TW200539239A - Method of cleaning an interior of a remote plasma generating tube and apparatus and method for processing a substrate using the same - Google Patents

Method of cleaning an interior of a remote plasma generating tube and apparatus and method for processing a substrate using the same Download PDF

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TW200539239A TW094109068A TW94109068A TW200539239A TW 200539239 A TW200539239 A TW 200539239A TW 094109068 A TW094109068 A TW 094109068A TW 94109068 A TW94109068 A TW 94109068A TW 200539239 A TW200539239 A TW 200539239A
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Jae-Young Park
Seung-Jin Lee
Young-Min Kim
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Description

2〇〇5難 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種處理半導體基板的裝置與方法。 尤其是，本發明有關於一種清理遠端電漿產生管(rem〇te plasma generating tube)之内部的方法以及使用此方法處理 基板的方法與裝置。 【先前技術】 一般，半導體裝置是藉由執行一種製造過程和一個電 性裸晶分類(Electrical Die Sorting，EDS)而製成，製造過程 中電路是形成在一個矽晶圓上，而電性裸晶分類是對製造 過程所形成的電路進行電性特徵的檢查。此外，半導體裝 置在一個封裝製程中被環氧樹脂獨立地封裝起來。 個半導體I置，例如一個256 MB (mega bits)的 DRAM或1 GB (gigabits)的SRAM，通常具有一個多層結 構。在一個傳統半導體裝置中，多個層被連續地疊加在一 個半導體基板上，以在半導體基板上形成多層結構。在形 _ 成這些層時，半導體基板常暴露在含有氧氣(〇2)的氣體 中。當半導體基板被暴露在氧氣中，半導體基板所含的矽 了月b會與氧氣反應，而在半導體基板上形成一自生氧化膜。 圖1繪示為一般常形成在半導體基板上的自生氧化膜 的剖面圖。 、 當一個含有矽的半導體基板10接觸到氧氣時，由於矽 與氧氣的反應而在半導體基板10上形成一個自生氧化膜 12。自生氧化膜12通常可能在半導體基板1〇的表面上具 6 20053織 U，(ang—ms，A)的厚度。自生氧 =多層結構的一個半導體褒置的失效。此外， 的可靠度妓紐歧差。叫叫料導體震置 自生為—般常形成在有接觸孔的半導體基板上的 目生氧化版的剖面圖。 請參考目2,在-個絕緣層24形成在一個
20上後，絕緣層24被部分 土板 曰攸I刀蝕刻以形成一個接觸孔26，其 *路+導體基板20上對應於一接觸區的部分。 ^個自生氧化膜22因為半導體基板2G的石夕與氣體内 的，氣的反應而形成在半導體基板2G被暴露的部分。當自 ^氧化膜22形成在接觸㈣，半導體裝置的接觸阻抗;能 :在-個接聰塞或接墊(未緣示)被形成且填滿接觸孔％ ，增加，因此，自生氧化膜22需要從半導體基板20移除。 這樣的自生氧化膜22可能使用幾種傳統方法的—種 除。 —根據一種傳統方法，一個自生氧化膜被從一個基板上 藉由一個濕式蝕刻製成而移除。然而，當自生氧化膜形成 =具有高深寬比(aspect rati〇)的接觸孔内時，自生氧化膜不 容易藉由濕式蝕刻處理而移除。此外，濕式蝕刻處理所使 用的化本藥劑可此會對形成在基板上的其他層或線路造成 損壞。 在其他傳統方法中，自生氧化膜藉由乾式钱刻處理被 從基板移除。尤其是，自生氧化膜藉由使用一種蝕刻氣體 7
2005M 而被蝕刻，因此當自生氧化膜形成於具有高深寬比的接觸 孔内時較容易被移除。此外，蝕刻氣體相較於對於濕式蝕 刻處理所使用的化學藥劑而言，對於形成在基板上/的I 所造成的損壞較小。 ' 蝕刻氣體可包括一種NHXFY氣體，其藉由氫自由基與 三氟化氮(NF3)氣體的反應而形成。氫自由基可在連接=二 個處理室的遠端電漿產生器内產生，且可使用包括氫氣 或氨氣(NH3)的反應氣體而形成。 2 遠端電漿產生器包括-個提供有反應氣體的遠端電聚 產生管與一個提供能量以激化反應氣體進入電漿相的能量 源。此重源可包括一個微波功率源，以提供具有約2 μ GHz之頻率的微波能量。遠端電聚產生管内的反應氣體藉 由從月b里源所傳遞的微波能量而被激化至電爿灸相。' 然而被激化的遠端電漿可能會使粒子附^在遠端電喂 產生管的内部。此外，粒子可能會從遠端電漿產生管脫落^ 當粒子脫落而被引導進人處理室時，在處理室内的半導體 基板可能會齡子污染。結果，半導體裝置可能會因為粒 子而效能不佳，並展現很差的可靠度。因此，清理遠端 漿產生管内部峨遠端電漿產生管移除粒子的方法是有· 要的。 而 【發明内容】 本發明是有關於-種清理遠端電聚產生管之内部的方 法以及使用此方法處理基板的方法與H其實質上 因習知技術之限制與缺點而產生的問題。 、、 8 53
OC 本發明提供一種清理遠端電漿產生管的方法以使用、、主 ，電激從遠端電椠產生管内移除各種粒子，藉此預防正 處理的半導體基板受到污染。 、本發明另提供一種使用遠端電漿產生管處理基板的方 法’其減少污染而不降低製程產量。 本發明又提供使用遠端電漿產生管處理基板的裝置， 能夠預防正在其中被處理的半導體基板受到污染。、 本發明的至少-個上述特徵或優點可藉由提供清 端電聚產生管的方法而實現，其包括提供 ，《產生管以產生一遠端電聚，遠端電;產= 矣至-處理室以使用該遠端電|處理—基板，從清理氣體 =成-清理錢’以及使用清理電漿移除形成在遠 產生管内的粒子。 形成清理電漿的方法可包括使用微波能量。 清理氣體可包括-惰性氣體。清理氣體可包括氮氣及/ 或鼠氣。 w遠端電聚產生管可包括石英(si〇2)。粒子可包括由石 央與處理基板的-反應氣體之_反應所產生之反應副產 品。反應氣體可包括氫氣及/或氨氣。 ^ 本發明的至少-個上述特徵或優點可藉由提供一種使 用遠端電製產生管處理基板的方法而實現，並包括使用連 接㈣端管而從一第一反應氣體形成 4細電水，以在處理室處理—基板，引導遠端電聚進入 處理室處理基板，提供-清理氣體進人遠端電襞產生管， 200539^ 從清理氣體形成—清 在遠端魏產生管;:^^以及使用清理電漿移除形成 可勺if (氣體可包括氫氣及/或氨氣。遠端電漿產生管 j石央。粒子可包括由石英與第—反應氣體之間的反 Μ、土 ^之反應副產品。粒子可包括石夕氮氧化石夕(SiON)。
遂端電漿可包括氫自由基(hydrogen radical)。引導遠端 電漿進入處理室以處理基板可更包括蝕刻形成於基板上的 一層。形成於基板上的那層可包括一自生氧化膜。蝕刻那 層可更包括提供一第二反應氣體進入處理室以藉由在氫自 由基與第二反應氣體之間的反應而形成一蝕刻氣體，使蝕 刻氣體與自生氧化膜反應，以形成反應副產品(by-pr〇duct) 於基板上，以及移除反應副產品。使蝕刻氣體與自生氧化 膜反應可在約15至30°C的溫度執行。 移除反應副產品可更包括藉由增加基板周圍的溫度到 約100至200°C的範圍而發散(evaporate)反應副產品，以 及排放被發散的反應副產品。 第二反應氣體可包括三氟化氮(NF3)。 引導遠端電漿進入處理室可包括處理多個基板。 形成遠端電漿與形成清理電漿可包括使用微波能量。 清理氣體可包括惰性氣體。提供清理氣體的方法可包 括以約1至5標準公升/分鐘(Standard Liters per Minute， SLM)的流率提供清理氣體。 提供清理氣體、形成清理電漿與移除粒子可被執行約 30秒至5分鐘。 2°05¾¾.¾ 二u吏用遠端電漿產生管處理基板的方法可更包括載入 要被處理的基板至處理室以及從處理室載出處 清理氣體、形錯理電漿與移除粒子可在從處ς 處理過的基板時被執行。提供清理氣體、形 ==移除粒子可在從處理室載域理過的基板以及載入 要被處理的一基板至處理室之間被執行。 形成遠端錢削丨導料電財^移除粒子後 地執行。 夂 在本發m例中，提供清理氣體、職清理電聚 =及移除粒子可在形成該遠端電漿與料該遠端電㈣被 =’而使用遠端電漿產生管處理基板的方法可更包括在 示粒=後載人基板至處理室，接著藉由提供第一反應氣 二進入遠端電歸生管㈣成遠端電渡。載人基板至處理 =可包括載人多個基板至處理室，且遠端電隸導入處理 至以處理絲板。制遠端«產生管處理基板的方法可 更^括從處理賴出處理基板，其巾提供清理氣體進 入遠端電漿產生管、從清理氣體形成清理電聚以及移除形 成在遠端㈣產生管_粒子可在從處理錄出處理過的 基板時被執行。或者，使用遠端電漿產生管處理基板的方 法y更包括從處理室載出多個處理過的基板，其中提供清 理氣體進人遠端魏產生管、形成清理錢從清理氣體二 及移除形成在遠端電漿產生管内的粒子可在從處理室载出 ，理過的基板與載入要被處理的基板至處理室之間被執 行0 20053,¾ 形成清理電漿以及形成遠端電漿的方法可包括使用從 遠端電漿產生管轉移的微波能量。 載入基板至處理室可包括使用一置放有基板的舟，以 及將舟移入處理室。 在本發明一實施例中，在提供清理氣體進入遠端電漿 產生管之前，可更包括當引導遠端電漿時引導_第二反應 氣體進入處理室，藉由使遠端電漿與第二反應氣體反應而 形成一第三反應氣體，藉由使第三反應氣體與形成在載入 於處理室的基板上的一層反應而形成一反應副產品，發散 反應副產品，以及從處理室排放被發散的反應副產品。此 層可包括自生氧化膜。遠端電漿可包括氫自由基。第二反 應氣體可包括三氟化氮。發散反應副產品的方法可包括在 約100至200°C的溫度發散反應副產品。遠端電裝產生管 了包括石央，弟一反應氣體可包括氫氣及/或氨氣。清理翁 體可包括氮氣及/或氬氣。 ” 本發明的至少一個上述特徵或優點可藉由提供一種使 # 用遠端電漿產生管處理基板的裝置而實現，其包括一處理 室、一遠端電漿產生管、一能量源、一反應氣體供應單元 以及一清理氣體供應單元。處理室用以接收要被處理的基 板’遠端電漿產生管連接至處理室，能量源用以施加能量 至遠端電漿產生管，以激化供入遠端電漿產生管内的氣體 產生電装相。反應氣體供應單元用以供應遠端電漿產生管 反應氣體以形成遠端電漿來處理基板。清理氣體供應單元 用以供應遠端電漿產生管清理氣體以形成清理電漿了來移 12 2005她 除”電漿產生管内的粒子。 能量源可包括微波功率源。 ，用退&電漿產生管處理基板的裝置可更包括一第二 /氣體ί:應單元’翻以供應—第二反應氣體進入處理 二使用3¾¾電漿產生管處理基板的裝裝置可更包括一分 ’以均勻地提供反應氣體進入處理 至。 使用遂端電漿產生管處理基板的裝置可更包括一負載 ，室(load lock chamber)，其配設於處理室旁，其中負載閘 至暫時地儲存處理過的基板與要被處理的基板。 使用遇端電漿產生管處理基板的裝置可更包括一舟， 其用以接收多個基板，其中此舟適於在處理室與負載閘室 間移動。 使用遠端電漿產生管處理基板的裝置可更包括一加熱 器，用以加熱基板。使用遠端電漿產生管處理基板的裝置 可更包括一夾頭，其配設於處理室内，以支持基板。 使用运端電漿產生管處理基板的裝置可更包括一真空 單元，連接至處理室，以排放在處理基板時所產生的反應 副產品以及從遠端電漿產生管移出的粒子。 根據本發明的各種實施例，產生在遠端電漿產生管内 的粒子可有效地藉由使用清理電漿而移除。因此，在蝕刻 形成在半導體基板上的預定層時，半導體基板的污染可被 預防。此外，用以製造半導體裝置的製程的產量可被改善。 當使用批次(batch-type)基板處理裝置時，遠端電漿產生管 13 20〇53^2 内。P可在載人/載is半導體基板進/出處理室之間被清 Γΐ::?基板有效率地被處理，而不減少批次基板處理 表置的屋置。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點 :下:文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳2 【實施方式】 圖3緣示為本發明一實施例之具有遠端電製產生 處理基板的裝置的剖面圖。 凊茶考圖3，用於處理基板的襄置1〇〇具有一個 處理至110，其中有多個半導體基板3〇被處理。 處理室110包括一個内室114與一個外室112 體基板3G在内室114中被處理，外室112包圍内室114導 ^ 一個負載閘室116被配設於處理室110旁，例如處理 至110下方。一個凸緣(flange)118被配設於處理室丨忉與 負載閘至U6之間，以連接處理室110與負載閘室116。 負載閘室116可暫時地儲存半導體基板3〇，不論是在處理 室110内處理前後。 藉由插入一個槽閥(slot valve) 120於處理室110與負載 問室116之間，處理室110與負載閘室116被分開。 一個用來接收半導體基板30的舟122被配設以在處理 室u〇與負載閘室116之間移動。 一個第一驅動單元124被配設於負載閘室116下方， 以提供一個垂直驅動力給舟122 σ第一驅動單元124上下 14 2005娜激 傳遞舟122。尤其是，第一驅動單元124載入包括了要被 處理的基板30的舟122進入處理室110，或從處理室11〇 載出包括了處理過的基板30的舟122。 一個弟^一驅動早元126被配設於外室112，以提供一 個旋轉驅動力給舟122。第二驅動單元126在抓緊被第一 馬Q動早兀124傳遞進入内室114的舟122後旋轉舟122。 要被處理的半導體基板30經過一個配設於負載閘室116 的側壁的閘閥(gate valve)128而被載入負載閘室116。此 外’處理過的半導體基板30經過閘閥128而被載出負載問 室 116。 ' 一個熱源130，例如多個滷素燈，可被配設於外室n2 以加熱内室114。從滷素燈130所產生的熱經由内室114 被傳遞至半導體基板30。内室112與外室114可包括一種 具有高熱傳導率的金屬或合金。舉例而言，内室丨丨2與外 至114可包括銘或銘合金。 在本發明一實施例中，一個第一冷卻線圈（未繪示）可 # 被配設圍繞於内室114的外表面，以使用流經第一冷卻線 圈的冷卻劑而控制半導體基板30的溫度。 在本發明另一實施例中，一個冷卻氣體供應線(未繪示) 可被提供在外室112與内室114之間的空間中。冷卻氣體 供應線提供一種冷卻氣體進入外室112與内室U4之間的 空間中。 在處理半導體基板30時所產生的反應副產品經由連 接至内室114的一個真空單元132而從内室114中被排 15 2005¾¾¾¾¾ 出。真空單元132控制内室114的内壓，並從内室114棑 放反應甽產品。此外，當粒子在清理一個遠端電漿產生管 134内部時被產生時，真空單元132從連接至内室114的 遠端電漿產生管134排放粒子。 ^金而甩漿產生管134可被連接至一個配設於内室il4 内的1散板136。分散板136具有多個縫隙，用以均勻地 提供，端電漿產生管134内產生的遠端電漿進人内室U4。
:個連接件138連接遠端電漿產生管134至分散板 =6。遠端電漿產生管134也連接至一個第一反應氣體供應 單兀140與一個清理氣體供應單元142。 土第一反應氣體供應單元14〇提供一種第一反應氣體進 入遠纟而1聚產生管〗34以產生遠端電漿於遠端電漿產生管 134内。清理氣體供應單元142提供一種清理氣體進入遠 端電漿產生管134以清理遠端電漿產生管134内部。第一 反應氣體可包括氫氣(H2)或氨氣(NH3)，而清理氣體可為惰 性氣體’例如氮氣(N2)或氬氣(Ar)。 达端電漿產生管134可經由一個第一質流控制器 (Mass Flow Controller，MFC)140a 與一個第一切換閥 140b 而被連接至第一反應氣體供應單元140。遠端電漿產生管 134可同樣經由一個第二MFC 142a與一個第二切換閥 142b而被連接至清理反應氣體供應單元142。一個第二反 應氣體供應單元144被連接至内室114，以提供一種第二 反應氣體進入内室114。第二反應氣體可包括三氟化氮 (NF3)。第二反應氣體可經由一個第三MFC 144a與一個第 16 20053^1 三切換閥144b而被連接至内室114。 在本發明一實施例中，第二反應氣體供應單元144可 被連接至遠端電漿產生管134。尤其是，第二反應氣體與 第一反應氣體可經由遠端電漿產生管134 —起被提供進入 内室114。 一個能量源148經由一個波導146提供微波能量給遠 端電漿產生管134,以使第一反應氣體與清理氣體被激化 而形成遠端電漿在遠端電漿產生管134内。波導146可實 藝質上被配设為垂直於遠端電聚產生管134。能量源148可 包括一個微波功率源，以產生微波能量。微波功率源可包 括一個振盪器，以產生具有頻率約2·5 GHz的微波，以及 一個放大器，以放大從振盪器產生的微波。 遠端電漿產生管134可包括石英(si〇2)。一個第二冷 卻線圈（未繪示）可繞在遠端電漿產生管134的外表面，以 控制遠端電漿產生管134的溫度。 在操作方面，當包括有半導體基板3〇的舟122被載入 # 處理室U〇時，第一反應氣體從第一反應氣體供應單元14〇 被提供至遠端電漿產生管134。第一反應氣體進入遠端電 漿產生管丨34以藉由經過波導146與遠端電漿產生管134 而傳遞的微波能量來形成遠端電漿。 包括氫自由基的遠端電漿接著經由分散板136被導入 處理室no。遠端電漿接著與從第二反應氣體供應單元144 提供的第二反應氣體反應，以形成一種第三反應氣體於處 理室110内。 、 20053S2溉 i第：反f氣體與形成在半導體基板％上的自生氧化 膜内的氧氣反應以形成反應副產品（例如矽氟酸 (flu〇r〇siiicates))於半導體基板3〇上。反應副產品被滷素燈 L30所產生的熱發散’接著被發散的反應副產 品經由直空 單元132而從處理室110被排出。 /、 s半導體基板3G在處理室11()内被使用第三反應氣體 處理時’第二驅動單元120以—預設速度旋轉包括半導體 基板30的舟122。因此，第三氣體可均勻地被提供至半導 體基板3〇上’且滷素燈i3〇所產生的熱可被均勻地傳遞至 半導，基板30。此外，半導體基板3G可被均勻地降溫， 因為第二驅動單元126旋轉包括半導體基板％的舟122。 在處理後，具有處理過的半導體基板3〇的舟122被第 —驅動單元124從處理室】ι〇載出至負載閘室116。 被載出的具有處理過的半導體基板3〇的舟122經由閘 闕128而被從負載閘室116傳遞。在另一個具有要被處理 的=導體基板30的舟122經由閘閥128而被傳遞進入負載 ，至116時，具有要被處理的半導體基板3〇的舟122藉由 第一驅動單元124被載入處理室11〇。 一遠端電漿產生管134内部可在載出包括處理過的半導 體基板30的舟122以及載入包括要被處理的半導體基板 30的舟122。遠端電漿產生管134的内表面以在載出具有 處理過的半導體基板30的舟122時被清理為佳。 以下將詳細介紹使用遠端電漿產生管清理遠端電漿產 生管之内部的方法以及使用此方法處理基板的方法。 2005獨2 圖4、纟會示為根據本發明另一實施例之具有遠端電襞產 生管以處理基板的裝置的剖面圖。 請參考圖4，用以處理基板的一個裝置2〇〇包括一個 單處理室210，用以處理單一個半導體基板3〇。 個用以支持半導體基板3〇的夾頭212被配設於處理 室210内。處理室21〇經由一個配設於處理室21〇内的連 接件214而被連接至一個遠端電漿產生管216。 一個用以提供微波能量給遠端電漿產生管216的能量 源218被連接至一個波導22〇，其可實質上被配設為垂直 於遠端電漿產生管216。 遠端電漿產生管216被連接至一個清理氣體供應單元 222與一個第一反應氣體供應單元224。遠端電漿產生管 216可包括石英(Si〇2)，以經由遠端電漿產生管216傳遞微 波能量。 一種清理氣體可從清理氣體供應單元222經由一個第 一切，閥222a與一個第一 MFc 222b而被提供至遠端電漿 鲁 產生官216。一種第一反應氣體可從第一反應氣體供應單 元224經由一個第二切換閥224a與一個第二MFC 224b而 被提供至，端電槳產生管216。第—反應氣體可包括氮氣 (¾)^氨氣(NH3)，以移除形成在半導體基板3〇上的一個 自生氧化膜。清理氣體可包括氮氣_或氬氣(Ar)，以移除 遠端電漿產生管216内部上的粒子。 、在f而電襞產生t 216 β的第一反應氣體被激化以形 成包括氫自由基的遠端電漿。遠端電漿接著經由連接件 19 20053繼 214從遠端電漿產生管216被傳遞至處理室210。 一個用以供應例如三氟化氮(NF3)的第二反應氣體的 第二反應氣體供應單元226被連接至處理室210，以提供 第二反應氣體進入處理室210。第二反應氣體可經由一個 第三切換閥226a與一個第三MFC 226b而被引導入處理室 210 〇 在本發明一實施例中，第二反應氣體供應單元226可 被連接至遠端電漿產生管216。尤其是，第一反應氣體與 • 第二反應氣體可經由遠端電漿產生管216 —起被提供入處 理室210。 處理室210的内部可被分為一個用以處理半導體基板 30的處理區210a以及一個用以混合遠端電漿與第二反應 氣體的混合區210b。一個分散板228被配設於處理室210 内，以分隔處理區210a與混合區210b。分散板228具有 多個縫隙或孔，以均勻地提供一種第三反應氣體至夾頭 212上所支持的半導體基板3〇。第三反應氣體藉由遠端電 • 漿内所含的氫自由基與第二反應氣體的反應而形成在處理 室210内。 一個熱源（未繪示），例如多個滷素燈，可被配置在處 理室210内或其一側，以增加半導體基板3〇周圍的溫度。 此外，夾頭212上可配設一個加熱器（未繪示）以增加半導 體基板30周圍的溫度。在本發明一實施例中，分散板228 可從處理室210被省略。 一個用以提供冷卻氣體或冷卻水的冷卻線230被配設 20 20053取 於夾頭212内，以控制半導體基板30的溫度。 反應副產品藉由第三反應氣體與半導體基板3〇上的 自生氧化膜的反應而產生在處理區210。在藉由增加半導 體基板30周圍的溫度以發散，被發散的反應副產品經由連 接至處理室210的一個真空單元232而被從處理室21〇排 出。 在上述處理半導體基板30時，形成在遠端電漿產生管 216内的粒子可藉由使用清理電漿清理遠端電漿產生管 216内表面而移除。 圖5繪示為使用配設有圖3之遠端電漿產生管的裝置 而處理基板的方法。 請參考圖3與5，在步驟S100，半導體基板3〇被載 入處理室110。預定層可被形成在半導體基板30上，且包 括矽的薄膜可分別被形成於預定層與半導體基板3()之 =。此外，具有接觸孔而部分暴露半導體基板30的圖案可 成於預疋層與半導體基板30之間。每個預定層可包^一 個自生氧化膜。 ^半導體基板3〇可使用舟122被載入處理室11〇。在本 =明此實施例中，多個半導體基板3〇被連續地載入處理室 0。或者，圖4之單處理室210可被用於獨立處理單一 半導體基板30。 在步驟s 102，第一反應氣體被提供進入連接至處甲它 1C^遠端電緑生管134。第—反應氣體可包括氫氣㈣ 一虱氣(NH3)。第一反應氣體可使用一種承載氣體而被引導 21 2005¾¾¾ 進入遠端電難生f m。承載氣體可包括惰性氣體 如氮氣(N2)或氬氣(Ar)。 在步驟S104’遠端電漿在遠端電漿產生管134内從第 -反應《被產生。大約2至21W的微波能量可被用以 激化第-反應氣體，以將第-反應氣體轉換為㈣相。微 波能量可具有約2.45 GHz的頻率。遠端電漿產生管134 可包括石英(si〇2)，以經由遠端電漿產生管134傳遞微波 能量。 在步驟S106，遠端電漿被引導進入處理室11〇，而第 二反應氣體也被引導進入處理室H0。遠端電漿内的氫自 由基與第一反應氣體反應，以形成第三反應氣體於處理室 110内。第三反應氣體被作為蝕刻氣體，以移除形成在半 導體基板30上的自生氧化膜。遠端電漿經由連接件138 與分散板136而被提供進入處理室11〇。第二反應氣體可 包括含氟化合物。舉例而言，三氟化氮(NF3)氣體可作為第 一反應氣體。第三反應氣體可包括以氫自由基與三說H氣 (NF3)的反應所形成的氟化銨（aininonium加〇1^ NHXFY)。或者，第二反應氣體可經由遠端電漿產生管 被提供進入處理室110。在此例中，第二反應氣體可被激 化於遠端電漿產生管134内，接著被提供進入處理室11〇。 如上述，第二反應氣體可包括三氟化氮。 在步驟S108，第三反應氣體與半導體基板3〇上的自 生氧化膜反應，以形成反應副產品，例如矽氟酸。當反應 副產品被產生時，半導體基板30是以維持在約15至3〇〇c 22 200^^1 的-個第-溫度為佳。一個冷卻劑可被用於調整半導 板30周圍的溫度。冷卻劑可包括液態氮氣或二 = 者，冷卻水可被用於控制半導體基板3〇周圍的溫度。或 —使用第三反應氣體產生反應副產品所需的時:Γ可依摅 半導體基板3G上的自生氧化膜厚度而決定。既然自生 膜通常具有幾個埃(A)的厚度，產生反應副產品所 可能在約20至40秒的範圍。 "而J守間 在步驟S11G ’半導體基板％朋的第 加至約剛至20代的一個第二溫度。半 圍的第一溫度因為從滷素燈13〇傳來的熱-土 A “周 體基板30周圍的溫度增加，反庫 ：τ曰加。虽半導 導，其把μ田心 產°°可被部分發散。半 ¥體基板30周圍的溫度是以約％至92 5qc/分鐘 = ^為佳。半導體基板3G周_溫度也以增加約少於$分^ =佳’更佳的是少於2分鐘。尤其是’第_溫度在= 二溫度’更佳的是2分鐘。被發散的反應副產里 =理至丨丨。經由連接至處理室丨丨。的真空單元心 、^步驟S112，半導體基板％周_溫度被維持在 皿度’以從半導體基板3G發散反應副產品。發散反 需的時間約為】50至21〇秒。舉例而言，反應畐^ 口口可在約180秒内被發散。 座 —在步驟SI Μ，半導體基板3〇㈣的溫度快速地從 f溫度降低至第一溫度。半導體基板3〇周圍的溫度以約 4至37。(：/分鐘的速率減少。同日夺，半導體基板3〇周圍的 23 20053^32 溫度是以約5分鐘内從第二溫度降低至第一溫度為佳。A 冷卻劑可被用於降低半導體基板30周圍的溫度。冷卻劑可 包括液怨氮、二氧化碳或其混合。或者，冷卻水可被用於 降低半導體基板30周圍的溫度。 ' 半導體基板30最好被旋轉，以改善從半導體基板3〇 移除自生氧化膜的效率。當旋轉半導體基板3〇時，第三反 應氣體可被均勻地提供至半導體基板3〇。此外，半導體基 板30的旋轉改善熱傳效率。 在步驟S116，處理過的半導體基板3()從處理室u〇 被載出。尤其是，半導體基板3〇被使用舟丨22而從處理室 110載出至位於處理室110下的負載閘室116。半導體基板 3〇接著經由連接至負載閘室116的閘閥128而傳遞出負載 閘室116。當圖4的單基板處理裝置2〇〇被使用時，一個 半導體基板30可從單處理室21〇使用一個傳遞機械手臂 (未繪不）經由設置在單處理室21〇之側壁的一個閘閥（未繪 示）而被載出。 同時’粒子因為從第一反應氣體轉換為遠端電漿而形 成在遠端電漿產生管】34内。特別地，當氨氣(NH3)被用作 第一反應氣體’ 一種氮氧化物(例如氮氧化石夕(Si〇N))因為 在达立而電漿内的活性化類型（activatecj Species) N*被微波能 量激化而形成在遠端電漿產生管134的内壁。當氮氧化物 從达端電漿產生管134内壁脫落，脫落的氮氧化物可能會 污染半導體基板30。 當氫氣(¾)被用於第一反應氣體時，遠端電漿產生管 24 20053^.9〇c 月b 134可能會被鼠氣電漿腐蝕，而因為遠端電漿產生管i 之腐蝕而產生的粒子（例如氧化矽（Si〇)或氫氧(OH))可 會污染半導體基板30。 圖6繪示為當氨氣被用作第一反應氣體時半導體基板 上粒子之變化與批次的關係。圖7繪示為半導體基板上粒 子分佈的平面圖。圖8與9是半導體基板上之粒子的掃瞄 式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)照片。 圖10繪示為半導體基板上之粒子的奥傑電子能譜學 (Auger Electron Spectroscopy，AES)分析結果的關係圖。 舉例而言，當批次處理室110被用於處理半導體基板 30，百片半導體基板3〇被載入舟122。氨氣被用作第一 反應氣體，而三氟化氮被用作第二反應氣體。反應副產品 使用第二反應氣體少於約3〇秒而被產生在半導體基板 上。處理室110内的溫度被維持在約2〇〇c。當處理室11〇 内的溫度快速增加到約⑼义時，處理室11()的溫度被維 持在約150。€，以使反應副產品從半導體基板3()上被發 月欠處理至110的溫度被以約65〇c/分鐘的速度增加約 秒。處理室110的溫度被維持約18〇秒。 錢著㈣默被降低至約紙。處理室㈣的溫= 26。°’分鐘被降低。處理過的半導體基板30 至U〇被載出至負載閘室116,接著經由閘閥128 而攸負載閘室116被傳遞。 數明參考圖6，在第50批的半導體基板被處理後，粒子 ‘，、、增加’而在第100批的半導體基板被處理後，粒子 25
;圖11繪示為使用清理電漿清理遠端電漿產生管134 後的粒子的生成量。遠端電歸生管134在處理6批半導 體基板後被清理，而氮氣電漿被用作清理電聚。 請參考圖11，半導體基板30上的粒子數在使用清理 電漿清理遠端電漿產生管134後明顯減少。在本例中，半 2005¾^ 數更明顯增加。 請參考圖7至10，粒早3 30的表面上，且粒子32、s~破/刀佈在整個半導體基板 圖10所示，當秒其板=匕括矽氮氧化物(SiON)。如 可發現粒子“氣。H析與粒子42的分析比較時， 從包括石英的遠端電;產為氮氧化物 請參考圖3與5，在步驟S1 :脫f而產生。 遠端電漿1 ，〉月理軋體被提供進入 性氣體，管m内部。惰 *_12。，清理;聚:==: 從被引入遠端«產0 1 的微波能量而 可具有約冰（此的^率。的清理氣體產生。微波能量 用清遠端電漿產生管134内壁上的粒子被使 由嗜^ Γ17私除。粒子可從遠端電漿產生管134内壁藉 t ^ %槊而被移除。清理氣體以約1至5標準公升/ 被f供進入遠端電漿產生管134,且遠端電聚 產生I 土34内部被清理約30秒至5分鐘。 從遠端電漿產生管134移除的粒子經由連接至處理室 110的真空單几132而從處理t 110被排出。 26 20053^231 導體基板30是使用圖3的批次處理室110被處理。
當批次處理室110被使用時，遠端電漿產生管134内 部是以在從處理室110載出處理過的半導體基板30與載入 要被處理，半導體基板3G進人處理室11G之間被清理為 佳。尤其疋，遠端電漿產生管134内部在處理過的半導體 基板30彳之處理室11〇載出時被清理。當遠端電漿產生管 134的清理與載出處理過的半導體基板3〇 一起時，清理遠 端電漿產生官134可不需額外的時間。因此，可預防半導 體基，3〇f亏染，且不降低批次基板處理裝i 100的產量。 遠端電漿產生管134内部可在處理每批半導體基板前 後被時常地清理。或者，遠端產生管134内部可在連 續處理預設批量後被清理。 富圖 心早题理室210被使用時，遠端電漿產生管216 内部可在從^理室載出處理過的半導體基板3g後被清 理。此外^端電槳產生管216内部可在處理每批半導體 基板30月)後被時常地清理。或者’遠端電漿產生管別 内部可在連續處理預設批量之半導體基板3G後被清理。 根據本發明，產生在遠端電漿產生管内部的粒子可使 而有效地被移除。因此，可預防在蝕刻形成於 =導體基板上的預定層時污染半導體基板。此外，製造半 導體裝置的生產率可被改善。 以ϋ個批絲板處理Μ被使㈣，遠端電漿 生吕内。ρ在半導體基板載人與載出處理室之間被清理， 以使+導體基板可更枝地被相，㈣降低批次基板處 27 2005赠 理裝置的產量。 雖然本發明已以輕兩 限定本發明，任何孰羽此二=揭路如上，然其並非用以 和範圍内，卷可你此'白此技-者，在不脫離本發明之精神 =當視後二明之保護 【圖式簡❺… ㈦—疋者為旱 的剖=㈣為—般常形成在半導體基板上的自生氧化膜 常形成在有接觸孔的半導體基板上的 處理L3緣示為本發明—實施例之具有遠端錢產生管以 处理基板的裝置的剖面圖。 圖4、、g不為根據本發明另—實施例之具有遠端電聚產 官以處理基板的裝置的剖面圖。 圖5、％不為使用配設有圖3之遠端電漿產生 而處理基板的方法。 衣置 、，圖6繪示為當氨氣被用作第一反應氣體時半導體基板 上粒子之變化與批次的關係。 圖7繪示為半導體基板上粒子分佈的平面圖。 圖8與9是半導體基板上之粒子的掃瞄式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope, SEM)照片。 圖10繪示為半導體基板上之粒子的奥傑電子能譜學 (Auger Electron Spectroscopy，AES)分析結果的關係圖。 圖11繪示為使用清理電漿清理遠端電漿產生管134 28 20053^2 後的粒子的生成量。 【主要元件符號說明】 10、20、30 :半導體基板 12、22 :自生氧化膜 24 :絕緣層 26 :接觸孔 32 :粒子 100、200 :用於處理基板的裝置 • 110、210 :處理室 112 :外室 114 :内室 116 :負載閘室 118 :凸緣 120 :槽閥 122 ··舟 124 :第一驅動單元 • 126 ··第二驅動單元 128 :閘閥 130 :熱源(滷素燈） 132、232 :真空單元 134、216 :遠端電漿產生管 136、228 :分散板 138、214 :連接件 140、224 :第一反應氣體供應單元 29 2005麵c 140a、222b :第一質流控制器（MFC) 140b、222a :第一切換閥 142、222 :清理氣體供應單元 142a、224b :第二 MFC 142b、224a :第二切換閥 144、226 :第二反應氣體供應單元 144a、226b :第三 MFC 144b、226a ··第三切換閥 • 146、220 :波導 148、218 :能量源 210 a ·處理區 210b :混合區 230 :冷卻線
30

Claims (1)

  1. 十、申請專利範園·· =種=☆產生管的方法，包括： 電漿，該遠端電漿亥逆端電漿產生管以產生-遠端 電漿處理一基板；官被連接至—處理室以使用該遠端 =，體形成—清理電 子 使用“理電裝移除形成在該遠端ί浆產生管内的粗 的方法，圍/1項所述之清理遠端電漿產生管 3. 如申請專==法包括使用微波能量。 的方法，其中該清 、1之清理遠端·產生管 4. 如申編卜：包括一惰性氣體。 的方法，其^該清===斤述之清理遠端電漿產生管 5. 如申請專簡及/或氬氣。 的方法，1巾¥、1乐項所述之清理遠端電漿產生管 電聚產生管包括石英(二氧化石夕)。 的方法:5項所述之清理遠端電漿產生管 I*之門厂匕括由石英與處理該基板的一反應氣 體之間的-反應所產生之反應副產品。 ίή古^如^專利乾^ ^ 6項所述之清理遠端電毁產生管 的方法’其巾該反應氣體包括魏及/或氨氣。 8.-種使用遠端電裝產生管處理基板的方法，包括： 使用連接至-處理室的該遠端電聚產生管而從一第一 反應氣體形成-遠端電製，以在該處理室處理一基板； 31 引導該遠端電漿谁 提供—、、主裡5則進入5亥處理室處理該基板； 從，、主二2 4進入該遠端電漿產生管； :用;，體形成-清理電聚;以及 ^月王4移除形成在該遠端錢產生管内的粒 9·如申晴專利範
    處理基板的方法/ 項所述之使用遠端電隸生管 氣。 〃、中该第一反應氣體包括氫氣及/或氨 _ 12·如申請專利範圍帛11項所述之使用遠端電漿產生 官處理基板的方法，其巾該粒子包括I氧切(si0N)。
    子 I方去其中該遠端電漿產生管包括石英。 管心^申4專利範15第1G項所述之使用遠端電衆產生 二反的方法’其中該粒子包括由石英與該第一反應 乳體之間的-反應所產生之反應副產品。 應 ^ 13·如申晴專利範圍第8項所述之使用遠端電漿產生 &處理基板的方法，其中該遠端電漿包括一氫自由基。 ^ 14·如申請專利範圍第13項所述之使用遠端電漿產生 s處理基板的方法，其中引導該遠端電漿進入該處理室以 處理該基板更包括蝕刻形成於該基板上的一層。 15·如申請專利範圍第14項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法，其中形成於該基板上的該層包括一自 生氧化膜。 16·如申請專利範圍第15項所述之使用遠端電漿產生 32 20053«c 官處理基板的方法，其中蝕刻該層更包括： 提供一第二反應氣體進入該處理室以藉由在該氫自由 基與該第二反應氣體之間的一反應而形成一蝕刻氣體； 使疏钱刻氣體與該自生氧化膜反應，以形成反應副產 品於該基板上；以及 〜 移除該反應副產品。 一丨7·如申請專利範圍第16項所述之使用遠端電漿產生 鲁 讀理基板的方法，其中使該餘刻氣體與該自生氧化膜反 應是在約15至30°C的溫度執行。 —I8·如申請專利範圍第16項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法’其中移除該反應副產品更包括： 藉由增加該基板周圍的溫度到約100至200〇c的 而發散该反應副產品；以及 排放被發散的該反應副產品。 19.如申請專利範圍第16項所述之使用遠端電 •二理基板的方法’其中該第二反應氣體包括三氟化氮 2〇.如專^圍帛s項所述之制遠端電 管處理基板的方法，苴中引導兮、责 生 括處理多個基板。_响絲進人該處理室包 2丨.如中請專·㈣8項所述之使 管處理基板的方法，苴中疳忐兮、土 # +攸t而电水產生 水的方法包括使用微波能量。 電 22·如申請專利範圍第8項所述之使用遠端電激產生 33 2°053¾ S處理基板的方去，其中該清理氣體包括—惰性氣體。 μ 23·如申請專利範圍帛8項所述之使用遠端電漿產生 g處理基板的方法，其巾提供該清理氣體財法包括以約 1至5標準公升/分鐘的流率提供該清理氣體。 … 士申叫專利窥圍第8項所述之使用遠端電漿產生 ^處理基板的方法，其巾提供該清理氣體、形成該清理電 水/、移除該粒子被執行約3〇秒至5分鐘。 ^ 5·士申明專利範圍第8項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法，更包括： 載入要被處理的該基板至該處理室 ;以及 從该處理室載出一處理過的基板。 ^ 26·如申凊專利範圍第25項所述之使用遠端電漿產生 I處理基板的方法，其巾提供該清理氣體、形成該清理電 浆與移除雜子是在㈣處理线出該處理過的基板時被 執行。 ^ 27·如申凊專利範圍第25項所述之使用遠端電漿產生 =處理基板的方法，其中提供該清理氣體、形成該清理電 漿與移除雜子是在從該處理室載出該處理過的基板以及 載入要被處理的一基板至該處理室之間被執行。 —28·如申請專利範圍第8項所述之使用遠端電漿產生 『處理基板的方法，其中形成該遠端電漿與引導該遠端電 聚在移除該粒子後被重複地執行。 ^ 29·如申請專利範圍第8項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法，其中提供該清理氣體、形成該清理電 34 20053^3f?oc ‘執:除;:=J::成該遠端電漿與引導該遠端前 供該板至該處理室，接著藉由提 裝。 “艰端電漿產生管而形成該遠端電 3 0 ·如申晴專利範間繁 管處理基板的方法，：二29項所述之使軸產生 多個基板至該處理紐至減理室包括載入 理該些基板。 且·端電漿被導入該處理室以處 管處理圍苐30項所述之使用遠端電漿產生 二處理基板的方法’更包括從該處理室載出—處理過的基 理二理氣體進人該遠端電漿產生管、從該清 ===電？及移除形成在該遠端電聚產生管 —、λ,疋田攸°亥〜理室載出該處理過的基板時被執 彳丁0 參 30項所述之使用遠端電漿產生 二^ 1 '更包括從該處理室載出多個處理過的 基板， 清理乳體進入該遠端電漿產生管、從該清 ==，ΐδίΓ電聚以及移除形成在該遠端產生管 内的雜子疋在從該處理室栽 要被處理的基板至該處理室之間被執^。 331申β專心(||第29項所述之使用遠端電聚產生 200Ά92^ 管處理基板的方法，其中形成該清理電漿以及形成錄遠於 電漿的方法包括使用從該遠端電漿產生管轉移的微波^ 量。 34·如申請專利範圍第29項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法，其中載入該基板至該處理室包括： 使用一置放有該基板的舟；以及 將該舟移入該處理室。 35·如申請專利範圍第8項所述之使用遠端電漿產生 ® 管處理基板的方法，在提供該清理氣體進入該遠端電襞產 生管之前，更包括： 當引導該遠端電漿時引導一第二反應氣體進入該處理 室； 藉由使該遠端電漿與該第二反應氣體反應而形成一第 三反應氣體； 藉由使該第三反應氣體與形成在載入於該處理室的該 基板上的一層反應而形成一反應副產品； φ 發散該反應副產品；以及 從該處理室排放被發散的該反應副產品。 36·如申請專利範圍第35項所述之使用遠端電襞產生 管處理基板的方法，其中該層包括一自生氧化膜。 37·如申請專利範圍弟35項所述之使用遠端電聚產生 管處理基板的方法，其中該遠端電漿包括一氫自由基。 38·如申請專利範圍第35項所述之使用遠端電襞產生 管處理基板的方法，其中該第二反應氣體包括三氟化氮。 2〇〇53丨§现 39·如申請專利範圍第35項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的方法，其中發散該反應副產品的方法包括在 約100至200QC的溫度發散該反應副產品。 40·如申請專利範圍第35項所述之使用遠端電漿產生 官處理基板的方法，其中該遠端電漿產生管包括石英，該 第一反應氣體包括氫氣及/或氨氣。 41·如申請專利範圍第35項所述之使用遠端電漿產生 _ 管處理基板的方法，其中該清理氣體包括氮氣及/或氬氣。 42·—種使用遠端電漿產生管處理基板的裝置，包括： 一處理室，用以接收要被處理的一基板； 一遠端電漿產生管，連接至該處理室； 一月b里源’用以施加能量至該遠端電漿產生管，以激 化供入该遠端電漿產生管内的一氣體產生電漿相； 一反應氣體供應單元，用以供應該遠端電漿產生管一 反應氣體以形成一遠端電漿來處理該基板 ;以及 主一清理氣體供應單元，用以供應該遠端電漿產生管一 ⑩清理氣體以形成-清理㈣來移_成在該遠端電襞產生 管内的粒子。 ^ 43·如申請專利範圍第42項所述之使用遠端電漿產生 管處理基板的裝置，其中該能量源包括一微波功率源。 * 44·如申請專利範圍帛42項所述之使用遠端電漿產生 官處理基板的裝置，更包括—第二反應氣體供應單元，用 以供應一第二反應氣體進入該處理室。 45.如申請專利範®第42項所述之❹遠端電漿產生 37 2005^m ^理基板的m包括—分散板，具有多個縫隙，以 均勻地提供該反應氣體進入該處理室。 46.如申請專利範圍第42項所述之使用遠端電聚產生 二处理基板的裝i ’更包括—負載閘室，配設於該處理室 方’其中該負載閘室暫時地儲存處理過的-基板與要被處 理的該基板。 傲处 μ 47.如申請糊$ιΐ1Ι帛46項所述之使用遠端電漿產生 &處理基板的U ’更包括_舟，用以接收多個基板，其 中該舟適於在該處理室與該負載閘室間移動。 —48.如申請專利範圍第42項所述之使用遠端電漿產生 笞處理基板的故置，更包括一加熱器，用以加熱該基板。 49·如申請專利範圍第42項所述之使用遠端電漿產生 答處理基板的裝直，更包括一夾頭，配設於該處理室内， 以支持該基板。 50·如申請專利範圍第42項所述之使用遠端電漿產生 官處理基板的裝置，更包括一真空單元，連接至該處理室， Φ 以排放在處理該基板時所產生的反應副產品以及從該遠端 電漿產生管移出的粒子。 38
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