TWI712085B - 粒子去除方法及基板處理方法 - Google Patents

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TWI712085B TW106144342A TW106144342A TWI712085B TW I712085 B TWI712085 B TW I712085B TW 106144342 A TW106144342 A TW 106144342A TW 106144342 A TW106144342 A TW 106144342A TW I712085 B TWI712085 B TW I712085B
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之目的在於提供一種可降低相關蝕刻後之膜的表面所殘留之粒子的粒子去除方法及基板處理方法。
一種去除在使用含氟氣體來進行蝕刻後之膜上的粒子之粒子去除方法，係具有：將於活性化後之含氧氣體添加有氫之混合氣體供給至該進行蝕刻後之膜上的工序。

Description

粒子去除方法及基板處理方法
本發明係關於一種粒子去除方法及基板處理方法。
自以往，便已知一種可使用旋轉式之ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沉積法)成膜裝置來進行蝕刻的基板處理裝置(例如參照專利文獻1)。專利文獻1所記載的基板處理裝置係具備有：設置為可在真空容器內旋轉，且可載置基板的旋轉台；可將第1反應氣體供給至旋轉台表面的第1反應氣體供給部；從第1反應氣體供給部分離設置於旋轉台之周圍方向，並將可與第1反應氣體反應之第2反應氣體供給至旋轉台表面的第2反應氣體供給部；以及從第1反應氣體供給部與第2反應氣體供給部分離設置於該旋轉台之周圍方向，並包含可將活性化後之含氟氣體供給至旋轉台表面的噴出部之活性化氣體供給部。然後，活性化氣體供給部會設置於較噴出部要靠上游側，且包含有可將含氟氣體供給至噴出部之配管以及設置於配管，並可將含氫氣體供給至配管內部的1個或複數含氫氣體供給部來加以構成。
在具有相關構成之基板處理裝置中，於進行成膜時，係可藉由從第1反應氣體供給部來供給含Si氣體等的原料氣體，從第2反應氣體供給部來供給臭氧等的反應氣體，並讓旋轉台旋轉，來進行SiO2等的成膜。然後，在蝕刻所成膜出SiO2等的膜之情況，便停止從第1反應氣體供給部及第2反應氣體供給部供給氣體，藉由在活性化氣體供給部來將含氟氣體活性化，並在中途的配管添加含氫氣體，而從噴出部來添加含氫氣體，並供給活性化後之含氟氣體，便可蝕刻基板上所形成之膜。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2016-162930號公報
然而，使用以ALD成膜裝置為基礎的基板處理裝置，來在1個真空容器內進行成膜與蝕刻其實並不容易。特別是由於原本就是成膜裝置，故在進行蝕刻處理時，會有蝕刻後之膜的品質不夠好的情況。例如，會有在使用含氟氣體來進行蝕刻時，氟會殘留於表面，並在蝕刻後之膜上產生粒子，而使蝕刻後之膜的表面變粗的情況。
於是，本發明的目的在於提供一種可降低相關蝕刻後之膜表面所殘留之粒子的粒子去除方法及基板處理方法。
為了達成上述目的，本發明一態樣相關之粒子去除方法，係去除在使用含氟氣體來進行蝕刻後之膜上的粒子之粒子去除方法，具有：將於活性化後之含氧氣體添加有氫之混合氣體供給至該進行蝕刻後之膜上的工序。
根據本發明便可抑制蝕刻後之膜上的粒子。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
24‧‧‧凹部
31、32‧‧‧反應氣體噴嘴
90‧‧‧活性化氣體供給部
93‧‧‧噴淋頭部
193、193a~193d‧‧‧氣體噴出孔
94‧‧‧配管
96‧‧‧氫氣供給部
100‧‧‧控制部
W‧‧‧晶圓
圖1係基板處理裝置的概略剖面圖。
圖2係基板處理裝置的概略俯視圖。
圖3係用以說明基板處理裝置中之分離區域的部分剖面圖。
圖4係顯示基板處理裝置之其他剖面的部分剖面圖。
圖5係用以說明基板處理裝置中之第3處理區域P3的部分剖面圖。
圖6係用以說明噴淋頭部底面的氣體噴出孔之配置一範例的圖式。
圖7係用以說明基板處理裝置之氫氣供給部第1態樣的概略立體圖。
圖8係用以說明基板處理裝置之氫氣供給部第2態樣的概略立體圖。
圖9係顯示實施本發明實施例相關之粒子去除方法後之實施結果的圖式。
以下，便參照圖式，來進行用以實施本發明之形態的說明。
另外，本說明書及圖式中，關於實質上具有相同機能構成的構成要素會藉由附加相同符號來省略重複說明。
[基板處理裝置之構成]
首先，便就適用於本發明一實施形態相關之粒子去除方法及基板處理方法的基板處理裝置來加以說明。圖1係基板處理裝置的概略剖面圖。圖2係基板處理裝置的概略俯視圖。圖3係用以說明基板處理裝置中之分離區域的部分剖面圖。圖4係顯示基板處理裝置之其他剖面的部分剖面圖。
基板處理裝置如圖1及圖2所示，係具備有：具有幾乎圓形平面形狀之扁平真空容器1；設置於此真空容器1內，並於真空容器1中心具有旋轉中心之旋轉台2。
真空容器1係收納基板並用以進行基板處理之處理室。真空容器1係具有：具有有底圓筒形狀之容器本體12；相對於容器本體12上面而透過例如O型環等的密封構件13來氣密地配置為可拆卸之頂板11。
旋轉台2係在中心部被固定於圓筒形狀之核心部21，此核心部21會被固定於延伸於垂直方向之旋轉軸22上端。旋轉軸22會貫穿真空容器1之底部14，其下端會被安裝於讓旋轉軸22繞垂直軸旋轉之驅動部23。旋轉軸22及驅動部23會被收納於上面呈開口之筒狀殼體20內。此殼體20係其上面所設置的凸緣部分會被氣密地安裝於真空容器1之底部14下面，並維持殼體20之內部氛圍與外部氛圍的氣密狀態。
旋轉台2表面如圖2所示，係設置有可沿著旋轉方向(周圍方向)來載置複數(圖示範例中為5片)為基板的半導體晶圓之圓形凹部24。另外，圖2中為了簡化，僅在1凹部24顯示晶圓W。此凹部24係具有僅較晶圓W直徑(例如300mm)稍微(例如4mm)要大的內徑以及幾乎等同於晶圓W厚度之深度。從而，在將晶圓W載置於凹部24時，便會使得晶圓W表面與旋轉台2表面(未載置晶圓W的區域)成為相同高度。凹部24底面係形成有讓用以支撐晶圓W內 面且讓晶圓W升降的例如3根的升降銷貫穿之貫穿孔(都未圖示)。
旋轉台2上方如圖2所示，係配置有反應氣體噴嘴31,32、分離氣體噴嘴41,42以及活性化氣體供給部90。圖示的範例中，係在真空容器1之周圍方向從搬送口15(下述)繞順時針而隔有間隔地依序配列有活性化氣體供給部90、分離氣體噴嘴41、反應氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42及反應氣體噴嘴32。另外，反應氣體噴嘴31係第1反應氣體供給部的一範例，反應氣體噴嘴32係第2反應氣體供給部的一範例。
反應氣體噴嘴31、32係將為各基端部的氣體導入埠31a、32a固定在容器本體12外周壁，而從真空容器1外周壁來被導入至真空容器1內。然後，反應氣體噴嘴31、32會沿著容器本體12徑向而相對於旋轉台2以平行延伸的方式來加以安裝。
分離氣體噴嘴41、42係將為各基端部之氣體導入埠41a、42a固定在容器本體12外周壁，而從真空容器1外周壁來被導入至真空容器1內。然後，分離氣體噴嘴41、42會沿著容器本體12徑向而相對於旋轉台2以平行延伸的方式來加以安裝。
關於活性化氣體供給部90會在之後詳述。
反應氣體噴嘴31係由例如石英所構成，並透過未圖示之配管及流量調整器等來連接於作為第1反應氣體之含Si(矽)氣體的供給源(未圖示)。反應氣體噴嘴32係由例如石英所構成，並透過未圖示之配管及流量調整器等來連接於作為第2反應氣體之氧化氣體的供給源(未圖示)。分離氣體噴嘴41、42皆會透過未圖示之配管及流量調整閥等來連接於分離氣體供給源(未圖示)。
含Si氣體可使用例如有機胺基矽烷氣體，氧化氣體可使用例如O3(臭氧)氣體、O2(氧氣)氣體。分離氣體可使用例如N2(氮氣)氣體、Ar(氬)氣體。
反應氣體噴嘴31、32係沿著反應氣體噴嘴31、32的長度方向以例如10mm的間隔來配列有朝向旋轉台2來開口的複數氣體噴出孔33(參照圖3)。反應氣體噴嘴31下方區域會成為用以讓含Si氣體吸附於晶圓W的第1處理區域P1。反應氣體噴嘴32下方區域會成為讓於第1處理區域P1中所吸附於晶圓W的含Si氣體氧化的第2處理區域P2。
參照圖2，於真空容器1設置有會與分離氣體噴嘴41、42一同地構成分 離區域D，且從頂板11內面朝向旋轉台2來突出之凸狀部4。凸狀部4係具有頂部會被裁切為圓弧狀之扇形平面形狀，在本實施形態中，內圓弧會連結於突出部5(下述)，而外圓弧則會配置為真空容器1之容器本體12內周面。
圖3係顯示從反應氣體噴嘴31沿著旋轉台2之同心圓而到反應氣體噴嘴32為止的真空容器1之剖面。如圖3所示，真空容器1內係因凸狀部4而存在有為凸狀部4下面之平坦的較低第1頂面44以及位於此第1頂面44的周圍方向兩側而較第1頂面44要高的第2頂面45。
第1頂面44係具有頂部會被裁切為圓弧狀之扇形平面形狀。又，如圖所示，凸狀部4係在周圍方向中央，形成有以延伸於徑向的方式來形成的溝部43，而分離氣體噴嘴42會被收納於溝部43內。另一個凸狀部4亦同樣地形成有溝部43，而分離氣體噴嘴41會被收納於此溝部43內。又，在較高的第2頂面45下方的空間分別設置有反應氣體噴嘴31、32。該等反應氣體噴嘴31、32會從第2頂面45分離而設置於晶圓W附近。另外，為了簡化說明，如圖3所示，係在較高的第2頂面45下方的空間481設置有反應氣體噴嘴31，在較高的第2頂面45下方的空間482設置有反應氣體噴嘴32。
第1頂面44會相對於旋轉台2來形成有狹窄空間之分離空間H。分離空間H可分離來自第1區域P1的含Si氣體與來自第2區域P2的氧化氣體。具體而言，在從分離氣體噴嘴42來噴出N2氣體時，N2氣體會通過分離空間H而朝空間481及空間482流動。此時，由於N2氣體會流通於相較於空間481及482而體積較小的分離空間H，故可讓分離空間H的壓力高於空間481及482的壓力。亦即，會在空間481及482之間形成有壓力障壁。又，從分離空間H流向空間481及482的N2氣體會作為相對於來自第1處理區域P1的含Si氣體以及來自第2區域P2的氧化氣體的對抗氣流來加以作動。從而，含Si氣體及氧化氣體幾乎無法流入至分離空間H。因此，便可抑制含Si氣體及氧化氣體會在真空容器1內混合而反應。
另一方面，頂板11下面如圖2所示，係設置有圍繞固定旋轉台2之核心部21外周的突出部5。此突出部5在本實施形態中，會與凸狀部4中之旋轉中心側部位連續，且其下面會形成為與第1頂面44相同高度。
另外，圖2中，為了簡化說明，係以在較第2頂面45要低且較分離氣體 噴嘴41、42要高的位置來裁切容器本體12的方式，以顯示容器本體12及其內部。
先前所參照之圖1係沿著圖2之I-I’線的剖面圖，並顯示設置有第2頂面45的區域，另一方面，圖4係顯示設置有第1頂面44的區域之剖面圖。
如圖4所示，扇形凸狀部4的周緣部(真空容器1外緣側部位)係以對向於旋轉台2外端面的方式來形成有彎曲為L字型的彎曲部46。此彎曲部46係與凸狀部4同樣地會抑制反應氣體從分離區域D兩側來入侵之情事，而抑制兩反應氣體的混合。由於扇形凸狀部4會被設置於頂板11，且頂板11可從容器本體12卸除，故在彎曲部46外周面與容器本體12之間僅有些許間隙。彎曲部46內周面與旋轉台2外端面的間隙以及彎曲部46外周面與容器本體12的間隙會被設定為例如與第1頂面44相對於旋轉台2表面的高度相同之尺寸。
雖容器本體12內周壁在分離區域D中如圖3所示，會與彎曲部46外周面接近而形成為垂直面，但在分離區域D以外，如圖1所示，會從例如與旋轉台2外端面對向的部分橫跨底部14而朝外側凹陷。以下，為了簡化說明，便將具有矩形剖面形狀之此凹陷部分記為排氣區域E。具體而言，係將連通於第1處理區域P1的排氣區域E記為第1排氣區域E1，將連通於第2處理區域E2的排氣區域E記為第2排氣區域E2。該等第1排氣區域E1及第2排氣區域E2的底部係分別形成有第1排氣口61及第2排氣口62。第1排氣口61及第2排氣口62如圖1所示，會分別透過排氣管63來連接於為真空排氣機構之例如真空泵64。又，排氣管63係設置有壓力調整機構65。
旋轉台2與真空容器1之底部14之間的空間如圖1及圖4所示，係可設置有為加熱機構之加熱器單元7，而可透過旋轉台2來將旋轉台2上之晶圓W加熱至程序配方所決定之溫度。旋轉台2周緣附近的下方側為了抑制氣體朝旋轉台2下方區域入侵，係設置有環狀之覆蓋構件71。覆蓋構件71會區劃出從旋轉台2上方空間到排氣區域E1、E2為止的氛圍以及放置有加熱器單元7的氛圍。
此覆蓋構件71係具備有：以從下方側來面對較旋轉台2之外緣部與較外緣部要靠外周側的方式來設置的內側構件71a；以及設置於此內側構件71a與真空容器1內壁面之間的外側構件71b。外側構件71b係在分離區域D中於 凸狀部4外緣部所形成的彎曲部46下方靠近彎曲部46來加以設置。內側構件71a係在旋轉台2外緣部下方(以及較外緣部稍微要靠外側的部分下方)中，橫跨全周來圍繞加熱器單元7。
較配置有加熱器單元7的空間要靠近旋轉中心側的部分之底部14會以靠近旋轉台2下面之中心部附近的核心部21的方式來朝上方側突出而成為突出部12a。此突出部12a與核心部21之間會成為狹窄空間，又，貫穿底部14之旋轉軸22的貫穿孔內周面與旋轉軸22的間隙會變窄，該等狹窄空間會連通於殼體20。然後，殼體20係設置有將沖淨氣體之N2氣體供給至狹窄空間內而進行沖淨用的沖淨氣體供給管72。
又，真空容器1之底部14係在加熱器單元7下方，於周圍方向以既定角度間隔來設置有用以沖淨加熱器單元7之配置空間的複數沖淨氣體供給管73(圖4係顯示一個沖淨氣體供給管73)。又，加熱器單元7與旋轉台2之間為了抑制氣體朝設置有加熱器單元7之區域入侵，係設置有從橫跨周圍方向來從外側構件71b內周壁(內側構件71a上面)覆蓋與突出部12a上端部之間的蓋構件7a。蓋構件7a可以例如石英來加以製作。
又，真空容器1之頂板11中心部係連接有分離氣體供給管51，且會構成為將分離氣體之N2氣體供給至頂板11與核心部21之間的空間52。被供給至此空間52的分離氣體會透過突出部5與旋轉台2之狹窄間隙50來沿著旋轉台2之晶圓載置區域側的表面而朝向周緣來噴出。空間50可藉由分離氣體來維持在較空間481及空間482要高之壓力。從而，藉由空間50，便會抑制供給至第1處理區域P1的含Si氣體與供給至第2處理區域P2的氧化氣體會通過中心區域C而混合。亦即，空間50(或中心區域C)可具有與分離空間H(或分離區域D)相同之機能。
再者，真空容器1側壁如圖2所示，係形成有用以在外部搬送臂10與旋轉台2之間進行基板之晶圓W的收授之搬送口15。此搬送口15係藉由未圖示之閘閥來加以開閉。又，旋轉台2中之晶圓載置區域的凹部24會在對向此搬送口15的位置與搬送臂10之間進行晶圓W之收授。因此，在旋轉台2下方側中對應於收授位置之部位係設置有用以貫穿凹部24而從內面來抬升晶圓W的收授用升降銷及其升降機構(皆未圖示)。
接著，便參照圖2及圖5至圖8，就活性化氣體供給部90來加以說明。圖5係用以說明基板處理裝置中之第3處理區域P3的部分剖面圖。圖6係用以說明噴淋頭部的氣體噴出孔之配置一範例的圖式。圖7及圖8係用以說明基板處理裝置之氫氣供給部96的概略立體圖。
活性化氣體供給部90會對晶圓W上所成膜出之膜供給活性化後之含氟氣體，以蝕刻該膜。活性化氣體供給部90如圖2及圖5所示，具備有電漿產生室91、氣體供給管92、噴淋頭部93、配管94以及含氫氣體供給部96。另外，噴淋頭部93係噴出部一範例。
電漿產生室91會藉由電漿源來將氣體供給管92所供給之含氟氣體活性化。電漿源若可以將含氟氣體活性化來生成F(氟)自由基的話，便不特別限定。電漿源可使用例如感應耦合型電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)、電容耦合型電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)、表面波電漿(SWP：Surface Wave Plasma)。
氣體供給管92係其一端會與電漿產生室91連接，而會對應於用途來將氣體供給至電漿產生室91。本實施形態相關之粒子去除方法中，會從氣體供給管92來供給Ar/O2等的含氧氣體。氣體供給管92的另端會透過例如開閉閥及流量調整器來與儲存有含氧氣體之含氧氣體供給源連接。含氧氣體可使用含有O2、O3、H2O等的氣體，從在電漿產生室91產生電漿的觀點看來，較佳地係使用O2氣體，進一步地，從易於產生電漿的觀點看來，較佳地係使用含有Ar的Ar/O2混合氣體。其中，在電漿產生室91中，只要能產生氧電漿的話，就不管含氧氣體的種類。
另外，基板處理裝置中不只有去除蝕刻後之膜上的粒子，亦可在真空容器1內進行其之前的蝕刻工序，並連續性地進行膜之蝕刻以及蝕刻後之膜上的粒子去除。在此般情況，於蝕刻工序中，活性化氣體供給部90會將活性化後之蝕刻氣體供給至晶圓W。在此情況，從氣體供給管92所供給至電漿產生室91的氣體可使用能蝕刻晶圓W所成膜出之膜的氣體。具體而言，可使用例如CHF3(三氟甲烷)等的氫氟碳、CF4(四氟化碳)，C3F8(八氟丙烷)等的氟碳等以及更包含HF、F2等的可蝕刻氧化矽膜的含氟氣體等。又，亦可將Ar氣體、O2氣體等適當添加至該等含氟氣體。
噴淋頭部93會透過配管94來與電漿產生室91連接，且為將在電漿產生室91活性化後之含氧氣體等的氣體供給至真空容器1內的部分。因此，雖電漿產生室91會被設置於真空容器1外部，但噴淋頭部93係設置為可將活性化氣體供給至真空容器1內。更正確而言，噴淋頭部93會被組裝於真空容器1之頂板11，且會設置為將位於噴淋頭部93底面之氣體噴出孔193配置於真空容器1內部。噴淋頭部93係具有扇形平面形狀，並會藉由以沿著扇形平面形狀外緣的方式來形成之按壓構件95來朝向下方側而橫跨周圍方向被加以按壓。又，藉由未圖示之螺栓等來將按壓構件95固定於頂板11，來使真空容器1之內部氛圍成為氣密狀態。被固定於頂板11時之噴淋頭部93下面與旋轉台2上面的間隔可為例如從0.5mm到5mm左右，此噴淋頭部93的下方區域會成為用以去除蝕刻後之膜上的粒子之第3處理區域P3。又，例如在基板處理裝置進行蝕刻處理的情況，第3處理區域P3便會成為用以蝕刻矽氧化膜等的膜之處理區域。藉此，便可將透過噴淋頭部93而供給至真空容器1內的活性化後之氣體效率良好地供給至晶圓W表面上。
噴淋頭部93係對應於旋轉台2之角速度的差異，以在旋轉中心側較少，而在外周側較多的方式來設置有複數氣體噴出孔193。複數氣體噴出孔193的個數可為例如數十到數百個。又，複數氣體噴出孔193的直徑可例如為0.5mm至3mm左右。供給至噴淋頭部93之活性化後的含氧氣體等之氣體會通過氣體噴出孔193而被供給至旋轉台2與噴淋頭部93之間的空間。如此般，噴淋頭部93係構成為可將活性化氣體供給至真空容器1內部的氣體噴出機構。
圖6係顯示噴淋頭部93底面之氣體噴出孔193的配置一範例之圖式。氣體噴出孔193只要能將活性氣體供給至晶圓W上的所有區域即可，只要為能在旋轉台2之徑向中覆蓋全部凹部24的形狀、配置的話，便不管其構成，例如可具有如圖6所示之構成。圖6中，係具備有旋轉台2之徑向整體，亦即從旋轉台2中心軸側延伸到外周側的氣體噴出孔193a，且在軸側區域、中間區域、外周區域局部性地設置有可供給氣體之氣體噴出孔193b、193c、193d。如此般，氣體噴出孔193可構成為除了具備有可供給活性化氣體至凹部24的整體區域之氣體噴出孔193a之外，還分別在凹部24軸側區域、中間區域、 外周區域具備有可供給氣體之氣體噴出孔193b~193d。另一方面，亦可構成為僅設置氣體噴出孔193a。進一步地，在圖6構成中，亦可構成為將所有的氣體噴出孔193a~193d連接於電漿產生室91，或是構成為僅將氣體噴出孔193a連接於電漿產生室91，而輔助性的氣體噴出孔193b~193d則不連接於電漿產生室91而成為獨立管線，以供給未活性化之氣體。如此般，噴淋頭部93之氣體噴出孔193可對應於用途來成為各種構成。
配管94係設置於噴淋頭部93之上游側，並會連接電漿產生室91與噴淋頭部93。旋轉台2之徑向中的配管94外周側係設置有氫氣供給部96。
氫氣供給部96係其一端會與配管94連接，以將氫氣供給至配管94內部。氫氣供給部94另端會透過例如開閉閥及流量調整器來與氫氣供給部連接。
又，氫氣供給部96較佳地係設置於較電漿產生室91要靠近於噴淋頭部93的位置。藉此，便可抑制供給至配管94內部之氫氣會逆流至電漿產生室91之情事。因此，便可抑制在電漿產生室91中產生H2電漿。結果，便可達成構成電漿產生室91之金屬所致之污染(沾染)的抑制以及構成電漿產生室91之機器的壽命提升。
另外，在進行去除蝕刻後之膜上的粒子的粒子去除工序的情況，雖只要透過氫氣供給部96來將氫氣供給至配管94內，並單獨地將氫添加至活性化後之含氧氣體，而供給至晶圓W上所形成之膜上的話即可，但在基板處理裝置亦進行蝕刻工序的情況，亦可不將任何氣體供給至氫氣供給部96，或是將氫與Ar的混合氣體供給至氣體供給部96。
在進行蝕刻的情況，雖會在電漿產生室91將蝕刻用之含氟氣體活性化而供給至晶圓W上之膜，但亦有一邊從氫氣供給部96來供給含氫氣體，一邊進行蝕刻處理之程序方法。
在此情況，含氫氣體可使用例如H2(氫)氣與Ar氣體的混合氣體(以下稱為「H2/Ar氣體」)。又，H2氣體的供給流量可為例如1sccm以上，50sccm以下，Ar氣體的供給流量可為例如500sccm以上，10slm以下。另外，該情況，氫氣供給部96正確而言係具有作為含氫氣體供給部96之機能。
另外，圖5及圖7的範例中，雖一個氫氣供給部96會設置於旋轉台2之徑 向中之配管94外周側，但本發明並不限制於此點。氫氣供給部96亦可如圖8所示，設置於旋轉台2之旋轉方向中之配管94前方或後方。又，亦可在配管94設置有複數氫氣供給部96。
又，基板處理裝置係設置有由用以進行裝置整體動作之控制的電腦所構成之控制部100。此控制部100之記憶體內係儲存有在控制部100之控制下讓基板處理裝置實施下述基板處理方法的程式。此程式會以實行下述裝置動作的方式來組設有步驟群，並會從硬碟、光碟、磁光碟、記憶卡、軟碟等的記憶部101來被安裝於控制部100內。
[粒子去除方法及基板處理方法]
就使用上述基板處理裝置之本發明實施形態相關的粒子去除方法及基板處理方法一範例來加以說明。另外，本發明實施形態相關之粒子去除方法及基板處理方法雖若是為具有可將活性化後之氣體供給至基板上所形成之膜上的構成的裝置的話，便可適用於具有各種構造的基板處理裝置，但在本實施形態中，為了易於說明，便就使用上述基板處理裝置來實施的範例加以說明。
另外，上述基板處理裝置係以ALD成膜裝置為基礎所構成的裝置，並構成為可在真空容器1內實施成膜工序、蝕刻工序、粒子去除工序的所有工序。因此，以下實施形態中，便就在基板上進行成膜，而進行成膜後之膜的蝕刻，再去除蝕刻後之膜上的粒子的包含全部工序的內容來加以說明。
又，下述實施形態中，係以在晶圓W上所形成之1個凹形狀圖案的貫孔內形成SiO2膜的方法為範例來加以說明。另外，以分別在成膜工序中使用作為第1反應氣體的含Si氣體，作為第2反應氣體的氧化氣體，在蝕刻工序中使用作為含氟氣體的CF4與Ar氣體與O2氣體的混合氣體(以下稱為「CF4/Ar/O2氣體」)，在粒子去除工序中使用含氧氣體之Ar氣體與O2氣體的混合氣體(以下稱為「Ar/O2氣體」)的情況為範例來加以說明。
首先，開啟未圖示之閘閥，而如圖2所示，從外部藉由搬送臂10透過搬送口15來將晶圓W收授至旋轉台2之凹部24內。此收授係藉由在凹部24停止於面對搬送口15之位置時，未圖示之升降銷透過凹部24底面之貫穿孔而從真空容器1底部側升降來加以進行。讓旋轉台2間歇性地旋轉來進行此般晶 圓W的收授，而將晶圓W分別載置於旋轉台2的5個凹部24內。
接著關閉閘閥，而在藉由真空泵64來將真空容器1內成為分隔狀態後，以既定流量來從分離氣體噴嘴41、42將分離氣體之N2氣體噴出，以既定流量來從分離氣體供給管51及沖淨氣體供給管72、73將N2氣體噴出。伴隨於此，藉由壓力調整機構65來將真空容器1內調整為預設之處理壓力。接著，以例如60rpm的旋轉速度來讓旋轉台2繞順時針旋轉，並藉由加熱器單元7來將晶圓W加熱至例如450℃。
接著，便實行成膜工序。成膜工序中，係從反應氣體噴嘴31來供給含Si氣體，從反應氣體噴嘴32來供給氧化氣體。另外，氧化氣體可使用例如O3氣體。又，從活性化氣體供給部90可不供給任何氣體，或是供給活性化後之氧化氣體。活性化後之氧化氣體亦可使用例如O2氣體，或是Ar/O2氣體。從活性化氣體供給部90所供給之活性化後的氧化氣體係用以將為含Si氣體與氧化氣體的反應生成物的SiO2膜改質之改質氣體。
在晶圓W通過第1處理區域P1時，原料氣體之含Si氣體會從反應氣體噴嘴31被供給而吸附於晶圓W表面。於表面吸附有含Si氣體的晶圓W會在藉由旋轉台2之旋轉而通過具有分離氣體噴嘴42之分離區域D來被沖淨後，進入至第2處理區域P2。第2處理區域P2中，會從反應氣體噴嘴32來供給氧化氣體，而藉由氧化氣體來氧化被含Si氣體所包含之Si成分，以使反應生成物之SiO2沉積於晶圓W表面。接著，於表面沉積有SiO2的晶圓W便會進入至第3處理區域P3。第3處理區域P3中，會從氣體噴出孔193來供給有活性化後之氧，來與未反應之Si成分反應而進一步地生成SiO2。藉由進行相關改質工序，來使沉積出之SiO2膜緻密化，而高品質化。另外，在不從活性化氣體供給部90供給任何東西的情況，便會省略改質工序。由於改質工序係為了將所生成之膜緻密化而高品質化所進行的選擇性工序，故可省略。
通過第2處理區域P2後之晶圓W會在通過具有分離氣體噴嘴41的分離區域D而被沖淨後，再次進入至第1處理區域P1。然後，從反應氣體噴嘴31來供給含Si氣體，而使含Si氣體吸附於晶圓W表面。
以上，便會讓旋轉台2複數次連續旋轉，且不將含氟氣體供給至真空容器1內，而將第1反應氣體及第2反應氣體供給至真空容器1內。藉此，便會 在晶圓W表面沉積出反應生成物的SiO2，而成膜出SiO2膜(矽氧化膜)。
在依需要而成膜出SiO2膜到既定膜厚後，可藉由從反應氣體噴嘴31停止含Si氣體的供給，而持續從反應氣體噴嘴32供給氧化氣體，並持續旋轉台2之旋轉，來進行SiO2膜之改質處理。
藉由實行成膜工序，來在凹形狀圖案之1個貫孔內成膜出SiO2膜。最先在貫孔內所形成之SiO2膜係具有沿著凹形狀之剖面形狀。
接著，便實行蝕刻工序。蝕刻工序中，SiO2膜會被蝕刻為V字剖面形狀。蝕刻工序具體而言係如下般來加以實行。
如圖2所示，停止來自反應氣體噴嘴31、32的含Si氣體及氧化氣體的供給，而供給Ar氣體來作為沖淨氣體。旋轉台2會設定為適於蝕刻的溫度，例如600℃左右。又，旋轉台2之旋轉速度會設定為例如60rpm。在此狀態下，會藉由從活性化氣體供給部90之噴淋頭部93來供給CF4/Ar/O2氣體，從氫氣供給部96來供給例如預設流量之H2/Ar氣體，來開始蝕刻處理。
此時，由於旋轉台2會以低速來旋轉，故SiO2膜會被蝕刻為V字剖面形狀。藉由將貫孔內之SiO2膜蝕刻為V字形狀，便可將最上部開口會較寬的孔形成在SiO2膜，而在接下來的成膜時便能將SiO2膜填埋至底部，而可進行底向上性較高，且空隙難以產生之成膜。
另外，在蝕刻工序中對SiO2膜進行蝕刻時，於晶圓W面內中的旋轉中心側與外周側之間會有蝕刻量有所不同的情事。然後，在晶圓W面內之蝕刻量有所不同時，便會難以確保晶圓W面內之蝕刻均勻性。
然而，本發明一實施形態相關的基板處理裝置係將活性化氣體供給部90設置於較噴淋頭部93要靠上方，並包含有：可將氟氣供給至噴淋頭部93的配管94；以及設置於配管94，而可將氫氣供給至配管94內部的1個或複數含氫氣體供給部96。
從相關氫氣供給部96來供給至配管94內部的含氫氣體會與從電漿產生室91來供給至配管94及噴淋頭部93的氟氣所包含的F自由基反應，而生成HF(氟化氫)。因此，供給至配管94及噴淋頭部93的含氟氣體所包含的F自由基的量便會減少，而可將以F自由基為主體的蝕刻反應調整為以CF自由基為主體的蝕刻反應。
在此，相較於F自由基，CF自由基係具有較SiN膜或Si而更會選擇性地蝕刻SiO2膜之特性。因此，具備含氫氣體供給部96的本實施形態相關之基板處理裝置係可選擇性地僅蝕刻SiO2膜。
又，藉由調整設置於配管94的氫氣供給部96之位置或從含氫氣體供給部96所供給之氫氣流量，便可控制從噴淋頭部93供給至旋轉台2與噴淋頭93之間的空間之F自由基濃度的面內分布。結果，便可控制晶圓W面內之蝕刻量分布。
另外，含氫氣體供給部96所供給之含氫氣體流量的調整可藉由控制部100以成為預設流量的方式來加以控制，亦可藉由操作者來加以控制。
以上，便讓旋轉台2複數次連續旋轉，且不將第1反應氣體及第2反應氣體供給至真空容器1內，而將含氟氣體及含氫氣體供給至真空容器1內。藉此，來蝕刻SiO2膜。
接著，再度實行上述成膜工序。成膜工序中，係在以蝕刻工序來蝕刻為V字狀的SiO2膜上進一步地成膜出SiO2膜，而使膜厚增加。由於會成膜在被蝕刻為V字狀的SiO2膜上，故入口不會在成膜時阻塞，而可從SiO2膜底部來沉積膜。
接著，再度實行上述蝕刻工序。蝕刻工序係將SiO2膜蝕刻為V字形狀。
交互重複必要次數的以上所說明之成膜工序與蝕刻工序，來不在SiO2膜內產生空隙，並填埋貫孔。該等工序的重複次數可對應於包含貫孔等的凹形狀圖案之縱寬比的形狀，來成為適當的次數。例如在縱寬比較大的情況，重複次數便會變多。又，推斷貫孔的重複次數會較溝槽要多。
如此般，在重複成膜工序與蝕刻工序時，會有在蝕刻工序後之膜上存在有較多粒子的情況。例如，會有根據某測量，而在蝕刻處理結束後測量出140個，在蝕刻處理結束5小時後測量時，卻增加為26000個，在蝕刻處理結束8小時後測量時，又減少為350個的案例。應該是相關粒子在以包含CF4等的含氟氣體來進行蝕刻處理的情況，在進行蝕刻後的膜殘留有氟，而因為殘留氟所產生的。
因此，若是進行去除殘留於蝕刻後之膜的處理的話，應可抑制粒子。由於會去除相關殘留氟，故本實施形態相關之粒子去除方法係在電漿產生 室91將含氧氣體(例如Ar/O2氣體)電漿化，將活性化後之Ar/O2氣體透過配管94來供給至噴淋頭部93，並從氫氣供給部96來添加氫氣，而將於活性化後之Ar/O2氣體添加有氫氣的混合氣體從氣體噴出孔193來供給至晶圓W上。相關粒子去除工序中，雖氫本身並未被活性化，但藉由添加於活性化後之Ar/O2氣體，應會受到自由基的影響，而將氫氣活化性在某種程度，以成為易於反應的狀態。然後，便會在氟、氧、氫之間產生反應，最終形成HF而從SiO2膜脫離。
另外，根據發明者等的實驗，於圖6所示之噴淋頭的氣體噴出孔193的配置中，在構成為氣體噴出孔193a會連通於電漿產生室91，氣體噴出孔193b~193d不連通於電漿產生室91時，於從氫氣供給部96透過配管94而從氣體噴出孔193a來進行供給的情況，便可降低粒子，但在從氣體噴出孔193b~193d單獨供給氫氣的情況，卻無法降低粒子。因此，為了得到降低粒子的效果，便需要至少將氫氣添加至活性化後之含氧氣體。藉此，便可使氫氣得到所需之反應能，而可助於殘留氟之去除。
因此，添加氫的位置只要為氧氣會活性化之處的話便可在任意處，並非一定要限制在連接於配管94的氫氣供給部96。例如，只要能在噴淋頭部93內讓氧氣保持充分活性化後之狀態的話，便可供給至噴淋頭部93內，或供給至電漿產生室91內。
粒子去除工序具體而言，係讓保持有晶圓W的旋轉台2旋轉，並從氣體供給管92來將Ar/O2等的含氧氣體供給至電漿產生室91，並藉由在電漿產生室91所產生之電漿來將Ar/O2氣體電漿化，而在將活性化後之Ar/O2氣體透過配管94來供給至噴淋頭部93時，便從氫氣供給部96來將氫氣添加至配管94，而將添加有氫氣後的活性化Ar/O2氣體運送到噴淋頭部93。然後，從噴淋頭部93底面所設置之氣體噴出孔193來將添加有氫氣後之活性化Ar/O2氣體供給至晶圓W表面上所形成之SiO2膜上。藉此，來去除SiO2膜上之粒子。
藉由對蝕刻後之膜進行此般粒子去除工序，來去除膜內之殘留氟，而可藉此來去除膜上之粒子。
在粒子去除後，便停止來自活性化氣體供給部90之氣體的供給，並停止旋轉台2之旋轉，而將旋轉台2之凹部24上的晶圓W依序取出，搬出至真 空容器1外部。然後，在搬出所有的晶圓W後，便結束基板處理。
另外，本實施形態中，雖已就重複成膜工序與蝕刻工序，以對晶圓W表面所形成之凹形狀圖案進行填埋成膜的範例來加以說明，但本發明並不限於此點。例如，亦可為在連續性地進行成膜工序後，再連續性地僅進行蝕刻工序，而在最後進行粒子去除工序般之順序。又，亦可在具有平坦表面之晶圓上成膜出所謂的BETA膜，而實施如進行蝕刻工序、粒子去除工序般之程序。只要在蝕刻工序後進行粒子去除工序的話，本實施形態相關之粒子去除方法及基板處理方法便可適用於各種程序。
又，亦可將預先於表面形成有膜之晶圓W搬入，而僅進行蝕刻工序及粒子去除工序。進一步地，亦可將形成有已進行蝕刻後之膜的晶圓W搬入至真空容器1內，而僅進行粒子去除工序。如此般，只要是在蝕刻工序後進行粒子去除工序的話，除此之外的前後工序係可對應於用途來適當組合。
【實施例】
接著，便參照圖9，就實施本發明實施形態相關之粒子去除方法的實施例來加以說明。圖9係顯示實施實施例相關之粒子去除方法的實施結果之圖式。
圖6所示之實施例中，會連續進行蝕刻工序與粒子去除工序。基板處理裝置會使用圖1至圖6及圖8所示之基板處理裝置。蝕刻條件係基板溫度為620℃，真空容器1內之壓力為1.3Torr，旋轉台2之旋轉速度為60rpm。以83秒的時間來對具有20nm厚度的SiO2膜進行5nm的蝕刻。含氟氣體之CF4流量為10sccm。
又，在粒子去除工序中，在基板溫度為620℃，真空容器1內之壓力為1.3Torr，旋轉台2之旋轉速度為60rpm的點上係與蝕刻工序的條件相同。噴淋頭部93所供給之活性化Ar/O2氣體的流量為3500/100sccm，從氫氣供給部96添加至配管94的氫氣從噴淋頭部93所供給之流量為30sccm。
圖9中，橫軸係表示粒子去除工序中之氫的供給時間(sec)，縱軸係表示蝕刻量(nm)與表面平均粗度Ra(nm)。又，曲線A係表示蝕刻量的特性，曲線B係表示表面平均粗度Ra的特性。又，點C係表示僅進行成膜時之表面粗度。另外，膜的平均表面粗度Ra會使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)來觀察而計算出。
首先，如曲線A所示，蝕刻量係設定為幾乎固定的6nm，此時之SiO2膜的平均表面粗度Ra為0.4上下而為幾乎固定。由於僅進行成膜之膜C的平均表面粗度Ra為0.17左右，故可得知在成膜後實施6nm左右的蝕刻時，便會使得膜之平均表面粗度Ra增加2倍以上。
如曲線B所示，得知在將氫氣添加於活性化後之含氧氣體(Ar/O2)而將混合氣體供給至蝕刻後之膜上時，會隨著時間經過，而使得平均表面粗度Ra減少。特別是，最初之10秒左右的減少幅度較大。如此般，顯示藉由實施本實施例相關之粒子去除工序，便可降低膜之平均表面粗度Ra，而可降低粒子。
以上，雖已就本發明較佳的實施形態及實施例來詳細說明，但本發明並不限於上述實施形態及實施例，而可不脫離本發明範圍來對上述實施形態及實施例追加各種變形及置換。
1‧‧‧真空容器
2‧‧‧旋轉台
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧蓋構件
11‧‧‧頂板
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
20‧‧‧殼體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧驅動部
24‧‧‧凹部
51‧‧‧分離氣體供給管
71‧‧‧覆蓋構件
71a‧‧‧內側構件
72‧‧‧沖淨氣體供給管
73‧‧‧沖淨氣體供給管
90‧‧‧活性化氣體供給部
91‧‧‧電漿產生室
92‧‧‧氣體供給管
93‧‧‧噴淋頭部
94‧‧‧配管
95‧‧‧按壓構件
96‧‧‧氫氣供給部
193‧‧‧氣體噴出孔
C‧‧‧中心區域
W‧‧‧晶圓

Claims (13)

  1. 一種粒子去除方法，係去除在使用含氟氣體來進行蝕刻後之膜上的粒子之粒子去除方法，具有：將於活性化後之含氧氣體添加有未活化之氫之混合氣體供給至該進行蝕刻後之膜上的工序。
  2. 如申請專利範圍第1項之粒子去除方法，其中該含氧氣體亦進一步地含有氬。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之粒子去除方法，其中該含氟氣體係亦包含碳之氟碳系氣體。
  4. 如申請專利範圍第1或2項中任一項之粒子去除方法，其中該進行蝕刻後之膜係基板上所形成之膜；該基板係被收納於處理室內；設置有可將氣體供給至該處理室內之氣體噴出機構，在該處理室外設置有電漿產生室，且該氣體噴出機構與該電漿產生室會以配管來加以連接；該氫係在將被該電漿產生室活性化後之該含氧氣體供給至該氣體噴出機構時，被供給至該配管內。
  5. 如申請專利範圍第4項之粒子去除方法，其中該基板會沿著周圍方向來配置在該處理室內所設置之旋轉台的表面上；該氣體噴出機構係設置於沿著該旋轉台上之周圍方向的既定位置；在讓該旋轉台旋轉，而使該基板通過該氣體噴出機構下方時，該混合氣體會被供給至該進行蝕刻後之膜上。
  6. 如申請專利範圍第4項之粒子去除方法，其中該氣體噴出機構係噴淋頭，該混合氣體會透過該噴淋頭的底面所設置之氣體噴出孔來從上方被供給至該進行蝕刻後之膜上。
  7. 一種基板處理方法，係具有：將含氟氣體供給至基板上所形成之膜上，以進行蝕刻之工序；以及將於活性化後之含氧氣體添加有未活化之氫之混合氣體供給至進行該蝕刻後之該膜上，以去除該膜上之粒子的工序。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理方法，其中該基板係被收納於處理室內；設置有可將氣體供給至該處理室內之氣體噴出機構，在該處理室外設置有電漿產生室，且該氣體噴出機構與該電漿產生室會以配管來加以連接；在進行該蝕刻的工序中，該含氟氣體會在被該電漿產生室活性化後透過該氣體噴出機構來供給至該基板上所形成之膜上；在去除該膜上之粒子的工序中，該氫會在將被該電漿產生室活性化後之該含氧氣體供給至該氣體噴出機構時，被供給至該配管內。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理方法，其中該基板係沿著周圍方向來配置在該處理室內所設置之旋轉台的表面上；該氣體噴出機構係設置於沿著該旋轉台上之周圍方向的既定位置；在讓該旋轉台旋轉，而使該基板通過該氣體噴出機構下方時，該含氟氣體或該混合氣體會被供給至該膜上。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理方法，其中該氣體噴出機構係噴淋頭，該含氟氣體或該混合氣體會透過該噴淋頭的底面所設置之氣體噴出孔來從上方被供給至該膜上。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之基板處理方法，其係在進行該蝕刻之工序前具有將該膜成膜在該基板上之工序。
  12. 如申請專利範圍第11項之基板處理方法，其中將該膜成膜在該基板上之工序係具有：將原料氣體供給至該基板上而吸附的工序；將可與該原料氣體反應而生成反應生成物的反應氣體供給至該基板上，以在該基板上生成反應生成物的工序；以及透過該氣體噴出機構來將被該電漿產生室活性化後之該反應氣體供給至該基板上，以將該反應生成物改質的工序。
  13. 如申請專利範圍第12項之基板處理方法，其中該處理室內之該旋轉台的上方係從該旋轉台之旋轉方向上游側設置有：將該原料氣體供給至該基板上的原料氣體供給機構；將該反應氣體供給至該基板上的反應氣體供 給機構；以及該氣體噴出機構；藉由讓該旋轉台旋轉於該旋轉方向，而讓該基板依序通過該原料氣體供給機構、該反應氣體供給機構、該氣體噴出機構的下方，來在該基板上進行供給原料氣體而吸附之工序、在該基板上生成反應生成物之工序以及改質該反應生成物之工序。
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