CN110660663B - 蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置 - Google Patents

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Abstract

在氧化膜的各向同性干式蚀刻中兼顾异物污染产生和蚀刻量的高精度控制。通过处理对象的表面重整工序和膜除去的工序对氧化膜进行蚀刻，处理对象的表面重整工序将包含第一步骤、第二步骤和第三步骤的多个步骤作为步骤集合重复多次，第一步骤将包含氟化氢的气体导入到处理室对氧化膜的表面提供氟化氢，第二步骤将处理室内部真空排气除去氟化氢，第三步骤将包含氮化氢的气体导入到处理室内对氧化膜的表面提供氮化氢，在该膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，膜除去的工序将形成于处理对象的膜层的表面的化合物的层除去。通过防止氟化氢气体与氮化氢气体混合，能抑制异物污染产生，并能通过氟化氢气体、氮化氢气体照射的重复次数控制蚀刻量。

Description

蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置
技术领域
本发明涉及蚀刻处理方法以及蚀刻处理装置。
背景技术
在半导体器件的领域中，由于对低消耗电力化和存储容量增大的要求而推进进一步的微细化以及器件结构的三维化。在三维结构的器件的制造中，由于与二维结构的器件相比，结构立体且复杂，因此对现有的晶片面除了大量使用在垂直方向上进行蚀刻的“垂直性(各向异性)蚀刻”以外，还大量使用在横向上也能进行蚀刻的“各向同性蚀刻”。
过去，各向同性的蚀刻通过利用了药水的湿式处理进行，但由于微细化的进展，药水的表面张力所引起的图案塌陷、微细的间隙的蚀刻残渣的问题正明显化。因此，在各向同性蚀刻中，从现有的利用了药水的湿式处理向不使用药水的干式处理进行置换的倾向在增强。
专利文献1公开一种基板处理方法，作为干式蚀刻的一例，使HF气体的分子吸附到残存于实施了氧化膜除去处理的晶片W的槽的角落部的角落部SiO2层，将剩余的HF气体排出，向HF气体的分子所吸附的角落部SiO2层提供NH3气体，使角落部SiO2层、HF气体以及NH3气体发生反应来生成AFS，使AFS升华来将其除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-92144号公报
然而，今后例如在下一代3D-NAND闪速存储器的层叠膜加工或Fin型FET的栅极周围的加工中，虽然预想谋求对多晶硅膜或硅氮化膜按照高选择且各向同性的方式以原子层级别的控制性来蚀刻氧化膜的技术，但在专利文献1的技术中有可能不能应对。另外，根据专利文献1的技术，处理中还有可能有晶片的异物污染。
发明内容
本发明鉴于相关的现有技术的问题点而提出，目的在于，提供能兼顾异物污染的抑制和蚀刻量的高精度控制的蚀刻处理方法以及蚀刻装置。
为了解决上述课题，代表性的本发明的蚀刻处理方法之一通过如下方案达成，该方法对配置于真空容器内部的处理室内且由包含硅的构件构成的处理对象的膜层进行蚀刻处理，其特征在于，具备：膜形成的工序，其将第1步骤、第2步骤和第3步骤作为1组步骤集合，并将所述步骤集合重复进行多次，其中，在所述第1步骤中，将至少包含氟化氢的气体导入到所述处理室内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，在所述第2步骤中，将所述处理室内部排气来除去所述包含氟化氢的气体，在所述第3步骤中，对所述处理对象的膜层的表面提供氮化氢分子来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层；和膜除去的工序，在所述膜形成的工序后，将形成于所述处理对象的膜层的表面的所述化合物的层除去。
代表性的本发明的蚀刻处理装置之一通过如下方案而达成，该蚀刻处理装置具备：在内部载置由包含硅的构件构成的处理对象的真空容器；对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；对所述真空容器内提供氮化氢气体的第2气体源；进行所述真空容器内的排气的排气装置；对所述处理对象进行加热的加热装置；和控制部，所述控制部进行如下控制：将步骤集合重复进行多次，其中，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将氮化氢气体导入到所述真空容器内来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。
代表性的本发明的蚀刻处理装置之一通过如下方案达成，该蚀刻处理装置具备：在内部载置由包含硅的构件构成的处理对象的真空容器；对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；对所述真空容器内提供N2气体和H2气体的第2气体源；在所述真空容器内产生等离子的等离子装置；进行所述真空容器内的排气的排气装置；对所述处理对象进行加热的加热装置；和控制部，所述控制部进行如下控制：将步骤集合重复进行多次，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将N2气体和H2气体导入到所述真空容器内，通过所述等离子装置在所述真空容器内产生等离子来生成NH3分子，在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。
发明效果
根据本发明，能在氧化膜的各向同性干式蚀刻中兼顾异物产生的抑制和蚀刻量的高精度控制。
上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明而得以明确。
附图说明
图1是参考例的通过同时提供氟化氢和氮化氢来蚀刻氧化膜的工序的概略图。
图2是在图1所示的蚀刻处理方法中表示蚀刻量的气体照射时间依赖性的图，在纵轴取蚀刻量，在横轴取气体照射时间来表示。
图3是参考例的通过单独提供氟化氢和氮化氢来蚀刻氧化膜的工序的概要图。
图4是在图3所示的蚀刻处理方法中表示蚀刻量的气体照射时间依赖性的图，在纵轴取蚀刻量，在横轴取气体照射时间来表示。
图5是表示本发明的第一、二实施方式所涉及的蚀刻处理方法的处理次序的一例的概略图。
图6是表示使用本发明的蚀刻手法的情况下的蚀刻量与气体照射的重复次数的关系的实验结果的图。
图7是表示本发明的第一实施方式所涉及的蚀刻处理装置的概略的截面图。
图8是表示本发明的第一实施方式所涉及的蚀刻处理方法的时序的图。
图9是表示本发明的第二实施方式所涉及的蚀刻处理装置的概略的截面图。
图10是表示本发明的第二实施方式的变形例所涉及的蚀刻处理方法的时序的图。
附图标记的说明
1 氧化膜(SiO2)
2 重整层
3 处理室
4 晶片
5 晶片台
11 底部腔室
12 石英腔室
13 放电区域
14 调压单元
15 排气单元
16 真空排气配管
20 ICP线圈
21 高频电源
22 匹配机
23 簇射板
24 气体分散板
25 顶板
26 狭缝板
27 流路
30 电极板
31 DC电源
38 冷却器
39 冷媒的流路
50 质量流控制器
51 气体分配器
52 Ar气体
53 Ar气体
54 阀
55 排气装置
60 IR灯
61 反射板
70 热电偶
71 热电偶温度计
72 IR光透过窗
73 IR灯用电源
74 高频截止滤波器
具体实施方式
以下参考附图来说明本发明所涉及的实施方式。在此，在本说明书中说“除去气体”时，是指除去所投入的气体的70％以上，优选除去90％以上，更优选除去99％以上。
首先，使用图1来说明作为参考例示出的氧化膜的各向同性干式蚀刻方法。作为一例，设想氧化膜1成膜在结晶性硅基板(晶片)上的膜结构。
在本手法中，首先，在真空容器内等真空环境下，将氟化氢与氮化氢的混合气体照射到氧化膜1的表面，所吸附的氟化氢分子和氮化氢分子与氧化膜1的表面发生反应，形成由硅氟酸铵(NH4)2SiF6构成的表面重整层2。接下来，通过对硅基板赋予热能，将基板加热到约120℃以上，从而将重整层2通过热分解反应改变成挥发性高的分子。由此，能通过使重整层脱离来对氧化膜1进行蚀刻。
氧化膜1的蚀刻量被控制为形成于表面的重整层2的膜厚，但一般已知重整层2的膜厚与氟化氢和氮化氢的混合气体的照射时间的二次方根成正比(图2)。因而，为了增加氧化膜1的除去量而需要拉长氟化氢和氮化氢的照射时间。
但在图1所示的手法中，由于在气相中混合存在氟化氢和氮化氢，因此在气相中或真空装置的内壁的表面会有HF+NH3→NH4F的反应进展，生成氟化铵(NH4F)，出现异物污染的问题。该问题在为了增加蚀刻量而延长混合气体的照射时间的情况下变得特别显著。
作为解决以上的因氟化铵导致的异物污染的示例，有图3所示那样将氟化氢气体和氮化氢气体单独照射到氧化膜1的方法。在本手法中，首先，在真空装置内导入氟化氢气体，使其分子吸附在氧化膜1表面。接下来，在将气相中的氟化氢气体真空排气后，导入氮化氢气体。由此，先前吸附的氟化氢分子和之后吸附的氮化氢分子与氧化膜1表面发生反应，形成由硅氟酸铵构成的表面重整层2。
接下来，对硅基板赋予热能，将基板加热到约120℃以上，由此将重整层2通过热分解反应而改变成挥发性高的分子。由此，能通过使重整层脱离来对氧化膜1进行蚀刻。在该情况下，在氟化氢气体的照射后，进行真空排气，防止氟化氢气体与氮化氢气体的混合，由此能防止因上述氟化铵(NH4F)的产生而引起的异物污染。
在图4示出氟化氢气体或氮化氢气体的照射时间与氧化膜1的蚀刻量(重整层2的膜厚)的关系。与同时照射氟化氢气体和氮化氢气体的情况(图2)不同，相对于气体照射时间的增加，在给定时间经过后，蚀刻量的增加发生饱和。因而，为了得到所期望的蚀刻量，需要重复进行多次将以下过程作为一个集合的工序：氟化氢气体的照射和照射后的真空排气、氮化氢气体的照射、对基板赋予热能而引起脱离。
吸附时的晶片温度为70℃以下，与此相对，脱离时的晶片温度为120℃以上，因此在将晶片加热后，需要在下一次气体照射前将晶片冷却到吸附时的温度。因而，在本手法中，由于多次重复进行晶片的加热和冷却，因此会因晶片的热膨胀和收缩而在晶片的背面与设置晶片的晶片台之间出现蹭伤，有可能产生与上述不同的异物污染。
如以上叙述的那样，在氧化膜的现有的各向同性干式蚀刻手法(图1、3)中，存在不能兼顾(1)异物污染的抑制和(2)蚀刻量的高精度控制这二者的课题。与此相对，根据本发明的实施方式，能消除相关的课题。
在图5示出作为本发明所涉及的实施方式的蚀刻手法中的处理次序的概要。首先，作为第一步骤，对处理对象即氧化膜1的表面提供氟化氢气体，使其吸附。接下来，作为第二步骤，将气相中残留的氟化氢气体真空排气。接下来，作为第三步骤，对氧化膜1的表面提供氮化氢气体，使其吸附。吸附于表面的氟化氢分子和氮化氢分子与氧化膜1的表面发生反应，从而形成包含氮、氢和氟的化合物的重整层2。
接下来，通过将所述第一到所述第三步骤(也称作步骤集合)重复进行N次来使重整层2生长到所期望的膜厚。接下来，通过对晶片赋予热能来使重整层2热分解成挥发性的分子，并使之脱离，由此来对氧化膜1进行蚀刻。蚀刻量能按照重复进行所述第一到所述第三步骤的次数(N)来控制。步骤集合也可以具有与所述第一到所述第三步骤不同的步骤。
在图6示出实际研讨氧化膜1的蚀刻量对重复进行所述第一到所述第三步骤的次数的依赖性的结果。由于蚀刻量相对于重复次数单调增加，因此能通过第一到第三步骤的重复次数来控制蚀刻量，这一点是明确的。另外，通过在所述第1步骤的开始前或所述第3步骤的结束后将处理室内部真空排气来除去氮化氢气体，能防止氮化氢气体与氟化氢气体的混合。
[实施方式1]
首先，使用图7，将本发明的实施方式1所涉及的蚀刻处理装置的整体结构包括在内来说明概略情况。真空容器即处理室3由底部腔室11构成，在其中设置用于载置晶片4的晶片台5。在处理室上侧的中心部设置簇射板23，处理气体经由所述簇射板23被提供到所述处理室3。
处理气体通过按每个气体种类设置的质量流控制器(第1气体源、第2气体源)50来对提供流量进行调整。另外，在质量流控制器50的下游侧设置气体分配器51，能分别独立地控制对所述处理室3的中心附近提供的气体和对外周附近提供的气体的流量、组成，并进行提供，能详细地控制处理气体的分压的空间分布。
另外，在图7中将Ar、N2、CHF3、CF4、SF6、HF、H2O、NF3、O2、NH3、H2、CH2F2、CH3F、CH3OH作为处理气体记载于图中，但也可以使用其他气体。
在所述处理室3的下部，为了将处理室减压而经由真空排气配管16连接排气单元15。排气单元例如由涡轮分子泵、机械增压泵、干式泵构成，但并不限于此。另外，为了调整所述处理室3的压力，将调压单元14设置在与排气单元15相连的真空排气配管16。
在所述晶片台5的上部设置用于将所述晶片4加热的IR灯组件(加热装置)。IR灯组件主要由IR灯60、反射IR光的反射板61、IR光透过窗72构成。在所述IR灯60中使用圈型(圆形形状)的灯部60-1、60-2、60-3。
另外，从IR灯辐射的光是以可见光到红外光区域的光为主的光(这里称作IR光)。在本实施方式中3圈的灯部60-1、60-2、60-3设置成同心圆状，但也可以是2圈、或4圈以上。在所述IR灯60的上方设置用于将IR光向下方(晶片设置方向)反射的所述反射板61。
在所述IR灯60连接IR灯用电源73，在其中途设置用于不使高频电力的噪声流入到IR灯用电源的高频截止滤波器74。另外，在所述IR灯用电源73设置能独立地控制提供到所述IR灯60的电力的功能，从而能调节晶片的加热量的径向分布(布线省略一部分图示)。在IR灯60的中央形成用于设置处理气体导入用的簇射板的空间。
在所述晶片台5，在内部形成用于对台进行冷却的冷媒的流路39，通过冷却器38经由流路39来循环提供冷媒。另外，由于将所述晶片4通过静电吸附固定，因此将板状的电极板30埋入至台中，将它们各自与DC电源31连接。
另外，为了效率良好地冷却所述晶片4，能对所述晶片4的背面与所述晶片台5之间提供He气体。另外，为了即使保持吸附晶片4不变地进行加热、冷却也不会伤到晶片的背面，用聚酰亚胺等树脂来对所述晶片台5的表面(晶片载置面)进行涂覆。另外，在所述晶片台5的内部设置用于测定台的温度的热电偶70，该热电偶70与热电偶温度计71连接。另外，以上的各部通过线缆与未图示的控制部(处理器)连接，被进行动作控制。
接下来，使用图8来说明在本实施方式中提出的蚀刻工艺。图8的顺序由控制部控制。首先，在经由设于所述处理室3的运送口(图示省略)将所述晶片4运送到所述处理室3后，通过用于静电吸附的所述DC电源31的供电来将所述晶片4固定在所述晶片台5，并对所述晶片4的背面提供晶片冷却用的He气体。
接下来，将用于稀释HF气体的Ar气体52以及用于稀释NH3气体的Ar气体53经由所述质量流控制器50、所述气体分配器51、进而经由所述簇射板23提供到所述处理室3。以后，直到蚀刻处理结束为止都持续流过稀释用的所述Ar气体52、53。
接下来，作为第一步骤，将HF气体提供到所述处理室3，使HF分子吸附在所述晶片4的表面。接下来，作为第二步骤，在流过稀释用的所述Ar气体52、53的状态下停止HF气体的提供，将气相中残留的HF气体排气(除去)。
接下来，作为第三步骤，将NH3气体提供到所述处理室3，使NH3分子吸附在所述晶片4的表面。这时，在所述第一步骤中被吸附的HF分子和在所述第三步骤中被吸附的NH3分子与膜表面发生反应，在该膜表面形成包含氮、氢、硅和氟的化合物的重整层2。
将以上的第一到第三步骤作为一个工序(也称作步骤集合)而重复进行多次。如图6所示那样，能通过重复进行本步骤集合来使所述重整层2的膜厚(蚀刻量)分阶段地增加。
另外，在第三步骤(NH3气体的提供)与下一个步骤集合的第一步骤(HF气体的提供)之间，实施如下排气步骤：在流过稀释用的所述Ar气体52、53的状态下停止NH3气体的提供，将气相中残留的NH3气体排气。在此，在第二步骤或排气步骤中，优选处理室3的压力低于所述第一以及第三步骤中的处理室3的压力。
在使所述重整层2的膜厚增加到所期望的值后，停止晶片冷却用的所述He气体的提供。接下来，通过所述IR灯60将所述晶片4加热，使形成于该膜表面的所述重整层2热分解、脱离，对该膜进行蚀刻。
另外，在本实施方式中在晶片的加热中使用所述IR灯60，但加热方法并不限定于此，例如也可以是将晶片台加热的方法、将晶片另外运送到仅进行加热的装置来进行加热处理的方法。另外，在本实施方式中，通过在将所述第一到所述第三步骤作为一个步骤集合重复进行多次后将晶片加热来对该对象膜进行蚀刻，但也可以使用进一步将气体照射与晶片加热的组合重复进行多次来得到所期望的蚀刻量的方法。
在该情况下，通过在将所述晶片4加热后对晶片背面提供所述He气体，来将所述晶片4冷却到所述晶片台5的温度(冷媒温度)，由此准备下一个HF气体、NH3气体的重复照射工序。若蚀刻结束，就中断静电吸附并取出晶片4。晶片背面的所述He气体的排气经由阀54使用所述排气单元15进行。
另外，在本实施方式中示出的蚀刻处理中，成为在照射HF气体后照射NH3气体的顺序，但也可以反过来设为在照射NH3气体后照射HF气体的顺序。
[实施方式2]
接下来，使用图9来将本发明的实施方式2所涉及的蚀刻处理装置的整体结构包括在内说明概略情况。处理室3由底部腔室11构成，在其中设置用于载置晶片4的晶片台5。在所述处理室3的上方设置利用ICP放电方式的等离子源(ICP等离子源)。ICP等离子源用在基于等离子的腔室内壁的清洁、基于等离子的反应性气体的生成中。
构成ICP等离子源的圆筒型的石英腔室12设置在所述处理室3的上方，在石英腔室12的外侧没置ICP线圈20。对所述ICP线圈20经由匹配机22连接用于等离子生成的高频电源21。高频电源21的高频电力的频率使用13.56MHz等数十MHz的频带。在所述石英腔室12的上部设置顶板25。在所述顶板25的下部设置气体分散板24和簇射板23，处理气体经由所述气体分散板24和所述簇射板23被导入到所述石英腔室12内。由石英腔室12和高频电源21构成等离子装置。
处理气体通过按每个气体种类设置的质量流控制器50来对提供流量进行调整。另外，在质量流控制器50的下游侧设置气体分配器51，能分别独立地控制对所述石英腔室12的中心附近提供的气体和对外周附近提供的气体的流量、组成，并进行提供，能详细地控制处理气体的分压的空间分布。
另外，在图7中将Ar、N2、CHF3、CF4、SF6、HF、H2O、NF3、O2、NH3、H2、CH2F2、CH3F、CH3OH作为处理气体在图中进行了记载，但也可以使用其他气体。
在所述处理室3的下部，为了对处理室进行减压而经由真空排气配管16连接排气单元15。排气单元例如由涡轮分子泵、机械增压泵、干式泵构成，但并不限于此。另外，为了调整所述处理室3的压力，将调压单元14设置在与所述排气单元15相连的真空排气配管16。
在所述晶片台5的上部设置用于将所述晶片4加热的IR灯组件。IR灯组件主要由IR灯60、反射IR光的反射板61、IR光透过窗72构成。在所述IR灯60中使用圈型(圆形形状)的灯部60-1、60-2、60-3。
另外，从IR灯60辐射的光放出以可见光到红外光区域的光为主的光(这里称作IR光)。在本实施方式中，3圈的灯部60-1、60-2、60-3设置成同心圆状，但也可以是2圈、4圈以上。在所述IR灯60的上方设置用于将IR光向下方(晶片设置方向)反射的所述反射板61。
在所述IR灯60连接IR灯用电源73，在其中途设置用于不使高频电力的噪声流入到IR灯用电源的高频截止滤波器74。另外，在所述IR灯用电源73设置能独立地控制提供到所述IR灯60的电力的功能，从而能调节晶片的加热量的径向分布(布线省略一部分图示)。
在IR灯组件的中央形成流路27。在该流路27设置狭缝板26，该狭缝板26开有用于将等离子中生成的离子、电子遮蔽而仅使中性的气体、中性的自由基透过并照射到晶片的多个孔。
在所述晶片台5，在内部形成用于对台进行冷却的冷媒的流路39，通过冷却器38经由流路39来循环提供冷媒。另外，为了将所述晶片4通过静电吸附来进行固定，将板状的电极板30埋入至台中，将它们各自与DC电源31连接。
另外，为了效率良好地冷却所述晶片4，能对所述晶片4的背面与所述晶片台5之间提供He气体。另外，为了即使保持吸附晶片不变地进行加热、冷却也不会伤到晶片的背面，用聚酰亚胺等树脂来对所述晶片台5的表面(晶片载置面)进行涂覆。另外，在所述晶片台5的内部设置用于测定台的温度的热电偶70，该热电偶与热电偶温度计71连接。
接下来，使用图9来说明本实施方式中提出的蚀刻工艺。本实施方式的顺序能挪用图8所示的顺序，相关的顺序也由未图示的控制部控制。首先，在经由设于所述处理室3的运送口(图示省略)将所述晶片4运送到所述处理室3后，通过用于静电吸附的所述DC电源31的供电将所述晶片4固定在所述晶片台5，并对所述晶片4的背面提供晶片冷却用的He气体。
接下来，将用于稀释HF气体的Ar气体52以及用于稀释NH3气体的Ar气体53经由所述质量流控制器50、所述气体分配器51、所述气体分散板24、进而经由所述簇射板23提供到所述石英腔室12内部。提供到所述石英腔室12的气体进一步经由所述流路27、所述狭缝板26被提供到所述处理室3。以后，直到蚀刻处理结束为止都持续流过稀释用的所述Ar气体52、53。
接下来，作为第一步骤，将HF气体提供到所述处理室3，使HF分子吸附在所述晶片4的表面。接下来，作为第二步骤，在流过稀释用的所述Ar气体52、53的状态下停止HF气体的提供，将气相中残留的HF气体排气(除去)。接下来，作为第三步骤，将NH3气体提供到所述处理室3，使NH3分子吸附在所述晶片4的表面。这时，在所述第一步骤中被吸附的HF分子和在所述第三步骤中被吸附的NH3分子与膜表面发生反应，在该膜表面形成包含氮、氢、硅和氟的化合物的重整层2。
将以上的第一到第三步骤的集合作为一个工序(也称作步骤集合)而重复进行多次。如图6所示那样，能通过重复进行本步骤集合来使所述重整层2的膜厚分阶段地增加。另外，在第三步骤(NH3的提供)与下一个步骤集合的第一步骤(HF的提供)之间，实施如下排气步骤：在流过稀释用的所述Ar气体52、53的状态下停止NH3气体的提供，将气相中残留的NH3气体排气。在此，在第二步骤或排气步骤中，优选处理室3的压力低于所述第一以及第三步骤中的处理室3的压力。
在使所述重整层2的膜厚增加到所期望的值后，停止晶片冷却用的所述He气体的提供。接下来，通过所述IR灯60将所述晶片4加热，使形成于该膜表面的所述重整层2热分解、脱离，对该膜(将膜除去)进行蚀刻。
另外，在本实施方式中在晶片的加热中使用所述IR灯60，但加热方法并不限定于此，也可以是例如将晶片台加热的方法、将晶片另外运送到仅进行加热的装置来进行加热处理的方法。另外，在本实施方式中，通过在将所述第一到所述第三步骤作为一个步骤集合重复进行多次后将晶片加热来对该对象膜进行蚀刻，但也可以使用进一步将气体照射与晶片加热的组合重复进行多次来得到所期望的蚀刻量的方法。
在该情况下，通过在将所述晶片4加热后对晶片背面提供所述He气体，来将所述晶片4冷却到所述晶片台5的温度(冷媒温度)，由此准备下一个HF气体、NH3气体的重复照射工序。若蚀刻结束，就中断静电吸附并取出晶片。晶片背面的所述He气体的排气经由阀54使用所述排气装置55来进行。
另外，在本实施方式所示的蚀刻处理中，成为在照射HF气体后照射NH3气体的顺序，但也可以反过来设为在照射NH3气体后照射HF气体的顺序。
除了以上所示的利用HF气体和NH3气体的手法以外，在图9所示的本实施方式中所用的处理装置中，还能通过等离子生成来生成NH3，使其代替NH3气体。在以下的变形例中，关于基于等离子生成的NH3气体的代替手法，使用图10来进行说明。
[变形例]
首先，在经由设于所述处理室3的运送口(图示省略)将所述晶片4运送到所述处理室3后，通过用于静电吸附的所述DC电源31的供电将所述晶片4固定在所述晶片台5，并对所述晶片4的背面提供晶片冷却用的He气体。
接下来，将N2气体和H2气体经由所述质量流控制器50、所述气体分配器51、所述气体分散板24、进而经由所述簇射板23提供到所述石英腔室12内部。提供到所述石英腔室12的N2气体和H2气体进一步经由所述流路27、所述狭缝板26提供到所述处理室3。以后，直到蚀刻处理结束为止都持续流过N2气体、H2气体。
以后，蚀刻中所用的气体全都经由所述质量流控制器50、所述气体分配器51、所述气体分散板24、所述簇射板23、所述流路27、进而经由所述狭缝板26提供到所述处理室3。
首先，作为第一步骤，将HF气体提供到所述处理室3，使HF分子吸附在所述晶片4的表面。接下来，作为第二步骤，在流过N2气体和H2气体的状态下停止HF气体的提供，将气相中残留的HF气体排气。接下来，作为第三步骤，将所述高频电源21接通来在放电区域13内生成等离子，并运用到所述石英腔室12内的N2气体、H2气体。由此，N2分子和H2分子发生反应，生成NH3分子。
在等离子中生成的NH3分子经由所述流路27、进而经由所述狭缝板26被提供到所述处理室3，吸附在所述晶片4的表面。这时，在所述第一步骤中被吸附的HF分子和在所述第三步骤中被吸附的NH3分子与膜表面发生反应，在该膜表面形成包含氮、氢、硅和氟的化合物的重整层2。
接下来，在流过N2气体和H2气体的状态下将所述高频电源21关闭，停止等离子生成。将以上的第一到第三步骤的集合作为一个工序(也称作步骤集合)，重复进行多次。如图6所示那样，通过重复进行本步骤集合来使所述重整层2的膜厚分阶段的增加。另外，在第三步骤(NH3分子的吸附)与下一个步骤集合的第一步骤(HF气体的提供)之间，实施如下步骤：在流过N2气体和H2气体的状态下停止RF电力的提供，将气相中残留的NH3气体排气。
在使所述重整层2的膜厚增加到所期望的值后，停止晶片冷却用的所述He气体的提供。接下来，通过所述IR灯60将所述晶片4加热，使形成于该膜表面的所述重整层2热分解、脱离，对该膜(将膜除去)进行蚀刻。另外，在本实施方式中在晶片的加热中使用所述IR灯60，但加热方法并不限定于此，例如也可以是将晶片台加热的方法、将晶片另外运送到仅进行加热的装置来进行加热处理的方法。
另外，在本实施方式中，通过在将所述第一到所述第三步骤作为一个步骤集合重复进行多次后将晶片加热来对该对象膜进行蚀刻，但也可以使用进一步将气体照射与晶片加热的组合重复进行多次来得到所期望的蚀刻量的方法。在该情况下，通过在将所述晶片4加热后对晶片背面提供所述He气体来将所述晶片4冷却到所述晶片台5的温度(冷媒温度)，由此准备下一个HF、NH3气体的重复照射工序。若蚀刻结束，则关闭静电吸附，取出晶片。晶片背面的所述He气体的排气经由阀54使用所述排气装置55来进行。
另外，在本实施方式所示的蚀刻处理中，成为在照射HF气体后照射N2气体和H2气体的顺序，但也可以反过来设为在照射N2气体和H2气体后照射HF气体的顺序。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式，而包含各种变形例。例如，上述的实施方式为了易于理解本发明而详细进行了说明，但不一定限定于具备说明的全部结构。另外，能将某实施方式中的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，另外，还能在某实施方式的结构中加进其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式中的结构的一部分，还能进行其他结构的追加、删除、置换。

Claims (8)

1.一种蚀刻处理方法，对配置于真空容器内部的处理室内且由包含硅的构件构成的处理对象的膜层进行蚀刻处理，其特征在于，具备：
膜形成的工序，其将第1步骤、第2步骤、第3步骤和排气步骤作为1组步骤集合，并将所述步骤集合重复进行多次，其中，在所述第1步骤中，将至少包含氟化氢的气体导入到所述处理室内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，在所述第2步骤中，将所述处理室内部排气来除去所述包含氟化氢的气体，在所述第3步骤中，将包含氮化氢的气体导入到所述处理室内或者在将N2气体和H2气体导入到所述处理室内的基础上产生等离子而对所述处理对象的膜层的表面提供氮化氢分子，来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，在所述排气步骤中，在所述第3步骤结束后将所述处理室内部排气来除去包含氮化氢的气体；和
膜除去的工序，在所述膜形成的工序后，将形成于所述处理对象的膜层的表面的所述化合物的层除去。
2.根据权利要求1所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
使所述第2步骤或所述排气步骤中的所述处理室的压力低于所述第1步骤以及所述第3步骤中的所述处理室的压力。
3.根据权利要求1或2所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
在所述至少包含氟化氢的气体停止向所述处理室内导入后且所述包含氮化氢的气体导入开始前实施所述第2步骤。
4.根据权利要求1或2所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
在所述至少包含氟化氢的气体停止向所述处理室内导入后且生成所述等离子前实施所述第2步骤。
5.根据权利要求1或2所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
在所述膜除去的工序中，对所述处理对象进行加热来除去所述化合物的层。
6.根据权利要求5所述的蚀刻处理方法，其特征在于，
所述蚀刻处理方法在所述膜除去的工序后具备对所述处理对象进行冷却的步骤。
7.一种蚀刻处理装置，具备：
在内部载置由包含硅的构件构成的处理对象的真空容器；
对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；
对所述真空容器内提供氮化氢气体的第2气体源；
进行所述真空容器内的排气的排气装置；
对所述处理对象进行加热的加热装置；和
控制部，
所述蚀刻处理装置的特征在于，
所述控制部进行如下控制：
将步骤集合重复进行多次，其中，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将氮化氢气体导入到所述真空容器内来在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，并且在形成所述化合物的层之后将所述真空容器内部排气来除去包含氮化氢的气体，
进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。
8.一种蚀刻处理装置，具备：
在内部载置由含包硅的构件构成的处理对象的真空容器；
对所述真空容器内提供氟化氢气体的第1气体源；
对所述真空容器内提供N2气体和H2气体的第2气体源；
在所述真空容器内产生等离子的等离子装置；
进行所述真空容器内的排气的排气装置；
对所述处理对象进行加热的加热装置；和
控制部，
所述蚀刻处理装置的特征在于，
所述控制部进行如下控制：
将步骤集合重复进行多次，其中，在该步骤集合中，从所述第1气体源将氟化氢气体导入到所述真空容器内来对所述处理对象的膜层的表面提供氟化氢分子，通过所述排气装置将所述真空容器内部排气来除去所述氟化氢气体，从所述第2气体源将N2气体和H2气体导入到所述真空容器内，通过所述等离子装置在所述真空容器内产生等离子来生成NH3分子，在所述膜层的表面形成包含氮、氢和氟的化合物的层，并且在形成所述化合物的层之后将所述真空容器内部排气来除去包含氮化氢的气体，
进而，通过所述加热装置对所述处理对象进行加热来除去形成于所述膜层的表面的所述化合物的层。
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