TWI453816B - 電漿處理裝置之乾洗方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於電漿處理裝置之乾洗方法，再詳細而言，係關於：在使用電漿處理裝置製作稱為FeRAM(鐵電隨機存取記憶體，Ferroelectric Random Access Memory)之強介電體記憶體之記憶元件、或傳感器、致動器、發振器、過濾器等壓電元件等之際，有效地除去附著於向真空容器內導入高頻電力之介電體構件之生成物，且可在大幅減少粒子之同時提高生產量之電漿處理裝置之乾洗方法。
本申請以日本特願2007－145018為基礎申請，引入其內容供參考。
以往以來，具有稱為FeRAM之強介電體記憶體。
此強介電體，係由下部電極層、強介電體層及上部電極層所形成之積層構造之記憶元件，在基板上，使由絕緣體構成之基底層成膜，在該基底層上依序成膜由Pt等貴金屬構成之下部電極層、由PZT(Pb(Zr,Ti)O3
)構成之強介電體層、由Pt等貴金屬構成之上部電極層作為積層膜，藉由對該積層膜實施蝕刻來製作(譬如參照專利文獻1等)。在蝕刻此積層膜之步驟中，譬如，使用有使用電感耦合之電漿處理裝置。
但，在使用以往之電感耦合電漿的電漿處理裝置中，在對積層膜實施蝕刻之際，由於在將高頻電力導入腔(真空容器)內之介電體構件上附著構成積層膜之貴金屬及強介
電體，密封高頻電力，因此具有電漿變不安定之問題。再者，由於此附著物會剝離而具有積層膜之粒子增加之問題。
因此，為除去此附著物，藉由在向靜電性結合之電極施加高頻電力之際產生之離子衝擊來進行附著物之去除(參照專利文獻2)。
[專利文獻1]日本特開2006－344785號公報[專利文獻2]日本專利3429391號公報
但，在以往之附著物除去方法中，在附著物之厚度厚或附著物緊緊附著之各種情況，具有離子衝擊費時、除去效率低下之問題點，及降低生產量之問題。
又，在除去附著物之後再度成膜積層膜，則不論是否進行清洗，亦具有無法大幅減少粒子數之問題。
本發明係為解決上述課題而成者，其目的係提供一種可將附著於將高頻電力導入真空容器內之介電體構件上的貴金屬及強介電體有效去除，可大幅減少粒子數、可提高生產量之電漿處理裝置之乾洗方法。
本發明人等對於除去附著於電漿處理裝置之介電體構件之含有貴金屬及/或強介電體之生成物的乾洗方法進行了積極檢討。其結果發現，向真空容器導入含有氟之氣體，藉由向含有該氟之氣體導入高頻電力而產生電感耦合電
漿，藉由該電感耦合電漿，若除去含有附著於介電體構件之貴金屬及/或強介電體之生成物，即可有效除去附著物，大幅減少粒子數，提高生產量，因而完成本發明。
即，本發明之電漿處理裝置之乾洗方法，其係包括如下所述之電漿處理裝置之乾洗方法：具有介電體構件之真空容器；設置於前述介電體構件之外側的平面狀電極及高頻天線；藉由對該等高頻天線及平面狀電極分別供給高頻電力，經由前述介電體構件向前述真空容器內導入高頻電力以產生電感耦合電漿之高頻電源；此方法包括：向前述真空容器內導入含有氟之氣體，並藉由前述高頻電源向前述真空容器內導入高頻電力以使前述含有氟之氣體產生電感耦合電漿之步驟；與藉由該電感耦合電漿，除去附著於前述介電體構件之含有貴金屬及強介電體之至少一者的生成物之步驟。
在此乾洗方法中，藉由高頻電源分別向高頻天線及平面狀電極供給高頻電力，使導入於真空容器內之含氟氣體產生電感耦合電漿，藉由此電感耦合電漿而產生之氟離子及游離基對附著於介電體構件上之含有貴金屬及/或強介電體之生成物進行濺鍍，同時與該等貴金屬及/或強介電體反應，使該等貴金屬及/或強介電體從介電體構件散逸。
藉此，有效地從介電體構件除去附著物。由此，大幅減少因為此附著物所引起之粒子數，亦提高生產量。
前述含有氟之氣體，為氟化硫氣體、氟化氮氣體、氟化碳氣體之任1種為佳。
前述貴金屬較好含有選自鉑、銥、釕、銠、鈀、鋨、氧化銥、氧化釕、釕酸鍶所組成之群中選擇之1種及2種以上。
前述強介電體係含有從PZT(Pb(Zr,Ti)O3
)、SBT(SrBi2
Ta2
O9
)、BTO(Bi4
Ti3
O12
)、BLT((Bi,La)4
Ti3
O12
)、BTO(BaTiO3
)所組成之群中選擇之1種或2種以上為佳。
前述貴金屬及強介電體之至少一者，亦可為強介電體記憶體之記憶元件用之構成材料。
前述貴金屬及強介電體之至少一者，亦可為致動器或壓電元件用之構成材料。
根據本發明之電漿處理裝置之乾洗方法，向真空容器內導入含有氟之氣體之同時，藉由高頻電源向前述真空容器內導入高頻電力使前述含有氟之氣體產生電感耦合電漿，藉由此電感耦合電漿，除去附著於介電體構件之含有貴金屬及強介電體之至少一者之生成物。由此，可有效除去附著於介電體構件之貴金屬及強介電體，可大幅減少粒子數，可提高生產量。
以下對於用於實施本發明之電漿處理裝置之乾洗方法之一實施形態進行說明。
又，本實施形態，係為更好理解本發明之主要內容而進行具體說明者，只要無特別，即非限定本發明之者。
圖1係實施本實施形態電漿處理裝置之乾洗方法之際所
使用之使用電感耦合電漿之電漿處理裝置之截面圖。
在該圖1中，符號1表示劃定電漿處理裝置之處理室之真空腔(真空容器)。又，符號2表示以密閉之狀態安裝於真空腔1之上部開口、構成窗之介電體構件石英板。又，符號3表示設置於石英板2之外側、設為與石英板2平行之二回環之環形天線3之高頻環形天線。又，符號4表示連接於高頻環形天線3而具有匹配電路之匹配箱(MB)。又，符號5表示連接於匹配箱4之高頻電源。
又，符號6係表示在高頻環形天線3之下側，直交於流到此高頻環形天線3之電流、且與石英板2平行而配置為環形之複數個板狀之永久磁鐵。又，符號7係表示設置於石英板2與永久磁鐵6之間之平面狀電極。又，符號8係表示可將容量調整為最適之值(10 pF~500 pF)的可變電容。又，符號9係表示實施電漿處理之晶圓。又，符號10係表示支撐晶圓9之基板固定架。又，符號11係連接於基板固定架10、具有匹配電路之匹配箱(MB)。又，符號12係表示連接於匹配箱11之高頻電源。
平面狀電極7由於由具有平面形狀之線狀金屬材料構成，配合以石英板2形成之窗之形狀而構成，以從該石英板2相距50mm以下之間隔平行地配置。
平面狀電極7之形狀，如圖2所示，為複數根線狀金屬材料21從中心放射狀延伸之星形、或如圖3所示前端部分岐之線狀金屬材料22複數根地從中心放射狀延伸之星形。
平面狀電極7之形狀，亦可採用除星形外之其他如梳形
狀等。
其次，對於此電漿處理裝置之乾洗方法進行說明。
由稱為FeRAM之強介電體記憶體之積層膜構成之記憶元件在成膜後，蝕刻積層膜之際產生之生成物附著於石英板2之內側。
此生成物，由於含有貴金屬及/或強介電體，因此作為貴金屬可舉例有選自鉑、銥、釕、銠、鈀、鋨、氧化銥(IrO2
)、氧化釕(RuO2
)、釕酸鍶(SrRuO3
)之群之1種及2種以上。
又，作為強介電體，舉例有選自PZT(Pb(Zr,Ti)O3
)、SBT(SrBi2
Ta2
O9
)、BTO(Bi4
Ti3
O12
)、BLT((Bi,La)4
Ti3
O12
)、BTO(BaTiO3
)之群之1種或2種以上。
因此，為除去此生成物，向真空腔1內導入虛擬晶圓，作為清洗氣體而導入含有氟之氣體之同時，藉由高頻電源5分別向高頻環形天線3及平面狀電極7供給高頻電力，使導入於真空腔1內之含有氟之氣體產生電感耦合。
作為此含有氟之氣體，以氟化硫氣體、氟化氮氣體、氟化碳氣體之任一種為佳。
作為氟化硫氣體，可舉例有一氟化硫(S2
F2
)、二氟化硫(SF2
)、四氟化硫(SF4
)、五氟化硫(S2
F10
)、六氟化硫(SF6
)。其中，特別由於六氟化硫(SF6
)可在加溫且低壓下與貴金屬及/或強介電體反應而容易地生成貴金屬及/或強介電體之氟化物而為佳。
作為氟化氮氣體，舉例有一氟化氮(N2
F2
)、三氟化氮
(NF3
)。該等中，尤其是三氟化氮(NF3
)可在加溫且低壓下與貴金屬及/或強介電體反應而容易地生成貴金屬及/或強介電體之氟化物而為佳。
作為氟化碳氣體，可舉例有全氟甲烷(CF4
)、全氟乙烷(C2
F6
)、全氟丙烷(C3
F8
)、六氟化丁烷(C4
F6
)、八氟環丁烷(C4
F8
)、全氟環戊烯(C5
F8
)等。其中，特別由於分子量小的全氟甲烷(CF4
)、全氟乙烷(C2
F6
)等可在加溫且低壓下與貴金屬及/或強介電體反應而容易地生成貴金屬及/或強介電體之氟化物而為佳。
此含有氟之氣體流量，以20 sccm以上且100 sccm以下為佳。
又，含有氟之氣體之壓力以0.3 Pa以上且5 Pa以下為佳。
藉由使此含有氟之氣體產生電感耦合電漿，來產生氟離子及游離基。該等氟離子及游離基對附著在石英板2上之含有貴金屬及/或強介電體之生成物進行濺鍍。其次，與該等貴金屬及/或強介電體反應，生成構成貴金屬及/或強介電體之元素之氟化物。
作為此氟化物，以其沸點(bp)或熔點(mp)比構成貴金屬及/或強介電體之元素低者為佳，譬如，可舉例有氟化銥(VI)(IrF6
)(mp＝44.4℃、bp＝53℃)、氟化鉑(II)(PtF2
)、氟化鉑(IV)(PtF4
)、氟化鋯(IV)(ZrF4
)、氟化鈦(III)(TiF3
)、氟化鈦(IV)(TiF4
)等。
此氟化物，由於與生成物之結合力比較弱，藉由濺鍍法
可容易地從生成物剝離，因此可容易地使此氟化物從石英板2散逸。
如此，有效地將附著物從石英板2除去。由此，因附著物引起之粒子數可大幅減少，生產量亦提高。
如以上說明，可將附著於石英板2之貴金屬及強介電體有效除去，可大幅減少粒子數，可提高生產量。
圖4係表示適用本發明之一實施例之圖表，表示清洗後之粒子個數。更詳細而言，該圖表係表示，將25片8英寸晶圓經電漿處理之後，導入虛擬晶圓，使用氬(Ar)氣體或六氟化硫(SF6
)氣體進行乾洗，其後，在導入粒子測定用之晶圓實施電漿處理之際的晶圓上之粒子個數者。
該圖4中，Ar係向上述電漿處理裝置導入Ar氣體(50 sccm、0.5 Pa)、將高頻環形天線3之高頻電力以1000 W、將偏壓以100 W、進行30分鐘乾洗時之粒子個數，約為4000個。
另一方面，SF6
係向上述電漿處理裝置導入SF6
氣體(50 sccm、0.5 Pa)、將高頻環形天線3之高頻電力以1000 W、將偏壓以100 W、進行30分鐘乾洗時之粒子個數，為50個以下。
根據上述實施例可知，使用SF6
氣體時，與使用Ar氣體時相比，粒子個數大幅減少。
又，在觀察乾洗前後之石英板2的表面狀態時，乾洗前之石英板2之表面狀態，因生成物之附著而凹凸顯著，但乾洗後之石英板2之表面狀態，幾乎不見生成物之附著，
平坦性優異。
如以上所說明，根據本實施形態之電漿處理裝置之乾洗方法，在向真空腔1內導入含有氟之氣體之同時，藉由高頻電源5分別向高頻環形天線3及平面狀電極7供給高頻電力，使導入於真空腔1內之含有氟之氣體產生電感耦合電漿，對石英板2上之含有貴金屬及/或強介電體之生成物進行濺鍍之同時，與該等貴金屬及/或強介電體反應，生成構成貴金屬及/或強介電體之元素的氟化物。其結果，可有效除去附著於石英板2上之貴金屬及強介電體，可大幅減少粒子數、可提高生產量。
又，以本實施形態之電漿處理裝置之乾洗方法，在成膜由稱為FeRAM之強介電體記憶體之積層膜構成的記憶元件之際，將附著於石英板2內側之含有貴金屬及/或強介電體的生成物藉由乾洗除去之情況為例進行說明。此外，在藉由乾洗除去構成致動器或壓電元件之材料的貴金屬及/或強介電體之生成物時，本發明可發揮同樣之效果。
根據本發明，可提高一種可有效除去附著於將高頻電力導入到真空容器內之介電體構件上之貴金屬及強介電體，可大幅減少粒子數、可提高生產量之電漿處理裝置之乾洗方法。
1‧‧‧真空腔
2‧‧‧石英板
3‧‧‧高頻環形天線
4，11‧‧‧匹配箱(MB)
5‧‧‧高頻電源
6‧‧‧永久磁鐵
7‧‧‧平面狀電極
8‧‧‧可變電容器
9‧‧‧晶圓
10‧‧‧基板固定架
12‧‧‧高頻電源
21，22‧‧‧線狀金屬材料
圖1係實施本發明一實施形態之乾洗方法之際所使用之電漿處理裝置之截面圖。
圖2係表示具有該電漿處理裝置之平面狀電極之形狀的一例之平面圖。
圖3係表示該平面狀電極之形狀之其他例之平面圖。
圖4係表示清洗後之粒子個數的圖表。
1‧‧‧真空腔
2‧‧‧石英板
3‧‧‧高頻環形天線
4‧‧‧匹配箱(MB)
5‧‧‧高頻電源
6‧‧‧永久磁鐵
7‧‧‧平面狀電極
8‧‧‧可變電容器
9‧‧‧晶圓
10‧‧‧基板固定架
12‧‧‧高頻電源
Claims (6)
- 一種電漿處理裝置之乾洗方法，其中該電漿處理裝置包含：具有介電體構件之真空容器；設置於前述介電體構件之外側的平面狀電極及高頻天線；及藉由對該等高頻天線及平面狀電極分別供給高頻電力，經由前述介電體構件向前述真空容器內導入高頻電力以產生電感耦合電漿之高頻電源；該方法之特徵為包括：向前述真空容器內以20sccm以上且100sccm以下之流量導入含有氟之氣體，並藉由前述高頻電源向前述真空容器內導入高頻電力以使壓力以0.3Pa以上且5Pa以下之前述含有氟之氣體產生電感耦合電漿之步驟；及藉由該電感耦合電漿，生成附著於前述介電體構件之含有貴金屬及強介電體之至少一者的氟化物之步驟。
- 如請求項1之電漿處理裝置之乾洗方法，其中前述含有氟之氣體係氟化硫氣體、氟化氮氣體、氟化碳氣體中之任一種。
- 如請求項1之電漿處理裝置之乾洗方法，其中前述貴金屬含有選自鉑、銥、釕、銠、鈀、鋨、氧化銥、氧化釕、釕酸鍶之群之1種或2種以上。
- 如請求項1之電漿處理裝置之乾洗方法，其中前述強介電體含有選自PZT(Pb(Zr,Ti)O3 )、SBT(SrBi2 Ta2 O9 )、 BTO(Bi4 Ti3 O12 )、BLT((Bi,La)4 Ti3 O12 )、BTO(BaTiO3 )之群之1種或2種以上。
- 如請求項1之電漿處理裝置之乾洗方法，其中前述貴金屬及強介電體之至少一者，為強介電體記憶體之記憶元件用之構成材料。
- 如請求項1之電漿處理裝置之乾洗方法，其中前述貴金屬及強介電體之至少一者，為致動器或壓電元件用之構成材料。
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