TWI305375B - - Google Patents

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1305375 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 而對於基板施加處理之 本發明係關於一種用以產生電衆 電漿處理裝置及電漿處理方法。 本發明係關於一 板表面實施成膜之 【先前技術】 種用以產生電漿而以氣相生長法對於基 電漿成膜裝置及電漿成臈方法。 目則在半導體製造方面，有一種使用電聚cvd(化學氣 —目>儿積這置之成膜方法已為眾所周知。電漿⑽裝置係 I種將作為臈材料之材料氣體導人於筒狀容器内之成膜室 將’並由高頻天線入射高頻，使其成為電漿狀態，而以電 =中活性的受激原子來促進基板表面之化學性反應，藉以 仃成膜之裝置。在„_裝置則在與基板相對的天花 反：上側配置平面環狀高頻天線，而對於高頻天線供電俾 將南頻入射於筒狀容器内。 關於電4處理裝置，曾在例如日本專利第3 i 7234〇號公 報等有所揭示。 使平面環狀之高頻天線配置於與基板相對之天花板面上 側而成之感應_合型電漿CVD裝置，其高頻天線最外周側 ::圈：磁力線(磁通量密度線卜向是有可能會穿通筒狀容 益之壁(筒面）。當磁力線(磁通量密度線)穿通筒狀容器之 (筒面）4，由於電子或離子會沿著磁力線而移動，以 致有可能因電子或離子衝#於筒狀容器之壁而造成過 態’或因餘刻作用而造成顆粒產生之原因。 ’、 108807.doc 1305375 為抑制電子或離子對於壁 g4 , „ ^ 面之衝撞雖也可採取使平面 衣狀尚頻天線之徑形成為比筒狀 容器之壁位置的壁面 二，，’、’、，使筒狀 万向磁通1密度變小之對策。惟採敗 此種對策時’如欲相對於筒^ 、冋狀令态大小而以廣闊範圍產 均★勾的電聚，則將發生困難，以致有可能造成效率下降且 使筒狀容器内之均勻性下降之問題。 本發明是鑑於上述狀況所完成者，其目的乃在於提供一 種即使以廣闊範圍使均句的電漿產生於筒狀容器内，也肯匕 壁面方向磁通量密度變小之電毁處理裝置及電聚處理方b 再者’纟電聚CVD裝置(電聚處理裝置)， f高’有可能因空間電位差而變成有電壓施加於半；： :面：極之狀態’而破壞半導體元件(充電引起 凡件破壞）。因此目前正在渴望 _ π敛出月匕抑制因充電所 W起元件破壞之電漿處理裝置。 本發明是鑑於上述狀況所完成者，其 種能抑制因充電所引起元件破壞 ：於“、 理方法。 心电水處理裝置及電漿處 【發明内容】 羋本？明之電聚處理裝置，係在處理室天花板面上部配置 生於卢神- Hn 再供包於天線，使電漿產 、處理至内’而以在其處受到激發·活性 子對於基板表面施與處理者，其特 ’、 位於, 〃、特诫為·在天線周圍配置 位於天化板面外側之第二天線， 且具備用以對於第二天線 108807.doc •I3〇5375 供 給與對於天線供電之電流成反向的電流之第 供電機構

其結果’在第二天線部分即可產生與天線部分之磁力線 目反之磁力線’而實現即使以廣闊範圍使均勾的電聚產 =於筒狀容器内’也能使壁面方向磁通量密度變小之電漿 處理裝置。 、並且’以使供電機構與第二供電機構構成為同—交流電 源為其特徵。 μ 另外，以使供電機構的交流電源與天線之連接及 電機構的交流電源與第二天線之連接成為同—方向，:且 使供電機構的交流電源與第二供電機構側的交流電 你之相位成為反相的相位變更機構為其特徵。 另外’以使供電機構的交流電源與天線之連接 電機構的交流電源與第二天線之連接成為反向為其㈣:、 另外’以料基㈣面之處理細受料發•活性化之 原子•分子對於基板表面製作膜之成膜處理為戈特徵。 本發明之電漿處理方法，係藉由來自處 :

ArT _ 主穴匕板面上 部之供電使電焚產生於處理室内，而以在其處受 活性化之原子•分子對於基板表面施與處理者，且特㈣ :在天花板面外側產生與因電漿所產 ’ 之電流而施與處理。 產生的供電電流成反向 其結果’可實現即使以廣闊範圍使均勾的電聚產生 狀容器内’也能使壁面方向磁通量宓声^ ' 法。 山X 4小之電漿處理方 108807.doc 1305375 。。叙明之電漿成膜裝置’係具備：供收容基板之筒狀容 用乂將原料氣體供給於筒狀容器内之原料氣體供給機 構丄配置於筒狀容器之天花板面上面，用以藉供電而使筒 狀容器内電漿仆> JJL & τ i 千面裱狀天線，供電至天線以使筒狀容 :產生原料氣體電漿；藉由筒狀容器内之電衆所激發而 原子、分子’於基板表面製作膜者，其特徵為具 2一天線，其係配置在天線周圍且位於天花板面外側 ㊉ 電機構’其制以對於第二天線供給與對於依 供電機構的天線之供電電流成反向之電流。 其：果’在第二天線部分即可產生與天線部分之磁力線 成相反之磁力線，而實現即使以廣闊範 生於筒狀容器内’也能使壁面方向磁通量 成膜裝置。 文在 並且’以使供電機構與第二供電機 源為其特徵。 ㈣為Θ父流電 電1:1二：供電機構的交流電源與天線之連接及第二供 電機構的父流電源與第二天線之連接成為同一方向，且且 備使供電機構的交流電源虚笛 八 ,y 與弟—供電機構側的交流電湄之 相位成為反相的相位變更機構為其特徵。 ’、 '另外，以使供電機構的交流電源與天線之 電機構的交流電源與第二天線之連接成為反向。—供 上===法，由來自筒狀容器天花“ 上4之供電使電漿產生於筒狀容器 發·活性化之原子·分子對於其以 在/、處以受到激 對於基板表面製作臈者，其特徵 108807.doc 1305375 其結果’可使基板位於即使電漿為高密度也會成為低電 子溫度之區域，藉以使基板位於儘管電子密度為高但電子 溫度也為低的區域，而抑制因充電所引起基板之元件破壞

本發明之電漿處理裝置，係在處理室天花板面上部配置 環狀天線，藉由以供電機構供電於天線，使電漿產生於處 理室内，而在其處以受到激發·活性化之原子•分子對於 基板表面施與處理者，其特徵為：在天線連接輸出為2 至15 kW且10 MHz至30 MHz之高頻電源，且使自天線下面 至基板之距離設定為2〇〇 mm。 其結果，可使基板位於即使電漿為高密度會成為低電子 溫度之區域，藉以使基板位於儘管電子密度為高但電子溫 度也為低的區域，而確實地抑制因充電所引起基板之元件 破壞 本發明之電漿處理方法，係藉由來自筒狀容器天花板面 上部之供電使電漿產生於處理室内’而在其處以受到激發 •活性化之原子•分子對於基板表面施與處理者，其特徵 為.在電漿即使為高密度但也會成為低電子溫度之區域對 於基板施與處理。 但電子溫度也 之區域，因此 其結果，可使基板位於儘管電子密度為高 為低的區域，由於該位置係屬電子溫度較低 能抑制因充電所％起基板之元件破壞。 【實施方式】 明如下。 為進一步詳加說明本發明，根據附圖式說 I08807.doc 1305375 首先說明本發明之一實施形態實例。 本發明係一種對於成膜室供給原料氣體（製程氣體：例 如石夕甲烧⑻h4))，以|生電漿，而在其處以受到激發•活 !生化之原子·分子使氧化石夕或氮化石夕之膜製作於基板表面 之電4成膜裝置，其係用以由天花板面上側對於平面環狀 之天線供電而以感應耦合方式使電漿產生於筒狀容器内， 而使氧化矽或氮化矽成膜於基板表面者。 此時’則在天花板面外側產生與供產生電“供電電流 成反向的電流，藉以使在壁位置之壁面方向磁通量密度變 小而抑制電子或離子對於筒狀容器之壁的衝撞。藉此即可 使用與筒狀容器之徑相稱的天線而以廣闊範圍使均勾的電 f產生於筒狀容器内’且縮小壁面方向磁通量密度以抑制 會趨於過熱狀態之現象，並且抑制因钱刻作用引起之顆粒 產生。 ”因此可實現即使以廣闊範圍使均句的電漿產生於筒狀容 益内’也能使壁面方向磁通量密度變小之電漿成膜裝置。 並且本發明也可適用於一種使電锻產生而在其處以受到 激發.活性化之原子·分子對於基板表面施 之電漿處理裝置。 免 以下根據圖式說明將本發明適 CVD裝置)之實施例。 “成臈裝置(電聚 如圖1所示，在電漿CVD裝 哭^7 ^ Λ ^ °又有圓同狀之鋁製筒狀容 “U，而成膜室3係形成在容器2内。在容以 置圓形之絕緣體材料製（例如氧化銘；a]2〇3)之天花板： 108807.doc 1305375 ί 5。晶圓支持台5 而載置部7係以支 在容器2中心之成膜室3則設有晶圓支持台5。 具有用以保持基板6之圓盤狀載置部7，而載

配置例如呈圓形線圈環狀（平面環狀） 之冋頻天線11，高頻天線11係介以未圊示之整合器而與高 頻電源12(交流電源）相連接（供電機構卜對於高頻天線U 供給電力，#可使電磁波入射於纟器2之成膜室3。入射於 鲁合益2内之電磁波會使成膜室3之氣體離子化而產生電漿。 在容器2設置氣體供給嘴13，以作為用以供給例如矽甲 烷（例如SiH4)等材料氣體之原料氣體供給機構，而由氣體 供給嘴13則將作為成膜材料之原料氣體（例如Si)供給於成 膜室3内。另在容器2設置用以供給氬或氦等惰性氣體（稀 有氣體）或氧、氫等輔助氣體的絕緣體材料製（例如氧化鋁 ;AhO3)之輔助氣體供給嘴（省略圖示），且以真空裝置μ 使谷器2内部維持於特定壓力。 # 另外，雖然從略圖示，但在容器2設有基板6之搬入•搬 出口，俾與未圖示的搬送室之間使基板6搬入.搬出。 在上述電漿CVD裝置1，基板6係被載放在晶圓支持台5 之載置部7而加以保持（例如使用靜電夾具），並由氣體供給 嘴1 3將特定流量之原料氣體供給於成膜室3内，由辅助氣 體供給嘴將特定流量之辅助氣體供給於成膜室3内，且使 成膜室3設定於因應成膜條件之特定壓力。然後，由高頻 電源1 2供給電力於高頻天線丨丨，以產生高頻。 藉此，成臈室3内材料氣體即進行放電而使其一部分成 108807.doc 1305375 • 4電漿狀態。該電t將衝撞其他中性分子而更進一步的使 中性分子電離，或激發。經如此所產生活性的粒子，將為 基板6所吸附而有效地產生化學反應，而堆積成cvd膜。 然而，對於將平面環狀高頻天線丨丨配置於與基板6相對 之天化板面上側而成之感應耦合型電漿CVD裝置1而言， "P有同頻天線11的最外周側線圈之磁力線（磁通量密度線） 會穿通容器2壁面的（筒面）之虞。當磁力、線（磁通量密度線） • f通容器2的壁面（筒面）時，由於電子或離子會沿著磁力線 而私動’致有可能因電子或離子衝撞於容器2之壁而造成 過熱狀態或因餘刻作用而造成顆粒產生之原因。 因此，在本實施例則在位於天花板面外側的天線之周圍 配置第二天線，並構成為可使與對於天線的供電電流成反 向之電流供給於第二天線。 換。之’如圖2所示’高頻天線u係以其略與天 ^ 充田為天線1 la，而以位於天花板面外側之 •。…為天線llb。並且構成為對於第二天線m之部分 :二與天線…之部分成相反之連接狀態下由高頻電源12 1、，”5電流（第二供雷施拔、 八， 八電機構）。也就是說，在第二天線Ub之部 刀’則將焉頻電为D、去 ，而天_ 1 線Ila之料的接地側線圈 使… …供連接高頻電源12的-方之線圈係 使之成為接地狀態。 ’' 反：：力Γ二天線llb之部分即將產生與磁力㈣成相 冰F2，使得穿通容器2的壁面（芮面Λ 與反向之磁力繞π入4 幻土面（间面）之磁力線^ Λ 成而使穿通容器2的壁面（筒面）之磁 I08807.doc J4-

1305375 =少。因而可使在容器2的壁位置之壁面方向磁通量 二而靖除因電子或離子衝撞於容器2的壁所造成過 熱狀態或因蝕刻作用所造成顆粒產生之原因。 再加上由於天線Ua係與天花板面成略同徑，因而相對 以廣闊範圍產生均勻的電装，可在不致有效 ΠίΓ器2内之均勻性。因此即使以廣闊範圍使 生於容器2内，也可使壁面方向磁通量密度變小， 經予以消除會造成過熱狀態或因_作用而構成顆 粒產生之原因的電漿CVD裝置。 據圖3至圖5說明具有其他實施例之天線及 ^ L μ之其他例如下。惟因天線及供電機 構以外之構成構件仍與圖】者相同，因而以相當於圖以圖 :二圖5之平面狀況圖式加以說明，並省略同一部分之結構 茲根據圖3說明第二實施例如下。 圖3所示之實施例，其作為天線的高頻天線U之結構仍 與圖1、圖2同樣地呈平面環狀，並使高頻電源㈣接於天 線Ua之刀’且使作為第二供電機構之第二高頻電源幻 連接於第二天線Ub之部分。並且構成為對於第二天線出 之部分則以與天線lla之部分成相反之連接狀態下由第二 尚頻電源川共給電流。也就是說’在第二天線爪之部分 ’則將高頻電源！2連接於天線Ua之部分的接地側線圈， 而天線Ua之部分的供連接高頻電源12的一方之線圈係使 之成為接地狀態。 108807.doc 1305375 即可與圖丨所示實施例同樣地，在第二天線23之部分即將 產生與高頻天線22之部分的磁力線成相反之磁力線，使得 穿通容器2的壁面(筒面)之磁力線與相反之磁力線合成而使 穿通容器2的壁面（筒面）之磁力線減少。因而可使在容器2 的壁位置之壁面方向磁通量密度變小而消除因電子或離子 衝撞於容器2的壁所造成過熱狀態或因蝕刻作用所造成顆 粒產生之原因。 再加上由於天線22係與天花板面成略同徑，因而相對於 容器大小可以廣闊範圍產生均勻的電漿，可在不致有效率 下降下維持容2内之均勻性。因此即使以廣闊範圍使電 漿產生於容器2内，也可使壁面方向磁通量密度變小，而 實現經予以消除會造成過熱狀態或因蝕刻作用而構成顆粒 產生之原因的電漿CVD裝置。 茲根據圖5說明第四實施例如下。 在圖5所示實施例，則以同心環狀天線31a、31b、31c、 3 1 d構成與天花板4之徑略同徑之高頻天線3〗並使之配置。 環狀之第二天線32係配置於天花板面外側之位置。高頻電 源12係以並聯連接於天線31a、31b、3lc、31d ’且第二天 線32係以與環天線31成相反之連接狀態下連接於高頻電源 1 2。即第二天線32在與天線3 1之高頻電源丨2相反之狀態下 ’連接側與接地側在相反之狀態連接於高頻電源丨2。 藉此’與圖1所示實施例同樣地，在第二天線32之部分 即將產生與天線3 1之部分的磁力線成相反之磁力線，使得 穿通容器2的壁面（筒面）之磁力線與相反之磁力線合成而使 108807.doc 1305375 •分子對於基板表面施與處理之電浆處理方法中，由於構 成為在電漿即使為高密度但也會成為低電子溫度之區域對 於基，施與處理，因此可使基板位於儘管電子密度為高但 電子溫度也為低的區域。由於該位置係屬電子溫度較低之 區域，因此能抑制因充電所引起基板之元件破 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一實施例之電漿CVD裝置概括側視圖。 圖2係顯示天線形狀之電漿cvd裝置俯視圖。 圖3係顯示天線形狀之電漿cvd裝置俯視圖。 圖4係顯示天線形狀之電漿cvd裝置俯視圖。 圊5係顯示天線形狀之電漿CVD裝置俯視圖。 圖6係本發明其他實施例之電漿CVD裝置概括側視圖。 圖7係顯示自天花板面下面至基板之距離與電子溫度之 關係圖表。 【主要元件符號說明】 1 2 3, 83 4 5, 85 6, 86 7, 87 8 電漿成膜裝置（電漿CVD裝置） 筒狀容器（容器） 成膜室 天花板 晶圓支持台 基板 載置部 支持軸 1U 22, 31, 91 高頻天線 108807.doc -23 - 1305375 11a, 3 1, 31a, 天線 31b, 31c, 31d lib, 23, 32 第二天線 12, 92 面頻電源 13 氣體供給嘴 14 真空裝置 21, 24 第二商頻電源 25 移相器 88 靜電夾具機構 FI, F2 磁力線 H 距離 108807.doc -24-

Claims (1)

1. Ι305^(^5ι〇6ι 1號*利申請案 中文申請專利範圍替換本(97年7月） 十、申請專利範圍： 1 種电桌處理裝置，係在處理室天花板面上部配置環狀 =線，藉由以供電機構供電於天線，使電漿產生於處理 至内而以在其處受到激發•活性化之原子•分子對於 土板表面施與處理者，其特徵為：使基板位於即使電漿 為高密度也會成為低電子溫度之區域。 2.如申請專利範圍第丨項之電漿處理裝置，其中 電桌為同岔度之區域係每}。⑺3有1 〇丨0個以上電子存在 之電子密度，且電漿成為低電子溫度之區域係電子溫度 成為1電子伏特以下之區域。 3. -種電漿處理裝置，係在處理室天花板面上部配置環狀 —線ϋ由以供電機構供電於Λ、線，使電衆產生於處理 室内’而以在其處受到激發·活性化之原子·分子對於 基板表面施與處理者，其特徵為：在天線連接輸出為2 至I5 kw且10 ΜΗζ至30 ΜΗζ之高頻電源且為使基 板位於電子溫度成為i電子伏特以下之區域而使自天線 下面至基板之距離為19〇 mm以上。 4. -種電漿處理裝置，係在處理室天花板面上部配置環狀 :線，藉由以供電機構供電於天線，使電漿產生於處理 至内，而以在其處受到激發·活性化之原子·分子對於 基板表面施與處理者’其特徵為：在天線連接輸出為2 15請錢廳至30 MHz之高頻電源，且使自天 線下面至基板之距離為2〇〇111〇1。 5. -種電漿處理方法，係藉由來自筒狀容器天花板面上部 108807-97071 o.d, 1305375 年7月/D日修正替妗 之供電使電漿產生於處理室内，而以在其處受到激發· 活性化之原子•分子對於基板表面施與處理者，其特徵 為：在電聚即使為局密度也會成為低電子溫度之區域， 對基板施與處理。

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