CN111436219B - 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法 - Google Patents

等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111436219B
CN111436219B CN201880011404.7A CN201880011404A CN111436219B CN 111436219 B CN111436219 B CN 111436219B CN 201880011404 A CN201880011404 A CN 201880011404A CN 111436219 B CN111436219 B CN 111436219B
Authority
CN
China
Prior art keywords
etched
plasma
film
chamber
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880011404.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111436219A (zh
Inventor
小林浩之
三好信哉
篠田和典
高妻丰
伊泽胜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Publication of CN111436219A publication Critical patent/CN111436219A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111436219B publication Critical patent/CN111436219B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
    • H01L21/0206—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

使被蚀刻层的表面吸附原子团来形成反应层，在将其除去的情况下，为了能不使附着、堆积于被蚀刻层以外的表面的原子团引起的被蚀刻层以外的表面的粗糙发生地除去反应层，在对具备预先配置于被处理样品上的下层的膜以及配置于其上方的处理对象的上层的膜的膜结构进行处理的方法中，重复如下工序来对膜结构进行处理：对处理室的内部提供激活的粒子并使激活的所述粒子吸附在上层的膜的表面，与上层的膜的材料化合来形成反应生成物层的吸附工序；使用对处理室内提供氧而形成的等离子来除去包括提供到处理室的内部的激活的粒子当中附着于下层的膜的表面的粒子的附着物的除去工序；和将经过吸附工序和除去工序的被处理样品加热来使上层的膜的反应生成物层脱离而进行除去的脱离工序。

Description

等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法
技术领域
本发明涉及通过等离子照射和被处理样品即晶片的加热来进行蚀刻的等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法。
背景技术
在半导体器件中，由于低消耗电力化、存储容量增大的要求，因此推进了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，由于结构立体且复杂，因此对现有的晶片面，除了在垂直方向上进行蚀刻的“垂直性蚀刻”之外，经常采用在横向上也能蚀刻的“各向同性蚀刻”。过去，各向同性的蚀刻能通过利用了药液的湿式处理进行，但由于微细化的进展，药液的表面张力引起的图案坍塌和加工控制性的问题表面化。由此，在各向同性蚀刻中，需要从现有的利用药液的湿式处理置换成不用药液的干式处理。
作为以干式处理高精度进行各向同性蚀刻的方法，已知专利文献1记载那样的吸附/脱离方式的蚀刻方法。在该方法中，最初使以等离子生成的原子团吸附在晶片上的被蚀刻层的表面，通过化学反应来使反应层形成(吸附工序)。接下来，对晶片赋予热能来使该反应层脱离从而除去(脱离工序)。之后将晶片冷却(冷却工序)。通过循环地重复该吸附工序、脱离工序、冷却工序来进行蚀刻。
在该手法中，在吸附工序中，由于若形成于表面的反应层到达一定的厚度，反应层就会阻碍原子团到达被蚀刻层与反应层的界面，因此反应层的生长急速减速。因此，存在以下优点：在复杂的图案形状的内部，即使在原子团的入射量中有偏差，也能通过适度设定充分的吸附时间来形成均匀的厚度的反应层，能使蚀刻量不依赖于图案形状而变得均匀。
另外，由于能将每1循环的蚀刻量控制在数nm级别以下，因此有能以数nm的尺寸精度调整加工量的优点。进而，还有能利用在被蚀刻层的表面形成反应层所需的原子团种类和将希望采取选择比的(不希望削除的)膜蚀刻的原子团种类不同这点进行高选择的蚀刻的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2017-143186号公报
发明内容
发明要解决的课题
在吸附/脱离方式的蚀刻中，在被蚀刻层的表面使原子团吸附来形成反应层，但与此同时，有时会在被蚀刻层以外(不希望蚀刻的层)的表面附着、堆积原子团。若为了除去以该状态形成于被蚀刻层的表面的反应层而进行加热，被蚀刻层以外的表面和附着、堆积于该表面的沉积物就会进行化学上的反应，有时会引起表面粗糙等问题。
但在专利文献1记载那样的吸附/脱离方式的蚀刻中，并未顾及到该被蚀刻层以外的表面和附着、堆积于该表面的沉积物会进行化学上的反应而引起表面粗糙等问题。
本发明为了解决上述的现有技术的课题而提供了等离子蚀刻装置以及利用其的被处理样品的处理方法，使原子团吸附在被蚀刻层的表面形成反应层，在将其除去的情况下，能在不使附着、堆积于被蚀刻层以外的表面的原子团引起的被蚀刻层以外的表面的粗糙产生的情况下除去反应层。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，在本发明中，被处理样品的处理方法对在配置于真空容器内部的处理室内的被处理样品上预先配置的具备至少2种类以上的多个膜的膜结构进行处理，在被处理样品的处理方法中，重复如下工序来对膜结构进行处理：对处理室的内部提供激活的粒子并使激活的粒子吸附在多个膜当中的希望蚀刻的膜的表面，并与该上层的膜的材料化合来形成反应层的吸附工序；使用对处理室内提供氧而形成的等离子来除去包含提供到处理室的内部的激活的粒子当中附着于多个膜当中的不希望蚀刻的膜的表面的粒子的附着物的除去工序；和将经过吸附工序和除去工序的被处理样品加热来使希望蚀刻的膜的反应层脱离从而进行除去的脱离工序。
另外，为了解决上述课题，在本发明中，将等离子处理装置构成为：具备：等离子产生室；与等离子产生室连接并在内部具备载置被处理样品的载置台的处理室；对等离子产生室提供处理气体的处理气体提供部；使得在被处理气体提供部提供处理气体的处理室的内部产生等离子的等离子产生部；具备对载置于处理室的载置台的被处理样品进行加热的灯的加热部；设置于等离子产生部与载置台之间的遮蔽离子并设有用于使原子团、气体通过的多个孔的狭缝板(离子遮蔽板)；将冷却载置于处理室的载置台的被处理样品的气体提供到被处理样品与载置台之间的冷却气体提供部；和控制处理气体提供部、等离子产生部、加热部和冷却气体提供部的控制部，控制部重复执行如下处理：在控制处理气体提供部将第一处理气体提供到所述等离子产生室的状态下控制等离子产生部来使得在等离子产生室的内部产生基于第一处理气体的等离子，来生成反应种，并使从等离子产生室提供到处理室的内部的反应种附着到在控制冷却气体提供部而冷却的被处理样品上预先配置的多个膜，使其与希望蚀刻的膜的表面的材料反应来形成反应层；在将控制处理气体提供部而提供到等离子产生室的气体从第一处理气体切换成第二处理气体的状态下控制等离子产生部，使得在等离子产生室的内部产生基于第二处理气体的等离子，来激活第二处理气体，使用从等离子产生室提供到处理室的内部的激活的第二处理气体在控制冷却气体提供部而冷却的被处理样品上将附着于多个膜当中的不希望蚀刻的膜的表面的反应种除去；通过控制加热部加热被处理样品来除去附着于希望蚀刻的膜以外的部分的反应种，使在希望蚀刻的膜的表面生成的反应层气化而从希望蚀刻的膜脱离。
发明的效果
根据本发明，在通过基于原子团照射的反应层生成、加热脱离、冷却的循环处理来除去被蚀刻层的方法中，能抑制被蚀刻层以外的层的表面的面粗糙或刮擦来可靠地除去被蚀刻层。
附图说明
图1是表示本发明中的蚀刻装置的整体的概略结构的框图。
图2是与本发明的第1实施例关联的主要的构成要素的基本的处理的时序图。
图3是在与本发明的第1实施例关联的图2的时序图中表示被处理样品即晶片上的微细图案的状态的变化的图。
图4是表示用于说明本发明的第1实施例中的课题的被处理样品即晶片上的微细图案的状态的变化的图。
图5是本发明的第1实施例中的主要的构成要素的基本的处理的时序图。
图6是表示本发明的第1实施例中的被处理样品即晶片上的微细图案的状态的变化的图。
图7是表示本发明的第1实施例中的处理的流程的流程图。
图8是本发明的第2实施例中的主要的构成要素的基本的处理的时序图。
图9是表示本发明的第2实施例中的被处理样品即晶片上的微细图案的状态的变化的图。
图10是表示本发明的第2实施例中的处理的流程的流程图。
图11是表示本发明的第3实施例中的主要的构成要素的基本的处理的时序图的图。
图12是表示本发明的第3实施例中的被处理样品即晶片上的微细图案的状态的变化的图。
图13是表示本发明的第3实施例中的处理的流程的流程图。
具体实施方式
在本发明中，在具有等离子源和被处理样品即晶片加热用的IR灯的等离子处理装置中，照射第1原子团来在被蚀刻层的表面形成反应，之后照射第2原子团来除去第1原子团照射时附着、堆积于被蚀刻层以外的层的表面而形成的沉积物当中能在低温下除去的成分，之后在为了除去反应层而用IR灯加热被处理样品即晶片时，照射第3原子团来除去第2原子团照射时未除去彻底的附着于被蚀刻层以外的层的表面的沉积物，从而在基于原子团照射的反应层生成、加热脱离、冷却的循环处理中，能抑制被蚀刻层以外的层的表面的面粗糙或蚀刻。
以下基于附图来详细说明本发明的实施例。
【实施例1】
首先使用图1，将本发明的实施例所涉及的等离子处理装置100的整体结构包括在内来说明概略。
处理室1由基室11构成，在其中设置用于载置被处理样品即晶片2(以下记作晶片2)的晶片台4(以下记作台4)。在处理室1的上方设置具备石英室12和ICP线圈34以及高频电源20的等离子源，在等离子源中使用ICP(Inductively Coupled Plasma：感应耦合等离子)放电方式。构成ICP等离子源的圆筒型的石英室12设置于处理室1的上方，在石英室12的外侧设置ICP线圈34。
在ICP线圈34经由匹配机22连接用于等离子生成的高频电源20。高频电力的频率使用13.56MHz等数十MHz的频率带。在石英室12的上部设置顶板6。在顶板6设置簇射板5，在其下部设置气体分散板17。处理气体从气体分散板17的外周被导入处理室1内。
处理气体由按每个气体种类设置的质量流量控制器50调整提供流量。在图1中，在图中记载了将NH3、H2、CH2F2、CH3F、CH3OH、O2、NF3、Ar、N2、CHF3、CF4、HF作为处理气体，但也可以使用其他气体。
在处理室1的下部，为了对处理室进行减压而通过真空排气配管16连接到排气单元15。排气单元15例如由涡轮分子泵、机械增压泵、干式泵构成。另外，为了调整处理室1、放电区域3的压力而将调压单元14设置在排气单元15的上游侧。
在台4与构成ICP等离子源的石英室12之间设置用于加热晶片2的IR灯组件。IR灯组件主要具备IR灯62、反射IR光的反射板63、IR光透过窗74。在IR灯62使用圆状(圆形)的灯。另外，从IR灯62辐射的光放出从可见光到红外光区域的光为主的光(这里称作IR光)。在图1所示的结构中，作为IR灯62而设置3周相应量的IR灯62-1、62-2、62-3，但也可以是2周、4周等。在IR灯62的上方设置用于将IR光向下方(晶片2的设置方向)反射的反射板63。
在IR灯62连接IR灯用电源64，在其中途，设置用于使在高频电源20产生的等离子生成用的高频电力的噪声不会流入IR灯用电源64的高频截止滤波器25。另外，在IR灯用电源64设置使得提供到IR灯62-1、62-2、62-3的电力能相互独立控制的功能，能调节晶片的加热量的径向分布。
在IR灯组件的中央形成用于使从质量流量控制器50提供到石英室12的内部的气体流到处理室1侧的气体的流路75。并且在该气体的流路75设置狭缝板(离子遮蔽板)78，其遮蔽在石英室12的内部产生的等离子中生成的离子和电子，并打开了用于仅使中性的气体和中性的原子团透过并照射到晶片2的多个孔。
在台4，在内部形成用于冷却台4的冷媒的流路39，由冷却器38循环提供冷媒。另外，由于将晶片2通过静电吸附固定于台4，因此板状的电极板即静电吸附用电极30被埋入台4，将其分别连接静电吸附用的DC电源31。
另外，为了效率良好地冷却晶片2，使得能对载置于台4的晶片2的背面与台4之间提供He气体。另外，为了即使使静电吸附用电极30工作来保持静电吸附晶片2不变地进行加热、冷却，也不会伤到晶片2的背面，台4的表面(晶片载置面)以聚酰亚胺等树脂被涂层。另外，在台4的内部设置用于测定台4的温度的热电偶70，该热电偶与热电偶温度计71连接。
另外，用于测定晶片2的温度的光纤92-1、92-2设置在载置于台4的晶片2的中心部附近、晶片2的径向中间部附近、晶片2的外周附近这3处。光纤92-1将来自外部IR光源93的IR光引导到晶片2的背面并照射到晶片2的背面。另一方面，光纤92-2将由光纤92-1照射的IR光当中在晶片2透过、反射的IR光收集并向分光器96传输。
在外部IR光源93生成的外部IR光向用于使光路启用/断开的光路开关94传输。之后，在光分配器95分岔为多份(图1的情况下分岔为3份)，经由3系统的光纤92-1照射到晶片2的背面侧的各个位置。
在晶片2被吸收、反射的IR光通过光纤92-2向分光器96传输，在检测器97得到光谱强度的波长依赖性的数据。然后，将该得到的光谱强度的波长依赖性的数据送往控制部40的运算部41，算出吸收波长，能以其为基准求取晶片2的温度。另外，在光纤92-2的中途设置光复用器98，关于进行分光测量的光，切换对晶片中心、晶片中间、晶片外周的哪个测量点中的光进行分光测量。由此在运算部，能求取晶片中心、晶片中间、晶片外周每一者各自的温度。
在图1中，60是覆盖石英室12的容器，81是用于在台4与基室11的底面之间进行真空密封的O环。
控制部40控制从高频电源20向ICP线圈34的高频电力提供的启用-断开。另外，控制质量流量控制器控制部51来调整从各个质量流量控制器50向石英室12的内部提供的气体的种类以及流量。在该状态下，控制部40进一步使排气单元15工作并控制调压单元14而进行调整，以使处理室1的内部成为所期望的压力(真空度)。
进而，控制部40在使静电吸附用的DC电源31工作来使晶片2静电吸附在台4，使将He气体提供到晶片2与台4之间的质量流量控制器50工作的状态下，基于晶片2的温度分布信息来控制IR灯用电源64、冷却器38，使得晶片2的温度成为给定的温度范围，该晶片2的温度分布信息基于在热电偶温度计71测定的台4的内部的温度以及在检测器97测量的晶片2的中心部附近、半径方向中间部附近、外周附近的光谱强度信息而在运算部41求得。
接下来，使用图2、3来说明使用图1中说明的等离子处理装置100进行基本的蚀刻处理的方法。在图2示出时序图，在图3示出晶片上的微细图案的状态的示例。在图3中，被蚀刻层是膜101，被蚀刻层以外的层(不希望蚀刻的层)是膜102(图3的情况下是层102-1和层102-2)。在图3的示例中，关于材料，例如在被蚀刻层的膜101(以下记作被蚀刻层101)中设为SiN、TiN等氮化膜，膜102(层102-1以及层102)设为SiO2、p-Si、SiOC、SiGe、TiO、Al2O3等氮化膜以外的膜。
首先，经由设于处理室1的运送口(图示省略)将晶片2向处理室1搬入，并在搭载于台4后，通过控制部40使静电吸附用的DC电源31工作来使晶片2静电吸附在台4，从而将晶片2固定在台4，并且控制质量流量控制器控制部51从He气体对应的质量流量控制器50对晶片2的背面与台4之间提供晶片冷却用的He气体，并将晶片2的背面的与台4之间的He气体的压力220设定为给定的压力(221的状态)，将晶片2冷却来使晶片的温度230成为231的状态。例如晶片温度231是-20℃到+20℃，晶片温度233是80～300℃。在该状态下，图案的截面形状如图3的(a)所示那样，成为被蚀刻层101覆盖不希望蚀刻的层即层102-1的上表面而形成的状态。
进而，由多个质量流量控制器50调整提供到处理室1内的处理气体A的流量，调整调压单元14的开度来将处理室1的内部和石英室12的内部的压力设定为目标压力。在该状态下，通过在控制部40使高频电源20启用来接通放电电力(放电电力200为201的状态)，在石英室12的内部开始等离子放电，使石英室12的内部产生等离子10。这时，向IR灯62的施加电力(IR灯的电力)210是零的状态(211的状态)。
在该状态下，使处理气体的一部分通过等离子10而离子化、解离。该等离子10产生的区域中未离子化的中性的气体和原子团通过狭缝板78并照射到晶片2。由此使原子团105吸附在晶片的表面而在被蚀刻层101的表面生成反应层104(相当于图2的第1循环的期间(a)，另外图3的(b)的状态)。
若反应层104的生成完成，就在控制部40使高频电源20断开(放电电力200为202的状态)，停止等离子放电。然后，停止晶片背面的He气体的提供，并打开阀52来使晶片的背面的压力与处理室内的压力成为相同的程度(将晶片背面的He气体抽出(晶片背面HE压力220为222的状态))。
接下来，通过控制部40进行控制来使IR灯用电源64的输出启用，从而使IR灯62点亮(IR灯的电力210为212的状态)。从IR灯62辐射的IR光透过IR光透过窗74而加热晶片2(晶片的温度230为232的状态)。若晶片的温度230到达一定值(233的状态)，则控制部40进行控制来减低IR灯用电源64的输出(IR灯的电力210为213的状态)，将晶片2的温度保持恒定一定的时间。通过如此地将晶片2的温度保持此恒定，在被蚀刻层101的表面生成的反应层104通过热反应而被激发，从被蚀刻层101的表面挥发，作为来自反应层的气化物(挥发物)107而脱离。其结果，被蚀刻层101露出(脱离工序)(相当于图2的第1循环的期间(b)另外，图3的(c)的状态)。
在将晶片2的温度维持在233的状态一定的时间后，使IR灯用电源64的输出断开(214的状态)，停止晶片2的加热。接下来，通过控制部40控制Ar气体提供用的质量流量控制器50和He气体提供用的质量流量控制器50，在对处理室1的内部提供Ar气体的同时对晶片2的背面与台4之间提供He气体(223的状态)，开始晶片2的冷却(相当于234的状态、图2的第1循环的期间(c))。
若晶片2的冷却结束，则再度(作为下一循环)开始原子团照射(第2循环)。然后重复原子团吸附、加热、脱离、冷却的循环来一步一步进行蚀刻。另外，静电吸附跨越整个循环处理都设为启用来持续吸附。若蚀刻结束，就禁用静电吸附，从处理室1将晶片2搬出。
在此使用图4来说明上述处理中的课题。若对于图4(a)的初始状态而在图4的(a)的反应层生成工序(相当于图2所示的期间(a))中，为了形成反应层104而照射原子团，则有时在被蚀刻层101以外的层102-1以及102-2(以下将这些层总称而记作不希望蚀刻的层102)的表面也会吸附、堆积照射的原子团，形成沉积膜(堆积层)106。若在该状态下作为下一处理而进行用于除去反应层104以及沉积膜106的加热(相当于图2所示的期间(b)的工序)，则沉积膜106和不希望蚀刻的层102的表面进行化学上的反应，会在该表面形成变质物或被蚀刻，由此，有时会出现表面粗糙111-1、111-2。
例如以将被蚀刻层101设为SiN、将不希望蚀刻的层102当中层102-1设为p-Si、另外将层102-2设为SiO2的情况为例来进行说明。
首先将包含O、C、F、H的处理气体导入石英室12的内部，从高频电源20对ICP线圈34施加高频电力来在石英室12的内部生成等离子。
接下来，使在该等离子中生成的原子团流入处理室1并照射到晶片2，来在被蚀刻层101即SiN膜的表面形成一定的厚度的(NH4)2SiF6的铵盐的反应层，作为反应层104。另外，这时在不希望蚀刻的层102当中的层102-1的p-Si、层102-2的SiO2上，C、F、H、O附着在表面，有时会形成由这些成分构成的沉积膜106。
然后，若在该状态下进行加热，则形成于被蚀刻层101即SiN膜上的反应层104作为HF、SiF4、NH4F挥发，但在不希望蚀刻的层102当中的层102-1的p-Si、层102-2的SiO2的形成了沉积膜106的表面，有时沉积膜106未完全挥发而产生以SiFx、SiHx等为成分的残渣，另外，存在以下情况：一部分作为SiF4、SiH4等挥发，结果有时会在不希望蚀刻的层102-1以及层102-2的表面出现面粗糙111-1或111-2等损伤。
接下来，作为解决上述课题的方法，使用图5、6来叙述第1实施例。图5表示处理的时序图，图6表示晶片上的微细图案的状态。图6的(a)所示的微细图案的截面结构与图3的(s)的情况同样，都是被蚀刻层601形成在不希望蚀刻的层即层602-1的上部。层602-2也是不希望蚀刻的层，相当于图3的不希望蚀刻的层的层102-2。
将晶片2静电吸附在台4，将He气体导入晶片2的背面与台4之间并将He气体的压力设定为给定的压力(He气体的压力520为521的状态)，将晶片2冷却来设定为给定的温度(晶片的温度530为531的状态)，由多个质量流量控制器50调整提供到处理室1内的处理气体A的流量，到此为止的工序与图2中说明的工序相同。
在该状态下，在石英室12的内部通过处理气体A进行等离子放电(放电电力500为501的状态)，使因此而生成的原子团通过狭缝板78来运送到处理室1，使其照射到晶片2而在希望蚀刻的膜即被蚀刻层601的表面生成反应层604(图5的(a)反应层形成)。另外，这时形成于晶片2的图案的初始的截面形状形成图6的(a)所示那样的形状。这时，在不希望蚀刻的层602-1以及层602-2(以下将这些层总称而记作不希望蚀刻的层602)的表面也附着原子团，形成沉积膜606(图6的(a)的截面形状)。
接下来，在停止处理气体A所进行的等离子放电、停止向石英室12的内部的处理气体A的提供后，由多个质量流量控制器50调整气体B的流量来向石英室12内进行提供。在该状态下，作为清洗工序，对石英室12的内部提供气体B而在石英室12的内部进行等离子放电(放电电力500为502的状态)。
使在该石英室12的内部的通过等离子放电生成的气体B的原子团通过狭缝板78并运送到处理室1，并照射到晶片2。在如此地被照射气体B的原子团的晶片2的表面，使在不希望蚀刻的层602的表面生成的沉积膜606通过与气体B的原子团反应从而作为来自沉积膜的气化物(挥发物)608气化，从而从晶片2的表面选择性地被除去(图5的(b)清洗、图6的(c)的截面形状)。即，作为气体B，选出其原子团与沉积膜606选择性进行反应的材料来构成。这时，在晶片2的背面与晶片台之间导入He气体而保持在给定的压力(He气体的压力520为521的状态)，晶片2的温度531维持被冷却的状态。
在用气体B进行一定的时间等离子放电而将在不希望蚀刻的层602的表面生成的沉积膜606除去后，停止等离子放电并停止向石英室12的内部的气体B的提供。这时，晶片背面的He气体的提供也停止，将阀52打开以使晶片的背面的压力与处理室内的压力成为相同程度(将晶片背面的He气体抽出来使He气气压为522的状态)。
在该状态下，通过控制部40进行控制，使IR灯用电源64的输出为启用，从而使IR灯62点亮(IR灯电力510为511的状态)。从IR灯62辐射的IR光透过IR光透过窗74而加热晶片2(晶片的温度530为532的状态)。若晶片2的温度到达一定值(晶片的温度530为533的状态)，则通过控制部40进行控制，减低IR灯用电源64的输出(IR灯电力510为512的状态)，将晶片2的温度在某时间保持恒定。
通过如此地将晶片2的温度在某时间保持恒定，使反应层604作为气化物(挥发物)607气化，从被蚀刻层601的表面脱离。由此，如图6的(c)加热/脱离中的图案的截面所示那样，能不使不希望蚀刻的层602的表面产生面粗糙等损伤地将形成于被蚀刻层601的表面的反应层604除去，从而使被蚀刻层601露出。
在通过将晶片2的温度在某时间保持恒定，使反应层604作为气化物607气化，从被蚀刻层601的表面脱离之后，使IR灯电力510断开，对晶片的背面提供He而使晶片背面He压为523的状态，来将晶片2冷却。
在此，在形成于不希望蚀刻的层602的表面的沉积膜606的成分是例如CF系的情况下，作为在清洗工序中所用的气体B，O2成为第1候补，但也可以对应于沉积膜106的成分，除了O2以外，还将以H2、N2等为主成分的处理气体用作图6的(b)的清洗工序中的气体B。但在清洗工序中，由于原子团反应而反应层604的化学的性质发生变化，因此需要选择处理气体B的气体种类，使得在之后的加热/脱离工序中，不会因反应层604未充分脱离等而产生残渣。
参考图1，在图7的流程图中示出使用图5以及图6说明过的本实施例的蚀刻处理的流程。
首先，将晶片2载置在台4，使静电吸附用电极30工作来将晶片2静电吸附在台4，在该状态下在晶片2的背面与台4之间导入He气体，来将晶片2冷却(S701)。
接下来，在石英室12导入气体A，调整调压单元14的开度来将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值，在该状态下，从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使得在被导入气体A的石英室12的内部产生等离子10(S702)。然后，通过在等离子10的内部产生的气体A的原子团当中的穿过狭缝板78而到达处理室1并附着于晶片2的表面的原子团，在被蚀刻层601的表面形成反应层604，在不希望蚀刻的层602的表面形成沉积膜606(S703)。
接下来，在阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭的状态下，将提供到石英室12的内部的气体种类从气体A切换为气体B。接下来，在将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值的状态下，从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使得在被导入气体B的石英室12的内部产生等离子10(S704)。
通过在石英室12的等离子10的内部产生的气体B的原子团当中的穿过狭缝板78而到达处理室1并附着于晶片2的表面的原子团，将形成于不希望蚀刻的层602的表面的沉积膜606除去(S705)。
接下来，在沉积膜606被除去的状态下，阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭，在该状态下停止向石英室12的内部的气体B的提供和向晶片2的背面与台4之间的He气体的导入，从IR灯用电源64对IR灯62施加电力来开始晶片2的加热，并控制来自IR灯用电源64的输出，使得晶片2的温度成为恒定的值(S706)。通过将晶片2加热并维持一定的温度，来将形成于被蚀刻层601的表面的反应层604激活，并使其从被蚀刻层601的表面脱离(S707)。
接下来，阻断从IR灯用电源64向IR灯62的电力的施加，对从被蚀刻层601的表面使反应层604脱离的晶片2的背面与台4之间导入He气体，并将晶片2冷却(S708)。
通过直到被蚀刻层601的除去完成为止都重复该S701到S708的步骤(S709)，能将被蚀刻层601除去。
如以上说明的那样，本实施例是重复进行具备对晶片表面的包含上下的膜层的膜结构的上层的表面提供活性种粒子(原子团)来形成反应生成物层的工序和进行晶片加热来使反应生成物层脱离从而除去其的工序的处理工序，来进行晶片的膜层的蚀刻的晶片处理方法，其特征在于，在形成反应生成物层的工序后进行通过使用氧气而形成于处理室内的等离子将附着于下层的表面的原子团引起的附着物除去的工序，之后进行将反应生成物层除去的工序。
进而，其特征在于，在将反应生成物层除去的工序中，在处理室内形成利用了氧的等离子并进行除去。
根据本实施例，能不使不希望蚀刻的层602的表面粗糙地可靠地除去被蚀刻层601。
【实施例2】
接下来，使用图8、9来说明第2实施例。在实施例1中，在图7所示的流程图中，在以气体B的原子团除去沉积膜的工序(S705)后进行将晶片用灯加热的工序(S706)。但存在通过气体B的原子团不能完全除去沉积膜而会在不希望蚀刻的层602的表面残留沉积膜的一部分的情况。在本实施例中，即使在如此地不能通过气体B的原子团完全除去沉积膜而会在不希望蚀刻的层602的表面的一部分残留沉积膜的情况下，也能将其可靠地除去。
图8表示实施例2中的处理的时序图，图9表示晶片上的微细图案的样态。
首先，在将晶片2载置于台4的状态下使静电吸附用电极30工作，来将晶片2静电吸附在台4，对晶片2的背面与台4之间提供He气体来将晶片2冷却(晶片背面He压820为521的状态)。该状态下的晶片2的截面设为图9的(S)初始的形状。
接下来，对石英室12提供处理气体A，从高频电源20对ICP线圈34施加高频电力(放电电力)，并在石英室12的内部进行等离子放电(放电电力800为启用：801的状态)。
由此，将在等离子中生成的原子团照射到晶片来在被蚀刻层901的表面生成反应层904(图8的(a)反应层形成工序、图9的(a)反应层生成)。这时，在不希望蚀刻的层即层902-1以及层902-2(以下将这些层总称而记作不希望蚀刻的层902)的表面形成由于原子团附着、堆积而引起的沉积膜906。
接下来，停止向ICP线圈34的高频电力的施加(图8的802)并停止向石英室12的气体A的提供而开始气体B的提供。在该状态下从高频电源20对ICP线圈34施加高频电力(放电电力)来在石英室12的内部进行等离子放电(图8的803)。
由此，使通过将等离子中生成的原子团照射到晶片2而在不希望蚀刻的层902的表面生成的沉积膜906-1当中的能在低温下除去的成分作为气化物(挥发物)908-1挥发，进行除去(图8的(b)清洗工序、图9的(b)清洗)。在图8的(a)反应层形成工序与(b)的清洗工序的期间，IR灯电力810是断开：811的状态，在对晶片2的背面提供He而晶片背面He压820为821的状态下，晶片2的温度830维持被冷却的状态：831。
之后，停止向ICP线圈34的高频电力的施加(图8的804)，并停止向石英室12的气体B的提供而开始气体C的提供。在该状态下从高频电源20对ICP线圈34施加高频电力(放电电力)并在石英室12的内部进行等离子放电(图8的805)。另外，这时停止向晶片2的背面与台4之间的He气体的提供(822)，并停止晶片2的冷却。
在使用气体C进行等离子放电的状态下，使IR灯用电源64的输出(IR灯电力810)启用来使IR灯62点亮(812)，以透过光透过窗74的IR光将晶片2加热(图8的晶片的温度830为832的状态)。在晶片2的温度达到给定的温度(833)的时间点，使IR灯电力810减低并将813的状态维持一定的时间后，使放电电力800为断开：806，将IR灯电力810断开(814)，使晶片背面He压820向823的状态上升并开始晶片2的冷却(834)。
由此，使残留在不希望蚀刻的层902的表面的低温下不能除去的沉积膜906-2气化，将其作为气化物(挥发物)908-2除去，并使形成于被蚀刻层901的表面的反应层904作为气化物(挥发物)907气化，使之脱离。
通过以上述那样的过程进行处理，能对不希望蚀刻的层902的表面抑制表面粗糙等损伤的产生。气体C与气体B同样，需要设为不给反应层904的挥发性带来不良影响的气体种类。
另外，作为气体C，以调整不希望蚀刻的层902的表面的化学组成为目的进行选定也是有效的。例如在不希望蚀刻的层902为SiO2的情况下，将以O2为主体的气体用作处理气体C，使表面的Si的悬空键作为Si-O而终结以及将Si-M(M是H、F、C等)置换成Si-O是有效的。
在图10中将本实施例的处理的流程示出为流程图。
首先，将晶片2载置于台4，使静电吸附用电极30工作来将晶片2静电吸附在台4，在该状态下对晶片2的背面与台4之间导入He气体来将晶片2冷却(S1001)。
接下来，对石英室12导入气体A，调整调压单元14的开度来将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值，在该状态下从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使得在被导入气体A的石英室12的内部产生等离子10(S1002)。然后，通过在等离子10的内部产生的气体A的原子团当中的穿过狭缝板78并到达处理室1而附着于晶片2的表面的原子团，在被蚀刻层901的表面形成反应层904，在不希望蚀刻的层602的表面形成沉积膜906-1(S1003)。
接下来，在阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭的状态下，将提供到石英室12内部的气体种类从气体A切换为气体B。接下来，在将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值的状态下，从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使被导入气体B的石英室12的内部产生等离子10(S1004)。
使得通过在石英室12的等离子10的内部产生的气体B的原子团当中的穿过狭缝板78并到达处理室1而附着于晶片2的表面的原子团形成于不希望蚀刻的层902的表面的沉积膜906-1当中的能在低温下除去的成分作为气化物908-1挥发，并进行除去(S1005)。
接下来，在从沉积膜906-1除去能在低温下除去的成分而残留沉积膜906-2的状态下，阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭，在该状态下停止向石英室12的内部的气体B的提供和向晶片2的背面与台4之间的He气体的导入。
接下来，对石英室12的内部提供气体C，并从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使得在被导入气体C的石英室12的内部产生等离子10(S1006)。进而，从IR灯用电源64对IR灯62施加电力，来开始处理室1的内部的晶片2的加热(S1007)。通过这样产生的等离子和利用IR灯的加热来使残留在不希望蚀刻的层902的表面的S1005的工序中的低温状态下的处理不能除去的沉积膜906-2气化，作为气化物908-2进行除去，并使形成于被蚀刻层901的表面的反应层904脱离(S1008)。由此能对不希望蚀刻的层902的表面抑制表面粗糙等损伤的产生。
接下来，阻断从IR灯用电源64向IR灯62的电力的施加，对从被蚀刻层601的表面使反应层604脱离的晶片2的背面与台4之间导入He气体而将晶片2冷却(S1009)。
通过直到被蚀刻层901的除去完成为止都重复该S1001到S1009的步骤(S1010)，能除去被蚀刻层901。
根据本实施例，由于能将在不希望蚀刻的层902的表面生成的沉积膜906-1经过2阶段的除去工序可靠地进行除去，因此能不使不希望蚀刻的层902的表面产生面粗糙地可靠地除去被蚀刻层901。
【实施例3】
接下来，使用图11、12来说明第3实施例。本实施例相对于与实施例2中说明过的工序同样的工序，在不希望蚀刻的层的表面形成保护膜，作为前处理。图11表示实施例3中的处理的时序图，图12表示晶片上的微细图案的样态。
最初，在开始与实施例2说明的同样的循环处理前，作为前处理，使IR灯电力1110为启用(1111)，加热晶片2(1131)，并在使晶片的温度1130上升的同时使放电电力1100为启用：1101而通过处理气体D进行放电。在晶片的温度1130达到给定的温度：1132处切换IR灯电力1110来降低IR灯的输出(1112)，从而将晶片2的温度保持恒定：1132，同时在不希望蚀刻的层即层1202-1以及层1202-2(以下将这些层总称而记作不希望蚀刻的层1202)的表面选择性地形成保护层1209(图11的(t)前处理工序、图10的(t)前处理)。
在形成保护层1209的状态下，断开放电电力1100并停止处理气体D的放电(1102)，使IR灯电力1110为断开：1113。另外，使静电吸附用电极30工作来将晶片2静电吸附在台4，对晶片2的背面与台4之间提供He气体并使晶片背面He压1120上升而成为1121的状态，由此将晶片2冷却，从而使晶片的温度1130降低，如1133那样。
接下来，设为循环处理，首先将晶片2冷却来将晶片的温度1130维持在1134的状态，与此同时提供处理气体A来使放电电力1100为启用：1103的状态，来进行等离子放电，将在等离子中生成的原子团照射到晶片来在希望蚀刻的膜即被蚀刻层1201的表面输出反应层1204(图11的(a)反应层生成、图12的(a)反应层)。这时，由于在不希望蚀刻的层1202形成保护层1209，因此在保护层1209的表面形成沉积膜1206。
接下来，使放电电力1100为断开：1104的状态，来停止处理气体A的放电，并将提供给石英室12的气体种类从气体A切换成气体B。在对石英室12的内部提供气体B的状态下，使放电电力1100为启用：1105的状态，从而使用气体B进行等离子放电。在该状态下，继续进行晶片2的冷却。通过将在利用了气体B的等离子中生成的原子团105照射到晶片，来使沉积膜1206当中能在低温下除去的成分作为气化物(挥发物)1208-1挥发，进行除去(图11的(b)清洗工序、图12的(b)清洗)。
之后，使放电电力1100为断开：1106的状态，停止基于气体B的放电，将提供给石英室12的气体种类从气体B切换成气体C。在对石英室12的内部提供气体C的状态下使放电电力1100为启用：1107的状态，使用气体C开始等离子放电。这时，停止向晶片背面的He气体的提供，并使晶片背面He压1120降低(1122)，使IR灯电力1110为启用：1114的状态来开始IR灯的加热，并使晶片的温度1130上升到给定的温度1136(1135)。在晶片2的温度成为给定的温度：1136的状态下，使IR灯电力1110减低来减低IR灯62的加热(1115)，将晶片的温度1130保持在恒定：1136。
通过进行这样的处理，使低温下不能除去的残留的沉积膜1206-2作为气化物(挥发物)1208-2除去，并使形成于被蚀刻层1201的表面的反应层1204作为气化物(挥发物)1207气化、脱离。由此能对不希望蚀刻的层1202的表面抑制粗糙或刮擦等的产生。气体C与气体B同样，都需要设为不给反应层1204的挥发性带来不良影响的气体种类。
在维持在该状态一定的时间后，使放电电力1100为断开：1108，使IR灯电力1110为断开：1116，对晶片2的背面开始He的提供来使晶片背面He压1120向1123的状态上升。由此晶片2被冷却，晶片的温度1130下降(1137)。
关于前处理工序中所用的处理气体D，例如在被蚀刻层1201为SiN或TiN等氮化膜、不希望蚀刻的层1202为p-Si、SiON、SiOCN的情况下，通过对处理气体D使用以O2为主体的处理气体从而在表面形成Si-O的保护膜是有效的。另外，在该情况下，气体C设为以O2为主体的气体，在Si-O保护膜中使Si-的悬空键回到Si-O，并使Si-M(M是H、F、C等)回到Si-O是有效的。
另外，在被蚀刻层1201为SiN或TiN等氮化膜、不希望蚀刻的层1202为SiON或SiOCN的情况下，使用含H、O、C等任意一个的处理气体来从SiON或SiOCN的表面将N原子吸引而降低氮的组成比是有效的。
在图13中将本实施例的处理的流程示出为流程图。
首先，将晶片2载置于台4，使静电吸附用电极30工作来将晶片2静电吸附在台4，在该状态下，作为前处理，使IR灯为启用(S1301)，在加热晶片2的同时生成处理气体D的等离子(S1302)，在将晶片2的温度保持恒定的同时在不希望蚀刻的层1202的表面选择性地形成保护层1209。
在经过一定的时间后，消除等离子，并停止IR灯引起的加热(S1303)，对晶片2的背面与台4之间导入He气体来将晶片2冷却(S1304)。
接下来，在对石英室12导入气体A，调整调压单元14的开度来将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值的状态下，从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，使得在被导入气体A的石英室12的内部产生等离子10(S1305)。然后，通过在等离子10的内部产生的气体A的原子团当中的穿过狭缝板78并到达处理室1而附着于晶片2的表面的原子团105，在被蚀刻层1201的表面形成反应层1204，在不希望蚀刻的层1202的表面的保护层1209上形成沉积膜1206(S1306)。
接下来，在阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭的状态下，将对石英室12的内部提供的气体种类从气体A切换为气体B。接着，在将石英室12和处理室1的内部的压力(真空度)设定为给定的值的状态下从高频电源20对IPC线圈34施加高频电力，来使被导入气体B的石英室12的内部产生等离子10(S1307)。
通过在石英室12的等离子10的内部产生的气体B的原子团当中的穿过狭缝板78并到达处理室1而附着于晶片2的表面的原子团，使形成于不希望蚀刻的层1202的表面的沉积膜1206当中能在低温下除去的成分作为气化物1208-1挥发，进行除去(S1308)。
接下来，在从沉积膜1206除去能在低温下除去的成分而残留沉积膜(保护层)1209的状态下，阻断从高频电源20对IPC线圈34施加的高频电力来使石英室12的内部的等离子消灭，在该状态下停止向石英室12的内部的气体B的提供和向晶片2的背面与台4之间的He气体的导入。
接下来，对石英室12的内部提供气体C，并从高频电源20对IPC线圈34提供高频电力，使得在被导入气体C的石英室12的内部产生等离子10(S1309)。进而，从IR灯用电源64对IR灯62施加电力来开始处理室1的内部的晶片2的加热(S1310)。通过这样产生的等离子和利用IR灯的加热，来使残留在不希望蚀刻的层1202的表面的S1308的工序中的低温状态下的处理不能除去的沉积膜(保护层)1209气化，作为气化物1208-2除去，并使形成于被蚀刻层1201的表面的反应层1204脱离(S1311)。由此能对不希望蚀刻的层1202的表面抑制表面粗糙等损伤的产生。
接下来，阻断从IR灯用电源64向IR灯62的电力的施加，对从被蚀刻层1201的表面使反应层1204脱离的晶片2的背面与台4之间导入He气体来冷却晶片2(S1312)。
通过直到被蚀刻层1201的除去完成为止都重复该S1304到S1312的步骤(S1313)，能不给不希望蚀刻的层1202的表面带来损伤地除去被蚀刻层1201。
根据本实施例，由于在前处理工序中在不希望蚀刻的层1202预先形成保护层1209，因此，能抑制在除去被蚀刻层1201的工序中对不希望蚀刻的层1202的表面产生粗糙或刮擦等。
以上基于实施例具体说明了由本发明的发明者做出的发明，本发明并不限定于所述实施例，能在不脱离其要旨的范围进行种种变更，这点不言自明。例如上述的实施例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，能对各实施例的结构上的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
产业上的可利用性
本发明能在半导体器件的制造工序中运用在对半导体晶片进行蚀刻处理的工序中。
附图标记的说明
1 处理室
2 晶片
4 台
5 簇射板
6 顶板
10 等离子
11 基室
12 石英室
14 调压单元
15 排气单元
16 真空排气配管
17 气体分散板
25 高频截止滤波器
30 静电吸附用电极
31 静电吸附用的DC电源
38 冷却器
40 控制部
41 运算部
50 质量流量控制器
51 质量流量控制器控制部
52 阀
62 IR灯
63 反射板
64 IR灯用电源
70 热电偶
71 热电偶温度计
74 光透过窗
75 气体的流路
78 狭缝板
92 光纤
93 外部IR光源
94 光路开关
95 光分配器
96 分光器
97 检测器
98 光复用器
100 等离子处理装置
101、601、901、1201 被蚀刻层
102、602、902、1202 被蚀刻层以外的膜(不希望蚀刻的层)
104、604、904、1204 反应层
105 原子团
106、606、906-1 沉积膜
107、607、907、1207 气化物
608、908-1、908-2、1208-1、1208-2 气化物
1209 保护层
111-1、111-2 表面的粗糙。

Claims (8)

1.一种被处理样品的处理方法，对在配置于真空容器内部的处理室内的被处理样品上预先配置的具备至少2种类的多个膜的膜结构进行处理，
所述被处理样品的处理方法的特征在于，
重复如下处理来对所述膜结构进行处理：
对所述处理室的内部提供激活的粒子并使激活的所述粒子吸附在所述多个膜当中希望蚀刻的膜的表面，并与该希望蚀刻的膜的材料化合来形成反应层的吸附工序；
使用对所述处理室内提供氧而形成的等离子来除去包含提供到所述处理室的内部的激活的所述粒子当中附着于所述多个膜当中的不希望蚀刻的膜的表面的所述粒子的附着物的除去工序；和
将经过所述吸附工序和所述除去工序的所述被处理样品加热来使所述希望蚀刻的膜的所述反应层脱离从而进行除去的脱离工序。
2.根据权利要求1所述的被处理样品的处理方法，其特征在于，
在所述脱离工序中，对所述处理室内提供氧气来形成等离子并加热所述被处理样品，从而使所述希望蚀刻的膜的所述反应层脱离而进行除去。
3.根据权利要求1所述的被处理样品的处理方法，其特征在于，
所述不希望蚀刻的膜包含Si或SiO2或SiOC作为材料，所述希望蚀刻的膜是包含N作为材料的膜。
4.根据权利要求1所述的被处理样品的处理方法，其特征在于，
在所述吸附工序的开始前进行氧化工序，使所述膜当中的所述不希望蚀刻的膜的表面氧化来形成氧化膜。
5.一种等离子处理装置，其特征在于，具备：
等离子产生室；
与所述等离子产生室连接并在内部具备载置被处理样品的载置台的处理室；
对所述等离子产生室提供处理气体的处理气体提供部；
使得在被所述处理气体提供部提供了所述处理气体的所述处理室的内部产生等离子的等离子产生部；
具备对载置于所述处理室的所述载置台的所述被处理样品进行加热的灯的加热部；
设置于所述等离子产生部与所述载置台之间的狭缝板；
将冷却载置于所述处理室的所述载置台的所述被处理样品的气体提供到所述被处理样品与所述载置台之间的冷却气体提供部；和
对所述处理气体提供部、所述等离子产生部、所述加热部和所述冷却气体提供部进行控制的控制部，
所述控制部重复执行如下处理：
在控制所述处理气体提供部将第一处理气体提供到所述等离子产生室的状态下控制所述等离子产生部来使得在所述等离子产生室的内部产生基于所述第一处理气体的等离子，来生成反应种，并使从所述等离子产生室提供到所述处理室的内部的所述反应种附着到在控制所述冷却气体提供部而冷却的所述被处理样品上预先配置的多个膜，使其与希望蚀刻的膜的表面的材料反应来形成反应层；
在将控制所述处理气体提供部而提供到所述等离子产生室的气体从所述第一处理气体切换成第二处理气体的状态下控制所述等离子产生部，使得在所述等离子产生室的内部产生基于所述第二处理气体的等离子，来激活所述第二处理气体，使用从所述等离子产生室提供到所述处理室的内部的激活的所述第二处理气体在控制所述冷却气体提供部而冷却的所述被处理样品上将附着于所述多个膜当中的不希望蚀刻的膜的表面的所述反应种除去；和
通过控制所述加热部加热所述被处理样品来除去附着于所述希望蚀刻的膜以外的部分的所述反应种，使在所述希望蚀刻的膜的表面生成的反应层气化而从所述希望蚀刻的膜脱离。
6.根据权利要求5所述的等离子处理装置，其特征在于，
所述等离子处理装置还具备：测量所述载置台的温度的温度测量部，
所述控制部基于由所述温度测量部测量的所述载置台的温度而在所述加热部控制加热所述被处理样品的灯的输出。
7.根据权利要求5所述的等离子处理装置，其特征在于，
所述控制部执行如下控制：
在进行使形成于所述希望蚀刻的膜的所述反应层从所述希望蚀刻的膜脱离的处理时，在通过控制所述处理气体提供部将提供到所述等离子产生室的气体从所述第二处理气体切换成第三处理气体的状态下，控制所述等离子产生部，使得在所述等离子产生室的内部产生基于所述第三处理气体的等离子而激活所述第三处理气体，通过在从所述等离子产生室对所述处理室的内部提供激活的所述第三处理气体的状态下控制所述加热部来加热所述被处理样品，来使形成于被除去了附着于所述希望蚀刻的膜以外的部分的所述反应种的所述多个膜当中的所述希望蚀刻的膜的所述反应层从所述希望蚀刻的膜气化而脱离。
8.根据权利要求5所述的等离子处理装置，其中，
所述控制部执行如下控制：
在通过控制所述处理气体提供部、所述等离子产生部和所述冷却气体提供部而执行与所述希望蚀刻的膜的材料化合来形成所述反应层的处理前，控制所述处理气体提供部和所述等离子产生部对所述等离子产生室提供氧气来使基于所述氧气的等离子产生，并将所述氧气激活，在从所述等离子产生室对所述处理室的内部提供激活的所述氧气的状态下，通过控制所述加热部加热所述被处理样品来使所述不希望蚀刻的膜的表面的材料氧化，从而形成氧化膜。
CN201880011404.7A 2018-11-14 2018-11-14 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法 Active CN111436219B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/042106 WO2020100227A1 (ja) 2018-11-14 2018-11-14 プラズマ処理装置及びそれを用いた被処理試料の処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111436219A CN111436219A (zh) 2020-07-21
CN111436219B true CN111436219B (zh) 2023-09-19

Family

ID=70731997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880011404.7A Active CN111436219B (zh) 2018-11-14 2018-11-14 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11276579B2 (zh)
JP (1) JP6708798B1 (zh)
KR (1) KR102286359B1 (zh)
CN (1) CN111436219B (zh)
TW (1) TWI706461B (zh)
WO (1) WO2020100227A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220158930A (ko) * 2021-05-25 2022-12-02 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
WO2023058642A1 (ja) * 2021-10-06 2023-04-13 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びエッチング装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070107345A (ko) * 2006-05-02 2007-11-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
CN101667543A (zh) * 2008-09-04 2010-03-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理方法及抗蚀剂图案的改性方法
KR20150002445A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
JP2016103632A (ja) * 2014-11-12 2016-06-02 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ エネルギー吸収体ガスへの衝突共鳴エネルギー伝達によるプラズマのｖｕｖ放出の調節
JP2017084976A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2017143186A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
CN107644804A (zh) * 2016-07-21 2018-01-30 东京毅力科创株式会社 半导体装置的制造方法、真空处理装置及基板处理装置
JP2018041886A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ エッチング方法およびエッチング装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7416989B1 (en) * 2006-06-30 2008-08-26 Novellus Systems, Inc. Adsorption based material removal process
US8728956B2 (en) * 2010-04-15 2014-05-20 Novellus Systems, Inc. Plasma activated conformal film deposition
JP2015185594A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ エッチング装置
JP2016058590A (ja) * 2014-09-11 2016-04-21 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
US10269566B2 (en) * 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
JP6827287B2 (ja) * 2016-09-28 2021-02-10 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置の運転方法
JP6820717B2 (ja) * 2016-10-28 2021-01-27 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
JP6820775B2 (ja) * 2017-03-17 2021-01-27 株式会社日立ハイテク エッチング方法及びプラズマ処理装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070107345A (ko) * 2006-05-02 2007-11-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
CN101667543A (zh) * 2008-09-04 2010-03-10 东京毅力科创株式会社 等离子体处理方法及抗蚀剂图案的改性方法
KR20150002445A (ko) * 2013-06-28 2015-01-07 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 클리닝 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 기록 매체
JP2016103632A (ja) * 2014-11-12 2016-06-02 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ エネルギー吸収体ガスへの衝突共鳴エネルギー伝達によるプラズマのｖｕｖ放出の調節
JP2017084976A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2017143186A (ja) * 2016-02-10 2017-08-17 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
CN107644804A (zh) * 2016-07-21 2018-01-30 东京毅力科创株式会社 半导体装置的制造方法、真空处理装置及基板处理装置
JP2018041886A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ エッチング方法およびエッチング装置

Also Published As

Publication number Publication date
TWI706461B (zh) 2020-10-01
TW202018812A (zh) 2020-05-16
KR102286359B1 (ko) 2021-08-05
JP6708798B1 (ja) 2020-06-10
JPWO2020100227A1 (ja) 2021-02-15
WO2020100227A1 (ja) 2020-05-22
US20210366721A1 (en) 2021-11-25
US11276579B2 (en) 2022-03-15
KR20200060294A (ko) 2020-05-29
CN111436219A (zh) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6963097B2 (ja) プラズマ処理方法
US11915939B2 (en) Semiconductor fabricating method
TWI722186B (zh) 利用電漿連同快速熱活化製程的原子層蝕刻方法
CN111436219B (zh) 等离子处理装置以及利用其的被处理样品的处理方法
JP6818402B2 (ja) プラズマ処理装置
TWI758640B (zh) 蝕刻方法及電漿處理裝置
KR102306371B1 (ko) 플라스마 처리 장치 및 그것을 이용한 시료의 처리 방법
TWI813187B (zh) 蝕刻方法
WO2023209982A1 (en) Etching method
JP7307861B2 (ja) 半導体製造方法及び半導体製造装置
CN116325079A (zh) 蚀刻方法和蚀刻装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant