TWI310216B - - Google Patents

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1310216 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係關於-種噴激器頭結構及其清潔方法，在半 5導體晶圓等之被處理体，使用處理氣體進行成臈，並被搭 載於成膜裝置等。 發明背景 在-般之半導體集體電路之製造過程中，在形成被處 10理体之半導體体晶圓表面上，為了形成配線型式或埋入配 線間等之凹部’使w(鶴）、WSi(石夕化鶴）、Ti(欽）、TiN(氣化 鈦）、TiS神化鈦）、Cu(銅）、Ta2〇5(氧化组)等之金屬或金屬 化合物堆積形成薄膜。 作為該種之金屬薄膜的形成方法，眾知者係具有3種方 Μ法，例如H2(氫)還元法、肌(钱)還元法、與灿㈣二 氣石夕烧)還元法等。其中，SiHA還元法，係為了形成配線 型式，例如使用二氣石夕烧作為還元氣體，在6贼程度之高 溫下形成W與Wsi(石夕化鶴)膜之方法。另外，肌還元法， 係同樣的為了形成配線型式，例如使用料作為還元氣 2〇體’在比SiHA還元法還低之45〇t程度之溫度下，形成w 與糧膜之方法。另外，H2還元法，係為了埋孔配線間的凹 部進行晶圓表面的平坦化，例如使用氣作為還元氣體，在 380~430°C程度之溫度下，使貨膜堆積的方法。 更進-步，適當的組合此等方法之還原法也被眾所皆 1310216 知，例如WF6(六氟化鎢）亦被使用於哪個的方法。 頭結構之擴大圖 第9圖係表示形成如此之金屬薄膜等之—般的成 置之構成例。另外，第10圖係詳細的表示第9圖中之嘴讓器 5 處理至2，係制料例如成形成筒體形狀。在該产理

室2内’設置藉相碳素材或妹合物成形之載置台4 該下方，介由石英製之透過窗6配置鹵燈等之加熱部。在 由外部被搬送之半導體晶圓W被載置向載置台4上，兮 晶圓W的周緣部被構成可以升降，例如藉環形狀之固定= 10 10固定於被壓入之載置台4上。在使其對向於該載置台 == 上方，設置例如由鋁所形成之喷灑器頭結構12。在哕噴： 器頭結構η的下面’形成略均等被配置之多數氣體嘴射孔 14 〇 而且，噴灑器頭結構12，係為了使成膜處理中之严产 15維持在某種程度較低且安定的，例如將5(TC程度之熱媒^ 16(例如CHIRA(商品名）)等流到内部。該喷灑器頭結構12係 具有頭本體7，如第1〇圖所示藉螺釘5被安裝於容器頂部 2a。在該頭本體7的下面，藉螺釘13安裝多數噴射孔9所彤 成之喷射板11。 2〇 在該頭本體7内的空間，設置多數擴散孔15所形成之擴 散板17，形成使導入頭本體7内之氣體擴散至晶圓面方向。 另外，在該頭本體7之側壁部分，設置喷灑基準水路18，熱 媒體16被流到此等。而且，在成膜處理之際，由加熱部8透 過透過窗6，將熱線照射至載置台4，間接的加熱被固定於 1310216 載置台4上之半導體晶圓W，使其形成—定之溫产。 在與此等同時，由被設置於載置台4的上方之氣體喷射 孔14，作為處理氣體之例如與％等，藉均等的供給至 晶圓表面上，在晶圓表面上形成鶴等之金屬膜。 5 &述之成膜處理’係將依枚葉式、也就是多數枚例如 25枚之晶圓，1枚1枚的連續作成膜處理，在該連續成膜中， 以除去附著於處理室内2之構造物’例如載置台與固定環與 噴灌器頭結構4之剩餘的膜為目的，使用等之清潔氣 體進行乾洗(沖洗）。如此，在-般’重複的進行橫跨多數牧 10的晶圓之連續的成膜處理與清潔處理。 然而，為了維持形成於各個晶圓之堆積膜的電器特性 等於-定之設計水準’有必要求得維持較高之再現性，使 堆積於各晶圓之膜的厚度形成約略一定。但是實際上，在 進行清潔處理之後對於第i枚之晶圓之成膜處理之膜厚，與 15例如連續處理25枚時之對於第25枚之晶圓之成膜處理的厚 度’存在者有相當不同的時候。例如依照累積之晶圓的連 續處理枚數，逐漸的成膜於晶圓之模厚有減少的傾向。此 乃在處理室2之空轉中，儘管將熱媒體16流動到喷麗器頭結 構12之喷渡基準水路18，該溫度還是變高。而且，依照增 20加由喷灑為頭結構12流動處理氣體之晶圓的處理牧數，喷 濃器頭結構12，特別是氣體喷射板的溫度，起因於逐漸降 低形成落到所希望之溫度。 在此使噴;麗11碩結構12之氣體喷射板的溫度維持在 預先之車又低，皿’進行晶圓之連續成膜處理。但是，如此從 1310216 處理開始，使喷灑器頭結構12之氣體喷射板維持在比較低 溫的場合，再度發生所謂在清潔處理比較難去除之化合 物’例如氟化鈦(TiFx)等之反應副生成物，附著於噴灑器頭 結構12的氣體喷射板的表面之間題。該氟化鈦，係在前過 5 程已經堆積於晶圓表面之鈦金屬膜與鈦氮化臈等之鈦含有 膜t之一部之鈦原子，與在該成膜處理時所供給之WF6氣 體之氟素反應而生成。 第11A、11B圖’係表示喷灑器頭結構之氣體噴射板的 溫度與附著於噴灑器頭結構之反應副生成物之膜厚的關 10係。第11A圖係表示載置台的溫度在40(TC連續處理25牧之 膜厚lOOnm之鎢金屬時之特性，第11B圖係表示載置台的溫 度在460t連續處理25枚之膜厚800nm之鎢金屬時之特性。 由此等之圖可以明瞭，將喷灑器頭結構之氣體喷射板 的溫度’由IGGt程度降低謂。^程度之後，反應副生成物 b的膜厚急遽_厚。而且’―般的清潔處理，係將處理室2 内之構造物（氣體喷射板)的溫度，維持在與成膜處理時略同 程度，且藉流動清潔氣體例如CIF3氣體來進行。此種場合， 附著於載置台4等之不要之嫣膜被除去，但具有所謂氣化鈇 等之反應副生成物很難被除去之問題。 20另外，藉將成膜處理中之喷灑器頭結構之氣體喷射板 的溫度，作成某種程度的高溫，也具有反應副生成物很難 附者之方法’但是依據成膜的條件’限制喷麗器頭結構之 乳體噴射板的温度之上限，也具有無法上升到難於附著之 溫度的場合。在如此的場合，若優先作成膜處理後，則反 1310216 應副生成物的附著變多，累積處理枚數被限制，另外，變 成對應附著量要求清潔處理。 【^^明内】 發明概要 5 树明係以提供—種被搭載於賴裝置，可以使成膜 處理的再現性提升並高度的維持，同時可以在短時間容易 的實施除去在成膜處理時所附著之反應副生成物之喷灑器 頭結構及其清潔方法為目的。 在此本發明係提供一種噴灑器頭結構，用以供給一定 10的氣體至該處理室内，並被設置於為了對被處理實施成膜 處理之處理室的頂部，包含有：頭本體，係形成杯形狀在 底部具有打開多數氣體喷射孔之氣體噴出部，在該杯形狀 的開口側一體的形成用以朝上述處理室之頂部安裝之接合 凸緣部；頭加熱部，係用以將該頭本體調整至所希望的溫 15 度，被設置於上述頭本體的底部近旁。 又’在上述頭加熱部之上方之上述頭本體的側壁上， 形成使該側壁之截面積縮小而用以增大對傳送熱量之熱阻 亢的頸部。 該喷灌器頭結構，更包含有：頭加熱•冷卻部，係用 20 以在上述被處理体的成膜處理時冷卻上述頭本體，或在上 述處理室内之清潔處理時加熱上述頭本體，被設置於上述 接合凸緣部；藉上述頭加熱部與上述頭加熱·冷卻部，控 制上述頭本體的溫度在50〜300°C的範圍。 另外，提供一種清潔處理’其係一種喷灑器頭結構之 1310216 清潔方法，而該噴灑器頭結構搭載於具有在處理氣體環境 内使反應生成物堆積於所加熱之被處理体的表面進行成膜 處理之處理室之成膜裝置，且朝上述處理室導入處理氣 體，該清潔方法係使清潔氣體由上述噴灑器頭結構流動至 5上述處理室内，且將該喷灑器頭結構之氣體噴射部之溫度 設定成比成膜處理時的溫度還高，以除去成膜處理時所發 生之反應副成臈。 在該清潔處理中，喷灑器頭結構之氣體嘴射部之溫度 為130 C以上，以附著於喷灑器頭結構之氣體噴射部的表面 10之氟化鈦(TiFx)作為主成分除去反應副生成物。 圖式簡單說明 第1圖為表示關於本發明搭載噴灑器頭結構之成膜裝 置之一構成例之截面構成圖。 第2圖為表示在第i圖所示之噴灑器頭結構之詳細構造 15 之截面圖。 第3圖為由基座側來看第丨圖所示之喷灑器頭結構之平 面圖。 第4圖為表示鎢膜之成膜時之喷灑器頭結構之溫度（氣 體喷射部之中心部）與膜厚之再現性之關係之圖。 20 第5圖為表示清潔時喷灑器頭結構物之溫度（氣體噴射 部之t央部）與反應副生成物(TiFx)之除去量的關係之圖。 第6圖為表示依本發明除去反應副生成物時之頭本體 之溫度與反應副生成物之除去速度的關係之圖。 第7圖為表示頭本體之溫度分布之模擬試驗結果之圖。 1310216 " 為表示噴灑器頭結構之變形例之截面圖。 第9圖為表+% 置之 搭載習知之噴灑器頭結構之成膜裝 攝成例之圖。 第10圖為表 造之哉面圖。 示在第9圖所示之喷灑器頭結構之詳細構 ^ 11A ' 11 β m /ί. 户鱼从 圖係表示噴灑器頭結構之氣體噴射部之溫

10 成队寸著於嗔;麗器頭結構之氣體噴射部的表面之反應副生 成物之膜厚的關係之圖。 【货^施冷式】 較佳實施例之詳細說明 以下，炎日g 1¾ >‘、、、圖面針對本發明之實施型態加以詳細說明。 ▲第1圖為表示關於本發明搭載喷灑器頭結構之一實施 ^於成膜裝置之構造之截面圖。另外，第2圖為表示上述 喷灑器頭結構之詳細截面構造之圖，第3圖為由基座側來看 15上述噴灑器頭結構之平面圖。

该成膜裝置20，係具有例如使用鋁等成形成圓筒狀或 箱狀之處理室22。在由該處理室22的内部底面立起之圓筒 狀之反射器24上’設置例如被以截面l字狀之保持構件26 支撐之載置台28。該反射器24之内側係被研磨成鏡面由鋁 2〇所形成，保持構件26，係由熱線透過性之材料例如石英所 形成。另外，載置台28 ’係由厚度2mm程度之例如碳素材、 AIN等之鋁化合物所形成，並載置形成被處理体之半導體晶 圓（以下稱晶圓）。 更進一步，在載置台28的下方，設置多數根例如3根之 11 1310216 升降栓30(在第1圖中僅代表的顯示2根），使其由支樓構件32 之一端延伸至上方。另外，支撐構件32的他端，係穿越形 成於反射器24之垂直切口（未圖示)延伸到外面。該支撐構件 32之各個的他端，藉環狀結合部34結合，使各升降检__ 5齊的上下動。進一步，該環狀結合構件34，係連結於貫通 : 處理室22的底部延伸成垂直之推上棒36的上端。 上述推上棒36的下端’在處理室22中為了保持内部之 真空狀態’連接於通過可以伸縮之波紋管4〇内之致動器 # 42。在該構造中，藉致動器42將推上棒36向上方移動後， 10升降栓30插通押出載置台28之蓋栓孔38，舉起載置之晶圓 W 0 15 20 , _ 之輪廓形狀之 略環狀之陶瓷材料所形成。作為該陶瓷材料者 AIN。 另外，在載置台28的周圍設置固定機構44，用以將晶 圓w的周緣部朝載置台28壓住固定。該固定機構44，主: 由線接觸固定於半導體晶圓w的周緣部之環形狀之固定環 本體46、與賦予該固定環本體46向下方之勢能之線圈= 48所構成。該固定環本體46，係由沿著晶圓 ’ 例如使用 環本體 該固定環本體如，係藉貫通之支撐棒5〇朝支 連結，使其不接觸於保持構件26。該支撐棒π，係 例如3根(在第1圖中僅代表的顯示2根），支樓固^又 46，與升降栓30—體的升降。 疋 ’安裝藉石 i^保持真空 另外’在載置台28的正下方之處理室底部 英等熱線透撕料㈣成之透過窗52，使其可 12 1310216 狀態。進一步，在該下方，設置箱狀之加熱室54使其圍住 透過窗52。在該加熱室54内形成加熱部之多數個加熱燈^ 被設置在也兼作反射鏡之旋轉台58。該旋轉台58，係介由 旋轉軸藉設置於加熱室Μ的底部之旋轉馬達6〇旋轉。藉被 5旋轉之加熱燈56所放出之熱線，係透過透過窗泣照射載置 台28的下面均-的加熱此等。尚且，即使將阻抗加熱之加 熱器埋入載置台28内’替代加熱登56作為加熱部亦可。 更進一步，在載置台28的外周側，設置具有多數之整 流孔62之環狀之整流板64，並藉成形於上下方向之支揮立 10柱66支樓。在上述整流板64的下方底部設置排氣口⑽，在 該排氣口 68連接連接於未圖示之真空幫浦之排氣通路70, 將處理室22内排氣，維持在所希望之真空狀態。另外，在 處理至22的側壁，設置在搬出入晶圓之際用以開關之問閱 15 另一方面，在與上述載置台28對向之處理室22的頂 4 ’開口比較大的開口部74，為了將處理氣體等導入處理 至22内之喷;麗器頭結構8()，密封的被嵌人該開口部μ，使 其可以維持真空狀態。 具體的，如第2圖所示，賴器頭結構8〇，係具有例如 2〇由紹等所形成杯狀之頭本體82，在該頭本體a之開口側， 頭蓋体84挾持安裝0環等之密封構件86。另外 ’頭蓋体84， #在接觸於頭本體82之面’沿著〇環設置由樹脂等所形成之 U件87 ° _頭蓋体84之中心部係設置氣體導入口狀。 在該氣體導入口 88,介由氣體通路9〇，可以流量控制的連 13 1310216 接處理氣體，例如使用於成膜處理時之WF6、Ar、SiH4、 H2、N2等之氣體供給系（未圖示）與使用於清潔時之清潔氣 體、例如CIF3等之氣體供給系（未圖示）。 如第3圖所示，在頭本體82之底部之氣體喷射部92，用 5 以將供給至頭本體82内之氣體放出至處理空間S之多數氣 體喷射孔94，橫跨面全體的被打開，將氣體均一的朝晶圓 表面放出。該氣體噴射部92係與頭本體側壁一體成形。此 等，習知由於氣體噴射部92與頭本體82為別体，所以安裝 • 部分相接觸，兩構件間之熱傳導性不佳，另外，由於材料 10 不同，熱膨脹率的不同因不正與摺合而發生粒子，但藉一 體成形，提升熱傳導性，使粒子變成不會發生，解決了此 等之問題。即使在頭蓋体84之斷熱構件87，藉同樣之構造 亦可以得到同樣之效果。 而且，在該頭本體82之側壁98的下端部，作為頭加熱 15 部，例如由絕緣之鎧裝式電熱爐所形成之頭加熱器100，被 埋入成環狀略一周，作為主要的是將該頭本體82加熱。頭 ® 加熱器100，係藉如第3圖所示之頭溫度控制部102，在必要 之温度範圍内控制在任意之溫度。 另外，在頭本體82的上端部，設置接合凸緣部104使其 20 擴充至外周方向。在該接合凸緣部104的下面，設置圓形環 狀之斷熱材l〇6a與密封面。頭本體82在被崁入處理室22的 開口部74之際，藉斷熱材106a連接與頂璧108的上面之大半 的接觸部份熱很難傳送。該斷熱材l〇6a係由樹脂等所形 成，其寬度係由比上述兩接觸面的寬度稍狹小所形成，剩 14 1310216 餘之接觸面形成密封面。另外，在接觸該頂部108上面與接 合凸緣部104下面之密封面的部份，使由〇環等所形成之密 封構件110介在於此，形成可以維持真空狀態。另外，在接 ， 合凸緣部104的外周，設置由樹脂等所形成之斷熱材l〇6b。 ； 5 特別是，對於密封面藉僅僅低於第2圖所示之頂璧108 的上面之真空侧之表面’使頂璧⑽面與接合凸緣部1〇4之 下面不接觸，僅製造間隙，且以密封構件11〇使真空狀態保 # 持。也就是’藉使頂璧1〇8面與接合凸緣部刚之密封面非 接觸，減少熱傳導，且藉熱膨服等使摩擦變無，可以得到 1〇防止發生粒子的效果。尚且，如第2圖所示，在頭本體82與 頭蓋體84之接觸部份也同樣的形成，藉後述之頭加敎•冷 卻部，在朝頭本體82之加熱•冷卻之際，減少由頭本_ 向頭蓋體84之熱傳導，可以提高頭本體η之加熱•冷卻效 〇 15 ^方面，在接合凸緣部_的上面設置成環狀，使形 • 朗加熱.冷卻部，例如站耳帖元件沿著該上面連接下面 (溫調面）。料帖元件112,係藉轴耳帖控制部m的控制， 使用於為了因應必要加熱或冷卻接合凸緣部1〇植頭本體 82。 /、 2〇 帛本體82之溫度控制範圍，係藉例如拍耳帖元件112斑 頭加熱加熱器勘的組合，為了維持且加熱頭本體82的下面 之面内溫度均-性，例如50~30(rc的範圍内，最好為5〇~25〇 °匸的範圍。 而且，在料帖元件m的上面（溫調面），設置形· 15 1310216 同環狀之媒體流路116。在該媒體流路116藉流動一定溫度 之熱媒體，傳送在珀耳帖元件112的上面側所發生之溫熱或 冷熱。 另外’在頭本體82之侧璧98的頭加熱加熱器1〇〇的上方 中’用以使該側璧之截面積縮小之頸部118，沿著側璧98的 外周側形成環狀。在該頸部118中藉放大朝上下方向的熱阻 抗，在頭加熱加熱器100所發生之熱，傳至頭側璧98形成很 難逃至其上方。尚且，在第2圖所示之例，由側壁98的外周 側，藉削掉成凹部狀形成頸部118，但替換此等即使由其内 _周侧削掉而形成亦可。 另外，在頭本體82内，設置形成多數之氣體分散孔12〇 之擴放板122，在晶圓w面，更均等的供給氣體。進一步， 設置於喷灑器頭結構之構成零件之接合部之各密封構件 86、110，係各個被崁入形成截面凹部狀之環狀之密封溝 15 124、126。 其'"人，如以上藉搭載構成本實施型態之喷灑器頭結構 之成膜裝置，針對其處理動作加以說明。 在此’在本實施型態，在課題中如前所述，依據成膜 處理條件當成膜中之頭本體82的溫度無法上升到反應副生 2〇成物不吾歡付著之溫度的場合，維持噴灑器頭結構SO之頭 本體82的氣體噴射部之溫度於比較的低溫進行成膜處理。 此等仍生成於晶圓W上之膜的膜厚形成略相同，針對膜厚 的祕性變成非常良好，但很難被除去之反應副生成物也 附著。在此，在某時間點有必要利用本實施型態之構成之 16 1310216 加熱部進行清潔處理。但是，其時間點即使在每成膜處理 終了來進行亦可，不過由於依使用者側的使用狀況而不 同，例如累積處理枚數、或累積處理時間、或所測定之反 應副生成物的膜厚、或晶圓上之生成膜的電氣特性等1 5規格内等作為基準’例如’以刚組作為累積處理枚數，最 好在1〜50組的範圍，若決定有無實施清潔處理即可。在】 組25枚之晶圓的成膜處理後中，將頭本體82之氣體噴射部 的表面溫度’以與成膜條件相同之溫度進行清潔處理，在 處理20組之後，比頭本體82之氣體噴射部之溫度更高之溫 10度’自動的組合成如實施清潔處理之順序，即使無使用者 的指示亦可以定期的實施清潔處理。另外，在處理不同程 序之少數多品種之晶圓的場合，在每完成其i種類之裎序， 即使使其自動的實施清潔處理亦可。 首先，在晶圓W的表面，例如實施如鶴之金屬膜的成膜 15處理的場合，打開設置於處理室22的側壁之閘閥72，藉未 圖示之搬送臂將晶圓W搬入處理室22内，藉推上升降检3〇 將晶圓W收付於升降栓30側。 而且，藉降低推上棒36使升降栓30下降，將晶圓％裁 置於載置台28上，同時將晶圓w的周緣部以固定環本體46 20 推壓固定此等。尚且，在該晶圓W的表面，已經在前過程 堆積鈦金屬膜與鈦氮化膜等之鈦含有有膜。 其次，由未圖示之處理氣體供給系，藉Ar、與乂等之 輸運氣體輸送WF6、SiH4、H2等之處理氣體，使其供給各一 定量至喷灑器頭結構80内加以混合。在頭本體82内使該混 17 1310216 合氣體擴散，且由下面之氣體喷射孔94略均等的供給至處 理室22内。 在與如此供給氣體的同時，藉由排氣口 68排出内部環 境（混合氣體），將處理室22内設定成一定之真空度，例如 5 200pa~11000Pa範圍内之值，且驅動使位置於載置台28的下 方之加熱燈56旋轉，放射熱能源(熱線）。 所放射之熱線，係透過透過窗52之後，照射載置台28 的裡面，由裡面側加熱晶圓W。該載置台28，係如前所述 厚度為2mm，由於非常薄可以迅速的被加熱，所以載置於 10其上之晶圓W也可以迅速的加熱到一定之溫度。所供給之 此口氣體發生-定之化學反應，例如作為鎮膜被堆積於晶 圓W的全表面上。 此時’維持晶圓w的溫度在48〇t以下（載置台28的溫度 為5CKTC以下），控制魏器頭結獅特別是頭本體82之氣 15體喷射部之溫度在11〇°C以下，最好是維持在9rc 以下。 此種場合，頭本體82，由於係由載置台Μ側接受較多 之韓射熱之該設定溫度，例如由於有上升至饥以上的傾 向’所以驅動設置於接合凸緣部綱之料帖元件ιΐ2，冷 卻該下面。藉此等，由頭本⑽奪去溫熱冷卻此等，將頭 本體82之氣體喷射部之溫度保持於如上述之机以下。 士此時’為了在料帖元件m的上面發生溫熱 ，在接合 ^耳^件112的上^媒贱路m，㈣如由被維 持在細t程度之流体所形成之熱媒體例如cmRA(商品 名）流動，將在料帖元件112的上面所發生之溫熱輸送至 18 1310216 4㈣’係f要在賴處理時用以冷卻之較低溫 ς ’、’、媒體’與在清潔處理時用以加熱之較高溫度之熱媒 • 翻u之熱冷煤。但是，在熱冷煤的溫度變更 而要時間的場合’由於形成時_損失，所以在短時間可 、皮文換此等’作成具有2系列之溫度設定用之媒體流露之構 藉閥的切換社時間也可以變更成膜處理與清潔處理。

另卜在谷器頂壁108與接合凸緣部1〇4之接合部，由 ;斷‘’《、材；I於期間’所以可以抑制熱由頭本體82逃至頂壁 /匕等與珀耳帖凡件U2的作用相結合之噴灑器頭結構 10形成熱的被略絕緣之漂浮狀態，主要可以將頭本體 女疋的維持在所希望的溫度。也就是，藉此可以將頭本 _在成膜中女疋的維持在所希望之一定溫度。尚且，在 頭本體82之氣體喷射部之溫度，有變成過度太低的傾向 時，若驅動設4於_㈣之頭加熱之加熱H1GG作適當加 15熱並進行溫度控制即可。 成膜日π，頭本體82之氣體噴射部之溫度，以11〇。〇以 下’最好為95t程度之溫度，在晶圓评上形成物膜後，例 如連續的成膜處理i組25枚之晶圓時之各膜厚變成略相 同，膜厚的再現性變成非常良好。如此進行成膜處理後， 2〇在晶圓w以外’例如在載置台28的表面與固定環本體的的 表面等，也附著作為不要之膜之鎢膜。此時發生之反應副 生成物，例如與晶圓表面之鈦含有膜中之鈦化合發生之氟 化鈦(TiFx)系之生成物，形成多量附著於頭本體82的表面之 傾向。 19 1310216 而且，若達到某種程度之累積處理牧數的話，則進行 除去不要之鎢膜與反應副生成物之清潔處理。 在此，由於實際的評價成膜時之噴灑器頭結構之氣體 喷射部的溫度與膜厚的再現性之關係，及清潔處理時之噴 灑器碩結構之氣體噴射部之溫度與反應副生成物的除去量 之關係’針料評價的結果加以說明。 第4圖為表不鎢膜之成膜時之喷灑器頭結構之氣體噴 射4之/皿度與骐厚之再現性之關係。在此，各個測定25枚 之日日圓連續成臈時之膜厚，針對成膜溫度為410°C的場合與 460C的場α ’檢討25枚的膜變動率與噴激器頭結構之氣體 噴射部的溫度之關係。 由該圖可以明顯的了解，成膜溫度在姻。c時，膜厚的 再現性沒有變化，3%以下沒有問題。但是，成膜溫度在41〇

。⑽場合時，噴灑器頭結構之氣體喷出部的溫度，由11(TC 15降至贼越降越低，膜厚的再現性提升(數值變小），藉設定 噴遽器頭結構之氣體喷出部之溫度在饥以下，可以改善 膜厚的再現性。 例如’氣體噴出部的溫度在9叱以下，變成1%以下。 從而在賴厚的再紐提升，可以了解將賴器結構之 2〇氣體=部之溫度料在物。C町，錢制堆積即 可。但是，在該場合，喷灑器頭結構之溫度作為反比例， 則無法避免的附著於噴灑器頭結構之氣體喷射部的表面之 反應副生成物⑽幻的量增加。另外，為了將膜厚的再現 性作為3%以内’成膜處理溫度（比晶圓溫摘高）約略為樣 20 1310216 。(：以下時’將頭本體的溫度設定於略95°c以下，另外，可 以了解成膜處理溫度約略為50(rc以下時，若將頭本體的溫 度設定在約略11 〇°C以下亦可。

第5圖為表示清潔時噴灑器頭結構之氣體噴射部的溫 5度與反應副生成物(TiFx)之除去量的關係。在該圖中，將噴 灑器頭結構之氣體噴射部的溫度，以Got、14〇。(：、15CTC 作為例’分別表示清潔前與後之反應副生成物的膜厚D 此時其他之清潔條件，係載置台溫度為25〇t、清潔氣 體之CIF3的流量為5〇〇sccm、壓力為2666Pa(20Torr)、清潔 10時間為725sec、載置台尺寸為8英吋用。由該圖表可以了 解’初期的膜厚作成約略19nm的場合，喷灑器頭結構之氣 體喷射部的溫度在130°C時，殘存之略7nm後之反應副生成 物無法充分的清潔。 從而，可以了解藉頭本體的溫度比130°C還高就可以充 15分的清潔。對於此等，喷灑器頭結構之氣體喷射部的溫度 在140°C及150°C的場合，反應副生成物的殘存量為零，判 明了可以完全除去反應副生成物。從而，了解喷灑器頭結 構之氣體喷射部的溫度，若設定在至少略135°C以上即可。 參照第6圖，在該清潔處理（沖洗）中，說明表示除去反 2〇 應副生成物（TiFx等）時之頭本體82之氣體喷射部之溫度與 反應副生成物之除去速度的關係。 在該一例中，清潔氣體(CIF3)流量為l~200sccm，最好 流量為30~100sccm、壓力為〇.133~13333pa，最好作為 0.133~133pa，沖洗時間為1〜I50min，最好為5〜lOOmin，若 21 1310216 考慮到藉沖洗給予對喷灑器頭結構8 0的損害與反應副生成 物的除去效果後，希望的是少流量、低真空。在該沖洗作 為具體的條件，係例如作為清潔氣體，需要CIp3氣體 50ccm、壓力〇.i33Pa、沖洗時間60min、喷灑器頭結構物之 5氣體噴射部的溫度150X：之條件，以不要之鎢膜與習知之清 潔方法除去難以除去之反應副生成物。

此時，載置台28的溫度，係略與習知之清潔處理的場 合相同’例如維持在25(TC程度。對於此等，頭本體82及結 合凸緣部104的溫度，特別是氣體喷射部92的表面溫度，係 10設定於比習知之清潔處理時之溫度70〜80°C程度還要高的 溫度，例如130。(：以上程度，最好為135~17(rCi溫度。 該設定係在設置於接合凸緣部1〇4之珀耳帖元件112， 流動與成膜時相反方向之t流，使料帖元件丨丨2的下面側 15

20 發熱，由上方側加熱接合凸緣部1〇4與頭本體82。如此將喷 灑器頭結構由下謂_加熱之加熱㈣Q、由上方藉料 帖元件112分別藉加熱，將頭本體82(制是氣體喷射部92 的表面近旁)維持在135〜17{rc之溫度。在此，135〜贿的 加熱溫度，係以與關於清潔處理之時間之_來設定，即 使在阶以下若花費一點時間就可以除去反應副生成 :。另外’加熱溫度的上限’對於氣體噴射部92的材料之 =氣體為腐健度以下，例如的場合為例如侧。c程度 如从上將噴灑器頭結構80 w训疋碩本體82,糟加熱 _，不職不要之•，連在習知之清潔處 22 I31〇2i6 处理難以去除之反應副成物，例如氟化鈦系生成物也容易 的由頭本體82的表面，例如主要在氣體噴射面去除。此種 ^ ’在頭本體82關壁，由於設置有較大熱阻抗之頸部 5 :所以以熱傳導可以抑制熱逃❺上方，發揮保溫機能。 。果，可以充分的兩度維持氣體喷射部92全體的溫度， 確實的除去附著於該下面之氣體喷射面之反應副生成物。 卜藉頸部118的作用，也可以使氣體噴射部92的面内溫 度之均一性提升。 1〇旦其次，由於將頭本體U的溫度分布進行模擬試驗測 里針對其模擬試驗結果加以說明。 第7圖為表不頭本體之溫度分布之模擬試驗結果之 圖。在此，將頭本體82的上端溫度設定於5(rc，將氣體喷 射部92之溫度設定於20(rc，另外，頭本體。的高度111為 67mm。由該圖所示之溫度分布可以明瞭，在頸部ιΐ8中， 酿度斜度變成非常大，也就是溫度分布的曲線變成相當 密，藉該頸部m的熱阻抗，對於氣體噴射部具有非常優良 之保溫效果’可以了解是-種容易控制頭本體溫度之構造。 在該頸部118中，厚度為3〜i〇mm(第7圖之a部分）、長度 為10〜50mm(第7圖之b部分）。 2〇 另外，在上述實施型態，在接合凸緣部104設置珀耳帖 兀件112，但是如第8圖所不，不設置該珀耳帖元件112，即 使直接的在該接合凸緣部104接合媒體流路116亦可。在該 場合，也可以發揮與設置珀耳帖元件112的場合略同之作用 效果。 23 1310216 尚且，在本實施型態，已取使用CIF3氣體作為清潔氣 體的場合為例加以說明，但是ϋ不限定於此，使用其他之 清潔氣體，例如NF3氣體、HCI氣體、CL氣體等場合，亦可 以適用本發明。另外，在此已取藉清潔除去在堆積鎢膜時 5 所產生反應副生成物(TiF)的場合之例加以說明，但是在除 去在形成含有其他之金屬及金屬化合物，例如Ti(鈦）、 Cu(銅）、Ta(鈕）、A1(鋁）、TiN(鈦硝化）、TaiO〆钽氧化物) 等堆積模時，所產生反應副生成物的場合，亦可以適用本 發明。另外’進一步，本發明不僅可以適用於使用電漿進 10行薄膜生成之電漿成膜裝置，不限定半導體晶圓亦可以使 用LCD基板、玻璃基板等作為被處理体。 如以上之說明，若依據本發明之喷灑器頭結構及其清 潔方法的話，就可以發揮如其次之優良作用效果。 •由於頭本體與習知為別体之噴射板(相當於本發明 15之頭本體底部之氣體喷射部）與接合凸緣部（相當於本發明 之接合凸緣部)係一體成形，所以即使在噴灑器頭結構具有 溫度變化，因熱膨脹差沒有發生模擦之虞慮，所以可轉 制粒子的發生。 •在成膜處理巾’藉时灑_結構之氣體喷射部的 2〇 /皿度維持在比較低的溫度’使各被處理体間之膜厚略均— 化，使膜厚的再現性提升高維持。另外，在清潔處理時， 藉頭加熱部將喷灑器頭結構的溫度本身維持在比成膜時還 尚’可以除去發生在成膜處理時，附著於喷灑器頭結構的 氣體喷射部的表面之反應副生成物。 24 1310216 •清潔處理係以每一成膜處理終了、累積處理枚數、 f積處理時間、及賴定之反朗生餘謂厚、形成於 ' 上之臈的規格之任何-種為基準，使用者可以作為適 - 當、實施之時間點。 . 5 •藉一體的形成喷灑器頭結構之頭本體，即使在氣體 部和側面與上部之間發生溫度差，由於構成構件之接 合部分不存在，所以因溫度差起因於熱膨脹差之構件間的 φ 摩擦不會發生，因而可以防止粒子的發生。 •即使在噴灑器頭結構之頭本體與其他構成構件之安 1〇裝中，藉由樹脂等所形成之斷熱材作出僅僅之間隙，可以 使構件間的摩擦消失。 •在頭本體的側面藉形成頸部減少熱傳導，加上藉斷 熱材使熱傳導減少’在清潔處理時藉頸部的熱阻抗與斷熱 材抑制熱由頭本體的氣體射出面侧逃離，使氣體射出面 15的部分之溫度維持較高，進一步，其面内溫度的均一性也 • 提高，可以有效率的進行反應副生成物的除去。 藉頭邰加熱•冷卻部，在成膜處理時冷卻頭本體更 &尚模厚的再現性，在清潔處理時加熱頭本體可以更有效 率的除去反應副生成物。

20 rQ •用以將發生在設置於頭本體的上部之珀耳帖元件的 上面之溫熱輸送至外部之熱媒體，係具有使用於成膜處理 夺之冷卻用之/皿度較低者、與使用於清潔處理時加熱用的 溫度較高者，藉切換可以在短時間内切換利用。 •在成膜處理時及清潔處理時，藉使用熱媒體除去由 25 1310216 珀耳帖元件的上面側所發生之溫熱或冷熱，可以使喷灑器 頭結構熱的漂浮。 •由於可以安定的維持一定之喷灑器頭結構的溫度， 所以可以使膜厚的面内均一性提升。 5 【圖式簡單說明】 第1圖為表示關於本發明搭載喷灑器頭結構之成膜裝 置之一構成例之截面構成圖。 第2圖為表示在第1圖所示之喷灑器頭結構之詳細構造 之截面圖。 10 第3圖為由基座側來看第1圖所示之喷灑器頭結構之平 面圖。 第4圖為表示鎢膜之成膜時之喷灑器頭結構之溫度（氣 體喷射部之中心部）與膜厚之再現性之關係之圖。 第5圖為表示清潔時喷灑器頭結構物之溫度（氣體噴射 15 部之中央部）與反應副生成物(TiFx)之除去量的關係之圖。 第6圖為表示依本發明除去反應副生成物時之頭本體 之溫度與反應副生成物之除去速度的關係之圖。 第7圖為表示頭本體之溫度分布之模擬試驗結果之圖。 第8圖為表示喷灑器頭結構之變形例之截面圖。 20 第9圖為表示搭載習知之喷灑器頭結構之成膜裝置之 構成例之圖。 第10圖為表示在第9圖所示之喷灑器頭結構之詳細構 造之截面圖。 第11A、11B圖係表示喷灑器頭結構之氣體喷射部之溫 26 1310216 度與附著於喷灑器頭結構之氣體噴射部的表面之反應副生 成物之膜厚的關係之圖。 【主要元件符號說明】 2…處理室 30…升降检 4…載置台 32···支撐構件 5…螺釘 34…環狀結合構件 6…透過窗 36…推上棒 7…頭本體 38…蓋栓孔 8…加熱器 40…波紋管 9…喷射孔 42…致動器 10…固定環 44…固定機構 11…喷射板 46…固定環本體 12…喷灑器頭結構 48…線圈彈簧 13…螺釘 50…支撐棒 14…氣體喷射孔 52…透過窗 15…擴散孔 54…加熱室 16…熱媒體 56···加熱燈 17…擴散板 58…旋轉台 18…喷射基準水路 60…旋轉馬達 20…成膜裝置 62…整流孔 22…處理室 64…整流板 24…反射器 66···立柱 26…保持構件 68…排氣口 28…載置台 70···排氣通路 27 1310216

72…閘閥 74…開口部 80…喷灑器頭結構 82…頭本體 84…頭蓋體 86…密封構件 87…斷熱構件 88…氣體導入口 90…氣體通路 92…氣體噴射部 94…氣體喷射孔 98…側璧 100…頭加熱加熱器 102…頭溫度控制部 104…接合凸緣部 106a、106b…斷熱材 108…頂部 110···密封構件 112···珀耳帖元件 114…珀耳帖控制部 116···媒體流路 118…頸部 120…氣體分散孔 122…擴散板 124、126"·密封溝 S···處理空間

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Claims (1)

13102技 k 96109914號專利申請案申請專利範圍替換本 、申請專利範圍： 修正日期：2008年1月 月4¾修(更)正替換頁 -種清潔方法，偏以清潔- 内者’該氣體噴出部係搭載於成膜裝置的上述處理室 内，且用以將處理氣體導人該處理室，而該成膜裝置係 用以於處理氣體環境内進行使反應生成物堆積於所加 熱之被處理體表面的成膜處理者； 該清潔方法顧行清潔處理如下义清潔氣體由上 述噴灑器頭結構流動至上述處理室内，且將氣體喷出部 之溫度設定在13CTC以上而較成膜處理時的溫度為高， 以除去在成膜處理時所發生之反應副成膜。 2·如申請專利範圍第1項之清潔方法，其中上述成膜處理 為嫣金屬之《處理’除去以附著於上述錢器頭結構 之氟化鈦(TiFx)系作為主成分之反應副生成物者。 3· —種清潔方法，係用以清潔一具有氣體噴出部之處理室 内者，遠氣體喷出部係搭載於成膜裝置的上述處理室 内，且用以將處理氣體導入該處理室，而該成膜裝置係 用以於處理氣體環境内進行使反應生成物堆積於所加 熱之被處理體表面的成膜處理者； 該清潔方法係進行清潔處理如下：使清潔氣體由上 述噴灑器頭結構流動至上述處理室内，且將氣體噴出部 之溫度設定成較成膜處理時的溫度為高’以除去在成膜 處理時所發生之反應副成膜；且 上述清潔處理係以所處理之晶圓的累積處理枚 數、或累積處理時間、或所測定之反應副生成物的膜 29 1310216 旱或曰曰圓上之生成膜的電氣特性有否在規格内等作 基準’當超越職所設定之該等基準值時，開始進行^ 4.如申請專利第3項之清潔方法，其中上述清潔處理 系在每人超過上述基準值時，就依照預先賴定的觸序 來實施。

10 15 5·如申μ專利㈣第3或4項之清潔方法，其中所處理之 晶圓的上述累積處理枚數為卜2500枚者。 6·如申請專利範圍第3或*項之清潔方法，其巾因處理所 堆積之上述反應副生成物的膜厚為5njn以上者。 7. 如申請專利範圍第5項之清潔方法，其中因處理所堆積 之上述反應副生成物的膜厚為5nm以上。 8. 如申請專利範圍第3或4項之清潔方法，其中上述反應 副生成物的犋厚，係使用雷射光或光束(UV、紅外線) 測量者。

9. 如申請專利範圍第5項之清潔方法，其中上述反應副生 成物的膜厚’係使用雷射光或光束(U V、紅外線)測量者。 10. 如申請專利範圍第1或3項之清潔方法，其中相對於成 膜處理時之5〇〜lUTc，將上述喷灑頭構造之溫度設定 20 為140〜170。(：，進行除去成膜處理時所發生之反應副成 膜的清潔處理。 30