TWI379356B - Method of manufacturing a semiconductor device and a device for treating substrate - Google Patents

Description

1379356 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於具有用於自基板除去阻劑之阻劑製程的半 導體裝置之製造方法、及基板處理裝置。 ^ 【先前技術】 ~種半導體裝置之製造方法，已知有以下的技術：具 有利用除去作爲圖案遮罩所使用之阻劑（阻劑膜）之乾式 灰化（dry ashing)除去製程，於此除去製程將基板裝塡於 氣密式處理室，將反應氣體供予設tt在例如處理室上部的

I 電漿源，同時施加高頻電力，而使電漿產生，在電漿中所 生成之反應性活性種（自由基（radical；))，藉以將基板 上的阻劑氧化、氣化而除去。在此技術中，因阻劑爲有機 膜，所以一般係使用⑴或以⑴爲主體的反應氣體（例如， 專利文獻1 )。 [專利文獻1]特表2005 -5 23 5 86號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的課題] 然而，在過去的半導體裝置之製造方法中，被塗布於 基板之阻劑的表面層會硬化，而成爲難以剝離的狀態。其 會產生以下所謂的鼓脹（popping)現象：當在此狀態下進 行灰化處理時，位於阻劑之已硬化表面層下部之處於通常 狀態的阻劑會具流動性，又，阻劑中所含之氣泡會因暖化 而被氣化，經氣化之氣體會穿破已硬化之阻劑表面層而噴 出。 1379356 由於發生鼓脹現象，會使得已異常氧化之有機成分、 及在注入製程注入阻劑中的P (磷）、As (砷）、Br (溴） 等掺雜物之氧化物無法藉由灰化處理除去，而產生在基板 上形成殘渣的問題。 此殘渣，係即使利用灰化之後續製程的濕式洗淨製程 亦無法完全除去，又，一旦殘渣形成在基板上，會產生在 濕式洗淨製程必須增加洗淨液交換頻率等的問題》 本.發明之目的係提供一種半導體裝置之製造方法、及 基板處理裝置，其能夠抑制在阻劑除去製程中發生鼓脹現 象，而能夠減少殘渣形成於基板。 [用以解決課題的手段] 本發明之特徵在於一種半導體裝置之製造方法，係具 有自基板除去阻劑之除去製程，在該除去製程中，以當將 氧的組成比設爲1時使氫的組成比成爲3以上的方式，將 反應氣體供予反應容器，在該反應容器對反應氣體進行電 漿處理，而對收納於連續設置在該反應容器之處理室內之 基板進行灰化的製程。 [發明的效果] 依據本發明，能提供能夠抑制阻劑除去製程中鼓脹現 象（popping phenomenon)的發生，而能夠減少形成於基板 的殘渣之半導體裝置的製造方法、及基板處理裝置。 【實施方式】 [用於實施發明之最佳形態] 接著參照圖式詳細說明本發明之較佳實施形態。在本 發明之較佳實施形態中，藉由作爲半導體製造裝置所使用 1379356 之灰化裝置而實現半導體裝置的製造方法。 第1圖係用於說明本發明較佳實施例之灰化裝置的槪 略橫截面圖’第2、3圖係用於說明本發明較佳實施例之灰 化裝置的槪略縱截面圖。如第1、2圖所示般，灰化裝置10 具備：匣搬送部100、載入閉鎖腔部200、搬送腔部300、 作爲實施灰化處理之處理室所使用之製程腔部400。 匣搬送部100具備作爲第1搬送部之匣搬送單元110、 120，匣搬送單元1 10、120分別具備：匣檯1 1 1、121，係 載置用以支持作爲基板所使用之晶圓600的匣500 ; Y軸總 成1 12、122及Z軸總成1 1 3、123，係分別使匣檯1 1 1、121 之Y軸130、Z軸140動作。 ·> 載入閉鎖腔部2 00具備：載入閉鎖腔250、2 60;及緩 衝單元210、220，係分別自載置於匣檯111、121之匣500 收取晶圓600,分別將晶圓600保持在載入閉鎖腔250、260 內。緩衝單元210、220具備：緩衝指總成21 1、221及其 下部之索引總成（index assembly) 212、222。緩衝指總成 (buffer finger assembly) 211 ( 221)、及其下部之索引總 成212 ( 222)係依0軸214(224)同時旋轉。 搬送模組部 3 00具備作爲搬送室所使用之搬送模組 310，前述之載入閉鎖腔250、260係隔著閘閥311、312而 安裝於搬送模組310。於搬送模組310中設置有作爲第2 搬送部使用之真空機械手臂單元3 20。 製程腔部400具備：作爲處理室所使用之製程腔410、 42 0;設置於其上部之電漿產生室430、44 0。製程腔410、 420係隔著閘閥313、314而安裝於搬送模組310。 1379356 製程腔410、420具備載置晶圓600之載置擡4U、421。 頂起梢413、423係設置爲分別貫穿載置檯411、421 »頂起 梢413、423分別於Z軸412、422的方向上上下運動。 電漿產生室430、440分別具備反應容器431、441，於 反應容器431、44 1的外部設置有共振線圈432、442。將高 頻電力施加至共振線圈432、442，將由氣體導入口 433、 443所導入之灰化處理用的反應氣體電漿化（電漿處理）， 利用該電漿來將載置於載置檯411、421上之晶圓600上的 阻劑灰化。 在如上述所構成的灰化裝置10中，係將晶圓600由匣 檯111(121)朝載入閉鎖腔250(2 60 )搬送。此時，首先， 如第2、3圖所示般，將匣500搭載於匣檯1 1 1 ( 121 )而Z 軸140朝下方向動作。在Z軸140位於下方的狀態下，緩 衝指總成211(221)的Y軸130朝匣500的方向動作。 藉由I軸230的動作，緩衝指總成213(223)之緩衝 指211 (221)會從匣5 00收取25片晶圓600。在已收取的 狀態下，Y軸130會下降至原來位置爲止。 於載入閉鎖腔250( 260 )中，藉由載入閉鎖腔25 0( 260 ) 內的緩衝單元210(220 )，將所保持之晶圓600搭載於真 空機械手臂單元320之指32卜以0軸325的方向旋轉真空 機械手臂單元3 20,進一步將指（finger)朝Y軸326延伸， 移載至製程腔410(4 20 )內之載置檯411 (421)上。 在此，說明將晶圓600從指321朝載置檯41 1 ( 421 ) 移載之製程。 藉由真空機械手臂單元3 20之指321及頂起梢413 1379356 (423 )的協同動作，將晶圓600移載至載置檯41 1 ( 421 ) 上》又，藉由逆動作，移載處理結束之晶圓600,藉由真空 機械手臂單元3 20將晶圓600從載置檯411 (421)移載至 載入閉鎖腔25 0(2 60 )內之緩衝單元210(2 20 )。 將製程腔410詳細圖示於第4圖。又，前述製程腔420 係與製程腔410相同的結構。 製程腔410係一種對半導體基板或半導體元件以乾式 處理施加灰化之高頻無電極放電型的製程腔。如第4圖所 φ 示，製程腔41ΰ具備：前述之電漿產生室4：ϊϋ，係用於生成 電漿：處理室445，係收容半導體基板等晶圓600 :高頻電 源444，係將高頻電力供予電漿產生室430(尤其是共振線 圈43 2 );及頻率整合器446,係控制高頻電源444之振盪 頻率。例如，將前述電漿產生室430配置於作爲架台之水 平基座板44 8的上部，將處理室445配置於基座板448的 下部而予以構成。又，利用共振線圈432及外側遮蔽物452 而構成螺旋共振器。 • 電漿產生室430係由構成爲可以減壓且能被供予電漿 用反應氣體之前述反應容器431、捲繞於反應容器外周之共 振線圈432、及配置於共振線圈432外周且電性接地之外側 遮蔽物452所構成。 反應容器431通常係以高純度的石英玻璃或陶瓷形成 爲圓筒狀之所謂的腔。反應容器431通常係以軸線成爲垂 直的方式予以配置’藉由頂板454及處理室445而將上下 端予以氣密封閉》於反應容器431下方的處理室445之底 面，設置藉由複數根（例如4根）支柱461所支持之收納 1379356 * 部459,收納部459中具備載置檯411及加熱收納部上的晶 圓之基板加熱部463。 將排氣板465配設於收納部459下方。排氣板465係 隔著導桿467而被底基板469所支持，底基板469係氣密 地設置於處理室445的下面。昇降基板471係以將導桿4 67 作爲引導而可自由昇降地移動的方式予以設置。昇降基板 471支持至少3根頂起梢413。 頂起梢413貫穿收納部459。而且，頂起梢413頂端設 有支持晶圓600之頂起梢支持部414。 頂起梢支持部414係於收納部459之中心方向延伸 • 出。藉由頂起梢413之昇降，能將晶圓600載置於載置檯 411，或是從載置檯411舉起。 底基板46 9中，昇降驅動部（省略圖示）之昇降軸473 連結於昇降基板471。藉由昇降驅動部使昇降軸473昇降’ 頂起梢支持部414會隔著昇降基板471及頂起梢413而昇 降。 φ 在收納部4 59與排氣板465之間，設置有圓筒狀擋體 (baffling ) 45 8。以擋體45 8、收納部459、及排氣板465 形成第1排氣室474。圓筒狀擋體45 8係在圓筒側面均勻設 置有多個通氣孔。因此，第1排氣室474係與處理室445 ' 隔斷，又藉由通氣孔，與處理室445連通。 • 在排氣板465中央，設置有排氣連通孔475。藉由排氣 連通孔475,連通第1排氣室與第2排氣室476。排氣管480 被連通於第2排氣室476，排氣裝置479被設置於排氣管 480 〇 1379356 在反應容器431上部的頂板454中，將氣體供給管455 附設於氣體導入口 433,該氣體供給管455具有用於伸長自 省略圖示之氣體供給設備且供給所須的電漿用反應氣體之 複數個氣體供給部。於氣體供給管455中，設置有供給〇2 氣體之第1氣體供給部481、及供給其他氣體（在此爲N2 及H2氣體）之第2氣體供給部4 82。在第1、2氣體供給部 中，分別設置有質量流動控制器477、483及開關閥478、 484。藉由控制質量流動控制器477、483及開關閥478、4 84, ίί£币1)热體们供組里。 在此，雖然利用共用的一根氣體供給管來供給Ν2、Η2 氣體，但不限定於此，亦可使用個別的供給管，將質量流 動控制器及開關閥設置於各自的供給管。但是，因爲仏係 用於稀釋Η2氣體，所以較佳爲藉由未圖示之氣體供給源事 先將氣體予以混合。 又，在反應氣體43 1內，以能使反應氣體沿著反應容 器43 1的內壁流動之略圓板形，而設置有由石英所構成之 擋板460 » 又，利用流量控制部及排氣裝置479而調整供給量、 排氣量，藉以調整處理室445的壓力。 共振線圈4 32係爲了形成指定波長的駐波，而以一定 波長模式進行共振的方式設定捲徑、捲繞節距、捲數。亦 即，將共振線圏432之電性長度設定爲相當於從高頻電源 444所供給之電力的指定頻率之1波長的整數倍（1倍、2 倍、.·.）或者是半波長或1/4波長的長度。 例如，在13.5 6MHz的情況下，1波長的長度約成爲22 -10-

1379356 公尺；在27.12MHz的情況下，1波長的長度約成爲 尺：在54.24 MHz的情況下，1波長的長度約成爲5.52 在以1波長設定線圏的情況下，電漿產生室430 度變高。藉此，能夠將處理氣體被電漿化的時間延長 結果，能夠確實地促進氣體的電漿化。又，在非1波 是半波長或1/4波長的情況下，則擁有因爲線圈本身| 所以與1波長相比電漿處理室的高度變低的優點。 具體而言，共振線圈432係斟酌施加的電力及所 的磁場強度或是適用的裝置外形等，例如，爲了能 800kHz〜50MHz、0.5~5KW之高頻電力而產生約〇.01~ 斯，而構成爲5 0 ~ 3 0 0 m m2之有效截面積且2 0 0 5 0 0 m m 圈直徑，捲繞於反應容器431之外周側約2〜60回。可 銅管（pipe)、銅的薄板、鋁管、鋁薄板、經蒸鍍銅 之聚合物帶（polymer belt.)之素材等來作爲構成共振 432之素材。共振線圈43 2係以絕緣性材料形成爲平枝 且藉由鉛直地立設於基座板448之上端面的複數個支 所支持。 雖然將共振線圈432的兩端接地，但是爲了在裝 初設置時或處理條件變更時微調整該共振線圈的電 度，所以共振線圈4 32的至少一端係隔著可動栓462 地。第4圖中元件符號4 64表示另一方的固定接地（ ground )。再者’爲了在裝置最初設置時或處理條件 時微調整共振線圈432的阻抗，而在共振線圈432之 地的兩端間，藉由可動栓466來構成供電部^ 亦即’共振線圈432係於兩端具備被電性接地的 11公 t尺。 的局 ，其 長而 i短， 產生 藉由 1 0筒 之線 使用 或鋁 .線圈 ΐ狀， :持體 :置最 性長 而接 fixed 變更 經接 接地 1379356 部且於各接地部間具備由高頻電源444供給電力的供電 部，而且，至少一方的接地部係作成可調整位置的可變式 接地部，所以，供電部作成可調整位置的可變式供電部。 在共振線圈43 2具備可變式接地部及可變式供電部的情況 下，如後述般，在調整電漿產生室4 30之共振頻率及負載 阻抗時，能更簡便地調整。 再者，於共振線圈43 2之一端（或者是另一端或兩端）， 爲了使相位及逆相位電流對稱於共振線圈432之電性中點 而流動，亦可插入由線圈及遮蔽物（s h 1 e 1 d )所構成的波形 調整電路。相關的波形調整電路係藉由使共振線圈432之 端部成爲電性上非連接狀態或者是設定成電性上等價狀態 而構成爲開路。又，共振線圈432之端部亦可藉由抗流串 聯電阻（choke serial resistance)而設爲非接地，直流連接 於固定基準電位。 外側遮蔽物45 2,係爲了遮蔽朝共振線圈432外側洩漏 的電磁波，同時在與共振線圈432之間形成構成共振電路 所須之電容成分而予以設置。一般而言，外側遮蔽物452 係使用鋁合金.、銅或銅合金等導電性材料而形成爲圓筒 狀。外側遮蔽物452係從共振線圈43 2外周，相隔例如約 5〜150 mm而予以配置。而且，雖然外側遮蔽物452係以與共 振線圈43 2兩端成爲等電位的方式而予以接地，但是爲了 正確地設定共振線圈432之共振數，則外側遮蔽物45 2之 一端或兩端亦可將栓位置設爲可以調整，或者是在共振線 圈4 3 2與外側遮蔽物452之間插入微調電容（trimming capacitance ) ® -12- 1379356 收容晶圓600之前述處理室445係形成爲例如短軸之 略有底圓筒狀。於處理室445中，水平地保持晶圓600，設 置短軸圓柱狀之前述載置檯411。在載置檯411中，亦可具 備一般所使用的靜電夾具（chuck)。 作爲高頻電源444者，係盡可能爲能供給共振線圈432 所須電壓及頻率的電力之電源者，能使用Rf產生器等適宜 的電源，例如使用可供給以頻率（格式）80kHz~ 800MHz、約 0.5~5KW電力之高頻產生器。 又，於高頻電源444之輸出側設置反射波電力計468， 藉由反射波電力計468所檢測之反射波電力被輸入至作爲 控制部所使用之控制器470。控制器470並非單純地僅控制 ·» 高頻電源444，而是進行灰化裝置10整體的控制。於控制 器470中，連接有作爲顯示部之顯示器472。顯示器472 係顯示例如由反射波電力計468所產生之反射波檢測結果 等、及利用設置於灰化裝置1 〇之各種檢測部所檢測之資料 等。又，控制器470不限於檢測反射波電力，亦可進行各 部的控制。 在如上所構成之灰化裝置1 0，係晶圓600被搬送至載 入閉鎖腔250( 26 0);將載入閉鎖腔250(260)抽真空（真 空置換）；將晶圓600從載入閉鎖腔250 ( 260 )，經由搬 送模組310而搬送至製程腔4 10( 420 );在製程腔4 10( 420 ) 將阻劑從晶圓600除去（除去製程）；經除去阻劑之晶圓 600經由搬送模組310而再度搬送至載入閉鎖腔250( 2 60 )。 然後，製程腔410( 420 )之阻劑除去，係將在基板處 理之前階段製程的朝晶圓600注入離子之製程中作爲遮罩 -13- 1379356 所使用之阻劑予以除去的製程。在除去製程所除去之阻 劑，係成爲變質層及塊（bulk)層之2層構造，恐會產生 由於當達到某一溫度以上（依阻劑材料而異爲120~160°C) 時會氣化之塊層的壓力而使變質層破裂之鼓脹現象。因 此，阻劑的除去係將晶圓6 0 0的溫度控制在低溫，同時藉 由〇2氣體、H2氣體、N2氣體或此等反應氣體之混合氣體而 予以氧化除去。 又，阻劑的除去（除去製程），詳細來說，係在製程 腔4 10 ( 4 20 )內經由將晶圓6U0載置於頂起梢413的載置 製程、接續載置製程所實施之第1除去製程、接續第1除 去製程所實施之第2除去製程所構成’。以下，說明關於載 置製程、第1除去製程、及第2除去製程。 說明載置製程。搭載晶圓600之指321進入處理室 445 »與其同時，頂起梢413會昇起。指321會將晶圓600 載置於經上昇之頂起梢413之頂起梢支持部414。此時，因 爲晶圓600的溫度，由於在基板加熱部及真空絕熱狀態， 所以被維持爲室溫（約25度）。 說明第1除去製程。藉由搬送製程，在載置經保持爲 室溫之晶圓600後，從氣體供給管45 5將H2氣體、及〇2 氣體供給至電漿產生室430» H2氣體與〇2氣體可事先予以 混合，亦可在電漿產生室430內予以混合。在電漿產生室 430內混合的情況下，氣體供給管之供給部數量僅設定爲氣 體的種類數（在此爲2根）。 供給氣體後，高頻電源444將電力供予共振線圈432。 藉由共振線圈432內部所激發之感應磁場來加速自由電 -14- 1379356 子，使其與氣體分子碰撞而激發氣體分子來生成電漿。 如此一來，被供給的h2氣體與〇2氣體會被電漿化。 又，在此雖是在供給氣體後激發電漿，但不限於此， 亦可在供給氣體前高頻電源444供給共振線圈電力而預先 形成磁場。 形成電漿時，基板加熱部463慢慢將晶圓600加熱至 200 °C。此時，因爲一旦急遽加熱晶圓，便有可能引起鼓脹 現象之可能性。因此，慢慢使晶圓溫度上昇直到相當程度 地除去阻劑表面。 經電漿化之氣體係主要除去阻劑中的有機成分。在 此，作爲在第1除去製程所使用的反應氣體，係使用混合 〇2氣體、H2氣體的反應氣體。 關於電漿的自由基量，使用第5、7圖說明。 第5圖表示比+〇2混合氣體電漿中OH自由基、Η自 由基、0自由基的量。縱軸爲發光強度，數値越高則自由 基的量越多。 橫軸係將0元素設爲1時之Η元素組成比，數値越高 則Η2+ 〇2混合氣體的Η2比例變高。 第7圖係灰化處理後之殘渣量的表示圖。 生成含有0元素及Η元素的反應氣體之電漿中，如在 第5圖中所示般，包含進行放電所獲得之主要由ΟΗ自由 基所構成的活性種。藉由該ΟΗ自由基來有效地將硬化層 內有機成分及掺雜劑還原除去。 在此，一旦氧的組成比設爲1時之氫的組成比未滿3， 則如第5圖中所示般，在電漿中所生成的0自由基的量會 -15- 1379356 變多。一旦0自由基的量變多，則恐怕會因氧化反應而使 硬質層的掺雜劑成爲非揮發性氧化物，造成無法良好地將 硬質層除去。因此，恐怕會變得容易引起鼓脹現象，同時 如第7圖之記載般，掺雜劑的氧化物會析出而形成堅固的 殘渣而使灰化的剝離性降低》因此，在此實施形態中，如 前述般’係以當將氧的組成比設爲1時使氫的組成比成爲 3以上之方式來進行。 接著，使用第8圖來說明關於反應氣體的總流量與剝 離（除去阻劑）時間、殘渣量的關係。第8圖係將縱軸設 爲剝離時間、將橫軸設爲氣體流量者。橫軸表示〇2氣體流 量/Η2氣體流量，例如，37 5/ 1 500係〇2氣體爲375sccm、Η2 氣體爲1500sccm，總氣體流量爲1875 seem。 如第8圖之記載般，一旦反應氣體的總流量少，.則自 由基的供給量變少而使阻劑的除去速度降低。其結果，會 有灰化費時的傾向。 又，亦有殘渣量多的傾向。 因此，總流量必須至少成爲1 〇 〇 〇 s c c m以上。 另一方面，一旦反應氣體的流量過多’則反應氣體的 激發效率降低，自由基濃度將降低’而使阻劑的除去速度 降低。所以，自由基的供給量不會變得過少、自由基的濃 度不會變得過低的反應氣體總流量爲 lOOOseem〜20G0 0sccm。因此，在此實施形態’如前述般’ 以利用250sccm以上的〇2氣體及750sccm以上的Ha氣體而 使反應氣體總流量成爲l〇〇0sccm以上’同時使反應氣體總 流量成爲20000sccm以下的方式來進行° -16- 1379356 如此一來，藉由控制反應氣體總流量，即使在使用300 晒以上晶圓作爲晶圓600的情況，亦可良好地除去阻劑。 第9圖爲顯示處理壓力與灰化處理後殘渣量之圖表， 顯示存在於300麵晶圓表面'1微米以上粒子的數量。又， 此時’將處理壓力調整爲lOOmTorr以上、5500mTorr以下。 此因在設爲比5500mTorr高的情況下，殘渣會成爲約20000 個/晶圓，粒子會變得比規定多❶ 又，進一步希望，較佳爲設成500mTorr以下。粒子的 產生變少’同特灰化率（ashingrate)會變高。更佳爲調整 爲1 500以上、3000mTorr以下。粒子進一步變少，而可爲 潔淨的處理。 在此，在壓力未滿lOOmTorr或比5500mTorr高的情況 下’容易引起粒子增加，或者是穩定生成的電漿、灰化率 之降低的問題。 在此實施形態，雖然使用混合〇2氣體與1氣體而成 之氣體作爲在第1除去製程所使用之處理氣體，但是亦可 取而代之，使用混合H2〇氣體與〇2氣體而成之氣體。又， 亦可使用混合nh3氣體與〇2氣體而成之氣體。 於第6圖中’顯示在Η 2〇氣體與〇2氣體之混合氣體之 情況下自由基的量。在第6圖中，與第5圖同樣地，縱軸 爲發光強度、橫軸爲將0元素設爲1時之Η元素組成比。 與112+〇2混合氣體同樣地，當組成比未滿3時，雖然 ΟΗ自由基的量多，但因爲同時〇自由基的量亦多，所以恐 怕會因氧化反應而使硬質層的掺雜劑成爲非揮發性氧化 物，而無法將硬質層良好地除去。 -17-

1379356 因此，即使在h2〇氣體與〇2氣體 下，亦期望當將0元素設爲1時，使Η 以上。 又’作爲第1除去製程使用之處理_ 由選自由Ν2氣體、He氣體、Ne氣體、Ar 及Xe氣體所構成群組之至少一個氣體 體，添加至〇2氣體與1氣體混合而成的i ◦ 2氣體混合而成的氣體、或NH3氣體與0: 氣體。 又，作爲第1除去製程使用之處理氣 H2氣體、H2〇氣體、NH3氣體、及〇2氣體 體、He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體 成之群組之至少一個氣體混合而成之氣體 在此，〇2氣體係主要用於除去阻劑， 制鼓脹。亦即，在第1除去製程，係藉由 高頻放電所得之活性種（主要爲0自由基 機成分會與0反應而成爲C〇、C〇2等揮發 而被排氣。如前述般，藉由當將0元素設 素組成比成爲3以上，可使阻劑快速灰化 在第1除去製程中，雖然進行阻劑 去，’但是因爲〇2與P (磷）、As (砷） 劑的結合力強，就算結合亦無法成爲蒸氣 殘留。即，在第1除去製程中，被注入距 雜劑的氧化物會析出於晶圓600的表面， 接下來，說明第2除去製程。 .混合氣體之情況 ά素組成比成爲3 ，體，亦可使用將 氣體、Kr氣體、 所構成之稀釋氣 氣體、H2〇氣體與 !氣體混合而成的 ，體，亦可使用將 ，與選自由N:氣 '及Xe氣體所構 〇 氣體則用於抑 使將反應氣體以 ^ )，阻劑中的有 ί成分，作爲氣體 爲1時，使Η元 且殘渣少。 中有機成分的除 、Β (硼）等掺雜 1 ’所以掺雜劑會 L劑的掺雜劑與掺 無法被除去。 -18- 1379356 第2除去製程係利用Η的還原性來將析出在晶圓600 表面的掺雜劑除去的製程。 .. 在第2除去製程所使用之反應氣體，係〇2的混合比爲 0%，將Ch氣體、Ν2氣體、Η2氣體之流量比設定爲0:1 00 0: 40。使處理壓力成爲比第1除去製程低的壓力。例如設爲 1 · 5 Torr。 在此，仏氣體係用於除去殘渣，N:氣體係作爲H2氣體 之稀釋氣體所使用。 雖然在第i除去製程中珙給〇2氣體，但藉由流量控制 部停止供給〇2，而僅將氣體透過氣體供給管45 5供予 電漿產生室430，使〇2的供給成停止狀態。 又，與此同時，使頂起梢413下降。藉由使晶圓600 靠近基板加熱部4 6 3而使晶圓溫度上昇。在此，例如使晶 圓溫度上昇至250 °C。在第2除去製程中，使此等反應氣體 之混合氣體以高頻放電而獲得、主要由Η自由基所構成的 活性種，將晶圓600表面之掺雜劑的析出物氣體化爲ρη 3、 AsPb、ΒιΗβ等揮發成分，排氣除去。 在此，暫時地，將〇2混合於第2除去製程中所使用的 反應氣體。例如，考慮第1除去製程中的〇2氣體殘留於電 漿產生室430,而被混合至在第2除去製程中所供給的Ν2η2 的情況。 因爲由氧化反應所引起之Η自由基減少、或是由η自 由基與掺雜劑反應所引起的阻礙，所以析出物的除去效果 降低。因此，02混合比必須爲1 0 %以下，混合比越低則掺 雜劑的除去性變高。亦即，0 2氣體混合量越少，則由氫自 -19- 1379356 由基Η的還原反應所產生之殘渣除去率變高。 另一方面，一旦僅以Η2氣體、Nh氣體生成電漿，雖然 會產生Na’但是只要使用〇2氣體的話，便能抑制Na從由 石英所構成之反應容器431產生。因此，對於爲了使Na污 染降低，混合一定量的氧係有效的。 在此情況下’於第2除去製程中，不停止供給〇2氣體， 而係流量控制部以使〇2成爲1 0%以下的方式來控制〇2氣 體之供給量。 ^ 當然，只要由石英所構成之反應容器4 3 1的品質優良， 便可抑制Na的產生，而不須要〇2氣體。 - 由以上可知，較佳爲將氧的流量比定爲兼顧能一方面

* I 考慮反應容器431的品質，一方面降低殘渣的剝離性及Na 污染的範圍兩者之0〜10% »又，可使用NH3代替H2，可使 用He、Ar等惰性氣體代替N2。 在上述所說明之第1除去製程及第2除去製程中，氣 體流量及氣體混合比、壓力會變化。因此，雖然高頻電源 ^ 444之負載阻抗會變動，但因有頻率整合器446，所以能夠 立即追蹤處理溫度及壓力的變化而整合高頻電源444。 又，在上述所說明之灰化裝置1 0中，由共振線圈432、 - 及與共振線圈432所構成之螺旋共振器之振盪頻率，係從 . 第1除去製程朝第2除去製程變化時，以使反射波電力成 舄最小的方式藉由頻率整合器446而控制螺旋共振器。 更具體而言，進行以下動作。 在第1除去製程形成電漿時，收斂爲共振線圈4 32的 共振頻率。此時’反射波電力計468會檢測來自共振線圈 -20- 1379356 432的反射波，將被檢測出之反射波位準（level)送信至 -頻率整合器446。 頻率整合器446,係以反射波電力使其反射波成爲最小 的方式，調整高頻電源444之振盪頻率。振盪頻率較佳爲 以實驗預先求得。在此情況，將該等資料（例如反射波位 準、及使其作爲最小之振盪頻率資料）記憶於控制器470, 將被檢測出的反射波與資料作比較，而決定自資料誤差等 收斂之振盪頻率。 ·然在各裝置將反射波控制爲最小是理想的，但是在 各自控制複數台裝置的情況，會考慮將控制方法統一，亦 即藉由共用的軟體進行控制。此種情況，由於亦在裝置間

H 有使反射波成爲最小的振盪頻率會產生偏差之情事，亦可 預先求取使各裝置的反射波成爲最小之値的平均値，而使 收斂爲該平均値。 在第2除去製程中，以停止供給〇2，或是將〇2設定爲 10%以下的方式藉由流量控制部來控制流量。來自高頻電 源之電力供給係接著第1除去製程予以供給，而維持放電 狀態。 此時，處理室445之氣體流量及氣體混合比、壓力， 相較於第1除去製程，會有變動。據此，氣體分子的電離 特性會大幅變化，造成共振線圈43 2之共振頻率變動，而 使反射波臨時變大。所輸出的反射波，係反射波電力計468 檢測來自共振線圈4 3 2之反射波，將所檢測出之反射波位 準送信至頻率整合器446。 頻率整合器446,係以反射波電力使其反射波成爲最小 •21 - 1379356 的方式，調整高頻電源444之振盪頻率。振 以實驗預先求得》在此情況，將該等資料（. 準、及使其作爲最小之振盪頻率資料）記億於 將被檢測出的反射波與資料作比較，而決定 收斂之振盪頻率。 在此，與第1除去製程同樣地，可輸出 射波成爲最小的振盪頻率，亦可輸出複數台 的振盪頻率。 如此一來，藉由利用控制器進行連續控 除去製程移至第2除去製程時，能夠不進行 再著火而連續地移換。 接著，作爲上述說明之本發明的較佳實 例，以下說明沒有頻率整合器446、反射波電 置。又，以下所說明之比較例的構成，除了 器446、反射波電力計468以外，係與以上說 較佳實施形態相同。 於第1除去製程，進行阻劑的除去。除 度停止來自高頻電源444之電力供給。停止 控制部及壓力控制部，進行處理室445之壓 的再設定。於第2除去製程，將H 2N2供給 430，進行殘渣的除去。 如此一來，從第1移至第2除去製程時， 結果造成必須在第2除去製程進行再著火。 再著火的時間。 亦即，如上述本發明較佳實施形態般， 盪頻率較佳爲 例如反射波位 >控制器4 7 0， 自資料誤差等 使各裝置的反 裝置之平均値 制，當從第i 電漿的消失、 施形態的比較 力計468的裝 沒有頻率整合 明之本發明的 去阻劑後，一 後，控制流量 力及氣體流量 至電漿產生室 放電會熄火， 其結果，須要 藉由使用頻率 -22- 1379356 整合器446及反射波電力計468,能夠省略如再著火的 損失，而能謀得產能之提高。 在上述說明之實施形態中，進行2次阻劑除去製 較佳爲當經過複數次來除去阻劑時，於最初製程，使 將氧的組成比設爲1時使氫的組成比成爲3以上的氣 爲反應氣體。此因在第2次以後的除去步驟，在使用 氧的組成比設爲1時使氫的組成比成爲3以上的氣體 行處理的情況下，會在最初製程引起鼓脹，結果產生 的緣故。 因此，於最初製程使用當將氧的組成比設爲1時 的組成比成爲3以上的氣體進行除去，抑制鼓脹，於 的阻劑除去製程，除去’阻劑。在第2次以後的阻劑除 程，則不須要使用當將氧的組成比設爲1時使氫的組 成爲3以上的氣體，而是適宜使用氧及氫來進行灰化 如在以下說明般，作爲本發明之第1特徵者，係 半導體裝置之製造方法，其具有從基板除去阻劑之除 程，前述除去製程具有下列製程：以當將氧的組成比 1時使氫的組成比成爲3以上的方式，將至少250sccm 的氧氣體及75 Osccm以上的氫氣體供予反應容器，在 反應容器內將氧氣體及氫氣體進行電漿處理，而將收 連續設置在前述反應容器的處理室內之基板進行灰化 又，作爲本發明之第2特徵者，係一種半導體裝 製造方法，其具有從基板除去阻劑之除去製程，前述 製程具有：第1除去製程，係將至少含有氧分子及氫 之第1反應氣體進行電漿處理，將阻劑中的有機成分 時間 程。 用當 體作 當將 來進 殘渣 使氫 之後 去製 成比 〇 一種 去製 設爲 以上 前述 納於 〇 置之 除去 分子 自基 -23-

1379356 板除去；及第2除去製程，係接續前述第1 至少含有氫分子之第2反應氣體進行電漿處 析出物自基板除去；前述第1反應氣體係售 設爲1時氫的組成比爲3以上者。 又，作爲本發明之第3特徵者，係一種3 其具有：反應容器，係構成爲可減壓，可實 電漿處理；螺旋共振器，係具有捲繞於前述 周之共振線圈、及配置於此共振線圈的外周 地的外側遮蔽物；處理室，係連續設置於削 收納基板；電源，係將電力供予前述共振線 供給部，係將反應氣體供予前述反應容器； 係控制前述反應氣體供給部所供給之反應粲 應氣體供給控制部，係以複數個階段進行灰 初階段之灰化中所供給之反應氣體，在將拳 1時氫成分的量會成爲3以上的方式，來 體供給部。 本發明雖然以申請專利範圍所記載的 但亦進一步包含以下附記的事項。 [附記1 ] —種半導體裝置之製造方法，係具有 之除去製程， 前述除去製程具有下列製程：以當將 1時使氫的組成比成爲3以上的方式，將至 的氧氣體及75 0sccm以上的氫氣體供予反 反應容器內將氧氣體及氫氣體進行電漿處 除去製程，將 理，將掺雜劑 將氧的組成比 :板處理裝置， 施反應氣體之 反應容器的外 且具有電性接 述反應容器且 圏；反應氣體 流量控制部， 體的流量；反 化時，以使最 成分的量設爲 制前述反應氣 項作爲特徵， 基板除去阻劑 的組成比設爲 250sccm 以上 容器，在前述 ，而將收納於 -24- 1379356 連續設置在前述反應容器的處理室內之基板進行灰化。 [附記2] 一種半導體裝置之製造方法，係具有從基板除去阻劑 之除去製程， 前述除去製程具有下列製程：以當將氧的組成比設爲 1時使氫的組成比成爲3以上的方式，將反應氣體供予反 應容器，在前述反應容器將反應氣體進行電漿處理，而將 收納於連續設置在前述反應容器的處理室內之基板進行灰 • 化。 [附記3 ] 如附記2記載之半導體裝置之製造方法，其中前述反 ·> 應氣體係將H2氣體、H2〇氣體、NH3氣體、及〇2氣體，與 選自由N2氣體、He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、及 Xe氣體所構成群組之至少一個氣體予以混合而成。 [附記4] 如附記2記載之半導體裝置之製造方法，其中前述反 φ 應氣體係將H2氣體與〇2氣體予以混合而成。 [附記5 ] 如附記2記載之半導體裝置之製造方法，其中前述反 應氣體係將H2 0氣體與〇2氣體予以混合而成。 [附記6] ' 如附記2記載之半導體裝置之製造方法，其中前述反 應氣體係將NH3氣體與〇2氣體予以混合而成。 [附記7] 如附記4至6中任一項記載之半導體裝置之製造方 -25- 1379356 法’其中前述反應氣體係添加由選自由N2氣體、He氣體、 Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、及Xe氣體所構成群組之至少 一個氣體所構成之稀釋氣體而成》 [附記8] 一種半導體裝置之製造方法，係具有從基板除去阻劑 之除去製程， 前述除去製程具有： 第1除去製程，係將至少含有氧分子及氮分子之第1 反應氣體進行電漿處理，將阻劑屮的有機成分自基板除 去；及 第2除去製程，係接續前述第1除去製程，將至少含 有氫分子之第2反應氣體進行電漿處理，將掺雜劑析出物 自基板除去； 前述第1反應氣體係當將氧的組成比設爲1時使氫的 組成比爲3以上。 [附記9] 一種基板處理裝置，係具有： 反應容器，係構成爲可減壓，可實施反應氣體之電漿 處理； 螺旋共振器，係具有捲繞於前述反應容器的外周之共 振線圈、及配置於此共振線圈的外周且具有電性接地的外 側遮蔽物； 處理室，係連續設置於前述反應容器且收納基板； 電源，係將電力供予前述共振線圈； 反應氣體供給部，係將反應氣體供予前述反應容器； -26- 1379356 流量控制部，係控制前述反應氣體供給部所供給之反 應氣體的流量； 反應氣體供給控制部，係以複數個階段進行灰化時， 以使最初階段之灰化中所供給之反應氣體，在將氧成分的 量設爲1時氫成分的量會成爲3以上的方式，控制前述反 應氣體供給部。 [附記10] 如附記9記載之基板處理裝置，其中進一步具有控制 φ 前述螺旋共振器之振盪頻率的頻率控制部， 前述螺旋共振器，係當複數個階段之灰化中從最初階 段朝下一個階段變化時，以使來自前述螺旋共振器之反射 > 電壓成爲最小的方式，控制前述螺旋共振器之振盪頻率。 [產業上之可利用性] 如以上所述般，本發明能適用於具有從基板除去阻劑 之除去製程之半導體裝置之製造方法、及基板處理裝置。 【圖式簡單說明】 • 第1圖係用於說明本發明較佳實施例之灰化裝置的槪 略橫截面圖。 第2圖係用於說明本發明較佳實施例之灰化裝置的槪 略縱截面圖。 第3圖係用於說明本發明較佳實施例之灰化裝置的槪 ' 略縱截面圖。 第4圖係顯示本發明較佳實施例之灰化裝置中所使用 之製程腔的截面圖。 第5圖係顯示由H2氣體與〇2氣體之混合氣體所構成 -27- 1379356 之反應氣體中，當將氧的組成比設爲1時氫的組成比，與 對應於在電漿中所生成之0H自由基、0自由基、Η自由基 濃度的發光強度之關係的圖表。 第6圖係顯示由Ch氣體與HA氣體之混合氣體所構成 之反應氣體中，當將氧的組成比設爲1時氫的組成比，與 對應於在電漿中所生成之0Η自由基、〇自由基、Η自由基 濃度的發光強度之關係的圖表。 第7圖係顯示分別針對由Η2氣體與〇2氣體之混合氣體 φ 所構成之反應氣體、及由Η2氣體與FhO氣體之混合氣體所 構成之反應氣體，當將氧的組成比設爲丨時氫的組成比， 與經藉由亀，漿處理各反應氣體而除去阻劑之基板的殘渣量 之關係的圖表。 第8圖係顯示反應氣體總流量與剝離時間、殘渣量之 關係的圖表β 第9圖係顯示處理壓力與灰化處理後之殘渣量，顯示 存在於3 00咖晶圓表面之丨微米以上之粒子數的圖表。 • 【主要元件符號說明】 10 灰化裝置 100 匣搬送部 110、 120 匣搬送單元 111 匣檯 112、 122 Y軸總成 113、 123 Z軸總成 130 Y軸 140 Z軸 -28- 1379356 200 載 入 閉 A/1> 鎖 腔部 210、 220 抜 衝 單 元 2 11、 22 1 跋 衝 指 總 成 212、 222 索 引 總 成 213 跋 衝 指 2 14 Θ 軸 230 I軸 250 ' 260 載 入 閉 鎖 腔 300 偷 做 送 腔 部 3 10 m 做 送 腔 3 11、 312、 313、： 314 閘閥 320 32 1 325 326 330

410 、 420 411、 421 412、 422 413 、 423 430 、 440 431、 441 432 、 442 433 ' 443 真空機械手臂單元 指 0軸 γ軸 加熱器 製程腔部 製程腔 載置檯 z軸 頂起梢 電漿產生室 、腔 共振線圈 氣體導入口 -29-

高頻電源 頻率整合器 基座板 共振線圏 外側遮蔽物 頂板 氣體供給管 排氣管 擋體 擋板 可動栓 固定場- 可動栓 反射波電力計 電腦 顯示裝置 匣 晶圓 -30-

Claims (1)

137.9356 七、申請專利範圍： 1. 一種半導體裝置之製造方法，係具有從基板除去阻劑 除去製程， 該除去製程具有下列製程：以當將氧的組成比設爲 時使氫的組成比成爲3以上的方式，將至少2 5 Osccm 上的氧氣體及.7 50 seem以上的氫氣體供予反應容器， 該反應容器內將氧氣體及氫氣體進行電漿處理，而將 納於連續設置在該反應容器的處理室內之基板進行 化。 2. —種半導體裝置之製造方法，係具有從基板除去阻劑 除去製程， 該除去製程具有下列製程：以當將氧的組成比設爲 時使氫的組成比成爲3以上的方式，將反應氣體供予 應容器，在該反應容器將反應氣體進行電漿處理，而 收納於連續設置在該反應容器的處理室內之基板進行 化。 3. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法，其 該反應氣體係將H2氣體、H2◦氣體、NH3氣體、及〇2 體，與選自由N2氣體、He氣體、Ne氣體、Ar氣體、 氣體、及Xe氣體所構成群組之至少一個氣體予以混合 成。 4. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法，其 該反應氣體係將H2氣體與〇2氣體予以混合而成。 5_如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法，其 該反應氣體係將H2〇氣體與〇2氣體予以混合而成。 之 以 在 收 灰 之 反 將 灰 中 氣 Kr 而 中 中 -31 - 1379356 6. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法，其中 該反應氣體係將ΝΗ3氣體與〇2氣體予以混合而成。 7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之半導體裝置之製 造方法，其中該反應氣體係添加由選自由Νζ氣體、He氣 體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、及Xe氣體所構成群組 之至少一個氣體所構成之稀釋氣體而成。 8. —種半導體裝置之製造方法，係具有從基板除去阻劑之 除去製程， 該除去製程具有： 第1除去製程，係將至少含有氧分子及氫分子之第1 反應氣體進行電漿處理，蔣阻劑中的有機成分自基板除 去：及 第2除去製程，係接續該第1除去製程，將至少含有 氫分子之第2反應氣體進行電漿處理，將掺雜劑析出物 自基板除去； 該第1反應氣體係當將氧的組成比設爲1時氫的組成 比爲3以上。 9. —種基板處理裝置，.係具有： 反應容器，係構成爲可減壓，可實施反應氣體之電漿 處理； 螺旋共振器，係具有捲繞於該反應容器的外周之共振 線圈、及配置於此共振線圈的外周且具有電性接地的外 側遮蔽物： 處理室，係連續設置於該反應容器且收納基板； 電源，係將電力供予該共振線圈； -32- 1379356 反應氣體供給部，係將反應氣體供予該反應·容器； 流量控制部，係控制該反應氣體供給部所供給之反應 氣體的流量； 反應.氣體供給控制部，係以複數個階段進行灰化時， 以使最初階段之灰化中所供給之反應氣體，在將氧成分 的量設爲1時氫成分的量會成爲3以上的方式，控制該 反應氣體供給部。 10.如申請專利範圍第9項之基板處理裝置，其中進一步具 有控制該螺旋共振器之振盪頻率的頻率控制部， 該螺旋共振器’係當複數個階段之灰化中從最初階段 朝下一個階段變化時，以φ來自該螺旋共振器之反射電 壓成爲最小的方式，控制該螺旋共振器之振盪頻率。

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