TWI330669B - In-situ dry clean chamber for front end of line fabrication - Google Patents

Description

1330669 i、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於半導體製程之設備，本發明之實施例 尤關於半導體製造之化學氣相沉積（chemical vapor deposition’ CVD)系統，及使用該化學氣相沉積系統之原位 乾式清洗方法。 【先前技術】 原生氧化物典型生成在基板表面暴露於氧氣之時。氧 氣暴露會發生在基板於大氣壓下在處理室之間移動或殘 留在真空室之少量的氧氣接觸到基板表面。原生氧化物也 可能在因基板表面在蝕刻過程中被污染而形成。原生氧化 物一般會在基板表面形成π也炒六―从时 ❿战不期望存在的膜。原生氧化物膜 通常都很薄，厚度在5至20入夕„ a , ^ 2〇A之間，但是此厚度已足以在 後續的製程中導致問題發生。 這些問題通常會影響形出卢Αl 莘形成在基板上之半導體元件之雷 學特性。例如，當原生氧外汾i 电 軋化矽形成於暴露的含矽層， 是在MOSFET結構之製巷拉 几再 眾程時，特別會出現問題。氧化 為電性絕緣的，故一般並不 骐 希望其出現在接箱[常接 線電路之界面處，因為氧仆A 觸電極或内連 在MOSFET之結構中，電坧R 帛觸電阻。 沉積-層耐火金屬，及將今層：連線電路係包含在裸砂上 在基板和金属間之界面d以製造金屬梦化物層》 疼的原生氧化石夕膜，其會藉由 6 1330669

( 型 形成金屬矽化物之擴散性化學反應，而減低發 之不一致性。然此會使基板產出較少，且會因 而增加損壞率》原生氧化矽膜也可以避免其他 基板之CVD或濺鍍層之附著。 濺鍍蝕刻已用於嘗試減少大型特徵結構 或具有高寬比（aspect ratio)小於4:1之小 污染。然而，濺鍍蝕刻會因為物理性轟擊而損 層結構。為解決此問題，也嘗試如利用氫氟竣 子水之濕式钮刻製程。然而’這樣的濕式蝕刻 高寬比超過4: 1之小型元件相當不利，尤其是 1 〇. 1者。更明確而言，該濕式溶液不能穿過那 面内形成之介層洞、接觸窗和其他結構。因此 移除原生氧化物膜。同樣的，濕式蝕刻溶液如 穿越如此大小的特徵結構，一旦蝕刻完成時， 徵結構將此濕式蝕刻溶液移除。 另減少原生氧化物膜的方法為乾式蝕刻 含氣氣體之乾式蝕刻。然而，孝用含氟氣體的 一般會留滯於基板表面上。留滯在基板表面上 氟基係有害的。例如，留滯的氟原子會繼續蝕 在基板中形成空隙。 而最新移除原生氧化物膜的方法，是在基 含氟/矽鹽類&以退火移除之。這種形成鹽類薄 疋由含氣氣體和氧化妙表面反應得來的。該種 化物層結構 電接點過熱 即將沉積到 feature)、 特徵結構的 壞細微之矽 (HF)和去離 ，對於今日 兩寬比超過 些在基板表 ’不能完全 果能夠成功 會更難從特 ，例如利用 缺點在於氟 之氟原子或 刻基板*而 板表面形成 膜的方法， 鹽類之後會 7 1330669 而常需 ，經於 度，成 溫成形 之形常 物的通 產體類 副氣鹽 .~-*~Iu.?-1 性氟種 發含該 揮之。 為性助 成應輔 類反的 鹽。量 該物能 離產漿 分副電 以該或 足除成 一 移加 到室力 熱理熱 加處由 被從藉 低 降 經 之 面 表 板 基 在接 板而 基 } (^熱 室加 卻此 卻冷在 冷 一板 卻 冷 此 加 續 由基 板， 基 將 由 藉 常 通 fc- 灸_ ί隔 冷一 於到 0 i 度傳 溫 爐 或 室 火 退 的 製降 氟著 的顯 性而 應圓 反晶 1 送 此傳 用間 使時 望花 希為 不因 並會 人率 吾 產 ， 素晶 因 ， •t?l /fO 種謂 各話 於句 由換 ο 程 污氧 是成 或完 物以 化室。 氧理倍 的處兩 他的成 其離變 中分會 程個本 過兩成 送要的 傳需者 被為營 易因經 容，故 很者， 圓再 晶 。 , 響 外影 另所 。 源 低染 程 製 的 除 移 物 化

Lu°{6U 1MV 说与亥 因在# 以式 俾乾 要 需 ， 位 卻原 冷即 及亦 熱{ 加序 、 程 漿刻 電蝕 生式 產乾 端一 遠 夠 能 室 S 處 成 完 内 室 理 單 【發明内容】 本發明係提供一種由基板表面移除原生氧化物之處理 室。在一實施態樣中，該處理室包含一處理室主體及支持 組件，該支持組件至少部份配置在處理室主體内，用以支 持在其上之基板。該支持組件包含一或更多之流體通道， 該流體通道至少部份在支持组件中形成，能夠提供流體來 冷卻基板。處理室更包含一蓋組件，其配置在處理室主趙 之上表面上。該蓋組件包含一第一電極和一第二電極，用 8 1330669 以定義兩電極間的電漿空腔，其中第二電極係被加熱且用 來接續地加熱該基板。

本發明亦提供由基板表面蝕刻原生氧化物的方法。在 一實施態樣中，本方法包含將一待處理基板載入一處理室 内，該處理室包含一處理室主體及支持組件，該支持組件 至少部份配置在處理室主體内，用以支持在其上之基板。 該支持組件包含一或更多之流體通道，該流體通道至少部 份在支持組件中形成，且能夠提供流體來冷卻基板。處理 室更包含一蓋組件，其配置在處理室主體之上表面上。該 蓋組件包含一第一電極和一第二電極，用以定義兩電極間 的電漿空腔，其中第二電極係用來接續地加熱該基板。

本方法更包含：在電漿空腔内產生反應性氣體之電 漿；藉由將一熱傳送介質流經支持組件裡的一或多個流體 通道以冷卻基板；將反應性氣體流經第二電極至基板表 面；利用反應性氣體以蝕刻基板表面；藉由提供與第二電 極接觸之加熱元件能量來加熱第二電極；以及將該支持組 件設置在加熱過的電極附近，而利用該加熱過的第二電極 來加熱基板。 【實施方式】 本發明係提供一處理室，其足以處理多種基板製程技 術。該處理室對於需要在不破壞真空的情況下就可將基板 9 1330669 表面加熱及冷卻而執行電漿辅助之乾式蝕刻製程特別有 用。例如，在此描述之處理室係預想最適合作為產線前端 (front-end-ofline，FEOL)的清潔室，用以移除基板表面之 氧化物和其他的污染物。

於此使用之「基板表面」一詞，係指在其上進行處理 的任一基板表面。例如，一基板表面依其應用，可能包含 矽、氧化矽、摻雜矽、鍺、砷化鎵 '玻璃、藍寶石，及其 他任一種材料，例如金属、金屬II化物、金属合金，及其 他導電材料。一基板表面也可能包含介電材料，例如二氧 化矽、有機矽酸鹽及碳摻雜氧化矽。基板本身並不限於任 一尺寸或形狀"在一實施態樣中，基板一詞係指一直徑200 mm或300 mm之圓形晶圓。在另一實施態樣中，基板一 詞係指任一多邊形、正方形、長方形、具弧度或其他非圓 形的工件（workpiece)，例如一用以製造平面顯示器之玻 璃基板。

第1A圖為一部份橫截面圖，顯示前述之處理室100。 在一實施例中，處理室100包含一處理室主體112、一蓋 組件200，及一支持組件300。蓋組件200係配置在處理室 主體1 1 2之上端，支持組件3 00係至少部份配置在處理室 主體112内。處理室100及相關之硬體，係最佳由一或多 種製程相容的材料形成，例如鋁、陽極電鍍鋁、鍍鎳鋁、 鍍鎳鋁 60 61-T6、不鏽鋼等，或是上述材料的合金及混合 物0 10 1330669

處理室主體112包含狹缝閥開口 160，該狹缝閥開口 160係形成於處理室主體112之側壁中，以提供通道進入 處理室1 00之内部。狭縫閥開口 1 60係選擇性的開關，以 容許藉由晶圓取放機器手臂（未繪示）進入處理室主體 112 之内部。對於熟悉此技藝之人士來說，晶圓取放機器手臂 是已知的，且可以使用任一適合的機器手臂。例如，作為 範例用的機器傳送組件，已描述於美國專利第 4,951，601 號「多重處理室整合處理系統」，於1990年8月28曰公 告，其完整的揭露係在此合併參照。在一實施例中，晶圓 可經過狹縫閥開口 160而傳輸進出處理室100，而至鄰近 的傳送室和/或負載鎖定室，或另一在群組工具内的處理 室。可以連接到處理室1〇〇這一類型的群組工具，已被揭 露於美國專利第5,186,718號「分段真空晶圓處理系統及 方法」，於1993年2月16曰公告，其完整的揭露係在此 合併參照。

在一或多個實施例中，處理室主體112包含在其内形 成的通道1 1 3，用以使熱傳送流體流動於其中。熱傳送流 體可以是加熱流體、或冷卻劑，用以在製程和基板傳送期 間控制處理室主體112之溫度。處理室主體112的溫度， 對於避免發生不期望的氣體凝結或副產物附著在處理室壁 上，是相當重要的。可為例子的熱傳送流體，包含水、乙 二醇、或兩者之混合物，也包含氮氣。 11

1330669 處理室主體112更包含一圍繞支持組1 133。襯墊 133較佳為可移除的，以進行維 墊13 3可以是由金屬（例如鋁）或陶瓷材料 襯墊133可為任一與製程相容的材料。襯墊 珠擊（bead blasted)，以增加在其上沉積之 著，以避免材料的片狀化剝落而導致處理室 在一或更多的實施例中，襯墊133包含在其 多個孔洞1 3 5、及抽氣通道1 2 9，而該抽氣通 真空系統為流體連通。孔洞1 3 5提供氣體流3 的路徑，而提供在處理室100中之氣體的出 真空系統包含真空幫浦125,及一節流ί 經過處理室100之氣體。真空幫浦125係連 處理室主體112上之真空埠131，因而與在 成的抽氣通道129為流體連通。氣體和多數 交替使用，除非特別註明，且係關於一或多 應物、催化劑、載氣、淨化氣體、清潔氣體、 或其他導入處理室主體112之流體。 考量襯墊133更多的細節，第1Β圖顯 之一實施例之放大示意圖。在此一實施例中 含上半部133Α及下半部133Β。孔洞133C 理室主體1 1 2側壁上之狹縫閥開口 1 60對準 襯墊133内，以容許基板進出處理室主體1 抽氣通道129係在上半部133Α中形成。上4 + 300之襯墊 修和清潔。襯 製成。然而， 1 3 3可為經過 任一材料的附 100之污染。 中形成的一或 道1 2 9係與一 L抽氣通道1 2 9 口 ° 兩1 2 7，以調節 接至一配置在 襯墊1 3 3内形 氣體兩詞可以 個前驅物、反 或其混合物， 示一襯墊133 ，襯墊133包 係與配置於處 ，並且形成在 12。 典型地， 二部1 33Α也包 12 1330669

含一或多個穿設於其中之孔洞 135，以 通道129之通路或流動路徑。 參照第1A圖及第1B圖，孔洞1 3 5 與處理室主體112中的處理區140為流· 是由蓋組件2 0 0之下表面，與支持組件 出的，且被襯墊133環繞。孔洞135可 沿著襯墊1 3 3而保持等間隔設置。然而 量、位置、尺寸、或形狀的孔洞，且其 所需流經基板接受表面之氣體的流動圖 討論之。此外，孔洞13 5之尺寸、數目 達成離開處理室1 〇〇之均勻氣流。再者 可用以提供快速或高容量之抽氣，以； 1 00排出。例如，接近真空埠1 3 1之孔 寸，會比離真空埠1 3 1較遠之孔洞1 3 5 繼續參照第1A圖及第1 B圖，襯墊 包含一流動路徑或真空通道129A配置 1 29A係與上述之真空系統為流體連通。 經由一形成於襯墊133外徑中之凹部或 通道129為流體連通。通常，兩氣體埠 一個）係形成在襯墊133外徑之中而位 下半部133B之間。氣體埠129B提供柚 通道129A間的流動路徑。每一埠129B 計上的項目，且由所需薄膜之化學計量 提供氣體進入抽氣 容許柚氣通道129 趙連通。處理區140 300之上表面定義 為一致的大小，且 ，可使用任一種數 設計參數可以依照 樣而改變，將於下 '和位置係配置以 ，孔洞尺寸和位置 知速氣體由處理室 洞1 3 5的數目和尺 少/小。 133之下半部133B 於其内。真空通道 真空通道129A也 埠129B而與抽氣 129B (圖上僅顯示 於上半部133A和 氣通道129和真空 之尺寸和位置是設 、所形成元件之幾 13 1330669

何圖形、處理室100之體積容量，和與其連接之真空 的性能所決定。典型地，埠129B係沿著襯墊133之 而彼此相對配置、或呈1 8 0度間隔排列。 在搡作上，離開處理室100之一種或多種氣體， 經形成穿過襯墊133之上半部133A的孔洞135而進 氣通道129。該氣體之後在抽氣通道129内流動，且 埠129B進入真空通道129A。該氣體會經由真空埠1: 開真空通道129A而進入真空幫浦125。 更仔細的考量蓋組件200,第2A圖顯示一前述之 件2 00之放大剖面圖，且如第1A圖所示，該蓋組件 係配置於處理室主體1 1 2的上半部。參照第1 A圖和； 圖，蓋組件200包含互相堆疊之數個部件（如第1圖所 在一或多個實施例中，蓋組件200包含一蓋框210、 輸送組件220，及一頂板25 0 〇氣體輸送組件220係連 蓋框210之上表面，且以與之最小熱接觸方式排列。 件2 00之部件最好是由具有高熱導係數和低熱阻之材 成，例如具有高度拋光（highly finished)表面之铭合 部件的熱阻最好低於約5x1 (Γ4 m2 K/W。該蓋框210係 來負載組成蓋組件200之部件的重量，且該蓋框210 由一絞練組件（未繪示）連接到處理室主體112之上表 而可進入内部腔室部件中（例如支持組件300)。 參照第2B圖和第2C圖，氣體輸送組件220包含 配板或噴灑頭225。第2B圖顯示前述之一氣體分配相 系統 外徑 係流 入抽 經由 "離 蓋組 200 % 2A 示）。 氣體 接到 蓋組 料構 金。 設計 係經 面， 一分 14 225 1330669 實施例之放大示意圖，而第2C圖為部份橫剖面圖。在一 或多個實施例中，分配板225為實質上碟形，且包含複數 個孔洞 2 2 5 A或路徑以分配流經其中的氣體。分配板2 2 5 之孔洞2 2 5 A可藉由使流動氣體之流速分佈變慢及重新導 向，則可避免流經蓋組件200的氣體直接衝撞下方之基板 表面。分配板225之孔洞225A也可將離開蓋組件200的 氣體均勻分配，以提供跨越基板表面之均勻氣體分佈。

參照第2A、2B和2C圖，分配板225更包含一形成於 其周界之環形安裝凸緣222，其係依一定尺寸製作而放置 在蓋框210上。依此，分配板225與蓋組件200間具有最 小之接觸。較佳的，一 〇型環密封件224，例如彈性體Ο 型環，係至少部份配置在環形安裝凸緣2 2 2内，以確保與 蓋框 210 之液密接觸（fluid-tight contact)。

氣體輸送組件220更包含一阻檔組件230，其配置而 鄰近分配板225。阻擋組件23 0可提供至分配板225背側 之均勻氣體分配。阻檔組件230最好的是由鋁合金製成， 且可移除的連接至分配板 225以確保良好的熱接觸。例 如，阻擋組件2 3 0可利用螺栓2 21或類似的固定器而連接 到分配板225。如第2A圖所示，阻擋組件230較佳與蓋框 210無任何之熱接觸。 在一或多個實施例中，阻擋組件230包含安裝至第二 阻擋板235之一第一阻擋板233。第二阻擋板235包含一 形成穿過其内之通道259。通道259係穿過第二阻擋板235 15 1330669

而置中設置，因此通道259可與由頂板250之下表面和第 二阻擋板235之上表面界定出之第一空腔或體積261為流 體連通。通道259也與第二阻擋板235之下表面和第一阻 擋板23 3之上表面所界定出之第二空腔或體積262為流體 連通。通道259也與第一阻擋板233之下表面和分配板225 之上表面所界定出之第三空腔或體積263為流體連通。通 道259係連接到一進氣口 223。進氣口 223之第一端係連 接到頂板250。雖然並未繪示，但進氣口 223係在其第二 端連接至一或多種上游氣體源和/或其他氣體輸送部件，例 如氣體混合器。

第一阻擋板233包含在其内形成之複數通道233A，用 以散佈由通道259流至分配板225之氣體。雖然通道233A 顯示為圓形，但通道233A可為方形、矩形或其他任意形 狀。通道2 3 3 A可以按照一定尺寸製作，並且沿著阻擋板 233而配置，以提供跨越基板表面之經控制且均勻的流體 分配。如上所述，第一阻擋板233可輕易的由第二阻擋 板2 3 5及分配板2 2 5上移除，以利於這些部件的清潔或替 換0 在使用上，氣體輸送組件220會經由進氣口 223導入 一或多種處理氣體。處理氣體會流進第一空腔 261，且經 由第二阻擋板235之通道259而進入第二空腔262。之後， 處理氣體會經由第一阻擋板233上之孔洞233A而分配至 16 1330669

第三空腔263内，且進一步經由分配板225之孔洞 分配，直到氣體接觸到處理室主體112内之基板表面 一氣體供應板（未繪示）典型係用以提供一或多種 到處理室100。所使用之特殊的（多種）氣體係取決於 理室100中進行的（多個）處理。前述之氣體可包含但 定於一或多種前驅物、還原劑、催化劑、載氣、淨化氣 清潔氣體或上述這些任意的組合物或混合物。典型地 入處理室100的一或多種氣體會流經進氣口 223而進 組件 200，之後經由氣體輸送組件 220進入處理室 1 1 2。一電動閥和/或流體控制構件（未繪示），可用以 氣體由氣體供應處至處理室100内之流動。取決於製 任意數量的氣體可被傳送到處理室1〇〇，且可以在處 100中，或在氣體輸送到處理室100之前（例如在一氣 合器中，未繪示）混合。 繼續參照第1A和2 A圖，蓋組件2 0 0更包含一 240，以在蓋組件200中產生反應性物種之電漿。在一 例中，電極240係由頂板250支持，且與其為電性隔 例如，一隔離充填環241可被配置在電極240的下半 圍，如第2A圖所示，而將電極240和頂板250區隔 一環狀隔離器242也可被配置於隔離充填環241之外 周圍。一環狀絕緣器243可接著配置於電極240之上 周圍，因此電極240可與頂板250及蓋組件200之所 225 A 〇 氣體 在處 不限 ，體、 ，導 入蓋 主體 控制 程， 理室 體混 電極 實施 離。 部周 開。 表面 半部 有其 17 1330669 他部件為電性隔離。這些環狀元件241、242、243可以由 氧化鋁或其他絕緣、與製程相容的材料組成。

在一或多個實施例中，電極24〇係耦接到一電源（未繪 示），此時氣體輸送組件220係接地（亦即，氣體輸送組件 220可作為電極使用）。依此，一或多種處理氣體之電漿可 在電極240(第一電極）和氣體輪送組件22〇(第二電極）之間 的空腔261、262和/或263中產生。例如，電漿可在電極 240和阻擋組件230間被擊中且包含在其間。另外，電漿 可在電極240和分配板225(若沒有阻擋組件230時）間被 擊中且包含在其間。在另一實施例中，電漿係良好地袜包 含或限制在蓋組件200中。依此，電漿為一「遠端電漿」， 因為沒有活化電漿與在處理室主體112内之基板表面直接 接觸β因此’避免掉電漿損壞基板的可能，因為電漿與基 板表面係足夠分離。

可使用任一足以活化氣體變成反應性物種，且維持反 應性物種之電漿的電源。例如，射頻（RF )、直流電（DC )、 或微波（MW)，這些放電技術都可以被使用。活化也可 經由以熱能為基礎的技術、氣體擊穿技術、高強度光源（例 如紫外線）或暴露在X射線源下來進行。另外，遠端活化 源（例如一遠端電襞產生器）可用以產生反應性物種的電 漿，其之後會被輸送到處理室1〇〇。可為範例之遠瑞電漿 產生器可購自例如 MKS Instruments, Inc.及 Advanced 18

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Energy Industries, Inc.之廢商。一 RF 功率源最好 電極240 。 參照第2A圖，氣體輸送組件220可取決於處 内之處理氣體和所進行之操作而被加熱。在一實 加熱元件270(例如一電I1 且加熱器）可耦接至分配相 一實施例中，加熱元件270為管狀，且被壓進分 之上表面中，如第2B及2C圖所示。 如第2B及2C圖所示，分配板22 5之上表面 度略小於加熱元件270外徑之溝槽或凹陷通道， 元件270使用干涉配接（interference fit)而固 内。由於氣體輸送組件2 2 0的部件（包含分配板 擋組件23 0)係彼此傳導地連接，故加熱元件270 體輸送組件220之溫度。連接到分配板225之熱 有利於溫度的調節。熱偶272可用在回饋迴路中 由電源供應至加熱元件270之電流，因此氣體輸送 之溫度可被維持、或控制在一想要的溫度、或一 内。氣體輸送組件220之溫度控制可藉由上述方 之，氣體輪送組件220與蓋組件200之其他部件 的熱接觸，因此限制了熱傳導。 在一或多個實施例中，蓋組件2〇〇包含一或 在其中的流體通道202,以供熱傳送介質流動而 輸送组件220之溫度控制，在—實施例中，流體 可形成於蓋框21〇中，如第2A圖所示。另外， 係連接到 理室100 施例中， i 225。在 酉己板225 包含其寬 因此加熱 定在溝槽 225及阻 可調節氣 偶272係 ，以控制 .组件220 定的範圍 式而促進 具有最小 多個形成 提供氣體 通道202 流體通道 19 1330669 可形成在蓋組# 200 <任何部“以提供均句的熱 傳送至氣體輪送組件220 ^流體通道2〇2可以依照處理室 1〇〇内製程的要纟，而纟納加熱或冷卻的介質，α控制氣 體輸送組件220之溫度。可使用任—熱傳送介質，例如敦、 水、乙二醇，或這些之混合物。 在一或多個實施例中，氣體輪送組件22〇可利用一或 多個加熱燈（未繪示）加熱。典型地，該加熱燈係配置於分 配板225之上表面周圍’以藉由輻射而加熱分配板225。 第3Α圖為前述支持組件3〇〇之部份橫别面圖。支持 組件3〇0至少部份設置在處理室主體112内。支持组件300 包含一支持構件310以彡& 持在處理室主體112内進行製程 之基板（在此視圖中未繪示）。支持構件31G經由㈣314 連㈣-升舉機構330,而軸桿314係延伸穿過形成於處 理室主體112下表面中的置中 ^ ^ .. 直肀開口 114。升舉機構330可 藉二…33而彈性的密接至處理室主體"2,可以避 免真空由轴桿3 14届圍读、'b _1Λ . ^ 逸漏°升舉機構330容許支持構件 逆位晋S室主體Π2内垂直移動於處理位置及較低的傳 送位置之間。傳送位置比报士 比屯成於處理室主體1 1 2侧壁上之 狹缝閥開口 160略低。 第3B圖為第3A圖中*4士 在-或多個實施例中，支持：組件3〇°之部份橫剖面圖。 面，或-實質…、ΠΓ31"有一平坦、圓形表 進行處理。支持構：3二：面，用以支持基板於其上以 最好由铭構成。支持構件31。包 20 1330669 含一可移除的頂板311，該頂板311係由其他材料構成， 例如發或陶兗材料，以減少基板背側之污染。 或多個實施例中，支持構件3丨〇或頂板包含設 置在其上表面上之複數個延伸部或突起w 圖，突起311A係位於頂板311 不需要頂板3"時，…， 預想，當 '大起3ΠΑ可配置於支持構件31〇之 突起3UA提供基板下表面及支持組件3〇〇(亦即， 無疋支持構件310或頂WU)之支持表面的最小接觸。 在· 或多個實施例令其 ^ ^ ^ ^ 基板（未繪示）可利用真空吸座 而固定在支持組件30。上，人e 具工吸座 頂板包含複數個孔洞3】2， Λ二孔洞3 1 2與形成於支持構件3丨0由认 傅1干jl〇内的一或容舶接战 為流趙連通聋 多個/冓槽 描# 係由設置在軸桿314與立捭 31〇内之真空導管3n而 盔 連通。在某些情況下，真空導管313::(未繪不)為流趙 至*4* 导313可用以供應淨化齑躲 至支待構件310之表面 淨化氣體 上時而益4 避免基板未設置在支持構件31〇 呼而發生沉積現象。真空軎 1〇 過淨彳卜备块 導^ 313也可在處理過程中通 乎化氣趙，以避亲及庙敁友地上、 Τ ^ 避免反應性乳髋或副產物接觸基板之背側。 在一或多個實施例中，基 M m ^ ^ ^ ^ (禾繪不）可利用一靜雷哄 屋固定在支持構件310上 靜電吸 Μ A ^ ^ 及多個實施例中，其 :由機械夹鉗(未緣示)而放置在支持料31〇上板可 習知的夾環。 上’例如一 21 ⑶0669 ⑶0669 用於操作 應器（未缯·示） 吸座電極。另 件3 00之金屬 接觸，一直流 壓，以將基板 繼續參照 中之一或多個 典型地由陶曼 送。每一升舉 施態樣中，孔 325自由滑動 較佳的，基板係由靜電吸座固定。靜電吸座典型 圍繞在電極（未繪示）周圍之至少一介電質材料，且位 持構件310之上表面上’或形成為支持構件31〇之整 份。靜電吸座的介電質部份係將吸座電極與基板及支 件3 0 0之剩餘部件呈電性絕緣。 在一或多個實施例中’吸座介電質部份的周邊係 於基板周邊。換言之，基板會略微突出於吸座介電質 的周邊上方，以致於吸座介電質會完全被基板覆蓋（ 當基板置於吸座上而並未對準中心）。藉由確認基板 覆蓋吸座介電冑’則可確保基板可保護吸座免於暴露 理室主體112内之腐蝕性或有害物質下。 而提供。吸座電源供應器之輸出端$ —輸出端典型地接地，但也可連接I 主體部份。在操作i，基板係與介， 電壓係分配給電極，以產生靜電吸弓 吸附在支持構件310之上表面上。 ^ 3A及3B圖，支持構件31〇包4 。323，以容納升舉銷325。每一升 1包含陶竞的材料構成，且用基板去 鎖 3 ? s ^ 糸可滑動地安裝在孔323内< 。係以陶瓷套筒為其襯墊，以助$ 升舉销325可在其個別之孔323 „ 包含 於支 體部 持組 略小 部份 即使 完全 在處 源供 接至 持組 部份 或偏 設其 325 及運 一實 舉銷 動， 22 入係藉由與設置在處理室主體1 ο。該升舉環320係可移 之拜 的位置 動，因此當升澤 置時，升舉銷325之 板支表面可位於i 升舉：上方。相反的，當升舉m T舉銷325的上矣& ± ^的上表面比支持構件31〇之遵 ’备升舉環32〇由較 舉鈕㈠c 田筏低位置移至較高 的部份會通過其在支持構件310 當啟動的時候’升舉銷325會推抵基 舉離開支持構件：310。相反的，升舉銷 動以使該基板降低，以將基板置於支持掮 銷3 25包含擴大的頂端或錐形頂端，以避 支持構件3 1 0掉出。熟悉此技藝之人士都 其他種升舉銷的設計。 在一實施例中，一或多個升舉銷3 2 5 層、或連接裝置’而這些裝置係防滑或高 構成，以避免支持在其上之基板滑落。較 聚合物，其不會在基板背側造成到痕或 100中製造污染物。較佳的塗層或連接裝 供的 KALREZTM。 為驅動升舉環320 ’通常使用例如習 進式馬達（未繪示）之一致動器。步進式馬 動升舉環32〇於高或低的位置，且會因此 以升高或降低基板。在一特定之實施例中 狀升舉環320接 環320係在上方 持構件3 1 0之基 [下方的位置時， 板支持表面低。 位置時，每一升 個別之孔3 2 3 。 板表面，將基板 325會被解除啟 件3 1 〇上。升舉 免升舉銷325由 理解，也可利用 包含在其上之塗 摩擦係數之材料 佳的材料為高溫 頃害而在處理室 置為DuPont提 知之氣壓缸或步 達或氣壓缸會驅 駆動升舉銷325 ’基板（未繪示） 23 糸藉由二個互呈120度分隔設置且 升裹鈷开舉環320突出之 (在时未㈣）而支持在支持構件310上。 繼續參照第3A圖，支持組件 持構件31〇之邊環305。邊環3〇5 ^包含一繞設於支 成，例如陶究、石英、銘及鋼… 多種不同材料製 例申，邊環3() 、 3'、他。在一或多個實施 邊環305為一環狀構件， 外® 獲蓋支持構件3 1 0之 卜圍’避免支持構件3丨〇 拄槐Α 又到'儿積邊環305可設置在支 持構件310上或鄰近支持構 μ J 〇 Μ在支持構件310之 卜把及邊環3 05内徑之間开j 士、卢业鬼2 μ . 之間形成缞狀淨化氣體通道334。環 淨化氣體通道334可以盥穿設於支 ,.^ •'芽 支持構件3 10及轴桿 314的淨化氣體導管335 ^ Α 馮/瓜體連通。較佳的，淨化氣體 導管335與一淨化氣體供摩 去给 供應裔（未繪不）為流體連通，以提 供淨化氣體至淨化氣體通道。 任何適合的淨化氣體， 例如氮氣、氬氣或氦氣’可以單獨或互相組合加以使用。 在實際操作上’淨化氣體流經導f出進入淨化氣體通道 334，並且圍繞設置在支捭椹 文得構件310上之基板邊緣附近。依 此，淨化氣體與邊環305 —刼吐，h其此北 起防止基板背侧和/或邊緣之沉 積。 繼續參照第3 A及3 b圖 由循環在嵌設於支持構件31〇 體所控制的。在—或多個實施 設於支持組件3〇〇之軸椁314 通。較佳的’流體通道360是 ’該支持組件3 0 0的溫度係 主體中之流體通道36〇之流 例中’流體通道360是與穿 的熱傳送導管361為流體連 設置於支持構件310周園， 24

1330669 以提供一均勻埶 ^ s , α …傳送至支持構件310之基板承接 流體通道360及埶俥 ^ 4 ^ ^ κ .，、、傳送導管361能使熱傳送流體流

加熱或冷卻支持Μ Α 7 , Λ ，U S 使用你W 何適合的熱傳送流趙者 使用，例如水、氣名 氬氣、乙—醇，或前述之混合物。j| 3 〇〇更匕含一嵌設之熱偶（未繪示），用以監控支袭 310之支持表面的溫度。例如，來自熱偶的信號可c 口饋坦路，以控制在流體通道3 6〇循環之流體的溫肩 逮。 回頭參照第3A圖，支持構件3丨〇可以在處理室 112内垂直移動，因此可以控制支持構件31〇和蓋組件 間之距離。一感測器（未繪示）可提供處理室1〇〇内與 構件310之位置有關的資訊。支持構件31〇升舉機制 例子’已詳細於美國專利第5951776號，1999年9 日發給Selyutin等人，專利名稱為”自我對準之升 制”，之後將會合併參照此專利。 Φ 在操作上，支持構件310可被升舉至接近蓋 2〇〇，以控制處理中基板之溫度。因此，基板可以經由 元件270所控制之分配板22 5的輻射而加熱。另外， 由升舉環320驅動之升舉銷3 25，而可將基板升舉離 持構件3 1 0，以接近被加熱之蓋組件200 » 在延長使用期間之後或預定保養之指定時間之後 理室100之某些部件（包含上述之部件）可以週期性 驗 '置換或清潔。這些部件典型地係統稱為“處理 面。 ，以 可以 持组 構件 用在 或流 主體 200 支持 之一 月14 舉機 纽件 加熱 利用 開支 ，處 的檢 套組 25 1330669

(process kit) ” 之部件。上述處理套組之部件 不限於例如喷灑頭225、頂板311、邊環305、襯 升舉銷 325。這些部件之任一或多種典型地在規 或依照需要而由處理室1 0 0移除並被清潔或置換 第4A圊顯示另一用於說明之蓋組件400之 面示意圖。蓋組件 400包含至少兩堆疊之部件， 其間形成電漿體積/空腔。在一或多個實施例中 400包含第一電極410 (上電極），第一電極410 於第二電極450(下電極）之上，且在其間圍成一 空腔42 5。第一電極4 1 0係連接到電源4 1 5 (例女 供應器），而第二電極450係接地，以在兩電極 之間形成電容。 在一或多個實施例中，蓋組件 4 0 0包含一或 口 412 (僅顯示一個），該進氣口 412至少部份形 電極410之上區段413。一種或多種處理氣體經 個進氣口 412進入蓋組件 400。一或多個進氣口 第一端與電漿空腔425為流體連通，且在其第二 一或多種上游氣體源和/或其他氣體傳送部件，例 合器。一或多個進氣口 412之第一端可以開啟而 段420之内徑43 0的較高點進入電漿空腔42 5, 士 所示。類似地，一或多個進氣口 412之第一端可 在沿著擴張區段420之内徑430的任何高度區段 空腔4 2 5。 雖然未繪示，但兩進氣口 4 1 2可以配 包含，但 墊133及 律的間隔 〇 部份橫剖 其用以在 ，蓋組件 係垂直置 I漿體積/ RF電源 410 ' 450 多個進氣 成在第一 由一或多 412在其 端連接到 如氣體混 在擴張區 |第4A圖 以開啟而 進入電漿 置在擴張 26

1330669 區段420之對邊，以創造一漩渦流之圖樣或渦流（ 而流進擴張區段420，此可以幫助電漿空腔425中 混合。更多關於這種流動圖樣和進氣口的排列，係 專利申請第20030079686號，於2001年12月21日 在此合併參照。 在一或多個實施例中，.第一電極 410有一擴 420，擴張區段420圍繞出電漿空腔425。如第4A 8 該擴張區段420是與上述進氣口 412為流體連通。 多個實施例中，該擴張區段420為一環狀構件，其 内部表面或内徑430,且内徑430係由上半部420A 部42 0B逐漸增加。如此一來，第一電極410和第 450間的距離是可變的。可變的距離有助於控制電 42 5内所產生電漿的形成與穩定度。 在一或多個實施例中，擴張區段420是類似錐 斗狀，如第4A及4B圖所示。第4B圖顯示第4A 電極之放大示意及部份剖面圖。在一或多個實施例 張區段420之内部表面430由上半部420A逐漸往 420B傾斜。内徑430之斜率或角度可依照製程需 製程限制條件而改變。擴張區段420之長度或高度 照特定之製程需求和/或限制條件而改變。在一或多 例中，内徑430之斜率，或擴張區段420之高度，适 都可依照製程所需之電漿體積而改變。例如，内徑 斜率至少可為1 ·· 1，或至少1 · 5 :1、2 :1、3 :1、4: 1、 vortex ) 之氣體 在美國 丨申請， 張區段 3所示， 在一或 具有一 往下半 二電極 漿空腔 形或漏 圖的上 中，擴 下半部 求和/或 也可依 個實施 ί兩者， 430之 5:1或 27 1330669

10:1。在一或多個實施例中，内徑430之斜率 低值2 :1到高值2 0 :1。 在一或多個實施例中，擴張區段 420可 形，雖然在圖中未繪示。例如擴張區段420之内 可為彎曲或弧形而呈凹狀或凸狀。在一或多個 擴張區段42 0之内部表面430具有複數個之區 傾斜、一端逐漸變細、内凹或外凸。 如上所述，第一電極410之擴張區段420 電極410和第二電極450間的垂直距離，此乃 極410之内部表面 430會逐漸增加。此可改變 接相關於電漿空腔425内之電源層級。不希望 制，兩電極410、450間距離之變化，會使電漿 之電源層級，而將其自身維持在電漿空腔425 (若非遍及整個電漿空腔425)。因此電漿空 電漿與壓力之相依關係變小，會使電漿產生及 寬之操作視窗。如此一來，更多可重複及可靠 蓋組件400内形成。 第一電極410可由任一製程相容材料組成 陽極電鍍鋁、鍍鎳鋁、鍍鎳鋁 6061-T6、不鏽 的混合物及合金。在一或多個實施例中，第一 全部或部份為塗覆有鎳，以減少不必要的粒子 的，至少擴張區段42 0之内部表面43 0為鍍筹 範圍可介於 為彎曲或弧 部表面 430 實施例中， 段，其可為 會改變第一 因為第一電 的距離是直 被理論所限 找到其所需 之某些部分 腔425内之 維持在一較 之電漿可在 ，例如18、 鋼，或這些 電極4 1 0之 形成。較佳 28 1330669 第二電極450包含一或多個堆疊的板子。當需要兩個 或更多個板子時，板子間需要彼此為電性連通。每一板子 應包含複數個之孔洞或氣體通道，以容許一或多種氣體由 電漿空腔425流穿出去。

參照第4B圖，蓋組件400更包含一隔離器環440， 以使第一電極410與第二電極450電性隔離。隔離器環 440可由氧化鋁或任一其他絕緣、與製程相容之材料構 成。較佳的，隔離器環440至少圍繞、或實質上圍繞擴張 區段420，如第4B圖所示。

再度參照第4A圖顯示之特定實施例。第二電極450 包含一頂板460、分配板470，及一阻擋板480。頂板460、 分配板470，及一阻擋板480為堆疊並設置在連接到處理 室主體112之蓋框490上，如第4B圖所示。如此技術領 域中所知，一絞練組件（未繪示）可用以連接蓋框490至處 理室主體112。蓋框490包含一嵌設通道或路徑492而用 以容納熱傳送介質。熱傳送介質可用以加熱、冷卻或兩者 都可，視製程之需要而定。所描述之熱傳送介質係列於上 方。 在一或多個實施例中，頂板460包含複數個形成於電 漿空腔42 5下方之氣體通道或孔洞465，以容許氣體由電 漿空腔 425流穿出去。在一或多個實施例中，頂板460 包含一凹陷部分462，該凹陷部分462係用以容納至少第 一電極410的一部份。在一或多個實施例中，孔洞465是 29 1330669

穿越凹陷部分462下方的頂板460之橫截面 凹陷部分462可為步階形式（如第4A圖），以 佳的密接狀態。再者，頂板460的外徑可經 配板 470之外徑上，如第4A圖所示。一 Ο 件，例如彈性體Ο型環463，可至少部份配 之凹陷部分462中，以確保與第一電極 410 同樣地，Ο型環密封件466可用以提供頂板 470外圍間之液密接觸。 在一或多個實施例中，分配板4 7 0是和ί 之分配板2 2 5相同。特別的是，分配板4 7 0 ；! 且包含複數個孔洞4 7 5或通道，以使氣體從 4 7 5可按一定尺寸製作，並沿著分配板4 7 0 以提供一經控制且均句之流體分配至待處理 的處理室主體112。再者，孔洞475可藉由 速度分佈變慢及重新導向，則可避免氣體直 表面，也可以均勻的分配氣體流，以提供跨 均勻的氣體分配。 分配板470亦可包含形成於其外圍之一 472。安裝凸緣472可按照一定尺寸製作以放 的上表面上。另外，亦可用一 Ο型環密封件 體Ο型環）而至少部分配置於環狀安裝凸緣 保其與蓋框490之液密接觸。 。頂板460之 提供兩者間較 設計而位於分 型環狀之密封 置在頂板460 為液密接觸。 4 6 0及分配板 g 2A-2C圖中 :實質上碟形， 中流過。孔洞 而定位設置， 之基板所放置 使流動氣趙之 接衝撞到基板 越基板表面之 環狀安裝凸緣 置於蓋框490 (例如一彈性 472内，以確 30 1330669 設通 供對 電阻 外， 上所 件的

要， 室主 度。 乙二 對蓋 上表

470 裝於 具有 使用 此外 在一或多個實施例中，分配板470包含·一個或多個 道或通路 4 74，用以容納一加熱器或加熱液體，以 蓋組件400的溫度控制。如同前述之蓋組件200， 加熱元件可置於通路474内，以加熱分配板470。 亦可以一熱偶連接到分配板470而用以調節溫度。 述，熱偶可用於一回饋迴路中，以控制施加至加熱 電流。 另一方面，可將一熱傳送介質通過通路474。如有 可使一個或多個通路474包含一冷卻介質，以視處 體 112内的處理需求而較佳地控制分配板470的 如上所述，在此可使用任何熱傳送介質，例如氮、水 醇、或其混合物。 在一或多個實施例中，可使用一或多個加熱燈（未繪 組件400加熱。通常，加熱燈係設置於分配板470 面周圍，並藉由輻射的方式而加熱蓋組件400之部 含分配板4 7 0 )。 阻擋板480係選用構件，且安裝於頂板460與分配 之間。較佳的情況是，阻檔板4 8 0以可移除的方式 頂板460的下表面，且阻擋板480與頂板460之間 良好的熱接觸及電性接觸。在一或多個實施例中， 螺栓或類似的固定器來耦合阻擋板480與頂板460 ，亦可使阻擋板480螺鎖至頂板460的外直徑上。 嵌· 提 此 如 元 需 理 溫 示） 的 件 板 安 應 可 31 1330669

阻擋板4 8 0包含複數個孔洞4 8 5，用以提 頂板460到分配板470的氣體通道。孔洞485 尺寸製作，並沿著阻擋板4 8 0而設置，以提供至I 的受到控制與均勻的流量分布。 第4C圖係顯示具有一蓋組件400安裝於 室主體1 1 2之部分橫剖面圖。較佳的情況是，揭 如第4C圖所示而置中設置在支持組件 300的 被侷限在電漿空腔425内，且被侷限的電漿之 允許分離的氣體之均勻且可重複的分布至處理 内。特別的是，離開電漿體積4 2 5的氣體係經過 孔洞 465而抵達阻擋板480的上表面。阻擋板 4 8 5將氣體分配到分配板4 7 0的背側，並且在 處理室主體112内的基板（未繪示）前，該些氣 步分配通過分配板470的孔洞475。 一般相信，將電漿限制在置中設置的電 中，以及第一電極 410和第二電極 450間可， 可在蓋組件400内產生穩定及可靠之電漿。 為簡化描述，以下描述一利用ΝΗ3及NF3 而在處理室100内進行乾式蝕刻以移除氧化矽 般相信，處理室1 〇〇對於任何乾式蝕刻處理是 該些乾式蝕刻處理係受益於除基板加熱和冷卻 理環境之外還包括退火處理的電漿處理。 供複數個從 可按照一定 丨分配板4 7 0 其上的處理 ί張區段420 上方。電漿 置中位置係 室主體 1 12 頂板460的 4 8 0的孔洞 氣體接觸到 體會被進一 漿空腔 425 :之距離，則 氣體混合物 之例子。一 有益的，而 都在單一處 32 1330669 _參照第〗圈，乾式银刻處理開始於將一 不，例如一半導體基板）置入處理室1〇〇 ( 一 J.^ οη τ 悬·扳典型地經 ::缝間開…而置入處理室主體112 持構件310之上表面上。基板係被吸附在支持構：=支 上表面上，且通過通道3 34而進行邊 ’之 疋π緣淨化。是估 基板係藉由透過㈣313而與真空幫浦為流體連通 ⑴及溝# 316所吸引出的—真空：體連通之孔洞 之上矣以吸附在支持構件310 之上表面上。接著，支持構件 合址此也 右尚未在處理位置，則 會被升舉至處S室主體112之_處理位置。處 較佳係维持在5(TC ~ 80t間，更佳為約 趙」12 體"2的溫度是藉由將熱傳送 理至主 持。 幻叫體通道1 1 3來維 藉由在形成於支持組件3〇〇内之流 ϋ推通道360流動一 熱傳送介質或冷卻劑，而將基板冷卻到6 V r> z：丨c 。 — C以下’例如1 5 到5 0 C間。在一貫施例中，基板會維 .σ *矸在室溫以下。 在另一實施例中，基板是維持在22r和 ^間。典型地， 支持構件3 1 0的溫度是維持在22。〇以下 ^ ^ ^ u達到上述特定 之基板溫度。為了冷卻支持構件3丨〇，冷 v部劑係通過流體 通道360。冷卻劑的連續流動係較期望的 ^ L ^ 藉以較佳地控 制支持構件310之溫度《冷卻劑最好是由 ^ ^ ^ Θ刀之五十瓶槓 之乙二醇及百分之五十體積之水混合而得。當然可以使 用任-混合比例的乙二醇及水’ Κ要能夠維持所需之基板 溫度。 33

1330669 氨與三氟化氮氣體係接著被導入處理室100中， 成一清潔氣體混合物。被導入處理室之各氣體的量為 動的，且可經調整以符合例如：待移除之氧化層的厚 待清潔之基板的幾何構造、電漿體積容量、處理室主奄 的體積容量，以及真空系統連接至處理室主體 112 能。在一實施態樣中，所加入之氣體係提供氨與三氟 之莫耳比至少為1 : 1之氣體混合物。在另一實施態樣 氣體混合物之莫耳比至少為約3 : 1 (氨比三氟化氮） 佳的是，氣體在導入處理室1〇〇時，氨與三氟化氮之 比為5 :1至3 0: 1。更佳的是，氣體混合物之莫耳比為乡 至1 0:1 (氨比三氟化氮）。氣體混合物之莫耳比也可 到氨比三氟化氮為約1 〇 : 1至2 0 : 1。 淨化氣體或是載氣也可加入氣體混合物中。可使 何合適的淨化氣體/載氣，例如氬、說、氛、氣或前述 之混合物。一般來說，氣體混合物包括體積比例為約0 至約2 0 %的氨與三氟化氣，而其餘比例為載氣。在一 例中，淨化氣體或載氣在反應性氣體之前而先導入處 主體112内，以將處理室主體112内的氣壓穩定。 處理室主體112内的操作壓力是可變的。一般來 氣壓係維持在大約500毫托耳（Torr )至約30托耳。 的是，壓力係維持在大約1托耳至約I 〇托耳。更佳的 處理室主體112内的操作壓力係維持在大約3托耳至 托耳。 以形 可變 度、 112 的性 化氮 中， 。較 莫耳 )5:1 能降 用任 氣體 .05% 實施 理室 說， 較佳 是， 約6 34 1330669 電極240上會被施加大約5至6〇〇瓦的rf功率以 點燃包含在氣體輸送組件220中之體積261、262與263 裡的氣體混合物之電衆。較佳的是，Rf功率係少於1〇〇 瓦。更佳的是，施加功率的頻率非常低，例如低於丨〇〇kHz。 頻率範園較佳介於約50 kHz至90kHz；。 電漿的能量將氨與三氟化氮氣體分離成反應性物種， 其係結合以形成一尚度反應性的氟化氨（NH4F)化合物，及/ • 4是氣相的氟化氫銨（NH4F.HF)。這些分子接著經由分 配板225上的孔洞225A流過氣體輪送組件22〇，以與待清 潔的基板表面產生反應。在-實施例中，載氣最先被導入 處理室1〇〇,再產生載氣電聚，並接著將反應性氣趙、氛 與三氟化氮加入電漿中。 不期望受限於任何特定理論，一般相信蝕刻劑氣體 NhF及/或NhF· HF與氧化矽表面反應後會形成六氟矽 酸敍（NH4)2SiF6、NH3與H2〇等產物。其中_3與h2〇在 φ 處理環境下為蒸氣’並藉由真空幫浦U5而將其自處理室 100移除。特別的是，揮發性氣體在氣體通過真空埠131 離開處理室100而進入真空幫浦125之前，係流過在襯墊 133中形成的孔洞135而進入抽氣通道129。一層 (NHij)2SiF6薄膜則留在基板表面上。反應機制可以被摘要 如下： nf3 + nh3 — nh4f + nh4f · hf + n2 35 1330669 6NH4F + Si02 — (NH4)2SiF6 + H20 (NH4)2SiF6 + 熱 —NH3 十 HF + SiF4

在基板表面上形成薄膜之後，具有基板支持於其上方 的支持構件310係升高至靠近加熱分配板225的一退火位 置。分配板225發出的熱輻射應足以使（NH4)2SiF6薄膜分 離或昇華成為揮發性的SiF4、NH3和HF產物。如上所述， 這些揮發性產物接著利用真空幫浦125而將其自處理室 100中移除。一般來說，會採用75 °C或更高的溫度以有效 地自基板上昇華及移除薄膜。較佳的是，採用l〇〇°C或更 高的溫度，例如介於約1 1 5 °C至約2 0 0 °C之間。

用以分離（NH4)2SiF6薄膜成為揮發性成分的熱能係由 分配板225所對流或輻射出來。如上所述，加熱元件270 係直接連接至分配板225，且被啟動以加熱分配板225及 與其熱接觸的部件至約75°C至約250t之間。在一實施態 樣中，分配板225會被加熱至約100°C至約150°C之間，例 如約120°C。 這種高度的改變可由不同的方法實現。例如，升舉機 構330可以將支持構件310升高而朝向分配板225之下方 表面。在這升舉過程中，基板係固定至支持構件310(如 上述的真空吸座或靜電吸座）。另外，藉由利用升舉環320 而升高升舉銷325,可以將基板升舉離開支持構件310,且 被定位在靠近加熱分配板225的位置。 36 1330669 覆有薄膜在其上的基板之上表面，與分配板225之間 的距離並非關鍵性的，其可透過通常之實驗而得。熟習此 技藝之人，可輕易的決定其間距，而在不傷害下層基板的 前提下有效地將薄膜蒸發。不過一般認為大約介於0.254 mm (10 mils【密爾】）與5·08 mm (200 mils)之間的間距是 最有效益的。

一旦將薄膜自基板移除後，腔室則經淨化及排空。接 著，藉由降低基板至傳輸位置、將基板去吸附 (de-chucking)，並傳送基板經過狹縫閥開口 160，則可 將經過清潔後的基板從處理室主體112移除。

系統控制器（未繪示）可用以調控處理室1〇〇的操作。 系統控制器可在儲存於電腦硬碟的電腦程式下進行操作。 舉一典型例子’電腦程式係包含有如下指令：處理順序與 時間、氣體混合物、處理室壓力、RF功率層級、基板支座 之定位、狹縫閥的開啟與關閉、晶圓冷卻與其他特殊處理 的參數。而使用者與系統控制器之間的介面可透過CRT監 視器與光筆（圖中未示）完成。在較佳的實施例中，係採 用兩组監視器’其一安裝在無塵室牆上而供作業員使用， 另一組則在牆後，以供技術服務員作業。而兩組監視器最 好能夠同步顯示相同資訊，但只有一光筆是可使用的。光 筆藉由筆頂部的光感測器而偵測CRT顯示器所發出的 光。為了選擇特殊的晝面或是功能，操作員可以觸碰顯示 器螢幕中指定的區肖，並按下光筆上的按紐…般來說， 37 1330669 顯示器螢幕透過它的顯示變化來確認光筆和觸控區之間的 通訊，例如以強光突現、不同色彩' 或顯示出新的選單或 螢幕。

要實施不同的製程可透過使用例如在系統控制器上執 行的電腦程式化產品。而電腦程式碼可使用傳統的電腦可 讀程式語言撰寫，例如 68000 組合語言（assembiy language)、C語言、C + +語言或Pascal語言》適當的程式 碼可封包成單一檔案或多重檔案，而只要使用傳統的文字 編輯器，即可儲存或嵌入在電腦可用媒介内，例如電腦的 記憶體系統。若輸入的程式碼屬於高階語言，則程式碼被 編譯，且所得之編譯碼係接著與預先编譯函式庫常式的目 的碼連結。為了要執行連結之編譯目的碼，系統使用者讀 取目的碼，因而導致電腦系統將該碼載入記憶體中，則CPU 自記憶體讀取並執行該碼’以進行由該程式中所辨識出的 任務。 第5A至5H圖為製成示範性主動電子元件（例如 MOSFET結構500 )的尹範性製程順序的剖面視圖，其使 用在此描述之處理室100及乾式蝕刻處理。依據第5A至 5H圖，示範性的MOSFET結構可以形成在半導體材料上， 例如梦或畔化鎵基板525。較佳的是，基板52 5為一含有 bb白<100>且直徑為i5〇mm(6英叶）、200 mm(8英忖） 或3 00 mm (12英吋）之矽晶圓。典型來說，M〇SFET結構 包含有以下項目的組合·⑴介電層，例如二氧化矽有機 38 1330669 矽酸鹽、碳摻雜氧化矽、磷矽玻璃 （PSG)、蝴碟發玻璃 (BPSG)、氮化矽或上述物質的組合；（ii)半導體層，例如 摻雜多晶石夕，以及η型（n-type)或p型（p-type)摻雜單 晶矽；（iii)由金屬或金屬矽化物層所形成的電子接點與 内連線，該金屬或金屬矽化物例如鎢、矽化鎢、鈦、矽化 欽、梦化録、梦化錄或上述物質的組合。

參照第5A圖，主動電子元件的製造係藉由形成電子 絕緣結構開始，而電子絕緣結構是將主動電子元件與其他 元件絕緣。有幾種電子絕緣結構被廣泛描述在 VLSI Technology (第二版，第 11 章，S. M. Sze 及 McGraw-Hill Publishing Company (1988))的一書中，在此將其併入以 做為參考。在一態樣中，一厚度為2,000 A之場氧化層（未 繪示）會先生長在整個基板525上方，並且移除部分的氧化 層以形成環繞著元件之電子主動元件形成的暴露區之場氧 化阻隔物545A、B。暴露區被熱氡化，以形成一厚度約50 至300A的薄閘極氧化層5 50。接著，多晶矽層沉積、圖樣 化與蝕刻以產生一閘極電極5 5 5。多晶矽閘極電極5 5 5的 表面可被再氧化以形成一絕緣介電層560，以提供如第5A 圖所示之結構。 參照第5B圖，藉由將適合的摻質原子摻雜至適當的 區域，則可接著形成源極與汲極570A、B。例如在p型基 板525上，可使用一 η型摻質物種（包括砷與磷）。一般 來說，執行摻雜要透過一離子植入器，且可能包含例如濃 39 1330669 度約10丨3 atoms/cm2的磷（3丨P)(能階在約30至80 Kev)， 或劑量在約1015至1017atoms/cm2的砷（75As)(能階在 10至100 Kev )。在植入程序之後，藉由加熱基板而驅動 #質進入基板525，例如使用快速熱處理（rtp)設備。此 後，在一習知剝除處理中將覆蓋在源極與汲極區域570A、 B的氧化層550剝除，藉以移除由植入處理所造成且捕捉 於氧化層中的任何雜質，以提供如第5B圖所示之結構。

參照第5 C與5 D圖，氮化矽層5 7 5藉由低壓化學氣相 沉積法（LPCVD)並使用SiH2、Ch與NH3之氣體混合物， 而沉積在閘極電極555以及基板525表面上。氣化梦層575 接著以反應性離子蚀刻法（RIE)餘刻，而在閘極電極555的 側壁上形成氮化物間隔物580，如第5D圖所示。間隔物 580係將閘極555頂部表面形成的矽化物層與沉積在源極 570A與沒極區域570B上之其他矽化物層電性隔離。值得 注意的是，電性絕緣側壁間隔物580與覆蓋層（overlayer) 可由其他材料（如氧化矽）製成。用於形成側壁間隔物580 的氧化矽層，典型地在溫度範圍約600°C至1，000°C左右 而由四乙氧基矽烷（TE0S)之供給氣體並使用 CVD或 PECVD而沉積。 參照第5E圖’原生氧化矽層585係在處理前後將暴 露的矽表面暴露在空氣中而形成在暴露之矽表面上。原生 氧化矽層585必須在於閘極555、源極570A和汲極570B 上形成導電金屬矽化物接點之前移除，以增進形成合金之 40 反應以及所形成之金屬 可以增加半導體材料之 及接續沉積之金屬層。 理，而在形成用以内部 點或導趙之前，將原生 移除原生氧化矽層585 及閘極電極555之上表

1330669 矽化物的電導。原生氧 電阻，且不利地影響矽 因此，必須利用前述之 連接主動電子元件之金 氧化矽層585移除。乾 ’以暴露出源極570A , 面，如第5F圖所示β 之後，如帛5G圖所示，使用一 ρν〇賤锻 金屬層 590。接下來刹田 «卜术刊用習知之爐退火，將金 火’以在金屬@ 590和矽接觸之區域中形成金 退火典型地在分開的處理系統中執行。依此， 罩蓋層（未繪示）可沉積在金屬層59〇上。該罩 地為氮化物材料，且包含選自由氣化鈦、氮化或 氮化铪及氮化矽所組成之群组的一或多種材料 可藉由任何沉積製程沉積，較佳的是PVD。 退火典型地包含在氮氣下，將基板5〇〇加 到8 0 〇 t達約3 0分。另外，金屬矽化物5 9 5可 熱退火形成，此時基板5 00是快速的加熱至大； 30分。適合的導體金屬包含鈷、鈦、鎳、鎢、 有低接觸阻抗之金屬，及可在多晶矽及及單晶 靠金屬矽化物接點之任何其他金屬。 金屬層590未反應的部份可藉由渔式钱刻 溼式蝕刻是藉由王水（auqa regia ) (HC1及 化矽層 5 8 5 之發化反應 乾式蝕刻處 屬矽化物接 式蝕刻處理 '汲極570Β 處理以沉積 屬及矽層退 屬矽化物。 一保護性的 蓋層係典型 I、氮化钽、 。該罩蓋層. 熱至600°C 利用一快速 Q 1 000°C 達 鉑及其他具 梦上形成可 移除之’該 HN〇3)而進 41

1330669 行，其可在不攻擊金屬矽化物595、間隔物580或 物545A、B的情形下移除金屬；，因此留下一在源極 汲極570B及閘極555上之自我對準金屬矽化物接？ 如第5H圖所示。因此’ 一絕緣罩蓋層（包含例如氧 BPSG、或 PSG )可被沉積在電極結構上。絕緣罩 藉由在CVD室内進行化學氣相沉積而得，其中材料 或大氣壓下而由供給氣體凝結，例如描述於美國 5,5 00,249號，於1996年3月19日公告，於此合併 因此，結構500在玻璃轉換溫度下退火，以形成平 坦表面。 在一或多個實施例中，處理室100可被整合至 處理平台中，例如購自加州聖塔克拉拉應用材料 EnduraTM平台》這樣的處理平台能夠執行數種處理 不需破壞真空。關於Endura™平台的細節’係在美 申請號第09/45 1,628號，專利名稱為“整合式模組 平台”，於1999年11月30日申請，於此合併參月 第6圖為前述多重處理室系統600之上視示意 系統600包含一或多個負載鎖定室602、604，用以 板進出系統600。典型地，由於該系統600在真空 載鎖定室602、604可將導入系統600中的基板「抽 第一機器手臂610可將基板傳送於負載鎖定室602 及第一組之一或多個基板處理室 612、614、616、 上顯示出4個）之間》每一處理室 612、614、616、 場氧化 570A' 达 595， ,化梦、 蓋層係 在低壓 專利第 參照。 滑之平 一多重 公司之 步驟而 國專利 化處理 3 〇 圖。該 傳送基 下，負 真空」。 ' 604 ' 618(圖 618可 42 1330669 具有特定配備而執行基板之多個處理操作，包含在此描述 之乾式蝕刻、及額外之循環層沉積（cyclical layer deposition,CLD)、原 子 層 沉 積（atomic layer deposition，ALD)、化學氣相沉積（CVD )、物理氣相沉積 (physical vapor deposition, PVD)、敍刻、預先清潔、去 除氣體、導向（orientation)及其他基板處理。

第一機器手臂610也可以將基板傳送進出一或多個傳 送室622、624。傳送室622、624可用以維持超高真空狀 態，以允許基板傳送於系統600中。第二機器手臂630可 將基板傳送於傳送室6 22、6 24，及第二組之一或多個處理 室632、634、636、638之間。類似於處理室 612、614' 616、618，處理室 632、634、636、638可具有特定配備 而進行多種不同之基板處理操作，例如在此描述之乾式蝕 刻、及額外之循環層沉積、原子層沉積、化學氣相沉積、 物理氣相沉積、蝕刻、預先清潔、去除氣體及導向等。若 不需在系統600中執行特定處理，可將基板處理室612、 614、 616 618、 632、 634、 636、 638之任一者自系統 600 中移除。 前述之用以形成第5A至5H圖之MOSFET結構的多 重處理室系統600可包含上述之二個處理室1〇〇、二個用 以沉積金屬5 0 0之物理氣相沉積室及二個用以沉積選擇性 之罩蓋層（未繪示）的物理氣相沉積室。第6圖中之處理室 43

1330669 612、 614、 616、 618、 632、 634、 636、 638 係代表 處理室和/或處理室100。 雖然上述之處理序列係關於MOSFET元件形成 而敘述，但在此所述之乾式蝕刻處理也可用於形成其 導體結構和元件，這些元件具有其他金屬矽化物層， 鎢、钽、鉬之矽化物。在不同金屬層的沉積之前，例如 銅、钻、錄、*夕 '欽、纪、給、蝴、鶴、组或這幾種 合物，也可進行清潔處理。 為提供前述討論較佳的了解，以下提供非限制性 子。雖然例子可能針對特定之實施例，但這些例子並 以限制本發明於任一特定之實施態樣。 範例： 在银刻過程中，2 seem的NF3、10 seem的NH3和： seem的氨^之氣體混合物係導入處理室中。氣體混合物 漿會以100瓦的功率點燃。底部淨化為1,500 seem的 邊缘淨化為 50 seem的氬。處理室壓力大約維持在 Torr，且基板溫度大約為22°C。基板大約蝕刻120秒 在之後的退火過程中，間隔為 750 mil，蓋溫度 120°C。基板退火約60秒。大約有50 A的材料會由基 面移除。未觀察到有退火造成之影響。蝕刻速度約為 0.46 A (28 A/min)。而觀察到的姓刻一致性為針對50 蝕刻而約為 5 %。 PVD 過程 他半 例如 鋁、 之混 的例 不據 ：,500 之電 氬， 約 6 〇 為約 板表 每秒 A之 44

1330669 除非有其他的說明，所有成份、性質、處理 他使用於說明書及申請專利範圍之數字，都應理 值。該近似值是基於本發明企圖獲得之期望性質 誤差，且應該至少被解釋為依照報告之數據，並 原始概括之技術。再者，其他於此發表之數字，& 壓力、間隔、莫耳比、流速及其他，可再被最佳 想要的蝕刻選擇性及粒子表現。 雖然本發明已就一些較佳實施例來說明，但 藝者藉著前述的說明與附圖，當可對其進行修改 及等效的變更。因此任何未脫離本發明之精神與 對其進行修改、增加、及等效的變更，均應包含 之中。 【圖式簡單說明】 因此，藉由上述方式而可詳細了解本發明之 外，簡單摘要如上之本發明更特定的說明可參照 且部分之實施例係繪於附圖中。然而，值得注意 圖僅描述本發明典型之實施例，因此並不局限於 本發明也容許其他等效之實施例。 .第1 Α圖為用以加熱、冷卻及蝕刻之處理室 份橫剖面圖。 條件及其 解為近似 及量測的 藉由使用 含溫度、 化以達成 熟悉此技 、增加、 範圍，而 於本發明 特徵，另 實施例， 的是，附 此範圍， 1 00的部 45

1330669 第1B圓為配置在第1A圖之處理室内之襯 意圖。 第2Α圓為配置在第1Α圖中腔室主體上半 的放大橫剖面圖。 第2Β圖和第2C圖為第2Α圖之氣體分配 意圖。 第3 Α圖為支持組件之部份橫剖面圖，該 份配置在第1A圖之處理室主體112中。 第3B圖為第3A圖中支持組件300之放大 圖。 第4A圖為另一蓋組件400之橫剖面示意 第4B圖為第4A圖之上電極之放大部分: 第4C圖為利用第4A圖之蓋組件400之處 部份橫剖面圖。 第5A至5H圖為形成主動電子元件（例如 構）的製程順序之剖面示意圖。 第6圖為一範例之執行多重程序操作之多 統的示意圖。 塾的放大示 部之蓋组件 板之放大不 組件至少部 部份橫剖面 B ° 剖面圖。 理室100的 MOSFET 結 重反應室系 46 1330669

【主要元件符號說明】 100 處理室 112 處理室主體 113 通道 114 開口 125 真空幫浦 127 節流閥 129 抽氣通道 1 29 A 真空通道 129B 埠 13 1 真空埠 133 襯墊 1 33 A 上半部 1 33B 下半部 1 33C 孔洞 135 孔洞 140 處理區 160 狹缝閥開口 200 蓋組件 202 通道 210 框 220 氣體輸送組件 22 1 螺栓 222 安裝凸緣 223 進氣口 224 0型環密封件 225 分配板/噴灑頭 225 A 孔洞 230 阻擋組件 233 第一阻擋板 233 A 通道/孔洞 235 第二阻擋板 240 電極 241 環 242 環狀隔離器 243 絕緣器 250 頂板 259 通道 261 (第一）空腔/體積 262 (第二）空腔/體積 263 (第三）空腔/體積 270 加熱元件 272 熱偶 300 支持組件 305 邊環 3 10 支持構件 3 11 頂板 47 1330669

3 1 ΙΑ 突 起 3 12 孔 洞 3 13 導 管 3 14 轴 桿 316 溝 槽 320 升 舉 環 323 孔 325 升 舉 銷 330 升 舉 機 構 333 風 箱 334 氣 體 通 道 335 導 管 360 流 體 通 道 361 導 管 400 蓋 組 件 410 第 — 電 極 412 進 氣 D 4 13 上 區 段 415 電 源 420 擴 張 段 420Α 上 半 部 420Β 下 半 部 425 (電腔） 空腔 430 内 徑 /壁/表 面 440 隔 離 器 環 450 第 二 電 極 460 頂 板 462 凹 陷 部 分 463 0 型 環 465 孔 洞 466 0 型 環 密封件 470 分 配 板 /噴i 麗頭 472 安 裝 凸 緣 474 通 路 475 孔 洞 480 阻 擋 板 485 孔 洞 490 蓋 框 492 路 徑 500 結 構 /基板/金屬 525 基 板 545 Α,545Β 阻隔 物 550 氧 化 層 555 閘 極/閘極‘ 電極 560 介 電 層 570Α 源 極 /源極1 區域 570Β 汲 極 /汲極區域 575 氮 化 矽 層 48 1330669 580 間隔物 590 金屬層 600 系統 610 第一機器手臂 622,624傳送室 632,634,636,638 處理室 5 85 氧化矽層 595 金屬矽化物/接點 602,604負載鎖定室 612,614,616,618 處理室 630 第二機器手臂

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Claims (1)

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十、申請專利範圍： 1. 一種自一基板表面移除原生氧化物的方法，其包含下列 步驟： 在一真空處理室中支持該基板表面； 在該處理室中自一氣體混合物產生反應性物種； 在該處理室中冷卻該基板表面至一第一溫度；

將該些反應性物種導引至經冷卻之該基板表面，以與該 基板表面上的該些原生氧化物反應，並同時在該基板上形 成一薄膜，其中該些反應性物種係流經一氣體分配板，該 氣體分配板包括一與該氣體分配板耦接之加熱元件； 使該基板定位而靠近該氣體分配板；以及 在該處理室中加熱該基板至約100 °c或更高的一第二溫 度，以使該薄膜昇華。

2.如申請專利範圍第1項所述之方法’更包含將經昇華的 該薄膜自該處理室中移除。 3.如申請專利範圍第1項所述之方法’其中該薄膜包括一 材料，該材料係包含氣和氟原子。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該處理室中 加熱該基板以昇華該薄膜之同時’該氣體分配板係加熱至 约100°C〜約1 50°C範圍之間的一溫度。 50 1330669 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該冷卻該基板 之步驟包含使·一冷卻劑流過一支持組件，該支持組件具有 設置於其上的該基板，並使該第一溫度維持在約室溫或以 下。 6.如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該第一溫度為

7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該加熱該基板 之步驟包含使該基板定位而靠近設置在該處理室中的一經 加熱之氣體分配板。 8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該第二溫度為 約 120°C。

9. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中該基板係經定 位而距離該經加熱之氣體分配板約10密爾（mils)和200 密爾之間的一範圍内。 10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氣體混合物 包含氨和氟化氮。 51 1330669 11.如申請專利範圍第10項所述之方法，其中在該處理室中 加熱該基板表面以昇華該薄膜之同時，該氣體分配板係維 持在約1 0 0 °C和約1 5 0 °c之間的一溫度。 12.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該氣體混合物 更包含一載氣。

13.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該氣體混合物 中，氨和三氟化氮的一莫耳比至少為3: 1。 14.如申請專利範圍第13項所述之方法，其中氨和三氟化氮 的該莫耳比在約1 0 :1和約2 0 :1之間。 15.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該基板係經定 位而距離經加熱之該氣體分配板約1 0密爾和200密爾之間

16.—種在一處理室中自一基板表面移除原生氧化物的方 法，其包含下列步驟： 在該處理室的一第一區中產生反應性物種之一電漿； 在該處理室的一第二區中冷卻該基板，且該基板在其 上具有該些原生氧化物； 使該些反應性物種自該第一區流至該第二區以和經 52 1330669 冷卻的該基板反應，並在該基板上形成一薄膜，其中該些 反應性物種係流經一氣體分配板； 加熱該氣體分配板； 將該基板移至該處理室的一第三區；以及 在該處理室的該第三區中加熱該基板表面至約100 °c 〜約150 °c的一範圍内之一第二溫度，以昇華該薄膜。

17.—種在一單一處理室中自一基板表面移除原生氧化物 的方法，其包含下列步驟： 將該基板冷卻至約2 2 °C或以下的一第一溫度； 產生包含氮和氟原子的反應性物種之一電漿； 使該些反應性物種之該電漿流經一氣體分配板； 使該基板表面暴露於該些反應性物種，並且在經冷卻 之該基板上形成一薄膜，該薄膜包括氮及氟原子；以及 對該基板表面進行退火至約1 〇 〇 °c或以上的一第二溫 度，以昇華該薄膜。 53