專利名稱：等離子體蝕刻方法和等離子體蝕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對基板進(jìn)行等離子體蝕刻的技術(shù)。
背景技術(shù)：
例如，在半導(dǎo)體晶片W (以下稱為"晶片")、FPD基板等的半導(dǎo)體 基板的制造工序中，具有在減壓氛圍下對基板實(shí)施蝕刻處理的工序。 參照圖13對進(jìn)行該工序的等離子體蝕刻裝置的一個(gè)例子進(jìn)行簡單說 明，在該圖中，標(biāo)號1表示真空腔室，在該真空腔室1的內(nèi)部設(shè)置有 用于載置基板例如晶片W的載置臺11，并且以與該載置臺11相對的 方式設(shè)置有作為等離子體產(chǎn)生用的上部電極的處理氣體供給部12。從 處理氣體供給部12向真空腔室1內(nèi)供給處理氣體，經(jīng)由排氣流路通過 圖未示出的真空泵對真空腔室1內(nèi)進(jìn)行抽真空，另一方面，通過從高 頻電源14向上述處理氣體供給部12施加高頻電力，在晶片W的上方 的空間形成處理氣體的等離子體，由此進(jìn)行對晶片W的蝕刻處理。此 時(shí)，通過內(nèi)置于上述載置臺11內(nèi)的圖未示出的調(diào)溫單元對晶片的溫度 進(jìn)行調(diào)整。
然而，當(dāng)進(jìn)行蝕刻處理時(shí)，根據(jù)膜種類的不同，例如如圖14所示， 存在與晶片W的中央相比，外緣區(qū)域的蝕刻率較大的情況，此時(shí)，在 晶片W的外緣區(qū)域，易于發(fā)生側(cè)面蝕刻(side etching),蝕刻形狀的垂 直性惡化。作為這種傾向變大的例子，公知有在柵極構(gòu)造的空間(space) 中使用的例如由多晶硅構(gòu)成的柵極電極、抗蝕劑的反射防止膜等。晶 片W的外緣區(qū)域的蝕刻率較大的理由被認(rèn)為是:在真空腔室1的內(nèi)部， 與中央部相比靠近側(cè)壁的區(qū)域一方，通過蝕刻氣體的等離子體化而生 成的活性種較多。圖14中的P是模式表示等離子體的狀態(tài)。
另一方面，在上述蝕刻裝置中，為了控制晶片W的面內(nèi)的蝕刻率， 確保上述蝕刻率的期望的輪廓特征(即分布圖)(profile)而提出有各 種方法。上述期望的輪廓(分布圖)之一是在晶片W的整個(gè)面內(nèi)得到均勻的蝕刻率，因此，例如如專利文獻(xiàn)1中所述，揭示有下述各種方 案設(shè)置在載置臺11中的晶片W的周邊區(qū)域的聚焦環(huán)的結(jié)構(gòu)，通過 內(nèi)置于上述載置臺11內(nèi)的調(diào)溫單元來控制晶片溫度使其在中央?yún)^(qū)域與 外緣區(qū)域中變化的結(jié)構(gòu)，對來自于處理氣體供給部12的處理氣體的供 給量進(jìn)行控制使其在晶片的中央?yún)^(qū)域和外緣區(qū)域中變化的結(jié)構(gòu)，而且， 如專利文獻(xiàn)2中所述的對處理氣體供給部的形狀進(jìn)行改進(jìn)的結(jié)構(gòu)等。
然而，對上述載置臺11的溫度進(jìn)行控制的方法在能夠控制的溫差 方面存在界限，對于控制上述處理氣體的供給量的方法，得到的上述 蝕刻率的輪廓(分布圖)的變化小。此外，對于專利文獻(xiàn)l、專利文獻(xiàn)
2的方法，盡管根據(jù)成為蝕刻對象的膜的種類能夠得到良好的結(jié)果，但
是存在對于上述柵極電極、反射防止膜的蝕刻等己經(jīng)達(dá)到極限的問題。 此外，上述真空腔室1由鋁等構(gòu)成，在進(jìn)行上述蝕刻處理時(shí)，真 空腔室1本身、設(shè)置在其內(nèi)部的載置臺11、聚焦環(huán)等的構(gòu)成部件均暴 露在等離子體中，與蝕刻氣體的活性種接觸。因此，在反復(fù)進(jìn)行蝕刻 處理中，至上述真空腔室1的內(nèi)面、上述構(gòu)成部件(部分)的外面均 被蝕刻而飛散，從而成為顆粒產(chǎn)生的原因。因此，對于真空腔室1的 內(nèi)壁面、載置臺11的側(cè)面周圍部分等、在真空腔室1的內(nèi)壁有可能被
等離子體蝕刻的部件，通過利用Y (氧化釔(yttria))對其表面進(jìn)行涂 敷，以此來防止因上述蝕刻引起的顆粒的污染。然而，有時(shí)蝕刻條件 改變，氧化釔本身也被蝕刻，有可能發(fā)生晶片W的氧化釔污染。此時(shí)， 研究出下述對策，即，通過對涂敷于真空腔室1等上的氧化釔進(jìn)行加 熱，或者照射激光，使氧化釔表面致密硬化，變得難以被蝕刻，但是 現(xiàn)狀是該方法至今仍然沒有被實(shí)用化。此外，若真空腔室l、上述構(gòu)成 部件因蝕刻而被消耗，則其壽命變短，因此，產(chǎn)生交換周期變早，單 位時(shí)間的部件(parts)成本(COC)變高，從頂導(dǎo)致裝置變?yōu)楦邇r(jià)的 問題。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2005 — 033062號公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特開2007—227829號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種技術(shù)，其能夠控制上述蝕刻率的輪廓，使蝕刻率在與基板的中央部相比更靠 外側(cè)的外緣中變小，此外能夠抑制因處理容器或者處理容器內(nèi)部的構(gòu) 成部件被蝕刻而引起的顆粒的產(chǎn)生。
本發(fā)明的等離子體蝕刻方法，其特征在于，包括 清潔工序(a)，向處理容器內(nèi)供給清潔氣體，利用使該清潔氣體 等離子體化得到的等離子體除去附著在所述處理容器內(nèi)的附著物；
成膜工序(b)，接著向所述處理容器內(nèi)供給含有碳和氟的成膜氣 體，利用使該成膜氣體等離子體化得到的等離子體，在所述處理容器 內(nèi)形成含有碳和氟的膜；
蝕刻工序(C)，接著將基板載置在所述處理容器內(nèi)的載置臺上， 向該處理容器內(nèi)供給蝕刻氣體，利用使該蝕刻氣體等離子體化得到的 等離子體對所述基板進(jìn)行蝕刻；和
在該蝕刻工序(c)之后將基板從所述處理容器搬出的工序(d)， 在所述搬出基板的工序(d)結(jié)束之后，進(jìn)行所述工序(a) (d)。 此處，所述成膜工序(b)通過將樣品基板載置于所述載置臺上來 進(jìn)行也可以。此外，在對一個(gè)基板進(jìn)行完所述蝕刻工序(c)之后，進(jìn) 行所述清潔工序(a)也可以。此時(shí)作為所述清潔氣體，可以為氧氣、 或者氧氣與SF6氣體的混合氣體、或者氧氣與NF3氣體的混合氣體。此 外，所述成膜氣體可以為CxFyHz氣體，其中，x、 y為1以上的整數(shù)， z為0或者1以上的整數(shù)。所述附著物包括在處理容器內(nèi)形成的含有碳 和氟的膜。
本發(fā)明的等離子體蝕刻裝置，其特征在于，包括
在所述處理容器內(nèi)使氣體等離子體化的等離子體產(chǎn)生單元；
向所述處理容器內(nèi)供給用于除去附著在該處理容器內(nèi)的附著物的
清潔氣體的單元；
為了在所述處理容器內(nèi)形成含有碳和氟的膜而向該處理容器內(nèi)導(dǎo)
入含有碳和氟的成膜氣體的單元；
向所述處理容器內(nèi)供給用于對載置于該處理容器內(nèi)的載置臺上的
基板進(jìn)行蝕刻的蝕刻氣體的單元；和
進(jìn)行控制的單元，對所述各單元進(jìn)行控制，以進(jìn)行下述各步驟
在處理容器內(nèi)使所述清潔氣體等離子體化，除去所述附著物的步驟；接著在所述處理容器內(nèi)使所述成膜氣體等離子體化，在所述處理容器 內(nèi)形成含有碳和氟的膜的步驟；接著在處理容器內(nèi)使所述蝕刻氣體等 離子體化對載置于所述載置臺上的基板進(jìn)行蝕刻的步驟；和接著進(jìn)行
從所述處理容器搬出基板的步驟，在搬出所述基板后，進(jìn)行上述一系 列的步驟。
此處，所述處理容器的內(nèi)壁面以及載置臺的側(cè)面也可以通過氧化
釔而被涂敷。此外，作為所述清潔氣體可以為氧氣、或者氧氣與SF6 氣體的混合氣體、或者氧氣與NF3氣體的混合氣體，作為所述成膜氣 體可以為CxFyHz氣體，其中，x、 y為1以上的整數(shù)，z為0或者1 以上的整數(shù)。
此外，本發(fā)明的存儲介質(zhì)，應(yīng)用于于等離子體蝕刻裝置，存儲有 在計(jì)算機(jī)中動作的計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)施上述等離子體 蝕刻方法的任意之一的方式來組合步驟組。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)槭窃谔幚砣萜鲀?nèi)形成有含碳和氟的膜之后，再 對基板實(shí)施蝕刻處理，所以，通過蝕刻氣體被等離子體化而生成的活 性種，與形成于上述處理容器的側(cè)壁的內(nèi)面上的含碳和氟的膜反應(yīng)。 由此，在處理容器內(nèi)部接近側(cè)壁的區(qū)域，通過與上述含有碳和氟的膜 反應(yīng)而消耗上述活性種，由此，能夠降低在基板的蝕刻中所使用的量， 控制上述蝕刻率的輪廓，使蝕刻率在與基板的中央部相比更靠外側(cè)的 外緣中變小。由此，在對于例如柵極氧化膜等，具有蝕刻率在與基板 的中央部相比更靠外側(cè)的外緣區(qū)域中變高傾向的膜的蝕刻中，能夠很 容易地實(shí)現(xiàn)用于提高蝕刻率的面內(nèi)均勻性的蝕刻條件的控制。
此外，通過在處理容器內(nèi)形成含碳和氟的膜，使得在蝕刻處理時(shí)， 能夠抑制處理容器的內(nèi)壁面、載置臺等的構(gòu)成部件的外表面直接暴露 在蝕刻氣體的活性種中，保護(hù)處理容器內(nèi)壁面等免受蝕刻氣體的濺射。 因此，能夠抑制形成處理容器等的金屬被蝕刻而飛散，并且再次附著 在基板上污染基板，能夠?qū)崿F(xiàn)處理容器、上述構(gòu)成部件的長壽命化。


圖1是表示本發(fā)明的蝕刻處理裝置的一個(gè)例子的截面圖。 圖2是表示本發(fā)明的蝕刻處理方法的工序圖。圖3是表示本發(fā)明的蝕刻處理方法的工序圖。 圖4是表示本發(fā)明的蝕刻處理方法的工序圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的蝕刻處理方法的作用的說明圖。
圖6表示的是用于確認(rèn)本發(fā)明的效果而進(jìn)行的實(shí)施例的條件的說明圖。
圖7表示的是在上述實(shí)施例中測定的蝕刻率的輪廓的特性圖。 圖8表示的是在上述實(shí)施例中測定的蝕刻率的輪廓的特性圖。 圖9表示的是在上述實(shí)施例中測定的蝕刻率的輪廓的特性圖。 圖10表示的是在上述實(shí)施例中測定的蝕刻率的輪廓的特性圖。 圖11表示的是在上述實(shí)施例中測定的蝕刻率的輪廓的特性圖。 圖12表示的是在上述實(shí)施例中測定的釔的數(shù)量的特性圖。 圖13表示的是現(xiàn)有的蝕刻處理裝置的截面圖。 圖14是用于說明現(xiàn)有的蝕刻處理方法的作用的說明圖。 標(biāo)號說明
2:處理容器；24:真空排氣單元；3:載置臺；4:上部電極；45: 氣體供給系統(tǒng)；52:真空排氣單元；55:高頻電源；66:壓力檢測單 元；W:半導(dǎo)體晶片
具體實(shí)施例方式
首先，對本發(fā)明的蝕刻方法進(jìn)行簡單說明。對于本發(fā)明，當(dāng)在處 理容器2的內(nèi)部對基板例如晶片W進(jìn)行等離子體蝕刻時(shí)，首先進(jìn)行用 于除去附著在處理容器2的內(nèi)部的附著物的清潔工序。該清潔工序如 下述這樣進(jìn)行，即，向上述處理容器2內(nèi)供給清潔氣體，使該清潔氣 體等離子體化，利用該等離子體分解上述附著物從而將其除去。此處， 上述附著物指的是，形成于后述的處理容器2的內(nèi)面、處理容器2內(nèi) 的構(gòu)成部件的外面的含有碳和氟的膜，進(jìn)行晶片W的蝕刻處理時(shí)附著 的附著物。此外，作為上述清潔氣體，能夠使用02氣體(氧氣)、02 氣體與SF6氣體的混合氣體、或者02氣體與NF3氣體的混合氣體等。
接著，對上述處理容器2的內(nèi)部的暴露于等離子體中的部位進(jìn)行 含有碳和氟的膜的成膜的成膜工序。該成膜工序通過向處理容器2的 內(nèi)部供給含有碳和氟的成膜氣體，使該成膜氣體等離子體化來進(jìn)行，由此，在上述處理容器2的內(nèi)部中的與上述成膜氣體接觸的部分，即 處理容器2的內(nèi)壁面、圖未示出的晶片W的載置臺、聚焦環(huán)等的構(gòu)成 部件的外面形成含有碳和氟的膜21。以下，在本發(fā)明中，—h述含有碳 和氟的膜21稱為CF膜(添加氟的碳膜)。作為上述成膜氣體可以使用 CxFyHz (x、 y為1以上的整數(shù)，z為0或者1以上的整數(shù))氣體例如 CHF3氣體、CH2F2氣體、CH3F氣體，既可以單獨(dú)使用這些氣體，也可 以組合這些氣體中的兩種來使用，也可以全部都使用。此外，也可以 在這些氣體中混合C4Fs氣體、He氣體來使用。
接著，將晶片W載置于上述處理容器2的內(nèi)部，對上述晶片W進(jìn) 行蝕刻工序。在該蝕刻工序中，通過向上述處理容器2的內(nèi)部供給蝕 刻氣體，使該蝕刻氣體等離子體化來進(jìn)行。作為蝕刻對象的膜，例如 有由多晶硅構(gòu)成的柵極電極、抗蝕劑的反射防止膜。此外，作為蝕刻 氣體，使用與在上述成膜工序中形成于處理容器2的內(nèi)部的CF膜21 反應(yīng)，不會對上述晶片W表面的膜的蝕刻處理造成惡劣影響的氣體。 例如，當(dāng)對SiN膜進(jìn)行蝕刻時(shí)，組合使用CF4氣體、CH3F氣體、Ar 氣體，當(dāng)對由多晶硅構(gòu)成的柵極電極進(jìn)行蝕刻時(shí)，使用HBr氣體、02 氣體等。
接著，參照圖1對實(shí)施本發(fā)明的等離子體蝕刻方法的等離子體蝕 刻裝置的一個(gè)例子進(jìn)行說明。圖1所示的等離子體蝕刻裝置包括由
真空腔室構(gòu)成的處理容器2;配置在該處理容器2內(nèi)的底面中央的載置
臺3;以及按照與載置臺3相對的方式設(shè)置在該載置臺3的上方的上部 電極4。
上述處理容器2接地，此外，處理容器2的底面的排氣口 22經(jīng)由 排氣管23與真空排氣單元24連接。該真空排氣單元24與圖未示出的 壓力調(diào)整部連接，由此，構(gòu)成為能夠?qū)⑻幚砣萜?內(nèi)維持在期望的真 空度。在處理容器2的壁面上設(shè)置有晶片W的搬送口 25，該搬送口 25構(gòu)成為能夠通過門閥G進(jìn)行開閉。
上述載置臺3由下部電極31以及從下方支撐該下部電極31的支 撐體32構(gòu)成，經(jīng)由絕緣部件33配置在處理容器2的底面。在載置臺3 的上部設(shè)置有靜電卡盤34，通過從高壓直流電源35施加電壓將晶片W 靜電吸附在載置臺3上。此外，載置臺3內(nèi)置有與電源36a連接的加熱器36，構(gòu)成為能夠?qū)d置臺3上的晶片W進(jìn)行加熱。而且，在載置 臺3內(nèi)形成有規(guī)定的調(diào)溫介質(zhì)通過的調(diào)溫流路37，能夠在進(jìn)行蝕刻時(shí) 將晶片W維持在設(shè)定溫度。
此外，在載置臺3的內(nèi)部形成有將He氣體(氦氣)等熱傳導(dǎo)性氣 體作為背側(cè)氣體(backside gas)進(jìn)行供給的氣體流路38，該氣體流路 38在載置臺3的上面的多處進(jìn)行開口。這些開口部與設(shè)置在上述靜電 卡盤34上的貫通孔34a連通。
上述下部電極31經(jīng)由高通濾波器(HPF) 51接地，經(jīng)由匹配器53 例如與頻率為13.56MHz的高頻電源52連接。從該高頻電源52供給的 高頻為通過向晶片W施加偏置電力將等離子體中的離子引向晶片W 的高頻。此外，在下部電極31的外周緣以包圍靜電卡盤34的方式配 置有聚焦環(huán)39，在等離子體產(chǎn)生時(shí)，通過該聚焦環(huán)39使等離子體向載 置臺3上的晶片W收束。
上部電極4形成為中空狀，在其下面例如均等地配置有用于向處 理容器2內(nèi)分散供給處理氣體的多個(gè)孔41從而構(gòu)成為氣體噴淋頭。此 外，在上部電極4的上面中央配置有作為氣體供給流路的氣體導(dǎo)入管 42，該氣體導(dǎo)入管42通過絕緣部件43貫通處理容器2的上面中央。 該氣體導(dǎo)入管42在上游側(cè)例如分支成3根而形成分支管42A 42C， 分別經(jīng)由閥門VA VC和流量控制部43A 43C與氣體供給源44A 44C連接。該閥門VA VC、流量控制部43A 43C構(gòu)成氣體供給系統(tǒng) 45，能夠通過來自于后述的控制部100的控制信號對各氣體供給源 44A 44C的氣體流量以及供給切斷進(jìn)行控制。其中，在該例子中，氣 體供給源44A、氣體供給源44B、氣體供給源44C分別為清潔氣體供 給源、成膜氣體(CfxHy氣體)供給源、蝕刻氣體供給源。此外，氣 體供給源44A、閥門VA、流量控制部43A相當(dāng)于向處理容器2內(nèi)供給 清潔氣體的單元，氣體供給源44B、閥門VB、流量控制部43B相^i于 向處理容器2內(nèi)供給成膜氣體的單元，氣體供給源44C、閥門VC、流 量控制部43C相當(dāng)于向處理容器2內(nèi)供給蝕刻氣體的單元。
上部電極4經(jīng)由低通濾波器(LPF) 54接地，經(jīng)由匹配器56與比 高頻電源部52的頻率更高頻率例如60MHz的高頻電源部55連接。來 自于與上部電極4連接的高頻電源部55的高頻，成為用于使清潔氣體、成膜氣體、蝕刻氣體等離子體化的等離子體產(chǎn)生單元。
上述處理容器2的內(nèi)壁面、載置臺3、聚焦環(huán)39等的構(gòu)成部件的
外面等的、在處理容器2的內(nèi)部暴露于等離子體中的部分，其表面通 過Y (氧化釔(yttria))而被涂敷(即涂敷有Y (氧化釔(yttria))。該 氧化釔涂敷通過以噴濺狀向例如上述處理容器2的內(nèi)壁面、上述構(gòu)成 部件的外面全體噴鍍氧化釔來進(jìn)行。
此外，該等離子體蝕刻裝置設(shè)置有例如由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制部 100。該控制部100具有程序、存儲器、CPU構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理部等，在 上述程序內(nèi)組裝有命令，使得能夠從控制部100向等離子體蝕刻裝置 的各部發(fā)送控制信號，進(jìn)行后述的各步驟，由此對晶片W實(shí)施等離子 體處理。此外，例如在存儲器中具有用于寫入處理壓力、處理時(shí)間、 氣體流量、電力值等的處理參數(shù)值的區(qū)域，CPU在實(shí)施程序的各命令 時(shí)讀出這些處理參數(shù)，向該等離子體蝕刻裝置的各部位發(fā)送與該參數(shù) 值對應(yīng)的控制信號。該程序(也包括與處理參數(shù)的輸入操作、顯小有 關(guān)的程序)存儲在計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)例如軟盤、光盤、MO (光磁盤)等 的圖未示出的存儲部中而被安裝在控制部100中。
接著，使用上述等離子體蝕刻裝置，參照圖2 圖4，對于本發(fā)明 的等離子體蝕刻方法的實(shí)施方式，以對形成于晶片W表面的SiN膜進(jìn) 行蝕刻的情況為例進(jìn)行說明。首先，打開門閥G向處理容器2內(nèi)利用 圖未示出的搬送機(jī)構(gòu)搬入300mm (12英寸)尺寸的樣品晶片(dummy wafer) DW (步驟S1、圖3 (a))。在該晶片DW水平載置于載置臺3 上之后，將晶片W靜電吸附在載置臺3上。然后，使搬送機(jī)構(gòu)從處理 容器2退去，關(guān)閉門閥G，接著從氣體流路38供給背側(cè)氣體(backside gas)。之后進(jìn)行以下的步驟。
(步驟S2:處理容器內(nèi)的清潔處理)
如圖3 (b)所示，通過真空排氣單元24經(jīng)由排氣管23對處理容 器2內(nèi)進(jìn)行排氣，由此將處理容器2內(nèi)維持在規(guī)定的真空度例如13.3Pa (lOOmTorr)，之后，從氣體供給系統(tǒng)45供給清潔氣體例如02氣體和 SF6氣體的混合氣體，以02氣體/SF6氣體二300sccm/300sccm的流量、 以30秒的時(shí)間進(jìn)行供給。另一方面，向上部電極4供給頻率為60MHz、 IOOOW的高頻，使上述清潔氣體等離子體化。此時(shí)，在處理容器2的內(nèi)壁面、載置臺3等的構(gòu)成部件的外面，
附著有由在上次的晶片W的蝕刻處理時(shí)形成于處理容器2內(nèi)的CF股 21、在蝕刻處理時(shí)產(chǎn)生的物質(zhì)等構(gòu)成的附著物。另一方而，在l:述等 離子體中，含有氧的活性種，若上述附著物暴露在活性種氛圍中，則 上述附著物通過氧的活性種而被分解，與處理容器2的氛圍一起經(jīng)由 排氣管23被排向處理容器2的外部，由此，將處理容器2內(nèi)的附著物 除去。
(步驟S3:向處理容器2內(nèi)的CF膜的成膜處理)
如圖3 (c)所示，利用真空排氣單元24經(jīng)由排氣管23對處理容 器2內(nèi)進(jìn)行排氣，由此將處理容器2內(nèi)維持在規(guī)定的真空度例如26.7Pa (200mTorr)，之后，從氣體供給系統(tǒng)45分別以250sccm、 140sccm的 流量、例如以90秒的時(shí)間供給成膜氣體例如CF/氣體、CH3F氣體。 另一方面，向上部電極4供給頻率為60MHz、 600W的高頻，使h述 成膜氣體等離子體化。
在上述等離子體中，含有碳和氟和氫的活性種，在處理容器2內(nèi) 的暴露在等離子體中的區(qū)域、即處理容器2的內(nèi)壁面、載置臺3等的 構(gòu)成部件的外面形成CF膜21。之后，將樣品晶片DW搬出處理容器 2 (步驟S4、圖4 (a))，接著，將制品晶片W搬入處理容器2內(nèi)，如 上述說明的那樣將其靜電吸附在載置臺3上(步驟S5、圖4 (b))。 (步驟S6:制 品晶 片W的蝕刻)
如圖4 (c)所示，利用真空排氣單元24經(jīng)由排氣管23對處理容 器2內(nèi)進(jìn)行排氣，由此將處理容器2內(nèi)維持在規(guī)定的真空度例如2.67Pa
(20mTorr)，之后，從氣體供給系統(tǒng)45供給蝕刻氣體例如CF4氣體、 CH3F氣體、Ar氣體，分別以250sccm、 70sccm、 200sccm的流量、例 如以30秒的時(shí)間進(jìn)行供給。另一方面，向上部電極4供給頻率為 60MHz、 700W的高頻，使上述成膜氣體等離子體化，并且向載置臺(下 部電極)3供給頻率為13.56MHz、 550W的高頻。
在上述等離子體中，含有碳和氟和氫的活性種，由此，晶片W表 面的SiN膜與上述活性種反應(yīng)進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，在上述成膜工序 中形成于處理容器2的內(nèi)部的CF膜21因?yàn)榕c蝕刻氣體成分相同，所 以即便暴露在蝕刻氣體的等離子體中，也不會發(fā)生在處理容器2中與蝕刻氣體不同的成分飛散而給上述蝕刻處理帶來惡劣影響。在這樣對制品晶片W進(jìn)行完蝕刻處理后，將制品晶片W從處理容器2搬出(步驟S7)，結(jié)束對該制品晶片W的處理。接著，在對接 下來的晶片W進(jìn)行處理時(shí)，再次將樣品晶片DW搬入到處理容器2內(nèi)， 實(shí)施步驟S1 S7。這樣，每次在對一個(gè)晶片W進(jìn)行處理時(shí)，反復(fù)進(jìn)行 處理容器2的清潔處理—向處理容器2的CF膜的成膜處理—對制品品 片W的蝕刻處理。在這種方法中，因?yàn)樵谔幚砣萜?的內(nèi)壁面形成有CF膜21，所 以，如后述實(shí)施例中清楚地所述，能夠控制晶片W面內(nèi)的蝕刻率的輪 廓(分布圖)。g卩，通過改變成膜氣體的種類、成膜時(shí)間、成膜氣體的 流量比等的成膜條件，改變得到的蝕刻率的輪廓(分布圖)，所以，如 現(xiàn)有技術(shù)中那樣的在處理容器2的內(nèi)壁面沒有形成CF膜21的情況卜.， 對于在比晶片W的中心更靠外的外緣區(qū)域中蝕刻率變高的處理，能夠 通過本發(fā)明那樣在處理容器2的內(nèi)壁面形成CF膜21，使該成膜條件 最優(yōu)化，不改變晶片W的蝕刻處理本身，統(tǒng)一晶片W的中心和外緣 區(qū)域的蝕刻率。對該理由進(jìn)行如下推測。即，因?yàn)樵谏鲜鎏幚砣萜?的側(cè)壁形成 有CF膜21 ，所以該CF膜21與通過蝕刻氣體的等離子體化得到的I: 述活性種反應(yīng)而被消耗。此外，若改變成膜氣體的種類、成膜氣體的 流量比等的成膜條件，則處理容器2內(nèi)的上述活性種的生成狀態(tài)不同， 推測原本在與處理容器2的中央相比更靠近側(cè)壁的區(qū)域中活性種的量 變多，上述活性種的量在整個(gè)處理容器2的中央與接近側(cè)壁的區(qū)域大 致保持均勻，上述活性種的量在處理容器2的中央一方與接近側(cè)壁的 區(qū)域相比變多。由此，根據(jù)成膜條件，在處理容器2的側(cè)壁附近，使 給予晶片W的蝕刻的活性種的量變少，能夠得到在與晶片W的中央 相比更靠近外側(cè)的外緣中蝕刻率減小的上述蝕刻率的輪廓(分布圖)。因此，使得例如在如柵極電極、反射防止膜那種具有與晶片W的 中央相比外緣區(qū)域的蝕刻率高的傾向的膜的蝕刻中，使用于提高蝕刻 率的面內(nèi)均勻性的蝕刻條件的控制變得容易。即，通過調(diào)整成膜條件 而能夠很容易得到原本控制困難的、與晶片W的中央相比在外緣屮蝕 刻率小的輪廓(分布圖)，因此，除了該控制之外，通過進(jìn)一步控制使蝕刻氣體的供給量在晶片W面內(nèi)變化，使載置臺的溫度在晶片W面 內(nèi)變化等的其它條件，結(jié)果能夠很容易確保面內(nèi)均勻性高的蝕刻率。此外，在對晶片W進(jìn)行蝕刻處理之前，因?yàn)樵谔幚砣萜?內(nèi)部屮 的暴露于等離子體的部位形成有CF膜21，所以如后述實(shí)施例明確所 示，能夠降低釔等的構(gòu)成處理容器2的內(nèi)面、結(jié)構(gòu)部件的外面的金屬 因?yàn)樯鲜鑫g刻處理時(shí)的濺射而被削減從而成為顆粒附著在晶片W卜.的 量。即，在上述蝕刻處理時(shí)，因?yàn)樵谏鲜鎏幚砣萜?等的表面形成有 CF膜21 ，所以能夠抑制處理容器2的內(nèi)壁面等直接暴露在蝕刻氣體的 活性種中。這樣，通過上述CF膜21，能夠保護(hù)處理容器2的內(nèi)壁面 等免受蝕刻氣體的濺射，因此能夠降低形成上述處理容器2等的金屬 的被蝕刻量。此外，如上所述，因?yàn)槟軌蛞种铺幚砣萜?、形成上述構(gòu)成部件的 金屬中的因等離子體引起的消耗，所以能夠?qū)崿F(xiàn)其長壽命化，延長上 述構(gòu)成部件等的交換周期，消減其每單位時(shí)間的部分成本(COC)。此處，在本發(fā)明中，在蝕刻工序中，也可以在對多個(gè)晶片W進(jìn)行 蝕刻處理之后，進(jìn)行處理容器2的清潔處理。但是，如果每次在對一 個(gè)晶片W進(jìn)行蝕刻處理時(shí)進(jìn)行清潔處理和其后進(jìn)行CF膜21的成膜處 理，則因?yàn)槲g刻處理的狀態(tài)每次都成為相同的狀態(tài)，所以能夠在通常 相同的狀態(tài)下對多個(gè)晶片W實(shí)施蝕刻處理，能夠提高面內(nèi)均勻性。此外，在上述例子中，在將樣品晶片DW載置于載置臺3上的狀 態(tài)下進(jìn)行清潔工序和成膜工序，但是也可以在載置臺3上沒有載置樣 品晶片DW的狀態(tài)下進(jìn)行清潔工序和成膜工序。此時(shí)，在成膜工序中， 在載置臺3的表面也形成有CF膜21，即便這樣形成有CF膜21，對 于載置有制品晶片W時(shí)的靜電吸附力也不會產(chǎn)生任何問題，關(guān)于該方 面本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)對其進(jìn)行了確認(rèn)。 (實(shí)施例1)使用圖l所示的等離子體蝕刻裝置，根據(jù)圖2所示的步驟S1 步 驟S7按照清潔處理—CF膜的成膜處理—蝕刻處理的順序進(jìn)行處理， 對在晶片W上形成的SiN膜進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，對于清潔處理與蝕 刻處理按照相同的條件進(jìn)行，對于CF膜21的成膜處理，使處理壓力 為26.6Pa，如后所述改變成膜氣體、高頻電力、處理時(shí)間進(jìn)行處理。對于進(jìn)行完蝕刻處理的晶片W，對蝕刻率的平均值、上述蝕刻率的面 內(nèi)均勻性、晶片上的釔的數(shù)量進(jìn)行測定。此處，關(guān)于上述蝕刻率的平均值，對晶片W的直徑方向的33處 的測定點(diǎn)進(jìn)行測定，通過它們的平均值算出。此外，對于蝕刻率的面內(nèi)均勻性，由Nano Spec 8300X算出，而且，對于釔的數(shù)量，使用TREX 構(gòu)成的檢測裝置進(jìn)行測定。此時(shí)的成膜條件、蝕刻率以及蝕刻率的面 內(nèi)均勻性、釔的數(shù)量的測定結(jié)果示于圖6。此處，圖中的樣本1為沒有 進(jìn)行處理容器2內(nèi)的CF膜的成膜處理，而只進(jìn)行清潔處理—蝕刻處理 時(shí)的比較例。其中，清潔條件和蝕刻條件如下 (清潔條件)處理容器內(nèi)2的壓力13.3Pa U00m丁orr)清潔氣體02氣體/SFe氣體二600sccm/600sccm高頻電力(上部電極4):頻率為60MHz、 1000W處理時(shí)間30秒 (蝕刻條件)處理容器內(nèi)2的壓力2.67Pa (20mTorr)清潔氣體CF4氣體250sccm、 CHF3氣體70sccm Ar氣體200sccm、 02氣體7sccm高頻電力(上部電極4):頻率為60MHz、 700W高頻電力(載置臺3):頻率為13.56MHz、 550W處理時(shí)間30秒 (蝕刻率的成膜氣體系統(tǒng)相關(guān)性)使用實(shí)施例l中的樣本l、樣本6、樣本16，通過改變CF膜的成 膜工序中成膜氣體的種類，對究竟會給蝕刻率的輪廓(分布圖)帶來 何種影響進(jìn)行確認(rèn)。關(guān)于這些蝕刻率的輪廓(分布圖)示于圖7。此處， 樣本6的成膜氣體為CHF3氣體250sccm、 CH3F氣體140sccm，樣 本16的成膜氣體為CH3F氣體140sccm、 He氣體250sccm。其結(jié)果，通過使與CH3F氣體組合的氣體的種類為CHF3氣體，能 夠控制蝕刻率的輪廓(分布圖)，使得與晶片W的中央相比在外緣側(cè) 中蝕刻率變小，此外，使與CH3F氣體組合的氣體的種類為CHF3氣體 或者He氣體，確認(rèn)蝕刻率的輪廓(分布圖)不同，可以理解為根據(jù)其來調(diào)整該成膜工序中的成膜氣體的種類而能夠控制蝕刻率的輪廓(分 布圖)。(蝕刻率的成膜時(shí)間相關(guān)性) 通過改變CF膜的成膜工序的處理時(shí)間，對究竟會給蝕刻率的輪廓 (分布圖)帶來何種影響進(jìn)行確認(rèn)。對于這些蝕刻率的輪廓(分布圖)，作為成膜氣體使用CHF3氣體和CH3F氣體的情況(使用樣本6、樣本 10的情況)示于圖8。此處，樣本6的處理時(shí)間為30秒，樣本10的 處理時(shí)間為90秒。此外，作為處理氣體使用CHF3氣體和CH2F2氣休 的情況(使用樣本12、樣本14的情況)示于圖9。此處，樣本12的 處理時(shí)間為30秒，樣本14的處理時(shí)間為90秒。結(jié)果，通過在成膜工序中改變處理時(shí)間，確認(rèn)蝕刻率的輪廓發(fā)生 變化，可以理解根據(jù)這些通過對上述處理時(shí)間進(jìn)行調(diào)整而能夠控制蝕 刻率的輪廓(分布圖)。(蝕刻率的成膜氣體比的相關(guān)性)通過改變CF膜的成膜工序中的成膜氣體的氣體比，對究竟會給蝕 刻率的輪廓(分布圖)帶來何種影響進(jìn)行確認(rèn)。對于這些蝕刻率的輪 廓(分布圖)，作為成膜氣體使用CHF3氣體和CH3F氣體的情況(使 用樣本17、樣本10的情況)示于圖10。此處，樣本17的成膜氣體的 氣體比為，CHF3氣體CH3F氣體二250sccm: 70sccm，樣本10的成 膜氣體的氣體比為，CHF3氣體CH3F氣體二250sccm: 140sccm。此外，作為成膜氣體使用CHF3氣體和CH2F2氣體和CH3F氣體的 情況(使用樣本6、樣本7的情況)示于圖11。此處，樣本6的成膜 氣體的氣體比為，CHF3氣體CH2F2氣體CH3F氣體二250sccm: Osccm: 140sccm，樣本7的成膜氣體的氣體比為，CHF3氣體CH2F2氣體 CH3F氣體二210sccm: 40sccm: 140sccm。其結(jié)果，通過改變成膜工序中的成膜氣體的氣體比，確認(rèn)蝕刻率 的輪廓(分布圖)發(fā)生變化，可以理解根據(jù)這些通過調(diào)整上述氣體比 能夠控制蝕刻率的輪廓(分布圖)。根據(jù)以上結(jié)果可以確認(rèn)，進(jìn)行成膜工序的情況(樣本2 樣本17) 與不進(jìn)行成膜工序的情況(樣本1)，蝕刻率不同，通過進(jìn)行成膜工序， 與不進(jìn)行成膜工序相比雖然蝕刻率降低，但是通過改變成膜氣體的種類、流量比、處理時(shí)間等的成膜條件，能夠得到與晶片w的中央相比在外緣側(cè)中蝕刻率變小的輪廓(分布圖)，蝕刻率與晶片W的中央相比在外側(cè)中暫時(shí)降低、在外緣側(cè)再次升高的輪廓(分布圖)等、種種的蝕刻率輪廓(分布圖)形狀，能夠控制上述輪廓(分布圖)。(晶片上的釔的個(gè)數(shù))對于通過實(shí)施例1測定的晶片上的釔的個(gè)數(shù)，針對每個(gè)樣本以條
線圖示于圖12中。其中，對于樣本IO、 11、 17，因?yàn)闉闄z測裝置的檢
測限度以下，因此不能測定。通過該結(jié)果，對于進(jìn)行了成膜工序情況
(樣本2 樣本17)的任意一個(gè)，與不進(jìn)行成膜工序的情況(樣本l)相比，釔的個(gè)數(shù)減少，確認(rèn)通過進(jìn)行成膜工序而能夠抑制釔的污染。此外，對于樣本IO、 11、 17，因?yàn)闉闄z測下限的4xl0"京子/cn^以下，所以理解為可以通過選擇成膜工序中的成膜條件，進(jìn)一步確保釔難以被蝕刻的狀態(tài)。
以上，在本發(fā)明中，對于等離子體產(chǎn)生方式并不局限于上述例子。而且，作為基板，除了半導(dǎo)體晶片W之外，也可以是FPD基板、LCD基板。
權(quán)利要求
1. 一種等離子體蝕刻方法，其特征在于，包括清潔工序(a)，向處理容器內(nèi)供給清潔氣體，利用使該清潔氣體等離子體化得到的等離子體除去附著在所述處理容器內(nèi)的附著物；成膜工序(b)，接著向所述處理容器內(nèi)供給含有碳和氟的成膜氣體，利用使該成膜氣體等離子體化得到的等離子體，在所述處理容器內(nèi)形成含有碳和氟的膜；蝕刻工序(c)，接著將基板載置在所述處理容器內(nèi)的載置臺上，向該處理容器內(nèi)供給蝕刻氣體，利用使該蝕刻氣體等離子體化得到的等離子體對所述基板進(jìn)行蝕刻；和在該蝕刻工序(c)之后將基板從所述處理容器搬出的工序(d)，在所述搬出基板的工序(d)結(jié)束之后，進(jìn)行所述工序(a)～(d)。
2. 如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述成膜工序(b)通過將樣品基板載置于所述載置臺上而進(jìn)行。
3. 如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 在對一個(gè)基板進(jìn)行完所述蝕刻工序(c)之后，進(jìn)行所述清潔工序(a)。
4. 如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于所述清潔氣體為氧氣、或者氧氣與SF6氣體的混合氣體、或者氧氣 與NF3氣體的混合氣體。
5. 如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述成膜氣體為CxFyHz氣體，其中，x、 y為1以上的整數(shù)，z為0或者1以上的整數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的等離子體蝕刻方法，其特征在于 所述附著物包括在處理容器內(nèi)形成的含有碳和氟的膜。
7. —種等離子體蝕刻裝置，其特征在于，包括 在所述處理容器內(nèi)使氣體等離子體化的等離子體產(chǎn)生單元； 向所述處理容器內(nèi)供給用于除去附著在該處理容器內(nèi)的附著物的清潔氣體的單元；為了在所述處理容器內(nèi)形成含有碳和氟的膜而向該處理容器內(nèi)導(dǎo) 入含有碳和氟的成膜氣體的單元；向所述處理容器內(nèi)供給用于對載置于該處理容器內(nèi)的載置臺上的 基板進(jìn)行蝕刻的蝕刻氣體的單元；和進(jìn)行控制的單元，以對所述各單元進(jìn)行控制，使得進(jìn)行下述各步 驟在處理容器內(nèi)使所述清潔氣體等離子體化，除去所述附著物的步 驟；接著在所述處理容器內(nèi)使所述成膜氣體等離子體化，在所述處理 容器內(nèi)形成含有碳和氟的膜的步驟；接著在處理容器內(nèi)使所述蝕刻氣 體等離子體化對載置于所述載置臺上的基板進(jìn)行蝕刻的步驟；和接著 進(jìn)行從所述處理容器搬出基板的步驟，在搬出所述基板后，進(jìn)行所述 一系列的步驟。
8. 如權(quán)利要求7所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于 所述處理容器的內(nèi)壁面以及載置臺的側(cè)面由氧化釔涂敷。
9. 如權(quán)利要求7所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于 所述清潔氣體為氧氣、或者氧氣與SF6氣體的混合氣體、或者氧氣與NF3氣體的混合氣體。
10. 如權(quán)利要求7所述的等離子體蝕刻裝置，其特征在于所述成膜氣體為CxFyHz氣體，其中，x、 y為1以上的整數(shù)，z 為0或者1以上的整數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體蝕刻方法和等離子體蝕刻裝置，能夠控制蝕刻率的輪廓，能夠抑制因處理容器等被蝕刻而引起的顆粒的產(chǎn)生。每當(dāng)實(shí)施清潔工序(a)，利用使該清潔氣體等離子體化得到的等離子體除去附著在處理容器(2)內(nèi)的附著物；成膜工序(b)，利用使含碳和氟的成膜氣體等離子體化得到的等離子體，在處理容器內(nèi)部的暴露于等離子體的部位形成CF膜；蝕刻工序(c)，將晶片W載置在處理容器內(nèi)的載置臺上，利用使蝕刻氣體等離子體化得到的等離子體對晶片W進(jìn)行蝕刻；和在該蝕刻工序(c)之后將晶片W從處理容器搬出的工序(d)時(shí)，在工序(d)結(jié)束之后進(jìn)行上述工序(a)～(d)。
文檔編號H01L21/3065GK101504915SQ20091000532
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者上打田內(nèi)健介, 坂尾洋介, 清水昭貴 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社