TW451351B - Method of removing the polymer byproduct accumulated on the bottom electrode of the etch reaction chamber - Google Patents

Description

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【發明領域】 本發明係關於一種半導體蝕刻設備的預防維護方法， 特別是關於去除堆積在蝕刻反應室内下電極上之高分子生 成物的方法。 【發明背景】 隨著微細加工技術的進步，半導體元件的集積密度與 能逐漸地提高’其中乾蝕刻技術在微細加工技術上扮演 著重要的角色。在半導體製程中，蝕刻反應主要的功能是 將微影製程中未被光阻覆蓋的薄膜去除，來轉移光罩上的 圖案到薄膜上。上述蝕刻反應主要有利用化學反應來進行（ 的濕式蝕刻與利用物理作用來進行的乾式蝕刻β其中，乾 式银刻是利用電漿將蝕刻反應的氣體分子解離成反應性離 子，透過此反應性離子對例如由二氧化矽（S i 〇2)、氮化矽 (SiaN4)、多晶矽（Poly-Si)或鋁合金等所構成的薄膜進行 的離子轟擊（Ion Bombardment)來將薄膜去除。 圖1為由上電極10、下電極2〇與RF(Radio Frequency) 產生器30所構成的乾式蝕刻反應室的構造示意圖。一般上 電極10連接反應室壁40且兩者均接地，rf產生器30連接下 電極20 ’晶片50置於下電極2〇上。蝕刻反應氣體由進氣口 〔 60進入反應室70後被RF產生器30解離成電漿，再藉由上下 電極間的電位差加速電漿中的離子，以對晶片5〇表面上的 薄膜進行離子轟擊’然後生成物被連接到排氣口 80的真空 系統抽離，達成圖案轉移的目的。

第4頁 451351 五、發明說明（2) ' 在半導體元件的製作中，二氧化矽薄膜常被應用於當 作絕緣材料來使用，蝕刻反應所使用的氣體通常含碳與氧 原子，其被解離後與二氧化矽反應產生的含碳與氟的高分 子生成物，其一部份會堆積在反應室壁40與下電極20的周 圍表面上。經過一段時間後，這些堆積的高分子生成物將 成為微粒污染（Particle Contamination)的來源，會影響 晶片的良率（Yield)。為了避免堆積太多高分子生成物對 製程產生影響，需每隔一段時間對蝕刻反應器進行預防維 護。圖2為下電極20的示意圖，此圖中高分子生成物是呈 塊狀粘著在下電極20的周圍表面上。習知下電極2〇的預防 維護方法是以濕式清洗（Wet Clean)的方式來去除表面上 附著的南分子生成物。此方法包含以下步驟： 將下電極溫度設定到室溫；以抽真空/充氣清洗 (Pump/Purge)方式反覆對反應室進行預先清洗數次；通入 氮氣使反應室壓力到達常壓；打開反應室，以31!公司製的 cleaner 5060(主成分為CeF14)擦拭溶劑擦栻下電極表面數 次；以刮刀去除下電極表面的高分子生成物；以及再以 cl eaner 5060擦拭溶劑擦拭下電極表面數次。 實際作業的結果顯示*上述方法因無法有效去除下電 極表面的高分子生成物’需要消耗更多的cleaner 5〇6〇擦 拭溶劑，且因使用刮刀，預防維護所需的工作時間較長， 更因使用刮刀會導致下電極表面磨損，降低其使用壽命， 影響蝕刻製程反應的穩定性。 4 5 I 3 5II 五、發明說明（3) 【發明概要】 本發明的目的乃針對上述問題點，提供一種無須增加 新的擦执溶劑且不必使用刮刀的去除堆積在蚀刻反應室内 下電極上之高分子生成物的方法。 本發明之實施態樣’係變更習知的下電極之預防維護 方法’利用此方法’除了可有效去除下電極上之高分子生 成物外，並可縮短工作時間，減低溶劑的使用量，提高下 電極的使用壽命，此方法包含以下步驟： 设定第一下電極溫度為_ 1 0 〜，最佳值為〇它；以抽 真空/充氣清洗方式預先清洗反應室5~50次，最佳值為20 次；通入由氮氣、鈍性氣體所組成的群組中所選擇的至少 一氣體，使反應室到達常壓，以打開反應室；打開反應 室’靜置一間置時間5〜1 5分鐘，最佳值為1 0分鐘，溫度維 持在0°C ;以乾無塵布擦拭下電極表面；設定第二下電極 溫度為2 0 °C - 3 0。(：，最佳值為2 5 °C ;以及以純水（DI Water)、異丙醇（IPA)、乙醇、雙氧水的水溶液及3M公司 製的cleaner 5060所組成的群組中所選擇的至少一擦拭溶 劑擦拭下電極表面數次。 【較佳實施例之詳細說明】 二氧化矽薄膜的蝕刻反應所產生的高分子生成物之一 部份會呈塊狀堆積在下電極20的周圍表面上。本發明之較 佳實施例之去除堆積在蝕刻反應室内下電極上之高分子生 成物的方法包含以下步驟：首先，設定第一下電極溫度為

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4 5t35W 五、發明說明（4) -1000C，最佳值為OeC »然後，以抽真空/充氣清洗方 式預先清洗反應室5-50次’最佳值為20次，以將人工不 清除的細缝處之微粒去除。然後，通入由氮氣、鈍性氣體 所組成的群組中所選擇的至少一氣體’使反應室到達常 壓，以打開反應室。然後，打開反應室，靜置一間置時間 5〜1 5分鐘，最佳值為1 〇分鐘，溫度維持在〇 〇c，使下電極 20上的水氣結成冰塊狀或凝結水氣。然後’以乾無塵布擦 拭下電極表面，此時堆積在下電極2 〇周圍表面上的高分子 生成物將隨冰塊一起被剝除。然後，設定第二下電極溫度 為20C〜30°C ’最佳值為25。(：，以避免下電極表面的水氣 再結冰。然後，以純水、異丙醇、乙醇、雙氧水的水溶液 及3M公司製的cleaner 5060所組成的群組中所選擇的至少 一擦栻溶劑擦拭下電極表面數次，可將殘餘的高分子生成 物去除乾淨。上述方法因無須使用刮刀，故不會造成下電 極表面磨損，可提高下電極使用壽命，同時可增加蝕刻製 程反應的穩定性。 上述最佳實施例係使用由Lam公司製造的TCP 9100型 與Tokyo Electron公司製造的DRM型的蝕刻反應器，其他 公司製造的蝕刻反應器或上述兩公司製造的其他型號之蝕 刻反應器應用於二氧化矽薄膜的蝕刻反應均可適用本方 法。本發明也可適用於其他類型如電漿模式（Plasma Mode)、反應性離子蝕刻模式（Reactive i〇n Etch Mode)、磁場加強型反應性離子蝕刻模式（Magnetic Enhanced Reactive Ion Etch Mode)、高密度電漿模式

451351 五、發明說明（5) (High Density Plasma Mode)的#刻反應器之反應室。以 上較佳實施例之詳細說明僅用以說明本發明之技術内容， 本發明之精神與範圍不受其限制，凡依本發明所做的任何 變更，皆屬本發明申請專利之精神與範圍。

第8頁 4 513 5 1 圖式簡單說明 由以下較佳實施例並參照附圖來詳細說明如何實施本 明，其中： 圖1為由上電極、下電極與RF產生器所構成的乾式蝕 刻反應室的構造示意圖。 圖2為下電極的周圍表面堆積高分子生成物的示意 圖。 【符號說明】 10. 上電極 20. 下電極 30. RF產生器 40. 反應室壁 5 0.晶片 6 0. 進氣口 7 0. 反應室 8 0. 排氣口

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Claims (1)

1. 4513511 六、申請專利範圍 種去除堆積在蝕刻反應 1. 生成物的方法，包含以下步驟 設定一第一下電極溫度； 預先清洗反應室一預定次數； 對反應室進行充氣，使壓力到達常壓； 打開反應室，靜置一閒置時間； 以乾無塵布擦拭下電極表面； 設定一第二下電極溫度；以及 以一擦栻溶劑擦拭下電極表面。

   2. 依申請專利範圍第1項之去除堆積在蝕刻反應室内 下電極上之高分子生成物的方法，其中該第一下電極溫方 為介於-10 °C至〇 之間。 3. 依申請專利範圍第1項之去除堆積在蝕刻反應室内 二，極上之高分子生成物的方法，其中該預先清洗反應| ’禅係以抽真空/充氣清洗的方式來進行。 4. 依申請專利範圍第丨項之去除堆積在蝕刻反應室内 5 極上之高分子生成物的方法，其中該預定次數為介方 D至5 0次之間β 申请專利範圍第1項之去除堆積在蝕刻反應室内 充窺的本之问分子生成物的方法，其中在對該反應室進子 所组成Μ ί中’使愿力到達常廢係使用由氮氣、純性氣竞 所、，且成的群組中所選擇的至少一氣艘。 下電極專利範圍⑸項之去除堆積在㈣反應室内 上之南分子生成物的方法，其中該閒置時間為介方

   451 35t 六、申請專利範圍 5至1 5分鐘之間。 7. 依申請專利範圍第1項之去除堆積在蝕刻反應室内 下電極上之高分子生成物的方法，其中該第二下電極溫度 為介於20 °C至30 °c之間。 8. 依申請專利範圍第1項之去除堆積在蝕刻反應室内 下電極上之高分子生成物的方法，其中該擦拭溶劑係使用 由純水、異丙醇、乙醇、雙氧水的水溶液及3M公司製的 cleaner 5060 ’主成分為^。所組成的群組中所選擇的至 少一擦拭溶劑。 第11頁