CN104995721B - 基板的蚀刻装置及基板的分析方法 - Google Patents

基板的蚀刻装置及基板的分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104995721B
CN104995721B CN201480009095.1A CN201480009095A CN104995721B CN 104995721 B CN104995721 B CN 104995721B CN 201480009095 A CN201480009095 A CN 201480009095A CN 104995721 B CN104995721 B CN 104995721B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
gas
etching
etching gas
chamber
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.)
Active
Application number
CN201480009095.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104995721A (zh
Inventor
川端克彦
林匠马
池内满政
李晟在
国香仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IAS Inc
Original Assignee
IAS Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IAS Inc filed Critical IAS Inc
Publication of CN104995721A publication Critical patent/CN104995721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104995721B publication Critical patent/CN104995721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • 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
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32834—Exhausting
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/32—Polishing; 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
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—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
    • H01L21/02—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
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)

Abstract

本发明提供一种适用于基板上的多晶硅、或构成基板的块状硅的蚀刻的蚀刻装置。本发明关于一种具备使蚀刻气体从基板的周缘流动至大致中心的气体流动调整手段的蚀刻装置，关于一种可对于基板整面以均匀的厚度蚀刻多晶硅或块状硅的技术。此外，气体流动调整手段设置成可上下动作，且可通过其调整而控制蚀刻速度。

Description

基板的蚀刻装置及基板的分析方法
技术领域
本发明涉及一种使用在基板分析的蚀刻的装置，尤其关于一种适用在形成于基板上的多晶硅(polysilicon)、及属于基板的构成材料的块状硅(bulk silicon)的蚀刻的装置。
背景技术
在半导体晶片(wafer)等的基板中，已知有一种在由硅等所构成的基材形成硅氧化膜或氮化膜等作为基板的构成者。关于该等构成半导体基板的材料，有时在制造工序中混入金属或有机物质等的污染物，该等污染物的量即使非常微量，也会使半导体特性大幅降低。因此，要求一种将该等基板中所含的微量污染源作为分析对象物而进行分析的技术。
在此种基板中所含的微量污染源的分析中，已知有通过蚀刻来分解基板的构成膜，且于蚀刻后将分析用的回收液喷出至基板上，并通过在基板上使回收液移动而使分析对象物转移至液中来回收分析对象物，而将该回收液通过电感耦合等离子体分析(ICP)等进行定性、定量的方法等。
就基板的构成膜的蚀刻而言，已知有一种使用令氟酸等中混合有硝酸或过氧化氢的混酸溶液起泡(bubbling)所产生的蚀刻气体的气相分解法，而作为供该气相分解法所使用的蚀刻装置，是使用一种具备配置基板的腔室(chamber)，且可将蚀刻气体导入于腔室内的装置。例如，如专利文献1所示，其设为可从设于腔室内的蚀刻气体导入口供给蚀刻气体(专利文献1的图1)。蚀刻气体是任意地流动于腔室内的空间，所流动的蚀刻气体中，仅接触于基板表面的气体有助于基板的蚀刻者。如此，在腔室内，蚀刻气体的流动方向并未特别控制，但就蚀刻气体而言，由于使用氟酸的混酸溶液等的蚀刻性能比较弱的蚀刻气体，故可蚀刻仅设为目的的氧化膜或氮化膜等的形成膜。
在此，就在基板分析中污染源的分析所要求的形成膜而言，除所述的氧化膜或氮化膜等相对较易于分解的形成膜以外，也必须有多晶硅等相对较不易分解的形成膜、或基板本身(块状硅)的分析。进行此种多晶硅或基板本身的分析时，必须有蚀刻性能强的蚀刻气体，例如，已有一种使用在混酸溶液中添加臭氧水的溶液的技术(专利文献2)、及使用氟化氢的蒸气与含臭氧的气体的技术被提出(专利文献1)。
[現有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2011-95016号公报
专利文献2：日本特开2005-265718号公报
发明内容
[发明所欲解决的课题]
在分析多晶硅或基板本身时，例如，由于如以上所述的含臭氧的蚀刻气体，使用蚀刻性能强的气体，故在现有的蚀刻装置中，难以对于基板整面，均匀地进行深度方向的蚀刻。例如，通过现有的蚀刻装置，以含有臭氧的蚀刻气体，使多晶硅或作为基板的块状硅本身进行蚀刻时，若测量蚀刻后的蚀刻深度，相对于设为目标的蚀刻深度，会在基板厚度方向产生约-40％至+100％的参差不齐，而使蚀刻变得不均匀。
在半导体基板等的基板分析中，由于在基板厚度方向，有时也需要特别界定污染物的存在位置，故必须有可在基板厚度方向进行均匀蚀刻的技术。此外，关于作为基板的块状硅，厚度方向的蚀刻变得不均匀，即使在评估半导体基板特性等时，也有产生不良影响之虞。此外，为了对应基板的大口径化，即使在大面积的基板，对于基板的表面方向，也要求使基板整面可进行均匀蚀刻的技术。
因此，本发明提供一种可对于半导体基板等的基板，将基板表面的整面进行均匀蚀刻，同时在基板厚度方向也可进行均匀蚀刻的蚀刻装置。尤其提供一种对于作为基板的形成膜的多晶硅、或基板本身的块状硅，也可均匀蚀刻的蚀刻装置。
[解决课题的手段]
用以解决所述问题的本发明是关于一种蚀刻装置，其为具备在底部配置基板的腔室者，其特征为具备：气体供给手段，将蚀刻气体供给至基板表面；气体排气手段，将蚀刻后的气体从基板的大致中心的上方进行排气；及气体流动调整手段，配置于基板的上方侧的大致同心圆上，用以使蚀刻气体从基板的周缘朝大致中心方向流动；气体流动调整手段配置成可上下动作，而气体流动调整手段的大致中央为与气体排气手段连接。
若依据本发明的蚀刻装置，可通过气体流动调整手段，控制腔室内的蚀刻气体的流动方向，而使蚀刻均匀地进行，尤其可降低在基板厚度方向的参差不齐。具体而言，是通过气体流动调整手段，将腔室内的蚀刻气体的流动，控制成仅自基板周缘朝向中心方向的一定方向的流动，故基板与蚀刻气体的接触，会从基板周缘往基板中心依序进行，有助于均匀的蚀刻。
在此，已知通过蚀刻气体所进行的基板的蚀刻性能，一般而言，会随着蚀刻工序的进行而降低。此是由于蚀刻气体中的有助于蚀刻的成分，会随着蚀刻的进行而被消耗并减少之故。由于此点，使得蚀刻气体对于基板接触的时机，若为在蚀刻工序前半，易于进行基板的蚀刻，而在蚀刻工序后半，则不易进行蚀刻的倾向，而成为在基板的表面方向依蚀刻部位而产生参差不齐的主要原因。
针对上述，本发明是通过将蚀刻气体的流动方向，控制为从基板的周缘朝向中心方向，即使在基板的表面方向，也可对于基板整面进行均匀的蚀刻。具体而言，在本发明中，是通过气体排气手段将自气体供给手段供给至基板周缘的蚀刻气体，从基板的大致中心的上方进行排气，且将所述气体的流动方向控制为从基板的周缘朝向中心方向。如此，通过使气体从基板周缘朝向中心方向流动，可使基板成为蚀刻对象的面积，逐渐缩小面积为从直径大的周缘部朝向直径小的中心部。因此，随着蚀刻工序的进行，蚀刻面积会逐渐成为小面积，故不易受到蚀刻成分的消耗减少的影响，可抑制基板表面方向的蚀刻的参差不齐。
以下详细说明本发明的蚀刻装置的各构成。
气体供给手段为用以将蚀刻气体导入于腔室内者。虽可设置于腔室的任意位置，但若考量本装置的气体流动的控制，优选设置在腔室的上面部或侧面的上侧。更优选设置于腔室上面。此是由于对于配置于腔室底部的基板，通过气体流动调整手段，易使蚀刻气体均匀地扩散之故。
此外，气体流动调整手段配置于基板的上方侧的大致同心圆上，以可导入蚀刻气体至气体流动调整手段与基板之间。借此，即可将自气体供给手段导入于腔室内的蚀刻气体，导入于气体流动调整手段与基板表面之间，可将蚀刻气体的流动控制为从基板的周缘朝向大致中心方向。此外，气体流动调整手段也发挥遮蔽蚀刻气体从基板周缘以外的内周侧导入于基板表面的作用。也就是，从腔室上层侧所导入的蚀刻气体，是被气体流动调整手段引导至基板周缘侧，不直接流动于基板的内周等，而仅从气体流动调整手段的外周侧被导入至基板表面。
气体流动调整手段的形状可采用任意形状，并未特别限定。例如，优选为圆盘状或以基板侧为顶点的大致圆锥状。就气体流动调整手段的大小(最大直径)而言，可适用与基板的直径大致相同程度者。若晶片的尺寸相对于气体流量调整手段过大，在晶片的外周与中心，蚀刻程度易变成参差不齐。气体流量调整手段的最大直径的优选范围，虽因作为蚀刻对象的基板的尺寸而有不同，但例如使150至450mm的晶片进行蚀刻时，为使气体流量调整手段的直径(Dgas)，以相对于基板的直径(Dwafer)的值(Dgas/Dwafer)，设为0.3至1.5的范围为优选，且以设为0.5至1.1的范围为更优选。
气体流动调整手段为圆盘状时，圆盘数量可为1个或多个。此外，也可组合圆锥状与圆盘状的气体流动调整手段而进行设置。具备多个圆盘时，可设为直径不同的圆盘。尤其是以从腔室上部朝向底部，直径依序变大的圆盘配置成多段为优选。此是因蚀刻气体易自腔室上部从气体流动调整手段的外周侧流动至基板表面之故。
此外，气体流动调整手段为圆盘状时，以外周附近的厚度是朝向外周端侧而加工为较薄，且具有缺口状的部分为优选。缺口部分在气体流动调整手段中，虽可设置在与基板相对面的下侧、及与基板侧相反的上侧中的任何一侧，但以设置于与基板相对面的下侧为优选。若设置缺口部分，蚀刻气体从气体流动调整手段的外周朝向基板表面顺畅地流动，而可抑制例如朝向腔室上部的逆流等，蚀刻气体流动至基板表面以外的乱流。
以上的气体流动调整手段设置成可上下动作。通过变更气体流动调整手段的上下位置，可调整被导入至气体流动调整手段与基板之间的蚀刻气体的流动速度，而进行蚀刻程度的控制。因此，考量蚀刻气体的供给量或排气量、基板的口径等，是以变更气体流动手段的上下位置为优选。此是为了可进行更均匀的蚀刻。
此外，本发明的蚀刻装置具有将蚀刻后的气体从基板的大致中心的上方进行排气的气体排气手段。气体排气手段连接于气体流动调整手段的大致中央，且通过该排气流，引导从基板的周缘朝向大致中心方向的蚀刻气体流动。
对于以上所说明的本发明的蚀刻装置，兹举以下的装置作为优选例。也就是，就本发明的装置而言，优选为腔室上部被盖体所封闭；作为气体排气手段的排气管(pipe)***于形成在盖体中央的贯通孔；排气管的前端配置于基板大致中心的上方侧；在盖体的贯通孔内周与排气管的外周之间，具有用以将蚀刻气体导入于腔室内的气体导入部；蚀刻气体从气体导入部导入，而自气体流动调整手段的外周流动至基板表面，并可自排气管前端排气的装置。
在如此的装置中，是在盖体的贯通孔内周与排气管的外周之间，设置用以将蚀刻气体导入于腔室内的气体导入部以作为气体供给手段。此外，设置有排气管作为气体排气手段。兹说明使用此装置时的蚀刻气体的流动。蚀刻气体是从气体导入口导入，且朝向配置于基板上方的气体流动调整手段流动，而不直接流动于基板表面。此外，被气体流动调整手段所遮蔽的蚀刻气体，是朝其外周方向扩展而流动，若流动至外周，从基板的周缘侧被导入至基板表面。此外，由于在基板的中心附近的上方配置有排气管的前端，故通过其排气力，蚀刻气体从基板的外周部分(周缘)朝中心方向流动。通过此种蚀刻气体的流动控制，可进行基板的均匀的蚀刻。
在本发明的蚀刻装置中，是以设置用以将导入于腔室内的蚀刻气体予以均匀地混合的缓冲室为优选。缓冲室是以设置于盖体上部为优选。通过使导入于腔室内的蚀刻气体的浓度及组成均匀，易实现均匀的蚀刻处理。例如，使用混合有氟化氢的蒸气与含臭氧的气体者作为蚀刻气体时，是在缓冲室，使蚀刻气体中的氟化氢与臭氧的混合状态均匀化，而将组成及浓度均匀的蚀刻气体导入于腔室内。借此，可实现更均匀的蚀刻处理。
本发明的蚀刻装置，虽也可准备电感耦合等离子体分析(ICP)等的分析装置作为另外的装置，而作为仅单独进行蚀刻的装置，但也可构成为将蚀刻后的样本直接导入于ICP等的分析装置而可同时进行分析的装置。
就使用以上所说明的本发明的蚀刻装置而分析基板的方法而言，是以通过含有臭氧的蚀刻气体，将基板上的多晶硅、或基板的块状硅进行蚀刻的方法为优选。
即使在使基板上的多晶硅或基板的块状硅，以含有具有强力蚀刻性能的臭氧的蚀刻气体进行蚀刻时，若依据本发明的蚀刻装置，也可对基板的厚度方向进行均匀的蚀刻。
就含有臭氧的蚀刻气体而言，可适用含有氟化氢的蒸气、与臭氧的气体。蚀刻气体中的臭氧，可通过将含氧的气体进行放电来产生。在含氧的气体中，可使用混合有氧、与氮及/或氩者(以下有将含臭氧的蚀刻气体简称为含臭氧的气体)。在本发明中，就蚀刻气体而言，是以通过放电所产生的含臭氧的气体作为臭氧源，并另以氟酸溶液等作为原料而将通过起泡等所产生的氟化氢的蒸气予以混合者为尤其优选。
在所述分析方法中，是以将基板表面与气体流动调整手段的最下端之间的高度方向的距离(H)对基板的直径(D)的比例(H/D)设为1/60至1/10为优选。如上所述，气体流动调整手段的上下位置会影响蚀刻气体的流动速度。当H/D未达1/60时，气体流动调整手段与基板之间狭窄，蚀刻气体不易流动，故不易进行均匀的蚀刻。另一方面，当H/D超过1/10时，气体流动手段与基板之间宽阔，从基板周缘朝基板中心方向的蚀刻气体的流动控制变困难，易产生朝其他方向的乱流。
此外，在本发明的蚀刻方法中，是以适当调整基板的温度为优选。当基板的温度过低时，蚀刻气体会结露而易于进行不均匀的蚀刻。另一方面，当基板的温度过高，或基板的温度因蚀刻反应而上升时，蚀刻气体不易接触基板的表面，而有蚀刻时间变长的倾向。因此，考量蚀刻气体的组成、蚀刻气体的供给量及排出量，是以调整基板的温度为优选。例如，将蚀刻气体的供给设为2L/min、排出设为2L/min时，基板的温度是以15至25℃为优选，且以18至23℃为尤其优选。
[发明的功效]
综上所述，若依据本发明的蚀刻方法，对于半导体基板等的基板，即使在厚度方向，也可实现均匀的蚀刻处理。尤其是以含有臭氧的气体等具有强力蚀刻性能的蚀刻气体进行基板的蚀刻时，也可进行均匀的蚀刻处理。
附图说明
图1为本实施例的蚀刻装置的概略剖面图。
图2为显示气体流量调整手段之例的蚀刻装置的概略剖面图。
图3为显示半导体基板表面的蚀刻状态的平面概略图。
其中，附图标记说明如下：
10 腔室
20 盖体
21 贯通孔
30 气体供给手段
31 排气管
32、33、33’ 气体流量调整手段
40 缓冲室
W 半导体基板
G 气体导入口。
具体实施方式
以下，说明有关本发明的实施例。在本实施例中，是以具备于气相分解法(VaporPhase Deposition,VPD)所使用的VPD腔室的蚀刻装置为例进行说明。
图1的蚀刻装置具备：圆筒状腔室10；配置于腔室10的上部的盖体20；气体供给手段30；及设于盖体20上部的缓冲室40。在腔室10的底部配置有作为蚀刻对象的半导体基板W。另外，附图虽省略，但在配置有半导体基板W的腔室底部，配置有涂覆有PFA(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)的碳板(carbon plate)作为半导体基板的温度调整手段。在该碳板的背侧(配置有半导体基板W的相反侧)，可使温度调整水进行循环。
在盖体20的中心，设有贯通孔21。具备排气管31作为气体供给手段30，而在该排气管31安装有2个圆盘32、33作为气体流动调整手段。圆盘32、33沿着排气管而设置成可上下动作。就气体流动调整手段而言，除圆盘33以外，也可设为以基板侧为顶点的大致圆锥状33’(图2)。
圆盘33加工成其外周部分的剖面形状愈外周端则其厚度愈薄。具体而言，在本实施例中，是设为在圆盘33的外周的下侧(与基板相对面之侧)具有缺口部分的形状(图1)。此外，圆盘32的直径设为较圆盘33的直径更小。另外，圆盘数量可任意变更，可为1个或3个以上。
排气管31的外周径设为较盖体20的贯通孔21的内径更小。在盖体20的贯通孔21内设置排气管31，且配置成两者的中心为大致相同。借此，在贯通孔21的内周、与排气管31的外周之间，形成有将蚀刻气体从缓冲室40导入至腔室10内的气体导入口G。
在设于盖体20的上部的缓冲室40中，设置有4处的气体注入口41。通过将蚀刻气体从该4处的气体注入口41供给至缓冲室40内并充满，可将组成及浓度均匀的蚀刻气体从气体导入口G导入至腔室10内。
兹说明有关使用以上所说明的蚀刻装置的基板的分析(蚀刻处理)。首先，在腔室10的底部配置作为蚀刻对象的半导体基板W。将具备有气体供给手段30与缓冲室40的盖体20安装于腔室10的上部，并封闭腔室内。
接着，使排气管31的前端位于半导体基板W的中心附近的上方。安装于排气管31的圆盘32、33，调整为适当的高度位置。此外，从缓冲室40的4处的气体注入口41供给蚀刻气体。在缓冲室40内，为一边混合从4处的气体注入口41所供给的蚀刻气体，一边充满，而成为均匀的组成及浓度。缓冲室的蚀刻气体是通过气体导入口G而被导入于腔室10内。
在图1中，是以粗线箭头显示被导入于腔室10内的蚀刻气体的流动状态。被导入于腔室10内的蚀刻气体是被小径的圆盘32遮蔽其流动方向，并朝圆盘32的外周方向流动。此外，朝小径的圆盘32的外周方向流动的蚀刻气体，是通过配置在其下方的大径的圆盘33，朝半导体基板W的外周方向流动，也就是朝半导体基板W的周缘流动。流动于半导体基板W的周缘附近的蚀刻气体与半导体基板W的表面接触，产生蚀刻反应。排气管的前端位于半导体基板W的中心上方，由于蚀刻气体从排气管31排出，故位于半导体基板W的周缘的蚀刻气体，是朝半导体基板W的中心方向流动。此外，蚀刻气体与半导体基板W的表面整面接触，进行半导体基板W整面的蚀刻。
图3为显示半导体基板W表面的蚀刻气体的流动方向、及蚀刻状态的平面概略图。图3为从上方观看半导体基板W表面者，其是以虚线箭头概略显示从半导体基板W的周缘朝向中心流动的蚀刻气体的流动。该蚀刻气体的流动，为遍及半导体基板W的全周而产生者，图3的虚线箭头为代表其一部分所显示者。
通过图3来说明半导体基板的蚀刻状态。通过从半导体基板W的周缘流动的蚀刻气体，在基板方向，对于带状圆部X、带状圆部Y、带状圆部Z的各区域，依序进行蚀刻。被导入于半导体基板W的周缘的蚀刻气体，为使带状圆部X的区域最先进行蚀刻。通过带状圆部X而朝向中心的蚀刻气体，接着流动于带状圆部Y，使带状圆部Y的区域进行蚀刻。使带状圆部Y进行蚀刻的蚀刻气体，因周缘侧的蚀刻，而消耗掉某程度的构成成分。然而，带状圆部Y是因面积小于带状圆部X等的周缘部，故即使蚀刻性能稍降低，也会获得与带状圆部X等的区域同等的蚀刻处理结果。此外，蚀刻气体是通过带状圆部Y，而流动于位于半导体基板W的中心附近的带状圆部Z。该带状圆部Z中的蚀刻气体，为蚀刻气体的构成成分进一步被消耗者，且蚀刻性能更降低。然而，由于带状圆部Z的面积，较更周缘部的蚀刻面积更小，故获得与带状圆部X或带状圆部Y的区域同等的蚀刻处理结果。
综上所述，当通过图1的蚀刻装置进行半导体基板的蚀刻时，随着蚀刻气体的构成成分的减少，蚀刻面积也变小，故在所有的区域获得同等的蚀刻处理结果。因此，在半导体基板表面整面中，可实现均匀的蚀刻处理。另外，在图3中，虽将蚀刻区域分成3处进行说明，但实际的蚀刻，是从半导体基板的周缘至中心连续地进行。
接着，说明有关通过图1的蚀刻装置进行蚀刻处理的结果。作为蚀刻对象的半导体基板W，为使用直径300mm的硅晶片基材。该晶片基材为预先蚀刻表面的氧化膜等，而块状硅露出的状态者。针对该基板，通过图1所示的蚀刻装置而进行了蚀刻处理。
就蚀刻气体而言，为使用氟化氢浓度49wt％的氟化氢溶液，并使用使该溶液雾化而产生氟化氢的蒸气者。将该气体从4处的气体注入口41供给至缓冲室40。此外，同时将氧气供给至图中未示出的气体放电器，以输出200W进行气体放电，来产生含臭氧的气体，并且从4处的气体注入口41供给至缓冲室40。在缓冲室40中，混合氟化氢的蒸气、与含臭氧的气体，产生组成及浓度经均匀化的蚀刻气体。将该气体从气体导入口G以2L/min的流量导入于腔室10内。
构成蚀刻装置的气体供给手段30的排气管31、及2个圆盘32、33，为通过材质PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)而形成，排气管31的外径为12.7mm，内径为4mm，小径的圆盘32是直径为100mm，大径的圆盘33是直径为200mm。另外，以构成气体供给手段的材质而言，除PTFE外，尚可使用聚碳酸酯(polycarbonate)或聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride)等。
排气管31为配置成可上下动作，且配置成前端位于离晶片基材W的表面15mm的上方。此时，大径的圆盘33，也配置成下面距晶片基材W的表面15mm上方，而小径的圆盘32为配置成下面距晶片基材W的表面30mm上方。此外，通过排气管31，使腔室10内的使用结束的蚀刻气体以2L/min强制地排气。
将基板温度调整为20℃，进行1小时的蚀刻处理，且将块状硅蚀刻去除约1.5μm。评估方法是通过市售的半导体基板厚度测定装置，测量蚀刻前后的晶片厚度。该厚度测定是以晶片基材上的50,000点来进行。结果，可得知在95％以上的点，蚀刻深度为1.5±0.1μm。
作为比较而通过现有方法的蚀刻处理(使用专利文献2的蚀刻处理装置时)，在相同的蚀刻条件(晶片基材、蚀刻气体为相同条件)下，以1.5μm的蚀刻深度为目标进行蚀刻。结果，以现有方法所得到的蚀刻深度大约为1.5±0.5μm。此外，存在有最大蚀刻深度为3.0μm、而最小蚀刻深度为0.9μm的点。如此，在通过现有方法所进行的蚀刻中，在蚀刻深度上可见到参差不齐。
接着，说明有关研究基板的温度与蚀刻速度的关系的结果。兹在所述的蚀刻条件中，变更基板温度而进行1小时蚀刻处理的结果表示于第1表中。
第1表
基板温度 平均蚀刻深度
15℃ 1.27μm
20℃ 1.50μm
30℃ 1.00μm
50℃ 0.70μm
从第1表来看，当基板温度为15℃时，蚀刻速度为某程度较快。然而，另一方面，在基板温度为15℃下，蚀刻气体的蒸气会结露，而确认出许多蚀刻不均匀。另一方面，当30℃以上时，相较于20℃，蚀刻速度明显变慢。由此可得知，如本实施例，使用混合有氟化氢的蒸气、与含臭氧的气体的蚀刻气体时，就基板温度而言是以20℃为最优选。
[产业上的可利用性]
本发明即使对于基板厚度方向也可均匀地蚀刻分解相对较困难的多晶硅或块状硅，而且，即使对于大面积的基板，也可在表面方向进行均匀的蚀刻。因此，可有效率而且高精确度地评估半导体基板特性等。

Claims (5)

1.一种蚀刻装置，其具备在底部配置基板的腔室，其特征为具备：
气体供给装置，将蚀刻气体供给至基板表面；
气体排气装置，将蚀刻后的气体从基板的大致中心的上方进行排气；及
气体流动调整装置，配置于基板的上方侧的大致同心圆上，使蚀刻气体从基板的周缘朝大致中心方向流动；
气体流动调整装置为配置成可上下动作，而气体流动调整装置的大致中央为与气体排气装置连接；
气体流动调整装置的形状为圆盘状或以基板侧为顶点的大致圆锥状，所述圆盘状的外周附近的厚度为朝向外周端侧而加工成较薄；
通过使蚀刻气体从基板的周缘朝大致中心方向流动，而能够在基板表面的整面进行均匀的蚀刻。
2.如权利要求1所述的蚀刻装置，其特征为，腔室的上部被盖体所封闭；
属于气体排气装置的排气管，为***于形成在盖体中央的贯通孔；
排气管的前端为配置于基板的大致中心的上方侧；
在盖体的贯通孔内周与排气管的外周之间，具有用以将蚀刻气体导入于腔室内的气体导入部；
蚀刻气体是从气体导入部导入，而自气体流动调整装置的外周流动至基板表面，且可自排气管前端排气。
3.如权利要求1所述的蚀刻装置，其特征为，还具有缓冲室，用以将供给至基板表面的蚀刻气体予以均匀化。
4.一种基板的分析方法，为使用权利要求1所述的蚀刻装置而分析基板的方法，其特征为，
该方法为通过含有臭氧的蚀刻气体，蚀刻基板上的多晶硅、或基板的块状硅。
5.如权利要求4所述的基板的分析方法，其特征为，将基板表面与气体流动调整装置的最下端之间的距离(H)对基板的直径(D)的比例(H/D)设为1/60至1/10。
CN201480009095.1A 2013-02-21 2014-01-21 基板的蚀刻装置及基板的分析方法 Active CN104995721B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013032433 2013-02-21
JP2013-032433 2013-02-21
PCT/JP2014/051032 WO2014129246A1 (ja) 2013-02-21 2014-01-21 基板のエッチング装置及び基板の分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104995721A CN104995721A (zh) 2015-10-21
CN104995721B true CN104995721B (zh) 2018-03-09

Family

ID=51391043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480009095.1A Active CN104995721B (zh) 2013-02-21 2014-01-21 基板的蚀刻装置及基板的分析方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9741627B2 (zh)
JP (1) JP6160938B2 (zh)
KR (1) KR102004587B1 (zh)
CN (1) CN104995721B (zh)
TW (1) TWI608535B (zh)
WO (1) WO2014129246A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6399141B1 (ja) * 2017-04-17 2018-10-03 株式会社Sumco シリコンウェーハの金属汚染分析方法およびシリコンウェーハの製造方法
JP6418586B1 (ja) * 2017-07-18 2018-11-07 株式会社 イアス 基板分析用ノズル及び基板分析方法
JP6922804B2 (ja) 2018-03-22 2021-08-18 株式会社Sumco ボロンドープｐ型シリコンウェーハのエッチング方法、金属汚染評価方法および製造方法
JP6603934B2 (ja) * 2018-04-13 2019-11-13 東芝メモリ株式会社 シリコン基板の分析方法
CN108735633B (zh) * 2018-05-29 2020-09-04 苏州极普智能科技有限公司 一种半导体晶圆刻蚀装置
JP7131513B2 (ja) * 2019-09-05 2022-09-06 株式会社Sumco シリコン試料の前処理方法、シリコン試料の金属汚染評価方法、単結晶シリコンインゴット育成工程の評価方法、単結晶シリコンインゴットの製造方法およびシリコンウェーハの製造方法
CN111508806B (zh) * 2020-04-17 2023-01-17 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺腔室及半导体加工设备
US11145659B1 (en) * 2020-05-18 2021-10-12 Nanya Technology Corporation Semiconductor structure and method of forming the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101326629A (zh) * 2006-05-30 2008-12-17 应用材料股份有限公司 填充介电质间隙的制程室

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6437035U (zh) * 1987-08-31 1989-03-06
JPH09223685A (ja) * 1996-02-14 1997-08-26 Sony Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH1133506A (ja) 1997-07-24 1999-02-09 Tadahiro Omi 流体処理装置及び洗浄処理システム
US6702900B2 (en) * 2001-03-22 2004-03-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer chuck for producing an inert gas blanket and method for using
JP2004339566A (ja) 2003-05-15 2004-12-02 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2005265718A (ja) 2004-03-19 2005-09-29 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp 不純物の分析方法
US20070281106A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Applied Materials, Inc. Process chamber for dielectric gapfill
KR100762907B1 (ko) * 2006-06-30 2007-10-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 게이트 형성방법
JP2009260181A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Sekisui Chem Co Ltd エッチング装置及びその製造方法並びに該装置を用いたエッチング方法及び被処理物
KR101091309B1 (ko) * 2009-08-18 2011-12-07 주식회사 디엠에스 플라즈마 식각장치
JP2011095016A (ja) 2009-10-28 2011-05-12 Ias Inc 半導体基板の分析方法
JP5809396B2 (ja) * 2010-06-24 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101326629A (zh) * 2006-05-30 2008-12-17 应用材料股份有限公司 填充介电质间隙的制程室

Also Published As

Publication number Publication date
US9741627B2 (en) 2017-08-22
CN104995721A (zh) 2015-10-21
WO2014129246A1 (ja) 2014-08-28
TWI608535B (zh) 2017-12-11
KR20150120409A (ko) 2015-10-27
KR102004587B1 (ko) 2019-07-26
TW201442112A (zh) 2014-11-01
JP6160938B2 (ja) 2017-07-12
JPWO2014129246A1 (ja) 2017-02-02
US20150357249A1 (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104995721B (zh) 基板的蚀刻装置及基板的分析方法
US20170282132A1 (en) Gas-dissolved water production device and production method
US9601319B1 (en) Systems and methods for eliminating flourine residue in a substrate processing chamber using a plasma-based process
TWI414017B (zh) Plasma processing device and plasma processing method
US8303834B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma etching method
US4270999A (en) Method and apparatus for gas feed control in a dry etching process
US9595425B2 (en) Antenna, dielectric window, plasma processing apparatus and plasma processing method
JP5514310B2 (ja) プラズマ処理方法
US11664236B2 (en) Method of etching film and plasma processing apparatus
KR20150100522A (ko) 에칭 방법
WO2005111267A3 (en) Gas distribution member supplying process gas and rf power for plasma processing
CN108630578B (zh) 超高选择性的氮化物蚀刻以形成FinFET器件
TWI833873B (zh) 膜之蝕刻方法
TW201327659A (zh) 可改善蝕刻均勻性的半導體蝕刻裝置、終點偵測系統、以及其方法
US9263239B1 (en) Etching method of multilayered film
KR101562407B1 (ko) 베벨 에지 주변의 가스 프로파일을 형상화하기 위한 방법 및 장치
US20130000848A1 (en) Pedestal with edge gas deflector for edge profile control
CN115799061B (zh) SiC晶圆切割片加工方法及SiC晶圆切割片加工装置
KR102501331B1 (ko) 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법
JP2008166853A (ja) プラズマエッチング装置
JP2005303329A (ja) プラズマエッチング装置
JP2005303330A (ja) プラズマエッチング装置用のガス導入手段及びガスシャワープレート
JPS5964779A (ja) 多チヤンバ−ドライエツチング装置
JP5380359B2 (ja) プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング処理方法
JPH08167591A (ja) 半導体製造装置の整流板、ｃｖｄ装置の電極兼整流板、アッシング装置の電極兼整流板、ドライエッチング装置の電極兼整流板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant