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TWI285685B - Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials - Google Patents

Method for etching high dielectric constant materials and for cleaning deposition chambers for high dielectric constant materials Download PDF

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TWI285685B
TWI285685B TW092119177A TW92119177A TWI285685B TW I285685 B TWI285685 B TW I285685B TW 092119177 A TW092119177 A TW 092119177A TW 92119177 A TW92119177 A TW 92119177A TW I285685 B TWI285685 B TW I285685B
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TW200402458A (en
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Bing Ji
Stephen Andrew Motika
Ronald Martin Pearlstein
Eugene Joseph Karwacki Jr
Ding-Jun Wu
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Air Prod & Chem
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    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • H10P50/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
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Description

1285685 玖、發明說明: [0001】本申請案為2002年7月18曰申請之美國專利申請案 第10/198,509號的部分接續申請案,且其所有揭示内容係以 參照方式納入本文中。 發明所屬之技術領域 [0002]本發明係關於蝕刻沈積在基板上之高k值介電材料 的方法’以及由沈積該高介電常數膜之反應器的内表面清 潔殘留物的方法。 先前技術 [0003】在半導體積體電路(IC)的製造中,已普遍使用諸 如:氧化矽(Si〇2)、氮化矽(8“Ν4)及氮氧化矽(si〇N)之介電 材料作為電晶體閘極的絕緣體。該絕緣體通常稱為閘極介 電質Ik著1C裝置幾何形狀的縮小,閘極介電層已日漸變 薄。當閘極介電層接近數個奈米或更小的厚度時,習知的 氧化石夕、氮化⑨及氮氧化梦材料會發生電崩潰,而失去 、、邑緣效果A 了在極小的厚度(g i G⑽)維持適當的崩饋 電堊可使用间介電常數材料(亦即高k值材料,用於該用 途的高介電常數材料係定義Μ值大於41 (二氧化石夕齡 的材料)作為閘極絕緣層。此外,對於半導趙記憶體 曰曰片的製造而t ’高k值材料亦可作為深溝渠電容器中的阻 障層1C業已以諸多種高故材料進行實驗。最新且最有前 景的高k值材料為金屬氧化物(諸如三氧化二銘(A1办), 1285685 二氧化铪(Hf〇2),二氧化錘(Zr02)及其混合物)及金屬 矽酸鹽(諸如氧化铪矽(HfSixOy),氧化锆矽(ZrSi04)及 其混合物)。在部分狀況中,可將氮摻入這些金屬氧化物 與金屬矽酸鹽的高k值材料(諸如氮氧铪矽(HfSiON)或 氮氧鋁矽(AlSiON ))中,以提高介電常數,並抑制高k 值材料的結晶化。諸如二氧化铪之高k值材料的結晶化會造 成嚴重漏電與裝置故障。因此,摻入氮可大幅提高裝置可 靠度。 [0004】諸如三氧化二鋁、二氧化銓及二氧化锆之高k值材料 極為穩定且耐多數的蝕刻反應,該性質使其在其他材料的 電漿蝕刻中作用為蝕刻阻絕層與硬式遮罩層。詳見諸如K. K. Shih等人,“Hafnium dioxide etch-stop layer for phase-shifting masks5% J. Vac. Sci. Technol. B 11(6), pp· 2130-2131 (1993) ; J. A. Britten等人,“Etch-stop characteristics of Sc2〇3 and Hf02 films for multilayer dielectric grating applications”,J· Vac· Sci. Technol· A 14(5),pp. 2973-2975 (1996); J. Hong等人,“Comparison of Cl2 and F2 based chemistries for the inductively coupled plasma etching of NiMnSb thin films95, J. Vac. Sci. Technol. A 17(4),pp· 1326-1330 (1999);美國專利第 5,972,722號 (Visokay等人);美國專利第6,211,035 B1號(Moise等 人);美國專利申請案公報第US2001/0055852 A1號(Moise 等人);以及歐洲專利第1,001,459 A2號(Moise等人)。 [0005]在化學氣相沈積(CVD )製程中,這些高k值材料通 1285685 常由在沈積艙中反應的化學預製體進行沈積,而形成薄 膜。在部分狀況中,這些高k值材料係藉由原子層沈積法 (ALD )而沈積於半導體基板(晶圓)上,其中該薄膜係 以可控且接近單原子層的方式進行沈積。進行Ald的設備 與製程係揭示於諸如美國專利第5,879,459號(Gadgil等 人)、美國專利第6,174,377 31號(〇〇以叫等人)、美國 專利申請案公報第US2001/001 1526 A1號(Doering等人)、 美國專利第6,387,185 62號(0〇61:丨11§等人)、世界專利第 00/4 0772號(Doering等人)以及世界專利第00/79019 A1 號(Gadgil等人)。受讓於Genus公司的專利群組教導‘‘現 場電漿清潔得以使維護清潔之間的時間變得非常長”(詳 見諸如美國專利第6,387,185 B2號,第7欄,第27_28行)。 然而,前揭專利群組並未詳細說明任何使用電漿清潔ald 搶的製程。 [0006] 電漿源已用於增強原子層沈積製程(pE_ ALD )。例 如,Pomarede等人在世界專利第02/431 15 A2號教導使用 電浆源產生製備/活化基板表面的激態反應性物質,以協助 後續的ALD。Nguyen等人在世界專利第02/431 14 A2號教導 使用脈衝電漿取代交錯的預製體化學品流動而進行ALd製 程。再者’這些公報並未揭不晶圓處理後之清潔ald殘留 物的任何方法。 [0007] 雖然前揭的高k值材料為極佳的閘極絕緣體,但是極 難乾式蝕刻這些薄膜以進行圖樣轉置。當沈積製程以希冀 的方式形成而k值薄膜於基板(通常為梦晶圓)上時,形成 1285685 這些薄膜的反應亦以非生產的方式發生於沈積艙内部的其 他暴露表面上。沈積殘留物的累積會造成微粒掉落、沈積 均勻性劣化及處理飄移。這些結果可導致晶圓缺陷與後續 的裝置故障。因此,所有的CVD艙(特指ALD艙)皆須定 期清潔。 [0008]基於其極端的化學惰性,至今僅有些許乾式蝕刻這 些而k值材料的嘗试。j· Lee等人在“Electron cyclotron resonance plasma etching of oxides and SrS and ZnS-based electroluminescent materials for flat panel displays,,,J·
Vac. Sci· Technol· A 16(3),pp· 1944-1948 (1998)中提出用 於姓刻不同金屬氧化物與硫化物的數種化學品。該作者使 用極強大的電漿條件(800 W的微波源功率、上限450 W的 射頻(RF)夾頭偏壓功率,以及U mTorr的艙壓)。該製 程條件會產生極高的夾頭偏壓(上限535 V)。高夾頭偏壓 可大幅增強咼能離子濺射及濺射誘發餘刻。作者使用氣 (ci2) /氬(Ar),三氣化硼(BCi3) /氬與六氟化硫(Sf6) /氬混合物,而於極端的電漿條件下蝕刻不同的材料。三氧 化二紹呈現最慢的蝕刻速率。在大多數的實驗中,相同條 件下之三氧化二鋁的蝕刻速率較硫化鋅的蝕刻速率低2〇 %。作者亦強調“相當類似的趨勢見於放電,其絕 對速率較Ch/Ar低約20%,,。雖然該作者的方法可用於平面 顯示器裝置的非等向性蝕刻,但是接地的艙表面上無法獲 得高功率電漿濺射。因此,作者的方法無法延用至清潔 ALD艙内的沈積殘留物。 1285685 [0009】 Williams等人在美國專利第6,238,582 B1號中教導反 應性離子束蝕刻 (RIBE)法,以蝕刻諸如三氧化二鋁之薄膜 頂端材料。該專利權人使用CHF3/Ar電漿作為離子源。平行 反應性離子束撞擊晶圓基板,而蝕刻薄膜材料。該平行離 子束未能用於由ALD艙清潔沈積殘留物。 [0010] Lagendijk等人在美國專利第5,298,075號與第 5,288,662號中教導“用於矽熱氧化或爐管清潔的方法… 係於含有氧氣與氣烴(通用的化學式為CXHXC1X ,其中X為 2, 3或4 )的載運氣體流經矽或爐管時,將矽或爐管暴露於 700°C以上的溫度。該氣烴係經選擇,以便在該溫度下輕易 地且完全地進行氧化”(詳見摘要)。在氧化或擴散爐中 進行之矽氧化成二氧化矽及吸氣金屬污染物(諸如鈉與鐵) 的氧化為全然不同於蝕刻/清潔高k值材料的方法。 [0011】不同的參考資料論及添加特定化合物,以便影響三 氧化二鋁的蝕刻速率。參考資料W. G· M· Van Den Hoek, uThe Etch Mechanism for Al2〇3 in Fluorine and Chlorine Based RF Dry Etch Plasmas99. Met. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 68 (1986),pp· 71-78 及 Heiman 等人,“High Rate Reactive Ion Etching of Al2〇3 and Si9% J. Vac. Sci. Tech., 17(3),May/June 1980,pp. 731-34揭示分別添加氟基氣體或 氣基氣體至氬氣電漿,以增加三氧化二鋁的蝕刻it率。然 而,這些研究全在反應性離子蝕刻(RIE )的條件下進行。 離子轟擊/濺射誘發反應扮演的角色遠較化學蝕刻反應重 要。如同其他習知技藝一般,該極端的RIE條件未能清潔接 1285685 地的搶表面。 陶]由於缺乏移除^值介電殘留物的技藝,所以ald反 應器通常藉由機械式構件(洗蘇或切)進行清潔,以便 由沈積艙與下游設備(諸如泵集流管與排氣歧管)的内表 面清除沈積殘留物。然而,機械式㈣法相#耗時、耗勞 力且有損清潔表面。 [〇〇叫通常使用含氟電漿基方法(亦即乾式清潔)而由化 予氣相/尤積(CVD)反應器的内表面移除矽化物(諸如複 晶石夕、二氧化石夕、氮氧化石夕與氮化石夕)及鶴的殘留物。在 此,氟與前揭殘留物反應而產生四氟化矽,其中該四氟化 矽為可在清潔製程期間被抽出反應器外的揮發性物質。然 而,單獨使用氟基化學無法有效移除前揭的高k值介電材 料。詳見諸如 J.Hong 等人,j· Vac.Sci.Teehn〇1 A,v〇1 17, PP1326-1330, 1999,其中作者將塗佈有三氧化二鋁的晶圓 暴露於二氣化氮/鼠基的感應麵合電漿,並發現“在高電源 功率所獲得的較高濃度原子氟會助長較厚氟化表面的形 成,此將導致發生淨沈積而非蝕刻”。在高k值材料的狀況 中’所形成的金屬氟化物產物為非揮發性,因而難以由反 應器移除。 [0014】因此,迫切需要的製程為在ALD艙未通氣/開啟的情 況下,用於由ALD艙化學乾式清潔高k值材料殘留物(諸如 三氧化二鋁、二氧化銓、二氧化锆、氧化铪矽(Hfsix〇y)、 氧化錯梦(ZrSixOy)及其混合物)、含有諸如氧化給銘 (HfAlO)之高k值材料的疊層殘留物及含有諸如氮氧铪鋁 11 1285685 (1^八10^之高]<:值材料的氮氣殘留物的製程。對於入1^基沈 積製程而言’有效的化學乾式清潔法將大幅增加生產力並 降低生產成本(cost-of_ownersliip(CoO))。 [0015】在此引用的所有參考資料係以參照方式納入本文 中。 發明内容 [0016]因此,本發明提供用於清潔反應器表面之物質的 方法’該方法包含有:提供含有反應器表面的反應器,其 中:(a)該反應器表面至少部分塗佈有該物質膜;該物 質係選自由過渡金屬氧化物、過渡金屬石夕酸鹽、第十三族 金屬氧化物、第十三族金屬矽酸鹽、含氮的第十三族金屬 氧化物、含氮的第十三族金屬矽酸鹽、含氮的過渡金屬氧 化物、含氮的過渡金屬矽酸鹽或疊層所組成之族群中的至 少一員,其中該疊層係包含選自由過渡金屬氧化物、過渡 金屬矽酸鹽、第十三族金屬氧化物、第十三族金屬矽酸鹽、 a氮的過渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬石夕酸鹽、含氮的 第十二族金屬氧化物或含氮的第十三族金屬石夕酸鹽所組成 之族群中的至少一層;且(c)該物質的介電常數大於二氧 化石夕的介電常數;將該物質與反應劑發生反應而形成揮發 性產物’其中該反應劑包含有選自由含鹵素化合物、含硼 化口物3碳化合物、含氳化合物、含氮化合物、钳合化 合物、氣矽烷化合物、氫氣矽烷化合物或有機氣矽烷化合 物所組成之族群中的至少一員;以及由該反應器移除該揮 發性產物,而由表面移除該物質。 12 1285685 [0017】更提供有一種用於移除反應艙表面之物質的方 法’該方法包含有:提供反應艙,其中至少部分該表面係 至少部分塗佈有該物質,且其中該物質具有41或更大的介 電常數’並為選自由過渡金屬氧化物、過渡金屬矽酸鹽、 第十二族金屬氧化物、第十三族金屬矽酸鹽、含氮的第十 三族金屬氧化物、含氮的第十三族金屬矽酸鹽、含氮的過 渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬矽酸鹽或疊層所組成之族 群中的至少一員,其中該疊層係包含由過渡金屬氧化物、 過渡金屬石夕酸鹽、第十三族金屬氧化物、第十三族金屬矽 酸鹽、含氮的第十三族金屬氧化物、含氮的第十三族金屬 石夕酸鹽、含氮的過渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬石夕酸鹽 所組成之族群中的至少一層;將反應劑輸入該反應艙中, 其中該反應劑包含有選自由含鹵素化合物、含硼化合物、 含碳化合物、含氫化合物、含氮化合物、钳合化合物、氣 石夕烧化合物、氫氣矽烷化合物或有機氣矽烷化合物所組成 之族群中的至少一員;將該反應劑暴露於足以使該物質與 該反應劑發生反應而形成揮發性產物的一種或多種能源; 以及由該反應舱移除該揮發性產物。 [0018] 更提供有一種用於由反應器之至少一個表面移除 物質的設備,該設備包含有:選自由含函素化合物、含硼 化合物、含碳化合物、含氫化合物、含氮化合物、钳合化 合物、氣矽烷化合物、氫氯矽烷化合物或有機氣矽烷化合 物所組成之族群中的至少一種反應劑;以及具有該至少一 種反應劑沈積於其上的非反應性支承物。 13 1285685 [0019】又更提供有一種用於由反應器的至少一個表面移 除物質的混合物,該混合物包含有:選自由含_素化合物、 含侧化合物、含碳化合物、含氫化合物、含氮化合物、钳 合化合物、氯矽烷化合物、氳氣矽烷化合物或有機氣石夕烧 化合物所組成之族群中的至少一種反應劑;以及惰性稀釋 劑。 [0020]更提供有一種用於由基板的至少一個表面移除物 質的方法’該方法包含有:提供該基板,其中該基板至少 部分塗佈有選自由過渡金屬氧化物、過渡金屬;g夕酸鹽、除 了二氧化二紹以外的第十三族金屬氧化物、第十三族金屬 矽酸鹽、含氮的第十三族金屬氧化物、含氮的第十三族金 屬石夕酸鹽、含氮的過渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬石夕酸 鹽或疊層所組成之族群中的至少一員的物質膜,且其中該 疊層係包含由過渡金屬氧化物、過渡金屬矽酸鹽、第十三 族金屬氧化物、第十三族金屬矽酸鹽、含氮的第十三族金 屬氧化物、含氮的第十三族金屬矽酸鹽、含氮的過渡金屬 氧化物或含氮的過渡金屬矽酸鹽所組成之族群中的至少一 層;以及其中該物質的介電常數大於二氧化矽的介電常 數;將該物質與反應劑發生反應而形成揮發性產物,其中 該反應劑包含有由含鹵素化合物、含硼化合物、含碳化合 物、含氫化合物、含氮化合物、钳合化合物、氣石夕院化合 物、氳氯矽烷化合物或有機氣矽烷化合物所組成之族群中 的至少一員;以及由該基板移除該揮發性產物,而由該基 板移除該物質。 1285685 [0021]本發明的這些與其他觀點將由下列詳細說明而 清楚。 發明之詳細說明 [0022]第la圖與第lb圖分別提供使用内部能源或遠端能源 之適於進行沈積艙清潔的設備圖式。 [0023】第2圖提供使用電漿作為能源之用於進行本發明方 法的設備圖式。 [0024】第3圖提供對Al2〇3進行規一化(normalized )之不同 高介電常數材料的相對B013電漿蝕刻速率圖式。 [0025] 第4圖提供使用熱加熱作為能源之用於進行本發明 方法的設備圖式。 [0026] 第5圖提供在固定艙壓與BC13流速下,蝕刻速率與下 電極/支座設定溫度的相依性圖式。 [0027] 第6圖提供在固定下電極設定溫度與bc13流速下,蝕 刻速率與搶壓的相依性圖式。 【0028】本發明之方法對於乾式蝕刻高k值材料及乾式清潔 用於沈積高k值材料在晶圓表面上的化學氣相沈積(CVD ) 搶(特指ALD艙)為有用的。由蝕刻或清潔表面移除的材 料會由固態非揮發性材料轉化成揮發性較沈積於其上之高 k值材料為高的物質,並可於後續藉由諸如反應器真空泵而 移除。因此’在較佳實施例中,本發明係使用反應劑揮發 物質’而將物質由基板移除。不像濕式蝕刻及濕式清潔製 程’乾式#刻及乾式清潔製程不會將基板潛浸於液體化學 15 1285685 溶液中,或將基板暴露於液體化學溶液。 障9】在某些實施例中,所移除的物f可為過渡金屬氧化 物、過渡金屬矽酸鹽、第十三族金屬氧化物或第十三族金 屬矽酸鹽(根據 IUPAC Nomenclature 〇f Wganie
Cheimstry,Recommendati〇ns丨99〇,第十三族金屬包含有 銘、鎵、銦及蛇,而過渡金屬涵蓋第三至十二族)。該物 質可為’丨電常數大於二氧化矽(亦即大於約4」)的高让值 材料,大於5為較佳,而至少為7則更佳。較佳方式係該物 質為選自由三氧化二鋁、二氧化銓、二氧化錯、氧化銓矽 (HfSix〇y)、氧化㈣(㈣為)及其混合物所組成之 族群中的一員。熟諳本技藝之人士將明瞭化學式UfSix〇y (及化學式Zrsix0y)代表二氧化铪(二氧化锆)與二x氧y化 矽的混合物,其中x大於0,而y為2x + 2。 [0030】在本發明的其他實施例中,該物質可為含有選自下 列材料族群之至少一員之薄層的疊層:過渡金屬氧化物、 過渡金屬矽酸鹽、第十三族金屬氧化物、第十三族金屬矽 酸鹽、含氮的過渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬矽酸鹽、 含氮的第十三族金屬氧化物或含氮的第十三族金屬矽酸 鹽。該疊層最好為交錯的至少一種前揭材料與視需要而選 用之諸如絕緣材料的其他材料。例如,該疊層可由交錯的 一氧化給與二氧化二鋁薄層所組成。該疊層亦可由某個數 目的第一材料層與某個數目的第二材料層所組成,或者由 至少一種第一材料外層與至少一種第二材料内層所組成。 [0031]在本發明的又另一個實施例中,該物質可為含氮材 1285685 料,諸如含氮的過渡金屬氧化物、含氮的過渡金屬矽酸鹽、 含氮的第十二族金屬氧化物或含氣的第十三族金屬梦酸 鹽。這類物質的實例包含氮氧铪鋁(HfAlON )。 [0032】如前所述,所移除的物質會與反應劑發生反應,而 形成可輕易地由基板移除的揮發性產物。在某些較佳實施 例中,該反應劑可暴露於足以形成活性物質的一種或多種 能源,而發生反應並形成揮發性產物。適當反應劑的實例 包含有·含齒素化合物(諸如氣化物、漠化物或蛾化物化 合物)、含·化合物、含碳化合物、含氫化合物、含氮化 合物、鉗合化合物、氣矽烷化合物、氳氣矽烷化合物,有 機氣石夕烧化合物或其混合物。雖然在此使用的反應劑有時 稱為“氣相” ’但是應瞭解地是化學試劑可以氣體直接輸 送至反應器,或以蒸發液體、昇華固體和/或惰性稀釋氣體 輸送至反應器中。 [0033】反應劑可藉由多種方法輸送至反應艙,諸如習知的 鋼瓶、安全輸送系統、真空輸送系統及在使用地點產生反 應劑的固體或液體基產生器。在本發明的一實施例中,可 將至少一種反應劑添加於非反應性液態或氣相稀釋劑,並 藉由喷霧或其他方式施加於具有移除物質的基板。反應劑 在暴露於一種或多種能源時可與該物質反應而形成揮發性 產物。在諸如反應艙清潔應用的另一個實施例中,可將反 應劑沈積在可輸送至反應艙中之非反應性支承物的上方。 該非反應性支承物的材料為暴露於能源之前或期間不會與 反應劑發生反應者。本某些較佳實施例中,該非反應性支 17 1285685 承物具有多數個孔洞。反應劑可在暴露於一個或多個能源 時釋出’並與移除物質發生反應而形成揮發性產物。 [0034】因為這些金屬的氣化物(諸如三氣化鋁(Alcl3)、四 氣化铪(HfCU)、四氣化錘(ZrCl4)及四氣化矽(SiCl4))具有 較佳的揮發性,所以最好將這些高k值物質轉化成氣化物。 將移除物質與含氯反應劑接觸便可完成該轉化。含氣反應 劑的較佳實例包含有BC13、C0C12、HC卜Cl2、cif3、nfxci3_x (其中x為0至2的整數)、氣碳化物及氣烴(諸如cxHyClz, 其中X為1至6的數字,y為〇至13的數字,而z為1至14的數 子)°亦包含有氧氣吸氣劑功能的含氣反應劑(諸如Bci3、 c〇ci2、氣碳化物及氣烴)為較佳,因為這些分子中的氧氣 吸氣劑成分(B,CO,C或H)會由高k值材料萃取出氧氣, 並因而增強金屬氧化物與金屬矽酸鹽轉化成金屬氣化物。 在該含氣與氧氣吸氣劑氣體中,BC13為最佳。在使用c〇ci2 作為反應劑的實施例中,可以已製備妥的形式提供其,或 可藉由C0與Ch的現場反應而形成其。在移除金屬矽酸鹽的 實施例中,該反應劑可包含有含氣氣體與含氟氣體(諸如 BCI3與BF3) ’或同時含有氟與氯的氣體(諸如ah與 NFZC13_Z,其中2為〇至2的整數)。 [0035】除了在此所述的反應劑以外,亦可添加惰性稀釋氣 體’諸如氮氣、二氧化碳、氦、&、氬、氪與氙等。惰性 稀釋氣體可修改電漿特性與清潔方法,而使其更適於某些 特疋的應用。惰性氣體的濃度可由〇至99〇/〇· [0036】本發明之方法對於由基板表面蝕刻物質而言為有用 1285685 的。因此,適用於本發明之蝕刻實施例的基板包含有諸如 半導體晶圓與類似物。第3圖表示使用犯3作為反應劑之本 發明實施例的氧化姶、氧化鋁與氧化锆相對蝕刻速率的比 較。 [0037] 本發明亦可適用於清潔基板物質,諸如cvd和/或 ALD製程的反應艙表面。本發明特別適用於移除已沈積在 反應艙之暴露表面(諸如典型反應艙的工件平台、接地壁 面和/或蓮蓬頭)上的高k值物質。 [0038] 熱或電漿活化和/或增強可大幅影響高k值材料的乾 式姓刻與乾式清潔效率。就熱活化而言,基板可加熱至最 南600 °C ’最高400°C為較佳,以及最高3〇〇。(:則更佳。壓 力範圍通常為 10 mTorr至 760 Torr,且 1 Torr to 760 Torr為 較佳。 [0039]就現場電漿活化而言,可以13·56 ]^112的RF功率供應 產生電漿,其中RF功率密度至少為〇·2 W/cm2,且至少〇.5 W/cm2為較佳,以及至少1 w/cm2為更佳。亦可在低於13.56 MHz的RF頻率產生現場電漿,以增強接地ALD艙面的離子 輔助清潔。作業壓力通常在2.5 mTorr至100 Torr的範圍, 且5 mTorr至50 Torr為較佳,以及1〇 mT〇rr至20 Torr為更 佳。為更有效清潔ALD艙壁面,亦可視需要而結合熱與電 漿增強。 [0040】亦可使用遠端電漿源取代現場電漿,以產生更多反 應性物質。該遠端電漿源可藉由RF或微波源產生。此外, 將ALD反應器元件加熱至最高600 t的高溫(最高400°C為 1285685 較佳,且最高300°C為更佳),便可活化/增強遠端電漿所 產生的反應性物質與高k值材料之間的反應。 [0041】亦可使用其他活化與增強清潔製程的方法。例如, 可使用光子誘發化學反應,以產生反應性物質,而增強蝕 刻/清潔反應。 [0042】下列表格表示用於將由基板移除的物質揮發的熱化 學計算。在這些表格中,Keq代表所示反應的平衡常數,以 使該數值越大,便越有利於反應進行。 表 1 · Al2〇3 與 BC13 反應:Al2〇3 + 2BCl3(g) = B2〇3 + 2AlCl3(g) 溫度(°c) ΔΗ AS △ G Keq (Kcal) (Cal) (Kcal) 0.000 9.561 12.274 6.208 1.078E-005 100.000 9.547 12.249 4.976 1.217E-003 200.000 9.424 11.959 3.766 1.822E-002 300.000 9.299 11.719 2.582 1.036E-001 400.000 9.196 11.553 1.419 3.461 E-001 500.000 15.123 19.739 -0.138 1.094E+000 600.000 15.476 20.169 -2.135 3.422E+000 700.000 15.748 20.464 -4.167 8.629E+000 800.000 15.951 20.664 6.224 1.852E+001 900.000 16.097 20.794 -8.298 3.515E+001 1000.000 16.190 20.871 -10.381 6.056E+001 20 1285685 表 2· Hf02與 BC13 反應:1.5HfO2 + 2BCl3(g) = L5HfCl4(g) + B203 溫度(°c) ΔΗ △ S AG Keq (Kcal) (Cal) (Kcal) 0.000 17.999 -12.638 -14.547 4.367E+011 25.000 18.003 -12.653 14.231 2.707E+010 50.000 18.025 42.721 13.914 2.576E+009 75.000 18.057 -12.817 -13.595 3.426E+008 100.000 -18.096 -12.924 -13.273 5.950E+007 125.000 -18.138 13.034 -12.948 1.283E+007 150.000 -18.182 13.141 -12.621 3.305E+006 175.000 -18.226 13.242 -12.291 9.879E+005 200.000 18.268 -13.335 -11.959 3.346E+005 表 3· Zr02與 BC13反應:1.5Zr02 + 2BCl3(g) = 1.5ZrCl4(g) + B203 溫度(°c) △ H (Kcal) △ S (Cal) AG (Kcal) Keq 0.000 -29.845 -12.107 26.538 1.717E+021 25.000 -29.825 -12.038 26.236 1.710E+019 50.000 -29.822 -12.026 -25.935 3.481E+017 75.000 -29.828 -12.047 -25.634 1.239E+016 100.000 -29.842 12.083 -25.333 6.891E+014 125.000 -29.858 -12.126 -25.030 5.502E+013 150.000 29.875 -12.168 -24.726 5.913E+012 175.000 -29.892 -12.207 -24.422 8.142E+011 200.000 -29.908 -12.240 24.116 1.381E+011 21 1285685 表 4· Hf02與 C0C12反應:Hf02 + 2C0Cl2(g) = HfCl4(g) + 2C02(g) 溫度(°c) ΔΗ △ S AG Keq (Kcal) (Cal) (Kcal) 0.000 -20.643 41.960 -32.105 4.890E+025 25.000 -20.649 41.940 -33.153 2.014E+024 50.000 20.668 41.878 -34.201 1.357E+023 75.000 -20.699 41.787 -35.247 1.343E+022 100.000 -20.739 41.677 -36.290 1.806E+021 125.000 -20.786 41.554 -37.331 3.112E+020 150.000 -20.840 41.423 -38.368 6.578E+019 175.000 -20.900 41.285 39.402 1.647E+019 200.000 -20.965 41.144 -40.432 4.757E+018 表 5· Zr02與 C0C12反應:Zr02 + 2C0Cl2(g) = Zi€l4(g) + 2C02(g) 溫度(°c) △ H (Kcal) △ S (Cal) AAG (Kcal) Keq 0.000 -28.540 42.313 -40.098 1.218E+032 25.000 -28.530 42.350 -41.157 1.483E+030 50.000 28.533 42.341 42.215 3.573E+028 75.000 -28.547 42.300 -43.273 1.469E+027 100.000 -28.569 42.238 44.330 9.244E+025 125.000 -28.599 42.160 -45.385 8.215E+024 150.000 -28.636 42.071 46.438 9.694E+023 175.000 -28.678 41.975 47.489 1.448E+023 200.000 -28.724 41.873 48.537 2.638E+022 22 1285685 表 6. ZrSi04 與 BC13 反應:
ZrSi04 + 2.667BCl3(g) = SiCl4(g) + ZrCl4(g) + 1.333B2〇3 溫度(°c) △ H △ S △ G Keq (Kcal) (Cal) (Kcal) 0.000 31.065 -21.096 -25.303 1.764E+020 25.000 31.003 -20.879 -24.778 1.460E+018 50.000 -30.962 -20.747 -24.258 2.554E+016 75.000 -30.935 -20.665 -23.740 8.020E+014 100.000 30.916 •20.613 -23.224 4.013E+013 125.000 -30.902 -20.577 -22.710 2.928E+012 150.000 -30.891 -20.549 -22.196 2.914E+011 175.000 -30.879 -20.523 -21.682 3.755E+010 200.000 30.867 -20.496 -21.169 6.012E+009 225.000 -30.852 20.466 20.657 1.158E+009 250.000 -30.835 -20.432 -20.146 2.612E+008 275.000 •30.814 -20.393 19.636 6.754E+007 300.000 30.790 -20.349 -19.127 1.967E+007 325.000 30.761 -20.300 18.618 6.358E+006 350.000 -30.729 -20.247 18.112 2.252E+006 375.000 -30.692 -20.190 -17.606 8.652E+005 400.000 30.652 -20.130 -17.102 3.572E+005 425.000 -30.608 -20.066 -16.600 1.573E+005 450.000 -22.891 9.391 16.100 7.349E+004 475.000 -22.663 9.081 -15.869 4.327E+004 500.000 -22.443 -8.791 15.646 2.649E+004 23 1285685 表 7. ZrSi04 與 BF3 及 BC13 反應:
ZrSi04 + 1.333BF3(g) + 1.333BCl3(g) =SiF4(g) + ZrCl4(g) + 1.333B203 溫度(°c) ΔΗ (Kcal) △ S (Cal) AG (Kcal) Keq 0.000 -25.010 -21.014 -19.270 2.627E+015 25.000 -24.951 -20.807 -18.748 5.540E+013 50.000 -24.912 20.681 18.229 2.136E+012 75.000 24.885 -20.600 -17.713 1.319E+011 100.000 -24.865 -20.545 17.199 1.186E+010 125.000 24.849 -20.502 -16.686 1.445E+009 150.000 -24.833 -20.463 -16.174 2.260E+008 175.000 -24.816 -20.423 -15.663 4.354E+007 200.000 24.796 20.380 -15.153 9.992E+006 225.000 -24.772 -20.332 -14.644 2.661E+006 250.000 24.745 -20.278 14.136 8.053E+005 275.000 24.712 -20.218 -13.630 2.721E+005 300.000 -24.675 -20.152 -13.125 1.012E+005 325.000 -24.633 20.080 -12.622 4.095E+004 350.000 -24.586 -20.003 12.121 1.784E+004 375.000 -24.535 -19.922 -11.622 8.303E+003 400.000 -24.478 -19.837 -11.125 4.095E+003 425.000 -24.418 19.749 10.630 2.128E+003 450.000 -16.684 9.050 -10.139 1.160E+003 475.000 16.439 8.717 -9.917 7.894E+002 500.000 -16.201 -8.405 -9.703 5.535E+002 [0043]表1-7表示BC13與0C12可作為用於高k值材料之乾式 蝕刻與清潔的蝕刻劑。BC13 (三氣化硼)在室溫下為液化氣 24 1285685 體,並可輕易地輸送至ALD反應器中而進行反應艙清潔。 C0C12 (光氣)最好藉由外部能源(諸如電漿)的辅助將氣相 一氧化碳與氯反應形成光氣,而現場提供於蝕刻或沈積艙 中,其反應如下: CO (g) + Cl2 (g) ^ C0C12 [0044】在諸如對硼殘留物敏感之應用的本發明其他實施例 中,氣碳化物(CC)與氣烴(HCC)可作為反應劑,因為這些 化合物可含有氣及氧氣吸氣劑成分(C 〇Γ η)。CC與HCC化 合物的通用化學式為CxHyClz,其中X為由1至6的範圍,y為 t
由0至13的範圍,以及z為由!至14的範圍。適當的cc與HCC 化合物實例包含有(但非僅限於此)反_二氣以烯C2H2C12 (a.k.a· Trans-LC,、順·二氣乙烯、U_二氣以烯、^三 氯乙烷(C2H3C13)或四氣乙烯c2Cl4、c4H4Cl4 、chc1a CCU。部分的CC與HCC化合物可在未添加氧的狀況下與高k 值金屬氧化物進行反應。例如,在部分實施例中,四氣乙 烯(C2CU)可與三氧化二鋁反應,而形成如下的揮發性副產 1.5C2Cl4(g) + Al2〇3 2AlCl3(g) + 3C0(g) 表8顯示該反應在高於100°C的溫度為熱力學上較佳的。 25 1285685 表8. 反應的熱力學資料: 1.5C2Cl4(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + 3C0(g) 溫度(°c) H(kcal) S (cal) G (kcal) Keq 0·000 46.723 157.382 3.734 1.028E-003 100.000 46.760 157.552 -12.031 1.114E+007 200.000 46.314 156.508 -27.738 6.509E+012 300.000 45.599 155.144 -43.322 3.317E+016 400.000 44.704 153.709 -58.765 1.204E+019 500.000 43.674 152.284 74.064 8.667E+020 600.000 42.541 150.907 -89.223 2.160E+022 700.000 41.340 149.605 -104.248 2.594E+023 800.000 40.087 148.380 119.147 1.848E+024 900.000 38.793 147.228 -133.927 8.948E+024 1000.000 37.467 146.143 -148.595 3.236E+025 [0045】前揭熱化學計算為這些化學反應之最終狀況的舉例 說明。除了最終狀況的反應產物(諸如B203 )以外,中間 反應產物(諸如氧氯化硼(BOC1))亦可形成於高k值材料與 BC13之間的反應。諸如BOC1之中間反應產物具有較高的揮 發性,因而可進一步增強高k值材料的移除。 [0046] 其他CC與HCC化合物可能需要添加氧,以在未形 成碳殘留物(煤煙)的狀況下釋出氣。例如,反-二氣乙烯 (C2H2C12) (a.k.a. Trans-LC®)可在 02:C2H2C12 莫耳比率為 26 1285685 2 : 1下與Al2〇3進行反應, 602(g) + Al2〇3 + 3C2H2Cl2(g) = 2AlCl3(g) + 6C02(g) + 3H20(g) 表9顯示該反應在0至1000°C之間的溫度為熱力學上較佳 的。 表9. 反應的熱力學資料: 602(g) + Al2〇3 + 3C2H2Cl2(g) = 2AlCl3(g) + 6C02(g) + 3H20(g) 溫度(QC) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Keq 0.000 616.464 77.981 637.764 1.000E+308 100.000 616.428 78.113 645.576 1.000E+308 200.000 -616.656 77.585 -653.365 6.559E+301 300.000 617.145 76.654 -661.079 1.257E+252 400.000 -617.872 75.490 -668.688 1.316E+217 500.000 618.811 74.193 -676.173 1.422E+191 600.000 -619.918 72.848 683.525 1.261E+171 700.000 -621.140 71.523 -690.743 1.380E+155 800.000 622.440 70.253 -697.832 1.340E+142 900.000 -623.784 69.056 -704.796 2.040E+131 1000.000 -625.138 67.947 -711.646 1.485E+122
[0047] 在前揭反應中,過量的氧為不希冀的,因為過量 的氧可將金屬氣化物轉化回金屬氧化物。避免氧過量的較 佳方式係於缺氧條件下進行反應,而將碳部分氧化成一氧 化碳。例如,1:1的02:C2H2C12莫耳比例可導致形成CO與 27 1285685 A1C13副產物: 3C2H2Cl2(g) + Al2〇3 + 3〇2 = 2AlCls(g) + 6C0(g) + 3H20(g) 如表10所示,該部分氧化反應亦為熱力學上較佳的。 表10 反應的熱力學資料: 3C2H2Cl2(g) + Al2〇3 + 3〇2 = 2AlCl3(g) + 6CO(g) + 3H20(g) 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Keq 0.000 -210.973 200.961 -265.865 5.480E+212 100.000 -210.103 203.760 -286.136 3.984E+167 200.000 -210.055 203.905 -306.532 3.982E+141 300.000 -210.561 202.949 -326.881 4.512E+124 400.000 -211.485 201.470 347.105 5.046E+112 500.000 -212.749 199.725 367.166 6.267E+103 600.000 214.276 197.870 387.046 7.688E+096 700.000 -215.992 196.011 406.740 2.255E+091 800.000 -217.847 194.197 -426.250 6.518E+086 900.000 -219.797 192.461 -445.582 1.037E+083 1000.000 -221.800 190.822 464.745 6.097E+079 [0048] 可以氣取代氧,而避免煤煙形成。例如2:1的 C12:C2H2C12莫耳比例得以進行下列反應: 2Cl2(g) + Al2〇3 + C2H2Cl2(g) = 2AlCl3(g) + H2〇(g) +2CO(g) 相似地,4:1的C12:C2H2C12莫耳比例得以進行下列反應: 4Cl2(g) + Al2〇3 + C2H2Cl2(g) = 3.333AlCl3(g) + H20(g) + 2C02(g) 28 1285685 如表11與表12所示,二個反應皆為熱力學上較佳的。較希 冀使用氯控制煤煙形成,因為過量的氯可促使金屬氧化物 發生氣化。 表11 反應的熱力學資料: 2Cl2(g) + Al2〇3 + C2H2Cl2(g) = 2AlCl3(g) + H20(g) +2C0(g) 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Keq 0.000 10.291 101.403 -17.407 8.479E+013 100.000 10.619 102.465 - 27.616 1.498E+016 200.000 10.554 102.326 37.861 3.088E+017 300.000 10.225 101.701 -48.065 2.135E+018 400.000 9.697 100.855 -58.194 7.859E+018 500.000 9.005 99.900 -68.233 1.946E+019 600.000 8.185 98.904 -78.173 3.701E+019 700.000 7.277 97.920 -88.014 5.858E+019 800.000 6.303 96.967 97.758 8.134E+019 900.000 5.280 96.056 -107.409 1.026E+020 1000.000 4.224 95.193 116.971 1.205E+020
29 1285685 表12 反應的熱力學資料: 4Cl2(g) + Al2〇3 + C2H2Cl2(g) = 3.333AlCl3(g) + H20(g) + 2C02(g) 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Keq 0.000 44.076 94.797 -69.970 9.734E+055 100.000 -43.990 95.096 -79.475 3.562E+046 200.000 -44.229 94.542 -88.962 1.245E+041 300.000 -44.715 93.617 -98.372 3.262E+037 400.000 45.399 92.520 -107.680 9.182E+034 500.000 -46.255 91.338 -116.873 1.096E+033 600.000 -47.248 90.132 -125.946 3.365E+031 700.000 -48.328 88.961 -134.900 1.988E+030 800.000 49.475 87.840 143.740 1.886E+029 900.000 -50.671 86.775 -152.470 2.550E+028 1000.000 51.901 85.769 -161.097 4.532E+027 [0049] 除了氣化物化合物以外,這些高k值材料的溴化物 與碘化物化合物(諸如AlBr3, A1I3, HfBr4, Hfl4, ZrBr4與 Zrl4 )具有類似於其相應氣化物的揮發性。因此,部分溴 與碘的化合物亦可用於蝕刻/清潔這些高k值材料。溴與碘 離子較氯離子為重,因此溴與碘離子可提供更有效的濺 射,而供能於高k值材料的電漿輔助蝕刻/清潔反應。溴與 碘原子的表面黏附係數較氣原子為高。較高的黏附係數代 表溴與碘原子/離子吸附於高k值材料表面上的機率較高, 30 1285685 因而增強溴化/碘化反應。希冀之溴與碘的化合物分子中最 好包含有氧氣吸氣劑功能。適當之含溴與含碘化合物的實 例包含有三溴化硼(BBr3)、三碘化硼(BI3)、 溴化氫(HBr)、 氫化氫(HI)、諸如CBq之刪碳化物、諸如反二硼乙稀 (C2H2Br2)之硼烴、諸如CI4之碘碳化物及諸如反二碘乙烯 (C2H2I2)之碘烴等。如表13至表15所示,對於Hf02而言,硼 與溴化學遠較相應的氣化學為佳。 表13 反應的熱力學資料: 1.5Hf02 + 2BCl3(g) = 1.5HfCl4(g) + B203 溫度(°c) H (kcal) S(kcal) G(kcal) Keq 0.000 17.999 -12.638 14.547 4.367E+011 100.000 18.096 -12.924 -13.273 5.950E+007 200.000 -18.268 -13.335 -11.959 3.346E+005 300.000 -18.413 -13.614 -10.611 1.113E+004 400.000 -18.507 -13.765 -9.241 L001E+003 500.000 -12.540 -5.525 8.268 2.175E+002 600.000 -12.126 -5.020 7.743 8.672E+001 700.000 11.790 -4.655 7.260 4.271E+001 800.000 -11.524 -4.395 -6.808 2.436E+001 900.000 -11.321 4.213 6.378 1.543E+001 1000.000 -11.176 -4.094 -5.963 1.056E+001 31 1285685 表14 反應的熱力學資料: 1.5Hf02 + 2BBr3(g) = 1.5HfBr4(g) + B2〇 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Ke, 0.000 53.997 10.093 -51.241 1.003E+041 100.000 -54.122 10.459 -50.219 2.602E+029 200.000 -54.371 11.049 -49.143 5.026E+022 300.000 54.601 -11.492 -48.014 2.042E+018 400.000 54.773 11.770 46.850 1.629E+015 500.000 -48.872 -3.621 -46.073 1.058E+013 600.000 -48.508 -3.178 -45.734 2.806E+011 700.000 -48.207 -2.851 45.433 1.600E+010 800.000 -47.960 -2.609 45.161 1.577E+009 900.000 47.761 -2.431 -44.909 2.328E+008 1000.000 47.606 -2.304 44.673 4.669E+007 表15 反應的熱力學資料: 1.5Hf02 + 2BI3(g) = 1.5HfI4(g) + B2〇 溫度(°C) H (kcal) S (kcal) G (kcal) 0.000 58.042 -15.921 -53.694 9.212E+042 100.000 -58.342 -16.842 -52.057 3.104E+030 200.000 -58.692 17.675 -50.329 1.775E+023 300.000 -58.991 -18.250 48.531 3.214E+018 400.000 -59.216 -18.614 -46.686 1.442E+015 500.000 -53.362 10.530 -45.221 6.080E+012 600.000 -53.042 10.139 44.189 1.152E+011 700.000 -52.784 -9.859 -43.190 5.015E+009 800.000 52.581 -9.660 -42.214 3.961E+008 900.000 -52.429 -9.524 -41.256 4.856E+007 1000.000 -52.324 -9.438 -40.308 8.315E+006 32 1285685 [0050] 相似地,如表16至表18所示,對於與Al2〇3及 Zr02 的反應而言,溴與蛾化學亦為熱力學上較佳的。 表16. 反應的熱力學資料: 2BBr3(g) + Al2〇3 = 2AlBr3(g) + B2〇3 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Keq 0.000 -2.212 12.687 -5.678 3.493E+004 100.000 -2.279 12.503 -6.944 1.168E+004 200.000 •2.482 12.022 8.170 5.945E+003 300.000 -2.685 11.632 -9.352 3.683E+003 400.000 -2.852 11.362 -10.501 2.567E+003 500.000 3.023 19.476 -12.035 2.525E+003 600.000 3.337 19.858 -14.003 3.200E+003 700.000 3.579 20.122 16.003 3.928E+003 800.000 3.764 20.303 18.024 4.688E+003 900.000 3.897 20.422 -20.061 5.464E+003 1000.000 3.985 20.494 -22.107 6.241E+003 33 1285685 表17 反應的熱力學資料: 2BBr3(g) + 1.5Zr02 = 1.5ZrBr4(g) + B2〇3 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Keq 0.000 -44.096 11.573 40.935 5.691E+032 100.000 -44.194 11.861 39.768 1.965E+023 200.000 -44.363 12.264 38.560 6.495E+017 300.000 44.489 -12.509 -37.320 1.706E+014 400.000 -44.545 12.600 -36.064 5.125E+011 500.000 -38.522 -4.282 -35.212 9.000E+009 600.000 -38.033 -3.686 -34.815 5.186E+008 700.000 -37.604 -3.220 -34.470 5.520E+007 800.000 -37.229 2.853 -34.167 9.096E+006 900.000 -36.902 2.561 -33.897 2.067E+006 1000.000 -36.619 -2.330 -33.653 5.989E+005
表1 8 反應的熱力學資料:
2BI3(g) + 1.5Zr02 = 1.5ZrI4(g) + B20 溫度(°C) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Ke, 0.000 74.430 -11.695 -71.235 1.001E+057 100.000 -74.587 -12.171 70.045 1.067E+041 200.000 -74.805 -12.689 -68.801 6.053E+031 300.000 -74.972 13.013 67.514 5.573E+025 400.000 -75.065 -13.163 66.204 3.134E+021 500.000 -69.074 4.891 -65.293 2.873E+018 600.000 -68.614 -4.330 -64.833 1.695E+016 700.000 -68.212 3.894 -64.423 2.947E+014 800.000 -67.861 3.549 •64.052 1.110E+013 900.000 -67.555 - 3.276 -63.711 7.411E+011 1000.000 -67.291 3.061 63.394 7.642E+010 34 1285685 [0051]在某些實施例中,反應劑可包含鉗合化合物。在 此使用的鉗合化合物為含有至少二個電子飽和(諸如路易 士驗(Lewis base))基座的化合物,該電子飽和基座可與諸 如Zr,A1或Hf(但不僅限於此)等電子匱乏(諸如路易士酸) 金屬發生反應。然而,其並不要求該多數個基座同時依序 與金屬發生反應。再者,該鉗合化合物可輸送至反應艙中, 以作為鹼性基座的共輛酸。可於美國專利第3,634,477號中 發現這些化合物的實例。進一步的鉗合化合物實例包含有 諸如氣乙酸及乙二醯二氣等氧齒碳化合物,其係為可與金 屬氧化物及金屬氣化物反應形成揮發性副產物的鉗合化合 物或钳合劑。部分典型的钳合化合物可具有化學式 C Η X Y 〇 ,其中X與γ為鹵素原子之一; 為由1至6的數字,為由〇至13的數字,…的總和為由1 至14的數字,以及為由1至6的數字。這些化合物的實例 包含有六氟戊二酮(CF3C(0)CH2C(0)CF3) (a.k.a· Hhfac)、 六氣戊二酮(CC13C(0)CH2C(0)CC13)、六氟丙酮 (cf3c(0)Cf3)及六氯丙酮(ccl3C(〇)ccl3)。例如,六氟戊 二酮(a.k.a· Hhfac) (CF3C(0)CH2C(0)CF3 或 C5H202F6)為可 與多種金屬氧化物和/或氣化物反應而形成揮發性有機金 屬化合物M(hfac)x的通用鉗合劑,其中μ為諸如Ay' 與Zr之金屬離子。該鉗合性質可用於增強高k值材料的蝕 刻與反應艙清潔。此外,這些分子可作為氧清除劑,而增 強南k值材料的氯化作用。例如,可具有·· 35 1285685
Hf02 + C5H202F6 + 2C12 + 〇2 = HfCl4(g) + H20(g) + 3COF2(g) + 2C0(g) [0052】 在本發明的某些實施例中,類似於Hhfac的氣化物 —六氯戊二酮(CC13C(0)CH2C(0)CC13)—作為反應劑可能 更有助益’因為其可同時作為氧清除劑與射合劑。這些反 應亦可藉由熱和/或電漿活化來進行輔助。例如: C5H2〇2Cl6 + Al2〇3 + 0.5〇2= 2AlCl3(g) + 5CO(g) + H2〇(g) 與 2C5H202C16 + 3Hf02 + 〇2 = 3HfCl4(g) + 10CO(g) + 2H20(g) [0053】 為避免金屬氣化物發生氧化,可使用氣取代氧: C5H2〇2Cl6 + Al2〇3 + Cl2= 2AlCl3(g) + 5CO(g) + 2HCl(g) [0054】 氣矽烷、氫氣矽烷及有機氣矽烷亦可作為蝕刻/清 潔高k值材料的有效試劑。基於高度穩定的Si〇2副產物,這 些化合物可同時作為極有效的氧清除劑與氯化劑。當暴露 於熱或電漿源時,這些化合物可與BC13—樣有效,而在無 硼殘留物污染的潛在問題下,將高k值材料轉化成揮發性氣 化物。在某些實施例中,氣矽烷、氫氣矽烷或有機氣矽烷 化合物具有化學式SipClqRsHt,其中:1幺ρ幺3,lSq幺{2ρ + 2 -(s+t)} ’ s與t可具有受限於〇<(s + t)$ (2p + 1)的任何 數值,以及R為具有1_8個碳原子的有機自由基;其包含有: 烴基(諸如甲基、乙基、苯基、ρ-甲苯基)、齒烴基(諸 如三氯甲基、三氟甲基、五氟乙基)、齒化烴基(諸如氯 甲基、2,4-二氟苯基)、氧化烴基(諸如曱氧基、乙羥基、 氣曱氧基)及氮置換烴基(諸如銨甲基、二曱基銨曱基氮 苯基)。典型的反應包含有: 36 1285685 1.5SiCl4(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + 1.5Si02
SiCl4(g) + Hf02 = HfCl4(g) + Si02
SiCl4(g) + Zr02 = ZrCl4(g) + Si02 02(g) + 2SiHCl3(g) + A1203 = 2AlCl3(g) + H20(g) + 2Si02 4〇2(g) + 2SiCH3Cl3(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + 3H20(g) + 2Si02 + 2C02(g) 如表19至表23所示,熱力學計算顯示前揭反應在室溫或適 當高溫下為較佳的。
表19 反應的熱力學資料:
1.5SiCl4(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + 1.5SiO 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Ke, 0.000 32.037 34.471 22.621 7.927E-019 100.000 31.880 33.990 19.196 5.703E-012 200.000 31.647 33.439 15.825 4.895E-008 300.000 31.400 32.967 12.506 1.702E-005 400.000 31.178 32.608 9.228 1.009E-003 500.000 31.009 32.373 5.980 2.039E-002 600.000 31.097 32.475 2.742 2.059E-001 700.000 30.702 32.047 0.484 1.285E+000 800.000 30.291 31.645 -3.669 5.587E+000 900.000 30.612 31.957 -6.878 1.912E+001 1000.000 30.204 31.623 -10.057 5.327E+001 37 1285685 表20 反應的熱力學資料:
SiCl4(g) + Hf02 = HfCl4(g) + Si02 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Ke, 0.000 2.985 6.373 1.244 1.010E-001 100.000 2.825 5.878 0.631 4.267E-001 200.000 2.636 5.430 0.067 9.314E-001 300.000 2.459 5.089 -0.458 1.495E+000 400.000 2.317 4.860 0.955 2.042E+000 500.000 2.230 4.739 -1.434 2.543E+000 600.000 2.330 4.857 -1.911 3.009E+000 700.000 2.110 4.618 -2.385 3.432E+000 800.000 1.877 4.391 -2.835 3.779E+000 900.000 2.130 4.633 -3.306 4.129E+000 1000.000 1.892 4.439 -3.759 4.419E+000 表21 反應的熱力學資料:
SiCl4(g) + Zr02 = ZrCl4(g) + Si02 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Kea 0.000 -4.912 6.726 -6.749 2.516E+005 100,000 -5.006 6.439 -7.408 2.185E+004 200.000 -5.123 6.160 -8.038 5.164E+003 300.000 5.226 5.963 -8.643 1.977E+003 400.000 -5.288 5.861 9.233 9.955E+002 500.000 -5.292 5.854 -9.818 5.966E+002 600.000 -5.106 6.077 -10.412 4.041E+002 700.000 -5.237 5.936 -11.013 2.975E+002 800.000 -5.375 5.800 -11.600 2.304E+002 900.000 -5.026 6.129 -12.216 1.887E+002 1000.000 -5.163 6.016 -12.823 1.590E+002 38 1285685 表22 反應的熱力學資料: 02(g) + 2SiHCl3(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + H20(g) + 2Si02 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G(kcal) Kea 0.000 -134.894 4.620 -136.156 8.893E+108 100.000 -135.412 2.993 136.529 9.339E+079 200.000 -135.834 1.989 -136.775 1.521E+063 300.000 136.187 1.309 -136.938 1.662E+052 400.000 136.464 0.863 -137.045 3.145E+044 500.000 -136.643 0.612 -137.117 5.789E+038 600.000 136.462 0.826 -137.183 2.187E+034 700.000 -136.917 0.333 -137.241 6.669E+030 800.000 -137.387 -0.126 -137.251 8.991E+027 900.000 136.875 0.364 137.301 3.806E+025 1000.000 137.329 0.008 -137.319 3.752E+023 表23 反應的熱力學資料: 402(g) + 2SiCH3a3(g) + Al2〇3 = 2AlCl3(g) + 3H20(g) + 2Si02 + 2C02(g) 溫度(°c) H (kcal) S (kcal) G (kcal) Ke, 0.000 -423.175 31.434 -431.762 1.000E+308 100.000 -423.093 31.710 -434.925 5.650E+254 200.000 -423.197 31.470 -438.087 2.349E+202 300.000 423.424 31.038 -441.213 1.797E+168 400.000 -423.714 30.573 -444.294 1.818E+144 500.000 -424.016 30.154 -447.329 2.878E+126 600.000 -424.028 30.132 -450.339 5.361E+112 700.000 -424.723 29.380 -453.314 6.510E+101 800.000 -425.461 28.658 456.216 8.264E+092 900.000 425.237 28.892 -459.132 3.469E+085 1000.000 -425.990 28.276 -461.990 2.051E+079 39 1285685 [0055】此外,諸如GeC“之其他氣化物化合物及相關的化 合物亦可以類似的方式使用於蝕刻/清潔高k值材料。當蝕 刻/清潔給與錯基的高k值材料時,亦可將A1C13添加至反應 物中,以增強Hf〇2, Zr〇2, HfSixOy與ZrSixOy等的氯化作用。 此乃因在形成諸如A10C1的氧氣化鋁(較Al2〇3的揮發性為 佳)時,AICI3可作為氧清除劑,以促使Hf〇2與Zr02等的 氣化作用。 [0056】除了熱力學上較佳以外,化學反應通常需要外部 能源來克服活化能障,以便可進行反應。外部能源可為諸 如熱加熱或電漿活化。較高的溫度可加速化學反應,並使 反應副產物更具揮發性。然而,生產沈積艙内的溫度可能 有實用上的限制。電漿可產生更多反應性物質,以促使反 應進行。電漿中的離子係以電漿賴(plasma sheath )中的 電場進行加速,而獲得能量。撞擊在表面上的高能離子可 提供克服反應活化能障所需的能量。離子轟擊亦協助揮發 與移除反應副產物。這些為電漿蝕刻/清潔與反應性離子蝕 刻中的一般機制。視需要可結合熱與電漿活化機制,以增 強希冀的高k值材料乾式蝕刻/清潔反應。可使用遠端電漿 源產生更多用於由沈積艙清潔高k值材料殘留物的反應性 物質,以取代現場電漿清潔。此外,將CVD或ALD反應器 元件加熱至最高600 °C的高溫(最高400°C為較佳,且最高 3〇〇°C為更佳),便可活化和/或增強遠端電漿所產生的反 應性物質與高k值材料之間的反應。 [0057]第la圖與第lb圖分別提供使用内部能源(諸如現場 1285685 電漿或熱源)或外部能源之適於進行沈積艙清潔的設備ίο 圖式。在第la圖中,反應劑20 (亦即BC13 )(在第la圖中 係以實線箭號標示)輸入具有移除物質40或諸如二氧化铪 之高k值殘留物的基板30(亦即反應艙)中。如第la圖所示, 物質40沈積於反應艙30内的至少部分暴露表面上,特別是 接地壁面32、蓮蓬頭34及工件平台36等。反應劑20暴露於 諸如RF電源或所示加熱器之外部能源50,此舉將產生以虛 線箭號表示之諸如BC13與C1的活性物質60。活性物質60與 物質40反應,並形成諸如HfCl4之揮發性產物70。揮發性產 物70由反應艙30移除,如點線箭號所示。 [0058】 第lb圖提供設備1〇〇的實例,其中反應劑12〇 (亦 即BCI3 )暴露於諸如微波源的外部或遠端能源12Ό,以於高 頻加熱電極/共振腔115内產生反應劑120的高密度電漿 110。其次,高密度電漿110可輸送至具有移除物質(未表 示於圖式中)的基板130(亦即反應艙),而形成揮發性產 物(未表示於圖式中)。藉由所示的前端管線140與泵160, 便可由反應艙130輕易地移除揮發性產物。 實例 [0059】雖然本發明將參考下列實例而做更詳細地說明,但 應瞭解地是本發明並非僅限於此。 [0060】以下為使用前揭高k值材料之乾式蝕刻/清潔化學的 實驗實例。實例1至3的實驗係於平行板電容耦合rf電聚反 應器(類似於第2圖的裝置)中進行。試樣2〇〇係由塗佈有 1285685 高k值介電材料Al2〇3, Hf〇2與Zr〇2的晶圓進行製備,其中該 高k值介電材料AhO3, Hf〇2與Zr〇2係以原子層沈積法進行 沈積。就每道實驗而言,試樣200置於載體晶圓21〇上,並 經由承載器(load lock) 230而裝載於反應器吸盤220上。由 安裝於頂端的蓮蓬頭255,將製程氣體240供應至反應器25〇 中。其次’以13.56 MHz的RF電源260供電於吸盤220,以產 生電漿(未表示於圖式中)。反應器250係穿經管線270而 連接至渴輪栗(未表示於圖式中)。在暴露於處理電漿前、 後,試樣上的高k值膜厚度係以橢圓儀進行量測。電漿處理 後之尚k值膜厚度的改變係用於計算钱刻速率。除了姓刻速 率以外,亦可量測電漿dc自偏壓(Vbiaj 。在實例丨_3中, 晶圓與艙壁皆維持在室溫。 實例1: Ah〇3試樣的電漿蝕刻/清潔 [0061】因為功率為電漿蝕刻/清潔中的主要處理參數之 所以本發明人计真以Bcis電聚進行ai2〇3钱刻的功率相 依性。結果列於以下的表24中。 I 24· ΐλ BCl3電漿進行Α12〇3蝕刻的功率相依性 功率(W) 功率密度 (W/cm2) 壓力 (mTorr) AI2O3餘刻 速率 (nm/min) Vbias (V) 50 0·27 500 0.0 16 100 0.55 500 3.0 35 200 1.10 500 9.8 58 42 1285685 [0062]對於蝕刻Ah〇3而言,明顯具有〇·55 w/cm2的閥功率 密度及35V的閥偏壓(Vbias)。較高的功率密度與較高的 Vbias會產生較高的触刻速率。 [0063】其次’本發明人研究以BCU電漿進行八丨…〗蝕刻的艘 壓相依性。結果列於以下的表25中。 I 25·以BCI3電漿進行Al2〇3鍅刻的艙壓相依性 功率(W) 功率密度 (W/cm2) 壓力 (mTorr) AI2O3姓刻 速率 (nm/min) V—⑺ 100 0·55 50 —------ J _ 7.2 91 100 0·55 500 3.0 35 100 0.55 1000 0.8 4 [0064】在低壓可獲得較高的蝕刻速率。協助蝕刻反應在低 壓進行的因子有二個。首先,在較低壓力施加較高偏壓會 產生更多的高能離子轟擊,以協助蝕刻反應克服活化能 障。其次,較低壓力會加速反應副產物的解吸附與擴散。 較高的Vbia^^藉由高能離子增強物理濺射。為說明反應性 離子蝕刻與物理濺射的貢獻,本發明人進行使用純氬氣電 漿的對照實驗。結果列於以下的表26中。 43 1285685 表26. Al2〇3的氬氣電漿蝕刻 功率(W) 功率密度 (W/cm2) 壓力 ~ (mTorr) ——— Al2〇3蝕刻 速率 Jm/rnin) Vbias (V) 200 1.10 0.6 ------ 173 200 1.10 50 ~" 189 200 1.10 500 185 ---- [〇〇65】資料顯示即使使用極高的功率及遠較Βα3電漿為高 的vblas,純氬氣電漿基本上並不會蝕刻幻2〇3。此顯示物理 濺射可能不是蝕刻Al2〇3的主要機制❶而離子轟擊增強化學 餘刻或反應性離子蝕刻(RIE)可能為主要機制。 [0066] 表24與表25顯示較高功率與較低壓力可增加
Vdc,此將進而增強高k值材料的化學蝕刻。亦可在較低頻 率操作RF電漿。在較低頻率,穿經電漿鞘的離子通常具有 雙峰能量分佈。雙峰離子能量分佈會使大比例的離子以較 局能量衝擊於反應器表面上。此可為增強由接地Ald艙面 電漿清潔高k值沈積殘留物的有效策略。在固定rf激態頻率 (諸如13.56 MHz),表24與表25中的資料顯示較高功率與較 低壓力可增加偏壓,此將進而增強高k值材料的化學敍刻。 較低壓力與較高功率對於增強塗佈有高k值膜之基板的電 漿蝕刻特別有效。對於ALD艙清潔而言,必須平衡rf供電 反應器元件與接地反應器元件(諸如艙壁)之間的需求。 實例2: Hf02試樣的電漿蝕刻/清潔 [0067] 在500 mTorr的歷力,可在50與200W之間的所有功 44 1285685 率水平蝕刻Hf02。結果列於以下的表27。 表11/ Hf02的BC13電漿蝕刻 功率(W) 功率密度 (W/cm2) 壓力 (mTorr) HfO2蝕刻速 率(nm/min) Vbias (V) 50 0.27 500 1.6 14 50 0.27 500 1·4 16 100 0.55 500 4.7 34 200 1.10 500 14.7 63 實例3: Zr02試樣的電漿蝕刻/清潔 [0068]使用500 mTorr的壓力及50與200 W間的不同功率水 平,以Zr02試樣進行數個實驗。結果列於以下的表28。 表 28. Zr02的BC13電漿蝕刻 功率(W) 功率密度 (W/cm2) 壓力 (mTorr) Zr02蝕刻速 率(nm/min) Vbias (V) 50 0.27 500 0.3 16 100 0.55 500 -3.8* 32 100 0.55 500 -2.5* 45 200 1.10 500 7.1 65 *在暴露於電漿一分鐘之後,薄膜變得更厚。 [0069]第3圖表示在500 mTorr艙壓與1 W/cm2 RF功率密度 時之高k值材料Hf02, A1203與Zr02的相對BC13電漿蝕刻速 率的比較。可得知在該三個高k值材料中,Hf02具有最高的 蝕刻速率,而Zr02具有最低的蝕刻速率。 45 1285685 [I實例4與實例5舉例說明高k值材料的3(::13熱蝕刻/清 潔。第4圖為用於實例4與實例5之實驗裝置的示冑圖。在該 反應器艙3GG中,RF功率31〇可施加於上電極,而下電極 330與艙壁340為接地。在蝕刻/清潔實驗期間,該反應器可 與RF電漿及熱加熱同時作業。在實例4與實例5中,僅使用 熱加熱。下電極/支座330可以AC供電加熱器35〇進行加熱, 並以控溫器360進行控制。下電極/支座33〇的溫度範圍為室 溫至70(TC。試樣360與載體晶圓370置於下電極/支座33〇 上。在大氣下,试樣表面溫度低於下電極設定點約5 〇 t。試 樣製備與量測程序類似於實例1至實例3。在輸入試樣後, 將反應器抽真空並開啟加熱器350。當下電極330到達設定 點時’將製程氣體380輸入反應艘300中至設定壓力。將試 樣暴露在製程氣體380中一段設定時間。穿經連接至果(未 表示於圖式中)的管線3 90而排出製程氣體38〇,並由反應 器艙300取出試樣360而進行量測。 實例4: Al2〇3試樣的熱餘刻/清潔 [0071】使用BCI3作為Al2〇3試樣之熱餘刻/清潔的姓刻劑,而 進行數個實驗。製程變數為下電極溫度、艙壓及BC13流速。 結果列於表29中。 46 1285685 表 29 A1203的BC13熱蝕刻 下電極設定溫度 (°C) 艘壓(Torr) BCI3 流速(seem) 餘刻速率 (nm/min) 200 100 100 0.0 350 25 100 0.1 350 100 100 0.2 350 100 100 0.2 350 100 0 0.3 350 200 100 0.3 350 400 100 0.7 600 100 100 0.6
實例 5: Hf02試樣的熱蝕刻/清潔 [0072]使用BC13作為Hf02試樣之熱蝕刻/清潔的蝕刻劑,而 進行一組實驗。製程變數為下電極溫度、艙壓及BC13流速。 結果列於表30中。
表 30 Hf02的BC13熱蝕刻 下電極設定溫度 (°C) 艙壓(Torr) BC13 流速(seem) 蝕刻速率 (nm/min) 200 100 100 0.0 350 25 100 0.1 350 100 100 0.6 350 100 100 0.6 350 100 0 0.6 350 200 100 1.1 350 400 100 2.4 600 100 100 1.1 47 1285685 [〇〇73】第5圖顯示在固定㈣與聊流速下,钱刻速率與下 電極溫度的相依性。可得知在溫度增加時,八12〇3與11吣2 的姓刻速率皆增加。在相同條件下,Hf〇2的蚀刻速率較 AI2O3為高。 [0074]第6圖顯示在固定下電極設定溫度與Bci3流速下,蝕 刻速率與艙壓的相依性。可得知在較高壓力時,蝕刻速率 會增加。在約35(TC的下電極溫度,增加艙壓為提高蝕刻速 率較有效的方法。再者,在相同條件下,Hf〇2的蝕刻速率 較ai2o3為高。 [0075】表29與表30中的資料顯示蝕刻速率與Bcl3流速並無 明顯相依性。此意指可以連續流動的蝕刻劑氣體(諸如 BCI3 )或以無流動之處於設定壓力的靜態反應艙進行熱餘 刻/清潔。 [0076]雖然本發明已詳細且參考其具體實例作說明,但是 熟諳本技藝之人士將明瞭可在不離開其精神與範疇下,進 行不同的改變與修改。 圖式簡單說明 第la圖與第lb圖分別提供使用内部能源或遠端能源之 適於進行沈積艙清潔的設備圖式。 第2圖提供使用電漿作為能源之用於進行本發明方法 的設備圖式。 第3圖提供對a1203進行規一化(normalized )之不同旖 介電常數材料的相對BC13電漿蝕刻速率圖式。 48 1285685 第4圖^供使用熱加熱作為能源之用於進行本發明方 法的設備圖式。 第5圖提供在固定艙壓與BCI3流速下,蝕刻速率與下電 極/支座設定溫度的相依性圖式。 第6圖提供在固定下電極設定溫度與BC“流速下,蝕刻 速率與艙壓的相依性圖式。 主要元件之圖號說明
20反應劑;30基板;32接地壁面;34蓮蓬頭;36工件平 台,40物質;50外部能源;60活性物質;7〇揮發性產物; 1〇〇設備;11〇高密度電漿;115高頻加熱電極/共振腔;12〇 反應劑;130基板;140前端管線;16〇泵;2〇〇試樣;21〇 載體晶圓;220反應器吸盤;23〇承載器;24〇製程氣體; 250反應器;255蓮蓬頭;260 rf電源;270管線;300反 應器艙;310RF功率;320上電極;33〇下電極;34〇艙壁; 350 AC供電加熱器;36〇控溫器;37〇載體晶圓;38〇製程 氣體;390管線
49

Claims (1)

1285685 獅 丁 拾、申請專利範圍: 1. 一種用於清潔反應器表面之物質的方法,該方法包含 有·· 提供含有反應器表面的反應器,其中··(a)該反靡琴表 面至少部分塗佈有該物質膜;(b)該物質係選自由三氧化二 鋁、二氧化銓、二氧化鍅、氧化铪矽(Hfsix0y)、氧化锆 矽(ZrSixOy)及進一步含氮的任一前揭化合物所組成之族 群中的至少一員,其中X為大於〇的數字,而乂為。+ 2 ,· 將該物質與反應劑發生反應而形成揮發性產物,其中 該反應劑包含有選自由BC13、COCl2、HC卜Cl2、及化學式 為CxHyClz的含碳化合物,其中χ為!至6的數字,y為〇至u 的數子,而z為1至14的數字,所組成之族群中的至少一員· 以及 由該反應器移除該揮發性產物,而由表面移除該物質。 2·如申請專利範圍第1項之方法,其十該反應器為原子層沈 積反應器。 3·如申請專利範圍第旧之方法,其中該反應劑為bci” % 4·如申請專利範圍第,之方法,其中該反應劑係化學式為 CxHyClz的含碳化合物,其中义為丨至6的數字,乂為〇至u 的數字,而z為1至14的數字。 5·如申請專利範圍第1項之方法,其中該反應劑係由氣體鋼 瓶、安全輸送系統或真空輸送系統而傳遞至該物質。 6·如申請專職圍第旧之方法,其中該反應劑係藉由使用 地點產生器而現場形成。 50 1285685 (2005年12月修正) 7·如申請專利範圍第丨馆+ 士、也 # 項之方法,,、中该物質係與以情性氣 體稀釋劑稀釋的反應劑進行接觸。 卜種用於移除至少部分反應艙表面之物質的方法,該方 法包含有: 提供反應驗,| φ $丨、八# t 中至/ 一刀該表面係至少部分塗佈有 該物質’且其中該物質旦古4 1-¾ Φ 4- AA ^ ^ 奶寅具有4.1或更大的介電常數,並為選 自由三氧化二鋁、-惫朴 _ ^ ^ 一氣化铪、二乳化錯、氧化铪矽 (HfSixoy)、氧化料(ZrSix〇y)及進—步含氮的任一前 揭化合物所組成之族群中的至少一員,其中x為大於。的數 字,而y為2x + 2 ; 將反應劑輸入該反應艘中,其中該反應劑包含有選自 由BC13 ' CCM:12、HC1、Cl2、及化學式為CxIiyClz的含碳化 口物,其中X為1至6的數字,7為〇至13的數字,而冗為αΐ4 的數字,所組成之族群中的至少一員; 將該反應劑暴露於足以使該物質與該反應劑發生反應 而形成揮發性產物的一種或多種能源;以及 由該反應艙移除該揮發性產物。 如申π專利範圍第8項之方法,其中該反應劑係由氣體 鋼瓶安王輸送系統或真空輸送系統而傳遞至該物質。 …如中请專利範圍第8項之方法,其中該反應劑係藉由使 用地點產生器而現場形成。 u.如申請專利範圍第8項之方法,其中該物質係與以惰性 氣體稀釋劑稀釋的反應劑進行接觸。 2·如申研專利圍第8項之方法,其中該反應劑係沈積於 51 1285685
知修(更)正潜換頁 (2〇〇7年4月修正}
非反應性支承物上。 13·如申請專利範圍第8 ^ 1去’其中該反應劑係暴露於 一種或多種能源,且該晨 ^路步驟係於輸入步驟之前進 行。 14. 如申請專利範圍第8項 、 、 方法’其中該反應劑係暴露於 一種或多種能源,且該聂# *路步驟係於至少部分的輸入步 驟期間進行。 15. 如申請專利範圍第8項之 甘士 s & 、心万去,其中暴露步驟的溫度為 至少 150。(:。 16. 如申請專利範圍第8項之方 ^ ^ w _ <方法,其中暴露步驟的壓力為 至少 10 mTorr。 17. —種用於由基板的 個表面移除物質的方法,該 方法包含有: 提供該基板,其中該基板至少部分塗佈有選自由二氧 化給、二氧化錯、氧化銓石夕(HfSix〇y)、氧化錄石夕為), 其中X大於〇,而y為2…、氧化鋁石夕(Al2Siw〇z),其 :w大於0’❿2為2w + 3、及進一步含氮的任一前揭含 氮化合物所組成之族群中的至少一員; 將該物質與反應劑發生反應而形成揮發性產物,其中 該反應劑包含有丑(:13、(:〇〇12、11(:1、〇12、及化學式為(^11^12 的含碳化合物,其中X為i至6的數字’ y為〇至13的數 字’而z為1至14的數字,所組成之族群中的至少一員; 以及 由該基板移除該揮發性產物’而由該基板移除該物質 52 I285685 18. _________________________— 二 Γιΐί (2007 年4 月修正) 如申請專利範圍第17項之方法,其中該物質為疊層, 且该疊層包含選自由二氡化铪、二氧化錘、氧化铪矽 (HfSlx〇》、氧化锆矽(ZrSixOy),其中X大於0,而y 為2x + 2、氧化鋁矽(Al2Siw〇z),其中w大於〇,而z 為2w + 3、及進一步含氮的任一前揭含氮化合物所組成 之族群中的至少一種材料層。 19·如申請專利範圍第18項之方法,其中該反應劑為藉由 c〇與Cl2之現場反應所形成的C0C12。
20·如申請專利範圍第18項之方法,其中該反應劑為 Bci3 〇 21·如申請專利範圍第17項之方法,其中該反應劑係化學 式為CxHyClz的含碳化合物,其中乂為1至6的數字,y 為0至13的數字,而z為1至14的數字。 22. 如申請專利範圍帛17工員之方法,彡中該反應冑係由氣 體鋼瓿、安全輸送系統或真空輸送系統而傳遞至該物 質。 23. 如申請專利範圍第17項之方法,其中該反應劑係藉由 使用地點產生器而現場形成。 24. 如申請專利範圍帛17項之方法,其中該物質係與以,隋 性氣體稀釋劑稀釋的反應劑進行接觸。 A如中請專利範圍第17項之方法,其中該物質係藉由原 子層沈積而塗佈於該基板上。 53
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