TW569344B

TW569344B - Insulation-film etching system

Info

Publication number: TW569344B
Application number: TW091133170A
Authority: TW
Inventors: Yasumi Sago; Yoneichi Ogahara; Masanori Miyamae
Original assignee: Anelva Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-01-01
Also published as: TW200300981A; KR20030045644A; EP1324374A2; CN1427457A; US20030159779A1; EP1324374B1; JP3971603B2; CN1296977C; EP1324374A3; US7025855B2; JP2003174012A

Description

569344 t發闕銳11|';0«_驛離明'鑫#賴^馥?气 ,\\ 、、Ά、、 i、二ϋ、W、'W 、人、、、Λ、 ί、；：夕 i、〇:> ,、、'' \i%\、： \i ss %''ΐ ^xs\ %%X. ' i：〇VX s 5*'"\ s'"· " t -#^L ^ 發明所屬之技術領域本發明係有關於一種用以蝕刻基板表面之絕緣膜之絕緣膜蝕刻裝置。 5 【先前技術】習知技術

對基板之表面處理於LSI(大型積體電路）或LCD(液晶顯示器）之電子元件之製造過程中漸漸盛行。其中，用以蝕刻基板表面之絕緣膜之步驟係成為用以形成細微電路時之 10 主要的步驟之一。例如，於表面以矽氧化膜或矽氮化膜覆蓋之矽基板上藉由微影成像法形成電阻圖案，且以其為掩膜並以沿著電阻圖案之形狀進行絕緣膜之蝕刻。並且，於經蝕刻之部分埋入鎢或鋁等以形成細微之電路。

絕緣膜蝕刻裝置係以利用電漿進行乾蝕刻為主流。具體而 15 言，於處理室内導入氣體，且藉高頻放電形成電漿。經導入之氣體係如chf3之反應性氣體，且藉反應性氣體之電漿中所生成之活性種的作用與離子的作用進行蝕刻（反應性離子蝕刻，RIE)。發明欲解決之課題 20 以製品之電子元件的高機能化、高積體化、性能之更進一步提高等為背景，對絕緣膜蝕刻裝置的要求亦愈來愈嚴。特別是關於處理室内之氣氛潔淨度的要求係以電路之細微化為背景而愈來愈嚴格。以下，就該點而言，以矽氧化膜之蝕刻為例加以說明。 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 6

玖、發明說明: 蝕刻矽氧化膜時，係形成如CHF3之氟化碳化氫系氣體（氟碳化物氣體）之電漿來進行。游離於氟化碳化氫系氣體之電漿中的氟係與矽反應而生成揮發性之SiF4。又，游離於電漿中之氫與碳係與氧反應而生成如水蒸氣或碳酸氣體之揮發物。如此一來，藉由使矽氧化膜反應轉變成揮發物以進行蝕刻。然而，於使用氟化碳化氫系氣體之蝕刻中，因未反應氣體或未分解氣體的影響等，在蝕刻過程中於處理室内之露出面易堆積碳系薄膜。膜堆積亦會因蝕刻結束後之殘留氣體而產生。且，堆積膜係由氟、碳、氫等材料所構成之聚合膜。如上所述，堆積於處理室丨内之露出面的膜係因内部應力或本身重量而剝離。堆積膜一剝離，則某種程度之大微粒子（以下，稱作粒子）會釋出。若該粒子附著於基板表面，則可能產生蝕刻形狀異常，或者電路斷線或短路等重大缺陷。又，若已剝離之堆積膜附著於基板保持部之基板保持面上，則會產生接下來蝕刻時，基板與基板保持面間之接觸性降低等問題。若基板與基板保持面間之接觸性降低，則蝕刻中之基板的溫度會變得不安定且不均勻，並有蝕刻特性惡化之虞。特別是最近以製品之細微化與高機能化為背景，有添八各種作用之氣體來使用，且因添加氣體之影響而助長膜堆積的傾向。另一方面，要求受蝕刻處理影響之粒子的出置極夕、’在某種思義上是對絕緣膜钱刻裝置提出相對 0續次頁（發明說頓不敷使鱗，S註記雖臓頁）

玖二發明說明之嚴格要求。 L 日月内3 本發明係具有提供絕緣膜蝕刻裝置之技術性意義，又該絕緣膜蝕刻裝置係為解決上述課題而製成者，且具良好的性能以有效防止粒子附著於基板。解決課題之方法為解決上述課題，本發明第1態樣所記載之發明係提供一種絕緣膜餘刻裝置，其係具有：處理室，係具有排氣系統，同時於内部進行蝕刻處理者；基板保持部，係用以將基板保持於前述處理室内之預定位置；氣體導入系統，係用以將具钱刻作用之氣體導入至前述處理室内；電漿形成機構，係用以形成業經導入之氣體的電漿；及搬送系統 ’係用以將未處理之基板搬入前述處理室内，同時將已處理之基板從該處理室搬出，且，前述絕緣膜蝕刻裝置係藉由電漿中所生成之種的作用來蝕刻基板表面之絕緣膜，而前述氣體導入系統係可用以導入具清洗作用之氣體，以取代導入前述具蝕刻作用之氣體，又前述具清洗作用之氣體係用以去除堆積於前述處理室内之露出面的膜，再者，前述絕緣膜蝕刻裝置係設有用以控制前述排氣系統、前述氣體導入系統、前述電漿形成機構及前述搬送系統之控制部，而該控制部係於前述蝕刻處理後，藉由前述排氣系統使前述處理室排氣，同時在控制前述搬送系統將已處理之基板從前述處理室搬出後，控制前述氣體導入系統並且將前述具清洗作用之氣體導入至前述處理室内， 0續次頁（翻說類不雖用時，織記雌臓頁） 569344

且於該狀態下進行使前述電漿形成機構動作之控制。又，為解決上述課題，本發明第2態樣所記載之發明係於前述第1態樣之構成中，於前述處理室内且較前述基板保持部之基板保持面更下方的位置，係設有可加以強制 ‘ 5 冷卻之冷卻阱，而該冷卻阱因可捕集具堆積作用之氣體分 · 子，故相較於其他地方可使較多膜堆積，且前述冷卻阱係以可替換之方式安裝。又，為解決上述課題，本發明第3態樣所記載之發明 · 係於前述第2態樣之構成中，前述冷卻阱的前面係設有用 10 以防止已堆積的膜剝離之凹凸部，同時該凹凸部之表面係由氧化物或絕緣物所形成。又，為解決上述課題，本發明第4態樣所記載之發明係於前述第1態樣之構成中，係設有用以使冷媒流通於前述基板保持部内，且冷卻前述基板保持部之冷卻機構，而 15 前述控制部亦控制該冷卻機構，且控制該冷卻機構使前述基板保持部之溫度於前述清洗時較前述蝕刻處理時為高。 © 又，為解決上述課題，本發明第5態樣所記載之發明係於前述第1態樣之構成中，前述電漿形成機構係由對向設置於前述基板保持部之對向電極及於該對向電極施加高 _ 20 頻電壓之電漿形成用高頻電源所組成，同時該電漿形成機構係設有用以使冷媒流通於前述對向電極内且冷卻該對向電極之冷卻機構，又，前述控制部亦控制該冷卻機構，且控制該冷卻機構使前述對向電極之溫度於前述清洗時較前 · 述蝕刻處理時為高。 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 9 569344

玖、發明說明又為解決上述課題，本發明第6態樣所記載之發明係於前述帛1態樣之構成巾，前述電漿形錢構係由對向设置於則述基板保持部之對向電極及於該對向電極施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源所組成，

再者，於前述基板保持部係連接有偏壓用電源，該偏壓用電源係藉由利用將高頻電壓施加於前述基板保持部而形成之自偏壓，從電漿中取出離子並使其射入者，同時於前述基板保持部與偏壓用電源間或者前述對向電壓與電漿形成用高頻電源間係設有可變電容器，又，前述控制部亦控制該可變電容器，且控制該可變電容器使前述基板保持部與前述對向電極間之放電空間中周邊部之電漿密度較前述蝕刻處理時高。

又，為解決上述課題，本發明第7態樣所記載之發明係於前述第1態樣之構成中，前述電漿形成機構係由對向設置於前述基板保持部之對向電極及於該對向電極施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源所組成，再者’於前述基板保持部係連接有偏壓用電源，該偏壓用電源係藉由利用將高頻電壓施加於前述基板保持部而形成之自偏壓，從電漿中取出離子並使其射入者，又，前述控 20 制部亦控制該偏壓用電源，並控制該偏壓用電源於前述蝕刻處理時動作，同時控制該偏壓用電源於前述清洗時停止 ’或者使其為較前述蝕刻時更小之自偏壓。 L實施方式3 發明之實施形態 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁) 10

以下，就本發明之實施形態加以說明。第1圖係顯示本發明實施形態之絕緣膜蝕刻裝置之主要部分的構成之正面截面概略圖。第1圖所示之裝置係具有處理室1，係具有排氣系統11，同時於内部進行蝕刻處 5 理者；基板保持部2，係用以將基板9保持於前述處理室内之預定位置；氣體導入系統3，係用以將具蝕刻作用之氣體導入至前述處理室1内；電漿形成機構4，係用以形成業經導入之氣體的電漿；及搬送系統，係用以將未處理之基板9搬入前述處理室内，同時將已處理之基板9從該 10 處理室1搬出。前述處理室1係密閉之真空容器。該處理室1係用不鏽鋼等金屬形成，且可通電接地。前述排氣系統11係具有乾式泵等真空泵111及排氣速度調整器112,且可使前述處理室1内維持於10_3Pa至10Pa之真空壓力。 15 前述基板保持部2係由主保持部21及與該主保持部 21相連接而設之基板保持塊22所構成。該主保持部21係用鋁或不鏽鋼等金屬形成。該基板保持塊22則以鋁等介電質形成，且其上面係成為基板保持面。於前述基板保持部2係設有藉由靜電吸附前述基板9 20 之基板吸附機構28。該基板吸附機構28係由設於前述基板保持塊22内部之基板吸附電極282及於該基板吸附電極 282施加預定的負直流電壓之基板吸附電源281所構成。於前述基板保持部2係設有貫通内部且與前述基板保持塊22相通之絕緣管284。於該絕緣管284内部係插通有 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 569344

導入構件283，且一端係與前述基板吸附電極282相連接。該導入構件283之另一端則與前述基板吸附電源281相連接。且，有時候沒有前述基板吸附電極282，則前述主保持部21整體係作為靜電吸附來使用。 5 前述基板保持塊22係整體呈凸狀之截面形狀，且於周 · 圍形成有高低差。基板保持面係凸出部分之表面。又，設有修正環25以載置於前述基板保持塊22周邊部分之高低差。該修正環25係以單結晶矽等與前述基板9相同材料形 · 成0 10 就蝕刻時之蝕刻用氣體的費用與反應生成物的產生而言，前述基板9之外側部分係與該基板9之中央部分不同。因此，電漿的成分在臨前述基板9之中央部分的領域與臨該基板9之外側部分的領域亦不同。受此影響，於該基板9表面中周邊部蝕刻特性會起變化。以修正前述周邊部 15 之蝕刻特性的誤差為目的，而設有前述修正環25。又，該修正環25係與前述基板9同樣地藉由保持部冷 Φ 卻機構27冷卻，且溫度控制成與該基板9相同温度。結果，該修正環25係將僅與來自該基板9端面之熱散逸相抵之熱賦予該基板9，以抑制該基板9周邊部之溫度下降。若 · 20 溫度上有誤差，則反應生成物的產生上亦會產生誤差，同樣地，蝕刻特性會不均勻，但，藉由前述修正環25亦可防止上述情形。又，於前述基板保持部2係具有用以將熱傳導用氣體 - 導入至基板保持面與前述基板9間之間隙的未圖示熱傳導 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 12 569344 玖、發明說明於斂凝凝纖缴纖戀線嫁羅羅痛凝綠麵無鑛嫌纖纖:鑛錄燃纖纖ί讎鑛毅凝纖il爾您ss^;纖錄總^¾驗絲纖

5 10 15 用氣體導入系統。熱傳導用氣體通常係使用氦氣。前述基板保持部2係透過絕緣塊26而安裝於前述處理室1。該絕緣塊26係用鋁等絕緣材料形成，且用以使前述主保持部21與前述處理室1間絕緣，同時保護該主保持部 21遠離電漿。且，為了使前述處理室1内不產生真空漏泄，於前述基板保持部2與前述絕緣塊26間以及前述處理室 1與該絕緣塊26間設有未圖示Ο環等封止構件。又，於前述基板保持部2係設有冷卻機構27。該冷卻機構（以下，稱作保持部冷卻機構）27係成為使冷媒流通於設於前述主保持部21内之空洞的機構。該保持部冷卻機構 27係由用以將冷媒供給至前述主保持部21内之空洞的冷媒供給管271、用以使冷媒從空洞排出之冷媒排出管272 及用以進行冷媒之供給及排出之泵或循環機273等所構成。冷媒係使用例如20°C至80°C的3M公司製之弗羅歷那 (Fluorinert ; 7 口 y于一卜）（商品名），且構造成於蝕刻處理中使前述基板保持部2整體冷卻至同一溫度者。藉此，前述基板9於蝕刻中係冷卻至70°C至130°C。前述氣體導入系統3所導入之具蝕刻作用之氣體（以下，稱作蝕刻用氣體）係C4F8、CF4或CHF3等氟化碳化氫系氣體。又，亦可使用氬氣或氧氣等。該氣體導入系統3係由積存了蝕刻用氣體之未圖示氣體邦比、用以聯繫該氣體邦比與前述處理室1之配管31及設於該配管31上之閥32 或流量調整器33等所構成。前述電漿形成機構4係使高頻放電產生於業經導入之

0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁) 13 20 569344 玖、翻翻

5 10 15 蝕刻用氣體以形成電漿。該電漿形成機構4係主要由對向設置於前述基板保持部2之對向電極41及於該對向電極 41施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源42所構成。該對向電極41與前述基板保持部2係構成所謂平行平板電極。該對向電極41與基板保持部2間之放電空間係於容量上結合依照電漿形成用高頻電源42之高頻電路。即，前述電漿形成機構4係形成容量結合性電漿。前述對向電極41係透過前述絕緣塊44而密閉地嵌入前述處理室1之上部器壁。該對向電極41亦兼用於依照前述氣體導入系統3之氣體導入通路。即，如第1圖所示，於該對向電極41前面係固定有前面板411。該前面板411 係呈中空之截面形狀，且於與前述基板保持部2對向之面則形成有多數氣體喷出孔。前述氣體導入系統3係於氣體一積存於前述前面板411内之後，從各喷出孔喷出氣體。前述電漿形成用高頻電源42係使用頻率10MHz至 600MHz，輸出功率0至5000W者。前述對向電極41與該電漿形成用高頻電源42間係設有整合器421。又，於前述對向電極41亦設有冷卻機構43。該冷卻機構（以下，稱作電極冷卻機構)43係成為使冷媒流通於設於前述對向電極41内之空洞的機構。該電極冷卻機構43 係由用以將冷媒供給至前述對向電極41内之空洞的冷媒供給管431、用以使冷媒從空洞排出之冷媒排出管432及用以進行冷媒之供給及排出之泵或循環機433等所構成。冷媒係同樣地使用20度至80度之弗羅歷那（Fluorinert ; 7 口

0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 14 20 氟系惰性液體），且於餘刻處理中，前述對向電極41係冷卻至9〇度至150度。又，於本實施形態中，係連接有偏壓用電源6，其係藉由利用將尚頻電壓施加於前述基板保持部2而形成之自偏壓，從電漿中取出離子並使其射入基板表面者。該偏壓用電源6為與前述電漿形成用高頻電源42不同之高頻電源。該偏壓用電源6係頻率400kHz至13·56ΜΗζ，輸出功率 0至5000W。又，前述基板保持部2與該偏壓用電源6間係設有可變電容器61。又，該偏壓用電源6與該基板保持部2間係設有未圖示之整合器，且有時該可變電容器61為整合器的一部份。於前述處理室1内形成有電漿之狀態下，若透過電容器於前述基板9施加高頻電壓，則因電漿與高頻電場之相互作用，該基板9表面之電位會變成負的直流電壓重疊於咼頻之狀態。該負的直流部分之電壓即自偏壓。藉由自偏壓’形成自電漿朝前述基板9之電場，且藉該電場取出電漿中之離子並高效率地射入該基板9。第2圖係概略地顯不第1圖所不之裝置整體的平面圖。如第2圖所示，於該裝置中，係於中央設有搬送室5〇, 且於其周圍設有前述處理室1與裝載閘室7。於各腔室之分界部分係設有通道閥10。且，雖然於第2圖顯示有多數處理室1，但有時係進行同樣的蝕刻處理，有時則進行钱刻處理之前置步驟或後續步驟之處理。搬送系統於本實施形態中係使用多關節手臂型機器人 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 569344

致、發明說明遍—遍磁麵纖_纖顯》 51。該機器人（以下，稱作搬送機器人）51 保持於手臂前端，且進行手臂之伸縮運動、繞垂直轴之旋轉運動及手臂之升降運動，以於^意位置搬送該基板9。該搬送機器人51係設於中央的搬送室50 0。未處理之基板9係從大氣側搬人前述裝載閘冑7。該搬送機器人 51係從該裝出前述基板9，且搬人前述處理室 1内’並載置於前述基板保持部2上。餘刻處理後，該搬送機β人51係將前述基板9從該基板保持部2取走，並返回前述裝載閘室7。又，於前述裝載閘室7之外侧（大氣侧）係設有自動裝載機52。該自動裝載機52係用以將未處理之基板9從配置於大氣側之匣盒53搬入至前述裝載閘室7，同時將處理凡畢之基板9從該裝載閘室7搬出至大氣侧之匣盒53。又，如第1圖所示，絕緣膜蝕刻裝置係具有用以控制 15各部之控制部8。該控制部8係用以控制前述排氣系統^ 、氣體導入系統3、靜電吸附機構28、電漿形成用高頻電 · 源42、偏壓用電源6、保持部冷卻機構27及搬送系統等之動作。 · 本實施形態之裝置的一大特點係可進行於蝕刻處理之 20際去除業已堆積於前述處理室1内之露出面的膜（以下，稱作堆積膜）之清洗。以下，就該點加以詳述。首先’前述導入系統3係除了前述蝕刻用氣體，還可用以導入具清洗作用之氣體（以下，稱作清洗用氣體）。清洗用氣體於本實施形態中係採用氧氣。該氣體導入系統3 0續次頁（翻國頁不敷使騰，雛記纖臓頁） 16

係依照前述控制部8之控制開闔前述閥32，以導入蝕刻用氣體或清洗用氣體之其中一者。清洗係藉形成經導入之氧氣的電漿來進行。氧氣電漿之形成係與蝕刻時同樣藉由高頻放電來進行。於本實施形態中，前述電漿形成用高頻電源42亦兼用於清洗。若藉該電漿形成用高頻電源42形成氧氣電漿，則氧氣離子與氧氣活性種會於電漿中大量地生成。附著於前述處理室丨内之露出面的蝕刻時釋出物係藉由該等離子或活性種的抵達而去除。具體而言，於本實施形態中，如上所述，假定蝕刻矽氧化膜，且蝕刻用氣體為氟化碳化氫系（氟碳化物系）氣體。因此，堆積膜係由碳、碳化氫等所構成。電漿中之氧氣離子或氧氣活性種係與該等材料反應而生成如碳酸氣體或水蒸氣之揮發物。揮發物係藉前述排氣系統u排出至前述處理室1外。又，前述控制部8係具有順序控制程式，該順序控制程式係用以進行包含用以清洗之裝置各部之最合適的控制者。第3圖係顯示前述控制部8所具有之順序控制程式的概略之流程圖。以下，一邊說明本裝置之動作，一邊利用第3圖就前述控制部8所具有之順序控制程式加以說明。裝置一開始運轉，則順序控制程式係使各腔室藉由各自的排氣系統排氣，並確§忍其是否變成預定之真空壓力。接著，使搬送系統動作，且將第一片基板9搬入前述處理室1内並載置於前述基板保持部2上。前述控制部§係使 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 569344

前述靜電吸附機構28動作且使前述基板9靜電吸附於前述基板保持部2上，同時使前述氣體導入系統3動作，並以預定流量導入#刻用氣體。確定前述處理室1内之壓力及蝕刻用氣體之流量變成預定值後，係使前述電漿形成用高 5頻電源42動作且形成電漿，同時使前述偏壓用電源6動作。藉此，藉由電漿中之離子與活性種之作用以蝕刻前述基板9表面之絕緣膜。且，前述保持部冷卻機構27及電極冷卻機構43基本上係於裝置運轉中進行平時的動作，且進行前述基板保持部2及對向電極41之冷卻。 10 蝕刻開始後，順序控制程式係使計時器開始跑，且若计時器的计算到達預定值，則依序使前述偏壓用電源6、靜電吸附機構28及電漿形成用高頻電源42之動作停止。然後，由前述氣體導入系統3之蝕刻用氣體的導入亦停止，且藉由則述排氣系統11使前述處理室1内再度排氣。而 15後，控制搬送系統將前述基板9從前述處理室丨取出，並返回前述裝載閘室7。順序控制程式係接著轉移至用以清洗之控制。具體而言，係使前述排氣系統11動作並使前述處理室丨内再度排氣。在藉由未圖示之真空計確定已排氣至預定壓力後，將 2〇信號傳送至前述氣體導入系統3，並切換前述閥32，且以預定流量導入氧氣氣體。確定氧氣氣體之導入量及前述處理至1内之壓力維持於預定值後，順序控制程式係使前述電漿形成用高頻電源42動作，且形成電漿。結果，如上所述，藉由氧氣電漿的作用除去堆積膜。順序控制程式係於 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 18

與前述電漿形成用高頻電源42之動作幾乎同時停止前述保持部冷卻機構27及電極冷卻機構43之動作。即，係使冷媒之流通停止。順序控制程式係與開始清洗同時使計時器開始計算，且當計時器之計算到達預定值後，即使前述電漿形成用高頻電源42之動作停止。㈣，使前述氣體$入系統3之動作停止。又，重新開始前述保持部冷卻機構27及電極冷卻機構43之動作。接著，順序控制程式係進行用以處理下一個基板9之準備即，使刚述排氣系統11動作，且使前述處理室1内再度排氣，並在確定排氣至預定壓力後，使搬送系統動作以將下個基板9搬入至前述處理室1内。接下來則以與前述相同之順序進行蝕刻。並且，在處理結束後，於處理片數之計算再加一片。如此一來，於每次的處理係一面進行清洗，一面以葉片式處理進行基板9之蝕刻。於本實施形態中，於前述匣盒53係收容有25片前述基板9，且該25片基板9之蝕刻一結束，一組的處理即結束。於本實施形態中，於轉移至下一組的處理前，亦進行清洗。即，雖然於第3圖省略圖示，但順序控制程式係於處理片數之計算達到25後，即於下一組第一片基板9搬入之前，再次進行清洗。又，雖然於第3圖中沒有顯示，但順序控制程式係於裝置之運轉開始後，且於開始處理最先一組前進行清洗。即，於本實施形態中，係於各基板9之處理空檔及各組之 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 569344

處理空檔進行清洗。前述控制部8具體而言為具有CPU、記憶體及硬碟等之微電腦。前述順序控制程式係安裝於硬碟，且於裝置運轉時，從硬碟讀取且記憶於記憶體，並以CPU執行。 · 5 於本實施形態之絕緣膜蝕刻裝置中，由於堆積膜係藉 · 由清洗來去除，故可抑制因堆積膜之剝離而產生的粒子。因此，可有效地防止因粒子附著於前述基板9表面而產生之電路缺陷等異常。又，於下一次蝕刻之際，前述基板9 · 之溫度並不會因粒子附著於基板保持面而不均勻或不安定 10 。特別是於將如氬氣之熱傳導用氣體導入於基板與基板保持面間之構成中，熱傳導用氣體必須關在界面内，但，一旦粒子附著，則此關入狀態恐怕會出錯。於本實施形態中，亦可防止前述熱傳導用氣體之關入狀態出錯。附帶一提，若使前述電漿形成用高頻電源42以 15 60MHz，1500W動作，且將氧氣氣體作為清洗用氣體並以 lOOsccm之流量導入，並且以壓力5Pa來進行清洗，則附 · 著於前述基板9之粒徑0.2# m以上之粒子的數量可安定並控制於20個以下。於本實施形態中，由於在蝕刻前述基板9時進行清洗 · 20 ，故可提高上述效果。又，由於每組皆進行清洗，故上述效果會更好。即，於蝕刻前述基板9時進行清洗之際，當無法完全地徹底去除堆積膜時，則隨著處理片數增加，殘留下來的堆積膜會變多。於此，於一組的處理結束後之時 . 機進行附加的清洗，則可完全地去除所殘留之堆積膜。 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 20 569344

玖、發明說明 ο、'、、。'、 '、上心、乂V、：NC： 'ϊ ^ 又，當於一次蝕刻之際所堆積之堆積膜的量沒有這麼多時，則可使清洗頻率較前述低。例如，於數次蝕刻才進行清洗，或者每一組清洗一次。 5

裝置有時於某種程度之長期運轉後，才溼洗前述處理室1内。即使如此，若先進行前述乾洗，則澄洗所需之全部時間可大幅縮短。舉例而言，即使是運轉200小時後才進行溼清洗之裝置，若先以上述條件進行清洗，則溼洗所需之全部時間會在3小時以内，且裝置之運轉效率會大幅提局。 10 上述順序控制程式之構成中一項重點係於蝕刻之際使前述保持部冷卻機構27及電極冷卻機構43動作，但清洗時則不動作。此點係具有提高清洗效率以使清洗於短時間内結束之技術性意義。於蝕刻時冷卻前述基板保持部2之點主要係由於藉由 15 來自電漿的熱使前述基板9不要加熱至限度以上之故。即使就前述對向電極41而言，亦加熱至不受到熱損害。另一 Φ 方面，於清洗之際，前述基板保持部2上並沒有前述基板 9，且清洗之所需時間亦較蝕刻時短。並且，由於清洗係依與氧氣離子或氧氣活性種反應，故溫度愈高效果愈好。 ‘ 20 於此，於本實施形態中，為使前述基板保持部2與對向電極41之溫度較蝕刻時更高，係使前述保持部冷卻機構 27與電極冷卻機構43之動作於清洗時停止。雖然於前述基板保持部2之修正環25表面或前述對向電極41之對向面（下面）堆積有許多膜，但該等膜係受高溫與氧氣離子、 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 21 汉、發明說曰月氧氣活性種曝曬，且可迅速地去除。又，除了使前述保持部冷卻機構27與電極冷卻機構43於清洗時完全地停止以外，有時亦降低其較蝕刻時之能力而使其動作。所謂降低能力係指提高冷媒之溫度或者減少冷媒之流通量。 5 又，前述順序控制程式之構成中另一重點係清洗時不使前述偏壓用電源6動作。此點係具有以防止過多離子於清洗時射入前述基板保持部2來保護該基板保持部2之技術性意義。 10 如上所述，前述偏壓用電源6係具有從電漿取出離子且使其射入前述基板9藉此提高蝕刻效率之作用。然而，由於清洗時沒有前述基板9，故，若取出過多離子，則前述基板保持部2之基板保持面會因離子之射入而受損。於此，清洗係使前述偏壓用電源6不要動作。 15 20

丨:歡錄泰緣备路濟孩翁没 .............!*11^§麵議纖緣 mmsMM 但，由於在基板保持面以外堆積有膜，故有時亦某種程度地使前述偏壓用電源6動作。即使如此，前述基板保持部2表面所產生之自偏壓仍須較蝕刻時小，即小至不損害基板保持面之程度。而何種程度之自偏壓則不損害基板保持面，由於其亦依賴於壓力，故無法籠統地說明，但在通常認為清洗時之壓力為IPa至lOOPa的範圍内，則自偏壓為0至100V即可。又，本實施形態之裝置亦進行上述清洗，且為了抑制生產性之降低，而特別下功夫。以下，就該點加以說明。作為用以抑制生產性降低之技術方法，本實施形態之裝置係具有用以積極地使堆積膜堆積之冷卻阱12。該冷卻 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 22 569344

阱12係設於較前述基板9表面更下方的位置。具體而言，如第1圖所示，該冷卻阱12係設於前述基板保持部2之側面。又，裝置係具有冷媒塊· 121作為用以冷卻前述冷卻阱 5 12之構件。該冷媒塊121係藉冷媒流通於内部而直接冷卻 · 之構件。該冷媒塊121係圍住前述基板保持部2下端部分之環狀構件。而且，於該冷媒塊121内之空洞係設有用以供給冷媒之冷媒供給管122、用以將冷媒從空洞排出之冷 · 媒排出管123及用以進行冷媒之供給及排出之泵或循環機 10 124。且，設有用以將所排出之冷媒冷卻至預定溫度再供給之未圖示調溫部。前述冷卻阱12之形狀為圍住前述基板保持部2之筒狀。該冷卻阱12如第1圖所示係於下端部分具有凸緣部。該冷卻阱12係藉凸緣部部分拴在前述冷媒塊121而熱接觸性 15 良好地固定於該冷媒塊121。且，為了進一步地提高兩者之熱接觸性，係於界面夾入未圖示之薄板狀構件（例如碳薄 ® 板）。前述冷卻阱12與冷媒塊121之表面並非完整的平坦面而有細小的凹凸部。因此，於兩者之界面係形成有細小的空間。由於該空間為真空，故熱傳導性不良。而薄板狀 ^ 20 構件係掩蓋該空間且提高熱傳導性。冷媒係使用例如弗羅歷那（Fluorinert ; 7 口 y于一卜，氟系惰性液體）或哥登（Galden ;方，氟系惰性液體） - ，且所供給之冷媒的溫度為20°C至80°C。藉此，前述冷卻 · 阱12於蝕刻時係冷卻至40°C至l〇〇°C。又，該冷卻阱12 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 23 漏疆圓麵β 之強制冷卻絲必須在_時進行，但於裝置運轉中進行平時的強制冷卻亦可。蝕刻時之膜的堆積係容易產生於前述處理室丨内溫度較低處之露出面。這是堆積作用之未反應、未分解之蝕刻用氣體的分子奪取溫度較低處之能量而捕集於露出面的結果。於溫度較高處，具堆積作用之氣體分子即使到達露出面，亦為了維持南能量，而離開露出面，並再度浮游於前述處理室1内。若依本實施形態之裝置，則具堆積作用之氣體分子會大量地被捕集於前述冷卻阱12且長成膜。因此，朝前述處理室1内之其他地方的膜堆積會相對地減少。如此一來，相較於沒有前述冷卻_ 12之情形，一次蝕刻處理所堆積之膜（亦包含因蝕刻後之殘留氣體而產生的堆積）的量也會變少。此情形意味著清洗頻率低即足夠。即，若依設有前述冷卻陕12之本實施形態，則藉由進行清洗，可進行粒子少之高品質的蝕刻處理，且具有可有效抑制因清洗頻率高而生產性降低之技術性意義。於前述冷卻阱12表面係藉所捕集之氣體分子而堆積薄膜並使其成長。因此，在使用於幾次蝕刻處理後，該冷卻阱12會替換。前述處理室1係可以未圖示之分割部分割。當交換前述冷卻彿12時，在使前述處理室1内排氣且回到大氣壓後，係分割該處理室1，並將前述冷卻阱12從前述冷媒塊121取走。而後，安裝新的且表面之堆積膜已去除之冷卻阱12。 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 24 569344

5 10 15 於本實施形態中，並非直接使冷媒流通於前述冷卻阱 12内來冷卻，而是使冷媒流通於前述冷媒塊121内，且可自由裝卸地將前述冷卻阱12安裝於該冷媒塊121。若為直接使冷媒流通於該冷卻阱12之構成，則必須於交換該冷卻阱12之際使冷媒之流通停止，且將冷媒從該冷卻阱12取走，但於本實施形態中沒有這樣的麻煩。又，前述冷卻阱12之表面，如第1圖中之放大顯示，係形成有微小的凹凸部。該凹凸部係用以防止堆積膜剝離。若為平坦表面，則堆積膜會容易剝離，但若設有凹凸部，則由於可陷入於凹凸部且將其抓住，故可防止剝離。前述凹凸部係藉由例如喷射業經加熱、溶解之銘的銘熔射而形成。又，有時亦於鋁之表面藉由喷砂法形成凹凸部後，對表面進行防蝕鋁處理。無論如何，前述冷卻阱12之表面宜由氧化物或絕緣物構成。這是因為從與絕緣膜蝕刻所使用之氣體種類的關係

來看，堆積膜多為有機系。且由於為有機系膜時，相較於鋁或不鏽鋼，氧化物與絕緣物之親和性較高，且剝離較少之故。因此，有時亦於前述冷卻阱12表面施以氟樹脂製塗布液。且，考慮到熱傳導性，前述冷卻阱12之本體與冷媒 20 塊121係如鋁、不鏽鋼或銅之金屬製。又，前述冷卻阱12設於較前述基板9表面更下方的位置之點係考慮到萬一粒子從該冷卻阱12釋出時之問題。該冷卻阱12雖然如上所述，堆積膜之剝離變少，但，即使如此亦並非無剝離之可能性。若堆積膜剝離，且前述冷卻阱 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 25

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12位於較前述基板9表面更高的位置，則於落下之際附著於該基板9表面的可能性會很高。又，若考慮前述依排氣系統11之排氣通路的點，則前述冷卻阱12宜設於較前述基板9表面為距離已設於前述處理室1之器壁的排氣口更 · 5 近的位置。這是因為即使堆積膜剝離，粒子亦不會到達前 · 述基板9之表面，以提高藉由前述排氣系統11排氣之可能性。如第1圖所示，本實施形態之裝置係亦滿足此構成。又，本實施形態之裝置為了更提高清洗效果，而針對 · 電漿之形成方法特別下工夫。以下，就該點加以說明。 10 如上所述，堆積膜會成為問題是由於因剝離而產生粒子，且該粒子附著於前述基板9表面之故。因此，堆積於愈靠近保持於前述基板保持部2之基板9附近處之堆積膜愈容易發生問題。於本實施形態之構成中，圍住前述基板保持部2之基板保持面的修正環25及堆積於其附近之膜就 15 相當於上述情形。並且，清洗係依電漿中所生成之氧氣離子與氧氣活性種的作用。由上述情形看來，電漿密度於臨 © 前述基板保持部2之周邊部分的空間宜增加。根據發明人的研究，可知於如本實施形態之平行平板型之容量結合型高頻電漿中，若調整設於電極與電極間之 ^ 20 可變電容器的電容量大小，則可調整電極（前述對向電極 41及基板保持部2)間平行方向之電漿密度的分布。第4圖係顯示確定該點後之實驗結果。第4圖所示之實驗係依下述條件來進行。且，雖然使前述偏壓用電源6 · 動作，但若自偏壓為較蝕刻時更小，則如上所述。且，「 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 26 569344

seem」為換算成0度1氣壓之氣體的流量（standard cubic centimeter par minute ;標準立方公分/分鐘）。電漿形成用高頻電源42 :頻率60MHz，輸出功率 1800W， * 5 偏壓用電源6 :頻率1·6ΜΗζ，輸出功率1800W， · 處理室1内之壓力：3.3Pa，經導入之氣體：氧氣，氣體流量：lOOsccm。鲁第4圖之橫軸係於放電空間之電極間平行方向的位置 10 ，而橫軸係電漿密度（電子或離子的數量密度）。第4圖中，以•標繪之資料係前述可變電容器61之電容量為零之情形，而以標繪之資料係變為55pF之情形。且，即使該可變電容器61之電容量為零，由於有浮游容量與基板保持塊 22之靜電容量等，故前述基板9與地面間亦存在有某種程 15 度的電容量。如第4圖所示，可確定相較於前述可變電容器61之電 # 容量為零時，若將電容量設於50pF至60pF，則周邊部分之電漿密度會突出。於本實施形態中，係考慮上述情形，而於前述偏壓用 · 20 電源6與基板保持部2間設置前述可變電容器61，且可調整電容量以達到所希望之電漿密度分布。周邊部之電漿密度的突出是調整至何種程度之電容量亦依據壓力、電漿形成用高頻電源42之頻率或輸出功率等。因此，於最適當的 · 清洗條件下，事先實驗性地研究可看出電漿密度的突出之 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 27 569344

電容量。而後，為達到該電容量，係於清洗之際以前述控 # 制部8控制。即，為了達到個別就蝕刻與清洗而言為最合適的電容量，前述控制部8係個別地控制前述可變電容器 61。且，亦可控制於前述電漿形成用高頻電源42與對向電 ~ 5 極41間設置前述可變電容器61。 · 又，於上述條件中，55pF之電容量實際上係採用前述電漿形成用高頻電源42之頻率的高頻可共振於前述基板保持部2與下方之地面部間者。但，要達成此共振並不是說 · 前述周邊部之電漿密度的突出為必要條件。 10 於前述本實施形態之絕緣膜蝕刻裝置中，為了於清洗時保護前述基板保持部2之基板保持面，亦可於基板保持面配置與前述基板9同樣形狀大小之覆蓋構件。該覆蓋構件於蝕刻時係先待機於前述裝載閘室7等，再於蝕刻之際藉由搬送系統搬送並與前述基板9同樣地配置於基板保持 15 面。如此一來，由於基板保持面受到保護，故即使產生與蝕刻時相同程度之自偏壓且增加離子的射入，亦不會有問 ® 題。該覆蓋構件為了不釋出污染物質，係以不會被氧氣電漿蝕刻之材料或者如矽或碳等即使被蝕刻亦不會有問題之 | 材料來形成。 ’ 20 以本發明之絕緣膜蝕刻裝置蝕刻之絕緣膜係不限於上述矽氧化膜或矽氮化膜。又，清洗用氣體除了氧氣以外亦可使用 N2、H2、NH3、H20、CF4、CHF3 等。發明之效果如上所述，若依本發明第1態樣所記載之發明，則由 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 28

一说㈣鱗::、織;_賴_編於堆積膜係藉射】去除，故可抑制因堆積膜之㈣而產生之粒子。因此，可減低因粒子而造成之如電路異常等缺陷 ’且對提高出成率深具貢獻。又，若依本發明第2態樣所記載之發明，則除了上述效果以外，由於冷料可捕集具堆積作用之氣體，故朝有問題處之膜的堆積量會相對地減少。因此，清洗頻率低即可，且可抑制生產性之降低。又，若依本發明第3態樣所記载之發明，則除了上述效果以外，由於可防止來自冷卻阱之膜的剝離，故來自冷卻阱之粒子的產生會愈來愈少。因該點，可更進一步地對出成率之提高有所貢獻。又，若依本發明第4態樣所記載之發明，則除了上述效果以外，由於清洗時之基板保持部的溫度較蝕刻時高，故可提高清洗之效率。因此，清洗可於短時間内結束，且提高生產性。又，若依本發明第5態樣所記載之發明，則除了上述效果以外，由於清洗時之對向電極的溫度較蝕刻時高，故可提南清洗之效率。因此，清洗可於短時間内結束，且提高生產性。又，若依本發明第6態樣所記載之發明，則除了上述效果以外，由於放電空間中周邊部之電漿密度較蝕刻處理時高，故可高效率地去除基板保持部之基板保持面外侧部分的膜。因此，清洗可於短時間内結束，且提高生產性。又，若依本發明第7態樣所記載之發明，則除了上述 0續次頁（翻闘頁不敷使騰，|f註記並使臟頁）

玖、發明說明效果以外，由於可控制偏壓用電源於清洗時停止或者使其為較蝕刻時更小之自偏壓，故可不損害基板保持部而進行清洗。【圖式簡單說明3 第1圖係顯示本發明實施形態之絕緣膜蝕刻裝置之主要部分的構成之正面截面概略圖。第2圖係概略地顯示第1圖所示之裝置整體的平面圖第3圖係顯示控制部8所具有之順序控制程式的概略 10 之流程圖。第4圖係顯示確定電漿密度分布之調整後之實驗結果【圖式之主要元件代表符號表】 1.. .處理室 15 2…基板保持部 3.. .氣體導入系統 4.. .電漿形成機構 6.. .偏壓用電源 7.. .裝載閘室 20 9...基板 10.. .通道閥 11.. .排氣系統 12.. .冷卻阱 21…主保持部 25 22…基板保持塊 25.··修正環 26.. .絕緣塊 27.. .保持部冷卻機構 28.. .靜電吸附機構 30 31···配管 3 2 · · ·閥 33.. .流量調整器 41.. .對向電極 42.. .電漿形成用高頻電源 35 43...電極冷卻機構 0續次頁（發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 30 569344

44…絕緣塊50...搬送室 51…搬送機器人 52···自動裝載機 53…匣盒 5 61...可變電容器 111…真空泵 112.. .排氣速度調整器 121.. .冷媒塊 122…冷媒供給管 10 123…冷媒排出管 124.. .循環機 271…冷媒供給管 272.. .冷媒排出管 273.. .循環機 15 281...基板吸附電源 282.. .基板吸附電極 283.. .導入構件 284.··絕緣管 411.. .前面板 20 421...整合器 431…冷媒供給管 432…冷媒排出管 433.. .循環機

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Claims

569344 瞧I戀_纖_!圓__議馨_麵_讓 v…ί、:、…υ'、办：'、、'、：、Ά、拾、申請專利範圍、、' 、ss、、、、'、、各、、>、、'、/%、 ss % 、:、·ί、、％、\、、、夂、. 1. 一種絕緣膜蝕刻裝置，包含有：處理室，係具有排氣系統，同時於内部進行蝕刻處理者；基板保持部，係用以將基板保持於前述處理室内之預 5 定位置；氣體導入系統，係用以將具蝕刻作用之氣體導入至前述處理室内；電漿形成機構，係用以形成業經導入之氣體的電漿；及 10 搬送系統，係用以將未處理之基板搬入前述處理室内，同時將已處理之基板從該處理室搬出，且，前述絕緣膜蝕刻裝置係藉由電漿中所生成之種的作用來蝕刻基板表面之絕緣膜，而前述氣體導入系統係可用以導入具清洗作用之氣體 15 ，以取代導入前述具蝕刻作用之氣體，又前述具清洗作用之氣體係用以去除堆積於前述處理室内之露出面的膜再者，前述絕緣膜蝕刻裝置係設有用以控制前述排氣系統、前述氣體導入系統、前述電漿形成機構及前述搬 20 送系統之控制部，而該控制部係於前述蝕刻處理後，藉由前述排氣系統使前述處理室排氣，同時在控制前述搬送系統將已處理之基板從前述處理室搬出後，控制前述氣體導入系統並且將前述具清洗作用之氣體導入至前述處理室内，且於該狀態下進行使前述電漿形成機構動作 0續次頁（申請專利範圍頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 32

之控制。 2.如申請專利範圍帛i項之絕緣賴刻裝置，其中於前述處理至内且較前述基板保持部之基板保持面更下方的位置，係設有可加以強制冷卻之冷卻阱，而該冷卻阱因可捕集具堆積作用之氣體分子，故相較於其他地方可使較夕膜堆積，且刖述冷卻牌係以可替換之方式安裝。 3·如申請專利範圍帛2項之絕緣賴刻裝置，其中前述冷 'P啡的刖面係没有用以防止已堆積的膜剝離之凹凸部，同時該凹凸部之表面係由氧化物或絕緣物所形成。 4·如申請專利範圍第1項之絕緣膜蝕刻裝置，係設有用以使冷媒流通於前述基板保持部内，且冷卻前述基板保持邛之冷卻機構’而前述控制部亦控制該冷卻機構，且控制該冷卻機構使前述基板保持部之溫度於前述清洗時較前述蝕刻處理時為高。 5·如申請專利範圍第丨項之絕緣膜蝕刻裝置，其中前述電漿形成機構係由對向設置於前述基板保持部之對向電極及於該對向電極施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源所組成，同時該電漿形成機構係設有用以使冷媒流通於前述對向電極内且冷卻該對向電極之冷卻機構，又，前述控制部亦控制該冷卻機構，且控制該冷卻機構使前述對向電極之溫度於前述清洗時較前述蝕刻處理時為高。 6·如申請專利範圍第1項之絕緣膜蝕刻裝置，其中前述電漿形成機構係由對向設置於前述基板保持部之對向及於該對向電極施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源、所 0續次頁（申請專利範圍頁不敷使用時，請註記並使用續頁） 33 569344

組成，再者，於前述基板保持部係連接有偏壓用電源，該偏壓用電源係藉由利用將高頻電壓施加於前述基板保持部而形成之自偏壓，從電漿中取出離子並使其射入者，同， 5 時於前述基板保持部與偏壓用電源間或者前述對向電壓 · 與電漿形成用高頻電源間係設有可變電容器，又，前述控制部亦控制該可變電容器，且控制該可變電谷器使刖述基板保持部與前述對向電極間之放電空間 · 中周邊部之電漿密度較前述蝕刻處理時高。 10 7·如申請專利範圍第1項之絕緣膜蝕刻裝置，其中前述電聚形成機構係由對向設置於前述基板保持部之對向電極及於該對向電極施加高頻電壓之電漿形成用高頻電源所組成，再者’於前述基板保持部係連接有偏壓用電源，該偏 15 壓用電源係藉由利用將高頻電壓施加於前述基板保持部而形成之自偏壓，從電漿中取出離子並使其射入者，又 · ’前述控制部亦控制該偏壓用電源，並控制該偏壓用電源於前述钱刻處理時動作，同時控制該偏壓用電源於前 · 述清洗時停止，或者使其為較前述蝕刻時更小之自偏壓， 34