沉積物去除方法及氣體處理裝置制造方法
【專利摘要】具有加熱基板并將該基板暴露于氧等離子體中的工序和循環(huán)處理工序，在該循環(huán)處理工序中，將基板暴露于氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛中，并且重復如下兩個階段：將混合氣體的全壓設(shè)為第1全壓或?qū)⒋碱悮怏w的分壓設(shè)為醇類氣體的第1分壓的第1階段，以及將混合氣體的全壓設(shè)為比第1全壓低的第2全壓或?qū)⒋碱悮怏w的分壓設(shè)為比醇類氣體的第1分壓低的醇類氣體的第2分壓的第2階段，在循環(huán)處理工序中，從與基板相對的區(qū)域向基板供給混合氣體，并且來自包含基板的中央部的第1區(qū)域的混合氣體的單位面積的供給量比來自第1區(qū)域的外側(cè)的第2區(qū)域的混合氣體的單位面積的供給量多。
【專利說明】沉積物去除方法及氣體處理裝置
[0001] 本申請是國際申請日為2013年4月12日、進入中國國家階段日期為2014年9月 18日、申請?zhí)枮?01380014965. X、發(fā)明創(chuàng)造名稱為："沉積物去除方法及氣體處理裝置"的 中國專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及沉積物去除方法及氣體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0003] 迄今為止，在半導體裝置的制造領(lǐng)域中，進行通過對半導體晶圓等基板進行成膜 處理、蝕刻處理而形成所期望的圖案的處理。若在這樣的半導體裝置的制造工序中實施 STI (Shallow Trench Isolation :淺溝槽隔離）工藝，則在圖案的側(cè)壁部分會沉積娃氧化物 (例如，Si02、Si0Br)的沉積物。以往，這樣的沉積物的去除例如是通過使用HF單氣體的處 理來進行的。
[0004] 然而，在沉積物的組成、結(jié)合的狀態(tài)接近于圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅（例如，柵 極氧化膜）的情況下，存在有無法獲取它們之間的選擇比（日文：選択比）這樣的問題。此 夕卜，存在有如下情況：因沉積物與HF間的反應（Si02+4HF - SiF4+2H20)而生成的副產(chǎn)物的 水致使反應加速，繼而引起連鎖反應，從而導致不僅是沉積物被除掉，連圖案中的構(gòu)造物的 二氧化硅也被除掉。
[0005] 另外，若蝕刻處理后的放置時間變長，則存在有如下這樣的問題：由于水分依賴于 沉積物的吸濕狀態(tài)而顯現(xiàn)出其影響，因此存在有選擇比進一步變差的情況。此外，作為去除 形成于硅基板表面的自然氧化膜的技術(shù)，已知有使用HF蒸氣和H20或醇類蒸氣的技術(shù)（例 如，參照專利文獻1)。然而，該技術(shù)是去除自然氧化膜的技術(shù)，并不是去除沉積于圖案的側(cè) 壁部分的沉積物的技術(shù)。
[0006] 專利文獻1 :日本特開平7 - 263416號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 發(fā)明要解決的問題
[0008] 如上所述，在以往，在去除沉積于圖案的沉積物時，存在有如下這樣的問題：沉積 物與圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅之間的選擇比較低，從而導致圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅 受到損傷。而且，若蝕刻處理后的放置時間變長，則存在有如下這樣的問題：由于水分依賴 于沉積物的吸濕狀態(tài)而顯現(xiàn)出其影響，因此選擇比進一步變差。
[0009] 另外，存在有如下這樣的問題：對于去除沉積物的速度而言，在基板的中央部與周 緣部易于產(chǎn)生差異，從而難以提高基板的面內(nèi)的處理的均勻性。
[0010] 本發(fā)明就是應對上述以往的情況而作成的，其提供能夠與蝕刻處理后的放置時間 的長短無關(guān)地高效地去除沉積物、并且能夠抑制對圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅造成損傷、 并且能夠均勻地進行處理的沉積物的去除方法及氣體處理裝置。
[0011] 用于解決問題的方案
[0012] 本發(fā)明的沉積物去除方法的一技術(shù)方案的沉積物去除方法用于去除已沉積于通 過蝕刻形成于基板上的圖案的表面的沉積物，其特征在于，該沉積物去除方法包括如下工 序：氧等離子體處理工序，其在加熱上述基板的同時將上述基板暴露于氧等離子體中；以 及循環(huán)處理工序，其在上述氧等離子體處理工序之后，在處理室內(nèi)將上述基板暴露于氟化 氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛中，并且多次循環(huán)重復如下兩個階段：將上述混合氣 體的全壓設(shè)為第1全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w的分壓設(shè)為醇類氣體的第1分壓的第1階段，以 及通過對處理室內(nèi)進行排氣而將上述混合氣體的全壓設(shè)為比第1全壓低的第2全壓或?qū)⑸?述醇類氣體的分壓設(shè)為比醇類氣體的第1分壓低的醇類氣體的第2分壓的第2階段，在上 述循環(huán)處理工序中，從與上述基板相對的區(qū)域向上述基板供給上述混合氣體，并且來自第1 區(qū)域的上述混合氣體的單位面積的供給量比來自第2區(qū)域的上述混合氣體的單位面積的 供給量多，上述第1區(qū)域呈圓形，且包括上述基板的中央部、并具有比上述基板的直徑小的 直徑，上述第2區(qū)域呈環(huán)狀，且位于上述第1區(qū)域的外側(cè)。
[0013] 本發(fā)明的氣體處理裝置的特征在于，該氣體處理裝置通過實施循環(huán)處理工序來去 除已沉積于通過蝕刻形成于基板上的圖案的表面的沉積物，在該循環(huán)處理工序中，將上述 基板在處理室內(nèi)暴露于氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛中，并且多次循環(huán)重復如 下兩個階段：將上述混合氣體的全壓設(shè)為第1全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w的分壓設(shè)為醇類氣體 的第1分壓的第1階段，以及通過對處理室內(nèi)進行排氣而將上述混合氣體的全壓設(shè)為比第 1全壓低的第2全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w的分壓設(shè)為比醇類氣體的第1分壓低的醇類氣體的 第2分壓的第2階段，從與上述基板相對的區(qū)域向上述基板供給上述混合氣體，并且以來自 第1區(qū)域的上述混合氣體的單位面積的供給量比來自第2區(qū)域的上述混合氣體的單位面積 的供給量多的方式進行供給，上述第1區(qū)域呈圓形，且包括上述基板的中央部、并具有比上 述基板的直徑小的直徑，上述第2區(qū)域呈環(huán)狀，且位于上述第1區(qū)域的外側(cè)。
[0014] 發(fā)明的效果
[0015] 采用本發(fā)明，能夠提供能夠與蝕刻處理后的放置時間的長短無關(guān)地高效地去除沉 積物、并且能夠抑制對圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅造成損傷、并且能夠均勻地進行處理的 沉積物的去除方法及氣體處理裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1是表示本發(fā)明的一實施方式所使用的等離子體處理裝置的截面概略結(jié)構(gòu)的 圖。
[0017] 圖2是表示本發(fā)明的一實施方式所使用的氣體處理裝置的截面概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0018] 圖3是表示圖2的氣體處理裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的圖。
[0019] 圖4是表示本發(fā)明的一實施方式的工序的流程圖。
[0020] 圖5是表示本發(fā)明的一實施方式中的壓力的變化的狀態(tài)的圖表。
[0021] 圖6是表示能夠去除沉積物的壓力、甲醇氣體流量、溫度間的關(guān)系的圖表。
【具體實施方式】
[0022] 以下，參照附圖，基于實施方式說明本發(fā)明的詳細內(nèi)容。
[0023] 圖1是示意性地表示本發(fā)明的一實施方式的沉積物去除方法中的氧等離子體處 理工序所使用的等離子體處理裝置1〇〇的結(jié)構(gòu)例的縱剖視圖。如同圖所示，該等離子體處 理裝置100具備能夠氣密地封閉內(nèi)部的處理室101。在該處理室101內(nèi)設(shè)有用于載置半導 體晶圓（基板）w的載物臺102。載物臺102具備未圖示的溫度控制機構(gòu)，能夠?qū)⑤d置于載 物臺102上的半導體晶圓W的溫度維持在規(guī)定溫度。
[0024] 處理室101例如由石英等構(gòu)成，在其頂部形成有石英制的窗103。并且，在該窗103 的外側(cè)設(shè)有與未圖示的高頻電源相連接的RF線圈104。在窗103的部分設(shè)有用于將含有氧 氣的規(guī)定的處理氣體（例如，〇2氣體單氣體）導入處理室101內(nèi)的氣體導入部105。進而， 通過供給至RF線圈104的高頻的作用而產(chǎn)生從氣體導入部105導入的處理氣體的等離子 體P〇
[0025] 在窗103的下方設(shè)有用于進行等離子體的遮蔽和氣體的分散的氣體擴散板106， 借助該氣體擴散板106,等離子體中的自由基以分散了的狀態(tài)被向載物臺102上的半導體 晶圓W供給。此外，在使等離子體作用于基板的情況下，也可以直接使基板與等離子體接 觸，另外，也可以如本實施方式那樣，進行基于遠程等離子體的處理，即，不直接使基板與等 離子體接觸，而是使從在與基板分開的部位所產(chǎn)生的等離子體中提取出的自由基作用于基 板。
[0026] 另外，在處理室101的底部設(shè)有排氣管107。該排氣管107連接于未圖示的真空泵 等，能夠以形成為規(guī)定的壓力的方式對處理室101內(nèi)進行排氣。
[0027] 圖2是示意性地表示本發(fā)明的一實施方式的沉積物去除方法中的循環(huán)處理工序 所使用的氣體處理裝置200的結(jié)構(gòu)例的縱剖視圖。如圖2所示，該氣體處理裝置200具備 能夠氣密地密封內(nèi)部的處理室201。在該處理室201內(nèi)設(shè)有用于載置半導體晶圓（基板） W的載物臺202。載物臺202具備未圖示的溫度控制機構(gòu)，能夠?qū)⑤d置于載物臺202上的半 導體晶圓W的溫度維持在規(guī)定溫度。
[0028] 在處理室201的上部設(shè)有用于將規(guī)定的處理氣體（在本實施方式中為HF氣體和 甲醇氣體的混合氣體）導入處理室201內(nèi)的氣體導入部203。另外，在氣體導入部203向處 理室201內(nèi)開口的開口部204的下方，以與載置于載物臺202的半導體晶圓W相對的方式 配置有形成有許多通孔205的氣體擴散板206。并且，構(gòu)成為從該氣體擴散板206的通孔 205、即從與半導體晶圓W相對的區(qū)域向半導體晶圓W的表面供給處理氣體。
[0029] 該氣體擴散板206也如圖3的（a)所示，構(gòu)成為：相對于直徑300mm的半導體晶圓 W而言具有在直徑dl為250mm的圓形的第1區(qū)域206a內(nèi)以均勻的間距形成的通孔205,在 比第1區(qū)域206a靠外側(cè)的環(huán)狀的第2區(qū)域206b內(nèi)未形成有通孔205。由此，從與半導體晶 圓W相對的區(qū)域中的第1區(qū)域206a供給的處理氣體的單位面積的流量比從第2區(qū)域206b 供給的處理氣體的單位面積的流量（在本實施方式中為0)多。
[0030] 此外，在圖3的（a)中，以單點劃線示出表示第1區(qū)域206a與第2區(qū)域206b間的 邊界的假想線。另外，在圖3的（b)中示出了實質(zhì)上第1區(qū)域與第2區(qū)域間不存在區(qū)別而 在整面上具有以均勻的間距形成的通孔215的氣體擴散板216的結(jié)構(gòu)。圖3的（a)的氣體 擴散板206中的通孔205的數(shù)量與圖3的（b)所示的氣體擴散板216中的通孔215的數(shù)量 相同，通孔205例如以28mm的間距形成，通孔215例如以40mm的間距形成。另外，氣體擴 散板216中的配置有通孔205的區(qū)域的直徑d2為比半導體晶圓W的直徑大的345mm。
[0031] 此外，在圖3的（a)、圖3的（b)中，第1區(qū)域206a的直徑dl和配置有通孔205的 區(qū)域的直徑d2表示描繪在內(nèi)部含有該區(qū)域內(nèi)的所有通孔205和所有通孔215的最小直徑 的圓時的該圓的直徑。另外，而且在圖3的（a)、圖3的（b)中，通孔205、通孔215的數(shù)量 和間距并不表示實際的數(shù)量和間距，是省略記載。
[0032] 此外，在使用了上述氣體擴散板206、氣體擴散板216的情況下，例如，若將 處理氣體流量設(shè)為2800sCCm左右，則氣體擴散板206、氣體擴散板216的背壓形成為 13. 3KPa(100Torr)左右。另一方面，配置有半導體晶圓W的處理室201內(nèi)的壓力設(shè)為 665Pa(5Torr)左右。這樣，由于在氣體擴散板206和氣體擴散板216的背壓與處理室201 內(nèi)的壓力之間存在有較大的差，因此在氣體擴散板206和氣體擴散板216的面內(nèi)，例如，無 論是配置于中央部的通孔205和通孔215還是配置于周緣部的通孔205和通孔215,均能夠 從各通孔205和通孔215以大致均勻的流量噴出處理氣體。
[0033] 如圖2所示，在處理室201的底部設(shè)有排氣管207。該排氣管207連接于未圖示的 真空泵等，能夠以形成為規(guī)定的壓力的方式對處理室201內(nèi)進行排氣。
[0034] 在使用上述結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置100和氣體處理裝置200的本實施方式中， 如下所述地進行沉積物去除處理。
[0035] 如圖4的流程圖所示，在前期工序中，進行蝕刻處理（步驟301)，在形成有規(guī)定的 圖案的半導體晶圓上，在圖案的側(cè)壁部分沉積有伴隨著蝕刻處理的反應產(chǎn)物。例如，當實施 STI (淺溝槽隔離）工藝時，在圖案的側(cè)壁部分沉積有硅氧化物（例如，Si02、Si0Br)的沉積 物。因此，利用本實施方式中的沉積物去除處理，去除已沉積于圖案的側(cè)壁部分的沉積物。
[0036] 上述蝕刻處理（步驟301)，例如以以下所示的兩個步驟的蝕刻處理來實施。
[0037] (步驟 1)
[0038] 壓力：6. 65Pa (SOmTorr)
[0039] 高頻電力（頻率較高的高頻）八頻率較低的高頻）：400/15001
[0040] 蝕刻氣體：HBr/NF3/02 = 400/75/5sccm
[0041] 載物臺溫度：ll〇°C
[0042] 時間：5秒
[0043] (步驟 2)
[0044] 壓力：6. 65Pa (50mTor;r)
[0045] 高頻電力（頻率較高的高頻）八頻率較低的高頻）：400/14001
[0046] 蝕刻氣體：HBr/NF3/02 = 3 50/32/19sccm
[0047] 載物臺溫度：110 °C
[0048] 時間：20秒
[0049] 在上述蝕刻處理之后，進行沉積物去除處理中的氧等離子體處理（步驟302)。該 氧等離子體處理能夠利用圖1所示的等離子體處理裝置100等來實施。該沉積物去除處理 既可以在上述蝕刻處理之后馬上進行，也可以在經(jīng)過了某種程度的放置時間（例如，數(shù)小 時?數(shù)日）之后進行。
[0050] 該等離子體處理裝置100的氧等離子體處理工序例如如以下這樣進行實施。艮口， 在氧等離子體處理工序中，將半導體晶圓W載置在預先設(shè)定為規(guī)定溫度的載物臺102上，通 過利用未圖示的靜電卡盤等進行吸附，半導體晶圓W形成為被加熱至規(guī)定溫度的狀態(tài)。在 該狀態(tài)下，從氣體導入部105導入含有氧氣的規(guī)定的處理氣體，并且從排氣管107進行排 氣，使處理室101內(nèi)形成為規(guī)定壓力的處理氣體氣氛。然后，通過對RF線圈104施加高頻 電力，從而產(chǎn)生有氧氣的電感耦合等離子體。該等離子體中的離子被氣體擴散板106遮蔽， 以不具有電荷的氧自由基分散了的狀態(tài)被向載物臺102上的半導體晶圓W供給，從而進行 由氧自由基的作用所進行的氧等離子體處理。
[0051] 該氧等離子體處理與蝕刻處理后的放置時間的長短無關(guān)，是為了使圖案及沉積物 的吸濕狀態(tài)恒定（脫水）而進行的處理。由此，在之后進行的循環(huán)處理工序中，通過排除由 吸濕狀態(tài)的差異所造成的影響，能夠去除作為沉積于圖案的側(cè)壁的沉積物的硅氧化物（例 如，Si02、SiOBr)，并且，能夠抑制因反應過度而使作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等SiOji 受到損傷的情況等。
[0052] 在該氧等離子體處理中，作為處理氣體的含有氧的氣體，例如，使用氧氣的單氣體 或氧氣和氮氣的混合氣體等，半導體晶圓W的加熱溫度（載物臺溫度）例如設(shè)定為200°C? 300°C左右。另外，壓力例如為66.5Pa(0.5Torr)?266Pa(2Torr)左右。
[0053] 上述氧等離子體處理之后，實施沉積物去除處理中的循環(huán)處理（步驟303?305)。 該循環(huán)處理能夠利用圖2所示的氣體處理裝置200等來實施。
[0054] 氣體處理裝置200中的循環(huán)處理工序如以下這樣進行實施。即，在循環(huán)處理工序 中，通過將半導體晶圓W載置在預先設(shè)定為規(guī)定溫度的載物臺202上，半導體晶圓W形成為 被維持在規(guī)定溫度的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，從氣體導入部203導入規(guī)定的處理氣體（在本實 施方式中為HF氣體+甲醇氣體），并且從排氣管207進行排氣，從而使處理室201內(nèi)形成為 規(guī)定壓力的處理氣體氣氛。
[0055] 如圖4的流程圖所示，在循環(huán)處理工序中，多次循環(huán)重復如下兩個階段（步驟 305):將甲醇氣體的分壓設(shè)為第1分壓的第1階段（步驟303)以及通過對處理室內(nèi)進行排 氣而將甲醇氣體的分壓設(shè)為比第1分壓低的第2分壓的第2階段（步驟304)。作為像這樣 地改變甲醇氣體的分壓的方法，例如，能夠使用如下這樣的方法。
[0056] S卩，存在如下等方法：改變氣體的供給，例如，在第1階段供給規(guī)定流量的混合氣 體，在第2階段停止混合氣體的供給而供給規(guī)定流量的氮氣等；或在第1階段中，一邊供給 規(guī)定流量的混合氣體，一邊利用自動壓力控制裝置（APC)將處理室內(nèi)維持在規(guī)定壓力，在 第2階段中，將自動壓力控制裝置（APC)的設(shè)定壓力設(shè)為較低或全開，利用真空泵進行完全 吸引，從而降低壓力。在本實施方式中，如圖5的圖表所示，使用后者的方法來設(shè)定第1階 段和第2階段。
[0057] 此時，優(yōu)選將半導體晶圓W的溫度設(shè)為例如數(shù)十度（例如30°C )以下的低溫。另 夕卜，第1階段的壓力優(yōu)選為例如665Pa(5Torr)?1330Pa(10Torr)左右，處理氣體使用HF 氣體+醇類氣體（在本實施方式中為CH30H氣體）的混合氣體。
[0058] 在這樣的循環(huán)處理中，在第1階段中，設(shè)定為能夠利用混合氣體的作用去除沉積 物的混合氣體的壓力或醇類氣體的分壓。另外，將第2階段設(shè)為如下階段：降低混合氣體的 壓力或醇類氣體的分壓，在不去除沉積物的情況下對在第1階段中因沉積物與混合氣體間 的反應而生成的物質(zhì)（H20等）進行排氣，而向處理室201外排出。將這樣的第1階段和第 2階段分別設(shè)為5秒?20秒左右，多次重復進行該循環(huán)。
[0059] 然后，在將上述循環(huán)處理重復規(guī)定次數(shù)后，完成沉積物去除處理（步驟306)。
[0060] 如上所述，在本實施方式的沉積物去除方法中，首先，利用氧等離子體處理，與蝕 刻處理后的放置時間的長短無關(guān)地將圖案和沉積物的吸濕狀態(tài)設(shè)為恒定。
[0061] 若進行上述氧等離子體處理，則在由HF單氣體所進行的處理中，作為反應催化劑 發(fā)揮作用的H20被氧等離子體處理去除，因此雖然處理結(jié)果穩(wěn)定，但反而難以在確保與結(jié)構(gòu) 中的SiOj莫間的選擇比的同時進行沉積物的去除。因此，在本實施方式的循環(huán)處理中，使用 HF氣體+醇類氣體（在本實施方式中為甲醇氣體）的混合氣體。進而在該情況下，存在有 如下情況：由反應所產(chǎn)生的H20量在室內(nèi)變得過多，從而導致作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜 等受到損傷、或因逆反應而再次產(chǎn)生沉積。因此，通過利用循環(huán)處理重復實施進行沉積物的 去除的第1階段和在不進行沉積物的去除的情況下對反應產(chǎn)物進行排氣的第2階段，從而 防止室內(nèi)的H20量過多的情況。
[0062] 由此，能夠去除作為沉積于圖案的側(cè)壁的沉積物的硅氧化物（例如，Si02、Si0Br)， 并且，能夠抑制因基于H20的催化劑作用而使反應過度進行，繼而導致作為圖案構(gòu)造物的柵 極氧化膜等Si02層受到損傷的情況。
[0063] 另外，在本實施方式中，氣體處理裝置200的氣體擴散板206如圖3的（a)所示， 形成為如下結(jié)構(gòu)：相對于直徑300mm的半導體晶圓W而言，具有在直徑250mm的圓形的第1 區(qū)域206a內(nèi)以均勻的間距形成的通孔205,在比第1區(qū)域206a靠外側(cè)的環(huán)狀的第2區(qū)域 206b內(nèi)未形成通孔205,且形成為如下結(jié)構(gòu)：從與半導體晶圓W相對的區(qū)域中的第1區(qū)域 206a供給的處理氣體的單位面積的流量比從第2區(qū)域206b供給的處理氣體的單位面積的 流量多。由此，能夠在半導體晶圓W的面內(nèi)更均勻地進行上述沉積物去除處理。
[0064] S卩，例如，如圖3的（b)所示，在使用了下述氣體擴散板216的情況下，會引起如在 半導體晶圓W的中央部沉積物去除處理的速度變快、在周緣部變慢這樣的半導體晶圓W的 面內(nèi)的處理速度不均勻這樣的現(xiàn)象，上述氣體擴散板216的第1區(qū)域與第2區(qū)域在實質(zhì)上 不存在區(qū)別，在整面上具有以均勻的間距形成的通孔215。此外，這樣的現(xiàn)象還產(chǎn)生于在半 導體晶圓W形成有圖案的情況下，在以在半導體晶圓W上不形成圖案的所謂的平坦膜（日 文膜）進行蝕刻的情況下，產(chǎn)生有周緣部的蝕刻速度比半導體晶圓W的中央部高的現(xiàn) 象。
[0065] 如上所述，之所以在于半導體晶圓W形成有圖案的情況下和不形成圖案的情況下 引起相反的現(xiàn)象，考慮為如下原因：特別是在半導體晶圓W的中央部，半導體晶圓W上空的 氣體流速比端部慢，從而無法高效地自圖案里部對因反應而產(chǎn)生的H20進行排氣，圖案內(nèi)滯 留增多，其結(jié)果，基于H20的催化劑作用而反應進行。因此，將處理氣體的針對半導體晶圓W 的中央部的單位面積的供給量設(shè)為比處理氣體的針對周緣部的單位面積的供給量多，通過 加快半導體晶圓W的中央部上空的速度，從而促進來自中央部的圖案內(nèi)的H20的排出，進而 能夠提高處理的面內(nèi)均勻性。
[0066] 此外，在圖3的（a)所示的例中，形成為在第1區(qū)域206a的外側(cè)的第2區(qū)域206b 未配置通孔205的結(jié)構(gòu)，但是也可以設(shè)為在第2區(qū)域206b內(nèi)以比第1區(qū)域206a小的配置 密度（單位面積的通孔的個數(shù)）配置通孔205的結(jié)構(gòu)。另外，也可以設(shè)為不改變通孔205 的配置密度而是獨立地改變第1區(qū)域206a和第2區(qū)域206b中的處理氣體的供給量的結(jié) 構(gòu)，而將來自第1區(qū)域206a的處理氣體的單位面積的供給量設(shè)為比來自第2區(qū)域206b的 處理氣體的單位面積的供給量多。而且，需要將第1區(qū)域206a的直徑dl設(shè)為比半導體晶 圓W的直徑小，優(yōu)選設(shè)為半導體晶圓W的直徑的90%以下且70%以上，更加優(yōu)選設(shè)為85% 以下且75%以上。另外，在設(shè)為在第2區(qū)域206b配置了通孔205的結(jié)構(gòu)的情況下，第2區(qū) 域206b的外徑也可以比半導體晶圓W的直徑大。
[0067] 作為實施例1，對在通過蝕刻形成了圖案后放置了 1個月的半導體晶圓實施了沉 積物去除工藝。首先，利用以下的處理條件進行了氧等離子體處理。
[0068] 壓力：133Pa(lTorr)
[0069] 高頻電力：1000W
[0070] 蝕刻氣體：02= 1980sccm
[0071] 載物臺溫度：250 °C
[0072] 時間：120 秒
[0073] 接著，利用以下的處理條件進行了循環(huán)處理。
[0074]壓力：（931Pa (7Torr) 10秒0173Pa (1.3Torr) 10秒）X6循環(huán)
[0075] HF/CH3OH = 2800/44sccm
[0076] 載物臺溫度：10°C
[0077] 此外，上述循環(huán)處理中的壓力的設(shè)定如上所述，在第1階段，使將APC的壓力設(shè)定 設(shè)為931Pa (Horr)的時間維持10秒，在第2階段，在使處理氣體流動的狀態(tài)下使將APC設(shè) 為全開的狀態(tài)維持10秒，實際的處理室201內(nèi)的壓力的變化如圖5的圖表所示。即，即使 從APC全開的狀態(tài)至將APC的壓力設(shè)定設(shè)為931Pa (TTorr)，實際的壓力到達931Pa (TTorr) 也需花費4秒?5秒左右。另外，當將APC的壓力設(shè)定從931Pa(7Torr)起設(shè)為全開時，在 較短的時間內(nèi)壓力以173Pa(l. 3Torr)左右形成為恒定。
[0078] 在此，在上述載物臺溫度和處理氣體的流量的條件中，能夠去除沉積物（沉積物 剝離）的壓力為665Pa(5Torr)左右。因而，優(yōu)選將該情況下的循環(huán)處理中的1/2循環(huán)的時 間設(shè)為5秒?20秒左右。此外，第1階段和第2階段不一定一致，也可以不同。
[0079] 在以SEM放大觀察實施了以上的沉積物去除工序后的半導體晶圓時，發(fā)現(xiàn)沉積于 圖案的側(cè)壁部的沉積物被去除，并且，作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等SiOjl未受到損傷。
[0080] 另一方面，作為比較例1，在實施例1中的氧等離子體處理后，以HF單氣體進行了 與實施例1相同的氣體處理時，發(fā)現(xiàn)沉積物幾乎無法被去除。
[0081] 接著，說明調(diào)查能夠去除沉積物的處理的條件的結(jié)果。首先，調(diào)查處理氣體中的甲 醇氣體添加量和沉積物的剝離力間的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)相對于在未添加甲醇氣體的情況下無法 去除沉積物的樣品，在添加了 lOOsccm的甲醇氣體的情況下，能夠去除沉積物。另外，當將 甲醇氣體的添加量增加至20〇SCCm時，能夠確認到沉積物的剝離力增大。但是，由于該實驗 并未進行循環(huán)處理，而是連續(xù)地進行了氣體處理，因此作為圖案的構(gòu)造物的柵極氧化膜被 除掉而產(chǎn)生有損傷。
[0082] 另外，為了調(diào)查處理氣體的壓力和沉積物的剝離力間的關(guān)系，將壓力設(shè)為 665Pa(5Torr)、1330Pa(10Torr)、1995Pa(15Torr)，進行了樣品的沉積物的去除。其結(jié)果，通 過進行高壓化，能夠確認到沉積物的剝離力增大。但是，由于該實驗并未進行循環(huán)處理，而 是連續(xù)地進行了氣體處理，因此作為圖案的構(gòu)造物的柵極氧化膜被除掉而產(chǎn)生有損傷。
[0083] 進而，為了調(diào)查溫度與沉積物的剝離力間的關(guān)系，將溫度設(shè)為10°C、30°C、50°C，進 行了樣品的沉積物的去除。其結(jié)果，通過進行低溫化，能夠確認到沉積物的剝離力增大。但 是，由于該實驗并未進行循環(huán)處理，而是連續(xù)地進行了氣體處理，因此作為圖案的構(gòu)造物的 柵極氧化膜被除掉而產(chǎn)生有損傷。
[0084] 根據(jù)上述結(jié)果，如將縱軸設(shè)為壓力，將橫軸設(shè)為甲醇氣體流量的圖6的圖表所示， 能夠謀求各處理溫度下分隔進行沉積物的去除的區(qū)域和未進行沉積物的去除的區(qū)域的邊 界線。并且，只要以跨越該邊界線的方式變更處理條件（全壓或甲醇氣體流量或這兩者）， 則能夠設(shè)定循環(huán)處理中的進行沉積物的去除的第1階段和未進行沉積物的去除的第2階 段。
[0085] 接著，說明調(diào)查了沉積物去除處理中的處理的面內(nèi)均勻性的結(jié)果。作為實施例2， 關(guān)于形成有線與空間的圖案且在各線間的空間處沉積有沉積物的半導體晶圓W，使用具有 圖3的（a)所示的氣體擴散板206的氣體處理裝置200進行上述沉積物去除處理，測量了 線間的空間的深度。深度的測量是在半導體晶圓W的中央部、中間部、從邊緣起30_的位 置處、從邊緣起4mm的位置處進行的。其結(jié)果為，
[0086] 中央部=107.2nm
[0087] 中間部=75.4nm
[0088] 從邊緣起30mm的位置=74. lnm
[0089] 從邊緣起4mm的位置=75. 4nm
[0090] 中央部與從邊緣起4mm的位置間的深度的差為31. 8nm。
[0091] 另一方面，作為比較例2,關(guān)于形成有線與空間的圖案且在各線間的空間沉積有沉 積物的半導體晶圓W，使用具有圖3的（b)所示的氣體擴散板216的氣體處理裝置200進行 上述沉積物去除處理，測量了線間的空間的深度。此外，除了使用了氣體擴散板216這一點 以外，以與實施例2相同的條件進行了沉積物去除處理。深度的測量是在半導體晶圓W的 中央部、中間部、從邊緣起30mm的位置處、從邊緣起4mm的位置處進行的。其結(jié)果為，
[0092] 中央部=111. lnm
[0093] 中間部=71.4nm
[0094] 從邊緣起30mm的位置=67. 5nm
[0095] 從邊緣起4mm的位置=66. 2nm
[0096] 中央部與從邊緣起4mm的位置間的深度的差為44. 9nm。
[0097] 如根據(jù)上述結(jié)果所明確的那樣，得知：在實施例2中，與比較例2相比，沉積物去除 處理的面內(nèi)均勻性上升。
[0098] 以上，說明了本發(fā)明的實施方式和實施例，本發(fā)明并不限定于上述實施方式和實 施例，當然也能夠進行各種變形。例如，在上述實施方式和實施例中，說明了作為醇類氣體 而使用了甲醇氣體的情況，但是也能夠使用其他醇類氣體，例如乙醇氣體、異丙醇氣體等。
[0099] 產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0100] 本發(fā)明能夠使用于半導體裝置的制造領(lǐng)域等。因而，具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
[0101] 附圖標iP,說明
[0102] W、半導體晶圓；100、等離子體處理裝置；101、處理室；102、載物臺；103、窗；104、 RF線圈；105、氣體導入部；106、氣體擴散板；107、排氣管；200、氣體處理裝置；201、處理 室；202、載物臺；203、氣體導入部；204、開口部；205、通孔；206、氣體擴散板；207、排氣管。
【權(quán)利要求】
1. 一種沉積物去除方法，該沉積物去除方法用于去除已沉積于通過蝕刻形成于基板上 的圖案的表面的沉積物，其特征在于， 該沉積物去除方法包括如下工序： 氧等離子體處理工序，其在加熱上述基板的同時將上述基板暴露于氧等離子體中；以 及 循環(huán)處理工序，其在上述氧等離子體處理工序之后，在處理室內(nèi)將上述基板暴露于氟 化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛中，并且多次循環(huán)重復如下兩個階段：將上述混合 氣體的全壓設(shè)為第1全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w的分壓設(shè)為醇類氣體的第1分壓的第1階段， 以及通過對處理室內(nèi)進行排氣而將上述混合氣體的全壓設(shè)為比第1全壓低的第2全壓或?qū)?上述醇類氣體的分壓設(shè)為比醇類氣體的第1分壓低的醇類氣體的第2分壓的第2階段， 在上述循環(huán)處理工序中，從與上述基板相對的區(qū)域向上述基板供給上述混合氣體，并 且來自第1區(qū)域的上述混合氣體的單位面積的供給量比來自第2區(qū)域的上述混合氣體的單 位面積的供給量多，上述第1區(qū)域呈圓形，且包括上述基板的中央部、并具有比上述基板的 直徑小的直徑，上述第2區(qū)域呈環(huán)狀，且位于上述第1區(qū)域的外側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述第1區(qū)域的直徑為上述基板的直徑的85%以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述第1分壓是能夠利用上述混合氣體的作用去除上述沉積物的分壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述第1階段和上述第2階段為5秒?20秒的階段。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述沉積物包含硅氧化物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述圖案包含作為構(gòu)造物的二氧化硅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的沉積物去除方法，其特征在于， 上述醇類氣體為甲醇氣體。
8. -種氣體處理裝置，其特征在于， 該氣體處理裝置通過實施循環(huán)處理工序來去除已沉積于通過蝕刻形成于基板上的圖 案的表面的沉積物，在該循環(huán)處理工序中，將上述基板在處理室內(nèi)暴露于氟化氫氣體和醇 類氣體的混合氣體的氣氛中，并且多次循環(huán)重復如下兩個階段：將上述混合氣體的全壓設(shè) 為第1全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w的分壓設(shè)為醇類氣體的第1分壓的第1階段，以及通過對處 理室內(nèi)進行排氣而將上述混合氣體的全壓設(shè)為比第1全壓低的第2全壓或?qū)⑸鲜龃碱悮怏w 的分壓設(shè)為比醇類氣體的第1分壓低的醇類氣體的第2分壓的第2階段， 從與上述基板相對的區(qū)域向上述基板供給上述混合氣體，并且以來自第1區(qū)域的上述 混合氣體的單位面積的供給量比來自第2區(qū)域的上述混合氣體的單位面積的供給量多的 方式進行供給，上述第1區(qū)域呈圓形，且包括上述基板的中央部、并具有比上述基板的直徑 小的直徑，上述第2區(qū)域呈環(huán)狀，且位于上述第1區(qū)域的外側(cè)。
【文檔編號】H01L21/02GK104505333SQ201410614517
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月18日
【發(fā)明者】田原慈, 西村榮一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社