JP2001284307A - 半導体の表面処理方法 - Google Patents
半導体の表面処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置のコンタクトホール内に存在する
自然酸化膜をマイクロ波励起された反応ガスで除去する
方法においてスループットを増大する。 【解決手段】 ３２３K以下に保たれかつ縦方向に配列
された複数枚の半導体シリコンウェーハ１０を回転させ
つつ、反応ガスを、反応室２０に沿って縦方向に延在し
かつ内部圧力が反応室２０内圧力より高いチャンバー
５、２２を介して反応室２０内に実質的に水平方向にて
導入し、その後半導体ウェーハ１０を３７３K以上に加
熱３０する。
自然酸化膜をマイクロ波励起された反応ガスで除去する
方法においてスループットを増大する。 【解決手段】 ３２３K以下に保たれかつ縦方向に配列
された複数枚の半導体シリコンウェーハ１０を回転させ
つつ、反応ガスを、反応室２０に沿って縦方向に延在し
かつ内部圧力が反応室２０内圧力より高いチャンバー
５、２２を介して反応室２０内に実質的に水平方向にて
導入し、その後半導体ウェーハ１０を３７３K以上に加
熱３０する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の表面処理方
法に関するものであり、さらに詳しく述べるならばシリ
コンウェーハに半導体装置を製造する工程において、ポ
リＳｉ、ドープドポリＳｉ、金属、ＴｉＳｉ2、ＷＳ
ｉ2、ＴｉＮなどの電極材料を埋め込むコンタクトホー
ル内で露出されているシリコンなどに形成されている自
然酸化膜、あるいはレジストとシリコンが反応して生成
するスカムなどを除去するドライエッチング方法に関す
るものである。
法に関するものであり、さらに詳しく述べるならばシリ
コンウェーハに半導体装置を製造する工程において、ポ
リＳｉ、ドープドポリＳｉ、金属、ＴｉＳｉ2、ＷＳ
ｉ2、ＴｉＮなどの電極材料を埋め込むコンタクトホー
ル内で露出されているシリコンなどに形成されている自
然酸化膜、あるいはレジストとシリコンが反応して生成
するスカムなどを除去するドライエッチング方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】コンタクトホール内の自然酸化膜の除去
は、古くは化学ドライエッチ、ＩＰＡ（イソプロピルア
ルコール）洗浄などにより行われていたが、コンタクト
ホールの微細化やアスペクト比の増大に伴ってこれらの
方法では対応できなくなった。
は、古くは化学ドライエッチ、ＩＰＡ（イソプロピルア
ルコール）洗浄などにより行われていたが、コンタクト
ホールの微細化やアスペクト比の増大に伴ってこれらの
方法では対応できなくなった。
【０００３】特開平５―２７５３９２号公報によると、
半導体シリコンウェーハ（以下「ウェーハ」と称する）
の枚葉式自然酸化膜除去装置が示されており、これによ
ると、ウェーハをサセプタを介して１７３Ｋ（−１００
℃）程度まで冷却しつつ、プラズマ励起されたＮＦ3 と
Ｈ2 の混合ガスをダウンストリーム式で反応室内に流し
込むことにより自然酸化膜をエッチングしている。ま
た、ウェーハに（ＮＨ4）2ＳｉＦ6などが形成されると
エッチングが停止するので、不活性プラズマ化したＡｒ
を照射することによりエッチングを再開させている。
半導体シリコンウェーハ（以下「ウェーハ」と称する）
の枚葉式自然酸化膜除去装置が示されており、これによ
ると、ウェーハをサセプタを介して１７３Ｋ（−１００
℃）程度まで冷却しつつ、プラズマ励起されたＮＦ3 と
Ｈ2 の混合ガスをダウンストリーム式で反応室内に流し
込むことにより自然酸化膜をエッチングしている。ま
た、ウェーハに（ＮＨ4）2ＳｉＦ6などが形成されると
エッチングが停止するので、不活性プラズマ化したＡｒ
を照射することによりエッチングを再開させている。
【０００４】また、ＮＦ3 とＮＨ3 を使用したＳｉＯ2
自然酸化膜エッチング方法も発表されている（1999 DRY
PROCESS SYMPOSSIUM, In-situ observation of Si Nat
iveOxide Removal Employing Hot NH3/NF3 Exposure. O
gawa et al, pp 273- 278）。この論文ではウェーハ上
の（ＮＨ4）2ＳｉＦ6 を１００℃を超える温度で解離さ
せることにより自然酸化膜が除去される；ガスの反応生
成物はNH4F・HFあるいはNH4Fと考えられるとの説明があ
る。原料ガスの反応生成物を以下の説明ではエッチング
ガスと称する。
自然酸化膜エッチング方法も発表されている（1999 DRY
PROCESS SYMPOSSIUM, In-situ observation of Si Nat
iveOxide Removal Employing Hot NH3/NF3 Exposure. O
gawa et al, pp 273- 278）。この論文ではウェーハ上
の（ＮＨ4）2ＳｉＦ6 を１００℃を超える温度で解離さ
せることにより自然酸化膜が除去される；ガスの反応生
成物はNH4F・HFあるいはNH4Fと考えられるとの説明があ
る。原料ガスの反応生成物を以下の説明ではエッチング
ガスと称する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の枚葉式自然酸化
膜除去方法では、冷却、プラズマエッチ及び反応生成物
の除去からなる反応時間はウェーハ１枚当り４分程度で
あり、これにウェーハの出入れを行うオーバーヘッド時
間が加わると合計で７分程度である。したがって、生産
ラインでは各回のオーバーヘッド時間が加算されるため
に、自然酸化膜除去が全体の生産ラインのネックになっ
ていた。自然酸化膜除去を減圧ＣＶＤ法のように縦型バ
ッチ法にて行うと、このような問題は解決できるが、従
来解決策の考察はなされていなかった。さらに、従来の
枚葉式自然酸化膜除去法ではエッチングレートを上げて
処理時間を短縮しなければならないため、ウェーハをサ
セプタを介して２９３K以下に冷却することが不可欠で
あった。このために冷却機構が複雑化していた。
膜除去方法では、冷却、プラズマエッチ及び反応生成物
の除去からなる反応時間はウェーハ１枚当り４分程度で
あり、これにウェーハの出入れを行うオーバーヘッド時
間が加わると合計で７分程度である。したがって、生産
ラインでは各回のオーバーヘッド時間が加算されるため
に、自然酸化膜除去が全体の生産ラインのネックになっ
ていた。自然酸化膜除去を減圧ＣＶＤ法のように縦型バ
ッチ法にて行うと、このような問題は解決できるが、従
来解決策の考察はなされていなかった。さらに、従来の
枚葉式自然酸化膜除去法ではエッチングレートを上げて
処理時間を短縮しなければならないため、ウェーハをサ
セプタを介して２９３K以下に冷却することが不可欠で
あった。このために冷却機構が複雑化していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した問題を
解決し、１度に５０枚以上、特に１００枚以上のウェー
ハを１〜２時間以内で再現性良く処理可能にすることを
目的とする。本発明に係る第１の方法は、コンタクトホ
ール内に自然酸化膜、スカムなどが存在する半導体シリ
コンウェーハを配置した反応室に、マイクロ波により励
起された水素、アンモニア、及び窒素から選択された少
なくとも１種の第１のガスと、炭素及び酸素を含まず、
フッ素を含有する化合物からなる第２の反応生成物で半
導体表面を処理する方法において、３２３K以下に保た
れかつ縦方向に配列された複数枚のている半導体シリコ
ンウェーハを回転させつつ、反応生成物を、反応室に沿
って縦方向に延在しかつ内部圧力が反応室内圧力より高
いチャンバーを介して反応室内に実質的に水平方向に導
入し、その後前記半導体シリコンウェーハを３７３Ｋ以
上に加熱することを特徴とし、その実施態様は、（イ）
反応室に沿って縦方向に延在し、（ロ）下記第２のチャ
ンバーに開口した複数の第１の噴出口を縦方向に配列し
てなる第１のチャンバーに第１のガスを導入し、かつ
（ハ）反応室に沿って縦方向に延在し、（ニ）反応室に
開口する複数の第２の噴出口を縦方向に配列し、（ホ）
内部圧力が第１のチャンバー内圧力と反応室内圧力の中
間である第２のチャンバーに第２のガスを導入する方法
である。また、本発明第２の方法は、３２３K以下に保
たれかつ縦方向に配列された複数枚の半導体シリコンウ
ェーハを回転させつつ、（イ）反応室に沿って縦方向に
延在し、（ロ）反応室に開口した複数の第１の噴出口を
縦方向に配列してなり、（ハ）内部圧力が反応室内圧力
より高い第１のチャンバーに第１のガスを導入し、かつ
（ニ）反応室に沿って縦方向に延在し、（ホ）反応室に
開口する複数の第２の噴出口を縦方向に配列し、（へ）
第１のチャンバーと近接し、（ト）内部圧力が反応室内
圧力より高い第２のチャンバーに第２のガスを導入し、
その後前記半導体シリコンウェーハを３７３Ｋ以上に加
熱することを特徴とする。以下本発明を詳しく説明す
る。
解決し、１度に５０枚以上、特に１００枚以上のウェー
ハを１〜２時間以内で再現性良く処理可能にすることを
目的とする。本発明に係る第１の方法は、コンタクトホ
ール内に自然酸化膜、スカムなどが存在する半導体シリ
コンウェーハを配置した反応室に、マイクロ波により励
起された水素、アンモニア、及び窒素から選択された少
なくとも１種の第１のガスと、炭素及び酸素を含まず、
フッ素を含有する化合物からなる第２の反応生成物で半
導体表面を処理する方法において、３２３K以下に保た
れかつ縦方向に配列された複数枚のている半導体シリコ
ンウェーハを回転させつつ、反応生成物を、反応室に沿
って縦方向に延在しかつ内部圧力が反応室内圧力より高
いチャンバーを介して反応室内に実質的に水平方向に導
入し、その後前記半導体シリコンウェーハを３７３Ｋ以
上に加熱することを特徴とし、その実施態様は、（イ）
反応室に沿って縦方向に延在し、（ロ）下記第２のチャ
ンバーに開口した複数の第１の噴出口を縦方向に配列し
てなる第１のチャンバーに第１のガスを導入し、かつ
（ハ）反応室に沿って縦方向に延在し、（ニ）反応室に
開口する複数の第２の噴出口を縦方向に配列し、（ホ）
内部圧力が第１のチャンバー内圧力と反応室内圧力の中
間である第２のチャンバーに第２のガスを導入する方法
である。また、本発明第２の方法は、３２３K以下に保
たれかつ縦方向に配列された複数枚の半導体シリコンウ
ェーハを回転させつつ、（イ）反応室に沿って縦方向に
延在し、（ロ）反応室に開口した複数の第１の噴出口を
縦方向に配列してなり、（ハ）内部圧力が反応室内圧力
より高い第１のチャンバーに第１のガスを導入し、かつ
（ニ）反応室に沿って縦方向に延在し、（ホ）反応室に
開口する複数の第２の噴出口を縦方向に配列し、（へ）
第１のチャンバーと近接し、（ト）内部圧力が反応室内
圧力より高い第２のチャンバーに第２のガスを導入し、
その後前記半導体シリコンウェーハを３７３Ｋ以上に加
熱することを特徴とする。以下本発明を詳しく説明す
る。
【０００７】本発明法では、例えば５０枚〜１５０枚縦
置きに配列されたウェーハを処理する。従来の枚葉処理
では、エッチング速度を高めるためにウェーハを例えば
１７３Ｋ（―１００℃）へ冷却するが、バッチ処理の場
合は３２３Ｋ以下であればスループット上の問題を起こ
らないので、特に、冷却は必要ではない。マイクロ波回
路のインピーダンス不整合により３２３Ｋ以上に昇温が
起こり、冷却が必要になる場合は、従来法のようにサセ
プタを介して冷却することは困難であるために、本発明
においては液体窒素の気化ガスなどを用いるガス冷却に
より、好ましくは３０３から３１８Ｋの温度にウェーハ
を冷却する。この方法で実現可能なウェーハ最低温度は
２５３Ｋであるので、本発明は２５３〜３２３Ｋの温度
範囲で表面処理を行うが、通常は室温から３２３Ｋの温
度範囲で表面処理を行う。ガス冷却の代りに、第１及び
第２のチャンバーの何れか一方又は両方を構成する壁体
内に水などの冷却媒体を流して第１及び／又は第２のガ
スを３２３Ｋ以下に間接冷却することもできる。
置きに配列されたウェーハを処理する。従来の枚葉処理
では、エッチング速度を高めるためにウェーハを例えば
１７３Ｋ（―１００℃）へ冷却するが、バッチ処理の場
合は３２３Ｋ以下であればスループット上の問題を起こ
らないので、特に、冷却は必要ではない。マイクロ波回
路のインピーダンス不整合により３２３Ｋ以上に昇温が
起こり、冷却が必要になる場合は、従来法のようにサセ
プタを介して冷却することは困難であるために、本発明
においては液体窒素の気化ガスなどを用いるガス冷却に
より、好ましくは３０３から３１８Ｋの温度にウェーハ
を冷却する。この方法で実現可能なウェーハ最低温度は
２５３Ｋであるので、本発明は２５３〜３２３Ｋの温度
範囲で表面処理を行うが、通常は室温から３２３Ｋの温
度範囲で表面処理を行う。ガス冷却の代りに、第１及び
第２のチャンバーの何れか一方又は両方を構成する壁体
内に水などの冷却媒体を流して第１及び／又は第２のガ
スを３２３Ｋ以下に間接冷却することもできる。
【０００８】本発明においてエッチングに使用される
（第１，第２）チャンバーは、内部のガスにつき相互に
圧力差をもたせ、反応室内ガスに対しても圧力差をもた
せることができ、さらにガスを流入させ、一旦溜め、そ
の後噴出させることができる管、函体などである。この
ように圧力差を付与するとチャンバー内でのラディカ
ル、分子、原子などの分布が均一になる。第１及び第２
のチャンバー内でガス圧差が例えば４００Ｐａ（３tor
r）〜１．３ＫＰａ（１０torr）であると、ほぼ同一濃
度のガスが複数のウェーハに向かって噴出される。これ
らのチャンバーは共通の透孔を介して相互に連通してい
るか、あるいは独立の透孔を介して減圧下の反応室内と
連通しているが、これら透孔の直径を小さく設定するこ
とにより圧力差をもたせることができる。なお、反応室
内ガス圧は１３３Ｐａ（１torr）〜４００Ｐａ（３tor
r）が一般的である。また、第１及び第２チャンバーを
縦方向に、好ましくはウェーハ配列高さとほぼ同じ長さ
で、延在させることにより、縦置きされた各々のウェー
ハに最短距離で均一にエッチングガスを給送することが
可能になる。このためには各チャンバーの縦方向に複数
の透孔を形成して、ガスが実質的に水平方向に導入さ
れ、最短距離でウェーハ面に到達するようにすることが
好ましい。これらチャンバーの噴出口はウェーハの配列
高さに対応するように上下に配列されている。
（第１，第２）チャンバーは、内部のガスにつき相互に
圧力差をもたせ、反応室内ガスに対しても圧力差をもた
せることができ、さらにガスを流入させ、一旦溜め、そ
の後噴出させることができる管、函体などである。この
ように圧力差を付与するとチャンバー内でのラディカ
ル、分子、原子などの分布が均一になる。第１及び第２
のチャンバー内でガス圧差が例えば４００Ｐａ（３tor
r）〜１．３ＫＰａ（１０torr）であると、ほぼ同一濃
度のガスが複数のウェーハに向かって噴出される。これ
らのチャンバーは共通の透孔を介して相互に連通してい
るか、あるいは独立の透孔を介して減圧下の反応室内と
連通しているが、これら透孔の直径を小さく設定するこ
とにより圧力差をもたせることができる。なお、反応室
内ガス圧は１３３Ｐａ（１torr）〜４００Ｐａ（３tor
r）が一般的である。また、第１及び第２チャンバーを
縦方向に、好ましくはウェーハ配列高さとほぼ同じ長さ
で、延在させることにより、縦置きされた各々のウェー
ハに最短距離で均一にエッチングガスを給送することが
可能になる。このためには各チャンバーの縦方向に複数
の透孔を形成して、ガスが実質的に水平方向に導入さ
れ、最短距離でウェーハ面に到達するようにすることが
好ましい。これらチャンバーの噴出口はウェーハの配列
高さに対応するように上下に配列されている。
【０００９】第１のガスと第２のガスの混合方式として
は次のものが可能である。 （イ）チャンバーに至る配管の途中で、第１及び第２の
ガスを混合するか、あるいは第１のガスを第２のチャン
バーに流入させ、ここで生成したエッチングガスを反応
室空間に噴出させる（第１発明の方法）。この方式では
第１チャンバーの圧力を第２チャンバーの圧力よりも高
くし、第２のチャンバーの圧力は反応室内の圧力よりも
高くする。この方式では第２のチャンバーをウェーハの
近傍、好ましくは２ｃｍ以下の間隔でに配置する必要が
ある。 （ロ）第１の噴出口から噴出する第１のガスと第２の噴
出口から噴出する第２のガスを反応容器内空間で混合接
触する（第２発明の方法）。この方式ではエッチングガ
ス生成以降ウェーハのコンタクトホールとの接触時間を
短くできるという利点があるが、エッチングガスの上下
分流の割合が多くなる。
は次のものが可能である。 （イ）チャンバーに至る配管の途中で、第１及び第２の
ガスを混合するか、あるいは第１のガスを第２のチャン
バーに流入させ、ここで生成したエッチングガスを反応
室空間に噴出させる（第１発明の方法）。この方式では
第１チャンバーの圧力を第２チャンバーの圧力よりも高
くし、第２のチャンバーの圧力は反応室内の圧力よりも
高くする。この方式では第２のチャンバーをウェーハの
近傍、好ましくは２ｃｍ以下の間隔でに配置する必要が
ある。 （ロ）第１の噴出口から噴出する第１のガスと第２の噴
出口から噴出する第２のガスを反応容器内空間で混合接
触する（第２発明の方法）。この方式ではエッチングガ
ス生成以降ウェーハのコンタクトホールとの接触時間を
短くできるという利点があるが、エッチングガスの上下
分流の割合が多くなる。
【００１０】自然酸化膜の膜厚は８〜１２インチウェー
ハでは一般に２０オングストローム以下であり、膜厚の
ばらつきは２〜１０オングストローム程度である。例え
ば膜厚が０から５オングストロームの自然酸化膜がコン
タクトホール内で形成されている場合は５オングストロ
ームのエッチングを行うことを目標とする。自然酸化膜
が厚い場合は第１のガスにアルゴンを混合し、マイクロ
波励起されたアルゴンを媒介として反応速度を高める。
ハでは一般に２０オングストローム以下であり、膜厚の
ばらつきは２〜１０オングストローム程度である。例え
ば膜厚が０から５オングストロームの自然酸化膜がコン
タクトホール内で形成されている場合は５オングストロ
ームのエッチングを行うことを目標とする。自然酸化膜
が厚い場合は第１のガスにアルゴンを混合し、マイクロ
波励起されたアルゴンを媒介として反応速度を高める。
【００１１】続いて、エッチングガスを排気後ウェーハ
を３７３Ｋ以上に加熱することにより上記した（Ｎ
Ｈ4）2ＳｉＦ6などの錯体を解離させ、この結果錯体が
除去される他Ｓｉ表面にHydrogen termination (Si-H結
合)が形成される。以下、第１発明方法の実施態様を示
す図１、図２及び第２発明方法の実施態様を示す図３を
参照して説明を行う。
を３７３Ｋ以上に加熱することにより上記した（Ｎ
Ｈ4）2ＳｉＦ6などの錯体を解離させ、この結果錯体が
除去される他Ｓｉ表面にHydrogen termination (Si-H結
合)が形成される。以下、第１発明方法の実施態様を示
す図１、図２及び第２発明方法の実施態様を示す図３を
参照して説明を行う。
【００１２】図面を見易くするために、実際に処理する
枚数より少ない枚数のウェーハを図示した図１及び図２
において、５は圧力が０．８ＫＰａ（５torr）〜１．３
ＫＰａ（１０torr）程度の第１のチャンバー、１０はウ
ェーハ，２０は圧力が０．１３Ｐａ（１０-3torr）〜
１．３ＫＰａ（１０torr）程度の反応室、２２は圧力が
４００Ｐａ（３torr）〜６００Ｐａ（５torr）程度の第
２のチャンバーである。複数の１２インチウェーハ１０
を例えば１０〜５０ｍｍ間隔で縦置きした反応室２０
は，上部が閉じられたアルミニウム管体８の底を底板１
２で塞いだ構造である。ウェーハ１０は回転軸９ａに固
着された治具９により縦置き配置されており、エッチン
グガスとの反応を均一にするために回転軸９ａにより回
転せしめられる。第１のガス例えばＨ2，Ｎ2は流入口１
から圧力が６６５Ｐａ（５torr）〜２．６ｋＰａ（２０
torr）程度に設定される第１のチャンバー５内に例えば
１L／ｍｉｎの流量で流入する。ここで６及び７は第１
のチャンバーを構成する仕切り板及び函体外部であり、
パーティクルの発生を抑えるためにアルミニウム材から
なる。その上部に設けられたサファイア窓４を通り抜け
る２．４５GＨｚのマイクロ波により第１のガスは励起
される。なお３はマイクロ波導管である。一方第２、出
力４００Wのガスは流入口２から、例えば１００〜３０
０ｃｃ／ｍｉｎの流量で、非導電性でありかつ耐食性も
もつ酸化アルミニウム板１６とアルミニウム板６により
仕切り壁が形成される第２のチャンバー２２に流入す
る。第１のガスは第１のチャンバー５の仕切り板６に、
上下方向に複数個形成された直径が０．５〜１．０ｍｍ
程度の透孔（第１の噴出口）６ａより第２のチャンバー
２２に流入し、同様に上下方向に複数個形成された透孔
（第２の噴出口）２２ａより反応室２０内に流入する。
透孔２２ａとウェーハ１０までの距離は１０〜２０ｍｍ
であり、透孔２２ａの個数はウェーハ枚数と同数以下で
あり、ウェーハ枚数の１／３以上が好ましい。この導入
期ではエッチングガスの流れは僅かには上下に流れる
が、実質的に水平方向になっているために、各ウェーハ
１０に反応性が高い発生初期のエッチングガスが給送さ
れる。自然酸化膜除去速度は、透孔２２ａとウェーハ１
０までの距離が１０〜２０ｍｍの場合ウェーハ間隔
（ｄ）により影響され、ｄ＝１５〜３０ｍｍのときは
０．５ｎｍ（５オングストローム）〜１ｎｍ（１０オン
グストローム）／分である。シリコン／自然酸化膜エッ
チング選択比は１／６程度であるので、エッチングのば
らつきが大きくともコンタクトを大きくする必要はな
い。反応後のエッチングガスは、反応室２０の外側に張
り出している函体１１に一旦集められ、次にポンプに連
通した排気管１３とバルブ１４を経て排気される。なお
１５は圧力計である。
枚数より少ない枚数のウェーハを図示した図１及び図２
において、５は圧力が０．８ＫＰａ（５torr）〜１．３
ＫＰａ（１０torr）程度の第１のチャンバー、１０はウ
ェーハ，２０は圧力が０．１３Ｐａ（１０-3torr）〜
１．３ＫＰａ（１０torr）程度の反応室、２２は圧力が
４００Ｐａ（３torr）〜６００Ｐａ（５torr）程度の第
２のチャンバーである。複数の１２インチウェーハ１０
を例えば１０〜５０ｍｍ間隔で縦置きした反応室２０
は，上部が閉じられたアルミニウム管体８の底を底板１
２で塞いだ構造である。ウェーハ１０は回転軸９ａに固
着された治具９により縦置き配置されており、エッチン
グガスとの反応を均一にするために回転軸９ａにより回
転せしめられる。第１のガス例えばＨ2，Ｎ2は流入口１
から圧力が６６５Ｐａ（５torr）〜２．６ｋＰａ（２０
torr）程度に設定される第１のチャンバー５内に例えば
１L／ｍｉｎの流量で流入する。ここで６及び７は第１
のチャンバーを構成する仕切り板及び函体外部であり、
パーティクルの発生を抑えるためにアルミニウム材から
なる。その上部に設けられたサファイア窓４を通り抜け
る２．４５GＨｚのマイクロ波により第１のガスは励起
される。なお３はマイクロ波導管である。一方第２、出
力４００Wのガスは流入口２から、例えば１００〜３０
０ｃｃ／ｍｉｎの流量で、非導電性でありかつ耐食性も
もつ酸化アルミニウム板１６とアルミニウム板６により
仕切り壁が形成される第２のチャンバー２２に流入す
る。第１のガスは第１のチャンバー５の仕切り板６に、
上下方向に複数個形成された直径が０．５〜１．０ｍｍ
程度の透孔（第１の噴出口）６ａより第２のチャンバー
２２に流入し、同様に上下方向に複数個形成された透孔
（第２の噴出口）２２ａより反応室２０内に流入する。
透孔２２ａとウェーハ１０までの距離は１０〜２０ｍｍ
であり、透孔２２ａの個数はウェーハ枚数と同数以下で
あり、ウェーハ枚数の１／３以上が好ましい。この導入
期ではエッチングガスの流れは僅かには上下に流れる
が、実質的に水平方向になっているために、各ウェーハ
１０に反応性が高い発生初期のエッチングガスが給送さ
れる。自然酸化膜除去速度は、透孔２２ａとウェーハ１
０までの距離が１０〜２０ｍｍの場合ウェーハ間隔
（ｄ）により影響され、ｄ＝１５〜３０ｍｍのときは
０．５ｎｍ（５オングストローム）〜１ｎｍ（１０オン
グストローム）／分である。シリコン／自然酸化膜エッ
チング選択比は１／６程度であるので、エッチングのば
らつきが大きくともコンタクトを大きくする必要はな
い。反応後のエッチングガスは、反応室２０の外側に張
り出している函体１１に一旦集められ、次にポンプに連
通した排気管１３とバルブ１４を経て排気される。なお
１５は圧力計である。
【００１３】自然酸化膜除去に先立って、ガス流入口１
及び／又は２あるいは特別に設けたガス流入口からから
液体窒素の気化ガスなどの冷却ガスを流してウェーハ１
０を室温以下に冷却することができる。また、自然酸化
膜とエッチングガスとの反応後反応室内に配置されたラ
ンプ３０によりウェーハ１０を３７３Ｋ程度に加熱する
と、錯体の解離を促進しパーティクルを防止することが
できる。あるいは、ウェーハ１０を別の装置に移して加
熱を行うこともできる。
及び／又は２あるいは特別に設けたガス流入口からから
液体窒素の気化ガスなどの冷却ガスを流してウェーハ１
０を室温以下に冷却することができる。また、自然酸化
膜とエッチングガスとの反応後反応室内に配置されたラ
ンプ３０によりウェーハ１０を３７３Ｋ程度に加熱する
と、錯体の解離を促進しパーティクルを防止することが
できる。あるいは、ウェーハ１０を別の装置に移して加
熱を行うこともできる。
【００１４】図３は、図１、２と同じ部材には同じ参照
符号を付し、第２の方法の実施態様を示しており、管体
として構成した第２のチャンバー２２を反応室１０内に
て第１のチャンバー５の近傍、好ましくは５〜１０ｍｍ
の間隔で配置している。図中、２５はマイクロ波発生器
である。第１のガス及び第２のガスは水平透方向に流れ
る途中で混合されエッチングガスを生成し、これはウェ
ーハ１０間スペースを介して排気管１３に吸引される途
中でウェーハ１０と反応する。
符号を付し、第２の方法の実施態様を示しており、管体
として構成した第２のチャンバー２２を反応室１０内に
て第１のチャンバー５の近傍、好ましくは５〜１０ｍｍ
の間隔で配置している。図中、２５はマイクロ波発生器
である。第１のガス及び第２のガスは水平透方向に流れ
る途中で混合されエッチングガスを生成し、これはウェ
ーハ１０間スペースを介して排気管１３に吸引される途
中でウェーハ１０と反応する。
【００１５】図４及び図５にチャンバーの壁体内に形成
された冷却媒体流路３２により２８３Ｋ〜２８８程度の
冷却水を流して反応生成物やガスを冷却する方法を図解
する。冷却媒体流路３０は第１のチャンバー５の仕切板
６内に噴出口６ａを囲んで逆Ｕ字状に形成されている。
冷却水により間接的に冷却されたマイクロ波励起ガス
は、励起状態を失わずに、ＮＦ3などと第２のチャンバ
ー２２で反応する。したがって、反応生成物も弱室温の
温度でウェーハ１０と接触する。
された冷却媒体流路３２により２８３Ｋ〜２８８程度の
冷却水を流して反応生成物やガスを冷却する方法を図解
する。冷却媒体流路３０は第１のチャンバー５の仕切板
６内に噴出口６ａを囲んで逆Ｕ字状に形成されている。
冷却水により間接的に冷却されたマイクロ波励起ガス
は、励起状態を失わずに、ＮＦ3などと第２のチャンバ
ー２２で反応する。したがって、反応生成物も弱室温の
温度でウェーハ１０と接触する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると自然
酸化膜の除去をバッチ処理で実施できるために、半導体
装置製造のスループットに貢献するところが大である。
酸化膜の除去をバッチ処理で実施できるために、半導体
装置製造のスループットに貢献するところが大である。
【図１】 本発明の第１方法を実施する装置の一例を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】 本発明の第２方を実施する装置の一例を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図４】 ガスを間接冷却する方法を説明するために図
１の第１チャンバーを部分的に拡大した斜視図である。
１の第１チャンバーを部分的に拡大した斜視図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ矢印での断面図である。
５―第１のチャンバー １０―ウェーハ ２０―反応室 ２２―第２のチャンバー
Claims (6)
- 【請求項１】 コンタクトホール内に自然酸化膜、スカ
ムなどが存在する半導体シリコンウェーハを配置した反
応室内にて、マイクロ波により励起された水素、アンモ
ニア、及び窒素から選択された少なくとも１種の第１の
ガスと、炭素及び酸素を含まず、フッ素を含有する化合
物からなる第２のガスとの反応生成物で半導体表面を処
理する方法において、 ３２３K以下に保たれかつ縦方向に配列された複数枚の
半導体シリコンウェーハを回転させつつ、前記反応生成
物を、反応室に沿って縦方向に延在しかつ内部圧力が反
応室内圧力より高いチャンバーを介して反応室内に実質
的に水平方向にて導入し、その後前記半導体シリコンウ
ェーハを３７３K以上に加熱することを特徴とする半導
体の表面処理方法。 - 【請求項２】 （イ）反応室に沿って縦方向に延在し、
（ロ）下記第２のチャンバーに開口した複数の第１の噴
出口を縦方向に配列してなる第１のチャンバーに前記第
１のガスを導入し、かつ（ハ）前記反応室に沿って縦方
向に延在し、（ニ）反応室に開口する複数の第２の噴出
口を縦方向に配列し、（ホ）内部圧力が第１のチャンバ
ー内圧力と反応室内圧力の中間である第２のチャンバー
に第２のガスを導入することを特徴とする請求項１記載
の半導体の表面処理方法。 - 【請求項３】 コンタクトホール内に自然酸化膜、スカ
ムなどが存在する半導体シリコンウェーハを配置した反
応室にて、マイクロ波により励起された水素、アンモニ
ア、及び窒素から選択された少なくとも１種の第１のガ
スと、炭素及び酸素を含まず、フッ素を含有する化合物
からなる第２のガスとの反応生成物で半導体表面を処理
する方法において、 ３２３K以下に保たれかつ縦方向に配列された複数枚の
３２３K以下に保たれている前記半導体シリコンウェー
ハを回転させつつ、（イ）反応室に沿って縦方向に延在
し、（ロ）反応室に開口した複数の第１の噴出口を縦方
向に配列してなり、（ハ）内部圧力が反応室内圧力より
高い第１のチャンバーに前記第１のガスを導入し、かつ
（ニ）反応室に沿って縦方向に延在し、（ホ）反応室に
開口する複数の第２の噴出口を縦方向に配列し、（へ）
前記第１のチャンバーに近接し（ト）内部圧力が反応室
内圧力より高い第２のチャンバーに第２のガスを導入
し、その後前記半導体シリコンウェーハを３２３K以上
に加熱することを特徴とする半導体の表面処理方法。 - 【請求項４】 前記加熱を反応室内に配置されたランプ
により行う請求項１から３までの何れか１項記載の半導
体の表面処理方法。 - 【請求項５】 第１及び第２のチャンバーの何れか一方
又は両方を構成する壁体内に冷却媒体を流して第１及び
／又は第２のガスを３２３K以下に間接冷却することを
特徴とする請求項１から４までの何れか１項記載の半導
体の表面処理方法。 - 【請求項６】 前記反応室に反応生成物を導入するに先
立って、冷却ガスを反応室に導入することを特徴とする
請求項１から５までの何れか１項記載の半導体の表面処
理方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090884A JP2001284307A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体の表面処理方法 |
| PCT/JP2001/002548 WO2001073832A1 (fr) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | Procede de traitement de surface pour semiconducteur |
| US10/240,261 US6867147B2 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | Method of surface treatment of semiconductor |
| KR1020027012943A KR100781742B1 (ko) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | 반도체의 표면처리방법 |
| AU44580/01A AU4458001A (en) | 2000-03-29 | 2001-03-28 | Method of surface treatment of semiconductor |
| TW090107526A TW541612B (en) | 2000-03-29 | 2001-04-04 | Method for surface treatment of semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090884A JP2001284307A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体の表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284307A true JP2001284307A (ja) | 2001-10-12 |
Family
ID=18606423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090884A Pending JP2001284307A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体の表面処理方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6867147B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001284307A (ja) |
| KR (1) | KR100781742B1 (ja) |
| AU (1) | AU4458001A (ja) |
| TW (1) | TW541612B (ja) |
| WO (1) | WO2001073832A1 (ja) |
Cited By (10)
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|---|---|---|---|---|
| WO2004102650A1 (ja) * | 2003-05-19 | 2004-11-25 | Tokyo Electron Limited | プラズマ処理装置 |
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| US7815739B2 (en) | 2005-02-18 | 2010-10-19 | Tokyo Electron Limited | Vertical batch processing apparatus |
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| US8361274B2 (en) | 2004-01-13 | 2013-01-29 | Samsung Electronics Co., Ltd | Etching apparatus and etching method |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003086569A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
| US7028356B2 (en) * | 2002-11-26 | 2006-04-18 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Multiconfiguration braking system |
| WO2007020926A1 (ja) * | 2005-08-15 | 2007-02-22 | F.T.L. Co., Ltd. | 半導体の表面処理法 |
| US20100184297A1 (en) * | 2007-06-22 | 2010-07-22 | Mikio Takagi | Method for protecting semiconductor wafer and process for producing semiconductor device |
| US20090017637A1 (en) * | 2007-07-10 | 2009-01-15 | Yi-Chiau Huang | Method and apparatus for batch processing in a vertical reactor |
| US20090197424A1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| JP5284182B2 (ja) * | 2008-07-23 | 2013-09-11 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
| CN103184434B (zh) * | 2011-12-31 | 2016-08-10 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 托盘装置、托盘及半导体处理设备 |
| TWI604528B (zh) * | 2012-10-02 | 2017-11-01 | 應用材料股份有限公司 | 使用電漿預處理與高溫蝕刻劑沉積的方向性二氧化矽蝕刻 |
| US11703229B2 (en) * | 2018-12-05 | 2023-07-18 | Yi-Ming Hung | Temperature adjustment apparatus for high temperature oven |
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