DE69737880T2 - Oberflächenbehandlung für mikrobearbeitung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Oberflächenbehandlung zur Mikrobearbeitung, und insbesondere eine Oberflächenbehandlung, die zur Feinbearbeitung von Siliciumoxid beim Prozess der Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet wird.
  • TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
  • Die Feinbearbeitung eines Films, wie z.B: eines Oxidfilms auf der Oberfläche einer Wafer, ist einer der wichtigsten Prozesse bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen. Im Zusammenhang mit den Fortschritten hin zu einer höheren Integration der Schaltungen hat seine Bedeutung weiter zugenommen.
  • Herkömmlicherweise und wie dies durch EP-A-0 691 676 offenbart wurde, wird eine gemischte Lösung (gepufferter Fluorwasserstoff) aus Fluorwasserstoff (HF) und Ammoniumfluorid (NH4F) zur Feinbearbeitung eines Films wie z.B. eines Oxidfilms angewendet, wobei sie gewöhnlich hergestellt wird, indem eine 40%ige NH4F-Lösung und eine 50%ige HF-Lösung in verschiedenen Mischungsverhältnissen, z.B. in einem Bereich von 400:1 bis 6:1, gemischt werden, um die Ätzgeschwindigkeit eines Siliciumoxidfilms von 2,7 nm/min bis 120 nm/min einzustellen.
  • Beim Prozess der Halbleiterherstellung gibt es Fälle, bei denen man es mit Oxidfilmen mit unterschiedlichen Eigenschaften zu tun hat, die vom gewählten Verfahren der Filmbildung und den Bedingungen derselben abhängen, wobei diese Filme auf derselben Substratoberfläche existieren. Wenn Oxidfilme mit unterschiedlichen Eigenschaften einem Ätzvorgang mit dem gepufferten Fluorwasserstoff unterzogen werden, zum Beispiel wenn ein SiO2-Film und ein P-haltiger SiO2-Film einem Ätzvorgang mit dem gepufferten Fluorwasserstoff unterzogen werden, so bildet sich an der Grenze der Filme aufgrund der unterschiedlichen Ätzgeschwindigkeit der Filme eine Stufe.
  • Obwohl eine Stufe von etwa 50 nm bei einem Halbleiterherstellungsprozess mit Konstruktionsvorschriften im Bereich von 1 μm den nachfolgenden Prozess kaum beeinflusst, ist es klar, dass beim Prozess der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen im Submikron-Bereich selbst eine Stufe von etwa 20 nm einige Störungen im Herstellungsprozess bewirkt und dass der Ertrag an Schaltungen sinkt. Es stellt sich nämlich heraus, dass die beim Ätzvorgang gebildete Stufe größer als die Fokustiefe photolithographischer optischer Systeme werden kann, was zu einer Senkung der Erträge beim Bildungsprozess führen kann. Daher ist auch klar, dass dieses Problem im Zuge des weiteren technologischen Fortschrittes, bei dem Herstellungsprozesse für integrierte Halbleiterschaltungen im Viertel-Mikron-Bereich möglich werden, noch schwerwiegender wird.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, angesichts der oben beschriebenen Umstände eine Oberflächenfeinbehandlung zur Mikrobearbeitung zu schaffen, die nahezu die gleiche Ätzgeschwindigkeit für verschiedene Oxidfilme bietet, die jeweils mit Hilfe eines anderen Verfahrens und anderer Bedingungen für die Filmbildung erzielt wurden, oder die unterschiedliche Konzentrationen verschiedener Verunreinigungen wie z.B. P, B und As im Film aufweisen, und die auch eine praktikable Ätzgeschwindigkeit für jeden der Filme bietet.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung ist so beschaffen, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das einen Herstellungsprozess für ein DRAM gemäß dem Ausführungsbeispiel 5 zeigt; und
  • 2 ist eine Ansicht, die auf abstrakte Weise ein Beispiel einer Vermessung der Oberfläche einer Silicium-Wafer gemäß Ausführungsbeispiel 7 mittels eines Rasterkraftmikroskops zeigt.
  • BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Es wurde gepufferter Fluorwasserstoff nach der herkömmlichen Technologie hergestellt, indem eine 40%ige NH4F-Lösung und eine 50%ige HF-Lösung gemischt wurden. Wenn die Fluorwasserstoffkonzentration zum Beispiel auf einen Bereich von 0,1 bis 8 Gewichtsprozent eingestellt wird, so liegt daher die Konzentration von NH4F in der Lösung in einem Bereich von 33,6 bis 39,9% oder unter diesem Wert.
  • Andererseits verwendet das Oberflächenbehandlungsverfahren zur Mikrobearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung eine gemischte Lösung, die 0,1 bis 8 Gewichtsprozent Fluorwasserstoff und mehr als 40 Gewichtsprozent bis nicht mehr als 47 Gewichtsprozent Ammoniumfluorid (NH4F) enthält. Es wird darüber hinaus vorgezogen, dass nicht mehr als 45 Gewichtsprozent Ammoniumfluorid enthalten sind. Mit diesen Konzentrationsbereichen ist es möglich, die Ätzrate von mehr als 1,1 mit herkömmlichen Technologien auf einen Bereich von 1,03 bis 1,07 für verschiedene Oxidfilme zu senken, und dies unabhängig vom Bildungsverfahren (zum Beispiel thermische Oxidation und CVD-Beschichtung), von den Bedingungen der Wärmebehandlung oder vom Gehalt an Verunreinigungen wie P, As und B im Film.
  • D.h. es wird möglich, eine nach dem Ätzvorgang entstehende Stufe zwischen den Oxidfilmen in der Fokustiefe eines optischen Stepper-Systems im Submikron-Bereich zu unterdrücken.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Fluorwasserstoffkonzentration in der Erfindung auf einen Bereich von 0,1 bis 8 Gewichtsprozent eingestellt wird, da die Ätzgeschwindigkeit bei einer Konzentration unter 0,1% auf 1 nm/min oder darunter sinkt und da bei einer Konzentration von über 8% die Kristallabscheidungstemperatur 35% beträgt.
  • Es wird vorgezogen, dass bei der Oberflächenbehandlung zur Mikrobearbeitung 0,001 bis 1 Gewichtsprozent Tensid zugesetzt werden. Wenn der Raum zwischen den Abdeckungen etwa 0,5 μm oder weniger beträgt, sinkt die Gleichmäßigkeit des Ätzens des Oxidfilms, da die Außenseite der Oxidfilme bei der Oberflächenfeinbehandlung kaum nass wird. Die Benetzbarkeit der Abdeckungsoberfläche wird jedoch verbessert, indem bei der Oberflächenbehandlung ein Tensid zugesetzt wird, wodurch die Gleichmäßigkeit des Ätzens des Siliciumoxidfilms weiter verbessert wird. Wenn die Si-Oberfläche freigelegt wird, kann die Rauheit der Oberfläche durch das Tensid beseitigt werden, wodurch eine Vorrichtung mit hoher Leistungsfähigkeit erzielt werden kann. Die Wirkung des Zusatzes des Tensids wird kaum spürbar, wenn die Konzentration geringer als 0,001 ist, während sich diese Wirkung bei Konzentrationen von 1% oder darüber nicht mehr verändern wird.
  • Ein aliphatisches Amin (CnH2n+1NH2; n = 7 bis 14), eine aliphatische Carbonsäure (CnH2n+1COOH; n = 5 bis 11) und ein aliphatischer Alkohol (CnH2n+1OH; n = 6 bis 12) werden gemäß der Erfindung vorzugsweise als Tensid verwendet. Insbesondere wird vorgezogen, mindestens zwei Arten der drei Tenside zu kombinieren, die entsprechend der NH4F-Konzentration und der HF-Konzentration zur Verwendung ausgewählt werden.
  • Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Oberflächenbehandlungslösung zur Mikrobearbeitung wird wie folgt hergestellt.
  • Die Oberflächenbehandlungslösung kann hergestellt werden durch ein Verfahren, bei dem ein hochreines NH4F-Pulver in einer HF-Lösung gelöst wird, ein Verfahren, bei dem eine hochreine wässrige NH4OH-Lösung in hoher Konzentration, die hergestellt wird, indem NH3-Gas in ultrareinem Wasser absorbiert wird, und eine 50%igen HF-Lösung gemischt werden, und ein Verfahren, bei dem NH3-Gas in einer wässrigen HF-Lösung absorbiert wird (es ist ein Verfahren möglich, bei dem NH4F in hoher Konzentration hergestellt wird, indem NH3-Gas in einer HF-Lösung absorbiert wird und das erzeugte NH4F sowie der 50%ige HF in einem gewünschten Verhältnis gemischt werden) usw. Das Verfahren des Absorbierens von NH3-Gas in einer wässrigen HF-Lösung ist das am meisten bevorzugte von allen, da eine Lösung von höherer Reinheit erzielt werden kann.
  • Wenn jedoch die NH4F-Konzentration höher ist als die gesättigte Konzentration, kommt es zu einer Kristallabscheidung. Wenn es einmal zur Abscheidung gekommen ist, ist es schwierig, nur durch eine Erhöhung der Temperatur um einige Grade die Kristalle aufzulösen und zu einer gleichmäßigen Lösung zurückzukehren. Dieser Niederschlag sollte entfernt werden, um eine Ungleichmäßigkeit des Ätzens aufgrund von Partikeln zu vermeiden.
  • Es ist zu beachten, dass es, selbst wenn es zur Kristallisierung gekommen ist, möglich ist, die Kristallisierungspartikel daran zu hindern, sich an die Waferoberfläche anzuheften, indem das Tensid bei der Oberflächenbehandlung zugesetzt wird.
  • Wenn die Oberflächenbehandlung für die Mikrobearbeitung tatsächlich in Einrichtungen zur Halbleiterproduktion angewendet wird, wird die Oberflächenbehandlungslösung zur Mikrobearbeitung von einem großen Tank oder einem mittelgroßen Behälter von etwa 100 l durch ein PFA-Rohr oder dergleichen in ein Bearbeitungsbad eingeführt. Auch wird in Halbleiterproduktionseinrichtungen im Allgemeinen die Raumtemperatur in einem Bereich von 20 bis 23°C gehalten, wobei es aus diesem Grund notwendig ist, die Konzentration zu steuern, so dass bei dieser Temperatur keine Abscheidung auftritt. D.h. die Konzentration darf nicht mehr als 45% betragen. Wenn die Kristallabscheidungstemperatur einer Bearbeitungsflüssigkeit 18°C beträgt, so darf die Temperatur im Tank, im mittelgroßen Behälter oder im Rohr nicht unter 18°C liegen.
  • Die Oberflächenbehandlung zur Mikrobearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wird für einen Film wie z.B. einen Siliciumoxidfilm, einen Nitridfilm und Polysilicium-, Al-, Ta- oder Ti-Oxidfilme verwendet. Siliciumoxidfilme umfassen Filme wie z.B. einen thermischen Oxidfilm (einschließlich eines trockenen Oxidfilms und eines nassen Oxidfilms, der 1 bis 8 Gewichtsprozent Arsen und Phosphor enthält, die durch Ionenimplantation oder dergleichen eingeführt wurden), einen CVD-Film (ebenfalls einschließlich eines Films, der 1 bis 8 Gewichtsprozent Bor, Arsen und Phosphor enthält) und einen TEOS-Film (einschließlich eines Films, der 1 bis 8 Gewichtsprozent Phosphor und Bor enthält).
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Folgenden ist eine 8 Zoll-Siliciumwafer eine Wafer mit einem Durchmesser von 200 mm.
  • Die Atmosphäre der Einheit (atm) beträgt 101300 Pa.
  • Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben, es versteht sich jedoch von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • (Ausführungsbeispiel 1)
  • Eine 8 Zoll-Siliciumwafer wurde 120 Minuten lang einer Nassoxidation bei 1.000°C unterzogen, um einen thermischen Oxidfilm mit einer Dicke von 400 nm zu bilden.
  • Sodann wurden nach der Bildung eines Abdeckungsfilms in die Wafer, auf der ein schachbrettförmiges Muster mit einer Seitenlänge von 1 mm gebildet worden war, 1 × 1016/2 As-Ionen bei 40 keV implantiert. Sodann wurde die Wafer 60 Minuten lang einer Hitzebehandlung bei 800°C unterzogen, wobei eine Schicht mit einer Dicke von 200 nm gebildet wurde, die 2 Gewichtsprozent As enthielt.
  • Die beiden Arten von thermischen Oxidfilmen, die wie oben beschrieben gebildet wurden, wurden einem Ätzvorgang bei 25°C unterzogen, wobei eine Lösung mit einer Konzentration von 1,0% HF und einer NH4F-Konzentration in verschiedenen Stufen verwendet wurde. Tabelle 1 zeigt das Resultat. Es sollte beachtet werden, dass die Ätzgeschwindigkeit des As-haltigen thermischen Oxidfilms sowie des thermischen Oxidfilms durch eine Messung der Filmdicke der Oxidfilme gemessen wurde. TABELLE 1
    Ätzgeschwindigkeit (nm/min) Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit Kristallabscheidungstemperatur (°C)
    NH4F-Konzentration (%) As-haltiger thermischer Oxidfilm Thermischer Oxidfilm As-haltiger thermischer Oxidfilm/thermischer Oxidfilm
    10,0 29,6 22,1 1,338 –7
    30,0 25,8 22,9 1,130 –15
    40,1 17,7 16,8 1,056 –20
    42,0 16,0 15,2 1,050 0
    44,1 14,5 13,9 1,040 15
    45,0 14,2 13,7 1,039 18
    45,2 13,9 13,4 1,037 21
    46,0 13,0 12,5 1,041 24,9
    47,0 24,0 22,8 1,053 29
  • Wie dies klar aus Tabelle 1 hervorgeht, war, wenn die NH4F-Konzentration 40,1% oder mehr betrug, das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit zwischen den thermischen Oxidfilmen geringer als 1,06, und eine in dem Prozess gebildete Stufe war kleiner als 11,4 nm, nachdem der As-haltige thermische Oxidfilm vollständig entfernt worden war. Es stellte sich heraus, dass die Stufe keine Auswirkung auf den Prozess der Oberflächenfeinbearbeitung im Submikronbereich hatte. Mit der auf der herkömmlichen Technologie beruhenden Konzentration (30%) betrug das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit hingegen 1,13, und die Stufe betrug 23 nm.
  • Das Ätzgeschwindigkeitsverhältnis bewegt sich näher zu 1,0, wenn die NH4F-Konzentration erhöht wird, was vorzuziehen ist, doch bei 46% kommt es leicht zu einer Abscheidung, da die Abscheidungstemperatur 24,9% beträgt, wobei aus diesem Grund die Temperatur mit höherer Präzision kontrolliert werden muss. Es sollte beachtet werden, dass das Auftreten einer Kristallisation zu einer Ungleichmäßigkeit des Ätzens usw. führt, was sich bei feineren Mustern als problematisch herausstellt.
  • Bei den Versuchen, die bei der Ätztemperatur von 35°C und unter Verwendung einer Lösung durchgeführt wurden, die eine NH4F-Konzentration von 47% aufwies, stellte sich heraus, dass das Ätzgeschwindigkeitsverhältnis 1,05 betrug und dass dieses Ätzen ohne das Auftreten einer Stufe ausgeführt werden konnte.
  • Es sollte beachtet werden, dass vorzugsweise eine Ätzlösung mit Raumtemperatur verwendet wird, da die Möglichkeit der Auswaschung von Verunreinigungen aus einem Behälter oder dergleichen größer ist, wenn die Temperatur der Lösung erhöht wird.
  • (Ausführungsbeispiel 2)
  • Es wurde die gleiche Beurteilung durchgeführt, wobei mit einer Lösung, die variierende HF-Konzentrationen enthielt, eine Siliciumwafer geätzt wurde, wobei ein Oxidfilm verwendet wurde, der auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 darauf gebildet wurde. Es sollte beachtet werden, dass die NH4F-Konzentration 44,1% betrug. Tabelle 2 zeigt das Resultat. TABELLE 2
    Zusammensetzung einer Lösung Ätzgeschwindigkeit (nm/min) Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit Kristallabscheidungstemperatur [°C]
    HF-Konzentration (%) As-haltiger thermischer Oxidfilm Thermischer Oxidfilm As-haltiger thermischer Oxidfilm/thermischer Oxidfilm
    0,1 25 24 1,041 13
    0,4 62 60 1,038 17
    1,0 145 139 1,040 15
    1,6 220 210 1,048 13
    2,0 267 253 1,053 10
    3,0 321 305 1,051 15
    8,0 728 688 1,058 24
  • Wie dies klar aus Tabelle 2 hervorgeht, kann, selbst wenn die HF-Konzentration erhöht wird, die Ätzgeschwindigkeit erhöht werden, während das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit zwischen den Filmen auf einem bestehenden niedrigeren Niveau gehalten werden kann, und der Ätzvorgang kann mit hoher Präzision an verschiedenen Arten von Filmdicken ausgeführt werden. Aus der Abscheidungstemperatur wurde ersichtlich, dass die HF-Konzentration vorzugsweise nicht unter 0,1% liegen sollte. Es stellte sich auch heraus, dass die Temperatur bei einer Konzentration von nicht mehr als 8% unter 24°C betrug, während die Temperatur bei einer Konzentration von nicht mehr als 3% 15°C betrug.
  • (Ausführungsbeispiel 3)
  • Ein Abdeckungsfilm wurde auf einer 8 Zoll-Siliciumwafer mit dem darauf gebildeten Oxidfilm von Ausführungsbeispiel 1 gebildet, und durch Belichtung und Entwicklung wurde ein Abdeckungsmuster von 0,5 μm × 0,5 μm gebildet. Diese Wafer wurde mit einer Ätzlösung, die 1,0% HF und 42,0% NH4F enthielt, und mit einer Ätzlösung, die außerdem C8H17NH2 (100 ppm) und C7H15COOH (100 ppm) enthielt, einem Ätzvorgang unterzogen, wobei die Ungleichmäßigkeit des Ätzens der Siliconwafer mit der tensidhaltigen Lösung 3% betrug, was zeigte, dass die Gleichmäßigkeit im Vergleich zur Lösung, die kein Tensid enthält (10%), erhöht werden konnte.
  • (Ausführungsbeispiel 4)
  • Durch ein thermisches CVD-Verfahren wurden ein nicht dotierter SiO2-Film und mit B und P dotierte SiO2-Filme (BPSG-Filme) auf einer Siliciumwafer gebildet, und es wurden die Verhältnisse der Ätzgeschwindigkeiten gemessen, wobei Ätzlösungen mit verschiedenen Arten von Zusammensetzungen verwendet wurden. Tabelle 3 zeigt das Resultat. Es sollte beachtet werden, dass die Ätztemperatur auf 25°C festgelegt wurde. Darüber hinaus waren die Bedingungen bei der Bildung der Filme folgende:
    Nicht dotierter SiO2-Film:
    Gas: SiH4:N2O = 1:10
    Druck: 0,02 atm
    Temperatur: 600°C
    BPSG-Film:
    Gas: SiH4:O2:B2H6:PH3 = 10:1000:2:1
    Druck: 1,2 atm
    Temperatur: 400°C TABELLE 3
    NH4F-Konzentration (%) HF-Konzentration (%) Ätzgeschwindigkeit (nm/min) Verhältnis zwischen den Ätzgeschwindigkeiten
    BPSG Nicht dotierter Film BPSG/nicht dotiert
    5,0 1,0 56,7 19,8 2,864
    10,0 1,0 50,0 22,1 2,263
    15,0 1,0 31,2 22,1 1,415
    20,0 1,0 29,0 13,8 1,218
    20,0 2,0 59,0 50,1 1,178
    20,0 4,0 98,9 82,3 1,202
    30,0 1,0 25,5 22,9 1,116
    30,0 2,0 53,6 47,8 1,121
    40,0 1,0 18,2 16,8 1,083
    40,0 2,0 32,9 30,2 1,089
    42,0 1,0 15,9 15,2 1,046
    42,0 2,0 31,2 29,5 1,058
    43,0 2,0 29,6 28,3 1,046
    44,0 1,0 14,2 13,7 1,036
    44,0 2,0 28,6 27,3 1,048
    45,0 1,0 13,0 12,6 1,032
    45,0 2,0 26,3 25,2 1,044
  • Wie dies klar aus Tabelle 3 hervorgeht, stellte sich heraus, dass das Verhältnis der Ätzgeschwindigkeit gesenkt werden konnte, wenn die NH4F-Konzentration so eingestellt wurde, dass sie mehr als 40% betrug, und zwar selbst wenn der Film ein CVD-Film war, wodurch eine nach dem Ätzvorgang gebildete Stufe vermieden wurde.
  • (Ausführungsbeispiel 5)
  • Beim Prozess der Herstellung von DRAM-Speicherzellen wurden, wie in 1 dargestellt, ein Film aus P-Polysilicium und sodann ein nicht dotierter CVD (SiO2)-Film gebildet. Anschließend wurde ein BPSG-Film zum Glätten der Oberfläche gebildet und einem thermischen Rückfluss unterzogen, und sodann wurde die Oberfläche des Films geglättet, indem dieser BPSG-Film einem Rückätzen unterzogen wurde.
  • Der BPSG-Film und der nicht dotierte SiO2-Film wurden unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 4 beschrieben gebildet. Darüber hinaus wurde der Rückfluss in einer Stickstoffgasatmosphäre mit einer Temperatur von 900°C durchgeführt.
  • Der Ätzvorgang wurde mit einer Ätzlösung I (die 44% NH4F und 1,0% HF enthielt) sowie mit einer Ätzlösung II (die 30% NH4F und 1.0% HF enthielt) bei 25°C derart durchgeführt, dass mindestens 50 nm des nicht dotierten SiO2-Films zurückblieben.
  • Bei der Betrachtung der Oberfläche nach dem Ätzen stellte sich heraus, dass die auf der Oberfläche gebildete Stufe 7 nm betrug, wenn die Ätzlösung I verwendet wurde, und dass sie 20 nm betrug, wenn die Ätzlösung II verwendet wurde.
  • (Ausführungsbeispiel 6)
  • In diesem Beispiel wurden die Auswirkungen des Zusatzes eines Tensids zur Lösung untersucht.
  • Zuerst wurden als Ätzlösungen eine Lösung mit 43% NH4F und 2,0% HF sowie eine Lösung, die erzielt wurde, indem dieser Lösung darüber hinaus das in Beispiel 3 beschriebene Tensid zugesetzt wurde, bei einer Temperatur von (–5°C) stehen gelassen, die niedriger war als die Abscheidungstemperatur (2°C).
  • Die Anzahl der Partikel in der Lösung, deren Durchmesser nicht kleiner war als 0,2 μm, wurde gemessen, bevor und nachdem die Lösungen stehen gelassen wurden, wobei eine Partikelmessvorrichtung verwendet wurde, die auf einem Laserdiffusionssystem beruhte (KL-22, hergestellt von RION).
  • Eine 6 Zoll-Wafer wurde herausgenommen, nachdem sie 5 Minuten lang in die verschiedenen Typen von Lösungen getaucht worden war, und die Anzahl der Partikel auf der Waferoberfläche wurde gemessen, indem eine Vorrichtung zur Messung von Fremdkörpern auf einer Waferoberfläche verwendet wurde, die auf einem Laserdiffusionssystem beruhte (Surfscan 6220, hergestellt von TENCOL).
  • Tabelle 4 zeigt das Ergebnis der Messung der Anzahl der Partikel in der Lösung und auf der Waferoberfläche. TABELLE 4
    Chemikalie Anzahl der schwimmenden Partikel (Einheit/ml) Anzahl der Partikel auf der Waferoberfläche (Einheit/Wafer)
    Ohne Tensid Vor dem Stehenlassen 50 48
    Nach dem Stehenlassen 2.350 1.200
    Mit Tensid Vor dem Stehenlassen 53 15
    Nach dem Stehenlassen 2.500 14
  • Wenn die Temperatur der Lösung geringer ist als die Abscheidungstemperatur, kommt es zur Kristallabscheidung, wobei die Abscheidung zu einer Ungleichmäßigkeit des Ätzens usw. führt, doch, wie dies klar aus Tabelle 4 hervorgeht, wird es durch den Zusatz des Tensids zur Lösung möglich, die Zahl der an der Wafer haftenden Partikel zu senken und eine Ungleichmäßigkeit des Ätzens zu verhindern, obwohl die Partikel in der Lösung nicht reduziert werden können.
  • Selbst wenn eine große Zahl an Partikeln in der Lösung vorhanden ist, haften diese Partikel nicht an der Waferoberfläche, so dass es möglich ist, einen Rückgang des Ertrags beim Ätzvorgang zu verhindern. Daher kann jegliche Ätzlösung auf einfache Weise gehandhabt werden.
  • (Ausführungsbeispiel 7)
  • Ein Abdeckungsfilm (1 μm) wurde auf einer 8 Zoll-Siliciumwafer mit einem darauf gebildeten thermischen 1 μm-Oxidfilm gebildet, und 2.000 Einheiten eines Musters aus Kontaktöffnungen mit jeweils verschiedenen Größen wurden auf dem Oxidfilm gebildet.
  • Anschließend wurde der thermische Oxidfilm 4 Minuten lang bei 25°C um etwa 100 nm geätzt, und zwar unter Verwendung einer Ätzlösung, die 45% NH4F und 2,0% HF enthielt, oder einer Ätzlösung, die erzielt wurde, indem der oben beschriebenen Lösung das Tensid (insgesamt 200 ppm) von Beispiel 3 zugesetzt wurde.
  • Nach dem Ätzen wurde die Abdeckung mit einer gemischten Lösung aus Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid abgelöst, und sodann wurde die Oberfläche mittels des Rasterkraftmikroskops (Nano Spec III, hergestellt von Digital Instruments) inspiziert.
  • 2 zeigt eines der Oberflächenmuster, das durch das Rasterkraftmikroskop vermessen wurde, und Tabelle 5 zeigt die Beziehung zwischen den Durchmessern der Kontaktöffnungen und der Anzahl defekter Kontaktöffnungen. TABELLE 5
    Ätzlösung Durchmesser der Kontaktöffnungen [μm] Defekte Kontaktöffnungen [%]
    Ohne Tensid 2,0 10
    1,0 20
    0,5 45
    Mit Tensid 2,0 0
    1,0 0
    0,5 0
  • Wie dies aus Tabelle 5 sowie aus 2 hervorgeht, ermöglicht es der Zusatz des Tensids zur Lösung, die Defekte beim Ätzen selbst bei einem feinen Muster zu eliminieren.
  • Obwohl es auch möglich ist, den Film einmal in ultrareines Wasser, dem das Tensid zugesetzt wurde, zu tauchen, und sodann den eingetauchten Film mit einer Ätzlösung zu ätzen, ohne das Tensid direkt der Ätzlösung beizufügen, kommt es leicht zu Problemen wie eindringendem Staub und einer Verdünnung der Ätzlösung, so dass aus diesem Grund die vorherige Zugabe des Tensids zu einer Ätzlösung vorzuziehen ist.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die Oberflächenbehandlung zur Mikrobearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere die Oberflächenbehandlung mit 0,1 bis 8 Gewichtsprozent Fluorwasserstoff und mehr als 40 Gewichtsprozent bis zu nicht mehr als 47 Gewichtsprozent Ammoniumfluorid, kann den Unterschied der Ätzgeschwindigkeit von Oxidfilmen, die jeweils durch ein unterschiedliches Verfahren und unterschiedliche Filmbildungsbedingungen erzielt wurden, im Vergleich zur Verwendung einer Ätzlösung auf der Basis der herkömmlichen Technologie reduzieren.
  • Als Ergebnis kann die beim Ätzvorgang entstehende Stufe auf dem Oxidfilm verhindert werden, wodurch auch eine Oberflächenfeinbehandlung im Submikron- und selbst im Viertelmikronbereich mit hohen Erträgen durchgeführt werden kann.

Claims (3)

  1. Ätzverfahren zur Behandlung einer Oberfläche, wobei die Oberfläche verschiedene Typen von Oxidfilmen umfasst, die sich durch die Art, in der sie gebildet wurden, oder die Bedingungen der Wärmebehandlung, der sie unterzogen wurden, oder ihren Gehalt an Verunreinigungen wie z.B. P, As und B voneinander unterscheiden, und wobei das Ätzverfahren das Auftragen einer Ätzlösung umfasst, die 0,1 bis 8 Gewichtsprozent Fluorwasserstoff und von mehr als 40 Gewichtsprozent bis zu nicht mehr als 47 Gewichtsprozent Ammoniumfluorid enthält.
  2. Ätzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzlösung hergestellt wird, indem Ammoniak in einer Lösung von Fluorwasserstoff gelöst wird.
  3. Ätzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzlösung von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent eines Tensids enthält.
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