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TW202303812A - 電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種電漿處理方法，能夠在處理室內壁面形成沈積膜的同時，能夠抑制污染擴散到搬送系統中。 一種電漿處理方法，是在處理室內對載置於樣品台上的樣品進行電漿處理的電漿處理方法，該電漿處理方法具有：使用電漿除去前述處理室內的沈積物的第一工程；在前述第一工程之後，使用氫氟烴氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體在前述處理室內沈積沈積物的第二工程；在前述第二工程之後，使用氧(O 2)氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體選擇性地除去前述樣品台上的沈積物的第三工程；及在前述第三工程之後，對預定片數的前述樣品進行電漿處理的第四工程。

Description

電漿處理方法
本發明關於電漿處理方法。
近年來，集成電路等半導體製造的微細化不斷發展，對蝕刻製品的要求也越來越嚴格。尤其是附著在晶圓上的異物和污染物會顯著降低良率。因此，正在開發減少異物和污染的技術。特別是，當異物或污染的原因是在處理室內部的零件時，在處理室內部的零件上形成沈積膜對於減少異物或污染是有效的。
在專利文獻1中提案包含第一工程和第二工程的處理方法，該第一工程是利用氧氣的電漿除去處理室內的殘留膜，該第二工程是利用氟碳類氣體或包含氟碳類氣體的混合氣體的電漿在處理室內壁面上形成沈積膜。根據該處理方法，由於所形成的沈積膜可以抑制在電漿蝕刻期間產生的處理室內部的零件的劣化，因此，可以防止異物的產生，從而可以防止因異物附著到製品晶圓上而引起的圖案缺陷。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-91327號公報
[發明所欲解決的課題]
但是，在不將晶圓載置在載置台上而執行專利文獻1公開的處理方法的情況下，存在在載置台上也形成沈積膜的問題。當在載置台上形成沈積膜時，當晶圓被載置於載置台上進行蝕刻處理時，沈積膜可能會附著到處理過的晶圓的背面。附著在處理過的晶圓上的沈積膜在與處理過的晶圓一起搬送期間有可能分離脫落成為異物，經由搬送機器人等進一步擴散，有可能污染搬送系統整體。
另一方面，如果僅僅為了防止在載置台上形成沈積膜，可以在執行專利文獻1中公開的處理方法的期間，將虛擬晶圓載置於載置台上，並且在處理後取出即可。然而，雖然這種方法可以防止在載置台上形成沈積膜，但不能防止在虛擬晶圓上形成沈積膜。因此，在與虛擬晶圓一起搬送的過程中，虛擬晶圓上的沈積膜仍有可能分離並脫落而成為異物，從而污染搬送系統。
本發明提供一種電漿處理方法，該電漿處理方法能夠在處理室內壁面形成沈積膜的同時抑制污染擴散到搬送系統中。 [解決課題的手段]
為了達成上述目的，本發明的代表性的電漿處理方法之一，是在處理室內對載置於樣品台上的樣品進行電漿處理的電漿處理方法，該電漿處理方法藉由具有以下的工程來達成： 使用電漿除去前述處理室內的沈積物的第一工程； 在前述第一工程之後，使用氫氟烴氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體在前述處理室內沈積沈積物的第二工程； 在前述第二工程之後，使用氧(O 2)氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體選擇性地除去前述樣品台上的沈積物的第三工程；及 在前述第三工程之後，對預定片數的前述樣品進行電漿處理的第四工程。 [發明效果]
根據本發明提供的電漿處理方法，能夠在處理室內壁面形成沈積膜的同時，抑制污染擴散到搬送系統中。 上述以外的課題、構成及效果可以藉由以下實施形態的說明來理解。
以下參照附圖說明本發明實施形態的電漿處理方法的具體實施例。
(電漿處理裝置) 首先，參照圖1對實施本實施形態的電漿處理方法的電漿蝕刻裝置的一例進行說明。圖1是使用微波和磁場作為電漿產生手段的電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance，以下稱為ECR)型電漿蝕刻裝置的概略圖。
ECR型電漿蝕刻裝置具備：能夠將內部實施真空排氣的處理室101；載置台103，收容在處理室101內，載置作為樣品的晶圓102；設置在處理室101的上面的石英製的微波透過窗104；設置在其上方的導波管105；振盪微波的磁控管(微波產生裝置)106；向磁控管106供給高頻電力的第一高頻電源112；螺線管線圈107、108、109(磁場產生裝置)，沿軸線方向配置在處理室101的周圍；及用於將製程氣體導入處理室101內的氣體供給配管110。
第一高頻電源112具有脈衝調變振盪的微波的功能。
在進行電漿蝕刻處理時，晶圓102藉由搬送機器人等從晶圓搬入口111搬入處理室101內之後，藉由靜電吸附電源(未圖示)被靜電吸附在載置台103上。
接著，將製程氣體從氣體供給配管110導入處理室101內。處理室101內藉由真空泵(未圖示)實施減壓排氣，調整為預定的壓力(例如0.1Pa~50Pa)。
接著，當從第一高頻電源112向磁控管106供給預定的高頻電力時，從磁控管106振盪出頻率為2.45GHz的微波，該微波經由導波管105傳播並供給到處理室101內。
此時，藉由螺線管線圈107、108、109產生的磁場與微波之間的相互作用激發製程氣體，在晶圓102上方的空間產生電漿113。
另一方面，藉由第二高頻電源(未圖示)向載置台103施加偏壓電力，電漿113中的離子被垂直加速並入射到晶圓102上。此外，第二高頻電源(未示出)可以將連續的偏壓電力或時間調變的偏壓電力施加到載置台103。藉此，晶圓102在來自電漿113的自由基與離子的作用下被進行各向異性蝕刻。
可以控制分別提供給螺線管線圈107、108、109的電流值。因此，可以藉由每個電流值在上下方向上改變產生ECR的區域。
(電漿處理方法) 接著，參照附圖說明使用圖1所示的電漿蝕刻裝置的電漿處理方法。圖2是本發明實施形態的電漿處理方法的流程圖。 在本說明書中，將包含碳、氫和氟的氣體稱為CHF類氣體。
在步驟201中，為了不在載置台103上形成沈積膜，將從晶圓搬入口111經由搬送機器人等被搬入的虛擬晶圓(虛擬樣品)載置於載置台103上。
在載置了虛擬晶圓之後，在步驟202(第一工程)中，由氣體供給配管110將由六氟化硫(SF 6)、氧(O 2)和氬(Ar)構成的混合氣體供給到處理室101內並進行電漿處理，以除去處理室101內的殘留膜(沈積物)。
作為上述電漿處理的條件，SF 6以150mL/min供給，O 2以27mL/min供給，Ar以60mL/min供給，處理室壓力為0.6Pa，微波電力為1000W，供給到頂部的螺線管線圈107、108、109的電流值分別設為27/26/0A，處理時間設為60秒。
在步驟203(第二工程)中，由氣體供給配管110將由甲基氟(Methyl fluoride)(CH 3F)和氬(Ar)構成的混合氣體供給到處理室101內進行電漿處理，在處理室內壁面形成CH x的沈積膜。
圖3是表示在處理室內壁面上形成CH x的沈積膜時的狀態的示意圖。步驟203中的電漿處理是藉由向載置台103施加偏壓電力(高頻電力)來進行，與處理室內壁上的沈積膜相比，虛擬晶圓上的沈積膜不經由離子濺射沈積。換言之，藉由步驟203中的電漿處理，藉由在虛擬晶圓上進行沈積和蝕刻這兩者，可以抑制其之沈積量。
作為上述電漿處理的條件，CH 3F以100mL/min供給，Ar以100mL/min供給，處理室壓力為0.5Pa，微波電力為800W，偏壓電力為50W，供給到螺線管線圈107、108、109的電流值分別設為27/26/0A，處理時間設為160秒。在本實施形態中，使用甲基氟(CH 3F)氣體，但除甲基氟(CH 3F)氣體以外，也可以使用二氟甲烷(CH 2F 2)氣體、三氟甲烷(CHF 3)氣體等氫氟烴 (Hydrofluorocarbon)氣體。
在步驟204(第三工程)中，一邊向載置台103供給高頻電力，一邊從氣體供給配管110向處理室101內供給由氧(O 2)和氬(Ar)構成的混合氣體來進行電漿處理，以選擇性地除去在步驟201已載置的虛擬晶圓上在步驟203中所形成的CH x沈積膜。
在步驟204中的電漿處理之後，在步驟205中，載置在載置台103上的虛擬晶圓經由搬送機器人等被搬出。然後，在步驟206(第四工程)中，對預定片數的製品晶圓進行電漿處理。藉此，可以在抑制異物污染的同時實現製品晶圓的處理。
圖4是表示除去了虛擬晶圓上的CH x的沈積膜時的狀態的圖。步驟204中的電漿處理，係藉由對載置台103施加偏壓電力來進行，因此，可以抑制處理室內壁面上的沈積膜的除去，同時可以選擇性地除去虛擬晶圓上的沈積膜。
作為上述電漿處理的條件，O 2以30mL/min供給，Ar以150mL/min供給，處理室壓力為0.5Pa，微波電力為400W，偏壓電力為50W，供給到螺線管線圈107、108、109的電流值分別設為27/26/9A，處理時間設為230秒。
圖5表示在未對載置台103施加偏壓電力的情況(無偏壓)和施加偏壓電力的狀態(有偏壓)之間變更螺線管線圈的電流值時，分別比較步驟204的處理時對於碳化合物的沈積膜的蝕刻速率的圖。具體而言，螺線管線圈107、108、109的電流值在無偏壓和有偏壓的情況下共同設定為27/26/9A，進一步在有偏壓的情況下，將螺線管線圈107、108、109的電流值分別變更為27/26/14A和27/27/27A，而得到蝕刻速率。
當供給到螺線管線圈107、108、109的電流值共通時，無偏壓的蝕刻速率為92.64nm/min，而有偏壓的蝕刻速率為159.18nm/min，可以看出，隨著有偏壓，蝕刻進展得更多。因此，可以藉由施加偏壓電力來選擇性地除去晶圓上的沈積膜。
此外，比較改變螺線管線圈107、108、109的電流值時的蝕刻速率時，該電流值分別為27/26/9A時蝕刻速率為159.18nm/min，另外，當該電流值分別為27/26/14A時蝕刻速率為164.76nm/min，當該電流值分別為27/27/27A時蝕刻速率為172.39nm/min，因此，可以可以看出蝕刻速率隨著電流值的增大而增加。
這裡，隨著供給到螺線管線圈109的電流值增加，在步驟204中產生電漿的區域越接近載置台103，從而可以除去更多的沈積膜。亦即，藉由改變螺線管線圈109的電流值，可以任意地調整步驟204中的沈積膜的沈積量和蝕刻量。
根據本實施形態，藉由在維持形成於處理室內壁面的沈積膜的同時，選擇性地除去形成於載置台上的沈積膜，從而可以保護處理室內部的零件，能夠防止異物的產生。因此，可以防止由於在載置台上形成沈積膜而可能發生的搬送系統的污染。此外，由於可以藉由除去虛擬晶圓上的沈積膜來再度利用虛擬晶圓，所以可以降低虛擬晶圓的成本。
(變形例) 甚至當虛擬晶圓沒有載置在載置台上(亦即，沒有圖4中的步驟201、205)時，也可以實現本發明。更具體地，當虛擬晶圓沒有載置在載置台上時，在步驟203中沈積在載置台上的CH x的沈積膜，可以在步驟204中選擇性地除去。根據電漿處理的條件，藉由平衡載置台上的CH x的沈積量與蝕刻量，可以在將製品晶圓載置到載置台之前的沈積量設為0。
以上詳細說明了本實施形態，以便以易於理解的方式說明本發明，但本發明不必限於具備說明的所有構成。
101:處理室 102:晶圓 103:載置台 104:微波透過窗 105:導波管 106:磁控管 107,108,109:螺線管線圈 110:氣體供給配管 111:晶圓搬入口 112:第一高頻電源
[圖1]是示意性地表示本發明實施形態的電漿處理裝置的剖視圖。 [圖2]是表示使用圖1所示的電漿處理裝置的電漿處理方法的一個例子的流程圖。 [圖3]是示意性地表示使用由甲基氟(CH 3F)和氬(Ar)構成的混合氣體形成CH x的沈積膜的電漿處理的狀態的圖。 [圖4]是示意性地表示使用由氧(O 2)和氬(Ar)構成的混合氣體除去沈積膜的電漿處理的狀態的圖。 [圖5]是在變更電漿處理中有無偏壓以及螺線管線圈的電流值時比較對碳化合物的沈積膜的蝕刻速率進行表示的圖。

Claims (7)

  1. 一種電漿處理方法，是在處理室內對載置於樣品台上的樣品進行電漿處理的電漿處理方法，其特徵為： 該電漿處理方法具有： 使用電漿除去前述處理室內的沈積物的第一工程； 在前述第一工程之後，使用氫氟烴氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體在前述處理室內沈積沈積物的第二工程； 在前述第二工程之後，使用氧(O 2)氣體和氬(Ar)氣體的混合氣體選擇性地除去前述樣品台上的沈積物的第三工程；及 在前述第三工程之後，對預定片數的前述樣品進行電漿處理的第四工程。
  2. 如請求項1之電漿處理方法，其中， 將虛擬樣品載置於前述第三工程中的前述樣品台上。
  3. 如請求項2之電漿處理方法，其中， 前述氫氟烴氣體是甲基氟(CH 3F)氣體。
  4. 如請求項3之電漿處理方法，其中， 將高頻電力供給到前述第二工程中的前述樣品台上。
  5. 如請求項3之電漿處理方法，其中， 將高頻電力供給到前述第三工程中的前述樣品台上。
  6. 如請求項4之電漿處理方法，其中， 將高頻電力供給到前述第三工程中的前述樣品台上。
  7. 如請求項6之電漿處理方法，其中， 前述第一工程的電漿，係使用氬(Ar)氣體、六氟化硫(SF 6)氣體和氧(O 2)氣體的混合氣體產生。
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