JP2023131969A - エッチング方法、および、エッチング装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願明細書に開示される技術は、基板のエッチング技術に関するものである。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機EL(electroluminescence)表示装置などのflat panel display(FPD)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ(field emission display、すなわち、FED)用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
半導体デバイスの製造工程においては、基板上に形成された被覆膜をエッチングする工程が含まれる。基板上に形成される被覆膜としては、たとえば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などがある。
従来、たとえばシリコン酸化膜のエッチングには、フッ化水素酸をベースとするウェットエッチングが採用されてきた。しかしながら、半導体デバイスの高集積化に伴って形成するパターンが微細化されると、ウェットエッチングでは水の表面張力でパターンが倒壊する問題などが生じてきた。
そこで、フッ酸ベーパーを用いる気相エッチング技術または無水フッ化水素ガスを用いる気相エッチング技術が採用されている(たとえば、特許文献1を参照)。
上記の気相エッチング技術においては、エッチングした後のシリコン基板の表面にフッ素が残留する。シリコン酸化膜をエッチングした後のシリコン表面にフッ素が残留すると、残留フッ素とシリコンとが反応し、シリコンに欠陥が発生したり、パーティクルを形成したりするという問題がある。
そのため、エッチングした後の基板を、フッ素が十分に除去されると想定される時間だけ洗浄する工程が設けられる。しかしながら、フッ素が十分に除去されるタイミングを見極めることが困難であるため、洗浄処理が必要以上に長くなってしまうという問題がある。
本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、基板の洗浄にかかる時間が必要以上に長くなることを抑制するための技術である。
本願明細書に開示される技術の第1の態様であるエッチング方法は、基板に形成されたシリコンを含む被覆膜をエッチングするエッチング方法であり、前記基板を収容する処理室内を減圧状態にする工程と、前記減圧状態にする工程の後、フッ化水素を含むエッチングガスを前記処理室内に供給して前記基板に形成された前記被覆膜をエッチングする工程と、前記被覆膜をエッチングする工程の後、水蒸気を前記処理室内に供給して前記基板を洗浄する工程と、前記基板を洗浄する工程において、赤外分光法で前記基板におけるSi-F伸縮振動を検出する工程とを備え、前記基板を洗浄する工程が、あらかじめ定められた第1のしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に終了する。
本願明細書に開示される技術の第2の態様であるエッチング方法は、第1の態様であるエッチング方法に関連し、前記しきい値以下の前記Si-F伸縮振動が検出された場合に、前記水蒸気の供給を止める工程と、前記水蒸気の供給を止める工程の後、前記基板を前記処理室内から取り出す工程とをさらに備える。
本願明細書に開示される技術の第3の態様であるエッチング方法は、第1または2の態様であるエッチング方法に関連し、前記Si-F伸縮振動を検出する工程が、前記Si-F伸縮振動に対応する波数のスペクトルのピークの高さを検出する工程である。
本願明細書に開示される技術の第4の態様であるエッチング方法は、第1から3のうちのいずれか1つの態様であるエッチング方法に関連し、前記基板を洗浄する工程が、あらかじめ定められた第2のしきい値以上の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された後に、前記第1のしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に終了する。
本願明細書に開示される技術の第5の態様であるエッチング装置は、基板に形成されたシリコンを含む被覆膜をエッチングするエッチング装置であり、前記基板を収容する処理室内を減圧状態にする減圧ポンプと、フッ化水素を含むエッチングガスを前記処理室内に供給するエッチングガス供給部と、水蒸気を前記処理室内に供給する水蒸気供給部と、赤外分光法で前記基板におけるSi-F伸縮振動を検出する検出部と、少なくとも、前記エッチングガス供給部、前記水蒸気供給部および前記検出部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記減圧状態の前記処理室内に前記エッチングガスが供給されるように前記エッチングガス供給部を制御し、前記エッチングガスが供給された後の前記処理室内に前記水蒸気が供給されるように前記水蒸気供給部を制御し、前記水蒸気が供給された前記処理室内において前記Si-F伸縮振動が検出されるように前記検出部を制御し、あらかじめ定められたしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に前記水蒸気の供給が停止されるように、前記水蒸気供給部を制御する。
本願明細書に開示される技術の第6の態様であるエッチング装置は、第5の態様であるエッチング装置に関連し、前記検出部が、前記基板の下方に配置される光源と、前記基板の上方に配置され、かつ、前記光源から出力される光を受光する受光部とを備え、前記基板の上方に配置され、かつ、複数の開口が形成された板部をさらに備え、前記光源から出力される前記光が、前記板部における前記開口を通って前記受光部に受光される。
本願明細書に開示される技術の少なくとも第1、5の態様によれば、残渣が除去されたタイミングで基板の洗浄処理を終了させることができるため、被覆膜のエッチング後に基板上に残存するSiF系の残渣を適切に除去しつつ、基板の洗浄にかかる時間が必要以上に長くなることを抑制することができる。
また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるためにそれらすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化などが図面においてなされるものである。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、本願明細書に記載される説明において、「第1の」または「第2の」などの序数が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態の内容はこれらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態が実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。
<実施の形態>
以下、本実施の形態に関するエッチング方法、および、エッチング装置について説明する。
以下、本実施の形態に関するエッチング方法、および、エッチング装置について説明する。
<エッチング装置の構成について>
図1は、本実施の形態に関するエッチング装置1の構成の例を概略的に示す側面図である。エッチング装置1は、半導体ウエハなどの基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式のエッチング装置である。
図1は、本実施の形態に関するエッチング装置1の構成の例を概略的に示す側面図である。エッチング装置1は、半導体ウエハなどの基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式のエッチング装置である。
本実施の形態において、エッチング対象となるシリコンを含む被覆膜はシリコン酸化膜であるものとするが、被覆膜はこれに限られるものではなく、たとえば、シリコン窒化膜などであってもよい。また、シリコン酸化膜についても、熱酸化により形成される熱シリコン酸化膜であってもよいし、化学気相堆積(chemical vapor deposition、すなわち、CVD)法を用いて得られるTEOS(Tetra Ethoxy Silane)膜、CVD法で得られるBSG(Boron Silicate Glass)膜、PSG(Phospho Silicate Glass)膜、BPSG(Boron doped Phospho Silicate Glass)膜などの不純物を多く含むシリコン酸化膜などであってもよい。
図1に例が示されるように、エッチング装置1は、基板Wを処理するチャンバーなどである処理室2と、エッチング装置1に備えられた装置の動作またはバルブの開閉などを制御する制御部3とを備えている。制御部3は、入力された情報に基づいて所定の判断を行う判断部31と、入力された情報、判断部31における判断の結果、および、判断部31から出力された情報などを記憶する記憶部32とを備える。
処理室2は、たとえば円筒形状をなし、内部に基板Wを処理する処理空間を有する。処理室2内には基板Wを略水平姿勢で保持する基板ホルダー4が設置されている。基板Wが図示しない搬送系によって処理室2内に搬送され、さらに、基板ホルダー4に載置される。
処理室2内には、基板Wを保持する基板ホルダー4と、基板Wを加熱するために基板ホルダー4に内蔵された加熱機構5と、処理室2内の基板ホルダー4の上方に位置するガス分散板6と、処理室2内を減圧するために処理室2に連通して接続された排気配管7と、処理室2に連結された圧力センサー10と、処理室2の上部に連通して接続される配管11(混合ガス配管)とが設けられる。
基板ホルダー4は、基板Wをチャックピンなどで保持するものであってもよいし、基板ホルダー4の上面に基板Wを吸着するものであってもよい。
基板Wは、基板ホルダー4に内蔵された加熱機構5によって30℃から200℃の範囲の所定の温度に加熱される。加熱機構5としては、たとえば、抵抗加熱式の電気ヒーターが想定される。
ガス分散板6には、複数の開口61が形成され、かつ、処理室2内の上部と下部とを分離するように基板Wの上方に設けられる。配管11から供給されるガスは、ガス分散板6の複数の開口61を介して分散されて、ガス分散板6の下方にさらに供給される。本実施の形態では、ガス分散板6には、内径が0.1mmである開口61が、5mm間隔で複数形成されている。なお、開口の内径および間隔はこれに限られるものではない。また、ガス分散板6は、複数段設置されていてもよい。
圧力センサー10は、処理室2内の圧力(真空度)を測定するセンサーであり、圧力の測定結果を、有線または無線の通信手段によって制御部3へ出力することができる。
排気配管7には、制御バルブ21と、制御バルブ21の下流に位置するAPC(Auto Pressure Controller)バルブ9と、APCバルブ9の下流に位置し、かつ、排気配管7を介して処理室2内を減圧する減圧ポンプ8とが設けられる。APCバルブ9は、処理室2からの排気流量を調整することによって処理室2内の圧力を調節する。制御部3における判断部31が、圧力センサー10で測定された処理室2内の圧力が所望の圧力となるように、APCバルブ9の開度を調整することができる。制御バルブ21とAPCバルブ9において2段階で圧力を調整することによって、幅広い圧力レンジについて正確な圧力調整を行うことができる。装置仕様によっては制御バルブ21またはAPCバルブ9のいずれかを除く構成であってもよい。
なお、本実施の形態においては、処理室2内の減圧手段として減圧ポンプ8が記載されているが、減圧手段はこれに限られるものではなく、たとえば、工場ユーティリティ排気によって行われてもよい。
配管11は、上流側で配管12と、配管13と、配管14とに接続され、それぞれの配管から供給される気体が合流する配管である。配管11において合流した気体は、処理室2の上部へ供給される。
配管12には、制御バルブ22と、制御バルブ22の上流に位置する窒素供給源42とが設けられる。制御バルブ22によって、窒素供給源42から配管12に供給される窒素(不活性ガス)の流量が制御される。
配管13には、制御バルブ23と、制御バルブ23の上流に位置するフッ化水素ガス供給源43とが設けられる。制御バルブ23によって、フッ化水素ガス供給源43から配管13に供給されるフッ化水素ガスの流量が制御される。なお、フッ化水素ガス供給源43には、たとえば、無水フッ化水素の高圧ボンベが用いられる。
配管14には、制御バルブ24と、制御バルブ24の上流に位置する気化器25と、気化器25の上流に位置する水蒸気供給源44とが設けられる。さらに、気化器25において配管14から分岐する配管14Aの上流には、窒素供給源45が設けられる。
気化器25において、水蒸気供給源44から供給される純水(DIW)が、窒素供給源45から供給される窒素(不活性ガス)によって気化され圧送される。そして、制御バルブ24によって、配管14から配管11へ供給される気化された水蒸気の流量が制御される。
また、エッチング装置1は、赤外分光法によって処理室2内の分析を行う分析器としてフーリエ変換赤外分光光度計(fourier-transform infrared spectroscopy、すなわち、FTIR)50を備える。なお、本実施の形態では、分析器に対応する赤外分光光度計としてFTIR50が採用されるが、分散型の赤外分光光度計であっても適用可能である。
FTIR50は、基板Wの下方に配置され、かつ、基板Wに下方から光を照射する光源51と、光源51から照射された光を基板Wの上方で受光する受光部52とを備える。
光源51から照射された光は、基板Wの下方に設けられた投光窓53を介して処理室2内に入射し、さらに、基板Wを透過する。そして、光源51から照射された光は、ガス分散板6の開口61内を通って基板Wの上方に設けられた受光窓54に達し、さらに、受光窓54から受光部52に入射される。ここで、光源51から照射された光が、ガス分散板6と干渉せずに受光部52に達するように、たとえば、ガス分散板6の開口61が、光源51と受光部52とを結ぶ直線上に位置合わせされていることが望ましい。なお、本実施の形態では、光源51、受光部52およびガス分散板6の開口61は、平面視で重なる位置にそれぞれが配置されているが、これら3者の配置は、このような場合に限られるものではない。
投光窓53および受光窓54は、赤外光に対し透過性があり、かつ、真空耐性が高い物質(たとえば、石英)で構成される。
制御部3の判断部31は、FTIR50の受光部52において受光される光のインターフェログラムをフーリエ変換することによって透過スペクトルを算出する。そして、判断部31は、測定対象となる状態(たとえば、エッチング処理が行われた後の基板Wが保持された状態)と、基準となる状態(たとえば、エッチング処理が行われる前の基板Wが保持された状態)とでそれぞれ透過スペクトルを算出し、それらの差分に基づいて検出対象となる試料の有無を判断する。
制御部3の判断部31は、上記の他に、エッチング装置1における加熱機構5の温度調節、制御バルブ22の流量調節、制御バルブ23の流量調節、制御バルブ24の流量調節、制御バルブ21の流量調節、減圧ポンプ8の排気動作、圧力センサー10の測定動作、APCバルブ9の開度調節などを行う。
制御部3がそれぞれの制御バルブを制御することによって、配管11から処理室2内に供給されるガスは、窒素、フッ化水素ガスおよび水蒸気のうちから選択される。そして、選択されたガスは、処理室2内でガス分散板6を通過して基板Wに到達する。
基板Wに形成されたシリコン酸化膜などの被覆膜をエッチングするために供給されるフッ化水素ガスの供給量は、たとえば、100cc/minから2000cc/minである。このフッ化水素ガスに対して混合する水蒸気の供給量は、たとえば、300cc/minから10000cc/minである。
シリコン酸化膜をエッチングした後の基板表面の洗浄工程(後述)では、水蒸気の供給量は、たとえば、300cc/minから10000cc/minである。
また、基板Wの処理中、処理室2内の圧力は、たとえば、1Pa以上、かつ、30000Pa以下に維持される。水蒸気の供給量、および、水蒸気とフッ化水素ガスとの混合ガスの供給量に応じて、圧力センサー10が示す処理室2内の圧力があらかじめ定められた所定圧力となるように制御部3でAPCバルブ9の開度が調節されることによって、処理室2内の圧力が制御される。
<エッチング装置の動作について>
本実施の形態に関するエッチング装置の動作について、以下に説明する。図2は、本実施の形態に関するエッチング装置の動作の例を示すフローチャートである。以下の動作は、制御部3によって制御されつつ実行される。
本実施の形態に関するエッチング装置の動作について、以下に説明する。図2は、本実施の形態に関するエッチング装置の動作の例を示すフローチャートである。以下の動作は、制御部3によって制御されつつ実行される。
まず、基板Wが図示しない搬送系によって処理室2内に搬送され、さらに、基板ホルダー4に載置される(ステップST1)。そして、基板Wが基板ホルダー4に載置された後、基板ホルダー4に内蔵された加熱機構5によって、基板Wが30℃から200℃の範囲の所定の温度に加熱される。
次に、基板Wが基板ホルダー4上に載置された後、減圧ポンプ8によって処理室2内の真空引きが開始される(ステップST2)。真空引きは、処理室2内の圧力が0.1Pa程度になるまで実行され、処理室2内の大気雰囲気が排気される。
真空引きの時間は、真空引きに使われる真空ポンプの能力および許容される真空引き時間によって決められるが、できるだけ多く減圧するほうが処理室2内の大気雰囲気が排気され、かつ、処理室2内がクリーンになる。
次に、処理室2内の圧力が0.1Pa程度まで到達した後、水蒸気が配管14および配管11を通して処理室2内に供給される(ステップST3)。制御バルブ24によって水蒸気の供給流量が所定流量に調節されて、水蒸気が配管11から処理室2内に供給される。
処理室2内の圧力が所定の真空度になるように、処理室2内の圧力を圧力センサー10によって監視して、圧力センサー10が示す圧力に基づいて、制御部3によってAPCバルブ9の開度が調節される。ステップST3における水蒸気の供給時間は特に限定されるものではないが、基板Wの表面全面に薄い水の層が形成される程度の時間(たとえば、1秒以上、かつ、10秒以下程度)であればよい。
水蒸気は、ガス分散板6の複数の開口61を通過して基板Wの表面の全面に供給される。基板Wの表面の全面に到達した水蒸気は、基板Wの上面で薄い水の層を形成する。
水蒸気が所定の時間供給された後、制御バルブ23によってフッ化水素ガスが所定の供給流量に調節され、さらに、制御バルブ24によって気化された水蒸気が所定の供給流量に調節されて、配管11においてフッ化水素ガスと水蒸気とが混合されて混合ガスとなる。そして、当該混合ガスが配管11から処理室2内に供給される。
次に、処理室2内に供給された混合ガスが、ガス分散板6の複数の開口を通過して基板Wの表面の全面に均一に供給され、さらに、基板Wの上面に形成されたシリコン酸化膜をエッチングする(ステップST4)。すなわち、上記の混合ガスが、エッチングガスとして機能する。
図3は、上記のエッチング処理を概念的に示す図である。図3に例が示されるように、基板Wの上面に形成されたシリコン酸化膜70が、フッ化水素ガス43Aと水蒸気44Aとの混合ガスによってエッチングされる。
水蒸気44Aおよびフッ化水素ガス43Aそれぞれの供給流量は、エッチング対象となる被覆膜の膜種によってあらかじめ決められる。たとえば、本実施の形態のようにシリコン酸化膜70をエッチングする場合であれば、水蒸気44Aの供給流量は300cc/minから10000cc/minの範囲で設定され、フッ化水素ガス43Aの供給流量は100cc/minから2000cc/minに設定される。
本実施の形態では、水蒸気を上記の混合ガス(エッチングガス)よりも先に供給している。このため、シリコン酸化膜70のエッチング種であるフッ化水素ガス43Aが基板Wの上面に到達する時点よりも前に水の層(水膜)が基板Wの上面に形成されている。そのため、直ちにエッチングを開始することができる。
エッチングガスによるシリコン酸化膜70のエッチングが終了すると、制御バルブ23が閉じられて、エッチングガスの供給が停止される。一方で、エッチング処理後に、水蒸気44Aが制御バルブ24の調整によって供給されて、配管14から処理室2内に供給される(ステップST5)。
図4は、エッチング処理終了後に水蒸気が供給される工程を概念的に示す図である。図4に例が示されるように、基板Wの上面にはエッチング処理後の残渣71が残存しており、当該基板Wに対して、水蒸気44Aが供給される。
エッチング処理後に供給される水蒸気44Aは、ガス分散板6の複数の開口61を通過して基板Wの表面の全面に達する。シリコン酸化膜70のエッチング後の基板Wに水蒸気44Aを供給して洗浄する(洗い流す)ことによって、基板Wの表面に残存するフッ素(SiF系の残渣71)が除去される。
本実施の形態では、処理室2内にエッチングガスを供給する配管11を使ってエッチング処理後に水蒸気を処理室2内に供給している。しかしながら、エッチング処理後に水蒸気を供給する配管は、配管11とは別の配管を使うものであってもよい。その場合には、エッチングガスを供給する際に配管11の内部に残存するフッ化水素ガスが、エッチング処理後の水蒸気供給の際に処理室2内に供給されてしまうことを防ぐことができる。
<基板の洗浄処理の終了動作について>
図2における基板Wの洗浄処理(ステップST5に対応)の終了動作について、以下説明する。図5は、基板Wの洗浄処理の終了動作の例を示すフローチャートである。
図2における基板Wの洗浄処理(ステップST5に対応)の終了動作について、以下説明する。図5は、基板Wの洗浄処理の終了動作の例を示すフローチャートである。
まず、基板ホルダー4に保持されている基板Wを洗浄している間に、基板Wに対しFTIR50の光源51から光(赤外光)を照射する(図5におけるステップST11)。光源51から照射された光は、基板Wの下方に設けられた投光窓53を介して処理室2内に入射し、さらに、基板Wを透過する。そして、当該光は、ガス分散板6の開口61内を通って基板Wの上方に設けられた受光窓54に達し、さらに、受光窓54から受光部52に入射される。
光源51から照射された光は、基板Wの上面および上方に存在する分子の振動または回転運動に基づいて吸収されるため、上記のような経路で受光部52に入射される光の赤外吸収スペクトル(測定スペクトル)を、基準となる光の赤外吸収スペクトル(基準スペクトル)と比較することによって、基板Wの上面および上方に存在する分子を検出することができる。なお、基準スペクトルは、たとえば、エッチング処理が行われる前の基板Wが保持された状態で入射された光のスペクトルに対応する。
図6は、Si-F伸縮振動を示す赤外吸収スペクトルを示す図である。図6において、縦軸が強度を示し、横軸が波数(cm-1)を示す。図6に例が示されるように、Si-F伸縮振動を示す赤外吸収スペクトルは、波数945(cm-1)の位置にピークを有する。
図6に基づけば、FTIR50において、測定スペクトルと基準スペクトルとの差分として検出される赤外吸収スペクトル(差分スペクトル)が、図6に示されたSi-F伸縮振動を示す赤外吸収スペクトルの波数の位置に対応するピークを有する場合には、基板Wの上面および上方に存在する、SiF系の物質を検出することができる。また、Si-F伸縮振動に対応するピークの高さ(強度)に基づけば、基板Wの上面および上方に存在する、SiF系の物質の物質量を測定することができる。
よって、制御部3の判断部31が、受光部52から入力されたインターフェログラムをフーリエ変換することによって測定スペクトルを算出し、さらに、測定スペクトルと、記憶部32にあらかじめ記憶されている基準スペクトルとに基づいて差分スペクトルを算出する(図5におけるステップST12)。そして、判断部31が、差分スペクトルと、記憶部32にあらかじめ記憶されているSi-F伸縮振動を示す赤外吸収スペクトルとを比較することによって、差分スペクトルがSiF系の物質の存在を示しているか否かを判断する(図5におけるステップST13)。なお、連続する基板Wの洗浄処理において、一度でも「差分スペクトルがSiF系の物質の存在を示している」と判断された場合には、以降繰り返して行われるステップST13における判断は、常に「差分スペクトルがSiF系の物質の存在を示している」とされるものとする。
そして、差分スペクトルがSiF系の物質の存在を示していない場合(すなわち、図6に示された赤外吸収スペクトルの波数の位置に対応するピークを有さない場合)、判断部31は、基板Wの洗浄処理を終了させるため制御バルブ24を閉める(図5におけるステップST14)。そして、判断部31は、他の処理工程(減圧工程など)を経て、基板Wを処理室2の外へ搬出させる(図5におけるステップST15)。
一方で、差分スペクトルがSiF系の物質の存在を示している場合(すなわち、図6に示された赤外吸収スペクトルの波数の位置に対応するピークを有する場合)、判断部31は、SiF系の物質の(現時点での)物質量があらかじめ定められたしきい値(第1のしきい値)以下であるか否かを判断する(図5におけるステップST16)。
そして、SiF系の物質の(現時点での)物質量がしきい値以下である場合(すなわち、ピークの高さが、しきい値以下である場合)、判断部31は、基板Wの洗浄処理を終了させるため制御バルブ24を閉める(図5におけるステップST14)。そして、判断部31は、他の処理工程(減圧工程など)を経て、基板Wを処理室2の外へ搬出させる(図5におけるステップST15)。
一方で、SiF系の物質の(現時点での)物質量がしきい値よりも大きい場合(すなわち、ピークの高さが、しきい値よりも高い場合)、判断部31は、基板Wの洗浄処理を続行させつつ、ステップST11に戻る。すなわち、繰り返しSi-F伸縮振動を検出する。
ここで、上記のステップST13においてSiF系の物質の存在を示しているか否かを判断する際に、Si-F伸縮振動を示す赤外吸収スペクトルに対応するピークの高さが、あらかじめ定められたしきい値(第2のしきい値)以上であることを条件としてもよい。
基板Wの洗浄処理において、SiF系の残渣はエッチング処理直後に最も多く残存しており、洗浄処理が進むにつれて、その量が減少することが想定される。そのため、SiF系の残渣の残存量の変化に合わせて2つのしきい値を設定することによって、SiF系の残渣の特定精度が向上しうる。ここで、第2のしきい値は、第1のしきい値と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。また、第1のしきい値の理想的な値はゼロ(検出されない)であるが、シリコンに欠陥が発生したり、パーティクルを形成したりするという不具合が生じない十分に低い値を第1のしきい値として、実験などによってあらかじめ定めておいてもよい。
上記の洗浄処理の終了動作では、基板Wを洗浄している間に光源51から光を照射して、基板Wの洗浄処理を続行させつつ、基板Wの上面におけるSiF系の残渣が十分に除去されたか否かを判断している。このような場合には、基板Wの洗浄処理を中断させずに当該洗浄処理の終了タイミングを判断することができるため、基板処理の効率が高まる。この際、基板Wの洗浄処理に使われる水蒸気から主に検出されるOH伸縮振動の波数は、たとえば、3600cm-1以上、かつ、2500cm-1以下であり、SiF系の残渣から主に検出されるSi-F伸縮振動の波数(945cm-1)とは大きく異なるため、Si-F伸縮振動の検出精度には大きく影響を与えない。
なお、基板Wの洗浄処理を一旦中断してから光源51から光を照射して、基板Wの上面におけるSiF系の残渣が十分に除去されたか否かを判断してもよい。
<以上に記載された実施の形態によって生じる効果について>
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか1つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。
次に、以上に記載された実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか1つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。
以上に記載された実施の形態によれば、エッチング方法において、基板Wを収容する処理室2内を減圧状態にする。そして、減圧状態にする工程の後、フッ化水素を含むエッチングガスを処理室2内に供給して、基板Wに形成された被覆膜をエッチングする。ここで、被覆膜は、たとえば、シリコン酸化膜70などに対応するものである。そして、シリコン酸化膜70をエッチングする工程の後、水蒸気44Aを処理室2内に供給して基板Wを洗浄する。ここで、基板Wを洗浄する工程において、赤外分光法で基板WにおけるSi-F伸縮振動を検出する。また、基板Wを洗浄する工程は、あらかじめ定められた第1のしきい値以下のSi-F伸縮振動が基板Wにおいて検出された場合に終了する。
このような構成によれば、残渣が除去されたタイミングで基板Wの洗浄処理を終了させることができるため、シリコン酸化膜70のエッチング後に基板Wの上面に残存するSiF系の残渣を適切に除去しつつ、基板Wの洗浄にかかる時間が必要以上に長くなることを抑制することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、エッチング方法において、しきい値以下のSi-F伸縮振動が検出された場合に、水蒸気44Aの供給を止める。さらに、水蒸気44Aの供給を止める工程の後、基板Wを処理室2内から取り出す。このような構成によれば、基板Wを洗浄する工程が終了した後、スムーズに基板Wの処理室2の外へ搬出することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、Si-F伸縮振動を検出する工程が、Si-F伸縮振動に対応する波数のスペクトルのピークの高さを検出する工程である。このような構成によれば、波数のスペクトルのピークの高さに応じてSiF系の残渣の量を高い精度で検出し、洗浄工程の終了タイミングを適切に定めることができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、基板Wを洗浄する工程は、あらかじめ定められた第2のしきい値以上のSi-F伸縮振動が基板Wにおいて検出された後に、第1のしきい値以下のSi-F伸縮振動が基板Wにおいて検出された場合に終了する。このような構成によれば、Si-F伸縮振動を確実に検出しつつ、基板Wの上面に残存するSiF系の残渣を効果的に除去することができる。
以上に記載された実施の形態によれば、エッチング装置は、減圧ポンプ8と、エッチングガス供給部と、水蒸気供給部と、検出部と、制御部3とを備える。ここで、エッチングガス供給部は、たとえば、フッ化水素ガス供給源43および水蒸気供給源44から供給されたガスを混合して処理室2内へ供給するガス供給機構に対応するものである。また、水蒸気供給部は、たとえば、水蒸気供給源44から供給された水蒸気を処理室2内へ供給する水蒸気供給機構に対応するものである。また、検出部は、たとえば、FTIR50などに対応するものである。減圧ポンプ8は、基板Wを収容する処理室2内を減圧状態にする。エッチングガス供給部は、フッ化水素を含むエッチングガスを処理室2内に供給する。水蒸気供給部は、水蒸気を処理室2内に供給する。FTIR50は、赤外分光法で基板WにおけるSi-F伸縮振動を検出する。制御部3は、少なくとも、エッチングガス供給部、水蒸気供給部およびFTIR50の動作を制御する。具体的には、制御部3は、減圧状態の処理室2内にエッチングガスが供給されるようにエッチングガス供給部を制御する。また、制御部3は、エッチングガスが供給された後の処理室2内に水蒸気が供給されるように水蒸気供給部を制御する。また、制御部3は、水蒸気が供給された処理室2内においてSi-F伸縮振動が検出されるようにFTIR50を制御する。また、制御部3は、あらかじめ定められたしきい値以下のSi-F伸縮振動が基板Wにおいて検出された場合に水蒸気の供給が停止されるように、水蒸気供給部を制御する。
このような構成によれば、残渣が除去されたタイミングで基板Wの洗浄処理を終了させることができるため、シリコン酸化膜70のエッチング後に基板Wの上面に残存するSiF系の残渣を適切に除去しつつ、基板Wの洗浄にかかる時間が必要以上に長くなることを抑制することができる。
また、以上に記載された実施の形態によれば、FTIR50が、光源51と、受光部52とを備える。また、エッチング装置が、板部を備える。ここで、板部は、たとえば、ガス分散板6などに対応するものである。光源51は、基板Wの下方に配置される。受光部52は、基板Wの上方に配置され、かつ、光源51から出力される光を受光する。ガス分散板6は、基板Wの上方に配置され、かつ、複数の開口61が形成される。そして、光源51から出力される光は、ガス分散板6における開口61を通って受光部52に受光される。このような構成によれば、光源51から照射された光が、ガス分散板6と干渉せずに受光部52に達するため、FTIR50での光のスペクトルの検出精度を高く維持することができる。
<以上に記載された実施の形態の変形例について>
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。
以上に記載された実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではないものとする。
したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。
また、以上に記載された実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
1 エッチング装置
2 処理室
3 制御部
8 減圧ポンプ
44A 水蒸気
51 光源
52 受光部
61 開口
W 基板
2 処理室
3 制御部
8 減圧ポンプ
44A 水蒸気
51 光源
52 受光部
61 開口
W 基板
Claims (6)
- 基板に形成されたシリコンを含む被覆膜をエッチングするエッチング方法であり、
前記基板を収容する処理室内を減圧状態にする工程と、
前記減圧状態にする工程の後、フッ化水素を含むエッチングガスを前記処理室内に供給して前記基板に形成された前記被覆膜をエッチングする工程と、
前記被覆膜をエッチングする工程の後、水蒸気を前記処理室内に供給して前記基板を洗浄する工程と、
前記基板を洗浄する工程において、赤外分光法で前記基板におけるSi-F伸縮振動を検出する工程とを備え、
前記基板を洗浄する工程が、あらかじめ定められた第1のしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に終了する、
エッチング方法。 - 請求項1に記載のエッチング方法であり、
前記しきい値以下の前記Si-F伸縮振動が検出された場合に、前記水蒸気の供給を止める工程と、
前記水蒸気の供給を止める工程の後、前記基板を前記処理室内から取り出す工程とをさらに備える、
エッチング方法。 - 請求項1または2に記載のエッチング方法であり、
前記Si-F伸縮振動を検出する工程が、前記Si-F伸縮振動に対応する波数のスペクトルのピークの高さを検出する工程である、
エッチング方法。 - 請求項1から3のうちのいずれか1つに記載のエッチング方法であり、
前記基板を洗浄する工程が、あらかじめ定められた第2のしきい値以上の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された後に、前記第1のしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に終了する、
エッチング方法。 - 基板に形成されたシリコンを含む被覆膜をエッチングするエッチング装置であり、
前記基板を収容する処理室内を減圧状態にする減圧ポンプと、
フッ化水素を含むエッチングガスを前記処理室内に供給するエッチングガス供給部と、
水蒸気を前記処理室内に供給する水蒸気供給部と、
赤外分光法で前記基板におけるSi-F伸縮振動を検出する検出部と、
少なくとも、前記エッチングガス供給部、前記水蒸気供給部および前記検出部の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部が、
前記減圧状態の前記処理室内に前記エッチングガスが供給されるように前記エッチングガス供給部を制御し、
前記エッチングガスが供給された後の前記処理室内に前記水蒸気が供給されるように前記水蒸気供給部を制御し、
前記水蒸気が供給された前記処理室内において前記Si-F伸縮振動が検出されるように前記検出部を制御し、
あらかじめ定められたしきい値以下の前記Si-F伸縮振動が前記基板において検出された場合に前記水蒸気の供給が停止されるように、前記水蒸気供給部を制御する、
エッチング装置。 - 請求項5に記載のエッチング装置であり、
前記検出部が、
前記基板の下方に配置される光源と、
前記基板の上方に配置され、かつ、前記光源から出力される光を受光する受光部とを備え、
前記基板の上方に配置され、かつ、複数の開口が形成された板部をさらに備え、
前記光源から出力される前記光が、前記板部における前記開口を通って前記受光部に受光される、
エッチング装置。
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