TW558738B - Plasma processing - Google Patents

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Description

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相關申請之交互參考 本申請根據並要求2001年3月29日所提出第20〇1_〇953〇7 號之先前曰本專利申請之優先權利益，其全部内容列此做 為參考。 發明之背景 1·發明之領域
本發明與半導體領域中之電漿處理方法有關，特別與在 以電漿處理一基板時用以清除在一真空處理室之内壁上所 形成不欲有之膜之電漿處理方法有關。 2·相關技術之說明 裝 反應離子蝕刻（RIE)裝置為一種以電漿處理半導體基板 之裝置已為人所知。在RIE裝置中，施加一負電位，以一 南頻功率排出反應氣體（餘刻氣體）而產生電裝且電聚中 訂
之離子垂直碰撞在晶圓表面上而對晶圓加以實體及化學姓 刻。 當於一絕緣膜内形成一通孔時，使用含有螢光碳之氣體 做為蝕刻氣體。尤其是要使用具有良知選擇比之蝕刻氣體 來防止在通孔底部曝露出之金屬接線層被蝕刻。一般是使 用含有CHF3或（：4118之氣體。 當使用一種蝕刻氣體進行絕緣膜之RIE處理時，蝕刻氣 體在電漿中分解而產生螢光碟及碳且澱積在真空室之内壁 上。而且在以RIE處理絕緣膜時所產生之反應產物也有一 部分澱積在真空室内壁上。 這些螢光碳、碳及反應產物澱積在真空室内壁上且逐漸
2 五、發明説明（ 變厚而形成一含有螢光碳之膜（以下簡稱為澱積膜）。 澱積膜在厚度到達一預定厚度時即會從内壁剝落而造成 粒子問題。目前是事先防止該粒子產生之問題而通常在澱 積膜到達一預定厚度前即清洗真空室。特別是當真空室打 開而曝露於空氣時進行濕清洗。 有各種對絕緣膜之RIE處理。所以按照需求而選擇不同 氣體。例如在金屬鑲嵌處理绛中形成一接線槽之RIE處理 中疋使用與在提供通孔之RIE處理中所用不同之氣體。 金屬鑲嵌處理為近來使用之一種處理。金屬鑲嵌處理之 進行是以RIE在絕緣膜表面形成一接線槽，在整個表面澱 積一金屬膜而埋住接線槽並以化學機械磨光將接線槽外不 需要之金屬膜除去。 在金屬鑲嵌處理中接線槽之圖案必須精確，因接線槽之 圖案決定接線層之圖案。所以不似在用於通孔之RIE處理 中，而在用於接線槽之RIE處理中是選擇當分解時產生小 量螢光碳與碳之氣體。 若選擇之氣體不同，形成於真空内壁上澱積膜之成分自 然不同。當於同一真空室進行使用不同氣體之RIE處理而 澱積含有每個成分均大不目同之一些澱積膜之堆疊膜時， 在熱膨脹不同之每一澱積膜尚薄之狀況下該堆疊膜於短時 間即會剝落而造成不願有之粒子問題。所以澱積膜之剝落 並非僅在超過一預定厚度時發生。 為避免上述問題，一個由RIE裝置來處理之處理標的受 限於對所用氣體成分及澱積品質之考慮。 五、發明説明（3 ) 此外，當在每-步驟所用氣體成分大不相同時 在前步驟中所形成澱積膜釋放之不願有之氣體會州— 處理步驟。所以需要準備多於實料理所需處^數 之RIE裝置。 /外双曰 為克服上述各種問題，在一RIE處理步驟結束後及另一 RIE處理步驟開始前以電聚除去真空室内壁上澱積之膜（電 漿清洗）。但以此一方式除去澱積膜需要一個長時間◊所 以電漿清洗被視為不切實際之方法。 本發明之簡要說明 按照本發明一實例，提供一種電漿處理方法包括： 將一待處理之基板置於一有一内壁之小室内； 將内壁設定至第一溫度而對該基板進行電漿處理；及 將内壁設定室高於第一溫度之第二溫度而以電聚清洗内 壁。 按照本發明另一實例，提供一種電漿處理方法包括： 將一將要加以電漿處理之基板置於一小室内； 將一種氣體注入該小室以增大該氣體之壓力；及 從該小室排出該氣體以減小該小室内氣體之壓力而以斷 熱方式冷卻該小室。 按照本發明又一實例，提供種電漿處理方法包括： 將一待處理之基板置入一有一内壁之小室且將内壁設定 至第一溫度而對該基皮進行電漿處理； 將内壁設定至高於第一溫度之第二溫度並清洗内壁； 將一種氣體注入該小室以增大該氣體之壓力，·及 558738 A7 B7 五、發明説明（4 ) 從該小室排出該氣體以減小氣體之壓力而以斷熱方式冷 卻該小室。 附圖簡介 圖1所示為當真空室内部溫度在6(rc時氧化碳放射強度 與清洗時間間關係之特性曲線； 圖2所示為當真空室内部溫度分別在110 °c及1 5 0 °c時氧 化碳放射強度與清洗時間間關係之特性曲線； 圖3所示為將後立加熱之氣體注入真空室時氧化碳放射 強度與清洗時間間關係之特性曲線； 圖4為按照本發明一實例電漿處理裝置之略圖； 圖5為一待處理基板之斷面圖；及 圖6為本發明與一先前技術間清洗效果差異之曲線。 實例 現參照附圖說明本發明一實例。 本發明已完成以電漿有效除去真空室内壁上所澱積膜之 下述實驗。 首先將一矽晶圓置放在一平行板RIE裝置之一電極上而 在下述殺積條件下藉著施加電漿於真空室内壁上而殿積一 人工膜（第一電漿處理）： 壓力：100毫托， 施加至電極之高頻：15〇〇〜及13.56 1^1^ 所供應氣體：C4F8:C0:Ar:02 供應流率為 15 SCCM:50 SCCM:200 SCCM:5 SCCM， 電極溫度：40°C， 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 558738 A7
發明説明（6
電極溫度：40°C
内壁溫度：60°C 此時在真空室入口處〇2氣體之溫度約為l2〇°c ^如圖3所 示在進行約3分鐘清洗後，氧化碳放射強度幾乎完全消失 。所以發現電漿清洗能在短時間除去澱積膜。 為有效冷卻經加熱之真空室而使用斷熱冷卻。特別是將 N2氣體注入真空室直至1〇托之壓力。停止注入^氣體後， 將一排氣閥打開而清除N2氣體。約2秒鐘後N2氣體之壓力 降至4毫托且真空室内壁之溫度下降約4 °c。 如上所述在一個經時間降低内壁溫度可滅少從電漿清洗 至下一個電漿處理（第二電漿處理）之過渡時間，因而改善 生產力。 在此情形下將用於對真空室内基板加熱之加熱器斷開並 在排氣時停止連接至真空室之渦輪分子泵浦。但若無操作 而使真空室自然冷卻時需要3分鐘才使室之溫度降低4。〇。 現在更明確地說明一實例。 圖4所示為一電漿處理裝置之略圖。一個真空室1包括一 電極3用以處理在其上之待處理基板2。電極3有一加熱器斗 用以控制基板2之溫度。電極3透過一阻斷電容器5連接至 一咼頻功率源6。也被用做反電極之真空室丨則通地。從高 頻功率源6在真空室1與電極· 3間施加一個13·56 MHz之高 頻。 此外，分別透過氣體供應線7a，7b、閥8a，❿及流率控 制器9a，9b以預定之流率與壓力將處理氣體供應至真空室 -9 - 558738 A7
裝 訂 線
9 五、發明説明（ 輪八子nl 所以當真空室1備有一渦 ::= )時，最好要停止渴輪分子泵浦或提供 通線俾能防止大量氣體瞬間注入涡輪分子栗浦内。 -般言來當隨後將基板處理約70小時之時，戰積膜合剝 =產^不願有之粉末。在此情形下若按照本實例進行電 漿清洗時，如圖6所示在超過4〇〇小時之射頻放電時間 漿處理時間）能防止粉末（粒子大小：約〇 2 μιη)2產生。 通常是每70小時進行真空室之濕清洗。_旦完成濕清洗 而該室曝露於空氣中時，大約要7小時使室恢復正常狀況 。若用本發明之電漿清洗時，室之清洗擔環週期能加長6 倍。同時室之停用時間可減至42小時。 假定處理24個基板所需之每9〇分鐘進行一次本發明之電 聚清洗，清洗作業之次數為 400小時（24000分鐘）/9〇分鐘=266.66。 若單次清洗作業需要5分鐘，總清洗時間為 5分鐘><266.66次=133.33分鐘（約22小時）， 因此按照本發明電漿處理裝置之停用時間為傳統裝置所 需時間之一半。 在完成電漿清洗後進行正常電漿處理時，必須將真空處 理裝置1内壁之溫度降低。降低内壁溫度是藉每當增大真 空室1之内部壓力即突然降抵壓力（稱為斷熱冷卻）。但亦 可用冷卻水來降低溫度。若用液體氮做為冷凍劑可更有效 使室1冷卻。 按照本實例，以電漿處理基板時將室之内壁溫度定在一

Claims (1)

  1. 558738 第091105745號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年3月) 申請專利範圍 A B CD 年 I 1 · 一種電漿處理方法，包括： 將一待處理之基板置於有一内壁之小室内； 將該内壁設定在第一溫度而對該基板進行電漿處理；及 將該内壁設定在高於該第一溫度之第二溫度而以電漿 清洗該内壁。 2 ·如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中該第二溫 度為110°c或更高。 3 ·如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，其中將〇2氣體 注入該室而以該〇2氣體之電漿清洗該内壁。 裝 4·如申請專利範圍第3項之電漿處理方法，其中該02氣體 被加熱並注入該室。 5·如申請專利範圍第1項之電漿處理方法，更包括將該内 訂 壁没定在低於該第二溫度之溫度而對該基板施加第二電 漿處理。 6·如申請專利範圍第5項之電漿處理方法，其中該第二溫 度為110°c或更高。 7.如申μ專利範圍第4項之電漿處理方法，其中〇2氣體之 加熱是以斷熱壓縮進行。 8 · —種電漿處理方法，包括： 將一將被電漿處理之基板置於一小室中； 將一種氣體注入該小室而增大該氣體之壓力；及 將該氣體從該小室排出而減小該小室内該氣體之壓力 而以斷熱方式冷卻該小室。 9.如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中該氣體為
    558738
    n2氣體。 i〇.如申凊專利範圍第8項之電漿處理方法，其中該氣體被 陕速排放而在2秒内滿足下述關係： P1> 100 · P2 其中P1為該氣體注入時之壓力而P2為該氣體排放 之壓力。 ' 11·如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中該小室在 將該氣體注入該小室前一度清除成完全真空。 12·如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中注入與排 出該氣體之作業重複若干次。 13 · —種電漿處理方法，包括： 將一待處理之基板放入有一内壁之小室内； 將該内壁設定至第一溫度而使該基板接受電漿處理； 將該内壁設定至高於第一溫度之第二溫度而清洗該内 壁； 將一種氣體注入該小室以增大該氣體之壓力；及 將該氣體從該小室排出以減小該氣體之壓力而以斷熱 方式冷卻該小室。 14·如申請專利範圍第π項之電漿處理方法，其中該第二溫 度為110°C或更高。 1 5 ·如申請專利範圍第13項之電漿處理方法，其中是將〇2 氣體注入該小室而以02氣體電漿清洗該小室。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之電漿處理方法，其中該〇2氣 體被加熱並注入該小室内。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) ^ 558738 A B c D 六、申請專利範圍 17. 如申請專利範圍第16項之電漿處理方法，其中是以斷熱 壓縮進行對該〇 2氣體之加熱。 18. 如申請專利範圍第13項之電漿處理方法，其中該氣體為 N2氣體。 19. 如申請專利範圍第13項之電漿處理方法，其中該氣體被 快速排放而在2秒内滿足下述關係： P1> 100 · P2 其中P 1為該氣體被注入時之壓力而P2為該氣體被排 出時之壓力。 裝 20. 如申請專利範圍第13項之電漿處理方法，其中該小室在 該氣體注入其中前一度清除成完全真空。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
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