KR19990006635A - 산화막을 제거하기 위한 처리 방법 및 처리 장치 - Google Patents
산화막을 제거하기 위한 처리 방법 및 처리 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990006635A KR19990006635A KR1019980020573A KR19980020573A KR19990006635A KR 19990006635 A KR19990006635 A KR 19990006635A KR 1019980020573 A KR1019980020573 A KR 1019980020573A KR 19980020573 A KR19980020573 A KR 19980020573A KR 19990006635 A KR19990006635 A KR 19990006635A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- activated
- oxide film
- plasma
- processing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 67
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 14
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 179
- 230000008569 process Effects 0.000 description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 19
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- -1 AlSix Inorganic materials 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019044 CoSix Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005889 NiSix Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008486 TiSix Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- QOSATHPSBFQAML-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide;hydrate Chemical compound O.OO QOSATHPSBFQAML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/3244—Gas supply 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
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/0206—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers
- H01L21/02063—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers the processing being the formation of vias or contact holes
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
-
- 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
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
피 처리체 W의 표면에 형성된 자연 산화막을 제거하는 처리 방법 및 장치에 있어서, N2가스(52), H2가스(54) 및 NF3가스(80)로 활성화된 가스를 형성하여, 피 처리체의 표면을 상기 활성화된 가스에 노출시킴으로써, 상기 피 처리체 W의 표면상에서의 제거되어야 할 자연 산화막을 상기 활성화된 가스와의 반응의 결과로서의 반응막으로 하여, 상기 처리체를 소정의 온도로 가열하는 가열 램프(36)에 의해 상기 반응막을 승화시킴으로써, 상기 자연 산화막을 제거하기 위한 처리 방법이 개시되어 있다.
또한, 상기 활성화된 가스의 형성은, N2가스(52) 및 H2가스(54)의 플라즈마를 형성하고, 활성화하여 활성화 가스종을 형성하며, 상기 활성화 가스종에 NF3가스(80)를 첨가하여, NF3가스를 포함한 활성화 가스를 형성함으로써 실시하는 기술이 개시되어 있다.
Description
본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
또한, 특히, 본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 자연 산화막 등의 얇은 산화막을 제거하는 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
또한, 특히, 본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 미세한 홀(구멍)의 바닥부에 형성된 자연 산화막을 제거하는 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 산화막, 특히 자연 산화막을 제거하는 기술이지만, 피 처리체로서의 반도체 웨이퍼에 한정되는 기술은 아니다. 그러나, 해당 관련 기술을 구체적으로 설명하기 위해서, 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 미세한 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막을 제거하는 처리 기술의 예를 인용하여 해당 관련 기술을 설명한다.
반도체 웨이퍼상에 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는, 널리 알려져 있는 바와 같이, 상기 반도체 웨이퍼의 기판상에의 막의 형성과, 상기 막을 소정의 패턴으로 가공하는 에칭 처리 등의 처리가 반복하여 행해진다. 반도체 웨이퍼의 기판에 이러한 처리들을 실시하는 동안에, 상기 기판은 각종의 처리 장치 사이에서 반송된다. 이러한 반송이 행하여질 때에, 상기 기판은 대기에 노출된다. 상기 기판의 표면에 대기 중의 산소나 수분에 기인하여 자연 산화막이 형성되는 것은 피할 수 없다. 이 자연 산화막의 형성에 의해 기판 표면의 막의 성질(예를 들면, 전기적 특성)은 열화된다. 상기 기판상에 막을 형성하기 위한 처리와 상기 막의 에칭 처리에 있어서, 막의 성질의 열화가 적합하지 않을 경우, 이들의 처리 전에 상기 기판상에 형성된 상기 자연 산화막을 제거할 필요가 있다.
상기 자연 산화막을 제거하기 위한 종래 방법 중의 하나는 습식 세정이다. 이 습식 세정은 자연 산화막이 형성된 반도체 웨이퍼의 기판을 세정액내에 담구어 자연 산화막을 제거하는 방법이다. 반도체 집적 회로가 고 집적화 및 고 미세화됨에 따라 반도체 웨이퍼상에 형성되는 배선의 선폭이나 콘택트 홀의 직경은 작아진다. 예를 들면, 홀의 직경은 0.2∼0.3μm 혹은 그 이하이다. 콘택트 홀의 직경이 작고, 세정액이 상기 홀 내에 충분히 비집고 들어가기가 어렵거나 혹은 상기 홀 내에 깊숙히 들어간 세정액이 그 표면 장력 때문에 홀 내에서 배출되기 어려우므로, 세정액에 의해 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막이 충분히 제거되지 않는다고 하는 문제가 발생한다.
상기 기판이 습식 세정될 때에는, 자연 산화막과 함께 상기 홀의 벽도 에칭된다. 그러나, 상기 홀은 상기 기판상에 형성된 복수개의 층을 관통하여 형성되고, 상기 홀의 벽은 이들 복수개의 층에 의해 형성된다. 이들 각 층이 세정액에 의해 에칭되는 비율이 다르다는 점으로부터, 상기 기판이 습식 세정될 때에는 상기 홀의 벽면이 요철 형상으로 에칭된다고 하는 문제점도 있었다. 도 6a 및 도 6b를 참조하여 이 문제점을 상세히 설명한다. 도 6a에 있어서, 실리콘으로 만들어진 기판 W의 표면에는, 드레인이나 소스와 전기적인 콘택트를 형성하기 위한 콘택트 홀(2)이 도시되어 있다. 홀 직경은 0.2∼0.3μm 정도이다. 이 홀은 3 층의 막을 관통하여 형성되어 있다. 제 1 층(4)은 열 산화에 의해 형성된 SiO2막이다. 제 2 층(6)은 스핀 코트법에 의해 형성된 링이 도프된 유리(SiO2)막이다. 제 3 층(8)은 규석 유리(실리카 글라스)(SiO2)막이다. 이 콘택트 홀(2)의 바닥부에는 자연 산화막(10)이 형성되어 있다. 이러한 3 층 구조에 있어서, 각 층의 SiO2막(4, 6, 8)이 세정액에 의해 에칭되는 비율에는 근소한 차이가 있다. 따라서, 습식 세정에 의해 자연 산화막(10)을 제거하면, 도 6b에 도시한 바와 같이, 홀(2)의 벽 표면은 에칭율의 차에 기인하여 요철 형상이 된다고 하는 문제점이 있었다. 또는 각 층사이의 경계 부분에는, 세정액이 침입하기 용이하므로 상기 경계 부분의 벽이 과도하게 에칭된다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 습식 세정을 소위 건식 에칭법으로 대체함으로써 자연 산화막을 제거하는 것이 제안되었다. 일본 특허 공개 평성 제 2-256235호 공보에는, NF3가스(할로겐 가스)와 NH3가스(염기성 가스)가 처리실 내에 도입되어, 거기에서 형성된 플라즈마에 의해 자연 산화막을 제거하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, 사용되는 두 종류의 특수 가스(NF3, NH3)를 배기하기 위한 처리 장치가 요구되어, 운용 비용이 비싸게 된다. 일본 특허 공개 평성 제 6-338478호 공보에는, H2가스와 H2O를 플라즈마 발생부에 공급하여, 이들 가스를 활성화하고, 이 활성화된 반응 가스에 NF3가스 또는 NF3함유 가스를 첨가한 가스를 사용하여 자연 산화막을 제거하는 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는, H2O(수증기)를 사용하고 있는 점으로부터, 제거되는 자연 산화막 이상으로, 상기 H2O에 의해 자연 산화막이 새롭게 형성될 우려가 있다. 사실상, 본 발명자에 의한 검증에 의하면 자연 산화막은 충분히 제거되지 않았다.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 효율적으로 해결하도록 창안된 것이다.
본 발명의 목적은 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 산화막을 효율적으로 제거하는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 자연 산화막을 효율적으로 제거하는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 배기 가스의 처리에 높은 비용이 요구되지 않는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 자연 산화막을 새롭게 형성하지 않으면서 자연 산화막을 효율적으로 제거하는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은, 예를 들면 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 미세한 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막을 효율적으로 제거하는 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1 관점에 따르면,
피 처리체의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 처리 방법에 있어서,
N2가스, H2가스 및 NF3가스로 활성화된 가스를 형성하는 공정과,
피 처리체의 표면을 상기 활성화된 가스에 노출시킴으로써, 상기 피 처리체의 표면상에서의 제거되어야 할 산화막을 상기 활성화된 가스와의 반응의 결과로서의 반응막으로 하는 공정과,
상기 처리체를 소정의 온도로 가열함으로써 상기 반응막을 승화시키는(sublimate) 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 상기 제 1 관점에 따른 산화막 제거 처리 방법에 있어서,
상기 처리 방법에 의해 제거되는 산화막은, 예를 들면 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막 등의 두께가 통상 2nm 이하의 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 관점에 따르면, 상기 제 1 관점에 따른 산화막 제거 처리 방법에 있어서,
상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스로부터 활성화된 가스 형성은, N2가스와 H2가스의 혼합 가스를 플라즈마화하는 동시에 활성화종(活性化鍾)을 형성하고,
상기 활성화종내에 상기 NF3가스를 공급함으로써, 상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 공정들을 구비한 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 관점에 따르면, 상기 제 3 관점에 따른 산화막 제거 처리 방법에 있어서,
상기 처리 방법에 의해 제거되는 산화막은, 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 5 관점에 따르면, 상기 제 3 관점에 따른 산화막 제거 처리 방법에 있어서,
상기 N2가스와 상기 H2가스의 혼합 가스의 플라즈마화는,
석영으로 된 플라즈마 발생부에서, 상기 플라즈마 발생부에 공급되는 N2가스와 H2가스의 혼합 가스에 마이크로파를 도입함으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 관점에 따르면, 상기 제 1 관점에 따른 산화막 제거 처리 방법에 있어서,
상기 소정의 온도는, 100℃ 이상인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법이 제공된다.
또한, 바람직한 형태에 있어서는, 활성화된 가스에 의한 처리는 실온에서 실행되고, 활성화된 가스의 공급을 중단한 후, 상기 처리체를 소정의 온도로 가열한다.
본 발명의 제 7 관점에 따르면,
하나의 피 처리체를 탑재하는 하나의 탑재대(susceptor)와,
상기 탑재대를 수용하는 처리실과,
상기 피 처리체의 표면에 형성된 산화막들을 제거하는 기구를 구비한 산화막 제거 처리 장치에 있어서,
상기 산화막을 제거하는 기구는,
N2가스, H2가스 및 NF3가스로 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치와,
상기 활성화 가스 형성 장치에 의해 형성된 상기 활성화된 가스를, 상기 처리실 내의 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 표면에 도입하는 도입 장치와,
상기 피 처리체의 표면에 형성된 산화막들이 상기 처리실 내에 도입된 상기 활성화된 가스와 반응하여, 그 결과로서 형성된 반응막들이 승화되는 온도로 피 처리체를 가열하는 가열 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 8 관점에 따르면, 상기 제 7 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서,
상기 활성화 가스 형성 장치는,
공급되는 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생 장치와,
상기 플라즈마 발생 장치에 N2가스와 H2가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
상기 플라즈마 발생 기구로부터의 플라즈마를 활성화된 활성화종으로 형성하는 활성화종 형성 장치와,
상기 활성화종 형성 장치로 형성되는 N2가스와 H2가스의 활성화종내에 NF3가스를 공급하고, N2가스, H2가스 및 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 9 관점에 따르면, 상기 제 7 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서,
상기 피 처리체의 표면에서 제거되는 상기 산화막은, 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 10 관점에 따르면, 상기 제 9 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 활성화 가스 형성 장치는,
공급되는 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생 장치와,
상기 플라즈마 발생 장치에 N2가스와 H2가스를 공급하는 가스 공급 장치와,
상기 플라즈마 발생 기구로부터의 플라즈마를 활성화된 활성화종으로 형성하는 활성화종 형성 장치와,
상기 활성화종 형성 장치에 의해 형성된, N2가스와 H2가스의 활성화종내에 NF3가스를 공급하여, N2가스, H2가스 및 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치를 구비하며,
상기 피 처리체를 가열하는 가열 장치는,
상기 피 처리체의 표면에 형성된 자연 산화막들이 상기 처리실 내에 도입된 상기 활성화된 가스와 반응하여, 그 결과로서 형성된 반응막들이 승화되는 온도로 피 처리체를 가열하는 가열 장치인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 11 관점에 따르면, 상기 제 10 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생 장치는 마이크로파를 사용하여 가스를 플라즈마화하는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 12 관점에 따르면, 상기 제 10 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 플라즈마 발생 장치와 상기 활성화종 형성 장치는,
마이크로파 투과성의 관과,
상기 관의 입구에, 마이크로파의 공급부 및 N2가스와 H2가스의 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 13 관점에 따르면, 상기 제 10 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 활성화된 가스를 상기 처리실 내의 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 표면에 도입하는 도입 기구는,
상기 활성화종 형성 장치의 유출구에 마련되며, 또한 상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스의 활성화된 가스를 피 처리체의 표면에 유도하는 가이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 14 관점에 따르면, 상기 제 10 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 활성화 가스 형성 장치, 상기 도입 기구 및 상기 처리실의 상기 활성화 가스가 접촉하는 벽은 전기적 절연성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 15 관점에 따르면, 상기 제 10 관점에 따른 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 상기 가열 장치는 상기 탑재대를 가열함으로써 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 온도를 상기 반응막들이 승화되는 온도로 상승시키는 장치인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 산화막 제거 처리 장치를 도시한 구성도.
도 2는 NF3가스의 공급부를 도시한 평면도.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 산화막 제거 처리 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 4a는 본 발명의 산화막 제거 처리 방법에 의해 제거 처리되기 전의 피 처리체의 표면의 원소를 분석한 결과를 도시한 그래프도.
도 4b는 본 발명의 산화막 제거 처리 방법에 의해 처리된 후의 피 처리체의 표면의 원소를 분석한 결과를 도시한 그래프도.
도 5는 플라즈마 형성부의 변형예를 도시한 도면.,
도 6a 및 도 6b는 자연 산화막을 제거하기 위한 종래의 처리 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 효과를 나타내기 위한 실험 결과를 도시한 그래프도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
14: 플라즈마 및 활성화종 형성관 16: 처리실
18: 지주 20: 탑재대
22: 배기구 24: 진공 펌프
25: 배기계 26: 개구부
28: 열선 투과성 부재 30: 실 부재
32: 가열 수단 34: 회전대
36: 가열 램프 38: 반출 입구
40: 게이트 밸브 44: 가스 도입부
46: 도입 노즐 48: 가스 통로
50: 유량 제어기 58: 마이크로파 발생원
60: 도파관 62: 도파관
64: 유출구 66: 가이드 부재
첨부한 도면은 명세서의 일부와 연계함과 동시에 명세서의 일부를 구성하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 그리고, 도면은 전술한 일반적인 기술과 후술하는 바람직한 실시예에 관한 상세한 설명으로부터 명확히 이해될 수 있다.
본 발명은 주로 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 산화막, 특히 자연 산화막을 제거하는 기술이지만, 피 처리체로서의 반도체 웨이퍼에 한정되는 기술은 아니다. 그러나, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하기 위해서, 반도체 웨이퍼의 표면에 형성된 미세한 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막을 제거하는 처리에 본 발명의 바람직한 실시예가 적용된다.
도 1은 본 발명의 산화막 제거 처리 장치를 도시하는 구성도이고, 도 2는 NF3가스의 공급부를 도시하는 평면도이다. 산화막 제거 처리 장치(12)는 마이크로파 발생원(58), 도파관(60, 62) 및 N2가스와 H2가스의 혼합 가스를 도입하는 가스 도입부(44)와, 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)과, 피 처리체(반도체 웨이퍼) W 상에 형성된 자연 산화막을 제거하기 위한 처리를 실행하는 처리실(16)을 구비하고 있다. 마이크로파 발생원(58)에서 형성된 마이크로파는 도파관(62, 60)을 경유하여 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)에 공급된다. 플라즈마 및 활성화종 형성관(14) 내에서는, 상기 마이크로파에 의해 N2가스와 H2가스의 혼합 가스가 플라즈마화되어 활성화종이 형성된다. 상기 처리실(16)은, 예를 들면 알루미늄에 의해 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 처리실(16) 내에는, 지주(예를 들면, 석영으로 된 지주)(18)에 의해 지지된 탑재대(20)(예를 들면, SiC로 만들어진 것)가 마련된다. 처리실(16)의 바닥부에는, 배기구(22)가 마련되며, 이 배기구(22)에는 상기 처리실(16)내부를 진공 상태로 만드는 진공 펌프(24) 등을 구비한 배기계(25)가 접속된다. 탑재대(20)의 아래쪽에는, 탑재대(20)의 크기와 같은 개구부(26)가 형성되어 있다. 아래쪽에 볼록 형상의 단면 원호 형상으로 성형된 열선 투과성 부재(예를 들면, 석영으로 만들어진 것)(28)가 실(seal) 부재(30)를 거쳐서 개구부(26)에 기밀하게 마련되어 있다.
이 열선 투과성 부재(28)의 아래쪽에는 가열 수단(32)이 마련되고 있고, 상기 탑재대(20)는 배면측에서부터 가열된다. 이 가열 수단(32)은 회전대(34) 상에 마련된 다수의 가열 램프(예를 들면, 할로겐 램프)(36)를 구비하고 있다. 이 가열 수단으로부터 방출되는 열은 열선 투과성 부재(28)를 투과하여 탑재대의 배면에 입사된다. 또한, 여기서는 평평한 가열 수단(32)으로서 가열 램프(36)가 사용되었지만, 가열 수단은 가열 램프에 한정되지 않는다. 탑재대(20) 내에 전기 히터 등을 마련하도록 하더라도 좋다. 처리실(16)의 측벽에는 반도체 웨이퍼의 반출 입구(38)와 게이트 밸브(40)가 마련되어 있다.
상기 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)은 전기적 절연성에 의한 마이크로파 투과성의 재료(예를 들면, 석영)에 의해 관 형상으로 형성되어 있다. 상기 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)은 상기 처리실(16)의 천정부(16A)에 마련된 개구부에 실 부재(42)를 거쳐서 기밀하게 장착되어 있다. 이 관(14)은 도파관(60)을 관통하여 장착된다. 관(14)의 상단에는 가스 도입부(44)가 장착되고, 가스 도입부(44)로부터 상기 도파관(60)을 경유하여 상기 관(14)에 N2가스와 H2가스의 혼합 가스가 도입된다. 이 가스 도입부(44)는 도입 노즐(46)을 가지며, 도입 노즐(46)에는 가스 통로(48)가 연결되어 있다. 이 가스 통로(48)에는 유량 제어기(예를 들면, 매스 플로(mass flow) 제어기)(50)를 거쳐서 2개의 분기관이 접속되고, 각 분기관에는 N2가스원(52) 및 H2가스원(54)이 각각 접속되어 있다.
상기 마이크로파 발생원(58)에서 발생한 마이크로파(예를 들면, 2.45GHz)는 도파관(예를 들면, 구형 도파관)(62) 및 도파관(예를 들면, 에벤슨형 도파관)(60)을 거쳐서 상기 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)에 공급된다. 이 마이크로파에 의해, 상기 관(14) 내에서 H2가스와 N2가스의 혼합 가스의 플라즈마가 형성되어, N2로부터 2N*, H2부터 2H*의 활성화종이 형성된다.
상기 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)의 유출구(64)의 하부에는 NF3가스를 상기 활성화종에 공급하기 위한 NF3가스 공급부(68)가 마련된다. NF3가스 공급부(68)에서는 가스원(80)으로부터의 NF3가스가 유량 제어기(예를 들면, 매스 플로 제어기)(78), 가스 통로(76), 연통관(74)을 거쳐서, 석영으로 된 링 형상의 샤워 헤드(70)(도 2 참조)에 공급되며, 그 가스 구멍(72)으로부터 상기 활성화종에 첨가되며, NF3가스도 상기 활성화종에 의해 활성화된다.
상기 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)의 유출구(64)에는, 상기 활성화된 가스를 피 처리체 쪽을 향하도록 하기 위한, 아래쪽 방향에 우산 형상으로 혹은 원뿔 형상으로 펼쳐진 석영으로 된 가이드 부재(66)가 마련된다.
이상과 같이 구성된 산화막 제거 처리 장치에 있어서, 실시되는 본 발명의 산화막 제거 처리 방법이 설명된다. 피 처리체(실리콘 웨이퍼) W가 개방된 게이트 밸브(40)를 거쳐서 처리실(16) 내에 도입되어 탑재대(20) 상에 탑재된다. 이 실리콘 웨이퍼 W 상에는 전 단계에서 콘택트 홀(2)(도 6a 참조) 등이 형성되어 있다. 상기 콘택트 홀(2)의 바닥부에는 자연 산화막(SiO2)이 형성되어 있다. 도 3a에는, 실리콘 웨이퍼 W 상에 형성된 콘택트 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막(10)이 확대 도시되어 있다.
웨이퍼 W가 반입된 처리실(16)의 게이트 밸브(40)는 닫히고, 처리실(16) 내는 밀폐되며, 그 내부는 진공 상태로 된다. N2가스원(52) 및 H2가스원(54)으로부터 N2가스 및 H2가스가 소정의 유량으로 플라즈마 가스 도입부(44)로부터 플라즈마 및 활성화종 형성관(14) 내에 도입된다. 마이크로파 발생원(58)으로부터 마이크로파(예를 들면, 2.45GHz)가 형성되며, 상기 마이크로파는 도파관(62, 60)을 경유하여 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)내로 도입된다. 상기 관(14)에 있어서, N2가스와 H2가스는 마이크로파에 의해, 플라즈마화되고, 활성화되는 활성화종이 형성된다. 처리실(16) 내의 진공 상태로 됨에 따른 부압에 의해, 이 활성화 가스종은 플라즈마 형성관(14) 내의 유출구(64)를 향하여 이동된다.
NF3가스 공급부(68)의 링 형상의 샤워 헤드(70)로부터는, NF3가스원(80)에서 공급된 NF3가스가, N2가스와 H2가스로 이루어지는 혼합 가스의 활성화 가스종에 첨가된다. 이 결과, 첨가된 NF3가스도 상기 활성화 가스종에 의해 활성화되어, 이들 가스들의 활성화 가스가 형성된다. 이 활성화 가스는 가이드(66)의 도움을 받아, 효율이 양호하게 피 처리체를 향하여 피 처리체와 접촉하여, 피 처리체 상의 자연 산화막과 반응하며, 상기 자연 산화막은 Si, N, H, F, O가 혼합된 결과인 반응막(82)으로 질이 개선된다(도 3b 참조). 이 반응막은 실리콘 웨이퍼 자체가 상기 활성화 가스에 의해 에칭되는 것을 막는 역할도 할 수 있다.
이 처리중 웨이퍼 W는 가열되지 않고, 실온에 두어짐으로써, 활성화 가스는 상기 홀의 바닥부에 효과적으로 도달할 수 있다.
이러한 처리에 있어서의 조건이 설명된다. H2, N2및 NF3가스의 유량은, 각각 20sccm, 30sccm, 200sccm이다. 프로세스 압력은 3 Torr, 플라즈마 전력은 150 W, 프로세스 시간은 3분이다.
탑재대(20)의 윗쪽에는, 우산 형상의 가이드 부재(66)가 마련되어 있기 때문에, 활성화 가스의 분산이 억제되어, 활성화 가스는 효율적으로 피 처리체 상을 향하며, 효율적으로 자연 산화막과 반응할 수 있다.
이와 같이 상기 반응막(82)이 형성되면, H2, N2및 NF3가스의 공급이 중단되고, 마이크로파 발생원(58)도 중단된다. 처리실(16) 내는 진공 상태로 되고, 잔류 가스가 배기된다. 이 상태로, 가열 수단(32)에 의해, 탑재대(20)는 배면에서부터 가열되고, 피 처리체 W는 소정의 온도(예를 들면, 100℃ 이상)로 가열된다. 이 가열에 의해, 상기 반응막(82)은 도 3c에 도시되는 바와 같이, Si, N, H, F, O가 혼합된 분자(84)로 되어 승화되어 비산된다. 이에 따라, 웨이퍼 W의 자연 산화막(10)은 제거되고, 상기 홀의 밑바닥 표면에서는, Si 기판의 면이 나타나게 된다. 이 때의 프로세스 조건은 프로세스 압력이 1mTorr 이하이며, 프로세스 시간은 2분 정도이다.
상기한 자연 산화막이 제거되는 프로세스는 상세히 설명되어 있지 않지만, H2가스, N2가스 및 NF3가스의 활성화 가스가 자연 산화막(SiO2)과 반응하여, Si, N, H, F, O를 포함하는 큰 분자가 형성되고, 즉 N, F, H가 O와 Si 사이에 들어가 이들이 결합되어, 이 생성물이 N-F-H-O-Si의 분자를 유지한 채로 100℃ 이상의 열에 의해 용이하게 승화하는 것으로 생각할 수 있다.
이와 같이 처리된 반도체 웨이퍼 W의 표면의 원자를 표면 원소 분석 장치(XPS. X-ray Photoelectron Spectroscopy)로 분석하였다. 도 4는 이 분석 결과를 도시하고 있다. 도 4a는 본 발명의 처리가 실시되기 전의 반도체 웨이퍼의 표면의 분석 결과를 도시하고 있다. 도 4b는 본 발명의 처리가 실시된 후의 반도체 웨이퍼 표면의 분석 결과를 도시하고 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 처리 전에 있어서는 Si-Si 결합을 나타내는 결합 에너지값(99eV 근방) 이외에, Si-O 결합을 나타내는 결합 에너지값(104eV 근방)에 있어서도 피크(peak)가 확인되고 있다. 이에 반하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 처리 후에 있어서는, Si-Si 결합을 나타내는 결합 에너지값(99eV 근방)에 있어서는 피크가 확인되지만, Si-O 결합을 나타내는 결합 에너지값(104eV 근방)에 있어서는 피크가 확인되지 않는다. 따라서, 본 발명에 의하면, 자연 산화막(SiO2)이 거의 완전하게 제거된다는 것이 판명되었다.
반응막(82)을 승화시킬 때의 프로세스 압력 및 프로세스 온도를 여러가지로 변경하여 실험한 결과, 프로세스 압력의 상한은 100mTorr 정도이고, 압력이 이 이상으로 증가하면, 반응막(82)은 충분히 승화되지 않았다. 프로세스 온도의 하한은 100℃ 정도이고, 온도가 이 이하로 되면, 반응막(82)은 충분히 승화되지 않았다.
상기 습식 세정에 의해 자연 산화막을 제거하면, 자연 산화막이 제거된 후의 표면은 비교적 거칠게 된다. 본 발명에 의해 자연 산화막이 제거된 후의 표면은 상기 습식 세정에 비하여 평탄한 면으로 된다. 그 결과, 자연 산화막이 제거된 후의 기판 표면과 이 표면에 고착되는 배선면과의 접촉 면접이 커져, 고착이 보다 강고해질 수 있다.
본 발명의 효과를 확인하기 위해 실행된 실험의 결과가 다음에 설명된다. 시료는 실리콘 기판상에, 콘택트 홀을 갖는 실리콘 산화막이 형성되는 동시에 도핑된 폴리 실리콘(doped polystalline silicon)의 배선이 형성되어, 실리콘 기판과의 콘택트가 형성된 구조이다. 폴리 실리콘의 막이 형성되기 전에, 주로 이물질을 제거하기 위해 상기 시료는 전 처리로서 세정된다. 세정액은 암모니아수: 과산화수소수: 순수한 물 = 1: 2: 10의 조성비로 되어 있다. 처리 온도는 60℃, 세정 시간은 10분간이다. 시료를 세정하여 건조시킨 후, 하나의 그룹은 비교용의 시료로 되었다. 이 시료는 불산: 순수한 물 = 1: 99의 에칭액에 의해 실온에서 10분간 처리되었다. 다른 그룹은 본 발명을 적용하기 위한 시료로 되었다. 상기 시료는 상기 조건에 의해 건식 처리되었다. 여러 콘택트 사이즈에 있어서의 접촉 저항은 도 7에 도시하는 바와 같다. 상기 비교용의 시료는 도 7 에서 “SC1-DHF”로 도시되어 있다. 한편, 본 발명의 실시 시료는, 도 7 에서 “SC1-DRY”로 도시되어 있다. SC1은 양자 공통의 전 처리 세정을 의미한다. 동일한 도면에서 분명한 바와 같이, 본 발명을 적용한 시료 쪽이 접촉 저항이 낮고, 그 차는 사이즈가 작을수록 현저하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 산화막 제거 처리 방법 및 산화막 제거 처리 장치에 의하면, 상기 습식 세정과 같은 세정액을 사용하지 않고도, 미소한 홀의 밑바닥에 형성된 자연 산화막 등을 제거할 수 있다. NH3가스를 사용하지 않기 때문에, NH3가스를 위한 배기 가스 처리 장치가 불필요하여, 설비 비용, 운용 비용이 삭감될 수 있다.
본 발명은, N2가스, H2가스 및 NF3가스로 활성화된 가스를 형성한다. 피 처리체의 표면을 상기 활성화된 가스에 노출시킴으로써, 상기 피 처리체의 표면에서의 제거되어야 할 산화막, 특히 자연 산화막을 상기 활성화된 가스와의 반응의 결과로서의 반응막으로 하고, 상기 처리체를 소정의 온도로 가열함에 의해 상기 반응막을 승화시킨다고 하는 특징을 갖는다. 또한, 본 발명은 N2가스와 H2가스의 혼합 가스를 플라즈마화하며, 또한 활성화종을 형성하고, 상기 활성화종내에 상기 NF3가스를 공급함으로써, 상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스의 활성화된 가스를 형성한다고 하는 특징을 갖는다. 또한, 본 발명의 특징은 상기의 설명에 의해 명확히 되고 있다.
상기에서 설명된 실시예 이외에, 본 발명의 여러가지의 특징을 구비한 다른 실시예는 당해 기술 분야의 당업자에게는 용이하게 착안될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 보다 넓은 관점에서, 특정의 상세하게 개시된 대표적인 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구항에 정의된 넓은 발명 개념 및 그 균등물의 해석과 범위를 벗어나는 일없이 여러가지의 변경을 가할 수 있다.
예를 들면, 상기 실시예에서는 마이크로파 발생원(58)과 에벤슨 형의 도파관(60) 등을 구비한 플라즈마 형성부(56)가 설명되었다. 이것은 마이크로파를 사용하여 상기 N2가스와 H2가스의 혼합 가스의 플라즈마를 효율이 양호하게 형성할 수 있기 때문이다. 그러나, 본 실시예 대신에, 도 5에 도시된 바와 같이, 플라즈마 형성부(56)는 13.56MHz의 RF(Radio Frequency)파를 발생시키는 고주파 발생원(86)과, 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)의 일부에 유도 코일(88)이 감겨진 구성이더라도 좋다. 이 유도 코일(88)과 고주파 발생원(86) 사이에는 정합 회로(90)가 접속되어, 양자의 임피던스 매칭이 도모된다. 이 경우, RF파가 유도 코일(88)에 공급됨으로써, 유도 결합에 의해 플라즈마가 형성되어, 전술한 실시예와 마찬가지의 작용 효과가 발휘된다.
또한, 상기 각종 가스의 유량은 단지 일례를 도시한 것에 지나지 않고, 본 발명은 이들의 값에 한정되지 않는다.
상기 실시예에서, H2, N2및 NF3가스의 유량은, 각각 20sccm, 30sccm, 200sccm 이다. 그러나, 상기 가스의 유량은, 예를 들면, 이들 값의 2배, 또는 2배 이상으로 될 수도 있다.
또한, NF3가스를 공급하는 샤워 헤드(70)는 플라즈마 및 활성화종 형성관(14)의 유출구(64)에 마련되지만, 샤워 헤드(70)가 마련되는 위치는 이에 한정되지 않는다. 도파관(60)이 마련된 위치보다도, 피 처리체에 가까운 어느 한 위치에도 설치될 수 있다. 그 경우, NF3는, H2와 N2의 혼합 가스의 플라즈마내에 첨가되는 것이 아니라, 상기 플라즈마로부터 활성화종이 된 분위기 가스내에 첨가되는 것이 중요하다. 그 이유는, 플라즈마 내에 NF3가스가 존재하면, NF3가스가 과도하게 활성화되어, 석영으로 된 벽(플라즈마 및 활성화종 형성관(14)의 벽)이 격심하게 에칭되기 때문이다.
또한, 샤워 헤드(70)는 링 형상의 구조에 한정되지는 않는다. 가스 구멍을 갖는 배관이 소위 격자 형상으로 배치되는 구조이더라도 좋다. 또는 단순한 가스 도입 노즐도 채용될 수 있다.
또한, 실리콘 기판 표면상의 자연 산화막을 제거하는 케이스에 대하여 설명되었지만, 본 발명은 다른 기판 또는 층상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 케이스에 대하여 적용될 수 있다. 예를 들면, 금속 실리사이드(예를 들면, WSix, TiSix, CoSix, AlSix, NiSix) 상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 케이스에 대하여 적용될 수 있다.
또한, 마이크로파 및 RF파의 주파수는 여기서 설명된 값에 한정되지는 않는다. 다른 주파수도 채용될 수 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 처리실(16)에 있어서는 자연 산화막의 제거가 행해지는 케이스가 설명되었다. 그러나, 본 발명의 처리가 행해지는 처리실에서는, 적어도 산화막 또는 자연 산화막의 제거가 행해질 필요가 있지만, 다른 처리(예를 들면, 막 형성을 위한 처리, 에칭 처리)도 상기 자연 산화막의 제거의 전후에 행해지더라도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 활성화 가스는 상부로부터 피 처리체의 표면에 다운 플로되지만, 상기 활성화 가스의 흐름은 상기 실시예에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 피 처리체의 옆 또는 대각선, 또는 아래쪽으로부터 피 처리체를 향하더라도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 피 처리체를 가열하기 위해 탑재대의 배면에 배치된 가열 램프를 사용하였다. 본 발명은 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 탑재대의 내부에 히터를 내장하거나 탑재대의 내부에 히터와 냉각 수단을 내장하더라도 좋다. 이 냉각 수단은, 피 처리체 표면에 형성된 미세한 홀의 내부에 활성화된 가스를 도달시키기 때문에, 탑재대 및 피 처리체를 냉각할 때에 사용될 수 있다. 또한, 피 처리체를 가열하는 가열 수단은, 피 처리체의 상부에 배치된 가열 램프에 의해 피 처리체의 표면을 직접 가열하는 수단이더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 산화막 및 자연 산화막을 효율적으로 제거할 수 있으며, 또한 배기 가스의 처리에 높은 비용이 요구되지 않게 할 수 있으며, 또한 자연 산화막을 새롭게 형성하지 않으면서 자연 산화막을 효율적으로 제거할 수 있으며, 또한 반도체 웨이퍼 등의 피 처리체의 표면에 형성된 미세한 홀의 바닥부에 형성된 자연 산화막을 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
전술한 실시예의 특징들 이외에, 또다른 특징 및 변경은 당해 기술 분야의 당업자에게는 용이하게 착안될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 보다 넓은 관점에서, 특정의 상세하게 개시된 대표적인 실시예에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구항에 정의된 넓은 발명 개념 및 그 균등물의 해석과 범위를 벗어나는 일없이 여러가지의 변경을 가할 수 있다.
Claims (15)
- 피 처리체의 표면에 형성된 산화막을 제거하는 처리 방법에 있어서,N2가스, H2가스 및 NF3가스로 활성화된 가스를 형성하는 공정과,피 처리체의 표면을 상기 활성화된 가스에 노출시킴으로써, 상기 피 처리체의 표면상에서의 제거되어야 할 산화막을 상기 활성화된 가스와의 반응의 결과로서의 반응막으로 하는 공정과,상기 처리체를 소정의 온도로 가열함에 의해 상기 반응막을 승화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 처리 방법에 의해 제거되는 산화막은, 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스로부터 활성화된 가스 형성은, N2가스와 H2가스의 혼합 가스를 플라즈마화하는 동시에 활성화종을 형성하는 공정과,상기 활성화종내에 상기 NF3가스를 공급함으로써, 상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 처리 방법에 의해 제거되는 산화막은 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 N2가스와 상기 H2가스의 혼합 가스의 플라즈마화는, 플라즈마 발생부에서, 상기 플라즈마 발생부에 공급된 N2가스와 H2가스의 혼합 가스에 마이크로파를 도입함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 소정의 온도는 100℃ 이상이고,상기 반응막의 형성과, 상기 활성화된 가스의 형성은 100℃ 미만의 온도로 실행되는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 방법.
- 하나의 피 처리체를 탑재하는 하나의 탑재대(susceptor)와,상기 탑재대를 수용하는 처리실과,상기 피 처리체의 표면에 형성된 산화막들을 제거하는 기구를 포함한 산화막 제거 처리 장치에 있어서,상기 산화막을 제거하는 기구는,N2가스, H2가스 및 NF3가스로 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치와,상기 활성화 가스 형성 장치에 의해 형성된 상기 활성화된 가스를, 상기 처리실내의 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 표면에 도입하는 도입 장치와,상기 피 처리체의 표면에 형성된 산화막들이 상기 처리실내에 도입된 상기 활성화된 가스와 반응하여, 그 결과로서 형성된 반응막들이 승화되는 온도로 피 처리체를 가열하는 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 활성화 가스 형성 장치는,공급되는 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생 장치와,상기 플라즈마 발생 장치에 N2가스와 H2가스를 공급하는 가스 공급 장치와,상기 플라즈마 발생 기구로부터의 플라즈마를, 활성화된 활성화종으로 하는 활성화종 형성 장치와,상기 활성화종 형성 장치에 의해 형성되는, N2가스와 H2가스의 활성화종내에 NF3가스를 공급하여, N2가스, H2가스 및 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 피 처리체의 표면에서의 제거되는 상기 산화막은, 상기 피 처리체에 대한 소정의 가공 공정들에서, 대기와의 반응에 의해 형성된 자연 산화막인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 활성화 가스 형성 장치는,공급되는 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 발생 장치와,상기 플라즈마 발생 장치에 N2가스와 H2가스를 공급하는 가스 공급 장치와,상기 플라즈마 발생 기구로부터의 플라즈마를, 활성화된 활성화종으로 하는 활성화종 형성 장치와,상기 활성화종 형성 장치에 의해 형성되는, N2가스와 H2가스의 활성화종내에 NF3가스를 공급하여, N2가스, H2가스 및 NF3가스의 활성화된 가스를 형성하는 활성화 가스 형성 장치를 포함하며,상기 피 처리체를 가열하는 가열 장치는,상기 피 처리체의 표면에 형성된 자연 산화막들이 상기 처리실 내에 도입된 상기 활성화된 가스와 반응하여, 그 결과로서 형성된 반응막들이 승화되는 온도로 피 처리체를 가열하는 가열 장치인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 플라즈마 발생 장치는 마이크로파를 사용하여 가스를 플라즈마화하는 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 플라즈마 발생 장치와 상기 활성화종 형성 장치는,마이크로파 투과성의 관과,상기 관의 입구에, 마이크로파의 공급부, 및 N2가스와 H2가스의 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 활성화된 가스를 상기 처리실 내의 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 표면에 도입하는 도입 기구는,상기 활성화종 형성 장치의 유출구에 마련되며, 또한 상기 N2가스, 상기 H2가스 및 상기 NF3가스의 활성화된 가스를 피 처리체의 표면에 유도하는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 활성화 가스 형성 장치, 상기 도입 기구 및 상기 처리실의, 상기 활성화 가스가 접촉하는 벽은 전기적 절연성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 가열 장치는 상기 탑재대를 가열함으로써 상기 탑재대에 탑재된 피 처리체의 온도를 상기 반응막들이 승화되는 온도로 상승시키는 장치인 것을 특징으로 하는 산화막 제거 처리 장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16188197A JP3627451B2 (ja) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | 表面処理方法及びその装置 |
| JP97-1618881 | 1997-06-04 | ||
| JP97-161881 | 1997-06-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990006635A true KR19990006635A (ko) | 1999-01-25 |
| KR100566472B1 KR100566472B1 (ko) | 2006-08-30 |
Family
ID=15743770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980020573A KR100566472B1 (ko) | 1997-06-04 | 1998-06-03 | 표면 처리 방법 및 장치와, 처리 방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (4) | EP1542262B1 (ko) |
| JP (1) | JP3627451B2 (ko) |
| KR (1) | KR100566472B1 (ko) |
| DE (1) | DE69837730T2 (ko) |
| TW (1) | TW408371B (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005114715A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-01 | Psk Inc. | Method for cleaning substrate surface |
| KR100617068B1 (ko) * | 2005-07-12 | 2006-08-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 제조방법 |
| KR20200061833A (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 주식회사 원익아이피에스 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6706334B1 (en) | 1997-06-04 | 2004-03-16 | Tokyo Electron Limited | Processing method and apparatus for removing oxide film |
| KR100605884B1 (ko) * | 1998-11-11 | 2006-08-01 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 표면 처리 방법 및 장치 |
| JP4057198B2 (ja) | 1999-08-13 | 2008-03-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置及び処理方法 |
| JP2001110785A (ja) * | 1999-10-12 | 2001-04-20 | Tokyo Electron Ltd | 処理方法 |
| KR100573929B1 (ko) * | 2001-12-14 | 2006-04-26 | (주)에이피엘 | 플라즈마를 이용한 표면 세정 장치 및 방법 |
| KR101025323B1 (ko) | 2004-01-13 | 2011-03-29 | 가부시키가이샤 아루박 | 에칭 장치 및 에칭 방법 |
| US7494545B2 (en) * | 2006-02-03 | 2009-02-24 | Applied Materials, Inc. | Epitaxial deposition process and apparatus |
| JP5425404B2 (ja) | 2008-01-18 | 2014-02-26 | 東京エレクトロン株式会社 | アモルファスカーボン膜の処理方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
| KR101620053B1 (ko) | 2009-12-22 | 2016-05-26 | 주식회사 원익아이피에스 | 기판처리장치 |
| US8501629B2 (en) * | 2009-12-23 | 2013-08-06 | Applied Materials, Inc. | Smooth SiConi etch for silicon-containing films |
| KR101495288B1 (ko) * | 2012-06-04 | 2015-02-24 | 피에스케이 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
| JP5916909B1 (ja) * | 2015-02-06 | 2016-05-11 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、ガス整流部、半導体装置の製造方法およびプログラム |
| TW202208075A (zh) | 2020-04-28 | 2022-03-01 | 日商東京威力科創股份有限公司 | 半導體裝置之製造方法、半導體製造裝置及系統 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5961930A (ja) * | 1982-10-01 | 1984-04-09 | Hitachi Ltd | ウエハ処理装置 |
| US4689112A (en) * | 1985-05-17 | 1987-08-25 | Emergent Technologies Corporation | Method and apparatus for dry processing of substrates |
| EP0376252B1 (en) * | 1988-12-27 | 1997-10-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of removing an oxide film on a substrate |
| JP2981243B2 (ja) | 1988-12-27 | 1999-11-22 | 株式会社東芝 | 表面処理方法 |
| JPH03261138A (ja) * | 1990-03-09 | 1991-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置のクリーニング方法およびクリーニング装置 |
| US5273609A (en) * | 1990-09-12 | 1993-12-28 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for time-division plasma chopping in a multi-channel plasma processing equipment |
| JPH05109683A (ja) * | 1991-03-27 | 1993-04-30 | Mitsubishi Materials Corp | 半導体シリコンウエーハ洗浄液の金属不純物除去方法 |
| JP3084497B2 (ja) * | 1992-03-25 | 2000-09-04 | 東京エレクトロン株式会社 | ＳｉＯ２膜のエッチング方法 |
| JP2804700B2 (ja) | 1993-03-31 | 1998-09-30 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP3328416B2 (ja) * | 1994-03-18 | 2002-09-24 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法と製造装置 |
-
1997
- 1997-06-04 JP JP16188197A patent/JP3627451B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-29 DE DE69837730T patent/DE69837730T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-29 EP EP05002941A patent/EP1542262B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-29 EP EP98109891A patent/EP0887845A3/en not_active Withdrawn
- 1998-05-29 EP EP08022267A patent/EP2043138A3/en not_active Withdrawn
- 1998-05-29 EP EP07024972A patent/EP1909314A1/en not_active Withdrawn
- 1998-06-02 TW TW087108642A patent/TW408371B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-06-03 KR KR1019980020573A patent/KR100566472B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005114715A1 (en) * | 2004-05-20 | 2005-12-01 | Psk Inc. | Method for cleaning substrate surface |
| KR100617068B1 (ko) * | 2005-07-12 | 2006-08-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 제조방법 |
| KR20200061833A (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-03 | 주식회사 원익아이피에스 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69837730D1 (de) | 2007-06-14 |
| EP1909314A1 (en) | 2008-04-09 |
| EP0887845A3 (en) | 1999-03-03 |
| DE69837730T2 (de) | 2008-01-10 |
| EP0887845A2 (en) | 1998-12-30 |
| JPH10335316A (ja) | 1998-12-18 |
| EP2043138A3 (en) | 2009-04-22 |
| TW408371B (en) | 2000-10-11 |
| EP1542262A1 (en) | 2005-06-15 |
| JP3627451B2 (ja) | 2005-03-09 |
| KR100566472B1 (ko) | 2006-08-30 |
| EP2043138A2 (en) | 2009-04-01 |
| EP1542262B1 (en) | 2007-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6776874B2 (en) | Processing method and apparatus for removing oxide film | |
| KR100566472B1 (ko) | 표면 처리 방법 및 장치와, 처리 방법 | |
| KR0157139B1 (ko) | 반도체장치의 제조방법과 제조장치 | |
| JP3946130B2 (ja) | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 | |
| US5030319A (en) | Method of oxide etching with condensed plasma reaction product | |
| JP3533583B2 (ja) | 水素プラズマダウンフロー装置の洗浄方法 | |
| TWI409866B (zh) | 自低ｋ介電材料移除光阻及後蝕刻殘留物之氣體混合物及其使用方法 | |
| US20020036066A1 (en) | Method and apparatus for processing substrates | |
| JPH056880A (ja) | 表面処理方法 | |
| JP3709432B2 (ja) | 排ガス処理装置及び基板処理装置 | |
| KR100374885B1 (ko) | 절연막의 제조 방법 | |
| JP2001284307A (ja) | 半導体の表面処理方法 | |
| KR100482236B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 및 장치 | |
| US6708700B2 (en) | Cleaning of semiconductor processing chambers | |
| JP3432722B2 (ja) | プラズマ成膜処理方法及びプラズマ処理装置 | |
| JP2001102345A (ja) | 表面処理方法および装置 | |
| JP2001110785A (ja) | 処理方法 | |
| JPH0945495A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH06333842A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置およびマイクロ波プラズマ処理方法 | |
| JP2004207766A (ja) | 表面処理方法及びその装置 | |
| JPH07235530A (ja) | 絶縁膜の形成方法 | |
| KR101017758B1 (ko) | 반도체 소자의 질화막 형성 방법 | |
| JP2003243335A (ja) | レジスト除去方法およびレジスト除去装置 | |
| JPH06163466A (ja) | 薄膜の除去方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130304 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140228 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150224 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160219 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170221 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180302 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Expiration of term |