JP5821784B2 - エッチング方法、エッチング装置及び記憶媒体 - Google Patents
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水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記保護物質で覆う工程は、前記基板を加熱することにより脱水縮合を促進させる加熱工程を含むことと、
前記加熱の温度は、前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤との脱水縮合が促進される温度以上、シランカップリング剤が分解を開始する温度未満の範囲内の温度であることと、を特徴とする。
第2の発明に係るエッチング方法は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記シランカップリング剤を供給する工程は、予め加熱されたシランカップリング剤を基板の表面に供給することにより脱水縮合を促進させることを特徴とする。
第3の発明に係るエッチング方法は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記基板にシランカップリング剤を供給する工程の前に、この基板の表面に希フッ酸を供給して、基板を洗浄する工程を含むことを特徴とする。
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記基板にシランカップリング剤を供給する工程の後、基板のリンス洗浄を行ってからシリコン酸化膜と、シランカップリング剤との脱水縮合を行うことを特徴とする。
第5の発明に係るエッチング方法は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングする工程の後、前記保護物質をシリコン酸化膜の表面から除去する工程と、を含み、
前記保護物質の除去は、基板を前記シランカップリング剤の分解温度以上に加熱することにより行われることを特徴とする。
第6の発明に係るエッチング方法は、シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングする工程の後、前記保護物質をシリコン酸化膜の表面から除去する工程と、を含み、
前記保護物質の除去は、前記基板にUV光を照射することにより行われることを特徴とする。
一方、第1加熱処理ユニット3Aは、シランカップリング剤が供給されたウエハWを加熱することにより、SiO2膜を保護物質で覆われた状態とする保護物質形成処理部に相当し、第2加熱処理ユニット3Bは、エッチング後のウエハWのSiO2膜の表面から保護物質を除去する除去処理部である。
液処理ユニット2は、ウエハWを水平に保持して回転するスピンチャック211を有している。スピンチャック211は、ウエハWの周縁部を保持する複数の保持部材212が設けられ、ウエハWを水平姿勢で保持する支持板213と、この支持板213を鉛直軸回りに回転させる回転駆動部215とを有している。保持部材212や支持板213は、本例の基板保持部に相当する。
以下、第1液処理ユニット2A〜第3液処理ユニット2C毎に処理液供給部251〜253から供給される処理液を説明する。
図6に示すように、受け渡し棚131から取り出されたウエハWは、まず第1液処理ユニット2Aに搬入され、DHFやSC1を利用した前洗浄が行われる(ステップS1)。
まず、第1液処理ユニット2AにウエハWを搬入し前洗浄を行う(ステップS1)。支持板213にウエハWを受け渡したら、スピンチャック211を駆動させ、回転するウエハWの表面にDHFを供給してウエハWの表面の汚れを除去する(図7のステップS101)。しかる後、ウエハWに供給する処理液をDIWに切り替えてリンス洗浄を行った後(ステップS102)、ウエハWの表面にSC1を供給する(ステップS103)。
例えば、図14は、前洗浄(ステップS1)と、シランカップリング剤供給処理(ステップS2)とを共通の第1液処理ユニット2Aで実行する場合の例を示している。この場合には、図4に示した液処理ユニット2(2A)には、DHF供給用の第1処理液供給部251とノズル部221、SC1供給用の第2処理液供給部252とノズル部222、DIW供給用の第3処理液供給部253とノズル部223に加えて、シランカップリング剤供給用の処理液供給部及びノズルが設けられる。
SiO2膜とSiN膜が露出したウエハWを用いて、SiO2膜の表面を保護物質で覆った場合と、覆われていない場合や保護物質の形成が十分ではない場合とで、SiO2膜やSiN膜のエッチング量、接触角を測定した。
(実施例1−1)DHF及びSC1による前洗浄を行ったウエハWに、80℃に加熱されたシランカップリング剤A(図10に示すようにケイ素に3つのシラノール基を形成可能な分子構造を有している)を供給し、200℃で加熱処理を行った。得られたウエハWに80℃のDHF(フッ酸と水との質量混合比が1:15O(0.67wt%))を供給して、1分後、3分後におけるSiO2膜やSiN膜のエッチング量を測定した。また、このときのSiO2膜及びSiN膜の表面の接触角を測定した。
(比較例1−1)DHF及びSC1による前洗浄後、シランカップリング剤を供給せずに、SiO2膜が保護物質で覆われていないウエハWを用いた点以外は、実施例1−1と同様の条件で、DHFを供給して1分後のSiO2膜やSiN膜のエッチング量を測定した。
(比較例1−2)80℃で加熱処理をした点以外は、実施例1−1と同様の条件で、SiO2膜やSiN膜のエッチング量、接触角の測定を行った。
(比較例1−3)400℃で加熱処理をした点以外は、実施例1−1と同様の条件で、SiO2膜やSiN膜のエッチング量、接触角の測定を行った。
(参照例)シランカップリング剤を供給した後、熱処理及び、エッチング処理を行っていないウエハWにおけるSiO2膜やSiN膜の接触角の測定を行った。
DHFにより、1分間エッチングを行った後の実施例1−1、比較例1−1のエッチング量を比較した結果を図17に示す。実施例1−1によれば、SiN膜が約50Å程度エッチングされた一方、SiO2膜のエッチング量は計測誤差の範囲内の約0.6Å程度であり、実質的にエッチングされていなかった。これは、SiO2膜の表面がシランカップリング剤由来の保護物質で覆われ、DHFから保護された結果であるといえる。一方、保護物質が形成されていない比較例1−1では、SiN膜の2倍近くの100Å程度のSiO2膜がエッチングされた。
一方、比較例1−2、1−3では1分後、3分後共にSiO2膜のエッチング量の方がSiN膜よりも多く、保護物質の存在が確認できない。
これらの結果に対して、200℃で加熱処理を行った実施例1−1は、エッチング処理を供給して1分後でも他の比較例1−2、1−3に比べて高い接触角となっており、SiO2膜の表面にSiと化学結合した保護物質が形成されていることを確認できる。これらのことから、加熱によりSiO2膜に保護物質を形成する場合には、予め設定した時間内にSiO2膜が保護物質で覆われるように、SiO2膜と、シランカップリング剤との脱水縮合が促進される下限の温度以上、シランカップリング剤が分解を開始する上限の温度未満の好適な加熱処理温度範囲が存在することを確認できた。
A.実験条件
(実施例2−1)50重量%の濃フッ酸と水との質量混合比が1:100(0.5wt%))の室温のDHFをウエハWの表面に1分間接触させた後、シランカップリング剤と3分間接触させた。
(実施例2−2)実施例2−1と同様の条件でDHFによる処理を行った後、70℃のSC1(アンモニアと過酸化水素と水との混合比が1:1:10(アンモニア約3wt%、過酸化水素約3wt%))を1分間接触させた後シランカップリング剤と3分間接触させた。
B.実験結果
実施例2−1、2−2の接触角を図20に示す。DHFの前洗浄後、SC1による前洗浄を行う方が、DHF単独の場合よりも3倍以上の接触角が得られ、より多くのシランカップリング剤が結合していることが確認できる。これは、SiO2膜の表面がわずかにエッチングされたところに過酸化水素が作用して、より多くのシラノール基が形成され、また、ウエハWの表面の有機物が除去された結果であると考えられる。
1 エッチング装置
2 液処理ユニット
2A 第1液処理ユニット
2B 第2液処理ユニット
2C 第3液処理ユニット
3A 第1加熱処理ユニット
3B 第2加熱処理ユニット
4 制御部
Claims (12)
- シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記保護物質で覆う工程は、前記基板を加熱することにより脱水縮合を促進させる加熱工程を含むことと、
前記加熱の温度は、前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤との脱水縮合が促進される温度以上、シランカップリング剤が分解を開始する温度未満の範囲内の温度であることと、を特徴とするエッチング方法。 - シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記シランカップリング剤を供給する工程は、予め加熱されたシランカップリング剤を基板の表面に供給することにより脱水縮合を促進させることを特徴とするエッチング方法。 - 前記加熱の温度は、前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤との脱水縮合が促進される温度以上、シランカップリング剤が分解を開始する温度未満の範囲内の温度であることを特徴とする請求項2に記載のエッチング方法。
- シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記基板にシランカップリング剤を供給する工程の前に、この基板の表面に希フッ酸を供給して、基板を洗浄する工程を含むことを特徴とするエッチング方法。 - 前記基板を洗浄する工程にて、基板の表面に希フッ酸を供給した後、アンモニアと過酸化水素と水との混合溶液を供給することを特徴とする請求項4に記載のエッチング方法。
- シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、を含み、
前記基板にシランカップリング剤を供給する工程の後、基板のリンス洗浄を行ってからシリコン酸化膜と、シランカップリング剤との脱水縮合を行うことを特徴とするエッチング方法。 - 前記シランカップリング剤が水に対する親和性が低く、基板表面のシランカップリング剤を親水性の溶剤と置換してからリンス洗浄を行うことを特徴とする請求項6に記載のエッチング方法。
- シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングする工程の後、前記保護物質をシリコン酸化膜の表面から除去する工程と、を含み、
前記保護物質の除去は、基板を前記シランカップリング剤の分解温度以上に加熱することにより行われることを特徴とするエッチング方法。 - シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する工程と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う工程と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングする工程の後、前記保護物質をシリコン酸化膜の表面から除去する工程と、を含み、
前記保護物質の除去は、前記基板にUV光を照射することにより行われることを特徴とするエッチング方法。 - シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板に、前記露出したシリコン酸化膜の末端のシラノール基(OH基)と水素結合可能なシラノール基(OH基)を含むシランカップリング剤を供給する処理が行われるシランカップリング剤供給処理部と、
水素結合した前記シリコン酸化膜と、シランカップリング剤とを脱水縮合させて、シリコン酸化膜の表面を保護物質で覆う処理が行われる保護物質形成処理部と、
前記基板に、エッチング剤を供給してシリコン窒化膜をエッチングする処理が行われるエッチング処理部と、を備え、
前記シランカップリング剤供給処理部は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の表面に前記シランカップリング剤を供給するシランカップリング剤供給部と、を有し、
前記シランカップリング剤供給部は、シランカップリング剤を前記脱水縮合が促進される温度以上に加熱する加熱機構を備え、前記シランカップリング剤供給処理部は、前記保護物質形成処理部の機能を兼ね備えることを特徴とするエッチング装置。 - 前記エッチング処理部は、基板を水平に保持するための基板保持部と、
この基板保持部を鉛直軸周りに回転させるための回転駆動部と、
回転している被処理基板の表面にエッチング液を供給するエッチング剤給部と、を備えることを特徴とする請求項10に記載のエッチング装置。 - シリコン窒化膜およびシリコン酸化膜が表面に露出した基板からシリコン窒化膜をエッチングするエッチング装置に用いられるコンビュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは請求項1ないし9のいずれか一つに記載されたエッチング方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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