TWI588297B - Attachment removal method and dry etching method - Google Patents

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TWI588297B
TWI588297B TW105108693A TW105108693A TWI588297B TW I588297 B TWI588297 B TW I588297B TW 105108693 A TW105108693 A TW 105108693A TW 105108693 A TW105108693 A TW 105108693A TW I588297 B TWI588297 B TW I588297B
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Akiou Kikuchi
Masanori Watari
Kenji Kameda
Shin Hiyama
Yasutoshi Tsubota
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Central Glass Co Ltd
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附著物去除方法及乾蝕刻方法
本發明關於一種附著於腔室之內部及排氣管路之碘元素氧化物或碘元素化合物等之含碘物之去除方法。
矽化合物於半導體領域中為重要且不可或缺之材料。舉例而言,可使用於半導體元件之做為閘極絕緣膜之氧化矽膜、做為薄膜電晶體之非晶矽膜及氮化矽膜等,以及用於微機電系統(MEMS)等之三維結構元件之多晶矽材料、具有低功耗電晶體等用途之碳化矽(SiC)等之廣泛的領域中。特別是由動態隨機存取記憶體(DRAM)或快閃記憶體所包含之電晶體等為代表之半導體元件,係逐年往高度密集化演進,而使得矽半導體裝置受到注目。
通常而言,於半導體製造工程中,會於加工為指定形狀或最終工程等之指定工程中,去除矽或矽化合物。進行如此之矽化合物之加工或去除之場合中,能夠廣泛使用來自傳統之乾蝕刻。
本案發明者們已發現,藉由將七氟化碘使用於蝕刻材料,能夠選擇性地蝕刻矽材料(請參照專利文獻1,日本專利公開案2014-150169號公報)。然而,此手法於腔室內部及排氣管路具有水分之狀態下進行蝕刻時,會藉由下述反應生成以化學式I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)表示之碘元素氧化物,而有附著於腔室內部及排氣管路之壁面之情形。反應式為IF 7+nH 2O → I xO yF z+HF。
使用七氟化碘蝕刻基板上之矽膜時之反應表示如Si+2IF 7→ SiF 4+2IF 5之式。蝕刻時,藉由蝕刻氣體之分解,副生成物或五氟化碘(IF 5)等之碘元素化合物會有附著於腔室內部及排氣管路之壁面之情形,還有堆積於基板之表面之情形。
碘元素氧化物或碘元素化合物(以下將碘元素氧化物及碘元素化合物合稱為含碘物)附著於腔室內部及排氣管路之壁面之狀態下,若將矽晶圓等之基板導入腔室內,使腔室內呈現真空並置換非活性氣體時,所揮發之含碘物會附著於矽晶圓等之基板。因附著於基板之含碘物之影響,而會有問題點為發生蝕刻速度下降或無法進行蝕刻等之缺陷。
此外,於蝕刻時所產生之碘元素化合物就直接堆積於基板之表面時,會於基板表面殘留碘元素汙染。更甚者,若令基板表面直接以此狀態暴露於大氣,則碘元素化合物會與大氣中之水分反應而產生碘化氫(HI)或碘酸(HIO 3),故會有問題點為誘發腔室內部及排氣管路等之金屬部件之腐蝕之可能性。
專利文獻2(日本專利公開案2013-46001號公報)中揭示使用七氟化碘進行蝕刻之方法,為藉由混和反應性氣體(互鹵化物及氟化氫)及非活性氣體,冷卻供給至腔室之氣體供給路徑,並於絕熱膨脹同時朝向腔室內噴出,而於腔室內生成反應性團簇(cluster),且使用此反應性團簇進行蝕刻及清潔之方法。於專利文獻2中,藉由團簇化反應性氣體,而提升蝕刻速度。
然而,專利文獻2中所記載之反應性氣體可為互鹵化物及HF,其中之一雖有七氟化碘之記載,但並未揭示關於副生成之含碘物之記載,亦未揭示含碘物對於蝕刻所產生之影響。專利文獻2之手法中由於亦會因腔室內部及排氣管路之水分之影響而生成典元素氧化物,故無法抑制蝕刻之缺陷,而無法解決所謂抑制蝕刻時之缺陷及提升生產性之課題。
此外,專利文獻3(日本專利公開案2011-208193號公報)中,揭示真空排氣管路之清潔方法,為使用互鹵化物清潔關於半導體成膜裝置及真空泵浦之進氣管路之方法。然而,專利文獻3雖記載反應性氣體可為七氟化碘,但並未揭示關於副生成之含碘物之記載,亦未揭示含碘物對於蝕刻所產生之影響。而且,專利文獻3中,雖有提及清潔非晶矽、二氧化矽或摻雜技之堆積膜,但並未提及關於來自反應性氣體之含碘物。
另外,專利文獻4(日本專利第4999400號公報)中揭示氧化物半導體膜之乾蝕刻方法,可為使用Cl 2或Cl 2/Ar於下述條件(腔室壓力為0.6 Pa以上且5 Pa以下,施加於基板位置之偏壓射頻功率密度為大於0.02 W/cm 2),對於含In、Ga、Zn之氧化物半導體膜進行蝕刻之方法。其記載內容相較於習知技術之剝離法,因較能夠抑制去除光阻時之被蒸鍍膜之圖案端之捲起,而能夠提升生產率。然而,專利文獻4之去除對象之膜為含In、Ga、Zn知氧化物半導體膜,而並未有關於去除含碘物之記載。再者,若以記載於專利文獻4之條件去除含碘物,則因可能造成做為蝕刻裝置之構成材料之鋁(Al)系材料之腐蝕而不佳。
由上述可知,由於並未記載關於因腔室內部及排氣管路之水分而導致碘元素氧化物之產生,故亦並未得知因碘元素氧化物之產生而導致蝕刻缺陷或生產性降低等之問題。而且,於現狀中,亦無法得知關於應對由於含碘物而造成之蝕刻缺陷之對應處理方法,其中此含碘物包含上述之碘元素氧化物或於蝕刻時所產生之碘元素化合物,因而會有為了進行含碘物之去除而必須拆解腔室以進行洗淨之問題點。
有鑑於上述之問題點,本發明目的之一在於抑制於使用含七氟化碘等之蝕刻氣體進行蝕刻時之缺陷。
根據本發明之一態樣之附著物去除方法,可為使用清潔氣體去除附著物,其中清潔氣體含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於構成腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
本發明之其他態樣之乾蝕刻方法包含於腔室內供給含有含碘氣體之蝕刻氣體而蝕刻基板表面之工程及於蝕刻前述基板表面之後使用清潔氣體去除附著物之工程。其中清潔氣體含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於構成前述腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
本發明之更其他態樣之附著物去除方法,可為使用清潔氣體去除附著物,其中清潔氣體含有非含碘之含氟氣體,附著物含有碘元素化合物,且附著於構成腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
本發明之更其他態樣之乾蝕刻方法包含蝕刻工程及後處理工程。蝕刻工程中藉由含有含碘氣體之蝕刻氣體去除基板上之膜體。後處理工程中去除於前述蝕刻工程中所生成之碘元素化合物。於前述後處理工程中,對於前述基板之表面供給後處理用氣體而去除前述碘元素化合物,其中後處理用氣體含有非含碘之含氟氣體。
本發明之更其他態樣提供一種基板處理裝置,包含腔室、蝕刻氣體供給部、清潔氣體供給部及裝置控制器。腔室用以容置基板,此基板形成有至少以矽為主成分之含矽膜體。蝕刻氣體供給部用以將含有含碘氣體之蝕刻氣體供給至前述腔室。清潔氣體供給部用以將含有含氟氣體之清潔氣體供給至前述腔室。裝置控制器用以至少控制前述蝕刻氣體供給部及前述清潔氣體供給部,於供給前述蝕刻氣體蝕刻前述基板之後,使用前述清潔氣體去除附著於前述腔室之內部且含有碘元素氧化物之附著物。
本發明之更其他態樣提供一種基板處理裝置,包含腔室、蝕刻氣體供給部、後處理用氣體供給部及控制部。腔室用以容置基板,此基板形成有至少以矽為主成分之含矽膜體。蝕刻氣體供給部用以將含有含碘氣體之蝕刻氣體供給至前述腔室。後處理用氣體供給部用以將含有含氟氣體之後處理用氣體供給至前述腔室。控制部用以至少控制前述蝕刻氣體供給部及前述後處理用氣體供給部,且控制方式如下。於供給前述蝕刻氣體至前述腔室,而使前述基板暴露於前述蝕刻氣體,以去除前述含矽膜體之後,供給前述後處理用氣體至前述腔室,以去除堆積於前述基板之碘元素化合物。
藉由本發明而於使用七氟化碘等之蝕刻氣體進行蝕刻之後,因可去除所生成之含碘物,而能夠抑制蝕刻時之缺陷。
(第一實施型態)。
以下,將詳細說明本發明之實施型態。
本發明之第一實施型態中之附著物去除方法,可為使用清潔氣體去除附著物,其中清潔氣體含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於構成腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
其中,前述碘元素氧化物可表示為化學式I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數),由此化學式所表示之碘元素氧化物中之最安定者為I 2O 5,故若能夠去除I 2O 5,則大多亦能夠去除其他之碘元素氧化物。而且,於附著物中,亦可含有由I xO yF z表示之碘元素氧化物中之組成相異之多種類碘元素氧化物。
清潔氣體中所含有之含氟氣體可為選自由HF、F 2及XF n(X表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且7以下之整數)所構成之群組之至少一者之氣體,含氟氣體能夠使用HF、F 2、ClF、ClF 3、ClF 5、BrF、BrF 3、BrF 5、IF、IF 3、IF 5、IF 7
清潔氣體接觸於碘元素氧化物之溫度範圍可為於攝氏20度以上且攝氏300度以下之溫度範圍,更可為於攝氏40度以上且攝氏200度以下之溫度範圍。若清潔氣體處於高溫,則因可能與腔室內部及排氣管路之不鏽鋼等之金屬部件反應而可能不佳。此外,若反應溫度過低,則因清潔氣體可能會不與碘元素氧化物進行反應,可能無法去除附著物,或過度耗費去除時間而可能不佳。
清潔氣體中所含有之含氟氣體特別可使用選自由F 2、ClF 3及IF 7所構成之群組之一種以上之氣體。如圖3所示,因後述之反應性調查中可知ClF 3於760 torr(=101 kPa)自攝氏25度起會與I 2O 5反應,故於清潔氣體含有ClF 3之場合中,可於攝氏25度以上且攝氏200度以下之溫度範圍使其接觸於碘元素氧化物。若超過攝氏200度,則會提高ClF 3與不鏽鋼之反應性,而會於腔室內部及排氣管路提高發生腐蝕之可能性。藉由清潔氣體中含有ClF 3,故即使於低溫亦能夠去除碘元素氧化物。如圖3所示,自攝氏25度起發生I 2O 5之重量變化,I 2O 5與ClF 3之反應於攝氏75度完全結束。由此結果可知,為了能夠於短加熱時間達到高反應速率,故溫度範圍特別可為攝氏40度以上且攝氏75度以下。
如圖4所示,因後述之使用含有20體積%(體積百分比)之F 2之氮氣稀釋氣體之反應性調查中可知F 2於760 torr(=101 kPa)自攝氏120度起會與I 2O 5反應,故於清潔氣體含有F 2之場合中,可於攝氏120度以上且攝氏200度以下之溫度範圍使其接觸於碘元素氧化物。若超過攝氏200度,則會提高F 2與不鏽鋼之反應性,而會於腔室內提高發生腐蝕之可能性。藉由清潔氣體中含有F 2,故即使於較低溫亦能夠去除碘元素氧化物。
如圖5所示,因後述之反應性調查中可知IF 7於760 torr(=101 kPa)自攝氏230度起會與I 2O 5反應,故於清潔氣體含有IF 7之場合中,可於攝氏230度以上且攝氏300度以下之溫度範圍使其接觸於碘元素氧化物。若IF 7超過攝氏300度,則會容易分解為IF 5及F 2,特別是F 2會與不鏽鋼反應,而會於腔室內部及排氣管路提高發生腐蝕之可能性。
另外,清潔氣體接觸於碘元素氧化物之壓力範圍可為於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍,更可為於66 Pa以上且44 kPa以下之壓力範圍。若壓力過高,以於減壓環境下使用為前提之蝕刻裝置則可能會發生缺陷。另一方面,若壓力過低,則可能會不進行反應,可能難以去除附著物,或過度耗費去除時間。
清潔氣體中,雖可為了去除碘元素氧化物而充分含有含氟氣體,但含氟氣體亦可含有5體積%以上,更可含有20體積%以上,特別可含有90體積%以上。特別是含氟氣體可為實質上100體積%,亦即實質上未含有含氟氣體以外之成分。
於第一實施型態中,無須以解體方式洗淨腔室,而能夠藉由導入清潔氣體以去除腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物,進而能夠有效率地實施使用七氟化碘之乾蝕刻方法。
(第二實施型態)。
此外,本發明之第二實施型態之乾蝕刻方法包含蝕刻基板表面之工程及去除附著物之工程。
關於第二實施型態之乾蝕刻方法,包含於腔室內供給含有含碘氣體之蝕刻氣體而蝕刻基板表面之蝕刻工程,以及於蝕刻前述基板表面之後使用清潔氣體去除附著物之工程。其中清潔氣體至少含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於前述腔室之內部。
清潔氣體中含有氟或七氟化碘之場合中,為了有效率地去除含有碘元素氧化物之附著物,可對腔室內部及排氣管路加熱。另一方面,清潔氣體中含有ClF 3之場合中,即使於低溫亦能夠去除碘元素氧化物,故能夠於相同程度之溫度例如以七氟化碘進行蝕刻及例如以ClF 3進行附著物去除。因此,特別於使用ClF 3做為清潔氣體之場合中,可減少對於裝置之負擔,而可對於提升生產量(throughput)有所貢獻。
而且,於第二實施型態中,並非必須於每次蝕刻工程之後便進行附著物去除工程,亦可於進行多次蝕刻工程之後再進行附著物去除工程。若減少附著物去除工程之次數,則能夠提升裝置之利用效率。
附著物去除工程能夠使用與第一實施型態相同之方法。其中,為了於附著物去除工程中去除於蝕刻工程中不反應之碘元素氧化物,於將含有IF 7之清潔氣體使用於附著物去除工程之場合中,可升高比蝕刻工程更高之溫度或壓力以進行附著物去除工程。
(蝕刻工程)。
於蝕刻工程中,於腔室內供給含有含碘氣體之蝕刻氣體而蝕刻基板表面。由於含碘氣體能夠選擇性地蝕刻矽材料,而特別可使用七氟化碘。於蝕刻工程中,雖然加進七氟化碘之添加氣體並非為必須之要件,而亦可單獨使用七氟化碘,但於無損蝕刻工程之效果之範疇內,亦可依據需求適當加入其他添加氣體。通常於蝕刻氣體中,七氟化碘至少含有50體積%以上,亦可含有80體積%以上。特別是為了兼顧高度面內均勻性及蝕刻速度,七氟化碘可為實質上100體積%,亦即實質上未含有七氟化碘以外之成分。
其中,「實質上未含有七氟化碘以外之成分」意指並未特別添加使用於蝕刻之七氟化碘以外之成分,但亦可含有五氟化碘、氟、氟化氫等來自於一般七氟化碘製造工程中混入原料之微量成分。
七氟化碘以外且添加於蝕刻氣體中之氣體,可為用以調整蝕刻性能而依據需求加入之氧化性氣體或非活性氣體。通常於加入添加氣體之場合中,七氟化碘之含量可適當調整於1體積%以上且未滿100體積%之範圍內。
氧化性氣體可例如為O 2、O 3、CO 2、N 2O、NO、NO 2等之含氧氣體,及F 2、NF 3、Cl 2、Br 2、I 2、YF n(Y表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且5以下之整數)等之互鹵氣體。此些材料中,從易於取得之要點及與七氟化碘混合時為安定之要點看來,可為O 2、F 2、NF 3、Cl 2。而且,氧化性氣體之添加量可隨著所使用之蝕刻裝置之性能、形狀及蝕刻條件而適當調整。
相較於現有之矽材料之蝕刻氣體,發現到七氟化碘因其化學性質,而對於蝕刻矽材料以進行加工時之掩膜(mask)材料等之耐蝕刻部材具有非常優良之選擇比。而且,比起對於現有之矽材料之蝕刻氣體,耐蝕刻部材對於本實施型態中所使用之含有七氟化碘氣體之蝕刻氣體具有極低反應性。
第二實施型態之乾蝕刻方法之處理對象雖若為矽材料則並未特別受限,但可列舉為非晶矽、多晶矽、單晶矽。處理對象特別可為具矽膜基板之表面,更甚者可適當為含有耐蝕刻部材之半導體元件等之結構體,此耐蝕刻部材至少難以與矽膜及與七氟化碘反應。而且,此方法亦能夠適用於單獨由矽材料製成之處理對象,還能夠用於矽基板之表面加工,例如使用此方法對於矽基板形成溝槽或孔洞。
矽膜可適當地為使用於形成半導體元件之矽膜,例如非晶矽膜、多晶矽膜、單晶矽膜等。此外,利用耐蝕刻部材之場合,可為用以將矽膜加工成指定形狀之掩膜,亦可於去除處理對象之矽膜之後令此耐蝕刻部材自身形成為三維結構之指定形狀,而令此耐蝕刻部材做為半導體元件之結構體。
於利用耐蝕刻部材做為掩膜之場合中,能夠適用如下之方法。此方法可為使用掩膜將矽膜之表面圖案化成指定形狀,且使用蝕刻氣體選擇性地蝕刻矽膜。使用於掩膜之材料,若為極難與七氟化碘反應之材料則並未特別受限,而能夠例如為SiO 2、SiOC、SiON、SiN、TiN、TiO 2、光阻、碳系材料或Ru、Cu、Ni、Co、Hf、Zr及其氧化物等之金屬材料。其中亦特別可為SiO 2、SiN、TiN等之材料。
而且同樣地,於利用耐蝕刻部材自身做為半導體元件之結構體之場合中,耐蝕刻部材之材質可使用極難與七氟化碘反應之材料,而能夠適當使用選自由SiO 2、SiN及TiN所構成之群組之至少一者以上之材料。
接下來,將說明關於第二實施型態之蝕刻工程之反應條件。
蝕刻氣體接觸於矽膜時之腔室內之處理壓力,可為0.1 Pa以上且101 kPa以下,亦可為0.1 Pa以上且10 kPa以下,更可為10 Pa以上且500 Pa以下。
蝕刻氣體接觸於處理對象之矽膜時之基板溫度,通常可為攝氏-40度以上且攝氏150度以下,更甚者,因可提升蝕刻速度並得到高度面內均勻性而可於攝氏20度以上且攝氏90度以下,更可於攝氏30度以上且攝氏50度以下。
蝕刻時間雖並未特別受限,但考慮到半導體元件製造處理之效率,而可為60分鐘以內。於此所謂之蝕刻時間,可表示為進行蝕刻處理,而將蝕刻氣體導入設置有基板之腔室之內部,直到之後用以終止蝕刻處理而藉由真空泵浦等元件排放處理腔室內之蝕刻氣體之時間。此外,基板可為其表面具矽之基板,或者可為於表面具有半導體元件等之結構體之基板,此半導體元件至少包含矽及比矽更難以與七氟化碘反應之部材。
第二實施型態所採用之乾蝕刻方法,能夠適用於一般蝕刻裝置,此蝕刻裝置可使用於如圖1所示之半導體製造工程,所使用之蝕刻裝置之結構並未特別受限。此外,配置於腔室之半導體元件等之被處理物與氣體供給管之位置關係亦並未特別受限。
再者,進行蝕刻工成之腔室,若對於所使用之氟系氣體具有抵抗性且能夠降壓至指定壓力者則並未受限,但通常可適用半導體蝕刻裝置所具備之一般的腔室。此外,保持指定壓力供給七氟化碘之供給管及其他管路若對於氟系氣體具有抵抗性則亦並未特別受限,而能夠使用一般管路。
(實施例1)。
將藉由實施例1而以本發明為主地詳細說明第一實施型態及第二實施型態,但本發明並非限定於所採用之實施例1。
(反應性調查)。
I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)之中最安定者為I 2O 5,而於此實施I 2O 5之反應性調查。
於圖2所示之熱差熱重量測裝置21內,分別量秤做為試驗樣品22之I 2O 5及做為參考樣品23之Al 2O 3,且設置於樣品工作台。以下述條件流通氣體並提升工作台之溫度,且量測對應於工作台溫度之樣品溫度及重量變化量。圖3~圖5繪示I 2O 5之反應性調查中之相異反應性氣體流通下之重量變化相對於溫度之關係圖,各個反應性氣體流通下之反應開始溫度如表1所示。
反應性氣體為ClF 3、20%F 2/N 2、IF 7、O 2之任一者,氣體流量為20 sccm(standard cubic centimeter per minutes),工作台溫度為室溫 → 攝氏300度(升溫速度為每分鐘攝氏3度),處理壓力為760 torr(=101 kPa),結果如以下之表1,可確認I 2O 5與ClF 3之反應性最高,I 2O 5與O 2即使至攝氏300度亦無反應。
表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0001"><TBODY><tr><td> 反應性氣體之種類 </td><td> ClF<sub>3</sub></td><td> 20%F<sub>2</sub>/N<sub>2</sub></td><td> IF<sub>7</sub></td><td> O<sub>2</sub></td></tr><tr><td> 反應開始溫度(攝氏度) </td><td> 25 </td><td> 120 </td><td> 230 </td><td> - </td></tr></TBODY></TABLE>
其中,圖2所示之熱差熱重量測裝置21,能夠一邊藉由熱電偶24量測試驗樣品22及參考樣品23之溫度一邊藉由天秤部25量測試驗樣品22及參考樣品23之重量變化。測試時,自氣體導入口26導入氣體,從排氣口27排放氣體,並藉由加熱器28加熱試驗樣品22及參考樣品23,而能夠同時量測熱差及熱重。
(實施例1及比較例1)。
為了確認附著物去除工程之效果,則進行實施例1及比較例1,實施例1反覆附著物去除工程及蝕刻工程,比較例1不進行附著物去除工程而反覆蝕刻工程。圖1繪示使用於實施例1之蝕刻裝置1之架構示意圖。其中,實施例1相異於比較例1之要點,為具有裝置控制器17執行於蝕刻工程附加附著物去除工程之控制程式(之後有稱為第一控制程式之場合)。再者,做為此控制手段之裝置控制器17藉由執行此第一控制程式,而實現後述圖6所示之表示蝕刻工程及附著物去除工程之流程。
蝕刻裝置1具有進行蝕刻工程或附著物去除工程之腔室2,腔室2具有用以承載試料3之工作台4。試料3可使用於矽基板上形成氧化矽膜(20 nm)之材料,更可使用於其上形成多晶矽膜(30 μm)之材料。工作台4具有能夠調整工作台溫度之工作台溫度調整器16。
腔室2經由閥門7、閥門9及閥門11分別連接至蝕刻氣體供給系統6、清潔氣體供給系統8及非活性氣體供給系統10。而且,腔室2為了將腔室內氣體排放至外部而具有排氣管路12,且經由閥門13將真空泵浦15連接至排氣管路12。藉由壓力控制器14控制閥門13而可控制腔室2內部之壓力。其中,藉由壓力計5量測腔室2內部之壓力。而且,裝置控制器17連接於蝕刻氣體供給系統6、清潔氣體供給系統8、非活性氣體供給系統10、壓力控制器14、溫度調整器16,且能控制此些元件。圖1中之裝置控制器17之A連接至蝕刻氣體供給系統6、清潔氣體供給系統8及非活性氣體供給系統10之A,裝置控制器17之B連接至壓力控制器14之B,裝置控制器17之C連接至溫度調整器16之C。
接下來,將說明關於使用圖6之蝕刻工程及附著物去除工程(清潔工程)。首先,將說明關於蝕刻工程中之蝕刻裝置1之使用方法。先將試料3設置於工作台4上。將腔室2內減壓至未滿1 Pa之後,調整工作台4之溫度為攝氏50度。之後,開啟閥門7,且藉由蝕刻氣體供給系統6將做為蝕刻氣體之七氟化碘以101 kPa之壓力供給至腔室2內。此時之蝕刻氣體之流量為100 sccm,處理壓力為200 torr(=26.7 kPa)。自導入蝕刻氣體2分鐘之後,停止蝕刻氣體之導入,對腔室2之內部抽真空且以非活性氣體置換之後,取出試料3。
而且,將說明關於附著物去除工程中之蝕刻裝置1之使用方法。自腔室2取出試料3之後,將腔室2內減壓至未滿1 Pa,再調整工作台4及腔室2之溫度為攝氏50度。之後,開啟閥門9,藉由清潔氣體供給系統8對腔室內部及排氣管路供給做為清潔氣體之ClF 3。此時之清潔氣體之流量為100 sccm,處理壓力為300 torr(=40.0 kPa)。自導入清潔氣體2分鐘之後,停止清潔氣體之導入,對腔室2之內部抽真空且以非活性氣體置換。
於實施例1中,以蝕刻工程 → 附著物去除工程 → 蝕刻工程之順序,進行100次蝕刻工程,而對100個試料3施予蝕刻。此外,於比較例1中,以蝕刻工程 → 蝕刻工程之順序,進行100次蝕刻工程,而對100個試料3施予蝕刻。
使用附帶有多晶矽膜之矽基板(試料3),且對多個位置分別量測蝕刻前之多晶矽膜之膜厚及蝕刻後之多晶矽膜之膜厚,而求得於各個量測位置之蝕刻量(蝕刻前與蝕刻後之膜厚差)。由各個量測位置之蝕刻量之平均值與蝕刻時間算出矽蝕刻速度。實施例1與比較例1於各個次數之矽蝕刻速度收集於以下表2中,而圖7則繪示於實施例1及比較例1中反覆進行蝕刻試驗時之蝕刻速度之變化之示意圖。
表2 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> 次數 </td><td> 矽蝕刻速度(μm/min) </td></tr><tr><td> 實施例1 </td><td> 比較例1 </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 14.1 </td><td> 14.2 </td></tr><tr><td> 10 </td><td> 13.6 </td><td> 13.4 </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 13.9 </td><td> 13.6 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 13.8 </td><td> 2.4 </td></tr><tr><td> 40 </td><td> 14.2 </td><td> 0.8 </td></tr><tr><td> 50 </td><td> 14.6 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 60 </td><td> 14.2 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 80 </td><td> 13.9 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 100 </td><td> 14.3 </td><td> 0 </td></tr></TBODY></TABLE>
如此之結果,僅反覆蝕刻工程之比較例1中,於30次時其矽蝕刻速度降低,50次以後無法進行蝕刻。另一方面,於蝕刻工程後進行附著物去除工程之實施例1中,確認到即使經過100次也不會降低矽蝕刻速度。因此,實施例1中由於進行有附著物去除工程,而無須以解體方式洗淨腔室,便能夠保持蝕刻速度而反覆進行蝕刻工程。
如上所述,為了解決僅反覆蝕刻工程時矽蝕刻速度於指定次數以後變慢而引起蝕刻不良之課題,本案發明者們注意到I-O及I-F之結合能量(I-O為174 kJ/mol,I-F為277.5 kJ/mol)。藉由令含氟氣體對於腔室內部及排氣管路之附著物之碘元素氧化物起作用,而令腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物與含氟氣體反應。藉此,因生成HF、O 2、IF 5等之氣體,而能夠有效率地去除腔室內部及排氣管路之附著物。因此,於本實施型態中,無須以解體方式洗淨腔室,便能夠藉由導入清潔氣體而去除腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物,因此能夠有效率地實施使用七氟化碘之乾蝕刻方法。
根據本實施型態,以前於腔室內部及排氣管路之壁面附著有碘元素氧化物之狀態下將矽晶圓等之基板導入腔室內時,於對腔室內抽真空且以非活性氣體置換時揮發之碘元素氧化物會附著於矽晶圓等之基板。此狀態下使用七氟化碘進行蝕刻時,雖會有發生蝕刻速度下降或不進行蝕刻等之缺陷之問題點,但藉由實施利用含有含氟氣體之清潔氣體之附著物去除工程(清潔工程),便可充分消除蝕刻時之缺陷。因此,根據本實施型態,能夠以不會產生發生於習知技術之蝕刻缺陷之方式生產,而能夠預期生產性之提升。
第一實施型態及第二實施型態中至少能夠具有(a)~(h)中之一種以上之效果。
(a)於本實施型態中,無須以解體方式洗淨腔室,便能夠藉由導入清潔氣體而去除腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物,因此能夠有效率地實施使用七氟化碘之乾蝕刻方法。
(b)於本實施型態中,清潔氣體可於攝氏20度以上且攝氏300度以下之溫度範圍以及於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍接觸於碘元素氧化物。於如此之清潔條件中,令含氟氣體對於腔室內部及排氣管路之附著物之碘元素氧化物起作用,而令腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物與含氟氣體反應,進而能夠有效率地去除腔室內部及排氣管路之附著物。
(c)於本實施型態中,含氟氣體含有ClF 3之時溫度範圍可於攝氏25度以上且攝氏200度以下,含氟氣體含有F 2之時溫度範圍可於攝氏120度以上且攝氏200度以下,含氟氣體含有IF 7之時溫度範圍可於攝氏230度以上且攝氏300度以下。於如此之清潔條件中,令含氟氣體分別對於腔室內部及排氣管路之附著物之表示為I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)之碘元素氧化物起作用,而令腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物與含氟氣體反應,進而能夠有效率地去除腔室內部及排氣管路之附著物。
(d)於本實施型態中,附著於腔室內部及排氣管路之附著物之表示為I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)之碘元素氧化物中,最安定者為I 2O 5,因清潔條件為令含氟氣體與最安定之I 2O 5反應,故能夠有效率地去除腔室內部及排氣管路之附著物。
(e)並非必須於每次蝕刻工程之後便進行附著物去除工程,亦可於進行多次蝕刻工程之後再進行附著物去除工程。如此若減少附著物去除工程之次數,則能夠提升裝置之利用效率。
(f)特別是使用七氟化碘(IF 7)做為蝕刻氣體之場合,由於IF 7為結合能量較高之化合物而較安定,故IF 7相較於ClF 3及XeF 2與掩膜之反應性較低,而因此IF 7對於掩膜材料具有較低之反應性。藉此,因IF 7對於矽膜以外之膜具有優良選擇性,故能夠適用於含有矽以外之膜之半導體元件等之結構體。
(g)特別是於清潔氣體含有ClF 3時,藉由令前述清潔氣體於溫度範圍為攝氏25度以上且攝氏200度以下且於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍接觸於碘元素氧化物,而能夠有效率地去除腔室內部及排氣管路之附著物。藉此,能夠於維持蝕刻效率之情況下反覆蝕刻工程。
(h)特別是於清潔氣體中含有ClF 3之場合中,即使於低溫亦能夠去除碘元素氧化物,故能夠於相同程度之溫度以七氟化碘進行蝕刻及以ClF 3進行附著物去除,而有減少對於蝕刻裝置之負擔之優點。
(第三實施型態)。
本發明之第三實施型態之乾蝕刻技術,包含藉由含碘氣體去除矽材料之蝕刻處理,以及去除於蝕刻處理中所產生之碘元素化合物之後處理。
以下將詳細說明本發明之實施型態。
本發明之第三實施型態包含蝕刻工程及後處理工程。蝕刻工程藉由含碘氣體去除基板上之膜體。後處理工程去除於前述蝕刻工程中所生成之碘元素化合物。於後處理工程中,令後處理用氣體接觸於基板之表面而去除堆積於前述基板表面之碘元素化合物,其中後處理用氣體包含非含碘(I)之含氟氣體。特別是七氟化碘(IF 7)可做為含碘氣體,或者三氟化氯(ClF 3)、氟(F 2)可做為含碘氣體。再者,於後處理工程中,亦可將基板溫度升溫成高於蝕刻工程時之溫度。藉此,能夠有效率地去除堆積於基板上之做為副生成物之五氟化碘(IF 5)等碘元素化合物。
於此,將說明第三實施型態中之基板處理之概要。
第三實施型態所採用之基板處理工程,具有將基板搬入處理腔室內之工程,調整處理腔室內之壓力為指定壓力之工程,供給含有含碘氣體之蝕刻氣體以去除基板上之矽膜之蝕刻工程,供給前述非含碘之含氟氣體以去除附著於前述基板表面之碘元素化合物之後處理工程,以及將基板自處理腔室內搬出之工程。而且,於後處理工程之後能夠進行加熱工程,加熱工程為藉由將基板之溫度加熱至碘元素化合物之昇華溫度以上,而更有效地去除前述碘元素化合物。
此外,於本發明之第三實施型態中,蝕刻基板上之薄膜之反應,可表示為Si+2IF 7→ SiF 4+2IF 5
於蝕刻工程之後,停止含有含碘氣體之蝕刻氣體(於此為IF 7)之供給。此時,五氟化碘(IF 5)等之碘元素化合物會堆積於基板之表面。因此,於本實施型態中,實施後處理工程時,藉由供給三氟化氯(ClF 3)等之含氟氣體以有效率地去除碘元素化合物。
如此於蝕刻工程後,藉由實施後處理工程,而能夠至少去除附著於基板表面之碘元素化合物。
再者,與第一實施型態或第二實施型態同樣地可於將基板自腔室取出之後進行附著物去除工程。此時,附著物去除工程因能夠使用與第一實施型態或第二實施型態相同之方法而省略其詳細的說明。此外,於附著物去除工程中,當然亦能夠使用於本實施型態(第三實施型態)之蝕刻方法。附著物去除工程與於此所說明之蝕刻處理之相異點,因僅於腔室內部不存在有基板,而省略其說明,而且,於附著物去除工程中,可去除附著於腔室內部及排氣管路之五氟化碘等之碘元素化合物。
而且,第三實施例所採取之乾蝕刻方法,能夠適用於如圖9及圖10所示之半導體工程所使用之一般的蝕刻裝置,所使用之蝕刻裝置之結構並未特別受限。舉例而言,還能夠適用於一種基板處理裝置,可使用一種半導體裝置之製造方法,此方法包含以承載多個基板之狀態下將裝載舟裝入處理爐之工程,對基板施加指定處理之工程,以及處理後自處理爐搬出前述裝載舟之工程。
(實施例2)。
以下將使用圖9及圖10說明於第三實施型態中所使用之蝕刻裝置100之架構。
(1)基板處理裝置之結構。
圖9繪示用以實施半導體製造方法之單枚式基板處理裝置(以下單純稱為基板處理裝置)中之基板處理容器於基板處理時之狀態之縱剖面示意圖。圖10繪示相同之基板處理容器於基板搬運時之狀態之縱剖面示意圖。圖10中,可令承載台(susceptor)下降至能夠進行搬運工程之搬運位置。
如圖9及圖10所示,做為蝕刻裝置100之基板處理裝置包含處理矽晶圓等之圓形基板101之處理容器(腔室)130,以及鄰接於處理容器130且於其之間搬運基板101之基板搬運容器139。處理容器130由容器本體131及蓋體132所構成,容器本體131於上部設有開口,蓋體132封閉容器本體131之上部開口,而於處理容器130內部形成封閉結構之處理室50。此外,處理室50亦可藉由蓋體132及承載台102所圍成之空間(處理空間)而形成。本實施型態之範例中,容器本體131、蓋體132及處理室50之任一者之上視形狀(自上方觀看之形狀)可略為圓形。
(氣體供給部)。
蓋體132設置有淋浴頭(shower head)105、處理氣體供給線路106a、處理氣體供給線路106b及非活性氣體供給線路112。淋浴頭105設置成面對處理室50內之基板101,且自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b對於處理室50內供給處理氣體。此淋浴頭105設置於蓋體132之內面上部,且其結構包含具有多個氣孔且令氣體分散為淋浴狀之氣體分散板(圖式省略)以及混合多種氣體之混合室(圖式省略)。舉例而言,自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b供給處理氣體之場合中,可於上述混合室混合非活性氣體等之稀釋氣體。
處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b連接至淋浴頭105。具體而言,由處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b構成之處理氣體供給管路115a及處理氣體供給管路115b,於淋浴頭105之上部朝向上述混合室開設有開口。
此外,非活性氣體供給線路112設置成貫穿淋浴頭105。舉例而言,構成非活性氣體供給線路112之非活性氣體供給管路120貫穿面對於基板101中心部之淋浴頭105中心部,且朝向處理室50開設有開口。
藉此,處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b建構成連接至淋浴頭105,且經由淋浴頭105對於基板處理室50內供給處理氣體。此外,非活性氣體供給線路112設置成貫穿淋浴頭105,而建構成可不經過淋浴頭便可對基板處理室50內供給非活性氣體。
具體而言,處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b分別具備處理氣體供給管路115a及處理氣體供給管路115b、氣體流量控制器(mass flow controller,MFC)116a及氣體流量控制器116b,處理氣體供給管路115a及處理氣體供給管路115b連接至淋浴頭105且與上述混合室連通,氣體流量控制器116a及氣體流量控制器116b設置於處理氣體供給管路115a及處理氣體供給管路115b。而且,處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b建構成能夠對基板處理室50內以指定氣體流量及指定氣體流量比例供給指定氣體種類。此處理氣體於本實施型態中可為含碘氣體,例如可為IF 7氣體。其中,處理氣體可例如使用以非活性氣體(例如N 2氣體)稀釋之含碘氣體。特別是含碘氣體之其中一種之IF 7氣體,能夠選擇性地去除以矽為主成分之矽膜。於此之「選擇性地」,例如可謂為矽膜之蝕刻率高於其他膜體(例如金屬膜、氧化膜、氮化膜、氮氧化膜等)之蝕刻率。於此,以矽為主成分之矽膜可謂為矽成分至少為50質量%以上之矽膜。
其中,依據基板處理之內容,亦能夠建構成可自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b供給相異之處理氣體。而且,亦能夠建構成可自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b之任一者供給做為載體氣體或稀釋氣體之非活性氣體。
非活性氣體供給線路112具備非活性氣體供給管路120及氣體流量控制器(MFC)121,且建構成能夠將供給至處理室50內之非活性氣體之流量供給成指定氣體流量。非活性氣體供給線路112更可具備加熱部123,以加熱供給至處理室50內之非活性氣體之溫度。加熱部123連接至後述之控制器500,且接受來自控制器500之控制,而能夠將非活性氣體之溫度調整成指定溫度。於本實施型態中,自非活性氣體供給線路112供給之非活性氣體可為N 2(氮)氣體。
處理氣體供給部可建構成包含處理氣體供給管路115a、處理氣體供給管路115b、MFC 116a、MFC 116b及淋浴頭105。而且,處理氣體供給部(處理氣體供給線路)亦可建構成包含處理氣體供給來源117a及處理氣體供給來源117b。此外,非活性氣體供給部可建構成包含非活性氣體供給管路120及MFC 121。而且,非活性氣體供給部(非活性氣體供給線路)亦可建構成包含非活性氣體供給來源122。再者,氣體供給部可由處理氣體供給部及非活性氣體供給部構成。
另外,去除劑供給線路用以將能夠去除變性層(自然氧化層)之氟化氫氣體等之去除劑供給至基板101,於蓋體132可依據需求設置去除劑供給線路、供給清潔用氣體(例如三氟化氯(ClF 3)氣體等)之清潔氣體供給線路或後述供給後處理用氣體之後處理用氣體供給線路等,而亦能夠做為氣體供給部之一部分。
於容器本體131之上側部可設置有排氣口107。排氣口107可建構成與形成於容器本體131之上部內周之環狀管路114連通,且經由環狀管路114排放基板處理室50內之氣體。環狀管路114之上視狀可為環狀。排氣管路142可連接至排氣口107,且於排氣管路142可設置有自動壓力調整閥(APC閥門)V及真空泵浦P。藉由APC閥門V及上述氣體供給部之MFC調整氣體供給量及排氣量,而可將處理室50之壓力控制成指定數值。另外,排氣口107及環狀管路114亦可設置於蓋體132之下側部。
而且,於容器本體131之排氣口107之更下方之一側部分可設置有搬運口108。搬運口108可建構成將處理前之基板101自形成於基板搬運容器139內之基板搬運室140經由搬運口108而搬運至處理容器130內之基板處理室50,或將處理後之基板101自基板處理室50搬出至基板搬運室140。而且,於容器本體131之搬運口108可設置有可任意開啟或關閉之開關閥109,開關閥109可對於基板搬運室140及基板處理室50進行氣體隔離。
而且,於處理容器130內可設置內藏有加熱單元H(圖式省略)之承載台(基板載置台)102。承載台102可於處理容器130之基板處理室50內設置成任意升降,以於承載台102之表面承載基板101。基板101可藉由加熱單元H加熱。
於基板支撐銷上下機構111豎立設置有多個支撐銷104。此些支撐銷104能夠貫穿加熱單元H及承載台102,且依據承載台102及基板支撐銷上下機構111之升降,而可任意自承載台102之表面凸出或沒入於承載台102之表面。
基板處理裝置之結構中,當承載台102下降至能夠進行搬運工程之位置時(圖10所示之位置,以下將此位置稱為搬運位置A),多個支撐銷104可自承載台102之表面凸出而能夠於多個支撐銷104上支撐基板101,且可經由基板處理室50及基板搬運室140之間之搬運口108對於基板101進行搬運及搬出。此外,基板處理裝置之結構中,當承載台102經過比搬運位置A更上方之中間位置而上升至能夠進行處理工程之位置時(圖9所示之位置,以下將此位置稱為基板處理位置B),支撐銷104不參與基板101之支撐,而使得基板101載置於承載台102。
承載台102設置成其支撐軸124連結於升降機構UD(圖式省略),而能夠於基板處理室50內進行升降。於支撐軸124之外周設置有用以密封上下運動之支撐軸124之伸縮軟管(bellows,圖式省略)。升降機構UD之結構,可為於基板搬入工程、基板處理工程、基板搬出工程等之各個工程中,能夠多段調整基板處理室50內之承載台102之上下方向之位置(搬運位置A、基板處理位置B等位置)。
而且,承載台102能夠沿水平方向旋轉。換言之,其結構為前述筒狀之支撐軸124可藉由旋轉機構R(圖式省略)任意旋轉,承載台102可設置成以支撐軸124為旋轉軸任意旋轉,而能夠於承載基板101之狀態下以任意速度旋轉承載台102。另一方面,藉由貫穿插設於筒狀支撐軸124內之固定部(圖式省略),固定且支撐設置於承載台102內之電阻加熱之加熱單元H。如此一來,由於承載台102可任意旋轉,且電阻加熱之加熱單元H為固定狀態,故承載台102可相對於電阻加熱之加熱單元H相對旋轉。
而且,將於後如圖11所示描述控制器500之結構範例,其可做為控制升降機構UD、旋轉機構R、電阻加熱之加熱單元H、MFC 121、MFC 116a、MFC 116b等之各個部分之控制手段。
關於如上所述之基板處理裝置中去除基板上之薄膜之處理,可為藉由搬運工程將基板101搬入處理室50內,藉由處理工程將處理氣體(蝕刻氣體)經由淋浴頭105供給至搬入處理室50內之基板101以對基板101進行處理,藉由搬出工程將經過處理之基板101自處理室50內搬出。
於搬入工程中,承載台102位於搬運位置A,支撐銷104處於能夠接收基板101之狀態,且開啟處理容器130之開關閥109。至少形成有含矽膜體之基板101藉由搬運機構T(圖式省略)自基板搬運室140經由搬運口108搬入基板處理室50,且受到多個支撐銷104之支撐(圖10)。於基板101搬入後關閉開關閥109。藉由真空泵浦P經由環狀管路114自排氣口107排放基板處理室50內之氣體。
於處理工程中,首先藉由升降機構UD將承載台102自搬運位置A(圖10)上升至基板處理位置B(圖9)。於到達基板處理位置B之前,基板101自支撐銷104移載至承載台102,且藉由加熱單元H經由承載台102對基板101進行加熱。於基板處理位置B,移載至承載台102上之基板101可面對於淋浴頭105(圖9)。於如此之狀態下,可依據需求藉由旋轉機構R旋轉承載台102,進而旋轉基板101。
接下來如圖9之箭頭所示,於處理室50內,自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b經由淋浴頭105,而將處理氣體供給至旋轉之基板101之表面,且自排氣口107排放氣體。於此過程中,去除形成於基板101上之矽膜。去除矽膜之後,與做為蝕刻氣體之處理氣體同樣地,於本實施型態中如圖9之箭頭所示,自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b供給用以去除反應副生成物之處理氣體(以後稱為後處理用氣體)。於此,自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b將處理氣體導入淋浴頭105內。而且,自非活性氣體供給線路112將非活性氣體供給至處理室50內,其中非活性氣體供給線路112連接至面對於基板101中心部之淋浴頭105中心部。
此時,亦可建構成藉由自淋浴頭105將非活性氣體導入處理室50內,而控制導入淋浴頭105內之處理氣體之氣流。舉例而言,藉由設置於非活性氣體供給線路112之MFC 121,以將易於發生缺陷之基板101中心部之膜厚或膜質調整成最適當狀態之方式,調整流經非活性氣體供給管路120之非活性氣體之流量。
基板處理後於搬出工程中,將承載台102下降至搬運位置A(圖10)。於下降時,支撐銷104再次抬起基板101,而於承載台102及基板101之間形成搬運用之間隙。處理結束後藉由搬運機構T,將基板101自搬運口108運出至基板搬運室140。
(2)控制器結構之說明。
控制器500控制上述之各個部分以進行上述之搬入工程、處理工程及搬出工程。如圖11所示,身為控制部(控制手段)之控制器500,可由具備中央處理單元(central processing unit,CPU)500a、隨機存取記憶體(random access memory,RAM)500b、儲存裝置500c及輸入輸出埠(I/O port)500d之電腦所構成。RAM 500b、儲存裝置500c及輸入輸出埠500d能夠建構成經由內部匯流排500e而與CPU 500a進行資料交換。控制器500能夠連接至例如由觸控面板等構成之輸入輸出裝置501。
儲存裝置500c可由例如快閃記憶體、硬碟機(hard disk drive,HDD)等之儲存媒體所構成。於儲存裝置500c內,以能夠讀取之方式儲存處理配方(process recipe)等,此處理配方可記載有控制基板處理裝置之運作之控制程式、後述之基板處理之程序及條件等。其中,處理配方可做為程式而發揮作用,此程式可令控制器500執行後述基板處理工程(蝕刻處理工程)中之各程序,且以能夠得到指定結果之方式組合各程序。以下,可總稱此處理配方及控制程式,而單純稱之為程式。而且,於本說明書中使用所謂程式之用語之場合,可為僅包含處理配方個體之場合,可僅包含控制程式個體之場合,或亦可為包含二者之場合。另外,RAM 500b建構成做為暫時儲存由CPU 500a讀取之程式或資料等之記憶體領域(工作區,work area)。而且,相對使用於第一實施型態及第二實施型態之第一控制程式,於本實施型態中亦有控制程式稱為第二控制程式之場合。
輸入輸出埠500d可連接至上述之加熱單元H、基板支撐銷上下機構111、加熱部123、搬運機構T、APC閥門V、排氣泵浦(真空泵浦)P、開關閥109、MFC 121、MFC 116a、MFC 116b、旋轉機構R、升降機構UD等。
CPU 500a建構成可自儲存裝置500c讀取並執行控制程式,同時亦可依據來自輸入輸出裝置501之操作指令之輸入內容等自儲存裝置500c讀取並執行處理配方。接下來,CPU 500a可建構成根據所讀取之處理配方之內容,而藉由基板支撐銷上下機構111控制支撐銷104之上下運作,藉由加熱單元H控制對於基板101之加熱冷卻運作,藉由MFC 121、MFC 116a、MFC 116b控制處理氣體之流量調整運作等運作。
其中,控制器500並非限制於由專用之電腦建構而成之場合,亦可由通用之電腦建構而成。舉例而言,可準備儲存有上述程式之外部儲存裝置(例如磁帶、軟碟或硬碟等之磁碟、CD或DVD等之光碟、MO等之磁光碟、USB記憶體(USB flash drive)或記憶卡等之半導體記憶體)502,藉由使用所採用之外部儲存裝置502而於通用電腦中安裝程式等方式,進而能夠構成關於本實施型態之控制器500。
其中,用以對電腦供給程式之手段,並非限定於經由外部儲存裝置502供給之場合。舉例而言,亦可使用網際網路或專用線路等之通訊手段,而可不經由外部儲存裝置502便可供給程式。此外,儲存裝置500c及外部儲存裝置502可由電腦可讀取之記錄媒體所構成。以下總稱此些元件,而單純稱之為記錄媒體。而且,於本說明書中使用所謂記錄媒體之用語之場合,可為僅包含儲存裝置500c個體之場合,可僅包含外部儲存裝置502個體之場合,或亦可為包含二者之場合。
(3)蝕刻處理工程(乾蝕刻工程)。
接下來,將使用圖8,說明關於基板處理工程(蝕刻處理工程),其可做為本實施型態中所採取之半導體製造工程之其中一工程。所採取之工程可藉由上述之基板處理裝置實施。而且,於以下之說明中,可藉由控制器500控制構成基板處理裝置之各個部分之運作。
(基板搬入工程S10)。
首先,至少具有以矽為主成分之膜體之基板101,於藉由搬運機構T自基板搬運室140經由搬運口108搬運至基板處理室50內之後,支撐於支撐銷104上。
(矽膜去除工程S20)。
接下來,上升承載台102或者上升承載台102及基板支撐銷上下機構111,而以承載台102上載置有基板101之方式使其朝向基板處理位置B移動。將承載台102所具備之加熱單元H加熱至預先指定之溫度,進而將基板101加熱至指定之基板溫度。另可依據需求,而可合併使用為了排除過剩熱量(反應熱)之冷卻機構。
於基板101到達指定溫度之後,自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b經由淋浴頭105將指定之蝕刻氣體供給至基板101持續指定時間,且例如於基板溫度為攝氏50度以下進行基板101上之矽膜之蝕刻處理。蝕刻氣體之溫度可例如為室溫。此時,可自非活性氣體供給管路120將非活性氣體供給至基板101。使用於蝕刻處理之蝕刻氣體,可藉由設置於處理室50之側面且與環狀管路114連通之排氣口107排出。
供給蝕刻氣體之同時,可藉由APC閥門V調整排氣量,以維持處理室50內之壓力為指定壓力。而且,由於供給蝕刻氣體時便開始蝕刻矽膜,故可將壓力或氣體流量儘快設定成指定之數值。
蝕刻氣體可使用含碘(I)氣體。例如含有碘(I)之互鹵元素之氣體。其中可選擇七氟化碘(IF 7)。而且,IF 7氣體於室溫中,對於氧化矽膜、非晶碳膜、氮化矽膜之蝕刻率幾乎為零,相反地對於矽膜則具有1分鐘1 μm以上之極大蝕刻率。
而且,於本實施型態中,矽膜去除工程S20可包含後處理工程,以於藉由含碘氣體(蝕刻氣體)去除矽膜之後,去除因蝕刻氣體及矽膜之反應而生成之反應副生成物。具體而言,於後處理工程中,與蝕刻氣體同樣地,可藉由APC閥門V調整排氣量,以維持處理室50內之壓力為指定壓力,而且自處理氣體供給線路106a及處理氣體供給線路106b經由淋浴頭105將指定之後處理用氣體供給至基板101。
而且,於矽膜上形成有數個原子程度之變性層之場合中,於供給處理氣體(蝕刻氣體)之前,亦可將用以去除變性層之變性層去除氣體(例如氟化氫氣體)供給至基板。於此,變性層可為形成於矽膜上之自然氧化膜。此自然氧化膜即使具有數個原子層之厚度,亦無法藉由上述處理氣體去除,而會妨礙矽膜之去除。藉由供給變性層去除氣體,而能夠於維持其他膜體結構之情形下去除矽膜上之變性層,且能夠藉由處理氣體精細地去除矽膜。
進行去除工程S20持續指定時間之後,停止處理氣體之供給,且將處理容器130內之氣體(gas)自排氣口107排出。
(清除(purge)工程S30)。
於去除工程(蝕刻工程)S20結束後,自非活性氣體供給管120經由淋浴頭105將例如氮氣之非活性氣體供給至基板101上。此時,所供給之氮氣可於利用加熱部123加熱之狀態,而以加熱至例如攝氏90度以上之方式進行供給。非活性氣體若能夠加熱至高於蝕刻工程中所產生之副生成物之昇華溫度,則能夠提升產生於蝕刻時之副生成物之去除效率。
而且,於本實施型態中,清除工程S30可包含加熱工程,其於藉由後處理用氣體去除副生成物之後,更進一步將基板之溫度加熱至前述指定之基板溫度以上。具體而言,可加熱至矽膜去除工程中所生成之副生成物(例如IF 5)之昇華溫度以上。
以往於蝕刻基板101上之矽材料時,對於產生矽材料與蝕刻氣體之化合物即副生成物之對策,為蝕刻處理後將基板101移動至退火(anneal)腔室,且將基板101加熱至令基板101上之副生成物昇華之溫度。如此之結果,因於退火腔室中對基板101進行退火處理會耗工耗時,而會阻礙生產性之提升。然而,於本實施型態中,能夠藉由利用加熱部123加熱之狀態下供給非活性氣體,而改善上述副生成物之問題。
(基板搬出工程S40)。
於清除工程S30結束後,停止非活性氣體之供給,且自排氣口107排出處理容器130內之氣體。而且,使支撐銷104上升,而令基板101離開承載台102且冷卻至能夠搬運之溫度。
基板101冷卻至能夠搬運之溫度且調整成準備自處理室50搬出之後,以與上述之基板搬入工程S10相反之程序搬出基板101。
圖12繪示圖8所示之基板處理工程之S20及S30之細節之示意圖。
圖12所示之關於本實施型態之蝕刻處理工程,包含前清除工程(S101)、蝕刻工程(S102)、真空清除工程(S103)、後處理(treatment)工程(S104)、升溫清除工程(S105)、加熱工程(S106)及降溫清除工程(S107)之七個工程。其中,蝕刻工程(S20)至少包含蝕刻工程(S102)及後處理工程(S104),清除工程(S30)包含加熱工程(S106)。如此一來,於清除工程(S30)加入加熱工程(S106)時,以所謂去除碘元素化合物之觀點看來為可行。然而,因伴隨著基板溫度之變化而使得從生產量之觀點看來有些不佳,故以選擇適度地實施加熱工程之方式建構而成。而且,圖12中各個工程雖然使用相同之時間軸,但實際上各個工程之時間當然可相異。以下,將說明關於各個工程。此外,當然可藉由執行控制程式,進行圖12所示之各個工程。
前清除工程(S101),為用以準備身為下一工程之蝕刻處理而進行之工程,於前清除工程(S101)中可維持指定之基板溫度及指定之壓力。於本實施型態中,溫度可為攝氏30度,壓力可為50 Pa,且非活性氣體之流量可為1 SLM。溫度及壓力安定於指定之基板溫度及指定之壓力時,可往下一工程(S102)移動。於此,所謂指定之基板溫度,可為令處理氣體(蝕刻氣體)充分氣化之溫度帶,且可為形成於基板101之膜體特性不會變質之溫度。舉例而言,可維持於攝氏20度以上且攝氏90度以下之溫度,更可維持於攝氏30度以上且攝氏50度以下之溫度。再者,所謂指定之壓力,可例如維持於0.1 Pa以上且200 Pa以下之壓力。
於蝕刻工程(S102)中,將含有含碘氣體之蝕刻氣體供給至處理室50,以去除基板101上之矽膜。含碘氣體特別可為七氟化碘(IF 7)。蝕刻氣體流量可設定為0.1 SLM(standard liter per minutes)以上且10 SLM以下程度之範圍內之指定之流量。例如設定為1 SLM。而且,亦可依據需求,而一旦排放處理室50之氣體便供給蝕刻氣體。於本實施型態中,溫度可例如為攝氏30度,壓力可例如為200 Pa,且IF 7氣體之流量及非活性氣體之流量可分別例如為1 SLM。再者,蝕刻之時間可根據蝕刻對象之矽之膜厚而適當地決定。於供給IF 7氣體持續預設時間之後,可往下一工程(S103)移動。
於真空清除工程(S103)中,停止蝕刻氣體之供給。而且,停止非活性氣體(例如氮氣)之供給,且進行排氣成真空之真空排氣工程。接下來,供給非活性氣體(例如0.5 SLM),並於處理室50內進行清除工程之同時,溫度及壓力於指定時間安定下來後,且可往下一工程(S104)移動。其中,若於本實施型態中,則溫度可維持於攝氏30度,壓力可維持於50 Pa。
於後處理(treatment)工程(S104)中,溫度可為攝氏30度,壓力可為200 Pa,且後處理用氣體(例如ClF 3氣體)之流量及非活性氣體之流量可分別例如為1 SLM。此後處理工程,可為去除附著於基板101或處理室50之內壁等之碘元素化合物之工程。於去除此蝕刻工程時之副生成物之工程中,可使用非含碘之含氟氣體。舉例而言,前述含氟氣體可為氟(F 2)、三氟化氯(ClF 3)等。
於升溫清除工程(S105)中,將溫度升溫至目標溫度。此時,就此停止非活性氣體之流量,再於處理室50內進行抽真空工程(真空排氣工程)並以例如0.5 SLM之流量供給非活性氣體,且經過將壓力穩定維持於50 Pa之工程(壓力維持工程),而將溫度自攝氏30度升溫至目標溫度(攝氏200度)。此目標溫度可設定成碘元素化合物之昇華溫度以上之溫度。其中舉例而言,若碘元素化合物為IF 5,因昇華溫度為攝氏95度之程度,故目標溫度可為攝氏100度以上。然而,若目標溫度較高,則因需要耗費升溫時間,故以生產量之觀點看來,目標溫度過高亦不佳。另外,於本實施型態之後處理例如使用ClF 3之場合中,目標溫度亦可為即使萬一產生副生成物亦不會附著之溫度(攝氏200度之程度)以下。達到指定之目標溫度時便可往下一工程(S106)移動。
於加熱工程(S106)中,因溫度為堆積於基板表面之碘元素化合物之昇華溫度以上,且因藉由供給非活性氣體(例如1 SLM)而使得已昇華之碘元素化合物隨著非活性氣體排出,故可有效率地減少身為副生成物之碘元素化合物。經過指定時間之後,便可往下一工程(S107)移動。
於降溫清除工程(S107)中,自目標溫度(於本實施型態中為攝氏200度)降溫至升溫前之溫度(於本實施型態為攝氏30度)。到達升溫前之溫度時,於本實施型態中之乾蝕刻處理可結束。
圖13繪示於蝕刻處理工程後之基板表面之碘元素(I)強度相對於溫度之關係圖。縱軸表示碘元素(I)強度,橫軸為基板溫度。白圓點所表示之資料為執行圖12所示之序列(sequence)之結果,黑圓點所表示之資料為不利用三氟化氯(ClF 3)進行後處理而僅進行退火處理之結果。
藉此可知,隨著退火溫度之上升,可降低於蝕刻後之基板表面之碘元素(I)強度。再者可知,不僅利用退火處理,藉由組合利用三氟化氯(ClF 3)之後處理,而能夠更有效率地降低碘元素(I)強度。
以往藉由七氟化碘蝕刻基板上之膜體之工程中,因七氟化碘(IF7)氣體之分解以及七氟化碘與矽之反應而生成之五氟化碘(IF 5)等之副生成物,會有附著於處理基板之腔室內部及排氣管路之情形,還有堆積於基板表面之情形。由於此些副生成物於常溫中之性質安定而難以揮發,且無法於蝕刻後之利用非活性氣體之清除工程中去除,而於基板表面殘留碘元素汙染。於此,若腔室內部、排氣管路或基板表面暴露於大氣,則含有碘元素化合物之副生成物會與大氣中之水分反應,而產生碘化氫(HI)或碘酸(HIO 3)等,故會有誘發基板表面或腔室內部、排氣管路等之金屬部件之腐蝕之風險等問題。但若根據本實施型態,因能夠有效率地去除於蝕刻工程中所生成之含有碘元素化合物之副生成物,而能夠解決如此之問題。
於本實施型態(第三實施型態)中,除了第一實施型態及第二實施型態之效果以外,至少能夠具有以下記載之(a)~(c)中之一種以上之效果。
(a)於本實施型態中,藉由蝕刻工程之後設定後處理工程,而能夠至少去除附著於腔室內或堆疊於基板表面之碘元素化合物,還因能夠同時去除附著於腔室內部及排氣管路之碘元素氧化物,而能夠減少附著物去除工程之次數,進而提升裝置之工作效率。
(b)另外,於本實施型態中,藉由蝕刻工程之後設定後處理工程,因能夠去除基板表面之碘元素化合物,而於連續進行蝕刻處理之場合中,能夠抑制蝕刻之缺陷。
(c)另外,於本實施型態中,藉由蝕刻工程之後設定後處理工程,因能夠去除堆積於腔室內之壁面及基板表面之碘元素化合物,而即使於維護時開啟處理室,亦能夠抑制因與大氣中之水分反應而產生碘化氫(HI)、碘酸(HIO 3)等,故因此能夠抑制腔室內之金屬腐蝕。
<本發明中之效果>。
以往雖為了尋求更高度密集化而促進圖案(pattern)之精細化,但促進精細化卻連帶會於精細化後之圖案產生固有的問題。其中一範例則是因晶圓蝕刻時之液體之表面張力而導致圖案塌陷。舉例而言,於矽(Si)之去除工程中,可藉由氫氧化四甲銨水溶液(TMAH)等進行蝕刻後以純水洗淨,再一邊以表面張力小於純水之異丙醇(IPA)置換且一邊進行乾燥,藉此防止圖案因洗淨液之表面張力而倒塌。然而,隨著圖案之精細化,而逐漸無法使用此方法防止圖案之倒塌。若根據本發明中之藉由蝕刻氣體進行矽材料之去除之乾蝕刻,則可做為解決此問題之手段,且亦能夠適用於今後之圖案之精細化。
於製造反及(NAND)快閃記憶體等之三維結構之裝置時,相對於多晶矽(Poly-Si)以外之膜體(例如氧化矽(SiO 2)膜、氮化矽(SiN)膜、氮氧化矽(SiON)膜、碳膜等),使用以往之電漿之反應性離子蝕刻難以高選擇性地去除多晶矽。換言之,從與多晶矽以外之膜之選擇性問題以及必須等方向性蝕刻之要點看來,於多晶矽(Poly-Si)膜及氧化矽(SiO 2)膜之堆疊結構切割出貫穿溝槽後,欲於側壁所露出之多晶矽(Poly-Si)膜及氧化矽(SiO 2)膜之層體之中,使用以往之電漿之反應性離子蝕刻之方式僅對於多晶矽(Poly-Si)膜進行蝕刻,是非常困難的事情。而且,亦有與硬掩膜(例如碳膜等)之選擇性之問題。因此難以對應如此圖案之精細化所伴隨之裝置結構之複雜化。若根據本發明中之藉由蝕刻氣體並以無電漿且等方向性蝕刻之方式進行矽材料之去除之乾蝕刻,則可做為解決此問題之手段,且亦能夠適用於今後之圖案之精細化。相較於現有之蝕刻氣體,特別是藉由使用含有七氟化碘之含碘氣體做為蝕刻氣體,因其化學性質而與矽以外之膜體具有優良選擇性,故能夠進行矽材料之去除。因此,能夠適用於今後之圖案之精細化所伴隨之裝置結構之複雜化。
<本發明之其他實施型態>。
以上,雖具體說明本發明之實施型態,但並非將本發明限定於上述之實施型態,而在未脫離其要旨之範圍內亦能夠進行各種變更。舉例而言,於上述之實施型態中,雖記載著裝置具有逐一處理基板之處理室,但並非限定於此型態,當然亦可如多枚式裝置或縱型裝置之裝置,具有可批次(batch)處理多個基板之處理室。
另外,本發明並非限定於如關於本實施型態之基板處理裝置之處理半導體晶圓之半導體製造裝置等,亦能夠適用於處理玻璃基板之液晶顯示器(liquid crystal display,LCD)製造裝置、太陽電池製造裝置等之基板處理裝置。舉例而言,能夠適用於對於驅動LCD之電晶體或使用於太陽電池之單晶矽、多晶矽、非晶矽進行加工之處理。
<本發明之優選態樣>。
以下,將附記關於本發明之優選態樣。
<附記1>。
根據本發明之一態樣,提供附著物去除方法,為使用清潔氣體去除附著物,其中清潔氣體含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於構成腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
<附記2>。
提供附著物去除方法,如記載於附記1之附著物去除方法,其中前述清潔氣體於攝氏20度以上且攝氏300度以下之溫度範圍以及於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍接觸於前述附著物。
<附記3>。
提供附著物去除方法,如記載於附記2之附著物去除方法,其中前述清潔氣體所含有之含氟氣體為ClF 3,前述溫度範圍為攝氏25度以上且攝氏200度以下。
<附記4>。
提供附著物去除方法,如記載於附記2之附著物去除方法,其中前述清潔氣體所含有之含氟氣體為F 2,前述溫度範圍為攝氏120度以上且攝氏200度以下。
<附記5>。
提供附著物去除方法,如記載於附記2之附著物去除方法,其中前述清潔氣體所含有之含氟氣體為IF 7,前述溫度範圍為攝氏230度以上且攝氏300度以下。
<附記6>。
提供附著物去除方法,如記載於附記1至附記5之任一者之附著物去除方法,其中前述清潔氣體所含有之含氟氣體為選自由HF、F 2及XF n(X表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且7以下之整數)所構成之群組之至少一者之含有氟元素(F)之含氟氣體。
<附記7>。
提供附著物去除方法,如記載於附記1至附記6之任一者之附著物去除方法,其中前述附著物中所含有之前述碘元素氧化物為以化學式I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)表示之碘元素氧化物。
<附記8>。
提供附著物去除方法,如記載於附記1、附記2或附記7之附著物去除方法,其中前述碘元素氧化物為I 2O 5
<附記9>。
根據本發明之其他態樣,提供乾蝕刻方法,包含於腔室內供給含有含碘氣體之蝕刻氣體而蝕刻基板表面之工程,以及於蝕刻前述基板表面之後使用清潔氣體去除附著物之工程,其中清潔氣體至少含有含氟氣體,附著物含有碘元素氧化物,且附著於構成前述腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
<附記10>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記9之乾蝕刻方法,其中前述清潔氣體於攝氏20度以上且攝氏300度以下之溫度範圍以及於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍接觸於前述附著物。
<附記11>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記9或附記10之乾蝕刻方法,其中前述清潔氣體所含有之前述含氟氣體為選自由HF、F 2及XF n(X表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且7以下之整數)所構成之群組之至少一者之含有氟元素(F)之含氟氣體。
<附記12>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記11之乾蝕刻方法,其中前述清潔氣體所含有之前述含氟氣體為ClF 3
<附記13>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記9之乾蝕刻方法,其中前述附著物中所含有之前述碘元素氧化物為以化學式I xO yF z(x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數)表示之碘元素氧化物。
<附記14>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記9或附記10之乾蝕刻方法,其中前述含氟氣體為選自由氟(F 2)、三氟化氯(ClF 3)及七氟化碘(IF 7)所構成之群組之一者。
<附記15>。
根據本發明之更其他態樣,提供附著物去除方法,為使用清潔氣體去除附著物,其中清潔氣體含有非含碘之含氟氣體,附著物含有碘元素化合物,且附著於構成腔室之部件或連接至前述腔室之管路之表面。
<附記16>。
提供附著物去除方法,如記載於附記15之附著物去除方法,其中前述清潔氣體所含有之前述含氟氣體為氟(F 2)、三氟化氯(ClF 3)。
<附記17>。
提供附著物去除方法,如記載於附記15之附著物去除方法,其中前述附著物所含有之碘元素化合物為五氟化碘(IF 5)。
<附記18>。
根據本發明之更其他態樣,提供乾蝕刻方法,包含蝕刻工程及後處理工程。蝕刻工程藉由含有含碘氣體之蝕刻氣體去除基板上之膜體。後處理工程去除於前述蝕刻工程中所生成之碘元素化合物。於前述後處理工程中對於前述基板之表面供給後處理用氣體而去除前述碘元素化合物,其中前述後處理用氣體含有非含碘之含氟氣體。
<附記19>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記18之乾蝕刻方法,更包括加熱工程,於前述後處理工程之後,藉由對前述基板加熱而去除堆積於前述基板表面之碘元素化合物。
<附記20>。
提供乾蝕刻方法,如記載於附記18之乾蝕刻方法,其中前述後處理用氣體所含有之含氟氣體為氟(F 2)、三氟化氯(ClF 3)及七氟化碘(IF 7)。
<附記21>。
根據本發明之更其他態樣,提供基板處理裝置,包含腔室、蝕刻氣體供給部、清潔氣體供給部及裝置控制器。腔室用以容置基板,此基板形成有至少以矽為主成分之含矽膜體。蝕刻氣體供給部用以將含有含碘氣體之蝕刻氣體供給至前述腔室。清潔氣體供給部用以將含有含氟氣體之清潔氣體供給至前述腔室。裝置控制器用以至少控制前述蝕刻氣體供給部及前述清潔氣體供給部,於供給前述第一蝕刻氣體蝕刻前述基板之後,使用前述清潔氣體去除附著於前述腔室之內部且含有碘元素氧化物之附著物。
<附記22>。
根據本發明之更其他態樣,提供基板處理裝置,包含腔室、蝕刻氣體供給部、後處理用氣體供給部及控制部。腔室用以容置基板,此基板形成有至少以矽為主成分之含矽膜體。蝕刻氣體供給部用以將含有含碘氣體之蝕刻氣體供給至前述基板。後處理用氣體供給部用以將含有含氟氣體之後處理用氣體供給至前述基板。控制部用以至少控制前述蝕刻氣體供給部及前述後處理用氣體供給部,且控制方式如下。於供給前述第一蝕刻氣體至前述腔室,而使前述基板暴露於前述第一蝕刻氣體,以去除前述含矽膜體之後,供給前述後處理用氣體至前述腔室,以去除堆積於前述基板之碘元素化合物。
<附記23>。
根據本發明之更其他態樣,提供半導體裝置製造方法,包含將基板搬入腔室內之工程,將腔室內之壓力調整成指定壓力之工程,供給含有含碘氣體之蝕刻氣體以去除基板上之矽膜之蝕刻工程,供給與前述蝕刻氣體相異之含氟氣體以去除附著於前述基板表面之碘元素化合物之後處理工程,以及自腔室內搬出基板之工程。
<附記24>。
提供半導體裝置製造方法,於附記23之半導體裝置製造方法中,於前述後處理工程將基板之溫度加熱至碘元素化合物之昇華溫度以上。
<附記25>。
根據本發明之更其他態樣,提供程式及可由電腦讀取程式之記錄媒體,可執行於電腦,且包含供給含有含碘氣體之第一蝕刻氣體(蝕刻氣體)且蝕刻基板之程序,以及使用至少含有含氟氣體之第二蝕刻氣體(清潔氣體)去除附著物之程序,其中附著物含有碘元素氧化物且附著於腔室內部及排氣管路。
<附記26>。
根據本發明之更其他態樣,提供程式及可由電腦讀取程式之記錄媒體,可執行於電腦,且包含供給含有含碘氣體之蝕刻氣體且去除基板上之矽膜之程序,以及供給相異於前述蝕刻氣體之含氟氣體去除附著於前述基板之表面之碘元素化合物之程序。
<附記27>。
提供程式及可由電腦讀取程式之記錄媒體,於附記26記載之程式及可由電腦讀取程式之記錄媒體中,包含令前述基板之溫度上升至前述碘元素化合物之昇華溫度以上之程序。
1‧‧‧蝕刻裝置
2‧‧‧腔室
3‧‧‧試料
4‧‧‧工作台
5‧‧‧壓力計
6‧‧‧蝕刻氣體供給系統
7‧‧‧閥門
8‧‧‧清潔氣體供給系統
9‧‧‧閥門
10‧‧‧非活性氣體供給系統
11‧‧‧閥門
12‧‧‧排氣管路
13‧‧‧閥門
14‧‧‧壓力控制器
15‧‧‧真空泵浦
16‧‧‧溫度調整器
17‧‧‧裝置控制器
21‧‧‧熱差熱重量測裝置
22‧‧‧試驗樣品
23‧‧‧參考樣品
24‧‧‧熱電偶
25‧‧‧天秤部
26‧‧‧氣體導入口
27‧‧‧排氣口
28‧‧‧加熱器
50‧‧‧處理室
100‧‧‧蝕刻裝置
101‧‧‧基板
102‧‧‧承載台
104‧‧‧支撐銷
105‧‧‧淋浴頭
106a、106b‧‧‧處理氣體供給線路
107‧‧‧排氣口
108‧‧‧搬運口
109‧‧‧開關閥
111‧‧‧基板支撐銷上下機構
112‧‧‧非活性氣體供給線路
114‧‧‧環狀管路
115a、115b‧‧‧處理氣體供給管路
116a、116b‧‧‧氣體流量控制器(MFC)
117a、117b‧‧‧處理氣體供給來源
120‧‧‧非活性氣體供給管路
121‧‧‧氣體流量控制器(MFC)
122‧‧‧非活性氣體供給來源
123‧‧‧加熱部
124‧‧‧支撐軸
130‧‧‧處理容器(腔室)
131‧‧‧容器本體
132‧‧‧蓋體
139‧‧‧基板搬運容器
140‧‧‧基板搬運室
142‧‧‧排氣管路
500‧‧‧控制器
500a‧‧‧中央處理單元(CPU)
500b‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
500c‧‧‧儲存裝置
500d‧‧‧輸入輸出埠
500e‧‧‧內部匯流排
501‧‧‧輸入輸出裝置
502‧‧‧外部儲存裝置
H‧‧‧加熱單元
P‧‧‧真空泵浦
R‧‧‧旋轉機構
T‧‧‧搬運機構
UD‧‧‧升降機構
V‧‧‧自動壓力調整閥(APC閥門)
圖1為使用於第一實施型態及第二實施型態之蝕刻裝置1之架構示意圖。 圖2為熱差熱重量測裝置21之架構示意圖。 圖3繪示I 2O 5之反應性調查中之ClF 3氣體流通下之重量變化相對於溫度之關係圖。 圖4繪示I 2O 5之反應性調查中之20%F 2/N 2氣體流通下之重量變化相對於溫度之關係圖。 圖5繪示I 2O 5之反應性調查中之IF 7氣體流通下之重量變化相對於溫度之關係圖。 圖6繪示使用關於第一實施型態及第二實施型態之蝕刻裝置之乾蝕刻處理之流程示意圖。 圖7繪示於實施例1及比較例1中反覆進行蝕刻試驗時之蝕刻速度之變化之示意圖。 圖8繪示使用關於第三實施型態之蝕刻裝置之乾蝕刻處理之流程示意圖。 圖9為關於第三實施型態之蝕刻裝置於基板處理時之示意圖。 圖10為關於第三實施型態之蝕刻裝置於基板搬運時之示意圖。 圖11為關於第三實施型態之蝕刻裝置之控制裝置之架構圖。 圖12繪示關於第三實施型態之乾蝕刻工程中之氣體供給之時序圖(time chart)。 圖13繪示關於第三實施型態之乾蝕刻之實驗結果之示意圖。
1‧‧‧蝕刻裝置
2‧‧‧腔室
3‧‧‧試料
4‧‧‧工作台
5‧‧‧壓力計
6‧‧‧蝕刻氣體供給系統
7‧‧‧閥門
8‧‧‧清潔氣體供給系統
9‧‧‧閥門
10‧‧‧非活性氣體供給系統
11‧‧‧閥門
12‧‧‧排氣管路
13‧‧‧閥門
14‧‧‧壓力控制器
15‧‧‧真空泵浦
16‧‧‧溫度調整器
17‧‧‧裝置控制器

Claims (13)

  1. 一種附著物去除方法,包括:使用一清潔氣體去除一附著物,其中該清潔氣體包括一含氟氣體,該附著物包括一碘元素氧化物,且附著於構成一腔室之部件或連接至該腔室之管路之表面。
  2. 如請求項1所述之附著物去除方法,其中該清潔氣體於攝氏20度以上且攝氏300度以下之一溫度範圍以及於66 Pa以上且101 kPa以下之一壓力範圍接觸於該附著物。
  3. 如請求項2所述之附著物去除方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為ClF 3,該溫度範圍為攝氏25度以上且攝氏200度以下。
  4. 如請求項2所述之附著物去除方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為F 2,該溫度範圍為攝氏120度以上且攝氏200度以下。
  5. 如請求項2所述之附著物去除方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為IF 7,該溫度範圍為攝氏230度以上且攝氏300度以下。
  6. 如請求項1所述之附著物去除方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為選自由HF、F 2及XF n所構成之群組之至少一者之含有氟元素(F)之含氟氣體,其中X表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且7以下之整數。
  7. 如請求項1所述之附著物去除方法,其中該附著物中所包括之該碘元素氧化物之化學式表示為I xO yF z,其中x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數。
  8. 如請求項7所述之附著物去除方法,其中該碘元素氧化物為I 2O 5
  9. 一種乾蝕刻方法,包括:於一腔室內供給包括含碘氣體之蝕刻氣體而蝕刻一基板表面之工程;以及於蝕刻該基板表面之後使用一清潔氣體去除一附著物之工程,其中該清潔氣體包括一含氟氣體,該附著物包括一碘元素氧化物,且附著於構成該腔室之部件或連接至該腔室之管路之表面。
  10. 如請求項9所述之乾蝕刻方法,其中該清潔氣體於攝氏20度以上且攝氏300度以下之溫度範圍以及於66 Pa以上且101 kPa以下之壓力範圍接觸於該附著物。
  11. 如請求項9所述之乾蝕刻方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為選自由HF、F 2及XF n所構成之群組之至少一者之含有氟元素(F)之含氟氣體,其中X表示Cl、Br、I之任一者,n表示1以上且7以下之整數。
  12. 如請求項10所述之乾蝕刻方法,其中該清潔氣體所包括之該含氟氣體為ClF 3
  13. 如請求項9所述之乾蝕刻方法,其中該附著物中所包括之該碘元素氧化物之化學式表示為IxOyFz,其中x表示1或2之整數,y表示1以上且5以下之整數,z表示0或1之整數。
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