JPWO2013183437A1 - ガス処理方法 - Google Patents
ガス処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013183437A1 JPWO2013183437A1 JP2014519908A JP2014519908A JPWO2013183437A1 JP WO2013183437 A1 JPWO2013183437 A1 JP WO2013183437A1 JP 2014519908 A JP2014519908 A JP 2014519908A JP 2014519908 A JP2014519908 A JP 2014519908A JP WO2013183437 A1 JPWO2013183437 A1 JP WO2013183437A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- chamber
- shower plate
- mounting table
- wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 227
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 24
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 60
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 29
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 ammonium fluorosilicate Chemical compound 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
チャンバー内の載置台に表面にシリコン酸化膜が形成された被処理体を載置し、載置台の上方に載置台に載置された被処理体に対応するように設けられたシャワープレート（５８）の複数のガス吐出孔（６２，６３）から載置台上の被処理体に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを吐出して、これらと被処理体表面のシリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去することによりエッチングするにあたり、シャワープレート（５８）を被処理体に対応して複数の領域（５８ａ，５８ｂ）に分け、複数の領域（５８ａ，５８ｂ）のいずれか１以上の領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御する。
Description
本発明は、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを用いて化学的酸化物除去処理を行うガス処理方法に関する。
近時、半導体デバイスの製造過程で、ドライエッチングやウエットエッチングに代わる微細化エッチングが可能な方法として、化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれる手法が注目されている。
ＣＯＲとしては、真空に保持されたチャンバー内で、被処理体である半導体ウエハの表面に存在するシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）に、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを吸着させ、これらをシリコン酸化膜と反応させてフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６；ＡＦＳ）を生成させ、次工程で加熱によりこのフルオロケイ酸アンモニウムを昇華させることにより、シリコン酸化膜をエッチングするプロセスが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
ところで、上記特許文献２では、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスを、半導体ウエハの上方に設けられたシャワーヘッドを介してチャンバー内に導入しているが、これらガスの分布が均一とならずにエッチングの均一性が悪化することがある。また、積極的にエッチングの分布を制御したい場合もある。しかしながら、シャワーヘッドを介してガスを導入する場合には、エッチングの分布制御は困難である。
したがって、本発明の目的は、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスによりシリコン酸化膜をエッチングする場合に、エッチングの分布制御を行うことができるガス処理方法を提供することにある。
すなわち、本発明によれば、チャンバー内の載置台に表面にシリコン酸化膜が形成された被処理体を載置し、前記載置台の上方に前記載置台に載置された被処理体に対応するように設けられたシャワープレートの複数のガス吐出孔から前記載置台上の被処理体に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを吐出して、これらと被処理体表面の前記シリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去することによりエッチングするガス処理方法であって、前記シャワープレートを被処理体に対応して複数の領域に分け、複数の領域のいずれか１以上の領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御するガス処理方法が提供される。
本発明において、前記シャワープレートを同心状に内側領域と外側領域とに分け、これらいずれかの領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御するようにすることができる。
また、前記シャワーヘッドとして、前記シャワープレートに設けられた複数の第１のガス吐出孔からＨＦガスを吐出し、前記シャワープレートに設けられた複数の第２のガス吐出孔からＮＨ３ガスを吐出する構造のものを用いることができる。この場合に、前記シャワープレートの前記ガス吐出孔を塞ぐ領域は、前記第１のガス吐出孔および前記第２のガス吐出孔のいずれかまたは両方を塞ぐようにすることができる。
前記反応させる処理は、前記チャンバー内の圧力を５０〜２０００ｍＴｏｒｒとすることが好ましい。また、前記シャワープレートの下面から前記載置台上の被処理体表面までの距離が、５０〜１５０ｍｍであることが好ましい。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス処理方法を実施するための処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行なうＰＨＴ処理装置（ＰＨＴ）４と、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置（ＣＯＲ）５とを備えている。ロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５は、この順に一直線上に並べて設けられている。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス処理方法を実施するための処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行なうＰＨＴ処理装置（ＰＨＴ）４と、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置（ＣＯＲ）５とを備えている。ロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５は、この順に一直線上に並べて設けられている。
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、この載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。
搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。
第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックがＰＨＴ処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりＣＯＲ処理装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４、およびＣＯＲ処理装置５間で搬送することが可能となっている。
ＰＨＴ処理装置４は、図２に示すように、真空引き可能なチャンバー２０と、その中でウエハＷを載置する載置台２３を有し、載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりＣＯＲ処理が施された後のウエハＷを加熱してＣＯＲ処理により生成した反応生成物を気化（昇華）させるＰＨＴ処理を行なう。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のＣＯＲ処理装置５側にはＣＯＲ処理装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。さらに、チャンバー２０に例えば窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを供給するガス供給路２５を備えたガス供給機構２６、およびチャンバー２０内を排気する排気路２７を備えた排気機構２８が備えられている。ガス供給路２５は、窒素ガス供給源３０に接続されている。そして、ガス供給路２５には、流路の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁３１が介設されている。排気機構２８の排気路２７には、開閉弁３２および真空ポンプ３３が設けられている。
ＣＯＲ処理装置５は、図３に示すように、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部には、ウエハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４２が設けられている。また、ＣＯＲ処理装置５には、チャンバー４０にＨＦガスおよびＮＨ３ガス等を供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４が設けられている。
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により封止されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。
側壁部５１ａには、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０に対してウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
蓋部５２は、外側を構成する蓋部材５５と、蓋部材５５の内側に嵌め込まれ、載置台４２に臨むように設けられたシャワーヘッド５６とを有している。シャワーヘッド５６は円筒状をなす側壁５７ａと上部壁５７ｂとを有する本体５７と、本体５７の底部に設けられたシャワープレート５８とを有している。本体５７とシャワープレート５８とで形成される空間には、シャワープレート５８と平行にプレート５９が設けられており、本体５７の上部壁５７ｂとプレート５９との間は第１の空間６０ａとなっており、プレート５９とシャワープレート５８との間は第２の空間６０ｂとなっている。
第１の空間６０ａには、ガス供給機構４３の第１のガス供給配管７１が挿入されており、第１の空間６０ａに繋がる複数のガス通路６１がプレート５９からシャワープレート５８に延びている。このガス通路６１は、シャワープレート５８に形成された複数の第１のガス吐出孔６２に繋がっている。一方、第２の空間６０ｂには、ガス供給機構４３の第２のガス供給配管７２が挿入されており、この第２の空間６０ｂには、シャワープレート５８に形成された複数の第２のガス吐出孔６３が繋がっている。
そして、第１のガス供給配管７１から第１の空間６０ａに供給されたガスがガス通路６１および第１のガス吐出孔６２を経てチャンバー４０内へ吐出される。また、第２のガス供給配管７２から第２の空間６０ｂに供給されたガスが第２のガス吐出孔６３から吐出される。
載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部５１ｂに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器６５が設けられている。温度調節器６５は、例えば温度調節用媒体（例えば水など）が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台４２の温度が調節され、載置台４２上のウエハＷの温度制御がなされる。
ガス供給機構４３は、上述した第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２を有しており、さらにこれら第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源７３およびＮＨ３ガス供給源７４を有している。また、第１のガス供給配管７１には第３のガス供給配管７５が接続され、第２のガス供給配管７２には第４のガス供給配管７６が接続されていて、これら第３のガス供給配管７５および第４のガス供給配管７６には、それぞれＡｒガス供給源７７およびＮ２ガス供給源７８が接続されている。第１〜第４のガス供給配管７１、７２、７５、７６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器７９が設けられている。流量制御器７９は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
そして、ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管７１、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出され、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、第２のガス供給配管７２および第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出される。
上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ３ガスは反応ガスであり、これらはシャワーヘッド５６から吐出されるまで混合されることなく、チャンバー４０内で初めて混合されるようになっている。ＡｒガスおよびＮ２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー４０内に、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスと、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスとを所定流量で導入してチャンバー４０内を所定圧力に維持しつつ、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスとウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜とを反応させ、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）を生成させる。
希釈ガスとしては、Ａｒガスのみ、またはＮ２ガスのみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いても、Ａｒガス、Ｎ２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。
排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。
チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。
ＣＯＲ処理装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。チャンバー４０を構成するＡｌ材は無垢のものであってもよいし、内面（チャンバー本体５１の内面、シャワーヘッド５６の下面など）に陽極酸化処理を施したものであってもよい。一方、載置台４２を構成するＡｌの表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが好ましい。
図１に示すように、処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０は、処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラを有している。コントローラには、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が接続されている。また、コントローラには、処理システム１で実行される各種処理、例えばＣＯＲ処理装置５における処理ガスの供給やチャンバー４０内の排気などをコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部が接続されている。レシピは記憶部の中の適宜の記憶媒体に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部から呼び出してコントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。
次に、このような処理システム１を用いた本実施形態のガス処理方法について説明する。
最初に、表面にシリコン酸化膜を有するウエハＷをキャリアＣ内に収納し、処理システム１に搬送する。処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ２２および５４を開いて、ピックをＣＯＲ処理装置５まで伸ばして載置台４２にウエハＷを載置する。
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態する。この状態で、温度調節器６５によって載置台４２上のウエハＷの温度を所定の目標値（例えば２０〜４０℃）に調節し、ガス供給機構４３から、ＨＦガスおよびＡｒガスを、第１のガス供給配管７１を介してシャワーヘッド５６に供給し、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出させるとともに、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスを、第２のガス供給配管７２を介してシャワーヘッド５６に供給し、第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出させる。なお、希釈ガスであるＡｒガス、Ｎ２ガスはいずれか一方でもよい。
これにより、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスは、シャワーヘッド５６内で混合することなくチャンバー４０内に吐出され、これらのガスによりウエハＷがＣＯＲ処理される。
すなわち、ウエハＷの表面のシリコン酸化膜が、フッ化水素ガスの分子およびアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）や水等が生成され、ウエハＷの表面に保持された状態になる。
このような処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上の処理後のウエハＷを受け取り、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０内の載置台２３上に載置する。そして、ピックをロードロック室３に退避させ、ゲートバルブ２２、５４を閉じ、チャンバー２０内にＮ２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱する。これにより、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物が加熱されて気化し、除去される。
このように、ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理を行なうことにより、ドライ雰囲気でウエハＷ表面のシリコン酸化膜を除去することができ、ウォーターマーク等が生じない。また、プラズマレスでエッチングできるのでダメージの少ない処理が可能となる。さらにまた、ＣＯＲ処理は、所定時間経過後、エッチングが進まなくなるので、オーバーエッチをかけても反応が進まず、エンドポイント管理が不要となる。
ところで、ＣＯＲ処理において、単にシャワーヘッド５６を介してチャンバー４０内にＨＦガスおよびＮＨ３ガスを導入すると、これらガスの分布が均一とならずにエッチングの均一性が悪化することがある。また、積極的にエッチングの分布を制御したい場合もある。しかし、従来は、このような場合にガスの分布を調整する手立てが存在しなかった。
そこで、本実施形態では、シャワーヘッド５６のシャワープレート５８をウエハＷに対応して複数の領域に分け、複数の領域のいずれか１以上の領域のガス吐出孔６２、６３を塞いで、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスの分布を制御する。
例えば、図４に示すように、シャワープレート５８を同心状に、内側領域５８ａと外側領域５８ｂとに分け、これらのいずれかの領域のガス吐出孔６２、６３を塞いで、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスの分布を制御する。
ＣＯＲ処理はプラズマレスの処理であるため、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスはチャンバー４０内を拡散するものの、プラズマの場合よりもガス分子の移動は少なく、シャワープレート５８のガス吐出孔の位置が反映したガス分布を形成することができる。すなわち、ガス吐出孔を部分的に塞ぐことにより、塞いだ領域に対応するウエハ領域のガス濃度を低くすることができ、ウエハ表面でのガス分布を調整することが可能となる。これによって、ウエハ面内でのエッチング量の分布の微調整を行うことができる。
例えば、図４の内側領域５８ａのガス吐出孔６２、６３を塞いだ場合には、図５Ａに示すように外側領域５８ｂのガス吐出孔６２，６３のみからガスが吐出され、シャワープレート５８の直下に存在するウエハＷ表面のガス分布は典型的には図６Ａに示すようになる。逆に外側領域５８ｂのガス吐出孔６２、６３を塞いだ場合には、図５Ｂに示すように内側領域５８ａのガス吐出孔６２，６３のみからガスが吐出され、シャワープレート５８の直下に存在するウエハＷ表面のガス分布は典型的には図６Ｂに示すようになる。したがって、このようにシャワープレート５８の一部の領域に対応するガス吐出孔を塞ぐことにより、ウエハ面内のガス分布を調整することが可能となり、ウエハ面内でのシリコン酸化膜のエッチング量の分布の微調整を行うことができる。
このように、ウエハ面内でのエッチング量の分布の調整を行うことができるので、エッチングの面内均一性を向上させることができる。また、エッチング量の分布を所望の分布に制御することもできる。
ガス吐出孔を閉塞する手段は特に限定されず、ガス吐出孔６２，６３のそれぞれに栓を挿入するものや、内側領域５８ａまたは外側領域５８ｂを一括して覆うもの等種々のものを用いることができる。また、ガス吐出孔６２，６３をアクチュエータで開閉するようにしてもよい。
このようなガス分布制御を行うためには、チャンバー内の圧力がある程度高い方が好ましく、５０ｍＴｏｒｒ（６．７Ｐａ）以上が好ましい。また、反応の観点から２０００ｍＴｏｒｒ（２６６Ｐａ）以下が好ましい。
また、シャワープレート５８下面からウエハＷ表面までの距離が大きすぎると、ガスの拡散によりＨＦガスおよびＮＨ３ガスの分布を有効に調整することが困難となるため、シャワープレート５８下面からウエハＷ表面までの距離は１５０ｍｍ以下が好ましい。また、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスとウエハ表面のシリコン酸化膜との反応を均一に進行させるためにはある程度のガスの拡散が必要であるため、その距離は５０ｍｍ以上であることが好ましい。
ＣＯＲ処理のその他の条件の好ましい範囲は、以下の通りである。
処理温度：１０〜８０℃、より好ましくは４０℃以下
ＨＦガス流量：２０〜１０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＮＨ３ガス流量：２０〜１０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＡｒガスおよびＮ２ガスのトータル流量：２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）以下
処理温度：１０〜８０℃、より好ましくは４０℃以下
ＨＦガス流量：２０〜１０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＮＨ３ガス流量：２０〜１０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＡｒガスおよびＮ２ガスのトータル流量：２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）以下
ＰＨＴ処理の条件の好ましい範囲は、以下の通りである。
処理温度：９０〜４００℃
圧力：５０〜２０００ｍＴｏｒｒ（６．７〜２６６Ｐａ）
Ｎ２ガス流量：５００〜８０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
処理温度：９０〜４００℃
圧力：５０〜２０００ｍＴｏｒｒ（６．７〜２６６Ｐａ）
Ｎ２ガス流量：５００〜８０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
以上説明したように、本実施形態によれば、シャワープレートを被処理体に対応して複数の領域に分け、複数の領域のいずれか１以上の領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御するので、被処理体面内でのシリコン酸化膜のエッチング量の分布の微調整を行うことができる。このため、エッチングの面内均一性を向上させることができる。また、エッチング量の分布を所望の分布に制御することもできる。
［実験例］
次に、本実施形態に従って実際に処理した実験例について説明する。
図３に示すような構造のＣＯＲ装置を用い、図５Ａに示すようにシャワープレートの内側領域のガス吐出孔を塞いだ場合（内側閉塞）、図５Ｂに示すようにシャワープレートの外側領域のガス吐出孔を塞いだ場合（外側閉塞）、およびガス吐出孔を塞がなかった場合（標準）についてＣＯＲ処理を行った。その後、ＰＨＴ処理装置で熱処理を行って、反応生成物であるＡＦＳを除去した。なお、シャワープレート下面とウエハ表面との距離、ＣＯＲ処理の条件、ＰＨＴ処理の条件は、上記好ましい範囲の範囲内とした。
次に、本実施形態に従って実際に処理した実験例について説明する。
図３に示すような構造のＣＯＲ装置を用い、図５Ａに示すようにシャワープレートの内側領域のガス吐出孔を塞いだ場合（内側閉塞）、図５Ｂに示すようにシャワープレートの外側領域のガス吐出孔を塞いだ場合（外側閉塞）、およびガス吐出孔を塞がなかった場合（標準）についてＣＯＲ処理を行った。その後、ＰＨＴ処理装置で熱処理を行って、反応生成物であるＡＦＳを除去した。なお、シャワープレート下面とウエハ表面との距離、ＣＯＲ処理の条件、ＰＨＴ処理の条件は、上記好ましい範囲の範囲内とした。
図７は、実験例の「内側閉塞」、「外側閉塞」、「標準」におけるウエハ径方向のエッチング量の分布を示す図である。この図に示すように、「内側閉塞」では、「標準」に比較して内側領域におけるエッチング量を少なくする調整を行え、「外側閉塞」では、「標準」に比較して外側領域におけるエッチング量を少なくする調整を行えることが確認された。
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、シャワープレートをウエハに対応して同心状に、内側領域と外側領域とに分け、いずれかの領域のガス吐出孔を塞ぐことにより、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスの分布を制御するようにしたが、領域の数は３以上でもよく、また、領域の分割態様は同心状に限らない。すなわち、シャワープレートをウエハに対応して複数の領域に分け、複数の領域のいずれか１以上の領域のガス吐出孔を塞ぐようにする構成であればよい。
また、上記実施形態では、シャワーヘッドとしてＨＦガスおよびＮＨ３ガスを別個のガス吐出孔から吐出するポストミックスタイプのものを用い、所定の領域において両方のガス吐出孔を塞ぐようにしたが、いずれかのガスに対応する吐出孔のみを塞ぐようにしてもよい。また、ガス吐出孔を共通なものとしてＨＦガスとＮＨ３ガスとを異なるタイミングで供給するようにしてもよい。
また、被処理体として半導体ウエハを用いた場合について示したが、表面に酸化膜を有する被処理体であれば半導体ウエハに限るものではない。
１；処理システム、２；搬入出部、３；ロードロック室、４；ＰＨＴ処理装置、５；ＣＯＲ処理装置、１１；第１ウエハ搬送機構、１７；第２ウエハ搬送機構、４０；チャンバー、４３；ガス供給機構、４４；排気機構、５６；シャワーヘッド、５８；シャワープレート、５８ａ；内側領域、５８ｂ；外側領域、６２；第１のガス吐出孔、６３；第２のガス吐出孔、７３：ＨＦガス供給源、７４；ＮＨ３ガス供給源、７７；Ａｒガス供給源、７８；Ｎ２ガス供給源、８６ａ，８６ｂ：キャパシタンスマノメータ、９０；制御部、Ｗ；半導体ウエハ
Claims (6)
- チャンバー内の載置台に表面にシリコン酸化膜が形成された被処理体を載置し、前記載置台の上方に前記載置台に載置された被処理体に対応するように設けられたシャワープレートの複数のガス吐出孔から前記載置台上の被処理体に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを吐出して、これらと被処理体表面の前記シリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去することによりエッチングするガス処理方法であって、
前記シャワープレートを被処理体に対応して複数の領域に分け、複数の領域のいずれか１以上の領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御する、ガス処理方法。 - 前記シャワープレートを同心状に内側領域と外側領域とに分け、これらいずれかの領域のガス吐出孔を塞いで、ＨＦガスおよび／またはＮＨ３ガスの分布を制御する、請求項１に記載のガス処理方法。
- 前記シャワーヘッドは、前記シャワープレートに設けられた複数の第１のガス吐出孔からＨＦガスを吐出し、前記シャワープレートに設けられた複数の第２のガス吐出孔からＮＨ３ガスを吐出する構造である、請求項１に記載のガス処理方法。
- 前記シャワープレートの前記ガス吐出孔を塞ぐ領域は、前記第１のガス吐出孔および前記第２のガス吐出孔のいずれかまたは両方を塞ぐ、請求項３に記載のガス処理方法。
- 前記反応させる処理は、前記チャンバー内の圧力を５０〜２０００ｍＴｏｒｒとする、請求項１に記載のガス処理方法。
- 前記シャワープレートの下面から前記載置台上の被処理体表面までの距離が、５０〜１５０ｍｍである、請求項１に記載のガス処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014519908A JPWO2013183437A1 (ja) | 2012-06-08 | 2013-05-21 | ガス処理方法 |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012130815 | 2012-06-08 | ||
| JP2012130815 | 2012-06-08 | ||
| PCT/JP2013/064011 WO2013183437A1 (ja) | 2012-06-08 | 2013-05-21 | ガス処理方法 |
| JP2014519908A JPWO2013183437A1 (ja) | 2012-06-08 | 2013-05-21 | ガス処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2013183437A1 true JPWO2013183437A1 (ja) | 2016-01-28 |
Family
ID=49711835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014519908A Pending JPWO2013183437A1 (ja) | 2012-06-08 | 2013-05-21 | ガス処理方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9418866B2 (ja) |
| JP (1) | JPWO2013183437A1 (ja) |
| KR (1) | KR101715460B1 (ja) |
| TW (1) | TWI578393B (ja) |
| WO (1) | WO2013183437A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6971823B2 (ja) * | 2017-12-13 | 2021-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン含有膜のエッチング方法、コンピュータ記憶媒体、及びシリコン含有膜のエッチング装置 |
| US11913113B2 (en) * | 2018-08-22 | 2024-02-27 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for modulating film uniformity |
| KR20220087623A (ko) * | 2020-12-17 | 2022-06-27 | 삼성전자주식회사 | 기판 처리 장치 |
| JP2023113354A (ja) | 2022-02-03 | 2023-08-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| CN116288269A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-06-23 | 拓荆科技(上海)有限公司 | 一种薄膜沉积设备和一种薄膜沉积方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714822A (ja) * | 1993-06-15 | 1995-01-17 | Nec Corp | 半導体装置の製造装置 |
| JP2003051489A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | ウェーハ処理装置のシャワーヘッド |
| JP2007227829A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法 |
| JP2010109335A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Tokyo Electron Ltd | シリコン酸化膜の除去方法及び処理装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030000924A1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-01-02 | Tokyo Electron Limited | Apparatus and method of gas injection sequencing |
| JP2004103776A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP4833512B2 (ja) | 2003-06-24 | 2011-12-07 | 東京エレクトロン株式会社 | 被処理体処理装置、被処理体処理方法及び被処理体搬送方法 |
| US7097779B2 (en) * | 2004-07-06 | 2006-08-29 | Tokyo Electron Limited | Processing system and method for chemically treating a TERA layer |
| JP2007266455A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置、基板処理方法及び記憶媒体 |
| JP5084250B2 (ja) | 2006-12-26 | 2012-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | ガス処理装置およびガス処理方法ならびに記憶媒体 |
| US20110065276A1 (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and Methods for Cyclical Oxidation and Etching |
| US9324576B2 (en) * | 2010-05-27 | 2016-04-26 | Applied Materials, Inc. | Selective etch for silicon films |
| JP5689294B2 (ja) * | 2010-11-25 | 2015-03-25 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置 |
| WO2013112702A1 (en) * | 2012-01-26 | 2013-08-01 | Applied Materials, Inc. | Devices including metal-silicon contacts using indium arsenide films and apparatus and methods |
| US8801952B1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-08-12 | Applied Materials, Inc. | Conformal oxide dry etch |
| US20140271097A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Applied Materials, Inc. | Processing systems and methods for halide scavenging |
-
2013
- 2013-05-21 KR KR1020147033708A patent/KR101715460B1/ko active IP Right Grant
- 2013-05-21 US US14/405,416 patent/US9418866B2/en active Active
- 2013-05-21 WO PCT/JP2013/064011 patent/WO2013183437A1/ja active Application Filing
- 2013-05-21 JP JP2014519908A patent/JPWO2013183437A1/ja active Pending
- 2013-06-07 TW TW102120238A patent/TWI578393B/zh active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0714822A (ja) * | 1993-06-15 | 1995-01-17 | Nec Corp | 半導体装置の製造装置 |
| JP2003051489A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-02-21 | Samsung Electronics Co Ltd | ウェーハ処理装置のシャワーヘッド |
| JP2007227829A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Tokyo Electron Ltd | プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法 |
| JP2010109335A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Tokyo Electron Ltd | シリコン酸化膜の除去方法及び処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013183437A1 (ja) | 2013-12-12 |
| US9418866B2 (en) | 2016-08-16 |
| TW201413810A (zh) | 2014-04-01 |
| KR101715460B1 (ko) | 2017-03-10 |
| KR20150029626A (ko) | 2015-03-18 |
| US20150170931A1 (en) | 2015-06-18 |
| TWI578393B (zh) | 2017-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10460949B2 (en) | Substrate processing apparatus, substrate processing method and storage medium | |
| JP6426489B2 (ja) | エッチング方法 | |
| TWI648791B (zh) | Etching method | |
| JP6541374B2 (ja) | 基板処理装置 | |
| JP6139986B2 (ja) | エッチング方法 | |
| US20090242129A1 (en) | Thermal processing apparatus and processing system | |
| JP6110848B2 (ja) | ガス処理方法 | |
| TWI806835B (zh) | 蝕刻方法及ｄｒａｍ電容器之製造方法 | |
| TWI692806B (zh) | 基板處理方法及基板處理裝置 | |
| KR101867194B1 (ko) | 에칭 장치, 에칭 방법 및 기판 적재 기구 | |
| WO2013187192A1 (ja) | 基板載置台および基板処理装置 | |
| JP5881612B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および製造装置 | |
| WO2013183437A1 (ja) | ガス処理方法 | |
| JP2016062947A (ja) | エッチング方法 | |
| KR101716535B1 (ko) | 에칭 장치 및 에칭 방법 | |
| JP2016012609A (ja) | エッチング方法 | |
| JP2015073035A (ja) | エッチング方法 | |
| TW201941283A (zh) | 蝕刻方法 | |
| JP2014013841A (ja) | 処理方法およびコンデショニング方法 | |
| JP4931902B2 (ja) | 処理方法および処理システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160328 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161025 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170411 |