JP2024083014A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去して、所望のエッチング形状を形成する技術を提供する。【解決手段】ゲルマニウム含有シリコン膜とシリコン膜とが形成された基板に対し、ゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスを供給して、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングし、次いで、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを前記基板に供給して、前記基板から前記エッチングガスをパージすると共に、前記ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去する。【選択図】図5
Description
本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)の表面に形成されたゲルマニウム含有シリコン(SiGe)膜及びシリコン(Si)膜のうちの一方を選択的にエッチングする場合が有る。例えば特許文献1にはフッ素含有ガスを用いてSiGeを選択的にエッチングするにあたり、副生ガスの濃度を低下させて、Siのダメージを抑制する技術が記載されている。
本開示は、ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去して、所望のエッチング形状を形成する技術を提供する。
本開示は、ゲルマニウム含有シリコン膜とシリコン膜とが形成された基板に対し、ゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスを供給して、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングする工程と、
次いで、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを前記基板に供給して、前記基板から前記エッチングガスをパージすると共に、前記ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去する工程と、を含む基板処理方法である。
次いで、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを前記基板に供給して、前記基板から前記エッチングガスをパージすると共に、前記ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去する工程と、を含む基板処理方法である。
本開示によれば、ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去して、所望のエッチング形状を形成することができる。
<本開示の基板処理により形成する構造体の例>
初めに、本開示の基板処理方法によってウエハWに形成する構造体71の例について、図1を参照しながら説明する。図1は当該構造体71の縦断側面図である。ウエハW上には、SiGe膜75とSi膜74とを交互に、複数層、積層した多層膜が形成されている。この多層膜において、各SiGe膜75は、上面側及び下面側から挟まれるようにSi膜74が配置された構造となっている。
初めに、本開示の基板処理方法によってウエハWに形成する構造体71の例について、図1を参照しながら説明する。図1は当該構造体71の縦断側面図である。ウエハW上には、SiGe膜75とSi膜74とを交互に、複数層、積層した多層膜が形成されている。この多層膜において、各SiGe膜75は、上面側及び下面側から挟まれるようにSi膜74が配置された構造となっている。
この多層膜に対しては、縦方向(複数のSiGe膜75、及びSi膜74と交差する方向)へ向けて開口部72が形成されている。図2の拡大縦断面図に示すように、多層膜は、当該が開口部72へ向けて、SiGe膜75及びSi膜74の側端面を露出させている。この開口部を介してSiGeをエッチングするためのエッチングガスを供給すると、SiGe膜75の側端面からエッチング除去が進行し、ウエハWの板面に沿って横穴が形成される(図3)。
こうして、開口部72に向けて側端面を露出させている複数のSiGe膜75の一部領域が各々、エッチング除去されていく。この結果、図1に示すように、開口部72に向けて開口する共に、縦方向の異なる高さ位置に配置された、複数の凹部73を形成することができる。
図3の拡大縦断面図に示すように、凹部73の開口部から見て、エッチング処理が進行する凹部73の長さ方向に沿った側壁(横穴の場合、上面側及び下面側の壁部)はSi膜74によって形成されている。また、エッチング処理が停止した位置に相当する凹部73の奥壁は、SiGe膜75により構成されている。
ここで、図1に示す構造体71においては、ウエハWに対して後から実施される処理の要請などから、各凹部73の先端部の形状が矩形であることが好ましい。一方で、上述の手法により形成した凹部73は、その先端部が丸みを帯びた形状となってしまう場合があることが分かった(図3)。
凹部73の先端部が丸みを帯びてしまう理由については、以下のメカニズムが考えられる。図1の構造体71が形成される多層膜においては、複数のSi膜74とSiGe膜75とを交互に積層した後、ウエハWを加熱するアニール処理が行われる場合がある。アニール処理が行われた多層膜においては、Si膜74からSiGe膜75へ向けてSi原子が拡散し、SiGe膜75側のSi膜74との界面近傍に、Si原子の濃度が高い混合層751が形成していると考えられる(図2)。なお、混合層751はウエハWのアニール処理により形成されたものである場合に限定されず、Si原子の自然拡散により形成されたものであってもよい。
例えば、本例のSiGe膜75は、Ge原子の濃度が10~30atm%の範囲の例えば25atm%(この場合Si原子の濃度は約75atm%)となるように成膜される。一方、混合層751においては、Ge原子の濃度は5~10atm%程度まで低下する。即ち、混合層751においては、Si原子の濃度が90~95atm%程度まで高くなった領域となっている。
ここで、凹部73を形成するエッチング処理において、SiGe膜75をエッチングするためのエッチングガスは、上述の成分比(Si:Ge=75:25)のSiGe膜75のエッチング除去に適したものが選択される。しかしながら、SiGe膜75のエッチング除去を目的として選択されたエッチングガスは、Si原子の濃度が高い混合層751においては、エッチング速度が遅くなってしまう場合がある。
この場合には、SiGe膜75の膜厚方向に沿って比較したとき、Si原子の濃度が低い中央側の領域では、エッチング速度が大きくなる一方、Si原子の濃度が高い混合層751ではエッチング速度が小さくなってしまう。こうしてSiGe膜75の膜内の位置に応じてエッチングの速度差が生じる結果、図3に示すように、エッチング処理により形成された凹部73の先端部が丸みを帯びてしまう現象が発生するものと考えられる。エッチング速度が相対的に小さいことに起因して、凹部73の側壁と奥壁との境界部に残存するSiGe(図3中に破線で囲んで示してある)は、本開示のエッチング残部752に相当する。
Si原子の濃度が高いことに起因してエッチング残部752が形成されてしまうのであれば、混合層751の組成に適したエッチングガスを用いて、別途、エッチング残部752をエッチング除去する処理を実施すればよいようにも思われる。しかしながら、図3に示すように構造体71の全体と比較して、エッチング残部752は極めて小さな領域に残存している。このような微小なエッチング残部752の除去のために、凹部73を形成するためのエッチング装置を設けたり、当該エッチング装置へ向けてウエハWを搬送、エッチング処理を実施する時間を確保したりすることは現実的ではない。また、Si原子の濃度が90~95atm%程度のエッチング残部752をエッチングすることが可能なエッチングガスは、処理の条件によっては、凹部73の側壁を構成するSi膜74までも損傷してしまうおそれもある。
そこで本開示の基板処理方法においては、SiGe膜75のエッチング処理を行って凹部73を形成した後、エッチングガスをパージするタイミングを利用してエッチング残部752の除去を行う。以下、図5、図6も参照しながら、先端部の形状が矩形に近い凹部73を形成することが可能な本開示の基板処理方法の詳細について説明する。
<基板処理方法>
図5に示すように、多層膜が形成されたウエハWに対しては、初めにSiGe用のエッチングガスを供給する。この結果、図2に示す多層膜の開口部72にエッチングガスが進入し、当該開口部72に向けて露出している端部側からSiGe膜75のエッチング処理が進行する(処理P1:SiGe膜75をエッチングする工程)。SiGe用のエッチングガスは、F2ガス、ClF3ガス、SF6ガス、IF7ガスからなる群から少なくとも1つ選択されたものを挙げることができる。以下の例では、SiGe用のエッチングガスとして、F2ガスとClF3ガスとを用い、キャリアガスとして、例えばAr(アルゴン)ガス及びN2(窒素)ガスを用いる場合について説明する。
図5に示すように、多層膜が形成されたウエハWに対しては、初めにSiGe用のエッチングガスを供給する。この結果、図2に示す多層膜の開口部72にエッチングガスが進入し、当該開口部72に向けて露出している端部側からSiGe膜75のエッチング処理が進行する(処理P1:SiGe膜75をエッチングする工程)。SiGe用のエッチングガスは、F2ガス、ClF3ガス、SF6ガス、IF7ガスからなる群から少なくとも1つ選択されたものを挙げることができる。以下の例では、SiGe用のエッチングガスとして、F2ガスとClF3ガスとを用い、キャリアガスとして、例えばAr(アルゴン)ガス及びN2(窒素)ガスを用いる場合について説明する。
各ガスの供給流量は、F2ガスが1~100sccmの範囲内、ClF3ガスが0.1~2.0sccmの範囲内、N2ガスが50~200sccmの範囲内、Arガスが10~100sccmの範囲内の流量に各々設定する場合を例示できる。また例えば、エッチング処理時の圧力は、1.3~40Pa(10~300mTorr)の範囲内、ウエハWの温度は-50~150℃の範囲内の値に各々設定される。さらにエッチング処理の時間は、奥行きが数nm程度の凹部73を形成する場合には5~120秒の範囲内の50秒を例示できる。エッチングガスは、プラズマ化などの活性化をしなくてもSiGe膜75をエッチング除去することができる。
上述のエッチング処理により、図3に示す凹部73が形成される一方で、凹部73の先端部は丸みを帯びた形状となる。そこで、本開示においてはSiGe膜75のエッチング終了後、エッチングガスをパージする際に、エッチング残部752をエッチング除去するための処理ガスを含むパージガスの供給を行う(図5の処理P2:エッチングガスをパージすると共に、エッチング残部752を除去する工程)。なお参考として、エッチング残部752のエッチング除去を行わない場合には、パージガスとして、N2ガスとArガスとを各々100sccmずつ供給する場合を例示できる。
パージガスに含まれる処理ガスとしては、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを用いる。フッ素を含有する第1の処理ガスとしては、F2ガス、ClF3ガス、SF6ガス、IF7ガスからなる群から少なくとも1つ選択されたものを挙げることができる。
また、第2の処理ガスは、NH3ガスを用いてもよいし、アミンガスを用いてもよく、これらの混合ガスを用いてもよい。第2の処理ガスが、アミンガスを含有する場合には、アミンとしてアミンはトリメチルアミン、ブチルアミンからなる群から選択されたものを挙げることができる。
以下の例では、第1の処理ガスとしてF2ガスを用い、第2の処理ガスとしてNH3ガスを用いる場合について説明する。
以下の例では、第1の処理ガスとしてF2ガスを用い、第2の処理ガスとしてNH3ガスを用いる場合について説明する。
ここでF2ガスとNH3ガスとの混合ガスは、Siのエッチングガスとしても利用することができる(図6の一点鎖線)。そこで、当該ガスがGe原子を5~10atm%の濃度で含むSiGeであるエッチング残部752をエッチング除去しつつ、SiGe膜75のエッチング処理に用いたエッチングガスをパージできるように、処理条件のチューニングを行う(図6の実線)。
第1のチューニングとして、図5の処理P2の期間中は、処理P1の期間中よりも低圧の条件下で処理を行う。この圧力調整により、処理P1の際に供給されたエッチングガスをウエハWから排出すると共に、高濃度の処理ガスの供給を避けSi膜74の損傷を抑制することができる。後述する処理モジュール4にて、処理容器41内でウエハWのエッチング処理を行った後、パージを行う場合には、処理容器41の圧力変更機構の設定値はより低い圧力に設定される。但し、上述のように処理容器41には既述のF2ガスとNH3ガスとの混合ガスが供給されるので、処理容器41内の実際の圧力は0.0013~66.6Pa(0.1~500mTorr)の範囲内の値となる。
第2のチューニングとして、前記パージガスに含まれるF2ガス(第1の処理ガス)とNH3ガス(第2の処理ガス)との比が15:1~5:1の範囲内となるように、処理ガスの供給比を調整する。図6中に一点鎖線で示すSiのエッチングガスの場合には、F2ガスとNH3ガスとの比が100:1程度になるように供給比が調整される。そこで、Siのエッチングの影響が大きいF2ガスの供給比を低減することにより、Si膜74の損傷を抑えている。
各ガスの供給流量は、F2ガスが50~1000sccmの範囲内、NH3ガスが1~100sccmの範囲内の各流量とする場合を例示できる。なお、ウエハWの温度は-50~150℃の範囲内で変更なく、処理ガスのプラズマ化などの活性化も行わない。
第3のチューニングとして、図5の処理P2は、処理P1よりも短い時間で実施する。例えば既述のように、SiGe膜75のエッチング処理は5~120秒の範囲内で実施される一方、F2ガスとNH3ガスとの混合ガスを供給しながらのパージは、1~50秒の範囲内の10秒とする場合を例示できる。SiGe膜75のエッチング処理よりも短い時間でF2ガスとNH3ガスとの混合ガスを用いたパージを終えることにより、Si膜74の損傷を抑えつつ、微小なエッチング残部752の除去を行うことができる。
以上、パージガスとして第1の処理ガス(上述の例ではF2ガス)と第2の処理ガス(同じくNH3ガス)を供給するにあたり、各種のチューニングを行う。この処理により、混合層751のエッチング残部752を除去し、凹部73の先端部を矩形に近付ける所望のエッチング形状を形成することができる。ここで、「凹部73の先端部を矩形に近付ける」とは、エッチング残部752を除去することにより、凹部73の奥壁を、混合層751とその中央側の領域との間でより平坦にすることをいう。
なお、処理P2において、既述のチューニングの全てを実施することは必須の要件ではない。処理P1で供給されたエッチングガスのパージを実施しつつ、エッチング残部752を除去して凹部73の先端部を矩形に近付けることができれば、一部のチューニングのみを実施してもよい。また、すべてのチューニングの例を外れた条件下で処理P2を行ってもよい。
<基板処理システム>
続いて、図1~図6を用いて説明した基板処理を実施する基板処理装置の一実施形態について、図7、図8を参照しながら説明する。基板処理システム2は、ウエハWを搬入出するための搬入出部21と、搬入出部21に隣接して設けられた2つのロードロック室31と、2つのロードロック室31に各々隣接して設けられた2つの熱処理モジュール30と、2つの熱処理モジュール30に各々隣接して設けられた2つの処理モジュール4と、を備えている。処理モジュール4は、本開示の基板処理装置に相当する。
続いて、図1~図6を用いて説明した基板処理を実施する基板処理装置の一実施形態について、図7、図8を参照しながら説明する。基板処理システム2は、ウエハWを搬入出するための搬入出部21と、搬入出部21に隣接して設けられた2つのロードロック室31と、2つのロードロック室31に各々隣接して設けられた2つの熱処理モジュール30と、2つの熱処理モジュール30に各々隣接して設けられた2つの処理モジュール4と、を備えている。処理モジュール4は、本開示の基板処理装置に相当する。
搬入出部21は、第1の基板搬送機構22が設けられると共に常圧雰囲気とされる常圧搬送室23と、当該常圧搬送室23の側部に設けられ、ウエハWを収容するキャリア24が載置されるキャリア用載置台25と、を備えている。図7中符号26は常圧搬送室23に隣接するアライナ室を指している。アライナ室を26では、ウエハWを回転させて偏心量を光学的に求め、第1の基板搬送機構22に対するウエハWの位置合わせが行われる。第1の基板搬送機構22は、キャリア用載置台25上のキャリア24とアライナ室26とロードロック室31との間でウエハWを搬送する。
各ロードロック室31内には、例えば多関節アーム構造を有する第2の基板搬送機構32が設けられており、当該第2の基板搬送機構32は、ウエハWをロードロック室31と熱処理モジュール30と処理モジュール4との間で搬送する。処理モジュール4を構成する処理容器内は、真空雰囲気とされており、ロードロック室31内は、これらの真空雰囲気の処理容器内と常圧搬送室23との間でウエハWの受け渡しを行えるように、常圧雰囲気と真空雰囲気とが切り替えられる。
図7中、符号33は開閉自在なゲートバルブを指す。ゲートバルブ33は、常圧搬送室23とロードロック室31との間、ロードロック室31と熱処理モジュール30との間、熱処理モジュール30と処理モジュール4との間に各々設けられている。熱処理モジュール30については、上記の処理容器、当該処理容器内を排気して真空雰囲気を形成するための排気機構及び処理容器内に設けられると共に載置されたウエハWを加熱可能なステージなどを含み、ウエハWを加熱して反応生成物を昇華させる処理を実行できるように構成されている。
本開示の基板処理装置である処理モジュール4について、図8の縦断側面図を参照して説明する。この処理モジュール4は、既述の処理P1、P2を実施する。図8中、符号41は処理モジュール4を構成する処理容器を指している。また同図中の符号42は、処理容器41の側壁に開口するウエハWの搬送口を指す。搬送口44は、上記のゲートバルブ33により開閉される。処理容器41内にはウエハWを載置するステージ51が設けられており、当該ステージ51には図示しない昇降ピンが設けられる。その昇降ピンを介して上記の第2の基板搬送機構32とステージ51とのウエハWの受け渡しが行われる。
ステージ51には温度調整部52が埋設されており、ステージ51に載置されたウエハWが既述した温度に加熱される。この温度調整部52は、例えば水などの温度調整用の流体が流通する循環路の一部をなす流路として構成されており、当該流体との熱交換によりウエハWの温度が調整される。ただし温度調整部52としては、そのような流体の流路であることに限られず、例えば抵抗加熱を行うためのヒーターにより構成されていてもよい。
また、処理容器41内には排気管53の一端が開口しており、当該排気管53の他端は圧力変更機構であるバルブ54を介して、例えば真空ポンプにより構成される排気機構55に接続されている。バルブ54の開度が調整されることによって処理容器41内の圧力が既述した範囲の圧力とされて処理が行われる。
処理容器41内の上部側には、ステージ51に対向するように、処理ガス供給機構であるガスシャワーヘッド56が設けられている。ガスシャワーヘッド56には、ガス供給路611~615の下流側が接続されており、ガス供給路611~615の上流側は、各々、流量調整部62をして、ガス供給源631~635に接続されている。各流量調整部62は、バルブ及びマスフローコントローラを備えている。ガス供給源631~635から供給されるガスについては、当該流量調整部62に含まれるバルブの開閉によって、下流側へ給断される。
ガス供給源631、632、633、634、635からは、F2ガス、ClF3ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガスが夫々供給される。従ってガスシャワーヘッド56からは、処理容器41内に、これらのF2ガス、ClF3ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガスを各々供給することができる。Arガス及びN2ガスはキャリアガスとして、エッチングガスであるF2ガス、ClF3ガスと共に処理容器41内に供給される。また、F2ガス及びNH3ガスは、パージガスとして処理容器41内に供給される。
また、図7に示すように基板処理システム2はコンピュータである制御部20を備えており、この制御部20は、プログラム、メモリ、CPUを備えている。プログラムには、既述したウエハWの処理及びウエハWの搬送が行われるように命令(各ステップ)が組み込まれている。このプログラムは、記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、DVD、不揮発メモリ等に格納され、制御部20にインストールされる。制御部20は当該プログラムにより基板処理システム2の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。具体的には、処理モジュール4の動作、熱処理モジュール30の動作、第1の基板搬送機構22、第2の基板搬送機構32の動作、アライナ室26の動作が制御信号により制御される。上記の処理モジュール4の動作としては、例えばステージ51に供給される流体の温度、ガスシャワーヘッド56からの各ガスの給断、バルブ54による排気流量の調整などの各動作が含まれる。
<基板処理システムの動作>
基板処理システム2におけるウエハWの処理動作を説明する。図1で説明したように多層膜や開口部72が形成されたウエハWを格納したキャリア24がキャリア用載置台25に載置される。そして、このウエハWは、常圧搬送室23→アライナ室26→常圧搬送室23→ロードロック室31の順に搬送され、熱処理モジュール30を介して処理モジュール4に搬送される。そして、図5の処理P1が実施され、SiGe膜75の一部領域をエッチング除去して凹部73を形成する。しかる後、図5の処理P2が実施され、SiGe用のエッチングガスがパージされると共に、パージガスであるF2ガスとNH3ガスとの混合ガスにより、エッチング残部752が除去される。これらの処理により、凹部73の先端部の形状を矩形に近付けることができる。
その後、ウエハWは処理モジュール4から、熱処理モジュール30→ロードロック室31→常圧搬送室23の順で搬送されて、キャリア24に戻される。
基板処理システム2におけるウエハWの処理動作を説明する。図1で説明したように多層膜や開口部72が形成されたウエハWを格納したキャリア24がキャリア用載置台25に載置される。そして、このウエハWは、常圧搬送室23→アライナ室26→常圧搬送室23→ロードロック室31の順に搬送され、熱処理モジュール30を介して処理モジュール4に搬送される。そして、図5の処理P1が実施され、SiGe膜75の一部領域をエッチング除去して凹部73を形成する。しかる後、図5の処理P2が実施され、SiGe用のエッチングガスがパージされると共に、パージガスであるF2ガスとNH3ガスとの混合ガスにより、エッチング残部752が除去される。これらの処理により、凹部73の先端部の形状を矩形に近付けることができる。
その後、ウエハWは処理モジュール4から、熱処理モジュール30→ロードロック室31→常圧搬送室23の順で搬送されて、キャリア24に戻される。
<バリエーション>
ここで、本開示の基板処理方法を適用する対象は、図1に示す構造体71が形成されたウエハWに限定されない。例えば上面側から見て、SiGeが形成された領域を挟んで、Siが形成された領域が配置されたウエハWに対し、本開示の基板処理方法を適用してもよい。この場合には、ウエハWの表面にSiGe用のエッチングガスを供給してSiGeをエッチングすることにより、ウエハWの下方側へ向けて伸びる凹部を形成することができる。しかる後、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを用いてエッチング残部752を除去し、凹部の先端部を矩形に近付ける処理を行う点は、既述の実施形態と同様である。
ここで、本開示の基板処理方法を適用する対象は、図1に示す構造体71が形成されたウエハWに限定されない。例えば上面側から見て、SiGeが形成された領域を挟んで、Siが形成された領域が配置されたウエハWに対し、本開示の基板処理方法を適用してもよい。この場合には、ウエハWの表面にSiGe用のエッチングガスを供給してSiGeをエッチングすることにより、ウエハWの下方側へ向けて伸びる凹部を形成することができる。しかる後、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを用いてエッチング残部752を除去し、凹部の先端部を矩形に近付ける処理を行う点は、既述の実施形態と同様である。
この他、本開示の基板処理方法は、凹部の形成時に適用する場合に限られるものでもない。例えばSi膜の上面に形成されたSiGe膜をパターニングする際に本開示の技術を適用してもよい。この場合には、SiGe膜のさらに上面に、パターニングされたレジスト膜や犠牲膜が形成された後、SiGe用のエッチングガスを供給してSiGeをエッチングする。しかる後、パターニングされたSiGe膜の底面に残存するエッチング残部の層を第1の処理ガスと第2の処理ガスとを含むパージガスを用いて除去してもよい。
また、フッ素を含有する第1の処理ガスとアンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスにて、パージを完了することは必須の要件ではない。上記のパージを実施した後、さらに別のガス(例えばN2ガスやArガスなどの不活性ガス)を供給してパージを継続してもよい。これと反対に、まず、不活性ガスによるパージを行った後、第1の処理ガスと第2の処理ガスとを含むパージガスを用いてエッチング残部752の除去を行ってもよい。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
(実験)
SiGe膜75とSi膜74との多層膜が形成されたウエハWにSiGe用のエッチングガスを供給して凹部73を形成した後、ウエハWに供するパージガスのガス種を変更して、凹部73の先端部形状を確認した。
A.実験条件
(実施例)前述の範囲で設定した範囲の条件にて、奥行きが40nmの凹部73を形成した。しかる後、圧力の設定値を前述の第1のチューニングの圧力に変更し、F2ガスを600sccm、NH3ガスを40sccmの各流量で10秒間供給するパージを行った。これらの処理を行ったウエハWの縦断面形状を電子顕微鏡にて観察した。
(比較例)N2ガスが200sccm、Arガスが200sccmの各流量でパージガスの供給を行った点を除いて、(実施例)と同様の処理を行った。
SiGe膜75とSi膜74との多層膜が形成されたウエハWにSiGe用のエッチングガスを供給して凹部73を形成した後、ウエハWに供するパージガスのガス種を変更して、凹部73の先端部形状を確認した。
A.実験条件
(実施例)前述の範囲で設定した範囲の条件にて、奥行きが40nmの凹部73を形成した。しかる後、圧力の設定値を前述の第1のチューニングの圧力に変更し、F2ガスを600sccm、NH3ガスを40sccmの各流量で10秒間供給するパージを行った。これらの処理を行ったウエハWの縦断面形状を電子顕微鏡にて観察した。
(比較例)N2ガスが200sccm、Arガスが200sccmの各流量でパージガスの供給を行った点を除いて、(実施例)と同様の処理を行った。
B.実験結果
(実施例)の拡大写真を図9(a)に示し、(比較例)の拡大写真を図9(b)に示す。これらの写真によれば、(実施例)においては、エッチング残部752の残存の影響は見られず、先端部が矩形状の凹部73が得られている。一方で、(比較例)においては、凹部73の先端部の形状が丸みを帯びている。これは図3を用いて説明した混合層751にエッチング残部752が形成されている影響と考えられる。
(実施例)の拡大写真を図9(a)に示し、(比較例)の拡大写真を図9(b)に示す。これらの写真によれば、(実施例)においては、エッチング残部752の残存の影響は見られず、先端部が矩形状の凹部73が得られている。一方で、(比較例)においては、凹部73の先端部の形状が丸みを帯びている。これは図3を用いて説明した混合層751にエッチング残部752が形成されている影響と考えられる。
以上の実験結果から、SiGe膜75をエッチングして凹部73を形成した後、F2ガス(第1の処理ガス)とNH3ガス(第2の処理ガス)とを含むパージガスを供給することにより、凹部73の先端部を矩形に近付けることが可能であることを確認できた。
W ウエハ
71 構造体
73 凹部
74 Si膜
75 SiGe膜
752 エッチング残部
71 構造体
73 凹部
74 Si膜
75 SiGe膜
752 エッチング残部
Claims (10)
- ゲルマニウム含有シリコン膜とシリコン膜とが形成された基板に対し、ゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスを供給して、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングする工程と、
次いで、フッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを前記基板に供給して、前記基板から前記エッチングガスをパージすると共に、前記ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去する工程と、を含む基板処理方法。 - 前記エッチング残部は、シリコン膜側から前記ゲルマニウム含有シリコン膜側へのシリコンの拡散に伴い、シリコン濃度が高くなって前記ゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスによるエッチング速度が低下した領域に形成されたものである、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記基板には、前記ゲルマニウム含有シリコン膜を挟んで前記シリコン膜が積層された多層膜が形成され、
前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングする工程では、前記多層膜の端部側から前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングして、前記シリコン膜の側壁と、前記ゲルマニウム含有シリコン膜の奥壁を有する凹部を形成し、
前記エッチング残部を除去する工程では、前記凹部の前記側壁と前記奥壁との境界部に残存する前記エッチング残部を除去することにより、前記凹部の断面形状を矩形に近づける、請求項1に記載の基板処理方法。 - 前記エッチング残部を除去する工程は、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングする工程よりも低圧の条件下で実施する、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記パージガスに含まれる前記第1の処理ガスと前記第2の処理ガスとの比が15:1~5:1の範囲内である、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記エッチング残部を除去する工程は、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングする工程よりも短い時間で実施する、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記ゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスは、F2ガス、ClF3ガス、SF6ガス、IF7ガスからなる群から少なくとも1つ選択されたものである、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記第1の処理ガスは、F2ガス、ClF3ガス、SF6ガス、IF7ガスからなる群から少なくとも1つ選択されたものである、請求項1に記載の基板処理方法。
- 前記第2の処理ガスがアミンのガスを含有する場合、前記アミンはトリメチルアミン、ブチルアミンからなる群から選択されたものである、請求項1に記載の基板処理方法。
- ゲルマニウム含有シリコン膜とシリコン膜とが形成された基板を格納する処理容器と、
前記処理容器内にゲルマニウム含有シリコン用のエッチングガスを供給するエッチングガス供給機構と、
前記処理容器内にフッ素を含有する第1の処理ガスと、アンモニアまたはアミンの少なくとも一方を含有する第2の処理ガスとを含むパージガスを供給するパージガス供給機構と、
前記処理容器内に前記エッチングガスを供給して、前記ゲルマニウム含有シリコン膜をエッチングするステップと、次いで、前記パージガスを供給して、前記処理容器から前記エッチングガスをパージすると共に、前記ゲルマニウム含有シリコン膜のエッチング残部を除去するステップと、を実施するための制御信号を出力する制御部と、を備える基板処理装置。
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