TWI291201B - Cleaning gas for semiconductor production equipment - Google Patents
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1291201 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明係有關半導體製造裝置之洗淨用氣體。更詳言 之，係有關用以製造半導體、τ F T (薄膜電晶體）液晶 元件之成膜裝置或蝕刻裝置，於矽、氮化矽、氧化矽、鎢 等的成膜之際或蝕刻之際堆積於裝置內之無用堆積物予以 洗淨之洗淨用氣體，·使用該氣體之洗淨方法，以及半導體 元件之製造方法。 先行技術 用以製造半導體或T F T液晶元件之成膜裝置或蝕刻 裝置中，矽、氮化矽、氧化矽、鎢等的成膜之際，蝕刻之 際堆積於裝置內之堆積物，係產生粒子之原因’會使良質 膜等之製造變得困難，故須隨時將這些堆積物洗淨。 以往，去除半導體製造裝置之堆積物的方法，係用 NF3、CF4、C2F6等氟系鈾刻氣體之電漿，將堆積物 蝕去之方法。然而，使用NF3之方法，有NF3昂貴之問 題，而使用C F4、C2F6等全氟碳之方法則有蝕去速度 慢，洗淨效率低之問題。 日本專利特開平8 - 6 0 3 6 8號公報記載有使用， 於CF4或C2F6以1至50體積％混合F2、C 1 F3、 B r F3、B r F5中之至少1種以上氣體的洗淨用氣體之 方法。而於特開平1 〇 — 7 2 6 7 2號公報（美國專利申 請0 8 / 6 7 8 4 9 0 )記載有，使用經惰性載體氣體稀 釋之F 2爲洗淨用氣體之方法。然而這些方法的蝕去速度慢 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -4 - 1291201 A 7 B7 五、發明説明（2 ) 於使用N F 3作爲洗淨氣體之方法，有洗淨效率低之問題。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 特開平3 一 1 4 6 6 8 1號公報記載有，爲提升蝕去 速度，於NF3以0 . 05至20體積％混合F2、Cl2 、氟化鹵素中之至少1種氣體的洗淨用混合氣體組成物。 又，以C 1 F 3等氟化鹵素用作洗淨氣體之非電漿洗淨方法 亦爲已知。然而，氟化鹵素非常昂貴，且因反應性極高， 洗淨效率雖優，取用上必須小心注意。又，氟化鹵素因有 傷及半導體製造裝置內的材質之虞，有除CVD裝置等部 份裝置以外無法使用之問題。 亦即，習知的洗淨用氣體，有 (1) 洗淨效率高之氣體價格昂貴 (2) 除部份裝置外無法使用 等問題，且廉價洗淨氣體蝕去速度慢，有洗靜效率差 之問題。 本發明即在如此背景下，其課題在提供鈾去速度優， 洗淨效率高，且效能成本比優之洗淨用氣體，洗淨方法， 及半導體元件之製造方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明之揭示 本發明人等，爲解決上述課題精心硏討，結果發現以 選自SF6、F2及NF3所成群之至少2種氣體（但除F2 與N F 3之組合外）與惰性氣體於特定比例混合，用作洗淨 氣體，可明顯提升鈾去速度，提高洗淨效率。又，本發明 人等發現，於上述洗淨用氣體以特定比例混合含氧氣體之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ΓΤΊ — 1291201 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 洗淨用氣體，可更進一步提升洗淨效率。 亦即’本發明係有關以下（1 )至（2 2 )之半導體 製造裝置之洗淨用氣體，（2 3 )至（3 2 )之洗淨方法 ’及（3 3 )至（3 6)之半導體元件的製造方法。 (1 )半導體製造裝置之洗淨用氣體，係甩以去除半 導體製造裝置之堆積物的洗淨氣體，其特徵爲：含至少2 種選自SF6、F2及NF3所成群之氣體（但F2與NF3 之組合除外）及惰性氣體。 (2) 上述（1)之半導體製造裝置之洗淨用氣體， 其中含S F 6、F 2及惰性氣體。 (3) 上述（1)之半導體製造裝置之洗淨用氣體， 其中含S F 6、N F 3及惰性氣體。 (4) 上述（1)之半導體製造裝置之洗淨用氣體， 其中含S F 6、F 2、N F 3及惰性氣體。 (5) 上述（1)至（4)之任一項的半導體製造裝 置之洗淨用氣體，其中惰性氣體係選自H e、N e、A r 、X e、K r及N 2所成群之至少1種。 (6) 上述（5)之半導體製造裝置之洗淨用氣體， 其中惰性氣體係選自H e、A r及N 2所成群之至少1種。 (7) 上述（1)之半導體製造裝置的洗淨用氣體， 其中至少2種選自S F 6、F 2及N F 3所成群之氣體（但 F 2及N F 3之組合除外）與惰性氣體之混合比，以S F 6 爲1時之體積比爲F 2及/或N F 3 〇 . 〇 1至5，惰性氣 體〇.0 1至5 0 0 。 ______ I-------裝----Ί--訂-1-IH-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - 1291201 A7 ____B7 __ 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (8) 上述（7)之半導體製造裝置之洗淨用氣體， 其中至少2種選自S F6、F2及NF3所成群之氣體（但 F 2及N F 3之組合除外）與惰性氣體之混合比，以S F 6 爲1時之體積比爲F 2及/或N F 3 〇 . 1至1 · 5，惰性 氣體0 . 1至3 0。 (9) 上述（1)之半導體製造裝置之洗淨用氣體’ 其中更含至少1種選自全氟化碳、氫氟碳、全氟醚、氫氟 醚所成群之氣體。 (1 0)上述（9 )之半導體製造裝置之洗淨用氣體 ，其中上述全氟碳及氫氟碳之碳原子數在1至4 ’全氟醚 及氫氟醚之碳原子數在2至4。 (1 1 )半導體製造裝置之洗淨用氣體’係$ Μ & @ 半導體製造裝置之堆積物的洗淨用氣體’其特徵爲： 少2種選自S F6、F2及NF3所成群之氣體（但F2與 N F 3之組合除外），含氧氣體及惰性氣體。 (1 2 )上述（1 1 )的半導體製造裝置之洗淨用氣 體，其中含S F 6、F 2、含氧氣體及惰性氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (1 3 )上述（1 1 )的半導體製造裝置之洗淨用氣 體，其中含S F 6、N F 3、含氧氣體及惰性氣體。 (1 4 )上述（1 1 )的半導體製造裝置之洗、淨用氣 體，其中含SF6、F2、NF3、含氧氣體及情丨生热體。 (1 5 )上述（1 1 )至（1 4 )之任一項的半導體 製造裝置之洗淨用氣體，其中含氧氣體係至少1種選自02 、〇3、N2〇、NO 、N〇2、CO及c〇2所成群之氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 1291201 A7 _ ___ B7 五、發明説明（5 ) 〇 (1 6 )上述.（1 5 )之半導體製造裝置的洗淨用氣 體，其中含氧氣體係〇2氣體及/或N2 ◦氣體。 (1 7 )上述（1 1 )至（1 4 )之任一項的半導體 製造裝置之洗淨用氣體，其中惰性氣體係至少1種選自 He、Ne、Ar、_Xe、Kr 及 N2m成群之氣體。 (1 8)上述（1 7 )之半導體製造裝置的洗淨用氣 體，其中惰性氣體係至少1種選自H e、A r及N 2所成群 之氣體。 (19)上述（11)之半導體製造裝置的洗淨用氣 體，其中至少2種選自SF6、F2及NF3所成群之氣體 (但F 2及N F 3之組合除外）與含氧氣體及惰性氣體之混 合比，以SF6爲1時之體積比，？2及/或NF3爲 0 · 0 1至5 ’含氧氣體爲〇 · 0 1至5，惰性氣體爲 0 · 0 1 至 5 0 0。 (2 0)上述（1 9 )之半導體製造裝置之洗淨用氣 體，其中至少2種選自SF6、F2及nf3所成群之氣體 (但F 2及N F 3之組合除外）與含氧氣體及惰性氣體之混 合比，以SF6爲1時之體積比，？2及/或NF3爲 〇.1至1 · 5 ，含氧氣體爲0 · 1至1 . 5 ，惰性氣體 爲0 · 1至3 0。 (2 1 )上述（1 1 )的半導體製造裝置之洗淨用氣 體，其中含至少1種選自全氟碳、氫氟碳、全氟醚、氫氟 醚所成群之氣體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-------^-裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1291201 A7 _____B7_ 五、發明説明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (2 2)上述（2 1 )的半導體製造裝置之洗淨用氣 體，其中上述全氟碳及氫氟碳之碳原子數在1至4，全氟 醚及氫氟醚之碳原子數在2至4。 (2 3 )半導體製造裝置之洗淨方法，其特徵爲：使 用上述（1 )至（1 0 )中任一項之洗淨用氣體。 (2 4 )上述（2 3 )的半導體製造裝置之洗淨方法 ，其中激發上述（1 )至（1 〇 )中任一項之洗淨用氣體 產生電漿，於該電漿中進行半導體製造裝置的堆積物之洗 淨。 (2 5 )上述（2 4 )的半導體製造裝置之洗淨方法 ，其中電漿之激發源係微波。 (26)上述（23)至（25)中任一項之半導體 .製造裝置之洗淨方法，其中上述（1)至（1〇)中任一 項之洗淨用氣體係於5 0至5 0 0 °C之溫度範圍使用。. (2 7)上述（2 3 )的半導體製造裝置之洗淨方法 ，其中將上述（1 )至（1 〇 )中任一項之洗淨用氣體於 2 0 0至5 0 0 °C之溫度範圍以非電漿使用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (2 8 )半導體製造裝置之洗淨方法，其特徵爲：使 用上述（1 1 )至（2 2 )中任一項之洗淨用氣體。 (2 9)上述（2 8)的半導體製造裝置之洗淨方法 ，其中將上述.（1 1 )至（2 2 )中任一項之洗淨用氣體 激發產生電漿’於該電漿中進行半導體製造裝置的堆積物 之洗淨。 (.3 0 )上述（2 9 )的半導體製造裝置之洗淨方法 本紙張尺度適用中國國家標準( CNS ) A4規格（2i〇x297公羡) 7^ — 1291201 A7 B7 五、發明説明（7) ，其中電漿之激發源係微波。 (31)上述（28)至（30)中任一項之半導體 製造裝置的洗淨方法，其中於5 0至5 0 0 °C之溫度範圍 使用上述（1 1 )至（2 2)中任一項之洗淨用氣體。 (3 2 )上述（2 8 )的半導體製造裝置之洗淨方法 ，其中於2 0 0至5 0 0 °C之溫度範圍以非電漿使用上述 (1 Γ)至（2 2 )中任一項之洗淨用氣體。 (3 3 )半導體元件之製造方法，其特徵爲：包括使 用含至少2種之選自SF6、F2及NF3所成群之氣體（ 但F 2及N F 3之組合除外）及惰性氣體之氣體作爲洗淨用 氣體之洗淨步驟，及將自該洗淨步驟排出之含有氟化合物 之氣體分解的分解步驟。 (3 4 )上述（3 3 )之半導體元件之製造方法，其 中上述氟化合物係選自HF、S i F4、SF6、SF4、 S〇F2、S〇2F2及WF6所成群之至少1種。 (3 5 )半導體元件之製造方法，其特徵爲：包括使 用含至少2種選自S F6、F2及NF3所成群之氣體（但 F 2及N F 3之組合除外），含氧氣體及惰性氣體之氣體作 爲洗淨用氣體之洗淨步驟，及將排出自該洗淨步驟之含有 氟化合物之氣體分解的分解步驟。 (3 6)上述（3 5)的半導體元件之製造方法，其 中上述氟化合物係選自HF、S i F4、SF6、SF4、 S〇F2、S〇2F2及WF6所成群之至少1種。 (請先閲讀背面之注意事 ，項再填. :寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 1291201 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（8 ) 圖面之簡單說明 第1圖係使用本發明之洗淨用氣體的蝕刻裝置之示意 圖。 發明之詳細說明 本發明係有關，·「含至少2種選自SF6、F2及NF 3所成群之氣體（但F 2與N F 3之組成除外）及惰性氣體 之用以去除半導體製造裝置之堆積物的洗淨用氣體」（第 一洗淨用氣體之發明），「含至少2種選自S F 6、F 2及 N F 3所成群之氣體（但F 2與N F 3之組合除外），含氧 氣體及惰性氣體之用以去除半導體製造裝置之洗淨用氣體 」（第二洗淨用氣體之發明），「使用上述洗淨用氣體之 半導體製造裝置的洗淨方法」、「包括使用上述洗淨用氣 體之洗淨步驟，及將排出自該洗淨步驟之含氟化合物之氣 體分解的分解步驟之半導體元件製造方法」。 以下詳細說明本發明。 本發明之第一半導體製造裝置之洗淨用氣體，其特徵 爲：含S F 6、F 2及惰性氣體，S F 6、N F 3及惰性氣體 ，或S F 6、F 2、N F 3及惰性氣體（以下，洗淨用氣體 中惰性氣體以外之成分稱作活性氣體）。 惰性氣體可用至少1種選自H e、N e、A r、X e 、K r及N2所成群之氣體，若用至少1種選自其中之h e 、A I*及N 2所成群之氣體，則洗淨用氣體之鈾去速度優， 且效能成本比優而較佳。 (請先閲讀背面之注意事 命 項再填· 裝-- 寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1291201 A7 _____B7_ 五、發明説明（9 ) 本發明之洗淨用氣體中，成分氣體之混合比無特殊限 制’以活性氣體中之S F 6爲1時之體積化，通常其它活性 氣體（即NF3、F2或NF3+F2)在0 . 01至5，以 〇 · 1至1 . 5爲佳。又，惰性氣體在〇 ·〇1至5 0 0 ’以〇 · 1至300爲佳，0 . 1至30爲更佳。半導體 或液晶製造用洗淨氣體係以活性氣體成分盡量多爲佳，電 漿中尙經活化使用，在電漿環境中有導致裝置材料的損傷 之虞，添加量過少則效果差而不佳。又，這些氣體之混合 ，可於半導體製造裝置內混合或連至半導體製造裝置之配 管中混合，亦可預先於氣體瓶內混合。 本發明之半導體製造裝置的洗淨用氣體，尤以混合有 可於低能階解離產生活性物種之F 2及/或N F 3氣體，所 發揮之效果優於以往所用的C F 4或C 2 F 6等之 '冼淨用氣 體或鈾刻用氣體。混合之相乘效果，推測係低能階產生之 活性物種連鎖作用於未解離分子，而促進解離之故。 本發明之洗淨用氣體，於至少2種選自SF6、F2及 N F 3所成群之氣體（但F 2與N F 3之組合除外）與惰性 氣體所成之混合氣體，亦可含至少1種選自全氟碳、氫氟 碳、全氟醚及氫氟醚所成群之氣體。全氟碳及氫氟碳係碳 原子數1至4之化合物，全氟碳可例示以飽和化合物C F 4 、C2F6、C3F8，不飽和化合物 C2F4、C3F6、 C4F6，氫氟碳可例示以CHF3、C2H2F4。又，全 氟醚及氫氟醚係碳原子數2至4之化合物，全氟醚可例示 以C F 3〇C F 3、C F 3〇C F 2 C F 3，氫氟醚可例示以 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） _ - I----^---^裝-----Ί--訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1291201 A7 B7 五、發明説明（10) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) CHF2〇CHF2、CHF2〇CH2CF3。全氟碳等氣 體之混合比例，以S F 6、F 2、N F 3及惰性氣體所成之 混合氣體爲1時體積比在0 . 〇 1至1之範圍’以 0·01至0.5爲佳，0.0 1至0.2爲更佳。 本發明之第二半導體製造裝置之洗淨用氣體’其特徵 爲：含S F 6、F 2、·含氧氣體及情性氣體，S F 6、Ν F 3 、含氧氣體及惰性氣體、或SF6、F2、NFs、含氧氣 體及惰性氣體（以下，洗淨用氣體中，含氧氣體及惰性氣 體以外之成分稱作活性氣體）。 含氧氣體可用至少1種選自〇2、〇3、N2〇、NO 、N〇2、CO及C〇2所成群之氣體，這些之中，若用 〇2氣體及/或N2〇氣體，則洗淨用氣體之鈾去速度優， 且效能成本比優而較佳。 惰性氣體可用至少1種選自H e、N e、A r、X e 、Kr及N 2所成群之氣體，其中若用至少1種選自He、 A r及N 2所成群之氣體，則洗淨用氣體之蝕去速度優，且 效能成本比優而較佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之含S F 6、F 2、N F 3、含氧氣體及惰性氣 體之洗淨用氣體，其混合比無特殊限制，以活性氣體中之 S F 6爲1時之體積比，通常其它活性氣體（即，F 2、 NF3或F2 + NF3)在0 · 01至5，以〇.1至 1 · 5爲較佳。又，惰性氣體在0 . 0 1至5 0 0，以 0 · 1至300爲佳，0 . 1至30爲更佳。含SF6、 F2、NF3及含氧氣體之氣體係半導體或液晶製造用氣體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13 - 1291201 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 中之活性氣體，以儘量多爲佳，而電漿中尙經活化使用， 電漿環境中有導致裝置材料的損傷之虞，添加量過少則效 果差而不佳。又，這些氣體之混合，可於半導體製造裝置 內或通至半導體製造裝置之配管中混合，亦可預先於氣體 瓶內混合。 本發明之含s F 6、F 2、N F 3、含氧氣體及惰性氣 體之洗淨用氣體，亦可含至少1種選自全氟碳、氫氟碳、 •全氟醚及氫氟醚所成群之氣體。全氟碳及氫氟碳係碳原子 數1至4之化合物，全氟碳之飽和化合物可例示以〇?4、 C 2 F 6、C 3 F 8、不飽和化合物可例示以C 2 F 4、 C 3 F 6、C 4 F 6，氫氟碳可例示以C H F 3、C 2 Η 2 F 4 。又，全氟醚及氫氟醚係碳原子數2至4之化合物，全氟 醚可例示以CF3〇CF3、CF3〇CF2CF3，氫氟醚 可例示以CHF2〇CHF2、CHF2〇CH2CF3。全 氟碳等氣體之混合比例，以S F 6、F 2、N F 3、含氧氣 體及惰性氣體所成之混合氣體爲1時之體積比，爲 0.01至1之範圍，以0·01至0.5爲佳， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 0.01至0.2爲更佳。 本發明之含S F 6、F 2、N F 3、含氧氣體及惰性氣 體之半導體製造裝置之洗淨用氣體，由於 (1 )混合有可於低能階解離產生活性物種之F 2氣體 ，及 (2 )含對活性物種之生成、維持有效的氧原子， 可發揮優於以往所用之C F 4或C 2 F 6等的洗淨用氣 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 1291201 A7 B7_ 五、發明説明（12) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體或蝕刻氣體之效果。F 2及/或N F 3的混合之相乘效果 ，推測係低能階產生之活性物種對未解離分子之連鎖作用 ，促進解離之故。又，混合氧氣之相乘效果，推測係因可 維持產生之活性物種的活性，及防止再結合而失活之故。 使用本發明之洗淨用氣體洗淨半導體製造裝置時，可 於電漿條件使用，亦·可於非電漿條件使用。 於電漿條件使用時，激發源若可激發本發明之洗淨用 氣體成爲電漿即無特殊限制，使用微波激發源則洗淨效率 高而較佳。又，本發明之洗淨用氣體的使用溫度範圍、壓 力範圍若係電漿產生範圍即無特殊限制，溫度以5 0至 5 0 0 °C之範圍爲佳，壓力以1至5 0 0帕之範圍爲佳。 又，非電漿條件時，將洗淨用氣體導入反應室內，較 .佳者爲設定反應室內之壓力於1至6 7帕之範圍，將反應 室內及洗淨用氣體之至少一部份，或任何一方於2 0 0至 5 0 0 °C之範圍加熱，從洗淨用氣體產生具反應性之游離 氟，可將堆積物從反應室及其它蓄積有堆積物之區域蝕去 淸除，將半導體製造裝置洗淨。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1圖示使用本發明之洗淨用氣體的鈾刻裝置之1例 。洗淨用氣體從洗淨用氣體入口 6導入設定於一定溫度之 反應室1，此時以微波電漿激發源4激發產生電漿。樣本 座3上之矽晶圓2於蝕刻後，氣體由乾式泵浦5排除，排 氣則依所含氣體用分解劑處理成無害。又，蝕刻後之堆積 物可藉重複如同鈾刻之操作高效洗淨反應室。 其次說明本發明的半導體元件之製造方法。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ · 1291201 A7 __ B7 ____ 五、發明説明（13) (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 如上述’根據本發明可高效洗淨半導體製造裝置。然 而’使用本發明之洗淨用氣體的洗淨步驟所排出之氣體， 除用作洗淨氣體的S F 6、F 2及N F 3外，含H F、 s i F4、SF4、S〇F2、S〇2F2或WF6等氟化合 物。包含S F6、F 2及NF 3之化合物若直接排入氣中’ 或係對地球溫暖化大有影響之化合物，或分解則產生酸性 氣體之化合物，各須施以完全無害處理。 本發明亦提供半導體元件之製造方法中，包括半導體 製造裝置之洗淨步驟，及含排出自洗淨步驟之氟化合物的 氣體之分解步驟的半導體元件之製造方法。 半導體製造裝置之洗淨步驟，可用上述方法高效進行 。又，含排出自洗淨步驟之氟化合物的氣體之分解步驟所 用之方法無特殊限制，可依排氣所含化合物種類適當選擇 分解劑之種類，較佳者爲，將氟化氫、S〇X等固定化成金 屬氟化物或硫酸鹽，碳則完全分解至二氧化碳後排出。 發明之最佳實施形態 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以下舉實施例及比較例更詳細說明本發明，唯本發明 並非僅限於這些實施例。 實施例1至3 : 將第1圖之實驗裝置的裝置內壓力調整爲3 0 0帕， 將表1之組成的洗淨用氣體，以2 · 4 5十億赫，5 0 0 瓦之微波電漿激發源激發後導入實驗裝置，將實驗裝置內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) Γΐ6 - 1291201 A7 B7 五、發明説明（14) 之矽晶圓蝕刻。從蝕刻處理後之矽晶圓的體積減量所求出 之鈾刻速度不於表1。 表1 實施例 使用氣體及混合比（1 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 F 2 He 1 1 1 200 200 2 1 0.5 170 180 3 1 1.5 250 190 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例4至6 : 將第1圖之實驗裝置的裝置內壓力調整爲3 0 0帕’ 將表2之組成的洗淨用氣體，以2 . 4 5十億赫’ 5 0 0 瓦之微波電漿激發源激發後導入實驗裝置，將實驗裝置內 之矽晶圓蝕刻。從蝕刻處理後的矽晶圓之體積減量所求出 之蝕刻速度示於表2。 表2 實施例 使用氣儀 1及混合比（f 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 N F 3 He 4 1 1 200 200 5 1 0.5 170 180 6 1 1.5 250 190 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I2912〇i A7 B7L、發明説明（15) 比較例1至5 : 除將洗淨用氣體變爲表3之組成以外，如同實施例 Μ 6求出洗淨用氣體之鈾刻速度。 表3 比較例 使用氣體及混合比（體積比） 蝕刻速度 使用氣體 iS 11 匕 (奈米/分鐘） .__ 1 NF3/He 1/100 190 .2 SF6/He 1/100 70 s 3 F2/He 1/100 170 __ 4 CFWHe 1/100 17 一 5 CaFJHe 1/100 6 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ♦ 項再填· 裝.
訂I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如表3所示，與H e混合的洗淨用氣體之中’以用 N F 3時鈾刻速度最快。 比較例6至8 : 除洗淨用氣體改爲表4之組成的氣體以外’如同實施 例1至6求出蝕刻速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -18- 1291201 A 7 B7 五、發明説明（16) 表4 比較例 使用氣體及混合比（售 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） N F 6 F 2 He 6 1 1 200 175 7 1 0.5 170 170 8 1 1.5 250 170 比較例6至8之混合氣體的蝕刻速度，均慢於實施例 1至6的本發明之洗淨用氣體。 比較例9至1 1 ·· 除洗淨用氣體改爲表5之組成的氣體以外，如同實施 例1至6求出蝕刻速度。 (請先閲讀背面之注意事
丁 I -一口 t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表5 比較例 使用氣體及混合比（f 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） C F 4 F 2 He 9 1 1 200 140 10 1 0.5 170 120 11 1 1.5 250 155 比較例9至1 1之混合氣體的蝕刻速度，均慢於實施 例1至6之本發明的洗淨用氣體。 _線- 本紙張尺度適用中ϋ國家標準（CNS) M規格（21GX 297公釐）.19. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1291201 A7 ___B7______ 五、發明説明（17) 比較例1 2至1 4 ·· 除洗淨用氣體改爲表6之組成的氣體以外’如同實施 例1至6求出蝕刻速度。 表6 比較例 使用‘氣體及混合比（f 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） C 2 F 6 F 2 He 12 1 1 200 50 13 1 0.5 170 30 14 1 1.5 250 100 比較例1 2至1 4之混合氣體的鈾刻速度’均慢於實 施例1至6的本發明之洗淨用氣體。 比較例1 5 .: 除洗淨用氣體變爲表7之組成的氣體以外’如同實施 例1至6求出蝕刻速度。 表7 比較例 使用氣體及混合比（體積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） 使用氣體 ® € t匕 15 NF3/He 1/10 1900 相對於比較例1，N F 3之濃度爲1 0倍時，餓刻速度 — AWI ^ „ 訂 J ^ 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 20 · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1291201 A7 __ _ B7__ 五、發明説明（18) 亦爲1 0倍。 實施例7 : 除洗淨用氣體改爲表8之組成的氣體以外’如同實施 例1至3求出本發明之洗淨用氣體的鈾刻速度。 表8 實施例 使用氣體及混合比（f 豊積比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 F 2 He 7 1 1 20 2200 實施例7的本發明之洗淨用氣體的鈾刻速度’優於比 較例 1 5 2NF3。 實施例8 : 除洗淨用氣體改爲表9之組成的氣體以外，如同實施 例4至6求出本發明之洗淨用氣體的鈾刻速度。 表9 實施例 使用氣體及混合比（售 豊積比） 貪虫刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 N F 3 He 8 1 1 20 2200 實施例8的本發明之洗淨用氣體的鈾刻速度優於比較 I-------AWI ^ „ITJ . ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 1291201 A7 B7 五、發明説明（19) 例中之N F 3。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施例9至1 1 : 將第1圖之實驗裝置的裝置內壓力調整爲3 0 0帕， 將表1 0之組成的洗淨用氣體以2 . 4 5十億赫’ 5 0 〇 瓦之微波電漿激發源激發後，導入實驗裝置’將實驗裝置 內之矽晶圓餓刻，從蝕刻處理後之矽晶圓的體積減量求出 之蝕刻速度示於表1 0。 表1 0 實施例 使用氣體及之 昆合比（體〗 漬比） 鈾刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 F 2 〇2 He 9 1 1 0.5 200 300 10 1 0.5 0.5 170 260 11 1 1.5 0.5 250 290 比較例1 6至1 8 : 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 除洗淨用氣體改爲表1 1之組成的氣體以外’如同實 施例9至1 1求出蝕刻速度。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 22 - 1291201 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（2〇) 表1 1 --~~ 比較例 使用氣體及之 昆合比（體〗 _比） 鈾刻速度 (奈米/分鐘） N F 3 F 2 0 2 He 16 1 1 0.5 200 170 17 1 0.5 0.5 170 160 —18 1 '1.5 0.5 250 160 比較例1 6至1 8之混合氣體的鈾刻速度，均慢於實 施例9至1 1的本發明之洗淨用氣體。 實施例1 2 :. 除洗淨用氣體改爲表1 2之組成的氣體以外，如同實 施例9至1 1求出本發明的洗淨用氣體之蝕刻速度。 表1 2 實施例 使月 5氣體及之 昆合比（體5 漬比） 蝕刻速度 (奈米/分鐘） S F 6 F 2 0 2 He 12 1 1 0.5 20 3000 實施例1 2的本發明之洗淨用氣體之蝕刻速度，優於 比較例1 5的N F 3。 實施例1 3 : 取代矽晶圓，進行堆積有非晶質矽、氮化矽等之石英 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 723- ' I----·--裝------Ί--訂-J-I丨·線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1291201 A7 __ B7_ 五、發明説明（21) 片的洗淨。將如實施例1所用之洗淨氣體以2 · 4 5十億 赫，5 0 0瓦之微波電漿激發源激發後導入壓力調整爲 3 0 0帕之實驗裝置的反應室內，洗淨後取出石英片，可 確認堆積物已完全去除。 實施例1 4 : 矽晶圓改爲堆積非晶質矽、氮化矽等之石英片作洗淨 。將如實施例4中所用之洗淨氣體，以2 . 4 5十億赫， 5 0 0瓦之微波電漿激發源激發後，導入壓力調整爲 3 0 0帕的實驗裝置之反應室內，洗淨後取出石英片，可 確認堆積物已完全去除。 實施例15 : 矽晶圓改爲堆積非晶質矽、氮化矽等之石英片進行洗 淨。將如用於實施例9之洗淨用氣體，以2 · 4 5十億赫 ，5 0 0瓦之微波電漿激發源激發後，導入壓力調整爲 3 0 0帕的實驗裝置之反應室內，洗淨後取出石英片，可 確認堆積物已完全去除。 產業上之利用可能性 本發明的半導體製造裝置之洗淨用氣體蝕刻速度優， 效率佳，效能成本比優。又，利用本發明的半導體製造裝 置之洗淨方法，在用以製造半導體或T F T液晶元件之成 膜裝置或蝕刻裝置中，矽、氮化矽、氧化砂、鎢等的成膜 I-------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -24 - 1291201 A7 B7 五、發明説明（22) 之際，蝕刻之際堆積於裝置內之無用堆積物，可予高效洗 淨，若使用包括採用本發明之洗淨用氣體的洗淨步驟，及 排出自洗淨步驟的含氟化合物之排氣的分解作無害處理之 步驟的方法，可高效製造半導體元件。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 25 -
Claims (1)
1291201 A8 B8 C8 D8 六' 申請專利範辑 f ’…補充 第901 17438號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國95年8月25日修正 1 . 一種半導體製造裝置之洗淨用氣體，係用以去除 半導體製造裝置的堆積物之洗淨用氣體，其特徵爲··含有 至少2種選自SF6、F2及NF3所成群之氣體（但F2與 NF3之組合除外）及選自He、Ne、Ar、Xe、Kr 及N 2所成群之至少一種的惰性氣體，其混合比，以S F 6 爲1時之體積比，F 2及/或N F 3在0 _ 0 1至5，惰性 氣體在0.01至5〇0。 2 ·如申請專利範圍第1項的半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中含有SF6、F2及惰性氣體。 3 ·如申請專利範圍第1項的半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中含有S F6、NF3及惰性氣體。 4 ·如申請專利範圍第1項的半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中含有S F 6、F 2、N F 3及惰性氣體。 5 ·如申請專利範圍第1至4項中任一項的半導體製 造裝置之洗淨用氣體，其中惰性氣體係選自H e、N e、 Ar、Xe、KI·及N2所成群之至少1種。 6 .如申請專利範圍第5項的半導體製造裝置之洗淨 其中惰性氣體係選自H e、A r及N 2所成群之至 如申請專利範圍第1項的半導體製造裝置之洗淨 其中至少2種選自SF6、F2及NF3所成群之 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tT 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用氣體 少1種 7 用氣體 1291201 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閱續背面之注意事項再填寫本頁) 氣體（但，F 2及N F 3之組合除外）與惰性氣體之混合比 ，以SF6爲1時之體積比，？2及/或NFs爲0 · 1至 1 _ 5，惰性氣體爲0 · 1至3 0。 8 ·如申請專利範圍第1項的半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中更含至少1種選自全氟碳、氫氟碳、全氟醚 、氫氟醚所成群之氣體。 9 ·如申請專利範圍第8項的半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中上述全氟碳及氫氟碳之碳原子數係1至4， 全氟醚及氫氟醚之碳原子數爲2至4。 1 0 , —種半導體製造裝置之洗淨用氣體，係用以去 除半導體製造裝置的堆積物之洗淨用氣體，其特徵爲：含 至少2種選自SF6、F2及NF3所成群之氣體（但，F2 與NF3之組合除外），含氧氣體及選自He、Ne、Ar 、X e、K r及N 2所成群之至少一種的惰性氣體，混合比 ，以SF6爲1時之體積比，F2及/或NF3爲0 · 01 至5，含氧氣體爲0 · 〇 1至5，惰性氣體爲0 · 0 1至 5 0 0° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項之半導體製造裝置之 洗淨用氣體，其中含有S F 6、F 2、含氧氣體及惰性氣體 〇 1 2 ·如申請專利範圍第1 〇項的半導體製造裝置之 洗淨用氣體，其中含有S F 6、N F 3、含氧氣體及惰性氣 體。 1 3 .如申請專利範圍第1 〇項的半導體製造裝置之 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4規格（ 210X297公釐） -2- 12912〇1 A8 B8 C8 D8 τ'申請專利範圍 洗浄用氣體，其中含有SF6、F2、NF3、含氧氣體及 惰性氣體。 1 4 ·如申§靑專利章β圍弟1 0至1 3項中任一'項之半 製造裝置的洗淨用氣體，其中含氧氣體係至少1種選 自〇2 、〇3、Ν2〇、NO 、N〇2、C〇及C〇2所成群 之氣體。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之半導體製造裝置之 洗浄用氣體，其中含氧氣體係〇2氣體及/或N2〇氣體。 1 6 .如申請專利範圍第〗0至1 3項中任一項之半 _體製造裝置之洗淨用氣體，其中惰性氣體係至少1種選 自He、Ne、Ar、Xe、Kr及N2所成群之氣體。 1 7 .如申請專利範圍第1 6項之半導體製造裝置之洗淨 用氣體，其中惰性氣體係至少1種選自H e、A r及N 2所 成群之氣體。 1 8 ·如申請專利範圍第1 0項之半導體製造裝置的 洗淨用氣體，其中至少2種選自SF6、F2及NF3所成 群之氣體（但，F 2與N F 3之組合除外）與含氧氣體及惰 性氣體之混合比，以S F 6爲1時之體積比，F 2及/或 NF3爲〇 · 1至1 · 5，含氧氣體爲〇 · 1至1 · 5，惰 性氣體爲0 . 1至3 0。 1 9 ·如申請專利範圍第1 0項的半導體製造裝置之 洗淨用氣體，其中含有至少1種選自全氟碳、氫氟碳、全 贏醚、氫氟醚所成群之氣體。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項的半導體製造裝置之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝- 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -3 - 1291201 A8 B8 C8 ____ D8 _____________ 六、申請專利範圍 洗淨用氣體，其中上述全氟碳及氫氟碳係碳原子數在1至 4 ’全氟醚及氫氟醚係碳原子數在2至4。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2 1 · —種半導體製造裝置的洗淨方法，其特徵爲： 使用如申請專利範圍第1至9項中任一項之洗淨用氣體。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項的半導體製造裝置之 $先彳爭方法，其中如申請專利範圍第1至9項中任一項之洗 、淨用氣體經激發產生電漿，於該電漿中進行半導體製造裝 置的堆積物之洗淨。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之半導體製造裝置的 洗淨方法，其中電漿之激發源係微波。 2 4 ·如申請專利範圍第2 1至2 3項中任一項之半 導體製造裝置的洗淨方法，其中係於5 〇至5 〇 〇 t之溫 度範圍使用如申請專利範圍第1至9項中任一項之洗淨氣 體。 2 5 ·如申請專利範圍第2 1項之半導體製造裝置之 洗淨方法，其中於2 0 0至5 0 0 °C之溫度範圍非電漿使 用如申請專利範圍第1至9項中任一項之洗淨用氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 6 · —種半導體製造裝置之洗淨方法，其特徵爲： 使用如申請專利範圍第1 〇至2 0項中任一項之洗淨用氣 體。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之半導體製造裝置的 洗淨方法，其中如申請專利範圍第1 〇至2 0項中任一項 之洗淨用氣體經激發產生電漿，於該電漿中進行半導體製 造裝置的堆積物之洗淨。 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " 1291201 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 8 .如申請專利範圍第2 7項之半導體製造裝置的 洗淨方法，其中電漿之激發源係微波。 (請先閲脅背面之注意事項再填寫本頁) 2 9 .如申請專利範圍第2 6至2 8項中任一項之半 導體製造裝置的洗淨方法，其中於5 0至5 0 0 °C之溫度 範圍使用如申請專利範圍第1 〇至2 〇項中任一項之洗淨 用氣體。 3 〇 ·如申請專利範圍第2 6項的半導體製造裝置之 洗淨方法，其中於2 0 0至5 0 0 t之溫度範圍以非電漿 使用如申請專利範圍第1 〇至2 0項中任一項的洗淨用氣 體。 3 1 ·-種半導體元件之製造方法，其特徵爲：包括 使用含至少2種選自S F6、F2及NF3所成群之氣體（ 但，F2與NF3之組合除外）及選自He、Ne、Ar、 X e、K r及N 2所成群之至少一種的惰性氣體，且混合比 爲S F6爲1時的體積比，其中？2及/或NF3爲 0 . 01 〜5，選自 He、Ne、Ar、Xe、Kr 及 N2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 所成群之至少一種的惰性氣體爲〇 · 〇 1〜5 〇 〇的氣體 作爲洗淨用氣體之洗淨步驟，及將排出自該洗淨步驟之含 有氟化物之氣體分解之分解步驟。 3 2 ·如申請專利範圍第3 1項之半導體元件的製造 方法，其中上述氟化合物係選自HF、S i F4、SF6、 SF4、s〇f2、s〇2f2及WF6所成群之至少1種。 3 3 · —種半導體元件之製造方法，其特徵爲：包括 使用含至少2種選自SF6、F2及NF3所成群之氣體（ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γ5Τ 1291201 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 但，F2與NF3之組合除外），含氧氣體及選自He、 N e、A r、X e、K r及N 2所成群之至少一種的惰性氣 體，且且混合比爲S F6爲1時的體積比，其中F2及/或 NF3 爲〇.01 〜5 ，選自 He 、Ne 、Ar 、Xe 、 K r及N 2所成群之至少一種的惰性氣體爲〇 · 〇 1〜 5 0 0的氣體作爲洗淨用氣體的洗淨步驟，及將排出自該 洗淨步驟之含有氟《化合物之氣體分解的分解步驟。 3 4 ·如申請專利範圍第3 3項之半導體元件之製造 方法，其中上述氟化合物係選自HF、S i F4、SF6、 SF4、S〇F2、S〇2F2&WF6所成群之至少1種。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) :裝- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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