JP2020534707A - 基板処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理方法であって、チャンバーの内部に配置された状態で加熱したシリコン基板にシリコン酸化物又はシリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、シリコン酸化物又はシリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変化させる段階と、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成されたシリコン基板にプラズマ処理されない不活性ガスを供給して、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する段階と、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去されたシリコン基板に加熱により励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有ガスを噴射して、シリコン基板の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物を除去する段階とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理方法及び装置に関する。より具体的に、本発明は、乾式洗浄時に基板の表面に残留するフルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）を一定の温度に加熱した水素含有ガスを使用して除去することによって、従来技術と比較して除去効率及び生産性が大きく向上した基板処理方法及び装置に関する。

シリコン酸化物と窒化物は、半導体素子において代表的に使用されている誘電体化合物質であって、これらの薄膜をエッチングする方法として従来にはウェットエッチングとドライエッチング方法が使用されてきた。

しかしながら、半導体装置回路が次第に高集積化及び高微細化されるに伴い、既存ウェットエッチングでは、高縦横比（Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ）パターンに存在する自然酸化膜の除去が難しく、原子レベル（ａｔｏｍｉｃ ｌｅｖｅｌ）の微細エッチングのための選択比の制御が難しい問題を有している。

また、ドライエッチングは、ウェハーの表面に入射するイオン衝撃（Ｉｏｎ Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）に起因して、エッチング後にウェハーの表面に損傷層（Ｄａｍａｇｅ ｌａｙｅｒ）が生成されるので、これを除去するための後続工程が必要であるという問題がある。

最近になって、このような問題点を解決する代替技術として、シリコン酸化物又は窒化物をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）固体層に変化させ、このように生成されたヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層を加熱して除去するドライ洗浄技術が導入された。

しかしながら、自然酸化膜をエッチングするための従来のドライ洗浄方式は、希釈フッ酸（ＤＨＦ）又は緩衝フッ酸（ＢＨＦ）を利用したウェットエッチングと同様に過多フルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）反応に起因して基板の表面に残留フルオルが残って、収率に影響を与える問題を有している。

図１は、ドライ洗浄後に基板の表面に残っているフルオルを除去するための従来技術を示す図である。

まず、韓国特許公開第１０−２００９−００７１３６８号公報に開示された技術は、水素ガス雰囲気で基板加熱を通じて残留フルオルを除去する方式であって、フッ素原子と反応すべき水素原子が、反応性の低いガス状態で存在するので、フルオル除去速度が低く、高い温度で基板を加熱することが必須要素であるので、インシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程の具現が難しい。

また、韓国特許登録第１０−０７８４６６１号公報に開示された技術は、水素プラズマを利用して残留フルオルを除去する方式であって、反応性の高い水素ラジカルにより残留フルオル除去速度が高まる長所があるが、プラズマ生成のための別途のチャンバーが必要であり、基板の表面がプラズマにより損傷され得るという問題点がある。

韓国特許公開第１０−２００９−００７１３６８号公報（公開日：２００９年０７月０１日、名称：基板処理方法、基板処理装置及び記憶媒体） 韓国特許登録第１０−０７８４６６１号公報（登録日：２００７年１２月０５日、名称：半導体素子の製造方法）

本発明は、ドライ洗浄時に基板の表面に残留するフルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）を一定の温度に加熱した水素含有ガスを使用して除去することによって、フルオル除去効率及び生産性を大きく向上させることができる基板処理方法及び装置を提供することを技術的課題とする。

また、本発明は、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを繰り返して生成させ除去するインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程を安定的に具現することができ、生産性とハードウェア安定性を改善することができる基板処理方法及び装置を提供することを技術的課題とする。

このような技術的課題を解決するための本発明は、シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理方法であって、チャンバーの内部に配置された状態で加熱したシリコン基板に前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化させる反応生成物の生成段階と、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成されたシリコン基板にプラズマ処理されない不活性ガスを供給して、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物の除去段階と、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去されたシリコン基板に加熱により励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有ガスを噴射して、前記シリコン基板の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物を除去する残留物の除去段階とを含む。

本発明による基板処理方法において、前記水素含有ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記反応生成物の生成段階は、前記シリコン基板を前記チャンバーの内部の加熱したチャック（ｃｈｕｃｋ）に配置する段階と、少なくともＮＦ_３を含む第１反応ガスをプラズマ処理して、前記シリコン基板に供給する段階と、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含む第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、前記シリコン基板に供給する段階とを含むことを特徴とする。

本発明による基板処理方法は、前記反応生成物の生成段階以後、前記反応生成物の除去段階以前に、前記チャンバーの内部に加熱により励起状態に転移された水素含有ガスを供給して、前記チャンバーの内部に備えられたＲＦ電極とシャワーヘッドに吸着したフルオルを除去する段階とをさらに含むことを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記水素含有ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記水素含有ガスの加熱温度は、２００℃〜９００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記チャンバーの内部に備えられ、前記シリコン基板が配置されるチャックの加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記チャンバーの内部に備えられ、前記水素含有ガスが噴射されるシャワーヘッドの加熱温度は、１００℃〜２００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理方法において、前記チャンバーの内部壁面の加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする。

本発明は、シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理装置であって、チャンバーの内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板が配置されるチャック（ｃｈｕｃｋ）と、前記チャックを加熱するチャック加熱部と、プラズマ発生のためのＲＦ電源が印加され、第１ガス供給路が備えられたＲＦ電極と、前記ＲＦ電源の接地端に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いて前記ＲＦ電極から離隔しており、第２ガス供給路及び前記第２ガス供給路と物理的に区分された第３ガス供給路が備えられたシャワーヘッド及び前記シャワーヘッドに供給されるガスを加熱するガス加熱部とを含み、前記シリコン基板は、前記チャック加熱部により加熱されるチャックの加熱温度に対応して加熱され、前記第１ガス供給路を通過した少なくともＮＦ_３を含む第１反応ガスが前記ＲＦ電源によりプラズマ処理されて、前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給され、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含む第２反応ガスが前記第３ガス供給路を介してプラズマ処理されない状態で前記シリコン基板に供給されて、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化し、前記第１ガス供給路を通過したプラズマ処理されない不活性カスが前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給されて、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去され、前記ガス加熱部により加熱されて励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有カスが前記第３ガス供給路を介して前記シリコン基板に噴射されて、前記シリコン基板の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物が除去される。

本発明による基板処理装置において、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される前に、前記ガス加熱部により加熱されて励起状態に転移された水素含有カスが前記第３ガス供給路を介して供給されて、前記ＲＦ電極と前記シャワーヘッドに吸着したフルオルが除去されることを特徴とする。

本発明による基板処理装置において、前記水素含有ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことを特徴とする。

本発明による基板処理装置において、前記水素含有ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理装置において、前記水素含有ガスの加熱温度は、２００℃〜９００℃であることを特徴とする。

本発明による基板処理装置において、前記チャックの加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする。

本発明によれば、ドライ洗浄時に基板の表面に残留するフルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）を一定の温度に加熱した水素含有ガスを使用して除去することによって、フルオル除去効率及び生産性を大きく向上させることができる基板処理方法及び装置が提供される効果がある。

また、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを繰り返して生成させ除去するインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程を安定的に具現することができ、生産性とハードウェア安定性を改善できる基板処理方法及び装置が提供される効果がある。

図１は、従来の基板処理方式を説明するための図である。 図２は、本発明による基板処理方法及び装置の基本原理を説明するための図である。 図３は、本発明の第１実施例による基板処理方法を示す図である。 図４は、本発明の第２実施例による基板処理方法を示す図である。 図５は、本発明の一実施例による基板処理装置を示す図である。

本明細書に開示されている本発明の概念による実施形態について特定の構造的又は機能的説明は、単に本発明の概念による実施形態を説明するための目的で例示されたものであって、本発明の概念による実施形態は、多様な形態で実施され得、本明細書に説明された実施形態に限定されない。

本発明の概念による実施形態は、多様な変更を加えることができ、色々な形態を有することができるので、実施形態を図面に例示し、本明細書で詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明の概念による実施形態を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物、又は代替物を含む。

第１又は第２等の用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され得るが、前記構成要素は、前記用語により限定されるべきものではない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで、例えば本発明の概念による権利範囲から外れないまま、第１構成要素は、第２構成要素と命名され得、同様に、第２構成要素は、第１構成要素にも命名され得る。

任意の構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか、又は「接続されて」いると言及された場合には、当該他の構成要素に直接的に連結されているか又は接続されていてもよいが、中間にさらに他の構成要素が存在してもよいものと理解されなければならない。他方で、任意の構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか、又は「直接接続されて」いると言及されたときには、中間にさらに他の構成要素が存在しないものと理解されなければならない。構成要素間の関係を説明する他の表現、すなわち「〜の間に」と「すぐに〜の間に」又は「〜に隣り合う」と「〜に直接隣り合う」等も、同様に解釈されなければならない。

本明細書で使用した用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されるものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に相異に意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」等の用語は、本明細書に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部分品又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。

相異に定義されない限り、技術的又は科学的な用語を含んでここで使用されるすべての用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるものと同じ意味を示す。一般的に使用される辞書に定義されているような用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致する意味を有するものと解すべきであり、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味と解されない。

図２は、本発明による基板処理方法及び装置の基本原理を説明するための図である。

先立って、図１を参照して説明したように、基板に形成される自然酸化膜のような誘電体をガス又はラジカルと反応してヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）を生成させた後、これを加熱して除去するドライ洗浄（Ｄｒｙ Ｃｌｅａｎ）技術が導入された。

しかしながら、自然酸化膜をエッチングするための従来のドライ洗浄方式は、希釈フッ酸（ＤＨＦ）又は緩衝フッ酸（ＢＨＦ）を利用したウェットエッチングと同様に過多フルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）反応により基板の表面に残留フルオルが残って、収率に影響を与える問題を有している。

本発明は、ドライ洗浄後に発生しうる残留フルオルの効率的な除去のために、Ｈ_２、ＮＨ_３そしてＨ_２Ｏなどのような水素含有ガスを一定の温度以上に加熱して基板に噴射する。一定の温度以上に加熱した水素含有ガスは、反応性の高い状態で励起される（ｅｘｃｉｔｅｄ）ので、基板の表面に対するプラズマ損傷（Ｐｌａｓｍａ ｄａｍａｇｅ）なしにフルオル除去速度を高めることができ、別途のチャンバー構成が必要ないインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程が可能であるので、生産性及び収率の向上に寄与することができる。

以下では、図３〜図５をさらに参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図３は、本発明の第１実施例による基板処理方法を示す図であり、図５は、本発明の第１実施例による基板処理方法が行われる基板処理装置の例示的な構成を示す図である。

図３及び図５を参照すると、本発明の第１実施例による基板処理方法は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する方法であって、反応生成物の生成段階Ｓ１００と、反応生成物の除去段階Ｓ３００と、残留物の除去段階Ｓ４００とを含む。

反応生成物の生成段階Ｓ１００では、チャンバー１０の内部に配置された状態で加熱したシリコン基板４０にシリコン酸化物又はシリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して反応を誘導することによって、シリコン酸化物又はシリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化させる過程が行われる。すなわち、反応生成物の生成段階Ｓ１００が行われた後、シリコン基板４０の表面に存在したシリコン酸化物又はシリコン窒化物の全部又は一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層に置換される。

例えば、反応生成物の生成段階Ｓ１００は、段階Ｓ１１０、段階Ｓ１２０、段階Ｓ１３０、段階Ｓ１４０、段階Ｓ１５０を含んで構成され得る。

段階Ｓ１１０では、シリコン基板４０をチャンバー１０内部の加熱したチャック２０に配置する過程が行われる。例えば、シリコン基板４０は、図示しない移送装置によりチャンバー１０内部のチャック２０に移送されて配置され得、チャック２０は、チャック加熱部３０により８０〜１００℃の温度範囲に加熱され得る。シリコン基板４０は、チャック２０に接触した状態で配置されるので、チャック２０の加熱温度に対応する温度に加熱される。

段階Ｓ１２０では、第１反応ガスをプラズマ生成領域に注入する過程が行われる。例えば、第１反応ガスは、少なくともＮＦ_３を含むことができ、より具体的には、ＮＦ_３、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２、Ｏ_２を含むことができる。例えば、このような第１反応ガスは、チャンバー１０の上端からプラズマ生成領域に注入され得、このために、チャンバー１０の上部領域に配置されたＲＦ電極６０には、第１反応ガスの注入経路を提供する第１ガス供給路６２が備えられる。

段階Ｓ１３０では、ＲＦ電源５０を印加してプラズマ生成領域にプラズマを生成する過程が行われる。例えば、チャンバー１０の内部には、プラズマ生成領域を間に置いて上側にＲＦ電極６０が配置され、下側に後述するシャワーヘッド７０が配置され得、ＲＦ電源５０の正極は、ＲＦ電極６０に電気的に連結され、負極は、シャワーヘッド７０に電気的に連結され得る。ＲＦ電源５０が印加される場合、ＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に注入された第１反応ガスがプラズマ反応によりラジカル化されて、シャワーヘッド７０に備えられた第２ガス供給路７２を介してシリコン基板４０に供給される。

段階Ｓ１４０では、第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、シャワーヘッド７０に直接注入してシリコン基板４０に供給する過程が行われる。例えば、プラズマ生成領域の下側に配置されるシャワーヘッド７０には、ラジカル化された第１反応ガスが通過する経路を提供する第２ガス供給路７２以外に、さらに、第２反応ガス及び後述する水素含有ガスが注入される通路を提供する第３ガス供給路７４が備えられ、第２ガス供給路７２と第３ガス供給路７４は、物理的に区分される経路を有するように構成され得る。例えば、第２反応ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことができ、より具体的には、Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２Ｏを含むことができる。

段階Ｓ１５０では、プラズマ処理された第１反応ガスとプラズマ処理されない第２反応ガスがシリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物と反応して、反応生成物としてヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成される過程が行われる。例えば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムは、固体層として生成され得、シリコン基板４０の表面に存在したシリコン酸化物又はシリコン窒化物の全部又は一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム固体層に置換され得る。

シリコン基板４０にシリコン酸化物が形成されている場合を例にあげて、プラズマ処理されて供給される第１反応ガスに含有されたラジカル成分とプラズマ処理されずに供給される第２反応ガスのガス成分の反応によりシリコン酸化物がヘキサフルオロケイ酸アンモニウムに変化する過程を反応式で説明すると、次の通りである。

２ＮＨ_４Ｆ（ｇ）＋４ＨＦ（ｇ）＋ＳｉＯ_２＝（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６（ｇ）＋２Ｈ_２Ｏ

反応生成物の除去段階Ｓ３００では、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成されたシリコン基板４０にプラズマ処理されない不活性ガスを供給して、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する過程が行われる。例えば、シリコン基板４０は、加熱した状態のチャック２０に接触配置されているので、チャック２０の加熱温度に対応する温度に加熱した状態を維持するので、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムは、気化により除去される。

ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが気化により除去される過程を反応式で説明すると、次の通りである。

（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６（ｇ）＝ＳｉＦ_４（ｇ）＋２ＮＨ_３（ｇ）＋２ＨＦ（ｇ）

残留物の除去段階Ｓ４００では、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去されたシリコン基板４０に加熱により励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有ガスを噴射して、シリコン基板４０の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物を除去する過程が行われる。例えば、水素含有ガスは、シャワーヘッド７０を介してチャンバー１０の内部に注入される以前に、チャンバー１０の外部に備えられたガス加熱部８０によりあらかじめ加熱され得る。

このように本発明の一実施例によれば、ドライ洗浄後に発生しうる残留フルオルの効率的な除去のために、Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２Ｏなど水素含有ガスを一定の温度以上に加熱してシリコン基板４０に噴射する。一定の温度以上に加熱した水素含有ガスは、反応性の高い状態で励起されるので、従来技術とは異なって、シリコン基板４０の表面のプラズマ損傷（Ｐｌａｓｍａ ｄａｍａｇｅ）なしにフルオル除去速度を高めることができ、残留フルオルを除去するための別途のチャンバー１０の構成が必要ないので、インシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程が可能であるので、生産性及び収率の向上に寄与することができる。

例えば、水素含有ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことができ、より具体的には、Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２Ｏを含むことができる。

また、例えば、水素含有ガスの加熱温度は、１００〜℃１０００℃であり得、より好ましくは、２００℃〜９００℃でありうる。水素含有ガスの加熱温度をこのように構成すると、水素含有ガスの反応性をシリコン基板４０の表面に残留するフルオルを効果的に除去できる水準に高めることができる。

例えば、シャワーヘッド７０の加熱温度は、１００〜２００℃であり得、チャンバー１０の内部壁面の加熱温度は、８０〜１００℃でありうる。

図４は、本発明の第２実施例による基板処理方法を示す図である。

第１実施例と比較して第２実施例が有する特徴は、段階Ｓ２００がさらに行われることであり、以下では、説明の重複を避けるために、この差異点に焦点を合わせて本発明の第２実施例による基板処理方法を説明する。

図４及び図５を参照すると、本発明の第２実施例による基板処理方法は、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを生成する反応生成物の生成段階Ｓ１００の以後に、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物の除去段階Ｓ３００の以前に、チャンバー１０の内部に加熱により励起状態に転移された水素含有ガスを供給して、チャンバー１０の内部に備えられたＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に吸着したフルオルを除去する段階Ｓ２００をさらに含む。

本発明の第２実施例によれば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムの生成以後に、プラズマオフ（Ｐｌａｓｍａ Ｏｆｆ）状態で加熱した水素含有ガスを注入して、反応生成物の生成段階Ｓ１００でＲＦ電極６０及びシャワーヘッド７０に吸着したフルオルを除去し、さらに水素含有ガスを利用した熱処理を進めるので、熱処理時にＲＦ電極６０及びシャワーヘッド７０などから脱離され得るフルオルによる影響を遮断することができ、工程再現性の側面において長所を有する。

例えば、段階Ｓ２００で、水素含有ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃、より好ましくは、２００℃〜９００℃でありうる。

図５は、本発明の一実施例による基板処理装置を示す図である。

図５を参照すると、本発明の一実施例は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理装置であって、チャンバー１０、チャック２０、チャック加熱部３０、ＲＦ電極６０、シャワーヘッド７０及びガス加熱部８０を含む。図５に示された構成要素の以外にも、他の構成要素が基板処理装置に含まれ得るが、本発明の特徴と関連性の低い構成要素は、図５で省略したことを明らかにする。また、本発明の一実施例による基板処理装置は、先立って詳細に説明した基板処理方法を行う例示的な装置構成であって、方法に対する説明が装置にも適用され得ることを明らかにする。

チャンバー１０は、シリコン基板４０に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する全体工程が行われる空間を提供する。

チャック２０は、チャンバー１０の内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板４０が配置される構成要素である。

チャック加熱部３０は、チャック２０を加熱する構成要素である。

ＲＦ電極６０は、チャンバー１０内部の上部領域に配置されており、プラズマ発生のためのＲＦ電源５０が印加され、第１ガス供給路６２が備えられている。

シャワーヘッド７０は、ＲＦ電源５０の接地端に電気的に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いてＲＦ電極６０から離隔しており、第２ガス供給路７２及び第２ガス供給路７２と物理的に区分された第３ガス供給路７４が備えられている。シャワーヘッド７０は、ＲＦ電源５０の接地端に連結されて接地されているので、シリコン基板４０に注入されるイオン（Ｉｏｎ）成分は、最大限抑制しつつ、反応性ラジカル成分だけを通過させることができる。

ＲＦ電源５０が印加される場合、ＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に注入された第１反応ガスがプラズマ反応によりラジカル化されて、シャワーヘッド７０に備えられた第２ガス供給路７２を介してシリコン基板４０に供給される。

ガス加熱部８０は、シャワーヘッド７０に供給されるガスを加熱する構成要素である。

本発明の一実施例による基板処理装置のこのような構成下で、シリコン基板４０は、チャック加熱部３０により加熱されるチャック２０の加熱温度に対応して加熱される。

また、第１ガス供給路６２を通過した少なくともＮＦ_３を含む第１反応ガスがＲＦ電源５０によりプラズマ処理されて、第２ガス供給路７２を経てシリコン基板４０に供給され、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含む第２反応ガスが第３ガス供給路７４を介してプラズマ処理されない状態でシリコン基板４０に供給されて、シリコン酸化物又はシリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化する。

また、第１ガス供給路６２を通過したプラズマ処理されない不活性ガスが第２ガス供給路７２を経てシリコン基板４０に供給されて、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される。

また、ガス加熱部８０により加熱されて励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有ガスが第３ガス供給路７４を介してシリコン基板４０に噴射されて、シリコン基板４０の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物が除去される。

例えば、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される前に、ガス加熱部８０により加熱されて励起状態に転移された水素含有ガスが第３ガス供給路７４を介して供給されて、ＲＦ電極６０とシャワーヘッド７０に吸着したフルオルが除去されるように構成され得る。

以上で詳細に説明したように、本発明によれば、ドライ洗浄時に基板の表面に残留するフルオル（Ｆｌｕｏｒｉｎｅ）を一定の温度に加熱した水素含有ガスを使用して除去することによって、フルオル除去効率及び生産性を大きく向上させることができる基板処理方法及び装置が提供される効果がある。

また、一つのチャンバーでヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを繰り返して生成させ除去するインシチュー（Ｉｎ−ｓｉｔｕ）工程を安定的に具現することができ、生産性とハードウェア安定性を改善できる基板処理方法及び装置が提供される効果がある。

１０ チャンバー
２０ チャック（ｃｈｕｃｋ）
３０ チャック加熱部
４０ シリコン基板
５０ ＲＦ電源
６０ ＲＦ電極
６２ 第１ガス供給路
７０ シャワーヘッド
７２ 第２ガス供給路
７４ 第３ガス供給路
８０ ガス加熱部
Ｓ１００ 反応生成物の生成段階
Ｓ３００ 反応生成物の除去段階
Ｓ４００ 残留物の除去段階

Claims (15)

1. シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理方法であって、
   チャンバーの内部に配置された状態で加熱したシリコン基板に前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物と反応する反応ガスを供給して、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部をヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化させる反応生成物の生成段階と；
   前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが生成されたシリコン基板にプラズマ処理されない不活性ガスを供給して、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムを除去する反応生成物の除去段階と；
   前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去されたシリコン基板に加熱により励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有ガスを噴射して、前記シリコン基板の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物を除去する残留物の除去段階と；を含む、基板処理方法。
2. 前記水素含有ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記反応生成物の生成段階は、
   前記シリコン基板を前記チャンバー内部の加熱したチャック（ｃｈｕｃｋ）に配置する段階と；
   少なくともＮＦ_３を含む第１反応ガスをプラズマ処理して、前記シリコン基板に供給する段階と；
   少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含む第２反応ガスをプラズマ処理をせずに、前記シリコン基板に供給する段階と；を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
4. 前記反応生成物の生成段階以後、前記反応生成物の除去段階以前に、
   前記チャンバーの内部に加熱により励起状態に転移された水素含有ガスを供給して、前記チャンバーの内部に備えられたＲＦ電極とシャワーヘッドに吸着したフルオルを除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
5. 前記水素含有ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項１又は５に記載の基板処理方法。
6. 前記水素含有ガスの加熱温度は、２００℃〜９００℃であることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記チャンバーの内部に備えられ、前記シリコン基板が配置されるチャックの加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
8. 前記チャンバーの内部に備えられ、前記水素含有ガスが噴射されるシャワーヘッドの加熱温度は、１００℃〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
9. 前記チャンバーの内部壁面の加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
10. シリコン基板に形成されたシリコン酸化物又はシリコン窒化物を除去する基板処理装置であって、
    チャンバーの内部に備えられ、処理対象であるシリコン基板が配置されるチャック（ｃｈｕｃｋ）と；
    前記チャックを加熱するチャック加熱部と；
    プラズマ発生のためのＲＦ電源が印加され、第１ガス供給路が備えられたＲＦ電極と；
    前記ＲＦ電源の接地端に連結された状態でプラズマ生成領域を間に置いて前記ＲＦ電極から離隔しており、第２ガス供給路及び前記第２ガス供給路と物理的に区分された第３ガス供給路が備えられたシャワーヘッドと；
    前記シャワーヘッドに供給されるガスを加熱するガス加熱部と；を含み、
    前記シリコン基板は、前記チャック加熱部により加熱されるチャックの加熱温度に対応して加熱され、
    前記第１ガス供給路を通過した少なくともＮＦ_３を含む第１反応ガスが前記ＲＦ電源によりプラズマ処理されて、前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給され、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含む第２反応ガスが前記第３ガス供給路を介してプラズマ処理されない状態で前記シリコン基板に供給されて、前記シリコン酸化物又は前記シリコン窒化物の少なくとも一部がヘキサフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変化し、
    前記第１ガス供給路を通過したプラズマ処理されない不活性カスが前記第２ガス供給路を経て前記シリコン基板に供給されて、前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去され、
    前記ガス加熱部により加熱されて励起状態（ｅｘｃｉｔｅｄ ｓｔａｔｅ）に転移された水素含有カスが前記第３ガス供給路を介して前記シリコン基板に噴射されて、前記シリコン基板の表面に残留するフルオル（Ｆ）を含む残留物が除去される、基板処理装置。
11. 前記ヘキサフルオロケイ酸アンモニウムが除去される前に、
    前記ガス加熱部により加熱されて励起状態に転移された水素含有カスが前記第３ガス供給路を介して供給されて、前記ＲＦ電極と前記シャワーヘッドに吸着したフルオルが除去されることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 前記水素含有ガスは、少なくともＨ_２、ＮＨ_３又はＨ_２Ｏを含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の基板処理装置。
13. 前記水素含有ガスの加熱温度は、１００℃〜１０００℃であることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
14. 前記水素含有ガスの加熱温度は、２００℃〜９００℃であることを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記チャックの加熱温度は、８０℃〜１００℃であることを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。