JPH0465125A - 蒸気エッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、蒸気エツチング方法に関する。さらに詳し
くは半導体基板等の表面に形成された不要な自然酸化膜
、層間酸化膜等を気相下で効率良くエツチング除去する
方法に関する。

（ロ）従来の技術 従来より、自然酸化膜除去等の前処理洗浄工程、等方性
５１０２膜エツチング等のプロセスにおいてフッ化水素
（ＨＰ）水溶液中でエツチングを行うシステムが使われ
てきた。しかし、デバイスの微細化に伴い表面張力等の
効果により微細コンタクトホールにおける洗浄が困難に
なる問題があった。そこで、最近フッ化水素蒸気と水蒸
気による気相下でのエツチングを利用した洗浄方法が開
発されるに至っている。

この気相下でのエツチングは、エツチング対象物にフッ
化水素蒸気と水蒸気を混合供給（通常、体積比で約１：
１）してエツチングを行う方法であり、酸化膜に対して
下記反応式のごとき作用してエツチングを進行させるも
のと考えられている。

Ｈ，０ ５ｉＯ＊＋４ＨＦ、−辷ＳｉＦ４＋２Ｈｚ０２旺＋Ｈ，
Ｏ−；辷１’ｌ−０”　＋ＨＦ　＊Ｓｉｎ、↓２Ｈ３０
°＋　２ＨＦ　１−ｅ−辷５ｉＦ４−＋−４Ｈ７０・・
・・・・■ ・・・・・・■ ・・・・・・■ ｔ０ ５ｉＦ４＋２ＨＦ；＝辷ＨｔＳＩＦ＠ ・・・・・・■ 二こで、式■及び■は可逆的なエツチングの基本反応で
あり、式■、■及び■は、水蒸気の存在下における水和
安定化反応を示すものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記気相下でのエツチング（以下、蒸気
エツチング）においては、反応式■、■、■で生成する
ＨｔＳ　ｉ　Ｆｓや５ｉｆｔが粒子状にエツチング対象
物表面に多量に析出する問題があった。

そして、かかる多量の粒状物（パーティフル）を除くた
めには、エツチング後に水洗等が必要になるが、それに
より再度、対象物表面に自然酸化が生成する等の不都合
が生じ、実使用上大きな問題があった。

この発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに
上記のごとき粒状物の発生を防止又は抑制しつつエツチ
ングを進行させることができる上記エツチング方法を提
供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、エツチング対象物にフッ化
水素蒸気と水蒸気と混合供給して該対象物表面の酸化膜
をエツチング除去することからなり、上記フッ化水素蒸
気と水蒸気を体積比率（ＨＦ　／　Ｈｔ　Ｏ）　＝　Ｏ
〜５０　テ混合供給すルコとを特徴とする蒸気エツチン
グ方法が提供される。

この発明は、上記エツチングにおいて混合供給するフッ
化水素（ＨＰ）蒸気と水蒸気の比率をＨＦ　／　Ｈ！　
Ｏ＝　５〜５０に制御することにより、エツチング過程
で生じ得る粒状物の発生が著しく減少するという事実の
発見に基づくものである。

この発明に用いるＨＦ蒸気と水蒸気は各々公知の蒸気発
生器、例えば、ＨＦボンベ、ＨＰ水溶液、Ｈ，Ｏタンク
等から供給することができる。かかる蒸気発生器からの
ＨＦ蒸気と水蒸気は各々適当な管路を通じて、エツチン
グチャンバー内に供給される。この発明において、ＨＦ
蒸気と水蒸気の供給比率は、体積比でＨＦ　／　Ｈ２０
＝Ｏ〜５０とされ、ＨＰ／Ｈ，０＝２０〜３５が最も好
ましい。

これらの供給比率は、蒸気供給流量比を調節することに
より制御することができる。このエツチングチャンバー
には半導体ウェハのごときエツチング対象物が配置され
る。ここで、エツチング対象物の表面にＨＦ蒸気と水蒸
気とができるだけ均一に混合された状態で連続接触させ
るように流路系を構成するのが好ましい。かかる点で、
エツチングチャンバーへの蒸気導入口とエツチング対象
物との間に、多孔質のディストリビュータを配置してお
くのが好ましい。そして、さらにエツチングチャンバー
へ各々蒸気供給管を直接接続せず、これらを一定容量の
混合用容器や混合用管路に接続し、かかる混合用容器や
管路を介してエツチングチャンバーへ供給するのが好ま
しいことも見出されている。

なお、エツチング過程において、エツチング対象物は、
通常、２０〜４０℃、好ましくは２２〜２４℃の温度に
調整される。また、エツチング時間は、酸化膜の膜厚や
目的により適宜決定される。

（ホ）作用 ＨＦ／Ｈ，Ｏの比率が５〜５０の混合ガスを接触させる
ことにより、粒状物等の発生を著しく減少しつつ、表面
酸化膜を効率良くエツチング除去することが可能となる
。

（へ）実施例 第１図は、この発明の蒸気エツチング方法を実施する装
置を示すものである。図に示すごとく、蒸気エツチング
装置は、図示しない排気口及びウェハ温度制御手段を有
するエツチングチャンバー１と、このチャンバー１内に
ＨＦ／ＨｔＯ混合蒸気を供給するガス供給手段で構成さ
れている。ガス供給手段は、ＨＦガスボンベから延設さ
れたＨＦ蒸気供給管５と、Ｈ，○タンクから延設され１
こＨ２０蒸気供給管６とを対向状に接続した容量約２０
Ｃ■３のガス混合箱４と、このガス混合箱から混合ガス
をチャン／（−１内へ供給するガス導入間８゜８゛とか
らなる。そして、蒸気ガス混合箱４内には、ガス透過性
フィルタ７が配設されてなり、チャンバー１内には多孔
質モネル板からなるディストリビュータ３が配設されて
なる。そして、チャンバー１内にエツチング対象物であ
るシリコンウェハ２を載置した状態でエツチングが行ゎ
ゎる。

かかる蒸気エツチング装置を用い、ＨＦ蒸気と水蒸気の
流量比、即ち体積比率を変化させてシリコンウェハ（表
面に自然酸化膜を有する）の気相エツチングを行った。

この結果について以下説明する。

まず、ＨＦ／Ｈ，Ｏの流量比をｌ二１−１：１００の間
で変化させ、５０％のオーバーエツチング条件でエツチ
ング（ウェハ温度２３℃）を行い、その際にウェハ表面
に発生する粒径０．１６μｍ以上の粒状物の個数をＳＩ
ＭＳによりカウントした。この結果を第２図に示す。

このように、ＨＦ／Ｈ，Ｏがほぼ５〜５０の領域で粒状
物のカウント数が２００００カウント以下に減少してお
り、ことにＨＦ／Ｈ，Ｏが２０〜３５の範囲内で１００
０カウント以下に激減していることが判る。ことに、こ
の１０００カウント以下の粒状物の数値は、従来法の５
００００カウントに比して著しく減少されたものであり
、その後の工程においても許容できる個数である。

（ト）発明の効果 この発明の蒸気エツチング方法によれば、気相エツチン
グ過程におけるＨｔＳｉＦａやＳｉｎ、に起因する粒状
物の発生を著しく減少しつつ、酸化膜のエツチング除去
処理を行うことができる。

従って、蒸気エツチングの適用範囲を拡大することがで
き、当該分野における宵月性は著しく大なるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法を実施する装置の一例を示す
構成説明図、第２図はこの発明の方法により奏される効
果を説明するためのグラフ図である。 １・・・・・・エツチングチャンバー ２・・・・・・シリコンウェハ、 ３・・・・・・ディストリビュータ、 ４・・・・・・ガス混合箱、５・・・・・・ＨＰ蒸気供
給管、６・・・・・・Ｈ，Ｏ蒸気供給管、 ７・・・・・・ガス透過性フィルタ、 ８．８°・・・・・・混合ガス導入管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エッチング対象物にフッ化水素蒸気と水蒸気と混合
   供給して該対象物表面の酸化膜をエッチング除去するこ
   とからなり、上記フッ化水素蒸気と水蒸気を体積比率（
   ＨＦ／Ｈ＿２Ｏ）＝５〜５０で混合供給することを特徴
   とする蒸気エッチング方法。