專利名稱：基板處理方法和基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基板處理方法和基板處理裝置，特別涉及對(duì)形成有熱 氧化膜和氮化硅膜的基板進(jìn)行處理的基板處理方法。
背景技術(shù)：
已知半導(dǎo)體設(shè)備用晶片(基板)，具有通過(guò)熱氧化處理形成的熱氧
化膜、例如氧化硅膜，和通過(guò)CVD處理等形成的氮化硅膜。氮化硅膜 用作防反射(BARC)膜或者分離柵極和源極/漏極的隔離物。此外， 熱氧化膜構(gòu)成柵極氧化膜。
作為氮化硅膜的蝕刻方法，已知使以氟為構(gòu)成元素、不以碳為構(gòu) 成元素的化合物氣體例如含有HF氣體的化合物氣體等離子化，使該等 離子化后的化合物氣體與碳反應(yīng)，形成化學(xué)種(自由基)，用化學(xué)種對(duì) 氮化硅膜進(jìn)行蝕刻的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。 專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2003—264183號(hào)公報(bào) 但是，上述化學(xué)種也會(huì)蝕刻熱氧化硅膜。例如，在硅基材上形成 有作為柵極絕緣膜的氧化硅膜(熱氧化膜)、并在氧化硅膜上形成有作 為防反射膜的氮化硅膜的晶片中，以上述蝕刻方法不僅蝕刻氮化硅膜， 而且氧化硅膜也會(huì)被蝕刻。這里，由于通常形成的柵極絕緣膜比防反 射膜薄，因此在氮化硅膜被除去之前氧化硅膜被除去，結(jié)果，連硅基 材也會(huì)受到損傷(蝕刻)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠選擇性地除去氮化膜的基板處理 方法和基板處理裝置。
為了達(dá)到上述目的，發(fā)明方面1所述的基板處理方法對(duì)具有通過(guò) 熱氧化處理形成的熱氧化膜和氮化膜的基板進(jìn)行處理，其特征在于，
包括氧等離子體接觸步驟，使含有氧的等離子體與上述基板接觸；
和HF氣體供給步驟，向與上述含有氧的等離子體接觸后的上述基板供 給HF氣體的。
發(fā)明方面2所述的基板處理方法的特征在于，在發(fā)明方面1所述 的基板處理方法中，上述基板具有在上述熱氧化膜上突出的凸?fàn)畹膶?dǎo) 電部，上述氮化膜覆蓋上述導(dǎo)電部的側(cè)面和頂面，在上述氧等離子體 接觸步驟中，上述含有氧的等離子體中的活性種大致平行于上述側(cè)面 進(jìn)行移動(dòng)，與上述氮化膜接觸。
發(fā)明方面3所述的基板處理方法的特征在于，在發(fā)明方面2所述 的基板處理方法中，上述活性種至少含有陽(yáng)離子。
發(fā)明方面4所述的基板處理方法的特征在于，在發(fā)明方面2或3 所述的基板處理方法中，包括選擇性氧化步驟，選擇性地氧化上述氮 化膜的平坦部。
發(fā)明方面5所述的基板處理方法的特征在于，在發(fā)明方面1所述 的基板處理方法中，上述基板具有在上述熱氧化膜上從基板表面垂直 突出的凸?fàn)畹膶?dǎo)電部，上述氮化膜覆蓋上述導(dǎo)電部的側(cè)面和頂面，在 上述氧等離子體接觸步驟中，上述含有氧的等離子體中的活性種大致 垂直于上述基板表面進(jìn)行移動(dòng)，與上述氮化膜接觸。
發(fā)明方面6所述的基板處理方法的特征在于，在發(fā)明方面5所述 的基板處理方法中，包括選擇性氧化步驟，選擇性地氧化上述氮化膜 的平坦部。
為了達(dá)到上述目的，發(fā)明方面7所述的基板處理裝置為對(duì)具有通 過(guò)熱氧化處理形成的熱氧化膜和氮化膜的基板進(jìn)行處理的基板處理裝 置，其特征在于，包括氧等離子體接觸裝置，使含有氧的等離子體與 上述基板接觸、和向與上述含有氧的等離子體接觸后的上述基板供給 HF氣體的HF氣體供給裝置。
發(fā)明效果
根據(jù)發(fā)明方面1所述的基板處理方法和發(fā)明方面3所述的基板處 理裝置，含有氧的等離子體與具有通過(guò)熱氧化處理形成的熱氧化膜和 氮化膜的基板接觸，再向該基板供給HF氣體。含有氧的等離子體使氮 化膜變化為氧化膜，由HF生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化膜變化成
的氧化膜。因此能夠選擇性地蝕刻氮化膜。
根據(jù)發(fā)明方面2所述的基板處理方法，含有氧的等離子體中的活 性種大致平行于側(cè)面地向覆蓋導(dǎo)電部的側(cè)面和頂面的氮化膜移動(dòng)，該 活性種與氮化膜接觸，使氮化膜變化為氧化膜。由于在氮化膜中覆蓋 導(dǎo)電部側(cè)面部分的沿上述活性種的移動(dòng)方向的厚度大，因此活性種不 能充分進(jìn)入覆蓋導(dǎo)電部側(cè)面的部分。結(jié)果，在導(dǎo)電部的側(cè)面殘留有未 變化為氧化膜的氮化膜。由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化 膜變化成的氧化膜，但是不蝕刻氮化膜。因此，在氮化膜中，能夠不 除去覆蓋導(dǎo)電部側(cè)面的部分，而選擇性地除去其他部分。
根據(jù)發(fā)明發(fā)面3所述的基板處理方法，活性種至少含有陽(yáng)離子。 在產(chǎn)生等離子體時(shí)，在基板表面附近的空間產(chǎn)生的鞘使陽(yáng)離子向基板 表面加速。因此，能夠使陽(yáng)離子可靠地與基板上的氮化膜接觸。
根據(jù)發(fā)明方面4所述的基板處理方法，氮化膜的平坦部被選擇性 地氧化。由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化膜變化成的氧化 膜。因此，能夠選擇性地除去氮化膜的平坦部。
根據(jù)發(fā)明方面5所述的基板處理方法，含有氧的等離子體中的活 性種大致垂直于基板表面地向覆蓋從基板表面垂直突出的凸?fàn)畹膶?dǎo)電 部的側(cè)面和頂面的氮化膜移動(dòng)，該活性種與氮化膜接觸，使氮化膜變 化為氧化膜。由于在氮化膜中覆蓋導(dǎo)電部側(cè)面部分的沿垂直于基板表 面的方向的厚度大，因此大致垂直于基板表面移動(dòng)的活性種不能充分 進(jìn)入覆蓋導(dǎo)電部側(cè)面的部分內(nèi)。結(jié)果，在導(dǎo)電部的側(cè)面殘留有未變化 為氧化膜的氮化膜。由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化膜變 化成的氧化膜，但是不蝕刻氮化膜。因此，在氮化膜中，能夠不除去 覆蓋導(dǎo)電部側(cè)面的部分，而選擇性地除去其他部分。
根據(jù)發(fā)明方面6所述的基板處理方法，氮化膜的平坦部被選擇性 氧化。由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化膜變化成的氧化 膜。因此，能夠選擇性地除去氮化膜的平坦部。


圖1為表示實(shí)施本發(fā)明第一實(shí)施方式的基板處理方法的基板處理 系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖2為圖1中的第二處理模塊的截面圖，圖2 (A)為沿圖1中的 線I一I的截面圖，圖2 (B)為圖2 (A)中的A部的放大圖。 圖3為表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的基板處理方法的工序圖。 圖4為表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的基板處理方法的工序圖。
符號(hào)說(shuō)明
10:基板處理系統(tǒng)；11:第一處理舟；12:第二處理舟；25:第 一處理模塊；34:第二處理模塊；38:腔室；39:載置臺(tái)；40:噴頭; 43:氣體供給部；50、 60:硅基材；51、 61:熱氧化膜；52、 63:氮 化硅膜；53:活性種；54、 64: —氧化硅膜；62:柵極電極
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
首先，對(duì)實(shí)施本發(fā)明第一實(shí)施方式的基板處理方法的基板處理系 統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1為表示實(shí)施本實(shí)施方式的基板處理方法的基板處理系統(tǒng)的簡(jiǎn) 要結(jié)構(gòu)的平面圖。
在圖1中，基板處理系統(tǒng)10 (基板處理裝置)包括第一處理舟 11，對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備用晶片(以下簡(jiǎn)記做"晶片")W (基板)實(shí)施等離 子體處理；第二處理舟12，與該第一處理舟ll平行配置，對(duì)在第一處 理舟11內(nèi)實(shí)施等離子體處理后的晶片W實(shí)施后述的選擇性蝕刻處理；
和負(fù)載模塊13，作為分別連接第一處理舟11和第二處理舟12的矩形 的共用搬送室。
在負(fù)載模塊13中，除上述第一處理舟11和第二處理舟12以外， 連接有3個(gè)FOUP (Front opening Unified Pod:前開(kāi)式晶片盒)載置臺(tái) 15、定向器16和第一、第二 IMS (Integrated Metrology System, Therma-Wave, Inc) 17、 18。該FOUP載置臺(tái)15分別載置有作為收容 25枚晶片W的容器的FOUP14，定向器16對(duì)從FOUP14搬出的晶片 W的位置進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)，第一、第二 IMS17、 18測(cè)定晶片W的表面狀 態(tài)。
第一處理舟11和第二處理舟12與負(fù)載模塊13的沿長(zhǎng)度方向的側(cè)
壁連接，并以?shī)A著負(fù)載模塊13、與三個(gè)FOUP載置臺(tái)15相對(duì)的方式配 置，定向器16配置在負(fù)載模塊13的長(zhǎng)度方向的一端，第一IMS17配 置在負(fù)載模塊13的長(zhǎng)度方向的另一端，第二 IMS18與三個(gè)FOUP載置 臺(tái)15并列配置。
負(fù)載模塊13包括搬送臂機(jī)構(gòu)19，配置在內(nèi)部，搬送晶片W， 為關(guān)節(jié)式雙臂型；和三個(gè)裝載口 20，對(duì)應(yīng)于各FOUP載置臺(tái)15配置在 側(cè)壁上，作為晶片W的投入口。搬送臂機(jī)構(gòu)19從載置在FOUP載置 臺(tái)15上的FOUP14中經(jīng)過(guò)裝載口20取出晶片W，將該取出的晶片W 向第一處理舟11、第二處理舟12、定向器16、第一 IMS17和第二 IMS18 搬入搬出。
第一 IMS17為光學(xué)系的監(jiān)控器，包括載置搬入的晶片W的工作臺(tái) 21、和對(duì)載置在該工作臺(tái)21上的晶片W進(jìn)行定向的光學(xué)傳感器22， 測(cè)定晶片W的表面形狀，例如，多晶硅膜的膜厚、配線槽和柵極電極 等的CD (Critical Dimension:臨界尺寸)值。第二IMS18也為光學(xué)系 的監(jiān)控器，和第一IMS17相同，包括工作臺(tái)23和光學(xué)傳感器24。
第一處理舟11包括對(duì)晶片W實(shí)施等離子體處理的第一處理模塊 25 (氧等離子體接觸裝置)、和第一負(fù)載鎖定模塊27。該第一負(fù)載鎖定 模塊27內(nèi)置有向該第一處理模塊25傳遞晶片W的鏈節(jié)式單拾取型的 第一搬送臂26。
第一處理模塊25包括圓筒狀的處理室容器(腔室)、和配置在該 腔室內(nèi)的上部電極和下部電極(均未圖示)，該上部電極和下部電極之 間的距離設(shè)定為用于對(duì)晶片W實(shí)施等離子體處理的適當(dāng)?shù)拈g隔。此外， 下部電極在其頂部具有通過(guò)庫(kù)侖力等卡住晶片W的ESC28。
在第一處理模塊25中，向腔室內(nèi)部導(dǎo)入氧氣，通過(guò)在上部電極和 下部電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)，將導(dǎo)入的氧氣等離子體化，產(chǎn)生氧等離子體， 使該氧等離子體中所含的活性種具體而言為陽(yáng)離子，接觸晶片W，由 此實(shí)施等離子體處理。
在第一處理舟11中，將負(fù)載模塊13的內(nèi)部壓力維持在大氣壓， 另一方面，將第一處理模塊25的內(nèi)部壓力維持在真空。因此，第一負(fù) 載鎖定模塊27在與第一處理模塊25的連接部設(shè)有真空閘閥29，并在 與負(fù)載模塊13的連接部設(shè)有大氣閘閥30,由此構(gòu)成可以調(diào)整其內(nèi)部壓
力的真空預(yù)備搬送室。
在第一負(fù)載鎖定模塊27的內(nèi)部，大致在中央部設(shè)置有第一搬送臂 26，在比該第一搬送臂26靠近第一處理模塊25的一側(cè)，設(shè)置有第一 緩沖器31，在比第一搬送臂26靠近負(fù)載模塊13的一側(cè)設(shè)置有第二緩 沖器32。第一緩沖器31和第二緩沖器32在配置于第一搬送臂26先端 部的支承晶片W的支承部(拾取器)33進(jìn)行移動(dòng)的軌道上配置，通過(guò) 使等離子體處理完畢的晶片W暫時(shí)避讓在支承部33的軌道上方，能 夠在第一處理模塊25中順利地更換未處理的晶片W和處理完畢的晶 片W。
第二處理舟12包括對(duì)晶片W實(shí)施后述的選擇性蝕刻處理的第二 處理模塊34、和第二負(fù)載鎖定模塊37。該第二負(fù)載鎖定模塊37通過(guò) 真空閘閥35與該第二處理模塊34連接，并且內(nèi)置有向該第二處理模 塊34傳遞晶片W的鏈節(jié)式單拾取型的第二搬送臂36。
圖2為圖1中的第二處理模塊的截面圖，圖2 (A)為沿圖1中的 線I一I的截面圖，圖2 (B)為圖2 (A)中的A部的放大圖。
在圖2 (A)中，第二處理模塊34包括圓筒狀的處理室容器(腔 室)38、配置在該腔室38內(nèi)的晶片W的載置臺(tái)39、在腔室38的上方 與載置臺(tái)39相對(duì)配置的噴頭40、對(duì)腔室38內(nèi)的氣體等進(jìn)行排氣的TMP (Turbo Molecular Pump:渦輪分子泵)41 、和配置在腔室38和TMP41 之間作為控制腔室38內(nèi)壓力的可變式蝶閥的APC (Adaptive Pressure Control:適應(yīng)性壓力控制)閥42。
噴頭40具有圓板狀的氣體供給部43 (HF氣體供給裝置)，氣體供 給部43具有緩沖室44。緩沖室44通過(guò)氣體通氣孔45與腔室38連通。
噴頭40的氣體供給部43中的緩沖室44與HF氣體供給系(未圖 示)連接。該HF氣體供給系向緩沖室44供給HF氣體。該供給的HF 氣體通過(guò)氣體通氣孔45向腔室38內(nèi)供給。噴頭40的氣體供給部43 內(nèi)置有加熱器(未圖示)，例如加熱元件。該加熱元件控制緩沖室44 內(nèi)的HF氣體的溫度。
如圖2 (B)所示，在噴頭40中，氣體通氣孔45向腔室38內(nèi)的 開(kāi)口部形成為末端擴(kuò)大狀。因此，能夠高效地使HF氣體向腔室38內(nèi) 擴(kuò)散。并且，由于氣體通氣孔45的截面呈中間變細(xì)的形狀，因此防止
在腔室38內(nèi)產(chǎn)生的殘留物等向氣體通氣孔45進(jìn)而向緩沖室44逆流。
此外，在第二處理模塊34中，腔室38的側(cè)壁內(nèi)置有加熱器(未 圖示)，例如加熱元件。因此，能夠?qū)⑶皇?8內(nèi)的氛圍氣體溫度設(shè)定 為高于常溫的溫度，能夠促進(jìn)后述的利用氫氟酸除去一氧化硅膜54。 此外，通過(guò)側(cè)壁內(nèi)的加熱元件對(duì)側(cè)壁進(jìn)行加熱，防止在利用氫氟酸除 去一氧化硅膜54時(shí)產(chǎn)生的殘留物附著在側(cè)壁的內(nèi)側(cè)。
載置臺(tái)39的內(nèi)部具有作為調(diào)溫機(jī)構(gòu)的制冷劑室(未圖示)。向該 制冷劑室供給規(guī)定溫度的制冷劑，例如，冷卻水或Galden液，利用該 制冷劑的溫度，控制載置在載置臺(tái)39上面的晶片W的溫度。
回到圖1，第二負(fù)載鎖定模塊37具有內(nèi)置有第二搬送臂36的筐體 狀搬送室(腔室)46。并且，將負(fù)載模塊13的內(nèi)部壓力維持在大氣壓， 另一方面，將第二處理模塊34的內(nèi)部壓力維持在大氣壓以下，例如幾 乎真空。因此，第二負(fù)載鎖定模塊37在與第二處理模塊34的連接部 設(shè)有真空閘閥35,并在與負(fù)載模塊13的連接部設(shè)有大氣閘閥47，由 此構(gòu)成可以調(diào)整其內(nèi)部壓力的真空預(yù)備搬送室。
此外，基板處理系統(tǒng)10設(shè)有配置在負(fù)載單元13的長(zhǎng)度方向的一 端的操作面板48。操作面板48具有由例如LCD(Liquid Crystal Display: 液晶顯示器)構(gòu)成的顯示部，該顯示部顯示基板處理系統(tǒng)10的各構(gòu)成 元件的動(dòng)作狀況。
此外，在具有通過(guò)熱氧化處理形成的熱氧化膜、和通過(guò)CVD處理 形成的含有雜質(zhì)的氧化膜的晶片中，作為選擇性地蝕刻含有雜質(zhì)的氧 化膜的方法，例如，已知有不將HF氣體、或者HF氣體和H20氣體的 混合氣體等離子體化而使用的方法(例如，參照日本專利特開(kāi)平06 — 181188號(hào)公報(bào)。)。
此外，為了使含有雜質(zhì)的氧化膜相對(duì)于熱氧化膜的選擇比高于上 述方法，本發(fā)明的發(fā)明者進(jìn)行了各種試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在幾乎不存在H20的 環(huán)境下，不向晶片W供給H20氣體、而僅供給HF氣體時(shí)，能夠大幅 度提高含有雜質(zhì)的氧化膜相對(duì)于熱氧化膜的選擇比。
進(jìn)而，本發(fā)朋的發(fā)明者對(duì)實(shí)現(xiàn)上述高選擇比的機(jī)理進(jìn)行了深入研 究，推論出以下說(shuō)明的假說(shuō)。
由于HF氣體與H20結(jié)合而形成氫氟酸，該氫氟酸侵蝕氧化膜而
將其除去。此時(shí)，在幾乎不存在H20的環(huán)境下，HF氣體要變成氫氟酸, 需要與氧化膜中含有的水(H20)分子結(jié)合。
由于含有雜質(zhì)的氧化膜通過(guò)CVD處理等蒸鍍而形成，所以膜的結(jié) 構(gòu)稀疏，容易吸附水分子。因此，含有雜質(zhì)的氧化膜含有一定程度的 水分子。到達(dá)含有雜質(zhì)的氧化膜的HF氣體與該水分子結(jié)合，形成氫氟 酸。這樣，該氫氟酸就會(huì)侵蝕含有雜質(zhì)的氧化膜。
另一方面，由于熱氧化膜通過(guò)在800 90(TC的環(huán)境下的熱氧化處 理而形成，因此在膜形成時(shí)不含水分子，此外，由于膜的結(jié)構(gòu)也很致 密，水分子難以吸附。因此，在熱氧化膜中幾乎不含水分子。即使供 給的HF氣體到達(dá)熱氧化膜，由于不存在水分子，所以不會(huì)形成氫氟酸。 結(jié)果，熱氧化膜不會(huì)被侵蝕。
由此，若在幾乎不存在H20的環(huán)境下，不向晶片W供給H20氣 體，而僅供給HF氣體，則能夠大幅度提高含有雜質(zhì)的氧化膜相對(duì)于熱 氧化膜的選擇比(選擇性蝕刻處理)。. ，
在本實(shí)施方式中，在如圖3 (A)所示的硅基材50上，疊層有通 過(guò)熱氧化處理形成的由Si02構(gòu)成的熱氧化膜51、和通過(guò)CVD處理形 成的由SiN構(gòu)成的氮化硅膜52 (氮化膜)，在如此疊層的晶片W中， 為了選擇性地除去氮化硅膜52，利用上述的通過(guò)氫氟酸進(jìn)行的選擇性 蝕刻處理。具體而言，通過(guò)對(duì)晶片W中的氮化硅膜52進(jìn)行氧化處理， 使其變化為氧化膜后，利用上述的由氫氟酸進(jìn)行的選擇性蝕刻處理。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的氮化硅膜52的氧化處理進(jìn)行說(shuō)明。
若使由氧氣(02)生成的氧等離子體(02等離子體)中的活性種 53，例如陽(yáng)離子與氮化硅膜52接觸(圖3 (B))，則氮化硅膜52中的 SiN與氧等離子體中的活性種發(fā)生下式所示的化學(xué)反應(yīng)，生成SiNO。
2SiN+02—2SiNO
由于SiNO為不穩(wěn)定的物質(zhì)，因此，如下式所示，氮分離并升華， 生成SiO (—氧化硅)。 2SiNO—2SiO +N2 t
由此，氮化硅膜52變化為由SiO構(gòu)成的一氧化硅膜54(圖3(C))。 由于一氧化硅膜54是由通過(guò)CVD處理形成的膜結(jié)構(gòu)疏松的氮化硅膜 52變化而來(lái)的，所以一氧化硅膜54的膜結(jié)構(gòu)也很疏松。因此，在一氧
化硅膜54中含有一定程度的水分子。在本實(shí)施方式中，利用通過(guò)氫氟 酸進(jìn)行選擇性蝕刻處理，對(duì)一氧化硅膜54進(jìn)行選擇性蝕刻，結(jié)果，選 擇性地除去氮化硅膜52。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的基 板處理方法由圖1的基板處理系統(tǒng)10實(shí)施。
首先，準(zhǔn)備晶片W,該晶片W在硅基材50上形成有由SiO2構(gòu)成 的熱氧化膜51，并且在熱氧化膜51上形成有由SiN構(gòu)成的氮化硅膜 52 (圖3 (A))。然后，將該晶片W搬入第一處理模塊25的腔室內(nèi)， 載置于ESC28上。
然后，向腔室內(nèi)導(dǎo)入氧氣，通過(guò)在上部電極和下部電極之間產(chǎn)生 電場(chǎng)，將氧氣等離子體化，在氧等離子體中產(chǎn)生活性種53，并使該氧 等離子體中的活性種53與氮化硅膜52接觸(氧等離子體接觸步驟)。 此時(shí)，因電場(chǎng)的作用，在晶片W表面附近的空間，平行于晶片W的 表面產(chǎn)生鞘55。由于在鞘55內(nèi)，沿垂直于晶片W表面的方向產(chǎn)生電 位差，因此，通過(guò)鞘55的氧等離子體中的活性種53例如陽(yáng)離子由于 鞘55在沿垂直于晶片W表面的方向加速。結(jié)果，氧等離子體中的活 性種53與在晶片W表面形成的氮化硅膜52垂直接觸(圖3 (B))。如 上所述，與氮化硅膜52接觸的氧等離子體中的活性種53，使氮化硅膜 52變化為一氧化硅膜54 (圖3 (C))。
然后，將晶片W從第一處理模塊25的腔室搬出，經(jīng)由負(fù)載模塊 13，搬入第二處理模塊34的腔室38內(nèi)。此時(shí)，將晶片W載置于載置 臺(tái)39上。
然后，利用APC閥42等，將腔室38內(nèi)的壓力設(shè)定為1.3X101 l.lX103Pa (1 8Torr)。利用側(cè)壁內(nèi)的加熱器，將腔室38內(nèi)的氛圍氣 體溫度設(shè)定為40 60°C。然后，從噴頭40的氣體供給部43以40 60SCCM的流量向晶片W供給HF氣體(HF氣體供給步驟)(圖3(D))。 其中，此時(shí)水分子幾乎從腔室38內(nèi)除去，并且，不向腔室38內(nèi)供給 H20氣體。
如上所述， 一氧化硅膜54含有一定程度的水分子，到達(dá)一氧化硅 膜54的HF氣體與一氧化硅膜54所含的水分子結(jié)合，形成氫氟酸。并 且，該氫氟酸除去一氧化硅膜54。另一方面，即使在利用氫氟酸除去
一氧化硅膜54、熱氧化膜51露出后，HF氣體到達(dá)熱氧化膜51，由于 熱氧化膜51中幾乎不含水分子，HF氣體幾乎不會(huì)形成氫氟酸，熱氧 化膜51幾乎不被除去。結(jié)果，能夠選擇性地蝕刻并除去一氧化硅膜54 (圖3 (E))。
然后，將晶片W從第二處理模塊34的腔室38搬出，結(jié)束本處理。 根據(jù)本實(shí)施方式的基板處理方法，使氧等離子體中的活性種53與 具有熱氧化膜51和氮化硅膜52的晶片W接觸，并向該晶片W供給 HF氣體。氧等離子體中的活性種53使氮化硅膜52變化為一氧化硅膜 54，由HF氣體生成的氫氟酸能夠選擇性地蝕刻由氮化硅膜52變化而 成的一氧化硅膜54。因此，能夠選擇性地除去氮化硅膜52。
在上述基板處理方法中，向晶片W供給HF氣體時(shí)，水分子幾乎 從腔室38內(nèi)除去，并且不向腔室38內(nèi)供給H20氣體，所以在幾乎不 含水分子的熱氧化膜51中，幾乎不存在HF氣體與水分子的結(jié)合而幾 乎不形成氫氟酸，所以幾乎不會(huì)除去氧化膜51。因此，能夠進(jìn)一步可 靠地選擇性地蝕刻一氧化硅膜51。
此外，在上述基板處理方法中，水分子幾乎從腔室38內(nèi)除去，不 向腔室38內(nèi)供給H20氣體，并且晶片W中的一氧化硅膜54所含的水 分子用于Si02和氫氟酸反應(yīng)而被消耗。因此，能夠?qū)⑶皇?8內(nèi)保持在 非常干燥的狀態(tài)。結(jié)果，能夠抑制水分子引起的顆粒和在晶片W上產(chǎn) 生水印，因而能夠進(jìn)一步提高由晶片W制造的半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性。 下面，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式的基板處理方法進(jìn)行說(shuō)明。 本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和作用與上述的第一實(shí)施方式基本相同，僅實(shí) 施處理的基板的結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式不同。因此，省略對(duì)相同結(jié) 構(gòu)的說(shuō)明，以下僅對(duì)與第一實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)和作用進(jìn)行說(shuō)明。 圖4是表示本實(shí)施方式的基板處理方法的工序圖。 首先，準(zhǔn)備晶片W'，該晶片W'在硅基材60上均勻形成有由Si02 構(gòu)成的熱氧化膜61，在該熱氧化膜61上形成有從晶片W'的表面垂直 突出的截面大致呈矩形的由多晶硅構(gòu)成的柵極電極62 (凸?fàn)畹膶?dǎo)電 部)，并且在熱氧化膜61上形成有由SiN構(gòu)成的氮化硅膜63。在該晶 片W'中，氮化硅膜63不僅覆蓋熱氧化膜61，還覆蓋柵極電極62的側(cè) 面和頂面(圖4 (A))。然后，將該晶片W'搬入第一處理模塊25的腔
室內(nèi)，載置于ESC28上。
然后，向腔室內(nèi)導(dǎo)入氧氣，通過(guò)在上部電極和下部電極之間產(chǎn)生 電場(chǎng)，將氧氣等離子體化，在氧等離子體中產(chǎn)生活性種53，并使該氧 等離子體中的活性種53與氮化硅膜63接觸(氧等離子體接觸步驟)。 此時(shí)，與第一實(shí)施方式相同，在晶片W'的表面附近的空間，平行于晶 片W'的表面產(chǎn)生鞘55。
通過(guò)鞘55的氧等離子體中的活性種53例如陽(yáng)離子，由于鞘55， 在垂直于晶片W'表面的方向被加速，沿該垂直方向移動(dòng)。由于垂直于 晶片W'表面的方向與柵極電極62的側(cè)面平行，因此，通過(guò)鞘55的氧 等離子體中的活性種53大致平行于柵極電極62的側(cè)面進(jìn)行移動(dòng)，與 氮化硅膜63垂直接觸(圖4 (B))。
如上所述，與氮化硅膜63接觸后的氧等離子體中的活性種53，使 氮化硅膜63變化為一氧化硅膜64，但由于在氮化硅膜63中覆蓋柵極 電極62側(cè)面的部分沿活性種53的移動(dòng)方向(垂至于晶片W'表面的方 向)的厚度大，因此氧等離子體中的活性種53不能充分進(jìn)入覆蓋柵極 電極62側(cè)面的部分內(nèi)。結(jié)果，在柵極電極62側(cè)面殘留有未變化為一 氧化硅膜64的氮化部63a (圖4 (C))。另一方面，由于氧等離子體中 的活性種53，在氮化硅膜63中覆蓋柵極電極62頂面的平坦部分和沒(méi) 有覆蓋柵極電極62的平坦部分變化為一氧化硅膜64 (選擇性氧化步 驟)。
然后，將晶片W'從第一處理模塊25的腔室搬出，經(jīng)由負(fù)載模塊 13,搬入第二處理模塊34的腔室38內(nèi)。此時(shí)，將晶片W'載置于載置 臺(tái)39上。
然后，將腔室38內(nèi)的各種條件設(shè)定為與第一實(shí)施方式的各種條件 相同。然后，從噴頭40的氣體供給部43以40 60SCCM的流量向晶 片W'供給HF氣體(HF氣體供給步驟)(圖4 (D))。并且，與第一實(shí) 施方式相同，此時(shí)水分子幾乎從腔室38內(nèi)除去，且不向腔室38內(nèi)供 給H20氣體。
此時(shí)，到達(dá)一氧化硅膜64的HF氣體與一氧化硅膜64所含的水分 子結(jié)合，形成氫氟酸。并且，該氫氟酸除去一氧化硅膜64。另一方面， 即使在利用氫氟酸除去一氧化硅膜64、熱氧化膜61露出后，HF氣體
到達(dá)熱氧化膜61，由于熱氧化膜61中幾乎不含水分子，因此HF氣體 幾乎不會(huì)形成氫氟酸，熱氧化膜61幾乎不會(huì)被除去。此外，即使氮化 部63a露出，由于該氮化部63a由SiN構(gòu)成，而SiN幾乎不與氫氟酸 反應(yīng)，因此氮化部63a也幾乎不會(huì)被除去。結(jié)果，能夠選擇性蝕刻而 除去一氧化硅膜64，并且在柵極電極62的側(cè)面形成有氮化部63a (圖 4 (E))。在LDD (Light Doped Drain:輕摻雜漏極)結(jié)構(gòu)中，該氮化 部63a作為分離柵極電極62和源極/漏極的隔離物而發(fā)揮作用。
然后，將晶片W'從第二處理模塊34的腔室38搬出，結(jié)束本處理。
根據(jù)本實(shí)施方式的基板處理方法，使氧等離子體中的活性種53向 覆蓋柵極電極62的側(cè)面和頂面的氮化硅膜63大致平行于側(cè)面(沿垂 直于晶片W'表面的方向)進(jìn)行移動(dòng)，該氧等離子體中的活性種53與 氮化硅膜63接觸。由于氮化硅膜63中覆蓋柵極電極62側(cè)面的部分沿 活性種53的移動(dòng)方向(垂直于晶片W'的表面的方向)的厚度大，因 此氧等離子體中的活性種53不能充分進(jìn)入覆蓋柵極電極62側(cè)面的部 分。結(jié)果，由于氧等離子體中的活性種53，在氮化硅膜63中覆蓋柵極 電極62頂面的平坦部分和沒(méi)有覆蓋柵極電極62的平坦部分變化為一 氧化硅膜64，而在柵極電極62側(cè)面殘留有未變化為一氧化硅膜64的 氮化部63a。由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻由氮化硅膜63變 化而成的一氧化硅膜64，但是幾乎不蝕刻氮化部63a。因此，在氮化 硅膜63中，能夠不除去覆蓋柵極電極62側(cè)面的氮化部63a，而選擇性 地除去其他部分，具體而言，選擇性地除去覆蓋柵極電極62頂面的平 坦部分和沒(méi)有覆蓋柵極電極62的平坦部分的氮化硅膜63。
此外，在上述基板處理方法中，利用氫氟酸難以完全除去全部的 一氧化硅，因此當(dāng)然在氮化部63a等中含有若干一氧化硅。
在上述各實(shí)施方式中，使用氧等離子體對(duì)氮化硅膜進(jìn)行氧化，但 是用于氮化硅膜氧化的物質(zhì)并不限定于此，只要為至少含有氧的等離 子體就能夠使用。
此外，在上述各實(shí)施方式中，在使氧等離子體與晶片W的氮化硅 膜52 (氮化硅膜53)接觸時(shí)，不向第一處理模塊25中的下部電極施 加偏壓，但是為了使氧等離子體可靠地與氮化硅膜52接觸，也可以向 下部電極施加偏壓。
此外，適用各實(shí)施方式的基板處理方法的基板不限于半導(dǎo)體設(shè)備
用晶片，也可以為在LCD和FPD (Flat Panel Display:平板顯示器) 等中使用的各種基板、光掩模、CD基板、印制基板等。
本發(fā)明的目的也可以通過(guò)將存儲(chǔ)有實(shí)現(xiàn)上述各實(shí)施方式功能的軟 件程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)供給于系統(tǒng)或者裝置，該系統(tǒng)或者裝置的計(jì)算 機(jī)(或者CPU或MPU)讀出并執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序代碼而實(shí) 現(xiàn)。
在這種情況下，由于從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼本身能夠?qū)崿F(xiàn)上 述各實(shí)施方式的功能，該程序代碼和存儲(chǔ)有該程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu) 成本發(fā)明。
此外，作為用于供給程序代碼的存儲(chǔ)介質(zhì)，例如，可以使用軟盤(pán) (注冊(cè)商標(biāo))、硬盤(pán)、光磁盤(pán)、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 DVD-RW、 DVD+RW等光盤(pán)、磁帶、非易失性存儲(chǔ)卡、 ROM等。此外，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載程序代碼。
此外，通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)讀出的程序代碼，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述各實(shí) 施方式的功能，而且也包括根據(jù)該程序代碼的指示在計(jì)算機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)的 OS (操作系統(tǒng))等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或者全部，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn) 上述各實(shí)施方式功能的情況。
并且，還包括將從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出的程序代碼寫(xiě)入可插入計(jì)算機(jī)的 功能擴(kuò)展板或與計(jì)算機(jī)連接的功能擴(kuò)展單元所具備的存儲(chǔ)器中后，根 據(jù)該程序代碼的指示，在功能擴(kuò)展板或功能擴(kuò)展單元中具有該擴(kuò)展功 能的CPU等進(jìn)行實(shí)際處理的一部分或全部，通過(guò)該處理實(shí)現(xiàn)上述各實(shí) 施方式功能的情況。
權(quán)利要求
1.一種基板處理方法，對(duì)具有通過(guò)熱氧化處理形成的熱氧化膜和氮化膜的基板進(jìn)行處理，其特征在于，包括氧等離子體接觸步驟，使含有氧的等離子體與所述基板接觸；和HF氣體供給步驟，向與所述含有氧的等離子體接觸后的所述基板供給HF氣體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠選擇性地除去氮化膜的基板處理方法。在具有由SiO₂構(gòu)成的熱氧化膜(51)和由SiN膜構(gòu)成的氮化硅膜(52)的晶片(W)中，使將氧氣等離子體化后的氧等離子體與氮化硅膜(52)接觸，使氮化硅膜(52)變化為一氧化硅膜(54)，向該一氧化硅膜(54)供給HF氣體，利用由HF氣體生成的氫氟酸選擇性地蝕刻一氧化硅膜(54)。
文檔編號(hào)H01L21/311GK101097865SQ200710126879
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者八田浩一, 西村榮一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社