TWI731101B - 蝕刻處理方法 - Google Patents
蝕刻處理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI731101B TWI731101B TW106119401A TW106119401A TWI731101B TW I731101 B TWI731101 B TW I731101B TW 106119401 A TW106119401 A TW 106119401A TW 106119401 A TW106119401 A TW 106119401A TW I731101 B TWI731101 B TW I731101B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- etching
- gas
- frequency power
- containing gas
- treatment method
- Prior art date
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 136
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 116
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N sulfur hexafluoride Chemical compound FS(F)(F)(F)(F)F SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229960000909 sulfur hexafluoride Drugs 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 14
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 13
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 10
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910018503 SF6 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N difluoromethane Chemical compound FCF RWRIWBAIICGTTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- YUCFVHQCAFKDQG-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound F[CH] YUCFVHQCAFKDQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LGPPATCNSOSOQH-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,3,4,4-hexafluorobuta-1,3-diene Chemical compound FC(F)=C(F)C(F)=C(F)F LGPPATCNSOSOQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004341 Octafluorocyclobutane Substances 0.000 claims description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 claims description 2
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N octafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(F)C1(F)F BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019407 octafluorocyclobutane Nutrition 0.000 claims description 2
- QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N octafluoropropane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960004065 perflutren Drugs 0.000 claims description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 claims description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 2
- MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N propyne Chemical compound CC#C MWWATHDPGQKSAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 23
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- QTJXVIKNLHZIKL-UHFFFAOYSA-N sulfur difluoride Chemical compound FSF QTJXVIKNLHZIKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
-
- 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
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
- H01J37/32155—Frequency modulation
- H01J37/32165—Plural frequencies
-
- 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
- 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
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
-
- 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
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/022—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being a laminate, i.e. composed of sublayers, e.g. stacks of alternating high-k metal oxides
-
- 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
- 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
- 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
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- 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
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
-
- 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
-
- 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
- H01J37/32623—Mechanical discharge control means
- H01J37/32642—Focus rings
-
- 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
- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
- H01J37/32816—Pressure
- H01J37/32834—Exhausting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本發明提供一種蝕刻處理方法,其目的在於維持高蝕刻率,並抑制側蝕刻。 該蝕刻處理方法,在基板的溫度為-35℃以下之極低溫環境中,從第1高頻電源輸出第1高頻的電力;供給含氟化硫氣體及含氫氣體,藉由產生的電漿,蝕刻疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜。
Description
本發明係關於一種蝕刻處理方法。
已知有使用氟碳化合物系(CF系)氣體蝕刻含矽膜之技術。亦知曉進一步添加碳氫化合物系(CH系)氣體,以提高相對於含矽膜的遮罩選擇比之技術。
此外,已知藉由使用含氟化硫氣體取代氟碳化合物系氣體,提高相對於含矽膜的遮罩選擇比之技術(參考例如專利文獻1、2)。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平4-84427號公報 [專利文獻2]日本特開2005-72518號公報
[本發明所欲解決的問題] 然而,專利文獻1、2中,以改善遮罩選擇比為課題而選擇蝕刻氣體,並非從抑制側蝕刻,使蝕刻形狀良好的觀點選擇合適的蝕刻氣體及製程條件。
尤其是,在3D NAND快閃記憶體等三維疊層半導體記憶體之製造中,於使用電漿,在疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜形成深孔或深溝之蝕刻步驟中,需要寬高比高的蝕刻。例如,為了形成貫通疊層有16層或32層組成相異之含矽膜的疊層膜之全部膜,連通至基底膜所用的孔或溝,蝕刻形狀之垂直性特別重要。
針對上述問題,本發明之一態樣的目的在於維持高蝕刻率,並抑制側蝕刻。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題,若依照本發明之一態樣,則提供一種蝕刻處理方法,在基板的溫度為-35℃以下之極低溫環境中,從第1高頻電源輸出第1高頻的電力; 供給含氟化硫氣體及含氫氣體,藉由產生的電漿,蝕刻疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜。 [本發明之效果]
若依本發明之一態樣,則可維持高蝕刻率,並抑制側蝕刻。
以下,參考附圖,對用以實施本發明之形態予以說明。另,在本說明書及附圖中,對於實質上相同之構造給予相同符號,藉而省略重複的說明。
[電漿處理裝置之全體構造] 首先,參考圖1並對電漿處理裝置1之一例予以說明。本實施形態之電漿處理裝置1,係平行平板型之電漿處理裝置,具有略圓筒形的處理容器10。於處理容器10之內面,施行氧皮鋁處理(陽極氧化處理)。處理容器10之內部,成為以電漿施行蝕刻處理或成膜處理等電漿處理的處理室。
載置台20,載置係基板之一例的晶圓W。載置台20,例如由鋁(Al)、鈦(Ti)、或碳化矽(SiC)等形成。載置台20亦作為下部電極作用。
於載置台20之上側,設置用於將晶圓W靜電吸附的靜電吸盤106。靜電吸盤106,成為在絶緣體106b之間夾入吸盤電極106a的構造。於吸盤電極106a連接直流電壓源112。若從直流電壓源112對吸盤電極106a施加直流電壓,則藉由庫侖力將晶圓W吸附於靜電吸盤106。
於靜電吸盤106的外周上部,以包圍晶圓W之外緣部的方式載置圓環狀之對焦環108。對焦環108,例如以矽形成,在處理容器10中使電漿朝向晶圓W的表面收斂,改善電漿處理之效率而作用。
載置台20,藉由支持體104保持在處理容器10的底部。於支持體104之內部,形成冷媒流路104a。從急冷器107輸出之例如冷卻水或鹽水等冷卻媒體(以下亦稱「冷媒」),流經冷媒入口配管104b、冷媒流路104a、冷媒出口配管104c而循環。藉由如此地循環的冷媒,將載置台20散熱、冷卻。
熱傳氣體供給源85,將氦氣(He)或氬氣(Ar)等熱傳氣體通過氣體供給管線13 0往靜電吸盤106上之晶圓W的背面供給。藉由此一構成,靜電吸盤106,以循環在冷媒流路104a之冷媒、及對晶圓W的背面供給之熱傳氣體予以溫度控制。此一結果,可將晶圓W控制為既定的溫度。
於載置台20,連接供給雙頻疊加電力之電力供給裝置30。電力供給裝置30,具有第1高頻電源32,其供給第1頻率之電漿產生用的高頻電力HF(第1高頻電力)。此外,電力供給裝置30具有第2高頻電源34,其供給較第1頻率更低的第2頻率之偏電壓產生用的高頻電力LF(第2高頻電力)。第1高頻電源32,通過第1匹配器33而與載置台20電性連接。第2高頻電源34,通過第2匹配器35而與載置台20電性連接。第1高頻電源32,例如,對載置台20施加40MHz的高頻電力HF。第2高頻電源34,例如,對載置台20施加3.2MHz的高頻電力LF。
第1匹配器33,將第1高頻電源32之內部(或輸出)阻抗與負載阻抗匹配。第2匹配器35,將第2高頻電源34之內部(或輸出)阻抗與負載阻抗匹配。第1匹配器33, 作用以使在處理容器10內產生電漿時第1高頻電源32之內部阻抗與負載阻抗在外觀上一致。第2匹配器35,作用以使在處理容器10內產生電漿時第2高頻電源34之內部阻抗與負載阻抗在外觀上一致。另,本實施形態,雖對載置台20施加第1高頻電力,但亦可對氣體沖淋頭25施加第1高頻電力。
氣體沖淋頭25,安裝為隔著被覆其外緣部之遮蔽環40,封閉處理容器10的頂棚部之開口。於氣體沖淋頭25,連接可變直流電源70,從可變直流電源70輸出負的DC(直流電壓)。氣體沖淋頭25,可由矽形成。氣體沖淋頭25,亦作為與載置台20(下部電極)相對向之對向電極(上部電極)而作用。
於氣體沖淋頭25,形成導入氣體的氣體導入口45。於氣體沖淋頭25之內部,設置從氣體導入口45分支之中心側的擴散室50a及邊緣側的擴散室50b。從氣體供給源15輸出之氣體,通過氣體導入口45而往擴散室50a、50b供給,在擴散室50a、50b擴散而從多個氣體供給孔55往載置台20導入。
於處理容器10之底面形成排氣口60,藉由與排氣口60連接的排氣裝置65將處理容器10內排氣。藉此,可將處理容器10內維持為既定的真空度。於處理容器10之側壁設置閘閥G。閘閥G,在施行從處理容器10搬入及搬出晶圓W時開閉。
於電漿處理裝置1,設置控制裝置全體之動作的控制部100。控制部100,具備CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)105、ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)110及RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)115。CPU 10 5,依據收納於RAM 115等儲存區的配方,而實行蝕刻等期望的處理。於配方記載:係對於製程條件之裝置控制資訊的處理時間、壓力(氣體之排氣)、高頻電力與電壓、各種氣體流量、處理容器內溫度(上部電極溫度、處理容器之側壁溫度、晶圓W溫度、靜電吸盤溫度等)、從急冷器107輸出之冷媒的溫度等。另,此等程式或表示製程條件之配方,亦可儲存在硬碟或半導體記憶體。此外,亦可將配方,以收納於CD-ROM、DVD等可攜式的能夠藉由電腦讀取之記錄媒體的狀態,裝設於既定位置而讀取。
實行電漿處理時,控制閘閥G的開閉,將晶圓W搬入至處理容器10,載置於載置台20。若從直流電壓源112對吸盤電極106a施加直流電壓,則將晶圓W吸附保持於靜電吸盤106。
從氣體供給源15往處理容器10內供給處理氣體。從第1高頻電源32對載置台20施加第1高頻電力,從第2高頻電源34對載置台20施加第2高頻電力。從可變直流電源70對氣體沖淋頭25施加負的DC(直流電壓)。藉此,於晶圓W之上方產生電漿,藉由產生的電漿對晶圓W施行電漿處理。
電漿處理後,從直流電壓源112對吸盤電極106a施加與吸附晶圓W時正負相反的直流電壓,使晶圓W之電荷電性中和。藉此,將晶圓W,從靜電吸盤106剝離,從閘閥G往處理容器10之外部搬出。使用上述說明的電漿處理裝置1,從氣體供給源15供給既定的蝕刻氣體,實行極低溫的蝕刻處理。 <第1實施形態> [極低溫的蝕刻處理] 以下,對於第1實施形態之極低溫的蝕刻處理予以說明,將該蝕刻處理的結果之一例,與比較例1、2之蝕刻處理的結果之一例比較。
(比較例1) 比較例1,藉由下述製程條件蝕刻疊層有氧化矽膜(SiO2
)與氮化矽膜(SiN)之疊層膜12。疊層膜12,係疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜之一例。於疊層膜12的上部形成非晶碳膜11,作為遮罩作用。然則,遮罩並不限為非晶碳膜,亦可為有機膜。 ・製程條件(比較例1) 晶圓溫度 -40℃以下(急冷器溫度 -60℃) 氣體 CF4
(四氟化碳)/CH4
(甲烷)/O2
(氧) 第1高頻電力HF 2500W、連續波 第2高頻電力LF 4000W、連續波 (比較例2) 比較例2,藉由下述製程條件蝕刻疊層膜12。 ・製程條件(比較例2) 晶圓溫度 -40℃以下(急冷器溫度 -60℃) 氣體 H2
(氫)/CF4
(四氟化碳)/CHF3
(三氟甲烷) 第1高頻電力HF 2500W、連續波 第2高頻電力LF 4000W、連續波 圖2(a),顯示比較例1之蝕刻結果的一例。圖2(b),顯示比較例2之蝕刻結果的一例。圖2(a)及圖2(b)之各自的結果,顯示將非晶碳膜11作為遮罩蝕刻疊層膜12時的孔之縱剖面的蝕刻形狀、及從上方觀察非晶碳膜11時的非晶碳膜11之開口的形狀。此外,各形狀下的數值,顯示蝕刻之深度(Depth)、遮罩選擇比、蝕刻率(ER)、及弓彎(Bowing)。弓彎,為孔的橫向寬度最寬之部分的數值。
據此,則在圖2(a)及圖2(b)之任一蝕刻結果中,皆維持蝕刻之深度(Depth)與蝕刻率(ER),並確保良好的遮罩選擇比。另一方面,在圖2(a)及圖2(b)之任一蝕刻結果中,皆促進側蝕刻,發生弓彎。此外,圖2(b)中,非晶碳膜11的開口阻塞。
(第1實施形態) 第1實施形態,藉由下述製程條件施行疊層膜12的蝕刻。 ・製程條件(第1實施形態) 晶圓溫度 -40℃以下(急冷器溫度 -60℃) 氣體 SF6
(六氟化硫)/H2
(氫) 第1高頻電力HF 2500W、連續波 第2高頻電力LF 4000W、連續波 處理容器內的壓力 15~25mTorr(2.0~3.3Pa) 另,第1實施形態及後述實施形態之製程條件,雖施加第1高頻電力HF及第2高頻電力LF,但並不限於此,亦可僅施加第1高頻電力HF。
圖2(c),顯示第1實施形態之蝕刻結果的一例。圖2(c)所示之第1實施形態的蝕刻結果,相較於圖2(a)及圖2(b)的比較例1、2,維持蝕刻之深度(Depth)與蝕刻率(ER),並抑制側蝕刻,改善蝕刻形狀。此外,圖2(c)所示之第1實施形態的蝕刻處理之結果,非晶碳膜11的開口未阻塞而維持良好的形狀。藉此,提高圖案往疊層膜12之轉印精度,可實現良好的蝕刻。另,遮罩選擇比雖較比較例1、2降低,但於非晶碳膜11消失前形成必要深度的孔。然則,遮罩選擇比,如同後述第2實施形態的蝕刻結果所示,宜為5.0以上。
如同上述說明,依照第1實施形態之蝕刻處理方法,則作為含氟化硫氣體的一例供給SF6
氣體,作為含氫氣體的一例供給H2
氣體。而後,主要藉由以第1高頻電力HF的能量由供給之氣體產生的電漿,蝕刻疊層膜12。據此,則以SF6
之主要F成分促進蝕刻,且以SF6
之主要S成分在經蝕刻的孔之側壁形成保護膜,可抑制側蝕刻。此外,藉由晶圓W的溫度為-35℃以下之極低溫環境中的蝕刻,維持高蝕刻率,藉此,可形成蝕刻形狀良好之深孔。
雖硫S亦附著在蝕刻的孔之底面而形成保護膜,但本實施形態中,將處理容器10內控制為低壓(15~60mTorr(2.0~8.0Pa)程度),故藉由使電漿中之直進性高的離子到達底面,而促進孔之底面及非晶碳膜11之遮罩表面的蝕刻。
藉此,維持高蝕刻率,並抑制側蝕刻,可使蝕刻形狀良好。此外,可使非晶碳膜11的形狀良好。
此外,若依照第1實施形態之蝕刻處理方法,則供給的氣體不包含C(碳)氣體。 藉此,可減少因蝕刻而產生的反應產物所包含之碳的量,可降低反應產物之往內壁等的附著。此外,可抑制碳所造成之非晶碳膜11的遮罩形狀之粗糙。
此外,藉由將晶圓W的溫度維持為-40℃(-35℃以下),使因蝕刻而形成的孔之內壁的硫S未揮發而維持為固體,留下作為保護膜,往處理容器10之內壁附著的硫S,藉由使內壁的溫度為70℃以上而使硫S揮發,將其排氣藉以將其去除,可抑制硫S往處理容器10之內壁的附著。
另,藉由與SF6
氣體一同供給H2
氣體,而可提高往處理容器10的外部之氣體的排氣。本實施形態,亦可取代H2
氣體,供給HF(氟化氫)氣體或NH3
(氨)氣體。
(第2實施形態) 第2實施形態,藉由下述製程條件蝕刻疊層膜12。 ・製程條件(第2實施形態) 晶圓溫度 -40℃以下(急冷器溫度 -60℃) 氣體 SF6
(六氟化硫)/CH4
(甲烷) 第1高頻電力HF 2500W、連續波 第2高頻電力LF 4000W、連續波 處理容器內的壓力 15~25mTorr(2.0~3.3Pa) 圖3(c),顯示第2實施形態之蝕刻結果的一例。圖3(a)及圖3(b),圖示與圖2(a)及圖2(b)的比較例1、2相同之蝕刻結果。圖3(c)所示之第2實施形態的蝕刻結果,相較於圖3(a)及圖3(b)的比較例1、2,維持蝕刻之深度(Depth)與蝕刻率(ER),並抑制側蝕刻,改善蝕刻形狀。
若與圖2(c)所示之第1實施形態的蝕刻結果比較,則相較於第1實施形態的蝕刻結果,蝕刻率(ER)變高,蝕刻之深度變得更深。此外,相較於第1實施形態的蝕刻結果,更為抑制側蝕刻,追求蝕刻形狀之進一步的改善。此外,第2實施形態之蝕刻處理的結果中,非晶碳膜11的開口亦未阻塞而維持良好的形狀。藉此,提高圖案往疊層膜12之轉印精度,可實現良好的蝕刻。
此外,遮罩選擇比成為5.0以上。吾人認為此係因在本實施形態中,供給係碳氫化合物氣體之一例的CH4
氣體,故碳沉積在非晶碳膜11上,改善遮罩選擇比。
如同上述說明,依照第2實施形態之蝕刻處理方法,則作為含氟化硫氣體的一例供給SF6
氣體,作為含氫氣體的一例供給CH4
氣體。而後,藉由從供給之氣體產生的電漿蝕刻疊層膜12。據此,則以SF6
之主要F成分促進蝕刻,且以SF6
之主要S成分在經蝕刻的孔之側壁形成保護膜,可抑制側蝕刻。此外,藉由晶圓W的溫度為-35℃以下之極低溫環境中的蝕刻,維持高蝕刻率,藉此,可形成蝕刻形狀良好之深孔。
此外,使非晶碳膜11的形狀良好,提高圖案往疊層膜12之轉印精度,可實現良好的蝕刻。
另,本實施形態,不限於CH4
氣體,亦可供給其他碳氫化合物氣體。作為其他碳氫化合物氣體的一例,供給可附著於冷卻至-35℃以下之極低溫的晶圓W之碳氫化合物氣體(Cx
Hy
Fz
)。具體而言,碳氫化合物氣體(Cx
Hy
Fz
),使用沉積性強、覆蓋性不佳的氣體,宜為不易沉積在孔之底面的氣體。
[極低溫的蝕刻處理] 接著,參考圖4,對於變形例之蝕刻處理的一例予以說明。圖4為,顯示變形例之蝕刻處理的一例之流程圖。開始本處理,則控制部100,將晶圓表面的溫度控制為-35℃以下之極低溫(步驟S10)。接著,控制部100,往處理容器10的內部供給含氟化硫氣體及含氫氣體(步驟S12)。此處供給之氣體,例如,可為第1實施形態中供給的六氟化硫(SF6
)氣體及氫(H2
)氣體,亦可為第2實施形態中供給的六氟化硫(SF6
)氣體及CH4
(甲烷)氣體。
接著,控制部100,從第1高頻電源32輸出第1高頻電力HF,對載置台20施加電漿激發用的高頻電力(ON),蝕刻疊層膜12(步驟S14)。此時,第1高頻電力HF,可為連續波,亦可為派波。本變形例,雖未從第2高頻電源34輸出第2高頻電力L F,但亦可從第2高頻電源34輸出第2高頻電力LF,對載置台20施加偏壓用的高頻電力。此外,輸出第2高頻電力LF的時間點,可與第1高頻電力HF同步。
接著,控制部100,經過既定時間後,停止第1高頻電力HF的施加(OFF),而可維持極低溫狀態(步驟S16)。接著,控制部100,判定重複第1高頻電力HF的ON・OFF之次數是否超過既定次數(步驟S18)。既定次數,為預先決定之2次以上的次數。在判定為第1高頻電力HF的重複次數並未超過既定次數之情況,控制部10 0,再度施加第1高頻電力,蝕刻疊層膜12(步驟S20)。重複步驟S16~S20之處理,直至第1高頻電力HF的重複次數超過既定次數,在判定為第1高頻電力HF的重複次數超過既定次數之情況,結束本處理。
圖4所示之蝕刻處理方法,藉由重複第1高頻電力HF的ON・OFF而間歇地施加第1高頻電力。使此時之施加第1高頻電力HF的時間(ON時間)為「Ton」,未施加第1高頻電力HF的時間(OFF時間)為Toff。此一情況,施加1/(Ton+Toff)之頻率的第1高頻電力HF之派波。此外,工作比(Duty ratio),為相對於ON時間Ton及OFF時間Toff的總時間之ON時間Ton的比率,亦即,以Ton/(Ton+Toff)表示。
[極低溫處理中之晶圓溫度的推移] 圖5,顯示重複施行圖4之第1高頻電力HF的ON・OFF之間歇性蝕刻的晶圓W表面之溫度變遷的一例。若在將晶圓W保持於靜電吸盤106的狀態下施加第1高頻電力HF,則產生電漿,開始蝕刻處理。如此地施加第1高頻電力HF,產生電漿,則因來自該電漿的熱量輸入(電漿ON)而使晶圓W的溫度緩緩上升。然而,吾人已知藉由將急冷器107的溫度控制在-60℃以下,而可將晶圓W的溫度維持為-35℃以下。
若在蝕刻中停止第1高頻電力HF的施加,則晶圓W的溫度急遽地降低。另,圖5所示之晶圓W表面的溫度變遷,在關閉第1高頻電力HF後,搬出晶圓W。因此,關閉第1高頻電力HF後之晶圓W表面的溫度上升。另,變形例之間歇性蝕刻,因應第1高頻電力HF的ON・OFF而重複圖5之電漿ON・OFF。
[極低溫處理] 圖6(c)顯示,藉由將急冷器107的溫度控制為-70℃,而將晶圓W的溫度控制為-40℃以下時之一實施形態的極低溫處理之蝕刻結果的一例。本實施形態,藉由下述製程條件,以非晶碳膜11作為遮罩,施行疊層有氧化矽膜與氮化矽膜之疊層膜12的蝕刻。 ・製程條件(第1實施形態) 晶圓溫度 -40℃以下(急冷器溫度 -70℃) 氣體 SF6
(六氟化硫)/H2
(氫)/CH4
(甲烷) 第1高頻電力HF 2500W、連續波 第2高頻電力LF 4000W、連續波 處理容器內的壓力 15~25mTorr(2.0~3.3Pa)
圖6(a),顯示將急冷器107的溫度控制為25℃時之蝕刻結果的一例;圖6(b),顯示將急冷器107的溫度控制為-40℃時之蝕刻結果的一例。
圖6(a)及圖6(b),無法將晶圓W的溫度維持為-40℃以下。亦即,圖6(a)及圖6 (b),為非極低溫處理環境時之蝕刻結果的一例。
蝕刻之結果,相較於圖6(a)及圖6(b),得知圖6(c)的晶圓W溫度為-40℃以下之極低溫環境中獲得高蝕刻率,改善遮罩選擇比。
具體而言,圖6(c)所示之極低溫環境下的蝕刻,相較於圖6(a)所示之常溫環境下的蝕刻,蝕刻率成為約3倍,遮罩選擇比成為約2倍;相較於圖6(b)所示之低溫環境下的蝕刻,蝕刻率成為約1.7倍,遮罩選擇比成為約1.5倍。
因此,上述說明之各實施形態及變形例,供給含氟化硫氣體及含氫氣體,藉由產生的電漿對晶圓W施行蝕刻處理時,在晶圓W的溫度為-35℃以下之極低溫環境施行蝕刻,此係為了獲得上述效果之必要條件。
[蒸氣壓曲線] 上述各實施形態及變形例之蝕刻處理,作為含氫氣體的一例供給H2
氣體及CH4
氣體之至少任一,作為含氟化硫氣體的一例供給SF6
氣體。此一結果,藉由H2
氣體與CH4
氣體所包含的H(氫)、及疊層膜12中之氧化矽膜所包含的O(氧),產生H2
O作為反應產物。
於圖7顯示蒸氣壓曲線。蒸氣壓曲線上成為液體與氣體混合的狀態。若依照圖7的水H2
O之蒸氣壓曲線,則H2
O之飽和蒸氣壓低。例如,吾人認為若將蝕刻時的壓力保持為3.3Pa(25mTorr),使急冷器溫度為-60℃~-70℃程度之極低溫則飽和,而疊層膜12的表面之H2
O以液體的狀態存在。
存在於疊層膜12的表面之液體,除了反應產物的水以外,含有從SF6
氣體反應而產生的F自由基。因此,藉由F系自由基與H2
O(水)產生氟化氫酸(HF)。藉此,藉由在氧化矽膜的表面溶解於水之氟化氫酸,而促進主要為化學反應造成的蝕刻,蝕刻率明顯上升。亦即,得知藉由在極低溫環境施行蝕刻,由於存在於氧化矽膜的表面之氟化氫酸液體的作用,使主要藉由化學反應的蝕刻率,成為圖6 (a)之常溫環境下的蝕刻之約3倍,成為圖6(b)之低溫環境下的蝕刻之約1.7倍。
此外,依照圖7的硫S之蒸氣壓曲線,得知將處理容器10內,例如控制為15~25 mTorr(2.0~3.3Pa)之高真空,使晶圓W的溫度為0℃以下,藉而將硫S維持為固體,保留在蝕刻壁。此外,依照圖7的硫S之蒸氣壓曲線,得知若使處理容器10之內壁的溫度為70℃程度,則硫S揮發。藉此,孔內藉由硫S之保護膜而追求側蝕刻的抑制,並可藉由使附著於處理容器10之內壁的硫S揮發,將其排氣,而將附著於內壁的硫去除。
以上,依照各實施形態及變形例之蝕刻處理方法,則可在-35℃以下之極低溫環境中良好地保持遮罩形狀,並維持高蝕刻率,且抑制側蝕刻,可獲得良好的蝕刻形狀。藉此,依照各實施形態及變形例之蝕刻處理方法,則亦適合例如蝕刻寬高比為20以上的小孔之製程。
以上,雖藉由上述各實施形態及變形例說明蝕刻處理方法,但本發明之蝕刻處理方法並未限定於上述實施形態及變形例,在本發明之範圍內可進行各種變形及改良。上述複數實施形態及變形例所記載之事項,可在不矛盾的範圍內彼此組合。
例如,蝕刻所使用之含氟化硫氣體,宜為SF6
氣體,但並不限於此,可利用Sx
Fy
氣體。作為含氟化硫氣體(Sx
Fy
)的例子,列舉S2
F2
、SF3
、SF6
、SF4
、S8
F10
。
此外,亦可供給含碳氫化合物氣體作為含氫氣體。此時,含碳氫化合物氣體,亦可為CH4
(甲烷)、C2
H2
(乙炔)、C2
H4
(乙烯)、C2
H6
(乙烷)、C3
H6
(丙烯)、C3
H8
(丙烷)、C3
H4
(丙炔)之至少任一者。
此外,亦可供給含氫氟碳化合物氣體作為含氫氣體。此時,含氫氟碳化合物氣體,亦可為CH2
F2
(二氟甲烷)、CH3
F(氟甲烷)、CHF3
(三氟甲烷)之至少任一者。
此外,可將含氟碳化合物氣體添加於含氟化硫氣體及含氫氣體而供給。此時,含氟碳化合物氣體,亦可為CF4
(四氟化碳)、C3
F8
(八氟丙烷)、C2
F4
(四氟乙烯)、C3
F6
(六氟丙烯)、C4
F6
(六氟-1,3-丁二烯)、C4
F8
(八氟環丁烷)之至少任一者。
此外,疊層有氧化矽膜(SiO2
)與氮化矽膜(SiN)之疊層膜,係疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜的一例,並未限定於此,例如,亦可為多晶矽與SiO2
之疊層膜。
此外,本發明之蝕刻處理方法,雖可應用於圖1之平行平板型雙頻施加裝置, 但亦可應用於其他電漿處理裝置。作為其他電漿處理裝置,列舉:電容耦合型電漿(CCP:Capacitively Coupled Plasma)裝置、電感耦合型電漿(ICP:Inductively Coupled Plasma)處理裝置、利用輻射狀線槽孔天線之電漿處理裝置、螺旋波激發型電漿(HWP:Helicon Wave Plasma)裝置、電子迴旋共振電漿(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)裝置、表面波電漿處理裝置等。
本說明書中,作為蝕刻對象之基板雖對半導體晶圓W進行說明,但並不限於此一型態,亦可為LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)、FPD(Flat Panel Display,平板顯示器)等使用之各種基板、光罩、CD基板、印刷基板等。
尤其是,本發明之蝕刻處理方法,例如在寬高比為20以上之3D NAND快閃記憶體等三維疊層半導體記憶體的製造中,適合如下蝕刻步驟:利用由含氟化硫氣體及含氫氣體產生之電漿,在疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜形成深孔或深溝。
1‧‧‧電漿處理裝置10‧‧‧處理容器11‧‧‧非晶碳膜12‧‧‧疊層膜15‧‧‧氣體供給源20‧‧‧載置台25‧‧‧氣體沖淋頭30‧‧‧電力供給裝置32‧‧‧第1高頻電源33‧‧‧第1匹配器34‧‧‧第2高頻電源35‧‧‧第2匹配器40‧‧‧遮蔽環45‧‧‧氣體導入口50a、50b‧‧‧擴散室55‧‧‧氣體供給孔60‧‧‧排氣口65‧‧‧排氣裝置70‧‧‧可變直流電源85‧‧‧熱傳氣體供給源100‧‧‧控制部104‧‧‧支持體104a‧‧‧冷媒流路104b‧‧‧冷媒入口配管104c‧‧‧冷媒出口配管105‧‧‧CPU(Central Processing Unit,中央處理單元)106‧‧‧靜電吸盤106a‧‧‧吸盤電極106b‧‧‧絶緣體107‧‧‧急冷器108‧‧‧對焦環110‧‧‧ROM(Read Only Memory,唯讀記憶體)112‧‧‧直流電壓源115‧‧‧RAM(Random Access Memory,隨機存取記憶體)130‧‧‧氣體供給管線G‧‧‧閘閥W‧‧‧晶圓S10~S20‧‧‧步驟
【圖1】係顯示一實施形態之電漿處理裝置的縱剖面之圖。 【圖2】(a)~(c)係顯示比較例1、2及第1實施形態之氣體所進行的疊層膜之蝕刻結果的一例之圖。 【圖3】(a)~(c)係顯示比較例1、2及第2實施形態之氣體所進行的疊層膜之蝕刻結果的一例之圖。 【圖4】係顯示變形例之蝕刻處理的一例之流程圖。 【圖5】係顯示一實施形態之極低溫環境中的晶圓溫度之一例的圖。 【圖6】(a)~(c)係顯示一實施形態之極低溫環境中的疊層膜之蝕刻結果的一例之圖。 【圖7】係顯示蒸氣壓曲線之圖。
11‧‧‧非晶碳膜
12‧‧‧疊層膜
Claims (9)
- 一種蝕刻處理方法, 在基板的溫度為-35℃以下之極低溫環境中,從第1高頻電源輸出第1高頻的電力; 供給含氟化硫氣體及含氫氣體,藉由產生的電漿,將疊層有組成相異之含矽膜的疊層膜予以蝕刻。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻處理方法,其中, 供給含碳氫化合物氣體,作為該含氫氣體。
- 如申請專利範圍第2項之蝕刻處理方法,其中, 該含碳氫化合物氣體,為CH4 (甲烷)、C2 H2 (乙炔)、C2 H4 (乙烯)、C2 H6 (乙烷)、C3 H6 (丙烯)、C3 H8 (丙烷)、C3 H4 (丙炔)之至少任一者。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻處理方法,其中, 供給含氫氟碳化合物氣體,作為該含氫氣體。
- 如申請專利範圍第4項之蝕刻處理方法,其中, 該含氫氟碳化合物氣體,為CH2 F2 (二氟甲烷)、CH3 F(氟甲烷)、CHF3 (三氟甲烷)之至少任一者。
- 如申請專利範圍第1項之蝕刻處理方法,其中, 將含氟碳化合物氣體添加於該含氟化硫氣體及含氫氣體而供給。
- 如申請專利範圍第6項之蝕刻處理方法,其中, 該含氟碳化合物氣體,為CF4 (四氟化碳)、C3 F8 (八氟丙烷)、C2 F4 (四氟乙烯)、C3 F6 (六氟丙烯)、C4 F6 (六氟-1,3-丁二烯)、C4 F8 (八氟環丁烷)之至少任一者。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之蝕刻處理方法,其中, 該含氟化硫氣體,為SF6 (六氟化硫)。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之蝕刻處理方法,其中, 將施行該疊層膜之蝕刻的處理容器之內部,控制為15~25mTorr(2.0~3.3Pa)。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016124600A JP6604911B2 (ja) | 2016-06-23 | 2016-06-23 | エッチング処理方法 |
JP2016-124600 | 2016-06-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201810429A TW201810429A (zh) | 2018-03-16 |
TWI731101B true TWI731101B (zh) | 2021-06-21 |
Family
ID=60677880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW106119401A TWI731101B (zh) | 2016-06-23 | 2017-06-12 | 蝕刻處理方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10692729B2 (zh) |
JP (1) | JP6604911B2 (zh) |
KR (1) | KR102584336B1 (zh) |
TW (1) | TWI731101B (zh) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7158252B2 (ja) | 2018-02-15 | 2022-10-21 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置 |
KR20190098922A (ko) * | 2018-02-15 | 2019-08-23 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치 |
JP2019179889A (ja) | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びプラズマ処理装置 |
TWI804638B (zh) * | 2018-06-22 | 2023-06-11 | 日商關東電化工業股份有限公司 | 使用含硫原子之氣體分子之電漿蝕刻方法 |
KR102608957B1 (ko) | 2018-08-27 | 2023-12-01 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 처리 장치 |
JP7229033B2 (ja) | 2019-02-01 | 2023-02-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
JP7222940B2 (ja) | 2019-02-18 | 2023-02-15 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法及びプラズマ処理装置 |
JP2020177958A (ja) * | 2019-04-15 | 2020-10-29 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
TW202105514A (zh) * | 2019-06-13 | 2021-02-01 | 日商東京威力科創股份有限公司 | 蝕刻方法以及蝕刻裝置 |
JP7413093B2 (ja) * | 2019-07-18 | 2024-01-15 | キオクシア株式会社 | エッチング方法、半導体製造装置、および半導体装置の製造方法 |
US11651969B2 (en) * | 2019-07-18 | 2023-05-16 | Kioxia Corporation | Etching method, semiconductor manufacturing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device |
WO2021205632A1 (ja) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 株式会社日立ハイテク | エッチング方法 |
US11171012B1 (en) | 2020-05-27 | 2021-11-09 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for formation of protective sidewall layer for bow reduction |
US11087989B1 (en) | 2020-06-18 | 2021-08-10 | Applied Materials, Inc. | Cryogenic atomic layer etch with noble gases |
WO2022041198A1 (zh) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | 深圳大学 | 一种三维堆叠存储芯片的温度变化计算方法 |
US20220404247A1 (en) * | 2021-06-21 | 2022-12-22 | Fei Company | Vibration-free cryogenic cooling |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07147273A (ja) * | 1993-11-24 | 1995-06-06 | Tokyo Electron Ltd | エッチング処理方法 |
JP2016039310A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 多層膜をエッチングする方法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS512096A (ja) * | 1974-06-03 | 1976-01-09 | Tipton Mfg Co | Zenjidoreshipurokenmaki |
JPH0316210A (ja) | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Hitachi Ltd | 低温ドライエッチング方法 |
KR910010516A (ko) * | 1989-11-15 | 1991-06-29 | 아오이 죠이치 | 반도체 메모리장치 |
JP3006048B2 (ja) | 1990-07-27 | 2000-02-07 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
JPH04354331A (ja) * | 1991-05-31 | 1992-12-08 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
JPH07263415A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US6211092B1 (en) * | 1998-07-09 | 2001-04-03 | Applied Materials, Inc. | Counterbore dielectric plasma etch process particularly useful for dual damascene |
JP4538209B2 (ja) | 2003-08-28 | 2010-09-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体装置の製造方法 |
JP4653603B2 (ja) * | 2005-09-13 | 2011-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマエッチング方法 |
US8771539B2 (en) * | 2011-02-22 | 2014-07-08 | Applied Materials, Inc. | Remotely-excited fluorine and water vapor etch |
JP2013030531A (ja) * | 2011-07-27 | 2013-02-07 | Central Glass Co Ltd | ドライエッチング剤 |
US8598040B2 (en) * | 2011-09-06 | 2013-12-03 | Lam Research Corporation | ETCH process for 3D flash structures |
JP6211947B2 (ja) * | 2013-07-31 | 2017-10-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP6454492B2 (ja) * | 2014-08-08 | 2019-01-16 | 東京エレクトロン株式会社 | 多層膜をエッチングする方法 |
-
2016
- 2016-06-23 JP JP2016124600A patent/JP6604911B2/ja active Active
-
2017
- 2017-06-12 TW TW106119401A patent/TWI731101B/zh active
- 2017-06-16 US US15/625,165 patent/US10692729B2/en active Active
- 2017-06-22 KR KR1020170079056A patent/KR102584336B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07147273A (ja) * | 1993-11-24 | 1995-06-06 | Tokyo Electron Ltd | エッチング処理方法 |
JP2016039310A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 東京エレクトロン株式会社 | 多層膜をエッチングする方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201810429A (zh) | 2018-03-16 |
KR102584336B1 (ko) | 2023-10-04 |
KR20180000692A (ko) | 2018-01-03 |
JP6604911B2 (ja) | 2019-11-13 |
JP2017228690A (ja) | 2017-12-28 |
US20170372916A1 (en) | 2017-12-28 |
US10692729B2 (en) | 2020-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI731101B (zh) | 蝕刻處理方法 | |
US10707090B2 (en) | Plasma etching method | |
JP6498022B2 (ja) | エッチング処理方法 | |
TWI710021B (zh) | 蝕刻處理方法 | |
TWI746566B (zh) | 蝕刻處理方法 | |
KR102358732B1 (ko) | 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치 | |
US9324569B2 (en) | Plasma etching method and plasma etching apparatus | |
US10128085B2 (en) | Method of plasma etching | |
US20210050222A1 (en) | Plasma etching method | |
US7902078B2 (en) | Processing method and plasma etching method | |
KR20140082685A (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
TW201637092A (zh) | 蝕刻方法(二) | |
JP2022034956A (ja) | エッチング方法及びプラズマ処理装置 | |
JP2015106587A (ja) | 静電チャックのコーティング方法及びプラズマ処理装置 |