基板处理方法技术

在对形成于晶圆的表面的SiO2膜蚀刻到到达下层之前的中途阶段时，对粗糙度进行改善。在对形成于晶圆(W)的表面的SiO2膜(1)蚀刻到到达下层之前的中途阶段时，对SiO2膜(1)的表面照射氧自由基(102)来进行亲水化之后，利用NH3气体和HF气体对所述SiO2膜(1)进行了蚀刻。因此，能够使NH3气体和HF气体均匀地吸附于SiO2膜(1)的表面。因而，SiO2膜(1)的表面被均匀地进行蚀刻，在对SiO2膜(1)蚀刻到到达下层之前的中途阶段时也能够改善表面的粗糙度(Roughness)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基板处理方法
本专利技术涉及一种对被处理基板的表面供给处理气体来进行蚀刻处理的基板处理方法。
技术介绍
半导体器件的多样化、立体化不断推进，因此器件结构变得复杂化、微细化，在半导体制造工序的各工艺中，也需要不断地应对各种各样的新的表面结构、膜类型。例如，在制作三维结构的晶体管的工序中存在如下的工序：在包含晶体管的前驱结构部分在内形成了用于将各晶体管分离的绝缘层的SiO2(氧化硅)膜之后，对该SiO2(氧化硅)膜进行蚀刻直到露出该前驱结构部分为止。作为对SiO2膜进行蚀刻的方法，已知一种例如专利文献1所记载的那样使用利用HF(氟化氢)气体和NH3(氨气)气体进行的化学氧化物去除处理(ChemicalOxideRemoval)的方法。该方法是为了对形成于半导体晶圆(以下称为“晶圆”)的表面的SiO2膜进行蚀刻而向处理容器内供给HF气体和NH3气体的方法。这些气体与SiO2发生反应生成(NH4)2SiF6(氟硅酸铵)，因此例如通过在相同的处理容器内对晶圆进行加热使该(NH4)2SiF6升华来去除SiO2。另外，当电路图案的微细化推进时，例如在用于将晶体管彼此之间绝缘的SiO2膜中，SiO2膜的表面的粗糙程度对泄漏特性带来较大的影响。因此，存在使SiO2膜的表面的粗糙度比以往更加良好的要求。在专利文献2中记载了在去除形成于基板表面的氧化膜时为了提高蚀刻时的润湿性而进行使用了将O2活化所得到的等离子体的等离子体处理的技术，但是对于蚀刻后的表面的粗糙度没有进行考虑。专利文献1：日本特开2009-156774号公报专利文献2：日本特开2003-68766号公报专利技术内容专利技术要解决的问题本专利技术是在这种情况下完成的，其目的在于提供一种在对形成于基板的表面的SiO2层的一部分进行蚀刻时能够抑制粗糙度的恶化的技术。用于解决问题的方案本专利技术的基板处理方法是对形成于基板的表面部的氧化硅层进行蚀刻的基板处理方法，其特征在于，包括：第一工序，对所述氧化硅层的表面进行亲水化处理；以及第二工序，接着，向所述基板供给包含卤素的气体，通过使该包含卤素的气体与所述氧化硅层发生反应而生成的反应产物升华，来对所述氧化硅层进行蚀刻。专利技术的效果本专利技术在对形成于基板的表面的氧化硅层进行蚀刻时，在对氧化硅层的表面进行了亲水化处理之后，利用包含卤素的气体对所述氧化硅层进行蚀刻。因此，氧化硅层的表面被均匀地蚀刻，表面的粗糙度(Roughness)得到改善。关于该机理的推测在后面记述。附图说明图1是表示蚀刻处理前的晶圆的表面附近的截面立体图。图2是表示晶圆表面的蚀刻的样子的说明图。图3是表示晶圆表面的蚀刻的样子的说明图。图4是表示蚀刻处理后的晶圆的表面附近的截面立体图。图5是示意性地表示蚀刻处理前的晶圆的表面的说明图。图6是示意性地表示进行了氧自由基处理的晶圆表面的说明图。图7是示意性地表示进行了氧自由基处理的晶圆表面的说明图。图8是表示晶圆表面的蚀刻的样子的说明图。图9是表示向晶圆供给氧自由基的自由基处理装置的截面图。图10是利用COR对SiO2膜进行蚀刻的COR处理装置的截面图。图11是表示真空处理装置的俯视图。图12是表示实施例、比较例以及参考例中的均方粗糙度的特性图。图13是表示实施例、比较例以及参考例中的晶圆的表面的照片。具体实施方式对作为通过本专利技术的实施方式所涉及的基板处理方法来处理的被处理基板的晶圆W的表面结构的一例进行说明。图1表示半导体器件的制造工序的中途阶段中的晶圆W的表面结构。该表面结构为对Si(硅)层10进行蚀刻而形成了相互平行地延伸的多个突壁部11，这些突壁部11之间成为槽部12。然后，通过在氧化环境中对晶圆W进行加热，来在包含槽部12的内侧在内的晶圆W的表面整体形成SiO2的热氧化膜(第一SiO2膜)13。之后，针对包含槽部12的内部在内的晶圆W的表面整体，例如通过使用了有机原料气体和氧化气体的CVD(ChemicalVaperDeposition：化学气相沉积)进行第二SiO2膜14的成膜。接着，进行在真空环境中一边利用N2气体进行吹扫一边以400℃～1000℃对晶圆W进行加热的退火处理，进行第二SiO2膜14的烧结处理。之后，通过CMP(ChemicalMechanicalPolishing：化学机械研磨)对晶圆W的表面进行研磨。由此，突壁部11的上表面在晶圆W的表面露出。图1是表示研磨处理后的晶圆W的表面结构的截面立体图。在图1中，夸大地绘制了第一SiO2膜13的厚度，第一SiO2膜13由于厚度薄，因此几乎没有在表面露出。在以下的说明书中，将第一SiO2膜13与第二SiO2膜14合起来表示为SiO2膜1。另外，在本专利技术的实施方式中，SiO2膜1相当于氧化硅层。之后，将晶圆W搬送到自由基处理装置，朝向晶圆W的表面供给氧自由基102。具体地说，能够采用例如后述的那样使将O2(氧气)活化所得到的等离子体通过离子阱板后进行供给的方法。接着，将晶圆W搬送到公知的COR处理装置。然后，通过使SiO2膜1与HF分子104和NH3分子105发生反应来去除SiO2膜1的COR(ChemicalOxideRemoval：化学氧化物去除)法来进行蚀刻。在COR处理装置中，如后述的那样向晶圆W供给HF气体和NH3气体。由此，HF分子104和NH3分子105吸附于SiO2膜1的表面。当HF分子104和NH3分子105吸附于SiO2膜1的表面时，如图2所示那样，SiO2膜1与HF分子104和NH3分子105发生反应，生成例如(NH4)2SiF6、水等反应产物106。然后，通过将晶圆W加热为例如115℃，如图3所示那样，(NH4)2SiF6、水等反应产物106挥发(升华)而被去除。之后，停止NH3气体和HF气体的供给，使吹扫气体流动。由此，升华了的(NH4)2SiF6、水等反应产物通过吹扫气体而被排出，并且未反应的HF分子104和NH3分子105通过吹扫气体而被去除。因而，SiO2膜1与HF分子104和NH3分子105的反应停止，从而蚀刻停止。其结果，成为反应产物106的SiO2膜1被去除，从而如图4所示那样蚀刻成在槽部12内残留SiO2膜1。通过像这样在利用COR法对成膜有SiO2膜1的晶圆W进行蚀刻之前朝向SiO2膜1供给氧自由基，如从后述的实验例可知的那样，粗糙度变得良好。关于粗糙度变得良好的理由，推测如下。在图1所示的进行了CMP的晶圆W的SiO2膜1的表面，如图5所示那样，由于退火处理和CMP处理中的至少一方的原因，羟基(OH基)101的大部分被去除，成为了SiO2分子的悬挂键100排列的状态。之后，在自由基处理装置中，当向晶圆W供给氧自由基时，如图6所示那样，氧自由基102与晶圆W的表面的SiO2分子的悬挂键100键合。然后，键合于晶圆W的表面上的氧自由基102如图7所示那样与周围的H2O(水)分子103发生反应，成为OH基101。其结果，SiO2膜1的表面整体被均匀地进行亲水化，有OH基101分布。接着，在COR处理装置中，供给HF气体和NH3气体，HF分子104和NH3分子105具有容易吸附于OH基101的性质。因此，HF分子104和NH3分子105将吸附于晶圆W的表面上的OH基101的附近。在进行了退火处理和CMP处理之后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板处理方法，对形成于基板的表面部的氧化硅层进行蚀刻，该基板处理方法的特征在于，包括：第一工序，对所述氧化硅层的表面进行亲水化处理；以及第二工序，接着，向所述基板供给包含卤素的气体，通过使该包含卤素的气体与所述氧化硅层发生反应而生成的反应产物升华，来对所述氧化硅层进行蚀刻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.19 JP 2016-0303651.一种基板处理方法，对形成于基板的表面部的氧化硅层进行蚀刻，该基板处理方法的特征在于，包括：第一工序，对所述氧化硅层的表面进行亲水化处理；以及第二工序，接着，向所述基板供给包含卤素的气体，通过使该包含卤素的气体与所述氧化硅层发生反应而生成的反应产物升华，来对所述氧化硅层进行蚀刻。2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于，所述第一工序是向所述氧化硅层的表面供给氧的活性种的工序。3.根据权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，所述氧的活性种是氧自由基。4.根据权利要求2所述的基板处理方法，其特征在于，所述第一工序是如下的工序：使将氧气气体和臭氧气体中的至少一方活化所得到的等离子体在通过形成有多个气体通过用的开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：今井宗幸，清水昭贵，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP