TW444294B - Semiconductor device and method for removing particles from bulk plasma in an etching process - Google Patents

Description

4442 94 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種半導體製程領域，特別有關於一 種去除#刻過程中大量電漿所產生之微粒物質（removing particles from bulk plasma in an etching process) 之裝置與方法。 在進入極大型積體電路（ULSI)世代後，蝕刻製程 (etching process)對於製作具有深次微求 (sub-half-micrometer)之臨界尺寸（dimensions)的裝置 愈趨重要，其中電漿姓刻（plasma etching)由於具有轉換 先阻圖案（resist pattern)之高精择性（high accuracy)，目前已被普遍應用在今日之半導體生產線 上。 然而，於進行蝕刻時，電漿製程經常在待製晶圓 (wafer)表面產生大量微粗物質，例如因暴露在電漿下而 基於化學或物理機制產生並經電子附著之帶負電副產物， 由於電漿蝕刻機台之電場與磁場之作用，使帶負電副產物 懸浮於待製晶圓上方之電漿中且不易抽離，因此，一旦電 漿餘刻製程結束，這些懸浮之微粒物質即掉落在待製晶圓 表面形成污染。 有鑑於此，本發明之目的為於電漿反應裝置中形成一 色负f射’用以在電漿製程時’帶走ι懸浮之微粒物質並由 抽,n予以绝離，減少電漿製程所致之微粒物質汚染。 其中電漿反應裝置包括一反應室’待製晶圓則設置於 其内’此外該些帶電荷副產物係因進行電漿製程而形成， 大部份屬於帶負電之微粒物質且懸浮於反應.室中。

第4頁 4442 94 五、發明說明（2) 藉，入射-脈衝雷射，可帶走懸浮之微粒物質，而由 U: ί係設置於反應室之一側，县-:肩直流電壓施加 於该t應名壁，以使反應室壁排斥帶負電荷微粒物質的吸 啤一，再將帶負電之微粒物質由抽氣管路予以抽離。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式， 細說明如下： D 圖式之簡單說明： 第1圖係顯示傳統電漿蝕刻機台之部份示意圖。 第2圖係顯示本發明之一實施例中，反應^二具有脈 衝雷射入射之部份示意圖。 第3圖係顯示本發明之一實施例中，脈衝雷射射入並 環繞反應室之俯視圖。 第4圖係顯示本發明之一實施例中，脈衝雷射由複數 個定點射入反應室之俯視圖。 第5圖係顯示本發明之一實施例中，去除钱刻過程中 大量電漿所產生之微粒物質污染之步驟流程圖。 符號說明 10〜上電極板；20〜下電極板；30〜進氣管路；4〇〜抽氣 管路；50〜射頻電源；60~反應室；70〜待製晶圓；1〇〇〜半 導體裝置；110〜上電極板，120〜下電極板；13〇~進氣管 路；1 4 0〜抽氣管路；1 5 0 ~射頻電源；1 6 0 ~反應室；1 7 0〜待 製晶圓；1 8 0〜切換開關；2 0 0〜脈衝雷射光；2 1 0〜稜鏡； 220~供應電源；L10、L20、L21、L22〜脈衝雷射光束產生

,¾1 4442〔 五、發明說明（3) — 器。 實施例 為明顯區別本發明之實施例與傳統技術之差異，請參 閱第5圖’並比較其與前述第1圖傳統電漿蝕刻機台之區 別。 以乾餘刻製程為例’依據第1圖’傳統電漿飯刻機台 中之抽氣管路’係以下列方式直接連接到蝕刻室（etchi chamber)，其中顯示於第！圖之裝置為一平板式電漿蝕刻 機台（planar diode type plasma etcher)，姓刻室 6〇 内 包括有上、下電極板l〇、2〇，電極板10耦接接地節點，待 製晶圓70置於電極板2〇表面，射頻電源5〇(RF p〇wer source)則供應射頻（radi〇 frequency)電壓予電極板2〇以 在飯刻室60内產生電漿，例如操作頻率在a. 56MHZ的交流 式電漿（AC plasma)，而用來作為電漿來源之氣體，係自 進氣官路30輸入，並透過上電極板1〇之孔洞（未顯示）進入 蝕刻室60，並自抽氣管路4〇抽離。進氣管路3〇 一般設置在 鞋刻室6 0之上方’抽氣管路4 〇則係設置在蝕刻室6 〇之一侧 壁下方。 此外’在常見之磁場強化式反應離子電漿蝕刻機台 (MERIE ： magnetic-enhanced reactive ion plasma etcher)中，係另使用—組永久磁鐵magnets) 來產生平行於待製晶圓7〇表面之磁場（未顯示），且磁場將 垂直於電場E0 ’因此在磁場與電場E〇的作用下，這些帶負 電副產物將懸浮於電漿之中而不易被抽氣管路4〇帶走，當

4442 94 五、發明說明（4) --- 電漿蝕刻製程結束，磁場與電場E〇停止作用，這些懸浮之 微粒物質即掉落在待製晶圓7〇表面，形成污染。 反之，請配合第2圖之裝置參閱第5圖，本實施例係提 供種去除触刻過程中大量電装所產生之微粒物質污染之 方法，其包括下列步驟： (a) 依步驟S10，設置一電漿反應裝置如電漿蝕刻機台 100，並將一待製晶圓170置於其反應室16〇内，以進行電σ 裝製程（plasma pr〇cess) ’如常見之磁場強化式反應離子 電漿蝕刻（MERIE)。 (b) 依步驟S2 0，利用一設於反應室丨6〇 一側之抽氣管 路1 40 ’來持續抽除在反應室中因電漿蝕刻製程形成之副 產物’包括如帶負電之微粒物質等帶電荷副產物者。 (c) 依步驟S30，於電漿餘刻製程時，在反應室“ο内 入射一位於待製晶圓1 70上方且與之平行的脈衝雷射2〇〇， 以帶走該些微粒物質並由抽氣管路丨4 〇予以抽離。舉例而 言，依據第2圖之去除蝕刻過程中大量電漿所產生之微粒 物質污染之半導體裝置中，係包括一電漿反應裝置 (plasma reactor)100 ’ 其具有一反應室（chamber)160， 一般可應用在電漿化學氣相沈積製程（PECVD)、直流金屬 〉賤鑛（sputtering)、及乾钱刻製程（dry etching)中，在 此則以活性離子韻刻製程（RIE : reactive ion etching) 為例，其中顯示於第2圖之裝置為一常見之磁場強化式反 應離子電漿蝕刻機台（MERIE )，其係以平板式電極伴隨與 之平行的磁場設置（未顯示）。例如在蝕刻室1 6 0内係包括

第7頁 4442 94 五、發明說明（5) 有上、下電極板i 1〇、12〇，上電極板11〇耦接接地節點， 待製晶圓170置於下電極板丨2〇表面，射頻電源15〇(rf power S〇urce)則供應射頻電壓予電極板12〇以在蝕刻室 160内產生電漿，例如操作頻率在丨3 56MHZ的交流式電漿 (AC plasma) ’而用來作為電漿來源之氣體，如含氟氣 體’係自進氣管路130輸入，並透過上電極板11〇之孔洞 (未顯示）進入蝕刻室160，並自抽氣管路140抽離。進氣管 路130 —般設置在蝕刻室16〇之上方，抽氣管路14〇則設置 在一側壁下方，而一平行下電極板丨2 〇之磁場（未顯示）則 即平行於承載待製晶圓i 7〇表面。 此外’本實施例另包括一脈衝雷射2〇〇。脈衝雷射2〇〇 透過稜鏡2 10入射於待製晶圓170上方且與之平行。反應室 160内則形成有懸浮於電漿中之帶電荷副產物。其中，'懸 座一電廬中之帶負電微粒物質由於電磁作用力而呈平衡 1，而藉由脈衝雷射200之雷射光束"yr ( f orce)克服微粒 物質間之束缚力（b(?unding f〇rce)，可帶走微粒 不影響電漿態。 並 其中’脈衝雷射2 0 0作用於微粒物質之雷射光束的強 度為I ’且微粒物質具有橫切面面積A ’而微粒物質在單位 f間内所承受的轉換動量為dp/dt = F ^根據”能量以及動量 寸 I"互（energy and momentum conversation)定律

_dP 21 -~X c

A /、中’ C係光速以及係數2代表總反射。

4442 9 4 五、發明說明（6) ' 接著，如第3圖所示 ^ 4 生器U0，而旋轉頻率大，以一適备頻率旋轉雷射光束產 (travelling ti.e)。小取決於微粒物質的移動時間 HL20、L21以及L22分別^如第4圖所示’雷射光束產生 由於該些帶電荷V/物定大點^入Λ射光束。 成，因此在其反、應室壁上 73負、.電何微.粒物質組 + -以排斥這些帶電電壓220咖偏壓 產物可由抽氣管路140抽離7，"避姑吸,附則這些帶電荷副 成污染。 洛在待製晶圓表面形 本發明中所應用之物暂好M 、， 者，其能由各種具恰當特=質亚不：於實施例所引述 本發明之結構空間亦不限二=置換，且 雖然本發明已以一較佳實施你丨槐+ 寸大小。 以限定本發明’任何熟習此技藝者：：：：雞：其並非用 範圍内：當可做些許之更動與潤飾，®此本I:月之精 §範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。明之保

Claims (1)

1. 4442 94 六'申請專利範圍 1. 一種去除蝕刻過程中大量電毁所產生之微粒物質污 染之芩法，包括下列步雜： 設置一電漿反應裝置’並將一待製晶圓置於其反應室 内以進行電漿製程； 利用一設於該反應室一側之抽氣管路，以於電漿製程 中抽除在該反應室形成之副產物’及 於該電漿製程時，在該反應室内入射一位於該待製晶 圓上方且與之平行的脈衝霞射，以帶走該些微粒物質並由 .-· 抽氣管路予以抽離。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法’其中，該些微 粒物質係屬於帶負電荷微粒物質。 3. 如申請專利範圍第2項所述之方法’其中’該些微 粒物質係懸浮於該反應室之電漿中。 4. 如申請專利範圍第3項所述之方法’其中，將一負 直流電壓施加於該反應室壁，以使反應室壁排斥帶負電荷 微粒物質的吸附0 5 ·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該脈衝 雷射光束係由反應室外壁的環狀觀察視窗經由一稜鏡射 入’並以一適當的頻率環繞該環狀觀察視窗而轉動，而該 轉動頻率取決於微粒物質的移動時間。 6,如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，該脈衝 雷射光束分別由數個定點經由稜鏡射入。 7’ 一種去除钱刻過程中大量電漿所產生之微粒物質 污染之半導體裴置，其包括：

   第10頁 4442 94 六、申請專利範圍 " -------- 一電漿反應裝置’具有一反應室，該反應室内 一待製晶圓； ' ^ 一抽氣管路，設置於該反應室之一側，用以於電漿制 程中抽_除在該反應室形成之副產物； 衣 、·—雷射光束產生器，設置於該反應室孓外.側，該雷射 光束產生器所產生之雷射光束入射的方向位於該待製Z圓 上方且與之平行，以帶走該些微粒.物質並由抽氣管路予以 抽離。 8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體裝置，其中， 該些微粒物質係屬於帶負電荷微粒物質。 9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體裝置，其中， 將一負直流電壓施加於該反應室壁，以使反應室壁排斥帶 負電荷微粒物質的吸附。 1 10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體裝置，其中， 該雷射光束產生器所產生之脈衝雷射光束係由反應室外壁 的環狀觀察視窗經由一稜鏡射入，並以一適當的頻率環繞 該環狀觀察視窗而轉動，而該轉動頻率取決於微粒物 移動時間。 ' 11如申請專利範圍第9項所述之半導體裝置，其中， 戎脈衝雷射光束分別由數個定點經由稜鏡射入。