基板处理方法和基板处理系统的制作方法

专利名称：基板处理方法和基板处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及基板处理方法和基板处理系统，和更具体地，涉及用 于从基板上去除硬掩模和沉积膜的基板处理方法，以及用于实施该基 板处理方法的基板处理系统。
背景技术：
图7中所示的半导体片W是已知的，其具有单晶硅基板基材 (substrate base) 71，在其上以层形式形成由Si02制成的热氧化膜72， 膜73、 74和诸如BPSG (硼磷硅玻璃)膜75的氧化膜。为了在晶片W 的单晶硅基板基材71上形成孔或沟(槽)，在减压环境中使用由诸如 HBr (溴化氢)等的卤素系处理气体生成的等离子体，并且使用BPSG 膜75作为硬掩模，对硅基板基材71进行干蚀刻。此时，等离子体与 硅(Si)反应，并因此在孔或类似物表面上形成SiOBr的沉积膜76。 沉积膜76用于抑制单晶硅基板基材71被干蚀刻。
晶片W的BPSG膜75和沉积膜76可能导致由晶片W制成的半 导体器件的导电故障，因此必须去除这些膜。为了去除硬掩模，例如 BPSG膜75，使用湿蚀刻(参见，例如，日本公开专利公开No. 2005-150597)。
由于湿蚀刻使用化学溶液，湿蚀刻装置不能与在减压环境中干蚀 刻晶片W用的干蚀刻装置一起安装在相同的基板处理系统中。换言之， 湿蚀刻装置必须安装在与干蚀刻装置不同的位置。此外，已经使用干 蚀刻装置在其单晶硅基板基材71上形成了孔或类似物的晶片W必须 从干蚀刻装置中移出，然后在环境空气中传送到湿蚀刻装置中。因此， 基板处理过程变复杂。
此外，晶片W的由SiOBr制成的沉积膜76在晶片W在环境空气 中传送的过程中可能与环境空气中的水分反应。因此，必须控制晶片 W的暴露时限(Q-时间)。更具体地，暴露时限必须縮短至最小。暴露
时限的控制需要相当可观的工时。
换言之，BPSG膜75和沉积膜76的去除导致由晶片W制造半导 体器件的生产率降低。

发明内容
本发明提供了能够防止由基板制造半导体器件的生产率降低的基 板处理方法和基板处理系统。
根据本发明的第一方面，提供了用于处理具有单晶硅基板基材， 通过热氧化处理形成的第一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的 基板处理方法， 一部分单晶硅基板基材通过第一和第二氧化膜暴露出 来，其包括使用卤素系气体的等离子体蚀刻暴露出的单晶硅基板基材 的等离子蚀刻步骤，对基板供应HF气体的HF气体供应步骤，及加热 供应了 HF气体的基板的加热步骤。
根据本发明的基板处理方法，用卤素系气体的等离子体蚀刻通过 由热氧化处理形成的第一氧化膜和含杂质的第二氧化膜部分暴露出来 的单晶硅基板基材，对基板供应HF气体，并加热基板。当用卤素系气 体的等离子体蚀刻单晶硅基板基材时，形成沉积膜。由HF气体生成氟 化酸，其选择性^l刻沉积膜和第二氧化膜并产生可以受热分解的残留 物质。因此，沉积膜和第二氧化膜可以在干燥环境中去除，因此，蚀 刻单晶硅基板基材用的装置和去除沉积膜和第二氧化膜用的装置可以 一起安装在相同的基板处理系统中。所以，不用将基板暴露于环境空 气中就可以去除具有已经被蚀刻的单晶硅基板基材的基板的沉积膜和 第二氧化膜，由此可以简化基板处理法并可以消除控制基板暴露于环 境空气中的时限的必要性，从而可以防止由该基板制造半导体器件的 生产率降低。
在本发明中，在等离子蚀刻步骤、HF气体供应步骤和基板加热步 骤过程中基板可以不暴露于环境空气中。
在这种情况下，在基板被卤素系气体的等离子体蚀刻并对基板供 应HF气体然后将基板加热的同时，基板不暴露于环境空气中。这确保 不必对基板暴露于环境空气中的时限进行控制。
在基板加热步骤中可以在N2气体环境中加热基板。在这种情况下，基板在N2气体环境中加热。N2气体形成捕获和传 送受热分解的残留物质的气流。因此，可以可靠地去除沉积膜和第二 氧化膜。
根据本发明的第二方面，提供了用于处理具有单晶硅基板基材， 通过热氧化处理形成的第一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的 基板处理方法， 一部分单晶硅基板基材通过第一和第二氧化膜暴露出 来，其包括使用卤素系气体的等离子体蚀刻暴露出的单晶硅基板基材
的等离子蚀刻步骤，对基板供应HF气体的HF气体供应步骤，和对供 应了 HF气体的基板供应含有至少NH3气体的清洗气的清洗气供应步 骤。
使用这种基板处理法，用卤素系气体的等离子体蚀刻通过由热氧 化处理形成的第一氧化膜和含杂质的第二氧化膜部分暴露出来的基板 的单晶硅基板基材，向基板供应HF气体，并进一步向基板供应含有至 少NH3的清洗气。当用卤素系气体的等离子体蚀刻单晶硅基板基材时， 形成沉积膜。由HF气体生成的氟化酸选择性蚀刻沉积膜和第二氧化膜 并产生残留物质。NH3气体与残留物质反应以产生容易升华的反应产 物。由于反应产物容易升华，可以在干燥环境中去除沉积膜和第二氧 化膜，因此，蚀刻单晶硅基板基材用的装置和去除沉积膜和第二氧化 膜用的装置可以一起安装在相同的基板处理系统中。在蚀刻基板的单 晶硅基板基材后，不用将基板暴露于环境空气中就可以去除沉积膜和 第二氧化膜。由此可以简化基板处理法并可以消除控制基板暴露于环 境空气中的时限的需要，从而可以防止由该基板制造半导体器件的生 产率降低。
该基板处理方法允许基板在等离子蚀刻步骤、HF气体供应步骤和 清洗气供应步骤中不暴露于环境空气中。
在这种情况下，在基板被卤素系气体的等离子体蚀刻和对基板供 应HF气体和清洗气的同时，基板不暴露于环境空气中，因此不必控制 基板暴露于环境空气中的时限。
根据本发明的第三实施方式，提供了用于处理具有单晶硅基板基 材、通过热氧化处理形成的第一氧化膜、和含杂质的第二氧化膜的基 板的基板处理系统， 一部分单晶硅基板基材通过第一和第二氧化膜暴
露出来，其包含适合使用卤素系气体的等离子体蚀刻暴露出的单晶硅
基板基材的等离子蚀刻装置、适合对基板供应HF气体的HF气体供应 步骤，和适合加热供应了 HF气体的基板的基板加热装置。
根据该第三方面的基板处理系统实现了与通过本发明的第一方面 的基板处理方法获得的类似的优点。
该基板处理系统可以包括位于等离子蚀刻装置、HF气体供应装置 和基板加热装置之间的基板传送装置，该基板传送装置适合传送基板 以使基板不暴露于环境空气中。
在这种情况下，在基板被卤素系气体的等离子体蚀刻并对基板供 应HF气体然后将基板加热的过程中，基板不暴露于环境空气中。因此， 不必控制基板暴露于环境空气中的时限。
在该基板处理系统中，HF气体供应装置和基板加热装置可以各自 由相同的装置构成。
使用该基板处理系统，HF气体供应装置和基板加热装置各自由相 同的装置构成，因此，可以减小基板处理系统的尺寸。
根据本发明的第四方面，提供了用于处理具有单晶硅基板基材、 通过热氧化处理形成的第一氧化膜、和含杂质的第二氧化膜的基板的 基板处理系统， 一部分单晶硅基板基材通过第一和第二氧化膜暴露出 来，其包含适合使用卤素系气体的等离子体蚀刻暴露出的单晶硅基板 基材的等离子蚀刻装置、适合对基板供应HF气体的HF气体供应步骤， 和适合向供应了 HF气体的基板供应含有至少NH3气体的清洗气的清 洗气供应装置。
根据该第四实施方式的基板处理系统可以产生与通过本发明的第 二实施方式的基板处理方法获得的类似的优点。
该基板处理系统可以包括位于等离子蚀刻装置、HF气体供应装置 和基板加热装置之间的基板传送装置，该基板传送装置适合传送基板 以使基板不暴露于环境空气中。
在这种情况下，在基板被卤素系气体的等离子体蚀刻并对基板供 应HF气体和清洗气的同时，基板不暴露于环境空气中，由此不必控制 基板暴露于环境空气中的时限。
根据参照附图的下列示例性实施方式描述，可以看出本发明的其
它特征。


图1是示意性地示出该实施方式的基板处理系统的构造的平面视
图2A是显示沿图1中的线I-I截取的图1中的气体处理模块的剖 视图2B是示出了图2A中的A部分的放大视图3A至3D是示出了通过图1中所示的基板处理系统实施的基板 处理方法的工艺图，其中图3A示出了等离子蚀刻步骤，图3B示出了 HF气体供应步骤，图3C示出了残留物质沉积到硅基板基材上，图3D 示出了残留物质的去除；
图4是示出了图1中所示的气体处理模块的改动的剖视图5是示出了根据本发明的第二实施方式的基板处理系统的气体 处理模块的剖视图6A至6E是示出了通过第二实施方式的基板处理系统实施的基 板处理方法的工艺图，其中图6A示出了等离子蚀刻步骤，图6B示出 了HF气体供应步骤，图6C示出了残留物质沉积到硅基板基材上，图 6D示出了残留物质的去除；及
图7是示意性地示出了具有孔表面的基板的构造的剖视图，在其 上形成SiOBr沉积膜。
具体实施例方式
现参照显示优选实施方式的附图，详细描述本发明。 首先，对根据本发明的第一实施方式的基板处理系统进行说明。 图1是示意性示出该实施方式的基板处理系统的构造的平面视图。 如图1中所示，基板处理装置10由具有如平面图中所示的六边形 的传送模块11 (基板传送装置)，连接到传送模块11的一个侧面上的 两个等离子处理模块12、 13 (等离子蚀刻装置)，连接到传送模块11 的另一侧面上从而面向等离子处理模块12、 13的两个等离子处理模块 14、 15 (等离子蚀刻装置)，与等离子处理模块13相邻地设置并与传 送模块11连接的气体处理模块16 (HF气体供应装置)，与等离子处理 模块15相邻设置并与传送模块11连接的加热处理模块17 (基板加热 装置)，作为矩形传送腔室的装载模块18，和两个位于传送模块ll和 装载模块18之间以连接它们的负载锁定模块19、 20构成。
传送模块ll中装有可以弯曲/伸长并转动的传送臂21。传送臂21 可以在等离子处理模块12至15、气体处理模块16、加热处理模块17 和负载锁定模块19、 20之间传送晶片W。
等离子处理模块12至15各自包括用于容纳晶片W的处理腔室。 各个等离子处理模块可以在该腔室中引入卤素系处理气体，例如HBr 气体，并在该腔室中产生电场，从而从引入的处理气体产生等离子体。 通过使用该等离子体，等离子处理模块可以蚀刻晶片W。更具体地， 蚀刻图7中所示的晶片W的单晶硅基板基材71。
图2A示出了沿图1中的线I-I所截取的气体处理模块16的剖视图； 且图2B是示出了图2A中的A部分的放大视图。
如图2A中所示，气体处理模块16包括处理腔室22，设置在该腔 室22中的晶片安装台23，设置在腔室22上部以面向该台23的喷淋头 24，用于从腔室22中排出气体和类似物的TMP (涡轮分子泵)25a， 和位于腔室22和TMP25a之间的APC (自适应压力控制)阀25b，其 是可变蝶阀。
喷淋头24由其中具有缓冲腔室27的盘形气体供应单元26构成。 缓冲腔室27经由通气孔28与腔室22内部连通，并与可以向缓冲腔室 27供应HF气体的HF气体供应系统(未示出)连接。然后经由通气孔 28将所供应的HF气体供应至腔室22内部。
如图2B中所示，喷淋头24中形成的通气孔28各自具有一个通向 腔室22并朝通气孔一端加宽的部分。由此，HF气体可以有效扩散到 腔室22中。此外，通气孔28各自在其横截面上具有一个收縮，因此， 可以防止在腔室22中产生的任何残留物质或类似物流回通气孔28并 进入缓冲腔室27。
在气体处理模块16中，在腔室22的侧壁中安装加热器(未示出)， 例如，加热元件。通过加热元件加热该腔室22的侧壁，可以防止在使 用氟化酸去除BPSG膜75和沉积膜76时生成的残留物质附着到该腔
室的侧壁上。
此外，台23具有作为温度调节装置的冷却剂腔室(未示出)，其 中循环处于预定温度的冷却剂，例如冷却水或Galden (注册商标)流 体。通过冷却剂的温度控制被固定并保持在台23的上表面上的晶片W 的温度。
再参看图1，加热处理模块17包括用于容纳晶片W的处理腔室。 该腔室设置有卤素灯、薄片加热器(sheetheater)或类似物，并可以加 热位于其中的晶片W。
可对传送模块11、等离子处理模块12至15、气体处理模块16和 加热处理模块17的内部进行减压。通过真空闸阀12a至17a将传送模 块11与等离子处理模块12至15、气体处理模块16和加热处理模块 17连接。
在基板处理系统10中，传送模块11的内部压力保持在真空，而 装载模块18的内部压力保持在大气压。为此，负载锁定模块19、 20 在其本身与传送模块11之间的连接部位设置有真空闸阀19a、 20a，并 在其本身与装载模块18之间的连接部位设置有大气闸阀19b、 20b，由 此将各个负载锁定模块构造成预备真空传送腔室，其内部压力可以调 节。负载锁定模块19、 20进一步设置有晶片安装台19c、 20c，在装载 模块18和传送模块11之间传送的晶片W可以临时放置在该每个晶片 安装台19c、 20c上。
除了负载锁定模块19、 20夕卜，在装载模块18上连接三个FOUP 安装台30，用于预先排列从FOUP 29中传送出来的晶片W的定向器 31，以及用于测量晶片W的表面状态的第一和第二 IMS's (Therma-Wave， Inc.制造的集成度量系统)32和33，其中每个所述 FOUP安装台30各自安装有FOUP (前开式标准晶片盒(frontopening unified pod)) 29，该FOUP29是适合容纳二十五个晶片W的容器。
将负载锁定模块19、 20连接至装载模块18的纵向侧壁上，并且 被设置成面向三个FOUP安装台30，而装载模块18夹在该负载锁定模 块与FOUP安装台之间。定向器31被设置在装载模块18的纵向的一 端上，第一 IMS 32被设置在装载模块18的纵向的另一端上，第二 IMS 33被设置在三个FOUP安装台30旁边。
装载模块18中包括用于传送晶片W的SCARA型双臂传送臂34， 以及在装载模块18的侧壁中形成的三个装载口 35以对应于FOUP安 装台30。传送臂34经由装载口 35将晶片W从FOUP安装台30上的 相应FOUP 29中取出，并将移出的晶片W送入和送出负载锁定模块 19和20、定向器31、第一IMS32和第二IMS33。
第一 IMS 32是光学监测器(optical monitor),其具有安装台36和 光学传感器37，其中该安装台36被设置成安装传送至第一 IMS 32中 的晶片W，且该光学传感器37被设置成指向安装在台36上的晶片W。 第一 IMS 32测量晶片W的表面形状，例如其表面层的膜厚度，和在 其上形成的配线槽、门电极等等的CD (临界尺寸)值。与第一IMS32 类似，第二 IMS 33是光学监测器并具有安装台38和光学传感器39。 第二 IMS测量例如晶片W表面上的大量粒子。
基板处理系统10设置有位于装载模块18的纵向的一端上的操作 板40。操作板40具有用于显示基板处理系统10的部件的工作状态的 显示部件，该显示部件由例如LCD (液晶显示器)构成。
为了在基板处理系统10上安装图7中所示的用于去除晶片W的 BPSG膜75和沉积膜76的装置，必须在干燥环境中去除膜75、 76。 BPSG膜75是硅基氧化膜，沉积膜76是由SiOBr制成的拟SiOJ莫， 热氧化膜72是SiOj莫。因此，在去除BPSG膜75和沉积膜76时可能 去除热氧化膜72。如果去除了热氧化膜72，则与膜72对应的孔或沟 槽部分可以凹陷以在其中形成凹痕。因此，BPSG膜75和沉积膜76 必须在与热氧化膜72的高选择性比率(high selectivity ratio)下去除。 为了找到能够以符合上述必要条件的方式去除BPSG膜75和沉积 膜76的方法，本发明人进行了各种实验。结果，据发现，可以去除 BPSG膜75和沉积膜76，且通过在基本不存在H20的环境中仅对晶片 W供应HF气体而不供应H20气体，可以将气体膜75、 76与膜72的 选择性比率提高至1000。
本发明人进一步对上述去除方法的机制进行了大量研究并获得下 述试验性理论。
当HF气体与H20结合时，形成侵蚀并去除氧化膜的氟化酸。为 了在基本没有H20的环境中由HF气体形成氟化酸，HF气体必须与氧 化膜中所含的水(H20)分子结合。
BPSG膜75通过诸如CVD处理等的汽相淀积而形成，沉积膜76 通过等离子体与硅之间的反应而形成。因此，这些膜75、 76的膜结构 稀疏并因此可能附着水分子。因此，BPSG膜75和沉积膜76含有一些 水分子。当HF气体到达膜75、 76时，HF气体与水分子结合以形成侵 蚀膜75、 76的氟化酸。因此，可不使用化学溶液和等离子体而去除 BPSG膜75和沉积膜用76。
另一方面，通过在温度为800至900摄氏度范围的环境中热氧化 处理来形成热氧化膜72。因此，在膜制造过程中在热氧化膜72中不含 水分子。此外，热氧化膜72的膜结构致密，因此水分子较不容易附着 在膜72上。因此，热氧化膜72基本不含水分子。由于水分子不存在， 即使所供应的HF气体到达膜72， HF气体不会形成氟化酸并因此不会 侵蚀热氧化膜72。
相应地，BPSG膜75和沉积膜76与热氧化膜72的选择性比率可 以提高(例如高达1000)，因此，可以通过在基本不存在H20的环境 中仅对晶片供应HF气体而不供应H20气体，从而选择性蚀刻这些膜 75、 76。
当使用氟化酸去除BPSG膜75和沉积膜76时，在膜75、76的Si02 和氟化酸(HF)之间发生下列化学式所示的化学反应， Si02+4HF — SiF4+2H20 t SiF4+2HF — H2SiF6
由此，产生残留物质(H2SiF6)。残留物质可能引起所得半导体器 件的导电故障并因此必须去除。
在此实施方式中，使用热能去除残留物质。更具体地，加热其中 已经产生了残留物质的晶片W，由此如下式所示热分解残留物质。
H2SiF6+Q (热能)一2HF t +SiF4 t
也就是说，在该实施方式中，通过加热去除由Si02与氟化酸之间 的反应生成的残留物质。
接着，对该实施方式的基板处理方法进行说明。
图3A至3D是示出通过图1中所示的基板处理系统实施的基板处 理方法的过程图。
首先，在单晶硅基板基材71上层叠地形成热氧化膜72，膜73、 74，以及BPSG膜75，由此制备晶片W，其中部分单晶硅基板基材71 通过薄膜72至75暴露出来。然后，将晶片W传送至等离子处理模块 12至15任一个中。在已经将晶片W传送至其中的等离子处理模块中， 使用由HBr气体生成的等离子体在晶片W的单晶硅基板基材71中形 成孔或沟槽(等离子蚀刻步骤)。此时，在晶片W的孔或沟槽中形成 沉积膜76 (图3A)。
接着，将图3A中所示的晶片W从等离子处理模块的腔室中移出， 并经由传送模块11传送到气体处理模块16的腔室22中。然后，将晶 片W设置在台23上。使用APC阀25b和类似物将腔室22内的压力 设定至1.3X10'至l.lX103Pa (1至8 Torrs)，并使用在该腔室侧壁中 的加热器将腔室22内的环境温度设定在40至60摄氏度范围内。接着， 以40至60 SCCM范围内的流速从喷淋头24的气体供应单元26向晶 片W供应HF气体(HF气体供应步骤)(图3B)。此时，水分子几乎 完全从腔室22内部排出，且没有向腔室22供应H20气体。
到达BPSG膜75和沉积膜76的HF气体与膜75、 76中所含的水 分子结合，由此产生氟化酸。氟化酸侵蚀BPSG膜75和沉积膜76。结 果，膜75、 76被选择性蚀刻。另一方面，由于氟化酸与BPSG膜75 和沉积膜76中的Si02之间的化学反应，产生残留物质41。在孔或沟 槽中，残留物质41沉积在膜73、 74，热氧化膜72以及单晶硅基板基 材71上(图3C)。
接着，将其上沉积了残留物质41的晶片W从气体处理模块16的 腔室22中移出，然后经由传送模块11传送到加热处理模块17的腔室 中。加热处理模块17将传送到其中的晶片W加热至预定温度，具体 地，至150摄氏度或更高(基板加热步骤)。加热处理模块17向其腔 室中引入N2气体。引入的N2气体在该腔室中形成气流。此时，形成 残留物质41的H2SiF6受热分解成HF和SiF4。所得HF和SiF4被气流 捕获并去除(图3D)。
接着，将晶片W从加热处理模块17的腔室22中移出，此时完成 本处理。
根据该实施方式的基板处理方法，通过热氧化膜72、膜73、 74 出来的晶片W的单晶硅基板基材71被 HBr气体的等离子体蚀刻，向晶片W供应HF气体，并加热晶片W。 当单晶硅基板基材71被HBr气体的等离子体蚀刻时，形成沉积膜76。 由HF气体生成的氟化酸选择性蚀刻沉积膜76和BPSG膜75，另一方 面，生成残留物质41 (H2SiF6)。通过加热，残留物质41被分解成HF 和SiF4。由此，可以在干燥环境中去除沉积膜76和BPSG膜75。因此 可以将气体处理模块16和加热处理模块17设置在一个基板处理系统 10中。因此，在蚀刻了晶片W的单晶硅基板基材71后，可以经由传 送模块11将晶片W传送到气体处理模块16或加热处理模块17中。 因此，不用将晶片W暴露在大气空气中就可以去除晶片W的沉积膜 76和BPSG膜75，由此可以简化基板处理过程和消除对晶片W的暴 露时限进行控制的需要。因此，可以防止由晶片W制造半导体器件的 生产率降低。
通过上述基板处理方法，可将气体处理模块16和加热处理模块17 设置在一个基板处理系统10中。因此，不必将气体处理模块16和加 热处理模块17设置在不同位置，这样可以减小系统安装面积(覆盖面 积(footprint))。
此外，通过上述基板处理方法，在N2气体环境中加热晶片W。 N2 气体形成捕获和传送受热分解的残留物质41的气流，由此确保去除沉 积膜76和BPSG膜75。
此外，使用上述基板处理方法，向其上具有BPSG膜75和沉积膜 76的晶片W供应HF气体。HF气体与BPSG膜75和沉积膜76中所 含的水分子结合以形成侵蚀和选择性蚀刻膜75、 76的氟化酸。因此， 在去除膜75、 76时，防止去除热氧化膜72，由此可以防止形成凹痕。
在上述基板处理系统10中，气体处理模块16和加热处理模块17 作为独立的装置提供。可选地，如图4中所示，可以提供结合有气体 处理模块的具有台23的台加热器43，其中台加热器43可以加热置于 台23上的晶片W。在这种情况下，通过使用气体处理模块42，就可 以选择性地蚀刻BPSG膜75和沉积膜76，并可热分解残留物质41 。 由此，气体处理模块和热处理模块的功能可以由一个处理模块的方式 来实现，由此可以减小基板处理系统10的尺寸。
接着，将对根据本发明的第二实施方式的基板处理系统进行说明。 该实施方式在构造和功能上与第一实施方式基本相同，区别仅在 于，该实施方式不采用对残留物质的热分解。下文中将说明该实施方 式与第一实施方式不同的构造和功能，省略关于相同或类似构造的说 明。
如上文中所述，当使用氟化酸去除BPSG膜75和沉积膜76时， 在氟化酸和BPSG膜75或沉积膜76之间发生化学反应，以产生残留 物质41 (H2SiF6)。在该实施方式中，使用NH3去除残留物质41。更 具体地，向残留物质提供NH3气体以产生下式所示的化学反应。
H2SiF6+2NH3 — 2NH4F + SiF4 t
由此，生成NH4F (氟化铵)和SiF4。 NH4F是化学反应的产物， 其可以升华。通过设定略高于室温的环境温度，可将NH4F升华并因此 轻松地去除。
因此，在该实施方式中，通过引发H2SiF6与NH3之间的化学反应 和NH4F的升华，去除由Si02与氟化酸的化学反应生成的残留物质 H2SiF6。
该实施方式的基板处理系统与图1中所示的基板处理系统10的构 造相同。代替气体处理模块16和加热处理模块17，提供了气体处理模 块44 (HF气体供应装置和清洗气供应装置)，其用于选择性蚀刻BPSG 膜75和沉积膜76，用于引发残留物质41和NH3之间的化学反应，以 及用于引发化学反应产物(NHtF)的升华。经由真空闸阀44a将气体 处理模块44与传送模块11连接。
图5是示出了根据该实施方式的基板处理系统的气体处理模块44 的剖视图。
在图5中，气体处理模块44包括腔室22、台23、喷淋头45、 TMP 25a和APC阀25b。
喷淋头45由盘形下气体供应部46和叠加在下气体供应部46上的 上气体供应部47构成。下和上气体供应部46、 47分别具有第一和第 二缓冲腔室48、 49。该第一和第二缓冲腔室48、 49各自经由通气孔 50、 51与腔室22内部连通。
第一缓冲腔室48与NH3 (氨)气体供应系统(未示出)相连，其
可以向第一缓冲腔室48供应含NH3的气体(清洗气)。所供应的清洗 气经由通气孔50供应到腔室22的内部。第二缓冲腔室49与HF气体 供应系统连接，该HF气体供应系统可向第二缓冲腔室49供应HF气 体。接着，经由通气孔51将所供应的HF气体提供至腔室22的内部。
与图2B中所示的通气孔28类似，每个通气孔50、 51形成为具有 一个通向腔室22并朝其一端加宽的部分，由此，清洗气和HF气体可 有效扩散进入腔室22中。此外，通气孔50、 51各自在其横截面上具 有一个收縮，由此可以防止在腔室22中生成的残留物质或类似物流回 通气孔50、 51并接着进入第一和第二缓冲腔室48、 49。
在气体处理模块44中，在腔室22的侧壁中安装加热器(未示出)， 例如，加热元件。由此，可以将腔室22内的环境温度设定为高于室温， 从而促进下文中所述NH4F的升华。
接着，将对根据该实施方式的基板处理方法进行说明。
图6A至6E是示出了通过该实施方式的基板处理系统实施的基板 处理方法的工艺图。
与图3A中所示的情况类似，首先将晶片W传送到等离子处理模 块12至15的任一个中。在已经带有晶片W的等离子处理模块中，使 用由HBr气体生成的等离子体在晶片W的单晶硅基板基材71中形成 孔或沟槽(等离子蚀刻步骤)。此时，在晶片W的孔或沟槽中形成沉 积膜76 (图6A)。
接着，将图6A中所示的晶片W从等离子处理模块中移出，随后 经由传送模块11传送到气体处理模块44的腔室22中。将晶片W设 置在台23上。按照与图3B中所示的情况类似的方式，对腔室22内的 压力、腔室22内的环境温度，以及从上气体供应部47供应HF气体的 流速进行设置。与图3B中所示的情况相同，水分子几乎完全从腔室 22内排出，且没有向腔室22供应H20气体。
与图3C中所示的情况相同，通过氟化酸与BPSG膜75和沉积膜 76中所含的Si02之间的化学反应，产生残留物质41，并且在孔或沟槽 中沉积在膜73、 74，热氧化膜72和单晶硅基板基材71上(图6C)。
接着，停止向腔室22供应HF气体。此后，从喷淋头45的下气体 供应部46向晶片W供应清洗气(清洗气供应步骤)(图6D)。此时，
清洗气中所含的NH3气体与构成残留物质41的H2SiF6反应产生NRiF 和SiF4。然后使用在腔室侧壁中的加热元件，将腔室22内的环境温度 设定至略高于室温，由此使NH4F升华(图6E)。
接着，将晶片W从气体处理模块44的腔室22中移出，并终止本 处理。
根据该实施方式的基板处理方法，晶片W的部分单晶硅基板基材 71通过热氧化膜72，膜73、 74，以及BPSG膜75暴露出来，并被HBr 气体的等离子体蚀刻，向晶片W供应HF气体，并向晶片W供应含有 NH3气体的清洗气。当单晶硅基板基材71被HBr气体的等离子体蚀刻 时，形成沉积膜76。由HF气体生成的氟化酸选择性地蚀刻沉积膜76 和BPSG膜75，并产生残留物质41。 NH3气体与残留物质41反应以 产生容易升华的化学反应产物(NH4F)。当腔室22内的环境温度设定 至略高于室温时，该反应产物容易升华。换言之，可以在干燥环境中 去除沉积膜76和BPSG膜75。因此可以将气体处理模块44安装在基 板处理系统10中。因此，在蚀刻了晶片的单晶硅基板基材71后，可 以经由传送模块11将晶片W传送到气体处理模块44中。因此，在已 经蚀刻了单晶硅基板基材71后，不用将晶片W暴露在大气空气中就 可以去除沉积膜76和BPSG膜75。因此可以简化基板处理过程和消除 对晶片W的暴露时限进行控制的需要，由此可以防止由晶片W制造 半导体器件的生产率降低。
由于上述基板处理方法允许将气体处理模块44安装在基板处理系 统中，而不必将气体处理模块44安装在与该系统不同的位置，由此可 以减小整个系统的覆盖面积。
由于上述基板处理方法仅使用气体处理模块44就可以实现BPSG 膜75和沉积膜76的选择性蚀刻和残留物质41的去除，所以可减小基 板处理系统10的尺寸。
应该注意，BPSG膜75和沉积膜76的选择性蚀刻，由残留物质 41生成反应产物，以及反应产物的升华可以使用不同的处理模块实现。
在上述实施方式中，使用BPSG膜75作为硬掩模。但是，用作硬 掩模的氧化膜不限于此，而可以是杂质含量至少比热氧化膜72高的膜。 具体而言，可以提供TEOS (原硅酸四乙酯)膜或BSG (硼硅玻璃)
膜。要去除的残留物质不限于H2SiF6。本发明可用于去除在使用氟化 酸去除氧化膜时生成的任何残留物质。
应该明白，通过向计算机提供存储介质，其上存储了实现上述实 施方式的功能的软件的程序代码，接着使该计算机读取和执行该存储 介质中所存储的程序代码，也可以实现本发明。
在这种情况下，从存储介质中读取的程序代码本身实现了上述实 施方式的功能，因此该程序代码和存储了该程序代码的存储介质构成 本发明。
用于提供程序代码的存储介质可以是，例如，floppy (注册商标) 盘、硬盘、磁-光盘、光盘，例如CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、 DVD-ROM、 DVD-RAM、 DVD-RW或DVD+RW、磁带、非易失性记忆卡或ROM。 可选地，该程序可以经由网络从连接到互联网、商业网点、局域网等 上的未示出的另一台计算机、数据库等上下载。
此外，应该明白，这些实施方式的功能不仅可以通过执行计算机 读取的程序代码来实现，还可以通过使在计算机上工作的OS (操作系 统)等基于该程序代码的指示执行部分或全部实际操作来实现。
此外，应该理解，这些实施方式的功能也可以如下实现将从存 储介质中读取的程序代码写入设置在插入计算机中的扩充板上的或与 计算机连接的扩充装置中的存储器中，然后使CPU或位于扩充板或扩 充装置中的类似物基于该程序代码的指示执行部分或全部实际操作。
程序代码的形式可以是目标码，由解释程序执行的程序代码，向 OS提供的脚本数据(script data)等。
权利要求
1.一种用于处理具有单晶硅基板基材，通过热氧化处理形成的第一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的基板处理方法，一部分单晶硅基板基材通过所述第一和第二氧化膜暴露出来，该方法包括使用卤素系气体的等离子体蚀刻所述暴露的单晶硅基板基材的等离子蚀刻步骤；向所述基板供应HF气体的HF气体供应步骤；及对供应了HF气体的所述基板进行加热的基板加热步骤。
2. 根据权利要求1的基板处理方法，其中在所述等离子蚀刻步骤， 所述HF气体供应步骤和所述基板加热步骤过程中，所述基板不暴露于 环境空气中。
3. 根据权利要求1的基板处理方法，其中在所述基板加热步骤中在N2气体环境中加热所述基板。
4. 一种用于处理具有单晶硅基板基材，通过热氧化处理形成的第 一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的基板处理方法， 一部分单 晶硅基板基材通过所述第一和第二氧化膜暴露出来，该方法包括使用卤素系气体的等离子体蚀刻所述暴露的单晶硅基板基材的等离子蚀刻步骤；向所述基板供应HF气体的HF气体供应步骤；及向供应了 HF气体的所述基板供应至少含有NKb气体的清洗气的清洗气供应步骤。
5. 根据权利要求4的基板处理方法，其中在所述等离子蚀刻步骤， 所述HF气体供应步骤和所述清洗气供应步骤中，所述基板不暴露于环 境空气中。
6. —种用于处理具有单晶硅基板基材，通过热氧化处理形成的第 一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的基板处理系统， 一部分单 晶硅基板基材通过所述第一和第二氧化膜暴露出来，该系统包括.-等离子蚀刻装置，其被设置成使用卤素系气体的等离子体蚀刻所 述暴露的单晶硅基板基材；HF气体供应装置，其被设置成向所述基板供应HF气体；和 基板加热装置，其被设置成对供应了 HF气体的所述基板进行加犰。"、、o
7. 根据权利要求6的基板处理系统，包括基板传送装置，其被设置在所述等离子蚀刻装置，所述HF气体供 应装置和所述基板加热装置之间，所述基板传送装置被设置成传送所 述基板以使所述基板不暴露于环境空气。
8. 根据权利要求6的基板处理系统，其中所述HF气体供应装置 和所述基板加热装置各自由相同的装置构成。
9. 一种用于处理具有单晶硅基板基材，通过热氧化处理形成的第 一氧化膜，及含杂质的第二氧化膜的基板的基板处理系统， 一部分单 晶硅基板基材通过所述第一和第二氧化膜暴露出来，该系统包括等离子蚀刻装置，其被设置成使用卤素系气体的等离子体蚀刻所 述暴露的单晶硅基板基材；HF气体供应装置，其被设置成向所述基板供应HF气体；和 清洗气供应装置，其被设置成向供应了 HF气体的所述基板供应至少含有NHg气体的清洗气。
10. 根据权利要求9的基板处理系统，包括 基板传送装置，其被设置在所述等离子蚀刻装置，所述HF气体供应装置和所述基板加热装置之间，所述基板传送装置被设置成传送所 述基板以使所述基板不暴露于环境空气。
全文摘要
能够防止由基板制造半导体器件的生产率降低的基板处理方法。向具有热氧化膜、BPSG膜和沉积膜的晶片供应HF气体，由此使用氟化酸选择性蚀刻BPSG膜和沉积膜。蚀刻时生成的H₂SiF₆残留物质受热分解成HF和SiF₄。
文档编号H01L21/02GK101174562SQ200710166668
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月1日 优先权日2006年11月1日
发明者林大辅 申请人:东京毅力科创株式会社