CN115483098A - 蚀刻方法和蚀刻装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蚀刻方法和蚀刻装置，使蚀刻后的含锗膜的形状成为期望的形状。所述蚀刻方法包括以下工序：将基板保存到处理容器内的工序，所述基板具备由是含锗膜的侧壁构成的凹部；蚀刻工序，向所述处理容器内供给包含第一含氟气体和第二含氟气体的蚀刻气体，来对所述侧壁进行蚀刻；以及形状控制工序，其包含于所述蚀刻工序，在该形状控制工序中，调整该处理容器内的所述第一含氟气体的分压或者向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例，来控制蚀刻后的所述侧壁的形状。

Description

蚀刻方法和蚀刻装置
技术领域
本公开涉及一种蚀刻方法和蚀刻装置。
背景技术
在制造半导体装置时，对形成于作为基板的半导体晶圆(下面记载为晶圆)的表面的各膜进行蚀刻。在专利文献1中记载有：通过向由Si膜和作为含硅膜的SiGe膜交替地层叠而成的晶圆供给ClF3气体和HF气体，来抑制对Si膜的损伤并选择性地蚀刻SiGe膜。另外，在专利文献2中记载有：通过交替地供给ClF3气体、以及由F2气体和NH3气体组成的混合气体，来对埋设在晶圆表面的氧化膜的孔内的Si膜进行蚀刻，以抑制蚀刻后的表面粗糙度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2020-53448号公报
专利文献2：日本特开2012-201102号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够使蚀刻后的含锗膜的形状成为期望的形状的技术。
用于解决问题的方案
本发明的蚀刻方法包括以下工序：
将基板保存到处理容器内的工序，所述基板具备由含锗膜构成的凹部；以及
形状控制工序，向所述处理容器内供给包含第一含氟气体和第二含氟气体的蚀刻气体，并且调整该处理容器内的所述第一含氟气体的分压或者向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例，来控制通过所述蚀刻气体进行蚀刻的所述侧壁的形状。
发明的效果
根据本公开，能够使蚀刻后的含锗膜的形状成为期望的形状。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式所涉及的被进行处理的晶圆的纵剖侧视图。
图2是蚀刻处理后的上述晶圆的纵剖侧视图。
图3是示出试验的结果的图表。
图4是示出试验的结果的图表。
图5是上述晶圆的纵剖侧视图。
图6是上述晶圆的纵剖侧视图。
图7是上述晶圆的纵剖侧视图。
图8是上述晶圆的纵剖侧视图。
图9是蚀刻装置的纵剖侧视图。
具体实施方式
为了说明本公开的蚀刻方法的一个实施方式所涉及的处理，使用图1来说明作为蚀刻对象的晶圆W。该图1是晶圆W的表面的纵剖侧视图。图中的11是构成该晶圆W的基体，由Si(硅)构成。在该基体11上沿纵向(晶圆W的厚度方向)以按所记载的顺序交替的方式重复地层叠有SiGe(硅锗)膜12和Si(硅)膜13。该层叠构造体由大量的SiGe膜12和大量的Si膜13形成，在图1中，为了避免复杂化而省略了层叠数，示出了由三层SiGe膜12和三层Si膜13构成的层叠构造体。而且，在该层叠构造体的最上层的Si膜13上形成有掩模膜14。在进行蚀刻时，该掩模膜14成为该层叠构造体的掩模。此外，由于是这样的结构，因此在晶圆W的厚度方向上形成为在SiGe膜12之间插入了作为插入膜的Si膜13的结构。
而且，在晶圆W的表面形成有多个凹部，各凹部形成为具有从掩模膜14的表面起直到基体11的表层的深度。因而，通过由SiGe膜12、Si膜13、掩模膜14以及基体11的表层构成的层叠体(设为层叠体15)而形成有各凹部的侧壁。因而，也能够视为在晶圆W的表面彼此隔开间隔地配置有多个层叠体15。以形成层叠体15较密集的区域(Dense)和层叠体15之间较远地分离的区域(ISO)的方式形成有凹部。因而，多个凹部包括具有第一宽度L1的第一凹部21、以及具有比该第一宽度L1宽的第二宽度L2的第二凹部22。
此外，上述的第一宽度L1、第二宽度L2的大小的差异并非是由于处理的误差等而不可避免或不经意地形成的，而是设计而成的，例如，设计的宽度L2/宽度L1为2以上。另外，图1中例示的第一凹部21、第二凹部22是沿纸面的表里方向延伸的槽，但也可以是孔。在是孔的情况下，第一宽度L1、第二宽度L2是各孔的直径的大小。
上述的SiGe膜12是作为蚀刻对象的含锗膜。SiGe膜12中的面向第一凹部21的部位形成第一侧壁，面向第二凹部22的部位形成第二侧壁。而且，在本实施方式中，将晶圆W保存到处理容器内，向该处理容器内同时供给F2(氟)气体和ClF3(三氟化氯)气体作为蚀刻气体。该蚀刻气体进入第一凹部21内和第二凹部22内，如图2所示，从侧方对构成层叠体15的各段SiGe膜12进行蚀刻。由于以仅去除各SiGe膜12的侧壁的一部分的方式进行该蚀刻，因此各段SiGe膜12在蚀刻后残留于晶圆W。
在该蚀刻中，选择性地对SiGe膜12和Si膜13之中的SiGe膜12进行蚀刻。因而，通过蚀刻，以分别面向第一凹部21、第二凹部22的方式形成在横向上具有开口的凹部。关于该凹部，在图2中将面向第一凹部21的凹部表示为第一侧方凹部23，将面向第二凹部22的凹部表示为第二侧方凹部24。
为了具体地说明本实施方式的蚀刻处理，首先对关于上述晶圆W的蚀刻进行的实验进行说明。在该实验中，针对多个上述晶圆W设定互不相同的处理条件来进行了SiGe膜12的蚀刻。作为该蚀刻，除了上述的蚀刻气体(F2气体和ClF3气体)以外，还将Ar(氩)气体及N2(氮)气体与蚀刻气体同时供给到处理容器内。这些Ar气体和N2气体具有作为蚀刻气体的载气的作用和调整处理容器内的各气体的分压的作用。而且，作为上述的按每个晶圆W变更了的处理条件，是向处理容器内供给的各气体的流量和处理容器内的压力(总压)。此外，伴随着这些流量和总压的变更，也按每个晶圆W变更处理容器内的F2气体的分压和ClF3的分压来进行蚀刻。
而且，在实验中，测定了面向第一凹部21的各段(即Dense中的各段)SiGe膜12的蚀刻量和面向第二凹部22的各段(即ISO中的各段)SiGe膜12的蚀刻量。下面，有时将SiGe膜12中的面向第一凹部21的部位的蚀刻量记载为DENSE蚀刻量，将面向第二凹部22的部位的蚀刻量记载为ISO蚀刻量。另外，如上所述，在层叠体15中设置有多段SiGe膜12。有时将上侧的SiGe膜12记载为顶部，将下侧的SiGe膜12记载为底部，将高度位置在顶部与底部之间的SiGe膜12记载为中部。
所设定的处理条件有8种，设为处理条件1～8。下述的表1汇总了处理条件1～8。此外，在表1中将处理容器内的压力表示为总压(单位：mTorr)。表1中的各流量的单位是sccm。表中的F2气体和ClF3气体的各分压(单位：mTorr)是处理容器内的分压，是根据各气体的流量和处理容器内的压力计算出的值。此外，在处理条件1～8中，蚀刻处理中的晶圆W的温度为-40℃～80℃的范围内的温度，在各条件之间为共同的温度。此外，为了防止记载的复杂化，在下面的说明中，将处理容器内的分压仅记载为分压，将向处理容器内供给的气体的流量仅记载为流量。
另外，在表1中，除了ClF3气体的分压以外，将各设定值替换为使用了字母的值来表示。具体地说，关于处理容器的压力(总压)，将规定的压力值(单位：mTorr)设为字母A，通过将与该A相乘的相乘值在A之前示出来表示该总压。因而，例如处理条件1～4、6、8中的总压(2A)是处理条件5、7中的总压(A)的2倍。
关于F2气体、ClF3气体、N2气体的流量，也与上述的总压同样地利用字母B～D以及与该B～D相乘的相乘值来表示。另外，表1中所示的流量比是F2气体(第二含氟气体)的流量与ClF3气体(第一含氟气体)的流量的比例，在表1中利用“B/C”及与其相乘的相乘值来表示该流量比。此外，下面将该流量比记载为F2/ClF3流量比。另外，关于F2气体的分压(单位：mTorr)，也与总压、F2/ClF3流量比同样地利用字母(F)及与其相乘的相乘值来表示。但是，关于Ar气体的流量(单位：sccm)，由于其值在处理条件间存在微小差异，因此在表中的表示与其它气体的表示不同，不进行基于相乘值的表示。在表中作为Ar气体的流量示出的E1～E8是单独的值。
(表1)
Figure BDA0003684634630000051
B/C＝24.46
在图3中，作为实验结果，表示出按每个处理条件示出DENSE蚀刻量和ISO蚀刻量的柱状图。在图表的纵轴上以规定的蚀刻量为单位标注了刻度，因而各刻度间的蚀刻量表示相同的量。以在表示DENSE蚀刻量的柱状图中标注斜线、在表示ISO蚀刻量的柱状图中不标注斜线的方式分别进行表示。此外，该图中的柱状图所示的各蚀刻量是已述的顶部、中部、底部的各蚀刻量的平均值。
而且，在该图3中，从左侧向右侧按处理条件7、5、6、2、4、1、3的顺序示出了柱状图。当观察ClF3气体的分压时，该ClF3气体的分压在处理条件5、7中为0.2mTorr(0.267×10-1Pa)，在处理条件2、4、6中为0.4mTorr(0.533×10-1Pa)，在处理条件1、3中为0.7mTorr(0.933×10-1Pa)。因而，在图3中，根据ClF3气体的分压来区分地示出各处理条件的柱状图。而且，关于ClF3气体的分压相同的处理条件，设为柱状图越靠图中的右侧配置则处理条件的F2/ClF3流量比越小，因此按照上述的排列示出各处理条件的柱状图。
如图3所示，当将ClF3气体的分压为0.7mTorr的处理条件1、3下的DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量进行比较时，ISO蚀刻量更大。另外，当将ClF3气体的分压为0.2mTorr的处理条件5、7下的DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量进行比较时，DENSE蚀刻量更大。因而，实验结果如下：当ClF3气体的分压较大时，无论上述的F2/ClF3流量比如何，都是ISO蚀刻量更大，当ClF3气体的分压较小时，无论上述的F2/ClF3流量比如何，都是DENSE蚀刻量更大。
另外，当观察ClF3气体的分压为0.4mTorr的处理条件2、4、6时，在这些处理条件2、4、6之中的F2/ClF3流量比最小的处理条件4下，DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量大致相等。而且，在处理条件2、4、6之中的F2/ClF3流量比仅大于处理条件4的F2/ClF3流量的处理条件2下，当将DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量进行比较时，ISO蚀刻量更大。在处理条件6下，当将DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量进行比较时，DENSE蚀刻量更大。
如上面那样，可知DENSE蚀刻量和ISO蚀刻量各自根据ClF3气体的分压发生变化，从而这些蚀刻量的大小关系发生变化。具体地说，可知的是，根据该分压，DENSE蚀刻量和ISO蚀刻量能够相同或大致相同地发生变化，或者一方比另一方更大幅地变化。
另外，与F2气体相比，ClF3气体的针对SiGe膜12的反应性更高。当该ClF3气体的分压较小时，较大的第二凹部22内的ClF3气体的浓度变得非常低，因此ClF3气体与SiGe膜12难以进行反应。但在另一方面，当该ClF3气体的分压较大时，该第二凹部22内的ClF3气体的浓度变得较高，ClF3气体与SiGe膜12能够高效地进行反应。也就是说，可认为在ClF3气体的分压大于0.7mTorr的情况下，与该分压为0.7mTorr的处理条件1、3同样地，ISO蚀刻量变得较大，在ClF3气体的分压小于0.3mTorr的情况下，与该分压为0.3mTorr的处理条件5、7同样地，DENSE蚀刻量变得较大。
也就是说，总而言之，通过在该分压为0.7mTorr以上的范围内(第二范围内)进行处理，ISO蚀刻量变得较大，通过在该分压为0.2mTorr以下的范围内(第三范围内)进行处理，DENSE蚀刻量变得较大。而且，根据上述的实验结果，在该分压大于0.2mTorr且小于0.7mTorr的范围内(第一范围内)的处理中，DENSE蚀刻量和ISO蚀刻量根据F2/ClF3流量比发生变化，其结果，这些蚀刻量的大小关系发生变动。
另外，在上述的实验中，从在ClF3气体的分压为作为第一范围内的值的0.4mTorr的处理条件2、4、8下进行了处理的各晶圆W中获取到顶部、中部、底部的蚀刻量的关系。图4是将该蚀刻量的关系表示为柱状图的图。在图4的图表的纵轴上以规定的蚀刻量之差为单位标注出刻度，因而各刻度间的蚀刻量之差相同。而且，在图4中，用带斜线的柱状图来表示顶部的蚀刻量-中部的蚀刻量，用不带斜线的柱状图来表示中部的蚀刻量-底部的蚀刻量。将各柱状图以柱状图越靠右侧则处理条件的上述的F2/ClF3流量比越小的的方式示出，因而柱状图从左向右按处理条件2、8、4的顺序排列。
如图4所示，关于中部的蚀刻量和底部的蚀刻量，在处理条件2、4、8中的任一条件下均为底部的蚀刻量较大，但中部与底部之间的蚀刻量之差按处理条件4、8、2的顺序变小，在处理条件2下，该差很小。由于处理条件2、8、4中的F2/ClF3流量比分别为4B/C、3B/C、2B/C，因此可知在F2/ClF3流量比为2B/C～4B/C的范围内的情况下，F2/ClF3流量比越大，则中部的蚀刻量与底部的蚀刻量之差越小。
另外，当观察顶部与中部之间的蚀刻量之差时，在处理条件4、8下，该蚀刻量之差为正的值。因而顶部的蚀刻量较大，在处理条件4、8之间，处理条件8下的该蚀刻量之差较小。而且，在处理条件2下，该蚀刻量之差为负的值，中部的蚀刻量大于顶部的蚀刻量。如此可知，在F2/ClF3流量比为2B/C～4B/C的范围内的情况下，F2/ClF3流量比的值越大，则中部的蚀刻量相对于顶部的蚀刻量越大。此外，在处理条件2与处理条件8之间，蚀刻量之差的绝对值近似。
如此，示出了在ClF3气体的分压为上述的第一范围内时，通过针对分别面向第一凹部21和第二凹部22的SiGe膜12变更上述的F2/ClF3流量比，能够调整顶部、中部、底部各处的蚀刻量。而且，关于F2/ClF3流量比，能够推定为，在大于3B/C且小于4B/C的范围内存在能够使顶部与中部之间的蚀刻量之差为零或大致为零且能够使中部与底部之间的蚀刻量之差极小的优选的值。如表1所示，由于B/C＝24.46，因此，为了使蚀刻量的值在顶部、中部及底部之间一致，优选的是将F2/ClF3流量比设定为大于3×24.46＝73.38且小于4×24.46＝97.84。此外，关于图4的图表中的虚线和a1、b1、c1，在后文中作为使用了该实验的F2/ClF3的设定的一例来叙述。
基于通过以上所述的实验得到的见解来进行本实施方式的蚀刻处理。具体地说，控制蚀刻后的晶圆W的表面的形状来使其成为期望的形状。下面，描述该形状控制的几个具体例。在该各具体例中，目的在于以使蚀刻后的各层叠体15的形状相同或大致相同的方式进行蚀刻。换而言之，以使层叠体15成为左右对称的形状的方式进行蚀刻。
首先，示出第一具体例。关于被搬送到处理容器内的作为蚀刻对象的晶圆W，如图1所示，设为各层叠体15中的SiGe膜12的侧壁与Si膜13的侧壁的在横向上的位置彼此对齐。在该情况下，例如将ClF3气体的分压设定为与处理条件2、4、6、8的分压相同的0.4mTorr并且将F2/ClF3流量比设定为基准值来进行蚀刻。该F2/ClF3流量比的基准值例如设为在图4的图表中进行了说明的大于3B/C且小于4B/C的范围内的值。即，该基准值是接近于使ISO蚀刻量、DENSE蚀刻量大致相同的处理条件4的F2/ClF3流量比的值(参照图3)，因此，通过基于该基准值的蚀刻，能够使ISO蚀刻量和DENSE蚀刻量为大致相同的值。
因而，在蚀刻后，如图2所示，能够使第一侧方凹部23的深度与第二侧方凹部24的深度相一致，使各层叠体15的形状相同或大致相同。另外，如图4中所述，由于如上述那样设定了F2/ClF3流量比，因此蚀刻量的值在顶部、中部以及底部之间一致。即，顶部、中部、底部的各第一侧方凹部23的深度的均匀性变高，且部、中部、底部的各第二侧方凹部24的均匀性变高，因此是优选的。
接着，描述第二具体例。在图5的上半部分示出该例中的蚀刻处理前的晶圆W，该晶圆W与图1所示的晶圆W为大致相同的结构。但是，在蚀刻处理的前工序中，对各SiGe膜12的面向第一凹部21的一侧(DENSE侧)进行蚀刻而预先形成有第一侧方凹部23。面向该第一凹部21的Si膜13的侧壁和SiGe膜12的侧壁的在横向上的位置不对齐。
故而，为了对图5的上半部分的晶圆W进行蚀刻来使各层叠体15的形状一致，需要使ISO蚀刻量大于DENSE蚀刻量。因此，将ClF3气体的分压设为0.4mTorr，并将F2/ClF3流量比设为低于基准值。作为一例，将该F2/ClF3流量比设定为与在图3中进行了说明的处理条件2相同的4B/C来进行蚀刻。通过像这样进行蚀刻，ISO蚀刻量大于DENSE蚀刻量。图5的下半部分示出了蚀刻后的晶圆W。如该图5的下半部分所示，通过上述的蚀刻量之差，第一侧方凹部23的深度与第二侧方凹部24的深度相一致，蚀刻后的各层叠体15的形状相同或大致相同。
接着，描述第三具体例。在图6的上半部分示出该例中的蚀刻处理前的晶圆W，该晶圆W与图1所示的晶圆W为大致相同的结构。但是，在蚀刻处理的前工序中，对各SiGe膜12的面向第二凹部22的一侧(ISO侧)进行蚀刻而预先形成有第二侧方凹部24。因而，面向该第二凹部22的Si膜13的侧壁和SiGe膜12的侧壁的在横向上的位置不对齐。
故而，为了对图6的上半部分的晶圆W进行蚀刻来使各层叠体15的形状一致，需要使DENSE蚀刻量大于ISO蚀刻量。因此，将ClF3气体的分压设为0.4mTorr，并将F2/ClF3流量比设为高于基准值。作为一例，将该流量比设定为与在图3中进行了说明的处理条件6相同的6B/C来进行蚀刻。通过像这样进行蚀刻，DENSE蚀刻量变得大于ISO蚀刻量。图6的下半部分示出了蚀刻后的晶圆W。如该图6的下半部分所示，通过上述的蚀刻量之差，第一侧方凹部23的深度与第二侧方凹部24的深度相一致，蚀刻后的各层叠体15的形状相同或大致相同。
描述第四具体例。在图7的上半部分示出该例中的蚀刻处理前的晶圆W，该晶圆W与图1所示的晶圆W为大致相同的结构。但是，在蚀刻处理的前工序中，分别面向第一凹部21、第二凹部22的各段SiGe膜12的侧壁的位置产生偏差，与顶部及底部相比，对中部更大幅地进行了蚀刻而形成有第一侧方凹部23和第二侧方凹部24。顶部和底部几乎未被蚀刻。
因此，将ClF3气体的分压设定为0.4mTorr并将F2/ClF3流量比设定为比基准值低的值来进行蚀刻。通过该设定，如图4所示，与以基准值进行蚀刻的情况相比，顶部及底部的蚀刻量相对于中部的蚀刻量而言变大。因而，如图7的下半部分所示，能够使蚀刻后的晶圆W的各段的第一侧方凹部23的深度、各段的第二侧方凹部24的深度分别一致。
描述第五具体例。在该例中，也与第四具体例同样地，在处理的前工序中，蚀刻处理前的晶圆W的分别面向第一凹部21、第二凹部22的各段SiGe膜12的侧壁的位置产生偏差。具体地说，如图8的上半部分所示，与中部及底部相比，顶部被更大幅地蚀刻而形成有第一侧方凹部23和第二侧方凹部24。中部和底部几乎未被蚀刻。
在该情况下，将ClF3气体的分压设定为0.4mTorr并将F2/ClF3流量比设定为比基准值高的值来进行蚀刻。通过该设定，如图4所示，与以基准值进行蚀刻的情况相比，中部相对于顶部的蚀刻量变大。另外，中部与底部之间的蚀刻量之差变小。由此，能够使蚀刻后的晶圆W的各段的第一侧方凹部23的深度、各段的第二侧方凹部24的深度分别一致。此外，关于图7、图8中的第四具体例和第五具体例，F2/ClF3流量比例如设定为比处理条件2的4B/C小的值。也就是说，设定为较接近使DENSE蚀刻量与ISO蚀刻量大致相同的处理条件4的F2/ClF3流量比的值，以使该DENSE蚀刻量与该ISO蚀刻量一致。
如上所述，在具体例1～5中，在将处理容器内的ClF3的分压设定为0.4mTorr的基础上，设定与被搬送到处理容器内的晶圆W相应的F2/ClF3流量比。由此，能够对蚀刻后的层叠体15进行控制，以抑制每个晶圆W的形状的偏差。
此外，关于上面的具体例1～5，不限于将ClF3气体的分压设为0.4mTorr，也可以在将该分压设为已述的第一范围内的其它值的基础上使F2/ClF3流量比同样地变动，来控制蚀刻后的晶圆W的形状。另外，也不限于将流量比的基准值设为已述的值，例如也可以设定为与处理条件4相同的4B/C，并如图5～图8所述那样根据晶圆W的形状自该基准值起进行变更来进行蚀刻处理。
接着，说明具体例6。在具体例6中，设为对在具体例2中描述的图5的上半部分所示的晶圆W进行蚀刻，将分压设定在0.7mTorr以上的范围内(第二范围内)来进行处理。如在图3中说明的那样，通过像这样设定分压，ISO蚀刻量大于DENSE蚀刻量，如图5的下半部分所示，蚀刻后的各层叠体15的形状相同或大致相同。此外，F2/ClF3流量比设定为任意的值即可。明确可知的是，在上述的处理条件1、3下，在F2/ClF3流量比为B/C、2B/C时，DENSE蚀刻量＜ISO蚀刻量，因此将F2/ClF3流量比例如设为B/C～2B/C的范围内的值即可。
接着，对具体例7进行说明。在具体例7中，设为对在具体例3中描述的图6的上半部分所示的晶圆W进行蚀刻，将分压设定在0.2mTorr以下的范围内(第三范围内)来进行蚀刻处理。如图3中说明的那样，通过像这样设定分压来进行蚀刻，DENSE蚀刻量大于ISO蚀刻量，蚀刻后的各层叠体15的形状相同或大致相同。此外，F2/ClF3流量比设定为任意的值即可。明确可知的是，在上述的处理条件5、7下，在F2/ClF3流量比为3B/C、9B/C时，DENSE蚀刻量＞ISO蚀刻量，因此将F2/ClF3流量比例如设为3B/C～9B/C的范围内的值即可。
如上所述，在上述的具体例1～3中，通过调整F2/ClF3流量比来分别控制ISO蚀刻量(第一侧壁的蚀刻量)和DENSE蚀刻量(第二侧壁的蚀刻量)，由此控制这些蚀刻量的大小关系。但是，如该具体例6、7那样，也能够通过调整ClF3气体的分压来分别控制ISO蚀刻量和DENSE蚀刻量，由此控制该大小关系。此外，设为在已述的各具体例的处理中将晶圆W的温度设定为上述的范围内的温度。
接着，参照图9的纵剖侧视图来对蚀刻装置3进行说明。该蚀刻装置3能够针对一个晶圆W选择并实施各具体例中的任一具体例。该蚀刻装置3具备处理容器31。图中的32是在处理容器31的侧壁开设的晶圆W的搬送口，通过闸阀33进行开闭。在处理容器31内设置有用于载置晶圆W的载置台41，在该载置台41设置有未图示的升降销。经由该升降销在未图示的基板搬送机构与载置台41之间进行晶圆W的交接。
在载置台41中埋设有温度调整部42，该温度调整部42使载置台41上载置的晶圆W成为上述的范围内的温度。该温度调整部42例如构成为形成循环路径的一部分的流路，该循环路径用于流通水等温度调整用的流体，该温度调整部42通过与该流体的热交换来调整晶圆W的温度。但是，温度调整部42不限于这样的流体的流路，例如也可以由作为电阻加热体的加热器构成。
另外，排气管43的一端在处理容器31具有开口，该排气管43的另一端经由作为压力变更机构的阀44而与例如由真空泵构成的排气机构45连接。排气流量根据阀44的开度的变更而变化，由此处理容器31内的总压发生变化。
在处理容器31内的上部侧以与载置台41相向的方式设置有作为蚀刻气体供给部的气体喷淋头46。气体喷淋头46与气体供给路51～54的下游侧连接，气体供给路51～54的上游侧分别经由流量调整部55而与气体供给源56～59连接。各流量调整部55具备阀和质量流量控制器。因而，从气体供给源56～59供给的气体通过该流量调整部55被调整向下游侧供给的流量。
从气体供给源56、57、58、59分别供给F2气体、ClF3气体、Ar气体、N2气体。因而，能够从气体喷淋头46向处理容器31内分别供给这些F2气体、ClF3气体、Ar气体、N2气体。由于是上面那样的结构，因此能够通过分别设置于气体供给路51、52的流量调整部55的动作来调整F2/ClF3流量比，另外，能够通过设置于气体供给路52的流量调整部55和设置于排气管43的阀44的动作来调整处理容器31内的ClF3气体的分压。也就是说，能够将这些F2/ClF3流量比和处理容器31内的ClF3气体的分压设为已述的各处理例的值来实施该各处理。上述的流量调整部55和阀44构成为调整部。
另外，如图4所示，蚀刻装置3具备作为计算机的控制部30，该控制部30具备程序、存储器、CPU。在程序中编入有命令(各步骤)，以进行在已述的各具体例中描述的处理，该程序保存于例如光盘、硬盘、光磁盘、DVD等存储介质，并被安装到控制部30。控制部30利用该程序向蚀刻装置3的各部输出控制信号，来控制各部的动作。具体地说，例如包括通过已述的各流量调整部55来调整向下游侧供给的各气体的流量、调整阀44的开度等动作。
向上述的蚀刻装置3的处理容器31内搬送图1等所示的晶圆W，将该晶圆W载置于载置台41并调整该晶圆W的温度，该温度优选为-40℃～20℃。然后，在处理容器31内被设为了期望的压力(总压)的状态下，向处理容器31内供给F2气体、ClF3气体、Ar气体以及N2气体来进行蚀刻处理。如上所述将各气体的分压和F2/ClF3流量比设为期望的值。
也可以是，蚀刻装置3的用户根据被搬送到处理容器31内的晶圆W来手动地设定F2/ClF3流量比和处理容器31内的ClF3气体的分压。但是，也可以设为上述的控制部30自动地进行这些参数的设定。若具体地描述该参数设定，则例如设为从设置于进行蚀刻的预处理的装置的控制部向上述的控制部30发送用于确定被搬送到蚀刻装置3的晶圆W的形状的信息。若更具体地进行描述，则例如设为根据进行预处理的其它装置的处理制程来在图2所示的晶圆W形状、图5的上半部分所示的晶圆W形状以及图6的上半部分所示的晶圆W形状之间进行切换。在该情况下，设为向控制部30发送用于确定被搬送到蚀刻装置3的晶圆W被通过哪个处理制程进行了处理的信息，该控制部30获取该信息。
然后，控制部30将处理容器31内的ClF3气体的分压设定为第一范围内的值，并基于上述的信息来选择并决定将F2/ClF3流量比设为在具体例1中描述的值、在具体例2中描述的值以及在具体例3中描述的值中的哪个值。通过以该决定出的值进行蚀刻，来如各图中说明的那样分别控制ISO蚀刻量、DENSE蚀刻量，使各层叠体15的形状一致。
此外，能够代替如上所述地基于来自其它装置的信息来决定F2/ClF3流量比，从第一范围的值、第二范围的值、第三范围的值中选择处理容器31内的ClF3气体的分压，由此也能够控制上述的大小关系。因此，也可以设为由控制部10进行该ClF3气体的分压的选择，来控制上述的蚀刻量的大小关系。也就是说，也可以设为由控制部30决定在具体例1、具体例6、具体例7中描述处理条件中的哪个处理条件下进行处理。
另外，例如设为根据其它装置的处理制程，面向第一凹部21的SiGe膜12的蚀刻量发生变化，且该SiGe膜12的顶部、中部、底部的侧壁成为图1所示的位置关系、图7所示的位置关系以及图8所示的位置关系中的哪种位置关系发生变化。也可以设为，通过控制部30将ClF3气体的分压设定为第一范围内的值，并且基于与上述的处理制程有关的信息来决定将F2/ClF3流量比设为上述的基准值、比基准值大规定的量的值、以及比基准值小规定的量的值中的哪个值。也就是说，由控制部30决定在具体例1、具体例4、具体例5中描述的处理条件中的哪个处理条件下进行处理，并切换F2/ClF3流量比。即，根据处理容器31中保存的晶圆W来调整该F2/ClF3流量比，并控制面向第一凹部21的各段SiGe膜的蚀刻形状。
另外，示出实验结果的其它利用例。图4中的虚线是将通过实验得到的F2/ClF3流量比与顶部的蚀刻量-中部的蚀刻量之间的对应关系近似为一次函数并示出的图。设为该一次函数存储在控制部30的存储器中。而且，例如设为在ClF3气体的分压为0.4mTorr且F2/ClF3流量比为任意的第一流量比的条件下对一个晶圆W进行了处理。对该一个晶圆W进行检查，得到与顶部的蚀刻量-中部的蚀刻量有关的测定值a1。
然后，利用上述的一次函数读出顶部的蚀刻量-中部的蚀刻量为0的点b1与同测定值a1对应的点的、F2/ClF3流量比的位移量c1，并设定为从第一流量比偏移了c1的流量比(设为第二流量比)，以使得在对后续的晶圆W进行处理时顶部-中部为零。也就是说，视为顶部的蚀刻量-中部的蚀刻量的值按照一次函数位移与使F2/ClF3流量比偏移的量相应的量，根据从先进行了处理的晶圆W得到的顶部-中部，以使后续的晶圆W的顶部-中部成为0nm的方式决定F2/ClF3流量比。上述的第二流量比的决定例如由控制部30进行。虽然示出了使顶部-中部成为0nm，但也可以同样地进行控制以使中部-底部成为0nm。如此，作为基于上述实验的晶圆W的形状控制，不限于基于图5～图8等所示的蚀刻前的晶圆W的形状来进行。
关于如上面那样利用蚀刻装置3进行的各蚀刻处理，对面向第一凹部21的SiGe膜的蚀刻量、面向第二凹部22的各SiGe膜12的蚀刻量的大小关系进行控制。更详细地说，可自由选择使某一方的蚀刻量变大或者设为等量。由此，进行控制，以使蚀刻后的层叠体15的形状相一致，也就是说成为期望的形状。并且，也能够控制面向第一凹部21的各段SiGe膜12的顶部、中部、底部的各蚀刻量，还能够控制该顶部、中部、底部的形状、更具体地说，能够控制这些各高度位置处的SiGe膜12的侧壁。
此外，在已述的各例中，通过使蚀刻后的第一侧方凹部23、第二侧方凹部24各自的深度一致，来使层叠体15的形状一致，但也可以以增大这些侧方凹部23、24中的任一方的方式进行处理条件的选择。也就是说，在控制蚀刻量时，不限于以使各层叠体15的形状相一致的方式进行控制。另外，也可以不是如已述的例子那样在SiGe膜12之间存在Si膜13的结构，也可以是在掩模膜14与基体11之间仅设置有SiGe膜12的结构。并且，第一凹部21、第二凹部22不限于在纵向上具有开口，也可以在横向上具有开口。也就是说，凹部的侧壁是指从凹部的底部观察的侧壁，不限于位于横向上。
在本例中，使用F2气体来作为针对SiGe膜的蚀刻性较低的第二含氟气体，使用ClF3气体来作为针对SiGe膜的蚀刻性较高的第一含氟气体，但不限于设为这样的气体的组合。具体地说，例如也可以使用HF气体来作为第二含氟气体，也可以代替ClF3气体而使用SF6气体、IF5气体、IF7气体来作为第一含氟气体。另外，作为蚀刻对象的含锗膜不限于SiGe膜，也可以是锗膜。
此外，应当认为本次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下，也可以以各种方式进行省略、置换、变更、组合。
附图标记说明
W：晶圆；12：SiGe膜；15：层叠体；21：第一凹部；22：第二凹部。

Claims (14)

1.一种蚀刻方法，包括以下工序：
将基板保存到处理容器内的工序，所述基板具备由是含锗膜的侧壁构成的凹部；
蚀刻工序，向所述处理容器内供给包含第一含氟气体和第二含氟气体的蚀刻气体，来对所述侧壁进行蚀刻；以及
形状控制工序，其包含于所述蚀刻工序，在该形状控制工序中，调整该处理容器内的所述第一含氟气体的分压或者向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例，来控制蚀刻后的所述侧壁的形状。
2.根据权利要求1所述的蚀刻方法，其中，
所述形状控制工序包括调整所述处理容器内的所述第一含氟气体的分压的工序。
3.根据权利要求2所述的蚀刻方法，其中，
所述凹部包括：
第一凹部，其由第一侧壁构成，且具有第一宽度；以及
第二凹部，其由第二侧壁构成，且具有比所述第一宽度宽的第二宽度，
在所述形状控制工序中，控制所述蚀刻工序中的所述第一侧壁的蚀刻量和所述第二侧壁的蚀刻量的各蚀刻量的大小。
4.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其中，
所述第一含氟气体是三氟化氯气体，
所述形状控制工序包括以下工序：
将所述第一含氟气体的分压设为能够根据向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例来变更所述第一侧壁的蚀刻量和所述第二侧壁的蚀刻量的各蚀刻量的大小的第一范围内的分压来进行蚀刻。
5.根据权利要求4所述的蚀刻方法，其中，
包括根据所述处理容器中保存的基板来决定所述流量的比例的工序。
6.根据权利要求4或5所述的蚀刻方法，其中，
所述第一范围为大于0.267×10-1Pa且小于0.933×10-1Pa的范围。
7.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其中，
所述第一含氟气体是三氟化氯气体，
所述形状控制工序包括以下工序：将所述第一含氟气体的分压设为使所述第二侧壁的蚀刻量大于所述第一侧壁的蚀刻量的第二范围内的分压来进行蚀刻。
8.根据权利要求7所述的蚀刻方法，其中，
所述第二范围为0.933×10-1Pa以上。
9.根据权利要求3所述的蚀刻方法，其中，
所述第一含氟气体是三氟化氯气体，
所述形状控制工序包括将所述第一含氟气体的分压调整为使所述第一侧壁的蚀刻量大于所述第二侧壁的蚀刻量的第三范围内的分压的工序。
10.根据权利要求9所述的蚀刻方法，其中，
所述第三范围为0.267×10-1Pa以下。
11.根据权利要求3～10中任一项所述的蚀刻方法，其中，
所述第一含氟气体是三氟化氯气体，
所述形状控制工序以以下方式进行：
将所述第一含氟气体的分压设为能够根据向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例来变更所述第一侧壁的蚀刻量和所述第二侧壁的蚀刻量的各蚀刻量的大小的第一范围、使所述第二侧壁的蚀刻量大于所述第一侧壁的蚀刻量的第二范围以及使所述第一侧壁的蚀刻量大于所述第二侧壁的蚀刻量的第三范围中的根据所述处理容器中保存的基板选择出的范围内的分压。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的蚀刻方法，其中，
所述凹部的侧壁由多段的所述含锗膜和插入到该含锗膜之间的插入膜构成，
所述形状控制工序包括调整所述流量的比例来控制所述侧壁中的各段含锗膜的蚀刻后的形状的工序。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的蚀刻方法，其中，
所述含锗膜是SiGe膜。
14.一种蚀刻装置，具备：
处理容器，其用于保存基板，所述基板具备由是含锗膜的侧壁构成的凹部；
蚀刻气体供给部，其用于向所述处理容器内供给包含第一含氟气体和第二含氟气体的蚀刻气体，来对所述侧壁进行蚀刻；
调整部，其调整所述蚀刻中的所述处理容器内的所述第一含氟气体的分压，或者调整向所述处理容器内供给的所述第二含氟气体相对于该第一含氟气体的流量的比例，以控制该蚀刻后的所述侧壁的形状。
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