TW408371B - Processing method and apparatus for removing oxide film - Google Patents
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經濟部t央標準局員工消費合作杜印製 408371 Λ7 一 '-------- B? 五、發明説明（I ) 發明之領域 本發明主要係有關除去半導體晶圓等被處理體表面所 形成的氧化膜之處理方法及處理裝置。 尤其是，本發明主要係有關將半導體晶圓等被處理體 表面所形成自然氧化膜等氧化薄膜除去之處理方法及處理 裝置》 尤其更有者’本發明係有關半導體晶圓等被處理體表 面所形成的微細孔底部將形成之自然氧化膜除去之處理方 法及處理裝置。 關連技術 本發明主要係將半導體晶圓等被處理體表面所形成之 氧化膜，尤其是自然氧化膜除去之技術，但不限於該被處 理體為半導體晶圓之技術》可是，為具體的說明該關連技 術’於是舉例以半導體晶圓表面所形成之微細孔底部所形 成之自然氧化膜除去處理技術並將該關連技術加以說明。 為製造半導體晶圓上之半導褚積體電路，眾所周知係 於該半導體晶圓基板上膜之形成加工及將該膜依既定之模 型#刻加工處理等之處理重複加以實施。而半導體晶圓基 板在實施該等處理間’基板將在各種處理裝置間被搬送。 當搬送之際’該基板暴露於大氣中*不可避免該基板表面 由於大氣中之氧及水分發生作用形成自然氧化膜。由於該 自然氧化膜之形成，致使基板表面膜之性質（例如電氣特 性）劣化·'當後基板上膜形成之加工處理及該膜蝕刻加工 處理中，為避免膜性質劣化之不妥適的情形下，在該等處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 ><297公梦） - -------- -裝-------訂------線 (請先鬩讀背面之注$項再填寫本頁) -4- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408371 Λ 7 - ___ ΒΊ 五、發明説明（2 ) 理之前’有必要將該基板上所形成之該自然氧化臈加以除 去β 用以除去該自然氧化膜過去的一種方法，係濕式洗淨 法》該濕式洗淨，係將形成有自然氧化膜之半導體晶圓基 板浸潰在洗淨液中，而將自然氧化膜除去之方法β跟隨著 半導體積體電路之高集積化及高微細化，於是半導體晶圓 上所形成之配線線幅和接觸孔徑變小《例如孔徑0.2〜0.3 仁m或者在其以下。由於接觸孔徑微小，使洗淨液進入孔 内十分困難’或進入該孔内之洗淨液由於表面張力致由該 孔内排出困難，故產生了該洗淨液並不能充分的除去孔底 部所形成之自然氧化膜問題。 當該基板經前述溼式洗淨處理之際，並與自然氧化臈 ’該孔壁亦受到蝕刻。但是，該孔洞係貫通該基板上形成 之複數層所形成，該孔壁係由此等複數層所形成。此等各 層在洗淨液中由於蝕刻程度不同之故，當該基板於前述濕 式洗淨處理時，該孔洞之壁面經蝕刻處理而呈凹凸狀態之 問題產生。參照第6A及B圖並將此問題詳加說明。第6A 圖中，在矽晶製基板W之表面，顯示有漏電極和電源與形 成電氣接觸用之接觸孔2。孔徑係0·2〜0.3 程度。該孔 洞係貫通3層膜所形成。第1層4，係熱氧化處理所形成之 Si〇2膜》第2層6，係利用旋鍍法將所形成的磷經蒙布處理 後之玻璃（Si02)膜。第3層8，係二氧化矽玻璃（Si02)膜。 在該接觸孔2底部，形成有自然氧化膜1〇 〇在該3層構造中 ’各層8丨02膜4、6、8，經洗淨液蝕刻處理後其程度有微 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) Ad規格（2ί0Χ297公浼） I . 1裝 訂 1 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408371A7 B? 五、發明説明（3 ) 妙的不同。因此，當利用溼式洗淨除去自然氧化膜1〇時， 如第6B圖中所顯示，孔洞2之壁表面，由於蝕刻比例差而 有呈現凹凸狀態之問題。或於各層間之境界部分，由於洗 淨液容易進入而有因該境界部分之壁經過度的蝕刻之問題 產生。 — 為解決該般問題，曾提案取代上述溼式洗淨，使用所 谓乾式蝕刻法以除去自然氧化膜。特開平2_256235號公報 中，曾提及有將NFS氣體（鹵族氣體）及Nh3氣體（鹽基性氣 體）導入處理室内，於是利用所形成之等離子除去自然氧 化膜之技術。該技術中，必要設置將所使用2種類特殊氣 體（NF; . NH3)為排氣處理用之處理裝置，而提高其運轉 成本。特開平6-338478號公報中，曾提及使用將私氣體和 Ηβ供給等離子發生部，並將該等氣體活性化，再添加Nf3 氣體’或含有NF3之添加氣體於此經活性化後之反應氣體 ，以除去自然氧化膜之技術。該技術中，由於使用有h2〇( 水蒸氣），故當除去自然氧化膜後而自該]^2〇又有形成新 的自然氧化膜之危險。事實上，依本發明者之檢證並未能 將自然氧化膜充分的予以除去。 發明之簡單的概要 本發明係將以上之諸問題點完全有效的加以解決之創 案者。 本發明之目的’主要係提供一種將半導體晶圓等被處 理體表面所形成之氧化膜有效的加以除去之處理方法及處 理裝置。 本紙浪尺度適用中國國家榇準（CNS ) Α4規格（210X29·/公楚） I . i衣 —-----ΐτ-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- 經濟部中央橾率局員工消費合作社印裝 408371 Λ7 Β7 五、發明説明（4 ) 又’本發明之目的’主要係提供一種半導體晶圓等被 處理艎表面所形成之自然氧化膜有效的加以除去之處理方 法及處理裝置》 又’本發明’係提供一種針對排氣氣體處理沒有必要 花費高成本之處理方&及處理裝置。 又’本發明，係提供一種不會形成新的自然氧化膜並 有效的將自然氧化膜除去之處理方法及處理裝置。 再者，本發明，係提供一種例如在半導體晶圓等被處 理體表面所形成之微細孔底部所形成之自然氧化膜有效的 加以除去之處理方法及處理裝置。 根據本發明之第1觀點’係提供一種處理方法，其.特 徵在於除去被處理體表面所形成之氧化膜中，形成由仏 氣體、Hz氣體及NF3氣體經活性化處理後之氣體；將被處 理體表面暴露於前述活性化氣體中使該被處理體表面上應 除去之氧化膜與該活性化後氣體反應結果所產生之反應膜 ’並將該處理體在既定的溫度下經加熱處理使前述反應膜 昇華之工程者。 根據本發明之第2觀點，係提供一種處理方法，其特 徵在於依前述第1觀點之處理方法中利用前述方法所除去 之氧化膜，例如針對前述被處理體在既定的加工工程中與 大氣反應而所形成之自然氧化膜等，通常之厚度係在2nm 以下之氧化膜者。 根據本發明之第3觀點’係提供—種處理方法，其特 徵在於依前述第1觀點之處理方法中，前述由該體、 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I _ t裝—-----訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 408371 Λ7 Β7 經濟部尹央榡準局負工消費合作杜印製 五、發明説明（5 ) 該氣體及該NF3氣體活性化處理後之氣體形成，具備有 將K氣體和h2氣體混合之氣體等離子化，並形成活性化 種：再將前述活性化種中供給該NF3氣體形成該N2氣體、 該&氣體及該NF3氣體經活性化處理後之氣體工程者。 根據本發明之第i觀點，係提供一種處理方法，其特 徵在於依前述第3觀點之處理方法中，利用前述處理方法 所除去之氡化膜’係針對前述被處理體在既定的加工工程 中與大氣反應所形成之自然氧化膜者。 根據本發明之第5觀點，係提供一種處理方法，其特 徵在於依前述第3觀點之處理方法中，該n2氣體和h2氣體 之該混合氣體等離子化’係在石英製之等離子發生部，·將 該等離子發生部所供給之A氣體和H2氣體之混合氣體利 用導入之微波而加以實施者。 根據本發明之第6觀點，係提供一種處理之方法，其 特徵在於依前述第1觀點之處理方法中，該前述既定之溫 度，係在100°c以上者。 又，理想之樣態，經活性化後之氣體處理係在室溫下 進行，當活性化後氣體停止供給後，再將該處理體在既定 的溫度予以加熱之。 根據本發明第7觀點，係提供一種用以除去氧化膜之 處理裝置，其中具備有載置被處理體之載置台（suscept〇r)，收 容該載置台之處理室，及除去該被處理體表面所形成氧化 膜3之機構者，其特徵在於該除去前述氧化膜機構，包含 有：由A氣體、Η?氣體及NF3氣體形成活性化氣體之活 本纸張尺度適财闕家鮮（CNS ) A4祕（2ίΟΧ297讀） I ^^1 - JH ^L. / 士 义 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^ n H - I--- * I I I ·
• I - «II II 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 408371 A 7 … ____B1 五、發明説明（6 ) 化氣體形成裝置；將前述活性化氣體形成裝置所形成之前 述活性化氣體導入前述處理室内該載置台上所載置之被處 理體表面之導入裝置，以及該被處理體表面所形成之氧化 膜與被導入前述處理室内之前述活性化處理氣體發生反應 ，其結果將被處理體4形成反應膜加熱溫度之加熱裝置者 根據本發明第8觀點’係提供一種處理裝置，其特徵 在於依前述第7觀點之處理裝置中，該前述活性化氣體形 成裝置包含有：將所供給氣體等離子化處理之等離子發生 裝置，供給該等離子發生裝置Ν2氣體和Η2氣體之氣體供 給裝置’將由該等離子發生機構之等離子，作為經活性化 處理後活性化種之活性化種形成裝置，以及將前述活性化 種形成裝置中所形成之ν2氣體和η2氣活性化種中供給nf3 氣體’用以形成經活性化處理後n2氣體、h2氣體及nf3氣 體之活性化氣體形成裝置者。 根據本發明第9觀點，係提供一種處理裝置，其特徵 在於前述第7觀點之處理裝置中，該被處理體表面所除去 之前述氧化膜，係針對該被處理體在既定之加工工程中與 大氣反應下所形成之自然氧化膜者。 根據本發明之第10觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於依前述第9觀點中之處理裝置，其中該前述活性化 氣體形成裝置包含有：將所供給氣體等離子化之等離子發 生裝置； 將A氣體和H2氣體供給該等離子發生裝置之氣體供 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） I--.-----—^!------ΐτ------^ (請先閲讀背面之注項再填寫本頁〕 -9- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 408371 A7 B7 五、發明説明（7 ) 給裝置： 將由該等離子發生機構之等離子，作為活性化處理後 活性化種之活性化種形成裝置； 以及將前述活性化形成裝置中所形成之N2氣體和H2 氣體活性化種中供給氣體，用以形成n2氣體、h2氣體 及NF3經活性化處理氣體之活性化氣體形成裝置； 以及將該前述被處理想加熱處理之加熱裝置，係將前 述被處理體表面所形成之自然氧化膜3在前述處理室内與 被導入之前述活性化氣體發生反應，其結果並將該被處理 體所形成之反應膜加熱處理至昇華溫度之加熱裝置者β 依據本發明之第11觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於依前述第10觀點中之處理裝置，具備有前述該等離 子發生裝置，係使用微波將氣體等離化處理之機構者》 根據本發明之第12觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於依前述第10觀點中之處理裝置，其中該前述等離子 發生裝置和前述活性化種形成裝置包含有： 微波透過性管； 以及該管入口處之微波供給部^氣體和112氣體供給 部者。 根據本發明之第13觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於依前述第10觀點中之處理裝置，其中將前述活性化 氣體導入前述處理室内該載置台中所載置之被處理體表面 之導入機構，具備有：設置於前述活性化種形成裝置流出 口有並將該Ν2氣體、該112氣體及該NF3氣體活性化處理後 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（2丨〇χπ7公釐） I--.-----—棼一------ΐτ-----k (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10- 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 _ 37 408371 五、發明説明（8 ) 氣體導入被處理體表面之導搰者。 根據本發明之第14觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於前述第10觀點f之處理裝置，其中前述活性化氣體 形成裝置’前述導入機構以及前記處理室用以接觸前述活 性化氣體之壁’係以t氣絕緣性材料所形成者。 根據本發明之第15觀點，係提供一種處理裝置，其特 徵在於依前述第10觀點中之處理裝置，其中前述加熱裝置 ，係利用加熱該載置台，將該載置台所載置之被處理體溫 度’使其上昇至前記反應膜昇華溫度為止之裝置者。 圖面之簡單說明 添付之圖面係與明細書部分連攜並構成其中之一部.分 ’並將本發明適的實施例以圖示之。又，該圖面，藉由有 關上述所6己述一般的記述和以下記述之妥適的實施例的詳 細說明’而有助於本發明說圖明之圖示。 第1圖係顯示本發明處理裝置之構成圖； 第2圖係顯示NF3氣體供細部之平面圖。 第3A、3B及3C圖係用以說明本發明方法之工程圖； 第4A圖係顯示應用本發明方法將被處理前該被處理 體表面元素分析結之圖形； 第4B圖係顯示應用本發明方法將被處理後該被處理 體表面元素分析結果之圖形； 第5圖係顯示等離子形成部變形例之圖形； 第όΑ、6B圖係用以除去自然氡化膜，過去處理方法 說明用圖； 本紙張尺度祕（2敝別公族） -π - ! I「 ' Ί裝—-----訂-----線 -請先閱讀背面之注意事項再填寫本瓦) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 408371 A 7 ... ________B7_ 五、發明説明（9 ) 第7圖係為顯示本發明效果用之實驗結果圖形a 發明之詳細說明 本發明主要係將半導體晶圓等被處理體表面所形成之 氧化膜，尤其自然氧化膜之除去技術，但該被處理體並不 僅限於半導體晶圓之杈術。但是，為具體的說明本發明之 實施形態，將本發明所適用之實施形態以半導體晶圓表面 所形成之微細孔底部所形成之自然氧化膜除去處理加以說 明。 第1圖係顯示本發明之處理裝置構成圖，而第2圖係顯 示NFa氣體供給部之平面囷。處理裝置12，具備有微波發 生源58、導波管60 ' 62以及導aN2氣體和H2氣體混合氣 體之導入部44、等離子及活性化種形成管14、以及被處理 體（半導體晶圓）W上所形成之自然氧化膜進行除去處理用 之處理室16。微波發生源5 8所形成之微波，經由導波管62 、60供給等離子及活性化種形成管14。在等離子及活性化 種形成管14内’利用該微波將n2氣體和h2氣體之混合氣 體等離子反應形成活性化種。該處理室16，例如可以使用 銘金屬以形成圓筒體狀。在該處理室内16,設置有由支柱 (例如石英製支柱）所支持之載置台2〇(例如Sic製）β在處理 至16之底部’設有排氣口 22 ’而在該排氣口 22處備有將該 處理室16内真空抽取用之真空幫浦24等並與排氣系25相接 續。在載置台20之下方，形成有與載置台20同樣大小之開 口部20。在下方所成形有凸狀斷面圓弧狀之熱線透過性部 材（例如石英製）28介入密封部材30而將該開口部26呈氣密 本紙设尺度朝中關家轉（CNS ) A4規格（ 210X297 公逄） I--------裝丨-----訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本f) -12- 經濟部中央椋準局貝工消費合作杜印製 408371 A7 ___B7_ 五、發明説明（) 狀設置。 在該熱線选過性部材28之下方，設置有加熱裝置32由 裡面側將上述載置台20予以加熱處理。該加熱裝置32，於 回轉台34上具備有多數設置的加熱燈（例如鹵素燈）36»由 該加熱裝置所放出之無量，透過熱線透過性部材28入射至 載置台裡面。又’其中之加熱裝置32係使用加熱燈36，但 加熱裝置並不限於加熱燈。在載置台20内設置電熱器等亦 無妨。並在處理室16之側壁，設置有半導體晶體搬出入口 38和閥門40。 該等離子及活性化種形成管14，係使用電氣絕緣性微 波透過性材料（例如石英）呈管狀所形成者。該等離子及.活 性化種形成管14 ’係於上述處理室16天井部16Α所設之開 口部以介入封著部材42並採氣密式裝置。該管14呈貫通導 波管60之裝設狀態並在管14之上端裝設有氣體導入部44 ’由氣體導入部44經由該導波管60將队氣體和Η2氣之混 合氣體導入該管14内。該氣體導入部44具有導入喷嘴46， 而在導入噴嘴46處連結有氣體通路4名《並在該氣體通路48 之2隻分岐管接續設置之流量控制器（例如massfLOW CONTR〇LLER)50，而各分岐管分別與&氣體源52及^氣 體源54相連接^ 上述微波發生源58所產生之微波（例如2 45GHz)經由 導波管（例如矩形導波管）6 2以及導波管（例如厄文森型導 波管）60供給該等離子及活性化種形成管14。利用該微波 在該管14内，將Η:氣體和氣體之混合氣體形成等離 本纸依尺度適财國國家辟（CNS ) Α4規格 (210X297^^ '~~ I .-----^ 1裝丨-----訂-----·線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " -13- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 408371 A? -.- ________B7 五、發明説明（11 ) 子’即將乂形成2H*、H2形成2H*之活性化種。 在上述等離子及活性化種形成管14流出口 64下部，設 置有將NF3氣體供給該活性化種用之NF3氣體供給部68。 氣體供給部68由氣體源80輸入之NF3氣體，係經由流 量控制器（例如MASSfLOW CONTR〇LLER)78和氣體通路 76、連通管74供給石英製之環狀喷頭70(參照第2圖），由 該氣孔72添加於該活性化種，NF3氣體亦由於該活性化種 而呈活性化狀態。 上述等離子及活性化種形成管14流出口 64處，設置有 為將前述經活性化處理後氣體面朝向被處理體方向用，往 下方展開呈伞狀或圓錐狀石英製之導槽部材66。 藉以上般可構成之處理裝置，將本發明所實施之處理 方法予以說明。被處理體（石夕晶圓）W，經由開放狀態之閥 門40導入處理室16内，並放置於載置台20上》在該矽晶圓 W上，形成有前階段下之接觸孔2(第6(A)圖）等。而在該接 觸孔2之底部上形成有自然氧化膜（Si02)。在第3A圖中， 係顯示在矽晶圓W上所形成之接觸孔底部上形成有經擴大 之自然氧化膜10。 將晶圓W經搬入處理室16後關閉閥門40，處理室16在 密閉狀態下，將其内部抽取真空。由N2氣體源52及仏氣 體源54產生之N2氣體及H2氣體以既定的流量通過等離子 氣體導入部44導入等離子及活性化種形成管14内。微波發 生源58所形成之微波（例如2.45GHz)，該微波經由導波管62 、60而被導入等離子及活性化種形成管14内。在該管14中 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ297公釐） I--.------ 'ί 裝—-----訂-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 14 - 408^ 408^ 經濟部中央標準局員工消費合作社印11 Λ7 B7 五、發明説明（l2 ) ，N2氣體和H2氣體利用微波等離子化處理，並經活性化 處理後形成活性化種》處理室16内由於抽取真空形成負壓 狀態下，將該活性氣體種朝向等離子形成管14内之流出口 14移動。 由NF3氣體供給部68之環狀喷頭70，將NF3氣體源80 所供給之NF3氣體，添加於\氣體和H2氣體所組成混合氣 體之活性氣體種。其結果，所添加之nf3氣體亦由於該活 性氣體種被活性化，形成該氣體之活性化氣體。該活性化 氣體，經導槽66之幫助，有良好效率的面向被處理體，而 與被處理體接觸’並與被處理體上之自然氧化膜發生反應 ，該自然氧化膜經與Si ' N、F、Ο混合後之結果經改質'形 成反應膜82(參照第3B圖）。該反應膜，亦可防止矽晶圓自 體受該活性氣體蝕刻之效果。該處理中之晶圓W在未加熱 ，放置於室溫下’活性化氣體可以有效果的到達前述孔洞 之底部》 當該反應膜82形成時’即停止h2、N2&NF3氣體之供 給’並停止微波發生源58。將處理室ι<5内抽取真空，排除 殘留氣體。在此狀態下’使用加熱裝置32，由載置台2〇其 裡面加熱，將被處理體W加熱至既定之溫度（例如100»c以 上）°上述反應膜82由於加熱之故，如第3C圖所示之一般 ，使其形成Si、N、Η、F、〇混合分子84而呈昇華、飛散 狀態。因此，可將晶圓W之自然氧化膜1〇除去，使該孔洞 底表面之Si基扳面重現。此時之該加工過程條件，舉例處 理壓力係在ImTorr以下，處理時間在2分鐘程度左右。上 &紙張尺度適用中國國家標準（CNS> A4規格（ I , 1¾衣一------II------.線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15 - Λ7 408b\ 五、發明説明（13 ) 述自然氧化膜除去之過程，雖未經詳細的解明，但％氣 體、&氣體及NF;氣體活性氣體與自然氧化膜（Si〇2)產生 反應，形成含有3丨、1^、11、？、0之大的分子，換言之!^ 、F、Η進入0和Si之間使彼等結合，而該生成物如此保有 Ν-F-H-O-Si之分子並加以1〇〇它以上之熱處理可以考量其 容易產生昇華物所至。 將經如此處理後之半導體晶圖w表面原子利用表面元 素分析裝置（X PS. X-ray Photoelectron Spectroscopy)進行 分析。第4圖則顯示該分析結果。第4A圖係顯示實施本發 明處理前半導體晶圓表面之分析結果。第4B圖則係顯示 實施本發明之處理後半導體晶圓表面之分析結果。如第4A 圖所示之一般，在處理之前，不但顯示Si_Si結合之結合 能值（99eV近傍），並顯示8丨_〇結合之結合能值（丨⑽以近 傍而其峰值亦可加以斷定，相對而言，如第沾圖所示般 ，在處理之後，顯示Si-Si結合之結合能值（99eV近傍）其峰 值可以加以認定’但顯示以_〇結合之結合能值（1〇4以近 傍）則其峰值未能加以認定。因此，·判明基於本發明，自 然氡化膜（Si02)約略可以完全加以除去。 當使反應膜82產生昇華作用時變更各種反應壓力及反 應溫度’經實驗之結果’反應壓力之上限係1 〇〇〇1丁〇〇_程 度’當壓力高於此時’反應膜82未能充分的#華。反應溫 度之下限係100°C程度，當溫度低於該以下時，反應膜82 亦不能充分的昇華。 應用前述漫式洗淨除去自然氧化膜時，自然氧化膜被 本紙張从適财關n辟（CNS) M賭（2lQx297i># ) I : i—-----1T------線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 -16- Λ7 B7 408371 五、發明説明（η ) 除去後之表面形成比較的粗面狀態。而應用本發明除去自 然氧化膜後之表面形成比前述濕式洗淨較平坦面。其妗杲 ，經除去自然氧化膜後之基板表面，與固著於該表面之配 線面間之接觸面積增大，可以將該固著更加強固。 為確認本發明的鈇果而進行之實驗結果將其說明如下 »試料，係於矽基板上，形成具有矽氧化膜之接觸孔，又 ，並形成有摻雜之聚碎配線，而與發基板接觸所形成之構 造。在聚矽膜形成之前，主要係為除去微粒子’係以前處 理將該試料洗淨。洗淨液係氨水：過氧化氨水^純水 :2 : 10所組成。處理溫度6(rc、洗淨時間1〇分鐘。將試 料水洗處理再使其乾燥後，於是備妥一群比較用試料。.該 試料，使用氟酸純水=1 : 99之姓刻液，在室溫下經1 〇 分鐘之處理。其他之群則準備作為適用本發明之試料。該 試料，在上述條件下加以乾燥處理。各種接觸尺寸中之接 觸抵抗低如第7圖中所示。前述比較用之試料在第7圖中係 以SCI-DHF圖表示之。另一方面，本發明之實施試料 則在第7圖f係以“SCI-DRY"圖表示之。SCI係表示兩者 共通之前處理洗淨。由同圖明白地適用本發明試料之一方 ’接觸抵抗較低’其面差係尺寸愈小則愈加顯著。 如以上說明之一般，基於本發明之處理方法以及處理 裝理，未使用如前述濕式洗淨之洗淨液，可以將微小孔底 所形成之自然氧化膜等加以除。由於未使用nh3氣體，故 不要NH;氣體用之排氣氣體處理裝置，可以將設備成本， 運動成本加以削減。 本纸張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210x297公楚） ------ L.-----訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -17- 408371 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（i5 ) 本發明具有之特徵係由N2氣體、H2氣體以及NF3氣體 而形成經活性化處理後之氣體。由於將被處理體表面暴露 於該經活性化之氣體，該被處理體表面應除去之氧化膜， 尤其是自然氧化膜’與該活性化氣體間反應結果形成反應 膜，再將該處理體在旋定的溫度加熱而使該反應膜產生昇 華狀態。本發明具有之特徵係將N2氣體和h2氣體之混合 氣體等離子化’並形成活性化種，再由於將該nf3氣體供 給該活性化種中’形成該氣體，該H2氣體以及該^^3氣 體之前述經活性化處理後之氣體。又，本發明之特徵，在 上述之說明中已有明確的闡明。 上述已經說明之實施形態外，具有本發明種種特徵之 其他實施形態，當該技術領域之從業者亦可發想而得。因 此之故’本發明由更寬廣的觀點而言’並不僅限定於特定 詳細的及在此所提及之代表性的實施例。因而，在跟隨之 申清專利Ιε圍中所疋義之廣義的發明概念以及其該均等物 之解釋和範圍，在不偏離其狀況下，可以進行種種的變更 a 例如，在上述實施形態中，係將具有微波發生源5{?和 厄文森型導波管60等之等離子形成部加以說明。由於使用 微波可以在良好的效率下將該乂氣體和％氣體之混合氣 體形成等離子。但是，變更該實施形態，如第5圖中所示 之等離子«料，具有發生13 5_z_^RF(Rad〇頻率） 波之高周波發生源86,將等離子及活性種形成管14之部分| 以誘導線圈88纏繞之構成亦無妨。該誘導線圈88和波 本紙浪尺度適财關家髀（CNSyA4—⑺---- ' -18- I ：-----1¾农丨— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本買)
、tT 線--1—----1- '1 I I _
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HI K 408371 Λ7 … _______ B? 五、發明説明（丨6 ) 發生源86之間連接有整合回路90 ’以達成兩者間之阻抗匹 配。此情形下由於RF波供給於誘導線圈88，產生誘導結 合而形成等離子，與前述之實施形態發揮同樣的作用效果 0 又上述之各種氣趙流量’只不過顯示其中單一之1 例’本發明並不限定於該等之值。 在上述之實施形態中，、A及NF3之流量；係分別 為20sccm、30sccm、200sccm。但是’該氣體之流量，例 如該等值之2倍’或者2倍以上者亦無妨。 又，供給NF3氣體之喷頭70 ,係設置於等離子及活性 種形成管Μ流出口 64，而該噴頭70所設置之位置，並不.限 定於此。比導波管60所設置之位置，更接近被處理體之任 何裝置亦可以加以設置。該情形下之Nf3，並不添加於 和Ν'2處合氣體之等離子中，而是添加於由該等離子形成 活性種環境下之氣體中至為重要。其理由，當等離子内存 在有NF3氣體時，該HFS氣體過度活性化，會將石英製壁( 等離子及活性種形成管14之壁）過度蝕刻所致。 經濟部中央標準局男工消費合作社印製 又，喷頭70並不限定於環狀構造。具有氣孔之配管所 9月呈格子狀之配设構造亦無妨。或者單純之氣體導入喷嘴 亦可加以採用。 又，已經將有關矽基板表面上除去自然氧化膜之情形 加以說明，而本發明亦可適用於有關不同的基板或者其層 上所形成之自然氧化膜除去處理情形。例如，有關金属石夕 化物（例：WSix、TiSix、CoSix、AJSix、NiSix)上所形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X25)7公廣） -19, A7 408371 ___ 五、發明説明（17 ) "~~' ' ' 之自然氧化膜之除去處理場合亦可加以適用。 又，微波及RF波之周波數’並未限定於已經說明之 數值，其他之周波數亦可加以採用。 又’在上述實施形態中之處理室16，已經將除去自然 氧化膜之實施情形加么說明。但是，在實施本發明或處理 之處理室中’至少將其中氧化膜或自然氧化膜之實施除去 固有必要’而其他之處理（例如，用以膜形成之處理、姓 刻處理）’於該自然氧化膜除去處理前後加以實施亦無妨 〇 又’上述實施形態中之活性氣體，係由上部形成下吹 被處理體表面之狀態，而該活性氣體之流向並不限定於該 實施形態。例如，被處理體之橫向或斜向，或者由下方朝 向被處理體亦無妨。 又，上述實施形態中，被處理體加熱用，係使用載置 台裡面所配置之加熱燈。本發明，並不限於該實施形態中 所用者。例如’載置台内部裝入電熱器亦可，或者，在載 置台之内部同時裝入電熱器和冷卻裝置亦無妨。該冷卻裝 置，為使活性化氣體到達被處理體表面所形成之微細孔内 部之用或將載置台及被處理體冷卻時均可加以使用。又， 被處理體之加熱，由被處理體上部配置之加熱燈處理，或 直接加熱於被處理體表面之裝置亦無妨。 進一步之特徵以及變更，可隨著當該技術領域從業者 之發想而得。因此之故，本發明係具有更寬廣的觀點，並 不僅限於特定詳細的以及此處所提及之代表的實施例。因 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇 χ 297公趦） I ：-----ά—-----iT-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 趣濟部中央標準局員工消費合作社印製 -20 - 408371 A7 B7 五、發明説明（18 ) 而，在跟隨之申請專利範圍中所定義之廣義發明概念及其 均等物之解釋和範圍中，在不偏離其狀況下，可以進行各 種之變更。 ---.-----1/ ^1-----1T------.4. (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 21 -
Claims (1)
- 4〇837i Μ', ^--_ '中請專利範圍 L —種用以除去氡化膜之處理方法，係用以除去被處理 n I— 11-- I- - i f I · - J I i - I I I —— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 體表面所形成之氧化膜者，其特徵在於包含下列步驟 ，即： 由沁氣體、札氣體及NF3氣體，形成活性化之氣 «Λ . « m， 將被處理體表面暴露於前述活性化氣體中，而使 該被處理艘表面上欲除去之氧化膜與該活性化氣趙產 生反應結果形成反應膜； 再將該處理體加熱至既定之溫度而使前述反應膜 產生昇華狀態》 2. 如申請專利範圍第丨項之處理方法，其中利用前述處理 方法所除去之氧化膜，係針對前述被處理體在既定的 加工步驟中，與大氣反應所形成之自然氧化膜者。 3. 如申請專利範圍第丨項之處理方法，其中並包含有由該 氣體、該Η:氣體及該NF；；氣體形成之前述活性化氣 體，係將N2氣體和Hz氣體混合氣體等離子化，並形成 活性化種； 趣濟部t央揉率局WC工消費合作社印装 再以該NF3氣艎供給前述活性化種，藉以形成該n2 氣體、該112氣體及該NF3氣體之活性化氣體的步驟β 4·如申請專利範圍第3項之處理方法，其中利用前述處理 方法所除去之氧化膜，係針對前述被處理體在既定之 加工工程中，與大氣反應所形成之自然氡化膜者。 5，如申請專利範圍第3項之處理方法，其中該％氣體和該 Hz氣體之該混合氣體的離子化，係在等離子發生部护 本纸張尺度通用中國國家標率（CNS ) A4说格（210X297公嫠） -22-4〇837i Μ', ^--_ '中請專利範圍 L —種用以除去氡化膜之處理方法，係用以除去被處理 n I— 11-- I- - i f I · - J I i - I I I —— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 體表面所形成之氧化膜者，其特徵在於包含下列步驟 ，即： 由沁氣體、札氣體及NF3氣體，形成活性化之氣 «Λ . « m， 將被處理體表面暴露於前述活性化氣體中，而使 該被處理艘表面上欲除去之氧化膜與該活性化氣趙產 生反應結果形成反應膜； 再將該處理體加熱至既定之溫度而使前述反應膜 產生昇華狀態》 2. 如申請專利範圍第丨項之處理方法，其中利用前述處理 方法所除去之氧化膜，係針對前述被處理體在既定的 加工步驟中，與大氣反應所形成之自然氧化膜者。 3. 如申請專利範圍第丨項之處理方法，其中並包含有由該 氣體、該Η:氣體及該NF；；氣體形成之前述活性化氣 體，係將N2氣體和Hz氣體混合氣體等離子化，並形成 活性化種； 趣濟部t央揉率局WC工消費合作社印装 再以該NF3氣艎供給前述活性化種，藉以形成該n2 氣體、該112氣體及該NF3氣體之活性化氣體的步驟β 4·如申請專利範圍第3項之處理方法，其中利用前述處理 方法所除去之氧化膜，係針對前述被處理體在既定之 加工工程中，與大氣反應所形成之自然氡化膜者。 5，如申請專利範圍第3項之處理方法，其中該％氣體和該 Hz氣體之該混合氣體的離子化，係在等離子發生部护 本纸張尺度通用中國國家標率（CNS ) A4说格（210X297公嫠） -22- 8 8 8 8 ABCD 408371 π、申請專利範圍 ’在供入該等離子發生部之Ν2氣體和η2氣體的混合氣 體中導入微波而施行者* 6. 如申凊專利範圍第1項之處理方法，其中前述既定之溫 度係在100°C以上，且，及前述反應膜之形成及前述活 性化氣艘之形成係在未滿100 之溫度下施行者。 7. —種用以除去氡化膜之處理裝置，包含有： 用以載置被處理體之載置台（susceptor); 用以收容該載置台之處理室； 用以除去形成於該被處理想表面之氧化膜的除去 機構， 其特徵在於其中前述氧化膜除去機構具備有：. 用以由n2氣體、h2氣體及NF3氣體形成活性化氣 體之活性化氣體形成裝置； 用以將前述活性化氣體形成裝置所形成之前述活 性化氣體導入該載置於前述處理室内之該載置台上的 被處理體表面之導入裝置；以及 用以將被處理體加熱至該被處理體表面所形成之 氧化膜與導入前述處理室内之前述活性化氣體產生反 應結果所形成之反應膜昇華之溫度的加熱裝置。 8. 如申請專利範圍第7項之用以除去氧化膜之處理裝置， 其特徵在於前述活性化氣體形成裝置，具備有： 用以將所供給氣體等離子化之等離子發生裝置； hn2氣體和h2氣體供入該等離子發生裝置之氣體 供給裝置； 本紙浪尺度適用中國國家標率（CNS ) Μ規格（210X297公釐） ---,------裝I,-----訂------球 (請先Μ讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印装 -23- A8 B8 C8 D8 408371 申請專利範圍 將該等離子發生機構所產生之等離子，作為經活 性化後之活性化種的活性化種形成裝置；以及 用以將NF3氣體供給至前述活性化種形成裝置所 形成之氣體與H2氣體的活性化種，形成n2氣體' h2 氣體及NFS氣體之活性化氣體的活性化氣體形成裝置 者。 9，如申請專利範圍第7項之用以除去氧化膜之處理裝置， 其特徵在於：該被處理體表面所除去之前述氡化膜， 係針對該被處理體在既定的加工工程令，與大氣反應 下所形成之自然氧化膜者。 10.如申請專利範圍第9項之除去氧化膜用之處理裝置，.其 特徵在於前述活性化氣體形成裝置，具備有： 用以將所供給氣體等離子化處理之等離子發生裝 置； 用以將N2氣體和士氣體供給該等離子發生裝置之 氣體供給裝置； 用以將該等離子發生機構所產生之等離子，作為 經活性化之活化種的活性化種形成裝置；以及 用以將nf3氣體供給至前述活性化種形成裝置所 形成之n2氣體和札氣體的活性化種，形成n2氣體、h2 氣體以及nf3氣體活性化氣體的活性化氣體形成裝置 而其中前述用.以將被處理體加熱之加熱裝置係將 被處理體加熱至該被處理體表面所形成之自然氧化膜 本紙張尺度適用中國國家棵準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁) i 裝- 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 -24- 408371 A8 BS C8 D8 經濟部_央標準局貝工消費合作社印裝 申請專利範圍 與導入前述處理室内之前述活性化氣體產生反應結果 所形成之反應膜昇華之溫度。 11‘如申請專利範圍第10項之除去氧化膜用之處理裝置’ 其特徵在於前述等離子發生裝置，具備有使用撖波將 氣趙等離子化處理‘之機構者。 12·如申請專利範圍第1〇項之除去氧化膜用之處理裝置， 其特徵在於前述等離子發生裝置和前述活性化種形成 裝置，具備有： 微波透過性管； 以及在該等之入口處，設有微波供給部，以及n2 氣體和112氣體供給部者。 13,如申請專利範圍第1〇項之除去氧化膜用之處理裝置， 其特徵在於：將前述活性化氣體，導入前述處理室内 該載置台上所載置之被處理體表面之導入機構，具備 有： 設置前述活性化種形成裝置之流出口處，並將該 A氣體’該氣體及該nf3氣髏經活性化處理後氣體 引導至被處理體表面之導者。 14_如申請專利範圍第1〇項之除去氧化膜用之處理裝置’ 其特徵在於：前述活性化氣體形成裝置，前述導入機 構以及前述處理室與前述活性化氣體接觸之壁，係由 電氣絕緣性材料所形成者。 15·如申請專利範圍第1〇項之除去氧化膜用之處理裝置， 其特徵在於：前述加熱裝置，係將該載置台加熱，而 私紙張尺度適財國國家標準7^-乂4· (210><297公釐 ---------•裝_,-----訂------旅 (請先閲讀背而之注意事項存填寫本頁) -25 408371 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍使該載置台所載置之被處理體溫度，使其上昇至前述 反應膜所昇華溫度之裝置者。 . 裝 訂 W (请先閲讀背面之注意事項再填寫本育) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（21〇X297公釐） -26-
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