專利名稱：基板處理方法和基板處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用化學處理和熱處理來去除基板表面的Si系膜的基板處理方法和基板處理裝置。
背景技術：
例如，在NAND型閃存的制造工藝中，進行利用蝕刻去除存在于半導體晶圓(下面，稱作“晶圓”。)W的表面的氧化硅膜(SiO2膜)、氮化硅膜(SiN膜)這樣的Si系膜的工序。圖1和圖2表示NAND型閃存的制造工藝的一部分。首先，如圖1的(a)所示，利用熱氧化法在單晶硅基板100上形成氧化硅膜101，進而利用LPCVD法等在氧化硅膜101之上層疊多晶硅膜102。接下來，如圖1的(b)所示，連續(xù)進行通常公知的各向異性蝕刻技術，通過將多晶硅膜102、氧化硅膜101以及單晶硅基板100的一部分蝕刻來形成槽105而切出各個元件。這樣，通過利用各向異性蝕刻切出各個元件，上述氧化硅膜101成為各元件的柵極絕緣膜103，多晶硅膜102成為各元件的浮動柵極104。此外，形成于單晶硅基板100中的槽105成為元件分離區(qū)域(STI)。然后，如圖1的(C)所示，以填埋上述槽105和各個元件之間的空間的方式利用LPCVD法等方法堆積新的氧化硅膜106。接下來，將上述堆積后的氧化硅膜106蝕刻而形成如圖2的(a)所示那樣的、使浮動柵極104的側壁的局部107暴露那樣的構造。之后，如圖2的(b)所示，層疊ONO絕緣膜108并進一步層疊多晶硅膜(控制柵)109。通過在浮動柵極104的側壁的局部107暴露的狀態(tài)下層疊ONO絕緣膜108而使浮動柵極104和ONO絕緣膜108的接觸面積變大，從而能夠在存儲器單元的寫入時將施加在控制柵(多晶硅膜109)上的寫入電壓設定得較低。這里，作為將氧化硅膜106蝕刻的方法，通常公知有使用藥液的濕蝕刻、利用了反應性氣體的等離子體的等離子體蝕刻等。在如圖2的(a)所示那樣的使浮動柵極104的側壁的局部107暴露的工序中，由于新堆積的氧化硅膜106的蝕刻量決定浮動柵極104的暴露后的側壁的局部107的高度，因此要求對蝕刻量進行精度非常高的控制。若氧化硅膜106的蝕刻量在各元件處與設計的值不同，則浮動柵極104和ONO絕緣膜108間的接觸面積會變得不同，結果會使各元件的可靠性降低。然而，濕蝕刻的蝕刻率較高而難以控制。另外，等離子體蝕刻存在對Si系膜以外的膜的影響較大這樣的問題。因此，作為高精度地選擇性去除晶圓表面的Si系膜的方法，公知有化學性地去除Si系膜的化學去除處理(參照專利文獻1、2)。在該化學去除處理中，通過向處理室內供給含有鹵族元素的氣體和堿性氣體的混合氣體，使Si系膜變質為以氟娃酸銨(fluorosilicate ammonium)為主的反應生成物并使該反應生成物氣化(升華),從而從晶圓去除該反應生成物。該情況下，作為含有鹵族元素的氣體，例如可以使用氟化氫氣體(HF )，作為堿性氣體，例如可以使用氨氣(NH3)。先行技術文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2008 - 160000號公報專利文獻2:日本特開2008 - 235311號公報與濕蝕刻處理相比，上述化學去除處理的去除率較低，因此具有易于控制這樣的優(yōu)點。另外，與等離子體蝕刻處理相比，上述化學去除處理具有對Si系膜以外的膜影響較少這樣的優(yōu)點。其缺點在于，在化學去除處理中，Si系膜的去除率較低，難以提高生產率。另外，作為用于進行化學性地去除氧化物的COR (Chemical Oxide Removal)處理的裝置，如專利文獻I所示，通常公知的是該裝置包括:化學處理室，其用于以較低溫度進行使晶圓表面的氧化膜變質為反應生成物的工序；以及熱處理室，其用于以較高溫度進行加熱反應生成物并使其升華而從晶圓將該反應生成物去除的工序。然而，對于具有這樣的化學處理室和熱處理室是分開的處理裝置，由于處理室的數(shù)量增加，因此裝置容易變得大型化。另外，若化學處理室和熱處理室分開，則在兩者之間需要用于輸送基板的輸送機構，還需要輸送時間。另一方面，如專利文獻2所示，還提出一種基板處理裝置，在相同處理室內首先進行以低溫使晶圓表面的氧化膜變質為反應生成物的工序之后，進行以高溫加熱反應生成物并使其升華而從晶圓去除該反應生成物的工序。然而，即使在相同處理室內，使晶圓的溫度變化也要花費時間,從而存在難以提高生產率這樣的難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明是考慮到上述問題點而提出的，其目的在于利用化學去除處理來有效地去除Si系月旲。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于將收納于處理室內的基板表面的Si系膜去除的基板處理方法，其特征在于，該基板處理方法進行以下工序:第I工序，其中，在上述處理室內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板表面的Si系膜變質為反應生成物；以及第2工序，其中，在與上述第I工序相比減壓后的上述處理室內使上述反應生成物氣化，反復進行兩次以上的上述第I工序和上述第2工序。另外，本發(fā)明提供一種用于將收納于處理室內的基板表面的Si系膜去除的基板處理裝置，其特征在于，該基板處理裝置包括:氣體供給機構，其用于向上述處理室內供給含有鹵族元素的氣體和堿性氣體；溫度調節(jié)構件，其用于對收納于上述處理室內的基板進行溫度調節(jié)；排氣機構，其用于對上述處理室內進行排氣；以及控制部，其用于控制上述氣體供給機構、溫度調節(jié)構件以及排氣機構，在上述控制部的控制下來進行以下工序:第I工序，其中，在上述處理室內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板表面的Si系膜變質為反應生成物；以及第2工序，其中，在與上述第I工序相比減壓后的上述處理室內使上述反應生成物氣化，反復進行兩次以上的上述第I工序和上述第2工序。采用本發(fā)明，反復進行兩次以上第I工序和第2工序，在第I工序中，在處理室內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板表面的Si系膜變質為反應生成物，在第2工序中，在減壓后的上述處理室內使上述反應生成物氣化，從而使Si系膜的去除率變高并提高生產率。由于能夠在同一處理室內去除基板表面的Si系膜，因此使基板處理裝置小型化，還能夠縮短處理時間，從而能夠提高生產能力。另外，由于化學去除處理易于控制且對Si系膜以外的膜影響較少，因此能夠有選擇性地高精度去除基板表面的Si系膜。


圖1是NAND型閃存的制造工藝的一部分的說明圖，圖1的(a)表示將氧化硅膜和多晶硅膜層疊于單晶硅基板上的狀態(tài)，圖1的(b)表示切出了各個元件后的狀態(tài)，圖1的(C)表示堆積了氧化硅膜后的狀態(tài)。圖2是用于使浮動棚極的側壁部暴露的工序的說明圖，圖2的(a)表不將氧化娃膜蝕刻而使浮動柵極的側壁的局部暴露的狀態(tài)，圖2的(b)表示層疊了 ONO絕緣膜和多晶硅膜(控制柵)后的狀態(tài)。圖3是表示處理系統(tǒng)的大致結構的俯視圖。圖4是本發(fā)明的實施方式的COR處理裝置的說明圖。圖5是晶圓的處理方法的工序的說明圖。圖6是表示硅氟化銨的重量變化相對于溫度的的圖表。圖7是表示在第I工序和第2工序反復進行了 3次的本發(fā)明例(實施例1)與在持續(xù)進行了第I工序后進行第2工序的比較例中、氧化硅膜的的去除量的變化相對于處理時間的圖表。圖8是表示本發(fā)明例的COR處理的步驟的表I。圖9是表示比較例的COR處理的步驟的表2。圖10是通過基于表I的步驟的本發(fā)明例的COR處理而被去除后的氧化硅膜的狀態(tài)的說明圖。圖11是通過基于表2的步驟的比較例的COR處理而被去除后的氧化硅膜的狀態(tài)的說明圖。圖12是對比較例I 比較例5的排氣處理工序和實施例2、3的排氣處理工序進行比較的圖表。
具體實施例方式下面，作為去除基板表面的Si系膜的方法和裝置的一個例子，針對利用COR(Chemical Oxide Removal)處理來去除形成于娃晶圓(下面,稱為“晶圓”)W的表面上的氧化膜(二氧化硅(SiO2))的情況來說明本發(fā)明的實施方式。此外，在本說明書及附圖中，通過對實質上具有相同的功能結構的構成要件標注相同的附圖標記來省略重復說明。如圖3所不,該處理系統(tǒng)I包括:輸入輸出部2,其用于相對于處理系統(tǒng)I輸入輸出晶圓W ;兩個加載互鎖室3，其與輸入輸出部2相鄰地設置；作為基板處理裝置的COR處理裝置4，其分別與各加載互鎖室3相鄰地設置，用于利用COR處理來去除被形成在晶圓W的表面上的氧化膜；以及控制部5，其向處理系統(tǒng)I的各部分發(fā)出控制命令。輸入輸出部2具有輸送室12，該輸送室12在內部設有用于輸送例如呈大致圓盤狀的晶圓W的第一晶圓輸送機構10。晶圓輸送機構10具有用于大致水平地保持晶圓W的兩個輸送臂lla、llb。在輸送室12的側方設有例如3個載置臺13，載置臺13用于載置以排列多張晶圓W的方式收納多張晶圓W的承載件13a。另外，設有定位器14，其以使晶圓W旋轉的方式利用光學方法求出偏心量，以進行晶圓W的對位。在上述輸入輸出部2中，晶圓W由輸送臂IlaUlb保持著并利用晶圓輸送機構10的驅動而在大致水平面內進行旋轉和直進移動，通過使晶圓輸送機構10升降來將晶圓W輸送至期望的位置。然后，通過使輸送臂IlaUlb分別相對于載置臺13上的承載件13a、定位器14、加載互鎖室3進行進退來輸入輸出晶圓W。各加載互鎖室3以在其與輸送室12之間分別設有閘閥16的狀態(tài)分別連結于輸送室12。在各加載互鎖室3內設有用于輸送晶圓W的第二晶圓輸送機構17。晶圓輸送機構17具有用于大致水平地保持晶圓W的輸送臂17a。另外，加載互鎖室3能夠進行抽真空。在上述加載互鎖室3中，晶圓W由輸送臂17a保持著并借助晶圓輸送機構17的驅動而在大致水平面內進行旋轉和直進移動，通過使晶圓輸送機構17升降來輸送晶圓W。而且，通過使輸送臂17a相對于縱向地連結于各加載互鎖室3的COR處理裝置4進退，能夠使晶圓W相對于COR處理裝置4輸入輸出。COR處理裝置4具有用于收納晶圓W的密閉構造的處理室(處理空間)21。另外，設有用于相對于處理室21內對晶圓W進行輸入輸出的輸入輸出口 35,用于開閉該輸入輸出口 35的閘閥22設于加載互鎖室3和COR處理裝置4之間。處理室21分別以在其與加載互鎖室3之間設有閘閥22的狀態(tài)連結于加載互鎖室3。如圖4所示，COR處理裝置4具有密閉構造的腔室30，腔室30的內部成為用于收納晶圓W的處理室(處理空間)21。在處理室21內，設有用于將晶圓W載置為大致水平狀態(tài)的載置臺31。另外，COR處理裝置4具有用于向處理室21內供給各種氣體的氣體供給機構32和用于對處理室21內進行排氣而使處理室21減壓的排氣機構33。在腔室30的側壁部設有用于相對于處理室21內對晶圓W進行輸入輸出的輸入輸出口 35，該輸入輸出口 35通過設于加載互鎖室3和COR處理裝置4之間的閘閥22進行開閉。配置于處理室21內的載置臺31為大致圓柱形并被固定在腔室30的底部。在載置臺31的內部設有用于調節(jié)載置臺31的溫度的溫度調節(jié)構件40。溫度調節(jié)構件40具有供例如溫度調節(jié)用的液體(例如水等)循環(huán)的管路，通過與在上述管路內流動的液體進行熱交換來調節(jié)載置臺31的上表面的溫度，進而，通過在載置臺31和載置臺31上的晶圓W之間進行熱交換來調節(jié)晶圓W的溫度。此外，溫度調節(jié)構件40并不限定于上述構件，其也可以為利用例如電阻熱來加熱載置臺31和晶圓W的電加熱器等。在腔室30的頂部設有噴頭45，該噴頭45具有用于向處理室21內噴出各種氣體的多個噴射口。氣體供給機構32包括氟化氫氣體的供給源46、氨氣的供給源47、氬氣的供給源48以及氮氣的供給源49。氟化氫氣體的供給源46和噴頭45之間由氟化氫氣體供給通路50連接起來。另外，在氟化氫氣體供給通路50上安裝有能夠進行氟化氫氣體供給通路50的開閉動作和調節(jié)氟化氫氣體的供給流量的流量調整閥51。氨氣的供給源47和噴頭45之間由氨氣供給通路52連接起來。另外，在氨氣供給通路52上安裝有能夠進行氨氣供給通路52的開閉動作和調節(jié)氨氣的供給流量的流量調整閥53。氬氣的供給源48和噴頭45之間由氬氣供給通路54連接起來。另外，在氬氣供給通路54上安裝有能夠進行氬氣供給通路54的開閉動作和調節(jié)氬氣的供給流量的流量調整閥55。氮氣的供給源49和噴頭45之間由氮氣供給通路56連接起來。另外，在氮氣供給通路56上安裝有能夠進行氮氣供給通路56的開閉動作和調節(jié)氮氣的供給流量的流量調整閥57。排氣機構33具有與腔室30的底部相連接的排氣路徑60。在排氣路徑60上安裝有用于對開閉閥61和處理室21內進行強制排氣的排氣泵62。用于構成處理系統(tǒng)I的加載互鎖室3、晶圓輸送機構10、定位器14、閘閥16、22、晶圓輸送機構17、載置臺31的溫度調節(jié)構件40、氣體供給機構32的各流量調整閥51、53、55、57、排氣機構33的開閉閥61以及排氣泵62均由控制部5控制。控制部5是能夠利用軟件來執(zhí)行任意的功能的典型的通用計算機。如圖3所示，控制部5包括:運算部5a，其具有CPU (中央運算裝置)；輸入輸出部5b,其與運算部5a相連接；以及記錄介質5c,其插裝于輸入輸出部5b,用于存儲控制軟件。在該記錄介質5c中記錄有被控制部5執(zhí)行而使處理系統(tǒng)I進行后述的規(guī)定的基板處理方法的控制軟件(程序)?？刂撇?通過執(zhí)行該控制軟件來進行控制，使得處理系統(tǒng)I的各功能元件實現(xiàn)由規(guī)定的工藝制程所定義的各種工藝條件(例如，處理室21的壓力等)。S卩，如后面詳細說明地那樣，控制部5發(fā)出用于實現(xiàn)COR處理裝置4中的各處理工序的控制命令。記錄介質5c既可以固定地設于控制部5中，也可以裝卸自如地安裝于被設置在控制部5上的未圖示的讀取裝置而能夠利用該讀取裝置進行讀取。在最典型的實施方式中，記錄介質5c是由處理系統(tǒng)I的制造商的售后服務人員(serviceman)安裝的硬盤驅動器，在該硬盤驅動器中安裝有控制軟件。在其他的實施方式中，記錄介質5c是寫入有控制軟件的CD — ROM或DVD - ROM那樣的移動硬盤。接下來，對上述那樣構成的處理系統(tǒng)I中的晶圓W的處理進行說明。此外，根據(jù)COR處理來說明作為處理的一個例子，在COR處理中，使用含有氟化氫氣體(HF)和氨氣(NH3)的混合氣體來去除如上述用圖1的(c)說明那樣的、以將形成于晶圓W的表面的槽105填埋的方式堆積后的新的氧化硅膜106。氧化硅膜106埋入到構成元件分離區(qū)域(STI)的槽105中，通過以下說明的COR處理來將新的氧化硅膜106蝕刻至期望的高度，從而使浮動柵極104的側壁的局部107暴露。在利用處理系統(tǒng)I進行處理之前，如圖1的(C)所示，被埋入到形成于晶圓W表面的槽105中的新的氧化硅膜106的上表面具有與浮動柵極104的表面相同的高度。例如，在堆積氧化娃膜106后,進行CMP (Chemical Mechanical Polishing)處理,從而使氧化娃膜106的上表面具有與浮動柵極104的表面相同的高度。然后，將這樣的氧化硅膜106的上表面具有與浮動柵極104相同高度的晶圓W收納在承載件13a內并將其輸送到處理系統(tǒng)I中。當然，埋入到各槽105中的各氧化硅膜106的高度也相同。因此，若能夠準確地進行后續(xù)的COR處理，則通過COR處理而被暴露的浮動柵極104的側壁的局部107的高度在晶圓W內都成為均一高度。在處理系統(tǒng)I中，如圖1所示，將收納有多張晶圓W的承載件13a載置在載置臺13上。然后，利用晶圓輸送機構10從承載件13a取出第一張晶圓W并將其輸入到加載互鎖室3中。當?shù)谝粡埦AW輸入到加載互鎖室3時，加載互鎖室3密閉并進行減壓。之后，打開閘閥22，將加載互鎖室3和相對于大氣壓進行減壓后的COR處理裝置4的處理室21互相連通。第一張晶圓W利用晶圓輸送機構17從加載互鎖室3輸出，并通過輸入輸出口 35而輸入到COR處理裝置4的處理室21內。在COR處理裝置4的處理室21內，晶圓W在以裝置形成面為上表面的狀態(tài)下(在使埋入到槽105中的氧化娃膜106朝上的狀態(tài)下)從晶圓輸送機構17的輸送臂17a交接到載置臺31。在將晶圓W輸入后，輸送臂17a從處理室21退出，安裝于輸入輸出口 35的閘閥22關閉，從而使處理室21密閉。首先，在密閉處理室21之后，打開流量調整閥55、57，從氬氣的供給源48和氮氣的供給源49向處理室21內進行例如I分30秒的氬氣和氮氣的供給。另外，通過排氣泵62的工作來使處理室21內為壓力低于大氣壓的低壓狀態(tài)。在該情況下，通過控制流量調整閥55、57，以例如200sccm的流量向處理室21內供給氬氣，并以例如500sccm IOOOsccm的流量向處理室21內供給氮氣。另外，將處理室21內的壓力減壓至例如2000mTorr。另一方面，載置臺31上的晶圓W的溫度利用溫度調節(jié)構件40而調節(jié)至規(guī)定的目標值(90°C以上)。然后，在將載置臺31上的晶圓W的溫度調節(jié)至規(guī)定的目標值(90°C以上)之后，開始進行去除第一張晶圓W表面的Si系膜的去除工序S。在該去除工序S中，進行以下工序:第I工序SI，其中，向處理室21內供給氨氣和氟化氫氣體，使氧化硅膜106變質至反應生成物；以及第2工序S2，其中，與第I工序SI相比，將處理室21內減壓并使反應生成物氣化。即，首先，從氨氣的供給源47向處理室21內供給例如10秒鐘的氨氣。在該情況下，通過控制流量調整閥53來向處理室21內以例如80SCCm的流量供給氨氣。另外，通過控制流量調整閥55、57來向處理室21內以例如140sCCm的流量供給氬氣并停止供給氮氣。另外，通過排氣泵62的工作來將處理室21內的壓力減壓至例如900mTorr。之后，從氨氣的供給源47向處理室21內持續(xù)供給氨氣并從氟化氫氣體的供給源46向處理室21供給氟化氫氣體。由于在處理室21內已經預先供給有氨氣，因此通過供給氟化氫氣體來使處理室21的氣氛成為由含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體構成的處理氣氛。通過如此向處理室21內的晶圓W的表面供給混合氣體來進行使被埋入到晶圓W表面的槽105中的氧化硅膜106變質為反應生成物的第I工序SI。作為反應生成物，生成硅氟化銨、水分等。此外，在該第I工序SI中，通過控制流量調整閥51、53來向處理室21內以例如SOsccm的流量供給氟化氫氣體并以例如SOsccm的流量供給氨氣。另外，通過控制流量調整閥55、57來向處理室21內以例如60sccm的流量供給氬氣并停止供給氮氣。另外，通過排氣泵62的工作來將處理室21內的壓力減壓至例如900mTorr。另外，載置臺31上的晶圓W的溫度利用溫度調節(jié)構件40而維持在規(guī)定的目標值(90°C以上)。此外，第I工序SI進行例如I分鐘。接下來，進行用于使在上述第I工序SI中變質為反應生成物后的氧化硅膜106氣化的第2工序S2。在該第2工序S2中，與上述第I工序SI相比，通過使處理室21內減壓來使變質為反應生成物后的氧化硅膜106氣化。在該情況下，通過控制流量調整閥51、53、55、57來全部停止向處理室21內供給氟化氫氣體、氨氣、氬氣以及氮氣。另外，通過排氣泵62的工作來將處理室21內的壓力減壓至例如OmTorr。另外，載置臺31上的晶圓W的溫度利用溫度調節(jié)構件40而維持在規(guī)定的目標值(90°C以上)。此外，第2工序S2進行例如10秒鐘。但是，根據(jù)本發(fā)明者們的實驗，在使氧化硅膜106變質為反應生成物的第I工序SI中，發(fā)現(xiàn)向反應生成物變質的變質速度隨著時間的推移而變慢。并且，還發(fā)現(xiàn)，時間越長，反應生成物的變質量在晶圓W面內變得越不均勻。一般推測這是因為氧化硅膜106和反應氣體(含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體)間的反應因反應成生物的生長而受到阻礙。若反應生成物位于氧化娃膜106上,則氧化娃膜106和反應氣體間的接觸概率會在晶圓W面內發(fā)生變化。如上所述，由于氧化硅膜106的去除量決定浮動柵極和ONO絕緣膜間的接觸面積，因此要求氧化硅膜106的去除量在晶圓W面內具有非常高的均勻性。這里，本發(fā)明者想到了將第I工序SI分成多個并在利用第2工序S2使反應成生物預先氣化后進行第2次及以后的第I工序SI。若進行上述設置，則由于生長后的反應成生物在對氧化硅膜106和反應氣體間的反應產生較大的影響之間就被氣化，因此也能夠以在氧化硅膜106上沒有反應成生物的狀態(tài)來開始第2次及以后的第I工序SI。由于在氧化硅膜106上沒有遮蔽物，因此在晶圓W的面內會均勻地進行反應。但是，若如以往技術那樣采用使基板(晶圓W)的溫度升降那樣的方法，則在進行第2次及以后的第I工序SI時，不得不將基板冷卻至規(guī)定溫度。在處理室內對溫度已上升了一次的基板進行冷卻會顯著降低整個處理的速度。本發(fā)明的另一個特征在于:無論晶圓W的溫度如何變化，通過使處理室21內的壓力變化來進行第I工序SI和第2工序S2。S卩，由于第I工序SI和第2工序S2均是在將晶圓W的溫度維持在規(guī)定的目標值(90°C以上)的情況下進行的，因此即使反復進行多次第I工序SI和第2工序S2，也不必冷卻晶圓W。晶圓W被維持的溫度為在第2工序S2的壓力下使晶圓W上的反應成生物氣化的溫度。另一方面，將第I工序SI中的處理室21內維持在以下壓力:使氧化硅膜106變質，反應成生物堆積在晶圓W上而沒有氣化。由于不必在晶圓W的溫度處理室21內配置用于接收晶圓W的熱的冷卻構件，因此若將處理室21的內壁全部設計為達到規(guī)定的溫度以上，則還能夠防止沉淀物附著于處理室21的內壁。如在后述的實施例中說明地那樣，將在持續(xù)地進行了 3分鐘的第I工序SI后進行第2工序S2的情況和反復進行了 3次如下操作即每進行I分鐘的第I工序SI就進行第2工序S2的操作的情況相比較之后，得到了如下的結果。即，在持續(xù)地進行了 3分鐘的第I工序SI后進行第2工序S2的情況下，氧化硅膜106的去除量為17nm左右。與此相對，在反復進行了 3次如下操作即每進行I分鐘的第I工序SI就進行第2工序S2的操作的情況下，氧化硅膜106的去除量為30nm左右。由此，在本發(fā)明的實施方式中，在去除被埋入到晶圓W表面的槽105中的氧化硅膜106時，如圖5所示，反復進行兩次以上的使氧化硅膜106變質為反應生成物的第I工序SI和使在第I工序SI中變質為反應生成物后的氧化硅膜106氣化的第2工序S2。在該情況下，例如，在進行了 I分鐘的第I工序SI后，進行10秒鐘的第2工序S2，接著又在進行了 I分鐘的第I工序SI后，進行10秒鐘的第2工序S2。此外，在如此反復進行第I工序SI和第2工序S2的期間，載置臺31上的晶圓W的溫度利用溫度調節(jié)構件40而維持在規(guī)定的目標值(90°C以上)。在去除工序S中，通過如此交替地反復進行第I工序SI和第2工序S2并且進行兩次以上，從而將埋入到晶圓W表面的槽105中的氧化硅膜106去除至期望的深度。然后，在完成去除工序S之后，進行強制地排出處理室21內的氣體的排氣處理工序T。在該排氣處理工序T中，交替地進行向處理室21內供給非活性氣體氟化氫氣體、氨氣的第3工序Tl和對處理室21內進行排氣的第4工序T2并且進行兩次以上。首先，在第3工序Tl中，利用控制流量調整閥51、53來停止對處理室21內供給氟化氫氣體、氨氣。然后，通過排氣泵62的工作來使處理室21內減壓，并通過控制流量調整閥55、57來向處理室21內供給氬氣、氮氣。在該第3工序Tl中，用排氣泵62使處理室21內減壓，并通過控制流量調整閥55、57來向處理室21內以例如lOOOsccm的流量供給氬氣和以例如lOOOsccm的流量供給氮氣。由此，使處理室21內的壓力升壓至例如上述流量時的基準壓力(base pressure).并且，該第3工序進行例如3秒鐘。然后，當完成第3工序Tl時，進行對處理室21內排氣的第4工序T2。在該第4工序T2中，通過控制流量調整閥51、53、55、57，從而全部停止向處理室21內供給氟化氫氣體、氨氣、氬氣、氮氣。另外，通過排氣泵62的工作來將處理室21內的壓力減壓至例如OmTorr。此外，用于如此排出處理室21內的氣體的工序進行例如5秒鐘。然后，交替地進行上述第3工序Tl和第4工序T2并且進行兩次以上。通過如此交替地進行兩次以上的第3工序Tl和第4工序T2，從而完成用于對處理室21內進行強制排氣的排氣處理工序T。然后，當完成排氣處理工序T時，閘閥22打開而使輸入輸出口 35開口，第一張晶圓W利用晶圓輸送機構17而從處理室21輸出并返回到加載互鎖室3。通過上述工序，完成對第一張晶圓W進行的一連串的COR處理，對于將埋入到槽105中的氧化硅膜106去除至期望的深度之后的第一張晶圓W，利用晶圓輸送機構10從加載互鎖室3輸出該第一張晶圓W并使其返回到承載件13a中。接下來，利用晶圓輸送機構10從承載件13a取出第二張晶圓W，并將其輸入加載互鎖室3中。當?shù)诙埦AW輸入到加載互鎖室3時，加載互鎖室3密閉并進行減壓。之后，打開閘閥22，將加載互鎖室3和相對于大氣壓進行減壓后的COR處理裝置4的處理室21互相連通。第二張晶圓W利用晶圓輸送機構17從加載互鎖室3輸出，并通過輸入輸出口 35而輸入到COR處理裝置4的處理室21內。之后，通過同樣進行由圖5說明的工序來完成對第二張晶圓W進行的一連串的COR處理，對于將埋入到槽105中的氧化硅膜106去除至期望的深度之后的第二張晶圓W，利用晶圓輸送機構10從加載互鎖室3輸出該第二張晶圓W并使其返回到承載件13a中。下面，同樣地，在同一處理室21內，對多張晶圓W反復進行一連串的COR處理。采用上述處理系統(tǒng)1，通過反復進行兩次以上的使埋入到晶圓W表面的槽105中的氧化硅膜106變質為反應生成物的第I工序SI和使反應生成物氣化的第2工序S2來去除被埋入到晶圓W表面的槽105中的氧化硅膜106，能夠以較高的去除率將氧化硅膜106去除至期望的深度，從而提高生產率。另外，能夠將埋入到各槽105中的氧化硅膜106去除至均一深度。將氧化硅膜106去除至均一深度，結果會使由槽105分離的各元件(NAND型閃存)中的寫入電壓變得均勻，從而使可靠性提高。并且，由于在同一處理室21內進行第I工序SI和第2工序S2，因此使COR處理裝置4和處理系統(tǒng)I小型化，占用面積(footprint)也變小，從而使處理時間縮短并提高生產能力。另外，由于COR處理易于控制且對氧化膜以外的膜影響較少，因此能夠選擇性地高精度去除被埋入到各槽105中的氧化硅膜106。并且，由于以相同的溫度進行第I工序SI和第2工序S2，因此能夠省略使晶圓W的溫度變化的時間，從而提高生產率。另外，如用圖5說明的處理方法那樣，在排氣處理工序T中，通過交替地進行向處理室21內供給非活性氣體的第3工序Tl和對處理室21內進行排氣的第4工序T2并且進行兩次以上，從而能夠從處理室21內短時間且高效地去除因COR處理而產生的反應生成物(硅氟化銨、水分等)。在排氣處理工序T中的第3工序Tl和第4工序T2中，由于在反應成生物能夠氣化的壓力帶內進行壓力變動，因此即能夠使晶圓W上的反應成生物氣化，還能夠高效地進行處理室21內的排氣，從而能夠同時實現(xiàn)兩個目的。由于排氣處理工序T具有與第2工序S2同等的作用，因此，如圖5所示，在以第I工序SI完成去除工序S后，能夠接著進行排氣處理工序T。另外，在將處理完成后的晶圓W排出后，由于不必在另外的腔室內進行排氣處理，因此能夠迅速地對接下來的晶圓W進行處理。若在同一處理室21內對幾張晶圓W進行處理，則會擔心在處理室21內滯留有微粒，但是，在本申請發(fā)明中，由于每進行I張晶圓W的處理就進行排氣處理工序T，因此即使處理幾張晶圓W也不會產生問題。通過從處理室21內有效地去除上述反應生成物，能夠避免產生微粒。另外，由于以短時間完成排氣處理工序T，因此處理時間變短，使生產率(生產能力)提高。此外，在反復進行兩次以上的第I工序SI和第2工序S2的情況下，在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中，通過將處理室21內減壓，能夠從處理室21內去除氣化后的反應生成物。若該第2工序S2的時間過短，則反應生成物無法完全升華而會殘留于氧化硅膜106的表面，這會使接下來進行的第I工序SI中的變質為反應生成物的氧化硅膜106的變質量變少，結果會弓I起蝕刻量的降低。另一方面，若在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2的時間過長，則在接下來進行的第I工序SI中，需要花費時間使含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體吸附于氧化硅膜106，這會使距反應開始的時間變長。其結果，會使蝕刻形狀出現(xiàn)偏差。為了將氧化硅膜106有效且均勻地變質為反應生成物，在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中，優(yōu)選不從處理室21內完全去除含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體，而使含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體略微殘存在處理室21內。但是，若通過如上所述那樣在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中使含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體殘留在處理室21內，則反應性生物易于堆積在處理室21內、排氣路徑60等處，這有可能成為微粒源。這樣的問題在晶圓W的處理張數(shù)增加時表現(xiàn)得明顯。然而，采用本發(fā)明，對于在反復進行第I工序SI和第2工序S2期間殘留在處理室21內、排氣路徑60等處的混合氣體、反應生成物，能夠在之后進行的排氣處理工序T中短時間且有效地去除上述混合氣體、反應生成物。其結果，能夠實施無偏差的蝕刻，而不會使生產率(生產能力)降低。于是，在反復進行兩次以上的第I工序SI和第2工序S2的情況下，本發(fā)明中的排氣處理工序T成為尤其有用的技術。此外，在反復進行兩次以上的第I工序SI和第2工序S2的情況下，在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中，最好不要進行在排氣處理工序T中進行的那樣的、向處理室21內供給非活性氣體的第3工序Tl。即，如上述那樣，為了有效且均勻地使氧化硅膜106變質為反應生成物，優(yōu)選以含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體略微殘留在處理室21內的狀態(tài)來完成在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2。若在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中向處理室21內供給非活性氣體，則會從處理室21內完全去除含有氟化氫氣體和氨氣的混合氣體，從而會擔心蝕刻形狀出現(xiàn)偏差。因此，在第I工序SI彼此之間進行的第2工序S2中，優(yōu)選不進行向處理室21內供給非活性氣體的第3工序Tl，而僅在最后的第2工序S2的完成后進行的排氣處理工序T中交替地進行第3工序Tl和第4工序T2。本發(fā)明以使閃存的浮動柵極的側壁暴露的工藝為實施例進行了說明，但是，例如，即使是可能在下一代裝置中采用的FIN型FET的制造工藝中，也可以實施本發(fā)明。這能夠使具有均一高度的元件膜從氧化硅膜的層準確地突出。伴隨著半導體的微細化的進展，今后越發(fā)要求在晶體管等元件周邊處進行非常準確的處理。由于本發(fā)明能夠在不對多晶硅等元件膜不產生損傷的情況下以短時間對氧化硅膜進行準確的蝕刻，因此其技術的意義非常大。以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不限定于上述例子。只要是本領域的技術人員，則顯然能夠在權利要求書中記載的技術的思想的范圍內想到各種變更例或修正例，也當然了解上述變更例或修正例屬于本發(fā)明的保護范圍。例如，只要反復進行兩次以上的第I工序SI和第2工序S2即可，反復的次數(shù)可以為任意次。另外，只要反復進行兩次以上的第3工序Tl和第4工序T2即可，反復的次數(shù)既可以為任意次，也可以在第3工序Tl和第4工序T2之間供給某些氣體。此外，向處理室21供給的氣體的種類并不限定于以上實施方式所示的組合。例如，向處理室21供給的非活性氣體也可以僅為氬氣。另外，上述非活性氣體既可以為其他非活性氣體、例如氦氣(He)、氙氣(Xe)中的任意一種氣體，也可以為將氬氣、氮氣、氦氣、氙氣中的兩種以上的氣體混合后的氣體。處理系統(tǒng)I的構造并不限定于以上實施方式所示的構造。例如，除了 COR處理裝置4之外，處理系統(tǒng)I也可以為具有成膜裝置的處理系統(tǒng)。另外，在處理系統(tǒng)I中進行處理的基板的構造并不限于在以上實施方式中說明的構造。并且，在處理系統(tǒng)I中實施的氧化膜的去除方法并不限定于實施方式所示那樣的將埋入到槽100中的氧化硅膜106去除的方法，本發(fā)明能夠適用于各種Si系膜的去除方法。在處理系統(tǒng)I中，作為去除對象的氧化硅膜，其也可以為例如自然氧化膜、BPSG膜、HDP - SO2膜等各種氧化硅膜。在該情況下，能夠根據(jù)氧化硅膜的種類來對COR處理中的晶圓W的溫度、混合氣體中的氟化氫氣體的分壓等進行調節(jié)，從而能夠對反應生成物達到飽和狀態(tài)時的深度、蝕刻量等進行控制。另外，本發(fā)明并不限于COR處理，也可以適用于向處理室內供給含有鹵族元素的氣體和堿性氣體的混合氣體而去除基板表面的SiN膜的化學去除處理。實施例實施例1首先，調查了利用COR處理由氧化硅膜生成作為反應生成物的硅氟化銨((NH4)2SiF6)的升華溫度。在隊氣氛的大氣壓下，加熱硅氟化銨，調查了重量變化，從而得到了圖6的結果。發(fā)現(xiàn)若為大約90°C以上，則會使硅氟化銨升華。接下來，對反復進行將氧化硅膜變質為反應生成物的第I工序和使在第I工序中變質為反應生成物后的氧化硅膜氣化的第2工序的情況下的效果進行調查。將其結果表示在圖7中。在本發(fā)明例中，在進行了 I分鐘的使氧化硅膜變質為反應生成物的第I工序后，進行10秒鐘的使在第I工序中變質為反應生成物后的氧化硅膜氣化的第2工序，反復進行3次上述第I工序(I分鐘)和第2工序(10秒鐘)。另一方面，在比較例中，在持續(xù)地進行3分鐘的使氧化硅膜變質為反應生成物的第I工序后，進行了使變質為反應生成物后的氧化硅膜氣化的第2工序。此外，在為本發(fā)明例和比較例的任意一個例子的情況下，基板的溫度均為120°C。在持續(xù)進行了 3分鐘的第I工序的比較例中，出現(xiàn)了向反應生成物的變質隨著時間的推移而飽和且變質速度隨著時間的推移而變慢的現(xiàn)象。與此相對，在本發(fā)明例中，向反應生成物變質的變質速度沒有隨著時間的推移而變慢。接下來，如上述用圖1的(C)說明地那樣，使用在槽105中埋入有氧化硅膜106的晶圓W，根據(jù)本發(fā)明例和比較例來進行了 COR處理。在本發(fā)明例中，根據(jù)圖8 (表I)所示的步驟I 步驟10進行了 COR處理，在比較例中，根據(jù)圖9 (表2)所示的步驟I 步驟7進行了 COR處理。此外，在本發(fā)明例和比較例的任意一個例子中，晶圓W的溫度均為120°C。其結果，在反復進行了兩次第I工序和第2工序的本發(fā)明例中，如圖10所示，均將各槽105內的氧化硅膜106均勻地去除至大約80nm左右的深度h。與此相對，在持續(xù)進行了 2分鐘的第I工序后進行了第2工序的比較例中，如圖11所示，氧化硅膜106的去除深度h在各槽105中變得不均勻，去除后的氧化硅膜106的表面形狀也變得混亂。實施例2、3接下來，交替地反復進行了 7次第I工序和第2工序，之后，以各種方法進行了排氣處理工序而強制地排出處理室內的氣體。將其結果表示在圖12中。在圖12中，橫軸表示晶圓的處理張數(shù)(張)，縱軸表示直徑在0.06 μ m以上的微粒數(shù)(個)。另外，圖12中的各線Al 線A5 (比較例I 比較例5)和各線B1、B2 (實施例2、3)的條件如下所示。比較例 I (Al)每處理I張晶圓，就對處理室內進行30秒排氣而將其減壓至OmTorr。比較例 2 (A2)每處理5張晶圓，就向處理室內以IOOOsccm供給氬氣和以IOOOsccm供給氮氣并進行30秒鐘的吹掃。比較例 3 (A3)每處理I張晶圓，就向處理室內以IOOOsccm供給氬氣和以IOOOsccm供給氮氣并進行5分鐘的吹掃。比較例 4 (A4)每處理I張晶圓，就向處理室內均以IOOOsccm供給気氣和氮氣并對處理室內進行5秒的排氣而將其減壓至OmTorr。比較例 5 (A5)每處理I張晶圓，就向處理室內均以lOOsccm供給氬氣和氮氣并對處理室內進行5秒的排氣而將其減壓至OmTorr。實施例2 (BI)每處理I張晶圓，就向處理室內以IOOOsccm供給氬氣和以IOOOsccm供給氮氣，并交替地反復進行了 10次的、15秒鐘的將處理室內保持在OmTorr的第3工序和10秒鐘的將處理室21內的壓力減壓至OmTorr的第4工序。實施例3 (B2)每處理I張晶圓，就向處理室內以IOOOsccm供給氬氣和以IOOOsccm供給氮氣，并交替地反復進行了 10次的、3秒鐘的將處理室內保持在OmTorr的第3工序和5秒鐘的將處理室21內的壓力減壓至OmTorr的第4工序。在比較例1、2、4、5 (A1、A2、A4、A5)中，當處理張數(shù)增加時，均產生了微粒。另外，在比較例3 (A3)中，雖然減少了微粒，但要進行5分鐘的排氣處理工序，從而降低了生產率(生產能力)。另一方面，在反復進行了第3工序和第4工序的本發(fā)明的實施例2、3中，在任意一個實施例的情況下，即使處理張數(shù)增加，也沒有發(fā)現(xiàn)產生微粒。另外，能夠如實施例3那樣反復進行10次的、3秒鐘的第3工序和5秒鐘的第4工序而將排氣處理工序的處理時間縮短至80秒。此外，在另外的實驗中，可知:即使反復進行6次的、兩秒鐘的第3工序和3秒鐘的第4工序而將排氣處理工序的處理時間縮短至30秒，也能夠避免產生微粒。由上述結果可知，采用本發(fā)明，在排氣處理工序中，通過交替地反復進行向處理室內供給非活性氣體的第3工序和對處理室內進行排氣的第4工序，能夠滿足避免微粒和縮短處理時間這兩方面的要求。產業(yè)h的可利用件本發(fā)明能夠適用于利用化學去除處理去除基板表面的Si系膜的技術。附圖標記說明W、晶圓；1、處理系統(tǒng)；2、輸入輸出部；3、加載互鎖室；4、COR處理裝置；5、控制部；5a、運算部；5b、輸入輸出部；5c、記錄介質；10、第一晶圓輸送機構；12、輸送室；lla、llb、輸送臂；13、載置臺；13a、承載件；14、定位器；16、閘閥；17、第二晶圓輸送機構；17a、輸送臂；21、處理室；30、腔室；31、載置臺；32、氣體供給機構；33、排氣機構；35、輸入輸出口 ；40、溫度調節(jié)構件；45、噴頭；46、氟化氫氣體的供給源；47、氨氣的供給源；48、氬氣的供給源；49、氮氣的供給源；51、53、55、57、流量調整閥；60、排氣路徑；61、開閉閥；62、排氣泵；100、單晶硅基板；101、氧化硅膜；102、多晶硅膜；103、柵極絕緣膜；104、浮動柵極；105、槽；106、氧化硅膜；107、側壁的局部；108、ONO絕緣膜；109、多晶硅膜(控制柵)。
權利要求
1.一種用于將收納于處理室內的基板表面的Si系膜去除的基板處理方法，其特征在于，該基板處理方法進行以下工序: 第I工序，其中，在上述處理室內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板表面的Si系膜變質為反應生成物；以及 第2工序，其中，在與上述第I工序相比減壓后的上述處理室內使上述反應生成物氣化， 上述第I工序和上述第2工序反復進行兩次以上。
2.根據(jù)權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度為上述反應生成物開始升華的溫度以上。
3.根據(jù)權利要求2所述的基板處理方法，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度為90°C以上。
4.根據(jù)權利要求2所述的基板處理方法，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度不發(fā)生變化。
5.根據(jù)權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于， 通過去除基板表面的Si系膜來使基板表面上的沒有變質為反應生成物的膜突出。
6.根據(jù)權利要求5所述的基板處理方法，其特征在于， 上述Si系膜是氧化硅膜，沒有變質為上述反應生成物的膜是硅膜。
7.根據(jù)權利要求1所述的基板處理方法，其特征在于， 該基板處理方法具有去除工序，該去除工序是交替地進行上述第I工序和上述第2工序并且進行兩次以上， 在上述處理室內多次反復進行上述去除工序，并且，在上述去除工序和上述去除工序之間進行從上述處理室內排出上述反應生成物的排氣處理工序， 在上述排氣處理工序中，交替地向上述處理室內供給非活性氣體的第3工序和對上述處理室內進行排氣的第4工序并且進行兩次以上。
8.根據(jù)權利要求7所述的基板處理方法，其特征在于， 在上述第3工序和上述第4工序中，上述處理室內處于能夠使上述反應生成物氣化的壓力。
9.根據(jù)權利要求7所述的基板處理方法，其特征在于， 在去除基板表面的Si系膜的基板處理的最后進行上述排氣處理工序。
10.一種用于將收納于處理室內的基板表面的Si系膜去除的基板處理裝置，其特征在于，該基板處理裝置包括: 氣體供給機構，其用于向上述處理室內供給含有鹵族元素的氣體和堿性氣體；溫度調節(jié)構件，其用于對收納于上述處理室內的基板進行溫度調節(jié)；排氣機構，其用于對上述處理室內進行排氣；以及控制部，其用于控制上述氣體供給機構、溫度調節(jié)構件以及排氣機構，在上述控制部的控制下來進行以下工序 第I工序，其中，在上述處理室內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板表面的Si系膜變質為反應生成物；以及第2工序，其中，在與上述第I工序相比減壓后的上述處理室內使上述反應生成物氣化， 反復進行兩次以上的上述第I工序和上述第2工序。
11.根據(jù)權利要求10所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度為上述反應生成物開始升華的溫度以上。
12.根據(jù)權利要求11所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度為90°C以上。
13.根據(jù)權利要求11所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述第I工序和上述第2工序中，基板的溫度不發(fā)生變化。
14.根據(jù)權利要求10所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述控制部的控制下來進行去除工序，該去除工序是交替地進行上述第I工序和上述第2工序并且進行兩次以上， 在上述處理室內多次反復進行上述去除工序，并且，在上述去除工序與上述去除工序之間進行從上述處理室內排出上述反應生成物的排氣處理工序， 在上述排氣處理工序中，交替地進行向上述處理室內供給非活性氣體的第3工序和對上述處理室內進行排氣的第4工序并且進行兩次以上。
15.根據(jù)權利要求14所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述第3工序和上述第4工序中，在上述控制部的控制下來使上述處理室內處于能夠使上述反應生成物氣化的壓力。
16.根據(jù)權利要求14所述的基板處理裝置，其特征在于， 在上述控制部的控制下而在去除基板表面的Si系膜的基板處理的最后進行上述排氣處理工序。
全文摘要
本發(fā)明利用化學去除處理來有效地去除Si系膜。一種用于將收納于處理室(21)內的基板(W)表面的Si系膜去除的基板處理方法，該基板處理方法進行以下工序第1工序，其中，在處理室(21)內，利用含有鹵族元素的氣體和堿性氣體來使基板(W)表面的Si系膜變質為反應生成物；以及第2工序，其中，在與第1工序相比減壓后的處理室(21)內使反應生成物氣化，第1工序和第2工序反復進行兩次以上。通過將第1工序和第2工序反復進行兩次以上，從而使Si系膜的去除率變高并提高生產率。
文檔編號H01L21/28GK103081071SQ201180037820
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權日2010年8月3日
發(fā)明者宇賀神肇, 戶澤茂樹 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社