蚀刻方法_3

文档序号:9402118阅读:来源:国知局
送机构17的拾取件将载置台42上的蚀刻处理后的晶圆W自腔室40输出,从而完成利用蚀刻装置5进行的蚀刻。
[0077]此外,所述预氧化处理是根据需要进行的任意的处理,但在含F气体为ClF3气体的情况下,效果尤其大。
[0078]蚀刻装置的另一个例子
[0079]以上是典型的实施方式,蚀刻装置也可以是图3那样的构造、图4所示的构造。
[0080]在图3的例子中,示出将含F气体和O2气体单独地激励的例子。在图3的蚀刻装置中,在腔室40的盖部52的顶壁上,自上方朝向腔室40内插入有第一气体导入喷嘴61a和第二气体导入喷嘴61b。并且,气体供给机构43具有分别与第一气体导入喷嘴61a和第二气体导入喷嘴61b相连接的、第一气体供给配管62a和第二气体供给配管62b。第一气体供给配管62a与第一气体激励部63a相连接,第二气体供给配管62b与第二气体激励部63b相连接。与第一例的气体激励部63同样地,这些气体激励部能利用等离子体将气体激励。另外,第一气体激励部63a与第三气体供给配管71相连接,该第三气体供给配管71与含F气体供给源66相连接。另一方面,第二气体激励部63b与第四气体供给配管72相连接,该第四气体供给配管72与O2气体供给源67相连接。第一气体供给配管62a与第五气体供给配管68a相连接,该第五气体供给配管68a与用于供给N2气体的第一 N 2气体供给源69a相连接。第二气体供给配管62b与第六气体供给配管68b相连接,该第六气体供给配管68b与用于供给N2气体的第二 N2气体供给源69b相连接。
[0081]在第三气体供给配管71、第四气体供给配管72、第五气体供给配管68a、以及第六气体供给配管68b上设有用于进行流路的开闭动作和流量控制的流量控制器80。流量控制器80由例如开闭阀和质量流量控制器构成。
[0082]在本例子的气体供给机构43中,分别在第一气体激励部63a和第二气体激励部63b中利用等离子体将含F气体和02气体激励,将被激励后的气体根据需要以利用N2气体稀释后的状态分别经由第一气体供给配管62a和第二气体供给配管62b自第一气体导入喷嘴61a和第二气体导入喷嘴61b导入到腔室40内。
[0083]也能够将来自第一 N2气体供给源69a和第二 N 2气体供给源69b的N 2气体用作吹扫气体。另外,也可以替代这些队气体供给源而设置其他非活性气体的供给源,作为其他非活性气体,能够优选使用Ar气体。
[0084]在本例子中,同样地,第一气体激励部63a和第二气体激励部63b只要能够利用等离子体将气体激励,其结构就并未特别限定。另外,也可以是,在与腔室40相邻的位置将气体激励,自形成于划分腔室40的壁部、例如顶壁的孔将激励后的气体导入到腔室40内。
[0085]在要利用这样的图3的蚀刻装置进行蚀刻处理的情况下,将晶圆W输入到腔室40内,在将晶圆W载置在载置台42上之后,将含F气体和O2气体以被等离子体激励后的状态导入到腔室40内,以对SiN膜选择性地进行蚀刻。具体而言,利用温度调节器55将载置台42的温度调节至规定的范围,并将腔室40内的压力调节至规定的范围,自气体供给机构43的含F气体供给源66将含F气体以规定流量经由第三气体供给配管71供给至第一气体激励部63a,自O2气体供给源67将O 2气体以规定流量经由第四气体供给配管72供给至第二气体激励部63b,在各气体激励部中利用等离子体将气体激励,将被激励后的气体在根据需要用N2气体稀释之后分别经由第一气体供给配管62a和第二气体供给配管62b自第一气体导入喷嘴61a和第二气体导入喷嘴61b导入到腔室40内,而对SiN膜进行蚀刻。
[0086]通过如此进行蚀刻处理,与图2的蚀刻装置同样地,含F气体和O2气体作用于SiN膜,能够以高蚀刻速率对SiN膜进行蚀刻。另外,与图2的装置同样地,能够降低由含F气体和O2气体对poly - Si膜和S1 J莫进行蚀刻的蚀刻速率,能够相对于这些膜以高选择比来对SiN膜进行蚀刻。另外,在作为基底而使用S1J莫的情况下,能够在不对S1 J莫造成粗糙等损伤的情况下对S1J莫进行蚀刻。此时的优选的条件与为图2的蚀刻装置的情况下的优选的条件相同。另外,通过如此进行蚀刻处理,与图2的蚀刻装置的情况同样地,能够使SiN膜的蚀刻速率为8nm/min以上并使SiN膜相对于poly — Si膜和S1J莫的蚀刻选择比为40以上。
[0087]在图4的蚀刻装置中,不存在第一气体激励部63a,而是将含F气体供给源66直接连接于第一气体供给配管62a,除此之外,图4的蚀刻装置与图3所示的蚀刻装置同样地构成。因而,将含F气体自含F气体供给源66经由第一气体供给配管62a和第一气体导入喷嘴61a以没有被激励的状态导入到腔室40内,与第二例同样地,将O2气体在利用第二气体激励部63b激励之后经由第二气体供给配管62b和第二气体导入喷嘴61b导入腔室40内。
[0088]在图4的例子中,将含F气体在没有被激励的情况下供给到腔室40内,但由于含F气体的反应性较高,因此,能够在含F气体与被激励后的O2气体共存的状态下以较高蚀刻速率对SiN膜进行蚀刻。尤其是,在含F气体为?2气体的情况下,由于F 2气体的反应性极高,因此,能够在不进行等离子体化的情况下获得与图2的蚀刻装置相同程度的蚀刻速率。另外,与图2和图3的蚀刻装置同样地,能够降低由含F气体和O2气体对poly — Si膜和S1J莫进行蚀刻的蚀刻速率,能够相对于这些膜以高选择比来对SiN膜进行蚀刻。另外,在作为基底而使用S1J莫的情况下,能够在不对S1 J莫造成粗糙等损伤的情况下对S1 2膜进行蚀刻。
[0089]如上所述,采用本实施方式,利用蚀刻装置5以至少将02气体激励后的状态供给含F气体和02气体而对在晶圆W的表面上存在的SiN膜进行蚀刻,由此能够以高蚀刻速率且相对于S1J莫和/或poly - Si膜以高选择比来对SiN膜进行蚀刻。
[0090]在本发明的实施方式中使用的处理系统的另一个例子
[0091 ] 接下来,说明在本发明的实施方式中使用的处理系统的另一个例子。
[0092]根据蚀刻装置5所使用的蚀刻条件的不同,有时存在较多的蚀刻残渣。在该情况下,优选将用于在蚀刻处理后对晶圆W进行加热而将蚀刻残渣去除的热处理装置搭载于系统。图5是表示搭载有这样的热处理装置的处理系统的概略结构图。该处理系统I’在加载互锁真空室(L/L) 3与蚀刻装置5之间设有热处理装置4这点上与所述处理系统I不同。在该处理系统I’中,加载互锁真空室3的第二晶圆输送机构17能够进入到蚀刻装置5和热处理装置4这两个装置中,在蚀刻装置5中进行的蚀刻处理之后,能够将晶圆W输送至热处理装置4而进行用于残渣去除的热处理。
[0093]如图6所示,热处理装置4具有能够进行抽真空的腔室20和在腔室20中载置晶圆W的载置台23,在载置台23中埋设有加热器24,利用该加热器24对实施了蚀刻处理后的晶圆W进行加热而使在晶圆W上存在的蚀刻残渣气化以将其去除。在腔室20的靠加载互锁真空室3的一侧设有用于与加载互锁真空室3之间输送晶圆的输入输出口 20a,该输入输出口 20a能够通过闸阀22进行开闭。另外,在腔室20的靠蚀刻装置5的一侧设有用于与蚀刻装置5之间输送晶圆W的输入输出口 20b,该输入输出口 20b能够通过闸阀54进行开闭。腔室20的侧壁上部与气体供给路径25相连接,气体供给路径25与N2气体供给源30相连接。另外,腔室20的底壁与排气路径27相连接,排气路径27与真空栗33相连接。在气体供给路径25上设有流量调节阀31,在排气路径27上设有压力调整阀32,通过对这些阀进行调整,从而使腔室20内为规定压力的N2气体气氛而进行热处理。也可以使用N2气体以外的非活性气体。
[0094]实验例
[0095]接下来,说明实验例。
[0096]实验例I
[0097]在本实验例中,对于在硅基板上形成有10nm的厚度的热氧化膜(S12)的样品、在硅基板上形成10nm的厚度的热氧化膜(S12)之后成膜有150nm?200nm左右的厚度的poly - Si膜的样品、在硅基板上形成10nm的厚度的热氧化膜(S12)之后以二氯硅烷(DCS ;SiCl2H2)为原料利用CVD成膜有200nm?300nm左右的厚度的SiN膜的样品,作为含F气体而使用被N2气体稀释后的F 2气体,使O 2气体相对于F 2气体的流量比(体积比)(O 2/F2)在O?9之间变化,将F2气体和O 2气体以被等离子体激励后的状态导入到腔室内而进行了蚀刻。该蚀刻时的其他条件如下:使腔室内压力为0.1Torr (13.33Pa)?1Torr (1333Pa),使载置台温度为10°C?200°C,使蚀刻时间为30sec?1800seC,使匕气体流量(换算值)为Isccm?lOOOsccm,使O2气体流量为Osccm?5000sccm,使N 2气体流量(换算值)为0.2sccm?2000sccm,使气体激励部的功率为400W。
[0098]将实验结果表示在图7中。在图7中,横轴取02/F2的值,纵轴取SiN膜、poly —Si膜、S1J莫的蚀刻量,图7是表示这些值的关系的图。如该图所示,在02/F2的值为O时,即,在仅利用F2气体进行蚀刻时,SiN膜的蚀刻量较大,能以较高的蚀刻速率进行蚀刻,但poly - Si膜的蚀刻量为SiN膜的蚀刻量以上,S1J莫也被大量地蚀刻,SiN膜相对于poly — Si膜和S1J莫的蚀刻选择比不充分。与此相对,当增加O 2气体时,出现如下倾向:SiN膜的蚀刻速率降低,但poly - Si膜和S1J莫的蚀刻速率也降低,SiN膜相对于poly —Si膜和S1J莫的蚀刻选择比上升。并且,在O 2/F2的值为4时,SiN膜相对于poly — Si膜的蚀刻选择比(SiN/poly — Si)为500以上,SiN膜相对于S1J莫的蚀刻选择比(SiN/Si02)为30以上,都成为极高的值。当02/&的值超过4时,SiN膜的蚀刻量降低,但poly — Si膜、S1J莫的蚀刻量大致为0,蚀刻选择比没怎么降低。由该结果确认了:在02/F2的值为4时,SiN膜的蚀刻量和蚀刻选择比的平衡最良好,并且,即使02/&的值超过4且SiN膜的蚀刻量降低,蚀刻选择比也没怎么降低,得到比较理想的结果。
[0099]实验例2
[0100]接下来,在使O2气体相对于F 2气体的流量比(O 2/F2)为4且其他条件与所述实验的条件相同的情况下对在硅基板上形成10nm的厚度的热氧化膜(S12)之后以二氯硅烷(DCS5SiCl2H2)为原
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