(57)【要約】【課題】  微細化した半導体装置に適した半導体ウェーハ再酸化防止のための保護方法；ドライエッチングで処理されたウェーハを式次工程の電極物質成膜まで再酸化を起こさずに保つとともに、ドライエッチング反応生成物の除去を適切に行なう方法を提供する。【解決手段】  ドライエッチング反応生成物が表面に残存しているウェーハを該反応生成物により保護する。100℃以下の温度で、50Pa以上大気圧以下の不活性ガス、あるいはクリーンルームの空気と同等の空気もしくは該空気に不活性ガスを混合した混合ガスと接触させて保護する。また、電極物質を成膜する直前に反応生成物を加熱により分解・除去する。
2009001774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜と、フッ素を含有するエッチングガスを反応せしめ、反応生成物を生成した後、成膜を行う直前に前記反応生成物を加熱により分解・除去することを特徴とする半導体シリコンウェーハの表面保護方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体シリコンウェーハの表面保護法であって、前記反応生成物を生成した後、前記半導体シリコンウェーハを、100℃以下の温度で、50Pa以上大気圧以下の不活性ガス雰囲気内で８時間以内保持するか、あるいはクリーンルームの空気と同等の空気もしくは該空気に不活性ガスを混合した混合ガス雰囲気内で2時間以内保持することを特徴とする、酸化膜ドライエッチング後電極物質成膜直前までの半導体シリコンウェーハの表面保護方法。
【請求項３】
半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜をドライエッチングした後、半導体シリコンと電極物質を接続するために電極物質の成膜を行なう半導体装置の製造方法において、請求項１又は２記載の表面保護を行なった後、電極物質を成膜する直前に前記反応生成物を加熱により分解・除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜を枚葉式もしくはバッチ式でドライエッチングした後、半導体シリコンと電極物質を接続するために電極物質の成膜をバッチ式で行なう半導体装置の製造方法（但し、バッチ式ドライエッチング処理ウェーハ枚数より、バッチ式電極物質成膜ウェーハ処理枚数が多い）において、バッチ式電極物質成膜処理枚数に達するまで請求項１又は２記載の表面保護を行なった後、次に、すべての半導体シリコンウェーハにつき同一装置内にて前記反応生成物を加熱により分解・除去し、続いて３０分以内に前記半導体シリコンウェーハを電極物質成膜装置に移動することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記エッチングガスが水素及び窒素の少なくも1種の第1のガスと、炭素及び酸素を含まず、フッ素を含有する第2のガスとの混合ガスである請求項３又は４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１のガスをマイクロ波励起する請求項４又は５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ドライエッチング反応を50℃以下の温度で行なうことを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ドライエッチング反応後、反応生成物が残存する半導体シリコンウェーハに−30〜+25℃の温度をもつ不活性ガスを噴射することにより半導体シリコンウェーハを冷却することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの表面に存在する酸化膜をドライエッチングした後に、再酸化が起こらないようにする保護方法に関するものである。さらに、本発明は、ドライエッチングを行ない、再酸化防止保護を行なった後、電極物質をコンタクトホールに埋込むためのCVD膜形成などの次工程の処理を行なう半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程では、半導体ウェーハの表面の絶縁膜をレジストによるパターニング後除去し、次に電極物質を成膜し、コンタクトホールに埋込む処理が行われる。この過程においてコンタクトホール底部で表出されたシリコンに、次の電極物質を埋込む処理が行われる。半導体ウェーハの表面に生成される自然酸化膜はコンタクト抵抗を増大させるために、次の成膜を行なう前に自然酸化膜を除去し、かつ除去後の保護方法として種々の方法が提案されている。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１：特開平５−２１７９１９号公報は、自然酸化膜の除去を枚葉式で行ない、電極物質の成膜をバッチ式で行なう方法であり、ウェーハカセットからウェーハを１枚づつ取り出し、フッ酸ガスによりSiウェーハの自然酸化膜を洗浄除去した後、反応生成物を同一の反応室内で加熱により除去する；Siウェーハを不活性ガス雰囲気の予備室で一旦保存する；その後バッチ式成膜処理炉中で処理を行なうことを提案する。これら一連の操作はロボットにより行われている。【０００４】
特許文献２：特開２００４−３４３０９４号公報は、自然酸化膜などをHF と NH3との混合ガスにより100〜600℃でドライエッチングにより除去することを提案する。H2O2とNH4OHの混合溶液などにより形成されるケミカル酸化膜は自然酸化膜よりも電気的特性が優れるので、その後の処理としては、酸化膜除去と同じ装置で連続してモノシランガスとモノゲルマニウムを供給することによりGeが不純物としドープされたSi膜を成長する。          【０００５】
非特許文献１：発明協会公開技法２００５−５０１８７２号は縦型バッチ式装置において、プラズマを用いることはなくNH3 と HFにより自然酸化膜を除去する方法として、NH3 と HFとの混合気体と自然酸化膜を反応せしめ珪フッ化アンモニウムを生成させるチャンバーと、この珪フッ化アンモニウムを分解するチャンバーを並列させており、これらの両チャンバーの下方に共通のロードロック室を気密に連通して設け、ロードロック室内は窒素又は真空雰囲気としている。【０００６】
特許文献３：特開２００３−１２４１７２号公報は自然酸化膜をNF3と水素ガスなどの混合プラズマガスにより除去し、フッ化珪素などの反応生成物を加熱によりウェーハから除去した後、大気圧の窒素雰囲気中のロードロックチャンバーに移動させるバッチ式ウェーハの処理方法を提案している。処理されたウェーハはボートに搭載された状態でロードロックチャンバーから搬出される。【０００７】
特許文献４：特開平１０−２０９１１１号は、自然酸化膜除去後をフッ酸洗浄、その他の方法により、再酸化防止を目的とする水素終端化処理を行なうことが述べられている。この特許文献では、水素終端化処理後イソプロピルアルコールで蒸気乾燥を行ない、その後イソプロピルアルコールを加熱処理により脱離させ、その後熱酸化を行なうことが提案されている。【０００８】
特許文献５：ＰＣＴ/ＪＰ２００６/３１６０７４（本出願人両名の２００６年８月１５日付け国際出願）は自然酸化膜のエッチングは枚葉式あるいはバッチ式で行なう方法であり、マイクロ波励起されたN2及び/又はH2ガスとNF3などのガスとの混合ガスにより、50℃以下の温度で自然酸化膜除去し、次に水素終端化処理を行ない、続いて、0 〜−30℃の温度をもつ不活性ガスによりウェーハを冷却することを提案している。【０００９】
ところで、２００２年当時のパターンルールは133nmであり、このレベルの微細化程度で処理された、ウェーハはドライエッチング後、自然酸化膜を除去した状態でクリーンルーム中に８時間放置しても自然酸化膜の再発生、即ち、再酸化は問題にならなかった。その後、微細化程度は次第に進展しており、2007年４月には45nmの半導体が量産されるとの発表がなされた（非特許文献２：日経新聞2007年4月10日版）。
【特許文献１】特開平５−２１７９１７号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３０９４号公報
【特許文献３】特開２００３−１２４１７２号公報
【特許文献４】特開平１０−２０９１１１号公報
【特許文献５】ＰＣＴ/ＪＰ２００６/３１６０７４
【特許文献５】特開平７−１２１２４８公報
【非特許文献１】発明協会公開技法２００５−５０１８７２号
【非特許文献２】日経新聞２００７年４月１０日版
【非特許文献３】ビギナーズハンドブック３２「はじめての半導体ナノプロセズ」前田和夫著、株式会社工業調査会、2000年2月10日発行第122頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ドライエッチング反応生成物を加熱により分解・除去するとともに水素終端化処理したウェーハを不活性ガス雰囲気チャンバーで保管し、バッチ式CVDにより電極物質を埋込む方法では、半導体の微細化が進むにつれて、半導体製造ラインの待機時間中の再酸化によりウェーハ毎にコンタクト抵抗のばらつきが起こった。
また、特許文献１の方法では、枚葉方式で自然酸化膜を除去した後、赤外線ランプによりドライエッチング反応生成物を1分間程度の時間で70℃付近の温度で除去する処理を同一反応室内で行なっている。しかしながら、自然酸化膜のドライエッチングと反応生成物分解・除去を同じ反応室で行なうと、ドライエッチング反応は50℃以下が望ましく、反応生成物の分解・除去は100℃前後への加熱が必要であるから、反応室内の温度を両反応に適した温度に保つことは難しい。
さらに、  特許文献２のように、ドライエッチング前工程とＣＶＤ後工程を同じ装置で行なうと、再酸化の問題は起こらないが、枚葉式前工程とバッチ式後工程を組み合わせることはできず、かつパーティクル発生の危険がある。【００１１】
本発明は、上記従来技術を凌駕し、微細化した半導体装置に適用することができる半導体シリコンウェーハの再酸化防止のための保護方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、ドライエッチングで処理されたウェーハを次工程の電極物質成膜まで再酸化を起こさずに保つとともに、ドライエッチング反応生成物の除去を適切に行なうことができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜と、フッ素を含有するエッチングガスを反応せしめ、反応生成物を生成した後、成膜を行う直前に前記反応生成物を加熱により分解・除去することを特徴とする半導体シリコンウェーハの表面保護方法を提供する。
具体的に述べると、半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜と、フッ素を含有するエッチングガスとをエッチング反応せしめた反応生成物が表面に残存している半導体シリコンウェーハを、100℃以下の温度で、50Pa以上大気圧以下の不活性ガス雰囲気内で８時間以内保持するか、あるいはクリーンルームの空気と同等の空気もしくは該空気に不活性ガスを混合した混合ガス雰囲気内で2時間以内保持し、酸化膜ドライエッチング後電極物質成膜直前までの半導体シリコンウェーハの表面を保護する。
また、本発明は、半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜をドライエッチングした後、半導体シリコンと電極物質を接続するために電極物質の成膜を行なう半導体装置の製造方法において、本発明の表面保護を行なった後、電極物質を成膜する直前に前記反応生成物を加熱により分解・除去することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
本発明において、酸化膜はSi基板の熱酸化膜、自然酸化膜などであるが、以下主として自然酸化膜の例を説明する。【００１３】
本発明においては、エッチングガスとしては、フッ酸、HFとNH3の混合ガス、特許文献５に記載されている水素及び窒素の少なくも1種のガスと、パーティクルの原因となる炭素及び酸化を起こす酸素を含まず、フッ素を含有する第2のガスとの混合ガス、具体的には2.45GHZのマイクロ波で励起されたもしくはされないH, N, NH3などのガスとNF3の混合ガスを使用することができる。また、マイクロ波励起されたNH3,マイクロ波励起されないHF, とNF3の混合ガスを使用することもできる。マイクロ波励起ガスとNF3の混合ガスによる反応は60℃以上では進行しないので、反応は50 ℃以下、特に30℃以下の温度で行なうことが好ましい。【００１４】
本発明者らは、厚さが500nmのSiO2膜に幅（H）が異なるコンタクトホールを,マイクロ波励起されたH2,NH3ガスとNF3との混合ガスにより開け、反応生成物を加熱により分解・除去すると同時に水素終端化処理を行い、表出されたSiと接続するポリシリコンを埋込む際に、コンタクトホール形成からP-dopedポリシリコン成膜までのクリーンルーム内保管時間とコンタクト抵抗が増大しない保持時間（ｔ）との関係を調べたところ、H＝90nm, t=3時間；H=80nm, t=90分； H=70nm,t=50分；H=60nm,t＝40分の関係が得られた。
上記した厚さが500nmのSiO2膜に幅（H）が90nm, 80nm, 70nm, 60nmのコンタクトホールをドライエッチングで開け、反応生成物を残したウェーハを窒素ガス雰囲気のロードロックチャンバーに８時間放置しても、コンタクト抵抗増大は起こらなかった。
さらに、反応生成物を残した同様のウェーハにつきクリーンルーム内で放置したところ、２時間放置ではコンタクト抵抗増大は起こらなかった。クリーンルームの空気に存在する微量水分が反応生成物層の表面部をポーラスにする現象が認められ、これによりコンタクト抵抗の変化が起こっていると考えられた。【００１５】
半導体装置の微細化程度とコンタクトホール内底部に表出された原子状Siの再酸化との関係については、前段落での記載が意味するところは次のように考えられる。なお、コンタクトホールの直径はパターンルールにより定まり、現在の半導体装置では70〜 90nmであるが、40nmの実現は二三年であると考えられる。
（イ）コンタクトホールが大きく、表出面積が大きいSi結晶が多少再酸化してもコンタクト抵抗の減少は少ない。
（ロ）反応生成物を加熱により分解・除去した状態で半導体シリコンウェーハ（以下「ウェーハ」という）を不活性ガス雰囲気中に保持しても、保持時間が数時間以上に達すると微細なコンタクトホールでは十分に再酸化防止はできない。水素終端化処理も同様に十分に再酸化を防止することができない。
（ハ）エッチングガスと、厚さが一般には厚さが2nm程度である自然酸化膜の酸化シリコンが反応すると、珪化フッ素、珪化フッ素アンモニウムなどの反応生成物が生成するので、原子状Siは反応生成物に被覆されている。反応生成物は自然酸化膜のエッチングを行った箇所と同じ処に付着しているから、再酸化防止が必要なコンタクトホール底部に存在している。
（ニ）通常のクリーンルームは特に低湿度化を意図していないから、その相対湿度は40％程度に及ぶことがある。このようなクリーンルームに含まれる水分はドライエッチング反応生成物を変質させるのに十分に高い濃度である。したがってドライエッチング反応生成物は大気中の微量水分に対して鋭敏であり、クリーンルーム内で保護作用を維持する時間は高々2時間程度である。
不活性ガス中ではドライエッチング反応生成物は８時間もの長時間保護作用を持続する。
(ホ)原子状Siは30分以内であると、クリーンルーム内でも、コンタクト抵抗の変動を招くような酸化は受けない。【００１６】
本発明は、自然酸化膜のドライエッチング反応生成物を電極物質成膜直前まで耐再酸化保護膜として利用する。この保護中に、ウェーハがさらされるガスは窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気である。不活性ガスは工業的純粋窒素、アルゴンなどであり、反応生成物と反応する水分が低いものである。かかる不活性ガス雰囲気の圧力が50 Paより低いと、ドライエッチングの圧力より低くなり、反応生成物が分解するおそれがある。また、圧力は常圧以上にすると特殊な保護容器が必要となり経済的ではない。かかる不活性ガス中でドライエッチング反応生成物の保護効果持続時間は８時間程度である。通常の半導体製造ラインは８時間交代制であるから、次のシフトに保護をされているウェーハを引き渡すことができる。【００１７】
さらに、ウェーハがさらされる空間はクリーンルームの空気などであってもよく、あるいはクリーンルーム内に配置されたウェーハ保管箱などに不活性ガスを流すなどの方法によりウェーハを保護してもよい。クリーンルームにおいては、空気中の水分により反応生成物保護膜は変質するので、その保護効果が持続するのは2時間程度である。
また、ウェーハがさらされる空間の温度は100℃を超えると、反応生成物が分解するおそれがある。
本発明法はパターンルールが50〜90nmの半導体装置製造に適用すると、従来の水素終端化処理などでは達成できない保護効果を達成することができる。これより長いパターンルールの半導体装置に本発明を適用しても、従来と同程度以上の保護効果を達成することができる。【００１８】
続いて、本発明の半導体装置の製造方法を詳しく説明する。
本発明においては、自然酸化膜エッチング反応生成物の分解・除去は、電極物質成膜装置において、当該皮膜形成直前に130〜200℃に加熱することにより行なう。その後の電極物質としてP-dopedポリシリコン、Al,Cu,Co, Ni, WSi2, CoSi2, TiSi2, NiSi2等を成膜する。Cuの場合は無電解Cuめっきにより成膜が行なわれるが、下地TiNをスパッタ装置あるいはCVD装置において成膜する。Alの場合も同様に、TiNをスパッタする下地膜形成過程において反応生成物を分解除去し、その後Alの蒸着を行なう。また、TiN/Al/Cuなどのように多層構造とすることもある。その他の電極形成物質については、非特許文献３：ビギナーズハンドブック３２「はじめての半導体ナノプロセズ」前田和夫著、株式会社工業調査会、2000年2月10日発行第122頁に示されている。【００１９】
本発明においては、かかる下地TiNとCuなど全体を電極物質と総称する。本発明において、電極物質成膜直前とは、最下層になる電極物質成膜装置内において当該最下層成膜前であって、電極形成物質形成のウェーハ枚数と同じ枚数の状態である。即ち、自然酸化膜の分解・除去を別の装置で行なうと、原子状Siが露出された状態となり、電極物質形成装置にウェーハを移動する段階で原子状Siが酸化されるからである。さらに、例えば、CVDによるポリシリコン成膜処理枚数が100枚であり、ドライエッチングによる処理枚数が25枚である場合、4回の処理で100枚のウェーハが得られるので、この100枚につき一斉に反応生成物除去を行なうことにより、100枚のウェーハのコンタクト抵抗をそろえることが重要である。反応生成物の分解は、100 ℃程度から開始し、200℃程度で完了する。電極物質成膜処理温度へ昇温する際に、排気を行いながら上記温度範囲を通過する時に反応生成物のうちH,Nなどの気化し易い物質が排気・除去される。【００２０】
本発明は、半導体シリコンウェーハの表面に存在する酸化膜を枚葉式もしくはバッチ式でドライエッチングした後、半導体シリコンと電極物質を接続するために電極物質の成膜をバッチ式で行なう半導体装置の製造方法（但し、バッチ式ドライエッチング処理ウェーハ枚数より、バッチ式電極物質成膜処理ウェーハ枚数が多い）において、バッチ式電極物質処理枚数に達するまで請求項１記載の表面保護を行なった後、次に、すべての半導体シリコンウェーハにつき前記反応生成物を加熱により分解・除去する処理を同一の装置内にて行い、続いて３０分以内に半導体シリコンウェーハを電極物質形成装置に移動することを特徴とする半導体装置の製造方法も提供する。この方法は、反応生成物による保護は上述のところと同じであるが、反応生成物の分解・除去を電極物質成膜とは別の装置で行なうことを特徴としている。この結果、ウェーハを電極物質形成装置に移動する際に、クリーンルームの空気、ロードロックチャンバーの不活性ガスなどに原子状Siがさらされるが、この時間を30分以内とすることにより、コンタクト抵抗の変動を避けるができる。【００２１】
本発明の半導体装置製造方法の特許文献１及び５の方法に対して有する利点は次のとおりである。（イ）再酸化防止効果が高く、微細半導体装置のコンタクト抵抗増大を抑えることができる；（ロ）自然酸化膜エッチング装置の反応室の温度を低く保ち、反応速度を増大させることができる；（ハ）保護膜が電極物質成膜装置において、バッチ処理されるウェーハ全体について一斉にかつ同時に除去されるので、コンタクト抵抗が安定化する：（ニ）ドライエッチングと電極物質成膜に関して枚葉処理とバッチ処理を任意に組合せることができ、またバッチ処理の枚数も任意に設定することができる。しかも、これらにつきどのように組合せしても、かつ処理枚数をどのように設定してもコンタクト抵抗は一定になるので、半導体製造ラインの待機時間中の再酸化を抑えることができる。
続いて、本発明の好ましい実施態様を説明する。【００２２】
特許文献５で提案されている不活性ガス冷却を自然酸化膜のドライエッチング後に行なうと、パーティクルの発生を抑えることができる。ドライエッチング処理後にドライエッチング反応室内であるいは専用の冷却室内で0〜−30℃の温度をもつ不活性ガスをウェーハの上下面の一方又は両方に噴射することによりウェーハを冷却する。冷却後ウェーハをロードロックチャンバーあるいはクリーンルームに移動する。不活性ガスとしては、半導体と反応せずかつ安価な窒素が好ましい。窒素は0〜−30℃、特に−10〜−20℃の範囲において冷却に有効である。この冷却を行わないと、反応生成物の一部がパーティクル化するおそれがある。【００２３】
窒素は、0〜−30℃の温度をもつ液体、例えばブライン、エチレングリコールなどと二重管、フィンなどを用いて熱交換して、当該液体の温度に調節することが好ましい。このような恒温ガスを製造する恒温処理装置は、特許文献5、特開平７−１２１２４８号公報などで発表されており、また市販のサーモチラー（thermo chiller）を使用することができる。サーモチラーは株式会社SMCより販売されており、エッチャーの反応槽を−20℃から+40℃の一定温度に±3℃の精度で保つために従来使用されていた。本発明においては、既存のエッチャー冷却用チラーは利用し、その冷却ガスの一部をバイパスさせて使用してもよい。あるいは、既存のエッチャー用チラーブラインなどの冷却液タンクを利用し、熱交換は半導体表面処理装置内で行なうようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施態様に係る自然酸化膜のバッチ式エッチング装置の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。
【図４】本発明の一実施態様に係る枚葉式エッチング装置の断面図である。
【図５】反応ガス噴射器の平面図である。
【図６】図４のIV −IV線断面図である。
【図７】本発明に係るウェーハ支持治具の別の実施例を示す図面である。
【図８】CVD装置の断面図である。
【図９】図８のIX ‐IX線断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図1〜３を参照して、本発明のバッチ式自然酸化膜のドライエッチング法の実施態様を説明する。ドライエッチング装置は処理準備室２１と反応室３０の二段構造である。
図1は複数枚のウェーハの自然酸化膜をドライエッチングする装置の水平断面図であり、図2はII -II線の断面図であり、図3はIII-IIIの断面図である。
これらの図において、H2, N2などの分子状あるいはNH3などの化合物状第1のガス流入管3及びNF3などの第2のガス流入管1,2が内面が陽極酸化処理されたアルミニウムから形成されている反応槽5の切欠き箇所5aに開口し、仕切り板5bにより先端が保持されている（図1参照）。 これらのガス流入管1,2,3は先端が縦長の函体状に成形され、函体内には、ウェーハ枚数とほぼ等しいガス噴射孔が開口している。第１のガス流入管３には2.45GHｚのマイクロ波発生器を付設することができる。
反応槽５は、内部に、冷却流路17が蛇行しているアルミニウム筒からなり、冷却媒体がドライエッチングに好ましい温度に反応容器内を保ち、かつアルミニウムがフッ素系ガスにより侵食されない温度に保っている。本発明のドライエッチング装置は、反応生成物除去及び水素終端化処理のための加熱手段が併設されていないので、これらの手段による温度上昇はない。【００２６】
また、反応ガス及び未反応ガスを炉外に排出する排気管13が、ガス流入管1,2,3とは対称位置に形成されている。この排気管13には図示されない弁とポンプが配置されており、ウェーハ10が配置された反応室30を66Pa(0.5torr)〜2.5kPa ‘20torr)の圧力に吸引する。
反応室30にはウェーハ10が治具9（図2参照）によりウェーハ面10bが上下方向を向くように配置されている。治具9は回転軸11に連結されており、反応室30内を昇降するとともに、図2に示した状態では底板8と反応槽5がOリング29を介して強固に連結されている。回転軸11は軸受31を介して、例えば5〜10rpm程度で回転する。治具9は、ウェーハ10より僅かに径が大きい上板26と底板27の間の3本の垂直柱28a,b,c（図1には示さず）で固定し、垂直柱28a,b,cにはウェーハ10（図5,6）を挟む爪(図示せず)を取付けている。反応室30は底板8により下側が閉鎖されており、底板8に装着された軸受31を介して回転軸11が回転すると、治具9とともにウェーハ10も回転する。また、反応室30と処理準備室21を上下逆転してもよい。22は処理準備室の反応槽である。【００２７】
本発明においては、反応室内を真空に減圧した後、第1及び第2のガスからなる反応ガスを導入して自然酸化膜などの除去を行なう。
好ましいエッチング条件は次のとおりである。
・  マイクロ波励起エッチング
・  マイクロ波出力
８インチウェーハ：3000W
１２インチウェーハ：6000W
・  ガス条件
圧力―H2,N2-0.13Pa 〜1.3Kpa
流量-  H2,N2-１L/min
（ロ） マイクロ波励起をしないエッチング
圧力及び流量を（イ）より多く調整する。【００２８】
冷却用窒素ガスを噴射管15の孔15aから噴射することにより、ウェーハ10を冷却し、続いて、冷却用窒素ガスの噴射を停止し、第1のガス流入管3から窒素ガスを流して反応室内を常圧にし、ウェーハ10を治具9及び底板8とともに下降させ処理準備室21に移動し、その後フォーク状治具によりクリーンルームに引き出す。【００２９】
以下、図４〜７を参照して、本発明の自然酸化膜の枚葉式ドライエッチング法を説明する。これらの図において、図1〜３の装置と同じ要素は同じ参照符号を付してある。またこれらの機能は図１〜３を参照して説明したところと同じである。
図４〜７に示された装置は反応室1と処理準備室2１の上下二段構造である。なお、反応空間1と処理準備室21を上下逆転してもよい。
図４に示された治具部品９の支持腕43は先端に固着されたL字先端44から上向きに延びたピンの尖った先端でウェーハ10を支持する。46（図１，３）は第1のガス、第2のガスのドライエッチングガス噴出器を概念的に示している。
ドライエッチングガス噴射器6（図5）は、H2, N2などの分子状あるいはNH3などの化合物状第1のガス流入管48及びNF3などの第2のガスを流入管49を二重渦巻き状に配置しており、それぞれ第1のガス又は第2のガスを噴出孔48a,49bから噴射させる。第１のガス流入管18には2.45GHｚのマイクロ波発生器を付設することができる。
図４に示された位置で、ウェーハ10の自然酸化膜をドライエッチングする。その後ウェーハ10を処理準備室12に下降させ、一本のガス噴射管42から、冷却用窒素ガスをウェーハ10に噴射する。
図７には、図４とは逆にドライエッチングガスを上向に噴射する噴射管46を示す。【００３０】
図8，9には、反応生成物の分解・除去及び電極物質の成膜をCVDにより行なう実施態様に係る装置を示す。これらの図において、70は反応槽、71,72,73は反応ガスもしくはキャリアーガスの流入管である。
75は反応槽、76排気管、78応生成物を分解するためのランプヒーターであり、ウェーハ10を100〜200℃に加熱することにより、自然酸化膜のドライエッチング反応生成物を気化せしめ、排気管76から排気する。さらに、ランプ加熱による昇温を行い、ポリシリコン等の成長を行なう。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上説明したように、本発明は微細化半導体装置において、シリコンの再酸化を防止し、コンタクト抵抗を安定させることが歩留まり向上に繋がる。
以上自然酸化膜をドライエッチングする場合について説明したが、より厚い熱酸化膜をドライエッチングした場合も同様に原子状Siが珪フッ化物などの反応生成物皮膜により覆われた状態となるから、かかる状態のウェーハをクリーンルームにて保管し、その後CVDなどの処理をすることができる。
【図１】
2009001774.tif 000003
【図２】
2009001774.tif 000004
【図３】
2009001774.tif 000005
【図４】
2009001774.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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