TWI474394B - Vacuum processing device and vacuum treatment method - Google Patents
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Description
本發明係關於在真空狀態的處理室進行處理，例如進行蝕刻的真空處理裝置及真空處理方法。
在製造半導體元件的工程中，必須去除例如形成在半導體基板(半導體晶圓)之接觸孔底部的晶圓上的自然氧化膜(例如SiO2
)。以去除自然氧化膜的技術而言，使用自由基狀態的氫(H*
)與NF3
氣體者已被提出各種(參照例如專利文獻1)。
專利文獻1所揭示之技術係在被形成為預定的真空狀態的處理室內的第1氣體導入部中，由導入以使用微波的電漿而自由基化的H氣體的第1噴嘴部、及被設在處理室內的第1噴嘴部所包夾的位置之導入NF3
的第2噴嘴部導入氣體，與被配置在預定真空狀態的雰圍氣的矽晶圓的氧化表面(SiO2
)起反應而生成反應生成物(NH4
)2
SiF6
。之後，將處理室加熱而將矽基板控制成預定溫度，藉此使(NH4
)2
SiF6
昇華而將矽基板表面的自然氧化膜進行去除(蝕刻)的技術。
隨著近年來的半導體元件的大量生產、低成本化的要求，在進行上述處理的真空裝置中，亦要求有效率且以低成本進行處理。但是，上述之習知的處理中，在使作為反應生成物的(NH4
)2
SiF6
昇華而將矽基板表面的自然氧化膜進行去除(蝕刻)時，會有使微粒發生的問題。此在反應生成物昇華時由第2噴嘴部導入沖洗氣體的情形亦同。此外，亦有對已去除自然氧化膜的矽晶圓表面(單晶矽、多晶矽)的清淨程度的要求日益增高的現狀，而要求去除自然氧化膜後的矽面的更加淨化性。
[專利文獻1]日本特開2005-203404號公報
本發明係鑑於上述狀況而研創者，目的在提供可有效率且以低成本去除自然氧化膜的真空處理裝置，此外，提供在自然氧化膜被去除後可將基板的面更加清淨化的真空處理裝置。
為達成上述目的之本發明之第1態樣係一種真空處理裝置，其特徵為具備有：處理室，配置有被處理物，並且內部被形成為預定的真空狀態；第1處理氣體導入手段，將第1處理氣體形成為自由基狀態，且由在前述處理室內形成開口的第1處理氣體導入口導入至該處理室內；第2處理氣體導入手段，將與自由基狀態的前述第1處理氣體起反應的第2處理氣體，由在前述處理室內形成開口的第2處理氣體導入口導入至該處理室內；溫度控制手段，將前述處理室內的溫度控制成：前述自由基狀態的第1處理氣體與第2處理氣體將前述被處理物的表面進行處理而生成反應生成物的第1溫度控制狀態、及使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態；及惰性氣體導入手段，在前述溫度控制手段控制成前述第2溫度控制狀態時，由前述第1處理氣體導入口將惰性氣體導入至前述處理室內。
在該第1態樣中，在使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態中由第1處理氣體導入口導入惰性氣體，藉此減低反應生成物的昇華物通過第1處理氣體導入口而擴散至將第1處理氣體形成為自由基狀態的第1處理氣體導入手段的情形。藉此，可達成有效率的處理，此外，亦可防止第1處理氣體導入系統污染。
本發明之第2態樣之真空處理裝置係在第1態樣所記載之真空處理裝置中，前述惰性氣體導入手段係具備有導入控制手段，其以防止前述反應生成物的昇華物通過前述處理氣體導入口的擴散的方式，來控制來自該第1處理氣體導入口的前述惰性氣體導入狀況。
在該第2態樣中，藉由導入控制手段來控制惰性氣體的導入狀況，藉此確實防止昇華物透過第1處理氣體導入口而朝第1處理氣體導入手段擴散。
本發明之第3態樣之真空處理裝置係在第2態樣所記載之真空處理裝置中，前述導入控制手段係將前述惰性氣體的導入狀況，以表示所被導入的惰性氣體的導入通量與前述反應生成物的昇華物的擴散通量的差的狀態的貝克勒數為10以上的方式進行控制。
在該第3態樣中，藉由將惰性氣體的導入狀況，控制成使屬於所被導入的惰性氣體的導入通量與前述反應生成物的昇華物的擴散通量的比的貝克勒數成為10以上，可更加確實防止昇華物透過處理氣體導入口而擴散。
本發明之第4態樣之真空處理裝置係在第1～3之任一態樣所記載之真空處理裝置中，前述惰性氣體導入手段係構成為：透過前述第1氣體導入手段來導入前述惰性氣體。
在該第4態樣中，藉由透過第1氣體導入手段來導入惰性氣體，防止昇華物由第1氣體導入口擴散。
本發明之第5態樣之真空處理裝置係在第1～4之任一態樣所記載之真空處理裝置中，前述第1氣體導入手段係構成為：在與前述第1氣體導入口相連通的第1氣體導入路具備電漿發生部，且將在該電漿發生部所導入的第1處理氣體形成為電漿狀態。
在該第5態樣中，被導入至第1氣體導入路的第1處理氣體係在電漿發生部形成為電漿狀態而由第1氣體導入口被導入。
本發明之第6態樣之真空處理裝置係在第1～5之任一態樣所記載之真空處理裝置中，前述第1處理氣體為使H自由基生成的氣體，前述第2處理氣體為至少使NHx
Fy
生成的氣體，前述被處理物為矽基板。
在該第6態樣中，使第1處理氣體與第2處理氣體與矽基板(矽晶圓)表面的自然氧化膜起反應而生成反應生成物，且將矽晶圓控制成預定溫度，藉此可使反應生成物昇華而將矽晶圓表面的自然氧化膜去除。
本發明之第7態樣之真空處理裝置係在第6態樣所記載之真空處理裝置中，前述第1處理氣體為NH3
及H2
之至少任一者與N2
，前述第2處理氣體為NF3
。
在該第7態樣中，使來自NH3
及H2
的H自由基與屬於第2處理氣體的NF3
起反應所生成的NHx
Fy
與矽基板(矽晶圓)表面的自然氧化膜起反應而生成反應生成物，且將矽晶圓控制成預定溫度，藉此使反應生成物昇華而將矽晶圓表面的自然氧化膜去除。
本發明之第8態樣之真空處理裝置係在第6或第7態樣所記載之真空處理裝置中，另外具備有：輔助氣體導入手段，將自由基狀態的輔助處理氣體導入至前述處理室內；及控制手段，控制由前述輔助氣體導入手段所被導入的前述輔助處理氣體、及由前述第2氣體導入手段所被導入的第2處理氣體的導入狀況，將以前述處理氣體予以處理而去除自然氧化膜後的前述矽基板的表層，藉由前述輔助處理氣體與前述第2處理氣體去除預定厚度。
在該第8態樣中，在去除矽基板的自然氧化膜後，藉由控制手段，由輔助氣體導入手段導入輔助處理氣體，藉由控制手段而將自然氧化膜被去除後的矽基板的表層藉由輔助處理氣體去除預定厚度。因此，使用去除自然氧化膜的處理裝置，可在自然氧化膜被去除後，確實去除基板的面的氧。
本發明之第9態樣之真空處理裝置係在第8態樣所記載之真空處理裝置中，前述輔助氣體導入手段係由前述第1氣體導入手段兼作。
在該第9態樣中，由於第1氣體導入手段兼作為輔助氣體導入手段，因此可簡化設備。
本發明之第10態樣之真空處理裝置係在第8或9態樣所記載之真空處理裝置中，前述控制手段係對自然氧化膜被去除後的前述矽基板的表面，藉由前述輔助處理氣體與第2處理氣體，將前述矽基板的矽層去除預定厚度。
在該第10態樣中，在矽基板的自然氧化膜去除後將矽基板的表層去除預定厚度，可在自然氧化膜被去除後，更加確實去除基板的面的氧。
本發明之第11態樣係一種真空處理方法，其特徵為：在配置有被處理物並且內部被形成為預定的真空狀態的處理室，由第1處理氣體導入口將第1處理氣體形成為自由基狀態而進行導入，並且由第2處理氣體導入口導入與自由基狀態的前述第1處理氣體起反應的第2處理氣體，將前述處理室內的溫度控制成前述自由基狀態的第1處理氣體與第2處理氣體將前述被處理物的表面進行處理而生成反應生成物的第1溫度控制狀態，接著，控制成使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態，在控制成前述第2溫度控制狀態時，由前述第1處理氣體導入口將惰性氣體導入至前述處理室內。
在該第11態樣中，在使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態下由第1處理氣體導入口導入惰性氣體，藉此減低反應生成物的昇華物通過第1處理氣體導入口而擴散至將第1處理氣體形成為自由基狀態的第1處理氣體導入手段。藉此，可達成有效率的處理，此外，亦可防止第1處理氣體導入系統污染。
本發明係在具備用以控制成：處理氣體將被處理物表面進行處理而生成反應生成物的第1溫度控制狀態、及使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態的溫度控制手段的真空處理裝置中，構成為在使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態下由第1處理氣體導入口導入惰性氣體，因此減低反應生成物的昇華物通過第1處理氣體導入口而擴散至第1處理氣體導入系統的情形。藉此，可達成有效率的處理，此外，亦可防止處理氣體導入系統污染。
可使用去除自然氧化膜的處理裝置，在自然氧化膜被去除後，確實去除基板的面的氧。
根據第1圖至第11圖，說明本發明之第1實施形態。
在第1圖中顯示本發明之第1實施形態之真空處理裝置的全體構成，在第2圖中顯示處理裝置的概略構成，在第3圖中顯示表示去除自然氧化膜時之處理氣體狀況的概念，在第4圖中顯示自然氧化膜去除的工程說明，在第5圖中顯示表示自然氧化膜去除狀況的曲線圖，在第6圖中顯示表示第1氣體導入口中的氣體通量狀態的概念，在第7圖中顯示表示去除矽層時的處理氣體的狀況的概念，在第8圖中顯示矽層去除的工程說明，在第9圖中顯示表示矽層去除狀況的曲線圖，在第10圖中顯示自然氧化膜去除及矽層去除的處理氣體的經時變化，在第11圖中顯示表示具體用途的概略。
根據第1圖、第2圖，說明真空處理裝置的構成。
如第1圖所示，在真空處理裝置(蝕刻裝置)1具備有與真空排氣系統相連接的裝入取出槽2，在裝入取出槽2的上方具備有作為處理室的真空處理槽3。在裝入取出槽2的內部設有可以預定速度進行旋轉的旋轉台4，保持作為基板之矽基板5的晶舟6被支持在旋轉台4。在晶舟6收容複數枚(例如50枚)矽基板5，複數枚矽基板5係以預定間隔彼此平行配置。
矽基板5的矽可為單晶矽、多晶矽(polysilicon)之任一者，以下僅稱為矽。因此，在應用多晶矽的矽基板時，後述矽層的蝕刻係成為多晶矽層的蝕刻。
在裝入取出槽2的上部設有朝垂直方向延伸的進給螺絲7，藉由進給螺絲7的驅動，旋轉台4作升降動作。裝入取出槽2與真空處理槽3係透過連通口8而使內部相連通，藉由擋門手段9而在雰圍氣上作隔離。藉由擋門手段9的開閉及旋轉台4的升降，在裝入取出槽2與真空處理槽3之間進行晶舟6(矽基板5)的收付。
其中，圖中元件符號10係進行真空處理槽3內部的真空排氣的排出部。
在真空處理槽3的側部設有2個部位供導入自由基狀態之氫(H自由基：H*
)的第1氣體導入路11，2個第1氣體導入路11係朝垂直方向延伸而以垂直方向與具備複數第1氣體導入口12的第1淋洗噴嘴13相連通，H自由基H*
係從第1氣體導入口12被導入至真空處理槽3的內部。另一方面，在真空處理槽3的內部設有供導入作為第2處理氣體(處理氣體)的NF3
的第2淋洗噴嘴14，NF3
係從設置複數個在朝垂直方向延伸的第2淋洗噴嘴14的第2氣體導入口15被導入至真空處理槽3的內部。如上所示，從第1氣體導入口12所導入的H自由基H*
與從第2氣體導入口15所導入的NF3
起反應，藉此在真空處理槽3的內部生成作為處理氣體的前驅物NHx
Fy
。
如第2圖所示，在各第1氣體導入路11的上游設有電漿發生部16。電漿發生部16係藉由微波而將處理氣體形成為電漿狀態者。在與第1氣體導入路11相連通的電漿發生部16係透過流量調整手段17而被供給作為第1處理氣體的NH3
氣體及N2
氣體，在電漿發生部16，NH3
氣體及N2
氣體被形成為電漿狀態，藉此生成H自由基H*
，且H自由基H*
被導入至第1氣體導入路11。另一方面，在與第2淋洗噴嘴14相連通的第2氣體導入路18係透過流量調整手段19而被供給有NF3
氣體。
藉由第1淋洗噴嘴13、第1氣體導入口12及流量調整手段17構成第1氣體導入手段，且藉由第2淋洗噴嘴14、第2氣體導入路18及流量調整手段19構成第2氣體導入手段。
此外，在本實施形態中，第1氣體導入手段係兼作惰性氣體導入手段，當作為惰性氣體導入手段而發揮功能時，係可停止電漿發生部16，並且停止NH3
氣體，而透過流量調整手段17僅導入N2
氣體，使N2
氣體從第1淋洗噴嘴13的第1氣體導入口12被導入。
其中，惰性氣體導入手段係可有別於第1氣體導入手段另外設置，亦可例如設置由第1氣體導入路11的途中、例如電漿發生部16的下游側等，透過切換手段等而分歧的流路，在惰性氣體導入時係切換流路而由第1氣體導入口12導入惰性氣體。
在真空處理槽3設有作為溫度控制手段之未圖示的燈加熱器，藉由燈加熱器而將真空處理槽3內部的溫度，亦即矽基板5的溫度控制成預定狀態。藉由流量調整手段17、19所致之處理氣體流通狀況、及燈加熱器的動作狀態係藉由作為控制手段之未圖示的控制裝置來適當控制。
在上述真空處理裝置1中，保持有矽基板5的晶舟6被搬入至真空處理槽3的內部，以將真空處理槽3的內部形成為氣密狀態而成為預定壓力的方式進行真空排氣。
藉由來自控制裝置的指令，將處理氣體(NH3
氣體或H2
之至少任一者與N2
氣體、NF3
氣體)導入至真空處理槽3，藉由使被配置在預定真空狀態的雰圍氣的矽基板5的自然氧化表面(SiO2
)與處理氣體起反應(低溫下的吸附反應)，而生成反應生成物(Fy
及NHx
的化合物{(NH4
)2
SiF6
})。接著，在使反應生成物生成後，溫度控制手段係使燈加熱器進行動作而將矽基板5控制成預定溫度，使反應生成物((NH4
)2
SiF6
)昇華，藉此將矽基板5表面的自然氧化膜去除(蝕刻)。
在此，在本實施形態中，在將矽基板5控制為預定溫度時，使第1氣體導入手段發揮作為惰性氣體導入手段的功能，停止電漿發生部16且停止NH3
氣體，而透過流量調整手段17僅導入N2
氣體。藉此防止反應生成物的昇華物通過第1氣體導入口12而擴散至第1淋洗噴嘴13及第1氣體導入路11的內方的情形。關於此點，容後詳述。
其中，藉由以上的2階段處理，自然氧化膜會被去除，但是為了更加淨化矽基板5的表面，亦可另外進行將矽基板5表面的預定厚度的矽層進行蝕刻的處理。
具體而言，在維持自然氧化膜已被去除的矽基板5的配置的狀態下，藉由來自控制裝置的指令，將NH3
或H2
之至少任一氣體及N2
氣體、NF3
氣體導入真空處理槽3來作為輔助處理氣體。亦即，導入與將自然氧化膜進行蝕刻時的處理氣體為相同的處理氣體，而將預定厚度的矽層進行蝕刻。
根據第3圖～第5圖，說明自然氧化膜的蝕刻。
如第3圖所示，以第1步驟而言，將真空處理槽3內形成為室溫狀態(第1溫度控制狀態)，由第1氣體導入路11透過流量調整手段17導入NH3
氣體及N2
氣體，在電漿發生部16生成H自由基H*
，由第1淋洗噴嘴13的第1氣體導入口12將H自由基H*
導入至真空處理槽3。同時，透過流量調整手段19而由第2淋洗噴嘴14的第2氣體導入口15將NF3
氣體導入至真空處理槽3，使H自由基H*
與NF3
氣體混合而起反應而生成NHx
Fy
。
亦即，H*
+NF3
→NHx
Fy
(NH4
FH、NH4
FHF等)如第4圖(a)所示，NHx
Fy
與矽基板5的自然氧化表面(SiO2
)起反應，如第4圖(b)所示，生成屬於來自Fy
及NHx
及SiO2
之生成物的(NH4
)2
SiF6
。
亦即，NHx
Fy
+SiO2
→(NH4
)2
SiF6
+H2
O↑藉由第1步驟所得之反應生成物充分生成後，移至第2步驟，藉由燈加熱器(參照第2圖)來加熱真空處理槽3(第2溫度控制狀態：例如100℃～200℃)，如第4圖(c)所示，使(NH4
)2
SiF6
昇華而由矽基板5的表面去除。
在該第2步驟中，使第1氣體導入手段發揮作為惰性氣體導入手段的功能，停止電漿發生部16且停止NH3
氣體而由流量調整手段17僅導入N2
氣體，藉此防止反應生成物的昇華物通過第1氣體導入口12而擴散至第1淋洗噴嘴13及第1氣體導入路11的內方的情形。
如上所示實施第1步驟及第2步驟而將矽基板5的表面進行蝕刻而去除(NH4
)2
SiF6
，藉此如第4圖(d)所示，矽基板5表面的自然氧化膜被去除而形成為清淨的表面。此時，如第5圖之○記號所示，自然氧化膜係蝕刻量隨著蝕刻時間而增加，如第5圖之□記號所示，矽層係即使蝕刻時間變長，蝕刻量亦幾乎沒有變化，可知矽層並未被蝕刻。
此外，一面參照第6圖，一面說明第2步驟中的第1氣體導入口12的擴散防止效果。
第6圖係顯示各第1氣體導入口12之氣體通量狀態，符號21係表示反應生成物的昇華物的通量(Flux)，符號22係表示屬於惰性氣體的氮N2
的通量。接著，如圖所示，通量21係以作為昇華物之擴散係數的D、與濃度斜率C1
/x的積來表示，通量22係以氮的速度與氮濃度C2
的積來表示。
該通量21與通量22的比係以貝克勒數(Peclet number)Pe的狀態數來進行評估為佳。貝克勒數Pe係作為擴散與流通的輸送比而以下式表示。
亦即，Pe=vL/D
在此，L係代表長度，此時為第1淋洗噴嘴13的厚度。接著，為了防止昇華物通過第1氣體導入口12而擴散，若貝克勒數Pe充分大於1即可，若成為10以上，在理論上大致確實防止擴散。其中，若較佳為將上述貝克勒數Pe設為50以上、更佳為設為70以上，可更加確實防止擴散，自不待言。
此外，如上所示為了供防止擴散而將貝克勒數Pe控制成預定值，單純而言，若決定惰性氣體的種類，來控制其流量即可。在此，昇華物的擴散係數D係昇華物與惰性氣體的2成分擴散係數，若惰性氣體的分子量不同即會改變者，分子量愈大，昇華物愈不易擴散，此外，其流量愈大，愈不易擴散。
在此，惰性氣體係指對上述反應生成物的昇華反應或被處理物呈惰性的氣體，除了上述氮以外，可例示氟、氖、氙、氦等。
此外，在上述實施形態中，雖未特別進行來自第2氣體導入口15的擴散防止，但是與第1氣體導入口12同樣地，亦可由第2氣體導入口15亦導入氮而防止昇華物的擴散。
其中，之所以防止透過第1氣體導入口12的擴散，係基於第1氣體導入口12係與設有電漿發生部16的第1氣體導入路11相連通，因昇華物等而被污染的情形尤其不理想的理由之故。亦即，藉由防止來自第1氣體導入口12的昇華物的擴散，防止構成設有電漿發生部16的第1氣體導入路11的構件污染，可減低清淨的次數，並且可使構件的耐久性提升，結果可形成為有效率且低成本的處理。
在此，雖為任意工程，但是以第3步驟而言，亦可在維持氧化膜已被去除的矽基板5的配置的狀態下，亦即在相同真空處理槽3中，將自然氧化膜已被去除的矽基板5的表面(矽層)進行蝕刻已如上所述。藉此，去除形成為氧化膜的界面的矽面的氧，例如有存在於矽的金屬格子間等之虞的氧，而可得由表面確實去除氧的矽基板5。而且，由於以將自然氧化膜進行蝕刻的裝置來將矽層進行蝕刻，因此不會發生因搬送所造成的氧化等，而可以極為簡單的處理來取得具有高表面清淨度的矽基板5。
根據第7圖～第10圖，說明自然氧化膜被去除後的矽層蝕刻步驟作為第3步驟。
如第7圖所示，由第1氣體導入路11導入NH3
氣體及N2
氣體，在電漿發生部16生成H自由基H*
及N自由基N*
，由第1氣體導入口12將H自由基H*
及N自由基N*
導入至真空處理槽3。同時，由第2淋洗噴嘴14的第2氣體導入口15將NF3
氣體導入至真空處理槽3，而將矽基板5的表面進行蝕刻。
由以上，形成為自然氧化膜的界面的矽面的氧被去除，可得已由表面確實去除氧的矽基板5。
此時，如第9圖之□記號所示，矽層係蝕刻量隨著蝕刻時間而增加，如第9圖之△記號所示，矽層以外的層(例如SiN)係即使蝕刻時間變長，蝕刻量亦幾乎沒有變化，可知僅有矽層被蝕刻。
根據第10圖，說明上述自然氧化膜的蝕刻及矽層的蝕刻中的處理氣體(NH3
氣體及N2
氣體、NF3
氣體)的導入狀況。
時間t1至時間t2之間(例如520sec)係被導入(ON)處理氣體，燈加熱器被形成為OFF，實施前驅物NHx
Fy
與自然氧化膜SiO2
起反應的處理(參照第4圖(a)(b))。時間t2至時間t3之間係停止(OFF)處理氣體，燈加熱器被形成為ON，屬於生成物的(NH4
)2
SiF6
被昇華而使自然氧化膜SiO2
被蝕刻(參照第4圖(c)(d))。
接著，時間t3至時間t4之間(例如50～210sec)係再次被導入(ON)處理氣體。時間t4以後為了維持溫度而適當使燈加熱器呈ON‧oFF，來將矽層進行蝕刻(參照第8圖(a)(b)(c))。
其中，亦可實施在時間t3的時點將處理槽內進行冷卻的清淨工程。
如上所述，在第1實施形態中，可在相同真空處理槽3的內部，進行自然氧化膜的去除與自然氧化膜被去除後的矽層的去除。因此，使用去除自然氧化膜的真空處理裝置1，可以簡單的控制在短時間內在自然氧化膜被去除後，確實去除矽基板5的界面的氧。因此，可藉由簡單的真空處理裝置1及處理方法，獲得具有性能極高的表面的矽基板5。
如第11圖所示，上述自然氧化膜的去除與自然氧化膜被去除後的矽層的去除係被使用在半導體基板的接觸孔31的底面的清淨處理。亦即，接觸孔31的自然氧化膜藉由(NH4
)2
SiF6
的昇華而被去除，之後，連續去除矽層。藉此，可形成具有氧被確實去除的底面的接觸孔31，之後，在將配線用金屬層積時，可實現阻抗極少的配線。
其中，在上述各實施形態中，矽層蝕刻時，將NH3
氣體及N2
氣體與NF3
氣體由各自的氣體導入手段導入，但是並非侷限於此，亦可由具有電漿發生部的同一氣體導入手段來導入所有氣體。
此外，在上述各實施形態中，係針對在處理室的內部以預定間隔彼此平行配置複數枚基板的所謂批次式的成膜裝置加以記載，但是亦可以在處理室內一枚一枚配置基板的所謂單片式裝置來進行處理。
使用第1實施形態之真空處理裝置，重新形成第1氣體導入路11後，將矽基板的批次處理反覆約100批次時的微粒進行計數後的結果顯示於第12圖(a)。微粒係按每1次批次處理，由約50枚矽基板中抽出3枚，將在各矽基板上所觀察到的0.2μm以上的微粒數進行計數後的結果，將3枚矽基板以▲、■、◆表示。
在第12圖(a)的處理中，係在蝕刻處理的第2步驟中，使第1氣體導入手段發揮作為惰性氣體導入手段的功能，停止電漿發生部16且停止NH3
氣體而以流量2.0L/min僅導入N2
氣體，藉此防止昇華物通過第1氣體導入口12而擴散至第1淋洗噴嘴13及第1氣體導入路11的內方的情形。此時的貝克勒數Pe係可推算為20。
其中，此時由第2處理氣體導入口以流量1.5L/min僅導入N2
氣體。
另一方面，為供比較，將由第2處理氣體導入口亦以流量20L/min僅導入N2
氣體而作約100批次處理的結果顯示於第12圖(b)。
本發明係可在真空狀態的處理室內進行蝕刻的真空處理裝置的產業領域中加以利用。
1．．．真空處理裝置
2．．．裝入取出槽
3．．．真空處理槽
4．．．旋轉台
5．．．矽基板
6．．．晶舟
7．．．進給螺絲
8．．．連通口
9．．．擋門手段
10．．．排出部
11．．．第1氣體導入路
12．．．第1氣體導入口
13．．．第1淋洗噴嘴
14．．．第2淋洗噴嘴
15．．．第2氣體導入口
16．．．電漿發生部
17、19．．．流量調整手段
18．．．第2氣體導入路
31．．．接觸孔
第1圖係本發明之第1實施形態之真空處理裝置的全體構成圖。
第2圖係處理裝置的概略構成圖。
第3圖係表示去除自然氧化膜時的處理氣體的狀況的概念圖。
第4圖係自然氧化膜去除的工程說明圖。
第5圖係表示自然氧化膜去除狀況的曲線圖。
第6圖係顯示第1氣體導入口中的氣體通量狀態的概念圖。
第7圖係表示去除矽層時的處理氣體狀況的概念圖。
第8圖係矽層去除的工程說明圖。
第9圖係表示矽層去除狀況的曲線圖。
第10圖係表示自然氧化膜去除及矽層去除的處理氣體的經時變化的時序圖。
第11圖係表示具體用途的概略圖。
第12圖係顯示試驗例之結果的圖。
1．．．真空處理裝置
3．．．真空處理槽
5．．．矽基板
6．．．晶舟
10．．．排出部
11．．．第1氣體導入路
12．．．第1氣體導入口
13．．．第1淋洗噴嘴
14．．．第2淋洗噴嘴
15．．．第2氣體導入口
16．．．電漿發生部
17、19．．．流量調整手段
18．．．第2氣體導入路
Claims (9)
- 一種真空處理裝置，其特徵為具備有：處理室，配置有被處理物，並且內部被形成為預定的真空狀態；第1處理氣體導入手段，將第1處理氣體形成為自由基狀態，且由在前述處理室內形成開口的第1處理氣體導入口導入至該處理室內；第2處理氣體導入手段，將與自由基狀態的前述第1處理氣體起反應的第2處理氣體，由在前述處理室內形成開口的第2處理氣體導入口導入至該處理室內；溫度控制手段，將前述處理室內的溫度控制成：前述自由基狀態的第1處理氣體與第2處理氣體將前述被處理物的表面進行處理而生成反應生成物的第1溫度控制狀態、及使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態；及惰性氣體導入手段，在前述溫度控制手段控制成前述第2溫度控制狀態時，由前述第1處理氣體導入口將惰性氣體導入至前述處理室內，前述惰性氣體導入手段係具備有導入控制手段，其以防止前述反應生成物的昇華物通過前述處理氣體導入口的擴散的方式，來控制來自該第1處理氣體導入口的前述惰性氣體導入狀況，前述導入控制手段係將前述惰性氣體的導入狀況，以表示所被導入的惰性氣體的導入通量與前述反應生成物的 昇華物的擴散通量的差的狀態的貝克勒數為10以上的方式進行控制。
- 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中，前述惰性氣體導入手段係構成為：透過前述第1氣體導入手段來導入前述惰性氣體。
- 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中，前述第1氣體導入手段係構成為：在與前述第1氣體導入口相連通的第1氣體導入路具備電漿發生部，且將在該電漿發生部所導入的第1處理氣體形成為電漿狀態。
- 如申請專利範圍第1項之真空處理裝置，其中，前述第1處理氣體為使H自由基生成的氣體，前述第2處理氣體為至少使NHx Fy 生成的氣體，前述被處理物為矽基板。
- 如申請專利範圍第4項之真空處理裝置，其中，前述第1處理氣體為NH3 及H2 之至少任一者與N2 ，前述第2處理氣體為NF3 。
- 如申請專利範圍第4項之真空處理裝置，其中，另外具備有：輔助氣體導入手段，將自由基狀態的輔助處理氣體導入至前述處理室內；及控制手段，控制由前述輔助氣體導入手段所被導入的前述輔助處理氣體、及由前述第2氣體導入手段所被導入的第2處理氣體的導入狀況，將以前述第1及第2處理氣體予以處理而去除自然氧化膜後的前述矽基板的表層，藉由 前述輔助處理氣體與前述第2處理氣體去除預定厚度。
- 如申請專利範圍第6項之真空處理裝置，其中，前述輔助氣體導入手段係由前述第1氣體導入手段兼作。
- 如申請專利範圍第6項之真空處理裝置，其中，前述控制手段係對自然氧化膜被去除後的前述矽基板的表面，藉由前述輔助處理氣體與第2處理氣體，將前述矽基板的矽層去除預定厚度。
- 一種真空處理方法，其特徵為：在配置有被處理物並且內部被形成為預定的真空狀態的處理室，由第1處理氣體導入口將第1處理氣體形成為自由基狀態而進行導入，並且由第2處理氣體導入口導入與自由基狀態的前述第1處理氣體起反應的第2處理氣體，將前述處理室內的溫度控制成前述自由基狀態的第1處理氣體與第2處理氣體將前述被處理物的表面進行處理而生成反應生成物的第1溫度控制狀態，接著，控制成使所生成的反應生成物昇華而予以去除的第2溫度控制狀態，在控制成前述第2溫度控制狀態時，由前述第1處理氣體導入口將惰性氣體導入至前述處理室內，將前述惰性氣體導入至前述處理室內的導入狀況，以防止前述反應生成物的昇華物通過前述處理氣體導入口的擴散的方式，且以表示所被導入的惰性氣體的導入通量與前述反應生成物的昇華物的擴散通量的差的狀態的貝克勒數為10以上的方式進行控制。
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