TWI384539B - Processing chamber cleaning method for substrate processing apparatus, substrate processing apparatus, and substrate processing method - Google Patents

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TWI384539B
TWI384539B TW094102789A TW94102789A TWI384539B TW I384539 B TWI384539 B TW I384539B TW 094102789 A TW094102789 A TW 094102789A TW 94102789 A TW94102789 A TW 94102789A TW I384539 B TWI384539 B TW I384539B
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Tetsuro Takahashi
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Description

基板處理裝置之處理室清淨化方法，基板處理裝置，及基板處理方法
本發明，係有關例如半導體裝置之製程所使用，基板處理裝置之處理室淸淨化方法，基板處理裝置，及基板處理方法。
例如，隨著半導體裝置中電路構造之細微化，對半導體裝置之製程中所使用的基板處理裝置來說，收容有半導體基板之處理室係要求有極高之淸潔度。
故例如於專利文件1中揭示有，將可以酸洗淨把表面所附著之污染物質簡單去除的矽結晶體，配置於處理室內靠近電漿之部分，而提高處理室內暴露於電漿之範圍之淸淨度的技術。
又，專利文件2中，揭示有將包含含氮化合物和含氟化合物之淸潔氣體，導入沉積裝置之處理室內產生電漿，而將處理室內之殘留物變成揮發性產生物來加以去除的技術。
更且專利文件3中，揭示有於處理室內導入氣體然後電漿化，藉由此電漿之濺鍍蝕刻，而自處理室內之陶瓷部件去除污染物質的技術。
然而，如上述之技術中，像含氟化合物之腐蝕性氣體會腐蝕處理室內之金屬部件，或因處理室內之濺鍍損傷部件，以及被濺鍍之污染物質的再附著等，並無法對應近年來所要求之淸淨度。
例如，半導體裝置之閘極氧化膜形成工程，係左右電晶體特性之重要工程，而鐵(Fe)、銅(Cu)等金屬物質會嚴重影響電晶體之特性，故必須要求可得到較先前有更高淸淨度的污染去除技術。
另一方面，作為處理室淸淨化之其他方法，雖有考慮開放於大氣中以純水或溶劑進行擦拭處理，但如上述般要求高等級淸淨度之情況下，會擔心因開放於大氣下，而夾帶污染物質，反而降低淸淨度。又，為了開放於大氣下，必須進行處理室之分解或再組裝等繁雜又耗時之作業，而有明顯降低扁處理裝置之工作率之技術性問題。
【專利文件1】日本特開2002－353206號公報【專利文件2】日本特開平9－232299號公報【專利文件3】日本特開平11－3878號公報
本發明之目的，係提供一種不會降低基板處理裝置之工作效率，而可迅速將收容有被處理基板之處理室加以淸淨化的，基板處理裝置之處理室淸淨化方法。
本發明之其他目的，係提供一種即使於電漿裝置啟動時等處理室內污染度較高的情況下，亦可以較短時間將收容有被處理基板之處理室，加以淸淨化到可進行目標之基板處理之等級的，基板處理裝置之處理室淸淨化方法。
本發明之另外目的，係提供一種不會發生因使用腐蝕性物質，而造成處理室內腐蝕的基板處理裝置之處理室淸淨化方法。
本發明之另外目的，係提供一種不會因處理室內之污染物質濺鍍或再附著來產生污染，而可將處理室內淸淨化的基板處理裝置之處理室淸淨化方法。
本發明之別的目的，係提供一種可進行上述處理室淸淨化之基板處理裝置。
本發明之其他目的，係提供一種包含上述處理室淸淨化工程的基板處理方法。
若依本發明之第1觀點，則提供一種基板處理裝置之處理室淸淨化方法，係於處理室收容處理基板，對上述處理基板施加特定處理的基板處理裝置之處理室淸淨化方法；其特徵係將於上述處理室內形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環。
若依本發明之第2觀點，則提供一種可以電腦讀取之紀錄媒體，其特徵係包含有於處理室收容處理基板，對上述處理基板施加特定處理的基板處理裝置中，將於上述處理室內形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環，而將上述處理室淸淨化地，使電腦控制上述基板處理裝置的軟體。
若依本發明之第3觀點，則提供一種基板處理裝置，其特徵係具備收容被處理基板之處理室；和於上述處理室內，對上述被處理基板施加特定處理的處理機構；和於上述處理室內，形成用以將其中淸淨化之電漿的電漿形成機構；和控制上述電漿形成機構之控制機構；上述控制機構，係將於上述處理室內形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環，而將上述處理室淸淨化地，來控制上述電漿形成機構。
若依本發明之第4觀點，則提供一種基板處理方法，其特徵係具有於處理室內，將含氧氣體之電漿形成，與含氮氣體之電漿形成，至少交互實施1循環而將處理室淸淨化的工程；和之後將於上述處理室內，將含氧氣體之電漿形成，與含氮氣體之電漿形成，至少執行1次，而將上述處理室乾燥的工程；和之後將處理基板導入上述處理室內，對被處理基板施加特定處理的工程。
若依本發明，則於對基板施加特定處理之處理裝置，例如進行電漿處理之處理裝置啟動時，或於目標處理之前後等時機下，藉由進行以當時狀況(In－situ)於處理室內交互反覆形成氧電漿和氮電漿的處理室淸淨化處理，比起例如僅以氧電漿或氮電漿等單獨電漿淸淨化，或處理室之大氣下開放淸淨化方法等，係可以短時間達到高淸淨度。
故，可不降低基板處理裝置之工作效率或通量，而將收容有被處理基板之基板處理裝置的處理室，加以淸淨化到目標淸淨度。
又，即使於如基板處理裝置啟動時等處理室內污染度較高的情況下，亦可以較短時間將收容有被處理基板之處理室，加以確實淸淨化到可進行目標之基板處理之等級。
更且，因使用氧電漿或氮電漿，故不會發生因使用腐蝕性物質，而造成處理室內腐蝕，進而可得到高淸淨度。
更且，於處理室淸淨化時之電漿處理，係以低電子溫度電漿來處理，故不會產生處理室內部件之濺鍍損傷，或濺鍍造成之污染、污染源造成污染物質再附著等的污染，而可更加將處理室內淸淨化。
本發明中，淸淨化時之電漿係以低電子溫度之電漿為佳。低電子溫度之電漿，係指電子溫度在0.5eV~3eV左右之電漿。又，此時之低電子溫度電漿，其電子溫度係在2eV以下為佳。作為電子溫度，係可使用平均自乘速度所定義者。又，室內壁附近之電子溫度係以2eV以下為更佳。電漿，係以具有複數槽之平面天線，將微波導入上述處理室內而形成為佳。依此，可實現期望之低電子溫度電漿。
又，作為處理裝置所進行之特定處理，係以低電子溫度電漿處理為佳。又，此處理係以氮化處理或氧化處理為佳。更且，上述含氧氣體以氧氣為佳，而上述含氮氣體以氮氣為佳。
以下，參考附圖而具體說明本發明之實施方式。
第1圖，係模式化表示本發明一實施方式之處理室淸淨化方法，其所實施之電漿處理裝置之一例的剖面圖；第2圖，係表示本發明一實施方式之電漿處理裝置之控制部構成之一例的方塊圖；第3圖，係表示本發明一實施方式之處理室淸淨化方法之一例的時序圖；第4圖，係表示本發明一實施方式之處理室淸淨化方法之其他例的時序圖。
此電漿處理裝置200，係藉由微波電漿而進行例如氮化處理或氧化處理之裝置；其具有構成氣密性，且接地之略圓筒狀室71。室71之底壁71a之中央部，形成有圓形之開口部80，底壁71a係設置有和此開口部80連通，而向下方突出之排氣室81。室71內，設置有用以將被處理基板，亦即晶圓W或假晶圓Wd加以水平支撐的，AlN等陶瓷所構成之感受器(susceptor)72。此感受器72，係由自排氣室81之底部中央向上方延伸之圓筒狀支撐部件73所支撐。感受器72之外緣部，係設置有用以導引晶圓W之導引環74。又，感受器72係埋入有電阻加熱型之加熱器75；此加熱器75係由加熱器電源76所供電而加熱感受器72，以該熱度來加熱被處理體亦即晶圓W。加熱器電源76，係以後述之處理控制器301，對應作為溫度感測器之熱電偶77之訊號，控制加熱器75為特定之輸出。
感受器72，係為了支撐晶圓W並升降，而於感受器72之表面，可伸縮的設置有3根（圖示僅2根）之晶圓支撐銷82；此等晶圓支撐銷82，係固定於支撐板83。然後晶圓支撐銷82，係由空氣活塞等升降機構84，經由支撐板83而升降。
室71之側壁係設有氣體導入部件85，此氣體導入部件85乃連接於氣體供給系86。此氣體供給系86係具有N2 氣體供給源87、Ar氣體供給源88、O2 氣體供給源89；此等氣體係分別經由氣體管線90而供給於氣體導入部件85，再由氣體導入部件85導入至室71內。另外，每條氣體管線90，係設有流量控制器91，及其前後之開關閥92。
上述排氣室81之側面係連接有排氣管93，而此排氣管93則連接於包含高速真空泵之排氣裝置94。然後使此排氣裝置94動作，將室71內之氣體平均排出至空間81a內，並可經由排氣管93高速減壓到特定之真空度為止。
室71之側壁，與電漿處理裝置200所鄰接之搬運室（未圖示）之間，係設置有用以進行晶圓W、假晶圓Wd之搬入搬出的搬入搬出口95，和開關此搬入搬出口95之閘閥96。另外，符號71b係表示石英襯管。
室71之上部係成為開口部，沿著此開口部之週邊佈設有環狀支撐部97；此支撐部97係以介電質，例如石英或AlN等之陶瓷所構成；而可透過微波之微波透過板98，係經由密封部件99而設置為氣密性。從而，室71內係維持氣密性。
微波透過板98之上方，係對向於感受器72地，設置有圓板狀之平面天線部件101。此平面天線部件101，係定著於室71之側壁上端。平面天線部件101，係例如以表面鍍銀或鍍金之銅板或鋁板所構成；並有長溝狀之槽，或圓形狀之貫通孔所構成之微波放射孔102，以特定圖案形成。此平面天線部件101之上面，係設有較真空具有更大感應率之高感應率特性的慢波件103。室71之上面，係覆蓋此等平面天線部件101及慢波件103地，而設置有遮蔽蓋體104。室71之上面和遮蔽蓋體104，係以密封部件105所密封。遮蔽蓋體104，係形成有未圖示之冷卻水流路；藉由於此流動冷卻水，而冷卻遮蔽蓋體104和慢波件103。遮蔽蓋體104係接地。另外，圖中天線部件101和微波透過板98雖被分離，但將此等加以密合亦可。
遮蔽蓋體104之上壁中央形成有開口部106，此開口部係連接有波導管107。此波導管107之端部，係經由匹配電路108而連接於微波產生裝置109。依此，微波產生裝置所產生的例如頻率2.45GHz微波，則經由波導管107而被傳送至上述平面天線部件101。另外，微波之頻率亦可使用8.35GHz、1.98GHz等。
波導管107，係具有由上述遮蔽蓋體104之開口部106，向上方延伸之剖面圓形的同軸波導管107a；和連接於此同軸波導管107a之上端部，延伸於水平方向之剖面矩形的矩形波導管107b。矩形波導管107b其連接於同軸波導管107a之端部，係模式變換器110。同軸波導管107a之中心係延伸有內導體111，此內導體111之下端部連接固定於平面天線部件101之中心。
電漿處理裝置200之各構成部，係連接於控制部300。控制部300係如第2圖所示，以處理控制器301、和使用者介面302、和製程資料庫303所構成。
處理控制器301，係連接於加熱器電源76、升降機構84、流量控制器91、開關閥62、排氣裝置94、閘閥96、匹配電路108、微波產生裝置109等之各構成部，而進行此等之控制。又，處理控制器301係連接有作為溫度感測器的熱電偶77，而根據此熱電偶77之訊號來控制加熱器電源76。
使用者介面302，係為了使工程管理者來管理電漿處理裝置200，而有進行輸入操作等之鍵盤，或將電漿處理裝置200之工作情況加以視覺化顯示的顯示器等。
製程(recipe)資料庫303，係收容有將電漿處理裝置200所執行之各種處理，以該處理控制器301之控制來實現的控制程式；或是配合處理條件，使電漿處理裝置200之各構成部執行處理的程式，亦即製程。製程可記憶於硬碟機或半導體記憶體，亦可為收容於CDROM、DVD等可搬運式記憶媒體之狀態下，設定於製程資料庫303之特定位置。更且，由其他裝置例如經由專用線路，來適當傳送亦可。
然後配合必要，以使用者介面302之指示等，將任意製程由製程資料庫303中叫出，以處理控制器301執行；則在處理控制器301之控制下，電漿處理裝置200可執行期望之處理。
本實施方式中，製程資料庫303除了以N2 氣體供給源87所供給之氮氣電漿，對晶圓W表面進行氮化電漿處理的製程303b，和以O2 氣體供給源89所供給之氧氣電漿，對晶圓W表面進行氧化電漿處理的製程303c之外，另有如第3圖所示，收容有進行處理室淸淨化之淸淨化處理製程303a。
此淸淨化處理製程303a中，係於室71之內部，將氧電漿PO和氮電漿PN分別以任意順序，至少進行1循環之交互形成。亦即，一開始進行氧電漿PO及氮電漿PN之任一個形成的處理，接著進行與剛開始所不同的電漿形成處理，將此僅以1循環而結束，然後交互重複複數次。此處理係以重複複數次為佳，而3次以上尤其理想。此淸淨化處理製程303a，之後係配合必要，而亦含有將氧電漿處理或氮電漿處理進行1次或重複多次的，乾燥處理。
此時，氧電漿PO之氧電漿形成時間TO，係例如10秒~3分鐘，以30秒~100秒為佳；O2 之氣體流量為0.005~0.5L/分鐘，作為載體氣體之Ar為0.1~5.0L/分鐘，而室71內壓力為6~633Pa。
另一方面，氮電漿PN之氧電漿形成時間TN，係例如10秒~3分鐘，以30秒~100秒為佳；N2 之氣體流量為0.05~1L/分鐘，作為載體氣體之Ar為0.1~3.0L/分鐘，而室71內壓力為60~150Pa。
又，氧電漿之形成時間TO和氮電漿之形成時間TN之間的循環中休息時間Ti，例如為20~40秒；而各循環結束側之時間，亦即循環後休息時間Tj為20~40秒。
然後，淸淨化處理製程303a中，將氧電漿形成時間TO~循環後休息時間Tj為止作為1循環；而將此循環，例如在室71達到目標等級之淸淨化為止，加以反覆進行。
自微波產生裝置109供給於室71內之高頻電力，係以500W~5kW為佳。濤頻電力之頻率，係使用2045GHz。
淸淨化處理中，提高氧電漿PO或氮電漿PN之電漿電位之狀況下，則降低氧氣或氮氣之流量；為了降低電子溫度，必須提高氧氣或氮氣之流量。
另外，氧電漿PO或氮電漿PN形成時之載體氣體，並不限於Ar，而Kr等其他惰性氣體亦可，且可因載體氣體改變電漿之電子溫度。
其次，說明電漿處理裝置200之處理動作。
首先，對於如此之電漿處理裝置200中的處理，以氮化處理舉例說明之。首先，打開閘閥96，由搬入搬出口95將淸淨之晶圓W搬入室71內，而放置於感受器72上。
然後，由氣體供給系86之N2 氣體供給源87及Ar氣體供給源88，將N2 氣體及Ar氣體經由氣體導入部件85，以特定流量導入至室71內而保持特定壓力。
同時將微波產生裝置109所產生之微波，經由匹配電路108導向波導管107。微波係依序通過矩形波導管l07b、模式變換器110、以及同軸波導管107a而被供給至平面天線部件101；再由平面天線部件101經過微波透過板98，放射再室71內之晶圓W的上方空間。此時，微波係藉由慢波件103而縮短波長。微波於矩形波導管107b內係以TE模式傳送，而此TE模式之微波係於模式變換器110中轉變為TEM模式，而於同軸波導管107a內向著平面天線部件101被傳送。
自平面天線部件101經過微波透過板98而放射於室71之微波，會使室71內被供給之N2 氣體及Ar氣體電漿化，而以此氮電漿進行晶圓W表面之氮化處理。
如以上般所形成之微波電漿，係高電漿密度之低電子溫度電漿。此種低電子溫度電漿之處理，係有對基底損傷為小之優點，故例如適用於閘極旋轉等之電漿處理。低電子溫度電漿，係指電子溫度在0.5eV~3eV左右之電漿；為了更有效發揮對基底傷害減輕之優點，雖以2eV以下為佳，但上述之微波電漿係可藉由調整形成條件，將電子溫度控制在2eV以下，甚至是1eV以下。作為電子溫度，可使用以平均自乘速度所定義者。又，室內壁附近之電子溫度係以2eV以下為佳。
另外，電漿處理裝置200中，亦可以氧電漿進行晶圓W表面之氧化處理，此時取代N2 氣體，係以O2 氣體供給源89之O2 氣體，和Ar氣體一同導入至室71內，進行相同之微波電漿處理即可。
然而，使用如此之微波電漿而處理的情況下，室71內之金屬元素等的污染之容許等級，例如污染物質原子之個數為2×21 0 個/cm2 而為極低。亦即，若有污染則會損害半導體裝置特性並降低生產率，故要求極高之淸淨度。
本實施方式中，為了實現如此極高之淸淨度，係以以下之手續進行處理室淸淨化。
例如電漿處理裝置200啟動時，或晶圓W之氮化電漿處理、氧化電漿處理等各時程之前後，必須去除室71內之污染的情況下，隨時由使用者介面302指示處理控制器301，呼叫出淸淨化處理製程303a並執行。或是於其他製程之一部分，自動呼叫出本實施方式之淸淨化處理製程303a而執行亦可。
如此之電漿處理裝置200中執行淸淨化處理製程303a，首先係打開閘閥96，由搬入搬出口95將淸淨之假晶圓Wd搬入室71內，而放置於感受器72上。這是為了以假晶圓Wd保護感受器72，不被氧電漿PO或氮電漿PN損傷。另外，本實施方式之電漿為低電子溫度者，故並不必須於感受器72上放置假晶圓Wd。
然後，進行第3圖或第4圖所示之清淨化處理。首先將室71內保持特定之壓力，例如10~300Pa；然後由氣體供給系86之O2 氣體供給源88及Ar氣體供給源88，將O2 氣體及Ar氣體分別以5~1000mL/min及0.1~3L/min之流量，經由氣體導入部件85導入至室71。
同時，與上述氮化處理等之原本電漿處理相同，將微波產生裝置109所產生之微波，經由匹配電路108導向波導管107。微波係依序通過矩形波導管107b、模式變換器110、以及同軸波導管107a而被供給至平面天線部件101；再由平面天線部件101經過微波透過板98，放射再室71內之晶圓W的上方空間。
自平面天線部件101經過微波透過板98而放射於室71之微波，會使室71內被供給之O2 氣體及Ar氣體電漿化，而形成氧電漿PO。藉由此氧電漿PO中之O自由基(O* )，僅於氧電漿形成時間TO，以氧電漿PO進行室71內部之淨化。如此之微波電漿，係如上述般電子溫度在2eV以下，甚至1eV以下之低電子溫度電漿。
之後，停止O2 氣體及自微波產生裝置之高頻電力的供給，僅於循環中休息時間Ti內，停止電漿。此循環中休息時間Ti中，亦繼續載體氣體亦即Ar氣體之供給，而將室71內部維持在特定壓力。
之後於室71之內部，由氣體供給系86之N2 氣體供給源87，將N2 氣體以5~1000mL/min經由氣體導入部件85導入至室71；同時再度開始供給微波產生裝置109之高頻電力供給，藉由自平面天線部件101經過微波透過板98而放射於室71之微波，使室71內被供給之N2 氣體及Ar氣體電漿化，而形成氮電漿PN。藉由此氮電漿PN中之N自由基(N* )，僅於氧電漿形成時間TN，以氮電漿PN進行室71內部之淨化。另外，此氮電漿工程中，室內壓力會影響污染度，故由降低污染度之觀點來看，室內壓力以133.3Pa以下為佳，而13.3~93.3Pa，甚至26.6~66.7Pa為更佳。
經過氮電漿形成時間TN後，僅於循環後休息時間Tj，停止對室71供給N2 氣體，以及自微波產生裝置109之高頻電力供給。
將此1循環僅重複所需之循環數，可結束室71內部之淸淨化，然後將假晶圓Wd搬出室71外。
藉由如此淸淨化處理，則不需將室71開放於大氣中，亦即不會影響電漿處理裝置200之工作效率或通量，僅需呼叫出淸淨化處理製程303a並執行，即可以較短時間去除室71內部之污染物質，而達到極高之淸淨度。從而，可提高電漿處理工程中之生產性。
又，即使於電漿處理裝置200啟動時等室71內污染度較高之情況，或誤將高污染度之晶圓W拿進室71之情況等，亦可用較短時間將室71高度淸淨化至可進行目標之電漿處理的等級。結果，形成晶圓W之半導體裝置的生產率將提高。
更且，因淸淨化處理未使用氟化合物等腐蝕性物質，故不會造成處理室內之腐蝕等，並且因為使用上述之低電子溫度電漿，故可抑制處理中污染物質之濺鍍或再附著等污染，而可達成高度之處理室淸淨化。
又，本實施方式中，在此處理室淸淨化之最後循環內，最後形成之氮電漿PN或氧電漿PO的最終處理時間TF，係為之前之氮電漿形成時間TN或氧電漿形成時間TO的例如3倍以上。依此，在處理室淸淨化中於室71內交互形成之氧電漿PO或氮電漿PN的影響，係可確實防止處理室淸淨化結束後對後續處理之影響。
又，本實施方式中，電漿處理裝置200原本之電漿處理功能，雖可為對室71供給N2 和Ar之晶圓氮化處理，或供給O2 和Ar之晶圓W氧化處理的任一者，但於此等晶圓W之氮化處理或氧化處理之前，來進行處理室淸淨化的情況下，配合後續處理對晶圓W進行氮化處理或氧化處理，而在處理室淸淨化後將室71內所形成之電漿種類，作為與後續電漿處理所使用之電漿一致者為佳。
亦即，於處理室淸淨化後，對室71供給N2 和Ar而進行晶圓W之氮化處理的情況下，係如第3圖所示，於處理室淸淨化後，將最終處理時間TF之氮電漿形成和真空吸引最少實施1循環而執行乾燥處理後，移動至晶圓W之氮化處理。
又，於處理室淸淨化後，對室71供給O2 和Ar而進行晶圓W之氧化處理的情況下，係如第4圖所示，於處理室淸淨化後，將最終處理時間TF之氧電漿形成和真空吸引最少實施1循環而執行乾燥處理後，移動至晶圓W之氧化處理。
依此，先行執行之處理室淸淨化，可防止對後續之晶圓W的實際處理產生不良影響。但是，亦有不需如此一致之情況。
其次，具體說明淸淨化處理、乾燥處理、氮化處理之一連串流程的例子。另外，以下之數字係為舉例，並非限定於此。
首先於特定處理，例如氮化處理之後，於室內將Ar氣體及O2 氣體分別以1L/min及0.2L/min之流量流入，使壓力為例如126.7Pa，使晶圓溫度（感受器溫度）為400℃地加熱感受器，來進行30秒左右的預加熱。之後，將壓力及Ar氣體及O2 氣體之壓力維持原狀，導入2000W之微波，在為了容易點火之高壓狀態下進行氧電漿之點火。之後，使處理壓力為66.7Pa，於60秒內形成氧電漿PO。此氧電漿處理結束後，使電漿為OFF，接著停止Ar氣體及O2 氣體而進行30秒之真空吸引。
之後，於室內將Ar氣體及N2 氣體分別以1L/min及0.15L/min之流量流入，使壓力為例如126.7Pa，使晶圓溫度（感受器溫度）為400℃地加熱感受器，來進行30秒左右的預加熱。之後，將壓力及Ar氣體及N2 氣體之壓力維持原狀，導入1600W之微波，進行氮電漿之點火。之後，使處理壓力為66.7Pa，於60秒內形成氮電漿PN。此氮電漿處理結束後，使電漿為OFF，接著停止Ar氣體及N2 氣體而進行30秒之真空吸引。
將如此之循環至少進行1循環，而結束淸淨化處理。
最後之電漿處理工程結束，且30秒真空吸引之後，則進行乾燥處理。若以氮化處理舉例為之後的處理，則於室內將Ar氣體及N2 氣體分別以1L/min及0.15L/min之流量流入，使壓力為例如126.7Pa，使晶圓溫度（感受器溫度）為400℃地加熱感受器，來進行30秒左右的預加熱。之後，將壓力及Ar氣體及N2 氣體之壓力維持原狀，導入1600W之微波，進行氮電漿之點火。之後，使處理壓力為66.7Pa，於180秒內形成氮電漿PN。此氮電漿處理結束後，使電漿為OFF，接著停止Ar氣體及N2 氣體而進行真空吸引。將此循環進行特定次數以結束乾燥，而進行原本處理亦即氮化處理。
其次，說明實際實施上述淸淨化處理之結果。
第5圖及第6圖，係以橫軸作為處理室淸淨化處理之累積時間，縱軸為評價用樣本表面之污染狀態（每單位面積之污染物原子個數），而表示進行本實施方式之淸淨化處理後的結果；第5圖係以氧電漿進行氧化處理後之結果，第6圖係以氮電漿進行氮化處理後之結果。
在此，於室內形成強制污染之狀態，在室內設置淸淨的樣本用晶圓，分別以特定條件進行氧化處理及氮化處理，製作樣本用晶圓之污染評價用樣本，再以ICP－MASS(Inductive Coupled Plasma－Mass－Spectrometry)來測定每單位面積之各污染物質原子個數（對應第5圖、第6圖之0分鐘）。
其次，於室內設置淸淨之樣本用晶圓，將氧電漿PO之步驟1分鐘和氮電漿PN之步驟1分鐘所構成的循環重複15次，合計進行30分鐘的淸淨化操作，來製作樣本用晶圓之污染評價用樣本，再以ICP－MASS來測定每單位面積之各污染物質原子個數（對應第5圖、第6圖之30分鐘）。接著使如此操作合計進行5次地，再重複4次如此操作，於各淸淨化操作後製作樣本用晶圓之污染評價用樣本，再以ICP－MASS來測定每單位面積之各污染物質原子個數（對應第5圖、第6圖之60分鐘、90分鐘、120分鐘、150分鐘）。另外，作為污染物質，係測定Cu、Fe、K、Al、Mg、Na。
將此時淸淨化處理之具體條件，統整為以下所示。
(1)氧電漿工程（每1次）晶圓溫度（感受器溫度）：400℃壓力：66.7PaO2 氣體流量：0.2L/minAr氣體流量：1L/min時間：30sec微波功率：2000W(2)氮電漿工程（每1次）晶圓溫度（感受器溫度）：400℃壓力：66.7PaN2 氣體流量：0.15L/minAr氣體流量：1L/min時間：60sec微波功率：1600W由第5圖及第6圖，確認了藉由進行本實施方式之淸淨化處理，即使於進行氧化處理後或進行氮化處理後之任一者，亦不需將室71開放於大氣中，而可以150分鐘之非常短的時間，達到目標之2×21 0 原子/cm2 以下的淸淨度，而可對近年來室71中嚴格要求降低污染之晶圓W進行電漿處理之等級，迅速的進行處理室淸淨化。
為了比較，第7圖及第8圖中，係以橫軸作為處理室淸淨化處理之累積時間，縱軸為評價用樣本表面之污染狀態（每單位面積之污染物原子個數），而表示僅以氮電漿PN進行淸淨化處理後的結果。第7圖係將室內強制污染後，以氧電漿進行氧化處理後之結果；第8圖係將室內強制污染後，以氮電漿進行氮化處理後之結果。另外，此處作為污染物質，亦測定Cu、Fe、K、Al、Mg、Na。
於此，僅以氮電漿PN進行30分鐘之淸淨化操作合計重複5次，而製作與上述第5圖及第6圖相同之評價用樣本。由第7圖及第8圖，可確認僅以氮電漿PN反覆進行淸淨化處理的情況下，對於進行氧化處理之後或進行氮化處理之後的任一者，150分鐘之淸淨化處理，並無法達到淸淨度目標值2×21 0 原子/cm2 以下的淸淨度。
其次，將淸淨化處理中氮電漿處理時的壓力加以改變，而進行實驗。於此，以下述條件進行氮化處理之後，再進行淸淨化處理時，係將氮電漿工程之壓力改變為126.7Pa和66.7Pa。此時之條件係如以下所述。
(1)氮電漿工程壓力：6.7PaN2 氣體流量：40L/minAr氣體流量：1L/min時間：20sec微波功率：1500W(2)淸淨化處理(i)氧電漿工程（每1次）壓力：66.7PaO2 氣體流量：0.2L/minAr氣體流量：1L/min時間：30sec微波功率：2000W(ii)氮電漿工程（每1次）壓力：66.7PaN2 氣體流量：0.15L/minAr氣體流量：1L/min時間：60sec微波功率：1600W淸淨化處理，係將以上所述之氧電漿工程及氮電漿工程重複15次而進行。對淸淨化處理前和淸淨化處理後，以氮化處理電漿製作樣本用晶圓之污染評價用樣本，再由ICP－MASS對Na、Al、Fe、Cu、Cr、Ni、Mg、Ca等，測定淸淨化處理前後之評價用樣本表面之污染狀態（每單位面積之污染物原子個數）。其結果以第9圖A和第9圖B表示。另外，第9圖A中，Cr於淸淨化處理前後皆在檢測限度以下。又第9圖B中，淸淨化處理前係Cr，而淸淨化處理後則Na、Fe、Cu、Cr、Ni、Mg在檢測限度以下。
如第9圖A、第9圖B所示，可確認淸淨化處理之效果當氮電漿工程之壓力為66.7Pa時，係較壓力為126.6Pa時為高。
另外，本發明並非限定於上述實施方式，而可有各種變形。例如上述實施方式中，雖舉例於淸淨化處理時先行進行氧電漿處理之例子，但先行進行氧電漿處理及氮電漿處理之任一者皆可。又上述實施方式中，雖例舉將O2 氣體及N2 氣體交互供給於室71來形成電漿而進行淸淨化處理的例子，但並不限於此，只要包含氧之氣體及包含氮之氣體皆可。作為如此氣體，可例舉出NO、NO2 、NH3 等。
又，作為可實施本發明之處理室清淨化方法的處理裝置，雖例舉以具有複數槽之平面天線將微波傳送至室內，而形成電漿的低電子溫度電漿處理裝置，但凗導入微波之天線並不限於此種，又或無天線而可將微波導入處理室內者亦可。低電子溫度電漿之產生，一般雖可由微波來進行電漿激發，但並不限於此，而即使以感應偶合型或平行平板型之RF電漿，亦可脈衝供應RF等來產生低電子溫度電漿，故只要可進行本發明之處理室清淨化處理的電漿皆可適用。又，近年來提案有以磁場RF電漿來形成低電子溫度電漿，此者亦可適用。又上述實施方式中，表示了使用處理裝置之電漿源進行清淨化處理之例，此雖係典型範例，但除了用以基板處理之電漿源之外，亦可為了清淨化處理用而具有電漿源者。此時，作為基板處理裝置，亦可為進行非電漿處理者。
71．．．室
71a．．．底壁
71b．．．石英襯管
72．．．感受器
73．．．支撐部件
74．．．導引環
75．．．加熱器
76．．．加熱器電源
77．．．熱電偶
80．．．開口部
81．．．排氣室
81a．．．空間
82．．．晶圓支撐銷
83．．．支撐板
84．．．升降機構
85．．．導入部件
86．．．氣體供給系
87．．．N2 氣體供給源
88．．．Ar氣體供給源
89．．．O2 氣體供給源
90．．．氣體管線
91．．．流量控制器
92．．．開關閥
93．．．排氣管
94．．．排氣裝置
95．．．搬入搬出口
96．．．閘閥
97．．．支撐部
98．．．微波透過板
99．．．密封部件
101．．．平面天線部件
102．．．微波放射孔
103．．．慢波件
104．．．遮蔽蓋體
105．．．密封部件
106．．．開口部
107．．．波導管
107a．．．同軸波導管
107b．．．矩形波導管
108．．．匹配電路
109．．．微波產生裝置
110．．．模式變換器
111．．．內導體
200．．．電漿處理裝置
300．．．控制部
301．．．處理控制器
302．．．使用者介面
303．．．製程資料庫
303a．．．淸淨化處理製程
303b．．．氮化電漿處理製程
303c．．．氧化電漿處理製程
W．．．晶圓
Wd．．．假晶圓
【第1圖】模式化表示本發明一實施方式之處理室清淨化方法，其所實施之電漿處理裝置之一例的剖面圖。
【第2圖】表示本發明一實施方式之電漿處理裝置之控制部構成之一例的方塊圖。
【第3圖】表示本發明一實施方式之處理室清淨化方法之一例的時序圖。
【第4圖】表示本發明一實施方式之處理室清淨化方法之其他例的時序圖。
【第5圖】表示實際進行本發明之處理室清淨化方法時之污染度的圖表。
【第6圖】表示實際進行本發明之處理室清淨化方法時之污染度的圖表。
【第7圖】為了比較，表示僅以氧電漿進行處理室之清淨化時，其污染度的圖表。
【第8圖】為了比較，表示僅以氮電漿進行處理室之清淨化時，其污染度的圖表。
【第9圖A】將氮電漿處理時之壓力作為126.7Pa，表示實際進行本發明之處理室清淨化方法前後之污染度的圖表。
【第9圖B】將氮電漿處理時之壓力作為66.7Pa，表示實際進行本發明之處理室清淨化方法前後之污染度的圖表。
71．．．室
71a．．．底壁
71b．．．石英襯管
72．．．感受器
73．．．支撐部件
74．．．導引環
75．．．加熱器
76．．．加熱器電源
77．．．熱電偶
80．．．開口部
81．．．排氣室
81a．．．空間
82．．．晶圓支撐銷
83．．．支撐板
84．．．升降機構
85．．．導入部件
86．．．氣體供給系
87．．．N2 氣體供給源
88．．．Ar氣體供給源
89．．．O2 氣體供給源
90．．．氣體管線
91．．．流量控制器
92．．．開關閥
93．．．排氣管
94．．．排氣裝置
95．．．搬入搬出口
96．．．閘閥
97．．．支撐部
98．．．微波透過板
99．．．密封部件
101．．．平面天線部件
102．．．微波放射孔
103．．．慢波件
104．．．遮蔽蓋體
105．．．密封部件
106．．．開口部
107．．．波導管
107a．．．同軸波導管
107b．．．矩形波導管
108．．．匹配電路
109．．．微波產生裝置
110．．．模式變換器
111．．．內導體
200．．．電漿處理裝置
300．．．控制部
W．．．晶圓
Wd．．．假晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置之處理室清淨化方法，係於處理室收容處理基板，對上述處理基板施加特定處理的基板處理裝置之處理室清淨化方法；其特徵係：將於上述處理室內導入氧氣或是具有氧及惰性氣體之氣體來形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內導入氮氣或是具有氮及惰性氣體之氣體來形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環，以去除來自上述處理室的金屬污染物。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之處理室清淨化方法，其中，上述電漿之電子溫度係在2eV以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之處理室清淨化方法，其中，上述電漿係以具有複數槽之平面天線，將微波導入上述處理室內而形成。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之處理室清淨化方法，其中，上述基板處理裝置所進行之特定處理，係氮化處理或氧化處理。
  5. 一種可以電腦讀取之記錄媒體，其特徵係包含有於處理室收容處理基板，對上述處理基板施加特定處理的基板處理裝置中，將於上述處理室內導入氧氣或是具有氧及惰性氣體之氣體來形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內導入氮氣或是具有氮及惰性氣體之氣 體來形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環，而將來自上述處理室的金屬污染物予以去除並清淨化地，使電腦控制上述基板處理裝置的軟體。
  6. 一種基板處理裝置，其特徵係：具備：收容被處理基板之處理室，和於上述處理室內，對上述被處理基板施加特定處理的處理機構，和於上述處理室內，形成用以將其中清淨化之電漿的電漿形成機構，和控制上述電漿形成機構之控制機構；上述控制機構，係將於上述處理室內導入氧氣或是具有氧及惰性氣體之氣體來形成含氧氣體之電漿的工程，和於上述處理室內導入氮氣或是具有氮及惰性氣體之氣體來形成含氮氣體之電漿的工程，至少交互執行1循環，而將來自上述處理室的金屬污染物予以去除並清淨化地，來控制上述電漿形成機構。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之基板處理裝置，其中，上述電漿之電子溫度係在2eV以下。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之基板處理裝置，其中，上述電漿形成機構係包含具有複數槽之平面天線，和微波產生源，和自微波產生源將微波導向上述平面天線的波導路；經由上述波導路及上述平面天線，將微波導入上述處理室內。
  9. 如申請專利範圍第6項所記載之基板處理裝置，其中，上述處理機構係對被處理基板進行氮化處理或氧化處理。
  10. 一種基板處理方法，其特徵係具有：於處理室內，將導入氧氣或是具有氧及惰性氣體之氣體來進行含氧氣體之電漿形成，與導入氮氣或是具有氮及惰性氣體之氣體來進行含氮氣體之電漿形成，至少交互實施1循環而將來自上述處理室的金屬污染物予以去除並清淨化的工程，和之後將於上述處理室內，將導入氧氣或是具有氧及惰性氣體之氣體來進行含氧氣體之電漿形成，與導入氮氣或是具有氮及惰性氣體之氣體來進行含氮氣體之電漿形成，至少執行1次，而將上述處理室乾燥的工程，和之後將處理基板導入上述處理室內，對被處理基板施加特定處理的工程。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之基板處理方法，其中，對上述被處理基板施加特定處理的工程，係對被處理基板施加氮化處理或氧化處理。
  12. 如申請專利範圍第11項所記載之基板處理方法，其中，對上述被處理基板施加之特定處理為氮化處理時，則於上述乾燥中形成上述含氮氣體之電漿；對上述被處理基板施加之特定處理為氧化處理時，則於上述乾燥中形成上述含氧氣體之電漿。
  13. 如申請專利範圍第10項所記載之基板處理方法 ，其中，上述電漿之電子溫度係在2eV以下。
  14. 如申請專利範圍第10項所記載之基板處理方法，其中，上述處理室清淨化之工程，係以具有複數槽之平面天線，將微波導入上述處理室內，然後形成低電子電漿而進行者。
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