JP2003142469A - シリコンをラジカル酸化する方法および装置 - Google Patents

シリコンをラジカル酸化する方法および装置

Info

Publication number
JP2003142469A
JP2003142469A JP2002305720A JP2002305720A JP2003142469A JP 2003142469 A JP2003142469 A JP 2003142469A JP 2002305720 A JP2002305720 A JP 2002305720A JP 2002305720 A JP2002305720 A JP 2002305720A JP 2003142469 A JP2003142469 A JP 2003142469A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxygen
silicon wafer
gas
dissociation
ultraviolet light
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.)
Withdrawn
Application number
JP2002305720A
Other languages
English (en)
Inventor
Ono Yoshi
オノ ヨシ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of JP2003142469A publication Critical patent/JP2003142469A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/0223Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate
    • H01L21/02233Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer
    • H01L21/02236Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor
    • H01L21/02238Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by oxidation, e.g. oxidation of the substrate of the semiconductor substrate or a semiconductor layer group IV semiconductor silicon in uncombined form, i.e. pure silicon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314Inorganic layers
    • H01L21/316Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass
    • H01L21/3165Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation
    • H01L21/31654Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself
    • H01L21/31658Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe
    • H01L21/31662Inorganic layers composed of oxides or glassy oxides or oxide based glass formed by oxidation of semiconductor materials, e.g. the body itself by thermal oxidation, e.g. of SiGe of silicon in uncombined form
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/02227Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process
    • H01L21/02255Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a process other than a deposition process formation by thermal treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的低温でシリコン基板を急速酸化させ、
二酸化シリコン層を形成する方法を提供すること。 【解決手段】 シリコンウェハをラジカル酸化する装置
は、シリコンウェハが装置内部に含まれており、加熱チ
ャックを有する真空チャンバであって、加熱チャックは
真空チャンバ内部に位置し、シリコンウェハを保持し、
かつ、約400℃〜500℃の間の温度でシリコンウェ
ハの温度を維持する、真空チャンバと、真空チャンバ内
のシリコンウェハを酸化するために、酸素含有ガスを提
供する酸化ガスソースと、酸素含有ガスをO(1D)状
態の酸素を含む解離生成物に解離する酸素解離機構と、
解離生成物を真空チャンバを通って移動させる機構とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン上への集
積回路の製造に関し、詳細には、シリコンの酸化によっ
て形成される高品質二酸化シリコン層の低温形成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】シリコンを酸化する従来の技術は、酸化
性雰囲気(例えば、NO、OまたはNO)中で長時
間にわたる高温(すなわち、800℃を超える温度)を
必要とする。このような酸化中、基板内への元素の拡散
が生じるので、半導体製造プロセスをこのような拡散に
対応するように調整する必要がある。
【0003】目的とする二酸化シリコン層を製造するた
めの、低温でシリコンを酸化する効率的な方法は、今の
ところ存在しない。低温でシリコンを酸化する公知の方
法として、例えば、プラズマ酸化(例えば、非特許文献
1参照。)、または、ラジカルスロットラインアンテナ
を用いた酸化(例えば、非特許文献2および3参照。)
がある。これら公知の方法は、大量のイオンとラジカル
とを生成し、この生成されたイオンによってシリコン表
面はダメージを受け、酸化物層の品質を低下し得る。
【0004】UVとオゾンとを組み合わせて酸素ラジカ
ルを生成する技術がある(例えば、非特許文献4参
照。)。しかしながら、このシステムで用いられる雰囲
気圧によって、O(1D)が衝突し、不活性化され、O
(3P)状態となり得る。得られる結果は、O(1D)
の欠損により深刻な問題を有している。にもかかわら
ず、酸化速度の向上および良好な化学量論的酸化物が報
告されている。
【0005】上記の他の技術も知られている(例えば、
非特許文献5および6参照。)。
【0006】基板品質を落とすことなく、はるかに低い
温度で酸化を行うことができれば、半導体産業にとって
極めて大きな利益をもたらすことになる。(100)面
(Square Plane Orientatio
n)のシリコンの酸化速度は、(111)面(Tria
ngular Plane Orientation)
のシリコンのそれと実質的に同じであるので、このよう
な酸化技術は、浅トレンチ分離のための等角酸化の必要
性に直ちに対処することになる。
【0007】
【非特許文献1】K. Watanabeら、「Con
trolling the concentratio
n and position of nitroge
n in ultrathin oxynitride
films formed by using ox
ygen and nitrogen radical
s」、Appl. Phys. Lett.、2000
年、76、2940
【0008】
【非特許文献2】Y. Saitoら、「Advant
age of RadicalOxidation f
or Improving Reliabilityo
f Ultra−Thin Gate Oxide」、
2000 Symposium on VLSI Te
chnology、2000年、T18−2
【0009】
【非特許文献3】M. Hirayamaら、「Low
Temperature Growth of Hi
gh−Integrity Silicon Oxid
e Films by Oxygen Radical
Generatedin High Density
Krypton Plasma」、IEDMTec
h. Dig.、1999年、249頁
【0010】
【非特許文献4】V. Nayarら、「Atmosp
heric Pressure, Low Tempe
rature (<500℃) UV/Ozone O
xidation of Silicon」、Elec
tronics Letters、1990年、26、
205
【0011】
【非特許文献5】R. J. Wilsonら、「Sp
eed−DependentAnisotropy P
arameters in the UV Photo
dissociation of Ozone」、J.
Phys. Chem. A、1997年、101、
7593〜7599
【0012】
【非特許文献6】K. Takahashiら、「Wa
velength and temperature
dependence of the absolut
e O(1D) production yield
from the 305−329nm photod
issociation of ozone」、J.
Chem. Phys.、1998年、108、716
【0013】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的低温でシリコン基板を急速酸化させ、二酸化シリコン
層を形成する方法を提供することである。
【0014】本発明の別の目的は、本発明の方法を実行
する装置を提供することである。
【0015】本発明のさらなる目的は、望ましくない元
素のシリコン基板への不要な拡散を生じることなく、シ
リコンウェハを酸化させることである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によるシリコンウ
ェハをラジカル酸化する装置は、該シリコンウェハは該
装置内部に含まれており、加熱チャックを有する真空チ
ャンバであって、該加熱チャックは該真空チャンバ内部
に位置し、該シリコンウェハを保持し、かつ、約400
℃〜500℃の間の温度で該シリコンウェハの温度を維
持する、真空チャンバと、該真空チャンバ内の該シリコ
ンウェハを酸化するために、酸素含有ガスを提供する酸
化ガスソースと、該酸素含有ガスをO(1D)状態の酸
素を含む解離生成物に解離する酸素解離機構と、該解離
生成物を該真空チャンバを通って移動させる機構とを備
え、これにより上記目的を達成する。
【0017】前記酸素含有ガスは、O、O、N
およびNOからなる酸素含有ガス群から選択されてもよ
い。
【0018】前記酸素解離機構は、水銀放電ランプを含
む紫外光ソースを含んでもよい。
【0019】前記酸素解離機構は、エキシマランプを含
む紫外光ソースを含んでもよい。
【0020】前記酸素解離機構は、誘導結合プラズマ発
生器を含む紫外光ソースを含んでもよい。
【0021】前記誘導結合プラズマ発生器は、Heおよ
びArからなるプラズマガス群から選択される紫外光生
成プラズマガスを提供するガスソースを含むプラズマガ
スソースと、約200ワット〜700ワットの間の出力
で、約13.56MHzの周波数で動作するRF発生器
とを含み、該誘導結合プラズマ発生器は、約30mTo
rr〜70mTorrの間の内圧で動作してもよい。
【0022】前記酸素解離機構は、レーザビーム発生器
を含む紫外光ソースを含んでもよい。
【0023】前記レーザビーム発生器は、約193nm
の波長を有するビームを発生するパルスArFエキシマ
レーザであってもよい。
【0024】前記レーザビーム発生器は、約406.7
nmの波長を有するビームを発生する連続波Krレーザ
であってもよい。
【0025】本発明によるシリコンをラジカル酸化する
方法は、該シリコンは半導体シリコンのウェハの形状で
あり、加熱チャックにシリコンウェハを配置するステッ
プであって、該加熱チャックは、約400℃〜500℃
の間の温度で該加熱チャック内に該シリコンウェハを維
持し、該加熱チャックは、真空チャンバ内に含まれ、該
真空チャンバは、約1mTorr〜2000mTorr
の間の圧力に維持される、ステップと、酸化ガスを酸素
解離機構に導入するステップと、該酸化ガスをO(1
D)状態の酸素を含む解離生成物に解離するステップ
と、該O(1D)状態の酸素を該加熱されたシリコンウ
ェハ上を通過させるステップと、約1分〜60分の間、
該真空チャンバ中に該シリコンウェハを維持して、該シ
リコンウェハ上に二酸化シリコン層を形成するステップ
とを包含し、これにより上記目的を達成する。
【0026】前記導入するステップは、O、O、N
OおよびNOからなる酸化ガス群から選択される酸化
ガスを導入するステップを包含してもよい。
【0027】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、該酸化ガスを約195nm〜311nmの間の
波長の紫外線照射に曝すステップを包含し、該紫外線照
射は、紫外光ソースによって発生されてもよい。
【0028】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、水銀放電光を用いて紫外光ソースを発生させる
ステップを包含してもよい。
【0029】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、エキシマ光を用いて紫外光ソースを発生させる
ステップを包含してもよい。
【0030】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、誘導結合プラズマ発生器を用いて紫外光ソース
を発生させるステップを包含してもよい。
【0031】前記解離するステップは、HeおよびAr
からなるプラズマガス群から選択される紫外光生成プラ
ズマガスを提供するガスソースを含むプラズマガスソー
スと、約200ワット〜700ワットの間の出力で、約
13.56MHzの周波数で動作するRF発生器とを含
む誘導結合プラズマを提供するステップを包含し、該誘
導結合プラズマは、約30mTorr〜70mTorr
の間の内圧で動作してもよい。
【0032】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、レーザビーム発生器を用いて紫外光ソースを発
生させるステップを包含してもよい。
【0033】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、約193nmの波長を有するビームを発生する
パルスArFエキシマレーザを含むレーザビーム発生器
を用いて、紫外光ソースを発生させるステップを包含し
てもよい。
【0034】前記酸化ガスを解離生成物に解離するステ
ップは、約406.7nmの波長を有するビームを発生
する連続波Krレーザを含むレーザビーム発生器を用い
て、紫外光ソースを発生させるステップを包含してもよ
い。
【0035】シリコンウェハをラジカル酸化する装置
は、シリコンウェハを装置内部に含み、加熱チャックを
有する真空チャンバであって、加熱チャックは真空チャ
ンバ内部に位置し、シリコンウェハを保持し、かつ、約
400℃〜500℃の間の温度でシリコンウェハの温度
を維持する、真空チャンバと、真空チャンバ内のシリコ
ンウェハを酸化するために、酸素含有ガスを提供する酸
化ガスソースと、酸素含有ガスをO(1D)状態の酸素
を含む解離生成物に解離する酸素解離機構と、解離生成
物を真空チャンバを通って移動させる機構とを備える。
【0036】シリコンをラジカル酸化する方法は、シリ
コンが半導体純シリコンのウェハの形状であり、加熱チ
ャックにシリコンウェハを配置するステップであって、
加熱チャックは、約400℃〜500℃の間の温度で加
熱チャック内にシリコンウェハを維持し、加熱チャック
は、約1mTorr〜2000mTorrの間の圧力に
維持される真空チャンバ内に含まれる、ステップと、酸
化ガスを酸素解離機構に導入するステップと、酸化ガス
をO(1D)状態の酸素を含む解離生成物に解離するス
テップと、O(1D)状態の酸素を加熱されたシリコン
ウェハ上を通過させるステップと、約1分〜60分の
間、真空チャンバ中にシリコンウェハを維持して、シリ
コンウェハ上に二酸化シリコン層を形成するステップと
を包含する。
【0037】本発明の上記要旨および目的は、本発明の
本質を素早く理解できるように設けられている。添付の
図面とともに、以下の本発明の好適な実施形態の詳細な
説明を読めば、本発明をより完全に理解することができ
る。
【0038】
【発明の実施の形態】本発明の方法は、大量のラジカル
酸素原子(具体的には、O(1D)準安定状態にある酸
素原子)を生成するステップを包含する。この酸素原子
は、OまたはNOの光解離によって生成され得るこ
とが知られている。311nm未満の波長の紫外光をオ
ゾン(O)に照射することによって、O(1D)が生
成される。同様に、195nm未満の波長の紫外光をN
Oに照射することによって、O(1D)が生成され
る。このO(1D)状態が、基底状態に比べて高いエネ
ルギーを有しているという事実により、基底状態の酸素
よりも速く、かつ、より高効率でシリコンを酸化する。
【0039】準安定O(1D)状態は、他の分子と衝突
することによって容易に不活性化され得るか、または、
不純物と反応し得る。したがって、この化学種が酸化さ
れるべきシリコン表面に達する前に不活性とならないよ
うにすることが重要である。このことは、酸化プロセス
を低圧真空チャンバ環境(好ましくは、石英線システ
ム)において行うことを必要とする。
【0040】図1において、第1の好適な実施形態の装
置を概して10として示す。この装置10は、内部に加
熱チャック14を有する真空チャンバ12を備える。シ
リコンウェハ16は、チャック14に配置される。酸化
プロセス中、シリコンウェハ16はこの位置に位置す
る。酸化ガスソース18は、解離され、O(1D)状態
の酸素を形成し得るガス(例えば、O、O、NOま
たはNO)を提供する。本実施形態では、酸素解離機
構20は、高濃度の紫外光を有する紫外線生成光源(例
えば、水銀放電ランプまたはエキシマランプ)を備え
る。ポンプ22は、このポンプ22により解離された酸
化ガスを移動させ、かつ、チャンバ12から解離された
酸化ガスを除去する機構を提供する。ガスソース18
は、いずれの酸化ガスのフローも石英管24(直径約1
インチ)を通って真空チャンバ12へと導入する。この
石英管は、光源20からの光によって照射される領域を
通っている。O(1D)を含む解離された生成物は、チ
ャックに保持される加熱ウェハの表面へと流れ得る。酸
化温度は、約400℃〜500℃の範囲の低温であり得
るが、酸化速度は、1000℃でO熱酸化を行った場
合の酸化速度に等価である。チャンバ12の圧力は、約
1mTorr〜2000mTorrに維持され、酸化プ
ロセスは、約1分〜60分間行われる。
【0041】これらのラインに沿って行われる他の研究
では、多くの他の励起分子およびイオン分子とともに、
O(1D)が生成されている。もっとも関連する研究
は、上述したSaitoらの文献に記載されている。こ
の文献では、プラズマ内にあるKrおよびOの混合物
が放電して、その結果、励起Krが共鳴エネルギー輸
送を生じ、解離され、後にO(1D)を形成するO
を形成することが記載されている。他の励起化学種およ
びイオン化学種とともにO(1D)は、シリコン表面と
相互作用し、酸化物を形成する。
【0042】本発明の方法を行う別の構成(第2の好適
な実施形態)を図2に概して30として示す。装置30
は、真空チャンバ32と、加熱チャック34と、シリコ
ンウェハ36と、第1の酸化ガスソース38と、酸化ガ
ス用の石英送達管40と、第2のプラズマガスソース4
2と、誘導結合プラズマ発生器44とを備える。この誘
導結合プラズマ発生器44は、強いUV照射を発するガ
ス(例えば、HeまたはAr)からプラズマを発生させ
る。第1のポンプ46は、チャンバ32から解離された
酸化ガスを引き出し、一方、第2のポンプ48は、誘導
結合プラズマ発生器44からプラズマガスを引き出す。
Heの場合の典型的な動作条件は、約200ワット〜7
00ワットの間で動作される13.56MHzのRF発
生器を用いて、約10sccmの流量で、約30mTo
rr〜70mTorrの間であり得る。酸化ガスは、プ
ラズマガスから分離される。上記条件では、分解条件に
必要とされる圧力よりもはるかに高い圧力であるため、
自身の放電が生じることはない。プラズマガスと酸化ガ
スとの間の光結合によって、O(1D)化学種が形成さ
れ得る。チャンバ32の圧力は、約1mTorr〜20
00mTorrに維持され、酸化プロセスは、約1分〜
60分間行われる。
【0043】本発明の装置50(第3の好適な実施形
態)を図3に示す。装置50は、真空チャンバ52と、
加熱チャック54と、シリコンウェハ56と、酸化ガス
ソース58と、石英送達管60とを備える。レーザ62
は、レーザビーム64を生成する。レーザビーム64
は、ミラー66で石英送達管60へと偏向され、ミラー
68で反射され石英送達管60に戻る。ポンプ70は、
チャンバ52から解離された酸化ガスを除去するように
動作される。レーザビーム64は、酸化ガスを解離し
て、O(1D)状態の酸素を含む解離生成物にするため
に用いられる。レーザは、その出力波長が、所望の光解
離を生じるに十分短くありさえすれば、パルス、また
は、連続した波(CW)のいずれの種類であってもよ
い。例えば、ArFパルスエキシマレーザは、約193
nmの波長を有する紫外光出力を生成する。この紫外光
出力の波長は、NO分子を分解して、O(1D)を形
成するに十分である。406.7nm線に調整されたク
リプトンイオンレーザ等のCWレーザは、Oを光解離
して、O(1D)を形成し得る。ガス流量とともに、ガ
スフローとレーザパスとの長さを最適化して、最大酸化
効率を達成する必要がある。チャンバ52の圧力は、約
1mTorr〜2000mTorrに維持され、酸化プ
ロセスは、約1分〜60分間行われる。
【0044】以上説明してきたように、シリコンウェハ
をラジカル酸化する装置は、シリコンウェハを装置内部
に含み、加熱チャックを有する真空チャンバであって、
加熱チャックは真空チャンバ内部に位置し、シリコンウ
ェハを保持し、かつ、約400℃〜500℃の間の温度
でシリコンウェハの温度を維持する、真空チャンバと、
真空チャンバ内のシリコンウェハを酸化するために、酸
素含有ガスを提供する酸化ガスソースと、酸素含有ガス
をO(1D)状態の酸素を含む解離生成物に解離する酸
素解離機構と、解離生成物を真空チャンバを通って移動
させる機構とを備える。
【0045】シリコンをラジカル酸化する方法は、シリ
コンが半導体純シリコンのウェハの形状であり、加熱チ
ャックにシリコンウェハを配置するステップであって、
加熱チャックは、約400℃〜500℃の間の温度で加
熱チャック内にシリコンウェハを維持し、加熱チャック
は、約1mTorr〜2000mTorrの間の圧力に
維持される真空チャンバ内に含まれる、ステップと、酸
化ガスを酸素解離機構に導入するステップと、酸化ガス
をO(1D)状態の酸素を含む解離生成物に解離するス
テップと、O(1D)状態の酸素を加熱されたシリコン
ウェハ上を通過させるステップと、約1分〜60分の
間、真空チャンバ中にシリコンウェハを維持して、シリ
コンウェハ上に二酸化シリコン層を形成するステップと
を包含する。
【0046】上述してきたように、シリコンのラジカル
酸化のための方法およびシステムが開示された。そのさ
らなる変更および改変は、上掲の特許請求の範囲に規定
される発明の範囲内で為され得ることを理解されたい。
【0047】
【発明の効果】本発明による装置は、シリコンウェハを
保持し、かつ、約400℃〜500℃の間の温度で該シ
リコンウェハの温度を維持する真空チャンバと、真空チ
ャンバ内のシリコンウェハを酸化するために、酸素含有
ガスを提供する酸化ガスソースと、酸素含有ガスをO
(1D)状態の酸素を含む解離生成物に解離する酸素解
離機構と、解離生成物を真空チャンバを通って移動させ
る機構とを備える。上記酸素解離機構によって生成され
たO(1D)準安定状態の酸素を含む解離生成物は、上
記移動させる機構によって、他の分子と衝突することな
く、かつ、不純物と反応することなく、活性なまま酸化
されるべきシリコン表面に達し得る。これにより、約4
00℃〜500℃という低温において、シリコン表面を
容易に酸化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、シリコンのラジカル酸素酸化を行う装
置を示す。
【図2】図2は、本発明の装置の別の実施形態を示す図
である。
【図3】図3は、UVレーザによってラジカル酸化を行
うための、本発明の装置の別の実施形態を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 実施形態1の装置 12 真空チャンバ 14 加熱チャック 16 シリコンウェハ 18 酸化ガスソース 20 酸素解離機構 22 ポンプ 24 石英管

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンウェハをラジカル酸化する装置
    であって、該シリコンウェハは該装置内部に含まれてお
    り、該装置は、 加熱チャックを有する真空チャンバであって、該加熱チ
    ャックは該真空チャンバ内部に位置し、該シリコンウェ
    ハを保持し、かつ、約400℃〜500℃の間の温度で
    該シリコンウェハの温度を維持する、真空チャンバと、 該真空チャンバ内の該シリコンウェハを酸化するため
    に、酸素含有ガスを提供する酸化ガスソースと、 該酸素含有ガスをO(1D)状態の酸素を含む解離生成
    物に解離する酸素解離機構と、 該解離生成物を該真空チャンバを通って移動させる機構
    とを備える、装置。
  2. 【請求項2】 前記酸素含有ガスは、O、O、N
    OおよびNOからなる酸素含有ガス群から選択される、
    請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記酸素解離機構は、水銀放電ランプを
    含む紫外光ソースを含む、請求項1に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記酸素解離機構は、エキシマランプを
    含む紫外光ソースを含む、請求項1に記載の装置。
  5. 【請求項5】 前記酸素解離機構は、誘導結合プラズマ
    発生器を含む紫外光ソースを含む、請求項1に記載の装
    置。
  6. 【請求項6】 前記誘導結合プラズマ発生器は、 HeおよびArからなるプラズマガス群から選択される
    紫外光生成プラズマガスを提供するガスソースを含むプ
    ラズマガスソースと、 約200ワット〜700ワットの間の出力で、約13.
    56MHzの周波数で動作するRF発生器とを含み、該
    誘導結合プラズマ発生器は、約30mTorr〜70m
    Torrの間の内圧で動作する、請求項5に記載の装
    置。
  7. 【請求項7】 前記酸素解離機構は、レーザビーム発生
    器を含む紫外光ソースを含む、請求項1に記載の装置。
  8. 【請求項8】 前記レーザビーム発生器は、約193n
    mの波長を有するビームを発生するパルスArFエキシ
    マレーザである、請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記レーザビーム発生器は、約406.
    7nmの波長を有するビームを発生する連続波Krレー
    ザである、請求項7に記載の装置。
  10. 【請求項10】 シリコンをラジカル酸化する方法であ
    って、該シリコンは半導体純シリコンのウェハの形状で
    あり、該方法は、 加熱チャックにシリコンウェハを配置するステップであ
    って、該加熱チャックは、約400℃〜500℃の間の
    温度で該加熱チャック内に該シリコンウェハを維持し、
    該加熱チャックは、真空チャンバ内に含まれ、該真空チ
    ャンバは、約1mTorr〜2000mTorrの間の
    圧力に維持される、ステップと、 酸化ガスを酸素解離機構に導入するステップと、 該酸化ガスをO(1D)状態の酸素を含む解離生成物に
    解離するステップと、 該O(1D)状態の酸素を該加熱されたシリコンウェハ
    上を通過させるステップと、 約1分〜60分の間、該真空チャンバ中に該シリコンウ
    ェハを維持して、該シリコンウェハ上に二酸化シリコン
    層を形成するステップとを包含する、方法。
  11. 【請求項11】 前記導入するステップは、O
    、NOおよびNOからなる酸化ガス群から選択さ
    れる酸化ガスを導入するステップを包含する、請求項1
    0に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、該酸化ガスを約195nm〜311nmの
    間の波長の紫外線照射に曝すステップを包含し、該紫外
    線照射は、紫外光ソースによって発生される、請求項1
    0に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、水銀放電光を用いて紫外光ソースを発生さ
    せるステップを包含する、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、エキシマ光を用いて紫外光ソースを発生さ
    せるステップを包含する、請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、誘導結合プラズマ発生器を用いて紫外光ソ
    ースを発生させるステップを包含する、請求項12に記
    載の方法。
  16. 【請求項16】 前記解離するステップは、Heおよび
    Arからなるプラズマガス群から選択される紫外光生成
    プラズマガスを提供するガスソースを含むプラズマガス
    ソースと、約200ワット〜700ワットの間の出力
    で、約13.56MHzの周波数で動作するRF発生器
    とを含む誘導結合プラズマを提供するステップを包含
    し、該誘導結合プラズマは、約30mTorr〜70m
    Torrの間の内圧で動作する、請求項15に記載の方
    法。
  17. 【請求項17】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、レーザビーム発生器を用いて紫外光ソース
    を発生させるステップを包含する、請求項12に記載の
    方法。
  18. 【請求項18】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、約193nmの波長を有するビームを発生
    するパルスArFエキシマレーザを含むレーザビーム発
    生器を用いて、紫外光ソースを発生させるステップを包
    含する、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記酸化ガスを解離生成物に解離する
    ステップは、約406.7nmの波長を有するビームを
    発生する連続波Krレーザを含むレーザビーム発生器を
    用いて、紫外光ソースを発生させるステップを包含す
    る、請求項17に記載の方法。
JP2002305720A 2001-10-30 2002-10-21 シリコンをラジカル酸化する方法および装置 Withdrawn JP2003142469A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/020,424 2001-10-30
US10/020,424 US20030082923A1 (en) 2001-10-30 2001-10-30 Method and apparatus for radical oxidation of silicon

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003142469A true JP2003142469A (ja) 2003-05-16

Family

ID=21798542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002305720A Withdrawn JP2003142469A (ja) 2001-10-30 2002-10-21 シリコンをラジカル酸化する方法および装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20030082923A1 (ja)
JP (1) JP2003142469A (ja)
KR (1) KR100544226B1 (ja)
CN (1) CN1203536C (ja)
TW (1) TW564480B (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005093562A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Tadahiro Omi 半導体装置の製造方法
WO2007013753A1 (en) * 2005-07-25 2007-02-01 Sem Technology Co., Ltd Semiconductor doping method using pulsed inductively coupled plasma and system therefor
US8183670B2 (en) 2002-12-02 2012-05-22 Foundation For Advancement Of International Science Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2018206976A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 東京エレクトロン株式会社 ボロン膜の除去方法およびボロン膜によるパターン形成方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100464424B1 (ko) * 2002-07-05 2005-01-03 삼성전자주식회사 누설 전류를 감소시킬 수 있는 게이트 절연막 형성방법
US20040171279A1 (en) * 2003-02-27 2004-09-02 Sharp Laboratories Of America Inc. Method of low-temperature oxidation of silicon using nitrous oxide
US8507879B2 (en) * 2006-06-08 2013-08-13 Xei Scientific, Inc. Oxidative cleaning method and apparatus for electron microscopes using UV excitation in an oxygen radical source
US8236706B2 (en) * 2008-12-12 2012-08-07 Mattson Technology, Inc. Method and apparatus for growing thin oxide films on silicon while minimizing impact on existing structures

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05343391A (ja) * 1992-06-04 1993-12-24 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US5637351A (en) * 1995-05-11 1997-06-10 Air Products And Chemicals, Inc. Chemical vapor deposition (CVD) of silicon dioxide films using oxygen-silicon source reactants and a free radical promoter
KR20010098269A (ko) * 2000-04-29 2001-11-08 윤종용 저온 다결정 실리콘형 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR100392840B1 (ko) * 2000-12-02 2003-07-28 주식회사 우광케미칼 저온 플라즈마 중합법을 이용한 중합박막의 형성방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8183670B2 (en) 2002-12-02 2012-05-22 Foundation For Advancement Of International Science Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2005093562A (ja) * 2003-09-12 2005-04-07 Tadahiro Omi 半導体装置の製造方法
WO2007013753A1 (en) * 2005-07-25 2007-02-01 Sem Technology Co., Ltd Semiconductor doping method using pulsed inductively coupled plasma and system therefor
JP2018206976A (ja) * 2017-06-05 2018-12-27 東京エレクトロン株式会社 ボロン膜の除去方法およびボロン膜によるパターン形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1203536C (zh) 2005-05-25
KR100544226B1 (ko) 2006-01-23
CN1419272A (zh) 2003-05-21
TW564480B (en) 2003-12-01
US20030082923A1 (en) 2003-05-01
KR20030036054A (ko) 2003-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0714119B1 (en) Pattern forming process and process for preparing semiconductor device utilizing said pattern forming process
US6793736B2 (en) Method of providing high flux of point of use activated reactive species for semiconductor processing
JPS631097B2 (ja)
WO2004093175A1 (ja) 水素プラズマダウンフロー処理方法及び水素プラズマダウンフロー処理装置
JP2005158796A (ja) 処理装置
JP2003142469A (ja) シリコンをラジカル酸化する方法および装置
US7105101B2 (en) Method of removing oxide film on a substrate with hydrogen and fluorine radicals
JP4124675B2 (ja) シリコンウェハを低温酸化する方法およびその装置
Falkenstein Surface cleaning mechanisms utilizing VUV radiation in oxygen-containing gaseous environments
TWI223856B (en) Method for oxidizing a silicon wafer at low-temperature and apparatus for the same
JP2700297B2 (ja) 処理方法
JP2535517B2 (ja) 処理方法
JP2511810B2 (ja) 処理方法
JPS6276632A (ja) 表面処理装置
JP2709175B2 (ja) エッチングパターンの形成方法
JP2532353B2 (ja) 気相エッチング方法および装置
JPS63117424A (ja) 基板表面処理方法
JPH0697139A (ja) 半導体表面の清浄化方法
JPH0517291A (ja) ダイヤモンド薄膜堆積用基板の処理方法
KR100585083B1 (ko) 초박막 게이트 산화막 형성 방법
JPH0897206A (ja) 熱酸化膜形成方法
JPS63117426A (ja) 光処理装置
JP4291193B2 (ja) 光処理装置及び処理装置
JPH1174233A (ja) レーザーアシスト低温エッチング方法
JP2564663B2 (ja) 気相エッチング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110