TWI460792B - 膜形成方法、膜形成設備及膜形成設備之使用方法 - Google Patents

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Description

膜形成方法、膜形成設備及膜形成設備之使用方法
本案係主張日本專利申請案第2010-030634號(申請日為2010年2月15日)以及第2011-009704號(申請日為2011年1月20日)之優先權，其全文係以參考文獻方式合併於此。
本發明係關於膜形成方法、膜形成設備及膜形成設備之使用方法，用以利用矽源氣體及氧化劑而在目標物上形成氧化矽膜(SiO2 膜)，且尤有關於半導體製程技術。此處所使用之名詞「半導體製程」包括各種製程，其用以藉由以預定圖案在目標物(例如半導體晶圓或用於FPD(平面顯示器，例如LCD(液晶顯示器))之玻璃基板)上形成半導體層、絕緣層、及導電層，而於該目標物上製造半導體裝置或具有待連接至半導體裝置之配線層、電極及其類似物之結構。
在半導體裝置之製造順序中，有在例如矽晶圓之半導體晶圓(可簡稱為晶圓)上形成SiO2 膜之製程。在此一用以形成SiO2 膜之膜形成處理中，通常使用批次型之直立式膜形成設備，藉由利用Si源及氧化劑之化學氣相沉積(CVD)，以在複數個半導體晶圓上一次同時形成SiO2 膜。
近年來，由於對半導體裝置之加強微型化及整合之需求，已經需要在400℃或更低的低溫下形成較高品質的SiO2 膜。吾人已提出藉由ALD(原子層沉積法)而形成SiO2 膜之技術，以作為滿足需求之技術，其係交替地供應矽源氣體及氧化劑，以形成原子層等級或分子層等級之疊層(例如，日本專利申請案公開號第2003-7700號(專利文件1))。
在以CVD或ALD進行之SiO2 膜之膜形成處理中，係針對複數個晶圓而重複膜形成處理。例如，在批次型之直立式熱處理設 備中，係將其上置放著一批次晶圓之晶舟載入處理容器內，並於這些晶圓上進行膜形成處理；接著，將其上置放著另一批次晶圓之(該)晶舟載入處理容器內，且於這些晶圓上進行膜形成處理。如此，膜形成處理被重複複數次。
然而，由於沉積在處理容器之內表面上之膜厚度較大，而膜形成處理已重複複數次，故沉積於晶圓上之粒子數目突然增加。尤其，在以低溫進行膜形成之ALD之情況中，突顯出此問題。
日本專利申請案公開號第2006-351948號(專利文件2)及日本專利申請案公開號第2008-140864號(專利文件3)揭露了藉由改良沉積於處理容器之內表面上之薄膜以避免因膜剝離而產生粒子之技術。
然而，揭露於專利文件2及3之技術並未設法解決在關於以CVD或ALD進行SiO2膜之膜形成處理中之粒子問題。
因此，本發明之一目的為：利用Si源氣體及氧化劑，在重複用以在目標物體上形成SiO2 膜之膜形成處理時，減少將沉積於目標物體上之粒子數目。
在發展本發明之過程中，本案發明人勤奮研究以解決上述之問題，且已獲得以下之結果。尤其，在利用Si源氣體及氧化劑而將SiO2 膜形成於目標物體之情況中，SiO2 膜亦被沉積於處理容器之內表面上。沉積於處理容器之內表面上之SiO2 膜，特別在處理場外側之部分上，包含著含矽物質。在膜形成處理期間，含矽物質散出成為逸氣(out gases)。當重複膜形成處理時，隨著沉積於處理容器之內表面上之SiO2 膜厚度漸漸變大，在膜形成處理期間散出成為逸氣之含矽物質便突然增加。散出成為逸氣之含矽物質引發了與氧化劑之氣相反應並產生粒子，粒子接著沉積於目標物體上。
依據本發明之第一態樣，提供了一種膜形成方法，包含：膜形成處理，用以對處理容器內，供給二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣 體作為Si源氣體，供給含氧氣體之電漿作為氧化劑，且利用設定於室溫之處理溫度，而於該處理容器內，將SiO2 膜形成於目標物體之表面上；及氧化清除處理，用以接著在將該目標物體自該處理容器卸載後，對該處理容器內供給該含氧氣體電漿，而不供給該DIPAS氣體，同時由該處理容器內部排出氣體，且利用設定於室溫之處理溫度，而對沉積於該處理容器內部之副產物膜施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少；其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之副產物膜的移除處理。
依據本發明之第二態樣，提供了一種膜形成設備，包含：直立式處理容器，用以維持其中之真空狀態；支持構件，用以在該處理容器內部之垂直方向上間隔地支撐複數個目標物體；載入機構，用以載入及卸載該支持構件來回該處理容器；及來源氣體供應機構，用以對該處理容器內，供給二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體作為Si源氣體；含氧氣體供應機構，用以供應含氧氣體至該處理容器中；電漿產生機構，設置於該處理容器，用以將該含氧氣體轉變成電漿；排氣系統，用以自該處理容器內部排出氣體：及控制機構，用以控制設備之操作，該控制機構包含控制設備以執行膜形成方法之控制程式，該膜形成方法包含：膜形成處理，用以對該處理容器內，供給該DIPAS氣體作為Si源氣體，供給該含氧氣體之電漿作為氧化劑，且利用設定於室溫之處理溫度，而於該處理容器內，將SiO2 膜形成於該目標物體之表面上；及氧化清除處理，用以接著在將該目標物體自該處理容器卸載之後，對該處理容器內供給該含氧氣體電漿，而不供給該DIPAS氣體，同時由該處理容器內部排出氣體，且利用設定於室溫之處理溫度，而對沉積於該處理容器內部之副產物膜施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少；其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之副產物膜的移除處理。
依據本發明之第三態樣，提供了一種膜形成設備之使用方 法，該膜形成設備包含：直立式處理容器，用以維持其中的真空狀態；支持構件，用以在該處理容器內部之垂直方向上間隔地支撐複數個目標物體；來源氣體供應系統，用以供應作為Si源氣體之二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體至該處理容器中；含氧氣體供應系統，用以供應含氧氣體至該處理容器中；電漿產生機構，位於該處理容器上，且用以將該含氧氣體轉變成電漿；及排氣系統，用以自該處理容器內部排出氣體，該方法包含：膜形成處理，用以將氧化矽膜形成於一批次之產品目標物體上；及氧化清除處理，用以接著在無產品目標物體存在於該處理容器內部之狀態中，在沉積於該處理容器內部之副產物膜上施行氧化，其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之副產物膜的移除處理。該膜形成處理係利用該處理容器內部設定於室溫之膜形成處理溫度加以執行，且包含：自該來源氣體供應系統供應DIPAS氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統由該處理容器內部排出氣體；及自該含氧氣體供應系統供應含氧氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統由該處理容器內部排出氣體；其中該供應含氧氣體之步驟包含：利用該電漿產生機構將該含氧氣體轉變成電漿，以由該含氧氣體產生自由基，並利用該自由基而氧化自該DIPAS氣體所獲得之物質，以形成氧化矽膜。該氧化清除處理係利用該處理容器內部設定於室溫之氧化清除處理溫度加以執行，且包含：自該含氧氣體供應系統供應含氧氣體至該處理容器中，而非自該來源氣體供應系統供應DIPAS氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統由該處理容器內部排出氣體；其中該供應含氧氣體之步驟包含：利用該電漿產生機構將該含氧氣體轉變成電漿，以由該含氧氣體產生自由基，並利用該自由基而在該副產物膜上施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少。
本發明之額外目的及優點將於以下敘述中提出，且部分可由敘述而明顯得知，或可由實施本發明而知悉。藉由以下所特別指出之手段及組合，可實現與獲得本發明之目的及優點。
本發明之一實施例今將參照隨附圖式加以說明。在以下敘述中，具有實質上相同功能及配置之組成元件係以相同參考符號標示，且僅於需要時重複敘述。
圖1為顯示依據本發明一實施例之膜形成設備(直立式電漿ALD設備)之截面前視圖；圖2為顯示圖1之膜形成設備的部分截面平面圖。在圖2中，未顯示加熱機構。
膜形成設備100經設計成利用Si源氣體及氧化劑而形成SiO2 膜，且包含處理容器1，其形狀係具有開口式底部與封閉式頂部之圓柱筒。處理容器1整體係由例如石英所製成。處理容器1在其中靠近頂部處設有石英頂板2，以氣密式封閉頂板2下方之區域。處理容器1之開放式底部係經由例如O形環之密封構件4而連接至由例如不銹鋼所製成之圓柱狀歧管3。
歧管3支撐處理容器1之底部。由石英所製成之晶舟5上下移動通過歧管3之底部口，俾使晶舟5得以載入/載出處理容器1。將若干(例如約50到100個)目標物體或半導體晶圓W堆疊於晶舟5上，晶舟5具有三個支柱6(參見圖2)，支柱6則具有其上分別支撐著若干晶圓W之凹槽。
將晶舟5透過由石英製成之隔熱圓柱體7而放置於台座8上。台座8由穿過蓋體9之旋轉軸10所支撐，蓋體9係由例如不銹鋼所製成且用以開啟/關閉歧管3之底部口。
蓋體9被旋轉軸10穿過之部分設有例如磁性流體密封構件11，以使旋轉軸10在氣密狀態下受到可旋轉式支撐。將密封構件12(例如O形環)插入於蓋體9周圍與歧管3底部之間，俾使處理容器1之內部可保持密封。
例如，將旋轉軸10連接至由例如晶舟升降機之升降機構(未圖示)所支撐之臂桿13的末端。升降機構使晶舟5及蓋體9一起上下移動，以運送晶舟5進出處理容器1。可將台座8固定於蓋體9，俾在晶舟5不旋轉之情況下處理晶圓W。
膜形成設備100包含含氧氣體供應機構14、矽源氣體供應機構15、清除氣體供應機構16、及清潔氣體供應機構41。含氧氣體供應機構14用以供應含氧氣體(例如O2 氣體)至處理容器1中，以產生作為氧化劑之含氧電漿；矽源氣體供應機構15用以供應矽源氣體至處理容器1中；清除氣體供應機構16用以供應作為清除氣體之非活性氣體(例如N2 氣)至處理容器1中；清潔氣體供應機構41用以供應例如含氟氣體(如HF氣體或F2 氣體)之清潔氣體至處理容器1中。
含氧氣體供應機構14包含含氧氣體供應源17及氣體分配噴嘴19，兩者經由氣體管線18而彼此連接，以供應含氧氣體。氣體分配噴嘴19係由從外部穿過歧管3之側壁接著轉彎且垂直向上延伸之石英導管所形成。氣體分配噴嘴19之垂直部份具有複數個噴氣孔19a，噴氣孔19a係對應於晶舟5之晶圓支撐跨距而以預定間隔形成於氣體分配噴嘴19之整個垂直長度上。因此，含氧氣體(例如O2 氣)係由噴氣孔19a沿水平方向幾乎均勻地噴向處理容器1。
矽源氣體供應機構15包含矽源氣體供應源20及氣體分配噴嘴22，兩者經由氣體管線21而彼此連接，用以供應矽源氣體。在此實施例中，有兩個矽源氣體用之氣體分配噴嘴22(參見圖2)。每一氣體分配噴嘴22係由從外部穿過歧管3之側壁接著轉彎且垂直向上延伸之石英導管所形成；各氣體分配噴嘴22之垂直部分亦具有複數個噴氣孔22a，噴氣孔22a係對應於晶舟5之晶圓支撐跨距而以預定間隔形成於氣體分配噴嘴22之整個垂直長度上。因此，矽源氣體係由噴氣孔22a沿水平方向幾乎均勻地噴向處理容器1。針對矽源氣體可僅設置一氣體分配噴嘴22。
清除氣體供應機構16包含清除氣體供應源23及氣體噴嘴25，兩者經由氣體管線24而彼此連接，用以供應清除氣體。氣體噴嘴25係由從外部穿過歧管3之側壁的短石英導管所形成，較佳為使用非活性氣體(例如N2 氣)作為清除氣體。
清潔氣體供應機構41包含清潔氣體之氣體供應源42及延伸自氣體供應源42之氣體管線43。氣體管線43分岔成連接至氣體 管線18及氣體管線21之兩管線。
氣體管線18、21、24、及43分別設有切換閥18a、21a、24a、43a及流速控制器18b、21b、24b、及43b(例如質量流量控制器)。因此，含氧氣體、矽源氣體、清除氣體、及清潔氣體可以受控制之流速加以供應。
將電漿產生機構30形成於處理容器1之一部分側壁上，用以將含氧氣體轉變成電漿，而產生作為氧化劑之含氧電漿。電漿產生機構30具有垂直式狹長開口31，其係由在垂直方向上切割預定寬度之處理容器1之側壁而形成。以藉由焊接而與處理容器1之外表面氣密式連接之電漿覆蓋壁32覆蓋開口31，電漿覆蓋壁32由例如石英所形成，且具有包含下凹橫截面之垂直狹長形狀。
一對狹長電漿電極33位於電漿覆蓋壁32之對向外表面，且彼此相對而同時在垂直方向上延伸。電漿電極33與RF(射頻)電源35相連接，用以經由饋入線34而供應RF功率。將例如13.56MHz之RF電壓由電源35施加至電漿電極33，以產生含氧氣體之電漿。RF電壓之頻率並未限定於13.56MHz，且可將其設定於其他頻率，例如400kHz。
形成上述電漿覆蓋壁32，使得處理容器1之側壁向外突出以界定一內部凹面，同時使電漿覆蓋壁32之內部空間與處理容器1之內部空間相連通。電漿覆蓋壁32之內部空間與開口31具有足以在垂直方向上涵蓋晶舟5上之所有晶圓W的垂直長度。
使含氧氣體之氣體分配噴嘴19在處理容器1之徑向方向上向外彎曲，同時在處理容器1內部向上延伸。接著，使氣體分配噴嘴19在電漿覆蓋壁32內部之最深位置處(距離處理容器1之中心最遠處)垂直地延伸。例如，當開啟RF電源35且因此在兩電極33之間形成RF電場時，由氣體分配噴嘴19之噴氣孔19a噴出之含氧氣體被轉變成電漿，且朝向處理容器1之中心供應及擴散。
使由例如石英所製成之絕緣保護套36貼附於且覆蓋電漿覆蓋壁32之外表面。將冷卻劑通道(未圖示)形成於絕緣保護套36之內部，且可通入冷卻劑(例如經冷卻之氮氣)，以冷卻電漿電極 33。
兩氣體分配噴嘴22在處理容器1側壁內側包夾開口31之相對位置處向上延伸，矽源氣體由氣體分配噴嘴22之噴氣孔22a噴向處理容器1之中心。
另一方面，在處理容器與開口31相對之一側上，處理容器1具有形成於其上之排氣口37，用以將處理容器1之內部真空排氣。排氣口37具有藉由在垂直方向切割處理容器1之側壁而形成之狹長形狀，排氣口37覆蓋著具有U形橫截面且藉由焊接而貼附於處理容器1之排氣口覆蓋構件38，排氣口覆蓋構件38沿著處理容器1之側壁向上延伸，且在處理容器1之頂部具有出氣口39，出氣口39與含有真空泵浦等之真空排氣機構VEM相連接。處理容器1由圓柱狀加熱機構40所圍繞，用以加熱處理容器1及處理容器1內部。
膜形成設備100包括含有微處理器(電腦)之控制器50，其控制在膜形成設備100中之個別組件。例如，控制器50：控制切換閥18a、21a、24a及43a，以藉由將其開啟/關閉而供應/停止氣體；控制質量流量控制器18b、21b、24b及43b以調整氣體之流速；控制真空排氣機構以排出氣體；控制RF電源35以開啟/關閉RF功率；以及控制加熱機構40以調整晶圓W之溫度。將控制器50連接至例如包含鍵盤及顯示器之使用者介面51，其中鍵盤用以供操作者輸入指令以操作膜形成設備100，而顯示器用以顯示膜形成設備100之操作狀態之視覺化影像。
再者，將控制器50連接至儲存配方之儲存部52，其中配方即為控制器50用之控制程式，用以控制膜形成設備100以便執行各種不同製程；以及膜形成設備100之個別組件用之控制程式，用以根據製程條件而執行處理。將配方儲存於包含在儲存部52中之儲存媒體，儲存媒體可由固定式媒體(例如硬碟或半導體記憶體)、或由可攜式媒體(例如CD-ROM、DVD、或快閃記憶體)加以形成。或者，若有需要，可線上使用配方，儘管配方係由另一設備透過例如專用線路加以傳送。
將所需之配方由儲存部52擷取出來，且根據經由使用者介面51輸入之指令或其類似物而由控制器50加以執行。因此，膜形成設備100可依據所擷取之配方而在控制器50的控制下執行預定處理。
接著，將參照圖3及圖4說明根據本發明一實施例之氧化矽膜(SiO2 膜)之形成方法，其係在具有上述結構之膜形成設備中執行。圖3為說明根據此實施例之膜形成方法圖式；圖4為顯示膜形成處理之氣體供應時序的時序圖，該膜形成處理係包含於圖3之膜形成方法中。
在此實施例中，如圖3所示，施行膜形成處理201，以在位於處理容器1內部之晶舟5之晶圓W(產品晶圓)上形成SiO2 膜，晶圓之數目為例如50-100片。針對複數批次之晶圓W而重複膜形成處理201。當在個別批次之膜形成處理之間施行交換晶舟5之操作時，於處理容器1內部施行氧化清除處理202，而其中不置放晶圓。在氧化清除處理202中，歧管3之底部口關閉，含氧電漿產生於處理容器1內部，以氧化沉積於處理容器1之內表面上之薄膜(副產物膜)，同時清除處理容器1。當沉積於處理容器1之內表面上之薄膜，於重複膜形成處理201達10-1000批次後而變厚時，則施行乾式清潔處理，以移除沉積於處理容器1之內表面上之薄膜。
在膜形成處理201中，將若干(例如50-100)片半導體晶圓置放於室溫下之晶舟5上；接著，自下方載入其上置放著晶圓W之晶舟5至事先調整於一預定溫度之處理容器1中；接著，以蓋體9關閉歧管3之底部口，以於處理容器1內部建立氣密空間。晶圓W可具有例如300mm之直徑，雖然並不限於此。
接著，對處理容器1內部進行真空排氣，並且保持在預定處理壓力下。再者，控制施加於加熱機構40之電力，以將晶圓溫度增加並設定至不高於450℃之預定溫度的處理溫度。接著，在不需要加熱機構40之某些情況中，可於約室溫下進行處理。
如圖4所示，膜形成處理係藉由所謂電漿ALD(交替地重複 步驟S1與步驟S2)加以執行。步驟S1用以將矽源氣體供應至處理容器1中，以使此氣體吸附於晶圓W上；步驟S2用以供應氧化氣體或含氧氣體並將其轉變成電漿，以在處理容器1中產生含氧電漿(氧自由基)，而氧化被吸附於晶圓W上之矽源氣體。在步驟1與2之間插入步驟S3a及S3b，以由處理容器1內部移除殘餘氣體。
矽源氣體可為胺基矽烷氣體，例如三(二甲胺基)矽烷(3DMAS)、四(二甲胺基)矽烷(4DMAS)、雙第三丁胺基矽烷(BTBAS)、或二異丙胺基矽烷(DIPAS)。
特別地，在步驟S1中，矽源氣體係由矽源氣體供應機構15之氣體供應源20經由氣體管線21及氣體分配噴嘴22而供應，且由噴氣孔22a噴入處理容器1中，持續一時間週期T1。因此，矽源氣體被吸附在每一半導體晶圓上。此步驟之時間週期T1被設定為例如1至180秒；矽源氣體之流速被設定為例如1至1,000mL/min(sccm)；處理容器1內之壓力被設定為例如13.3至1,333帕(0.1至10托耳)。
在步驟S2中，例如O2 氣之含氧氣體係由含氧氣體供應機構14之氣體供應源17經由氣體管線18及氣體分配噴嘴19而供應，且由噴氣孔19a噴入。此時，視需要將電漿產生機構30之RF電源35設定在開啟狀態，以產生RF電場，例如O2 氣之含氧氣體即藉此轉變成電漿。接著，將如此電漿激活之含氧氣體作為氧化劑而供應至處理容器1中。因此，吸附於半導體晶圓W上之矽源氣體被氧化並轉變成SiO2 。此步驟之時間週期T2被設定為例如1至300秒；含氧氣體之流速被設定為例如100至20,000mL/min(sccm)，儘管其取決於被支撐於晶舟5上之半導體晶圓W的數目；RF電源35用以以例如13.56MHz之頻率及5至1,000W(較佳為10至250W)之功率施加RF功率；處理容器1內之壓力被設定為例如13.3至1,333帕(0.1至10托耳)，且較佳為13.3至120帕(0.1至0.93托耳)。
在此步驟中，含氧氣體可為CO2 氣體、NO氣體、N2 O氣體、 H2 O氣體、或O3 氣體，以取代O2 氣體，且當使用此替代氣體作為氧化劑時，亦視需要而藉由RF電場將其轉變成電漿。然而，氧化劑較佳為O2 電漿。在使用O3 之情況下，不需要使用電漿。
在步驟S1或步驟S2之後，使用插入於步驟S1與步驟S2之間的步驟S3a及S3b，以由處理容器1內部移除殘餘氣體，以引發後續步驟中之期望反應。尤其，在這些步驟中，雖然對處理容器1之內部進行真空排氣，將作為清除氣體之非活性氣體(例如N2 氣體)，由清除氣體供應機構16之氣體供應源23經由氣體管線24及氣體噴嘴25而供應至處理容器1中。這些步驟S3a及S3b中之時間週期T3a及T3b中之每一者被設定為例如1至60秒；清除氣體之流速被設定為例如50至20,000mL/min(sccm)。步驟S3a及S3b中之每一者可用以持續地對處理容器1進行真空排氣，而不供應清除氣體；亦即，若殘餘氣體可由處理容器1之內部移除，則不執行任何氣體之供應。然而，供應清除氣體縮短了由處理容器1之內部移除殘餘氣體所需之時間。在這些步驟中，處理容器內部之壓力被設定在例如13.3至1,333帕(0.1至10托耳)。
如上所述，將供應矽源氣體之步驟S1及供應包含氧自由基之含氧電漿的步驟S2交替地重複，其間插入用以由處理容器1內部移除殘餘氣體之步驟S3a及S3b。因此，SiO2 層逐一地重複層疊，以完成具有預定厚度之SiO2 膜。可根據所完成之SiO2 膜厚度，適當地決定此循環之重複次數。
氧化清除處理係在膜形成處理完成之後施行，且將載有已處理晶圓W之晶舟5自處理容器1卸載。氧化清除處理係在膜形成處理自處理容器1卸載之後、且待歷經膜形成處理之下一批次晶圓W被載入至處理容器1中之前，設備處於閒置狀態時施行。在令設備進行晶舟5上之下一批次晶圓W之預備操作時，例如由設備附近移除已處理批次晶圓W之操作、載送該下一批次晶圓W至設備附近之一預定位置之操作、及裝載該下一批次晶圓W至晶舟5上之操作，絕對需要設備之此閒置狀態。因此，於氧化清除處理係在設備處於此閒置狀態時施行之情況中，可避免設備增加停機 時間(downtime)。
在氧化清除處理中，空處理容器1之內部係在作為清除氣體之非活性氣體(例如N2 氣)自氣體供應機構16之氣體供應源23經由氣體管線24及氣體噴嘴25而供應至處理容器1中時進行真空排氣，以自處理容器1內部移除殘餘氣體。接著，將處理容器1之內部真空排氣至約0.133至1,333帕(0.001至10托耳)之壓力。接著，將例如O2 氣之含氧氣體，自含氧氣體供應機構14之氣體供應源17，經由氣體管線18及氣體分配噴嘴19而供應，並自噴氣孔19a而噴入。
此時，電漿產生機構30之RF電源35視需要而被設定於開啟狀態，以形成RF電場，例如O2 之含氧氣體即藉由此電場而轉變成電漿。將如此電漿激活之含氧氣體作為氧化劑而供應至處理容器1中，因此，氧化即施行於沉積在處理容器1內部且包含反應性含矽物質之副產物膜上，其引發膜形成處理期間之粒子生成。較佳地係將此氧化清除處理之氧化時間週期設定在例如60至3,600秒。在此處理中，含氧氣體可為CO2 氣體、NO氣體、N2 O氣體、H2 O氣體、或O3 氣體，以取代O2 氣體，且當使用此替代氣體作為氧化劑時，亦視需要而藉由RF電場將其轉變成電漿。然而，氧化劑較佳為O2 電漿。在使用O3 之情況下，不需要使用電漿。
在重複上述之膜形成處理一預定數目批次之晶圓W後，施行清潔處理以移除沉積於處理容器1內部之副產物膜。例如，在SiO2 膜(氧化矽膜)之累積膜厚度因重複膜形成處理而達到2至5μm之預定值後、且在對下一批次之晶圓W施行膜形成處理之前，施行清潔處理。用於決定清潔處理之時序之累積膜厚度，可為藉由倍增以如規定於其配方中之一膜形成處理而形成之SiO2 膜厚度所獲得之理論值。或者，此累積膜厚度可為藉由整合監測晶圓上所形成之SiO2 膜厚度之確實量測值而獲得，在膜形成處理中，該監測晶圓連同產品晶圓W一起置放於晶舟5上。
在清潔處理中，將無產品晶圓支撐於其上之晶舟5置放於隔 熱圓柱體7上，且由下方載入在預定溫度下加熱之處理容器1中。接著，藉由蓋體9關閉歧管3底部口，以在處理容器1內部建立氣密空間。接著，由清潔氣體供應源42將清潔氣體(例如含氟氣體，像是HF氣體、F2 氣體或ClF3 氣體)經由氣體管線43、18、及21及氣體分配噴嘴19及22而供應至處理容器1中，同時對處理容器1之內部進行真空排氣。此清潔處理將沉積於處理容器1之內表面、晶舟5、隔熱圓柱體7、及氣體分配噴嘴19及22上之反應產物移除。於清潔處理期間，較佳為將處理容器1內部之溫度設定於0至600℃，且更佳為25到475℃。
其次，將解說為何上述之氧化清除處理可有效地減少晶圓W上之粒子。
根據習知方法，在將SiO2 膜形成於批次型直立式膜形成設備中之情況下，係重複下列順序。首先，藉由使用矽源氣體及含氧氣體，在一批次晶圓上施行膜形成處理；接著，在將此批次晶圓連同晶舟一起自處理容器卸載之後，處理容器係藉由被供應至處理容器中之非活性氣體加以清除，同時對處理容器進行真空排氣；接著，在下一批次晶圓上施行膜形成處理；接著，在卸載此批次晶圓之後，利用非活性氣體清除處理容器。
於膜形成處理期間，儘管將SiO2 膜沉積於晶圓上，亦將主要由SiO2 膜組成之薄膜沉積於處理容器之內表面上。隨著膜形成處理重複，沉積於處理容器之內表面上之膜厚度變得更大。根據由本案發明人所進行之實驗，已發現：在習知方法中，當沉積於處理容器之內表面上之膜厚度超過某一數值時，晶圓上之粒子將突然增加。
吾人進行一實驗，俾藉由利用單價胺基矽烷(DIPAS)作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑，而重複ALD膜形成，且量測晶圓上0.05μm以上之粒子的數目。圖5為顯示此實驗之結果之圖式；如圖5所示，粒子數目隨著膜形成之重複次數而增加。圖6為顯示在圖5之數據中，0.05μm至0.2μm之微粒數目與膜形成重複次數(累積膜厚度)之關係的圖式；如圖6所示，大部 分的粒子為落在0.05至0.2μm之範圍內的微粒。
在SiO2 膜係藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑之ALD處理而形成之情況中，如上所述，係依序重複包含胺基矽烷流動、胺基矽烷清除、氧氣電漿流動、及氧氣電漿清除之順序。圖7為顯示藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑之ALD處理而形成SiO2 膜之方法示意圖。如圖7所示，在此膜形成處理中產生胺類，在圖7中，R表示烴基，O* 表示氧自由基，此時之反應係由下列反應式(1)加以表示：胺基矽烷+(O* ,O2 * ) → SiO2 +胺類↑ (1)
因此，假設當SiO2 膜沉積於處理容器之內表面上時，含胺類物質即包含於薄膜中，且接著以某種方式促使0.05至0.2μm之微粒生成。然而，因胺類為氣體成分，其無法單獨被沉積於晶圓上；再者，即使胺類在混合狀態中與氧化劑反應，其亦無法變成固態。
進行另一實驗，俾藉由依序重複包含胺基矽烷流動、胺基矽烷清除、氧氣電漿流動、及氧氣電漿清除之順序的ALD，而將SiO2 膜形成於晶圓上，其中有較長及較短時間之氧氣電漿流動，並量測薄膜中之C濃度及N濃度。藉由1,000℃下之熱氧化而形成SiO2 膜，並量測薄膜中之C濃度及N濃度，以作為比較。圖8顯示C濃度，而圖9顯示N濃度，兩者皆由此實驗而獲得。如圖8及9所示，隨著ALD之氧氣電漿流動時間(氧化時間)變長，薄膜中之C濃度及N濃度減少；然而，薄膜中之C濃度及N濃度仍遠大於由未利用任何胺基矽烷之熱氧化所形成之SiO2 膜中者。吾人已由此些結果發現：薄膜中之C及N係得自於使用胺基矽烷所生之含胺類物質，且可藉由延長氧化劑或氧氣電漿之流動時間，而將含胺類物質減少至某一程度。
進行另一實驗，以模擬沉積於處理容器之內表面上之薄膜狀態。在此實驗中，晶圓被載入處理容器中，且膜形成處理係透過ALD加以施行，以利用單價胺基矽烷作為矽源氣體及利用氧氣電漿作為氧化劑，而於晶圓上形成厚度約為30nm之SiO2 膜。接著， 在不卸載晶圓之情況下，施行相當於批次交換期間之清除的後處理；重複膜形成處理及後處理四次。接著，藉由溫度程式化脫附氣體分析(temperature-programmed desorption gas analysis，TDS)分析如此形成之SiO2 膜中之碳及氮化合物。
圖10A為顯示此實驗中所使用且以利用N2 氣作為清除氣體之循環清除處理作為後處理之比較例之順序圖式；圖10B為顯示此實驗中所使用且以氧氣電漿清除(氧化清除)作為後處理之本例之順序圖式。
圖11A、11B、及11C顯示關於由圖10A及10B之順序所形成之SiO2 膜中之C及N化合物的分析結果。如圖11A、11B、及11C所示，在膜形成處理之後，藉由使用氧氣電漿清除取代循環清除，減少了C及N化合物。吾人已由此些結果發現：在沉積於處理容器之內表面上之薄膜中之含胺類物質，係藉由在先前膜形成處理與後續膜形成處理之間，執行利用氧氣電漿清除之氧化清除處理而得以減少。
接著，將沉積於晶圓上之粒子分成大於0.2μm之粒子及0.05至0.2μm者，此已對應於大多數之粒子，且以掃描式電子顯微鏡(SEM)將其拍照，接著利用能量分散式X射線分析儀進行成分分析(EDX)。圖12顯示大於0.2μm之粒子其中一者之SEM相片影像及關於該粒子之分析結果；圖13顯示0.05至0.2μm之粒子其中一者之SEM相片影像及關於該粒子之分析結果。如圖12及13所示，大於0.2μm之粒子具有類似碎裂片之形狀，且可偵測到Si及O，Si：O之波峰強度比率約為1：2。由此結果猜想：大於0.2μm之粒子係由於沉積於處理容器之內表面上之薄膜剝落而產生。另一方面，0.2μm以下之粒子並不具碎裂片之形狀，且偵測到Si：O中Si多於SiO2 ，並帶有小量雜質，例如C。由此結果猜想：0.2μm以下之粒子並非因薄膜剝落而產生，而是某種氣相反應。
如上所述，假設在膜形成係藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體、氧氣電漿作為氧化劑而施行之情況中，沉積於處理容器之內 表面上之SiO2 膜包含被放出且引發氣相反應之含胺類物質，致使0.2μm以下之粒子產生。然而，如上述，即使胺類本身被放出，但並未產生粒子，因為胺類為氣體成分且無法單獨沉積於晶圓上；況且，當胺類在混合狀態中與氧化劑反應時，亦無法變成固態。由於0.2μm以下之粒子包含C或其類似者以及Si，如上述，故吾人猜想與粒子相關聯之含胺類物質並非具有胺類本身之形式，而是未反應胺基矽烷之形式。
換言之，沉積於處理容器之內表面上之薄膜包含由反應產生之胺類及未反應之胺基矽烷與主成分SiO2 。當此未反應之胺基矽烷放射至氣相中時，其與作為氧化劑之氧氣電漿反應並產生固態氧化物，此為0.2μm以下之微粒。因此，為減少微粒，減少自已於膜形成處理期間沉積於處理容器之內表面上之薄膜放出胺基矽烷具有效益。因此，在此實施例中，氧氣電漿清除(氧化清除)係在先前膜形成處理與後續膜形成處理之間加以執行。
習知上，係在膜形成處理之間採行利用非活性氣體之循環清除，以代替根據此實施例之氧化清除，且大量胺基矽烷存留在沉積於處理容器1之內表面上之SiO2 膜60中。在此情況中，如圖14A所示，於下一膜形成處理期間，大量之胺基矽烷氣體由沉積於處理容器1之內表面上之SiO2 膜60放出，此氣體被氣相中之氧氣電漿氧化，並在氣相中產生許多粒子，如此增加了沉積於晶圓W上之粒子數目。另一方面，在氧氣電漿清除(氧化清除)係於膜形成處理之後施行之情況中，相較於採用循環清除之狀況，存留於SiO2 膜60中之胺基矽烷量有所減少。在此情況中，如圖14B所示，於下一膜形成處理期間，僅少量之胺基矽烷氣體由沉積於處理容器1之內表面上之SiO2 膜60放出。因此，氣相中所產生之粒子減少，故沉積於晶圓W上之粒子數目亦減少。
在此方面，此實施例完全不同於專利文件2及3中所揭露者，專利文件2及3係改良處理容器之內表面上所沉積之薄膜以避免膜剝離。
在此實施例中，使用於氧化清除處理中之氧化氣體，可與SiO2 膜形成處理中所使用之氧化氣體相同；再者，使用於氧化清除處理中之氧化氣體，可以與SiO2 膜形成處理中所使用之氧化氣體(此實施例以氧氣電漿為例)相同的方式加以供應，因而並不需要特殊機構。
沉積於處理容器之內表面上之SiO2 膜包含矽源氣體(係在處理中所放出)之現象，亦發生於除了使用胺基矽烷作為矽源氣體之情況中。
為了確認此實施例之效果，遂進行另一實驗。圖15說明用以比較習知方法與根據本發明一實施例之方法的實驗。在此實驗中，如圖15所示，氧氣電漿清除(氧化清除)係在處理容器有一累積膜厚度之後而施行於其中未載入晶圓之處理容器內部，沉積於處理容器之內表面上之薄膜將因該累積膜厚度而產生許多粒子。接著，晶圓被載入處理容器中，並藉由利用單價胺基矽烷(DIPAS)作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑之ALD，施行形成厚度約為30nm之SiO2 膜之膜形成處理。接著，量測晶圓上之粒子。重複此順序兩次。之後，在未載入晶圓之處理容器內部，施行利用氮氣之循環清除；接著，以相同方式，藉由ALD而施行在晶圓上形成厚度約為30nm之SiO2膜之膜形成處理；接著，量測晶圓上之粒子。重複此順序兩次。
圖16顯示藉由此實驗所獲得之晶圓上0.05μm以上之粒子數目；圖17顯示在圖16之粒子數據中，0.2μm以上之粒子數目；圖18顯示在圖16之粒子數據中，0.05至0.2μm之粒子數目。如圖16示，相較於使用循環清除之情況，粒子數目因施行氧氣電漿清除而減少。如圖17及18所示，0.2μm以上之粒子數目極少，且氧氣電漿之存在與否並無差別；此外，0.05至0.2μm之微粒佔整體粒子之大多數，且因利用氧氣電漿清除而減少。
在上述氧化矽膜(SiO2 膜)形成處理、氧化清除處理、及副產物膜清潔處理使用特殊處理氣體及處理條件之情況中，這些處理皆可在室溫(20至30℃，例如25℃)下施行。其次，將說明利用膜形成設備以實現室溫順序之方法。
在圖1所示之用以實現室溫順序之膜形成設備中，係利用含氧氣體供應源17供應氧氣以作為含氧氣體；或者，含氧氣體可選擇自CO2 氣體、NO氣體、N2 O氣體、H2 O氣體、或O3 氣體。矽源氣體供應源20供應二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體，清潔氣體供應源42用以供應HF氣體。
在膜形成處理中，係將處理容器1中之膜形成處理溫度設定於室溫，且在藉由真空排氣機構VEM排空處理容器1內部時，施行重複下列循環之ALD。尤其，首先，藉由供應DIPAS氣體至處理容器1中，不供應氧氣至處理容器1，而施行吸附步驟，因此，含矽吸附層即形成於晶圓W之表面上。接著，藉由自處理容器1內部排出氣體，並供應非活性氣體至處理容器1中，既不供應DIPAS氣體亦不供應氧氣至處理容器1，而施行第一清除步驟。接著，藉由供應氧氣至處理容器1中，不供應DIPAS氣體至處理容器1，而施行氧化步驟，因此，晶圓W之表面上之吸附層被氧化。接著，藉由自處理容器1內部排出氣體，並供應非活性氣體至處理容器1中，既不供應DIPAS氣體亦不供應氧氣至處理容器1，而施行第二清除步驟。
在吸附步驟中，處理容器1內之壓力被設定為13.3至3,990帕(0.1至30托耳)，且較佳為13.3至666.5帕(0.1至5.0托耳)。在氧化步驟中，處理容器1內之壓力被設定為13.3至1,333帕(0.1至10托耳)，且較佳為13.3至120帕(0.1至0.93托耳)。在氧化步驟中，氧氣藉由電漿產生機構30而轉變成電漿，且氧氣被供應至處理容器1中，同時將電漿產生機構30中設定成壓力小於400帕、施加至電極之射頻功率為50-500W(較佳為10-250W)。因此，產生由氧氣所衍生之自由基，且氧化晶圓W之表面上之吸附層。
在氧化清除步驟(在其上支撐著已成膜晶圓W之晶舟5自處理容器1卸載之後施行)中，將處理容器1內部之氧化清除處理溫度設定於室溫，且在利用真空排氣機構VEM排空處理容器1內部時，進行下列操作。
尤其，首先，將處理容器1之內部真空排氣至約0.133至1,333帕(0.001至10托耳)之壓力。接著，施行供應氧氣至處理容器1、而不供應DIPAS氣體至處理容器1中之步驟。在此步驟中，處理容器1內部之壓力被設定在13.3至1,333帕(0.1至10托耳)，較佳為13.3至120帕(0.1至0.93托耳)；此外，在此步驟中，氧氣藉由電漿產生機構30轉變成電漿並供應至處理容器1中，同時將電漿產生機構30中設定成壓力小於400帕、施加至電極之射頻功率為10-500W(較佳為50-250W)。將此步驟之時間週期設定在例如60至3,600秒。因此，產生得自於氧氣之自由基，且在沉積於處理容器內部之副產物膜上施行氧化處理。
在清潔步驟(施行於氧化矽膜(SiO2 膜)之累積膜厚度達到2至5μm之預定值時)中，處理容器1內部之清潔處理溫度被設定於室溫，且在利用真空排氣機構VEM排空處理容器1內部時，進行下列操作。
尤其，首先，將容納其上未支撐產品晶圓之晶舟5之處理容器1內部真空排氣至約0.133至1,333帕(0.001至10托耳)之壓力。接著，施行供應HF氣體至處理容器1中、而不供應氧氣或DIPAS氣體至處理容器1中之步驟。在此步驟中，處理容器1內部之壓力被設定在13.3至101,325帕(0.1至760托耳)，較佳為133至13,332帕(0.1至100托耳)。因此，利用HF氣體而蝕刻並移除沉積於處理容器1內部之副產物膜。
本發明不限於上述實施例，且其可以各種不同之方式加以調整。例如，在上述實施例中，係將本發明應用於在複數個半導體晶圓上一起施行膜形成處理之批次型膜形成設備；或者，可將本發明應用於逐一在晶圓上施行膜形成處理之單一晶圓型膜形成設備。
在上述實施例中，形成SiO2 膜之膜形成處理，係藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體及利用含氧電漿(如氧氣電漿)作為氧化劑之ALD而進行。或者，在本發明中，可使用其他矽源氣體，例如SiH4 、SiH3 Cl、SiH2 Cl2 、或SiHCl3 。氧化劑並不限於含氧電漿， 其可為例如臭氧氣體之其他活化物種；氧化劑並不限於活化物種，其可為含氧氣體本身(例如氧氣)，視矽源氣體而定。可以CVD取代ALD而施行膜形成處理；然而，由於ALD易於在較低膜形成溫度下施行，所形成之薄膜應包含較大量之殘餘矽源氣體。因此，本發明在以ALD形成SiO2 膜之情況較為有效。
在上述實驗中，氧化清除係藉由利用含氧電漿(如氧氣電漿)而施行於膜形成處理之間。或者，氧化清除可藉由利用其他活化物種(例如臭氧氣體)加以施行，如同在膜形成處理之氧化步驟中。此外，在此情況中，氧化劑並不限於活化物種，其可為含氧氣體本身(例如氧氣)，視矽源氣體而定。
目標物體並未限定於半導體晶圓，且亦可將本發明應用於其他基板，例如LCD玻璃基板。
熟悉本技藝者當可輕易了解其它的優點和修正。因此，本發明就其較廣泛之態樣，並未限定於本文所敘述與展示之特定細節和代表性實施例。故，在不偏離隨附之申請專利範圍及其均等物所定義之一般發明概念的精神或範疇下，可做各種的修正。
1‧‧‧處理容器
2‧‧‧頂板
3‧‧‧歧管
4‧‧‧密封構件
5‧‧‧晶舟
6‧‧‧支柱
7‧‧‧隔熱圓柱體
8‧‧‧台座
9‧‧‧蓋體
10‧‧‧旋轉軸
11‧‧‧磁性流體密封構件
12‧‧‧密封構件
13‧‧‧臂桿
14‧‧‧含氧氣體供應機構
15‧‧‧矽源氣體供應機構
16‧‧‧清除氣體供應機構
17‧‧‧含氧氣體供應源
18‧‧‧氣體管線
18a‧‧‧切換閥
18b‧‧‧流速控制器
19‧‧‧氣體分配噴嘴
19a‧‧‧噴氣孔
20‧‧‧矽源氣體供應源
21‧‧‧氣體管線
21a‧‧‧切換閥
21b‧‧‧流速控制器
22‧‧‧氣體分配噴嘴
22a‧‧‧噴氣孔
23‧‧‧清除氣體供應源
24‧‧‧氣體管線
24a‧‧‧切換閥
24b‧‧‧流速控制器
25‧‧‧氣體噴嘴
30‧‧‧電漿產生機構
31‧‧‧開口
32‧‧‧電漿覆蓋壁
33‧‧‧電漿電極
34‧‧‧饋入線
35‧‧‧RF電源
36‧‧‧絕緣保護套
37‧‧‧排氣口
38‧‧‧排氣口覆蓋構件
39‧‧‧出氣口
40‧‧‧加熱機構
41‧‧‧清潔氣體供應機構
42‧‧‧清潔氣體供應源
43‧‧‧氣體管線
43a‧‧‧切換閥
43b‧‧‧流速控制器
50‧‧‧控制器
51‧‧‧使用者介面
52‧‧‧儲存部
100‧‧‧膜形成設備
S1‧‧‧吸附步驟
S2‧‧‧含氧電漿供應步驟
S3a‧‧‧清除步驟
S3b‧‧‧清除步驟
T1‧‧‧時間週期
T2‧‧‧時間週期
T3a‧‧‧時間週期
T3b‧‧‧時間週期
W‧‧‧半導體晶圓
合併於本說明書中並構成其一部份之隨附圖式，係說明本發明之實施例，且其連同上述一般敘述以及下方實施例之詳細敘述，用以解釋本發明之原則。
圖1為根據本發明一實施例之膜形成設備(直立式電漿ALD設備)之截面前視圖；圖2為圖1所示之膜形成設備的截面平面圖；圖3為根據本發明一實施例之膜形成方法之說明圖式；圖4為顯示圖3之膜形成方法所包含之膜形成處理之氣體供應時序之時序圖；圖5顯示晶圓上0.05μm以上之粒子數目與膜形成重複次數(累積膜厚度)的關係，其中該膜形成係藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑之ALD而重複施行； 圖6顯示在圖5之數據中，0.05至0.2μm之微粒數目與膜形成重複次數(累積膜厚度)之關係；圖7為顯示藉由利用胺基矽烷作為矽源氣體以及利用氧氣電漿作為氧化劑之ALD處理而形成SiO2 膜之方法示意圖；圖8顯示藉由利用胺基矽烷及氧氣電漿(較長及較短時間之氧氣電漿流動)之ALD以及藉由熱氧化而形成於晶圓上之SiO2 膜中之C濃度圖式；圖9顯示藉由利用胺基矽烷及氧氣電漿(較長及較短時間之氧氣電漿流動)之ALD以及藉由熱氧化而形成於晶圓上之SiO2 膜中之N濃度圖式；圖10A顯示重複四次之順序圖，首先為藉由利用胺基矽烷及氧氣電漿之ALD而在晶圓上形成厚度約為30nm之膜形成處理，接著為使用N2 之循環清除處理，其間並未卸載晶圓；圖10B為順序圖，其利用氧氣電漿清除(氧化清除)處理取代圖10A之順序中的循環清除處理；圖11A、11B、及11C顯示關於由圖10A及10B之順序所形成之SiO2膜中之C及N化合物的分析結果；圖12顯示晶圓上0.2μm以上之粒子其中一者之SEM相片影像及關於粒子之分析結果；圖13顯示晶圓上0.2μm以下之粒子其中一者之SEM相片影像及關於粒子之分析結果；圖14A及14B顯示在分別藉由習知方法及根據本發明一實施例之方法而形成SiO2 膜時，處理容器內部之狀態示意圖；圖15說明用以比較習知方法與根據本發明一實施例之方法的實驗；圖16顯示由習知方法與根據本發明一實施例之方法所獲得之晶圓上0.05μm以上之粒子數目圖式；圖17為顯示在圖16之粒子數據中，0.2μm以上之粒子數目圖式；圖18為顯示在圖16之粒子數據中，0.05至0.2μm之粒子數 目圖式。
1‧‧‧處理容器
2‧‧‧頂板
3‧‧‧歧管
4‧‧‧密封構件
5‧‧‧晶舟
6‧‧‧支柱
7‧‧‧隔熱圓柱體
8‧‧‧台座
9‧‧‧蓋體
10‧‧‧旋轉軸
11‧‧‧磁性流體密封構件
12‧‧‧密封構件
13‧‧‧臂桿
14‧‧‧含氧氣體供應機構
15‧‧‧矽源氣體供應機構
16‧‧‧清除氣體供應機構
17‧‧‧含氧氣體供應源
18‧‧‧氣體管線
18a‧‧‧切換閥
18b‧‧‧流速控制器
19‧‧‧氣體分配噴嘴
19a‧‧‧噴氣孔
20‧‧‧矽源氣體供應源
21‧‧‧氣體管線
21a‧‧‧切換閥
21b‧‧‧流速控制器
22‧‧‧氣體分配噴嘴
22a‧‧‧噴氣孔
23‧‧‧清除氣體供應源
24‧‧‧氣體管線
24a‧‧‧切換閥
24b‧‧‧流速控制器
25‧‧‧氣體噴嘴
30‧‧‧電漿產生機構
31‧‧‧開口
32‧‧‧電漿覆蓋壁
33‧‧‧電漿電極
34‧‧‧饋入線
35‧‧‧RF電源
36‧‧‧絕緣保護套
37‧‧‧排氣口
38‧‧‧排氣口覆蓋構件
39‧‧‧出氣口
40‧‧‧加熱機構
41‧‧‧清潔氣體供應機構
42‧‧‧清潔氣體供應源
43‧‧‧氣體管線
43a‧‧‧切換閥
43b‧‧‧流速控制器
50‧‧‧控制器
51‧‧‧使用者介面
52‧‧‧儲存部
100‧‧‧膜形成設備
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (15)

  1. 一種膜形成方法，包含：膜形成處理，用以對處理容器內，供給二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體作為矽源氣體，供給含氧氣體之電漿作為氧化劑，且利用設定於室溫之處理溫度，而於該處理容器內，將SiO2 膜形成於目標物體之表面上；及氧化清除處理，用以接著在將該目標物體自該處理容器卸載後，對該處理容器內供給該含氧氣體電漿，而不供給該DIPAS氣體，同時由該處理容器內部排出氣體，且利用設定於室溫之處理溫度，而對沉積於該處理容器內部之副產物膜施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少；其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之副產物膜的移除處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之膜形成方法，其中該方法更包含用以移除沉積於該處理容器內部之副產物膜的清潔處理，其係施行於由該膜形成處理所形成之SiO2 膜的累積膜厚度達到2至5μm之預定值後、以及後續施行該膜形成處理前；且該清潔處理包含供應含氟氣體至該處理容器中以蝕刻該副產物膜，同時自該處理容器內部排出氣體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之膜形成方法，其中該清潔處理係藉由利用該處理容器內部設定於室溫之處理溫度加以施行，並供應HF氣體作為該含氟氣體。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之膜形成方法，其中該膜形成處理交替地施行供應該DIPAS氣體至該處理容器中之步驟、及供應該含氧氣體至該處理容器中之步驟，其間插入由該處理容器內部移除殘餘氣體之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之膜形成方法，其中該含氧氣體為選自於由O2 氣體、CO2 氣體、NO氣體、N2 O氣體、H2 O氣體所組成之群組中至少一氣體。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之膜形成方法，其中該膜形成處理之供給該DIPAS氣體的步驟中，將該處理容器內之壓力設定為13.3至3,990帕；且供給該含氧氣體之電漿的步驟中，使用O2 氣體作為該含氧氣體，並將該處理容器內之壓力設定為13.3至1,333帕。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之膜形成方法，其中該氧化清除處理之供給該含氧氣體電漿的步驟中，將該處理容器內之壓力設定為13.3至1,333帕。
  8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之膜形成方法，其中該處理容器係用以容納支持構件，該支持構件在垂直方向上間隔地支撐複數個目標物體，且該氧化清除處理與在該處理容器外部之該支持構件上準備一批次目標物體之操作同時進行，該膜形成處理隨後將施行於該批次目標物體上。
  9. 一種膜形成設備，包含：直立式處理容器，用以維持其中之真空狀態；支持構件，用以在該處理容器內部之垂直方向上間隔地支撐複數個目標物體；載入機構，用以載入及卸載該支持構件來回該處理容器；來源氣體供應機構，用以對該處理容器內，供給二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體作為矽源氣體；含氧氣體供應機構，用以供應含氧氣體至該處理容器中；電漿產生機構，設置於該處理容器上，用以將該含氧氣體轉變成電漿；排氣系統，用以自該處理容器內部排出氣體：及控制機構，用以控制該設備之操作，該控制機構包含控制該設備以執行膜形成方法之控制程式，該膜形成方法包含：膜形成處理，用以對該處理容器內，供給該DIPAS氣體作為矽源氣體，供給該含氧氣體之電漿作為氧化劑，且利用設定於室溫之處理溫度，而於該處理容器內，將SiO2 膜形成於該目標物體之表面上；及 氧化清除處理，用以接著在將該目標物體自該處理容器卸載之後，對該處理容器內供給該含氧氣體電漿，而不供給該DIPAS氣體，同時由該處理容器內部排出氣體，且利用設定於室溫之處理溫度，而對沉積於該處理容器內部之副產物膜施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少；其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之該副產物膜的移除處理。
  10. 一種膜形成設備之使用方法，該膜形成設備包含：直立式處理容器，用以維持其中之真空狀態；支持構件，用以在該處理容器內部之垂直方向上間隔地支撐複數個目標物體；來源氣體供應機構，用以供應作為矽源氣體之二異丙胺基矽烷(DIPAS)氣體至該處理容器中；含氧氣體供應機構，用以供應含氧氣體至該處理容器中；電漿產生機構，設置於該處理容器上且用以將該含氧氣體轉變成電漿；及排氣系統，用以自該處理容器內部排出氣體：該方法包含：膜形成處理，用以將氧化矽膜形成於一批次之產品目標物體上；及氧化清除處理，用以接著在無產品目標物體存在於該處理容器內部之狀態中，在沉積於該處理容器內部之副產物膜上施行氧化，其中交替地重複該膜形成處理及該氧化清除處理複數次，且其間不插入沉積於該處理容器內部之該副產物膜的移除處理，該膜形成處理係藉由利用該處理容器內部設定於室溫之膜形成處理溫度加以執行，且包含：自該來源氣體供應系統供應該DIPAS氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統而由該處理容器內部排出氣體；及自該含氧氣體供應系統供應該含氧氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統而由該處理容器內部排出氣體，其中該供應含氧氣體之步驟包含利用該電漿產生機構將該含氧氣體轉變成電 漿，以由該含氧氣體產生自由基，並利用該自由基而氧化自該DIPAS氣體所獲得之物質，以形成該氧化矽膜，且該氧化清除處理係利用該處理容器內部設定於室溫之氧化清除處理溫度加以執行，且包含：自該含氧氣體供應系統供應該含氧氣體至該處理容器中，而不自該來源氣體供應系統供應該DIPAS氣體至該處理容器中，同時藉由該排氣系統而由該處理容器內部排出氣體，其中該供應含氧氣體之步驟包含利用該電漿產生機構將該含氧氣體轉變成電漿，以由該含氧氣體產生自由基，並利用該自由基而在該副產物膜上施行氧化，用以使得存留於該副產物膜中之胺基矽烷量減少。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之膜形成設備之使用方法，其中該方法更包含用以移除沉積於該處理容器內部之副產物膜之清潔處理，其係施行於由該膜形成處理所形成之該氧化矽膜之累積膜厚度達到2至5μm之預定值之後、以及後續施行該膜形成處理之前，且該清潔處理係藉由利用該處理容器內部設定於室溫之處理溫度加以施行，並包含供應HF氣體至該處理容器中以蝕刻該副產物膜，同時自該處理容器內部排出氣體。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之膜形成設備之使用方法，其中該膜形成處理交替地重複該供應DIPAS氣體之步驟及該供應含氧氣體之步驟複數次，其間插入由該處理容器之清除步驟，且該清除步驟包含自該處理容器內部排出氣體，而既不供應該DIPAS氣體、亦不供應該含氧氣體至該處理容器中。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之膜形成設備之使用方法，其中該膜形成處理之該供應DIPAS氣體之步驟係將該處理容器內部之壓力設定於13.3至3,990帕，而該膜形成處理之該供應含氧氣體之步驟係使用氧氣作為該含氧氣體，且將該處理容器內部之壓力設定於13.3至1,333帕。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之膜形成設備之使用方法，其中該氧化清除處理之該供應含氧氣體之步驟係將該處理容器內部之壓力設定於13.3至1,333帕。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之膜形成設備之使用方法，其中該清潔處理係將該處理容器內部之壓力設定於13.3至101,325帕。
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