(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体を加工するための方法であって、
プロセス・チャンバーにおいて基体を提供すること、前記基体がそれに形成された酸化物の層を有すること、並びに、
部分的に前記基体から前記酸化物の層を取り除くためにＦ２を具備する第一のエッチング・ガスの流動へ４００℃以下のものである第一の基体温度において前記基体を露出させること、
前記第一の基体温度から９００℃未満のものである第二の基体温度まで前記基体の温度を上昇させること、及び
さらに水素アニールにおいて前記酸化物の層及び前記基体に残留するいずれのＦを含有する不純物をも取り除くためにＨ２を具備する第二のエッチング・ガスの流動へ前記第二の基体温度において前記基体を露出させること
を具備する、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うこと
を具備すると共に、
Ｆ２を具備する前記第一のエッチング・ガスの流動は、部分的に前記基体から前記酸化物の層を取り除くことに追加して、残留する酸化物の層を変更すると共に、それによってＨ２を具備すると共にＦ２を具備するものではない前記第二のエッチング・ガスによる前記残留する酸化物の層のさらなる取り除きを容易にする、
方法。
【請求項２】
請求項１に従った方法において、
前記第一の基体温度は、２０℃及び４００℃の間におけるものである、
方法。
【請求項３】
請求項２に従った方法において、
前記第一の基体温度は、２００℃及び４００℃の間におけるものである、
方法。
【請求項４】
請求項１に従った方法において、
前記第二の基体温度は、少なくとも２００℃及び９００℃未満である、
方法。
【請求項５】
請求項４に従った方法において、
前記第二の基体温度は、少なくとも８００℃及び９００℃未満である、
方法。
【請求項６】
請求項１に従った方法において、
前記第一の基体温度は、２００℃及び４００℃の間におけるものであると共に、
前記第二の基体温度は、少なくとも８００℃及び９００℃未満である、
方法。
【請求項７】
請求項１に従った方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、Ｆ２及びＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、若しくはＸｅ、又はそれらの二つの若しくはより多いものの組み合わせを含有する不活性なガスを具備する、
方法。
【請求項８】
請求項７に従った方法において、
上記の第一のエッチング・ガスは、前記エッチング・ガスの残余のものがＮ２であることを備えたおおよそ３％−２０％のＦ２を具備する、
方法。
【請求項９】
請求項１に従った方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、Ｆ２及びＨ２、Ｈ、又はＮＨ３を含有する還元するガスを具備する、
方法。
【請求項１０】
請求項１に従った方法において、
前記第一の基体温度において前記基体を露出させるステップ及び前記第二の基体温度において前記基体を露出させるステップは、０．１トール（１．３３×１０パスカル）及び１００トール（１．３３×１０４パスカル）の間におけるプロセス・チャンバーの圧力で行われる、
方法。
【請求項１１】
請求項１に従った方法であって、
さらに、
前記順次の酸化物の取り除きのプロセスの後に続く、前記基体にフィルムを形成すること
を具備する、
方法。
【請求項１２】
請求項１１に従った方法において、
前記順次の酸化物の取り除きのプロセス及び前記形成することは、周囲の空気へ前記基体を露出させることなしに同じプロセス・チャンバーにおいて行われる、
方法。
【請求項１３】
請求項１１に従った方法において、
前記形成することは、Ｓｉを含有するフィルムを堆積させるためにＳｉを含有するガスへ前記基体を露出させることを具備する、
方法。
【請求項１４】
請求項１３に従った方法において、
前記Ｓｉを含有するフィルムは、ポリＳｉ、非晶質のＳｉ、エピタキシャルＳｉ、又はＳｉＧｅを具備する、
方法。
【請求項１５】
請求項１３に従った方法において、
前記Ｓｉを含有するガスは、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、若しくはＳｉ２Ｃｌ６、又はそれらの二つの若しくはより多いものの組み合わせを具備する、
方法。
【請求項１６】
請求項１１に従った方法において、
前記形成することは、（１）ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、若しくはＳｉ２Ｃｌ６、又はそれらの二つの若しくはより多いものの組み合わせを含有する、Ｓｉを含有するガス、及び、（２）ＧｅＨ４若しくはＧｅＣｌ４、又はそれらの組み合わせを含有する、ゲルマニウムを含有するガスへ前記基体を露出させることを具備する、
方法。
【請求項１７】
請求項１１に従った方法において、
前記フィルムは、Ｇｅのフィルム又は高いｋのフィルムを具備する、
方法。
【請求項１８】
請求項１７に従った方法において、
前記フィルムは、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ、ＴａＳｉＯｘ、ＺｒＳｉＯｘＮｙ、ＳｒＯｘ、ＳｒＳｉＯｘ、ＬａＯｘ、ＬａＳｉＯｘ、ＹＯｘ、若しくはＹＳｉＯｘ、又はそれらの二つの若しくはより多いものの組み合わせを具備する高いｋのフィルムを具備する、
方法。
【請求項１９】
請求項１１に従った方法において、
前記フィルムは、選択的に前記基体のＳｉを含有する表面に形成される、
方法。
【請求項２０】
請求項１１に従った方法において、
前記フィルムは、ＳｉＧｅの基体に形成された引っ張られたＳｉフィルムである、
方法。
【請求項２１】
Ｓｉの基体を加工するための方法であって、
プロセス・チャンバーにおいてＳｉの基体を提供すること、前記Ｓｉの基体がそれに形成された酸化物の層を有すること、
部分的に前記Ｓｉの基体から前記酸化物の層を取り除くために２０℃及び４００℃の間における第一の基体温度においてＦ２を具備する第一のエッチング・ガスの流動へ前記Ｓｉの基体を露出させること、
前記第一の基体温度から９００℃と比べてより低い第二の基体温度まで前記基体の温度を上昇させること、及び
さらに水素アニールにおいて前記酸化物の層及び前記基体に残留するいずれのＦを含有する不純物をも取り除くためにＨ２を具備する第二のエッチング・ガスの流動へ前記第二の基体温度において前記基体を露出させること
を具備する、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うこと、並びに
前記順次の酸化物の取り除きのプロセスの後に続く、前記Ｓｉの基体にエピタキシャルＳｉフィルムを形成すること
を具備すると共に、
Ｆ２を具備する前記第一のエッチング・ガスの流動は、部分的に前記基体から前記酸化物の層を取り除くことに追加して、残留する酸化物の層を変更すると共に、それによってＨ２を具備すると共にＦ２を具備するものではない前記第二のエッチング・ガスによる前記残留する酸化物の層のさらなる取り除きを容易にする、
方法。
【請求項２２】
請求項２１の方法であって、
さらに、上記の提供するステップに先行する前記基体のＨ２Ｏ：ＨＦクリーニングを行うことを具備する、
方法。
【請求項２３】
請求項２２の方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、１トール（１．３３×１０２パスカル）のプロセス・チャンバーの圧力において８ｓｌｍのＮ２＋Ｎ２における１ｓｌｍの２０％のＦ２を含有すると共に、
前記第一の基体温度は、３００℃である、
方法。
【請求項２４】
請求項２３の方法において、
前記第二の基体温度は、８５０℃である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体プロセシングに、及び、より詳しくは、基体からの酸化物の取り除き及び基体におけるフィルムのその後の形成についての低い温度のプロセスに関係する。
【背景技術】
【０００２】
ケイ素（Ｓｉ）を含有するフィルムは、半導体産業における用途の幅広い様々なものに使用される。Ｓｉを含有するフィルムは、エピタキシャルＳｉ、多結晶質のＳｉ（ポリＳｉ）、非晶質のＳｉ、エピタキシャルケイ素ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ケイ素ゲルマニウムの炭化物（ＳｉＧｅＣ）、ケイ素の炭化物（ＳｉＣ）、ケイ素の窒化物（ＳｉＮ）、ケイ素の炭窒化物（ＳｉＣＮ）、及びケイ素の炭酸化物（ＳｉＣＯ）のようなフィルムを含む。回路の幾何学的配置が、今までのより小さい特徴のサイズまで縮む際に、より低い加工する温度は、例えば、半導体デバイスへの新しい材料の導入及び／又はソース及びドレイン領域における浅いインプラントについての熱的な予算の低減の理由のために、好適なものである。その上、Ｓｉを含有するフィルムの非選択的な（総括的な）及び選択的な堆積が、将来のデバイスに必要とされることになることは、明白なことである。
【０００３】
エピタキシャルＳｉ堆積は、バルクのＳｉの結晶格子が、バルクより他の異なるドーピングレベルを有することがある新しいＳｉを含有するフィルムの成長を通じて拡張されるプロセスである。ターゲットのエピタキシャルフィルムの厚さ及び抵抗率のパラメーターを調和させることは、デバイスを機能させる性質のその後の製作に重要なことである。Ｓｉの基体に、Ｓｉを含有するフィルム、例．エピタキシャルＳｉ又はエピタキシャルＳｉＧｅフィルムを堆積させることに先立ち、高い質のエピタキシャルフィルムを堆積させるための適切な開始する成長の表面（即ち、シード層）を調製する為に、基体の表面から在来の酸化物の層を取り除くことは、要求されたことであることがある。在来の酸化物の層は、それが、少数のものから数個のオングストローム（１Å＝１×１０−１０ｍ）の厚さまでのものであることがあるが、例えば、室温及び大気の圧力においてさえも、酸素を含有する環境（例．空気）へ露出されたとき、クリーンなＳｉの表面に簡単に形成する。基体が、基体にＳｉを含有するフィルムを堆積させることに先立ちクリーニングされないものである、即ち、全ての酸素及び他の汚染物質が、基体の表面から適切に取り除かれてきたものではない、とすれば、そのときには、基体にその後に堆積させられたＳｉを含有するフィルムは、エピタキシャルに成長するものではないことがあると共にフィルムを通じた高い漏洩電流に至ると共にマイクロエレクトリックデバイスが最適に行うものではないことを引き起こすことができる欠陥を含有することがある。
【０００４】
類似して、ポリＳｉフィルムは、電気的な接触を形成するためにポリＳｉフィルムに直接的に堆積させられることができる。しかしながら、他のプロセシングが、典型的には、ポリＳｉ堆積ステップの間に起こるという理由のために、基体（ウェハ）は、堆積ステップの間におけるプロセシング・システムから取り除かれることができるが、それの場合においては、在来の酸化物の層が、基体に形成するものである。在来の酸化物の層が、ポリＳｉフィルムを堆積させることに先立ち取り除かれないものであるとすれば、結果として生じる接触は、高い電気的な抵抗及び／又は他の望ましくない性質を有することができる。
【０００５】
例えば、基体に高い誘電定数（比誘電率）（高いｋ）のフィルムを堆積させることに先立ち、基体から在来の酸化物の層を取り除くことは、また、必要なことであることがあるが、そこでは高いｋのフィルムは、ゲートスタックの部分である。高いｋのフィルムの例は、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘ、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ、及びＺｒＳｉＯｘＮｙを含む。酸化物の層の存在は、酸化物の層が、正常には、高いｋのフィルムと比べてより低い誘電の定数を有するので、ゲートスタックの有効な誘電の定数を低減することができる。このように、より高い誘電の定数及び全体的な誘電の定数にわたるより高いレベルのコントロールは、酸化物の層が、高いｋのフィルムを堆積させることの前に、有効に取り除かれるとすれば、達成されることができる。
【０００６】
伝統的には、水素雰囲気における９００℃での又はそれより上の高い温度のアニーリングは、基体から在来の酸化物の層を取り除くと共に堆積プロセスに先立ち他の不純物の基体をクリーニングするための（鉛直の）バッチ・プロセシング・システムにおいて使用されてきたものである。しかしながら、このような高い温度のプロセスは、多数の進歩させられたプロセスについての現行の又は将来の熱的な予算の必要性を満たすものではないが、それは、デバイスを製造するプロセス・フローへのそれらの統合を予防することができる。例えば、現行のゲートの長さ及び現代的なマイクロエレクトリック構造は、低減された熱的な予算へデバイスを限定する。
【０００７】
プラズマ・プロセシングは、加工する間における基体温度の低下させることを許容するために見出されてきたものであると共に、このように水素雰囲気における高い温度のアニーリングに対する代替物を提示する。しかしながら、プラズマ源への基体の露出は、基体とのプラズマにおける励起された種の相互作用の結果として基体を損傷させることができる。別の酸化物の取り除きの方法は、水素のフッ化物（hydrogen fluoride）（ＨＦ）に基礎がおかれるが、しかし、ＨＦの使用は、基体の不完全な酸化物の取り除き及び所望されない腐食並びに基体における様々なフィルムに帰着することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
当該発明の実施形態は、基体から酸化物の層を取り除くことと関連させられた上に記載された問題と取り組む。当該発明の実施形態は、基体への損傷を最小にする一方で、相対的に低い基体温度における基体からの酸化物の層の有効な取り除きのための方法を提供する。低い基体温度は、デバイスを製造するスキームへの酸化物の取り除きのプロセスを統合することに必要とされた柔軟性を提供する。当該発明の実施形態に従って、低い基体温度において基体から酸化物の層を取り除くと共にその後に基体に低い欠陥のフィルムを堆積させるための方法は、提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
当該発明の実施形態に従って、当該方法は、プロセシング・システムのプロセス・チャンバーにおいて基体を提供することを含むが、そこでは、基体は、それに形成された酸化物の層を有すると共に、当該方法は、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うことを含む。順次の酸化物の取り除きのプロセスは、基体から酸化物の層を部分的に取り除くために第一の基体温度においてＦ２を含有する第一のエッチング・ガスへ基体を露出させることを含む。その後で、基体は、第一の基体温度から第二の基体温度まで加熱されると共に、基体は、基体から酸化物の層をさらに取り除くためにＨ２を含有する第二のプロセス・ガスへ露出させられる。
【００１０】
当該発明の実施形態に従って、基体は、Ｓｉ、ＳｉＧｅ、Ｇｅ、ガラスの基体、ＬＣＤの基体、又は化合物半導体の基体を含有することができる。堆積させられたフィルムは、Ｓｉ、若しくは、ＳｉＧｅ、Ｇｅのような、Ｓｉを含有するフィルム、又は、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ、ＴａＳｉＯｘ、ＺｒＳｉＯｘＮｙ、ＳｒＯｘ、ＳｒＳｉＯｘ、ＬａＯｘ、ＬａＳｉＯｘ、ＹＯｘ、若しくはＹＳｉＯｘのような、高いｋの誘電性のフィルムであることができる。当該発明の実施形態に従って、Ｓｉの基体及びＳｉのフィルムは、エピタキシャルＳｉであることができる。当該発明の別の実施形態に従って、Ｓｉの基体及びＳｉのフィルムは、ポリＳｉであることができる。
【００１１】
当該発明の実施形態に従って、当該方法は、プロセシング・システムのプロセス・チャンバーにおいてＳｉの基体を提供することを含むが、Ｓｉの基体は、それに形成された酸化物の層を有するものであると共に、当該方法は、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うことを含む。順次の酸化物の取り除きのプロセスは、Ｓｉの基体から酸化物の層を部分的に取り除くために約２０℃及び約４００℃の間における第一の基体温度においてＦ２を含有するエッチング・ガスへＳｉの基体を露出させることを含む。その後で、基体は、第一の基体温度から９００℃と比べてより低い第二の基体温度まで加熱されると共に、基体は、基体から酸化物の層をさらに取り除くためにＨ２を含有する第二のエッチング・ガスへ露出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態の特徴、利点、並びに、技術的な及び産業上の意義は、付随する図面と関連して考慮されたとき、好適な実施形態の後に続く詳細な記述を読むことによって、より良好に理解されると思われるが、それらにおいて：
【００１３】
図１は、当該発明の実施形態に従って基体を加工するために構成されたバッチ・プロセシング・システムの単純化されたブロック図を図解する；
【００１４】
図２Ａは、当該発明の実施形態に従った基体からの酸化物の取り除きについてのフロー図を図解する；
【００１５】
図２Ｂは、当該発明の実施形態に従った、基体からの酸化物の取り除き及び基体へのフィルムのその後の堆積についての加工する時間の関数としての基体の温度における変動を図解する；
【００１６】
図３Ａ−３Ｃは、当該発明の実施形態に従った酸化物の取り除き有り及び無しでＳｉの基体へと堆積させられたＳｉフィルムの二次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectroscopy）（ＳＩＭＳ）の深度プロフィールを図解する；並びに、
【００１７】
図４Ａ−４Ｄは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。
【００１８】
当該発明の実施形態は、基体へとフィルムを堆積させることに先立ち基体からの在来の酸化物の取り除き（native oxide removal）（ＮＯＲ）に使用されることがある。例えば、在来の酸化物の取り除きは、Ｓｉの基体におけるエピタキシャルＳｉフィルム、ポリＳｉフィルム、又は高いｋのフィルムを形成することに先立ち、実行されることができる。当該発明の実施形態は、また、薄い化学的な酸化物のフィルムの成長のような、在来の酸化物以外のタイプの酸化物を取り除くために使用された、又は、例えば、基体に堆積させられることがある。
【００１９】
後に続く記述において、用語、在来の酸化物の層及び酸化物の層、は、基体にフィルムを形成することのようなさらなるプロセシングに先立ち基体から取り除かれるためのいずれの酸化物の層をも参照するために交換可能に使用される。Ｓｉの基体について、酸化物の層又は在来の酸化物の層は、例えば、ＳｉＯ２の層又はＳｉＯｘ（ｘ＜２）の層であることができる。
【００２０】
上に留意されたように、さらなるプロセシングに先立ち基体から酸化物の層及び他の不純物を取り除くために９００℃における又はそれより上の伝統的な高い温度の水素アニールは、ある一定のプロセスについての現行の又は将来の熱的な予算の必要性を満たすものではない：さらには、これらの水素アニールは、基体から酸化物の層を適度に取り除くために、非常に高い基体温度における長い露出時間、例えば、９００℃における６０分（分）と同程度に長いもの、を要求することができる。酸化物の層を取り除くための低い温度のプロセス並びに低い熱的な予算及びより短い加工する時間を要求する進歩させられたデバイス・プロセスと適合性のものであるものは、必要とされる。
【００２１】
この認識に基づいて、本発明は、低い温度の酸化物の取り除きのプロセスにおいてＦ２を含有するガスの使用を研究した。フッ素を含有するガスが、強烈なエッチ・プロセスにのみ適切なものであることが考えられた強烈なエッチ特性を有することは、知られる。例えば、ＮＦ３及びＣｌＦ３は、チャンバーのクリーニング・プロセスにおいて使用されてきたものであるが、それにおいては、堆積させられた材料は、チャンバーの内部の表面から取り除かれる。さらに、米国特許第６，１９４，３２７号明細書は、厚い犠牲的な酸化物の層の急速な熱的なエッチングのためにフッ素ガスの使用を開示する。しかしながら、このプロセスは、８００−１２００℃の温度で行われるが、それは、上で議論された水素アニーリングでのもののように、いくつかの現行の及び将来の熱的な予算の要件については過剰に高いものである。その上、本発明者は、高い温度のフッ素エッチングが、過剰に強烈なものであると共に、下にある基体のエッチング及びその後のフィルムの堆積について望ましくない粗い基体の表面を形成することに帰着することができることを認識した。追加で、高い温度のフッ素エッチングは、プロセス・チューブ及び基体ホルダーのようなプロセス・チャンバーの構成成分を強烈にエッチングすることがある。
【００２２】
薄い酸化物の層をエッチングするためのＦ２を含有するガスの使用を研究する際に、本発明者は、同時係属する米国特許出願第１１／２０６，０５６号（代理人整理番号ＴＰＳ−０１７）において、約４００℃又はより低いものの基体温度において適用されたＦ２を含有するガスが、Ｈ２Ｏ：ＨＦの湿式のクリーン後に続くものであるが、厚さにおいて少数オングストローム、例えば、２−３オングストロームと同程度に薄いようなもの、であることができる薄い在来の酸化物についての受容可能なエッチング特性を提供することができることを発見した。上側の温度の限界についての一つの理由は、下にあるＳｉの基体が、基体温度が、約３００℃でさえも、過剰に高いものであるとすれば、粗いものになるということである。しかしながら、この温度における粗くする効果は、いくつかの用途について受容可能なものであることがある。この効果は、（部分的には）上にある在来の酸化物の層と比較された下にあるＳｉの基体のより速いエッチング速度のおかげである。Ｓｉ対酸化物のこのより速いエッチングは、ＴＥＯＳガスからの堆積プロセスにおいてＳｉの基体に形成された酸化物の層をエッチングするとき、観察されてきたものである。２００℃においては、（ポリ）Ｓｉのエッチ速度は、約２．５オングストローム／分であったと共に、酸化物のエッチ速度は、約０．０７オングストローム／分であった。３００℃においては、（ポリ）Ｓｉのエッチ速度は、約８オングストローム／分であったと共に、酸化物のエッチ速度は、約０．１オングストローム／分であった。
【００２３】
上に記載されたように、高い温度の水素アニール及び低い温度のＦ２エッチングは、基体から酸化物の層を取り除くために使用されたとき、各々、欠点を有する、即ち、水素アニールは、高い基体温度を利用すると共にＦ２ガスは、露出された構造を粗くすると共に破壊することさえもできる酸化物の層と比べてより速くＳｉ及びＳｉＮをエッチングすることができる。追加で、Ｆ２ガスが、酸化物の層を完全に取り除くことができるものではないことがあると共にＦを含有する不純物が、Ｆ２露出の後に続くものであるが、しばしば、基体の表面に放置されることは、観察されてきたものである。
【００２４】
現行の発明の実施形態は、上に述べられた問題を低減する又は除去するために順次の酸化物の取り除きプロセスにおいてＦ２エッチング及び水素アニールを利用する。当該発明の一つの実施形態に従って、それにおいて酸化物の層を含有する基体は、基体から酸化物の層を部分的に取り除くためにＦ２を含有する第一のエッチング・ガスの流動に対して第一の基体温度において露出される。その後で、第一のエッチング・ガスの流動は、停止させられると共に、基体の温度は、第一の基体温度から第二の基体温度まで上昇させられる。次に、基体は、基体から酸化物の層をさらに取り除くために、Ｈ２を含有する第二のエッチング・ガスの流動に対して第二の温度において露出される。
【００２５】
Ｆ２を含有する第一のエッチング・ガスは、低い温度のプロセスにおいて酸化物の層を部分的に取り除くと共に９００℃より下の基体温度でのその後の水素アニールにおいて基体における残留する酸化物の層及びいずれのＦを含有する不純物の完全な取り除きを可能とする。酸化物の層を部分的に取り除くことに追加で、第一のエッチング・ガスが、酸化物の層を粗くする又は変更するが、それによって９００℃より下の基体温度における第二のエッチング・ガスによる酸化物の層のさらなる取り除きを容易にするものであることは、企図されたことである。一つの実施形態において、水素アニールは、９００℃より上の従来の温度、例えば、９００℃−１１００℃、で、しかし、例えば、１５分と比べてより少ない、より好ましくは５分と比べてより少ない、短縮された時間の間隔の間に、されることができる。すなわち、熱的な予算が、温度及び時間の積分として決定される場合、低い温度のＦ２プロセスからの熱的な予算の節約は、より低い温度における簡潔なＨ２プロセスによってＨ２プロセスにおいて使用されることがある。当業者によって理解されるようなものであろうが、Ｈ２プロセスの温度及び時間は、全体的な熱的な予算及び／又は加工される材料の温度の限界に基づいて、変動することになる。現行の発明の二つのステップのエッチ・プロセスは、また、二つのエッチ・プロセスの一方のみが酸化物の層を取り除くために使用されるときに必要とされた露出時間と比較された際に、必要とされた合計の露出時間を低減することがある。一つの例において、酸化物の層は、１５分の間にＨ２を含有する第二のエッチング・ガスへ約８００℃及び約８５０℃の間の第二の基体温度において基体を露出させることが後に続けられた、１５−３０分の間にＦ２を含有する第一のエッチング・ガスへ約２００℃及び約３００℃の間の基体温度において基体を露出させることによって十分に取り除かれることができる。比較のために、９００℃の基体温度における６０分の水素アニールは、Ｆ２を含有する第一のエッチング・ガスへの先行の低い温度の露出の不在において同じ酸化物の層を十分に取り除くことが要求されることがある。このように、当該発明の実施形態に記載された二つのステップのプロセスは、個々のエッチ・ステップの各々の欠点を低減することができる。
【００２６】
当該発明の実施形態は、酸化物の層の二つのステップの取り除きの後に続くものである、基体におけるフィルムの形成をさらに提供する。一つの実施形態において、フィルムは、デバイスを製造するためには十分に高いものである堆積速度を達成するために、及び、堆積させられたフィルムが、望まれた材料の性質を有することを保証するために、第一の基体温度と比べてより大きいが、しかし、第二の基体温度と比べてより低い、第三の基体温度において基体に形成される。望まれた材料の性質は、例えば、結晶の（即ち、エピタキシャルの、多結晶質の、又は非晶質の）構造、及び元素の組成を含むことができる。さらには、第三の基体温度は、基体の露出されたＳｉを含有する表面における選択的なフィルムの堆積、又は全部の基体における非選択的な（総括的な）フィルムの堆積を提供するために選択されることができる。基体における新しい酸化物の層の形成を予防する為には、Ｓｉを含有するフィルムは、周囲の空気又は他の酸素を含有する外界へ基体を露出させることの無い酸化物の取り除きのステップを後に続くものであるが、基体に形成されることができる。当該発明の一つの実施形態に従って、酸化物の取り除きのステップ及びクリーンな基体におけるフィルムのその後の形成は、同じプロセシング・システムにおいて、又は、複数のプロセシング・システムを含有する単一のプロセシング・ツールにおいて、行われることがある。これらの二つのアプローチは、フィルムの形成に先立ち空気へのクリーニングされた基体の露出を回避するが、それによって、新しい酸化物の層の形成無しに高い質の基体／フィルムの界面を形成するものである。
【００２７】
当該発明の徹底的な理解をすることを容易にする為に、及び説明の目的のために、バッチ・プロセシング・システムの特定の幾何学的配置及び様々な構成要素の記述のような、具体的な詳細は、述べられる。しかしながら、当該発明が、いずれの方式でも限定するものではないこれらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態において実用化されることがあることは、理解されたことであるべきである。
【００２８】
図１は、当該発明の実施形態に従った基体を加工するために構成されたバッチ・プロセシング・システムの単純化されたブロック図を図解する。バッチ・プロセシング・システム１は、プロセス・チャンバー１０並びに排出パイプ８０へ接続された上側の末端２３及び円筒形のマニホールド２の蓋２７へ密閉して接合された下側の末端２４を有するプロセス・チューブ２５を含有する。排出パイプ８０は、プロセシング・システム１において予め決定された大気の又は大気のより下の圧力を維持するために、プロセス・チューブ２５から真空ポンピング・システム８８へガスを排出する。（鉛直な区間でのそれぞれの水平な平面において）横並び様の様式において複数の基体（ウェハ）４０を保持するための基体ホルダー３５は、プロセス・チューブ２５に置かれる。基体ホルダー３５は、蓋２７を貫通する回転するシャフト２１に載せられると共にモーター２８によって駆動されるターンテーブル２６に住する。ターンテーブル２６は、全体的な酸化物のエッチ均一性及び／又は堆積させられたフィルムの均一性を改善するために加工する間に回転させられることができる、又は、交替に、ターンテーブルは、加工する間に静止のものであることができる。蓋２７は、プロセス・チューブ２５の中に及びそれの外に基体ホルダー３５を移すためのエレベーター２２に載せられる。蓋２７が、それの最上の位置に位置決めされるとき、蓋２７は、マニホールド２の開放の末端を閉じるために構成される。
【００２９】
ガス送出システム９７は、プロセス・チャンバー１０へとガスを導入するために構成される。複数のガス供給ラインは、ガス供給ラインを通じてプロセス・チューブ２５へと複数のガスを供給するためにマニホールド２のまわりに配置されることができる。単純さのために、複数のガス供給ラインの中で一つのガス供給ライン４５のみは、図１に示される。ガス供給ライン４５は、第一のガス源９４へ接続される。一般には、第一のガス源９４は、基体４０を加工するためのガスを供給することができるが、Ｆ２を含有する第一のエッチング・ガス、Ｈ２を含有する第二のエッチング・ガス、及び基体４０へとフィルムを形成するためのガス（例．Ｓｉを含有するフィルムを堆積させるためのＳｉを含有するガス）を含むものである。
【００３０】
あるいは、又は追加で、ガスの一つのもの又はより多くのものは、ガス供給ライン４５によって第二のガス源９６へ及びプロセス・チャンバー１０へ動作可能につながれる（遠隔の）プラズマ源９５から供給されることができる。プラズマ励起されたガスは、ガス供給ライン４５によってプロセス・チューブ２５へと導入される。プラズマ源９５は、例えば、マイクロ波プラズマ源、無線周波数（radio frequency）（ＲＦ）プラズマ源、又は光放射によって動力が供給されたプラズマ源であることができる。マイクロ波プラズマ源の場合には、マイクロ波パワーは、約５００ワット（Ｗ）及び約５，０００Ｗの間にあることができる。使用されることができるであろうマイクロ波周波数の例は、２．４５ＧＨｚ又は８．３ＧＨｚである。一つの例において、遠隔のプラズマ源は、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡによって製造された、Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｔｙｐｅ  ＡＸ７６１０であることができる。
【００３１】
シリンドリカル熱反射器３０は、反応チューブ２５をカバーするためのものとして配置される。熱反射器３０は、メイン・ヒーター２０、ボトム・ヒーター６５、トップ・ヒーター１５、及び排出パイプヒーター７０によって放射された放射熱の散逸を抑制するための鏡面仕上げされた内側の表面を有する。（示されたものではない）螺旋形の冷却する水の通路は、冷却する媒体の通路としてプロセス・チャンバー１０の壁に形成される。ヒーター２０、６５、及び１５は、例えば、約２０℃及び約９００℃の間の基体４０の温度を維持することができる。
【００３２】
真空ポンピングシステム８８は、真空ポンプ８６、トラップ８４、及び自動の圧力コントローラー（automatic pressure controller）（ＡＰＣ）８２を具備する。真空ポンプ８６は、例えば、２０，０００リットル毎秒（及びより大きいもの）までのポンピングのスピードアップの可能な乾燥の真空ポンプを含むことができる。加工する間に、ガスは、ガス送出システム９７のガス供給ライン４５を介してプロセス・チャンバー１０へと導入されることができると共にプロセスの圧力は、ＡＰＣ８２によって調節されることができる。トラップ８４は、プロセス・チャンバー１０からの未反応のプロセスの材料及び副産物を収集することができる。
【００３３】
プロセス・モニタリング・システム９２は、リアルタイムのプロセス・モニタリングの可能なセンサー７５を具備すると共に、例えば、質量分析器（mass spectrometer）（ＭＳ）、フーリエ変換赤外（Fourier
Transform Infrared）（ＦＴＩＲ）分光計、又は粒子カウンターを含むことができる。コントローラー９０は、マイクロプロセッサー、メモリ、及び、プロセシング・システム１からのモニター出力のみならずプロセシング・システム１へ入力を通信すると共に活動させるために十分な制御電圧を発生させることが可能なディジタルＩ／Ｏポートを含む。その上、コントローラー９０は、ガス送出システム９７、モーター２８、プロセス・モニタリング・システム９２、ヒーター２０、１５、６５、及び７０、並びに真空ポンピング・システム８８へつながれると共にそれらと情報を交換することができる。コントローラー９０は、ＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０ＴＭとして実施されることがある。コントローラー９０は、また、汎用性のコンピューター、プロセッサー、ディジタル信号プロセッサー、などとして実施されることがあるが、それは、基体を加工する装置が、コンピューター読み取り可能な媒体に記憶された一つの又はより多くの命令の一つの又はより多くのシーケンスを実行するコントローラー９０に対する応答において当該発明の加工するステップの部分又は全てを行うことを引き起こす。コンピューター読み取り可能な媒体又はメモリは、当該発明の教示に従ってプログラミングされた命令を保持するために、及び、データ構造、テーブル、レコード、又はここに記載された他のデータを記憶するために、構成される。コンピューター読み取り可能な媒体の例は、コンパクト・ディスク、ハード・ディスク、フロッピー・ディスク、テープ、磁気光学的なディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、又はいずれの他の磁気的な媒体、コンパクト・ディスク（例．ＣＤ−ＲＯＭ）、又はいずれの他の光学的な媒体、パンチ・カード、紙テープ、又は穴のパターンを備えた他の物理的な媒体、（下に記載された）搬送波、又はコンピューターが読み取ることができるいずれの他の媒体である。
【００３４】
コントローラー９０は、プロセシング・システム１に相対的な、局所的に位置させられることがある、又は、それは、インターネット若しくはイントラネットを介して、プロセシング・システム１に相対的な、遠隔に位置させられることがある。このように、コントローラー９０は、直接的な接続、イントラネット、及びインターネットの少なくとも一つを使用することでプロセシング・システム１とデータを交換することができる。コントローラー９０は、カスタマー・サイト（即ち、デバイス・マーカー、など）においてイントラネットへつながれた又はベンダー・サイト（即ち、設備の製造業者）においてイントラネットへつながれることがある。さらには、別のコンピューター（即ち、コントローラー、サーバー、など）は、直接的な接続、イントラネット、及びインターネットの少なくとも一つを介してデータを交換するためにコントローラー９０にアクセスすることができる。
【００３５】
具体的なハードウェアの多数のバリエーションが、本発明を実用化するために使用されることができると共にこれらのバリエーションが、当業者には容易に明らかなものであると思われるように、図１に描かれたバッチ・プロセシング・システム１が、例示的な目的のためにのみ示されることは、理解されるものである。図１におけるプロセシング・システム１は、例えば、２００ｍｍの基体、３００ｍｍの基体、又はいっぞうより大きい基体のような、いずれのサイズの基体をも加工することができる。さらには、プロセシング・システム１は、一つの基体から約２００個までの基体又はより多いものを同時に加工することができる。あるいは、プロセシング・システムは、約２５個までの基体を同時に加工することができる。基体は、例えば、Ｓｉの基体、ＳｉＧｅの基体、Ｇｅの基体、ガラスの基体、ＬＣＤの基体、又は化合物半導体の基体のような、半導体の基体であることができると共に、数多くのアクティブ・デバイス及び／又は分離領域を含むことができる。さらには、基体は、ビア若しくはトレンチ又はそれらの組み合わせを含有することができる。
【００３６】
参照は、今、図２Ａ及び２Ｂへなされることになる。図２Ａは、当該発明の実施形態に従った、プロセス・チャンバーにおける基体からの酸化物の取り除きについてのフロー図を図解する。図２Ｂは、当該発明の実施形態に従った、基体からの酸化物の取り除き及び基体へのフィルムのその後の堆積のための加工する時間の関数としての基体温度における変動を図解する。図２Ａにおいて、プロセス２００は、ステップ２０２において、プロセシング・システムのプロセス・チャンバーにおいて基体を提供することを含むが、そこでは、基体は、それに形成された酸化物の層を有する。プロセシング・システムは、例えば、同時に少なくとも一つの基体を加工することが可能な図１に描かれたバッチ・プロセシング・システム１であることができる。あるいは、プロセシング・システムは、単一のウェハを加工するシステムであることができる。当該発明の実施形態に従って、酸化物の層は、１−３オングストロームの厚さであると共にＨ２Ｏ：ＨＦの湿式のクリーニングの後に続くものであるが空気へ基体を露出させることによって形成される在来の酸化物の層であることができる。あるいは、酸化物の層は、１−３オングストロームと比べてより厚いもの、例えば、約１０オングストロームまでのもの、又はいっそうより厚いもの、であることができる。一つの例において、基体における酸化物の層の存在は、取り除かれたものではないとすれば、適切なＳｉを含有する種（核形成）のフィルムの形成を阻害すると共にそれによって基体におけるＳｉを含有するフィルムの堆積に影響を及ぼすことができる。
【００３７】
ステップ２０２におけるプロセス・チャンバーに基体を提供することの後に、基体は、図２Ｂに示されたように、時間間隔ｔ１の間に第一の基体温度Ｔ１まで加熱される。一つの実施形態において、Ｔ１は、基体への又は基体における他の材料へのエッチ損傷のような、プロセスの損傷を低減するために、約４００℃、又はより低いもの、であることができる。時間間隔ｔ１は、転移のステップであると共に、例えば、約２分及び約１５分の間にあることができるが、しかし、これは、当該発明の実施形態において要求されないものである。
【００３８】
ステップ２０４において、時間間隔ｔ２の間に、基体は、基体から酸化物の層を部分的に取り除くために、第一の基体温度Ｔ１において、Ｆ２ガスを含有する第一のエッチング・ガスの流動へ露出されるが、それによって基体における低減された厚さを備えた酸化物の層を放置するものである。第一の基体温度Ｔ１は、基体の材料又は第一のエッチング・ガスにおけるＦ２から基体の材料に形成された他の材料のエッチングのような損傷を最小にする一方で、基体からの酸化物の層の効率的な取り除きの考慮において選択されることができる。例えば、基体のエッチングが、ほとんど関心のないものである場合、そのとき、Ｔ１は、４００℃を含む又はそれに近づくことがある。しかしながら、基体の損傷が、関心のものであるとき、基体温度Ｔ１は、エッチ速度が、また低下させられることがあるとはいえ、はるかにより低いものであることができる。Ｆ２の在来の酸化物の取り除きについての例示的なランタイムは、３００℃における約１５分及び約３０分の間にある、又は２００℃における約９０分である。当該発明の実施形態に従って、第一の基体温度は、約２０℃及び約４００℃の間に、又は、約２００℃及び約４００℃の間に、又は、約３００℃及び約４００℃の間に、あることができる。
【００３９】
さらに、Ｆ２プロセスは、このプロセスの終点を決定するためにモニターされることができる。このようなモニタリングは、知られたエッチ速度及び初期の酸化物の厚さに基礎が置かれた間接的なモニタリングであることができる。あるいは、プロセシング・チャンバー及び／又は基体は、ステップ２０４についての終点を決定するために、直接的にモニターされることができる。直接的なモニタリングは、例えば、質量分析法によって酸素及び／又はＦ２の信号を検出することを含むことがある。具体的には、酸化物の取り除きからの酸素の信号は、酸化物がほとんど取り除かれるとき次第に減るべきであるが、それは、Ｆ２プロセスの終点を決めるために使用されることができる。終点を決定するための酸素及び／又はＦ２の精密な量は、実験計画法（Design of Experiment）（ＤＯＥ）によって決定されることがある。しかしながら、基体が、厚い酸化物の他のエリアを有するとすれば、そのとき、取り除かれる薄い酸化物のおかげで酸素の信号は、厚い酸化物の信号によって“マスクされた”又は埋められることがある。一つの実施形態において、ステップ２０４は、基体に残留する酸化物の量が、Ｆ２を使用するさらなる取り除きが、基体を損傷させることができるほどに十分に小さいものであるまで、行われる。
【００４０】
当該発明の実施形態に従って、第一の酸化物の取り除きのステップ２０４についての加工する条件は、プロセス・チャンバーにおいて約０．１トール（Torr）（１．３３×１０パスカル）及び約１００トール（１．３３×１０４パスカル）の間におけるガスの圧力を含むことができる。あるいは、ガスの圧力は、プロセス・チャンバーにおいて約１トール（１．３３×１０２パスカル）及び約１０トール（１．３３×１０３パスカル）の間にあることができる。酸化物の取り除きについてのエッチング・ガスは、Ｆ２ガスを含有すると共に、不活性なガスをさらに含有することができる。不活性なガスは、例えば、Ｎ２、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、若しくはキセノン（Ｘｅ）、又はそれらの二つのもの若しくはより多くのものの組み合わせを含有することができる。当該発明の一つの実施形態に従って、エッチング・ガスは、Ｆ２ガス、不活性なガス、及び還元するガスを含有する。還元するガスは、例えば、Ｈ２、Ｈ、若しくはＮＨ３、又は他の水素を含有するガスを含有することができる。還元するガスは、低い基体温度での基体におけるＦ２の分解において援助することができる。当該発明の実施形態に従って、還元するガスは、遠隔のプラズマ源においてプラズマ励起されることができる。約０．０１０標準リットル毎分（ｓｌｍ）及び約２０ｓｌｍの間におけるガスの流量率は、エッチング・ガスに使用されることができる。当業者が、容易に認識すると思われるように、不活性なガスは、第一のエッチング・ガスにおけるＦ２の濃度を制御するために使用されることができる。
【００４１】
一つの例において、Ｆ２エッチャントガスは、ガス源から２０％のＦ２及び８０％のＮ２まで希釈される。しかしながら、混合物は、残留するガスのＮ２で、３−２０％のＦ２を提供するために希釈されることがある。エッチング・ガスの例示的な組成及び流動は、８．８ｓｌｍのＮ２及び０．２ｓｌｍのＦ２（８ｓｌｍのＮ２＋１ｓｌｍのＮ２における２０％のＦ２）、並びに８．６ｓｌｍのＮ２及び０．４ｓｌｍのＦ２（７ｓｌｍのＮ２＋２ｓｌｍのＮ２における２０％のＦ２）を含むが、しかし、当該発明の実施形態は、これらの組成及びガスの流量に限定されないものである。
【００４２】
ステップ２０４における基体からの酸化物の層の部分的な取り除きの後に続くものであるが、第一のエッチング・ガスの流動は、停止させられると共に、次に、ステップ２０６において、基体は、第一の基体温度Ｔ１から第一の基体温度Ｔ１と比べてより大きい第二の基体温度Ｔ２まで時間間隔ｔ３の間に加熱される。プロセス・チャンバーは、第一のエッチング・ガスが抜かれた及び／又は基体に対するエッチ損傷を最小にするために時間間隔ｔ３に先立ち又はそれの間にパージされる。時間間隔ｔ３は、転移ステップであると共に、システム設計並びに基体温度Ｔ１及び基体温度Ｔ２における第一の酸化物の取り除きのステップ２０４の間における加工する温度の差異に依存することで長さにおいて可変なものであることがある。時間間隔ｔ３は、例えば、約５分及び約４５分の間にあることができるが、しかし、これは、当該発明の実施形態において要求されないものである。当該発明の実施形態に従って、第二の基体温度Ｔ２は、約２００℃及び９００℃と比べてより少ないものの間にあることができる。当該発明の別の実施形態に従って、第二の基体温度Ｔ２は、約７００℃及び９００℃と比べてより少ないものの間にあることができる。当該発明のさらに別の実施形態に従って、第二の基体温度Ｔ２は、約８５０℃及び９００℃と比べてより少ないものの間にあることができる。最後に、上に留意されたもののように、いくつかの事例において、温度Ｔ２は、９００℃に等しい又はそれより上のもの、例えば、９００℃−１１００℃、であることがあるが、そこではこの温度に対する基体の露出は、例えば、１５分と比べてより少ないもの、より好ましくは５分と比べてより少ないもの、である。
【００４３】
ステップ２０８において、時間間隔ｔ４の間に、基体は、基体から酸化物の層をさらに取り除くために、第二の基体温度Ｔ２においてＨ２ガスを含有する第二のエッチング・ガスの流動へ露出される。第一の基体温度Ｔ１でのもののように、第二の基体温度Ｔ２は、全体的な熱的な予算の考慮において、及び／又は、基体の材料又は基体の材料に形成された他の材料のエッチングのような損傷を最小にする一方で、基体からの酸化物の層の効率的なさらなる取り除きを許容するために、選択されることができる。例えば、熱的な予算が、より高い温度及び基体のエッチングがほとんど関心のないものであることを許容する場合に、そのとき、Ｔ２は、９００℃に近づくことがある。しかしながら、より低い熱的な予算では、又は、基体の損傷が、関心のものであるとき、基体温度Ｔ２は、エッチ速度が、また低下させられることがあるとはいえ、より低いものであることができる。ステップ２０８における酸化物の取り除きについての例示的なランタイムは、約８００℃及び約８５０℃の間の基体温度において約１５分及び約３０分の間にある。
【００４４】
当該発明の実施形態に従って、第二の酸化物の取り除きのステップ２０６についての加工する条件は、プロセス・チャンバーにおいて約０．１トール（１．３３×１０パスカル）及び約１００トール（１．３３×１０４パスカル）の間におけるガスの圧力を含むことができる。あるいは、ガスの圧力は、プロセス・チャンバーにおいて、約１トール（１．３３×１０２パスカル）及び約１０トール（１．３３×１０３パスカル）の間にある、例えば５トール（６．６６×１０２パスカル）である、ことができる。第二のエッチング・ガスは、希釈されたものではないＨ２からなることがある、又は、交替に、Ｈ２は、ガス源からの不活性なガスで希釈されることがある。不活性なガスは、例えば、Ｎ２、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、若しくはキセノン（Ｘｅ）、又は、それらの二つのもの又はより多くのものの組み合わせを含有することができる。約０．０１０標準リットル毎分（ｓｌｍ）及び約２０ｓｌｍの間におけるガスの流量率は、例えば、約４．５ｓｌｍは、第二のエッチング・ガスに使用されることができる。当業者は、不活性なガスが、第二のエッチング・ガスにおけるＨ２の濃度を制御するために使用されることができることを、容易に認識すると思われる。
【００４５】
ステップ２０８における基体からの酸化物の層の取り除きの後に続くものであるが、基体は、半導体デバイスを形成するためにさらに加工されることがある。当該発明の一つの実施形態に従って、フィルムは、酸化物の層の取り除きのステップ２０８の後に続くことで、基体に形成されることがあるが、そこでは、基体の温度は、第二の基体温度Ｔ２から第二の基体温度Ｔ２と比べてより低い第三の基体温度Ｔ３まで時間間隔ｔ５の間に第一に調節される。時間間隔ｔ５は、転移ステップであると共に、システム設計並びに基体温度Ｔ２及び基体温度Ｔ３における酸化物の取り除きのステップ２０８の間における加工する温度の差異に依存することで、長さにおいて可変なものであることがある。時間間隔ｔ３は、例えば、約５分及び約４５分の間にあることができるが、しかし、これは、当該発明の実施形態において要求されないものである。当該発明の一つの実施形態に従って、基体にＳｉを含有するフィルムを堆積させるとき、第三の基体温度Ｔ３は、約６５０℃及び約７５０℃の間にあることができる。当該発明の別の実施形態に従って、第三の基体温度Ｔ３は、約７５０℃及び約８５０℃の間にあることができる。
【００４６】
フィルムは、基体に新しい酸化物の層を形成することができる周囲の空気へ基体を露出させること無しのステップ２０８における酸化物の層の取り除きの後に続くことで、基体に形成されることがある。フィルムは、Ｓｉを含有するガス、例えば、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、若しくはＳｉ２Ｃｌ６、又はそれらの二つのもの若しくはより多くのものの組み合わせを含有するガスへ基体を露出させることによって基体に形成されるＳｉを含有するフィルムであることができる。当該発明の実施形態に従って、Ｓｉを含有するガスは、基体にＳｉＧｅフィルムを堆積させるために、例えば、ＧｅＨ４、ＧｅＣｌ４、又はそれらの組み合わせ、を含む、ゲルマニウムを含有するガスをさらに含有することができる。交替に、フィルムは、ゲルマニウムを含有するガスから堆積させられたＧｅフィルムであることがある。堆積させられたフィルムは、例えば、エピタキシャルＳｉフィルムであることができるが、そこでは、結晶質のＳｉ基体の結晶格子は、新しいＳｉフィルムの成長を通じて拡張される。あるいは、堆積させられたフィルムは、ポリＳｉフィルム又は非晶質のＳｉフィルムであることができる。又は、堆積させられたフィルムは、ＳｉＧｅフィルムであることができる。さらに別の例においては、フィルムは、ＳｉＧｅフィルムへと堆積させられた引っ張られたＳｉフィルムであることがある。
【００４７】
上に記載されたように、Ｓｉを含有するフィルムは、図１におけるガス源９４のような非プラズマガス源からのＳｉを含有するガスを提供することによって形成されることができる。あるいは、第二のガス源９６からのＳｉを含有するガスは、基体におけるＳｉを含有するフィルムの堆積において支援するためのプラズマ源９５によって励起されることがある。時間間隔ｔ６は、フィルムを形成するステップであると共に、一般に望まれたフィルムの厚さに依存する。約５００オングストロームと比べてより少ないフィルムの厚さを備えた多数の用途のために、時間間隔ｔ６は、約一時間と比べてより少ないものであることができる。
【００４８】
当該発明の別の実施形態に従って、フィルムは、高いｋのフィルム、例えば、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ、ＴａＳｉＯｘ、ＺｒＳｉＯｘＮｙ、ＳｒＯｘ、ＳｒＳｉＯｘ、ＬａＯｘ、ＬａＳｉＯｘ、ＹＯｘ、又はＹＳｉＯｘ、であることができる。高いｋのフィルムを堆積させるために、第三の基体温度Ｔ３は、約２００℃及び約６００℃の間にあることができる。当該発明のさらに別の実施形態に従って、第三の基体温度Ｔ３は、約４００℃及び約５００℃の間にあることができる。
【００４９】
望まれた厚さを備えたフィルムが、基体に形成されてしまったものであるとき、堆積ガスの流動は、停止させられるが、基体は、間隔ｔ７の間に冷却することを許容されると共に、基体は、その後、プロセス・チャンバーから取り除かれた又はプロセス・チャンバーにおいてさらに加工されることがある。時間間隔ｔ１、ｔ３、及びｔ５と同様に、時間間隔ｔ７は、転移ステップであると共に長さにおいて可変なものであることがある。時間間隔ｔ７は、例えば、約２分及び約１５分の間にあることができるが、しかし、これは、当該発明の実施形態において要求されないものである。
【００５０】
図２に示されたものではないとはいえ、パージするステップは、プロセス２００のステップの間において行われることがある。例えば、プロセス・チャンバーは、基体の表面をクリーンなものに保つために、間隔ｔ１、ｔ３、ｔ５、ｔ７の間にパージされることがある。パージガスは、例えば、Ｈ２、Ｎ２のような不活性なガス、又は貴ガスを含有することができる。さらには、パージステップの一つのもの又はより多くのものは、パージガスが流動させられないものであるポンプダウンステップと取り替えられた又は補完されることがある。
【００５１】
当業者によって認識されるようなものであろうが、図２Ａのフローチャートにおけるステップ又は段階の各々は、一つの又はより多くの別個のステップ及び／又は動作を包含することがある。それに応じて、２０２、２０４、２０６、及び２０８における四つのステップのみの記載は、単独で四つのステップ又は段階へ本発明の方法を限定するものとして理解されないものであるべきである。その上、各々の代表的なステップ又は段階２０２、２０４、２０６、及び２０８は、単一のプロセスへ限定されるとして理解されないものであるべきである。
【００５２】
図３Ａ−３Ｃは、当該発明の実施形態に従った酸化物の取り除き有りの及び無しのＳｉの基体へと堆積させられたポリＳｉフィルムのＳＩＭＳ深度プロフィールを図解する。異なって調製された基体について深度プロフィールの比較は、ポリＳｉフィルムが、ポリＳｉフィルムの堆積の後に続くものであるがＳｉの基体及びポリＳｉフィルムの間の界面のさらなる酸化を予防するので、酸化物の取り除きのステップを評価することを許容する。受容されたようなＳｉ基体は、標準的なＨＦの湿式のクリーニングを使用することで、エクスシチューで（プロセス・チャンバーの外側で）第一にクリーニングされたと共に、その後で、Ｓｉの基体は、酸化物の取り除き及びポリＳｉの堆積のためにプロセス・チャンバーへ移された。
【００５３】
図３Ａは、ＨＦでクリーニングされた基体へと堆積させられたポリＳｉフィルムのＳＩＭＳ深度プロフィール深度プロフィールを図解するが、そこでは、ケイ素（Ｓｉ）の信号３０２、酸素（Ｏ）の信号３０４、及び炭素（Ｃ）の信号３０６は、モニターされた。Ｏの信号３０４は、約９．６×１０１４個の原子／ｃｍ２のＯの表面の被覆率又は約２オングストロームの厚さ若しくは酸化物の約一つの単層を備えたＳｉＯ２の層に対応する。これは、ＳＩＭＳ深度プロフィールの感度を立証する。（Ｈ２Ｏ：ＨＦのクリーニングの前に）受容されたようなＳｉの基体における在来の酸化物の層の厚さは、一般的には、約１０−１５オングストロームの間にあると共に、図３Ａに示された薄い酸化物の層（約２オングストロームの厚さ）は、プロセス・チャンバーへの空気中でのＨ２Ｏ：ＨＦでクリーニングされたＳｉの基体の移行の間に形成された。
【００５４】
図３Ｂは、Ｈ２Ｏ：ＨＦでクリーニングされたと共にプロセス・チャンバーにおいてさらにクリーニングされた基体へと堆積させられたポリＳｉフィルムのＳＩＭＳ深度プロフィールを示す。在来の酸化物の層は、ポリＳｉフィルムの堆積に先立ちＦ２を含有するエッチング・ガスを使用することで、原位置でＳｉの基体から部分的に取り除かれた。エッチング・ガスは、８ｓｌｍのＮ２＋１ｓｌｍのＮ２における２０％のＦ２を含有したが、基体温度は、３００℃であったし、プロセス・チャンバーの圧力は、１トール（１．３３×１０２パスカル）であったと共に、酸化物の取り除きのプロセスは、３０分の間に実行された。Ｓｉの信号３１２、Ｏの信号３１４、Ｃの信号３１６、及びＦの信号３１８の信号は、図３Ｂにおいてモニターされたと共に、Ｏの信号３１４は、約０．２４×１０１４個の原子／ｃｍ２のＯの表面の被覆率又は約０．０５オングストロームの厚さを備えたＳｉＯ２の層に対応する。Ｏの表面の被覆率（及び、このように平均的なＳｉＯ２の厚さ）が、より高い純度のエッチング・ガスを利用することによって、さらに低減されることができることは、企図されたことである。
【００５５】
図３Ａ及び３Ｂに示された深度プロフィールの比較は、Ｆ２を含有するエッチング・ガスの使用が、低い基体温度における酸化物の層の有効な部分的な取り除きに帰着するが、しかし、Ｆを含有する不純物は、Ｆの信号３１８によって図解されたようにＦ２の露出の後に続くことで、基体の表面に放置されることができることを立証する。
【００５６】
図３Ｃは、当該発明の実施形態に従って、Ｈ２Ｏ：ＨＦでクリーニングされたと共にプロセス・チャンバーにおいてさらにクリーニングされた基体へと堆積させられたポリＳｉフィルムのＳＩＭＳ深度プロフィールを示す。第一に、在来の酸化物の層は、Ｆ２を含有する第一のエッチング・ガスを使用することで、Ｓｉの基体から部分的に取り除かれた。第一のエッチング・ガスは、８ｓｌｍのＮ２＋１ｓｌｍのＮ２における２０％のＦ２を含有したが、基体温度は、３００℃であったし、プロセス・チャンバーの圧力は、１トール（１．３３×１０２パスカル）であったと共に、酸化物の取り除きのプロセスは、１５分の間に実行された。次に、在来の酸化物の層は、Ｈ２を含有する第二のエッチング・ガスを使用することで、Ｓｉの基体からさらに取り除かれたが、基体温度は、８５０℃であったと共に、酸化物の取り除きのプロセスは、１５分の間に実行された。図３ＣにおけるＳｉの信号３２２、Ｏの信号３２４、Ｃの信号３２６、及びＦの信号３２８は、いずれの残留する在来の酸化物及び第一のエッチング・ガスへの露出からのＦを含有する不純物が、第二のエッチング・ガスによって十分に取り除かれたことを示す。Ｃの信号３２６が、Ｈ２Ｏ：ＨＦ浴からプロセス・チャンバーへの基体の移行の間における、空気中における有機の材料への露出に源を発することは、信じられたことである。Ｃの信号３２６は、ポリＳｉフィルム及び基体の間における界面の場所を指示するために、使用されることがある。
【００５７】
図４Ａ−４Ｄは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのＳｉを含有するフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。図４Ａは、基体４１０、パターニングされたフィルム４２０、及び開口部４３０における基体４１０に形成された酸化物の層４４０を含有するパターニングされた構造４００、を図解する。図４Ａに示されたものではないとはいえ、パターニングされたフィルム４２０は、また、酸化物の層を含有することがある。パターニングされたフィルム４２０は、例えば、ＳｉＯ２フィルム、ＳｉＯＮフィルム、低いｋのフィルム、又は高いｋのフィルムのような誘電性のフィルムであることができる。開口部４３０は、例えば、ビア若しくはトレンチ、又はそれらの組み合わせであることができる。パターニングされた構造４００は、デバイスを製造することに使用された例示的な構造であると共に、Ｓｉの基体４１０及び上にあるフォトリソグラフィーでパターニングされたフィルム４２０を含有することができる。
【００５８】
図４Ｂは、上に記載されたような当該発明の実施形態に従った開口部４３０からの酸化物の層４４０の取り除きの後に続くものであるがパターニングされた構造４００を図解する。
【００５９】
図４Ｃは、当該発明の実施形態に従った基体４１０の露出された部分へのフィルム４５０の選択的な堆積の後に続くものであるがパターニングされた構造４００を図解する。選択的に堆積させられたフィルム４５０は、例えば、結晶質のＳｉの基体４１０に堆積させられたエピタキシャルＳｉフィルムであることができる。エピタキシャルＳｉフィルム４５０は、例えば、Ｓｉ２Ｃｌ６（ＨＣＤ）を含有するガス、約７５０℃及び約８５０℃の間におけるものの、例えば約８００℃における、基体温度を使用することで、例えば、Ｓｉの基体４１０の露出された部分に選択的に堆積させられることができる。Ｓｉを含有するフィルムを堆積させるためのＨＣＤガスを利用するというさらなる詳細は、“ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＩ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ  ＦＩＬＭＳ  ＦＲＯＭ  ＨＥＸＡＣＨＬＯＲＯＤＩＳＩＬＡＮＥ”と題された、米国特許出願シリアル番号１０／６７３，３７５に記載される。
【００６０】
エピタキシャルなＳｉを含有するフィルム４５０の選択的な堆積は、Ｓｉの基体４１０に生じさせられたエピタキシャルなＳｉを含有するフィルム４５０を形成するために、当業者に知られた方法を使用することでＳｉの基体４１０からのパターニングされたフィルム４２０のその後の取り除きを許容する。一般には、パターニングされたフィルム４２０は、酸化物のマスク（例．ＳｉＯ２）及び窒化物のマスク（例．Ｓｉ３Ｎ４）を含むことができる。エピタキシャルなＳｉを含有するフィルムの選択的な堆積の使用は、生じさせられたソース及びドレインの領域を備えた絶縁体上のケイ素（silicon-on-insulator）（ＳＯＩ）デバイスを製造するために使用されることができる。ＳＯＩデバイスの製作の間に、プロセシングは、ソース及びドレインの領域における全体のＳｉフィルムを消費することがあるが、それによって、Ｓｉを含有するフィルムの選択的なエピタキシャルな成長（selective epitaxial growth）（ＳＥＧ）によって提供されることができるこれらの領域における余分なＳｉを要求するものである。Ｓｉを含有するフィルムの選択的なエピタキシャルな堆積は、必要とされるフォトリソグラフィー及びエッチのステップの数を低減することができるが、それは、デバイスを製造する際に伴われた全体的なコスト及び複雑さを低減することができる。
【００６１】
図４Ｄは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造４００へのフィルム４６０の非選択的な（総括的な）堆積の後に続くものであるがパターニングされた構造４００を図解する。当該発明の一つの実施形態に従って、フィルム４６０は、Ｓｉのフィルムであることができる。Ｓｉのフィルム４６０は、基体４１０及びパターニングされたフィルム４２０を具備する材料のタイプに無頓着な、実質的に均一な厚さを備えたパターニングされた構造４００に堆積させられることができる。一つの例において、Ｓｉのフィルム４６０は、Ｓｉ２Ｃｌ６を含有するプロセス・ガス、約５５０℃及び約７５０℃の間における基体温度を使用することでパターニングされた構造４００に形成されることができる。別の例において、Ｓｉ２Ｃｌ６及びＳｉＨ４を含有するプロセス・ガスは、使用されることがある。当業者によって認識されるようなものであろうが、堆積させられたＳｉフィルムの結晶の構造は、基体温度、プロセスの圧力、及びガスの組成を含むものである、加工する条件の関数であることができる。
【００６２】
この発明のある一定の実施形態のみが、上に詳細に記載されてきたものであるとはいえ、当業者は、この発明の新規な教示及び利点から著しく逸脱すること無しに例示的な実施形態において多数の変更が可能なものであることを、容易に認識すると思われる。それに応じて、全てのこのような変更は、この発明の範囲内に含まれることが、意図される。
【００６３】
本発明は、“フッ素を使用する低い温度の酸化物の取り除き”と題された、米国特許出願第１１／２０６，０５６号に関係付けられるが、それの全体の内容は、これにより、参照によって組み込まれる。
［付記］
付記（１）：
基体を加工するための方法であって、
プロセス・チャンバーにおいて基体を提供すること、前記基体がそれに形成された酸化物の層を有すること；及び
前記基体から前記酸化物の層を部分的に取り除くためにＦ２を具備する第一のエッチング・ガスの流動へ第一の基体温度において前記基体を露出させること、
前記第一の基体温度から第二の基体温度まで前記基体の温度を上昇させること、及び
前記基体から前記酸化物の層をさらに取り除くためにＨ２を具備する第二のエッチング・ガスの流動へ前記第二の温度において前記基体を露出させること
：を具備する、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うこと
：を具備する、方法。
付記（２）：
付記（１）に記載の方法において、
前記第一の基体温度は、約２０℃及び約４００℃の間にある、方法。
付記（３）：
付記（２）に記載の方法において、
前記第一の基体温度は、約２００℃及び約４００℃の間にある、方法。
付記（４）：
付記（１）に記載の方法において、
前記第二の基体温度は、少なくとも約２００℃及び９００℃未満である、方法。
付記（５）：
付記（４）に記載の方法において、
前記第二の基体温度は、少なくとも約８００℃及び９００℃未満である、方法。
付記（６）：
付記（１）に記載の方法において、
前記第一の基体温度は、約２００℃及び約４００℃の間にあると共に、
前記第二の基体温度は、少なくとも約８００℃及び９００℃未満である、方法。
付記（７）：
付記（１）に記載の方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、Ｆ２及びＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、若しくはＸｅ又はそれらの二つの若しくはより多くのものの組み合わせを含有する不活性なガスを具備する、方法。
付記（８）：
付記（７）に記載の方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、前記エッチング・ガスの残余のものがＮ２であることを備えたおおよそ３％−２０％のＦ２を具備する、方法。
付記（９）：
付記（１）に記載の方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、Ｆ２及びＨ２、Ｈ、又はＮＨ３を含有する還元するガスを具備する、方法。
付記（１０）：
付記（１）に記載の方法において、
前記露出させるステップは、約０．１トール（１．３３×１０パスカル）及び約１００トール（１．３３×１０４パスカル）の間におけるプロセス・チャンバーの圧力で行われる、方法。
付記（１１）：
付記（１）に記載の方法であって、
前記順次の酸化物の取り除きのプロセスの後に続くことで前記基体にフィルムを形成すること
：をさらに具備する、方法。
付記（１２）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記順次の酸化物の取り除きのプロセス及び前記形成することは、周囲の空気へ前記基体を露出させることなしに同じプロセス・チャンバーにおいて行われる、方法。
付記（１３）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記形成することは、Ｓｉを含有するフィルムを堆積させるためにＳｉを含有するガスへ前記基体を露出させることを具備する、方法。
付記（１４）：
付記（１３）に記載の方法において、
前記Ｓｉを含有するフィルムは、ポリＳｉ、非晶質のＳｉ、エピタキシャルＳｉ、又はＳｉＧｅを具備する、方法。
付記（１５）：
付記（１３）に記載の方法において、
前記Ｓｉを含有するガスは、ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、若しくはＳｉ２Ｃｌ６、又はそれらの二つの若しくはより多くのものの組み合わせを具備する、方法。
付記（１６）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記形成することは、（１）ＳｉＨ４、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、若しくはＳｉ２Ｃｌ６、又はそれらの二つの若しくはより多くのものの組み合わせを含有する、Ｓｉを含有するガス、及び、（２）ＧｅＨ４若しくはＧｅＣｌ４又はそれらの組み合わせを含有する、ゲルマニウムを含有するガスへ前記基体を露出させることを具備する、方法。
付記（１７）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記フィルムは、Ｇｅフィルム又は高いｋのフィルムを含有する、方法。
付記（１８）：
付記（１７）に記載の方法において、
前記フィルムは、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＨｆＳｉＯｘ、ＨｆＯ２、ＨｆＳｉＯｘＮｙ、ＺｒＯ２、ＺｒＳｉＯｘ、ＴａＳｉＯｘ、ＺｒＳｉＯｘＮｙ、ＳｒＯｘ、ＳｒＳｉＯｘ、ＬａＯｘ、ＬａＳｉＯｘ、ＹＯｘ、若しくはＹＳｉＯｘ、又はそれらの二つの若しくはより多くのものの組み合わせを具備する高いｋのフィルムを具備する、方法。
付記（１９）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記フィルムは、前記基体のＳｉを含有する表面に選択的に形成される、方法。
付記（２０）：
付記（１１）に記載の方法において、
前記フィルムは、ＳｉＧｅの基体に形成された引っ張られたＳｉフィルムである、方法。
付記（２１）：
Ｓｉの基体を加工するための方法であって、
プロセス・チャンバーにおいてＳｉの基体を提供すること、前記Ｓｉの基体がそれに形成された酸化物の層を有すること；
前記Ｓｉの基体から前記酸化物の層を部分的に取り除くために約２０℃及び約４００℃の間における第一の基体温度においてＦ２を具備する第一のエッチング・ガスの流動へ前記Ｓｉの基体を露出させること、
前記第一の基体温度から９００℃と比べてより低い第二の基体温度まで前記基体の温度を上昇させること、及び
前記基体から前記酸化物の層をさらに取り除くためにＨ２を具備する第二のエッチング・ガスの流動へ前記第二の基体温度において前記基体を露出させること
：を具備する、順次の酸化物の取り除きのプロセスを行うこと；並びに
前記順次の酸化物の取り除きのプロセスの後に続くことで前記Ｓｉの基体にエピタキシャルＳｉフィルムを形成すること
：を具備する、方法。
付記（２２）：
付記（２１）に記載の方法であって、
前記提供するステップに先立ち前記基体のＨ２Ｏ：ＨＦクリーニングを行うことをさらに具備する、方法。
付記（２３）：
付記（２２）に記載の方法において、
前記第一のエッチング・ガスは、約１トール（１．３３×１０２パスカル）のプロセス・チャンバーの圧力において８ｓｌｍのＮ２＋Ｎ２における１ｓｌｍの２０％Ｆ２を含有すると共に、前記第一の基体温度は、約３００℃である、方法。
付記（２４）：
付記（２３）に記載の方法において、
前記第二の基体温度は、約８５０℃である、方法。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、当該発明の実施形態に従って基体を加工するために構成されたバッチ・プロセシング・システムの単純化されたブロック図を図解する。
【図２Ａ】図２Ａは、当該発明の実施形態に従った基体からの酸化物の取り除きについてのフロー図を図解する。
【図２Ｂ】図２Ｂは、当該発明の実施形態に従った、基体からの酸化物の取り除き及び基体へのフィルムのその後の堆積についての加工する時間の関数としての基体の温度における変動を図解する。
【図３Ａ】図３Ａは、当該発明の実施形態に従った酸化物の取り除き有り及び無しでＳｉの基体へと堆積させられたＳｉフィルムの二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）の深度プロフィールを図解する。
【図３Ｂ】図３Ｂは、当該発明の実施形態に従った酸化物の取り除き有り及び無しでＳｉの基体へと堆積させられたＳｉフィルムの二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）の深度プロフィールを図解する。
【図３Ｃ】図３Ｃは、当該発明の実施形態に従った酸化物の取り除き有り及び無しでＳｉの基体へと堆積させられたＳｉフィルムの二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）の深度プロフィールを図解する。
【図４Ａ】図４Ａは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。
【図４Ｃ】図４Ｃは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。
【図４Ｄ】図４Ｄは、当該発明の実施形態に従った、パターニングされた構造からの酸化物の取り除き及びパターニングされた構造へのフィルムのその後の堆積を概略的に図解する。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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