CN111433901A - 用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法 - Google Patents
用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111433901A CN111433901A CN201880077945.XA CN201880077945A CN111433901A CN 111433901 A CN111433901 A CN 111433901A CN 201880077945 A CN201880077945 A CN 201880077945A CN 111433901 A CN111433901 A CN 111433901A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- containing gas
- hydrogen
- fluorine
- power source
- ammonium hexafluorosilicate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
- H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法,并且在反应过程中,根据预定的时间周期来提供RF电源、含氟气体和含氢气体中的至少一个的开和关,因此将至少一部分二氧化硅转变成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6),同时防止氮化硅变成六氟硅酸铵,并且在反应过程之后进行的退火过程中,通过退火去除六氟硅酸铵,从而选择性地去除二氧化硅。根据本发明,仅可以高选择性蚀刻二氧化硅的同时,在清洁在其上形成有二氧化硅和氮化硅的基板的过程中抑制氮化硅的不必要的蚀刻。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法。更具体地,本发明涉及用于抑制氮化硅的蚀刻并且仅以高选择性蚀刻二氧化硅的干式清洁设备和方法。
背景技术
根据半导体设备的电路的高集成度和高精细度,需要用于在诸如多晶硅,二氧化硅或氮化硅的异质图案之间显示出高选择性的硅材料的蚀刻和清洁技术。
尽管湿式蚀刻技术具有优异的颗粒去除能力,但是存在由于高纵横比图案上的表面张力而导致的清洁能力降低以及难以在原子水平上控制精细蚀刻的选择性的问题。另外,干式蚀刻技术具有的问题在于,需要额外的后续工艺以去除由于离子轰击而在晶片上蚀刻后形成的受损层。
近来,作为解决上述问题的替代技术,广泛使用了通过气体反应或自由基反应形成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)固体层并通过加热去除由此形成的固体层的干式清洁技术,而该技术具有根据反应条件选择性地去除异质图案而不会损坏基板的优点。
然而,二氧化硅(SiO2)通过与氟和氢的气体或自由基反应产生(NH4)2SiF6,并且通过加热去除得到的(NH4)2SiF6。由于即使对于氮化硅(SiN),该反应也类似地发生,因此对二氧化硅和氮化硅之间的选择性的增加可能存在限制。
图1示出了常规干式清洁过程的RF电源和气体供应正时,而图2是示出常规干式清洁的反应机理的图。
如图1所示,为了去除特定厚度的二氧化硅,重复进行反应和退火,并且通常如图2所示,在通过氟和氢自由基的反应形成(NH4)2SiF6固体层而达到最大厚度的饱和时间期间进行反应的过程。然而,当反应花费的时间超过预定时间时,氟和氢自由基甚至与氮化硅(SiN)反应,从而形成(NH4)2SiF6固体层,因此可能降低二氧化硅对氮化硅的选择性。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)韩国未审查专利申请公开第10-2012-0120400号(公开日期:2012年11月01日,标题:等离子体蚀刻方法,半导体设备的制造方法和等离子体蚀刻装置)
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法,以便在清洁在其上形成有二氧化硅和氮化硅的基板的过程中抑制不必要的氮化硅蚀刻并且仅以高选择性来蚀刻二氧化硅。
针对问题的方案
本发明的一个方面提供了一种根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备,该干式清洁设备包括:卡盘,该卡盘被包括在腔室中,并且在该卡盘上布置了其上形成有二氧化硅和氮化硅的基板;卡盘加热器,其用于加热卡盘;RF电极,向RF电极提供用于产生等离子体的RF电源,并且RF电极包括第一供应孔,该第一供应孔提供用于供应含氟气体的路径;以及喷头,其与RF电极间隔开,从而在两者之间形成等离子体产生区域的同时与RF电源的接地单元连接,并且喷头不开第二供应孔和第三供应孔,所述第二供应孔提供了用于将经过等离子体处理的含氟气体供应到所述基板的路径,所述第三供应孔提供了用于将含氢气体供应到所述基板的路径并且与所述第二供应孔物理分离。在反应步骤中,根据预定的时间周期提供所述RF电源、所述含氟气体和所述含氢气体中的至少一种的开和关,从而将所述二氧化硅的至少一部分转变成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的同时抑制所述氮化硅转变成所述六氟硅酸铵,并且在所述反应步骤之后进行的退火步骤中,通过经由退火去除所述六氟硅酸铵来选择性地去除所述二氧化硅。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,在反应步骤期间,根据时间周期来提供所述RF电源的开和关,并且连续提供所述含氟气体和所述含氢气体。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,在反应步骤期间,根据时间周期来提供所述含氟气体的开和关,并且连续提供所述RF电源和所述含氢气体。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,在反应步骤期间,根据所述时间周期来提供所述含氟气体和所述含氢气体的开和关,并连续提供所述RF电源。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的提供时间为1至5秒,并且所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的非提供时间为3至60秒。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,重复进行反应和退火步骤。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,反应和退火步骤通过原位(in-situ)清洁方法而在相同腔室中连续进行。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,通过在所述反应步骤中利用氟自由基和氢的反应来产生所述六氟硅酸铵的同时将所述卡盘的温度保持在80至120℃,并且通过在所述退火步骤中仅供应惰性气体的同时阻断等离子体以通过蒸发去除所述六氟硅酸铵,从而实施原位清洁。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,将卡盘温度控制在80至120℃,喷头的加热温度为100至200℃,并且所述腔室的内壁表面的加热温度为80至100℃。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备中,含氢气体包括H2、NH3或H2O。
根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法包括:反应步骤,其将与所述二氧化硅反应的含氟气体和含氢气体供应到基板,所述基板设置在包含在腔室内的卡盘上并在所述基板上形成有二氧化硅和氮化硅,并且将所述二氧化硅的至少一部分转变为六氟硅酸铵((NH4)2SiF6);以及退火步骤,其通过退火去除所述六氟硅酸铵。在所述反应步骤中,根据预定的时间周期来提供RF电源、所述含氟气体和所述含氢气体的至少一部分的开和关,从而将所述二氧化硅的至少一部分转变成所述六氟硅酸铵,同时抑制了所述氮化硅向所述六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的转变。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,在反应步骤中,根据所述时间周期来提供所述RF电源的开和关,并且连续提供所述含氟气体和所述含氢气体。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,在反应步骤中,根据所述时间周期来提供所述含氟气体的开和关,并且连续提供所述RF电源和所述含氢气体。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,在反应步骤中,根据所述时间周期来提供所述含氟气体和所述含氢气体的开和关,并连续提供所述RF电源。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的提供时间为1至5秒,并且所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的非提供时间为3至60秒。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,重复执行反应步骤和退火步骤。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,反应步骤和退火步骤通过原位清洁方法而在相同腔室中连续进行。
在根据本发明的用于高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,通过在所述反应步骤中利用氟自由基和氢的反应来产生所述六氟硅酸铵的同时将所述卡盘的温度保持在80至120℃,并且通过在所述退火步骤中仅供应惰性气体的同时阻断等离子体以通过蒸发去除所述六氟硅酸铵,从而实施原位清洁。
在根据本发明的用于高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,将卡盘温度控制在80至120℃,喷头的加热温度为100至200℃,并且腔室的内壁表面的加热温度为80至100℃。
在根据本发明的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法中,含氢气体包括H2、NH3或H2O。
发明的有益效果
根据本发明,提供了一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法,以便在清洁在其上形成有二氧化硅和氮化硅的基板的过程中抑制不必要的氮化硅蚀刻并且仅以高选择性来蚀刻二氧化硅。
附图说明
图1示出了常规干式清洁过程中的RF电源和气体供应正时。
图2示出了用于常规干式清洁的反应机理。
图3示出了根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备。
图4示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的示例。
图5示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的另一示例。
图6示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的又一示例。
图7示出了根据本发明示例性实施例的用于干式清洁的反应机理。
图8是示出根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法的图。
具体实施方式
在说明书中公开的根据本发明的构思的实施例的具体结构或功能描述仅出于描述根据本发明的构思的实施例的目的而示例。根据本发明构思的实施例可以以各种形式实现,并且本发明不限于说明书中描述的实施例。
可以以各种形式修改和实现本发明,因此,将仅详细描述具体实施例。然而,本发明不限于具体的公开,并且应当理解,本发明包括本发明的精神和范围内包括的所有修改,等同形式和替代形式。
术语“第一”和“第二”可以用于描述各种组件,但是这些组件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如,在不脱离本发明的范围的情况下,第一组件可以被称为第二组件,并且类似地,第二组件可以被称为第一组件。
当提到第一组件“连接到”第二组件或与第二组件“接触”时,应当理解,第一组件可以直接连接到第二组件或与第二组件接触,或者可以在它们之间插入第三组件。另一方面,当提到第一组件“直接连接”到第二组件或与第二组件“接触”时,将理解的是,在它们之间没有其他组件。描述组件之间的关系,即“在...之间”,“仅在...之间”,“与...相邻”或“与...直接相邻”的其他表达方式应按上述解释。
说明书中使用的术语仅用于描述具体示例,而不是限制本发明。除非在上下文中另外明确指出,否则单数表达包括复数表达。在说明书中,应当理解,术语“包括”或“具有”旨在表示存在说明书中所描述的特征,数量,步骤,动作,组件或部件,或其组合,但是并不排除存在或增加一个或多个特征,数量,步骤,动作,组件,部件或其组合的可能性。
除非另外定义,否则包括技术和科学术语在内的所有术语均具有本领域技术人员通常理解的相同含义。通用术语,例如词典中定义的术语,应根据相关技术的上下文来解释,除非在此明确定义,否则通用术语不应以理想或过分正式的含义来解释。
在下文中,将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
图3示出了根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备。图4至图6示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的示例。图7示出了根据本发明实施例的用于干式清洁的反应机理。
参照图3,根据本发明的实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备包括腔室10,卡盘20,卡盘加热器30,RF电极60和喷头70。除了如图3所示的组件之外,干式清洁设备中可以包括其他组件,但是应当指出,在图3中省略了与本发明的特征相关性低的部件。
在说明根据本发明的一个实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备的具体构造之前,定义了含氟气体,含氢气体和惰性气体。例如,含氟气体可以是NF3,但是本发明不限于此。例如,含氢气体可以包括H2,NH3或H2O,但是本发明不限于此。例如,惰性气体可以包括N2,Ar或He,但是本发明不限于此。
另外,基板40可以具有硅材料,并且必须在基板40上形成包括二氧化硅和氮化硅的异质图案。
腔室10提供空间,在该空间中,执行用于以高选择性仅去除形成在基板40上的二氧化硅或氮化硅中的二氧化硅的整个过程。
卡盘20是被包括在腔室10中并且在其上设置有待处理的基板40的组件。
卡盘加热器30是用于加热卡盘20的组件。
RF电极60设置在腔室10中的上部区域中,并且用于产生等离子体的RF电源50被应用到RF电极60,并且第一供应孔62是含氟气体或惰性气体的路径,第一供应孔被包含在RF电极60中。
喷头70与RF电极60间隔开,从而在电连接到用于RF电源50的接地单元的同时形成在喷头70与RF电极60之间的等离子体产生区域,并且喷头包括第二供应孔72和与第二供应孔72物理上分离的第三供应孔74。由于喷头70通过连接到用于RF电源50的接地单元而接地,因此,只有反应性自由基成分可以通过喷头70,同时尽可能地抑制注入到基板40中的离子成分。第二供应孔72提供用于将在等离子体产生区域中通过等离子体处理而自由基化的含氟气体供应到基板40的路径,并且与第二供应孔72物理分离的第三供应孔74提供用于将未用等离子体处理的含氢气体供应到基板40的路径。第二供应孔72可以用作供应惰性气体的路径。
根据这样的构造,与由卡盘加热器30加热的卡盘20的加热温度相对应地加热基板40。
另外,通过RF电源50对通过第一供应孔62的至少含有NF3的含氟气体进行等离子体处理并通过第二供应孔72供应到基板40,并且未经等离子体处理的至少含有NH3的含氢气体通过第三供应孔74供应到基板40,使得至少一部分二氧化硅变成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)。在该过程中,根据本发明的一个实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备根据预定的时间周期来提供RF电源50、含氟气体和含氢气体中的至少一种的开和关,从而将氧化硅的至少一部分转变为六氟硅酸铵,同时抑制了氮化硅转变为六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)。
更具体地,根据本发明的实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备,在将在基板40上形成的二氧化硅的至少一部分改变为六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的反应步骤中,根据预定的时间周期来提供RF电源50、含氟气体和含氢气体中的至少一种的开和关,从而将二氧化硅的至少一部分转变为六氟硅酸铵,同时抑制了在基板40上形成的氮化硅转变成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6),并且在反应步骤之后进行的退火步骤中,通过借助退火去除六氟硅酸铵来选择性地去除二氧化硅。
用如下化学方程式表示将二氧化硅转变为六氟硅酸铵的过程:
2NH4F(g)+4HF(g)+SiO2=(NH4)2SiF6(g)+2H2O
例如,RF电源50、含氟气体和含氢气体的提供时间可以是1至5秒。
例如,RF电源50、含氟气体和含氢气体的非提供时间可以是3至60秒。
例如,反应步骤和退火步骤可以重复进行。
例如,反应步骤和退火步骤可以通过原位清洁方法在同一腔室中连续进行。
例如,可以通过在反应步骤中将卡盘20的温度保持在80至120℃的同时通过氟自由基与氢的反应生成六氟硅酸铵,并且通过在退火步骤中仅提供惰性气体的同时阻断等离子体以通过蒸发去除六氟硅酸铵,从而进行原位清洁。
例如,可以将卡盘20的温度控制为80至120℃,将喷头70的加热温度控制为100至200℃,并且将腔室10的内壁表面的加热温度控制为80至100℃。
在下文中,进一步参考图1至图4,将描述根据各种实施例的干式清洁的反应机理。
图4示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的示例。图7示出了根据本发明示例性实施例的用于干式清洁的反应机理。
另外参考图4和图7,在反应步骤中,可以根据时间周期(T1)来提供RF电源的开和关,即接通/关断,并且可以持续供应含氟气体和含氢气体。
与二氧化硅(SiO2)相比,氮化硅(SiN)对氟和氢自由基的混合物的反应速率较低,因此比二氧化硅(SiO2)具有更晚的开始生成(NH4)2SiF6的时间。换句话说,在将氟自由基和氢自由基注入到基板40中之后的大约5秒的反应时间内,可能难以在氮化硅(SiN)的表面上形成(NH4)2SiF6固体层。因此,如图4所示,可以将反应部分中的RF电源的打开时间(T1)控制在5秒以内,以限制将氮化硅(SiN)暴露于氟和氢自由基的混合物的时间,从而最小化蚀刻并提高二氧化硅对氮化硅选择性。
图5示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的另一示例。
另外参考5和图7,在反应步骤中,可以根据时间周期(T1)来提供含氟气体的开和关,并且可以连续地提供RF电源50和含氢气体。
即,通过调节注入到等离子体产生区域中的诸如NF3的含氟气体的供应单元阀的开/关时间,可以将用于混合氟自由基和氢的时间(T1)控制在5秒以内,从而抑制了氮化硅(SiN)的蚀刻。
图6示出了根据本发明示例性实施例的RF电源和气体供应正时的又一示例。
另外参考6和图7,在反应步骤中,可以根据时间周期(T1)来提供含氟气体和含氢气体的开和关,并且可以连续地提供RF电源50。
即,作为同时控制等离子体开(ON)状态下的含氟气体和含氢气体的提供/阻断时间的方法,可以通过调整提供时间(T1)来将二氧化硅对氮化硅的蚀刻选择性提高到5秒内。
图8是示出根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法的图。
应当注意,根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备的描述也可以应用于该方法。
参照图3至图7和图8,根据本发明示例性实施例的用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法包括反应步骤和退火步骤。
在反应步骤(S100)中,通过将与二氧化硅反应的含氟气体和含氢气体供应到基板40,将至少一部分二氧化硅转变为六氟硅酸铵((NH4)2SiF6),所述基板设置在腔室10中并且在其上形成有二氧化硅和氮化硅。
在反应步骤(S100)中,根据预定的时间周期地提供RF电源50、含氟气体和含氢气体中的至少一种的开和关,从而将二氧化硅的至少一部分转变为六氟硅酸铵,同时抑制了氮化硅向六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的转变。
例如,反应步骤(S100)可以包括S110、S120、S130、S140和S150。
在S110中,将基板40设置在腔室10中的卡盘20上。例如,可以通过未在图中示出的传送设备将基板40传送到腔室10中的卡盘20上。另外,可以加热基板40,从而可以利用卡盘加热器30将其上布置有基板40的卡盘20控制为具有80至120℃的温度。由于基板40被设置为接触卡盘2,因此将基板加热到与卡盘20的加热温度相对应的温度。
在S120中,将含氟气体注入到等离子体产生区域中。例如,可以从腔室10的上部将含氟气体注入到等离子体产生区域中,并且为此,提供用于注入含氟气体的路径的第一供应孔62可以被包含在设置在腔室10的上部区域中的RF电极60内。
在S130中,应用RF电源50以在等离子体产生区域中产生等离子体。例如,在腔室10中,等离子体产生区域可以介于下面将描述的设置在上部区域中的RF电极60和设置在下部区域中的喷头70之间,并且RF电源的正电极可以电连接到RF电极60且其负极可以电连接到喷头70。当应用RF电源50时,注入到RF电极60和喷头70中的含氟气体通过等离子体反应而自由基化,并通过包括在喷头70中的第二供应孔72被供给到基板40。
在S140中,将含氢气体直接注入到喷头70中而未经等离子体处理,并供应到基板40。例如,在设置于等离子体产生区域下方的喷头70中,除了提供使自由基化的含氟气体通过的路径的第二供应孔72以外,可以包括提供使注入的含氢气体通过的路径的第三供应孔74,并且第二供应孔72和第三供应孔74可以构造成具有物理上分开的路径。
在S150中,经等离子体处理的含氟气体和未经等离子体处理的含氢气体仅与形成在基板40上的二氧化硅和氮化硅中的二氧化硅反应,从而生成六氟硅酸铵作为反应产物。例如,六氟硅酸铵可以生成为固体层,并且存在于基板40的表面上的全部或部分二氧化硅可以被六氟硅酸铵固体层代替。
将二氧化硅转变为六氟硅酸铵的过程用化学方程式表示如下:
2NH4F(g)+4HF(g)+SiO2=(NH4)2SiF6(g)+2H2O
在退火(S200)中,通过退火、经由蒸发去除六氟硅酸铵。在该过程中,可以供应惰性气体。
通过退火、经由蒸发去除六氟硅酸铵的过程用化学方程式表示如下:
(NH4)2SiF6(g)=SiF4(g)+2NH3(g)+2HF(g)
以上用于描述设备的说明也可以被用来描述方法,并且省略了重复的描述。
如上所述,根据本发明,在清洁其上形成有二氧化硅和氮化硅的基板的过程中,可以抑制对氮化硅的不必要的蚀刻,并且可以高选择性地仅蚀刻二氧化硅。
[附图标记的说明]
10:腔室
20:卡盘
30:卡盘加热器
40:基材
50:RF电源
60:RF电极
62:第一个供应孔
70:喷头
72:第二个供应孔
74:第三个供应孔
S100:反应
S200:退火。
Claims (20)
1.一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备,包括:
卡盘,其被包括在腔室中,并且在该卡盘上设置基板,在所述基板上形成有二氧化硅和氮化硅。
卡盘加热器,其用于加热所述卡盘;
RF电极,向所述RF电极提供用于产生等离子体的RF电源,并且所述RF电极包括第一供应孔,该第一供应孔提供用于供应含氟气体的路径;和
喷头,其与所述RF电极间隔开,从而在所述喷头和所述RF电极之间形成等离子产生区域的同时连接到用于所述RF电源的接地单元,并且所述喷头包括第二供应孔和第三供应孔,所述第二供应孔提供用于将经过等离子体处理的含氟气体供应到所述基板的路径,所述第三供应孔提供用于将含氢气体供应到所述基板的路径并且与所述第二供应孔物理分离,
其中,在反应步骤中,根据预定的时间周期提供所述RF电源、所述含氟气体和所述含氢气体中的至少一种的开和关,从而将所述二氧化硅的至少一部分转变成六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的同时抑制所述氮化硅向所述六氟硅酸铵的转变,并且在所述反应步骤之后进行的退火步骤中,通过经由退火去除所述六氟硅酸铵来选择性地去除所述二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的设备,其中,在所述反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述RF电源的开和关,并且连续提供所述含氟气体和所述含氢气体。
3.根据权利要求1的设备,其中,在所述反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述含氟气体的开和关,并且连续提供所述RF电源和所述含氢气体。
4.根据权利要求1的设备,其中在所述反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述含氟气体和所述含氢气体的开和关,并连续提供所述RF电源。
5.根据权利要求1所述的设备,其中,所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的提供时间为1至5秒,并且
所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的非提供时间为3至60秒。
6.根据权利要求1所述的设备,其中,所述反应步骤和所述退火步骤被重复地执行。
7.根据权利要求1所述的设备,其中,所述反应步骤和所述退火步骤通过原位清洁方法而在相同腔室中连续进行。
8.根据权利要求7所述的设备,其中,通过在所述反应步骤中利用氟自由基和氢的反应来产生所述六氟硅酸铵的同时将所述卡盘的温度保持在80至120℃,并且通过在所述退火步骤中仅供应惰性气体的同时阻断等离子体以通过蒸发去除所述六氟硅酸铵,从而实施原位清洁。
9.根据权利要求1所述的设备,其中,所述卡盘温度被控制为80至120℃,所述喷头的加热温度为100至200℃,并且所述腔室的内壁表面的加热温度为80至100℃。
10.根据权利要求1所述的设备,其中,所述含氢气体包括H2、NH3或H2O。
11.一种用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁方法,包括:
反应步骤,其将与所述二氧化硅反应的含氟气体和含氢气体供应到基板,所述基板设置在腔室内并在所述基板上形成有二氧化硅和氮化硅,并且将所述二氧化硅的至少一部分转变为六氟硅酸铵((NH4)2SiF6);和
退火步骤,其通过退火去除所述六氟硅酸铵,
其中,在所述反应步骤中,根据预定的时间周期来提供RF电源、所述含氟气体和所述含氢气体的至少一部分的开和关,从而将所述二氧化硅的至少一部分转变成所述六氟硅酸铵的同时,抑制所述氮化硅向所述六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)的转变。
12.根据权利要求11的方法,其中在所述反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述RF电源的开和关,并且连续提供所述含氟气体和所述含氢气体。
13.根据权利要求11的方法,其中在所述反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述含氟气体的开和关,并且连续提供所述RF电源和所述含氢气体。
14.根据权利要求11的方法,其中在反应步骤中,
根据所述时间周期来提供所述含氟气体和所述含氢气体的开和关,并连续提供所述RF电源。
15.根据权利要求11所述的方法,其中,所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的提供时间为1至5秒,并且
所述RF电源、所述含氟气体或所述含氢气体的非提供时间为3至60秒。
16.根据权利要求11所述的方法,其中,所述反应步骤和所述退火步骤被重复地执行。
17.根据权利要求11所述的方法,其中,所述反应步骤和所述退火步骤通过原位清洁方法而在相同腔室中连续进行。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,通过在所述反应步骤中利用氟自由基和氢的反应来产生所述六氟硅酸铵的同时将所述卡盘的温度保持在80至120℃,并且通过在所述退火步骤中仅供应惰性气体的同时阻断等离子体以通过蒸发去除所述六氟硅酸铵,从而实施原位清洁。
19.根据权利要求11所述的方法,其中,所述卡盘温度被控制为80至120℃,所述喷头的加热温度为100至200℃,并且所述腔室的内壁表面的加热温度为80至100℃。
20.根据权利要求11所述的方法,其中,所述含氢气体包括H2、NH3或H2O。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2017-0163124 | 2017-11-30 | ||
KR1020170163124A KR102003362B1 (ko) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | 고 선택적 실리콘 산화물 제거를 위한 건식 세정 장치 및 방법 |
PCT/KR2018/011758 WO2019107728A1 (ko) | 2017-11-30 | 2018-10-05 | 고 선택적 실리콘 산화물 제거를 위한 건식 세정 장치 및 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111433901A true CN111433901A (zh) | 2020-07-17 |
CN111433901B CN111433901B (zh) | 2023-09-19 |
Family
ID=66665682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880077945.XA Active CN111433901B (zh) | 2017-11-30 | 2018-10-05 | 用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102003362B1 (zh) |
CN (1) | CN111433901B (zh) |
WO (1) | WO2019107728A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102281826B1 (ko) * | 2019-07-08 | 2021-07-23 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
KR20220028445A (ko) | 2020-08-28 | 2022-03-08 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼 처리 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 처리 방법 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102918635A (zh) * | 2010-05-27 | 2013-02-06 | 应用材料公司 | 用于硅膜的选择性蚀刻 |
US20150064896A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating semiconductor device |
TW201537638A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-10-01 | Asm Ip Holding Bv | 積體電路的製造方法 |
CN105580118A (zh) * | 2013-09-16 | 2016-05-11 | 应用材料公司 | 氮化硅的选择性蚀刻 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101430093B1 (ko) | 2010-03-04 | 2014-09-22 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 에칭 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법 및 플라즈마 에칭 장치 |
US9704719B2 (en) * | 2013-07-16 | 2017-07-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Systems and methods to mitigate nitride precipitates |
JP6435667B2 (ja) * | 2014-07-01 | 2018-12-12 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法、エッチング装置及び記憶媒体 |
JP6568769B2 (ja) * | 2015-02-16 | 2019-08-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
TWI727992B (zh) * | 2015-11-11 | 2021-05-21 | 美商諾發系統有限公司 | 具有高產能之超高選擇性多晶矽蝕刻 |
-
2017
- 2017-11-30 KR KR1020170163124A patent/KR102003362B1/ko active IP Right Grant
-
2018
- 2018-10-05 WO PCT/KR2018/011758 patent/WO2019107728A1/ko active Application Filing
- 2018-10-05 CN CN201880077945.XA patent/CN111433901B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102918635A (zh) * | 2010-05-27 | 2013-02-06 | 应用材料公司 | 用于硅膜的选择性蚀刻 |
US20150064896A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | United Microelectronics Corp. | Method of fabricating semiconductor device |
CN105580118A (zh) * | 2013-09-16 | 2016-05-11 | 应用材料公司 | 氮化硅的选择性蚀刻 |
TW201537638A (zh) * | 2014-03-19 | 2015-10-01 | Asm Ip Holding Bv | 積體電路的製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102003362B1 (ko) | 2019-10-17 |
CN111433901B (zh) | 2023-09-19 |
WO2019107728A1 (ko) | 2019-06-06 |
KR20190063940A (ko) | 2019-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101744625B1 (ko) | 에칭 방법 | |
KR102627546B1 (ko) | 이방성 텅스텐 에칭을 위한 방법 및 장치 | |
JP4968861B2 (ja) | 基板のエッチング方法及びシステム | |
CN111095484B (zh) | 原位干洗方法和装置 | |
CN111133555B (zh) | 基板处理方法和装置 | |
US20070295455A1 (en) | Method and apparatus for etching material layers with high uniformity of a lateral etch rate across a substrate | |
CN107017162B (zh) | 具有高产量的超高选择比的多晶硅蚀刻 | |
TW201740448A (zh) | 基板處理方法 | |
US9216609B2 (en) | Radical etching apparatus and method | |
CN111357081A (zh) | 用于选择性去除多晶硅的干洗装置和方法 | |
CN111433901B (zh) | 用于以高选择性去除二氧化硅的干式清洁设备和方法 | |
KR102044763B1 (ko) | 고 선택적 실리콘 산화물 제거를 위한 건식 세정 방법 | |
TWI748453B (zh) | 使用電漿及蒸氣之乾式清潔設備 | |
KR102140722B1 (ko) | 대기압 플라즈마와 스팀을 이용한 건식 세정 장치 및 방법 | |
CN111492460B (zh) | 用于干洗半导体基板的等离子体装置 | |
KR102443687B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 방법 | |
JP2019502269A (ja) | エッチングハードウェアに対する水素プラズマベース洗浄処理 | |
KR102178593B1 (ko) | 플라즈마와 증기를 이용한 건식 세정 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20220601 Address after: Gyeonggi Do, South Korea Applicant after: Aisi Co.,Ltd. Address before: Gyeonggi Do, South Korea Applicant before: MUJIN ELECTRONICS Co.,Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |