JPH09102490A - Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatusInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法及び半導体製造装置に係り、特に、半導体装置の製
造工程における半導体基板上の自然酸化膜の除去に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to removing a natural oxide film on a semiconductor substrate in a semiconductor device manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、枚葉式でシリコン基板上の酸化膜
をエッチングする方法として、ＨＦ（弗化水素）ガスを
用いたドライエッチング方法が知られている。この場
合、ＨＦは高価であるので、その節約のため、及びエッ
チングレ−トを向上させるために、無水ＨＦに水蒸気や
水蒸気を含む窒素ガスを加え、この混合ガスによりエッ
チング処理することが通常行われていた。このような混
合ガスによる処理に際しては、まず、水蒸気のみ又は水
蒸気の窒素との混合ガスを処理室に導入し、次いで無水
ＨＦガスと窒素との混合ガスを導入する。すなわち、無
水ＨＦガスを供給する間は常に水蒸気が供給されてお
り、多量の水蒸気の存在下でエッチング処理が行われて
いた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a single-wafer etching method for etching an oxide film on a silicon substrate, a dry etching method using HF (hydrogen fluoride) gas is known. In this case, since HF is expensive, in order to save the cost and improve the etching rate, it is usual to add water vapor or nitrogen gas containing water vapor to anhydrous HF and perform etching treatment with this mixed gas. It was being appreciated. In the treatment with such a mixed gas, first, only steam or a mixed gas of steam and nitrogen is introduced into the processing chamber, and then a mixed gas of anhydrous HF gas and nitrogen is introduced. That is, while the anhydrous HF gas was supplied, the steam was always supplied, and the etching treatment was performed in the presence of a large amount of steam.
【０００３】しかし、このようなエッチング方法によ
り、極めて薄い自然酸化膜をエッチング除去しようとす
ると、エッチングレ−トが高いため、自然酸化膜のみを
エッチングするようにエッチングを制御することが困難
であり、自然酸化膜以外の酸化膜もエッチングされてし
まうという問題がある。また、１枚のウエハの面内にお
いては、中心部よりも周辺部のエッチングレ−トが高
く、エッチングの面内均一性が悪いという問題もある。
更に、水蒸気を多量に含むエッチャントを用いて処理が
行われるため、処理後も水分が残留し、新たに自然酸化
膜が成長してしまうという問題があった。However, if an extremely thin natural oxide film is to be removed by etching by such an etching method, it is difficult to control the etching so that only the natural oxide film is etched because the etching rate is high. However, there is a problem that oxide films other than the natural oxide film are also etched. Further, there is a problem that the etching rate in the peripheral portion is higher than that in the central portion within the surface of one wafer, and the in-plane uniformity of etching is poor.
Furthermore, since the treatment is performed using an etchant containing a large amount of water vapor, there is a problem that moisture remains after the treatment and a new natural oxide film grows.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、自然
酸化膜のみのエッチング除去を、半導体基板の面内にお
いて均一に行うことを可能とする半導体装置の製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、上記半導
体装置の製造方法を好適に実施することを可能とする半
導体製造装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can uniformly remove only a natural oxide film in a plane of a semiconductor substrate. Another object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of suitably implementing the above-described semiconductor device manufacturing method.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によると、半導体
基板を収容する処理容器に、水蒸気又はアルコ−ルを含
むガスを導入する工程と、前記ガスの導入を停止した
後、前記処理容器に弗化水素ガスを導入する工程とを具
備する半導体装置の製造方法が提供される。According to the present invention, a step of introducing a gas containing water vapor or alcohol into a processing container accommodating a semiconductor substrate, and after the introduction of the gas is stopped, the processing container is placed in the processing container. And a step of introducing hydrogen fluoride gas.
【０００６】また、本発明によると、半導体基板を収容
する処理容器と、前記処理容器に導入される水蒸気又は
アルコ−ルを含む第１のガスが通る第１の配管と、前記
処理容器に導入される弗化水素を含む第２のガスが通る
第２の配管と、前記第１のガスの導入の停止と前記第２
のガスの導入のタイミングを制御する手段とを具備し、
前記処理容器の金属で構成されている部分の表面が、耐
弗化水素性を有する材料からなる半導体製造装置が提供
される。Further, according to the present invention, a processing container accommodating a semiconductor substrate, a first pipe through which a first gas containing water vapor or alcohol introduced into the processing container passes, and the processing container is introduced into the processing container. A second pipe through which a second gas containing hydrogen fluoride is passed, the stop of the introduction of the first gas, and the second pipe.
And means for controlling the timing of the introduction of the gas,
There is provided a semiconductor manufacturing apparatus in which the surface of the metal portion of the processing container is made of a material having a hydrogen fluoride resistance.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明の一態様に係る半導体装置
の製造方法は、半導体基板を収容する処理容器に、水蒸
気又はアルコ−ルを含むガスを導入する工程と、前記ガ
スの導入を停止した後、前記処理容器に弗化水素ガスを
導入する工程とを具備している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a step of introducing a gas containing water vapor or alcohol into a processing container containing a semiconductor substrate, and stopping the introduction of the gas. And then introducing hydrogen fluoride gas into the processing container.
【０００８】かかる半導体装置の製造方法において、前
記弗化水素ガスを導入するに際し、不活性ガスを同時に
導入することが可能である。なお、前記弗化水素ガス
は、水蒸気又はアルコ−ルを含まないこと、例えば無水
弗化水素ガスであることが好ましい。In such a method of manufacturing a semiconductor device, when introducing the hydrogen fluoride gas, it is possible to introduce an inert gas at the same time. The hydrogen fluoride gas preferably contains no water vapor or alcohol, for example, anhydrous hydrogen fluoride gas.
【０００９】前記処理容器に弗化水素ガスを導入する
際、水蒸気又はアルコ−ルを含むガスの導入を停止して
もなお処理容器内に遊離気体分子としての水蒸気又はア
ルコ−ルが残留する状態で、弗化水素ガスを導入するこ
とができる。When the hydrogen fluoride gas is introduced into the processing container, even if the introduction of the gas containing water vapor or alcohol is stopped, the water vapor or alcohol remains as free gas molecules in the processing container. Thus, hydrogen fluoride gas can be introduced.
【００１０】あるいはまた、この処理容器内に遊離気体
分子として残留する水蒸気又はアルコ−ルをパ−ジガス
の導入により除去した後、弗化水素ガスを導入すること
も可能である。この場合、前記水蒸気またはアルコ−ル
を含むガスの導入を第１の配管で行い、弗化水素ガスの
導入を第２の配管で行い、この第１の配管および第２の
配管から処理容器に常に不活性ガスを導入することが好
ましい。このようにすることにより、処理容器内に残留
する水蒸気又はアルコ−ルを確実にパ−ジすることが可
能であるとともに、水蒸気やＨＦの配管内への逆流を防
止することができる。また、水蒸気またはアルコ−ルを
含むガスの導入を第１の配管で行い、弗化水素ガスの導
入を第２の配管で行い、この第２の配管から処理容器に
常に不活性ガスを導入し、水蒸気またはアルコ−ルを含
むガスの導入の停止後、第２の配管から処理容器に導入
する不活性ガスの流量を増加させることもできる。この
ようにすることにより、水蒸気またはアルコ−ルを含む
ガスの導入の停止による処理室内の圧力の変動を抑える
ことができる。Alternatively, it is also possible to introduce hydrogen fluoride gas after removing steam or alcohol remaining as free gas molecules in the processing container by introducing a purge gas. In this case, the gas containing water vapor or alcohol is introduced through the first pipe and the hydrogen fluoride gas is introduced through the second pipe, and the first and second pipes are introduced into the processing container. It is preferable to always introduce an inert gas. By doing so, it is possible to reliably purge the water vapor or alcohol remaining in the processing container, and it is possible to prevent backflow of water vapor or HF into the pipe. Further, the gas containing water vapor or alcohol is introduced through the first pipe, the hydrogen fluoride gas is introduced through the second pipe, and the inert gas is always introduced into the processing container through the second pipe. After the introduction of the gas containing water vapor or alcohol is stopped, the flow rate of the inert gas introduced into the processing container through the second pipe can be increased. By doing so, it is possible to suppress the fluctuation of the pressure in the processing chamber due to the stop of the introduction of the gas containing water vapor or alcohol.
【００１１】本発明の方法において用いられるアルコ−
ルとしては、メチルアルコ−ル、エチルアルコ−ル、プ
ロピルアルコ−ル等を用いることができる。また、水蒸
気又はアルコ−ルを含むガスとしては、水蒸気又はアル
コ−ルと、窒素、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガス
を用いることができる。弗化水素と同時に導入される不
活性ガスとしては、窒素、アルゴン等を用いることがで
きる。The alcohol used in the method of the present invention.
As the alcohol, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol and the like can be used. As the gas containing water vapor or alcohol, a mixed gas of water vapor or alcohol and an inert gas such as nitrogen or argon can be used. Nitrogen, argon or the like can be used as the inert gas introduced at the same time as hydrogen fluoride.
【００１２】ガス中の水蒸気又はアルコ−ルの含有量
は、水蒸気の場合、５〜２０体積％、アルコ−ルの場
合、５〜２５体積％が好ましい。弗化水素を含むガスと
しては、通常、弗化水素と窒素の混合ガスが用いられ
る。窒素中の弗化水素の含有量は、５〜１０体積％が好
ましい。The content of water vapor or alcohol in the gas is preferably 5 to 20% by volume in the case of water vapor and 5 to 25% by volume in the case of alcohol. As the gas containing hydrogen fluoride, a mixed gas of hydrogen fluoride and nitrogen is usually used. The content of hydrogen fluoride in nitrogen is preferably 5 to 10% by volume.
【００１３】本発明の方法において、半導体基板の表面
処理が行われる処理容器内の圧力は、８×１０3 Ｐａ〜
５×１０4 Ｐａであるのが好ましい。本発明の方法で
は、弗化水素を含むガスを用いて半導体基板の表面を処
理するに際し、処理容器に弗化水素を含むガスを導入す
る前に、水蒸気又はアルコ−ルを含むガスを導入してい
る。即ち、処理に用いられる弗化水素を含むガスには水
蒸気又はアルコ−ルを含ませず、その代わりにあらかじ
め水蒸気又はアルコ−ルを含むガスを処理容器に導入し
ている。In the method of the present invention, the pressure in the processing container in which the surface treatment of the semiconductor substrate is performed is 8 × 10 3 Pa to
It is preferably 5 × 10 4 Pa. In the method of the present invention, when the surface of the semiconductor substrate is treated with the gas containing hydrogen fluoride, the gas containing water vapor or alcohol is introduced before the gas containing hydrogen fluoride is introduced into the processing container. ing. That is, the gas containing hydrogen fluoride used for the treatment does not contain water vapor or alcohol, but instead the gas containing water vapor or alcohol is previously introduced into the treatment container.
【００１４】このように、処理容器にあらかじめ水蒸気
又はアルコ−ルを含むガスを導入すると、半導体基板表
面には水又はアルコ−ルが付着若しくは吸着され、この
ガスの導入を停止した後、次いで弗化水素を含むガスを
導入すると、半導体基板表面に残留する水又はアルコ−
ルの存在下でエッチング処理が行われ、半導体基板表面
の薄い自然酸化膜が選択的に除去される。In this way, when the gas containing water vapor or alcohol is introduced into the processing container in advance, water or alcohol is attached or adsorbed on the surface of the semiconductor substrate, and after the introduction of this gas is stopped, the fluorine is then added. When a gas containing hydrogen fluoride is introduced, water or alcohol remaining on the surface of the semiconductor substrate
The etching process is performed in the presence of the silicon oxide to selectively remove the thin native oxide film on the semiconductor substrate surface.
【００１５】このエッチングのメカニズムは必ずしも明
確ではないが、水又はアルコ−ルとＨＦが反応してＨＦ
2 - （＋Ｈ3 Ｏ+ ）が形成され、このＨＦ2 - と半導体
基板表面に存在するＳｉＯ2 とが反応してＳｉＦ4 （＋
Ｈ2 Ｏ）が形成され、エッチングが行われるものと考え
られる。Although the mechanism of this etching is not clear, HF reacts with water or alcohol and HF.
2 − (+ H 3 O + ) is formed, and this HF 2 − reacts with SiO 2 existing on the surface of the semiconductor substrate to produce SiF 4 (+
It is considered that H 2 O) is formed and etching is performed.
【００１６】なお、水分が全く存在しない状態ではエッ
チングは殆ど進行せず、また、水分を多量に含む弗化水
素ガスで処理を行うとエッチングは過剰に進行し、不所
望の部分までエッチングされ、かつエッチングの均一性
が劣化するが、本発明のように半導体基板表面に残留す
る水分を主な水分源として処理を行うことにより、低い
エッチングレ−トで均一性の良好なエッチングが可能で
ある。Incidentally, etching hardly progresses in the absence of water at all, and when the treatment is carried out with a hydrogen fluoride gas containing a large amount of water, the etching proceeds excessively and an undesired portion is etched. Moreover, although the uniformity of etching is deteriorated, by performing the treatment with moisture remaining on the surface of the semiconductor substrate as the main moisture source as in the present invention, it is possible to perform etching with good uniformity at a low etching rate. .
【００１７】このように、本発明は半導体基板表面に残
留する水分を主に利用するものであり、かつ水分がなく
なるとエッチングは殆ど進行しないため、酸化膜の除去
が完了する前にエッチングの進行が停止し、エッチング
が不足となる場合があり得る。しかし、このような場合
には、上述の処理を繰り返せばよい。１回の処理で除去
される酸化膜の厚さは、条件により異なるが、０．４ｎ
ｍ程度は可能であり、従って、上述の処理を繰り返すこ
とにより、半導体基板上の所定の厚さの酸化膜を完全に
除去することが可能である。As described above, the present invention mainly utilizes the water remaining on the surface of the semiconductor substrate, and since the etching hardly progresses when the water disappears, the etching progresses before the removal of the oxide film is completed. May stop and the etching may be insufficient. However, in such a case, the above process may be repeated. The thickness of the oxide film removed by one treatment varies depending on the conditions, but is 0.4n.
Therefore, it is possible to completely remove the oxide film having a predetermined thickness on the semiconductor substrate by repeating the above-mentioned process.
【００１８】以下、本発明の方法に使用される半導体製
造装置を図面を参照して説明する。図１に示す半導体製
造装置において、処理容器１は、処理室２と下部フラン
ジ部３とで構成されており、この処理容器１内にはシリ
コンウエハ４が配置されている。下部フランジ部３には
配管５、６と、排気管９が設けられ、配管６からはＨ2
Ｏを含むＮ2 ガスが、配管５からはＨＦを含むＮ2 ガス
が、それぞれ導入されるようになっている。この配管５
は上流側で分岐しており、一方の分岐管にはには、Ｎ2
ガスの流量を調節するマスフロ−コントロ−ラ１０が、
他方の分岐管には、ＨＦガスの流量を調節するマスフロ
−コントロ−ラ１１がそれぞれ取り付けられている。配
管５にはバルブ７が設けられている。配管６には、Ｎ2
ガスの流量を調整するマスフロ−コントロ−ラ１２が設
けられており、このマスフロ−コントロ−ラ１２と処理
容器１との間に、水またはアルコ−ルを収容するタンク
１４およびバルブ８が設けられている。さらに配管６は
バルブ７と処理室との間で分岐しており、この分岐管に
はＮ2 ガスの流量を調節するマスフロ−コントロ−ラ１
３が取り付けられている。A semiconductor manufacturing apparatus used in the method of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a processing container 1 is composed of a processing chamber 2 and a lower flange portion 3, and a silicon wafer 4 is arranged in the processing container 1. The lower flange portion 3 is provided with pipes 5 and 6 and an exhaust pipe 9, and from the pipe 6 H 2
N 2 gas containing O is, from the pipe 5 N 2 gas containing HF is adapted to be introduced, respectively. This pipe 5
Is branched on the upstream side, and one branch pipe has N 2
The mass flow controller 10 for adjusting the flow rate of gas,
A mass flow controller 11 for adjusting the flow rate of HF gas is attached to each of the other branch pipes. A valve 7 is provided in the pipe 5. The pipe 6 has N 2
A mass flow controller 12 for adjusting the flow rate of gas is provided, and a tank 14 for containing water or alcohol and a valve 8 are provided between the mass flow controller 12 and the processing container 1. ing. Further, the pipe 6 is branched between the valve 7 and the processing chamber, and the branch pipe has a mass flow controller 1 for adjusting the flow rate of N 2 gas.
3 is attached.
【００１９】処理室２を構成する材料としては、石英、
ＳｉＣ等を挙げることができる。下部フランジ部３は、
通常金属により構成されており、その表面は、弗化不動
態処理、ニッケル−リンメッキ、ハステロイＣ−２２等
の被覆等により、耐弗化水素性処理されている。また、
配管５、６のバルブから処理室内までの部分も同様に、
耐弗化水素性処理されていることが好ましい。The material forming the processing chamber 2 is quartz,
SiC etc. can be mentioned. The lower flange portion 3 is
Usually, it is made of metal, and the surface thereof is subjected to hydrogen fluoride resistance treatment by passivation of fluorine fluoride, nickel-phosphorus plating, coating of Hastelloy C-22 and the like. Also,
Similarly, the parts from the valves of the pipes 5 and 6 to the processing chamber,
It is preferably treated to be resistant to hydrogen fluoride.
【００２０】次ぎに、図１に示す装置における、ガスの
導入方法について説明する。図２で、横軸は時間、縦軸
は処理容器へのガス流量を示しており、ｔ1 は水蒸気を
含むＮ2 ガスの処理容器への導入を停止した時間、ｔ2
はＨＦガスの処理容器への導入を開始した時間である。
通常、ｔ1 から５秒以上経過後、気体として残留する水
蒸気またはアルコ−ルが処理容器中から除去される。Next, a method of introducing gas in the apparatus shown in FIG. 1 will be described. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the gas flow rate into the processing container, t 1 is the time when the introduction of N 2 gas containing water vapor into the processing container is stopped, and t 2
Is the time when the introduction of HF gas into the processing container was started.
Usually, after the lapse of 5 seconds or more from t 1 , water vapor or alcohol remaining as a gas is removed from the processing container.
【００２１】図２に示す方法では、水蒸気を含むＮ2 ガ
スと、ＨＦガスとをほぼ同時に処理容器に導入してい
る。この場合、上記に比べてエッチングの均一性はわず
かに劣るが、エッチングレ−トがわずかに上昇する。そ
のため、生産性を重視する場合は、処理容器内に気体と
しての水蒸気が残留しているうちに、弗化水素ガスを導
入することが望ましい。In the method shown in FIG. 2, the N 2 gas containing water vapor and the HF gas are introduced into the processing container almost at the same time. In this case, the etching uniformity is slightly inferior to the above, but the etching rate is slightly increased. Therefore, when productivity is emphasized, it is desirable to introduce hydrogen fluoride gas while water vapor as gas remains in the processing container.
【００２２】一方、図３に示す方法では、処理容器内に
気体として残留する水蒸気が除去された後に、弗化水素
ガスを導入している。この場合、エッチングに関与する
水は、半導体基板表面に残留するもののみであるため、
エッチングの均一性が良好になり、エッチングレ−トは
僅かに低くなる。On the other hand, in the method shown in FIG. 3, the hydrogen fluoride gas is introduced after the water vapor remaining as a gas in the processing container is removed. In this case, the water involved in etching is only the water remaining on the surface of the semiconductor substrate,
Good etching uniformity and slightly lower etching rate.
【００２３】図２、３で示した方法では、耐弗化水素性
処理が施されていない配管を用いた場合、弗化水素ガス
を導入する際に、この配管に水蒸気が残留していると、
配管が腐食するおそれがある。これに対し、図４に示す
方法では、エッチング処理の際、２つの配管に不活性ガ
スを流し続けている。そのため、配管に水蒸気が残留す
ることはなく、腐食も起こらない。In the method shown in FIGS. 2 and 3, when a pipe not subjected to the hydrogen fluoride resistance treatment is used, when the hydrogen fluoride gas is introduced, water vapor remains in this pipe. ,
Piping may be corroded. On the other hand, in the method shown in FIG. 4, the inert gas is continuously supplied to the two pipes during the etching process. Therefore, no water vapor remains in the pipe and no corrosion occurs.
【００２４】また、図２に示すように、処理容器内に気
体として残留する水蒸気を除去した後、弗化水素を導入
する場合、水蒸気を含むＮ2 ガスの導入が停止された直
後に、処理容器内の圧力が減少する。この圧力変動は、
ウエハ面内およびウエハ間のエッチングの均一性にばら
つきを生ずるおそれがある。これに対し、図５に示す方
法では、水蒸気を含むＮ2 ガスの導入を停止した後、処
理容器に圧力の減少に応じた量のＮ2 ガスを導入してい
る。そのため、圧力変動がほとんど生じず、良好なエッ
チングの均一性が得られる。Further, as shown in FIG. 2, when hydrogen fluoride is introduced after removing the steam remaining as a gas in the processing container, the treatment is performed immediately after the introduction of N 2 gas containing steam is stopped. The pressure in the container is reduced. This pressure fluctuation is
There may be variations in the etching uniformity within the wafer and between wafers. On the other hand, in the method shown in FIG. 5, after the introduction of N 2 gas containing water vapor is stopped, the amount of N 2 gas is introduced into the processing container according to the decrease in pressure. Therefore, pressure fluctuation hardly occurs, and good etching uniformity can be obtained.
【００２５】図６は、水蒸気用配管とＨＦ用配管を、切
替バルブを用いて接続した例を示す図である。この図
で、バルブ２１に水蒸気を含むＮ2 ガスを導入する配管
２３と、弗化水素を含むＮ2 ガスを導入する配管２４が
取り付けられている。さらに、バルブ２１に、配管２５
が取り付けられており、この配管２５の他端は処理容器
（図示せず）に取り付けられている。この例では、切替
時に水蒸気とＨＦとは配管内で必ず接触するので、この
配管２５は耐弗化水素処理されていることが望ましい。FIG. 6 is a diagram showing an example in which the steam pipe and the HF pipe are connected using a switching valve. In this figure, a pipe 23 for introducing N 2 gas containing water vapor and a pipe 24 for introducing N 2 gas containing hydrogen fluoride are attached to the valve 21. In addition, the pipe 21
Is attached, and the other end of the pipe 25 is attached to a processing container (not shown). In this example, water vapor and HF are always brought into contact with each other in the pipe at the time of switching, so it is desirable that the pipe 25 be subjected to hydrogen fluoride resistance treatment.
【００２６】この切替バルブを用いることにより、水蒸
気を含むＮ2 ガスの停止と弗化水素を含むＮ2 ガスの導
入のタイミングを制御することが可能となり、しかも、
バルブおよび配管をそれぞれ１つにすることができる。By using this switching valve, it becomes possible to control the timing of stopping the N 2 gas containing water vapor and introducing the N 2 gas containing hydrogen fluoride.
There can be one valve and one pipe.
【００２７】以下、本発明の実施例について詳細に説明
する。 実施例１ 図１に示すエッチング装置を用い、６インチのシリコン
ウエハ上のシリコン酸化膜（厚さ１００ｎｍ）のエッチ
ング処理を行った。The embodiments of the present invention will be described in detail below. Example 1 Using the etching apparatus shown in FIG. 1, a silicon oxide film (thickness 100 nm) on a 6-inch silicon wafer was etched.
【００２８】図５に、このときの処理容器へのガスの流
量変化を示す。まず、マスフロ−コントロ−ラ１３を閉
鎖した状態で、バルブ８を開放し、処理容器１内に流量
８００ＳＣＣＭの水蒸気とＮ2 ガスとの混合ガスを導入
し、さらにマスフロ−コントロ−ラ１１を閉鎖した状態
で、バルブ７を開放して７００ＳＣＣＭのＮ2 ガスを導
入した。５分後にバルブ８を閉鎖し、同時に、処理容器
１内の圧力変動が起こらないように、マスフロ−コント
ロ−ラ１０の調節を行い、Ｎ2 ガスを導入した。バルブ
８の閉鎖から５秒後に、マスフロ−コントロ−ラ１１を
調節して、さらに１００ＳＣＣＭのＨＦガスを５分間導
入し、シリコン酸化膜をエッチング処理した。なお、処
理室内の圧力は、８．９×１０3 Ｐａ、処理室内の温度
は、２７℃であった。FIG. 5 shows changes in the gas flow rate into the processing container at this time. First, with the mass flow controller 13 closed, the valve 8 is opened, a mixed gas of steam and N 2 gas having a flow rate of 800 SCCM is introduced into the processing container 1, and the mass flow controller 11 is closed. In this state, the valve 7 was opened and 700 SCCM of N 2 gas was introduced. After 5 minutes, the valve 8 was closed, and at the same time, the mass flow controller 10 was adjusted so that the pressure fluctuation in the processing container 1 did not occur, and N 2 gas was introduced. Five seconds after the valve 8 was closed, the mass flow controller 11 was adjusted, and 100 SCCM of HF gas was introduced for 5 minutes to etch the silicon oxide film. The pressure inside the processing chamber was 8.9 × 10 3 Pa and the temperature inside the processing chamber was 27 ° C.
【００２９】この時のシリコンウエハ上の酸化膜の各位
置におけるエッチングレ−トを測定したところ、図７に
示す結果を得た。なお、図７において、縦、横は、シリ
コンウエハのオリフラを下方向とした場合の方向を示
す。また、処理前の酸化膜の膜厚の面内バラツキは±
１．２７％であったが、処理後の面内バラツキは±１．
３３％と、わずかに増加しただけであった。The etching rate at each position of the oxide film on the silicon wafer at this time was measured, and the results shown in FIG. 7 were obtained. In FIG. 7, the vertical and horizontal directions indicate the directions when the orientation flat of the silicon wafer is oriented downward. In addition, the in-plane variation of the oxide film thickness before processing is ±
Although it was 1.27%, the in-plane variation after the treatment was ± 1.
It was a slight increase of 33%.
【００３０】一方、他の６インチのシリコンウエハを準
備し、その表面のシリコン酸化膜（厚さ１００ｎｍ）の
エッチング処理を従来の方法により行った。即ち、処理
室内に流量８００ＳＣＣＭの水蒸気と流量７００ＳＣＣ
ＭのＮ2 ガスの混合ガスを導入し、５分後にこの混合ガ
スの導入を停止して、流量１００ＳＣＣＭの無水ＨＦガ
スと、流量８００ＳＣＣＭの水蒸気と、流量７００ＳＣ
ＣＭのＮ2 ガスの混合ガスを５分間導入し、シリコン酸
化膜をエッチング処理した。なお、処理室内の圧力は、
８．９×１０3 Ｐａ、処理室内の温度は、２７℃であっ
た。On the other hand, another 6-inch silicon wafer was prepared, and the silicon oxide film (thickness 100 nm) on the surface thereof was etched by the conventional method. That is, 800 SCCM of steam and 700 SCC of flow rate in the processing chamber.
A mixed gas of M 2 N 2 gas was introduced, and after 5 minutes, the introduction of this mixed gas was stopped, and anhydrous HF gas with a flow rate of 100 SCCM, steam with a flow rate of 800 SCCM, and 700 SC.
A mixed gas of N 2 gas of CM was introduced for 5 minutes to etch the silicon oxide film. The pressure in the processing chamber is
The temperature in the processing chamber was 8.9 × 10 3 Pa and 27 ° C.
【００３１】このときのシリコンウエハ上の酸化膜の各
位置におけるエッチングレ−トを測定したところ、図８
に示す結果を得た。また、処理前の酸化膜の膜厚の面内
バラツキは±１．３７％であったが、５分間の処理後の
面内バラツキは＋３５．２１％と大幅に増加した。The etching rate at each position of the oxide film on the silicon wafer at this time was measured, and FIG.
Were obtained. Further, the in-plane variation of the film thickness of the oxide film before the treatment was ± 1.37%, but the in-plane variation after the treatment for 5 minutes increased significantly to + 35.21%.
【００３２】図７と図８の比較から明らかなように、水
蒸気を含まない処理ガスを用いて本発明の方法により処
理した場合、エッチングレ−トの均一性は良好である
が、水蒸気を含む処理ガスを用いて従来の方法により処
理した場合には、ウエハの中央部に比べ、周辺部のエッ
チングレ−トが極端に高く、エッチングの均一製が劣っ
ていることがわかる。以上説明した例では、水蒸気を用
いているが、水蒸気の代わりにアルコ−ルを用いても同
様に本発明の効果を得ることができる。As is clear from the comparison between FIG. 7 and FIG. 8, when the process gas of the present invention is used with a process gas containing no water vapor, the etching rate is uniform but water vapor is contained. It can be seen that, when the processing is performed by the conventional method using the processing gas, the etching rate of the peripheral portion is extremely higher than that of the central portion of the wafer, and the uniform etching is inferior. Although water vapor is used in the examples described above, the effect of the present invention can be similarly obtained by using alcohol instead of water vapor.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
処理室内にあらかじめ水蒸気を含むガスを導入し、エッ
チング処理の際には水蒸気を含まない処理ガスを用いて
処理を行っているため、半導体基板上の極めて薄い自然
酸化膜のみを良好な均一性をもってエッチング処理する
ことが可能である。As described above, according to the present invention,
A gas containing water vapor is previously introduced into the processing chamber, and the processing gas containing no water vapor is used for the etching process. Therefore, only the extremely thin natural oxide film on the semiconductor substrate can be treated with good uniformity. It is possible to perform an etching process.
【図１】本発明の一態様に係る半導体製造装置を概略的
に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一態様に係る半導体製造装置の製造方
法における、処理容器内へのガス流量の時間変化を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing a time change of a gas flow rate into a processing container in a method of manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention.
【図３】本発明の一態様に係る半導体製造装置の製造方
法における、処理容器内へのガス流量の時間変化を示す
図。FIG. 3 is a diagram showing a time change of a gas flow rate into a processing container in a method of manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention.
【図４】本発明の一態様に係る半導体製造装置の製造方
法における、処理容器内へのガス流量の時間変化を示す
図。FIG. 4 is a diagram showing a time change of a gas flow rate into a processing container in a method of manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention.
【図５】本発明の一態様に係る半導体製造装置の製造方
法における、処理容器内へのガス流量の時間変化を示す
図。FIG. 5 is a diagram showing a time change of a gas flow rate into a processing container in a method of manufacturing a semiconductor manufacturing apparatus according to an aspect of the present invention.
【図６】本発明の一態様に係る半導体製造装置の一部を
示す図。FIG. 6 is a diagram showing part of a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図７】本発明の方法によるエッチングの面内均一性を
示す特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing in-plane uniformity of etching by the method of the present invention.
【図８】従来の方法によるエッチングの面内均一性を示
す特性図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing in-plane uniformity of etching by a conventional method.
１…処理容器 ２…処理室 ３…下部フランジ部 ４…シリコンウエハ ５…配管 ６…配管 ７…バルブ ８…バルブ ９…排気管 １０…マスフロ−コントロ−ラ １２…マスフロ−コントロ−ラ １３…マスフロ−コントロ−ラ １４…マスフロ−コントロ−ラ １５…タンク ２１…切替バルブ ２３…配管 ２４…配管 ２５…配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing container 2 ... Processing chamber 3 ... Lower flange part 4 ... Silicon wafer 5 ... Piping 6 ... Piping 7 ... Valve 8 ... Valve 9 ... Exhaust pipe 10 ... Mass flow controller 12 ... Mass flow controller 13 ... Mass flow -Controller 14 ... Mass flow controller 15 ... Tank 21 ... Switching valve 23 ... Piping 24 ... Piping 25 ... Piping
Claims (11)
気又はアルコ−ルを含むガスを導入する工程と、前記ガ
スの導入を停止した後、前記処理容器に弗化水素ガスを
導入する工程とを具備する半導体装置の製造方法。1. A step of introducing a gas containing water vapor or an alcohol into a processing container accommodating a semiconductor substrate; and a step of introducing hydrogen fluoride gas into the processing container after stopping the introduction of the gas. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
て、不活性ガスを同時に導入する請求項１に記載の半導
体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an inert gas is simultaneously introduced in the step of introducing the hydrogen fluoride gas.
−ルを含まない請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the hydrogen fluoride gas does not contain water vapor or alcohol.
である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the hydrogen fluoride gas is anhydrous hydrogen fluoride gas.
工程において、処理容器内に気体として水蒸気又はアル
コ−ルが残留している間に、弗化水素ガスを導入する請
求項１に記載の半導体装置の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein in the step of introducing the hydrogen fluoride gas into the processing container, the hydrogen fluoride gas is introduced while water vapor or alcohol remains as a gas in the processing container. Of manufacturing a semiconductor device of.
工程において、処理容器内に気体として残留している水
蒸気又はアルコ−ルを除去した後、弗化水素ガスを導入
する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。6. The method according to claim 1, wherein in the step of introducing the hydrogen fluoride gas into the processing container, water vapor or alcohol remaining as a gas in the processing container is removed, and then the hydrogen fluoride gas is introduced. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
第１の配管を通して前記処理容器内に導入し、前記弗化
水素ガスを第２の配管を通して前記処理容器内に導入
し、第１の配管および第２の配管を通して前記処理容器
に常に不活性ガスが導入されている請求項６に記載の半
導体装置の製造方法。7. The gas containing water vapor or alcohol is introduced into the processing container through a first pipe, and the hydrogen fluoride gas is introduced into the processing container through a second pipe, 7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein an inert gas is always introduced into the processing container through a pipe and a second pipe.
第１の配管を通して前記処理容器内に導入し、前記弗化
水素ガスを第２の配管を通して前記処理容器内に導入
し、前記第２の配管を通して前記処理容器に常に不活性
ガスが導入され、前記水蒸気又はアルコ−ルを含むガス
の導入の停止後、前記第２の配管を通して前記処理容器
内に導入される不活性ガスの流量を増加させる請求項６
に記載の半導体装置の製造方法。8. The gas containing the steam or alcohol is introduced into the processing container through a first pipe, and the hydrogen fluoride gas is introduced into the processing container through a second pipe, The inert gas is always introduced into the processing container through the pipe of, and after the introduction of the gas containing the steam or alcohol is stopped, the flow rate of the inert gas introduced into the processing container through the second pipe is adjusted. Claim 6 to increase
A method of manufacturing a semiconductor device according to item 1.
導入することにより、前記半導体基板に付着または吸着
された水又はアルコ−ルと、前記弗化水素ガスとを反応
させる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。9. The method according to claim 1, wherein the water or alcohol adhering to or adsorbed on the semiconductor substrate is reacted with the hydrogen fluoride gas by introducing the gas containing water vapor or alcohol. Of manufacturing a semiconductor device of.
記処理容器に導入される水蒸気又はアルコ−ルを含む第
１のガスが通る第１の配管と、前記処理容器に導入され
る弗化水素を含む第２のガスが通る第２の配管と、前記
第１のガスの導入の停止と前記第２のガスの導入のタイ
ミングを制御する手段とを具備し、前記処理容器の金属
で構成されている部分の表面が、耐弗化水素性を有する
材料からなる半導体製造装置。10. A processing container accommodating a semiconductor substrate, a first pipe through which a first gas containing water vapor or alcohol introduced into the processing container passes, and hydrogen fluoride introduced into the processing container. And a means for controlling the timing of the introduction of the first gas and the timing of the introduction of the second gas, and a second pipe through which a second gas containing The semiconductor manufacturing equipment in which the surface of the exposed portion is made of a material having resistance to hydrogen fluoride.
替バルブで連結されており、この切替バルブと前記処理
容器とを連結する配管を具備している請求項１０に記載
の半導体製造装置。11. The semiconductor according to claim 10, wherein the first pipe and the second pipe are connected by a switching valve, and a pipe connecting the switching valve and the processing container is provided. Manufacturing equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8197579A JPH09102490A (en) | 1995-07-31 | 1996-07-26 | Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19469895 | 1995-07-31 | ||
| JP7-194698 | 1995-07-31 | ||
| JP8197579A JPH09102490A (en) | 1995-07-31 | 1996-07-26 | Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102490A true JPH09102490A (en) | 1997-04-15 |
Family
ID=26508669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8197579A Pending JPH09102490A (en) | 1995-07-31 | 1996-07-26 | Manufacture of semiconductor device and semiconductor manufacturing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09102490A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002261081A (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-13 | Asm Japan Kk | Semiconductor wafer etcher and etching method |
| KR100513781B1 (en) * | 1997-10-28 | 2005-12-08 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Vertical Processing Equipment |
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| US10679868B2 (en) | 2015-01-06 | 2020-06-09 | Lam Research Corporation | Isotropic atomic layer etch for silicon oxides using no activation |
| US11380556B2 (en) | 2018-05-25 | 2022-07-05 | Lam Research Corporation | Thermal atomic layer etch with rapid temperature cycling |
| US11637022B2 (en) | 2018-07-09 | 2023-04-25 | Lam Research Corporation | Electron excitation atomic layer etch |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP8197579A patent/JPH09102490A/en active Pending
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