蚀刻方法和蚀刻装置与流程

本发明涉及蚀刻方法和蚀刻装置。

背景技术：

1、已知有通过蚀刻除去在硅基板的表面形成的自然氧化膜的氧化膜除去装置。氧化膜除去装置中，利用使用微波生成的等离子体中包含的自由基而生成自然氧化膜的蚀刻剂，利用所生成的蚀刻剂将自然氧化膜变成含硅的络合物。络合物的热分解温度低于自然氧化膜的热分解温度。并且，氧化膜除去装置通过对络合物和硅基板一起进行加热而使络合物从硅基板上气化。由此，氧化膜除去装置从硅基板除去自然氧化膜。氧化膜除去装置能够一次处理多个硅基板(例如参见专利文献1)。

2、另外，已知还可以在不利用使用微波生成的等离子体的情况下与上述氧化膜除去装置同样地实行蚀刻。通过变更蚀刻中使用的气体种类，能够在不使用等离子体的情况下进行氧化膜的除去。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：国际公开第2012/002393号

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、另外，在为同时对多个基板进行处理的分批式装置的情况下，在装置的处理槽内从基板的外周部吹送用于生成蚀刻剂的多种气体。从外周部吹送的蚀刻剂进行蚀刻反应而被基板表面消耗、同时被推进到设置于处理槽内的排气部，因此根据所消耗的量，在处理槽内的处理中蚀刻剂浓度产生分布。由此，基板表面的蚀刻速度也产生分布，目标蚀刻量产生分布。

3、需要说明的是，这样的课题不仅在作为蚀刻对象的基板具备硅氧化物层时产生，而且在具备硅氮化物层时也会产生。另外还已知，处理对象的表面积越大，越具有显著的影响。

4、另外，在使用等离子体的蚀刻中，蚀刻剂的生成中使用的自由基通过与其他气体、或者所诱导的自由基诱导管内或分散机构的壁的碰撞而丧失激发状态。因此，在多个硅基板中，根据氧化膜除去装置中的自由基诱导管内或分散机构的形状，在硅基板间被激发的自由基的到达量产生分布。由此，氧化膜的蚀刻量在硅基板间也具有分布。

5、用于解决课题的手段

6、用于解决上述课题的蚀刻方法中，收纳在真空槽中的多个基板分别具备第1处理对象和第2处理对象，上述第1处理对象为硅氧化物层，上述第2处理对象为硅氮化物层或者被上述硅氧化物层覆盖的硅层，该方法包括下述工序：第1工序，将nh3气体和hf气体导入至上述真空槽，由此对上述第1处理对象进行蚀刻；以及第2工序，在上述第1工序后，将由包含nh3气体的气体生成的等离子体和nf3气体供给至上述真空槽，由此对上述第2处理对象进行蚀刻。

7、根据上述蚀刻方法，由于在第1工序中使用nh3气体和hf气体进行第1处理对象的蚀刻，因此与第1工序和第2工序这两工序中使用等离子体进行蚀刻的情况相比，在基板间的蚀刻量不容易产生分布。

8、在上述蚀刻方法中，向上述真空槽导入nh3气体的nh3气体导入口和向上述真空槽导入hf气体的hf气体导入口中的至少一者为对象口，该方法可以包括变更工序，在上述第1工序之前，改变上述对象口的位置，由此改变上述基板的中心与上述对象口之间的距离。根据该蚀刻方法，通过改变对象口与基板的中心之间的距离，能够改变基板的面内的蚀刻量的分布。

9、上述蚀刻方法中，向上述基板导入nh3气体的nh3气体导入口和向上述基板导入hf气体的hf气体导入口的任意一者为对象口，该方法可以包括设定工序，在上述第1工序之前，在多个上述对象口独立地设定由各上述对象口供给的气体的流量。

10、根据上述蚀刻方法，能够设定由各对象口供给的气体的流量，因此通过变更由1个对象口导入的气体的流量、或者改变由第1对象口供给的气体的流量与由第2对象口供给的气体的流量之比等，能够改变基板的面内的蚀刻分布。

11、上述蚀刻方法中，上述设定工序可以保持由全部的上述对象口导入的气体的总流量、并且改变由各上述对象口导入的上述气体的流量。根据该蚀刻方法，由于在不改变导入至真空槽的气体的总流量的情况下改变由对象口导入的气体的流量，因此能够在抑制真空槽内的压力的变动的同时改变基板的面内的气体的分布。由此，能够改变基板的面内的蚀刻量的分布。

12、用于解决上述课题的蚀刻装置中，基板具备第1处理对象和第2处理对象，上述第1处理对象为硅氧化物层，上述第2处理对象为硅氮化物层或者被上述硅氧化物层覆盖的硅层，该蚀刻装置具备：收纳多个上述基板的真空槽；第1处理部，将nh3气体和hf气体导入至上述真空槽，由此对上述第1处理对象进行蚀刻；以及第2处理部，在上述第1处理对象的蚀刻后，将由包含nh3气体的气体生成的等离子体和nf3气体导入至上述真空槽，由此对上述第2处理对象进行蚀刻。

13、根据上述蚀刻装置，由于第1处理部使用nh3气体和hf气体进行第1处理对象的蚀刻，因此与第1处理部和第2处理部这两者使用等离子体进行蚀刻的情况相比，在基板间蚀刻量不容易产生分布。

14、上述蚀刻装置可以具备向上述真空槽导入nh3气体的nh3气体导入口、以及向上述真空槽导入hf气体的hf气体导入口，上述nh3气体导入口和上述hf气体导入口中的至少一者为对象口，上述蚀刻装置具备多个上述对象口的候选物，上述基板的中心与1个上述候选物之间的距离和上述中心与其他上述候选物之间的距离可以不同。

15、根据上述蚀刻装置，由于具备多个对象口的候选物，因此在选择第1候选物为对象口的情况与选择第2候选物为对象口的情况之间，可能会改变对象口与基板的中心之间的距离。由此，在选择第1候选物为对象口的情况与选择第2候选物为对象口的情况之间，可能会改变基板的面内的蚀刻量的分布。

16、上述蚀刻装置可以具备向上述真空槽导入nh3气体的nh3气体导入口、以及向上述真空槽导入hf气体的hf气体导入口，上述nh3气体导入口和上述hf气体导入口中的至少一者为对象口，上述蚀刻装置可以进一步具备移动机构，使所述对象口移动，以变更上述基板的中心与上述对象口之间的距离。

17、根据上述蚀刻装置，移动机构使对象口移动，由此能够改变对象口与基板的中心之间的距离，由此能够改变基板的面内的蚀刻量的分布。

18、上述蚀刻装置可以具备向上述真空槽导入nh3气体的nh3气体导入口、以及向上述真空槽导入hf气体的hf气体导入口，上述nh3气体导入口和上述hf气体导入口中的任一者为对象口，上述蚀刻装置具备多个上述对象口，上述蚀刻装置可以针对各上述对象口分别具备1个对由该对象口供给的气体的流量进行控制的流量控制部。根据该蚀刻装置，由于针对1个对象口具备1个流量控制部，因此能够提高由各对象口供给的气体的流量的组合自由度。

19、上述蚀刻装置中，上述流量控制部可以对上述气体的上述流量进行控制，以保持由全部的上述对象口导入的气体的总流量、并且改变由各上述对象口导入的上述气体的流量。

20、根据上述蚀刻装置，由于流量控制部在不改变气体的总流量的情况下改变由对象口导入的气体的流量，因此能够在抑制真空槽内的压力的变动的同时改变基板的面内的气体的分布。由此能够改变基板的面内的蚀刻量的分布。

21、用于解决上述课题的蚀刻装置具备：收纳多个基板的真空槽；向上述真空槽导入nh3气体的第1气体导入口；向上述真空槽导入hf气体的第2气体导入口；以及变更上述第1气体导入口和上述第2气体导入口之间的距离的机构。

22、根据上述蚀刻装置，由于能够变更导入nh3气体的第1气体导入口与用于导入hf的第2气体导入口的距离，因此能够变更在真空槽内合成进行硅氧化物层的蚀刻的蚀刻剂的位置，由此能够调整基板面内的蚀刻分布。

23、上述蚀刻装置中可以具备用于导入nf3气体的第3气体导入口、以及用于导入藉由放电管放电后的nh3气体的第4气体导入口。

24、根据上述蚀刻装置，对于在未使用等离子体的蚀刻中未被蚀刻的硅氮化物层、硅层，可以组合使用等离子体的蚀刻，可提高氮化硅膜层、硅层的蚀刻选择性的自由度。

25、上述蚀刻装置中，由1条流路导入的nh3气体被分支到2个以上的上述第1气体导入口，并且由1条流路导入的hf气体被分支到2个以上的上述第2气体导入口，该蚀刻装置具备下述机构：通过选择nh3气体和hf气体的分支，来改变选择上述2个以上的上述第1气体导入口的nh3气体导入口的对象口与选自上述2个以上的上述第2气体导入口的hf气体导入口之间的距离。

26、根据上述蚀刻装置，能够变更导入nh3气体的第1气体导入口与用于导入hf的第2气体导入口的距离，因此能够变更在真空槽内合成进行硅氧化物层的蚀刻的蚀刻剂的位置，从而能够调整基板面内的蚀刻分布。

27、上述蚀刻装置中，由1条流路导入的nh3气体可被分支到具有不同的传导率的流路，并且由1条流路导入的hf气体可被分支到具有不同的传导率的流路。

28、根据上述蚀刻装置，不仅能够预先调整基于导入口的距离的蚀刻剂的位置，而且还能够预先调整用于生成蚀刻剂的气体的分布，因此能够使基板面内的蚀刻分布调整进一步具有自由度。

29、上述蚀刻装置中，由1条流路导入的nh3气体可被分支到2个以上的上述第1气体导入口，并且由1条流路导入的hf气体可被分支到2个以上的上述第2气体导入口，每个分支出的流路可以分别具备1个流量控制部。

30、根据上述蚀刻装置，通过使各导入口分别具备1个流量控制部，能够进行用于生成更精细的蚀刻剂的气体分布的调整，能够使基板面内的分布调整具有自由度。

31、上述蚀刻装置中，第1气体导入口和第2气体导入口按照通过被配置在与上述基板的法线正交的平面上而使得由上述第1气体导入口和上述第2气体导入口分别导入的气体与上述基板平行且相互平行地流动的方式进行设置，该装置可以具备以与设置于上述真空槽内的上述基板的法线平行的轴为中心使上述第1气体导入口和上述第2气体导入口旋转移动的机构。

32、根据上述蚀刻装置，能够连续地设定导入口的位置关系和角度，能够进一步精细地变更在真空槽内合成蚀刻剂的位置。

33、用于解决上述课题的蚀刻方法，包括对收纳在真空槽中的多个基板进行的下述处理：通过将nh3气体和hf气体导入至上述真空槽而实行的第1处理；以及通过将由包含上述nh3气体的气体生成的等离子体和nf3气体供给至上述真空槽而实行的第2处理。

34、上述蚀刻方法中，上述第1处理的对象可以为硅氧化物层，上述第2处理的对象可以为硅氮化物层或者被上述硅氧化物层覆盖的硅层。

35、根据上述蚀刻方法，对于在未使用等离子体的蚀刻中未被蚀刻的硅氮化物层、硅层，可以组合使用等离子体的蚀刻，可提高氮化硅膜层、硅层的蚀刻选择性的自由度。

36、上述蚀刻方法中，在第1处理后可以实施上述第2处理。

37、根据上述蚀刻方法，第1处理不会再经受在第1处理中经受的因自由基所引起的蚀刻的分布。

38、在上述蚀刻方法中，在上述第1处理中，由1条流路导入的nh3气体被分支到2个以上的上述第1气体导入口、并且由1条流路导入的hf气体被分支到2个以上的上述第2气体导入口，通过选择nh3气体和hf气体的分支，可以改变从上述2个以上的第1气体导入口选择的nh3气体导入口的对象口与从上述2个以上的第2气体导入口选择的hf气体导入口的对象口之间的距离。

39、根据上述蚀刻方法，可以变更导入nh3气体的第1气体导入口与用于导入hf的第2气体导入口的距离，因此可以变更在真空槽内合成进行硅氧化物层的蚀刻的蚀刻剂的位置，由此可以调整基板面内的蚀刻分布。

40、在上述蚀刻方法中，上述由1条流路导入的nh3气体被分支到具有不同的传导率的流路、并且上述由1条流路导入的hf气体被分支到具有不同的传导率的流路，nh3气体和hf气体可以以各自不同的流量由上述nh3气体导入口的对象口和上述hf气体导入口的对象口导入。

41、根据上述蚀刻方法，不仅可预先调整基于导入口的距离的蚀刻剂的位置，而且还可预先调整用于生成蚀刻剂的气体的分布，因此能够使基板面内的蚀刻分布调整进一步具有自由度。

42、在上述蚀刻方法中，在上述第1处理中，由1条流路导入的nh3气体被分支到2个以上的上述第1气体导入口、并且由1条流路导入的hf气体被分支到2个以上的上述第2气体导入口，通过选择nh3气体和hf气体的分支，可以改变从上述2个以上的第1气体导入口选择的nh3气体导入口的对象口与从上述2个以上的第2气体导入口选择的hf气体导入口的对象口之间的距离。此外，可以通过每个分支出的流路分别具备1个流量控制部，将nh3气体和hf气体以各自不同的流量由上述nh3气体导入口的对象口和上述hf气体导入口的对象口导入。

43、根据上述蚀刻方法，能够进一步精细地预先调整用于生成蚀刻剂的气体的分布，因此能够使基板面内的蚀刻分布调整进一步具有自由度。

44、在上述蚀刻方法中，在上述第1处理中，由第1气体导入口导入nh3气体、并且由第2气体导入口导入hf气体，上述第1气体导入口和上述第2气体导入口可以按照通过被配置在与上述基板的法线正交的平面上而使得由上述第1气体导入口和上述第2气体导入口分别导入的气体与上述基板平行且相互平行地流动的方式进行配置。此外，通过以与设置于上述真空槽内的上述基板的法线平行的轴为中心使上述第1气体导入口和上述第2气体导入口旋转移动，可以变更上述第1气体导入口和上述第2气体导入口之间的距离、并且变更nh3气体的导入角度和hf气体的导入角度。

45、根据上述蚀刻方法，能够连续地设定导入口的位置关系和角度，能够进一步精细地变更在真空槽内合成蚀刻剂的位置。