TW425622B - Surface treatment method and apparatus - Google Patents

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TW425622B TW088117721A TW88117721A TW425622B TW 425622 B TW425622 B TW 425622B TW 088117721 A TW088117721 A TW 088117721A TW 88117721 A TW88117721 A TW 88117721A TW 425622 B TW425622 B TW 425622B
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Yasuo Kobayashi
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Description

4 256 2 2 A7 _ B7 五、發明說明（1 ) 本發明係有關於一種用以將被處理饉諸如半導體晶圓 之表面除淨之表面處理方法及其用以該方法之表面處理裝
置D —般在製造半導餿積體電路（半導艘元件）時，係對被 處理體之半導體晶圓等之基板重複施行預定成膜及圖形蝕 刻等程序，而形成多數預定之元件。 惟，如此對被處理IK基板）施行各種處理步驟，需將 被處理體’諸如半導艟晶圓（以下稱為，，晶圓”)在各處理裝 置間搬送，而不能避免晶圊曝露在大氣下〃因此，在晶圓 曝露在大氣下之表面部分，諸如接觸通道底之露出矽基板 之露出部及通道底露出金屬層之露出部，因該等露出部與 大氣中的氧及水分相互反應，容易產生所謂自然氧化膜。 又，因濕式洗淨（諸如RCA洗淨）之藥液與前述露出部相互 反應，恐使該表面產生化學氧化物（Chemical Oxide)。又 ，在各種處理步驟及各處理裝置間之搬送期間，使晶圓表 面也有被金屬污染之虞。 如此含有自然氧化膜及化學氧化物之氧化物（以下總 稱”自然氧化物”)及金屬污染係使半導體元件之特性諸如 電氣特性等惡化，因此作為使晶圓成膜步驟等之前置處理 者，係施行用以將氧化物及金屬污染等由晶圓表面除去而 使晶圚表面除淨之表面處理》 該用以除淨自然氡化膜等之表面處理，習知一般係用 以將晶圓浸泡在HF溶液等之藥液中，使自然氧化膜等由 晶圓表面除淨一所謂濕式洗淨（諸如RCA洗淨）者。惟，隨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公« ) (請先閲tl背面之注意事項再填寫本頁) — I!—-訂* — I --1 _.^s 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 256 2 2 A7 ______ B7 五、發明說明（2 ) 著半導體元件之高積艘化及高微細化，元件尺寸，諸如其 線寬及接觸通道稷等也隨之徽細化，例如接觸通道之縱橫 比也變大’其徑也變為〇_2〜0.3μιη左右，或在該範園以下（ 諸如0.12μπι)。為該微細化，在洗淨中可能發生諸如：不 能使藥液充分浸入該微細接觸通道内，或相反的，在該其 中所浸入之藥液因該表面張力’使藥液不能從該接觸通道 内排出等狀況》因此衍生了在接觸通道之底部所產生之自 然氧化胰無法充分除淨之致命問題。 又，將由數層形成之積層構造艘用玛濕式洗淨時，該 接觸通道壁在每層之蝕刻率都不值相同，使通道壁面上產^ 生凹凸之問題發生。 所添附之第8Α及第8Β圖係用以顯示由諸如矽材料（si) 形成之晶圓W表面上之漏極及源極上用以電氣連接之接觸 通道202 ’在第8A圈中所示之通道徑D係0.2〜0.3μηι左右。 該通道202之多層構造之壁面係由，如第8Α囷所示，以不 同成膜步驟形成諸如3層構造之氧化矽膜（si〇2)形成者。 在此’例如在晶圓W表面上成膜之第1層之8丨〇2膜204係一 由熱氧化之方式所形成之膜，第2層之Si02膜206係用以旋 轉塗層法所形成之掺雜磷之玻璃，又第3層Si02膜208係由 二氧化矽玻璃所形成。而如第8A囷所示，在接觸通道202 之底部係產生有自然氧化膜210» 在該種3層構造之成膜層_，用以構成各層之8丨〇2膜 204、206、208在用以濕式洗淨時，針對藥液之蝕刻速度 係各不相同。因此’藉濕式洗淨以除去自然氧化膜210後 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（2Ϊ0X297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) ——triii;.- 經濟部智慧財產局負工消费合作杜印製 A? ,4 2 .b b. 2 2 _ B7 五、發明說明（ ’如第8Β圖所示’在通道202'側壁上因前述蝕刻速度之 差，而產生凹凸209，或在浸有藥液之各層間境界部位容 易過度削除（參考切口部分）者，以上是習知之墀式洗淨之 缺點。 為解決習知濕式洗淨所具有之問題點，在此提出各種 可以取代以藥液進行之濕式洗淨之提案，諸如用以蝕刻氣 k以除去自然氧化膜，即所謂乾式洗淨（蝕刻）法（參考諸 如日本公開公報特開平4-206526號及特開平6-196455號） 一般藉乾式洗淨以去除自然氧化膜之方法係用以氬氣 及氫氣之濺射蝕刻者- 進而’諸如前述曰本公開公報特開平4-206526號之藉 金屬掩埋半導體晶圓的通孔之方法所揭示者，其係用以於 前處理室内使基層金屬之一部分裸露之裸露基層之前處理 ’尤其是對金屬膜表面所存在之氧化膜供給C丨匕氣體加熱 而輕微蝕刻，進行將所謂自然氧化膜等除去者。然後使該 施行了前處理之晶圓藉搬送構件由前處理室朝成膜室搬送 且不會裸露在大氣下’而進行金屬選擇CVD處理。 又’在前述日本公開公報特開平6-196455號之晶圆之 處理方法中，將晶圓放置在混合有C1F3氣體及札氣體之環 境下’再對該混合氣想照射紫外線，可不必加熱，即可將 晶圓上所產生之自然氧化膜加以除淨。 惟’就習知藉氬氣及氫氣之濺射蝕刻法而言，因對晶 圓之接觸性恐有損傷’因此需要用以低能源之乾式洗淨。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210 χ 297公釐） ---------丨_丨i t (請先Μ讀背面之注意事項再秦寫本頁) 訂： 1--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印裝 -線· 6 A7 4 2 5 _—. _B7___ 五、發明說明（4 ) 又，習知藉CIF3氣饉對晶圓之除淨係具有下列問題點 0 n n 1_ n n n Λ.裝—丨 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 即，因源自用以於除淨之用之C1F3氣體之氣係使晶圓 上之金屬膜等腐蝕，使半導體元件成品之良率及信賴性降 低。換言之’因C】F3氣艘係一種含氣氣體，如果用以αι?3 氣艘普晶a表面進行除淨後，諸如藉使氣原子與存在表面 之矽及金屬等原子相结合之形式，使氣殘留在晶圓上，因 該殘留之氯而使晶圓上所形成之金屬膜等（諸如供半導體 元件配線之用）腐飪，使半導艎元件之電氣特性惡化，使 半導體元件成品之良率及信賴性降低。 又，用以C1F3氣想之反應係因過份進行，導致損害了 晶圓’也使半導體元件成品之良率及信賴性降低β即，用 以C1FS氣體進行晶圓表面之除淨後，不只自然氧化物等， 連形成在晶圓上諸如Si02等之絕緣膜及ΑΙ等之金眉膜也和 C1FS氣體反應而被蚀刻。另外，例如因作為半導體元件之 層間絕緣膜之作用之.絕緣膜及作為半導體元件配線之用之 金脣膜等過度蝕刻，使半導體元件之電氣特性等惡化，使 半導趙元件成品之良率及信.賴性降低。 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 有鑑於諸如習知針對被處理體表面之除淨所衍生之問 題點，本發明之目的在於提供一種表面處理方法及其裝置 ，係用以於製造半導體元件等步驟中，可提高成品之信賴 性者》 為達成前述目的，就第1形態之發明，其特徵在於包 含有下列步驟：一除淨步驟，係用C1F3氣體以除淨被處理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Α7 Β7 425622 五、發明說明（5 ) 链之表面者；及一除氯步驟’係用以由被處理趙之表面去 除源自前述除淨步驟中殘留在該表面之(:丨匕之氣者。 就第2形態之發明，其特徵在於：除氣步驟係包含有 一用以還原氣體將前述氣由前述被處理體之表面除淨之步 驟》 就第3形態之發明，其特徵在於：還原氣體係fj2氣體 〇 就第4形態之發明’其特徵在於包含有下列步驟：一 吸著步驟，其係用以對前述被處理體之表面供給C1F3氣體 ，使於前述被處理體之表面吸著有C1F3氣體；一g ltl舟嫌 ’其係用以停止前述C1F3氣想對前述被處理體表面之供給 ;及一除淨步驟，其係用以前述被處理體表面所吸著之 C1FS氣體將前述被處理體之表面除淨者。 就第5形態之發明，其特徵在於：在吸著步驟中係使 前述被處理體冷卻至20eC以下者。 就第6形態之發明，其特徵在於包含有：一用以於内 部配置被處理體之處理容器；一用以朝前述處理容器内供 給ciFs氣鍾之構件；一用以使前述供給之C1F3氣體活性化 之構件：及一用以朝前述處理容器内供給還原氣體之構件 〇 就第7形態之發明，其特徵在於包含有：一用以於内 部配置被處理體之處理容器；一用以朝前述處理容器内供 給C1FS氣體之構件；一用以促進α]ρ3氣體被前述被處理體 吸著之構件；及一用以使前述供給之〇匕氣體活性化之構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（2_10 X 297公!* ) I I I I I-----!-裝·! I 訂·! - {請先間讀背面之注意事項再填窵本頁) 产---1-Γή. 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) 件。 就第8形態之發明，其特徽在於··其係包含有一載置 台，其係設置於前述處理容器内且用以載置前述被處理艘 者。 就第9形態之發明’其特徵在於：用以促進^匕氣艘 被前述被處理體吸著之構件係設於前述載置台内，且係一 用以冷卻該載置台上所載置之前述被處理髏之構件。 就第10形態之發明，其特徵在於：用以將cif3氣體活 性化之構件係用以於距離前述載置台之被處理體載置部一 定間隔之加熱位置，而將前述被處理體加熱者。 就第11形態之發明’其特徵在於：其係包含有一用以 使被處理體在前述被處理體載置部與前述加熱位置間升降 之構件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 就第12形態之發明，其特徵在於包含有：申請專利範 圍第6項至第11項中任一項之表面處理裝置；搬送室，係 可將内部維持在非反應性環境下，且設置於與前述表面處 理裴置間而可在非反應性環境中用以搬送被處理體；及1 個或多個另一處理裝置，係設於與前述搬送室間，且可在 非反應性環境下搬送被處理體。 就第13形態之發明，其特徵在於：另一處理裝置係一 用以於被處理體上形成金屬配線之金屬配線形成室。 圖式簡單說明 第1圖係本發明之表面處理裝置之一實施形態之模式 .構成圖® 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 9 ； 425622 五、發明說明（7 ) 第2A及2B圖係用以顯示第1圖之表面處理裝置之晶圓 昇降機構，前者係其平面圖，而後者係其側面圖。 第3 A及3B圖係顯示用以於第1圖之表面處理裝置之 CIF3氣體供給部（蓮蓮頭）之變形例，由晶圓載置台侧觀察 時之狀態，前者係顯示環狀蓮蓬頭，又後者係顯示格子狀 蓮蓮頭之平面圓。 第4圓係用以顯示本發明之表面處理方法之一實施形 態之各步驟之流程圖。 第5圈係用以顯示本發明之表面處理方法之一實施形 態之步驟’第5 Α圖係自然氧化物附著於晶囿之附著狀態 之擴大闽，第5B圖係C1F3氣體在晶圊上吸著之狀態之擴大 圖，第5C圖係藉以電襞活性化之還原氣體（h2氣體）以去除 殘留之氯之狀態之擴大模式圖。 第6®係顯示晶圓載置台之另一例，第6A圖係其平面 圖，第6B圖係其正載面圖。 第7圖係顯示將第1囷之本發明之一實施形態之表面處 理裝置作為真空除淨裝置加上加熱裝置、配線形成裝置及 冷卻裝置之組合而構成之真空集合裝置之概念圖》 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 —- -- ------11 11 - — — — III— --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第8困係用以說明習知用以除去自然氧化膜之表面處 理方法者，第8A圖係用以顯示在晶圓之接觸通道底部所 生成之自然氧化膜之附著狀態之擴大圖，第8B圖係顯示 在接觸通道之側壁形成有凹凸等狀態之擴大模式圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 425622 五、發明說明（8 ) 圊中元件符號說明 1…表面處理裝置 10…處理裝置 10a…閘閥 11…頂板 12…底板 13、14…來令片 15…圓頂 16…邊緣部 Π…密封構件 18…護蓋 19…加熱燈 20…晶圓載置台 21…夾環 22…護套 23…熱交換體 24…晶圓昇降裝置 24a…支持銷 24b…支持片 25…銷驅動機構（液壓 汽缸） 25a…汽缸連桿 26…除淨用氣體供給管 26a…氣想喷出孔 A7 B7 26b…配管 27…流量控制器 28…C1F3氣體源 29…基台 30…電漿形成管 30a…開口部 31…匹配電路 32…高頻電源 33…氣體導入部 33 a…氣體通道 35…感應線圈 36〜H2氣體源 40…排氣管 41…排氣構件 42…冷卻媒體供給裝置 43…冷卻管路 80···自然氧化物 81…C1F3氣體 式 83…氣 84…112還原氣體 100…集合裝置 101…真空除淨室 102…加熱室 -----------f -裝------------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Π 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公* ) Α7 /i 2 5 6 2 2 Β7 五、發明說明（9 ) η 103… 金屬配線形成室 262a…氣體喷出孔 104- 冷卻室 262b…蓮蓬頭 105… 放置室 401…處理容器 106". 搬送室 403…底板 107- 自動搬送裝置 405排氣管 108… 閘闊 407…載置台支持部 202… 接觸通道 409…晶圓載置台 204… Si〇W 411…凹部 206··· Si02 膜 413…冷卻媒體通路 208··· Si02 膜 415…冷卻媒體管路 209… 凹凸 417…銷驅動機構 210… 自然氧化膜 419…連桿 26卜· 導通管 421…主臂 261a. *蓮蓬頭 423…子臂 261b· ••蓮蓬頭 425…昇降臂 262··· 導通管 I I I I ---!|! . I I ! I 訂 — I ί I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁》 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 用以實施本發明之最佳態樣 以下參考所附圖示，說明本發明之表面處理方法及用 以該方法之表面處理裝置之一實施形態。 第1圖係顯示本發明之表面處理裝置之一實施形態之 概念構成圖。在第1圖所示之表面處理裝置（除淨裝置Η係 於製造半導體元件等步驟中，係用以除淨諸如形成有接觸 通道202(參考第8Α圖）等之晶aw(被處理體）之表面者。藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公爱） 12 Α7 Β7 五、發明說明（10 ) — — — — — — — — — —1 * «II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該除淨處理而將氧化物或污染物除去，該氧化物係指使發 生在接觸通道202等底部表面之自然氧化膜或諸如化學氧 化物者，其膜厚約10〜20埃左右；該污染物係指附著在接 觸通道202等之底部及側壁之表面上諸如金屬等者。 然後，該表面處理裝置1之構成係主要包含有：電漿 形成管30，係用以使士氣體等之還原氣體電漿化而使之 活性化者；處理容器10，係用以收容被處理體之晶圓w， 且為施行表面之除淨而進行預定之表面處理者；除淨用氣 體供給管26’係用以朝該處理容器10内供給作為清潔氣體 之C1F3混合氣濮。 前述處理容器10係由鋁材料形成，其内壁係張貼有石 英（Si〇2)來令片13、14 ’可抑制對晶圓W之金屬污染及對 處理容器10之鋁表面之浸蝕等。該處理容器1〇係筒狀殼體 ，其橫截面係可呈®形、方形、多角形狀中任一形狀者。 經濟部智慧財產局貝工消f合作社印製 該處理容器10之底部係我著有一定厚度之底板12，該 底板12上係配置有一用以石英將該表面復蓋之基台29,該 基台29上係立設有一呈圓筒狀之晶圓載置台2〇(susceptor 基座）*該晶圓載置台20係用以石英將晶圓載置部外之部 位覆蓋著。在該晶圊載置台20略同一水平之上面係使被處 理體之晶圓W卡止於石英製之夾環21。進而，在圆筒狀之 載置台20之内部充填有具用以收容冷卻媒體（chiuer)之護 套（或套管）22之熱交換體23 ’用以將晶圓W冷卻至預定溫 度諸如20°C以下之溫度，藉冷卻媒髖供給裝置42透過冷卻 管路43，將冷卻媒體朝護套（或管子内供給，並使該冷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） 13 Α7 Β7 t. 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 五、發明說明（11 ) 卻系循環 又，在載置台20係配設有晶圓昇降構件24，該晶圓昇 降構件24係用以於加熱時，藉可將所載置之晶圚W提高到 離載置台20之晶圓載置部有點距離之加熱位置之銷驅動機 構25而可升降。該晶圓昇降構件24係構成如第2A、2B圖 所示者，在配設於處理容器10下部之載置台20之基台29之 下面係配設有一液壓式汽缸25(銷驅動機構），且在該汽缸 之連桿25a之前端部係固著有一呈馬蹄形狀之支持片24b。 然後’在該支持片24b沿半徑方向朝内側延伸而出之臂構 件24之預定位置’諸如在3處朝上方突出之前端部立設有 具尖頭狀之支持銷24a’用該支持銷24a以3點支持晶圓W ’將晶圓W維持在一略呈水平之狀態。然後，以加熱燈19 將晶圓加熱時，使液壓式汽缸25動作，可使晶圓W上升至 前述加熱位置β 又，如第1圃所示，嵌著於處理容器丨〇底部之底板12 之周緣部設有諸如4條排氣管40’藉各連接於該等排氣管4〇 之真空泵等之排氣裝置41而可將處理容器1〇内抽真空。 另一方面，在處理容器10之上部固著有一由鋁材料形 成之頂板11，並透過〇環等之密封構件17而配設有一具突 緣部16之石英製圓頂（罩蓋）15。該圓頂15係與石英製之電 漿形成管30—體形成，而該圓頂15只要是具有充分用以支 撑前述構件之機械強度者即可，其形狀不必為圓頂形狀， 平板狀石英板也可。 又，配設有密封構件17之密封部配置有壓力感應器等 本紙張尺度朝中關家標準<CNS)A4規格⑵Q χ 297公爱〉----- -14 - I I 11 ---------· I! ! — 訂·！ I -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消f合作杜印製 ,426〇k2 A7 • .,: ________B7 _ 五、發明說明（l2 ) *其作用係供監測防止密封部之密閉壓力及氣體自密封部 之外漏之用〇 進而’在圃頂15之上方配設有多數加熱燈19,該加熱 燈19係用以由上方將晶圓w加熱，使晶圓w上之CiF3氣體 活性化。該等加熱燈19係由可用以急速昇溫之鹵素燈等構 成’由該等加熱燈19釋出之熱線係透過透明石英製之圓頂 15 ’朝上升至前述加熱位置之晶圓w之表面入射，使蟲圓 W昇溫至一預定之溫度諸如150»c以下者β 又，該等加熱燈19係藉金屬等製成之軍蓋18覆蓋，遮 斷自加熱燈19向外部之熱線及光線，同時即使石英製圓頂 15破損，也可防制C1F3及112等之除淨用氣體及還原氣艎朝 外部之擴散及溢出。 另外，作為用以將C丨F3氣體活性化之裝置係可用以照 射紫外線之光源。 又’在處理容器10之側壁上設有用以於晶圓w之搬出 及搬入時關閉之閘閥10a，該閘閥I〇a之構成係於打開時而 與相連接之搬送室連通。在閘閥I〇a之内面也用以石英復 蓋保護著。 進而’用以導入還原氣體而使活性化之石英製電漿形 成管30係藉與由相同石英材料形成之圓頂丨5之上部中央熔 融接合等而可一體化且相連接，並在圓頂15之中央處朝處 理容器10開口》 在該電漿形成管30之上端部係與將還原氣體之^氣 體導入其中之還原氣體導入部33相連接，而構成由％氣 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---- ----— — — i — II 見訂--f I- I I - 1 I ^ I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 4 256 2 2 B7 五、發明說明（η ) 體源36且透過流量控制器（MFC)34，朝氣體通道33a供給H2 氣體’作為還原氣體朝繞捲有感應線圈35之電漿形成管30 之電漿發生部供給。 該感應線圈35上係以進行阻抗匹配之整合電路31為中 介，而與可發生諸如13·56ΜΗζ之高頻（RF:Radio Frequency 波）相連接。藉將高頻電力朝導引線圈35供給，使供給電 漿發生部之還原氣體電漿化，作為活性氣體種而自電漿形 成管30之開口部30a朝處理容器10内供給。 又，作為電漿發生源者也可用以微波放電管。 進而，在電漿形成管30之開口部30a之下方係設有多 數用以朝處理容器10内供給除淨用氣體之C1F3氣體之氣镀 喷出孔26a(最好是沿著略水平面，即與載置於載置台2〇上 之晶圓W表面而以略等間隔配置者）。該等氣體喷出孔（c1F3 氣體供給部）26a係以周設於處理容器10外壁之環狀配管 26b為中介而與導通管（除淨用氣體供給管）26相連接，該 導通管26係以流量控制器（MFC)27為中介而與C1F3氣體源 28相連接，由該多數氣體喷出孔26a將預定流量之(：1?3氣 體朝處理容器10供給》 在此，在第1圏中，該等氣體喷出孔26a係作成由處理 容器10之内壁面朝内側稍微突出之管狀者之前端部開口者 ，也可將氣體喷出孔26a形成直接朝處理容器10之内壁面 開口者。 又’也可如第3A圖所示者，用以一構成有一石英製 之環狀蓮蓬頭261b，且在該蓮蓬頭261b係有多數氣體喷出 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 X 297公* ) --------------裝--- <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· --線· 4 2 5 A 2 ^ a? _JB7_ 五、發明說明（14 ) 孔261a沿該圓周上，尤其係宜以在該園周上以略呈相等間 隔配置之狀態朝下方開〇,並使導通管261與該環狀蓮蓬 頭261a相連結者配設於處理容器1〇内之預定位置，使C1F3 氣體朝處理容器10供給。 進而，也可如第3B圖所示者，將該蓮蓬頭262b形成 格子狀者，且將多數氣體喷出孔262a朝預定位置，尤其係 宜以在該格子上以略呈相等間隔配置之狀態而開口，並於 該格子狀蓮蓬頭262a連結有導通管262者配設於處理容器 10内之預定位置，使C1F3氣體朝處理容器10供給。 如前述，藉使C1F3氣髏供給構件構成含有多數氣體噴 出孔’可由該多數氣髏喷出孔將C1F3氣體呈喷灑狀朝處理 容器10内供給’流向載置台20上所放置之Bi gw全面上。 其次’根據第4圓之流程圈，說明本發明之表面處理 方法之實施形態之1例，其係用以如前述所構成之表面處 理（除淨 > 裝置1之表面處理（除淨）方法。 在第1圈所示之表面處理裝置1中，首先，使真空栗41 開始動作，介由排氣管40進行抽真空，使處理容器10内成 為一真空環境，諸如1〜3Torr者。 經濟部智慧財產局具X消费合作社印製 -------------{.裝--- <請先閱讀背面之ii意事項再填寫本頁) 接著，打開閘閥iOa將1故被處理體之晶圓w，而由相 鄰接諸如真空搬送室朝處理容器10内搬入。將晶圓％放置 在載置台（基座susceptor)20上後，關閉閘閥ι〇3，使夾環21 動作，將晶園W卡止在載置台20(步驟S301) »此時，在該 晶圓W上諸如在前程序中形成有接觸通道2〇2(參考第7囷） ’在該通道底部之表面產生諸如第5A圈所示骐厚1〇〜20埃 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 17 a? 4 2 5622 _____B7__ 五、發明說明（I5 ) 之自然氧化物80。 隨後，用以流量控制器（MFC)27將C1F3(三氟化氣）控 制在一預定流量之狀態，並同時朝除淨用氣體供給管26。 隨後’由朝處理容器10内開口之多數氣體喷出孔26a呈喷 灑狀地供給C1F3氣體，全面性且平均地流向載置台20上所 載置之晶圓W上（步驟S302)。 此時’使第1圖中所示之冷卻媒體供給裝置42動作， 朝載置台20供給冷卻媒體，諸如乙二醇，使載置台20冷卻 ，且使載置台20上之晶圓W冷卻。因為載置台20上之晶圓 W已經冷卻了，所以藉該冷卻，可促進匚丨匕氣體對晶圓w 之吸著’使C1F3氣體在晶圚W上緊密吸著（步驟S303)。根 據發明人之實驗，晶圓W上之表面溫度係於1〇〇乞以下之 溫度領域時，C1F3幾乎不會分解，只有少量會吸著於晶圃 W之表面。對此’如果晶圓w表面之溫度很低時，可增加 C1FS氣體之吸著量》因此，為使C1F3氣體在晶圓w之表面 上有效率地吸著，需將晶圓W表面之溫度冷卻至2〇。(：以下 之溫度。如此，如第5B圖所示，使C1p3氣體81被吸著於晶 圓W上。 接著’停止CIF3氣體朝處理容器1〇内導入（步驟S304) 。此時’處理容器10内係呈真空排氣之狀態。 又’在室溫下’因為C〖F3幾乎沒有反應（自然氧化物8〇 沒有除去，且晶圓W表面沒有除淨），所以在該狀態下， 使夾環21動作，解除晶圓w在載置台2〇之卡止，再驅動晶 圓昇降構件24，將晶圓W舉起上升至前述加熱位置（步驟 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公爱) -------------裝-----I!訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 經濟部智慧財產局w工消費合作社印製 18 經濟部智慧財產局黃工消费合作社印製 五、發明說明（16 ) S305) 〇然後’使加熱裝置之加熱燈19點燈，藉該加熱燈μ 而由晶園W上方加熱該表面。如此，將晶圓W之溫度由室 溫急速昇高至預定溫度，諸如150°C之溫度（步驟S306)。 藉由該加熱燈19急速加熱至150X：，晶圓W上所吸著 之C1F3氣體可在該表面上進行熱分解而活性化。因此可自 晶圃W表面除去自然氧化物80，且使晶圓W之表面除淨（ 步驟S307)»除淨後，將加熱燈19關掉（步驟S308)〇 如此，用以C】F3氣體而使晶圓W除淨後，如第5C圖所 示，在晶圓W之表面上殘留有泺自除淨之用之C1F3氣體之 氣83 ’該氣83係以可舆諸如用以構成晶圓W表面之原子相 結合之氣原子之形態存在。 在此，由第1圖所示之札氣體源36且以流量控制器34 為中介，將H2氣體作為還原氣體，而朝氣艎通道33a供給 。藉於感應線圈35供給高頻電力，使朝氣體通道33a供給 之只2氣體係於電漿形成管30内電漿化，形成活性氣體種 ，由電漿形成管30之開口部30a向載置於處理容器10内之 晶圓W上流下（步驟S309)。如第5C圖所示，該112還原氣體 84係用以將在晶圓W上所殘留之氯83由晶圓W表面，藉還 原作用而加以除去（步驟S3 10)。 又，藉以該還原氣體使殘留之氣除去者係也可用以於 另一工作室進行。又，不需將還原氣體電漿化，使還原氣 體以原狀朝處理容器10内導入，再藉加熱燈19以預定之溫 度將晶園W加熱，也可進行去除殘留於晶圓W上之氣》 隨後，停止還原氣體導入（步驟S311)。此時，處理容 本紙張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 ------------f 裳--------<訂.— —,---τ-λ- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 A7 4 2 5 6 2 2 B7 五、發明說明（17 ) 器10内已施行真空排氣》 最後’打開第1圖中所示之閘閥l〇a，將業經表面除淨 之晶圓W由處理容器1〇内搬出，返回諸如相鄰接之真空搬 送室（步驟S3 12)。隨即，將閘閥10a關閉後，諸如藉搬送 臂等將晶圓W送往與’真空搬送室相鄰接之加熱室而進行下 個程序。 在前述表面處理方法中’對晶圓w表面供給C1F3氣體 ，使C1FS氣體吸著於晶圓W之表面，’再停止C1F3氣嫌對晶 圓W之表面之供給後，藉晶gjw表面上所吸著之C1F3氣體 以除淨晶圓W表面。因此，使C1F3氣體之反應量限制在晶 圓表面上之吸著量或比該量還少者，可控制用以C1F3氣饉 反應之進行程度，且可抑制使晶圓w上所形成之絕緣膜及 金屬配線棋等過度蚀刻者。 又，將晶圓W表面之溫度冷卻至2(TC以下之溫度，可 促進C1F3氣體被晶圃w吸著，因此可使C1F3氣體有效率第 被晶圓W表面吸著。 又，在對晶圓W加熱時，使該晶圓W自載置台20之晶 圓載置部迄至距離有段間隔之加熱位置間保持在上升之狀 態’可使晶圓W之加熱有效率地進行。 又，用C1F3氣體以除淨晶圓W之表面，且藉還原氣體 將殘留於晶園W表面而源、前述C!F3氣體之氣去除，因此 可抑制因該氣將晶圓W上之金屬膜等腐蝕者。 又，用以Hz氣體作為還原氣體，使晶圓w上所殘留之 氣與還原氣艘之反應生成物形成擇發性之氣化氫，可容易 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 n J I 1--------^ · I ------β--------- (請先闉讀背面之注意事項再填寫本頁) ή 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 經濟部智筅財產局貝工消費合作社印製 42b〇 22 A7 _____ B7____ 五、發明說明（18 ) 地將該反應生成物排出處理容器外^ 又’前述表面處理方法不只用以於Si膜上所產生之自 然氡化物除去之情況，也可用以於諸如W、Ti、Al、Ni、 Co及該等矽化物上所成長之極薄（10〜20埃左右）氧化物除 去者。 又，前述表面處理方法不只用以於形成有接觸通道之 晶圓W之表面除淨之情況，也可用以於諸如形成有通孔之 晶®W之表面除淨者。 其次’參考第6A、6B圈說明晶圓支撐構件之另一實 施形態。 ' 在該等圖中，符號401係指處理容器。在該處理容器401 之底部係設有一底板403，在該底板403之中心處設有排氣 管 405。 另一方面，在底板403處，由設有排氣管405之中心部 偏移位置立設有一筒狀載置台支持部407。在該載置台支 持部407係固定有一圓盤狀之晶圓載置台409。該晶圓載置 台409係於上面形成有一用以載置晶園之凹部411，在該凹 部411可載置晶圓。 又’在晶圓載置台409之内部形成有一使用以冷卻該 載置台之冷媒循環之冷媒通道413。該冷媒通道413係配置 成環繞於載置台之外周部及中心部之全區域，使晶圓載置 会409可均勻冷卻β該冷媒通道413連接有1對之冷媒管路 415。該對冷媒管路415配置成通過前述筒狀載置台支持部 407之内部，而連接於一冷媒供給裝置（未圖示依此構 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --II----II —^ 裝.--- II，訂 — I —-! Ί · h . (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 21 Α7 Β7 425622 31、發明說明（I9 ) 成’藉對晶圓載置台409供給及排出冷媒，可將晶圓w冷 卻。 另一方面，在底板403處，由位於設有排氣管405之中 心部偏移之位置之前述載置台支持部407沿周方向以一定 角度間隔之位置係固定有一銷驅動機構417。該銷驅動機 構417係於内部具有一馬達等之驅動源，使得藉該驅動源 所驅動之連桿419朝處理容器401内突出。在該連桿419之 上端固定有一主臂421，而該主臂421係設置成朝前述處理 容器401之中心突出。該主臂421之前端處設有3個子臂423 。該3個子臂423係設置成沿半徑方向朝外突出，使各相鄰 接之兩辅助臂形成120度。在各自之子臂423之前端係設有 朝上方突出之昇降銷425。該昇降銷425係配設成插入晶圓 載置台上所形成之孔部之狀態。在該構成中，首先藉使驅 動機構417内之驅動源驅動，使連桿419上下移動*然後， 藉以主臂421及子臂423為中介而使昇降銷425升降者，使 晶圓載置台409上之晶圓升降。 就該晶圓支持裝置而言，藉使載置台支持部407及銷 驅動機構417配置於處理容器401之外周部，將排氣管405 設於底板403之中央部位，可使由處理容器4〇1内排出之氣 體之流線係相對於處理容器401之軸線而形成軸對稱者。 是故，可防止在處理容器401内之環境氣流產生不均的現 象’且可對晶囷進行均勻處理。 \ 以下說明：將本發明之表面處理裝置而以搬送室為中 介，與另一處理裝置（諸如金屬配線形成室）相連接而構成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公絮） I t I--— — — — — — — — — — — ·1111111 <請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) 一-1——X,.-- . · 經濟部智慧財產局具Η消費合作社印製 22 425622 A7 '~一__B7 _ 五、發明說明（2〇 ) 以複室方式之集合裝置之一實施形態。 第7圖中所示之集合裝置1〇〇係，用以本發明之處理裝 置之一實施形態一第1圖中所示之表面處理裝置1作為真空 除淨室101，將該真空除淨室101、加熱室102、1或多座金 屬配線形成室103(諸如在被處理體上用以CVD進行形成A1 、Ti、TiN、Si、W、WN、Cu、Ta、TaN、SiN 等金屬配 線者）、冷卻室104及放置室105，各以閘閥108為中介，與 可將内部維持在真空之搬送室106相連接者。然後，可於 該搬送室106及其他各室間，藉配設於搬送室106内之搬送 臂107將被處理體諸如半導體晶圓，可用以於非反應性環 境之真空環境中搬送。 半導體晶圓係先以配置於卡匣内之狀態而搬入放置室 105内，再對放置室105進行抽真空。接著，將晶圓由該放 置室105内朝搬送室106内一枚一枚搬入，在搬送室1〇6内 施以方位對準等之調整，隨後將晶囷由搬送室106内送往 真空除淨室101内，在該真空除淨室101内清潔晶圓表面。 其次，晶圓又由真空除淨室101内搬出，再搬入搬送 室106内後，由搬送室106内再送往加熱室102内，在加熱 室102内施以事前加熱。 再將晶圓由加熱室102内搬出，而搬入搬送室106内， 由搬送室106内送往金屬配線形成室103,在金屬配線形成 室103内藉CVD在晶圓上形成Al、Ti等金屬配線。接著， 將該晶圓由金屬配線形成室103内搬出，送往搬送室106， 再由搬送室106内送往冷卻室104内，在冷卻室104内加以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* > {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 1111(1 —1^^* I t 1·1 — II — ^ I . 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 23 A? 4 2 5622 __B7_ 五、發明說明（21 ) 冷卻。 隨後，該晶圓由冷卻室104搬出而搬入搬送室106内後 ，由搬送室106内再搬入放置室105内。回到放置室105内 之業經處理之晶®係等到該放置室105内在常壓之狀態時 ，再由放置室105搬出。 在此，配置冷卻室104之理由尤其是在於：這是因為 由通常以500eC之溫度加熱晶圓之金屬配線形成室103搬出 之業經配線形成後之晶圆係朝只能容許溫度約150°C之用 以收容晶圓卡匣之放置室105搬入前，必須使晶圓之溫度 大幅降低者。 又，在進行金屬配線形成前，不需先將晶圓加熱時， 也可省略加熱室102。 在前述集合裝置中，自晶圓表面之清潔迄至對晶圓上 施行金屬配線形成之連硪步驟係可使晶圓在進行中途，而 不會裸露在大氣下，因此可防止晶圓上在除淨迄至今屬配 線形成之間自然氧化物之發生者。 經濟部智慧財產局貝工消費合作·社印製 I — — — — —— — — I 1 ! -ill — — — 11111111 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉此，針對形成有諸如接觸通道、通孔之晶圓進行該 瓖續步驟，可使埋入該通道之金屬與通孔底之接觸部之電 阻值減低。 又’因該連續步驟在一集合裝置内進行，因此不需要 管理前述除淨至金屬配線形成之時間，同時可以高生產力 施行該連續步驟。 依本發明之表面處理方法及其裝置，用以於製造半導 體元件之程序時，可提高成品之信賴性。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 24

Claims (1)

  1. 888β ABCS 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 425622 申請專利範圍 1_ 一種表面處理方法，其特徵在於：該方法係包含有下 列步驟： 一除淨步驟，係用C1F3氣體以除淨被處理體之表 面者；及 一除氯步驟，係用以於被處理體之表面除淨源…自 前述除淨步驟所殘留在該表面之C1F3之氯者β 2.如申請專利範圍第1項之表面處理方法，其特徵在於： 其中該除氯步驟係包含有一用以還原氣體將前述氣由 前述被處理體之表面除淨之步驟。 3·如申請專利範圍第2項之表面處理方法，其特徵在於： 其中該還原氣體係Η2氣髖。 4. 一種表面處理方法，其特徵在於：該方法係包含有下 列步驟：. 一吸著步驟，其係用以對前述被處理體之表面供 給C1F3氣體，使於前述被處理體之表面吸著有cif3氣 體者； 一停止步驟，其係用以停止前述C1F3氣體朝前述 被處理體表面之供給；及 一除淨步驟，其係用以前述被處理體表面所吸著 之ClFyl®將前述被處理體之表面除淨者。 5. 如申請專利範圍第4項之表面處理方法，其特徵在於： 其係於前述吸著步驟中，係使前述被處理體冷卻至20 °C以下者。 6. —種表面處理裝置，其特徵在於包含有： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) β 裝 |_丨訂!,! ! 25 申請專利範圍 一用以於内部配置被處理體之處理容器； 一用以朝前述處理容器内供給C1F3氣體之構件； 一用以使前述供給之C1F3氣艘活性化之構件；及 一用以朝前述處理容器内供給還原氣體之構件。 7· —種表面處理裝置，其特徵在於包含有： 一用以於内部配置被處理體之處理容器； 一用以朝前述處理容器内供給C1F3氣體之構件； 一用以促進C1F3氣體被前述被處理體吸著之構件 ;及 一用以使前述供給之C1F3氣趙活性化之構件。 8.如申請專利範圍第7項之表面處理裝置，其特徵在於： 其係包含有一載置台，其係設置於前述處理容器内且 用以載置前述被處理體者。 9·如申請專利範圍第8項之表面處理裝置，其特徵在於： 前述該用以促進CIF3氣體被前述被處理體吸著之構件 係設於前述載置台内，且係一用以冷卻該載置台上所 載置之前述被處理逋之構件。 1〇_如申請專利範圍第9項之表面處理裝置，其特徵在於·· 其中該用以將C1FS氣體活性化之構件係用以於距離前 述截置台之被處理體載置部一定間隔之加熱位置，而 將前述被處理體加熱者。 11.如申請專利範圍第10項之表面處理裝置，其特徵在於 :其係包含有一用以使被處理體在前述被處理饉載置 部與前述加熱位置間升降之構件。 4 256 2 2 C8 _____ D8 六、申請專利範圍 12. —種集合裝置，其特徵在於包含有： 申請專利範圍第6項至第11項中任一項之表面處理 裝置； 搬送室，係可將内部維持在非反應性環境下，且 設置於與前述表面處理裝置間，而可用以於該非反應 性環境中搬送被處理體者；及 1個或多個另一處理裝置，係設於與前述搬送室間 ，而可用以於非反應性環境下搬送被處理體。 13. 如申請專利範園第12項之集合裝置，其特徵在於：其 中該另一處理裝置係一用以於被處理體上形成金屬配 線之金屬配線形成室。 -A裝--------訂------: — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 * 297公爱） 27
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