JPH08107090A - 窒化シリコン膜の紫外線強化されたドライ・ストリッピング - Google Patents
窒化シリコン膜の紫外線強化されたドライ・ストリッピングInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温の燐酸溶液の使用がもたらす安全及び環境
等に対する問題を解消し、更にはプラズマの使用が及ぼ
すウェハに対する損傷等の悪影響を排除し、窒化シリコ
ン膜の容易かつ迅速な選択的除去を可能にする基板から
の窒化シリコン膜の除去方法の提供。 【解決手段】基板10から窒化シリコン16を除去する方法
であって、少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも
1つの第2のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工
程と、前記第1のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外
線照射により光解離し得るフッ素含有ガスであり、前記
第2のガスが原子状塩素または原子状臭素を形成すべく
紫外線照射により光解離し得る塩素含有ガスまたは臭素
含有ガスであることと、基板10を前記雰囲気中において
紫外線に対して露出させる工程とを含む方法を提供す
る。
等に対する問題を解消し、更にはプラズマの使用が及ぼ
すウェハに対する損傷等の悪影響を排除し、窒化シリコ
ン膜の容易かつ迅速な選択的除去を可能にする基板から
の窒化シリコン膜の除去方法の提供。 【解決手段】基板10から窒化シリコン16を除去する方法
であって、少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも
1つの第2のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工
程と、前記第1のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外
線照射により光解離し得るフッ素含有ガスであり、前記
第2のガスが原子状塩素または原子状臭素を形成すべく
紫外線照射により光解離し得る塩素含有ガスまたは臭素
含有ガスであることと、基板10を前記雰囲気中において
紫外線に対して露出させる工程とを含む方法を提供す
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はウェハ基板上から窒
化シリコン層を除去するドライ・ストリッピングに関す
る。
化シリコン層を除去するドライ・ストリッピングに関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】化学蒸
着(CVD)及びプラズマ増速化学蒸着(PECVD)
によって形成された窒化シリコン膜は高度な技術をとも
なう集積回路製造に重要な用途を有する。窒化シリコン
膜の特定用途には、集積回路の選択酸化法(LOCO
S)におけるマスク層(Masking layer )、パッシベー
ション層(Passivation Layer)、拡散バリヤ(Diffus
ion barriers)及びメカニカル最終保護層(Final mech
anical protection layers)としての使用が含まれる。
高度な技術をともなう相補型金属酸化膜半導体(CMO
S)製造における活性領域の好ましい分離方法として
は、1991年に発行された電気化学協会誌(J.Electr
ochem.Soc.)の第138(7)巻の2145頁に記載さ
れているリン、ティー.、エヌ.ツァイ及びシー.ヨー
著作による“PBLOCOSにおけるツイン・ホワイト
・リボン効果及びピット形成メカニズム”に開示されて
いるポリバッファードLOCOSプロセス(Poly-buffe
red LOCOS process 、略してPBLと称する)が挙げら
れ、同プロセスにはシリコン基板上における酸化シリコ
ン層、ポリシリコン層及び窒化シリコン層からなる“ス
タック(Stack )”の形成が含まれる。このうち、ポリ
シリコン層及び頂部窒化シリコン層の厚さがそれぞれ5
0nm及び250nmである一方、酸化シリコンからな
るパッド層(“Pad ” layer)の厚さは一般的に10n
mである。このコンポジット膜をシリコン基板上に堆積
させた後、活性装置領域(Active device region)がマ
スクによって被覆される。そして、一般的に異方性プラ
ズマ・エッチング・プロセス(Anisotropic plasma etc
hing process)は開放領域またはフィールド領域(Fiel
d region)をパッド酸化物(Pad oxide)までエッチン
グすべく使用される。次いで、エッチングが施された領
域に一般的に500nmの厚さのフィールド酸化物(Fi
eld oxide )を成長させる熱酸化プロセスがウェハに対
して実施される。このプロセスは薄い酸化窒化膜を窒化
シリコンの表面に形成する。フィールド酸化物の成長
後、スタックは除去される。
着(CVD)及びプラズマ増速化学蒸着(PECVD)
によって形成された窒化シリコン膜は高度な技術をとも
なう集積回路製造に重要な用途を有する。窒化シリコン
膜の特定用途には、集積回路の選択酸化法(LOCO
S)におけるマスク層(Masking layer )、パッシベー
ション層(Passivation Layer)、拡散バリヤ(Diffus
ion barriers)及びメカニカル最終保護層(Final mech
anical protection layers)としての使用が含まれる。
高度な技術をともなう相補型金属酸化膜半導体(CMO
S)製造における活性領域の好ましい分離方法として
は、1991年に発行された電気化学協会誌(J.Electr
ochem.Soc.)の第138(7)巻の2145頁に記載さ
れているリン、ティー.、エヌ.ツァイ及びシー.ヨー
著作による“PBLOCOSにおけるツイン・ホワイト
・リボン効果及びピット形成メカニズム”に開示されて
いるポリバッファードLOCOSプロセス(Poly-buffe
red LOCOS process 、略してPBLと称する)が挙げら
れ、同プロセスにはシリコン基板上における酸化シリコ
ン層、ポリシリコン層及び窒化シリコン層からなる“ス
タック(Stack )”の形成が含まれる。このうち、ポリ
シリコン層及び頂部窒化シリコン層の厚さがそれぞれ5
0nm及び250nmである一方、酸化シリコンからな
るパッド層(“Pad ” layer)の厚さは一般的に10n
mである。このコンポジット膜をシリコン基板上に堆積
させた後、活性装置領域(Active device region)がマ
スクによって被覆される。そして、一般的に異方性プラ
ズマ・エッチング・プロセス(Anisotropic plasma etc
hing process)は開放領域またはフィールド領域(Fiel
d region)をパッド酸化物(Pad oxide)までエッチン
グすべく使用される。次いで、エッチングが施された領
域に一般的に500nmの厚さのフィールド酸化物(Fi
eld oxide )を成長させる熱酸化プロセスがウェハに対
して実施される。このプロセスは薄い酸化窒化膜を窒化
シリコンの表面に形成する。フィールド酸化物の成長
後、スタックは除去される。
【0003】現在、PBLスタック(PBL stack )を活
性装置領域から除去するには、頂部酸化窒化層のエッチ
ングまたは“膜剥離”を可能にするフッ化水素酸溶液の
使用を含むウエット・ケミカル・プロセスが使用されて
いる。同プロセスでは、頂部酸化窒化層をエッチングし
た後、高温の燐酸溶液中において窒化シリコン層の除去
が実施される。パッド酸化物はウェット・プロセスまた
はドライ・プロセスにより除去される一方、ポリシリコ
ン層は別のドライ・エッチング・プロセスにおいて除去
される。この複雑なウェット/ドライ・プロセスをPB
Lスタック全体を除去できる新たなドライ方法と置換す
ることが望まれる。この置換はプロセスの集約に効果的
であり、さらにはプロセスから高温の燐酸溶液の使用を
排除する点においても効果的といえる。高温の燐酸は安
全問題及び環境問題を招来するとともに、取り扱いが困
難である。そして、高温の燐酸は製造をともなう研究施
設において最も汚染された化学物質の1つといえる。
性装置領域から除去するには、頂部酸化窒化層のエッチ
ングまたは“膜剥離”を可能にするフッ化水素酸溶液の
使用を含むウエット・ケミカル・プロセスが使用されて
いる。同プロセスでは、頂部酸化窒化層をエッチングし
た後、高温の燐酸溶液中において窒化シリコン層の除去
が実施される。パッド酸化物はウェット・プロセスまた
はドライ・プロセスにより除去される一方、ポリシリコ
ン層は別のドライ・エッチング・プロセスにおいて除去
される。この複雑なウェット/ドライ・プロセスをPB
Lスタック全体を除去できる新たなドライ方法と置換す
ることが望まれる。この置換はプロセスの集約に効果的
であり、さらにはプロセスから高温の燐酸溶液の使用を
排除する点においても効果的といえる。高温の燐酸は安
全問題及び環境問題を招来するとともに、取り扱いが困
難である。そして、高温の燐酸は製造をともなう研究施
設において最も汚染された化学物質の1つといえる。
【0004】一般的に、ドライLOCOSアイソレーシ
ョン・スタック除去プロセス(DryLOCOS isolation sta
ck removal process )は窒化シリコン(及びポリシリ
コン)の急速なエッチングに必要とされ、同プロセスは
窒化シリコンの酸化シリコンに対するエッチング選択比
において15を上回る数値を実現している。この高いエ
ッチング選択比は窒化物のストリッピング・プロセスに
おけるフィールド酸化物の除去を制限し、オーバー・エ
ッチング時にパッド酸化物が薄くなったり、または同パ
ッド酸化物に孔が形成されることを防止する。
ョン・スタック除去プロセス(DryLOCOS isolation sta
ck removal process )は窒化シリコン(及びポリシリ
コン)の急速なエッチングに必要とされ、同プロセスは
窒化シリコンの酸化シリコンに対するエッチング選択比
において15を上回る数値を実現している。この高いエ
ッチング選択比は窒化物のストリッピング・プロセスに
おけるフィールド酸化物の除去を制限し、オーバー・エ
ッチング時にパッド酸化物が薄くなったり、または同パ
ッド酸化物に孔が形成されることを防止する。
【0005】窒化LOCOSマスク・ストリッピング・
アプリケーション(Nitride LOCOSmask stripping appl
ications )において評価されたドライ・プロセスには
プラズマ・エッチングと、プラズマ・ダウンストリーム
・エッチング(Plasma downstream etching )と、フッ
素インターハロゲン(Fluorine interhalogen )及び他
の自然反応性ガス(Spontaneously reactive gases)を
用いた窒化シリコンのプラズマレス・エッチング(Plas
maless etching)とが含まれる。
アプリケーション(Nitride LOCOSmask stripping appl
ications )において評価されたドライ・プロセスには
プラズマ・エッチングと、プラズマ・ダウンストリーム
・エッチング(Plasma downstream etching )と、フッ
素インターハロゲン(Fluorine interhalogen )及び他
の自然反応性ガス(Spontaneously reactive gases)を
用いた窒化シリコンのプラズマレス・エッチング(Plas
maless etching)とが含まれる。
【0006】1981年10月に東京で開催された“ド
ライ・プロセスの手順に関するシンポジウム(Proc. of
Dry. Proc. Symp. )”の議事録の19頁に記載された
アキヤ(Akiya )の記述には、雰囲気としてCF4 - O
2 を用いるアップストリームRFディスチャージ(Upst
ream CF 4 -O2 RF discharge )において形成されたフ
ッ素原子が窒化シリコン(Si3 N 4 ) を認識可能な速度
で自然にエッチングする一方、熱SiO2 (Thermal Si
O 2 ) 及びPSG(リン珪酸ガラス)をこれより更に遅
い速度でエッチングすることが開示されている。
ライ・プロセスの手順に関するシンポジウム(Proc. of
Dry. Proc. Symp. )”の議事録の19頁に記載された
アキヤ(Akiya )の記述には、雰囲気としてCF4 - O
2 を用いるアップストリームRFディスチャージ(Upst
ream CF 4 -O2 RF discharge )において形成されたフ
ッ素原子が窒化シリコン(Si3 N 4 ) を認識可能な速度
で自然にエッチングする一方、熱SiO2 (Thermal Si
O 2 ) 及びPSG(リン珪酸ガラス)をこれより更に遅
い速度でエッチングすることが開示されている。
【0007】1982年に発行された電気化学協会誌の
第129(11)巻の2559頁に記載されているサン
ダース他の記述では、市販のバーレル型エッチング装置
(Barrel etcher )内において雰囲気にCF4 - O2 混
合物を使用した際におけるSi3 N4 のSiO2 に対す
る選択的等方性ドライ・エッチング(Selective isotro
pic dry etching )の研究が開示されており、CF3 B
rの添加により窒化物に対するエッチング選択比が5か
ら20を上回るまで増加することが確認されている。更
に、サンダース他は他のハロゲンとして塩素、臭素及び
ヨー素をそれぞれベース・フッ素ケミストリー(Base f
luorine chemistry )に加えた際に窒化物の選択性が塩
素、臭素及びヨー素の順でそれぞれ増大したことを開示
している。
第129(11)巻の2559頁に記載されているサン
ダース他の記述では、市販のバーレル型エッチング装置
(Barrel etcher )内において雰囲気にCF4 - O2 混
合物を使用した際におけるSi3 N4 のSiO2 に対す
る選択的等方性ドライ・エッチング(Selective isotro
pic dry etching )の研究が開示されており、CF3 B
rの添加により窒化物に対するエッチング選択比が5か
ら20を上回るまで増加することが確認されている。更
に、サンダース他は他のハロゲンとして塩素、臭素及び
ヨー素をそれぞれベース・フッ素ケミストリー(Base f
luorine chemistry )に加えた際に窒化物の選択性が塩
素、臭素及びヨー素の順でそれぞれ増大したことを開示
している。
【0008】1989年に発行された電気化学協会誌の
第136(7)巻の2032頁に開示されているストー
他(Suto et al. )の記述には、ダウンストリーム・マ
イクロウェーブ・プラズマ・プロセス(Downstream mic
rowave plasma process )におけるSi3 N4 のSiO
2 に対する選択比の研究が開示されており、NF3 ディ
スチャージ・ケミストリー(NF3 discharge chemistr
y)に対してCl2 を添加することにより窒化物の選択
性が大幅に増大することが確認されている。
第136(7)巻の2032頁に開示されているストー
他(Suto et al. )の記述には、ダウンストリーム・マ
イクロウェーブ・プラズマ・プロセス(Downstream mic
rowave plasma process )におけるSi3 N4 のSiO
2 に対する選択比の研究が開示されており、NF3 ディ
スチャージ・ケミストリー(NF3 discharge chemistr
y)に対してCl2 を添加することにより窒化物の選択
性が大幅に増大することが確認されている。
【0009】1989年に発行された真空科学技術協会
誌(J. Vac. Sci. Technol. A.)の第7(3)巻の68
6頁、1991年に発行された電気化学協会誌の第13
8(5)巻の1389頁、及び1993年に発行された
ECSのプロセス(Proc. ofECS)の第93(21)巻
の373頁に記載されているローエンスタイン他による
記述では、マイクロウェーブをベースとしたリモート・
プラズマ・リアクタ(Microwave-based remote plasma
reactor )内において実施されたLOCOSアイソレー
ション構造(LOCOS isolation structures)に対するエ
ッチングについて開示している。これらの資料には基板
温度の影響と、熱SiO2 及びポリシリコンに対する窒
化シリコンのエッチング選択比に対して水素の添加が及
ぼす影響とが詳述されている。さらに同資料では、類似
したドライ・プロセスにおける酸化窒化シリコンの除去
が高温の燐酸を用いた従来のウェット・プロセスと比較
されている。しかし、これら全ての資料はプラズマ・エ
ッチング・システム(Plasma etch systems )に関する
ものである。ダイレクト・プラズマ・エッチング・シス
テム(Direct plasma etch systems)は活性領域内に形
成される各種のチャージ及び衝撃による損傷の問題をと
もなうため一般的に許容されない。基板をプラズマ・グ
ロー領域(Plasma glow region)に露出するより寧ろプ
ラズマ流(Plasma effluent )中に露出する窒化シリコ
ンのドライ・ストリッピングに使用されるダウンストリ
ーム・プラズマ・システムには幾つかの問題点がある。
これらの問題点にはプラズマ・チューブ内のスパッタリ
ングによって放出された汚染物質のウェハ上への堆積
と、トランスポート・チューブ材料(Transport tube m
aterial )及びジオメトリーがウェハ・ケミストリー
(Wafer chemistry )に及ぼす大きな影響と、残留チャ
ージ・フラックス(Residual charge flux)及び長く継
続する高エネルギー準安定状態(Long lived high ener
gy metastables)へのウェハの露出と、リアクター・コ
ンディショニング効果(Reactor conditioningeffect
s)に対するプロセスの感度(Process sensitivity )
とが含まれる。この結果、ウェハ基板上から窒化シリコ
ンを除去するドライ・プラズマフリー・プロセス(Dry
plasma-free process )が必要とされる。
誌(J. Vac. Sci. Technol. A.)の第7(3)巻の68
6頁、1991年に発行された電気化学協会誌の第13
8(5)巻の1389頁、及び1993年に発行された
ECSのプロセス(Proc. ofECS)の第93(21)巻
の373頁に記載されているローエンスタイン他による
記述では、マイクロウェーブをベースとしたリモート・
プラズマ・リアクタ(Microwave-based remote plasma
reactor )内において実施されたLOCOSアイソレー
ション構造(LOCOS isolation structures)に対するエ
ッチングについて開示している。これらの資料には基板
温度の影響と、熱SiO2 及びポリシリコンに対する窒
化シリコンのエッチング選択比に対して水素の添加が及
ぼす影響とが詳述されている。さらに同資料では、類似
したドライ・プロセスにおける酸化窒化シリコンの除去
が高温の燐酸を用いた従来のウェット・プロセスと比較
されている。しかし、これら全ての資料はプラズマ・エ
ッチング・システム(Plasma etch systems )に関する
ものである。ダイレクト・プラズマ・エッチング・シス
テム(Direct plasma etch systems)は活性領域内に形
成される各種のチャージ及び衝撃による損傷の問題をと
もなうため一般的に許容されない。基板をプラズマ・グ
ロー領域(Plasma glow region)に露出するより寧ろプ
ラズマ流(Plasma effluent )中に露出する窒化シリコ
ンのドライ・ストリッピングに使用されるダウンストリ
ーム・プラズマ・システムには幾つかの問題点がある。
これらの問題点にはプラズマ・チューブ内のスパッタリ
ングによって放出された汚染物質のウェハ上への堆積
と、トランスポート・チューブ材料(Transport tube m
aterial )及びジオメトリーがウェハ・ケミストリー
(Wafer chemistry )に及ぼす大きな影響と、残留チャ
ージ・フラックス(Residual charge flux)及び長く継
続する高エネルギー準安定状態(Long lived high ener
gy metastables)へのウェハの露出と、リアクター・コ
ンディショニング効果(Reactor conditioningeffect
s)に対するプロセスの感度(Process sensitivity )
とが含まれる。この結果、ウェハ基板上から窒化シリコ
ンを除去するドライ・プラズマフリー・プロセス(Dry
plasma-free process )が必要とされる。
【0010】1984年に発行された応用物理学誌の第
46(10)巻の2939頁に記載されているイボット
ソン他の記述では、プラズマによって堆積した窒化シリ
コン及びLPCVDによって形成されたSi3 N4 は、
プラズマフリー・プロセスにおいて三フッ化塩素(ClF
3 ) からなる蒸気のみを用いることにより認識可能な速
度でエッチングされる一方、熱SiO2 は検出可能な速
度でエッチングされないことが立証されている。
46(10)巻の2939頁に記載されているイボット
ソン他の記述では、プラズマによって堆積した窒化シリ
コン及びLPCVDによって形成されたSi3 N4 は、
プラズマフリー・プロセスにおいて三フッ化塩素(ClF
3 ) からなる蒸気のみを用いることにより認識可能な速
度でエッチングされる一方、熱SiO2 は検出可能な速
度でエッチングされないことが立証されている。
【0011】1992年7月に発行されたIEICEト
ランス.エレクトロニクス(IEICETrans. Electron.)
の第E75−C(7)巻の第834頁に記載されている
サイトウ他の記述では、熱成長、スパッタリング及びプ
ラズマ堆積によって形成された窒化シリコン膜に対する
ClF3 蒸気を用いた“プラズマレス・エッチング”の
研究が開示されている。ClF3 エッチングの際に、熱
窒化シリコンに対して強度の低い紫外線を照射すること
により、エッチング開始前における誘導時間(Inductio
n time)が削減され、かつClF3-Si3 N4 エッチン
グ速度をおよそ係数2(Factor of 2 )だけ増加させ得
ることが確認された。研究された条件下において、Si
3 N4 の選択比は100を上回ることが報告されてい
る。しかし、報告された窒化物エッチング速度は5Å/
分未満であった。
ランス.エレクトロニクス(IEICETrans. Electron.)
の第E75−C(7)巻の第834頁に記載されている
サイトウ他の記述では、熱成長、スパッタリング及びプ
ラズマ堆積によって形成された窒化シリコン膜に対する
ClF3 蒸気を用いた“プラズマレス・エッチング”の
研究が開示されている。ClF3 エッチングの際に、熱
窒化シリコンに対して強度の低い紫外線を照射すること
により、エッチング開始前における誘導時間(Inductio
n time)が削減され、かつClF3-Si3 N4 エッチン
グ速度をおよそ係数2(Factor of 2 )だけ増加させ得
ることが確認された。研究された条件下において、Si
3 N4 の選択比は100を上回ることが報告されてい
る。しかし、報告された窒化物エッチング速度は5Å/
分未満であった。
【0012】1994年6月14日に出願された米国出
願第08/259,542号には、酸化シリコンの各種
の形態間における選択比は光解離可能なフッ素含有ガス
を含むプラズマ・フリー雰囲気中に数種類の酸化シリコ
ンを含有する基板を露出させ、同基板を紫外線によって
照射した際に、約1:1の係数(Factor of near 1:1)
まで削減されることが開示されている。
願第08/259,542号には、酸化シリコンの各種
の形態間における選択比は光解離可能なフッ素含有ガス
を含むプラズマ・フリー雰囲気中に数種類の酸化シリコ
ンを含有する基板を露出させ、同基板を紫外線によって
照射した際に、約1:1の係数(Factor of near 1:1)
まで削減されることが開示されている。
【0013】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、ウェット・プロセスにおける
高温の燐酸溶液の使用がもたらす安全及び環境等に対す
る問題を解消し、さらにはドライ・プロセスにおけるプ
ラズマの使用が及ぼすウェハに対する損傷等の悪影響を
排除するとともに、窒化シリコン膜の容易かつ迅速な選
択的除去を可能にする基板からの窒化シリコン膜の除去
方法を提供することにある。
のであって、その目的は、ウェット・プロセスにおける
高温の燐酸溶液の使用がもたらす安全及び環境等に対す
る問題を解消し、さらにはドライ・プロセスにおけるプ
ラズマの使用が及ぼすウェハに対する損傷等の悪影響を
排除するとともに、窒化シリコン膜の容易かつ迅速な選
択的除去を可能にする基板からの窒化シリコン膜の除去
方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様に基
づき、基板から窒化シリコンを除去する方法であって、
少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも1つの第2
のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工程と、第1
のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外線照射により光
解離し得るフッ素含有ガスであり、第2のガスが原子状
塩素または原子状臭素を形成すべく紫外線照射により光
解離し得る塩素含有ガスまたは臭素含有ガスであること
と、基板を前記の雰囲気中において紫外線に対して露出
させる工程とを含む方法が提供される。適切なフッ素含
有ガスの例としては、フッ素、フッ素インターハロゲ
ン、硫黄のフッ化物(Fluorides of sulfur )及び二フ
ッ化キセノンが挙げられ、前記のフッ素インターハロゲ
ンとしてはClF3 が特に好ましい。
づき、基板から窒化シリコンを除去する方法であって、
少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも1つの第2
のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工程と、第1
のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外線照射により光
解離し得るフッ素含有ガスであり、第2のガスが原子状
塩素または原子状臭素を形成すべく紫外線照射により光
解離し得る塩素含有ガスまたは臭素含有ガスであること
と、基板を前記の雰囲気中において紫外線に対して露出
させる工程とを含む方法が提供される。適切なフッ素含
有ガスの例としては、フッ素、フッ素インターハロゲ
ン、硫黄のフッ化物(Fluorides of sulfur )及び二フ
ッ化キセノンが挙げられ、前記のフッ素インターハロゲ
ンとしてはClF3 が特に好ましい。
【0015】本発明の更に別の態様に基づき、基板から
窒化シリコンを除去する方法であって、少なくとも1つ
の第1のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工程
と、前記の第1のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外
線照射により光解離し得るフッ素含有ガスであること
と、基板を前記の雰囲気中において紫外線に対して露出
させる工程とを含み、180〜400nmの範囲におけ
る紫外線照射の基板表面上における積分強度(Integrat
ed intensity)は少なくとも50mW/cm2 であり、
照射前における基板温度は20〜400℃の範囲にあ
り、第1のガスの分圧が少なくとも10トルであること
を特徴とする方法が提供される。
窒化シリコンを除去する方法であって、少なくとも1つ
の第1のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工程
と、前記の第1のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外
線照射により光解離し得るフッ素含有ガスであること
と、基板を前記の雰囲気中において紫外線に対して露出
させる工程とを含み、180〜400nmの範囲におけ
る紫外線照射の基板表面上における積分強度(Integrat
ed intensity)は少なくとも50mW/cm2 であり、
照射前における基板温度は20〜400℃の範囲にあ
り、第1のガスの分圧が少なくとも10トルであること
を特徴とする方法が提供される。
【0016】紫外線照射により光解離して原子状フッ素
を形成するフッ素含有ガスを加工室内の雰囲気に適量案
内し、かつ紫外線を同雰囲気及び基板上に適量照射して
エッチングを実施することにより、基板上の窒化シリコ
ンの速いエッチング速度と、窒化シリコンの酸化シリコ
ンに対する高いエッチング選択比とを得ることが可能で
ある。更に同雰囲気に対して紫外線照射により原子状塩
素または原子状臭素に光解離し得る塩素含有ガスまたは
臭素含有ガスを適量加えることにより酸化シリコンのエ
ッチングがほぼ完全に抑制され、フッ素含有ガスのみを
雰囲気に使用した場合より更に高い窒化シリコンの酸化
シリコンに対するエッチング選択比が実現される。ま
た、プラズマまたはプラズマ流を実質的に含まない環境
下における窒化シリコンのエッチングが可能である。更
に、本発明のプロセスでは高温の燐酸溶液を使用する代
わりにドライ・ガスのみを使用した窒化シリコンのエッ
チングが可能である。
を形成するフッ素含有ガスを加工室内の雰囲気に適量案
内し、かつ紫外線を同雰囲気及び基板上に適量照射して
エッチングを実施することにより、基板上の窒化シリコ
ンの速いエッチング速度と、窒化シリコンの酸化シリコ
ンに対する高いエッチング選択比とを得ることが可能で
ある。更に同雰囲気に対して紫外線照射により原子状塩
素または原子状臭素に光解離し得る塩素含有ガスまたは
臭素含有ガスを適量加えることにより酸化シリコンのエ
ッチングがほぼ完全に抑制され、フッ素含有ガスのみを
雰囲気に使用した場合より更に高い窒化シリコンの酸化
シリコンに対するエッチング選択比が実現される。ま
た、プラズマまたはプラズマ流を実質的に含まない環境
下における窒化シリコンのエッチングが可能である。更
に、本発明のプロセスでは高温の燐酸溶液を使用する代
わりにドライ・ガスのみを使用した窒化シリコンのエッ
チングが可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の方法はウェハ表面を紫外
線照射と、三フッ化塩素(ClF3)またはF 2 などの紫
外線により光解離し得るフッ素含有ガスを含む雰囲気と
に同時に露出することによって実現される。好ましい実
施の形態では、紫外線照射により光解離して原子状塩素
または原子状臭素を形成する塩素含有ガスまたは臭素含
有ガスが第2のガスとして雰囲気中に使用されている。
一般的な条件には、100トルの総ガス圧力(Total ga
s pressure)、1000sccmの総流量(Total flow
rate )、1〜90%のClF3 フラクション(ClF 3
fraction )、1〜50%のCl2 フラクション(Cl2
fraction )及び40℃の開始温度が含まれる。紫外線
照射は中圧水銀蒸気放電ランプ(Medium pressure merc
ury vapor discharge lamp)を用いることにより実施可
能である。
線照射と、三フッ化塩素(ClF3)またはF 2 などの紫
外線により光解離し得るフッ素含有ガスを含む雰囲気と
に同時に露出することによって実現される。好ましい実
施の形態では、紫外線照射により光解離して原子状塩素
または原子状臭素を形成する塩素含有ガスまたは臭素含
有ガスが第2のガスとして雰囲気中に使用されている。
一般的な条件には、100トルの総ガス圧力(Total ga
s pressure)、1000sccmの総流量(Total flow
rate )、1〜90%のClF3 フラクション(ClF 3
fraction )、1〜50%のCl2 フラクション(Cl2
fraction )及び40℃の開始温度が含まれる。紫外線
照射は中圧水銀蒸気放電ランプ(Medium pressure merc
ury vapor discharge lamp)を用いることにより実施可
能である。
【0018】本発明における紫外線照射としては180
〜400nmの範囲の化学線照射が使用される。本発明
の方法の実施において、フッ素含有ガスの供給源はエッ
チングまたは清浄化される基板材料が配置された加工室
(processing chamber)に対して連通されている。加工
室は化学的に不活性な材料から形成された真空容器を備
えており、同真空容器は周囲の雰囲気から密閉され、さ
らには適切な真空装置により20ミリトルのベース圧力
を下回る圧力まで真空排気可能である。加工室は例えば
20ミリトルといった低いベース圧力まで真空排気され
る。基板は独立したロード−ロック室(Load-lock cham
ber )を通って加工室内に搬入され、同ロード−ロック
室は加工室内のベース圧力に類似したベース圧力まで減
圧可能である。加工室内への基板の搬入及び同加工室か
らの基板の搬出は雰囲気中に含まれる水蒸気などの汚染
物質の加工室内への流入を防止すべくロード−ロック室
を介して実施される。これに代えて、真空排気の開始前
に基板を加工室内へ配置してもよい。
〜400nmの範囲の化学線照射が使用される。本発明
の方法の実施において、フッ素含有ガスの供給源はエッ
チングまたは清浄化される基板材料が配置された加工室
(processing chamber)に対して連通されている。加工
室は化学的に不活性な材料から形成された真空容器を備
えており、同真空容器は周囲の雰囲気から密閉され、さ
らには適切な真空装置により20ミリトルのベース圧力
を下回る圧力まで真空排気可能である。加工室は例えば
20ミリトルといった低いベース圧力まで真空排気され
る。基板は独立したロード−ロック室(Load-lock cham
ber )を通って加工室内に搬入され、同ロード−ロック
室は加工室内のベース圧力に類似したベース圧力まで減
圧可能である。加工室内への基板の搬入及び同加工室か
らの基板の搬出は雰囲気中に含まれる水蒸気などの汚染
物質の加工室内への流入を防止すべくロード−ロック室
を介して実施される。これに代えて、真空排気の開始前
に基板を加工室内へ配置してもよい。
【0019】加工室は基板材料を周囲の雰囲気に露出さ
せることなく同基板材料を加工室から他の加工モジュー
ルへ順次搬出するか、または他の加工モジュールから加
工室内へ同基板材料を搬入し得るバキューム・クラスタ
・ロボット移載ユニット(Vacuum cluster robotic tra
nsfer unit)との間で移載インターフェース(Transfer
interface)を共有し得る。
せることなく同基板材料を加工室から他の加工モジュー
ルへ順次搬出するか、または他の加工モジュールから加
工室内へ同基板材料を搬入し得るバキューム・クラスタ
・ロボット移載ユニット(Vacuum cluster robotic tra
nsfer unit)との間で移載インターフェース(Transfer
interface)を共有し得る。
【0020】ClF3 等のフッ素含有ガスは基板上に好
ましくは10〜760トルの同フッ素含有ガスの実質的
な分圧を形成すべく加工室内に案内される。フッ素含有
ガスは少なくとも20トル、更に好ましくは約50トル
以上の分圧にて案内されることが好ましい。本発明に適
するフッ素含有ガスには、ClF3 の他に、三フッ化臭
素、五フッ化臭素及び五フッ化ヨー素等の他のフッ素イ
ンターハロゲン、さらにはフッ素、六フッ化硫黄及び二
フッ化キセノンが含まれる。紫外線照射によって容易に
光解離しないNF3 等のフッ素含有ガスは本発明には不
適切である。
ましくは10〜760トルの同フッ素含有ガスの実質的
な分圧を形成すべく加工室内に案内される。フッ素含有
ガスは少なくとも20トル、更に好ましくは約50トル
以上の分圧にて案内されることが好ましい。本発明に適
するフッ素含有ガスには、ClF3 の他に、三フッ化臭
素、五フッ化臭素及び五フッ化ヨー素等の他のフッ素イ
ンターハロゲン、さらにはフッ素、六フッ化硫黄及び二
フッ化キセノンが含まれる。紫外線照射によって容易に
光解離しないNF3 等のフッ素含有ガスは本発明には不
適切である。
【0021】光解離により原子状塩素または原子状臭素
を形成する第2のガスが更に加工室内に案内される。第
2のガスの例としては塩素、臭素、CCl4 、 クロロフ
ルオロカーボン(例:CF3 C l)及びブロモフルオロ
カーボン(例:CF3 B r)が挙げられる。このうちの
好ましい第2のガスとしては塩素及び臭素が挙げられ、
このうち塩素が最も好ましいガスといえる。第2のガス
は1ミリトル〜760トルの分圧で使用し得る。フッ素
含有ガスの分圧及び第2のガスの分圧の割合は2:1〜
1:2の範囲に属する。好ましいガス混合物の例として
は、それぞれ約50トルのClF3 及びCl2 からなる
混合物が挙げられる。
を形成する第2のガスが更に加工室内に案内される。第
2のガスの例としては塩素、臭素、CCl4 、 クロロフ
ルオロカーボン(例:CF3 C l)及びブロモフルオロ
カーボン(例:CF3 B r)が挙げられる。このうちの
好ましい第2のガスとしては塩素及び臭素が挙げられ、
このうち塩素が最も好ましいガスといえる。第2のガス
は1ミリトル〜760トルの分圧で使用し得る。フッ素
含有ガスの分圧及び第2のガスの分圧の割合は2:1〜
1:2の範囲に属する。好ましいガス混合物の例として
は、それぞれ約50トルのClF3 及びCl2 からなる
混合物が挙げられる。
【0022】不活性ガスまたは不活性ガスの混合物を加
工室内に案内可能である。不活性ガスとしては、処理対
象の材料に対して不活性であって、かつ加工条件下にお
いて気相状態を維持し得る全てのガスが挙げられる。適
切な不活性ガスには窒素、アルゴン及びヘリウムが含ま
れる。
工室内に案内可能である。不活性ガスとしては、処理対
象の材料に対して不活性であって、かつ加工条件下にお
いて気相状態を維持し得る全てのガスが挙げられる。適
切な不活性ガスには窒素、アルゴン及びヘリウムが含ま
れる。
【0023】処理はダウンストリーム・プラズマ流(Do
wnstream plasma effluent)などのプラズマまたはプラ
ズマ生成物(Plasma products )を実質的に含まない環
境下で実施されることが好ましい。即ち、雰囲気を構成
するガスは反応容器内に同ガスの原子基底状態(Atomic
ground state )で案内されることが好ましい。しか
し、雰囲気がアップストリーム・プラズマ発生器(Upst
ream plasma generator)から得られたプラズマ生成物
を含む場合、光分解可能な好ましいフッ素含有ガスを本
明細書中に開示する条件下において雰囲気中に使用する
ことは窒化シリコンのエッチングの実施に効果的であ
る。例えば、フッ素含有ガス、及び塩素または臭素を含
有するガスのうちの少なくとも一方はアップストリーム
・プラズマ発生源(Upstream plasma generating sourc
e )によって励起され得る。アップストリーム・プラズ
マ発生源の例としては、米国特許第4,741,800
号または米国特許第4,687,544号に開示されて
いる装置内に設置された無線周波数発生源(Radio freq
uency source)またはマイクロウェーブ発生源が挙げら
れる。安全上の点から、総ガス圧を大気圧以下に維持す
ることが望ましい。
wnstream plasma effluent)などのプラズマまたはプラ
ズマ生成物(Plasma products )を実質的に含まない環
境下で実施されることが好ましい。即ち、雰囲気を構成
するガスは反応容器内に同ガスの原子基底状態(Atomic
ground state )で案内されることが好ましい。しか
し、雰囲気がアップストリーム・プラズマ発生器(Upst
ream plasma generator)から得られたプラズマ生成物
を含む場合、光分解可能な好ましいフッ素含有ガスを本
明細書中に開示する条件下において雰囲気中に使用する
ことは窒化シリコンのエッチングの実施に効果的であ
る。例えば、フッ素含有ガス、及び塩素または臭素を含
有するガスのうちの少なくとも一方はアップストリーム
・プラズマ発生源(Upstream plasma generating sourc
e )によって励起され得る。アップストリーム・プラズ
マ発生源の例としては、米国特許第4,741,800
号または米国特許第4,687,544号に開示されて
いる装置内に設置された無線周波数発生源(Radio freq
uency source)またはマイクロウェーブ発生源が挙げら
れる。安全上の点から、総ガス圧を大気圧以下に維持す
ることが望ましい。
【0024】フッ素含有ガスまたはガス混合物は、例え
ばガス分配シャワーヘッド(Gas distribution showerh
ead )を介して均一なラジアル層流パターン(Uniform
radial laminar flow pattern )を基板上に形成するよ
うに加工室内に案内される。この場合、エッチング生成
物及び汚染物質の除去は同エッチング生成物及び汚染物
質を層流内へ巻込むことにより促進される。しかし、本
発明は他の反応ガス流パターン(Reactive gas flow pa
tttern)を使用するか、または流れがほぼ停滞した雰囲
気内において実施しても実現できる。
ばガス分配シャワーヘッド(Gas distribution showerh
ead )を介して均一なラジアル層流パターン(Uniform
radial laminar flow pattern )を基板上に形成するよ
うに加工室内に案内される。この場合、エッチング生成
物及び汚染物質の除去は同エッチング生成物及び汚染物
質を層流内へ巻込むことにより促進される。しかし、本
発明は他の反応ガス流パターン(Reactive gas flow pa
tttern)を使用するか、または流れがほぼ停滞した雰囲
気内において実施しても実現できる。
【0025】基板上に存在するフッ素含有ガス相及び加
工される基板表面は、加工室内において紫外線透過性窓
を介して紫外線により照射される。180〜600nm
の波長の広帯域紫外線照射(Broadband UV radiation)
を使用でき、更に狭い帯域源は180〜420nmの範
囲の実質的な出力を提供し得る。適切な紫外線供給源と
しては中圧水銀ランプ(Medium pressure Hg lamps)及
びキセノン・フラッシュ・ランプ(Xenon flash lamps
)が挙げられる。紫外線照射はパルス照射または連続
照射であり得る。180〜239nmの波長範囲内に僅
かな出力を有するか、または同波長範囲内に全く出力を
有さないオゾン・フリー紫外線源(Ozone-free UV sour
ces )を適切に使用できる。必要とされる紫外線光子流
の形成にレーザまたは適切な光学装置を使用できる。窒
化シリコン除去速度は紫外線照射の強度、紫外線光子の
エネルギー、紫外線照射時間、及び紫外線ランプまたは
レーザのパルス速度のうちの少なくとも1つを制御する
ことにより制御できる。
工される基板表面は、加工室内において紫外線透過性窓
を介して紫外線により照射される。180〜600nm
の波長の広帯域紫外線照射(Broadband UV radiation)
を使用でき、更に狭い帯域源は180〜420nmの範
囲の実質的な出力を提供し得る。適切な紫外線供給源と
しては中圧水銀ランプ(Medium pressure Hg lamps)及
びキセノン・フラッシュ・ランプ(Xenon flash lamps
)が挙げられる。紫外線照射はパルス照射または連続
照射であり得る。180〜239nmの波長範囲内に僅
かな出力を有するか、または同波長範囲内に全く出力を
有さないオゾン・フリー紫外線源(Ozone-free UV sour
ces )を適切に使用できる。必要とされる紫外線光子流
の形成にレーザまたは適切な光学装置を使用できる。窒
化シリコン除去速度は紫外線照射の強度、紫外線光子の
エネルギー、紫外線照射時間、及び紫外線ランプまたは
レーザのパルス速度のうちの少なくとも1つを制御する
ことにより制御できる。
【0026】紫外線照射の強度は180〜400nmの
範囲において少なくとも50mW/cm2 、 好ましくは
少なくとも200mW/cm2 であることが望ましい。
本発明において効果を示す一般的な広帯域紫外線源は1
80〜400nmの範囲において約250mW/cm2
の積分強度を提供し、254±5nmにおいて約25m
W/cm2 の強度を提供する。240〜400nmの範
囲において少なくとも50mW/cm2 、 好ましくは少
なくとも200mW/cm2 の強度を提供するオゾン・
フリー供給源を使用可能であり、同供給源はオゾンを形
成する供給源との比較において安全性に関する重要な利
点を提供する。本発明では、紫外線照射強度は基板表面
において決定される。
範囲において少なくとも50mW/cm2 、 好ましくは
少なくとも200mW/cm2 であることが望ましい。
本発明において効果を示す一般的な広帯域紫外線源は1
80〜400nmの範囲において約250mW/cm2
の積分強度を提供し、254±5nmにおいて約25m
W/cm2 の強度を提供する。240〜400nmの範
囲において少なくとも50mW/cm2 、 好ましくは少
なくとも200mW/cm2 の強度を提供するオゾン・
フリー供給源を使用可能であり、同供給源はオゾンを形
成する供給源との比較において安全性に関する重要な利
点を提供する。本発明では、紫外線照射強度は基板表面
において決定される。
【0027】照射開始前における基板温度は20〜40
0℃、更に好ましくは150〜250℃であることが望
ましい。以下の処理において、加工室の真空排気が実施
され、そして基板が取り除かれる。
0℃、更に好ましくは150〜250℃であることが望
ましい。以下の処理において、加工室の真空排気が実施
され、そして基板が取り除かれる。
【0028】前記したように本発明のプロセスの特定の
用途の1つとしては、LOCOSまたはPBLプロセス
に続いて実施される窒化シリコン・マスクの除去が挙げ
られる。図1は表面上にPBLスタックを有するシリコ
ン・ウェハ基板10を示している。PBLスタックは一
般的に100Åの厚さを備えたパッド酸化シリコン1
2、一般的に500Åの厚さを備えたポリシリコン1
4、及び一般的に2500Åの厚さを備えた窒化シリコ
ン層16からなる連続層によって形成されている。PB
Lスタックの形成後、同スタックはマスクによって被覆
され、さらにはエッチングが施される。そして、マスク
によって被覆されていない領域であって、かつエッチン
グが施された領域内にフィールド酸化物層18が形成さ
れる。フィールド酸化物形成工程は薄い酸化窒化シリコ
ン層20をPBLスタックの頂部に形成する。層18が
形成された後、PBLスタックはパッド酸化物層まで除
去される。即ち、層20、16及び14の除去が行われ
る。本発明に基づくプロセスは効率的な除去を実現す
る。
用途の1つとしては、LOCOSまたはPBLプロセス
に続いて実施される窒化シリコン・マスクの除去が挙げ
られる。図1は表面上にPBLスタックを有するシリコ
ン・ウェハ基板10を示している。PBLスタックは一
般的に100Åの厚さを備えたパッド酸化シリコン1
2、一般的に500Åの厚さを備えたポリシリコン1
4、及び一般的に2500Åの厚さを備えた窒化シリコ
ン層16からなる連続層によって形成されている。PB
Lスタックの形成後、同スタックはマスクによって被覆
され、さらにはエッチングが施される。そして、マスク
によって被覆されていない領域であって、かつエッチン
グが施された領域内にフィールド酸化物層18が形成さ
れる。フィールド酸化物形成工程は薄い酸化窒化シリコ
ン層20をPBLスタックの頂部に形成する。層18が
形成された後、PBLスタックはパッド酸化物層まで除
去される。即ち、層20、16及び14の除去が行われ
る。本発明に基づくプロセスは効率的な除去を実現す
る。
【0029】本発明を以下に詳述する非限定的な例に基
づいて更に詳述する。この研究に使用されたリアクター
としては100mm、150mm及び200mmのウェ
ハのうちのいずれか1つに対する紫外線強化された加工
の実施が可能であり、かつバキューム・クラスタ・ロボ
ット・ハンドラー(Vacuum cluster robotic handler)
に対して接続されたプロトタイプ・シングル・ウェハ・
バキューム・クラスタ・モジュール(Prototype single
wafer vacuum cluster module)が使用された。リアク
タ・モジュールは6061アルミニウムから形成され、
同アルミニウムにはフッ化水素蒸気、塩酸蒸気及びハロ
ゲン・ラジカルによる攻撃がもたらす損傷を防止すべく
ハード・コーティング処理が施されている。これらの研
究では、10ミリトル未満のベース圧力までバキューム
・リアクターを排気すべくドライ・ラフ・ポンプ(Dry
rough pump)が使用された。ウェハのフロント・サイド
に対する紫外線(及び/または赤外線)照射を許容すべ
く高純度サファイヤ窓(High purity sapphire window
s)が使用された。サファイヤ材料はプロセス・ケミス
トリー(Process chemistries )による攻撃により損傷
を受けない。ガスはウェハ上にラジアル層流パターンを
ともなって案内され、これによりウェハ表面から離間す
る方向へ向けたエッチング生成物及び粒子の搬送を補助
する。市販されているオゾン形成中圧水銀放電ランプ
(Medium pressure mercury discharge lamp)またはオ
ゾン・フリーの中圧水銀放電ランプを使用してこれらの
研究のために高い強度(254nmにおいて10〜50
mW/cm2)の広帯域紫外線放射が形成された。オゾン
・フリー・ランプに対する高エネルギー・カットオフ
(Highenergy cutoff)は約245nmであり、オゾン
形成ランプの高エネルギー・カットオフは約180nm
である。特に明記しない限り、この研究において示され
るデータはオゾン形成ランプを使用して得られたもので
ある。
づいて更に詳述する。この研究に使用されたリアクター
としては100mm、150mm及び200mmのウェ
ハのうちのいずれか1つに対する紫外線強化された加工
の実施が可能であり、かつバキューム・クラスタ・ロボ
ット・ハンドラー(Vacuum cluster robotic handler)
に対して接続されたプロトタイプ・シングル・ウェハ・
バキューム・クラスタ・モジュール(Prototype single
wafer vacuum cluster module)が使用された。リアク
タ・モジュールは6061アルミニウムから形成され、
同アルミニウムにはフッ化水素蒸気、塩酸蒸気及びハロ
ゲン・ラジカルによる攻撃がもたらす損傷を防止すべく
ハード・コーティング処理が施されている。これらの研
究では、10ミリトル未満のベース圧力までバキューム
・リアクターを排気すべくドライ・ラフ・ポンプ(Dry
rough pump)が使用された。ウェハのフロント・サイド
に対する紫外線(及び/または赤外線)照射を許容すべ
く高純度サファイヤ窓(High purity sapphire window
s)が使用された。サファイヤ材料はプロセス・ケミス
トリー(Process chemistries )による攻撃により損傷
を受けない。ガスはウェハ上にラジアル層流パターンを
ともなって案内され、これによりウェハ表面から離間す
る方向へ向けたエッチング生成物及び粒子の搬送を補助
する。市販されているオゾン形成中圧水銀放電ランプ
(Medium pressure mercury discharge lamp)またはオ
ゾン・フリーの中圧水銀放電ランプを使用してこれらの
研究のために高い強度(254nmにおいて10〜50
mW/cm2)の広帯域紫外線放射が形成された。オゾン
・フリー・ランプに対する高エネルギー・カットオフ
(Highenergy cutoff)は約245nmであり、オゾン
形成ランプの高エネルギー・カットオフは約180nm
である。特に明記しない限り、この研究において示され
るデータはオゾン形成ランプを使用して得られたもので
ある。
【0030】ウェハの加工前温度は近接ヒータ(Proxim
ity heater)を使用して一般的に50〜150℃の範囲
内に調整された。一般的に30〜60秒の紫外線照射時
間中、ウェハ温度は紫外線ランプからの赤外線出力に起
因して一過性のものであった。しかし、加工中における
ウェハ温度は一般的に300℃を上回らなかった。
ity heater)を使用して一般的に50〜150℃の範囲
内に調整された。一般的に30〜60秒の紫外線照射時
間中、ウェハ温度は紫外線ランプからの赤外線出力に起
因して一過性のものであった。しかし、加工中における
ウェハ温度は一般的に300℃を上回らなかった。
【0031】この研究に使用されたガスには、エアー・
プロダクツ シー.ピー.グレード(Air Products C.
P. Grade )(99.0%)のClF3 及びサイエンテ
ィフィック・ガス・プロダクツVLSIグレード(Scie
ntific Gas Products VLSI grade)のCl2 ( 99.9
98%)が含まれる。これらの研究に使用されたドライ
窒素はLN2 蒸気配送システム(LN2 vapor delivery
system)から得られ、かつ一般的に10ppm未満のH
2 O不純物を含有していた。2000Åの厚さのLPC
VD窒化シリコン(Si3 N4 ) 膜は窒化物エッチング
実験を実施すべく熱酸化物からなる200Åの厚さのパ
ッド上に準備された。5000Åの厚さのBPSG(3
%のB/3%のPを含有)膜及び4000Åの厚さのス
チーム成長熱酸化物(Steam growth thermal oxide)が
酸化物のエッチング選択比の実験に使用された。ここに
示す全ての研究は150mmのp−Si<100>基板
ウェハ上において実施された。エッチング・プロセスの
前後における膜厚がそれぞれ光学的に測定された。 (例1)図2及び図3に示すように複数の高いレベルの
ClF3 フロー・フラクション(High ClF3 flow frac
tions )及び2つの異なるレベルの温度を用いて、Si
3 N4 のエッチング速度は熱酸化シリコンのエッチング
速度及び高密度BPSG(Densified BPSG)のエッチン
グ速度と比較された。これらの研究における総流量はド
ライ窒素を希釈剤(Diluent )に使用して1000sc
cmに維持された。そして、リアクタの総圧は100ト
ルに維持された。計算及び実験により、これらの条件は
本発明に示すリアクタ内において150mmのウェハ上
に均一なガス分布を形成することが確認された。ドライ
・ストリップ・プロセスの実施に先立ち、全てのウェハ
は基板表面上に一定のプリエッチ状態(Pre-etch stat
e)を形成すべく標準化された清浄手順に基づいて処理
された。次いで、ウェハ・キャリヤは10ミリトル以下
に真空排気されたバキューム・クラスタ・ロボット・エ
レベータ(Vacuum cluster robot elevator )内に挿入
された。ウェハは減圧された状態においてハンドラーに
よりプロセス・モジュール内に挿入された。ガス状反応
物のモジュール内への流入はリアクター圧力を100ト
ルで安定化させるべく紫外線照射開始の約30秒前に開
始された。エッチングが施される膜の種類及び実験条件
に基づいて、ウェハは紫外線によって1〜5分間照射さ
れた。その後、紫外線照射が停止され、反応室はベース
圧力に調整され、かつドライ窒素を用いてパージされ
た。
プロダクツ シー.ピー.グレード(Air Products C.
P. Grade )(99.0%)のClF3 及びサイエンテ
ィフィック・ガス・プロダクツVLSIグレード(Scie
ntific Gas Products VLSI grade)のCl2 ( 99.9
98%)が含まれる。これらの研究に使用されたドライ
窒素はLN2 蒸気配送システム(LN2 vapor delivery
system)から得られ、かつ一般的に10ppm未満のH
2 O不純物を含有していた。2000Åの厚さのLPC
VD窒化シリコン(Si3 N4 ) 膜は窒化物エッチング
実験を実施すべく熱酸化物からなる200Åの厚さのパ
ッド上に準備された。5000Åの厚さのBPSG(3
%のB/3%のPを含有)膜及び4000Åの厚さのス
チーム成長熱酸化物(Steam growth thermal oxide)が
酸化物のエッチング選択比の実験に使用された。ここに
示す全ての研究は150mmのp−Si<100>基板
ウェハ上において実施された。エッチング・プロセスの
前後における膜厚がそれぞれ光学的に測定された。 (例1)図2及び図3に示すように複数の高いレベルの
ClF3 フロー・フラクション(High ClF3 flow frac
tions )及び2つの異なるレベルの温度を用いて、Si
3 N4 のエッチング速度は熱酸化シリコンのエッチング
速度及び高密度BPSG(Densified BPSG)のエッチン
グ速度と比較された。これらの研究における総流量はド
ライ窒素を希釈剤(Diluent )に使用して1000sc
cmに維持された。そして、リアクタの総圧は100ト
ルに維持された。計算及び実験により、これらの条件は
本発明に示すリアクタ内において150mmのウェハ上
に均一なガス分布を形成することが確認された。ドライ
・ストリップ・プロセスの実施に先立ち、全てのウェハ
は基板表面上に一定のプリエッチ状態(Pre-etch stat
e)を形成すべく標準化された清浄手順に基づいて処理
された。次いで、ウェハ・キャリヤは10ミリトル以下
に真空排気されたバキューム・クラスタ・ロボット・エ
レベータ(Vacuum cluster robot elevator )内に挿入
された。ウェハは減圧された状態においてハンドラーに
よりプロセス・モジュール内に挿入された。ガス状反応
物のモジュール内への流入はリアクター圧力を100ト
ルで安定化させるべく紫外線照射開始の約30秒前に開
始された。エッチングが施される膜の種類及び実験条件
に基づいて、ウェハは紫外線によって1〜5分間照射さ
れた。その後、紫外線照射が停止され、反応室はベース
圧力に調整され、かつドライ窒素を用いてパージされ
た。
【0032】図2に示すように窒化シリコン及び酸化シ
リコンに対する紫外線/ClF3 を用いたエッチング速
度は0.5、0.75及び0.9のClF3 フロー・フ
ラクションについて比較された。この際の基板初期温度
は50℃であった。この低温での実験において、窒化シ
リコンのエッチング速度はフロー・フラクションの増加
にともなって160〜200Å/分まで増加した。その
一方、ドーピングされた酸化物及びドーピングされてい
ない酸化物のエッチングは一般的に10Å/分未満であ
った。エッチング選択比はClF3 の最も高いフロー・
フラクションにおいて20を上回った。しかし、これら
の条件下において、窒化物のエッチング速度は実用レベ
ルを下回るものであった。
リコンに対する紫外線/ClF3 を用いたエッチング速
度は0.5、0.75及び0.9のClF3 フロー・フ
ラクションについて比較された。この際の基板初期温度
は50℃であった。この低温での実験において、窒化シ
リコンのエッチング速度はフロー・フラクションの増加
にともなって160〜200Å/分まで増加した。その
一方、ドーピングされた酸化物及びドーピングされてい
ない酸化物のエッチングは一般的に10Å/分未満であ
った。エッチング選択比はClF3 の最も高いフロー・
フラクションにおいて20を上回った。しかし、これら
の条件下において、窒化物のエッチング速度は実用レベ
ルを下回るものであった。
【0033】図3に示すように、基板の出発温度を15
0℃まで引き上げることにより、Si3 N4 及び酸化シ
リコンのエッチング速度は実質的に更に速くなり、これ
は両方の場合において正の活性化エネルギーの存在を示
している。しかし、図3の結果が示すように、温度は酸
化シリコンのエッチング速度の増加に対して比例をとも
なわない影響を及ぼす。この結果、紫外線/ClF3 を
用いたSiO2 のエッチングは熱により更に強力に活性
化される。従って、この温度においてSi3 N 4 のエッ
チング速度は800Å/分に達する一方、窒化物の酸化
物に対する選択比は約8:1まで低下する。 (例2)例1において基板温度、紫外線強度及びClF
3 濃度のうちの少なくとも1つを増加させることにより
Si3 N4 のエッチング速度を大幅に速めることが可能
である。しかし、これは熱酸化物に対するエッチング選
択比の犠牲により実現される。ここに示す例は、Si3
N4 の高いエッチング速度及び高い選択比を実現する本
発明の紫外線強化プロセス・ケミストリー(UV-enhance
d process chemistry )を立証する。
0℃まで引き上げることにより、Si3 N4 及び酸化シ
リコンのエッチング速度は実質的に更に速くなり、これ
は両方の場合において正の活性化エネルギーの存在を示
している。しかし、図3の結果が示すように、温度は酸
化シリコンのエッチング速度の増加に対して比例をとも
なわない影響を及ぼす。この結果、紫外線/ClF3 を
用いたSiO2 のエッチングは熱により更に強力に活性
化される。従って、この温度においてSi3 N 4 のエッ
チング速度は800Å/分に達する一方、窒化物の酸化
物に対する選択比は約8:1まで低下する。 (例2)例1において基板温度、紫外線強度及びClF
3 濃度のうちの少なくとも1つを増加させることにより
Si3 N4 のエッチング速度を大幅に速めることが可能
である。しかし、これは熱酸化物に対するエッチング選
択比の犠牲により実現される。ここに示す例は、Si3
N4 の高いエッチング速度及び高い選択比を実現する本
発明の紫外線強化プロセス・ケミストリー(UV-enhance
d process chemistry )を立証する。
【0034】ClF3 の流量が250sccmであっ
て、初期温度が100℃であって、圧力が100トルで
あって、さらに塩素ガスが図4に示す流量で案内された
点を除いて、ウェハは前記の例と同様に処理された。こ
れらの条件下において、窒化物の酸化物に対する選択比
はCl2 / ClF3 の比を2に調整して使用することに
より、Cl2 を使用しない場合の4:1から10:1ま
で改善された。Si3 N 4 及びSiO2 はいづれも紫外
線/Cl2 エッチングのみを用いて実質速度(Substant
ial rate)で測定されることはなかった。
て、初期温度が100℃であって、圧力が100トルで
あって、さらに塩素ガスが図4に示す流量で案内された
点を除いて、ウェハは前記の例と同様に処理された。こ
れらの条件下において、窒化物の酸化物に対する選択比
はCl2 / ClF3 の比を2に調整して使用することに
より、Cl2 を使用しない場合の4:1から10:1ま
で改善された。Si3 N 4 及びSiO2 はいづれも紫外
線/Cl2 エッチングのみを用いて実質速度(Substant
ial rate)で測定されることはなかった。
【0035】図5にはClF3 の流量が500sccm
であって、かつウェハの初期温度が150℃である場合
におけるCl2 の添加が及ぼす影響が示されている。C
l2のClF3 に対する比を1.5:1に調整し、かつ
1250sccmの総流量を用いて実施した実験を除
き、N2 からなる残りの流れとともに総流量は1000
sccmに維持された。塩素のみを使用するプロセスに
おいて500sccmの塩素が500sccmの窒素と
ともに流された。25%の塩素を添加することにより窒
化物の酸化物に対するエッチング選択比は20を上回
り、酸化シリコンのエッチングがほぼ完全に抑制された
ことを確認した。これはパッド酸化物層の貫通をともな
うことなく窒化膜に対する広範なオーバー・エッチング
を可能にする。窒素からなる希釈剤が全く存在しない条
件(500sccmのClF3 、 500sccmのCl
2 を使用)下において、90:1のエッチング選択比が
測定された。
であって、かつウェハの初期温度が150℃である場合
におけるCl2 の添加が及ぼす影響が示されている。C
l2のClF3 に対する比を1.5:1に調整し、かつ
1250sccmの総流量を用いて実施した実験を除
き、N2 からなる残りの流れとともに総流量は1000
sccmに維持された。塩素のみを使用するプロセスに
おいて500sccmの塩素が500sccmの窒素と
ともに流された。25%の塩素を添加することにより窒
化物の酸化物に対するエッチング選択比は20を上回
り、酸化シリコンのエッチングがほぼ完全に抑制された
ことを確認した。これはパッド酸化物層の貫通をともな
うことなく窒化膜に対する広範なオーバー・エッチング
を可能にする。窒素からなる希釈剤が全く存在しない条
件(500sccmのClF3 、 500sccmのCl
2 を使用)下において、90:1のエッチング選択比が
測定された。
【0036】図4及び図5に示すデータは、Cl2 抑制
メカニズムがCl原子を生成する光分解生成効率に依存
していることを示している。また、臭素の添加は塩素の
添加と質的に類似する影響を及ぼすと考えられる。 (例3)例2において得られた効果に類似するエッチン
グ効果は200〜400nmの光線によって効果的に光
解離するF2 を使用するか、または紫外線により効果的
に光解離する他のフッ素含有ガスを使用することにより
実現できる。図6はSi 3 N4 及びドーピングが施され
ていない酸化シリコンに対する紫外線/F2 エッチング
及び紫外線/F2 +Cl2 エッチングの結果を示してい
る。条件としては、100トルの圧力及び100℃のウ
ェハ初期温度を用いるとともに、紫外線/F2 エッチン
グの場合には500sccmのF2 及び500sccm
のN2 、 そして紫外線/F2+Cl2 エッチングの場合に
は500sccmのF2 及び500sccmのCl2 が
用いられた。類似した温度及び流量を用いた際に、紫外
線/F2 エッチングは紫外線/ClF3 エッチングより
更に速い速度で全ての膜をエッチングすることが確認さ
れた。しかし、Cl2 の添加は酸化シリコンのエッチン
グをほぼ完全に抑制し、これによりSi3 N4 に対する
高い選択性を備えたエッチングを提供することが確認さ
れた。 (例4)図7はオゾン形成紫外線ランプ(180〜40
0nm)及びオゾン・フリー紫外線ランプ(240〜4
00nm)がそれぞれSi3 N4 に対する紫外線/Cl
F3 エッチングに及ぼす影響を示している。条件として
は100トルの圧力及び150℃のウェハ初期温度が使
用された。第1のガス混合物は500sccmのClF
3 及び500sccmのN2 であり、第2のガス混合物
は500sccmのClF3 及び750sccmのCl
2 であった。オゾン・フリー・ランプを使用した際、窒
化シリコンのエッチング速度に大きな低下はみられなか
った。従って、本発明の目的の実現において、基板表面
上に240〜400nmの範囲において少なくとも50
mW/cm2 、 更に好ましくは少なくとも200mW/
cm 2 の積分強度を提供するオゾン・フリー紫外線源が
適切であると考えられる。オゾン・フリー紫外線源の使
用は作業者の安全及び健康を重視する商業プロセスにお
いて特に効果を示す。
メカニズムがCl原子を生成する光分解生成効率に依存
していることを示している。また、臭素の添加は塩素の
添加と質的に類似する影響を及ぼすと考えられる。 (例3)例2において得られた効果に類似するエッチン
グ効果は200〜400nmの光線によって効果的に光
解離するF2 を使用するか、または紫外線により効果的
に光解離する他のフッ素含有ガスを使用することにより
実現できる。図6はSi 3 N4 及びドーピングが施され
ていない酸化シリコンに対する紫外線/F2 エッチング
及び紫外線/F2 +Cl2 エッチングの結果を示してい
る。条件としては、100トルの圧力及び100℃のウ
ェハ初期温度を用いるとともに、紫外線/F2 エッチン
グの場合には500sccmのF2 及び500sccm
のN2 、 そして紫外線/F2+Cl2 エッチングの場合に
は500sccmのF2 及び500sccmのCl2 が
用いられた。類似した温度及び流量を用いた際に、紫外
線/F2 エッチングは紫外線/ClF3 エッチングより
更に速い速度で全ての膜をエッチングすることが確認さ
れた。しかし、Cl2 の添加は酸化シリコンのエッチン
グをほぼ完全に抑制し、これによりSi3 N4 に対する
高い選択性を備えたエッチングを提供することが確認さ
れた。 (例4)図7はオゾン形成紫外線ランプ(180〜40
0nm)及びオゾン・フリー紫外線ランプ(240〜4
00nm)がそれぞれSi3 N4 に対する紫外線/Cl
F3 エッチングに及ぼす影響を示している。条件として
は100トルの圧力及び150℃のウェハ初期温度が使
用された。第1のガス混合物は500sccmのClF
3 及び500sccmのN2 であり、第2のガス混合物
は500sccmのClF3 及び750sccmのCl
2 であった。オゾン・フリー・ランプを使用した際、窒
化シリコンのエッチング速度に大きな低下はみられなか
った。従って、本発明の目的の実現において、基板表面
上に240〜400nmの範囲において少なくとも50
mW/cm2 、 更に好ましくは少なくとも200mW/
cm 2 の積分強度を提供するオゾン・フリー紫外線源が
適切であると考えられる。オゾン・フリー紫外線源の使
用は作業者の安全及び健康を重視する商業プロセスにお
いて特に効果を示す。
【0037】基板から窒化シリコン膜を除去する本発明
に基づくドライ・プロセスでは、100Å/分を上回る
速度での窒化シリコン膜の除去が可能であり、幾つかの
ケースでは500Å/分を上回る速度での窒化シリコン
膜の除去が可能である。この除去はプラズマまたはプラ
ズマ流の存在をともなうことなく実施されることが好ま
しい。これはプロセスを簡略化し、かつウェハ及び下層
材料に加わる損傷を最低限に抑制する。本発明は酸化シ
リコンの存在下において窒化シリコン膜の除去を許容す
る一方、酸化シリコンの除去を最低限に抑制する。本プ
ロセスの特定の用途としては、LOCOSまたはポリバ
ッファードLOCOS(PBL)プロセスに続いて実施
される窒化シリコン・マスクの除去が挙げられる。
に基づくドライ・プロセスでは、100Å/分を上回る
速度での窒化シリコン膜の除去が可能であり、幾つかの
ケースでは500Å/分を上回る速度での窒化シリコン
膜の除去が可能である。この除去はプラズマまたはプラ
ズマ流の存在をともなうことなく実施されることが好ま
しい。これはプロセスを簡略化し、かつウェハ及び下層
材料に加わる損傷を最低限に抑制する。本発明は酸化シ
リコンの存在下において窒化シリコン膜の除去を許容す
る一方、酸化シリコンの除去を最低限に抑制する。本プ
ロセスの特定の用途としては、LOCOSまたはポリバ
ッファードLOCOS(PBL)プロセスに続いて実施
される窒化シリコン・マスクの除去が挙げられる。
【0038】以上詳述したように、本発明は高温の燐酸
の使用と比較して幾つかの利点を提供する。第1に、高
温の燐酸の使用は、反応性の高い高温の液体が大量に存
在することにより安全面における問題を有する。本発明
では、反応種(Reactive species)としてドライ・ガス
のみを使用している。第2に、燐酸はこの産業分野にお
いて最も汚染された化学物質のうちの1つといえる。本
発明は非常に純度が高く、かつ入手が容易なガスを使用
している。第3に、高温の燐酸を用いるプロセスは粒子
を形成し、同粒子をウェハ上に堆積させる。本発明は最
悪の状態において粒子中立(Particle neutral)であ
る。第4に、高温の燐酸を用いるプロセスにおいて形成
される燐酸塩廃棄物は主要な汚染物質を構成する。本発
明において生成されるガス状排出物の洗浄時に形成され
る廃棄物の量は高温の燐酸を使用するプロセスにおいて
形成される廃棄物の量と比べて僅かであり、環境に対し
て与える影響が低い。従って、本発明は下層パッド酸化
物(Underlying pad oxide)に対抗する高い選択比を維
持する一方で、高温の燐酸を用いる窒化シリコンLOC
OS膜(Silicon nitride LOCOS film)除去における数
々の制約を解消するものである。
の使用と比較して幾つかの利点を提供する。第1に、高
温の燐酸の使用は、反応性の高い高温の液体が大量に存
在することにより安全面における問題を有する。本発明
では、反応種(Reactive species)としてドライ・ガス
のみを使用している。第2に、燐酸はこの産業分野にお
いて最も汚染された化学物質のうちの1つといえる。本
発明は非常に純度が高く、かつ入手が容易なガスを使用
している。第3に、高温の燐酸を用いるプロセスは粒子
を形成し、同粒子をウェハ上に堆積させる。本発明は最
悪の状態において粒子中立(Particle neutral)であ
る。第4に、高温の燐酸を用いるプロセスにおいて形成
される燐酸塩廃棄物は主要な汚染物質を構成する。本発
明において生成されるガス状排出物の洗浄時に形成され
る廃棄物の量は高温の燐酸を使用するプロセスにおいて
形成される廃棄物の量と比べて僅かであり、環境に対し
て与える影響が低い。従って、本発明は下層パッド酸化
物(Underlying pad oxide)に対抗する高い選択比を維
持する一方で、高温の燐酸を用いる窒化シリコンLOC
OS膜(Silicon nitride LOCOS film)除去における数
々の制約を解消するものである。
【0039】更に、本発明では、プラズマまたはプラズ
マ流の使用をともなうことなく窒化シリコンのエッチン
グを実施でき、これによりプラズマまたはプラズマ流が
もたらすウェハの損傷等の悪影響を回避できる。
マ流の使用をともなうことなく窒化シリコンのエッチン
グを実施でき、これによりプラズマまたはプラズマ流が
もたらすウェハの損傷等の悪影響を回避できる。
【0040】また、本発明の方法に基づくドライ・スト
リッピングでは、適量のフッ素含有ガスと、適量の塩素
含有ガスまたは臭素含有ガスとの組合せを使用し、かつ
基板温度、紫外線照射強度及びガスの分圧等を適切に制
御することにより、窒化シリコンの迅速なエッチング及
び窒化シリコンの酸化シリコンに対する高いエッチング
選択比が実現され、窒化シリコンをウェハ上から容易に
除去することが可能である。
リッピングでは、適量のフッ素含有ガスと、適量の塩素
含有ガスまたは臭素含有ガスとの組合せを使用し、かつ
基板温度、紫外線照射強度及びガスの分圧等を適切に制
御することにより、窒化シリコンの迅速なエッチング及
び窒化シリコンの酸化シリコンに対する高いエッチング
選択比が実現され、窒化シリコンをウェハ上から容易に
除去することが可能である。
【0041】本発明の他の用途には、半導体装置の製造
時に窒化シリコン膜の除去を要するその他のケースが含
まれる。この際、本発明を用いることにより窒化シリコ
ンの除去が可能となる。特に、窒化シリコンの酸化シリ
コンに対する高い選択比は、異なる形態の酸化シリコン
が存在する際に容易に使用でき、更に同選択比は窒化シ
リコンについて維持される。酸化シリコンの異なる形態
にはCVD酸化物、熱酸化物及びドーピングされた酸化
物が含まれ、ドーピングされた酸化物にはホウ素−リン
珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、
ホウ素−珪酸ガラス(BSG)及びスピン・オン・ガラ
ス(SOG)が含まれる。
時に窒化シリコン膜の除去を要するその他のケースが含
まれる。この際、本発明を用いることにより窒化シリコ
ンの除去が可能となる。特に、窒化シリコンの酸化シリ
コンに対する高い選択比は、異なる形態の酸化シリコン
が存在する際に容易に使用でき、更に同選択比は窒化シ
リコンについて維持される。酸化シリコンの異なる形態
にはCVD酸化物、熱酸化物及びドーピングされた酸化
物が含まれ、ドーピングされた酸化物にはホウ素−リン
珪酸ガラス(BPSG)、リン珪酸ガラス(PSG)、
ホウ素−珪酸ガラス(BSG)及びスピン・オン・ガラ
ス(SOG)が含まれる。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明はウェット
・プロセスにおける高温の燐酸溶液の使用がもたらす安
全及び環境等に対する問題を解消し、さらにはドライ・
プロセスにおけるプラズマの使用が及ぼすウェハに対す
る損傷等の悪影響を排除するとともに、窒化シリコン膜
の容易かつ迅速な選択的除去を可能にするという優れた
効果を発揮する。
・プロセスにおける高温の燐酸溶液の使用がもたらす安
全及び環境等に対する問題を解消し、さらにはドライ・
プロセスにおけるプラズマの使用が及ぼすウェハに対す
る損傷等の悪影響を排除するとともに、窒化シリコン膜
の容易かつ迅速な選択的除去を可能にするという優れた
効果を発揮する。
【図1】除去対象PBLスタックを有するシリコン・ウ
ェハの縦断面図。
ェハの縦断面図。
【図2】低い初期ウェハ温度(50℃)におけるSi3 N
4 、 熱酸化物及びBPSGの紫外線強化されたClF3
エッチング速度を示すグラフ。
4 、 熱酸化物及びBPSGの紫外線強化されたClF3
エッチング速度を示すグラフ。
【図3】高い初期ウェハ温度(150 ℃)におけるSi3
N4 、 熱酸化物及びBPSGの紫外線強化されたClF
3 エッチング速度を示すグラフ。
N4 、 熱酸化物及びBPSGの紫外線強化されたClF
3 エッチング速度を示すグラフ。
【図4】ClF3 のフラクションを0.25に維持し、
かつ100℃の初期ウェハ温度で実施された紫外線/C
lF3 エッチングにおいて、窒化シリコンの熱酸化物に
対するエッチング速度の選択比に対してCl2 の添加が
及ぼす影響を示すグラフ。
かつ100℃の初期ウェハ温度で実施された紫外線/C
lF3 エッチングにおいて、窒化シリコンの熱酸化物に
対するエッチング速度の選択比に対してCl2 の添加が
及ぼす影響を示すグラフ。
【図5】ClF3 の流れを500sccmの一定状態に
維持し、かつ150℃の初期ウェハ温度で実施した紫外
線/ClF3 エッチングにおいて、窒化シリコンの熱酸
化物に対するエッチング選択比に対してCl2 の添加が
及ぼす影響を示すグラフ。
維持し、かつ150℃の初期ウェハ温度で実施した紫外
線/ClF3 エッチングにおいて、窒化シリコンの熱酸
化物に対するエッチング選択比に対してCl2 の添加が
及ぼす影響を示すグラフ。
【図6】Si3 N4 、 熱酸化物及びBPSG膜に対する
紫外線/F2 エッチング及び紫外線/F2 +Cl2 エッ
チングの比較を示すグラフ。
紫外線/F2 エッチング及び紫外線/F2 +Cl2 エッ
チングの比較を示すグラフ。
【図7】オゾン形成v.s.オゾン・フリー中圧水銀アーク
・ランプを用いた紫外線/ClF3 エッチング及び紫外
線/ClF3+Cl2 エッチングの比較を示すグラフ。
・ランプを用いた紫外線/ClF3 エッチング及び紫外
線/ClF3+Cl2 エッチングの比較を示すグラフ。
10…シリコン・ウェハ基板、12…パッド酸化シリコ
ン、14…ポリシリコン、16…窒化シリコン層、18
…フィールド酸化物層、20…酸化窒化シリコン層。
ン、14…ポリシリコン、16…窒化シリコン層、18
…フィールド酸化物層、20…酸化窒化シリコン層。
Claims (16)
- 【請求項1】 基板から窒化シリコンを除去する方法で
あって、 少なくとも1つの第1のガス及び少なくとも1つの第2
のガスを有する雰囲気中に基板を配置する工程と、前記
第1のガスが原子状フッ素を形成すべく紫外線照射によ
り光解離し得るフッ素含有ガスであり、前記第2のガス
が原子状塩素または原子状臭素を形成すべく紫外線照射
により光解離し得る塩素含有ガスまたは臭素含有ガスで
あることと、 基板を前記雰囲気中において紫外線に対して露出させる
工程とを含む方法。 - 【請求項2】 基板から窒化シリコンを除去する方法で
あって、 少なくとも1つの第1のガスを有する雰囲気中に基板を
配置する工程と、前記第1のガスが原子状フッ素を形成
すべく紫外線照射により光解離し得るフッ素含有ガスで
あることと、 基板を前記雰囲気中において紫外線に対して露出させる
工程とを含み、180〜400nmの範囲における紫外
線照射の基板表面上における積分強度は少なくとも50
mW/cm2 であり、照射前における基板温度は20〜
400℃の範囲にあり、前記第1のガスの分圧が少なく
とも10トルであることを特徴とする方法。 - 【請求項3】 前記雰囲気は流動する雰囲気であること
を特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1のガスはフッ素、フッ素インタ
ーハロゲン、硫黄のフッ化物及び二フッ化キセノンのう
ちのいずれか1つであることを特徴とする請求項1乃至
3のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記基板がシリコンまたは酸化シリコン
を含むことを特徴とする請求項1乃至4のうちのいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記雰囲気はさらに不活性ガス、好まし
くはヘリウム(He)、アルゴン(Ar)及び窒素(N
2 ) のうちのいずれか1つの不活性ガスを含むことを特
徴とする請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の
方法。 - 【請求項7】 前記基板は自身の表面の少なくとも一部
に、酸化シリコン材料、好ましくはドーピングされた酸
化膜、CVD酸化膜及び熱酸化膜のうちのいずれか1つ
の酸化シリコン材料を有し、前記酸化シリコン材料は基
板上に残すことが望ましいことを特徴とする請求項1乃
至6のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項8】 エッチングが施される前記窒化シリコン
材料は、酸化窒化シリコン、ポリシリコン及び酸化シリ
コンのうちの少なくとも1つを含む材料からなるコンポ
ジット・スタックの一部分をなすことを特徴とする請求
項1または2に記載の方法。 - 【請求項9】 前記窒化シリコンはシリコン基板上にお
ける選択酸化法プロセスのためのマスク層であることを
特徴とする請求項1乃至8のうちのいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項10】 前記第1のガスの分圧は10〜760
トルの範囲に属することを特徴とする請求項1乃至9の
うちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項11】 照射前における前記基板の温度は少な
くとも150℃であることを特徴とする請求項1乃至1
0のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項12】 前記第1のガスがF2 、 ClF3 及び
BrF3 のうちのいずれか1つであり、前記雰囲気が第
2のガスとして塩素を含み、240〜400nmの範囲
における紫外線照射の基板表面上における積分強度が少
なくとも200mW/cm2 であり、第1のガスの圧力
が少なくとも20トル、好ましくは少なくとも50トル
であり、第1のガス及び第2のガスの圧力比が2:1〜
1:2の範囲に属し、照射前における基板温度は150
〜250℃の範囲に属することを特徴とする請求項1乃
至11のうちのいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項13】 前記基板がシリコン・ウェハである請
求項1乃至12のうちのいずれか一項に記載の方法であ
って、 (a)前記配置する工程の実施前に、紫外線透過性窓を
有する加工室を低いベース圧力まで真空排気し、次いで
シリコン・ウェハ基板を加工室内に搬入する工程と、 (b)前記雰囲気を加工室内に案内することにより前記
配置する工程を実施する工程と、 (c)加工室内の前記雰囲気及び基板に対して前記紫外
線透過性窓を介して紫外線を照射することにより前記露
出させる工程を実施する工程と、 (d)加工室の真空排気を実施する工程と、 (e)基板を加工室から搬出する工程とを含むことを特
徴とする方法。 - 【請求項14】 前記雰囲気がプラズマ生成物を全く含
まないことを特徴とする請求項1乃至13のうちのいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項15】 前記配置する工程は第1のガス及び第
2のガスを基板が配置された加工室内に案内することを
含むことと、前記複数のガスを加工室内へ案内する以前
にプラズマ発生源を用いて同複数のガスを励起する工程
を更に含むこととを特徴とする請求項1乃至12のうち
のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項16】 少なくとも100Å/分、好ましくは
少なくとも500Å/分の窒化シリコン除去速度を形成
することを特徴とする請求項1乃至15のうちのいずれ
か一項に記載の方法。
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