淸淨氣體之 淸淨步驟與分解含有由該淸淨步驟所排出之氟化合物體之 分解步驟者爲其特徵之半導體裝置之製造方法。 (16) 5亥截化合物爲至少1種選自SiFe，HF，CF4，NfF：j 及WF6所成群中化合物之該（15)所載半導體裝置製造方法 [圖面之簡單說明] 圖1係代表使用本發明淸淨氣體之蝕刻裝置槪略圖者 淸淨室 聚矽氧晶圓 採樣台 微波等離子勃起源 乾泵 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝 訂 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 [符號說明] 8 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 200301932 A7 ______ B7 五、發明説明（5) 6淸淨氣體導入口 詳細說明 以下針對本發明進行更詳細之說明。 本發明半導體或液晶製造裝置之淸淨氣體係以含有氧 及/或含氧化合物量爲lvol %以下之氟氣體所成者爲其特徵。 本發明半導體或液晶製造裝置之淸淨氣體其含有氧及/ 或含氧化合物量爲0.5vol%以下之氟氣體所成者爲較佳，含 氧及/或含氧化合物量爲0.1 vol%以下之氟氣體所成者爲更佳 。爲含氧及/或含氧化合物量之使用爲lvol%以上之氟氣體時 ，則降低淸淨效率而不理想。 含氧化合物爲至少1種選自N〇，N2〇，N〇2，C〇，C〇2， H2〇，〇F2，ChF2及〇3F2所成群者，本發明淸淨氣體之特徵係 含氧及/或含氧化合物量爲lvol%以下之氟氣體所成者。含氧 化合物爲至少1種選自C〇，CCh及h2〇所成群者亦可。 氟氣體之純度係指去除做爲不純物含有之氧及/或含氧 化合物之値，氟氣體之純度以99vol%以上者宜，99.5V01%以 上爲更佳者。又，本發明淸淨氣體於單獨使用不稀釋之含 氧及/或含氧化合物量爲lv〇l%以下之氟氣體者宜，惟，依其 淸淨條件不同，亦可稀釋之。做爲稀釋氣體者可使用至少1 種選自He，Ar，N2，Ne，Κι·，及Xe所成群中之稀釋氣體者 宜，更佳者可使用至少1種選自He，A:•及Na所成群之稀釋氣 體者。 使用本發明淸淨氣體後進行半導體製造裝置之淸淨時 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —'------裝------訂------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9 - 200301932 A7 B7 五、發明説明（e) ’於等離子體條件下使用者亦可，去等離子體條件下使用 者亦可° 於等離子體條件下使用時，勃起源只要由本發明淸淨 .氣體被勃起等離子體者即可，無特別限定，而，使用微波 勃起源則淸淨效率更佳。另外，使用本發明淸淨氣體之溫 度範圍，壓力範圍其產生等離子體之範圍並未特定，做爲 溫度範圍者以50〜50(TC者宜，壓力範圍則以1〜500Pa者宜 〇 又，去等離子體條件時，將淸淨氣體導入淸淨室後， 使理想之淸淨室內壓力設定爲1〜500Pa之範圍，淸淨室內及 淸淨氣體之至少一部份，或其中一邊藉由加熱爲200〜50CTC 後’進行淸淨氣體之活化，由淸淨室及其他蓄積堆積物之 領域進行堆積物之蝕刻後去除之後，可淸淨半導體製造裝 * 置者. 本發明半導體製造裝置之淸淨氣體係藉由 (1) 於低能量水準下解離後含有產生活性種之f2氣體 者。 (2) 極力減低對於氟原子團之產生，維持之不良影響 氧及/或含氧化合物者，後，發現提昇先行所使用之NF3之效 果。相較於NF3其Fa於低能量水準下進行解離後，完全解離 時產生F原子團後，淸淨中於系內存在活性種，因此，與堆 積物相互反應之效率極高。 圖1係代表使用本發明淸淨氣體之蝕刻裝置例者。淸淨 氣體係由淸淨氣體導入口 （6)導入提供一定溫度之淸淨室 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 200301932 A7 B7 五、發明説明（7) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (1) ’此時藉由微波等離子體勃起源（4)產生被勃起之等 離子體。採樣台（3)上之聚矽氧晶圓（2)被蝕刻後之氣 體藉由乾泵（5)進行排氣，排出氣體使用因應所含氣體之 分解劑後被無害化。又，蝕刻後之堆積物重覆進行相同於 蝕刻之操作後可有效進行淸淨室之淸淨。 以下，針對本發明半導體裝置之製造方法進行說明之 〇 如上述，本發明可有效進行半導體製造裝置之淸淨。 惟，由使用本發明淸淨氣體之淸淨步驟所排出之氣體，除 做爲淸淨氣體使用之F2之外，含有HF，CF4，SiF<，NF3及 WF6等氟化合物。含F22此等化合物直接排出大氣後，對於 地球溫暖化影響極大之化合物，分解後產生酸性氣體之化 合物，分別務必進行完全無害化者。本發明係於半導體裝 置製造方法中，提供含有半導體裝置之淸淨步驟與分解含 有由該淸淨步驟被排出氟化合物氣體步驟之半導體製造裝 置製造方法者。 經濟部智慧財產局工消費合作社印製 半導體製造裝置之淸淨步驟使用上述方法可有效進行 之。又，使用含有由淸淨步驟所排出之氟化合物氣體之分 解步驟的方法並未特別限定，可依其含於排出氣體化合物 之種類適當選取其分解劑之種類，而，氟化氫做成金屬之 氟化物進行固定化後，碳完全分解呈二氧化碳後被排出者 宜。 [發明實施之最佳形態] 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 200301932 A7

7 B 五、發明説明（a) 以下，利用實施例及比較例進行本發明更詳細之說明 ’惟’本發明未被限定於此等實施例者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁 [實施例1〜2] 調整如圖1所示實驗裝置之裝置內壓力爲3 00P a後，使 表1所示組成之淸淨氣體藉由2.45 GHz，5 00 W之微波等離 子體勃起源進行勃起後，導入實驗裝置後，於實驗裝置 內進行聚矽氧晶圓之蝕刻。由蝕刻處理後聚矽氧晶圓之體 積減量求取蝕刻速度後，如表1所示。 [表1] 使用氣體及混合比 （vol%) 蝕刻速度 F2 〇2 (m n / m i η) 1 100 0 2000 2 99 1 1800 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由表1證明氧含量爲lvol %以下之氟氣體其蝕刻效率之 高極爲明顯者。 [比較例1 ] 除變更淸淨氣體爲表2所示組成之氣體外，與實施例1 同法求取蝕刻速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 200301932 A7 B7 五、發明説明（9) [表2] 使用氣體及混合比 (vol%) 蝕刻速度 F2 〇2 (m n / m i η) 1 95 5 1200 由表2證明，氟氣體中混入5vol%之氧則蝕刻效率明顯 降低。 [實施例3] 變更聚矽氧晶圓，進行淸淨堆積非晶質，聚矽氧，氮 化矽等之石英片。使實施例1所使用之淸淨氣體藉由 2.45GHz，500W之微波等離子體勃起源進行勃起後，導入調 ' 整實驗裝置內壓力呈300Pa之淸淨室內，進行淸淨後，取出 石英片之後，確定堆積物完全被去除之。 [產業上可利用性] 本發明半導體製造裝置之淸淨氣體具有良好蝕刻速度 ’高效率之理想成本成效者。又，本發明半導體製造裝置 之淸淨方法爲製造半導體或TFT液晶元素之成膜裝置或蝕刻 裝置中，進行矽，氮化矽，氧化矽，鎢等之成膜時，進行 蝕刻時，可有效淸淨堆積於裝置內之廢棄物，使用含有利 .用本發明淸淨氣體之淸淨步驟與含有由淸淨步驟所排出氟 化合物廢氣之分解後進行無害化之步驟的方法後，可有效 製造半導體裝置。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13-

Claims (1)

1. 200301932 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1. 一種淸淨用氣體，其特徵係爲去除半導體或液晶製造 裝置內之堆積物的淸淨用氣體中，氧及/或含氧化合物之含 量爲1 vol %以下氟氣體所成者。 2. 如申請專利範圍第1項之淸淨用氣體，其中該氧及/ 或含氧化合物含量爲0.5vol%以下氟氣體所成者。 3 .如申請專利範圍第2項之淸淨用氣體，其中該含氧 及/或含氧化合物含量爲O.lvol%以下氟氣體所成者。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之淸淨用氣 體，其中該氟氣體之純度爲99vol%以上者。 5. 如申請專利範圍第4項之淸淨用氣體，其中該氟氣 之純度爲99.5vol%以上者。 6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之淸淨用氣 體，其中該含氧化合物爲至少1種選自NO，N2〇，N〇2 ’ C〇 ，C〇2，H2〇，〇F2，〇2下2及〇3F2所成群者。 7. 如申請專利範圍第6項之淸淨用氣體，其中該含氧 化合物爲至少1種選自C0，CCh及H2〇所成群者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8·如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之淸淨用氣 體，其中該氣體爲含有至少1種選自He，Αι.，N2，Ne，Κι· ’ 及Xe所成群中之稀釋氣體者。 9·如申請專利範圍第8項之淸淨用氣體，其中該氣體 有至少1種選自He，A!•及N2群之稀釋氣體者。 10. —種半導體或液晶製造裝置之淸淨方法’其特徵 係使用如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之淸淨用氣 體者。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） 200301932 A8 B8 C8 _______ D8 六、申請專利範圍 2 ~^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 11 ·如申請專利範圍第10項之淸淨方法，其特徵係使 如申請專利範圍第丨項至第9項中任一項之淸淨氣體藉由勃 起後生成等離子體後，於該等離子體中進行半導體製造裝 置內堆積物之淸淨者。 1 2 ·如申請專利範圍第11項之淸淨方法，其中該等離 子體勃起源爲微波者。 13. 如申請專利範圍第1〇項之淸淨方法，其中該方法 係於50〜500°C溫度下使用淸淨用氣體者。 14. 如申請專利範圍第1〇項之淸淨方法，其中該方.法 係於200〜500°C溫度，去等離子體下使用淸淨氣體者。 15. —種半導體裝置之製造方法，其特徵係具有利用 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項之淸淨用氣體進行 淸淨步驟與分解含有由該淸淨步驟所排出之氟化合物之分 解步驟者。 16. 如申請專利範圍第15項之半導體裝置之製造方法 ，其中該氟化合物爲至少1種選自SiF4，HF，Ch，NF3及WF6 所成群之化合物者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 +紙張尺度適用中國國家標準（€奶）八4規格（210父297公釐）