JPWO2019241060A5

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Publication number: JPWO2019241060A5
Application number: JP2020569191A
Authority: JP
Publication date: 2022-06-15
Anticipated expiration: 2039-06-07

Description

本開示による方法は、反応物がガス相または蒸気相で導入される点で原子層エッチング（ＡＬＥ）に類似している。しかし、ＡＬＥでは、吸着層は大部分が単分子層であり、エッチングは単分子層反応で停止する。その結果、エッチング速度が遅く、例えば、１サイクルあたり材料の０．２オングストローム～１オングストローム程度である。加えて、ＡＬＥプロセスは、洗浄効率に対応していない。本開示による方法は、より高いエッチング速度を提供する。いくつかの例では、エッチング速度は、約１０Ａ／分～１００Ａ／分程度である。本開示による方法の別の利点は、ウェット洗浄化学反応と比較して本質的に選択性が高いことである。凝縮した液体層は、ウェット洗浄化学反応における液体のように効果的に作用する。

次に図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、洗浄および／またはエッチングプロセス中、基板１００は、ガス混合物または気化溶媒Ａ（ｇ）に曝露される（Ａは、溶媒である）。例えば、基板１００を、処理チャンバ内の他の構成要素と比較して異なる温度に制御してもよい（例えば、基板１００をより低い温度に維持する）。溶媒は、基板１００上で液体として凝縮するガス混合物として処理チャンバ内に導入することができる。あるいは、ガス蒸気を処理チャンバに供給することができる。

続いて、図２Ｂに示すように、基板１００は、反応性ガスＢ（ｇ）に曝露される（Ｂは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、または臭素（Ｂｒ）などのハロゲン種を含む）。いくつかの例では、反応性ガスは、フッ化水素ガス（ＨＦ）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、または臭化水素（ＨＢｒ）ガスを含む。反応性種は、液体層２１０によって吸着され、反応性種を含む反応性液体層２２０を形成する。反応性液体層２２０は、エッチング期間または洗浄期間中に第２の層１１４を洗浄またはエッチングする。形成された生成物による反応は、ガス相中の反応であり、ガスＣ（ｇ）によって示すように、残留物を形成することなくＨＡＲ構造を離れる。

続いて、図４Ｃに示すように、基板１００は、反応性ガスＢ（ｇ）に曝露される（Ｂは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、または臭素（Ｂｒ）などのハロゲン種を含む）。反応性種は、液体層４２０によって吸着され、反応性種を含む液体層４３０を形成する。液体層４３０は、洗浄期間またはエッチング期間中に第２の層１１４をそれぞれ洗浄またはエッチングする。形成された生成物による反応は、ガス相中の反応であり、ガスＣ（ｇ）によって示すように、残留物を形成することなくＨＡＲ構造を離れる。

基板支持体６２２は、下部チャンバ領域６０２内に配置される。いくつかの例では、基板支持体６２２は静電チャック（ＥＳＣ）を含むが、他のタイプの基板支持体を使用してもよい。エッチングの際、基板支持体６２２の上面に基板６２６を配置する。いくつかの例では、基板６２６の温度は、加熱プレート６１７、流体流路を有する任意の冷却プレート、および１つまたは複数のセンサ（図示せず）によって制御することができるが、任意の他の適切な基板支持体温度制御システムを使用してもよい。

次に図６Ｂを参照すると、蒸気供給システム６５９は、バブラまたはアンプルを含むことができる。蒸気供給システム６５９は、弁Ｖ１によってマスフローコントローラ６９４に接続されたキャリアガス源６９２を含む。蒸気供給システム６５９は、キャリアガスの流れまたはキャリアガスと溶媒の混合物の流れを遮断または制御するように構成された弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、およびＶ６をさらに含む。温度センサ６９７およびヒータ６９８は、アンプル６９６内の溶媒の温度を制御するために使用される。キャリアガスは、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５、およびＶ６を開くことによって供給できる。キャリアガスおよび溶媒は、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、およびＶ６を開き、弁Ｖ４を閉じることによって供給できる。

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に位置するツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造工場内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信してもよい。本開示は、以下の形態によって実現されてもよい。
［形態１］
基板を処理するための方法であって、
ａ）処理チャンバ内に基板を配置することと、
ｂ）気化溶媒およびガス混合物の少なくとも１つを前記処理チャンバに供給し、前記基板の露出面に共形液体層を形成することと、
ｃ）前記処理チャンバから前記気化溶媒および前記ガス混合物の前記少なくとも１つを除去することと、
ｄ）ハロゲン種を含む反応性ガスを前記処理チャンバに供給することと
を含み、
前記共形液体層は、前記反応性ガスを吸着し、前記基板の前記露出面をエッチングする反応性液体層を形成する、
方法。
［形態２］
形態１に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、前記基板の前記露出面と反応してガス生成物を生成する、方法。
［形態３］
形態１に記載の方法であって、
前記基板の前記露出面は、残留物を形成することなくエッチングされる、方法。
［形態４］
形態１に記載の方法であって、
気化溶媒およびガス混合物の前記少なくとも１つは、極性溶媒、水、過酸化物、イソプロピルアルコール、アセトン、四塩化炭素、ヘキサン、メタノール、およびエタノールからなる群から選択される、方法。
［形態５］
形態４に記載の方法であって、
前記反応性ガスは、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、および臭化水素ガスからなる群から選択される、方法。
［形態６］
形態１に記載の方法であって、
前記基板は、深さと幅の比が５：１以上である複数の高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャを含む、方法。
［形態７］
形態１に記載の方法であって、
前記気化溶媒および前記ガス混合物の前記少なくとも１つを前記処理チャンバに供給する前に、前記処理チャンバ内の圧力を１トル～１０トルの圧力範囲に設定することをさらに含む、方法。
［形態８］
形態１に記載の方法であって、
前記気化溶媒および前記ガス混合物の前記少なくとも１つを前記処理チャンバに供給する前に、前記処理チャンバ内の処理温度を０℃～４００℃の温度範囲に設定することをさらに含む、方法。
［形態９］
形態１に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、１０オングストローム／分～１００オングストローム／分の範囲のエッチング速度で前記露出面をエッチングする、方法。
［形態１０］
形態１に記載の方法であって、
ａ）～ｄ）を含むサイクルを複数回実施することをさらに含む、方法。
［形態１１］
形態１０に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、前記複数回のサイクルの各サイクル中に０．２オングストローム～１オングストロームずつ前記露出面をエッチングする、方法。
［形態１２］
形態１に記載の方法であって、
ｂ）の前に、
酸化性ガスを所定の期間にわたって前記処理チャンバに供給することと、
前記酸化性ガスを排出することと
をさらに含む、方法。
［形態１３］
形態１２に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、分子状酸素、オゾン、過酸化水素、亜酸化窒素、および二酸化窒素からなる群から選択されるガスを含む、方法。
［形態１４］
形態１２に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、リモートプラズマにより供給される、方法。
［形態１５］
形態１２に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、１００℃～４００℃の範囲の処理温度で供給される、方法。
［形態１６］
形態１２に記載の方法であって、
ｄ）の後に、前記基板のウェット洗浄を実施することをさらに含む、方法。
［形態１７］
形態１２に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、前記基板の前記露出面と反応してガス生成物を生成する、方法。
［形態１８］
形態１に記載の方法であって、
前記基板の前記露出面は、残留物を形成することなくエッチングされる、方法。
［形態１９］
形態１に記載の方法であって、
ａ）～ｄ）は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ内で実施される、方法。

Claims

基板を処理するための方法であって、
ａ）処理チャンバ内に前記基板を配置することと、
ｂ）気化溶媒およびハロゲン種を含む反応性ガスを前記処理チャンバに同時に供給し、前記基板の露出面に共形液体層を形成することと、
を含み、
前記共形液体層は、残留物を形成することなく気体副生成物を形成しながら、前記反応性ガスを吸着し、前記基板の前記露出面をエッチングする反応性液体層を形成する、
方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、前記基板の前記露出面と反応してガス生成物を生成する、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記反応性ガスは、フッ化水素ガス、塩化水素ガス、および臭化水素ガスからなる群から選択される、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記基板は、深さと幅の比が５：１以上である複数の高アスペクト比（ＨＡＲ）フィーチャを含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記気化溶媒および前記反応性ガスを前記処理チャンバに供給する前に、前記処理チャンバ内の圧力を１トル～１０トルの圧力範囲に設定することをさらに含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記気化溶媒および前記反応性ガスを前記処理チャンバに供給する前に、前記処理チャンバ内の処理温度を０℃～４００℃の温度範囲に設定することをさらに含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、１０オングストローム／分～１００オングストローム／分の範囲のエッチング速度で前記露出面をエッチングする、方法。
請求項１に記載の方法であって、
ａ）およびｂ）を含むサイクルを複数回実施することをさらに含む、方法。
請求項８に記載の方法であって、
前記反応性液体層は、前記複数回のサイクルの各サイクル中に０．２オングストローム～１オングストロームずつ前記露出面をエッチングする、方法。
請求項１に記載の方法であって、
ｂ）の前に、
酸化性ガスを所定の期間にわたって前記処理チャンバに供給することと、
前記酸化性ガスを排出することと
をさらに含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、分子状酸素、オゾン、過酸化水素、亜酸化窒素、および二酸化窒素からなる群から選択されるガスを含む、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、リモートプラズマにより供給される、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
前記酸化性ガスは、１００℃～４００℃の範囲の処理温度で供給される、方法。
請求項１０に記載の方法であって、
ｂ）の後に、前記基板のウェット洗浄を実施することをさらに含む、方法。
請求項１に記載の方法であって、
ａ）～ｂ）は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）チャンバ内で実施される、方法。
請求項１に記載の方法であって、
前記基板の温度を、前記処理チャンバの他の構成要素と比較して異なる温度で制御することをさらに含む、方法。