TW201246358A - Radical etching device and method - Google Patents
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Description
201246358 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於自由基蝕刻裝置及 係有關於主要由HF自由基所進行之自由 法。 【先前技術】 在製作Si電晶體之工程中，作爲用 線間之接觸的 Ni以及 Co之自我對 SALICIDE)形成工程的前置工程，或者 膜和配線之間的接觸之前置工程，係將基 化膜除去，爲了進行此，於先前技術中， 溶液所致之洗淨。但是，隨著裝置之縮/J、 液係無法良好地進入至細微之孔中，自然 變得並不充分。 爲了解決上述問題，係開始使用：使 是NFH2自由基等之NFH自由基（NFxHy 相下之自由基蝕刻技術（CDT )。若是藉 而進行Si02之蝕刻，則會產生殘留生成 。爲了將此殘留生成物除去，一般係加熱 使其蒸發。此係爲對於（NH4) 2SiF6會在 蒸發的特性作了應用者。爲了形成NFH I 和H2或者是NH3氣體藉由微波（/z波） 將Η自由基導入至真空槽中，而使其與 方法，特別是， 基蝕刻裝置及方 以進行汲極和配 準金屬矽化（ 是作爲閘極聚矽 板表面之自然氧 係進行有由HF 、的進展，HF溶 氧化膜之除去係 用有NF2H或者 自由基）的在氣 由 NFH自由基 物（NH4 ) 2SiF6 至200°C程度而 120°C程度下而 自由基，係將N2 電漿來作分解並 另外導入之NF3 -5- 201246358 產生反應（例如，參考專利文獻1 )。由#波所致之電漿 的產生，係藉由將\2和H2或者是NH3氣體導入至石英管 或者是藍寶石管內並照射#波，而進行之。然而，Η自由 基之孬命係爲短，而有著難以將其並不失活地而輸送至真 空槽內的問題。 於先前技術中，係以並不直接對於NF3照射電漿或離 子的方式，來對於HF之直接形成作抑制，並藉由此來促 進NFxHy自由基之形成，再藉由此NFxHy自由基來進行 Si02的蝕刻。於此情況之反應式，係如同以下之式（1 ) ~(3)中所示一般（NFH蝕刻模式）。
Si〇2 + 6NFH2 + 6H2— (NH4)2SiF6 + 2H20 + 4NH3 ( 1 )
Si02 + NFH + 5HF + NH3 + H2 + H— (NH4)2SiF6 + 2H20 ( 2)
Si〇2 + 2NH4+ +2HF2- +2HF-> (NH4)2SiF6 + 2H20 ( 3) 然而，若是HF自由基直接到達Si02處，則除了上述 之3個反應以外，亦會如同以下之式（4 )以及（5 )中所 示一般，進行有由HF所致之直接的蝕刻（HF蝕刻模式
Si02 + 4HF^> 2H20 + SiF4 : SiF4 + 2HFo H2SiF6 (4) Si〇2 + 6HFo 2H20 + H2SiF6 (5)
上述式（4 )以及（5 )之反應，係與上述之由NFH
-6- S 201246358 自由基所致的式（1)〜（3)之反應相異，而亦會同時引 起以下之式（6)以及（7)的反應，並產生大量的F，於 此情況，係成爲F蝕刻模式。故而，係有著亦存在著會使 半導體裝置上之S i N X膜亦被作蝕刻的情況之問題。 N + NF广 N = NF广 N = NF2 + F (6) N + NF3+N—N = NF2 + NF :NF + N—N2 + F (7) 但是’此由HF所致之反應，係與由NFxHy自由基所 致的反應相異，而有著並不會發生自我停止且蝕刻速率爲 快速之優點。故而，若是並不需要考慮與熱氮化膜（SiN 膜）之間的選擇比’則係能夠以高速來對於厚膜作蝕刻。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開2010-165954號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 本發明之課題，係在於解決上述之先前技術的問題點 。亦即是，在先前技術之僅由NHF自由基所致的蝕刻中 ’膜厚8nm左右係成爲蝕刻的上限，但是，本發明之課 題’係在於提供一種：成爲能夠進行由HF模式所致之蝕 刻’而成爲能夠以高速來進行厚膜（例如，1 〇〇nm以上） -7- 201246358 的蝕刻，換言之，爲能夠進行更深的削掘之自由基 置，以及方法。 [用以解決課題之手段] 本發明之自由基蝕刻裝置，其特徵爲，具備有 槽，係載置有被處理基板；和管路，被與該真空槽 ，並具有使電漿產生之區域，且具備有從N2氣體Ϊ 體以及nh3氣體所選擇之至少一種的氣體之氣體 段；和微波施加手段，係對於該管路內施加微波： 供給源氣體之氣體導入手段，係被設置在該真空槽 電漿產生之區域之間的管路部分處；和噴淋板，係 在該真空槽內。 在上述自由基蝕刻裝置中，係具備有下述特徵 是，該被處理基板，係爲於其上被形成有Si〇2 Si〇2，係爲被進行自由基蝕刻者。 在上述自由基蝕刻裝置中，係具備有下述特徵 是，該F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF氣 F2氣體所選擇的至少一種之氣體。 在上述自由基蝕刻裝置中，係具備有下述特徵 是，在該真空槽內，係更進而設置有F之供給源氣 體導入手段。
在上述於真空槽內進而設置有F之供給源氣體 導入手段之自由基蝕刻裝置中’係具備有下述特徵 是，被處理基板’係爲於其上被形成有Si02者，I 蝕刻裝 :真空 作連接 ]H2氣 導入手 和F之 和該使 被設置 ·’亦即 者，此 :亦即 體以及 :亦即 體的氣 的氣體 :亦即 b Si〇2 -8- s 201246358 ，係爲被進行自由基蝕刻者。 在上述於真空槽內進而設置有F之供給源氣體的氣體 導入手段之自由基蝕刻裝置中，係具備有下述特徵：亦即 是，F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF氣體以及F2 氣體所選擇的至少一種之氣體。 本發明之自由基蝕刻方法，其特徵爲：係在具備有使 電漿產生之區域的管路內，將從N2氣體和H2以及NH3氣 體所選擇之至少一種的氣體之氣體導入，並施加微波而使 電漿產生，再藉由此電漿而將該被導入了的氣體分解，而 形成活性種之分解生成物，並在將該分解生成物輸送至真 空槽內的途中，將F之供給源氣體照射至該分解生成物處 並使其反應而產生自由基，再將此自由基透過被設置在真 空槽內之噴淋板來照射至被載置於真空槽內之被處理基板 上，來對於被形成在該被處理基板上之Si02進行自由基 蝕刻。 在上述自由基蝕刻方法中，係具備有下述特徵：亦即 是，F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF氣體以及F2 氣體所選擇的至少一種之氣體。 在上述自由基蝕刻方法中，係具備有下述特徵：亦即 是，分解生成物，主要係爲Η自由基以及Η離子，又， 藉由該分解生成物和F之供給源氣體之間的反應所產生之 自由基，主要係爲HF自由基。 在上述自由基蝕刻方法中，係具備有下述特徵：亦即 是，蝕刻反應係藉由以分解生成物和F之供給源氣體之間 -9- 201246358 的反應所產生之HF而支配性地發生，並且，熱氮化膜和 熱氧化膜Si02之間的蝕刻選擇比，係爲1 .0以下。 [發明之效果] 若依據本發明，則藉由進行由HF模式所致之蝕刻， 係可得到下述之效果：亦即是，係成爲能夠以高速來進行 厚膜之蝕刻。在先前技術之僅由NFH自由基所致的蝕刻 中，係以膜厚8nm程度爲鈾刻之上限，但是，藉由利用 HF模式，係成爲亦能夠進行膜厚i〇〇nm (蝕刻厚度）以 上之蝕刻。 【實施方式】 若依據本發明之自由基蝕刻裝置之實施形態，則此自 由基蝕刻裝置，係具備有：真空槽，係載置有於表面上被 形成有例如犧牲層等之Si02的被處理基板：和管路，係 被與真空槽作連接，並具有使電漿產生之區域，且具備有 從N2氣體和h2以及NH3氣體所選擇之至少一種的氣體之 氣體導入手段；和微波施加手段，係對於管路內之使電漿 產生的區域內而施加微波；和F之供給源氣體之氣體導入 手段，係被設置在真空槽和電漿產生區域之間的管路部分 處，並且將從NF3氣體、HF氣體以及？2氣體所選擇的至 少一種之氣體導入：和噴淋板，係被設置該真空槽內，該 自由基蝕刻裝置，係爲對於被處理基板上之Si02進行自
-10- S 201246358 由基蝕刻者。 上述自由基蝕刻裝置，係可爲對於被處理基板進行多 數枚同時處理之批次裝置，亦可爲一次處理一枚之單片式 裝置。 在上述自由基蝕刻裝置之其他實施形態中，係亦可於 真空槽內，更進而設置有用以將F之供給源氣體作導入的 氣體導入手段。 若依據本發明之自由基蝕刻方法之實施形態，則此自 由基蝕刻方法，係爲在具備有使電漿產生之區域的管路內 ，而將從N2氣體和H2氣體以及NH3氣體所選擇之至少一 種的η自由基產生用氣體導入，並對於此被作了導入的 氣體而施加微波以使電漿產生，再藉由此電漿來將被導入 至上述管路內之氣體作分解重合，而將所得到的Η、Ν、 ΝΗ、ΝΗ2、Ν2Η、Ν3Η以及Ν2Η4等之離子還有自由基， 在對於真空槽內作輸送的途中，使其與NF3、HF以及F2 氣體中之至少一種類的F之供給源氣體（含有F之氣體） 產生反應，而形成於蝕刻中起作用的F、HF以及NFxHy ( x=l~3、y=l〜4 )之離子以及自由基，再將如此這般之藉 由反應所產生了的F、HF以及NFxHy之離子以及自由基 ，透過被設置在真空槽處之噴淋板來照射至被設置於真空 槽內之被處理基板上，而對於被形成在基板上之Si 02膜 進行自由基触刻。此時，壽命最短之活性種•由於係爲Η 自由基（雖然Η離子之壽命係爲更短，但是，由於就算 是中性化亦係有保持爲自由基狀態的情況，因此，只要對 -11 - 201246358 於Η自由基作考慮即可），因此，係有必要在Η自由基 與管路等之壁相碰撞或者是經由氣相反應而回復爲92分 子前，使其與含有F之氣體產生反應。ΝΗ以及ΝΗ2， 由於係爲安定，因此，係並不會起反應。Ν2Η、Ν3Η以及 Ν2Η4，係會分解而放出Η自由基，此事係爲週知。 作爲上述NFxHy ( x=l〜3、y=l~4 )自由基，例如，係 可列舉出NF2H或NFH2自由基等。 若依據本發明之自由基蝕刻方法，則蝕刻反應，係藉 由以分解生成物和F之供給源氣體之間的反應所產生之 HF而支配性地發生，但是，半導體裝置上之例如熱氮化 膜SiN和熱氧化膜Si02之間的蝕刻選擇比，係爲1.0以 下。 以下，參考圖1〜3，針對本發明之自由基蝕刻裝置的 贲施型態作說明。圖1，係爲對於本發明之自由基蝕刻裝 置的其中一構成例作展示之模式性剖面圖，圖2，係爲圖 1中所示之自由基蝕刻裝置的模式性上面圖，圖3，係爲 對於本發明之自由基蝕刻裝置的其他構成例作展示之模式 性剖面圖。在圖1 ~3中，對於同樣的構成要素，係附加相 同之參考號碼。
若依據圖1以及2中所模式性作展示之本發明之自由 基蝕刻裝置的其中一構成例，則此自由基蝕刻裝置1，係 具備有能夠藉由真空排氣系1 1而對於內部作排氣並設爲 真空狀態之真空槽12，真空槽12內，係構成爲能夠設置 將特定之枚數的被處理基板（例如，50枚之Si晶圓）S -12- 201246358 作載置之舟13。在此真空槽12之底部，係隔著閘閥15a 而被連接有被處理基板S之裝入取出室14，被收容在此 裝入取出室14內之被處理基板S，係構成爲能夠將閘閥 15a開啓並搬送至真空槽12內。又，對於此裝入取出室 14內，係從將與大氣間之氛圍作了遮斷的閘閥15b，而將 特定之枚數的被處理基板S以載置在舟13上的狀態而作 搬入。在真空槽12內，係以能夠將蝕刻用自由基對於被 處理基板S之表面而均一地作供給的方式，而被配置有噴 淋板1 6。 在真空槽12之側壁12a處，係以與噴淋板16相對向 的方式，而被設置有具備使電漿產生之區域並且由石英等 所構成的管路17。在此管路17之與真空槽12相反側的 入口處，係被設置有用以將從N2氣體和H2以及NH3氣體 所選擇之至少一種的Η電漿產生用氣體作導入之氣體導 入手段18。在管路17中，係於其之上游側的使電漿產生 之區域相對應地，而被設置有微波照射手段1 9，又，在 真空槽1 2之側壁1 2a和管路1 7內之使電漿產生的區域之 間，係被設置有用以將從NF3氣體、HF氣體以及F2氣體 所選擇的至少一種之F之供給源氣體作導入的氣體導入手 段20。此氣體導入手段20,係有必要設置在從電漿產生 區域所輸送而來之Η自由基仍能維持活性的位置處，並 在Η自由基與管路等之壁相碰撞或者是經由氣相反應而 回復成Η2*子之前，使其與含有F之氣體產生反應。 從上述氣體導入手段18所導入至管路17內之氣體， -13- 201246358 係從微波照射手段19而被施加微波並使電漿產生，藉由 此電漿，來將被導入的氣體分解，並例如產生Η自由基 ，再於將此Η自由基與Ν2氣體一同地輸送至真空槽12 的途中，從氣體導入手段20，來將ΝΗ3以及F之供給源 氣體對於此Η自由基作照射，而例如產生Η自由基、F自 由基、HF自由基、NF2自由基、以及NFxHy ( x=l〜3、 y=l〜4 )自由基，主要係產生HF自由基，再立即將此些 之自由基透過被配置在真空槽12內之噴淋板16來供給至 被處理基板S處，而將被形成在此被處理基板S上之 Si02的犧牲層等作蝕刻除去。 接著，參考圖3，針對本發明之自由基蝕刻裝置的其 他贲施型態作說明。 此裝置2，係在圖1所示之裝置1中，進而在真空槽 12內之噴淋板16的後方，設置有將F之供給源氣體作導 入的氣體導入手段21者，藉由此，係能夠將蝕刻速率提 升。圖3中所示之各構成要素，係如同上述一般，針對與 圖1以及2中所示者相同的構成要素，係附加相同之參考 符號，並省略其之詳細說明。 接著，針對使用有本發明之自由基蝕刻裝置的自由基 蝕刻方法作說明。 使用圖1以及圖2中所示之自由基蝕刻裝置，首先， 將對於裝入取出室14內而把與大氣間之氛圍作了遮斷的 閘閥15 b開啓，並將特定之枚數（例如，5 0枚）的S i晶 圓等之被處理基板S以載置在舟13上的狀態而作搬入。
-14- 201246358 在使用真空排氣系11而將真空槽12內排氣至成爲特定之 壓力後，開啓閥15a並將Si晶圓S搬入至真空槽（反應 室）12內。之後，透過噴淋板16而對於Si晶圓S照射 蝕刻劑（etchant )，並開始蝕刻製程。作爲此蝕刻之處理 程序，係藉由氣體導入手段18，而將例如N2氣體：5slm 以及NH3氣體：0.9slm導入，再藉由微波照射手段19來 施加微波（例如，2.45GHz)，而在施用器（管路17)內 之電漿產生區域處使放電產生，並使電漿產生。藉由此電 漿，被導入了的氣體係被分解，並將所產生了的Η離子 'Η自由基等輸送至真空槽12內。在此輸送之途中，從 氣體導入手段20而將從NF3和NF3氣體、HF氣體以及 F2氣體所選擇的至少一種之F之供給源氣體作適量導入 ，而與從上游所輸送而來之Η離子、Η自由基作合流並產 生反應。將於此所產生了的蝕刻劑，透過噴淋板1 6來對 被載置於真空槽12內之被處理基板S作均一的照射。藉 由被設置在與噴淋板16相反側處之排氣系11，來將真空 槽12排氣至成爲特定之壓力爲止。在一定時間之蝕刻結 束後，藉由未圖示之燈管加熱器，而將被處理基板S —直 加熱至200t，並將藉由蝕刻所產生了的反應生成物除去 。反應生成物，主要係爲（NH4) 2SiF6、H2SiF6或H20。 故而，可以得知，此些係能夠以2 0 0 °C加熱而除去之。 作爲上述蝕刻壓力，根據以下之實施例，可以導出， —般係爲200〜lOOOPa，較理想爲3 00〜lOOOPa，更理想爲 400〜7 0 OPa，一般而言，係可在此壓力範圍下而實施。 -15- 201246358 又’當在圖3中所示之自由基蝕刻裝置的情況時，係 只要與圖1以及圖2的情況作同樣的實施即可。但是，係 相對於被導入至真空槽12內之蝕刻劑，而進而從氣體導 入手段21來將從NH3和NF3氣體、HF氣體以及F2氣體 所選擇的至少一種之F之供給源氣體作適量導入，並透過 噴淋板16而照射至從上游所輸送而來之自由基等處，之 後，將蝕刻劑對於被載置於真空槽12內之被處理基板S 作均一的照射。藉由此，蝕刻速率係提升。 若依據本發明，則HF模式蝕刻，當並不需要考慮與 熱氮化膜之間的選擇比，亦即是當在裝置上並不存在有熱 氮化膜的情況時，係能夠以高速來對於厚膜作蝕刻。於先 前技術中，係對於不要產生HF —事有所考慮，但是，在 本發明中，係藉由積極地作出HF，而使厚膜之蝕刻成爲 可能。故而，係有必要採用在藉由電漿而作了分解的Η 自由基、Η離子等和輸送管路等之壁面相碰撞並消滅之前 ，便使Η自由基等與NF3、F2等相碰撞並有效率地形成 HF —般之氣體導入的配置。具體而言，在先前技術中， 針對NF3氣體，係並非使其直接照射至Η自由基，而是 與Η自由基分開地來導入至被載置有基板之真空槽內。 但是，藉由在使Η自由基與Ν2氣體一同地導入至真空槽 內之前，而在電漿產生區域和真空槽之間的接近於電漿產 生區域之位置處而與Η自由基、Η離子作合流，係成爲能 夠進行HF模式之鈾刻》採用了此種構成者，係爲在圖 1〜3中而對於其之構成例有所展示的本發明之蝕刻裝置。
-16- S 201246358 亦即是，係爲在緊接於電漿產生區域的後端處而從氣體導 入手段20來進行NF3氣體等之導入者。之後，與Η自由 基、Η離子產生反應，並作爲HF而被導入至真空槽12內 。當然，由於亦會產生NFxHy自由基，因此，亦會同時發 生上述式（1)〜（3)中所示的反應。但是，若是直接將 NF3氣體導入至電漿產生區域內，則在電漿產生中所被作 使用之由Si02等所構成的管路之內壁，由於亦會被蝕刻 ，因此，在本發明中，係設爲並不使NF3氣體進入至電漿 中〇 在由HF模式所進行之Si02膜之蝕刻的情況時，被處 理基板之最表面的數原子相係成爲液相，並成爲以HF: OH狀態來進行蝕刻。此時，作爲氣相中之HF的特徵， 若是HF濃度變高，則液層之厚度、濃度係上升，蝕刻速 度係變快。又，藉由液層變厚一事，對於自我停止有所效 果之H2SiF6的濃度係變小，而成爲不會發生自我停止。 藉由反應所產生了的H2SiF6，雖然係爲液體，但是，由於 係會在ll〇°C而蒸發，因此，係與（NH4) 2SiF6之蒸發一 同地消滅。亦即是，藉由將HF濃度提高，蝕刻速率係變 快，並且能夠進行蝕刻之厚度亦變厚。 以下，針對本發明之實施例作說明。 [實施例1] 在本實施例中，係使用圖1以及圖2中所示之自由基 蝕刻裝置，來從氣體導入手段18而流動N2氣體：lOslm -17- 201246358 以及NF3氣體：0.9slm，並將/z波施加電力設定爲2.5kW ，並且，從氣體導入手段20而流動NH3氣體：0.8slm以 及 NF3 氣體：l.Oslm。 在各蝕刻壓力：lOOPa、400Pa以及700Pa下，使蝕 刻時間在5〜50分鐘之間而作改變，並對於被形成在被處 理基板（Si晶圓）S上之Si02熱氧化膜作蝕刻，而對於 蝕刻時間和所得到的蝕刻量（蝕刻厚度：nm )之間的關 係，在圖4中作展示。 如同由圖4而可明顯得知一般，藉由進行50分鐘之 蝕刻，在1 〇〇Pa下，係僅能夠蝕刻8nm之蝕刻厚度，但 是，在400Pa下，係能夠蝕刻60nm弱之蝕刻厚度，在 700Pa下，係能夠一直蝕刻至l〇8nm之蝕刻厚度。並且， 可以得知，在7〇〇Pa的情況中，雖然隨著蝕刻時間之經過 ’蝕刻fi會增加，但是，在l〇〇Pa下，於20分鐘以上， 蝕刻fi係飽和，而無法更進一步地進行蝕刻。根據此，可 以得知，蝕刻壓力，係需要設爲200Pa以上，較理想係設 爲3 00〜4 00Pa以上。蝕刻壓力之上限，雖並未特別限定， 但是，由於若是過高，則氣體流動之控制會變得困難，而 變得難以將蝕刻分布保持爲均一，因此，係設爲l〇〇〇Pa 以下，較理想係設爲700 Pa程度以下。 [寶施例2] 在本實施例中，係使用與實施例1之情況相同的自由 基蝕刻裝置，來從氣體導入手段18而流動N2氣體：5 slm
-18- S 201246358 、lOslm、15slm，以及NF3氣體：〇.9slm，並將/z波施加 電力設定爲2.5k W，並且，從氣體導入手段20而流動 NH3 氣體：0.8slm 以及 NF3 氣體：l.Oslm。 將蝕刻時間設定爲 50分鐘，並使蝕刻壓力在 100〜lOOOPa之範圍內變動，並且，使從氣體導入手段18 而來之1^2氣體導入量變動，而對於被形成在被處理基板 S上之Si02熱氧化膜作蝕刻，而對於蝕刻壓力（Pa)和所得 到的蝕刻量（蝕刻厚度：nm )之間的關係，在圖5中作 展示。 如同由圖5中可以明顯得知一般’當N2氣體流量爲 10slm的情況時，蝕刻厚度係從蝕刻壓力爲300Pa起而急 遽地增加。當N2流量爲15slm的情況時’相較於N2氣體 流量爲1 〇slm的情況，蝕刻厚度之增加係爲劇烈。當N2 流量爲5slm的情況時，相較於N2氣體流量爲10slm以及 1 5 slm的情況，蝕刻厚度之增加係爲和緩。故而，理想之 蝕刻壓力的下限，係爲3 00Pa。 如同由圖4以及5而可明顯得知一般’以蝕刻壓力 300Pa前後作爲邊界，蝕刻之模式係改變。又，若是越高 蝕刻壓力、高N2氣體流量，則蝕刻厚度之增加係越劇烈 。蝕刻厚度，雖然會隨著蝕刻壓力之增加而一同增加’但 是，實際上，若是超過1 〇 〇 〇 p a ’則氣體流之控制係變得 困難，而變得難以將蝕刻分布保持爲均一。 [實施例3] -19- 201246358 在本實施例中，係使用與實施例1之情況相同的自由 基蝕刻裝置，來從氣體導入手段18而流動N2氣體： lOslm，以及NF3氣體：0.9slm，並將从波施加電力設定 爲2.5kW，並且，從氣體導入手段20而流動NH3氣體： 0.8slm 以及 NF3 氣體：l.Oslm。 將蝕刻時間設定爲 50分鐘，並使蝕刻壓力在 100〜lOOOPa之範圍內變動，並且，將從氣體導入手段18 而來之N2氣體以及NH3氣體之導入量設定爲特定之値， 而針對在對於被形成在被處理基板S上之Si02熱氧化膜 作蝕刻時之蝕刻壓力（Pa )蝕刻狀態中之由Qmass所導 致的HF峰値強度（Arb. unit)作檢討，並將壓力和HF 峰値強度之間的關係，在圖0中作展示。 如同由圖6而可明顯得知一般，HF峰値，係從蝕刻 壓力爲3 00Pa近旁起而急遽地增加。如同由此結果而可明 顯得知一般，若是蝕刻壓力爲較3 00Pa更低，則會發生在 上述之式（1) ~(3)中的NFxHy模式之蝕刻。故而，於 此情況，蝕刻速率係爲低，並展現有隨著時間而飽和之傾 向，另一方面，若是蝕刻壓力爲3 0 0Pa以上，則由於係不 會發生自我停止，因此，可以想見，係發生有式（4)〜（ 7 )中所示之HF模式的蝕刻。關於此點，根據在圖4之 結果中所展示之1 〇〇Pa下之蝕刻量會相對於蝕刻時間而有 所飽和一事以及在7〇〇Pa下而蝕刻量會與蝕刻時間成正比 地增加一事之關係，亦可明顯得知。故而，可以得知，係 能夠進行不會隨著蝕刻時間之經過而飽和的高速蝕刻。
-20- S 201246358 上述蝕刻壓力，對於上述實施例之結果作了檢討後， 可以得知，一般係爲200〜lOOOPa，較理想爲3 00~1 000Pa ，更理想爲400〜700Pa。一般而言，係可在此壓力範圍內 而實施。如同上述一般，若是僅對於蝕刻速率作考慮，則 就算是在l〇〇〇Pa以上，蝕刻量（蝕刻厚度）亦仍爲增加 傾向，但是，在此種高壓下，由於係有著無法保持蝕刻氣 體之流動的均一性之傾向，因此，係將上限設爲l〇〇〇Pa 。但是，若是採用有對於氣體流之均一性作保持的手段， 則當然亦可設爲較l〇〇〇Pa更高。 [實施例4] 在本實施例中，係使用與實施例1之情況相同的自由 基蝕刻裝置，來從氣體導入手段18而流動N2氣體： 2〜10slm，以及NF3氣體：0.9slm，並將μ波施加電力設 定爲2.5kW，並且，從氣體導入手段20而流動NH3氣體 :0.8slm 以及 NF3 氣體：l.Oslm。 將蝕刻時間設定爲5 0分鐘，並將蝕刻壓力設定爲特 定之壓力：700Pa，而使N2氣體導入量如同上述一般地變 動，而進行了蝕刻。對於如此這般所得到了的被形成在被 處理基板S上之熱氧化膜（Si02膜）以及熱氮化膜（SiN 膜）的各別之蝕刻厚度（nm )和N2氣體導入量（流量 slm )之間的關係，在圖7中作展示。 如同由圖7而可明顯得知一般，若是針對Si02膜作 觀察，則鈾刻厚度係以N 2氣體流量5 s 1 m近旁作爲邊界而 -21 - 201246358 急遽地開始增加。此係因爲，伴隨著n2氣體流量之增加 ，Η自由基係會到達氣體導入手段20和管路1 7之間的接 合部處，並與NF3氣體直接產生反應，而使HF之產生效 率變大之故。可以推測到，當N2氣體流量爲少的情況時 ，在電漿中所產生了的Η自由基、Η離子，係在輸送之途 中而消滅，並以Ν2Η、Ν3Η之形態被作輸送。故而，與 NF3氣體之間的反應效率係爲低，所產生之HF的量亦爲 少。但是，由於係亦會同時產生F，因此，亦會有使熱氮 化膜SiN膜之蝕刻增大的可能性。故而，藉由是否使用會 使Η自由基、Η離子與NF3直接反應的條件，係能夠對於 NFxHy触刻模式、HF蝕刻模式或者是雙方之蝕刻模式作 選擇。但是，在NFxHy蝕刻模式下，雖然SiN膜係並不會 被蝕刻，然而在HF蝕刻模式下，會有亦使SiN膜被作蝕 刻之虞》 [產業上之利用可能性] 若依據本發明，則由於係提供一種能夠以高速來對於 厚膜（例如，1 〇〇nm以上）作蝕刻之自由基蝕刻裝置以及 方法，因此，係能夠將存在於被處理基板表面之厚膜的自 然氧化膜等以高速來作蝕刻除去。故而，由於係能夠利用 在製作Si電晶體等之半導體裝置的工程中，因此，係能 夠有效地在半導體裝置產業中作利用。 【圖式簡單說明】
-22- S 201246358 [w丨]對於本發明之自由基蝕刻裝置的其中一構成例 作展示之模式性剖面圖。 [匱I 2]圖〖中所示之自由基飩刻裝置的模式性上面圖 〇 3]對於本發明之自由基蝕刻裝置的其他構成例作 展示之模式性剖面圖。 [® 4]對於在實施例丨中所得到之於各壓力下的蝕刻 時間（分）和Si02之蝕刻量（蝕刻厚度：nm )間的關係 作展示之圖表。 [圖5]對於在實施例2中所得到之於各N2氣體流量（ slm )下的蝕刻壓力（Pa )和si〇2之蝕刻量（蝕刻厚度： nm )間的關係作展示之圖表。 [圖6]對於在實施例3中所得到之蝕刻壓力（Pa)和 HF峰値（Arb. unit )間的關係作展示之圖表》 [圖7]對於在實施例4中所得到之相對於Si〇2以及熱 氣化膜（SiN膜）的N2(氣體）流量（slm)和餓刻量（飽 刻厚度：nm )間的關係作展示之圖表。 【主要元件符號說明】 1、2 :自由基蝕刻裝置 12 :真空槽 13 :舟 1 5 a、1 5 b :閘閥 17 :管路 -23- 201246358 1 9 :微波照射手段 1 1 :真空排氣系 12a :側壁 14 :裝入取出室 1 6 :噴淋板 18、20、21 :氣體導入手段 S :被處理基板（S i晶圓）
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Claims (1)
- 201246358 七、申請專利範圍： 1. 一種自由基蝕刻裝置，其特徵爲，具備有： 真空槽，係載置有被處理基板； 管路，係被與該真空槽作連接，並具有使電漿產生之 區域，且具備有從N2氣體和H2以及NH3氣體所選擇之至 少一種的氣體之氣體導入手段； 微波施加手段，係對於該管路內施加微波； F之供給源氣體之氣體導入手段，係被設置在該真空 槽和該使電漿產生之區域之間的管路部分處；和 噴淋板，係被設置在該真空槽內。 2. 如申請專利範圍第1項所記載之自由基蝕刻裝置， 其中，該被處理基板，係爲於其上被形成有Si02者，此 Si 〇2，係爲被進行了自由基蝕刻者。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之自由基蝕 刻裝置，其中，該F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF 氣體以及F2氣體所選擇的至少一種之氣體。 4. 如申請專利範圍第1項所記載之自由基蝕刻裝置’ 其中，在該真空槽內，係更進而設置有用以將F之供給源 氣體導入的氣體導入手段。 5 .如申請專利範圍第4項所記載之自由基蝕刻裝置’ 其中，被處理基板，係爲於其上被形成有Si02者’此 Si 〇2，係爲被進行自由基蝕刻者。 6.如申請專利範圍第4項或第5項所記載之自由基蝕 刻裝置，其中，F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF氣 -25- 201246358 體以及F2氣體所選擇的至少一種之氣體。 7.—種自由基蝕刻方法，其特徵爲： 係在具備有使電漿產生之區域的管路內，將從N2氣 體和H2以及NH3氣體所選擇之至少一種的氣體導入，並 施加微波而使電漿產生，再藉由該電漿而將被導入了的氣 體分解，而形成活性種之分解生成物，並在將該分解生成 物輸送至真空槽內的途中，將F之供給源氣體照射至該分 解生成物處並使其反應而產生自由基，再將該自由基透過 被設置在真空槽內之噴淋板而照射至被載置於真空槽內之 被處理基板上，來對於被形成在該被處理基板上之Si02 進行自由基蝕刻。 8 .如申請專利範圍第7項所記載之自由基蝕刻方法， 其中，F之供給源氣體，係爲從NF3氣體、HF氣體以及 F2氣體所選擇的至少一種之氣體。 9.如申請專利範圍第7項或第8項所記載之自由基蝕 刻方法，其中，分解生成物，主要係爲Η自由基以及Η 離子，又，藉由該分解生成物和F之供給源氣體之間的反 應所產生之自由基，主要係爲HF自由基。 1 0.如申請專利範圍第7項或第8項所記載之自由基 蝕刻方法，其中，蝕刻反應係藉由以分解生成物和F之供 給源氣體之間的反應所產生之HF而支配性地發生，並且 ，熱氮化膜和熱氧化膜Si02之間的蝕刻選擇比，係爲1.0 以下。 1 1 .如申請專利範圍第9項所記載之自由基蝕刻方法 -26- 201246358 ，其中，蝕刻反應係藉由以分解生成物和 之間的反應所產生之HF而支配性地發生 膜和熱氧化膜Si02之間的飩刻選擇比’係 之供給源氣體 並且，熱氮化 1.0以下。 -27-
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