TW473771B - In-situ monitoring plasma etching apparatus, its in-situ monitoring method, and in-situ cleaning method for removing residues in a plasma etching chamber - Google Patents

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Sung-Bum Cho
Hak-Pil Kim
Eun-Hee Shin
Baik-Soon Choi
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Description

473771 A 7 B7 ,五、發明説明(1 ) 發明頜Μ 本發明偽關於一種藉由使用包括一質譜儀的一殘餘氣 體分析器四極質譜儀(RGA-QMS)的在原地非中斷性監測電 漿蝕刻裝置,並關於用以藉由在使用包括一質譜儀的RGA-QMS的一電漿蝕刻腔室内和在該蝕刻腔室中的一清潔製程 所實施的在原地非中斷性監測一多晶矽蝕刻製程之一種方 法;另外,本發明又關於用以藉使用SGA-QMS來清除在電 漿蝕刻腔室内的殘餘物之一種在原地非中斷性清潔方法: 在藉由監測其中的氣體反應機構而最佳化的蝕刻腔室中之 一清潔製程。 習知持術描林 一般上,一半導體元件製造程序在其中特定處理磔件 被預設而處理璟境被産生的處理腔室中被實施;特別是, 電漿蝕刻製程及電漿加強化學氣相沉積(PECVD)製程産生 很多副産物,其與氣體或光阻等起反應以産生聚合物;因 .為從電漿處理産生的副産物附著在晶圓表面上和處理腔室 之内部表面上,故處理參數改變且微粒産生,其引起晶圓 缺損而導致産能降低。 為了減少缺損,對處理腔室之預防性維修(PM)被實施 一段時間,而設備之擱置引起産量減少。 第1圖顯示用於傳統處理腔室的程序;PM程序被實 施,亦卽一特殊處理對一半導體晶圓實施,条統電力關斷 ,系統停止操作,且条統被冷卻;如果處理腔室已充分冷 卻,則處理腔室之組件被分解,而各個經分解組件之表面 _____^_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
473771 A7 B7 五、發明説明.(2 ) 被濕蝕刻,且由電漿之副産物被清除;濕蝕刻正常使用HF 务、列之化學物以清除多晶矽薄膜或氮化矽薄膜;然後,在 組合經分解組件後,真空泵再被操作,並起動抽吸以維持 處理腔室在一定壓力;要被測試的晶圓被載入處理腔室, 且它們被置於一老化程序上;程序再認證被實施以檢査處 理腔室是否備妥一處理操作。 然而,PM方法具有引起大量花費和電力之損失的問題 ,並更佔用?4小時;為了克服問題,一電漿钟刻可使用NF3 、CF4以取代濕蝕刻來實施,或熱震技術被實施以藉由熱 應力來清除在腔室内形成的薄膜;或使用C1F3、Bi:F5來實 施乾蝕刻。 然而,既使使用上述方法仍需要做清除或組合/分解 ,因而導致金錢損失和電力浪費。 對於處理腔室使用乾蝕刻的在原地非中斷性清潔被引 介但很難找出正確反應機制並檢測清潔效率。 .太發明槪要 本發明偽提供具有用於在原地非中斷性清潔一處理腔 室的一清潔氣體供應裝置、一取樣岐管、及一氣體分析器 之一種在原地非中斷性監測電漿蝕刻裝置,其大致避免因 習知技術之限制與缺點引起的一或更多問題。 本發明之另一目的偽提供對於一蝕刻程序用以在一半 導體晶圓上形成多晶矽儲存電極的一種在原地非中斷性監 測方法,及在蝕刻處理後在處理腔室中的一種在原地非中 斷性清理程序。 本紙張尺度^用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
i、發明説明(3 ) 本發明之一進一步目的偽提供使用一殘餘氣體分析器 四極質譜儀(RGA-QMS)來清除遣留在電漿處理腔室上的殘 餘物之一種最佳化在原地非中斷性清潔方法。 為了逹成這些和其它利益並根據本發明之目的,如實 施的和廣泛描逑的,一種在原地非中斷性監測電漿蝕刻裝 置,包含有:在其中使用電漿實施蝕刻處理的一處理腔室 ;用於將處理氣體供應入該處理腔室的一處理氣體供應裝 置;在處理後使用一袖吸装置従該處.理腔室清除廢氣的一 廢氣排放裝置;被連接至該處理腔室用於使用壓差來取樣 在該處理腔室內的氣體之一取樣岐管;及用於分析來自該 取樣岐管之氣體的一氣體分析器。 該處理腔室偽在其中藉使用電漿以形成半導體電容器 之儲存多晶矽電極的一蝕刻處理被實施之一腔室;包括SFs 和Cl2氣體的一處理氣體被該處理氣體供應裝置所供應; 如N2的一補肋氣體.或一載體氣體更被供應入該處理腔室和 , 該取樣岐管。 一光學發射分光鏡(OES)被安裝在該處理腔室内,以 監測一特殊氣體之波長變化。 該處理腔室被連接至一裝載鎖合腔室,以將被蝕刻物 件保持在高位準之真空狀態下,且該處理腔室和該裝載鎖 合腔室具有用以分別監測壓力變化的示波器。 一臨界孔被安裝在該取樣岐管内,以將該取樣岐管之 内部壓力維持在與該處理腔室相同的位準。 該取樣岐管包含有從與該處理腔室的一連接器被序列 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) it 丁 473771 A7 B7 五、發明説明u ) 安裝的一第一空氣閥、一第二空氣閥、一第一隔離閥、一 第二隔離閥、一第三隔離闊、及一閘閥;一載體氣體被供 應入該取樣岐管以洗條,且一載體氣體供應線從一載體氣 體供應源被分別連接至該第一空氣閥和該第二空氣閥,一 第三空氣閥和一第四空氣閥分別被更安裝在連至該第一空 氣閥和該第二空氣閥的該線上。 一電容壓力計(CM)儀表、及具有用於控制在該處理腔 室和該取樣岐管間之壓力的一泵之一壓力控制排放線更被 安裝在該取樣岐管之該第一隔離閥和該第二隔離閥間。 一刷器更被安裝以清潔通過該廢氣排放裝置之一抽吸 裝置的廢氣,且通過該氣體分析器的氣體透過該刷器被排 放。 該氣體分析器偽具有一質譜儀、一渦輪泵、及一烘烤 泵的RGA-QMS(殘餘氣體分析器四極質譜儀)。 在本發明之另一層面中,使用一電漿蝕刻裝置的一種 在原地非中斷性監測方法,包含有··在其中使用電漿實施 蝕刻處理的一處理腔室;用於將處理氣體供應入該處理腔 室的一處理氣體供應裝置;在處理後使用一抽吸裝置從該 處理腔室清除廢氣的一廢氣排放裝置;被連接至該處理腔 室用於使用壓差來取樣在該處理腔室内的氣體之一取樣岐 管;及用於取樣來自該取樣岐管之氣體的一氣謹分析器; 該在原地非中斷性監測方法包含有下列步驟·· a)使用該取 樣岐管取樣在該處理腔室中的氣體;b)烘烤該氣體以將該 氣體分析器之初始基準值減小至低於某一定值,並實施排 -7- 本纸張尺度適用中國國家樣率(CNS ) A4規格(210X297公釐) (許先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
4?377i A7 B7 五、發明説明(5 ) 氣;c)實施蝕刻處理以對於在該處理腔室中的半導體晶圓 形成該多晶矽儲存電極,並監測該處理氣體之反應機構; d)在完成鞔刻處理後卸載該等晶圓,並將廢氣排出該處理 腔室;及e)在原地非中斷性將一清潔氣體供應入該處理腔 室,並監測在該處理腔室中該清潔氣體之反應機構。 該多晶矽蝕刻處理之蝕刻氣體傺CU,而該氣體分析 器偽具有一質譜儀的RGA-QMS ; —値GES (光學發射分光鏡 1更被安裝在該處理腔室中;且在該蝕刻處理時的SiC U 之波長變化更被監測。 該多晶矽蝕刻處理之蝕刻氣體偽SFs + C12氣體,而該 氣體分析器傜具有一質譜儀的RGA-QMS。 一個OES (光學發射分光鏡:)更被安裝在該處理腔室 中,且在該蝕刻處理時的SiFx之波長變化更被監測。 該多晶矽蝕刻處理之清潔氣體傜Cl2 + SFe,而該氣體 分析器傺具有一質譜儀的RGA-QMS。 _ . 一痼OES (光學發射分光鏡)更被安裝在該處理腔室 中,且在該蝕刻處理時的SiFx之波長變化更被監測。 該處理腔室被連接至在高真空狀態下的一裝載鎖合腔 室,一示波器被分別安裝在該處理腔室和該裝載鎖合腔室 中以監測壓力變化,當監測在該處理腔室和該裝載鎖合腔 室中的壓力變化時在該蝕刻處理後的晶圖卸載被實施;當 取樣操作被該取樣岐管阻停時該取樣岐管和該氣體分析器 被一洗滌氣體連續地洗滌,因而改善分析之可靠度。 另外,較佳在被該取樣岐管作一新取樣操作前,出現 . ________ - 8 -______ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
丁., -5-TJ #1 473771 經r/r;部中呔«.歡-.^只二消抡合竹私印繁 A7 B7 五、發明説明(6 ) 在該氣體分析器中的氣體被烘烤,並被排出以將基準值減 小至低於一定值因而也改善分析之可靠度。 在本發明之又另一層面中,在其中用於使用電漿以形 成半導體電容器之該多晶矽儲存電極的一蝕刻處理之一電 漿處理腔室中清除殘餘物的一種在原地非中斷性清潔方法 ,該在原地非中斷性清潔方法包含下列步驟:a)在該蝕刻 處理後從該處理腔室卸載半導體晶圓;b)將SFs + C12氣體 供應入該處理腔室並清潔在該處理腔室内的蝕刻殘餘物: c)抽出並清除在該處理腔室中的該殘.餘物。 該方法更包含卸載該等晶圓並排放在該處理腔室中的 廢氣的一個步驟。 一取樣岐管被安裝在該處理腔室中以藉由使用壓差來 取樣在該處理腔室内的氣體,且該處理腔室具有一値RGA -QMS,用以分析從該取樣岐管取出的氣體並在該蝕刻殘餘 物之清潔處理步驟時監測該等氣體之反應機制。 另外,特別是,該清潔程序之終點藉由分析該RGA-QMS 之該監測結果而測出;較佳地,在該清潔程序中的該蝕刻 之終點藉由當改變在該處理腔室内的壓力和溫度時分析該 RGA-QMS之該監測結果而最佳化。 另外,老化之一步驟更在清除在該處理腔室中的該殘 餘物之清潔步驟和該抽吸步驟間被實施。 該老化步驟藉由停止將SFe氣體供應入該處理腔室並 將Cl2供應入其中而實施,且在該老化步驟中《2氣更被供 應入該處理腔室。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (讀先閱讀背面之注意事項再頊寫本頁) 訂- Φ. 47377 Α7 Β7 五、發明説明(7 ) 因此,根據本發明,用於形成半導體電容器之多晶矽 儲存電極的一種電漿蝕刻程序藉使用該取樣岐管和氣體分 析器而實施,且在原地非中斷性處理腔室内的清潔處理時 該等氣體之反應機制被駸密監測,因而最佳化清潔程序之 配方並改善程序之簡化和效率。 圓式簡Μ椹沭 在伴隨圖式中: 第1圖像顯示用於清除在電漿處理腔室内的殘餘物的 傳統清潔程序之一處理序列; 第2圖傜顯示根據本發明之一實施例圍繞一在原地非 中斷性監測電漿蝕刻裝置的結構之一構造示圖; 第3圖偽顯示第2 _之在原地非中斷性監測裝置的一 詳細示圖; 第4圖偽顯示蝕刻處理分析和清潔處理之處理序列的 一結構示圖; 第5圖顯示被在儲存多晶矽蝕刻處理中所用的主要氣 體之幅度勢流之RGA-QHS所做的分析結果; 第6圖顯示在第5圖之主蝕刻步驟的233掃描之一頻 玫 · Β曰 > 第7圖顯示被蝕刻配方1所做的儲存多晶矽蝕刻處理 之一痼OES分析.結果; 第8圖顯示被在鍺存多晶矽蝕刻處理中被配方2所用 的主要氣體之幅度勢流的RGA-QMS所做的分析結果; 第9画顯示在第8圖之主蝕刻步驟的172掃描之一頻 本紙張尺度用中國國家標率(CNS ) Α4規格·( 2!0Χ297公釐Υ (請先閲讀背面之注意事項再读寫本頁) i— 丁 _ 、τ •丨. 47377 Α7 Β7 五、發明説明(8 ) 譜; 第10圖顯示被蝕刻配方2所做的儲存多晶矽蝕刻處理 之一痼OES分析結果; 第11圖顯示根據本發明之一實施例藉由在處理腔室中 的RGA-QMS之在原地非中斷性清潔程序所做的主要氣體之 一分析勢流; 第12圖顯示在其中用於主蝕刻的時間被延長比在第11 圖中更長而藉由在處理腔室中的RGA-QMS之在原地非中斷 性清潔程序所做的主要氣體之一分析勢流;及 第13圖顯示在處理腔室中的最佳化在原地非中斷性清 潔程序時藉由RGA-QMS所做的主要氣體之一分析勢流。 較住奮旃例之謙細谣沭 現在將詳細參考於本發明之較佳實施例,其例子在伴 隨圖式中被說明。 第2圖偽顯示根據本發明之一實施例圍繞一在原地非 .中斷性監測電漿蝕刻裝置的結構之一構造示圖;第3圖偽 顯示第2圖之在原地非中斷性監測裝置的一詳細示圖。 傳統乾蝕刻裝置具有多個處理腔室10,具有一傳送機 械臂(未示)並設置在處理腔室10和將裝載在一卡匣上的 晶圓供應至裝載鎖合腔室14的一卡厘傳送機構部分16間的 一裝載鎖合腔室14,及用於對齊晶圓之平邊緣使得晶圓在 被供應至處理腔室1 0前被對期的一對齊機構部分。 使用電漿的蝕刻處理在處理腔室10内實施;一蝕刻氣 體從一蝕刻氣體供應源20透過一氣體供應部分被供應至處 „_____'-- 1 ί---- 本纸張尺度適用+國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- ΦΙ. 47377 A7 B7 五、發明説明(9 ) 理腔室10,且在當通過一排放線被一排放真空泵30和一刷 器4G清潔後從蝕刻處理産生的廢氣被排出。 同時,一取樣岐管50被安裝用於取樣來自處理腔室1〇 的氣體,以檢査氣體機制之變化;通過取樣岐管50的取樣 氣體被一氣體分析器8G在原地非中斷性監測;一取樣真空 泵1G0被設在氣體分析器80之後作連續取樣和氣體分析, 而廢氣在刷器40中被清潔並排放。 z同時,一光學發射分光鏡(OES)可更被安裝在處理腔 室1G中;0ES為用於從晶圓之反應材料和在電漿乾蝕刻程 序或CVD程序等中使用的氣體量測發射光的一特殊波長之 強度變化的一種裝置;因為光之彩色和波長隨著氣體之種 類和在一半導體基體上的經蝕刻層而不同,光之波長強度 被測出且波f陡變的點經由結果之繪圖而找出;結果,對 於要被蝕刻的某一層的蝕刻時間藉由偵測在要被蝕刻的層 和其下層間的介面點的蝕刻程序之終點而被決定。 . 同時,在晶圓之裝載/卸載入處理腔室10時,在處理 腔室10内的徹粒被引入裝載鎖合腔室14内並污染其它相鄰 的處理腔室10,故而一壓力感測器被安裝在處理腔室10和 裝載鎖合腔室14間,且0ES被連接至該壓力®測器以分析 在各處理步驟中的壓力變化。 參考第3圖描述氣體取樣和分析線,一取樣填56被安 裝在處理腔室1G之外壁上,其經由一彈性材料之連接器52 而連接至取樣岐管50;具一 3/8英时直徑的取樣岐管50之 一取樣線54偽以不銹銷製成並經電磨光處理;沿著取樣線 --------------—-— 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁-, 、-口 Φ— 473771 經:^部中^«.^-^々工消货合作^卬¥ A7 B7 五、發明説明(10 ) 54,以連績次序連接有一第一空氣閥62、一第二空氣閥66 、一第一隔離閥68、一第二隔離閥70、一第三隔離閥72、 及一閘閥74;第一空氣閥62和第二空氣閥66分別具有100 微米之小孔,而一 250微米之小孔則在第三隔離閥72中形 成。 同時,來自載體氣體供應源24的一 ^氣經由一發散裝 置58被分別供應至第一空氣閥62和第二空氣閥66,使得既 使在不取樣操作時洗_氣體仍不斷供應至取樣岐管50 :另 外,一電容壓力計(CM)儀表76被安裝在第一隔離閥68和第 二隔離閥70間,且取樣線54在其間被分散,通過設在一氣 體分析器80中的一取樣泵90,並被連接至刷器40。 同時,氣體分析器80被連接至取樣線54具有閜閥74的 端側;氣體分析器使用一商業化的殘餘氣體分析器四極質 譜儀(RGA-QMS),其包括一質譜儀S4,並通過一渦輪泵86 、一烘烤泵S8、及一取樣泵90被連接至刷器4G;質譜儀84 具有一離子儀表82。 同時,用為氣體分析器80的RGA-QMS被商業化,而使 用被下列步驟所得的一質量頻譜來做氣體分析:取樣在處 理腔室10中所用或遣留的氣體,允許它與以7〇eV之電位差 加速的電子碰撞以將它離子化,竑允許離子化氣體通過不 斷維持直流電和交流電以只讓具有與電子質量有一特殊比 例(πι/ζ)的離子通過的RGA-QMS ;結果,被在碰撞後産生的 離子所有的氣體機制可被檢驗;在本發明中所用的RGA-Q MS 包含一可移式条統,其中一離子源為非在一典型酸散製程 ____ 1 3 -- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Ψ. 經浐部中呔«:^-^·^ 3消货合作私卬^· 473771 A7 _______ _ B7 五、發明説明(11 ) 中所用的開放式離子源(OIS)的一閉合式離子源(CIS),使 得處理器體可如整塊氣體般地被分析。 在取樣岐管50内的取樣壓力被控制維持在低於使用一 100/25 0徹米之臨界小孔的處理腔室之壓力。 第4圖傜顯示在第2圖之處理腔室内的蝕刻處理分析 和在原地非中斷性清潔處理之處理序列的一結構示圖;首 先,做RGA-QMS應用測試;亦即,氣體分析器S0被連接至 取樣岐管50 ,當鬨閉第一空氣閥S2和第三空氣闊60並打開 第二空氣閥66和第四空氣閥64時氮氣被供應入RGA-QMS ; 然後,關閉第四空氣閥64並打開第一空氣閥62,處理腔室 10之氣體取樣開始;藉由基於在CM儀表(電容壓力計)指 出的壓力如所需地操作取樣泵9 0 ,則在處理腔室1 G和取樣 線54内的壓力可被控制。 然後,實施RGA-QMS烘烤測試;亦即,在將四極質譜 儀安裝在RGA-QMS腔室(未示)内之後,烘拷被實施以降 .低基準值;因為RGA-QMS為對分析条統本身之污染敏威的 設備,基準頻譜每當一分析時卽被分析,而對於濕氣和氧 元素之污染狀態應被檢驗;結果,當污染程度高時,處理 腔室被烘烤在約2 5 0 °C的溫度而取樣岐管被烘烤在約150 °C 的溫度,以最小化並控制污染;亦卽,監測為雜質的分子 汚染物(H20、H2、02、Ar、C02)·藉由烘烤而加速排出污 染物以分析RGA-QMS之初始基準值。 然後,對半導體晶圓實施一特殊處理,而然後再取樣 ,對處理之結果作分析;亦即,例如藉由連線監測蝕刻氣 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
473771 A7 B7 五、發明説明(12 ) 體之反應機制作分析,如對形成DRAH製程及一過蝕刻等的 儲存多晶矽電極的蝕刻處理之重要步驟的一主要蝕刻。 然後,從處理腔室卸載通過多晶矽蝕刻處理的晶圓, 並將清潔氣體供應入處理腔室,對處理腔室之清潔被在原 地非中斷性實施;當清潔處理賁施時,仍保持蝕刻氣體之 取樣且在清潔處理中氣體之反應機制藉由RGA-QMS而分析 ;透過在清潔處理前/後對氣體的分析,或對於徹粒等污 染物的分析,在原地非中斷性清潔處理的效果被測出5旦 最後對於清潔處理之時間、壓力、溫度的配方被最佳化。 在本發明中,使用在取樣岐管中的25 0微米之一臨界 小孔,在相當低壓下實施的蝕刻處理被分析;RGA-QMS提 供在6.7秒内範圍從1至2GCamu的頻譜;每一次分析時,在 取樣前/後,RGA-QKS和取樣管之基準頻譜被確定以確認 分析结果之可靠度。 在本發明之實·施例中,儲存多晶矽蝕刻處理偽在兩種 . 蝕刻配方下被實施。 一蝕刻配方1使用Cl2氣體作為儲存多晶矽蝕刻氣體, 旦第5圖顯示以在儲存多晶矽蝕刻處理中所用的主要氣體 之度勢流之RGA-Q MS所作的分析結果,而第6圖顯示在 第5圖之主蝕刻步驟之233掃描的一頻譜;第7圖顯示被 蝕刻配方1作的儲存多晶矽蝕刻處理之一 OES分析結果。 從第5和6圖,多晶矽被含蝕刻物c 12如S i C 1X (S i C 1+ 、SiCl〆)的氣髏所蝕刻,且在RGA-QMS上的SiCU4圖形符 合在第7圖中的405nm之端點偵測(EPD)頻譜之結果。 本紙張尺度迸用中國國彖標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐^ '一~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
473771 Μ Β7_ 五、發明説明(13 ) 其次,蝕刻配方2使用SFe + Cl2氣體作為儲存多晶矽蝕 刻氣體。 第8圖顯示被在儲存多晶矽蝕刻處理中被配方2所用 的主要氣體之幅度勢流的RGA-QMS所做的分析結果,且第 9圖顯示在第8圖之主蝕刻步驟的172掃描之一頻譜;第 10圖顯示被蝕刻配方2所做的儲存多晶矽蝕刻處理之一値 OES分析結果。 藉由蝕刻配方2,在對多晶矽使用SF« + C12氣體實施主 要蝕刻後,過蝕刻偽使用Cl2氣體而實施;SFs偽惰性氣體 ,但是它在RF場中形成反應氟化物離子且它可與Cl2氣體 一起使用在多晶矽蝕刻中。 從第5和6圖之分析結果,當SFs和Cl2氣體被用為蝕 刻物時,主要副産物為SiFx(SiF+、SiF2' SiF3 + )氣體, 而多晶矽被蝕刻成如SiClxFy(SiCl+、SiciF〆、SiCl2F2 + 、SiCl2F3 + );對於氣體以SGIQMS作的分析顯示第10圖之 _ 端點偵測(EPD)頻譜的一相同結果;從第10圖,在RF開電 後主要蝕刻在第三步驟後被實施,且在第四步驟被關電; 然後,當RF電力開通時過蝕刻在第五步驟後被實施。 在本發明之實施例中的處理腔室中之在原地非中斷性 清潔程序包含三個步驟,·亦即,使用SFs + C.l2作為蝕刻物 的一蝕刻步驟、使用Cl2之一老化步驟、及抽吸廢氣的一 抽吸步驟。 第11圖顯示根據本發明之一實施例(蝕刻時間:60秒 )由在處理腔室中的RGA-gMS之在原地非中斷性清潔程序 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ΦΙ. 473771 經浐部中呔«->ί·-Λπ;工消贽合作私卬4']木 A7 B7 五、發明説明(14 ) 所做的主要氣體之一分析勢流;氟(F)元素作用為在處理 腔室内的反應蝕刻物,並將在處理腔室内的聚合物蝕刻成 Sifx;另外産生如SOF+、S02 +等的副産物c, 從第11圖,蝕刻(清潔)之一主要産物,SiF〆緊隨 蝕刻後被快速增加,並逐漸減少,而在蝕刻後消失使得終 點無法被測知。 第12圖顯示藉由在處理腔室中的RGA-QMS之在原地非 中斷性清潔程序所做的主要氣體之一分析勢流,在其中它 的蝕刻的時間被延長至12G秒;從第12圖,蝕刻在約74秒 時完成。 第13圖顯示在處理腔室中藉由改變上逑蝕刻時間的最 佳化在原地非中斷性清潔程序時藉由RGLQMS所做的主要 氣體之一分析勢流;亦即,使用SFs + C12氣體的蝕刻處理 步驟在15mt之壓力被實施1⑽秒,且以4Q0 W之RF電力,老 化處理步驟在20 mt之壓力被實施3G秒,而以使用CU的400 W之RF電力;在RF電力關斷後,抽吸步驟被實施300秒。 為了檢驗根據本發明的在原地非中斷性清潔程序之效 果,當用表面掃描分析在晶圓之氣化矽表面上的微粒時, 可以確定在原地非中斷性清潔處理後撤粒被減少。 同時,在清潔處理步驟之前或後,在處理腔室内如Fe 、Ci:、Ni、Zn、Ti、S、Cl、F、Nth等的金屬和離子雜質 藉使用全X射線反射螢光法(TXRF)/高性能離子色層法(HP 1C)而撿驗和量測,因而分析清潔處理步驟之结果。 結果,根據本發明,在蝕刻處理步驟和清潔處理步驟 本紙張尺度適用中國國家標车(CNS ) A4規格(210X297公釐) (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) "口 争· 473771 A7 B7 15 五、發明説明 時的氣體之反應機制藉由使用RGA-QMS和在原地非中斷性 監測處理腔室來分析;根據結果,反應蝕刻物、及在多晶 矽蝕刻時的反應副産物被確認,且反應機制和蝕刻處理之 終點被確實測知使得在清潔處理時的時刻時間被最佳化減 少對清潔處理的時間損失;再者,徹粒之産生被壓制,而 設備之操作效率被改善。 對那些熟知該技術者是清楚的,本發明可做各種修正 和變化而不致偏離本發明之精神或範醻,♦因此,只要在所 附申請專利範圍及其相等者之範醻内本發明意圖涵蓋所有 如此修正和變化。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 元件編號對眧丟 10處理腔室 14裝載鎖合腔室 1S卡匣傳送機構部分 12對齊機構部分 20氣體供應源 22氣體供應部分 30排氣真空泵 40刷器 50取樣岐管 80氣體分析器 1〇〇取樣真空泵 24載體氣體供應源 56取樣填 52連接器 54取樣管線 62、66、60、64 空氣閥 68、70、72隔離閥 74閘閥 58分散裝置 76電容壓力計(CM)儀表 90取樣泵 84質譜儀 86渦輪泵 88烘烤泵 82離子儀表 丁· 、-口 本紙張尺度適用中國國家標率(CMS ) A4規格(210X297公釐

Claims (1)

  1. 473771 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財是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)
    第87114950號專利再審查案申請專利範圍修正本 修正日期:90年10月 一種具有原地監測的電漿處理裝置,包含有: 一電漿腔室; 一處理氣體供應源,其與該電漿腔室呈流體連通, 該處理氣體供應源將一處理氣體供入該電漿腔室内; 一廢氣排放總成,其與該電漿腔室呈流體連通,該 廢氣排放總成包括一排放泵,且移除因一在該電漿腔 室内所實施的處理而導致的廢氣; 一取樣岐管,其與該電漿腔室呈流體連通; 一取樣泵,其與該取樣岐管呈流體連通,其中一樣 品氣體流係從該電漿腔室經由該取樣岐管導入,以及 一氣體分析器,其與該取樣岐管呈流體連通,該氣 體分析器分析流經該取樣岐管之樣品氣體。 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該氣體分析器係包 含有一質譜儀、一渦輪泵及一烘烤泵的殘餘氣體分析 器四極質譜儀(RGA-QMS)。 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該取樣岐管包含有 一臨界孔,以將該取樣岐管内部的歧管真空位準維持 在大於該電漿腔室之腔室真空位準下。 如申請專利範圍第3項之裝置,其中該取樣岐管更包含 有: 一取樣管線,其與該電漿腔室在腔室之一端部處呈 流體連通’並與該氣體分析器在分析器之一端部處呈 1. 2. 4. 仁紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -19 ί
    6· 經濟部智慧財是苟:只工消費合作社印罾 流體連通;以及 一第一空氣閥、一第一办 s 弟一二軋閥、一第一隔離閥、一 隔離閥、一第三隔離閥及一閘閥,其等係依序位 "一腔至端該分析器端部之流通路徑中。 如申請專利範藏之奘罟甘丄 ”令夺裝置,其中該取樣岐管更包含有: ' \ 厂岐管壓力感知器,f與一位在[隔離閥與第二 隔離闊間之取㈣線流通路徑巾H接點相連接;以 及 取樣泵管線,其提供一由該泵接點至該取樣泵之 流通路徑。 如申請專利範圍第5項之裝置,其中該氣體分析器更包 含一與該取樣歧管之取樣泵管線呈流體連通的内部取樣系° 齡、 如申請專利範圍置,其中該取樣岐管更包含 有·· \嘗 一洗務氣體供應管線,其與一洗滌氣體供應源呈流 體連通,該洗滌氣體供應管線將一洗滌氣體供入該電 漿腔室内; 一洗滌接點,其與該洗滌氣體供應管線呈流體連通; 一第三空氣閥,其位在一由洗滌接點至該第一空氣 閥的流通路徑中;以及 一第四空氣閥,其位在一由洗滌接點至該第二空氣 閥的流通路徑中。 衣紙乐尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(2丨0 χ 297公董) -20- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 473771 ABCD 經濟部智葸財是^Μ工消費合作社印製 六、申請專利範圍 8· 如申請專利範圍第7項之裝置,其中 該第一隔離閥的孔為1〇〇微求; 該第二隔離閥的孔為1〇〇微米;以及 該第三隔離閥的孔為250微米。 9.如申請專利範圍第7項之裝置,其中該取樣管線係由經 電拋光之不鏽鋼所製成。 10·如申請專利範圍第7項之裝置,其中該氣體分析器係包 含有一質譜儀、一渦輪泵及一烘烤泵的殘餘氣體分析 器四極質譜儀(RGA-QMS)。 11·如申請專利範圍第10項之裝置,其中該電漿腔室包含 一光學發射分光鏡(OES),以監測與一特定氣體有關 之設定光波長強度的時間變化。 12·如申請專利範圍第丨丨項之裝置,其更包含: 一位在裝載鎖合真空位準下之裝載鎖合腔室,其與 該電漿腔室相連接; 一壓力感知器,其與該〇ES相連接,以監測腔室真 空位準以及裝載鎖合真空位準上之變化。 13·如申請專利範圍第12項之裝置,其中該廢氣排放總成 更包含一與該排放泵及該氣體分析器呈流體連通的刷 器,該刷器清潔通過該排放泵的廢氣,並清潔通過該 氣體分析器的經分析氣體。 14·如申請專利範圍第13項之裝置,其中該電聚腔室為一 個進行電漿蝕刻半導體電容器之儲存多晶矽電極的腔 室。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) : — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;1T -21 - 4?37?i A8 B8 C8 D8 &濟部智慧財邊局員工消費合作社印製 申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第14項之裝置,其中該處理氣體包括 一由六氟化硫(SF6)氣體與氣氣(Cl2)所構成的混合物。 16. —種電漿處理裝置,其包含: 一電漿腔室; 一氣體供應區段,其將一處理氣體與一洗滌氣體供 入該電漿腔室内; 一取樣歧管,其與該電漿腔室呈流體連通,該取樣 歧管被維持在一不同於該電漿腔室之腔室壓力的歧管 壓力下; 一氣體分析器,其與該取樣歧管呈流體連通;以及 一取樣泵,其被耦接至該氣體分析器,該取樣泵經 由該取樣歧管將一源自於該電漿腔室的樣品氣體流導 入該氣體分析器内; 該氣體分析器係分別針對不同樣品,來分析被供入 該電漿腔室内的洗滌氣體,以及在該電漿腔室内的處 理期間所產生之反應氣體相混合的處理氣體。 17·如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置,其中該氣體 供應區段亦將該洗務氣體直接地供入該取樣歧管中。 18·如請專利範圍第17項之電漿處理裝置,射該氣體 _係在該氣體分析器未分析源自於該電漿腔室 之i 洗滌氣體直接地供入該取樣歧管中。 19.如申請專^範圍第16項之電漿處理裝置,其更包含: 一排放泵,其從該電漿腔室排放出處理期間所產生 的廢氣;以及
    爲:少.. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) S1T -— -I I I II -22- 473771 ABCD 六、申請專利範圍 一刷器,其被耦接至該排放泵及該取樣泵,該刷器 清潔由該排放泵所提供之排放廢氣,以及經由該氣體 分析器被該樣品泵所導入的樣品氣體流。 20·如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置,其更包含·· 一光學發射分光鏡,其監測該電漿腔室中與一特定 氣體有關之設定光波長強度的時間變化; 一裝載鎖合腔室,其與該電漿腔室相連接;以及 壓力感知器’其被輕接該光學發射分光鏡,該壓 力感知器監測該電漿腔室之真空位準變化以及該裝載 鎖合腔室之真空位準變化。 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置,其中該氣體 分析器更包含一烘烤系,該電装腔室與該*樣歧管係 分別在不同溫度下被烘烤,俾將污染位準降至最低。 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置,其中該氣體 分析器為一殘餘氣體分析器四極質譜儀。 如申請專利範圍第16項之電漿處理裝置,其中該歧管 壓力被維持在低於腔室壓力下。 —.1— - -- m I-.------I — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 21. 22. 23. ,-訂 經濟部智慧財4/«;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(210X 297公釐) -23-
TW087114950A 1997-12-30 1998-09-08 In-situ monitoring plasma etching apparatus, its in-situ monitoring method, and in-situ cleaning method for removing residues in a plasma etching chamber TW473771B (en)

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