專利名稱：基板處理方法和基板處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理方法和基板處理系統(tǒng)，和更具體地，涉及用 于從基板上去除硬掩模和沉積膜的基板處理方法，以及用于實(shí)施該基 板處理方法的基板處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖7中所示的半導(dǎo)體片W是已知的，其具有單晶硅基板基材 (substrate base) 71，在其上以層形式形成由Si02制成的熱氧化膜72， 膜73、 74和諸如BPSG (硼磷硅玻璃)膜75的氧化膜。為了在晶片W 的單晶硅基板基材71上形成孔或溝(槽)，在減壓環(huán)境中使用由諸如 HBr (溴化氫)等的鹵素系處理氣體生成的等離子體，并且使用BPSG 膜75作為硬掩模，對(duì)硅基板基材71進(jìn)行干蝕刻。此時(shí)，等離子體與 硅(Si)反應(yīng)，并因此在孔或類似物表面上形成SiOBr的沉積膜76。 沉積膜76用于抑制單晶硅基板基材71被干蝕刻。
晶片W的BPSG膜75和沉積膜76可能導(dǎo)致由晶片W制成的半 導(dǎo)體器件的導(dǎo)電故障，因此必須去除這些膜。為了去除硬掩模，例如 BPSG膜75，使用濕蝕刻(參見，例如，日本公開專利公開No. 2005-150597)。
由于濕蝕刻使用化學(xué)溶液，濕蝕刻裝置不能與在減壓環(huán)境中干蝕 刻晶片W用的干蝕刻裝置一起安裝在相同的基板處理系統(tǒng)中。換言之， 濕蝕刻裝置必須安裝在與干蝕刻裝置不同的位置。此外，已經(jīng)使用干 蝕刻裝置在其單晶硅基板基材71上形成了孔或類似物的晶片W必須 從干蝕刻裝置中移出，然后在環(huán)境空氣中傳送到濕蝕刻裝置中。因此， 基板處理過(guò)程變復(fù)雜。
此外，晶片W的由SiOBr制成的沉積膜76在晶片W在環(huán)境空氣 中傳送的過(guò)程中可能與環(huán)境空氣中的水分反應(yīng)。因此，必須控制晶片 W的暴露時(shí)限(Q-時(shí)間)。更具體地，暴露時(shí)限必須縮短至最小。暴露
時(shí)限的控制需要相當(dāng)可觀的工時(shí)。
換言之，BPSG膜75和沉積膜76的去除導(dǎo)致由晶片W制造半導(dǎo) 體器件的生產(chǎn)率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了能夠防止由基板制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率降低的基 板處理方法和基板處理系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了用于處理具有單晶硅基板基材， 通過(guò)熱氧化處理形成的第一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的 基板處理方法， 一部分單晶硅基板基材通過(guò)第一和第二氧化膜暴露出 來(lái)，其包括使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻暴露出的單晶硅基板基材 的等離子蝕刻步驟，對(duì)基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)步驟，及加熱 供應(yīng)了 HF氣體的基板的加熱步驟。
根據(jù)本發(fā)明的基板處理方法，用鹵素系氣體的等離子體蝕刻通過(guò) 由熱氧化處理形成的第一氧化膜和含雜質(zhì)的第二氧化膜部分暴露出來(lái) 的單晶硅基板基材，對(duì)基板供應(yīng)HF氣體，并加熱基板。當(dāng)用鹵素系氣 體的等離子體蝕刻單晶硅基板基材時(shí)，形成沉積膜。由HF氣體生成氟 化酸，其選擇性^l刻沉積膜和第二氧化膜并產(chǎn)生可以受熱分解的殘留 物質(zhì)。因此，沉積膜和第二氧化膜可以在干燥環(huán)境中去除，因此，蝕 刻單晶硅基板基材用的裝置和去除沉積膜和第二氧化膜用的裝置可以 一起安裝在相同的基板處理系統(tǒng)中。所以，不用將基板暴露于環(huán)境空 氣中就可以去除具有已經(jīng)被蝕刻的單晶硅基板基材的基板的沉積膜和 第二氧化膜，由此可以簡(jiǎn)化基板處理法并可以消除控制基板暴露于環(huán) 境空氣中的時(shí)限的必要性，從而可以防止由該基板制造半導(dǎo)體器件的 生產(chǎn)率降低。
在本發(fā)明中，在等離子蝕刻步驟、HF氣體供應(yīng)步驟和基板加熱步 驟過(guò)程中基板可以不暴露于環(huán)境空氣中。
在這種情況下，在基板被鹵素系氣體的等離子體蝕刻并對(duì)基板供 應(yīng)HF氣體然后將基板加熱的同時(shí)，基板不暴露于環(huán)境空氣中。這確保 不必對(duì)基板暴露于環(huán)境空氣中的時(shí)限進(jìn)行控制。
在基板加熱步驟中可以在N2氣體環(huán)境中加熱基板。在這種情況下，基板在N2氣體環(huán)境中加熱。N2氣體形成捕獲和傳 送受熱分解的殘留物質(zhì)的氣流。因此，可以可靠地去除沉積膜和第二 氧化膜。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于處理具有單晶硅基板基材， 通過(guò)熱氧化處理形成的第一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的 基板處理方法， 一部分單晶硅基板基材通過(guò)第一和第二氧化膜暴露出 來(lái)，其包括使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻暴露出的單晶硅基板基材
的等離子蝕刻步驟，對(duì)基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)步驟，和對(duì)供 應(yīng)了 HF氣體的基板供應(yīng)含有至少NH3氣體的清洗氣的清洗氣供應(yīng)步 驟。
使用這種基板處理法，用鹵素系氣體的等離子體蝕刻通過(guò)由熱氧 化處理形成的第一氧化膜和含雜質(zhì)的第二氧化膜部分暴露出來(lái)的基板 的單晶硅基板基材，向基板供應(yīng)HF氣體，并進(jìn)一步向基板供應(yīng)含有至 少NH3的清洗氣。當(dāng)用鹵素系氣體的等離子體蝕刻單晶硅基板基材時(shí)， 形成沉積膜。由HF氣體生成的氟化酸選擇性蝕刻沉積膜和第二氧化膜 并產(chǎn)生殘留物質(zhì)。NH3氣體與殘留物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生容易升華的反應(yīng)產(chǎn) 物。由于反應(yīng)產(chǎn)物容易升華，可以在干燥環(huán)境中去除沉積膜和第二氧 化膜，因此，蝕刻單晶硅基板基材用的裝置和去除沉積膜和第二氧化 膜用的裝置可以一起安裝在相同的基板處理系統(tǒng)中。在蝕刻基板的單 晶硅基板基材后，不用將基板暴露于環(huán)境空氣中就可以去除沉積膜和 第二氧化膜。由此可以簡(jiǎn)化基板處理法并可以消除控制基板暴露于環(huán) 境空氣中的時(shí)限的需要，從而可以防止由該基板制造半導(dǎo)體器件的生 產(chǎn)率降低。
該基板處理方法允許基板在等離子蝕刻步驟、HF氣體供應(yīng)步驟和 清洗氣供應(yīng)步驟中不暴露于環(huán)境空氣中。
在這種情況下，在基板被鹵素系氣體的等離子體蝕刻和對(duì)基板供 應(yīng)HF氣體和清洗氣的同時(shí)，基板不暴露于環(huán)境空氣中，因此不必控制 基板暴露于環(huán)境空氣中的時(shí)限。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式，提供了用于處理具有單晶硅基板基 材、通過(guò)熱氧化處理形成的第一氧化膜、和含雜質(zhì)的第二氧化膜的基 板的基板處理系統(tǒng)， 一部分單晶硅基板基材通過(guò)第一和第二氧化膜暴
露出來(lái)，其包含適合使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻暴露出的單晶硅
基板基材的等離子蝕刻裝置、適合對(duì)基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng) 步驟，和適合加熱供應(yīng)了 HF氣體的基板的基板加熱裝置。
根據(jù)該第三方面的基板處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與通過(guò)本發(fā)明的第一方面 的基板處理方法獲得的類似的優(yōu)點(diǎn)。
該基板處理系統(tǒng)可以包括位于等離子蝕刻裝置、HF氣體供應(yīng)裝置 和基板加熱裝置之間的基板傳送裝置，該基板傳送裝置適合傳送基板 以使基板不暴露于環(huán)境空氣中。
在這種情況下，在基板被鹵素系氣體的等離子體蝕刻并對(duì)基板供 應(yīng)HF氣體然后將基板加熱的過(guò)程中，基板不暴露于環(huán)境空氣中。因此， 不必控制基板暴露于環(huán)境空氣中的時(shí)限。
在該基板處理系統(tǒng)中，HF氣體供應(yīng)裝置和基板加熱裝置可以各自 由相同的裝置構(gòu)成。
使用該基板處理系統(tǒng)，HF氣體供應(yīng)裝置和基板加熱裝置各自由相 同的裝置構(gòu)成，因此，可以減小基板處理系統(tǒng)的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了用于處理具有單晶硅基板基材、 通過(guò)熱氧化處理形成的第一氧化膜、和含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的 基板處理系統(tǒng)， 一部分單晶硅基板基材通過(guò)第一和第二氧化膜暴露出 來(lái)，其包含適合使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻暴露出的單晶硅基板 基材的等離子蝕刻裝置、適合對(duì)基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)步驟， 和適合向供應(yīng)了 HF氣體的基板供應(yīng)含有至少NH3氣體的清洗氣的清 洗氣供應(yīng)裝置。
根據(jù)該第四實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)可以產(chǎn)生與通過(guò)本發(fā)明的第 二實(shí)施方式的基板處理方法獲得的類似的優(yōu)點(diǎn)。
該基板處理系統(tǒng)可以包括位于等離子蝕刻裝置、HF氣體供應(yīng)裝置 和基板加熱裝置之間的基板傳送裝置，該基板傳送裝置適合傳送基板 以使基板不暴露于環(huán)境空氣中。
在這種情況下，在基板被鹵素系氣體的等離子體蝕刻并對(duì)基板供 應(yīng)HF氣體和清洗氣的同時(shí)，基板不暴露于環(huán)境空氣中，由此不必控制 基板暴露于環(huán)境空氣中的時(shí)限。
根據(jù)參照附圖的下列示例性實(shí)施方式描述，可以看出本發(fā)明的其
它特征。


圖1是示意性地示出該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的構(gòu)造的平面視
圖2A是顯示沿圖1中的線I-I截取的圖1中的氣體處理模塊的剖 視圖2B是示出了圖2A中的A部分的放大視圖3A至3D是示出了通過(guò)圖1中所示的基板處理系統(tǒng)實(shí)施的基板 處理方法的工藝圖，其中圖3A示出了等離子蝕刻步驟，圖3B示出了 HF氣體供應(yīng)步驟，圖3C示出了殘留物質(zhì)沉積到硅基板基材上，圖3D 示出了殘留物質(zhì)的去除；
圖4是示出了圖1中所示的氣體處理模塊的改動(dòng)的剖視圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的氣體 處理模塊的剖視圖6A至6E是示出了通過(guò)第二實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)實(shí)施的基 板處理方法的工藝圖，其中圖6A示出了等離子蝕刻步驟，圖6B示出 了HF氣體供應(yīng)步驟，圖6C示出了殘留物質(zhì)沉積到硅基板基材上，圖 6D示出了殘留物質(zhì)的去除；及
圖7是示意性地示出了具有孔表面的基板的構(gòu)造的剖視圖，在其 上形成SiOBr沉積膜。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)參照顯示優(yōu)選實(shí)施方式的附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明。 首先，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。 圖1是示意性示出該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的構(gòu)造的平面視圖。 如圖1中所示，基板處理裝置10由具有如平面圖中所示的六邊形 的傳送模塊11 (基板傳送裝置)，連接到傳送模塊11的一個(gè)側(cè)面上的 兩個(gè)等離子處理模塊12、 13 (等離子蝕刻裝置)，連接到傳送模塊11 的另一側(cè)面上從而面向等離子處理模塊12、 13的兩個(gè)等離子處理模塊 14、 15 (等離子蝕刻裝置)，與等離子處理模塊13相鄰地設(shè)置并與傳 送模塊11連接的氣體處理模塊16 (HF氣體供應(yīng)裝置)，與等離子處理 模塊15相鄰設(shè)置并與傳送模塊11連接的加熱處理模塊17 (基板加熱 裝置)，作為矩形傳送腔室的裝載模塊18，和兩個(gè)位于傳送模塊ll和 裝載模塊18之間以連接它們的負(fù)載鎖定模塊19、 20構(gòu)成。
傳送模塊ll中裝有可以彎曲/伸長(zhǎng)并轉(zhuǎn)動(dòng)的傳送臂21。傳送臂21 可以在等離子處理模塊12至15、氣體處理模塊16、加熱處理模塊17 和負(fù)載鎖定模塊19、 20之間傳送晶片W。
等離子處理模塊12至15各自包括用于容納晶片W的處理腔室。 各個(gè)等離子處理模塊可以在該腔室中引入鹵素系處理氣體，例如HBr 氣體，并在該腔室中產(chǎn)生電場(chǎng)，從而從引入的處理氣體產(chǎn)生等離子體。 通過(guò)使用該等離子體，等離子處理模塊可以蝕刻晶片W。更具體地， 蝕刻圖7中所示的晶片W的單晶硅基板基材71。
圖2A示出了沿圖1中的線I-I所截取的氣體處理模塊16的剖視圖； 且圖2B是示出了圖2A中的A部分的放大視圖。
如圖2A中所示，氣體處理模塊16包括處理腔室22，設(shè)置在該腔 室22中的晶片安裝臺(tái)23，設(shè)置在腔室22上部以面向該臺(tái)23的噴淋頭 24，用于從腔室22中排出氣體和類似物的TMP (渦輪分子泵)25a， 和位于腔室22和TMP25a之間的APC (自適應(yīng)壓力控制)閥25b，其 是可變蝶閥。
噴淋頭24由其中具有緩沖腔室27的盤形氣體供應(yīng)單元26構(gòu)成。 緩沖腔室27經(jīng)由通氣孔28與腔室22內(nèi)部連通，并與可以向緩沖腔室 27供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)系統(tǒng)(未示出)連接。然后經(jīng)由通氣孔 28將所供應(yīng)的HF氣體供應(yīng)至腔室22內(nèi)部。
如圖2B中所示，噴淋頭24中形成的通氣孔28各自具有一個(gè)通向 腔室22并朝通氣孔一端加寬的部分。由此，HF氣體可以有效擴(kuò)散到 腔室22中。此外，通氣孔28各自在其橫截面上具有一個(gè)收縮，因此， 可以防止在腔室22中產(chǎn)生的任何殘留物質(zhì)或類似物流回通氣孔28并 進(jìn)入緩沖腔室27。
在氣體處理模塊16中，在腔室22的側(cè)壁中安裝加熱器(未示出)， 例如，加熱元件。通過(guò)加熱元件加熱該腔室22的側(cè)壁，可以防止在使 用氟化酸去除BPSG膜75和沉積膜76時(shí)生成的殘留物質(zhì)附著到該腔
室的側(cè)壁上。
此外，臺(tái)23具有作為溫度調(diào)節(jié)裝置的冷卻劑腔室(未示出)，其 中循環(huán)處于預(yù)定溫度的冷卻劑，例如冷卻水或Galden (注冊(cè)商標(biāo))流 體。通過(guò)冷卻劑的溫度控制被固定并保持在臺(tái)23的上表面上的晶片W 的溫度。
再參看圖1，加熱處理模塊17包括用于容納晶片W的處理腔室。 該腔室設(shè)置有鹵素?zé)簟⒈∑訜崞?sheetheater)或類似物，并可以加 熱位于其中的晶片W。
可對(duì)傳送模塊11、等離子處理模塊12至15、氣體處理模塊16和 加熱處理模塊17的內(nèi)部進(jìn)行減壓。通過(guò)真空閘閥12a至17a將傳送模 塊11與等離子處理模塊12至15、氣體處理模塊16和加熱處理模塊 17連接。
在基板處理系統(tǒng)10中，傳送模塊11的內(nèi)部壓力保持在真空，而 裝載模塊18的內(nèi)部壓力保持在大氣壓。為此，負(fù)載鎖定模塊19、 20 在其本身與傳送模塊11之間的連接部位設(shè)置有真空閘閥19a、 20a，并 在其本身與裝載模塊18之間的連接部位設(shè)置有大氣閘閥19b、 20b，由 此將各個(gè)負(fù)載鎖定模塊構(gòu)造成預(yù)備真空傳送腔室，其內(nèi)部壓力可以調(diào) 節(jié)。負(fù)載鎖定模塊19、 20進(jìn)一步設(shè)置有晶片安裝臺(tái)19c、 20c，在裝載 模塊18和傳送模塊11之間傳送的晶片W可以臨時(shí)放置在該每個(gè)晶片 安裝臺(tái)19c、 20c上。
除了負(fù)載鎖定模塊19、 20夕卜，在裝載模塊18上連接三個(gè)FOUP 安裝臺(tái)30，用于預(yù)先排列從FOUP 29中傳送出來(lái)的晶片W的定向器 31，以及用于測(cè)量晶片W的表面狀態(tài)的第一和第二 IMS's (Therma-Wave， Inc.制造的集成度量系統(tǒng))32和33，其中每個(gè)所述 FOUP安裝臺(tái)30各自安裝有FOUP (前開式標(biāo)準(zhǔn)晶片盒(frontopening unified pod)) 29，該FOUP29是適合容納二十五個(gè)晶片W的容器。
將負(fù)載鎖定模塊19、 20連接至裝載模塊18的縱向側(cè)壁上，并且 被設(shè)置成面向三個(gè)FOUP安裝臺(tái)30，而裝載模塊18夾在該負(fù)載鎖定模 塊與FOUP安裝臺(tái)之間。定向器31被設(shè)置在裝載模塊18的縱向的一 端上，第一 IMS 32被設(shè)置在裝載模塊18的縱向的另一端上，第二 IMS 33被設(shè)置在三個(gè)FOUP安裝臺(tái)30旁邊。
裝載模塊18中包括用于傳送晶片W的SCARA型雙臂傳送臂34， 以及在裝載模塊18的側(cè)壁中形成的三個(gè)裝載口 35以對(duì)應(yīng)于FOUP安 裝臺(tái)30。傳送臂34經(jīng)由裝載口 35將晶片W從FOUP安裝臺(tái)30上的 相應(yīng)FOUP 29中取出，并將移出的晶片W送入和送出負(fù)載鎖定模塊 19和20、定向器31、第一IMS32和第二IMS33。
第一 IMS 32是光學(xué)監(jiān)測(cè)器(optical monitor),其具有安裝臺(tái)36和 光學(xué)傳感器37，其中該安裝臺(tái)36被設(shè)置成安裝傳送至第一 IMS 32中 的晶片W，且該光學(xué)傳感器37被設(shè)置成指向安裝在臺(tái)36上的晶片W。 第一 IMS 32測(cè)量晶片W的表面形狀，例如其表面層的膜厚度，和在 其上形成的配線槽、門電極等等的CD (臨界尺寸)值。與第一IMS32 類似，第二 IMS 33是光學(xué)監(jiān)測(cè)器并具有安裝臺(tái)38和光學(xué)傳感器39。 第二 IMS測(cè)量例如晶片W表面上的大量粒子。
基板處理系統(tǒng)10設(shè)置有位于裝載模塊18的縱向的一端上的操作 板40。操作板40具有用于顯示基板處理系統(tǒng)10的部件的工作狀態(tài)的 顯示部件，該顯示部件由例如LCD (液晶顯示器)構(gòu)成。
為了在基板處理系統(tǒng)10上安裝圖7中所示的用于去除晶片W的 BPSG膜75和沉積膜76的裝置，必須在干燥環(huán)境中去除膜75、 76。 BPSG膜75是硅基氧化膜，沉積膜76是由SiOBr制成的擬SiOJ莫， 熱氧化膜72是SiOj莫。因此，在去除BPSG膜75和沉積膜76時(shí)可能 去除熱氧化膜72。如果去除了熱氧化膜72，則與膜72對(duì)應(yīng)的孔或溝 槽部分可以凹陷以在其中形成凹痕。因此，BPSG膜75和沉積膜76 必須在與熱氧化膜72的高選擇性比率(high selectivity ratio)下去除。 為了找到能夠以符合上述必要條件的方式去除BPSG膜75和沉積 膜76的方法，本發(fā)明人進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，據(jù)發(fā)現(xiàn)，可以去除 BPSG膜75和沉積膜76，且通過(guò)在基本不存在H20的環(huán)境中僅對(duì)晶片 W供應(yīng)HF氣體而不供應(yīng)H20氣體，可以將氣體膜75、 76與膜72的 選擇性比率提高至1000。
本發(fā)明人進(jìn)一步對(duì)上述去除方法的機(jī)制進(jìn)行了大量研究并獲得下 述試驗(yàn)性理論。
當(dāng)HF氣體與H20結(jié)合時(shí)，形成侵蝕并去除氧化膜的氟化酸。為 了在基本沒(méi)有H20的環(huán)境中由HF氣體形成氟化酸，HF氣體必須與氧 化膜中所含的水(H20)分子結(jié)合。
BPSG膜75通過(guò)諸如CVD處理等的汽相淀積而形成，沉積膜76 通過(guò)等離子體與硅之間的反應(yīng)而形成。因此，這些膜75、 76的膜結(jié)構(gòu) 稀疏并因此可能附著水分子。因此，BPSG膜75和沉積膜76含有一些 水分子。當(dāng)HF氣體到達(dá)膜75、 76時(shí)，HF氣體與水分子結(jié)合以形成侵 蝕膜75、 76的氟化酸。因此，可不使用化學(xué)溶液和等離子體而去除 BPSG膜75和沉積膜用76。
另一方面，通過(guò)在溫度為800至900攝氏度范圍的環(huán)境中熱氧化 處理來(lái)形成熱氧化膜72。因此，在膜制造過(guò)程中在熱氧化膜72中不含 水分子。此外，熱氧化膜72的膜結(jié)構(gòu)致密，因此水分子較不容易附著 在膜72上。因此，熱氧化膜72基本不含水分子。由于水分子不存在， 即使所供應(yīng)的HF氣體到達(dá)膜72， HF氣體不會(huì)形成氟化酸并因此不會(huì) 侵蝕熱氧化膜72。
相應(yīng)地，BPSG膜75和沉積膜76與熱氧化膜72的選擇性比率可 以提高(例如高達(dá)1000)，因此，可以通過(guò)在基本不存在H20的環(huán)境 中僅對(duì)晶片供應(yīng)HF氣體而不供應(yīng)H20氣體，從而選擇性蝕刻這些膜 75、 76。
當(dāng)使用氟化酸去除BPSG膜75和沉積膜76時(shí)，在膜75、76的Si02 和氟化酸(HF)之間發(fā)生下列化學(xué)式所示的化學(xué)反應(yīng)， Si02+4HF — SiF4+2H20 t SiF4+2HF — H2SiF6
由此，產(chǎn)生殘留物質(zhì)(H2SiF6)。殘留物質(zhì)可能引起所得半導(dǎo)體器 件的導(dǎo)電故障并因此必須去除。
在此實(shí)施方式中，使用熱能去除殘留物質(zhì)。更具體地，加熱其中 已經(jīng)產(chǎn)生了殘留物質(zhì)的晶片W，由此如下式所示熱分解殘留物質(zhì)。
H2SiF6+Q (熱能)一2HF t +SiF4 t
也就是說(shuō)，在該實(shí)施方式中，通過(guò)加熱去除由Si02與氟化酸之間 的反應(yīng)生成的殘留物質(zhì)。
接著，對(duì)該實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖3A至3D是示出通過(guò)圖1中所示的基板處理系統(tǒng)實(shí)施的基板處 理方法的過(guò)程圖。
首先，在單晶硅基板基材71上層疊地形成熱氧化膜72，膜73、 74，以及BPSG膜75，由此制備晶片W，其中部分單晶硅基板基材71 通過(guò)薄膜72至75暴露出來(lái)。然后，將晶片W傳送至等離子處理模塊 12至15任一個(gè)中。在已經(jīng)將晶片W傳送至其中的等離子處理模塊中， 使用由HBr氣體生成的等離子體在晶片W的單晶硅基板基材71中形 成孔或溝槽(等離子蝕刻步驟)。此時(shí)，在晶片W的孔或溝槽中形成 沉積膜76 (圖3A)。
接著，將圖3A中所示的晶片W從等離子處理模塊的腔室中移出， 并經(jīng)由傳送模塊11傳送到氣體處理模塊16的腔室22中。然后，將晶 片W設(shè)置在臺(tái)23上。使用APC閥25b和類似物將腔室22內(nèi)的壓力 設(shè)定至1.3X10'至l.lX103Pa (1至8 Torrs)，并使用在該腔室側(cè)壁中 的加熱器將腔室22內(nèi)的環(huán)境溫度設(shè)定在40至60攝氏度范圍內(nèi)。接著， 以40至60 SCCM范圍內(nèi)的流速?gòu)膰娏茴^24的氣體供應(yīng)單元26向晶 片W供應(yīng)HF氣體(HF氣體供應(yīng)步驟)(圖3B)。此時(shí)，水分子幾乎 完全從腔室22內(nèi)部排出，且沒(méi)有向腔室22供應(yīng)H20氣體。
到達(dá)BPSG膜75和沉積膜76的HF氣體與膜75、 76中所含的水 分子結(jié)合，由此產(chǎn)生氟化酸。氟化酸侵蝕BPSG膜75和沉積膜76。結(jié) 果，膜75、 76被選擇性蝕刻。另一方面，由于氟化酸與BPSG膜75 和沉積膜76中的Si02之間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生殘留物質(zhì)41。在孔或溝 槽中，殘留物質(zhì)41沉積在膜73、 74，熱氧化膜72以及單晶硅基板基 材71上(圖3C)。
接著，將其上沉積了殘留物質(zhì)41的晶片W從氣體處理模塊16的 腔室22中移出，然后經(jīng)由傳送模塊11傳送到加熱處理模塊17的腔室 中。加熱處理模塊17將傳送到其中的晶片W加熱至預(yù)定溫度，具體 地，至150攝氏度或更高(基板加熱步驟)。加熱處理模塊17向其腔 室中引入N2氣體。引入的N2氣體在該腔室中形成氣流。此時(shí)，形成 殘留物質(zhì)41的H2SiF6受熱分解成HF和SiF4。所得HF和SiF4被氣流 捕獲并去除(圖3D)。
接著，將晶片W從加熱處理模塊17的腔室22中移出，此時(shí)完成 本處理。
根據(jù)該實(shí)施方式的基板處理方法，通過(guò)熱氧化膜72、膜73、 74 出來(lái)的晶片W的單晶硅基板基材71被 HBr氣體的等離子體蝕刻，向晶片W供應(yīng)HF氣體，并加熱晶片W。 當(dāng)單晶硅基板基材71被HBr氣體的等離子體蝕刻時(shí)，形成沉積膜76。 由HF氣體生成的氟化酸選擇性蝕刻沉積膜76和BPSG膜75，另一方 面，生成殘留物質(zhì)41 (H2SiF6)。通過(guò)加熱，殘留物質(zhì)41被分解成HF 和SiF4。由此，可以在干燥環(huán)境中去除沉積膜76和BPSG膜75。因此 可以將氣體處理模塊16和加熱處理模塊17設(shè)置在一個(gè)基板處理系統(tǒng) 10中。因此，在蝕刻了晶片W的單晶硅基板基材71后，可以經(jīng)由傳 送模塊11將晶片W傳送到氣體處理模塊16或加熱處理模塊17中。 因此，不用將晶片W暴露在大氣空氣中就可以去除晶片W的沉積膜 76和BPSG膜75，由此可以簡(jiǎn)化基板處理過(guò)程和消除對(duì)晶片W的暴 露時(shí)限進(jìn)行控制的需要。因此，可以防止由晶片W制造半導(dǎo)體器件的 生產(chǎn)率降低。
通過(guò)上述基板處理方法，可將氣體處理模塊16和加熱處理模塊17 設(shè)置在一個(gè)基板處理系統(tǒng)10中。因此，不必將氣體處理模塊16和加 熱處理模塊17設(shè)置在不同位置，這樣可以減小系統(tǒng)安裝面積(覆蓋面 積(footprint))。
此外，通過(guò)上述基板處理方法，在N2氣體環(huán)境中加熱晶片W。 N2 氣體形成捕獲和傳送受熱分解的殘留物質(zhì)41的氣流，由此確保去除沉 積膜76和BPSG膜75。
此外，使用上述基板處理方法，向其上具有BPSG膜75和沉積膜 76的晶片W供應(yīng)HF氣體。HF氣體與BPSG膜75和沉積膜76中所 含的水分子結(jié)合以形成侵蝕和選擇性蝕刻膜75、 76的氟化酸。因此， 在去除膜75、 76時(shí)，防止去除熱氧化膜72，由此可以防止形成凹痕。
在上述基板處理系統(tǒng)10中，氣體處理模塊16和加熱處理模塊17 作為獨(dú)立的裝置提供?？蛇x地，如圖4中所示，可以提供結(jié)合有氣體 處理模塊的具有臺(tái)23的臺(tái)加熱器43，其中臺(tái)加熱器43可以加熱置于 臺(tái)23上的晶片W。在這種情況下，通過(guò)使用氣體處理模塊42，就可 以選擇性地蝕刻BPSG膜75和沉積膜76，并可熱分解殘留物質(zhì)41 。 由此，氣體處理模塊和熱處理模塊的功能可以由一個(gè)處理模塊的方式 來(lái)實(shí)現(xiàn)，由此可以減小基板處理系統(tǒng)10的尺寸。
接著，將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。 該實(shí)施方式在構(gòu)造和功能上與第一實(shí)施方式基本相同，區(qū)別僅在 于，該實(shí)施方式不采用對(duì)殘留物質(zhì)的熱分解。下文中將說(shuō)明該實(shí)施方 式與第一實(shí)施方式不同的構(gòu)造和功能，省略關(guān)于相同或類似構(gòu)造的說(shuō) 明。
如上文中所述，當(dāng)使用氟化酸去除BPSG膜75和沉積膜76時(shí)， 在氟化酸和BPSG膜75或沉積膜76之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以產(chǎn)生殘留 物質(zhì)41 (H2SiF6)。在該實(shí)施方式中，使用NH3去除殘留物質(zhì)41。更 具體地，向殘留物質(zhì)提供NH3氣體以產(chǎn)生下式所示的化學(xué)反應(yīng)。
H2SiF6+2NH3 — 2NH4F + SiF4 t
由此，生成NH4F (氟化銨)和SiF4。 NH4F是化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物， 其可以升華。通過(guò)設(shè)定略高于室溫的環(huán)境溫度，可將NH4F升華并因此 輕松地去除。
因此，在該實(shí)施方式中，通過(guò)引發(fā)H2SiF6與NH3之間的化學(xué)反應(yīng) 和NH4F的升華，去除由Si02與氟化酸的化學(xué)反應(yīng)生成的殘留物質(zhì) H2SiF6。
該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)與圖1中所示的基板處理系統(tǒng)10的構(gòu) 造相同。代替氣體處理模塊16和加熱處理模塊17，提供了氣體處理模 塊44 (HF氣體供應(yīng)裝置和清洗氣供應(yīng)裝置)，其用于選擇性蝕刻BPSG 膜75和沉積膜76，用于引發(fā)殘留物質(zhì)41和NH3之間的化學(xué)反應(yīng)，以 及用于引發(fā)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物(NHtF)的升華。經(jīng)由真空閘閥44a將氣體 處理模塊44與傳送模塊11連接。
圖5是示出了根據(jù)該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)的氣體處理模塊44 的剖視圖。
在圖5中，氣體處理模塊44包括腔室22、臺(tái)23、噴淋頭45、 TMP 25a和APC閥25b。
噴淋頭45由盤形下氣體供應(yīng)部46和疊加在下氣體供應(yīng)部46上的 上氣體供應(yīng)部47構(gòu)成。下和上氣體供應(yīng)部46、 47分別具有第一和第 二緩沖腔室48、 49。該第一和第二緩沖腔室48、 49各自經(jīng)由通氣孔 50、 51與腔室22內(nèi)部連通。
第一緩沖腔室48與NH3 (氨)氣體供應(yīng)系統(tǒng)(未示出)相連，其
可以向第一緩沖腔室48供應(yīng)含NH3的氣體(清洗氣)。所供應(yīng)的清洗 氣經(jīng)由通氣孔50供應(yīng)到腔室22的內(nèi)部。第二緩沖腔室49與HF氣體 供應(yīng)系統(tǒng)連接，該HF氣體供應(yīng)系統(tǒng)可向第二緩沖腔室49供應(yīng)HF氣 體。接著，經(jīng)由通氣孔51將所供應(yīng)的HF氣體提供至腔室22的內(nèi)部。
與圖2B中所示的通氣孔28類似，每個(gè)通氣孔50、 51形成為具有 一個(gè)通向腔室22并朝其一端加寬的部分，由此，清洗氣和HF氣體可 有效擴(kuò)散進(jìn)入腔室22中。此外，通氣孔50、 51各自在其橫截面上具 有一個(gè)收縮，由此可以防止在腔室22中生成的殘留物質(zhì)或類似物流回 通氣孔50、 51并接著進(jìn)入第一和第二緩沖腔室48、 49。
在氣體處理模塊44中，在腔室22的側(cè)壁中安裝加熱器(未示出)， 例如，加熱元件。由此，可以將腔室22內(nèi)的環(huán)境溫度設(shè)定為高于室溫， 從而促進(jìn)下文中所述NH4F的升華。
接著，將對(duì)根據(jù)該實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖6A至6E是示出了通過(guò)該實(shí)施方式的基板處理系統(tǒng)實(shí)施的基板 處理方法的工藝圖。
與圖3A中所示的情況類似，首先將晶片W傳送到等離子處理模 塊12至15的任一個(gè)中。在已經(jīng)帶有晶片W的等離子處理模塊中，使 用由HBr氣體生成的等離子體在晶片W的單晶硅基板基材71中形成 孔或溝槽(等離子蝕刻步驟)。此時(shí)，在晶片W的孔或溝槽中形成沉 積膜76 (圖6A)。
接著，將圖6A中所示的晶片W從等離子處理模塊中移出，隨后 經(jīng)由傳送模塊11傳送到氣體處理模塊44的腔室22中。將晶片W設(shè) 置在臺(tái)23上。按照與圖3B中所示的情況類似的方式，對(duì)腔室22內(nèi)的 壓力、腔室22內(nèi)的環(huán)境溫度，以及從上氣體供應(yīng)部47供應(yīng)HF氣體的 流速進(jìn)行設(shè)置。與圖3B中所示的情況相同，水分子幾乎完全從腔室 22內(nèi)排出，且沒(méi)有向腔室22供應(yīng)H20氣體。
與圖3C中所示的情況相同，通過(guò)氟化酸與BPSG膜75和沉積膜 76中所含的Si02之間的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生殘留物質(zhì)41，并且在孔或溝槽 中沉積在膜73、 74，熱氧化膜72和單晶硅基板基材71上(圖6C)。
接著，停止向腔室22供應(yīng)HF氣體。此后，從噴淋頭45的下氣體 供應(yīng)部46向晶片W供應(yīng)清洗氣(清洗氣供應(yīng)步驟)(圖6D)。此時(shí)，
清洗氣中所含的NH3氣體與構(gòu)成殘留物質(zhì)41的H2SiF6反應(yīng)產(chǎn)生NRiF 和SiF4。然后使用在腔室側(cè)壁中的加熱元件，將腔室22內(nèi)的環(huán)境溫度 設(shè)定至略高于室溫，由此使NH4F升華(圖6E)。
接著，將晶片W從氣體處理模塊44的腔室22中移出，并終止本 處理。
根據(jù)該實(shí)施方式的基板處理方法，晶片W的部分單晶硅基板基材 71通過(guò)熱氧化膜72，膜73、 74，以及BPSG膜75暴露出來(lái)，并被HBr 氣體的等離子體蝕刻，向晶片W供應(yīng)HF氣體，并向晶片W供應(yīng)含有 NH3氣體的清洗氣。當(dāng)單晶硅基板基材71被HBr氣體的等離子體蝕刻 時(shí)，形成沉積膜76。由HF氣體生成的氟化酸選擇性地蝕刻沉積膜76 和BPSG膜75，并產(chǎn)生殘留物質(zhì)41。 NH3氣體與殘留物質(zhì)41反應(yīng)以 產(chǎn)生容易升華的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物(NH4F)。當(dāng)腔室22內(nèi)的環(huán)境溫度設(shè)定 至略高于室溫時(shí)，該反應(yīng)產(chǎn)物容易升華。換言之，可以在干燥環(huán)境中 去除沉積膜76和BPSG膜75。因此可以將氣體處理模塊44安裝在基 板處理系統(tǒng)10中。因此，在蝕刻了晶片的單晶硅基板基材71后，可 以經(jīng)由傳送模塊11將晶片W傳送到氣體處理模塊44中。因此，在已 經(jīng)蝕刻了單晶硅基板基材71后，不用將晶片W暴露在大氣空氣中就 可以去除沉積膜76和BPSG膜75。因此可以簡(jiǎn)化基板處理過(guò)程和消除 對(duì)晶片W的暴露時(shí)限進(jìn)行控制的需要，由此可以防止由晶片W制造 半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率降低。
由于上述基板處理方法允許將氣體處理模塊44安裝在基板處理系 統(tǒng)中，而不必將氣體處理模塊44安裝在與該系統(tǒng)不同的位置，由此可 以減小整個(gè)系統(tǒng)的覆蓋面積。
由于上述基板處理方法僅使用氣體處理模塊44就可以實(shí)現(xiàn)BPSG 膜75和沉積膜76的選擇性蝕刻和殘留物質(zhì)41的去除，所以可減小基 板處理系統(tǒng)10的尺寸。
應(yīng)該注意，BPSG膜75和沉積膜76的選擇性蝕刻，由殘留物質(zhì) 41生成反應(yīng)產(chǎn)物，以及反應(yīng)產(chǎn)物的升華可以使用不同的處理模塊實(shí)現(xiàn)。
在上述實(shí)施方式中，使用BPSG膜75作為硬掩模。但是，用作硬 掩模的氧化膜不限于此，而可以是雜質(zhì)含量至少比熱氧化膜72高的膜。 具體而言，可以提供TEOS (原硅酸四乙酯)膜或BSG (硼硅玻璃)
膜。要去除的殘留物質(zhì)不限于H2SiF6。本發(fā)明可用于去除在使用氟化 酸去除氧化膜時(shí)生成的任何殘留物質(zhì)。
應(yīng)該明白，通過(guò)向計(jì)算機(jī)提供存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)了實(shí)現(xiàn)上述實(shí) 施方式的功能的軟件的程序代碼，接著使該計(jì)算機(jī)讀取和執(zhí)行該存儲(chǔ) 介質(zhì)中所存儲(chǔ)的程序代碼，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
在這種情況下，從存儲(chǔ)介質(zhì)中讀取的程序代碼本身實(shí)現(xiàn)了上述實(shí) 施方式的功能，因此該程序代碼和存儲(chǔ)了該程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成 本發(fā)明。
用于提供程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是，例如，floppy (注冊(cè)商標(biāo)) 盤、硬盤、磁-光盤、光盤，例如CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 DVD-RW或DVD+RW、磁帶、非易失性記憶卡或ROM。 可選地，該程序可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)從連接到互聯(lián)網(wǎng)、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、局域網(wǎng)等 上的未示出的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)等上下載。
此外，應(yīng)該明白，這些實(shí)施方式的功能不僅可以通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī) 讀取的程序代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以通過(guò)使在計(jì)算機(jī)上工作的OS (操作系 統(tǒng))等基于該程序代碼的指示執(zhí)行部分或全部實(shí)際操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此外，應(yīng)該理解，這些實(shí)施方式的功能也可以如下實(shí)現(xiàn)將從存 儲(chǔ)介質(zhì)中讀取的程序代碼寫入設(shè)置在插入計(jì)算機(jī)中的擴(kuò)充板上的或與 計(jì)算機(jī)連接的擴(kuò)充裝置中的存儲(chǔ)器中，然后使CPU或位于擴(kuò)充板或擴(kuò) 充裝置中的類似物基于該程序代碼的指示執(zhí)行部分或全部實(shí)際操作。
程序代碼的形式可以是目標(biāo)碼，由解釋程序執(zhí)行的程序代碼，向 OS提供的腳本數(shù)據(jù)(script data)等。
權(quán)利要求
1.一種用于處理具有單晶硅基板基材，通過(guò)熱氧化處理形成的第一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的基板處理方法，一部分單晶硅基板基材通過(guò)所述第一和第二氧化膜暴露出來(lái)，該方法包括使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻所述暴露的單晶硅基板基材的等離子蝕刻步驟；向所述基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)步驟；及對(duì)供應(yīng)了HF氣體的所述基板進(jìn)行加熱的基板加熱步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的基板處理方法，其中在所述等離子蝕刻步驟， 所述HF氣體供應(yīng)步驟和所述基板加熱步驟過(guò)程中，所述基板不暴露于 環(huán)境空氣中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的基板處理方法，其中在所述基板加熱步驟中在N2氣體環(huán)境中加熱所述基板。
4. 一種用于處理具有單晶硅基板基材，通過(guò)熱氧化處理形成的第 一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的基板處理方法， 一部分單 晶硅基板基材通過(guò)所述第一和第二氧化膜暴露出來(lái)，該方法包括使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻所述暴露的單晶硅基板基材的等離子蝕刻步驟；向所述基板供應(yīng)HF氣體的HF氣體供應(yīng)步驟；及向供應(yīng)了 HF氣體的所述基板供應(yīng)至少含有NKb氣體的清洗氣的清洗氣供應(yīng)步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的基板處理方法，其中在所述等離子蝕刻步驟， 所述HF氣體供應(yīng)步驟和所述清洗氣供應(yīng)步驟中，所述基板不暴露于環(huán) 境空氣中。
6. —種用于處理具有單晶硅基板基材，通過(guò)熱氧化處理形成的第 一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的基板處理系統(tǒng)， 一部分單 晶硅基板基材通過(guò)所述第一和第二氧化膜暴露出來(lái)，該系統(tǒng)包括.-等離子蝕刻裝置，其被設(shè)置成使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻所 述暴露的單晶硅基板基材；HF氣體供應(yīng)裝置，其被設(shè)置成向所述基板供應(yīng)HF氣體；和 基板加熱裝置，其被設(shè)置成對(duì)供應(yīng)了 HF氣體的所述基板進(jìn)行加犰。"、、o
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的基板處理系統(tǒng)，包括基板傳送裝置，其被設(shè)置在所述等離子蝕刻裝置，所述HF氣體供 應(yīng)裝置和所述基板加熱裝置之間，所述基板傳送裝置被設(shè)置成傳送所 述基板以使所述基板不暴露于環(huán)境空氣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6的基板處理系統(tǒng)，其中所述HF氣體供應(yīng)裝置 和所述基板加熱裝置各自由相同的裝置構(gòu)成。
9. 一種用于處理具有單晶硅基板基材，通過(guò)熱氧化處理形成的第 一氧化膜，及含雜質(zhì)的第二氧化膜的基板的基板處理系統(tǒng)， 一部分單 晶硅基板基材通過(guò)所述第一和第二氧化膜暴露出來(lái)，該系統(tǒng)包括等離子蝕刻裝置，其被設(shè)置成使用鹵素系氣體的等離子體蝕刻所 述暴露的單晶硅基板基材；HF氣體供應(yīng)裝置，其被設(shè)置成向所述基板供應(yīng)HF氣體；和 清洗氣供應(yīng)裝置，其被設(shè)置成向供應(yīng)了 HF氣體的所述基板供應(yīng)至少含有NHg氣體的清洗氣。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的基板處理系統(tǒng)，包括 基板傳送裝置，其被設(shè)置在所述等離子蝕刻裝置，所述HF氣體供應(yīng)裝置和所述基板加熱裝置之間，所述基板傳送裝置被設(shè)置成傳送所 述基板以使所述基板不暴露于環(huán)境空氣。
全文摘要
能夠防止由基板制造半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)率降低的基板處理方法。向具有熱氧化膜、BPSG膜和沉積膜的晶片供應(yīng)HF氣體，由此使用氟化酸選擇性蝕刻BPSG膜和沉積膜。蝕刻時(shí)生成的H₂SiF₆殘留物質(zhì)受熱分解成HF和SiF₄。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101174562SQ200710166668
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者林大輔 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社