TWI706461B - 電漿處理裝置及使用其之被處理樣品之處理方法 - Google Patents

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Abstract

在使自由基吸附於被蝕刻層的表面而形成反應層並將其除去的情況下，為了可作成不使附著堆積於被蝕刻層以外的表面的自由基所致的被蝕刻層以外的表面的粗糙化發生而將反應層除去，於一種處理膜構造之方法，前述膜構造為具備預先配置於被處理樣品上的下層的膜及配置於其上方的作為處理對象之上層的膜者，作成重複以下程序而處理膜構造：吸附程序，其為對處理室的內部供應被活性化的粒子而使前述活性化的粒子吸附於上層的膜的表面並予以與上層的膜的材料化合而形成反應生成物層者；除去程序，其為將包含供應至處理室的內部的被活性化的粒子之中附著於下層的膜的表面的粒子之附著物利用對處理室內供應氧而形成的電漿進行除去者；和脫離程序，其為將歷經吸附程序與除去程序的被處理樣品進行加熱而將上層的膜的反應生成物層予以脫離而除去者。

Description

電漿處理裝置及使用其之被處理樣品之處理方法
本發明涉及透過電漿照射與作為被處理樣品的晶圓的加熱而進行蝕刻的電漿處理裝置及使用其之被處理樣品之處理方法。
在半導體裝置，由於低功耗、記憶容量增大的要求，進一步的微細化及裝置構造的三維化正在進展。在三維構造的裝置的製造，構造立體而複雜，故除歷來的對晶圓面進行蝕刻於垂直方向的「垂直性蝕刻」外，亦可對橫向進行蝕刻的「各向等性蝕刻」亦為被常用。歷來，各向等性的蝕刻透過使用藥液下之濕式處理而進行，惟由於微細化的進展，使得藥液的表面張力所致的圖案崩塌、加工控制性的問題表露化。為此，在各向等性蝕刻，產生從歷來的使用藥液下之濕式處理置換為不使用藥液的乾式處理的需要。
作為以乾式處理高精度地進行各向等性蝕刻的方法，已知如記載於專利文獻1的吸附脫離方式的蝕刻方法。在此方法下，使最初因電漿而生成的自由基吸附於晶圓上的被蝕刻層的表面，透過化學反應予以形成反應層(吸附程序)。接著，對晶圓賦予熱能而使此反應層脫離並除去(脫離程序)。之後將晶圓冷卻(冷卻程序)。循環重複此吸附程序、脫離程序、冷卻程序從而進行蝕刻。
在此手法，於吸附程序，形成於表面的反應層到達一定的厚度時，反應層阻礙自由基到達於被蝕刻層與反應層的界面，故反應層的成長急速減速。為此，於複雜的圖案形狀的內部，即使在自由基的入射量方面存在變異性，仍可適度設定充分的吸附時間從而形成均勻的厚度的反應層，具有可使蝕刻量在不依存於圖案形狀之下變均勻的好處。
另外，可將每一循環的蝕刻量控制為數nm等級以下，故具有能以數nm的尺寸精度調整加工量的好處。再者，在被蝕刻層的表面形成反應層所需的自由基種、和亦有可利用將欲有選擇比(不想削去)的膜進行蝕刻的自由基種不同的事實而進行高選擇的蝕刻的好處。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-143186號公報
[發明所欲解決之問題]
於吸附脫離方式的蝕刻，使自由基吸附於被蝕刻層的表面而予以形成反應層，惟有時與此同時自由基附著堆積在被蝕刻層以外(不欲蝕刻的層)的表面。此狀態下進行為了將形成於被蝕刻層的表面的反應層除去而進行加熱時，有時被蝕刻層以外的表面、和附著堆積於此表面的沉積物發生化學反應，引起表面粗糙化等的問題。
然而，於如記載於專利文獻1的吸附脫離方式的蝕刻，並未考慮有關此被蝕刻層以外的表面、和附著堆積於此表面的沉積物發生化學反應，引起表面粗糙化等的問題。
本發明提供一種電漿蝕刻裝置及使用其之被處理樣品之處理方法，可解決上述之先前技術的課題，而在使自由基吸附於被蝕刻層的表面而形成反應層並將其除去的情況下，不予以發生附著堆積於被蝕刻層以外的表面的自由基所致的被蝕刻層以外的表面的粗糙化而除去反應層。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述課題，在本發明，一種被處理樣品之處理方法，其為對一膜構造進行處理者，前述膜構造為預先配置於配置在真空容器內部的處理室內的被處理樣品上的具備至少兩種類以上的複數個膜者，重複以下程序而處理膜構造：吸附程序，其為對處理室的內部供應被活性化的粒子而使活性化的粒子吸附於複數個膜之中欲蝕刻之膜的表面而予以與該上層之膜的材料化合而形成反應層者；除去程序，其為將包含供應至處理室的內部的被活性化的粒子之中附著於複數個膜之中不欲蝕刻之膜的表面的粒子之附著物利用對處理室內供應氧而形成的電漿進行除去者；和脫離程序，其為將歷經吸附程序與除去程序的被處理樣品進行加熱而將欲蝕刻之膜的反應層予以脫離而除去者。
另外，為了解決上述課題，在本發明，將電漿處理裝置構成具備以下：處理室，其具備電漿產生室與和電漿產生室連接而在內部載置被處理樣品的載台；處理氣體供應部，其對電漿產生室供應處理氣體；電漿產生部，其透過處理氣體供應部使電漿產生於被供應處理氣體的處理室的內部；加熱部，其具備將載置於處理室的載台之被處理樣品進行加熱的燈；狹縫板(離子遮蔽板)，其將設置於電漿產生部與載台之間的離子遮蔽，設有為了使自由基、氣體通過用的複數個孔；冷卻氣體供應部，其將冷卻載置於處理室的載台的被處理樣品之氣體對被處理樣品與載台之間供應；和控制部，其控制處理氣體供應部、電漿產生部、加熱部、和冷卻氣體供應部；控制部構成為重複執行以下處理：控制處理氣體供應部而將第一處理氣體對前述電漿產生室供應的狀態下控制電漿產生部而在電漿產生室的內部予以產生利用第一處理氣體下的電漿而生成反應種，使從電漿產生室供應至處理室的內部的反應種，附著於預先配置在控制冷卻氣體供應部而被冷卻的被處理樣品上的複數個膜，予以與欲蝕刻之膜的表面的材料反應而形成反應層；在控制處理氣體供應部而將供應至電漿產生室的氣體從第一處理氣體切換為第二處理氣體的狀態下，控制電漿產生部而在電漿產生室的內部予以產生利用第二處理氣體下的電漿而將第二處理氣體活性化，利用從電漿產生室供應至處理室的內部的被活性化的第二處理氣體，在控制冷卻氣體供應部而被冷卻的被處理樣品上，將附著於複數個膜之中不欲蝕刻之膜的表面的反應種除去；和控制加熱部而加熱被處理樣品，從而使附著於欲蝕刻之膜以外的部分的反應種被除去，將生成於欲蝕刻之膜的表面的反應層予以氣化而從欲蝕刻之膜予以脫離。 [對照先前技術之功效]
依本發明時，於透過冷卻自由基照射所致的反應層生成、加熱脫離的循環處理從而除去被蝕刻層的方法，可抑制被蝕刻層以外的層的表面的面粗糙化、削去而確實將被蝕刻層除去。
在本發明，於具有電漿源與作為被處理樣品之晶圓加熱用的IR燈的電漿處理裝置，照射第1自由基而在被蝕刻層的表面形成反應，之後照射第2自由基，將在第1自由基照射時附著堆積於被蝕刻層以外的層的表面而形成的沉積物之中能以低溫除去的成分進行除去，之後為了除去反應層而以IR燈將作為被處理樣品之晶圓加熱之際，照射第3自由基，將在第2自由基照射時未除去完全的附著於被蝕刻層以外的層的表面的沉積物除去，使得可在自由基照射所致的反應層生成、加熱脫離、冷卻的循環處理中，抑制被蝕刻層以外的層的表面的面粗糙化、蝕刻。以下，基於圖式詳細說明本發明的實施例。 [實施例1]
首先，利用圖1含本發明的實施例相關的電漿處理裝置100的整體構成而說明概略。 處理室1由基室11構成，其中設置為了載置作為被處理樣品之晶圓2(以下記為晶圓2)用的晶圓台4(以下，記為載台4)。在處理室1的上方設置具備石英室12、ICP線圈34、及高頻電源20的電漿源，於電漿源使用ICP(Inductively Coupled Plasma:感應耦合電漿)放電方式。構成ICP電漿源的圓筒型的石英室12設置於處理室1之上方，在石英室12的外側設置ICP線圈34。
對ICP線圈34經由整合機22連接為了電漿生成用的高頻電源20。高頻電力的頻率使用13.56MHz等數十MHz的頻帶。於石英室12之上部設置頂板6。於頂板6設置噴灑板5，於其下部設置氣體分散板17。處理氣體從氣體分散板17的外周導入至處理室1內。
處理氣體是供應流量被透過按氣體種類而設置的質流控制器50調整供應流量。在圖1中雖記載NH3 、H2 、CH2 F2 、CH3 F、CH3 OH、O2 、NF3 、Ar、N2 、CHF3 、CF4 、HF作為處理氣體，惟亦可使用其他氣體。
處理室1的下部方面，為了將處理室減壓，透過真空排氣配管16，連接於排氣手段15。排氣手段15方面，例如以渦輪分子泵浦、機械增壓泵、乾式泵浦而構成。另外，為了調整處理室1、放電區域3的壓力，調壓手段14設置於排氣手段15之上游側。
在載台4與構成ICP電漿源的石英室12之間，設置為了加熱晶圓2用的IR燈單元。IR燈單元主要具備IR燈62、將IR光反射的反射板63、IR光透射窗74。IR燈62方面採用圓型(圓形)的燈。另外，從IR燈62放射的光是從可見光放出以紅外光區域的光為主的光(此處稱為IR光)。在示於圖1的構成，IR燈62方面雖設置3圈份的IR燈62-1、62-2、62-3，惟亦可為2圈、4圈等。於IR燈62之上方，設置為了將IR光朝下方(晶圓2的設置方向)反射用的反射板63。
於IR燈62連接IR燈用電源64，在其中途設置為了在高頻電源20產生的電漿生成用的高頻電力的雜訊不流入IR燈用電源64用的高頻截止濾波器25。另外，對IR燈用電源64設置可互相獨立控制供應至IR燈62-1、62-2、62-3的電力的功能，可調節晶圓的加熱量的徑方向分布。
於IR燈單元之中央，形成為了使從質流控制器50供應至石英室12的內部的氣體流至處理室1之側用的氣體的流道75。然後，於此氣體的流道75設置具有複數個孔的狹縫板(離子遮蔽板)78，該複數個孔用於將在石英室12的內部予以產生的電漿中生成的離子、電子進行遮蔽，僅使中性的氣體、中性的自由基通過而照射於晶圓2。
於載台4，在內部形成為了冷卻載台4用的冷媒的流道39，透過冷卻器38使冷媒被循環供應。另外，為了透過靜電吸附將晶圓2固定於載台4，是板狀的電極板的靜電吸附用電極30被嵌入至載台4，分別被連接靜電吸附用的DC電源31。
另外，為了效率佳地冷卻晶圓2，可對載置於載台4的晶圓2的背面與載台4之間供應He氣體。另外，為了在使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附下進行加熱冷卻仍不會弄傷晶圓2的背面，載台4的表面(晶圓載置面)被以聚醯亞胺等的樹脂塗佈。此外在載台4的內部，設置為了測定載台4的溫度用的熱電偶70，此熱電偶連接於熱電偶溫度計71。
另外，為了測定晶圓2的溫度用的光纖92-1、92-2載置於載台4的晶圓2之中心部附近、晶圓2的徑方向中間部附近、晶圓2的外周附近的3處。光纖92-1將來自外部IR光源93的IR光導至晶圓2的背面而照射於晶圓2的背面。另一方面，光纖92-2，透過光纖92-1將照射的IR光之中就晶圓2透射反射的IR光進行收集而往光譜儀96傳送。
以外部IR光源93生成的外部IR光被往為了將光路徑予以ON/OFF用的光路徑開關94傳送。之後，在光分配器95分支為複數個(圖1的情況下分支為三個)，經由三系統的光纖92-1照射於晶圓2的背面側的個別的位置。
在晶圓2被吸收反射的IR光被透過光纖92-2往光譜儀96傳送，以檢測器97獲得光譜強度的波長依存性的資料。並且，此獲得的光譜強度的波長依存性的資料被送至控制部40的演算部41，吸收波長被算出，以此為基準可求出晶圓2的溫度。另外，在光纖92-2的中途設置光多工器98，就光譜計測的光，切換就在晶圓中心、晶圓中間、晶圓外周的何計測點的光進行光譜計測。據此在演算部，可求出按晶圓中心、晶圓中間、晶圓外周的個別的溫度。
於圖1中，60為覆蓋石英室12的容器，81是為了將載台4與基室11的底面之間進行真空密封用的O形環。
控制部40就從高頻電源20往ICP線圈34的高頻電力供應的ON-OFF進行控制。另外，控制質流控制器控制部51，調整從個別的質流控制器50往石英室12的內部供應的氣體的種類及流量。此狀態下控制部40進一步使排氣手段15作動同時控制調壓手段14，調整為處理室1的內部成為期望的壓力(真空度)。
再者，控制部40使靜電吸附用的DC電源31作動而使晶圓2靜電吸附於載台4，在使將He氣體對晶圓2與載台4之間供應的質流控制器50作動的狀態下，根據以熱電偶溫度計71測定的載台4的內部的溫度、及以檢測器97計測的晶圓2之中心部附近、半徑方向中間部附近、外周附近的光譜強度資訊而根據以演算部41求出的晶圓2的溫度分布資訊，以晶圓2的溫度成為既定的溫度範圍的方式，控制IR燈用電源64、冷卻器38。
接著，就利用在圖1說明的電漿處理裝置100進行基本的蝕刻處理方法利用圖2、3進行說明。在圖2示出時序圖、在圖3示出晶圓上的微細圖案的狀態之例。於圖3中，被蝕刻層為膜101、被蝕刻層以外的層(不蝕刻的層)為膜102(圖3的情況下，層102-1與層102-2)。在圖3之例，材料在例如被蝕刻層的膜101(以下，記為被蝕刻層101)方面為SiN、TiN等的氮化膜，膜102(層102-1及層102)為SiO2 、p-Si、SiOC、SiGe、TiO、Al2 O3 等的氮化膜以外的膜。
首先，經由設於處理室1的搬送口(圖示省略)將晶圓2往處理室1搬入，搭載於載台4後，以控制部40使靜電吸附用的DC電源31作動而將晶圓2靜電吸附於載台4，將晶圓2固定於載台4，同時控制質流控制器控制部51而從He氣體對應的質流控制器50對晶圓2的背面與載台4之間供應晶圓冷卻用的He氣體，將晶圓2的背面的與載台4之間的He氣體的壓力220設定為既定的壓力(221的狀態)，冷卻晶圓2而使晶圓的溫度230成為231的狀態。例如晶圓溫度231為-20℃至＋20℃、晶圓溫度233為80～300℃。於此狀態下，圖案的剖面形狀是如示於圖3的(a)，為以被蝕刻層101覆蓋是不欲蝕刻的層之層102-1之上表面的方式而形成的狀態。
再者，透過複數個質流控制器50調整供應至處理室1內的處理氣體A的流量，調整調壓手段14的開度而將處理室1的內部與石英室12的內部的壓力設定為目標壓力。在此狀態下，以控制部40使高頻電源20為ON而使放電電力導通(放電電力200為201的狀態)，從而在石英室12的內部使電漿放電開始，使電漿10產生於石英室12的內部。此時往IR燈62的施加電力(IR燈的電力)210為零的狀態(211的狀態)。
在此狀態下，將處理氣體的一部分以電漿10，予以離子化、解離。在產生此電漿10的區域未離子化的中性的氣體與自由基通過狹縫板78而照射於晶圓2。據此使自由基105吸附於晶圓的表面而在被蝕刻層101的表面生成反應層104(相當於圖2的第1循環的期間(a)，此外圖3的(b)的狀態)。
完成反應層104的生成後以控制部40使高頻電源20為OFF(放電電力200成為202的狀態)，停止電漿放電。然後，停止晶圓背面的He氣體的供應，同時將閥52打開而使晶圓的背面的壓力成為與處理室內的壓力相同程度(將晶圓背面的He氣體脫除(晶圓背面HE壓力220為222的狀態))。
接著，以控制部40控制而使IR燈用電源64的輸出為ON，使IR燈62亮燈(IR燈的電力210為212的狀態)。從IR燈62放射的IR光穿過IR光透射窗74而將晶圓2加熱(晶圓的溫度230為232的狀態)。晶圓的溫度230到達一定值時(233的狀態)，以控制部40控制而減低IR燈用電源64的輸出(IR燈的電力210為213的狀態)，一定的時間保持晶圓2的溫度為一定。如此般保持晶圓2的溫度為一定，使得生成於被蝕刻層101的表面的反應層104因熱反應被激發，從被蝕刻層101的表面揮發，脫離為來自反應層的氣化物(揮發物)107。此結果，被蝕刻層101曝露(脫離程序)(相當於圖2的第1循環的期間(b)，另外圖3的(c)的狀態)。
將晶圓2的溫度維持為233的狀態一定時間後，使IR燈用電源64的輸出為OFF(214的狀態)，停止晶圓2的加熱。接著，以控制部40控制Ar氣體供應用的質流控制器50與He氣體供應用的質流控制器50，一面對處理室1的內部供應Ar氣體一面對晶圓2的背面的與載台4之間供應He氣體(223的狀態)，開始晶圓2的冷卻(234的狀態，相當於圖2的第1循環的期間(c))。
晶圓2的冷卻結束後再次開始(作為下個循環)自由基照射(第2循環)。然後，重複自由基吸附、加熱脫離、冷卻的循環而一步一步進行蝕刻。另外靜電吸附是在循環處理的全盤設為ON而持續吸附。蝕刻結束後使靜電吸附為OFF而從處理室1搬出晶圓2。
於此，就上述處理中的課題利用圖4進行說明。對圖4(a)的初始狀態，在圖4的(a)的反應層生成程序(相當於示於圖2的期間(a))中，為了形成反應層104而照射自由基時，有時照射的自由基亦會吸附堆積於被蝕刻層101以外的層102-1及102-2(以下，將此等層總稱而記為不欲蝕刻之層102)的表面，形成沉積膜(堆積層)106。此狀態下在下個處理方面進行為了將反應層104及沉積膜106除去用的加熱時(相當於示於圖2的期間(b)的程序)，有時沉積膜106與不欲蝕刻之層102的表面發生化學反應，在其表面形成變質物，或被蝕刻，從而發生表面粗糙化111-1、111-2。
例如，以使被蝕刻層101為SiN、使不欲蝕刻之層102之中層102-1為p-Si、另外使層102-2為SiO2 的情況為例進行說明。
首先，將包含O、C、F、H的處理氣體對石英室12的內部導入，從高頻電源20對ICP線圈34施加高頻電力而在石英室12的內部生成電漿。
接著，使在此電漿中生成的自由基流入處理室1而對晶圓2照射，在作為被蝕刻層101之SiN膜的表面，作為反應層104，予以形成一定的厚度的(NH4 )2 SiF6 的銨鹽的反應層。此外此時，有時在不欲蝕刻之層102之中的層102-1的p-Si、層102-2的SiO2 上，在表面附著C、F、H、O，形成由此等成分所成的沉積膜106。
然後，在此狀態下進行加熱時，雖形成於作為被蝕刻層101的SiN膜上的反應層104揮發為HF、SiF4 、NH4 F，惟有時在形成不欲蝕刻之層102之中層102-1的p-Si、層102-2的SiO2 的沉積膜106的表面，沉積膜106未完全揮發而產成以SiFx、SiHx等為成分的殘渣，另外有時一部分揮發為SiF4 、SiH4 等，結果在不欲蝕刻之層102-1及層102-2的表面產生面粗糙化111-1、111-2等的損傷。
接著，作為解決上述課題之方法，就第1實施例，利用圖5、6敘述之。圖5示出處理時序圖，圖6示出晶圓上的微細圖案的狀態。示於圖6的(a)的微細圖案的剖面構造如同圖3的(s)的情況，被蝕刻層601形成於作為不欲蝕刻之層的層602-1之上部。層602-2亦為不欲蝕刻之層，相當於圖3的作為不欲蝕刻之層的層102-2。
將晶圓2靜電吸附於載台4，將He氣體導入晶圓2的背面與載台4之間而將He氣體的壓力設定為既定的壓力(He氣體的壓力520為521的狀態)，將晶圓2冷卻而設定為既定的溫度(晶圓的溫度530為531的狀態)，透過複數個質流控制器50調整供應至處理室1內的處理氣體A的流量，與在圖2說明的程序相同。
在此狀態下在石英室12的內部以處理氣體A進行電漿放電(放電電力500為501的狀態)，將在該處生成的自由基予以通過狹縫板78而搬送至處理室1，照射於晶圓2而在作為欲蝕刻的膜之被蝕刻層601的表面生成反應層604(圖5的(a)反應層形成)。另外，此時的形成於晶圓2的圖案的初始的剖面形狀是如示於圖6的(a)的形狀。此時，在不欲蝕刻之層602-1及層602-2(以下，將此等層總稱而記為不欲蝕刻之層602)的表面亦附著自由基，形成沉積膜606(圖6的(a)的剖面形狀)。
接著，使處理氣體A所致的電漿放電停止，使往石英室12的內部的處理氣體A的供應停止後，透過複數個質流控制器50對石英室12內調整氣體B的流量而進行供應。在此狀態下，作為清潔程序，對石英室12的內部供應氣體B，在石英室12的內部進行電漿放電(放電電力500為502的狀態)。
將在此石英室12的內部的透過電漿放電而生成的氣體B的自由基，予以通過狹縫板78而搬送至處理室1，照射於晶圓2。如此般在被照射氣體B的自由基的晶圓2的表面，生成於不欲蝕刻之層602的表面的沉積膜606與氣體B的自由基發生反應，予以氣化為來自沉積膜的氣化物(揮發物)608，使得從晶圓2的表面被選擇性除去(圖5的(b)清潔、圖6的(c)的剖面形狀)。亦即，作為氣體B，構成為選擇如該自由基與沉積膜606選擇性反應的材料。此時，在晶圓2的背面與晶圓台之間被導入He氣體，保持為既定的壓力(He氣體的壓力520為521的狀態)，晶圓2的溫度531維持為被冷卻的狀態。
以氣體B進行電漿放電一定的時間而將生成於不欲蝕刻之層602的表面的沉積膜606除去後，停止電漿放電，同時停止往石英室12的內部的氣體B的供應。此時，晶圓背面的He氣體的供應亦停止，將閥52打開而使晶圓的背面的壓力為與處理室內的壓力相同程度(將晶圓背面的He氣體脫除，使He氣體壓力為522的狀態)。
在此狀態下，以控制部40控制而使IR燈用電源64的輸出為ON，使IR燈62亮燈(IR燈電力510為511的狀態)。從IR燈62放射的IR光穿過IR光透射窗74而將晶圓2加熱(晶圓的溫度530為532的狀態)。晶圓2的溫度到達一定值後(晶圓的溫度530為533的狀態)以控制部40進行控制而減低IR燈用電源64的輸出(IR燈電力510為512的狀態)，將晶圓2的溫度，一定時間保持一定。
如此般一定時間保持晶圓2的溫度為一定，從而使反應層604氣化為氣化物(揮發物)607，從被蝕刻層601的表面予以脫離。據此，如示於圖6的(c)過熱脫離中的圖案的剖面，可在不欲蝕刻之層602的表面不予以產生面粗糙化等的損傷之下，將形成於被蝕刻層601的表面的反應層604除去，使被蝕刻層601曝露。
一定時間保持晶圓2的溫度為一定從而使反應層604氣化為氣化物607並予以從被蝕刻層601的表面脫離後，使IR燈電力510為Off，對晶圓的背面供應He而使晶圓背面He壓為523的狀態，冷卻晶圓2。
於此，形成於不欲蝕刻之層602的表面的沉積膜606的成分為例如CF系的情況下，作為在清潔程序使用的氣體B，雖O2 為第1候補，惟依沉積膜106的成分，除O2 以外，亦可將以H2 、N2 等為主成分的處理氣體用作為圖6的(b)的清潔程序中的氣體B。然而，清潔程序中，需要選擇處理氣體B的氣體種類以避免：反應層604的化學性質由於自由基反應因而發生變化，使得由於在之後的加熱脫離程序反應層604未充分脫離等因而產生殘渣。
將依利用圖5及圖6說明的本實施例下之蝕刻處理的流程，參照圖1，示於圖7的流程圖。
首先，將晶圓2載置於載台4，使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附於載台4的狀態下，對晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而冷卻晶圓2(S701)。
接著，對石英室12導入氣體A，在調整調壓手段14的開度而將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體A的石英室12的內部予以產生電漿10(S702)。然後，透過在電漿10的內部產生的氣體A的自由基之中穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基，在被蝕刻層601的表面形成反應層604，在不欲蝕刻之層602的表面形成沉積膜606(S703)。
接著，在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下將對石英室12供應至內部的氣體種類從氣體A切換為氣體B。接著，將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體B的石英室12的內部予以產生電漿10(S704)。
透過在石英室12的電漿10的內部產生的氣體B的自由基之中穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基，將形成於不欲蝕刻之層602的表面的沉積膜606除去(S705)。
接著，沉積膜606被除去的狀態下，使在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下對石英室12往內部的氣體B的供應、和往晶圓2的背面與載台4之間的He氣體的導入停止，從IR燈用電源64對IR燈62施加電力而開始晶圓2的加熱，以晶圓2的溫度成為一定的值的方式控制來自IR燈用電源64的輸出(S706)。將晶圓2加熱而維持為一定的溫度，從而將使形成於被蝕刻層601的表面的反應層604活性化而從被蝕刻層601的表面予以脫離(S707)。
接著，從IR燈用電源64遮斷往IR燈62的電力的施加，對從被蝕刻層601的表面使反應層604脫離的晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而將晶圓2冷卻(S708)。
重複此S701至S708的步驟直到完成被蝕刻層601的除去(S709)，從而可將被蝕刻層601除去。
如在以上所說明，本實施例為一種晶圓處理方法，其為重複一處理程序而進行晶圓的膜層的蝕刻者，前述處理程序具備對晶圓表面之包含上下的膜層的膜構造之上層的表面供應活性種粒子(自由基)而形成反應生成物層的程序、和將反應生成物層進行晶圓加熱予以脫離而除去的程序，在進行透過利用氧氣而形成於處理室內的電漿而將在形成反應生成物層的程序之後附著於下層的表面的自由基起因的附著物除去的程序後，進行將反應生成物層除去的程序。
再者，於除去反應生成物層的程序中，一面在處理室內形成利用氧之下的電漿一面進行。
依本實施例時，可在不會使不欲蝕刻之層602的表面粗糙化之下，確實除去被蝕刻層601。 [實施例2]
接著就第2實施例，利用圖8、9進行說明。在實施例1，於示於圖7的流程圖，在以氣體B的自由基將沉積膜除去的程序(S705)後進行將晶圓進行燈加熱的程序(S706)。然而，有時以氣體B的自由基無法完全除去沉積膜，在不欲蝕刻之層602的表面殘留沉積膜的一部分。在本實施例作成為，即使如此般無法以氣體B的自由基將沉積膜完全除去而在不欲蝕刻之層602的表面的一部分殘留沉積膜的情況下，仍可將其確實除去。
圖8示出實施例2中的處理時序圖、圖9示出晶圓上的微細圖案的樣子。 首先，在將晶圓2載置於載台4的狀態下使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附於載台4，對晶圓2的背面與載台4之間供應He氣體而將晶圓2冷卻(晶圓背面He壓820為521的狀態)。此狀態下的晶圓2的剖面為圖9的(S)初始的形狀。
接著，對石英室12供應處理氣體A，從高頻電源20對ICP線圈34施加高頻電力(放電電力)而在石英室12的內部進行電漿放電(放電電力800為ON：801的狀態)。
據此，將在電漿中生成的自由基照射於晶圓而在被蝕刻層901的表面生成反應層904(圖8的(a)反應層形成程序、圖9的(a)反應層生成)。此時，形成自由基附著堆積於作為不欲蝕刻之層的層902-1及層902-2(以下，將此等層總稱而記為不欲蝕刻之層902)的表面所致的沉積膜906。
接著，停止往ICP線圈34的高頻電力的施加(圖8的802)，停止往石英室12的氣體A的供應而開始氣體B的供應。此狀態下從高頻電源20對ICP線圈34施加高頻電力(放電電力)而在石英室12的內部進行電漿放電(圖8的803)。
據此，將在電漿中生成的自由基對晶圓2照射，從而將在不欲蝕刻之層902的表面生成的沉積膜906-1之中能以低溫除去的成分予以揮發為氣化物(揮發物)908-1而除去(圖8的(b)清潔程序、圖9的(b)清潔)。圖8的(a)反應層形成程序、和(b)的清潔程序之間，IR燈電力810為OFF；811的狀態，對晶圓2的背面供應He而使晶圓背面He壓820為821的狀態下，晶圓2的溫度830維持為被冷卻的狀態：831。
之後，停止往ICP線圈34的高頻電力的施加(圖8的804)，停止往石英室12的氣體B的供應而開始氣體C的供應。此狀態下從高頻電源20對ICP線圈34施加高頻電力(放電電力)而在石英室12的內部進行電漿放電(圖8的805)。另外，此時，停止往晶圓2的背面與載台4之間的He氣體的供應(822)，停止晶圓2的冷卻。
利用氣體C而進行電漿放電的狀態下，使IR燈用電源64的輸出(IR燈電力810)為ON而使IR燈62亮燈(812)，以穿過光透射窗74的IR光將晶圓2加熱(圖8的晶圓的溫度830為832的狀態)。在晶圓2的溫度到達既定的溫度(833)的時點使IR燈電力810減低而一定時間維持為813的狀態後，使放電電力800為OFF：806，使IR燈電力810為OFF(814)，使晶圓背面He壓820上升至823的狀態而開始晶圓2的冷卻(834)。
據此，使殘留於不欲蝕刻之層902的表面的以低溫無法除去的沉積膜906-2氣化，除去為氣化物(揮發物)908-2，同時使形成於被蝕刻層901的表面的反應層904氣化、脫離為氣化物(揮發物)907。
以如上述的順序進行處理，從而可對不欲蝕刻之層902的表面抑制表面粗糙化等的損傷的發生。氣體C如同氣體B，需要採用如不對反應層904的揮發性造成不良影響的氣體種類。
另外，氣體C方面，以調整不欲蝕刻之層902的表面的化學組成為目的而選定亦為有效。例如不欲蝕刻之層902為SiO2 的情況下，使用以O2 為主體的氣體作為處理氣體C，使表面的Si的懸鍵終端為Si-O、及將Si-M(M為H、F、C等)置換為Si-O為有效。
於圖10，以流程圖示出本實施例的處理的流程。 首先，將晶圓2載置於載台4，使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附於載台4的狀態下，對晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而冷卻晶圓2(S1001)。
接著，對石英室12導入氣體A，在調整調壓手段14的開度而將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體A的石英室12的內部予以產生電漿10(S1002)。然後，透過在電漿10的內部產生的氣體A的自由基之中穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基，在被蝕刻層901的表面形成反應層904，在不欲蝕刻之層602的表面形成沉積膜906-1(S1003)。
接著，在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下將對石英室12供應至內部的氣體種類從氣體A切換為氣體B。接著，將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體B的石英室12的內部予以產生電漿10(S1004)。
透過在石英室12的電漿10的內部產生的氣體B的自由基之中穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基，使形成於不欲蝕刻之層902的表面的沉積膜906-1之中能以低溫除去的成分將氣化物908-1予以揮發而除去(S1005)。
接著，在從沉積膜906-1除去能以低溫而除去的成分而殘留沉積膜906-2的狀態下，使在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下對石英室12的往內部的氣體B的供應、和往晶圓2的背面與載台4之間的He氣體的導入停止。
接著，對石英室12的內部供應氣體C，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體C的石英室12的內部予以產生電漿10(S1006)。再者，從IR燈用電源64對IR燈62施加電力，開始處理室1的內部的晶圓2的加熱(S1007)。此予以產生的電漿、和透過進行使用IR燈之下的加熱，使殘留於不欲蝕刻之層902的表面的S1005的程序中的低溫狀態下的處理無法除去的沉積膜906-2氣化，除去為氣化物908-2，同時使形成於被蝕刻層901的表面的反應層904脫離(S1008)。據此可對不欲蝕刻之層902的表面抑制表面粗糙化等的損傷的發生。
接著，從IR燈用電源64遮斷往IR燈62的電力的施加，對從被蝕刻層601的表面使反應層604脫離的晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而將晶圓2冷卻(S1009)。
重複此S1001至S1009的步驟直到完成被蝕刻層901的除去(S1010)，從而可將被蝕刻層901除去。
依本實施例時，可將在不欲蝕刻之層902的表面生成的沉積膜906-1，歷經兩階段的除去程序而確實除去，故可在不予以發生面粗糙化於不欲蝕刻之層902的表面之下確實將被蝕刻層901除去。 [實施例3]
接著就第3實施例，利用圖11、12進行說明。本實施例為對與在實施例2說明的程序同樣的程序，作為前處理，在不欲蝕刻之層的表面形成保護膜。圖11示出實施例3中的處理時序圖、圖12示出晶圓上的微細圖案的樣子。
首先，在開始與在實施例2說明同樣的循環處理前，作為前處理，使IR燈電力1110為ON(1111)，一面將晶圓2加熱(1131)而使晶圓的溫度1130上升，一面使放電電力1100為ON：1101，以處理氣體D進行放電。晶圓的溫度1130到達既定的溫度：1132後，一面切換IR燈電力1110而降低IR燈的輸出(1112)，將晶圓2的溫度保持為一定：1132，一面在作為不欲蝕刻之層的層1202-1及層1202-2(以下，將此等層總稱而記為不欲蝕刻之層1202)的表面，選擇性予以形成保護層1209(圖11的(t)前處理程序，圖10的(t)前處理)。
形成保護層1209的狀態下，使放電電力1100為OFF而停止利用處理氣體D下的放電(1102)，使IR燈電力1110為OFF：1113。另外，使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附於載台4，對晶圓2的背面與載台4之間供應He氣體而使晶圓背面He壓1120上升，作成1121的狀態從而將晶圓2冷卻，使晶圓的溫度1130如1133般降低。
接著採循環處理，首先，一面將晶圓2冷卻而將晶圓的溫度1130維持為1134的狀態，一面供應處理氣體A使放電電力1100為ON：1103的狀態而進行電漿放電，將在電漿中生成的自由基照射於晶圓而在作為欲蝕刻的膜之被蝕刻層1201的表面生成反應層1204(圖11的(a)反應層生成、圖12的(a)反應層)。此時，在不欲蝕刻之層1202形成保護層1209，故在保護層1209的表面形成沉積膜1206。
接著，使放電電力1100為OFF：1104的狀態而停止利用處理氣體A下的放電，將供應至石英室12的氣體種類從氣體A切換為氣體B。對石英室12的內部供應氣體B的狀態下，使放電電力1100為ON：1105的狀態，利用氣體B進行電漿放電。在此狀態下，晶圓2的冷卻持續進行。將利用氣體B下的在電漿中生成的自由基105照射於晶圓，使得將沉積膜1206之中能以低溫除去的成分予以揮發為氣化物(揮發物)1208-1而除去(圖11的(b)清潔程序、圖12的(b)清潔)。
之後，使放電電力1100為OFF：1106的狀態而停止利用氣體B下的放電，將供應至石英室12的氣體種類從氣體B切換為氣體C。在對石英室12的內部供應氣體C的狀態下使放電電力1100為ON：1107的狀態，利用氣體C開始電漿放電。此時，停止往晶圓背面的He氣體的供應，使晶圓背面He壓1120降低(1122)，使IR燈電力1110為ON：1114的狀態而開始利用IR燈下的加熱，使晶圓的溫度1130上升至既定的溫度1136(1135)。晶圓2的溫度成為既定的溫度：1136的狀態下，使IR燈電力1110減低而減低利用IR燈62下的加熱(1115)，將晶圓的溫度1130保持為一定：1136。
透過進行如此的處理，使得將低溫下無法除去的殘餘的沉積膜1206-2除去為氣化物(揮發物)1208-2，同時使形成於被蝕刻層1201的表面的反應層1204氣化、脫離為氣化物(揮發物)1207。據此可對不欲蝕刻之層1202的表面抑制粗糙度、削去等的發生。氣體C如同氣體B，需要採用如不對反應層1204的揮發性造成不良影響的氣體種類。
此狀態下維持一定時間後，使放電電力1100為OFF：1108，使IR燈電力1110為OFF：1116，對晶圓2的背面開始He的供應而使晶圓背面He壓1120上升為1123的狀態。據此晶圓2被冷卻，晶圓的溫度1130下降(1137)。
在前處理程序使用的處理氣體D方面，例如，被蝕刻層1201為SiN、TiN等的氮化膜，不欲蝕刻之層1202為p-Si、SiON、SiOCN的情況下，處理氣體D方面使用以O2 為主體的處理氣體從而在表面形成Si-O的保護膜為有效。此外此情況下，使氣體C是以O2 為主體的氣體，於Si-O保護膜，使Si-的懸鍵返回Si-O，同時使Si-M(M為H、F、C等)返回Si-O為有效。
另外，被蝕刻層1201為SiN、TiN等的氮化膜，不欲蝕刻之層1202為SiON、SiOCN的情況下，使用包含H、O、C等中的任一者的處理氣體而從SiON、SiOCN的表面將N原子抽出，降低氮的組成比為有效。
於圖13，以流程圖示出本實施例的處理的流程。 首先，將晶圓2載置於載台4，使靜電吸附用電極30作動而將晶圓2靜電吸附於載台4的狀態下，作為前處理，使IR燈ON(S1301)，一面將晶圓2加熱一面生成處理氣體D的電漿(S1302)，一面將晶圓2的溫度保持為一定一面在不欲蝕刻之層1202的表面，選擇性予以形成保護層1209。
經過一定時間後，消去電漿，停止利用IR燈下的過熱(S1303)，對晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而冷卻晶圓2(S1304)。
接著，對石英室12導入氣體A，在調整調壓手段14的開度而將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體A的石英室12的內部予以產生電漿10(S1305)。然後，透過在電漿10的內部產生的氣體A的自由基之中穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基105，在被蝕刻層1201的表面形成反應層1204，在不欲蝕刻之層1202的表面的保護層1209之上形成沉積膜1206(S1306)。
接著，在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下將對石英室12供應至內部的氣體種類從氣體A切換為氣體B。接著，將石英室12與處理室1的內部的壓力(真空度)設定為既定的值的狀態下，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體B的石英室12的內部予以產生電漿10(S1307)。
在石英室12的電漿10的內部產生的氣體B的自由基之中，透過穿過狹縫板78到達處理室1而附著於晶圓2的表面的自由基，使形成於不欲蝕刻之層1202的表面的沉積膜1206之中能以低溫除去的成分將氣化物1208-1予以揮發而除去(S1308)。
接著，在從沉積膜1206除去能以低溫而除去的成分而殘留沉積膜(保護層)1209的狀態下，在遮斷從高頻電源20施加於IPC線圈34的高頻電力而使石英室12的內部的電漿消滅的狀態下使對石英室12的往內部的氣體B的供應、和往晶圓2的背面與載台4之間的He氣體的導入停止。
接著，對石英室12的內部供應氣體C，從高頻電源20對IPC線圈34施加高頻電力，在被導入氣體C的石英室12的內部予以產生電漿10(S1309)。再者，從IR燈用電源64對IR燈62施加電力，開始處理室1的內部的晶圓2的加熱(S1310)。透過此予以產生的電漿、和進行使用IR燈之下的加熱，使殘留於不欲蝕刻之層1202的表面的S1308的程序中的低溫狀態下的處理無法除去的沉積膜(保護層)1209氣化，除去為氣化物1208-2，同時使形成於被蝕刻層1201的表面的反應層1204脫離(S1311)。據此可對不欲蝕刻之層1202的表面抑制表面粗糙化等的損傷的發生。
接著，從IR燈用電源64遮斷往IR燈62的電力的施加，對從被蝕刻層1201的表面使反應層1204脫離的晶圓2的背面與載台4之間導入He氣體而將晶圓2冷卻(S1312)。
重複此S1304至S1312的步驟直到完成被蝕刻層1201的除去(S1313)，從而可在不對不欲蝕刻之層1202的表面造成損傷之下將被蝕刻層1201除去。
依本實施例時，在前處理程序在不欲蝕刻之層1202預先形成保護層1209，故在除去被蝕刻層1201的程序中可對不欲蝕刻之層1202的表面抑制發生粗糙化、削去等。
以上，雖根據實施例具體說明由本發明人創作的發明，惟本發明非限定於前述實施例者，在不脫離其要旨的範圍下可進行各種變更不言而喻。例如，上述之實施例是為了以容易理解的方式說明本發明而詳細說明者，未必限定於具備所說明之全部的構成。此外，就各實施例的構成的一部分，可進行其他構成的追加、刪除、置換。 [產業利用性]
本發明可於半導體裝置的製程中，適用於就半導體晶圓進行蝕刻處理的程序。
1:處理室 2:晶圓 4:載台 5:噴灑板 6:頂板 10:電漿 11:基室 12:石英室 14:調壓手段 15:排氣手段 16:真空排氣配管 17:氣體分散板 25:高頻截止濾波器 30:靜電吸附用電極 31:靜電吸附用的DC電源 38:冷卻器 40:控制部 41:演算部 50:質流控制器 51:質流控制器控制部 52:閥 62:IR燈 63:反射板 64:IR燈用電源 70:熱電偶 71:熱電偶溫度計 74:光透射窗 75:氣體的流道 78:狹縫板 92:光纖 93:外部IR光源 94:光路徑開關 95:光分配器 96:光譜儀 97:檢測器 98:光多工器 100:電漿處理裝置 101、601、901、1201:被蝕刻層 102、602、902、1202:被蝕刻層以外的膜(不欲蝕刻之層) 104、604、904、1204:反應層 105:自由基 106、606、906-1:沉積膜 107、607、907、1207:氣化物 608、908-1、908-2、1208-1、1208-2:氣化物 1209:保護層 111-1、111-2:表面的粗糙化
[圖1]就本發明中的蝕刻裝置的整體的示意構成進行繪示的方塊圖。 [圖2]與本發明的第1實施例關聯的主要的構成要件的基本的處理時序圖。 [圖3]就與本發明的第1實施例關聯的圖2的時序圖中作為被處理樣品的晶圓上的微細圖案的狀態的變化進行繪示的圖。 [圖4]就為了說明本發明的第1實施例的課題用的作為被處理樣品之晶圓上的微細圖案的狀態的變化進行繪示的圖。 [圖5]本發明的第1實施例的主要的構成要件的基本的處理時序圖。 [圖6]就本發明的第1實施例的作為被處理樣品之晶圓上的微細圖案的狀態的變化進行繪示的圖。 [圖7]就本發明的第1實施例的處理的流程進行繪示的流程圖。 [圖8]本發明的第2實施例的主要的構成要件的基本的處理時序圖。 [圖9]就本發明的第2實施例的作為被處理樣品之晶圓上的微細圖案的狀態的變化進行繪示的圖。 [圖10]就本發明的第2實施例的處理的流程進行繪示的流程圖。 [圖11]就本發明的第3實施例中的主要的構成要件的基本的處理時序圖進行繪示的圖。 [圖12]就本發明的第3實施例的作為被處理樣品之晶圓上的微細圖案的狀態的變化進行繪示的圖。 [圖13]就本發明的第3實施例的處理的流程進行繪示的流程圖。
1:處理室
2:晶圓
3:放電區域
4:載台
5:噴灑板
6:頂板
10:電漿
11:基室
12:石英室
14:調壓手段
15:排氣手段
16:真空排氣配管
17:氣體分散板
20:高頻電源
22:整合機
25:高頻截止濾波器
30:靜電吸附用電極
31:靜電吸附用的DC電源
34:ICP線圈
38:冷卻器
39:冷媒的流道
40:控制部
41:演算部
50:質流控制器
51:質流控制器控制部
52:閥
60:容器
62、62-1、62-2、62-3:IR燈
63:反射板
64:IR燈用電源
70:熱電偶
71:熱電偶溫度計
74:光透射窗
75:氣體的流道
78:狹縫板
81:O形環
92-1、92-2:光纖
93:外部IR光源
94:光路徑開關
95:光分配器
96:光譜儀
97:檢測器
98:光多工器
100:電漿處理裝置

Claims (8)

  1. 一種被處理樣品之處理方法，其為對一膜構造進行處理者，前述膜構造為預先配置於配置在真空容器內部的處理室內的被處理樣品上的具備至少兩種類以上的複數個膜者，重複以下程序而處理前述膜構造： 吸附程序，其為對前述處理室的內部供應被活性化的粒子而使前述活性化的粒子吸附於前述複數個膜之中欲蝕刻之膜的表面而予以與該欲蝕刻之膜的材料化合而形成反應層者， 除去程序，其為就對前述處理室的內部供應的被前述活性化的粒子之中包含附著於前述複數個膜之中不欲蝕刻之膜的表面的前述粒子之附著物，利用對前述處理室內供應氧而形成的電漿進行除去者； 脫離程序，其為將歷經前述吸附程序與前述除去程序的前述被處理樣品進行加熱，將前述欲蝕刻之膜的前述反應層予以脫離而除去者。
  2. 如申請專利範圍第1項的被處理樣品之處理方法，其中，於前述脫離程序，一面對前述處理室內供應氧氣而形成電漿，一面加熱前述被處理樣品而將前述欲蝕刻之膜的前述反應層予以脫離而除去。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的被處理樣品之處理方法，其中，前述不欲蝕刻之膜包含Si或SiO2 或SiOC作為材料，前述欲蝕刻之膜為包含N作為材料之膜。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的被處理樣品之處理方法，其中，在前述吸附程序的開始前進行將前述膜之中前述不欲蝕刻之膜的表面予以氧化而形成氧化膜的氧化程序。
  5. 一種電漿處理裝置，其為具備以下者： 電漿產生室； 處理室，其與前述電漿產生室連接而在內部具備載置被處理樣品的載台； 處理氣體供應部，其對前述電漿產生室供應處理氣體； 電漿產生部，其透過前述處理氣體供應部使電漿產生於被供應前述處理氣體的前述處理室的內部； 加熱部，其具備將載置於前述處理室的前述載台的前述被處理樣品進行加熱的燈； 狹縫板，其設置於前述電漿產生部與前述載台之間； 冷卻氣體供應部，其將冷卻載置於前述處理室的前述載台的前述被處理樣品的氣體對前述被處理樣品與前述載台之間供應；和 控制部，其控制前述處理氣體供應部、前述電漿產生部、前述加熱部、和前述冷卻氣體供應部； 前述控制部重複執行以下處理： 控制前述處理氣體供應部，在將第一處理氣體對前述電漿產生室供應的狀態下，控制前述電漿產生部而在前述電漿產生室的內部予以產生利用前述第一處理氣體下的電漿，生成反應種，使從前述電漿產生室對前述處理室的內部供應的前述反應種，附著於預先配置在控制前述冷卻氣體供應部而被冷卻的前述被處理樣品上的複數個膜，予以與欲蝕刻之膜的表面的材料反應而形成反應層； 在控制前述處理氣體供應部而將對前述電漿產生室供應的氣體從前述第一處理氣體切換為第二處理氣體的狀態下，控制前述電漿產生部而在前述電漿產生室的內部予以產生利用前述第二處理氣體下的電漿，將前述第二處理氣體活性化，利用從前述電漿產生室對前述處理室的內部供應的前述被活性化的第二處理氣體，在控制前述冷卻氣體供應部而被冷卻的前述被處理樣品上，將附著於前述複數個膜之中不欲蝕刻之膜的表面的前述反應種除去；和 控制前述加熱部而將前述被處理樣品加熱，從而使附著於前述欲蝕刻之膜以外的部分的前述反應種被除去，將生成於前述欲蝕刻之膜的表面的反應層予以氣化而從前述欲蝕刻之膜予以脫離。
  6. 如申請專利範圍第5項的電漿處理裝置，其進一步具備將前述載台的溫度進行計測的溫度計測部，前述控制部根據以前述溫度計測部計測的前述載台的溫度而控制在前述加熱部加熱前述被處理樣品的燈的輸出。
  7. 如申請專利範圍第5或6項的電漿處理裝置，其中，前述控制部在進行將被形成前述欲蝕刻之膜的前述反應層從前述欲蝕刻之膜予以脫離之處理時，在將控制前述處理氣體供應部而對前述電漿產生室供應的氣體從前述第二處理氣體切換為第三處理氣體的狀態下，控制前述電漿產生部而在前述電漿產生室的內部予以產生利用前述第三處理氣體下的電漿而將前述第三處理氣體活性化，在從前述電漿產生室對前述處理室的內部供應前述被活性化的第三處理氣體的狀態下控制前述加熱部而將前述被處理樣品加熱，從而將附著於前述欲蝕刻之膜以外的部分的前述反應種被除去的前述複數個膜之中形成於前述欲蝕刻之膜的前述反應層從前述欲蝕刻之膜予以氣化而脫離。
  8. 如申請專利範圍第5或6項的電漿處理裝置，其中，前述控制部在執行控制前述處理氣體供應部、前述電漿產生部、和前述冷卻氣體供應部而予以與前述欲蝕刻之膜的材料化合而形成前述反應層的處理之前，控制前述處理氣體供應部與前述電漿產生部而對前述電漿產生室供應氧氣，使利用前述氧氣下的電漿產生而將前述氧氣活性化，在從前述電漿產生室對前述處理室的內部供應前述被活性化的氧氣的狀態下控制前述加熱部而將前述被處理樣品加熱，從而使前述不欲蝕刻之膜的表面的材料氧化而形成氧化膜。
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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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160079073A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method
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
US20180122665A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875660B1 (ko) * 2006-05-02 2008-12-26 주식회사 하이닉스반도체 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
US7416989B1 (en) * 2006-06-30 2008-08-26 Novellus Systems, Inc. Adsorption based material removal process
JP5128421B2 (ja) * 2008-09-04 2013-01-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法およびレジストパターンの改質方法
US20110256734A1 (en) * 2010-04-15 2011-10-20 Hausmann Dennis M Silicon nitride films and methods
JP6242095B2 (ja) * 2013-06-28 2017-12-06 株式会社日立国際電気 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
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
US9609730B2 (en) 2014-11-12 2017-03-28 Lam Research Corporation Adjustment of VUV emission of a plasma via collisional resonant energy transfer to an energy absorber gas
JP6552380B2 (ja) * 2015-10-28 2019-07-31 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
US10269566B2 (en) * 2016-04-29 2019-04-23 Lam Research Corporation Etching substrates using ale and selective deposition
TWI689988B (zh) * 2016-07-21 2020-04-01 日商東京威力科創股份有限公司 半導體裝置之製造方法、真空處理裝置及基板處理裝置
JP6817752B2 (ja) * 2016-09-09 2021-01-20 株式会社日立ハイテク エッチング方法およびエッチング装置
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
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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160079073A1 (en) * 2014-09-11 2016-03-17 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method
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
US20180122665A1 (en) * 2016-10-28 2018-05-03 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus

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