堆積物去除方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種堆積物去除方法，其是將在利用蝕刻而形成于基板之上的圖案的表面上堆積的堆積物去除的堆積物去除方法，其中，該堆積物去除方法包括以下工序：第1處理工序，將基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中；氧等離子體處理工序，在第1處理工序之后，加熱基板并使基板暴露在氧等離子體中；以及第2處理工序，在氧等離子體處理工序之后，將基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中。
【專利說明】堆積物去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種堆積物去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在半導(dǎo)體裝置的制造領(lǐng)域中，對半導(dǎo)體晶圓等基板進(jìn)行成膜處理、蝕刻處理而形成期望的圖案。在這樣的半導(dǎo)體裝置的制造工序中，當(dāng)實施STI (淺溝槽隔離)工藝時，會在圖案的側(cè)壁部分上堆積有硅氧化物(例如Si02、Si0Br)的堆積物。以往，這樣的堆積物的去除通過使用了例如氟化氫(HF)單一氣體的處理來進(jìn)行。
[0003]然而，在堆積物的組成、結(jié)合的狀態(tài)與作為圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅(例如柵極氧化膜)的組成、結(jié)合的狀態(tài)相近的情況下，存在不能取得堆積物與作為圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅之間的選擇比這樣的問題。此外，有時存在以下情況:由堆積物與氟化氫之間的反應(yīng)(Si02+4HF — SiF4+2H20)生成的副產(chǎn)物的水會加速反應(yīng)而引起連鎖反應(yīng)，這樣不僅會去除堆積物，而且還會去除作為圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅。另外，若蝕刻處理后的放置時間(q - time)變長，則因堆積物的吸濕狀態(tài)而會產(chǎn)生水分的影響，因此有時會使選擇比變得更差。
[0004]作為去除被形成于硅基板表面的自然氧化膜的技術(shù)，公知有使用氟化氫蒸氣和H2O或乙醇蒸氣的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)I。)。但是，該技術(shù)是用于去除自然氧化膜的技術(shù)，并不是用于去除在圖案的側(cè)壁部分上堆積的堆積物的技術(shù)。
[0005]另外，公開有如下一種技術(shù):在將形成于多晶硅膜的表面的自然氧化膜通過在真空區(qū)域暴露在氟化氫氣體中而去除該自然氧化膜之后，在具有高蝕刻選擇性的蝕刻條件下對多晶硅膜進(jìn)行連續(xù)地蝕刻(例如，參照專利文獻(xiàn)2。)。另外，在專利文獻(xiàn)2中，記載有如下問題，即，在使用含有碳的蝕刻氣體來對氧化膜進(jìn)行蝕刻了的情況下，含有碳系物質(zhì)的蝕刻副產(chǎn)物會附著于多晶硅膜的表面，但既沒有公開也沒有啟示任何解決該問題的方法。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開平7 - 263416號公報
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開平5 - 304122號公報
[0008]如上所述，以往，在將堆積在圖案上的堆積物去除時，存在堆積物與作為圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅之間的選擇比較低而使作為圖案中的構(gòu)造物的二氧化硅受到損傷這樣的問題。并且，存在如下問題:若蝕刻處理后的放置時間(q - time)變長，則因堆積物的吸濕狀態(tài)而產(chǎn)生水分的影響，因此有時會使選擇比變得更差。
[0009]另外，本
【發(fā)明者】等經(jīng)過詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)會產(chǎn)生如下問題:在對硅、硅的前后的膜種進(jìn)行蝕刻時，若將含有碳的氣體用作蝕刻氣體，則有時堆積物會含有有機(jī)物，在該情況下，在采用去除硅氧化物(例如Si02、SiOBr)的堆積物的方法時，不能完全去除堆積物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明是考慮到上述以往情況而做出的，其欲提供一種即使在堆積物含有有機(jī)物的情況下、也能夠高效地去除堆積物的堆積物的去除方法。[0011]本發(fā)明的堆積物去除方法的一技術(shù)方案是將在利用蝕刻而形成于基板之上的圖案的表面上堆積的堆積物去除的堆積物去除方法，其特征在于，該堆積物去除方法包括以下工序:第I處理工序，將上述基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中；氧等離子體處理工序，在上述第I處理工序之后，加熱上述基板并使上述基板暴露在氧等離子體中；以及第2處理工序，在上述氧等離子體處理工序之后，將上述基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中。
[0012]采用本發(fā)明，能夠提供一種即使在堆積物含有有機(jī)物的情況下、也能夠高效地去除堆積物的堆積物的去除方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是表示在本發(fā)明的一實施方式中使用的等離子體處理裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0014]圖2是表示在本發(fā)明的一實施方式中使用的氣體處理裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖3是表示本發(fā)明的一實施方式的工序的流程圖。
[0016]圖4是將本發(fā)明的一實施方式的半導(dǎo)體晶圓的剖面概略結(jié)構(gòu)放大表示的圖。
[0017]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。
[0018]圖6是表示實施例的半導(dǎo)體晶圓的狀態(tài)的電子顯微鏡照片。
[0019]圖7是表示比較例的半導(dǎo)體晶圓的狀態(tài)的電子顯微鏡照片。
[0020]圖8是表示能夠去除堆積物的壓力、甲醇?xì)怏w流量、溫度這三者之間的關(guān)系的圖表。
【具體實施方式】
[0021]以下，參照附圖以實施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0022]圖1是示意性表示在本發(fā)明的一實施方式的堆積物去除方法的氧等離子體處理工序中使用的等離子體處理裝置100的結(jié)構(gòu)例的縱剖視圖。如該圖所示，該等離子體處理裝置100具備能夠?qū)?nèi)部氣密地閉塞的處理室101。在該處理室101內(nèi)設(shè)有用于載置半導(dǎo)體晶圓(基板)w的載置臺102。載置臺102具有未圖示的溫度控制機(jī)構(gòu)，而能夠?qū)⑤d置在載置臺102之上的半導(dǎo)體晶圓W的溫度維持在規(guī)定溫度。
[0023]處理室101由例如石英等構(gòu)成，在處理室101的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的一部分上設(shè)有用于將含有氧氣的規(guī)定的處理氣體(例如O2氣體的單一氣體)導(dǎo)入到處理室101內(nèi)的氣體導(dǎo)入部105。于是，在供給到RF線圈104的高頻電力的作用下，產(chǎn)生自氣體導(dǎo)入部105導(dǎo)入后的處理氣體的等離子體P。
[0024]在窗103的下方設(shè)有用于進(jìn)行等離子體的遮蔽和氣體的分散的氣體擴(kuò)散板106，等離子體中的自由基經(jīng)由該氣體擴(kuò)散板106以分散的狀態(tài)被供給至載置臺102上的半導(dǎo)體晶圓W。此外，在使等離子體作用于基板的情況下，既可以使基板和等離子體直接接觸，也可以如本實施方式那樣，基于遠(yuǎn)程等離子體進(jìn)行處理、即，不使基板和等離子體直接接觸，而是使從在與基板分開的部位產(chǎn)生的等離子體中引出的自由基作用于基板。
[0025]另外，在處理室101的底部設(shè)有排氣管107。該排氣管107與未圖示的真空泵等相連接，而能夠?qū)μ幚硎?01內(nèi)進(jìn)行排氣而使處理室101內(nèi)達(dá)到規(guī)定的壓力。[0026]圖2是示意性表示在本發(fā)明的一實施方式的堆積物去除方法中的、將半導(dǎo)體晶圓(基板)W暴露在含有氟化氫(HF)氣體的氣氛中的工序(第I處理工序和第2處理工序)中使用的氣體處理裝置200的結(jié)構(gòu)例的縱剖視圖。如該圖所示，該氣體處理裝置200具備能夠?qū)?nèi)部氣密地閉塞的處理室201。在該處理室201內(nèi)設(shè)有用于載置半導(dǎo)體晶圓(基板)W的載置臺202。載置臺202具有未圖示的溫度控制機(jī)構(gòu)，而能夠?qū)⑤d置在載置臺202之上的半導(dǎo)體晶圓W的溫度維持在規(guī)定溫度。
[0027]在處理室201的上部設(shè)有用于向處理室201內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體(在本實施方式中為氟化氫氣體和甲醇?xì)怏w的混合氣體)的氣體導(dǎo)入部203。另外，在氣體導(dǎo)入部203向處理室201內(nèi)開口的開口部204的下方設(shè)有形成有多個透孔205的氣體擴(kuò)散板206，處理氣體自該氣體擴(kuò)散板206的透孔205以均勻地分散的狀態(tài)被供給至半導(dǎo)體晶圓W的表面。
[0028]另外，在處理室201的底部設(shè)有排氣管207。該排氣管207與未圖示的真空泵等相連接，而能夠?qū)μ幚硎?01內(nèi)進(jìn)行排氣而使處理室201內(nèi)達(dá)到規(guī)定的壓力。
[0029]在本實施方式中，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來如下那樣進(jìn)行堆積物去除處理。
[0030]如圖3的流程圖所示，在前道工序中進(jìn)行蝕刻處理(步驟301)，從而在形成有規(guī)定的圖案的半導(dǎo)體晶圓的圖案的側(cè)壁部分上會堆積有隨著蝕刻處理而產(chǎn)生的堆積物(所謂的沉積物)。例如，在實施STI (淺溝槽隔離)工藝后，在圖案的側(cè)壁部分上會堆積有硅氧化物(例如Si02、SiOBr)的堆積物。因此，要通過本實施方式中的堆積物去除處理來去除在圖案的側(cè)壁部分上堆積的堆積物。圖4是將進(jìn)行了這樣的蝕刻處理的半導(dǎo)體晶圓的截面結(jié)構(gòu)的一個例子放大表示的圖。如圖4所示，在硅基板3之上形成有由柵極氧化膜2和浮動多晶硅膜I等構(gòu)成的、圖案形成為規(guī)定形狀的多個圖案，在上述圖案側(cè)方形成有溝槽(STI)4。并且，在圖案的側(cè)壁部和溝槽(STI) 4內(nèi)附著有堆積物6。
[0031]上述蝕刻處理(步驟301)例如使用如下所示那樣的蝕刻氣體來實施。
[0032]蝕刻氣體:HBr/NF3/C0/02
[0033]蝕刻氣體:HBr/CF4/C0/02
[0034]如上所述，在將含有碳的蝕刻氣體用作蝕刻氣體的情況下，有時堆積物會含有有機(jī)物。并且，在堆積物如上述那樣含有有機(jī)物的情況下，在利用氟化氫氣體或者氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的堆積物去除處理中，大多存在以下情況，即，不能夠充分去除堆積物而成為在圖案的側(cè)壁部上殘留有堆積物的狀態(tài)。因此，在本實施方式中，如圖3的流程圖所示，在進(jìn)行將半導(dǎo)體晶圓(W)暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中的第I處理(步驟303)之后，進(jìn)行氧等離子體處理(步驟304)，之后，進(jìn)行將半導(dǎo)體晶圓(W)暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中的第2處理(步驟305)。
[0035]另外，在本實施方式中，在蝕刻處理之后，在進(jìn)行上述第I處理(步驟303)之前，進(jìn)行基于氧等離子體的預(yù)處理(步驟302)?；谠撗醯入x子體的預(yù)處理能夠利用圖1所示的等離子體處理裝置100等來實施。
[0036]基于該氧等離子體的預(yù)處理是為了不管蝕刻處理后的放置時間(q - time)的長短如何都能夠使圖案和堆積物的吸濕狀態(tài)為恒定(脫水)而進(jìn)行的。由此，在之后進(jìn)行的處理工序中，能夠通過排除因吸濕狀態(tài)的差異而產(chǎn)生的影響來去除作為在圖案的側(cè)壁上堆積的堆積物的硅氧化物(例如Si02、SiOBr),且能夠抑制反應(yīng)過量而使作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等SiO2層受到損傷等情況。然而，在蝕刻處理后的放置時間(q — time)較短的情況下，也可以省略基于該氧等離子體的預(yù)處理。
[0037]在等離子體處理裝置100中的基于氧等離子體的預(yù)處理例如通過如下方式來實施。即，在基于氧等離子體的預(yù)處理中，半導(dǎo)體晶圓W被載置在預(yù)先設(shè)定為規(guī)定溫度的載置臺102之上，并被未圖示的靜電吸盤等吸附，從而半導(dǎo)體晶圓W成為被加熱至規(guī)定溫度的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，自氣體導(dǎo)入部105導(dǎo)入含有氧氣的規(guī)定的處理氣體，并自排氣管107進(jìn)行排氣，使處理室101內(nèi)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)生氧氣的電感耦合等離子體。該等離子體中的離子被氣體擴(kuò)散板106遮蔽，從而使不具有電荷的氧自由基以分散的狀態(tài)供給至載置臺102上的半導(dǎo)體晶圓W，而進(jìn)行基于氧自由基的作用的處理。
[0038]在基于該氧等離子體的預(yù)處理中，作為處理氣體而使用含有氧的氣體、例如氧氣的單一氣體或者氧氣和氮氣的混合氣體等，半導(dǎo)體晶圓W的加熱溫度(載置臺溫度)設(shè)定為例如200°C?300°C左右。另外，壓力為例如66.5Pa (0.5Torr)?266Pa (2Torr)左右。
[0039]在上述的基于氧等離子體的預(yù)處理之后，實施堆積物去除處理中的第I處理(步驟303)。該第I處理是通過將半導(dǎo)體晶圓(基板)W暴露在含有氟化氫氣體的氣氛(在本實施方式中為氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛)中而進(jìn)行的，能夠利用圖2所示的氣體處理裝置200等來實施該第I處理。
[0040]氣體處理裝置200的第I處理例如通過如下方式實施。即，通過將半導(dǎo)體晶圓W載置在預(yù)先設(shè)定為規(guī)定溫度的載置臺202之上而使半導(dǎo)體晶圓W成為被維持在規(guī)定溫度的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，自氣體導(dǎo)入部203導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體(在本實施方式中為氟化氫氣體+甲醇?xì)怏w)并自排氣管207進(jìn)行排氣，使處理室201內(nèi)成為規(guī)定壓力的處理氣體氣氛。
[0041]在本實施方式中，如圖3的流程圖所示，在第I處理(步驟303)中，以多次循環(huán)反復(fù)(步驟313)使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓為第I分壓的第I期間(步驟311)和對處理室內(nèi)進(jìn)行排氣而使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓為比第I分壓低的第2分壓的第2期間(步驟312)。作為如此使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓變動的方法，能夠使用例如以下那樣的方法。
[0042]S卩，使氣體的供給變化的方法、例如在第I期間內(nèi)供給規(guī)定流量的混合氣體并在第2期間內(nèi)停止供給混合氣體而供給規(guī)定流量的氮氣等的方法，以及在第I期間內(nèi)一邊供給規(guī)定流量的混合氣體的一邊利用自動壓力控制裝置(APC)將處理室內(nèi)維持在規(guī)定壓力并在第2期間內(nèi)使自動壓力控制裝置(APC)的設(shè)定壓力較低或使自動壓力控制裝置(APC)全開并利用真空泵進(jìn)行抽真空而使壓力降低的方法等。在本實施方式中，如圖5的圖表所示，使用后者的方法設(shè)定第I期間和第2期間。
[0043]此時，半導(dǎo)體晶圓W的溫度優(yōu)選為例如數(shù)十度(例如30°C)以下的低溫。另外，第I期間內(nèi)的壓力優(yōu)選為例如665Pa (5Torr)?1330Pa (IOTorr)左右，作為處理氣體，使用氟化氫氣體+醇類氣體(在本實施方式中為甲醇(CH3OH氣體))的混合氣體。
[0044]在這樣的循環(huán)處理中，在第I期間內(nèi)，將醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓設(shè)定為能夠在混合氣體的作用下去除堆積物的壓力。另外，第2期間是如下期間:使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓降低，不去除堆積物而是對在第I期間內(nèi)由堆積物與混合氣體之間的反應(yīng)而生成的物質(zhì)(H2O等)進(jìn)行排氣而將其排出至處理室201之外。這樣的第I期間和第2期間分別為5秒?20秒左右，并多次反復(fù)進(jìn)行該循環(huán)。[0045]然后，在通過按規(guī)定次數(shù)反復(fù)進(jìn)行上述循環(huán)處理而實施第I處理(步驟303)之后，進(jìn)行氧等離子體處理(步驟304)。該氧等離子體處理(步驟304)能夠利用圖1所示的等離子體處理裝置100等來實施。
[0046]在等離子體處理裝置100中進(jìn)行的氧等離子體處理例如通過如以下方式實施。即，半導(dǎo)體晶圓W被載置在預(yù)先設(shè)定為規(guī)定溫度的載置臺102之上，并被未圖示的靜電吸盤等吸附，從而使半導(dǎo)體晶圓W成為被加熱至規(guī)定溫度的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，自氣體導(dǎo)入部105導(dǎo)入含有氧氣的規(guī)定的處理氣體，并自排氣管107進(jìn)行排氣，使處理室101內(nèi)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)生氧氣的電感耦合等離子體。該等離子體中的離子被氣體擴(kuò)散板106遮蔽，從而使不具有電荷的氧自由基以分散的狀態(tài)供給至載置臺102上的半導(dǎo)體晶圓W，而進(jìn)行基于氧自由基的作用的處理。由此，能夠去除含有有機(jī)物的堆積物。
[0047]在該氧等離子體處理中，作為處理氣體而使用含有氧的氣體、例如氧氣的單一氣體或者氧氣和氮氣的混合氣體等，半導(dǎo)體晶圓W的加熱溫度(載置臺溫度)設(shè)定為例如200°C?300°C左右。另外，壓力為例如 66.5Pa (0.5Torr)?266Pa (2Torr)左右。
[0048]如圖3的流程圖所示，在進(jìn)行了上述氧等離子體處理(步驟304)之后，實施第2處理(步驟305)。該第2處理(步驟305)是通過將半導(dǎo)體晶圓(基板)W暴露在含有氟化氫氣體的氣氛(在本實施方式中為氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛)中而進(jìn)行的，能夠利用圖2所示的氣體處理裝置200等來實施該第2處理。
[0049]氣體處理裝置200的第2處理例如通過如下方式實施。即，通過將半導(dǎo)體晶圓W載置在預(yù)先設(shè)定為規(guī)定溫度的載置臺202之上而使半導(dǎo)體晶圓W成為被維持在規(guī)定溫度的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，自氣體導(dǎo)入部203導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體(在本實施方式中為氟化氫氣體+甲醇?xì)怏w)并自排氣管207進(jìn)行排氣，使處理室201內(nèi)成為規(guī)定壓力的處理氣體氣氛。
[0050]在本實施方式中，如圖3的流程圖所示，在第2處理(步驟305)中，以多次循環(huán)反復(fù)(步驟323)進(jìn)行使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓為第I分壓的第I期間(步驟321)和對處理室內(nèi)進(jìn)行排氣而使醇類氣體(甲醇?xì)怏w)的分壓為比第I分壓低的第2分壓的第2期間(步驟322)。作為如此使甲醇?xì)怏w的分壓變動的方法，能夠使用與上述第I處理(步驟303)同樣的方法。
[0051]在該第2處理(步驟305)中，半導(dǎo)體晶圓W的溫度優(yōu)選為例如數(shù)十度(例如30°C)以下的低溫。另外，第I期間內(nèi)的壓力優(yōu)選為例如665Pa (5Torr)?1330Pa (IOTorr)左右,作為處理氣體,使用氟化氫氣體+醇類氣體(在本實施方式中為甲醇?xì)怏w(CH3OH氣體))的混合氣體。
[0052]在這樣的循環(huán)處理中，在第I期間內(nèi)，將甲醇?xì)怏w的分壓設(shè)定為能夠在混合氣體的作用下去除堆積物的壓力。另外，第2期間是如下期間:使甲醇?xì)怏w的分壓降低，不去除堆積物而是對在第I期間內(nèi)由堆積物與混合氣體之間的反應(yīng)而生成的物質(zhì)(H2O等)進(jìn)行排氣而將其排出至處理室201之外。這樣的第I期間和第2期間分別為5秒?20秒左右，并多次反復(fù)進(jìn)行該循環(huán)。
[0053]然后，在第2處理(步驟305)中的循環(huán)處理(步驟321?步驟323)達(dá)到規(guī)定次數(shù)時，堆積物去除處理結(jié)束。
[0054]如上所述，在本實施方式中，在進(jìn)行了第I處理(步驟303)之后進(jìn)行氧等離子體處理(步驟304 )，之后，進(jìn)行第2處理(步驟305 )，由此，S卩使在堆積物中含有有機(jī)物的情況下，也能夠去除該堆積物。
[0055]另外，在本實施方式中，通過基于氧等離子體的預(yù)處理，能夠使圖案和堆積物的吸濕狀態(tài)不管蝕刻處理后的放置時間(q - time)的長短如何均為恒定。此處，當(dāng)進(jìn)行基于氧等離子體的預(yù)處理時，難以在基于氟化氫(HF)單一氣體的處理中去除堆積物。因此，在本實施方式的第I處理和第2處理中，使用氟化氫氣體+醇類氣體(本實施方式中甲醇?xì)怏w)的混合氣體。在該情況下，有時通過反應(yīng)而產(chǎn)生的H2O量過量，從而使作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等受到損傷、或因逆反應(yīng)而產(chǎn)生堆積(再沉積)。因此，在第I處理和第2處理中，通過循環(huán)處理而反復(fù)進(jìn)行去除堆積物的第I期間和不去除堆積物而對反應(yīng)生成物進(jìn)行排氣的第2期間，由此防止H2O量過量。
[0056]由此，能夠去除在圖案的側(cè)壁上堆積的堆積物(硅氧化物(例如Si02、SiOBr)和有機(jī)物)，且能夠抑制由于H2O的催化劑作用而進(jìn)行過量反應(yīng)，能夠抑制作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等SiO2層受到損傷的情況。
[0057]作為實施例，在對利用蝕刻形成有圖案的半導(dǎo)體晶圓實施基于氧等離子體的預(yù)處理之后，去除了堆積物。基于氧等離子體的預(yù)處理是以如下的處理條件進(jìn)行的。
[0058]壓力:133Pa(ITorr)
[0059]高頻電力:1000W
[0060]處理氣體:02=2000sccm
[0061]載置臺溫度:250°C
[0062]時間:I2O秒
[0063]接下來，以如下的處理條件進(jìn)行了第I處理。
[0064]壓力:(931Pa(7Torr) 10 秒 ol73Pa ( 1.3 Torr) 10 秒)><3 次循
環(huán)
[0065]處理氣體:HF/CH30H=2800sccm/65sccm
[0066]載置臺溫度:10°C
[0067]此外，在設(shè)定上述循環(huán)處理中的壓力時，如上所述，在第I期間內(nèi)，維持了 10秒APC的設(shè)定壓力為931Pa (7Torr)的時間，在第2期間內(nèi)，維持了 10秒在處理氣體流動的狀態(tài)下使APC為全開的狀態(tài)，實際的處理室201內(nèi)的壓力如圖5的圖表所示。即，即使自APC為全開的狀態(tài)起使APC的設(shè)定壓力為931Pa (7Torr)，實際的壓力達(dá)到931Pa (7Torr)也要花費4秒?5秒左右的時間。另外，若將APC的設(shè)定壓力自93IPa (7Torr)起到APC全開，則在較短時間內(nèi)使壓力在173Pa (1.3Torr)左右處達(dá)到恒定。
[0068]此處，在上述載置臺溫度和處理氣體的流量的條件中，甲醇?xì)怏w的成為能夠去除堆積物(沉積物剝離)的分壓的壓力是665Pa (5Torr)左右。因而，該情況下的循環(huán)處理中的1/2的循環(huán)的時間優(yōu)選為5秒?20秒左右。此外，第I期間和第2期間未必要相同，也可以不同。
[0069]接下來，以如下的處理條件進(jìn)行了氧等離子體處理。
[0070]壓力:133Pa(ITorr)
[0071]高頻電力:1000W[0072]處理氣體:02=2000sccm
[0073]載置臺溫度:250°C
[0074]時間:30秒
[0075]接下來，以如下的處理條件進(jìn)行了第2處理。
[0076]壓力:(931Pa(7Torr) 10 秒 O 173Pa (〗.3Torr) IO秒)χ3 循環(huán)
[0077]處理氣體:HF/CH30H=2800sccm/65sccm
[0078]載置臺溫度:10°C
[0079]利用電子顯微鏡(SEM)放大并觀察了實施了以上的堆積物去除處理后的半導(dǎo)體晶圓，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在圖案的側(cè)壁部上堆積的堆積物被去除，且作為圖案構(gòu)造物的柵極氧化膜等SiO2層沒有受到損傷。將該實施例的半導(dǎo)體晶圓的由電子顯微鏡(SEM)拍攝的照片表示在圖6中。
[0080]另一方面，作為比較例，沒有進(jìn)行實施例中的氧等離子體處理(步驟304)和第2處理(步驟305)，而是循環(huán)6次進(jìn)行了第I處理(步驟303)中的循環(huán)處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在圖案的側(cè)壁部上殘存有堆積物，沒有能夠完全去除堆積物。將該比較例的半導(dǎo)體晶圓的由電子顯微鏡(SBO拍攝的照片表示在圖7中。在圖7的照片中，在圖案的側(cè)壁上殘存的堆積物顯示出白色。此外，在上述比較例中，即使循環(huán)12次進(jìn)行了循環(huán)處理，在圖案的側(cè)壁部上還是殘存有堆積物，沒有能夠完全去除堆積物。
`[0081]接下來，說明對作為能夠去除堆積物的處理條件進(jìn)行研究后的結(jié)果。首先，研究了處理氣體中的甲醇?xì)怏w添加量與堆積物的剝離力之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相對于在沒有添加甲醇?xì)怏w的情況下沒有能夠去除堆積物的試樣，在添加了 IOOsccm的甲醇?xì)怏w的情況下，能夠去除堆積物。另外，確認(rèn)了以下情況:當(dāng)將甲醇?xì)怏w的添加量增加到200sCCm時，會使堆積物的剝離力增大。但是，由于在該實驗中沒有進(jìn)行循環(huán)處理而是連續(xù)地進(jìn)行了氣體處理，因此，作為圖案的構(gòu)造物的柵極氧化膜被去除而產(chǎn)生了損傷。
[0082]另外，為了研究處理氣體的壓力與堆積物的剝離力之間的關(guān)系，在將壓力分別設(shè)為 665Pa (5Torr)、1330Pa (lOTorr)、1995Pa (15Torr)的情況下去除了試樣的堆積物。其結(jié)果，能夠確認(rèn)到:通過使處理氣體的壓力高壓化而使堆積物的剝離力增大。但是，由于該實驗在沒有進(jìn)行循環(huán)處理的情況下連續(xù)地進(jìn)行了氣體處理，因此，作為圖案的構(gòu)造物的柵極氧化膜被去除而產(chǎn)生了損傷。
[0083]并且，為了研究溫度與堆積物的剝離力之間的關(guān)系，在將溫度分別設(shè)為10°C、30°C、50°C的情況下去除了試樣的堆積物。其結(jié)果，能夠確認(rèn)到通過低溫化而使堆積物的剝離力增大。但是，由于該實驗在沒有進(jìn)行循環(huán)處理的情況下連續(xù)地進(jìn)行了氣體處理，因此，作為圖案的構(gòu)造物的柵極氧化膜被去除而產(chǎn)生了損傷。
[0084]根據(jù)上述結(jié)果，如縱軸為壓力且橫軸為甲醇?xì)怏w流量的圖8的圖表所示，針對各處理溫度，能夠求出將進(jìn)行堆積物的去除處理的區(qū)域和不進(jìn)行堆積物的去除處理的區(qū)域進(jìn)行劃分的分界線。并且，若以跨越該分界線的方式改變處理條件(壓力或甲醇?xì)怏w流量或上述兩者)，則能夠設(shè)定第I期間和2期間，在該I期間中，甲醇?xì)怏w的分壓成為能夠進(jìn)行循環(huán)處理中的堆積物的去除處理的壓力，在該2期間中，甲醇?xì)怏w的分壓成為不進(jìn)行堆積物的去除處理的壓力。
[0085]以上，說明了本發(fā)明的實施方式和實施例，但不言而喻，本發(fā)明并不限定于上述實施方式和實施例，而能夠進(jìn)行各種變形。例如，在上述實施方式和實施例中，說明了進(jìn)行基于氧等離子體的預(yù)處理的情況，但能夠省略基于該氧等離子體的預(yù)處理。另外，在省略了基于氧等離子體的預(yù)處理的情況下，能夠?qū)⒉缓幸掖嫉姆瘹錃怏w的單一氣體用作在第I處理工序和第2處理工序中使用的氣體，在該情況下，能夠不進(jìn)行循環(huán)處理而進(jìn)行使壓力為恒定的處理。并且，在上述實施方式和實施例中，說明了使用甲醇?xì)怏w作為醇類氣體的情況,但也可以使用其他醇類氣體、例如乙醇?xì)怏w、異丙醇?xì)怏w等。
[0086]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0087]本發(fā)明的堆積物去除方法能夠應(yīng)用在半導(dǎo)體裝置的制造領(lǐng)域等中。因而，具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
[0088]附圖標(biāo)記說明
[0089]W、半導(dǎo)體晶圓；100、等離子體處理裝置；101、處理室；102、載置臺；103、窗；104、RF線圈；105、氣體導(dǎo)入部；106、氣體擴(kuò)散板；107、排氣管；200、氣體處理裝置；201、處理室；202、載置臺；203、氣體導(dǎo)入部；204、開口部；205、透孔；206、氣體擴(kuò)散板；207、排氣管。
【權(quán)利要求】
1.一種堆積物去除方法，其是將在利用蝕刻而形成于基板之上的圖案的表面上堆積的堆積物去除的堆積物去除方法，其特征在于， 該堆積物去除方法包括以下工序: 第I處理工序，將上述基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中； 氧等離子體處理工序，在上述第I處理工序之后，加熱上述基板并使上述基板暴露在氧等離子體中；以及 第2處理工序，在上述氧等離子體處理工序之后，將上述基板暴露在含有氟化氫氣體的氣氛中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆積物去除方法，其特征在于， 上述堆積物含有硅氧化物和有機(jī)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堆積物去除方法，其特征在于， 上述堆積物中的有機(jī)物是由于在形成上述圖案時的蝕刻處理中使用含有碳的氣體而形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的堆積物去除方法，其特征在于， 在上述第I處理工序和上述第2處理工序中的含有氟化氫氣體的氣氛是氟化氫氣體和醇類氣體的混合氣體的氣氛。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的堆積物去除方法，其特征在于， 上述第I處理工序和上述第2處理工序中的至少一個處理工序在處理室內(nèi)實施，通過多循環(huán)反復(fù)第I期間和第2期間的循環(huán)處理來進(jìn)行，在該第I期間內(nèi)，使上述醇類氣體的分壓為第I分壓，在該第2期間內(nèi)，對處理室內(nèi)進(jìn)行排氣而使上述醇類氣體的分壓為比第I分壓低的第2分壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的堆積物去除方法，其特征在于， 上述第I分壓是能夠在上述混合氣體的作用下去除上述堆積物的分壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的堆積物去除方法，其特征在于， 在上述第I處理工序之前，進(jìn)行基于氧等離子體的預(yù)處理工序，在該預(yù)處理工序中，力口熱上述基板并將上述基板暴露在氧等離子體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的堆積物去除方法，其特征在于， 上述圖案含有作為構(gòu)造物的二氧化硅。
【文檔編號】H01L21/768GK103828029SQ201280047417
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月29日
【發(fā)明者】田原慈, 西村榮一, 松本孝典 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社, 株式會社東芝