JP6838677B1 - 半導体基板のドライエッチング方法及びシリコン酸化膜のドライエッチング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、まず、本発明の第一の実施形態に係る半導体基板のドライエッチング方法について、図を参照しながら説明する。
次に、本発明の第二の実施形態に係る半導体基板のドライエッチング方法について、図を参照しながら説明する。
次に、本発明の第三の実施形態に係るシリコン酸化膜のドライエッチング方法について、図を参照しながら説明する。
直径300mmボロンドープの通常抵抗率のシリコンウエーハを2枚準備し、1枚目のシリコンウエーハ表面を、初期化のために0.5%HF(希フッ酸)で洗浄後、通常のSC1洗浄を70℃で行った。さらに、同様に、2枚目のシリコンウエーハ表面を、初期化のために0.5%HF(希フッ酸)で洗浄後、通常のO3洗浄を24℃で行った。準備し、洗浄したそれぞれのウエーハをRBS(He+、450keV)のチャネリングモードで深さ方向の結晶性の分布及び構成元素の比を求めた。
ガス:HBr/Cl2/He/O2=30/15/5.8/0.2(sccm)、
圧力:170Pa、
RF出力:310W、
磁場出力:50W、
エッチング時間:1分
とした。
洗浄によって形成されたシリコン酸化膜の膜質が不明なシリコンウエーハを4水準準備した。上記実験例のようにして洗浄後のウエーハの酸化膜の膜質をそれぞれ把握し、膜質に応じてエッチング時間を決定した以外は上記実験例に記載のエッチング条件とした。シリコン酸化膜のエッチングレートが一番大きいと評価したウエーハのエッチング時間を45秒として、10秒ずつ増やし、一番遅いウエーハで75秒として、酸化膜のドライエッチングを行った。図7は、エッチング後の化学酸化膜直下のシリコンのオーバーエッチング量を示す図である。このように、シリコン酸化膜の膜質を把握したうえで、ドライエッチングを行う時間を事前に調節してドライエッチングした場合、シリコンのオーバーエッチング量のバラつきを抑えることができた。
実施例1と同様のシリコンウエーハ(洗浄によって形成されたシリコン膜質が不明なシリコンウエーハを4水準)を準備して、洗浄による膜質を評価せずに、エッチング条件を上記実験例と同じ条件とし、エッチング時間を一律1分として、ドライエッチングを行った。図12は、比較例1におけるエッチング後の化学酸化膜直下のシリコンのオーバーエッチング量を示す図である。図12に示すように、シリコン酸化膜の膜質を把握せずにドライエッチングした場合、ウエーハによって酸化膜の下地のシリコンウエーハのオーバーエッチング量にバラつきが生じた。
直径300mmのボロンドープの通常抵抗率のシリコン基板を4枚準備し、シリコン基板表面を初期化のために0.5%HFで洗浄した後に、SC1溶液のNH4OH濃度を振って、SC1洗浄を70℃で行った。SC1溶液のNH4OH濃度は、0.01、0.03、0.3、3%とした。分光エリプソ測定の結果、この洗浄で形成されたシリコン酸化膜の膜厚はおよそ1nmであった。
ガス:HBr/Cl2/He/O2=30/15/5.8/0.2sccm、
圧力:170Pa、
RF出力:310W、
磁場出力:50W、
エッチング時間:1分、
とした。この結果、図14に示すように、シリコン酸化膜の密度とシリコン酸化膜のエッチングレート(速度)に相関関係があることがわかった。
実施例2と同様のシリコン酸化膜の膜質が不明な4水準のウェーハについて、洗浄条件による膜質(SiOxの密度)の違いを評価せずに、エッチング時間を一律1分としてエッチングした。なお、実施例2との比較を行うために、上記4水準のウェーハと同じ処理で作製したウェーハのシリコン酸化膜について、別途、膜質(SiOxの密度)の違いの評価を行っておいた(比較例3,4についても同様である)。その結果、図16に示すように、シリコン酸化膜の膜質の違いによって酸化膜の下地のシリコンのオーバーエッチング量にばらつきが生じる結果となった。
直径300mmのボロンドープの通常抵抗率のシリコン基板を4枚準備し、シリコン基板表面を初期化のために0.5%HFで洗浄した後に、SC1溶液のNH4OH濃度を振って、SC1洗浄を70℃で行った。SC1溶液のNH4OH濃度は、0.01、0.03、0.3、3%とした。分光エリプソ測定の結果、この洗浄で形成されたシリコン酸化膜の膜厚はおよそ1nmであった。
実際に洗浄によって形成されたシリコン酸化膜の膜質が不明なシリコン基板を4水準準備して、洗浄条件による膜質の違いを評価せずに、エッチング時間を一律1分としてエッチングした。その結果、図20に示すように、シリコン酸化膜の膜質の違いによるシリコン酸化膜の下地のシリコンのオーバーエッチング量にばらつきが生じる結果となった。
直径300mmのボロンドープの通常抵抗率のシリコン基板を4枚準備し、シリコン基板表面を初期化のために0.5%HFで洗浄した後に、SC1溶液のNH4OH濃度を振って、SC1洗浄を70℃で行った。SC1溶液のNH4OH濃度は、0.01、0.03、0.3、3%とした。分光エリプソ測定の結果、この洗浄で形成されたシリコン酸化膜の膜厚はおよそ1nmであった。
実際に洗浄によって形成されたシリコン酸化膜の膜質が不明なシリコン基板を4水準準備して、洗浄条件による膜質の違いを評価せずに、エッチング時間を一律1分としてエッチングした。その結果、図24に示すように、シリコン酸化膜の膜質の違いによるシリコン酸化膜の下地のシリコンのオーバーエッチング量にばらつきが生じた。
4…位置検出器、 5…結晶構成原子、
6…チャネリングしたHeイオンの進行方向、
7…原子によって散乱されたHeイオンの進行方向、
12…薄膜、 13…X線源、 14…X線検出器、
15…入射角、 16…入射X線、 17…反射X線、 18…赤外光源、
19…赤外検出器、 20…入射赤外線、 21…透過赤外線。
Claims (8)
- 酸化膜を有する半導体基板のドライエッチング方法であって、
予め、前記酸化膜の膜質をRBS(ラザフォード後方散乱分析)のチャネリングモードによって評価し、該評価の結果を基にして前記ドライエッチングを行う時間を決定することを特徴とする半導体基板のドライエッチング方法。 - 前記膜質として、前記酸化膜の深さ方向の結晶性の分布を評価することを特徴とする請求項1に記載の半導体基板のドライエッチング方法。
- 前記膜質として、前記酸化膜の構成元素の比を評価することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体基板のドライエッチング方法。
- 前記酸化膜を、自然酸化膜又は化学酸化膜とすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体基板のドライエッチング方法。
- 前記半導体基板をシリコン基板とし、前記酸化膜をシリコン酸化膜とすることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の半導体基板のドライエッチング方法。
- シリコン基板表面のシリコン酸化膜をドライエッチングにより除去するシリコン酸化膜のドライエッチング方法であって、
酸素比率(x)がそれぞれ異なるシリコン酸化膜(SiOx、但し、0<x≦2)を有する複数のシリコン基板を準備し、前記複数のシリコン基板の前記シリコン酸化膜のそれぞれについて前記酸素比率(x)を表す指標を取得するとともに、前記複数のシリコン基板の前記シリコン酸化膜をそれぞれ同じドライエッチング条件でエッチングして、前記酸素比率(x)を表す指標とエッチング速度との相関関係を求めておき、
エッチング対象のシリコン基板におけるシリコン酸化膜について前記酸素比率(x)を表す指標を取得し、
前記エッチング対象のシリコン基板におけるシリコン酸化膜の前記酸素比率(x)を表す指標と前記相関関係に基づいてエッチング時間を決定し、前記エッチング対象のシリコン基板の前記シリコン酸化膜のドライエッチングを行うことを特徴とするシリコン酸化膜のドライエッチング方法。 - 前記酸素比率(x)を表す指標を、XRR法(X線反射率法)によって測定したSiOxの密度、透過FT−IR法によって得られた波数1050cm−1付近の赤外線吸収スペクトルのピーク波数、XPS法(X線光電子分光法)によって測定したSiO2に対するサブオキサイド(SiOx、但し、0<x<2)の比率、又は、RBS(ラザフォード後方散乱分析)によって測定したシリコン酸化膜の構成元素の比から選択される1つ以上とすることを特徴とする請求項6に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
- 前記シリコン酸化膜を、自然酸化膜又は化学酸化膜とすることを特徴とする請求項6又は7に記載のシリコン酸化膜のドライエッチング方法。
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