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
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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。
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
【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。
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、ＮＯ２、Ｏ２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。
性雰囲気（例えば、ＮＯ２、Ｏ２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。
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。
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。）。
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。
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
ｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏ
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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
ａｇｅ ｏｆ ＲａｄｉｃａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎ ｆ
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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
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
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
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
１
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
１
【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。
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。
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。
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。
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、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２Ｏ
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ
２Ｏ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。
２Ｏ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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、Ｏ３またはＮ２Ｏ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（Ｏ３）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
２Ｏ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。
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、Ｏ３またはＮ２Ｏ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（Ｏ３）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
２Ｏ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。
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、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯま
たはＮ２Ｏ）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Ｏ２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。
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、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯま
たはＮ２Ｏ）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Ｏ２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Ｏ２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Ｏ２ ＊
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。
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Ｏ２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Ｏ２ ＊
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。
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、Ｎ２Ｏ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、Ｏ３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。
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、Ｎ２Ｏ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、Ｏ３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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
うための、本発明の装置の別の実施形態を示す図であ
る。
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)
- 【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。 - 【請求項２】 前記酸素含有ガスは、Ｏ２、Ｏ３、Ｎ２
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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項１１】 前記導入するステップは、Ｏ２、
Ｏ３、Ｎ２Ｏ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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
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|---|---|---|---|---|
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| 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 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| 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 |
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