JP2022136221A - 基板処理方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
(a)基板の表面に露出した下地に対して改質剤を供給することで、前記下地の表面に改質層を形成する工程と、
(b)前記改質層に対してハロゲン含有ガスを供給することで、前記改質層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングする工程を行う技術が提供される。
以下、本開示の一態様について、主に、図1~図4を参照しながら説明する。
図1に示すように、処理炉202は加熱機構(温度調整部)としてのヒータ207を有する。ヒータ207は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ207は、ガスを熱で活性化(励起)させる活性化機構(励起部)としても機能する。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハ200の表面に露出した下地200aをエッチングする処理シーケンス例について、主に、図4、図5(a)~図5(d)を用いて説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。
ウエハ200の表面に露出した下地200aに対して改質剤としてDMATMSガスを供給することで、下地200aの表面に改質層200bを形成するステップ(DMATMSガス供給)と、
改質層200bに対してハロゲン含有ガスとしてF2ガスを供給することで、改質層200bとF2ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルとしてF含有ラジカル(F*)を発生させ、このF*と下地200aとを反応させるステップ(F2ガス供給)と、
を非同時に行うサイクルを所定回数(n回、nは1以上の整数)行う。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、シャッタ開閉機構115sによりシャッタ219sが移動させられて、マニホールド209の下端開口が開放される(シャッタオープン)。その後、図1に示すように、複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ219は、Oリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。なお、ウエハ200の表面には、エッチング処理の対象である下地200aとして、例えば、シリコン酸化膜(SiO膜)が露出した状態となっている。
処理室201内、すなわち、ウエハ200が存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ246によって真空排気(減圧排気)される。この際、処理室201内の圧力は圧力センサ245で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ244がフィードバック制御される。また、処理室201内のウエハ200が所望の処理温度となるように、ヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ207への通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構267によるウエハ200の回転を開始する。処理室201内の排気、ウエハ200の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
その後、次のステップ1~3を順次実行する。
このステップでは、処理室201内のウエハ200に対して、すなわち、ウエハ200の表面に露出した下地200aに対してH2Oガスを供給する。
H2Oガス供給流量:10~2000sccm
H2Oガス供給時間:5~1800秒
N2ガス供給流量(ガス供給管毎):0~10000sccm
処理温度:30~300℃
処理圧力:5~1000Pa
が例示される。
ステップ1が終了した後、処理室201内のウエハ200に対して、すなわち、表面がOH終端された下地200aに対してDMATMSガスを供給する。
DMATMSガス供給流量:10~2000sccm
DMATMSガス供給時間:5~1800秒
処理温度:30~300℃、好ましくは30~200℃
処理圧力:1~5000Pa、好ましくは5~1000Pa
が例示される。他の処理条件は、ステップ1のH2Oガス供給における処理条件と同様とする。上述したように、ここで述べた条件は、処理室201内においてDMATMSガスが気相分解しない条件、すなわち、下地200aの表面へのSiの吸着にセルフリミットが生じ、Siの吸着が飽和する条件である。
ステップ2が終了した後、処理室201内のウエハ200に対して、すなわち、下地200aの表面に形成された改質層200bに対してF2ガスを供給する。
F2ガス供給流量:10~1000sccm
F2ガス供給時間:5~600秒
処理温度:30~250℃、好ましくは30~200℃
処理圧力:5~1000Pa
が例示される。他の条件は、ステップ1のH2Oガス供給における処理条件と同様とする。
上述したステップ1~3を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数(n回、nは1以上の整数)行うことにより、図5(d)に示すように、ウエハ200の表面に露出した下地200aを所望の深さでエッチングすることが可能となる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりにエッチングされる層の厚さを所望の厚さよりも薄くし、エッチングにより除去される層の厚さが所望の厚さになるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
下地200aのエッチングが完了した後、ノズル249a~249cのそれぞれからパージガスとしてのN2ガスを処理室201内へ供給し、排気口231aより排気する。これにより、処理室201内がパージされ、処理室201内に残留するガスや反応副生成物が処理室201内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室201内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降され、マニホールド209の下端が開口される。そして、処理済のウエハ200が、ボート217に支持された状態でマニホールド209の下端から反応管203の外部に搬出(ボートアンロード)される。ボートアンロードの後は、シャッタ219sが移動させられ、マニホールド209の下端開口がOリング220cを介してシャッタ219sによりシールされる(シャッタクローズ)。処理済のウエハ200は、反応管203の外部に搬出された後、ボート217より取り出される(ウエハディスチャージ)。
本態様によれば、以下に示す1つ又は複数の効果が得られる。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
(a)基板の表面に露出した下地に対して改質剤を供給することで、前記下地の表面に改質層を形成する工程と、
(b)前記改質層に対してハロゲン含有ガスを供給することで、前記改質層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる工程と、
を非同時に行うサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
付記1に記載の方法であって、
(b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記改質層との反応が、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応よりも、進行する条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する。
付記1または2に記載の方法であって、
(b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記改質層との反応が進行し、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応が進行しない条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する。
付記1~3のいずれか1項に記載の方法であって、
(b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記改質層との反応により発生させた前記ハロゲン含有ラジカルにより、前記下地をエッチングする。
付記4に記載の方法であって、
(b)では、前記ハロゲン含有ラジカルと前記下地との反応が、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応よりも、進行する条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する。
付記4または5に記載の方法であって、
(b)では、前記ハロゲン含有ラジカルと前記下地との反応が進行し、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応が進行しない条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する。
付記1~6のいずれか1項に記載の方法であって、
前記改質剤はシリコン含有ガスを含み、
(a)では、前記下地の表面に前記シリコン含有ガスに含まれるシリコンを吸着させる。
付記1~7のいずれか1項に記載の方法であって、
前記改質剤はアミノシランを含み、
(a)では、前記下地の表面に前記アミノシランに含まれるシリコンを吸着させる。
付記7または8に記載の方法であって、
(a)では、前記下地の表面へのシリコンの吸着が飽和する(シリコンの吸着にセルフリミットが生じる)条件下で、前記改質剤を供給する。
付記1~9のいずれか1項に記載の方法であって、
前記サイクルは、(a)を行う前に、(c)前記下地の表面を前処理する工程を更に有する。
付記10に記載の方法であって、
(c)では、前記下地の表面に吸着サイトを形成する。
付記1~11のいずれか1項に記載の方法であって、
前記サイクルは、(a)を行う前に、(c)前記下地の表面をOH終端させる工程を更に有する。
付記10~12のいずれか1項に記載の方法であって、
(c)では、前記基板に対して酸素および水素を含むガスを供給する。
付記1~13のいずれか1項に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、およびヨウ素含有ガスのうち少なくともいずれか1つを含む。
付記1~14のいずれか1項に記載の方法であって、
前記ハロゲン含有ラジカルは、フッ素含有ラジカル、塩素含有ラジカル、およびヨウ素含有ラジカルのうち少なくともいずれか1つを含む。
付記1~15のいずれか1項に記載の方法であって、
前記下地は、半金属元素および金属元素のうち少なくともいずれか1つを含む。
本開示の他の態様によれば、
基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対して改質剤を供給する改質剤供給系と、
前記処理室内の基板に対してハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給系と、
前記処理室内において、付記1の各処理(各工程)を行わせるように、前記改質剤供給系および前記ハロゲン含有ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
本開示の更に他の態様によれば、
付記1の各手順(各工程)をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
200a 下地
200b 改質層
Claims (20)
- (a)基板の表面における下地に対してリガンドを含む改質剤を供給することで、前記下地の表面に前記リガンドの少なくとも一部を含む層を形成する工程と、
(b)前記層に対してハロゲン含有ガスを供給することで、前記層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングする工程を有する基板処理方法。 - (b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記層との反応が、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応よりも、進行する条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する請求項1に記載の基板処理方法。
- (b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記層との反応が進行し、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応が進行しない条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する請求項1または2に記載の基板処理方法。
- (b)では、前記ハロゲン含有ガスと前記層との反応により発生させた前記ハロゲン含有ラジカルにより、前記下地をエッチングする請求項1~3のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- (b)では、前記ハロゲン含有ラジカルと前記下地との反応が、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応よりも、進行する条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する請求項4に記載の基板処理方法。
- (b)では、前記ハロゲン含有ラジカルと前記下地との反応が進行し、前記ハロゲン含有ガスと前記下地との反応が進行しない条件下で、前記ハロゲン含有ガスを供給する請求項4に記載の基板処理方法。
- 前記改質剤は更にシリコンを含み、
(a)では、前記下地の表面に前記改質剤に含まれるシリコンを吸着させる請求項1~6のいずれか1項に記載の基板処理方法。 - (a)では、前記下地の表面へのシリコンの吸着が飽和する条件下で、前記改質剤を供給する請求項1~7のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- (a)では、前記下地の表面へのシリコンの吸着にセルフリミットが生じる条件下で、前記改質剤を供給する請求項1~8のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記リガンドは、炭化水素基を含む請求項1~9のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記リガンドは、アルキル基またはアルコキシ基を含む請求項1~9のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記リガンドは、アミノ基を含む請求項1~11のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記サイクルは、(a)を行う前に、(c)前記下地の表面を前処理する工程を更に有する請求項1~12のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- (c)では、前記下地の表面に吸着サイトを形成する請求項13に記載の基板処理方法。
- (c)では、前記下地の表面をOH終端させる請求項13に記載の基板処理方法。
- (c)では、前記基板に対して酸素および水素を含むガスを供給する請求項13~15のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- 前記ハロゲン含有ガスは、フッ素含有ガス、塩素含有ガス、およびヨウ素含有ガスのうち少なくともいずれか1つを含む請求項1~16のいずれか1項に記載の基板処理方法。
- (a)基板の表面における下地に対してリガンドを含む改質剤を供給することで、前記下地の表面に前記リガンドの少なくとも一部を含む層を形成する工程と、
(b)前記層に対してハロゲン含有ガスを供給することで、前記層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングする工程を有する半導体装置の製造方法。 - 基板が処理される処理室と、
前記処理室内の基板に対してリガンドを含む改質剤を供給する改質剤供給系と、
前記処理室内の基板に対してハロゲン含有ガスを供給するハロゲン含有ガス供給系と、
前記処理室内において、(a)基板の表面における下地に対して前記改質剤を供給することで、前記下地の表面に前記リガンドの少なくとも一部を含む層を形成する処理と、(b)前記層に対して前記ハロゲン含有ガスを供給することで、前記層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングするように、前記改質剤供給系および前記ハロゲン含有ガス供給系を制御することが可能なよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。 - (a)基板の表面における下地に対してリガンドを含む改質剤を供給することで、前記下地の表面に前記リガンドの少なくとも一部を含む層を形成する手順と、
(b)前記層に対してハロゲン含有ガスを供給することで、前記層と前記ハロゲン含有ガスとを反応させてハロゲン含有ラジカルを発生させ、このハロゲン含有ラジカルと前記下地とを反応させる手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記下地をエッチングする手順をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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JP2019519918A (ja) * | 2016-05-26 | 2019-07-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 原子層エッチングシステム及び方法 |
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